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JP2003328898A - 内燃機関用の燃料噴射装置 - Google Patents

内燃機関用の燃料噴射装置

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Publication number
JP2003328898A
JP2003328898A JP2003135038A JP2003135038A JP2003328898A JP 2003328898 A JP2003328898 A JP 2003328898A JP 2003135038 A JP2003135038 A JP 2003135038A JP 2003135038 A JP2003135038 A JP 2003135038A JP 2003328898 A JP2003328898 A JP 2003328898A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
valve member
injection valve
pressure
control
injection
Prior art date
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Pending
Application number
JP2003135038A
Other languages
English (en)
Inventor
Peter Boehland
ベーラント ペーター
Godehard Nentwig
ネントヴィッヒ ゴーデハルト
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of JP2003328898A publication Critical patent/JP2003328898A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M57/00—Fuel-injectors combined or associated with other devices
    • F02M57/02—Injectors structurally combined with fuel-injection pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M45/00—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship
    • F02M45/02—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts
    • F02M45/04—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts with a small initial part, e.g. initial part for partial load and initial and main part for full load
    • F02M45/08—Injectors peculiar thereto
    • F02M45/086—Having more than one injection-valve controlling discharge orifices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M47/00—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/02—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
    • F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M59/00—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
    • F02M59/20—Varying fuel delivery in quantity or timing
    • F02M59/36—Varying fuel delivery in quantity or timing by variably-timed valves controlling fuel passages to pumping elements or overflow passages
    • F02M59/366—Valves being actuated electrically
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/46—Valves, e.g. injectors, with concentric valve bodies

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内燃機関の様々な運転条件下において最適な
