(57)【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、燃料高圧源（１）が設けられており、該燃料高圧源（１）から燃料噴射弁（９）に燃料が供給されるようになっており、該燃料噴射弁（９）が、噴射開口（１２）を制御するための噴射弁部材（１４）と制御室（２５）とを有しており、該制御室（２５）が、噴射弁部材（１４）に少なくとも間接的に結合された可動の壁（２３）によって仕切られており、さらに制御室（２５）が、絞りによって寸法設定された、高圧源、有利には前記燃料高圧源（１）から到来する流入通路（２６）と、放圧室（３０）に通じた、規定された最大流過横断面を有する流出通路（２９）とを有しており、該流出通路（２９）に弁座（３９）が形成されており、該弁座（３９）が、圧電素子（３５）によって操作される制御弁（３６）の弁部材（４４，４６）に設けられたシール面（４７）によって制御される形式のものにおいて、前記弁座（３９）が、流出通路（１２９）に配置されており、圧電素子（３５）が、流出通路（１２９）を開放するために弁部材（４４，４６）を制御室（２５）に向かって、該制御室（２５）内に形成された圧力に抗して前記弁座（３９）から引き離すようになっており、弁部材（４４，４６）が、制御室（２５）内の圧力によって閉鎖方向に負荷されており、流出通路（２２９）に設けられた弁座が第１の弁座（１３９）として形成されており、該第１の弁座（１３９）から間隔を置いて流出通路（２２９）の流過横断面を制限する第２の弁座（４９）が設けられており、弁部材（１４４，１４６）が第１の弁座（１３９）から引き離された後に、第２の弁座（４９）が、圧電素子による操作の作用を受けて弁部材（１４４，１４６）によって運動させられる付加的な第２のシール面（１５２）によって閉鎖されるようになっ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】
流出通路（１２９）が、制御室（２５）の可動の壁（２３）に向かい合って位置する端面（３７）で制御室（２５）に開口しており、可動の壁（２３）と、該可動の壁に向かい合って位置する端面（３７）との間に、弁部材（４４，４６）を開放された位置で収容する切欠き（３８）が配置されている、請求項１記載の燃料噴射装置。
【請求項３】
弁部材（１４４，１４６）の中間位置で、第１の弁座（１３９）と第２の弁座（４９）とに形成された流過横断面が開かれるように第１の弁座（１３９）と第２の弁座（４９）との間隔が設定されている、請求項１記載の燃料噴射装置。
【請求項４】
両弁座（１３９，４９）が互いに同軸的に配置されている、請求項３記載の燃料噴射装置。
【請求項５】
弁部材（４４，１４４，３４４，４４４，５４４，６４４）が、前記シール面（４７，５２，１５２，１４７，３４７，３５２，５４７，５５２，６４７）のうちの少なくとも１つを保持するヘッド（４６，１４６，３４６，４４６，５４６，６４６）を有しており、該ヘッドが、弁リフタ（４５）の端部に配置されており、該弁リフタ（４５）が、流出通路の、第１の弁座（３９，１３９）によって取り囲まれた横断面を貫いて延びており、しかも同弁リフタ（４５）と第１の弁座（３９，１３９）との間に最大流過横断面を規定している、請求項４記載の燃料噴射装置。
【請求項６】
第２のシール面（１５２）と第２の弁座（４９）とが、一緒になって１つの座弁を形成しており、該座弁が閉鎖された状態で弁部材（１４４，１４６）が、制御室（２５）内の圧力によって開放方向へ負荷される、請求項５記載の燃料噴射装置。
【請求項７】
第２の弁座（３４９）が、さらに制御室（２５）に通じる接続横断面と共に、第２の弁座（３４９）の範囲で弾性変形可能な中間部材（５５）に形成されており、該中間部材（５５）の縁部が、燃料噴射弁の弁ハウジング（１１）の分割された部分の間に締付け固定されている、請求項１記載の燃料噴射装置。
【請求項８】
前記中間部材（５５）がダイヤフラムとして形成されている、請求項７記載の燃料噴射装置。
【請求項９】
前記ダイヤフラムが金属ダイヤフラムであって、該金属ダイヤフラムの変形可能性が、減じられたダイヤフラム厚さの範囲、特に第２の弁座に対して同心的に位置する環状の切欠き（５７）によって高められている、請求項８記載の燃料噴射装置。
