JP2645264B2 - 内燃機関用燃料噴射装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、請求の範囲第１、15および18項の前文に記
載したタイプの内燃機関用燃料噴射装置に関するもので
ある。

内燃機関用燃料噴射装置は極めて一般的であり、多く
の種々異なる形態にて実際の製品で利用されているが、
これらの形態は種々異なる欠点を有する。

ディーゼル燃料の直接的噴射およびいわゆる予備燃焼
室プロセスにおける噴射には、カムにより作動されるプ
ランジャもしくはピストンを有するポンプが一般的に用
いられている。上記カムは、クランク軸により直接駆動
されるカム軸に配置されている。噴射量の調節は、ピス
トンもしくはプランジャに機械加工された制御エッジに
より行なわれる。このタイプのポンプは、内燃機関もし
くはディーゼルエンジンの全クランク通路にわたり高い
操作動力を必要とし、そのため電子的に制御できない。

これに対して、本発明のタイプの噴射装置は、電子制
御により調整することができる。このタイプの公知の噴
射装置の構造を、燃料を噴射ノズルに供給する圧力衝撃
装置の典型的な圧力特性を示す第２図および第３図との
関連で、第１図を参照して以下に説明する。

燃料は、燃料タンク（１）から燃料ライン（５）へ約
３〜10バールの圧力にて燃料ポンプ（２）により供給さ
れる。そのため、圧力調整器（３）および緩衝装置
（４）が前記ラインに配置されている。たとえば、電磁
作動される閉止弁（６）をライン（５）の端部に配置
し、ポンプ（２）により加速された燃料を、前記弁が開
放した際に、閉止弁を介し燃料タンク（１）へ戻すよう
になっている。この閉止弁（６）の急激な閉鎖は、ライ
ン（５）およびライン（７）を流通する燃料の運動エネ
ルギーを圧力エネルギーに変換する。このように発生し
た圧力衝撃の強度は、約20〜80バールであり、このこと
は換言すれば、ライン（５）（これは振動ラインとも呼
ばれる）においてポンプ（２）により発生する流動圧力
の約10倍となることを意味する。閉止弁（６）にて発生
した圧力衝撃は、加速された燃料を噴射ノズル（10）を
介し噴出させるために使用される。この噴射ノズル（1
0）は、圧力ライン（９）を介して、閉止弁（６）およ
びライン（５）に接続されている。

この公知の燃料噴射装置は、電子的に制御できる。す
なわち、電磁制御可能な閉止弁を用いて、閉止弁（６）
に接続された電子制御ユニット（８）により制御するこ
とができる。

閉止弁（６）の急激な閉鎖の際に、圧力ライン（５）
で発生した圧力衝撃は、ライン（５、７および９）中を
圧力波として音速では移動し、ライン（５および９）に
おける圧力波のエネルギーをノズル（10）からの燃料の
噴出に用いることができる。振動ライン（５）内を伝播
する圧力波は、ポンプ（２）の出口で反射されて閉止弁
を（６）まで復帰移動する。この直接的な圧力衝撃期の
継続時間は、圧力波が振動ライン（５）中を移動する継
続時間に一致し、噴射ノズル（10）における圧力の継続
をもたらす。この直接的な圧力衝撃期の後、振動ライン
中を往復移動する残留圧力エネルギーは、振動ライン
（５）中に留まる。第２図は、緩衝装置（４）がライン
（５）に配置されない場合の振動ラインにおける圧力衝
撃の典型的な時間的プロフィルを示す。この圧力特性
は、最大エネルギーを有する一次圧力波と、その後の順
次減少するエネルギーを有する二次圧力波によって特徴
づけられる。これらの圧力波は、いずれも基本的に噴射
をもたらしうる。しかしながら、これらの圧力波の順序
は、このシステムの操作頻度を制限する。このため、定
められた操作条件中で効率化を図るために、二次圧力波
が抑制される。振動ライン（５）に配置された緩衝装置
（４）は、すべての二次圧力波を抑圧するものである。
対応する圧力特性を第３図に示す。この図面は、僅かな
残留する小波を除き、二次圧力波が、連続する一次圧力
波の間で抑制されることを明瞭に示す。

電子制御することができない前述した燃料噴射装置と
対比して、第１〜３図に示した公知の燃料噴射装置は、
電子制御が可能な点で優れており、噴射圧力の特性は基
本的に内燃機関の回転速度に依存しないようになってい
る。圧力衝撃装置における急激な圧力上昇および圧力低
下によって燃料噴射器の急速な開閉およびそれによる充
分な燃料噴霧過程を得ることができる。

上述した燃料噴射装置においては、圧力ラインで燃料
−液体カラムを加速するのに要するエネルギーを供給す
ると共に連続作動可能な吸気圧力装置を必要とするとい
う欠点がある。

この連続作動する吸気圧力供給は、圧力を一定レベル
に維持することが要求される。このために、ポンプ
（２）により搬送される過剰量の燃料が、戻しラインを
介し燃料タンク（１）に接続された圧力制御弁（３）を
介し放出される。この圧力放出は、エネルギー損失をも
たらすと共に、燃料温度の上昇に加え噴射弁（６）にお
ける圧力変動をもたらし、そのすべてが実質的に噴射過
程の精度に影響を及ぼす。さらに圧力制御弁（３）は、
安定的に操作しうるよう常に最少の放出量が要求され、
これもまたエネルギー損失をもたらす。噴出器（10）に
おける燃料の必要量は、エンジンの回転速度および噴射
すべき燃料の量に依存するので、圧力供給ユニットはア
イドリングの間に全負荷運転につき必要とされる量の燃
料を搬送せねばならない。このことは、比較的多量の燃
料を圧力制御弁（３）を介して放出せねばならなず、さ
らに全システムにおいて相応のエネルギー損失が生ずる
ことを意味する。

連続作動ポンプを有する上記噴射装置は、いわゆる吸
入マニホールド噴射モータにおける噴射にも適している
が、スパーク点火エンジンの燃焼室への直接的噴射には
適していない。なぜなら、この直接的噴射は相当高い圧
力レベルを必要とするからである。このことは、ポンプ
に連続的に要求される動力がもはや許容値以内に存在し
えないことを意味する。また、処理すべき高圧力のため
に、ポンプが自動車用エンジンとしては許容しえない寸
法および重量となることを意味する。

このため、連続作動する噴射装置を製作することがか
つて企画された。これらの噴射装置は、噴射過程に要す
る圧力を永久的に利用しえず、噴射過程に必要とされた
時点あるいはその直前でしか利用しえない。このタイプ
の装置は、たとえば西ドイツ特許公報第598,918号にお
いて知られる。この公知の装置は、大型の電磁石を備え
ている。この電磁石は励起された際に、ロータに接続さ
れたプランジャを変位空間中へ圧入し、ノズルを介し燃
料を内燃機関の燃焼室に噴射させるようになっている。
閉止弁は噴射過程の直前に閉鎖され、次いで閉止弁は燃
料吸入しないよう変位空間をシールする。この公知の装
置は、直接的噴射に要する高圧力レベルが極めて大きい
電磁石の使用を必要とするという重要な欠点を有してお
り、そのため、装置全体が大きいスペースを必要とする
と共に極めて低能率であり、自動車におけるエンジンに
対しては適していない。

この公知の燃料噴射装置は、その構造をより小型化す
るためにその後にさらに改良された。かかる噴射装置
は、東ドイツ特許公報第120,514号および東ドイツ特許
公報第213,472号において公知である。これらの装置
は、運動エネルギーを蓄積するシステムによって作動す
る。このために、電磁石のロータおよび燃料−液体カラ
ムを、ノズルを介する燃料の噴射に要する圧力が蓄積さ
れる前に、長い距離にわたり加速することが示唆されて
いる。これらの公知の装置は、固体−エネルギー蓄積原
理に従って作動するポンプ−ノズル装置とも称される。

東ドイツ特許公報第120,514号によれば、送出プラン
ジャが侵入する燃料送出空間の第１部分には、軸線方向
に延びる溝部が設けられている。その後の燃料送出空間
の第２部分における実質的な圧力蓄積なしに、これらの
溝部を介して、燃料を放出することができる。この第２
部分には、燃料放出溝部は設けられていない。

