(57)【要約】本発明は、内燃機関用の噴射ノズルであって、少なくとも１つの第１の噴射孔（３）と少なくとも１つの第２の噴射孔（４）とを有するノズル本体（２）が設けられていて、該ノズル本体（２）の第１のニードルガイド（６）内を案内されていて中空ニードルとして形成されている第１のノズルニードル（７）が設けられていて、該第１のノズルニードル（７）に対して同軸的に配置された第２のノズルニードル（９）が設けられており、第１のノズルニードル（７）によって、少なくとも１つの第１の噴射孔（３）を通る燃料の噴射が制御可能であり、かつ第２のノズルニードル（９）によって、少なくとも１つの第２の噴射孔（４）を通る燃料の噴射が制御可能であ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第２のノズルニードル（９）の制御を簡単化するために、本発明の構成では、第１のノズルニードル（７）に第１の連行輪郭（１９）が形成されていて、該連行輪郭（１９）が第１のノズルニードル（７）の開放時に所定の前行程（７４）の後で、第２のノズルニードル（９）に形成された第２の連行輪郭（２０）と共働し、前行程（２４）を超えた第１のノズルニードル（７）の開放運動時に第２のノズルニードル（９）を開放のために連行するようになっている。
2006527332.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関用の噴射ノズルであって、
少なくとも１つの第１の噴射孔（３）と少なくとも１つの第２の噴射孔（４）とを有するノズル本体（２）が設けられていて、
該ノズル本体（２）の第１のニードルガイド（６）内を案内されていて中空ニードルとして形成されている第１のノズルニードル（７）が設けられていて、
該第１のノズルニードル（７）に対して同軸的に配置された第２のノズルニードル（９）が設けられており、
第１のノズルニードル（７）によって、少なくとも１つの第１の噴射孔（３）を通る燃料の噴射が制御可能であり、
かつ第２のノズルニードル（９）によって、少なくとも１つの第２の噴射孔（４）を通る燃料の噴射が制御可能である形式のものにおいて、
第１のノズルニードル（７）に第１の連行輪郭（１９）が形成されていて、該連行輪郭（１９）が第１のノズルニードル（７）の開放時に所定の前行程（７４）の後で、第２のノズルニードル（９）に形成された第２の連行輪郭（２０）と共働し、前行程（２４）を超えた第１のノズルニードル（７）の開放運動時に第２のノズルニードル（９）を開放のために連行するようになっていることを特徴とする、内燃機関用の噴射ノズル。
【請求項２】
連行輪郭（１９,２０）が、第１の漏れ室（４５）内において互いに共働する、請求項１記載の噴射ノズル。
【請求項３】
第２のノズルニードル（９）が受圧段を有していない、請求項１又は２記載の噴射ノズル。
【請求項４】
第１のノズルニードル（７）を駆動するために伝達ピストン（２８）が設けられていて、該伝津ピストン（２８）が補償室（３０）内に、圧力負荷時に閉鎖方向において有効な第１の面（２８）を有し、かつ第１の制御室（３４）内に、圧力負荷時に開放方向において有効な第２の面（３３）を有しており、
補償室（３０）が供給管路（２５）と連通していて、該供給管路（２５）が噴射孔（３,４）に圧力下にある燃料を供給し、
かつ第１の制御室（３４）が第２の制御室（３６）と連通していて、該第２の制御室（３６）内にアクチュエータピストン（３８）が第３の面（３７）を有している、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】
伝達ピストン（２８）が第１のノズルニードル（７）と共に、一緒に行程運動可能な１つのユニットを形成しており、
第１の連行輪郭（１９）が伝達ピストン（２８）に形成している、請求項４記載の噴射ノズル。
【請求項６】
第１のノズルニードル（７）を駆動するために、伝達ピストン（５１）が設けられていて、該伝達ピストン（５１）が第１の伝達室（５３）内に、圧力負荷時に閉鎖方向において有効な第１の面（５２）を有していて、第２の漏れ室（５５）内において第１のばね（５４）によって開放方向に予負荷されている、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７】
伝達ピストン（５１）が少なくとも１つの孔（５７）を有していて、該孔（５７）を通して第２の漏れ室（５５）が第１の漏れ室（４５）と連通している、請求項６記載の噴射ノズル。
【請求項８】
制御ピストン（６１）が設けられていて、該制御ピストン（６１）が制御室（６３）内に前行程面（６２）を有し、かつ第２の伝達室（５９）内に戻し行程面（６０）を有しており、
制御室（６３）が、噴射孔（３,４）に高圧下にある燃料を供給する供給管路（２５）と連通しており、
