(57)【要約】本発明は、内燃機関のための燃料噴射装置（１０）であって、閉じた噴射端部（２８）を備えた細長いケーシング（１２）を有している形式のものに関する。該ケーシング（１２）内で長手方向に切欠（３４）が延びている。この切欠は、燃料流入部（２０）に接続可能である。前記噴射端部（２８）には軸方向で互いに間隔を保って配置された少なくとも２つの流出開口（３０，３２）が設けられている。切欠（３４）内に同軸的にかつ軸方向に可動な少なくとも２つの弁エレメント（４０，４２）が配置されている。これらの弁エレメントは、流出開口（３０，３２）の領域内で弁座と協働するようになっている。燃料噴射装置（１０）をできるだけ簡単かつ小型に構成することができるようにするために、本発明によれば、２つの弁エレメント（４０；４２）は、一方の弁エレメント（４０；４２）が所定の行程（Ｓ１）後の運動時に他方の弁エレメント（４２；４０）に軸方向で当接してこの他方の弁エレメントを連行する連行結合（５２，７２）を有している。
2004518907.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のための燃料噴射装置（１０）であって、閉じた噴射端部（２８）を備えた細長いケーシング（１２）と、該ケーシング（１２）内で長手方向に延びていて燃料流入部（２０）に接続可能な切欠（３４）と、前記噴射端部（２８）に設けられ、軸方向で互いに間隔を保って配置された少なくとも２つの流出開口（３０，３２）と、少なくとも部分的に切欠（３４）内に配置された、同軸的にかつ軸方向に可動な少なくとも２つの弁エレメント（４０，４２）とを有しており、前記少なくとも２つの弁エレメント（４０，４２）が流出開口（３０，３２）の領域内で弁座と協働するようになっている形式のものにおいて、
２つの弁エレメント（４０；４２）が互いに協働して、一方の弁エレメント（４０；４２）が、所定の行程（Ｓ１）後の運動時に他方の弁エレメント（４２；４０）の運動を生ぜしめるようになっていることを特徴とする、燃料噴射装置。
【請求項２】
２つの弁エレメント（４０，４２）が所属の弁座から持ち上げられた時に、軸方向で互いに間隔を保って配置された吐出開口（３０，３２）が互いに流体接続される、請求項１記載の燃料噴射装置（１０）。
【請求項３】
外側の弁エレメント（４２）がまず開放し、所定の行程（Ｓ１）後の運動時に内側の弁エレメント（４０）の運動が生ぜしめられるようになっている、請求項１又は２記載の燃料噴射装置（１０）。
【請求項４】
内側の弁エレメント（４０）がまず開放し、所定の行程（Ｓ１）後の運動時に外側の弁エレメント（４２）の運動が生ぜしめられるようになっている、請求項１又は２記載の燃料噴射装置（１０）。
【請求項５】
一方の弁エレメント（４０；４２）が運動する際に他方の弁エレメント（４２；４０）に少なくとも間接的に軸方向で当接し、それによってこの他方の弁エレメントと一緒に運動する形式の連行結合部（５２，７２）が設けられている、請求項１又は２記載の燃料噴射装置（１０）。
【請求項６】
連行結合部が、一方の弁エレメントに段部を有しており、該段部が、他方の弁エレメント（４０）に設けられたショルダ部（７２）と協働し、この場合、燃料噴射装置（１０）の閉じた状態でショルダ部（７２）と段部（５２）とが互いに軸方向で間隔（Ｓ１）を保っている、請求項５記載の燃料噴射装置。
【請求項７】
連行結合部が、一方の弁エレメント（４２）内に受容された少なくとも１つの球（５２）を有しており、該球（５２）は、他方の弁エレメント（４０）に設けられたショルダ部（７２）と協働し、この場合、燃料噴射装置（１０）の閉じた状態でショルダ（７２）と球（５２）とは互いに軸方向で間隔を保って配置されている、請求項５又は６記載の燃料噴射装置（１０）。
【請求項８】
一方の弁エレメント（４０）の、噴射端部（２８）とは反対側に圧力室（１２０）が設けられており、この圧力室（１２０）は、一方では流れ絞り（１２２）を介して低圧領域（１０２）に接続されていて、他方では横方向に延びる流れ通路（１３０）を介して燃料流入部（２０）に接続可能であって、圧力室（１２０）と燃料流入部（２０）との間の接続は、他方の弁エレメントが所定の距離（Ｓ１）だけ移動した時に、他方の弁エレメント（４２）によって中断される、請求項１から４までのいずれか１項記載の燃料噴射装置。
【請求項９】
他方の弁エレメント内に少なくとも１つの開口（１３４）が設けられており、この開口（１３４）が、噴射装置（１０）の閉じた状態で、燃料流入部から流入通路（１３０）への入口と重なる、請求項８記載の燃料噴射装置。
【請求項１０】
切換え可能な（９４）ストローク制限部材が設けられており、該ストローク制限部材によって、まず開放する弁エレメント（４０，４２）のストロークが制限されて、連行結合部（５２，７２）が２つの弁エレメント（４０；４２）間にまだ係合しないようになっている、請求項１から９までのいずれか１項記載の燃料噴射装置。
【請求項１１】
ストローク制限部材が液圧式に作業する、請求項１０記載の燃料噴射装置。
【請求項１２】
まず開放する弁エレメント（４０；４２）が第１の圧力面（５７）に接続されており、制御室（８８）が液圧式に閉鎖可能である、請求項１１記載の燃料噴射装置。
【請求項１３】
まず開放する弁エレメント（４０；４２）が第２の圧力面（５０）に接続されており、該第２の圧力面（５０）は、圧力負荷時に弁エレメント（４０；４２）が開放運動するように作用し、この場合、第１の圧力面は第２の圧力面よりも大きい、請求項１２記載の燃料噴射装置。
