(57)【要約】  【課題】燃焼室側のインジェクタ領域の熱負荷を低減し得る燃料噴射器を提案する。  【解決手段】内燃機関のシリンダヘッド（１００）の受容孔（１０１）内に第１の領域（１６）を有するインジェクタハウジング（１５）であって、第１の領域に第２の領域（１７，１８）が接続し、燃焼室側で第１の密封要素（２５；２５ａ；２５ｂ；２５ｃ；３６）によって半径方向から取り囲まれており、第１の密封要素が受容孔（１０１）の第１の孔部分（１０３；１０３ｄ）の領域において、インジェクタハウジング（１５）の第１の領域（１６）と受容孔（１０１）との間のリング状空間内に挿着可能であるインジェクタハウジング（１５）と、当接面（１０６）との間に軸線方向に締め付け可能な第２の密封要素（２３；３７）とを備える。  【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のシリンダヘッド（１００）の受容孔（１０１）内に挿着可能で、取り付け位置で前記内燃機関の燃焼室側の第１の領域（１６）を有しているインジェクタハウジング（１５）であって、前記第１の領域に、前記燃焼室とは逆の側で、径に関して拡大された少なくとも１つの第２の領域（１７，１８）が接続し、前記第１の領域（１６）が、金属から成り、且つ前記燃焼室側で第１の密封要素（２５；２５ａ；２５ｂ；２５ｃ；３６）によって半径方向から取り囲まれており、前記第１の密封要素が、前記受容孔（１０１）の第１の孔部分（１０３；１０３ｄ）の領域において、前記インジェクタハウジング（１５）の前記第１の領域（１６）と前記受容孔（１０１）との間のリング状空間内に挿着可能である前記インジェクタハウジング（１５）と、前記燃焼室とは逆の側で前記インジェクタハウジング（１５）と該インジェクタハウジング（１５）用の前記受容孔（１０１）の当接面（１０６）との間に軸線方向に締め付け可能な第２の密封要素（２３；３７）とを備えた、燃料噴射器（１０；１０ａないし１０ｄ）、特にコモンレールインジェクタにおいて、
前記第１の密封要素（２５；２５ａ；２５ｂ；２５ｃ；３６）が、前記インジェクタハウジング（１５）と前記受容孔（１０１）の第２の当接面（１０５）との間で軸線方向に緊張可能であり、且つ前記インジェクタハウジング（１５）と前記受容孔（１０１）との間のリング状領域を、前記第１の密封要素（２５；２５ａ；２５ｂ；２５ｃ；３６）の、前記第１の領域（１６）とは逆の側で、密封するように構成されていることを特徴とする燃料噴射器。
【請求項２】
前記第１の密封要素（２５；２５ａ；２５ｂ）が、リング状に形成されており、且つ軸線方向において前記インジェクタハウジング（１５）の前記第１の領域（１６）と前記第２の領域（１７）との間の移行領域に当接していることを特徴とする、請求項１に記載の燃料噴射器。
【請求項３】
前記第１の密封要素（２５ｃ）が、円錐形状の横断面をもってリング状に形成されており、且つ前記インジェクタハウジング（１５）の２つの円錐状に形成された面（３３，３４）と前記受容孔（１０１）との間に当接していることを特徴とする、請求項１に記載の燃料噴射器。
【請求項４】
前記第１の密封要素（２５；２５ａないし２５ｃ）が、プラスチックおよび／または金属から成り、且つ前記受容孔（１０１）内へわずかな半径方向遊びをもって受容されるように構成されていること、前記第２の密封要素（２３；３７）が、金属から、好ましくは熱伝導性に優れた材料から成り、且つリング状に形成されていることを特徴とする、請求項２または３に記載の燃料噴射器。
【請求項５】
前記インジェクタハウジング（１５）が、前記第１の領域（１６）および前記第２の領域（１７）において、次のような径を有し、すなわちこれら２つの領域（１６，１７）と前記受容孔（１０１）との間にして前記第１の密封要素（２５；２５ａないし２５ｃ）の外側の領域に半径方向隙間（２７，２８）が形成可能であるような径を有していることを特徴とする、請求項２から４までのいずれか１項に記載の燃料噴射器。
【請求項６】