戻し行程面（６０）と前行程面（６２）とが制御ピストン（６１）の互いに反対の側に配置されており、
制御ピストン（６１）が制御室（６３）を第２の伝達室（５９）から切り離しており、
第１の伝達室（５３）が第２の伝達室（５９）と連通している、請求項６又は７記載の噴射ノズル。
【請求項９】
制御室（６３）が絞り路（６６）を介して第２の伝達室（５９）と連通している、請求項６から８までのいずれか１項記載の噴射ノズル。
【請求項１０】
第１のノズルニードル（７）を駆動するために伝達ピストン（６８）が設けられていて、該伝達ピストン（６８）が制御室（７０）内に、圧力負荷時に閉鎖方向において有効な第１の面（６９）を有しており、
制御ピストン（７２）が設けられており、該制御ピストン（７２）が制御室（７０）内に制御面（７５）を有していて、アクチュエータ（７４）を用いて制御室（７０）内における容積を増大させるために駆動可能である、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１１】
制御ピストン（７２）が同軸的に伝達ピストン（６８）内において案内されている、請求項１０記載の噴射ノズル。
【請求項１２】
制御室（７０）が充填室（７８）から燃料を供給され、該充填室（７８）が、噴射孔（３,４）に高圧下の燃料を供給する供給管路（２５）と連通しており、
制御室（７０）が絞り路（８１）を介して充填室（７８）と連通している、請求項１０又は１１記載の噴射ノズル。
【請求項１３】
第２のノズルニードル（９）が第２のばね（５０）によって閉鎖方向に予負荷されていて、該第２のばね（５０）が一端で第２のノズルニードル（９）に支持され、かつ他端で制御ピストン（７２）の、制御面（７５）とは反対側の支持面（８５）に支持されている、請求項１０から１２までのいずれか１項記載の噴射ノズル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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用の噴射ノズルに関する。
【０００２】
このような形式の噴射ノズルは例えばドイツ連邦共和国特許公開第１００５８１５３号明細書に基づいて公知であり、ノズル本体を有していて、このノズル本体に、少なくとも１つの第１の噴射孔と少なくとも１つの第２の噴射孔とが形成されている。ノズル本体の第１のニードルガイドにおいては、中空ニードルとして形成された第１のノズルニードルが案内されており、この第１のノズルニードルによって、少なくとも１つの第１の噴射孔を通した燃料の噴射が制御可能である。第１のノズルニードル内には同軸的に第２のノズルニードルが配置されており、この第２のノズルニードルによって、少なくとも１つの第２の噴射孔を通した燃料の噴射が制御可能である。公知の噴射ノズルでは第２のノズルニードルが駆動ピストンと駆動結合されており、この駆動ピストンは制御室内に、圧力負荷時に閉鎖方向において有効な制御面を有している。第２のノズルニードルは受圧段を有しており、つまり第２のノズルニードルとノズル本体との間に形成された第２の弁座の横断面は、第２のノズルニードルを案内するために第１のノズルニードル内に形成された第２のニードルガイドの横断面よりも小さい。第１のノズルニードルの開放時に、第２のノズルニードルの受圧段は圧力負荷され、この際に第２のノズルニードルの受圧段は開放方向において作用する。第１のノズルニードルの開放時に付加的に第２のノズルニードルをも開放したい場合には、制御室において圧力が降下され、その結果第２のノズルニードルの受圧段において開放力が優位を占める。第２のノズルニードルを操作するために必要な手間もしくはコストはこの場合比較的大きい。
【０００３】
発明の利点
請求項１の特徴部に記載のように構成された本発明による噴射ノズルは、公知のものに対して次のような利点を有している。すなわち本発明による噴射ノズルでは、第２のノズルニードルを操作するために、別体の制御室の中における圧力をコントロールする必要がない。本発明は次のような思想、すなわち第２のノズルニードルを操作するために機械式の連行体を設け、この連行体が第１のノズルニードルの行程運動を、第１のノズルニードルの所定の前行程の後で第２のノズルニードルの行程運動と連結させる、という思想に基づいている。従って本発明では第２のノズルニードルの開放は、第１のノズルニードルの開放行程に関連して制御される。第１のノズルニードルの開放時に第２のノズルニードルは、第１のノズルニードルの開放行程が所定の前行程を終えるまで、閉鎖されたままである。この前行程の後で第１のノズルニードルは第２のノズルニードルを連行することができ、これによって第２のノズルニードルもまた開放される。第１のノズルニードルの開放行程は汎用の形式で相応なアクチュエータ、特にピエゾアクチュエータを用いて制御することができる。この場合開放時間及び、第１のノズルニードルの開放時期と第２のノズルニードルの開放時期との間の間隔は、ほとんど任意に変化可能である。従ってただ１つのアクチュエータを用いて両方のノズルニードルを、制御して、相前後させて開放することができる。第２のノズルニードルの制御を実現するための手間もしくはコストは、これにより著しく節減される。
