(57)【要約】燃料噴射装置は燃料高圧ポンプ（１０）と、この燃料高圧ポンプ（１０）と接続された、内燃機関の各シリンダに燃料を噴射する燃料噴射弁（１２）とを有している。燃料高圧ポンプ（１０）は内燃機関によって駆動されて往復運動させられる少なくとも１つのポンプピストン（１８）を有している。このポンプピストン（１８）はポンプ作業室（２２）を制限し、該ポンプ作業室（２２）には燃料が燃料貯蔵容器（２４）から供給される。制御弁（６８）によって少なくとも間接的にポンプ作業室（２２）と放圧室（２４）及び少なくとも１つのポンプピストン（１８）の吸込み行程に際してポンプ作業室（２２）を充填するために圧力源（２３）との接続が制御される。燃料高圧ポンプ（１０）は２つのポンプピストン（１８，１１８）を備えている。この場合には第２のポンプピストン（１１８）が内部にて少なくともほぼ同軸に移動可能に案内されている第１のポンプピストン（１８）が設けられている。この場合、両方のポンプピストン（１８，１１８）がポンプ作業室（２２）を制限している。第１のポンプピストン（１８）は往復運動するよう駆動される。この場合、選択的に両方のポンプピストン（１８，１１８）が互いに連結可能でかつ吐出行程に際しユニットとして運動するか又は第２のポンプピストン（１１８）がパッシーブ位置に固定可能であり、第１のポンプピストン（１８）だけが吐出行程を実施することができる。
2005517864.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のための燃料噴射装置であって、燃料高圧ポンプを有し、該燃料高圧ポンプ（１０）に、内燃機関の各シリンダのための燃料噴射弁が接続されており、前記燃料高圧ポンプ（１０）が当該内燃機関によって駆動されて往復運動が与えられる少なくとも１つのポンプピストン（１８）を有し、該ポンプピストン（１８）がポンプ作業室（２２）を形成しており、該ポンプ作業室（２２）に燃料が燃料貯蔵容器（２４）から供給されるようになっており、前記燃料噴射弁（１２）が前記ポンプ作業室（２２）に接続された圧力室（４０）と少なくとも１つの噴射弁部材（２８）とを有し、この噴射弁部材（２８）によって少なくとも１つの噴射開口（３２）が制御されかつ前記噴射弁部材が前記圧力室（４０）内を支配する圧力により、前記少なくとも１つの噴射開口（３２）を開放するために、閉鎖力に抗して開放方向（２９）に移動可能であり、前記ポンプ作業室（２２）と放圧室（２４）及び前記ポンプ作業室（２２）を充たすための圧力源（２３）との接続を、前記少なくとも１つのポンプピストン（１８）の吸込み行程に際し制御する制御弁（６８）が設けられている形式のものにおいて、前記燃料高圧ポンプ（１０）が２つのポンプピストン（１８，１１８）を有しており、第２のポンプピストン（１１８）が少なくともほぼ同軸的に移動可能に内部で案内された第１のポンプピストン（１８）が設けられており、前記両方のポンプピストン（１８，１１８）が前記ポンプ作業室（２２）を制限しており、前記第１のポンプピストン（１８）が往復運動で駆動されるようになっており、選択的に前記両ポンプピストン（１８，１１８）が互いに連結可能で、吐出行程に際してユニットとして動かされるか又は前記第１のポンプピストン（１８）だけが吐出行程を実施するように、前記第２のポンプピストン（１１８）が、パッシーブ位置に固定可能であることを特徴とする、燃料噴射装置。
【請求項２】
前記第２のポンプピストン（１１８）がそのパッシーブ位置にてその一端で、前記ポンプ作業室（２２）の一方の制限部（１７）に、前記ポンプピストン（１８，１１８）の行程運動の内側の死点の領域で接触するようになっており、前記死点の領域で前記ポンプピストン（１８，１１８）が吐出行程の終わりにありかつ吸込み行程のはじめにある、請求項１記載の燃料噴射装置。
【請求項３】
前記第１のポンプピストン（１８）が前記ポンプ作業室（２２）を制限する端面に向かって開く盲孔（８０）を有し、この盲孔（８０）内に前記第２のポンプピストン（１１８）が移動可能に案内されている、請求項１又は２記載の燃料噴射装置。
【請求項４】
前記第２のポンプピストン（１１８）によって前記盲孔（８０）にて室（１５３）が制限され、該室（１５３）が低圧領域と接続されている、請求項３記載の燃料噴射装置。
【請求項５】
前記両方のポンプピストン（１８，１１８）が連結した状態で前記第２のポンプピストン（１１８）が一端で第１のポンプピストン（１８）の前記盲孔（８０）の底（８２）に支持される、請求項３又は４記載の燃料噴射装置。
【請求項６】
前記第２のポンプピストン（１１８）が通路（１８０）を有し、この通路（１８０）を通って前記ポンプ作業室（２２）が前記室（１５３）と接続可能であって、前記通路（１８０）内に少なくとも１つの絞り個所（１８１）が設けられている、請求項４又は５記載の燃料噴射装置。
【請求項７】
前記第２のポンプピストン（１１８）の、前記盲孔（８０）の底（８２）に向いた端部にシール面（１５６）が配置され、前記第２のポンプピストン（１１８）が前記シール面（１５６）で前記盲孔（８０）の底（８２）に接触すると、前記シール面（１５６）によって前記室（１５３）への通路（１８０）の開口が閉じられ、前記室（１５３）が前記通路（１８０）から遮断される、請求項６記載の燃料噴射装置。
【請求項８】
