(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃エンジンで使用される燃料インジェクタ（１００）であって、
ノズルボア（１３０）が設けられたノズル本体（１２０）を持つ噴射ノズル（１１８）と、
前記ノズルボア（１３０）内に受け入れられ、且つ、ノズル出口（１２６）の第１の組を通した燃料の送出を制御するように第１着座領域（１３７）と係合できる、第１バルブニードル（１３６）と、
前記第１バルブニードル（１３６）に設けられたバルブボア（１４０）内に受け入れられ、且つ、ノズル出口（１２８）の第２の組を通した燃料の送出を制御するように構成された第２着座領域（１４４）と係合できる、第２バルブニードル（１３８）と、
燃料用制御チャンバ（１８４）とを含み、
前記第１バルブニードル（１３６）の移動は前記制御チャンバ（１８４）内の燃料圧力に結合され、前記第２バルブニードル（１３８）の移動は、前記第２バルブニードルが前記第２着座領域から持ち上げられて離されるときに前記制御チャンバ（１８４）と前記ノズル出口（１２８）の第２の組との間に燃料流路が形成されるように、第１アクチュエータ装置（１５９）のアーマチュア（１７４）に機械的に連結されており、
前記インジェクタは、更に、前記制御チャンバ（１８４）内への燃料の流れを制御するように作動でき、これによって前記制御チャンバ（１８４）内の燃料圧力、ひいては前記第１バルブニードル（１３６）の移動を調整する第２アクチュエータ装置（２００）を含み、
前記第２バルブニードル（１３８）には、燃料をアキュムレータ容積（１１２、１７２）から前記制御チャンバ（１８４）に流すことができる燃料流路（１９０、１９２、１９４）が設けられており、
前記第２アクチュエータ装置は、前記アキュムレータ容積（１１２、１７２）から前記燃料流路（１９０、１９２、１９４）の軸線方向通路（１９０）内への燃料の流れを制御するため、前記第２バルブニードル（１３８）に関連した着座面（１３８ｃ）と係合できるバルブ部材（２０２）を含み、
前記第２アクチュエータ装置（２００）は、前記バルブ部材（２０２）を前記着座面（１３８ｃ）と係合した状態から解放し、これによって前記アキュムレータ容積（１１２、１７２）から前記制御チャンバ（１８４）への燃料の流れを提供し、前記第１バルブニードルが前記第１着座領域（１３７）と係合した状態から解放されないように作動できる、燃料インジェクタ。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料インジェクタであって、
前記第２バルブニードル（１３８）は単一の構成要素である、燃料インジェクタ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の燃料インジェクタであって、
使用時に、前記制御チャンバ（１８４）からの燃料が前記ノズル出口（１２８）の第２の組を通して送出されることにより、前記制御チャンバ（１８４）内の燃料圧力を低下させ、前記制御チャンバ（１８４）内の燃料圧力が所定の低い圧力値まで低下したとき、前記第１バルブニードル（１３６）を前記第１着座領域（１３７）と係合した状態から解放し、前記ノズル出口（１２６）の第１の組を通して燃料を送出できる、燃料インジェクタ。
【請求項４】
請求項１乃至３のうちのいずれか一項に記載の燃料インジェクタであって、
プラグ部材（１５６）が前記ノズルボア（１３０）に受け入れられており、前記制御チャンバ（１８４）は、前記プラグ部材（１５６）の表面及び前記第１バルブニードル（１３６）に設けられた凹所（１８０）によって少なくとも部分的に形成される、燃料インジェクタ。
【請求項５】
請求項４に記載の燃料インジェクタであって、
前記プラグ部材（１５６）は、前記第２バルブニードル（１３８）の一部を摺動可能に受け入れるための孔（１５８）を含む、燃料インジェクタ。
【請求項６】
請求項１乃至５のうちのいずれか一項に記載の燃料インジェクタであって、
前記ノズルボア（１３０）の盲端に受け入れられた弁座部材（１４６）を含み、前記弁座部材（１４６）は、前記第２バルブニードル（１３８）用の第２着座領域（１４４）を提供する、燃料インジェクタ。
【請求項７】
請求項１乃至６のうちのいずれか一項に記載の燃料インジェクタであって、
前記第２アクチュエータ装置（２００）は、電磁アクチュエータ装置であり、該電磁アクチュエータ装置に関連した第２アーマチュア（２１４）を有する、燃料インジェクタ。
【請求項８】
請求項１乃至７のうちのいずれか一項に記載の燃料インジェクタの作動方法であって、
第１燃料噴射モードにおいて、
ｉ）前記制御チャンバ（１８４）内への実質的に制限されていない燃料流路を提供するように、噴射事象前に前記第２アクチュエータ装置（２００）を作動する工程と、
ｉｉ）前記ノズル出口（１２８）の第２の組を通して加圧燃料を送出するため、前記第１アクチュエータ装置（１５９）を作動する工程とを含む、方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法であって、更に、
第２燃料噴射モードにおいて、
ｉｉｉ）前記制御チャンバ（１８４）への制限された燃料流路を提供するように、前記第２アクチュエータ装置（２００）を消勢状態に保持する工程と、
ｉｖ）前記ノズル出口（１２８）の第２の組を通して加圧燃料を送出するため、前記第１アクチュエータ装置（１５９）を作動する工程と、
ｖ）前記第１バルブニードル（１３６）を前記第１着座領域（１３７）と係合するため、前記第１アクチュエータ装置（１５９）の作動後所定時間が経過した後、前記第２アクチュエータ装置（２００）を作動する工程と、
ｖｉ）前記第１バルブニードル（１３６）が前記第１着座領域（１３７）と係合するのと実質的に同時に、前記第２バルブニードル（１３８）を前記第２着座領域（１４４）と係合するため、前記第２アクチュエータ装置（２００）の作動後所定時間が経過した後、前記第１アクチュエータ装置（１５９）を消勢する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃エンジンの燃焼空間への燃料の送出に使用するための燃料インジェクタに関する。詳細には、本発明は、いわゆる「コモンレール」圧縮点火内燃エンジンシステムで使用する種類の燃料インジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃エンジンでは、燃料ポンプで燃料を高圧アキュムレータ（又はコモンレール）に供給し、ここからエンジンの各シリンダに専用の燃料インジェクタによって送出することが知られている。代表的には、燃料インジェクタは、シリンダのシリンダヘッドに設けられたボア内に受け入れられる噴射ノズルと、ノズルに設けられたスプレー穴からシリンダ内への高圧燃料の放出を制御するために作動されるバルブニードルとを含む。