燃料噴射を実施することができる内燃機関用の燃料噴射
装置を提供する。 【解決手段】 燃料噴射弁１２が、中空に形成された第
１の噴射弁部材２８の内部において摺動可能に案内され
た第２の噴射弁部材１２８を有しており、該第２の噴射
弁部材によって少なくとも１つの第２の噴射開口１３２
が制御され、該第２の噴射弁部材が、圧力室４０内にお
ける圧力によって負荷されて閉鎖力に抗して開放方向２
９に可動であり、第２の噴射弁部材１２８に、制御圧室
５８内における圧力によって負荷される面１５５が配属
もしくは対応配置されており、該面を介して、制御圧室
５８内における圧力によって、第２の噴射弁部材１２８
に対して閉鎖方向で作用する力が生ぜしめられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関用の燃料
噴射装置であって、燃料高圧ポンプと該燃料高圧ポンプ
に接続された燃料噴射弁とが、内燃機関の各シリンダの
ために設けられており、燃料高圧ポンプが、内燃機関に
よって駆動されて往復動させられるポンプピストンを有
しており、該ポンプピストンがポンプ作業室を画成して
いて、該ポンプ作業室が燃料噴射弁の圧力室と接続され
ており、燃料噴射弁が少なくとも１つの第１の噴射弁部
材を有していて、該第１の噴射弁部材によって少なくと
も１つの第１の噴射開口が制御され、第１の噴射弁部材
が、圧力室内における圧力によって負荷されて閉鎖力に
抗して開放方向に可動であり、電気的に操作される第１
の制御弁が設けられていて、該第１の制御弁によってポ
ンプ作業室と放圧室との間における接続部が制御され、
少なくとも１つの第１の噴射弁部材に、燃料を満たされ
た制御圧室内における圧力によって負荷される面が配属
もしくは対応配置されており、該面を介して、制御圧室
内における圧力によって、第１の噴射弁部材に対して閉
鎖方向で作用する力が生ぜしめられ、さらに制御圧室が
少なくとも間接的にポンプ作業室との接続部を有し、か
つ電気的に操作される第２の制御弁によって制御され
る、放圧室との接続部を有している形式のものに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】このような形式の燃料噴射装置は、ヨー
ロッパ特許公開第０９５７２６１号明細書に基づいて公
知である。この公知の燃料噴射装置は、内燃機関の各シ
リンダのために燃料高圧ポンプと、この燃料高圧ポンプ
に接続された燃料噴射弁とを有している。燃料高圧ポン
プは内燃機関によって駆動されて往復動させられるポン
プピストンを有しており、このポンプピストンはポンプ
作業室を画成していて、このポンプ作業室は燃料噴射弁
の圧力室と接続されている。燃料噴射弁は噴射弁部材を
有していて、この噴射弁部材によって少なくとも１つの
噴射開口が制御され、噴射弁部材は、圧力室内における
圧力によって負荷されて閉鎖力に抗して開放方向に可動
である。電気的に操作される第１の制御弁によって、燃
料噴射を制御するために、ポンプ作業室と放圧室との間
における接続部が制御される。また噴射弁部材には、燃
料を満たされた制御圧室内における圧力によって負荷さ
れる面が配属もしくは対応配置されており、この面を介
して、制御圧室内における圧力によって、噴射弁部材に
対して閉鎖方向で作用する力が生ぜしめられる。そして
制御圧室はポンプ作業室との接続部を有し、かつ電気的
に操作される第２の制御弁によって制御される、放圧室
との接続部を有している。ポンプ作業室内における圧力
ひいては燃料噴射弁の圧力室内における圧力によって、
噴射弁部材に対して開放方向に作用する力が、制御圧室
内における力によって生ぜしめられる力及び噴射弁部材
に作用する閉鎖力よりも大きい場合には、噴射弁部材は
開放方向に運動し、少なくとも１つの噴射開口を開放す
る。噴射弁部材によってこの際に制御される噴射横断面
は、常に等しい大きさである。このことは、内燃機関の
すべての運転条件下において最適な燃料噴射を可能にで
きない。
【０００３】
【特許文献１】ヨーロッパ特許公開第０９５７２６１号
明細書
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ゆえに本発明の課題
は、冒頭に述べた形式の内燃機関用の燃料噴射装置を改
良して、内燃機関の様々な運転条件下において最適な燃
料噴射を実施することができる内燃機関用の燃料噴射装
置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の構成では、燃料噴射弁が、中空に形成された
第１の噴射弁部材の内部において摺動可能に案内された
第２の噴射弁部材を有しており、該第２の噴射弁部材に
よって少なくとも１つの第２の噴射開口が制御され、該
第２の噴射弁部材が、圧力室内における圧力によって負
荷されて閉鎖力に抗して開放方向に可動であり、第２の
噴射弁部材に、制御圧室内における圧力によって負荷さ
れる面が配属もしくは対応配置されており、該面を介し
て、制御圧室内における圧力によって、第２の噴射弁部
材に対して閉鎖方向で作用する力が生ぜしめられるよう
にした。
【０００６】
【発明の効果】このように構成された本発明による燃料
