(57)【要約】燃料噴射装置は１つの燃料高圧ポンプ（１０）と１つの燃料噴射弁（１２）とを内燃機関の１つのシリンダに対して有している。燃料高圧ポンプ（１０）はポンプ作業室（２２）を有しており、燃料噴射弁（１２）は噴射弁部材（２８）を有している。この噴射弁部材（２８）によって、少なくとも１つの噴射開口（３２）が制御される。噴射弁部材（２８）は、ポンプ作業室（２２）に接続された圧力室（４０）内に形成された圧力によって、閉鎖ばね（４４）のばね力に抗して開放方向（２９）に運動可能である。この場合、閉鎖ばね（４４）は、一方では、噴射弁部材（２８）に支持されていて、他方では、移動可能な従動ピストン（５０）に支持されている。この従動ピストン（５０）は、閉鎖ばね（４４）とは反対の側に、ポンプ作業室（２２）に接続された前室（８５）を仕切っている。従動ピストン（５０）は閉鎖ばね（４４）のばね力に抗して蓄圧室（５５）内に運動可能である。前室（８５）は第１の絞り箇所（８４）を介してポンプ作業室（２２）に接続されており、燃料噴射弁（１２）の圧力室（４０）は、前室（８５）を迂回して第２の絞り箇所（９３）を介してポンプ作業室（２２）に接続されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に用いられる燃料噴射装置であって、１つの燃料高圧ポンプ（１０）と１つの燃料噴射弁（１２）とが、内燃機関の１つのシリンダに対して設けられており、燃料高圧ポンプ（１０）が、内燃機関によって行程運動で駆動される、ポンプ作業室（２２）を仕切るポンプピストン（１８）を有しており、さらに、電気的に制御される弁（２３）が設けられており、該弁（２３）によって、ポンプ作業室（２２）と放圧室（２４）との接続部が制御されるようになっており、燃料噴射弁（１２）が、噴射弁部材（２８）を有しており、該噴射弁部材（２８）によって、少なくとも１つの噴射開口（３２）が制御されるようになっており、噴射弁部材（２８）が、ポンプ作業室（２２）に接続された圧力室（４０）内に形成された圧力によって、ばね室（４６）内に配置された閉鎖ばね（４４）のばね力に抗して開放方向（２９）に運動可能であり、閉鎖ばね（４４）が、一方では、噴射弁部材（２８）に少なくとも間接的に支持されていて、他方では、移動可能な従動ピストン（５０）に少なくとも間接的に支持されており、該従動ピストン（５０）が、閉鎖ばね（４４）とは反対の側に、ポンプ作業室（２２）に接続された前室（８５）を仕切っており、従動ピストン（５０）が、出発位置から出発してポンプ作業室（２２）内の僅かな圧力で閉鎖ばね（４４）のばね力に抗して蓄圧室（５５）内に移動可能であり、前室（８５）が、ポンプ作業室（２２）に第１の絞り箇所（８４）を介して接続されている形式のものにおいて、燃料噴射弁（１２）の圧力室（４０）が、前室（８５）を迂回してポンプ作業室（２２）に直接接続されており、圧力室（４０）とポンプ作業室（２２）との接続部（４８）に少なくとも１つの第２の絞り箇所（９３）が配置されていることを特徴とする、内燃機関に用いられる燃料噴射装置。
【請求項２】
前室（８５）とポンプ作業室（２２）との間の第１の絞り箇所（８４）が、ポンプピストン（１８）が案内されているポンプボディ（１４）と、従動ピストン（５０）が案内されているハウジング部分（８１）との間の中間板（８３）に設けられた絞り孔として形成されている、請求項１記載の燃料噴射装置。
【請求項３】
少なくとも１つの第２の絞り箇所（９３）が、燃料噴射弁（１２）のハウジング部分（８６；８９）に配置されている、請求項１または２記載の燃料噴射装置。
【請求項４】
少なくとも１つの第２の絞り箇所（９３）が、燃料噴射弁（１２）のハウジング部分（８６，８９）の間の中間板（９０）に配置されている、請求項１または２記載の燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