前記第１のポンプピストン（１８）と前記第２のポンプピストン（１１８）との間にばね（１５８）が緊縮されており、このばね（１５８）によって前記第２のポンプピストン（１１８）が前記盲孔（８０）から押し出される、請求項３から７までのいずれか１項記載の燃料噴射装置。
【請求項９】
前記ばね（１５８）が前記盲孔（８０）の底（８２）と、前記第２のポンプピストン（１１８）の横断面の減少によって、前記第２のポンプピストン（１１８）に形成されたリング肩（１５５）との間に緊定されている、請求項８記載の燃料噴射装置。
【請求項１０】
前記第２のポンプピストン（１１８）の、前記ポンプ作業室（２２）の前記制限部（１７）に向いた端部にシール面（１５２）が配置され、このシール面（１５２）により、前記第２のポンプピストン（１１８）が前記シール面（１５２）で前記ポンプ作業室（２２）の前記制限部（１７）に接触すると、前記ポンプ作業室（２２）に対する前記通路（１８０）の開口が閉鎖され、前記ポンプ作業室（２２）が前記通路（１８０）から遮断される、請求項６記載の燃料噴射装置。
【請求項１１】
前記第２のポンプピストン（１１８）の前記通路（１８０）が前記第１のポンプピストン（１８）によって制御された接続（８５，８６，１６０，１６１）を前記ポンプ作業室（２２）に対し有しており、前記第１のポンプピストン（１８）が内側の死点の領域にある場合に前記通路（１８０）が前記ポンプ作業室（２２）に接続されかつ前記第１のポンプピストン（１８）が内側の死点の領域の外側にある場合に前記通路（１８０）が前記ポンプ作業室（２２）から遮断される、請求項６から１０までのいずれか１項記載の燃料噴射装置。
【請求項１２】
前記第２のポンプピストン（１１８）が前記ポンプ作業室（２２）の前記制限部（１７）に接触する端部の近くに、前記制限部（１７）とは反対に向いたリング面（１５１）を有し、該リング面（１５１）が前記ポンプ作業室（２２）を支配する圧力で負荷可能であり、前記第２のポンプピストン（１１８）に前記制限部（１７）に向けられた力が発生させられる、請求項２から１１までのいずれか１項記載の燃料噴射装置。
【請求項１３】
前記第２のポンプピストン（１１８）をパッシーブ位置に配置するために前記ポンプピストン（１８，１１８）の吸込み行程の間、前記制御弁（６８）が閉じられ、これによって前記ポンプ作業室（２２）と前記圧力源（２３）との接続を遮断し、前記ポンプ作業室（２２）にて圧力降下をもたらし、この圧力降下に基づき前記第２のポンプピストン（１１８）と前記第１のポンプピストン（１８）との連結が解消されるようにし、次いで前記制御弁（６８）が吸込み行程の間に再び開放され、第２のポンプピストン（１１８）が前記ポンプ作業室（２２）内を支配する圧力によってパッシーブ位置に配置される、請求項１から１２までのいずれか１項記載の燃料噴射装置。
【請求項１４】
前記ポンプ作業室（２２）において、前記ポンプピストン（１８，１１８）の吸込み行程の間に、内燃機関の回転数の増加と相俟って圧力の降下が生じ、該圧力が所定の限界回転数に達するか又はこれを越えると前記ポンプ作業室（２２）において降下することに基づき、前記第２のポンプピストン（１１８）と前記第１のポンプピストン（１８）との連結が解消されかつ第２のポンプピストン（１１８）がパッシーブ位置に配置される、請求項１から１３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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は請求項１に記載した形式の内燃機関のための燃料噴射装置に関する。
【０００２】
背景技術
前記形式の燃料噴射装置はＥＰ０９８７４３１Ａ２号によって公知である。この燃料噴射装置は燃料高圧ポンプと該燃料高圧ポンプに接続された、内燃機関の各シリンダのための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運動させられるポンプピストンを有している。このポンプピストンによってポンプ作業室が制限される燃料噴射弁はポンプ作業室と接続された圧力室と噴射弁部材とを有している。この噴射弁部材によっては少なくとも１つの噴射開口が制御されかつこの噴射弁部材は圧力室を支配する圧力によって閉鎖力に抗して開放方向へ、前記少なくとも１つの開口を開放するために移動可能である。さらにこの場合にはポンプ作業室と放圧室及び圧力源との接続を制御する制御弁が設けられている。制御弁が開放された状態でポンプ作業室はポンプピストンの吸込み行程に際して圧力源から燃料で充填される。高圧ポンプによっては内燃機関の回転数が低い場合にすでに高い圧力を発生させられ、内燃機関の高い効率と高いトルクとを達成することが目的とされている。しかし、高圧ポンプで形成される圧力は内燃機関の回転数と共に上昇し、高圧ポンプの十分な維持性を保証するためには、発生させられる最高圧力が制限されなければならない。したがって高圧ポンプの駆動装置があらかじめ定められかつポンプピストンの直径があらかじめ定められている場合には、一方では低回転数で十分に高い圧力が達成されかつ他方では維持性に関する理由からあらかじめ定められた最大圧力が越えられることがないように設計に際してコンプロミスが見い出されなければならない。
【０００３】
発明の利点
