(57)【要約】      （修正有）【課題】内燃機関のための計量サーボバルブを備えた燃料噴射装置を具現する。【解決手段】噴射装置１は、噴射装置本体２と制御ロッド１０とを有し、制御ロッド１０は、エンジンの気筒に燃料を噴射するノズルの開閉を制御するように噴射装置本体２内で軸３に沿って移動可能であり、噴射装置本体２は、制御チャンバ２６を有する計量サーボバルブ５を収容し、制御チャンバ２６は、制御ロッド１０によって軸方向に境界を定められており、吸入口４及び排出流路４２とつながっている。計量サーボバルブ５にはシャッタ４７が設けられ、軸方向ガイド３８上を軸方向に摺動し、そこから排出流路４２が出て、排出流路４２を開閉し、その結果、制御チャンバ２６内の圧力が変わり、排出流路４２は少なくとも２つの狭窄部５３、４４を有し、これらの狭窄部は較正通路断面を有し、排出流路４２に沿った圧力低下を分散するように互いに直列に配置される。【選択図】図１
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【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（１）であって、該噴射装置は燃料を関連するエンジン気筒中に噴射するノズルで終端し、：
軸（３）の方向に沿って延びる中空の噴射装置本体（２）と、
前記噴射装置本体（２）内に収容される計量サーボバルブ（５）であって：
ａ）電気アクチュエータ（１５）と、
ｂ）燃料吸入口(４)及び燃料排出流路(４２)とつながっている制御チャンバ（２６）であって、該制御チャンバ（２６）内の圧力が前記ノズルの開閉を制御する、制御チャンバ（２６）と、
ｃ）前記電気アクチュエータ（１５）の動作に応答して、前記排出流路（４２）の出口が閉鎖される閉鎖位置と該排出流路（４２）が開放される開放位置との間を軸方向に移動可能であり、それにより前記制御チャンバ（２６）内の圧力を変える、シャッタ（４７）と、
を備える、計量サーボバルブ（５）と、
を備え、
前記排出流路（４２）は、較正通路断面を有すると共に互いに直列に配置される少なくとも２つの狭窄部（５３、４４）を備え、それにより前記排出流路（４２）が開放されたときにそれぞれの圧力低下を生じさせることを特徴とする、燃料噴射装置。
【請求項２】
前記排出流路（４２）は前記噴射装置本体（２）に対して固定位置に形成されることを特徴とする、請求項１に記載の燃料噴射装置。
【請求項３】
前記狭窄部（５３、４４）は互いに異なる個々の本体（５４、７）によって画定されることを特徴とする、請求項２に記載の燃料噴射装置。
【請求項４】
前記本体の一方は前記本体の他方（７）に収容されることを特徴とする、請求項３に記載の燃料噴射装置。
【請求項５】
前記本体の一方は、締まり嵌めによって前記本体の他方（７）に結合された挿入物（５４）によって形成されることを特徴とする、請求項４に記載の燃料噴射装置。
【請求項６】
前記挿入物（５４）は前記軸（３）に沿って配置されることを特徴とする、請求項５に記載の燃料噴射装置。
【請求項７】
前記本体の一方は前記本体の他方（７、７６）に対して軸方向に接触して配置されるプレート（５６、３３ｂ）によって画定され、これにより一方の側で前記制御チャンバ（２６）の軸方向の範囲を定めることを特徴とする、請求項３又は４に記載の燃料噴射装置。
【請求項８】
前記本体の一方は、前記制御チャンバ（２６）の半径方向の範囲を定めるバルブ本体（７、７５、８０）であることを特徴とする、請求項３ないし７のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
【請求項９】
前記噴射装置本体（２）に対して固定位置に位置するガイド（３８）を備えること、及び、前記シャッタを前記開放位置及び前記閉鎖位置間でガイドする側面（３９）を有することを特徴し、前記排出流路（４２）は、前記シャッタがその閉鎖位置に位置するときに前記燃料により実質的にゼロの軸方向合力を生じる位置に、前記側面（３９）に位置する出口開口を画定する、請求項２ないし８のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
【請求項１０】
前記ガイドは軸方向ステム（３８）によって形成され、前記シャッタはスリーブ（１８）によって画定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。
【請求項１１】
前記制御チャンバ（２６）から出て前記排出流路（４２）に入る方向を考慮した場合、前記狭窄部（５３）の最後の狭窄部が前記ガイド（３８）中に形成されることを特徴とする、請求項９又は１０に記載の燃料噴射装置。
【請求項１２】
前記制御チャンバ（２６）の半径方向の範囲を定めると共に前記ガイド（３８）と単一部品で形成されるバルブ本体（７）を備えることを特徴とする、請求項９ないし１１のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
【請求項１３】
前記制御チャンバ（２６）の半径方向の範囲を定める共に前記狭窄部の１つを画定するバルブ本体（７５、８０）を備えることを特徴とし、また、前記ガイド（３８）が前記バルブ本体（７５、８０）とは異なる部品（７６、７８）の一部を構成することを特徴とする、請求項９ないし１１のいずれか一項に記載の燃料射出装置。
【請求項１４】
前記部品（７６）及び前記バルブ本体（８０）は互いに軸方向に配置され、また、前記排出流路（４２）の一部を構成すると共に互いに恒久的につながっている各軸方向通路（４３、８３）を有することを特徴とする、請求項１３に記載の燃料噴射装置。
【請求項１５】
前記狭窄部の少なくとも１つ（５３）は前記軸方向通路の１つの区間によって画定されることを特徴とする、請求項１４に記載の燃料噴射装置。
【請求項１６】
前記排出流路（４２）の中間区間（８４）の半径方向の範囲を定めるように前記部品（７６）と前記バルブ本体（８０）との間に軸方向に挿入されるシールリング（８５、８５ａ）を備えることを特徴とする、請求項１４又は１５に記載の燃料噴射装置。
【請求項１７】
前記シールリング（８５ａ）は前記部品（７６）と前記バルブ本体（８０）との間に芯出し部材を画定することを特徴とする、請求項１６に記載の燃料噴射装置。
【請求項１８】
前記較正狭窄部の１つは、前記部品と前記バルブ本体との間の単一部品（７６）に形成される軸方向窪み（９０）内に収容される部材（９１）によって画定され、前記シールリング（８５ａ）によって前記窪み（９０）の底面において軸方向の固定位置に保持されることを特徴とする、請求項１６又は１７に記載の燃料噴射装置。
【請求項１９】
前記排出流路（４２）は、直列の３つの較正狭窄部を含み、そのうちの２つ（５３、７９）は前記軸（３）の方向に沿って配置されることを特徴とする、請求項１０に記載の燃料噴射装置。
【請求項２０】
前記制御チャンバ（２６）の半径方向の範囲を定める管状バルブ本体（７５）を備えることを特徴とし、前記軸方向ステム（３８）は、前記管状バルブ本体（７５）とは異なる部品（７６、７８）の一部を画定すること、及び、前記３つの較正狭窄部はそれぞれ：
前記部品（７８）中、
前記部品（７８）内に収容される挿入物（５４ｂ）中、及び
一方で前記部品（７８）に対して、他方で前記管状バルブ本体（７５）に対して軸方向に接触して配置されるディスク（３３ｂ）中、
に形成されることを特徴とする、請求項１９に記載の燃料噴射装置。
【請求項２１】
前記狭窄部の最後の狭窄部は、前記側面（３９）を介して出る少なくとも１つの直線の出口区間（４４、５９、６７ａ）中に形成されることを特徴とする、請求項１１に記載の燃料噴射装置。
【請求項２２】
前記直線の出口区間（５９）は、前記軸（３）に対して９０度以外の角度で傾斜することを特徴とする、請求項２１に記載の燃料噴射装置。
【請求項２３】
前記軸（３）に対する前記直線の出口区間（５９）の傾斜角度は、３０度〜４５度であることを特徴とする、請求項２２に記載の燃料噴射装置。
【請求項２４】
使用中、前記制御チャンバ（２６）から出る流量を考慮した場合、前記狭窄部の最後の狭窄部は前記排出流路（４２）の出口のない軸方向区間（６６）によって画定されることを特徴とする、請求項１０に記載の燃料噴射装置。
【請求項２５】
前記制御チャンバ（２６）から出て前記排出流路（４２）に入る流量の方向を考慮した場合、前記狭窄部の第１の狭窄部（５３）は次の狭窄部（４４）が関連する圧力低下よりも大きい圧力低下に関連することを特徴とする、請求項１ないし請求項２４のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
【請求項２６】
前記狭窄部の第１の狭窄部（５３）は、前記制御チャンバ（２６）と前記計量サーボバルブ（５）の下流の排出環境との間の全圧力低下の少なくとも８０％に等しい圧力低下に関連することを特徴とする、請求項２５に記載の燃料噴射装置。
【請求項２７】
前記狭窄部の第１の狭窄部（５３）は、前記制御チャンバ（２６）と前記排出環境との間の全圧力低下の９０％に等しい圧力低下に関連することを特徴とする、請求項２６に記載の燃料噴射装置。
【請求項２８】
前記ステム（３８）の直径は２．５ミリメートル〜３．５ミリメートルであることを特徴とする、請求項２２に記載の燃料噴射装置。
【請求項２９】
前記ステム（３８）の直径は２．５ミリメートルに等しいことを特徴とする、請求項２８に記載の燃料噴射装置。
【請求項３０】
前記電気アクチュエータは、前記シャッタ（４７）に軸方向の閉鎖作用を加えるばね（２３）を含むこと、及び、該ばね（２３）の予荷重と前記シャッタ（４７）及び前記ステム（３８）間のシール直径との比は８［Ｎ／ｍｍ］〜１２［Ｎ／ｍｍ］であることを特徴とする、請求項２８又は２９に記載の燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のための計量サーボバルブを備えた燃料噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、内燃機関のための噴射装置は制御チャンバを有する計量サーボバルブを備え、この制御チャンバは燃料吸入口及び燃料排出流路とつながっている。計量サーボバルブはシャッタを含み、このシャッタは、電気アクチュエータの動作下で軸方向に移動可能であり、それにより排出流路の出口開口を開閉して制御チャンバ内の圧力を変える。制御チャンバ内の圧力は、噴射装置の端部ノズルの開閉を制御して関連の気筒内に燃料を供給する。
【０００３】
排出流路は較正区間を有し、この区間は計量サーボバルブの正確な動作に特に重要である。特に、この較正区間では流体流量は所定の圧力差に関連する。
【０００４】
製造される噴射装置では、排出流路の較正区間は、あらゆる穿孔欠陥（たとえ小さくても、いかなる場合においても、燃料流における、したがって、制御チャンバを出る燃料の流量における大きな圧力低下の誤差をもたらす）を排除するのに必要な、放電加工を介しての穿孔、及びその後の仕上げ運転を行うことによって製造される。
【０００５】
特に、仕上げ運転は、実験的な性質を有しており、研磨液流を放電加工を介して形成された孔に通過させ、この孔の上流及び下流の圧力を設定し、且つその流量を検出することによって実施される：この流量は、孔の側面において液体により引き起こされた磨耗により、漸増する傾向がある。これは予め定められた設計値に到達するまで続けられる。設計値に達したこの時点で、流れを遮断する：使用中に、得られた最終の通路断面は、厳密な推定では、仕上げ運転の際に孔の上流及び下流に形成された圧力の差に等しい圧力低下と、予め定められた設計値に等しい、制御チャンバを出る燃料の流量とを規定する。
【０００６】
欧州特許第１６１２４０３号に開示されている噴射装置では、排出流路はシャッタをガイドする軸方向ステム中に形成された出口を有し、この出口は摺動スリーブによって画定されている。排出流路の較正区間は軸方向ステムと同軸であり、穿孔プレート中に形成され、この穿孔プレートは軸方向に制御チャンバの範囲を定める。この較正区間の下流では、排出流路は軸方向区間、続いて２つの対向する半径方向部分を含み、これらの部分は共に、排出された燃料について比較的大きな通路断面を画定する。例えば、噴射装置に対し約１６００バールの燃料供給圧力を考慮した場合、計量サーボバルブが開放されると、又はシャッタを画定しているスリーブが開位置に上昇すると、制御チャンバにつながっている燃料吸入口は制御チャンバにおいて約７００バールに下がる圧力低下を規定し、その後、排出流路の較正区間の上流端と下流端との間で、燃料圧力は約７００バールから数バールに低下する。
【０００７】
図１６にラインで示す曲線は、サーボバルブが開いているときに制御チャンバを出る燃料流の圧力傾向を定性的に示す実験曲線である。圧力Ｐ１（上記に示すように約７００バールに等しい）が制御チャンバ内に見られ、排出環境では、軸方向ステムとシャッタを画定しているスリーブとの間のシールの下流で、圧力ＰSCARが見られる。制御チャンバに対する直線化距離は横座標に示す。詳細には：
ＸA：較正区間の出口のすぐ隣の位置、
ＸRAD：２つの対向する半径方向部分の入口位置、
ＸTEN：軸方向ステムとシャッタを画定しているスリーブとの間のシールゾーンでの位置、
ＸSCA：燃料圧力がそれ自体で安定する排出環境での位置。
【０００８】
実験的に、大きな圧力低下により、キャビテーションが始まることになる。換言すれば、較正区間からの出口に対応して、排出環境の上流での燃料圧力は蒸気圧（ＰVAPORとして示す）以下に低下し、ここでは燃料流速は最大であり、圧力は最小である（ＰMIN）。特に、蒸気の分率すなわちパーセンテージは１に近い。
【０００９】
位置ＸAから位置ＸTENにかけての通路断面が比較的狭いため（較正区間の通路断面より大きいとしても）、燃料圧力は徐々に上昇し、よって位置ＸAのすぐ下流に形成される蒸気の全てが液体状態に戻るというわけではない。
【００１０】
したがって、位置ＸTENにおいても、蒸気分率はまだ本質的である。その後、位置ＸTENにおいて、通路断面に最大の増加が見られる。このゾーンでは、以下の３つの所望されない現象：
通路断面の急増により、圧力が上昇する傾向があり、予め形成された気泡が内破する傾向があり、この現象がシールを画定している表面の隣で起こると、これらの表面上に所望されない磨耗が生じること、
シャッタの閉鎖の際、シールを画定している表面間の接触が蒸気の存在下、すなわち「乾燥」条件下で起こり、結果として、さらなる磨耗を生じさせる衝突が起こること、
さらに、これらの「乾燥」条件により常に、液体の減衰効果が失われ、シャッタのリバウンドが生じ、これによりサーボバルブの閉鎖に遅延が生じ、結果として、設計によって確立されている噴射される燃料量に関してその燃料量に所望されない増大が生じること、を識別することが可能である。
【００１１】
要約：上述の現象から生じる磨耗により噴射装置の寿命が大幅に低減すると共に、閉鎖段階のリバウンドにより噴射装置が不正確となる。
【００１２】
さらに、約７００バールの圧力低下を発生させるには、較正区間は非常に小さな直径を有しなければならず、そのため、精度よく且つ各種噴射装置にわたり一貫して製造することが非常に複雑となる。
【００１３】
米国特許出願公開第２００３／０１０６５３３号に開示されている実施形態には、比較的大きな通路断面を共に画定する２つの対向する半径方向の出口区間を有する同じ構成を排出流路が実質的に有しているため、同じ欠点が見られる。特許文献１に開示されている実施形態とは異なり、排出流路はシャッタ中に形成され、このシャッタは軸方向に摺動するピンによって画定される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、内燃機関のための計量サーボバルブを備えた燃料噴射装置を具現するというものであり、これにより上述の課題を単純且つ経済的に解決することが可能となり、シャッタと軸方向ステムとの間のシールゾーンの周りに蒸気が存在するリスクを可能な限り制限することが可能となる。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明によれば、内燃機関のための燃料噴射装置であって、噴射装置は燃料を関連するエンジン気筒中に噴射するノズルで終端し、：
