(57)【要約】本発明は内燃機関の燃焼室に燃料を噴射するためのインジェクタに関する。インジェクタ（１）はインジェクタケーシング（２）を有しており、このインジェクタケーシングには制御室（２０）が形成されており、制御室は流入絞り（２１）を介して制御容積によって負荷可能である。制御室（２０）は、アクチュエータ作動式制御エレメント（１０）によって放圧可能であり、これにより、制御部（３）がインジェクタケーシング（２）内で鉛直方向に可動である。制御部（３）及びノズルニードル（２２）は一体的に形成されている。
2004502073.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室に燃料を噴射するためのインジェクタであって、
インジェクタケーシング（２）が設けられており、該インジェクタケーシング内に制御室（２０）が形成されており、該制御室が、流入絞り（２１）を介して制御容積によって負荷可能でありかつアクチュエータ作動式の制御エレメントによって放圧可能であり、これにより制御部（３）がインジェクタケーシング（２）内で鉛直方向に可動である形式のものにおいて、
制御部（３）とノズルニードル（２２）とが一体的に形成されていることを特徴とする、内燃機関の燃焼室に燃料を噴射するためのインジェクタ。
【請求項２】
前記制御部（３）が、インジェクタケーシング（２）のガイド（７）において案内されている、請求項１記載のインジェクタ。
【請求項３】
前記ガイド（７）が、外側においてはばねエレメント（８）によって取り囲まれており、内側においては制御エレメント（１０）に通じる貫通孔（９）によって貫通されている、請求項２記載のインジェクタ。
【請求項４】
前記ガイド（７）の端面に絞りエレメント（１９）が設けられており、前記端面が制御室（２０）を制限している、請求項２記載のインジェクタ。
【請求項５】
前記制御室（２０）が、ガイド（７）に収容された制御部（３）の底面によって制限されている、請求項４記載のインジェクタ。
【請求項６】
前記制御部（３）が、外径領域（６）において、インジェクタケーシング（２）と制御部（３）との間に制限された環状ギャップ（１８）によって包囲されており、該環状ギャップが、高圧集合室から流入部（１６）を介して燃料で負荷可能である、請求項１記載のインジェクタ。
【請求項７】
前記ノズルニードル（２２）には、該ノズルニードル（２２）の先端部に燃料を供給するための流入面（２６）が設けられている、請求項１記載のインジェクタ。
【請求項８】
前記ノズルニードル（２２）に、環状に延びたガイド面（２３，２５）が形成されている、請求項７記載のインジェクタ。
【請求項９】
ガイド面（２３，２５）の間に環状中空室（２４）が配置されている、請求項７記載のインジェクタ。
【請求項１０】
燃料が、ガイド（２３，２５）の下方に設けられた流入リング（３１）を通ってノズル先端部（３２）に搬送される、請求項７記載のインジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
技術分野
内燃機関の燃焼室へ燃料を噴射するためのインジェクタの場合、使用可能なインジェクタの耐高圧性が注目されている。ケーシングが別個のノズル流入部と、ノズルニードルを取り囲むノズル室とを有するインジェクタ構造の耐高圧性は、高圧集合室（コモンレール）における圧力レベルが継続的に高まっている今日において、耐高圧性が限界に達している既存のインジェクタ構造の使用可能性に関して益々重要性を増している。
【０００２】
従来の技術
ドイツ連邦共和国特許第３７２８８１７号明細書は、内燃機関のための燃料噴射ポンプに関する。燃料噴射ポンプに組み込まれた制御弁部材は、ガイドスリーブを形成していてチャネル内を摺動する弁シャフトと、弁シャフトに結合されていて作動装置に面した弁頭部とから構成されている。弁頭部のシール面は、制御孔の、弁座を形成した面と協働する。弁シャフトは、周面に切欠きを有しており、この切欠きは燃料供給導管の開口から、弁頭部に設けられていて弁座と協働するシール面の開始部にまで延びており、この場合、切欠きには燃料供給導管の圧力に曝される面が形成されている。この面は同じく、制御弁が閉鎖された状態において燃料供給導管の圧力に曝される、弁頭部の面である。これにより、弁は閉鎖された状態において圧力補償されている。さらに、制御弁部材のガイドスリーブには、制御弁を開放位置へ負荷するばねエレメントが配置されている。
