JPH0267456A - 内燃機関の燃料噴射装置、特にポンプノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、主請求項ＩＣ記載の形式の内燃機関の燃料噴
射装置、特にポンプノズルに関する。 特にポンプノズルとしてのこの種の燃料噴射装置を用１
八ることによって、噴射に属する全てのプロセスへの調
整的制御的干渉に関して、分配形噴射ポンプ又は列形噴
射ポンプでもって作動する通常の噴射装置の場合よりも
高い自由度が達成される。この比較的高い自由度は、部
分的には、相当に高速回転する直接噴射式エンジンにお
いて必要とされる比較的高い噴射圧力を伴って作動する
能力からも生じる。さらに、ポンプピストンの駆動′ｌ
ｃはたーていエンジンのカム軸が使用され、その結果、
追加的に既存の駆動装置が利用されることで、コスト並
びに駆動損失が節減される。 〔従来の技術〕 この種のポンプノズル及び相応の未公告のポンプノズル
によれば、相応の中間ピストンを使用している多数の変
形例が公知である。このポンプの場合、ポンプ室及び圧
力室の燃料量の制御によって、噴射開始を決定する供給
開始と噴射に備えた供給量とが確定される。ポンプノズ
ルの駆動に利用されるカムは、たいていエンジンのカム
軸に存在する。燃料量の制御は角度的かつ時間的に制御
されて行われる。この場合角度的制御は駆動カムによる
ピストンの行程？ｆｆ１Ｊ　１１でらり、時間的制御は
制御弁による燃料通路の解放であると理解すべきである
。カムの超勤行程は６つの区間に分割可能である。即ち
１、ゆるやかに降下する吸込み行程区間（下り斜面）と
、小休止区間（カムの基礎円〕と、それに続いてしかも
前記吸込み行程区間に移行する急傾斜の加圧行程区間（
加圧行程面）とに分けられる。 駆動カムの最後に述べた加圧行程区間は、ポンプピスト
ンの迅速な圧送運動を必要とする所望の噴射効果を得る
ために、比較的短くかつ急激である。これに対して前記
吸込み行程区間は、吸込み作用を必要な制御時間を伴っ
て実現するために比較的平坦に形成され、しかも同時に
可能な限り長い制御時間？利用し得るよって前記小休止
区間に関連して比較的長く形成されている。なんとなれ
ば、ポンプピストンのこの作動位置にお−ては、た力て
いの場合制御弁に基づく純粋な時間制御しか与えられて
いなかからである。 それに加えてこの種の噴射装置においては、供給量制御
及び供給開始の調整は、列形ポンプにおいて普通に用い
られているように調整ロンド又は遠心力噴射時期調整装
置音用するのではなく、制御弁を用いて行われる。この
制御弁は、ポンプピストンないし中間ピストンのｆｆｆ
ｌＪ御縁及び逆と弁の共働作用に基づいて、相応する燃
料量全各室の１つに配分する。ここで逆止弁と言う場合
、それは可能なあらゆる形式の逆流を阻止する弁、つマ
ク弁座？持たない、スライド弁として構成されて−るよ
うな弁をも意味する。 この種の噴射装置においては中間ピストンが、加圧行程
の終端に際して、ストッパーによって特定された一定の
最終位置に達することにより、この中間ピストンの各吸
込み行程の前に、明示可能なカム軌道上の点に対応する
同一の初期位置が生じる。したがって、カムとピストン
制御縁に基づく角度的制御は、調整に際して、制御弁を
用いて決定される容易に調整可能な時間的制御に統合さ
れる。 実際、この種のシステムにおける制御の問題は、とシわ
け抑制すべき激しＡ障害的な振動のために、ここで説明
するよりもはるかに深刻である。ポンプピストンを機械
的に駆動する際に障害的な振動が発生するのでちるが、
これらの振動は、一定の振幅及び一定の周波数を有して
いて、単に噴射に対する位相関係に工ってのみ区別され
る。このような障害的な振動はほとんど抑制不可能であ
るが、量的ばらつきに対するその影響度の定量的評価は
可能である。簡略的には、制御縁による制御に際して制
御量がｌｌｙ害的な振動によって干渉されないことを前
提とすることができる。電磁弁による制御の場合は異な
っていて、同制御においては危険な障害的周波数が非常
に高く、振幅を一定とした場合数ノく一セントの誤差に
なジ得る。この場合この誤差は抑制不可能である。制御
縁並びに電磁弁による量的制御の組合わせによって、誤
差を半分にすることができる。即ち、一方の終端を制御
縁によって制御し、他方の終端を電磁弁によって制御す
るのである。他方、電子制御装置による電磁弁の制御を
放棄することはない。このような構成は電磁弁だけでな
く、その他の何らかの方法で制御された弁に対しても有
効である。 公知のポンプノズル（米国特許第４２３５３７４号明細
書）におりて、供給量及び供給の開始は、ポンプ室への
計量通路内に配設された電磁弁の開放及び閉鎖によって
決定される。この場合ポンプノズルの圧力室へは、電磁
弁に干渉されない充填通路が通じており、同充填通路内
には逆止弁が配設されている。ポンプピストンの第１の
吸込み行程区間中は、電磁弁は閉じた１まであり、その
結果この時点で密閉されているポンプ室に基づいて中間
ピストンは一緒に引張られ、それによって低圧の燃料が
充填通路及び逆止弁？経て圧力室内に流入する。噴射の
ための供給量が計量されて配分されると、供給通路内の
電磁弁が開放され、その結果低圧の燃料が供給通路を経
てポンプ室内に流入し、この時点で中間ピストンに作用
する液圧力に基づいて同中間ピストンはその位置に止ま
る。 この公知のポンプノズルの場合、電磁弁は、その次の加
圧行程の開始まで開放され続ける。 その結果残りの吸込み行程中、燃料はポンプ室内に流入
し、同ポンプ室を満たす。またカム軌道の小休止区間に
