(57)【要約】  本発明は、シリンダー（２）当たり１つの噴射バルブ（３）を有する、火花点火式内燃機関（１）用の燃料供給システムに関するものであり、該噴射バルブは、液体燃料と燃焼ガスとの混合気を噴射ノズル（４）によって内燃機関（１）の燃焼室（５）に噴射するために提供される。また、噴射バルブ（３）は燃焼ガスのための圧力接続部（６）を有し、燃焼ガスが外部圧力源（７）からの圧力によって該圧力接続部（６）を介して噴射ノズル（４）に供給される。噴射バルブ（３）は燃料を給送するためのピストン／シリンダーユニットを有し、ピストン／シリンダーユニットの１つのピストンが、噴射ノズル（４）のノズルニードル（９）を少なくとも間接的に作動させるためのプランジャ（８）として構成される。
2008534847.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
火花点火式内燃機関（１）用の燃料供給システムであり、
シリンダー（２）当たり１つの噴射バルブ（３）を有し、前記噴射バルブ（３）は、噴射ノズル（４）により、液体燃料及び燃焼ガスの混合気を前記内燃機関（１）の燃焼室（５）へ噴射するために提供される燃料供給システムであって、
前記噴射バルブ（３）は、前記燃焼ガス用の圧力接続部（６）を有し、前記燃焼ガスが外部圧力源（７）の圧力によって前記圧力接続部（６）を介して前記噴射ノズル（４）に供給され、
前記噴射バルブ（３）は、前記燃料を吐出するためのピストン／シリンダーユニットを有し、前記ピストン／シリンダーユニットは、プランジャ（８）として具現化されたピストンを有し、前記ピストンは前記噴射ノズル（４）のノズルニードル（９）を少なくとも間接的に作動させるために提供されることを特徴とする燃料供給システム。
【請求項２】
前記燃料の吐出を制御するためのスロットコントローラ（１０、１１）が、前記ピストン／シリンダーユニットによって形成されることを特徴とする請求項１に記載の燃料供給システム。
【請求項３】
バルブピストン（１２）が、前記プランジャ（８）と前記ノズルニードル（９）との間に、それらと同軸状に配置され、噴射すべき燃料量を計測及び吐出するための燃料室（１３）が前記プランジャ（８）と前記バルブピストン（１２）との間に形成されることを特徴とする請求項２に記載の燃料供給システム。
【請求項４】
前記プランジャ（８）が、前記燃料室（１３）への燃料供給源（１４）のための前記スロットコントローラ（１０）を形成し、
前記バルブピストン（１２）が、前記燃料室（１３）から前記噴射ノズル（４）までの燃料通路（１５）のための前記スロットコントローラ（１１）を形成し、
噴射すべき燃料量の計測及び吐出の終了時に、前記プランジャ（８）が前記バルブピストン（１２）に当接するよう、前記２つのスロットコントローラ（１０、１１）が互いに調節されることを特徴とする請求項３に記載の燃料供給システム。
【請求項５】
パイロットストローク中には、前記２つのスロットコントローラ（１０、１１）の互いの間隔（ａ）が、前記プランジャ（８）及び前記ピストン（１２）の２つのピストン部（３８、３９）の間隔（ｂ）より長いことを特徴とする請求項４に記載の燃料供給システム。
【請求項６】
前記燃料通路（１５）内に逆止弁（４２）が配置されることを特徴とする請求項４又は５に記載の燃料供給システム。
【請求項７】
前記ノズルニードル（９）が、前記プランジャ（８）によって作動される前記バルブピストン（１２）によって作動されることを特徴とする請求項３〜６のいずれか一項に記載の燃料供給システム。
【請求項８】
静止状態にある前記バルブピストン（１２）が、前記ノズルニードル（９）に対して軸方向に間隔を有することを特徴とする請求項７に記載の燃料供給システム。
【請求項９】
前記バルブピストン（１２）及び前記ノズルニードル（９）が、いずれの場合も、圧力バネ（１６、１７）の予荷重の力に逆らって作動することを特徴とする請求項３〜８のいずれか一項に記載の燃料供給システム。
