(57)【要約】本発明は、マグネット弁（１６）を用いて燃料を噴射するための装置であって、マグネット弁が弁室（１８）を有している形式のものに関する。弁室（１８）から高圧管路（３７）がインジェクターへ延びており、弁室（１８）がさらに高圧燃料のためのポンプ室（２３）に接続されている。マグネット弁（１６）の制御部分が電磁石（１７）を用いて操作されるようになっている。マグネット弁（１６）が受動的なピストン（２０）に連結されており、該ピストンが、該ピストン（２０）に作用するパルス変化の回避のために孔（２１）を備えている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネット弁（１６）を用いて燃料を噴射するための装置であって、マグネット弁が弁室（１８）を含んでおり、弁室から高圧管路（３７）がインジェクターへ延びており、前記弁室がポンプ室（２３）に接続されており、マグネット弁（１６）が電磁石（１７）を用いて操作されるようになっている形式のものにおいて、マグネット弁（１６）が受動的なピストン（２０）を有しており、ピストンが、該ピストン（２０）に影響を及ぼすパルス変化の回避のための孔（２１）を有していることを特徴とする、噴射機構の噴射時間の再現性の改善のための装置。
【請求項２】
孔（２１）がピストン（２０）の運動方向に対して横方向に、該ピストン（２０）の壁に形成されている請求項１記載の装置。
【請求項３】
孔（２１）が制御弁（１６）の貫通孔（２７）をポンプケーシング（２２）内の中空室（３４）に接続している請求項１記載の装置。
【請求項４】
ポンプケーシング（２２）の、孔（２１）と接続する中空室（３４）から、燃料のための戻し管路（２５）が分岐している請求項３記載の装置。
【請求項５】
孔（２１）が、噴射経過の規定のためのピストン（２０）を、該ピストン（２０）の外径の小さくなっている領域で貫通している請求項１記載の装置。
【請求項６】
ピストン（２０）を取り囲む弁ストッパー（３１）が、流出孔（３３）を有しており、該流出孔がケーシング（３１）とピストン（２０）との間の中空室（３２）を弁ケーシング（２２）の戻り側の中空室（３４）に接続している請求項１記載の装置。
【請求項７】
受動的なピストン（２０）が弁ストッパー（３１）内で圧縮ばね（１９）によって負荷されている請求項１記載の装置。
【請求項８】
孔（２１）が数ミリメートルの直径を有している請求項１記載の装置。
【請求項９】
孔（２１）が２ｍｍと３ｍｍとの間の直径を有している請求項８記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、噴射機構の噴射時間の再現性の改善のための装置に関する。高圧の燃料用の噴射機構の噴射過程の時間及び時点を制御する制御弁の制御のために、通常はマグネット弁が用いられている。噴射圧力の勾配を避けるために、マグネット弁がブート噴射若しくはパイロット噴射又は前噴射にとって完全には閉じられず、数μｍだけ開かれた位置に保たれる。この位置でマグネット弁がマグネットの減少された磁力並びにピストンのばね力によって安定される。
【０００２】
公知技術
噴射圧力の勾配を避けるため、及びパイロット噴射段階（ブート段階）中の噴射圧力の所期の経過を得るために、該段階ではマグネット弁が決して閉じられず、該マグネット弁のマグネットによって中間位置に保たれている。ブート段階中にはマグネット弁の安定性、ひいては得られる噴射量及び噴射圧力がブート電流、即ち制御弁の作動のためのマグネットをブート段階中に印加する電流に著しく左右される。制御装置のハードウエア要素の費用のかかる変化によって、ブート段階中のブート電流が±０．２５Ａの精度で調節される。このような公差は、噴射ポンプの噴射量の所期の量公差を越えないために必要である。従って、大量生産された各噴射ポンプが、パイロット噴射段階中のブート電流に関連して正確に規定されて分類される。次いで各噴射ポンプ固有のブート電流が制御装置に設定され、このことは著しく費用のかかる処置であるものの、±０．２５Ａの精度のブート電流で噴射量の調量の所期の精度を得るために避けられない。
【０００３】
マグネット弁は燃料の主噴射の後の開放に際して強い衝突動作若しくは跳ね返り動作を有する。これによって、噴射のためのノズルニードルが振動を発生させ、このことは噴射過程、特に噴射される燃料量の再現性を悪化させる。特定の負荷状態では、極めて不都合な後噴射が行われてしまうことになる。
【０００４】
発明の開示
本発明に基づく構成によって得られる利点が特に、ブート噴射にとって必要な受動的なピストンの特別な構造によって得られ、主噴射の終了時のマグネット弁の衝突動作が著しく減衰される。主噴射の終了時にマグネットへの給電が遮断されると、マグネット弁がマグネット弁ばねによって開かれる。マグネット弁の周囲の定圧回路内に圧力脈動が生じる。これによって、受動的なピストンがマグネット弁を再び押圧し、異なる負荷時点での後噴射を生ぜしめてしまう。このことが、受動的なピストンの壁の横孔によって排除される。従って、安定性の改善並びに噴射時間の再現性が得られ、即ち安定性の改善並びに噴射時間の再現性はマグネット弁の衝突動作の改善によって著しく達成される。