【０００３】
歴史的には、コモンレールインジェクタのニードルの開閉は、欧州特許第ＥＰ０６４７７８０号又は欧州特許第ＥＰ０７４００６８号に記載されているように、液圧サーボ機構（例えば、動力補助）によって行われてきた。
【０００４】
欧州特許第ＥＰ０７４００６８号に記載のソレノイド作動式液圧サーボ燃料インジェクタを図１に示す。燃料インジェクタ１は、ノズル領域７で終端する盲ボア５を形成するバルブ本体３と、ボア５内で摺動自在の先端領域１１を持つ細長いバルブニードル９とを含む。先端１１は、ノズル７の内面が形成する弁座１３と係合したりここから離れたりできる。ノズル７には、ボア５と連通した一つ又はそれ以上の孔（又はスプレー穴（図示せず））が設けられている。先端１１が弁座１３と係合することにより、流体がバルブ本体３から孔を通って漏出しないようにし、先端１１が弁座１３から持ち上げられたとき、流体は孔を通って関連したエンジンシリンダ（図示せず）内に送出できる。
【０００５】
図１には明瞭には示してないけれども、バルブニードル９は、ギャラリ１５とノズル７との間を延びる領域がボア５よりも小径であり、これにより流体がバルブニードル９とバルブ本体３の内面との間を流れることができるように形成されている。環状ギャラリ１５は、バルブ本体３内に設けられている。ギャラリ１５は、関連した燃料送出システムのアキュムレータから高圧燃料を受け入れるように構成された燃料供給ライン１７と連通している。燃料をギャラリ１５からノズル７に向かって流すことができるようにするため、バルブニードル９には、バルブ本体３内でのバルブニードル９の横方向移動を制限するように作用する溝付き領域１９が設けられている。
【０００６】
バルブ本体３内のノズル７から遠方の所定位置にチャンバ２１が設けられている。チャンバ２１は、制流部２３を通して高圧燃料ライン１７と連通している。チャンバ２１はプレート２５によって閉鎖されている。バルブニードル９の先端１１から遠方の端部には、圧縮ばね２９を案内する縮径突出部２７が設けられている。圧縮ばね２９は、バルブニードル９を先端１１が弁座１３と係合する位置に押圧するため、バルブニードル９とプレート２５との間に係合する。
【０００７】
本体３１は、プレート２５における、バルブ本体３と係合する側とは反対側と係合する。本体３１及びプレート２５がチャンバ３３を形成する。このチャンバ３３は、孔３５を通してチャンバ２１と連通している。本体３１にはボアが設けられており、このボア内でバルブ部材３７が摺動できる。バルブ部材３７は、軸線方向に延びる盲ボアが設けられた円筒形ロッドを含む。ボアの開放端は、バルブ部材３７が、その端部がプレート２５から離間されるように持ち上げられたとき、チャンバ３３と連通できる。バルブ部材３７がプレート２５と係合したとき、こうした連通は絶たれる。半径方向に延びる一対の通路３９が盲ボアの盲端と隣接して盲ボアと連通している。通路３９は、適当な低圧ドレンに連結されたチャンバと連通している。
【０００８】
本体３１、プレート２５、及びバルブ本体３は、キャップナット４３によってノズルホルダ４１に取り付けられている。ノズルホルダ４１は、ソレノイドアクチュエータ４５が内部に設けられる凹所を含む。
【０００９】
バルブ部材３７は、ソレノイドアクチュエータ４５の賦勢時にバルブ部材３７とともに持ち上げられ、バルブ部材３７をプレート２５から離すアーマチュアを支持する。ソレノイドアクチュエータ４５を消勢すると、バルブ部材３７はばね４７の作用でその元の位置に戻る。
【００１０】
バルブニードル９は使用時にばね２９によって押圧され、先端１１が弁座１３と係合し、及びかくして孔からの燃料の送出は生じない。この位置では、チャンバ２１内の燃料の圧力、及び従って燃料の圧力及びばね２９の弾性によりバルブニードル９の端部に作用する力は、バルブニードル９の角度をなした表面に作用する高圧燃料によりバルブニードル９に作用する上向きの力に打ち勝つのに十分である。
【００１１】
バルブニードル９の先端１１を弁座１３から持ち上げて離し、燃料を孔から送出できるようにするため、ソレノイドアクチュエータ４５を賦勢し、バルブ部材３７をばね４７の作用に抗して持ち上げる。このとき、バルブ部材３７の端部はプレート２５から持ち上げられて離される。バルブ部材３７を持ち上げることにより、燃料を、チャンバ３３から、及び従ってチャンバ２１から逃がし、バルブ部材３７のボア及び通路３９を通して排出する。チャンバ２１から燃料を逃がすことにより、チャンバ内の圧力を低下する。制流部２３が設けられているため、燃料供給ライン１７からチャンバ２１内への燃料の流れは制限される。チャンバ２１内の圧力が低下するとき、チャンバ２１内の圧力並びにばね２９によって加えられる力によりバルブニードル９に加えられた力が、バルブニードル９の先端１１を弁座１３と係合した状態に保持する上でもはや十分でない値に達し、及び従って、チャンバ２１内の圧力が更に低下し、その結果、バルブニードル９が持ち上げられ、これにより孔からの燃料を送出できるようになる。代表的には、バルブニードル９の先端１１を弁座１３から持ち上げ、孔からの燃料の噴射を開始する上で、チャンバ２１内の圧力が２０％低下すれば十分である。
【００１２】
送出を停止するため、ソレノイドアクチュエータ４５を消勢し、バルブ部材３７を、その開放端がプレート２５と係合するまでばね４７の作用で下方に移動する。バルブ部材３７のこの移動により、チャンバ３３とドレンとの間の連通を絶ち、及び従って、チャンバ３３及びチャンバ２１内の圧力が上昇する。最終的には、チャンバ２１内の圧力及びばね２９によりバルブニードル９に加わる力が、バルブニードル９を開放しようとする力を越える値に達し、バルブニードル９は、次いで、先端１１が弁座１３と係合し、燃料がこれ以上送出されないようにする位置まで移動する。
【００１３】
図１に示すようなソレノイド作動式液圧サーボ機構は、バルブニードル９に作用する高い力の切り換えを行う上で、力が小さい制御バルブ３７を使用できるということを意味する。制御バルブ３７に小さな力を加えることにより、比較的安価で簡単なソレノイドが、多くの目的について、インジェクタに適当な十分に高速の応答を提供する。しかしながら、このようなサーボインジェクタ機構の設計には、多くの欠点がある。これに関し、従来技術のサーボ設計は、ソレノイドの賦勢と燃料噴射事象の開始との間に遅れ期間があり、この期間中、燃料の寄生（parasitic）流が低圧燃料ドレンに流出する。従って、液圧サーボインジェクタは、必ずしも燃料噴射事象を所望の通りに迅速に開始するようにできていない。更に、所望の応答が速ければ速い程、液圧サーボに必要とされる燃料流が多くなり、サーボ機構からの寄生損が高くなる。寄生的燃料流は、更に、望ましからぬことに、熱を燃料供給部に戻してしまう。
