(57)【要約】  本発明は、内燃機関、特に自動車の内燃機関用の噴射ノズル（１）であって、少なくとも１つの噴射孔（３）を有するノズル体（２）が設けられており、該ノズル体（２）内に行程運動可能に支承されたノズルニードル（５）が設けられていて、該ノズルニードル（５）によって、少なくとも１つの噴射孔（３）を通しての燃料の噴射が制御可能であり、アクチュエータ（１３）に駆動連結された圧力増幅ピストン（１２）が設けられていて、該圧力増幅ピストン（１２）が圧力増幅面（２１）を有しており、ノズルニードル（５）もしくはノズルニードル（５）を有するニードル複合体（６）が、圧力増幅面（２１）と液体的に連結された制御面（１７）を有している形式のものに関する。  このような形式の噴射ノズルにおいて、小さな噴射量と大きな噴射量とを正確に制御できるようにするために、本発明の構成では、圧力増幅ピストン（１２）内に変位ピストン（２５）が行程運動可能に支承されており、変位ピストン（２５）が、圧力増幅面（２１）と液圧的に連結されている変位面（２６）を有しており、変位ピストン（２５）が、ノズルニードル（５）が少なくとも１つの噴射孔（３）を遮断する出発状態において、ノズル体（２）に対して位置固定のストッパ（３２）に接触しており、変位ピストン（２５）が、圧力増幅ピストン（１２）内に形成された蓄圧室（２８）を画成する蓄圧面（２８）を有しているようにした。
2008530438.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関、特に自動車の内燃機関用の噴射ノズルであって、
少なくとも１つの噴射孔（３）を有するノズル体（２）が設けられており、
該ノズル体（２）内に行程運動可能に支承されたノズルニードル（５）が設けられていて、該ノズルニードル（５）によって、少なくとも１つの噴射孔（３）を通しての燃料の噴射が制御可能であり、
アクチュエータ（１３）に駆動連結された圧力増幅ピストン（１２）が設けられていて、該圧力増幅ピストン（１２）が圧力増幅面（２１）を有しており、
ノズルニードル（５）もしくはノズルニードル（５）を有するニードル複合体（６）が、圧力増幅面（２１）と液体的に連結された制御面（１７）を有している形式のものにおいて、
圧力増幅ピストン（１２）内に変位ピストン（２５）が行程運動可能に支承されており、
変位ピストン（２５）が、圧力増幅面（２１）と液圧的に連結されている変位面（２６）を有しており、
変位ピストン（２５）が、ノズルニードル（５）が少なくとも１つの噴射孔（３）を遮断する出発状態において、ノズル体（２）に対して位置固定のストッパ（３２）に接触しており、
変位ピストン（２５）が、圧力増幅ピストン（１２）内に形成された蓄圧室（２８）を画成する蓄圧面（２８）を有していることを特徴とする噴射ノズル。
【請求項２】
圧力増幅面（２１）がカプラ室（２２）を画成しており、制御面（１０）が制御室（１８）を画成しており、カプラ室（２２）と制御室（１８）とが、制御路（２３）によって互いに液圧的に接続された別体の室として、又は１つの共通の室として形成されている、請求項１記載の噴射ノズル。
【請求項３】
蓄圧室（２８）の容積が、カプラ室（２２）及び制御室（１８）の総容積よりも大きい、請求項２記載の噴射ノズル。
【請求項４】
変位面（２６）が、圧力増幅面（２１）によっても画成されているカプラ室（２２）を画成し、かつ／又は制御面（１７）と圧力増幅面（２１）と変位面（２６）と蓄圧面（２７）と可能な最大アクチュエータ行程と可能な最大ノズルニードル行程とが、互いに合わせられていて、ノズルニードル（５）を開放するためのアクチュエータ（１３）の行程運動時に、ノズルニードル（５）のための２段階の行程運動を調節するようになっており、この場合変位ピストン（２５）が第１段階中はストッパ（３２）に接触していて、第２段階中はストッパ（３２）から離れている、請求項１から３までのいずれか１項記載の噴射ノズル。
【請求項５】
蓄圧室（２８）が第１の蓄圧部分室（４０）と第２の蓄圧部分室（４１）とに分割されており、絞りピストン（４２）が設けられていて、該絞りピストン（４２）が、少なくとも押圧力を伝達するために変位ピストン（２５）と駆動連結されていて、該変位ピストン（２５）が圧力増幅ピストン（１２）内に行程運動可能に支承されていて、両蓄圧部分室（４０，４１）を液圧的に連通させる絞り路（４３）を有しており、蓄圧面（２７）が、第１の蓄圧部分室（４０）を画成する第１の蓄圧部分面（４７）と、絞りピストン（４２）に形成されていて第２の蓄圧部分室（４１）を画成する第２の蓄圧部分面（４８）とに分割されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の噴射ノズル。
【請求項６】
絞り路（４３）が絞り（４４）を有しており、絞りピストン（４２）が、絞り（４４）を迂回するバイパス路（４９）を有していて、該バイパス路（４９）が逆止遮断弁（５１）を有していて、該逆止遮断弁（５１）が、第２の蓄圧部分室（４１）への絞りピストン（４２）の進入時に接続を遮断するようになっている、請求項５記載の噴射ノズル。
【請求項７】
変位ピストン（２５）と絞りピストン（４２）とが別体の部材を形成しており、変位ピストン（２５）が第１の蓄圧部分室（４０）への進入時に絞りピストン（４３）に支持されていて、第２の蓄圧部分室（４１）への進入のために該絞りピストン（４３）を駆動するようになっており、変位ピストン（２５）が第２の蓄圧部分室（４１）への絞りピストン（４２）の押込み時にバイパス路（４９）の開口端部（５３）を遮断し、変位ピストン（２５）が第１の蓄圧部分室（４０）からの進出時に絞りピストン（４２）から持ち上がり、バイパス路（４９）の開口端部（５３）を開放する、請求項６記載の噴射ノズル。