背景技術
本発明は、請求項１の上位概念部に記載した形式の、内燃機関に用いられる燃料噴射装置から出発する。
【０００２】
このような燃料噴射装置は、ドイツ連邦共和国特許出願公開第３９００７６３号明細書に基づき公知である。この公知の燃料噴射装置は１つの燃料高圧ポンプと１つの燃料噴射弁とを内燃機関の１つのシリンダに対して有している。燃料高圧ポンプは、内燃機関によって駆動される、ポンプ作業室を仕切るポンプピストンを有している。この場合、電気的に制御される弁によって、ポンプ作業室と放圧室との接続部が制御される。燃料噴射弁は噴射弁部材を有している。この噴射弁部材によって、少なくとも１つの噴射開口が制御される。噴射弁部材は、ポンプ作業室に接続された圧力室内に形成された圧力によって、ばね室内に配置された閉鎖ばねのばね力に抗して開放方向に運動可能である。閉鎖ばねは、一方では少なくとも間接的に噴射弁部材に支持されていて、他方では少なくとも間接的に従動ピストンに支持されている。この従動ピストンは、閉鎖ばねとは反対の側に、ポンプ作業室に絞り箇所を介して接続された前室を仕切っていて、したがって、ポンプ作業室内に形成された圧力によって負荷されており、さらに、閉鎖ばねのばね力に抗して行程運動可能である。従動ピストンは出発位置から圧力室内の僅かな圧力で蓄圧室内に運動可能である。燃料噴射弁の圧力室は通路を介して前室に接続されていて、この前室を介して間接的にポンプ作業室に接続されている。したがって、圧力室とポンプ作業室との接続も同じく絞り箇所を介して行われている。この場合、この絞り箇所の寸法は、従動ピストンの機能のために必要となる寸法と、燃料噴射弁の機能のために必要となる寸法との間で妥協されて選択されなければならない。
【０００３】
発明の利点
請求項１記載の特徴を備えた本発明による燃料噴射装置は従来のものに比べて、燃料噴射弁の圧力室とポンプ作業室とを少なくとも１つの第２の絞り箇所を介して直接接続することによって、第１の絞り箇所と、少なくとも１つの第２の絞り箇所とを互いに無関係に各機能に対して最適に選択することができるという利点を有している。
【０００４】
従属請求項には、本発明による燃料噴射装置の有利な構成および改良形が記載してある。請求項２〜４記載の構成によって、絞り箇所の、製造技術的に簡単な配置および構成が可能となる。
【０００５】
実施例の説明
以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。
【０００６】
図１には、自動車の内燃機関に用いられる燃料噴射装置が示してある。内燃機関は１つまたはそれ以上のシリンダを有している。この場合、各シリンダに対して、１つの燃料高圧ポンプ１０と１つの燃料噴射弁１２とを備えた１つの燃料噴射装置が設けられている。燃料高圧ポンプ１０と燃料噴射弁１２とは、いわゆる「ユニットインジェクタ」とも呼ばれるぽポンプ・ノズルユニットにまとまられている。燃料高圧ポンプ１０はポンプボディ１４を有している。このポンプボディ１４に設けられたシリンダ孔１６内にはポンプピストン１８が密に案内されている。このポンプピストン１８は内燃機関のカムシャフトのカムによって戻しばね１９のばね力に抗して行程運動で駆動される。ポンプピストン１８はシリンダ孔１６内にポンプ作業室２２を仕切っている。このポンプ作業室２２内ではポンプピストン１８の圧送行程時に燃料が高圧下に圧縮される。ポンプ作業室２２には、ポンプピストン１８の吸込み行程時に燃料が燃料蓄え容器２４から、たとえばフィードポンプによって供給される。ポンプ作業室２２は、たとえば燃料蓄え容器２４として使用することができる放圧室との接続部を有している。この接続部は、電気的に制御される弁２３によって制御される。この電気的に制御される弁２３は制御装置２５に接続されている。
