(57)【要約】内燃機関、主としてディーゼルエンジンのための制御機構を備えた液圧駆動式ポンプ噴射機において、ポンプ噴射機本体（１）内におけるニードル（９）の上に、追加の円筒空洞（６９）が形成されており、この空洞内に、ニードル（９）に当たっている係止ピストン（８）が取り付けられており、追加の空洞の直径およびピストンの直径が、本発明に開示されている式に基づいて選択される、ことを特徴とする液圧駆動式ポンプ噴射機。ピストン面の上に形成されている空間（２４）は、分配流路（２５）および分配装置のバルブ（３３）を通じて、作動流体源およびドレンタンクに交互に定期的に連通する。これにより、多段階噴射における噴射と噴射の間の短い時間遅延を達成するうえで要求される、電子制御ユニットからの信号（分配装置のバルブの動き）と比較してのノズルニードルの動作の遅延の低減と、エンジンのアイドリングの高い安定性とが確保される。本発明によると、ノズルニードルがその上側の開いた位置に「止まる」または「動かなくなる」ときに、燃焼室からのガスが燃料システムに侵入すること、燃料が燃焼室に漏れることも防止される。なぜなら、燃料（作動流体）が本体内の中央流路（３３）を通じてプランジャ下空洞（１９）に供給され、この中央流路が、ニードル（９）が「止まる」ときに係止ピストン（８）によって閉じられるからである。さらに、本発明により、平均噴射圧力を高め、「噴射率状態制御」を実行することができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関、主としてディーゼルエンジン用の制御機構を備えた液圧駆動式ポンプ噴射機（ポンプ噴射機）であって、
作動流体源（前記作動流体のポンプに連通している蓄圧器またはレール）に連通する吸込流路と、ドレンタンクまたはサンプに連通する排出流路とを有する本体と、
前記本体の内部空洞に配置され、（直径Ｄの）少なくとも１つのパワーピストンと、（直径ｄの）ポンピングプランジャとを有し、前記ポンプ噴射機本体内における前記パワーピストンの上に、蓄圧器（レール）から前記作動流体が供給される作用空洞が形成され、前記ピストンの下に、前記ドレンタンクまたはサンプに連通しているドレン空洞が形成され、前記ポンプ噴射機本体内における前記ポンピングプランジャの面の一方の下に、高圧プランジャ下空洞が形成され、前記高圧プランジャ下空洞が、前記プランジャが最上端位置（休止位置）にあるときに、前記本体内に形成されている側方充填流路を通じて前記ディーゼルエンジンの燃料供給システムに連通し、前記プランジャの第２の面が前記パワーピストンを圧迫している増圧器と、
前記ポンプ噴射機本体に取り付けられ、単段型（円錐状または球状の係止面を有する単一バルブを含み、前記単一バルブが、前記パワーピストンの前記作用空洞への前記作動流体の供給を直接制御する）と、２段型（円錐状または球状の係止面を有する第１段バルブを含み、前記第１段バルブが第２段バルブの動作を制御し、前記第２段バルブが、同様に円錐状または球状の封止面を含み、前記パワーピストンの前記作用空洞への前記作動流体の供給を直接制御する）とのいずれかとすることができ、単段型の前記バルブ、または２段型の前記第１段バルブが、電子制御ユニットによって制御される（復帰ばねを含む）電磁駆動装置（ピエゾ式、磁歪式、機械式、またはその他の駆動装置も使用できる）を有する分配装置と、
前記パワーピストンおよびポンピングプランジャの復帰ばね機構と、
前記ポンプ噴射機本体にナットによって取り付けられ、高圧流路を通じて前記プランジャ下空洞に連通し、円錐状の係止面を有する本体と、（直径ｄｎの）精密ガイドニードルと、前記ニードルの復帰ばねとを有し、前記精密ガイドニードルが、円筒状精密ガイド部と、前記ニードルの一方の端部における円錐状係止面と、前記ニードルの他方の端部における支持面とを有し、前記ニードルの係止縁部の直径が前記ニードルの前記精密ガイド部の直径よりも小さい噴射ユニット（ノズル）と、を基本的な構成要素として備え、
前記ポンプ噴射機本体内における前記ニードルの上に、追加の円筒空洞が（前記ニードルと同軸に）形成されており、前記追加の円筒空洞内に、前記ニードルと同軸に前記ニードルの係止ピストンが取り付けられており、前記係止ピストンが、前記空洞内で動くことができ、かつ前記空洞と精密に接合されており、前記追加の空洞の直径と前記係止ピストンの直径ｄｐが、前記ニードルの直径ｄｎよりも必ず大きく、より正確には、前記ピストンの直径ｄｐが、前記ニードルの直径ｄｎと、前記ポンピングプランジャの直径ｄに対する前記パワーピストンの直径Ｄの比との積より大きく（ｄｐ＞ｄｎ×Ｄ／ｄ）、前記係止ピストンの底面が、前記ニードルの前記支持面に、直接または中間ロッドを介して載置されており、その一方で、前記ニードルの前記係止ピストンの面の上に形成されている閉じた空間が、前記ポンプ噴射機本体内に形成されている分配流路と、前記単段型分配装置（または二段型分配装置の前記第１段バルブ）とを通じて、前記パワーピストンの動作に同期して定期的に、前記作動流体源と、ドレンタンクまたはサンプとに交互に連通する、
ことを特徴とする液圧駆動式ポンプ噴射機。
【請求項２】
前記ポンプ噴射機本体の前記追加の空洞内における、前記ニードルの前記支持面と前記ニードルの前記係止ピストンの底面との間に、前記ポンプ噴射機本体内に形成されている流路を通じてドレンタンクまたはサンプに常時連通している閉じたドレン空洞が形成されている、請求項１記載の液圧駆動式ポンプ噴射機。
【請求項３】
前記ニードルの前記復帰ばねが、前記ドレン空洞内における、前記ニードルと前記ニードルの前記係止ピストンとの間に配置されており、その一方の面が、前記ニードルの前記支持面に、直接または中間ロッドを介して載置されており、その第２の面が、前記ニードルに対向している前記ピストンの前記底面に載置されている、請求項２記載の液圧駆動式ポンプ噴射機。
【請求項４】
燃料が前記作動流体として使用され、前記プランジャ下空洞の前記側方充填流路の代わりに、中央充填流路が、前記ポンプ噴射機本体内における前記プランジャの下に前記プランジャと同軸に形成されており、前記中央充填流路が、前記ニードルおよび前記係止ピストンの下側（係止）位置（休止位置）において、前記プランジャ下空洞を前記ニードルの前記係止ピストンのピストン上空間に連通させており、前記ピストン上空間が、前述したように、前記休止位置において前記作動流体（燃料）源に連通する、請求項３記載の液圧駆動式ポンプ噴射機。
【請求項５】
精密ガイド部と（円錐状または球状の）封止部とを有する前記分配装置の前記第１段バルブが、前記ポンプ噴射機本体の（前記第２段バルブと同軸である）前記空洞内に配置され、または前記ポンプ噴射機本体内（以下「本体内」）に取り付けられており、かつ前記本体と精密に接合されている自身の本体の空洞内に配置され、前記バルブの前記精密部の下にドレン室が形成されており、前記ドレン室が、前記バルブの前記封止部の上に形成されている前記ドレン空洞に常時連通しており、前記ドレン空洞が、前記本体内に形成されている流路を通じて前記ドレンタンクまたはサンプに常時連通しており、前記第１段バルブの外面における前記バルブの前記係止封止面の下に、前記本体の内面によって囲まれている閉じた円筒環状室が形成されており、内部に噴射口が設けられている流路が、前記本体内に形成されており、前記流路を通じて、前記バルブの前記環状室が前記作動流体源に常時連通しており、前記本体内に形成されている前記分配流路を通じて、前記室が、前記第１段バルブの前記開いた位置において（噴射の間）、前記ノズルニードルの前記係止ピストンのピストン上空間に連通し、前記閉じた環状室が、前記本体と前記バルブとの間に形成される環状の隙間を通じて、前記バルブの上の前記ドレン空洞に連通する、請求項３または請求項４記載の液圧駆動式ポンプ噴射機。
【請求項６】
前記分配装置の前記第２段バルブが、内部空洞を有する中空気筒として形成されており、前記ポンプ噴射機本体の前記ボア内、または前記ポンプ噴射機本体内（以下「本体内」）に取り付けられている自身の本体内に、前記第１段バルブと同軸に配置されており、かつ円錐状の係止封止面を有し、前記バルブ内に仕切りが形成されており、前記仕切りには、前記バルブの前記内部空洞を、前記本体内の前記バルブの下に形成されている前記中央流路に連通させているボアが形成されており、前記流路が、前記パワーピストンの前記ピストン上作用空洞に常時連通しており、