【０００５】
受動的なピストンに設けられた横孔によって、噴射機構のブート段階中のマグネット弁のパルス変化も改善される。本発明に基づく構成若しくは手段を使用すると、噴射機構のブート段階中にすでに±０．５Ａのブート電流精度で十分である。ブート電流精度の±０．２５Ａから±０．５Ａへのトレランスウインドー、即ち許容範囲の拡大によって、噴射機構の制御装置のハードウエア変更を所定枠内に保ち、ひいては設計コストを節減することができる。
【０００６】
本発明に基づき形成された制御弁（横孔を備える）を用いた場合には、マグネット弁を安定なブート段階に保つことが、±０．５Ａのブート電流精度で十分である。噴射機構の制御弁に行われたこのような変更によって、各噴射ポンプの個別のブート電流を規定することが不要であり、噴射ポンプをブート電流範囲に関連して適合させるだけでよく、このことは測定費用及び測定時間の著しい減少を意味している。
【０００７】
ブート電流範囲の枠内での噴射ポンプの使用が可能であることによって、個別のブート電流を噴射機構の制御装置に設定することが省略される。さらに、受動的なピストンを備える本発明に基づく制御弁を用いた場合には、噴射ポンプの交換に際して制御装置調節の変更がもはや不要である。
【０００８】
次ぎに図面を用いて本発明を詳細に説明する。
【０００９】
図１には、マグネット弁行程の経過、マグネット弁のための電磁石の電流の経過、ノズル圧力経過、ノズルニードル行程及び噴射レートがクランク軸角にわたってプロットしてあり、マグネット弁行程が主噴射の後に著しい衝突動作を有している。
【００１０】
図２は噴射機構の構成要素の概略図であり、噴射機構の制御弁がマグネット弁及び受動的なピストンから成っており、ブート噴射の規定のためのマグネット弁が受動的なピストンに連結されている。
【００１１】
図３は受動的なピストンの構成を示している。
【００１２】
図４には、本発明に基づく制御弁を用いた場合の、マグネット弁行程の経過、マグネット弁のための電磁石の電流の経過、ノズル圧力経過、ノズルニードル行程及び噴射レートがクランク軸角にわたってプロットしてある。
【００１３】
実施例
図１に、マグネット弁行程の経過、マグネット弁の電磁石を制御する電流の経過、これによって生じるノズルニードル圧力が示してある。符号１が、連続的に進むクランク軸角を示しており、符号２がマグネット弁行程距離の経過を示しており、符号８が噴射レート若しくは噴射量の経過を示し、符号３６が圧力の経過を示し、かつ符号９が電磁石に供給される電流の経過を示している。
【００１４】
開放状態にあるマグネット弁は、第１の電流レベルの電流で負荷される電磁石によって、開放位置から閉鎖位置へ移される。従って、受動的なピストンが同じく行程を行い、この場合、ピストンの行程はマグネット弁の行程よりも小さくなっている。前記電流レベルを第２の電流レベル３０に下げることによって、マグネット弁が開いて、中間位置へ移行する。これによって、マグネット弁と受動的なピストンとが互いに連結されている（マグネット弁の行程がピストンの行程に相応している）。
【００１５】
前記調節過程が噴射弁のブート段階３の開始を生ぜしめる。該段階では圧力上昇３６は軽い勾配である。前噴射段階３の終了が、制御弁１６の制御のための電磁石を第１の電流レベル２９で制御することによって行われる。圧力が主噴射中に急激に上昇する。符号４で示した図１の波線の主噴射段階が、ほぼ４５°のクランク軸角で終わり、制御弁の電磁石が無電流にされ、マグネット弁が開放状態に移行する。この場合に従来公知の手段は、符号６で示す振幅を生ぜしめ、該振幅はマグネット弁の開放の後の不都合な衝突動作を表している。マグネット弁は符号７で示す変動のない状態に直接に移行するのではなく、噴射機構若しくは噴射系内に振動を生ぜしめ、該振動が極端な場合には噴射機構の特定の負荷時点でノズルニードル弁の後噴射をもたらし、該後噴射は内燃機関の運転時に最も不都合なものである。
【００１６】
図２には、噴射機構（噴射系）の構成要素が概略的に示してある。電磁石１７を含む制御弁１６の弁室１８から高圧管路３７が、インジェクターへ延びている。これに続いて孔がインジェクター内を上側のノズル室１３に通じている。ノズルニードル１０が、ノズルケーシングに支えられたばねエレメントによって負荷されて、内燃機関の燃焼室内へ延びていて、ノズル座１１を含んでおり、ノズル座の開放によって高圧下の燃料が噴射円錐１２の形で内燃機関のシリンダーの燃焼室内に噴射される。
【００１７】
弁室１８が同じくポンプ室２３に接続されている。高圧系全体が燃料で満たされている場合に、燃料がポンプピストン２４によって、吐出量、回転数及びマグネット弁位置に依存して高圧にもたらされる。制御弁１６がポンプケーシング内で分岐部３５を介して燃料のための戻し管路に接続されている。さらにポンプケーシングが燃料管路２６を有している。
