JP2001140725A - 内燃機関のための燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 種々様々な運転状態における噴射を正確に制
御することができる燃料噴射装置を安価に提供する。 【解決手段】 燃料噴射弁には、調節弁４によって高圧
を調節される高圧捕集室５と高圧供給導管１０とを介し
て燃料が供給され、制御弁８が設けられており、該制御
弁においては制御弁部材１２が軸方向可動に、かつ弁部
材２５に対して同心的に弁本体６の制御弁孔７内に配置
されており、制御弁部材１２の端面１８が制御室１６を
制限しており、該制御室は、電気的に制御可能な弁１５
によって閉鎖される絞り孔１４を介して戻し通路１７に
接続されていて、制御弁部材１２の全周にわたって、高
圧供給導管が開口する環状室１１が設けられており、環
状室は絞り通路１３を介して制御室１６に接続されてい
て、制御弁部材１２に形成された弁シール面２２が、制
御弁の孔の周面に形成された弁座２１と協働する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関のための
燃料噴射装置であって、内燃機関のケーシング孔内に配
置されている弁本体が設けられており、該弁本体の上方
の端部は燃焼室の反対側に位置していて、下方の端部は
燃焼室に面しており、ピストン状の弁部材が設けられて
おり、該弁部材は、少なくとも１つのばねの閉鎖力に抗
して軸方向可動に、弁本体に形成された弁孔内に配置さ
れていて、弁部材の下方の端部に配置された閉鎖ヘッド
が設けられており、該閉鎖ヘッドの、弁本体に面した環
状端面が弁シール面として形成されていて、該弁シール
面は、弁本体の端面に形成された弁座と協働し、前記閉
鎖ヘッドに形成された少なくとも１つの噴射開口が設け
られており、該噴射開口は燃料噴射弁の閉鎖状態で弁本
体によって閉鎖されていて、外方に向かう開放行程運動
により解放されることができ、弁本体に形成された供給
通路が設けられており、前記供給通路が圧力室に開口し
ており、前記圧力室が弁部材をその全周にわたって取り
囲んでいる形式のものに関する。

【０００２】

【従来の技術】このような形式の燃料噴射弁はドイツ連
邦共和国特許出願公開第１９７３９９０５号明細書によ
り公知である。ピストン状の弁部材が軸方向可動に弁本
体の孔内に配置されていて、燃焼室とは反対側の上方の
部分と、燃焼室に面した下方の部分とで孔内にガイドさ
れている。孔の壁と弁部材の真ん中の区分との間には圧
力室が形成されていて、この圧力室には供給通路が開口
している。供給通路は高圧供給導管を介して燃料高圧ポ
ンプに接続されており、これにより圧力室には高圧下で
燃料が充填され得る。弁部材の下方の端部には閉鎖ヘッ
ドが配置されていて、この閉鎖ヘッドは弁本体の孔から
突出する。弁本体に面した環状の面にはシール面が形成
されていて、このシール面は、弁本体の端面に形成され
た弁座と協働する。弁部材の下方の区分の周面には、軸
方向でずらされて配置された２つの列において噴射開口
が設けられている。これらの噴射開口は、燃料噴射弁の
閉鎖状態では弁本体によって遮蔽される。これらの噴射
開口は、閉鎖ヘッドに形成された噴射通路によって圧力
室に接続されている。弁部材の、外方に向かう、燃焼室
に向けられた開放行程運動により、噴射開口の一方また
は両方の列が孔から出て下降し、燃料は噴射通路を通っ
て燃焼室に噴射される。弁部材の上端部には、弁部材の
軸線に対して同心的に、弁部材に堅固に結合されて、ば
ねロッドとばね受けとがばね室に配置されている。ばね
室から孔への移行部には、弁本体に環状の段部が形成さ
れており、この環状の段部とばね受けとの間にはプレロ
ード下で少なくとも１つの圧縮コイルばねが挿入されて
いる。この圧縮コイルばねは弁部材に内側に向かって、
即ち燃焼室から離れるように作用する。これにより弁シ
ール面は弁座に対して押し付けられ、噴射開口は堅固に
シールされる。弁部材の下方の区分の直径は上方の区分
の直径よりも大きい。これにより圧力室の燃料圧に基づ
き引き起こされた力が軸方向で燃焼室に向かうように弁
部材に作用する。引き起こされた力がばねの閉鎖力を超
過すると、弁部材は上述したように開放する。

