(57)【要約】【課題】  内燃機関に用いられる改良された可変オリフィス噴射ノズルを提供すること。【解決手段】  内燃機関用の噴射ノズル４は、第１ノズル出口１２、第２ノズル出口１８及び燃料用の第１送達チャンバー５０を有するノズル本体６と、  第１ノズル出口１２を通る燃料噴射を制御するために、外側弁シート２４と係合可能な外側弁ニードル１０と、第２ノズル出口１８を通る燃料噴射を制御するために、内側弁シート２５と係合可能な内側弁ニードル１４を備え、外側弁ニードル１０は、軸方向孔１６を備え、内側弁ニードル１４がこの軸方向穴１６内において摺動可能であり、噴射ノズル４は、内側弁ニードル１４に連結されたスリーブ部材８２と、外側弁ニードル１０に連結されたリング部材８０をさらに備えており、リング部材８０は、外側弁ニードル１０が所定距離Ｌよりも大きい距離にわたって軸方向に移動するとき、スリーブ部材８２と係合され、内側弁ニードル１４の軸方向移動をもたらしている。【選択図】      図２
2006052734.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関用の噴射ノズル（４）において、
第１ノズル出口（１２）、第２ノズル出口（１８）及び燃料用の第１送達チャンバー（５０）を有するノズル本体（６）と、
前記第１ノズル出口（１２）を通る燃料噴射を制御するために、外側弁シート（２４）と係合可能な外側弁ニードル（１０）と、
前記第２ノズル出口（１８）を通る燃料噴射を制御するために、内側弁シート（２５）と係合可能な内側弁ニードル（１４）であって、前記外側弁ニードル（１０）は、軸方向孔（１６）を備え、前記内側弁ニードル（１４）が前記軸方向穴（１６）内において摺動可能であるような内側弁ニードル（１４）と、
を備え、さらに
前記内側弁ニードル（１４）に連結されたスリーブ部材（８２）と、前記外側弁ニードル（１０）に連結されたリング部材（８０）であって、前記リング部材（８０）は、前記外側弁ニードル（１０）が所定距離（Ｌ）よりも大きい距離にわたって軸方向に移動するとき、前記スリーブ部材（８２）と係合され、前記内側弁ニードル（１４）に軸方向移動をもたらすようなスリーブ部材（８２）及びリング部材（８０）、
を備えていることを特徴とする噴射ノズル。
【請求項２】
前記リング部材（８０）と前記スリーブ部材（８２）は、それぞれ、第１及び第２端面（８０ａ，８０ｂ；８２ａ，８２ｂ）を有し、前記外側弁ニードル（１０）と前記内側弁ニードル（１４）が着座したとき、前記リング部材（８０）の前記第１面（８０ａ）は、前記スリーブ部材（８２）の前記第２端面（８２ａ）と向き合って前記所定距離（Ｌ）だけ離間して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】
前記スリーブ部材（８２）は、実質的に管状であることを特徴とする請求項１または２に記載の噴射ノズル。
【請求項４】
前記リング部材（８０）は、実質的に管状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の噴射ノズル。
【請求項５】
前記リング部材（８０）の前記第２端面（８０ｂ）は、前記内側弁ニードル（１４）に設けられた肩（１５）に当接するようになっていることを特徴とする請求項２に記載の噴射ノズル。
【請求項６】
前記スリーブ部材（８２）は、摩擦係合によって、前記内側弁ニードル（１４）に連結されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の噴射ノズル。
【請求項７】
前記リング部材（８０）は、摩擦係合によって、前記外側弁ニードル（１０）に連結されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の噴射ノズル。
【請求項８】
前記外側弁ニードル（１０）は、前記外側弁シート（２４）によって画成された第１及び第２シート点（２４ａ、２４ｂ）と係合する第１及び第２シートライン（１１、１３）を画成す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】