前記第２段バルブが、前記本体に隣接している精密ガイド部と、前記本体の対応する封止面に載置されている係止封止部（円錐状または球状）とを有し、前記本体の隣接する封止面および前記バルブの係止縁部の直径が、前記バルブの前記精密部の直径よりも小さく、前記本体内における前記封止面の前記係止縁部の上に、環状室が形成されており、前記環状室が前記作動流体源に常時連通しており、前記環状室が、前記第２段バルブが開いているときに、前記本体と前記バルブとの間に形成される環状の隙間と、前記本体内に形成されている前記中央流路とを通じて、前記パワーピストンの上の作用空洞に前記作動流体が導かれるように配置されている、請求項５記載の液圧駆動式ポンプ噴射機。
【請求項７】
前記第２段バルブの復帰行程を実行するため、前記第１段バルブの前記本体のうち前記第２段バルブに面している部分に、前記第１段バルブの下のドレン空洞から隔離されている円筒状ボアが形成されており、前記ボアの中に、直径の異なる２本のロッドが、それらの面が互いに接触した状態で、前記第１段バルブおよび前記第２段バルブと同軸で縦一列に動くように設けられており、前記ロッドが、前記本体と精密に接合されており、前記本体内における、前記第１段バルブに対向している前記直径の大きい方のロッドの面の一方の近くに、閉じた空洞が形成されており、前記空洞が、前記本体内に形成されている流路を通じて前記第１段バルブの前記環状室に常時連通しており、前記直径の大きい方のロッドの第２の面と前記直径の小さい方のロッドの面との間の接触領域に、閉じた空洞が形成されており、前記空洞が、前記第１段バルブの上の前記ドレン空洞に、前記本体内に形成されている流路を通じて常時連通しており、
前記直径の小さい方のロッドの第２の面が、前記第２段バルブの前記仕切りに載置されている（前記直径の小さい方のロッドは、前記直径の小さい方のロッドとのフォーク接合またはその他のタイプの旋回接合を形成するナットによって前記第２段バルブに連結することもできる）、請求項５または請求項６記載の液圧駆動式ポンプ噴射機。
【請求項８】
前記第２段バルブの前記仕切りが、前記第２段バルブの前記係止（封止）面の上の前記バルブの下側部に形成されており、前記第１段バルブの前記本体のうち、中に前記ロッドが配置されている下側部が、前記第２段バルブの前記内部空洞の内側に配置されている、請求項７記載の液圧駆動式ポンプ噴射機。
【請求項９】
前記本体内における前記第２段バルブの上面の上に環状溝が形成されており、前記環状溝が、前記本体内に形成されている前記排出流路を通じてドレンタンクまたはサンプに常時連通しており、前記環状溝が、前記第２段バルブの閉じた最下端位置（休止位置）において前記第２段バルブの前記内部空洞に連通し、前記第２段バルブの開いた最上端位置において、前記第２段バルブの上面が前記本体内の前記環状溝を閉じて、前記バルブの前記内部空洞が前記環状溝から遮断されるように配置されている（別の実施形態においては、前記第２段バルブの外面に環状溝を形成することができ、前記環状溝が、ボアを通じて前記バルブの前記内部空洞に常時連通しており、前記バルブの前記内部空洞が、その閉じた最下端位置（休止位置）において、前記環状溝を通じて前記本体内の前記環状溝と連通する）、請求項８記載の液圧駆動式ポンプ噴射機。
【請求項１０】
前記本体内の前記中央流路（前記第２段バルブの開いた位置において、前記第２段バルブの前記係止円錐部の上に配置されている前記環状室を、前記パワーピストンの前記ピストン上空洞に連通させる）が、前記第２段バルブの前記精密ガイド部が中で動く前記ボアと同軸に、前記本体内に配置されており、前記バルブのうち、前記封止面の後ろの、前記本体の前記中央流路に対向した面に、円筒状または円錐状の突出部が、前記第２段バルブの前記精密ガイド部と同軸に形成され、前記中央流路に嵌まっている、請求項９記載の液圧駆動式ポンプ噴射機。
【請求項１１】
前記中央流路（前記第２段バルブの開いた位置において、前記第２段バルブの前記係止面の上に配置されている前記環状室を、前記パワーピストンの前記ピストン上空洞に連通させる）が、前記パワーピストンが中で動く前記ポンプ噴射機本体内の前記円筒空洞と同軸に形成されており、前記中央流路に対向している前記パワーピストンの面に、円筒状または円錐状の突出部が、前記ピストンと同軸に形成されており、前記中央流路に嵌まっている、請求項９または請求項１０記載の液圧駆動式ポンプ噴射機。
【請求項１２】
前記直径の大きい方のロッドの上面の上の前記空洞が、前記第１段バルブの前記環状室に、前記本体内に形成されている連通流路を通じて連通しており、前記流路の一端が、前記第１段バルブの前記環状室に常時連通しており、その第２の端部が、前記直径の大きい方のロッドの円筒状の外面に形成されている環状溝に連通しており、前記環状溝が、前記直径の大きい方のロッドの上の前記空洞に流路を通じて連通しており、前記ロッドの前記溝が、前記ロッドの前記溝と前記流路との間の連通が前記直径の大きい方のロッドが前記最下端位置からある所定の距離だけ動いた後に始まるように、前記流路の前記第２の端部に対して配置されており、前記第２段バルブが前記休止位置にあるとき、前記ロッドの前記環状溝の上の領域における、前記ロッドの前記円筒状面と前記本体との間の隙間が、前記溝の下に配置されている前記直径の大きい方のロッドと前記本体との間の前記精密接合部における、前記ロッドの前記円筒状面と前記本体との間の隙間よりも大きい、請求項１１記載の液圧駆動式ポンプ噴射機。
【請求項１３】
前記ノズルニードルの前記係止ピストンの前記面に突出部が形成されており、前記突出部の断面積が、前記ニードルの前記係止ピストンの断面積よりも小さく、前記突出部の面が、前記係止ピストンおよび前記ニードルが前記最上端（開いた）位置にあるときに、前記プランジャ下空洞を前記ノズルニードルの前記ピストン上空間に連通させている前記本体内の前記中央充填流路を閉じる、請求項４または請求項１２記載の液圧駆動式ポンプ噴射機。
【請求項１４】
前記ノズルニードルの前記係止ピストンの前記突出部が、円筒形状、円錐形状または球形状を有し、前記本体内の円錐状ボアに載置され、前記中央充填流路が、前記係止ピストンと同軸に配置されている前記円錐状ボアまで延びており、前記係止装置の要素間（前記突出部と、前記本体の前記ボアの円錐面との間）の接触が、円周形状をとる支持線または円錐面に沿って形成されており、前記係止装置の、前記支持線の直径または前記支持円錐面の内径の円の面積が、前記ノズルニードルの差異面の面積（前記精密ガイド部の断面の面積と、前記ニードルの前記円錐部の前記支持縁部の係止円周に対応する面積との差異）より小さく、前記環状断面の面積（前記係止ピストンの断面の面積と、前記支持線の直径（または前記封止円錐部の内径）に対応する円の面積との差異）を、前記増圧器における圧力増大率（前記パワーピストンの断面積と前記ポンピングプランジャの断面積の比）によって除した値が、前記噴射ユニットの前記ニードルの前記精密ガイド部の断面積よりも大きい、請求項１３記載の液圧駆動式ポンプ噴射機。
【請求項１５】
前記プランジャ下空洞を前記ニードルの前記係止ピストンの前記ピストン上空間に連通させている前記中央充填流路の終端部が位置している前記本体の面が平らであり、その一方で、円筒形状または円錐形状を有する前記係止ピストンの前記突出部の面のうち、前記本体の前記平らな面に隣接している平らな面に、円筒状または円錐状のボアが前記突出部と同軸に形成されており、その最大内径が前記突出部の外径より小さく、前記係止ピストンおよび前記ニードルが最上端位置にあるときに、前記中央充填流路も前記突出部まで延びており、その一方で、前記突出部の前記円筒状ボアの内径に対応する円の面積が、前記ノズルニードルの（請求項１４に定義されている）前記差異面の面積より小さく、ニードルの前記係止ピストンの断面積と、前記係止ピストンの前記突出部の外径に対応する面積との差異を、前記増圧器における（請求項１４に定義されている）前記圧力増大率によって除した値が、前記噴射ユニットの前記精密ガイドニードルの断面積よりも大きい、請求項１３記載の液圧駆動式ポンプ噴射機。
【請求項１６】
前記プランジャ下空洞を前記ノズルニードルの前記係止面の前記ピストン上空間に連通させている、前記本体内の前記中央充填流路の直径が、前記ニードルの前記係止ピストンの前記突出部の前記支持直径（請求項１４に定義されている）、または前記突出部の前記円筒状ボアの内径（請求項１５に定義されている）よりも小さい、請求項１４および請求項１５記載の液圧駆動式ポンプ噴射機。
