燃料インジェクタアッセンブリの構成要素を整合し、プレストレスを加えるための装置

专利摘要:
端部が開放したノズル本体（３）がインジェクタ本体（２１）と隣接した種類の内燃エンジン用燃料インジェクタ（１）を提供する。 ノズル本体（３）とインジェクタ本体（２１）との間の接触面（５７）は、製造を簡単にするため、平らであり、これらの本体は、代表的にはこれらの本体の周囲を延びるスリーブである圧縮エレメント（１０）を使用して互いに対して整合される。圧縮エレメント（１０）は、更に、本体（３、２１）のうちの少なくとも一方に予備圧縮力を加えるように作用し、これにより、燃料インジェクタは、他の方法で可能であるよりも高い燃料圧力で作動できる。
公开号:JP2011506814A
申请号:JP2010536540
申请日:2008-12-03
公开日:2011-03-03
发明作者:クロスリー，スティーヴン；ランバート，マルコム
申请人:デルファイ・テクノロジーズ・インコーポレーテッド；
IPC主号:F02M61-10

专利说明:

[0001] 本発明は、ディーゼル内燃エンジンで使用するための燃料インジェクタアッセンブリに関し、更に詳細には、このような燃料インジェクタアッセンブリ内のノズル本体及びインジェクタ本体の構成に関する。]
背景技術

[0002] エンジンの性能を向上するため、ディーゼル燃料インジェクタ技術は、より高い噴射圧力で作動する方向に発展し続けてきた。これにより、燃料噴射システムの構成要素の強度に対する要求が高くなり、特に、内部の燃料圧力によるたが応力（フープストレス）に抵抗するこれらの構成要素の性能に対する要求が高くなっている。燃料噴射圧力の上昇に対する要求は、益々大きくなり続け、製造並びに費用における様々な挑戦がなされてきた。]
発明が解決しようとする課題

[0003] 例として、現在の燃料噴射システムは、最大２５００×１０３ＨＰａ（２５００バール）の燃料圧力で作動するように設計されている。しかしながら、場合によっては、３０００×１０３ＨＰａ（３０００バール）又はそれ以上の燃料圧力に耐えることができる燃料噴射システムを提供するのが望ましい。現存の耐燃料圧力性が高い設計は、構成要素の破損の危険を最小にするために最新の精密加工がなされているが、これは既に対費用効果の限度に達している。]
課題を解決するための手段

[0004] 従って、本発明は、
端部が開放したノズル本体と、
インジェクタ本体と、
ノズル本体のバルブ部材ガイド及びインジェクタ本体のバルブ部材ガイドと係合したバルブ部材とを含む燃料インジェクタにおいて、
ノズル本体とインジェクタ本体との間の係合又は噛み合い接触面（インターフェース）が実質的に平らであり、
圧縮エレメントが、ノズル本体及びインジェクタ本体の各々の少なくとも一部と係合しており、
圧縮エレメントは、ノズル本体及びインジェクタ本体のうちの少なくとも一方に圧縮応力を加える、ことを特徴とする燃料インジェクタを提供する。]
[0005] 接触面は、構成要素の製造で行われる機械加工プロセスを簡単にするため、実質的に平らである。これにより構成要素の価格を引き下げる。]
[0006] 好ましい実施例では、ノズル本体は、高圧燃料用の内部チャンバを形成する壁を有し、
壁は内面及び外面を有し、
圧縮エレメントは、使用時にノズル本体の少なくとも一部を受け入れる穴を形成する内周面を有し、
圧縮エレメントは、ノズル本体の壁に半径方向圧縮力が及ぼされるように、ノズル本体の壁の外面の少なくとも一部と締り嵌めで係合するように構成されている。]
[0007] 好ましい実施例では、ノズル本体は、インジェクタ本体と軸線方向で隣接して配置されており、圧縮エレメントは、インジェクタ本体の外面の少なくとも一部及びノズル本体の外面の少なくとも一部と係合するように構成されている。]
[0008] 好ましい実施例では、圧縮エレメントはスリーブである。]
[0009] 燃料噴射システムで使用できる燃料の圧力は、主として、内部の液圧による力によって生じる、たが応力によって制限される。たが応力は、高圧燃料を収容する又は高圧燃料が通過する燃料噴射システムの構成要素に加わる。有利なことには、本発明は、これらの構成要素の壁の少なくとも一つの区分に予備圧縮力（予圧）を導入することによって、燃料インジェクタの構成要素に加わるたが応力を低減する。実際には、構成要素と圧縮スリーブとの間の形状及び接触面は、圧縮応力が最も有利な領域に向かうように調整されてもよい。予備圧縮力は、構成要素の壁を通して半径方向外方に及ぼされるたが応力を相殺するように、構成要素の内部チャンバに向かって半径方向内方に差し向けられる。このようにして、予備圧縮力を使用することによって、構成要素が耐えることができる内部燃料圧力を、単に構成要素の壁の厚さを圧縮スリーブの厚さと等しい厚さだけ増大することによって得られるよりも大幅に増大する。更に、圧縮スリーブは、一つ又はそれ以上の構成要素の内部の形態を変えたり干渉が生じたりしないように該構成要素の外面と係合する。従って、構成要素の機能（例えばその流体力学的特性）に悪影響は及ぼされない。]
