JP2004519590A - 内燃機関のための燃料噴射装置 - Google Patents
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Abstract
燃料噴射装置は燃料高圧ポンプ(10)と内燃機関のシリンダのための燃料噴射弁(12)とを有している。燃料高圧ポンプ(10)はポンプ作業室(22)を有し、かつ燃料噴射弁(12)は燃料噴射部材(28)を有しており、この噴射弁部材によって、少なくとも1つの噴射開口(32)が制御され、かつこの噴射弁部材は、閉鎖ばね(44)の力に抗して、開放方向(29)に運動可能であり、その際閉鎖ばね(44)は、一面では噴射弁部材(28)に、かつ他面ではしゅう動可能な貯蔵器ピストン(50)に、支えられており、この貯蔵器ピストンはその、閉鎖ばね(44)とは逆の側でポンプ作業室(22)内で支配している圧力により負荷されている。貯蔵器ピストン(50)は、閉鎖ばね(44)の力に抗して、貯蔵器室(55)内に運動可能であり、かつ貯蔵器ピストン(50)の、貯蔵器室(55)内への逃げ運動がストッパ(54)によって制限されている。貯蔵器ピストン(50)と共にシャフト部分(52)が運動可能であり、このシャフト部分は出発位置において、接続孔(53)内に配置されている、小さな横断面のシャフト区分(74)と接続孔(53)の外方で貯蔵器室(55)内に配置されている、大きな横断面のシャフト区分(72)とを有しており、かつ貯蔵器ピストン(50)の、貯蔵器室(55)内への逃げ行程運動の際に、大きな横断面を備えたシャフト区分(72)が接続孔(53)内に突入する。
Description
【0001】
背景技術
本発明は、請求項1の上位概念に記載した形式の、内燃機関のための燃料噴射装置から出発する。
【0002】
このような燃料噴射装置はDE 39 00 763 A1から公知である。この燃料噴射装置は燃料高圧ポンプと、内燃機関のシリンダのための燃料噴射弁とを有している。燃料高圧ポンプは、内燃機関によって駆動される、ポンプ作業室を制限するポンプピストンを有しており、その際電気的に制御される弁によって、ポンプ作業室と負荷逃がし室との接続が制御される。燃料噴射弁は噴射弁部材を有しており、この噴射弁部材によって、少なくとも1つの噴射開口が制御され、かつこの噴射弁部材は、ポンプ作業室と接続されている圧力室内で支配している圧力によって、ばね室内に配置されている閉鎖ばねに力に抗して、開放方向に運動可能である。閉鎖ばねは一面では少なくとも間接的に噴射弁部材に、かつ他面では少なくとも間接的に貯蔵器ピストンに、支えられている。貯蔵器ピストンはその、閉鎖ばねとは逆の側で、ポンプ作業室内で支配している圧力により負荷されており、かつ閉鎖ばねの力に抗して行程運動に運動可能である。貯蔵器ピストンは出発位置から、圧力室内のわずかな圧力で、貯蔵器室内に運動可能であり、その際貯蔵器室内への貯蔵器ピストンの逃げ行程運動はストッパによって制限されている。貯蔵器ピストンは、貯蔵器室とばね室との間の接続孔内に配置された、かつばね室内に突出しているシャフト部分を有している。貯蔵器ピストンの逃げ行程運動の際に、貯蔵器ピストンによって燃料が、貯蔵器室から、シャフト部分と接続孔との間に存在しているギャップを通して、ばね室内に押しのけられる。これによって、貯蔵器ピストンの逃げ運動が緩衝される。貯蔵器ピストンの運動の緩衝は、この場合、貯蔵器ピストンの行程にわたってコンスタントであることができ、あるいは、緩衝が逃げ行程運動の始めに強く、次いで減少するようにすることができる。この場合達成される緩衝は充分でなく、したがって貯蔵器ピストンは大きな速度でストッパに当たり、かつこれによって有害な騒音が惹起されることが分かった。
【0003】
発明の利点
請求項1の特徴を備えた本発明による燃料噴射装置はこれに対し次のような利点を有している。すなわち、貯蔵器ピストンの出発位置において接続孔内に配置されている小さな横断面を備えたシャフト区分と、逃げ行程運動の際に、接続孔内に突入する大きな横断面を備えたシャフト区分とを有しているシャフト部分の構成によって、逃げ行程運動の始めに、わずかな緩衝が、かつ逃げ行程運動が増大するにつれて貯蔵器ピストンの運動のより強い緩衝が存在しており、したがって貯蔵器ピストンは単にわずかな速度でストッパ上に当たり、この場合有害な騒音が生じず、あるいは単にわずかな騒音が惹起される。
【0004】
従属請求項には、本発明による燃料噴射装置に有利な構成及び展開が記載されている。請求項3による構成は、簡単な形式で、必要な厚さを備えた支持エレメントの使用によって貯蔵器ピストンに対するシャフト部分の位置の調整を可能にする。請求項4による構成は、細かい段階の種々の直径の標準化された構造部分としての種々異なる直径を備えた玉を使用することによって、シャフト部分の位置の調整を可能にする。請求項5による構成は、より強い緩衝が、貯蔵器ピストンの部分逃げ行程の後に初めて作用せしめられることを可能にする。
【0005】
実施例の説明
本発明の2実施例が図面に示されており、以下において詳細に説明する。
【0006】
図1〜5には自動車の内燃機関のための燃料噴射装置が示されている。内燃機関は単数又は複数のシリンダを有しており、その際各シリンダに対して燃料高圧ポンプ10及び燃料噴射弁12を備えた燃料噴射装置が設けられている。燃料高圧ポンプ10及び燃料噴射弁12はいわゆるポンプ・ノズル・ユニットにまとめられている。燃料高圧ポンプ10はポンプ体14を有しており、このポンプ体内でシリンダ16内にポンプピストン18が緊密に案内されており、このポンプピストンは内燃機関のカム軸のカム20によって、戻しばね19の力に抗して、行程運動に駆動される。ポンプピストン18はシリンダ16内にポンプ作業室22を制限しており、このポンプ作業室内でポンプピストン18の搬送行程の際に、燃料が高圧で圧縮される。ポンプ作業室22はポンプピストン18の吸い込み行程の際に燃料を燃料タンク24から、例えば搬送ポンプによって、供給される。ポンプ作業室22は負荷逃がし室と接続されており、負荷逃し室としては例えば燃料タンク24が役立つことができ、かつ接続は電気的に制御される弁23により制御される。電気的に制御される弁23は制御装置25と接続されている。