【０００３】開放行程を制限するために、弁部材とばね
室との間に行程ストッパが設けられている。機械的な実
施例の他に、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９７３
９９０５号明細書によれば２段式の液圧的な行程ストッ
パが記載されている。弁部材の孔とばね室との間には中
間孔が形成されていて、この中間孔内には、燃料が充填
された緩衝室が設けられている。この緩衝室の上端部
は、弁部材に結合されたカラー状の段部によって制限さ
れる。開放行程運動の際には緩衝室内の燃料は、弁部材
に設けられた２つの切欠と、これらの切欠にそれぞれ配
属された放圧導管とによって、ほぼ無圧のばね室に圧送
される。第１の切欠のシールエッジはこの場合、第２の
切欠のシールエッジよりも燃焼室に近く形成されている
ので、第１の切欠のシールエッジは、１つの噴射開口列
が孔から出て外方に下降されるとすぐに孔内に進入す
る。さらなる行程開放位相では緩衝室内の燃料はもっぱ
ら第２の切欠とその放圧導管を介してばね室に送られ
る。第２の切欠の放圧導管には放圧弁が配置されてい
る。この放圧弁は、緩衝室内の圧力が所定の閾値圧を越
えてから初めて開放される。従って放圧弁において調節
可能なこの閾値圧を介して、開放行程運動の際に弁部材
がどの程度、孔から出て外方に下降するか、ひいては一
方だけのまたは両方の噴射開口列が解放されるのかも制
御される。

【０００４】このような調節可能な放圧弁の製造は比較
的手間がかかる。何故ならば閾値圧は内燃機関の運転状
態に応じて変化可能であるべきだからである。これによ
り燃料噴射弁の製造は極めてコストが高くなる。何故な
らば、弁本体の圧力にさらされる部分には別のアクチュ
エータと、場合によってはセンサも必要であるからであ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、冒頭
で述べた形式の燃料噴射装置を改良して、種々様々な運
転状態における噴射を正確に制御することができる装置
を安価に提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の構成では、燃料噴射弁には、高圧捕集室（コ
モンレール）と高圧供給導管とを介して燃料が供給さ
れ、高圧捕集室における燃料高圧は調節弁によって調節
することができ、制御弁が設けられており、該制御弁に
おいてはピストン状の制御弁部材が軸方向可動に、かつ
前記弁部材に対してほぼ同心的に弁本体の制御弁孔内に
配置されており、前記制御弁部材はその上方の端面で制
御室を制限しており、該制御室は絞り孔を介して戻し通
路に接続されていて、この場合、絞り孔は電気的に制御
可能な弁によって閉鎖することができ、前記制御弁部材
の全周にわたって形成された環状室が設けられており、
該環状室には高圧供給導管が開口しており、前記環状室
は絞り通路を介して制御室に接続されていて、前記制御
弁部材に形成された弁シール面が設けられており、該弁
シール面が、制御弁部材の軸方向開放行程運動によって
環状室が供給通路に接続可能であるように、制御弁の孔
の周面に形成された弁座と協働するようにした。

【０００７】

【発明の効果】本発明により得られる利点は、このよう
に実現された、弁部材への燃料供給の制御によって、準
備された可変に調節可能な噴射横断面と関連して、種々
様々な運転状態における噴射を極めて正確に制御するこ
とができることにある。燃料は貯えタンクから燃料高圧
ポンプを介して高圧捕集室（コモンレール）に圧送され
る。燃料高圧ポンプには調節弁が配置されていて、この
調節弁によって、高圧捕集室内の燃料圧力が、内燃機関
の運転状態に応じて調節される。これにより、燃料噴射
弁における一方または両方の噴射開口が開放される調節
可能性が得られ、この場合、放圧弁の閾値圧を変更する
必要はない。噴射の時点及び継続時間及び時間的なプロ
フィールは制御弁によって調節される。この制御弁では
制御弁部材が間接的に電気的に制御される弁を介して、
高圧供給導管から、弁本体に形成された供給通路への接
続を開閉制御する。これにより、噴射過程がレール圧を
介しても電気的に制御される弁を介しても、内燃機関の
運転状態と、ドライバの目下の要求に最適に適応できる
ような噴射システムが得られる。高圧捕集室（レール）
の燃料圧は、噴射横断面全体を、開放行程の高さによっ
て調節し、ひいては所定の単位時間につき内燃機関に噴
射される燃料量を調節する。電気的に制御可能な弁は、
噴射の時点、時間的なプロフィールを調節する。

【０００８】このような調節はこの場合、有利には中央
のコンピュータ制御された調節ユニットを介して行われ
る。この調節ユニットは、種々のアクチュエータとセン
サの全てのデータを処理し、これにより最適な噴射時点
及び最適な噴射プロフィールを算出する。これの実現は
この場合、高いコストをかけず、既に公知の構成部材を
利用してできる。