【請求項１７】
前記第１段バルブが、前記係止面の上に、前記バルブの軸線に対して垂直なディスク状の延伸部を有し、前記延伸部が前記電磁駆動装置の電機子としての役割を果たす、請求項５記載の液圧駆動式ポンプ噴射機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関、特にディーゼルエンジンの燃料供給システムの分野に関し、より具体的には、液圧駆動式ポンプ噴射機に関する。
【背景技術】
【０００２】
ピストン型の増圧器と、バルブを有する分配装置と、噴射ユニット（ノズル）とを備えている従来の液圧駆動式ポンプ噴射機においては、ノズルを開くタイミングと、これに従った燃料供給量が、分配装置のバルブが開くタイミングに直接関連していない。そのような装置においては、バルブは通常、電子制御ユニットからの信号によって制御される電磁式、ピエゾ式、またはそれ以外のタイプの駆動装置を有し、燃料供給量の値は、信号の持続時間、すなわちバルブが開いた状態にある時間によって決まる。従来の液圧駆動式ポンプ噴射機において、制御信号（バルブの動き）とノズルの動作との間に直接的な相関関係がないのは、ポンピングプランジャを作動させる液圧機械式装置の動作が、（電子制御ユニットからの信号によって制御される分配装置のバルブの動きに比べて）比較的長く遅延することに起因する。この場合、ノズルの動作（ノズルニードルが持ち上がる瞬間、および本体のシートに固定される瞬間）は、プランジャの上の空間内の圧力によって決まる。この現象は、大型オフロード車、機関車、船舶の用途、および発電装置において使用される、気筒が大型であるために燃料供給量の大きい（２５００ｍｍ３以上）ディーゼルエンジンにおける液圧駆動式ポンプ噴射機において、特に顕著である。そのようなディーゼルエンジンの液圧駆動式ポンプ噴射機においては、第１段および第２段を備えた２段型（ｄｏｕｂｌｅ−ｓｔａｇｅ）分配装置を使用しなければならない。第１段は、比較的小さい断面を有する電子制御式バルブであり、分配装置の第２段を制御する。第２段は、大きな断面を有する液圧駆動式バルブであり、増圧器の液圧駆動式パワーピストンへの作動流体の供給を直接制御する。制御信号（第１段バルブの動き）と、分配装置全体、よって増圧器が作動する瞬間との間に直接的な相関関係がないため、連続する２回の噴射の間の時間的遅延を、０．００１〜０．００１５秒まで低減することは不可能である。この０．００１〜０．００１５秒という時間的遅延は、通常は、耐久性を高め、ノイズ、一定の燃料消費量、特に排出レベルを低減するために使用される２段階噴射または多段階噴射を実施するうえで要求される。
【０００３】
さらに、燃料噴射の開始および終了が制御不能であるため、ディーゼルエンジンの効率的なアイドリング動作に要求される、安定的な少量の燃料供給（例えば、最大燃料供給量が２５００ｍｍ３のときに５０〜１００ｍｍ３）を得ることができない。
【０００４】
上記以外の設計の燃料システム（分離型システム、高圧「コモンレール」システム、機械駆動式プランジャを有するポンプ噴射機を備えたシステムを含む）の特徴でもある、従来の液圧駆動式ポンプ噴射機の大きな欠点は、本体の精密誘導内のニードルが、ディーゼルエンジンの動作中に最上端の開口位置において「止まる（ｈａｎｇ）」または「動かなくなる（ｆｒｅｅｚｅ）」ときに、燃料が燃焼室と、さらにはエンジンの潤滑系統に大量に漏れうること、燃焼室からのガスが燃料供給システムに侵入することである。これらは「ハイドロロック（ＨｙｄｒｏＬｏｃｋｉｎｇ）」という公知の現象につながり、その結果として、ディーゼルエンジンが突然に故障する。
【０００５】
既存の燃料システムのもう１つの欠点は、噴射ユニットのリフト圧力の値および（特に重要である）圧締圧力（ｃｌｏｓｉｎｇ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）の値（それぞれ、約４００Ｂａｒ、約２８０Ｂａｒ）が、最近のディーゼルエンジンにおける設計上の最大噴射圧力（２０００〜２５００Ｂａｒ以上）と比べて比較的低いことである。その結果として、噴射の最終段階がゆっくり進行するので、噴射プロセスの最終段階において、十分に霧化されていない燃料が燃焼室に供給される。
【０００６】
従来のシステムにおけるこの欠点は、噴射の開始段階において燃料の圧力を受けるニードルの有効表面が、噴射の終了時における有効表面よりも小さいためである。その結果として、ノズルニードルの収容が開始されるときには、上述したニードルのリフト圧力が燃料の圧力よりも大きくなる。しかし、燃焼室における混合を改善するためには、ノズルを閉じさせる燃料の圧力をリフト圧力より高くすべきである。
【０００７】
ノズルニードルのリフト圧力および圧締圧力が低いと、噴射圧力の平均レベルも低下する。これらすべての結果として、燃料効率が低下し、排出レベルが増大する。
【０００８】
本発明による液圧駆動式ポンプ噴射機は、これらの欠点を排除することを目的としている。
【発明の開示】
【０００９】
本発明によると、液圧駆動式ポンプ噴射機の噴射の制御における上述した欠点を排除することを目的として、電子制御ユニットからの電気信号（分配装置のバルブの動き）と、ノズルニードルの動作との間の相関関係が、分配装置のバルブ（電子制御ユニットからの信号によって制御される）を設けることによって向上している。このバルブは、増圧器の液圧駆動式ピストンへの（または分配装置の第２段への）作動流体の供給のみならず、それと同時に、ポンプ噴射機本体に取り付けられノズルニードルの動作を直接制御するニードルの係止ピストン（ｌｏｃｋｉｎｇ  ｐｉｓｔｏｎ）への作動流体の供給を制御する。したがって、２段型装置である分配装置の第２段と、プランジャ駆動装置の液圧機械式装置とをバイパスすることにより、分配装置のバルブの動作を制御する電子制御ユニットからの信号と、噴射ユニットのニードルの動きとの間の直接的な関連が確立される。
【００１０】
従来の燃料システムのもう１つの大きな欠点（すなわち、ノズルニードルが最上端の開いた位置において「止まる」ときに、燃料が燃焼室、さらには潤滑系統に侵入すること、ガスが燃料システムに侵入すること）は、本発明による液圧駆動式ポンプ噴射機においては、作動流体として、燃焼室に噴射されるのと同じディーゼル燃料を使用することによって排除されている。このとき、燃料（作動流体）は、本体に形成されている中央充填流路を通じてプランジャ下空洞に供給され、この充填流路は、プランジャ下空洞を、ニードルの係止ピストンのピストン上空間に連通させている。この充填流路は、ニードルおよび係止ピストンが最上端の開いた位置にあるとき、上述のようにニードルが通常では「止まる」または「動かなくなる」（可動性を失う）とき、ニードルの係止ピストンの面によって閉じられる。その結果として、プランジャ下空洞とノズルの内部空洞が燃料供給システムから遮断され、これにより燃焼室に燃料が侵入すること、燃焼室からのガスが燃料供給システムに侵入することが防止される。
【００１１】
本発明によるニードルの係止装置のさらなる重要な特徴により、噴射の開始時および終了時にニードルの係止ピストンに供給される作動流体の圧力のレベルを制御することができ、これによりノズルニードルのリフト圧力よりも高い圧締圧力を提供することができる。このことは、上述したように、燃焼室において燃料を霧化させ、これによりエンジンの性能を向上させるうえで重要である。
【００１２】