【0007】
燃料噴射弁12は弁体26を有しており、この弁体は多部分から構成しておくことができ、かつこの弁体はポンプ体14と結合されている。弁体26は孔30内に噴射弁部材28を縦しゅう動可能に案内している。孔30は少なくともほぼポンプ体14のシリンダ16に対して平行に延びているが、しかしながらこれに対して斜めに延びていることもできる。弁体26はその、内燃機関のシリンダの燃焼室の方の側の端部範囲に少なくとも1つの、有利には複数の、噴射開口32を有している。噴射弁部材28はその、燃焼室の方の側の端部範囲に、例えばほぼ円すい形のシール面34を有しており、このシール面は、弁体26内で、その燃焼室の方の側の端部範囲に構成されている、例えばやはりほぼ円すい形の弁座36と協働し、この弁座から、あるいはこの弁座の後に噴射開口32が出ている。
【0008】
弁体26内で、噴射弁部材28と孔30との間に、弁座36に向かってリング室38が存在しており、これはその、弁座36とは逆の側の端部範囲内に、孔30の半径方向の拡大部によって、噴射弁部材28を取り囲んでいる圧力室40に移行している。噴射弁部材28は圧力室40の高さのところに、横断面減少部によって、弁座36に向いた圧力肩42を有している。噴射弁部材28の、燃焼室とは逆の側の端部には、前圧縮された閉鎖ばね44が係合しており、この閉鎖ばねによって噴射弁部材28は弁座36に向かって押される。閉鎖ばね44はばね室46内に配置されており、このばね室は孔30に接続している。ばね室46は有利には負荷逃し室、例えば燃料タンク24と接続されている。圧力室40は弁体26及びポンプ体14を通って延びる通路48を介してポンプ作業室22に接続されている。
【0009】
閉鎖ばね44は一面では少なくとも間接的に、例えばばね皿を介して、噴射弁部材28に、かつ他面では少なくとも間接的に、例えばやはりばね皿51を介して、貯蔵器ピストン50に、支えられている。貯蔵器ピストン50はその、閉鎖ばね44の方の側の端部範囲にシャフト部分52を有しており、このシャフト部分は、ばね室46とこれに接続している貯蔵器室55との間の分離壁54内の接続孔53内を貫通している。ばね室46内に突出している、シャフト部分52の端部には、ばね皿51が支えられている。接続孔53はばね室46及び貯蔵器室55よりも小さな直径を有している。貯蔵器ピストン50は貯蔵器室55内で、接続孔53よりも大きな直径を備えた範囲56を有しており、したがって貯蔵器ピストン50のばね室46内の行程運動は、貯蔵器ピストン50の範囲56がストッパとしての分離壁54に当たることによって、制限されている。貯蔵器ピストン50はその範囲56をもって、接続孔53よりも大きな直径を備えた孔57内で緊密に案内されている。
【0010】
貯蔵器室55からその、ばね室46とは逆の側の端部から、孔58がポンプ作業室22に分離壁59を通って通じている。孔58は貯蔵器ピストン50の範囲56よりも小さな直径を有している。貯蔵器ピストン50は孔58に向かって、範囲56に接続してシール面60を有しており、このシール面は例えばほぼ円すい形に構成されている。シール面60は孔58の、貯蔵器室55内への開口部における弁座としての分離壁59と協働し、この分離壁はやはりほぼ円すい形に構成しておくことができる。貯蔵器ピストン50は孔58内に突出しているシャフト62を有しており、このシャフトの直径は範囲56の直径よりも小さい。シャフト62はシール面60に接続して先ず孔58よりも著しく小さい直径を有しており、かつその自由な端部に向かって次いで、孔58の直径よりも単にわずかに小さい直径を備えたシャフト範囲64を有している。シャフト範囲64はその外周に単数又は複数の平面部65を有しており、これによってシャフト範囲64と孔58との間に開口66が形成され、この開口を通って燃料がポンプ作業室22から貯蔵器室55内に達することができる。
【0011】
貯蔵器ピストン50は図2及び3において第1実施例が示されており、この場合貯蔵器ピストン50はその範囲56の、分離壁54の方の側に端面に、凹所68を有している。凹所68は底69を有しており、この底は環状のリング溝70によって、隆起して構成することができる。シャフト部分52はその、貯蔵器室55内に突入している端部をもって底69に、貯蔵器ピストン50の凹所68の底69に接している。シャフト部分52は、貯蔵器ピストン50と一体に構成しておくこともできる。シャフト部分52の接触は、一面ではシャフト部分52上に作用する閉鎖ばね44の力によって、かつ他面ではポンプ作業室22内に支配している圧力によって貯蔵器ピストン50上に生ぜしめられた力によって、保証される。貯蔵器ピストン50の凹所の底69の隆起した構成によって、シャフト部分52のための規定された接触面が保証されている。
【0012】
シャフト部分52は、その貯蔵器室55内に突出している端部に向かって配置された、大きな横断面を備えたシャフト区分72と、ばね室46に向かって配置された、小さな横断面を備えたシャフト区分74とに分割されている。横断面がより大きいシャフト区分72は例えば少なくともほぼ円形の横断面を有しており、かつ円柱形に構成されている。横断面がより小さいシャフト区分74はやはり少なくともほぼ円形の横断面を有しており、しかし、シャフト区分72よりも小さな直径を有しており、かつ円柱形に構成されている。有利にはシャフト区分74のより小さい横断面はシャフト区分74の少なくとも1つの平面部75によって形成されている。この場合、単に1つ、2つ、3つあるいはそれ以上の平面部75をシャフト区分74の外周に分配して設けておくことができる。平面部75の間には有利にはシャフト区分72の全直径が存在しており、したがってシャフト区分74も接続孔53内で案内されている。シャフト区分72,74を備えたシャフト部分52を製作する場合に、円柱形のシャフト部分から出発することができ、このシャフト部分は一貫してシャフト部分72の直径を有することができ、かつより小さな横断面を備えたシャフト部分74を形成するために、平面部75が形成される。平面部75は、シャフト区分72の制御縁76におけるシャフト区分72への移行部で終わっている。