【０００４】
本発明の特に有利な構成では、第２のノズルニードルは、該第２のノズルニードルが受圧段を有していないように、構成されている。このような構造形式では、第２のノズルニードルのシール座における横断面は、第２のノズルニードルのために設けられた第２のニードルガイドの横断面に相当している。このように構成されていると、第２のノズルニードルにおいて開放方向において有効な圧力は第１のノズルニードルの開放時に変化しない。さらに第１のノズルニードルの開放時に、第２のノズルニードルの、噴射孔に向けられた端部においては、開放方向において有効な（液圧による）圧力は生じない。このような構造形式によって、噴射ノズルのための簡単化された構造が助成される。
【０００５】
本発明による噴射ノズルの別の構成では、第２のノズルニードルの、噴射孔から離れている端部が、第１の漏れ室内に配置されていて、第２のノズルニードルが第２のばねによって閉鎖方向において予負荷されている。漏れ室は通常ほぼ無圧であり、その結果第２のノズルニードルにはほぼ第２のばねだけが閉鎖方向において作用する。このように構成されていると、特に、第２のノズルニードルに受圧段が設けられていない構成との関連において、第２のノズルニードルを比較的小さな力によって開閉することができる。このことは機械式の連結部が設けられている場合に特に有利であり、それというのは、このように構成されていると、摩耗の発生を減じることができるからである。
【０００６】
別の有利な構成では、前行程の終了時に両ノズルニードルの間における所望の機械式の強制連結を生ぜしめる連行輪郭が、ノズルニードルに形成されており、該連行輪郭が、第１の漏れ室内において互いに共働するように配置されている。従って連行輪郭の周囲には比較的小さな周囲圧しか存在せず、このことは連行輪郭の整然とした機能を助成する。
【０００７】
本発明による噴射ノズルの別の重要な特徴及び利点は、その他の請求項、図面及び以下に述べる実施例に記載されている。
【０００８】
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を説明する。なお、それぞれの実施例において、同一部材又は同様なもしくは機能的に同じ部材に対しては、同一符号が用いられている。
【０００９】
図１は、本発明による噴射ノズルの第１実施例を示す縦断面図であり、
図２は、本発明による噴射ノズルの第２実施例を示す縦断面図であり、
図３は、本発明による噴射ノズルの第３実施例を示す縦断面図である。
【００１０】
実施例の記載
図１に示されているように、本発明による噴射ノズル１はノズル本体２を有している。このノズル本体２は、少なくとも１つの第１の噴射孔３と少なくとも１つの第２の噴射孔４とを備えて構成され、これらの噴射孔３,４は、他の部分が図示されていない内燃機関の燃焼室又は前混合室５に開口している。通常は複数の第１の噴射孔３及び／又は複数の第２の噴射孔４が設けられている。
【００１１】
ノズル本体２は第１のニードルガイド６を有しており、このニードルガイド６内においては第１のノズルニードル７が、行程運動に支承されている。第１のノズルニードル７は中空ニードルとして形成されていて、第２のニードルガイド８を有しており、この第２のニードルガイド８内においては、第２のノズルニードル９が行程運動可能に支承されている。第２のノズルニードル９はこの場合第１のノズルニードル７に対して同軸的に配置されている。
【００１２】
噴射孔３,４に向けられた第１のニードル先端１０と、噴射孔３,４を有するノズル先端１１との間には、リング状の第１のシール座１２が形成されており、この第１のシール座１２は第１の噴射孔３の上流側に配置されている。第１のシール座１２における横断面１３は、第１のニードルガイド６の横断面１４よりも小さいので、第１のノズルニードル７は受圧段を有している。それぞれの横断面１３,１４は図面では矢印で象徴的に示されている。
【００１３】
さらに第２のノズルニードル９の、噴射孔３,４に向けられた第２のニードル先端１５と、ノズル先端１１との間には、第２のシール座１６が形成されており、この第２のシール座１６は少なくとも１つの第１の噴射孔３と少なくとも１つの第２の噴射孔４との間に配置されている。第１のノズルニードル７とは異なり、第２のノズルニードル９は図示の実施例では受圧段を有しておらず、つまり第２のシール座１６の横断面１７は第２のニードルガイド８の横断面１８と同じ大きさである。
【００１４】