請求項１に記載した特徴を有する本発明による燃料噴射装置は、高圧ポンプによって発生させられる圧力が制限されるという利点を有している。このためには第２のポンプピストンがパッシーブ位置にもたらされ、第１のポンプピストンだけが燃料を吐出する。その際、内燃機関の回転数が比較的に低い場合には両方のポンプピストンが互いに連結されかつ吐出運動を実施するのに対し、回転数が高い場合には第２のポンプピストンがパッシーブ位置に配置され、第１のポンプピストンだけが吐出行程を実施し、発生させられた圧力が低減させられるようにすることができる。この場合、第１のポンプピストンの直径はすでに比較的に低い回転数で高い圧力が発生されるように大きく選択することができる。
【０００４】
従属請求項には本発明の燃料噴射装置の有利な構成が記載されている。請求項２の構成によれば第２のポンプピストンをパッシーブ位置に配置する有利な配置形式が達成される。請求項３の構成では第１のポンプピストンの簡単な製作が可能である。請求項６の構成は不緊密性が生じた場合にポンプ作業室と第１のポンプピストンにおける室との間の圧力平衡を可能にする。請求項７による構成によってはポンプピストンが互いに連結されている場合に第２のポンプピストンにおける通路孔を通って燃料がポンプ作業室から流出しないことが保証される。請求項８の構成によっては、ポンプピストンの内側の死点の領域において第２のポンプピストンがポンプ作業室の制限面に接触することが保証される。請求項１０による構成によれば、第２のポンプピストンがパッシーブ位置に配置された場合に、第１のポンプピストンの吐出行程に際して、第２のポンプピストンにおける通路を通って燃料がポンプ作業室から流出しないことが保証される。請求項１１の構成によればポンプピストンの内側の死点の領域にて第２のポンプピストンにおける通路孔とポンプ作業室との間の圧力平衡が達成される。請求項１２の構成によってはポンプ作業室の制限面に対する第２のポンプピストンの確実な接触が達成される。請求項１３の構成によって、簡単な形式で第２のポンプピストンをパッシーブ位置に配置することが達成される。
【０００５】
以下、図示の実施例に基づき本発明を説明する。
【０００６】
図１から５までには自動車の内燃機関のため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点火式の内燃機関である。燃料噴射装置は有利にはいわゆるポンプ−ノズル−ユニットとして構成され、内燃機関の各シリンダのためにそれぞれ１つの燃料高圧ポンプ１０と該燃料高圧ポンプと結合された１つの燃料噴射弁１２とを有し、燃料高圧ポンプ１０と燃料噴射弁１２とは共通の構成ユニットを形成している。択一的に燃料噴射装置は各シリンダの燃料高圧ポンプと燃料噴射弁とが互いに離して配置され、導管を介し互いに接続されているいわゆるポンプ−導管−ノズル−システムとしても構成されていることもできる。燃料高圧ポンプ１０はシリンダ孔１６を有するポンプ体１４を有し、シリンダ孔１６内には２つのポンプピストン１８，１１８が配置されている。この場合、大きな直径を有するポンプピストン１８はシリンダ孔１６内に緊密に案内されており、ピストン１８には、少なくとも間接的に、内燃機関のカム軸のカム２０によって戻しばね１９の力に抗して駆動されて往復運動が与えられる。第２のポンプピストン１１８は第１のポンプピストン１８内に、このポンプピストン１８に対し少なくともほぼ同軸的に配置されている。両方のポンプピストン１８，１１８はその端面で、シリンダ孔１６内で、ポンプ作業室２２を制限する。このポンプ作業室２２内では、ポンプピストン１８，１１８の吐出行程に際して燃料が高圧下で圧縮される。ポンプ作業室２２には燃料が自動車の燃料貯蔵タンク２４から圧力源、有利には搬送ポンプ２３で供給される。
【０００７】
燃料噴射弁１２はポンプ体１４と結合された弁体２６を有している。この弁体２６は多部分から構成されていることができ、弁体２６内では噴射弁部材２８が孔３０にて長手方向に移動可能に案内されている。弁体２６は内燃機関のシリンダの燃焼室に向いた端部領域に少なくとも１つ、有利には複数の噴射開口３２を有している。噴射弁部材２８は燃焼室に向いた端部領域に例えばほぼ円錐状であるシール面３４を有している。このシール面３４は弁体２６にて燃焼室に向いた端部領域に構成された弁座３６と協働する。弁座３６から又は弁座３６の後から噴射開口３２が延設されている。弁体２６には噴射弁部材２８と弁座３６への孔３０との間にリング室３８が存在している。このリング室３８は弁座３６とは反対の端部領域にて、孔３０の半径方向の拡大により、噴射弁部材２８を取囲む圧力室４０へ移行している。噴射弁部材２８は圧力室４０の高さに、横断面減少による圧力肩４２を有している。噴射弁部材２８には燃焼室とは反対側の端部にて、バイアスのかけられた閉鎖ばね４４が作用している。この閉鎖ばね４４によって噴射弁部材２８は弁座３６に向かって押される。閉鎖ばね４４は弁体２６の孔３０に接続したばね室４６に配置される。第２の噴射弁部材は少なくともほぼ同軸的に噴射弁部材２８内に移動可能に配置されており、この第２の噴射弁部材２８によって少なくとも１つの第２の噴射開口が制御される。少なくとも１つの前記噴射開口は、噴射弁部材２８の長手方向軸線の方向で、少なくとも１つの前記第１の噴射開口３２に対し、燃焼室に向かってずらされて配置されている。第２の噴射弁部材は第２の閉鎖ばねによって閉鎖方向に負荷されている。さらに第２の噴射弁部材は少なくとも間接的に圧力室内を支配している圧力により閉鎖方向に負荷されている。したがって圧力室の圧力を制御することにより第２の噴射弁部材に作用する閉鎖力を変化させることができるので、選択的に第２の噴射弁部材に作用する圧力、ひいては閉鎖力が高い場合には第１の噴射弁部材２８だけが開きかつ前記少なくとも１つの第１の噴射開口３２を開放するか又は圧力室における圧力が低く、ひいては第２の噴射弁部材に作用する閉鎖力が低いと、第１の噴射弁部材に加えて第２の噴射弁部材が開きかつ前記少なくとも１つの第２の噴射開口を開放する。