−軸の方向に沿って延びる中空の噴射装置本体と、
−上記噴射装置本体内に収容される計量サーボバルブであって：
ａ）電気アクチュエータと、
ｂ）燃料吸入口及び燃料排出流路とつながっている制御チャンバであって、当該制御チャンバ内の圧力が上記ノズルの開閉を制御する、制御チャンバと、
ｃ）上記電気アクチュエータの動作に応答して、上記排出流路の出口が閉鎖される閉鎖位置と当該排出流路が開放される開放位置との間を軸方向に移動可能であり、それにより上記制御チャンバ内の圧力を変える、シャッタと、
を備える、計量サーボバルブと、
を備え、
上記排出流路は、較正通路断面を有すると共に互いに直列に配置される少なくとも２つの狭窄部を備え、それにより上記排出流路が開放されたときにそれぞれの圧力低下を生じさせることを特徴とする、燃料噴射装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明による、内燃機関のための計量サーボバルブを備えた燃料噴射装置の好ましい実施形態の、いくつかの部分が取り除かれた状態の断面図である。
【図２】より大きな縮尺での図１の詳細図である。
【図３】図２と同様であり、さらにより大きな縮尺での図１の実施形態の変形形態を示す図である。
【図４】図３と同様であり、図１の実施形態の変形形態を示す図である。
【図５】図３と同様であり、図１の実施形態の変形形態を示す図である。
【図６】図３と同様であり、図１の実施形態の変形形態を示す図である。
【図７】図３と同様であり、図１の実施形態の変形形態を示す図である。
【図８】図３と同様であり、図１の実施形態の変形形態を示す図である。
【図９】図３と同様であり、図１の実施形態の変形形態を示す図である。
【図１０】図１と同様であり、拡大縮尺での本発明による第２の好ましい実施形態の噴射装置を示す図である。
【図１１】図１０と同様であり、図１０の実施形態の変形形態を示す図である。
【図１２】図２と同様であり、本発明による第３の好ましい実施形態の噴射装置を示す図である。
【図１３】図１２の実施形態の変形形態を示す図である。
【図１４】図１と同様であり、本発明による第４の好ましい実施形態の噴射装置を示す図である。
【図１５】拡大縮尺での図１４の詳細図である。
【図１６】計量サーボバルブが開いているときに１つの較正区間が排出流路内に設けられている、既知の技術分野の噴射装置内で流出中の燃料の流量の圧力傾向を示す図である。
【図１７】図１６と同様であり、計量サーボバルブが開いている場合の図１の射出装置の圧力傾向を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１を参照すると、参照符号１は全体として、内燃機関のための、特にディーゼルサイクルでの、燃料噴射装置（その一部が示されている）を示す。噴射装置１は、中空の本体すなわちケーシング２（通常、「噴射装置本体」として知られている）を備える。このケーシング２は、長手方向の軸３に沿って延び、例えば約１６００バールの圧力の、高圧の燃料供給通路に接続するのに適した側面の吸入口４を有する。ケーシング２は、吸入口４とつながっており、流路４ａを通って燃料を関連するエンジン気筒中に噴射することができる噴射ノズル（図示せず）で終端する。
【００１８】
ケーシング２は計量サーボバルブ５が収容される軸方向キャビティ６を画定し、計量サーボバルブ５は単一部品であり、参照符号７で示されるバルブ本体を含む。
【００１９】
バルブ本体７は、出口のない軸方向孔９を画定する管状部分８と、芯出し段付部１２とを含み、この芯出し段付部は管状部分８の円筒形外表面に関して半径方向に突出すると共に本体２の内表面１３に結合する。
【００２０】
制御ロッド１０が孔９内を液密に軸方向に摺動し、それにより既知の方法（図示せず）で噴射ノズルを開閉するシャッタニードルを制御する。
【００２１】
ケーシング２は、キャビティ６と同軸であると共にアクチュエータ１５を収容する別のキャビティ１４を画定する。このアクチュエータ１５は、電磁石１６、及び電磁石１６によって動作されるノッチ付きディスク留め部１７を含む。留め部１６は、軸３に沿って延びるスリーブ１８を有する単一の部品から成る。代わりに、電磁石１６は、軸３に対して垂直な表面２０を有すると共に留め部１７の軸方向の止めを画定するマグネットコア１９を含み、サポート２１によって所定の位置に保持されている。
【００２２】
アクチュエータ１５は、軸方向のキャビティ２２を有し、その中に、螺旋状の圧縮ばね２３が収容されている。このばね２３は、留め部１７に、電磁石１６が加える吸引力に対して反対の軸方向のスラストを加えるように予荷重が与えられる。ばね２３の一端は、サポート２１の内側肩部に当接し、他方の端は、ばね２３との間に軸方向に挿入されたワッシャー２４を介して留め部１７に作用している。
【００２３】
計量サーボバルブ５は管状部分８の孔９の側面によって半径方向の範囲を定められる制御チャンバ２６を備える。制御チャンバ２６は、一方の側で、有用には円錐台形を有するロッド１０の端部表面２５によって、他方の側で孔９の端部表面２７によって軸方向の範囲を定められる。
【００２４】
制御チャンバ２６は、加圧下の燃料を受け取るために、部分８に形成されている流路２８を通じて吸入口４と恒久的につながっている。この流路２８は、調節部２９を含み、一方の側で底部表面２７の付近の制御チャンバ２６へ流れて、他方の側で部分８の表面１１とキャビティ６の内側表面上の環状の溝３１とによって半径方向の範囲を定められる環状チャンバ３０へ流れる。流路３２は、本体２中に作られ且つ吸入口４とつながっていて、環状チャンバ３０中に出る。環状チャンバ３０は、一方の側で、段付部１２によって、他方の側でガスケット３１ａによって軸方向の範囲を定められる。流路３２は本体２中に形成され、吸入口４とつながっており、環状チャンバ３０中に出る。
【００２５】
バルブ本体７は、外側フランジ３３を形成する軸方向の中間部分を含み、このフランジ３３は段付部１２に関して半径方向に突出しており、キャビティ６の直径を拡大した部分３４であって、キャビティ６の内側の肩部３５と軸方向に接触して配置される部分３４内に収容されている。肩部３５に対し液密シールを保証するため、フランジ３３は、ねじ付きリングナット３６によって肩部３５に締め付けられ、部分３４の雌ねじ３７に螺合している。
【００２６】
バルブ本体７はまた、留め部１７及びスリーブ１８のためのガイド部材を含む。この部材は、フランジ３３の直径よりはるかに小さな直径を有する実質的に円筒形のステム３８によって形成される。ステム３８は、軸３に沿って管状部分８とは反対の方向、すなわちキャビティ２２に向かって、フランジ３３を超えて突出する。ステム３８は、側面３９によって外側の範囲を定められており、この側面３９は、スリーブ１８の軸方向の摺動をガイドする円筒形部分を含む。特に、スリーブ１８は、円筒形内表面４０を有しており、この表面４０は、実質上液密的である、ステム３８の側面３９に結合されているか、又は、例えば４ミクロンといった適当な直径の遊びのある結合を介して、又は、特別なシール部材を挿入することにより、結合されている。
【００２７】
制御チャンバ２６は、全体として参照符号４２で示される燃料排出流路と恒久的につながっている。
【００２８】
流路４２は、バルブ本体７中に（部分的にフランジ３３中に、且つ部分的にステム３８中に）、軸３に沿って形成されている出口のない軸方向区間４３を備える。また流路４２は、半径方向であり、部分４３から始まり、反対側でステム３８の側面３９に形成される環状の溝によって画定されるチャンバ４６において側面３９への出口開口を形成する、少なくとも１つの出口区間４４も備える。
【００２９】
特に、図１及び図２の実施形態では、互いに直径方向に対向している２つの部分４４が設けられる。
【００３０】
チャンバ４６はフランジ３３の隣の軸方向位置に形成され、スリーブ１８の端部によって開閉され、流路４２についてシャッタ４７を画定する。特に、シャッタ４７は、円錐台形の内表面４８で終端し、この内表面４８はフランジ３３とステム３８との間の円錐台形の接続面４９と係合してシールゾーンを画定することができる。
【００３１】
スリーブ１８は留め部１７と共に、前進端ストップ位置と後退端ストップ位置との間で、ステム３８上を摺動する。前進端ストップ位置において、シャッタ４７が環状チャンバ４６を閉鎖し、したがって流路４２の部分４４の出口を閉鎖する。後退端ストップ位置において、シャッタ４７が、チャンバ４６を充分に開放して、部分４４が、燃料を流路４２及びチャンバ４６を通じて制御チャンバ２６から排出することを可能にする。シャッタ４７によって開放されて残される通路断面は、円錐台形を有しており、１つの区間４４の通路断面よりも少なくとも３倍大きい。
【００３２】
スリーブ１８の前進端ストップ位置は、フランジ３３とステム３８との間で円錐台形接続面４９に当たる、シャッタ４７の表面４８によって画定される。一方、スリーブ１８の後退端ストップ位置は、非磁性ギャップシート５１を間に挟んで、コア１９の表面２０に軸方向に当たる留め部１７によって画定される。後退端ストップ位置では、チャンバ４６は、リングナット３６とスリーブとの間の環状通路、留め部１７のノッチ、キャビティ２２、及びサポート２１の開口５２を介して、噴射装置（図示せず）の排出流路とつながるようにする。
【００３３】
電磁石１６が励磁されると、留め部１７はスリーブ１８と共に、コア１９に向かって移動し、それによって、シャッタ４７が、チャンバ４６を開放する。燃料は、その後、制御チャンバ２６から排出される。このようにして、制御チャンバ２６内の燃料の圧力が低下し、底部表面２７に向かうロッド１０の軸方向移動が生じ、したがって噴射ノズルが開放する。
【００３４】
逆に、電磁石１６の電源を切ると、ばね２３が、留め部１７をシャッタ４７と共に図１の前進端ストップ位置へ移動させる。このようにして、チャンバ４６が閉鎖され、流路２８から入ってくる加圧下の燃料は、制御チャンバ２６内に高い圧力を再び作り出し、そのためロッド１０が底部表面２７から離れて、噴射ノズルを閉鎖させる。前進端ストップ位置において、チャンバ４６内の圧力がスリーブ１８の側面４０に半径方向にのみ作用する場合、燃料はスリーブ１８上に実質的にゼロの軸方向のスラストの合力を加える。
【００３５】
シャッタ４７の開閉時に制御チャンバ２６内の圧力の変化速度を制御するため、流路４２は較正狭窄部を含む。「狭窄部」という用語は、流路部分であって、燃料に全般的に利用可能な通路断面が、燃料流がこの流路部分の上流及び下流で遭遇する通路断面よりも小さい流路部分として意図される。特に、燃料が１つの孔中に流れる場合、狭窄部は当該１つの孔によって画定され、その一方、燃料が並列に位置する複数の孔中に流れる場合、したがって、上流と下流との間で同じ圧力低下を受ける場合、狭窄部は上記複数の孔全体によって画定される。
【００３６】
一方、「較正」という用語は、制御チャンバ２６からの所定の燃料の流量を正確に規定して、上流から下流への所定の圧力低下を生じさせるように、通路断面が精密に形成されていることと意図される。
【００３７】
特に、比較的小さい直径を有する孔に対して、較正は、実験的な性質の仕上げ運転により、精密に実施される。この仕上げ運転は、研磨液に、前もって作られた孔（例えば、放電加工またはレーザにより作られる）を通過させ、この孔の上流及び下流の圧力を設定し、通過する流量を読むことによって、実施される：流量は、孔の側面において液体により引き起こされた磨耗（ハイドロ・エロージョン又はハイドロ・アブレイジョン）により、漸増する傾向がある。これが、予め定められた設計値に到達するまで続けられる。設計値に達したこの時点で、流れを遮断する：使用中に、孔の上流の圧力を、仕上げ運転の際に設定された圧力と等しくする。得られた最終の通路断面は、圧力低下を規定し、この圧力低下は、仕上げ運転の際に、孔の上流及び下流に形成された圧力の差に等しく、燃料の流量は、予め定められた設計流量に等しい。
【００３８】
例えば、流路４２の狭窄部は１５０ミクロン〜３００ミクロンの直径を有し、流路４２の区間４３は、通常のドリルにより、特別な精度無しで、バルブ本体７中に形成され、較正狭窄部の直径よりも少なくとも４倍大きい直径が実現される。
【００３９】
本発明によれば、少なくとも２つの狭窄部があり、これらは流路４２に沿って互いに対して直列に配置され（添付の図面では、狭窄部の直径は、完璧な形状及び正確な縮尺で描かれてはいない）、そのため、後によりよく説明されるように、シャッタがその後退端ストップ位置内に位置する場合にそれぞれ、結果として圧力低下を生じさせる。明らかに、結果として２つの狭窄部間では、流路４２は、拡大した中間区間、すなわち狭窄部の双方の通路断面よりも大きい通路断面を有する中間区間を含む。
【００４０】
図１及び図２の実施形態では、較正狭窄部の一方は２つの部分４４の組み合わせによって画定され、他方は、参照符号５３によって示され、バルブ本体７とは別個の部材中に形成され、続いて孔９の底部表面２７に対応して固定される。特に、較正狭窄部５３は比較的硬質な材料から成る円筒形ブシュ５４中に配置され、バルブ本体７の座部５５内に収容される挿入物を形成し、底部表面２７と面一になるように配置される。ブシュ５４は、上記の仕上げ運転の後に、座部５５内に挿入されると共に締まり嵌めによって固定されることが可能であるような外径を有する。
【００４１】
較正狭窄部５３は、ブシュ５４の長さの一部の間でのみ、軸方向に延び、区間４３に隣接した位置にあり、これに対し、ブシュ５４の残部は、例えばバルブ本体７の区間４３の直径に等しい、より大きな直径の軸方向の区間４３ａを有する。区間４３ａの容量は、制御チャンバ２６の容量を規定するように、孔９の底面によって規定される容量に追加される。制御チャンバ２６に必要とされる最適容量に応じて、ブシュ５４を変えてもよく、それにより、較正狭窄部５３を図７及び図８の変形形態におけるように孔９の底面と直接的につながる状態にする。
【００４２】
一変形形態（図示せず）によれば、較正狭窄部５３はまた、ブシュ５４に沿って軸方向の中間位置内に配置されてもよい。
【００４３】
図３の変形形態によれば、較正通路断面を有する１つの区間４４が設けられる。特に、この通路断面は図１及び図２の実施形態の部分４４の通路断面の合計に等しい。さらに、較正狭窄部５３はその軸方向の長さ全体にわたってブシュ５４ａ中に形成される。ブシュ５４ａは区間４３の外径に実質的に対応する外径を有し、この区間４３に引き入れられる際、その下面は孔９の底部表面２７と同一平面内にあるようになっている。
【００４４】
図４の変形形態によれば、較正狭窄部５３は制御チャンバ内に配置されたプレート５６に軸方向に形成され、バルブ本体７に対し軸方向に当接する。噴射装置１のノズルを開閉するロッド１０の移動は比較的小さいため、プレート５６は当該プレート５６とロッド１０の端部表面２５との間に挿入される圧縮ばね５７により底部表面２７との接触を保つことができる。円錐台形の端部表面２５は圧縮ばね５７を芯出しする働きを行う。好ましくは、プレート５６は孔９の直径よりも小さな直径を有し、圧縮ばね５７は円錐台形を有する。
【００４５】
一変形形態（図示せず）によれば、孔９は、プレート５６の外径に対応する直径を有する底部を含む：この場合では、プレート５６はこの底部に締まり嵌めによって固定され得る。
【００４６】
図５及び図６の変形形態によれば、製造し易くするために、流路４２は比較的大きな直径の軸方向孔を有しており、この軸方向孔はフランジ３３中に形成される。図５の変形形態によれば、この比較的大きな直径の軸方向孔は参照符号５８で示され、ステム３８とフランジ３３との間の接続ゾーンに対応して軸方向に終端する。部分４４の代わりに、流路４２は２つの直径方向に対向する孔５９を含み、これらの孔は、較正狭窄部を画定し、チャンバ４６を孔５８の底面と直接つながらせるために軸３に対して或る角度で傾斜している。好ましくは、軸３に対する傾斜角度は３０度〜４５度である。
【００４７】
