JP2005291195A - 燃料インジェクタを多重制御するための方法ならびに内燃機関の燃焼室に燃料を噴射するための燃料インジェクタ - Google Patents

燃料インジェクタを多重制御するための方法ならびに内燃機関の燃焼室に燃料を噴射するための燃料インジェクタ Download PDF

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Abstract

【課題】安価に製造可能な燃料インジェクタおよび安価に実行可能な多重制御方法を提供する。
【解決手段】第1のニードル部分7と第2のニードル部分8とを備えた複数部分から成る噴射弁部材6を有した燃料インジェクタ4を多重制御するための方法であって、両ニードル部分を介してそれぞれ複数の噴射開口15,16が開閉可能である形式のものにおいて、前記ニードル部分を、これらニードル部分に共通の2段階式の切替弁32を介して制御し、この制御では、第1のニードル部分を開放するための切替弁の第1の制御時間71が、第1のニードル部分の部分的な閉鎖を可能にする時間80分だけ中断され、この中断時間80が、第2のニードル部分において開放方向に作用する力の形成を可能にし、この中断時間には、多重噴射において、両ニードル部分を開放するための切替弁の第2の制御時間73が続く。
【選択図】図3

Description

自己着火式内燃機関の燃焼室への供給のために、圧力制御されたまたは行程制御された噴射システムを使用することができる。燃料噴射システムとしては、ユニットインジェクタ、ポンプ・導管・ノズルユニットの他に、アキュムレータ噴射システム(コモンレール)も使用される。例えばアキュムレータ噴射システムにより、有利には、噴射圧導入と、内燃機関の回転数とを適合させることができる。高い特別な出力を得るために、かつエミッションを減じるために、一般的にはできるだけ高い噴射圧が必要である。
DE10229417.8号明細書には、噴射率可変ノズル(Varioduese)と圧力変換装置とを備えたアキュムレータ噴射システムが開示されている。燃料高圧源を介して燃料インジェクタに燃料が供給される。噴射弁と燃料高圧源との間に、この明細書の手段によれば、圧力増幅装置が配置されている。圧力増幅装置は変換ピストンを有しており、この変換ピストンは、燃料高圧源に接続された圧力室を、燃料インジェクタのノズル室を負荷する高圧室から分離する。燃料インジェクタの噴射弁はノズルニードルを有しており、このノズルニードルによって、燃焼室に面した噴射開口が開閉可能である。ノズルニードルは、同心的な噴射部材として、第1のノズルニードル部分と、別の第2のノズルニードル部分とを有するように形成されている。2部分から成るノズルニードルは圧力に応じて制御され、複数部分から成る噴射弁部材の燃焼室側の端部に配置されている、異なる噴射横断面を閉鎖もしくは開放する。同心的な噴射率可変ノズルとして形成された複数部分から成る噴射弁部材の使用は、良好な高い耐圧性を特徴とする。複数部分から成る噴射弁部材の両ニードルの互いにフレキシブルな制御を行うために2つの制御室が形成されている。これらの制御室はそれぞれ1つのアクチュエータによって互いに無関係に制御することができる。しかしながらこれは、極めて手間のかかる構造と高い製造コストという欠点に結びつく。この手段は3段階式に制御可能な1つのアクチュエータによって得られる。この場合、3つの切換段に制御可能なアクチュエータの第1の切換段では、複数の部分から成る噴射弁部材の第1のニードルが作動され、第2の切換段では、複数部分から成る噴射弁部材の第2のニードルが作動される。しかしながら、3段階に切換可能なアクチュエータも極めて手間がかかり、大量生産において考えられる製造誤差に関して管理が困難である。
DE10229417.8号明細書(DE10229417.8)
本発明は、冒頭で述べた形式の噴射率可変のズルを備えた燃料インジェクタおよびこの燃料インジェクタの多重制御方法を改良して、安価に製造可能な燃料インジェクタおよび安価に実行可能な多重制御方法を提供することである。
この課題を解決するために本発明の方法では、ニードル部分を、これらニードル部分に共通の2段階式の切替弁を介して制御し、この制御では、第1のニードル部分を開放するための切替弁の第1の制御時間が、第1のニードル部分の部分的な閉鎖を可能にする時間分だけ中断され、この中断時間が、第2のニードル部分において開放方向に作用する力の形成を可能にし、この中断時間には、多重噴射において、両ニードル部分を開放するための切替弁の第2の制御時間が続くようにした。
