JP2006503209A - 内部で制御管路を有する増圧式燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、複数の部分より成るインジェクタ本体（４；８，９，１０）を備えた燃料噴射装置（１）で、このインジェクタ本体内に圧力伝達器（１）が収容されている形式のものに関する。圧力伝達器（１１）は差圧室（１７）を介して操作可能であって、作業室（１２）と差圧室（１７）とを仕切っている圧力伝達ピストン（１４）を有している。燃料噴射装置（１）は、インジェクタ本体（４；８，９，１０）の上側に配置された切換弁（５，７０）を有しており、この切換弁を介して燃料噴射装置（１）が操作可能である。圧力伝達器の差圧室（１７）の圧力変化は、圧力伝達器の圧力伝達ピストン（１４）を通って延在している中央の制御管路（３１）を介して行われる。

Description

自己点火式の内燃機関の燃焼室内に燃料を供給するために、圧力制御式の噴射システムも、ストローク制御式の噴射システムも使用することができる。高圧リザーバを備えた噴射システムは、噴射圧を内燃機関の負荷及び回転数に適合させることができるという利点を有している。排気ガスを減少させ、かつ内燃機関の特に高い比出力（spezifische Leistung）を得るためには、高い噴射圧が必要である。高圧リザーバ内で高圧燃料ポンプによって得られる圧力レベルは、強度の理由により制限されているので、高圧リザーバを備えた燃料噴射装置においてさらなる増圧を得るために、燃料インジェクタに増圧器を設けることができる。

従来の技術
ドイツ連邦共和国特許公開第１９９１０９０７号明細書には、圧力リザーバ室とノズル室との間に配置された圧力伝達ユニットを有している燃料噴射装置が開示されている。この圧力伝達ユニットの圧力室は、圧力管路を介してノズル室に接続されている。さらにまた、前記圧力リザーバ室に接続されたバイパス管路が設けられている。このバイパス管路は圧力管路に直接接続されている。バイパス管路は圧力噴射のために使用可能であって、圧力室に対して平行に配置されているので、バイパス管路は、しゅう動可能に配置された圧力伝達ユニットの圧力手段の運動及び位置とは無関係に使用され得るようになっている。

ドイツ連邦共和国特許出願第１０２１８９０４．８号明細書には燃料噴射装置が開示されている。この解決策によれば、燃料高圧源から供給される燃料インジェクタと圧力伝達装置とを備えた、内燃機関のための燃料噴射装置が提案されている。燃料インジェクタの閉鎖ピストンは、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が燃料圧によって負荷されるように、閉鎖圧力室内に突入しており、この場合、閉鎖圧室と圧力伝達装置の戻し室とは共通の閉鎖圧戻し室によって形成することができる。閉鎖圧力戻し室の全部分は、燃料を交換するために互いに永久的に接続されている。前記ドイツ連邦共和国特許公開第１９９１０９０７号明細書並びにドイツ連邦共和国特許出願第１０２１８９０４．８号明細書により公知の増圧器は、増圧器の戻し室を圧力負荷若しくは放圧（圧力負荷軽減）することによって操作される。戻し室を介して増圧器を制御することは、放圧損失に関連して好都合であって、２／２方向制御弁による増圧器の簡単な制御を可能にする。

上記ドイツ連邦共和国特許公開第１９９１０９０７号明細書並びにドイツ連邦共和国特許出願第１０２１８９０４．８号明細書により公知の増圧器においては、増圧器の戻し室を放圧するための制御孔が延在している点が欠点である。大抵の内燃機関においては、構造スペースの理由により、圧力伝達器のための制御弁が増圧器の上側に配置されているので、高圧リザーバ室内に形成された燃料圧によって負荷された制御管路を、増圧器の戻し室から圧力伝達器に沿って延在して設ける必要がある。これによって、より大きい外径寸法を有する燃料インジェクタが必要となり、この大きい外径寸法を有する燃料インジェクタ内において、圧力伝達器が原則としてヘッド領域内に設けられているか又は増圧器内に配置された増圧部材（原則としてピストンとして構成されている）の偏心的な位置が得られる。このような従来必要とされていた、管路の延在構造に基づいて、増圧器の戻し室を圧力負荷若しくは放圧するための制御管路において孔の交差箇所が生じることになる。このような孔の交差箇所によって、面倒な加工段階を必要とし、かつ燃料インジェクタの耐久性のある設計のためには不都合である非常に高い材料応力が発生する。

発明の開示
本発明によって提案された解決策によれば、圧力伝達器を備えた燃料インジェクタの高圧に対する強度の改善が得られた。圧力伝達器を備えた燃料インジェクタの外側に沿って延在する制御管路を省いたことによって、燃料インジェクタの外側寸法が縮小されるか、又は圧力伝達器を燃料インジェクタに対して偏心的に配置することは避けられる。

燃料インジェクタの左右対称軸線に対して同軸的に、圧力伝達ピストン内に延在する制御管路によって、有利な形式で、外側の管路が設けられている場合に高圧接続部の接続位置に基づいて必然的に生じる孔の交差を避けることができ、そして材料負荷を減少させ、しかも圧力伝達器を備えた燃料インジェクタの耐用年数をより長くすることができる。圧力伝達器を操作するために用いられる差圧室を放圧若しくは圧力負荷するための中央の制御管路は、高圧によって負荷される圧力伝達器の作業室を通って延在している。この作業室と中央の制御管路との間のシールは、ばね部材によってプレロード（予備荷重）をかけられたシールスリーブによって得られる。このシールスリーブは有利な形式で作業室内のフラット座部と協働する。これによって、互いに接合された複数のケーシング部分を備えて構成された、圧力伝達器を備えた燃料インジェクタにおける製造技術的な公差を補償することができる。中央の制御管路は、圧力伝達器のピストンに形成された延長部を貫通して延びており、この延長部は、ピストン付加部において可動に配置されたシールスリーブのためのガイド区分を有している。

本発明に基づく考え方の別の実施例によれば、増圧器の伝達ピストンに配置されたピストン付加部が高圧シールされたガイド内に受容されており、このガイドは、圧力伝達器を備えた燃料インジェクタのケーシング部分のうちの１つに形成されている。ピストン付加部の高圧シールされたガイドは、圧力伝達器のピストンの全ストローク経路に沿って有効であって、中央の制御管路は圧力伝達器の作業室から分離されている。