[0010] 便利には、既知の燃料噴射システムの構成要素の多くの形状と適合するため、圧縮スリーブの穴はほぼ円筒形の形状であり、これは、平均内半径（Ｒ１）の内周面によって形成される。圧縮スリーブは、更に、平均外半径が（Ｒ２）のほぼ円筒形の外周面を有する。従って、圧縮スリーブの半径方向厚さ（Ｔ）は、圧縮リングの内周面と外周面との間で画定される。]
[0011] 圧縮スリーブの半径方向厚さ（Ｔ）は、構成要素に及ぼされるべき半径方向圧縮力の量、及び従って、構成要素によって吸収されるべき内部燃料圧力の所期の上昇、及び／又は圧縮スリーブの材料等の一つ又はそれ以上の機能上の配慮に基づいて選択されてもよい。別の配慮は、圧縮スリーブとこの圧縮スリーブと係合する構成要素との間の締め代の量である。これは、締め代の量が大きくなると、圧縮リングに作用する応力が増大するためである。これに関し、圧縮リングの半径方向厚さは、構成要素との係合時に圧縮スリーブの周囲に及ぼされる応力に耐えるのに十分に大きくなければならない。かくして、理論的には、圧縮リングは任意の適切な厚さ（例えば０．１ｍｍ乃至１０ｍｍ）を備えていてもよいが、適切には、半径方向厚さ（Ｔ）は、０．５ｍｍ乃至５ｍｍであり、より適切には０．７５ｍｍ乃至３ｍｍであり、更に適切には１ｍｍ乃至２ｍｍである。幾つかの実施例では、圧縮スリーブの半径方向厚さは、圧縮リングが装着されるようになった既知の内燃エンジン内の構成要素間の利用可能な空間で決まる。従って、一つの有利な実施例では、圧縮スリーブの半径方向厚さ（Ｔ）は約１．２ｍｍである。]
[0012] 基本的には、圧縮スリーブは、特定の位置に所定の予備圧縮力が加わるように、燃料噴射システムの構成要素の壁の外面の所望の領域（又は部分）と係合するように構成されていてもよい。例えば、圧縮スリーブは、適切には、使用時に最大たが応力が加わる第１構成要素の領域即ちターゲット領域の壁の外面と係合するように構成されていてもよい。適切な特定のターゲット領域は、例えば、構造の領域に加わる相対的応力を確認する立体的又は平面的軸対称非線形有限要素分析（ＦＥＡ）モデル化技術によって、当業者に既知の任意の方法で選択されてもよい。他の実施例では、圧縮スリーブは、壁厚が小さい領域、高圧燃料用拡大内部チャンバを境界付ける壁領域、及び燃料通路やパイプ又は燃料インジェクタ内の隣接した本体等の燃料噴射システムの隣接した構成要素間の接触面のところで、構成要素と係合するように構成されていてもよい。]
[0013] 圧縮スリーブの追加前後のエンジン構成要素が耐えることができる最大内部（燃料）圧力は、当業者に既知の任意の方法で予想／計算できる。例えば、上文中に言及したのと同様の方法で、ＦＥＡソフトウェア及び／又は肉厚円筒体方程式（ｔｈｉｃｋ ｃｙｌｉｎｄｅｒ ｅｑｕａｔｉｏｎ）を使用して計算（予想）結果を得てもよく、これらの結果をサンプル部品を使用した試験結果と比較してもよい。]
[0014] 圧縮スリーブは、燃料インジェクタアッセンブリ又は燃料インジェクタアッセンブリのエレメント等の燃料噴射システムの任意の適切な構成要素と係合するように構成されていてもよい。本発明の燃料インジェクタアッセンブリは、燃料インジェクタの任意の適切な構成要素及びこれと係合するように構成された圧縮スリーブを含んでいてもよい。]
[0015] 適切な実施例では、圧縮スリーブは、燃料インジェクタアッセンブリのノズル本体の外面と係合するように構成されている。代表的には、使用時に、燃料インジェクタアッセンブリは、少なくとも一部が燃料インジェクタのキャップナット内に受け入れられたノズル本体を含む。キャップナットは、少なくとも部分的に、燃料インジェクタの様々な構成要素を互いに保持するように機能する。かくして、幾つかの実施例では、圧縮スリーブは、使用時にキャップナット内に受け入れられるノズル本体の外面の少なくとも一部と係合するように構成されている。有利には、圧縮スリーブは、既知の燃料噴射アッセンブリの内容積部に嵌着するように、例えば既知のノズル本体の外面と、既知のインジェクタキャップナットの内面との間に嵌着するように構成されており、そのため、キャップナットの形態を変えることなく、本発明の利点を得ることができる。このような実施例では、（燃料インジェクタアッセンブリの設計に応じて）、圧縮スリーブの適切な半径方向厚さは約１．２ｍｍである。この厚さは、利用可能な容積部に嵌着するのに適切な厚さである。]
[0016] ノズル本体には、バルブニードルを受け入れるための軸線方向に延びるボアが設けられている。]