噴射装置には公知のものに比べて次のような利点があ
る。すなわち本発明による燃料噴射装置では、少なくと
も１つ第２の噴射開口を備えた第２の噴射弁部材によっ
て、付加的な噴射横断面を開閉することができ、その結
果噴射横断面を内燃機関の運転条件に最適に合わせるこ
とが可能になる。噴射横断面の制御はこの場合、電気的
に操作される第２の制御弁を用いて制御される制御圧室
における圧力によって、簡単な形式で行われる。
【０００７】本発明による燃料噴射装置の別の有利な構
成は、請求項２以下に記載されている。
【０００８】請求項２記載のように構成されていると、
第２の噴射弁部材を第１の噴射弁部材に対して時間的に
ずらして開放させることができる。請求項３記載のよう
に構成されていると、少量の燃料量の最適な前噴射が可
能になる。請求項４記載のように構成されていると、第
１の噴射弁部材は最大開放行程で開放された位置から、
制御圧室内における圧力によってはもはや閉鎖され得
ず、従って無関係に第２の噴射弁部材の開放は、制御圧
室内における圧力によって制御することができる。請求
項５記載のように構成されていると、主噴射時に比較的
僅かな燃料量を噴射したい場合に、最適な主噴射を行う
ことができる。また請求項６記載のように構成されてい
ると、主噴射時に比較的多量の燃料量を噴射したい場合
に、最適な主噴射を行うことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】次に図面を参照しながら本発明の
実施の形態を説明する。
【００１０】図１〜図４には、自動車の内燃機関用の燃
料噴射装置が示されている。内燃機関は有利には自己着
火式の内燃機関である。燃料噴射装置はいわゆるポンプ
・ノズル系又はポンプ・管路・ノズル系として形成され
ていて、内燃機関の各シリンダ毎にそれぞれ１つの燃料
高圧ポンプ１０と、該燃料高圧ポンプに接続された燃料
噴射弁１２とを有している。ポンプ・管路・ノズル系と
して形成されている場合、燃料高圧ポンプ１０は燃料噴
射弁１２から離れて配置されていて、この燃料噴射弁１
２と管路を介して接続されている。図示の実施例では燃
料噴射装置はポンプ・ノズル系として形成されており、
この場合燃料高圧ポンプ１０と燃料噴射弁１２とは互い
に直接的に接続されていて、１つの構成ユニットを形成
している。燃料高圧ポンプ１０は、ポンプ体１４におけ
るシリンダ孔１６内をシール作用をもって案内されてい
るポンプピストン１８を有しており、ポンプピストン１
８は内燃機関のカム軸のカム２０によって、戻しばね１
９の力に抗して、往復動するように駆動される。ポンプ
ピストン１８はシリンダ１６内においてポンプ作業室２
２を制限つまり画成しており、このポンプ作業室２２内
においてポンプピストン１８の吐出行程時に燃料は高圧
下で圧縮される。ポンプ作業室２２内には、ポンプピス
トン１８の吸込み行程時に、図示されていない形式で燃
料が自動車の燃料タンク２４から供給される。
【００１１】燃料噴射弁１２は弁体２６を有しており、
この弁体２６は複数部分から形成されていることがで
き、この弁体２６では第１の噴射弁部材２８が孔３０内
において長手方向摺動可能に案内されている。図２に示
されているように、弁体２６は、内燃機関のシリンダの
燃焼室に向けられた端部領域に、少なくとも１つの、有
利には複数の第１の噴射開口３２を有しており、これら
の噴射開口３２は弁体２６の全周にわたって分配配置さ
れている。第１の噴射弁部材２８は、燃焼室に向けられ
た端部領域に、例えばほぼ円錐形のシール面３４を有し
ており、このシール面３４は、弁体２６において該弁体
の、燃焼室に向けられた端部領域に形成された弁座３６
と共働し、この弁座３６から又はこの弁座３６に向かっ
て、第１の噴射開口３２が延びている。弁体２６には噴
射弁部材２８と孔３０との間において、弁座３６に向か
ってリング室３８が設けられており、このリング室３８
は弁座３６とは反対側の端部領域において、孔３０の半
径方向拡大部によって、第１の噴射弁部材２８を取り囲
む圧力室４０に移行している。第１の噴射弁部材２８
は、圧力室４０の高さに横断面減少によって受圧肩部４
２を有している。第１の噴射弁部材２８の、燃焼室とは
反対側の端部には、予負荷された第１の閉鎖ばね４４が
間接的に作用しており、この閉鎖ばね４４によって第１
の噴射弁部材２８は弁座３６に向かって押圧される。第
１の閉鎖ばね４４は、孔３０に接続するばね室４６に配
置されており、このばね室は弁体２６に又はポンプ体１
４に又は、弁体２６とポンプ体１４との間に配置された
中間体４５に形成されている。
【００１２】燃料噴射弁１２の第１の噴射弁部材２８
は、図１及び図２に示されているように、中空に形成さ
れていて、燃料噴射弁１２において噴射弁部材２８に同
軸的に形成された孔内には、第２の噴射弁部材１２８が
摺動可能に案内されている。第２の噴射弁部材１２８に
よって、弁体２６における少なくとも１つの第２の噴射
開口１３２が制御される。少なくとも１つの第２の噴射
開口１３２は、噴射弁部材２８，１２８の長手方向軸線
の方向において、少なくとも１つの第１の噴射開口３２
に対して燃焼室に向かってずらされて配置されている。
