JP2004519614A - 燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、内燃機関用の燃料噴射装置であって、燃料高圧源より燃料供給可能な燃料インジェクタと圧力伝達装置とが設けられており、インジェクタの閉鎖ピストン（１３；１１３）が閉鎖圧室（１２；１１２）内に進入していて、その結果、閉鎖方向で閉鎖ピストンに作用する力を得るために、閉鎖ピストンを燃料圧によって負荷可能であり、圧力伝達装置の閉鎖圧室（１２；１１２）と戻し室（２７；１２７）とが、共通の閉鎖圧・戻し室（１２，２７，４１；１１２，１２７，１４１）によって形成され、該閉鎖圧・戻し室のすべての部分領域（１２，２７；１１２，１２７）が燃料交換のために持続的に互いに接続（４１；１４１）されており、その結果低い増圧にもかかわらず、燃料噴射装置によって、比較的低い噴射開口圧を得ることができる。

Description

【０００１】
従来の技術
本発明は、請求項１の上位概念部に記載された形式の燃料噴射装置に関する。
【０００２】
ドイツ連邦共和国特許第４３１１６２７号明細書に基づいて公知の燃料噴射装置では、一体に組み込まれた増圧ピストンが、戻し室を充填することもしくは空にすることによって、コモンレール圧によって準備された値を超えて、燃焼噴射圧を高めることができる。
【０００３】
米国特許第６１１３０００号明細書に基づいて公知の噴射系は、高圧リザーバと中位圧リザーバとを有しており、高圧リザーバは選択的に燃料によっても満たされることができるようになっている。
【０００４】
ドイツ連邦共和国特許第１９９１０９７０号明細書に開示された、増圧器を備えた燃料噴射装置では、インジェクタと増圧器とにそれぞれ別体の制御弁が配属もしくは対応配置されている。
【０００５】
またドイツ連邦共和国特許第４３１１６２７号明細書に開示された噴射装置は、制御弁の他に付加的な４方向スプール弁が必要である。
【０００６】
発明の利点
請求項１の特徴部に記載のように構成された本発明による燃料噴射装置は、公知のものに比べて次のような利点を有している。すなわち本発明による燃料噴射装置では、圧力制御される装置として、例えば１：１．５〜１．３の小さな増圧比を有する圧力伝達装置を使用した場合でも、比較的低い噴射開口圧を実現することができる。小さな伝達比が有利であるのは、これによってインジェクタもしくは圧力伝達装置の構造スペースを小さく保つことができるからであり、小さな体積によって圧力形成時及び圧力消滅時に大きな動力が得られ、弛緩損失が最小に減じられ、系における容積流及び燃料ポンプの吐出量が小さなままであり、ポンプ及びレールにおける必要な圧力レベルが、２０００バールを越える高い噴射圧においても、今日既に大量生産において得られる１４００バールの範囲に留まるからである。低圧系における容積流もまた少ないままである。本発明による燃料噴射装置は、少量の燃料を確実に調量しなくてはならないような使用例に対しても、上に述べた利点を得ることができる。これは、燃料噴射を行いたいちょうどその瞬間に、閉鎖圧室を放圧することによって達成される。これによって、少量の燃料の正確な調量を不可能にするような極めて高い値に、開放圧を設定することなく、小さな伝達比を実現することができる。さらに、高い噴射圧下における迅速なニードル閉鎖を可能にする高い閉鎖圧が保証される。この場合特に次のような利点がある。すなわちこの場合、高圧室内においては常に（系において生じる圧力振動を無視すると）、少なくとも燃料高圧源の燃料圧が存在していることができる。これによって有利な形式で、既にインジェクタの開放の最初の瞬間に高い噴射圧が噴射開口のところに存在し、燃料は短い時間内に正確に調量されて、燃焼室内に調量噴射されることができる。さらに圧力伝達装置の構造を簡単かつ堅牢に構成することができる。それというのは本発明による燃料噴射装置では、低圧系の他には、高い燃料圧を有する別の燃料系が１つ設けられているだけだからである。
【０００７】
請求項２以下には、請求項１に記載の燃料噴射装置の別の有利な構成が記載されている。
【０００８】
インジェクタの圧力室の機能を圧力伝達装置の高圧室によって引き受けることによって、なお高圧に圧縮されねばならない、圧力伝達装置の後ろにおけるデッド容積つまり無駄な容積を小さくすることができる。さらに、閉鎖圧室から圧力室への流れ接続部を短くすることに基づいて、閉鎖圧室と圧力室との間において場合によっては生じる振動の振幅が小さくなる。これによって全体として、より迅速な切換えを可能にする確実な運転形式が得られる。
【０００９】
本発明の別の有利な構成では、圧力伝達装置の室及び／又は閉鎖圧室への管路開口を直径方向で配置することによって、運転中に常にこれらの室が貫流されることが保証される。これによって、連続する圧縮・弛緩に基づくこれらの室内における燃料の局部的な加熱、ひいては構成部材の損傷を回避することができる。さらにまた、前記室内において汚れが溜まることも回避される。