【請求項１４】
制御室（８８）の壁部に流出開口（６０）が設けられており、制御エレメント（８２）が、まず開放する弁エレメント（４０；４２）に接続されていて、この弁エレメントは、燃料噴射装置（１０）の閉じた状態で流出開口（６０）から間隔（５４）を保っていて、弁エレメント（４０；４２）の運動中に流出開口（６０）をシールして覆うようになっている、請求項１２又は１３までのいずれか１項記載の燃料噴射装置。
【請求項１５】
切換え可能な弁（９４）を有しており、該弁（９４）を介して制御室（８８）が流出部（１０２）に接続可能である、請求項１２から１４までのいずれか１項記載の燃料噴射装置。
【請求項１６】
弁（６４）が液圧式に（１００）切換え可能である、請求項１５記載の燃料噴射装置。
【請求項１７】
機械的なストッパを有しており、該ストッパが、少なくとも１つの弁エレメント（４０；４２）の開放運動時にストローク（Ｓ２）を制限する、請求項１から１６までのいずれか１項記載の燃料噴射装置。
【請求項１８】
後で開放する弁エレメント（４２；４０）が第３の圧力面（７４）に接続されており、該第３の圧力面（７４）が、圧力負荷時に弁エレメント（４２；４０）を弁座に押し付ける、請求項１から１７までのいずれか１項記載の燃料噴射装置。
【請求項１９】
内燃機関のための燃料システムであって、燃料容器と、該燃料容器から供給される少なくとも１つの燃料ポンプと、少なくとも１つの燃料収集導管と、少なくとも１つの燃料噴射装置（１０）とを有しており、該燃料噴射装置（１０）は前記燃料収集導管に接続されていて、燃料を燃焼室内に直接噴射し、この場合、燃料噴射装置（１０）が、閉じた噴射端部（２８）を備えた細長いケーシング（１２）と、該ケーシング（１２）内でこのケーシング（１２）の長手方向に延びる、燃料流入部（２０）に接続可能な切欠（３４）と、噴射端部（２８）に軸方向で互いに間隔を保って配置された少なくとも２つの吐出開口（３０，３２）と、前記切欠（３４）内に少なくとも部分的に配置された同軸的に軸方向で可動であって、かつ吐出開口（３０，３２）の領域で弁座と協働する少なくとも２つの弁エレメント（４０，４２）とを有している形式のものにおいて、
燃料噴射装置（１０）が請求項１から１８までのいずれか１項に従って構成されていることを特徴とする、内燃機関のための燃料システム。
【請求項２０】
特に自動車のための内燃機関であって、燃料システムを有しており、該燃料システムが内燃機関の燃焼室に燃料を供給するようになっている形式のものにおいて、
燃料システムが請求項１９に従って構成されていることを特徴とする、内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、内燃機関のための燃料噴射装置であって、閉じた噴射端部を備えた細長いケーシングと、該ケーシング内で長手方向に延びていて燃料流入部に接続可能な切欠と、前記噴射端部に設けられ、軸方向で互いに間隔を保って配置された少なくとも２つの流出開口と、少なくとも部分的に切欠内に配置された、同軸的にかつ軸方向に可動な少なくとも２つの弁エレメントとを有しており、前記少なくとも２つの弁エレメントが流出開口の領域内で弁座と協働するようになっている形式のものに関する。
【０００２】
このような形式の燃料噴射装置は、ドイツ連邦共和国特許公開第４０２３２２３号明細書により公知である。この公知の明細書には燃料噴射ノズルが開示されており、この燃料噴射ノズルの細長いケーシング内に、互いに同軸的な２つの弁ニードルがガイドされている。ケーシングは噴射端部で閉鎖されていて、周方向に亘って分配され、かつ軸方向で互いに間隔を保って配置され２列の噴射孔を有している。弁ニードル間には分離スリーブが設けられており、弁ニードルは、互いに無関係に独立して別個の燃料供給部を介した操作される。このような形式の燃料噴射装置は、直接噴射式内燃機関のために用いられる。２つの弁ニードルの意義は、運転負荷に噴射特性を適合させるという点にあり、これは特に内燃機関の排ガス特性のために重要である。
【０００３】
燃料噴射装置を組み込むためには、一般的に内燃機関のシリンダヘッドに僅かなスペースしか提供されない。そこで本発明の課題は、冒頭に述べた形式の燃料噴射装置を改良して、この燃料噴射装置をできるだけ小さく構成することである。
【０００４】
この課題は、冒頭に述べた形式の燃料噴射装置において、２つの弁エレメントが互いに協働して、一方の弁エレメントが、所定の行程後の運動時に他方の弁エレメントの運動を生ぜしめるようになっていることによって解決された。
【０００５】
発明の利点
本発明による燃料噴射装置においては、複数の弁エレメントがもはや互いに無関係に独立して移動せしめられることはない。その代わり、一方の弁エレメントの運動が、他方の弁エレメントの運動に関連付けられている。これによって、２つの弁エレメントを別個に制御する必要はなくなる。このような形式で燃料噴射装置をより小型に構成することができる。
【０００６】
本発明の有利な実施態様は従属請求項に記載されている。
【０００７】
本発明の第１の実施態様によれば、２つの弁エレメントが所属の弁座から持ち上げられた時に、軸方向で互いに間隔を保って配置された吐出開口が互いに流体接続されるようになっている。
【０００８】
この実施態様によれば、２つの弁エレメント間に分離室が存在しないので、本発明による燃料噴射装置の外側寸法をさらに減少させることができる。また特に、燃料噴射装置の高い負荷がかけられる噴射端部に少数の部品しか存在しないので、本発明による燃料噴射装置の運転中の確実性が改善される。