お込ても電磁弁は開放し続ける。したがって圧力室に流
入する供給量は電磁弁の開放時点によって決定され、こ
れによって圧力室への供給量の事前貯蔵が終了せしめら
れる。供給１會決定するこの方式は、間接的な量的制御
を対象にしているために、比較的不正確である。この量
的制御におｈては、前述の制御誤差以外に、例えば、通
路及び弁の非液密性、流動状態の変化、逆上弁の開放力
、燃料の変動的な温度、それにまた圧送圧力の変化のよ
うなあらゆる可能な影響が結果に現れ得る。 このような方式の間接的制御の欠点は、特に高速回転時
に、中間ピストンの慣性力及び供給通路や充填通路にお
ける絞９作用が結果に影響を及ぼすことにある。そこで
、例えば、ポンプ室への電磁弁の絞シ効果と圧力室に向
かう逆上弁の絞シ効果との間の非常だ厳密な調整、並び
に燃料の低圧力に関係する中間ピストンの受圧面積と同
中間ピストンをこの公知のポンプノズルにおいて圧力室
方向に付勢するばねとの間の非常に厳密な調整を行わな
ければならな込。質ｉを伴う中間ピストンの動的な力が
回転数に依存して変化するために、そしてさらに同中間
ピストンを吸込み行程中に噴射量を決定するべく停止さ
せなければならな込ために、非常に複雑でかつ回転数に
依存するファクター金倉む幾つかの関係式が与えられ、
その結果このような装置の理論的な事前設定は不可能と
なる。 この公知のポンプノズルの供給開始の制御にしても、重
大な欠点がある。何故なら、ポンプピストンが所定の加
圧行程区間き進んだ後で初めて電磁弁が閉じられ、その
後ようやく、つまりポンプ室内の燃料が閉じ込められて
中間ピストンを駆動し、圧力室内に事前貯蔵された燃料
量が噴射ノズルに供給されて初めて、エンジンの燃焼室
・＼の噴射が開始されるからである。この第１の加圧行
程区間において、ポンプ室内に存在する燃料の相当部分
は、電磁弁及び供給通路を経て燃料源へ戻される。この
ような燃料流の反転、つまり燃料容積のこのような往復
移動は、回転数と共に変化しその上特に高速回転時に大
きな影響力を持つところの動的状況においては、所望の
供給開始時点に誤差をもたらし得る非常に種々雑多な加
速力を生ぜしめる。この欠点は、所望の供給開始時点が
条件付きでのみ回転数に依存する限り、ｔよとんど解消
し得な論。 その結果回転数によって生じた顕著な誤差は、特性値と
しての回転数ゆえに排除され得ない。 この問題は、供給開始時点が（いずれの場合でも回転数
に依存するのであるが〕多くの場合に例えば負荷のよう
なその他のエンジン特性値に依存して必然的に変化せし
められることによって、さらに深刻化する。 この公知のポンプノズルのその他の欠点は、加圧行程中
に発生する圧力に耐え得るように電磁弁を高圧弁として
構成しなければならな１点にある。それに加えて同電磁
弁は加圧行程中は閉じていなければならず、この場合確
かに逆送りに際しては噴射圧力はまだ存在しないが、供
給圧送圧力よシもはるかに高り圧力が存在している。こ
の逆送り圧力は一定の限度内で回転数に依存して変化し
、このことは、同様に、供給開始を１遅れ”方向に引き
延ばす傾向を伴って、閉鎖過程に影響を与えている。い
ずれにしても、このような電磁弁は噴射圧力、つまり最
大の燃料圧力にも耐え得るように設計されて論なければ
ならず、これは結果として製造コストヲ高めるだけでな
く、使用に際しても多大な電力消費をもたらす。極めて
短論制御時間が要求されるために、事前に制御された電
磁弁はほとんど問題にならｆＡ匹。吸込み側と高圧側の
圧力比が約１：１０Ｄであるので、相応の比較的小さな
時間差又は横断面積差は重大な量的誤差となって現れる
。 この公知の装置のその他の欠点は、供給量が純粋に回転
角度的だ制御されるか、あるｈは電磁弁を介して間接的
に制御されることに起因して、圧力室へ向かう充填通路
内の変動的な絞９作用が、結果的に量的制御誤差を生む
ことにある。これは、最小回転数と最大回転数の間でそ
の都度可能ならば計量されなければならないところの供
給量が、アイドリンク量と全負荷量の間では１：１５の
比率で異なっているために、特に重大である。 このような事情を考慮して、冒頭に記載の形式の燃料噴
射装置、特にポンプノズルにお＾て、制御弁によって制
御された供給通路をポンプピストンによって制御して、
ポンフヒス）　１０ｉ１の吸込み行程区間中に、供給通
路をポンプ室から分離するとともに圧力室の充填通路に
連通せしめ、そしてその後の吸込み行程の区間並びにポ
ンプピストンを駆動するカムの小休止区間にお論では、
供給通路を充填通路から事前に分離した後でポンプ室に
再び連通せしめるという提案が既になされてｈる（***
国特許出願第３７００３５２．６号〕。これによって制
御は本質的に改善される。全体の量的制御、即ち供給量
並びに供給開始を決定する量の制御はカムの逆戻り面に
よって設定されるために、その制御のために自由に利用
できる範囲は加圧行程面を犠牲にして拡大され得る。こ
の加圧行程面は純粋な高圧噴射のみに利用され、それゆ
え好都合にも非常に急使に形成され得る。このことはと
りわけ噴射過程にとって有益である。高圧側においては
供給量も供給開始も制御されないので、有利なことに、
必ずしも供給量を変化させなくても、噴射過程に任意に
干渉することができる。高圧面に対する有効なカム角度
を減少させることによって、下シ斜面ないしはカムの基
礎円に対する角度を相応して増大させることができ、ナ
の結果吸込み行程区間及び小休止区間に対してより長い
時間を割り当てることができ、そしてまた下シ斜面も相
当に緩やかに延びることになる。このようにして、下り