【０００８】
ばね室４６においては、孔３０とは反対側の端部にて、弁体２６において別の孔４８が接続している。この孔４８内には制御ピストン５０が密に案内されている。この制御ピストンは噴射弁部材２８と結合されている。孔４８においては可動な壁としての制御ピストン５０の端面によって制御圧力室５２が制限される。制御ピストン５０はこの制御ピストン５０に較べて直径の小さいピストン棒５１を介し噴射弁部材２８と結合されている。制御ピストン５０は噴射弁部材２８と一体に構成されていることができるが、組立の理由から有利には個別の部分として噴射弁部材２８と結合されていることもできる。
【０００９】
ポンプ作業室２２からはポンプ体１４と弁体２６とを通って通路６０が燃料噴射弁１２の圧力室４０へ通じている。ポンプ作業室２２又は通路６０からは通路６２が制御圧力室５２へ通じている。さらに制御圧力室５２には放圧室への接続を形成する通路６４が開口する。前記放圧室としては少なくとも間接的に燃料貯蔵容器２４又は低圧が支配している他の領域を用いることができる。ポンプ作業室２２又は通路６０からは放圧室への接続部６６が延びている。この放圧室としては例えば少なくとも間接的に燃料貯蔵容器２４又は搬送ポンプ２３の圧力側を用いることができる。接続部６６は第１の電気的に作動される制御弁６８で制御される。この制御弁６８は２／２方向制御弁として構成されていることができる。制御圧力室５２と放圧室２４との接続部６４は第２の電気的に作動可能な制御弁７０で制御されることができる。この制御弁７０は２／２方向制御弁として構成されていることができる。ポンプ作業室２２と制御圧力室５２との接続部６２には絞り個所６３が設けられかつ放圧室２４と制御圧力室５２との接続部には絞り個所６５が設けられている。絞り個所６３，６５の適宜の寸法設定によってポンプ作業室２２から制御圧力室５２への燃料の供給及び制御圧力室５２からの燃料の流出が必要な範囲で調節される。制御圧力室５２への燃料の十分な供給は燃料噴射弁１２の迅速な閉鎖のために必要であり、制御圧力室５２からの燃料の十分な流出は燃料噴射弁１２の迅速な開放のために必要である。制御弁６８，７０は電磁的なアクチエータ又はピエゾアクチエータを有し、電子的な制御装置７２によって制御される。
【００１０】
以下、図２から図５に基づき両方のポンプピストン１８，１１８を有する燃料高圧ポンプ１０の構造を詳しく説明する。第１のポンプピストン１８は該ポンプピストン１８内を少なくともほぼ同軸的に延びる盲孔８０を有している。この盲孔８０はポンプ作業室２２を制限するポンプピストン１８の端面に向かって開放している。第１のポンプピストン１８の端面における盲孔８０の開口は例えば少なくともほぼ円錐状の傾斜８１を有し、盲孔８０の直径は拡大されている。盲孔８０の底８２の近くに、第１のポンプピストンは横孔８３を有している。この横孔８３はポンプピストン１８の外套に設けられた、長手方向に延びる長手方向溝８４に盲孔８０を接続している。長手方向溝８４は横孔８３からポンプ作業室２２に向かう方向にも作業室２２から遠ざかる方向にも延びている。さらに第１のポンプピストン１８はその長さ寸法の中央領域に別の横孔８５を有している。この横孔８５は盲孔８０をポンプピストン１８の外套に設けられた別の長手方向溝８６に接続する。長手方向溝８６は横孔８５からポンプ作業室２２に向かって延びている。シリンダ孔１６には横孔８７が設けられ、この横孔８７は低圧領域と接続され、この横孔８７には、第１のポンプピストン１８の長手方向溝８４がポンプピストン１８の全行程に亘って接続される。この場合、低圧領域には例えば少なくともほぼ大気圧が支配している。シリンダ孔はポンプ作業室２２が配置されている端部領域に第１のポンプピストン１８が緊密に案内されている他の領域におけるよりもいくらか直径の大きい区分１１６を有している。シリンダ孔１６、ひいてはこのシリンダ孔１６内に形成されたポンプ作業室２２は第１のポンプピストン１８の長手方向軸線に対し少なくともほぼ直角に配置された、ポンプピストン１８の、ポンプ作業室２２を制限する端面に向き合った制限面１７を有している。第２のポンプピストン１１８は第１のポンプピストン１８の盲孔８０内で移動可能に案内され、ポンプ作業室２２を制限する端部で盲孔８０から突出している。第２のポンプピストン１１８は盲孔８０から突出する端部に直径の拡大された区分１５０を有している。この区分１５０には、第１のポンプピストン１８に向けられたリング肩１５１が形成されている。第２のポンプピストン１１８はその長手方向に延びる通路１８０を有している。この通路１８０は、第２のポンプピストン１１８内を、ポンプ作業室２２を制限する端面から第１のポンプピストン１８における盲孔８０の底８２に向き合った端面まで延びる貫通孔として構成されていることができる。第２のポンプピストン１１８の貫通孔１８０には絞り個所１８１が設けられている。ポンプ作業室２２の制限面１７に向き合った第２のポンプピストン１１８の端面は、該端面が半径方向内方へ貫通孔１８０の開口に向かって低くなるように例えば円錐状に傾斜させられている。これにより第２のポンプピストン１１８の端面においてはその半径方向外側の縁側にリング状の縁部が存在し、この縁でシール面１５２が形成されている。