かくして送出プランジャは、非圧縮性燃料により減速
されて圧力蓄積を燃料内に生ぜしめ、これにより噴射弁
の抵抗に打勝って燃料の噴射を生ぜしめる。このシステ
ムの１つの欠点は、送出プランジャが送出シリンダの閉
鎖セクションに侵入する際に、噴射過程に要する圧力蓄
積に対して不利に作用する高圧力損失が不利な空隙状態
（すなわち大きい空隙幅および小さい空隙長さ）によっ
て生ずるという点にある。西ドイツ特許公報第213,472
号によれば、衝撃体を送出シリンダ内に配置することが
示唆されており、その結果比較的大きい空隙幅にも拘ら
ず、圧力損失が許容レベルに維持されるようになってい
る。しかしながら、この場合には、衝撃が衝撃部材の過
度の磨耗をもたらすという欠点がある。この衝撃体は、
衝撃により、燃料に伝達される長手方向の振動が与えら
れ、そのために生じる高周波数の圧力振動が噴射過程に
悪影響を及ぼす。

上記両タイプの固体−エネルギー蓄積噴射装置の重大
な１つの欠点は、燃料の噴射を限られた程度しか制御し
えないという点にあり、これは換言すればエンジンの要
求に対し限られた程度しか適合しえないことを意味す
る。

ヨーロッパ特許公開公報第174,261号は、噴射ノズル
を介して燃料を内燃機関に噴射する装置を紹介してお
り、該装置では、燃料を加速するポンプと燃料を遅延さ
せる装置とを備えた圧力衝撃装置によって燃料が供給さ
れるようになっている。前記衝撃装置は、加速燃料の運
動エネルギーを急激に衝撃波に変換させて噴射ノズルを
介し燃料を噴射させるように作用しする。このポンプ
は、間歇作動する往復ポンプとして構成されている。燃
料タンクへの燃料の戻りは、開放燃料循環システムで行
なわれる。しかしながら、この公知の装置は自由に制御
することができない。また、この種の開放循環システム
は過度に高いエネルギーを必要とする。

本発明の目的は、エンジンの状態とは無関係に、少な
い使用エネルギー燃料を極めて迅速かつ精密に噴射しう
るような冒頭に記載したタイプの内燃機関用燃料噴射装
置を提供することにある。

この目的は、請求の範囲第１項、第15項および第18項
の特徴部分により達成される。本発明の有利な他の特徴
についてはサブクレームに記載する。

本発明によれば、噴射過程に必要とされる量の燃料
を、エンジン状態に応じて、時間かつ量に関して要求さ
れる限り、利用できるようにすることが示唆されてい
る。

従来技術による連続的な吸気圧力供給は、間歇作動す
る燃料加速ポンプを用いることにより不要となり、その
すべてが噴射装置のエネルギー要求に関し積極的なファ
クターとなる。エネルギーの利用は、本発明によれば、
加速ポンプのための１つの共通制御装置を用いており、
さらにたとえば電磁作動しうる閉止弁の形態で電気的に
作動しうる遅延装置を用いて最適化される。

電磁作動しうる往復ポンプには、好ましくは間歇作動
の燃料加速ポンプが使用される。前記ポンプの代わり
に、圧力衝撃装置の内部で燃料を加速するダイヤフラム
ポンプを用いることもできる。また、電磁ポンプ駆動部
の代りに、電気力学的駆動部、機械的駆動部または圧力
部材による駆動部を用いることもできる。

ポンプおよび遅延装置の共通の始動は、ポンプおよび
遅延装置の制御時間を互いに最適に適合しうるだけでな
く、各燃料要求に応じて噴射過程を制御することもでき
る。前記制御は、モータの操作条件とは完全に独立して
いる。

本発明は、遅延装置が閉止弁として構成される第１〜
３図で上述した噴射装置に基づいてなされたものであ
る。本発明は、閉鎖噴射システムを設けて閉止弁を往復
ポンプの送出プランジャの背後における入口チャンバに
接続することにより有効に実現される。さらに閉鎖噴射
システムの往復ポンプは電磁駆動部もしくはソレノイド
駆動部をも備えており、往復ポンプと電磁閉止弁とを１
つの共通な電子制御ユニットにより最適に操作すること
ができる。

この閉鎖噴射システムに用いられる往復ポンプは、そ
の構造およびその始動に関して特に簡単に構成されてお
り、送出プランジャが電磁石のロータと共に１つのユニ
ットを形成する。これにより、プランジャ両端面の同一
寸法を何らを損なうことなしに、プランジャの加速を可
能にする。

閉鎖噴射システムの１つの顕著な利点は、事前の噴射
サイクルに際し、噴出された所定量の燃料のみを燃料タ
ンクから加速ポンプまで送り出せば良いという点にあ
る。開放噴射システムと比較し、閉鎖噴射システムにお
ける加速ポンプは、より少ないエネルギーでもって燃料
タンクから燃料を供給すれば良く、これは全システムの
エネルギー要求に関し有利なファクターとなる。閉鎖噴
射システムは、さらに、開放噴射システムよりも、実質
的に良好な閉止弁の急激閉鎖に際し生ずる圧力衝撃を用
いる。圧力衝撃の一部は、戻しラインを介して燃料タン
ク中に放出されるが、図１に示すような開放噴射システ
ムでは使用されない。圧力衝撃のこの部分は、本発明に
よる閉鎖噴射システムにおいてポンププランジャの後部
側に加えられ、噴出燃料まで移動する。この手段は、噴
射システムの全エネルギー要求に有利に作用し、燃料加
速ポンプの相応に小さい構造を所要に応じ選択しうるこ
とを意味する。

本発明による１つの共通ハウジングにおける往復ポン
プおよび閉止弁の配置は、さらに構造寸法の著しい減少
および噴射装置の簡単な構造を可能にする。特に、閉止
弁をソレノイドとして構成する場合に簡単な構造とな
る。変形例として、ベルヌーイ効果に基づいて構成され
た部材を含む純機械的構造を有すると共に外部エネルギ
ー供給を必要としない閉止弁を設けることもできる。

ポンプおよび遅延装置の共通電子制御を必要とない本
発明による燃料噴射装置の実施例としては、請求の範囲
第24〜34項に記載したように、往復ポンプ自体を遅延装
置として構成したものがある。本発明は、固体−エネル
ギー蓄積原理に従う燃料噴射装置を開示する。燃料の戻
しが往復ポンプの第１ストロークセクションで生じ、次
いでその後のストロークセクションにて圧力蓄積が生ず
る冒頭記載の従来技術と比べ、本発明は、往復ポンプの
エネルギーを全送出ストロークに沿って閉鎖送出空間に
蓄積すると共に噴射ノズルを介する噴射に必要な圧力エ
ネルギーを、圧縮された燃料の放出が閉止弁により急激
に停止されるように蓄積することを示唆する。この閉止
弁は、好ましくは、電磁駆動部により実現され、弁およ
びポンプを１つの共通な電子制御回路により所定通り制
御することができる。本発明により実現される固体−エ
ネルギー蓄積原理の１つの利点は、プランジャの加速を
意味するエネルギー蓄積過程が、圧力の顕著な上昇なし
にプランジャのプリストロークの継続時間に制御されう
るという点にある。噴射時間および噴射シーケンスは、
各エンジン条件に応じ、可変のプランジャのプリストロ
ークを変えることによって、必要に応じて調整すること
ができる。また、それらは、ポンプの駆動磁石を、ポン
プへの燃料供給に際し閉止弁を閉鎖した後に、異なる継
続時間で切換えかつこれらの継続時間に種々異なる高さ
まで励起することによって、必要に応じて、調整するこ
とができる。個々の場合に要求される圧力特性は、すべ
て送出プリストロークとその後の励起された閉止弁磁石
により行なわれる変位期とを任意に組み合わせることに
より実現することができる。

さらに本発明は、弁の急速な上昇、制御可能な開放時
間と急速な落下、一定の上昇および落下時間および微小
なエネルギー要求が確保されるよう構成された本発明に
よる噴射装置のための電磁閉止弁の始動方法を提供す
る。対応する特徴を請求の範囲第38〜39項に記載する。