前記両密封要素（３６，３７）が、金属から成るパッキンスリーブ（３５）の形態の一体の部材に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の燃料噴射器。
【請求項７】
前記第１の密封要素（３６）が、前記パッキンスリーブ（３５）の円錐状に形成された壁部分として形成されていることを特徴とする、請求項６に記載の燃料噴射器。
【請求項８】
前記パッキンスリーブ（３５）の前記壁部分が、前記燃焼室側で前記パッキンスリーブ（３５）の端部領域を形成していることを特徴とする、請求項７に記載の燃料噴射器。
【請求項９】
前記パッキンスリーブ（３５）が、前記第１の密封要素（３６）の領域を除いて前記インジェクタハウジング（１５）に対し半径方向に間隔をもって配置されており、且つ該パッキンスリーブ（３５）が前記受容孔（１０１）に対し熱伝導接触して位置決め可能であるような径を有していることを特徴とする、請求項６から８までのいずれか１項に記載の燃料噴射器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料噴射器に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の燃料噴射器は、本出願人の特許文献１から公知である。この公知の燃料噴射器は、内燃機関の燃焼室側に、燃料噴射器のインジェクタハウジングを半径方向において取り囲む密封要素を有し、密封要素は、該密封要素を位置決めするためにインジェクタハウジングを同様に半径方向において取り囲んでいるスリーブに固定されている。スリーブは、フランジ状に半径方向に周回するように延在している縁でもって、内燃機関のシリンダヘッドの受容孔の支持面に載置されている。この公知の密封要素は、受容孔と燃料噴射器との間にある、燃焼室とは逆の側のリング状領域に、凝縮物が到達するのを回避するために用いられる。
【０００３】
さらに、特許文献２から、燃焼室側がインジェクタハウジングの外面にコーティング部を備えている燃料噴射器が公知になった。コーティング部は、少なくともインジェクタハウジングの燃焼室近傍端部領域に配置もしくは形成されている。コーティング部は異なる材料から成っていてよく、この材料は、インジェクタハウジングの材料よりも優れた熱伝導性または悪い熱伝導性のいずれかを有する。
【０００４】
さらに、特許文献３から、インジェクタハウジングの燃焼室側部分がスリーブによって取り囲まれている内燃機関用燃料噴射器が公知である。しかしながら、当該文献から公知のスリーブは、もっぱらインジェクタハウジングの強度向上のためだけに用いられる。
【０００５】
燃料噴射システムの傾向は、効率と汚染度との理由からますます高いシステム圧へ移行している。これに伴ってエンジン作動時もブレーキ作動時も出力密度がより高くなるので、燃料噴射器の内燃機関燃焼室側端部領域が熱的により強く負荷される。この端部領域には、インジェクタハウジングの内面に、機能にとって重要な着座領域がノズル本体とノズルニードルとの間に配置されている。前述したようにシステム圧がより高くなる傾向があり、よって燃料噴射器の端部領域での温度がより高くなる傾向にあるので、端部領域での燃料噴射器の熱的機械的負荷が増大する傾向になる。それ故、インジェクタ端部領域（ここでは、内燃機関の燃焼室側に配置されている領域を言う）内の温度上昇を制限するか、もしくは、インジェクタ端部領域からシリンダブロックへの可能な限り良好な熱伝達を可能にする処置が望ましい。これに加えて、シリンダヘッドの受容孔内に配置される、燃料噴射器の内燃機関燃焼室側領域が、受容孔内で半径方向に間隔をもって配置されていることで、この領域のダイレクトな当接による熱伝達が通常は不可能であることも重要であることが認識されるべきである。それ故、技術水準から公知の燃料噴射器の場合、熱流はインジェクタ端部領域からインジェクタハウジングの長さの一部の範囲にわたって受容孔の段付き孔状部分内にある着座領域または載置領域まで行なわれ、そこでは燃料噴射器が、軸線方向において、通常は金属製密封要素の中間層のもとでシリンダヘッドにより締め付け固定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２０１２２１９６５４Ａ１号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第１０８１３７４Ａ２号明細書