[0017] 一般的には、既知の燃料インジェクタは、ノズル本体と軸線方向で隣接して配置されたインジェクタ本体を含む。従って、本発明の圧縮スリーブは、インジェクタ本体の外面の少なくとも一部と、ノズル本体の外面の少なくとも一部とに係合するように構成されていてもよい。このようにして、圧縮スリーブは、インジェクタ本体とノズル本体との間の接触面間を延び、更に、燃料インジェクタアッセンブリ内でのこれらの構成要素の軸線方向整合を改善し、即ち高めるように機能する。例えば、インジェクタ本体とノズル本体との間の同心性及び／又はこれらの二つの部品間の接触面でのシールが、有利なことに、改善される。]
[0018] 当業者には理解されるように、使用時に圧縮スリーブによって及ぼされる半径方向内方への力の量は、少なくとも部分的に、圧縮スリーブの内周面と、圧縮スリーブと係合する構成要素の外面との間の締め代の量で決まる。]
[0019] 本明細書中で使用されているように、「締り嵌め」（場合によってはプレス嵌めと呼ばれる）は二つの構成要素間の締結であり、部品を互いに押した後の摩擦によって得られる。部品を互いに保持する摩擦力は、一方の部品を他方の部品に対して圧縮することによって大幅に高めることができる。この圧縮は、部品が形成された材料の引張強度及び圧縮強度で決まる。締り嵌めは、一般的には、二つの対応する部品を、一方又は他方（又は両方）の大きさが公称寸法から僅かに外れており、その結果、一方の部品が、他方の構成要素が占める空間と干渉するように賦形することによって行われる。これにより、これらの部品は、互いに係合させたとき、弾性的に僅かに変形する（各々が圧縮される）。]
[0020] かくして、本明細書中で使用されているように、「締り嵌め」という用語は、構成要素を受け入れる圧縮スリーブの穴と、構成要素の外面との間の大きさの差（例えば半径方向の差）が負である、即ち穴の大きさの方が小さい（例えば半径が小さい）ということを示そうとするものである。締め代の程度／カテゴリーは、付随する計算書又は計測値が与えられた場合には、これから推論できる。]
[0021] 本発明によれば、圧縮スリーブとこの圧縮スリーブの穴の中に受け入れられるべき構成要素との間で、「摺動嵌め」（例えば）でなく締り嵌めを使用する。これは、構成要素に圧縮リングから予備圧縮力が加わるようにするためである。従って、特段の記載のない限り、本明細書中、「締り嵌め」という用語は、「軽い締り嵌め」及び「締り嵌め」の両方を含むように使用される（これらは、両方とも、圧縮リングの穴と、この穴と係合されるべき構成要素の外面との間の大きさの差が負であるということを必要とする）が、緩く又は摺動するように嵌着した状態を示すものではない。]
[0022] 当業者は、二つの部品間に様々な嵌着強度（例えば「隙間嵌め」、「軽い締り嵌め」、及び「締り嵌め」等）をもたらす許容差（呼称寸法または呼び寸法からの設計上の差）を計算するための方程式が存在することを知っている。許容差の値は、使用される材料、部品がどれ程大きいのか、及びどの程度きつく嵌着するのが望ましいのかで決まる。例として、当業者は、圧縮スリーブが係合する領域での構成要素の外径や部品を物理的に係合させるのに必要な力の量等の様々なパラメータに基づいて、所望の圧縮力を得るのに必要な締め代の量を示す限界−嵌着表（Ｌｉｍｉｔ ａｎｄ Ｆｉｔ ｔａｂｌｅ） 等の参照表から、「締め代」の量を決定してもよい。かくして、焼入鋼で形成された直径が１４．３ｍｍのノズル本体と軽く締り嵌め係合するように圧縮スリーブを設計するのが望ましい場合には、当業者は、圧縮スリーブとノズル本体との間で必要な締め代を、例えば参考文献やコンピュータプログラムを使用して容易に（μｍ単位で）見つけることができる。]
[0023] 本発明の幾つかの実施例では、手作業によるプレス嵌めによって圧縮スリーブを構成要素に組み立てることができるように、軽い締り嵌めが便利であり、更にきつく嵌着させる場合には、機械によるプレス嵌めによって嵌着を行う。このような嵌着を行った場合には、設置後、少なくとも組み立てで使用された力と同程度の力が使用されない限り、圧縮スリーブが、構成要素の外面に沿って動くことがない。例えば、圧縮スリーブは、通常の使用中、摺動したりずれたりしない。更にきつく嵌着（当該技術分野において、軽い締り嵌めでなく締り嵌めと呼ばれる）させる場合には、圧縮スリーブを、機械を用いたプレス嵌めによって構成要素に組み立ててもよく、機械を用いたプレス嵌めでは行えない程きつく嵌着させる場合には熱膨張及び／又は収縮によって組み立てを行ってもよい。かくして、例として、圧縮スリーブと、この圧縮スリーブが組み立てられるべき構成要素との間で比較的きつく嵌着させるのが望ましい場合には、組み立て前に圧縮スリーブを加熱し、その穴を拡げてもよい。変形例では、エンジン又は燃料インジェクタアッセンブリの構成要素を、組み立て前に冷却し、圧縮スリーブの穴に対して収縮させてもよい。幾つかの場合では、圧縮スリーブの加熱及び構成要素の冷却の両方を組み立て前に使用してもよい。]
[0024] 幾つかの実施例では、組み立て中に圧縮スリーブを構成要素上で案内するのを補助するため、圧縮スリーブの一方又は両方の縁部に面取り（即ちベベル）を設けるのが有利である。]