以下、添付図面を参照して本発明を実施例によりさら
に詳細に説明する。

第１図：慣用の燃料噴射装置の略図、 第２図および第３図：第１図の装置による燃料の噴出の
際の特徴的な圧力特性図、 第４図：開放燃料循環システムにて燃料を燃料タンクに
戻す燃料噴出装置の一実施例の略図、 第５図：閉鎖燃料循環システムを備えた本発明による燃
料噴射装置の第２実施例の略図、 第６図：第５図による装置の実施例の略図、 第７図：装置の本質的部材の均一構成を有する第６図に
よる装置の実施例の略図、 第８図：送出プランジャおよび閉止弁を同一材料で作成
した本発明による燃料噴射装置の実施例の略図、 第９〜11図：第一材料よりなる第８図の装置の送出プラ
ンジャおよび閉止弁の構成を示す実施例の略図、 第12図：燃料加速ポンプ、閉止弁および噴射ノズルに対
する圧力ラインの逆止弁に関し、同様の構成を有する本
発明による燃料噴射装置の実施例の断面図、 第13図:90゜回転させた第12図による装置の断面図、 第14図：振動ラインに配置された緩衝装置の構造図、 第15図：ノズルを介し噴出させた燃料の調整圧力特性を
生ずる閉止弁の好適実施例を示す略図、 第16図：第15図の装置により得られる噴出燃料の圧力特
性図、 第17図：燃料システムとは別途に形成される圧力衝撃装
置を備えた本発明による燃料噴射装置の変形例の略図、 第18図：本発明による燃料噴射装置のさらに他の実施例
の略図、 第19図：本発明による燃料噴射装置の閉止弁を電子制御
する回路図。

従来技術を説明するため、最初に第１図〜第３図につ
いて説明する。

本発明による燃料噴射装置の実施例については第５図
〜第18図に示し、そこでは同じ参照符号が同じ構造部品
に対して使用されている。

第４図に示した燃料噴射装置の実施例は、燃料タンク
（２）から燃料を吸入すると共に圧力ライン（４）を介
して噴射ノズル（５）に接続された振動ライン（３）に
おいて燃料を加速するための電磁駆動部を備えた往復ポ
ンプ（１）に基づいてる。電磁弁として構成されかつ閉
止弁（６）に接続されて燃料タンク（２）に通ずる戻し
ライン（７）を流通する燃料の量を制御する閉止弁
（６）が、振動ライン（３）と圧力ライン（４）との間
の分枝ラインに配置されている。閉止弁（６）および往
復ポンプ（１）の始動は、電磁弁（６）の励起コイルお
よび往復ポンプ（１）の駆動電磁石の１つのコイルに接
続された１つの共通電子制御ユニット（８）介して行な
われる。さらに逆止弁（return valve）（９）が吸入ラ
イン（10）に配置され、このライン（10）は振動ライン
（３）の端部をポンプ側にて燃料タンク（２）に接続さ
れている。

往復ポンプ（１）は、コイル通路に配設されたロータ
（12）を備えた磁気コイル11）を有しており、該ロータ
は円筒体（たとえば固形体）として構成され、トロイダ
ルコイル（11）の中心長手軸線に対して平行に延びるハ
ウジング中の孔部（13）に案内される。このロータは、
第４図に示したように、該ロータがその後部壁面部にお
いてハウジングにおける孔部（13）の左側端部に当接す
る停止位置まで、圧力バネ（14）により付勢される。ま
た、このロータ（12）の他方の壁面部は、バネ（14）に
より応力が加えられており、ポンプ（１）のハウジング
壁部に対し孔部（13）の右側端部にて当接する。バネの
圧力が加えられているロータ（12）の端面は、ピストン
ロッド（15）に堅固に接続され、このピストンロッドの
自由端部にはプランジャ（16）、特にポンプ（１）の送
出プランジャが取付けられている。このプランジャは、
振動ライン（５）の内壁部に沿って案内され、好ましく
はこの内壁部に対しシールされる。ピストンロッド（1
5）は、ポンプハウジング内の孔部に侵入し、その直径
はロータ（12）を案内する孔部の直径よりも小さい。

吸入ライン（10）は、送出プランジャ（16）の外表面
の前側にて振動ライン（３）中に連通している。送出ラ
イン（10）における逆止弁（９）は、バネにより押圧さ
れる弁部材としての球体を備えている。この球体とバネ
は、送出プランジャ（16）がその吸入ストロークを行な
って燃料タンク（２）から吸入する際に、すなわち第４
図におけるプランジャ（16）がその移動を左方向に行な
う際に、上昇し、逆止弁が開放するようになっている。
この状態は、磁石（11）を励起させると共にロータ（1
2）をバネ（14）によりその静止位置まで戻した際に生
ずる。他方の状態、すなわち電磁石が励起して第４図の
右方向へプランジャが移動する際に生じるプランジャ
（16）の送出ストロークにおいては、逆止弁（９）の弁
部材はその閉止位置まで移動し、振動ライン（３）と燃
料タンク（２）との間の接続を遮断する。振動ライン
（３）に存在する一定量の燃料は、プランジャ（16）の
送出ストロークにより加速され、戻しライン（７）まで
移送されると共に、そこからこの戻しラインを介し閉止
弁（６）の開放期間中に燃料タンク（２）まで戻され
る。閉止弁の開放状態の継続期間は、制御装置（８）に
より予め定められている。このことは、上記期間中に、
燃料の加速が主としてライン（３および７）で行われか
つ燃料圧力がこの過程で極めて低くなり、その結果従来
通り液圧閉鎖されるノズル（５）がノズルを介して燃料
を噴出させえない閉鎖位置となることを意味する。

振動ライン（３）（および戻しライン（７））におけ
る一定量の燃料が、実際のエンジン状態に応じた制御ユ
ニット（８）の制御により予め定められた加速値に達す
ると、閉止弁も制御装置（８）の制御により閉鎖され
て、ライン（３および４）を流通する燃料の運動エネル
ギーが圧力衝撃エネルギーに急激に変換される。このエ
ネルギーの大きさは、ノズル（５）の閉鎖抵抗に打勝っ
て燃料をノズル（５）から噴出させるのに充分な大きさ
となる。

第４図による噴射装置は、多量の燃料が送出プランジ
ャ（16）の加速ストロークに際しライン（７）を介して
燃料タンク（２）まで戻されると共に、プランジャ（1
6）の吸入ストロークに際して燃料タンク（２）から抜
取られる開放システムとなっている。一方、第５図に示
した本発明による噴射装置は燃料がポンプ（１）まで循
環される装置を示している。この装置では、以前の噴射
過程においてノズル（５）を介して噴出された所定量の
燃料に相当する量の燃料のみが送出プランジャ（16）の
吸入ストロークで燃料タンク（２）から吸上げられる。
この種の閉鎖システムは、より少量の燃料を移動させれ
ば良いので、開放システムよりも、ポンプ（１）からの
駆動エネルギーが少ない。さらに１つの決定的な利点
は、閉止弁の急激な閉鎖に際し戻しライン中に挿入され
る噴射過程のための圧力衝撃のエネルギーも利用される
という点にある。

第５図による噴射装置は、ライン（７）が閉止弁
（６）から送出プランジャ（16）の後側（吸入側）まで
延びる点、逆止弁（９）と同期して切換えられる点およ
びプランジャの前側（送出側）をプランジャの後側（吸
入側）と接続する逆止弁（17）が逆止弁（９）の他に設
けられている点において、第４図の噴射装置とは相違す
る。逆止弁（17）は、送出プランジャ（16）の送出スト
ロークに際しその閉鎖位置となるように設計され、した
がってプランジャの前側と後側との間の流体補充が行な
われる。

第４図による吸入ライン（10）は、第５図においては
第２逆止弁（17）を振動ライン（３）と接続するライン
セクション（18）により置換され、逆止弁（17）の他端
部はラインセクション（18′）によりライン（７）に接
続されている。機能的に第４図の逆止弁（９）に対応す
る第１逆止弁（９）を配置したラインセクション（19）
は、ライン（７）から分枝されてタンク（２）中へ伸び
ている。