【０００３】
発明の説明
本発明によって提案される、内燃機関の燃焼室に燃料を噴射するためのインジェクタのコンパクト構造形式によりインジェクタの耐高圧性を著しく高めることができる。なぜならは、ノズル導管と、燃焼室への開口領域においてノズルニードルを取り囲むノズル室とを今や省略することができるからである。これにより、インジェクタの著しくコンパクトな構造形式が得られ、さらにこの構造形式は製造技術の点から一層容易に製造可能である。本発明によって提案されたインジェクタ構成におけるノズルニードルはもはやシール機能を有していない。これにより、インジェクタのケーシング内でガイド領域におけるノズルニードルの傾斜しない案内を提供することができ、ガイド領域は、さらにシール機能をも有するノズルニードルガイドの場合よりも小さくすることができる。これにより、より小さな面をより高い表面仕上げ品質で加工することができ、このことは本発明によって提案されるインジェクタの製造コストに有利に影響する。
【０００４】
互いに移行するように形成されている制御部とノズルニードルとの一体的な構成により、大きな閉鎖力を生じるばねエレメントをインジェクタのケーシング内に配置することができる。これにより、座におけるノズルニードルの閉鎖時間にポジティブな影響を与えることができ、これにより、本発明により提案されるコンパクト構造形式のインジェクタの場合、生じる漏れ損失を狭い範囲に保持することができる。
【０００５】
極めて高い圧力の燃料のほぼ鉛直方向に延びた供給部と、制御部を取り囲む環状ギャップへの燃料の流入とにより、供給される燃料において生じる脈動若しくは圧力変動をより減衰させることができ、この脈動若しくは圧力変動は特に噴射段階の間は発生せず、これにより、正確に規定された噴射パターンの形状が、燃料における脈動によって損なわれることはない。
【０００６】
本発明による解決手段が有する別の利点は次のことである。すなわち、ノズルニードルに流入面を設けることができ、これらの流入面を通って、ノズルニードルとインジェクタケーシングとの間に設けられた環状ギャップを介して進入する燃料が噴射ノズルの座へ流れる。環状ギャップを介した燃料供給によって、本発明によって提供されるインジェクタの著しく高い耐高圧性が提供される。なぜならば、ノズル流入部とノズル室とを省略することができるからである。より簡単に製造することができ、より高い耐久性が得られるという利点の他に、ノズルニードルのための導管システムを省略することによって、噴射ノズル先端部において著しく迅速な圧力形成を行うことができる。
【０００７】
図面
以下に図面を参照して本発明を説明する。
【０００８】
図１は、一体的に形成された制御部及びノズルニードルを備えた本発明によるインジェクタを示す縦断面図である。
【０００９】
図２は、燃料を噴射ノズル先端部に供給するための流入面を備えた、インジェクタケーシング内のノズルニードルのガイド領域を示す拡大図である。
【００１０】
実施例
図１には、一体的に形成された制御部とこの制御部に直接に接続されたノズルニードルとを備えている本発明に基づき構成されたインジェクタの縦断面図が示されている。
【００１１】
本発明に基づき形成されたインジェクタ１はインジェクタケーシング２を有しており、このインジェクタケーシング２には、ポット状の切欠きを備えた制御部３が収容されている。制御部３は、外径ｄ２において参照符号６によっても示された上部領域を有しており、ガイド７の外面に可動に収容されている。
【００１２】
ガイド７は、インジェクタ１のインジェクタケーシング２において、インジェクタの対称軸線４に対して平行にかつ管状に延びた構成部材として形成されており、このガイドは、外面がばねエレメント８によって取り囲まれており、このばねエレメントは例えばコイルばねとして形成されていることができる。ばねエレメント８は、巻条において、一方では制御部３の環状に延びた外径領域６に支持されており、他方ではインジェクタケーシング２に設けられた環状の切欠きに支持されている。インジェクタ１の対称軸線４に対してほぼ同軸的に延びているガイド７の内部には貫通孔１９が設けられている。ガイド７の端面側端部において流出絞りエレメント１９がガイド７にはめ込まれている。対称軸線４に対して同軸的に延びた貫通孔１９は、球形に形成されたシールエレメント１１の下方において、アクチュエータ作動式の制御エレメント１０の中空室１４に連通している。
