(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関で使用するための燃料噴射器（１０）であって、
ニードル軸（Ｌ）を有し、ノズル筐体（１８）内で前記ニードル軸（Ｌ）に沿ってニードル座（２２）に向けて及び前記ニードル座から離間するように往復移動可能である弁ニードル（１４）と、
力印加器（３２）及び力変換器（３４）を備えるニードルアクチュエータ（２０）と、
を備え、
前記力印加器（３２）が、前記ニードル軸（Ｌ）を横断する方向で径方向力を前記力変換器（３４）にかけるように構成されており、
前記力変換器（３４）が、前記径方向力を前記ニードル軸（Ｌ）とほぼ平行な長手方向力に変換するように構成されており、
前記ニードルアクチュエータ（２０）が、前記長手方向力を前記弁ニードル（１４）にかけるように構成されており、それにより、前記ニードル軸（Ｌ）に沿う前記弁ニードル（１４）の移動を生じさせ、
前記力印加器（３２）が、前記力変換器（３４）及び前記弁ニードル（１４）を取り囲む電磁コイル（５６）を有し、それにより、前記電磁コイル（５６）、前記力変換器（３４）及び前記弁ニードル（１４）が、互いに同軸であることを特徴とする燃料噴射器。
【請求項２】
前記力変換器（３４）が、前記径方向力を前記長手方向力に変換するために回動点（３８）回りに回動するように構成された少なくとも１つの回動部材（３６）を備えることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射器。
【請求項３】
少なくとも１つの前記回動部材（３６）が、前記回動点（３８）の前記力印加器側にある第１レバー部分（４２）と、前記回動点（３８）の前記弁ニードル側にある第２レバー部分（４４）と、を備え、
前記力印加器（３２）が、前記径方向力を前記第１レバー部分（４２）にかけるように構成されており、
前記回動部材（３６）が、前記回動点（３８）回りに回動するように構成され、前記第２レバー部分（４４）を前記ニードル軸とほぼ平行な成分を有する方向で移動させることを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射器。
【請求項４】
少なくとも１つの前記回動部材（３６）が、前記回動点（３８）として機能する肘体（４６）を有するレバー腕体（４０）を備えることを特徴とする請求項２または３に記載の燃料噴射器。
【請求項５】
前記力変換器（３４）が、前記回動部材（３６）を複数備えており、前記回動部材が、当該回動部材間に流路を有し、
前記回動部材（３６）それぞれが、ほぼシリンダ状の外殻体のセグメントによって少なくとも部分的に画成されていることを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の燃料噴射器。
【請求項６】
前記ノズル筐体（１８）が、肩部（４８）を画成し、
前記回動部材（３６）が、当該回動部材（３６）の回動中に前記回動点（３８）が前記肩部（４８）を当接支持するように位置していることを特徴とする請求項２から５のいずれか１項に記載の燃料噴射器。
【請求項７】
前記回動部材（３６）が、前記回動点（３８）近傍に回動領域（５４）を備え、
前記回動領域（５４）が、前記回動部材の残りの部分の材料よりも機械的に硬い材料で形成されていることを特徴とする請求項２から６のいずれか１項に記載の燃料噴射器。
【請求項８】
前記力印加器（３２）が、電磁コイル（５６）を備え、
前記力変換器（３４）のうち前記電磁コイル（５６）に隣接する部分が、磁気材料で形成されており、
前記電磁コイル（５６）が、当該電磁コイル（５６）を作動させることによって前記力変換器（３４）にかけられる前記径方向力を引き起こすように構成されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の燃料噴射器。
【請求項９】
前記力変換器（３４）が、前記長手方向力を前記弁ニードル（１４）にかける頭部分（５２）を備え、
前記頭部分（５２）が、第１制動手段（８４）を介して前記弁ニードル（１４）に連結されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の燃料噴射器。
【請求項１０】
前記頭部分（５２）が、前記第１制動手段（８４）と第２制動手段（９６）との間に挟み込まれていることを特徴とする請求項９に記載の燃料噴射器。
【請求項１１】
前記弁ニードル（１４）に復帰力をかけて前記弁ニードル（１４）を前記ニードル座（２２）に向けて偏位させるように構成された復帰手段（６７、７２）をさらに備えることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の燃料噴射器。
【請求項１２】
前記復帰手段が、押上フランジ（７２）を備えることを特徴とする請求項１１に記載の燃料噴射器。
【請求項１３】
孔部（１６）内での前記弁ニードル（１４）の移動を案内するためのニードル案内体（６８、７２）をさらに備えることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の燃料噴射器。