送出プランジャ（16）の加速もしくは送出ストローク
においては、振動ライン（３）において加速された燃料
は、閉止弁（６）が開放するとライン（７）を介しプラ
ンジャ（16）の背後の吸入チャンバに流入する。逆止弁
（９）は、ライン（７）を流動する流体によりその閉鎖
位置を維持する。一方、第２逆止弁（17）は両側におい
て（すなわちライン（７）およびライン（３）にて）同
じ圧力を有し、この第２逆止弁のバネ部材は、その弁部
材を閉鎖位置に維持する。さらに両逆止弁（９および1
7）も、閉止弁（６）が急激に閉鎖されるとその閉鎖位
置を維持する。弁（６）の閉鎖に際し発生した圧力波
は、第４図の実施例と対比して、弁と送出プランジャの
前側との間を移動するだけでなく弁（６）と送出プラン
ジャ（16）の後側との間をもライン（７）を介して移動
する。この圧力成分がプランジャの前側における振動ラ
イン中の圧力成分に加えられて、弁（６）の閉鎖により
燃料に生じた全圧力をノズル（５）からの燃料の噴出に
使用することができる。このようにして得られたエネル
ギーを利用する噴射システムは、ポンプ（１）の寸法を
減少させ或いはポンプ（１）の駆動磁石に対する電流導
入を減少させることができる。

プランジャ（16）の有効表面（すなわち前記プランジ
ャの前端面および後端面）は、一方の端面にピストンロ
ッドが配置されているために異なる寸法を有し、そのた
め、異なる圧力がプランジャ（16）の両側にて生ずる。
この圧力差は、ライン（18′）に接続された蓄圧機（2
0）によって補なわれる。

プランジャ（16）の送出ストロークでは、燃料は、ラ
インセクション（18および18′）を介してプランジャの
後側から振動ライン（３）中に、逆止弁（17）を開放す
ることなく流入する一方、極く少量の燃料を燃料タンク
（２）から抜取る。この少量の燃料は、ノズル（５）を
介して噴出される燃料の量に対応する。

第５図に示した燃料噴射装置の一実施例を第６図に示
す。この噴射装置は、送出プランジャが駆動用電磁石の
ロータと一体になっているので、蓄圧機（20）なしで作
動する。このことは、プランジャの両端面が等しい大き
さであって、プランジャの両側における圧力が等しいこ
とを意味する。

第６図におけるロータは、送出プランジャと同じ材料
から作成されている。かかる構成は、図示された実施例
のように、第５図によるピストンロッド（15）を設けた
送出プランジャ（16）が省略されることにより達成され
る。開口部（21）をポンプハウジングにおけるロータの
後側のロータ孔部（13）の延長部に形成し、ライン
（７）を前記開口部に接続する。第６図に示した装置の
作用は、その他の点では第５図の装置に対応する。これ
は、弁（６）の閉鎖に際しライン（７）に導入される圧
力エネルギーが、送出プランジャとして作用するロータ
（12）の後側に移動すると共に、この圧力エネルギーを
弁（６）の閉鎖により振動ライン（３）で発生する圧力
衝撃に加えて噴射ストロークに使用しうることを意味す
る。

第７図は、第６図に示した本発明による噴射装置の異
なる実施例を示している。これら２種の実施例の相違点
は、往復ポンプ（１）、閉止弁（６）および第２逆止弁
（19）がユニット構造として１つの共通ハウジング内に
配置されるという点にある。すなわち、逆止弁（19）
は、ロータ／送出プンランジャ（12）に一体化されてい
る。

ポンプ（１）および閉止弁（６）は、共通ハウジング
（22）内でハウジングの中心長手軸線上で互いに前後に
配置されている。ポンプ（１）と同様に、閉止弁（６）
にはコイル（23）を含む電磁駆動部を設け、これに対す
る電流は、閉止弁およびポンプのための共通制御ユニッ
トから供給される（ただし第７図には図示しない）。ポ
ンプ用のコイルと同様に、励起コイル（23）は、環状に
形成され、ハウジング（22）に堅固に接続されたフラン
ジ（24）によりハウジング（22）の嵌合凹部に保持され
る。ポンプ磁石のコイル（11）も、同様にフランジ（2
5）によりハウジング（22）の嵌合孔部に保持される。

フランジ（24）は、中心セクションをコイル（23）中
に延ばし、図面では矢印により示される振動ライン
（３）に接続された中心孔部（26）を有する。この孔部
（26）は、その内側端部が断面拡大され、この拡大によ
り形成された段部は、閉止弁電磁石のロータ（28）用の
復帰バネとして作用するバネ（27）の支持部を形成す
る。このロータは、ハウジング（22）の内側に配置され
た孔部に収容され、この孔部は、孔部（26）よりも大き
い断面積を有すると共に、より大きい拡大セクションを
有する。ロータ（28）は、中空体として構成され、孔部
（26）に面する側には孔部（26）の拡大部とほぼ同じ断
面積を有する凹部が設けられる。より小さい断面積を有
する中心孔部（29）がロータ（28）における凹部に接続
して設けられ、該中心孔部（29）と大直径の外側凹部と
の間の段部がバネ（27）の支持部を形成する。このバネ
（27）は、ロータ（28）が電磁石により励起されていな
い際に、第７図にて右方向にその静止位置まで押圧す
る。

ロータ（28）は、閉止弁（６）の弁部材を形成する。
このために、ロータ（28）の前側には、外周傾斜した面
が形成されている。このロータ（28）の面は、閉止弁電
磁石が励起された際に、ハウジング（22）内に、前記面
と対応するように形成された円錐状に延びる環状表面
（30）と係合するようになっている。ロータ／弁部材
（28）の内側における流路（29）は、弁座（30）と係合
しうる前側弁部材の外周傾斜面に多数の流路（31）を介
して延び、かくして開口部（31）を介する流体の放出を
防止する。閉止弁電磁石が励起されると、弁部材（28）
は、円錐状に延びる前側を弁座（30）から離反させ、そ
の開放位置となる。その結果、流体を、開口部（31）を
介して互いに対面する傾斜面の間の間隙部に送出し、さ
らにこの間隙部から、ポンプ（１）のロータ／送出プラ
ンジャ（12）の孔部（13）中に延びる孔部（32）へ供給
することができる。孔部（13）は、ハウジング（22）お
よびフランジ（25）の中央セクションに配置され、ロー
タ／プランジャ（12）は、圧力バネ（14）により、たと
えば第５図に示したようにその停止位置まで付勢され
る。プランジャ（12）のためにこの孔部（13）の一側
は、第７図による実施例では、振動ライン（３）の一方
の端部に接続されており、一方、他側は、フランジ（2
4）の孔部（26）に接続されている。

燃料タンク（２）から導出された送出ラインにおける
逆止弁（９）は、ハウジング（22）の孔部（33）に接続
され、この孔部（33）はロータ／プランジャ（12）用の
孔部（13）に連通しており、ここには連結用孔部（32）
も連通する。

ロータ／プランジャ（12）は中空状に設計され、この
ことは中心孔部を有することを意味する。このロータ／
プランジャ（12）は、第５図および第６図による装置の
第２逆止弁（17）の機能を果たす弁部材として構成され
ている。このロータ／プランジャ（12）における中心孔
部もしくは中空空間は、異なる断面積を持った３つのセ
グメントを有している。すなわち、孔部（32）の一側の
直径にほぼ対応する小直径を有し連結用孔部（32）に面
する第１セクションと、内部に弁部材（34）およびこの
部材に圧力を加えるバネ（35）が配置された大直径の第
２セクションと、前面側（第７図にて右側に位置する一
層大直径の第３セクションとを備えている。また、バネ
（35）のための保持リング（36）が、この第３セクショ
ンと第２セクションとの間の段部領域に挿嵌されてい
る。このバネ（35）は、圧縮バネであって弁部材（34）
を弁座に対し押圧する。この弁座は、ロータ／プランジ
ャ（12）の中心孔部における上記第１および第２セクシ
ョンの間に段部として形成されている。

第７図による噴射装置の機能は、第６図による装置の
機能に実質的に対応するので、詳細に説明した第６図の
記載を参照されたい。

第８図は、本発明による燃料噴射装置の閉止弁（６）
の機能を燃料加速ポンプ（１）用の駆動ソレノイドのロ
ータ（12）に一体化した例を示している。このロータ
は、送出プランジャとして構成されている。この図示し
た構成の機能は、第６図による装置とほぼ一致する。第
２逆止弁（19）は第８図には図示されていない。このよ
うに閉止弁機能をロータと一体化したので、たとえば第
６図の装置に設けられているような制御ユニット（８）
による送出プランジャにおける閉止弁機能を制御する必
要はない。このように、閉止弁機能をポンプ（１）の機
能に一体化することは、噴射装置の実質的に簡素化し、
材料の相当な減少をもたらす。