【００１４】
比較的最近の幾つかのインジェクタは、ニードルを直接的に移動するため、圧電アクチュエータを使用している（例えば、欧州特許第ＥＰ０９９５９０１号、欧州特許第ＥＰ１１７４６１５号を参照されたい）。これらの設計はサーボ流からの寄生損及びサーボにおける時間遅延の両方をなくす。更に、これらのうちの幾つかは、インジェクタ内にアキュムレータ容積を有し、これにより、ノズル座のところで最大圧力が利用でき且つ波動作用(wave activity) （これは、多数の噴射と干渉する場合がある）を小さくする。
【００１５】
図２に示すように、周知の圧電作動式燃料インジェクタは、複数の孔（即ち燃料スプレー穴（図示せず））が設けられたノズル領域７内に延びる盲ボア５を持つバルブ本体３と、上文中に説明したようにボア５内で噴射位置と非噴射位置との間で往復動可能なバルブニードル９とを含む。圧電アクチュエータスタック４９は、制御ピストン５１の位置を制御するように作動できる。ピストン５１は、インジェクタのバルブニードル９と関連した表面と制御ピストン５１の表面とが形成する制御チャンバ５３内の燃料圧力を制御するため、移動できる。圧電アクチュエータスタック４９は、圧電エレメントのスタックを含み、スタックの賦勢レベル、及び従って軸線方向長さは、スタックの前後に電圧を加えることによって制御される。圧電スタック４９の消勢時にスタックの軸線方向長さは減少し、制御ピストン５１は、制御チャンバ５３の容積を増大する方向に移動し、これによって制御チャンバ５３内の燃料圧力が低下する。かくして、制御チャンバ５３内の燃料圧力によりバルブニードル９に加えられる力が減少し、バルブニードル９を、バルブニードル９の表面に作用する高圧燃料の作用でバルブニードル座（図示せず）から持ち上げて離し、これにより、燃料を、一つ又はそれ以上の孔（即ち燃料スプレー穴（図示せず））を介して関連したエンジンシリンダに送出できる。
【００１６】
バルブニードル９をその座から離す最初の移動を行うため、バルブニードル９に作用する下向きの力（閉鎖力）に打ち勝つ比較的大きな引っ込め力（換言すれば、後退力）をバルブニードル９に加えなければならない。代表的には、バルブニードル９に加えられた比較的大きな引っ込め力は、バルブニードル９がその最大リフト位置に達するまでの開放移動に亘って維持される。しかしながら、理論的には、ひとたびバルブニードル９の移動が開始されると、最大リフト位置に向かうバルブニードル９の移動を続行するのは、減少した力で十分である。従って、この種の多くの周知の燃料インジェクタは、その全移動範囲に亘ってバルブニードル９に比較的大きな引っ込め力を加えるという点でかなりの量のエネルギを無駄にしているため、比較的非効率である。
【００１７】
燃料噴射事象を終了するため、スタック４９をその初期賦勢状態に戻す。その結果、ピストン５１もまた実質的にその初期位置に戻り、これによって制御チャンバ５３の容積を減少する。その結果として制御チャンバ５３内の燃料圧力が上昇し、これにより増大した閉鎖力がバルブニードル９に加わり、最終的には、ばね２９と関連した制御チャンバ５３内の燃料圧力は、ニードル９を弁座（図示せず）と係合した状態に戻すのに十分な値に達する。
【００１８】
図２に示す圧電式燃料インジェクタでは、制御ピストン５１は、アクチュエータスタック４９とニードル９との間に配置された液圧増幅システムの部分であり、アクチュエータ４９の軸線方向移動により、ニードル９の軸線方向移動を増幅する。図２に示す燃料インジェクタとは対照的に、幾つかの圧電作動式燃料インジェクタは、燃料噴射事象を開始するのに圧電スタックを賦勢（消勢でなく）する種類であってもよい。
【００１９】
圧電作動式バルブが潜在的に噴射応答時間が早いことに加え、バルブニードルの移動を直接的に制御するために圧電アクチュエータを使用することの利点は、圧電スタックの軸線方向長さを、圧電スタックに蓄えられた電荷の量を変化することによって可変に制御でき、及び従って、弁座に対するバルブニードルの位置を制御できるということである。このように、圧電式燃料インジェクタは、噴射される燃料の量を計測するための大きな性能を提供する。
【００２０】
しかしながら、直接作用型（direct-acting）圧電式燃料インジェクタの多くの欠点も明らかである。例えば、これらの直接作用設計の一つの問題は、ニードルを持ち上げるのに必要なエネルギを提供するため、比較的大型の高価な圧電アクチュエータが必要とされるということである。更に、この種のアクチュエータは、ノズルの流れ必要条件及び圧力の増大に従って更に大型化する、及び／又は効率を更に向上する必要がある。比較的大型の燃料インジェクタに関する別の配慮は、ニードルのリフト量がアクチュエータの性能によって制限される（たとえ液圧増幅器を使用してこの問題点を緩和しようとしたとしても）ということである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】欧州特許第ＥＰ０６４７７８０号
【特許文献２】欧州特許第ＥＰ０７４００６８号
【特許文献３】欧州特許第ＥＰ０９９５９０１号
【特許文献４】欧州特許第ＥＰ１１７４６１５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
本発明は、上述の従来技術の問題点のうちの少なくとも一つを解決し、少なくとも緩和する燃料インジェクタ及び燃料インジェクタの作動方法に関する。
【００２３】
大まかに述べると、本発明は、直接作用−液圧サーボ燃料インジェクタ設計の利点を得ると同時にこのような周知のシステムと関連した欠点を低減することである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
従って、本発明は、内燃エンジンで使用するための燃料インジェクタにおいて、ノズルボアが設けられたノズル本体を持つ噴射ノズルと、ノズルボア内に受け入れられた、ノズル出口の第１の組を通した燃料の送出を制御するために第１着座領域と係合できる第１バルブニードルと、第１バルブニードルに設けられたバルブボア内に受け入れられた、ノズル出口の第２の組を通した燃料の送出を制御するように構成された第２着座領域と係合できる第２バルブニードルとを含む燃料インジェクタを提供する。好ましくは、燃料用制御チャンバの少なくとも一部が第１バルブニードルと第２バルブニードルとの間に形成され、第１バルブニードルの移動は、制御チャンバ内の燃料圧力に応答し、これに対し第２バルブニードルの移動は、第２バルブニードルが第２着座領域から持ち上げられて離されるとき、制御チャンバとノズル出口の第２の組との間に燃料流路が形成されるように、第１アクチュエータ装置に連結されている。燃料インジェクタは、更に、制御チャンバ内への燃料の流れを制御するように作動でき、これによって制御チャンバ内の燃料圧力を調節し、及びかくして第１バルブニードルの移動を制御する第２アクチュエータ装置を含む。
