(57)【要約】本発明は、燃料を内燃機関の燃焼室（２３）内に噴射するための燃料インジェクタに関する。この燃料インジェクタ（１８）は増圧器（３）を有している。この増圧器（３）の増圧器ピストン（４）は、蓄圧器（１，２）を介して燃料で負荷される作業室（５）を、放圧可能な差圧室（６）から分離している。この差圧室（６）内の圧力変化は、サーボ弁（２４）の操作を介して行われる。このサーボ弁（２４）は、低圧側の戻し通路（２８）に対する差圧室（６）のハイドロリック的な接続部（２１，３９，４２）を開閉する。サーボ弁（２４）は、制御室（３６）と第１のハイドロリック室（３８）との間にガイドされたサーボ弁ピストン（３２）を有している。このサーボ弁ピストン（３２）には、このサーボ弁ピストン（３２）をシステム圧負荷時に常に開放方向に作動するハイドロリック面（４４）と、低圧側の戻し通路（２８）を開閉する第１のシール座（４０）とが形成されている。
2006522254.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を内燃機関の燃焼室（２３）内に噴射するための燃料インジェクタであって、増圧器（３）が設けられており、該増圧器（３）の増圧器ピストン（４）が、圧力源（１，２）を介して永続的に燃料で負荷される作業室（５）を、放圧可能な差圧室（６）から分離しており、該差圧室（６）内の圧力変化が、サーボ弁（２４）の操作を介して行われるようになっており、該サーボ弁（２４）が、低圧側の戻し通路（２８）に対する差圧室（６）のハイドロリック的な接続部（２１，３９，４２）を開閉するようになっている形式のものにおいて、サーボ弁（２４）が、制御室（３６）と第１のハイドロリック室（３８）との間にガイドされたサーボ弁ピストン（３２，６５）を有しており、該サーボ弁ピストン（３２，６５）に、常にサーボ弁ピストン（３２）の開放方向にシステム圧によって負荷される有効なハイドロリック面（４４）と、サーボ弁（２４）を低圧側の戻し通路（２８）に対してシールする第１のシール座（４０）とが形成されていることを特徴とする、燃料を内燃機関の燃焼室内に噴射するための燃料インジェクタ。
【請求項２】
制御室（３６）と第１のハイドロリック室（３８）とが、蓄圧器（１）から出発した供給管路（２９）を介してシステム圧で負荷されている、請求項１記載の燃料インジェクタ。
【請求項３】
サーボ弁（２４）の制御室（３６）が、サーボ弁ピストン（３２）を貫いて延びる貫通通路（３３）を介して、供給管路（２９）が開口した第１のハイドロリック室（３８）からシステム圧で負荷されている、請求項２記載の燃料インジェクタ。
【請求項４】
サーボ弁ピストン（３２）の貫通通路（３３）が、組み込まれた絞り箇所（３４）を有している、請求項３記載の燃料インジェクタ。
【請求項５】
制御室（３６）が、供給管路（２９）から分岐した第２の供給管路区分（５７）を介して、そして、第１のハイドロリック室（３８）が、供給管路（２９）から分岐した一方の供給管路区分（５８）を介して、平行してシステム圧で負荷されている、請求項２記載の燃料インジェクタ。
【請求項６】
第１の供給管路区分（５７）が、第１の絞り箇所（３４）を有している、請求項５記載の燃料インジェクタ。
【請求項７】
サーボ弁ピストン（３２）が、低圧側の戻し通路（２８）を開閉する第１のシール座（４０）と、第１のハイドロリック室（３８）を第２のハイドロリック（３９）から分離する制御縁部（４１）とを有している、請求項１記載の燃料インジェクタ。
【請求項８】
第１のシール座（４０）が、平面座または円錐座として形成されていて、低圧側に配置された流出制御室（４２）を閉鎖するようになっている、請求項７記載の燃料インジェクタ。
【請求項９】
制御縁部（４１）が、スプールシール縁部（４３）として形成されている、請求項７記載の燃料インジェクタ。
【請求項１０】
サーボ弁（２４）を介して低圧側の戻し通路（２８）に放圧可能な差圧室（６）が、噴射弁部材（１４）に対する、減衰ピストン（５１）を収容した制御室（１２）にハイドロリック的に接続されており、減衰ピストン（５１）が、噴射弁部材（１４）の開放速度を規定する絞り箇所（５２）を有しており、噴射弁部材（１４）を操作するための制御室（１２）が、充填管路（５６）を介して制御室（１２）または増圧器（３）のハイドロリック室（５，６，９）の１つに接続されている、請求項１記載の燃料インジェクタ。
【請求項１１】
サーボ弁（２４）の操作が、制御室（３６）を戻し通路（３１）に接続する切換弁（３０）を介して行われるようになっている、請求項１記載の燃料インジェクタ。
【請求項１２】
サーボ弁ピストン（３２）が、減径されたサーボピストン区分（６５）を有しており、該サーボピストン区分（６５）に、プリロードがかけられた制御スリーブ（６７）が被せられている、請求項１記載の燃料インジェクタ。
【請求項１３】
制御スリーブ（６７）が、サーボ弁ピストン区分（６５）と共にスプール制御縁部（６９）を形成している、請求項１記載の燃料インジェクタ。
【請求項１４】
スプール制御縁部（６９）が、低圧側の戻し通路（２８）に対する接続部を制御するようになっている、請求項１３記載の燃料インジェクタ。
【請求項１５】
サーボ弁ピストン（３２）のサーボ弁ピストン区分（６５）が、第１の切欠き（６３）を有しており、該切欠き（６３）が、スプールシール縁部（４３）を有しており、該スプールシール縁部（４３）が、サーボ弁ハウジング側に形成された制御縁部（４１）と協働するようになっている、請求項１２記載の燃料インジェクタ。