【請求項１０】
前記２つの圧力バネ（１６、１７）が、前記ノズルニードル（９）に固定された共通の圧力板（１８）によって支持されており、圧縮状態における前記バルブピストン側圧力バネ（１６）の予荷重の力が、前記ノズルニードル側圧力バネ（１７）の基礎予荷重の力よりも小さいことを特徴とする請求項９に記載の燃料供給システム。
【請求項１１】
前記プランジャ（８）が、圧力バネ（４４）の予荷重の力に逆らって作動することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の燃料供給システム。
【請求項１２】
圧力バネ（４３）の予荷重の力に逆らって、特に移動可能なタペット（４１）が、前記プランジャ（８）を作動させるために提供されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の燃料供給システム。
【請求項１３】
前記噴射バルブ（３）が、前記燃焼室（５）に開口した吸気口（２０）内に配置される少なくとも１つの更なる燃料計量装置（１９）を備える内燃機関（１）内に提供されることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の燃料供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前段に記載の特徴を有する火花点火式内燃機関用の燃料供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
火花点火式内燃機関は、吸気／排気切替え損失（ｃｈａｒｇｅ  ｅｘｃｈａｎｇｅ  ｌｏｓｓ）が高いことを受けて、部分負荷範囲で特に十分な効率が得られない。吸気／排気切替え損失を小さくして効率を向上させるために考えられる手段の１つは、排気ガスの再循環である。排気ガスの再循環により、部分負荷運転でのエンジンのアンスロットルが可能になり、エンジンに必要とされる吸気／排気切替え処理が軽減される。
【０００３】
しかしながら、再循環された排気ガスの比率が高くなると、燃料と空気と排気ガスとの混合気の点火性の低下並びに燃焼性の劣化が発生する可能性もある。また、失火が発生する恐れもある。
【０００４】
高比率の排気ガス再循環の利点を利用し、この目的で必要な点火性を得るために、特許文献１では、火花点火式内燃機関用の燃料供給システムを開示している。この燃料供給システムでは、第１の燃料計量装置が、燃焼室に通じる吸気口内に配置された吸気管燃料噴射装置を備えている。所定の排気ガス比率で希薄混合気を形成するために、吸気管燃料噴射装置によって燃料量が噴射される。確実な点火のために、シリンダー当たり１つの噴射バルブが提供されている。この噴射バルブは、希薄混合気を点火するために、燃焼ガスとして少量の液体燃料と空気との混合気を燃焼室に噴射する。噴射された量は、容易かつ確実に点火されることができる。点火後、当該噴射された量により、残りの混合気は燃焼されることとなる。
【０００５】
【特許文献１】独国特許出願公開第１９９  ４５  ５４４  Ａ１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、導入部で説明した一般的なタイプの燃料供給システムについて、小さな設置容積でも効率的な噴射が行われるように改良することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的は、請求項１に記載の特徴を有する燃料供給システム等により達成される。
【０００８】
噴射バルブが燃焼ガス用の圧力接続部を備えており、燃焼ガスが外部圧力源の圧力により、圧力接続部を介し噴射ノズルに供給される、燃料供給システムが提案されている。噴射バルブは更に、燃料を吐出するためのピストン／シリンダーユニットを備え、プランジャとして具現化されたピストン／シリンダーユニットのピストンが噴射ノズルのノズルニードルを少なくとも間接的に作動させるために提供される。