【００１０】
図面
次に図面を参照しながら本発明の実施例を説明する。
【００１１】
図１は燃料噴射装置を示す図であり、図２は２つの線図を示す図であり、図３は第２の燃料噴射装置を示す図であり、図４はピエゾ弁を示す図であり、図５は別の燃料噴射装置を示す図であり、図６は異なった切換え速度に対する圧力状態を示す線図であり、図７は３ポート３位置弁を使用した場合における切換え状態を示す図であり、図８はさらに別の燃料噴射装置を示す図であり、図９は別の線図を示す図であり、図１０は択一的な別の実施形態を示す図である。
【００１２】
実施例の記載
図１に示された燃料噴射装置では、圧力伝達装置７を有する燃料インジェクタ１が、絞り３を備えた燃料管路４を介して燃料高圧源２と接続されている。燃料高圧源は、燃料タンク、ポンプ及び公知のコモンレール系の高圧レールのような複数のエレメント（図示せず）を有しており、この場合ポンプは、燃料をタンクから高圧レールに圧送することによって１６００バールまでの高い燃料圧を高圧レールにおいて準備する。内燃機関の各シリンダのためには、高圧レールから個々に燃料供給されるインジェクタが設けられている。図１に例示されたインジェクタ１は、閉鎖ピストン１３を備えた燃料噴射弁６を有しており、この燃料噴射弁６の噴射開口９は、内燃機関のシリンダの燃焼室５に進入している。閉鎖ピストン１３は受圧肩部１６のところで圧力室１７によって取り囲まれており、この圧力室１７は高圧管路４０を介して圧力伝達装置７の高圧室２８と接続されている。閉鎖ピストン１３は燃焼室とは反対側の端部、つまりガイド領域１４において、閉鎖圧室１２に進入しており、この閉鎖圧室１２は管路４１を介して、圧力伝達装置の戻し室２７と接続可能であり、かつ戻し室２７に接続された燃料管路４２，４５及び３ポート２位置方向切換え弁８を介して、燃料高圧源２と接続可能である。弁８は第１の位置において管路４２を管路４５と接続し、この際に、図示されていない低圧系に通じる低圧管路４４は、弁８に接続された端部において閉鎖されている。弁の第２の位置では、戻し室２７もしくは閉鎖圧室１２に通じる管路４２は低圧管路４４と接続されていて、この際に管路４５の、燃料高圧源２とは反対側の、弁に接続された端部は、シールされている。閉鎖ピストンは、閉鎖圧室内に配置されていて噴射弁６のケーシング１０と閉鎖ピストン１３との間において緊縮された戻しばね１１を用いて、ばね弾性的に支承されており、戻しばねは閉鎖ピストンのニードル領域１５を噴射開口９に押し付けている。圧力伝達装置７は、ばね弾性的に支承された圧力伝達ピストン２１を有しており、この圧力伝達ピストン２１は、高圧管路４０に接続された高圧室２８を室２６から切り離しており、この室２６は管路４を介して燃料高圧源２に接続されている。ピストンを支承するために使用されるばね２５は、圧力伝達装置の戻し室２７内に配置されている。ピストン２１は２部分から構成されており、第１の部分ピストン２２と直径の小さな第２の部分ピストン２３とを有している。圧力伝達装置のケーシング２０は、ケーシング内に摺動可能に配置された部分ピストン２２によって２つの領域に分割されており、両方の領域は漏れ損失を除いて、液密につまり液体をシールするように、互いに隔てられている。一方の領域は高圧源と接続された室２６であり、第２の領域は、階段状の先細部を有している。第２の領域は第２の部分ピストン２３を収容しており、この第２の部分ピストン２３は先細部に摺動可能に進入していて、先細部を液密につまり液体をシールするように、戻し室２７を形成する第２の領域の残りから、切り離している。先細部における、部分ピストン２３によって制限された領域は、噴射弁の圧力室１７と接続された、圧力伝達装置７の高圧室２８を形成しており、この高圧室２８は、逆止弁２９と燃料管路４３とを介して、燃料高圧源２に通じる導管４と接続されている。両方の部分ピストンは別個の構成部材であるが、しかしながら互いに堅固に結合されて構成されていてもよい。第２の部分ピストン２３は第１の部分ピストンに向けられた端部に、その直径を超えて張り出したばね保持部２４を有しているので、ケーシング２０に支持された緊縮された戻しばね２５は第２の部分ピストン２３を第１の部分ピストンに押圧している。
【００１３】
