JP4069137B2 - 噴射ノズル - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念部に記載された形式の内燃機関用の噴射ノズル、特に、自動車における内燃機関用の噴射ノズルに関する。

このような形式の噴射ノズルは、例えばドイツ連邦共和国特許公開第１００５８１５３号明細書に基づいて公知であり、中空ニードルとして形成された第１のノズルニードルと、この第１のノズルニードルに対して同軸的に配置された第２のノズルニードルとを有している。第１のノズルニードルを用いて、少なくとも１つの第１の噴射孔を通る燃料の噴射が制御可能であり、これに対して第２のノズルニードルを用いて、少なくとも１つの第２の噴射孔を通る燃料の噴射が制御可能である。第２のノズルニードルを操作するために制御ピストンが設けられていて、この制御ピストンは、第２のノズルニードルと軸方向で共働するか又は、第２のノズルニードルを有する第２のニードル複合体と軸方向で共働する。この制御ピストンの、噴射孔とは反対側の制御面は、制御室内に配置されていて、そこで該制御室内における制御圧によって負荷されるようになっている。第２のノズルニードルの閉鎖位置において、制御ピストンは軸方向で第２のノズルニードルか又は第２のニードル複合体に支持される。

第１のノズルニードルは公知の噴射ノズルでは、直接、噴射圧によって制御可能である。すなわち第１のノズルニードルの相応な受圧段部に十分に大きな噴射圧が作用するや否や、第１のノズルニードルは開放する。燃料噴射を少なくとも１つの第１の噴射孔を通してだけ実施したい場合には、制御室は相応に高い制御圧によって負荷され、これによって第２のノズルニードルは閉鎖されたままになる。噴射噴射を付加的に、少なくとも１つの第２の噴射孔を通しても実施したい場合には、第２のノズルニードルにおける相応な受圧段部に作用する噴射圧が第２のノズルニードルを開放させるまで、制御室における圧力が低下させられる。これによって第２のノズルニードルは噴射圧によってではなく、制御室内における制御圧によって制御され、このことはサーボ制御（Servosteuerung）とも呼ばれる。このようなサーボ制御を実現するための手間及び費用はかなり大きなものである。

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噴射ノズルには、公知のものに比べて次のような利点、すなわち第１のノズルニードルと第２のノズルニードルとが直接、噴射圧に関連して制御されるという利点がある。従ってサーボ制御を実現するための手間もしくは費用は、本発明による噴射ノズルでは省かれる。本発明による噴射ノズルはさらに、両方のノズルニードルのための比較的高い閉鎖ダイナミックスと、第２のノズルニードルのための高い開放ダイナミックスとを比較的大きな噴射圧において有している。その結果、ノズルニードルは閉鎖のために極めて迅速に応働し、極端に短い閉鎖時間を実現することができる。相応に、第２のノズルニードルもまた開放のために迅速に応働し、その結果第２のノズルニードルのための短い開放時間をも得ることができる。

本発明のように制御室と圧力室とを絞りを介して連通させることによって、圧力室と制御室との間における圧力バランスは遅らされて実行される。ノズルニードルを開放するためには圧力室において圧力、つまり噴射圧が高められ、これによって第１のノズルニードルの相応な受圧段部を負荷することができる。噴射圧が十分に高くなると、第１のノズルニードルは開放する。第１のノズルニードルの開放時に、第２のノズルニードルにおいて相応な受圧段部にも同様に噴射圧を形成することができる。制御室における圧力は明らかにゆっくりと成長するので、第２のノズルニードルは僅かな噴射圧でも、つまり早期に開放することができる。ノズルニードルの閉鎖時には、制御室と圧力室との間における遅らされた圧力バランスによって、閉鎖時間が短縮される。ノズルニードルを閉鎖するためには、圧力室における噴射圧が低下させられる。これによって、ノズルニードルの受圧段部において開放方向に作用する圧力は降下する。制御室において圧力はさほど速く降下することができないので、ノズルニードルのために極めて強い閉鎖力が生じ、この強く閉鎖力によって両ノズルニードルの閉鎖動作が加速し、つまり短くなる。すなわち重要なことは、本発明による噴射ノズルでは、第２のノズルニードルの開閉を制御するために、付加的なサーボ弁が必要ないということである。

本発明の有利な構成では、第１の閉鎖ばねが設けられていて、該第１の閉鎖ばねが一方では第１のノズルニードル又は第１のニードル複合体を閉鎖方向に駆動し、かつ他方では直接又は間接的に第１の制御ピストンを出発位置に駆動するようになっており、該出発位置において第１の制御ピストンと、第１のノズルニードル又は第１のニードル複合体との間に軸方向遊びが存在している。このように構成されていると、第１のノズルニードルがその閉鎖位置を占めている場合に、第１の制御ピストンと、第１のノズルニードル又は第１のニードル複合体との間に軸方向遊びが生ぜしめられる。従って第１のノズルニードルはその開放時に、軸方向遊びの範囲内において第１の制御ピストンとは無関係に上昇することができ、これによって第１のノズルニードルは、制御室において第１の制御ピストンに作用する力から遮断されている。