【請求項１０】
前記最大流過横断面が絞り（４２）によって形成されている、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】
第１の弁座が円錐状の弁座（３９，１３９）として形成されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の燃料噴射装置。
【請求項１２】
第２の弁座が球状の弁座として形成されている、請求項１１記載の燃料噴射装置。
【請求項１３】
第２の弁座（５５２，６４９）が円錐状の弁座として形成されている、請求項１１記載の燃料噴射装置。
【請求項１４】
第２の弁座が扁平な平弁座として形成されている、請求項１１記載の燃料噴射装置。
【請求項１５】
第２のシール面が、弁部材によって操作される部分（６０）に形成されており、該部分（６０）が、制御室（２５）内の圧力を受けて弁部材（６４４，６４６）に当接するようになっている、請求項１１記載の燃料噴射装置。
【請求項１６】
第２のシール面が球体（６０）に形成されており、該球体（６０）が、弁部材（６４４，６４６）に設けられたガイド面（５９）に案内されている、請求項１５記載の燃料噴射装置。
【請求項１７】
弁リフタ（４５）が、弁座に対して同軸的に延びる孔（４３）内に案内されており、該孔（４３）と第１の弁座との間に室（４０）が仕切られていて、該室（４０）を介して流出通路（１２９）が放圧室（３０，３２，４）に通じている、請求項５から１６までのいずれか１項記載の燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
背景技術
本発明は、請求項１の上位概念部に記載の形式の、内燃機関に用いられる燃料噴射装置から出発する。英国特許第１３２００５７号明細書に基づき公知の、このような形式の燃料噴射装置では、制御室から到来する流出通路が捕集室に開口しており、この捕集室は引き続き放圧管路を介して放圧室に接続されている。この捕集室に開口した流出通路の入口には、制御弁の弁部材のための弁座が設けられている。この制御弁は駆動装置として圧電素子を有していて、円錐状のシール面を備えた弁部材として形成されている。この制御弁は制御室内の圧力を制御する機能を果たし、この場合、圧電素子を確実に動作させるためにはこの圧電素子が押圧方向でしか負荷されてはならないことが考慮されている。このような設定では閉鎖位置において圧電素子に、弁座から伝達された閉鎖力と、圧力負荷に基づき流出通路の横断面を介して弁部材に加えられる合成力とが作用する。圧電素子の動作能力の一部は閉鎖力を提供することによって失われる。
発明の利点
請求項１の特徴部に記載の本発明による燃料噴射装置は従来のものに比べて次のような利点を有している。すなわち、制御弁を密に閉鎖するために必要となる閉鎖力が圧電素子によって加えられるのではなく、制御室内の圧力によって形成される。圧電素子によって加えられるべき高い作動力は弁を開放するためにしか必要とならない。この場合、やはり圧電素子は制御室内の調節された圧力によって押圧負荷される。弁が開放されるやいなや、制御弁の作動運動もしくは制御弁の開放に抗して作用する力は迅速に減じられるので、この場合にも圧電素子は著しい負荷を受けない。したがって、本発明による構成では、制御弁を操作する圧電素子を従来の場合よりも著しく小さく形成することができ、しかも所要エネルギを著しく少なく保持することができる。弁部材の閉鎖位置では、この閉鎖位置において制御室内に常時、流入部を介して供給される高い燃料圧が存在しているという事実に基づき、この弁部材が自己シール機能を果たす。
請求項２に記載の本発明の有利な構成では、弁部材を開放方向に作動運動させるために必要となるスペースが減じられて、切欠きの範囲に限定されるので、制御プランジャの直径を小さく保持することができる。このことは、燃料噴射弁部材の一層迅速な速度を達成することができるという利点を有している。なぜならば、制御室に対して流出・流入させるべき容量流が一層少なくなるからである。