燃料高圧源２の圧力は管路４を介してインジェクタに案内される。弁８の第１の位置において噴射弁は制御されておらず、噴射は行われない。この場合レール圧は室２６内に、弁８に、この弁８及び管路４２を介して戻し室２７内に、弁及び管路４１を介して閉鎖圧室１２内に、及び管路４３を介して高圧室２８内に、並びに圧力室１７内に存在している。従って圧力伝達装置のすべての圧力室にレール圧が供給されており、圧力伝達ピストンは圧力バランスされており、つまり圧力伝達装置は不作用状態にあり、増圧は行われない。圧力伝達ピストンはこの状態において戻しばねを用いてその出発位置に戻される。この際に高圧室２８は逆止弁２９を介して燃料を満たされる。閉鎖圧室１２内におけるレール圧によって、液圧による閉鎖力が閉鎖ピストンにもたらされる。付加的に戻しばね１１が閉鎖方向に作用するばね力を準備する。従ってレール圧は、噴射弁を不都合に開放することなしに、常に圧力室１７内に存在することができる。燃焼室５内への燃料の調量もしくは供給は、３ポート２位置方向切換え弁８の作動によって、つまり弁が第２の位置に移動することによって行われる。これによって戻し室２７は燃料高圧源２から切り離されて、戻し管路４４と接続され、戻し室内における圧力が降下する。これによって圧力伝達装置が作動し、２部分から成るピストンは高圧室２８内における燃料を圧縮し、その結果高圧室２８と接続された圧力室１７内においては、開放方向に作用する圧力が上昇する。同時に、第２の位置への弁の移動によって、閉鎖圧室１２内における燃料圧が低下し、その結果閉鎖方向において閉鎖ピストンに作用する圧力が減じられる。噴射弁の開放のために必要な、圧力室１７内における燃料圧の値は、ちょうど噴射弁を開放したい時点に低下し、閉鎖ピストンのニードル領域１５は噴射開口９を既に、圧力室１７内における圧力が、閉鎖圧室１２内における圧力が一定である場合におけるよりも低い場合において、開放する。戻し室２７が放圧されている限り、圧力伝達装置は作動し続け、高圧室２８内における燃料を圧縮する。圧縮された燃料は噴射開口へと導かれて、燃焼室内に噴射される。噴射を終了させるためには、弁８は再びその第１の位置に移動させられる。これによって戻し室２７及び圧力室１７は戻し管路４４から切り離され、戻し室２７及び圧力室１７は再び、燃料高圧源の供給圧ともしくはコモンレール系の高圧レールと接続される。これによって高圧室内における圧力はレール圧に低下し、圧力室１７内には今や同様に再びレール圧が存在することに基づいて、閉鎖ピストンは液圧的にバランスされ、ばね１１の力によって閉鎖され、そしてこれにより噴射過程が終了する。系の圧力バランス後に圧力伝達ピストンは戻しばねによってその出発位置に戻され、この際に高圧室２８は逆止弁２９及び管路４３を介して燃料高圧源から燃料を満たされる。
【００１４】
択一的な構成では閉鎖圧室は、圧力伝達装置の戻し室２７を介して間接的に弁８と接続される代わりに、直接的に燃料管路を介して弁８と接続されていてもよく、つまり戻し室と接続された管路４１の代わりに、閉鎖圧室から弁８に直接延びている管路を用いることが可能である。
【００１５】
【外１】

【００１６】
【外２】

【００１７】
図３に示された燃料噴射装置では、図１に示されたのと同じ部材には同一符号が付けられている。図１に示された実施例とは異なり、図３の実施例では逆止弁は管路４３を介して燃料高圧源と接続されているのではなく、管路７０を介して管路４１と接続されている。
【００１８】
また図１の実施例とは異なり、高圧室の充填は第２の位置から第１の位置への弁８の移動時に、直接的に燃料高圧源から行われるのではなく、戻し室２７及び／又は閉鎖圧室１２から行われる。
【００１９】
別の択一的な構成では、導管７０は導管４１とではなく、直接的に戻し室２７と又は閉鎖圧室１２と接続されていてもよい。
【００２０】
図１及び図３に示された配置形式において設けられている３ポート２位置方向切換え弁８は、電磁式に制御可能な弁として構成されていても、又は図４に示されているように圧電式に制御可能な弁として構成されていてもよい。図４に示された圧電式の構成では、弁ケーシング５０は、図１及び図３に示されているような３つの接続管路４２，４４，４５と接続されている。弁ケーシング内には可動に支承された弁体５１が設けられており、この弁体は図示の休止位置では、該弁体と弁ケーシングとの間において緊縮されている戻しばね５２によって、半球状の端面で、液体をシールするように第１の弁座５３に押し付けられる。弁体の、平らな面によって形成された反対の側は、管路４５と接続された第２の弁座５４に向かい合って位置している。図示の休止位置においては、弁体と第２の弁座との間に中間室が存在している。第１の弁座５３からは管５５が延びており、この管５５の、弁体とは反対側の端部には、低圧管路４４が接続されている。弁体の、管をシールする半球状の端面には、第１の力伝達ピストン５６が載設されており、この第１の力伝達ピストン５６は、管の、弁体とは反対側の側壁のシールされた開口を貫いて、管から進出しており、その結果弁ケーシングの外側からの力伝達ピストンのシフトによって、弁体に力を作用することができる。ピストン５６の拡大された端部部分は、連結液を満たされた略示された連結室５８内に進入している。連結室の反対側においては第２の力伝達ピストン５７が連結室に進入している。この第２の力伝達ピストン５７は電気式に制御可能なピエゾアクチュエータ５９に固定されており、このピエゾアクチュエータ５９は電圧の印加によってその長さを変化させることができ、この場合ピエゾアクチュエータ５９の反対側に固定されている底部エレメント６０は、ピエゾアクチュエータの如何なる電気的な状態においても、連結室に対して等しい間隔を有している。