[0025] 構成要素の所望のレベルの予備圧縮力及び構成要素の夫々の大きさに応じて、任意の適切な大きさの締め代を使用できる。例えば、同じ量の予備圧縮力を発生するため、比較的小径の構成要素では、比較的大径の構成要素についてよりも、比較的少量の締め代を使用してもよい。上述のように、任意の特定の実施例について、当業者は、参照表やコンピュータプログラムを参照することによって、又は日常的な経験によって、必要な締め代の程度を決定できる。例えば、圧縮スリーブは、５μｍ乃至４５μｍの締め代（Ｉ）（圧縮スリーブの内周面と、一つ又はそれ以上の構成要素の外面との間）で第１及び／又は第２構成要素と係合するように構成されていてもよい。幾つかの有利な実施例では、締め代は、１０μｍ乃至３９μｍであるように設計されていてもよい。適切には、締め代は、約１５μｍ乃至約２０μｍであってもよい。幾つかの実施例では、約１５μｍ乃至約２０μｍの締め代が使用される。これは、例えば手作業によるプレス嵌めで圧縮スリーブを構成要素と係合できる最大の締め代である場合に使用される。所望の量の締め代がこれよりも大きい場合には、使用時に、圧縮スリーブを、機械によるプレス嵌めで構成要素と係合させる。幾つかの有利な実施例では、焼嵌めによって構成要素と係合させる。]
[0026] 圧縮スリーブは、圧縮リングを係合させようとする一つ又はそれ以上の構成要素の大きさ及び形状に応じて、内半径（Ｒ１）、外半径（Ｒ２）、及び従って半径方向厚さ（Ｔ）、及び軸線方向長さ（Ｌ）の任意の適切な寸法を備えて形成されていてもよい。例として、内半径（Ｒ１）は１ｍｍ乃至５０ｍｍ、例えば２ｍｍ乃至２５ｍｍ、又は３ｍｍ乃至１５ｍｍであってもよく、外半径（Ｒ２）は２ｍｍ乃至６０ｍｍ、例えば３ｍｍ乃至３０ｍｍ、又は４ｍｍ乃至２０ｍｍであってもよく、半径方向厚さ（Ｔ）は０．１ｍｍ乃至１０ｍｍ、適切には０．５ｍｍ乃至５ｍｍ、更に適切には０．７５ｍｍ乃至３ｍｍ、更にもっと適切には１ｍｍ乃至２ｍｍであってもよく、及び軸線方向長さ（Ｌ）は、３ｍｍ乃至２００ｍｍ、例えば４ｍｍ乃至１００ｍｍ、５ｍｍ乃至５０ｍｍ、又は５ｍｍ乃至２０ｍｍであってもよい。幾つかの更に特定の実施例では、圧縮スリーブは、内半径（Ｒ１）が５ｍｍ乃至１０ｍｍであり、外半径（Ｒ２）が６ｍｍ乃至１２ｍｍであり、半径方向厚さ（Ｔ）が１ｍｍ乃至２ｍｍであり、及び軸線方向長さ（Ｌ）が４ｍｍ乃至８ｍｍである。]
[0027] ターゲット領域の外径（Ｄ１）が約１４．３ｍｍのノズル本体と係合するように圧縮スリーブが構成された特定の実施例では、圧縮スリーブは、便利には、内半径（Ｒ１）が約１４．３／２ｍｍ（即ち約７．１５ｍｍ）であり、外半径（Ｒ２）が、圧縮スリーブの外径（Ｄ２）の約半分、即ち約１６．７／２ｍｍ（即ち約８．３５ｍｍ）であり、軸線方向長さ（Ｌ）が約６ｍｍである。このような実施例では、圧縮スリーブは、任意の所望の量で、即ち便利には１０μｍ乃至３９μｍ、又は１０μｍ乃至２８μｍの締め代で、ノズル本体に締り嵌めするように構成される。一実施例では、締め代（Ｉ）は約１５μｍである。このような圧縮スリーブは、ノズル本体又はキャップナットのいずれかの形状を変更する必要なしに、使用時に、燃料インジェクタのキャップナット内に収容される既知のノズル本体の領域と係合するのに特に適している。しかしながら、既知の燃料噴射システムの現存の寸法に適した圧縮スリーブを使用して所望レベルの予備圧縮力を得ることができない場合には、燃料噴射システムの一つ又はそれ以上の構成要素の構造を変える必要があるということは理解されるべきである。高いレベルの圧縮が必要とされる場合、また、比較的肉厚の圧縮リングが必要とされる場合には、インジェクタのキャップナットの形状を変えるのが便利である。]
[0028] 本発明に従って使用された圧縮スリーブは、任意の適切な材料で形成されていてもよく、代表的には、合金等の金属材料で形成されていてもよい。圧縮スリーブは、圧縮スリーブが係合する構成要素と同じ材料、例えば低炭素鋼等の鋼等から製造するのが便利である。場合によっては、工具鋼を使用してもよい。鋼（他の金属又は合金）の等級は、特定の用途についての設計を最適化するように、圧縮スリーブの所望の強度に従って選択されてもよい。例えば、金属は、便利には、その引張強度及び／又は硬度を高めるように熱処理されていてもよい。更に、硬度のレベルが高いと、組み立てが容易になる。焼き入れを施した合金や鋼等の引張強度が高い材料は、ほとんどの用途に対して適切とすることが可能である。]
[0029] 本発明のこれらの及び他の特徴、目的、及び利点は、本発明の詳細及び添付の特許請求の範囲を検討することにより、明らかになるであろう。]
[0030] 本発明を添付図面を参照して更に詳細に説明する。]
図面の簡単な説明

[0031] 図１は、既知の燃料インジェクタの拡大断面図である。
図２Ａは、環状燃料ギャラリーと隣接して圧縮スリーブを嵌着した燃料インジェクタのギャラリー付きノズル本体の断面図である。
図２Ｂは、図２Ａの圧縮スリーブの、図２Ａのａ−ａ線を通る断面図である。