シール座１２,１６の選択された位置決めによって、第１のノズルニードル７を用いて少なくとも１つの第１の噴射孔３が制御可能であり、かつ第２のノズルニードル９を用いて少なくとも１つの第２の噴射孔４が制御可能である。
【００１５】
本発明によれば第１のノズルニードル７に、適宜な輪郭を有する連行体である第１の連行輪郭１９が形成されていて、この第１の連行輪郭１９は図示の実施例ではリング段の形で形成されている。第２のノズルニードル９には、第１の連行輪郭１９に対応して、同様に適宜な輪郭を有する連行体である第２の連行輪郭２０が形成されている。この第２の連行輪郭２０もまた、相応に構成されたリング段によって形成されていることができる。図示の実施形態では第２の連行輪郭２０を形成するために、半径方向に突出した少なくとも２つのウェブ２１が設けられており、これらのウェブ２１は第２のノズルニードル９の、第２のニードル先端１５とは反対側の端部２３に設けられた横孔２２に挿入されている。基本的には、連行輪郭１９,２０を構成するために適した他の構造も存在する。
【００１６】
図１に示された出発状態において両ノズルニードル７,９は閉鎖されている。連行輪郭１９,２０は次のように配置されている。すなわちこの場合両ノズルニードル７,９の閉鎖位置において行程方向で両連行体１９,２０の間には間隔２４が形成されている。この間隔２４は以下において前行程（Vorhub）２４とも呼ばれる。
【００１７】
ノズル本体２はさらに供給管路２５を有しており、この供給管路２５は、高圧下にある燃料を噴射孔３,４に供給するために働く。供給管路２５は通常、相応な高圧ポンプによって燃料を供給される高圧集合室（図示せず）から延びている（いわゆるコモンレール原理）。そして供給管路２５はノズル本体２内においてノズル室２６に通じ、このノズル室２６から噴射ノズル３,４にはリング室２７を介して燃料が供給される。
【００１８】
ノズル本体２内にはさらに伝達ピストン２８が行程運動可能に支承されている。この伝達ピストン２８は汎用の形式で、第１のノズルニードル７の１構成部分であり、つまり伝達ピストン２８は、行程方向における引張り力及び押圧力を伝達するために、少なくとも第１のノズルニードル７と連結されている。伝達ピストン２８は、補償室３０内に配置された第１の面２９を有しており、この第１の面２９は、補償室３０内における圧力にさらされている。補償室３０は孔３１を介して供給管路２５と連通しており、その結果補償室３０内には通常のように燃料高圧が存在している。補償室３０の領域にはさらに第１のばね３２が配置されており、この第１のばね３２は一方でノズル本体２に支持され、かつ他方では伝達ピストン２８に支持されており、そして第１のばね３２は伝達ピストン２８を、ひいては第１のノズルニードル７をその閉鎖方向において予負荷している。第１の面２９は第１のノズル先端１０とは反対側に位置しているので、第１の面２９は圧力負荷時に第１のノズルニードル７の閉鎖方向において作用する。
【００１９】
伝達ピストン２８は第１のノズルニードル７と堅固に結合されていなくてもよい。それというのは、第１のノズルニードル７の受圧段と第１のばね３２の予負荷力及び補償室３０における圧力とは、互いに逆向きに作用しているので、互いが直接結合されていなくても、伝達ピストン２８と第１のノズルニードル７とは分離箇所４９において軸方向に互いに軸方向で接触していることができるからである。さらに第１のノズルニードル７と伝達ピストン２８とは、両構成部材７,２８が一緒にもしくは同期的に行程運動する１つの機能ユニットを形成している。
【００２０】
伝達ピストン２８にはさらに第２の面３３が形成されており、この第２の面３３は第１の制御室３４内に配置されていて、この制御室３４において圧力負荷される。第２の面３３は第１のノズル先端１０に向けられているので、第２の面３３は圧力負荷時に第１のノズルニードル７の開放方向において作用する。第１の制御室３４は制御通路３５を介して第２の制御室３６と連通している。この第２の制御室３６内には第３の面３７が配置されていて、圧力負荷されている。この第３の面３７はアクチュエータピストン３８に形成されており、このアクチュエータピストン３８は、特にピエゾアクチュエータとして形成することができるアクチュエータ（図示せず）と、駆動結合されている。
【００２１】
第２の制御室３６は供給通路３９を介して供給管路２５と接続されており、供給通路３９内には供給弁４０が配置されている。この供給弁４０は例えば、第２の制御室３６に向かって開放しかつ供給管路２５に向かっては遮断する逆止弁として形成されていてもよい。
【００２２】
アクチュエータピストン３８と伝達ピストン２８との間においては、作用する力のための伝達比を形成することができる。伝達比は、第２の面３３に対する第３の面３７の関係から生ぜしめられる。図示の実施例では第３の面３７がアクチュエータピストン３８の横断面４１に相当しているのに対して、第２の面３３は、第１のノズルニードル７の、第１のノズル先端１０とは反対側の端部４３における伝達ピストン２８の横断面４２から、第２の面３３の領域において端部４３に接続する区分における伝達ピストン２８の横断面４４を引いた値によって、生ぜしめられる。