【０００９】
また本発明によれば、外側の弁エレメントがまず開放し、所定の行程後の運動時に内側の弁エレメントの運動が生ぜしめられるようになっていることが提案されている。選択的に、内側の弁エレメントがまず開放し、所定の行程後の運動時に外側の弁エレメントの運動が生ぜしめられるようになっていてもよい。
【００１０】
一方の弁エレメントが運動する際に他方の弁エレメントに少なくとも間接的に軸方向で当接し、それによってこの他方の弁エレメントと一緒に運動する形式の連行結合部が設けられていれば、特に有利である。この機械的な連行結合部は、簡単でしかも頑丈である。
【００１１】
連行結合部は、一方の弁エレメントに段部を有しており、該段部が、他方の弁エレメントに設けられたショルダ部と協働し、この場合、燃料噴射装置の閉じた状態でショルダ部と段部とが互いに軸方向で間隔を保つように構成されている。このような形式の連行結合部は、製造が簡単であって、摩耗がわずかであるか、又は殆ど摩耗しない。ショルダと段部とは、非常に正確に製造することができるので、まず開放する弁エレメントが戻り移動する行程は、第２の弁エレメントも開放するまで、正確に規定することができる。これによって、本発明による燃料噴射装置の開放特性は正確に予測することができるので、本発明による燃料噴射装置を備えた内燃機関の最適な燃料消費及び排ガス放出のために有効である。
【００１２】
本発明による燃料噴射装置の有利な構成によれば、連行結合部が、一方の弁エレメント内に受容された少なくとも１つの球を有しており、該球は、他方の弁エレメントに設けられたショルダ部と協働し、この場合、燃料噴射装置の閉じた状態でショルダと球とは互いに軸方向で間隔を保って配置されている。このような燃料噴射装置は、特に摩擦及び摩耗が少ない。
【００１３】
さらに、一方の弁エレメントの、噴射端部とは反対側に圧力室が設けられており、この圧力室は、一方では流れ絞りを介して低圧領域に接続されていて、他方では横方向に延びる流れ通路を介して燃料流入部に接続可能であって、圧力室と燃料流入部との間の接続は、他方の弁エレメントが所定の距離だけ移動した時に、他方の弁エレメントによって中断される。この場合、他方の弁エレメントを運動させるために機械的な手段は必要ない。これによってこの燃料噴射装置は、摩耗なしで作業し、従って特に長い耐用年数を有している。
【００１４】
他方の弁エレメント内に少なくとも１つの開口が設けられており、この開口が、噴射装置の閉じた状態で、燃料流入部から流入通路への入口と重なるようになっていれば、特に有利である。
【００１５】
本発明による燃料噴射装置の特に有利な実施態様によれば、切換え可能なストローク制限部材が設けられており、該ストローク制限部材によって、まず開放する弁エレメントのストロークが制限されて、連行結合部が２つの弁エレメント間にまだ係合しないようになっている。この実施態様によれば、燃料噴射装置を選択的に一方の弁エレメントだけによって開放状態で運転するか、又は２つの弁エレメントによって開放状態で運転することが可能である。これによって簡単な形式で、燃料噴射装置によって供給される燃料量を倍増若しくは半減させることができる。
【００１６】
特に有利には、ストローク制限部材が液圧式に作業するようになっている。この場合、燃料噴射装置の領域内に電気的な構成部材を設ける必要はない。これによって、燃料噴射装置の運転確実性が高められる。
【００１７】
さらにまた、最初に（まず）開放する弁エレメントが第１の圧力面に接続されており、制御室は液圧式に閉鎖可能である。制御室が液圧式に閉鎖されると、制御室内に収容された流体容積は、そのわずかな圧縮正に基づいて、第１の圧力面が当接する機械的なストッパのように作用する。このような形式で最初に開放される弁エレメントの行程（ストローク）は制限される。
【００１８】
最初に開放する弁エレメントが第２の圧力面に接続することができ、該第２の圧力面は、圧力負荷時に弁エレメントが開放運動するように作用し、この場合、第１の圧力面は第２の圧力面よりも大きい。これによって制御室内の圧力をできるだけ小さく維持することができる。
【００１９】
本発明によれば、制御室の壁部に流出開口が設けられており、制御エレメントが最初に開放する弁エレメントに接続されていて、この弁エレメントは、燃料噴射装置の閉じた状態で流出開口から間隔を保っていて、弁エレメントの運動中に流出開口をシールして覆うように構成することが提案されている。この実施態様によって、最初に開放される弁エレメントが戻り移動した所定の行程に従って、制御室は特に簡単な形式で液圧式にカプセル状に包囲される。
【００２０】
制御室の液圧式の閉鎖は、燃料噴射装置が切換え可能な弁を有しており、該弁を介して制御室が流出部に接続可能であることによって、簡単に解消することができる。制御室のこのような液圧式の閉鎖の解消によって、ストローク制限部材が持ち上がるので、最初に開放された弁エレメントは完全な開放行程で戻り移動し、この際に第２の弁エレメントを連行することができる。
【００２１】
燃料噴射装置の領域内に電気的な構成部材を設ける必要がないようにするために、弁が液圧式に切換え可能であれば特に有利である。
【００２２】
弁エレメントの開放運動を制限するために、機械的なストッパを有しており、該ストッパが、少なくとも１つの弁エレメントの開放運動時にストロークを制限するようになっている。このような機械的なストッパは、簡単かつ安価に製造可能であって、所定の同じ開放特性のために配慮する。