請求項３に記載の本発明の有利な構成では、互いに直列に位置する２つの弁座が、流出通路を介して制御室を放圧するための流出部の途中に設けられている。この場合、制御室の方向における弁部材の作動運動時に、弁部材と第１の弁座とによって形成された弁が開かれ、続いて弁部材と第２の弁座とによって形成された弁座が閉じられる。弁部材の第１のシール面が第１の弁座に接触していると、制御室内の圧力は燃料噴射弁を閉鎖する方向で増圧される。燃料噴射弁を開放位置にもたらしたい場合には、圧電素子の操作に応答して弁部材が第１の弁座から引き離される。この場合、請求項４に記載の本発明の有利な構成では、弁部材が中間位置に留まるようになっており、この中間位置では両弁座において流過横断面が開かれている。この位置で燃料噴射弁の噴射弁部材は開放位置に変位することができるので、制御弁の弁部材がこの中間位置に留まっている時間によって規定される燃料噴射が行われる。それに対して、圧電素子がその全操作行程を実施し得るように制御されると、制御弁の弁部材は第１の弁座における流過横断面の開放後に第２の弁座に当接するので、この位置では制御室が放圧側で遮断されている。しかし、弁部材が第１の弁座から第２の弁座へ運動する際にかかる時間にわたり、制御室の短時間の放圧が行われ、この放圧の間、短時間の噴射過程が可能となる。この噴射過程は前噴射のために利用される。次いで、その後に必要となる主噴射のために弁部材を両弁座の間の中間位置にもたらし、さらに主噴射を終了させる目的で、制御室内で増圧する高圧の作用を利用して弁部材を再び第１の弁座にまで戻すことができる。このような構成によって、請求項１および請求項２に記載の構成に比べて付加的に、極めて僅かな手間をかけるだけで最小の前噴射量を制御することが可能となるという特別な利点が得られる。
請求項５〜請求項７は、このような解決手段の有利な構成に関するものである。請求項８に記載のさらに有利な改良形では、第２の弁座が弾性変形可能な中間部材に形成される。このことには次のような利点がある。すなわち、これによって制御弁の弁部材の駆動装置として必要とされる圧電素子の所要動作能力を一層小さく保持することができるようになる。制御弁の弁部材が第１の弁座における横断面の開放後に第２の弁座に当接すると、弾性変形可能な中間部材には差圧が作用する。制御室とは反対の側では、放圧室に向かって放圧が行われる。それに対して制御室内には、第２の弁座における横断面が閉鎖された状態では、高い圧力が形成される。このような力特性に基づき、中間部材は自動的に変形し、制御弁の弁部材の駆動側の方向へ運動することができる。このことは、主噴射を実施するために制御室を放圧する目的で圧電素子が第２の弁座における横断面の開放のために実施しなければならない行程を減少させる。弁部材がこの目的のために第２の弁座から引き離されると、弾性変形可能な中間部材における片側の力負荷が再び解消されることにより、この中間部材は再び標準位置へ戻り、ひいては放圧横断面の迅速な開放が行われる。
請求項１９記載の特に有利な構成は、燃料噴射弁に設けられた長手方向通路として形成された、燃料噴射弁の圧力室に通じた燃料の有利な高圧案内部によってプランジャ周辺部を耐圧性に構成することにある。この長手方向通路からは流入通路を中実な弁ハウジングに加工成形することができるので有利である。
本発明の別の有利な構成はその他の請求項に記載されている。この場合、制御弁の弁部材に設けられたシール面の特に有利な構成が開示されている。
図面
図面には、本発明の７つの実施例が示されており、以下にこれらの実施例を詳しく説明する。第１図は燃料高圧蓄え器と、制御弁によって制御される公知の構造の燃料噴射弁とから燃料供給される燃料噴射装置の概略図であり、第２図は第１図の区分Ａに対応する本発明による燃料噴射弁の制御室と、制御弁の、圧電素子（図示しない）で駆動される弁部材との部分断面図であり、第３図は第１の弁座と第２の弁座とを有する制御弁と、流出通路の案内部の変えられた形状とを有する本発明の第２実施例を示す断面図であり、第４図は噴射行程と制御弁部材の作動行程との関係を示す線図であり、第５図は弾性変形可能な中間部材に形成された第２の弁座を使用する、第３図に示した実施例に対する変化形を成す第