書面を加圧行程面よりも約５〜７倍緩やかに形成するこ
とができる。計量時間は相当に長くなり、そして危険な
障害的振動数は相当に低くなる。この場合、障害的振動
数が噴射周波数の近傍に達し得る。この噴射周波数は近
隣の障害的振動数についての位相関係及び撮幅を主に決
定する。自由に利用できる制御時間が比較的長いために
、制御すべき燃料量についての電磁弁に起因する誤差も
減少する。というのはこのような直接的な誤差は、延長
された自由時間に相応して小さくなるからである。これ
とは全く別に、電磁弁として本質的に安価な低圧弁を使
用することができ、この低圧弁を用Ａて比較的高め切換
え周波数も問題なく可能である。さらにこのような電磁
弁は、比較的長い自由時間に基づいて、供給量並びに供
給開始を決定する量の直接的制御に役立てられる。 前記提案においては、圧力室からポンプ室へ行き、そし
て再び圧力室に戻る燃料供給通路の切替え制御は、機械
的弁スプールとして機能するポンプピストン自体によっ
て行われる。勿論、ポンプピストンと同期して駆動され
る弁スプールが前記作用を為すような等価手段も考えら
れる。 前記提案においては、吸込み行程の開始ＩＣ際して制御
弁は閉じられ、次いで圧力室内への供給量の計量配分全
開始するべく開弁する。この場合既にポンプピストンの
吸込み作用に基ライて、中間ピストンは必要な行程を実
行している。 供給量を増やそうとすればするほど、電磁弁はより早期
に開く。いずれにせよ、ポンプピストンが供給通路を遮
断した時に、圧力室への供給は中断される。ポンプピス
トンが燃料の流通を切替えている間は、電磁弁は引き続
き開放しており、その結果ポンプピストンが供給通路か
らポンプ室−＼の連通を確立した小休止区間においては
、電磁弁が再び閉じられるまで、その間にポンプ室内に
生じた空間内に燃料が流入することになる。そこに流入
した容積は、供給の開始を決定するものであって、電磁
弁がよジ早く閉じるほど、噴射のための供給開始がより
遅く行われる。 〔発明が解決しようとしている問題点〕中間ピストンが
その吸込み行程を常に終端ストッパーにおいて開始し、
そして好ましくも電磁弁が１ポンプサイクルにつき必ず
１回しか開閉しないにもかかわらず、それ以外では浮動
の中間ピストンのために、関係する室及び通路間の連通
に際して中途半端な状態が生ずる。この状態は、特に障
害的な振動による誤差源の抑制や電磁弁に起因する量的
誤差の抑制を妨げる。 〔問題点を解決するための手段〕 それに対して本発明の燃料噴射装置は、＠１の吸込み行
程区間内及び中間ピストンがストッパーに当接する１で
の間、中間ピストンがポンプピストンに隣接するととも
にカムの下り斜面に応じて同ポンプピストンに追従する
という作用）を調整ばねが一方で生ぜしめるところに利
点を有する。したがってこの中間ピストンは各ポンプサ
イクルにおＡて同一の行程を進む。即ち、何よジもまず
振動工学的な境界条件は各サイクルにおりて同一である
。電磁弁は、供給量計量区間中は開すていて、次いで再
び閉じる。換言すれば同電磁弁は、ポンプピストンの縁
制御と組み合わされて、計量の開始時点又は終了時点を
決定する。それにより、電磁弁が既に開いている時に、
圧力室への充填通路がポンプピストンによってまだ閉じ
られていたり、あるいはその逆に、供給通路と充填通路
間の連通がポンプピストンによって既に確立されている
時に、電磁弁が初めて開くことがありうる。 中間キストンがストッパーに当接した時に初めてポンプ
室内への燃料の計量配分が行われることによって、規制
し得なり液圧的接続又は振動の新たな危険性が有利に回
避される。好ましくは、カムの小休止区間が有効な時、
即ちポンプピストンがその初期位置にある時に初めて供
給通路がポンプ室と連通ずる。込ずれにしても、供給通
路からの供給は、サイクルごとに同一容積のポンプ室内
に対して行われ、その結果その燃料配分につめては、こ
の観点から常に同一の基本条件が成立する。回転数に依
存する利用可能な時間は、当然のことながら回転数と共
に変化し、そして電磁弁の開弁時間によって調整されな
ければならな論。こうしてポンプ室が計量配分のために
制御される時点も常に角度のみに依存して＾る。 本発明の有利な構成によれば、制御弁として電磁弁が用
りられ、同電磁弁は好ましくは非通電状態で閉じている
。勿論、本発明では主として電磁弁が使用されるのであ
るが、電磁弁に代えて、その他の電気的な又は他の手段
によって制御される弁が使用されることもありうる。本
発明によれば、電磁弁の制御部位とポンプピストンの制
御部位の間の距離が最小になるように、電磁弁がポンプ
ケーシング内に組込まれている。 したがって、相当に最適化した場合、電磁弁とポンプピ
ストン間の供給通路はなくなる。その上、有害な空間を
減少させるために、制御へのその影響が最小化される。 本発明のその他の有利な構成によれば、中間ピストンは
、加圧行程の終端近傍でポンプ室の逃がし通路を開制御
し、その結果今や圧力室の他に加圧行程の終端近傍でポ
ンプ室圧力も解放されることになる。これによって、ポ
ンプ室と圧力室への燃料の計量配分の初期条件は、とジ
わけ残留圧力の点に関して、あらゆるサイクルにお層て
同一である。本発明のその他の有利な構成によれば、中
間ピストンをポンプ室の方向・＼付勢する調整ばねは、
ポンプ室内に配設されている。これによってばねに基づ
くデッドボリュームの悪影響は、圧力室内にそれが存在
する場合よシも少ない。この場合本発明によれば、調節
ばねは、中間ピストンの回りに螺旋状に巻き付けられて
いて、−万ではポンプ室及び圧力室を構成する穴の肩部