第２の噴射弁部材１２８は燃焼室に向けられた端部領域
に、例えばほぼ円錐形のシール面１３４を有しており、
このシール面１３４は、弁体２６において該弁体の、燃
焼室に向けられた端部領域に形成された弁座１３６と共
働し、この弁座１３６から又はこの弁座１３６に向かっ
て、第２の噴射開口１３２が延びている。第２の噴射弁
部材１２８の燃焼室側の端部の近傍において該第２の噴
射弁部材１２８には、受圧面１４２が形成されており、
この受圧面１４２には、第１の噴射弁部材２８の開放時
に、圧力室２０内における圧力が作用する。
【００１３】第１の噴射弁部材２８には、図１に示され
ているように、ばね室４６内に進入している支持スリー
ブ４８が接続しており、この支持スリーブ４８には、噴
射弁部材２８とは反対の側において、ポット状のスリー
ブ５０が支持されており、このスリーブ５０の、支持ス
リーブ４８とは反対の側には、第１の閉鎖ばね４４が支
持されている。この第１の閉鎖ばね４４は他方の側にお
いて、ばね室４６に挿入されたばね受５２に支持されて
いる。スリーブ５０の、支持スリーブ４８とは反対の側
には、さらに第１の制御ピストン５４が支持され得お
り、この第１の制御ピストン５４は直径を段付けされて
形成されている。第１の制御ピストン５４の、直径の小
さな区分５４ａはばね室４６内に配置されていて、直径
の大きな区分５４ｂは、ばね室４６に接続する孔５６内
に進入している。第１の制御ピストン５４はその区分５
４ａで、ばね受５２を貫通している。第１の制御ピスト
ン５４は中空に形成されていて、その区分５４ｂは孔５
６内においてシール作用をもって案内され、かつこの孔
５６内においてリング状の端面５５で部分的に制御圧室
５８を画成している。
【００１４】第２の噴射弁部材１２８の、燃焼室とは反
対の側には、第２の制御ピストン１５４が支持されてお
り、この第２の制御ピストン１５４は、支持スリーブ４
８とスリーブ５０と第１の制御ピストン５４とを貫いて
孔５６内にまで進入していて、そこで同様に端面１５５
で制御圧室５８を部分的に画成している。第２の制御ピ
ストン１５４はその端部領域において、第１の制御ピス
トン５４の区分５４ｂにおいてシール作用をもって案内
されている。第２の制御ピストン１５４はスリーブ５０
内に配置された領域に、直径を増大されたカラー１５２
を有しており、このカラー１５２とスリーブ５０の、支
持スリーブ４８とは反対側の底部との間には、第２の閉
鎖ばね１４４が緊縮配置されている。この第２の閉鎖ば
ね１４４によって第２の噴射弁部材１２８は第２の制御
ピストン１５４を介して閉鎖方向に負荷される。
【００１５】ポンプ作業室２２からはポンプ体１４と中
間体４５と弁体２６とを貫いて、通路６０が燃料噴射弁
１２の圧力室４０に通じている。電気的に操作される第
１の制御弁６２によって、ポンプ作業室２２と放圧室と
の間の接続部６４が制御され、この放圧室としては、例
えば少なくとも間接的に燃料タンク２４又は、燃料を燃
料タンク２４からポンプ作業室２２に圧送するフィード
ポンプ２３の圧力側が働くことができる。燃料噴射を行
うことが望まれていない場合には、制御弁６２によって
ポンプ作業室２２と放圧室との間の接続部６４は開放さ
れており、その結果ポンプ作業室２２内において高圧は
形成され得ない。燃料噴射を行いたい場合には、制御弁
６２によってポンプ作業室２２は放圧室から切り離さ
れ、その結果ポンプピストン１８の吐出行程時にポンプ
作業室２２において高圧を形成することができる。制御
弁６２は、電磁式のアクチュエータ又はピエゾアクチュ
エータを有することができる。制御弁６２は例えば２ポ
ート２位置方向切換え制御弁として形成されていて、開
放位置と閉鎖位置との間において切換え可能であり、電
子制御装置６３によって制御される。
【００１６】制御圧室５８は孔６６を介して通路６９と
の、ひいてはポンプ作業室２２との接続部を有してい
る。孔６６内には絞り箇所６７が配置されている。制御
圧室５８はさらに孔６８を介して放圧室との接続部を有
しており、この放圧室としては少なくとも間接的に燃料
タンク２４が働く。孔６８内には絞り箇所６９が配置さ
れている。絞り箇所６７，６９は互いにその寸法を合わ
せられており、これによって所望のように、制御圧室５
８をポンプ作業室２２からの燃料で満たすこと及び制御
圧室５８を放圧室２４に向かって放圧することを可能に
なる。制御圧室５８と放圧室２４との間の接続部は、電
気的に操作される第２の制御弁７０によって制御され、
この第２の制御弁７０は第１の制御弁６２のように形成
されていることができ、かつ制御装置６３によって制御
される。
【００１７】制御圧室５８を放圧室２４と接続させる孔
６８は、制御圧室５８が形成されている孔５６よりも、
直径を小さく構成されているので、制御圧室５８から孔
５８への移行部には制御圧室５８のリング状の制限部５
９が形成されている。第１の制御ピストン５４は、図３
及び図４に示されているように、制限部５９に向けられ
た端面５５に、リング状の隆起部５３を有しており、こ
の隆起部５３は端面５５に対して、制御ピストン５４の
半径方向において小さな幅を有している。隆起部５３は
