(57)【要約】制御通路25を有する制御要素22がハウジング2内に固定される。制御要素22に支持されたスリーブ19内に、噴射バルブ要素に連結した制御ピストン18及びスライダバルブ要素21が変位可能に配置される。制御室20は、制御ピストン18、制御要素22及びスリーブ19により、下方、上方及び横方向が区画される。スライダバルブ要素21に、絞り構造26a,28aを有する絞り通路26,28が形成され、一方の絞り通路26は、絞り構造26aを介して制御要素22の制御通路25に接続し、また、制御室20に接続する。スライダバルブ要素21に形成した絞り入口33が絞り通路26の絞り構造26aに対して制御室20側に開口し、この絞り入口33は、スリーブ19の室30、スリット31及びスリーブ19とハウジング2との流通隙間32を介して高圧室9に接続する。その結果、制御室20は、絞り入口33によって高圧室9に直接接続する。制御室20の圧力は、常に制御通路25の圧力よりも高い。
2005529264.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料用の高圧入口（８）を備えた細長いハウジング（２）を有し、前記高圧入口（８）は、前記ハウジング（２）の高圧室（９）に接続され、
バルブシート要素（３）に形成された噴射開口（４）を開閉するための噴射バルブ要素（１０）を有し、該噴射バルブ要素（１０）は、前記ハウジング（２）内を縦軸方向に移動可能で、前記バルブシート要素（３）へ向ってばね付勢され、
前記噴射バルブ要素（１０）に連結され、一方の第１端側が制御室（２０）に面した制御ピストン（１８）を有し、
その第１端側（２２ａ）からその反対側の第２端側（２２ｂ）に延びる制御通路（２５）を備えた制御要素（２２）を有し、
前記制御要素（２２）の第２端側（２２ｂ）に配置された制御通路（２５）の端部の開閉を制御するためのパイロットバルブ（５）を有し、
閉位置において前記制御要素（２２）の第１端側（２２ａ）に押付けられ、絞り点を有する絞り通路（２６、４２、４７）を備えた移動可能なバルブ要素（２１、４１、４６）を有し、
前記制御室（２０）が前記絞り通路（２６、４２、４７）を介して前記制御通路（２５）に流体接続されている内燃機関の燃焼室に間欠的に燃料を噴射するための燃料噴射バルブであって、
前記制御室（２０）を前記高圧室（９）に接続する絞り入口（３３）を有し、該絞り入口（３３）は、その前記制御室（２０）側の開口が前記絞り通路（２６、４２、４７）の絞り点に対して前記制御室（２０）に面した側に配置されていることを特徴とする燃料噴射バルブ。
【請求項２】
前記高圧室（９）内にある燃料の高圧は、制御ピストン（１８）の他方の第２端側に作用することを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射バルブ。
【請求項３】
前記絞り入口（３３）の最小断面は、前記制御通路（２５）の最小断面よりも小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料噴射バルブ。
【請求項４】
前記制御通路（２５）は、絞り構造（２５ａ）を有していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の燃料噴射バルブ。
【請求項５】
前記絞り通路（２６）は、絞り点を形成する絞り構造（２６ａ）を有していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の燃料噴射バルブ。
【請求項６】
前記絞り入口（３３）は、前記制御室２０に向って開口していることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の燃料噴射バルブ。
【請求項７】
前記絞り入口（３３）は、前記バルブ要素（２１）の前記絞り構造（２６ａ）と前記制御室（２０）との間に向って開口していることを特徴とする請求項５に記載の燃料噴射バルブ。
【請求項８】
前記絞り構造（２６ａ）は、前記バルブ要素（２１）における前記制御要素（２２）の第１端側（２２ａ）に面した端部に配置され、また、前記バルブ要素（２１）に形成された前記絞り入口（３３）は、前記絞り通路（２６）の前記絞り構造（２６ａ）と前記制御室（２０）に面した端部との間に開口していることを特徴とする請求項７に記載の燃料噴射バルブ。
【請求項９】