【特許文献３】独国特許出願公開第１０１２５９４３Ａ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した技術水準から出発して、本発明の課題は、請求項１の前文に記載の燃料噴射器を次のように構成すること、すなわち燃焼室側のインジェクタ領域の熱負荷の低減が可能になるように構成することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題は、本発明によれば、請求項１の構成を備えた燃料噴射器において、燃焼室側の第１の密封要素が、インジェクタハウジングと受容孔の第２の当接面との間で軸線方向に緊張可能であり、且つインジェクタハウジングと受容孔との間のリング状領域を、第１の密封要素の、インジェクタハウジングの第１の領域とは逆の側で、密封するように構成されていることによって解決される。この種の構成は、本発明の最も一般的な形態では、第１の密封要素の、燃焼室とは逆の側で、インジェクタハウジングとシリンダヘッド内の受容孔との間にあるリング状領域の熱遮蔽を可能にする。これにより、燃焼室内に発生する、比較的高温の燃焼ガスが、軸線方向において受容孔内の燃料噴射器の着座領域まで到達するのが阻止される。他方、これにより、第２の密封要素への熱伝導にとって決定的なインジェクタハウジングの領域の熱負荷が低減され、これによって、インジェクタハウジングの燃焼室側端部領域の、特にドーム状端部領域の、受容孔の第１の着座面への放熱の改善が可能になる。この密封は受容孔の第２の着座面を介して可能になり、第２の着座面は、燃料噴射器の取り付け位置で第１の密封要素に対しダイレクトに当接するように配置されており、従って第１の密封要素上方のリング状領域を密封する。
【０００９】
本発明による燃料噴射器の有利な更なる構成は、従属請求項に記載されている。
【００１０】
構造的に特に簡潔に実現でき、標準的な構成要素を使用して所望の密封機能を可能にさせる第１の構造的構成では、第１の密封要素が、リング状に形成されており、且つ軸線方向においてインジェクタハウジングの第１の領域と第２の領域との間の移行領域に当接していることが提案される。
【００１１】
択一的な構成では、第１の密封要素が、円錐形状の横断面をもってリング状に形成されており、且つインジェクタハウジングの２つの円錐状に形成された面と受容孔との間に当接していることも可能である。このような構成には、特に、比較的大きな面積の当接もしくは密封面が可能になり、その結果特に優れた密封性を得るには比較的小さな軸線方向の締め付け力であればすでに十分であるという利点がある。
【００１２】
特に有利なのは、最後に挙げた２つの実施態様において、第１の密封要素が、プラスチックおよび／または金属から成り、且つシリンダヘッドの受容孔内へわずかな半径方向遊びをもって受容されるように構成されている場合、および、第２の密封要素が、金属から、好ましくは熱伝導性に優れた材料から成り、且つリング状に形成されている場合である。このような構成は特に燃料噴射器の比較的容易な組み立てを可能にし、金属からなる第２の密封要素を介して、燃料噴射器から内燃機関のシリンダヘッド内への所望の、もしくは必要な熱伝導を保証する。純粋に金属またはプラスチックから成る第１の密封要素以外に、第１の密封要素は、たとえば、とりわけプラスチックもしくはゴムから成るコーティング部で被覆されている金属核から成っていてもよい。
【００１３】
また、組み立てを可能な限り容易にするという理由と、構成部材の公差上の理由とから、インジェクタハウジングが、第１の領域および第２の領域において、次のような径を有し、すなわちインジェクタハウジングのこれら２つの領域と受容孔との間にして第１の密封要素の外側の領域に半径方向隙間が形成可能であるような径を有しているのが有意義である。