【００１１】
盲孔８０内に配置された端部に第２のポンプピストン１１８は直径の減小されたピストン区分１５４を有している。第２のポンプピストン１１８の全直径部からそのピストン区分１５４への移行部には、盲孔８０の底８２に向いたリング肩１５５が形成されている。第２のポンプピストン１１８によっては盲孔８０内に室１５３が制限される。この室１５３はポンプピストン１８における横孔８３によって低圧領域と接続されている。第２のポンプピストン１１８の、盲孔８０の底８２に向き合った端面は、該端面が半径方向で内方へ貫通孔１８０の開口に向かって引込むように例えば円錐形に傾斜させられている。これによって第２のポンプピストン１１８の端面においてはその半径方向外側の縁側にリング状の縁部が形成され、この縁部がシール面１５６を形成する。盲孔８０の底８２と第２のポンプピストン１１８のリング肩１５５との間にはばね１５８が緊縮されている。このばね１５８は例えば第２のポンプピストン１１８のピストン区分１５４を取囲むコイルばねとして構成されている。第２のポンプピストン１１８の長手方向の寸法の中央の領域には横孔１６０が設けられている。この横孔１６０は貫通孔１８０を、第２のポンプピストン１１８の外套に形成されたリング溝１６１に接続する。第２のポンプピストン１１８は第１のポンプピストン１８の盲孔８０内で、少なくとも横孔１６０と盲孔８０から突出するピストン区分１５０との間の領域にて小さな遊びで緊密に案内されている。有利には第２のポンプピストン１１８は、少なくとも横孔１６０とリング肩１５５との間の範囲の一部分にて、わずかな遊びで緊密に盲孔８０内で案内されている。
【００１２】
燃料高圧ポンプ１０においては選択的に両方のポンプピストン１８，１１８を互いに連結し、ユニットとして吐出行程を実施できるように構成されている。吐出行程に際してはポンプピストン１８，１１８は、図２に示されているようにポンプピストン１８，１１８がシリンダ孔１６から最も遠く突出する外側の死点から出発して、ポンプピストン１８，１１８が図３に示されているようにシリンダ孔１６内へ最も深く侵入する内側の死点に向かって移動する。両方のポンプピストン１８，１１８が互いに連結されていると、第２のポンプピストン１１８は、そのシール面１５６で図２と３に示されているように盲孔８０の底８２に接触するまで、第１のポンプピストン１８の盲孔８０内に侵入する。第２のポンプピストン１１８がこの位置にあると、そのリング溝１６１は第１のポンプピストン１８の横孔８５と重なりかつばね１５８は最小長さに圧縮される。ポンプ作業室２２を支配している圧力は第２のポンプピストン１１８の端面に作用し、この端面に作用する押圧力を発生させる。この押圧力で第２のポンプピストン１１８はばね１５８の力に抗しかつ室１５３を支配する低圧に抗し、シール面１５６で盲孔８０の底に押し付けられる。その際、シール面１５６によって第２のポンプピストン１１８の貫通孔１８０は室１５３から、ひいては低圧領域から分離されるので、ポンプ作業室２２からは貫通孔１８０を介して燃料は流出しない。それでもシール面１５６と底面８２との間に不緊密性が存在すると、わずかな燃料量が第２のポンプピストン１１８における貫通孔１８０を通って室１５３へかつ低圧領域へ流出することができる。しかし、この場合には流過量は絞り個所１８１によって制限される。ポンプピストン１８，１１８の吐出行程に際してはポンプピストンの全端面、すなわち第１のポンプピストン１８のリング状の端面と、このリング状の端面内にある第２のポンプピストン１１８の端面とが、ポンプ作業室２２にて圧力を発生させるために有効になるので、ポンプ作業室２２においてはより高い圧力が発生させられる。ポンプピストン１８，１１８によるポンプ作業室２２における高圧の発生は、第１の制御弁６８が閉じられ、ポンプ作業室２２が放圧室２４と搬送ポンプ２３とから遮断されている間行なわれる。
【００１３】
ポンプピストン１８，１１８が図３に示すように内側の死点にあると、第１のポンプピストン１８の長手方向溝８６はシリンダ孔１６の孔区分１１６に侵入するので、第２のポンプピストン１１８の貫通孔１８０は、第１のポンプピストン１８の長手方向溝８６と横孔８５並びに第２のポンプピストン１１８のリング溝１６１と横孔１６０を介してポンプ作業室２２と接続されている。次いで行なわれるポンプピストン１８，１１８の吸込み行程でポンプピストン１８，１１８は内側の死点から外側の死点へ向かって移動する。その際、第１の制御弁６８は開放されるので、燃料は搬送ポンプ２３によって形成された圧力によりポンプ作業室２２へ流入する。内燃機関の回転数、ひいてはポンプピストン１８，１１８が吸込み行程に際して内側の死点から移動する速度に関連して、ポンプ作業室２２内には搬送ポンプ２３によって形成された圧力に対し、搬送ポンプ圧よりも低い圧力への圧力降下が生じる。第１のポンプピストン１８はその吸込み行程に際し、戻しばね１９の力によってカム２０の形に相応して所定の速度で運動する。第２のポンプピストン１１８は、吸込み行程に際し、第２のポンプピストン１１８の端面に作用するポンプ作業室２２における圧力によって、ポンプ作業室２２を支配する圧力により第２のポンプピストン１１８に作用させられた力がばね１５８と室１５３を支配する低圧によって第２のポンプピストン１１８に作用させられた力との和よりも大きいと、同様に内側の死点から離れるように移動させられる。第２のポンプピストン１１８は吸込み行程に際し、内側の死点から動き、そのシール面１５６で、遅くとも外側の死点に達する際に第１のポンプピストン１８における盲孔８０の底８２に接触する。次いで行なわれる吐出行程に際し、ポンプピストン１８，１１８は再びユニットとして内方へ内側の死点に向かって移動する。