【０００９】
提案された構成において、ピストン／シリンダーユニットの機能は二重機能に限定されている。ピストン／シリンダーユニットは噴射すべき燃料量を計測し吐出する役目を一方で果たす。それと同時に、プランジャとして具現化されたピストン／シリンダーユニットのピストンは、噴射ノズルのノズルニードルのための作動機能も実行する。
【００１０】
特に空気からなる燃焼ガスの圧縮と吐出は、ピストン／シリンダーユニットによって行われない。この目的のために、コンプレッサの形態の外部圧力源が実際に提供される（適宜、蓄圧器が介在される）。ピストン／シリンダーユニットの機能を前述の二重機能に限定することにより、噴射バルブの設計を大幅にコンパクト化し、機能の精度を高めることが可能となる。
【００１１】
有利な改良形態では、燃料の吐出を制御するためのスロットコントローラは、ピストン／シリンダーユニットにより形成される。このため、バルブピストンは、プランジャとノズルニードルとの間にそれらと同軸状に有利に配置され、噴射すべき燃料量を計測及び吐出するための燃料室がプランジャとバルブピストンとの間に形成される。特に、プランジャは燃料室への燃料供給源に対するスロットコントローラを形成し、バルブピストンは燃料室から噴射ノズルまでの燃料通路に対するスロットコントローラを形成する。噴射すべき燃料量の計測後及び吐出が終了したときにプランジャがバルブピストンに当接するよう、２つのスロットコントローラが互いに有利に調節される。噴射ノズルへの燃料通路内には逆止弁が有利に配置される。
【００１２】
上記構成で、スロットコントローラは、縮小された設置容積で燃料通路の定義された遮断又は開放を時間的に正確に発生させる。噴射すべき燃料量の計測及び吐出が終了したときにプランジャがバルブピストンに当接することにより、構造的に予め正確に規定された、プランジャとバルブピストンとの間の燃料室の容積が画定される。この容積は特にスロットコントローラと関連して、同様に燃料を正確に計測し、燃料の流れを制御する。同時に、プランジャがバルブピストンに当接することで、ノズルニードルの方向へ力が効果的に伝達される。燃料通路内の逆止弁は噴射ノズル方向への燃料供給流を障害なく通し、その一方で、噴射ノズルの領域で反対圧力が増大した場合に望ましくない燃料のリターン流が防止される。
【００１３】
パイロットストローク中には、２つのスロットコントローラの互いの間隔が、プランジャ及びバルブピストンの２つのピストン部の間隔より長いのが有利である。次の動作が時系列的に確実に行われる。つまり、まず、プランジャが燃料供給源に対するスロットコントローラ（プランジャと対応付けられている）を閉じ、次に、プランジャとバルブピストンの軸方向への共通移動の後、バルブピストンに対応付けられた第２のスロットコントローラが開かれる。これにより、燃料計測における漏れやそれに伴う誤りが回避される。
【００１４】
有利な改良では、プランジャによって作動されるバルブピストンによってノズルニードルが設けられる。同軸状に設計されているので、プランジャが前述のバルブピストンに最初に当接する。次いで、形状的に互いに合致した態様にあるプランジャとバルブピストンで構成されるユニットがノズルニードルの方向へノズルニードルが開かれるまで移動する。簡単かつコンパクトな設計であるため、燃料計量、及びその後のノズルニードルが開いた結果としての噴射というような一連の工程を所望の方法で確実に実行できる。
【００１５】
静止状態にあるバルブピストンは、ノズルニードルに対して軸方向に間隔を有利に有する。燃料量の計測及び吐出が終了した後で、プランジャとバルブピストンとから構成されるユニットは、まず、上記間隔をデッドストロークとして克服しなければならない。このデットストロークにより、バルブは必ず、燃料の計量及び吐出が完全に終了した後でしか開かない。