前記制御ピストン（１８）及び前記バルブ要素（２１、４１、４６）は、前記制御室（２０）を横方向に区画して、その一端部を前記制御要素（２２）の第１端側（２２ａ）に押付けるスリーブ（１９）の内部に配置されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の燃料噴射バルブ。
【請求項１０】
前記絞り入口（３３）は、前記スリーブ（１９）に形成されていることを特徴とする請求項６又は９に記載の燃料噴射バルブ。
【請求項１１】
前記バルブ要素（２１）は、摺動はめあいで案内され、前記制御室（２０）に面した第１端側（２１ａ）、及び、その反対側に配置されて、当該バルブ要素（２１）が閉位置で、好ましくは前記ハウジングに固定された前記制御要素（２２）の第１端側（２２ａ）に押付ける第２端側（２１ｂ）を有するスライダバルブ要素（２１）であり、前記絞り通路（２６）は、前記スライダバルブ要素（２１）の前記第１、第２端側（２１ａ、２１ｂ）間に延びていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の燃料噴射バルブ。
【請求項１２】
前記絞り通路（２６）は、前記制御要素（２２）の制御通路（２５）に対して横方向にオフセットされており、前記スライダバルブ要素（２１）がその閉位置にあるとき、前記絞り通路（２６）は、前記制御要素（２２）及び前記スライダバルブ要素（２１）によって区画された通路（２７）を介して前記制御通路（２５）に接続されることを特徴とする請求項１１に記載の燃料噴射バルブ。
【請求項１３】
前記通路は、前記スライダバルブ要素（２１）の第２端側（２１ｂ）の表面に設けられた凹部（２７）によって形成されていることを特徴とする請求項１２に記載の燃料噴射バルブ。
【請求項１４】
前記スライダバルブ要素（２１）は、その第１、第２端側（２１ａ、２１ｂ）間に延びて前記制御室（２０）内に開口し、前記スライダバルブ要素（２１）が閉位置にあるとき、前記制御要素（２２）によって閉止される更なる絞り通路（２８）を有していることを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれかに記載の燃料噴射バルブ。
【請求項１５】
前記スライダバルブ要素（２１）の第２端側（２１ｂ）の表面は、前記スライダバルブ要素（２１）の第１端側（２１ａ）の表面よりも小さいことを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれかに記載の燃料噴射バルブ。
【請求項１６】
前記スライダバルブ要素（２１）は、前記制御要素（２２）に面したその端部に、前記第２端側（２１ｂ）が形成される円筒状端部（２１´）を有しており、該円筒状端部（２１´）の外径は、前記スライダバルブ要素（２１）の他の部分の外径よりも小さいことを特徴とする請求項１５に記載の燃料噴射バルブ。
【請求項１７】
好ましくは前記ハウジングに固定された前記制御要素（２２）には、前記高圧室（９）に接続される穴（４０、４５）が形成され、該穴（４０、４５）は、前記制御要素（２２）の前記制御室（２０）に面した第１端側（２２ａ）に配置された開口を有しており、該開口は、前記バルブ要素（４１、４６）の閉位置において、該バルブ要素（４１、４６）によって閉止されることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載燃料噴射バルブ。
【請求項１８】
前記バルブ要素は、前記制御要素（２２）に一部が取付けられたばね弾性タング（４１）として形成され、該ばね弾性タング（４１）には、絞り点を形成し、好ましくは前記制御要素（２２）の制御穴（２５）に整合する絞り通路（４２）が形成されていることを特徴とする請求項１７に記載の燃料噴射バルブ。
【請求項１９】
前記制御要素（２２）には、前記高圧室（９）に接続する複数の穴（４５）が形成されており、前記制御要素（２２）の第１端側（２２ａ）に配置されたそれらの開口が前記バルブ要素（４１）の閉位置において該バルブ要素（４１）によって閉止されることを特徴とする請求項１７に記載の燃料噴射バルブ。
【請求項２０】
前記バルブ要素（４６）に形成されて絞り点を形成する絞り通路（４７）は、前記制御要素（２２）の制御穴（２５）に整合されていることを特徴とする請求項１９に記載の燃料噴射バルブ。
【請求項２１】
