(57)【要約】  内燃機関のための燃料システムで使用するための燃料インジェクタは、高圧燃料のための供給手段と；インジェクタからの燃料の供給を制御する弁ニードルと弁ニードルと関連する面とを有する噴射ノズルと；供給手段から制御チャンバへの流れを提供する第１注入流路と；制御チャンバ内の燃料圧力を制御するための制御弁とを備える。制御弁は、第１・第２の弁チャンバを部分的に形成する弁ハウジングと、弁ハウジングの案内穴内を摺動可能な制御弁部材と、を備える。燃料インジェクタは、さらに、ドレイン制限部を有するとともに制御弁部材が第２形態にある場合に制御チャンバから第２弁チャンバまでの流れを許容するドレイン流路と、制御弁部材が第１形態にある場合に第１弁チャンバから制御チャンバへの流れを許容するとともにドレイン制限部をバイパスする第２注入流路と、を備える。ドレイン流路および第２注入流路は、弁ハウジング内に形成される。【選択図】  図２
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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システムにおいて使用するための燃料インジェクタであって、
高圧燃料のための供給手段（２４，２４ａ）と、
弁ニードル着座部（２８）と係合して前記インジェクタからの燃料の供給を制御する弁ニードル（２６）と、制御チャンバ（４２）内の燃料圧力に曝される、前記弁ニードル（２６）と関連する面と、を有する噴射ノズル（２５）と、
前記供給手段（２４）から前記制御チャンバ（４２）への流れを提供する第１の注入流路（４４）と、
前記制御チャンバ（４２）内の燃料圧力を制御するための制御弁（４８）であって、第１の弁チャンバ（１０４）および第２の弁チャンバ（１０６）を部分的に形成する弁ハウジング（８０）と、制御弁部材（６０）と、を有する制御弁（４８）と
を備え、
前記制御弁部材（６０）は、
前記弁ハウジング（８０）の案内穴（８６）内を摺動可能であり、
（ｉ）前記第１の弁チャンバ（１０４）が前記供給手段（２４）と連通するとともに、前記第２の弁チャンバ（１０６）と低圧ドレイン（２１）との間の流れが阻止される第１の形態と、（ｉｉ）前記第１の弁チャンバ（１０４）と前記供給手段（２４）との間の流れが阻止されるとともに、前記第２の弁チャンバ（１０６）が前記低圧ドレイン（２１）と連通する第２の形態と、の間で動作可能であり、
前記燃料インジェクタは、さらに、
ドレイン制限部（５０ａ）を有するドレイン流路（５０）であって、前記制御弁部材（６０）が前記第２の形態にある場合に前記制御チャンバ（４２）から前記第２の弁チャンバ（１０６）までの流れを許容するドレイン流路（５０）と、
前記制御弁部材（６０）が前記第１の形態にある場合に前記第１の弁チャンバ（１０４）から前記制御チャンバ（４２）への流れを許容する第２の注入流路（４７）であって、前記ドレイン制限部（５０ａ）をバイパスする第２の注入流路（４７）と
を備え、
前記ドレイン流路（５０）および前記第２の注入流路（４７）は、前記弁ハウジング（８０）内に形成される
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、
前記ドレイン制限部（５０ａ）は、オリフィスを備える
燃料インジェクタ。
【請求項３】
請求項２に記載の燃料インジェクタであって、
前記オリフィス（５０ａ）は、前記弁ハウジング（８０）のドリル穴によって形成される
燃料インジェクタ。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の燃料インジェクタであって、
前記ドレイン流路（５０）は、前記第１の弁チャンバ（１０４）をバイパスする
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、
前記制御チャンバ（４２）に開口するとともに、前記第１の弁チャンバ（１０４）および前記第２の弁チャンバ（１０６）を前記制御チャンバ（４２）に接続する供給流路（５２）を備える
燃料インジェクタ。
【請求項６】
請求項５に記載の燃料インジェクタであって、
前記供給流路（５２）は、
前記第１の弁チャンバ（１０４）に通じて前記第２の注入流路（４７）を形成する第１の枝通路と、前記第２の弁チャンバ（１０６）に通じて前記ドレイン流路（５０）を形成する第２の枝通路と、に接続され、
前記制御チャンバ（４２）に開口する共通の通路を備える
燃料インジェクタ。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の燃料インジェクタであって、
さらに、前記弁ハウジング（８０）と当接する合わせ面（３５）を有するハウジング本体（３４）を備え、
前記制御弁部材（６０）の端部領域（９０）は、前記制御弁部材（６０）がその第１の形態にある場合に、前記ハウジング本体（３４）の前記合わせ面（３５）と係合して、前記第２の弁チャンバ（１０６）と前記低圧ドレイン（２１）との間の流れを阻止する
燃料インジェクタ。
【請求項８】
請求項７に記載の燃料インジェクタであって、
前記弁ニードル（２６）は、前記ハウジング本体（３４）内を摺動可能である
燃料インジェクタ。
【請求項９】
請求項８に記載の燃料インジェクタであって、
前記弁ニードル着座部（２８）は、前記ハウジング本体（３４）によって形成される
燃料インジェクタ。
【請求項１０】
請求項７ないし請求項９のいずれか一項に記載の燃料インジェクタであって、
前記低圧ドレインは、前記ハウジング本体（３４）に設けられたドレイン通路（２１）を備える
燃料インジェクタ。
【請求項１１】
請求項１０に記載の燃料インジェクタであって、
前記ドレイン通路（２１）は、前記ハウジング本体（３４）の前記合わせ面（３５）のところで前記第２の弁チャンバ（１０６）に開口する
燃料インジェクタ。
【請求項１２】
請求項７ないし請求項１１のいずれか一項に記載の燃料インジェクタであって、
前記ドレイン流路（５０）は、前記ハウジング本体（３４）の前記合わせ面（３５）に燃料の流れを向けるように構成された
燃料インジェクタ。
【請求項１３】
請求項１２に記載の燃料インジェクタであって、
前記ドレイン流路（５０）は、前記ハウジング本体（３４）の前記合わせ面（３５）に向けて傾斜している
燃料インジェクタ。
【請求項１４】
請求項７ないし請求項１３のいずれか一項に記載の燃料インジェクタであって、
前記ハウジング本体（３４）は、前記弁ハウジング（８０）の所定の領域に圧縮力を作用させ、
前記ドレイン流路（５０）および前記第２の注入流路（４７）は、前記弁ハウジング（８０）の、前記圧縮力が作用される前記所定の領域内に形成される
燃料インジェクタ。
【請求項１５】
請求項１ないし請求項１４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１の注入流路（４４）は、前記第１の注入流路（４４）を通って前記制御チャンバ（４２）に入る燃料の流れを制限するためのオリフィス（４４ａ）を備える
燃料インジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃焼空間に燃料を供給するのに使用するための燃料インジェクタに関し、特に、少量の燃料を精度良く供給するのに適した燃料インジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンの燃焼を最適化するために、燃料インジェクタによって供給される燃料の量を、様々な範囲に亘って正確に制御する必要がある。広範囲の燃料圧力に亘って少量の燃料を噴射できることが望ましい。特に、過酷な条件の用途では、燃料インジェクタは、非常に高い燃料圧力で少量の燃料を供給できなければならない。さらに、ますます厳しくなる排出目標を達成するために、各噴射のタイミングおよび各噴射に関して供給される燃料の量は、非常に正確に制御され得ることが望ましい。