前記第１シートライン（１１）と前記第１シート点（２４ａ）との間の協働作用によって、前記第１送達チャンバー（５０）と前記第１ノズル出口（１２）との間の燃料流れが制御され、前記第２シートライン（１３）と前記第２シート点（２４ｂ）との間の協働作用によって、第２送達チャンバー（５６）と前記第１ノズル出口（１２）との間の燃料流れが制御され、前記第１送達チャンバー（５０）は、前記軸方向孔（１６）の領域によって少なくとも部分的に画成された補助流路（Ｂ）を介して、前記第２送達チャンバー（５６）と連通してい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】
前記補助流路（Ｂ）は、前記外側弁ニードル（１０）内に画成された少なくとも１つの径方向通路（５２）によってさらに画成され、前記径方向通路（５２）は、前記軸方向孔（１６）及び前記第１送達チャンバー（５０）と流体連通し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】
内燃機関に用いられる噴射器（２）であって、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の噴射ノズル（４）と、前記外側弁ニードル（１０）の軸方向運動を制御するためのアクチェータ（３０）とを備えていることを特徴とする噴射器。
【請求項１２】
前記アクチェータは、圧電アクチェータ（３０）であることを特徴とする請求項１１に記載の噴射器。
【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システムに用いられる噴射ノズルに関する。さらに詳細には、制限はされないが、本発明は、第１及び第２弁ニードルが、複数のノズル出口を介する燃焼空間への燃料噴射を制御するように、操作可能である圧縮点火内燃機関に用いられる噴射ノズルに関する。
【背景技術】
【０００２】
ますます厳しくなる環境規制によって、例えば、炭化水素、酸化窒素（ＮＯｘ）及び一酸化炭素のような車両排気物質のレベルを低減するように、大きな圧力が自動車製造業者に課せられている。よく知られているように、排気物質を低減させる有効な方法は、燃料を高噴射圧力（例えば、約２０００バール）で燃焼空間に供給すること、及び燃料の噴霧を最適化し、それによって、効率を改善し、かつ排ガス中の炭化水素のレベルを低減するために、小径のノズル出口を採用することにある。上記の手法は、燃料効率を改良し、有害なエンジンの排気物質を低減するのに有効であるが、関連する欠点は、ノズル出口の直径の縮小が、高エンジン負荷時における高噴射流量の要件と相反し、車両性能を損なうことである。
【０００３】
いわゆる「可変オリフィスノズル」（ＶＯＮノズル）は、燃料を燃焼空間に噴射するのに用いられるオリフィスの数（従って、全オリフィス面積）を、異なるエンジン負荷に対して変更することを可能とする。典型的には、このような噴射ノズルは、少なくとも２つのノズル出口の組を有し、第１及び第２弁ニードルが、燃料噴射を１つの出口の組のみを介して行うか又は両方の出口の組を介して同時に行うかのいずれかを制御するように、操作可能である。本出願人による同時係属中の欧州特許出願第０４２５０９２８号に記載されているようなこの種の既知の噴射ノズルでは、第１（上側）ノズル出口の組への燃料流れは、外側弁ニードルによって制御され、第２（下側）ノズル出口の組への燃料流れは、内側弁ニードルによって制御されている。第１ノズル出口の組を通る燃料の流れが十分な量に達した後にのみ、内側弁ニードルが外側弁ニードルによって持上げられる。この種の噴射ノズルは、比較的低エンジン負荷においてエンジン排気物質を最適化するために、小さい全ノズル出口面積を選択することを可能とする。一方、比較的高エンジン負荷において全燃料流量を増大させるために、大きい全ノズル出口面積が選択されてもよい。
【０００４】
このようなノズルは、多くの点で有益であるが、関連する問題も有している。例えば、外側弁ニードルが、内側弁ニードルと係合してそれを持ち上げる前に、持ち上がる距離を予め決定するために、複雑な形状の弁ニードルを製造することが必要である。この増大された複雑さは、増大された製造コストを伴い、これは、製造原価に対する厳しい引き下げ圧力を受けやすい業界において、望ましくない。さらに、ノズルを介する高い流れ効率を維持するのが、先行技術によるノズル設計の目的であるが、最近の噴射ノズルに利用されている高噴射圧力によって生じる高い横方向負荷が、内側ニードルの位置決めを妨げる傾向にある。