【００２５】
本発明の利点は、直接作用燃料インジェクタの利点を提供するということである。即ち、作動速度が速いが低価格であり、燃料圧力及び燃料流量に制限がないということである。更に、本発明は、第２バルブニードル単独の作動又は第１及び第２のバルブニードルを一緒に作動することのいずれかの選択的作動を行うことができるという、いわゆるＶＯＮ（可変オリフィスノズル）の利点を提供し、これによって噴射特性を自在に変化できる。
【００２６】
第１及び第２のバルブニードルは、異なる方法で制御されるということに着目されるべきである。これらのバルブニードルの一方の位置は、作動機構によって直接的に制御され、他方のバルブニードルの位置は、サーボ流によって間接的に制御されるのである。従って、第２バルブニードルの応答を迅速にできるようにするため、第２バルブニードルは、第１アクチュエータ装置のアーマチュアに機械的に連結されるように構成されていてもよい。かくして、アーマチュアの移動により、制御チャンバからノズル出口の第２の組までの燃料流れが形成されるように、第２バルブニードルをその着座領域と係合した状態から直ちに解放する。これに続いて生じる制御チャンバの圧力降下が第１バルブニードルの移動を決定する。
【００２７】
このようにして、例えば、サーボ流が、もはや、噴射に寄生せず、サーボ流が有用な仕事を行う際にサーボ流を比較的大きくでき、従って、応答速度が高く、燃料供給部へのバックリーク連結部をインジェクタに設ける必要がなく、熱が燃料供給部に戻ることがなく、小さな噴射が直接的に制御されるためサーボラグがなく、大きな噴射がアクチュエータの性能によって制限されないといった、従来技術を越える一つ又はそれ以上の利点が得られる。
【００２８】
加圧燃料で制御チャンバを充填できるようにするため、第２バルブニードルには、燃料をアキュムレータ容積から制御チャンバに流すことができる燃料流路が設けられてよい。
【００２９】
適当には、燃料流路は複数の孔を含む。例えば、燃料をアキュムレータ容積から内バルブ部材に設けられた軸線方向孔に流すことができるように制流作用のある孔が設けられていてもよい。このような制流作用のある孔は、燃料を制御チャンバ内に制流された流量で流すことにより、第１バルブニードルをその着座領域から持ち上げて離すのに十分な圧力降下を制御チャンバ内に発生する。更に、軸線方向孔は、第２アクチュエータ装置の制御下でバルブ部材が係合できる着座面を持つ開放端を含んでいてもよい。このような構成により、制御チャンバ内に実質的に制限されていない燃料流れを提供し、これによりチャンバを加圧状態に保持し、別の作動モードでは、第１バルブニードルをその着座領域と係合したままにする。かくして、第２アクチュエータ装置の賦勢状態は、燃料がノズル出口の第１の組だけを通して送出されるのか或いは、別の態様でノズル出口の第１及び第２の組を通して送出されるのかのいずれを決めるということは理解されよう。
【００３０】
一実施例では、ノズル本体ボアにはプラグ部材が設けられている。これは、第１バルブニードルとともに制御チャンバを少なくとも部分的に形成する。プラグ部材には、更に、第２バルブニードルの一部を摺動自在に受け入れるための孔が設けられていてよい。
【００３１】
有利な実施例では、アクチュエータ装置は、ソレノイドアクチュエータを含む。この実施例では、第２バルブ部材は、適当には、ソレノイドアクチュエータの賦勢状態に応答するアーマチュアに連結されている。アーマチュアは、アキュムレータ容積内に受け入れられていてもよく、便利には、制御ピストンを介して第２バルブ部材に連結される。
【００３２】
本発明は、更に、本発明による燃料インジェクタを持つ内燃エンジンに関する。
【００３３】
「ノズル出口」という用語は、燃料を燃料インジェクタの噴射ノズルから関連したシリンダ（使用時に）内に噴射する穴（即ち孔）を意味し、噴射穴、スプレー穴、又は当該技術分野で周知の同様の用語で呼んでもよいということは理解されよう。「ノズル出口の組」という用語は、特定のバルブニードルが関連した着座領域と係合した状態から解放されるとき、燃料が噴射される一つ又はそれ以上のノズル出口を意味する。かくして、本発明の文脈では、各バルブニードルは、着座領域及び関連したノズル出口の「組」と関連している。
【００３４】
本発明は、更に、上文中に説明した燃料インジェクタの作動方法に関し、第１燃料噴射モードにおいて、制御チャンバ内への実質的に制限されていない燃料流路を提供するように、噴射事象前に第２アクチュエータ装置を作動する工程と、ノズル出口の第１の組だけを通して加圧燃料を送出するため、第１アクチュエータ装置を作動する工程とを含む、方法を提供する。
【００３５】
本発明は、第２燃料噴射モードにおいて、第２アクチュエータ装置を消勢状態に保持し、制御チャンバへの制限された燃料流路を提供する工程と、ノズル出口の第１の組を通して加圧燃料を送出するため、第１アクチュエータ装置を作動する工程と、第１バルブニードルを第１着座領域と係合するため、第１アクチュエータ装置の作動後所定時間が経過した後、第２アクチュエータ装置を作動する工程と、第１バルブニードルが第１着座領域と係合するのとほぼ同時に第２バルブニードルを第２着座領域と係合するため、第２アクチュエータ装置の作動後所定時間が経過した後、第１アクチュエータ装置を消勢する、方法を提供する。
【００３６】
本発明のこれらの及びその他の特徴、目的及び利点は、本発明の詳細及び添付の特許請求の範囲を検討することにより明らかになるであろう。
【００３７】
本発明を更によく理解するため、添付図面を参照し、単なる例として説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１は、周知のインジェクタ装置を示す図である。
【図２】図２は、周知のインジェクタ装置を示す図である。
【図３】図３は、本発明による燃料インジェクタの側断面図である。
【図４】図４は、図３の燃料インジェクタの一部の拡大側断面図である。
【図５】図５は、噴射が行われていない予備作動モードにおける、図３及び図４の燃料インジェクタの図である。
【図６】図６は、第１バルブ部材を作動し、燃料をノズル出口の第１の組を通して噴射する第１燃料噴射モードにおける、図３及び図４の燃料インジェクタの図である。
【図７】図７は、第１及び第２のバルブ部材を作動し、燃料をノズル出口の第１及び第２の組を通して噴射する第２燃料噴射モードにおける、図３及び図４の燃料インジェクタの図である。