において、そして他方では中間ピストンの鍔において支
持される。 本発明のその他の有利な構成によれば、ポンプピストン
を駆動するために、駆動カムが用りられ、該駆動カムは
、ゆるやかに上昇する吸込み行程区間

〔実施例〕

本発明の２つ実施例が図面に示されるとともに以下にお
いてより詳細に説明される。 第１図に示された噴射装置において、ポンプピストン１
は、ケーシング３のシリンーダ穴２内で動作するととも
にポンプ室４を限定している。 同ポンプ室は他方において中間ピストン５によって限定
されており、同中間ピストンは同様にシリンダ穴２内で
軸線方向に沿って移動可能である。中間ピストン５は、
ポンプピストン４と反対の側におｈて、圧力室６を限定
しており、同圧力室は圧力通路７を介してノズル圧力室
８に連通している。このノズル圧力室から噴射開口９が
分岐してＡる。この噴射開口９はニードル弁１１によっ
て制御され、同ニードル弁は閉鎖ばね１２によって閉鎖
方向に付勢されている。 ポンプピストン１は、矢印Ｉの方向ＩＣ回転する駆動カ
ムｌ３Ｖｃよって、戻しばね１４のカに抗して往復動的
なポンプ運動を行うべく二重矢印■に沿って駆動される
。カムの行程は３つの区間、即ち吸込み行程区間■

【吸
込み行程面】、小休止区間■（カムの基礎円〕、そして
急使な加圧行程区間Ｖ（加圧行程面）に分割されている
。図面では、ちょうど加圧行程面Ｖが、それも吸込み行
程面■へ移行する直前のその最後の部分におｈて、ポン
プピストン１に対して作用している。即ち、ポンプピス
トンは、カム１３が続いて回転すると、所定の行程だけ
下降し、その後吸込み行程を行うべく吸込み行程面■に
沿って再び上昇する。 ここに記載された燃料噴射装置には、ポンプノズルの他
に、供給ポンプ１５を備える低圧燃料システムが含゛ま
れでいる。この供給ポンプは燃料をタンク１６から吸引
し、そして供給通路１７を介してポンプノズルへ送り出
している。 この場合燃料タンク１６へ分岐して戻る通路ｆ７ａ内に
リリーフ弁１８が配設されている。 供給通路１７には、ポンプノズルへの燃料流を適時に制
御するために、２／２電磁弁１９が配設されて論る。 ポンプ室４から逃がし通路２１が分岐し、そして圧力室
６からは制御通路２２が分岐しており、これらの通路は
、その都度中間ピストン５によって、第１図に示された
位置、つまり加圧行程のほぼ最終位置において両室４，
６の圧力全解放するべく開制御される。逃がし通路２１
と制御通路２２は低圧燃料システムに通じておジ、ここ
では電磁弁１９の上流側の供給通路１７に通じて論る。 さらに圧力室６をノズル圧力室８と切り離すために、圧
力通路Ｚ内に圧力弁２３が配設されてｈる。この概略的
な図面においては、高圧部分と低圧部分の中間に必要な
その他の追加的な漏れ通路及び漏れ手段は示されて論な
ｈｏ 電磁弁１９の開閉時点なＡしは開放時間に基づいて、エ
ンジン回転数ないしエンジン出力と噴射開始と全調整な
いし制御するために、電子制御装置２４によって電磁弁
１９が制御される。 この電子制御装置２４には、アクセルペダル２５に基づ
いて負荷信号が入力され、回転数検出器２６に基づいて
回転数ｎが入力され、そしてさらに少なくとも２つの図
示されない検出器に基づいて温度Ｔと例えば廃ガス値又
は外気圧のような別の信号Ｓとが入力される。電子制御
装置２４の各々の出力線２７（４本の線が図示されてい
る。）は、４気筒エンジンに対応して、それぞれ１つの
ポンプノズルの１つの電磁弁１９に通じている。これら
ポンプノズル及び電磁弁は同様に４個存在していて、い
ずれにせよ唯一の供給ポンプ１５ないしは燃料タンク１
６から共通的に供給を受けて＾る。 ポンプノズルはさらに充填通路２８を有し、同充填通路
は、ポンプピストン１の表面に形成された環状溝２９を
介して、供給通路１７に接続可能工ち９、かつ圧力室６
に通じている。第１図に示されたポンプピストンの位置
において、ちょうど前記接続が確立されている。充填通
路２８の端部、つまジ圧力室６への流入部に、逆止弁と
して機能する充填弁３２が配設されている。 シリンダ穴２における供給通路１７の流入部６３の位置
は、同供給通路が第１の吸込み行程区間中に環状溝２９
に基づいて開制御されて、充填通路２８と接続するよう
に選択されて匹る。 ポンプピストン１がその吸込み行程において計量行程ｈ
ｚに達した後、ポンプピストン１の軸部分３４によって
流入部６６が閉塞されるが、さらに行程が進むと同軸部
分３４の通過に相応して前記流入部３３が再び開放され
、それにより供給通路１７はポンプ室４と連通ずる。こ
れは、遅くともカム１３の小休止区間■、つまりポンプ
ピストン１が吸込み行程の終端位置ないしは加圧行程の
初期位置を占めている時に行われることである。 中間ピストン５は圧力室４の方向に調整ばね４によって
付勢されている。さらに中間ピストン５の行程は、ポン
プ室４の方向においてはストッパー３６によって限定さ
ね、ている。この場合調整ばね６５の力は、どのような
サイクルでもポンプピストン１の吸込み行程中に中間ピ
ストン５をストッパー６６に当接せしめるような大きさ
である。この機能は以下でさらに詳細に説明される。制
御通路２２を制御するために、中間ピストン５内を延び
るとともに圧力室６に通じている制御孔６７が用１八ら
れる。逃がし通路２１１ｍ中間ピストン５の上縁によっ
て制御され、その結果両道路、即ち逃がし通路２１と制
御通路２２が中間ピストン５によって制御されるために
、両作業空間、即ちポンプ室４と圧力室６の非常に正確
な制御完了時点が得られる。 これによって、中間ピストン５が供給の終了に際してポ