【００２１】
弁体の図示のポジションは、３ポート２位置方向切換え弁の第１の位置を形成している。この状態において弁体は管と、弁体が可動に支承されている室との接続部を閉鎖しているので、管路４２はもっぱら管路４５とだけ燃料を交換するすることができる。燃焼室への燃料の調量供給を達成するために、弁をその第２の位置に移動させたい場合には、ピエゾアクチュエータ５９を電気的に制御することが必要である。ピエゾアクチュエータの、温度に関連した長さ変化を補償するため及び、略示された連結室５８が力・距離伝達比に対しても適宜に構成される場合には、ピエゾアクチュエータは、力伝達ピストン５７及び連結室５８を介して力伝達ピストン５６と接触している。ピエゾアクチュエータが制御されると、ピエゾアクチュエータは膨張し、連結室を貫いて力を弁体に伝達し、この力は弁体を第１の弁座から持ち上げ、第２の弁座に押圧し、その結果今や管路４４ではなく、管路４５が管路４２と接続される。
【００２２】
図１及び図３に示されているように、ピエゾ弁は管路４５を用いて管路４と接続されていることができる。択一的に弁は管路４の代わりに、室２６と直接接続されていてもよい。
【００２３】
図５には、圧力伝達装置がインジェクタケーシング１００内に組み込まれた別の実施例が示されている。図１及び図３に示されたのと同じ部材には同一符号が付けられ、再度説明を繰り返すことは省く。インジェクタケーシング内には、相対的に可動な３つの部材、すなわち圧力伝達ピストン１２１、閉鎖ピストン１１３及び弁中空ピストン２０６がばね弾性的に支承されている。圧力伝達ピストン１２１は第１の部分ピストン１２２と第２の部分ピストン１２３とを有している。第１の部分ピストン１２２は軸方向において、漏れ損失を除いて液密につまり液体に対してシールされてインジェクタケーシングによって案内される。第１の部分ピストンは一方の側において階段状の先細部を有しているので、インジェクタケーシングと第１の部分ピストンとの間には圧力伝達装置の戻しばね１２５のためのスペースが存在している。この戻しばね１２５は、先細部に配置されたばね保持部材１２４とインジェクタケーシングに固定された制限エレメント２００との間において緊縮されており、制限エレメントの、戻しばねとは反対の側は、圧力伝達ピストンのためのストッパとして働き、これによって第１の部分ピストンの先細部がインジェクタケーシングに当接することが防止されている。第１の部分ピストンとインジェクタケーシングとの間に存在している、戻しばね１２５が収容されている室１２６は、図１に示された室２６に相当しており、この室２６のように管路４を介して燃料高圧源２と接続されている。第１の部分ピストン１２２は、室１２６とは反対の側において、小径の第２の部分ピストン１２３に移行しており、この第２の部分ピストン１２３は部分的に同様にインジェクタケーシングによって案内されている。それというのはインジェクタケーシングは第２の部分ピストンの領域において階段状の先細部を有しているからである。第２の部分ピストンとインジェクタケーシングとの間の室は、圧力伝達装置の戻し室１２７を形成しており、この戻し室１２７は、第２の部分ピストンにおける孔１４１を介して、第２の部分ピストンの、閉鎖圧室１１２を形成する中空の内部領域と接続されている。閉鎖ピストン１１３は閉鎖圧室に進入しており、つまり閉鎖ピストンの反対側の端部、つまりニードル領域１１５は、噴射開口９を閉鎖する。閉鎖ピストンの、閉鎖圧室に進入している領域と、ニードル領域との間には、閉鎖ピストンのガイド領域１１４が存在しており、このガイド領域は、インジェクタケーシングに沿って、閉鎖ピストンの軸方向ガイドを保証している。ガイド領域は有利には、ニードル領域よりも大きな直径を有している。ガイド領域は、例えば貫通孔の形をした流れ接続部２０５によって貫通されているので、ニードル領域とインジェクタケーシングとの間の中間室と、ニードル領域とは反対側に位置していてガイド領域に接続した小径の領域とは、燃料を相互に交換することができる。ガイド領域１１４と閉鎖ピストンの、閉鎖圧室に侵入する領域との間においては、円形リング部材２０３が閉鎖ピストン外周部に取り付けられており、この円形リング部材２０３は、ケーシングに接触することなしに、インジェクタケーシングの円筒対称的な凹設部２０２内に入り込んでいる。円形リング部材２０３は、閉鎖ピストンを噴射開口に押し付ける戻しばね１１１を支持するために働く。そのために戻しばね１１１は弁中空ピストン１０６の半径方向の突出部に載設されており、この突出部は閉鎖ピストンによって案内され、インジェクタケーシングには接触していない。弁中空ピストンは、円形のシール縁に向かって先細に延びる端部を有しており、この端部は戻しばね１１１によって、第２の部分ピストンの端面に向かって押圧されるので、弁中空ピストンの反対側において閉鎖ピストンとインジェクタケーシングとの間に位置している室によって形成される高圧室１２８は、閉鎖圧室１１２に対してシールされることができ、つまり弁中空ピストンは第２の部分ピストンの端面と一緒に逆止弁１２９として働くことができる。円形リング部材２０３には孔２０４が設けられており、この孔２０４は、円形リング部材の両側における高圧室領域間における燃料交換を助成する。円形リング部材と、噴射開口に向けられたニードル領域端部との間に、閉鎖ピストンは、閉鎖圧室に進入する領域における直径よりも小さな直径を有する２つの領域、すなわちガイド領域と円形リング部材との間の部分と、ガイド領域と噴射開口に向けられた閉鎖ピストン端部との間の領域の、２つの領域を備えている。