本発明の別の有利な構成では、第１の制御ピストンが、第１のノズルニードル又は第１のニードル複合体のための第１の行程ストッパを形成しており、その結果第１の制御ピストンが第１のノズルニードルの開放位置において直接、第１のノズルニードルに又は第１のニードル複合体に軸方向で接触するようになっている。このように構成されていると、閉鎖動作のために、第１の制御ピストンは、制御室における圧力を直接、空行程なしに、第１のノズルニードルもしくは第１のニードル複合体に伝達することができる。そしてこれによって一方では、第１のノズルニードルの迅速な応働が達成され、かつ他方では騒音発生を回避することができる。

本発明のさらに別の有利な構成では、第１の制御ピストンが、第２のノズルニードル又は第２のニードル複合体のための第２の行程ストッパを形成しており、その結果第１の制御ピストンが第２のノズルニードルの開放位置において直接、第２のノズルニードルに又は第２のニードル複合体に軸方向で接触するようになっている。このような構成によっても一方では第１の制御ピストンにダブル機能が与えられ、かつ他方では、閉鎖時における第２のノズルニードルの迅速な応働が保証され、そしてこの構成においても空行程、ひいては騒音発生を回避することができる。

本発明の別の有利な構成は、その他の従属請求項、図面及び実施例に記載されている。

図面
次に図面を参照しながら、本発明による噴射ノズルの実施例を説明する。なお同一又は類似の又は機能的に同じ部材に対しては、同一符号が付けられている。

図１は、本発明による噴射ノズルの原理を簡単化して示す断面図であり、
図２は、別の実施例による噴射ノズルの一部を示す断面図であり、
図３は、さらに別の実施例による噴射ノズルの一部を示す断面図である。

実施例の記載
図１に示されているように本発明による噴射ノズル１はノズル本体２を有しており、このノズル本体２内には第１のノズルニードル３と第２のノズルニードル４とが昇降運動可能に配置されている。ノズル本体２は少なくとも１つの第１の噴射孔５と少なくとも１つの第２の噴射孔６とを有している。通常は複数の第１の噴射孔５及び／又は複数の第２の噴射孔６が設けられており、これらの噴射孔５，６は特にノズル本体２もしくはノズルニードル３，４の長手方向軸線７を中心にして対称的に、例えば星形に分配配置されている。噴射孔５，６を通して燃料は噴射室８内に噴射もしくは霧化され、この噴射室８は例えば、噴射ノズル１が配属されているシリンダの燃焼室によって、又は各シリンダに通じる混合気形成室によって形成されていることができる。

第１のノズルニードル３は第１のニードルガイド９内において昇降運動可能にノズル本体２内に支承されていて、少なくとも１つの第１の噴射孔５を制御するために働く。そのために第１のノズルニードル３は第１のシール座１０と共働し、この第１のシール座１０は噴射孔５，６への燃料供給路に関して、少なくとも１つの第１の噴射孔５の上流に配置されている。燃料供給路は燃料供給管路１１を有しており、この燃料供給管路１１はノズル本体２内においてノズル室１２に通じている。ノズル室１２はリング室１３を介して噴射孔５，６に通じている。ノズル室１２もしくはリング室１３において、第１のノズルニードル３は少なくとも１つの第１の受圧段部１４を有しており、この受圧段部１４は、第１のシール座１０の第１の座横断面１５が第１のニードルガイド９の第１のガイド横断面１６よりも小さいことによって、形成されている。

さらに第１のノズルニードル３はここでは第１のニードル複合体１７の１構成部材であり、この第１のニードル複合体１７は連結スリーブ１８と、該連結スリーブ１８と第１のノズルニードル３との間に配置された中間部材１９とを有している。第１のニードル複合体１７の構成部材、つまりここでは第１のノズルニードル３と中間部材１９と連結スリーブ１８とは、一緒に昇降運動可能なユニットを形成しており、このユニットは押圧力を伝達するように構成されている。基本的に、第１のニードル複合体１７の個々の構成部材は別体の部材から形成されていることができ、これらの部材は、その軸方向の端面において単に互いに接触しているだけであり、互いに固定されているのではない。同様に基本的には、個々の構成部材のうちの少なくとも２つを互いに固定すること、又は一体の構成部材にまとめることも可能である。

第１のノズルニードル３もしくは第１のニードル複合体１７は閉鎖ばね２０と共働し、この閉鎖ばね２０は第１のノズルニードル３を、矢印によって示された閉鎖方向２１で予負荷する。図示の実施形態では第１の閉鎖ばね２０は片側で中間部材１９に支持され、かつ他方の側で連行リング２２に支持されており、この連行リング２２自体は、ストッパスリーブ２３を介してノズル本体２に支持されていて、このノズル本体２はそのために、相応に成形された、ここでは半径方向内側に向かって張り出した肩部２４を有しており、この肩部２４はストッパとして働く。択一的な構造形式ではストッパスリーブ２３は、ノズル本体２と堅固に結合されていても、又はノズル本体２に一体的に成形されていてもよい。