例えば、第１の制御ピストン５４の端部が図３及び図４
に示されているように逆方向の斜め面取り部を有するこ
とによって、形成することができる。第１の噴射弁部材
２８が開放方向（矢印２９）における行程を実施する
と、支持スリーブ４８とスリーブ５０とを介して第１の
制御ピストン５４はもまた矢印２９の方向に運動させら
れる。第１の噴射弁部材２８の最大開放行程は、第１の
制御ピストン５４の隆起部５３が制御圧室５８の制限部
５９に接触することによって制限されている。図３にお
いて制御ピストン５４，１５４は、噴射弁部材２８，１
２８が閉鎖位置に配置されている場合における位置で示
されており、図４においては制御ピストン５４，１５４
は、最大開放行程で開放された位置に噴射弁部材２８，
１２８がに配置されている場合における位置で示されて
いる。図４に示されているように第１の制御ピストン５
４の隆起部５３が制御圧室５８の制限部５９に接触して
いる場合には、第１の制御ピストン５４の端面５５の、
隆起部５３の内側に位置している部分だけが、今なお制
御圧室５８における圧力によって負荷されており、これ
に対して第１の制御ピストン５４の端面５５の、隆起部
５３の外側に位置している部分は、制御圧室５８から隔
てられている。
【００１８】両制御弁６２，７０は電子制御装置６３に
よって制御される。制御装置６３には、特に回転数、負
荷及び温度のような内燃機関の運転パラメータ並びに、
例えば空気温度、空気圧のような別のバラメータ、さら
に場合によってはその他のパラメータに関する信号が供
給される。制御装置６３によって制御弁６２，７０は、
これらのパラメータに関連して、燃料噴射を制御するた
めに制御される。
【００１９】以下においては燃料噴射装置の作用形式に
ついて述べる。ポンプピストン１８の吸込み行程時に第
１の制御弁６２が開放されると、燃料は燃料タンク２４
からポンプ作業室２２に達する。ポンプピストン１８の
吐出行程の規定された時点に、第１の制御弁６２は制御
装置６３によって閉鎖され、その結果ポンプ作業室２２
は放圧室から切り離され、そしてポンプ作業室２２内に
おいて高圧が形成される。第２の制御弁７０は制御装置
６３によってまず初め閉鎖状態に保たれ、その結果制御
圧室５８内には少なくともほぼポンプ作業室２２におけ
るような高圧が形成される。両噴射弁部材２８，１２８
は、該噴射弁部材２８，１２８に作用する閉鎖ばね４
４，１４４と、制御ピストン５４，１５４を介して制御
圧室５８内における圧力により閉鎖方向で両噴射弁部材
２８，１２８に作用する力とによって、閉鎖位置に保た
れ、その結果燃料噴射は行われない。
【００２０】少量の燃料を前噴射するためには、第２の
制御弁７０が制御装置６３によって開放され、その結果
制御圧室５８は放圧室２４と接続され、制御圧室５８に
おける圧力は低下する。ポンプ作業室２２における圧力
ひいては燃料噴射弁１２の圧力室４０における圧力が高
くなって、この圧力によって受圧肩部４２を介して第１
の噴射弁部材２８に対して生ぜしめられる圧力が、第１
の閉鎖ばね４４の力と、制御圧室５８における残留圧に
よって第１の制御ピストン５４を介して第１の噴射弁部
材２８に対して生ぜしめられる力との総和よりも大きく
なると、燃料噴射弁１２は開放し、この場合第１の噴射
弁部材２８のシール面３４は弁座３６から持ち上がり、
少なくとも１つの噴射開口３２を開放する。圧力室４０
における圧力によって受圧肩部４２を介して第２の噴射
弁部材１２８に対して生ぜしめられる圧力は、第２の閉
鎖ばね１４４による力と、第２の制御ピストン１５４を
介して制御圧室５８における残留圧によって第２の噴射
弁部材１２８に対して閉鎖方向で生ぜしめられる力との
総和よりも小さいので、第２の噴射弁部材１２８はその
閉鎖位置に留まる。従って燃料噴射弁１２においては第
１の噴射開口３２によって、全噴射横断面のうちの一部
だけが開放され、その結果相応に僅かな燃料量しか噴射
されない。前噴射終了のためには、第２の制御弁７０が
制御装置６３によって閉鎖され、その結果制御圧室５８
における圧力は再び上昇し、第１の噴射弁部材２８は、
第１の制御ピストン５４によって該第１の噴射弁部材２
８に対して生ぜしめられる閉鎖方向における高い力に基
づいて、再び閉鎖位置へと移動させられる。第２の制御
弁７０が前噴射のために開放される時間は、極めて短い
ので、第１の噴射弁部材２８は単に部分行程だけ開放さ
れ、第１の制御ピストン５４の隆起部５３は制御圧室５
８の制限部５９に接触しない。この場合第１の制御ピス
トン５４の全端面５５は、制御圧室５８における圧力に
よって負荷されており、第２の制御弁７０の閉鎖時に
は、制御圧室５８における上昇する圧力が、第１の制御
ピストン５４に対して作用する力を生ぜしめ、この力
は、第１の噴射弁部材２８を圧力室４０における圧力に
抗して閉鎖位置へと運動させるのに十分な大きさであ
る。第１の噴射弁部材２８が部分行程しか開放されない
場合には、さらにそのシール面３４と弁座３６との間に
狭い間隙だけしか生ぜしめられず、この狭い間隙におい
て貫流する燃料が絞られ、その結果噴射弁部材２８に対
して開放方向で作用する力は、噴射弁部材２８が最大開