ンプノズルの止め板６８に当接し、それでもってポンプ
ピストン１が加圧行程をまだ完了していないにもかかわ
らず、同中間ピストンが吸込み行程開始の前知明確な位
置を占めることが正確に行われる。その後ポンプピスト
ンは加圧行程の終端において中間ピストン５にはとんど
直筬的に当接する。この最後の加圧行程区間の間に、ポ
ンプピストン１はポンプ室４から開制御された逃がし通
路２１へ残留量を供給する。 第２，６図には第２、の実施例の細部のみが構造的に示
されている。この場合、確かに構造的には異なるが第１
の実施例に相当している部材につｈての参照数字は、１
００だけ加算されている。第２図において、ポンプピス
トン１０１と中間ピストン１０５は、それぞれ加圧行程
の終端位置ないしは吸込み行程の初期位置を占め、そし
て第３図においては、それぞれ吸込み行程の終端位置な
旨しは加圧行程の初期位置を占めている。 有害な空間を最小化するために、ピストン１０１のシリ
ンダ穴１０２内に調整ばね１３５を収容するための環状
溝３９が設けられてｂる。 この場合調整ばね１６５は、中間ピストン１０５の回り
に螺旋状に巻き付けられるとともに、−万では環状＃１
Ｉ５９の第１の端面４１で、他方では中間ピストン１０
５の鍔４２で支承されている。環状８５９はポンプ室１
０４に向かって開口しており、こうして圧力室１０６か
ら有害な空間が十分に取り除かれる。中間ピストンＩＬ
）５のストッパーとして、環状ｍ６９の第２の端面４６
が中間ピストンＩＬＩ５の鍔４２と共働して用いられる
。中間ピストン１０５の上端部鉱もはや牛径方向で液密
的に案内されていないので、逃がし通路２１の制御は、
もはや上方の制御縁ではなく、中間ピストン１０５の外
表面の環状溝４４に基づ−て行われる。この環状溝は、
中間ピストン１０５内を延びる孔４５を介してポンプ室
１０４と連通してｈる。この実施例においては、制御孔
１６７も、中間ピストン１０５の外表面に位置する環状
溝４６に通じてお夕、同環状溝は同様に制御通路２２を
制御する。 この実施例においては、電磁弁１１９の制御部位４７と
供給通路１１７の端部４８間の距離が最小になるように
、同ＰｉＩＬ磁弁１１９はポンプノズルのケーシング１
０５内に組み込まれている。電磁弁１１９の下流には供
給通路の極めて短い部分しか残されていな論。 ポンプノズルのケーシング１０５内の空間４９（この空
間から供給通路１１７が分岐し、かつ同空間内に逃がし
通路２１と制御通路２２が通じてｈる。）は、吸込み空
間とみなされ、そしてＭ１図につ込て説明したように、
低圧燃料システムに属している。この場合、１つのエン
ジンに属しているポンプノズルの各々の’１み空間４９
は互いに連通している。 本発明の動作態様は、第２．６図に示された第２の実施
例に関連して、第４図に示された動作特性線図に基づｈ
て説明される。 この線図において、横軸はカム軸線つまりカム１３の回
転角度αであり、縦軸はポンプピストン１０１なｈしは
中間ピストン１０５の行程りである。 第３図におＡてポンプピストン１ｏ１は、線図のほぼ原
点に相当する位置、正確に言えばカムの基礎円に対応す
る下死点位置（以下［Ｔ’Ｊ’と呼ぶ〕を占めている。 その後ポンプピストン１０１の加圧行程が始する。この
場合ポンプピストン１０１は、８３図の状態から、下方
へ移動せしめられる。これは線図においては上向きの曲
線部分に相当する。こうしてポンプピストン１０１は、
カム１６のＷ圧行程面Ｖによって回転角区間■にわたっ
て駆動される。この回転角区間■は、ここではカムの１
回転６６０°に対して約５４°と想定されている。全行
程はｈｍで表されている。この加圧行程に際して、先ず
最初にポンプ室１０４内の空間が補償され、それによっ
て供給開始を決定する密閉された燃料容積が残る。この
状態は回転角度αＳに対応して行程ｈｓを進んだ後に達
成される。既に前もつて、即ち行程ｈ１を進んだ後で〜
低圧領域を高圧領域から切り離すべく、ポンプピストン
１０１の軸部分３４によって供給通路１１７の端部４８
は閉塞される。行程ｈ１がどのような加圧行程の開始に
際しても同一であるのに対して、行程ｈｓはポンプ室１
［Ｊ４内に計量配分された燃料量に依存して変化する。 燃料量が増えれば増えるほど、行ｆ♀ｈｓはよジ短くな
り、燃料容積が少なくなればなるほど、同行程はより長
くなり、そして相応して空間はよジ遅几て補償される。 ポンプピストン１０１の加圧行程が継続すると、前記密
閉された容積に基づいて、中間ピストン１０５が調整ば
ね１６５の力に抗して一緒に駆動される。この場合、先
ず最初に、圧力室１０６内の空間が補償される。これは
行程ｈｖを進んだ後で行われる。ここでも、行程ｈｖは
、圧力室１０６内に計量配分された燃料客演と共に変化
する。即し、事前に貯蔵された量が多ければ多１八はど
、この行程はより短くなり、そして計量配分された量が
少なければ少ないほど、この行程ｈｖはより長くなる。 実際の噴射は、同行程ｈｓとｈｖが加算された時、即ち
全ての空間が補償された時に初めて開始される。極端な
場合、即ちポンプ室１０４内に燃料が配分されなかった
場合、中間ピストン１０５の行程は、ストッパー４３に
隣接している中間ピストン１０５にポンプピストン１０
１が係合した時に初めて開始される。この時中間ピスト
ン１０５はポンプピストン１０１によって機械的に連行
される。このような場合、中１司ピストン１０５はその
行程をｈＡにおいて開始する。このような場合、噴射開
始を決定する燃料噴射ポンプの供給開始は最大限遅く設
定されるが、これは例えば低速回転時に所望されること
である。極端に早い噴射を求めると、ｈｓは可能な限夛