【0013】
貯蔵器ピストン50が出発位置にあって、そのシール面60が孔58の開口部において分離壁59と接触しているときに、貯蔵器室55はポンプ作業室22から分離されている。貯蔵器ピストン50の出発位置において、シャフト部分52のシャフト区分74は接続孔53内に配置されており、そのシャフト区分72は貯蔵器室55内で接続孔53の外方に配置されている。ポンプ作業室22内で支配している圧力はシャフト範囲64の端面に作用し、かつ開口66を通って貯蔵器ピストン50のシール面60上に孔58の直径に相応して作用する。貯蔵器ピストン50は閉鎖ばね44の力によって、ポンプ作業室22内で支配している圧力に抗して、ポンプ作業室22内の圧力によって貯蔵器ピストン50に及ぼされる力が閉鎖ばね44の力よりも小さいときに、その出発位置に保持される。貯蔵器ピストン50は図2においてその出発位置に示されている。
【0014】
ポンプ作業室22内の圧力が強く上昇して、貯蔵器ピストン50上に生ぜしめられる力が閉鎖ばね44の力よりも大きくなると、貯蔵器ピストン50及びこれと共にシャフト部分52も逃げ運動で貯蔵器室55内を動き、その際シャフト部分52はばね室46内に動く。貯蔵器ピストン50の逃げ運動の際に、燃料が貯蔵器室55からばね室46内に押しのけられ、この燃料は貯蔵器ピストン50のシャフト区分74と接続孔53との間のギャップ74を通らなければならない。これによって、シャフト部分52ひいては貯蔵器ピストン50の逃げ運動の緩衝が達成される。貯蔵器ピストン50がそのシール面60をもって分離壁59の孔58の開口部から離れると、貯蔵器ピストン50の直径がより大きい範囲56がポンプ作業室22内で支配している、開口66による絞りにおいて圧力損失によって減少せしめられる圧力によって負荷され、したがってより大きな力が貯蔵器ピストン50に閉鎖ばねに抗して作用する。より大きな横断面を備えたシャフト部分52のシャフト区分72は、貯蔵器ピストン50の逃げ行程運動の開始の際に接続孔53の外方に配置されている。貯蔵器ピストン50の部分逃げ行程h1の後に、シャフト区分72は接続孔53内に突入し、シャフト区分72と接続孔53との間に単に極めて小さいギャップ78だけが残される。これによって、シャフト部分52ひいては貯蔵器ピストン50の逃げ行程運動が強く緩衝され、したがって貯蔵器ピストンはその範囲56をもって単にわずかな速度で貯蔵器ピストン50の逃げ行程運動を制限するためのストッパを形成する分離壁54上に当たる。図4において、貯蔵器ピストン50はその最大の逃げ行程をもって示されている。その後でシャフト区分72が接続孔53との間のギャップ743内に突入しかつ貯蔵器ピストン50の運動を強く緩衝するところの、部分逃げ行程h1の大きさは、貯蔵器ピストン50に対するシャフト部分52の軸方向の位置によって定められる。正確に規定された部分逃げ行程h1を達成するためのこの位置の調整するために、シャフト部分52の位置及び又は凹所68の底69の位置を変化させることができる。
【0015】
圧力室40のポンプ作業室22との接続部内に、通路48を介して絞り箇所49を設けておくことができる。絞り箇所49は省略することもでき、したがって圧力室40はポンプ作業室22と絞られずに接続されている。その中に貯蔵器ピストン50のシャフト62が配置されているところの孔58とポンプ作業室22との接続は、やはり絞り箇所49を介して行われる。圧力室40をポンプ作業室22と絞られずに接続することもでき、孔58を絞り箇所49を介してポンプ作業室22と接続することができる。
【0016】
以下においては、燃料噴射装置の機能を説明する。ポンプ作業室22は、ポンプピストン18の吸い込み行程の間、燃料で満たされる。ポンプピストン18の搬送行程の際に、制御弁23は先ず開かれており、したがってポンプ作業室22内に高圧が構成されることはない。燃料噴射を開始しようとする場合に、制御弁23が制御装置25によって閉じられ、したがってポンプ作業室22は燃料タンク24から分離されており、かつポンプ作業室内に高圧が構成される。ポンプ作業室22内の圧力が高くなって、圧力肩42を介して噴射弁部材28上に作用する、開放方向29に力が、閉鎖ばね44の力よりも大きくなると、噴射弁部材28が開放方向29で動いて、かつ少なくとも1つの噴射開口32を開放し、この噴射開口を通して燃料がシリンダの燃焼室内に噴射される。貯蔵器ピストン50はこの場合その出発位置にある。ポンプ作業室22内の圧力は続いてカム22のプロフィールに相応して更に上昇する。
【0017】
ポンプ作業室22内で支配している、貯蔵器ピストン50に及ぼされる力が、閉鎖ばね44によって貯蔵器ピストン50上に及ぼされる力よりも大きくなると、貯蔵器ピストン50はその逃げ行程運動を行い、かつ貯蔵器室55内に動く。この場合ポンプ作業室22内で圧力降下が惹起され、かつ更に、シャフト部分52を介して貯蔵器ピストン50に支えられている閉鎖ばね44の前圧縮力が高められる。ポンプ作業室22内の及び圧力室40内の圧力降下によって、開放方向で噴射弁部材28上によりわずかな力が生じ、かつ閉鎖ばね44の前圧縮力の増大によって閉鎖方向で噴射弁部材28上に高められた力が生じ、したがって噴射弁部材は再び閉鎖方向に動かされ、そのシール面34をもって弁座36に接触し、かつ噴射開口32を閉鎖し、したがって燃料噴射が中断される。燃料噴射弁12はこの場合単に短い時間だけ開かれており、かつ単にわずかな量の燃料が前噴射として燃焼室内に噴射される。噴射される燃料量は大体において貯蔵器ピストン50の開放圧力、すなわち貯蔵器ピストン50がその逃げ行程運動を開始するときのポンプ作業室22内の圧力、により決定される。前噴射の間の噴射弁部材28の開放行程は緩衝装置によって液力的に制限されていることができる。このような緩衝ユニットは、DE 39 00 762 A1並びに相応するUS−5,125,580並びにDE 39 00 763 A1並びに相応するUS−5,125,581によって公知であり、これらの文献の内容はここで本願の内容に所属する。