図３は、圧縮スリーブがバルブニードルと隣接して嵌着してある燃料インジェクタのギャラリー付きノズル本体の断面図である。
図４は、圧縮スリーブを嵌着した燃料インジェクタの端部が開放したノズル本体の断面図である。
図５は、図４の燃料インジェクタの端部が開放したノズル本体及びインジェクタ接触面の断面図である。
図６は、本発明による燃料インジェクタの端部が開放したノズル本体の断面図である。] 図１ 図２Ａ 図２Ｂ 図３ 図４ 図５ 図６
実施例

[0032] 図１を参照すると、燃料インジェクタ１は、噴射ノズル１１を含む。この噴射ノズル１１は、ノズル本体３を備えている。ノズル本体３は、ノズルチップ（図示せず）に向かって延びる比較的小径の第１領域１３ａ（ノズルステム７を含む）と、ノズルチップに対して遠位の比較的大径の第２領域１３ｂとを有している。ノズル本体３には、軸線方向延びる盲（ノズル）ボア５が設けられており、その盲端は、ノズルチップ（図示せず）で終端する。ボア５内には、チップ（図示せず）を持つ細長いニードルの形態のバルブ部材９が配置されている。バルブ部材９は、バルブ部材９のチップがノズルチップの内面によって形成された弁座（図示せず）と係合したり係合解除したりできるように、ボア５内で摺動可能である。ノズルチップには、ボア５と連通した一つ又はそれ以上の穴即ちスプレー穴（図示せず）が設けられている。チップと弁座が係合することにより、流体がこれらの穴を通ってバルブ本体３から漏出することを阻止し、チップが弁座から持ち上げられたとき、流体（例えば燃料）が穴を通ってエンジンの関連したシリンダ（図示せず）に送出される。] 図１
[0033] ノズル本体３の第２領域１３ｂ内で、ボア５は、環状ギャラリー１５の形態の直径増大領域を形成する。環状ギャラリー１５は、関連した燃料送出システムのアキュムレータから高圧燃料を受け取るように形成された燃料供給ライン１７と連通している。燃料を環状ギャラリー１５からノズルステム７に向かって流すことができるようにするため、バルブニードル９には、溝付き（フルート付き）領域１９が設けられている。溝付き領域１９は、更に、バルブ本体３内でのバルブニードル９の横方向移動を制限するように作用する。バルブニードル９は、更に、ノズルステム７のボア５を通って延びる領域がボア５よりも小径であるように形成されており、そのため、燃料は、バルブニードル９とバルブ本体３の内面との間を流れることができる。]
[0034] 従来技術の燃料インジェクタの構造及び構成要素は、設計上の必要条件及び使用に応じて変化してもよいということは理解されるべきである。しかしながら、図示のように、燃料インジェクタ１は、さらに、インジェクタ本体２１と、バルブ部材をその弁座に押し付けるための圧縮ばね２９とを備えている。インジェクタ本体２１は、バルブ部材９の先端と連通した、高圧燃料を受け取るためのチャンバ５３を形成するように形成されている。更に、図示のように、インジェクタ本体２１は、圧電式アクチュエータ４９の形態のアクチュエータに応答する制御ピストン５１を受け入れるためのボア２３を形成している。]
[0035] 燃料インジェクタ１を組み立てるため、インジェクタ本体２１及びノズル本体３が、キャップナット４３によってノズルホルダ４１に取り付けられている。代表的には、キャップナット４３をノズルホルダ４１に固定するため、螺合が行われる。ノズルホルダ４１は、図示のように、圧電式アクチュエータ４９が内部に設けられる凹所を備えている。]
[0036] 幾つかの実施例において、ノズル本体３とインジェクタ本体２１との間に、プレート又は他の「本体」（図示せず）が設けられていてもよい。]
[0037] 以下の図２乃至図７の説明において、同様の部分に対し、図１で使用したのと同様の参照番号を使用するが、これらの同様の部分の構造、大きさ、及び形状は変化していてもよいということは理解されるべきである。] 図１
[0038] 図２Ａ及び図２Ｂを参照すると、内燃エンジンの燃料噴射システム用の構成要素セットは、ノズル本体３と、圧縮スリーブ１０とを備えている。ノズル本体３には、バルブ部材（図示せず）を受け入れるためのボア５と、環状ギャラリー１５とが設けられている。環状ギャラリー１５は、ノズル本体３の第２領域１３ｂ内で、ボア５の拡径領域によって形成されている。円筒体形態の圧縮スリーブ１０には、円筒形（又は円形）の穴１８が設けられており、この穴は、ノズル本体３の第２領域１３ｂの少なくとも一部を受け入れるように形成されている。] 図２Ａ 図２Ｂ