【００１３】
図１に示した構成では、アクチュエータ作動式の制御エレメント１０がインジェクタケーシング２に組み込まれている。一方では、アクチュエータ作動式の制御エレメント１０の中空室１４には、ガイド７に設けられた前記貫通孔９が連通しており、他方では、アクチュエータ作動式の制御エレメント１０の中空室１４から漏洩オイル流出部１５が分岐している。図１においては、ガイド７の貫通孔９の上端部は球形に形成されたシールエレメント１１によって閉鎖されており、このシールエレメント１１は押圧ピン１２によってシール座１３に押し付けられる。シールエレメント１に対する閉鎖力は、圧電アクチュエータ、電磁石又はハイドロリック式／機械式変換器を用いた押圧ピン１２の負荷によって生ぜしめられるが、これらの構成は図１には示されていない。
【００１４】
図１に示したインジェクタ１のインジェクタケーシング１の上部には、高圧集合室（コモンレール）からの、ほぼ鉛直方向に延びた流入部１６が示されている。流入部１６は、ばねエレメント８を収容した中空室に連通しており、この中空室から極めて高圧下の燃料が制御部３を制御部３の周囲を流れ、環状ギャップ１８に沿ってノズルニードル２２の方向へ流れる。外径６（ｄ２）に形成された制御部の周面とインジェクタケーシング２の内面との間に形成された環状ギャップ１８は、高圧下の燃料がインジェクタケーシング２の内部に流入する場合にこの燃料の振動減衰若しくはパルス減衰を行う。外径領域６において制御部３の側壁に形成された流入絞り２１は、高圧下の燃料を制御室２０に流入させ、制御室２０は、一方では流出絞り１８が設けられたガイド７の端面によって制限されており、他方では制御部３の、ポット状に形成された内部室によって制限されている。
【００１５】
制御部３の下方において制御部３の外径ｄ２はガイド直径２９にまでテーパしており、このガイド直径において（図２参照）ガイド２３，２５が形成されており、これらのガイドはノズルニードル２２のために設けられている。ガイド領域２３若しくは２５は、環状にノズルニードル２の側面に延びたリングとして形成されていることができ、これらのリングはインジェクタケーシング２の対応して形成された孔においてガイドされている。上部のガイド領域２３若しくは下部のガイド領域２３はシール機能を有しておらず、むしろ両ガイド領域２３若しくは２５の間には環状ギャップを形成した環状中空室２４が形成されていて、この環状中空室２４には高圧下の燃料が、制御室２０の圧力解放時及び制御部３がノズルニードル２２と共に鉛直方向に移動する場合に流入する。
【００１６】
燃料は、下部ガイド２５から、ノズルニードル２２の下部を包囲した環状ギャップ３１（図２と比較せよ）へ、ノズル先端部３２にまで流れる。ノズル先端部３２には座２７が形成されており、この座２７によって、内燃機関の燃焼室に突出した孔３０は閉鎖可能若しくは開放可能である。座直径２８は、テーパした直径ｄ３として形成されている。
【００１７】
図１に示したインジェクタ１のインジェクタケーシング２は、フレーム３３内にねじ込まれており、供給接続部を取り外した後に単に回転させることによってフレームから取り外すことができる。
【００１８】
制御部３とノズルニードル２２との間の移行領域の下方において、ノズルニードル２２には、符号２６で示された、ノズル先端部３２への燃料流入のための流入面２６が形成されている。流入面２６は、ノズルニードル２２の上部のガイド領域２３若しくは下部のガイド領域２５において延びており、これにより、図１に示した上部の流入面２６は、ノズルニードル側面２２とケーシング孔との間に設けられた環状ギャップ２４を介して下部の流入面２６に流入リング３１の上方において結合されている。これにより以下のことが保証される。つまり、制御室２０の放圧によるノズルニードル２２の開放時に、燃料が流入面２６を介してインジェクタケーシング２のノズル先端部３２にまで搬送され、このノズル先端部において内燃機関の燃焼室へ噴射されることができる。