【0018】
ポンプ作業室22内の圧力は以後更にカム20のプロフィールに相応して増大し、したがって噴射弁部材28上に作用する開放方向29の圧力は再び増大し、かつ閉鎖ばね44の高められた前圧縮力によって高められた閉鎖力を超え、したがって燃料噴射弁12は再び開く。この場合より大きな燃料量が、前噴射の間よりも長い時間にわたって噴射される。時間及びこの主噴射の間に噴射される燃料量は、制御弁23が制御装置25によって再び開かれる時点によって決定される。制御弁23の開放の後に、ポンプ作業室22は再び燃料タンク24と接続され、したがってポンプ作業室は負荷を逃がされ、かつ燃料噴射弁12が閉じる。シャフト部分52を備えた貯蔵器ピストン50は閉鎖ばね44の力によって再びその出発位置に戻し動かされる。前噴射と主噴射との間の時間的なずれは、主として貯蔵器ピストン50の逃げ行程によって定められている。
【0019】
図5においては第2の実施例による貯蔵器ピストン150が示されており、この場合その構成は大体において第1の実施例におけると同じであり、しかしながら貯蔵器ピストン150内の凹所168は、貯蔵器ピストン内でほぼ円すい形に狭くなっているように、構成されている。凹所168内には、支持エレメント180が配置されており、これは凹所168内に支えられていて、かつこの支持エレメントに、第1の実施例に対して変化せしめられていないシャフト部分52が接触せしめられている。支持エレメント180は有利には玉の形に構成されており、この玉の直径dは凹所168の最少の直径よりも大きい。玉180の直径dに関連して、玉は種々異なって凹所168内に突入し、したがってシャフト部分52に対する接触も種々異なった位置を占める。軸方向での貯蔵器ピストン50に対するシャフト部分52の位置は、大体において、それから、シャフト部分52の横断面がより大きいシャフト区分72が接続孔53内に突入しかつこれにより逃げ行程運動を強く緩衝するところの、貯蔵器ピストン50の部分逃げ行程h1により決定される。貯蔵器ピストン50に対して相対的なシャフト部分52の軸方向の位置は、適当な直径を備えた玉180を使用することによって、簡単な形式で正確に調整することができる。このような玉は、細かく段付けされた直径を備えた標準化された構造部分として入手可能である。玉180の直径が小さいほど、それだけ深く玉が凹所168内に突入し、それだけシャフト区分74が接続孔53内に突入するまでの部分行程h1が大きくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】
内燃機関のための燃料噴射装置を簡単化した概略図で示す。
【図2】
図1のIIで示した区分を、第1の実施例による貯蔵器ストンの出発位置で示した拡大図を示す。
【図3】
図2の線III−IIIに沿った貯蔵器ピストンの横断面図を示す。
【図4】
貯蔵器ピストンの逃げ位置における区分IIを示す。
【図5】
第2の実施例による貯蔵器ピストンの区分IIを示す。
【符号の説明】
10 燃料高圧ポンプ、 12 燃料噴射弁、 14 ポンプ体、 16 シリンダ、 18 ポンプピストン、 19 戻しばね、 20 カム、 22 ポンプ作業室、 23 弁、 24 燃料タンク、 25 制御装置、 26 弁体、 28 噴射弁部材、 29 開放方向、 30 孔、 32 噴射開口、 34 シール面、 36 弁座、 38 リング室、 40 圧力室、 42 圧力肩、 44 閉鎖ばね、 46 ばね室、 48 通路、 49 絞り箇所、 50 貯蔵器ピストン、 51 ばね皿、 52 シャフト部分、 53 接続孔、 54 分離壁、 55 貯蔵器室、 56 範囲、 57 孔、 58 孔、 59 分離壁、 60 シール面、 62 シャフト、 64 シャフト範囲、 65 平面部、 66 開口、 68 凹所、 69 底、 70 リング溝、 72 シャフト区分、 74 シャフト区分、 75 平面部、 76 制御縁、 78 ギャップ、 150 貯蔵器ピストン、 168 凹所、 180 支持エレメント、 h1 部分逃げ行程
背景技術
本発明は、請求項1の上位概念に記載した形式の、内燃機関のための燃料噴射装置から出発する。
【0002】
このような燃料噴射装置はDE 39 00 763 A1から公知である。この燃料噴射装置は燃料高圧ポンプと、内燃機関のシリンダのための燃料噴射弁とを有している。燃料高圧ポンプは、内燃機関によって駆動される、ポンプ作業室を制限するポンプピストンを有しており、その際電気的に制御される弁によって、ポンプ作業室と負荷逃がし室との接続が制御される。燃料噴射弁は噴射弁部材を有しており、この噴射弁部材によって、少なくとも1つの噴射開口が制御され、かつこの噴射弁部材は、ポンプ作業室と接続されている圧力室内で支配している圧力によって、ばね室内に配置されている閉鎖ばねに力に抗して、開放方向に運動可能である。閉鎖ばねは一面では少なくとも間接的に噴射弁部材に、かつ他面では少なくとも間接的に貯蔵器ピストンに、支えられている。貯蔵器ピストンはその、閉鎖ばねとは逆の側で、ポンプ作業室内で支配している圧力により負荷されており、かつ閉鎖ばねの力に抗して行程運動に運動可能である。貯蔵器ピストンは出発位置から、圧力室内のわずかな圧力で、貯蔵器室内に運動可能であり、その際貯蔵器室内への貯蔵器ピストンの逃げ行程運動はストッパによって制限されている。貯蔵器ピストンは、貯蔵器室とばね室との間の接続孔内に配置された、かつばね室内に突出しているシャフト部分を有している。貯蔵器ピストンの逃げ行程運動の際に、貯蔵器ピストンによって燃料が、貯蔵器室から、シャフト部分と接続孔との間に存在しているギャップを通して、ばね室内に押しのけられる。これによって、貯蔵器ピストンの逃げ運動が緩衝される。貯蔵器ピストンの運動の緩衝は、この場合、貯蔵器ピストンの行程にわたってコンスタントであることができ、あるいは、緩衝が逃げ行程運動の始めに強く、次いで減少するようにすることができる。この場合達成される緩衝は充分でなく、したがって貯蔵器ピストンは大きな速度でストッパに当たり、かつこれによって有害な騒音が惹起されることが分かった。