３実施例を、制御弁の弁部材が第１の弁座に接触した第１の位置で示す断面図であり、第６図は第５図に示した実施例において使用された弾性変形可能な中間部材が、この中間部材に作用する差圧に基づき変位した変位位置（誇張して図示してある）に位置した状態で、第５図の実施例とは異なる構成を有する弁部材が第２の弁座に接触した閉鎖位置に位置している状態を示す制御弁の断面図であり、第７図は中間部材に設けられた弁座の運動経過を噴射弁部材の運動経過に対応させて示す線図であり、第８図は第２の弁座と、この第２の弁座と協働する、弁部材に設けられた第２のシール面とのさらに別の構成を有する本発明の第５実施例を示す断面図であり、第９図は複数の部分から形成された弁部材を有する本発明の第６実施例を示す断面図であり、第１０図は弁ハウジングの有利な構成と、制御室に通じた流入通路の配置とを有する第７実施例を示す断面図である。
実施例の説明
高い噴射圧でしかも僅かな手間をかけるだけで燃料噴射の大きなバリエーション、特に極めて正確に制御可能な噴射時機および噴射量による燃料噴射の大きなバリエーションが可能となるような燃料噴射装置は、いわゆる「コモン・レール・システム（Ｃｏｍｍｏｎ−Ｒａｉｌ−Ｓｙｓｔｅｍ）」により実現される。このコモン・レール・システムは、汎用の燃料高圧噴射ポンプによって与えられているものとは異なる形式の燃料高圧源を使用する。しかし本発明はこのような「コモン・レール・システム」においても、汎用の燃料高圧噴射ポンプにおいても使用可能である。以下においては、コモン・レール・システムにおける使用に関して説明する。
第１図には、コモン・レール・圧力供給システムに関して、燃料高圧源として燃料高圧蓄え器１が設けられている。この燃料高圧蓄え器１には、燃料高圧フィードポンプ２によって燃料リザーバタンク４から燃料が供給される。燃料高圧蓄え器１内の圧力は圧力制御弁５によって圧力センサ６と相まって電子制御装置８を介して制御される。この電子制御装置８は燃料噴射弁９をも制御する。
公知の構成では、燃料噴射弁９が弁ハウジング１１を有しており、この弁ハウジング１１の一方の端部、つまり内燃機関における組込みのために使用される方の端部は、噴射開口１２を有している。この噴射開口１２の、燃料噴射弁９の内部からの出口は、噴射弁部材１４によって制御される。この噴射弁部材１４は図示の例では縦長の弁ニードルとして形成されている。この弁ニードルの一方の端部はシール面１５を有しており、このシール面１５は内側に位置する弁座と協働する。弁ニードルは、弁ハウジング１１の内部に設けられた、圧力管路１７によって燃料高圧蓄え器１に接続された圧力室１６内に位置している。この圧力室１６の、直径の拡大された部分、つまり拡径された部分には、圧縮ばね１９が配置されている。この圧縮ばね１９は皿形の弁ばね受け２０と弁ハウジング１１との間で軸方向に緊縮されていて、噴射弁部材１４を閉鎖方向に負荷している。圧縮ばね１９に対して同軸的にプランジャ２１が設けられており、このプランジャ２１は一方では弁ばね受け２０に接触しており、他方ではガイド孔２２に突入している。ガイド孔２２内では、プランジャ２１の、可動の壁を形成する端面２３が、ガイド孔２２の閉じられた端部と共に制御室２５を取り囲んでいる。この制御室２５には流入通路２６が開口している。この流入通路２６には絞り２７が配置されている。流入通路２６は圧力室１６から出発して常に高圧下の燃料を絞り２７を介して制御室２５内に供給する。
制御室２５からは、プランジャ２１に対して同軸的で、かつこのプランジャ２１に向かい合って位置する端面から流出通路２９が導出されている。この流出通路２９は弁ハウジング１１の内部に形成された放圧室３０に開口しており、この場合、この放圧室３０は、引き続き放圧管路３１を介して、収容能力のある放圧室３２に通じている。この放圧室３２は、たとえば燃料リザーバタンク４であってよい。
この公知の燃料噴射弁では、放圧室３０における流出通路２９の開口部が、座弁として形成された制御弁３６の弁部材３４によって制御される。この場合、この弁部材３４は圧電素子３５によって閉鎖位置もしくは開放位置へもたらすことができる。
公知の燃料噴射装置はこの場合、次のように作動する：