【０００７】
燃料噴射弁１２は弁ボディ２６を有している。この弁ボディ２６は、以下でさらに詳しく説明するように、複数の部分から形成されていて、ポンプボディ１４に結合されている。弁ボディ２６に設けられた孔３０内には噴射弁部材２８が長手方向移動可能に案内されている。孔３０はポンプボディ１４のシリンダ孔１６に対して少なくともほぼ平行に延びているものの、このシリンダ孔１６に対して傾けられて延びていてもよい。弁ボディ２６は、内燃機関のシリンダの燃焼室に近い方の端部領域に少なくとも１つ、有利には複数の噴射開口３２を有している。噴射弁部材２８は、燃焼室に近い方の端部領域に、たとえばほぼ円錐形のシール面３４を有している。このシール面３４は、弁ボディ２６の、燃焼室に近い方の端部領域で弁ボディ２６内に形成された、たとえば同じくほぼ円錐形の弁座３６と協働する。この弁座３６からまたは弁座の後方３６に噴射開口３２が導出している。
【０００８】
弁ボディ２６内には、噴射弁部材２８と孔３０との間に弁座３６に向かって環状室３８が設けられている。この環状室３８は、弁座３６から遠い方の端部領域で孔３０の半径方向の拡張によって、噴射弁部材２８を取り囲む圧力室４０に移行している。噴射弁部材２８は圧力室４０の高さに横断面減少によって、弁座３６に向けられた受圧肩部４２を有している。噴射弁部材２８の、燃焼室から遠い方の端部には、予荷重もしくはプレロードがかけられた閉鎖ばね４４が作用している。この閉鎖ばね４４によって噴射弁部材２８は弁座３６に向かって押圧される。閉鎖ばね４４はばね室４６内に配置されている。このばね室４６は孔３０に続いている。ばね室４６は、有利には放圧室、たとえば燃料蓄え容器２４に接続されている。圧力室４０は、弁ボディ２６を貫いて延びる通路４８を介してポンプ作業室２２に接続されている。
【０００９】
閉鎖ばね４４は、一方では、たとえばばね受けを介して少なくとも間接的に噴射弁部材２８に支持されていて、他方では、たとえば同じくばね受けを介して少なくとも間接的に従動ピストン（Ａｕｓｗｅｉｃｈｋｏｌｂｅｎ）５０に支持されている。この従動ピストン５０はハウジング部分８１の孔８０内に案内されていて、閉鎖ばね４４に近い方の端部領域に軸部部分５２を有している。この軸部部分５２は、ばね室４６と、このばね室４６にハウジング部分８１内で続く蓄圧室５５との間の分離壁５４に設けられた接続孔５３を貫通している。軸部部分５２の、ばね室４６内に突入した端部にはばね受け５１が支持されている。接続孔５３はばね室４６および蓄圧室５５よりも小さな直径を有している。従動ピストン５０は、接続孔５３よりも大きな直径を備えた領域５６を蓄圧室５５内に有しているので、ばね室４６に向かっての従動ピストン５０の行程運動は、この従動ピストン５０の領域５６が、ストッパとしての分離壁５４に当て付けられることによって制限されている。従動ピストン５０の領域５６は、接続孔５３に比べて相応に大きな直径を備えた孔８０内に密に案内されている。ばね室４６は孔としてハウジング部分８２内に形成されている。このハウジング部分８２は弁ボディ２６の一部を形成している。通路４８はハウジング部分８２を貫いてばね室４６に対してずらされて、このばね室４６に対してほぼ平行に延びている。
【００１０】