【請求項１６】
制御スリーブ（６７）が、ばねエレメント（６８）を介して負荷されており、該ばねエレメント（６８）が、サーボ弁ハウジング（２５）の１つのハウジング部分（２６）に支持されている、請求項１２記載の燃料インジェクタ。
【請求項１７】
サーボ弁ピストン（３２）のサーボ弁ピストン区分（６５）が、第１のハイドロリック室（３８）と第２のハイドロリック室（３９）との間の第１の切欠き（６３）と、スプールシール部（６９）を形成する第２の切欠き（７０）とを有している、請求項１２記載の燃料インジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
技術分野
燃料を直接噴射式の内燃機関に供給するためには、高圧蓄圧室（コモンレール）を備えたストローク制御式の噴射システムが使用される。この噴射システムの利点は、噴射圧を負荷および回転数に幅広い範囲で適合させることができることにある。エミッションを低減しかつ高い比出力を得るためには、高い噴射圧が必要となる。高圧燃料ポンプの達成可能な圧力レベルは強度理由から制限されており、これによって、燃料噴射システムにおけるさらなる増圧のために、増圧器が燃料インジェクタに使用される。
【０００２】
背景技術
ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０１２３９１３号明細書は、内燃機関に用いられる、燃料高圧源から燃料供給可能な燃料インジェクタを備えた燃料噴射装置を対象としている。燃料インジェクタと燃料高圧源との間には、可動の増圧器ピストンを有する増圧装置が接続されている。増圧器ピストンは、燃料高圧源に接続可能な室を、燃料インジェクタに接続された高圧室から分離している。増圧装置の後方室を燃料で充填するかもしくは後方室の燃料を空にすることによって、高圧室内の燃料圧を変えることができる。燃料インジェクタは、噴射開口を開閉するための可動の閉鎖ピストンを有している。この閉鎖ピストンは閉鎖圧室内に突入しており、これによって、閉鎖方向で閉鎖ピストンに作用する力を得るために、閉鎖ピストンが燃料圧で負荷可能となる。閉鎖圧室と後方室とは、共通の閉鎖圧後方室によって形成される。この場合、この閉鎖圧後方室の部分領域は全て、燃料の交換のために永続的に互いに接続されている。噴射開口に燃料を供給しかつ閉鎖ピストンを、開放方向に作用する力で負荷するための圧力室が設けられている。高圧室は燃料高圧源に接続されており、これによって、高圧室内に、圧力振動を除いて、常に少なくとも燃料高圧源の燃料圧を加えることができる。この場合、圧力室と高圧室とは共通の噴射室によって形成される。この噴射室の部分領域は全て、燃料の交換のために永続的に互いに接続されている。
【０００３】
ドイツ連邦共和国特許出願第１０２２９４１５．１号明細書は、圧力制御式の燃料インジェクタにおけるニードルストローク減衰のための装置に関する。燃料を内燃機関の燃焼室内に噴射するための装置が開示される。この装置は燃料インジェクタを有している。この燃料インジェクタは高圧源を介して、高い圧力下にある燃料で負荷可能である。燃料インジェクタは調量弁を介して操作される。この場合、噴射弁部材は圧力室によって取り囲まれており、噴射弁部材は閉鎖方向に閉鎖力によって負荷可能である。噴射弁部材には、この噴射弁部材と無関係に運動可能な減衰エレメントが対応配置されている。この減衰エレメントは減衰室を仕切っていて、この減衰室を別のハイドロリック室に接続するための少なくとも１つのオーバフロー通路を有している。ドイツ連邦共和国特許出願第１０２２９４１５．１号明細書によれば、燃料インジェクタの制御は３ポート２位置弁によって行われる。これによって、確かに、廉価なかつ構成スペースを節約したインジェクタを形成することができるが、しかし、この弁は増圧器の比較的大きな戻し量を制御しなければならない。
【０００４】
ドイツ連邦共和国特許出願第１０２２９４１５．１号明細書に基づき公知の３ポート２位置弁の構成の代わりに、サーボ弁が使用されてもよい。このサーボ弁はその休止状態でガイド区分で漏れなしに形成されている。このことは、燃料インジェクタの効率に有利な影響を与える。しかし、３ポート２位置弁のサーボ弁ピストンの開放された状態で、３ポート２位置弁の開放方向に向けられた受圧面がシステム圧で負荷されている状況は欠点である。これによって、ハウジング内でのサーボ弁ピストンの運動が極めて誤差に対して敏感となる。さらに、サーボ弁ピストンのゆっくりとした開放速度を達成することができない。これによって、このように形成されたサーボ弁の最小量可能性が制限されている。サーボ弁ピストンの開放された状態では、このサーボ弁ピストンに形成された第２の弁座に不十分な閉鎖力しか生ぜしめられない。これによって、非シール性および高められた摩耗が生ぜしめられ得る。
【０００５】
発明の開示
燃料インジェクタを操作するためのサーボ弁のサーボ弁ピストンの規定された運動を達成するためには、３ポート２位置弁として形成されたサーボ弁が提案される。このサーボ弁は、開放方向に負荷可能なハイドロリック有効面を有している。このハイドロリック有効面は常にシステム圧で負荷されている。このシステム圧は、高圧蓄圧室内に形成された圧力レベルに相当している。この手段によって、サーボ弁ピストンの運動を、サーボ弁における流入絞りもしくは流出絞りの調和によって問題なく調整することができる。サーボ弁ピストンのゆっくり経過する開放運動によって、小さなパイロット噴射量の良好な図示可能性および振動なしの増圧を保証することができる。規定された開放力に基づき、本発明により提案されたサーボ弁ピストンが摩擦影響に対して誤差不感となり、これによって、製造により生ぜしめられる誤差ばらつきと、これに並行して生ぜしめられる噴射量の著しいばらつきとを回避することができる。