【0003】
発明の利点
請求項1の特徴を備えた本発明による燃料噴射装置はこれに対し次のような利点を有している。すなわち、貯蔵器ピストンの出発位置において接続孔内に配置されている小さな横断面を備えたシャフト区分と、逃げ行程運動の際に、接続孔内に突入する大きな横断面を備えたシャフト区分とを有しているシャフト部分の構成によって、逃げ行程運動の始めに、わずかな緩衝が、かつ逃げ行程運動が増大するにつれて貯蔵器ピストンの運動のより強い緩衝が存在しており、したがって貯蔵器ピストンは単にわずかな速度でストッパ上に当たり、この場合有害な騒音が生じず、あるいは単にわずかな騒音が惹起される。
【0004】
従属請求項には、本発明による燃料噴射装置に有利な構成及び展開が記載されている。請求項3による構成は、簡単な形式で、必要な厚さを備えた支持エレメントの使用によって貯蔵器ピストンに対するシャフト部分の位置の調整を可能にする。請求項4による構成は、細かい段階の種々の直径の標準化された構造部分としての種々異なる直径を備えた玉を使用することによって、シャフト部分の位置の調整を可能にする。請求項5による構成は、より強い緩衝が、貯蔵器ピストンの部分逃げ行程の後に初めて作用せしめられることを可能にする。
【0005】
実施例の説明
本発明の2実施例が図面に示されており、以下において詳細に説明する。
【0006】
図1〜5には自動車の内燃機関のための燃料噴射装置が示されている。内燃機関は単数又は複数のシリンダを有しており、その際各シリンダに対して燃料高圧ポンプ10及び燃料噴射弁12を備えた燃料噴射装置が設けられている。燃料高圧ポンプ10及び燃料噴射弁12はいわゆるポンプ・ノズル・ユニットにまとめられている。燃料高圧ポンプ10はポンプ体14を有しており、このポンプ体内でシリンダ16内にポンプピストン18が緊密に案内されており、このポンプピストンは内燃機関のカム軸のカム20によって、戻しばね19の力に抗して、行程運動に駆動される。ポンプピストン18はシリンダ16内にポンプ作業室22を制限しており、このポンプ作業室内でポンプピストン18の搬送行程の際に、燃料が高圧で圧縮される。ポンプ作業室22はポンプピストン18の吸い込み行程の際に燃料を燃料タンク24から、例えば搬送ポンプによって、供給される。ポンプ作業室22は負荷逃がし室と接続されており、負荷逃し室としては例えば燃料タンク24が役立つことができ、かつ接続は電気的に制御される弁23により制御される。電気的に制御される弁23は制御装置25と接続されている。
【0007】
燃料噴射弁12は弁体26を有しており、この弁体は多部分から構成しておくことができ、かつこの弁体はポンプ体14と結合されている。弁体26は孔30内に噴射弁部材28を縦しゅう動可能に案内している。孔30は少なくともほぼポンプ体14のシリンダ16に対して平行に延びているが、しかしながらこれに対して斜めに延びていることもできる。弁体26はその、内燃機関のシリンダの燃焼室の方の側の端部範囲に少なくとも1つの、有利には複数の、噴射開口32を有している。噴射弁部材28はその、燃焼室の方の側の端部範囲に、例えばほぼ円すい形のシール面34を有しており、このシール面は、弁体26内で、その燃焼室の方の側の端部範囲に構成されている、例えばやはりほぼ円すい形の弁座36と協働し、この弁座から、あるいはこの弁座の後に噴射開口32が出ている。
【0008】
弁体26内で、噴射弁部材28と孔30との間に、弁座36に向かってリング室38が存在しており、これはその、弁座36とは逆の側の端部範囲内に、孔30の半径方向の拡大部によって、噴射弁部材28を取り囲んでいる圧力室40に移行している。噴射弁部材28は圧力室40の高さのところに、横断面減少部によって、弁座36に向いた圧力肩42を有している。噴射弁部材28の、燃焼室とは逆の側の端部には、前圧縮された閉鎖ばね44が係合しており、この閉鎖ばねによって噴射弁部材28は弁座36に向かって押される。閉鎖ばね44はばね室46内に配置されており、このばね室は孔30に接続している。ばね室46は有利には負荷逃し室、例えば燃料タンク24と接続されている。圧力室40は弁体26及びポンプ体14を通って延びる通路48を介してポンプ作業室22に接続されている。
【0009】
閉鎖ばね44は一面では少なくとも間接的に、例えばばね皿を介して、噴射弁部材28に、かつ他面では少なくとも間接的に、例えばやはりばね皿51を介して、貯蔵器ピストン50に、支えられている。貯蔵器ピストン50はその、閉鎖ばね44の方の側の端部範囲にシャフト部分52を有しており、このシャフト部分は、ばね室46とこれに接続している貯蔵器室55との間の分離壁54内の接続孔53内を貫通している。ばね室46内に突出している、シャフト部分52の端部には、ばね皿51が支えられている。接続孔53はばね室46及び貯蔵器室55よりも小さな直径を有している。貯蔵器ピストン50は貯蔵器室55内で、接続孔53よりも大きな直径を備えた範囲56を有しており、したがって貯蔵器ピストン50のばね室46内の行程運動は、貯蔵器ピストン50の範囲56がストッパとしての分離壁54に当たることによって、制限されている。貯蔵器ピストン50はその範囲56をもって、接続孔53よりも大きな直径を備えた孔57内で緊密に案内されている。
【0010】
