(57)【要約】      （修正有）【課題】高度の弁制御をもたらすアクチュエータを必要としない噴射ノズルを提供する。【解決手段】噴射ノズルは、燃料を第１及び第２噴射ノズル出口２６，２８に送る供給通路２２と、第１ノズル出口２６を通る燃料を制御するように外側弁シート３８と係合する外側弁２４と、外側弁２４に設けられた穴３０，１３０内で滑動可能であり、第２ノズル出口２８を通る燃料を制御するように内側弁シート４０と係合する内側弁３２とを備え、燃料が第１及び第２出口２６，２８の１つのみか又は両方を通って送達されるかを制御する切換弁装置６２，６４，６６を備え、該切換弁装置は、供給通路２２内に配置され、入口側２２ｂと、出口側２２ａと、燃料が第１及び第２出口２６，２８に流れるのを可能にする流路手段６４とを画成し、切換弁装置６２，６４，６６は、通過する燃料の流れによって生じる入口側２２ｂと出口側２２ａとの間の圧力降下に応じて作動可能である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を内燃機関に送達するのに用いられる噴射ノズルにおいて、
燃料を第１及び第２噴射ノズル出口（２６，２８）に送達するための供給通路（２２）と、
前記第１ノズル出口（２６）を通る前記エンジン内への燃料送達を制御するように外側弁シート（３８）と係合可能である外側弁（２４）と、
前記外側弁（２４）に設けられた穴（３０，１３０）内において滑動可能であり、前記第２ノズル出口（２８）を通る前記エンジン内への燃料送達を制御するように内側弁シート（４０）と係合可能である内側弁（３２）と、
燃料が前記第１及び第２出口（２６，２８）の１つのみを通って送達されるか又は前記第１及び第２出口（２６，２８）の両方を通って送達されるかを制御するための切換弁装置（６２，６４，６６）であって、前記供給通路（２２）内に配置され、入口側（２２ｂ）と、出口側（２２ａ）と、燃料が前記切換弁装置（６２，６４，６６）を通過して前記第１及び第２出口（２６，２８）に流れるのを可能にする流路手段（６４）とを画成し、これによって、前記切換弁装置（６２，６４，６６）を通過する燃料の流れによって生じる前記入口側（２２ｂ）と前記出口側（２２ａ）との間の圧力降下に応じて作動可能であるような切換弁装置（６２，６４，６６）と、
を備えていることを特徴とする噴射ノズル。
【請求項２】
前記流路手段（６４）は、燃料が前記第１及び第２ノズル出口（２６，２８）に流れることを可能とするように、前記切換弁装置（６２，６４，６６）によって画成される内部流路（６４）を含んでいることを特徴とする、請求項１に記載の噴射ノズル。
【請求項３】
前記切換弁装置（６２，６４，６６）は、切換弁部材（６２）を切換弁シート（６８）から離れる方向に付勢するように作用する付勢バネ（６６）を備えていることを特徴とする、請求項１あるいは２に記載の噴射ノズル。
【請求項４】
前記外側弁（２４）は、外側弁バネ（４８）によって、前記外側弁シート（３８）に係合するように付勢されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の噴射ノズル。
【請求項５】
前記外側弁（２４）は、前記外側弁穴（１３０）内に環状部材（７６）を有し、前記環状部材（７６）を介して、前記外側弁バネ（４８）の力が前記内側弁（３２）に作用し、前記内側弁（３２）を前記内側弁シート（４０）に対して保持するようになっていることを特徴とする、請求項４に記載の噴射ノズル。
【請求項６】
前記内側弁（３２）は、内側弁バネ（５６）によって、前記内側弁シート（４０）に係合するように付勢されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の噴射ノズル。
【請求項７】
前記内側弁（３２）は、環状部材（３１）を有し、前記環状部材（３１）を介して、前記内側弁バネ（５６）の力が外側弁バネ（４８）により前記外側弁（２４）に作用し、前記外側弁（２４）を前記外側弁シート（３８）に対して保持するようになっていることを特徴とする、請求項６に記載の噴射装置。
【請求項８】
前記切換弁装置（６２，６４，６６）は、前記供給通路（２２）に送達される燃料圧力が供給圧力閾レベル未満のときに、前記内側及び外側弁（３２，２４）の１つのみの移動を開始し、前記供給通路（２２）に送達される燃料圧力が前記供給圧力閾レベルを超えるときに、前記内側及び外側弁（３２、２４）の両方を移動させるように、開状態と閉状態との間で作動可能であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の噴射ノズル。
【請求項９】
前記切換弁装置（６２，６４，６６）は、前記供給通路（２２）と切換室（７２）との間の連通を制御するように、前記開状態と前記閉状態との間で作動可能であることを特徴とする、請求項８に記載の噴射ノズル。
【請求項１０】
前記切換弁装置（６２，６４，６６）が開状態にあるとき、前記切換室（７２）は、ノズルハウジング（１２）に設けられたドリル穴（７０）を通して、前記供給通路（２２）と連通するようになっていることを特徴とする、請求項９に記載の噴射ノズル。
【請求項１１】
前記外側弁（２４）の前記外側弁シート（３８）から離れる移動は、前記噴射ノズル内の圧力波の生成時に開始され、前記切換弁装置（６２，６４，６６）が閉じられた場合、前記外側弁（２４）の移動によって、前記内側弁（３２）も前記内側弁シート（４０）から離れて移動するようになっていることを特徴とする、請求項９あるいは１０に記載の噴射ノズル。
【請求項１２】
前記内側及び外側弁（３２，２４）の少なくとも１つは、それと関連する噴射ノズル制御室（５４）内の燃料圧力に晒される表面を有し、これによって、前記噴射ノズル制御室（５４）内の燃料圧力の制御が、前記内側及び外側弁（３２，２４）の移動を制御するように作用していることを特徴とする、請求項９あるいは１０に記載の噴射ノズル。
【請求項１３】
前記噴射ノズル制御室（５４）は、第１制限流路（５８）を通して、前記供給通路（２２）と連続的に連通するように配置されていることを特徴とする、請求項１２に記載の噴射ノズル。
【請求項１４】
第２制限流路（６０）が、前記噴射ノズル制御室（５４）と連通し、これによって、燃料が、制御弁の制御下において、前記噴射ノズル制御室（５４）から前記第２制限流路（６０）を通って低圧ドレインに流れるようになっていることを特徴とする、請求項１３に記載の噴射ノズル。
【請求項１５】
前記内側弁（３２）の端が前記噴射ノズル制御室（５４）内の燃料圧力に晒され、これによって、前記切換弁装置（６２，６４，６６）が開状態にあり、かつ前記制御室（５４）内の燃料圧力が制御室閾レベル未満に低下したとき、前記内側弁（３２）が前記内側弁シート（４０）から持ち上げられる一方、前記外側弁（２４）が着座した状態で維持され、これによって、前記第２出口（２８）のみを通る噴射をもたらしていることを特徴とする、請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の噴射ノズル。
【請求項１６】
前記切換弁装置（６２，６４，６６）が閉状態にあり、かつ前記噴射ノズル制御室（５４）内の燃料圧力が前記制御室閾レベル未満に低下したとき、前記内側弁（３２）の前記内側弁シート（４０）から離れる移動が、前記外側弁（２４）の前記外側弁シート（３８）から離れる移動をもたらし、これによって、前記第１及び第２出口（２６，２８）の両方を通る噴射をもたらしていることを特徴とする、請求項１５に記載の噴射ノズル。
【請求項１７】
前記切換室（７２）は、前記外側弁（２４）の上面と前記内側弁（３２）の対向面（５２）との間に画成されていることを特徴とする、請求項１５あるいは１６に記載の噴射ノズル。
【請求項１８】