ロータ／プランジャ（12）は、剛性の円筒体として形
成されている。このロータ／プランジャ（12）の後端部
は、第８図におけるポンプハウジングの左側部分の孔部
（40）で支持される。ポンプハウジングの内部の右側部
分には、送出ストロークに際しプランジャ（12）の前側
端部を案内する同直径の追加孔部がもうけられている。
ロータ／プランジャ（12）の前端面には、中心凹部（4
1）が形成され、それはロータ（12）を復帰させるバネ
（14）の２個の支持部の一方をなす。バネ（14）の他方
の支持部は、送出側における孔部（43）とその後の狭い
孔部（44）との間の段部により形成される。その孔部
（44）には、振動ラインのポンプ側端部を接続する。前
記バネ（14）は、本発明による装置の前述実施例と同様
に圧縮バネとして構成されており、ロータ／プランジャ
（12）に押圧力を加えてこれを静止位置へ位置せしめ
る。この静止位置においては、プランジャの後面側が、
孔部（40）から小直径の孔部（45）への移行領域に形成
された段部の環状表面と当接する。この孔部（45）は、
振動ライン（３）に接続している。

大直径の追加孔部から小直径の孔部（43）への移行領
域における段部の環状表面（46）は、ロータ／プランジ
ャ（12）の前端面の停止面として機能し、本発明の前記
実施例における閉止弁（６）と同様の機能を奏する。こ
のことは、ロータ／プランジャ（12）が、静止位置にお
けるロータ／プランジャ（12）の前端面と環状表面（4
6）との間の距離により決定されるストローク距離ｘを
通過した後に、環状表面（46）に当接することを意味す
る。その結果、ロータ／プランジャ（12）により行なわ
れる燃料の加速が急激に中断されると共に流体の運動エ
ネルギーが圧力衝撃に変換される。この衝撃の強度は、
孔部（45）の領域にて振動ライン（３）に接続された噴
射ノズル（５）を介して燃料を噴出させるのに充分な程
度である。振動ライン（３）の他端部には、逆止弁
（９）を有する燃料吸入ラインが孔部（44）の領域で接
続されている。

送出プランジャ、ロータおよび閉止弁を一体化した構
成に関する他の実施例を第９〜11図に示す。これら実施
例においても、圧力衝撃の発生は、ロータ／送出プラン
ジャ（12）がｘの範囲のストローク距離を通過した後に
なされる。第９図による閉止弁機能は、第８図による実
施例と同様なプランジャストローク通路に配置された障
害物に対するロータ／プランジャの衝撃によって得られ
る。これに対し、第10図および第11図の実施例によれ
ば、この機能は、狭い孔部として形成された流れ障害部
の突然の閉鎖による燃料加速の急激な中断により実現さ
れる。

第９〜11図の実施例におけるロータ／プランジャ（1
2）の案内は、第８図と同様に、互いに軸線方向に離間
して配置された２個の孔部（40および41）により行なわ
れる。第９〜11図の実施例は、その他の点では第８図の
構成に基づいているが、第２逆止弁（19）が第７図に示
した本発明による装置の実施例と同様に中空部材として
形成されたロータ／プランジャに一体化されている点で
相違する。第７図および第９〜11図に示した装置の同じ
構成部品については、同じ参照符号を用いた。

第９図による実施例において、逆止弁（19）として構
成する弁部材（34）の内側表面は、ストローク距離ｘを
通過した後にロータ／プランジャ孔部（40および41）の
中心長手軸線に配置されたピン（50）に対して衝突す
る。この衝撃は、第８図との関連で前述した圧力衝撃を
もたらす。

第10図の実施例においては、燃料の加速は、狭空孔部
（51および52）として形成された障害部によって行なわ
れる。これらの孔部は、送出方向における孔部（41）の
前端部の領域に配置されてハウジング孔部（44）に接続
され、このハウジング孔部は振動ラインに接続されてい
る。第10図に矢印で示したように、ロータ／プランジャ
（12）の内部における燃料は、燃料の送出方向に対し垂
直に延びる孔部（51）を介し、ポンプハウジング内に送
出方向で上記孔部（51）から離間配置された孔部（52）
中へ流入し、そこから孔部（44）中へ流入し、最後に振
動ライン中へ流入する。ロータ／プランジャ（12）の環
状前端部がストローク距離ｘを通過すると直ちに、この
プランジャの球状前端部が半径方向開口部（51）を閉鎖
する。これにより燃料の加速が急激に停止されて圧力衝
撃が発生することを意味する。

第11図の実施例は、流れ障害部が中空ロータ／プラン
ジャの前面壁部に形成された開口部（53）の形態である
点において、第10図の実施例とは相違する。ストローク
距離ｘを通過した後、半径方向の外側開口部（53）を備
えたプランジャの前面壁部は、段部（46）に当接し、こ
の段部はプランジャの内部から孔部（44）への流体流れ
を急激に中断させる。その結果、流動する燃料の運動エ
ネルギーは圧力衝撃に変換され、噴射ノズルを介し燃料
を噴出させる。

第12図および第13図は、本発明による装置の他の実施
例を示している。この実施例では、閉止弁を液圧弁とし
て構成すると共に１つの共通ハウジング内にポンプ
（１）として合体させている。この特別な実施例におい
ては、振動ライン（３）も共通ハウジングに一体化され
ている。

電磁駆動部を有するポンプ（１）の機能および本質的
構造は、本発明による噴射装置の上記実施例と実質的に
対応するが、燃料吸入ラインはポンプハウジングに嵌合
する連結パイプ（60）に接続されている（第13図）。

この特別な実施例においては、閉止弁（６）を電磁的
に制御せずに、ベルヌーイ効果により所定の流速で自動
的に閉鎖することもできる。すなわち、加速期において
振動ライン（３）を流れる燃料は、間隙部（61）を介し
弁スペース（62）に達する。バネ（64）の適当な設計に
より調節しうる狭い環状間隙部を、弁錐体（63）とそれ
に対応する弁座との間に形成する。燃料はこの環状間隙
部を流れ、その際に、ベルヌーイの定理によりこの位置
における包囲空間よりも低い静圧力を発生する。環状間
隙部における静圧は、所定の流速において、弁錐体（6
3）が引っ張られて閉止弁（６）が急激に閉鎖するまで
減少し、その結果、噴射ノズルを介し燃料を噴出するの
に必要とされる圧力衝撃を発生させる。噴射ノズルに至
る圧力ラインを逆止部（65）の出口に接続し、この逆止
弁を第12図および第13図に示した構造組合せる。

弁（65）の弁錐体（66）は、圧縮バネ（67）により各
弁座に対し押圧されている。このバネ（67）は、振動ラ
イン（３）における圧力が所定値以下となった際に弁が
閉鎖して噴射ノズルを介し燃料を噴出させるように設計
されている。噴射弁に至る圧力ラインにおける気泡の形
成は、逆止弁（65）によって防止される。何故なら、こ
の逆止弁は、噴出圧力が低下した際に、噴射ノズルを介
し空気が導入されるのを防止すると共に燃料および空気
が圧力ラインに導入されるのを防止するからである。

第12/13図による実施例において、ロータ／送出プラ
ンジャ（７）には、半径方向スロット（68および69）が
設けられている。これらのスロットは、異なる深さを有
して実質的に円筒状のロータの全外周にわたって形成さ
れている。これらのスロットは、ソレノイドが配置され
た際に乱流の発生を防止すると共にエネルギー消費の減
少に貢献する。

第14図は、振動ライン（３）に配置しうる緩衝装置
（70）の好適実施例を示す。この緩衝装置（70）は、バ
ネにより加圧下に置かれる逆止弁より実質的に構成され
ている。このバネ（73）により加圧下に置かれる前記逆
止弁の弁プレート（72）は、より小さい直径の中央孔部
（74）を有する。この緩衝装置は、圧力波がポンププラ
ンジャの後側に対し衝突して反射された際に生じ、振動
ラインを中に逆移動する振動を減衰させる。