【請求項１４】
押上フランジ（７２）が、前記ニードル案内体として機能することを特徴とする請求項１３に記載の燃料噴射器。
【請求項１５】
前記弁ニードル（１４）が、プランジャ部分（１１８）及びニードル部分（１２０）を備え、
前記力変換器（３４）が、前記長手方向力を前記プランジャ部分（１１８）にかけるように構成されており、
前記プランジャ部分（１１８）が、液圧増幅システム（１２２）を介して前記ニードル部分（１２０）に連結されており、それにより、前記プランジャ部分（１１８）の長手方向の移動が、前記ニードル軸（Ｌ）に沿う前記ニードル部分（１２０）の移動を生じさせることを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項に記載の燃料噴射器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧燃料を内燃機関に給送するときに使用するための燃料噴射器に関する。
【背景技術】
【０００２】
間接作用型及び直接作用型双方の噴射器は、燃料噴射システムで使用するために知られている。間接作用型噴射器において、制御弁装置は、制御チャンバ内の燃料圧を制御するように動作可能であり、この燃料圧は、噴射弁ニードルの上端部に作用する。制御チャンバ内の圧力レベルは、ニードルへの力の均衡を判断し、したがって、弁ニードルの座面から離間して噴射を開始するニードルの移動の正確なタイミングを制御する。電磁アクチュエータのようなアクチュエータは、制御弁装置を制御する。アクチュエータによってかけられた力は、弁ニードルの移動に直接関連しないが、制御弁装置を制御し、この制御弁装置は、順に、液圧回路を介して弁ニードルに結果としてかける力を制御する。
【０００３】
直接作用型噴射器において、アクチュエータは、弁ニードルに直接連結されており、ニードルの移動を制御する。圧電式及び電磁式双方の直接作用型噴射器が知られている。電磁式直接作用型噴射器において、電磁方式アクチュエータは、ソレノイドに電流を流すことによってプランジャ径を有するプランジャの移動を制御する。プランジャは、弁ニードルのうち小径の第２直径である上端部に配設された燃料チャンバに作用する。装置は、液圧増幅器として作用し、この装置を用いて、プランジャの力は、プランジャ径と弁ニードルの直径との比率によって決まる増幅係数で弁ニードルに伝達される。プランジャを作動させて上方に引くにしたがって、チャンバの容積は、増加し、制御チャンバ内の燃料圧は、減少させられ、したがって、弁ニードルを着座させるように作用する傾向がある力を低減する。ソレノイドに流している電流を除くまたは減らすことによって作動力を除くと、プランジャは、バネ力を受けて下方へ移動し、制御チャンバの容積を減少させ、制御チャンバ内の燃料圧を増加させ、それにより、弁ニードルを着座させる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
望ましいことは、大きな力をかけることに耐え得る噴射器を提供することである。これは、大きな力によってニードルをより迅速に後退させることが可能となり、システムがより複雑な噴射進行に適応することを可能とし、高圧燃料を使用することを可能とし、そして、噴射システム内で使用され得る構成部材への制限を少なくする。しかしながら、従来の直接作用型燃料噴射器を用いてかけられ得る力の量は、燃料噴射器の幾何形状によって制限される。特に、ニードルにかける開放力は、抵抗力によって対抗され、これら抵抗値からは、プランジャの直径が大きくなるにしたがって大きくなる。これが意味することは、実際には、プランジャの直径が最大閾値、主として約８ｍｍを超え得ないこと、である。その結果、ニードルにかけられ得る最大力は、主として、約１１０Ｎである。
【０００５】
本発明の目的は、従来技術の欠点に対処した噴射器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この背景に対して、本発明は、内燃機関で使用するための燃料噴射器に属する。燃料噴射器は、ニードル軸を有し、ニードル軸に沿ってニードル座に向けて及びニードル座から離間するようにノズル筐体内にある孔部内で往復移動可能である弁ニードルと、力印加器及び力変換器を備えるニードルアクチュエータと、を備える。力印加器は、ニードル軸を横断する方向で径方向力を力変換器にかけるように構成されている。力変換器は、径方向力をニードル軸とほぼ平行な長手方向力に変換するように構成されている。ニードルアクチュエータは、長手方向力をニードルにかけるように構成されており、これにより、ニードル軸に沿うニードルの移動を生じさせる。
【０００７】
このようにして、本発明は、燃料噴射器を提供し、この燃料噴射器では、ニードルの移動が、印加器によって径方向力をかけることによって制御され、この径方向力は、力変換器によって長手方向力に変換される。したがって、ニードルは、「側方作動型」と称され得る。この側方作動は、力変換器をニードルの一端部ではなくニードルの外側の周囲に配設することが可能となるので、有利であり、これは、アクチュエータが長手方向で空間を占有する必要がないことを意味する。