【００２３】
本発明による燃料噴射装置の特に有利な実施態様によれば、後で開放する弁エレメントが第３の圧力面に接続されており、該第３の圧力面が、圧力負荷時に弁エレメントを弁座に押し付けるようになっている。これによって確実に、最初に開放した弁エレメントが弁座から持ち上がって、例えばストローク制限部材が作動すると、他方の弁エレメントがさらに弁座に押し付けられる。
【００２４】
本発明はさらに、内燃機関のための燃料システムであって、燃料容器と、該燃料容器から供給される少なくとも１つの燃料ポンプと、少なくとも１つの燃料収集導管と、少なくとも１つの燃料噴射装置とを有しており、該燃料噴射装置は前記燃料収集導管に接続されていて、燃料を燃焼室内に直接噴射し、この場合、燃料噴射装置が、閉じた噴射端部を備えた細長いケーシングと、該ケーシング内でこのケーシングの長手方向に延びる、燃料流入部に接続可能な切欠と、噴射端部に軸方向で互いに間隔を保って配置された少なくとも２つの吐出開口と、前記切欠内に少なくとも部分的に配置された同軸的に軸方向で可動であって、かつ吐出開口の領域で弁座と協働する少なくとも２つの弁エレメントとを有している形式のものに関する。
【００２５】
このような燃料システムを全体的にできるだけ小さく構成することができるようにするために、燃料噴射装置を上記形式に従って構成することが提案されている。
【００２６】
本発明はさらに、内燃機関の燃焼室に燃料を供給する燃料システムを備えた、特に自動車のための内燃機関に関する。このような内燃機関のためには、燃料システムが上記形式に従って構成されていれば、有利である。
【００２７】
図面
以下に図示の実施例に参照しながら本発明の複数の実施例を説明する。
【００２８】
図１は、第１実施例による燃料噴射装置の縦断面図、
図２は、図１に示した燃料噴射装置の一領域の詳細を示す図、
図３は、図１に示した燃料噴射装置の別の領域の詳細を示す図、
図４は、第２実施例による燃料噴射装置の縦断面図、
図５は、図４に示した燃料噴射装置の第１の領域の詳細を示す図、
図６は、図４に示した燃料噴射装置の第２の領域の詳細を示す図、
図７は、第３実施例による燃料噴射装置の一領域の詳細を示す図、
図８は、第４実施例による燃料噴射装置の縦断面図、
図９は、図８に示した燃料噴射装置の一領域の縦断面図、
図１０は、第５実施例による燃料噴射装置の縦断面図、
図１１は、図１０に示した燃料噴射装置の一領域の縦断面図である。
【００２９】
実施例の説明
まず図１乃至図３に示した燃料噴射装置の実施例について説明する。燃料噴射装置の全体は符号１０で示されている。この燃料噴射装置１０は、図１で上側のベース区分１４と中央区分１６とノズル体１８とを備えたケーシング１２を有している。流入部２０を介して燃料噴射装置１０は、燃料高圧管路（図示せず）に接続される。流入部２２は、燃料システムの低圧領域に接続されている。軸方向でノズル体１８とベース区分１４との間にはさらに中間円板２４と制御円板２６とが配置されている。この燃料噴射装置は、燃料（ガソリン又はでディーゼル）を内燃機関（図示せず）の燃焼室内に噴射するために使用される。
【００３０】
ノズル体１８は、その図１の下側領域で円錐形噴射部２８を有しており、この円錐形噴射部２８は、軸方向で互いに間隔を保って、周方向に分配された２列の吐出開口３０及び３２を有している（図３参照）。ノズル体１８内に、その長手方向に延びる切欠３４が設けられている。この切欠３４はその上側の領域で腹状の拡張部３６を有しており、この拡張部３６は、流過通路３８を介して流入部２０に接続されている（図２）。切欠３４内には、弁ニードルとして構成された同軸的な２つの弁エレメント４０及び４２が配置されている。外側の弁エレメント４２は管状であって、内側の弁エレメント４０は中実である。２つの弁エレメント４０，４２は、その下端部でシール縁部４４若しくは４６を有しており、これらのシール縁部４４，４６は、吐出開口３０，３２間若しくは上側の吐出開口３２の上側で相応の弁座（符号なし）と協働する。円錐形噴射部２８から腹状の拡張部３６まで、外側の弁エレメント４２と切欠３４の内壁（符号なし）との間に環状室４８が延びている。
【００３１】
外側の弁エレメント４２の外径は、上側の領域の方が下側の領域よりも大きい。ほぼ拡張部３６の高さで２つの領域間の移行部に圧力面５０が形成されていて、この圧力面５０についての詳細は後述されている。ほぼ、切欠３４の腹状の拡張部３６の高さ位置で、外側の弁エレメント４２の内周面（符号なし）に傾斜した段部５２が形成されている。外側の弁エレメント４２は、ノズル体１８の上側を越えて、中間円板２４に形成された中央の切欠５４まで延びている。ここで外側の弁エレメント４２の上端部は制御ピストン５６に当接していて、この制御ピストン５６は、中間円板２４に形成された切欠５４内で滑動ガイドされている。
【００３２】
制御ピストン５６の上側は全体で第１の圧力面５７を形成している。この第１の圧力面５７の外側縁部は環状に隆起されている。制御ピストン５６の上側には制御ピストン５８が支えられており、この制御ピストン５８は、制御円板２６に形成された中央の切欠６０を貫通して延びている。制御ピストン５８の上側に円錐形のばねピン６２の扁平な先端部が支えられている。このばねピン６２のベース部に圧縮コイルばね６４が載っていて、この圧縮コイルばね６４は、ケーシング１２のベース区分１４に形成された切欠６６内に収容されている。ばねピン６２とは反対側の端部で、圧縮コイルばね６４は環状の調節円板６８に支えられており、この調節円板６８は、ケーシング１２のベース区分１４に形成された切欠６６の、図１で上端部に配置されている。切欠６６は、流過通路６６を介して流出部２２に接続されている。