短くなる。つまジｈ１とほぼ同じ大きさになり、その結
果、供給量！ｉ！ｒ１１７の流入部４８ひめでは低圧領
域が遮断されると直ちに、中間ピストン１０５がストッ
パー４６から離れる。 行程ｈｖを進１んだ後の、中間ピストン１［１５がその
上死点の近傍で環状溝４４．４６に基づいてポンプ室１
０４の逃がし通路２１と圧力室１０６の制御通路２２と
を開制御する１での間に、実際の噴射が開始される。こ
のために必要な行程は、ｈθで表されるのであって、極
端な場合にはポンプピストン１０１の噴射行程終端ｈＥ
と十分に一致する。これは、既に記載したように噴射の
開始が極端に遅く設定されて、ポンプピストン１０１が
中間ピストン１０５を直接機械的にその終端位置まで移
動せしめる場合に該当する。可能な最大の噴射量は、圧
力室１０６内に空間が存在しない場合、即ち中間ピスト
ン１０５がストッパー４６から離れた時に圧力室１０６
からの噴射供給が既に始まっている場合に達成される。 したがってポンプピストンの噴射のために可能な量大の
行程はｈｅ＝ｈＥ−ｈＡであり、普通の状態ではｈθ＝
ｈＫ−ｈｖ−ｈｓである。 ポンプ室１０４及び圧力室１０６内にお込て空間が補償
されるとすぐに、高噴射圧力の設定値にしたがってニー
ドル弁１１が閉鎖ばね１２の力に抗して開くまで、ポン
プピストン１０１の連続駆動によって両室内におりて相
応の圧力上昇が発生する。そして燃料が圧力室１０６か
ら圧力弁２３、圧力通路７、ノズル圧力室８そして噴射
開口９を経て燃焼室内に噴射せしめられる。全制御範囲
の之めにｈＥ−ｈｌのポンプピストン１０１の行程を利
用することができる。 この場合供給量を変化させるために範囲ｆｉＥ−ｈＡ、
つまり中間ピストン１０５の最大行程を利用することが
でさ、これに対し噴射開始時期を変化させるためにｈＡ
とｈｌ間の行程区間全利用することができる。これは、
カムの回転角度範囲α１〜αＥ１に相当する。 ポンプピストン１０１は、回転角α■が終了するまで加
圧行程を継続させ、その後吸込み行程が、カムの吸込み
行程区間■に対応して、つまジ回転角α■に対応して始
する。ポンプピストン１０１は、今・や吸込み行程の前
に、第２図に示された位置ＯＴを占める。中間ピストン
１０５は、機械的にポンプピストン１０１によって同様
に位置ＯＴに、即ちあらゆるサイクルにおｈて同一の初
期位置に保持され、その結果正確な計１配分に寄与する
べく、常に同一の初期条件が設定されている。ポンプピ
ストン１０１はＯＴにおいて最大行程ｈｍ金なす。 今吸込み行程が始まって、ポンプピストン１０１が戻し
ばね１４によって吸込み行程面ＩＣ圧接してカム１６の
連続回転によりカム面に追従すると、このポンプピスト
ン１０１に対して中間ピストン１０５も、それも機械的
に接触しつつ調整はね１６５によって押圧されて追従す
る。ここで、行程ｈ　ｍ　−ｈ　Ｆｉを進むと、環状溝
４４．４６が逃がし通路２１及び制御通路２２から遮断
され、その結果ポンプ室１０４及び圧力室１０６は低圧
領域、つまり吸込み室４９から切シ離される。この時初
めて、どのような方式であろうと、この室への燃料の計
量配分が始まる。この時点にはαＥ２において到達する
。 第４図の曲線から理解されるように、吸込み側について
α■とαＩＶで表された吸込み行程回転角は、加圧行程
のために自由に利用できる回転角αＶのほぼ７倍の大き
さである。ようするに吸込み行程のために、加圧行程の
時間のほぼ７倍の長さの時間を利用することができる。 この時間は、燃料を計量配分するための時間ｔ１と、供
給開始全決定するポンプ室内に配分されるべき量を計量
するための時間ｔ２とに分割される。 初めに吸込み行程に際して、噴射すべき供給量が計量さ
れる。行程範囲ｈＡ−ｈｍＯ間、ポンプピストン１０１
の環状溝２９を介して供給通路１１７の端部４８が、圧
力室１０６に通じる充填通路２８に接続されて込る。加
圧行程中は、充填弁１３２が圧力室１０６を低圧領域か
ら切り離し、ているので、前記接続は無効である。 それに対して吸込み行程の範囲（α■〕では、前記充填
通路を介して燃料が圧力室１０６内に計量配分される。 これは決まって、電磁弁１１９が開いていて、吸込み室
４９から供給通路１１７、電磁弁の制御部位４７、環状
溝２９、充填通路２８そして充填弁３２を経て燃料が圧
力室１０６内に流入する時に行われる。ポンプピストン
１０１の吸込み行程、と９わけＶ＠整ばね１３５に起因
して圧力室１０６内に生じる低圧力は、燃料を計量する
ために回転数に無関係なつまり常に同一の供給圧力を、
一定の吸込み室圧力に対応して生ぜしめ、その結果絞９
効果は別として、電磁弁１１９の開放時間によって配分
量が決定される。回転数に依存する絞り効果は、公知の
方法で吸込み室圧力を適合させることによって排除する
ことができる。選択されたここの説明は、作用の理解を
容易にするために、純粋に静的に考察されている。吸込
み行程の第１区間におｈて、即ち回転角αＥ２までの間
に吸込み室４９から制御通路２２を経て圧力室１０６に
流入する燃料は、加圧行程の終端に際して同様に再び吸
込み室４９内に流出せしめられ、したがってこの量は噴
射量としては無効である。 電磁弁１１９が吸込み行程の開始前に既１ｃ開制御され
得るにもかかわらず、回転角αＥ２以後初めて、噴射量
の計量に対してその開時間が有効となる。第４図にお込
て、噴射量の計量のための電磁弁の開時間はｔｌで表さ
れておシ、この場合有効に作用する、つ１り回転角αＥ
２以後始まるこの時間部分は、ｔｌｅで表されている。 この後者の時間部分の間に、ポンプピストン１０１は中
間ピストン１０５を伴って行程ｈｅを進む。これは、ポ