【００１４】
以上述べた実施態様は、別個の構成部材によって実現される２つの別個の密封要素を利用している。本発明の変形実施態様では、両密封要素が、金属から成るパッキンスリーブの形態の一体の部材に形成されていることも考えられ、もしくは可能である。この種の構成は、燃料噴射器の特に簡単で確実な組み立てを可能にする。
【００１５】
両密封要素を１つのパッキンスリーブの形態で構成する場合、構造的に有利な構成では、第１の密封要素は、パッキンスリーブの円錐状に形成された壁部分として形成されている。この種の構成は、該パッキンスリーブとシリンダヘッド内の受容孔との間に位置するように第１の密封要素の上方に形成されるリング状空間の大きな面積での密封を可能にする。特に、壁部分は、シリンダヘッドの燃焼室側でパッキンスリーブの端部領域を形成する。
【００１６】
パッキンスリーブのディメンショニングに関する特に容易な組み立てもしくは構成部材の問題のない公差と、インジェクタハウジングからシリンダヘッド内への良好な熱伝導とを可能にする本発明の更なる有利な構成によれば、パッキンスリーブは、第１の密封要素の領域を除いてインジェクタハウジングに対し半径方向に間隔をもって配置されており、且つ該パッキンスリーブが受容孔に対し熱伝導接触して位置決め可能であるような径を有している。
【００１７】
本発明の更なる利点、構成、詳細は、有利ないくつかの実施形態に関わる以下の説明と図面とから明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１の密封要素を使用した本発明による燃料噴射器の内燃機関燃焼室側端部領域の縦断面図である。
【図２】異なる第１の密封要素を使用した本発明による燃料噴射器の内燃機関燃焼室側端部領域の縦断面図である。
【図３】第１の密封要素が燃焼室に対しより大きな軸線方向間隔を有している、図２の変形実施形態を示す図である。
【図４】円錐状横断面を有する第１の密封要素を使用した実施形態の縦断面図である。
【図５】両密封要素が１つのパッキンスリーブに形成または配置されている実施形態の同様の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図において、同一の要素もしくは同一の機能を備える要素には同一の参照符号が付されている。
【００２０】
図にはシリンダヘッド１００の部分領域が示されており、内燃機関の残りの部分は示されていない。シリンダヘッド１００内には、本発明による燃料噴射器１０、特にコモンレールインジェクタを受容するための受容孔１０１が形成されている。貫通穴として形成されている受容孔１０１は、少なくとも、図に図示された３つの孔部分１０２，１０３，１０４を有している。３つの孔部分１０２ないし１０４は、好ましくはそれぞれ筒状に形成されており、その際孔部分１０２と孔部分１０３との間の移行領域には、燃料噴射器１０の長手軸線１１に関してたとえば垂直に配置されている第１の当接面１０５と、両孔部分１０３と１０４との間に、長手軸線１１に関して同様にたとえば垂直に配置されている第２の当接面１０６とが形成されている。孔部分１０２ないし１０４のなかで最も小さな直径を有している孔部分１０２は、内燃機関の燃焼室に直接開口している。
【００２１】
燃料噴射器１０は、少なくとも３つの領域１６ないし１８を備えた金属製のインジェクタハウジング１５を有している。第１の領域１６は、内燃機関の燃焼室内へ燃料を噴射するための少なくとも１つの、しかし実際には複数の噴射穴２１を備えたノズルドーム１９を形成している。第１の領域１６は部分的に第１の孔部分１０２内に配置されて、そのドーム状端部でもって内燃機関の燃焼室内へ突出している。内燃機関の燃焼室内へ燃料を噴射するため、インジェクタハウジング１５内には、公知の態様で、燃料噴射器１０の長手軸線１１の方向で上下動するノズルニードルまたは同様の部材が配置されており、ノズルニードルまたは同様の部材は、その下降位置で少なくとも１つの噴射穴２１を閉鎖し、上昇位置で少なくとも１つの噴射穴２１を開放する（図示せず）。ノズルニードルもしくは噴射弁構成要素の操作は、同様にそれ自体公知の、それ故詳細に説明しない態様で、たとえば磁気アクチュエータまたはピエゾアクチュエータによって行われる。