【０００３】
通常、燃料インジェクタは、弁ニードルを有する噴射ノズルを備えている。噴射ノズルは、エンジンへの燃料噴射を制御するように弁ニードル着座部に向けて、または、そこから離れる方向に移動可能である。弁ニードルは、ノズル制御弁によって制御され得る。ノズル制御弁は、弁ニードルのために、制御チャンバ内の燃料圧力を制御する。
【０００４】
１つの公知のタイプのインジェクタでは、ノズル制御弁は、第１の位置と第２の位置との間を移動可能な制御弁部材を備えている。第１の位置では、高圧下での燃料が制御チャンバに流入できる。第２の位置では、制御チャンバは、低圧燃料リザーバ、例えば、低圧燃料ドレインと連通する。弁ニードルに関連する表面は、制御チャンバ内の燃料圧力が弁ニードルに力を加えて弁ニードルをその着座部に対して押圧するように、制御チャンバ内で燃料圧力に曝される。
【０００５】
噴射を開始するために、ノズル制御弁は、制御弁部材がその第２の位置に移動されるように動作され、それによって、制御チャンバ内の燃料圧力が低減される。したがって、弁ニードルをその着座部に押圧する力は低減され、供給チャンバ内の燃料圧力は、弁ニードルをその着座部から持ち上げるように機能して、燃料がインジェクタ出口を通って流れることを可能にする。噴射を終了するために、弁構成は、制御弁部材がその第１の位置に移動されるように動作され、それによって、高圧下の燃料が制御チャンバに流入することが可能になる。したがって、制御チャンバ内の燃料圧力に起因して弁ニードルに作用する力は、増大され、弁ニードルはその着座部に対して押圧され、噴射を終了させる。
【０００６】
少量で精度良く制御可能な噴射量は、高速の閉鎖速度を維持しつつ弁ニードルの開口速度を低減することによって達成され得る。換言すれば、不均整の制御構成が望ましい。このような構成では、制御チャンバ内の圧力は、制御弁部材がその第２の位置に移動される場合には、比較的ゆっくりと低減し、制御されたニードルリフトを達成するが、制御弁部材がその第１の位置に移動される場合には、比較的高速に増大し、噴射を急速に終了させる。
【０００７】
不均整な開口・閉鎖特性を達成する１つの方法は、高圧燃料を制御チャンバに供給するための追加的な直接的な流路を設けることである。この追加的な流路は、制御弁の制御下にはなく、ニードルの閉鎖中に制御チャンバ内の圧力をより高速に増大させるように機能する。このような構成は、欧州特許第１５４１８６０号および欧州特許第１９８８２７６号に記載されている。
【０００８】
不均整な開口・閉鎖特性を達成する他の方法は、ノズル制御弁を修正して、制御チャンバと低圧ドレインとの間の燃料の流れについて制限流路を形成することである。
【０００９】
欧州特許第１６０４１０４号および欧州特許第１８３５１７１号には、不均整な制御を達成する制限流路構成が記載されている。各々の場合において、制限流路は、制御弁部材の外面と、制御弁部材が受け入れられる穴の内面と、の間の環状の隙間の形態で提供されている。制限流路は、制御チャンバから低圧ドレインに至る燃料の流速を制限し、したがって、弁ニードルの開口動作を弱めるが、制御チャンバに高圧燃料を補給する妨げにはならず、ニードルの高速閉鎖を可能にする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】欧州特許第１５４１８６０号
【特許文献２】欧州特許第１９８８２７６号
【特許文献３】欧州特許第１６０４１０４号
【特許文献４】欧州特許第１８３５１７１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
増大される排出制御のために、燃料噴射戦略は、ますます、短期間および低体積のマルチプル少量前噴射および／または後噴射を含み、燃料インジェクタの能力をさらに高めて、そのような短期間の噴射を精度良く行うことが望ましい。部品間の隙間の形態のドレイン制限を利用する既存の制御弁構成の１つの問題は、製造公差に起因して、製造中に制限流路断面積を正確かつ均一な寸法とすることが比較的難しいことである。さらに、使用時において、制限流路の断面積は、温度とともに変化しがちであり、その結果、一貫性のない動作が生じる。
【００１２】
また、燃料噴射圧力の増大に向けたトレンド、例えば、燃料の噴霧化および進入の増大に向けたトレンドがある。かかる理由から、燃料は、非常に高い圧力（３０００bar以上のオーダー）でインジェクタに供給され得る。したがって、制御チャンバおよび関連する通路内の燃料圧力は、弁ニードルが閉鎖される場合にこの高圧に近づくか、あるいは、到達する。弁ニードルが開口した場合、制御チャンバおよび関連する通路内の燃料圧力は、著しく低下する。したがって、インジェクタ、特に、制御チャンバに関連する通路は、周期的な高圧負荷に耐えることができることが望ましい。さらに、キャビテーションに起因して構成部品がダメージを受けるリスクや、制御チャンバ内の高圧燃料がドレインに排出される際に生じ得る他の流体流れの影響を低減することも望ましい。
【００１３】
また、燃料インジェクタの部品点数および製造の複雑性を低減し、コストを低減するとともに信頼性を向上することが望ましい。
【００１４】
このような背景に対して、部品点数および製造の複雑性を最小限に抑えるとともに噴射不良のリスクを低減しつつ、弁ニードルの移動をより正確に制御することができる制御弁構成を有する燃料インジェクタを提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
第１の態様から、本発明は、内燃機関のための燃料システムにおいて使用するための燃料インジェクタに属する。この燃料インジェクタは、高圧燃料のための供給手段と、弁ニードル着座部と係合してインジェクタからの燃料の供給を制御する弁ニードルを有する噴射ノズルと、制御チャンバ内の燃料圧力に曝される、弁ニードルに関連する表面と、供給手段から制御チャンバに流入する流れを提供する第１の注入流路と、制御チャンバ内の燃料圧力を制御するための制御弁と、を備えている。
【００１６】
制御弁は、第１の弁チャンバおよび第２の弁チャンバを部分的に形成する弁ハウジングと、弁ハウジングの案内穴内で摺動可能であるとともに、第１の形態と第２の形態との間で動作可能な制御弁部材と、を備えている。第１の形態では、第１の弁チャンバが供給手段と連通するとともに、第２の弁チャンバと低圧ドレインとの間の流れが阻止される。第２の形態では、第１の弁チャンバと供給手段との間の流れが阻止されるとともに、第２の弁チャンバが低圧ドレインと連通する。
【００１７】
燃料インジェクタは、さらに、ドレイン流路を備えている。ドレイン流路は、ドレイン制限部を備えているとともに、制御弁部材が第２の形態にある場合に制御チャンバから第２の弁チャンバまでの流れを可能にする。燃料インジェクタは、さらに、制御弁部材が第１の形態にある場合に第１の弁チャンバから制御チャンバに流入する流れを可能にする第２の注入流路を備えている。第２の注入流路は、ドレイン制限部をバイパスし、ドレイン流路および第２の注入流路は、弁ハウジング内に形成される。
【００１８】