【００１４】
さらに第２のポンプピストン１１８は選択的にこの第２のポンプピストンが吐出行程を行なわず、第１のポンプピストンだけが吐出行程を行なうパッシーブ位置へ配置されることができる。第２のポンプピストン１１８はそのシール面１５２でそのパッシーブ位置にてポンプ作業室２２の制限部１７に接触する。この結果、第２のポンプピストン１１８における貫通孔１８０はシール面１５２によってポンプ作業室２２から分離される。シール面１５２と制限部１７との間に不緊密性が存在すると、わずかな燃料量がポンプ作業室２２から貫通孔１８０を通って室１５３へかつ低圧領域へ流出することがある。この場合、この流れは絞り個所１８１により制限される。吸込み行程に際し、第１のポンプピストン１８は内側の死点から離れて外側の死点へ図４が示すように移動するのに対し、第２のポンプピストン１１８はパッシーブ位置に留まる。ポンプ作業室２２内を支配する圧力によって第２のポンプピストン１１８のリング肩１５１を介し、制限部１７へ向けられた押付け力が第２のポンプピストン１１８に生ぜしめられる。さらに第２のポンプピストン１１８はばね１５８と室１５３を支配する負圧によって生ぜしめられた力とによって制限部１７に対し押し付けられる。第１のポンプピストン１８の吸込み行程に際しばね１５８は弛緩する。第１のポンプピストン１８の吐出行程に際しそのリング状の端面だけが圧力の発生に有効になるので、ポンプ作業室２２内には相応して、互いに連結されたポンプピストン１８，１１８の場合よりも低い最大圧力が発生させられる。内側の死点位置にあるポンプピストン１８，１１８は図５に示されている。
【００１５】
第２のポンプピストン１１８をそのパッシーブ位置に配置することは、吸込み行程の間、内燃機関の運転パラメータに関連して、特に内燃機関の回転数に関連して行なわれる。第２のポンプピストン１１８をパッシーブ位置に配置したい場合には、吸込み行程の間に、第１の制御弁６８が制御装置７２により所定の時点にてかつ所定の時間に亘って閉じられるので、ポンプ作業室２２と搬送ポンプ２３との接続が中断され、ポンプ作業室２２内へ燃料が流入しなくなる。第１のポンプピストン１８は戻しばね１９の作用により、カム２０の形に相応して内側の死点から離れて外側の死点へ移動する。その結果、ポンプ作業室２２の容積が拡大し、燃料がポンプ作業室２２へ流入しないのでポンプ作業室２２における圧力が搬送ポンプ２３の搬送圧の下へ低下する。したがってポンプ作業室２２における第２のポンプピストン１１８の端面には低い圧力しか作用しなくなる。この低い圧力は、ばね１５８の力と室１５３における負圧によって生ぜしめられる力との和として第２のポンプピストン１１８に作用する反対方向の力よりも小さくかつ第１のポンプピストンに向けられた力を第２のポンプピストン１１８に生ぜしめる。これにより第２のポンプピストン１１８はそのシール面１５２でポンプ作業室２２の制限部１７に接触させられるまで内方へ動かされる。
【００１６】
次いで第１の制御弁６８が制御装置７２によって再び開放され、ポンプ作業室２２における圧力が再び上昇させられる。しかしながらポンプ作業室２２における圧力はパッシーブ位置に第２のポンプピストン１１８が配置されている場合、第２のポンプピストン１１８の端面に第１のポンプピストン１８に向かう方向でこの第２のポンプピストン１１８に作用するのではなく、第２のポンプピストン１１８のリング肩１５１に、ひいては制限部１７に向かって作用し、第２のポンプピストン１１８を制限部１７に向かって押し付ける力を生ぜしめる。第１のポンプピストン１８は外側の死点まで吸込み行程を行ない、次いで内側の死点まで吐出行程を行なう。第１のポンプピストン１８が内側の死点の領域に達すると、第２のポンプピストン１１８の貫通孔１８０は、横孔１６０、リング溝１６１並びに第１のポンプピストン１８における横孔８５とシリンダ孔１６の孔区分１１６に侵入した縦溝８６とを介してポンプ作業室２２と接続される。すると第２のポンプピストン１１８の、制限部１７に向いた端面にはポンプ作業室２２における圧力が作用するので、第２のポンプピストン１１８はそのシール面１５２で制限部１７から離反させられる。この結果、次いで行なわれる吸込み行程に際し、第１の制御弁６８が閉鎖することによって第２のポンプピストン１１８が再びパッシーブ位置に配置されるか又は第１の制御弁６８が常時開放されたままだと、第２のポンプピストン１１８が第１のポンプピストン１８の吸込み行程を追従するので、両方のポンプピストン１８，１１８が連結されたままに留まる。
【００１７】