蓄圧室５５の、ばね室４６から遠い方の端部からは、ハウジング部分８１内でポンプ作業室２２に向かって孔５８が導出している。この孔５８は孔８０よりも小さな直径を有している。従動ピストン５０は孔５８に向かって領域５６に続いてシール面６０を有している。このシール面６０は、たとえばほぼ円錐形に形成されている。シール面６０は、座として形成された、ハウジング部分８１に設けられた蓄圧室５５への孔５８の開口と協働する。この開口も同じくほぼ円錐形に形成されていてよい。従動ピストン５０は、孔５８内に突入した軸部６２を有している。この軸部６２の直径は領域５６の直径よりも小さく寸法設定されている。軸部６２はシール面６０に続いて、まず、孔５８よりも著しく小さな直径を有していて、次いで、軸部６２の自由端部に向かって、孔５８の直径よりもほんの僅かに小さく寸法設定された直径を備えた軸部領域６４を有している。この軸部領域６４はその周面に１つまたはそれ以上の扁平加工部６５を有していてよい。この扁平加工部６５によって軸部領域６４と孔５８との間に開口が形成される。この開口を通って燃料は蓄圧室５５内に到達することができる。
【００１１】
ハウジング部分８１とポンプボディ１４との間には中間板８３が配置されている。この中間板８３には孔８４が形成されている。この孔８４によって、ハウジング部分８１に設けられた孔５８はポンプ作業室２２に接続されている。孔８４は第１の絞り箇所を成している。この第１の絞り箇所を介して孔５８はポンプ作業室２２に接続されている。従動ピストン５０は孔５８内に中間板８３に向かって前室８５を仕切っている。この前室８５は第１の絞り箇所８４を介してポンプ作業室２２に接続されている。
【００１２】
従動ピストン５０のシール面６０が、孔５８の開口に設けられたシール座に接触している出発位置に従動ピストン５０が位置している場合には、蓄圧室５５は前室８５ひいてはポンプ作業室２２から分離されている。従動ピストン５０の出発位置では、ポンプ作業室２２内に形成された圧力は、軸部領域６４の端面と、この軸部領域６４と孔５８との間の開口を通って蓄圧ピストン５０のシール面６０とに孔５８の直径に相応して作用している。ポンプ作業室２２内の圧力によって蓄圧ピストン５０に加えられる力が閉鎖ばね４４のばね力よりも小さい場合には、従動ピストン５０は閉鎖ばね４４のばね力によって、ポンプ作業室２２内に形成された圧力ひいては前室８５内に形成された圧力に抗して出発位置に保持される。
【００１３】
ポンプ作業室２２内の圧力ひいては前室８５内の圧力が著しく上昇し、これによって、従動ピストン５０に加えられる力が閉鎖ばね４４のばね力よりも大きくなると、従動ピストン５０が従動運動で蓄圧室５５内に運動させられる。この場合、軸部部分５２はばね室４６内に運動させられる。従動ピストン５０の従動運動時には、蓄圧室５５からばね室４６内に燃料が押し退けられる。この燃料は従動ピストン５０の軸部部分５２と接続孔５３との間の環状ギャップを通流しなければならない。これによって、軸部部分５２ひいては従動ピストン５０の従動運動の減衰が達成される。
【００１４】
燃料噴射弁１２に向かってハウジング部分８２に続いて、弁ボディ２６の一部としての別のハウジング部分８６が配置されている。このハウジング部分８６は孔８７を有している。この孔８７を貫いて噴射弁部材２８の端部領域が延びていて、ばね室４６内に突入している。噴射弁部材２８の端部領域はばね室４６内でばね受け８８を介して閉鎖ばね４４に支持されている。また、噴射弁部材２８の端部領域は、噴射弁部材２８の、孔３０内に案内された領域よりも小さな直径を有している。孔３０と、圧力室４０と、弁座３４および噴射開口３２が下側の端部に配置された環状室３８とは、弁ボディ２６の一部を形成する弁ハウジング８９内に形成されている。ハウジング部分８６と弁ハウジング８９との間には、より小さな厚さを備えた中間板９０が配置されている。この中間板９０は孔９１を有している。この孔９１を貫いて噴射弁部材２８の端部領域が延びている。
【００１５】
