燃料噴射装置のインジェクタ
【課題】燃料を加圧供給可能な燃料噴射装置のインジェクタであって、ノズルニードルが噴射口を開放又は閉鎖し、供給された燃料がこのインジェクタによって再び燃焼室に供給可能にする。
【解決手段】ノズルニードル９が燃料圧力に依存して２つの限定された操作リフト量１１．１、１２．１を備えており、ノズルニードル９による噴射口１０の開放又は閉鎖が少なくとも１つの操作部材５によって可能とされる。
【解決手段】ノズルニードル９が燃料圧力に依存して２つの限定された操作リフト量１１．１、１２．１を備えており、ノズルニードル９による噴射口１０の開放又は閉鎖が少なくとも１つの操作部材５によって可能とされる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料噴射装置のインジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
可変圧力で燃料を噴射する、例えばコモンレール噴射装置等の噴射装置は、通常噴射開始のためにごく急峻な噴射率を有する。大量の燃料が噴射される。しかしこの効果は窒素酸化物排出率（ＮＯX排出率）に否定的に作用する。噴孔の段階的解放／開放又は噴孔の限定された開放特性を介して階段状噴射率を達成し、それと共に排出率に好ましい影響を及ぼすことができる。
【０００３】
このような噴射装置を利用する噴射装置の多くの製造業者およびディーゼルエンジンの多くの製造業者は、噴射口の最適制御を見出そうと努力している。噴射すべき燃料量を調節する他の可能性はカム制御式燃料噴射ポンプによって実現できる。
【０００４】
噴射口の最適制御を見出す他に、噴射装置に存在する他の問題として、噴射孔の弾道挙動が知られている。噴孔の弾道挙動が現れるのは、噴射量が少なく、燃料噴射圧力が低いときである。短い噴射時間と噴孔の慣性効果との故に噴孔の未制御な運動が生じる。即ちニードルリフト量が噴射過程毎に異なる大きさとなることがあり、そのため、噴射される燃料量が異なる値となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これを前提に、本発明は、燃料噴射装置のインジェクタを改良することを課題とする。
【０００６】
新規なインジェクタは、噴射される燃料量が少ない場合に、限定されたニードルリフト量又は限定された開放横断面を有さねばならない。更に、新規なインジェクタは弾道ニードル挙動現象をもはや示してはならない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は、請求項１に記載した燃料噴射装置のインジェクタによって解決される。
【０００８】
本発明者等は、インジェクタにおいて上記諸欠点を避けるべく、インジェクタの噴射ニードルが２つの限定された運動行程を実行できると有利であることを確認した。これら両方のニードル行程は特定の制御機構により解放、遮断又は制限することができる。
【０００９】
この認識を前提に本発明は、燃料をそれに加圧供給可能でありかつノズルニードルが噴射口を開放又は閉鎖し、供給された燃料を再び燃焼室に供給可能である噴射装置のインジェクタを改良し、ノズルニードルが燃料圧力に依存して２つの限定された操作リフト量を持ち、ノズルニードルによる噴射口の開放又は閉鎖を少なくとも１つの操作部材によって可能とすることを提案する。これにより提供されるインジェクタは２つのニードルリフト量を備えており、ニードルリフト量は各々限定された行程開放横断面を提供する。
【００１０】
従来現れた弾道ニードル挙動の問題は、新規なインジェクタによって回避される。新規なインジェクタは、特に３ポート２位置切換弁、圧力調節弁等の上流側に設けられる弁と協動し、このため多重噴射用に利用可能とするのに適している。例えば以下の組合せが可能である。例えば可変噴射圧力とインジェクタの上流側に設けられる３ポート２位置切換弁とを有する燃料噴射装置を実現できる。更に、インジェクタを有するカム制御式燃料噴射ポンプを実現できる。
【００１１】
ノズルニードルの上方と下方に各々圧力室が形成されており、これら圧力室に燃料が加圧供給可能であると有利である。例えば上側圧力室と下側圧力室とに同じ圧力が加わっていると、ニードルは特定の位置で保持される。両方のうち一方の圧力室内の圧力が例えば圧力放出によって変化して初めて、ノズルニードルは僅かな圧力を有する圧力室の方向に移動できる。
【００１２】
インジェクタの考えられる１実施形態において、少なくとも１つの操作部材、主に２ポート２位置切換弁を配置することができ、これが少なくとも１つの圧力室を開放又は閉鎖し、これにより両圧力室間の圧力差を被動ノズルニードルに送ることができる。