前記制御ピストン（１８）と前記バルブ要素（２１、４６）との間に、圧縮ばねとして具現化されたばね要素（２３）が配置されており、該ばね要素（２３）のばね力は、前記噴射バルブ要素（１０）に前記バルブシート要素（３）の方向に作用する閉弁ばね（１７）のばね力よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至２０のいずれかに記載の燃料噴射バルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前文に従った内燃機関の燃焼室に間欠的に燃料を噴射するための燃料噴射バルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
このタイプの燃焼噴射バルブは、特許文献１に記載されており、これにおいては、ハウジングに恒久的に取付けられ、互いに反対側に配置された両端側を有する制御要素が前記ハウジングに配置されている。移動可能なバルブ要素は、その閉位置において、シート面を制御要素の端側に設けられたシート面に対して押圧する。制御要素の一端側から他端側へ延びる制御通路は、バルブ要素の絞り通路に整合する。絞り通路は、制御要素及び噴射バルブ要素の制御ピストンによって区画された制御室内へ開口する。制御要素には、外周溝が設けられ、この外周溝は、ハウジングに形成された燃料用の高圧入口に接続される。制御要素に形成された複数の穴は、外周溝から制御要素のシート面へ延びる。バルブ要素は、その閉位置において、これらの穴を閉止する。制御通路は、制御要素の絞り入口を介して、高圧の燃料が存在する外周溝に接続する。シート面の反対側の制御要素の端側に配置された制御通路のその端部は、パイロットバルブのステムによって閉じた状態に保持される。
【特許文献１】欧州特許出願公開第０４２６２０５号明細書
【０００３】
パイロットバルブが作動され、これにより、対応する制御バルブの端部が開かれたとき、制御通路、絞り通路及び制御室の圧力が急速に低下する。噴射バルブ要素は、そのシートから離間して、噴射開口を開く。
【０００４】
噴射行程は、パイロットバルブステムによって制御通路の一端部が閉じることによって終了される。高圧下の燃料は、制御要素の絞り入口を介して制御通路へ流れて、バルブ要素に作用する。更に、制御要素の外周溝に接続された複数の穴内の燃料の高圧は、前記バルブ要素に作用する。その結果、バルブ要素は、その閉位置から離れるように一時的に移動して、制御要素の複数の穴を開く。そして、高圧下の燃料は、これらの穴を通って制御室へ流れることができる。制御室内の圧力が増大して、噴射バルブ要素の迅速な閉止をもたらす。
【０００５】
公知の燃料噴射バルブは、特に、制御要素を製造するためのコストがかかるという欠点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、先ず、確実に作動すると共に製造を簡単にし、最小限の遅れをもって閉じることができ、また、噴射バルブ要素の開閉移動を制御するために、最小限の量の燃料を必要とするようなタイプの燃料バルブを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は、請求項１の特徴を有する燃料噴射バルブによって達成される。
【０００８】
制御室が絞り入口によって燃料システムの圧力が存在する高圧室に直接接続されるので、制御室の静圧が上述の公知の燃料噴射バルブよりも高くなる。その結果、パイロットバルブによる制御通路の一端の閉止と、噴射バルブ要素による噴射開口の閉止との間の遅れ時間が短縮され、更に、バルブ要素の制御されない移動が防止される。更に、噴射行程中に絞り入口を通して制御室へ流入する燃料の量を少なく保つことができる。その結果として、制御通路が開いているときは常に、制御室の圧力の減少によるエネルギの損失を最小限にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の内容の例示的な実施形態は、図面を参照して、以下に更に詳細に説明される。