ンプピストン１０１の横断面積又は中間ピストン１０５
の同一の横断面積Ｘｈｅの容積に相当する。この有効時
間ｔｉｅは最大で、中間ピストン１０５とストッパー４
３０当接に相当する回転角αＡｔで継続させることがで
きる。これによって最大の計量可能な噴射量も限定され
る。 ＷＥ４図にも示されているように、アイドリンク時又は
部分負荷時に回転角αＡに達する前１ｃ。 電磁弁が閉弁されると、中間ピストン１０５の残りの行
程の間に、即ちストッパー４３に当接するまでの間に、
圧力室１０６内に空間が形成される。この空間に、加圧
行程に際して噴射に影響を及ぼすことなく再び消失して
補償される。 つまＩ）調整ばね１３５の力はｈずれの場合も、中間ピ
ストン１０５がポンプピストン１０１に機械的に当接し
て、ポンプ室１０４への燃料の計量配分に単に影響を与
える段階で初めて離れること′？を実現するために、真
空圧力を克服し得るような大きさでなければならない。 それに応じて、供給通路１１７は、この噴射量計量領域
のために環状＃１２９を介して充填通路２８と連通して
いなければな°らず、その結果燃料計量流は電磁弁１１
９の開弁時間のみによって決定される。ポンプピストン
１０１の吸込み行程が継続し、中間ピストン１０５がス
トッパー４５ＶＣ当接すると（つまりαＡ以降〕、少な
くともポンプピストン１０１の軸部分３４が供給通路１
１７の流入部４８ｆ、通過して同流入部を再び露出させ
るまでの間、ポンプ室１０４内に空間が生ずる。これは
遅くとも、第６図に示されたポンプピストン１０１の位
置において達成されている。ポンプ室１０４と連通して
いる室、つまり調整ばね１３５を収容する環状室ないし
は孔４５及び環状溝４４は、それらが有害な室として悪
影響を及ぼし得るので、可能な限ジ小さくすべきである
。勿論、これは、供給通路１１７の流入領域、つまジ流
入部４８及び電磁弁内部の制御部位４７の下流側の部分
に対しても言えることである。 供給通路１１７とポンプ室１０４間の接続は、ポンプピ
ストン１０１が下死点ＵＴに達する前に達成され、した
がって供給開始時点を決定する燃料量のポンプ室１０４
への供給４ＵＴＯ前に既に開始させることができる。−
ずれにしてもこの計量のために残された時間は比較的短
いので、電磁弁の遅延された開制御によって生ずる誤差
を排除するために、供給通路１１７の流入部４８の開制
御がポンプピストン７０１によって行われる前に、電磁
弁１１９を既に開弁させておく。第４図において、供給
開始制御のための電磁弁の開弁時間がｔ２で表されてお
り、この場合計、１に有効な時間は単にｔ２θである。 後者の有効な計量は回転角α１２にお込て始まる。加圧
行程の開始時ではなくて、αＳにお論て行程ｈｓに達し
た際に初めて補償されるところの空間内への計量配分を
対象にしてｈるので、時間ｔ２はその次の加圧行程の回
転角α１まで進むことになる。これは、例えば高速回転
時に噴射の開始時期全非常に早く設定した場合に該当す
る。 カムの吸込み行程面と小休止区間、つまり回転角αｍと
αＩＶにわたって延びてｂる吸込み行程制御の次に、再
び前述の加圧行程が続く。 この加圧行程においては、低圧領域が高圧領域から相応
して切り離されている。本発明によれば、吸込み行程区
間と小休止区間の割り当ては、供給開始制御のために比
較的長い計１時間ｔ２を使用することができるように、
小休止区間が長くなるように変更させることもできる。 好ましｈことに、両計量方式においては、計１時の制御
機能の少なくとも１つをピストンの角度に関係する制御
縁によって引き受けさせ、それでもって電磁弁によって
もたらされる制御誤差を半分に減少させるために、組合
わされた時間／角度ＴｉＵ御を対象にしてｂる。 その上、本発明によれば、中間ピストン１０５が常にそ
の終端位置へ移勘することを実現するために、加圧行程
の終端付近で環状溝４６が制御通路２２を開制御し、そ
れに関連して噴射を終了させ、その後初めて環状溝４４
によって逃がし通路２１が開制御されるように、環状溝
４４．４６とそＩｃ対応する通路２１．２２の開制御配
列を変更させることができる。 ポンプ室１０４と圧力室１０６内への互いに明らかに無
関係なこの燃料量制御に基づいて、噴射される供給量に
影響全与えることなく、噴射の開始時期に影響を及ぼす
燃料量を、加圧行程中に、ポンプ室１０４から制御して
流出させることが可能である。 詳細な説明、従属請求項そして図面に記載された全ての
特徴は、個別的にも、相互の任意の組み合わせにおｈて
も本発明の本質である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、第１の実施例、つまりポンプノズルを備える
概略的な噴射装置の１１＠面図、第２図及び第３図は、
第２の実施例、つまシ加圧行程の終端位置（第２図〕と
吸込み行程の終端位置（第３図〕にある構造的に完成さ
れ之ポンプノズルの対応する部分図、 第４図は、ポンプノズルの機能を説明する作用線図であ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．一定の作動行程をもつて駆動されるポンプピストン
   （１；１０１）のポンプ室（４； １０４）を備え、 　前記ポンプ室（４；１０４）を圧力室（６；１０６）
   から液圧的に分離する中間ピストン（５；１０５）を備
   え、 　噴射の開始を決定する前記圧力室（６； １０６）から噴射ノズル（８〜１１）への燃料の供給開
   始が前記ポンプ室（４；１０４）内に閉じ込められた燃
   料容積に依存しており、噴射のために用意された供給量