【００２４】
図５に示された配置形式において高圧室２８及びノズル室１７は、図１に示された配置形式に合致しており、高圧室１２８によって形成される。作用形式は図１の実施例における作用形式に類似している。高圧室１２８を充填するための逆止弁は、上に述べた逆止弁１２９によって形成される。燃焼室５内への燃料の調量供給は、同様に３ポート２位置方向切換え弁８の作動によって行われる。弁８の作動によって戻し室１２７及び閉鎖圧室１１２は放圧され、増圧器が作動させられる。高圧室１２８内における燃料は圧縮され、そして流れ接続部２０５を介してインジェクタ先端に導かれる。閉鎖圧室における圧力降下に基づいて、閉鎖ピストンの上昇のために必要な圧力は、閉鎖圧室における圧力が一定に保たれている場合に必要である値を、下回る。そして閉鎖ピストンは最終的に、高圧室において開放方向に作用する上昇する圧力と、閉鎖圧室において閉鎖方向に作用する低下する圧力とに基づいて、噴射開口を開放し、燃料は燃焼室内に噴射される。弁中空ピストン２０６はこの場合高圧室１２８を、閉鎖ピストンに対してガイドされながら圧縮し、この場合弁中空ピストンは軸方向摺動可能であり、かつ高圧室内における燃料の圧縮中に、圧力伝達ピストンと一緒に噴射開口に向かって運動する。既に述べたように、弁中空ピストンは同様に第２の部分ピストンに対するシール座を備えた高圧室を圧縮する。これによって圧縮されない燃料は閉鎖圧室内に確実に戻り流れることができる。噴射終了のためには制御弁８によって、戻し室が管路４４から切り離されて、燃料高圧源と接続され、これによって戻し室及び閉鎖圧室内にはレール圧が形成され、高圧室内における圧力はレール圧に降下する。閉鎖ピストンは今や液圧的にバランスされていて、戻しばね１１１の力によって閉鎖され、これによって噴射過程が終了する。圧力バランスに基づいて、今や圧力伝達ピストン１２１もまた戻しばね１２５によってその出発位置に戻され、そして高圧室１２８は逆止弁１２９を介して閉鎖圧室１１２もしくは戻し室１２７から燃料を満たされる。
【００２５】
切換え順序を安定化させるために、場合によっては燃料高圧源とインジェクタとの間において生じる振動を減衰するための構造的な処置を付加的に施すことも可能である。絞り３を適宜に設計すると共に、択一的に又は組み合わせて、絞り逆止弁を供給管路４，４２，４５の任意の箇所に組み込むことも可能である。孔２０４は省くことも可能である。さらに圧力伝達ピストン、閉鎖ピストン及び弁中空ピストンもまた異なった形状を有することができる。閉鎖ピストンにおいて重要なことは単に次のことだけである。すなわち閉鎖ピストンに重要なことは一方では、噴射開口までの燃料供給が保証されていることであり、かつ他方では、高圧室の領域において燃料が、閉鎖ピストンに対して軸方向力を効果的に生ぜしめる作用面を有していて、この軸方向力が圧力伝達ピストンに向かって方向付けられ、つまり開放方向に作用するようになっていることである。
【００２６】
すべての実施例において閉鎖圧室１２；１１２及び戻し室２７；１２７は、１つの共通の閉鎖圧・戻し室（１２，２７，４１；１１２，１２７，１４１）によって実現され、この場合閉鎖圧・戻し室のすべての部分領域（１２，２７；１１２，１２７）は燃料の交互交換のために互いに持続的に、例えば少なくとも１つの燃料管路４１又は圧力伝達ピストンに組み込まれた少なくとも１つの孔１４１を介して、接続されている。圧力室１７及び高圧室２８はさらに共通の噴射室（１７，２８，４０）によって形成されてもよく、この場合噴射室のすべての部分領域は燃料交換のために持続的に互いに接続されている。圧力室１７と高圧室２８とはこの場合燃料管路４０を介して互いに接続されていてもよいし（図１及び図３参照）、又は圧力室が高圧室（１２８）自体によって形成されていてもよい（図５参照）。
【００２７】