貯蔵器室55からその、ばね室46とは逆の側の端部から、孔58がポンプ作業室22に分離壁59を通って通じている。孔58は貯蔵器ピストン50の範囲56よりも小さな直径を有している。貯蔵器ピストン50は孔58に向かって、範囲56に接続してシール面60を有しており、このシール面は例えばほぼ円すい形に構成されている。シール面60は孔58の、貯蔵器室55内への開口部における弁座としての分離壁59と協働し、この分離壁はやはりほぼ円すい形に構成しておくことができる。貯蔵器ピストン50は孔58内に突出しているシャフト62を有しており、このシャフトの直径は範囲56の直径よりも小さい。シャフト62はシール面60に接続して先ず孔58よりも著しく小さい直径を有しており、かつその自由な端部に向かって次いで、孔58の直径よりも単にわずかに小さい直径を備えたシャフト範囲64を有している。シャフト範囲64はその外周に単数又は複数の平面部65を有しており、これによってシャフト範囲64と孔58との間に開口66が形成され、この開口を通って燃料がポンプ作業室22から貯蔵器室55内に達することができる。
【0011】
貯蔵器ピストン50は図2及び3において第1実施例が示されており、この場合貯蔵器ピストン50はその範囲56の、分離壁54の方の側に端面に、凹所68を有している。凹所68は底69を有しており、この底は環状のリング溝70によって、隆起して構成することができる。シャフト部分52はその、貯蔵器室55内に突入している端部をもって底69に、貯蔵器ピストン50の凹所68の底69に接している。シャフト部分52は、貯蔵器ピストン50と一体に構成しておくこともできる。シャフト部分52の接触は、一面ではシャフト部分52上に作用する閉鎖ばね44の力によって、かつ他面ではポンプ作業室22内に支配している圧力によって貯蔵器ピストン50上に生ぜしめられた力によって、保証される。貯蔵器ピストン50の凹所の底69の隆起した構成によって、シャフト部分52のための規定された接触面が保証されている。
【0012】
シャフト部分52は、その貯蔵器室55内に突出している端部に向かって配置された、大きな横断面を備えたシャフト区分72と、ばね室46に向かって配置された、小さな横断面を備えたシャフト区分74とに分割されている。横断面がより大きいシャフト区分72は例えば少なくともほぼ円形の横断面を有しており、かつ円柱形に構成されている。横断面がより小さいシャフト区分74はやはり少なくともほぼ円形の横断面を有しており、しかし、シャフト区分72よりも小さな直径を有しており、かつ円柱形に構成されている。有利にはシャフト区分74のより小さい横断面はシャフト区分74の少なくとも1つの平面部75によって形成されている。この場合、単に1つ、2つ、3つあるいはそれ以上の平面部75をシャフト区分74の外周に分配して設けておくことができる。平面部75の間には有利にはシャフト区分72の全直径が存在しており、したがってシャフト区分74も接続孔53内で案内されている。シャフト区分72,74を備えたシャフト部分52を製作する場合に、円柱形のシャフト部分から出発することができ、このシャフト部分は一貫してシャフト部分72の直径を有することができ、かつより小さな横断面を備えたシャフト部分74を形成するために、平面部75が形成される。平面部75は、シャフト区分72の制御縁76におけるシャフト区分72への移行部で終わっている。
【0013】
貯蔵器ピストン50が出発位置にあって、そのシール面60が孔58の開口部において分離壁59と接触しているときに、貯蔵器室55はポンプ作業室22から分離されている。貯蔵器ピストン50の出発位置において、シャフト部分52のシャフト区分74は接続孔53内に配置されており、そのシャフト区分72は貯蔵器室55内で接続孔53の外方に配置されている。ポンプ作業室22内で支配している圧力はシャフト範囲64の端面に作用し、かつ開口66を通って貯蔵器ピストン50のシール面60上に孔58の直径に相応して作用する。貯蔵器ピストン50は閉鎖ばね44の力によって、ポンプ作業室22内で支配している圧力に抗して、ポンプ作業室22内の圧力によって貯蔵器ピストン50に及ぼされる力が閉鎖ばね44の力よりも小さいときに、その出発位置に保持される。貯蔵器ピストン50は図2においてその出発位置に示されている。
【0014】
ポンプ作業室22内の圧力が強く上昇して、貯蔵器ピストン50上に生ぜしめられる力が閉鎖ばね44の力よりも大きくなると、貯蔵器ピストン50及びこれと共にシャフト部分52も逃げ運動で貯蔵器室55内を動き、その際シャフト部分52はばね室46内に動く。貯蔵器ピストン50の逃げ運動の際に、燃料が貯蔵器室55からばね室46内に押しのけられ、この燃料は貯蔵器ピストン50のシャフト区分74と接続孔53との間のギャップ74を通らなければならない。これによって、シャフト部分52ひいては貯蔵器ピストン50の逃げ運動の緩衝が達成される。貯蔵器ピストン50がそのシール面60をもって分離壁59の孔58の開口部から離れると、貯蔵器ピストン50の直径がより大きい範囲56がポンプ作業室22内で支配している、開口66による絞りにおいて圧力損失によって減少せしめられる圧力によって負荷され、したがってより大きな力が貯蔵器ピストン50に閉鎖ばねに抗して作用する。より大きな横断面を備えたシャフト部分52のシャフト区分72は、貯蔵器ピストン50の逃げ行程運動の開始の際に接続孔53の外方に配置されている。貯蔵器ピストン50の部分逃げ行程h1の後に、シャフト区分72は接続孔53内に突入し、シャフト区分72と接続孔53との間に単に極めて小さいギャップ78だけが残される。これによって、シャフト部分52ひいては貯蔵器ピストン50の逃げ行程運動が強く緩衝され、したがって貯蔵器ピストンはその範囲56をもって単にわずかな速度で貯蔵器ピストン50の逃げ行程運動を制限するためのストッパを形成する分離壁54上に当たる。図4において、貯蔵器ピストン50はその最大の逃げ行程をもって示されている。その後でシャフト区分72が接続孔53との間のギャップ743内に突入しかつ貯蔵器ピストン50の運動を強く緩衝するところの、部分逃げ行程h1の大きさは、貯蔵器ピストン50に対するシャフト部分52の軸方向の位置によって定められる。正確に規定された部分逃げ行程h1を達成するためのこの位置の調整するために、シャフト部分52の位置及び又は凹所68の底69の位置を変化させることができる。