【０００９】

【発明の実施の形態】次に図面につき本発明の実施の形
態を詳しく説明する。

【００１０】図１には、内燃機関、特に自己着火式の内
燃機関のための燃料噴射装置が示されている。図１につ
き燃料噴射弁の基本的な構成を記載し、その作用形式を
説明する。燃料タンク１から導管２を介して高圧ポンプ
３によって燃料が高圧捕集室５に送られる。高圧ポンプ
３には調節弁４が配置されていて、この調節弁４によっ
て高圧捕集室５内の燃料圧を内燃機関の運転状態に応じ
て調節することができる。高圧捕集室５からは複数の高
圧供給導管１０が延びており、そのうちの１つを例とし
て図１に示している。高圧供給導管１０は燃料噴射弁の
弁本体６に設けられた流入孔９に接続されている。弁本
体６は、内燃機関（図示せず）のケーシングの収容孔内
に配置されている。この場合、弁本体６の下方の端部は
燃焼室に面して配置されていて、上方の端部が燃焼室と
は反対側に配置されている。弁本体６の外側の形状は、
軸線７０を中心としてほぼ回転対称的に形成されてい
る。この場合、弁本体６を複数の部分から形成すること
ができる。弁本体６の上方の部分には制御弁８が配置さ
れている。この制御弁８は、燃料噴射弁の別の機能ユニ
ットへの流入孔９の接続を制御する。弁本体６の軸線７
０を中心としてほぼ同心的に、制御弁孔７が形成されて
いる。この制御弁孔７内には軸方向で可動なピストン状
の制御弁部材１２が配置されている。この制御弁部材１
２は間接的に電気的に制御される制御弁１５を介して燃
料圧によって制御弁孔７内で軸方向に運動する。これに
より弁座２２と、弁シール面として形成された制御肩部
２１とを介して、流入孔９と、弁本体６内で延びている
供給通路２０との間の接続を開閉することができる。

【００１１】供給通路２０は弁本体６の下方の部分で孔
１９に開口している。この孔１９内には、軸方向可動な
ピストン状の弁部材２５が配置されている。弁部材２５
は直径に関して段付けされて形成されている。この場
合、弁部材２５は上方の区分２５ａと真ん中の区分２５
ｂと下方の区分２５ｃとに分かれている。弁部材２５の
上方の区分２５の直径は下方の区分２５ｃの直径よりも
大きい。上方の区分２５ａと下方の区分２５ｃとによっ
て、孔１９内で弁部材２５がガイドされている。真ん中
の区分２５ｂは減径するように形成されていて、これに
より弁部材２５の真ん中の区分２５ｂと孔１９との間に
圧力室２６が形成されている。弁部材２５の真ん中の区
分２５ｂから下方の区分２５ｃへの移行部には、燃焼室
に面した圧力肩部３６が配置されている。弁部材２５の
上方の領域では圧力室２６が半径方向拡大部２６ａによ
って拡大されるように形成されている。この拡大部２６
ａには供給通路２０が開口しており、この供給通路２０
はさらに、弁部材２５の軸線７０に対してほぼ平行に弁
本体６に形成されている。弁部材２５の下方の区分２５
ｃには、閉鎖ヘッド３０が配置されている。この閉鎖ヘ
ッド３０には弁シール面３２が形成されている。この弁
シール面３２は、弁本体６に形成された弁座３１と協働
して、少なくとも１つの噴射開口３３を、弁部材２５
の、外方に向けられた開放行程運動によって開閉制御す
る。

【００１２】弁部材２５の上方の区分２５ａには弁部材
２５の軸線７０に対して同心的に、ほぼ円筒状のばねロ
ッド５１が配置されている。このばねロッド５１は緩衝
室４０と中間孔４８とを越えてばね室２４にまで延びて
いる。ばねロッド５１の上方の端部には、ほぼ円筒状の
ばね受け５０が配置されている。このばね受け５０の直
径はばねロッド５１の直径よりも大きく形成されてい
る。ばね室２４から中間孔４８への移行部には環状状の
段部５２が形成されている。この段部５２とばね受け５
０との間に、有利には圧縮コイルばねとして形成された
少なくとも１つのばね２３がプレロードをかけられて配
置されている。これによりばね受け５０は、燃焼室から
離れるように押圧され、ひいてはばねロッド５１を介し
て弁部材２５も燃焼室から離れるようにされる。これに
より弁シール面３２は弁座３１に対して張設される。

【００１３】中間孔４８の領域にはばね室２４と弁部材
２５の上方の区分２５ａとの間に液圧式の行程ストッパ
４５が形成されている。この行程ストッパ４５によっ
て、制御弁部材の、外方に向けられた開放行程運動が制
限される。行程ストッパ４５を多段式に形成することが
でき、こうすることにより、相応に形成された噴射開口
３３とともに、全噴射横断面を開放行程に応じて制御す
ることができるようになる。

