【発明の詳細な説明】
噴射弁
本発明は、請求の範囲の請求項１の上位概念に記載の噴射弁に関する。
このような弁は、例えばヨーロッパ特許出願公開第０５３１５３３号明細書に
基づいて公知である。この刊行物には、高圧系（Common Rail-System）を備えた
ディーゼル噴射装置が開示されており、この高圧系では、燃料が高圧ポンプを介
して高圧リザーバに供給されるようになっている。そして高圧下にある燃料は、
次いで制御に相応してディーゼル機関の個々のシリンダに噴射弁を介して供給さ
れる。この場合噴射弁はそれぞれ、特に個別の噴射時間をも可能にするために、
電磁弁を介して制御される。
燃費、排ガス値、騒音などの改善を目的として、予備噴射をも可能にする特別
な噴射弁を得るために、噴射弁を高い噴射圧においても迅速に切換え可能である
ことが望ましい。しかしながらそのためには、比較的大きなスペースを必要とす
るソレノイドが必要である。それというのは、この場合ソレノイドは、必要な出
力を出すために大きな電流容量を必要とするからである。通常の噴射弁は、多く
の場合比較的緩慢に切り換えられるので、予備噴射のためには条件付きでしか役
に立たない。
所望の噴射特性線、特に予備噴射及び主噴射の時間に対する所望の噴射特性線
を得るために、ドイツ連邦共和国特許出願公開第４１１８２３６号明細書に開示
された構成では、２つのソレノイドが使用されており、この場合両ソレノイドの
燃料供給孔は高圧系に接続されている。そして両ソレノイドは、電流供給に応じ
て孔・弁系を介して、予備噴射及び主噴射のために働き、この場合噴射過程は予
備噴射と主噴射との間において、噴射過程の中断なしに行われることができる。
この装置によってほぼ任意の噴射特性線を得ることができる。しかしながらこ
の装置は、２つのソレノイドと相応な制御装置とを必要とすることに基づいて高
価である。
ゆえに本発明の課題は、特に、噴射特性線を所望の特定の範囲において形成す
ることができる、リーンバーン（lean-burn）式のディーゼル機関において、排
ガスや騒音の放出を減じることができる、迅速に切換え可能な噴射弁を提供する
ことである。
この課題は本発明によれば請求項１に記載の構成によって解決される。本発明
のその他の有利な構成は請求項２以下に記載されている。
本発明の構成では、通路の適宜な寸法設定及び配置形式によって、流れ抵抗も
しくは絞りを形成することができ、これらの流れ抵抗もしくは絞りによって、噴
射ニードルの開放及び／又は閉鎖に影響が与えられる。例えば戻し接続部の直前
に位置する通路が絞り孔として構成されると、ノズルニードルの上昇もしくは持
ち上がりを緩慢にすることができ、このことは、噴射開始時におけるソフトな噴
射のために望ましい。戻し室と弁室との間に流れ抵抗を配置することによって、
さらに、噴射ニードルの閉鎖を遅延させることができる。しかしながらこのこと
は、幾つかの場合においてしか望まれていない。
次に図面を参照しながら本発明の３つの実施例を詳しく説明する。
第１図は、電磁弁を備えた噴射弁の１実施例を示す断面図である。
第２図は、電磁弁を備えた噴射弁の別の実施例を示すものであって、この場合
燃料の戻し経路が第１図の実施例とは異なっている形式のものを示す断面図であ
る。
第３図は、噴射弁の上側部分を示すものであって、この場合制御弁が２つのピ
ストンによって形成されている実施例を示す断面図である。
第１図に示された燃料噴射装置は長く延びるケーシング１から成っており、こ
のケーシング１の下端部には袋ナット２が螺合している。この袋ナット２によっ
てケーシング１の下端部を起点として、中間プレート３と噴射ノズルケーシング
２９とが保持され、この噴
射ノズルケーシング２９内には噴射ノズルニードル６が案内されている。中間円
板３及び噴射ノズルケーシング２９は中央孔５を有しており、この中央孔５には
ノズルニードル６が、軸方向シフト可能に配置されている。図示の状態において
ノズルニードル６はその一方の端部において、リング状のノズル座７に接触して
いるので、ノズルニードル６はノズル孔８，９を閉鎖している。ノズルニードル
６は他方の端部に押圧ピン１０を備えており、この押圧ピン１０は、ケーシング
１内にばね室１１として構成された後方室に配置されており、かつばね室１１に