さらに第１のノズルニードル３は中空ニードルとして形成されているので、第２のノズルニードル４は第１のノズルニードル３内に同軸的に配置されることができる。第２のノズルニードル４はこの場合、第１のノズルニードル３における第２のニードルガイド２５に昇降運動可能に支承されている。第２のノズルニードル４は第２のシール座２６と共働し、この第２のシール座２６は燃料供給路に関して、少なくとも１つの第１の噴射孔５の下流に、しかしながら少なくとも１つの第２の噴射孔６の上流側に配置されている。従って第２のノズルニードル４は少なくとも１つの第２の噴射孔６を制御するために働く。第２のノズルニードル４は噴射孔５，６に向けられた端部に、少なくとも１つの第２の受圧段部２７を備えており、この第２の受圧段部２７は、第２のシール座２６の第２の座横断面２８が第２のニードルガイド２５の第２のガイド横断面２９よりも小さいことによって、形成されている。

第２のノズルニードル４は第２のノズル複合体３０の構成部材であり、この第２のノズル複合体３０は第２のノズルニードル４の他に少なくとも１つの連結ロッド３１を有している。この連結ロッド３１は図示の実施例では、第１のノズルニードル３の内部及び連結スリーブ１８の内部を延びている。さらに中間部材１９もまた、中央に貫通孔を備えたリング体として形成されており、その結果連結ロッド３１は同軸的に中間部材１９を貫いて延びることができる。第２のノズル複合体３０もまた、押圧負荷可能でかつ一緒に昇降運動可能なユニットを形成している。

本発明による噴射ノズル１はさらに制御室３２を備えており、この制御室３２は絞り管路３３を介して圧力室３４と連通している。絞り管路３３は所定可能な流れ抵抗を有しており、この流れ抵抗は有利には、相応な絞り３５によって実現可能である。圧力室３４は、図示されていない圧力発生装置及び／又は燃料供給装置と共働し、この装置の圧力発生作用は、昇降運動可能なピストン３６によって示されている。圧力発生装置もしくは燃料供給装置は例えば、噴射ノズル１に必要な燃料高圧を供給する燃料高圧ポンプである。従って有利な構成では図示の噴射ノズル１は、いわゆる「ポンプ・ノズルユニット」の１構成部材である。燃料噴射のためのポンプ・ノズル系によって作動する内燃機関では、各シリンダに固有のポンプ・ノズルユニットが配属されている。

圧力室３４は接続部３７を介して燃料供給管路１１と連通しており、接続部３７は噴射孔５，６と弁３８との間において燃料供給管路１１に接続されている。特に電磁弁である弁３８は、燃料供給管路１１を開放・遮断するために働く。弁３８の開放時に燃料は圧力室３４から、接続部３７を通って燃料供給管路１１に流れ、この燃料供給管路１１から矢印３９で示されているように噴射孔５，６から離れる方向に流れ、例えば、有利には内燃機関の燃料タンクによって形成されているリザーバに流入する。リザーバはほぼ無圧であるので、燃料供給管路１１においては高圧が形成されない。弁３８の閉鎖時には燃料は、リザーバに逃げることはできず、矢印４０で示されているように噴射孔５，６に向かって流れ、この際に同時に必要な高圧が生ぜしめられる。

本発明による噴射ノズル１はさらに、第１の制御ピストン４１と第２の制御ピストン４２とを備えている。第１の制御ピストン４１は中空ピストンとして形成されている。第２の制御ピストン４２は第１の制御ピストン４１内に同軸的に配置されている。

第１の制御ピストン４１は第１のノズルニードル３もしくは第１のニードル複合体１７と共働する。そのために第１の制御ピストン４１は、第１のノズルニードル３の閉鎖時に生ぜしめられる図示の出発位置では、連行リング２２に支持されており、その結果第１の制御ピストン４１は連行リング２２及び第１の閉鎖ばね２０を介して中間部材１９に、ひいては第１のニードル複合体１７に支持されている。さらに第１の制御ピストン４１は、噴射孔５，６とは反対の側に第１の制御面４３を有しており、この第１の制御面４３は制御室３２内に配置されており、その結果制御室３２内における制御圧は、第１の制御ピストン４１の第１の制御面４３を閉鎖方向２１に負荷する。さらに第１の制御ピストン４１の寸法設定及び位置決めは次のように行われる。すなわちこの場合、第１の制御ピストン４１の図示の構成では、軸方向の遊び４４が第１の制御ピストン４１と第１のノズルニードル３もしくは第１のニードル複合体１７との間に形成されている。図示の実施形態では軸方向遊び４４は、第１の制御ピストン４１と連結スリーブ１８との互いに向かい合っている軸方向端面の間における、軸方向間隔によって実現されている。