本発明において提案する主たる設計上の特徴は、従来の液圧駆動式ポンプ噴射機に例示される従来の設計環境（ｄｅｓｉｇｎ  ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）において実施される。この設計環境は、作動流体源（作動流体のポンプに連通している蓄圧器またはレール）と連通させるための吸込流路と、ドレンタンクまたはサンプと連通させるための排出流路とを有する本体を備えている。このポンプ噴射機は、本体の円筒空洞内に配置された、直径Ｄの少なくとも１つのパワーピストンと、直径ｄのポンピングプランジャとを有する増圧器も備えている。パワーピストンの上に作用空洞が形成されており、このパワーピストンの下に、ポンプ噴射機本体内に形成されている流路を通じてドレンタンクまたはサンプに連通しているドレン空洞が存在している。プランジャの面の一方の下に、高圧プランジャ下空洞が形成されており、プランジャの第２の面がパワーピストンを圧迫する。この従来の設計環境は、円錐状または球状の係止面を有する単段バルブまたは２段バルブを有する分配装置も備えている。バルブ（２段構成においてはバルブの一方）は、電子制御ユニットによって制御される電磁駆動装置（ピエゾ式、磁歪式、機械式、またはその他の駆動装置も使用できる）を有する。この分配装置は通常、ポンプ噴射機本体内における、本体の吸込流路と排出流路との間に設けられている。この設計環境は、パワーピストンおよびポンピングプランジャの復帰機構（例えば、ばね機構）と、高圧流路を通じてプランジャ下空洞に連通している噴射ユニット（ノズル）を備えている。この噴射ユニットは、円錐状の支持面を有するノズル本体と、精密ガイド部を有する直径ｄｎのニードルとを備えており、ニードルの一端における円錐状の係止面は、ニードルの精密ガイド部の直径よりも小さい直径の係止縁部を有し、ニードルの第２の端部は支持面を有する。
【００１３】
本発明の主題は、ポンプ噴射機本体内におけるニードルの支持面の上に、ニードルと同軸に追加の円筒空洞が形成されており、この空洞内には、噴射ユニットのニードルと同軸に係止ピストンが取り付けられており、空洞および係止ピストンが、ニードルの直径ｄｎよりも大きい直径ｄｐを有し、ピストンが追加の空洞の内側で動き、追加の空洞と精密に接合されているという原理に基づいている。噴射の急激な終了（最大噴射圧力期間と同期して行程終了を開始するなど）を達成するためには、ニードルの係止ピストンの断面とニードルの断面との比が、パワーピストンの断面とポンピングプランジャの断面との比、すなわち増圧器における圧力増大率より大きくなくてはならない。このことは、追加の空洞の直径および係止ピストンの直径が、ニードルの直径と、ポンプ噴射機の増圧器における圧力増大率「ｍ」の値の平方根との積よりも大きくなくてはならない（ｄｐ＞ｄｎ√ｍ）ことを意味する。圧力増大率「ｍ」は、パワーピストンの直径（Ｄ）の二乗とプランジャの直径（ｄ）の二乗の比（ｍ＝Ｄ２／ｄ２）と等しいので、上記の関係は、ｄｐ＞ｄｎ＊Ｄ／ｄという形をとる。提案する設計においては、ニードルの支持ピストンの底面が、ニードルの支持面に、直接または中間ロッドを介して載置されている。ニードルの係止ピストンの動作を制御するために、係止ピストンの面の上に形成されている（本体によって囲まれている）閉じた空間が、本体内に形成されている分配流路と分配装置とを通じて、作動流体源と、ドレンタンクまたはサンプとに、定期的に（第２段バルブの動作と液圧駆動式ピストンの動作に同期して）交互に連通する。ポンプ噴射機本体内における、ニードルの支持面と、ニードルの係止ピストンの底面との間には、閉じたドレン空洞が形成されており、この空洞は、本体内に形成されている流路を通じてドレンタンクまたはサンプに常時連通している。このドレン空洞内における、ニードルとニードルの係止ピストンとの間には、ばねが配置されており、その一方の面が、ニードルの支持面に、直接または中間ロッドを介して載置されており、その第２の面が、ニードルに対向しているピストンの底面に載置されている。
【００１４】
本発明の別の主題として、作動流体として燃料が使用されるときには、ポンプ噴射機本体内に、プランジャおよびニードルの係止ピストンと同軸に、中央充填流路が形成されており、この流路は、プランジャ下空洞をニードルの係止ピストンのピストン上空間に連通させており、このピストン上空間は上述したように、分配流路および分配装置を通じて作動流体（燃料）源に定期的に連通する。ポンプ噴射機の提案する設計においては、ニードルとロッドおよび係止ピストンが下側（閉じた）位置（休止）にあるときに、プランジャ下空洞を燃料で充填することができる。ニードルとロッドおよび係止ピストンが最上端の開いた位置にある（プランジャの働き行程、またはニードルが「止まる」）ときには、係止ピストンの面が中央充填流路を閉じている。このようにして、ニードルがその上端の開いた位置において「止まる」または「動かなくなる」ときに、プランジャの働き行程中に、プランジャ下空洞からニードルの係止ピストンのピストン上空間に燃料が流れ込むのが防止され、さらに、燃料が燃焼室に侵入し、あるいは燃焼室からのガスが燃料供給システムに侵入するのも防止される。
【００１５】
本発明によると、ニードルおよび係止ピストンが下側（閉じた）位置（休止）にある間に、プランジャ下空洞が中央充填流路を通じて充填されるときにプランジャ下空洞に入る燃料の圧力の作用によって、ポンピングプランジャおよびパワーピストンの復帰行程を実行することもできる。
【００１６】
本発明は、上述したように燃料供給量が大きいディーゼルエンジンのポンプ噴射機において使用しなければならない２段型分配装置を主たる対象として設計されている。上の説明から明らかであるように、そのような構成においては、電子制御ユニットからの信号によって制御される第１段バルブが、ノズルニードルの係止ピストンの動作（動き）と、液圧駆動式の第２段の（円錐状または球状）バルブの動きとを同時に制御し、第２段バルブは、液圧駆動装置を有し、パワーピストンのピストン上空洞への作動流体の供給を制御する。第２段バルブが開いた位置にあるときには、作動流体は、その係止面の上方におけるバルブの周りに形成されかつ作動流体源に常時連通している環状室から、バルブスロートと、バルブの下にある本体内の中央流路とを通じて、パワーピストンの作用空洞に供給される。この時点で、パワーピストンおよびポンピングプランジャがこれらの働き行程を行う。バルブが閉じた位置にあるとき、第２段バルブの支持縁部と本体の円錐面との間の封止によって中央流路が閉じられ、これによりパワーピストンの作用空洞が作動流体源から遮断され、ピストンおよびプランジャの働き行程が終了する。
【００１７】
第１段の（円錐状または球状）バルブは、精密ガイド部と封止係止部とを有し、ポンプ噴射機本体の内部空洞内に配置され、またはポンプ噴射機本体内（以下「本体内」）に取り付けられておりかつ本体と精密に接合されている自身の本体内における第２段バルブの上に配置されている。第１段バルブの外面には、バルブの封止（係止）部の下に、本体の空洞の内面によって囲まれている閉じた円筒環状室が形成されており、この環状室は、本体内に形成されている流路（この流路には噴射口が設けられている）を通じて作動流体源に常時連通している。バルブの環状室は、本体内の分配流路を通じて、ノズルニードルの係止ピストンのピストン上空間にも連通している。パワーピストンおよびポンピングプランジャの働き行程の間、閉じた環状室は、第１段バルブが開いた位置にあるとき、本体内におけるバルブの上に形成されているドレン空洞に連通しており、このドレン空洞は、本体内の流路を通じてドレンタンクまたはサンプに常時連通している。
【００１８】
第１段バルブの下には閉じた室が形成されており、この室は、バルブの上のドレン空洞に常時連通している。
【００１９】
本発明のこの主題によると、液圧駆動式の第２段（円錐状または球状）バルブは、中空気筒として形成されており、この気筒は、円錐状の支持面を有し、ポンプ噴射機本体内における第１段バルブの下に、またはポンプ噴射機本体内（以下「本体内」）に取り付けられている自身の本体内に配置されている。バルブの内部空洞は仕切りを有し、この仕切りには、バルブの内部空洞を、中央流路を通じてパワーピストンのピストン上作用空洞に連通させているボアが形成されている。このバルブは、本体に連結されている精密ガイド部と、上述したように円錐状（または球状）の係止部とを有し、バルブの係止縁部の周囲の直径は、精密ガイド部の直径よりも小さい。したがって、閉じた位置においては、第２段バルブに印加される力は、バルブの外径に対応する円と、バルブの封止面の支持縁部の円とによって囲まれる環状領域と、作動流体の圧力との積に等しい。
【００２０】