【０００８】
力変換器は、回動点回りに回動して径方向力を長手方向力に変換するように構成された少なくとも１つの回動部材を備え得る。回動部材をこのように使用することにより、径方向力を長手方向力に変換する特に簡素な手段が提供される。さらに、ニードルにかかる力は、回動部材の寸法及び回動の位置を選択することによって、微細に調整され得、これにより、本発明にかかるアクチュエータが様々な用途で必要とされるような様々な力をかけるように構成されることが可能となる。
【０００９】
少なくとも１つの回動部材は、回動点の印加器側にある第１レバー部分と、回動点のニードル側にある第２レバー部分と、を備え得る。力印加器は、径方向力を第１レバー部分にかけるように構成され得、回動部材は、回動点回りに回動して第２レバー部分をニードル軸とほぼ平行な成分を有する方向で移動させるように構成され得る。
【００１０】
少なくとも１つの回動部材は、回動点として機能する肘体を有するレバー腕体を備え得る。肘体をこのように回動させることにより、回動部材の特に小型な構成が可能となる。
【００１１】
力変換器は、複数の回動部材を備え得る。回動部材は、回動部材間に流路を有し得る。回動部材それぞれは、ほぼシリンダ状の外殻体のセグメントを少なくとも部分的に画成し得る。この配置は、シリンダ状外殻体が力変換器を孔部内にぴったりと嵌め込むことを可能としつつ、流路が回動部材を通してかつ回動部材の周りを流れることを可能とするので、特に有利であり、複数の回動部材を使用する結果として、ニードルにかかる力を平均化させ、燃料噴射器の円滑な動作を促す。
【００１２】
筐体は、肩部を画成し得、回動部材は、回動部材の回動中に回動点が肩部を当接支持するように位置する。肩部は、筐体の孔部内における力変換器の位置を固定する特に安定した手段を提供する。
【００１３】
回動部材は、回動点近傍に回動領域を備え得、回動領域は、回動部材の残りの部分の材料よりも機械的に硬い材料で形成され得る。回動領域を回動部材の残りの部分よりも固い材料で形成することは、回動領域が特に耐摩耗性を有することを意味し、これにより、燃料噴射器の寿命を改善する。
【００１４】
力印加器は、電磁コイルを有し得る。この場合において、力変換器のうちコイルに隣接する部分は、磁気材料で形成され得、電磁コイルは、電磁コイルを作動させることによって力変化にかけられる径方向力を引き起こすように構成され得る。電磁コイルと上述した側方作動との組合せは、システムを軸方向ではなく径方向に磁化した場合にシステムの消磁がより速く起こるので、従来の軸方向作動と比較して、特に有利であり、これにより、燃焼室内への燃料の給送にわたってより大きな制御が可能となる。
【００１５】
径方向力をかけるための他の作動手段を同様に想定する。
【００１６】
力変換器は、長手方向力をニードルにかける頭部分を備え得る。頭部分は、ラッシュアジャスタ（ＨＬＡ）のような第１制動手段を介してニードルに連結され得る。制動手段は、制動手段を提供し、同様に、頭部分を位置させるように機能し得る。頭部分は、第１及び第２ＨＬＡのような第１及び第２制動手段間に挟まれ得る。
【００１７】
燃料噴射器は、復帰力をかけてニードルをニードル座に向けて偏位させるように構成された復帰手段を備え得る。復帰手段は、ニードルバネ及び／または押上フランジを備え得る。
【００１８】
燃料噴射器は、孔部内でのニードルの移動を案内するためのニードル案内体を備え得る。押上フランジを有する実施形態において、押上フランジは、ニードル案内体として機能し得る。
【００１９】
上述したアクチュエータは、液圧増幅器と併せて使用され得る。この場合、ニードルは、プランジャ部分及びニードル部分を備える。力変換器は、長手方向力をプランジャ部分にかけるように構成されており、プランジャ部分は、液圧増幅システムを介してニードル部分に連結されており、それにより、プランジャ部分の長手方向の移動は、ニードル軸に沿うニードル部分の移動を生じさせる。
【００２０】
本願の範囲内で明示的に意図していることは、上記段落で、特許請求の範囲で並びに／または以下の説明及び図面で説明した様々な態様、形態、例、及び代替例、特にこれらの個別の特徴を独立してまたは任意の組み合わせで取り得ること、である。すなわち、すべての形態及び／または任意の形態の特徴は、このような特徴が相反しない限り、任意の方法及び／または組合せで組み合され得る。
【００２１】
本発明をより迅速に理解し得るために、本発明の例を添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態にかかる閉鎖位置にある燃料噴射器を示す概略断面図であって、燃料噴射器がアクチュエータによって作動される弁ニードルを有する、概略断面図である。
【図２】図１の閉鎖位置にある燃料噴射器を示す線Ａ−Ａに沿って取った部分断面図であって、噴射器が閉鎖位置にあるときの噴射器の構成部品の相対位置を示す、部分断面図である。