圧力伝達器のピストンに設けられた、中央の制御管路を有するピストン付加部の代わりに、圧力伝達器内に、貫通して延びる通路を有するピストンを収容してもよい。この変化実施例によれば、中央の制御管路を圧力伝達器の作業室に対してシールするために、シール箇所がフラット座部として構成されている。これによって、一方では、ケーシング部分間の製造技術的な公差を補償することができ、他方では製造技術的に簡単に製造することができる。圧力伝達器を備えた燃料インジェクタの別の変化実施例によれば、圧力伝達器は、この圧力伝達器を貫通して延在するピストン部材を有しており、またこのピストン部材は、このピストン部材を貫通して延在する通路を有している。通路は圧力伝達器のストローク経路毎に、第１の流出横断面によって、又は第１及び第２の流出横断面によって圧力伝達器の差圧室に接続されている。これによって圧力伝達器の増圧を、所望の噴射圧特性曲線に応じて制御することができる。

中央の制御管路は、差圧室を介して制御されるすべての圧力伝達器に設けることができる。

図面
次に図面を用いて本発明を詳しく説明する。

図１は、作業室の上端部における高圧シールされた接続部を備えた増圧器を有する燃料インジェクタ、
図２は、制御管路区分が高圧シールされたガイド内に受容されている、増圧器を有する燃料インジェクタ、
図３は、圧力伝達ピストンに部分的に形成された、シール座部を形成するピストン部材を備えた増圧器を有する燃料インジェクタの変化実施例、
図４は、サーボ液圧制御式の３／２方向制御弁を介して制御される増圧器を有する燃料インジェクタを示している。

変化実施例
図１には、増圧器を備えた燃料インジェクタの変化実施例が示されており、この増圧器のピストンはピストン付加部を有しており、このピストン付加部を貫通して、中央の制御管路の区分が延在している。

図１に示した、本発明に基づく考え方による第１実施例によれば、燃料噴射装置１は、高圧リザーバ２（コモンレール）を介して、高圧下にある燃料で負荷される。高圧リザーバ２内の高圧下にある燃料は、高圧管路３を介して燃料噴射装置１のインジェクタ体４に流入する。高圧管路３は燃料噴射装置１の第１のケーシング部分８内に開口している。第１のケーシング部分８から流入部６が切換弁５に延在している。この切換弁５から、一方では低圧側のリターンフロー７が分岐して、図１に示していない燃料タンクに開口しており、また第１のケーシング部分８内で切欠３５と連通しているオーバーフロー管路４３が分岐している。

燃料噴射装置１のインジェクタ本体４は、第１のケーシング部分８と第２のケーシング部分９とインジェクタケーシング１０とを有しており、このインジェクタケーシング１０は噴射弁部材２４を包囲している。第１のケーシング部分８と第２のケーシング部分９とは、突き合わせ部３２に沿って互いに突き合わされている。

燃料噴射装置１のインジェクタ本体４内には圧力伝達器（増圧器）１１が収容されている。圧力伝達器１１は、符号１２で示された作業室を有しており、この作業室は、高圧管路３から分岐する流入部１３を介して高圧下にある燃料で負荷される。圧力伝達器１１は圧力伝達ピストン１４を有しており、この圧力伝達ピストン１４は、作業室１２に向いている第１の端面側１５と、差圧室１７に向いている第２の端面側１６とを有している。圧力伝達ピストン１４は第２の端面側１６で戻しばね１８によって支えられており、この戻しばね１８はインジェクタ本体４の第２のケーシング部分９内で環状面に支えられている。圧力伝達器１１の圧力伝達ピストン１４は、第２のケーシング部分９の下部領域内にある高圧室１９を負荷する。圧力伝達器１１の伝達比に応じて、高圧室１９側に向いた、圧力伝達ピストン１４の端面側が侵入すると、この高圧室１９内に収容された燃料がさらに圧縮されて、一方では制御室２０内に流入し、他方ではノズル室流入部２２を介して、インジェクタケーシング１０内に形成されているノズル室２３内に流入する。ノズル室２３は、噴射弁部材２４に加圧ショルダが形成されている領域内で、燃料噴射装置の噴射弁部材２４を包囲している。ノズル室２３から燃料噴射装置１の燃焼室側の端部に環状ギャップが延びている。この環状ギャップを介して、燃料噴射装置１の燃焼室側の端部に設けられた噴射開口２５が燃料で負荷される。この噴射開口２５は噴射弁部材２４が垂直方向で運動する際に開放されて、噴射開口２５を介して高圧下にある燃料が自己点火式内燃機関の燃焼室２６内に噴射される。

例えばノズルニードルとして構成された噴射弁部材２４を操作するために、圧力伝達器１１の高圧室１９と制御室２０とを接続する管路（この管路内に流入絞り２１が設けられている）を介して制御室２０が圧力負荷される。制御室２０内にノズルばね２７が収容されており、このノズルばね２７は、噴射弁部材のピン２８を包囲していて、噴射弁部材２４の環状面で支えられている。圧力伝達器１１の差圧室１７と制御室２０との間に、流出絞り３０を受容する放圧管路２９が延在している。