【請求項８】
絞り路（４３）が絞りピストン行程に関連して制御されており、かつ／又は絞り路（４３）が、絞りピストン（４２）に半径方向に配置された絞り路端部を有しており、絞りピストン（４２）が絞り路（４３）を遮断するために、圧力増幅ピストン（１２）に形成された制御縁（５２）が絞り路端部を通過するまで、第２の蓄圧部分室（４１）内に進入する、請求項５から７までのいずれか１項記載の噴射ノズル。
【請求項９】
ストッパ（３２）からの変位ピストン（２５）の上昇時に蓄圧面（２７）を変位面（２６）と液圧的に連通させ、かつストッパ（３２）における変位ピストン（２５）の接触時に接続を遮断する、変位路（５６）が設けられている、請求項１から８までのいずれか１項記載の噴射ノズル。
【請求項１０】
変位路（５６）が、変位ピストン（２５）を蓄圧面（２７）から変位面（２６）まで貫通する変位通路（５７）によって形成されており、かつ／又は変位ピストン（２５）がその変位面（２６）に、該変位ピストン（２５）が出発状態においてストッパ（３２）に接触するリング状のシールゾーン（５８）を有していて、該シールゾーン（５８）が、変位面（２６）に配属された変位通路（５７）の開口（５９）を取り囲んでおり、かつ／又は変位路（５６）及び／又は変位通路（５７）が、蓄圧室（２８）内への変位ピストン（２５）の所定の変位行程時又は変位行程後に、遮断されるようになっており、かつ／又は変位行程の得られた時に変位路（５６）及び／又は変位通路（５７）を遮断する蓄圧室遮断弁（６１）が設けられており、かつ／又は蓄圧室遮断弁（６１）の弁部材（６２）が円形の弁座（６３）と共働し、該弁座（６３）が、蓄圧面（２７）に形成されていて、該蓄圧面（２７）に配属された変位通路（５７）の開口（６４）を取り囲んでいる、請求項９記載の噴射ノズル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
従来技術
本発明は、請求項１の上位概念部に記載された形式の、内燃機関、特に自動車の内燃機関用の噴射ノズル、すなわち、内燃機関、特に自動車の内燃機関用の噴射ノズルであって、少なくとも１つの噴射孔を有するノズル体が設けられており、該ノズル体内に行程運動可能に支承されたノズルニードルが設けられていて、該ノズルニードルによって、少なくとも１つの噴射孔を通しての燃料の噴射が制御可能であり、アクチュエータに駆動連結された圧力増幅ピストンが設けられていて、該圧力増幅ピストンが圧力増幅面を有しており、ノズルニードルもしくはノズルニードルを有するニードル複合体が、圧力増幅面と液体的に連結された制御面を有している形式のものに関する。
【０００２】
このような形式の噴射ノズルは、例えばＤＥ１０３２６０４６Ａ１に基づいて公知であり、少なくとも１つの噴射孔を備えたノズル体を有している。ノズル体内にはノズルニードルが行程運動可能に支承されていて、このノズルニードルによって、少なくとも１つの噴射孔を通しての燃料の噴射が制御可能である。さらに圧力増幅ピストンが設けられており、この圧力増幅ピストンはアクチュエータと駆動連結されていて、かつ圧力増幅面を有している。ノズルニードルは、圧力増幅面と液圧的に連結された制御面を有している。
【０００３】
公知の噴射ノズルは直接的なニードル制御によって作動する。すなわちノズルニードル又は、ノズルニードルを有するニードル複合体は、少なくとも１つの受圧段を有しており、この受圧段は、少なくとも１つの噴射孔に噴射圧下の燃料を供給する供給路と液圧的に連結されている。少なくとも１つの受圧段を介して開放力がノズルニードルもしくはニードル複合体に導入可能であり、これに対して閉鎖力は制御面を介してノズルニードルもしくはニードル複合体に導入されることができる。ノズルニードルの閉鎖時には閉鎖力が開放力を上回っている。ノズルニードルを開放するためには、制御面に作用する圧力が低下させられ、これによって閉鎖力が減じられて、開放力が閉鎖力を上回ることになる。その結果ノズルニードルが持ち上がり、少なくとも１つの噴射孔が開放する。制御面における圧力低下は、アクチュエータの操作によって、ひいては圧力増幅ピストンの行程によって達成される。圧力増幅面と制御面とによって画成されている液圧室は、圧力増幅ピストンの行程によって増大させられ、これによって液圧室内における圧力が下降する。このような直接的なニードル制御は、噴射ノズルのための動的な応答特性と短い噴射時間とを可能にする。
【０００４】
今日の噴射ノズルによって、小さな噴射量と大きな噴射量とを極めて正確に、かつ可能な限り短い噴射時間で実現することができる。小さな噴射量のためには、ノズルニードルの開放行程を小さく保つことが必要であり、これによってノズルニードルを相応に素早く再び相応な閉鎖行程で、ニードル座に戻ることが可能になる。これに対して大きな噴射量のためには、ノズルニードルに対して可能な限り素早く比較的大きな開放行程を実現することが必要である。アクチュエータによって実現可能な圧力増幅ピストンの行程は、圧力増幅面と制御面との間における選択された面積比に相応して、相応なニードル行程を生ぜしめる。大きな伝達比はアクチュエータの操作時に、ノズルニードルの素早い開放運動と大きな開放行程とを生ぜしめ、このことは短い噴射時間において大きな噴射量を実現するために有利である。小さな伝達比は、アクチュエータの操作時に相応にゆっくりとしたノズルニードルの開放運動と相応に小さな開放行程とを生ぜしめる。このことは、短い噴射時間において、正確に測定された小さな噴射量を実現するために有利である。小さな噴射量と大きな噴射量とを実現することが望まれている公知の噴射ノズルは、従って妥協策として中間的な伝達比を有している。しかしながら、比較的小さな伝達比で大きな開放行程を実現できるようにするために、アクチュエータは圧力増幅ピストンにおいて相応に大きな行程を実施するように設計されねばならない。その結果アクチュエータはかなり嵩張った構成を有することになる。しかしながら内燃機関において使用できる取付けスペースは制限されている。