【００３３】
内側の弁エレメント４０は、外側の弁エレメント４２内でガイドされている。外側の弁エレメント４２の内周面の段部５２の領域内で、内側の弁エレメント４０の外周面にショルダ部７２が設けられている。２つの弁エレメント４０，４２のシール縁部４４，４６が、円錐形噴射部２８の領域内で弁座に当接すると（この状態は図１〜図３に示されている）、段部５２とショルダ部７２とは、互いに距離Ｓ１を保って配置されている（図２参照）。
【００３４】
図２に示されているように、内側の弁エレメント４０はショルダ部７２のすぐ上で終わっている。内側の弁エレメント４０の上端面は凹状に構成されている。このように形成された切欠７４は、外側の弁エレメント４２の壁部に形成された半径方向に延びる開口７６並びに相応に半径方向に延びる通路７８を介して、切欠３４の腹状の拡張部３６に接続され、ひいては流過通路３８を介して流入部２０に接続されている。切欠７４は同様に圧力面を形成している。この圧力面についての詳細な後述されている。切欠７４の環状の縁部には接続ピン８０が支えられており、この接続ピン８０は、図１〜図３に示した、弁エレメント４０，４２の位置で、その上端部が制御ピストン５６に支えられている。
【００３５】
制御ピストン５６とばねピン６２との間に配置されている制御ピン５８は、図１で下に位置する区分８２で円形の横断面を有しており、これに対して、図１で上に位置する区分８４で研削部８６を有している。区分８２の直径は、制御円板２６に形成された切欠６０の直径にほぼ相当する。図１から図３に示した、燃料噴射装置１０の閉じた状態で（この閉じた状態で弁エレメント４０，４２のシール縁部４４，４６は、円錐形噴射部２８の各弁座に当接している）、制御ピストン５６の上側は、制御円板２６の下側から距離Ｓ２を保っている（図１参照）。
【００３６】
制御ピン５８の円形の区分８２の高さは、制御ピストン５６の上縁部を超えて距離Ｓ３だけ突き出しているが、制御円板２６の下縁部から距離Ｓ４だけ間隔を保って配置されている。制御ピストン５６の上縁部５７と中間円板２４の下側との間には制御室８８が形成されている。制御室８８から斜め外側に向かって、流出制御孔９０が、ばね負荷された球形弁９４の流入部室９２に向かって延びている。球形弁９４の制御ピストン９６は、中間円板２４に形成された偏心的な長手方向孔９８内でガイドされている。低圧の制御圧接続部１００を介して制御ピストン９６は負荷され、それによって球形弁９４の流入部室９２は漏れ油流出部１０２に接続されている。
【００３７】
この燃料噴射装置１０は以下にように駆動される。
【００３８】
燃料噴射装置１０から比較的少量の燃料だけが内燃機関の燃焼室内に噴射されるべき場合には、図１〜図３に示した上側の吐出開口３２だけ燃料流入部２０に接続され、これに対して下側の吐出開口３０は燃料流入部２０から分離されている。このために、球形弁９４はその閉じた状態に保たれ、この閉じた状態で、制御室８８と漏れ油流出部１０２との接続は存在しない。
【００３９】
燃料噴射装置１０によって噴射するために、図示していない形式で圧力波が生ぜしめられ、この圧力波は、燃料流入部２０及び流過通路３８を介して、環状室４８まで達する。圧力波は、外側の弁エレメント４２の外周面上の圧力面５０に沿って、軸方向で円錐形噴射部２８から離れる方向に向けられた力となり、この力によって、外側の弁エレメント４２は、制御ピストン５６、制御ピン５８及びばねピン６２を介して、圧力ばね６４のばね力に抗して上方に移動せしめられる。このような形式で、外側の弁エレメント４２のシール縁部４６は、ノズル体１８の円錐形噴射部２８の領域内で相応の弁座から持ち上がる。これによって、上側の吐出開口３２は、環状室４８を介して最終的に燃料流入部２０に接続される。
【００４０】
この場合、内側の弁エレメント４０のシール縁部４４は、ノズル体１８の円錐形噴射部２８の領域内で相応の弁座に当接維持されるので、下側の吐出開口３０はさらに燃料流入部２０から分離維持される。これは、圧力波が、外側の弁エレメント４２の半径方向の通路７８及び、内側の弁エレメント４０の半径方向の開口７６を介して、内側の弁エレメント４０の上側の端面に形成された凹状の切欠７４まで伝播することによって保証される。圧力面を形成する凹状の切欠７４の合力が、シール面５０の合力に対して逆方向に延びていることによって、内側の弁エレメント４０は、外側の弁エレメント４２とは逆方向に負荷され、それによってそのシール縁部４４がノズル体１８の相応の座部に押し付けられる。
【００４１】
外側の弁エレメント４２の開放運動によって、制御ピストン５６及びこの制御ピストン５６と共に制御ピン５８が上方に押しやられる。この際に、制御室８８内に存在する燃料は、研削部８６と、制御円板２６の切欠６０との間に形成されたギャップを通って上方に切欠６６まで漏れ出て、流過通路７０を介して流出部２２まで流出する。しかしながら制御ピストン５８の運動中に、制御ピストン５８の下側の円形の区分８２は、制御円板２６の切欠６０内に侵入する。この場合、制御ピン５８と制御円板２６の切欠６０との間にギャップはもはや存在しない。これによって制御室８８内に存在する燃料は、制御室８８からもはや漏れ出ることはない。
【００４２】