【図８】図８は、図７の第２燃料噴射モードにあるが、燃料送出を急速に停止するように作動されている、図３及び図４の燃料インジェクタの図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
図３及び図４を参照すると、燃料インジェクタ１００は、全体に細長い形態を備えており、ノズルホルダ１０２（添付図面に示す配向でインジェクタの上端にある）と、ノズルホルダ１０２の下端に連結されたキャップナット１０４とを含む。更に詳細には、ノズルホルダ１０２は、開放端１０８を形成する、下方に垂下した管状部分１０６を含む。開放端１０８は、ねじ山装置を介して、キャップナット１０４の管状壁１１０の開放した上端と協働する。ノズルホルダ１０２及びキャップナット１０４のチューブ状壁の内面は、本明細書中に更に詳細に説明するように、燃料インジェクタ１００の作動構成要素を収容するための細長い円筒形チャンバ１１２を形成する。
【００４０】
使用時に加圧燃料源（参照番号１１６で概略に示す）に連結される燃料入口ソケット１１４がノズルホルダ１０２の上端に設けられている。図３の断面図には示してないが、燃料入口ソケット１１４から燃料供給ラインが延びており、インジェクタチャンバ１１２内に開放しており、かくしてここに高圧燃料を供給する。
【００４１】
チャンバ１１２の最下端に噴射ノズル１１８が収容されている。噴射ノズル１１８は、チャンバ１１２内に配置された大径領域１２０ａ及びキャップナット１０４の下端に形成された孔１２２を通って突出する小径領域１２０ｂを持つノズル本体１２０を含む。Ｏ−リングシール部材１２１が孔１２２の周縁部に形成された肩部に位置決めされており、ノズル本体１２０の大径領域１２０ａによって圧縮され、燃料をインジェクタチャンバ１１２から逃がさないシールを提供する。
【００４２】
小径領域１２０ｂは、ノズル出口１２６、１２８の第１及び第２の組が設けられたノズルチ先端領域１２４を形成する。添付図面には示してないけれども、先端１２４は、ノズル出口１２６、１２８の組を通して加圧燃料を送出するため、使用時にエンジンの燃焼シリンダ内に突出している。
【００４３】
図４に明瞭に示すように、ノズル本体１２０には軸線方向に延びる盲ボア１３０が設けられている。盲ボアの盲端は、ノズル先端１２４の近傍に円錐形表面１３２を形成するように賦形されている。ノズルボア１３０は、全体に参照番号１３４を付したノズルバルブ装置を収容する。ノズルバルブ装置１３４は、ノズルボア１３０との間に摺動隙間を形成する細長いニードルの形態の第１外バルブ部材１３６を含む。外バルブニードル１３６の先端は、ノズル出口１２６の第１の組を通した燃料の送出を制御するため、ノズルボア１３０の円錐形表面１３２が形成する第１（外）着座領域１３７と係合できる。
【００４４】
バルブ装置は、更に、第２バルブ部材１３８を含む。この第２バルブ部材１３８もまた、全体として、細長いバルブニードルの形態を備えている。第２バルブ部材１３８は、第１バルブニードル１３６の長さ方向軸線に沿って形成されたバルブボア１４０内に受け入れられており、このバルブボアに滑り嵌めしている。第２バルブニードル１３８は、ノズルボア１３０の盲端に配置された弁座部材１４６が形成する第２（内）着座領域１４４と係合できる。
【００４５】
弁座部材１４６は、ノズル出口１２６の第１の組をノズル出口１２８の第２の組から分離するように、ノズルボア１３０の円錐形表面１３２の環状領域に着座する。これにより、ノズル出口１２６の第１の組からの燃料の送出がノズル出口１２８の第２の組からの燃料の送出とは独立して行われるようにする。バルブ挿入体部材１４６の追加の特徴は、バルブボア１４０とほぼ同じ直径の円筒形外輪郭を持つように形成されているということである。従って、弁座部材１４６は、第１バルブ部材１３６が第１着座領域１３７に向かって、及びこれから遠ざかる方向に移動するとき、第１バルブ部材１３６の移動を案内するのに役立つ。バルブ挿入体部材１４６とバルブボア１４０との間の滑り嵌めは、密封係合を確保するため、隙間が十分に小さく、これによってバルブボア１４０とノズル出口１２６の第１の組との間の流体連通を実質的に阻止するということは理解されるべきである。
【００４６】
ノズルボア１３０の長さのほぼ中央に、外バルブニードル１３６の中央区分の周囲に環状ギャラリ１５０を形成するボアが形成されている。燃料は、インジェクタチャンバ１１２から、ノズル本体１２０の大径領域１２０ａに設けられた横方向に延びる二つの通路１５２を介して環状ギャラリ１５０に進入できる。
【００４７】
高圧燃料をギャラリ１５０からノズルボア１３０の盲端まで流すことができるようにするため、外バルブニードル１３６は、環状ギャラリ１５０から第１着座領域１３７まで延びる区分に沿って小径であるように形成されている。その結果、外バルブニードル１３６とノズルボア１３０との間に環状チャンネルが形成される。外バルブニードル１３６のギャラリ１５０よりも上方の区分は比較的大径であり、ノズルボア１３０の対応する領域と滑り嵌めし、これにより外バルブニードル１３６の移動を密に案内する。
【００４８】
角度をなした段部即ち「スラスト面」１５４が外バルブニードル１３６の中程に形成されており、外バルブニードル１３６の直径がここで変化する。加圧燃料はスラスト面１５４に作用し、外バルブニードル１３６に力を加え、外バルブニードル１３６を第１着座領域１３７から押し離す。
【００４９】
ノズルボア１３０の盲端から遠方の端部は、挿入体即ち「プラグ」部材１５６を受け入れる。プラグ１５６は、ノズルボア１３０を効果的に塞ぎ、外バルブニードル１３６を保持する。内バルブニードル１３８は、バルブボア１４０に沿って、及びプラグ部材１５６に設けられた通しボア１５８を通って延び、端部分１６０がプラグ部材１５６から突出しており、電磁アクチュエータ装置１５９に作動的に連結されている。
【００５０】
アクチュエータ装置１５９は、ソレノイドコア部材１６２を含む。ソレノイドコア部材１６２は、比較的大径の上コア部分１６２ａ及び比較的小径の下コア部分１６２ｂを形成する環状形態であり、全体にＴ字形状断面を有する。ソレノイド１６４は、下コア部分１６２ｂの周囲に形成され、非導電性巻型１６６に周知の方法で取り付けられている。Ｕ字形状外磁極片１６８が下コア領域１６２ｂに被せてあり、アクチュエータ装置の外磁極を提供する。コア部材１６２の下端面は、内磁極を提供する。アクチュエータ装置１５９は、シム１７０によってノズル本体１２０の上端面から離間されている。シム１７０は、二つの構成要素間に容積１７２を形成する。シム１７０には、孔１７１が設けられており、これにより加圧燃料がインジェクタチャンバ１１２から容積１７２に進入できるということに着目されたい。