放行程で開放された場合に比べて小さい。
【００２１】前噴射の終了後に、第１の制御弁６２は有
利には閉鎖状態に保たれるので、ポンプ作業室２２内に
おいては引き続き圧力が形成される。前噴射時に比べて
大量の燃料が噴射される主噴射のためには、第２の制御
弁７０が制御装置６３によって規定された時点において
開放され、その結果制御圧室５８は放圧室２４と接続さ
れて、制御圧室５８における圧力は低下する。そして第
１の噴射弁部材２８は開放し、少なくとも１つの第１の
噴射開口３２を開放する。第１の噴射弁部材２８はこの
場合その最大開放行程で開放するので、第１の制御ピス
トン５４の隆起部５３は制御圧室５８の制限部５９に接
触する。比較的僅かな燃料量だけを噴射したい場合に
は、次いで第２の制御弁７０が制御装置６３によって再
び閉鎖され、その結果制御圧室５８における圧力は、第
２の噴射弁部材１２８が圧力室４０における圧力によっ
て開放方向２９が移動させられる前に、再び上昇する。
そして第２の噴射弁部材１２８は、第２の制御ピストン
１５４に作用する高い圧力によって閉鎖位置に保たれ
る。第１の噴射弁部材２８はその最大開放行程で開放さ
れた位置に留まる。それというのは、第１の制御ピスト
ン５４の端面５５の、隆起部５３の内側に位置する部分
は、制御圧室５８における圧力によって負荷されてい
て、従って閉鎖方向において第１の制御ピストン５４
に、ひいては第１の噴射弁部材２８に作用する力が生ぜ
しめられるが、この力は、圧力室４０における圧力によ
って開放方向２９に生ぜしめられる力よりも小さいから
である。主噴射の終了のためには、制御装置６３によっ
て第１の制御弁６２が開放され、その結果圧力室４０に
おける圧力が低下し、第１の噴射弁部材２８は第１の閉
鎖ばね４４の力と、制御圧室５８における圧力によって
第１の制御ピストン５４に対して生ぜしめられる力とに
よって閉鎖方向に移動する。
【００２２】主噴射時に比較的多量の燃料量を噴射した
い場合には、制御装置６３によって第２の制御弁７０が
長く開放状態に保たれ、その結果第２の噴射弁部材１２
８は、圧力室４０における圧力によって第２の閉鎖ばね
１４４の力に抗して、かつ制御圧室５８における残留圧
によって第２の制御ピストン１５４を介して生ぜしめら
れる力に抗して開放し、つまり開放方向に移動し、そし
て少なくとも１つの第２の噴射開口１３２を開放する。
この場合第２の噴射弁部材１２８は時間的な遅延を伴っ
て第１の噴射弁部材２８の後で開放し、その結果主噴射
の開始時には第１の噴射弁部材２８だけしか開放されて
いない。第２の噴射弁部材１２８も開放されている場合
には、燃料噴射弁１２において全噴射横断面が開放され
ていて、多くの燃料噴射量が噴射される。主噴射の終了
時には第１の制御弁６２が制御装置６３によって開放さ
れ、その結果圧力室４０内における圧力が低下し、第１
及び第２の噴射弁部材２８，１２８が、該噴射弁部材に
作用する閉鎖ばね４４，１４４及び制御ピストン５４，
１５４の閉鎖力によって閉鎖される。第２の制御弁７０
はこの場合制御装置６３によって閉鎖される。
【００２３】第１の噴射開口３２と第２の噴射開口１３
２とによって形成される噴射横断面は少なくともほぼ等
しい大きさを有することができ、このようになっている
と、第１の噴射弁部材２８だけの開放時に全噴射横断面
の半分が開放される。また択一的に、第１の噴射開口３
２が第２の噴射開口１３２よりも大きな噴射横断面又は
小さな噴射横断面を形成していてもよい。
【００２４】図５には、時間ｔを横軸にとって、１回の
噴射サイクル中における第１の噴射弁部材２８のための
開放行程ｈ（縦軸）の経過が実線で、かつ第２の噴射弁
部材１２８のための開放行程ｈの経過が破線で示されて
いる。この線図において符号Ｉで前噴射が、符号ＩＩで
主噴射が示されている。前噴射Ｉ時には、既に述べたよ
うに、第１の噴射弁部材２８だけが開放する。主噴射Ｉ
Ｉ時には第１の噴射弁部材２８だけが開放するか又は、
時間的な遅延を伴って第２の噴射弁部材１２８も開放す
る。第２の噴射弁部材１２８の開放時における時間的な
遅延は、第２の制御弁７０によって影響を与えることが
でき、この場合この第２の制御弁７０は、最大開放行程
で第１の噴射弁部材２８が開放した後、再び閉鎖され、
その結果第２の噴射弁部材１２８は制御圧室５８におけ
る高圧に基づいてまず初めは閉鎖されたままであり、次
いで時間的な遅延を伴って再び開放され、その結果第２
の噴射弁部材１２８は開放することができる。
【００２５】また、内燃機関の規定の運転パラメータに
おいて、特に低負荷及び／又は低回転数時に、僅かな燃
料量だけが噴射される場合には、ポンプピストン１８の
吐出行程全体にわたって前噴射及び主噴射中に、第１の
噴射弁部材２８だけが開放し、第２の噴射弁部材１２８
が閉鎖されたままであってもよい。内燃機関の高負荷及
び／又は高回転数時に、多量の燃料量が噴射される場合
には、前噴射中に第１の噴射弁部材２８だけが開放し、
主噴射中に付加的に第２の噴射弁部材１２８も開放する
ようになっていることができる。
【００２６】ポンプ作業室２２と圧力室４０との間にお
ける接続部において通路６０には、遮断弁８０が設けら
れていてもよい。この遮断弁８０はこの場合、ポンプ作