前記内側弁（３２）の前記対向面（５２）は、前記内側弁（３２）によって保持されるか又はその一部を形成するカラー（３１）によって画成されていることを特徴とする、請求項１７に記載の噴射ノズル。
【請求項１９】
前記外側弁（２４）の端が前記噴射ノズル制御室（５４）内の燃料圧力に晒され、これによって、前記切換弁装置（６２，６４，６６）が開状態にあり、かつ前記噴射ノズル制御室（５４）内の燃料圧力が前記制御室閾レベル未満のとき、前記外側弁（２４）が前記外側弁シート（３８）から持ち上げられる一方、前記内側弁（３２）が着座した状態で維持され、これによって、前記第１出口（２６）のみを通る噴射がもたらされていることを特徴とする、請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の噴射ノズル。
【請求項２０】
前記切換弁装置（６２，６４，６６）が閉状態にあり、かつ前記噴射ノズル制御室（７２）内の燃料圧力が前記制御室閾レベル未満に低下したとき、前記外側弁（２４）の前記外側弁シート（３８）から離れる移動が、前記内側弁（３２）の前記内側弁シート（４０）から離れる移動をもたらし、これによって、前記第１及び第２出口（２６，２８）の両方を通る噴射がもたらされていることを特徴とする、請求項１９に記載の噴射ノズル。
【請求項２１】
前記切換弁装置（６２，６４，６６）が開状態にあるとき、前記切換室（７２）は、前記外側弁（２４）に設けられたドリル穴（７４）を通して、前記供給通路（２２）と連通するようになっていることを特徴とする、請求項１９あるいは２０に記載の噴射ノズル。
【請求項２２】
前記切換室（７２）は、前記外側弁（２４）内に画成されていることを特徴とする、請求項１９〜２１のいずれか一項に記載の噴射ノズル。
【請求項２３】
前記切換弁装置（６２，６４，６６）は、前記供給通路（２２）と噴射ノズル制御室（５４）との間の連通を制御するように、作動可能であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の噴射ノズル。
【請求項２４】
前記外側弁（２４）に関連する表面と前記内側弁（３２）に関連する表面が、前記噴射ノズル制御室（５４）内の燃料圧力に晒されていることを特徴とする、請求項２３に記載の噴射ノズル。
【請求項２５】
前記噴射ノズル制御室（５４）は、第１制限流路（５８）を通して、前記供給通路（２２）と連続的に連通するように配置されていることを特徴とする、請求項２４に記載の噴射ノズル。
【請求項２６】
前記噴射ノズル制御室（５４）は、第２制限流路（６０）を経由して、低圧ドレインと連通し、これによって、燃料は、制御弁の制御下で、前記噴射ノズル制御室（５４）から前記第２制限流路（６０）を通して低圧ドレインに流れるようになっていることを特徴とする、請求項２５に記載の噴射ノズル。
【請求項２７】
前記供給通路（２２）は、前記切換弁装置（６２，６４，６６）が開いている場合、制限流路手段（８０）を介して、前記噴射ノズル制御室（５４）と連通していることを特徴とする、請求項２６に記載の噴射ノズル。
【請求項２８】
前記制限流路手段は、前記外側弁（２４）に画成された第３制限流路（８０）であることを特徴とする、請求項２７に記載の噴射ノズル。
【請求項２９】
前記第１、第２、及び第３制限流路（５８，６０，８０）の各々によって与えられる燃料流れの制限は、前記切換弁装置（６２，６４，６６）が開状態にある場合、外側弁（２４）のみが前記外側弁シート（３８）から離れて移動し、前記切換弁装置（６２，６４，６６）が閉状態にある場合、前記内側弁（３２）と前記外側弁（２４）の両方が、それぞれ、前記内側及び外側弁シート（４０，３８）から離れて移動するように、選択されていることを特徴とする、請求項２８に記載の噴射ノズル。
【請求項３０】
内燃機関に用いられる燃料噴射装置において、請求項１〜２９のいずれか一項に記載の噴射ノズル（１０）と、前記噴射ノズル制御室（５４）内の燃料圧力を制御するための制御弁とを備えていることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項３１】
前記制御弁は、ソレノイド作動制御弁であることを特徴とする、請求項３０に記載の燃料噴射装置。
【請求項３２】
ポンプ要素と、前記噴射ノズルに供給される燃料の圧力を制御するためのスピル弁とをさらに備えるユニット噴射装置の形態が取られていることを特徴とする、請求項３１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、内燃機関用の燃料噴射装置に用いられる噴射ノズルに関する。特に、この噴射ノズルは、外側弁内に配置される内側弁ニードルを備え、これらの弁の各々は、それぞれのノズル出口を通る内燃機関の燃焼室内への燃料の送達を制御するものである。また、本発明は、このような噴射ノズルを内蔵する燃料噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ノズル本体が止まり穴を備え、第１外側弁がアクチュエータの制御下でその止まり穴内において移動可能である一般的に可変オリフィスノズル（ＶＯＮ）と呼ばれる噴射ノズルを有する燃料噴射装置を設けることが知られている。ノズル本体に設けられる穴は、着座面を画成し、外側弁は、主ノズル本体軸に沿って第１軸方向位置に設けられた第１ノズル出口の組を通る燃料送達を制御するように、この着座面と係合可能である。外側弁は、それ自体、さらに他の穴を備え、第２内側弁ニードルが、この穴内で移動することが可能となっている。内側弁ニードルは、外側弁のさらに他の穴の開端から突出し、ノズル本体軸に沿った第２下側軸方向位置に設けられた第２ノズル出口の組を通る燃料送達を制御するように、着座面と係合可能となっている。
【０００３】
可変オリフィスノズルは、燃料を第１出口の組のみ又は第１及び第２出口の組の両方のいずれかを通して燃焼室内に噴射するという融通性を与える点において、ディーゼルエンジンに格別の利得をもたらすものである。これによって、高エンジン出力モードに対するより大きい全燃料送達面積又は低エンジン出力モードに対するより小さい全燃料達面積を有する燃料噴霧を選択することが可能になる。
【０００４】
第１噴射段階において、外側弁は、単独で作動可能であり、これによって、外側弁は、そのシートから持上げられるが、内側弁ニードルは着座した状態で保持される。第２噴射段階において、外側弁が所定の閾量を超える量だけ移動した場合、その外側弁の移動は、内側弁ニードルに伝達され、内側弁ニードルも持上げられる。この第２噴射段階中、第１及び第２出口の組の両方が開かれ、比較的高い燃料送達率が得られる。もし外側弁が所定の閾値未満の量しか持上げられなかった場合、内側弁ニードルは、着座した状態で保持されるので、第１出口の組を通るより低い燃料送達率の噴射しか生じない。この種の噴射ノズルは、本出願人による欧州特許第０９６７３８２号（デルファイテクノロジーズ社（Delphi Technologies Inc.））、又は本出願人による同時係属中の欧州特許出願第０４２５０１３２．０号（デルファイテクノロジーズ社）に記載されている。
【０００５】