本発明によると、第２段バルブに面している第１段バルブの本体の一部に、円筒状ボアが形成されており、このボアの中には、ボアと精密に接合されている直径の異なる２本の可動ロッドが、第１段バルブおよび第２段バルブと同軸に縦一列に連続して取り付けられている。ロッドの面は互いに接触しており、第２段バルブの復帰行程を達成し、バルブを本体の円錐状支持面に押し付ける。第２段バルブの働き行程（最下端位置から最上端位置までの動き）は、第２段バルブの支持面の上に配置されている環状室に含まれている作動流体の圧力が、上述したように、バルブの外径と支持直径とによって囲まれている環状領域に作用することによって達成される。第２段バルブは、動くときにロッドの力に打ち勝つ。このロッドを制御するため、本体内における、大径（ｌａｒｇｅｒ−ｄｉａｍｅｔｅｒ）ロッドの面の一方の近くに空洞が形成されており、この空洞は、第１段バルブの環状室に流路を通じて常時連通している。第２段バルブの働き行程時、第１段バルブが開いた位置にあるとき空洞内の圧力が下がり、ロッドによる第２段バルブの上向きの動きの妨げがなくなる。大径ロッドおよび小径（ｓｍａｌｌｅｒ−ｄｉａｍｅｔｅｒ）ロッドの接触面の近くに空洞が形成されており、この空洞は、バルブの上に形成されているドレン空洞に、本体内に形成されている流路を通じて常時連通している。小径ロッドの第２の面は、第２段バルブの仕切りに載置されており、大径ロッドからの力を第２段バルブに伝える。小径ロッドは、バルブとのフォークタイプまたはその他のスイベル連結を有するナットによって、第２段バルブに連結することもできる。その場合、第２段バルブが開いた後、その働き行程中に第２段バルブを動かす力が増す。これは、第２段バルブが開いた位置にあるとき、第２段バルブの仕切りにおけるボアと、本体の中央流路とを通じて、パワーピストンのピストン上空洞からバルブの内部空洞に供給される作動流体の圧力が、小径ロッドの面に作用するためである。
【００２１】
提案する分配装置の寸法（長さ）を小さくするため、第２段バルブの仕切りは、バルブの係止面の上の下側部に形成されており、第１段バルブの本体のうち、中にロッドが配置される部分は、第２段バルブの空洞の内側に配置されている。
【００２２】
ピストンの復帰行程中に、使用済みの作動流体をパワーピストンのピストン上空洞から取り除くため、本体内における第２段バルブの上面に環状溝が形成されており、この溝は、本体内に形成されている流路を通じて、第１段バルブの上のドレン空洞に常時連通している。本体内のこの環状溝は、第２段バルブが下側の閉じた位置にあるとき、バルブの内部空洞が本体のこの溝に連通するように配置されている。ピストンの復帰行程の間、パワーピストンのピストン上空洞からの作動流体は、本体内の中央流路と、第２段バルブの仕切りにおけるボアと、第２段バルブの内部空洞と、本体の環状溝と、本体内に形成されている排出流路とを通じて、ドレンタンクに放出される。第２段バルブが開いた位置にあるときは、バルブの上面によって本体の環状溝が閉じられ、バルブの内部空洞、およびパワーピストンのピストン上空洞が、本体の環状溝とドレンタンクから遮断される。
【００２３】
したがって、本発明の主たる特徴の上記の説明によると、分配装置は以下のように動作する。働き行程と働き行程の間、第１段バルブが閉じた位置にあるとき、大径ロッドの上の作用空洞が作動流体源に連通しており、大径ロッドの作用によって第２段バルブが最下端の閉じた位置（休止位置）にある。同時に、作動流体が、第１段のピストンの室から、本体内の分配流路を通じてニードルの係止ピストンのピストン上空洞に供給され、係止ピストンが、作動流体の作用によってニードルをノズル本体の支持面に押し付ける。第１段バルブが開くと、ニードルの係止ピストンのピストン上空間内の圧力、および大径ロッドの空洞内の圧力が下がる。その結果として、プランジャによって送り込まれる燃料の圧力の作用によって、ノズルニードルが係止ピストンの力に打ち勝って持ち上がる。同時に、第２段バルブの外径および支持直径によって囲まれている環状面に作動流体の圧力が作用することによって、第２段バルブが上向きに動き始め（すなわち開き始め）、燃料の噴射が始まる。第１段バルブが閉じると、ニードルの係止ピストンのピストン上空間内の圧力、および大径ロッドの上の空洞内の圧力が高まり、作動流体の圧力によって、ノズルニードルが本体ノズルのシートに固定され（ｓｅａｔｅｄ）、大径ロッドが第２段バルブを最初の閉じた位置に動かす。
【００２４】
本発明のこの主題によると、段階的噴射（「噴射率状態制御（ｒａｔｅ  ｓｈａｐｉｎｇ）」）を達成することができる。必要な噴射特性を確保するためのポンプ噴射機要素の設計上の特徴については、「発明の概要」と「発明を実施するための最良の形態」に詳しく説明してある。
【００２５】
上述した、提案する液圧駆動式ポンプ噴射機の主たる特徴によって、噴射特性と、燃料効率、信頼性、ノイズレベルおよび排出レベルに関する主要なエンジンパラメータとを大幅に向上させることができる。
【００２６】
（発明の概要）
図１において、１はポンプ噴射機本体、２はポンプ噴射機本体を作動流体源（蓄圧器）に連通させている吸込流路、３はポンプ噴射機をドレンタンクに連通させている排出流路、４はパワーピストン、５はポンピングプランジャ、６は復帰機構、７はポンプ噴射機本体内の空洞、８はノズルニードルの係止ピストン、９はノズルニードル、１０はロッド、１１はノズルニードルの復帰ばね、１２はノズル本体、１３はポンプ噴射機本体をノズル本体に連結しているナット、１４はパワーピストンの作用空洞、１５はポンプ噴射機本体内の中央流路、１６は分配装置、１７はパワーピストンの下のドレン空洞、１８はドレン空洞１７をドレンタンクに連通させているポンプ噴射機本体内の流路、１９はプランジャ下空洞、２０はプランジャ下空洞をディーゼルエンジンの燃料システムに連通させているポンプ噴射機本体内の側方充填流路、２１はプランジャ下空洞１９をノズルに連通させているポンプ噴射機本体内の高圧流路、２２はノズル本体内の流路、２３はノズル本体内の室、２４は係止ピストン８のピストン上空間、２５は分配装置１６をピストン８のピストン上空間２４に連通させている流路、２６はピストン８の底面、２７はピストン８の下の空洞７をドレンタンクに連通させているポンプ噴射機本体内の流路、２８はノズルニードルの係止円錐部、２９はノズル本体内のシート、３０はニードル９の下のノズル本体内の流路、３１は噴射オリフィス、３２はノズルノーズである。
【００２７】
図２において、３３はプランジャ下空洞１９をピストン８のピストン上空間２４に連通させているポンプ噴射機本体内の中央充填流路、３４はピストン８の面である。
【００２８】
図３において、３５は分配装置の第１段バルブ、３６は分配装置の第２段バルブ、３７は第２段バルブの下面、３８は第２段バルブの上面、３９は第２段の内部空洞、４０は第２段バルブの下側部における仕切り、４１は第２段バルブの仕切り４０におけるボア、４２は第２段バルブの精密ガイド部、４３は第２段バルブの係止部、４４は第２段バルブ３６の係止部の近くのポンプ噴射機本体内の環状室、４５は第１段バルブの本体、４６は第１段バルブの封止面、４７は第１段バルブの円筒室、４８は室４７を作動流体源に連通させている本体内の流路、４９は室４８内の噴射口、５０は本体内のドレン空洞、５１は大径ロッド、５２は小径ロッド、５３は流路４８を通じて室４７に連通している大径ロッド５１の上面の近くの空洞、５４は空洞５３を流路４８と室４７に連通させている流路、５５はロッド５１，５２の接触面の近くの空洞、５６は室５５をドレン空洞５０に連通させている流路、５７はロッド５２の面、５８はロッド５２を第２段バルブ３６に取り付けているナット、５９はポンプ噴射機本体内の環状室、６０は室５９を排出流路３に連通させている流路、６１は第２段バルブの精密面における環状室、６２は室６１をバルブ３６の内部空洞３９に連通させている第２段バルブ内の流路、６３は第１段バルブ３５のディスク状の延伸部（電磁石の電機子）、６４は電磁石の本体、６５は電磁石の巻線、６６は電磁石の電機子６３および本体６４内の周方向の隙間、６７は電磁石の復帰ばねである。
【００２９】
図４において、６８は第２段バルブ３６における突出部、６９は中でパワーピストン４が動くポンプ噴射機本体内のボア、７０はパワーピストン４における円筒（円錐）状の突出部である。
【００３０】
図５において、７１は空洞５３を流路４８に連通させている流路、７２はロッド５１の上側部と本体１との間の環状の隙間を通じて流路４８に連通している流路７１の端部、７３は溝７４に重なる流路７１の端部、７４はロッド５１における環状溝、７５は空洞５３を溝７４に連通させているロッド５１内の流路、７６はドレン空洞５０を排出流路３に連通させている噴射口である。
【００３１】