【００１４】図２には、制御弁８の縦断面図が拡大され
て示されている。制御弁孔７は弁本体６の軸線７０に対
してほぼ同心的に形成されている。この場合、制御弁孔
７内には軸方向可動なピストン状の制御弁部材１２が配
置されている。この制御弁部材１２は直径に関して段付
けされて形成されている。この場合、上方の区分１２ａ
と、真ん中の区分１２ｂと、下方の区分１２ｃとに分か
れている。制御弁部材１２の上方の区分１２ａの直径
は、この場合、真ん中の区分１２ｂの直径よりも大き
い。制御弁孔７の半径方向横断面拡大部により、制御弁
１２の真ん中の区分１２ｂの領域には上方の環状室１１
が形成されている。環状室１１には流入開口９が開口し
ていて、この環状室１１によって、制御弁１２がこの領
域でその全周にわたって、流入孔９の燃料圧によって負
荷される。制御弁部材１２の下方の区分１２ｃの領域に
は、孔７の半径方向横断面拡大部により下方の環状室２
８が形成されている。この環状室２８から、噴射開口３
３への供給通路２０が導出されている。制御弁部材１２
の上方の区分１２ａから真ん中の区分１２ｂへの移行部
によって上方の制御弁圧力肩部６０が形成されている。
この上方の制御弁圧力肩部６０は、上方の環状室１１の
上方の制限部を形成している。制御弁部材１２の真ん中
の区分１２ｂから下方の区分１２への移行部には制御弁
シール面２１が配置されている。この制御弁シール面２
１は孔７の内壁に形成された制御弁座２２と協働する。
制御弁部材１２の、燃焼室から離れるような軸方向の運
動により、制御弁シール面２１は制御弁座２２から持ち
上がり、上方の環状室１１を下方の環状室２８に接続
し、ひいては流入孔９を供給通路２０に接続する。制御
弁部材１２の上方の端面１８は、制御室１６の下方の制
限部を成しており、この制御室１６は壁においては制御
弁孔７によって、上方の端部においては中間プレート３
７によって制限される。制御室１６は、制御弁部材１２
において孔として形成された絞り通路１３によって上方
の環状室１１に接続されている。選択的には、絞り通路
１３が制御弁１２の上方の区分１２ａと制御弁孔７との
間の環状ギャップによって形成されていてもよい。中間
プレート３７には真ん中に絞り孔１４が形成されてい
る。この絞り孔１４を介して制御室１６が戻し通路１７
に接続されている。戻し通路１７内を流れる燃料は、弁
本体６内に形成された戻し孔１７ａと流出導管６５とを
介して燃料タンク１に戻される。絞り孔１４は電気的に
制御される弁１５によって閉鎖可能である。電気的に制
御される弁１５は例えばボール弁として形成することが
できる。この場合、絞り孔１４のシールは、シール球３
８を、絞り孔１４を閉鎖するために、絞り孔１４の上方
の開口部に押し付けることにより行われる。絞り孔１４
を開放するためには、電気的に制御される弁１５によっ
てシール球が開口部から持ち上げられる。電気的に制御
可能な弁１５としては例えば電磁弁または、ピエゾアク
チュエータによって制御される弁をを設けることができ
る。

【００１５】図３には、開放状態における燃料噴射弁の
下方の領域の拡大図が示されている。弁部材２５の下端
部には閉鎖ヘッド３０が配置されている。この閉鎖ヘッ
ド３０は弁部材２５に不動に結合されていて、孔１９か
ら突出している。閉鎖ヘッド３０の、弁本体６に面する
環状面には弁シール面３２が形成されていて、この弁シ
ール面３２は、弁部材２５の閉鎖位置で、圧縮ばね２３
の作用下で、弁本体６の端面に形成された弁座３１に押
し付けられる。弁部材２５の下方の区分２５ｃの周面に
は少なくとも１つの噴射開口３３が形成されていて、こ
の噴射開口３３は、弁部材２５ｃの下方の区分に形成さ
れた噴射通路３４によって圧力室２６に接続されてい
る。弁部材２５の閉鎖状態では、噴射開口３３は弁本体
６によってカバーされていて、弁シール面３２と弁座３
１とによって噴射開口３３の密な閉鎖が保証される。弁
部材２５の、外方に向かう開放行程運動により、噴射開
口は孔１９から外方へ下降し、これにより圧力室は噴射
通路３４を介して燃焼室に接続される。１つだけの噴射
開口３３を設けるのではなく、弁部材２５の下方の区分
２５ｃに、互いに軸方向でずらされて配置された複数の
噴射開口３３ａ，３３ｂを形成することができ、これに
より噴射横断面全体が、弁部材２５の開放行程の高さを
介して制御され得る（Ｖａｒｉｏ−Ｒｅｇｉｓｔｅｒノ
ズル）。選択的には、比較的大きな横断面を有する単数
または複数の噴射開口が弁部材２５に配置されていてよ
い。これにより噴射開口が開放行程の高さに応じて、部
分的に孔１９から外方に下降するので、これにより噴射
横断面全体の制御が可能になる。

