(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃料噴射装置であって、燃料高圧ポンプ（１）を有し、この燃料高圧ポンプ（１）が搬送導管（５）を介して燃料を低圧室（３）から高圧集合室（７）へ搬送するようになっており、この高圧集合室（７）が高圧導管（１３）を介して、燃料を供給しようとする内燃機関の燃焼室における噴射個所の数に相当する個々の噴射ユニット（１５）に接続されており、これらの噴射ユニット（１５）が内燃機関の燃焼室内へ突入する噴射弁（１７）を有し、この噴射弁（１７）が噴射を制御するために弁座（２９）と協働する噴射弁部材（２１）を有しており、該噴射弁部材（２１）が第１の圧力室（３３）内に位置する圧力面（３１）を有し、この圧力面（３１）が前記第１の圧力室（３３）内の圧力により開放方向に負荷されておりかつ前記噴射弁部材（２１）が弁座（２９）とは反対の裏面側に、圧力により少なくとも間接的に負荷された第２の圧力室（４１）を有しており、前記第１の圧力室（３３）が高圧導管（１３）への接続導管（３５）を介して高圧集合室（７）に常時接続されており、さらに電気的な制御装置（９３）により調節磁石（４９）を用いて制御された３方向制御弁（１９）を有し、この３方向制御弁（１９）がそれぞれ１つの弁坐（５９，６５）と協働する２つのシール面（５７，６７）を有する制御弁部材（４５）を有し、この制御弁部材（４５）が一方の位置にて一方のシール面（５７）で一方の弁坐（５９）に接触させられ、その際に前記第２の圧力室（４１）への前記高圧導管（１３）の接続を閉鎖しかつ放圧導管（７７）への前記第２の圧力室（４１）の接続を開放し、他方の位置にて他方のシール面（６７）で他方の弁座（６５）に接触し、前記接続を開放もしくは閉鎖するように構成されており、ピストン状に構成された前記制御弁部材（４５）がケーシング孔（４７）内で案内されており、該制御弁部材（４５）が放圧導管（７７）への前記第２の圧力室（４１）の接続を開放する一方の位置では、前記第２の圧力室（４１）と高圧導管（１３）との間に両流れ方向で、絞られることのない自由な接続を可能にする他方の位置で開放する流過横断面よりも小さい流過横断面しか開放しない形式のものにおいて、前記ケーシング孔（４７）が調節磁石（４９）とは反対側で、ケーシング孔（４７）を延長する軸方向の袋孔（７３）を有する充填片（６９）により閉鎖されており、前記袋孔（７３）内へ前記制御弁部材（４５）がピストン状の弁部材区分（５５）で突入しかつ前記袋孔（７３）の直径減少部が前記第２の弁座（６５）を形成しており、前記袋孔（７３）と前記ピストン状の弁部材区分（５５）との間に前記制御弁部材（４５）が前記第２のシール面（６７）で前記第２の弁座（６５）にて開放する開放横断面よりも小さい絞り横断面を制限していることをすることを特徴とする、内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項２】
制御弁部材（４５）がリング状の切欠き（５３）を有し、この切欠き（５３）がケーシング孔（４７）と共に、第２の圧力室（４１）に常時接続された流過室（６３）を制限しておりかつリング状の切欠き（５３）に一方の側で接続する、一方のシール面（５７）を有する弁部材区分と、他方の側でリング状の切欠き（５３）に接続する、ピストン状の弁部材区分（５５）とを有し、このピストン状の弁部材区分（５５）がリング状の切欠き（５３）とは反対側の端面に他方のシール面（６７）を有し、かつケーシング孔（４７）を軸方向で延長する袋孔（７３）に向かって絞り横断面を制限している、請求項１記載の燃料噴射装置。
【請求項３】
制御弁部材（４５）がリングウエブ（５０）を有し、リングウエブ（５０）がリング状の切欠き（５３）を制御弁部材（４５）の周面における別のリング状の切欠き（５１）から分離しており、リングウエブ（５０）の外径が２つの切欠き（５１，５３）を他方の側で制限する弁部材区分（５５，５６）の直径に対して拡大されている、請求項２記載の燃料噴射装置。