図６において、７７は係止ピストン８における突出部、７８はポンプ噴射機本体内の円錐面、７９はポンプ噴射機本体１における面、８０は突出部７７における円筒状または円錐状のボアである。
【００３２】
図１に示した液圧駆動式ポンプ噴射機は、吸込流路２および排出流路３を有する本体１を備えている。本体１内には、パワーピストン４と、ポンピングプランジャ５と、復帰ばね機構６とを備えている増圧器が配置されている。本体１の円筒空洞７内には、ニードル９の係止ピストン８がポンピングプランジャ５と同軸に配置されており、このピストン８は、ニードルとも同軸に配置されており、空洞７内に配置されているロッド１０を通じて、力をニードルの面に伝える。ロッド１０とニードル９との間には、噴射ユニットのニードルの復帰ばね１１が設けられている。ニードル９は噴射ユニットの本体１２の中で動き、噴射ユニットはポンプ噴射機の本体１にナット１３によって取り付けられている。パワーピストン４の上には作用空洞１４が形成されており、この空洞は、中央流路１５と、ポンプ噴射機の本体１に配置されている分配装置１６と、流路２とを通じて作動流体源（蓄圧器、レール）に定期的に連通し、中央流路１５と、ポンプ噴射機の本体１に配置されている分配装置１６と、流路３とを通じてドレンタンクまたはサンプに定期的に連通する。この分配装置においては、制御要素としてバルブが使用されており、このバルブは、電子制御ユニットによって制御される電磁駆動装置（ピエゾ式、磁歪式、機械式、またはその他の駆動装置も使用できる）を主たる構成要素とする。パワーピストン４の下にはドレン空洞１７が形成されており、この空洞は、ポンプ噴射機本体内の流路１８を通じてドレンタンクに常時連通している。ポンピングプランジャ５の下には、高圧プランジャ下空洞１９が形成されており、この空洞は、プランジャが最上端位置にあるときには、エンジンの供給システムから流路２０を通じての燃料で充填され、プランジャの働き行程中は、流路２０が閉じた後、ポンプ噴射機の本体１内の高圧流路２１と噴射ユニットの本体１２内の流路２２とを通じて、噴射ユニットの本体１２の室２３に燃料を送り込む。係止ピストン８のピストン上空間２４は、分配流路２５を通じて分配装置１６に連通しており、ピストン８の底面２６の下の空洞７は、流路２７を通じてドレンタンクに常時連通している。ここまで説明した液圧駆動式ポンプ噴射機は、以下のように動作する。
【００３３】
ポンピングプランジャ５の働き行程と働き行程の間（休止位置）、分配装置の電気制御式バルブが通電解除される（ｄｅ−ｅｎｅｒｇｉｚｅｄ）と、パワーピストン４のピストン上空洞１４による、分配装置１６を通じた作動流体源への連通が遮断される。作動流体の圧力の作用によって、係止ピストン８とロッド１０およびニードル９が最下端位置に動き、ニードル９の係止円錐部２８が噴射ユニットの本体１２内のシート２９に収容され、ニードルの下の流路３０への燃料の通路と、ノズルノーズ３２の噴射オリフィス３１への燃料の通路とが閉じられる。分配装置１６のバルブの電磁式アクチュエータまたはピエゾ式アクチュエータに通電すると、パワーピストン４のピストン上空洞１４がドレンタンクから遮断されて作動流体源に連通する。同時に、係止ピストン８のピストン上空間２４が、流路２５を通じた作動流体源への連通が遮断されてドレンタンクに連通し、その一方で、パワーピストン４およびポンピングプランジャ５が働き行程を行い、燃料を、流路２１，２２を通じて噴射ユニット本体の室２３に放出する。ばね１１の力に打ち勝って係止ピストン８の圧力から解放されたニードル９が、ニードル９の差異断面における燃料の圧力によって最上端位置に持ち上がり、噴射オリフィス３１までの燃料の通路を開くことにより、燃焼室への燃料の噴射が始まる。分配装置１６のバルブの電磁式アクチュエータまたはピエゾ式アクチュエータが通電解除されると、パワーピストン４のピストン上空洞１４が再びドレンタンクに連通し、作動流体が係止ピストン８のピストン上空間２４に供給される。作動流体の圧力により、たとえパワーピストン４の上の作動流体の圧力が下がる前であっても、ピストン８がロッド１０を通じて噴射ユニットのニードル９をすばやく閉じる。噴射が止まり、噴射の最終段階において圧力が急激に降下する。上述したように、この急激な降下の結果として、燃料効率が高まり、排気煙、特に粒子状物質が減少する。上述した液圧駆動式ポンプ噴射機においては、燃料供給量は、電子制御ユニットから分配装置のバルブの電磁式アクチュエータまたはピエゾ式アクチュエータに送られる信号の持続時間によって制御される。図２に示した液圧駆動式ポンプ噴射機は、図１に示した噴射機とほぼ同様に動作する。主たる違いは、図２に示した液圧駆動式ポンプ噴射機においては作動流体として燃料が使用されることである。これにより、図１に示した側方充填流路２０が存在せず、プランジャ下空洞１９は、本体１内に形成されている中央充填流路３３を通じて充填され、この流路３３は、プランジャ下空洞１９を、係止ピストン８のピストン上空間２４に連通させている。ピストン８とロッド１０およびニードル９が最下端の閉じた位置にある休止位置において、ピストン上空間２４は、流路２５と分配装置１６とを通じて作動流体源に連通しており、プランジャ下空洞１９が充填流路３３を通じて充填される。ポンピングプランジャ５の働き行程時、係止ピストン８およびニードル９は最上端の（開いた）位置にあり、ピストン８の面３４が中央充填流路３３を閉じている。流路３３は、ニードルが「止まる」（最上端位置において停止する）ときにも、ピストン８の面３４によって閉じられる。これにより、上述したように、エンジンの燃料供給システムから燃焼室に燃料が侵入する（または漏れる）ことが防止され、さらに、燃焼室からエンジンの燃料供給システムにガスが侵入することが防止される。
【００３４】
分配装置１６（図３）は２段型であり、その構成要素である第１段は、電磁式に制御されるバルブ３５（このバルブは、前述したように別のタイプの駆動装置によって駆動することもできる）であり、ノズルニードルの係止ピストン８（図１および図２）の動作（動き）と、第２段バルブ３６の動きとを同時に制御する。この第２段バルブ３６は、液圧駆動装置を有し、パワーピストン４の動作を制御し、パワーピストン４の作用空洞１４を、本体１内の中央流路１５を通じて、噴射中は作動流体源に、噴射と噴射の間はドレン空洞に、定期的に連通させる。
【００３５】
ポンプ噴射機本体１内に配置されている液圧駆動式の第２段バルブ３６（バルブ３６はポンプ噴射機本体内に取り付けられている個別の本体内に配置することもできる）は、下面３７および上面３８と内部空洞３９とを有する中空気筒として形成されている。下面３７および上面３８と内部空洞３９の下側部には仕切り４０が設けられ、この仕切り４０には、バルブ３６の内部空洞３９をパワーピストン４のピストン上空洞１４に連通させているボア４１が形成されている。第２段バルブ３６は、精密ガイド部４２と、円錐状または球状の係止部４３とを有する。円錐状または球状の係止部４３の円形の係止縁部の直径は、精密ガイド部４２の直径よりも小さく、その一方で、ポンプ噴射機本体内における係止縁部の近くには、流路２を通じて作動流体の蓄圧器に常時連通している環状室４４が形成されている。この環状室４４は、第２段バルブ３６が開いているときに、ポンプ噴射機本体内に形成されているパワーピストン４のピストン上空洞１４に中央流路１５を通じて作動流体が供給されるように配置されている。
【００３６】