[0039] 構成要素セットを組み立てるため、便利には、圧縮スリーブ１０は、ノズル本体３の第１領域１３ａ及びノズルステム７を通して挿入され、ノズル本体３の比較的大径第２領域１３ｂ上に押圧されてしっかりと嵌合される（プレス嵌めされる）。変形例では、熱を使用して、圧縮スリーブ１０をノズル本体３に焼嵌めしてもよい。圧縮スリーブ１０は、内周面１２が、ノズル本体３の外面３１と締り嵌めをなして係合するように構成されている。そのため、ノズル本体３上での圧縮スリーブ１０の最終位置がひとたび選択されると、燃料インジェクタアッセンブリの通常の使用ではその位置から動かない。従って、内半径Ｒ１は、ノズル本体３の半径よりも僅かに小さいように構成されている。上文中に説明したように、例えば５μｍ乃至５０μｍ、又は、１０μｍ乃至３９μｍ等の任意の適切な締め代（Ｉ）を使用してもよい。便利には、手作業又は機械によるプレス嵌めによって組み立てを行うことができるように、１５μｍ乃至２０μｍの締め代を選択してもよい。]
[0040] 図示の実施例では、圧縮スリーブ１０は、環状ギャラリー１５の軸線方向位置と軸線方向で重なるように、ノズル本体３の壁の外面３１上に配置される。「軸線方向」という用語は、本明細書中で使用したように、ノズル本体３、ノズル本体３のノズルステム７及びボア５の長さ方向軸線に関する。他の実施例では、圧縮スリーブ１０は、ギャラリー全体が圧縮スリーブ１０の第１縁部１６と第２縁部２０との間に置かれるように、ノズル本体３上で軸線方向で位置決めされていてもよいということは理解されよう。別の態様では、ノズル本体３が環状ギャラリー１５を形成しない場合、本発明による圧縮スリーブ１０は、ノズル本体３の第２領域１３ｂと係合するように配置されていてもよいということは理解されるべきである。]
[0041] 図２Ａに示すように、圧縮スリーブ１０の第１縁部１６には面取りが施してあるのに対し、第２縁部２０は実質的に平らである。変形例では、第１及び第２の縁部１６、２０のうちの一方又は両方に面取りが施してあってもよいし、これらのいずれにも面取りが施してなくてもよい。これは、例えば、構成要素上での圧縮スリーブ１０の組み立てを補助するため、又は他のエンジン構成要素に対する圧縮スリーブ１０の嵌着を改善するためである。] 図２Ａ
[0042] 図３は、端部が開放したノズル本体３及び圧縮スリーブ１０を含む、内燃エンジンの燃料噴射システム用の別の構成要素セットを示す。端部が開放したノズル本体３は、バルブニードル９を案内するため、ノズル本体３のチップに向かって延びる単一のガイド区分が設けられた内部断面輪郭を有する。バルブニードル９がインジェクタ内で適切に案内されるようにするため、第２バルブニードルガイド（図示せず）が、インジェクタ本体（図示せず）に設けられる。インジェクタ本体は、インジェクタが組み立て済形態にあるとき、ノズル本体３に隣接する。] 図３
[0043] この好ましい実施例では、ノズル本体３の第２領域１３ｂ内には環状ギャラリー１５は設けられていない。しかしながら、他の同様の実施例において、このような環状ギャラリー１５が設けられていてもよいということは理解されよう。]
[0044] 細長い円筒体の形態の圧縮スリーブ１０には、ノズル本体３のノズルステム７を受け入れるように形成された円筒形（又は円形）の穴（図示せず）が設けられている。図示のように、圧縮スリーブ１０の軸線方向長さＬは、圧縮スリーブ１０の内周面１２がノズルステム７の外面３５のほぼ全体と係合するように、ノズルステム７の長さと実質的に等しい。このようにして、半径方向内方に向かう圧縮力が、圧縮スリーブ１０によって、ノズルステム７の壁の全長に亘って及ぼされる。図示の実施例では、圧縮スリーブ１０の第１及び第２の縁部１６、２０は、両方とも実質的に平らである。しかしながら、従来におけるのと同様に、ノズル本体３又は他の構成要素（図示せず）に対する圧縮スリーブ１０の組み立てを補助するため、又は嵌着を改善するため、縁部の一方又は両方に面取り部が設けられていてもよい。例えば、第１の領域１３ａと第２の領域１３ｂとの間のノズル本体３の壁に対する嵌着を改善するため、第２縁部２０に面取り部が設けられていてもよい。]
[0045] 構成要素セットを組み立てるため、上文中に説明したように、圧縮スリーブ１０をノズルステム７のチップ２７に当てて又は被せて配置し、ノズルステム７に沿って押圧する。]
[0046] 変形例では、圧縮スリーブ１０は、ノズルステム７の外面３５の全体でなく一部と係合するように配置されてもよいということは理解されるべきである。例えば、圧縮スリーブ１０の軸線方向長さＬは、バルブステム７の長さの１％乃至１００％の任意の割合であってもよい。有利な実施例では、圧縮スリーブは、ノズルステム７のほぼ全長と（例えば５０％、適切には約８０％乃至１００％、又は９０％乃至１００％、最も適切には約１００％に亘って）係合する。]
[0047] 図４は、構成要素セットの別の実施例を示す。この図には、燃料インジェクタアッセンブリ内の使用時の圧縮スリーブ１０が示してある。] 図４