【０００５】
発明の利点
請求項１の特徴部記載のように構成された本発明による噴射ノズル、すなわち冒頭に述べた形式の噴射ノズルにおいて、圧力増幅ピストン内に変位ピストンが行程運動可能に支承されており、変位ピストンが、圧力増幅面と液圧的に連結されている変位面を有しており、変位ピストンが、ノズルニードルが少なくとも１つの噴射孔を遮断する出発状態において、ノズル体に対して位置固定のストッパに接触しており、変位ピストンが、圧力増幅ピストン内に形成された蓄圧室を画成する蓄圧面を有していることを特徴とする噴射ノズルは、公知のものに対して、ニードル行程に関連して異なった２つの伝達比もしくは圧力増幅比が有効である、という利点を有している。本発明の構成とは異なり、公知の噴射ノズルにおける伝達比は一定である。本発明の構成ではそのために変位ピストンが設けられている。ノズルニードルの小さな開放行程時には変位ピストンはそのストッパに接触したままであり、その結果圧力増幅ピストンの行程は圧力増幅面だけを移動させる。制御面と圧力増幅面との比に相応して、ノズルニードルは圧力増幅ピストンの行程に追従する。ノズルニードルの有利に所定された開放行程では、変位ピストンの変位面に作用する力は、変位ピストンの蓄圧面に作用する力よりも大きい。その結果この場合変位ピストンはそのストッパから持ち上がり、これによって圧力増幅ピストンと同じ方向に運動する。そしてこれにより、圧力増幅ピストンの行程時に圧力増幅面と変位面とは同じ方向に運動することになる。
【０００６】
次いでノズルニードルは、制御面と、圧力増幅面と変位面との総和との比によって生ぜしめられる新たな伝達比に相応して、圧力増幅ピストンの行程に追従する。この新しい又は第２の伝達比はこの場合、第１の伝達比よりも著しく大きいので、ノズルニードルは素早く開放し、かつ比較的大きな開放行程を実施することができる。
【０００７】
従って本発明による噴射ノズルは第１の伝達比の領域においては、小さなノズル行程を実施するためにノズルニードルを制御し、これによって短い噴射時間において正確で小さな噴射量を実現することができる。さらに本発明による噴射ノズルは第２の伝達比によって、短い時間内で大きなニードル行程ひいては大きな噴射量を実現できるように、ノズルニードルを制御することができる。さらにまた大きな第２の伝達比によって、アクチュエータは比較的小さな行程だけを実現できればよく、ゆえに比較的小型に構成することができる。
【０００８】
本発明の有利な構成では、蓄圧室は第１の蓄圧部分室と第２の蓄圧部分室とに分割されている。さらに、絞りピストンが設けられており、該絞りピストンは、少なくとも押圧力を伝達するために変位ピストンと駆動連結されていて、該変位ピストンは圧力増幅ピストン内に行程運動可能に支承されていて、両蓄圧部分室を液圧的に連通させる絞り路を有している。さらに、蓄圧面が、第１の蓄圧部分室を画成していて例えば変位ピストンに直接形成された第１の蓄圧部分面と、絞りピストンに形成されていて第２の蓄圧部分室を画成する第２の蓄圧部分面とに分割されている。このような構造形式によって、圧力増幅ピストンに対する変位ピストンの行程運動を緩衝することができ、これは、大きな第２の伝達比中におけるノズルニードルの開放運動の緩衝に付随して現れる。緩衝されたニードル運動は、アクチュエータ、圧力増幅ピストン、変位ピストン及びノズルニードルから成る系の振動励起を減じる。噴射過程はこれによって安定化され、再現可能な精度を有している。さらにノズルニードルの突然の「飛び跳ね」、つまり第１の伝達比から第２の伝達比への移行時におけるコントロールされない高い速度上昇が回避される。このようにして大きなニードル行程をも正確に制御することができるようになる。
【０００９】
本発明の別の重要な構成及び利点は従属請求項、図面及び図面に基づく実施例の説明に記載されている。
【００１０】
図面
次に図面を参照しながら本発明による噴射ノズルの実施例について説明する。以下において同一の参照符号は同一の又は類似の又は機能的に同一の構成要素を示す。
【００１１】
図１は、本発明による噴射ノズルを概略的に示す縦断面図であり、
図２は、図１とは別の実施形態の本発明による噴射ノズルの一部を示す縦断面図であり、
図３〜図７は、本発明による噴射ノズルのさらに別の実施形態を示す図である。
【００１２】
実施例の説明
図１に示されているように、本発明による噴射ノズル１は、少なくとも１つの噴射孔３を備えたノズル体２を有している。噴射ノズル１は、特に自動車に配置された内燃機関のために設けられており、噴射室４内に燃料を噴射するために働く。そして噴射ノズル１は組み付けられた状態において噴射室４内に少なくとも、少なくとも１つの噴射孔３の領域において進入している。
【００１３】
噴射ノズル１は、例えばニードル複合体６の構成部分であるノズルニードル５を有しており、このノズルニードル５を用いて、少なくとも１つの噴射孔３を通る燃料の噴射を制御することができる。そのためにノズルニードル５はそのニードル先端７でニードル座８と共働する。ノズルニードル５がそのニードル座８と接触している場合、少なくとも１つの噴射孔３は遮断されており、つまり少なくとも１つの噴射孔３は供給路９から切り離されており、この供給路９を介して、噴射圧下にある燃料が準備されて、少なくとも１つの噴射孔３に供給される。