【請求項４】
第１の弁座（５９）がケーシング孔（４７）の、流過室（６３）に開口する直径拡大部により形成されている、請求項３記載の燃料噴射装置。
【請求項５】
第１と第２の弁シール面（５７，６７）と３方向制御弁（１９）の第１と第２の弁座（５９，５６）とが円錐状に形成されている、請求項１記載の燃料噴射装置。
【請求項６】
制御弁部材（４５）が切欠き（５１，５３）を一方の側で制限する弁部材区分（５６）でケーシング孔（４７）内で案内されかつ切欠き（５１，５３）を他方の側で制限するピストン状の弁部材区分（５５）で袋孔（７３）内で案内されており、この場合、第１の流過室（６１）が制御弁部材（４５）における、調節磁石に近い第１の切欠き（５１）の範囲に配置され、第２の流過室（６３）が制御弁部材（４５）における、調節磁石に遠い第２の切欠き（５３）の範囲に配置されている、請求項２から５までのいずれか１項記載の燃料噴射装置。
【請求項７】
充填片（６９）における軸方向の袋孔（７３）が第３の流過室（７４）を形成し、この袋孔（７３）を横切る横孔（７５）を介して放圧導管（７７）と接続されている、請求項１記載の燃料噴射装置。
【請求項８】
制御弁部材（４５）の調節磁石側の端部に、調節磁石（４９）と協働する可動子プレート（８１）が取付けられている、請求項１記載の燃料噴射装置。
【請求項９】
調節磁石（４９）のケーシングと噴射ユニット（１５）のケーシング（２０）との間に中間プレート（８５）が配置されている、請求項８記載の燃料噴射装置。
【請求項１０】
制御弁部材（４５）の調節磁石側の端部にばね室（８７）が設けられ、このばね室内で中間プレート（８５）のリング円板と制御弁部材(４５）に作用するばね皿（８９）との間に戻しばね（９１）が締込まれており、この戻しばね（９１）が制御弁部材（４５）を調節磁石（４９）とは反対の方向に負荷している、請求項９記載の燃料噴射装置。
【請求項１１】
３方向制御弁（１９）のばね室（８７）と調節磁石ケーシングにおける可動子プレート（８１）を受容する室とが圧力補償通路（９５）を介して、弁ばね（３９）を受容する噴射弁（１７）のばね室（３７）に接続され、このばね室（３７）自体は低圧室（３）への放圧導管（７７）と接続されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は請求項１に記載した形式の内燃機関の燃料噴射装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
内燃機関の燃焼室における適正な燃焼のために噴射開始と噴射終了との自由な制御の他に噴射圧も自由に調整可能であるこのような公知の燃料噴射装置においては燃料高圧ポンプが燃料を燃料貯えタンクから高圧で搬送導管を介して高圧集合室へ搬送する。この高圧集合室は高圧導管を介して、燃料を供給しようとする内燃機関の燃焼室内の噴射個所の数に相当する個々の噴射ユニットと接続されている。この場合、この噴射ユニットはそれぞれ内燃機関の燃焼室内に突入する噴射弁とこれを制御する３方向制御弁とから構成されている。この場合、着坐式弁として構成された噴射弁の弁部材はシャフトに弁坐に向かう方向での横断面の減少によって形成された圧力面を有し、この圧力面で弁部材は常時高圧集合室への高圧導管と弁坐における噴射開口とに接続された第１の圧力室内に突入している。圧力室の圧力は弁部材を開放方向へ負荷する。弁部材は弁坐とは反対側の端面で第２の圧力室を制限しており、この圧力室は３方向制御弁を介して高圧導管に又は燃料タンクへの放圧導管に接続可能である。この場合、弁部材の、圧力により負荷される有効な横断面は第１の圧力室の範囲では第２の圧力室の範囲よりも小さい。噴射弁の第２の圧力室と電気的な制御装置によって制御された３方向制御弁との間にはさらに第２の圧力室に向かって開く逆止弁とそれに対して並列な導管内に絞りが配置されている。