【図３】図１の燃料噴射器の一部を示す拡大部分断面図である。
【図４】「開放」位置にある図１の燃料噴射器を示す概略断面図であって、この開放位置において燃料が複数の出口から燃焼室へ流動することが可能とされている、概略断面図である。
【図５】図４の開放位置にある燃料噴射器を示す線Ｂ−Ｂに沿って取った部分断面図であって、噴射器が開放位置にあるときに噴射器の構成部品の相対位置を示す、部分断面図である。
【図６】本発明の閉鎖位置にある別の実施形態にかかる燃料噴射器を示す概略断面図である。
【図７】本発明の閉鎖位置にある第２の別の実施形態にかかる燃料噴射器を示す概略断面図である。
【図８】本発明の閉鎖位置にある第３の別の実施形態にかかる燃料噴射器を示す概略断面図である。
【図９】本発明の閉鎖位置にある第４の別の実施形態にかかる燃料噴射器を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下の説明のために、わかることは、例えば上側、下側、上方、下方、上、下などへの言及が、限定することを意図しておらず、図示したような噴射器の向きのみに限定して関連していること、である。
【００２４】
本発明は、図１に全体として示すタイプの燃料噴射器１０に関する。噴射器１０は、噴射器１０は、内燃機関、特にディーゼルエンジンの燃料噴射システムで使用するのに適した直接作用型燃料噴射器であり、この内燃機関において、燃料は、主として、２０００ｂａｒを超え、一般に３０００ｂａｒと同じくらいの高さである高圧力レベルで機関内に噴射される。
【００２５】
噴射器１０は、噴射器の下端部において噴射ノズル１２を有し、この下端部は、弁ニードル１４を有する。弁ニードル１４は、長手方向ニードル軸Ｌを画成し、ニードル１４は、アクチュエータ２０の作用を受けて、噴射ノズル筐体１８に設けられたメクラ孔部１６内で摺動可能であり、このアクチュエータは、同様に、噴射器１０の一部を形成する。高圧を受けている燃料は、高圧供給流路（図示略）を通って孔部１６内に画成された内側噴射器容積２２に給送される。弁ニードル１４は、孔部１６のメクラ端部２４によって画成された弁ニードル座２２と係合可能であり、噴射器１０から機関（図示略）の燃焼室への燃料の流動を制御する。
【００２６】
噴射ノズル筐体１８は、上側噴射ノズル筐体２６と、下側噴射ノズル筐体２８と、を有する。下側噴射ノズル筐体２８、上側噴射ノズル筐体２６及びアクチュエータ２０は、キャップナット３０内に収容されており、これら部品を互いに対して所定位置でしっかりと保持する。
【００２７】
アクチュエータ２０をより詳細に考慮すると、アクチュエータ２０は、力印加器３２と、力変換器３４と、を備える。力印加器３２は、ニードル軸Ｌを横断する方向で径方向力を力変換器４３にかけるように構成されており、力変換器３４は、径方向力をニードル軸Ｌにほぼ平行な長手方向力に変換するように構成されている。力変換器３４は、長手方向力をニードル１４にかけるように構成されており、これにより、ニードル１４は、弁座２２から離間するようにニードル軸Ｌに沿って移動させられる。
【００２８】
図３で最もよくわかるように、力変換器３４は、複数の回動部材３６を有しており、これら回動部材は、回動点３８回りに回動して径方向力を長手方向力に変換するように構成されている。回動部材３６それぞれは、レバー腕体４０によって画成されており、このレバー腕体は、肘体４６で結合された第１及び第２レバー部分４２及び４４を有する。使用時において、肘体４６は、回動点３８として機能する。第１レバー部分４２は、回動点３８のうち印加器側にほぼ配設されており、第２レバー部分４４は、回動点３８のうちニードル側にほぼ配設されている。回動点３８は、筐体１８によって画成された肩部４８に当接して配置されている。
【００２９】
図２で最もよくわかるように、回動部材３６は、ニードル１４を取り囲んでおり、それにより、複数の回動部材３６は、共に、弁ニードル１４と同軸であるほぼシリンダ状の外殻体を画成する。このようにして、回動部材３６それぞれは、ほぼシリンダ状の外殻体のセグメントによって少なくとも部分的に画成されている。回動部材３６は、これら回動部材間に流路を有しており、オイルが力変換器３４のセグメント間をそしてセグメントの周りを通過することを可能とする。
【００３０】
再び図３を参照すると、第１及び第２レバー部分４２及び４４は、互いにほぼ平行である。第１レバー部分４２のうちニードル座２２から離間した一端部において、第１レバー部分４２には、移動停止部５０が形成されており、この移動停止部は、使用時において、ニードル１４に当接して回動部材３６の回動移動を制限する。第２レバー部分４４のうち弁ニードル１４に最も近接する一端部において、第２レバー部分４４には、頭部分５２が設けられており、この頭部分は、使用時において、ニードル１４に長手方向力をかける。
【００３１】
力変換器３４の第１レバー部分４２のうちの少なくとも一部は、磁気材料で形成されている。特に、力変換器３４のうち力印加器３２に隣接する部分は、ＦｅＳｉまたはＦｅＣｏのような磁気材料で形成されている。力変換器３４には、同様に、非磁気材料が被覆され得る。