前述の形式の噴射ノズルを内蔵する噴射装置において、弁の作動は、圧電アクチュエータによって制御されている。圧電アクチュエータは、そのアクチュエータが全アクチュエータストロークにわたって拡縮する大きさを変化させることによって、外側弁の正確な位置に対する繊細な制御を可能にしている。すでに提案されている可変噴射ノズルにおいて、これは、ノズルをその第１及び第２噴射段階間で切換えるための必要条件であった。しかし、電磁アクチュエータのような他の形式のアクチュエータは、このような繊細な弁制御を行えないので、そのようなアクチュエータを可変オリフィスノズルと共に使用することは、これまで、可能ではなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、この制限に対処するように改良された噴射ノズルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１態様によれば、燃料を内燃機関に送達するのに用いられる噴射ノズルであって、燃料を第１及び第２噴射ノズル出口に送達するための供給通路と、第１ノズル出口を通るエンジン内への燃料送達を制御するように外側弁シートと係合可能である外側弁と、外側弁に設けられた穴内において滑動可能であり、第２ノズル出口を通るエンジン内への燃料送達を制御するように内側弁シートと係合可能である内側弁とを備える噴射ノズルが提供されている。この噴射ノズルは、燃料が第１及び第２出口の１つのみを通って送達されるか又は第１及び第２出口の両方を通って送達されるかを制御するための切換弁装置をさらに備え、切換弁装置は、供給通路内に配置され、入口側と、出口側と、燃料が切換弁装置を通過して第１及び第２出口に流れるのを可能にする流路手段とを画成し、これによって、切換弁装置は、該切換弁装置を通過する燃料の流れによって生じる入口側と出口側との間の圧力降下に応じて作動可能となっている。
【０００８】
本発明の１つの利得は、切換弁装置が、高度の弁制御をもたらすノズルアクチュエータを必要とすることなく、燃料が、１つの出口（又は１つの出口の組）のみを通して又は両方の出口（又は両方の出口の組）を通して、低流量で噴射されるか又は高流量で噴射されるかを制御する方法をもたらす点にある。この機能性は、高精度なアクチュエータを必要とすることなく、単にノズルへの可変燃料圧力供給に依存して、達成されることになる。
【０００９】
さらに、第２弁（内側弁又は外側弁）が、第１弁に続いて開かれるときに、良好な制御性が得られる。何故なら、これは、第１弁の予め設定された量の初期の弁移動に依存しないからである。本発明によれば、システム圧（供給圧）に応答する切換弁装置を設けることによって、このシステム圧が、第２弁が開く時期を決定することになる。すなわち、切換弁装置は、その２つの作動段階、すなわち、１つの出口（又は第１の出口の組）を通る比較的低圧の噴射が生じる第１段階と、両方の出口（又は両方の出口の組）を通るより高圧の噴射が生じる第２段階との間で、噴射装置を切換えるように作動可能となっている。
【００１０】
切換弁装置は、好ましくは、燃料が第１及び第２ノズル出口に流れることを可能にする内部流路を画成する管の形態にある切換弁部材を備えている。
【００１１】
切換弁装置は、好ましくは、切換弁部材を切換弁シートから離れる方向に付勢するように作用する付勢バネをさらに備えている。
【００１２】
一実施形態において、外側弁は、外側弁バネによって、外側弁シートに係合するように付勢されているとよい。加えて、外側弁は、外側弁穴内に環状部材を有し、この環状部材を介して、外側弁バネの力が内側弁に作用し、内側弁を内側弁シートに対して保持するように構成されていてもよい。
【００１３】
他の実施形態において、内側弁は、内側弁バネによって、内側弁シートに係合するように付勢されている。ここで、内側弁は、環状部材を有し、この環状部材を介して、内側弁バネの力が外側弁に作用し、外側弁を外側弁シートに対して保持するように構成されていてもよい。
【００１４】
一実施形態において、切換弁装置は、供給通路に送達される燃料圧力が供給圧力閾レベル未満のときに、内側及び外側弁の１つのみの移動を開始し、供給通路に送達される燃料圧力が供給圧力閾レベルを超えるときに、内側及び外側弁の両方を移動させるように、開状態と閉状態との間で作動可能となっているとよい。第１出口（最初に開く出口）と切換弁装置を通る流路が確定されている所定の噴射装置の場合、供給通路に送達される燃料の圧力が、切換弁装置の両端の圧力降下を決定することになる。
【００１５】
噴射装置は、切換弁装置が、供給通路と切換室との間の連通を制御すべく、開状態と閉状態との間で作動可能であるように構成されているとよい。
【００１６】
切換弁装置が開状態にあるとき、好ましくは、切換室は、ノズルハウジングに設けられたドリル穴を通して、供給通路と連通するようになっている。
【００１７】
さらに好ましい一実施形態において、外側弁の外側弁シートから離れる移動は、噴射ノズル内の圧力波の生成時に開始され、切換弁装置が閉じられると、前記外側弁の移動によって、内側弁も内側弁シートから離れて移動するようになっている。
【００１８】
代替的に、さらに他の好ましい実施形態において、内側及び外側弁の少なくとも１つは、それと関連する噴射ノズル制御室内の燃料圧力に晒される表面を有し、これによって、噴射ノズル制御室内の燃料圧力の制御が、内側及び外側弁の移動を制御するように作用している。
【００１９】
好ましくは、噴射ノズル制御室は、第１制限流路を通して、供給通路と連続的に連通するように配置されている。
【００２０】
さらに好ましくは、第２制限流路が、噴射ノズル制御室と連通し、これによって、燃料が、制御弁の制御下において、噴射ノズル制御室から第２制限流路を通って低圧ドレインに流れるようになっている。
【００２１】
一実施形態において、噴射ノズル制御室内の燃料圧力に晒されるのは、内側弁の端である。切換弁装置が開状態にあり、かつ制御室内の燃料圧力が制御室閾レベル未満に低下したとき、内側弁が内側弁シートから持ち上げられる一方、外側弁が着座した状態で維持され、これによって、第２出口のみを通る噴射をもたらすことになる。
【００２２】
好ましくは、切換弁装置が閉状態にあり、かつ噴射ノズル制御室内の燃料圧力が制御室閾レベル未満に低下したとき、内側弁の内側弁シートから離れる移動が、外側弁の外側弁シートから離れる移動をもたらし、これによって、第１及び第２出口の両方を通る噴射をもたらすことになる。
【００２３】
例えば、切換室は、外側弁の上面と内側弁の対向面との間に画成されているとよい。
【００２４】
典型的には、内側弁の対向面は、内側弁によって保持されるか又はその一部を形成するカラーによって画成されているとよい。
【００２５】
他の実施形態において、噴射ノズル制御室内の燃料圧力に晒されるのは、外側弁の端である。切換弁装置が開状態にあり、かつ噴射ノズル制御室内の燃料圧力が制御室閾レベル未満のとき、外側弁が外側弁シートから持ち上げられる一方、内側弁が着座した状態で維持され、これによって、第１出口のみを通る噴射がもたらされることになる。
【００２６】
好ましくは、切換弁装置が閉状態にあり、かつ噴射ノズル制御室内の燃料圧力が制御室閾レベル未満に低下したとき、外側弁の外側弁シートから離れる移動が、内側弁の内側弁シートから離れる移動をもたらし、これによって、第１及び第２出口の両方を通る噴射がもたらされることになる。
【００２７】
さらに好ましい実施形態において、切換弁装置が開状態にあるとき、切換室は、外側弁に設けられたドリル穴を通して、供給通路と連通するようになっている。
【００２８】
切換室を外側弁内に形成すると、好都合である。
【００２９】
切換弁装置を供給通路と切換室との間の連通を制御するように配置する代わりに、切換弁装置は、供給通路と噴射ノズル制御室との間の連通を制御すべく、作動可能であるようにしてもよい。
【００３０】
ここで、例えば、外側弁に関連する表面と内側弁に関連する表面が、噴射ノズル制御室内の燃料圧力に晒されているとよい。
【００３１】
好ましくは、噴射ノズル制御室は、第１制限流路を通して、供給通路と連続的に連通するように配置されているとよい。
【００３２】
さらに好ましくは、第２制限流路が噴射ノズル制御室と連通し、燃料は、制御弁の制御下で、噴射ノズル制御室から第２制限流路を通して低圧ドレインに流れるようになっている。
【００３３】
さらに好ましい実施形態において、供給通路は、切換弁装置が開いている場合、第３制限流路の形態にある制限流路手段を介して、噴射ノズル制御室と連通するようになっている。
【００３４】