【００１６】図４には液圧式の行程ストッパ４５の拡大
図が示されている。中間孔４８の領域には緩衝室４０が
形成されていて、この緩衝室４０には、ばねロッド５１
に不動に結合されたシールリング４６が配置されてい
る。このシールリング４６は複数の部分から形成されて
いてよい。このシールリング４６は緩衝室４０を上方に
対してシールする。一方、下方の制限部は、内周面にシ
ールエッジ４７を有した環状面６２によって行われてい
る。弁部材２５には緩衝室４０の領域で２つの切欠４
１，４２が形成されている。緩衝室４０は第１の切欠４
１と放圧導管４９とを介してばね室２４に接続されてい
る。同様に緩衝室４０は第２の切欠と放圧導管４３とを
介してばね室２４に接続されている。この場合、放圧導
管４３内には、逆止弁または圧力保持弁として形成され
た放圧弁４４が配置されている。この放圧弁４４は、ほ
ぼ円錐状に形成されたシール部材５４として形成されて
いる。このシール部材５４は、プレロード下でシールば
ね室５８に配置されているばね５６の力によって、放圧
導管４３の開放に抗して押圧されている。シールばね室
５８は別の放圧導管５７を介してばね室２４に接続され
ている。切欠４１は上縁部４１′を有しており、この上
縁部４１′は、切欠４２の上縁部４２′よりも燃焼室に
近く配置されている。弁部材２５の開放行程運動の際に
切欠４１の上縁部４１′がシールエッジ４７の下側に下
降するとすぐに、切欠４１と放圧導管４９とを介した緩
衝室４０との接続が遮断される。開放行程運動の第１の
部分では、燃料が緩衝室４０から切欠４１と放圧導管４
９とを介してばね室２４に圧送される。切欠４１の上縁
部４１′がシール縁部４７によって遮蔽されると、第１
の開放行程区分は終了され、緩衝室４０からの燃料の導
出は切欠４２と放圧通路４３とを介してのみ行われるよ
うになる。このような導出は、放圧導管４３内に配置さ
れた放圧弁４４に基づき、緩衝室４０内の圧力が、放圧
弁４４を開制御するために必要な所定の閾値圧に達して
初めて行われる。この閾値圧は、ばね５６の選択によっ
て調節可能である。また、組付けが完了した燃料噴射弁
の閾値圧を、放圧弁４４における適当な調節部材によっ
て調節することもできる。切欠４２の上縁部４２′もシ
ール縁部４７に達すると、緩衝室４０は液圧的にシール
されて閉鎖され、開放行程は終了する。切欠４１，４２
の上縁部４１′，４２′によって規定される両開放行程
区分は、第１の開放行程区分の際に、噴射開口３３ａの
第１の列が孔１９から出て、第２の開放行程区分の際
に、噴射開口３３ｂの第２の列も孔１９から出るように
形成されている。即ち、開放行程運動時に、外方に向か
って開く燃料噴射弁の一方の噴射開口列３３ａが開制御
されるか、または両方の噴射開口列３３ａ，３３ｂが開
制御されるかは閾値圧に応じて制御される。

【００１７】この燃料噴射弁の作用形式は次のように行
われる。燃料高圧ポンプ３によって燃料が燃料タンク１
から供給導管２を介して高圧捕集室５に吐出される。こ
こでは一定の燃料圧が正確に保たれている。調節弁４を
介してこの燃料圧を内燃機関の運転状態に応じて制御す
ることができる。供給導管１０と流入孔９とを介して燃
料は高圧捕集室５から上方の環状室１１に流入される。
絞り孔１４が電気的に制御可能な弁１５によって閉鎖さ
れると、環状室１１と制御室１６内には絞り通路１３に
よって同じ燃料圧が形成される。制御室１６において制
御弁部材１２の端面１８に燃料圧が作用しており、制御
弁部材１２の反対側ではこの燃料圧に抗する相応の燃料
圧は作用していないことに基づき、制御弁部材１２は、
軸方向で燃焼室に向けられて引き起こされる力を発し、
この力により制御弁シール面２１が制御弁座２２に押し
付けられる。これにより上方の環状室１１が下方の環状
室２８に対してシールされる。