ドレイン流路および第２の注入流路は、制御弁部材が摺動可能な弁ハウジング内に形成されるので、燃料インジェクタの部品点数および製造の複雑性を最小限に抑えることができる。
【００１９】
好ましい実施形態では、インジェクタは、さらに、弁ハウジングと当接する合わせ面を有するハウジング本体を備えており、制御弁部材の端部領域は、ハウジング本体の合わせ面と係合可能であり、制御弁部材がその第１の形態にある場合に第２の弁チャンバと低圧ドレインとの間との間の流れを阻止する。そのような構成において、ハウジング本体は、弁ハウジングの所定の領域に圧縮力を作用させてもよい。その結果、ドレイン流路および第２の注入流路は、圧縮力が作用される弁ハウジングの当該所定の領域内に形成され得る。このようにして、ドレイン流路および第２の注入流路の周りの破裂またはクラックに起因してインジェクタが故障するリスクが最小限に抑えられ、インジェクタは、高圧噴射圧力で動作できる。
【００２０】
ドレイン制限部は、好ましくは、オリフィスを備えている。ドレイン制限部をオリフィスとして設けることによって、オリフィスの流れ範囲、ひいては、制御弁部材がその第２の形態にある場合にドレイン流路を通る流れが制限される範囲が、製造中に非常に精度よく制御され得る。それによって、インジェクタの精度および部品間の性能の一貫性が改善される。さらに、オリフィスでの圧力低下は、温度に比較的敏感であり、したがって、オリフィスの形態のドレイン制限部を設けることによって、使用時における温度変化に伴うインジェクタの性能の変化を最小限に抑えることができる。
【００２１】
「オリフィス」との用語は、通路、ドリル穴（drilling）、穴、または、精度良く形成された直径、ひいては、流体が流れるための精度良く形成された断面積を有する類似の構成をいうことを意図していることが理解されよう。例えば、オリフィスは、オリフィスが流れを制限し、ひいては、オリフィスの前後での精度良く定義された圧力低下を生じる限りにおいて、ドリル穴の制限された直径の部分、または、均一の直径を有するドリル穴であってもよい。「オリフィス」との用語は、制御弁部材とハウジング部分との間の環状の隙間を含むことを意図するものではない。
【００２２】
好ましくは、オリフィスは、ドリル穴によって形成される。一実施形態では、オリフィスは、燃料インジェクタのハウジング部分、例えば弁ハウジングのドリル穴によって形成される。他の実施形態では、オリフィスは、弁部材のドリル穴によって形成される。
【００２３】
ドレイン流路は、第１の弁チャンバをバイパスしてもよい。この有利な構成では、制御チャンバから低圧ドレインまでの燃料の流れは、インジェクタ内の比較的短い経路をたどるように構成され得る。例えば、インジェクタは、制御チャンバに開口するとともに第１の弁チャンバおよび第２の弁チャンバの両方を制御チャンバに接続する供給流路を備えていてもよい。供給流路は、第２の注入流路を形成するために、第１の弁チャンバに通じる第１の枝流路を備えるか、あるいは、当該第１の枝流路と接続されてもよく、ドレイン流路を形成するために、第２の弁チャンバに通じる第２の枝流路を備えるか、あるいは、当該第２の枝流路と接続されてもよい。供給流路は、制御チャンバに開口する共通の通路を備えていてもよい。このようにして、第１および第２の弁チャンバは、両方とも、制御チャンバへの単一の開口を通って制御チャンバに接続されることができ、それによって、使用時において制御チャンバと液圧連通する燃料の容積を最低限に抑えることができる。
【００２４】
他の構成では、ドレイン流路は、制御弁部材が第２の形態にある場合に、制御チャンバから第１の弁チャンバを経由して第２の弁チャンバに至る流れを提供する。換言すれば、この構成では、ドレイン流路は、第１の弁チャンバと接続される。
【００２５】
制御弁部材は、好ましくは、第１の弁チャンバを部分的に形成する第１の着座領域と、第２の弁チャンバを部分的に形成する第２の着座領域と、を備えている。適宜、第２の着座領域は、制御弁部材の端部領域を備えていてもよい。
【００２６】
インジェクタが、弁ハウジングと当接する合わせ面を有するハウジング本体を備える場合、弁ニードルは、ハウジング本体内を摺動可能であってもよい。好ましくは、弁ニードル着座部は、ハウジング本体によって形成される。代替構成では、ハウジング本体は、弁ハウジングと、弁ニードルが摺動可能および／または弁ニードル着座部を形成する他のハウジングと、の間の中間構成部品であってもよく、あるいは、そのようないくつかの中間構成部品のうちの１つであってもよい。
【００２７】
一実施形態では、低圧ドレインは、ハウジング本体に設けられたドレイン通路を備えている。特に、ドレイン通路が、弁ニードルがその内部を摺動可能な（好ましくは、弁ニードル着座部を形成する）ハウジング本体に設けられる場合には、インジェクタの部品点数を最小限に抑えることができる。この目的を達成するために、ハウジング本体は、インジェクタのノズル本体を備えていてもよい。さらに、比較的大きな直径のドレイン通路がハウジング本体に設けられてもよい。これによって、燃料がドレイン通路へそこを通って流れる際に、燃料の流通挙動を最適化する助けとなり得る。
【００２８】
ドレイン通路は、ハウジング本体の合わせ面のところで第２の弁チャンバに開口していてもよい。ドレイン流路は、燃料の流れをハウジング本体の合わせ面に向けるように構成されていてもよい。そのような構成は、ドレイン通路が合わせ面のところで第２の弁チャンバに開口する場合に、特に有利である。それは、燃料の流れが第２の弁チャンバを通ってドレイン通路に向かうように方向付けられ、それによって、制御弁部材がその第２の形態にある場合に燃料の流通特性を改善し、燃料流れの乱流に起因するキャビテーションのダメージまたは浸食の可能性を低減するからである。特に、燃料は、ドレイン流路から大きな屈曲や旋回のない比較的直線上の経路に沿ってドレイン通路に流れる。ドレイン流路は、例えば、ハウジング本体の合わせ面に向けて傾いていてもよく、および／または、燃料の流れをドレイン通路に向けるように傾いていてもよい。
【００２９】
弁ニードルは、燃料のためのアキュームレータ容積に受け入れられてもよく、供給手段は、供給通路を備えていてもよい。供給通路は、アキュームレータ容積から制御弁まで延在して、制御弁部材が第１の形態にある場合に第１の弁チャンバと連通する。あるいは、供給手段は、制御弁部材が第１の形態にある場合に第１の弁チャンバまで供給するために、燃料を制御弁部材まで（例えば、第１の弁チャンバの上流の空間まで）直接的に供給する供給通路を備えていてもよい。
【００３０】
第１の注入流路は、第１の注入流路を通って制御チャンバに流入する燃料の流れを制限するために、オリフィスを備えていてもよい。第１の注入流路のオリフィスは、ドレイン制限部に関して上述したのと実質的に同じ理由によって、インジェクタの性能をさらに改善する。特に有利な構成では、第１の注入流路およびドレイン流路の両方がオリフィスを備えており、この場合、弁ニードルの開口速度は、製造中において第１の注入流路およびドレイン流路のそれぞれのオリフィスを適切にサイズ決めすることによって、非常に精度良く制御されることができ、部品同士間および個々の部品の各々の動作中の一貫性が改善される。
【００３１】
第１の注入流路は、制御チャンバへの燃料の連続的な流れを提供してもよい。制御チャンバから出る燃料の流れは、例えば、弁ニードルが所定のリフト位置に到達したときに制限可能であってもよい。代替構成では、第１の注入流路を通って制御チャンバに流入する燃料の流れは、例えば、欧州特許第１９８８２７６号に記載されているように弁ニードルが所定のリフト位置に到達したときに制限可能であってもよい。