業室２２と放圧室２４との接続部６４と、制御圧室５８
と通路６０との接続部６６との間に配置されている。遮
断弁８０は、圧力室４０に向かって開放する逆止弁とし
て形成されていても、又は制御装置６３によって制御さ
れる電気作動式の弁として形成されていてもよい。遮断
弁８０によって圧力室４０及び制御圧室５８はポンプ作
業室２２から切り離されることができる。遮断弁８０が
閉鎖されている場合、ポンプ作業室２２は第１の制御弁
６２の開放時に放圧室２４と接続され、これによって放
圧されることができ、これに対して第２の制御弁７０の
閉鎖時にには圧力下における燃料が、圧力室４０及び制
御圧室５８内に貯えられることができる。第２の制御弁
７０の開放によって燃料の前噴射を又は、主噴射の後の
燃料の後噴射を行うことができ、この際に燃料噴射の時
点において燃料をポンプピストン１８によって圧送する
必要はない。
【図面の簡単な説明】
【図１】内燃機関用の燃料噴射装置を概略的に示す縦断
面図である。
【図２】図１に示された燃料噴射装置のＩＩで示された
範囲を拡大して示す図である。
【図３】噴射弁部材の閉鎖時における燃料噴射装置を、
図１のＩＩＩで示された範囲を拡大して示す図である。
【図４】噴射弁部材の開放時における、図１のＩＩＩで
示された範囲を拡大して示す図である。
【図５】１噴射サイクルの間における燃料噴射装置の噴
射弁部材の行程経過を、時間を横軸にとって示す線図で
ある。
【符号の説明】
１０ 燃料高圧ポンプ、 １２ 燃料噴射弁、 １４
ポンプ体、 １６ シリンダ孔、 １８ ポンプピスト
ン、 １９ 戻しばね、 ２０ カム、 ２２ポンプ作
業室、 ２４ 燃料タンク、 ２６ 弁体、 ２８，１
２８ 噴射弁部材、 ３０ 孔、 ３２，１３２ 噴射
開口、 ３４，１３４ シール面、３６，１３６ 弁
座、 ３８ リング室、 ４０ 圧力室、 ４２ 受圧
肩部、４４，１４４ 閉鎖ばね、 ４５ 中間体、 ４
６ ばね室、 ４８ 支持スリーブ、 ５０ スリー
ブ、 ５２ ばね受、 ５３ 隆起部、 ５４，１５４
制御ピストン、 ５４ａ，５４ｂ 区分、 ５５，１５
５ 端面、 ５６ 孔、 ５８ 制御圧室、 ５９ 制
限部、 ６０ 通路、 ６２ 制御弁、 ６３制御装
置、 ６４ 接続部、 ６６ 孔、 ６７ 絞り箇所、
６８ 孔、６９ 絞り箇所、 ７０ 制御弁、 ８０
遮断弁、 １４２ 受圧面、 １５２ カラー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｍ 61/20 Ｆ０２Ｍ 61/20 Ｎ (72)発明者 ゴーデハルト ネントヴィッヒ ドイツ連邦共和国 シュツツトガルト メ ッツィンガー シュトラーセ 25 Ｆターム(参考） 3G066 AA07 AB02 AC07 AD02 AD07 BA02 BA13 BA14 CA09 CA21 CC01 CC06T CC12 CC14 CC20 CC26 CC28 CE02 DA09 DA10 DC18

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関用の燃料噴射装置であって、燃
    料高圧ポンプ（１０）と該燃料高圧ポンプ（１０）に接
    続された燃料噴射弁（１２）とが、内燃機関の各シリン
    ダのために設けられており、燃料高圧ポンプ（１０）
    が、内燃機関によって駆動されて往復動させられるポン
    プピストン（１８）を有しており、該ポンプピストン
    （１８）がポンプ作業室（２２）を画成していて、該ポ
    ンプ作業室（２２）が燃料噴射弁（１２）の圧力室（４
    ０）と接続されており、燃料噴射弁（１２）が少なくと
    も１つの第１の噴射弁部材（２８）を有していて、該第
    １の噴射弁部材（２８）によって少なくとも１つの第１
    の噴射開口（３２）が制御され、第１の噴射弁部材（２
    ８）が、圧力室（４０）内における圧力によって負荷さ
    れて閉鎖力に抗して開放方向（２９）に可動であり、電
    気的に操作される第１の制御弁（２３）が設けられてい
    て、該第１の制御弁（２３）によってポンプ作業室（２
    ２）と放圧室（２４）との間における接続部が制御さ
    れ、少なくとも１つの第１の噴射弁部材（２８）に、燃
    料を満たされた制御圧室（５８）内における圧力によっ
    て負荷される面（５５）が配属もしくは対応配置されて
    おり、該面（５５）を介して、制御圧室（５８）内にお
    ける圧力によって、第１の噴射弁部材（２８）に対して
    閉鎖方向で作用する力が生ぜしめられ、さらに制御圧室
    （５８）が少なくとも間接的にポンプ作業室（２２）と
    の接続部（６６）を有し、かつ電気的に操作される第２
    の制御弁（７０）によって制御される、放圧室（２４）
    との接続部（６８）を有している形式のものにおいて、
    燃料噴射弁（１２）が、中空に形成された第１の噴射弁
    部材（２８）の内部において摺動可能に案内された第２
    の噴射弁部材（１２８）を有しており、該第２の噴射弁
    部材（１２８）によって少なくとも１つの第２の噴射開