孔５８がバルブ本体７のフランジ３３内に完全にあることを確実にすることによって、ステム３８は図１及び図２の実施形態に比してより剛性であることが分かっている。結果として、ステム３８の直径、したがってスリーブ１８とステム３８との間の環状シールゾーンの直径を縮小することができるため、動的条件下でのこのシールの漏洩を制限する際に明らかな利益を有する。特に、この解決手段により、ここでは、ステム３８が構造的に弱化することなくシールゾーンの直径を２．５ｍｍ〜３．５ｍｍの値に縮小することができる。
【００４８】
さらに、軸方向の長さを短縮すると共に区間４３に対して孔５８の直径を拡大することによって、孔５８の形成及び続いての削り屑の除去が容易となる。孔５８は有用にも、較正狭窄部５３の直径の８〜２０倍の直径を有する。このようにして、孔５９を形成する際、孔５８の底面との孔５９の交差が容易となる。
【００４９】
較正狭窄部５３は円筒形ブシュ６１中に形成され、ブシュ６１の長さ全体に延びる。ブシュ６１は孔５８の削り屑除去後、力によって軸方向の座部６０に押されるか又は挿入される。座部６０は孔５８の直径よりも大きな直径を有し、孔５８の長さよりも短い長さを有していることで、プレス嵌めを容易にし、ブシュ６１はフランジ３３に嵌まる側面に小さな円錐の外側面取り（図示せず）を有していることで座部６０へのその軸方向の挿入を容易にする。
【００５０】
図６の変形形態によれば、比較的大きな直径の軸方向孔が参照符号６３で示され、出口のない軸方向孔６２の最初の区間を画定する。区間６３の入口は力によって挿入されたブシュ６４を収容し、較正狭窄部５３を有し、ブシュ６４の軸方向の長さ全体に延びる。ブシュ６１と同様に、ブシュ６４は、フランジ３３に嵌る側面に小さな、外表面の、円錐の面取り（図示せず）を有し得る。
【００５１】
孔６２もまた、区間６３の直径よりも小さな直径を有すると共に、フランジ３３を超えてステム３８に延び、較正狭窄部を画定する出口のない区間６６を含む。区間６６の直径は、較正狭窄部５３の直径よりも大きい：例えば、較正狭窄部５３の直径の約２倍である。直径がより大きくとも、区間６６の長さを適当な方法で較正することによって、較正狭窄部５３によって引き起こされる圧力低下と同程度の大きさの直径の圧力低下を得ることが可能である。
【００５２】
区間６６の直径は依然として比較的小さいため、ステム３８の直径、したがって、スリーブ１８を有するシールの直径を図１及び図２の解決手段に対して縮小することができる。この構成においてもまた、シールゾーンの直径を有用にも、選択された材料及び採用された熱処理のタイプに応じて、２．５ｍｍ〜３．５ｍｍの値に縮小することができる。
【００５３】
流路４２もまた、２つの直径方向に対向する半径方向部分６７を有し、これらの部分６７は区間６６の通路断面よりも大きな通路断面を画定するように形成され、特別な加工精度なしで作製される。これらの部分６７は一方が較正区間６６に、他方がチャンバ４６に直接つながっている。
【００５４】
図５及び図６の変形形態（図示せず）によれば、ブシュ６１及び６４の代わりに図１に参照符号５４で示すブシュと同様のブシュが用いられる。
【００５５】
図７及び図８の変形形態は、較正狭窄部５３がそれぞれブシュ６１ａ及び６４ａ中に形成されること、並びにブシュ６１ａ及び６４ａの軸方向の長さの比較的短い部分にわたって延びていることから、図５及び図６の変形形態とは異なっている。較正狭窄部５３は底部表面２７に隣接し、そのため、制御チャンバ２６の容量が孔９の底面の容量によって排他的に規定される。
【００５６】
ブシュ６１ａ及び６４ａの残部は、較正狭窄部５３よりも大きな直径を有すると共に特別な加工精度なしで形成される軸方向孔６８を有する。
【００５７】
図７の変形形態では、孔５８及び座部６０の代わりに出口のない軸方向孔５８ａが用いられ、この孔５８ａは図６の孔５８のようにフランジ３３内に完全に形成され、ブシュ６１ａと完全に係合する円筒形座部を画定する。同様に、図８の変形形態では、区間６３はブシュ６４ａと完全に係合する。
【００５８】
図７及び図８の変形形態では、ブシュ６１ａ及び６４ａはそれぞれ、孔５８ａ及び区間６３にプレス嵌めされ、これは、孔５８ａ及び区間６３の各円錐の端部狭窄に対して停止するまで行われる。
【００５９】
図９の変形形態では、図８の変形形態に対して、部分６７の代わりに、較正狭窄部を画定する部分６７ａが用いられ、区間６６の代わりに、特別な精度なしに形成されると共に部分６７ａの通路断面よりも大きな通路断面を有する区間６６ａが用いられ、較正狭窄部５３は、比較的硬質の材料から成ると共に区間６３の底面に収容される比較的薄いプレート６９に形成される。
【００６０】
プレート６９は貫通孔を画定し、その容量は制御チャンバ２６の一部を形成し、締まり嵌めされるのではなく、スリーブ７０によって画定される挿入物によって区間６３の底面に軸方向に固定され、このスリーブは、区間６３の入口に締まり嵌めされ、プレス嵌めを容易にするために比較的軟質の材料から成る。
【００６１】
図１０の実施形態では、可能な場合、噴射装置１の部材を図１で用いたのと同じ参照符号で示す。この実施形態では、バルブ本体７の代わりに３つの異なる部品：制御チャンバ２６の半径方向の範囲を定めると共に肩部３５と軸方向に接触して配置される外側フランジ３３ａで終端する管状本体７５（部分的に図示）と、端部表面２５とは反対側に制御チャンバ２６の軸方向の範囲を定めると共に本体７５の端部と軸方向に接触して配置されるディスク３３ｂと、単一部品として形成されると共に外側フランジ３３ｃを画定するベースとステム３８とを含む、分配ガイド本体７６とが用いられる。フランジ３３ｃはリングナット３６を介して軸方向に固定され、表面７７によって軸方向の範囲を定められ、液密に固定位置でディスク３３ｂと軸方向に接触して配置される。
【００６２】
ステム３８は、ディスク３３ｂとは反対方向にベース３３ｃから軸方向に突出し、孔４４によって画定された較正狭窄部を含む。出口のない区間４３は、ベース３３ｃ中に部分的に、且つステム３８中に部分的に形成され；較正狭窄部５３及び区間４３ａは、ディスク３３ｂ中に形成される。
【００６３】
図１０の一変形形態（図示せず）によれば、部分４４は図５及び図７に示す部分５９と同様に傾斜している。
【００６４】
図１０のさらなる変形形態（図示せず）によれば、部分４４は特別な精度なしに形成され、較正狭窄部は、図６及び図８の区間６６に関して示すものと同様に区間４３中に形成される。
【００６５】
図１１の変形形態では、本体７６の代わりに本体７８が用いられ、この本体７８は、表面７７を介してフランジ３３ｃ中に形成される座部５５ａを含んでいるため本体７６と異なる。
【００６６】
区間４３は座部５５ａと同軸であり、座部５５ａに直接つながっている。座部５５ａは区間４３の直径よりも大きな直径を有し、円筒形ブシュ５４ｂによって画定された挿入物と係合し、この挿入物は座部５５ｂに締まり嵌めされ、ベース３３ｃの表面７７と面一に配置される。
【００６７】
ブシュ５４ｂは、狭窄部４４及び５３と直列に配置された較正狭窄部７９を画定する。狭窄部７９は、ブシュ５４ｂの軸方向の長さの一部にわたってのみ延び、区間４３の隣接した位置にある。ブシュ５４ｂの残部は、狭窄部の直径よりも大きな直径を有すると共に区間４３ａと直接つながっている軸方向区間４３ｂを有する。
【００６８】
図１１の変形形態（図示せず）によれば、部分４４は、図５及び図７の部分５９と同様に傾斜するか；又は、図６及び図８におけるのと同様に、部分４４は特別な精度なしに形成され、較正狭窄部は区間４３中に形成される。
【００６９】
図１２の実施形態では、可能な場合、噴射装置１の部材は図２に用いたのと同じ参照符号で示す。この実施形態では、バルブ本体７の代わりに２つの異なる部品、すなわち一方は図１０の分配本体７６によって形成され、もう一方はバルブ本体８０によって形成される部品が用いられる。
【００７０】
バルブ本体８０は制御チャンバ２６の半径方向及び軸方向の範囲を定め、段付部１２と、フランジ３３ｃ及び肩部３５（図示せず）間に軸方向に固定される外側フランジ３３ｄとを備えた端部８２を含む。
【００７１】
較正狭窄部５３は部分８２中に形成され、流路４２の２つの同軸部分８３及び８４につながっている。部分８３及び８４は較正狭窄部５３の直径よりも大きく、区間４３の直径に実質的に等しい直径を有する。区間８３は、部分８２の孔によって画定され、制御チャンバ２６と直接つながっている；区間８４はシールリング８５によって画定され、このシールリング８５は座部８６に収容されると共に表面７７と接触し配置されて、本体８０と本体７６との間の流路４２の液密シールを画定する。代替的に、区間８４の直径を好都合に縮小することによって、本体８０と本体７６との金属どうしの接触により、いかなるシールリングも必要とせずに流体シールを依然として達成することができる。
【００７２】
図１２の変形形態（図示せず）によれば、較正狭窄部５３は、図１、図２、図３、図４、及び図９の解決手段におけるように制御チャンバ２６に面する側から、又はベース３３ｃに面する側から部分８０に軸方向に引き入れられる挿入物中に形成される。さらに、部分４４の代替案として、本体７６の較正狭窄部は図５及び図７の部分５９と同様に傾斜した出口断面によって、又は図６及び図８の区間６６と同様の出口のない軸方向区間によって画定される。
【００７３】
図１２のさらなる変形形態によれば、第３の較正狭窄部は、本体７６の内側又はバルブ本体８０の内側に設けられ、較正狭窄部５３と部分４４との間に直列に軸方向に配置される。
【００７４】
これらの変形形態の１つを図１３に示す：フランジ３３ｃは円形座部９０を有し、この座部９０は座部８６と同軸に表面７７に沿って形成され、座部８６と同じ直径を有する。座部９０はディスク９１を収容し、このディスク９１は第３の較正狭窄部を画定する軸方向孔９２を有する。
【００７５】
ディスク９１は、リング８５の代わりに設けられたシールリング８５ａによって座部９０の底面に対して軸方向に接触状態に保持される。リング８５ａは矩形又は正方形の断面を有し、外径が座部９０及び８６の直径に実質的に等しく、座部９０及び８６の双方と係合して２つの本体８０及び７６との間に芯出し部材を画定する。換言すれば、リング８５ａは３つの機能：結合する際の本体８０及び本体７６との間での軸方向の芯出し、流路４２の燃料流の周りでの本体８０及び７６との間のシール、及び座部９０内でのディスク９１の位置決め、を提供する。
【００７６】
図１４及び図１５の実施形態では、可能な場合、噴射装置１の部材は図１又は図２で用いたのと同じ参照符号で示す。
【００７７】
部分８に対向する、バルブ本体７の軸方向端部は軸方向窪み１３９を有する。この窪み１３９は、実質的に円錐台形を有する表面１４９によって画定されると共にシャッタ１４７を収容する。
【００７８】
シャッタ１４７は、アクチュエータ１５の動作に応答して、既知であり詳細には説明しない方法で軸方向に移動可能であり、それにより流路４２の軸方向出口を開閉する。シャッタ１４７は外側の球面１４８を有し、この球面１４８はシャッタ１４７がその前進端ストップ位置すなわち閉位置にある場合に表面１４９と係合し、それにより、シールゾーンを画定する。
【００７９】
図１及び図２の実施形態と同様にして、流路４２はバルブ本体７とは別個の部材中に形成される、特に、バルブ本体７の座部５５中に挿入されると共に底部表面２７と面一に位置するブシュ５４中に形成される狭窄部５３を含む。
【００８０】
軸方向区間４３は、フランジ３３中に形成され、流路４２の軸方向区間１４４で終端する。区間１４４は狭窄部５３と直列に位置すると共に同軸である較正狭窄部を画定する。対向する端部では、区間１４４は最後の軸方向区間１３０で終端し、この区間１３０は区間１４４の通路断面よりも大きい通路断面を有し、表面１４９への流路４２の出口を画定する。
【００８１】
上記の実施形態の全てにおいて、使用中に、シャッタ４７が開位置にあるときに制御チャンバ２６内及び排出流路内で起こる圧力低下は、流路４２に沿って直列に配置された較正狭窄部と同じ数の圧力低下に分散される。
【００８２】
図１の直列の２つの較正狭窄部を考慮した場合、流路４２を通って制御チャンバ２６を出る燃料の実験的な圧力傾向は、図１７に定性的に示す圧力傾向である。Ｐは制御チャンバ２６の圧力を示し、Ｐ2は第２の較正狭窄部の上流での圧力を示し、ＰSCARは排出環境での、又はシールゾーンの下流での圧力を示し、ＰVAPORは蒸気圧を示す。
【００８３】
チャンバ２６に対する、流路４２に沿った直線化距離を横座標に示す。特に：
ＸA1：較正狭窄部５３のすぐ下流の位置、
ＸA2：半径方向流路４４の１つの中間位置、
ＸTEN：表面４８と４９との間のシールの位置、
ＸSCAR：圧力が排出環境値で安定した位置。
【００８４】
一連の較正狭窄部により、図１６に示す圧力低下が２つの連続した圧力低下に分散される：全般的に、圧力は蒸気圧ＰVAPORより低くは低下せず、そのためキャビテーション現象、したがって燃料流の蒸発が回避される。較正狭窄部の数が多いほど、キャビテーションが生じる可能性は小さい。
【００８５】
上述したように、較正狭窄部を画定する孔について、通過する流量とこの孔の上流及び下流間の圧力の差とに厳密な相関が存在する。
【００８６】
【数１】
2010007664.tif 000003
【００８７】
式中、
ρ＝液体の密度、
Ｃefflus＝孔の速度係数（実験的に得ることができる）、
Αforo＝孔の通路断面、
Δｐ＝孔の上流及び下流間の圧力の差、
Ｑ＝流量。
【００８８】
同じ流量Ｑが横断するｎ個の総数の直列の較正狭窄部を有すること、及び流体の密度が一定であり且つキャビテーションが存在しないことを仮定することにより、以下の式が与えられる：
【００８９】
【数２】
2010007664.tif 000004
【００９０】
したがって、圧力差の比と通路断面の比との関係を記述することが可能である。実際に、下付き文字１及び下付き文字２によって示される２つの狭窄部を考慮した場合、以下の式が与えられる：
【００９１】
【数３】
2010007664.tif 000005
【００９２】
狭窄部を画定している孔が同様であり、したがって、同じ速度係数を有すると仮定すると、以下の式が与えられる：
【００９３】
【数４】
2010007664.tif 000006
【００９４】
互いに著しく異なる速度係数を有する狭窄部の場合では上記の式は有効であるが、これらの係数の値が全てそろっていなければならず、実験的に求められなければならないことを理解されたい。
【００９５】
噴射装置１では、制御チャンバ２６から排出環境への燃料流の全圧力低下が分かっている。この圧力低下をΔｐ0として示し、２つの差Δｐ1及びΔｐ2（Δｐ0＝Δｐ1＋Δｐ2）に分散することを望む場合、以下の式が与えられる：
【００９６】
【数５】
2010007664.tif 000007
【００９７】
【数６】
2010007664.tif 000008
【００９８】
式中、Ａ0及びＤ0はそれぞれ、下付き文字１及び２によって規定される直列の２つの狭窄部を有する代わりに、１つの較正狭窄部を使用した場合に得られるであろう通路断面及び孔の直径である。
【００９９】
第一近似では、直列の２つの孔間又は狭窄部間の差Δｐ0、及び制御チャンバ２６から流れるようにされていなければならない流量を細分する方法を設定すると、直径Ｄ1及びＤ2の値を得ることが可能である。
【０１００】
較正狭窄部が表面４８及び４９によって画定されるシールゾーンから離れているほど、このシールに対応して蒸気及びキャビテーションの存在が回避される可能性が大きい。
【０１０１】
位置ＸTEN（図１７）に対応して、蒸気が存在するリスクを最小限に減らすには、第１の較正狭窄部に関連する圧力低下Δｐ1が後続の狭窄部に関連する圧力低下よりも大きいことを保証せねばならない。そのため、第１の較正狭窄部（図１〜図１３に参照符号５３で示す）は、後続の較正狭窄部に対してより小さな通路断面を有することになる。
【０１０２】
較正狭窄部５３は全圧力低下の少なくとも６０％、好適には少なくとも８０％の圧力低下に関連する。
【０１０３】
例えば、この圧力低下の８０％が第１の狭窄部に関連するように、また２０％が第２の狭窄部に関連するように（Δｐ2＝０．２  Δｐ0）、圧力低下Δｐ0を細分化することを望む場合、及び、速度係数が等しいと仮定する場合、第一近似により以下の式が与えられる：
【０１０４】
【数７】
2010007664.tif 000009