【００３２】
第２，３，４，５，６の態様では、本発明は、内燃機関のための燃料システムにおいて使用するための燃料インジェクタに属する。この燃料インジェクタは、高圧燃料のための供給手段と、弁ニードル着座部と係合してインジェクタからの燃料の供給を制御する弁ニードルを有する噴射ノズルと、制御チャンバ内の燃料圧力に曝される、弁ニードルに関連する表面と、供給手段から制御チャンバに流入する流れを提供する第１の注入流路と、制御チャンバ内の燃料圧力を制御するための制御弁と、を備えており、制御弁は、第１の弁チャンバおよび第２の弁チャンバを備えている。
【００３３】
制御弁は、さらに、第１の形態と第２の形態との間で動作可能な制御弁部材を備えている。第１の形態では、第１の弁チャンバが供給手段と連通するとともに、第２の弁チャンバと低圧ドレインとの間の流れが阻止される。第２の形態では、第１の弁チャンバと供給手段との間の流れが阻止されるとともに、第２の弁チャンバが低圧ドレインと連通する。
【００３４】
燃料インジェクタは、さらに、ドレイン流路を備えている。ドレイン流路は、ドレイン制限部を有するとともに、制御弁部材が第２の形態にある場合に制御チャンバから第２の弁チャンバまでの流れを可能にする。燃料インジェクタは、さらに、制御弁部材が第１の形態にある場合に第１の弁チャンバから制御チャンバに流入する流れを可能にする第２の注入流路を備えている。第２の注入流路は、ドレイン制限部をバイパスする。
【００３５】
本発明の第２の態様では、ドレイン流路は、第１の弁チャンバをバイパスする。
【００３６】
本発明の第３の態様では、ドレイン制限部は、オリフィスを備えている。
【００３７】
本発明の第４の態様では、制御弁は、さらに、第１の弁チャンバおよび第２の弁チャンバを部分的に形成する弁ハウジングを備えており、制御弁部材は、弁ハウジングの案内穴内で摺動可能である。インジェクタは、さらに、弁ハウジングと当接する合わせ面を有するハウジング本体を備えている。低圧ドレインは、ハウジング本体に設けられたドレイン通路を備えている。好ましくは、弁ニードル着座部は、ハウジング本体によって形成される。
【００３８】
本発明の第５の態様では、制御弁は、さらに、第１の弁チャンバおよび第２の弁チャンバを部分的に形成する弁ハウジングを備えており、制御弁部材は、弁ハウジングの案内穴内で摺動可能である。インジェクタは、さらに、弁ハウジングと当接する合わせ面を有するハウジング本体を備えている。ドレイン流路は、燃料の流れをハウジング本体の合わせ面に向けるように構成されている。
【００３９】
本発明の第６の態様では、制御弁は、さらに、第１の弁チャンバおよび第２の弁チャンバを部分的に形成する弁ハウジングを備えており、制御弁部材は、弁ハウジングの案内穴内で摺動可能である。インジェクタは、さらに、弁ハウジングと当接する合わせ面を有するハウジング本体を備えている。ハウジング本体は、弁ハウジングの所定の領域に圧縮力を加え、ドレイン流路および第２の注入流路は、圧縮力が加えられる、弁ハウジングの当該領域内に形成される。
【００４０】
本発明の第１の態様の好ましい、および／または、オプションの特徴は、必要に応じて、単独または組み合わせて使用されてもよい。本発明の他の態様についても同様である。
【００４１】
単に例示目的として、添付図面を参照して本発明について説明する。添付図面では、同様の特徴には、同様の参照符号が使用される。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１（ａ）】本発明の第１の実施形態による燃料インジェクタの概略図であり、第１の動作状態にある。
【図１（ｂ）】本発明の第１の実施形態による燃料インジェクタの概略図であり、第２の動作状態にある。
【図２】図１（ａ）および図１（ｂ）に示されるタイプの燃料インジェクタの一部分の断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態による燃料インジェクタの一部分の断面図である。
【図４】本発明の第３の実施形態による燃料インジェクタの一部分の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下の説明の全体に亘って、「上部」および「下部」ならびに「上方」および「下方」といった用語は、添付図面における各部分の方向に言及するために使用される。とはいうものの、各部分は、使用時において異なる向きを有していてもよいことが理解されよう。「上流」および「下流」といった用語は、通常の使用時におけるインジェクタでの燃料の流れの方向に言及するために使用される。
【００４４】
図１（ａ）および図１（ｂ）を参照すると、圧縮点火内燃機関のための燃料システムは、本発明の第１の実施形態としての燃料インジェクタ１０を備えている。インジェクタ１０は、アキュームレータ容積すなわちコモンレール１２から高圧燃料を受け取るように構成されている。コモンレール１２には、高圧燃料ポンプ１４によって、高圧の、典型的には、４００〜３０００barまでの圧力レベルの燃料が蓄えられる。燃料ポンプ１４は、低圧燃料リザーバすなわちドレイン１８から比較的低圧の燃料を受け取り、第１の供給ライン２０を介してコモンレール１２に加圧された燃料を供給する。コモンレール１２は、第２の供給ライン２２を介して高圧（「供給圧力」とも呼ぶ）の燃料を供給する。第２の供給ライン２２は、インジェクタ１０の供給通路２４まで燃料を供給するように構成されている。燃料は、インジェクタ１０から戻りラインすなわちドレインライン２１を介してドレイン１８に戻される。
【００４５】
インジェクタ１０は、弁ニードル２６を有する噴射ノズル２５を備えている。弁ニードル２６は、スプリングチャンバ３２内に収容された弁ニードルスプリング３０によって、弁ニードル着座部２８に向けて押圧される。噴射ノズル２５は、穴３６を有するハウジング本体すなわちノズル本体３４（その下部端部分のみが図示されている）を備えている。穴３６内では、弁ニードル２６が移動可能である。スプリングチャンバ３２は、ノズル穴３６の上部端に形成されている。スプリングチャンバ３２および穴３６は、ともに、インジェクタ１０内の燃料のためのアキュームレータ容積を形成する。アキュームレータ容積は、供給通路２４からの高圧燃料を受け入れる。
【００４６】
弁ニードル２６は、穴３６およびスプリングチャンバ３２内の燃料圧力に曝される下方を向いたスラスト面を有しており、スラスト面に燃料圧力が作用することによって、上向きの力が、弁ニードル開口方向に動作する弁ニードル２６に加えられる。
【００４７】
弁ニードル２６は、弁ニードル着座部２８と係合するように、また、係合を解除するように移動可能であり、ノズル穴３６に供給される燃料が弁ニードル着座部２８を通過して流れて、ノズル本体３４に設けられた複数の出口開口４０（それらの１つのみを図示している）に到達できるか否かを制御する。その結果、弁ニードル２６が弁ニードル着座部２８から離れる方向に移動されると、出口４０を通って関連する燃焼空間（図示せず）に入る燃料の噴射が生じる。
【００４８】
弁ニードル着座部２８から遠い側の弁ニードル２６の端部において、弁ニードル２６の端面は、制御チャンバ４２内の燃料圧力に曝される。制御チャンバ４２内の燃料圧力は、弁ニードルスプリング力と組み合わされて作用し、弁ニードル２６を着座部２８に対して押圧する。