内燃機関に対して有利には同期的に駆動される燃料高圧フィードポンプ２により、燃料は燃料リザーバタンク４から燃料高圧蓄え器１へ圧送される。燃料高圧蓄え器１の圧力は圧力制御弁５を介して圧力センサ６と相まって、有利には一定の値に調節される。この値は必要に応じて変化させることもできる。この燃料高圧蓄え器１から提供される燃料は上記構造を有する複数の燃料噴射弁に供給される。制御弁３６の弁部材３４が図示の閉鎖位置に位置している場合には、圧力管路１７を介して供給された燃料高圧に基づき、制御室２５内にも、この高い圧力が維持される。この圧力は可動の壁２３を介して、圧縮ばね１９に対して付加的に噴射弁部材１４を閉鎖力で負荷するので、この噴射弁部材１４は閉鎖位置にもたらされて、この位置に留まる。しかし制御弁３６が開かれると、制御室２５は流出通路２９を介して放圧され得る。制御室２５内で低下する圧力に基づき、圧縮ばね１９の閉鎖力は、噴射弁部材１４に設けられた受圧面４１に作用する燃料高圧に抗して噴射弁部材１４を閉鎖位置に保持するためにはもはや十分ではなくなるので、この噴射弁部材１４は開放位置へ移動する。制御弁３６の弁部材３４が再び流出通路２９を閉鎖すると、直ちに再び制御室２５内に高い燃料圧が形成され、この圧力は噴射弁部材１４を再び閉鎖位置にもたらし、こうして燃料噴射が終了される。
このような公知の燃料噴射装置の動作形式を改善するために本発明の構成では、制御弁が改良されている。本発明を実現するための詳細な構成は、第２図以下に示されている。第２図には、第１図に示した基本形式の燃料噴射弁の一部が図示されている。この場合、第２図は第１図の燃料噴射弁の符号Ａで示した一点鎖線で囲んだ部分に相当している。第２図に示した構成においても、やはり端面２３が、制御室２５を取り囲むプランジャ２１に設けられた可動の壁として形成されている。制御室２５には、ガイド孔２２の周壁の側方で絞り２７を備えた流入通路２６が開口しており、この場合、この流入通路２６の開口部はプランジャ２１のいかなる位置でも閉鎖されないようになっている。ガイド孔２２の、プランジャ２１の端面２３に向かい合って位置する側の端面３７では、この端面３７に設けられた切欠き３８を介して流出通路１２９が導出されている。円筒状に形成された切欠き３８から流出通路１２９への移行は、円錐状の弁座３９を介して行われる。この弁座３９には、まずプランジャ２１に対して同軸的な円筒状の中間室４０が続いており、次いでこの中間室４０からは流出通路１２９が側方に導出されている。この場合、流出通路１２９にはなお付加的に第２の絞り４２が配置されている。第１の絞り２７と共に第２の絞り４２は制御室２５の放圧の時間的な特性を規定する。
ところで弁座３９は、第１図に示した制御弁３６の弁部材３４に対して改良された形の弁部材４４と協働する。この弁部材４４は弁リフタ４５を有している。この弁リフタ４５は弁ハウジング１１に設けられた孔４３内に案内されている。弁リフタ４５の他方の側の端部（図示しない）は圧電素子３５に連結されている。この弁リフタ４５の、切欠き３８に突入した端部は、ヘッド４６を有しており、このヘッド４６には弁座３９に向けられた円錐状のシール面４７が設けられている。制御弁３６の図示の閉鎖位置においては、このシール面４７が弁座３９に接触しているので、流入通路２６を通って流入する燃料により制御室２５内では高い圧力が形成される。この圧力は噴射弁部材１４を閉鎖位置に保持する。この位置では、ヘッド４６が、制御室２５内に形成される圧力によって負荷されている。この圧力は圧電素子３５による操作なしでも弁部材４４を閉鎖位置に保持する。この制御弁を開放するためには、圧電素子３５が操作され、この場合、ヘッド４６がさらに切欠き３８内へ突入して、弁座３９における流過横断面を開放する。このことは初期段階においてまず制御室２５内の高圧に抗して行われる。弁部材４４が弁座３９から少しだけ引き離されるやいなや、弁部材４４における圧力補償が行われるので、引き続き開放行程を行うためには圧電素子におけて比較的僅かな開放動作が加えられるだけで済む。制御室２５は放圧され、噴射弁部材１４が開く。このときにプランジャ２１は図面で見て上方へ端面３７に向かって運動する。