第１の制御ピストン４１とは異なり、第２の制御ピストン４２は持続的に第２のノズルニードル４もしくは第２のニードル複合体３０に接触している。すなわち第２の制御ピストン４２は、連結ロッド３１の、第２の制御ピストン４２に向けられた端面に載置している。第２の制御ピストン４２はこれによって第２のニードル複合体３０の１構成部材を形成し、第２のニードル複合体３０の構成部材は圧力伝達のために互いに共働する。このことは第２のニードル複合体３０に対して言えることであり、第２のニードル複合体３０の構成部材の少なくとも２つは、互いに固定されているか、又は一体のユニットとして形成されることができる。

第２の制御ピストン４２は、第１の制御ピストン４１を貫通して同様に制御室３２内に延びている。第２の制御ピストン４２は噴射孔５，６とは反対の側に、第２の制御面４５を有しており、その結果第２の制御ピストン４２も第２の制御面４５において、制御室３２における制御圧によって負荷されることができる。制御圧による第２の制御ピストン４２の負荷は、直接ではなく、制御室３２内に昇降運動可能に支承されたばね受４６を介して間接的に行われる。このばね受４６は図示の実施形態では制御室３２の横断面を満たしているが、少なくとも１つの圧力バランス開口４７を有しており、この圧力バランス開口４７はばね受４６の、互いに反対側に位置する２つの軸方向端面４８，４９を、互いに連通するように接続している。すなわち少なくとも１つの圧力バランス開口４７によって、一方の軸方向端面４８に向けられた制御室３２の部分は、第２の軸方向端面４９に向けられた制御室３２の部分と連通可能である。従って、ばね受４６によって互いに隔てられた制御室３２の両部分には、同じ制御圧が存在している。この場合圧力バランス開口４７は次のように、すなわち制御室３２内における動的な圧力変化時にも、この圧力変化がほぼ同時に制御室３２の両部分において生じるように、寸法設定されている。これによってばね受４６の両軸方向端面４８，４９には同じ制御圧が存在しており、制御室３２におけるこの制御圧はばね受４６を介して、第２の制御ピストン４２の第２の制御面４５に作用する。それというのは第２の制御ピストン４２はその第２の制御面４５で、ばね受４６に支持されているからである。択一的に、少なくとも１つの圧力バランス開口４７は次のように、すなわち第２のニードル複合体３０の開閉速度が所望の最適な速度になるように、寸法設定されてもよい。

第２のノズルニードル４もしくは第２のノズル複合体３０には、第２の閉鎖ばね５０が対応配置もしくは配属されており、この第２の閉鎖ばね５０は、図示の実施形態では制御室３２内に配置されていて、一方ではばね受４６に支持され、かつ他方ではノズル本体２の壁５１に支持されており、この壁５１は、制御室３２を噴射孔５，６とは反対の側において軸方向で画成している。

本発明による噴射ノズル１は、以下に記載のように作動する：
図示の出発状態において両ノズルニードル３，４は閉鎖されており、その結果噴射噴射は行われない。弁３８は開放されており、その結果場合によっては圧力室３４内に圧送される燃料容積は、矢印３９で示されているようにリザーバに逃げることができる。

内燃機関の特定の運転状態のためには、もっぱら少なくとも１つの第１の噴射孔５を通しての燃料噴射しか必要ないことがある。単に少なくとも１つの第１の噴射孔５だけを通しての燃料噴射を実現するために、弁３８は遮断され、その結果圧力室３４内において圧力は比較的低い噴射高圧に高められる。圧力室３４内におけるこの圧力上昇は、燃料供給管路１１を介してノズル室１２とリング室１３とに伝達され、その結果この圧力上昇は、第１のノズルニードル３の少なくとも１つの第１の受圧段部１４においても有効となる。少なくとも１つの第１の受圧段部１４に作用する力は、矢印で示された開放方向５２において作用し、ひいては第１の閉鎖ばね２０の閉鎖力に抗して作用する。噴射高圧が十分な場合、第１のノズルニードル３もしくは第１のニードル複合体１７における力バランスが逆になり、その結果開放方向５２に作用する合力が生じる。そしてノズルニードル３は第１のシール座１０から持ち上がることができる。その結果少なくとも１つの第１の噴射孔５はリング室１３と連通し、これにより燃料は少なくとも１つの第１の噴射孔５を通して燃焼室８内に霧化されて噴射されることができる。

第１のノズルニードル３が開放されるや否や、第２のノズルニードル４の少なくとも１つの第２の受圧段部２７においても、開放方向５２に作用する圧力が形成される。この場合に生ぜしめられた比較的低い噴射高圧では、しかしながら第２のノズルニードル４は閉鎖したままである。それというのは、閉鎖方向２１に作用する力、つまり第２の閉鎖ばね５０の閉鎖力と第２の制御面４５における制御圧力は、なお優位を占めているからである。