第１、第２、及び第３制限流路は、噴射ノズル制御室への正味の流れ（又はそこからの正味の流れ）を支配している。第１、第２、及び第３制限流路の各々によって与えられる燃料流れの制限を、切換弁装置が開状態にある場合、外側弁のみが外側弁シートから離れて移動し、切換弁装置が閉状態にある場合、内側弁と外側弁の両方が、それぞれ、内側及び外側弁シートから離れて移動するように選択されていると、好ましい。
【００３５】
本発明の第２態様によれば、内燃機関に用いられる燃料噴射装置であって、第１態様で述べた形式の噴射ノズル制御室を備える噴射ノズルと、噴射ノズル制御室内の燃料圧力を制御するための制御弁とを備える燃料噴射装置が、提供されている。好ましくは、制御弁は、ソレノイド作動制御弁である。
【００３６】
この噴射装置は、ポンプ要素と、噴射ノズルに供給される燃料の圧力を制御するためのスピル弁とをさらに備えるユニット噴射装置の形態を取ると、好都合である。
【００３７】
本発明の第１態様の噴射ノズルの他の好ましい及び／又は任意選択的な特徴は、本発明の第２態様の燃料噴射装置に組み込まれていてもよい。
【００３８】
以下、単なる例示にすぎないが、添付の図面を参照して、本発明を説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
コモンレール式内燃機関に用いられる噴射装置は、典型的には、図１において総称的に１０で示されるような噴射ノズルと、その噴射ノズルを制御するための作動手段とを備えている。図１は、噴射装置のノズル部分しか示していない。何故なら、作動手段は、以下にさらに詳細に述べるように、いくつかの従来の形態の１つを取り得るからである。
【００４０】
噴射ノズル１０は、キャップナット１４の形態にある外側スリーブ内に嵌入されたノズル本体１２を備えている。ノズル本体１２の上側領域は、拡径されており、キャップナット１４内に同じように嵌入された第２ノズルハウジング１６に当接している。第２ハウジング１６は、前述の作動手段の少なくとも一部を収容していてもよい。ノズル本体の下側領域は、減径されており、キャップナッツ１４の開口した下端を通してエンジンシリンダー内に延在するノズル先端領域１２ａで終端している。ノズル本体１２は、燃料を高圧供給通路２２から受けるための環状室２０を画成する止まり穴１８を備えている。高圧供給通路２２の下部２２ａは、ノズル本体１２の上側領域を通るドリル穴によって画成され、高圧供給通路２２の上部２２ｂは、第２ノズルハウジング１６を通るドリル穴によって画成されている。
【００４１】
高圧供給通路２２は、高圧燃料ポンプによって燃料で充填されるコモンレールのような蓄圧室（図示せず）から、燃料を受けるようになっている。コモンレールは、燃料を図１における噴射ノズル、及びエンジンの他の全ての噴射装置に供給するものである。
【００４２】
外側弁スリーブの形態にある第１弁部材２４は、ノズル本体穴１８内に嵌入されており、そのノズル本体穴１８内で、ノズル先端１２ａに設けられた第１ノズル出口２６の組（その１つのノズル出口のみを示す）を開閉するように移動可能となっている。第２ノズル出口２８の組（その複数のノズル出口を示す）は、ノズル先端１２ａにおいて、ノズル本体の軸に沿って第１出口２６の組よりも下方の軸方向位置に設けられている。外側弁２４は、外側弁穴３０を画成し、この外側弁穴３０内に、内側弁ニードルの形態にある第２弁部材３２が同心状に嵌入されている。内側弁ニードル３２は、外側弁穴３０内において、第２ノズル出口２８の組の開閉を制御するように、軸方向に移動可能となっている。
【００４３】
外側弁２４の外面は、ノズル本体穴（止まり穴）１８の内面と協働して、燃料を環状室２０から外側弁２４の外面に形成された長穴又は溝３６を介して受けるための送達室３４を画成している。外側弁２４は、ノズル先端領域１２ａにノズル本体穴１８の内面によって画成された（外側弁シートと呼ぶ）外側着座面３８と係合可能となっている。従って、外側弁２４が外側弁シート３８に着座されると、第１出口２６を通るエンジンシリンダー内への燃料噴射は、生じないことになる。外側弁２４が外側弁シート３８から持上げられると、燃料は、第１出口２６を通って、エンジンシリンダー内に流れることが可能である。
【００４４】
内側弁ニードル３２は、外側弁シート３８よりも軸方向下方の領域にノズル本体穴１８の内面によって同じように画成された（内側弁シートと呼ぶ）内側着座面４０と係合可能となっている。内側弁ニードル３２が内側弁シート４０と係合している場合、燃料は、第２出口２８を通って、エンジンシリンダー内に流れることが不可能となる。内側弁ニードル３２が内側弁シート４０から持上げられると、第２出口２８を通る燃料噴射が生じることになる。内側弁ニードル３２が内側弁シート４０から持上げられると、燃料は、送達室３４からの２つの流れ経路、すなわち、露出された弁シート３８を超える直接的な流れ経路と、外側弁２４に設けられた半径方向横断ドリル穴４２を通る間接的な流れ経路によって、第２出口２８に流れることが可能となる。半径方向横断ドリル穴４２は、内側弁ニードル３２に設けられた平面又は溝４４と連通し、第２出口２８への間接的な流れ経路を完全なものにしている。
【００４５】
図１には詳細に示されていないが、外側弁２４に対する外側弁シート３８は、本出願人による同時係属中の欧州特許出願第０４２５０１３２．０号に記載されるような二重弁シートの形態を取ってもよい。添付の図面では見えないが、外側弁２４は、その弁が着座したときに第１出口２６の上流側に位置する第１（上側）外側弁シートラインと、その弁が着座したときに第１出口２６の下流側に位置する第２（下側）外側弁シートラインとを画成するように、（すなわち、第１出口２６の各側に１つのシートラインを画成するように）、形作られている。具体的には、外側弁２４は、溝又は凹領域を備え、その領域の上縁と下縁に、それぞれ、上側及び下側シートラインを画成している。外側弁２４のこれらの上側及び下側シートラインは、それぞれ、外側弁シート３８の上側及び下側シートと係合している。ここで、上側シートは、より高い軸方向位置にあるので、下側シートよりも大きな直径を有している。
【００４６】
図示される例において、内側弁ニードル３２は、内側弁シート４０と係合する略部分的球面状の拡大ヘッド３２ａを備えている。しかし、代替的実施形態において、内側弁ニードル３２は、その上縁と下縁のそれぞれに、上側及び下側（内側弁）シートラインを画成する溝又は凹領域を設けることによって、外側弁２４におけるのと同様に、内側弁シート４０と係合するようにしてもよい。この場合、内側弁ニードル３２が持上げられたときに燃料が送達室３４から第２出口２８に流れるのを可能とするために、内側弁ニードル３２を通る付加的な流れ経路が必要である。
【００４７】
外側弁穴３０は、その長さに沿って実質的に一定の直径を有する下側領域３０ａを備えると共に、外側弁２４の上端に、外側弁バネ４８を収容するための第１室４６を画成する拡径された領域を備えている。外側弁バネ４８の下端は、外側弁穴３０において、下側及び上側領域の間、すなわち、バネ室４６の底に位置する段５０と当接し、これによって、外側弁バネ４８は、外側弁２４を外側弁シート３８に向かって（すなわち、閉状態に向かって）付勢するように作用することになる。種々のスラスト面（図示せず）が外側弁２４に設けられている。これらのスラスト面は、送達室３４内の燃料圧力に晒されると、外側弁バネ４８による力と対抗し、外側弁２４を持上げようとする持上げ力を受けることになる。
【００４８】