プランジャ２１の端面２３に設けられた面取り部２４と、この面取り部２４に向かい合って位置するように端面３７に設けられた環状の切欠き２８とに基づき、いわばハイドロリックストッパとして働く残留室が形成される。この残留室の範囲では、プランジャ２１の残留面が、流入通路２６を介して供給される燃料高圧に常時直接にさらされたままとなる。端面２３と端面３７との間で、しかもこの残留室と切欠き３８との間の範囲には、絞りギャップが残る。この絞りギャップは放圧された切欠き３８を残留室から分離する。また、この絞りギャップは、弁座３９と弁部材４４とによって実現された弁の閉鎖後に切欠き３８内に圧力を形成するためにも役立つ。
この場合、残留室の一部を形成する環状の切欠き２８に流入通路２６を導入すると、次のような大きな利点が得られる。すなわち第１０図に示したように、燃料噴射弁の軸線に対して平行に案内された、圧力室１６への給圧のために働く孔５９を起点として、流入通路７２６をプランジャ７２１の軸線に対して斜めに導入することができるようになる。その場合、噴射弁ハウジングが放圧室３０（第１図）への移行部で分離されると、この分離平面６０における平行な孔５９の開口部６１から流入通路７２６を残留室７３８に対して斜めに穿孔することができるので有利である。このことには次のような大きな利点がある。すなわち、制御室７２５の周囲に中実な噴射弁ハウジングが維持されるので、高圧供給路に形成される高圧に基づき生ぜしめられる壁変形により、ガイド孔７２２とプランジャ７２１との間の嵌合遊びに不都合な影響が与えられる恐れがない。特に、欧州特許出願公開第０６６１４４２号明細書に開示されてる構成において使用される、別個の挿入体により形成される環状室は必要とならない。上記欧州特許出願公開第０６６１４４２号明細書に開示されてる構成では、流入通路がこのような環状室から高圧燃料を制御室へ案内しなければならない。すなわち、上記欧州特許出願公開明細書に記載の構成では、プランジャのガイドが挿入体に設けられており、この挿入体は高圧にさらされた環状室によって取り囲まれているので、この挿入体は制御室とこの環状室との間を小さな壁厚さでしか分離していない。
本発明によれば、上記構成を用いて、制御弁を操作する圧電素子３５に関して比較的僅かな手間をかけるだけで、噴射過程の確実でかつ迅速な制御を行うことができる。弁部材は開放の瞬間だけ圧電素子に高い抵抗を加えるが、その後では制御室２５内の放圧に基づきこの抵抗が事実上０になる。したがって、圧電素子をこの特別な負荷に合わせて設計するだけで済む。
第２図に示した実施例に対する変化実施例として、第３図に示した実施例におけるように、流出通路２２９を制御室２５の側方から導出させることもできる。第３図にはさらに、本発明の別の有利な構成が示されている。この場合、第２図に示した実施例の場合と同様に設けられた弁座は第１の弁座１３９として形成されており、この第１の弁座１３９にはやはり中間室４０が隣接している。この中間室４０からは流出通路２２９が第２の絞り１４２を介して放圧室にまで導出されている。この第１の弁座１３９に対して付加的に第２の弁座４９が設けられている。この第２の弁座４９は第１の弁座１３９に対して同軸的に、かつ第１の弁座１３９に制御室２５の側で向かい合って位置するように配置されている。このためには流出通路２２９が中間範囲に弁室５０を有している。この弁室５０には、弁部材１４４に設けられた、たとえば球形に形成されたヘッド１４６が進入するようになっている。この球形の形状の代わりに、第２図に示したような形状、つまり第１のシール面として形成された円錐状のシール面４７と、この第１のシール面とは反対の側に位置する、やはり円錐状の第２のシール面５２とから成る形状も十分に可能である。この第２のシール面５２は第２図において、第３図の実施例における択一的な使用可能性として破線による参照線で示されている。