【００１４】
図示の実施例では供給路９は、ノズル体２の内部を貫いて延びているので、ノズル体２内に配置された構成部材は供給路９内において、いわば燃料内において浮かんでいる。基本的にはしかしながら、供給路９の別の形態も可能である。
【００１５】
ノズルニードル５もしくはニードル複合体６はノズル体２内において行程運動可能に支承されている。この支承形式は図示の実施例では第１の支承スリーブ１０によって実現され、この支承スリーブ１０内にニードル複合体６もしくはノズルニードル５は、ニードル先端７から離れた端部で差し込まれている。第１の支承スリーブ１０は、ノズル体２の１構成部分を形成する中間プレート１１に固定されている。この場合中間プレート１１は噴射ノズル１を、ノズルニードル５を有するニードル領域と、圧力増幅ピストン１２及びアクチュエータ１３を有する圧力増幅領域とに分割している。少なくとも１つの接続通路１４を用いて供給路９は、中間プレート１１を貫いて延びている。
【００１６】
ノズルニードル５もしくはニードル複合体６は、閉鎖圧縮ばね１５を用いてノズルニードル５の閉鎖方向に予負荷されている。この場合閉鎖圧縮ばね１５は一端でノズルニードル５もしくはニードル複合体６の段部１６に支持され、かつ他端で第１の支承スリーブ１０に支持されている。
【００１７】
ノズルニードル５もしくはニードル複合体６は制御面１７を、少なくとも１つの噴射孔３とは反対の側に有している。制御面１７は制御室１８を軸方向において画成しており、この制御室１８はさらに、軸方向で制御面１７に対して中間プレート１１によって軸方向で画成されている。制御室１８はさらに半径方向において、第１の支承スリーブ１０によって取り囲まれている。制御室１８は制御室路１９を介して、供給路９と液圧的に連通されていることができる。この制御室路１９は例えば図示の実施例のように、ノズルニードル５もしくはニードル複合体６と第１の支承スリーブ１０との間における支承部の領域に、例えば軸受遊びとして又は少なくとも１つの長手方向溝として、形成されており、このような軸受遊びもしくは長手方向溝は、第１の支承スリーブ１０及び／又はノズルニードル５又はニードル複合体６に形成されていることができる。同様に、制御室路１９を、第１の支承スリーブ１０を貫通する横方向孔によって実現することも可能であり、この場合横方向孔は制御室１８を供給路９と液圧的に接続している。そして制御室路１９は絞られている。
【００１８】
既に上で述べたように、噴射ノズル１は、アクチュエータ１３と駆動連結されている圧力増幅ピストン１２を有している。圧力増幅ピストン１２は行程調節可能にノズル体２内に支承されている。そのために圧力増幅ピストン１２は第２の支承スリーブ２０内に挿入されており、この第２の支承スリーブ２０は中間プレート１２と堅固に結合されている。圧力増幅ピストン１２とアクチュエータ１３との間における駆動連結によって、アクチュエータ１３の行程運動は強制的に圧力増幅ピストン１２の同じ行程運動を生ぜしめる。アクチュエータ１３は有利にはピエゾアクチュエータとして構成されていて、給電状態においては、給電されていない状態に比べて行程方向において大きな寸法を有する。
【００１９】
圧力増幅ピストン１２は圧力増幅面２１を有しており、この圧力増幅面１２はカプラ室２２を軸方向において画成している。圧力増幅面１２はリング状に形成されている。圧力増幅面１２に対して軸方向でカプラ室２２は、中間プレート１１によって軸方向において画成されている。さらにカプラ室２２は半径方向では第２の支承スリーブ２０によって画成されている。カプラ室２２は制御路２３によって制御室１８と液圧的に連通されている。制御路２３は、中間プレート１１を貫通する少なくとも１つの孔の形で実現されている。
【００２０】
カプラ室２２はカプラ室路２４を介して、供給路９と液圧的に連通されていることができる。カプラ室路２４はこの場合半径方向で圧力増幅ピストン１２と第２の支承スリーブ２０との間に、例えば半径方向遊びとして又は少なくとも１つの長手方向溝として第２の支承スリーブ２０及び／又は圧力増幅ピストン１２に、形成されていることができる。同様に基本的には、カプラ室路２４を、第２の支承スリーブ２０を貫通していてカプラ室２２を供給路９と接続する横方向孔によって形成することも可能である。カプラ室路２４は絞られている。
【００２１】
本発明によれば噴射ノズル１はさらに、圧力増幅ピストン１２内において行程運動可能に支承された変位ピストン２５を備えて構成されている。そのために圧力増幅ピストン１２は片側が開放した中空ピストンとして形成されている。変位ピストン２５はカプラ室２２内に進入していて、そこに変位面２６を有しており、この変位面２６は、それに応じて同様にカプラ室２２を画成している。変位面２６とは反対の側に変位ピストン２５はさらに蓄圧面２７を有しており、この蓄圧面２７は、圧力増幅ピストン１２内に形成された蓄圧室２８を画成している。
【００２２】
圧力増幅ピストン１２は付加的に少なくとも１つの絞り２９を有することができ、この絞り２９は蓄圧室２８を液圧的に供給路９と連結している。択一的に又は付加的に変位ピストン２５は、蓄圧室２８をカプラ室２２と液圧的に連通させる絞り３０を有していてもよい。このような絞り３０はまた半径方向で変位ピストン２５と圧力増幅ピストン１２との間に、例えば相応な半径方向遊び及び／又は少なくとも１つの長手方向溝として圧力増幅ピストン１２及び／又は変位ピストン２５に、形成されていることができる。