バネ４８の上端は、内側弁ニードル３２に保持されるか又はその一部をなす拡大カラー３１の表面に当接している。拡大カラー３１は、突起３２ｃを有している。この突起３２ｃは、ノズル本体穴１８の上端の拡径領域１８ａ内に画成された第２バネ室５４内に突出している。突起３２ｃの上端は、制御室５４内の燃料圧力に晒されている。この突起３２ｃの上端は、内側弁ニードル３２と関連する表面を画成し、流体力がこの表面に作用し、内側弁ニードル３２を閉鎖するように付勢している。第２バネ室５４は、内側弁ニードル３２を同じようにそのシート４０との係合状態（すなわち、閉状態）に付勢するように作用する第２バネ５６を収容している。使用時において、突起３２ｃの上端と第２ハウジングによって画成された止め面１６ａとの間の係合によって、内側弁ニードル３２が内側弁シート４０から離れる方向に移動する量が、制限されることになる。
【００４９】
代替的実施形態において、内側弁ニードル３２は、制御室５４内の燃料圧力に晒される表面を画成する別体の構成要素を保持してもよく、又はそのような別体の要素と連結されるようにしてもよい。
【００５０】
第２バネ室５４は、燃料圧力の制御室の形態を取っている。典型的には、制御室５４内の燃料圧力は、制御室５４を低圧燃料ドレインに連通させるように、又は制御室５４とそのドレインとの間の連通を妨げるように、作動可能である制御弁装置（図示せず）によって、制御されている。制御室５４は、ノズル本体１２の上端に設けられた第１制限ドリル穴５８を介して高圧供給通路２２と連通している。第１制限ドリル穴５８によって、燃料は、制御室５４内に連続的に流れ、弁２４，３２を確実に閉鎖することが可能である。
【００５１】
制御室５４から外に延在する第２制限ドリル穴６０は、低圧ドレインへの燃料の流路の一部を構成している。第１及び第２ドリル穴５８、６０の相対的な寸法によって、制御弁が制御室５４と低圧ドレインとを連通させるように作動されたとき、制御室５４内の燃料の圧力が降下し得る最小レベルが決定されることになる。すなわち、これによって、以下に詳細に述べるように、弁２４，３２の開弁移動のタイミングと速度が決定されることになる。
【００５２】
制御室５４内の燃料圧力を制御するための制御弁は、典型的には、電磁アクチュエータの形態にある作動手段によって作動可能な電磁弁の形態を取っている。アクチュエータのソレノイド巻線を脱磁及び励磁することによって、制御弁は、移動するようになっている。このような電磁制御弁及び制御室の圧力を制御する方法は、当業者によく知られているだろう。更なる詳細は、例えば、本出願人による同時係属中の欧州特許出願公開第０７４００６８  Ａ号に見出され得るものである。
【００５３】
本発明の噴射ノズルの特段の特徴は、この噴射ノズルが、一組の出口のみ（すなわち、出口２６又は２８）又は両方の組の出口のいずれかを通る選択的な噴射を可能にする切換弁手段を備えている点にある。この特定の実施形態において、切換弁手段は、第２出口２８の組のみ又は第１及び第２出口２６，２８の両方の組のいずれかを通る噴射を可能にするように、配置されている。
【００５４】
前述の機能をもたらすために、高圧供給通路２２は、切換弁部材６２を有する切換弁装置を備えている。この切換弁手段６２は、高圧供給通路２２内において、その通路内を流れる燃料の圧力に依存して、開状態と閉状態との間で移動可能となっている。この実施形態において、切換弁部材６２は、供給通路２２の上流側及び下流側領域２２ｂ，２２ａ間の内部流路６４の形態にある流路手段を備える細長の弁管である。従って、切換弁部材６２の内部流路６４は、コモンレールと噴射装置の送達室３４との間の高圧流路の一部を画成している。
【００５５】
供給通路２２は、切換弁部材６２の上端が嵌入される付勢バネ６６を収容するために、その長さに沿って部分的に拡径されている。付勢バネ６６の一端は、切換弁部材６２の環状ヘッド６２ａと協働作用し、付勢バネ６６の他端は、高圧供給通路２２に沿った段２２ｃと当接している。高圧供給通路２２の切頭円錐形状の内面は、切換弁シート６８を画成し、切換弁部材６２の下端が、高圧供給通路２２とノズル本体１２に設けられた横方向ドリル穴７０の入口端との間の流れを制御するように、その切換弁シート６８と係合可能となっている。付勢バネ６６は、切換弁部材６２を切換弁シート６８から離れるように付勢し、高圧供給通路２２と横方向ドリル穴７０との間の流体連通が可能となるように、作用している。
【００５６】
横方向ドリル穴７０の出口端は、外側弁２４の上端と内側弁カラー３１の下面５２との間に画成された更なる他の室７２と連通している。この更なる他の室７２を、以下では「切換室」と呼ぶ。何故なら、この切換室７２の開閉が、第１及び第２噴射状態間でのノズルの切換をもたらすからである。従って、切換弁部材６２が閉状態で、切換弁シート６８に係合されているか、又は開状態で、切換弁シート６８から離脱されているかのいずれかによって、供給通路２２が横方向ドリル穴７０を介して切換室７２と連通しているかどうかが、決定されることになる。
【００５７】
切換弁部材６２は、高圧供給通路２２に供給される燃料の圧力、特に、内部流路６４の両端の圧力降下に応答するようになっている。内部流路６４の両端の圧力降下は、その流路を通る流量の関数である。これは、流路６４の断面積、供給通路２２に供給される燃料の圧力、及び開かれる第１出口の組（２６又は２８のいずれか）の直径によって決定されている。特に、所定の噴射装置に対して、切換弁部材６２の内部流路６４の両端の圧力降下は、供給通路２２に供給される圧力に比例することになる。切換弁部材６２の上端は、供給通路２２の上側領域２２ｂに供給される高圧燃料による閉弁力を受けることになる。この閉弁力は、付勢バネ６６の力と、供給通路２２の下側領域２２ａにおける燃料によって切換弁部材６２の他端に作用する正味の開弁力とに対抗し、切換弁部材６２をそのシートに付勢するように作用している。
【００５８】
所定の噴射装置に対して、もし高圧供給通路２２に供給される燃料圧力が、（「供給圧力閾レベル」と呼ぶ）所定の閾量未満で、従って、内部流路６４を通る流量が所定の閾量未満なら、切換弁部材６２に作用する正味の開弁力は、その切換弁部材６２を切換弁シート６８から離れた開状態で保持するのに、十分である。もし供給通路２２に供給される燃料圧力が所定の閾レベルよりも大きく、従って、内部流路６４を通る流量が所定の閾量を超えるなら、切換弁部材６２は、閉鎖されることになる。
【００５９】
以下、第１流量又はより高い第２流量のいずれかの燃料噴射をもたらすように、噴射ノズルを作動させる方法について、図１〜図３を参照して、説明する。
【００６０】
図１は、内側弁ニードル３２と外側弁２４の両方が、それぞれ、それらのシート４０，３８に着座している非噴射状態にある噴射ノズルを示している。この非噴射状態にあるとき、内側弁ニードル３２用の制御弁は、制御室５４と低圧ドレインとの間の連通が阻止される位置を取るので、制御室５４は、（第１制限ドリル穴５８によって）、高燃料圧下にある。従って、内側弁ニードル３２の上端は、大きな流体力を受け、この流体力は、内側弁バネ５６と協働して、内側及び外側弁３２，２４の両方を、それぞれ、それらの弁シート４０，３８と係合させて保持するように、作用している。ここで、外側弁２４を閉状態に維持するために、切換室７２は、比較的高圧に維持されねばならない。
【００６１】
燃料は、切換弁部材６２が切換弁シート６８に対して閉鎖するほど高くはない圧力レベルである第１噴射可能圧力レベルで、高圧供給通路２２に供給されている。従って、切換弁部材６２が開状態で維持されているので、第１圧力レベルの燃料は、供給通路２２から切換室７２内に流れ、外側弁２４を閉状態に維持するバネ力を補助することが可能となる。切換弁部材６２内の内部流路６４によって、切換弁部材６２が開かれようと又は閉じられようと、それによって、ノズルの下流領域への高圧供給通路２２を通る燃料の流れが、影響を受けることはない。
【００６２】