圧力伝達器１１の圧力伝達ピストン１４は中央の制御管路３１を有している。中央の制御管路３１は、圧力伝達ピストン１４内に形成された横方向開口４１を介して圧力伝達器１１の差圧室１７に接続されている。横方向開口４１は、中央の制御管路３１を形成する通路４０に接続されており、この通路４０は、作業室１２と差圧室１７とを分離する、圧力伝達ピストン１４の区分を貫通し、かつ、圧力伝達ピストン１４の第１の端面側１５に配置されたピストン付加部３４を通って延在している。圧力伝達ピストン１４の第１の端面側１５において通路４０を有しているピストン付加部３４は、インジェクタ本体４の第１のケーシング部分内の切欠３５内まで達している。圧力伝達ピストン３５のピストン付加部３４で、第１のガイド区分４２において第１のシールスリーブ３６が可動である。第１のシールスリーブ３６は環状の付加部３９を有しており、この付加部３９に当て付けばね３８が支えられている。当て付けばね３８はその第１のシールスリーブ３６とは反対側の端部が第１の端面側１５に支えられており、また当て付けばね３８はピストン付加部３４を包囲している。当て付けばね３８によって、ピストン付加部３４において受容された第１のシールスリーブ３６のシール面３７がインジェクタ本体４の第１ケーシング部分８の下の端面側に当て付けられる。これによって、中央の制御管路３１を圧力伝達器１１の作業室１２に対して分離する高圧シール接続部３３が得られる。図１に示した実施例によれば、燃料インジェクタ４の第１のケーシング部分８と第２のケーシング部分９との間の製造公差を補償するために、高圧シール接続部３３はフラットな座部として構成されている。さらにまた、第１のケーシング部分８の切欠３５内に筒入するピストン付加部３４の区分は、切欠３５内において半径方向で遊びを保ってガイドされているので、ピストン付加部３４の上部領域と第１のケーシング部分８内の切欠３５との間の接触のないガイドが得られる。

図１に示した実施例の機能形式は次の通りである。

噴射開始時に切換弁５が、その図１に示した位置（閉鎖位置に相当する）から開放位置に切換えられる。切換弁５の開放位置において、低圧側のリターンフロー７とオーバーフロー管路４３とが互いに接続される。圧力伝達器１１の作業室１２が、高圧管路３の分岐部１３を介して高圧リザーバ２に接続維持されている間、燃料が、差圧室１７から横方向開口４１と、中央の制御管路３１を形成する通路４０とを介して、圧力伝達ピストン１４によって第１のケーシング部分８に形成された切欠３５内に流入し、ここからオーバーフロー管路を介して、低圧側のリターンフロー７内に流入する。圧力伝達器１１の作業室１２内に形成されている高圧レベルに基づいて、圧力変換ピストン１４は、その下端面側が高圧室１９内に侵入する。この高圧室１９から、（高圧リザーバ２の圧力レベルと比較して）圧力伝達器１１の伝達比に相応して高められた圧力レベル下で、燃料が一方ではノズル室２３内のノズル室流入部２２内に流入し、他方では流入絞り２１を介して制御室２０に流入する。ノズル室２３内に存在している高圧下にある燃料は、噴射弁部材２４の加圧ショルダに作用して、噴射弁部材２４を、制御室２０内に収容されているノズルばね２７の作用に抗して垂直にストローク運動させる。このストローク運動によって押し退けられた制御容積は、流出絞り３０が介在されている放圧管路２９を介して、圧力伝達器１１の差圧室１７内に流入する。

噴射弁部材２４の垂直なストローク運動に基づいて、自己点火式の内燃機関の燃焼室２６内に突入している噴射開口２５が、高圧下にある燃料で負荷されて、燃料を燃焼室２６内に噴射する。

切換弁５を新たに切り換えると、差圧室１７は、高圧管路３と流入部６とオーバーフロー管路４３と第１のケーシング部分８内の凹部３５とを介して、高圧リザーバ２によって圧力負荷される。燃料は、この凹部３５から、中央の制御管路３１を形成する通路４０を通って、横方向開口４１を介して差圧室１７内に流入して、この差圧室１７を再び、高圧リザーバ２内の圧力レベルで負荷する。これによって高圧室１９が放圧（負荷軽減）され、また噴射弁部材２４を包囲する、インジェクタケーシング１０内のノズル室２３が放圧される。ノズルばね２７を介して、噴射弁部材２４はその燃焼室側の座部に押し付けられ、噴射が終了する。制御室２０の再充填は放圧管路２９を介して行われる。この場合、放圧管路２９内を燃料が逆方向で貫流して制御室２０を充填するようになっている。増圧器１１の高圧室１９の再充填は、燃料が制御室２０から、流入絞り２１が介在されている管路を介して高圧室１９内に溢流することによって行われる。

本発明の考え方による図１に示した実施例では、圧力伝達ピストン１４の第１の端面側１５にピストン付加部３４が配置されている。増圧器１１が制御されると、このピストン付加部３４を通って燃料容積が差圧室１７から流出するか、又はこの差圧室１７内に流入する。第１のケーシング部分８内における凹部３５のシールは、この実施例では、ピストン付加部３４において可動にガイドされた第１のシールスリーブ３６によって得られる。製造技術的に特に簡単な製造可能な形式で、この第１のシールスリーブ３６にフラット座部が形成されており、このフラット座部によって、作業室１２と、第１のケーシング部分８の凹部３５（この凹部３５内に中央の制御管路３１を形成する通路４０が開口している）との間の高圧シール接続部３３が効果的にシールされ得る。ピストン付加部３４において可動にガイドされた第１のシールスリーブ３６は、有利な形式で当て付けばね３８によって支えられている。第１のケーシング部分８の下端面側における高圧シール接続部３３の有効性は、当て付けばね３８の設計寸法に基づいて、インジェクタケーシング４の第２のケーシング部分９内における圧力伝達ピストン１４の全ストローク運動を介して保証されるようになっている。中央の制御管路３１が、インジェクタケーシング４の左右対称ラインに対してほぼ同軸的にガイドされていることによって、インジェクタ本体４の外側に切換弁５の他に付加的に、増圧器１１の差圧室１７を制御するために必要とされる高圧管路を設ける必要はない。差圧室１７（戻し室とも称呼される）を介して制御される増圧器１１は、特にその放圧損失に関して好都合である。本発明に従って提案された解決策によって、差圧室１７を介して制御された増圧器１１を、インジェクタ本体４の外側寸法に不都合な影響を及ぼすことなしに、燃料噴射装置１のインジェクタケーシング１０に対して同軸的に配置することができる。またこれによって増圧器１１を、燃料噴射装置１の左右対称軸線に沿って配置された噴射弁部材２４に関連して中央に配置することも避けられる。これは製造費用及びコストに関連して不都合である。

図２には、増圧器若しくは圧力伝達器を有する燃料インジェクタの変化実施例が示されている。この場合、中央の制御管路は、インジェクタ本体４の高圧シールガイド内でガイドされたピストン付加部を通って延在している。