   として前記 圧力室（６；１０６）内に存在する燃料容積を備え、 　前記中間ピストン（５；１０５）により加圧行程終端
   付近で前記圧力室（６；１０６）の制御通路（２２）を
   開制御することによつて供給の終了（噴射の終了）を決
   定し、この場合前記中間ピストン（５；１０５）は加圧
   行程終端に際して常に一定の最終位置に到達し、 　前記中間ピストン（５；１０５）を付勢する調整ばね
   （３５；１３５）を備え、 　前記圧力室（６；１０６）に通じかつ充填弁（３２；
   １３２）を含む充填通路（２８）を備え、 　前記ポンプ室（４；１０４）又は前記充填通路（２８
   ）と接続させることができる供給通路（１７；１１７）
   を持つ共通の低圧燃料源（４９）を備え、 　前記ポンプ室（４；１０４）及び前記圧力室（６；１
   ０６）内の燃料容積を制御する制御弁（１９）を前記供
   給通路（１７；１１７）内に備え、この場合前記ポンプ
   ピストン（１；１０１）の吸込み行程中に、まず最初に
   前記圧力室（６；１０６）内に、次いで前記ポンプ室（
   ４；１０４）内に燃料が供給される、内燃機関の燃料噴
   射装置、特にポンプノズルにおいて、 　前記供給通路（１７；１１７）と前記充填通路（２８
   ）は前記ポンプピストン（１； １０１）によつて制御され、 　この場合前記供給通路（１７；１１７）は、前記ポン
   プピストン（１：１０１）の吸込み行程の一定区間（α
   III）中、前記充填通路 （２８）に接続されるとともに前記ポンプ室（４；１０
   ４）から分離されており、そして前記ポンプピストン（
   １；１０１）が加圧行程の初期位置（ＵＴ）近傍にある
   か又は小休止している別の区間（αIV）中には、前記ポ
   ンプ室（４；１０４）に接続されるとともに前記充填通
   路（２８）から分離されており、前記調整ばね（３５；
   １３５）は前記ポン プ室（４；１０４）の方向に沿つて前記中間ピストン（
   ５；１０５）に対して作用し、 　前記調整ばね（３５；１３５）の力は、前記低圧燃料
   源が前記中間ピストン（５；１０５）に及ぼす力よりも
   大きく、 　前記中間ピストン（５；１０５）の吸込み行程終端位
   置がストツパー（４３）によつて決定されており、 　前記中間ピストン（５；１０５）が吸込み行程の終端
   に際して常に前記ストツパー（４３）に当接する、 ことを特徴とする燃料噴射装置。 ２．前記吸込み行程の中間区間では、前記供給通路（１
   ７；１１７）は前記ポンプピストン（１；１０１）の軸
   部分（３４）によつて閉塞されていることを特徴とする
   請求項１に記載の燃料噴射装置。 ３．前記供給通路（１７；１１７）と前記充填通路（２
   ８）の接続は、前記ポンプピストン（１；１０１）の環
   状溝（２９）によつて制御されることを特徴とする請求
   項１又は２に記載の燃料噴射装置。 ４．前記制御弁として、好ましくは“非通電閉鎖型”の
   電磁弁（１９；１１９）が用いられることを特徴とする
   前記各請求項のいずれか１つに記載の燃料噴射装置。 ５．前記電磁弁（１９；１１９）は、該電磁弁（１９；
   １１９）の制御部位（４７）と前記ポンプピストン（１
   ；１０１）の制御部位 （２９）間の距離が最小になるように、前記ポンプケー
   シング（３；１０５）内に組込まれていることを特徴と
   する請求項４に記載の燃料噴射装置。 ６．前記電磁弁（１９；１１９）は電子制御装置（２４
   ）によつて制御され、該電子制御装置においては回転数
   （ｎ）及び温度（Ｔ）のようなエンジンの固有値が処理
   されることを特徴とする請求項４又は５に記載の燃料噴
   射装置。 ７．前記中間ピストン（５；１０５）は加圧行程の終端
   近傍で前記ポンプ室（４；１０４）の逃がし通路（２１
   ）を制御することを特徴とする前記各請求項のいずれか
   １つに記載の燃料噴射装置。 ８．前記逃がし通路（２１／４５）は部分的に前記中間
   ピストン（１０５）内において延びていることを特徴と
   する請求項７に記載の燃料噴射装置。 ９．前記調整ばね（１３５）は前記ポンプ室（１０４）
   内に配置されていることを特徴とする前記各請求項のい
   ずれか１つに記載の燃料噴射装置。 １０．前記調整ばね（１３５）は、前記中間ピストン（
   １０５）の回りに螺旋状に巻き付けられるとともに、一
   方では前記ポンプ室（１０４）を構成する穴（３９）の
   肩部（４１）において、そして他方では前記中間ピスト
   ン（１０５）の鍔（４２）において支持されることを特
   徴とする請求項９に記載の燃料噴射装置。 １１．前記ポンプピストン（１；１０１）を駆動するた
   めに、駆動カム（１３）が用いられ、該駆動カムは、ゆ
   るやかに降下する吸込み行程区間（吸込み行程面III）
   と、小休止区間 （基礎円IV）と、急傾斜の加圧行程区間（加圧行程面Ｖ
   ）とを有することを特徴とする前記各請求項のいずれか
   １つに記載の燃料噴射装置。 １２．前記吸込み行程面の曲線はアルキメデスの螺旋に
   沿つていることを特徴とする請求項 １１に記載の燃料噴射装置。 １３．前記圧力室（６；１０６）への燃料の計量配分は
   前記第１の吸込み行程区間（αIIIに相当する）におい
   て行われ、そして前記ポンプ室（４；１０４）への燃料
   の計量配分は前記小休止区間（αIVに相当する）におい
   て行われることを特徴とする前記各請求項のいずれか１
   つに記載の燃料噴射装置。