第３図に示した実施例では、球形のヘッドにおいて第１のシール面１４７が第１の弁座１３９の側に形成されており、この第１のシール面１４７とは反対の側には球形状が継続されるように第２のシール面１５２が形成されている。この第２のシール面１５２は弁部材１４４の操作時に第２の弁座４９に当て付けられる。弁部材１４４は流出通路２２９を一時的に開放した後に、この位置で流出通路２２９を再び閉鎖する。弁部材１４４が第３図に示した第１の弁座１３９に接触した位置から第２の弁座４９にまで移動する際の行程にかかる時間にわたり、制御室２５の放圧が行なわれ、この場合、噴射弁部材は短時間開くことができる。弁部材の第２のシール面１５２が第２の弁座４９に接触すると、再び制御室２５内に極めて迅速に圧力が形成されるので、燃料噴射弁は閉じる。このような構成には次のような極めて大きな利点がある。すなわち、圧電素子３５によって弁部材１４４を操作する際の唯一回の運動シーケンスおよび唯一つの運動方向において、制御室の中間放圧を伴う放圧管路の開放および再閉鎖を実施することができる。このことは、極めて短い放圧時間を実現することを可能にする。このことは前噴射と、後続の主噴射との間の噴射中断のために理想的である。この過程を行うための公知の全ての構成では、前噴射を形成するために弁部材の第１の往復運動が必要となり、かつ主噴射を規定するために弁部材の第２の往復運動が必要となるのに対して、本発明の第３図の実施例では、弁部材の唯１回の往復運動により前噴射も主噴射も、またこれに伴う噴射中断も、制御され得る。
第４図の線図では上側の部分に噴射弁部材１４の行程経過が、そして下側の部分には噴射弁部材１４の行程経過に対応させて制御弁の弁部材１４４の行程経過がそれぞれ時間との関係で示されている。第４図に示した線図の上側の部分から判るように、まず前噴射ＶＥを実施するための燃料噴射弁の短時間の開放が行なわれ、次いで噴射中断ＳＵが行われる。その後に主噴射ＨＥのために噴射噴射弁の開放が行われる。線図の下側の部分から判るように、行程０を有する出発位置から弁部材１４４はまず、前噴射の行われる行程だけ進む。行程ｈｅにおいてこの前噴射は終了し、弁部材１４４の最大変位も達成される。時間ＳＵにわたってこの終端位置に留まった後に弁部材１４４は再び中間位置ＺＳにまで戻る。この中間位置ＺＳでは、主噴射ＨＥを実施するために両弁座１３９，４９に設けられた横断面が開かれており、その後に弁部材１４４は最終的に第１の弁座１３９にまで戻る。この構成では両弁座１３９，４９が有利には互いに同軸的に相前後しかつ弁部材１４４の弁リフタに対しても同軸的に配置されている。こうして両弁座には、それぞれ１つの座弁が実現される。
弁部材の作動運動を実施するための圧電素子に課せられる要求を減少させるために、第３図に示した実施例に対する改良形では、第２の弁座が弾性変形可能な中間部材５５に弁座３４９として配置されている。中間部材５５は、たとえば有利には金属から成る板の形を有していて、弁ハウジング１１の２つの半部の間に密に緊締されている。この中間部材５５はプランジャ２１もしくは弁部材３４４に対して同軸的に貫通孔５６を有しており、この貫通孔５６は弁室１５０を制御室１２５に接続している。弁室１５０における貫通孔５６の入口が第２の弁座３４９として形成されている。この第２の弁座３４９には弁部材３４４の第２のシール面３５２がその最大変位された位置において密に当接する。弁部材３４４のヘッド３４６は、第３図に示した実施例とは異なり、第１のシール面３４７として円錐状の面を保持しており、さらに第２のシール面３５２として球状の面を保持している。しかし第２図に示したヘッド４６の配置構成を使用することもできる。弾性変形可能な中間部材５５は制御室１２５に面した側に、貫通孔５６に対して同心的に位置する環状の切欠き５７を有している。この切欠き５７により、弾性変形可能な中間部材をこの環状の切欠き５７を起点として、特に上方へ弁部材３４４に向かって容易に変位させることができるようになる。しかし、このような特性は、中間部材の厚さを別の手段により減少させることによっても得ることができる。第６図には、中間部材のこのような変位状態が示されている。ただし第６図の実施例では、第３図に示したように球状に形成された弁部材４４４のヘッド４４６を備えた弁が使用されている。ヘッド４４６に設けられた第２のシール面が第２の弁座３４９に当接すると、制御室１２５には燃料高圧蓄え器内に形成された高い圧力が形成され得る。