これによって制御室８８内に、制御ピストン５６の圧力面５７に作用する対抗圧力が形成される。この制御ピストン５６における圧力面５７は、外側の弁エレメント４２の圧力面５０よりも著しく大きいので、制御室８８内の比較的小さい圧力で既に対抗圧力が形成され、それによって外側の弁エレメント４２の運動は停止される。これによって、制御室８８内に閉じこめられた燃料は、外側の弁エレメント４２のストロークを制限する。
【００４３】
この場合、制御ピン５８の円形の区分８２と、制御円板２６の下側との間の距離Ｓ４は、燃料噴射装置１０の閉じた状態で、外側の弁エレメント４２の段部５２と内側のショルダ部７２との間の距離Ｓ１よりも小さい。このような形式で内側の弁エレメントのショルダ部７２が外側の弁エレメント４２の段部５２に当接する前に、外側の弁エレメント４２の運動は停止される。
【００４４】
燃料を噴射するために２列の吐出開口３０，３２を使用したい場合には、中間円板２４における低圧の制御圧力接続部１００が圧力にさらされる。これによって、制御ピストン９６を介して球形弁９４はその座部から持ち上がり、それによって、減少制御弁９０と、流入室９２と、存在する長手方向孔９８とを介して、制御室８８から漏れ油流出部１０２に通じる流体接続が形成される。
【００４５】
圧力波がノズル体１８の切欠３４内に達すると、外側の弁エレメント４２は前記のように、圧縮コイルばね６４のばね力に抗して移動せしめられる。前記とは異なり、制御室８８は、制御ピン５８の円形の下側の区分８２が制御円板２６の切欠６０内に侵入しても、流体的に閉鎖されない。その代わり、制御室８８内に存在する流体は、流出制御孔９０を介して前記形式で漏れ油流出部１０２に流出する。外側の弁エレメントの運動は、制御ピストン５６の環状の縁部が制御円板２６の下側に当接することによって初めて終了する。この場合、制御ピストン５６及び、この制御ピストン５６と共に外側の弁エレメント４２は、距離Ｓ２だけ戻り移動する。
【００４６】
距離Ｓ２は、非作業状態における段部５２とショルダ部７２との間の間隔（Ｓ１）よりも大きいので、段部５２は、外側の弁エレメント４２の運動中にショルダ部７２に当接し、それによって内側の弁エレメント４０は外側の弁エレメント４２によって連行される。これによって内側の弁エレメント４０のシール縁部４４は、同様にノズル体１８の円錐形噴射部２８内の相応の弁座から持ち上がり、それによって下側の吐出開口３０は同様に燃料流入部２０に接続される。環状室４８内の圧力が低下すると、内側の弁エレメント４０は、接続ピン８０並びに外側の弁エレメント４２を介して、圧縮コイルばね６４によって再びそのシール縁部４４，４６が、ノズル体１８の円錐形噴射部２８内の相応の弁座に押し付けられる。
【００４７】
次に図４から図６に示された燃料噴射装置１０の第２実施例について説明する。簡略化のために、図１〜図３に示した実施例と同じ機能を有するエレメント及び部材には同じ符号を付けた。またこれらのエレメント及び部材について詳細な繰り返しの説明は省く。
【００４８】
第１実施例と第２実施例との間の基本的な相違点は、弁エレメントの運動の連続に関する点である。第１実施例のものでは、まず外側の弁エレメント４２が開放する。球形弁９４の切換え位置に応じて、球形弁はその開放運動中に内側の弁エレメント４０を連行する。図４から図６に示した実施例では、まず内側の弁エレメント４０が開放し、球形弁９４の切換え位置に応じてその開放運動中に外側の弁エレメント４２を連行する。第２実施例では付加的なばね１０４が設けられており、このばね１０４は、外側の弁エレメント４２の非作業状態でこの外側の弁エレメント４２のシール縁部４６をノズル体１８の円錐形噴射部２８内の相応の弁座に押し付ける。
【００４９】
外側の弁エレメント４２は、内側の弁エレメント４０に沿ってガイドされ、内側の弁エレメント４０は、円錐形噴射部２８とは反対側の端部が少なくとも間接的に中間円板２４内でガイドされている。このような形式で、ノズル体１８の切欠３４の拡張部３６に外部からアクセス可能であって、これによって例えばこの拡張部３６を穿孔し、それによって非常に簡単に製造することができる。外側の弁エレメント４２はさらに、ノズル体１８の切欠３４の狭窄部を通ってガイドされている。
【００５０】
中間円板２４内での内側の弁エレメント４０の「間接的な」ガイドとは、内側の弁エレメント４０の上端部に付加的にスリーブ１０８が固定されている（特に図５参照）、ということである。固定は、例えばプレスによって行われる。このような形式のスリーブ１０８は、一方ではより大きい圧力段を提供するという利点がある。このことはつまり、閉鎖圧力と開放圧力とが互いに接近していて、内側の弁エレメント４０の迅速な閉鎖が行われるということである。またこのような形式のスリーブ１０８は他方では、スリーブ１０８と内側の弁エレメント４０とから形成されたユニットを中間円板２４内でガイドするための特別な材料選択を可能にする。
【００５１】
燃料を吐出開口３０若しくは３２にガイドする環状室４８は、図４〜図６に示した実施例では、内側の弁エレメント４０と外側の弁エレメント４２との間に設けられている。ノズル体１８の切欠３４から環状室４８への接近は、外側の弁エレメント４２の半径方向の通路７８によって行われる。
【００５２】
図４及び図６には、円錐形噴射部２８の可能な２つの実施例が示されている。円錐形噴射部２８の開放角度は、図４及び図６の左側では６０゜であって、これに対して図４及び図６の右側では９０゜である。小さい方の開放角度は、円錐形噴射部２８の構造寸法に関連して有利であり、これに対して大きい方の開放角度は、シール縁部と相応の弁座との間のシール性に関連して有利である。さらに、噴射角度は、噴射された燃料の燃焼特性に影響を与える。