【００５１】
容積１７２は、ディスク状アーマチュア１７４を収容している。ディスク状アーマチュア１７４の実質的に平らな上面１７６がアクチュエータ装置１５９の下面と向き合う。アーマチュア１７４には、アーマチュアが流体で充填された容積１７２内で移動する際のアーマチュアの流体力学的抗力を低減するベント穴１７７が周囲と隣接して設けられており、内バルブニードル１３８の端部分１６０を、例えばプレス嵌め、螺着、又は溶接によって固定的に受け入れるための中央孔１７８が設けられている。端部分１６０は、電磁的短絡を生じないようにするため、アーマチュアの上面１７６から僅かに突出した平らな上面を形成する。しかしながら、内バルブニードル１３８の端部分１６０及びアーマチュア１７４は、それでも、実質的に平らで滑らかな表面を形成する。これは、電磁的効率の上で有利である。
【００５２】
内バルブニードル１３８の端部分１６０がアーマチュア１７４に機械的に連結されていると説明したが、内バルブニードルは多部品構成要素であってもよく、これらの構成要素のうちの一つが何らかの方法でアーマチュアに連結されていてもよい。
【００５３】
通常、アクチュエータ装置１５９の賦勢状態により、コア部材１６２に向かう及びコア部材１６２から遠ざかるアーマチュア１７４の移動を制御し、これによって内バルブ部材１３８の軸線方向位置を制御し、及びかくして先端領域１４２を、バルブ挿入体部材１４６が提供する第２着座領域１４４と係合し、又はこれと係合した状態から外すか否かを制御する。
【００５４】
以上から、内バルブニードル１３８の軸線方向位置即ち「リフト」は、内バルブニードル１３８とアクチュエータ装置１５９のアーマチュア１７４との間の直接的機械的連結によって制御されるということは理解されよう。しかしながら、外バルブニードル１３６の位置の制御は、以下に説明するように、別の方法で行われる。
【００５５】
外バルブニードル１３６の先端領域１２４から遠方の端部は、コイルばね１８２を収容するための深い凹所１８０を提供するように形成されている。コイルばね１８２は、凹所１８０の底部から内バルブニードル１３８の周囲を延びており、プラグ部材１５６の下面に当接し、これによって外バルブニードル１３６に閉鎖力を提供する。
【００５６】
ばね凹所１８０が提供する容積に加え、プラグ部材１５６の下側面と外バルブニードル１３６の端面との間に制御チャンバ１８４が形成される。制御チャンバ１８４には加圧燃料が入っており、外バルブニードル１３６を押圧して第１着座領域１３７と係合する力を外バルブニードル１３６に加える。従って、外バルブニードル１３６の軸線方向位置は、１）スラスト面に作用するギャラリ１５０内の燃料圧力、２）外バルブニードル１３６の端面に作用する制御チャンバ１８４内の燃料圧力、３）ばね１８２による力、及び４）着座領域１３７の近くで外バルブニードル１３６に作用する力によって外バルブニードルに掛かる力のバランスで決まるということは理解されるべきである。
【００５７】
制御チャンバ１８４内の燃料は、外バルブニードル１３６の軸線方向位置を制御するための手段を提供することに加え、第２着座領域１４４を通ってノズル出口１２８の第２の組から送出するための燃料供給を提供する。内バルブニードル１３８は、バルブボア１４０との間に隙間を形成し、燃料を、制御チャンバ１８４から、ボアの隙間によって形成された環状チャンネル１８９に沿って、第２着座領域１４４と隣接した場所まで流すことができる。
【００５８】
内バルブニードル１３８の上領域１３８ａに設けられた盲ドリル孔の形態の軸線方向通路１９０によって、制御チャンバ１８４への燃料供給を提供する。軸線方向ドリル孔１９０は、内バルブニードル１３８の上端面から延びており、制御チャンバ１８４の近くで終端する。内バルブニードル１３８の上領域１３８ａには、更に、横方向ドリル孔１９２が設けられている。これにより、流体は、アーマチュア容積１７２から軸線方向通路１９０に、制限された流量で流入できる。燃料は、軸線方向通路１９０の盲端に設けられた一組の半径方向通路１９４によって、軸線方向通路１９０から制御チャンバ１８４に流出できる。燃料容積１７２から、内バルブ部材１３６の端部領域１６０の上端面のところで開放したドリル孔１９０を介して制御チャンバ内への更なる燃料流路が提供される。ドリル孔１９０の開放端部を通した流体連通は、以下に説明するように、第２アクチュエータ装置２００によって制御される。
【００５９】
第２アクチュエータ装置２００は、第１ソレノイド装置の軸線方向真上（図示の配向において）に配置されており、第２シム２０１によって第１ソレノイド装置から間隔が隔てられている。アクチュエータ装置２００と関連したバルブ部材２０２が第１アクチュエータ装置１５９のコア部材１６２に設けられた中央孔１６１を通って延びている。バルブ部材２０２は、ドリル孔１９０の開放端を閉鎖するように内バルブ部材１３６の上端部分１６０に当たってシールできる形状のシール端２０２ａを形成する。
【００６０】
第２アクチュエータ装置２００は、第１アクチュエータ装置１５９と同様の構造を備えており、全体にＴ字形状断面の環状コア部材２０４を含む。環状コア部材２０４は、比較的大径の上領域２０４ａ及び比較的小径の下領域２０４ｂを形成する。巻型２０８で支持されたソレノイド２０６が下領域２０４ｂの周囲に受け入れられており、Ｕ字形状磁極片２１０がソレノイド２０６及びコア部材２０４の下領域２０４ｂに被せてあり、これによってソレノイドを取り囲み、アクチュエータの外磁極を提供する。下領域２０４ｂの下端面は内磁極を提供する。
【００６１】
第１及び第２のアクチュエータ装置１５９、２００間の空間は、ディスク状第２アーマチュア２１４を収容する第２燃料容積２１２を形成する。第２アーマチュア２１４の上面２１６は、第２アクチュエータ装置２００に隣接して配置される。第２アーマチュア２１４は、バルブ部材２０２の上端２０２ｂが、例えばプレス嵌めや溶接によって固定的に受け入れられる、中央孔２１８を含む。
【００６２】
バルブ部材２０２の上端２０２ｂは、第２アーマチュア２１４の上面２１６と面一の平らな上端面と、下方に垂下し、第１コア部材１６２の中央孔１６１に受け入れられるバルブステム領域２０２ｃを含む。上述のように、バルブ部材２０２のシール端２０２ａは、浅い凹所を持つように形成されており、これによって、第２アクチュエータ装置２００の賦勢状態に応じて内バルブニードル１３８の上端面１３８ｃと係合できる下方に垂下した外リムを形成する。
【００６３】
バルブ部材２０２は、第２コア部材２０４の中央孔２２２に配置された、バルブ部材２０２の上端面に当接する圧縮ばね２２０によって、内バルブニードル１３６と係合するように押圧される。圧縮ばね２２２の他端は、位置決め装置２２６の下端に設けられたドリル孔２２５内に受け入れられたばねストップ２２４に当接する。