【０１０５】
【数８】
2010007664.tif 000010
【０１０６】
したがって：
【０１０７】
【数９】
2010007664.tif 000011
【０１０８】
【数１０】
2010007664.tif 000012
【０１０９】
上記に示す例を一般化すると：
１＜（Ｄ2／Ｄ1）≦２，０８８
又は
１＜（Ａ2／Ａ1）≦４，３６
特に、条件Ｄ2／Ｄ1＝１は、Δｐ1＝Δｐ2＝（０．５  Δｐ0）の場合に対応する。
【０１１０】
一方、条件Ｄ2／Ｄ1＝２，０８８及びＡ2／Ａ1＝４，３６は、Δｐ1＝（０，９５  Δｐ0）及びΔｐ2＝（０，０５  Δｐ0）（すなわちΔｐ1／Δｐ2＝１９）の場合に対応する。
【０１１１】
上記に説明したように、噴射装置から或る特定の性能レベルを達成するために、較正狭窄部（Ａ1及びＡ2）の通路断面は、設計レベルの圧力低下Δｐ0の細分化を確立した後、且つ制御チャンバ２６から放出することが望まれる流量Ｑ（この所望の流量Ｑは圧力低下Δｐ0を達成するために１つの狭窄部の場合に有するであろう通路断面Ａ0を決定する）を設定した後で容易に算出される。
【０１１２】
図１１の実施形態を考慮した場合と状況は同様であり、ここでは、圧力低下Δｐ0は３つの部分（Δｐ1＋Δｐ2＋Δｐ3）に細分化される。特に以下である：
【０１１３】
【数１１】
2010007664.tif 000013
【０１１４】
【数１２】
2010007664.tif 000014
【０１１５】
【数１３】
2010007664.tif 000015
【０１１６】
図１の実施形態を考慮した場合、第２の狭窄部は、全てが同じ直径ｄfororad及び同じ通路断面Ａfororadを有する複数（ｍ個）の半径方向部分４４に細分化される。
【０１１７】
なお、これらの半径方向部分は互いに並列であり、したがって、同じ圧力低下に関連し、簡潔には以下の式が与えられる：
【０１１８】
【数１４】
2010007664.tif 000016
【０１１９】
この式から、各半径方向区間の直径ｄfororadが得られる。
【０１２０】
上記に説明したことから、流路４２（較正狭窄部間の中間位置に配置される）の容量は、設計段階及び製造段階において設定された、所定の圧力及び結果の圧力低下Δｐ1、Δｐ2等を有することが明らかとなる。
【０１２１】
全圧力低下を複数の部分に細分化することにより蒸気が存在するリスクが減るが、この理由は最後の圧力低下に対応して燃料の流速が比較的低いためである。したがって、局部圧力値が燃料の蒸気圧よりも低いというリスクが制限される：シールゾーンにおける蒸気分率(存在する場合)は、いかなる場合においても、１つの較正狭窄部の場合での状況に対してはるかに低い。
【０１２２】
最大の部分（例えば全圧力低下の９０％）を第１の狭窄部（較正狭窄部５３）に関連させるために圧力低下を分散することによって、狭窄部の下流での再圧縮に起因する蒸気及び考えられ得るキャビテーションの形成が、おそらくはこの第１の較正狭窄部付近に生じる可能性があるが、この現象はシャッタ４７とステム３８との間のシールゾーンから比較的離れているであろうため、噴射装置１の寿命に影響を及ぼすものではない。
【０１２３】
第２の狭窄部がより小さな圧力低下に関連し、したがって、第１の狭窄部よりも大きな直径を有するのであれば、第２の狭窄部は製造し易い。構造的な観点から、第１の較正狭窄部しか特別な精度を必要としない。実際に、第２の狭窄部が比較的小さな圧力低下に関連するため、いかなる寸法的な製造誤差も特に悪影響を及ぼすことがない：換言すれば、第２の狭窄部の圧力低下は考えられ得る寸法的な製造誤差の影響を受けにくい。
【０１２４】
ステム３８の直径、したがってシャッタ４７のシール直径を縮小することが可能であり、その結果、動的条件下での漏洩を低減し、且つばね２３に必要とされる予荷重及びアクチュエータ１５に必要とされる力を低減する実施形態が特に有用である。
【０１２５】
特に、ステム３８の直径は、バルブ本体のために選択される材料、バルブ本体に加えられる熱処理、その結果として得られる靭性、及び最終的には採用される製造サイクルに応じて、２．５ｍｍ〜３．５ｍｍの値まで縮小することができる。
【０１２６】
シャッタ４７のシール直径を縮小することで、スリーブ１８の軸方向長さも短縮することができる。
【０１２７】
実際に、流体の漏洩の流量はスリーブ１８の内側の円筒面とステム３８の外側の円筒面３９との間の結合ゾーンの円周に正比例するが、この結合ゾーンの軸方向長さに反比例する：結合ゾーンの円周が縮小すると、同じ流体漏洩の流量について結合ゾーンの軸方向長さ、したがってスリーブ１８の軸方向長さを短縮することが可能である。
【０１２８】
シール直径、したがってシャッタ４７の外径の縮小、及びスリーブ１８の長さの短縮は、スリーブ１８の質量、したがって計量サーボバルブ５の応答時間を減らす効果を有する。
【０１２９】
さらに、シール直径が縮小されることによってばね２３の荷重も低減される：実際には、ステム３８とシャッタ４７との間の結合遊びが同じである場合、ステム３８とシャッタ４７との間のシールの周長が縮小され、その結果、図１〜図１３の計量サーボバルブが平衡タイプであっても、最小ではあるが依然として存在している燃料圧力によってシャッタ４７に作用する軸方向の力も減少する。ばね２３の予荷重とシール直径又は結合ゾーンの直径との比は有用には、８［Ｎ／ｍｍ］〜１２［Ｎ／ｍｍ］である。
【０１３０】
スリーブ１８の質量を低減しばね２３の荷重を低減することは、閉鎖段階でのシャッタ４７によるリバウンドをはるかに小さくし、ゆえに、計量サーボバルブ５の動作精度をより向上させる効果を有する。
【０１３１】
最後に、本発明の保護範囲を逸脱せずに、添付の特許請求の範囲に規定された、本明細書に記載の噴射装置１に関して、修正及び変更を行ってもよいことは明白である。
【０１３２】
特に、図１〜図１３の平衡タイプの計量サーボバルブ５は、ケーシング２に対して固定スリーブ内を摺動すると共に流路４２の最終部分を画定する軸方向ピンによって画定されるシャッタを含み得る。この場合に特別の仕上げ作業及び表面硬化作業が必要とされたとしても、図１２の実施形態では本体７６及び８０間に調整スペーサを設けることができる。
【０１３３】
アクチュエータ１５の代わりに圧電アクチュエータが用いられてもよく、この圧電アクチュエータは、流路４２の出口を開放するために、電流を受けるとその軸方向の寸法を増大させてスリーブ１８を動作させる。
【０１３４】
さらに、チャンバ４６は表面４０に少なくとも部分的にくり抜かれ得るが、スリーブ１８によって画定されるシャッタ４７が、閉鎖端ストップ位置に位置する場合に軸３に沿って生じるゼロの圧力を受けるような形状を常に有する。
【０１３５】
部分４４の複数の軸は、互いに異なる平面上にあってもよく且つ／又は全てが軸３を中心に均一に離隔していなくてもよく、且つ／又は較正孔を部分４４の一部のみに限定してもよい。
【０１３６】
流路４２は、軸３に関して対称でなくてもよい。例えば、部分４４は互いに異なる断面及び／又は互いに異なる直径を有していてもよいが、排出される燃料の流量を軸３を中心に平衡にし且つ一定の間隔にさせるように、適切な圧力低下を引き起こすために常に較正することができる。
【符号の説明】
【０１３７】
1  燃料噴射装置
2  噴射装置本体
3  軸方向
5  計量サーボバルブ
15  電気アクチュエータ
26  制御チャンバ
42   排出流路
47   シャッタ
【図１】
2010007664.tif 000017
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2010007664.tif 000033
【外国語明細書】
TITLE OF THE INVENTION
FUEL INJECTOR EQUIPPED WITH A METERING SERVOVALVE FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE
TECHNICAL FIELD
The present invention concerns a fuel injector equipped with a metering servovalve for an internal combustion engine.
BACKGROUND ART
Usually, injectors for internal combustion engines comprise a metering servovalve having a control chamber, which communicates with a fuel inlet and with a fuel discharge channel. The metering servovalve comprises a shutter, which is axially movable under the action of an electro-actuator to open/close an outlet opening of the discharge channel and vary the pressure in the control chamber. The pressure in the control chamber, in turn, controls the opening/closing of an end nozzle of the injector to supply the fuel in a associated cylinder. 
The discharge channel has a calibrated segment, which is of particular importance for correct operation of the metering servovalve. In particular, in this calibrated segment, a fluid flow rate is associated with a predefined pressure differential.
In the injectors that are produced, the calibrated segment of the discharge channel is produced by making a perforation via electron discharge machining, followed by a finishing operation, necessary to eliminate any perforation defects that, even if small, would in any case result in large pressure drop errors in the flow of fuel and, consequently, in the flow rate of fuel leaving the control chamber.
In particular, the finishing operation is of an experimental nature and is carried out by making an abrasive liquid flow through the hole made via electron discharge machining, setting the pressure upstream and downstream of the hole and detecting the flow rate: the flow rate tends to increase progressively with the abrasion caused by the liquid on the lateral surface of the hole, until a preset design value is reached. At this point, the flow is interrupted: in usage, the section of the final passage obtained shall determine, with close approximation, a pressure drop equal to the difference in pressure established upstream and downstream of the hole during the finishing operation and a flow rate of fuel leaving the control chamber equal to the preset design value.
In the injector disclosed in patent EP1612403, the discharge channel has an outlet made in an axial stem guiding the shutter, which is defined by a sliding sleeve. The calibrated segment of the discharge channel is coaxial with the axial stem and is made in a perforated plate, which axially delimits the control chamber. Downstream of this calibrated segment, the discharge channel comprises an axial segment and then two opposed radial sections, which define, together, a relatively large passage section for the discharged fuel. Considering, for example, a fuel supply pressure of approximately 1600 bar to the injector, when the metering servovalve is open, or rather when the sleeve that defines the shutter is raised in the open position, the fuel inlet that runs into the control chamber determines a pressure drop down to approximately 700 bar in the control chamber; then, between the upstream and downstream ends of the calibrated segment of the discharge channel, the fuel pressure drops from approximately 700 bar to a few bar.
The curve shown with a line in Figure 16 is an experimental curve that qualitatively shows the pressure trend of the fuel flow leaving the control chamber when the servovalve is open. A pressure P1 (approximately equal to 700 bar, as indicated above) is present in the control chamber, while in the discharge environment, downstream of the seal between the axial stem and the sleeve that defines the shutter, pressure PSCAR is present. The linearized distance with respect to the control chamber is shown on the abscissa. In particular:
-XA : position immediately next to the outlet of the calibrated segment,  
-XRAD : inlet position on the two opposed radial sections,
-XTEN : position at the sealing zone between the axial stem and the sleeve that defines the shutter,
-XSCA : position in the discharge environment in which the fuel pressure stabilizes itself.
Experimentally, due to the large pressure drop, the onset of cavitation is encountered. In other words, the fuel pressure upstream of the discharge environment drops below the vapour pressure, indicated as PVAPOR, in correspondence to the outlet from the calibrated segment, where fuel flow velocity is maximum and the pressure is minimum (PMIN). In particular, the fraction or percentage of vapour is close to one.
As the passage sections from position XA to position XTEN are relatively narrow (even if larger than that of the calibrated segment), the fuel pressure slowly rises, and not all of the vapour that formed immediately downstream of position XA returns to the liquid state.
Thus, in correspondence to position XTEN the vapour fraction is still substantial. In correspondence to position XTEN, there is then the maximum increase in passage section. In this zone, it is possible to distinguish three undesired phenomena:
-due to the rapid increase in passage section, the pressure tends to rise and the previously formed vapour bubbles tend to implode; when this phenomenon takes place next to the surfaces that define the seal, it causes undesired wear on these surfaces,
-during closure of the shutter, contact between the surfaces that define  the seal takes place in the presence of vapour, namely in "dry" conditions, with consequent impacts that cause further wear, and
-in addition, always due to these "dry" conditions, the damping effect of the liquid is lost and shutter rebound occurs, which causes a delay in  closing the servovalve, with a consequent undesired increase in the amount of injected fuel with respect to that established by design.
Summarizing: the wear deriving from the above-stated phenomena greatly reduces injector life, while the rebounds in the closure phase make the injector inaccurate.
Moreover, to generate a pressure drop of approximately 700 bar, the calibrated segment must have an extremely small diameter, which is extremely complex to make with precision and in a constant manner across the various injectors.
The same drawbacks are present in the embodiment disclosed in the US patent application having publication number US2003/0106533, as the discharge channel substantially has the same arrangement with two opposed radial outlet segments which define, together, a relatively large passage section. Unlike the embodiment disclosed in EP1612403, the discharge channel is made in the shutter, which is defined by a axially sliding pin.
DISCLOSURE OF THE INVENTION
TECHNICAL PROBLEM TO BE SOLVED
The object of the present invention is that of embodying a fuel injector equipped with a metering servovalve for an internal combustion engine, which enables the above-stated problems to be resolved in a simple and economic manner, limiting as much as possible the risks of the presence of vapour around the sealing zone between the shutter and the axial stem.
SOLUTION OF TECHNICAL PROBLEM
According to the present invention, a fuel injector for an internal combustion engine is provided; the injector ending with a nozzle to inject fuel into an associated engine cylinder and comprising:
-a hollow injector body extending along an axial direction;
-a metering servovalve housed in said injector body and comprising:
a)an electro-actuator;
b)a control chamber communicating with a fuel inlet and with a fuel discharge channel; the pressure in said control chamber controlling the opening/closing of said nozzle;
c)a shutter axially movable in response to the action of said electro-actuator between a closed position, in which an outlet of said discharge channel is closed, and an open position, in which the discharge channel is open to vary the pressure in said control chamber;
characterized in that the said discharge channel comprises at least two restrictions having calibrated passage sections and arranged in series with each other so as to cause respective pressure drops when said discharge channel is open.
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS
Figure 1 shows, in cross-section and with parts removed, a preferred embodiment of the fuel injector equipped with a metering servovalve for an internal combustion engine, according to the present invention.
Figure 2 shows a detail of Figure 1 on a larger scale.
Figure 3 is similar to Figure 2 and shows a variant of the embodiment of Figure 1 on an even larger scale.
Figure 4 is similar to Figure 3 and shows a variant of the embodiment of Figure 1.
Figure 5 is similar to Figure 3 and shows a variant of the embodiment of Figure 1.
Figure 6 is similar to Figure 3 and shows a variant of the embodiment of Figure 1.
Figure 7 is similar to Figure 3 and shows a variant of the embodiment of Figure 1.
Figure 8 is similar to Figure 3 and shows a variant of the embodiment of Figure 1.
Figure 9 is similar to Figure 3 and shows a variant of the embodiment of Figure 1.
Figure 10 is similar to Figure 1 and, on an enlarged scale, shows a second preferred embodiment of the injector according to the present invention.
Figure 11 is similar to Figure 10 and shows a variant of the embodiment of Figure 10.
Figure 12 is similar to Figure 2 and shows a third preferred embodiment of the injector according to the present invention.
Figure 13 shows a variant of the embodiment of Figure 12.
Figure 14 is similar to figure 1 and shows a fourth preferred embodiment of the injector according to the present invention.
Figure 15 shows a detail of Figure 14, in an enlarged scale.
Figure 16 shows the pressure trend of the outgoing fuel flow in an injector of known art in which a single calibrated segment is provided in the discharge channel when the metering servovalve is open.
Figure 17 is similar to Figure 16 and shows the pressure trend of the injector in Figure 1 when the metering servovalve is open.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
With reference to Figure 1, numeral 1 indicates, as a whole, a fuel injector (partially shown) for an internal combustion engine, in particular with a diesel cycle. The injector 1 comprises a hollow body or casing 2, commonly known as the "injector body", which extends along a longitudinal axis 3, and has a lateral inlet 4 suitable for connection to a high-pressure fuel supply line, at a pressure of around 1600 bar for example. The casing 2 ends with an injection nozzle (not shown in the figure), which is in communication with the inlet 4 through a channel 4a, and is able to inject fuel into an associated engine cylinder.
The casing 2 defines an axial cavity 6 in which a metering servovalve 5 is housed, comprising a valve body, made in a single piece and indicated with reference numeral 7.