この実施例は、或る種の燃焼過程においては、各操作
サイクルに際し燃料を連続して短時間にかつ明確な量で
数回噴射するのに実用的である。個々の圧力ピーク間の
時間は、本発明によれば数1/10msec〜数msecの範囲であ
る。さらに、圧力ピークの程度は、必要に応じて変えて
も良い。この種の圧力特性は、より長い噴射継続時間が
必要とされる場合またはディーゼルエンジンの場合に特
に有利である。

このような圧力特性（第16図参照）は、閉止弁の反復
した複数回の短時間の閉鎖および開放により得ることが
できる。しかしながら、閉止弁本体のその座部に対する
限定的な衝突が行われる。そのため、閉止弁（６）の放
出断面は、閉鎖動作の間に交互に開放および閉鎖させる
ようにすることもできる。そのように構成された実施例
を第15図に示す。この弁は、電磁作動可能な弁として構
成され、電磁石の環状コイル（71）を収容するハウジン
グ（70）を備える。ソレノイドをロータ（72）は、弁部
材として構成される。このロータ（72）は、ハウジング
の中央孔部（73）に配置され、緊張バネ（74）によりそ
の停止位置まで圧縮されて、ロータ（72）をその後側表
面で、孔部（73）の１端部を形成する停止表面（75）に
当接させる。ロータ（72）は中空状に形成されている。
この中空部はロータの軸方向に亘って延びて、送出孔部
（77）とほぼ同じ断面積を有する中央孔部（76）を形成
する。送出孔部（77）の直径は、ロータ（72）に対向す
る端部において拡大されており、一方、同様の拡大開口
部をロータ（72）の後方端部においてその中央孔部（7
6）に形成する。孔部（77）の端部およびロータ（72）
の後報端部における拡大開口部により形成された段部
は、それぞれ緊張バネ（74）の支持部として機能する。
プランジャ型ロータまたは弁部材（72）の前端部には、
多数の半径方向スロット（78）が、軸線方向において互
いに離間した状態に形成されている。放出ライン（80）
と連通する環状溝部（79）を送出方向におけるロータ
（72）の前側において、ロータ用の孔部（73）に形成す
る。

励起電流がコイル（71）に流れると、ロータ／弁部材
（72）がハウジングの表面（75）に当接し、その結果燃
料は、送出孔部（77）から中心孔部（76）を介して放出
孔部（80）中へ流入する。コイル（71）の励起電流を遮
断すると、バネ（74）は弁部材（72）を閉鎖位置まで右
方向に押圧する。環状溝部（79）が閉鎖運動（72）に際
し先ず最初に閉鎖され、圧力衝撃が発生する。さらに弁
部材（72）が閉鎖動作を行うと、部材（72）に半径方向
に形成されたスロット（78）は、環状溝部（79）および
放出孔部（80）に順次に整列位置する。その結果、圧力
は、先ず最初に環状溝部（79）が閉鎖動作の進行に際し
プランジャ型部材（72）により再度覆われるまで減少す
る。得られる噴射圧力ピークの個数は、互いに離間して
軸線方向に配置された半径方向スロット（78）の個数に
より定まり、一方圧力ピークの順序は、スロット（78）
の軸方向の相対的な距離によって定まる。この種の閉止
弁で得られる典型的な圧力特性を第16図に示す。圧力ピ
ーク間における圧力上昇の程度は、弁部材（72）におけ
るスロット（78）の軸方向幅に依存する。

本発明による燃料噴射装置の他の実施例を第17図に示
す。この特別な実施例において、圧力衝撃装置は、燃料
吸入および噴出装置とは別に作成される。この圧力衝撃
装置は、第11図に示した種類の流体加速ポンプ（１）を
備え、閉止弁の機能は逆止弁（19）に一体化されてい
る。この圧力衝撃装置は、閉鎖システムとして構成され
ている。すなわち、振動ラインがポンプ吸入口および出
口に接続されており、適当な非圧縮性流体がこの回路を
循環するようになっている。この圧力衝撃装置は、ダイ
ヤフラム装置（90）を介し燃料噴出装置に接続されてい
る。この実施例においては、燃料タンク（２）に、また
噴射ノズル（５）にそれぞれ直列で接続された２個の逆
止弁（91および92）を備えており、これら２個の逆止弁
の間の分枝ラインがダイヤフラム装置（90）に接続され
ている。このダイヤフラム装置は、さらに、別に設けら
れた圧力衝撃装置の振動ライン（３）にライン（93）を
介して接続されている。これらの逆止弁（91および92）
のうち、燃料タンク（２）に隣接する逆止弁（91）は、
ダイヤフラム（30）が、圧力衝撃装置により上記したよ
うに発生した圧力衝撃により離脱した際に、ライン部分
（94）における燃料により、その閉鎖位置に移動するよ
う設計されている。一方、その燃料は、噴射ノズル
（５）に接続された逆止弁（92）を印加圧力により開放
させて、燃料をこのノズルを介し噴出させる。ダイヤフ
ラム装置（90）のダイヤフラムは、圧力衝撃の終了後に
その出発位置に復帰してライン部分（94）に減圧を発生
させ、これにより逆止弁（92）が閉鎖される一方逆止弁
（91）が開放され、燃料を燃料タンク（２）から吸入す
る。

第18図は、固体−エネルギー蓄積原理にしたがって作
動する本発明による燃料噴射装置の他の実施例を示す。

第18図による配置もポンプ（１）を備え、その設計は
第４図のポンプ（１）の設計に実質的に対応する。ただ
し、送出プランジャ（16）は、プランジャとロッドとに
分離されていない。このプランジャ（16）は、ロータ
（12）に直接接続されている。プランジャ（16）は、変
位空間（100）に侵入する。圧力ライン（101）の一端部
は変位空間（100）に接続され、圧力ラインの他端部は
噴射弁（５）に接続されている。

この圧力ライン（101）には、変位空間（100）の直ぐ
近傍における圧力ライン（101）の開始部において、燃
料供給部（103）が接続された開口部（102）が設けられ
ている。この燃料供給ライン（103）には、閉止弁（10
4）が配置されている。この閉止弁（104）は、ロータ
（106）に接続されたバネにより加圧される弁プレート
（105）を備える。このロータ（106）は、中央孔部（10
7）とこの中央孔部に対し垂直配置された孔部（108）と
を有する。閉止弁（104）は停止位置にて開放される。
これは、ロータ（106）が、燃料を、燃料タンク（図示
せず）から延びる供給ライン（103）の端部（図示せ
ず）から孔部（108）および（107）を介して弁プレート
（105）の周囲の圧力ライン開口部（102）まで流すこと
ができる位置までバネ（109）により、押圧されている
ことを意味する。

この実施例による噴射過程は次のように行なわれる。
圧力ライン（101）が燃料により完全に満たされると磁
気コイル（11）は適当な時点で励起され、この励起によ
りロータ（12）がその最終位置から加速され、それに伴
いプランジャ（16）が同様に燃料で満された変位空間
（100）に侵入する。プランジャ（16）により変位され
た燃料は、振動ライン開口部（102）と中央孔部（107）
と横孔部（108）とタンク側におけるライン（103）とを
流通する。閉止弁が所定時点で作動し、弁プレート（10
5）がその弁座に当接して弁を閉鎖する。これにより、
振動ライン開口部（102）を閉鎖させ、さらに燃料が変
位空間（100）／圧力ライン（101）から放出されないよ
うにする。次いでプランジャ（16）およびロータ（12）
は、急激に減速されて前記部材に蓄積された運動エネル
ギーを非圧縮性燃料へ解放する。この過程で圧力波が発
生し、これにより燃料は、従来のように液圧式およびバ
ネによる加圧式で構成された噴射弁（５）を介し圧力ラ
イン（101）から噴出する。

往復ポンプ（１）および閉止弁（104）の始動は１つ
の共通制御回路（図示せず）によって行なわれる。この
回路は、ポンプ（１）の磁気コイル（11）が弁（104）
の閉鎖後に所定時間にわたり励起し続けるよう設計され
ている。送出弁（104）およびポンプ（１）は、噴射燃
料の量およびその圧力特性を、ポンプ（１）のプランジ
ャ（16）の可変吸気ストローク（このストロークは弁
（104）が開口するストロークを意味する）により並び
にポンプ（１）の駆動磁気コイル（11）を送出弁（10
4）の閉鎖後に異なる時間にわたり異なる強度にて切換
えることにより殆ど自由に変更できるよう制御すること
が必要である。これは、噴射過程を所定のエンジンで並
びにその操作条件を最適に適合させることを可能にす
る。