【００２３】
既に上において述べたように、伝達ピストン２８は第１のノズルニードル７と共に、一緒に行程運動可能なユニットを形成している。図示の実施形態では第１のノズルニードル７の第１の連行輪郭１９は伝達ピストン２８に形成されている。第２のノズルニードル９の、第２のノズル先端１５とは反対側の端部２３は、有利には第１の漏れ室４５内に配置されている。第１の漏れ室４５は漏れ管路４６を介してほぼ無圧のリザーバと接続されている。行程方向においてノズル室２６と第１の制御室３４との間には、第２の漏れ室４７が配置されており、この第２の漏れ室４７は少なくとも１つの孔４８を介して第１の漏れ室４５と連通している。この第２の漏れ室４７において、第１のノズルニードル７の外周部と第１のニードルガイド６との間に生じる漏れは、排出されることができる。
【００２４】
第２のノズルニードル９は第２のばね５０を用いて閉鎖方向に予負荷されている。第２のばね５０はこの場合一方ではノズル本体２に支持され、かつ他方では第２のノズルニードル９の、噴射孔３,４とは反対側の端部２３に支持されている。第２のばね５０は従って第１の漏れ室４５内に配置されている。さらに連行輪郭１９,２０もまた同様に第１の漏れ室４５内に位置決めされている。
【００２５】
図１に示された実施形態による噴射ノズル１は、以下のように作動する：
図１に示された出発状態において制御室３４,３６及び補償室３０には高圧が存在しており、この高圧は供給管路２５及びノズル室２６にも存在している。
【００２６】
少なくとも１つの第１の噴射孔３による燃料噴射を可能にするために、アクチュエータピストン３８は、第２の制御室３６の容積を減じる行程を実施する。ノズルニードル７,９を開放するためにアクチュエータピストン３８によって実施される行程運動は、図１において矢印６７で象徴的に示されている。
【００２７】
アクチュエータピストン３８のこの開放行程によって、第２の制御室３６における圧力は増大する。この圧力は制御通路３５を介して第１の制御室３４に伝達される。その結果伝達ピストン２８は開放行程を実施し、この開放行程時に伝達ピストン２８は第１のノズルニードル７を連行しかつ／又は第１のノズルニードル７はその受圧段によって開放方向に駆動され、伝達ピストン２８に追従する。言い換えれば、第１のノズルニードル７と伝達ピストン２８とから成るユニットにおいて存在する力のバランス（Kraeftebilanz）によって、開放方向において有効な合力が生ぜしめられる。すなわち第１のノズルニードル７は開放行程を実施し、この開放行程において第１のノズル先端１０は第１のシール座１２から持ち上がり、その結果少なくとも１つの第１の噴射孔３がノズル室２６と接続され、燃料は燃焼室５又は前混合室５に噴射されることができる。
【００２８】
所望の燃料噴射のために少なくとも１つの第１の噴射孔３が不十分であり、付加的に少なくとも１つの第２の噴射孔４による燃料噴射の実施が望まれている場合には、アクチュエータがアクチュエータピストン３８のさらなる行程移動を実施するために制御される。従って第１のノズルニードル７の、前行程２４を超える開放運動時に、第１のノズルニードル７は互いに共働する連行輪郭１９,２０の強制連結によって第２のノズルニードル９を連行し、これによって第２のノズルニードル９のニードル先端１５は第２のシール座１６から持ち上がる。そして第２のノズルニードル９の開放時に、少なくとも１つの第２の噴射孔４もノズル室２６と連通し、これにより燃料を室５内に噴射する。
【００２９】
第２のノズルニードル９は受圧段を有していないので、第１のノズルニードル７から第２のノズルニードル９を連行するためにもたらされる力は、比較的小さい。それというのは、主として第２のばね５０の閉鎖力だけが克服されればよいからである。
【００３０】
噴射過程を終了したい場合には、アクチュエータがアクチュエータピストン３８を引き戻すように制御される。これによって制御室３４,３６内において圧力は、少なくとも供給管路２５における圧力まで低下する。しかしながらまた噴射弁４０が圧力降下を生ぜしめるので、圧力がさらに低く低下することもある。閉鎖力が克服されるや否や、第１のノズルニードル７は再び閉鎖方向に駆動される。第１のノズルニードル７の閉鎖時に第２のノズルニードル９は第２のニードル先端１５において無圧であり、その結果遅くとも次いで第２のばね５０の閉鎖力によって第２のノズルニードル９も閉鎖される。
【００３１】