図１は、本発明に従った燃料噴射バルブ１の第１実施形態の軸方向断面を示す。これは、符号２ａで示される縦軸をもった細長い管状のハウジング２を有している。噴射開口４を有するバルブシート要素３がハウジング２の一端に取付けられ、電磁的に作動することができるパイロットバルブ５が他端に取付けられている。パイロットバルブ５は、それ自体が公知の構造であり、電磁石６を有している。また、燃料噴射バルブ１には、低圧出口コネクタ７が設けられており、このコネクタ７には、燃料を燃料リザーバ（図示せず）へ送る戻りライン（図示せず）が接続される。ハウジング２には、高圧入口８として働き、径方向に延びる穴が設けられ、この穴を通して高圧（２００〜２０００ｂａｒ又はそれ以上）の燃料がハウジング２の内部に形成された高圧室９へ導かれる。高圧室９は、噴射開口４のへ向ってハウジング２のバルブシート要素側の端部まで軸方向に延びている。高圧室９には、ニードルの形式で形成されて、中空円筒状のハウジング２の軸２ａと同軸の軸を有する噴射バルブ要素１０が配置されている。また、その後部の内部には、噴射バルブ要素１０のための油圧制御装置１１が配置されており、これは、図２に関連して以下に詳細に説明されている。
【００１０】
ハウジング２は、接続カラー１２を介して、径方向に突出して高圧コネクタ要素１４がねじ込まれるねじ付フランジ１３に係合する。この高圧コネクタ要素１４は、ハウジング２の高圧入口８に流体接続される。接続カラー１２は、これ以上詳細に示されない方法で、高圧コネクタ要素１４によって、ハウジング２に取付けられる。
【００１１】
バルブシート要素３は、ユニオンナット１５によってハウジング２に取付けられ、正反対の形状に形成された噴射バルブ要素１０の端部領域と相互作用するバルブシート１６を有している。噴射バルブ要素１０は、圧縮ばねとして形成された閉弁ばね１７によって閉弁方向に付勢されている。噴射バルブ要素１０が閉弁位置にあるとき、噴射開口４は、閉じられ、すなわち、高圧室９から遮断されている。噴射位置では、噴射バルブ１０は、バルブシート１６から持上って、高圧室９と噴射開口４との間の接続を開く。
【００１２】
制御装置１１は、図２を参照して説明される。図２に示すように、噴射バルブ要素１０は、バルブシート要素３から離れる方向に面したその端部領域に、複動制御ピストン１８を有しており、この複動制御ピストン１８は、ハウジング２の内部に配置されたスリーブ１９に非常に緊密な摺動はめあい、すなわち、非常に小さな遊びで案内されている。高圧室９内にある燃料の高圧が制御ピストン１８の一端側に作用し（図１参照）、その反対側で、スリーブ１９によって周囲が区画された制御室２０に作用する。更に、スライダバルブ要素２１として具現化されたバルブ要素が緊密な摺動はめあいでスリーブ１９内に配置されて、ハウジングの軸２ａの方向に自由に移動可能に案内されている。また、噴射バルブ要素１０の制御ピストン１８に対向するスライダバルブ要素２１の第１端側２１ａは、制御室２０を区画している。第１端側２１ａから離れる方向に面したスライダバルブ要素２１の第２端側２１ｂは、シール表面となり、スライダバルブ要素２１の閉位置において、スライダバルブシートとなる制御要素２２の下端側２２ａに押圧する目的を有しており、前記制御要素２２は、例えば、圧入によって、ハウジング２内に恒久的に配置されている。
【００１３】
圧縮ばねとして具現化され、一方で制御ピストン１８で支持され、他方でスライダバルブ要素２１で支持されたばね要素２３が制御室２０内に配置されている。ばね要素２３は、制御ピストン１８の中央突起２４の周りに係合している。ばね要素２３によって生じる力は、閉弁ばね１７のばね力よりも相当に小さい。制御要素２２には、ハウジングの軸２ａに対して同軸上に延び、スライダバルブ要素２１から離れる方向に面した端部領域に絞り構造２５ａが形成された制御通路２５が形成されている。
【００１４】
第２端側２１ｂに向って配置されて絞りポイントを形成する絞り構造２６ａを有する絞り通路２６がスライダバルブ要素２１の第１端側２１ａから第２端側２１ｂへ、ハウジングの縦軸２ａに対して偏心して延びている。スライダバルブ要素２１の第２端側２１ｂには、絞り通路２６の開口からハウジングの縦軸２ａに向って径方向に延びて、その向こう側へ続く凹部２７が形成されている。スライダバルブ要素２１が制御要素２２に液密的に押圧されたとき、凹部２７は、制御通路２５を絞り通路２６に接続する。また、スライダバルブ要素２１には、絞り構造２８ａを有する更なる絞り通路２８が設けられており、この絞り通路２８は、スライダバルブ要素２１の第１、第２端側２１ａ、２１ｂ間に延びて、スライダバルブ要素２１が閉位置にあるとき、制御室２０から離れる側のその端部が制御要素２２の下端面２２ａによって閉止される。スライダバルブ要素２１が制御要素２２から持上げられたとき、更なる絞り通路２８は、第１の絞り通路２８と並列の接続で、制御室２０を高圧室９に接続する。