【００５３】
図７には、図４〜図６に示した実施例の変化実施例が示されている。図７に示した実施例ではスリーブ１０８は省かれている。その代わりに、上地側の弁エレメント４０が中間円板２４内に直接ガイドされている。これは製造がより簡単である。
【００５４】
図８及び図９には、燃料噴射装置１０の第４実施例が示されている。この図８及び図９においても、図１乃至図７の実施例に示した部分及びエレメントと同じ機能を有する部分及びエレメントには同じ符号を付けた。同じ部材及びエレメントについての繰り返しの説明は省く。
【００５５】
図８及び図９に示した実施例においては、外側の弁エレメント４２は内側の弁エレメント４０の前で開放している。流入部２０及び流過通路３８を介して圧力波が導入された時に外側の弁エレメント４２の軸方向開放運動を生ぜしめる、外側の弁エレメント４２の圧力面は、外側の弁エレメント４２の２箇所に設けられている。
【００５６】
外側の弁エレメント４２は一方では、流過通路３８の開口部の領域に狭窄部１１０を有している。狭窄部１１０の上側における、外側の弁エレメント４２の直径は、狭窄部１１０の下側の直径よりも大きい。これによって、狭窄部１１０によって形成された圧力室３６内で圧力波が形成された時に既に、外側の弁エレメント４２を上方に移動させる合力が発生する。
【００５７】
さらにまた、外側の弁エレメント４２の、狭窄部１１０の下側の領域と、ノズル体１８に形成された切欠３４との間に環状室４８が設けられており、この環状室４８によって、圧力波は、外側の弁エレメント４２の、円錐形噴射部２８に向いた側の先端における円錐形の先細り部１１２まで伝播する（図９）。シール縁部４６までの円錐形の先細り部１１２の領域は圧力面として作用し、この圧力面で、圧力波が発生した時に合力が調節され、この合力によって、外側の弁エレメント４２のシール縁部４６が対応する弁座から持ち上がる。圧力室３６が、外側の弁エレメントの狭窄部１０６によって完全に形成されることによって、ノズル体１８の切欠３４の製造が著しく簡略化され、それによって燃料噴射装置１０の製造コストは低減される。
【００５８】
図１乃至図７に示した燃料噴射装置の実施例に対するその他の相違点は、内側の弁エレメント４０が外側の弁エレメント４２に形成された袋孔１１４内に収容されているという点である。袋孔１１４は、外側の弁エレメント４２の長手方向軸線に対して同軸的に延びていて、円錐形噴射部２８に向いた側の端部から外側の弁エレメント４２に形成されている。内側の弁エレメント４０は、その上部領域で同様に狭窄部７２を有している。
【００５９】
外側の弁エレメント４２に形成された袋孔１１４の壁部には、周方向で分割された多数の半径方向の開口１１６が設けられており、これらの開口１１６は、燃料噴射装置１０の閉じた状態で、内側の弁エレメント４０の狭窄部とほぼ同じ高さ位置にある。各孔１１６内に、それぞれ１つの球１１８が収容されており、これらの球の直径は、袋孔１１４の領域内における外側の弁エレメント４２の壁厚よりも大きい。この場合、開口１１６と球５２とは、燃料噴射装置１０の閉じた状態で球５２が、図８及び図９に示した弁エレメント４０の狭窄部７２の上縁部から距離Ｓ１を有するように寸法設計及び位置決めされている。球５２と、開口１１６と狭窄部７２とは一緒に、連行結合部を形成しており、この連行結合によって、外側の弁エレメント４が運動する際に、距離Ｓ１よりも大きい距離だけ、内側の弁エレメント４０が連行される。
【００６０】
球形弁９４が、外側の弁エレメント４２が、Ｓ１よりも小さい距離だけ移動するように接続されていれば、内側の弁エレメント４０がそのシール縁部４４で以て、対応する弁座に当接維持されることが保証される。
【００６１】
噴射圧力は、環状室４８を介して、袋孔１１４を制限する、外側の弁エレメント４２の周壁に形成された半径方向の開口１１８まで伝達される。開口１１８を介して圧力室１２０は環状室４８に流体接続されている。圧力室１２０は、円錐形噴射部２８とは反対側の端面７４と袋孔１１４の底部とによって形成されている。内側の弁エレメント４０の端面７４と袋孔１１４の底部との間にばね１０４が張設されている。
【００６２】
開口１１８を介して、圧力室１２０と、この圧力室１２０によって圧力面７４も、噴射圧力で負荷され、これによって、内側の弁エレメント４０はそのシール縁部４４が、円錐形噴射部２８内の対応する弁座に押し付けられる。付加的に、ばね１０４は基本ばね力を提供し、この基本ばね力は、内側の弁エレメント４０を、無圧状態においてもそのシール縁部４４で以て、円錐形噴射部２８内の対応する座部に押し付けられる。
【００６３】
図８及び図９に示した実施例は、製造がより簡単でひいいては安価であり、また球５２との特に摩擦の少ない連行結合部の構成が得られるという利点を有している。
【００６４】
第５実施例による燃料噴射装置１０は、図１０及び図１１に示されている。前記実施例の部分及びエレメントと同じ機能を有する部分及びエレメントには同じ符号が付けられている。その詳細についての説明も省く。
【００６５】
前記実施例と、図１０及び図１１に示した燃料噴射装置１０の実施例との主要な相違点は、連行結合部の構成である。機械的な連行結合部の代わりに、この図１０及び図１１の実施例では、液圧式の連行結合部が設けられている。
【００６６】