通路４８は圧力室４０から、弁ハウジング８９と、中間板９０と、ハウジング部分８６と、ハウジング部分８２と、ハウジング部分８１と、中間板８３とを貫いて延びている。この中間板８３は、ポンプボディ１４に面した側に溝９２を有している。この溝９２はポンプ作業室２２に向かって開いている。また、溝９２には通路４８が開口している。溝９２は、たとえばシリンダ孔１６に対してほぼ半径方向に延びていてよく、このシリンダ孔１６から外向きに中間板８３の、通路４８が中間板８３を貫いて延びる領域にまで延びている。したがって、通路４８によるポンプ作業室２２と燃料噴射弁１２の圧力室４０との接続は前室８５を迂回して直接行われる。この前室８５は従動ピストン５０によって孔５８内に中間板８３に向かって仕切られる。圧力室４０をポンプ作業室２２に接続する通路４８には、少なくとも１つの第２の絞り箇所９３が設けられている。この第２の絞り箇所９３によって、通路４８内の圧力振動の減衰を達成することができる。第２の絞り箇所９３は通路４８の横断面の適切な減少によって形成することができる。この場合、特に通路４８が中間板８３にかつ／または中間板９０に形成されて、規定された横断面を備えた絞り孔としての絞り箇所９３を形成することができる。第１の絞り箇所８４と第２の絞り箇所９３とは互いに無関係に各機能に対して最適に選択することができる。
【００１６】
燃料噴射弁１２と燃料高圧ポンプ１０とは締付けスリーブ９４によって互いに結合されている。この締付けスリーブ９４は弁ハウジング８９に上方から係合していて、ポンプボディ１４に設けられたねじ山付き孔９５内にねじ込まれている。中間板８３と、ハウジング部分８１，８２，８６と、中間板９０とは、弁ハウジング８９とポンプボディ１４との間に締め込まれている。
【００１７】
以下に、燃料噴射装置の機能を詳しく説明する。ポンプ作業室２２がポンプピストン１８の吸込み行程の間に燃料で充填される。最初、ポンプピストン１８の圧送行程時には制御弁２３が開放されているので、ポンプ作業室２２内に高圧を形成することはできない。燃料噴射を開始したい場合には、制御弁２３が制御装置２５によって閉鎖され、これによって、ポンプ作業室２２が燃料蓄え容器２４から分離されていて、ポンプ作業室２２内に高圧が形成される。ポンプ作業室２２内の圧力と圧力室４０内の圧力とが高くなり、これによって、受圧肩部４２を介して噴射弁部材２８に開放方向２９で作用する力が閉鎖ばね４４のばね力よりも大きくなると、噴射弁部材２８が開放方向２９に運動させられ、少なくとも１つの噴射開口３２を開放し、この噴射開口３２を通って燃料がシリンダの燃焼室内に噴射される。この場合、従動ピストン５０はその出発位置に位置している。その後、ポンプ作業室２２内の圧力が、ポンプピストン１８を駆動するカムのプロファイルに相応して引き続き上昇する。
【００１８】
ポンプ作業室２２内に形成された圧力ひいては前室８５内に形成された圧力によって従動ピストン５０に加えられる力が、閉鎖ばね４４によって従動ピストン５０に加えられる力よりも大きくなると、従動ピストン５０がその従動運動を実施し、蓄圧室５５内に運動させられる。この場合、ポンプ作業室２２内の減圧が生ぜしめられ、さらに、閉鎖ばね４４のプレロードが増加させられる。この閉鎖ばね４４は軸部部分５２もしくはばね受け５１を介して蓄圧ピストン５０に支持されている。ポンプ作業室２２内の減圧と圧力室４０内の減圧とによって、より僅かな力が開放方向２９で噴射弁部材２８に生ぜしめられ、閉鎖ばね４４のプレロードの増加に基づき、増加させられた力が閉鎖方向で噴射弁部材２８に生ぜしめられるので、この噴射弁部材２８が再び閉鎖方向に運動させられ、シール面３４で弁座３６に当て付けられて噴射開口３２を閉鎖し、これによって、燃料噴射が中断される。この場合、燃料噴射弁１２は短い期間の間しか開放されておらず、パイロット噴射としての少ない量の燃料しか燃焼室内に噴射されない。噴射された燃料量は、主として、従動ピストン５０の開放圧によって規定されている。この開放圧は、従動ピストン５０がその従動運動を開始するポンプ作業室２２内の圧力および前室８５内の圧力である。