さらに上記課題を解決するために本発明の構成では、2段階式の切替弁が弁ピストンを有しており、この弁ピストンを介して弁座が低圧側の戻し路へと開閉可能であって、弁座から戻し路への接続部に絞り個所が設けられており、第2の制御室が弁座と絞り個所との間に接続されているようにした。
本発明による制御原理によれば、複数部分から成る噴射弁部材の両ニードル部分を一緒に1つの2段階式の弁によって制御することにより、上述した欠点を回避することができる。この場合、2段階式の弁は、2ポート2位置弁もしくは3ポート2位置弁として形成することができる。複数部分から成る噴射弁部材の両ニードル部分を互いに無関係に制御するために、2段階式の弁が多重に制御される。
2段階式弁の第1の制御時には、複数部分から成る噴射弁部材の第1のニードル部分が開き、第2のニードル部分は閉じられたままである。第1のニードル部分の開放状態で、2段階式弁は再び短時間閉じられ、再び開かれる。これにより第1のニードル部分に対して付加的に第2のノズルニードル部分も開く。2段階式弁は、極めて短時間しか閉じられないので、第1のニードル部分の閉鎖過程中には、第1のニードル部分は部分的にしか閉じられない。2段階式弁が比較的長い時間、閉鎖位置にとどまると、複数部分から成る噴射弁部材の両ニードル部分が閉じ、噴射が終了する。複数部分から成る噴射弁部材の両ニードル部分が開放位置に位置する場合には、燃料の噴射が大きな噴射横断面を介して行われる。第1のニードル部分にも第2のニードル部分にもそれぞれ噴射開口が設けられていて、これらの噴射開口はそれぞれ、複数部分から成る噴射弁部材の第1のニードル部分によってのみ、もしくは第2のニードル部分によってのみ開閉される。噴射開始時に、複数部分から成る噴射弁部材の第1のニードル部分しか開放位置にないならば、有利にはブーツ型噴射が実現される。即ち、比較的少ない噴射率の第1の燃料噴射段階が実現される。全ての噴射中において、第1のニードル部分しか開放位置にないならば、有利には、比較的少ない燃料量が小さな液圧的なノズル貫流部を介して噴射される。
本発明による多重制御法によって運転可能な燃料インジェクタは、有利には、各噴射間の噴射休止中に、複数部分から成る噴射弁部材の両ニードル部分間に生じるリーク流を低圧側の戻し路に流出させるリーク通路が設けられているように形成されている。これにより、噴射休止中に、噴射開口への燃料リークによる高い炭化水素エミッションが回避される。リーク流の低圧側の戻し路への導出は、大きな付加的な手間なく行われ、簡単に燃料インジェクタの構造に組み込むことができる。
次に図面につき本発明の実施例を詳しく説明する。
図1には、本発明により形成される燃料インジェクタの液圧的な構成部分が概略的に示されている。
燃料インジェクタ4には、アキュムレータ1(コモンレール)から、高圧導管2を介して燃料が供給される。高圧導管2から分岐した第1の分岐路2.1を介して、第1の制御室27に、高圧下にある燃料が供給される。第1の分岐路2.1には供給絞り部材3が設けられている。高圧導管2に接続されているノズル室供給部2.2を介して、燃料インジェクタ4のノズル室5にも高圧下にある燃料が供給される。ノズル室5は、燃料インジェクタ4のインジェクタ本体内に、複数部分から成る噴射弁6を取り囲むように配置されている。複数部分から成る噴射弁部材6は、外側の第1のニードル部分7と、内側に位置する第2のニードル部分8とを有している。
第1のニードル部分7には、ノズル室5の領域で圧力段部9が形成されている。この圧力段部9は円錐状の面として形成されていて良い。ノズル室5からは、リングギャップ10が燃料インジェクタ4のノズル本体11を貫通して燃焼室12にまで延びている。燃料インジェクタ4の燃焼室側の端部には、ノズル本体11に、第1のニードル部分7のための第1のニードル座部13と、第2のニードル部分8のための第2のニードル座部14とが形成されている。さらに、燃料インジェクタ4のノズル本体11の燃焼室側の端部には、図1に示したように複数の噴射開口が設けられている。これらの噴射開口は、第1の孔列15と、第2の孔列16として形成されている。これらの孔列15,16は、互いに同心的に配置されている。この場合、第1の孔列15は複数部分から成る噴射弁部材6の第1のニードル部分7によって開閉可能であって、第2の孔列16は内側に位置する第2のニードル部分8によって開閉可能である。