【００２３】
変位ピストン２５は戻しばね３１を用いてストッパ３２に向かって軸方向で予負荷されている。戻しばね３１はこの場合一方で圧力増幅ピストン１２に、かつ他方で変位ピストン２５に、つまり変位ピストン２５の蓄圧面２７に、支持されている。ストッパ３２はノズル体２に対して位置固定に配置されている。図示の実施例ではストッパ３２は中間プレート１１に形成されている。変位ピストン２５とストッパ３２との間における接触は有利には、変位面２６が可能な限り大きくなるように、行われる。図示の実施例では接触は、点状に行われており、これは、変位ピストン２５の変位面２６の領域における凸面状の形状付与によって得られる。
【００２４】
圧力増幅ピストン１２は開放圧縮ばね３３によって開放方向に予負荷されている。開放圧縮ばね３３はこの場合一方において第２の支承スリーブ２０に支持され、かつ他方において圧力増幅ピストン１２のカラー３４に支持されている。
【００２５】
有利には蓄圧室２８の容積は、カプラ室２２と制御室１８との容積の合計よりも大きい。
【００２６】
図示の実施形態ではカプラ室２２と制御室１８とは、制御室路２３によって互いに接続されている別個の室を形成しているが、制御室１８とカプラ室２２とが１つの共通の室にまとめられている他の実施形態も可能である。
【００２７】
本発明による噴射ノズル１は次のような作動する：
図１に示された出発状態においてノズルニードル５はニードル座８に位置している。従って少なくとも１つの噴射孔３は遮断されている。制御面１７は中間プレート１１から最大間隔を有している。従って制御室１８は最大容積を有している。アクチュエータ１３が給電されると、アクチュエータ１３はこれによって最大長さを有する。これにより圧力増幅ピストン１２は中間プレート１１に向かって最大に移動させられる。そしてカプラ室２２はこの際に最小容積を有する。さらに変位ピストン２５はストッパ３２に当接している。蓄圧室２８、カプラ室２２及び制御室１８には、供給路９におけると同じ圧力、つまり噴射圧が存在している。
【００２８】
少なくとも１つの噴射孔３を通して噴射室４内に燃料を噴射するためには、アクチュエータ１３への給電が遮断される。これによってアクチュエータ１３は逆に運転される。つまりアクチュエータ１３は、少なくとも１つの噴射孔３を閉鎖するためには給電されねばならない。
【００２９】
アクチュエータ１３への給電中断時に、アクチュエータ１３は縮まり、矢印で示されたアクチュエータ行程３５を実施する。この行程運動に圧力増幅ピストン１２は強制的に追従し、これによって圧力増幅ピストン１２は中間プレート１１から離反する。この際に一方ではカプラ室２２の容積が増大し、これによって、カプラ室２２においては相応な圧力降下が生じる。他方においては、変位ピストン２５が依然としてストッパ３２に向かって予負荷されたままの状態なので、蓄圧室２８の容積も増大する。蓄圧室の容積の増大と共に、蓄圧室２８内においては相応に圧力が降下する。
【００３０】
制御室１８とカプラ室２２との間における液圧的な連通によって、カプラ室２２において生じた圧力降下は直接、制御室１８へと伝播する。既に述べたように蓄圧室２８は少なくとも出発状態において、カプラ室２２及び制御室１８の全容積よりも大きな容積を有しているので、蓄圧室２８における圧力は、カプラ室２２及び制御室１８における圧力よりもゆっくりと低下する。従って、蓄圧面２７において作用する圧力は、変位面２６において作用する圧力よりも大きい。その結果変位ピストン２５はまず初めはストッパ３２に向かって予負荷されたままである。
【００３１】
制御室１８における圧力低下に連れて、ノズルニードル５において閉鎖方向に作用する力もまた低下する。そして、所定の制御圧からは、ノズルニードル５もしくはニードル複合体６において作用する開放力は、有効な閉鎖力よりも大きくなる。これによりノズルニードル５はニードル座８から持ち上がる。その結果、少なくとも１つの噴射孔３が供給路９と連通する。そして噴射過程が始まる。
【００３２】
開放方向において有効な圧力をノズルニードル５もしくはニードル複合体６に導入するために、ノズルニードル５もしくはニードル複合体６には、少なくとも１つの受圧段３６；３７が設けられており、この受圧段３６；３７は持続的に供給路９と液圧的に連結されている。
【００３３】
開放運動のこの第１段階中には、圧力増幅ピストン１２の行程運動とノズルニードル５の行程運動との間において、第１の圧力増幅比が存在している。この第１の圧力増幅比は少なくとも最初は、制御面１７と圧力増幅面２１との比によって規定されている。この第１の圧力増幅比はこの場合比較的小さいので、圧力増幅ピストン１２の小さな行程は同様にノズルニードル５の比較的小さな行程を生ぜしめ、この小さな行程はしかしながら、圧力増幅ピストン１２の行程よりも大きくて良い。小さな噴射量だけを実現したい場合には、第１の圧力増幅比が存在しているこの第１の段階内において、アクチュエータ１３に再び給電することができ、これによって開放運動の停止及び逆転を導入することができる。圧力増幅ピストン１２の開放運動が開放圧縮ばね３３によって強力に助成されているのに対して、閉鎖圧縮ばね１５はノズルニードル５の閉鎖運動を助成する。
【００３４】