【００１３】
少なくとも１つの圧力室で、圧力吸込み横断面が圧力吐出し横断面より大きいとよい。この横断面比にて、圧力室の除圧時に室内部の圧力を絞って低下させることができる。
【００１４】
インジェクタの他の好ましい１実施形態において、ノズルニードルの２つの限定された操作経路に各々少なくとも１つのばね要素を設け、該ばね要素でノズルニードルを各操作経路の端止めから出発位置へと戻す。ばね要素のばね定数により、特定の開放挙動を調整できる。圧縮ばねとしても引張ばねとしても実施可能なばね要素を直列に接続し、それらのばね定数を加算することもできる。
【００１５】
ばね要素を有する操作経路と代替的に、ノズルニードルの限定された操作経路が操作部材、主に２ポート２位置切換弁を備えてもよく、これによりノズルニードルの運動がこの操作経路内で開始又は停止される。考え得るインジェクタの他の実施の形態では、少なくとも１つの３ポート２位置切換弁および／又は圧力調節弁で燃料がインジェクタに供給可能である。
【００１６】
本発明の好ましい諸構成を従属請求項と以下の説明とから明らかにする。本発明の一実施例を単一の図面を基に詳しく説明するが、本発明はそれに限定されない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図１を参照して本発明を説明する。
【００１８】
図１は燃料噴射装置のインジェクタ１の断面図である。燃料供給管路２を経て、燃料は高圧で上側圧力室１３．１と下側圧力室１３．２とに移送される。３ポート２位置弁と燃料供給管路２中の圧力調節弁３とを経て、移送される燃料圧力の値が調節され、加圧又は除圧が制御される。
【００１９】
燃料は噴射口１０を経て燃焼室内に噴射される。その際、ノズルニードル９が噴射口１０を開閉する。図１に示す状態のときノズルニードル９は下側位置にあり、噴射口１０を閉鎖保持する。ノズルニードル９が上方に動くと、噴射口１０が開放される。ノズルニードル９が上方に動けば動くほど、自由となる噴射口１０が一層大きくなり、噴射燃料の噴射量も一層多くなる。
【００２０】
ノズルニードル９の開閉は、燃料排出管路６中にある２ポート２位置切換弁５により制御される。図１に示す状態のとき２ポート２位置切換弁５は閉じている。このため上側圧力室１３．１にも下側圧力室１３．２にも同じ圧力が加わる。上側圧力室１３．１からピストンロッド４に上から加わる圧力と、下側圧力室１３．２からノズルニードル９に下から加わる圧力とが均衡し、ピストンロッド４の下方にあるノズルニードル９は下側位置で保持され、噴射口１０を閉鎖保持する。
【００２１】
燃料噴射過程を開始すべく、即ちノズルニードル９を持ち上げて噴射口１０の開放を引き起こすために、２ポート２位置切換弁５が開放される。このため上側圧力室１３．１が除圧される。しかし流出絞り７の横断面積が流入絞り８の横断面積よりも大きい故、上側圧力室内１３．１のこの除圧は徐々に進行する。
【００２２】
下側圧力室１３．２内で、加圧下の燃料がノズルニードル９を持ち上げて噴射口１０を開放することがある。第１ばね要素１１がノズルニードルの運動に対抗する。第１ばね要素１１によってノズルニードルは前行程１１．１の内部で動くことができる。燃料圧力が特定の限界圧力を上まわって初めてノズルニードル９は更に持ち上げられ、第２ばね要素１２のばね力が作用する。第２ばね要素１２を負荷しながらノズルニードル９の第２行程１２．１は進行可能である。
【００２３】
第１ばね要素１１のばね定数が第２ばね要素１２のばね定数よりも小さく設計されており、燃料圧力が低いときノズルニードル９の前行程１１．１のみが実行される。
【００２４】
自明のことであるが、前記特徴および特許請求の範囲の特徴はその都度記載した組合せにおいてだけでなく、本発明の枠から逸脱することなく別の組合せや単独でも応用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】新規なインジェクタの断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１ インジェクタ、２ 燃料供給管路、３ ３ポート２位置切換弁と圧力調節弁、４ ピストンロッド、５ ２ポート２位置切換弁、６ 燃料排出管路、７ 流出絞り、８ 流入絞り、９ ノズルニードル、１０ 噴射口、１１ 第１ばね要素、１１．１ 前行程、１２ 第２ばね要素、１２．１ 第２行程、１３．１ 上側圧力室、１３．２ 下側圧力室