従って本発明による噴射弁１では、アクチュエータピストン３８の調節可能な行程を介して、第１のノズルニードル７の行程を調節することができる。第１のノズルニードル７の開放行程を介して、第２のノズルニードル９もまた開放のために制御されることができる。これにより両ノズルニードル７,９の操作は、ただ１つのアクチュエータによって実現することができ、ひいては本発明による噴射ノズル１は特に安価に製造可能である。
【００３２】
図２には、本発明による噴射ノズル１の第２実施例が示されている。部材及び機能に関して第１実施例と合致しているものについては繰り返しを避け、以下においては単に図１に示された実施形態との違いについて述べる。
【００３３】
図２に示されているように、この実施形態においても第１のノズルニードル７は伝達ピストン５１によって駆動され、この伝達ピストン５１は、第１のノズルニードル７の１構成部分であるか、又は少なくとも第１のノズルニードル７と共に、一緒に行程運動可能な１つのユニットを形成している。伝達ピストン５１は第１の面５２を有しており、この第１の面５２は第１の伝達室５３内に配置されていて、この伝達室５３内において圧力負荷可能である。第１の面５２は第１のノズル先端１０とは反対側に位置しているので、圧力負荷時に第１のノズルニードル７の閉鎖方向において作用する。この実施形態では伝達ピストン５１は第１のばね５４によって、第１のノズルニードル７の開放方向に予負荷されている。第１のばね５４はこの場合、伝達ピストン５１の外側に配置された第２の漏れ室５５内において一端でノズル本体２に支持され、かつ他端で伝達ピストン５１における段部５６に支持されている。第２の漏れ室５５は少なくとも１つの孔５７を介して、内部に位置する第１の漏れ室４５と連通している。
【００３４】
第１の伝達室５３は伝達通路５８を介して第２の伝達室５９と連通している。この第２の伝達室５９内には、制御ピストン６１の戻し行程面６０が配置されていて、この戻し行程面６０には圧力が負荷可能である。この場合戻し行程面６０は噴射孔３,４とは反対側に位置している。制御ピストン６１はさらに前行程面６２を有しており、この前行程面６２は噴射孔３,４に向けられていて、制御室６３内に配置されており、そして圧力によって負荷可能である。制御室６３は孔６４を介して供給管路２５と連通している。選択された配置形式によって、制御ピストン６１は第２の伝達室５９を制御室６３から切り離している。この切離しもしくは分離は次のように行われている。すなわちこの場合、半径方向で制御ピストン６１と制御ピストンガイド６５との間には絞り路６６が形成されており、この絞り路６６を介して第２の伝達室５９は制御室６３と（絞られて）連通している。絞り路６６は静的な状態又は比較的ゆっくりとした運動時に、制御室６３と第２の伝達室５９との間における圧力バランスを可能にし、その結果第２の伝達室５９、ひいては第１の伝達室５３においても、制御室６３におけると同じ圧力、つまり供給管路２５におけると同じ圧力が存在している。動的な状態において、つまり制御ピストン６１の比較的速い行程運動時には、絞り路６６を介した制御室６３と第２の伝達室５９との間における圧力バランスは、十分迅速には行われ得ないので、制御ピストン６１は第２の伝達室５９内において制御室６３に対して過圧及び負圧を生ぜしめることができる。
【００３５】
図２に示された実施形態に相応した本発明による噴射ノズル１は、以下に記載のように作動する：
図２に示された出発状態において両方のノズルニードル７,９は閉鎖されている。第１の伝達室５３、第２の伝達室５９及び制御室６３においては、供給管路２５におけると同じ圧力が存在している。この状態において第１のノズルニードル７においては、閉鎖方向に作用する力が生じている。第２のノズルニードル９はその第２のノズル先端１５の領域においてほぼ無圧であり、その結果第２のばね５０の戻し力は、第２のノズルニードル９を閉鎖するために、比較的小さく設定することができる。
【００３６】
少なくとも１つの第１の噴射孔３による噴射を実施したい場合には、制御ピストン５１の行程装置を実施するための相応なアクチュエータが制御される。この行程運動は噴射孔３,４の方向に方向付けられており、これは矢印６７によって象徴的に示されている。
この運動時に第２の伝達室５９の容積が増大し、これによってそこで圧力降下が生じる。この圧力降下は第１の伝達室５３にまで伝わり、これによって第１のノズルニードル７における力のバランスが変化する。第１のばね５４と第１のノズルニードル７の受圧段との開放方向において有効な力が、優位を占めるや否や、第１のノズルニードル７は第１のシール座１２から持ち上がり、その結果少なくとも１つの第１の噴射孔３がノズル室２６と連通し、そして燃料を燃焼室／前混合室５に噴射することができる。制御ピストン６１の行程運動６７はこの場合、第１のノズルニードル７の開放運動が前行程２４を上回らないように、設定されている。
【００３７】