比較的低い噴射高圧では、制御室３２における遅らされた圧力形成は、まったく又はほとんど第１のノズルニードル３の開放特性に作用しない。制御室３２における制御圧は従って、十分な閉鎖力を第２の制御ピストン４２を介して第２のニードル複合体３０に導入するのに十分な大きさであり、その結果第２のノズルニードル４は閉鎖されたままである。さらに第１のノズルニードル３もしくは第１のニードル複合体１７は、第１の制御面４３において有効な閉鎖力が第１の閉鎖ばね２０によって生ぜしめられる閉鎖力よりも大きくない場合には、軸方向遊び４４に基づいて第１の制御ピストン４１から遮断されている。この場合いずれにせよ第１の制御ピストン４１は、制御室３２における圧力上昇時に連行リング２２を閉鎖方向２１に移動させることはできない。

第１のノズルニードル３もしくは第１のニードル複合体１７の開放運動は第１の行程ストッパ５３によって制限されており、この行程ストッパ５３は図示の実施例では軸方向において第１の制御ピストン４１と連結スリーブ１８との間に形成されている。すなわち第１のニードル複合体１７は、その開放行程の最後において第１の制御ピストン４１に接触する。

択一的に、第１の行程ストッパ５３は例えば第１のノズルニードル３とノズル本体２の対応する肩部５４との間に形成されていてもよい。図示の実施形態では、第１のノズルニードル３の閉鎖位置において、ノズル本体２の前記肩部５４と該肩部と共働する第１のノズルニードル３の軸方向端面との間における軸方向間隔は、軸方向遊び４４よりも小さい。

第１のノズルニードル３を閉鎖するために弁３８は開放され、その結果、燃料供給管路１１内における比較的低い噴射高圧は消滅する。これにより再び第１のニードル複合体１７における閉鎖力が優位を占め、これによって第１のニードル複合体１７は閉鎖方向２１において駆動される。第１のノズルニードル３が第１の座１０に進入するや否や、噴射動作は終了する。制御室３２における遅らされた圧力降下は、この場合第１のニードル複合体１７の閉鎖運動を助成しない。それというのは、第１の閉鎖ばね２０の閉鎖力は、第１の制御ピストン４１をその出発ポジションに保つのに、十分な大きさだからである。

内燃機関の他の運転状態では、より多くの燃料が中位の噴射高圧において、少なくとも１つの第１の噴射孔５だけを通って噴射されることが必要である。そのために弁３８は遮断され、圧力室３４においてはゆっくりと高圧が生ぜしめられる。そして中位の噴射高圧が燃料供給管路１１において形成され、これによって少なくとも第１のノズルニードル３が開放される。圧力室３４におけるゆっくりとした圧力上昇によって、絞り３５を介して僅かだけ遅らされて制御室３２において圧力が形成される。第１の制御面４３を介して連結スリーブ１８を介して、第１のノズルニードル３における閉鎖方向のニードル力が形成され、この閉鎖方向のニードル力は、開放方向におけるニードル力よりも小さい。第２の制御面４５を介して、第２のニードル複合体３０において閉鎖方向のニードル力が形成され、このニードル力は、閉鎖方向に作用する第２の閉鎖ばね５０のばね予負荷力と共に、第２のニードル複合体３０における開放方向に作用する力よりも大きい。その結果第２のノズルニードル４は開放されない。

第１のノズルニードル３を閉鎖するためには弁３８が開放され、その結果、燃料供給管路１１における中位の噴射高圧は消滅する。これによって再び第１のニードル複合体１７における閉鎖力が優位を占め、そしてこの第１のニードル複合体１７は閉鎖方向２１に駆動される。第１のノズルニードル３がその第１の座１０に進入するや否や、噴射動作は終了する。制御室３２における遅らされた圧力降下によって、第１のニードル複合体１７の閉鎖運動が助成される。制御圧は第１の制御面４３を介して、第１のニードル複合体１７における閉鎖方向のニードル力を生ぜしめ、このニードル力は第１のノズルニードル３を第１のシール座１０に押圧する。制御圧がさらに降下すると、第１の閉鎖ばね２０を介して第１のノズルニードル３は第１のシール座１０に保たれ、第１の制御ピストン４１はその出発ポジションへと移動させられる。

内燃機関の他の運転状態においては、より多くの燃料を中位から高い噴射高圧までの圧力で、少なくとも１つの第１の噴射孔５と少なくとも１つの第２の噴射孔６とを通して噴射することが、必要なことがある。そのためには弁３８が遮断され、圧力室３４において比較的中位から迅速な速さで、中位から高い高圧が生ぜしめられる。そして噴射高圧が燃料供給管路１１において形成され、これによってまず初めに第１のノズルニードル３が開放される。次いで、第２のノズルニードル４の少なくとも１つの第２の受圧段部２７において、同様に噴射高圧が形成される。中位から迅速な圧力形成によって、絞り３５を介して制御室３２における圧力が遅らされて形成され、そして制御面４３，４５を介して制御ピストン４１，４２は遅らされて閉鎖力を形成する。この際に生じている開放力は、第２のニードル複合体３０に作用する閉鎖力を上回っている。従って第２のノズルニードル４もまた開放することができる。