The valve body 7 comprises a tubular portion 8 defining a blind axial hole 9 and a centring ridge 12, which radially projects with respect to a cylindrical outer surface of the portion 8 and couples with an inner surface 13 of the body 2.
A control rod 10 axially slides in a fluid-tight manner in the hole 9 to control, in a known and not shown manner, a shutter needle that opens and closes the injection nozzle.
The casing 2 defines another cavity 14 coaxial with the cavity 6 and housing an actuator 15, which comprises an electromagnet 16 and a notched-disc anchor 17 operated by the electromagnet 16. The anchor 16 is made in a single piece with a sleeve 18, which extends along the axis 3. Instead, the electromagnet 16 comprises a magnetic core 19, which has a surface 20 perpendicular to the axis 3 and defines an axial stop for the anchor 17, and is held in position by a support 21.
The actuator 15 has an axial cavity 22 housing a coil compression spring 23, which is preloaded to exert thrust on the anchor 17 in the opposite axial direction to the attraction exerted by the electromagnet 16. The spring 23 has one end resting against an internal shoulder of the support 21, and the other end acting on the anchor 17 through a washer 24 inserted axially between them.
The metering servovalve 5 comprises a control chamber 26 delimited radially by the lateral surface of the hole 9 of the tubular portion 8. The control chamber 26 is axially delimited on one side by an end surface 25 of the rod 10, usefully having a truncated-cone shape, and by a bottom surface 27 of the hole 9 on the other.
The control chamber 26 is in permanent communication with the inlet 4 through a channel 28 made in portion 8 to receive pressurized fuel. The channel 28 comprises a calibrated segment 29 running on one side to the control chamber 26 in proximity to the bottom surface 27 and on the other to an annular chamber 30, radially delimited by the surface 11 of portion 8 and by an annular groove 31 on the inner surface of the cavity 6. The annular chamber 30 is axially delimited on one side by the ridge 12 and on the other by a gasket 31a. A channel 32 is made in the body 2, is in communication with the inlet 4 and exits into the annular chamber 30.
The valve body 7 comprises an intermediate axial portion defining an external flange 33, which projects radially with respect to the ridge 12, and is housed in a portion 34 of the cavity 6 with enlarged diameter and arranged axially in contact with a shoulder 35 inside the cavity 6. The flange 33 is tightened against the shoulder 35 by a threaded ring nut 36, screwed into an internal thread 37 of portion 34, in order to guarantee fluid-tight sealing against the shoulder 35.
The valve body 7 also comprises a guide element for the anchor 17 and the sleeve 18. This element is defined by a substantially cylindrical stem 38 having a much smaller diameter than that of the flange 33. The stem 38 projects beyond the flange 33, along the axis 3 in the opposite direction to the tubular portion 8, namely towards the cavity 22. The stem 38 is externally delimited by a lateral surface 39, which comprises a cylindrical portion guiding the axial sliding of the sleeve 18. In particular, the sleeve 18 has an internal cylindrical surface 40, coupled to the lateral surface 39 of the stem 38 that is substantially fluid-tight, or rather via a coupling with opportune diameter play, 4 micron for example, or via the insertion of specific sealing elements.
The control chamber 26 is in permanent communication with a fuel discharge channel, indicated as a whole by reference numeral 42.
The channel 42 comprises a blind axial segment 43, made along the axis 3 in the valve body 7 (partly in the flange 33 and partly in the stem 38). The channel 42 also comprises at least one outlet segment 44, which is radial, begins from the segment 43 and defines, at the opposite end, an outlet opening onto lateral surface 39, at a chamber 46 defined by an annular groove made in the lateral surface 39 of the stem 38.
In particular, in the embodiment of Figures 1 and 2, two sections 44 are provided that are diametrically opposed to each other.
The chamber 46 is obtained in an axial position next to the flange 33 and is opened/closed by an end portion of the sleeve 18, which defines a shutter 47 for the channel 42. In particular, the shutter 47 ends with a truncated-cone inner surface 48, which is able to engage a truncated-cone connecting surface 49 between the flange 33 and the stem 38 to define a sealing zone.
The sleeve 18 slides on the stem 38, together with the anchor 17, between an advanced end stop position and a retracted end stop position. In the advanced end stop position, the shutter 47 closes the annular chamber 46 and thus the outlet of the sections 44 of the channel 42. In the retracted end stop position, the shutter 47 sufficiently opens the chamber 46 to allow the sections 44 to discharge fuel from the control chamber 26 through the channel 42 and the chamber 46. The passage section left open by the shutter 47 has a truncated-cone shape and is at least three times larger that the passage section of a single segment 44.
The advanced end stop position of the sleeve 18 is defined by the surface 48 of the shutter 47 hitting against the truncated-cone connection surface 49 between the flange 33 and the stem 38. Instead, the retracted end stop position of the sleeve 18 is defined by the anchor 17 axially hitting against the surface 20 of the core 19, with a nonmagnetic gap sheet 51 inserted in between. In the retracted end stop position, the chamber 46 is placed in communication with a discharge channel of the injector (not shown), via an annular passage between the ring nut 36 and the sleeve, the notches in the anchor 17, the cavity 22 and an opening 52 on the support 21.
When the electromagnet 16 is energized, the anchor 17 moves towards the core 19, together with the sleeve 18, and hence the shutter 47 opens the chamber 46. The fuel is then discharged from the control chamber 26: in this way, the fuel pressure in the control chamber 26 drops, causing an axial movement of the rod 10 towards the bottom surface 27 and thus the opening of the injection nozzle.
Conversely, on de-energizing the electromagnet 16, the spring 23 moves the anchor 17, together with the shutter 47, to the advanced end stop position in Figure 1. In this way, the chamber 46 is closed and the pressurized fuel entering from the channel 28 re-establishes high pressure in the control chamber 26, resulting in the rod 10 moving away from the bottom surface 27 and operating the closure of the injection nozzle. In the advanced end stop position, the fuel exerts a substantially null axial thrust resultant on the sleeve 18, as the pressure in the chamber 46 only acts radially on the lateral surface 40 of the sleeve 18.
In order to control the velocity of pressure variation in the control chamber 26 on the opening and closing the shutter 47, the channel 42 comprises calibrated restrictions. The term "restriction" is intended as a channel portion in which the passage section globally available for the fuel is smaller than the passage section that the fuel flow encounters upstream and downstream of this channel portion. In particular, if the fuel flows in a single hole, the restriction is defined by said single hole; on the other hand, if the fuel flows in a plurality of holes which are located in parallel and, therefore, are subjected to the same pressure drop between upstream and downstream, the restriction is defined by the entirety of said holes.
Instead, the term "calibrated" is intended as the fact that the passage section is made with precision in order to accurately define a predetermined fuel flow rate from the control chamber 26 and to cause a predetermined pressure drop from upstream to downstream.
In particular, for holes having relatively small diameters, calibration is achieved in a precise manner via a finishing operation of an experimental nature, which is carried out by making an abrasive liquid run through the previously made hole (for example, by electron discharge or laser), setting a pressure upstream and downstream of this and reading the flow rate passing through: the flow rate tends to progressively increase with the abrasion caused by the liquid on the lateral surface of the hole (hydro-erosion or hydro-abrasion), until a pre-established design value is reached. At this point, the flow is interrupted: in use, having a pressure upstream of the hole equal to that established during the finishing operation, the final passage section that is obtained defines a pressure drop equal to the difference in pressure established upstream and downstream of the hole during the finishing operation and a fuel flow rate equal to the preset design flow rate.
For example, the restrictions of the channel 42 have a diameter between 150 and 300 micron, while segment 43 of the channel 42 is obtained in the valve body 7 via a normal drilling bit, without special precision, to achieve a diameter that is at least four times greater than the diameter of the calibrated restrictions.
According to the invention, there are at least two restrictions and they are arranged in series with each other along the channel 42 (in the attached figures, the diameter of the restrictions is only shown for completeness and is not in scale), so as to cause respective consequent pressure drops when the shutter is located in its retracted end stop position, as it will be better described later on. Obviously, between two consequent restrictions, the channel 42 comprises an enlarged intermediate segment, i.e. with a passage section larger that those of both the restrictions.
In the embodiment of Figures 1 and 2, one of the calibrated restrictions is defined by the combination of the two sections 44, while the other is indicated by reference numeral 53 and is made in a separate element from the valve body 7 and subsequently fixed in correspondence to the bottom surface 27 of the hole 9. In particular, the calibrated restriction 53 is arranged in a cylindrical bushing 54 made of a relatively hard material, defining an insert housed in a seat 55 of the valve body 7 and arranged flush with the bottom surface 27. The bushing 54 has an external diameter such as to allow insertion and fixing in the seat 55 by interference fitting, after the above-described finishing operation.
The calibrated restriction 53 axially extends for only part of the length of the bushing 54 and is in a position adjacent to segment 43, while the remainder of the bushing 54 has an axial segment 43a of larger diameter, for example, equal to that of segment 43 in the valve body 7. The volume of segment 43a is added to that defined by the bottom of the hole 9 to define the volume of the control chamber 26. Depending on the optimal volume required for the control chamber 26, the bushing 54 can be inverted so as to have the calibrated restriction 53 running directly into the bottom of the hole 9, as in the variants in Figures 7 and 8.
According to a variant that is not shown, the calibrated restriction 53 can also be arranged in an intermediate axial position along the bushing 54.
According to the variant in Figure 3, a single segment 44 with a calibrated passage section is provided. In particular, this passage section is equal to the sum of the passage sections of the sections 44 of the embodiment of Figures 1 and 2. Furthermore, the calibrated restriction 53 is obtained in a bushing 54a over its entire axial length. The bushing 54a has an external diameter substantially corresponding to that of the segment 43, and in driven into this segment 43 so that its lower surface is flush with the bottom surface 27 of the hole 9.
According to the variant in Figure 4, the calibrated restriction 53 is obtained axially on a plate 56 arranged in the control chamber and resting axially against the valve body 7. Since the travel of the rod 10 to open and close the nozzle of the injector 1 is relatively small, the plate 56 can be kept in contact with the bottom surface 27 via a compression spring 57 inserted between the plate 56 and the end surface 25 of the rod 10. The truncated-cone shape of the end surface 25 performs the function of centring the compression spring 57. Preferably, the plate 56 has a smaller diameter than that of the hole 9, while the compression spring 57 has a truncated-cone shape.
According to a variant that is not shown, the hole 9 comprises a bottom portion with a diameter corresponding to the external diameter of the plate 56: in this case, the plate 56 could be fixed in this bottom portion by interference fitting.
According to the variants in Figures 5 and 6, the channel 42 has an axial hole of relatively large diameter, obtained in the flange 33, to facilitate manufacturing. According to the variant in Figure 5, this axial hole of relatively large diameter is indicated by reference numeral 58 and axially ends in correspondence to a zone of connection between the stem 38 and the flange 33. Instead of the sections 44, the channel 42 comprises two diametrically opposed holes 59, which define a calibrated restriction and are inclined by a certain angle with respect to the axis 3 in order to place the chamber 46 in direct communication with the bottom of the hole 58. Preferably, the angle of inclination with respect to the axis 3 is between 30° and 45°.
By ensuring that the hole 58 is completely within the flange 33 of the valve body 7, the stem 38 proves to be more robust compared to the embodiment of Figures 1 and 2. In consequence, the diameter of the stem 38, and therefore the diameter of the annular sealing zone between the sleeve 18 and the stem 38 can be reduced, with obvious benefits in limiting leaks in this seal under dynamic conditions. In particular, with this solution, the diameter of the sealing zone can now be decreased to a value between 2.5 and 3.5 mm without the stem 38 being structurally weak.
Furthermore, by reducing the axial length and enlarging the diameter of the hole 58 with respect to the segment 43, the making of the hole 58 and subsequent cleaning out of chips are facilitated. The hole 58 usefully has a diameter between 8 and 20 times that of the calibrated restriction 53. In this way, when making the holes 59, the intersection of the holes 59 with the bottom of the hole 58 is facilitated.
The calibrated restriction 53 is obtained in a cylindrical bushing 61 and extends for the entire length of the bushing 61. The bushing 61 is driven, or rather inserted by force, into an axial seat 60 after the hole 58 has been cleaned. The seat 60 has a larger diameter than that of the hole 58 and a shorter length than that of the hole 58, which facilitates press fitting; the bushing 61 could have a small, conical, external chamfer (not shown) on the side fitting into the flange 33 to facilitate its axial insertion into the seat 60.
According to the variant in Figure 6, the axial hole of relatively larger diameter is indicated by reference numeral 63 and defines the initial segment of a blind axial hole 62. The inlet of the segment 63 houses a bushing 64 inserted by force and having the calibrated restriction 53, which extends for the entire axial length of the bushing 64. Similar to bushing 61, bushing 64 could have a small, external, conical chamfer (not shown) on the side fitting into the flange 33.
The hole 62 also comprises a blind segment 66 having a smaller diameter than that of segment 63, extending beyond the flange 33 into the stem 38 and defining a calibrated restriction. The diameter of segment 66 is greater than that of the calibrated restriction 53: for example, it is approximately two times that of the calibrated restriction 53. Notwithstanding the greater diameter, it is possible to obtain a pressure drop of the same order of magnitude of that caused by restriction 53, by calibrating in an appropriate way the length of the segment 66.