公知の燃料噴射装置における噴射過程は内燃機関の運転パラメータに関連して３方向制御弁によって制御される。この場合、３方向制御弁は噴射中断時に噴射弁における第２の圧力室を高圧導管と接続するので、大きい方の端面に作用する燃料圧は弁部材を第１の圧力室の範囲における圧力面に作用する開放力に抗して閉鎖状態に保つ。噴射を行う場合には３方向制御弁が切換えられ、第２の圧力室を放圧導管と接続するので、この第２の圧力室が放圧され、弁部材に開放方向に作用する第１の圧力室の燃料圧は弁部材を弁坐から離すために十分になる。この場合に噴射弁が迅速に開放されすぎ、これに伴って噴射開始にあたって高い噴射値が生じることを回避するためには第２の圧力室から流出する燃料は絞り個所で絞られ、ひいては開放運動が延期され、当初は小さな燃料量だけが燃焼室に噴射され、この燃料量が適正な燃焼のために準備される。噴射終了は噴射弁の第２の圧力室が高圧導管とあらためて接続され、その結果として第２の圧力室に迅速に高圧が形成され、弁部材があらためて閉鎖位置へ移動させられることで行われる。しかしながらこの場合には公知の燃料噴射装置は噴射経過が特に噴射開始において３方向制御弁に付加的に設けられた絞り個所と付加的な逆止弁を介して行われるので、付加的な構成スペースと製作費用を必要とするという欠点を有している。
【０００３】
【発明の課題】
本発明の課題は公知の燃料噴射装置の前述の欠点を除くことである。
【０００４】
【課題を解決する手段】
本発明の課題は内燃機関の燃料噴射装置であって、燃料高圧ポンプを有し、この燃料高圧ポンプが搬送導管を介して燃料を低圧室から高圧集合室へ搬送するようになっており、この高圧集合室が高圧導管を介して、燃料を供給しようとする内燃機関の燃焼室における噴射個所の数に相当する個々の噴射ユニットと接続されており、これらの噴射ユニットが内燃機関の燃焼室内へ突入する、噴射弁部材を有する噴射弁を有し、この噴射弁部材が噴射を制御するために弁座と協働しており、この場合、第１の圧力室内に位置する圧力面を有し、この圧力面が第１の圧力室内の圧力により開放方向に負荷されておりかつ弁座とは反対の裏面側に、圧力により少なくとも間接的に負荷された第２の圧力室を有しており、この場合、第１の圧力室が高圧導管への接続導管を介して高圧集合室と常時接続されており、さらに電気的な制御装置により調節磁石により制御された３方向制御弁を有し、この方向制御弁がそれぞれ１つの弁坐と協働する２つのシール面を有する制御弁部材を有し、この制御弁部材が一方の位置において一方のシール面で一方の弁坐に接触させられ、その際に第２の圧力室への高圧導管の接続を閉鎖しかつ放圧導管への第２の圧力室への接続を開放し、他方の位置において前記接続を開放もしくは閉鎖する形式のものいおいて、制御弁部材が放圧導管への第２の圧力室の接続を成す一方の位置で絞り横断面を制限し、他方の位置で、高圧導管に対して第２の圧力室を両方の流れ方向に自由に絞ることなく接続することによって解決された。
【０００５】
【発明の利点】
請求項１の特徴を有する本発明の燃料噴射装置の利点は、噴射経過を形成する機能を３方向制御弁に統合することで、付加的な費用のかかる構成部分を使用しないようにして、製作費用の他に必要とされる構成スペースが回避されることである。これは有利な形式で、３方向制御弁が複式着座弁として構成され、弁坐として構成された２つのストッパの間で軸方向に調節可能なピストン状の制御弁部材が切換え位置に応じて、噴射弁における端面側の第２の圧力室を高圧導管又は放圧導管と接続することで達成される。この場合には絞り機能は第２の圧力室を放圧導管と接続する間に３方向制御弁の内部の、燃料が流出する流過横断面を減少させることで実現される。この場合、この絞り個所の絞り作用は有利な形式で、制御弁部材を案内する孔を閉鎖する充填片における、制御弁部材を受容する袋孔の寸法によって変えることができる。したがって噴射経過形態は簡単に交換できる充填片により良好にそのつどの内燃機関に適合させることができる。