【0015】
圧力室40のポンプ作業室22との接続部内に、通路48を介して絞り箇所49を設けておくことができる。絞り箇所49は省略することもでき、したがって圧力室40はポンプ作業室22と絞られずに接続されている。その中に貯蔵器ピストン50のシャフト62が配置されているところの孔58とポンプ作業室22との接続は、やはり絞り箇所49を介して行われる。圧力室40をポンプ作業室22と絞られずに接続することもでき、孔58を絞り箇所49を介してポンプ作業室22と接続することができる。
【0016】
以下においては、燃料噴射装置の機能を説明する。ポンプ作業室22は、ポンプピストン18の吸い込み行程の間、燃料で満たされる。ポンプピストン18の搬送行程の際に、制御弁23は先ず開かれており、したがってポンプ作業室22内に高圧が構成されることはない。燃料噴射を開始しようとする場合に、制御弁23が制御装置25によって閉じられ、したがってポンプ作業室22は燃料タンク24から分離されており、かつポンプ作業室内に高圧が構成される。ポンプ作業室22内の圧力が高くなって、圧力肩42を介して噴射弁部材28上に作用する、開放方向29に力が、閉鎖ばね44の力よりも大きくなると、噴射弁部材28が開放方向29で動いて、かつ少なくとも1つの噴射開口32を開放し、この噴射開口を通して燃料がシリンダの燃焼室内に噴射される。貯蔵器ピストン50はこの場合その出発位置にある。ポンプ作業室22内の圧力は続いてカム22のプロフィールに相応して更に上昇する。
【0017】
ポンプ作業室22内で支配している、貯蔵器ピストン50に及ぼされる力が、閉鎖ばね44によって貯蔵器ピストン50上に及ぼされる力よりも大きくなると、貯蔵器ピストン50はその逃げ行程運動を行い、かつ貯蔵器室55内に動く。この場合ポンプ作業室22内で圧力降下が惹起され、かつ更に、シャフト部分52を介して貯蔵器ピストン50に支えられている閉鎖ばね44の前圧縮力が高められる。ポンプ作業室22内の及び圧力室40内の圧力降下によって、開放方向で噴射弁部材28上によりわずかな力が生じ、かつ閉鎖ばね44の前圧縮力の増大によって閉鎖方向で噴射弁部材28上に高められた力が生じ、したがって噴射弁部材は再び閉鎖方向に動かされ、そのシール面34をもって弁座36に接触し、かつ噴射開口32を閉鎖し、したがって燃料噴射が中断される。燃料噴射弁12はこの場合単に短い時間だけ開かれており、かつ単にわずかな量の燃料が前噴射として燃焼室内に噴射される。噴射される燃料量は大体において貯蔵器ピストン50の開放圧力、すなわち貯蔵器ピストン50がその逃げ行程運動を開始するときのポンプ作業室22内の圧力、により決定される。前噴射の間の噴射弁部材28の開放行程は緩衝装置によって液力的に制限されていることができる。このような緩衝ユニットは、DE 39 00 762 A1並びに相応するUS−5,125,580並びにDE 39 00 763 A1並びに相応するUS−5,125,581によって公知であり、これらの文献の内容はここで本願の内容に所属する。
【0018】
ポンプ作業室22内の圧力は以後更にカム20のプロフィールに相応して増大し、したがって噴射弁部材28上に作用する開放方向29の圧力は再び増大し、かつ閉鎖ばね44の高められた前圧縮力によって高められた閉鎖力を超え、したがって燃料噴射弁12は再び開く。この場合より大きな燃料量が、前噴射の間よりも長い時間にわたって噴射される。時間及びこの主噴射の間に噴射される燃料量は、制御弁23が制御装置25によって再び開かれる時点によって決定される。制御弁23の開放の後に、ポンプ作業室22は再び燃料タンク24と接続され、したがってポンプ作業室は負荷を逃がされ、かつ燃料噴射弁12が閉じる。シャフト部分52を備えた貯蔵器ピストン50は閉鎖ばね44の力によって再びその出発位置に戻し動かされる。前噴射と主噴射との間の時間的なずれは、主として貯蔵器ピストン50の逃げ行程によって定められている。
【0019】
図5においては第2の実施例による貯蔵器ピストン150が示されており、この場合その構成は大体において第1の実施例におけると同じであり、しかしながら貯蔵器ピストン150内の凹所168は、貯蔵器ピストン内でほぼ円すい形に狭くなっているように、構成されている。凹所168内には、支持エレメント180が配置されており、これは凹所168内に支えられていて、かつこの支持エレメントに、第1の実施例に対して変化せしめられていないシャフト部分52が接触せしめられている。支持エレメント180は有利には玉の形に構成されており、この玉の直径dは凹所168の最少の直径よりも大きい。玉180の直径dに関連して、玉は種々異なって凹所168内に突入し、したがってシャフト部分52に対する接触も種々異なった位置を占める。軸方向での貯蔵器ピストン50に対するシャフト部分52の位置は、大体において、それから、シャフト部分52の横断面がより大きいシャフト区分72が接続孔53内に突入しかつこれにより逃げ行程運動を強く緩衝するところの、貯蔵器ピストン50の部分逃げ行程h1により決定される。貯蔵器ピストン50に対して相対的なシャフト部分52の軸方向の位置は、適当な直径を備えた玉180を使用することによって、簡単な形式で正確に調整することができる。このような玉は、細かく段付けされた直径を備えた標準化された構造部分として入手可能である。玉180の直径が小さいほど、それだけ深く玉が凹所168内に突入し、それだけシャフト区分74が接続孔53内に突入するまでの部分行程h1が大きくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】