【００１６】
好適な一実施形態では、バルブピストン及びノズルニードルが、いずれの場合も、圧力バネの予荷重の力に逆らって作動する。特に、２つの圧力バネが、ノズルニードルに固定された共通の圧力板によって支持されており、圧縮状態におけるバルブピストン側圧力バネの予荷重の力は、ノズルニードル側圧力バネの基礎予荷重の力よりも小さい。適切な寸法設定により、圧力バネは、外部から液圧又は空気圧の力が加えられても、バルブピストンとノズルニードルとを確実に閉状態に保持する。例えば、カムシャフトの作用を受けて開いても、その後すぐに閉じられる。予荷重の力をこのように調整することにより、順番に、バルブピストンが作動してから次にノズルニードルが作動する。最初に、バルブピストンに対応付けられた圧力バネの予荷重の力に逆らって、バルブピストンが移動される。しかしながら、圧縮状態で生成される予荷重の力は、これよりも強いノズルニードル側圧力バネの基礎予荷重の力に打ち勝つには不十分である。ノズルニードルが開かれるのは、バルブピストンがノズルニードルに当接した場合に限られ、その場合は、形状的に正確に定義された順序で、ノズルニードルが押し上げられ、結果的に噴射ノズルが開かれる。
【００１７】
有利な改良形態では、プランジャを作動させるためにタペットが提供される。タペット及び／又はプランジャは、いずれの場合も、圧力バネの予荷重の力に逆らって、有利に作動する。本構成により、設計では個々の質量を減少させ、バネ荷重によって誘発される復元時間を短くすることができる。内燃機関の高速運転時に短い反応時間で噴射バルブを動作させることができる。
【００１８】
本発明の例示的な実施形態を図面に基づいて以下に詳しく説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１に示す内燃機関１では、燃焼室５を画定するレシプロピストン２４が公知の方法で各シリンダー２内に配置されており、シリンダーヘッド２５によって閉鎖されている。燃焼室５では、ピストン２４を駆動するために、燃料と燃焼ガスとの混合気がシリンダーヘッド２５に配置された点火プラグの点火火花によって点火され燃焼される。燃焼ガスは、少なくとも１つの吸入又は吸気口２０を通して燃焼室に供給される。排気ガスを排出するために、シリンダー２は対応する排気口を備えている。シリンダーでの吸気と排気の切り替えは、排気口と吸気口に配置されるガス交換バルブ（図示せず）によって制御される。
【００２０】
内燃機関１の燃料供給システムは燃料計量装置１９を有しており、この燃料計量装置１９は、外部混合気形成方式で吸気口２０に燃料を供給する少なくとも１つの吸気管燃料噴射装置２１を備える。ここで、内燃機関１の全てのシリンダー２を共通の吸気管燃料噴射装置２１に割り当てて、共通の吸気ラインに配置する（シングルポイントインジェクション）ことも、各シリンダー２を各々の吸気管燃料噴射装置２１に割り当てる（マルチポイントインジェクション）ことも可能である。吸気管燃料噴射装置２１は燃料供給システムの一部をなしている。燃料供給システムは、この他にもシリンダー２毎に少なくとも１つの噴射バルブ３を更に備えており、この噴射バルブ３はシリンダー２の中央部に取り付けられており、更なる燃料計量装置１９として、酸素を多量に含む燃焼ガスを備える燃料を燃焼室５に直接供給する。
【００２１】
このために、燃料供給源２８及び外気供給源２２は、噴射バルブ３に連結されている。燃料供給源は、ガソリン等の液体燃料を、燃料流入路１４を介して噴射バルブ３に供給する。外気供給源２２は、簡単に図示された外部圧力源７を有しており、外部圧力源７は圧力接続部６によって噴射バルブ３に連結されている。外部圧力源は、例えば独立した圧縮器に相当し、通常、全てのシリンダー２の全ての噴射バルブ３に圧縮空気又はその他の酸素が多量に含まれる燃焼ガスを供給する。圧縮器と圧力接続６との間に配置され、圧力レベルを均一に保つ働きをする補償タンク又は貯蔵タンクもまた、圧力源７の一部になり得る。