内燃機関の回転数が増大すると、ポンプピストン１８，１１８が吸込み行程と吐出行程とに際して移動するポンプピストン１８，１１８の速度も同様に増大する。搬送ポンプ２３によって近似的にコンスタントな搬送圧が形成されると、ポンプ作業室２２においては、ポンプピストン１８，１１８の吸込み行程に際し、回転数と共に増大するポンプピストン１８，１１８の速度に基づき、搬送ポンプ２３により通常生ぜしめられる搬送圧に対する増加する圧力降下が生じる。何故ならばポンプ作業室２２は十分な速度で燃料で充たされることはできないからである。第１のポンプピストン１８はその吸込み行程を戻しばね１９の作用に基づきカム２０のプロフィールに相応して行なう。ポンプ作業室２２における圧力が強く低下すると、第２のポンプピストン１１８は第１のポンプピストン１８の吸込み行程を追従することはできなくなる。何故ならば第２のポンプピストン１１８にはばね１５８の力と室１５３を支配する負圧によって生ぜしめられる力との和としての反対方向の力よりも小さい力しか第１のポンプピストン１８に向かって作用しないからである。したがって第２のポンプピストン１１８は制限部１７に向かって移動し、そこにシール面１５２で接触し、そのパッシーブ位置に存在している。これによって、吸込み行程に際しポンプ作業室２２の圧力が十分に下降する所定の限界回転数に達するかもしくはこの限界回転数を越えた場合にも、第２のポンプピストン１１８をそのパッシーブ位置に配置することが達成される。しかし限界回転数の領域にて第１の制御弁は、第２のポンプピストン１１８がそのパッシーブ位置に配置されることを保証するために先きに述べたように吸込み行程に際して閉じられると有利である。限界回転数よりも著しく高い回転数では第１の制御弁６８の閉鎖は省略することができる。何故ならばこの場合には第２のポンプピストン１１８はポンプ作業室２２における圧力降下に基づきパッシーブ位置に配置されることが保証されるからである。
【００１８】
さらに所定の限界回転数まで両方のポンプピストン１８，１１８は互いに連結されかつ吐出行程を行なうことができる。この場合にはすでに低い回転数でポンプ作業室２２にて高い圧力を発生させることができる。所定の限界回転数に達した場合又は所定の限界回転数を越えた場合に第２のポンプピストン１１８は先きに述べたように、パッシーブ位置へもたらされ、第１のポンプピストン１８だけが吐出行程を行ないかつポンプ作業室２２内の圧力が減退させられる。これによりポンプ作業室２２における最高圧力、ひいては燃料噴射装置の構成部分の機械的な負荷が制限される。この場合、第２のポンプピストン１１８がパッシーブ位置に配置される限界回転数はあらかじめ固定的に設定されるか又は内燃機関の運転パラメータに関連して変化することができる。さらに内燃機関の運転パラメータに関連して、特に負荷に関連して第２のポンプピストン１１８をパッシーブ位置に配置することができる。この場合には例えば、高い負荷のもとでは両方のポンプピストン１８，１１８が連結され、一緒に吐出行程を実施するのに対し、低い負荷のもとでは第２のポンプピストン１１８がパッシーブ位置に配置され、第１のポンプピストン１８だけが吐出行程を行なうようにすることもできる。これにより負荷が低い場合には燃料噴射は負荷が高い場合よりもわずかな圧力で行なわれる。第１のポンプピストン１８の吸込み行程が行なわれる領域におけるカム２０の形によって、吸込み行程におけるポンプピストン１８の速度が決められる。したがってこの領域でのカムの形を変化させることで吸込み行程における第１のポンプピストン１８の速度、ひいてはポンプ作業室２２における圧力降下が変化させられ、第２のポンプピストン１１８がパッシーブ位置に配置される限界回転数も変化させられる。搬送ポンプ２３により形成された圧力は同様に、第２のポンプピストン１１８がパッシーブ位置に配置されることになる限界回転数を決定する。搬送ポンプ２３により発生させられる圧力が高ければ高いほど限界回転数は高くなる。限界回転数の変化を可能にするためには搬送ポンプ２３によって発生させられた圧力を変化させることができるようにすることが有利である。
【００１９】
以下、燃料噴射装置の他の機能について説明する。図６においては燃料噴射弁１２の噴射開口３２における圧力Ｐの経過が噴射サイクルの間の時間ｔにプロットされて示されている。ポンプピストン１８の吸込み行程に際して燃料はポンプピストン１８に燃料貯蔵容器２４から供給される。ポンプピストン１８，１１８の吐出行程に際して燃料噴射は前噴射で開始される。この場合、第１の制御弁６８は制御装置７２によって閉じられ、したがってポンプ作業室２２は放圧室２４から分離される。さらに制御装置７２によって第２の制御弁７０が開かれるので、制御圧力室５２は放圧室２４と接続されている。この場合には、制御圧力室５２においては高圧は発生しない。何故ならばこの高圧は放圧室２４に向かって放圧されるからである。しかしポンプ作業室２２からはわずかな燃料量が絞り個所６３と６５とを介して放圧室２４に向かって流出するので、第２の制御弁７０が閉じられている場合に発生させられるであろう一杯の高圧は発生しない。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、この圧力によって圧力肩４２を介して噴射弁部材２８に生ぜしめられた押圧力が閉鎖ばね４４の力と制御圧力室５２において作用する残留圧によって制御ピストン５０に作用する力との和よりも大きくなるほど大きいと、噴射弁部材２８は開放方向に移動し、少なくとも１つの噴射開口３２を開放する。前噴射を終了させるためには制御装置によって第２の制御弁７０が閉じられ、制御圧力室５２が放圧室２４から分離される。第１の制御弁６８は閉じた位置にある。