Since the diameter of segment 66 is still relatively small, the diameter of the stem 38 and thus the diameter of the seal with the sleeve 18 can be reduced with respect to the solution in Figure 1 and 2. Also in this configuration, the diameter of the sealing zone can be usefully decreased to a value between 2.5 and 3.5 mm, depending on the materials chosen and the type of heat treatment adopted.
The channel 42 also comprises two diametrically opposed radial sections 67, which are made so as to define a larger passage section than that of segment 66 and without special machining precision. The sections 67 run directly to the calibrated segment 66 on one side and to the chamber 46 on the other.
According to variants of Figures 5 and 6 that are not shown, the bushings 61 and 64 are substituted by bushings similar to that indicated by reference numeral 54 in Figure 1.
The variants in Figures 7 and 8 differ from those in Figures 5 and 6 due to the fact that the calibrated restriction 53 is obtained in a bushing, 61a and 64a respectively, and that it extends for a relatively small part of the axial length of the bushing 61a and 64a. The calibrated restriction 53 is adjacent to the bottom surface 27, and so the volume of the control chamber 26 is exclusively defined by the volume at the bottom of the hole 9.
The remaining part of the bushing 61a and 64a has an axial hole 68 made with a larger diameter than the calibrated restriction 53 without special machining precision.
In the variant in Figure 7, the hole 58 and the seat 60 are substituted by a blind axial hole 58a, which is made entirely within the flange 33 like hole 58 in Figure 6, but defines a cylindrical seat completely engaged by the bushing 61a. Similarly, in the variant in Figure 8, the segment 63 is completely engaged by the bushing 64a.
In the variants in Figure 7 and Figure 8, the bushing 61a and 64a is respectively press-fitted into hole 58a and segment 63, until it stops against a respective conical end narrowing of the hole 58a and the segment 63.
In the variant in Figure 9, with respect to that in Figure 8, sections 67 are substituted by sections 67a defining a calibrated restriction, segment 66 is substituted by a segment 66a made without special precision and having a larger passage section than that of sections 67a, and the calibrated restriction 53 is made on a relatively thin plate 69 made of a relatively hard material and housed at the bottom of segment 63.
The plate 69 defines a through hole, the volume of which forms part of the control chamber 26, and is not interference fitted, but axially secured to the bottom of segment 63 by an insert defined by a sleeve 70, which is interference fitted to the inlet of segment 63 and is made of a relatively soft material to facilitate press fitting.
In the embodiment of Figure 10, where possible, the components of the injector 1 are indicated by the same reference numerals used in Figure 1. In this embodiment, the valve body 7 is substituted by three distinct pieces: a tubular body 75 (partially shown), radially delimiting the control chamber 26 and ending with an external flange 33a arranged in axial contact with the shoulder 35, a disc 33b, axially delimiting the control chamber 26 on the opposite part from the end surface 25 and arranged in axial contact with the end of the body 75, and a distribution and guide body 76, which is made as a single piece and comprises the stem 38 and a base defining an external flange 33c. The flange 33c is axially secured via the ring nut 36 and is axially delimited by a surface 77, which is arranged in axial contact with the disc 33b, in a fluid-tight and fixed position.
The stem 38 projects axially from the base 33c in the opposite direction to the disc 33b and comprises the calibrated restriction defined by the holes 44. The blind segment 43 is created partly in the base 33c and partly in the stem 38; the calibrated restriction 53 and the segment 43a are created in the disc 33b.
According to a variant of Figure 10 that is not shown, sections 44 are inclined like sections 59 shown in Figures 5 and 7.
According to a further variant of Figure 10 that is not shown, sections 44 are made without special precision while the calibrated restriction is made in segment 43, similar to that shown for segment 66 in Figures 6 and 8.
In the variant in Figure 11, the body 76 is substituted by a body 78 that differs from body 76 because it comprises a seat 55a made in the flange 33c through the surface 77.
The segment 43 is coaxial with the seat 55a and runs directly into the seat 55a. The seat 55a has a larger diameter than that of segment 43, and is engaged by an insert defined by a cylindrical bushing 54b, which is interference fitted in the seat 55b and arranged flush with the surface 77 of the base 33c.
La bushing 54b defines a calibrated restriction 79, arranged in series with the restrictions 44 and 53. The restriction 79 only extends for part of the axial length of the bushing 54b and is in a position adjacent to segment 43. The remainder of the bushing 54b has an axial segment 43b with a larger diameter than that of the restrictions and communicating directly with segment 43a.
According to variants of Figure 11 that are not shown, sections 44 are inclined like sections 59 in Figures 5 and 7; or sections 44 are made without special precision, while the calibrated restriction is made in segment 43, as in Figures 6 and 8.
In the embodiment of Figure 12, where possible, the components of the injector 1 are indicated by the same reference numerals used in Figure 2. In this embodiment, the valve body 7 is substituted by two distinct pieces, one defined by the distribution body 76 in Figure 10 and the other by a valve body 80.
The valve body 80 radially and axially delimits the control chamber 26 and comprises an end portion 82 provided with the ridge 12 and an external flange 33d axially secured between the flange 33c and the shoulder 35 (not shown).
The calibrated restriction 53 is made in portion 82 and runs into two coaxial sections 83 and 84 of the channel 42. The sections 83 and 84 have a larger diameter than that of the calibrated restriction 53 and substantially equal to that of segment 43. The segment 83 is defined by a hole in portion 82 and communicates directly with the control chamber 26; the segment 84 is defined by a sealing ring 85, which is housed in a seat 86 and arranged in contact against the surface 77 to define fluid-tight sealing of the channel 42 between the bodies 80 and 76. Alternatively, by opportunely reducing the diameter of segment 84, fluid sealing can still be achieved through metal-to-metal contact between the bodies 80 and 76 without any sealing ring.
According to variants of Figure 12 that are not shown, the calibrated restriction 53 is obtained in an insert axially driven into the portion 80 from the side facing the control chamber 26, as in the solutions in Figures 1, 2, 3, 4 and 9, or from the side facing the base 33c. Moreover, as alternatives to the sections 44, the calibrated restriction of the body 76 is defined by inclined outlet sections like sections 59 in Figures 5 and 7, or by a blind axial segment like segment 66 in Figures 6 and 8.
According to further variants of Figure 12, a third calibrated restriction is provided inside the body 76 or inside the valve body 80 and is arranged axially and in series between the calibrated restrictions 53 and 44.
One of these variants is shown in Figure 13: the flange 33c has a circular seat 90, which is obtained along the surface 77 coaxially with the seat 86 and has the same diameter as the seat 86. The seat 90 houses a disc 91, which has an axial hole 92 defining the third calibrated restriction.
The disc 91 is kept in axial contact against the bottom of the seat 90 by a sealing ring 85a, provided in place of ring 85. The ring 85a has a rectangular or square cross-section, with an external diameter substantially equal to the diameter of the seats 90 and 86 and engages both of the seats 90 and 86 to define a centring member between the two bodies 80 and 76. In other words, the ring 85a provides three functions: axial centring between the bodies 80 and 76 when coupling, sealing between the bodies 80 and 76 around the fuel flow in the channel 42 and positioning of the disc 91 in the seat 90.
In the embodiment of Figures 14 and 15, where possible, the components of the injector 1 are indicated by the same reference numerals used in Figures 1 e 2.
The axial end of valve body 7, opposite to portion 8, has an axial recess 139. which is defined by a surface 149 having substantially a frustum of cone shape and houses a shutter 147.
The shutter 147 is axially movable in response to the action of the actuator 15 in a manner known and not described in detail, to open/close an axial outlet of the channel 42. The shutter 147 has a external spherical surface 148, which engages the surface 149 when the shutter 147 is located in its advanced end stop position or closure position, so as to define a sealing zone.
In a manner similar to the embodiment of Figures 1 and 2, the channel 42 comprises a restriction 53 made in an element that is separated from the valve body 7, in particular in the bushing 54 that is inserted in the seat 55 of the valve body 7 and is located flush with the bottom surface 27.
The axial segment 43 is made in the flange 33 and exits in an axial segment 144 of the channel 42. The segment 144 defines a calibrated restriction located in series and coaxial with the restriction 53. At the opposite end, the segment 144 exit in a final axial segment 130, which has a passage section larger than that of the segment 144 and defines the outlet of the channel 42 onto the surface 149.
In all the above described embodiments, the pressure drop, which, in use, occurs in the control chamber 26 and in the discharge channel when the shutter 47 is in the open position, is divided into as many pressure drops as there are calibrated restrictions arranged in series along the channel 42.
Considering the two calibrated restrictions in series in Figure 1, the experimental pressure trend of fuel leaving the control chamber 26 through the channel 42 is that qualitatively represented in Figure 17. P indicates the pressure in the control chamber 26, P2 indicates the pressure upstream of the second calibrated restriction, PSCAR indicates the pressure in the discharge environment, or rather downstream of the sealing zone, and PVAPOR indicates the vapour pressure.
The linearized distance along the channel 42 with respect to the chamber 26 is indicated on the abscissas. In particular:
-XA1 : position immediately downstream of the calibrated restriction 53,
-XA2 : intermediate position in one of the radial channels 44,
-XTEN : position of seal between the surfaces 48 and 49,
-XSCAR : position in which the pressure has stabilized at the discharge environment value.
Thanks to the sequence of calibrated restrictions, the pressure drop shown in Figure 16 is divided into two successive pressure drops: by and large, the pressure does not drop below the vapour pressure PVAPOR and so cavitation phenomena, and therefore evaporation of the fuel flow, is avoided. The greater the number calibrated restrictions, the smaller the probability of cavitation occurring.
As mentioned above, for a hole defining a calibrated restriction, a close correlation exists between the flow rate passing through and the difference in pressure upstream and downstream of this hole.
【数１】
2010007664.tif 000034
ρ= density of liquid,
cefflus = velocity coefficient of hole (experimentally obtainable),
Aforo = passage cross-section in hole,
Δp = difference in pressure between upstream and downstream of hole,
Q = flow rate.
Having a total number of n calibrated restrictions in series, which are crossed by the same flow rate Q, and assuming that the density of the fluid is constant and that cavitation is not present, gives:
【数２】
2010007664.tif 000035
Therefore, it is possible to write down a relation between the ratio of the pressure differences and the ratio of the passage sections. In fact, considering two restrictions indicated by subscripts 1 and 2, gives:
【数３】
2010007664.tif 000036
Assuming that the holes defining the restrictions are similar and consequently have the same velocity coefficient, gives:
【数４】
2010007664.tif 000037
It is understood that in the case of restrictions with velocity coefficients significantly different from each other, the above formulas are valid, but must be completed with the values of these coefficients, determined experimentally.
In injector 1, the total pressure drop of the fuel flow from control chamber 26 to the discharge environment is known. Indicating this pressure drop as Δp0 and wishing to divide this pressure drop into two differentials Δp1 and Δp2 (with Δp0= Δp1 + Δp2), gives:
【数５】
2010007664.tif 000038
【数６】
2010007664.tif 000039
where A0 and D0 are respectively the passage cross-section and the diameter of the hole that one would have if a single calibrated restriction were used, instead of having two restrictions in series defined by the subscripts 1 and 2.
In a first approximation, having set how to subdivide the differential Δp0 between the two holes or restrictions in series and the flow rate that must be made to flow from the control chamber 26, it is possible to obtain the value of the diameters D1 and D2.
The more the calibrated restrictions are distanced from the sealing zone defined by the surfaces 48 and 49, the greater the probability of avoiding the presence of vapour and cavitation in correspondence to this seal.
To reduce the risks of the presence of vapour to a minimum in correspondence to position XTEN (Figure 17), it must be ensured that the pressure drop Δp1 associated with the first calibrated restriction is greater than the successive ones. Therefore, the first calibrated restriction (indicated by reference numeral 53 in Figures 1 to 13) will have a smaller passage section with respect to the successive calibrated restrictions.
The calibrated restriction 53 is associated with a pressure drop of at least 60% of the total pressure drop and, conveniently, at least 80%.
For example, wishing to subdivide the pressure drop Δp0 in a way to associate 80% of this drop with the first restriction and 20% with the second restriction (Δp2=0.2 Δp0), and also assuming that the velocity coefficients are equal, a first approximation gives:
【数７】
2010007664.tif 000040
【数８】
2010007664.tif 000041
Therefore:
【数９】
2010007664.tif 000042
【数１０】
2010007664.tif 000043
Generalizing the example shown above gives:
1<(D2/D1)<= 2,088
or
1<(A2/A1)<= 4,36
In particular, the condition D2/D1=1 corresponds to the case in which Δp1=Δp2=(0.5 Δp0).
Instead, the condition D2/D1= 2,088 and A2/A1= 4,36 corresponds to the case in which Δp1=(0,95 Δp0) and Δp2=(0,05 Δp0) (or Δp1/Δp2= 19).
As explained above, the passage sections of the calibrated restrictions (A1 and A2) are easily calculated after having established the subdivision of the pressure drop Δp0 at design level and having set the flow rate Q with which it is wished to discharge the control chamber 26 in order to achieve certain performance levels from the injector (the desired flow rate Q determines the passage section A0 that one would have in the case of a single restriction to achieve the pressure drop Δp0).