この場合、制御弁部材と充填片との間とピストン状の制御弁部材の周面とこれを案内する孔の壁との間の絞り横断面は制御弁部材の開放運動の行程制限により変化させられる。この場合には端面側の弁坐における絞り横断面は制御弁部材のシール面と弁坐との間で形成される。別の利点は３方向制御弁の制御弁部材の調節可能な行程によって達成される。この行程を介して切換え時間を変化させることができ、この行程は同様に充填片の構成により調節することができる。制御弁部材を作動する電気的な調節磁石を別個に配置することにより、有利な形式で、市販の種々の調節磁石の使用が可能になる。この場合には厚さを変化させることのできる中間板を調節磁石と噴射弁及び３方向制御弁により構成された噴射ユニットとの間に配置することにより弁行程は各噴射ユニットのために調節磁石とは無関係に調節可能である。本発明の別の利点及び有利な構成は明細書図面及び請求項２以下に開示してある。
【０００６】
【実施例】
図示された燃料噴射装置においては例えばピストンポンプとして構成された燃料高圧ポンプ１は燃料を燃料貯えタンクとして構成された低圧室３から搬送導管５を介して高圧で高圧集合室７へ搬送する。高圧集合室７における圧力は高圧集合室７から低圧室３へ延びる戻し導管１１に組込まれた圧力制御弁９を介して内燃機関の運転パラメータに関連して又は燃料高圧ポンプの給送量にによって調整可能である。
【０００７】
さらに高圧集合室７からは高圧導管１３が燃料を供給しようとする内燃機関の燃焼室における噴射個所の数に相当する個々の噴射ユニット１５へ通じている。噴射ユニット１５はそれぞれ内燃機関の燃焼室へ突入する噴射弁１７と３方向制御弁１９とから構成されている。噴射弁１７と３方向制御弁１９は共通のケーシング２０内に配置されている。この場合、噴射弁１７は着坐式弁として構成され、ピストン状の噴射弁部材２１を有し、この噴射弁部材は案内孔２３内に軸方向で案内され、一方の端面に円錐状のシール面２５を有している。このシール面２５で噴射弁部材は噴射開口２７に隣接する弁坐２９と協働する。噴射弁部材２１はシャフトに横断面減少部により形成された圧力肩３１を有し、この圧力肩３１は弁坐２９に向いており、この圧力肩３１で噴射弁部材は案内孔２３の直径拡大部によって形成された圧力室２３に突入している。この圧力室２３は噴射弁部材２１のシャフトの周囲ののリングギャップとして弁坐２９まで延び、接続導管３５を介して噴射ユニット１５のケーシング２０内で常に高圧導管１３と接続されており、この高圧導管１３を通って高圧導管内の燃料圧は第１の圧力室３３に伝達され、噴射弁部材２１がばね室３７内に配置された弁ばね３９の力に抗して開放方向に負荷される。この弁ばね３９は弁坐２９とは、反対側において案内孔２３から突出する弁部材２１の端部にばね皿４０を介して作用する。このばね皿４０の上には付加的にピストン３０が作用する。このピストン３０は案内孔２３の直径に対してわずかに大きい直径を有し、弁坐２９とは反対の端面で、これを案内する袋孔４２に第２の圧力室４１を制限している。第２の圧力室４１は接続通路４３を介して３方向制御弁１９と接続されている。この場合、第２の圧力室内に形成される燃料圧は噴射弁部材２１を閉鎖方向に負荷する。
【０００８】
第２の圧力室４１と接続された３方向制御弁１９は本発明によれば複式着坐弁として構成され、ピストン状の制御弁部材４５を有している。この制御弁部材４５はケーシング孔４７内で案内され、一方の端面側４８でケーシング２０に固定された電気的な調節磁石４９で負荷され、周面にリングウエブ５０を有している。このリングウエブ５０は第１のリング溝状の切欠き５１を第２のリング溝状の切欠き５３から分離している。この場合、リングウエブ５０の直径は２つの切欠き５１，５３を他方で制限している弁部材区分５５，５６の直径に対して拡大されている。リングウエブ５０の、調節磁石で負荷された端面４８に向いたリング端面は円錐状に外径から、第１の切欠き５１の直径に相当する内径に移行し、第１の円錐状の弁シール面５７を形成する。