図２に示した変化実施例によれば、燃料噴射装置１に、高圧リザーバ２（コモンレール）を介して高圧下にある燃料が供給される。燃料は、高圧リザーバ２から高圧管路３を介してインジェクタ本体４の第１のケーシング部分８に供給される。燃料噴射装置１の第１のケーシング部分８は、突き合わせ部３２においてインジェクタ本体４の第２のケーシング部分９に当接している。さらに、燃料噴射装置１のインジェクタ本体４はインジェクタケーシング１０を有しており、このインジェクタケーシング１０内に、噴射開口２５を開放若しくは閉鎖する、ノズルニードルとして構成された噴射弁部材２４が収容されている。

高圧管路３を介して、燃料噴射装置１のインジェクタ本体４の第１のケーシング部分８に、高圧下にある燃料が流入する。燃料はさらに流入部を介して切換弁５にガイドされる。切換弁５は、低圧側のリターンフロー７に通じる接続部、並びに第１のケーシング部分８内に形成された凹部３５に通じるオーバーフロー管路４３とを有している。第１のケーシング部分８内の高圧管路３の分岐部１３を介して、増圧器１１の作業室１２は高圧下にある燃料で負荷される。増圧器１１は圧力伝達ピストン１４を有しており、この圧力伝達ピストン１４は、増圧器１１の作業室１２を差圧室１７に対して仕切っている。圧力伝達ピストン１４は、第１の端面側１５に固定されたピストン付加部３４を有している。第２のケーシング部分９の作業室１２を貫通して延在するピストン付加部３４に、第１のディスク５１が配置されている。圧力伝達ピストン１４上で、増圧器１１の作業室１２の内側に、別の第２のディスク５２が配置されている。第１のディスク５１と第２のディスク５２との間に戻しばね１８が介在されており、この戻しばね１８を介して、圧力伝達ピストン１４は、第２のケーシング部分９内の初期位置にリセットされる。

圧力伝達ピストン１４の下側は、インジェクタ本体４の第２のケーシング部分９内に形成された高圧室１９を負荷する。高圧室１９内に形成された高い圧力レベルは、増圧器１１の伝達比に関連していて、高圧リザーバ２内に形成される圧力レベルよりも高い。増圧器１１の高圧室１９から、さらに高められた圧力レベル下にある燃料が、ノズル室流入部２２を介してインジェクタケーシング１０内のノズル室２３内に流入する。例えばノズルニードルとして構成され得る噴射弁部材２４を有するノズル室２３の領域内において、噴射弁部材２４は加圧ショルダを有している。インジェクタケーシング１０内においてノズル室２３から環状ギャップが延在しており、この環状ギャップを介して高圧下にある燃料が、ノズル室２３から噴射開口２５に流入する。噴射弁部材２４が開放すると、噴射開口２５を介して非常に高い圧力下にある燃料が、自己点火式の内燃機関の燃焼室２６内に噴射される。

高圧室１９からさらに、管路区分がノズル室２０まで延在している。噴射弁部材２４のための制御室２０はノズルばね２７を有しており、このノズルばね２７は一方では、ピン２８を包囲しながら、噴射弁部材２４の環状面で支えられている。ノズルばね２７は他方では、第２のケーシング部分９の、ノズル室２０を制限する壁部で支えられている。ノズル室２０から増圧器１１の差圧室１７内への、制御容積のオーバーフロー（溢流）は、ノズル室２０を差圧室１７に接続する放圧管路２９を介して行われる。この放圧管路２９内に流出絞り３０が収容されている。

増圧器１１の圧力伝達ピストン１４は中央の制御管路３１を有している。中央の制御管路３１は、ピストン付加部３４もまた圧力伝達ピストン１４も貫通する通路４０としても構成されており、この通路４０は、その、差圧室１７内に開口する下端部で横方向開口４１を有している。この横方向開口４１は、孔としてまた通路又はこれと類似のものとして圧力伝達ピストン１４内に構成されていてよい。圧力伝達ピストン１４内の横方向開口４１から、通路４０が、インジェクタ本体４の第１のケーシング部分８内の凹部３５まで延在している。ピストン付加部３４のヘッド領域は、第１のケーシング部分８内で、高圧シールされたガイド５０内に受容されている。第１のケーシング部分８内の高圧シールされたガイド５０は、凹部３５内に移行していて、圧力伝達ピストン１４のストローク運動に相当する軸方向長さを有している。これによって、増圧器若しくは圧力伝達器１１の圧力伝達ピストン１４の全ストローク運動に沿って、第１のケーシング部分８内の凹部３５と増圧器１１の作業室１２との間の高圧シールが保証される。

図２に示した位置において、増圧器１１はその非作業位置にある。差圧室１７と作業室１２とは、切換弁５及び作業室１２への流入部１３を介して、若しくは差圧室１７への流入部４３，３５，４０を介して、圧力リザーバ２に接続されている。従って、図２に示した切換弁５の切換位置において、作業室１２内及び差圧室１７内に同じ圧力が形成される。圧力伝達器の差圧室１７から分岐する放圧管路２９及び、この放圧管路２９内に受容された流出絞り３０を介して、差圧室１７内に形成された圧力レベルは、噴射弁部材２４の制御室２０内でも形成される。

切換弁５が操作されると、つまり切換弁５が図２に示した切換位置から、オーバーフロー管路４３が低圧側のリターンフロー７と接続せしめられる位置に移行すると、差圧室１７の放圧が行われる。燃料は差圧室１７から、圧力伝達ピストン１４内に形成された横方向開口４１を介して中央の制御管路３１を形成する通路４０内に流入し、この通路４０から第１のケーシング部分８内の凹部３５内に流入する。凹部３５から、燃料はオーバーフロー管路４３を介して低圧側のリターンフロー７に流入し、ここから図２に示していない燃料リザーバに戻される。差圧室１７が放圧されることによって、圧力伝達ピストン１４はその下端面側が、作業室１２内の高圧の圧力レベルに基づいて、インジェクタ本体７の第２のケーシング部分９内に侵入する。この場合、高圧室１９内に存在する燃料は、圧力伝達ピストン１４の下端面側によって負荷される。高圧室１９内で圧縮された燃料は、ノズル室流入部２２を介してノズル室２３に流入する。ノズル室２３内で、噴射弁部材２４に形成された加圧ショルダの液圧式の面が作用するので、噴射弁部材２４は、制御室２０内に受容されたノズルばね２７のばね力に抗して制御室２０内に侵入し、その際に噴射開口２５を開放する。噴射弁部材２４若しくはピン２８が制御室２０内に侵入する際に押し退けられた燃料容積は、放圧管路２９を介して差圧室１７内に流入する。噴射弁部材２４の開放運動に基づいて、ノズル室２３内に存在する燃料は、インジェクタケーシング１０内で噴射弁部材２４を包囲する環状ギャップに沿って噴射開口２５に流入し、ここで、自己点火式の内燃機関の燃焼室２６内に噴射される。