【００６４】
位置決め装置２２６は、原理的には、インジェクタチャンバ１１２内に収容された細長いロッド２２８を含む。このロッドは、第１及び第２のアクチュエータ装置１５９、２００を所定位置に保持するため、押圧ばね２３０によって第２コア部材２０４に当接するフランジ状下端２２８ａを持つように形成されている。押圧ばね２３０はロッド２２８の周囲に配置されており、その上端が、インジェクタチャンバ１１２の上端に配置されたコネクタ装置２３２に当接している。
【００６５】
コネクタ装置２３２は、例えばアルミナ、ジルコニア、又は窒化ケイ素等のセラミックの非導電性材料で形成された、インジェクタチャンバ１１２の上端の穴２３４を通って延びるプラグ２３２ａを含み、第１及び第２のアクチュエータ装置１５９、２００を電源に電気的に接続するための手段を提供する。第１及び第２の電気リード２３６、２３８がプラグ２３２ａを通って延びている。これらのリードの端部は、プラグ２３２ａの上端から突出しており、ノズルホルダ１０２の接続ソケット２４０に接続される。
【００６６】
電源リード２３６、２３８は、プラグ２３２ａの最下端から突出しており、被せ成形されたコネクタピース２４２に接続されている。コネクタピース２４２は、圧縮ばね２３０によってプラグ２３２ａに押し付けられてこれと係合する。コネクタピース２４２には、インジェクタチャンバ１１２の内面を下方に延び、第１及び第２のアクチュエータ装置１５９、２００のソレノイド１６４、２０６への電気接続部を提供する導体リード２４４が設けられている。
【００６７】
以上、電磁アクチュエータを説明したが、インジェクタ１００は異なる種類のアクチュエータ、例えば圧電アクチュエータ又は磁歪(magnetorestrictive)アクチュエータで作動されてもよいということは理解されるべきである。この理由により、インジェクタチャンバ１１２は、加圧燃料用のアキュムレータ容積を提供することに加えて、使用できるアクチュエータの種類の選択の幅を拡げるため、比較的大きい。図３及び図４のアクチュエータ装置が比較的小さいため、位置決め装置２２６は、アクチュエータ装置１５９、２００に圧縮力が加わった状態を維持し、コネクタ装置２３２に上向きの力を提供することにより、高圧燃料がインジェクタチャンバ１１２から漏れないように孔２３４に対して効果的なシールを提供する手段を提供する。比較的小さなアクチュエータを比較的大きな収容容積内に固定的に収容するこの他の構成要素及び機構は、当業者に容易に明らかであり、このような変形例の構成要素及び機構のうちの任意の構成要素及び機構が、特許請求の範囲に定義された本発明の範囲内に含まれるということに着目すべきである。
【００６８】
次に、図５乃至図８を参照して燃料インジェクタの作動モードを説明する。
【００６９】
図５は、内バルブニードル１３８及び外バルブニードル１３６の両方が夫々の着座面１３７、１４４と係合した状態の燃料インジェクタを示す。しかしながら、インジェクタ１００は、次に行われる噴射作動で内バルブニードルだけを持ち上げる準備状態にある。内バルブニードル１３８だけを内着座領域１４４から持ち上げるため、第２アクチュエータ装置２００だけを賦勢する。これにより、第２アーマチュア２１４をコア部材２０４に向かって引き付け、これによってバルブ部材２０２を内バルブニードル１３８の上端面１３８ｃから持ち上げて離す。これにより、容積１７２から第１アーマチュア１７４の上面１７６を通って内バルブニードル１３８のドリル孔１９０内への燃料流路を開放する。アーマチュア１７４とコア部材１６２との間の通路は、アーマチュア１７４と向き合った下側面に設けられたスロット装置１６２ｃによって提供されるということに着目されるべきである。
【００７０】
内バルブニードル１３８を持ち上げるのに必要な力を減少する、又は最少にするため、挿入体部材１４６が提供する内着座領域１４４は、適当には、小径であり、例えば０．５ｍｍよりも小さい。従って、挿入体部材１４６は、別の挿入体部材との交換が容易であるため、着座領域の大きさを変えることができるという点で有利である。
【００７１】
図６に示すように、出口１２８の内側の組を通して燃料を送出するため、第１アクチュエータ装置１５９を賦勢することにより第１アーマチュア１７４をコア部材１６２に向かって引き付ける。内バルブニードル１３８の端部分１６０がアーマチュア１７４に機械的に連結されているため、内バルブニードル１３８の先端領域１４２が内着座領域１４４から持ち上げられて離される。従って、燃料は、制御チャンバ１８４から、環状チャンネル１８９に沿って、内着座領域１４４を通って、及び出口１２８の第２の組を通って流れることができる。
【００７２】
出口１２８の第２の組を通して燃料の送出が行われる間、燃料は、二つの経路を介して制御チャンバ１８４に流入している。即ち、第１に横方向ドリル孔１９２、軸線方向ドリル孔１９０、及び半径方向通路１９４を介して制御チャンバ１８４に流入する経路、及びバルブ部材２０２のシール端２０２ａを通過して内バルブ部材１３８の上端１６０にある開放端を通して軸線方向ドリル孔１９０内に流入する経路を有する。
【００７３】
二つの流路の寸法は、制御チャンバ１８４に流入する燃料の流量が、制御チャンバ１８４から流出する燃料の流量とほぼ一致するように大きさが定められているということは理解されるべきである。従って、制御チャンバ１８４に作用する圧力降下は無視でき、そのため、制御チャンバ１８４内の燃料の圧力及びばね力により外バルブ部材１３６に作用する正味力及びスラスト面１５４に作用する力は、外バルブニードル１３６を着座状態にしておく限度内にとどまり、及びかくして上ノズル出口１２６を通した燃料の送出は生じない。
【００７４】
図７は、外バルブニードル１３６及び内バルブニードル１３８の両方が夫々の着座領域１３７、１４４から持ち上げられ、第１及び第２の出口の組１２６、１２８を通した燃料噴射が同時に行われている状態のインジェクタを示す。この作動モードでは、第１アクチュエータ装置１５９だけが賦勢されており、これに対して第２アクチュエータ装置２００は消勢されている。
【００７５】
出口１２８の内側の組を通した噴射を開始するため、第１アクチュエータ装置１５９を賦勢することにより第１アーマチュア１７４をコア部材１６２に向かって引き付ける。内バルブニードル１３８の端部分１６０がアーマチュア１７４に直接的に連結されているため、内バルブニードル１３８の先端領域１４２が内着座領域１４４から直ちに持ち上げられて離され、従って、燃料は、制御チャンバ１８４から環状チャンネル１８９に沿って出口の第２の組１２８を通って流れることができる。