制御室５４用の制御弁が、制御室５４と低圧ドレインとの間の連通を可能にするように作動されると、制御室５４内の燃料圧力は、低下し始める。次いで、ある時間が経過すると、内側弁ニードル３２をそのシート４０から離れる方向に付勢するように内側弁ニードル３２に作用する力が、この制御室５４内の低下した燃料圧力によって内側弁ニードル３２に作用する低下した力を、十分に上回るようになる。この時点において、内側弁ニードル３２は、内側弁シート４０から持ち上がり始め、送達室３４内の燃料が、外側弁２４の半径方向ドリル穴４２と内側弁ニードル３２の外面の平面４４を介して、第２出口２８内に流れることを可能にする。内側弁ニードル３２が持ち上がり始める制御室５４内の圧力レベルは、「制御室閾レベル」と呼ぶこととする。従って、制御室内の燃料圧力が制御室閾レベルに降下した時点で、第２出口２８を通る比較的低圧の第１レベルでの燃料噴射が行われることになる。
【００６３】
切換弁部材６２が付勢バネ６６の力によって開状態に維持され、燃料が横方向ドリル穴７０を介して切換室７２に流れることが可能となるので、内側弁ニードル３２が内側弁シート４０から離れて移動していても、外側弁２４は、外側弁シート３８と係合した状態で保持されている。内側弁ニードル３２の移動は、第２ハウジング１６の止め面１６ａと係合する突起３２ｃにより、制限されるようになっている。
【００６４】
供給通路２２に供給される圧力（従って、切換弁部材６２を通る流量）が所定の閾レベル未満であるという条件下において、第１噴射段階中における切換弁部材６２の両端の圧力降下は、付勢バネ６６の力を上回るには不十分であり、切換弁部材６６は、開状態で維持されることになる。しかし、もし切換弁部材６２の両端の圧力降下が閾レベルを超え、切換弁部材６２が切換弁シート６８に対して閉鎖するなら、第１噴射段階は、以下の説明から明らかなように、成立しないだろう。
【００６５】
第２出口２８を通る噴射を終了させるには、制御室５４と低圧ドレインとの間の連通を閉鎖し、これによって、第１制限ドリル穴５８を通る連続的な流れによる制御室５４内の高燃料圧力を回復するように、制御弁が作動されている。その結果、内側弁ニードル３２は、内側弁シート４０と係合するように付勢され、第２出口２８を閉鎖することになる。
【００６６】
図３を参照すると、第２燃料噴射段階をもたらすために、高圧供給通路２２に供給される燃料の圧力（従って、切換弁部材６２を通る流量）が、比較的高い第２圧力レベルに増大されている。この第２圧力レベルは、第１圧力レベルよりも高く、切換弁部材６２を切換弁シート６８に対して閉鎖させ、付勢バネ６６の力と供給通路２２の下側領域２２ａ内において燃料によって切換弁部材６２に作用する流体開弁力とを上回るのに十分な圧力レベル（すなわち、所定の閾レベルよりも大きい圧力レベル）となるように、選択されている。
【００６７】
切換弁部材６２が閉鎖されると、横方向ドリル穴７０を通る切換室７２内への燃料の流れが阻止されることになる。ここで、制御弁が制御室の圧力を制御室閾レベル未満に低下させるように作動される場合、内側弁ニードル３２が持ち上がり始めると、切換室７２の容積は、内側及び外側弁３２，２４が分離し始めるにつれて、大きくなるだろう。従って、切換室７２内の燃料圧力は、低下し始め、その結果、外側弁２４を閉状態に維持するように作用する力（外側弁バネ４８の力と協働で作用する切換室７２内の燃料圧力による力）は、外側弁のスラスト面に作用する持上げ力を上回るには、不十分になる。この時点で、外側弁も、外側弁シート３８から持上げられ、第１及び第２出口２６，２８の両方を通る第２圧力レベルのエンジン内への燃料噴射を可能にしている。
【００６８】
外側弁２４の二重弁シートの特段の特徴は、単一シートを有する従来のＶＣＯ式ノズルと比較して、より大きな燃料の流量が可能である点にある。何故なら、出口２６への流れは、２つの流れ経路、すなわち、送達室３４から直接的に上側シートラインを超える第１流れ経路と、半径方向ドリル穴４２と平面４４を介する送達室３４から下側シートラインを超える第２流れ経路とを通って、生じるからである。加えて、燃料が上流方向と下流方向の両方から出口２６，２８に流れることができるので、燃焼室内に噴射される燃料噴霧のバランスが改良されることになる。このような二重シートを設ける利得は、欧州特許出願第０４２５０１３２．０号において、さらに詳細に記載されている。
【００６９】
噴射圧力レベルを低下させるには、又は噴射流量を低下させるには、供給通路２２に供給される燃料の圧力が、再び、第１圧力レベルに低下されるとよい。その結果、切換弁部材６２が付勢バネ６６の力によって開かれ、切換室７２内の圧力が増大し、外側弁２４が閉鎖されることになる。従って、噴射モードは、供給通路２２に供給される燃料の圧力を変更することによって、第１噴射段階に戻されることになる。
【００７０】
噴射を完全に終了させるには、前述したように、制御室５４内の燃料圧力が増大すべく、制御弁が作動されている。
【００７１】
代替的実施形態において、噴射ノズルは、より慣用的な噴射ノズルにおいて知られているノズルに到達する燃料の圧力波が弁の移動を開始するように、構成されていてもよい。この実施形態では、制御室５４用の制御弁は、必要ではなく、外側弁バネは、内側弁ニードル３２を閉状態で維持する付勢力を増大させるために、拡大されている。ここで、噴射ズルは、コモンレール噴射装置とは対照的に、専用の燃料ポンプが加圧燃料をノズルに供給するために設けられるいわゆるユニット噴射装置の一部を構成しているとよい。
【００７２】
外側弁２４が圧力波を受けたときに、その外側弁２４が外側弁シート３８から持上げられるように、外側弁２４は適切な寸法に形成され、また、外側弁バネ４８は適切に選択されている。比較的低噴射圧の場合、切換弁部材６２が開状態で維持されるので、前述したように、内側弁ニードル３２に対する外側弁２４の運動が許容され、外側弁２４のみが開き、第１出口２６のみを通る噴射を可能にしている。従って、この実施形態では、比較的低噴射圧で最初に燃料を噴射するように持ち上がるのは、外側弁２４である。
【００７３】
もし供給通路２２に供給される燃料の圧力が所定の閾レベルを超え、従って、切換弁部材６２の両端の圧力降下がその所定の閾レベルを超えるなら、切換弁部材６２が閉じ、供給通路２２と切換室７２との間の連通を閉鎖することになる。この場合、外側弁２４が外側弁シート３８から持ち上がるにつれて、内側弁ニードル３２も、切換室７２内に閉じ込められる燃料によって、持上げられることになる。従って、第１及び第２出口２６，２８の両方を通るより高い噴射圧力の燃料噴射が、行われることになる。
【００７４】
本発明のさらに他の代替的実施形態（図示せず）において、供給通路２２に送達される燃料の圧力を制御するためのスピル弁に加えて、内側及び外側弁３２，２４の移動を作動させる制御手段が、（図１〜図３におけるような）制御室５４の燃料圧力を制御するための制御弁を備えていてもよい。従って、このノズルは、専用の燃料ポンプが加圧燃料をノズルに供給するユニット噴射装置の一部を構成していてもよい。スピル弁は、ユニット噴射装置のポンプがノズルに送達される燃料を加圧し、低圧ドレインからの燃料で充填し、又は燃料を低圧ドレインに排出するかどうかを制御するものである。
【００７５】
この実施形態において、噴射は、前述した方法で開始され、噴射が（外側弁２４を開くことによって）第１出口２６のみを通して又は（内側弁ニードル３２を開くことによって）第２出口２８を通して行われるかどうかは、供給通路２２に供給される燃料の圧力によって、決定される。スピル弁が開けられ、高圧供給通路２２内の燃料を低圧ドレインに流すことを可能にするのと同時に又はほぼ同時に、制御弁が作動され、制御室４３内の燃料圧力を増大させることによって、噴射が終了する。両方の弁を一緒に作動させることによって、弁の急速な閉鎖が行われる。スピル弁と制御弁を有するユニット噴射装置の作動は、この技術分野においてよく知られ、その作動モードは、当業者によく知られているだろう。この形式の既知のユニット噴射装置を上回る本発明の重要な特徴は、切換弁６２を設ける点にある。この切換弁は、供給通路２２の燃料圧力、すなわち、流量に応答し、従って、外側弁２４のみ又は内側弁ニードル３２と外側弁２４の両方のいずれかを選択的に移動させ、燃料が第１出口２６のみ又は第１及び第２出口２６，２８の両方のいずれを通って噴射されるかを制御することを可能にする手段をもたらすことになる。