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料噴射装置のインジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
可変圧力で燃料を噴射する、例えばコモンレール噴射装置等の噴射装置は、通常噴射開始のためにごく急峻な噴射率を有する。大量の燃料が噴射される。しかしこの効果は窒素酸化物排出率（ＮＯX排出率）に否定的に作用する。噴孔の段階的解放／開放又は噴孔の限定された開放特性を介して階段状噴射率を達成し、それと共に排出率に好ましい影響を及ぼすことができる。
【０００３】
このような噴射装置を利用する噴射装置の多くの製造業者およびディーゼルエンジンの多くの製造業者は、噴射口の最適制御を見出そうと努力している。噴射すべき燃料量を調節する他の可能性はカム制御式燃料噴射ポンプによって実現できる。
【０００４】
噴射口の最適制御を見出す他に、噴射装置に存在する他の問題として、噴射孔の弾道挙動が知られている。噴孔の弾道挙動が現れるのは、噴射量が少なく、燃料噴射圧力が低いときである。短い噴射時間と噴孔の慣性効果との故に噴孔の未制御な運動が生じる。即ちニードルリフト量が噴射過程毎に異なる大きさとなることがあり、そのため、噴射される燃料量が異なる値となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これを前提に、本発明は、燃料噴射装置のインジェクタを改良することを課題とする。
【０００６】
新規なインジェクタは、噴射される燃料量が少ない場合に、限定されたニードルリフト量又は限定された開放横断面を有さねばならない。更に、新規なインジェクタは弾道ニードル挙動現象をもはや示してはならない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は、請求項１に記載した燃料噴射装置のインジェクタによって解決される。
【０００８】
本発明者等は、インジェクタにおいて上記諸欠点を避けるべく、インジェクタの噴射ニードルが２つの限定された運動行程を実行できると有利であることを確認した。これら両方のニードル行程は特定の制御機構により解放、遮断又は制限することができる。
【０００９】
この認識を前提に本発明は、燃料をそれに加圧供給可能でありかつノズルニードルが噴射口を開放又は閉鎖し、供給された燃料を再び燃焼室に供給可能である噴射装置のインジェクタを改良し、ノズルニードルが燃料圧力に依存して２つの限定された操作リフト量を持ち、ノズルニードルによる噴射口の開放又は閉鎖を少なくとも１つの操作部材によって可能とすることを提案する。これにより提供されるインジェクタは２つのニードルリフト量を備えており、ニードルリフト量は各々限定された行程開放横断面を提供する。
【００１０】
従来現れた弾道ニードル挙動の問題は、新規なインジェクタによって回避される。新規なインジェクタは、特に３ポート２位置切換弁、圧力調節弁等の上流側に設けられる弁と協動し、このため多重噴射用に利用可能とするのに適している。例えば以下の組合せが可能である。例えば可変噴射圧力とインジェクタの上流側に設けられる３ポート２位置切換弁とを有する燃料噴射装置を実現できる。更に、インジェクタを有するカム制御式燃料噴射ポンプを実現できる。
【００１１】
ノズルニードルの上方と下方に各々圧力室が形成されており、これら圧力室に燃料が加圧供給可能であると有利である。例えば上側圧力室と下側圧力室とに同じ圧力が加わっていると、ニードルは特定の位置で保持される。両方のうち一方の圧力室内の圧力が例えば圧力放出によって変化して初めて、ノズルニードルは僅かな圧力を有する圧力室の方向に移動できる。
【００１２】
インジェクタの考えられる１実施形態において、少なくとも１つの操作部材、主に２ポート２位置切換弁を配置することができ、これが少なくとも１つの圧力室を開放又は閉鎖し、これにより両圧力室間の圧力差を被動ノズルニードルに送ることができる。
【００１３】
少なくとも１つの圧力室で、圧力吸込み横断面が圧力吐出し横断面より大きいとよい。この横断面比にて、圧力室の除圧時に室内部の圧力を絞って低下させることができる。
【００１４】
インジェクタの他の好ましい１実施形態において、ノズルニードルの２つの限定された操作経路に各々少なくとも１つのばね要素を設け、該ばね要素でノズルニードルを各操作経路の端止めから出発位置へと戻す。ばね要素のばね定数により、特定の開放挙動を調整できる。圧縮ばねとしても引張ばねとしても実施可能なばね要素を直列に接続し、それらのばね定数を加算することもできる。
【００１５】