最後に第19図は、本発明による燃料噴射装置の電磁制
御しうる閉止弁を始動させるための本発明による回路を
示している。

本発明による装置の閉止弁を高速エンジンに用い、短
時間で適切に始動させるには、次の条件を満たさねばな
らない： 磁気弁もしくは閉止弁を極めて迅速に上昇させる必要
があり、（約1.5msec未満の上昇時間）、また、開放時
間も制御する必要があり、（約0.5〜6msec、）さらに磁
気弁は迅速に落下もしくは閉鎖させる必要がある（約3m
sec）。また、上昇および落下時間は、全操作条件にて
一定であり、極く僅かなエネルギーしか必要としない。

極めて短い間閉鎖時間を得るため、本発明は、開放時
間に亘って流れ続けた場合に磁気弁が破壊されるような
高電流により磁気弁を始動させることを示唆する。

したがって、本発明は、弁の閉鎖後に高電流を実質的
に低い保持電流まで低下させることを示唆する。

これは、弁の開放過程に際し高電流を供給し、弁が開
放したら直ちにこの高電流を低下させることを意味す
る。第19図は、このような操作高電流と低い保持電流と
を実現するための回路を示す。

この実施例において回路は、静止位置にて開放する弁
のために設計されている。これは、プランジャがその最
終位置にてバネにより付勢されていることを意味する。

この回路は、弁の磁気コイルとMOSFETの形態の切換ト
ランジスタ（Q1）のドレインソースパス及び逆止弁とを
含む直列回路で構成される。

逆止弁の抵抗による電圧低下は、弁の磁気コイルを流
れる電流に作用する。

さらにこの回路には、比較器として接続された操作増
幅器（IC1）を設け、弁コイルに流れて逆止弁の抵抗に
より低下する電流を示す電圧を、抵抗体（R2）を介し前
記操作増幅器の入力に加えるようになっている。

抵抗体（R3）による電圧低下を比較器または操作増幅
器（IC1）の第２入力に加える。抵抗体（R3）は、フリ
ップフロップ（IC2）の状態に応じ電位計（R4）もしく
は電位計（R5）のいずれかに接続して電圧分割器を形成
する。

MOSFET（Q1）のゲートターミナルを、AND−ゲート（I
C3）の出力に接続された抵抗体（R6）を介して始動させ
る。AND−ゲートの両入力をフリップフロップの信号入
力に接続し、一方の入力を比較器（IC1）の出力に接続
する。

信号入力は、フリップフロップ（IC2）の設定入力に
導通し、比較器（IC1）の出力はフリップフロップ（IC
2）のリセット入力に接続される。

この回路の機能を以下に説明する。静止状態にあって
は、何の信号も信号入力に加えられない。弁は、電流が
磁気コイルに流れないことを意味する静止位置にある。
切換トランジスタ（Q1）を遮断する。この場合、逆止弁
の抵抗のために［sic;no;］電圧は低下している。比較
器（IC1）の出力をLOGIC1に切換える。LOGIC １に対応
する電圧を信号入力に加えると、LOGIC １がAND−ゲー
ト（IC3）の両入力に現れて、切換MOSFET（Q1）が（R
6）を介し駆動されて切換わる。

LOGIC １が同時にフリップフロップ（IC2）の設定入
力に出現し、電圧が（R4）と（R3）とで構成された電圧
分割器に対し出現する。（R3）による電圧低下は最大電
流の尺度として作用する。弁の磁気コイルのインダクタ
ンスにより、逆止弁による電圧低下が（R3）を介する電
圧低下よりも大となるまで、閉鎖電流が徐々に蓄積され
る。逆止弁を介する電圧低下が（R3）による電圧低下よ
りも大になると、比較器（IC1）の出力が直ちにLOGIC
０に切換わる。かくしてフリップフロップ（IC2）は状
態を変化させ、（R3）および（R5）により形成された電
圧分割器が作動する。（R3）による電圧低下は保持電流
に比例する。AND−ゲート（IC3）の出力は、同時にLOGI
C0まで切換わり、切換トランジスタ（Q1）が最初に遮断
される。

切換トランジスタ（Q1）が遮断されるので、逆止弁に
よる電圧低下は生ぜず、比較器出力が再びLOGIC1に切換
わる。フリップフロップ（IC2）の状態はもはや変化し
ない。（IC3）の出力は、再びLOGIC １まで切換わる。
これは、切換トランジスタ（Q1）が再び作動することを
意味する。電流は、再び磁気弁のコイル中を、逆止弁に
よる電圧低下が（R3）による電圧低下よりも大となるの
に充分な高さになるまで流れる。これは電圧分割器（R3
/R5）により決定される。

このようにして回路は、反復保持サイクルを形成し、
保持電流を抵抗体（R5）の調整により決定することがで
きる。

閉止弁の慣性質量は、弁が調時保持電流にも係わらず
その閉鎖位置に留まり、望ましくない低下が生じないと
いう事実をもたらす。

信号入力がLOGIC ０まで切換わると、直ちに保持電
流が遮断され、弁がその開放位置まで落下する。

２種の異なって調整しうる（すなわちR4およびR5によ
る）基準電圧を、フリップフロップ（IC2）により比較
器（IC1）に用いることができる。信号入力に加えられ
た入力信号がLOGIC １である限り、調整された最大電
流に達すると比較器（IC1）はAND−ゲケート（IC3）を
介し切換トランジスタを調時する。フリップフロップ
は、第１調時過程において状態を変化する。これは、高
電流に続く低い最大電流（＝保持電流）がこのようにし
て得られることを意味する。