[0048] 燃料インジェクタアッセンブリ１は、キャップナット４３を備えている。キャップナット４３は、インジェクタ本体２１と、端部が開放したノズル本体３の少なくとも一部とを収容する。ノズル本体３の大径の第２領域１３ｂは、全体がキャップナット４３内に収容されており、ノズルステム７の大部分を含む小径の第１領域１３ａの主部が、キャップナット４３の穴４５から突出している。キャップナット４３の内面は、キャップナット４３とノズル本体３との間に環状容積３９が形成されるように、ノズル本体３の第２領域１３ｂの外壁３１から間隔が隔てられている。便利には、圧縮スリーブ１０は、容積３９内でノズル本体３の外壁３１と係合するようになっており、そのため、圧縮スリーブ１０を収容するためにノズル本体３又はキャップナット４３のいずれかを変更する必要がない。圧縮スリーブ１０の面取りを施した第１縁部１６は、例えばキャップナット４３の円錐形領域４７との干渉によって燃料インジェクタアッセンブリの組み立てが妨げられることがないように構成されている。]
[0049] 特筆すべきことには、図４の実施例では、ノズル本体３には環状ギャラリー１５が設けられていないが、変形例では、環状ギャラリー１５が設けられていてもよい。このような場合には、圧縮スリーブ１０は、キャップナット４３内に、ノズル本体３の環状ギャラリー１５と軸線方向で重なった関係で配置されていてもよい（これは、上文中に説明した態様と同様である）。] 図４
[0050] 図５には、端部が開放した既知のノズル本体３で使用するように構成された圧縮スリーブ１０の特定の実施例が、図４に示す構成要素セットに関して示してある。] 図４ 図５
[0051] この実施例では、ノズル本体３の第２領域１３ｂの、圧縮スリーブ１０と係合する外面３１での公称直径（Ｄ１）は約１４．３ｍｍである。従って、圧縮スリーブ１０の内半径Ｒ１は、参照番号Ｉを付した、半径が０．０１５ｍｍ（１５μｍ）の半径方向締め代を提供するように構成された部分を除き、約１４．３／２ｍｍ（即ち７．１５ｍｍ）である。圧縮スリーブ１０の外径（Ｄ２）は約１６．７ｍｍ（公称）であり、そのため、圧縮スリーブ１０の半径方向厚さは約１．２ｍｍである。図示のように、圧縮スリーブ１０の第１縁部１６から第２縁部２０までの長さＬは６ｍｍである。このようにして、圧縮スリーブ１０は、燃料インジェクタアッセンブリの任意の構成要素（ノズル本体３やキャップナット４３等）に対して構造的変更を加えることを必要とせずに、既知の燃料インジェクタアッセンブリ１内で使用できる。]
[0052] 上文中で言及した寸法は、特に好ましい実施例を代表する寸法であるが、他の実施例では、例えば、圧縮スリーブが、寸法が僅かに異なるノズル本体と係合するように構成される場合、僅かに異なる量の予備圧縮力が加えられることが望ましい場合、又はノズル本体の僅かに異なる領域に予備圧縮力が加えられるのが望ましい場合には、図５の実施例に関して説明した寸法を僅かに変化させてもよい。例として、長さＬは４ｍｍ乃至８ｍｍの範囲内で、例えば５ｍｍ乃至７ｍｍの範囲内で変化させるのが望ましい。同様に、圧縮スリーブ１０の半径方向厚さＴは、０．５ｍｍ乃至２ｍｍの範囲内で変化させてもよく、例えば１ｍｍ乃至１．５ｍｍの範囲内で変化させてもよい（圧縮スリーブ１０が燃料インジェクタのアッセンブリと干渉しない場合）。圧縮スリーブ１０の内半径Ｒ１に関し、この寸法は、全体として、圧縮スリーブ１０が係合する構成要素の外径（Ｄ１）及び締め代の所望の量（Ｉ）で決まるということは理解されよう。] 図５
[0053] 図６を参照すると、この図には、本発明による圧縮スリーブ１０の一実施例及びその使用が示してある。] 図６
[0054] この実施例では、端部が開放したノズル本体３が、隣接したインジェクタ本体２１と接触して係合（嵌合）関係にある、燃料インジェクタアッセンブリが示してある。インジェクタ本体２１は、ノズル本体１３ｂと隣接した縮径領域５５を有する。この縮径領域５５の直径は、ノズル本体３の第２領域１３ｂとほぼ同じである。圧縮スリーブ１０は、ノズル本体３の第２領域１３ｂ及びインジェクタ本体２１の領域５５と係合するように構成されており、インジェクタ本体２１とノズル本体３との間の実質的に平らな接触面（インターフェース）５７を横切って配置されている。このようにして、圧縮スリーブ１０は、インジェクタ本体２１及びノズル本体３を所定の空間的関係に維持するように作用する。即ち、圧縮スリーブ１０は、構成要素を、長さ方向軸線が整合した正確に同心の関係に拘束する。本発明の圧縮スリーブ１０をこのように使用することによって、燃料インジェクタの組み立てを補助でき、その性能を改善できる。]
[0055] 図６に示す実施例では、圧縮スリーブの軸線方向長さＬは、両構成要素を適切に係合する上で適切な長さであれば、任意の所望の長さであってもよいということは理解されよう。更に、このような実施例では、圧縮スリーブ１０は、（ｉ）一方の構成要素又は両構成要素（この場合には、ノズル本体３及びインジェクタ本体２１）に作用するたが応力の減少、（ｉｉ）これらの構成要素の空間的関係の維持、及び（ｉｉｉ）例えば構成要素間のシールを改善するため、二つ又はそれ以上の構成要素間の接合部又は接触面の強度の向上、等の一つ以上の機能的目的に適うということは理解されよう。] 図６