【００３２】
回動部材３６は、肘体４６または回動点３８の近傍に配置された回動領域５４を備える。この回動領域５４において、回動部材３６は、回動部材３６の残りの部分の材料よりも機械的に硬い材料を備える。例えば、回動領域５４は、炭素もしくはステンレス鋼、または適切な高機械硬度を有する別の材料で形成され得る。
【００３３】
力変換器３４の回動部材３６は、例えば金属粉末射出成形によってまたは焼結処理によってなど適切な方法によって形成され得る。製造処理中に異なる材料を回動部材に一体化し得、様々な性質を有する複数の領域（例えば、力印加器の近傍にある磁気領域、または、回動領域において高機械硬度を有する材料など）を形成する。さらにまたはあるいは、回動部材の様々な領域は、特定の領域を熱処理することなどによって、成形または焼結後に異なって処理され得る。
【００３４】
力印加器３２は、電磁コイル５６を有する。電磁コイル５６は、力変換器３４及びニードル１４を取り囲み、それにより、コイル５６、力変換器３４及びニードル１４は、互いに同軸である。使用中において、電流は、コイル５６を流れ得、筐体内に磁界を誘導し、この磁界は、力変換器３４の磁気材料を引き寄せる。
【００３５】
力印加器３２は、上側噴射ノズル筐体２６及び下側噴射ノズル筐体２８間に画成された凹所５８内に収容されている。非磁性環状スペーサ６０は、コイル５６と内側噴射器容積２４との間でコイル５６内に設けられている。動作中に、スペーサ６０は、コイル５６と高圧オイルとを分離し、コイル５６を乾燥したままとすることを確実にする。
【００３６】
ここで弁ニードル１４に転じて図１に戻って参照すると、弁ニードル１４は、弁座２２に最も近い下側先端領域６２と、弁座２２から離間している端部にある頂部領域６４と、頂部領域６４と先端領域６２との間にある中間領域６６と、を有する。先端領域６２は、比較的小径であり、弁を閉鎖すると弁ニードル座２２に対して着座する。弁ニードルの頂部領域６４は、ニードルバネ６７によって筐体の内面に取り付けられている。
【００３７】
中間領域６６は、下側先端領域６２と比較して大径である。図１に示すように中間領域６６の底部から移動すると、中間領域６６は、リングの形態にあるニードル案内体６８によって囲まれ、このニードル案内体は、筐体１８に取り付けられている。ニードル案内体６８には、貫通路７０が形成されており、この貫通路は、オイルがリングを貫流することを可能とする。このようにして、ニードル案内体６８は、孔部１６内のオイルの流動を乱さずにニードル１４を案内するように機能する。
【００３８】
上方へ続くと、ニードル１４には、押上フランジ７２が設けられている。押上フランジ７２は、弁ニードル１４に固定された環状襟体７４と、襟体７４の下縁にあるフランジセクション７６と、を備え、このフランジセクションは、襟体７４から径方向に離間するように噴射ノズル筐体１８に向けて延在する。フランジセクション７６は、噴射ノズル筐体１８との最小間隙を画成するように構成されており、フランジセクションには、噴射器１０を通って流動する高圧燃料のための流路を画成する少なくとも１つの貫通路７８が形成されている。貫通路７８は、フランジ７６を通って流動する燃料に対していくらかの抵抗があるように構成されている。
【００３９】
フランジ７６は、圧力座８０を形成し、高圧オイルは、以下で詳述するように、この圧力座に作用してフランジ７６、したがってフランジ７６に取り付けられているニードル１４をニードル座２２に向けて付勢する。フランジ７６は、同様に、弁ニードル１４に対して案内機能を提供し、弁ニードルを弁ニードル座２２と揃えたままとする。
【００４０】
ニードル１４をさらに上方へ続けると、ニードル１４には、上側襟体８２が設けられており、この上側襟体は、力変換器３４の回動部材３６間にある。
【００４１】
図３で最もよく示すように、第１ラッシュアジャスタ（ＨＬＡ）８６の形態にある第１制動手段８４は、押込み嵌めを介して上側襟体８２に備え付けられている。ＨＬＡ８６は、襟体９０と襟体８２からニードル１４に向けて延在する内側フランジ９２とからなる環状ＨＬＡピストン８８と、ＨＬＡピストン８８の内側フランジ９２と上側襟体８２との間に位置するＨＬＡバネ９４と、を有する。使用時において、ＨＬＡピストン８８の内側フランジ９２と上側襟体８２との間の間隙には、オイルが充填される。弁ニードル１４は、ＨＬＡ８６のピストン８８及びバネ９４の中心を通過する。内側フランジ９２の内径は、弁ニードル１４の直径よりも若干大きく、それにより、ニードル１４は、内側フランジ９２を通るように自由に摺動し得る。
【００４２】
第２ラッシュアジャスタ（ＨＬＡ）９８の形態にある第２制動手段９６は、押上フランジ７２の襟体７４に備え付けられている。第２ＨＬＡ９８は、第１ＨＬＡ８６とほぼ同じ構成であり、襟体１０２と襟体１０２からニードル１４に向けて延在する内側フランジ１０４とからなる環状ＨＬＡピストン１００と、ＨＬＡピストン１００の内側フランジ１０４と押上フランジ７２の襟体１０２との間に位置するＨＬＡバネ１０６と、を有する。使用時において、ＨＬＡピストン１００の内側フランジ１０４と襟体１０２との間の間隙には、オイルが充填される。