図１０及び図１１に示した燃料噴射装置は、外側の弁エレメント４２が最初に開放するように構成されている。最後に記載した実施例と同様に、外側の弁エレメント４２の、円錐形噴射部２８に向いた側の端部から、この円錐形噴射部２８に、外側の弁エレメント４２の縦軸線に対して同軸的な孔１１４が形成されている。しかしながらこの孔１１４は、袋孔として構成されているのではなく、比較的小さい横断面を有する絞り通路１２２を介して流出スペース１２４に接続されており、この流出スペース１２４は、、図１０及び図１１で外側の弁エレメント４２の上端部に延びている。ここに半径方向の開口１２６が設けられており、この半径方向の開口１２６を介して流出スペース１２４が漏れ油流出部１０２に接続されている。
【００６７】
内側の弁エレメント４０も、最後の実施例に記載された内側の弁エレメント４０の構成とは異なっている。
【００６８】
内側の弁エレメント４０の外周面には、この内側の弁エレメント４０の長手方向でほぼ半分の位置に環状溝１２８が形成されている。この環状溝１２８が形成されている高さ位置に、内側の弁エレメント４０に横方向孔１３０が形成されている。外側の弁エレメント４２の切欠１１４の壁部には、その周面全体に亘って分配された半径方向の孔１３４が設けられている。燃料噴射装置１０の閉じた状態で、これらの半径方向の孔１３４は、孔１３４及び環状溝１２８の軸方向で互いに向き合う縁部間で距離Ｓ１を保って、ほぼ環状溝１２８の高さ位置に位置している。
【００６９】
図１０及び図１１に示した燃料噴射装置１０は次のように作業する。
【００７０】
外側の弁エレメント４２だけがそのシール縁部４６で以て、円錐形噴射部２８に形成された対応する弁座から持ち上がるようにしたい場合には、球形弁９４は相応に閉じた状態に保たれる。これによって形成された液圧式のストッパは、外側の弁エレメント４２が、Ｓ１よりも小さい距離だけ移動できるように構成されている。この場合、圧力波は、環状室４８、複数の半径方向の孔１３４、環状溝１２８、横方向孔１３０及び長手方向孔１３２を介して圧力室１２０まで達する。絞り通路１２２の小さい流過横断面に基づいて、圧力室１２０内の圧力は十分に維持され、圧力面７４を介して内側のシールエレメント４０のシール縁部４４を、ノズル体１８の円錐形噴射部２８に形成された相応の弁座に押し付ける。
【００７１】
しかしながら球形弁９４は、外側の弁エレメント４２が、Ｓ１より大きい距離だけ移動できるように制御される場合には、外側の弁エレメント４２のこの移動運動中に、複数の半径方向の孔１３４が環状溝１２８の領域から外へ出る。これによって圧力室１２０と環状室４８との間の流体接続は中断される。このことはつまり、圧力室１２０内の圧力が急激に減少するということである。何故ならば、流体は絞り通路１２２を介して漏れ油流出部１０２まで流出するからである。しかしながら長手方向孔１３２を介して新たな流体が流れ込むことはない。外側の弁エレメント４２のシール縁部４６は、円錐形噴射部２８の相応の座部から持ち上がるので、圧力波は、流れ方向で見てシール縁部４４の上流に位置する円錐形の先端部１３６に作用する。これによって内側の弁エレメント４０に軸方向力が作用し、この軸方向力によって内側の弁エレメント４０は、ばね１０４によって作用するばね力に抗して、そのシール縁部４０が円錐形噴射部２８の相応の弁座から持ち上がる。
【００７２】
図１０及び図１１に示した燃料噴射装置１０の利点は、内側の弁エレメント４０と外側の弁エレメント４２との間の連行接続のために機械的な部品をまったく必要としないという点にある。これによってこの箇所で摩耗も生じないので、燃料噴射弁の運転確実性が改善される。横方向孔１３０は、内側の弁エレメント４０の長さのほぼ半分の位置に配置されている。これによって、圧力波は、外側の弁エレメント４２の円錐形の先端部１１２に作用するのとほぼ同時に圧力室１２０内に作用するので、一方では外側の弁エレメント４２に作用する開放力と、他方では内側の弁エレメント４０に作用する閉鎖力とが、同時に発生する。
【００７３】
本明細書に記載した「上方」若しくは「下方」とは、図面に関連した表現である、ということを付言しておく。実際の組み込み位置は、これとは異なっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】
第１実施例による燃料噴射装置の縦断面図である。
【図２】
図１に示した燃料噴射装置の一領域の詳細を示す図である。
【図３】
図１に示した燃料噴射装置の一領域の詳細を示す図である。
【図４】
第２実施例による燃料噴射装置の縦断面図である。
【図５】
図４に示した燃料噴射装置の第１の領域の詳細を示す図である。
【図６】
図４に示した燃料噴射装置の第２の領域の詳細を示す図である。
【図７】
第３実施例による燃料噴射装置の一領域の詳細を示す図である。
【図８】
第４実施例による燃料噴射装置の縦断面図である。
【図９】
第４実施例による燃料噴射装置の縦断面図である。
【図１０】
第５実施例による燃料噴射装置の縦断面図である。
【図１１】
図１０に示した燃料噴射装置の一領域の縦断面図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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2004518907.tif 000044
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