第２のノズルニードル４の開放行程は第２の行程ストッパ５５によって制限され、この第２の行程ストッパ５５は図示の実施例では、連結ロッド３１と第１の制御ピストン４１との間に形成されている。すなわち十分な開放行程時に第２のニードル複合体３０は連結ロッド３１の軸方向端面で、第１の制御ピストン４１の、連結ロッド３１に向けられた軸方向端面に接触する。

択一的に、図２に示されているように第２の行程ストッパ５５′は中間円板５６に形成されていてもよい。同様に、図３に示されているように第２の行程ストッパ５５′′は第１のノズルニードル３に直接設けられていてもよい。

この場合に重要なことは、比較的ゆっくりとした噴射高圧形成時においても中位の噴射高圧形成時においても、その都度の噴射高圧が絞り管路３３を介して制御室３２においても形成される時間的な遅延は、比較的僅かであり、その結果圧力室３４と制御室３２との間には比較的僅かな圧力差しか生じないということである。それに応じて第２のノズルニードル４は、少なくとも１つの第２の受圧段部２７における上昇する圧力に対して、比較的ゆっくりと反応し、比較的ゆっくりと開放する。

従って制御室３２と圧力室３４との間には小さい圧力差から中位の圧力差までが生じ、その結果第２のノズルニードル４を開放するためには、第２の閉鎖ばね５０の閉鎖力の他に、制御室３２における高められた制御圧に基づいて、第２の制御面４５において作用する高められた閉鎖力が、克服されねばならない。低い及び中位の噴射高圧時には従って、制御室３２において上昇する制御圧は、第２のノズルニードル４の迅速な開放運動に抗して作用する。

噴射過程を終了するためには弁３８が再び開放され、その結果燃料供給管路１１における中位の噴射高圧が消滅する。従って第１のニードル複合体１７及び第２のニードル複合体３０においては、閉鎖方向２１に作用する力が優位を占め、その結果両ノズルニードル３，４は閉鎖する。制御室３２における遅らされた圧力低下によって、両ノズルニードル３，４の閉鎖過程は助成される。

内燃機関の他の運転状態においては次のことが必要である。すなわち比較的高い噴射圧では、少なくとも１つの第１の噴射孔５と少なくとも１つの第２の噴射孔６とを通して、燃焼室８内に多くの燃料を迅速に噴射することが必要である。この場合例えば内燃機関は比較的高い回転数で作動するので、比較的高い噴射圧との関連において、両ノズルニードル３，４に対しては極端に短い開放時間と極端に短い閉鎖時間とを得ることが望まれている。

ノズルニードル３，４を開放するためには、弁３８が遮断され、圧力室３４内においては所望の比較的高い噴射圧が生ぜしめられる。この高い噴射圧は、燃料供給管路１１を介して第１のノズルニードル３の少なくとも１つの第１の受圧段部１４に伝わる。第１のノズルニードル３は、既に比較的低い噴射高圧において開放するように設計されているので、この第１のノズルニードル３は直ちに反応し、極めて早期に開放する。第１のノズルニードル３の開放後に、第２のノズルニードル４の少なくとも１つの第２の受圧段部２７において圧力が上昇する。この場合第２のノズルニードル４の少なくとも１つの第２の受圧段部２７における燃料圧は、絞り管路３３を介して圧力室３４と接続されている制御室３２における圧力よりも、著しく迅速に上昇する。これによって圧力室３４と制御室３２との間において比較的大きな圧力差が生ぜしめられ、この大きな圧力差において絞られた接続部が特に明らかに作用する。第２のニードル複合体３０において閉鎖方向２１に作用する力は、第２の閉鎖ばね５０の閉鎖力と、制御室３２におけるまだ低い制御圧の第２の制御面３５における圧力だけである。従って第２の受圧段部２７において形成される燃料高圧は極めて迅速に、第２のニードル複合体３０の閉鎖力を上回ることができ、その結果第２のニードル４もまた極めて迅速に反応して開放する。

開放時間が十分に長い場合には、圧力室３４の高い噴射圧は遅らされて絞り管路３３を介して制御室３２においても生ぜしめられる。

噴射過程を終了したい場合には、弁３８が開放され、圧力室３４における高い噴射圧が降下する。この圧力降下は直ちに、ノズルニードル３，４の受圧段部１４，２７に伝わり、その結果ニードル複合体１７，３０において開放方向に作用する力が消滅する。同時に制御室３２と圧力室３４との間には絞り３５に基づいて、比較的大きな圧力差が生ぜしめられ、その結果今や、第１の制御面４３と第２の制御面４５とにおいては、制御室３２のなお比較的大きな制御圧が作用し、そして相応に大きな閉鎖力を第１の制御ピストン４１と第２の制御ピストン４５とに導入する。