【０００６】
さらに、本発明により提案された、３ポート２位置弁として形成されたサーボ弁は休止状態で、ガイド区分に生ぜしめられる漏れ流を有していない。このことは、インジェクタ効率の著しい改善を意味している。これによりサーボ弁ピストンにあり得る小さなガイド長さに基づき、サーボ弁ピストンの僅かな構造長さを可能にすることができる。このことは、サーボ弁を有するインジェクタボディ内の増圧器を備えた燃料インジェクタの全構造高さに有利な影響を与える。すなわち、このように形成された燃料インジェクタのスペース要求が著しく低減される。
【０００７】
サーボ弁のサーボ弁ピストンに形成されたシール座が平面座として形成される場合には、有利には、サーボ弁のハウジングを、複数の部分から成るハウジングとして形成することができる。これによって、構成部材相互の軸線ずれを補償することができる。製造により生ぜしめられる構成部材誤差のこの補償可能性と、シール座を製造するための良好な接近可能性とを、本発明により提案されたサーボ弁の簡単なかつ廉価な製作可能性は確保している。
【０００８】
構成
以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。
【０００９】
図１から、本発明により提案された、増圧器を有する燃料インジェクタを制御するための３ポート２位置サーボ弁の第１の構成を知ることができる。
【００１０】
圧力源１と、この圧力源１に接続された高圧流入管路２とを介して、増圧器３の作業室５が、高い圧力下にある燃料で負荷される。この作業室５は、圧力源１の、高い圧力下にある燃料で永続的に負荷されている。増圧器３は、一体に形成された増圧器ピストン４を有している。この増圧器ピストン４は作業室５を差圧室６（後方室）から分離している。増圧器ピストン４は戻しばね８によって負荷されている。この戻しばね８は、一方では、インジェクタボディ１９内に嵌め込まれた支持ディスク７に支持されていて、他方では、増圧器ピストン４のピンに設けられた当接ディスクに支持されている。さらに、増圧器３は圧縮室９を有している。この圧縮室９はオーバフロー管路１０を介して噴射弁部材１４のための制御室１２に接続されている。差圧室６（後方室）から噴射弁部材１４のための制御室１２へのオーバフロー管路１０内には、第１の絞り箇所１１が収容されている。
【００１１】
噴射弁部材１４のための制御室１２内にはばねエレメント１３が収容されている。このばねエレメント１３は、ニードル状に形成された噴射弁部材１４の一方の端面を負荷する。この噴射弁部材１４は受圧段部を有している。この受圧段部は圧力室１６によって取り囲まれている。この圧力室１６は、増圧器３の圧縮室９から分岐した圧力室流入通路１７を介して、増圧された圧力下にある燃料で負荷される。増圧器３の差圧室６から、逃がし制御管路２１がサーボ弁ハウジング２５の第１のハウジング部分２６に延びている。増圧器ピストン４の、増圧器３の圧縮室９を負荷する端面は符号２０によって示してある。噴射弁部材１４に設けられた受圧段部に基づき、この噴射弁部材１４が圧力室１６の圧力負荷時に開放運動を実施し、これによって、圧力室１６から燃料が環状ギャップに沿って噴射開口２２に流入し、自己着火式の内燃機関の燃焼室２３内に到達する。
【００１２】
噴射弁部材１４を負荷する制御室１２は、第２の絞り箇所１５を介して増圧器３の圧縮室９にハイドロリック的に接続されている。
【００１３】
燃料インジェクタ１８のインジェクタボディ１９の上方にはサーボ弁ハウジング２５が配置されている。このサーボ弁ハウジング２５はサーボ弁２４を収容している。図１に示した構成では、サーボ弁ハウジング２５が２つの部分から形成されていて、第１のハウジング部分２６と第２のハウジング部分２７とを有している。図１に示した構成によるサーボ弁ハウジング２５の２部分の構成は、シール座とスプール縁部とを加工するための良好な接近可能性を許容する。これによって、サーボ弁２４の簡単なかつ廉価な製作可能性が得られる。
【００１４】
増圧器３の作業室５を、高い圧力下にある燃料で負荷する高圧流入管路２から、供給管路２９が弁ハウジング２５に分岐している。供給管路２９は、サーボ弁ハウジング２５の第１のハウジング部分２６の第１のハイドロリック室３８に開口している。この第１のハイドロリック室３８は、貫通通路３３を有するサーボ弁ピストン３２を取り囲んでいる。このサーボ弁ピストン３２の貫通通路３３内には第３の絞り箇所３４が形成されている。貫通通路３３を介して、燃料が第１のハイドロリック室３８からサーボ弁２４の制御室３６内に流入する。この制御室３６の放圧は切換弁３０の操作時に行われる。この切換弁３０の開放時には、制御体積が制御室３６から、流出絞り箇所３７（第４の絞り箇所）を有する戻し通路を介して低圧側の後続の戻し通路３１に接続され、燃料がこの戻し通路３１内に導出可能となる。サーボ弁２４の制御室３６は、サーボ弁ピストン３２の上側における端面３５によって仕切られている。この端面３５はサーボ弁ピストン３２のヘッドにおいて、このサーボ弁ピストン３２の開放方向で有効な環状面と反対の側に位置している。この環状面は、第１のハイドロリック室３８内に形成された圧力で負荷されている。さらに、サーボ弁ピストン３２には、第２のハイドロリック室３９に設けられた第１のシール座４０と、制御縁部４１とが形成されている。第１のシール座４０を介して、低圧側の戻し通路２８が分岐した流出制御室４２への接続部が解放されるかもしくは閉鎖される。図１に示したサーボ弁２４の構成でスプールシール縁部４３として形成された制御縁部４１によって、システム圧下にある第１のハイドロリック室３８が、サーボ弁ピストン３２の鉛直な方向への運動時に第２のハイドロリック室３９に対してシールされる。低圧側に設けられた両戻し通路２８，３１は可能な限りまとめられて、燃料タンクに開口した１つの戻し通路を形成している。