【００４９】
他の実施形態では、弁ニードルは、ニードルピストンに連結されてもよい。この連結は、それが、弁ニードル２６そのものの表面ではなく、制御チャンバ４２内の燃料圧力に曝される、ニードルピストンの表面であるように行われる。
【００５０】
燃料が供給通路２４から制御チャンバ４２に流入するための２つの可能な流路が存在する。第１の制御チャンバ注入路４４が、インジェクタ供給通路２４と制御チャンバ４２との間に設けられている。この第１の注入流路４４によって、制御チャンバ４２に制限された速度で燃料が連続的に流入することが可能になる。この流速は、第１の注入流路４４の第１の制限オリフィス４４ａによって定まる。第２の制御チャンバ注入路４７が、ノズル制御弁４８の制御下において高圧燃料を制御チャンバ４２に供給することが可能である。
【００５１】
制御チャンバドレイン流路５０が、制御チャンバ４２からドレインライン２１まで燃料が流れることを可能にする流路を提供する。ドレイン流路５０を通って低圧ドレイン１８に至る燃料の流れは、ドレイン通路５０の制限ドレインオリフィス５０ａによって制限される。ドレイン流路５０もノズル制御弁４８の制御下にある。
【００５２】
第２の注入流路４７およびドレイン流路５０は、合流して共通の流路（以下、供給流路すなわち通路５２と呼ぶ）になる。通路５２は、第２の注入流路４７およびドレイン流路５０の両方を制御チャンバ４２に接続する。このようにして、１つの通路（供給流路５２）のみが、制御チャンバ４２に開口して、制御チャンバ４２をノズル制御弁４８に接続する。
【００５３】
ノズル制御弁４８は、三方制御弁４８の形態を有しており、第１および第２の形態すなわち位置間で動作可能である。第１の位置では、図１（ａ）に示されるように、ドレイン流路５０とドレインライン２１との間の流れが阻止された状態（すなわち、ドレイン流路５０とドレインライン２１との間の連通が閉鎖された状態）で、第２の注入流路４７が供給通路の枝通路２４ａを経由して供給通路２４と連通する。第２の位置では、図１（ｂ）に示されるように、ドレイン流路５０がドレインライン２１と連通した状態で、供給通路２４と第２の注入流路４７との間の流れが阻止すなわち閉鎖される。このようにして、制御弁４８は、制御チャンバ４２内の燃料圧力が増加および減少のいずれになるのかを決定するように動作可能である。
【００５４】
ノズル制御弁４８は、ノズル制御弁部材６０と制御弁スプリング６２とを備えている。制御弁スプリング６２は、ノズル制御弁部材６０を第１の位置に付勢するように機能する。電磁式アクチュエータ（全体が６４によって特定されている）は、制御弁スプリング力に抗ってノズル制御弁部材６０を第２の位置に移動させるように動作することが可能である。電磁式アクチュエータ６４は、従来のタイプであり、通電可能な巻き線（図１（ａ）および図１（ｂ）では図示せず）を備えている。ノズル制御弁４８を開いて噴射を始めることが求められる場合に、以下で説明するように、巻き線を通って電流が供給される。
【００５５】
供給通路５２は、単一の入口ポートすなわち制御チャンバ４２への開口を有している。弁ニードル２６の上部端は、弁ニードル２６がその着座部２８から離れる方向に、その最大移動範囲（「最大リフト」）である所定の量だけ移動する状況において、入口ポートと協働可能である。弁ニードルの端部と供給通路５２の入口ポートとの協働によって、噴射イベントの間、第１の注入流路４４から制御チャンバ４２を経由する高圧燃料のロスを低減する手段が提供される。
【００５６】
出口４０を通る燃料の噴射を提供するように行われる燃料システムの動作を以下で詳細に説明する。図１（ａ）に示す位置において、ノズル制御弁４８は、第１の位置にあり、第２の注入流路４７が制御弁４８を通って供給通路２４と連通することによって、第１の注入流路４４および第２の注入流路４７の両方を通って制御チャンバ４２に入る高圧燃料の供給が提供される。ドレイン流路５０を介した制御チャンバ４２と戻りライン２１との連通は、中断される。制御チャンバ４２内の高い燃料圧力は、弁ニードルスプリング３０の力と組み合わされて作用し、弁ニードル２６を押圧してその着座部２８と係合させ、出口開口４０を通る噴射を阻止するように機能する。これは、燃料インジェクタの非噴射状態である。
【００５７】
噴射を開始することが求められる場合、アクチュエータ６４は、通電されて、制御弁スプリング６２の力に抗ってノズル制御弁４８を第２の位置に移動させる。ノズル制御弁４８のその第２の位置への移動によって、第２の注入流路４７を通るインジェクタ供給通路２４と制御チャンバ４２との間の連通が閉じられ、ドレイン流路５０および制限ドレインオリフィス５０ａを通る制御チャンバ４２と戻りライン２１との間の連通が開かれる。このような状況において、制御チャンバ４２内の燃料は、制御チャンバ４２からドレイン流路５０を通って戻りライン２１まで、したがって、低圧まで流れることが可能であり、制御チャンバ４２の燃料圧力の低減が生じる。
【００５８】
制御チャンバ４２内の燃料圧力が低減されると、弁ニードル２６の上部端に作用する閉鎖力が低減される。その結果、弁ニードル２６は、弁ニードル開口方向にインジェクタトラスト面に作用する、ノズル穴３６に供給される高い燃料圧力によって、その着座部２８から離れる方向に移動させられる。したがって、燃料は、出口開口４０を通ってエンジンシリンダに流入することができる。これは、図１（ｂ）に示すように、燃料システム噴射状態である。
【００５９】
噴射段階の間、制御チャンバ４２内の燃料圧力は、低圧（すなわち、ドレイン圧力）と供給圧力（すなわち、供給通路２４内の圧力）との間の中間レベルまで低下する。制御チャンバ４２内の燃料圧力が低減されるレベルは、第１の注入流路４４の制限部４４ａ（そこを通って燃料が制御チャンバ４２に流入する）と、ドレイン流路５０の制限ドレインオリフィス５０ａ（そこを通って燃料が低圧まで流れる）と、によって示される流れ面積の比によって定まる。これらの制限部４４ａ，５０ａは、ノズル制御弁４８が開いたときに、制御チャンバ４２内の圧力を、少なくとも、弁ニードルスプリング力と組み合わされて弁ニードル２６に作用する上向きの力によって勝るレベル（閾圧力レベル）まで低減できるようなサイズを有している。したがって、ノズル制御弁４８がその第２の位置に移動した後の時期においては、弁ニードル２６は、その着座部２８から離れる方向に持ち上がり、噴射を開始することが可能になる。制御チャンバ４２内の圧力が閾圧力レベルまで低下すると、制御チャンバ４２内の燃料圧力が低減される速度によって、さらに、弁ニードル２６がその着座部から離れる方向に持ち上がる速度が定まる。
【００６０】
特に、制限ドレインオリフィス５０ａは、制御チャンバ４２からの燃料の流出を低減するように機能し、それによって、弁ニードル２６の開動作が比較的低速になるとともに制御される。
【００６１】
弁ニードル２６が最大リフトにある場合、弁ニードル２６の端部は、制御チャンバ４２に入る供給通路５２の入口ポートを覆い、それによって、第１の注入流路４４とドレインライン２１との間の連通が中断されるとともにドレインへの燃料の不要なロスが避けられる。
【００６２】