【００４３】
第１及び第２ＨＬＡ８６及び９８は、回動部材３６の頭部分５２が第１及び第２ＨＬＡ８６及び９８間に挟まれるように位置している。第１及び第２ＨＬＡバネ９４及び１０６は、圧縮状態にあり、それにより、回動部材を挟み込んでいる。第１ＨＬＡ８３のバネ９４によって生じたバネ力は、第２ＨＬＡ９８のバネ１０６によって生じたバネ力よりも若干大きく、それにより、ＨＬＡ８６、９８は、回動部材を肩部４８に向けて付勢するように構成されており、このため、回動領域５４と回動点３８との間の接触を維持する。このようにして、ＨＬＡ８６及び９８は、頭部分５２の運動を制動するように機能し、同様に、頭部分５２を所定位置に付勢するように機能する。しかしながら、ＨＬＡによってかけられたバネ力は、ニードルバネ６７によって提供されるバネ力よりも低い。
【００４４】
燃料噴射器１０の動作を図１から図５を参照して説明する。図１、図２及び図３は、弁ニードル１４が閉鎖位置にあるときの燃料噴射器１０を示す。ニードル１４が閉鎖位置にあると、力変換器３４は、閉鎖構成をとる。図３及び図４は、弁ニードル１４が開放位置にあるときの燃料噴射器１０を示す。ニードル１４が開放位置にあると、力変換器３４は、開放構成をとる。
【００４５】
噴射器１０の動作中に、弁ニードル１４が閉鎖位置と開放位置との間で移動することは、アクチュエータ２０のコイル５６に流す電流によって制御される。
【００４６】
図１、図２及び図３を参照すると、弁ニードル１４が閉鎖位置にあると、アクチュエータ２０のコイル５６を流れる電流がなく、このため、力変換器３４には、磁力がかからない。
【００４７】
孔部１６内の加圧燃料は、ニードル１４、ＨＬＡ８６、９８及び押上フランジ７２の表面に力をかける。圧力は、これら露出している表面すべてに均一に作用する。しかしながら、ニードル１４が弁座２２に対して着座していると、先端領域６２は、閉鎖構成において加圧燃料にさらされず、このため、ニードルが閉じていると、ニードル１４の先端領域６２には、力がかからない。そのため、正味の下向きの力は、ニードル１４に作用し、ニードルを弁座２２に向けて下方に付勢する。さらに、ニードルバネ６７は、ニードル１４を弁座２２に向けて下方にさらに付勢するように機能する。そのため、閉鎖構成において、ニードル１４は、ニードル面への燃料圧とニードルバネ６７によってかけられた力との影響を受けて弁座２２に対して着座する。したがって、バネ６７の圧力は、非作動期間中に噴射器１０から燃焼室内に漏洩する可能性を減らす。
【００４８】
上側襟体８２を介してニードル１４に取り付けられた第１ＨＬＡ８６は、同様に、押上フランジ７２への燃料圧の作用によって下方に付勢される。第１ＨＬＡ８６は、回動部材３６の頭部分５２に作用し、頭部分を下方に付勢し、この頭部分は、回動部材３６を閉鎖構成へ付勢する。
【００４９】
閉鎖構成において、頭部分５２は、ほぼニードル座２２に向かう下方位置に位置する。第１レバー部分４２は、ほぼ内向きにかつニードル軸Ｌに向けて傾けられている。内向きに傾斜することは、ニードル１４に当接する移動停止部５０によって制限される。第１レバー部分４２が内向きに傾くことにより、図２に最もよく示すように、回動部材３６と上側噴射ノズル筐体２６との間にある燃料充填間隙１１０を画成する。
【００５０】
ニードル１４を閉鎖位置から開放位置へ移動させるため、コイル５６に電流を流す。電流を流すと、上側噴射ノズル筐体２６及び下側噴射ノズル筐体２８双方に電磁界を誘導し、この電磁界は、回動部材３６の磁気部分を径方向でほぼコイルに向けて引き寄せる。したがって、コイル５６を用いて磁界を誘導することにより、ほぼ径方向である、すなわちニードル軸Ｌを横断する方向で回動部材３６に力をかけさせる。特に、コイル５６は、回動部材３６の第１レバー部分４２にかける力を誘導する。
【００５１】
かけた径方向磁力により、第１レバー部分４２は、筐体１８に向けて径方向外方へ移動させられる。このように第１レバー部分４２が径方向外側に移動することにより、回動部材３６は、回動点３８回りに回動させられ、それにより、回動点３８は、下側噴射ノズル筐体２８の肩部４８を当接支持する。回動運動により、少なくともニードル軸Ｌに沿う移動成分によって、第２レバー部分４４、したがって頭部分５２を長手方向で上方に移動させる。
【００５２】
頭部分５２の上向きの移動により、第１ＨＬＡ８６をニードル軸Ｌに沿う方向で上昇させ、順に、上側襟体８２に力をかける。これにより、ニードル１４は、ニードルバネ６７の力及び燃料によって圧力座８０にかかる圧力に抗して、第１ＨＬＡ８６によって上方に押され、ニードル１４をニードル軸Ｌに沿う方向でニードル座２２から離間するように変位させる。第２ＨＬＡバネ１０６をその静止位置において圧縮することにより、第２ＨＬＡ９８は、閉鎖位置から開放位置までの運動にわたって頭部分５２と接触させられる。
【００５３】