複数部分から成る噴射弁部材6の第2のニードル部分8には、リーク孔17が設けられている。このリーク孔17は横方向孔18に接続されている。第2のニードル部分8の横方向孔18は、第2のニードル部分8の外周面に形成された周方向スリット19に接続されている。複数部分から成る噴射弁部材6の第2のニードル部分8に設けられたリーク孔17と、横方向孔18と、周方向スリット19とによって、リーク流出系が形成されている。このリーク流出系を介して、複数部分から成る噴射弁部材6における噴射休止中に、第1のニードル部分7と第2のニードル部分8との間に生じたリーク体積が、第2の制御室30と、溢流導管33とを介して、第1の低圧側の戻し路35へと制御されて流出される。これにより有利には、噴射休止中における燃料リークによる炭化水素の噴射開口への多量の流出は回避される。第2のニードル部分8のリーク孔17、横方向孔18、周方向スリット19によって形成されるリーク流出系は、付加的な構造的な手間なく燃料インジェクタ4に組み込むことができる。
複数部分から成る噴射弁部材6の第1のニードル部分7は、次のように形成された液圧面を有している。
圧力段部9の領域には液圧的に作用する面A1.1が形成されていて、外側の第1のニードル部分7の燃焼室側の端部には、別の液圧的に作用する面A1.2が形成されている。第1のニードル部分7の、第1のニードル座部13に当接する端面には、別の液圧面A2が形成されている。さらに、複数部分から成る噴射弁部材6の第1のニードル部分7は、液圧面として作用する端面を有している。これは符号A3で示されている。これに対して、複数部分から成る噴射弁部材6の第2のニードル部分8には、燃焼室側の端部に、第2のニードル座部14の上方に円錐状の面が延びるように形成されている。これは符号A4で示されている。さらに、第2のニードル部分8の第2のニードル座部14の下側には、第2のニードル部分8の先端部に形成された別の液圧面A5が設けられている。第1のニードル部分7の内側に案内されている第2のニードル部分8の端面は、液圧的に作用する面A6を有している。
複数部分から成る噴射弁部材6の第1のニードル部分7には、第1の制御室27が配属されている。この第1の制御室27には、高圧導管2から分岐した分岐路2.1から、供給絞り3を介して燃料が供給される。第1の制御室27には第1のばね部材28を挿入することができる。このばね部材28は、第1のニードル部分7の端面A3を閉鎖方向に負荷する。第1の制御室27からは、放圧導管が切替弁32へと延びている。この放圧導管には流出絞り29が収容されている。切替弁32の後方には第1の低圧側の戻し路35が接続されていて、この戻し路35には、別の絞り部材34が配置されている。流出側で、切替弁32と第1の低圧側の戻し路35との間に、溢流導管33の開口個所が設けられている。この開口個所を介して、第2の制御室30からリーク流が第1の低圧側の戻し路35へと流出する。
複数部分から成る噴射弁部材6の内側に位置する第2のニードル部分8は、第2のばね部材31を介して負荷される。この第2のばね部材31は第2の制御室30内に配置されている。第2のばね部材31は、ケーシング側で支持されていて、第2のニードル部分8の上端部における液圧的に作用する面A6を負荷する。
図1に示した燃料インジェクタ4の液圧的な作用形式は次のようである。
切替弁32が閉鎖された状態では、第1の制御室27には、アキュムレータ1内に形成されているシステム圧レベルが負荷される。第2のニードル部分8の上側に配置された第2の制御室30は、溢流導管33と、別の絞り個所34とを介して、第1の低圧側の戻し路35に接続されている。この状態で、第1のニードル部分7と、第2のニードル部分8とは閉鎖位置に位置している。即ち、燃料インジェクタ4のノズル本体11の燃焼室側端部における第1の孔列15もしくは第2の孔列16として形成されている噴射開口は閉じられている。第1のニードル部分7の液圧的に作用する面A3を負荷している閉鎖力は、第1の制御室27内に形成された圧力により生ぜしめられる。第2のニードル部分8は、第2の制御室30内に配置されている第2のばね部材31のばね力によって閉鎖位置に押し付けられている。何故ならば、第1のニードル部分7の閉鎖状態では、第2のニードル部分8の燃焼室側の端部における液圧面A4およびA5には圧力が生じないからである。