これに対して切換弁５が、図２に示した初期位置に切り換えられると、高圧管路３、切換弁５への流入部６、オーバーフロー管路４３及び凹部３５を介して、増圧器１１の差圧室１７の充填が行われる。燃料は、第１のケーシング部分８内の凹部３５から、差圧室１７の放圧方向とは逆方向で、ピストン付加部３４の通路４０を通って流入する。差圧室１７は、横方向開口４１から差圧室１７内に流入する燃料によって再び充填される。差圧室１７から、制御室２０の充填は放圧管路２９を介して行われる。制御室２０から、増圧器１１の高圧室１９は、流入絞り２１が設けられている管路を介して再び燃料で充填される。

図２に示した変化実施例は、少数の部品点数しか必要としないので、安価に製造することができる。

図３は、圧力伝達ピストン内に部分的に挿入されたピストン部材を備えた圧力伝達器を有する燃料インジェクタの変化実施例を示している。

図３に示された、圧力伝達器を備えた燃料インジェクタの変化実施例は、図１及び図２に示した圧力伝達器を備えた燃料インジェクタの実施例とは異なり、圧力伝達ピストン１４内にピストン部分６０が組み込まれている。ピストン部分６０は、圧力伝達ピストン１４内にしゅう動可能に受容されている。ピストン部分６０の下端面側と圧力伝達ピストンとの間に室６３が設けられており、圧力伝達ピストン１４内に受容されたピストン部分６０は、その第１のケーシング部分８に向いた端面側でシール座部６１を有しており、このシール座部６１は、第１のケーシング部分８とインジェクタ本体４の第２のケーシング部分９との間の公差を補償するために、同様にフラット座部として構成されている。シール座部６１を介して、ピストン部分６０を通って延在する通路４０として構成された中央の制御管路１３が、圧力伝達器１１の作業室１２に対してシールされている。圧力伝達ピストン１４内のピストン部分６０のためのガイド面は、符号６４で示されている。圧力伝達ピストン１４内に挿入されたピストン部分６０において、シール座部は、直径の増大された円板状の領域に配置されている。圧力伝達器１１の作業室１２内に存在する燃料は、ピストン部分６０をその環状面を介して第１のケーシング部分８に押し付け、それによって作業室１２と中央の制御管路３１との間のシール座部６１のシール作用を補助する。中央の制御管路３１を介して、圧力伝達器１１の差圧室１７は放圧可能若しくは圧力負荷可能である。

その他の点では、図３に示した実施例は、図１及び図２に関連して記載した実施例に相当する。

図３に示した燃料噴射装置の実施例の機能形式について以下に説明する。図３に示した切換弁５の位置において、高圧リザーバ内に収容された燃料容積は高圧管路３を介して第１のケーシング部分８に流入する。高圧管路３から分岐する流入部１３を介して、高圧下にある燃料は圧力伝達器の作業室１２内に流入する。燃料は、切換弁５への流入部６を介して、またオーバーフロー管路４３を介して、圧力伝達ピストン１４内に挿入されたピストン部分６０に流入し、中央の制御管路３１の１区分によって形成された通路４０を通ってこのピストン部分６０を貫流する。次いで燃料は室６３内に流入し、この室６３から横方向開口４１を介して圧力伝達器１１の差圧室１７内に流入する。従って、図３に示した切換弁５の位置は、高圧リザーバ２内に形成される圧力レベル下にある。燃料は、圧力伝達器１１の差圧室１７を介して、また放圧管路２９を介して制御室２０内に流入する。制御室２０を介して、この制御室２０の上にある圧力伝達器の高圧室１９は、同様に、ノズル室２３内のノズル室流入部２２を介して供給される燃料で負荷される。圧力伝達器１１の切換位置（圧力伝達器１１の非作動状態）において、噴射弁部材２４は閉鎖維持され、この場合、噴射開口２５を介して自己点火式の内燃機関の燃焼室２６内に燃料が噴射されることはない。

圧力伝達器１１の差圧室１７の放圧は、切換弁５を操作することによって行われる。オーバーフロー管路４３は、切換弁５を操作することによって定圧側のリターンフロー７に接続せしめられ、それによって差圧室１７が、横方向開口４１、室６３、ピストン部分６０内に形成された中央の制御管路３１（通路４０）を介して、低圧側のリターンフロー７に放圧される。作業室１２内で、圧力伝達ピストン１４の第１の端面側１５を負荷する燃料に基づいて、圧力伝達ピストン１４は、高圧室１９に向いた端面側が、高圧室１９内に侵入する。

切換弁５を操作すると、オーバーフロー管路４３及びひいては、ピストン部分６０の上側のピストン面が低圧にさらされる。作業室１２内のピストン部分６０の面は、液圧式のシール力を示す。ピストン部分６０は、ケーシング部分８に押し付けられる。また、ピストン部分６０にばねによってプレロード（予備荷重）をかけて、このピストン部分６０を、作業室１２を制限するケーシング部分８の下端面側に当て付けることもできる。