この操作方式は、この目的に必要な電流が弁を保持す
る際にこの弁を破壊するという危険なしに、弁の迅速な
開放を容易化させる。

Claims (34)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃料を加速させる間歇作動の往復ポンプと
   燃料の流れを遅延させる閉止弁とからなる圧力衝撃装置
   により燃料を供給する噴射ノズルを備え、前記閉止弁の
   作動により加速燃料の運動エネルギーを衝撃波に変換し
   て噴射ノズルを介し燃料を噴出させる内燃機関への燃料
   の噴射装置において、往復ポンプ（１）が電磁的に駆動
   されると共に閉止弁（６）が電磁作動弁であり、ポンプ
   （１）および閉止弁（６）のため１つの共通電子制御ユ
   ニット（８）と閉鎖した燃料回路とを設け、この閉鎖燃
   料回路によりポンプ（１）の送出プランジャ（６）の背
   後における入口チャンバをポンプ（１）の送出プランジ
   ャ（６）の前側における振動ライン空間と接続すること
   を特徴とする燃料の噴射装置。
2. 【請求項２】閉止弁（６）がポンプを噴射ノズルに接続
   する振動ラインの分枝ラインに接続され、閉止弁が開放
   状態にて振動ラインから分枝ライン中へ加速燃料を放出
   させ、閉止弁がこの弁の急激な閉鎖に際し圧力衝撃波を
   発生することにより噴射ノズルを介して燃料を噴出さ
   せ、さらに往復ポンプ（１）の送出プランジャ（16）の
   前側における変位空間を振動ライン（３）に接続すると
   共に逆止弁（10）を介して燃料タンクに接続して、燃料
   を変位空間に流入させると共にプランジャ（16）のリセ
   ットに際し燃料タンクから振動ライン（３）に流入させ
   ることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の装置。
3. 【請求項３】送出プランジャ（16）の背後における入口
   チャンバを逆止弁（17）を介してプランジャ（16）の前
   側における変位空間に接続して、プランジャ（16）のリ
   セットに際し燃料を入口チャンバから変位空間中へ流出
   させうることを特徴とする請求の範囲第１項または第２
   項に記載の装置。
4. 【請求項４】往復ポンプ（２）がソレノイド駆動部を備
   え、そのロータ（12）をピストンロッド（14）を介して
   送出プランジャ（16）に接続することを特徴とする請求
   の範囲第３項に記載の装置。
5. 【請求項５】送出プランジャの後側を蓄圧機（20）にさ
   らに接続して、プランジャの全表面前側とプランジャの
   後側における環状表面との間の、ピストンロッド（14）
   をプランジャ（16）に接続して生じた表面積の差から生
   ずる圧力差を補うことを特徴とする請求の範囲第４項に
   記載の装置。
6. 【請求項６】往復ポンプ（１）の駆動部にソレノイドを
   設け、そのロータ（12）を２つの等しい大きさの面側部
   を持った送出プランジャとして構成することを特徴とす
   る請求の範囲第１項または第２項に記載の装置。
7. 【請求項７】往復ポンプ（１）および閉止弁（６）を１
   構造ユニットとして構成することを特徴とする請求の範
   囲第１項ないし第６項のいずれかに記載の装置。
8. 【請求項８】往復ポンプ（１）および閉止弁（６）を共
   通ハウジング（22）内に配置すると共に、それぞれ互い
   に直接隣接して配置したソレノイドで構成し、ソレノイ
   ドのロータ（12）および（28）を送出プランジャまたは
   プランジャ形状の弁部材として構成することを特徴とす
   る請求の範囲第７項に記載の装置。
9. 【請求項９】送出プランジャ（12）とプランジャ形状の
   弁部材（28）との同軸配置を特徴とする請求の範囲第８
   項に記載の装置。
10. 【請求項１０】閉止弁（６）の出口を短い流路（32）を
    介しポンプ（１）の後側入口チャンバに接続し、逆止弁
    に接続し次いで燃料タンク（２）に接続しうる１つの追
    加通路（33）を前記入口チャンバに突入させることを特
    徴とする請求の範囲第９項に記載の装置。
11. 【請求項１１】弁部材が中空プランジャ（28）（盲孔部
    を有するプランジャ）であって、バネよりリセットされ
    ると共にプランジャ（28）の横表面に突入する前端部に
    流体出口開口部（31）を設け、プランジャを収容する孔
    部の前端部で前記横表面を対応の横表面（30）（弁座）
    と封止するよう係合させうることを特徴とする請求の範
    囲第８項ないし第10項のいずれかに記載の装置。
12. 【請求項１２】プランジャ前端部およびプランジャ孔部
    の対向端部における横表面が円錐表面であることを特徴
    とする請求の範囲第11項に記載の装置。
13. 【請求項１３】送出プランジャ（12）の背後に位置する
    入口チャンバを送出プランジャの前側に位置する変位空
    間と接続する逆止弁を送出プランジャ（12）に一体化さ
    せることを特徴とする請求の範囲第８項ないし第12項の
    いずれかに記載の装置。
14. 【請求項１４】逆止弁が弁部材（34）を備え、これを送
    出プランジャ（12）の侵入孔部もしくは中央孔部に配置
    されて送出プランジャの中空空間の後端部にてバネ（3
    5）により送出方向に弁座に対して押圧することを特徴
    とする請求の範囲第13項に記載の装置。
15. 【請求項１５】閉止弁（６）がベルヌーイの原理に従っ
    て作動する弁部材であって、弁部材が開放位置にてバネ
    力を受けて弁座からの空隙部を形成し、さらに前記弁部
    材は燃料がポンプの出力により所定の流速に達すると弁
    座にて急激にその閉鎖位置となることを特徴とする請求
    の範囲第１項に記載の装置。
16. 【請求項１６】噴射ノズル（３）へのポンプ（１）の高
    圧ラインが、噴射ノズルを介する空化の導入による気泡
    の形成を防止するために、逆止弁（65）が設けられてい
    ることを特徴とする請求の範囲第15項に記載の装置。
17. 【請求項１７】閉止弁（６）および逆止弁（65）をポン
    プ（１）と共に１共通ハウジング内に１構造ユニットと
    して配置することを特徴とする請求の範囲第16項に記載
    の装置。
18. 【請求項１８】往復ポンプ（１）がポンプにより加速さ
    れる燃料のための遅延装置として形成されていることを
    特徴とする請求の範囲第１項に記載の装置。
19. 【請求項１９】往復ポンプのソレノイドのロータ（12）
    が送出プランジャとして形成されていることを特徴とす
    る請求の範囲第18項に記載の装置。
20. 【請求項２０】往復ポンプ（１）の送出工程が送出プラ
    ンジャ（12）のための衝撃手段により制限され、この場
    合送出プンランジャ（12）の衝撃部材への衝撃が燃料内
    に圧力衝撃波を送出することを特徴とする請求の範囲第
    19項に記載の装置。
21. 【請求項２１】衝撃手段が送出プランジャ（12）をポン
    プハウジング内に収容する孔部の狭溢部であることを特
    徴とする請求の範囲第20項に記載の装置。
22. 【請求項２２】狭溢部が送出プランジャ孔部と逆方向に
    て背後に配置された小断面の孔部（44）との間の球状肩
    部（46）であることを特徴とする請求の範囲第21項に記
    載の装置。
23. 【請求項２３】送出プランジャ（12）が中央孔部を設
    け、送出方向後端部において弁部材により閉止され、弁
    部材はプランジャの送出方向と反対方向にばね荷重が加
    えられてその弁座に当接していることを特徴とする請求
    の範囲第22項に記載の装置。
24. 【請求項２４】衝撃部材が弁部材の高さに配置されかつ
    これと協働する停止部（50）であることを特徴とする請
    求の範囲第23項に記載の装置。
25. 【請求項２５】遅延装置が送出プランジャと直列に配置
    された弁であることを特徴とする請求の範囲第19項に記
    載の装置。
26. 【請求項２６】送出プランジャ孔部の壁内に噴射ノズル
    のための移行結合をなす開口（52）が形成され、開口
    （52）は送出プランジャ（12）によりその送出行程の終
    端において閉止されることを特徴とする請求の範囲第25
    項に記載の装置。
27. 【請求項２７】送出プランジャが中空に形成され、ここ
    でその前方正面壁内に少なくとも１つの開口部を設け、
    開口部が送出行程の終端において送出プランジャ孔部の
    壁部分により閉止されることを特徴とする請求の範囲第
    26項に記載の装置。
28. 【請求項２８】送出ポンプ（１）の吸入口及び出口を振
    動ライン（３）により互いに接続し、噴出ノズル（５）
    をポンプ吸入口の領域で振動ライン（３）から分岐させ
    ると共に、燃料タンク（２）をポンプ出口の領域にて逆
    止弁を介し振動ライン（３）に接続して、噴射ノズル
    （５）を介し噴出された量の燃料をポンプの送出行程に
    際し振動ライン中に補給することを特徴とする請求の範
    囲第18項ないし第37項のいずれかに記載の装置。
29. 【請求項２９】往復ポンプ（１）により加速される燃料
    のための遅延装置が閉止弁（104）であり、閉止弁（10
    4）はポンプ（１）への燃料ライン内には配置されまた
    ポンプ（１）の所定の行程の際に、急激に閉止されるこ
    とを特徴とする請求の範囲第１項及び／または第２項の
    １つまたは複数の装置。
30. 【請求項３０】閉止弁（104）が電磁的に作動可能であ
    ることを特徴とする請求の範囲第29項に記載の装置。
31. 【請求項３１】閉止弁（104）が供給ラインの（103）の
    ポンプ側端部に配置されていることを特徴とする請求の
    範囲第29項または第30項に記載の装置。
32. 【請求項３２】圧力衝撃装置の要素、特に電磁ポンプ
    （１）と遅延装置（６）とが、燃料タンク（２）から噴
    射ノズル（５）までの移行部材、例えばダイヤフラム装
    置を介して延びる燃料送出ラインに連結された閉鎖流体
    回路を形成し、流体回路で発生した圧力衝撃波が燃料圧
    力ラインまでに伝達されて燃料を噴射ノズル（５）から
    噴出させることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第
    31項のいずれかに記載の装置。
33. 【請求項３３】請求の範囲第１項ないし第32項のいずれ
    かに記載の燃料噴射装置のための電磁閉止弁の制御方法
    において、急速に開放するために必要な長時間調和する
    弁作動電流として比較的高い電流が閉止弁に供給され、
    及びこの電流が閉止弁を開放位置に保持するために、開
    放位置に到達直後に時間的平均値に低下されるところの
    燃料噴射装置のための電磁閉止弁の製造方法。
34. 【請求項３４】サイクル間の電流ポテンシャルがゼロの
    値に低下されることを特徴とする請求の範囲第33項の方
    法。