これに対して切替弁32が開放されると、第1の制御室27内には第1の制御圧レベルps1が生じる。第1の制御圧レベルps1は、例えばアキュムレータ1内に形成されているシステム圧の70%に相当する。別の第2の制御室30内には、より低い第2の制御圧レベルps2が生じる。この第2の制御圧レベルps2は例えば、アキュムレータ1内に形成されているシステム圧の約40%に相当する。第1のニードル部分7と第2のニードル部分8の液圧面A1.1,A1.2,A2,A3,A4,A5,A6は、第1のニードル部分7の切替弁32が開放されている状態で開放するように設計されている。何故ならばこの場合、液圧的に作用する面A1.1,A1.2,A2に作用する、開放方向にかかる押圧力が、第1のニードル部分7の端面A3に作用する、場合によっては、第1の制御室27内に配置された第1のばね部材28によって助成される閉鎖方向にかかる押圧力よりも大きいからである。第2のニードル部分8は、これに対して、切替弁32が開放された状態でも閉鎖されている。何故ならば、第2のニードル部分8の燃焼室側の端部における液圧的に作用する面A4にかかる開放方向に作用する噴射圧の力は、第2の制御室30において液圧的に作用する面A6に作用する閉鎖方向にかかる力よりも小さいからである。
従って切替弁32が開放された状態では、燃焼室12への燃料噴射は第1の孔列15を介して行われる。第1の孔列15は、複数部分から成る噴射弁部材6の、開放方向に移動した第1のニードル部分7によって解放されている。切替弁32が再び閉鎖されると、制御室27は再び、アキュムレータ1におけるシステム圧に接続され、第2の制御室30内には、戻し路圧レベルが生じる。第1のニードル部分7は閉鎖し、第2のニードル部分8は開き始める。しかしながら第1のニードル部分7の閉鎖運動により噴射は終了する。これに続いて、第2のニードル部分8もすぐに再び閉鎖する。ニードル部分7が閉鎖方向に運動している状態では、燃料インジェクタ4の燃焼室側の端部における全ての噴射開口15,16は閉じられている。これにより、上述した噴射過程によれば、小さな噴射横断面、即ち第1の孔列15により与えられる横断面からの噴射しか行われない。
燃料が燃焼室側の全ての噴射開口15,16を介して燃焼室12に噴射される噴射過程は次のように行われる。
切替弁32が開放された状態で、上述したように、第1のニードル部分7によって解放された第1の孔列15を介して噴射が行われる。それに続いて、切替弁32が短時間だけ閉鎖されるように制御され、これにより、第1のニードル部分7では、閉鎖運動が開始される。いまや、第2のニードル部分8は、開放方向での鉛直な行程運動を開始する。何故ならば、第2の制御室30が放圧されている状態で第2のニードル部分8の液圧面A4に生じる圧力が、開放方向への力を形成するからである。これにより、噴射圧は今や液圧面A5にも、即ち第2のニードル部分8の先端部にも形成される。これに対して短時間後に切替弁32は再び開放される。このような時間中に、第2のニードル部分8は、部分行程分だけ開放方向へ運動し、これにより、第2のニードル部分8の先端部に噴射圧が形成される。第1のニードル部分7はこれに対して、所定の部分行程分だけ閉鎖方向へ運動するが、まだ閉鎖されていない。
短い閉鎖時間中に、第1のノズルニードル部分7は、部分的にだけ閉鎖方向に動かされ、再び完全に開放される。第2のニードル部分8も完全に開放する。何故ならば、第2のニードル部分8の燃焼室側の端部における液圧面A4,A5にかかる、噴射圧の押圧力が、第2の制御室30の内側で液圧面A6に作用する押圧力よりも大きいからである。
今や、燃料の噴射は、両孔列15,16を介して行われる。何故ならば、複数部分から成る噴射弁部材6の両ニードル部分7,8が開放位置にもたらされているからである。切替弁32が再び閉鎖されると、第1のニードル部分7は、第1の制御室27におけるシステム圧に基づき閉鎖する。第1のニードル部分7の閉鎖後には燃料はもはや第2のニードル部分8へと流れず、第1の孔列15と第2の孔列16とを介して、即ち大きな噴射横断面で行われる噴射は終了される。第2のニードル部分8の閉鎖は、第2の制御室30に配置された第2のばね部材31を介して行われる。