【００２２】
内燃機関１の各運転ポイントで計量される燃料量は、制御ユニット２３によって決定される。制御ユニット２３は、内燃機関１の運転ポイントとそれに対応する燃料量を決定するのに適した入力運転パラメータとして、内燃機関１の運転荷重Ｌ及び／又は回転速度ｎ等を有する。
【００２３】
内燃機関１の少なくとも一部の運転範囲では、噴射バルブ３を使用して点火噴射を実行する。これは、各シリンダー２の圧縮行程中に行われ、燃焼室５内の本来希薄な基礎混合気を点火可能なレベルまで濃縮する。ここで、制御ユニット２３は、制御下にある燃料計量装置（即ち、少なくとも吸気管燃料噴射装置２１）を対応して作動させることにより、希薄な基礎混合気の生成を開始する。しかしながら、例えば運転ポイントに応じて燃料量を調整可能な場合、直噴型バルブを制御ユニット２３に割り当てて、該当する燃料量を導入することも可能である。ここで、噴射バルブ３及び吸気管噴射装置２１を制御ライン（図中では破線で表示）によって制御ユニット２３と接続すれば、噴射装置２１、噴射バルブ３の互いの開度を調整し、内部混合気形成と外部混合気形成とを組み合せることにより燃料／空気混合気を構成することができる。
【００２４】
本発明によれば、燃焼室内の基礎混合気を濃縮するための点火噴射の状況では、運転ポイント依存の燃料計量とは独立して噴射バルブ３を作動させることができる。したがって、燃料供給システムはまた、運転ポイント依存の燃料計量用の制御ユニット２３によって作動可能な装置に、独立作動型の噴射バルブ３（例えばカムシャフトによって作動）が更に割り当てられた状況でも有利になり得る。
【００２５】
混合気の形成中に、制御ユニット２３によって計量された燃料を使用して、排気ガスの含有率が高い希薄な基礎混合気が燃焼室５内に形成される。ここで、排気ガスは、内燃機関１の出口通路からの排気ガス再循環によって供給できる。燃焼後、排気ガスは燃焼室５内に保持されるのが特に有利であり、燃焼室５内の圧力を低下させることで、排気バルブが開いたときに排気ガスが燃焼室５から排出されるのを防いだり、排気口から燃焼室５へ排気ガスを引き戻したりすることは、ガス交換バルブの制御時間を適切に設定することで簡単に実現できる。点火噴射の状況で液体燃料の噴射中に、噴射されて燃焼室に入ってきた燃焼ガスは、排気ガスの含有率が高い基礎混合気を押し退ける。噴射バルブ３は点火プラグ２７の近傍に配置され、点火噴射中、酸素を豊富に含む燃焼ガス、特に空気を点火プラグ２７の電極付近に噴射するので、結果として点火時に点火プラグの場所には点火可能な混合気が存在することになる。酸素を豊富に含む燃焼ガスに点火した後は、燃焼室５内に残留する、排気ガスを豊富に含む混合気が燃やされるので、点火噴射を利用することにより、自己点火が困難又は自己点火しない基礎混合気を燃焼室５内に形成し、燃焼させることが可能になる。点火噴射時に酸素を豊富に含む燃焼空気と一緒に燃料を噴射すると、その結果として、点火プラグ２７の領域から基礎混合気を押し退ける作用が強化される。空気を利用した方法で点火噴射を実行すれば、これまで考えられてきた排気ガス再循環比率に対して基礎混合気内の排気ガスの含有率を大幅に高めることができるので、内燃機関１の排気ガスエミッションが大きく減少する。
【００２６】
図２〜図６は、図１に概略的に示した噴射バルブ３の例示的な実施形態の長手方向断面図である。図２〜図６では、同じ構成部品又は機能を同じ参照番号で示している。
【００２７】