圧力伝達ピストン１４の下端面側が高圧室１９内に侵入すると、この高圧室１９内に収容された燃料の圧力が、圧力伝達器１１の圧力伝達比に従って上昇する。燃料は、高圧室１９からノズル室流入部２２を介してノズル室２３に流入する。ノズル室２３の領域内で、例えばノズルニードルとして構成された噴射弁部材２４は加圧ショルダを有しており、この加圧ショルダは、高圧下にある、ノズル室２３内に流入する燃料に基づいて、制御室２０内への噴射弁部材２４の開放方向での垂直運動を生ぜしめる。ノズル室２３内にある燃料は、噴射弁部材２４を包囲する環状ギャップを介して噴射開口２５に流入し、この噴射開口２５から自己点火式の内燃機関の燃焼室２６内に噴射される。噴射弁部材２４のノズルが開放制御される際に、ノズル室２０内で押し退けられる燃料容積は、放圧管路２９及びこの放圧管路２９内に介在された絞り箇所３０を介して、放圧された差圧室１７に供給される。この差圧室１７から、減少制御された制御容積は、横方向開口４１、室６３、ピストン部分６０内の中央の制御管路３１、切換弁５へのオーバーフロー管路４３を介して、低圧側のリターンフロー７内に流入する。

充填中においても、また圧力伝達器１１の差圧室１７の放圧中おいても、常に高圧リザーバ２内の燃料圧レベルによって負荷される作業室１２が効果的に、ピストン部分６０内を貫通する通路４０として構成された中央の制御管路３１に対してシールされる。第１のケーシング部分８と第２のケーシング部分９との間の製造に基づく構成部材公差の補償は、有利な形式で、ヘッド領域内つまりケーシング部分８に向いた側の、厚味を付けて構成されたピストン部分６０の端部にフラット座部６１が形成されていることによって、得られる。

図４には、圧力伝達器を備えた燃料インジェクタが示されており、この圧力伝達器は、サーボ・液圧式に構成された３／２方向制御弁を介して制御される。

図４に示した燃料噴射装置においては、圧力伝達器１１を収容するインジェクタの上側に配置された（図示の実施例では３／２方向制御弁として構成された）切換弁７０を介して制御される。

高圧リザーバ２から、高圧管路３を介して高圧下にある燃料が、圧力伝達器１１の作業室１２内に流入する。この実施例では、作業室１２は、燃料噴射装置１のインジェクタ本体４の上部領域内に位置している。サーボ液圧制御式の切換弁７０は、サーボピストン（弁体７１）と、リターンフロー７３内に配置された制御弁とを有している。切換弁７０は、管路を介して圧力伝達器の作業室１２に接続されている。符号ＮＤで、低圧側のリターンフローが示されており、このリターンフローＮＤは、同様に切換弁７０の弁ケーシングから分岐している。切換弁７０の非作業状態で、ＶＱ１で示された制御縁が開放されていて、ＶＱ２で示された制御縁は閉鎖されている。これによって制御管路３１は、圧力伝達器の作業室１２に接続されている。弁７０の切換時に、制御縁ＶＱ１は閉鎖され、制御弁ＶＱ２は開放されるので、中央の制御管路３１は低圧側のリターンフローＮＤに接続される。

サーボ液圧制御式の３／２方向制御弁から、低圧側のリターンフロー７３が、図４に示されていない燃料リザーバ（例えば自動車の燃料タンク）まで延びている。サーボ液圧制御式の３／２方向制御弁は弁体７１を有しており、この弁体７１を貫通して貫流孔７２が延在しており、この貫流孔７２は絞り箇所を受容している。

圧力伝達ピストン１４は、圧力伝達器１１の作業室１２を、インジェクタ本体４内に組み込まれた差圧室１７に対して分離している。圧力伝達器１１の作業室１２内に戻しばね１８が受容されている。この戻しばね１８は、圧力伝達ピストン１４のスリーブ状の領域を包囲していて、第１のディスク５１並びに第２のディスク５２で支えられている。第１のディスク５１は、圧力伝達ピストン１４の上端面側に取り付けられており、これに対して第２のディスク５０は、インジェクタ本体４の壁部内に取り付けられている。第２のディスク５２は、圧力伝達ピストンの第１の端面側１５の上側に位置していて、これに対して圧力伝達ピストン１４の第２の端面側１６は、圧力伝達器１１の差圧室１７の制限面を形成している。

図４に示した燃料噴射装置１の実施例では、噴射弁部材８０の制御室２０が圧力伝達ピストン１４内に組み込まれている。制御室２０内に、噴射弁部材８０の端面側７９を負荷するノズルばね２７が挿入されている。図４に示した実施例による噴射弁部材８０は、圧力伝達器１１の高圧室１９によって包囲されている。つまりこの実施例では高圧室１９とノズル室２３とは同じである。図４に示した実施例によれば、ノズル室２３は圧力伝達器１１の高圧室１９によって形成されている。噴射弁部材８０は、圧力伝達ピストン１４の高圧室１９の下側でシールスリーブ８１によって包囲されている。シールスリーブ８１は、圧力伝達器１１の高圧室１９内に挿入されたばね部材８２を介して負荷され、圧力伝達器１１の高圧室１９に向いた端面側に当て付けられてシールされているので、制御室２０と、この制御室２０内に侵入する同軸ピストン７４とは、高圧室１９に対してシールされている。噴射弁部材８０には、この噴射弁部材８０を斜めに貫通する燃料通路８３を有しており、この燃料通路８３は、燃料噴射装置１の燃焼室側の端部で、噴射弁部材８０とインジェクタ本体４との間の環状ギャップ８４内に開口している。インジェクタ本体４内の環状室８４の下側で、噴射弁部材８０の燃焼室側の座部は閉鎖されている。

図４の実施例による圧力伝達ピストン１４内に、同軸ピストン７４が挿入されており、この同軸ピストン７４は、燃料噴射装置１のインジェクタ本体４の左右対称軸線に対して左右対称に配置されていて、インジェクタ本体４内に定置に受容されている。この同軸ピストン７４に対して圧力伝達ピストン１４が相対的に可動である。同軸ピストン７４を貫通して、差圧室１７を圧力負荷若しくは放圧するための用いられる通路４０を形成する中央の制御管路３１が延在している。圧力伝達ピストン１４のスリーブ状の領域内において、同軸ピストン７４は支持面７５を有している。この支持面７５で、プレロードばね７６が支えられており、このプレロードばね７６は、シールスリーブ３６をインジェクタ本体４に当て付けてシールしている。これによって、複数部分より成るインジェクタケーシングにおいて製造公差がされ得る。このような形式で、中央の制御管路３１は、作業室１２内において、高圧管路３を介して形成されている高圧リザーバ２内と同じ高圧に抗してシールされている。シールスリーブ３６と反対側の、同軸ピストン７４の端部において、この同軸ピストン７４は、制御室２０内に受容されたノズルばね２７によって包囲されている。制御室２０の領域内で、同軸ピストン７４を貫通して横方向開口４１が延在している。差圧室１７と制御室２０との間に、第１の流出横断面７７による第１の接続部と、第２の流出横断面７８による第２の接続部とが形成されている。第１の流出横断面７７は、第２の流出横断面よりも小さい流過横断面を有していて、常に有効状態にある。これに対して、第２の流過横断面７８は、圧力伝達器１１の圧力伝達ピストン１４のストローク経路に相応して開放若しくは閉鎖されるようになっている。