【００１８】噴射過程は、電気的に制御される弁１５
が、燃焼室から離れる方向の解放運動により、絞り孔１
４を開放し、これにより制御室１６を戻し通路１７に接
続することにより行われる。制御室１６における圧力は
これにより極めて迅速に減じられる。何故ならば、絞り
通路１３は、絞り孔１４よりも高い貫流抵抗を有してい
るからである。上方の制御弁圧力肩部６０に加えられる
燃料圧は、軸方向で制御弁部材１２に加えられる力を生
ぜしめる。制御室１６における燃料圧力が減じられるこ
とに基づき、制御弁部材１２へ加えられる力が生じる。
この力により、制御弁部材１２は軸方向で燃焼室から離
れる方向で移動され、これにより制御弁シール面２２が
制御弁座２１から持ち上げられる。上方の環状室１１は
下方の環状室２８に接続され、燃料は上方の環状室１１
から下方の環状室２８へ流れ、ここから供給通路２０を
通って圧力室２６に到る。弁部材２５の、燃焼室に面し
た圧力肩部３６を通って、圧力室２６における燃料圧に
基づき、燃焼室に向けられて引き起こされる力が弁部材
２５に向かって生じる。この引き起こされた力がばね２
３の閉鎖力を超過すると、燃焼室への弁部材２５の軸方
向運動によって開放行程運動が開始される。閉鎖ヘッド
３０では噴射開口３３が解放され、燃料が圧力室２６か
ら噴射通路３４を介して燃焼室内に噴射される。緩衝室
４０における燃料はこの場合、弁部材２５の軸方向の運
動により切欠４１とこれに配属された第１の放圧通路４
９とを介してばね室２４に圧送される。切欠４１の上縁
部４１′がシールエッジ４７に達すると、切欠４１から
の流出が停止される。弁部材２５は、閉鎖ヘッドにおけ
る噴射開口３３ａ，３３ｂのうち下方の列３３ａが開制
御される位置に達する。緩衝室４０における圧力は、弁
部材２５の、引き続き行われる開放行程運動によりさら
に上昇する。緩衝室４０の圧力が、放圧弁４４で調節さ
れている閾値圧に達すると、燃料が緩衝室４０から切欠
４２と放圧通路４３と放圧弁４４とを介してばね室２４
に流出される。この場合、弁部材２５の開放行程運動は
続けられるので、弁部材２５における両噴射開口列３３
ａ，３３ｂが開制御される。切欠４２の上縁部４２´が
シールエッジ４７を越えると、緩衝室４０が液圧的に閉
鎖される。これにより弁部材２５の最大開放行程が得ら
れる。緩衝室４０における圧力が、制御弁４４の閾値圧
に達せず、切欠４１の上縁部４１′によって開放行程が
制限されるなら、弁部材２５において一方の噴射開口列
３１ａだけが開制御される。

【００１９】緩衝室４０における放圧弁４４の閾値圧が
達せられるかどうかは、一方では放圧弁４４における調
節に係っている。他方では、緩衝室４０における圧力
は、圧力室２６における圧力にほぼ比例している。した
がって弁部材２５の開放行程運動の高さは、高圧捕集室
５の圧力を介して調節弁４によって調節することができ
る。放圧弁４４はこの場合、調節可能または調整可能で
ある必要はない。

【００２０】噴射過程の終了は、電気的に制御される弁
１５によって絞り孔１４が閉鎖されることにより開始さ
れる。制御室１６には絞り通路１３を介して、制御室１
６において環状室１１と同じ圧力が形成されるまで、上
方の環状室１１から燃料が充填される。制御弁部材１２
における上記のような圧力比により、これにより引き起
こされる力が制御弁１２に加えられる。この力は制御弁
部材１２を軸方向で燃焼室に向かって移動させ、制御弁
シール面２２が制御弁座２１に押し付けられるようにす
る。これにより上方の環状室１１と下方の環状室２８と
の間の接続が閉鎖される。環状室２８への燃料流が遮断
されることに基づき、ここでは燃料圧が減じられ、ひい
ては供給通路２０および圧力室２６でも減じられる。圧
力肩部３６に加えられる力は、ばね２３の閉鎖力に抗し
て作用するにはもはや十分ではない。ばね２３の力によ
って弁部材２５は孔１９内へ燃焼室から離れるように押
され、噴射開口３３は再び孔１９内に沈み込む。ここで
は噴射開口３３は弁本体６によって遮蔽される。シール
リング４６は同様に上方に向かって運動し、これにより
燃料は切欠４１を介してばね室２４から緩衝室４０内
に、緩衝室４０が再び燃料によって満たされるまで流れ
込む。

【００２１】即ち説明した燃料噴射装置では、開放行程
は、高圧捕集室５（レール）における圧力の、放圧弁４
４の閾値圧に対する比によって規定される。噴射の時点
と、場合によっては複数の小さな噴射に分割される噴射
の時間的な経過とは、電気的に制御される弁１５によっ
て制御される。