【００１５】
第１のハウジング部分２６内でのサーボ弁ピストン３２の運動を助成するためには、図１に示していないにもかかわらず、ばね力がばねを介してサーボ弁ピストン３２に加えられ得る。図１に示したサーボ弁２４の第１の構成によって、このサーボ弁２４の、極端にコンパクトに形成された構造が可能となる。サーボ弁２４の第１のシール座４０は、図１では、平面座として形成されているものの、円錐座（図２参照）、球面座またはスプール縁部として形成されてもよい。有利には、第１のシール座４０を平面座として形成することによって、複数の部分から形成された弁ボディ２５を使用することができる。平面座として形成された第１のシール座４０によって、場合により製造の際に生ぜしめられる軸線ずれを問題なく補償することができる。さらに、サーボ弁２４の制御室３６に加えられる閉鎖力によって、第１のシール座４０の平面座に極めて高い面圧ひいては良好なシールが得られる。第１のシール座４０はシール縁部またはシール面として形成されていてよい。この場合、シール力は受圧面を介して流出制御室４２に対して調整することができる。これによって、シール面の使用時に面圧の最適な設計が可能となる。これによって、一方では、十分なシール性を実現することができ、他方では、より僅かな摩耗を実現することができる。
【００１６】
図２には、本発明により提案されたサーボ弁の別の構成が示してある。この場合、このサーボ弁の第１のシール座が円錐シール座として形成されている。
【００１７】
図２から、同じく燃料インジェクタ１８を知ることができる。この燃料インジェクタ１８は増圧器３を有している。この増圧器３の作業室５には、圧力源１（コモンレール）を介して高圧管路２を経由して、高い圧力下にある燃料が供給される。図１に示した構成による増圧器３の構成と異なり、図２に示した増圧器３の増圧器ピストン４は複数の部分から形成されている。燃料インジェクタ１８のインジェクタボディ１９内には支持ディスク７が嵌め込まれている。この支持ディスク７は、複数の部分から形成された増圧器ピストン４の上側の部分に対する上側の当接面を成している。増圧器ピストン４の下側の部分は、ハウジング側に支持された戻しばね８によって負荷されている。増圧器３の圧縮室９は増圧器ピストン４の下側の部分の端面２０を介して仕切られる。増圧器３の差圧室６（後方室）から、第１の絞り箇所１１を有するオーバフロー管路１０が分岐している。このオーバフロー管路１０は増圧器３の差圧室６（後方室）を、ニードル状に形成された噴射弁部材１４のストローク運動を制御するための制御室１２に接続している。増圧器３の圧縮室９から圧力室流入通路１７が延びている。この圧力室流入通路１７は、噴射弁部材１４を取り囲む圧力室１６に開口している。噴射弁部材１４は受圧段部を有している。この受圧段部は、ハイドロリック的に有効な面を有している。この面には、圧力室１６内に形成された燃料圧が作用し、噴射弁部材１４を開放し、これによって、燃料が、噴射弁部材１４の開放時に解放する、自己着火式の内燃機関の燃焼室２３に開口した噴射開口２２を介して噴射される。
【００１８】
図１に示した構成と異なり、噴射弁部材１４のための制御室１２内には減衰ピストン５１が収容されている。この減衰ピストン５１は、鉛直方向に延びる通路５３によって貫通されている。この通路５３は、減衰ピストン５１の壁に設けられた第５の絞り箇所５２を介して制御室１２にハイドロリック的に接続されている。減衰ピストン５１に形成された環状面５５は、ハウジング側に支持されたばねエレメント５４によって負荷されている。噴射弁部材１４のための制御室１２から充填管路５６が延びている。この充填管路５６は再充填弁５０を有している。この再充填弁５０は、増圧器３の圧縮室９に対する逆止弁として形成されていてよい。再充填弁５０を有する充填管路５６を介して、増圧器３の圧縮室９が再び燃料で充填される。
【００１９】
図２に示した構成によるサーボ弁２４は弁ボディ２５内に収容されている。サーボ弁２４は制御室３６を有している。この制御室３６は切換弁３０を介して低圧側の第２の戻し通路３１に放圧可能である。制御室３６と切換弁３０との間には流出絞り３７（第４の絞り箇所）が収容されている。サーボ弁２４の弁ボディ２５に設けられた制御室３６と反対の側には、第１のハイドロリック室３８が位置している。この第１のハイドロリック室３８は制御縁部４１によって、ここでは円錐形に形成された第２のハイドロリック室３９から分離されている。この第２のハイドロリック室３９は逃がし制御管路２１を介して増圧器３の差圧室６（後方室）に接続されている。図２に示したサーボ弁２４の構成でも、制御縁部４１がスプールシール縁部４３として形成されている。図１に示したサーボ弁２４の構成と異なり、サーボ弁ピストン３２の第１のシール座４０が円錐座として形成されている。この第１のシール座４０の閉鎖時には、サーボ弁ピストン３２の下方で弁ボディ２５に形成された流出制御室４２がシールされ、これによって、低圧側の第１の戻し通路２８が閉鎖されている。