図４に示したサーボ液圧制御式の３／２方向制御弁７０の切換位置において、この方向制御弁７０は閉鎖されている。圧力伝達器１１の作業室１２内には、高圧リザーバ２から作業室１２内に開口する高圧管路３を介して、高圧リザーバ２内と同じ圧力レベルが形成されている。圧力伝達器１１の差圧室１７は、開放された制御縁ＶＱ１（弁横断面）及び中央の制御管路３１を介して、作業室１２内の圧力レベルに相当する燃料圧で負荷されている。制御室２０は同様に、第１の流過横断面７７を介して、高圧リザーバ内に形成された圧力レベルで負荷されている。この圧力レベルは、横方向開口４１及び、中央の制御管路３１として用いられる通路４０を介して、サーボ液圧制御式の３／２方向制御弁７０において形成される。

第２のシールスリーブ８１によって、制御室２０及びひいては圧力伝達器１１の差圧室１７は、ノズル室として働く、圧力伝達器１１の高圧室１９に対して仕切られている。第２のシールスリーブ８１のシール作用は、この第２のシールスリーブ８１を負荷する、高圧室１９内に受容されたプレロードばね８２によって補助される。

図４に示した実施例によって、内燃機関のために最適な、圧力伝達器１１による加圧若しくは減圧の噴射圧特性曲線が得られる。これは、差圧室から圧力伝達ピストン１４のストロークに関連した流過横断面が得られることによって達成される。切換弁として設けられたサーボ液圧式に操作される３／２方向制御弁７０を開放位置に切換える際に、差圧室１７内の燃料容積が第１の流過横断面７７を介して制御室２０内に流入し、横方向開口４１を介して通路４０として構成された中央の制御管路３１内に流入する。燃料は、インジェクタ本体４に接続されたオーバーフロー管路４３を介してサーボ液圧式の切換弁７０内に流入し、また制御縁ＶＱ２（弁横断面９）を介して、低圧側のリターンフローＮＤに流入する。第１の流過横断面７７を介して圧力伝達器１１の差圧室１７内でゆっくりと行われる減圧に基づいて、同様の緩やかな増圧が行われる。圧力伝達ピストン１４の次第に大きくなるストロークによって、つまり差圧室１７内にさらに侵入することによって、より大きい寸法の第２の流過横断面７８のストロークに関連した開放が行われる。この第２の流過横断面７８が完全に開放されると、差圧室１７内で完全な増圧が行われ、この場合、減少制御された燃料容積が、中央の制御管路３１を介してオーバーフロー管路４３内に流入し、このオーバーフロー管路４３から、その開放位置から始動されたサーボ液圧式の弁７０を介して低圧側のリターンフロー（図４に図示されていない燃料タンクに通じている）内に流入する。

流過横断面７７若しくは７８を介して行われる差圧室１７の放圧によって、圧力伝達器１１の伝達比に応じて高圧室１９内で増圧が行われる。この高圧室１９は、図４の実施例ではノズル室として働く。高圧室１９及び制御室２０は、ばね８２によって負荷された第２のシールスリーブ８１を介して互いに分離されているので、燃料のオーバーフロー（溢流）が行われることはない。高圧室１９内の増圧に基づいて、この高圧室１９内に侵入した圧力伝達ピストン１４に作用する圧力が著しく上昇する。上昇した燃料圧は、噴射弁部材８０に形成された加圧ショルダに作用し、この加圧ショルダは、ノズルばね２７のばね力に抗して制御室２０内に侵入、つまり開放する。燃料通路８３を介して、高められた伝達圧力で負荷された燃料が圧力伝達器１１の高圧室１９から環状ギャップ８４内に流入する。噴射弁部材８０が座部から離れることによって開放される噴射開放は開放されるので、高圧室１９から、燃料通路８３及び環状ギャップ８４を介して燃料が、自己点火式の内燃機関の燃焼室２６内に噴射されるようになっている。

作業室の上端部における高圧シールされた接続部を備えた増圧器を有する燃料インジェクタの部分的な断面図である。 制御管路区分が高圧シールされたガイド内に受容されている、増圧器を有する燃料インジェクタの部分断面図である。 圧力伝達ピストンに部分的に形成された、シール座部を形成するピストン部材を備えた増圧器を有する燃料インジェクタの変化実施例を示す部分的な断面図である。 サーボ液圧制御式の３／２方向制御弁を介して制御される増圧器を有する燃料インジェクタの部分断面図である。