配置されたノズルばね１２によって負荷されるので、この結果ノズルニードル６
はノズル座７に接触していて、このノズル座７を閉鎖している。ノズルばね１２
の他方の端部は、ばね室１１の、押圧ピン１０に向かい合っている端部に位置し
ている。
ケーシング１は上側範囲に、円筒形の弁室１３を有しており、この弁室１３に
は、軸方向においてシフト可能でかつ弁スライダ１４として構成された制御弁が
配置されている。弁スライダ１４は、軸方向に延びる少なくとも１つの孔１５を
有している。弁室１３とばね室１１との間には、弁室１３を閉鎖する閉鎖部材１
６が配置されており、この閉鎖部材１６は、軸方向に延びる貫通孔１７を有して
おり、この貫通孔１７は弁室１３とばね室１１とを接続している。弁スライダ１
４は突き棒１８を介して、ケーシング１の室２０に配置された可動子１９と結合
されており、この可動子１９は、コイルケーシング２２の切欠き２３内に支承さ
れた圧縮ばね２１によって負荷される。コイルケーシング２２内にはさらにコイ
ル２４が配置されており、このコイル２４はコイル接続部２５，２６によって外
部と接続されている。
ケーシング１には、第１図において左上に接続部ＣＲが設けられており、この
接続部ＣＲは、供給される燃料のための高圧リザーバ（図示せず）と接続されて
いる。接続部ＣＲには、ケーシング１の内部に設けられた第１の供給孔２７が通
じており、この供給孔２７はその他方の端部において、噴射ノズルケーシング２
９内に形成された圧力室２８に開口している。この圧力室２８は、ノズル座７を
備えた軸方向に延びる中間室３０と接続されている。中間室３０は、ノズルニー
ドル６の下側部分が段付けされていることによって、つまり、噴射ノズルケーシ
ング２９内において案内されているノズルニードル６の下側部分が、ノズルニー
ドル６の上側部分よりも小さな直径を有していることによって、形成される。小
径から大径への移行部の範囲は、圧力室２８の上側部分において終わっている。
そしてこの移行部の範囲によって、段付けされたノズルニードル６のリング状の
付加部３５が形成される。
接続部ＣＲはさらに、弁室１３に開口する第２の供
給孔３１と接続されている。
第１図の右上には、戻し接続部ＲＬが示されており、この戻し接続部ＲＬは戻
し孔３２を介して弁室１３と接続され、かつ放圧導管３３を介して可動子１９の
ための室２０と接続されている。
弁スライダ１４は、第２の供給孔３１か又は戻し孔３２を閉鎖することができ
るような長さを有している。
上に述べた装置は以下のように働く：
第１図に示された装置は休止状態を示しており、つまりこの場合、ノズルニー
ドル６がノズル座７に接触していて、これによりノズル座７を閉鎖しているので
、噴射は行われない。高圧接続部ＣＲを介して、高圧下における燃料が第１の供
給孔２７と、この第１の供給孔２７に続く圧力室２８と、中間室３０とに存在し
ている。さらに弁スライダ１４の図示の位置では、弁室１３の上側部分に第２の
供給孔３１を介して、高圧下にある燃料が供給される。弁スライダ１４における
孔１５と閉鎖部材１６における貫通孔１７とを介して、高圧下の燃料はばね室１
１に達する。戻し孔ＲＬは弁スライダ１４によって閉鎖されている。これによっ
て高圧はノズルニードル６の上側において作用する。この場合有効な受圧面積に
基づいて（ノズル上側の有効面積は圧力室２８におけるノズルニードル６の有効
面積よりも大きい）、ノズルニードル６はノズル座７
に向かって押圧される。ばね室１１内に設けられたノズルばね１２は、ノズルニ
ードル６に対する閉鎖力を助成するために働き、これによってこの状態において
ノズルニードル６はそのノズル座７に接触している。磁石が励磁されていない（
給電されていない）場合、ノズルニードル６は常にそのノズル座に押し付けられ
る。
室２０は戻し孔３２及び放圧孔３３と一緒に、戻し接続部ＲＬと接続されてお
り、この結果これらは共に低圧系を形成している。可動子１９とコイル２４とケ
ーシング２２とによって形成されたソレノイド３４は、図示の位置では給電され
ていない。
ソレノイド３４が給電されると、可動子１９はコイル２４によって引き付けら
れ、上側の位置に移動させられる。可動子１９と結合された突き棒１８を介して
同様に弁スライダ１４もまた上方に向かって移動させられ、この結果弁スライダ