【００１５】
制御要素２２に面したその端部領域において、スリーブ１９は、制御要素２２上の端面１９ａによって支持されているが、内側に周方向の凹部２９を有しており、この凹部２９は、スライダバルブ要素２１が閉位置にあるとき、スライダバルブ要素２１とで環状室３０を形成する。この環状室３０は、スリーブ１９のスリット３１及び軸方向に延びてハウジング２の内壁とスリーブ１９の外側の平坦部分との間に形成された大きな断面を有する少なくとも１つの流通隙間３２を介して、高圧室９に接続されている。スライダバルブ要素２１が制御要素２２から離れるように移動されたとき、スライダバルブ要素２１と制御要素２２との間に、高圧室９に連通する隙間が形成されて、スライダバルブ要素２１の第２端側２１ｂ全体に高圧が作用することになる。
【００１６】
スライダバルブ要素２１には、環状室３０を絞り通路２６に接続する絞り入口３３が形成されている。絞り入口３３は、環状室３０に向って広げられ、また、絞り構造２６ａとスライダバルブ要素２１の第１端側２１ａとの間の絞り通路２６内へ開口している。これにより、絞り入口３３の制御室２０側の開口は、絞り構造２６ａに対して制御室２０に面した側に配置される。これにより、制御室２０は、絞り入口３３、環状室３０、スリット３１及び流通隙間３２を介して高圧室９に接続される。流通隙間３２、スリット３１及び環状室３０の圧力が本質的に高圧入口８及び高圧室９の圧力と同じであることが構造上の手段によって保証される。
【００１７】
図１から明らかであるように、ユニオンナット３４は、図２には一部のみが示されているが、中央に貫通穴３５を有し、管状のハウジング２にパイロットバルブ５側からねじ込まれている。貫通穴３５は、低圧室に連通して、低圧出口コネクタ７に流体接続されている。パイロットバルブ５に関連するパイロットバルブステム３６は、貫通穴３５内に配置されて、軸方向に変位可能とされて、径方向に案内されている。パイロットバルブ５の電磁石６が励磁されていないとき、パイロットバルブステム３６は、制御要素２２に当接して保持されて、制御通路２５の絞り構造２５ａの開口を閉じる。ユニオンナット３４は、高圧室９の圧力に抗して制御要素２２を堅固に保持し、この制御要素２２は、ハウジング２に穏やかにのみ押付けられ、制御要素２２が正確に位置決めされる。
【００１８】
スライダバルブ要素２１は、制御要素に面したその端部に段が付けられ、すなわち、制御要素２２に面したその円筒状端部２１´がスライダバルブ要素２１の他の部分よりも小さい外径を有している。この段付構造は、スライダバルブ要素２１の周方向に沿って延びる凹部３７によって形成される。スライダバルブ要素２１の第２端側２１ｂの上方領域の大きさは、凹部３７の深さ、すなわち、その径方向の寸法によって決定することができる。凹部３７は、１つの円筒面の加工を要するだけであるから、比較的容易かつ正確に製造することができる。
【００１９】
図１及び図２に示される燃料噴射バルブの作動方法は、図３を参照して以下に説明するが、図３は、制御室２０（曲線Ｉ）及び制御通路２５すなわち排出室（曲線ＩＩ）の圧力ｐの時間による変化を示している。
【００２０】
噴射バルブ１０及びスライダバルブ要素２１が閉位置にあり、これにより、スライダバルブ要素２１が制御要素２２に押付けられた状態（図１及び図２に示される）が開始点とされている。パイロットバルブステム３６が制御通路２５を閉じる。制御室２０内に高圧室９内と同じ圧力が存在する。
【００２１】
噴射サイクルは、パイロットバルブ５の電磁石６を励磁することによって開始される。パイロットバルブステム３６がバルブ要素２２から持上り、その結果として、制御通路２５は、貫通穴３５に連通し、これにより、低圧室に連通する（図３の時間ｔ１）。排出室の圧力が低下する（図３の曲線２の部分ａ）。制御通路２５の絞り構造２５ａが絞り入口３３よりも大きな流路断面積を有しているため、制御室２０の圧力が低下し始める（図３の曲線Ｉの部分ａ）。これにより、噴射バルブ要素１０は、バルブシート１６から離れるように移動して、噴射開口４を開く（図３の時間ｔ２）。噴射行程が開始する。制御ピストン１８が噴射バルブ要素１０と共に上方に移動して、制御室２０の制御容積を減少させ、制御室２０の圧力を増大させる（図３の曲線Ｉの部分ｂ）。燃料は、制御室２０から絞り通路２６、凹部２７及び制御通路２５を通って低圧室に排出される。噴射バルブ要素１０の開弁運動は、時間ｔ３（図３）で終了される。