【００１９】
図１若しくは図２に示したインジェクタの機能は以下のとおりである。制御エレメント１０の制御により、シールエレメント１１に作用する押圧ピン１２への負荷が除去され、これにより、対称軸線４に対してほぼ平行に配置された貫通孔９が、制御室２０から流出する燃料で負荷される。ガイドの端面側に埋め込まれた流出絞り１９を介して制御容積が貫通孔に流入し、この貫通孔から開放したシール座１３を通って中空室１４へ、さらに漏洩オイル排出部へ流出する。
【００２０】
制御エレメントの開放制御によって、制御室２０内の圧力及び燃料容積が減少し、これにより、ポット状に形成された制御部３は、ガイド７に設けられたガイド面に沿って鉛直方向上方へ移動させられる。上方移動の間、ばねエレメント８によって負荷された制御部３の環状縁部は、このばねエレメント８に当接し、ばねエレメント８を圧縮する。制御部３の上方移動時、ノズルニードル２２はインジェクタケーシング２内の座から離反し、これにより、高圧側にある貯蔵燃料が流入面２６を介して側方から環状の中空室２４へ流入することができ、この中空室から下部の流入面２６を介して、ノズルニードル２２の側面とインジェクタケーシング２の内壁との間のギャップに進入する。これにより、ノズルニードル先端部３２に所要の噴射圧力、及び内燃機関の燃焼室への噴射に必要な燃料容積が提供され、この燃料容積は、傾斜して配置された孔３０を介して燃焼室へ噴射されることができる。直径（ｄ１−ｄ３）の部分は、制御部３に設けられた外部領域の直径ｄ２によってほぼ力補償されている。ノズルニードル２２の完全な力補償を考慮したばね８の寸法決めにより、ノズルニードル先端部３２におけるノズルニードル２２の最適な開閉を行うことができる。
【００２１】
これに対し制御エレメント１０はアクチュエータの作動によって作動させられ、押圧ピン１２はシールエレメント１１に作用し、シール座１３において貫通孔９を閉鎖する。これにより、高圧下の燃料が供給絞り２１を介して連続的に流入することによって制御室２０内に高い圧力が形成される。制御室２０における圧力の形成により、制御部３は鉛直方向下方へガイド７に沿って移動し、これにより、ノズルニードル２２とニードル先端部３２とが座２７に進入する。ノズル先端部３２の領域における座２７へのノズルニードル２２の閉鎖移動は、圧縮ばねとして形成されたコイルばね８の適切な寸法決めによって補助され、これにより、ノズルニードル２２の迅速な閉鎖が生じ、ひいては漏れ損失を狭い範囲に保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一体的に形成された制御部及びノズルニードルを備えた本発明によるインジェクタを示す縦断面図である。
【図２】燃料を噴射ノズル先端部に供給するための流入面を備えた、インジェクタケーシング内のノズルニードルのガイド領域を示す拡大図である。
【符号の説明】
１　インジェクタ、　２　インジェクタケーシング、　３　制御部、　４　対称軸線、　６　外径領域、　７　ガイド、　８　ばねエレメント、　９　貫通孔、　１０　制御エレメント、　１１　シールエレメント、　１２　押圧ピン、　１３　シール座、　１４　中空室、　１５　漏洩オイル排出部、　１６　供給部、　１８　環状ギャップ、　１９　流出絞りエレメント、　２０　制御室、　２１　流入絞り、　２２　ノズルニードル、　２３，２５　ガイド、　２４　環状中空室、　２６　流入面、　２７　座、　２８　座直径、　３０　孔、　３１　流入リング、　３２　ノズル先端部、　３３　フレーム
【国際公開パンフレット】
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2004502073.tif 000005
2004502073.tif 000006
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【国際調査報告】
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