第１段バルブ３５は、ポンプ噴射機本体内、またはポンプ噴射機本体（以下「本体」）内に取り付けられている自身の本体４５内に配置することができる。第１段バルブ３５は、円錐状または球状の係止面４６を有し、この面の下には、本体４５の内面空洞によって囲まれている閉じた円筒室４７が形成されている。この円筒室４７は、本体４８内に形成されている流路と、その流路に取り付けられている噴射口４９とを通じて、作動流体の蓄圧器に常時連通している。この室４７は、ノズルニードルの動作を制御する係止ピストン８のピストン上空間２４（図１、２）に、本体１内の分配流路２５（図１、２、３）を通じて常時連通している。噴射の間、閉じた環状室４７は、第１段バルブ３５が開いた位置にあるときドレン空洞５０に連通しており、ドレン空洞５０は、流路３を通じてドレンタンクに連通している。本体４５内には円筒状ボアが形成されており、このボア内には、液圧式に制御されるバルブ３６と同軸に、直径の異なる２本のロッド５１，５２が縦一列に連続して設けられており、これらのロッドの面は互いに接触している。本体内における大径ロッド５１の面の一方の近くには空洞５３が形成されており、この空洞が、第１段バルブ３５の室５３に流路５４を通じて常時連通している。これに対して、大径ロッド５１の第２の面の近くには空洞５５が形成されており、この空洞が、小径ロッド５２の面の一方に隣接している一方で、本体４５内に配置されている流路５６を通じてドレン空洞５０に常時連通している。小径ロッド５２の第２の面５７は、第２段バルブ３６の仕切り４０に載置されている。別の好適な設計においては、ロッド５２は、ナット５８とフォークタイプまたはそれ以外のスイベル連結とによって第２段バルブ３６に連結しており、小径ロッド５２の面５７は、第２段バルブ３６が開いているときに、パワーピストン４のピストン上空洞１４からバルブ３６の仕切り４０内のボア４１を通じてバルブ３６の内部空洞３９に導かれる作動流体の圧力を受ける。この結果として、第２段バルブの働き行程の間（すなわち、下側の閉じた位置から上側の開いた位置に動いている間）、第２段バルブを動かす力が高まる。
【００３７】
本発明によると、第２段バルブ３６の仕切り４０は、第２段バルブ３６の係止面４３の近くの下側部に形成されており、その一方で、第１段バルブ３５の本体４５のうち、ロッド５１，５２が配置されている部分は、第２段バルブ３６の空洞の内側に配置されている。この配置構成により、分配装置１６の寸法（長さ）を小さくすることができる。
【００３８】
ポンプ噴射機の本体１内における、液圧式の第２段バルブ３６の上面３８の近くに環状溝５９が形成されており、この環状溝５９は、ポンプ噴射機の本体１内に形成されている流路６０を通じてドレン空洞５０に常時連通している。この環状溝５９は、第２段バルブ３６が閉じた位置にあるとき、ピストン４の復帰行程の間に、パワーピストン４のピストン上空洞１４からの作動流体が、本体内の中央流路１５と、第２段バルブ３６の仕切り４０内のボア４１とを通じて、ピストン４の復帰機構６によって第２段バルブの内部空洞３９に放出され、次いで、環状溝５９と、ポンプ噴射機本体に形成されている流路６０とを通じてドレン空洞５０に放出され、次いで、流路３を通じてドレンタンクに放出されるように配置されている。第２段バルブ３６が開いた位置にあるときには、バルブ３６の上面３８によって本体内の環状溝５９が閉じられ、バルブの内部空洞３９、およびパワーピストン４のピストン上空洞１４が、環状溝５９およびドレンタンクから遮断される。別の実施形態（図３−Ｉ）においては、第２段バルブ３６の外面に溝６１が形成されており、この溝は、ボア６２を通じてバルブの内部空洞３９に常時連通しており、バルブが閉じた（最下端）位置にあるとき、バルブ内の内部空洞は、この溝６１を通じて、流路６０を通じてドレン空洞に連通している本体の環状溝５９に連通している。第１段バルブ３５は、係止面４６の後ろに、ディスク６３の形態の延伸部を有し、この延伸部は、バルブの軸線に対して垂直であり、電磁駆動装置の巻線６５に通電したときに電磁石６４の本体に引きつけられるバルブの電磁駆動装置の電機子としての役割を果たす。ディスク６３および本体６４は、周方向の隙間６６を有する。
【００３９】
本発明による分配装置（図３）は、以下のように動作する。噴射と噴射の間（電磁石が通電解除されたときに）、室４７は作動流体の圧力を受ける。したがって、室４７にそれぞれ流路５４および流路２５を通じて連通しているロッド５１の室５３と、係止ピストン８のピストン上空間２４も、この圧力を受ける（図１および図２）。作動流体のこの作用により、ロッド５１は、ロッド５２を通じて第２段バルブ３６に作用し、バルブ３６が下に動いて、溝４４から中央流路１５、さらにピストン上空間１４への作動流体の流れが止まる。同時に、ニードルにノズルを封止させるピストン８（図１，２）が最下端位置に動く。電磁石６４に通電すると、バルブ３５のディスク６３（電磁石の電機子）が電磁石６４の本体に引きつけられ、バルブ３５が開き、本体４５とバルブ３５の係止面４６との間に形成されるバルブ３５のスロートと、噴射口４９とを通じて、作動流体がドレン空洞５０に流れ込む。噴射口４９における作動流体の流れの調整（ｔｈｒｏｔｔｌｉｎｇ）により、作用室４７内の圧力が下がり、これによりロッド５１の空洞５３の内側の圧力と、係止ピストン８のピストン上空間２４内の圧力も下がる（図１，２）。この結果として、環状面（精密面４２の直径に対応する領域とバルブの支持縁部４３の直径に対応する領域との差に等しい）における作動流体の作用によって、第２段バルブ３６がロッド５１の力に打ち勝って上向きに動き、環状溝４４から流路１５、さらにピストン４までの作動流体の通路が開く。バルブ３６が上に動き始めた後、作動流体がバルブ３６の仕切り４０におけるボア４１を通じてバルブ３６の内部空洞３９に流れ込み、ロッド５２の面に作用し、ナット５７の存在下で、バルブ３６を持ち上げるのに必要なさらなる力が形成される。同時に、作動流体がピストン４に流れ込み、ピストンおよびプランジャ５の働き行程が始まると、ニードル９およびピストン８が、ニードルの差異断面（外面または支持円によって囲まれている環状面）における燃料の作用によって上向きに動き、燃焼室への燃料の噴射が始まる。電磁石の巻線６４が通電解除されると、ばね６７の作用によってバルブ３５が閉じ、室４７、および空洞５３，２４内の圧力が高まる。バルブ３６のロッド５１の作用と、同時にピストン８に作用する作動流体の圧力とによって、ノズルニードルが降下し、ピストン４への作動流体の流れが止まり、燃焼室への燃料の噴射が急激に止まる。
【００４０】
本発明による液圧駆動式ポンプ噴射機においては、パワーピストンの働き行程の最初の段階における、パワーピストン４のピストン上空洞１４への作動流体の流れを制限することによって、段階的噴射（「噴射率状態制御」）を達成することができる。この場合、「噴射率状態制御」は、ポンプ噴射機の３つの構成要素、すなわち第２段バルブ３６と、パワーピストン４（図４および図５）と、大径ロッド５１の設計を変更することによって達成することができる。
【００４１】
以下に説明する、これらの構成要素の提案する設計は、すべてを組み合わせて、あるいは個別に使用することができる。
【００４２】
バルブ３６を使用して「噴射率状態制御」を達成するため（図４）、中で第２段バルブが動く本体内のボア４２と同軸に、本体１内の中央流路１５が形成されている。この流路１５は、バルブ３６が開いた位置にあるとき、液圧駆動式の第２段バルブ３６の係止縁部４３の近くの環状溝４４をパワーピストン４のピストン上空洞１４に連通させている。第２段バルブには、封止面４３の後ろの、本体１の中央流路１５に対向している面に、円筒状または円錐状の突出部６８が、液圧式の第２段バルブの精密ガイド部４２と同軸に形成されており、この突出部は、本体１の中央流路１５の中まで延びている（図４）。
【００４３】
パワーピストン４を使用して「噴射率状態制御」を達成するため、本体１の中央流路１５は、中でパワーピストン４が動くポンプ噴射機本体内のボア６９にも同軸に形成されており、中央流路に対向しているパワーピストン４の面に、本体１の中央流路１５の中まで延びている円筒状または円錐状の突出部７０が形成されている。突出部の存在により、（突出部が流路１５を離れるまでに）パワーピストンに流れ込む作動流体の流量が減少し、これによりその働き行程の最初の段階におけるパワーピストンの速度が制限される。突出部６８，７０の高さと、突出部を流路１５に連通させている隙間「ｅ」および「ｆ」の大きさ（図４）とを変化させることによって、段階的噴射における開始段階の持続時間および噴射率（ｒａｔｅ）を、特定のエンジンの考慮対象のパラメータに依存して制御することができる。
【００４４】
大径ロッド５１を使用して「噴射率状態制御」を達成するため（図５）、このロッド５１の上面の上の空洞５３は、電気制御式の第１段バルブ３５の室４７に、本体内に形成されている連通流路７１を通じて連通しており、この流路７１の端部７２は、第１段バルブ３５の室４７に常時連通しており、第２の端部７３は、環状溝７４に連通している。環状溝７４は、大径ロッド５１の円筒面に形成されており、大径ロッド５１の上の空洞５３に流路７５を通じて連通している。ロッド５１における溝７４は、溝７４と流路７１の端部７３との間の連通が、大径ロッド５１が最下端位置からある所定の距離「ｋ」だけ動いた後に始まるように、流路７１の端部７３に対して配置されている。この場合、第２段バルブ３６が下側の閉じた位置にあるときに大径ロッド５１はそのままの位置にとどまり、大径ロッド５１の環状溝７４の領域におけるロッド５１の円筒状面と本体との間の隙間は、環状溝７４の下の領域における大径ロッドと本体との精密接合部における隙間よりも大きい。