図２の噴射バルブ３は、外部ハウジング２９、内部ハウジング３０、及びヘッドピース３１で実質的に構成されるハウジングを有する。内部ハウジング３０の縦軸に沿って一体的に形成されているのは、狭中空シリンダー４０である。狭中空シリンダー４０内では、互いに連結されていない独立した構成要素であるプランジャ８及びバルブピストン１２が、長手方向に移動可能な方法で案内される。プランジャ８及びバルブピストン１２はいずれの場合も、シリンダー４０に対して直径が小さくなった部分を有し、これらの部分はいずれの場合にも図中上方に示されたピストン部３８、３９に隣接している。液圧的シール方式でピストン部３８、３９がシリンダー４０内を滑動し、ピストン／シリンダーユニットを形成する。
【００２８】
燃料流入路１４は燃料室１３へと通じている。燃料室１３は、周面方向をシリンダー４０によって画定され、軸方向を２つのピストン部３８、３９によって画定されている。燃料室１３の領域では、シリンダー４０から燃料通路１５が分岐している。燃料通路１５は、逆止弁４２を備え、ノズルニードル９の周囲を延びる環状空間３２に通じている。前述のピストン／シリンダーユニットとは独立した圧力接続部６は、外部ハウジング２９内を横方向に設けられ、空気室３７に通じている。空気室３７は内部ハウジング３０の下面側に位置し、半径方向の外側を外部ハウジング２９によって画定されている。空気室３７は燃料通路１５と同じように、環状空間３２に流体的に接続されている。環状部３２は軸方向の下側が噴射ノズル４（図中では閉状態）によって画定されている。ここで、噴射ノズル４は、シーリングシートに接するノズルニードル９の円錐形バルブヘッド３５によって密閉されている。圧力源７（図１）の空気圧又はガス圧も環状空間３２及び静止状態の噴射ノズル４へ行き渡るように、圧力接続部６と噴射ノズル４との間にバルブや制御手段等は配置されていない。
【００２９】
圧力板１８は、空気室３７に面するノズルニードル９の上端部にねじ留めされており、圧力板１８とヘッドピース３１の下側段部との間に圧力バネ１７が、予荷重を加えられた状態で配置されている。圧力バネは、強度と予荷重の点に関して言えば、次のように寸法が決められる。つまり、圧力バネが、空気室３７内に加えられたガス圧力に逆らうと共に、圧力板１８の反対側に押し当てられた上部圧力バネ１６の予荷重の力に逆らってノズルニードル９を閉位置に保持するように寸法が決められる。ここで、バネの予荷重の効果として、下方又は外方に開口しているノズルニードル９はその円錐形バルブヘッド３５が噴射ノズル４のシーリングシートに気密状に接している。
【００３０】
圧力板３６は空気室３７に突き出したバルブピストン１２の下端部にねじ留めされており、圧力板３６によって圧力バネ１６の上端部が支持されている。図示した静止状態では、圧力バネ１６の予荷重の力により、圧力板３６が内部ハウジング３０の下端部に接しているので、バルブピストン１２は上方位置に保持される。バルブピストン１２が上方の静止位置にあるときは、ピストン部３９が燃料室１３の領域内で燃料通路１５を遮断する。圧力バネ１６の予荷重の力に逆らってバルブピストン１２が軸方向に動いた場合（詳しくは以下で説明）、ピストン部３９が、燃料室１３の方向に延びる燃料通路１５を開き、燃料通路１５のスロットコントローラ１１が形成される。図示した静止位置で、バルブピストン１２は、同軸状に配置されたノズルニードル９と軸方向に間隔を開けて配置されている。
【００３１】
プランジャ８は、バルブピストン１２及びノズルニードル９と同軸状に配置され、かつこれらの上方でシリンダー４０内を滑動するように配置されている。プランジャ８は図示した静止位置では、軸方向にバルブピストン１２と距離を保っている。ここで、プランジャ８のピストン部３８は、燃料室１３に通じる燃料流入路１４より上方に位置している。燃料流入路１４は燃料室１３の方向に開口しており、燃料室１３と流体的に接続されている。図示した静止位置で、燃料圧力が燃料流入路１４に行き渡った結果、燃料室１３の容積が液体燃料、特に、ガソリンで満たされる。