この場合には制御圧力室５２においてはポンプ作業室２２同様高圧が形成されるので、制御ピストン５０には大きな押圧力が閉鎖方向に作用する。いまや噴射弁部材２８に開放方向２９に作用する力は閉鎖ばね４４と制御ピストン５０に作用する圧力との和よりも小さいので燃料噴射弁１２は閉鎖する。前噴射は図６にて符号Ｉで示した噴射期に相当する。前噴射に続く、図６にて符号ＩＩで示した噴射期に相応する主噴射のためには、第２の制御弁７０が制御装置７２によって開放されるので、制御圧力室５２における圧力が低下する。その結果、燃料噴射弁１２が制御ピストン５０に作用する圧力の低下に基づき開放しかつ噴射弁部材２８はその最大開放行程に亘って移動させられる。第２の制御弁７０が開放された状態でわずかな燃料量が絞り個所６３，６５を介して放圧室２４に流出する。しかし、この絞り個所６３，６５は小さな流過横断面で構成されていることができるので、流出する燃料量とポンプ作業室２２における圧力の減退とはわずかである。
【００２０】
主噴射を終了するためには、第１の制御弁６８は制御装置７２によって開放した切換え位置へもたらされ、ポンプ作業室２２が放圧室２４と接続され、噴射弁部材２８には開放方向２９ではわずかな圧力しか作用しなくなり、燃料噴射弁１２は閉鎖ばね４４の力と、制御圧力室５２を支配する残留圧力により制御ピストン５０に作用させられる力とに基づき閉鎖される。第２の制御弁７０は主噴射の終了にあたって開放された位置又は閉鎖された位置にある。
【００２１】
燃料噴射のために制御装置７２により両方の制御弁６８，７０を制御する場合には、制御装置７２において、両方のポンプピストン１８，１１８が吐出行程を行なうか又は第１のポンプピストン１８だけが吐出行程を行なうかについての情報が存在していることが必要である。何故ならばこれに応じて燃料噴射に際しての圧力が異なるからである。両方のポンプピストン１８，１１８が連結された状態で一緒に行なう吐出行程から第１のポンプピストン１８が単独で行なう吐出行程に移行する場合、ポンプ作業室２２において発生させられる圧力は１つの吐出行程と次の吐出行程との間で強く減退するので、噴射された燃料量の連続性と内燃機関の正常な運転を保証するためには、制御弁６８，７０の制御時点及び特に制御継続時間は制御装置７２によって相応に修正されなければならない。
【００２２】
制御ピストン５０と、制御圧力室５２と、制御圧力室５２と放圧室との接続を制御する第２の制御弁７０とは省略することもできる。この場合には燃料噴射は、第１の制御弁６８が燃料噴射のために閉じられ、ポンプ作業室２２が放圧室２４から分離されかつ燃料噴射を中断もしくは終了するために開かれ、ポンプ作業室２２が放圧室２４に向かって放圧されることで制御される。先きに述べたように２つの噴射弁部材２８が存在していると、前噴射の場合及び／又は負荷が小さい場合及び／又は内燃機関の回転数が低い場合に１つの噴射弁部材２８だけを開きかつ少なくとも１つの第１の噴射開口を開放するのに対し、主噴射の場合及び／又は負荷が高い場合及び／又は内燃機関の回転数が高い場合には両方の噴射弁部材２８を開放しかつ少なくとも１つの第１の噴射開口３２と少なくとも１つの第２の噴射開口とを開放するようにすることができる。さらに又、燃料噴射弁１２が噴射弁部材２８を１つしか有しておらず、この噴射弁部材２８によって少なくとも１つの噴射開口３２が制御されることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】内燃機関のための燃料噴射装置を概略的に示した縦断面図。
【図２】図１にて符号ＩＩで示した燃料噴射装置の１部を、連結された２つのポンプピストンが外側の死点にある状態で示した拡大図。
【図３】燃料噴射装置の１部ＩＩを、内側の死点にポンプピストンが内側の死点位置にある状態で示した図。
【図４】燃料噴射装置の１部ＩＩを、パッシーブ位置に配置された１つのポンプピストンと外側の死点に配置された１つのポンプピストンと共に示した図。
【図５】燃料噴射装置の１部ＩＩを、ポンプピストンが連結解除されかつ内側の死点にある状態で示した図。
【図６】燃料噴射装置の燃料噴射弁の噴射開口における圧力経過を時間にプロットして示した図。
【符号の説明】
【００２４】
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、  ２３  搬送ポンプ、  ２４  燃料貯蔵タンク、  ２６  弁体、  ２８  噴射弁部材、  ３０  孔、  ３２  噴射開口、  ３４  シール面、  ３６  弁座、  ３８  リング室、  ４０  圧力室、  ４２  圧力肩、  ４４  閉鎖ばね、  ４６  ばね室、  ４８  孔、  ５０  制御ピストン、  ５１  ピストン棒、  ５２  制御圧力室、  ６０  通路、  ６２  通路、  ６３  絞り個所、  ６４  通路、  ６５  絞り個所、  ６６  接続部、  ６８  制御弁、  ７０  制御弁、  ８０  盲孔、  ８１  傾斜面、  ８２  底、  ８３  横孔、  ８４  縦溝、  ８５  横孔、  ８６  縦溝、  ８７  横孔、  １１８  ポンプピストン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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