【００７６】
第２ソレノイド装置２００が賦勢されていないため、バルブ部材２０２のシール端２０２ａは、内バルブニードル１３８がその着座領域１４４から持ち上げられるとき、内バルブニードル１３８の端部分１６０と係合したままである。従って、容積１７２内の加圧燃料は、制流ドリル孔１９２だけを通って制御チャンバ１８４に流入する。その結果、制御チャンバ１８４内の燃料の圧力が急速に低下し、これによって外バルブニードル１３６に作用する対応する閉鎖力を減少する。外バルブニードル１３６のスラスト面１５４に作用するインジェクタチャンバ１１２内の燃料の圧力が、ばね１８２及び制御チャンバ１８４内の燃料圧力による逆向きの力よりも大きくなり、この時点で外バルブニードル１３６もまた、その着座領域１３７から持ち上げられて離され、燃料を出口の第１の組を通して送出できる。この位置では、内バルブニードル１３８及び外バルブニードル１３６は図７に示す位置にある。外バルブニードル１３６の上端がプラグ部材１５６と接触したとき、外バルブニードル１３６の最大リフト位置に達するということに着目されたい。
【００７７】
この噴射モードでは、外バルブニードル１３６の開放に必要な制御チャンバ１８４から流出する燃料の「サーボ」流は、従来技術の場合のように低圧燃料ドレンに差し向けられるのでなく、エンジンのシリンダに直接的に噴射される。その結果、噴射の開始が、直接作用式圧電インジェクタと同様の方法で非常に迅速に生じる。更に、燃料の「サーボ」流は無駄にならず、これにより、本発明のインジェクタはエネルギ効率が向上する。
【００７８】
図７を参照して説明した噴射事象では、燃料の送出は、まず、ノズル出口１２８の第２の組を通して行われ、次いでノズル出口１２６の第１の組を通して行われるということは理解されよう。その結果、送出量は比較的低い初期送出量から場合によっては「ブーツ状」プロファイルと呼ばれる比較的大きい送出量に上昇する。こうしたプロファイルは、燃焼及びエミッションについて有利な結果をもたらすことが観察された。
【００７９】
制御チャンバ１８４内の圧力の低下速度は、内制御ニードル１３８のドリル孔１９０、１９２、及び１９４の大きさを適切に定めることによって制御される。従って、例えば、これらのドリル孔は、制御チャンバの圧力を外バルブニードルを持ち上げるのに十分に低下するのに要する時間が、パイロット噴射事象又はポスト噴射事象、又は場合によってはエンジンアイドル主噴射事象を行うのに必要な時間よりも長いように大きさが定められてもよい。その結果、内バルブニードル１３８の移動がアーマチュアにより直接的に制御されることにより、特に小噴射事象の噴射量を正確に制御でき、更に、噴射事象間の間隔を小さくできる。
【００８０】
更に、本発明により外バルブニードル１３６の作動を選択的に不能化でき、そのため、ノズル出口１２６の第１の組を通した不時の噴射をなくすことができる。
【００８１】
図８は、第１アクチュエータ装置１５９を賦勢し、第２アクチュエータ装置２００を消勢することによって内バルブニードル１３８及び外バルブニードル１３６の両方が夫々の着座領域１４４、１３７と係合した状態から解放された、図７の示す状態のインジェクタ１００に適用してもよい、噴射を急速に終了するための有利な技術を示す。これは、過剰の排気エミッションをなくすのに望ましい。
【００８２】
最初の工程として、第２アクチュエータ装置２００を賦勢することにより、第２アーマチュア２１４を軸線方向に移動し、かくしてバルブ部材２０２のシール端２０２ａを内バルブニードル１３８の端部分１６０と係合した状態から解放する。その結果、燃料を、容積１７２からベント孔１７７及びスロット装置１６２ｃを通して、バルブ部材２０２のシール端２０２ａを通って軸線方向ドリル孔１９０及び制御チャンバ１８４に流すことができる。従って、制御チャンバ１８４は再加圧され、これにより、外バルブニードル１３６に十分な閉鎖力が再び加わり、かくして外バルブニードル１３６が閉じられる。
【００８３】
第２アクチュエータ装置２００の賦勢後所定時間で第１アクチュエータ装置１５９を消勢することにより内バルブニードル１３８を内着座領域１４４と再び係合する。これは、外バルブニードル１３６とほぼ同時に行われる。
【００８４】
内バルブニードル１３８及び外バルブニードル１３６がそれらの夫々の着座領域１４４、１３７と係合すると、第２アクチュエータ装置２００を消勢され、バルブ部材２０２が内バルブニードル１３８の端部分１６０に再着座し、従って、インジェクタを図４に示す状態に戻す。また、内バルブニードル１３８及び外バルブニードル１３６がそれらの夫々の着座領域１４４、１３７と係合する前に、即ちこれらのバルブニードルが閉鎖状態に向かって移動しているときに第２アクチュエータ装置２００を消勢することもできる。これは、アクチュエータの応答時間のためである。このように賦勢時間を短くすることにより、有利なことに、動力消費が減少する。
【００８５】
添付の特許請求の範囲に定義された本発明の範囲から逸脱することなく、上文中に説明した実施例に変更を行ってもよいということは理解されよう。例えば、本発明の燃料インジェクタ内で使用するアクチュエータの選択、アクチュエータと内バルブニードルとの間を直接的に連結するための正確な機構、及びノズル出口の構成は、ケースバイケースで決定してもよく、こうした事項は本発明に含まれる。
【００８６】
更に、内バルブニードル１３８を先端領域１４２からプラグ部材１５６の外に突出した端部分１６０まで延びる一体の部材として説明したということに着目されたい。しかしながら、このようになっていなくてもよく、その代わり、内バルブニードル１３８は、製造を行う上で有利な、例えば螺着や溶接等の方法によって適当に接合された、二つ又はそれ以上の部品で形成されていてもよい。
【符号の説明】
【００８７】
１００  燃料インジェクタ
１０２  ノズルホルダ
１０４  キャップナット１
１０６  チューブ状部分
１０８  開放端
１１０  チューブ状壁
１１２  インジェクタチャンバ
１１６  加圧燃料源
１１４  燃料入口ソケット
１１８  噴射ノズル
１２０  ノズル本体
１２１  Ｏ−リングシール部材
１２２  孔
１２４  先端
１２６  第１のノズル出口の組
１２８  第２のノズル出口の組
１３０  盲ボア
１３２  円錐形表面
１３４  ノズルバルブ装置
【図１】
0005680631.tif 000002
【図２】
0005680631.tif 000003
【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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