【発明の開示】
【０００５】
上記の問題に対処する目的で、本発明は、内燃機関に用いられる改良された可変オリフィス噴射ノズルを提供している。この噴射ノズルは、第１ノズル出口と、第２ノズル出口と、燃料用の送達チャンバーとを有するノズル本体を備えている。外側弁ニードルは、第１ノズル出口を通る燃料噴射を制御するために、外側弁シートと係合可能であり、内側弁ニードルは、第２ノズル出口を通る燃料噴射を制御するために、内側弁シートと係合可能である。外側弁ニードルは、軸方向孔を備えており、内側弁ニードルは、この軸方向孔内において滑動可能となっている。噴射ノズルは、内側弁ニードルに連結されたスリーブ部材と、外側弁ニードルと連結されたリング部材とをさらに備えている。リング部材は、外側弁ニードルが所定距離「Ｌ」よりも大きい距離にわたって軸方向に移動するとき、スリーブ部材と係合され、内側弁ニードルに軸方向移動をもたらしている。
【０００６】
好ましくは、スリーブ部材は、摩擦係合によって内側弁部材に連結されている。また、リング部材は、摩擦係合によって外側弁ニードルに連結されているのが好ましい。
【０００７】
本発明の１つの利点は、製造中や、内側及び外側弁ニードルのノズル本体への挿入の前に、所定距離「Ｌ」が簡単な手法で確立され得ることである。これによって、製造技術が簡素化され、その結果として、コストが低減されることになる。さらに、２つの部品、すなわち、スリーブ部材とリング部材を利用することによって、内側弁ニードルの形状を複雑にしないようにすることができる。何故なら、所定距離「Ｌ」は、スリーブ部材に対するリング部材の間隔によって確立されるからである。さらに、コスト低減は、より都合よく製造され得るニードルの簡素化された形態の結果として、達成されるものである。
【０００８】
リング部材とスリーブ部材は、それぞれ、第１及び第２端面を有しているとよい。リング部材の第１端面は、スリーブ部材の第２端面と向き合って離間している。リング部材の第１端面とスリーブ部材の第２端面との間隔の最大距離は、所定距離「Ｌ」に等しい。
【０００９】
好ましくは、スリーブ部材とリング部材は、実質的に管状である。
【００１０】
好ましくは、リング部材の第２端面は、内側弁ニードルに設けられた肩と当接している。従って、この肩は、組立操作中、リング部材を外側弁ニードルの孔に付勢する手段をもたらすことになる。
【００１１】
さらに、リング部材は、内側弁ニードルを付勢し、内側弁シートに係合させるように働いている。
【００１２】
本発明の特徴は、送達チャンバーから、外側弁シートを越え、第１ノズル出口に通じる燃料用の主流路に加えて、好ましくは、加圧燃料用の補助流路が、軸方向孔の領域によって、部分的に画成されていることにある。補助流路は、外側弁ニードルに画成された少なくとも１つの径方向通路によって、さらに画成されているとよい。この径方向通路は、軸方向孔と送達チャンバーに流体連通されている。
【００１３】
以下、例を挙げて、添付の図面に基づいて、本発明を説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下の説明において、「上側」及び「下側」という用語は、図面に示される噴射ノズルの方向に対して用いられている。同様に、「上流」及び「下流」という用語は、燃料入口ラインから燃料出口に向かってノズルを通る燃料の流れの方向に対して用いられている。
【００１５】
図１は、本発明の噴射ノズルが組み込まれ得る、総称的に２で表示される圧電燃料噴射器を示している。総称的に４で表示される噴射ノズルは、可変オリフィスノズル式である。この噴射ノズルは、行き止まり軸方向孔８を有するノズル本体６を備えている。この行き止まり軸方向孔８内には、ノズル本体６内に設けられた第１及び第２ノズル出口の組（図１には示されない）の各々を通る噴射を制御するために、外側弁ニードル１０が摺動自在に収容されている。
【００１６】