このシール面５７はケーシング孔４７の円錐状の直径拡大によって生じた第１の弁坐５９と協働する。この場合、第１の弁坐５９と第１の切欠き５１の、リングウエブ５０とは反対側の端部との間には第１の流過室６１がケーシング孔４７の壁と制御弁部材４５との間で形成されている。この第１の流過室６１には共通の高圧集合室７への高圧導管１３が開口しており、接続導管３５はそこから噴射弁１７の第２の圧力室３３へ通じているこの場合、接続導管３５は常に高圧導管１３と接続したままである。調節磁石４９とは反対側で第１の弁坐５９は第２の流過室６３を制限している。この流過室６３内には噴射弁１７の第２の圧力室４１への接続通路４３が開口しかつ第２の切欠き５３の範囲を越えてケーシングに固定された第２の弁坐６５まで延びている。この場合、この第２の弁坐６５はケーシング孔４７の直径減少部により形成され、制御弁部材４５の、調節磁石とは反対側の端面における第２の弁シール面６７と協働する。第２の弁坐６５はケーシング孔４７の１部を受容する充填片６９に配置されている。この充填片６９は閉鎖ねじ７１を介してケーシング２０内に緊定されている。充填片６９内にあるケーシング孔４７の部分は段付き孔の形式でケーシング孔４７の延長である直径の小さい軸方向の袋孔７３に移行している。この場合、充填片６９内に突入する弁部材区分５５の直径はケーシング孔４７の、弁部材区分５５を案内する部分の直径よりもわずかに小さい。この場合、自由横断面は第２の弁坐６５における開口横断面よりも小さく選ばれ、絞り区間が形成されている。しかしながら制御弁部材４５を第２の弁シール面６７に隣接する弁部材区分５５で充填片６９におけるケーシング孔４７において緊密に案内し、縦溝を介して第２の流過室６３から燃料が第２の弁坐６５において流過室に向かって隣接するケーシング孔における内リング溝へ流過することを可能にする。第３の流過室７４を形成する軸方向の袋孔７３からは横孔７５が延びており、この横孔は放圧導管７７を介して低圧室３と接続されており、制御弁部材４５が第２の弁坐６５から持上げられた場合に第２の流過室６３がこの横孔を介して放圧可能である。調節磁石４９に向いた端部においては可動子プレート８１が制御弁部材４５に差嵌められており、ねじ８３で固定されている。この可動子プレート８１は詳細には図示されていない調節磁石４９と協働する。この調節磁石４９は中間プレート８５を間挿した状態で噴射ユニット１５のケーシング２０におけるケーシング孔４７の軸方向の延長に取付けられている。この場合、ケーシング孔４７は出口の範囲で中間プレート８５に向かって拡大し、ばね室８７を形成する。このばね室８７内には中間プレート８５のリング円板と制御弁部材４５におけるばね皿８９との間に緊締された戻しばね９１が配置されている。この戻しばね９１は調節磁石４９に電流が流されない状態で３方向制御弁１９の制御弁部材４５を第２の弁シール面６７で第２の弁坐６５に接触した状態に保つ。調節磁石４９の制御は燃料を供給しようとする内燃機関の運転パラメータを処理する電子的な制御装置９３によって行われる。この制御装置９３によっては圧力制御弁９の制御も行われる。
【０００９】
制御弁部材４５における圧力補償のためには圧力補償通路９５が制御弁部材４５のばね室８７と噴射弁部材２１のばね室３７との間に設けられている。この場合、噴射弁１７のばね室３７はさらに放圧導管７７と接続されている。この場合には制御弁部材４５に軸方向の貫通孔が配置されていることもできる。この貫通孔はばね室８７を袋孔７３の、制御弁部材４５の、調節磁石とは反対側の端面により制限された部分に接続する。さらに弁部材区分５５と弁坐５９，６５におけるシール面の直径は同じ大きさに設計され、制御弁部材における力の平衡が達成されるようになっている。
【００１０】
本発明の燃料噴射装置は次のように働く。
【００１１】