図2には、多重制御可能な2ポート2位置ピエゾ切替弁を備えた燃料インジェクタの構造的な構成が示されている。
燃料インジェクタ4のインジェクタ体内には、第1の閉鎖ピストン40と第2の閉鎖ピストン44とが収容されている。第1の閉鎖ピストン40は、リング41を有していて、このリングには、第1の閉鎖ピストンばね42が支持されている。第1の閉鎖ピストン40はさらに溢流開口43を有しており、この溢流開口43を介して、第1の閉鎖ピストン40内に形成された、第2のピストンばね45が収容されている中空室が、第1の閉鎖ピストンばね42を収容している、第1の閉鎖ピストン40を取り囲んでいる中空室に接続される。この中空室からは、第2の低圧側の戻し路48が分岐している。
第1の閉鎖ピストン40の中空室に収容されている第2のピストンばね45は、第2のニードル部分8の端面47を負荷する。第1のニードル部分7の端面46は、第1の閉鎖ピストンばね42の環状面によって直接に負荷されている。
第1の制御室27からは、流出絞り29を備えた導管が延びていて、この導管は切替弁32の弁室49に開口している。第2の制御室30からは、溢流導管33が延びていて、この溢流導管33は、別の絞り個所34の手前で第1の低圧側の戻し路35に開口している。
切替弁32の弁室49には第1の弁ピストン50が収容されている。この第1の弁ピストン50の端面57は弁ばね52によって負荷されている。弁ばね52は、ドーム状に形成された当接面53を有している。第1の弁ピストン50の端面57と当接面53との間の、符号51で示した距離hmaxは、第1の弁ピストン50が弁座54に位置している場合の、第1の弁ピストン50の最大の行程距離を規定する。図2に示した半球状に形成された第1の弁ピストン50は、第2の弁ピストン55のシャフト63によって負荷される。このシャフト63は室56によって取り囲まれている。この室56からは第1の低圧側の戻し路35が分岐している。第2の弁ピストン55は、液圧的な連結室58に突入する端面64を有している。液圧的な連結室58はさらに、押しのけピストン59の端面62を介して負荷される。押しのけピストン59はアクチュエータ60によって操作される。このアクチュエータ60は、図2に示したようにピエゾアクチュエータとして、ピエゾクリスタル積層体61を有するように形成されている。
図2に示したアクチュエータ60は、弁座54の後方で弁流出路において、即ち第1の低圧側の戻し路35において、別の絞り個所34が配置されているように形成されている。第1の閉鎖ピストン40によって、第1の制御室27からの圧力は、複数部分から成る噴射弁部材6の第1のニードル部分7の端面に伝えられる。燃料インジェクタ4のインジェクタ本体内にはさらに、第2の制御室30が形成されている。第2の閉鎖ピストン44によって生ぜしめられる圧力は、複数部分から成る噴射弁部材6の第2のニードル部分8に伝えられる。第1のニードル部分7と第2のニードル部分8の閉鎖運動を補助するために、第2のばね部材28と第2のピストンばね45とが使用されても良い。
切替弁32の休止状態では弁座54は閉じられていて、第1の制御室27から第1の低圧側の戻し路35への流れ接続は、弁座54に当てつけられた第1の弁ピストン部材50によって遮断されている。アキュムレータ1内に形成されたシステム圧が、第1の制御室27内に生じ、第2の制御室30は、溢流導管33を介して第1の低圧側の戻し路35に接続されている。複数部分から成る噴射弁部材6の両ニードル部分7,8は閉じられている。
ピエゾアクチュエータとして形成されたアクチュエータ60が操作されると、液圧的な連結室58において第2の弁ピストン55を負荷する押しのけピストン59を介して、第1の弁ピストン50が、弁室49に形成された当接部53の方向に変位される。閉鎖されていた弁座54は、符号51で示した最大行程hmaxの運動時に開放される。これにより、第1の制御室27から、流出絞り29と、弁室49と、室56とを介した第1の低圧側の戻し路35への流れ接続が解放される。これに続いて、第1の制御室27には、第1の圧力レベルps1が形成され、第2の制御室30には、既に説明したより低い第2の制御圧レベルps2が形成される。次いで、複数部分から成る噴射弁部材6の第1のニードル部分7が開放され、第2のニードル部分8は閉鎖されたままである。上述したように、噴射は第1のニードル部分7によって解放された噴射開口15、即ち第1の噴射列15を介してのみ行われる。