内燃機関のための燃料噴射装置を簡単化した概略図で示す。
【図2】
図1のIIで示した区分を、第1の実施例による貯蔵器ストンの出発位置で示した拡大図を示す。
【図3】
図2の線III−IIIに沿った貯蔵器ピストンの横断面図を示す。
【図4】
貯蔵器ピストンの逃げ位置における区分IIを示す。
【図5】
第2の実施例による貯蔵器ピストンの区分IIを示す。
【符号の説明】
10 燃料高圧ポンプ、 12 燃料噴射弁、 14 ポンプ体、 16 シリンダ、 18 ポンプピストン、 19 戻しばね、 20 カム、 22 ポンプ作業室、 23 弁、 24 燃料タンク、 25 制御装置、 26 弁体、 28 噴射弁部材、 29 開放方向、 30 孔、 32 噴射開口、 34 シール面、 36 弁座、 38 リング室、 40 圧力室、 42 圧力肩、 44 閉鎖ばね、 46 ばね室、 48 通路、 49 絞り箇所、 50 貯蔵器ピストン、 51 ばね皿、 52 シャフト部分、 53 接続孔、 54 分離壁、 55 貯蔵器室、 56 範囲、 57 孔、 58 孔、 59 分離壁、 60 シール面、 62 シャフト、 64 シャフト範囲、 65 平面部、 66 開口、 68 凹所、 69 底、 70 リング溝、 72 シャフト区分、 74 シャフト区分、 75 平面部、 76 制御縁、 78 ギャップ、 150 貯蔵器ピストン、 168 凹所、 180 支持エレメント、 h1 部分逃げ行程
Claims (8)
- 内燃機関のための燃料噴射装置であって、燃料高圧ポンプ(10)と、内燃機関のシリンダのための燃料噴射弁(12)とを備え、その際燃料高圧ポンプ(10)は内燃機関によって駆動される、ポンプ作業室(22)を制限するポンプピストン(18)を有しており、電気的に制御される弁(23)を備え、この弁によって、ポンプ作業室(22)と負荷逃し室(24)との接続が制御され、その際燃料噴射弁(12)は噴射弁部材(28)を有しており、この噴射弁部材によって、少なくとも1つの噴射開口(32)が制御され、かつこの噴射弁部材は、ポンプ作業室(22)と接続されている圧力室(40)内で支配している圧力によって、ばね室(46)内に配置されている閉鎖ばね(44)の力に抗して、開放方向(29)に運動可能であり、その際閉鎖ばね(44)は、一面では少なくとも間接的に噴射弁部材(28)に、かつ他面では少なくとも間接的にしゅう動可能な貯蔵器ピストン(50;150)に、支えられており、この貯蔵器ピストンはその、閉鎖ばね(44)とは逆の側で、ポンプ作業室(22)内で支配している圧力により負荷されており、その際貯蔵器ピストン(50;150)は、出発位置から出発して、閉鎖ばね(44)の力に抗して、貯蔵器室(55)内に運動可能であり、かつ貯蔵器ピストン(50;150)の、貯蔵器室(55)内への逃げ運動がストッパ(54)によって制限されており、その際貯蔵器ピストン(50;150)と共に運動可能なシャフト部分(52)が、貯蔵器室(55)とばね室(46)との間の接続孔(53)によってばね室(46)内に突入しており、その際貯蔵器ピストン(50;150)の逃げ行程運動の際に貯蔵器ピストンによって燃料が貯蔵器室(55)からばね室(46)内に、シャフト部分(52)と接続孔(53)との間に存在しているギャップ(78)を通して、押しのけられ、かつこれによって貯蔵器ピストン(50;150)の行程運動が緩衝せしめられる形式のものにおいて、
シャフト部分(52)が、貯蔵器ピストン(50;150)の出発位置において、接続孔(53)内に配置されている、小さな横断面のシャフト区分(74)と接続孔(53)の外方で貯蔵器室(55)内に配置されている、大きな横断面のシャフト区分(72)とを有しており、かつ貯蔵器ピストン(50)の、貯蔵器室(55)内への逃げ行程運動の際に、大きな横断面を備えたシャフト区分(72)が接続孔(53)内に突入することを特徴とする、内燃機関のための燃料噴射装置。 - シャフト部分(52)が貯蔵器ピストン(50;150)から分離して構成されており、かつ一面では閉鎖ばね(44)の力によって、かつ他面ではポンプ作業室(22)内で支配している圧力によって、生ぜしめられる力によって、シャフト部分(52)が少なくとも間接的に貯蔵器ピストン(50;150)に接触状態に保たれていることを特徴とする、請求項1記載の燃料噴射装置。
- シャフト部分(52)が支持エレメント(180)を介して、貯蔵器ピストン(150)に接触していることを特徴とする、請求項2記載の燃料噴射装置。
- 支持エレメント(180)が少なくともほぼ玉として構成されており、この玉は貯蔵器ピストン(150)の、シャフト部分(52)の方の側の端面内の、少なくともほぼ円すい形の凹所(168)内に配置されていることを特徴とする、請求項3記載の燃料噴射装置。
- 大きな横断面を備えたシャフト区分(72)が、貯蔵器ピストン(50;150)の部分逃げ行程(h1)の後に初めて、接続孔(53)内に突入することを特徴とする、請求項1から4までのいずれか1項に記載の燃料噴射装置。
- シャフト部分(52)の大きな横断面を備えたシャフト区分(72)から小さな横断面を備えたシャフト区分(74)への移行が、シャフト部分(52)の外周面において延びる制御縁(76)で行われることを特徴とする、請求項5記載の燃料噴射装置。
- シャフト部分(52)の小さな横断面を備えたシャフト区分(74)が、大きな横断面を備えたシャフト区分(72)から出発して、シャフト部分(52)の外周の少なくとも1つの平面部(75)によって、形成されていることを特徴とする、請求項1から6までのいずれか1項に記載の燃料噴射装置。
- シャフト部分(52)の大きな横断面を備えたシャフト区分(72)が少なくともほぼ円柱形に構成されていることを特徴とする、請求項7記載の燃料噴射装置。
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