【００２０】
図１に示したサーボ弁ピストン３２の変化系では、制御室３６の圧力負荷と第１のハイドロリック室３８の圧力負荷とが、増圧器３の作業室５から分岐した供給管路２９を介して平行して行われる。これによって、この供給管路２９を介してシステム圧が、第２の供給管路区分５８を介して負荷されている第１のハイドロリック室３８内に形成されるだけでなく、第３の絞り箇所３４を有する第１の供給管路区分５７を介してサーボ弁２４の制御室３６内にも形成される。第１のハイドロリック室３８内の圧力と制御室３６内の圧力との同一性に基づき、サーボ弁ピストン３２のヘッドに沿ったガイド漏れが排除されている。サーボ弁ピストン３２は弁ボディ２５内に高圧密にガイドされている。休止状態では、サーボ弁ピストン３２のヘッドのガイド領域の内部で両側、すなわち、制御室３６と第１のハイドロリック室３８とにシステム圧が形成され、これによって、低圧側に対する漏れ流は生ぜしめられない。サーボピストン３２の全ての領域、すなわち、制御室３６と、第１のハイドロリック室３８と、第２のハイドロリック室３９と、制御縁部４１とは、第２のハイドロリック室３９に形成された第１のシール座４０を介して、ガイド漏れなしに流出制御室４２ひいては低圧側の第１の戻し通路２８に対してシールされている。
【００２１】
サーボ弁２４を介して制御される、本発明により提案された燃料インジェクタの原理的な作業形式を図１につき説明する。
【００２２】
増圧器３の作業室５は常に圧力源１に接続されていて、常にそこに形成された圧力レベル下にある。増圧器３の圧縮室９は圧力室流入通路１７を介して常に、噴射弁部材１４を取り囲む圧力室１６に接続されている。さらに、増圧器３は差圧室６（後方室）を有している。この差圧室６は、増圧器３を制御するために、システム圧、すなわち、圧力源１に形成された圧力レベルで負荷されるかまたはシステム圧から分離されて低圧側の戻し通路２８に放圧される。作動されていない状態では、増圧器３の差圧室６（後方室）は逃がし制御管路２１と、開放された制御縁部４１と、供給管路２９とを介して蓄圧器１に接続されており、これによって、増圧器の作業室５内の圧力と差圧室６（後方室）内の圧力とが互いに相当しており、増圧器ピストン４が補償されており、増圧は行われない。
【００２３】
増圧器３を作動するためには、差圧室６（後方室）の放圧が行われる。この放圧を生ぜしめるためには、切換弁３０が作動され、すなわち、開放され、サーボ弁２４の制御室３６が低圧側の戻し通路３１に流出絞り箇所３７を介して放圧される。制御室３６内の圧力の低下に基づき、サーボ弁ピストン３２が鉛直方向上向きに運動させられ、第１のハイドロリック室３８内の開放した面４４に作用する押圧力によって運動する。これによって、第１のシール座４０が開放されるのに対して、制御縁部４１は閉鎖される。なぜならば、スプール縁部４３が、弁ボディ２５の、スプール縁部４３と反対の側に位置するハウジング縁部に重なるからである。サーボ弁ピストン３２の貫通通路３３に設けられた絞り箇所３４の設計と、流出絞り３７とによって、開放運動時のサーボ弁ピストン３２の運動速度が任意に調整可能となる。サーボ弁２４のヘッドの下側に設けられた規定された開放した面４４に基づき、サーボ弁ピストン３２に常に、このサーボ弁ピストン３２を開放方向に負荷する押圧力が加えられる。これによって、サーボ弁ピストン３２の正確な運動ひいてはサーボ弁ピストン３２の開放された状態での開放ストッパに対するサーボ弁ピストン３２の安定した静止が生ぜしめられ得る。
【００２４】
サーボ弁ピストン３２がその開放位置に位置している場合には、システム圧、すなわち、蓄圧器１内に形成された圧力レベルからの増圧器３の差圧室６（後方室）の分離が行われる。制御縁部４１の閉鎖時には、差圧室６（後方室）から逃がし制御管路２１を介して第２のハイドロリック室３９への制御量の流出が行われ、開放された第１のシール座４０を介して流出制御室４２への制御量の流出が行われる。この流出制御室４２から、差圧室６（後方室）から逃がし制御された燃料量が低圧側の戻し通路２８内に流出する。
【００２５】
圧縮室９内への増圧器ピストン４の端面２０の進入運動に基づき、圧縮室９内で増圧が行われ、これによって、圧力室流入通路１７を介して、増圧器３の増圧比に相応して、高められた圧力下にある燃料が、噴射弁部材１４を取り囲む圧力室１６に流入する。噴射弁部材１４に圧力室６の領域で形成された受圧段部に基づき、噴射弁部材１４がばね１３の作用に抗して開放し、これによって、燃料インジェクタ１８の燃焼室側の端部に設けられた噴射ノズル２２が開放され、燃料が内燃機関の燃焼室２３内に噴射され得る。噴射弁部材１４の完全な開放時には、制御室１２と増圧器３の圧縮室９との間の第２の絞り箇所１５が閉鎖され、これによって、噴射過程の間に損失流は生ぜしめられない。
【００２６】