少なくとも１つの第２の噴射孔４を介した付加的な燃料噴射が望まれている場合には、アクチュエータは、制御ピストン６１が引き続き行程運動を実施するように制御される。これに対するリアクションとして第１のノズルニードル７は、さらに第１のシール座１２から持ち上がり、その結果第１のノズルニードル７の開放運動が所定の前行程２４を上回る。これにより連行輪郭１９,２０が互いに係合し、その結果第１のノズルニードル７はそのさらなる行程運動時に第２のノズルニードル９を連行する。第２のノズルニードル９の連行運動によって、この第２のノズルニードル９は第２のシール座１６から持ち上がり、その結果少なくとも１つの第２の噴射孔４もまたノズル室２６と連通し、そして燃料を室５内に噴射することができる。
【００３８】
噴射過程を終了させるためにアクチュエータは、制御ピストン６１が再び戻り、そして第２の伝達室５９の容積が再び小さくなるように、操作される。その結果第２の伝達室５９内における圧力は再びほぼ、供給管路２５内における圧力にまで上昇する。第２のノズルニードル９における力のバランスはこれによって再び変化し、第１のノズルニードル７を閉鎖する閉鎖力が生じる。遅くとも第１のノズルニードル７が閉鎖された時に、第２のノズルニードル９においても力のバランスが変化し、第２のばね５０の閉鎖力が優位を占め、そして第２のノズルニードル９をも閉鎖する。
【００３９】
この実施形態においても両ノズルニードル７,９を、ただ１つのアクチュエータによって制御することができる。
【００４０】
さらに特に重要なことは、第２のノズルニードル９が受圧段を有していないことであり、その結果第２のノズルニードル９において作用する力のバランスは第１のノズルニードル７の開放時に変化しない。さらに、第２のノズルニードル９をその閉鎖位置に予負荷するため及び閉鎖状態に保つためには、比較的小さな閉鎖力しか必要とされない。
【００４１】
図３には本発明による噴射ノズル１の第３実施例が示されている。部材及び機能に関して上に述べた２つの実施例とほぼ合致しているので、説明の重複は避け、以下においては違いだけを述べる。
【００４２】
図３に示されているようにこの実施形態においても、第１のノズルニードル７を駆動するために伝達ピストン６８が設けられており、この伝達ピストン６８は第１のノズルニードル７と共に、一緒に行程運動可能なユニットを形成している。伝達ピストン６８は第１の面６９を有しており、この第１の面６９は制御室７０内に配置されていて、そこで圧力にさらされている。第１の面６９はこの場合噴射孔３,４とは反対の側に位置しているので、圧力負荷時に閉鎖方向において作用する。伝達ピストン６８はその内部にピストンガイド７１を有していて、このピストンガイド７１内には制御ピストン７２が行程運動可能に支承されている。制御ピストン７２はこの場合伝達ピストン６８内に同軸的に配置されている。制御ピストン７２は連結ロッド７３を介してアクチュエータ７４と連結されており、この場合アクチュエータ７４は連結ロッド７３を介して少なくとも押圧力を制御ピストン７２に加えることができる。
【００４３】
制御ピストン７２は制御面７５を有しており、この制御面７５は同様に制御室７０内に配置されていて、圧力によって負荷可能である。さらに制御ピストン７２は第１のばね７６及び第２のばね５１を用いて、制御室７０の容積を縮小する方向に駆動されている。第１のばね７６はこの場合ノズル本体２と、アクチュエータ７４に駆動結合されているピストン７７との間に支持されている。アクチュエータ７４と連結ロッド７３と制御ピストン７２との間における耐圧性の連結が引張り力をも伝達できる場合には、第１のばね７６は、制御室７０における容積縮小の方向で制御ピストン７２を直接的に予負荷する。しかしながらアクチュエータ７４と連結ロッド７３と制御ピストン７２との間における連結が引っ張り力を伝達できない場合には、第１のばね７６は単にアクチュエータ７４の戻しだけを、ひいては制御ピストン７２の放圧だけを行い、これによって第２のばね５１の予負荷は、制御室７０における容積縮小の方向において強く作用することができる。
【００４４】
図示の実施形態では噴射ノズル１はさらに充填室７８を有しており、この充填室７８は連結ロッド７３をリング状に取り囲んでいる。この充填室７８は孔７９を介して供給管路２５と連通している。行程方向に関しては充填室７８と制御室７０との間に、連結ロッドガイド８０が設けられており、この連結ロッドガイド８０は連結ロッド７３を軸方向において案内する。制御室７０は充填室７８から燃料を供給される。そのために半径方向で見て連結ロッド７３と連結ロッドガイド８０との間には、絞り路８１が形成されており、この絞り路８１は制御室７０を充填室７８と連通するように、しかしながら絞られて接続する。静的な状態もしくはゆっくりとした運動では、絞り路８１を介して充填室７８と制御室７０との間における圧力バランスを生ぜしめることができ、その結果制御室７０内には、戻し管路２５内におけると同じ圧力が存在する。制御ピストン７２の迅速な、つまり動的な運動時には、絞り路８１を介して、充填室７８と制御室７０との間における圧力は、十分に速くバランスされることはできず、このことをノズルニードル７,９の制御のために利用することができる。