The situation is similar when considering the embodiment of Figure 11, in which the pressure drop Δp0 is subdivided into three parts (Δp1 + Δp2 + Δp3). In particular:
【数１１】
2010007664.tif 000044
【数１２】
2010007664.tif 000045
【数１３】
2010007664.tif 000046
Considering the embodiment of Figure 1, the second restriction is subdivided into a plurality m of radial sections 44, all having the same diameter dfororad and the same passage section Afororad.
Noting that the radial sections are mutually parallel and thus associated with the same pressure drop, simply gives:
【数１４】
2010007664.tif 000047
from which the diameter dfororad of each radial segment is obtained.
From what explained above, it emerges that the volumes of the channel 42, which are arranged in intermediate positions between the calibrated restrictions, have a pressure that is predetermined and a consequence of the pressure drops Δp1, Δp2, etc. set in the design and manufacturing phase.
Subdividing the total pressure drop into a number of parts reduces the risks of vapour being present, because the fuel's flow velocity in correspondence to the last pressure drop is relatively low. The risks of having local pressure values lower than the fuel's vapour pressure are thus limited: the vapour fraction in the sealing zone, if present, would in any case be much lower with respect to the situation with a single calibrated restriction.
By splitting the pressure drop in order to have the largest part  90% of the entire pressure drop for example  associated with the first restriction (calibrated restriction 53), the formation of vapour and possible cavitation, due to re-compression downstream of the restrictions, could possibly occur in proximity to this first calibrated restriction, but would not influence the life of the injector 1, as the phenomena would be relatively distant from the sealing zone between the shutter 47 and the stem 38.
Given that the second restriction is associated with a smaller pressure drop and therefore has larger diameters than the first restriction, the second restriction is easier to make. From the constructional viewpoint, only the first calibrated restriction requires special accuracy. In fact, as the second restriction is associated with a relatively small pressure drop, any dimensional manufacturing errors do not cause particularly adverse effects: in other words, the pressure drop of the second restriction is less sensitive to possible dimensional manufacturing errors.
Embodiments in which it is possible to reduce the diameter of the stem 38 and, in consequence, the sealing diameter of the shutter 47, with consequent reduction in leakage under dynamic conditions, and consequent reduction in the preloading required for the spring 23 and the force required of the actuator 15, are particularly useful.
In particular, the diameter of the stem 38 can be reduced to a value between 2.5 and 3.5 mm, according to the material chosen for the valve body, the heat treatment to which the valve body is subjected and, consequently, its toughness, and lastly, the manufacturing cycle adopted.
The reduction of the seal diameter on the shutter 47 also allows the axial length of the sleeve 18 to be reduced.
In fact, the flow rate of fluid leakage is directly proportional to the circumference of the coupling zone between the inner cylindrical surface of the sleeve 18 and the outer cylindrical surface 39 of the stem 38, but inversely proportional to the axial length of this coupling zone: as the circumference of the coupling zone has decreased, for the same fluid leakage flow rate it is possible to reduce the axial length of the coupling zone and, consequently, the axial length of the sleeve 18.
The reduction of the seal diameter and, in consequence, the external diameter of the shutter 47 and the reduction in length of the sleeve 18 have the effect of reducing the mass of the sleeve 18 and, consequently, the response times of the metering servovalve 5.
Furthermore, the reduction in the seal diameter allows the load of the spring 23 to be reduced: in fact, for the same coupling play between the stem 38 and the shutter 47, the circumference of the seal between the stem 38 and the shutter 47 decreases and, consequently, also the axial force that acts on the shutter 47 due to the fuel pressure, which although minimal, is still present even if the metering servovalve of the Figures 1-13 is of the balanced type. The ratio between the preloading of the spring 23 and the seal diameter or diameter of the coupling zone is usefully between 8 and 12 [N/mm].
The reduction in mass of the sleeve 18 and the reduction in load of the spring 23 have the effect of much smaller rebounds by the shutter 47 in the closure phase, and therefore better operating precision of the metering servovalve 5.
Finally, it is clear that modifications and variants can be made regarding the injector 1 described herein without leaving the scope of protection of the present invention, as defined in the attached claims.
In particular, the balanced-type metering servovalve 5 of the Figures 1-13 could comprise a shutter defined by an axial pin sliding in a fixed sleeve with respect to the casing 2 and defining the final part of the channel 42. An adjustment spacer could be provided between the bodies 76 and 80 in the embodiment of Figure 12, even if extra finishing and surface hardening work would be required in this case.
The actuator 15 could be substituted by a piezoelectric actuator that, when subjected to an electric current, increases its axial dimension to operate the sleeve 18 in order to open the outlet of the channel 42.
Moreover, the chamber 46 could be at least partially excavated in the surface 40, but always with a shape such that the shutter 47 defined by the sleeve 18 is subject to a null pressure resultant along the axis 3 when it is positioned in the closure end stop position.
The axes of the sections 44 could lie on mutually different planes, and/or could not all be equally distanced around the axis 3, and/or the calibrated holes could be limited to just a part of the sections 44.
The channel 42 could be asymmetric with respect to the axis 3; for example, the sections 44 could have mutually different cross-sections and/or diameters, but always calibrated to generate an opportune pressure drop to cause a flow rate of discharged fuel that is balanced around the axis 3 and constant over time.
EXPLANATIONS OF LETTERS OR NUMERALS
1 Fuel injector 
2 hollow injector body
3 axial direction 
5 metering servovalve 
15 electro-actuator 
26 control chamber
42 fuel discharge channel 
47 shutter
1.   Fuel injector (1) for an internal combustion engine, the injector ending with a nozzle to inject fuel into an associated engine cylinder and comprising:
a hollow injector body (2) extending along an axial direction (3);
a metering servovalve (5) housed in said injector body (2) and comprising:
a) an electro-actuator (15);
b) a control chamber (26) communicating with a fuel inlet (4) and with a fuel discharge channel (42); the pressure in said control chamber (26) controlling the opening/closing of said nozzle;
c) a shutter (47) axially movable in response to the action of said electro-actuator (15) between a closed position, in which an outlet of said discharge channel (42) is closed, and an open position, in which the discharge channel (42) is open, to vary the pressure in said control chamber (26);
characterized in that the said discharge channel (42) comprises at least two restrictions (53, 44) having calibrated passage sections and arranged in series with each other so as to cause respective pressure drops when said discharge channel (42) is open.
2.  Injector according to claim 1, characterized in that the said discharge channel (42) is made in fixed position with respect to the injector body (2).
3.  Injector according to claim 2, characterized in that said restrictions (53, 44) are defined by respective bodies (54, 7) that are distinct from each other.
4.  Injector according to claim 3, characterized in that one of said bodies is housed in the other of said bodies (7).
5.  Injector according to claim 4, characterized in that one of said bodies is defined by an insert (54) coupled to the other of said bodies (7) by interference fitting.
6.  Injector according to claim 5, characterized in that said insert (54) is arranged along said axial direction (3).
7.  Injector according to claim 3 or 4, characterized in that one of said bodies is defined by a plate (56;33b) arranged in axial contact against the other of said bodies (7;76), axially delimiting said control chamber (26) on one side.
8. Injector according to any of the claims 3 to 7, characterized in that one of said bodies is a valve body (7;75;80) radially delimiting said control chamber (26).
9. Injector according to any of the claims 2 to 8, characterized by comprising a guide (38) located in fixed position with respect to the said injector body (2) and having a lateral surface (39) which guides the said shutter between said open and closed positions; the said discharge channel (42) defining an outlet opening located onto said lateral surface (39) in a position so as to cause a substantially null axial force resultant due to the fuel when the said shutter is located in its closed position. 
10.  Injector according to claim 9, characterized in that the said guide is defined by an axial stem (38), and in that the said shutter is defined by a sleeve (18).
11.  Injector according to claim 9 or 10, characterized in that, considering the direction of the flow exiting from the said control chamber (26) into the said discharge channel (42), the last of the said restrictions (53) is made in the said guide (38).
12.  Injector according to any of claims 9 to 11, characterized by comprising a valve body (7) radially delimiting the said control chamber (26) and made in a single piece with the said guide (38).
13.  Injector according to any of claims 9 to 11, characterized by comprising a valve body (75;80) radially delimiting the said control chamber (26) and defining one of the said restrictions, and characterized in that said guide (38) constitutes part of a piece (76;78) distinct from said valve body (75;80).
14.  Injector according to claim 13, characterized in that said piece (76) and said valve body (80) are axially placed against each other and have respective axial passages (43, 83) that constitute part of said discharge channel (42) and permanently communicate with each other.
15.   Injector according to claim 14, characterized in that at least one of said restrictions (53) is defined by a segment of these axial passages.
16.   Injector according to claim 14 or 15, characterized by comprising a sealing ring (85;85a) axially inserted between said piece (76) and said valve body (80) to radially delimit an intermediate segment (84) of said discharge channel (42).
17.   Injector according to claim 16, characterized in that said sealing ring (85a) defines a centring member between said piece (76) and said valve body (80).
18.   Injector according to claim 16 or 17, characterized in that one of said calibrated restrictions is defined by an element (91) housed in an axial recess (90) made in one (76) between said piece and said valve body and held in a fixed axial position at the bottom of said recess (90) by said sealing ring (85a).
19.   Injector according to claim 10, characterized in that said discharge channel (42) comprises three calibrated restrictions in series, two of which (53, 79) are arranged along said axial direction (3).
20.   Injector according to claim 19, characterized by comprising a tubular valve body (75) radially delimiting the said control chamber (26); characterized in that the said axial stem (38) defines part of a piece (76;78) distinct from the said tubular valve body (75); and in that the said three calibrated restrictions are made, respectively:
in said piece (78);
in an insert (54b) housed in said piece (78); and
in a disc (33b) arranged in axial contact against said piece (78) on one side and, on the other side, against the said tubular valve body (75).
21.   Injector according to claim 11, characterized in that the last of said restrictions is obtained in at least one straight outlet segment (44, 59, 67a) that exits through said lateral surface (39).
22.   Injector according to claim 21, characterized in that said straight outlet segment (59) is inclined with respect to said axis (3) by an angle other than 90°.
23.   Injector according to claim 22, characterized in that the angle of inclination of said straight outlet segment (59) with respect to said axis (3) is between 30° and 45°.
24.   Injector according to claim 10, characterized in that, considering the flow exiting, in use, from the said control chamber (26), the last of said restrictions is defined by a blind axial segment (66) of said discharge channel (42).
25.   Injector according to any of the previous claims, characterized in that, considering the direction of the flow exiting from the said control chamber (26) into the said discharge channel (42), the first of said restrictions (53) is associated with a pressure drop greater than the pressure drops to which the successive restrictions (44) are associated.
26.   Injector according to claim 25, characterized in that the first of said restrictions (53) is associated with a pressure drop equal to at least 80% of the total pressure drop between said control chamber (26) and a discharge environment downstream of said metering servovalve (5).
27.   Injector according to claim 26, characterized in that the first of said restrictions (53) is associated with a pressure drop equal to 90% of the total pressure drop between said control chamber (26) and the discharge environment.
28.   Injector according to claim 22, characterized in that the diameter of the said stem (38) is between 2.5 and 3.5 millimetres.
29.   Injector according to claim 28, characterized in that the diameter of the said stem (38) is equal to 2.5 millimetres.
30.   Injector according to claim 28 or 29, characterized in that said electro-actuator comprises a spring (23) exerting an axial action of closure on said shutter (47), and in that the ratio between the preloading of said spring (23) and the sealing diameter between said shutter (47) and said stem (38) is between 8 and 12 [N/mm].
ABSTRACT
PROBLEM TO BE SOLVED
To provide an improved fuel injector equipped with a metering servovalve for an internal combustion engine
SOLUTION
A fuel injector (1) has an injector body (2) and a control rod (10), which is movable in the injector body (2) along an axis (3) to control the opening/closing of a nozzle that injects fuel into a cylinder of the engine; the injector body (2) houses a metering servovalve (5) having a control chamber (26), which is axially delimited by the control rod (10) and communicates with an inlet (4) and with a discharge channel (42); the metering servovalve (5) is provided with a shutter (47), which slides axially on an axial guide (38), from which the discharge channel (42) exits, to open and close the discharge channel (42) and, in consequence, vary the pressure in the control chamber (26); the discharge channel (42) has at least two restrictions (53,44) having calibrated passage sections and arranged in series with each other to divide the pressure drop along the discharge channel (42).
REPRESENTATIVE DRAWING
Figure 1
【図１】
2010007664.tif 000048
【図２】
2010007664.tif 000049
【図３】
2010007664.tif 000050
【図４】
2010007664.tif 000051
【図５】
2010007664.tif 000052
【図６】
2010007664.tif 000053
【図７】
2010007664.tif 000054
【図８】
2010007664.tif 000055
【図９】
2010007664.tif 000056
【図１０】
2010007664.tif 000057
【図１１】
2010007664.tif 000058
【図１２】
2010007664.tif 000059
【図１３】
2010007664.tif 000060
【図１４】
2010007664.tif 000061
【図１５】
2010007664.tif 000062
【図１６】
2010007664.tif 000063
【図１７】
2010007664.tif 000064