その結果、第１の制御ピストン４１は閉鎖方向２１に運動させられる。第１の制御ピストン４１が図示の実施例におけるように第２のノズルニードル４のための第２の行程ストッパ５５を形成している場合には、第１の制御ピストン４１は第２のニードル複合体３０を連行する。又は第１の制御ピストン４１は択一的な第２の行程ストッパ５５′又は５５′′を介して連行される。さらに第１の制御ピストン４１は同時に第１のノズルニードル３のための第１の行程ストッパ５３を形成してもよく、このようになっていると、第１の制御ピストン４１はその閉鎖運動時に第１のニードル複合体１７をも連行する。第１の制御ピストン４１と連結スリーブ１８との間になお軸方向遊びが残っている場合には、第１の制御ピストン４１は第１のニードル複合体１７に対してまず初めに比較的小さな空行程（Leerlauf）を実施し、その後で初めて第１のニードル複合体１７を連行する。これによって制御室３２における高い圧力によって、両方のノズルニードル３，４もしくは両方のニードル複合体１７，３０は制御ピストン４１，４２を介して急激に閉鎖方向２１に押し動かされることができ、これによって、両ノズルニードル３，４のための極めて短い閉鎖時間が得られる。制御ピストン４１，４２の行程運動及び絞り３５によって、制御室３２における制御圧は放圧される。

主となる第１の制御面４３及び付加的な第２の制御面４５における高い制御圧による急激な加速は、ニードル複合体１７，３０を加速する慣性力を克服し、これによって、たとえ制御室３２における制御圧が第１の制御ピストン４１の軸方向移動によって低下した場合でも、極端に短い閉鎖時間を可能にする。重要なことはさらに、極端に短い閉鎖時間は、その都度の噴射高圧が高く選択されればされるほど、より短くなるということである。噴射高圧の中位及び小さな変化時には、遅延効果は絞り管路３３に基づいて制御室３２における制御圧の増大もしくは減少に対してまったく又は顕著な影響を及ぼさず、これは内燃機関のそれぞれの運転状態のために望ましいことである。本発明による噴射ノズルにおいて、両方のノズルニードル３，４が噴射圧によって制御され、その結果サーボ制御が不要であるということは、特に有利である。従って、本発明による噴射ノズルを実現するための手間もしくはコストは、比較的僅かである。ノズルニードル３，４の閉鎖時に第１の制御ピストン４１は、両ニードル複合体１７，３０の本発明に連行リング２２をも連行し、その際に第１の制御ピストン４１は同時に第１の閉鎖ばね２０を付加的に緊張させる。これによって第１の閉鎖ばね２０の閉鎖力は増大し、その結果第１の制御ピストン４１の閉鎖力が低下した場合に、全体として今なお高められた閉鎖力がニードル複合体１７に作用しており、これによって第１のノズルニードル３は可能な限り迅速に閉鎖することができる。噴射過程を迅速に終了するために重要なことは、特に、第１のノズルニードル３の迅速な閉鎖である。第１のノズルニードル３が閉鎖されるや否や、少なくとも１つの第２の噴射孔６も燃料供給部から切り離されるので、たとえ第２のノズルニードル４がなお第２のシール座２６に進入していない場合でも、少なくとも１つの第２の噴射孔６を通しての燃料導入は終了する。

絞り管路３３によって制御圧が十分に降下するや否や、第１の閉鎖ばね２０は連行リング２２を介して第１の制御ピストン４１を再びその出発位置（図１参照）に戻すことができる。そして、連行リング２２がストッパスリーブ２３に接触し、該ストッパスリーブ２３が肩部２４に接触すると、戻し運動が終了する。

本発明による噴射ノズルの原理を簡単化して示す断面図である。 別の実施例による噴射ノズルの一部を示す断面図である。 さらに別の実施例による噴射ノズルの一部を示す断面図である。

Claims (11)