噴射過程を終了するためには、切換弁３０の再度の操作が行われ、この切換弁３０がその閉鎖位置に移動させられ、これによって、制御室３６内に貫通通路３３と、第１のハイドロリック室３８と、この第１のハイドロリック室３８に開口した供給管路２９とを介して、蓄圧器１内に形成されたシステム圧が形成される。制御室３６内に形成された押圧力によって、サーボ弁ピストン３２が下向きでその出発位置に運動させられる。この場合、第１のシール座４０が低圧側の戻し通路２８に対して閉鎖され、制御縁部４１が開放される。制御室３６内に形成された圧力が作用する端面３５は、第１のハイドロリック室３８内の開放した受圧面４４よりも大きく寸法設定されているので、閉鎖位置へのサーボ弁ピストン３２の、迅速に経過する規定された閉鎖運動が達成される。サーボ弁ピストン３２のストローク運動の助成のためには、付加的なばねが第１のハウジング部分２６内に配置されてもよい。
【００２７】
増圧器の差圧室６（後方室）および噴射弁部材１４を制御する制御室１２では、いま、蓄圧器１内に形成された圧力レベルへの圧力形成が、高圧蓄圧器１の高圧流入管路２から分岐した供給管路２９と、開放された制御縁部４１と、第２のハイドロリック室３９と、差圧室６（後方室）に開口した逃がし制御管路２１とを介して行われる。そこから、第１の絞り箇所１１を有するオーバフロー管路１０を介して制御室１２に圧力形成が行われる。
【００２８】
同時に増圧器の差圧室６（後方室）内の圧力形成時には、圧縮室９の再充填が、噴射弁部材１４を操作するための制御室１２から分岐した管路を介して行われる。この管路内には、第２の絞り箇所１５が形成されている。
【００２９】
第１のシール座４０は、高い面圧を可能にする平面座としてだけでなく、円錐座（図２参照）、球面座またはスプール縁部として形成されてもよい。図１に示した、第１のシール座４０としての平面座を介して、場合により製造の際に生ぜしめられる軸線ずれを補償することができる。制御室３６内に形成された高い圧力レベルを介して、十分な閉鎖力の形成が行われ、これによって、第１のシール座４０でその閉鎖位置に高い面圧が形成され、これによって、良好なシール作用が保証され続ける。
【００３０】
図２に示した、噴射弁部材１４を負荷する減衰ピストン５１を使用した構成によって、ニードル状に形成可能な噴射弁部材１４の開放速度の低下を得ることができる。減衰ピストン５１の減衰特性は、この減衰ピストン５１を負荷するばねエレメント５４の寸法設定と、減衰ピストン５１の壁に形成された絞りエレメント５２の寸法設定とによって調整することができる。図２に示した構成によれば、増圧器３の圧縮室９の再充填が、図１に示した構成のように第２の絞り箇所１５を介してではなく、噴射弁部材１４の制御室１２から分岐した充填管路５６を介して行われる。この充填管路５６内には、逆止弁として形成された再充填弁５０が収容されている。
【００３１】
本発明により提案された３ポート２位置サーボ弁２４は、増圧器３全体を制御するために使用することができる。この増圧器３はその差圧室６（後方室）の圧力変化を介して制御される。
【００３２】
図３から、制御スリーブが被せられたサーボ弁ピストンを備えた３ポート２位置サーボ弁の構成を知ることができる。
【００３３】
図３に示した、増圧器３を備えた燃料インジェクタ１８の構成は、高圧源１と高圧流入通路２とを介して、高い圧力下にある燃料で負荷される。高圧管路２を介して、増圧器３の作業室５がシステム圧で充填される。この作業室５内には戻しばね８が収容されている。この戻しばね８は、一方で支持ディスク７に支持されている。他方では、戻しばね８に増圧器ピストン４の当接面を介してプリロードがかけられている。この増圧器ピストン４は作業室５を差圧室６から分離している。増圧器ピストン４の端面２０は圧縮室９を仕切っている。この圧縮室９から、増圧器３の作動時に圧力室流入通路１７を介して圧力室１６が、高い圧力下にある燃料で負荷される。
【００３４】
図３に示した燃料インジェクタ１８の構成は制御室１２を有している。この制御室１２は制御室スリーブ６２によって仕切られている。この制御室スリーブ６２にはばね１３を介してプリロードがかけられている。この場合、このばね１３は噴射弁部材１４のつばに支持されている。この噴射弁部材１４には、つばの下方に、研削加工部として形成された流入面６４が形成されている。この流入面６４を介して、燃料が圧力室から噴射開口２２に流入する。この噴射開口２２は、自己着火式の内燃機関の燃焼室２３に開口している。燃料インジェクタ１８の制御室１２は、一方では、圧力室流入通路１７から分岐した第１の絞り箇所１１を介して燃料で負荷される。制御室１２の放圧は第２の絞り箇所１５を介して切換弁６０の操作時に行われる。この切換弁６０が操作されると、逃がし制御量が第２の絞り箇所１５を介してインジェクタ戻し通路６１内に導出される。
【００３５】
図３に示した構成による増圧器３はサーボ弁２４を介して操作される。このサーボ弁２４は弁ピストン３２を有している。この弁ピストン３２はサーボ弁ピストン区分６５を有している。サーボ弁ピストン３２，６５は制御室３６の圧力負荷もしくは放圧を介して制御される。圧力側では、サーボ弁２４の制御室３６が、絞り箇所３４を収容した第１の供給管路区分５７を介して、高い圧力下にある燃料で負荷される。サーボ弁２４の制御室３６の放圧は切換弁３０の操作を介して行われる。この切換弁３０の操作時には、逃がし制御体積が、サーボ弁２４の、放圧された制御室３６から流出絞り３７（第４の絞り箇所）を介して、低圧側に設けられた戻し通路３１内に流出する。
【００３６】
サーボ弁２４はハウジング２５を有している。このハウジング２５は複数のハウジング部分２６，２７を有している。
【００３７】