    口（１３２）が制御され、該第２の噴射弁部材（１２
    ８）が、圧力室（４０）内における圧力によって負荷さ
    れて閉鎖力に抗して開放方向（２９）に可動であり、第
    ２の噴射弁部材（１２８）に、制御圧室（５８）内にお
    ける圧力によって負荷される面（１５５）が配属もしく
    は対応配置されており、該面（１５５）を介して、制御
    圧室（５８）内における圧力によって、第２の噴射弁部
    材（１２８）に対して閉鎖方向で作用する力が生ぜしめ
    られる、内燃機関用の燃料噴射装置。
  2. 【請求項２】 電気的に操作される第２の制御弁（７
    ０）による制御圧室（５８）と放圧室（２４）との間の
    接続部（６８）の開放時に、第１の噴射弁部材（２８）
    が、第２の噴射弁部材１２８よりも低い圧力室（４０）
    における圧力において開放する、請求項１記載の燃料噴
    射装置。
  3. 【請求項３】 燃料を前噴射するために第１の制御弁
    （６２）の閉鎖時に第２の制御弁（７０）が開放され、
    その結果第１の噴射弁部材（２８）が、圧力室（４０）
    における圧力によって部分行程で開放し、これに対して
    第２の噴射弁部材（１２８）が閉鎖位置に保たれ、次い
    で前噴射を終了するために第２の制御弁（７０）が再び
    閉鎖され、その結果第１の噴射弁部材（２８）が、制御
    圧室（５８）内における圧力によって閉鎖する、請求項
    ２記載の燃料噴射装置。
  4. 【請求項４】 第１の噴射弁部材（２８）の最大開放行
    程が制限されており、最大開放行程による第１の噴射弁
    部材（２８）の開放時に、該第１の噴射弁部材（２８）
    に配属もしくは対応配置された、制御圧室（５８）内に
    おける圧力によって負荷される面（５５）が、第１の噴
    射弁部材（２８）が閉鎖位置を占めている場合又は部分
    行程だけで開放されている場合に比べて小さい、請求項
    １から３までのいずれか１項記載の燃料噴射装置。
  5. 【請求項５】 燃料の主噴射のために第１の制御弁（６
    ２）の閉鎖時に第２の制御弁（７０）が開放され、その
    結果第１の噴射弁部材（２８）が、圧力室（４０）内に
    おける圧力によって最大開放行程で開放し、次いで第２
    の制御弁（７０）が閉鎖され、その結果第２の噴射弁部
    材（１２８）がその閉鎖位置に留まり、これに対して、
    制御圧室（５８）内における圧力によって第１の噴射弁
    部材（２８）に対して生ぜしめられる閉鎖方向における
    力が、減少した面（５５）に基づいて小さくなり、そし
    て第１の噴射弁部材（２８）が最大開放行程で開放され
    る位置に留まる、請求項４記載の燃料噴射装置。
  6. 【請求項６】 燃料の主噴射のために第１の制御弁（６
    ２）の閉鎖時に第２の制御弁（７０）が開放され、その
    結果第１の噴射弁部材（２８）が、圧力室（４０）内に
    おける圧力によって最大開放行程で開放し、第２の噴射
    弁部材（１２８）が圧力室（４０）内における圧力の上
    昇時に時間的に第１の噴射弁部材（２８）の後で同様に
    開放する、請求項１から４までのいずれか１項記載の燃
    料噴射装置。
  7. 【請求項７】 主噴射の終了のために第１の制御弁（６
    ２）が開放され、かつ第２の制御弁（７０）が閉鎖され
    る、請求項５又は６記載の燃料噴射装置。
  8. 【請求項８】 第１の噴射弁部材（２８）に配属もしく
    は対応配置された面（５５）及び／又は第２の噴射弁部
    材（１２８）に配属もしくは対応配置された面（１５
    ５）が、制御圧室（５８）を画成する制御ピストン（５
    ４；１５４）に配置されていて、該制御ピストン（５
    ４；１５４）が少なくとも間接的に第１の噴射弁部材
    （２８）もしくは第２の噴射弁部材（１２８）に支持さ
    れている、請求項１から７までのいずれか１項記載の燃
    料噴射装置。
  9. 【請求項９】 制御圧室（５８）と少なくとも間接的に
    ポンプ作業室（２２）との接続部（６６）に、絞り箇所
    （６７）が配置されかつ／又は制御圧室（５８）と放圧
    室（２４）との接続部（６８）に絞り箇所（６９）が配
    置されている、請求項１から８までのいずれか１項記載
    の燃料噴射装置。
  10. 【請求項１０】 圧力室（４０）とポンプ作業室（２
    ２）との接続部（６０）において、制御弁（６２）によ
    って制御される放圧室（２４）への接続部（６４）と、
    制御圧室（５８）とポンプ作業室（２２）との接続部
    （６６）との間に、遮断弁（８０）が配置されており、
    該遮断弁（８０）によって圧力室（４０）及び制御圧室
    （５８）がポンプ作業室（２２）から切離し可能であ
    る、請求項１から９までのいずれか１項記載の燃料噴射
    装置。
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