符号の説明

１ 燃料噴射装置、 ２ 高圧リザーバ、 ３ 高圧管路、 ４ インジェクタ本体、 ５ 切換弁、 ６ 流入側の切換弁、 ７ 低圧側のリターンフロー、 ８ 第１のケーシング部分、 ９ 第２のケーシング部分、 １０ インジェクタケーシング、 １１ 圧力伝達器若しくは増圧器、 １２ 作業室、 １３ 分岐部、 １４ 圧力伝達ピストン、 １５ 第１の端面側、 １６ 第２の端面側、 １７ 差圧室、 １８ 戻しばね、 １９ 高圧室、 ２０ 制御室、 ２１ 流入絞り、 ２２ ノズル室流入部、 ２３ ノズル室、 ２４ 噴射弁部材、 ２５ 噴射開口、 ２６ 燃焼室、 ２７ ノズルばね、 ２８ ピン、 ２９ 放圧管路、 ３０ 流出絞り、 ３１ 中央の制御管路、 ３２ 突き合わせ部、 ３３ 高圧シール接続部、 ３４ ピストン付加部、 ３５ 第１のケーシング部分の凹部、 ３６ シールスリーブ、 ３７ シール部、 ３８ 当て付けばね、 ３９ 第１のシールスリーブの支持面、 ４０ 通路、 ４１ 横方向開口、 ４２ ガイド区分（シールスリーブのセンタリング）、 ４３ オーバーフロー管路、 ５０ 高圧シールされたガイド、 ５１ 第１のディスク、 ５２ 第２のディスク、 ６０ ピストン部分、 ６１ シール座部、 ６３ ガイド室、 ６４ ガイド面、 ７０ サーボ液圧制御式の３／２方向制御弁、 ７１ 弁体、 ７２ 貫流孔、 ７３ 低圧側のリターンフロー、 ７４ 同軸ピストン、 ７５ 支持面、 ７６ プリロードばね、 ７７ 第１の流出横断面、 ７８ 第２の流出横断面、 ７９ 端面側の噴射弁部材、 ８０ 噴射弁部材、 ８１ 第２のシールスリーブ、 ８２ ばね、 ８３ 燃料通路、 ８４ 環状ギャップ、 ＶＱ１ 第１の制御縁（第１の弁横断面）、 ＶＱ２ 第２の制御縁（第２の弁横断面）、 ＮＤ 低圧側のリターンフロー

Claims (18)

1. 高圧源（２）に接続された燃料噴射装置（１）であって、複数の部分より成るインジェクタ本体（４；８，９，１０）を備えており、該インジェクタ本体内に差圧室（１７）を介して操作可能な圧力伝達器（１１）が収容されており、該圧力伝達器（１１）の圧力伝達ピストン（１４）が、作業室（１２）を差圧室（１７）に対して仕切っていて、燃料噴射装置（１）が切換弁（５，７０）を介して操作されるようになっている形式のものにおいて、
   圧力伝達ピストン（１４）を貫通して延在する中央の制御管路（３１）が設けられており、該中央の制御管路（３１）によって、圧力伝達器（１１）の差圧室（１７）内の圧力が変化せしめられるようになっていることを特徴とする、内部で制御管路を有する増圧式燃料噴射装置。
2. 中央の制御管路（３１）が、圧力伝達器（１１）の作業室（１２）を通って延在していて、この作業室（１２）に対して、高圧シール接続部（３３，５０，６１）を介してシールされている、請求項１記載の燃料噴射装置。
3. 中央の制御管路（３１）が、インジェクタ本体（４；８，９，１０）の左右対称軸線に対して実質的に同軸的に延在している、請求項２記載の燃料噴射装置。
4. 中央の制御管路（３１）が、圧力伝達ピストン（１４）の左右対称軸線に対して実質的に同軸的に延在している、請求項１記載の燃料噴射装置。
5. 圧力伝達ピストン（１４）が、中央の制御管路（３１）の管路区分（３４，６０，７４）を有しており、該管路区分を通って、圧力伝達器（１１）の作業室（１２）内で中央の制御管路（３１）を成す通路（４０）が延在している、請求項４記載の燃料噴射装置。
6. 前記通路（４０）が、インジェクタ本体（４；８，９，１０）の第１のケーシング部分（８）内の凹部（３５）内に開口しており、該凹部（３５）がオーバーフロー管路（４３）を介して切換弁（５，７０）に接続されている、請求項４記載の燃料噴射装置。
7. 中央の制御管路（３１）の管路区分が、環状のピストン付加部（３４）として構成されている、請求項５記載の燃料噴射装置。
8. 中央の制御管路（３１）の管路区分が同軸ピストン（７４）として構成されていて、この同軸ピストン（７４）に対して相対的に圧力伝達ピストン（１４）が可動である、請求項５記載の燃料噴射装置。
9. 中央の制御管路（３１）の管路区分（３４）に、この管路区分（３４）に対して相対的に可動な、ばね負荷されたシールスリーブ（３６）が受容されており、該シールスリーブ（３６）を介して作業室（１２）の高圧シール（３３）が形成されている、請求項５記載の燃料噴射装置。
10. 前記管路区分（３４）が高圧シールされたガイド区分（５０）を有しており、該ガイド区分（５０）がインジェクタ本体（４；８，９，１０）の第１のケーシング部分（８）内でガイドされている、請求項５記載の燃料噴射装置。
11. 圧力伝達ピストン（１４）内に、この圧力伝達ピストン（１４）によって包囲された、中央の制御管路（３１）の管路区分を形成するピストン部分（６０）が可動に受容されており、このピストン部分（６０）のヘッド領域に高圧シール接続部を成すシール面（６１）が形成されている、請求項５記載の燃料噴射装置。
12. シールスリーブ（３６）がばね部材（３８，７６）によってインジェクタ本体（４；８，９，１０）に当て付けられていて、該ばね部材（３８，７６）が、管路区分（７４）で支えられているか、又は圧力伝達ピストン（１４）の端面側（１５）で支えられている、請求項９記載の燃料噴射装置。
13. 中央の制御管路（３１）の管路区分に形成されたピストン部分（６０）が液圧式に作用する面を有していて、該ピストン部分（６０）が、作業室（１２）内に受容された液体によって、高圧シール接続部（６１）に作用しながら、圧力伝達器（１１）の作業室（１２）の制限面に当て付けられるようになっている、請求項５記載の燃料噴射装置。
14. 流出横断面（７７，７８）が、中央の制御管路（３１）に通じる差圧室（１７）のストロークに関連して制御可能である、請求項５記載の燃料噴射装置。
15. 差圧室（１７）内の圧力変化が制御室（２０）を介して行われ、この制御室（２０）内に第１の流出横断面（７７）が開口している、請求項１４記載の燃料噴射装置。
16. 第２の流出横断面（７８）が、第１の流出横断面（７７）の横断面よりも大きい、請求項１４記載の燃料噴射装置。
17. 切換弁（５）が３／２方向制御弁として構成されている、請求項１記載の燃料噴射装置。
18. 切換弁（７０）がサーボ液圧制御式の３／２方向制御弁として構成されている、請求項１記載の燃料噴射装置。

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