噴射を終了するために、ノズル制御弁４８は、アクチュエータ巻き線への通電が停止されることによって、その第１の位置まで戻される。ノズル制御弁４８をその第１の位置に移動させることによって、ドレイン流路５０を介した制御チャンバ４２と戻りライン２１との間の連通が閉じられ、その代わりに、第２の注入流路４７と供給通路２４との間の連通が、燃料がノズル制御弁４８を通って制御チャンバ４２に流入できるように開けられる。したがって、第１の注入流路４４を通る燃料の流れ（これは、本実施形態では連続的である）と、第２の注入流路４７を通る燃料の追加的な流れと、によって、制御チャンバ４２内が再び高圧になる。制御チャンバ４２内で高い燃料圧力が再確立されると、弁ニードル２６は、実質的に圧力平衡し、したがって、弁ニードルスプリング３０は、弁ニードル２６を弁ニードル着座部２８に対して押圧して噴射を終了するように機能する。
【００６３】
有利なことに、噴射端における制御チャンバ４２への燃料の流れは、（ｉ）連続的な第１の注入流路４４を通り、（ｉｉ）制御弁によって制御される第２の注入流路４７を通る、供給通路２４と制御チャンバ４２との間の２つの注入流路によって、比較的速い。これによって、弁ニードル２６の閉鎖動作が比較的高速になる。
【００６４】
第２の注入流路４７を介した制御チャンバ４２への燃料の流れがドレイン流路５０の制限ドレインオリフィス５０ａをバイパスすることは、本発明の本実施形態の特徴の１つである。この構成は、第２の注入流路４７を通る燃料の流速、および、ドレイン流路５０を通る燃料の流速が、それぞれ、独立して選択され得ることを意味する。したがって、有利なことに、制御弁４８がその第１の位置にある場合の第２の注入流路４７を通る制御チャンバ４２への燃料の流れは、比較的速く、弁ニードルの迅速な閉鎖を補助でき、一方、制御弁４８がその第２の位置にある場合のドレイン流路５０および制限ドレインオリフィス５０ａを通って制御チャンバ４２から出る燃料の流れは、比較的低速であり、弁ニードル２６の開口動作を弱めることができる。
【００６５】
インジェクタ１０の特性、例えば、噴射タイミング（例えば、圧送に対する）、弁ニードル２６の移動速度、および、燃料供給量は、弁ニードルスプリング３０の予め加えられた負荷、および、弁ニードル着座部２８の直径とともに、第１の注入流路４４およびドレイン流路５０のそれぞれの制限部４４ａ，５０ａの流れ面積を慎重に選択することによって最適化され得る。
【００６６】
ドレイン流路５０の制限部５０ａが、オリフィス、すなわち、直径が制限されたドリル穴（すなわち、部品間の環状の隙間によって、または、弁ニードル上に広がる表面によって形成されるのではなく、精度良く定義された断面流れ面積を有する穴）の形態であることは、本発明の本実施形態の特別な利益である。制限部５０ａをオリフィスとして設けることによって、オリフィス５０ａの流れ面積、ひいては、ドレイン流路５０を通る流れが制限される範囲を製造中に非常に精度良く制御することができ、それによって、インジェクタの精度および部品間の性能の一貫性が向上する。さらに、オリフィスでの圧力低下は、温度に比較的敏感であり、このため、ドレイン制限部をオリフィス５０ａの形態で設けることによって、使用時の温度変化に伴うインジェクタ性能の変化を最小限に抑えることができる。
【００６７】
図１（ａ）および図１（ｂ）の実施形態において、第１の注入流路４４の制限部４４ａ（燃料は、ここを通って制御チャンバ４２に流入する）はオリフィスとしても実施され、この場合、上述したのと同じ利益が得られる。この特に有利な構成では、弁ニードル２６の開口速度は、製造中においてオリフィスを適切にサイズ決めすることによって、非常に精度良く制御することができ、部品同士間および個々の部品の各々の動作中の一貫性が改善される。
【００６８】
インジェクタ１０は、好ましくは、噴射ノズル２５およびノズル制御弁４８が同一のインジェクタユニット１０を形成するように形成される。例示目的として、図２は、図１（ａ）および図１（ｂ）に示されたインジェクタ１０の一部分の実用的な一実施形態を示している。図１（ａ）および図１（ｂ）に示されるのと同様の部分は、参照を容易にするために、同様の参照符号を使用して言及される。
【００６９】
図２を参照すると、インジェクタ１０は、ノズル制御弁部材６０を収容するとともにノズル本体３４の上部端と当接する弁ハウジング８０を備えている。弁ニードル２６は、ノズル本体３４の穴内で摺動可能であり、弁ニードル着座部（図２では図示されず）は、当該穴の下部端のところでノズル本体３４によって形成されている。弁ハウジング８０およびノズル本体３４には、ドリル穴が設けられており、弁ハウジング８０およびノズル本体３４は、ドリル穴とともにインジェクタ供給通路２４の一部分を形成する。ノズル本体３４は、弁ハウジング８０の合わせ面８１と当接する合わせ面３５を有している。組み立てられたインジェクタにおいて、ノズル本体３４およびハウジング８０は、キャップナット（図示せず）によってともにクランプされ、その結果、各々の合わせ面３５，８１の間でシールが形成される。
【００７０】
第１の注入流路４４は、一端においてインジェクタ供給通路２４と連通するとともに他端において制御チャンバ４２と連通するように、ノズル本体３４に設けられた第１のドリル穴によって形成される。第１の注入流路４４の制限された直径部分すなわち制限オリフィス４４ａによって、第１の注入流路４４を通る燃料の流れに対する正確に定義された制限が提供される。第２のドリル穴５２ａがノズル本体３４に設けられており、弁ハウジング８０のドリル穴５２ｂとともに、供給通路５２を形成している。弁ハウジング８０内において、供給通路５２は、２つの枝通路に分岐して、以下でより詳細に説明するように、第２の注入流路４７およびドレイン流路５０を形成している。
【００７１】
また、ノズル本体３４には、その上部端に向けて、低圧ドレイン１８への戻りライン２１の一部分を形成する第３のドリル穴が設けられている。戻りライン２１の第１の部分２１ａは、合わせ面３５からノズル本体３４内に延在するとともに、ノズル制御弁部材６０と同軸である。戻りライン２１の第２の部分２１ｂは、ノズル本体３４を通って径方向外側に向けて延在し、別のドレイン通路（図示せず）に接続される。アクチュエータ６４は、電磁巻き線６５と、スプリング６２と（図１，２に示されている）、巻き線６５の通電および通電停止に応じて動作可能なアーマチャ６１と、を備えている。図１（ａ）および図１（ｂ）の実施形態と図２の実施形態との違いの１つは、図１（ａ）および図１（ｂ）では、アクチュエータ６４が「通電−プッシュ」タイプ（すなわち、アクチュエータの巻き線を通電することによってノズル制御弁部材がスプリング力に抗って押される）であるのに対して、図２では、アクチュエータ５４は、「通電−プル」タイプであることに留意されたい。
【００７２】
ノズル制御弁部材６０は、アーマチャ６１に連結されている。図２に示すように、上部弁ハウジング８０には、弁ハウジング穴８６が設けられている。ノズル制御弁部材６０は、は、アーマチャ６１に連結される上部案内領域６０ａと、上部端において上方を向いた円錐台面を有する下部領域６０ｂと、を備えている。弁ネック６０ｄは、上部案内領域６０ａを下部領域６０ｂから分離している。上部案内領域６０ａは、弁ハウジング穴８６内で移動するために案内される。
【００７３】
ノズル制御弁部材６０の下部領域６０ｂは、上部着座領域すなわち着座面８８を備えている。着座面８８は、上部円錐台面に形成されている。弁部材６０の端面は、浅い実質的に円錐状の凹部を有する形状であり、凹部の表面において下部着座領域すなわち着座ライン９０を形成している。弁ハウジング穴８６の領域は、その第２の位置にある場合にノズル制御弁部材６０の上部着座面８８と係合するための上部弁座９２を形成するような形状である。下部着座ライン９０は、制御弁部材６０がその第１の位置にある場合にノズル本体３４の合わせ面３５によって形成される平坦な下部弁座９４と係合可能である。