内燃機関を始動させる場合には高圧ポンプ１が燃料を低圧室３から高圧集合室７に搬送し、そこに圧力制御弁９を介して調節可能な燃料高圧を形成する。この燃料高圧は高圧導管１３を介して個々の噴射ユニット１５に伝達され、そこでまず接続導管３５を介して噴射弁１７の第１の圧力室３３に伝えられ、３方向制御弁１９の制御弁部材４５が第２の弁シール面６７で第２の弁坐６５に接触する、電気的な調節磁石４９に電流が流されない状態で、３方向制御弁１９における第１の流過室６１と第２の流過室６３並びに接続通路４３を介して噴射弁１７の第２の圧力室４１に伝えられる。この場合に噴射弁部材２１は、第１の圧力室３３における圧力肩３１の作用面よりも大きい、第２の圧力室４１を制限するピストン３８の作用面によって、かつ弁ばね３９の助けで弁坐２９に保持され、噴射弁が閉じられる。噴射を行う場合には電気的な調節磁石４９には制御装置９３により電流が流される。その結果、３方向制御弁１９の制御弁部材４５が戻しばね９１に抗して第２のストッパに接触させられる。すなわち第１の弁シール面５７は第１の弁坐５９に接触し、高圧導管１３と接続された第１の流過室６１と、第２の圧力室４１と接続された第２の流過室６３との間の接続を閉鎖する。同時に第２の流過室６３から放圧導管７７への接続が行われ、袋孔７３によって形成された第３の流過室７４が開放制御され、第２の圧力室４１が放圧される。この結果、範囲５５におけるわずかな流過横断面によって第２の圧力室４１からの流出が絞られ、これに関連して圧力降下することで、噴射弁部材２１に作用する力はこの噴射弁部材２１を弁ばね３９の力に抗して弁坐２９から持上げるのに十分になる。したがって噴射弁１７は開放しかつ燃料が噴射開口２７において噴射される。
【００１２】
噴射を終了させるためには電気的な調節磁石４９が制御装置９３を介してあらためて電流が流されない状態に切換えられ、制御弁部材４５が戻しばね９１によってあらためて第１の弁シール面５７で第１の弁坐５９に接触させられ、第２の流過室６３が再び高圧導管１３と接続され、噴射弁１７の第２の圧力室４１にあらためて噴射弁部材２１をシール面２５で弁坐に圧着する高圧が形成される。この高圧は噴射弁を第１の圧力室３３における圧力に抗して閉じられた状態に保持する。調節磁石４９に電流が流されていない状態で噴射弁１７が閉じられた状態に保つことができることで、燃料を供給しようとする内燃機関はシステムの電流を遮断解除することによって緊急状態に迅速にかつ確実に停止させることが保証される。噴射時点と噴射圧は本発明の燃料噴射装置において制御装置９３を介して自由に運転パラメータに関連して調節される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の燃料噴射装置の１実施例を示した図。
【符号の説明】
１  燃料高圧ポンプ、  ３  低圧室、  ５  搬送導管、  ７  高圧集合室、  ９  圧力制御弁、  １１  戻し導管、  １３  高圧導管、  １５  噴射ユニット、  １７  噴射弁、  １９  ３方向制御弁、  ２１  噴射弁部材、  ２３  案内孔、  ２５  シール面、  ２７  噴射開口、  ２９  弁坐、  ３１  圧力肩、  ３３  圧力室、  ３５  接続導管、  ３７  ばね室、  ３９  弁ばね、  ４０  ばね皿、  ４１  圧力室、  ４２  袋孔、  ４３  接続通路、  ４５  制御弁部材、  ４７  ケーシング孔、  ４８  端面、  ５０  リングウエブ、  ５１  切欠き、  ５３  切欠き、  ５５，５６  弁部材区分、  ５７  弁シール面、  ５９  弁坐、  ６１  流過室、  ６３  流過室、  ６５  弁坐、  ６７  弁シール面、  ６９  充填片、  ７３  袋孔、  ７４  流過室、  ７５  横孔、  ７７  放圧導管、  ８１  可動子プレート、  ８３  ねじ、  ８５  中間プレート、  ８７  ばね室、  ８９  ばね皿、  ９１  戻しばね、  ９５  圧力補償通路
【図１】
0003677063.tif 000002