燃料は、例えば、１つ以上の異なる噴射器に燃料を供給するように配置されたコモンレール又は他の適切な加圧燃料源から、入口３９を介して噴射器２に供給されるようになっている。従って、加圧燃料は、入口３９から、入口通路３８と溜め容積部３４を介して、ノズル本体６と外側弁ニードル１０の上端領域１０ａとの間で孔８内に画成される環状チャンバー７に通じている。上端領域１０ａは、ノズル本体の孔８の直径と実質的に等しい直径を有し、これらの部分は、その協働作用によって、使用時に、外側弁ニードル１０が孔８内において往復運動するとき、外側弁ニードル１０の運動を案内するものである。上端領域１０ａ内に機械加工によって形成された螺旋溝は、燃料が環状チャンバー７から穴８を通って第１送達チャンバー５０に通じる流路をもたらすものである。この送達チャンバー５０は、外側弁ニードル１０の外面と出口の上流領域におけるノズル本体の孔８との間に画成されている。
【００１７】
外側弁ニードル１０は、第１閉鎖バネ２６により外側弁シート２４に向かって付勢され、圧電アクチェータ３０により付勢バネ２６で与えられた力に抗して、外側弁シート２４から離れる方向に移動するように操作可能となっている。圧電アクチェータ３０は、溜め容積部３４内に配置された圧電要素の積層体３２と、電圧を積層体３２の両端に印加させることが可能な電気コネクター４０とを備えている。使用時において、溜め容積部３４は、高圧燃料によって満たされ、積層体３２に静圧負荷を印加している。圧電アクチェータ３０は、油圧増幅器装置４２を介して、外側弁ニードル１０に連結されている。従って、外側弁ニードル１０の移動は、積層体３２を伸長及び収縮させるため、積層体３２に印加される電圧を変化させることによって制御されるようになっている。
【００１８】
図２を参照すると、孔８は、行き止まり端に向かって、嚢容積部２０で終端する円錐形のシート面２２を画成している。シート面２２は、外側弁シート２４を画成し、外側弁ニードル１０の下端領域１０ｂは、第１出口１２の組を通る燃料噴射を制御するために、この外側弁シート２４と係合可能となっている。また、噴射ノズル４は内側弁ニードル１４も備え、この内側弁ニードル１４は、外側弁ニードル１０の下側領域１０ｂに設けられた軸方向孔１６内に摺動可能に取り付けられ、シート面２２によって画成された内側弁シート２５と係合可能となっている。内側弁ニードル１４の内側弁シート２５に向かう運動及びそこから離れる運動によって、第２出口１８の組を通る燃料噴射が制御されている。内側弁ニードル１４は、直接作動されず、後述するように、外側弁ニードル１０が所定量を超えて移動したあと、この外側弁ニードル１０と協働して移動するようにされている。
【００１９】
第１出口１２の組の入口端は、シート面２２から半径方向に離れるように延在し、第２出口１８の組の入口端は、嚢容積部２０と連通し、そこから半径方向に離れるように延在している。図２において、第１出口１２の組及び第２出口１８の組は、各組ごとに２つ以上の出口を有し、各組は、ノズル本体６内において異なる軸方向位置に配置されるように示されている。しかし、同様に、出口１２，１８の組の各々は、単一の出口を備えていてもよい。従って、この明細書の趣旨として、「出口」という用語は１つ以上の出口に適用される、と考えられるべきである。
【００２０】
外側弁ニードル１０内に設けられた軸方向孔１６の行き止まり端は、内側弁ニードル１４の上端を収容するのに用いられるチャンバー６２を画成している。チャンバー６２は、径方向通路５３を介して、ノズル本体の孔８に連通されている。この径方向通路５３は、外側弁ニードル１０内に設けられた横断穿孔の形態にあり、チャンバー６２に対して通気機能をもたらしている。さらに、チャンバー６２内の加圧燃料は、内側弁ニードル１４に作用し、内側弁ニードル１４をその弁シート２５に付勢する力を付与している。
【００２１】
外側弁ニードル１０の下端領域１０ｂは、横断穿孔の形態にあるさらに他の径方向通路５２を備えている。ここで、各通路５２の一端は送達チャンバー５０と連通し、他端は軸方向穴１６と連通している。径方向通路５２は、第１（上側）送達チャンバー５０と第１出口１２の下方で軸方向に位置する第２（下側）送達チャンバー５６との間で、燃料用の補助流路を部分的に画成している。従って、外側弁ニードル１０が外側弁シート２４から持ち上がると、燃料は、第２送達チャンバー５６から第１出口１２内に流れることが可能となり、内側弁ニードル１４が内側弁シート２５から持ち上がると、燃料は、第２送達チャンバー５６から第２出口１８内に流れることが可能となる。
【００２２】