１４は第２の供給孔３１を閉鎖して、戻し孔３２を開放する。これによってばね
室１１における圧力は、閉鎖部材１６における貫通孔１７を介して低下する。こ
れにより圧力室２８における圧力が、ばね室１１における圧力よりも相対的に大
きくなるので、高圧がノズルニードル６のリング状の付加部３５に作用して、ノ
ズルニードル６を上方に向かって移動させ、この結果弁ニードル６はその座から
離れ、これによって燃料は噴射されることができる。
貫通孔１７及び戻し孔３２の横断面を介して、噴射装置の特性線、特に噴射装置
の応働特性が決定されるので、これにより噴射経過をいわば形成することができ
る。規定の絞り横断面は、有利には戻し孔３２に設けられることができる。なぜ
ならばこのようになっていると、噴射の終了時に燃料は絞られることなく、迅速
に孔１７を通して再びばね室１１に流入して、ノズルニードルを所望のように迅
速に閉鎖することができるからである。
ソレノイド３４への給電が中断されると、噴射過程が終了する。つまりソレノ
イド３４への給電を中断することによって、戻し孔３２は弁スライダ１４によっ
て閉鎖され、最初に述べた圧力関係が再び生ぜしめられる。これによって、磁石
の給電時にしか噴射が許されないという安全基準が満たされる。
ソレノイド３４の応働特性は、特に弁スライダ１４によっても規定される。図
示の場合では弁スライダ１４の有効面積は、ソレノイド３４に向けられた側にお
いてもばね室１１に向けられた側においても、ほぼ等しい大きさである。単に突
き棒１８だけが、弁スライダ１４の、ソレノイド３４に向けられた側における有
効面積を減じている。これによって弁スライダ１４はほぼ圧力バランスされてお
り、この結果ソレノイド３４の応働電流を最小に制限することができる。さらに
噴射装置の切換え過程は、通常存在する種々様々な圧
力関係による不都合な影響を受けることがなく、ひいては予備噴射のためにも適
した、極めて迅速に切り換えられる噴射弁を得ることができる。弁スライダ１４
，１８になお存在する異なった力（Differenzkraft）は、圧縮ばね２１の適当な
設計によって十分に補償することができる。
第２図に示された、本発明による噴射装置の第２実施例では、第１図に示され
た部分に相当する部分には、同一符号が付けられており、それらの部分に対する
説明は省かれている。
第２図に示された装置が第１図に示された装置と異なっている点は、閉鎖プレ
ート３７が第１図とは異なった構成を有していることにある。さらに別の放圧孔
３８が設けられている。図示の実施例では弁スライダ３６は、突き棒１８とは反
対の側にピン３９を有しており、このピン３９は、閉鎖プレート３７の切欠き４
０内において軸方向運動可能に支承されており、この結果弁スライダの支承形式
が改善されている。切欠き４０はその下端部において、放圧孔３８を介して戻し
接続部ＲＬと接続されており、これによってピン３９の容易な軸方向シフト可能
性が保証されている。
原理的にはこの装置も、第１図に示された装置と同様に作動する。しかしなが
ら分かるように、図示の実施例では突き棒１８の直径と等しい直径を有している
ように、ピン３９の直径を適宜に寸法設定すると、弁
スライダ３６の両側における有効面積は等しい大きさになり、この結果弁スライ
ダ３６は完全に圧力バランスされ、上に述べた利点を得ることができる。
第３図には、単に、第１図及び第２図に示された噴射装置の上側部分だけが示
されている。この第３図においても、第１図におけると同じ部分には同一符号が
付けられており、説明の繰り返しは省かれている。
ケーシング１の上側部分には同様に弁室１３が設けられており、この弁室１４
は第２の供給孔３１を介して、高圧接続部ＣＲと接続されている。さらに弁室１
３は、戻し孔４１を介して戻し接続部ＲＬと接続されており、この場合戻し孔４
１は流れ抵抗を有することができ、供給孔３１に対してずらされて配置されてい
る。さらに弁室１３の上端部には放圧孔４２が設けられており、この放圧孔４２
は弁室１３を、可動子１９のための室２０と接続している。また別の放圧孔４３
が、室２０と戻し接続部ＲＬとの間に設けられている。
弁室１３内には、互いに間隔を保たれた２つの個別ピストン４５，４６が、軸