【００３２】
プランジャの上方にありプランジャ側の面がピストン部３８に面しているタペット４１は、プランジャ８と同軸状に配置されており、ピストン部３８の当該面に接している。この接触は、プランジャ８に作用してプランジャ８を上方のタペット４１に押し付ける圧力バネ４４によってもたらされる。プランジャ８の軸方向の移動性は、タペット４１によってタペット４１方向への限界が定められる。タペット４１の支持作用の結果として、燃料室１３に燃料圧力が行き渡り、圧力バネ４４に予荷重の力が加えられていても、プランジャ８を上方に移動させることができない。図示された静止位置で、圧力バネ１６が燃料室１３に行き渡る燃料圧力に逆らってバルブピストン１２を図示された上方位置に保持するように、圧力バネ１６の形状寸法及び予荷重の力の大きさが決められる。燃料室１３の容積は、適宜、構造的に画定される。
【００３３】
圧力バネ４３に逆らって軸方向に移動可能なタペット４１は、例えばカムシャフト（図示せず）によって作動するように構成される。電磁的又はその他の類似の方法で作動させるように構成することも可能である。タペット４１が作動した場合、つまり、噴射ノズル４の方向への軸方向の移動の場合（以下に詳細を説明）、該タペット４１がプランジャ８を軸方向へ押し下げると、燃料が実質的に非圧縮特性を有することから、燃料は燃料室１３から燃料流入路１４に押し戻される。タペット４１とプランジャ８は、最初に、プランジャ８が図３に示す軸方向の位置（ピストン部３８が燃料流入路１４を遮断）に到達するまで軸方向へ一緒に移動する。ここで、プランジャ８のピストン部３８は燃料流入路１４と一緒にスロットコントローラ１０を形成する。
【００３４】
図２〜図６は、噴射バルブ３の作動段階を連続的に示したものである。図２は静止状態を示し、図６は噴射ノズル４の開状態を示し、図３〜図５は中間状態又は中間的な段階を示している。噴射バルブ３は、図２に示すように静止状態から始まり、図３〜図５の中間段階を経由して図６に示すように開位置に達する。この開状態から逆の順序を経て噴射バルブ３が閉じられる。
【００３５】
バルブピストン１２も一緒に動くタペット４１のパイロットストローク（図３）中に、燃料流入路１４のスロットコントローラ１０は、軸方向へ移動されたプランジャ８のピストン部３８により遮断される。燃料通路１５のスロットコントローラ１１も図示のバルブピストン１２の静止位置で遮断され、燃料室１３の容積は気密的に密閉される。燃料室１３の当該容積は、実質的に非圧縮性の液体燃料で満たされている。この場合、プランジャ８とバルブピストン１２との間隔が軸方向にまだ開いているとしても、圧縮状態での実質的に確実な接続、又はプランジャ８からバルブピストン１２への軸移動方向の力の伝達が発生する。
【００３６】
図３に示したパイロットストローク中、プランジャ８のピストン部３８の下端部が、バルブピストン１２のピストン部３９の上端部から間隔ｂだけ離れた位置にある。間隔ｂは、２つのスロットコントローラ１０と１１との間隔よりも短い。従って、図３に示したパイロットストローク中、２つのスロットコントローラ１０、１１は同時に閉じられ、プランジャ８とバルブピストン１２との間で力の液圧伝達が可能になり、固定的に定義された容積の燃料が燃料室１３内に格納されることが確実になる。
【００３７】