しかしながら大きな噴射量を実現したい場合には、アクチュエータ１３への給電停止が長く維持され、その結果圧力増幅ピストン１２は引き続き中間プレート１１から離れていることができる。これによりノズルニードル５も引き続きニードル座８から持ち上がっていることができる。ニードル座８からのノズルニードル５の上昇と共に、室３８内においては増大する圧力が形成され、この室３８からは少なくとも１つの噴射孔３が延びていて、室３８は、ニードル座８へのノズルニードル５の進入状態において、ニードル先端７に形成された座面３９によって画成されている。このようにして、開放方向においてノズル複合体６に作用する力が増大し、これによってノズルにニードル５の開放運動が促進される。その結果、制御室１８の容積は、カプラ室２２の容積が増大するよりも迅速に減少する。これによって制御室１８及びカプラ室２２における圧力が上昇する。この圧力上昇によって、変位ピストン２５においては、ノズルニードル５の所定の開放行程後に、変位面２６において作用する力が、蓄圧面２７において作用する力、つまり戻しばね３１の戻し力と蓄圧室２８における圧力による押圧力よりも、大きくなる。そしてこれにより、開放運動の第２段階が導入される。
【００３５】
開放運動のこの第２段階中に、変位ピストン２５はストッパ３２から持ち上がり、特に蓄圧室２８内に進入する。これによって、圧力増幅ピストン１２の行程とノズルニードル５の行程との間における圧力増幅比のために、新たな値が生ぜしめられる。この新たな第２の圧力増幅比は、制御面１７と、圧力増幅面２１及び変位面２６の全面積との比によって規定される。これによって、圧力増幅ピストン１２の行程運動と変位ピストン２５の行程運動とにより、ノズルニードル５の比較的大きな行程運動が生ぜしめられる。その結果ノズルニードル５のためには、特に大きな開放速度が生ぜしめられ、この際にさらに比較的大きな開放行程を実現することができる。この場合、大きな第２の開放比によって同時に、そのために必要なアクチュエータ１３の行程を比較的小さいままにすることができるので、アクチュエータ１３ひいては噴射ノズル１は比較的小さく構成することができる。
【００３６】
従って本発明による噴射ノズル１では、制御面１７と圧力増幅面２１と変位面２６と蓄圧面２７と可能な最大アクチュエータ行程と可能な最大ノズルニードル行程とが、互いに合わせられていて、ノズルニードル５を開放するためのアクチュエータ１３の行程運動時に、ノズルニードル５のための前記２段階の行程運動を調節することができるようになっている。第１段階中に、変位ピストン２５はストッパ３２に接触している。圧力増幅比は比較的小さい。第１段階とは異なり、変位ピストン２５は第２段階の間はストッパ３２から離れている。これに関連した圧力増幅比は比較的大きい。
【００３７】
図２〜図４に示されているように、ノズルニードル５の開放行程運動を第２段階中に緩衝すると有利であり、このような緩衝によって、ノズルニードル５と圧力増幅ピストン１２とアクチュエータ１３とから成る振動する系の不都合な振動特性を回避することができる。このことは、変位ピストン２５の行程運動の緩衝によって達成される。図示の実施例ではそのために蓄圧室２８が、第１の蓄圧部分室４０と第２の蓄圧部分室４１とに分割されている。さらに絞りピストン４２が設けられており、この絞りピストン４２は、少なくとも押圧力を伝達するために変位ピストン２５と駆動連結されている。絞りピストン４２は同様に圧力増幅ピストン１２内に行程運動可能に支承されていて、絞り路４３を有しており、この絞り路４３は両方の蓄圧部分室４０，４１を互いに絞り作用をもって液圧的に接続している。
【００３８】
図２に示された実施形態では絞り路４３は有利には絞り４４を有しており、この絞り４４は、第２の蓄圧部分室４１に開口する長手方向孔４５と、第１の蓄圧部分室４０に開口している横方向孔４６との間に配置されている。図２及び図３の実施形態では絞りピストン４２は変位ピストン２５と堅固に結合されている。
【００３９】
さらに図２〜図４に示された実施形態では、蓄圧面２７が、第１の蓄圧部分面４７と第２の蓄圧部分面４８とに分割されている。第１の蓄圧部分面４７は少なくとも図２及び図３の実施形態では、直接、変位ピストン２５に形成されていて、第１の蓄圧部分室４０を画成している。それとは異なり第２の蓄圧部分面４８は絞りピストン４２に形成されていて、第２の蓄圧部分室４１を画成している。
【００４０】
図２に示された実施形態では蓄圧室２８への変位ピストン２５の進入は、そのために燃料が第２の蓄圧部分室４１から絞り路４３を通って第１の蓄圧部分室４０に押し退けられねばならないことによって、絞られる。
【００４１】
図３に示された実施形態では、図２の実施形態とは異なり、絞り路４３が絞りと端部を絞りピストン４２の半径方向に有している。絞り４４はそこにこの絞り路端部を形成している。さらに絞りピストン４２はバイパス路４９を有しており、このバイパス路４９は、長手方向孔４５と横方向孔４６との間における接続孔５０によって実現されている。バイパス路４９は従って絞り路４３を迂回していて、さらに逆止遮断弁５１を備えており、この逆止遮断弁５１は蓄圧部分室４１への絞りピストン４２の進入時に接続を遮断する。
【００４２】
図３に示された実施形態では、さらに絞り路４３は絞りピストン行程に関連して制御される。蓄圧室２８への変位ピストン２５の進入時にまず初め燃料容積が蓄圧部分室４１から絞り路４３を通って第１の蓄圧部分室４０内に押し退けられる。この運動時に逆止遮断弁５１は接続孔５０を遮断する。所定の進入行程後に、圧力増幅ピストン１２の制御縁５２が前記絞り路端部、つまり絞り４４を通過し、これによって絞り路４３は遮断される。
【００４３】