図３（明確にするために、尺度は誇張されている）は、外側弁ニードル１０が着座しているとき、外側弁ニードル１０のシート領域１０ｂが、第１出口１２の上流で第１（上側）シートライン１１を画成し、第１出口１２の下流で第２（下側）シートライン１３を画成するよう作成されていることを示している。外側弁ニードル１０は、溝又は凹部領域を備え、この領域は、その上縁と下縁のそれぞれにおいて、上側シートライン１１及び下側シートライン１３を画成している。
【００２３】
さらに具体的には、図３は、外側弁ニードル１０の下端領域１０ｂが、４つの異なる領域、すなわち、上側領域１０ｃ、上側シート領域１０ｄ、下側シート領域１０ｅ及び端領域１０ｆを備えていることを示している。領域１０ｃ〜１０ｆは、明確にするために、図１又は図２に示されていない。
【００２４】
上側シート領域１０ｄと下側シート領域１０ｅは、連携して、外側弁ニードル１０に凹部領域又は溝を形成し、シート面２２の隣接領域と連携して、第１出口１２の各々の入口端において、燃料用の環状容積部又は環状チャンバー６４を画成している。上側シート領域１０ｄの上縁は第１シートライン１１を画成し、下側シート領域１０ｅの下縁は下側シートライン１３を画成している。上側シートライン１１及び下側シートライン１３は、それぞれ、第１シート点２４ａ及び第２シート点２４ｂにおいて、外側弁シート２４と係合している。
【００２５】
図２を再び参照すると、内側弁ニードル１４は、３つの領域、すなわち、上側ステム領域１４ａ、下側領域１４ｃ、及び中間に位置し、ステム領域１４ａと下側領域１４ｃを分離する段領域１４ｂを備えるように作成されている。段領域１４ｂは、外側弁ニードル１０に設けられている孔１６と実質的に同一の直径を有する円筒形状を有している。その結果、段領域１４ｂは、内側弁ニードル１４が第２出口１８を通る燃料噴射を制御するために内側弁シート２５と係合及び離脱するように移動するときに、その内側弁ニードル１４の移動を案内するように働くことになる。
【００２６】
内側弁ニードル１４の付加的な案内をもたらすために、下側領域１４ｃは、孔１６と実質的に等しい直径を有している。図４に示されるように、下側領域１４ｃは３つの平面７０を備え、これらの平面７０は、孔１６と連携して、３つの燃料用のチャンバー７２を画成している。下側領域１４ｃが内側弁ニードル１４の移動を案内している間、チャンバー７２は、補助流路を通る燃料流れの絞りを許容レベルに制限するように機能している。使用時において、補助流路内を流れる高圧燃料による下側領域１４ｃの横方向移動は、実質的に排除されることになる。図４では、３つの平面が示されているが、下側領域１４ｃは、さらに多くの平面、あるいは溝又は通路、さらに平面、溝、及び／又は通路の組み合わせを有するように機械加工されてもよいことが理解されるだろう。しかし、これらの平面を設ける目的は、補助流路を通る燃料流れの絞りを可能な限り小さくしながら、下側領域１４ｃの十分な案内を達成することにある。下側領域１４ｃは、部分的に球形状を有し、テーパが付され、すなわち、円錐先端で終端する実質的に円錐状のシート領域１４ｄと滑らかな勾配で一体になる。内側弁ニードル１４が比較的わずかな量だけそのシート２５から持ち上がるので、前述のニードル先端構造は、シート２５を越えた箇所に、効率的な燃料用の流路をもたらすことになる。
【００２７】
リング８０の形態にある環状部材８０が、外側弁ニードル１０の孔１６内に収容されている。このリング部材８０は別体の部品であり、リング部材８０の外面と外側弁ニードル１０の孔１６の面との間の摩擦接触によって、外側弁ニードル１０に連結されている。すなわち、リング部材８０は、孔１６に締まり嵌めされている。
【００２８】
リング部材８０は、第１上端面８０ａと第２下端面８０ｂを備え、下端面８０ｂは、内側弁ニードル１４の段領域１４ｂによって画成された段又は肩１５と当接している。リング部材８０の内径は、ステム領域１４ａの直径よりも大きい。従って、ステム領域１４ａは、リング部材８０内を通り、それと隙間嵌めされている。図２に示される位置において、内側弁ニードル１４は、外側弁ニードル１０に連結されたリング部材８０によって、そのシートに保持されていることが理解されるだろう。
【００２９】