ばね要素を有する操作経路と代替的に、ノズルニードルの限定された操作経路が操作部材、主に２ポート２位置切換弁を備えてもよく、これによりノズルニードルの運動がこの操作経路内で開始又は停止される。考え得るインジェクタの他の実施の形態では、少なくとも１つの３ポート２位置切換弁および／又は圧力調節弁で燃料がインジェクタに供給可能である。
【００１６】
本発明の好ましい諸構成を従属請求項と以下の説明とから明らかにする。本発明の一実施例を単一の図面を基に詳しく説明するが、本発明はそれに限定されない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図１を参照して本発明を説明する。
【００１８】
図１は燃料噴射装置のインジェクタ１の断面図である。燃料供給管路２を経て、燃料は高圧で上側圧力室１３．１と下側圧力室１３．２とに移送される。３ポート２位置弁と燃料供給管路２中の圧力調節弁３とを経て、移送される燃料圧力の値が調節され、加圧又は除圧が制御される。
【００１９】
燃料は噴射口１０を経て燃焼室内に噴射される。その際、ノズルニードル９が噴射口１０を開閉する。図１に示す状態のときノズルニードル９は下側位置にあり、噴射口１０を閉鎖保持する。ノズルニードル９が上方に動くと、噴射口１０が開放される。ノズルニードル９が上方に動けば動くほど、自由となる噴射口１０が一層大きくなり、噴射燃料の噴射量も一層多くなる。
【００２０】
ノズルニードル９の開閉は、燃料排出管路６中にある２ポート２位置切換弁５により制御される。図１に示す状態のとき２ポート２位置切換弁５は閉じている。このため上側圧力室１３．１にも下側圧力室１３．２にも同じ圧力が加わる。上側圧力室１３．１からピストンロッド４に上から加わる圧力と、下側圧力室１３．２からノズルニードル９に下から加わる圧力とが均衡し、ピストンロッド４の下方にあるノズルニードル９は下側位置で保持され、噴射口１０を閉鎖保持する。
【００２１】
燃料噴射過程を開始すべく、即ちノズルニードル９を持ち上げて噴射口１０の開放を引き起こすために、２ポート２位置切換弁５が開放される。このため上側圧力室１３．１が除圧される。しかし流出絞り７の横断面積が流入絞り８の横断面積よりも大きい故、上側圧力室内１３．１のこの除圧は徐々に進行する。
【００２２】
下側圧力室１３．２内で、加圧下の燃料がノズルニードル９を持ち上げて噴射口１０を開放することがある。第１ばね要素１１がノズルニードルの運動に対抗する。第１ばね要素１１によってノズルニードルは前行程１１．１の内部で動くことができる。燃料圧力が特定の限界圧力を上まわって初めてノズルニードル９は更に持ち上げられ、第２ばね要素１２のばね力が作用する。第２ばね要素１２を負荷しながらノズルニードル９の第２行程１２．１は進行可能である。
【００２３】
第１ばね要素１１のばね定数が第２ばね要素１２のばね定数よりも小さく設計されており、燃料圧力が低いときノズルニードル９の前行程１１．１のみが実行される。
【００２４】
自明のことであるが、前記特徴および特許請求の範囲の特徴はその都度記載した組合せにおいてだけでなく、本発明の枠から逸脱することなく別の組合せや単独でも応用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】新規なインジェクタの断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１ インジェクタ、２ 燃料供給管路、３ ３ポート２位置切換弁と圧力調節弁、４ ピストンロッド、５ ２ポート２位置切換弁、６ 燃料排出管路、７ 流出絞り、８ 流入絞り、９ ノズルニードル、１０ 噴射口、１１ 第１ばね要素、１１．１ 前行程、１２ 第２ばね要素、１２．１ 第２行程、１３．１ 上側圧力室、１３．２ 下側圧力室
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を加圧供給可能な燃料噴射装置のインジェクタ（１）であって、ノズルニードル（９）が噴射口（１０）を開放又は閉鎖し、供給された燃料がこのインジェクタによって再び燃焼室に供給可能であるものにおいて、
ノズルニードル（９）が燃料圧力に依存して２つの限定された操作行程（１１．１、１２．１）を実行し、ノズルニードル（９）による噴射口（１０）の開放又は閉鎖が少なくとも１つの操作部材（５）によって可能とされたことを特徴とするインジェクタ。
【請求項２】
ノズルニードル（９）の上方および下方に圧力室（１３．１、１３．２）が形成され、該圧力室に燃料が加圧状態で供給されることを特徴とする請求項１記載のインジェクタ。
【請求項３】