蓄圧室２８からの変位ピストン２５の進出時に逆止遮断弁５１は開放し、これによってバイパス路４９が開放されて、絞り路４３を迂回することができる。従って変位ピストン２５の進出運動は絞られず、さらに戻しばね３１によって助成されている。その結果、出発状態を素早く調節することができ、ノズルニードル５は素早くその座８に戻ることができる。従って噴射過程を終了するための閉鎖過程は、素早くかつ正確に制御することができる。
【００４４】
図４に示された実施形態は、同様に、絞りピストン行程によって制御される絞り路４３と、逆止弁５１を備えたバイパス路４９とを有している。図４に示された実施形態では、図２及び図３に示された実施形態と異なり、絞りピストン４２及び変位ピストン２５は、単に互いにルーズに接触している別体の部材である。戻しばね３１はこの場合絞りピストン４２を駆動し、かつこの絞りピストン４２を介して変位ピストン２５を駆動する。バイパス路４９は軸方向の開口端部５３を有しており、この開口端部５３は変位ピストン２５と絞りピストン４２との間における軸方向接触時に閉鎖されている。蓄圧室２８への変位ピストン２５の進入時に、変位ピストン２５は絞りピストン４２に支持されており、この絞りピストン４３を第２の蓄圧部分室４１への進入のために駆動する。この場合バイパス路４９は閉鎖されているので、絞り路４３が働き、変位ピストン２５の進入運動は絞られている。進出のためには変位ピストン２５が絞りピストン４２から持ち上がり、これによってバイパス路４９が開放される。変位ピストン２５はこれによって素早くかつ緩衝されずに進出することができ、ストッパ３２と接触している出発ポジションを占めることができる。絞りピストン４２は戻しばね３１によって駆動されて、追従する。バイパス路４９には別の絞り５４が配置されていてもよい。
【００４５】
図４の実施形態では逆止遮断弁５１は変位ピストン２５と絞りピストン４２との共働によって形成される。図４に示された実施形態では第１の蓄圧部分面４７は、変位ピストン２５に構成されている。変位ピストン２５に支持されている、絞りピストン４２のヘッド５５のシール性に応じて、第１の蓄圧部分面４７はこのヘッド５５に形成されていてもよい。
【００４６】
図５〜図７に示されているように、噴射ノズル１は変位ピストン２５の領域にさらに変位路５６を備えて形成されていてもよい。この変位路５６は図示の実施形態では、変位通路５７によって形成されており、この変位通路５７は変位ピストン２５を蓄圧面２７から変位面２６まで貫通していて、特に変位ピストン２５内に同軸的に配置されている。択一的に変位路５６もしくは変位通路５７は、任意の他の形状及び配置形式を有していてもよい。例えば変位路５６は、変位ピストン２５内に斜めに配置された変位通路５７によって形成されていてもよい。変位ピストン２５がストッパ３２から持ち上げられると、変位路５６もしくは変位通路５７は、蓄圧面２７と変位面２６との間、ひいては蓄圧室２８とカプラ室２２との間における液圧的な連通を生ぜしめる。さらに変位路５６は、変位ピストン２５がストッパ３２に接触している場合に遮断されるように、構成されている。変位ピストン２５の出発状態、つまり変位ピストン２５がストッパ３２に接触している場合における、変位路５６の遮断作用は、図示の有利な実施形態では、変位ピストン２５がその変位面２６にリング状のシールゾーン５８を有していることによって、達成される。このシールゾーン５８は、変位面２６に配属されているつまり変位面２６に位置している、変位通路５７の開口５９を、取り囲んでいる。出発状態において変位ピストン２５はそのシールゾーン５８でストッパ３２に接触している。シールゾーン５８はこれによって変位路５６をカプラ室２２からシール作用をもって切り離している。図５〜図７に示された変位通路５７の中央配置形式とは異なり、別の実施形態では変位ピストン２５及び／又は中間プレート１１は次のように、すなわちシール面５８が任意の他の直径部に、例えば変位ピストン２５の外径部に位置するように、構成されていてもよい。
【００４７】
図６に示されているように変位路５６は絞り作用を有していることができる。そのために絞り路５６は絞り６０を有している。図示の実施例では絞り６０は変位通路５７に配置されている。
【００４８】
図７に示されているように、変位路５６の別の有利な構成では、変位路５６は、変位ピストン２５が蓄圧室２８内に進入運動する際における変位ピストン２５の所定の変位行程時又は所定の変位行程後に、遮断されるようになっている。この遮断作用は例えば、蓄圧室遮断弁６１を用いて達成され、この蓄圧室遮断弁６１は、所定の変位行程時に変位路５６、ここでは変位通路５７を遮断する。そのために蓄圧室遮断弁６１は例えば、円形の弁座６３と共働する弁部材６２を有している。弁座６３は変位ピストン２５に、つまり変位ピストン２５の蓄圧面２７に形成されている。この場合弁座６３は変位通路５７の開口６４を取り囲んでいて、この開口６４は、蓄圧面２７に配属されており、つまり蓄圧面２７に位置している。所定の変位行程が得られると、弁部材６２はその弁座６３に接触し、変位通路５７の開口６４をシール作用をもって遮断する。弁部材６２は図示の実施例では平らな端面をもって形成されており、つまり弁座６３は弁部材６２に対して相補形状をもって成形されている。しかしながらまた択一的に弁部材６２は、任意の他の形状、例えば円錐形又は球形であってもよく、このような場合弁座６３はそれぞれそれに対する相補形状をもって成形されている。
【００４９】
付言すればもちろん、図５〜図７に示された実施形態の個々の特徴は、図１〜図４に示された実施形態の特徴と任意に組み合わせることができる。
【００５０】