いったん弁ニードル１４が弁ニードル座２２から離間するように上昇したら、燃料は、噴射器を通って燃焼室内へ流出でき、図４及び図５に示すように、ニードル１４は、ここで、開放位置にある。
【００５４】
図４及び図５の開放位置において、回動部材３６は、開放構成で配設されている。開放構成において、第１レバー部分４２は、外方へ付勢されており、それにより、第１レバー部分４２は、孔部１６によって画成される内面に当接して位置する。頭部分５２は、上方に変位しており、開放構成に対してニードル座２２から離間した位置に位置している。オイルは、回動部材３６のセグメント間に画成された流路内を容易に流れ得る。
【００５５】
噴射を終了する必要がある場合、コイル５６に流している電流を除く。電流を除くことにより、径方向で回動部材３６の第１レバー部分４２にかけていた磁力を除く。その結果、第２レバー部分４４の上方への変位を引き起こす力がなくなり、したがって、頭部分５２の上方への変位を引き起こす力がなくなる。
【００５６】
したがって、第１ＨｌＡ８６からニードル１４にかけた力は、電流を止めることによって除かれる。アクチュエータ２０によってニードルにかかる上向きの力がない状態で、押上フランジ７２の圧力座８０に作用する燃料圧は、ニードルバネ６７からの力を結合して、弁ニードル１４の推進面に作用する上向きの力を克服し、ニードル１４は、下方へそして閉鎖位置へ移動させられる。
【００５７】
上側襟体８２を介してニードル１４に取り付けられた第１ＨＬＡ８６は、同様に、ニードル１４が下方へ移動するにしたがって下方へ移動される。第１ＨＬＡ８６は、回動部材３６の頭部分５２に作用し、頭部分５２を下方に押し、これにより、図１から図３に示すように、回動部材３６を閉鎖構成へ移動させる。
【００５８】
したがって、コイル５６に流す電流を制御することによって、単一のまたは複数の燃料噴射を正確に給送するために噴射を制御し得る。特に有利には、力変換器３４が渦電流を隔離するので、システムの消磁は、本発明のように磁界が径方向であると、磁界が軸方向であるよりも、より迅速である。したがって、本発明にかかる径方向アクチュエータは、より迅速な消磁、ひいては弁のより迅速な閉鎖を提供し、燃焼室への燃料の給送にわたるより良好な制御を可能とする。
【００５９】
力変換器３４の構成により、ニードル１４の長手方向の変位は、回動部材３６の第１レバー部分４２の径方向の変位に等しい。このため、長手方向の変位は、回動部材３６の寸法を制御することによって正確に制御され得る。
【００６０】
さらに、力変換器３４を介してニードル１４にかける力は、変換器３４の寸法を制御することによって精密に調整され得る。梃子の原理は、第１及び第２レバー部分に適用され得、第１及び第２レバー部分４２及び４４の相対寸法は、かける力を増減させるために変化され得る。例えば、第１レバー部分４２の長さを増やし得る。これにより、径方向力をかける回動点３８からの距離を増やす。さらに、第１レバー部分４２の長さを増やすことにより、磁力をかける容積を増やし、これにより、全体的な径方向磁力を増やす。特に、梃子の原理を用いることによって、回動部材３６の幾何形状を改善することにより、２００Ｎを越える力を容易に実現し得る。
【００６１】
回動部材３６の外面にある非磁気層は、回動部材３６が完全に外方へ開いているときに筐体１８と磁気的にくっついて離れないことに対して保護する。さらに、回動部材３６の回動領域と筐体２８との間の接触は、回動部材３６が磁気回路に接続されていることを意味し、この磁気回路は、かける力を増やし、より迅速な磁気切替を補助する。
【００６２】
ニードルにかける上昇力がより高いことは、燃料噴射器をより高い燃料圧で使用し得ることを意味する。
【００６３】
第１及び第２ＨＬＡ８６及び９８は、動作中に受ける熱及び高圧の下での構成部材の膨張を計上するように具備されている。ＨＬＡ８６及び９８双方は、同様に、移動中に弁ニードル１４に近接して密接に頭部分５２を保持する。第２ＨＬＡ９８の別の機能は、回動部材３６の移動を制動させることである。弁ニードル１４を着座させる速度は、回動部材３６が回動肩部４８回りに望まず振動することを引き起こし、必要でない摩耗を招き得る。複数噴射パターンを必要とする高性能システムにおいて、弁ニードル１４と回動部材３６との間の連結は、摩耗によって劣化されてはならず、第２ＨＬＡ９８は、システムを正確に制動させ、それにより、摩耗を最小化する。
【００６４】
性能が低いシステムでは、システムにかかる応力及び構成部品の移動速度を低減させる。図６は、本発明の第２実施形態にかかるこのような低性能システムで使用するのに特に適した燃料噴射器１１２を示す。図６の実施形態は、第２ＨＬＡ９８を省略している点を除いて、図１から図５の実施形態と同様である。この第２実施形態において、回動部材３６の頭部分５２は、第１ＨＬＡ８６を当接支持する。このようにして、第１ＨＬＡ８６は、頭部分５２を所定位置へ付勢するように、そして、閉鎖構成から開放構成への移行中に頭部分５２の運動を制動させるように、依然として機能する。低性能システムでは噴射器１１２が第２ＨＬＡ９８の制動効果なくより迅速に対処し得るので、第２ＨＬＡ９８を省略し得る。したがって、図６の実施形態は、製造及び維持がより容易であるより簡素な燃料噴射器である。