サーボ弁ピストン３２，６５は第１のハイドロリック室３８と第２のハイドロリック室３９とによって取り囲まれている。第１のハイドロリック室３８は、高圧管路２から分岐した供給管路２９を介して、高い圧力下にある燃料で負荷される。第２のハイドロリック室３９には逃がし制御管路２１が開口している。この逃がし制御管路２１を介して、増圧器３の差圧室６（後方室）の放圧が行われる。
【００３８】
さらに、サーボ弁ピストン３２はハイドロリック面４４を有している。このハイドロリック面４４には、サーボ弁ピストン３２を開放位置に運動させる押圧力がサーボ弁２４の制御室３６の放圧時に作用する。サーボ弁ピストン区分６５には第１の切欠き６３が形成されている。この第１の切欠き６３はスプールシール縁部４３を有している。第１の切欠き６３のスプールシール縁部４３は、第１のハウジング部分２６に形成された制御縁部４１と協働する。サーボ弁ピストン区分６５には制御スリーブ６７が被せられている。この制御スリーブ６７には制御スリーブばね６８によってプリロードがかけられている。この制御スリーブばね６８自体はサーボ弁ハウジング２５の第１のハウジング部分２６に支持されている。制御スリーブ２６はスリーブ切欠き７１を有している。図３に示した構成による第１のシール座４０は平面座として提供されていて、第２のハイドロリック室３９を低圧側の戻し通路２８に対してシールしている。図３に示した、サーボ弁２４を介して制御される、増圧器３を備えた燃料インジェクタ１８の構成の機能形式は以下の通りである。
【００３９】
出発状態では、サーボ弁２４の制御室３６内にシステム圧が形成されている。このシステム圧は、切換弁３０の閉鎖時に制御室３６内に第３の絞り箇所３４を介して形成される。サーボ弁ピストン３２の端面３５に作用しかつ開放方向で有効なハイドロリック面４４を介してサーボ弁ピストン３２に加えられる開放押圧力よりも大きい、サーボ弁ピストン３２の制御室３６の内部の押圧力によって、サーボ弁ピストン３２がその下側の位置に移動させられる。この位置では、制御縁部４１と、サーボ弁ピストン区分６５に設けられたスプールシール縁部４３とが開放している。これに対して、サーボ弁ピストン区分６５に設けられたスプールシール部６９は閉鎖されている。さらに、第１のシール座４０は逃がし制御室４２（低圧室）に対して、閉鎖された位置に位置している。第２のハイドロリック室３９は第１のシール座４０によって逃がし制御室４２（低圧室）に対してシールされているので、サーボ弁ピストン３２，６５の閉鎖時には漏れ流が低圧側の戻し通路２８内に生ぜしめられない。これによって、より僅かな要求が、サーボ弁ピストン区分６５に被せられた制御スリーブ６７のガイド漏れ（ガイド長さおよび遊び）に課せられ得る。
【００４０】
第１のシール座４０は種々異なる形式で形成されてよい。図３に示した、平面座としての第１のシール座４０の構成のほかに、この第１のシール座４０が、図２に示した構成により、円錐座または球面座として形成されてもよい。図３に示した、平面座としての第１のシール座４０の構成は、複数の部分から形成されたサーボ弁ハウジング２５に相俟って特に有利である。複数の部分から成る弁ボディ、たとえばハウジング部分２６，２７，６６によって、第１のシール座４０の弁座の簡単な製造を達成することができる。図３に示した平面座によって、弁ボディ相互の、場合により生ぜしめられる軸線ずれが補償される。さらに、図３に示した構成は、制御室３６内に形成された燃料圧によって第１のシール座４０に加えられる大きな閉鎖押圧力を有している。これによって、第１のシール座４０に高い面圧ひいては優れたシール作用が生ぜしめられる。
【００４１】
サーボ弁２４の休止状態では、増圧器３の差圧室（後方室）６が、サーボ弁ピストン６５に設けられた第１の切欠き６３と、第１のハイドロリック室３８とを介してシステム圧で負荷されており、増圧器３は、第２のハイドロリック室３９の間のハイドロリック的な接続に基づき、逃がし制御管路２１を差圧室に接続され続ける。差圧室６内のかつ作業室５内の同じ圧力レベルに基づき、増圧器３は作動されていない。切換弁３０の制御時には、サーボ弁２４の制御室３６の放圧が行われる。これによって、サーボ弁ピストン３２，６５が開放する。第１のハイドロリック室３８を介してハイドロリック面４４に作用する開放力に基づき、サーボ弁ピストン３２の正確な開放が行われる。この開放時には、まず、第１のシール座４０が開放され、スプールシール縁部４３が制御縁部４１と重ねられる。制御スリーブ６７が、いま、第２のハイドロリック室３９内のハイドロリック的な押圧力によって第３のハウジング部分６６に当て付けられる。これによって、高圧密な接続部が達成される。その後初めて、サーボ弁ピストン区分６５がスリーブ切欠き７１を解放した場合にスプールシール部６９の開放が行われる。これによって、第１のハイドロリック室３８から戻し通路への短絡漏れ流は生ぜしめられない。増圧器３の差圧室６（後方室）は、いま、第２のハイドロリック室３９と、スプールシール部６９と、第１のシール座４０と、逃がし制御室４２（低圧室）とを介して低圧側の戻し通路２８に接続されており、したがって、増圧器３が作動する。
【００４２】
これに対して、切換弁３０が再び閉鎖されると、サーボ弁ピストン３２，６５が、閉鎖方向に作用する制御室３６内のハイドロリック的な押圧力によって出発位置に運動させられる。ハイドロリック的な閉鎖力によって、正確に規定された閉鎖運動がサーボ弁ピストン３２，６５の全領域にわたって保証される。付加的には、閉鎖運動を助成するために、ばね力が設けられてよい。サーボ弁ピストン３２，６５の閉鎖時には、まず、スプールシール部６９の閉鎖が行われる。これによって、増圧器３の差圧室６（後方室）が低圧側の戻し通路２８から分離される。さらなる閉鎖ストローク後ひいては遅れ時間ｔ１後に初めて、制御縁部４１の開放が行われ、これによって、増圧器３は完全に作動されていない。次いで、第１のシール座４０が閉鎖される。