[0056] 図６に示すインジェクタ本体２１は縮径領域５５を備えているけれども、関連した実施例において、インジェクタ本体２１は、その全長に亘って直径が（縮径領域５５と）実質的に同じであってもよいということは理解されるべきである。幾つかの場合には、ノズル本体３と直径が実質的に同じ領域５５を提供するように既知のインジェクタ本体２１の設計を変更するのが望ましい。] 図６
[0057] 圧縮スリーブ１０をこのように使用することにより、燃料インジェクタアッセンブリと内燃エンジンの、製造プロセス及び組み立てプロセスを大幅に簡略化でき、構成要素で形成された様々なアッセンブリの寿命を伸ばし、保守を必要とする事態を減少する（例えば燃料漏れを減少することによって）。]
[0058] 本発明の重要な要素（エレメント）は、エンジンの適切な構成要素に圧縮予負荷を加えることにより、圧力取り扱い性能を、単に追加の材料を加えるだけでなされるよりも高めるということである。このようにして、燃料噴射式エンジン、その燃料インジェクタアッセンブリ、又はエンジン又は燃料インジェクタアッセンブリの構成要素の最大圧力取り扱い性能を向上できる。適切には、構成要素の圧力取り扱い性能は、少なくとも５％向上し、例えば少なくとも１０％、更に適切には少なくとも２０％、又は場合によっては少なくとも５０％向上する。従って、構成要素、燃料インジェクタアッセンブリ、及び最終的な燃料噴射式エンジンの圧力取り扱い性能は、例えば２５００×１０３ＨＰａ（２５００バール）から２７５０×１０３ＨＰａ（２７５０バール）まで、更に適切には３５００×１０３ＨＰａ（３５００バール）まで、又はそれ以上に向上する。]
[0059] 更に、本明細書中で説明した圧縮スリーブを使用し、内燃エンジン、特に圧縮点火式（即ちディーゼル）内燃エンジン内で使用できる燃料の圧力を高めることによって、エンジンの効率及び出力を向上でき、排気エミッションを低減できる。]
[0060] この概念の一つの拡張は、例えばインジェクタの他の構成要素用の位置決め装置として圧縮スリーブを使用することである（上文中に説明した）。これは、製造を容易にし、構成要素間の同心性を改善し、及び／又は接触面のシール性を改善する。]
[0061] 図１には圧電式アクチュエータが示してあるが、燃料インジェクタアッセンブリの実施例は、ソレノイドアクチュエータ等の任意の種類のアクチュエータを備えていてもよいということは理解されるべきである。インジェクタは、燃料噴射イベントがアクチュエータの放電によってトリガーされる、消勢により噴射を行う種類のインジェクタであってもよいし、賦勢により噴射を行う種類のインジェクタであってもよい。] 図１
[0062] １燃料インジェクタ
３ノズル本体
５盲（ノズル）ボア
７ノズルステム
９バルブ部材
１１噴射ノズル
１３ａ 第１領域
１３ｂ 第２領域
１５環状ギャラリー
１７燃料供給ライン
１９ 溝（フルート）付き領域
２１インジェクタ本体
２３ ボア
２９圧縮ばね
４１ノズルホルダ
４３キャップナット
４９圧電式アクチュエータ
５１制御ピストン
５３ チャンバ]

权利要求:

請求項1
燃料インジェクタ（１）であって、前記燃料インジェクタ（１）は、端部が開放したノズル本体（３）と、インジェクタ本体（２１）と、前記ノズル本体（３）のバルブ部材ガイド及び前記インジェクタ本体（２１）のバルブ部材ガイドと係合したバルブ部材（９）とを備え、前記ノズル本体（３）と前記インジェクタ本体（２１）との間の係合接触面（５７）は、実質的に平らであり、圧縮エレメント（１０）が、前記ノズル本体（３）及び前記インジェクタ本体（２１）の各々の少なくとも一部と係合し、前記圧縮エレメント（１０）は、前記ノズル本体（３）及び前記インジェクタ本体（２１）のうちの少なくとも一方に圧縮応力を加える、ことを特徴とする燃料インジェクタ（１）。
請求項2
請求項１に記載の燃料インジェクタ（１）において、前記ノズル本体（３）は、高圧燃料用の内部チャンバを形成する壁を有し、前記壁は内面及び外面を有し、前記圧縮エレメント（１０）は、使用時に前記ノズル本体（３）の少なくとも一部を受け入れる穴を形成する内周面を有し、前記圧縮エレメント（１０）は、前記ノズル本体（３）の前記壁に半径方向圧縮力が及ぼされるように、前記ノズル本体（３）の前記壁の前記外面の少なくとも一部と締り嵌めで係合するように構成されている、燃料インジェクタ（１）。
請求項3
請求項１又は２に記載の燃料インジェクタ（１）において、前記ノズル本体（３）は、前記インジェクタ本体（２１）と軸線方向で隣接して配置されており、前記圧縮エレメント（１０）は、前記インジェクタ本体（２１）の前記外面の少なくとも一部及び前記ノズル本体（３）の前記外面の少なくとも一部と係合するように構成されている、燃料インジェクタ（１）。
請求項4
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の燃料インジェクタ（１）において、前記圧縮エレメント（１０）はスリーブである、燃料インジェクタ（１）。