特に供給路９における燃料圧の上昇に関連した、非定常運転状態時には、カプラ室２２において圧力が上昇して、アクチュエータ１３がなお開放行程実施のために制御されていないにもかかわらず、変位ピストン２５がストッパ３２から持ち上がってしまうこともあり得る。このことは例えば、比較的大きな蓄圧室２８に閉じ込められた液体容積の圧縮性に起因している。変位ピストン２５がストッパ３２から持ち上がって、噴射ノズル１が噴射過程を実施するために操作されると、圧力増幅ピストン１２の開放行程時に、最初から第２の圧力増幅比が存在しており、この第２の圧力増幅比では圧力増幅ピストン１２は大きな速度で、しかしながら小さな力でアクチュエータ１３によって引き戻される。これによって噴射過程の精度は、噴射される燃料量に関して著しく損なわれることがある。同時に変位ピストン２５は、変化する圧力状態によって逆方向に運動することがあり、これによってカプラ室２２において必要な圧力降下は生じないか又は遅れてしか生じない。極端な場合にはノズルニードル５は閉鎖されたままになる。
【００５１】
このような不都合を回避するために、図５〜図７に示された実施形態では変位路５６が設けられている。相応な非定常運転状態時にカプラ室２２において圧力が上昇するや否や、変位ピストン２５はストッパ３２から持ち上げられるので、変位路５６を介して蓄圧室２８とカプラ室２２との間における圧力補償もしくは圧力バランスが行われる。そして戻しばね３１は変位ピストン２５を再び、変位ピストン２５がストッパ３２に接触している出発位置へも戻すことができる。これによって、アクチュエータ１３の開放操作時に変位ピストン２５がまず初めにストッパ３２に接触していることが保証され、その結果開放操作の開始時に第１の圧力増幅比が得られ、この第１の圧力増幅比では圧力増幅ピストン１２はゆっくりと、大きな力でアクチュエータ１３から引き戻される。
【００５２】
絞り６０もしくは変位路５６の絞り作用によって、第１の圧力増幅比から第２の圧力増幅比への所望の切換え時にカプラ室２２と蓄圧室２８との間における圧力補償もしくは圧力バランスが、絞り作用をもって行われ、変位ピストン２５は整然とストッパ３２から持ち上がることができ、噴射過程の間、持ち上がったままになる。
【００５３】
この場合蓄圧室遮断弁６１はニードル開放の第２の段階のために、カプラ室２２と蓄圧室２８との間における圧力補償もしくは圧力バランスが変位ピストン２５の変位行程の達成時に終了することを、保証することができる。これによってまた、ストッパ３２に対する変位ピストン２５の早期の戻り動作を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明による噴射ノズルの１実施形態を概略的に示す縦断面図である。
【図２】図１とは別の実施形態の本発明による噴射ノズルの一部を示す縦断面図である。
【図３】本発明による噴射ノズルのさらに別の実施形態を示す図である。
【図４】本発明による噴射ノズルのさらに別の実施形態を示す図である。
【図５】本発明による噴射ノズルのさらに別の実施形態を示す図である。
【図６】本発明による噴射ノズルのさらに別の実施形態を示す図である。
【図７】本発明による噴射ノズルのさらに別の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
１  噴射ノズル
２  ノズル体
３  噴射孔
４  噴射室
５  ノズルニードル
６  ニードル複合体
７  ニードル先端
８  ニードル座
９  供給路
１０  第１の支承スリーブ
１１  中間プレート
１２  圧力増幅ピストン
１３  アクチュエータ
１４  接続通路
１５  閉鎖圧縮ばね
１６  ノズルニードル５及びニードル複合体６における段部
１７  制御面
１８  制御室
１９  制御室路
２０  第２の支承スリーブ
２１  圧力増幅面
２２  カプラ室
２３  制御路
２４  カプラ室路
２５  変位ピストン
２６  変位面
２７  蓄圧面
２８  蓄圧室
２９  絞り
３０  絞り
３１  戻しばね
３２  ストッパ
３３  開放圧縮ばね
３４  カラー
３５  アクチュエータ行程
３６  受圧段
３７  受圧段
３８  室
３９  座面
４０  第１の蓄圧部分室
４１  第２の蓄圧部分室
４２  絞りピストン
４３  絞り路
４４  絞り
４５  長手方向孔
４６  横方向孔
４７  第１の蓄圧部分面
４８  第２の蓄圧部分面
４９  バイパス路
５０  接続孔
５１  逆止遮断弁
５２  制御縁
５３  バイパス路４９の開口端部
５４  絞り
５５  絞りピストン４２のヘッド
５６  変位路
５７  変位通路
５８  シールゾーン
５９  変位通路５７の開口
６０  絞り
６１  蓄圧室遮断弁
６２  弁部材
６３  弁座
６４  開口
【図１】
2008530438.tif 000003
【図２】
2008530438.tif 000004
【図３】
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【図４】
2008530438.tif 000006
【図５】
2008530438.tif 000007
【図６】
2008530438.tif 000008
【図７】
2008530438.tif 000009
【国際調査報告】
2008530438.tif 000010
2008530438.tif 000011
2008530438.tif 000012
2008530438.tif 000013
2008530438.tif 000014
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