【００２２】機械的または液圧的な行程ストッパを備え
た、単段式に開放する可変レジスタノズル（Ｖａｒｉｏ
−Ｒｅｇｉｓｔｅｒ−Ｄｕｅｓｅ）を有する燃料噴射シ
ステムでは、噴射は同様に、磁石弁として形成された電
気的に制御される弁によって調整される。磁石弁が極め
てノズルに近く配置されていて、一定の高い燃料圧が存
在することにより、極めて短く迅速に順次に行われる噴
射過程が可能である。この場合、磁石弁の極端に短い開
放期間により、１つの噴射開口列によってしか行われな
い前噴射を行うことができ、この場合、ノズルは慣性に
基づき半分までしか開放されない。続く主噴射はこれに
対して、２つの開放された噴射開口列による、即ち完全
な噴射横断面による比較的長い開放期間に基づき行われ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による燃料噴射弁の縦断面図と、この燃
料噴射弁に属する燃料供給システムの概略図とを示す図
である。

【図２】図１の部分ＩＩの拡大図である。

【図３】図１の部分ＩＩＩの拡大図である。

【図４】図１の部分ＩＶの拡大図である。

【符号の説明】

１ 燃料タンク、 ２ 導管、 ３ 高圧ポンプ、 ４
調節弁、 ５ 高圧捕集室、 ６ 弁ヘッド、 ７
制御弁孔、 ８ 制御弁、 ９ 流入孔、 １０ 高圧
供給導管、 １１ 環状室、 １２ 制御弁部材、 １
３ 絞り通路、１４ 絞り孔、 １５ 弁、 １６ 制
御室、 １７ 戻し通路、 １８ 端面、 １９ 孔、
２０ 供給通路、 ２１ 制御弁シール面、 ２２
弁座、２３ ばね、 ２４ ばね室、 ２５ 弁部材、
２５ａ 上方の区分、 ２５ｂ 真ん中の区分、 ２
５ｃ 下方の区分、 ２６ 圧力室、 ２６ａ 拡大
部、 ２８ 環状室、 ３０ 閉鎖ヘッド、 ３１ 弁
座、 ３２ 弁シール面、 ３３ 噴射開口、 ３４
噴射通路、 ３６ 圧力肩部、 ３７ 中間プレート、
３８ シール球、 ４０ 緩衝室、 ４１，４２ 切
欠、 ４１´，４２´ 縁部、 ４３ 放圧導管、 ４
４ 放圧弁、 ４５ 行程ストッパ、 ４６ シールリ
ング、 ４７ シールエッジ、 ４８ 中間孔、 ４９
放圧導管、 ５０ ばね受け、 ５１ ばねロッド、
５２ 段部、 ５４ シール部材、 ５６ ばね、
５７ 放圧導管、 ５８ シールばね室、 ６０ 制御
弁圧力肩部、 ７０ 軸線

フロントページの続き (72)発明者 シュテファン ハース ドイツ連邦共和国 マンメンドルフ アウ グスブルガー シュトラーセ 72 (72)発明者 トーマス キュグラー ドイツ連邦共和国 コルンタール−ミュン ヒンゲン ジーベンモルゲンシュトラーセ 12