【００６５】
図７は、本発明の第３実施形態にかかる燃料噴射器１１４を示す。図７の実施形態は、この実施形態では押上フランジ１７４を弁ニードル１４の頂部領域６４に組み込み、それにより圧力座８０を形成し、高圧オイルがこの圧力座に作用してニードル１４を弁座に向けて付勢する点を除いて、図１から図５の実施形態と同様である。押上フランジ１７４は、同様に、弁ニードル１４のための案内機能を提供し、弁ニードルを弁ニードル座２２と位置合わせしたままとする。このようにして、オイルによって作用された圧力座８０の面積を増やし、提供する下向きに作用する力をより大きくし、ニードル１４をニードル座２２に向けて付勢する、または、動作中に偏位させる。力がより大きくなることにより、より複雑な噴射パターンができるようになり、その結果、より高性能な噴射器をもたらす。
【００６６】
単一のニードルを有する直接作用型燃料噴射器に関して本発明を説明したが、理解されることは、図１から図７に関して詳述した実施形態にかかるアクチュエータに関連して、多数の様々なシステムを組み合わせ得る。これに従って、図８は、本発明の第４実施形態にかかる燃料噴射器１１６を示しており、この燃料噴射器は、機械的な及び液圧的な増幅方法の組み合わせを利用して本発明を活用する。この実施形態において、ニードル１４は、プランジャ部分１１８及びニードル部分１２０を備え、力変換器３４は、ニードル軸Ｌに沿ってプランジャ部分１１８に対して長手方向力をかけるように構成されている。プランジャ部分１１８は、液圧増幅システム１２２を介してニードル部分１２０に連結されており、そのため、プランジャ部分１１８の長手方向の移動は、ニードル軸Ｌに沿うニードル部分１２０の移動を生じさせる。
【００６７】
従来の間接作用型噴射器では、機械的な及び液圧的な増幅システムの組み合わせが知られている。しかしながら、提供する上向きの力が小さい軸方向アクチュエータへのこれらシステムの信頼性は、高い増幅率を必要とすることを生じさせる。特に、このような従来のシステムは、３から４の間の増幅率を必要とする。本発明に従って径方向作動を用いることにより、プランジャに対して高い初期力を実現し得、それにより、主として１．０５から２の間のより小さい増幅率で同じ出力を実現し得る。小さい増幅係数は、構成部材のより大きな設計自由度を可能とし、また、液圧波に対してより敏感でないより小さな構成部材の設計を可能とするので、特に有利である。
【００６８】
図９は、本発明の第５実施形態にかかる燃料噴射器１２４を示す。図９の実施形態は、本実施形態では力印加器３２が環状の磁気スリーブ１２６を備えており、この磁気スリーブが燃料噴射器１２４の性能をさらに強化する点を除いて、図１から図５の実施形態と同様である。スリーブ１２６は、上側噴射ノズル筐体２６に一体化されており、それにより、スリーブは、回動部材３６の磁気領域の少なくとも一部を囲む。少なくとも一部のスリーブ１２６は、ＦｅＳｉまたはＦｅＣｏのような磁気材料から製造され、それにより、スリーブ１２６は、噴射中に回動部材３６にかける径方向磁力を増やす。
【００６９】
説明して例示した実施形態において力変換器が４つの回動腕体を備えているが、任意の適切な数の回動腕体を使用し得る。説明した実施形態において、移動停止部は、回動腕体それぞれに設けられて回動部材の回動を制限する。しかしながら、例えばニードルを囲んでいる襟体のように、回動停止部がニードルに設けられており、回動部材がこの襟体に対して当接して回動部材の回動を制限する実施形態は、想定される。
【００７０】
噴射システムの適切な構成部材は、必要に応じて互いに組み合わされ得る。例えば、襟体部材または押上フランジは、弁ニードルと一体化され得る。第２ＨＬＡは、必要に応じて、押上フランジと一体化され得る。
【００７１】
添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、他の変形例及び改変は、当業者に明らかである。
【符号の説明】
【００７２】
１０  燃料噴射器、１４  弁ニードル、１６  孔部、１８  ノズル筐体、２０  ニードルアクチュエータ、２２  ニードル座、３２  力印加器、３４  力変換器、３６  回動部材、３８  回動点、４２  第１レバー部分、４４  第２レバー部分、４６  肘体、４８  肩部、５６  電磁コイル、６４  回動領域、６７  復帰手段，ニードルバネ、６８  ニードル案内体、７２  復帰手段，ニードル案内体，押上フランジ、８４  第１制動手段、９６  第２制動手段、１１８  プランジャ部分、１２０  ニードル部分、１２２  液圧増幅システム、Ｌ  ニードル軸
【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】
0006763634.tif 000009
【図９】
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