噴射バルブ要素１０の開弁行程全体の間、スライダバルブ要素２１は、制御要素２２に当接した状態を維持する。これにより、スライダバルブ要素２１の更なる絞り通路２８は、閉じられたままで、時間の経過に対して何ら効果を奏さない。噴射バルブ要素１０の開弁ストロークは、その突起２４を絞り通路２６が開かれたままでスライダバルブ要素２１に押付けるようになることによって制限される。また、噴射バルブ要素１９の開弁ストロークは、異なる方法で制限することもできるが、これは、より詳細には示されない。絞り通路２６の絞り構造２６ａ最小の流路断面積が絞り構造２５ａの断面積よりも小さいので、噴射バルブ要素１０の開弁運動は、所与のシステム圧力及び所与の閉弁ばね１７に対する絞り通路２６によって主に決定される。上述の時間ｔ３から開始して、制御室２０は、絞り通路２６及び制御通路２５を介して低圧室に接続されているから、当然に、その圧力が低下する（図３の曲線Ｉの部分ｃ）。
【００２２】
噴射行程を終了するため、電磁石６の励磁を解除する。その結果、パイロットバルブステム３６が変位されて制御要素２２に当接する。その結果、制御通路２５の低圧端の開口が閉じられる（図３の時間ｔ４）。絞り入口３３及び絞り通路２６を介した高圧室９への接続の結果として、制御室２０及び制御通路２５の圧力が上昇し（図３の曲線Ｉの部分ｄ及び曲線ＩＩの部分ｂ）、その結果、スライダバルブ要素２１の両端側２１ａ、２１ｂの差圧の減少及び対応する受圧面積によって、スライダバルブ要素２１が移動して、当接によってシールを形成する制御要素２２から離れて隙間が形成される。同時に、閉弁ばね１７が噴射バルブ要素１０をバルブシート１６の方向へ移動させる。制御通路２５の圧力と制御室２０の圧力が互いに接近する。噴射行程は、終了される。
【００２３】
そして、スライダバルブ要素２１は、閉位置に戻り、ばね要素２３の力によって支持される。このスライダバルブ要素２１の閉位置への後退移動は、スライダバルブ要素２１が制御要素２２から持上ったとき、更に、比較的大きな絞り通路２８が開かれて、制御室２０と高圧室９との間に更なる接続が生じることによって、加速される。これによって、スライダバルブ要素２１の閉位置への迅速な後退運動がもたらされる。これにより、燃料噴射バルブ１は、次の噴射行程のために、より迅速に準備され、これは、例えば、先立ち噴射、後噴射又は多重噴射の場合に大きな利点となる。更なる絞り通路２８の寸法によって、スライダバルブ要素２１の後退運動を必要に応じて設定することができる。
【００２４】
制御装置１１の第２実施形態について、図４を参照して説明する。なお、燃料噴射バルブ１は、図１及び図２によって示されるものと同様の設計である。同一及び同様に作動する部分については、図４において、図１及び図２と同じ参照符号を使用する。
【００２５】
図４に示される実施形態もまた、制御要素２２が堅固に取付けられて配置された管状のハウジング２を有している。噴射バルブ要素１０の複動制御ピストン１８が緊密なはめあいで配置されて軸方向に移動可能とされたスリーブ１９は、制御室２０に面したその一端側１９ａによって、制御要素２２上で液密状態で支持されている。これにより、制御室２０は、一端で制御ピストン１８によって区画され、円周まわりでスリーブ１９によって区画され、また、他端で制御要素２２によって区画されている。スリーブ１９に形成されて、スリーブ１９とハウジング２との間に形成された流通隙間３２を介して高圧室９に接続される絞り入口３３が、制御室２０に開口している。これにより、制御室２０は、制御室２０へ向ってテーパを付けた絞り入口３３を介して高圧室９に直接接続されている。
【００２６】
制御要素２２は、中央にハウジングの軸２ａの方向に延びる制御通路２５を有している。制御要素２２には、径方向に延びて、制御要素２２の凹部３９及び流通隙間３２を介して高圧室９に連通する穴３８を有している。穴３８内に開口する更なる穴４０が制御要素２２の制御室２０に面した一端側２２ａから、制御要素２２を貫通して延びている。
【００２７】
制御通路２５の制御室２０の端部側の開口及び更なる穴４０は、両方とも制御要素２２の下端側２２ａに配置されているが、ばね要素として作用する板ばね状のタング４１によって覆われている。タング４１は、ハウジングの軸２ａに対して更なる穴４０の反対側に配置された端部４１ａにおいて、これより詳細には図示しない方法で制御要素２２に溶接されている。タング４１は、ハウジングの軸２ａに対して同軸の絞り通路４２を有しており、この絞り通路４２は、絞り点を形成し、制御室２０を制御通路２５に接続する。絞り入口３３の絞り通路４２に対して制御室２０側の開口は、制御室２０に面した側部に配置されている。制御通路２５の絞り構造２５ａは、その断面積が絞り通路４２及び絞り入口３３の断面積よりも大きい。