【００７６】
この点について、切換弁部材６２が内部貫通穴を有する管の形態にあることは不可欠なものではないことが、理解されるべきである。代替的に、例えば、切換弁部材６２は、外面に画成される１つ以上の流路、例えば、溝穴又は縦溝によって得られる流路手段を有する細長の部材の形態を取ってもよい。一実施形態において、細長の部材（図示せず）は、実質的に十字形の断面であってもよい。従って、切換弁部材６２を超える燃料の流れ、すなわち、その流路手段を通る燃料の流れが、その弁の両端の圧力降下、従って、噴射状態を決定することになる。
【００７７】
図４、図５及び図６は、切換室７２の位置が異なる本発明の代替的実施形態を示している。図１〜図３及び図４〜図６における噴射ノズルの同様の部品には、同様の参照番号を付け、再び、詳細には説明しない。この実施形態において、制御室５４内の燃料圧力に晒されるのは、図１〜図３における内側弁ニードル３２ではなく、外側弁２４である。
【００７８】
図４を参照すると、内側及び外側弁３２、２４の両方が、それぞれ、それらの弁シート４０、３８に着座している非噴射状態にある本発明の第２実施形態が示されている。ここで、制御室５４用の制御弁は、制御室５４と低圧ドレインとの間の連通が阻止され、制御室５４が比較的高圧下にある位置にある。
【００７９】
外側弁２４は、内側弁ニードル３２が嵌入される、貫通穴ではなく、止まり穴１３０を備えている。この止まり穴１３０の止まり端は、内側弁ニードル３２の上端と協働して、切換室７２を画成している。切換室７２は、切換弁部材６２が着座していない場合、横方向ドリル穴７０と、外側弁２４に設けられたさらに他のドリル穴７４とを介して、供給通路２２と連通している。供給通路２２と横方向ドリル穴７０との間の連通は、前述した態様の切換弁部材６２によって、開閉されるようになっている。
【００８０】
図１〜図３の実施形態と図４〜図６の実施形態との間のさらに他の違いは、後者の場合、内側弁ニードル３２が、別々の異なる上部及び下部３２ａ，３２ｂを備えていることにある。内側弁ニードル３２の下部３２ｂは、細長の上側領域３２ｃと、中間カラー３２ｄと、図１〜図３の内側弁ニードルにおけるのと実質的に同一の形状（すなわち、燃料の流れ経路をもたらす平面４４と下部３２ｂの部分的球面ヘッド）を有する下端とを備えている。内側弁ニードル３２の上部３２ａは、下部３２ｂの細長の領域を上部３２ａに形成された止まり穴７８に溶接するか又はねじ込むことによって、確実に、下部３２ｂによって保持されるか又は連結されている。代替的に、内側弁ニードル３２の下部３２ｂの細長の領域は、上部３２ａ内への締まり嵌めの形態を取っていてもよい。
【００８１】
外側弁２４の内部穴（止まり穴）１３０は、好ましくは圧入される環状部材７６を有し、この環状部材７６は、内側弁ニードル３２を内側弁シート４０との係合状態に付勢すべく、作用するようになっている。これは、ノズルが図４に示される非噴射状態にあるとき、環状部材７６の下面が内側弁カラー３２ｄの上面に当接することによって、達成されることになる。
【００８２】
図５を参照すると、第１噴射段階をもたらすために、比較的低い第１圧力レベルの燃料が供給通路２２に供給されている。第１圧力レベルは、噴射可能な圧力レベルであるが、切換弁６２を切換弁シート６８に対して閉鎖させるのに十分な力を生成するほど高くはない圧力レベルであるように選択されている。その結果、高圧供給通路２２と切換室７２との間の連通が維持されることになる。ここで、もし制御弁を作動させることによって、制御室５４内の燃料圧力が制御室閾レベル未満に低下するなら、外側弁２４が外側弁シート３８から持ち上がり、燃料が第１出口２６を通ってエンジンシリンダー内に流れるのを可能にするだろう。しかし、切換室７２が開いた切換弁部材６２によって比較的高圧に維持されているので、内側弁３２は、内側弁シート４０に着座した状態で保持されている。従って、第１出口２６のみを通る燃料噴射が行われることになる。
【００８３】
外側弁２４が外側弁シート３８から持上げられる一方、内側弁ニードル３２が着座している状態では、外側弁２４によって保持された環状部材７６は、外側弁２４と共に移動され、内側弁カラー３２ｄから離脱されるが、環状部材７６の上面と内側弁ニードルの上部３２ａの下面との間の隙間を完全に閉じるほどには移動していない。従って、内側弁ニードル３２は、この第１噴射段階中、着座された状態で保持されることになる。
【００８４】
図６を参照すると、第２噴射段階をもたらすために、より高い第２圧力レベルの燃料が供給通路２２に供給されている。前述の実施形態におけるように、供給通路２２のより高圧の燃料により、切換弁部材６２が切換弁シート６８に対して閉鎖され、これによって、供給通路２２と切換室７２との間の連通を閉鎖している。従って、燃料は、切換室７２内に閉じ込められ、これによって、制御弁が作動され、制御室５４内の圧力が低下すると、外側弁２４が持ち上がるにつれて、切換室７２の容積が増大する。その結果、内側弁ニードル３２が内側弁シート４０から引き離され、第２出口２８を開けることになる。従って、このような場合、第１及び第２出口２６，２８の両方を通る燃料噴射が生じることになる。
【００８５】
噴射を終了させるには、図１〜図３の実施形態で述べたのと同じ方法が適用される。すなわち、制御弁が制御室５４内の高圧燃料を回復させるように作動され、これによって、外側弁２４をそのシート３８と係合するように付勢する。燃料圧が切換室７２内に閉じ込められているので、外側弁２４の閉鎖する方向への移動によって、内側弁ニードル３２も内側弁シート４０に着座するように移動することになる。
【００８６】
図１〜図３に示される実施形態におけるのと同様に、図４〜図６の実施形態は、必ずしも制御弁を備える必要はなく、送達室３４に到達する圧力波が外側弁２４を開弁させるより慣用的な方法によって、作動されてもよい。ここで、噴射ノズルは、コモンレール噴射装置と対照的に、専用の燃料ポンプが加圧燃料をノズルに供給するために設けられるいわゆるユニット噴射装置の一部を構成していてもよい。
【００８７】
代替的に、図４〜図６の噴射ノズルは、前述したように、ノズルの専用ポンプ室内の燃料圧力（従って、ノズルに送達される燃料の圧力）を制御するためのスピル弁と制御室５４内の圧力を制御するための制御弁とを有するユニット噴射装置の一部を構成していてもよい。
【００８８】
前述したように、噴射ノズル制御室５４内の燃料圧力を制御するのに、制御弁（図示せず）が設けられるさらに他の代替的実施形態が、図７〜図９に示されている。前述の図に示される部品と同様の部品は、同様の参照番号で示されている。この実施形態では、切換室は、それ自体、独立して設けられていない。すなわち、内側弁ニードル３２は、外側弁穴（止まり穴）１３０内をその全長にわたって延在し、その上部３２ａが、外側弁２４と同様に、制御室５４内の燃料圧力に晒されている。内側弁ニードル３２の下部３２ｂは、図４〜図６に示されたのと同じ構造、すなわち、細長の上側領域３２ｃとカラー３２ｄとを有している。
【００８９】
図７〜図９の実施形態と図４〜図６の実施形態との間のさらに他の違いは、切換弁部材６２が開いたときに、供給通路２０と制御室５４との間に燃料の流路をもたらすために、（第３制限ドリル穴と呼ぶ）さらに他の制限ドリル穴８０が、外側弁２４に設けられることにある。制御室５４内の圧力が低下するレベルは、前述の実施形態において述べたような第１及び第２制限ドリル穴５８，６０だけではなく、第３制限ドリル穴８０の寸法によっても決定されている。第３制限ドリル穴８０は、その一端において、外側弁２４の外面の溝によって画成された外側環状室８２と連通している。その他端において、第３制限ドリル穴８０は、内側弁ニードル３２の上側領域３２ａの溝によって画成された内側環状室８４と連通している。