1. 内燃機関用の噴射ノズル、特に自動車の内燃機関用の噴射ノズルであって、
   中空ニードルとして形成された第１のノズルニードル（３）が設けられていて、該第１のノズルニードル（３）によって、少なくとも１つの第１の噴射孔（５）を通しての燃料の噴射が制御可能であり、
   第１のノズルニードル（３）に対して同軸的に配置された第２のノズルニードル（４）が設けられていて、該第２のノズルニードル（４）によって、少なくとも１つの第２の噴射孔（６）を通しての燃料の噴射が制御可能であり、
   制御室（３２）が設けられており、
   第２の制御ピストン（４２）が設けられていて、該第２の制御ピストン（４５）が、第２のノズルニードル（４）と又は、第２のノズルニードル（４）を有する第２のニードル複合体（３０）と軸方向で共働するようになっており、
   第２の制御ピストン（４２）の、噴射孔（５，６）とは反対側の第２の制御面（４５）が、制御室（３２）内に配置されていて、そこで、該制御室（３２）における制御圧によって負荷されるようになっており、
   さらに第２の制御ピストン（４２）が第２のノズルニードル（４）の閉鎖位置において軸方向で、第２のノズルニードル（４）又は第２のニードル複合体（３０）に支持されている形式のものにおいて、
   中空ピストンとして形成された第１の制御ピストン（４１）が設けられていて、該第１の制御ピストン（４１）が第１のノズルニードル（３）と、又は第１のノズルニードル（３）を有する第１のニードル複合体（１７）と軸方向で共働するようになっており、
   第２の制御ピストン（４２）が第１の制御ピストン（４１）に対して同軸的に配置されており、
   第１の制御ピストン（４１）の、噴射孔（５，６）とは反対側の第１の制御面（４３）が、制御室（３２）内に配置されていて、そこで、該制御室（３２）における制御圧によって負荷されるようになっており、
   第１のノズルニードル（３）の閉鎖位置において、第１の制御ピストン（４１）と、第１のノズルニードル（３）又は第１のニードル複合体（１７）との間に軸方向遊び（４４）が形成されており、
   制御室（３２）が絞り管路（３３）を介して圧力室（３４）と連通しており、
   該圧力室（３４）内において噴射圧が調節可能であることを特徴とする噴射ノズル。
2. 第１の閉鎖ばね（２０）が設けられていて、該第１の閉鎖ばね（２０）が一方では第１のノズルニードル（３）又は第１のニードル複合体（１７）を閉鎖方向に駆動し、かつ他方では直接又は間接的に第１の制御ピストン（４１）を出発位置に駆動するようになっており、該出発位置において第１の制御ピストン（４１）と、第１のノズルニードル（３）又は第１のニードル複合体（１７）との間に軸方向遊び（４４）が存在している、請求項１記載の噴射ノズル。
3. 第１の閉鎖ばね（２０）が連行リング（２２）を介して第１の制御ピストン（４１）に支持されており、
   連行リング（２２）は、第１の制御ピストン（４１）が出発位置に達した時に、ストッパ（２３）に軸方向で接触する、請求項２記載の噴射ノズル。
4. ストッパがストッパスリーブ（２３）に形成されており、該ストッパスリーブ（２３）が第１の制御ピストン（４１）に対して同軸的に配置されていて、かつ噴射ノズル（１）のノズル本体（２）に軸方向で支持されている、請求項３記載の噴射ノズル。
5. 第１の制御ピストン（４１）が、第１のノズルニードル（３）又は第１のニードル複合体（１７）のための第１の行程ストッパ（５３）を形成しており、その結果第１の制御ピストン（４１）が第１のノズルニードル（３）の開放位置において直接、第１のノズルニードル（３）に又は第１のニードル複合体（１７）に軸方向で接触する、請求項１から４までのいずれか１項記載の噴射ノズル。
6. 第１の制御ピストン（４１）が、第２のノズルニードル（４）又は第２のニードル複合体（３０）のための第２の行程ストッパ（５５）を形成しており、その結果第１の制御ピストン（４１）が第２のノズルニードル（４）の開放位置において直接、第２のノズルニードル（４）に又は第２のニードル複合体（３０）に軸方向で接触する、請求項１から５までのいずれか１項記載の噴射ノズル。
7. 第２のノズルニードル（４）のための第２の行程ストッパ（５５′′）が直接、ノズルニードル（３）に又は第１のニードル複合体（１７）の中間円板（５６）に形成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の噴射ノズル。
8. 第２の閉鎖ばね（５０）が設けられており、該第２の閉鎖ばね（５０）が直接又は間接的に、第２の制御ピストン（４２）に軸方向で支持されていて、第２の制御ピストン（４２）を介して第２のノズルニードル（４）又は第２のニードル複合体（３０）を閉鎖方向（２１）に駆動するようになっている、請求項１から７までのいずれか１項記載の噴射ノズル。
9. 第２の閉鎖ばね（５０）が制御室（３２）内に配置されている、請求項８記載の噴射ノズル。
10. 第２の閉鎖ばね（５０）がばね受（４６）に支持されており、該ばね受（４６）が、軸方向で第２の制御ピストン（４２）に接触していて、制御室（３２）内において軸方向移動可能に配置されていて、そして互いに反対側に位置している２つの軸方向端面（４８，４９）の間における圧力バランスを可能にする、請求項８又は９記載の噴射ノズル。
11. ばね受（４６）が制御室（３２）内において軸方向移動可能に支承されていて、少なくとも１つの圧力バランス開口（４７）を有しており、該圧力バランス開口（４７）がばね受（４６）の両軸方向端面（４８，４９）を互いに連通するように接続している、請求項１０記載の噴射ノズル。

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