【００７４】
弁ハウジング８０のドリル穴２４ａは、供給通路２４から環状空間、すなわち、制御弁部材６０のネック領域６０ｄの周りに形成された通路（gallery）１０２まで燃料を搬送する。環状空間１０２は、上部着座面８８の上流に位置している。２つの弁チャンバが、弁部材６０の下部領域６０ｂの周りに設けられており、これらの弁チャンバは、弁部材６０の下部領域６０ｂによって部分的に形成されている。環状通路を有する第１すなわち上部弁チャンバ１０４は、上部着座面８８の下流に配置されている。別の環状通路を有する第２すなわち下部弁チャンバ１０６は、下部着座ライン９０の上流に配置されている。
【００７５】
第１の弁チャンバ１０４と第２の弁チャンバ１０６との間において、弁部材６０の下部領域６０ｂは、穴８６内において包囲された摺動適合体（a close sliding fit）である。第１の弁チャンバ１０４と第２の弁チャンバ１０６との間におけるいくらかの流れの漏洩が、弁部材６０と穴８６との摺動境界のところで予期され得るものの、この経路を通る燃料の流れは、実質的には存在しない。
【００７６】
第２の注入流路４７は、弁ハウジング８０の通路すなわちドリル穴の形態であり、一端での供給通路５２から第１の弁チャンバ１０４まで分岐すなわち延在する。ドレイン流路５０は、弁ハウジング８０の別の通路すなわちドリル穴の形態であり、一端での供給通路５２から第２の弁チャンバ１０６まで分岐すなわち延在する。ドレイン流路５０は、ドレイン流路５０の直径が制限された部分すなわちオリフィスの形態の制限部５０ａを備えている。制限部５０ａによって、精度良く定義された、ドレイン流路５０を通る燃料の流れの制限が提供される。
【００７７】
図２から理解されるように、第２の注入流路４７、ドレイン流路５０、および、供給通路５２の上部部分５２ｂは、弁ハウジング８０の、合わせ面８１の近傍の領域に位置している。ノズル本体３４と弁ハウジング８０とが一緒にクランプされるので、組み立てられたインジェクタにおいて、弁ハウジング８０の、第２の注入流路４７とドレイン流路５０とが位置する領域は、圧縮下に保持される。したがって、有利なことに、第２の注入流路４７およびドレイン流路５０は、そうでない場合と比べて、異常のリスクなく高圧の燃料を収容できる。
【００７８】
特に、本実施形態では、第２の注入流路４７とドレイン流路５０とが供給通路５２から分岐する分岐点が、弁ハウジング８０のこの圧縮負荷を受ける領域内に位置する。かかる構成は、構成部品の異常を最小限に抑える上で特に有益である。それは、燃料圧力に起因して弁ハウジング８０に作用する圧迫力がこの分岐点で最大になるからである。
【００７９】
弁ハウジング８０内で延在する供給通路５２の部分５２ｂは、インジェクタの長手方向軸線に対して傾いている。換言すれば、供給通路５２のこの部分５２ｂは、合わせ面８１から上方に向けて延在し、さらに、制御弁部材６０に向けて内側に延在している。第２の注入流路４７は、供給通路５２のこの傾いた部分と同軸である。また、ドレイン流路５０は、ノズル本体３４の合わせ面３５およびインジェクタの長手方向軸線に対して傾いており、供給通路５２から下方に向けて、また、第２の弁チャンバ１０６に向けて内側に延在している。
【００８０】
ノズル制御弁部材６０は、スプリング６２によって、ノズル制御弁部材６０の下部着座ライン９０が下部弁座９４と係合する第１の位置へ（図示される方向の下方に向けて）付勢されている。このような状況では、燃料は、インジェクタ供給通路２４，２４ａから環状空間１０２へ入り、着座していない上部弁座８８，９２を通過し、第２の注入流路４７および供給通路５２を通って制御チャンバ４２へ流れることができる。ドレインライン２１への流れが下部着座ライン９０のところで制御弁部材６０によって封鎖されるので、燃料は、ドレイン流路５０を通ってドレイン１８へ流れることがない。
【００８１】
重要なことに、供給通路２４から第２の注入流路４７を通って制御チャンバ４２へ向かう流れは、ドレイン流路５０をバイパスする。その結果、制御チャンバ４２に入る燃料の流れは、制限ドレインオリフィス５０ａによって制限されない。
【００８２】
第２の注入流路４７を通る燃料の流れに加えて、燃料は、また、第１の注入流路４４を通って制御チャンバ４２に流入することができる。これは、弁ニードル２６が着座するとともに制御チャンバ４２内の高い燃料圧力に起因して噴射が生じない噴射サイクルの段階である。
【００８３】
ノズル制御弁部材６０をその第２の位置へ（図示される方向の上方に向けて）移動させるために、アクチュエータ巻き線６５が通電されて、ノズル制御弁部材６０の最下部端が下部弁座９４から離れる方向に移動し、上部着座面８８が移動して上部弁座９２と係合する。そのような状況では、供給通路２４，２４ａと第２の注入流路４７との連通が閉鎖され、その代わりに、ドレイン流路５０を通る制御チャンバ４２と戻りライン２１との間の連通が確立される。制御チャンバ４２内の燃料は、燃料が第１の注入流路４４を通って制御チャンバ４２に流入するよりも速い速度で、ドレイン流路５０を通って低圧側に出る。このため、弁ニードル２６は、その着座部から持ち上げられる。この動作段階の間、制御チャンバ４２内の燃料圧力は、供給圧力とドレイン圧力との間の中間レベルまで低下する。
【００８４】
本実施形態では、燃料は、制御チャンバ４２から、供給通路５２およびドレイン流路５０（制限ドレインオリフィス５０ａを通る）を経由して、また、第２の弁チャンバ１０６を経由してドレインライン２１に入り、ドレイン１８に流れる。したがって、ドレイン流路５０は、第１の弁チャンバ１０４をバイパスし、それによって、ドレインまでの流れの経路の長さが比較的短く保たれ、したがって、インジェクタの応答性が向上する。
【００８５】
また、ドレイン流路５０の傾いた構成によって、制御弁部材６０がその下部弁座６４から持ち上げられたときに、燃料の流れを、第２の弁チャンバ１０６に曝されるノズル本体３４の合わせ面３５に向ける助けとなる。このようにして、燃料が第２の弁チャンバ１０６を通って直接経路に沿って出口に向けてドレインライン２１まで流れることが促進される。この構成は、ドレインに流れる燃料におけるキャビテーションの可能性を低減する助けとなり、したがって、インジェクタの構成部品にダメージを与える可能性が低減される。
【００８６】
図３は、図２の実施形態の代替の実践的な実施形態を示しており、同様または等価の部分は同様の参照符号によって特定される。図２と同様に、図３のアクチュエータ５４は、「通電−プル」タイプである。図３のインジェクタは、第１の弁チャンバ１０４および第２の弁チャンバ１０６に接続する通路の構成が図２のインジェクタと異なっている。
【００８７】
図３に示す実施形態では、制御チャンバ４２は、第２の注入流路４７を形成する、ノズル本体３４および弁ハウジング８０のドリル穴によって、第１の弁チャンバ１０４に接続される。図２の実施形態とは異なり、この実施形態では、分岐した供給通路は存在しない。その代わりに、第２の注入流路４７は、制御チャンバ４２に直接的に接続され、ドレイン流路５０は、弁ハウジング８０の下部端から上方に向けて延在するドリル穴によって形成され、第１の弁チャンバ１０４および第２の弁チャンバ１０６に接続される。制限ドレインオリフィス５０ａは、ドレイン流路ドリル穴５０の制限直径部分を備えている。
【００８８】