タペット４１による更なるストロークの結果として、互いに液圧的に接続されたプランジャ８とバルブピストン１２とから構成されるユニットが、図４に示す吐出開始位置に達するまで、更に軸方向の下方に移動される。プランジャ８の更なる軸方向移動中、スロットコントローラ１０は閉じたままだが、スロットコントローラ１１は開いている。スロットコントローラ１１が開いた状態になると、プランジャ８とバルブピストン１２との液圧的な接続は遮断される。プランジャ８の軸方向への更なるストロークが発生すると、燃料が燃料室１３から吐出され、逆止弁４２を備えた燃料通路１５を経由して環状空間３２に入り、結果的に噴射ノズル４へ吐出される。当該燃料吐出は、図５に示すように、プランジャ８の端部面が、プランジャ８に面するバルブピストン１２の端部面と突き当たるまで続く。燃料通路１５を経由して噴射ノズル４に吐出される燃料量は、厳密には、図３及び図４に示すように、燃焼室１３内におけるプランジャ８からバルブピストン１２までの軸方向の間隔によって予め画定された容積に対応する。
【００３８】
プランジャ８がバルブピストン１２に当接すると燃料の吐出は終了する。タペット４１が更に軸方向に移動すると、バルブピストン１２は、その上に載っているプランジャ８により下方に押され、形状が合致した状態で図５に示すような中間位置に達する。ここで、バルブピストン１２は、バルブピストン１２の下側の自由端がバルブピストンに面するバルブニードル９の上端部に当たるまで（図５に示した状態に対応）、下側から作用する圧力バネ１６の予荷重の力に逆らって圧力板３６と一緒に移動される。バルブピストン１２の圧力板３６に作用している圧力バネ１６が最大限に圧縮される。当該圧力バネ１６の形状及び予荷重の力は、ノズルニードル９の圧力板１８の反対側に作用する圧力バネ１７によって調整され、圧力板１８に作用する圧力バネ１６の圧力による力と、バルブヘッド３５に作用する空気及び燃料の内部圧力とが合わさっても、バルブニードル９が開かないように調整される。
【００３９】
ノズルニードル９は、図６に示すように、タペット４１が下方に更に押されることにより最初に開かれる。ここで、直列に連結されたタペット４１、プランジャ８、バルブピストン１２、及びノズルニードル９は、いずれの場合も、加圧方向に面側で互いに領域的に接する。タペット４１によってプランジャ内に生成される軸方向の圧力は、バルブピストン１２を介してノズルニードル９に間接的に伝達される。タペット４１、プランジャ８、バルブピストン１２、及びノズルニードル９の軸方向への共通の動きは、噴射ノズル４のシーリングシートからバルブヘッド３５が押し上げられる（図６に示す状態に対応）まで続けられる。
【００４０】
噴射ノズル４が開くと、圧力源７（図１）内に行き渡っていて圧力接続部６と空気室３７によって環状空間３２に作用するガス圧力が、環状空間３２に格納されていた燃料量と一緒に燃焼ガスを燃焼室５（図１）に噴射させる。噴射プロセスを案内するために、噴射ノズル４を覆うキャップとしてねじ留めされたノズルヘッド３３内には１つ又は複数の噴射開口部３４が配置されている。
【００４１】
噴射プロセスの終了は、タペット４１の駆動装置によって予め定義されている。カム駆動装置等がタペット４１を上方に解放すると、圧力バネ１６、１７、４３、４４は、ノズルニードル９、バルブピストン１２、プランジャ８、及びタペット４１から構成される配列を、図５〜図３に示すような中間段階を経て、図２に示す静止位置に達するまで押し上げる。静止位置に達すると、更なる量の燃料が燃料流入路１４を介して燃料室１３に供給される。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】噴射バルブを備えた内燃機関の長手方向の概略断面図である。
【図２】図１に表した噴射バルブの静止状態を表す長手方向の断面図である。
【図３】図１に表した噴射バルブのパイロット行程の状態を示す。
【図４】図１に表した噴射バルブの吐出開始時の状態を示す。
【図５】図１に表した噴射バルブの吐出終了時の状態を示す。
【図６】図１に表した噴射バルブの噴射プロセス中のバルブニードル開状態を示す。
【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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