図６には、図４に示された３ポート２位置ピエゾ弁の異なった切換え速度に対する、高圧室２８；１２８における燃料圧Ｐの時間的な経過が示されている。特性線３１０は、ピエゾ弁の迅速な操作時における圧力状態を示しており、特性線３１１はゆっくりとした弁操作時における圧力状態を示している。弁体が第１の弁座５３に押圧されている場合における、弁の第１の位置は、以下において休止位置と呼び、弁体が第２の弁座５４に押圧されている場合の第２の位置は、終端ポジションと呼ぶ。迅速な弁操作時にピエゾアクチュエータは、弁体が素早く休止位置から終端ポジションに達するように、電気的に制御され、ゆっくりとした弁操作時には、ピエゾアクチュエータに印加される電圧はゆっくりと上昇させられるので、弁体は低速で休止位置から終端ポジションへと達する。特性線３２０，３２１は、時間ｔに関連した圧力伝達装置の戻し室における対応する圧力経過を示している。ピエゾアクチュエータの行程ｈ、つまり弁体の運動は、特性線３３０，３３１によって示されている。ＰＲａｉｌは、燃料高圧源の圧力もしくはコモンレール系の高圧レール内における圧力を示し、Ｐｍａｘは、高圧室内において達成可能な最高燃料圧を示し、ｈｍａｘは、弁体の最大行程を示す。
【００２８】
弁体の休止位置において圧力伝達装置は不作動であり、圧力伝達装置のピストンは出発位置に戻されていて、噴射は行われていない。高圧室においても戻し室においてもレール圧ＰＲａｉｌが存在している（０から時点ｔ_１までの時間における特性線３１０，３１１，３２０，３２１参照）。弁体の終端ポジションｈｍａｘにおいて圧力伝達装置は完全に作動させられており、戻し室内における圧力は、ほぼ０の小さな値に低下し、高圧室内における圧力は最大値Ｐｍａｘに達している。閉鎖ピストンが持ち上げられ、噴射が行われる。休止位置と終端ポジションとの間の移行領域において、圧力伝達装置はこの場合部分的に作動させられ、戻し室内における圧力はピエゾ弁の行程増大に連れて低下し、圧力伝達ピストンは中間的な噴射圧を生ぜしめ、この噴射圧は弁行程の増大と共に上昇するので、圧力の上昇を伴った噴射が実行される。図６に示された線図では、図示を簡単化するために、ノズル開放圧がレール圧とほとんど異なっていないということを前提としている。時点ｔ_１からの弁の操作がゆっくりとしている場合（特性線３３１）には、戻し室内における圧力は連続的に時点ｔ_２に達するまで、小さな値に低下し（特性線３２１）、これに対して高圧室内における圧力はゆっくりと値Ｐｍａｘまで上昇する（特性線３１１）。ｔ_１の直後にノズル開放圧が到達されると、閉鎖ピストンは噴射開口から上昇して完全に開放し、その結果増大した燃料量が圧力の増大と共に噴射される。時点ｔ_２において、弁体の最大開放行程ｈｍａｘと最大噴射圧Ｐｍａｘが得られる。時点ｔ_３における閉鎖過程は迅速に行われ、これによって噴射終了時における迅速な圧力低下を保証することができる（英語ではこれを「ｒａｐｉｄ ｓｐｉｌｌ」と呼ぶ）。ピエゾアクチュエータの伸長が逆方向に行われる時点ｔ_３において、圧力は高圧室においても戻し室においてもレール圧レベルに戻り、閉鎖ピストンは再び噴射開口を閉鎖する。これに対して時点ｔ_１において弁が迅速に制御されると（特性線３３０）、移行領域は迅速に通過され、高圧室における圧力は時点ｔ_２のかなり前において最大レベルＰｍａｘに上昇し（特性線３１０参照）、これに対して同時に戻し室における圧力は急激に小さな値に降下する（特性線３２０）。従っていわば方形の圧力経過３１０が生ぜしめられる。閉鎖過程は、上に述べた場合と同様に有利に迅速に行われ、これによって噴射終了時における迅速な圧力低下を保証することができる。
【００２９】
【外３】

【００３０】
時点ｔ_１において弁体は、ピエゾアクチュエータの相応な制御によって中間位置に移動させられ、時点ｔ_３に達するまでこの中間位置に留められる（Ｈ（ｔ）線図参照）。戻し室内において圧力は中間圧レベルＰＺ１に降下し、高圧室内における圧力はゆっくりと上昇する。高圧室における圧力が時点ｔ_２において開放圧を上回るやいなや、インジェクタは開放し（ｈ（ｔ）線図参照）、レール圧レベルと、圧力伝達部材によって得られる最大圧力値との間の圧力レベルにおけるブーツ形噴射段階が得られる。時点ｔ_３においてピエゾ弁はその終端位置（第２の位置）に行程値Ｈｍａｘで移動させられ、その結果戻し室における圧力はほぼ０の低い値に降下し、これに対して噴射開口は引き続き開放されたままであり、高圧室における圧力は値Ｐｍａｘに上昇する。この主噴射段階は時点ｔ_４まで続き、この時点ｔ_４において弁はその休止位置に戻され（Ｈ＝０）、その結果高圧室と戻し室とにおいてレール圧レベルで圧力バランスされ、時点ｔ_４の直ぐ後で時点ｔ_５において閉鎖ピストンは噴射開口を閉鎖する（ｈ＝０）。
【００３１】
択一的に、中間位置を、低い噴射圧を有する噴射のために使用することも可能であり、この場合中間位置から再び休止位置に進められる。このことは例えば、前噴射時に又はアイドリングにおいて要求される小さな噴射量において行われる。
【００３２】
図８には、図３に示された実施例の変化実施例が示されており、この変化実施例では、図３に示された実施例とほぼ同じ構成を有しているが、付加的に絞り５２０が管路７０に組み込まれており、その結果高圧室２８と閉鎖圧室１２もしくは戻し室２７との間における接続部が絞られる。管路４５と管路４２との間における３ポート２位置方向切換え弁８の接続路の横断面は、符号５１０で示され、以下においては弁横断面と呼ぶ。