【００２８】
他は、燃料噴射バルブ１は、図１及び図２に示すものと同様の設計である。
【００２９】
図４に従った制御装置１１を有する燃料噴射バルブ１の作動方法の以下の説明に対して、図１及び図２の実施形態と同様、噴射バルブ要素１０が閉位置にある休止位置及び高圧室９の圧力に対応する制御室２０の圧力が開始点として使用される。パイロットバルブステム３６は、制御通路２５の絞り構造２５ａの開口を閉じる。
【００３０】
電磁石６が励磁されたとき（図１参照）、パイロットバルブステム３６は、制御要素２２から持上げられる。これにより、制御通路２５は、低圧室に連通し、ユニオンナット３４に形成され、貫通穴３５に接続される凹部４３に接続される。制御通路２５の圧力が低下し、その結果、差圧によって、燃料が制御室２０から絞り通路４２を通って制御通路２５へ流れ、そこから、さらに低圧室へ流れる。噴射行程の開始によって、制御室２０の圧力が低下して、噴射バルブ要素１０がバルブシート１６から離れる方向に移動する。タング４１は、制御要素２２の下端側２２ａに当接して保持され、噴射行程中、更なる穴４０を閉じた状態に維持する。
【００３１】
電磁石５の励磁が解除されたとき、パイロットバルブステム３６が再び制御要素２２を押圧し、その結果、制御通路２５が低圧室から遮断される。高圧室９にあり、タング４１を撓ませて穴４０を開く高圧の燃料が穴３８及び４０を介して、タング４１の制御室２０からはなれた側に作用する。穴４０が開かれることによって、燃料は、絞り入口３３よりも大きな流路断面積を通って制御室２０へ流れ、制御室２０の圧力を迅速に上昇させ、バルブシート１６上の噴射バルブ要素１０の移動を加速する。対応する通路の寸法及びタング４１の特性によって、燃料噴射バルブ１の作動特性を要求に従って構成することができる。
【００３２】
制御装置１１の第３実施形態について図５を参照して説明する。なお、燃料噴射バルブ１は、図１及び図２に示されるものと同じ設計である。同様及び同様に作動する部品については、図５について図１及び図２と同じ参照符号が使用されている。
【００３３】
図５に示される実施形態もまた、制御要素２２が配置されて固定された管状のハウジング２を有している。制御要素２２に面した端部において、噴射バルブ要素１０の複動制御ピストン１８が緊密なはめあいで軸方向に移動可能に配置されたスリーブ１９が、制御要素２２に支持されている。このため、スリーブ１９には、環状の肩部４４が設けられ、この肩部４４には、スリーブ１９を案内する制御要素２２のガイド部２２´が嵌合する。流通隙間３２に配置されて通路が設けられたガイドによってスリーブ１９を案内することも考えられる。この場合、環状の肩部４４は省略される。噴射バルブ要素１０のための閉弁ばね１７は、スリーブ１９の制御要素２２とは反対に面した側に支持される。これにより、制御室２２は、その一端が制御ピストン１８によって区画され、周囲がスリーブ１９によって区画され、また、その他端が制御要素２２によって区画される。
【００３４】
制御要素２２は、その中央をハウジングの軸２ａの方向に沿って延びる制御通路２５を有している。制御要素２２の案内部２２´には、ハウジングの軸２ａに平行に延びる軸を有する貫通穴４５があり、この貫通穴４５は、スリーブ１９の周囲を環状に取囲む流通隙間３２を介して高圧室９に流体接続されている。
【００３５】
貫通穴４５の制御室２０側の開口は、制御ピストン１８に支持されたばね要素２３に支持されて制御要素２２の下端側２２ａに押付けられた円筒状のバルブ要素４６によって覆われている。バルブ要素４６は、ハウジングの軸２ａに対して同軸で、絞り点を形成し、制御室２０を制御通路２５に接続する絞り通路４７を有している。この絞り通路４７に対して、絞り入口３３の制御室２０側の端部の開口は制御室２０に面した側部に配置されている。制御通路２５の絞り構造２５ａは、絞り通路４７よりも断面積が大きい。パイロットバルブ５のパイロットバルブステム３６だけでなく、これに連結された電磁石６のアーマチャ４８が示されており、このアーマチャ４８は、ユニオンナット３４の凹部４９に配置されている。この凹部４９は、低圧室に接続されている。他は、燃料噴射バルブ１は、図１及び図２に示されるものと同じ設計を有する。