【００１８】
マグネット弁１６が受動的なピストン２０に接続されている。ピストン２０が圧縮ばね１９によって負荷されており、圧縮ばねがポンプケーシング２２の、ピストン２０を取り囲むケーシング部分２１に支えられている。ピストン２０が貫通孔によって貫通されており、該貫通孔が制御弁１６の制御部分を貫通する孔２７に対して同軸的に配置されている。受動的なピストン２０の孔２１が、有利には横孔として形成されていて、ピストン２０の貫通孔を、ピストン２０と弁ストッパー３１とによって形成された中空室３２に接続している。中空室３２から流出孔３３が弁ストッパーを貫いて、外周にある中空室３４に通じている。中空室３４が分岐部３５を介して燃料のための戻し管路２５に接続されており、さらにポンプケーシング内で中空室３４から戻し管路が分岐して電磁石１７の領域内へ延びている。
【００１９】
受動的なピストン内の横孔２１は数ミリメートル、例えば２乃至３ｍｍの範囲、有利にはほぼ２．４ｍｍの範囲の直径しか有しておらず、主噴射段階４（図１、参照）の後の電磁石１７の無電流状態で中空室３２内と受動的なピストン内との間に圧力バランスを生ぜしめるように作用する。これによって受動的なピストンが圧力バランスされていて、弁をバウンドしないように押圧する（図４及び図１の状態６、参照）。
【００２０】
図３に弁ストッパー３１及びピストン２０の構造を詳細に示してある。中空室３２と中空室３４との接続のための孔３３を有する弁ストッパー３１内では、弁ストッパーが圧縮ばね１９を介して受動的なピストン２０を負荷しており、受動的なピストンが径の縮小された領域にピストン壁を貫通する有利には数ミリメートル、例えば２乃至３ｍｍの直径の横孔２１を含んでいる。横孔２１がピストン２０内の貫通孔を中空室３２（図２、参照）に、ひいては弁ストッパー３１の孔３３に接続しており、弁ストッパーがピストン２０を取り囲んでいて、受動的なピストン２０を圧力バランスさせるように作用している。
【００２１】
図４に、マグネット弁行程距離２、電磁石１７を負荷する電流の経過並びに管路内に生じる圧力経過３６が詳細に示してある。
【００２２】
主噴射段階４の間は第１の電流レベル２９にある電流で制御弁１６の電磁石１７を制御しているのに対して、電磁石１７はほぼ４０°のクランク軸角で無電流にされる。これによってマグネット弁が、主噴射段階４の間は閉じられた位置から開かれた位置へ移動し、この場合、図４に示してあるように、マグネット弁は軽く跳ね返り、また場合によっては全く跳ね返らず（光学的なセンサーによる行程信号）、開いた状態に移る。制御弁１６内に横孔２１の備えられた受動的なピストン２０を用いることによって、マグネット弁行程距離が著しく平滑になり、衝突動作が排除され、ひいてはノズルニードル１０における不都合な後噴射の発生が著しく排除される。
【００２３】
本発明に基づくピストン２０を備えた制御弁１６は、ブート段階にとって高圧の燃料の噴射量の著しく高い調量特性及び噴射時点の著しく高い制御特性を有している。従って、本発明に基づき構成した制御弁を用いると、パイロット噴射段階３（ブート段階）における±０．２５Ａの許容範囲の代わりに、±０．５Ａのブート電流範囲が許容される。これによって、噴射機構の制御装置における、ブート電流の誤差に関連した変更が著しく縮小され、ひいてはコストが著しく節減される。
【００２４】
さらに、本発明に基づくピストン２０を制御弁１６内に使用して±０．５Ａのブート電流範囲を許容できることによって、各噴射ポンプの個別のブート電流の手間及び時間のかかる規定若しくは測定を省略することができ、それというのは、もはや個別のブート電流値を規定する必要がなく、もっぱらブート電流範囲を規定するだけでよく、このことは著しく簡単な測定手段で可能であるからである。さらに、個別のブート電流を制御装置に個別に設定する必要がなく、従って全体的に少ないコストで噴射機構の噴射時間の著しく正確な再現性及び安定性が達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
公知技術の噴射機構の特性線図。
【図２】
本発明に基づく噴射機構の概略的な回路図。
【図３】
受動的なピストンの構造を示す図。
【図４】
本発明に基づく噴射機構の特性線図。
【符号の説明】
１０　ノズルニードル、　１３　ノズル室、　１６　制御弁、　１７　電磁石、　１８　弁室、　１９　圧縮ばね、　２１　孔、　２２　ポンプケーシング、　２３　ポンプ室、　２４　ポンプピストン、　２５　戻し管路、　２７　孔、　２９　電流レベル、　３２　中空室、　３３　流出孔、　３４　中空室、　３５　分岐部、　３７　高圧管路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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