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関のための燃料噴射装置であっ
   て、内燃機関のケーシング孔内に配置されている弁本体
   （６）が設けられており、該弁本体（６）の上方の端部
   は燃焼室の反対側に位置していて、下方の端部は燃焼室
   に面しており、ピストン状の弁部材（２５）が設けられ
   ており、該弁部材（２５）は、少なくとも１つのばね
   （２３）の閉鎖力に抗して軸方向可動に、弁本体（６）
   に形成された弁孔（１９）内に配置されていて、弁部材
   （２５）の下方の端部に配置された閉鎖ヘッド（３０）
   が設けられており、該閉鎖ヘッド（３０）の、弁本体
   （６）に面した環状端面が弁シール面（３２）として形
   成されていて、該弁シール面は、弁本体（６）の端面に
   形成された弁座（３１）と協働し、前記閉鎖ヘッド（３
   ０）に形成された少なくとも１つの噴射開口（３３）が
   設けられており、該噴射開口（３３）は燃料噴射弁の閉
   鎖状態で弁本体（６）によって閉鎖されていて、外方に
   向かう開放行程運動により解放されることができ、弁本
   体（６）に形成された供給通路（２０）が設けられてお
   り、前記供給通路（２０）が圧力室（２６）に開口して
   おり、前記圧力室（２６）が弁部材（２５）をその全周
   にわたって取り囲んでいる形式のものにおいて、 燃料噴射弁には、高圧捕集室（コモンレール）（５）と
   高圧供給導管（１０）とを介して燃料が供給され、高圧
   捕集室における燃料高圧は調節弁（４）によって調節す
   ることができ、制御弁（８）が設けられており、該制御
   弁（８）においてはピストン状の制御弁部材（１２）が
   軸方向可動に、かつ前記弁部材（２５）に対してほぼ同
   心的に弁本体（６）の制御弁孔（７）内に配置されてお
   り、前記制御弁部材（１２）はその上方の端面（１８）
   で制御室（１６）を制限しており、該制御室（１６）は
   絞り孔（１４）を介して戻し通路（１７）に接続されて
   いて、この場合、絞り孔（１４）は電気的に制御可能な
   弁（１５）によって閉鎖することができ、前記制御弁部
   材（１２）の全周にわたって形成された環状室（１１）
   が設けられており、該環状室（１１）には高圧供給導管
   （１０）が開口しており、前記環状室（１１）は絞り通
   路（１３）を介して制御室（１６）に接続されていて、
   前記制御弁部材（１２）に形成された弁シール面（２
   ２）が設けられており、該弁シール面（２２）が、制御
   弁部材（１２）の軸方向開放行程運動によって環状室
   （１１）が供給通路（２０）に接続可能であるように、
   制御弁（７）の孔の周面に形成された弁座（２１）と協
   働することを特徴とする、内燃機関のための燃料噴射装
   置。
2. 【請求項２】 圧力室（２６）が、閉鎖ヘッド（３０）
   内に形成された噴射通路（３４）を介して、少なくとも
   １つの噴射開口（３３）に接続されている、請求項１記
   載の燃料噴射弁。
3. 【請求項３】 弁部材（２５）に、軸方向で互いにずら
   されて配置された少なくとも２つの噴射開口列が形成さ
   れており、各噴射開口列は少なくとも１つの噴射開口
   （３３ａ，３３ｂ）を有している、請求項１または２記
   載の燃料噴射弁。
4. 【請求項４】 弁本体（６）に二段式の行程ストッパ
   （４５）が配置されていて、開放行程区分の高さは、第
   １の開放行程区分到達時に、下方の噴射開口列（３３
   ａ）が開放され、第２の開放行程区分の際に両噴射開口
   列（３３ａ，３３ｂ）が開放されるように寸法設定され
   ている、請求項２または３記載の燃料噴射弁。
5. 【請求項５】 行程ストッパ（４５）が液圧的な行程ス
   トッパとして形成されていて、この場合、液圧的な緩衝
   室（４０）が制御可能な放圧導管（４３）に接続されて
   いて、弁部材（２５）に少なくとも２つの切欠（４１，
   ４２）が形成されていて、一方の切欠（４１）が放圧導
   管（４９）を介して、他方の切欠（４２）が別の放圧導
   管（４３）を介して緩衝室（４０）に接続可能であっ
   て、これらの切欠（４１，４２）が、弁部材（２５）の
   開放行程運動の間に順次に制御可能である、請求項４記
   載の燃料噴射弁。
6. 【請求項６】 前記放圧導管（４３）に放圧弁（４４）
   が配置されている、請求項５記載の燃料噴射弁。
7. 【請求項７】 前記放圧弁（４４）が、緩衝室（４０）
   における所定の閾値圧で、放圧導管（４３）を開放す
   る、請求項６記載の燃料噴射弁。
8. 【請求項８】 放圧弁（４４）の閾値圧が調節可能であ
   る、請求項７記載の燃料噴射弁。
9. 【請求項９】 放圧弁（４４）の閾値圧が一定に保持さ
   れて、開放行程運動の高さが、レールシステム（５）の
   圧力を介して制御可能である、請求項７記載の燃料噴射
   弁。
10. 【請求項１０】 レールシステム（５）における圧力が
    一定に保持されて、開放行程運動の高さが、放圧弁（４
    ４）における閾値圧の調節によって制御され得る、請求
    項７記載の燃料噴射弁。
11. 【請求項１１】 環状室（１１）を制御室（１６）に接
    続する絞り通路（１３）が、制御弁部材に形成された孔
    （１３）によって形成されている、請求項１記載の燃料
    噴射弁。
12. 【請求項１２】 環状室（１１）が制御室（１６）に、
    制御弁孔（７）と制御弁部材（１２）との間に形成され
    た環状通路によって接続されている、請求項１記載の燃
    料噴射弁。
13. 【請求項１３】 電気的に制御可能な調整弁（１５）が
    磁石弁として形成されている、請求項１記載の燃料噴射
    弁。
14. 【請求項１４】 電気的に制御可能な調整弁（１５）が
    圧電弁として形成されている、請求項１記載の燃料噴射
    弁。
15. 【請求項１５】 弁部材（２５）が圧力室（２６）の領
    域で減径されて形成されている、請求項１から１４まで
    のいずれか１項記載の燃料噴射弁。