【００３６】
図５に従った制御装置１１を有する燃料噴射バルブ１０の作動の方法の以下の説明については、燃料噴射バルブ要素１０が閉位置にあり、制御室２０の圧力が高圧室９の圧力に対応する休止状態が開始点として使用される。制御通路２５の絞り構造２５ａの開口は、パイロットバルブステム３６が制御要素２２に押付けれられる結果、閉じられることになる。
【００３７】
電磁石５が励磁されたとき、パイロットバルブステム３６が制御要素２２から持上げられる。これにより、制御通路２５が低圧室に接続される。燃料は、絞り通路４７を通って制御室２０の外へ制御通路２５及び低圧室に流れる。制御室２０の圧力が低下して、噴射バルブ要素１０がバルブシート１６から離間するように移動され、その結果、噴射行程が開始する。この噴射行程中、制御要素２２の貫通穴４５は、閉位置にあるバルブ要素４６によって閉じた状態に維持される。
【００３８】
電磁石の励磁が解除されたとき、パイロットバルブステム３６は、再び制御要素２２に押付けられ、その結果、制御通路２５が閉じられ、これにより、低圧室から遮断される。高圧室内にあり、バルブ要素４６を制御要素２２の下端側２２aから一時的に持上げる燃料の高圧は、バルブ要素４６の制御室２０とは反対側に作用する。貫通穴４５が開かれ、燃料がシステム圧力下で比較的大きな流路断面積を介して制御室２０へ流れ、制御室２０の圧力を迅速に上昇させて、噴射バルブ要素１０のバルブシート１６への移動が加速される。これにより、噴射バルブ要素１０の迅速な閉弁運動が生じる。
【００３９】
ここに示された全ての例示的な実施形態において、制御室２０は、直接的に、すなわち、中間に絞り点の接続なしに、高圧室９に接続され、また、絞り点を形成する絞り通路２６、４２、４７を介して制御要素２２の制御通路２５に接続されている事実の結果、図３において曲線IとIIの比較によって示されるように、制御室２０の圧力ｐは、常に、制御通路２５に残る圧力よりも相当に高圧である。その結果として、バルブ要素、すなわち、スライダバルブ要素２１、タング４１又はバルブ要素４６が制御要素２２に当接する位置から、望ましくなく制御されないで持上ることが防止される。更に、各噴射行程中に制御通路２５を介して低圧室へ流出する燃料の量が少なく保たれて、損失が低減される。また、制御室２０内の増大された制御圧力は、パイロットバルブステム３６による制御通路２５の閉止と、バルブ要素１０による噴射開口４の閉止との間の遅れ時間を短縮する。
【００４０】
バルブ要素２２は、比較的簡単に製造することができ、これに相応して費用効果がある。
【００４１】
ここに示された全ての例示的な実施形態において、高圧入口８は、ハウジングの縦軸２aと同軸のバルブシート１６に連通する高圧室９を形成するハウジングの穴に接続される。しかしながら、本発明に従った解決策は、また、異なる構造を有する燃料噴射バルブにも適用することができ、例えば、特許文献２に示されるように、高圧入口８に接続されるハウジングの穴が高圧室を形成し、バルブシート要素３の周りを通り、ハウジングの縦軸２aに平行に延びるが、軸２aに対してハウジング２に横方向にオフセットして延びるものに適用することもできる。
【特許文献２】欧州特許第０６８６７６３号明細書
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係る燃料噴射バルブを示す縦断面図である。
【図２】図１に示す燃料噴射弁の制御装置の部分を拡大して示す縦断面図である。
【図３】図２に示す制御装置における２つの異なる部位の圧力プロフィールを示すグラフ図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る燃料噴射バルブの制御装置の部分を拡大して示す縦断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る燃料噴射バルブの制御装置の部分を拡大して示す縦断面図である。
【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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【国際調査報告】
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