リング部材８０の上端面８０ａは、スリーブの形態にある第２環状部材８２の第１下端面８２ａと向き合っている。スリーブ部材８２は、内側弁ニードル１４とは別体の部品であり、孔１６の直径よりも小さい外径と、ステム領域１４ａの直径と実質的に等しい内径を有している。換言すれば、スリーブ部材８２は、ステム領域１４ａに締まり嵌めされ、従って、摩擦接触によって、ステム領域１４ａに連結されている。
【００３０】
図２に示されるように、スリーブ部材８２の下端面８２ａとリング部材８０の上端面８０ａは、製造時に予め定められた距離「Ｌ」だけ離れている。この距離「Ｌ」は、外側弁ニードル１０が内側弁ニードル１４と係合して共に移動する前に、外側弁シート２４から持ち上がるのに必要な量を決定するものである。スリーブ部材８２の下端面８２ａとリング部材８０の上端面８０ａは、内側弁ニードル１４と外側弁ニードル１０の両方が着座しているとき、最大間隔（すなわち、所定距離「Ｌ」）の状態にある。
【００３１】
以下、噴射器２の操作について説明する。高圧下の燃料が、高圧燃料源（例えば、コモンレール）からノズル孔８（従って、上側送達チャンバー５０及び下側送達チャンバー５６）に、入口３９、入口通路３８及び積層容積部３４を介して送達される。初期状態では、圧電アクチェータ３０は、積層体３２が伸長した状態にあるように通電され、この時点において、外側弁ニードル１０は、バネ２６の付勢力によって、そのシート２４に保持されている。内側弁ニードル１４は、段領域１４ｂと当接しているリング部材８０によって、そのシートに保持されている。この非噴射状態において、アクチェータ３０は、比較的高い通電レベルで保持されている。圧電アクチェータ３０が第１通電レベルに減電されると、積層体３２は収縮され、その結果、持上げ力が、油圧増幅器装置４２を介して、外側弁ニードル１０に伝達される。従って、外側弁ニードル１０は、外側弁シート２４から離れる方向に移動するように付勢され、上側シートライン１１を上側シート点２４ａから離脱させ、下側シートライン１３を下側シート点２４ｂから離脱させる。これは、図５に示される位置である。
【００３２】
アクチェータ３０のこの初期の減電中、外側弁ニードル１０は、距離「Ｌ］よりも小さい距離だけ移動される。この初期の移動中、リング部材８０は、外側弁ニードル１０との間の摩擦係合によって、この外側弁ニードル１０と共に運ばれ、従って、リング部材８０の上端面８０ａは、スリーブ部材８２の対向する端面８２ａに接近、すなわち、そこに向かって移動する。同時に、リング部材８０の下端面８０ｂは、段領域１４ｂの肩１５から離脱することになる。外側弁ニードル１０の移動する距離が所定距離「Ｌ」よりも小さい場合、リング部材８０の上端面８０ａは、スリーブ部材８２の下端面８２ａと係合しない。従って、内側弁ニードル１４は、その内側弁ニードル１４の上端に作用するチャンバー６２内の加圧された燃料の影響によって、内側弁シート２５に着座したままの状態にある。
【００３３】
外側弁ニードル１０がこの初期の量だけ移動したとき、加圧燃料は、第１流路に沿って、上側送達チャンバー５０から、上側シートライン１１を越えて環状容積部６４に流れ、第１出口１２を通って、燃焼室（図示せず）内に流れることが可能となる。また、燃料は、補助流路に沿って、送達チャンバー５０から、径方向通路５２と軸方向孔１６を通って、下側送達チャンバー５６に流れることが可能となる。次いで、下側送達チャンバー５６内の燃料は、下側シートライン１３を越えて環状容積部６４に流れ、第２出口１２を通って、燃焼室内に流れることが可能となる。従って、外側弁ニードル１０のみが外側弁シート２４から持ち上がると、第１出口への加圧燃料の２つの流路が確立されることになる。すなわち、上側送達チャンバー５０から直接上側シート点２４ａを越える（矢印Ａによって表される）第１流路と、上側送達チャンバー５０から、間接的に、下側送達チャンバー５６を介して、下側弁シート点２４ｂを越える（矢印Ｂによって表される）第２流路が確立されることになる。
【００３４】
外側弁ニードル１０が外側弁シート２４から離れる方向に距離「Ｌ」よりも小さい距離だけ移動する限り、内側弁ニードル１４は、内側弁シート２５に着座したままの状態にある。何故なら、リング部材８０の上端面８０ａは、スリーブ部材の下端面８２ａと係合されないからである。従って、噴射器の操作のこの段階では、外側弁ニードル１０の移動は、内側弁ニードル１４から分断された状態で行われる。内側弁ニードル１４が内側弁シート２５に着座している間、燃料は、下側送達チャンバー５６から、内側弁シート２５を越えて、第２出口１８に流れることができない。前述の状態は、比較的低動力の用途に最適化された燃料噴射を表している。何故なら、比較的少量の燃料が比較的小さい第１出口組１２のみから噴射されているからである。