【００２２】
第２の領域１７は両孔部分１０３と１０４の内部に配置されており、他方第３の領域１８は一部が第３の孔部分１０４内に配置されている。
【００２３】
インジェクタハウジング１５はノズル締め付けナット２２と作用結合して配置されており、ノズル締め付けナットは、インジェクタハウジング１５もしくは燃料噴射器１０を、中間層である金属製パッキンリング２３を介して、受容孔１０１の第２の当接面１０６に対し軸線方向に力を作用させる。パッキンリング２３は、インジェクタハウジング１５の第２の領域１７を、好ましくはわずかな半径方向遊びをもって取り囲み、且つインジェクタハウジング１５の第３の領域１８の外径に実質的に整合している外径を有している。パッキンリング２３は、一方ではシリンダヘッド１００の受容孔１０１内での燃料噴射器１０の位置決めに用いられ、他方ではシリンダヘッド１００へのインジェクタハウジング１５の熱連結もしくは熱結合のために用いられる。このため、パッキンリング２３は有利には熱伝導性に優れた材料、たとえば銅から形成されている。
【００２４】
インジェクタハウジング１５の２つの領域１６と１７との間の移行領域には、たとえばバイトン（商品名）から成っているプラスチックパッキンリングの形態のパッキン２５が配置されている。パッキン２５は、軸線方向においてインジェクタハウジング１５の第２の領域１７と受容孔１０１内の第１の当接面１０５との間に、好ましくは比較的小さな半径方向遊びをもって受容孔１０１内に配置されており、パッキン２５の、燃焼室とは逆の側における、受容孔１０１の密封が可能であるように、軸線方向にして燃料噴射器１０の長手軸線１１の方向にノズル締め付けナット２２を介して力の作用を受ける。パッキン２５を軸線方向に締め付けると、該パッキンは半径方向にも拡幅し、その結果パッキン２５および受容孔１０１の径に依存して、場合によっては付加的に、パッキン２５と受容孔１０１との間の半径方向の密封部が形成されていてよい。第１の領域１６と受容孔１０１の第１の孔部分１０２との間の径は、第１の領域１６と第１の孔部分１０２との間に第１の半径方向隙間２７が形成されるように、互いに整合している。さらに、インジェクタハウジング１５の第２の領域１７の径と受容孔１０１の第２の孔部分１０３の径とは、第２の領域１７と第２の孔部分１０３との間に第２の半径方向隙間２８が形成されるように、互いに整合している。
【００２５】
パッキン２５は、内燃機関の燃焼室側で第２の半径方向隙間２８を密封するというその機能以外に、場合によっては受容孔１０１内で燃料噴射器１０を位置決めもしくは心合わせするという機能を有している。
【００２６】
燃料噴射器１０の作動時には、特にノズルドーム１９もしくはインジェクタハウジング１５の第１の領域１６は、燃焼室に近いために熱的に強く負荷され、すなわち第１の領域１６はインジェクタハウジング１５の他の領域１７，１８に比べて温度が上昇する。矢印２９と３０により、ノズルドーム１９からシリンダヘッド１００の領域内への熱流が図示されている。これから特にわかるように、両半径方向隙間２７と２８が設けられていることにより、熱伝導はインジェクタハウジング１５の第１の領域１６から、第２の領域１７および第３の領域１８のみを介して、もしくは、ノズル締め付けナット２２およびパッキンリング２３のみを介して、シリンダヘッド１００内へ行われる。
【００２７】
図２に図示した燃料噴射器１０ａは、プラスチックから成るパッキン２５の代わりに、好ましくは熱伝導に優れた材料から成るパッキン２５ａが使用される点で、燃料噴射器１０と異なっている。しかしながら、パッキン２５ａはたとえば銅リングとして形成されることに限定されるものではなく、燃焼室近傍領域でのインジェクタハウジング１５の第１の領域１６もしくはノズルドーム１９からシリンダヘッド１００内へのダイレクトな熱伝導を付加的に可能にする。このことを矢印３１によって明らかにした。