【００４３】
スプールシール部６９の閉鎖と、制御縁部４１もしくはスプールシール縁部４３の開放との間の遅れ時間ｔ１によって、メイン噴射後、さらに短い時間の間、噴射弁部材１４における圧力クッションが維持され続ける。この圧力クッションは、ポスト噴射のために高い圧力下で使用することができる。この切換順序により、スプールシール部６９と制御縁部４１，４３とにおける開放横断面の重畳が回避される。
【００４４】
図４から、サーボ弁の、伸ばされて形成されたサーボ弁ピストンを備えた構成を知ることができる。図３に示した、サーボ弁２４を介して制御される燃料インジェクタ１８の上述した構成と異なり、サーボ弁ピストン３２は、伸ばされて形成されたサーボ弁ピストン区分６５を有している。この構成によれば、このサーボ弁ピストン区分６５の、逃がし制御室４２（低圧室）に近い方の端部に第２の切欠き７０が形成されている。サーボ弁ピストン区分６５の周面には、２つまたはそれ以上の切欠き７０が形成されてよい。この構成によれば、スプールシール部６９が直接サーボ弁ハウジング２５の第１のハウジング部分２６に組み込まれている。この構成によれば、サーボ弁ピストン区分６５に設けられた、図３に示した制御スリーブ６７を省略することができる。
【００４５】
図４に示した構成の機能形式は、図３に関連して示した燃料インジェクタ１８の構成の機能形式と同一である。
【００４６】
図４によれば、サーボ弁ピストン区分６５の、逃がし制御室４２（低圧室）に近い方の端面に平面座が形成されている。
【００４７】
図１〜図４に示した、サーボ弁ハウジング２５に設けられた第１のシール座４０を備えた構成のほかに、サーボ弁２４は純粋なスプール・スプール弁として形成されてもよい。この場合、漏れ流を燃料インジェクタ１８の休止状態で小さく保つために、スプールシール部６９における十分な重なり長さが懸念されなければならない。３ポート２位置弁としての前述した機能形式のほかに、サーボ弁２４は４ポート２位置弁として形成されてもよい。この４ポート２位置弁では、逆止弁の機能がスプール弁に組込み可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】ガイド漏れなしのサーボ弁ピストンを備えた、３ポート２位置弁として形成されたサーボ弁の第１の構成を示す図である。
【図２】円錐シール座として形成された第１の座と、スプールシール部として形成された別の座とを備えた３ポート２位置サーボ弁のサーボ弁ピストンの別の構成を示す図である。
【図３】制御スリーブが被せられたサーボ弁ピストンを備えた３ポート２位置サーボ弁の構成を示す図である。
【図４】伸ばされたサーボ弁ピストンを備えた３ポート２位置サーボ弁の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  圧力源、  ２  高圧流入管路、  ３  増圧器、  ４  増圧器ピストン、  ５  作業室、  ６  差圧室、  ７  支持ディスク、  ８  戻しばね、  ９  圧縮室、  １０  オーバフロー管路、  １１  絞り箇所、  １２  制御室、  １３  ばねエレメント、  １４  噴射弁部材、  １５  絞り箇所、  １６  圧力室、  １７  圧力室流入通路、  １８  燃料インジェクタ、  １９  インジェクタボディ、  ２０  端面、  ２１  逃がし制御管路、  ２２  噴射開口、  ２３  燃焼室、  ２４  サーボ弁、  ２５  サーボ弁ハウジング、  ２６  ハウジング部分、  ２７  ハウジング部分、  ２８  戻し通路、  ２９  供給管路、  ３０  切換弁、  ３１  戻し通路、  ３２  サーボ弁ピストン、  ３３  貫通通路、  ３４  絞り箇所、  ３５  端面、  ３６  制御室、  ３７  流出絞り、  ３８  ハイドロリック室、  ３９  ハイドロリック室、  ４０  シール座、  ４１  制御縁部、  ４２  流出制御室、  ４３  スプールシール縁部、  ４４  面、  ５０  再充填弁、  ５１  減衰ピストン、  ５２  絞り箇所、  ５３  通路、  ５４  ばねエレメント、  ５５  環状面、  ５６  充填管路、  ５７  供給管路区分、  ５８  供給管路区分、  ６０  切換弁、  ６１  インジェクタ戻し通路、  ６２  制御室スリーブ、  ６３  切欠き、  ６４  流入面、  ６５  サーボ弁ピストン区分、  ６６  ハウジング部分、  ６７  制御スリーブ、  ６８  制御スリーブばね、  ６９  スプールシール部、  ７０  切欠き、  ７１  スリーブ切欠き
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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2006522254.tif 000008
2006522254.tif 000009
2006522254.tif 000010
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