【００４５】
最下端位置から、溝７４と流路７１の端部７３との連通に対応する値までのロッド５１の「ｋ」値を変更することにより、また（溝の上における）ロッドの上側部分の近くの隙間の値を変更することにより、段階的噴射の最初の低噴射強度段階の持続時間および噴射強度を制御することができる（図６）。本発明による、第１段バルブ３５が閉じる速度を高める追加の手段として、ドレン空洞５０から排出流路３への作動流体の排出口に噴射口７６を設けることによって、ドレン空洞５０内の圧力が高められている（図５）。これにより、噴射の最終段階の制御性が向上する。
【００４６】
（発明を実施するための最良の形態）
図１、図２、図３に示した図によると、第１段バルブ３５は自身の本体４５に配置されており、この本体４５はポンプ噴射機の本体１内に設けられているのに対し、第２段バルブ３６は、バルブ３６と精密に接合されているポンプ噴射機の本体１内に直接取り付けられている。そのような設計により、吸込流路２からピストン４のピストン上空洞１４への作動流体の供給を単純化し、ポンプ噴射機における作動流体の封止の問題を解決することができる。しかし、ポンプ噴射機の別の実施形態においては、分配装置の第１段バルブおよび第２段バルブの双方をポンプ噴射機本体内に直接配置し、あるいはポンプ噴射機の本体内に取り付けられている別個の本体内に配置することができる。ポンプ噴射機の必要な設計は、特定のエンジンの気筒内におけるポンプ噴射機の寸法およびその配置の必要条件に応じて選択することができる。
【００４７】
本発明によると、その延伸部（ディスク６３）が電磁石の駆動装置の電機子の役割を果たす第１段バルブ３５は、後続する窒化により透磁率を高めてバルブの円筒状ガイド部および封止面の耐久性を向上させる目的で、低炭素鋼から作製することが最良であろう。
【００４８】
本発明によると、バルブおよび本体に発生する渦電流による電磁石の駆動装置の動作速度に対する影響を低減し、さらにバルブの制御性を向上させる目的で、電機子として機能するバルブの上側部６３と、電磁石の駆動装置の本体６４とに、周方向の隙間６６が形成されている（図３）。
【００４９】
本発明の主題の１つによると、ノズルニードルの係止ピストン８のより正確かつ信頼性の高い動作を可能にするため、ノズルニードルの係止ピストン８の面に突出部７７が形成されている（図６）。この突出部の断面積は、係止ピストンの断面積よりも小さく、この突出部の面は、ピストン８およびニードル９が最上端（開いた）位置にあるときに、プランジャ下空洞をピストン上空間２４に連通させている中央充填流路３３を係止する。
【００５０】
この突出部７７は、円筒形状（ａ）、円錐形状または球形状（ｂ）を有することができ、本体１のプランジャ下空洞１９に同軸に配置されたボアの円錐面７８を圧迫する。この円錐面７８まで、プランジャ下空洞を係止ピストン８の上の空間２４に連通させている中央充填流路３３が延びている。これらの係止要素（突出部７７、本体内のボアの円錐面７８）は、円形の基線（ｂａｓｅ  ｌｉｎｅ）または円錐面に沿って互いに接触している。本発明によるポンプ噴射機の通常動作を可能にするため（すなわち、プランジャの働き行程の最初においてノズルが開くことができるようにするため）、係止装置の基線に等しい直径の円の面積、あるいは支持面の内径の円の面積は、ノズルニードルの差異断面の面積（精密ガイド部の断面積と、ノズルニードルの円錐部の支持縁部の係止周囲に対応する面積との差異）より小さくすべきであり、係止ピストン８の（噴射の最終段階においてノズルを確実に閉じるために必要な）断面積と、突出部の支持輪郭または支持円錐部の内径に対応する円の面積との差異を、増圧器における圧力増大率（パワーピストン４の断面積とポンピングプランジャ５の断面積の比、図１）によって除した値は、ノズルニードルの精密ガイド部の断面積よりも大きくなければならない。
【００５１】
本発明によると、突出部７７は、平坦な面７９を有することができる（図６ｃ）。この場合、中央充填流路１５が中に延びている本体１の面は平坦であり、円筒形状または円錐形状を有し本体１の面７９に隣接している、係止ピストン８の突出部７７の面には、突出部７７と同軸に円筒状ボア８０が形成されており、その内径は突出部の外径よりも小さく、ピストン８が最上端位置にあるときに中央充填流路３３がボア内に達する。本発明によるポンプ噴射機の通常動作を可能にするため（すなわち、プランジャの働き行程の最初においてノズルが開くことができるようにするため）、突出部７７の円筒状ボア８０の内径に対応する円の面積は、（上に定義した）ニードルの差異断面の面積よりも小さくすべきであり、噴射の最終段階においてノズルが閉じることができるようにするために、ピストン８の断面積と、突出部の外径に対応する面積との差異を、増圧器における（上に定義した）圧力増大率によって除した値は、ノズルニードルの精密ガイド部の断面積よりも大きくなければならない。
【００５２】
上述した突出部７７の設計のあらゆる変更形態においては、プランジャ下空洞をノズルニードルの係止面８のピストン上空間２４に連通させている中央充填流路３３の直径は、突出部７７の支持直径（変更形態「ａ」および「ｂ」）、または突出部の円筒状ボアの内径（変更形態「ｃ」）よりも小さくすべきである。
【００５３】
当業者には、本発明の概要および形態の部分において説明した実施形態の詳細に本発明が限定されないこと、本発明の精神または本質的な特性から逸脱することなく、別の特定の形態に本発明を具体化できることが明らかであろう。したがって、これらの実施形態は、あらゆる点において例示的であって本発明を限定するものではなく、本発明の範囲は上記の説明によってではなくむしろ請求項によって示され、そして請求項と等価な概念および範囲内にあるすべての変更が本発明に包含される。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明による液圧駆動式ポンプ噴射機は、あらゆるタイプのディーゼルエンジンにおいて使用することができる。ノズルニードルの係止装置は、気筒容量が小さいディーゼルエンジンにおいて通常使用される、作動流体の単一段型分配機構との組み合わせ、あるいは作動流体の二段型分配機構（例えば、本発明の主題の１つを構成する上述した機構）との組み合わせのいずれにおいても使用することができる。二段型分配機構との組み合わせは、大型オフロード車、機関車、船舶の用途、および発電装置において使用される大型気筒のディーゼルエンジンの液圧駆動式ポンプ噴射機において最適に使用される。これらの用途においては、提案する液圧駆動式ポンプ噴射機の利点、すなわち動作速度、応答、噴射の制御性の向上と、特に、噴射の最終段階の急激な終了および多段階噴射の達成（高い燃料効率および耐久性と、排気煙、特に粒子状物質の低い排出とを達成することを目的とする）とに関する利点を最も生かすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】噴射ユニットのニードルを制御する係止ピストンを有する液圧駆動式ポンプ噴射機の機能図
【図２】作動流体として燃料が使用され図１に示すニードルの係止ピストンがプランジャ下空洞への燃料の充填を制御する液圧駆動式ポンプ噴射機の機能図
【図３】液圧駆動式ポンプ噴射機の分配装置の機能図
【図４】「噴射率状態」の達成を可能にする分配装置の第２段バルブおよびパワーピストンの詳細な機能図
【図５】段階的噴射（「噴射率状態」）の達成を可能にする液圧駆動式の第２段バルブの大径ロッドの詳細な機能図
【図６】ノズルニードルの係止ピストンの係止手段の詳細な機能図（ａ−円錐状の突出部を持つ、ｂ−球状の突出部を持つ、ｃ−内側にボアを有する平坦または円筒状の突出部を持つ）
【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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