【００９０】
切換弁部材６２が、付勢バネ力によって切換弁シート６８から離れて保持される場合、内側環状溝８４は、横方向ドリル穴７０と第３制限ドリル穴８０を通って、供給通路２２と連通する。従って、内側環状室８４は、供給通路２２に送達される燃料の圧力が比較的低いときにのみ、供給通路２２と連通することになる。このような場合、燃料は、外側及び内側環状室８２，８４を介して、内側弁ニードル３２と外側弁穴１３０との間の隙間を通って、並びに第１制限ドリル穴５８を通って、制御室５４に送達されることになる。
【００９１】
第１、第２、及び第３制限ドリル穴５８，６０，８０によってもたらされる相対的な制限は、切換弁部材６２が開けられ、燃料が第３制限ドリル穴８０を通して流れることができるとき、制御室５４内の燃料圧力が、図８に示されるように、外側弁２４を持上げるのに十分低いが、内側弁ニードル３２をも持上げるほどには低くない（すなわち、内側弁ニードル３２に対する正味の閉鎖力が残されている）閾レベルにまで低下するように、選択されている。従って、このような場合、第１出口２６を通してのみ、供給圧力の閾レベル未満の圧力レベルの燃料噴射が、行われることになる。
【００９２】
図９に示されるように、供給通路２２に送達される燃料の圧力が増大されると、切換弁部材６２が切換弁シート６８に対して閉鎖され、これによって、第３ドリル穴８０を通る制御室５４内への付加的な流路が、閉鎖されることになる。この場合、制御室５４内の燃料圧力が低下し得る最小レベルは、図１〜図３の実施形態におけるように、第１及び第２制限ドリル穴５８，６０の寸法のみによって、決定されている。従って、制御弁が制御室５４と低圧ドレインとを連通させるように作動されると、第３制限ドリル穴８０内を流れる燃料によって補給されない制御室５４内の燃料圧力は、内側及び外側弁３２，２４の両方を持上げるのに十分低いレベルにまで低下されることになる。次いで、ある時間が経過すると、外側弁２４は、すでに十分に離間され、止め面１６ａと係合し、内側弁ニードル３２も、内側弁シート４０から離れて移動する。このような場合、第１及び第２出口２６，２８の両方が開けられ、より大きな流れ面積が、エンジンシリンダーに送達される燃料に与えられることになる。この第２噴射段階において、出口２６，２８を通して送達される燃料圧力は、より高い第２圧力レベルにある。
【００９３】
図７〜図９の実施形態は、特に、（第１出口２６のみを通る噴射を可能にする）外側弁２４の開弁と、（第１及び第２出口２６，２８の両方を通る噴射を可能にする）内側弁ニードル３２の開弁との間に、著しい遅れが生じることが望まれるときに、用いられるとよい。この遅れの理由は、外側弁２４が十分に持上げられ、止め面１６ａと係合するまで、内側弁ニードル３２が持ち上がり始めることができないことにある。外側弁２４のみの開弁とそれに続く内側弁ニードル３２の開弁との間の遅れは、低エンジン排気に好都合であることが見出されている「ブーツ状」の噴射輪郭を達成することができるので、有益である。
【００９４】
詳細には述べないが、制御室５４と制御弁を設けずに、（ユニット噴射装置におけるように）、ノズルに到達する圧力波によって開弁させることによって、図７〜図９の実施形態を機能させることは可能であることが、理解されるだろう。
【００９５】
前述した実施形態は、ノズル弁の１つのみの開弁による１つの出口の組のみの開口（外側弁による第１出口の組の開口又は内側弁ニードルによる第２出口の組の開口）、又は（内側及び外側弁の両方の開弁による）２つの出口の組の開口のいずれかによる選択的な燃料噴射を可能にする流体的に制御された切換弁装置を備えている。しかし、添付の請求項に述べる本発明の範囲から逸脱することなく、他の変更形態も考えられる。例えば、図１〜図３に記載の実施形態では、外側弁２４を外側弁シート３８に対して保持するのは、外側弁バネ４８のバネ力であり、図４〜図９に記載の実施形態では、内側弁ニードル３２を内側弁シート４０に保持するのは、環状部材７６を介して作用する外側弁バネ４８であるが、同じ効果をもたらすのに、代替的な機構が用いられてもよい。例えば、図１〜図３の実施形態において、内側弁ニードル３２は、それを内側弁バネ力によって閉状態で保持するように外側弁２４と協働作用する環状部材７６を備え、これによって、外側弁バネ４８を排除するようにしてもよい。また、図４〜図９の実施形態において、環状部材７６が外側弁穴１３０から取除かれてもよく、内側弁ニードル３２が、それを内側弁シート４０に保持するのに、内側弁バネを備えていてもよい。さらに、切換弁部材は、一体の弁部材として記載され、かつ図示されているが、多数の部品を有する構成要素としても、作製可能である。例えば、切換弁部材は、柔軟なシート面をもたらすように、１つ以上の硬化された表面領域を有するようにすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】閉状態（非噴射状態）にある本発明の第１実施形態の噴射ノズルの概略図である。
【図２】燃料が第１ノズル出口の組のみを通して噴射される第１噴射状態にある図１における噴射ノズルを示す概略図である。
【図３】燃料が第１ノズル出口の組と第２ノズル出口の組の両方を通して噴射される第２噴射状態にある図１及び図２における噴射ノズルを示す概略図である。
【図４】閉状態（非噴射状態）にある本発明の第２実施形態の噴射ノズルの概略図である。
【図５】燃料が第１ノズル出口の組のみを通して噴射される第１噴射状態にある図４における噴射ノズルを示す概略図である。
【図６】燃料が第１ノズル出口の組と第２ノズル出口の組の両方を通して噴射される第２噴射状態にある図４及び図５における噴射ノズルを示す概略図である。
【図７】閉状態（非噴射状態）にある本発明の第３実施形態の噴射ノズルの概略図である。
【図８】燃料が第１ノズル出口の組のみを通して噴射される第１噴射状態にある図７における噴射ノズルを示す概略図である。
【図９】燃料が第１ノズル出口の組と第２ノズル出口の組の両方を通して噴射される第２噴射状態にある図７及び図８における噴射ノズルを示す概略図である。
【符号の説明】
【００９７】
１０  噴射ノズル
１２  ノズル本体
１２ａ  ノズル先端領域
１４  キャップナット
１６  第２ノズルハウジング
１６ａ  止め面
１８  止まり穴
１８ａ  拡径領域
２０  環状室
２２  高圧供給通路
２２ａ  下部
２２ｂ  上部
２２ｃ  段
２４  外側弁
２６  第１ノズル出口
２８  第２ノズル出口
３０  外側弁穴
３０ａ  下側領域
３１  拡大カラー
３２  内側弁ニードル
３２ａ  拡大ヘッド
３２ｂ  下部
３２ｃ  突起
３２ｄ  中間カラー
３４  送達室
３６  溝
３８  外側弁シート
４０  内側弁シート
４２  半径方向横断ドリル穴
４４  平面
４６  第１バネ室
４８  外側弁バネ
５０  段
５２  下面
５４  第２バネ室（制御室）
５６  第２バネ
５８  第１制限ドリル穴
６０  第２制限ドリル穴
６２  切換弁部材
６２ａ  環状ヘッド
６４  内部流路
６６  付勢バネ
６８  切換弁シート
７０  横方向ドリル穴
７２  切換室
７４  他のドリル穴
７８  止まり穴
７６  環状部材
８０  第３制限ドリル穴
８２  外側環状室
８４  内側環状室
１３０  止まり穴
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【外国語明細書】
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