方向シフト可能に配置されており、この場合個別ピストン４５は、突き棒４４を
介して可動子１９と結合されている。突き棒４４の他方の自由端部は、個別ピス
トン４６を貫いて延びており、かつばね室１１のための閉鎖プレート４７に接触
している。この図示の位置は、ソレノイド３４が給電
されていない位置である。両方のピストン４５，４６の運動を容易にするために
、別の放圧孔４８が設けられており、この放圧孔４８は、ピストン４６と閉鎖プ
レート４７との間の室を戻し接続部ＲＬと接続している。さらに別の孔４９が、
両ピストン４５，４６の間の室とばね室１１とを接続している。
第３図に示された状態では、つまり噴射が行われていない状態では、ばね室１
１における圧力は第１の供給孔２７における圧力と同じであり、この結果この場
合第１図に示された装置におけると同じ状態が存在している。この場合ばね室１
１は孔４９を介して弁室１３と接続されている。
ソレノイド３４に電流が供給されると、可動子１９が引き付けられ、両方のピ
ストン４５，４６が上方に向かって移動させられ、ピストン４６は第２の供給孔
３１を閉鎖し、ピストン４５は戻し孔４１を開放する。この結果弁室１３は戻し
孔４１を介して放圧される。これによって孔４９も同様に戻し孔４１と接続され
、この結果ばね室１１における圧力が低下し、ノズルニードルは第１図における
ように上方に向かって移動させられて、噴射過程が始まる。
この構成では、両ピストン４５，４６の間の中間室における有効受圧面が等し
いので、両方のピストン４５，４６は圧力負荷から解放されており、すなわち両
方のピストンに結果として生じる力つまり合力は等し
い。これによってこの実施例においても、第１図及び第２図に記載された装置に
おけるのと同じ利点が得られる。
【手続補正書】特許法第１８４条の８
【提出日】１９９６年４月１９日
【補正内容】
請求の範囲
１．内燃機関用の噴射弁であって、該噴射弁が噴射弁ケーシング内に配置されて
おり：
制御弁（１４；４５，４６）を制御する駆動機構（３４）が設けられており
；
高圧下にある燃料・供給接続部（ＣＲ）と低圧下にある燃料・戻し接続部（
ＲＬ）とが設けられていて、両接続部がそれぞれ弁室（１３）と接続されており
；
噴射弁ケーシング（２９）内に、該噴射弁ケーシングの軸線方向にシフト可
能なノズルニードル（６）が配置されており、該ノズルニードルが制御弁の切換
え位置に関連して、噴射弁のノズル流出開口（８，９）を開閉可能であり、
ノズルニードル（６）の範囲に圧力室（２８）が設けられていて、該圧力室
が燃料・供給接続部（ＣＲ）と接続されており、
ノズルニードル（６）の後方に戻し室（１１）が設けられていて、該戻し室
が弁室（１３）と接続されており、
少なくとも、戻し室（１１）と戻し接続部（ＲＬ）との間における範囲に、
接続通路（１７，３２；４１）が設けられており、該接続通路が、流れ抵抗を形
成する絞りとして構成されている形式のものに
おいて、
制御弁が、弁室（１３）内に配置されていてかつ軸方向においてシフト可能
な弁スライダ（１４）として構成されており、該弁スライダが、燃料・供給接続
部（ＣＲ）か又は燃料・戻し接続部を弁室（１３）に向かって閉鎖するようにな
っており、さらに弁スライダ（１４）が、少なくとも１つの軸方向に延びる孔（
１５）を有していることを特徴とする噴射弁。
２．接続通路の、戻し接続部の直前に位置する範囲（３２）が、絞りとして構成
されている、請求項１記載の噴射弁。
３．噴射弁ケーシング内において、弁室（１３）と、ノズルニードルの後ろに配
置された戻し室（１１）との間に、閉鎖部材（１６）が配置されており、該閉鎖
部材に、戻し室（１１）と弁室（１３）との間の接続部を生ぜしめる貫通孔（１
７）が配置されている、請求項１記載の噴射弁。
４．貫通孔（１７）が絞りとして構成されている、請求項３記載の噴射弁。
５．閉鎖プレート（３７）が、軸方向に延びる切欠き（４０）を有しており、該
切欠きに制御弁の弁スライダのピン（３９）が係合している、請求項１記載の噴
射弁。
６．切欠き（４０）が、戻し室に向けられた側におい
て閉鎖されている、請求項５記載の噴射弁。
７．ピン（３９）と閉鎖プレート（３７）の閉鎖された側との間における切欠き
（４０）が、通路（３８）を介して戻し接続部と接続されている、請求項６記載
の噴射弁。