少なくとも１つの操作部材（５）、主に２ポート２位置切換弁が配置されており、これが少なくとも１つの圧力室（１３．１）を開放又は閉鎖することを特徴とする請求項１又は２記載のインジェクタ。
【請求項４】
少なくとも１つの圧力室（１３．１）において圧力吸込み横断面（８）が圧力吐出し横断面（７）よりも大きいことを特徴とする請求項１から３の１つに記載のインジェクタ。
【請求項５】
ノズルニードル（９）の２つの限定された操作行程（１１．１、１２．１）が各々少なくとも１つのばね要素（１１、１２）を自由にし、該ばね要素がノズルニードル（９）を各操作行程（１１．１、１２．１）の端止めから出発位置へと戻すことを特徴とする請求項１から４の１つに記載のインジェクタ。
【請求項６】
ばね要素（１１、１２）が直列に接続されており、その結果、それらのばね定数が加算されることを特徴とする請求項５記載のインジェクタ。
【請求項７】
ノズルニードル（９）の限定された操作行程（１１．１、１２．１）が操作部材、主に２ポート２位置切換弁を備えており、これによりノズルニードル（９）の運動がこの操作行程（１２．１）内で開始又は停止されることを特徴とする請求項１から４の１つに記載のインジェクタ。
【請求項８】
少なくとも１つの３ポート２位置切換弁および／又は圧力調節弁（３）で、燃料がインジェクタ（１）に供給されることを特徴とする請求項１から７の１つに記載のインジェクタ。
【請求項１】
燃料を加圧供給可能な燃料噴射装置のインジェクタ（１）であって、ノズルニードル（９）が噴射口（１０）を開放又は閉鎖し、供給された燃料がこのインジェクタによって再び燃焼室に供給可能であるものにおいて、
ノズルニードル（９）が燃料圧力に依存して２つの限定された操作行程（１１．１、１２．１）を実行し、ノズルニードル（９）による噴射口（１０）の開放又は閉鎖が少なくとも１つの操作部材（５）によって可能とされたことを特徴とするインジェクタ。
【請求項２】
ノズルニードル（９）の上方および下方に圧力室（１３．１、１３．２）が形成され、該圧力室に燃料が加圧状態で供給されることを特徴とする請求項１記載のインジェクタ。
【請求項３】
少なくとも１つの操作部材（５）、主に２ポート２位置切換弁が配置されており、これが少なくとも１つの圧力室（１３．１）を開放又は閉鎖することを特徴とする請求項１又は２記載のインジェクタ。
【請求項４】
少なくとも１つの圧力室（１３．１）において圧力吸込み横断面（８）が圧力吐出し横断面（７）よりも大きいことを特徴とする請求項１から３の１つに記載のインジェクタ。
【請求項５】
ノズルニードル（９）の２つの限定された操作行程（１１．１、１２．１）が各々少なくとも１つのばね要素（１１、１２）を自由にし、該ばね要素がノズルニードル（９）を各操作行程（１１．１、１２．１）の端止めから出発位置へと戻すことを特徴とする請求項１から４の１つに記載のインジェクタ。
【請求項６】
ばね要素（１１、１２）が直列に接続されており、その結果、それらのばね定数が加算されることを特徴とする請求項５記載のインジェクタ。
【請求項７】
ノズルニードル（９）の限定された操作行程（１１．１、１２．１）が操作部材、主に２ポート２位置切換弁を備えており、これによりノズルニードル（９）の運動がこの操作行程（１２．１）内で開始又は停止されることを特徴とする請求項１から４の１つに記載のインジェクタ。
【請求項８】
少なくとも１つの３ポート２位置切換弁および／又は圧力調節弁（３）で、燃料がインジェクタ（１）に供給されることを特徴とする請求項１から７の１つに記載のインジェクタ。
【図１】
【公開番号】特開２００７−１５４８９６（Ｐ２００７−１５４８９６Ａ）
【公開日】平成１９年６月２１日（２００７．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３３０５０４（Ｐ２００６−３３０５０４）
【出願日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【出願人】（３９００４１５２０）エムアーエヌ ディーゼル エスエー (59)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月２１日（２００７．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【出願人】（３９００４１５２０）エムアーエヌ ディーゼル エスエー (59)
【Ｆターム（参考）】
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