【００２８】
図３の燃料噴射器１０ｂは、パッキン２５ｂが燃料噴射器１０ｂの長手軸線１１に関して燃焼室から後退している点、すなわちパッキンリング２３の方向により近傍にある点で、図２の燃料噴射器１０ａと異なっている。これによって、一方ではパッキン２５ｂの熱負荷が減少する傾向にあり、他方ではパッキン２５ｂの位置を介して該パッキン（２５ｂ）により熱流を制御もしくは整合させることができる。さらに、第１の孔部分１０２ａが燃料噴射器１０および１０ａにおける孔部分１０２よりも長い軸線方向長さを有していることが認められる。また、燃料噴射器１０ｂの第１の領域１６ｂは燃料噴射器１０および１０ａに比べて延長して形成されている。
【００２９】
図４の燃料噴射器１０ｃは、原理的には燃料噴射器１０ａと比較可能である。しかしながら、平坦なパッキン２５ａの代わりに、横断面にて円錐状に形成された（金属製の）パッキン２５ｃが使用される。パッキン２５ｃは、燃料噴射器１０ｃもしくはインジェクタハウジング１５に対応的に円錐状もしくは斜めに形成された面３３もしくは３４および受容孔１０１に形成されている。パッキン２５ｃは、燃料噴射器１０ａの場合のパッキン２５ａに比べて、燃料噴射器１０ｃもしくはシリンダヘッド１００での当接面が拡大されているという利点があり、その結果燃料噴射器１０ｃからシリンダヘッド１００への特に良好な熱伝導が可能になる。さらに、円錐状の形状により、受容孔１０１内での燃料噴射器１０ｃの特に良好な心合わせが付加的に可能である。
【００３０】
さらに、図５には、さらに変形された燃料噴射器１０ｄが図示されている。この燃料噴射器では、図４の燃料噴射器１０ｃのパッキン２５ｃおよびパッキンリング２３の機能は、パッキンスリーブ３５の形態の一体の部材によって実現される。熱伝導性に優れた材料から成っているパッキンスリーブ３５は、内燃機関の燃焼室側の端面に、円錐状に形成された第１の密封領域３６を第１の密封要素として有し、他方フランジ状に周回するように延在している縁は、パッキンスリーブ３５の他の端面において、第２の密封領域３７もしくは第２の密封要素を形成している。さらに重要なことは、第２の孔部分１０３ｄの領域でのパッキンスリーブ３５の外径が孔部分１０３ｄの径に対して次のように整合されており、すなわちパッキンスリーブ３５の外周が受容孔１０１の第２の孔部分１０３ｄに当接するように、整合されており、その結果ノズルドーム１９から第１の密封領域３６およびパッキンスリーブ３５を介してシリンダヘッド１００の第２の孔部分１０３ｄの領域への熱伝導が可能になり、このことを矢印３８によって明らかにした。
【００３１】
以上説明した燃料噴射器１０，１０ａないし１０ｄは、本発明の思想から逸脱しなければ、多様に変形もしくは修正することができる。
【符号の説明】
【００３２】
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ  燃料噴射器
１５    インジェクタハウジング
１６  第１の領域
１７  第２の領域
１８  第３の領域
２３  パッキンリング（第２の密封要素）
２５，２５ａ，２５ｂ，２５ｃ  パッキン（第１の密封要素）
２７，２８  半径方向隙間
３３，３４  インジェクタハウジングに円錐状に形成された面
３５  パッキンスリーブ
３６  第１の密封領域（第１の密封要素）
３７  第２の密封領域（第２の密封要素）
１００  シリンダヘッド
１０１  受容孔
１０３，１０３ｄ  孔部分
１０５  第１の当接面
１０６  第２の当接面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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2016520765.tif 000009
2016520765.tif 000010
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