【００３３】
戻し室２７と圧力供給部とを接続する弁横断面５１０と、充填路７０の流過横断面とを、絞り５２０の流過横断面の適宜な選択により適宜に合わせることによって、ニードル閉鎖のための液圧による付加力を生ぜしめることができる。そのために充填路７０は絞り５２０によって極めて小さく設計されるが、しかしながらその寸法は、次の噴射までにおける高圧室２８の充填及び増圧ピストンの戻しを可能にするのに、十分な大きさを有している。さらに弁横断面５１０は、戻し室２７においてレール圧への迅速な圧力形成を行うことができるように、十分大きく設計され、この場合出力設計に応じて戻し室における圧力の過剰上昇（Ｄｒｕｃｋｕｅｂｅｒｈｏｅｈｕｎｇ）をも行うことができる。戻し室内における迅速な圧力形成によって高圧室２８においては、レール圧への迅速な圧力降下が、次いで生じるレール圧下への圧力の下方への振れ（Ｄｒｕｃｋｕｎｔｅｒｓｃｈｗｉｎｇｅｎ）を伴って行われる。絞り５２０によって、室２８と室１２；２７との間における速過ぎる圧力バランスが阻止される。この段階においては閉鎖圧室１２においてはさらにレール圧が存在しているので、閉鎖方向に作用する液圧による力がノズルニードルに対して作用する。
【００３４】
別の択一的な構成では、充填路７０の流過横断面の設計が、絞りを使用することによってではなく、相応な流過横断面を有する逆止弁２９によって保証される。
【００３５】
図９には、図８に示された配置形式によって得られる圧力経過が略示されている。図９において、高圧室２８における燃料圧の時間的な経過は符号１３１０で示され、圧力伝達装置の戻し室２７における燃料圧の時間的な経過は符号１３２０で示されている。
【００３６】
この場合噴射終了は次のようにして行われる。すなわち弁８が不作動になった後で、戻し室２７及び閉鎖圧室１２においてはレール圧に圧力が形成され、これによって同時に高圧室２８においては、レール圧への迅速な圧力降下が生ぜしめられる。この圧力降下は極めて素早く行われ、インジェクタの圧力室及び高圧室における圧力は、レール圧を下回って振れる（Ｕｎｔｅｒｓｃｈｗｉｎｇｅｎ）。そしてちょうどこの段階において、ニードルが閉鎖され、付加的な液圧力がノズルニードルに対して発生し、これによって迅速なニードル閉鎖を達成することができ、かつ燃料量をさらに正確に内燃機関の燃焼室内に調量噴射することができる。続く経過において高圧室及び圧力室においてもレール圧が生ぜしめられる。経過１３２０に示された、レール圧を上回る振れ（Ｕｅｂｅｒｓｃｈｗｉｎｇｅｒ）は、液圧によって生ぜしめられ、管路を適宜に設計することによって最小にもしくは抑制することができる。高圧室内において続いて生じるレール圧を下回る振れを伴う、迅速な圧力降下のために重要なことは、戻し室における迅速な圧力形成である。
【００３７】
図１０には、図３に示された配置形式の別の変化実施例が示されている。この変化実施例では、管路４５の代わりに燃料管路１４５０が設けられており、この燃料管路１４５０は直接管路４と接続されているのではなく、管路４が開口している圧力伝達装置の室と接続されている。この場合管路１４５０は圧力伝達室の、管路４とは反対側に位置する端部において、室に開口している。さらに図３に示された管路４１の代わりに燃料管路１４１０が設けられており、この燃料管路１４５０は、図３に示された管路４１とは異なり、戻し室２７への管路４２の開口とは反対の側で、戻し室２７に開口している。さらに管路１４１０は閉鎖圧室１２に次のように、すなわち直径方向で向かい合って、図３に示された管路７０の代わりの管路１７００が閉鎖圧室に開口するように固定され得るように、接続されている。管路１７００の他方の端部は、図３から分かるように逆止弁２９を介して高圧室２８と接続されている。さらに図３に示された管路４０の代わりに管路１４００が設けられており、この管路１４００は直径方向で管路１７００にもしくは逆止弁２９に向かい合って位置するように、高圧室２８に開口している。閉鎖圧室にはさらに、図３に示された配置形式とは異なり、制限エレメント２０００が固定されており、この制限エレメント２０００はインジェクタの開放行程を制限する。
【００３８】
作用形式は、図３に示された配置形式の作用形式とほぼ同じであるが、圧力伝達装置の室もしくはインジェクタの閉鎖圧室への燃料管路の開口が直径方向で配置されていることによって、すべての室が燃料によって強制的に貫流されるようになっている点において、異なっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】
燃料噴射装置を示す図である。
【図２】
２つの線図を示す図である。
【図３】
第２の燃料噴射装置を示す図である。
【図４】
ピエゾ弁を示す図である。
【図５】