第５図に示した弁部材３４４の位置において弁室１５０が制御室１２５と同じ圧力にさらされていた場合、第６図に示した位置では両室に互いに異なる圧力が形成され、この場合、弾性変形可能な中間部材５５は弁部材４４４に向かって変形させられる。第７図にはこの過程が描かれている。上下に位置する互いに対応した線図部分の上側部分には、噴射弁部材１４の行程運動が描かれており、この場合、前噴射ＶＥ、噴射中断ＳＵおよび主噴射ＨＥの範囲が示されている。この線図の下側部分には、曲線Ｍで弾性変形可能な中間部材の運動が描かれている。出発位置ｈｍ０から出発して、弁部材４４４の作動運動に対して、第２の弁座３４９を有する中間部材は位置ｈｍ１にもたらされる。このことは、弁部材４４４が出発位置Ｖ０から出発して位置ｈｍ０で中間部材に当接したときに、弁部材４４４の行程運動が終了すると共に開始される。この位置ｈｍ０が達成されると、弁部材４４４は中間部材に設けられた第２の弁座３４９と共に、このときに形成される差圧の作用を受けて位置ｈｍ１にもたらされ、弁部材４４４が第２の弁座３４９に接触している限りこの位置ｈｍ１に留まる。その後に、弁部材４４４が第２の弁座３４９から再び引き離されると、この第２の弁座３４９は再び出発位置ｈｍ０にまで戻り、弁部材４４４は第４図に示した線図の場合と同様に中間位置ＺＳにもたらされ、この中間位置ＺＳにおいて制御室１２５が放圧されて、主噴射が実施される。引き続き、弁部材４４４はその終端位置Ｖ０へ戻る。ダイヤフラムを形成する中間部材が行程ｈｍ１の方向へ変位する範囲では、弁部材４４４も戻り方向へ変位させられるので、弁部材４４４の行程は最初の終端位置ｈｍ０から共通の終端位置ｈｍ１へ戻る。したがって、その後に弁部材４４４を完全に開放するために実施されるべき行程は、中間部材の弾性変位が行われない場合に描かれる仮想曲線Ｖ１（破線で示す）に比べて減じられている。弁部材４４４が第２の弁座３４９から引き離された直後に弁部材４４４と弾性変形可能な中間部材５５とが開放方向の行程を実施することに基づき、主噴射を実施するためには制御室１２５の極めて迅速な放圧が得られる。したがって、圧電素子の最大行程に課せられる要求が一層減じられる。なぜならば、第２の弁座３４９に対する実際の閉鎖力が、弾性変形可能な中間部材５５の変形と共に得られるからである。このことは極めて有利である。なぜならば、圧電駆動装置の大きさおよび圧電駆動装置のために供給されるエネルギの大きさは、必要となる作動行程の大きさに比例して増大するからである。こうして、制御弁の出力は同じままで、必要となる行程だけを減少させることができる。
上で説明した実施例では、弁部材の種々の構成を説明してきたが、これに加えて第８図には、弁部材５４４のヘッド５４６に関する変化実施例が示されている。この弁部材５４４のヘッド５４６は第１のシール面および第２のシール面として、それぞれ円錐状のシール面５４７，５５２を有している。各弁座も対応して円錐状に形成されている。さらに、円錐状の第２のシール面５５２の代わりに平座シール面と、対応して平らに形成された第２の弁座とを実現することも可能である。
第９図に示した第６実施例では、弁部材６４４を２つの部分から形成することができる。この場合、弁部材６４４はヘッド６４６を有しており、このヘッド６４６は第１のシール面６４７を保持している。ヘッド６４６は第１のシール面６４７とは反対の側にガイド面５９を有しており、このガイド面５９には、弁部材６４４とハイドロリック的に連結された第２の弁部材６０が案内される。この第２の弁部材６０は図示の実施例では球体として形成されており、この球体は球状の、ただし有利には円錐状の第２の弁座６４９と協働する。第１の弁座６３９に接触した弁部材６４４の図示の位置では、球体６０が制御室６２５内の圧力によって弁部材６４４に接触した状態に保持される。球体は操作時にガイドされて第２の弁座６４９に当接する。このような球体を用いると、弁座との密な嵌合を規格部分として得ることができるので有利である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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