図2に示した半球状に形成された第1の弁ピストン50は多様に形成することができる。図2に示した球状に形成された第1の弁ピストン50の代わりに、弁部材50は、スライド弁、扁平座弁、円錐座弁またはこれらの弁形式の任意の組み合わせとして形成されていてもよい。切替弁32の閉鎖運動を補助し、噴射システムの無圧状態において規定の調節を行うために、弁室50には、図2に示した弁ばね52が配置されている。ピエゾアクチュエータとして形成されたアクチュエータ60には、液圧的な連結室58としての力・行程変換器が設けられている。ピエゾアクチュエータに内在する僅かな変位が、押しのけピストン59の端面62および第2の弁ピストン55の端面64が相応に寸法設計されていることにより増幅される。アクチュエータ60と第1の弁ピストン50との間の液圧的な連結室58のために、適当な充填可能性が、ピストン50,55のガイドリークによって充填が行われることによって得られる。図2に示したピエゾアクチュエータとして形成されたアクチュエータ60の代わりに、切替弁32を制御するための電磁弁や、サーボハイドロリック弁が使用されていても良い。
図3の概略的なグラフには、切替弁の圧力・行程経過と、複数部分から成る噴射弁部材6の第1のニードル部分7の圧力・行程経過と、第2のニードル部分8の圧力・行程経過と、燃料インジェクタの燃焼室側の端部における貫流横断面とが示されている。
第1のニードル部分7の制御時点を示す時点70では、切替弁32は、アクチュエータ60への給電により最大の行程距離hmaxを変位する。噴射過程のブーツ型位相81中には第1の切替弁32の起動制御が、第1の制御時間71の間中行われる。制御時点70の直後に、第1のニードル部分7が、上昇傾斜78に相応して開き始める。第1の制御時間71には、符号76で示した第1の貫流横断面A1が解放される。この貫流横断面A1は、第1の孔列15の個々の孔の貫流横断面によって与えられる。これにより、第1の孔列15を通過する相応の燃料量が、内燃機関の燃焼室12へと噴射される。制御期間71の経過後には、時点74で切替弁32の制御が行われる。この時点ではアクチュエータ60への給電は中断される。制御終了74に続く閉鎖時間80のために、アクチュエータ60への給電が解消され、これにより第1のニードル部分7は閉鎖過程を開始する。第1のニードル部分7の閉鎖過程と同時に、第2のニードル部分8が、第2のニードル部分8の上昇傾斜79に相応して開かれる。第2のニードル部分8は、第2の制御室30内の圧力が減少するが、液圧面A4への噴射圧は存在しているので開かれる。液圧面A4に対して開放方向で作用する力は、液圧面A6に対して閉鎖方向で作用する閉鎖力よりも大きい。
閉鎖時間80の後、第2の制御時点72では、切替弁32の新たな起動制御が、アクチュエータ60への相応の給電により行われる。これにより部分的に行われる第1のニードル部分7の閉鎖運動は中断される。第1のニードル部分7が開放方向で開放され、第2のニードル部分8は引き続き開放される。複数部分から成る噴射弁部材6の燃焼室側の端部に設けられた両孔列15,16の総貫流横断面が、即ち両孔列15,16が、内燃機関の燃焼室12への燃料噴射のために使用される。これにより、噴射過程のブーツ型位相81中には、僅かな燃料量が、第1のニードル部分7により解放された第1の孔列15に応じて燃焼室に噴射される。第2の制御時点72以降、燃料インジェクタ4の燃焼室側の端部に設けられた両孔列15,16を介して燃料が、メイン噴射位相82中に内燃機関の燃焼室へと噴射される。
時点75では、切替弁32がアクチュエータ60によって再び操作され、図2に符号51で示した最大の行程距離hmaxから弁座54へと、場合によっては弁ばね52に補助されて戻される。これに続いて、まず最初に、複数部分から成る噴射弁部材6の第1のニードル部分7が閉じ、さらに時間をおいて、第2のニードル部分8が閉じて、噴射は終了する。
本発明による燃料インジェクタの液圧的な構成を概略的に示した図である 本発明による燃料インジェクタの変化実施例を示した図である 2段階式の切換弁の圧力もしくは行程の経過と、複数部分から成る噴射弁部材の第1のニードル部分の圧力もしくは行程の経過と、第2のニードル部分の圧力もしくは行程の経過と、燃料貫流横断面の経過を時間に関して概略的に示した図である