別の燃料噴射装置を示す図である。
【図６】
異なった切換え速度に対する圧力状態を示す線図である。
【図７】
３ポート３位置弁を使用した場合における切換え状態を示す図である。
【図８】
さらに別の燃料噴射装置を示す図である。
【図９】
別の線図を示す図である。
【図１０】
択一的な別の実施形態を示す図である。

Claims (15)

1. 内燃機関用の燃料噴射装置であって、燃料高圧源より燃料供給可能な燃料インジェクタが設けられており、該燃料インジェクタと燃料高圧源との間に、可動の燃料伝達ピストンを有する圧力伝達装置が配置されており、圧力伝達ピストンが、燃料高圧源に接続可能な室を、燃料インジェクタに接続された高圧室から切り離しており、燃料を圧力伝達装置の戻し室に充填することによってもしくは燃料を戻し室から空にすることによって、高圧室内における燃料圧が変化可能であり、燃料インジェクタが、噴射開口を開閉するために可動の閉鎖ピストンを有しており、さらに閉鎖ピストン（１３；１１３）が閉鎖圧室（１２；１１２）内に進入していて、その結果、閉鎖方向で閉鎖ピストンに作用する力を得るために、閉鎖ピストンを燃料圧によって負荷可能であり、閉鎖圧室（１２；１１２）と戻し室（２７；１２７）とが、共通の閉鎖圧・戻し室（１２，２７，４１；１１２，１２７，１４１）によって形成され、しかも該閉鎖圧・戻し室のすべての部分領域（１２，２７；１１２，１２７）が燃料交換のために持続的に互いに接続（４１；１４１）されており、燃料を噴射開口に供給するため及び、開放方向に作用する力を閉鎖ピストンに負荷するための圧力室（１７；１２８）が、設けられている形式のものにおいて、高圧室（２８）が燃料高圧源と接続（４３；７０，４１，４２；１７００，１４１０，４２）されていて、高圧室内においては、圧力振動を無視すれば、常に少なくとも燃料高圧源の燃料圧が存在し得るようになっており、圧力室と高圧室とが共通の噴射室によって形成され、噴射室のすべての部分領域が、燃料交換のために持続的に互いに接続されていることを特徴とする燃料噴射装置。
2. 圧力室（１７）と高圧室（２８）とが燃料管路（４０）を介して互いに接続されている、請求項１記載の燃料噴射装置。
3. 圧力室が高圧室（１２８）によって形成されている、請求項１記載の燃料噴射装置。
4. 閉鎖圧室（１２）と戻し室（２７）とが、管路を介して互いに接続されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の燃料噴射装置。
5. 閉鎖圧室（１１２）と戻し室（１２７）とが、圧力伝達ピストン（１２１）の部分ピストン（１２３）によって互いに切り離されており、該部分ピストン内に、閉鎖圧室と戻し室とを接続する少なくとも１つの孔（１４１）が設けられている、請求項１から３までのいずれか１項記載の燃料噴射装置。
6. 高圧室（２８）が逆止弁（２９）を介して室（２６）と接続（４３）されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の燃料噴射装置。
7. 高圧室（２８；１２８）が閉鎖圧室（１２；１１２）と接続（７０）されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の燃料噴射装置。
8. 接続部（７０）が逆止弁（２９；１２９）を有している、、請求項７記載の燃料噴射装置。
9. 高圧室（２８）と閉鎖圧室（１２）との間における接続部が絞られ（５２０；２９）ていて、閉鎖過程中に圧力室における圧力が、燃料高圧源の圧力を下回って振れるようになっている、請求項７又は８記載の燃料噴射装置。
10. 戻し室（２７；１２７）が弁（８）を介して選択的に、低圧管路（４４）か又は燃料高圧源（２）と接続可能である、請求項１から９までのいずれか１項記載の燃料噴射装置。
11. 弁が第１の位置と第２の位置とを有するピエゾ弁であり、該ピエゾ弁が戻し室を、第１の位置では燃料高圧源に接続し、かつ第２の位置では低圧管路（４４）と接続する、請求項１０記載の燃料噴射装置。
12. ピエゾ弁が、第１の位置と第２の位置との間における移行速度を変化できるように構成されている、請求項１１記載の燃料噴射装置。
13. 弁が少なくとも１つの中間位置に移動可能であり、これによって戻し室内において中間圧力レベルが生ぜしめられる、請求項１０から１２までのいずれか１項記載の燃料噴射装置。
14. 弁が中間位置においては戻し室を、燃料高圧源にも低圧管路にも接続する、請求項１３記載の燃料噴射装置。
15. 圧力伝達装置の室（２６，２７，２８）の内の少なくとも１つ及び／又は燃料インジェクタの閉鎖圧室（１１）内において、単数又は複数の室に開口する管路（４，１４５０；４２，１４１０；１４１０，１７００；１７００，２９，１４００）が配置されていて、管路内への燃料流入時に単数又は複数の室が強制的に燃料によって貫流されるようになっている、請求項１から１４までのいずれか１項記載の燃料噴射装置。