【００３５】
もし、この時点において、第１出口１２を通る噴射を終了させる必要がある場合、圧電アクチェータ３０は、その初期の通電レベルに再通電され、積層体３２を伸長させる。その結果、外側弁ニードル１０は、閉鎖バネ２６の付勢力の影響下において、第１シート点２４ａ及び第２シート点２４ｂにおいて、外側弁シート２４と再係合されることになる。
【００３６】
図６は、圧電アクチェータ３０がさらに第２通電レベルに減電され、積層体の長さがさらに短縮される上記の段階に続く又は代替的な段階における噴射ノズルを示している。その結果、外側弁ニードル１０は、所定距離「Ｌ」よりも大きい更なる量だけ外側弁シートから離れる方向に付勢されることになる。このような状況では、リング部材８０の上端面８０ａは、スリーブ部材８２の下端面８２ａと係合され、これによって、外側弁ニードル１０の移動が内側弁ニードル１４に伝達又は連結され、内側弁ニードル１４をそのシート２５から持ち上げている。
【００３７】
内側弁ニードル１４が内側弁シート２５から離れる方向に持ち上げられると、下側送達チャンバー５６内の燃料は、第２出口１８を通って、燃焼室内に流れることが可能となり、外側弁シート２４を越えて第１出口１２内に流れる燃料を補助することになる。初期の状態では、燃料は主に軸方向孔１６によって部分的に画成された補助流路Ｂから引込まれる。しかし、内側弁ニードル１４がより大きい距離にわたって内側弁シート２５から離れる方向に持ち上げられると、第２出口１８は、燃料を補助流路Ｂから引込むのに加えて、燃料を外側弁ニードル１０を包囲する流路（流路Ａ）からも引込む傾向にある。
【００３８】
本発明の利得は、内側弁ニードル１４の堅固な案内が達成されることにある。段領域１４ｂは、内側弁ニードル１４の中間領域を案内している。何故なら、段領域１４ｂの直径は、穴１６の直径と実質的に同じだからである。これに加えて、たぶん、実際面において最も重要なことであるが、下側領域１４ｃは、内側弁ニードル１４の先端を案内し、弁先端の同心性が改良され、高い信頼性のシールが内側弁シート２５によって達成されることを確実にしている。
【００３９】
さらに、下側領域１４ｃの表面に機械加工で形成された平面７０によって確立されたチャンバー７２の存在は、補助流路を通る燃料流れが著しく絞られないことを確実にするものである。換言すれば、燃料の流れに対する抵抗が制限される。その結果、補助流路を通る燃料流れに生じる高い横方向力の影響に対する内側弁ニードル１４の抵抗力が増大されることになる。従って、さらに効果的かつ確実なシールが、内側弁ニードル１４と内側弁シート２５との間に確立され得ることになる。
【００４０】
以下、内側弁ニードル１４及び外側弁ニードル１０をノズル本体６内に組み込む方法について、説明する。最初に、リング部材８０の下側面８０ｂが段領域１４ｂと当接するまで、内側弁ニードル１４のステム領域１４ａがリング部材８０内に嵌入される。リング部材８０が適切な位置に配置された状態で、ステム領域１４ａがスリーブ部材８２内に嵌入され、リング部材８０は、内側弁ニードル１４に保持される。所定距離「Ｌ」を設定するために、厚み「Ｌ」（図示せず）のシムのようなスペーサ工具が、リング部材８０の上端面８０ａに配置され、スリーブ部材８２がシムと係合するように押圧される。このシムが取り除かれると、必要な間隔である距離「Ｌ」が、リング部材８０の上端面８０ａとスリーブ部材８２の下端面８２ａとの間に確立される。
【００４１】
内側弁ニードル１４、リング部材８０及びスリーブ部材８２の組立に続いて、組み合わされた内側弁ニードル１４とリング／スリーブ組立体８０，８２は、外側弁ニードル１０の孔１６内に押し込められる。次いで、内側弁ニードル１４及び外側弁ニードル１０は、外側弁ニードル１０のシートライン１１，１３がそれぞれのシート点２４ａ，２４ｂと係合し、内側弁ニードル１４が内側弁シート２５と係合するように、ノズル本体の孔８内に一緒に挿入される。ノズルの組立に続いて、内側シート２４及び外側シート２５において有効なシートを得るために、シートの載置操作がなされる。シートの載置操作は、一定の予め定められた軸方向力を外側弁ニードル１０に加え、上側シートライン１１及び下側シートライン１３を、それぞれ、上側シート点２４ａ及び下側シート点２４ｂ上に載置させる段階を含む。予め定められた一定の軸方向力を外側弁ニードル１０に加えることの代替形態として、シートの載置操作は、動的になされてもよい。