図３の実施形態におけるノズル制御弁４８の動作は、図１（ａ）、図１（ｂ）および図２に関して前述したものと同様である。噴射を開始するために、ノズル制御弁部材６０は、アクチュエータ巻き線６５に通電することによって、その第２の位置まで移動される。第２の位置にある場合、上部着座面８８は、移動されて、上部弁座９２と係合するようになり、下部着座ライン９０は、下部着座面９４から離れる。この構成では、制御チャンバ４２内の燃料は、第２の注入流路４７（制御チャンバ４２の注入の間の流れ方向と反対の方向に）、第１の弁チャンバ１０４、ドレイン流路５０および制限ドレインオリフィス５０ａ、第２の弁チャンバ１０６を経由し、最終的に非係合状態の下部着座ライン９０および下部着座面９４を通過して戻りライン２１まで流れる。
【００８９】
図２の実施形態とは異なり、図３の実施形態では、ドレイン２１までの燃料の流れは、第１の弁チャンバ１０４を通過し、したがって、第１の弁チャンバ１０４をバイパスしない。
【００９０】
噴射を終了するために、アクチュエータ巻き線６５は、通電停止され、ノズル制御弁部材６０は、制御弁スプリング６２の作用下で第１の位置へ移動する。第１の位置では、下部着座ライン９０は、下部弁座９４と係合してドレインライン２１への流路を閉じる。その代わりに、燃料は、供給通路２４，２４ａから環状空間１０２に入り、次に、上部弁座８８を通過して第１の弁チャンバ１０４に入り、そして、そこから第２の注入流路４７を通って制御チャンバ４２に流入することができる。図２の実施形態と同様に、この図３の実施形態では、供給通路２４，２４ａから制御チャンバ４２に至る燃料の流れは、制限ドレインオリフィス５０ａによって制限されない。
【００９１】
図４は、図２および図３に示される実施形態とは別の代替実施形態を示しており、同様または等価な部分が同様の参照符号で特定されている。図２および図３と同様に、図４のアクチュエータ５４は、「通電−プル」タイプである。図４のインジェクタは、図３のインジェクタと非常に似ているが、第１の弁チャンバ１０４と第２の弁チャンバ１０６との間に延在するドレイン流路５０の構成が異なっている。
【００９２】
図４に示される実施形態では、ドレイン流路５０は、制御弁部材６０の下部領域６０ｂを貫通する傾斜したドリル穴によって形成されている。ドレイン流路５０は、その上部端のところで第１の弁チャンバ１０４へ開口しており、また、その下部端のところで第２の弁チャンバ１０６へ開口している。その結果、これら２つのチャンバ間での流体連通が提供される。制限ドレインオリフィス５０ａは、ドレイン流路ドリル穴５０の制限された直径部分によって形成されている（図４では、制限ドレインオリフィス５０ａは、ドレイン流路ドリル穴５０の全長に亘って延在している）。
【００９３】
図４の実施形態におけるノズル制御弁４８の動作は、図３に関して上述した通りである。特に、弁部材６０がその第２の位置に移動されるとき、制御チャンバ４２内の燃料は、第２の注入流路４７を経由し（制御チャンバ４２の注入の間の流れ方向と反対の方向に）、第１の弁チャンバ１０４、弁部材６０を通るドレイン流路５０（およびドレインオリフィス５０ａ）および第２の弁チャンバ１０６を経由し、最終的に非係合状態の下部着座ライン９０および下部着座面９４を通過して、戻りライン２１まで流れることができる。
【００９４】
上記の説明から、ドレイン流路５０および第２の注入流路４７は、必ずしも、制御チャンバ４２および／またはそれぞれの制御弁チャンバ１０４，１０６と直接的に接続される通路の形態である必要がなく、他の接続通路（例えば、図２の供給通路５２）が存在してもよいことが明らかであろう。上記で明示的に説明していない通路の他の構成も本発明の範囲から逸脱することなく考えることができる。
【００９５】
上述したのと同じ機能を提供するために、本発明の範囲から逸脱することなく、代替構成としての三方ノズル制御弁が使用されてもよいことが理解されよう。例えば、第１および第２の弁チャンバは、弁部材の周りに配置された環状通路（gallery）として実施される必要はなく、その代わりに、上述した態様の制御弁部材と相互作用するように構成された任意の適切な空間であってもよく、したがって、「チャンバ」との用語は広く解釈されることが理解されよう。
【００９６】
図２および図３において、ノズル本体３４および弁ハウジング８０は、それぞれ単一の構成部品として示されている。しかしながら、弁ニードルまたは制御弁部材をそれぞれ受け入れるために、２つ以上の当接するノズル本体および／または弁ハウジング構成部品が設けられた他の構成も可能であることが理解されよう。１つ以上の中間ハウジング本体構成部品、例えば、シム（くさび）板またはスペーサがノズル本体と弁ハウジングとの間に設けられた他の構成も可能である。それぞれの場合において、インジェクタ内の流路の各々は、１つの本体、ハウジングまたは中間構成部品を貫通していてもよく、必要に応じて、本体、ハウジングおよび中間構成部品のうちの１つ以上を貫通していてもよい。
【００９７】
図示された実施形態では、高圧燃料のための供給手段は、制御弁に（すなわち、第１の弁チャンバの上流の環状空間に）燃料を直接的に供給する供給通路を備えている。代替構成では、弁ニードルは、燃料のためのアキュームレータ容積に受け入れられてもよく、供給手段は、アキュームレータ容積から制御弁まで延在する供給通路を備えていてもよい。換言すれば、高圧燃料は、直接的に、または、インジェクタ内のアキュームレータ容積を経由して、制御弁に供給されてもよい。
【００９８】
ノズル制御弁を制御するための電磁式アクチュエータを設けることの代替として、他のタイプのアクチュエータ、例えば、圧電式アクチュエータが使用されてもよい。
【００９９】
上記で明示的には説明されていない他の変形形態および修正形態についても、添付の特許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、当業者には明らかであろう。
【符号の説明】
【０１００】
１０…燃料インジェクタ
１２…コモンレール
１４…高圧燃料ポンプ
１８…低圧ドレイン
２０…第１の供給ライン
２１…ドレインライン
２１ａ…第１の部分
２１ｂ…第２の部分
２２…第２の供給ライン
２４…供給通路
２４ａ…枝通路
２５…噴射ノズル
２６…弁ニードル
２８…弁ニードル着座部
３０…弁ニードルスプリング
３２…スプリングチャンバ
３４…ノズル本体
３５…合わせ面
３６…ノズル穴
４０…出口開口
４２…制御チャンバ
４４…第１の注入流路
４４ａ…第１の制限オリフィス（制限部）
４７…第２の注入流路
４８…ノズル制御弁
５０…ドレイン流路
５０ａ…ドレインオリフィス（制限部）
５２…供給流路
５２ａ…第２のドリル穴
５２ｂ…上部部分
５４…アクチュエータ
６０…制御弁部材
６０ａ…上部案内領域
６０ｂ…下部領域
６０ｄ…ネック領域
６１…アーマチャ
６２…スプリング
６４…アクチュエータ
６５…巻き線
８０…弁ハウジング
８１…合わせ面
８６…弁ハウジング穴
８８…上部着座面
９０…下部着座ライン
９２…上部弁座
９４…下部弁座
１０２…環状空間
１０４…第１の弁チャンバ
１０６…第２の弁チャンバ
【図１（ａ）】
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【図１（ｂ）】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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