符号の説明
1 アキュムレータ、 2 高圧導管、 2.1 第1の分岐路、 2.2 ノズル室供給部、 3 供給絞り、 4 燃料インジェクタ、 5 ノズル室、 6 複数部分から成る噴射弁部材、 7 第1のニードル部分、 8 第2のニードル部分、 9 圧力段部、 10 リングギャップ、 11 ノズル本体、 12 燃焼室、 13 第1のニードル部分のニードル座部、 14 第2のニードル部分のニードル座部、 15 第1の孔列、 16 第2の孔列、 17 リーク孔、 18 横方向孔、 19 周方向スリット、 27 第1の制御室、 28 第1のばね部材、 29 流出絞り、 30 第2の制御室、 31 第2のばね部材、 32 切替弁、 33 溢流導管、 34 流出絞り、 35 第1の低圧側の戻し路、 40 第1の閉鎖ピストン、 41 閉鎖ピストンリング、 42 第1のピストンばね、 43 溢流開口、 44 第2の閉鎖ピストン、 45 第2のピストンばね、 46 第1のニードル部分の端面、 47 第2のニードル部分の端面、 48 第2の低圧側の戻し路、 49 切替弁の弁室、 50 第1の弁ピストン、 51 最大行程hmax、 52 弁ばね、 53 当接部、 54 弁座、 55 第2の弁ピストン、 56 室、 57 第1の弁ピストンの端面、 58 液圧的な連結室、 59 押しのけピストン、 60 アクチュエータ、 61 ピエゾクリスタル積層体、 62 押しのけピストンの端面、 63 ピストンシャフト、 64 弁ピストン、 65 第2の弁ピストンの端面、 70 第1の制御時点、 71 第1の制御期間、 72 第2の制御時点、 73 第2の制御期間、 74 第1の制御終了点、 75 第2の制御終了点、 76 第1の貫流横断面(第1の孔列15)、 77 第2の貫流横断面(第1の孔列15および第2の孔列16)、 78 第1のニードル部分の開口の上昇傾斜、 79 第2のニードル部分の上昇傾斜、 80 切替弁の制御中断、 81 ブーツ型段階、 82 メイン噴射段階、 A1.1 圧力段部の液圧作用面、 A1.2 第1のニードル部分の端面の液圧作用面、 A2 第1のニードル部分の端面の液圧作用面、 A3 第1のニードル部分の液圧作用面、 A4 第2のニードル部分の円錐領域の液圧作用面、 A5 第2のニードル部分のニードル先端部の液圧作用面、 A6 第2のニードル部分の端面の液圧作用面

Claims (16)

  1. 燃料インジェクタ(4)を多重制御するための方法であって、該燃料インジェクタは、第1のニードル部分(7)と第2のニードル部分(8)とを備えた複数部分から成る噴射弁部材(6)を有しおり、両ニードル部分を介してそれぞれ、燃料インジェクタ(4)の燃焼室側の端部に設けられた複数の噴射開口(15,16)が開閉可能であって、燃料インジェクタ(4)の制御が切替弁(32)を介して行われ、該切替弁(32)がアクチュエータ(60)によって操作可能である形式のものにおいて、
    前記ニードル部分(7,8)を、これらニードル部分(7,8)に共通の2段階式の切替弁(32)を介して制御し、この制御では、第1のニードル部分(7)を開放するための切替弁(32)の第1の制御時間(71)が、第1のニードル部分(7)の部分的な閉鎖を可能にする時間(80)分だけ中断され、この中断時間(80)が、第2のニードル部分(8)において開放方向に作用する力の形成を可能にし、この中断時間(80)には、多重噴射において、両ニードル部分(7,8)を開放するための切替弁(32)の第2の制御時間(73)が続くことを特徴とする、燃料インジェクタを多重制御するための方法。
  2. 切替弁(32)の第1の制御時間(71)中に、第1のニードル部分(7)が開き、第2のニードル部分(8)は閉鎖位置にとどまる、請求項1記載の方法。
  3. 第1のニードル部分(7)の部分的な閉鎖を可能にする時間(80)を超過する時間だけ切替弁(32)の制御を中断する場合、両ニードル部分(7,8)が閉鎖される、請求項1記載の方法。
  4. 第1の制御時間(71)における切替弁(32)の制御時に、燃料インジェクタ(4)の第1の制御室(27)に第1の圧力レベル(ps1)が、燃料インジェクタ(4)の第2の制御室(30)に、第1の圧力レベルに比べて低い第2の圧力レベル(ps2)が形成される、請求項1記載の方法。