【００４２】
種々の修正及び改良が、請求の範囲によって定義される本発明の範囲から逸脱することなく、本発明に対してなされ得ることが、本発明を実施する者及び当業者によって理解されるべきである。従って、本発明の範囲を決定する上で、前述の具体的な説明よりもむしろ請求項及びここでの他の概念的な記述が参照されるべきである。
【００４３】
例えば、内側弁ニードル１４は、段領域１４ｂの肩と当接しているリング部材８０によって、そのシート２５と係合されるようになっているが、使用時において、リング部材８０の下端面８０ｂが磨耗し、内側弁ニードル１４及び外側弁ニードル１０が着座したとき、下端面８０ｂと肩１５との間に隙間が生じることがあり得る。これは、内側弁ニードル１４によって得られたシールを損なう可能性がある。従って、更なる付勢力を内側弁ニードル１４に付与するために、螺旋バネ（図示せず）のような弾性部材がチャンバー６２内に配置されているとよい。このようなバネは、スリーブ部材８２の上端面８２ｂと当接し、これらの部分間の摩擦連結を介して、付勢力が内側弁ニードル１４に伝達されるとよい。あるいは、バネは、別の当接部材と当接してもよい。
【００４４】
さらに、リング部材８０とスリーブ部材８２は、それぞれ、摩擦接触によって、外側弁ニードル１０と内側弁ニードル１４に連結されているが、連結は、例えば、接着又は半田付けのような代替的手段によって、達成されてもよいことが理解されるだろう。さらに、リング部材８０は、横方向弾性を有する「Ｃ」字状のピン部材の形態であってもよく、この手段によって、リング部材８０は、孔１６との摩擦接触を維持することになる。
【００４５】
本発明の噴射ノズル４は、圧電アクチェータを有する噴射器内において用いられると適切であるとして説明したが、噴射器は、ニードル１０，１４を移動させる代替的形態のアクチェータを備えることも十分に可能であることが理解されるべきである。例えば、圧電アクチェータの代わりに、外側弁ニードル１０は、電磁アクチェータによって移動されてもよい。さらに、圧電アクチェータ３０は、水圧増幅器装置を介して、外側弁ニードル１０に連結されるとして説明したが、代替形態として、アクチェータは、外側弁ニードル１０に機械的に連結されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明による噴射ノズルを含む燃料噴射器の部分断面図である。
【図２】非噴射位置にあるときの図１の噴射ノズルの拡大部分断面図である。
【図３】図２の噴射ノズルの一部の拡大部分断面図である。
【図４】図２の線Ａ−Ａに沿った噴射ノズルの断面図である。
【図５】第１噴射位置にあるときの図２の噴射ノズルの断面図である。
【図６】第２噴射位置にあるときの図２の噴射ノズルの断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
２  圧電燃料噴射器
４  噴射ノズル
６  ノズル本体
１０  外側弁ニードル
１１  第１シートライン
１２  第１出口
１３  第２シートライン
１４  内側弁ニードル
１５  肩
１６  軸方向孔
１８  第２出口
２４  外側弁シート
２４ａ  第１シート点
２４ｂ  第２シート点
２５  内側弁シート
３０  圧電アクチェータ
３２  積層体
５０  第１送達チャンバー
５２  径方向通路
５３  径方向通路
５６  第２送達チャンバー
８０  リング部材
８０ａ  第１上端面
８０ｂ  第２下端面
８２  スリーブ部材
８２ａ  第１下端面
８２ｂ  第２上端面
Ｌ  所定距離
Ａ  第１流路
Ｂ  第２流路
【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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