パイロット噴射の間の噴射弁部材２８の開放行程は減衰装置によって液圧的に制限することができる。このような減衰ユニットは、ドイツ連邦共和国特許出願公開第３９００７６２号明細書ならびに対応するアメリカ合衆国特許第５１２５５８０号明細書ならびにドイツ連邦共和国特許出願公開第３９００７６３号明細書ならびに対応するアメリカ合衆国特許第５１２５５８１号明細書に基づき公知である。この場合、これらの明細書の内容は本特許出願の内容に所属している。従動ピストン５０の行程運動も同じく、ドイツ連邦共和国特許出願公開第３９００７６２号明細書、アメリカ合衆国特許第５１２５５８０号明細書、ドイツ連邦共和国特許出願公開第３９００７６３号明細書およびアメリカ合衆国特許第５１２５５８１号明細書に記載されているような減衰装置によって減衰することができる。
【００１９】
その後、ポンプ作業室２２内の圧力が、ポンプピストン１８を駆動するカムのプロファイルに相応して引き続き上昇し、これによって、噴射弁部材２８に作用する押圧力が開放方向２９で再び増加し、閉鎖ばね４４の、増加させられたプレロードに基づき増加させられた閉鎖力を上回るので、燃料噴射弁１２が再び開放する。この場合、より多くの燃料量が、パイロット噴射の間よりも長い期間にわたって噴射される。この期間と、メイン噴射の間に噴射される燃料量とは、制御弁２３が制御装置２５によって再び開放される期間によって規定される。制御弁２３の開放後、ポンプ作業室２２は再び燃料蓄え容器２４に接続されているので、ポンプ作業室２２は放圧されており、燃料噴射弁１２が閉鎖する。軸部部分５２を備えた従動ピストン５０は閉鎖ばね４４のばね力によって再びその出発位置に戻される。パイロット噴射とメイン噴射との間の時間的なずれは、主として、従動ピストン５０の従動行程によって規定されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】
内燃機関に用いられる燃料噴射装置の縦断面図である。
【符号の説明】
１０  燃料高圧ポンプ、  １２  燃料噴射弁、  １４  ポンプボディ、  １６  シリンダ孔、  １８  ポンプピストン、  １９  戻しばね、  ２２  ポンプ作業室、  ２３  弁、  ２４  燃料蓄え容器、  ２５  制御装置、  ２６  弁ボディ、  ２８  噴射弁部材、  ２９  開放方向、  ３０  孔、  ３２  噴射開口、  ３４  シール面、  ３６  弁座、  ３８  環状室、  ４０  圧力室、  ４２  受圧肩部、  ４４  閉鎖ばね、  ４６  ばね室、  ４８  通路、  ５０  従動ピストン、  ５１  ばね受け、  ５２  軸部部分、  ５３  接続孔、  ５４  分離壁、  ５５  蓄圧室、  ５６  領域、  ５８  孔、  ６０  シール面、  ６２  軸部、  ６４  軸部領域、  ６５  扁平加工部、  ８０  孔、  ８１  ハウジング部分、  ８２  ハウジング部分、  ８３  中間板、  ８４  絞り箇所、  ８５  前室、  ８６  ハウジング部分、  ８７  孔、  ８８  ばね受け、  ８９  弁ハウジング、  ９０  中間板、  ９１  孔、  ９２  溝、  ９３  絞り箇所、  ９４  締付けスリーブ、  ９５  ねじ山付き孔
【国際公開パンフレット】
2004521248.tif 000003
2004521248.tif 000004
2004521248.tif 000005
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【国際調査報告】
2004521248.tif 000019
2004521248.tif 000020
2004521248.tif 000021
2004521248.tif 000022