  5. 第1のニードル部分(7)の液圧作用面A1.1,A1.2にかかる開放力が、第1の圧力レベル(ps1)によって制御室(27)内に形成される、第1のニードル部分(7)に作用する閉鎖力を超過する、請求項4記載の方法。
  6. 第2のニードル部分(8)の液圧作用面A4にかかる開放力が、第2の圧力レベル(ps2)によって第2の制御室(30)内に形成される、第2のニードル部分(8)の液圧作用面A6にかかる閉鎖力よりも小さい、請求項4記載の方法。
  7. 内燃機関の燃焼室(12)への燃料噴射を、第1の噴射横断面A1(15)を介して行う、請求項4から6までのいずれか1項記載の方法。
  8. 切替弁(32)の制御の中断時間(80)中に、第1のニードル部分(7)がその開放位置から部分的に閉鎖する間に、第2のニードル部分(8)の少なくとも部分的な開放運動が、第2の制御室(30)の放圧時に行われ、第2のニードル部分(8)の液圧作用面A5に作用する開放力が形成される、請求項1記載の方法。
  9. 切替弁(32)の制御の中断時間(80)の経過後に第1のニードル部分(7)が開き、第2のニードル部分(8)の液圧作用面A4,A5にかかる開放力が、第2の制御室(30)内において、液圧作用面A6を介して第2のニードル部分(8)に作用する閉鎖力を上回る、請求項8記載の方法。
  10. 内燃機関の燃焼室(12)への燃料噴射を、第1の噴射横断面A1(15)と、第2の噴射横断面A2(16)とを介して行う、請求項8または9記載の方法。
  11. 内燃機関の燃焼室(12)に燃料を噴射するための燃料インジェクタ(4)であって、第1のニードル部分(7)と第2のニードル部分(8)とを備えた複数部分から成る噴射弁部材(6)を有しており、前記両ニードル部分を介してそれぞれ、燃料インジェクタ(4)の燃焼室側の端部に設けられた複数の噴射開口(15,16)が開閉可能であって、燃料インジェクタ(4)の制御が2段階式の切替弁(32)を介して行われ、該切替弁(32)がアクチュエータ(60)によって操作可能であって、燃料インジェクタ(4)内に、第1のニードル部分(7)を負荷する第1の制御室(27)と、第2のニードル部分(8)を負荷する第2の制御室(30)とが形成されている形式のものにおいて、
    2段階式の切替弁(32)が弁ピストン(50)を有しており、この弁ピストン(50)を介して弁座(54)が低圧側の戻し路(35)へと開閉可能であって、弁座(54)から戻し路(35)への接続部に絞り個所(34)が設けられており、第2の制御室(32)が弁座(54)と絞り個所(34)との間に接続されていることを特徴とする、内燃機関の燃焼室(12)に燃料を噴射するための燃料インジェクタ。
  12. 第1の制御室(27)における圧力を第1のニードル部分(7)に伝える第1の閉鎖ピストン(40)と、第2の制御室(30)に配置された第2の閉鎖ピストン(44)とが設けられており、これらの閉鎖ピストンは互いに同心的に配置されていて、2段階式の切替弁(32)が第1の弁ピストン(50)を有しており、該第1の弁ピストン(50)を介して、弁座(54)が、低圧側の戻し路(35)へと開閉可能である、請求項11記載の燃料インジェクタ。
  13. アクチュエータ(60)が、ピエゾクリスタル装置(61)として形成されている、請求項11記載の燃料インジェクタ。
  14. アクチュエータ(60)の後方に、液圧的な変換装置(58)が配置されており、該変換装置(58)を介して、ピエゾクリスタル積層体(61)の変位が、押しのけピストン(59)を介して、第1の弁ピストン(50)を負荷する第2の弁ピストン(55)へと伝えられる、請求項11記載の燃料インジェクタ。
  15. 複数部分から成る噴射弁部材(6)の第2のニードル部分(8)が、リーク通路系(17,18,19)を有しており、該リーク通路系を介して、噴射休止中に両ニードル部分(7,8)の間で生じるリーク流が、第2の制御室(30)へと流出し、溢流導管(33)を介して低圧側の戻し路(35)へと導出可能である、請求項11記載の燃料インジェクタ。
  16. 力・行程変換装置(58)の充填が、第2の弁ピストン(55)において生じるガイドリークによって行われる、請求項14記載の燃料インジェクタ。
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