【００４５】
図３に示された実施形態では第２のばね５１は、図１及び図２に示された実施形態とは異なり、ノズル本体２に直接支持されているのではなく、制御ピストン７２に支持されている。それに応じて第２のばね５１は一方では、第２のノズルニードル９をその閉鎖位置に向かって予負荷し、かつ他方では、制御室７０の容積縮小の方向で制御ピストン７２を予負荷している。しかしながらこの実施形態においても、第２のばね５１と連行輪郭１９,２０とが第１の漏れ室４５内に設けられている。第１の漏れ室４５は少なくとも１つの孔８２を介して第２の漏れ室８３と連通している。この実施形態では、第１の漏れ室４５ではなく、第２の漏れ室８３が漏れ管路８４を介してほぼ無圧のリザーバと連通している。
【００４６】
第２のばね５１はこの場合制御ピストン７２の支持面８５に支持されており、この支持面８５は噴射孔３,４に向けられ、つまり制御面７５とは反対の側に位置している。
【００４７】
図３に示された実施形態の本発明による噴射ノズル１は、以下に記載のように作動する：
図３に示された出発位置において制御室７０には、供給管路２５におけると同じ圧力が存在している。第１のノズルニードル７における力のバランスは、合力が閉鎖方向に作用するように設定されている。
【００４８】
少なくとも１つの第１の噴射孔３による噴射を実施したい場合、アクチュエータ７４は、該アクチュエータが矢印６７で示された行程運動を実施するように操作される。連結ロッド７３を介してアクチュエータ７４の行程は、制御ピストン７２に行程運動を実施させるべく伝達される。制御ピストン７２の行程は制御面７５を移動させ、これによって制御室７０の容積は増大する。この容積変化は極めて迅速に行われるので、絞り路８１を通しては十分迅速に燃料の補充が行われず、その結果制御室７０内には負圧が生じる。制御室７０における圧力降下は、第１のノズルニードル７における力のバランスを変化させ、そして第１のノズルニードル７の受圧段の、開放方向において有効な力が優位を占めるようになる。これによって第１のノズルニードル７には、開放方向において有効な力が生じ、その結果第１のノズルニードル７は第１のシール座１２から持ち上がる。その結果少なくとも１つの第１の噴射孔３がノズル室２６と連通し、燃料を室５内に噴射することができる。燃料噴射を少なくとも１つの噴射孔３だけを通して実施したい場合には、アクチュエータ７４の操作もしくは制御ピストン７２の制御は、第１のノズルニードル７の開放行程が所定の前行程２４よりも小さいように行われる。
【００４９】
単位時間当たりより多くの燃料を室５内に噴射したい場合には、付加的に少なくとも１つの第２の噴射孔４を通して燃料を燃焼室５内に噴射することが必要である。このことを可能にするために、アクチュエータ７４はさらなる行程運動のために制御され、その結果これに連結された制御ピストン７２もまた引き続き行程運動を行う。その結果第１のノズルニードル７はさらに第１のシール座から持ち上がり、所定の前行程７４を上回る。この際に両連行輪郭１９,２０が所望のように共働し、これにより、前行程２４を超えた第１のノズルニードル７の開放運動が第２のノズルニードル９を連行する。そして第２のノズルニードル９は第２のシール座１６から持ち上がり、その結果少なくとも１つの第２の噴射孔４も同様にノズル室２６と連通して、燃料を室５内に噴射することができる。
【００５０】
噴射過程を終了するためにアクチュエータ７４は制御ピストン７２を戻すように制御され、制御ピストン７の戻しは、第１のばね７６によって助成されることができる。同時に第２のばね５１もまた制御ピストン７２の戻し運動を助成する。第２のばね５１はこの場合同時に第２のノズルニードル９をその閉鎖位置に駆動する。
【００５１】
図示の実施形態においても、ただ１つのアクチュエータ７４によって必要に応じて、第１のノズルニードル７だけを、又はまず初めに第１のノズルニードル７を、次いで第２のノズルニードル９を開放のために制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明による噴射ノズルの第１実施例を示す縦断面図である。
【図２】本発明による噴射ノズルの第２実施例を示す縦断面図である。
【図３】本発明による噴射ノズルの第３実施例を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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【国際調査報告】
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