(57)【要約】      （修正有）【課題】バルブニードル１０の効率的な開口を行うとともに、急速な閉口を行う。【解決手段】内燃機関に使用するための燃料噴射装置は、バルブニードルシート１６と嵌合自在であるバルブニードル１０を含む。圧電アクチュエータスタック２２の形であるアクチュエータ２０は、制御室５０内の燃料圧力を制御するように配置され、バルブニードル１０と関連する表面は制御室内の燃料圧力に露出される。モーションインバータの形であることが望ましい負荷伝達手段３６は、アクチュエータ２０，２２の運動をバルブニードル１０へ伝達する。負荷伝達手段は、制御室５０内の燃料圧力を変化させるようにアクチュエータ運動を受けて収縮および伸張が自在であることにより、バルブニードルシート１６に対するバルブニードル１０の運動を制御するベローズ装置４２を含む。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に使用するための燃料噴射装置であって、
噴射装置出口（２１）を通る燃料噴射を制御するようにバルブニードルシート（１６）と嵌合自在であるバルブニードル（１０）と、
制御室（５０）内の燃料圧力を制御するように配置されたアクチュエータ（２０，２２）であって、前記バルブニードル（１０）に関連する表面が、該制御室（５０）内の燃料圧力に露出されるアクチュエータと、
前記アクチュエータ（２０，２２）の運動を前記バルブニードル（１０）へ伝達するための負荷伝達手段（３６）であって、前記制御室（５０）内の燃料圧力を変化させるとともに前記バルブニードルシート（１６）に対する該バルブニードル（１０）の運動を制御するように、該アクチュエータ運動を受けて圧縮および伸張自在であるベローズ装置（４２）を含む負荷伝達手段（３６）と、
を含む燃料噴射装置。
【請求項２】
前記負荷伝達手段がスリーブ（３８）を含み、該スリーブ（３８）が、前記アクチュエータ（２０，２２）の運動を前記ベローズ装置（４２）へ付与するように該ベローズ装置（４２）と協働自在である請求項１に記載の燃料噴射装置。
【請求項３】
前記バルブニードル（１０）に結合された制御ピストン（４０）によって、該バルブニードル（１０）に関連する前記表面が画定され、該制御ピストン（４０）が、前記制御室（５０）内の燃料圧力変化を受けて前記スリーブ（３８）内で摺動自在である請求項２に記載の燃料噴射装置。
【請求項４】
前記バルブニードル（１０）が、前記制御室（５０）内の燃料圧力変化を受けて前記スリーブ（３８）内で直接的に摺動自在である請求項２に記載の燃料噴射装置。
【請求項５】
前記ベローズ装置（４２）が、コンサーティーナ状に配置された複数の皿ばね要素（４４）を含む請求項２から４のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
【請求項６】
前記バルブニードル（１０）がノズルボデー（１４）に設けられたボア（１２）の中で移動自在であり、一端部の前記皿ばね（４４）が該ノズルボデー（１４）と密封嵌合自在であるとともに、他端部の該皿ばね（４４）が前記スリーブ（３８）と密封嵌合自在である請求項５に記載の燃料噴射装置。
【請求項７】
前記バルブニードルシート（１６）が前記バルブニードルの一端部に画定され、燃料を収容するためのバルブニードル室（５６）が該バルブニードル（１０）の他端部に画定される請求項２から６のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
【請求項８】
前記バルブニードルシート（１６）との嵌合状態へ前記バルブニードル（１０）を付勢するように配置されたバルブニードルばね（５４）を前記バルブニードル室（５６）が収容する請求項７に記載の燃料噴射装置。
【請求項９】
前記バルブニードル（１０）が前記バルブニードルシート（１６）から上昇する時に前記噴射装置出口（２１）へ燃料を吐出するための燃料吐出経路（３０，６６，６８，７０）を含み、該バルブニードル（１０）が、該バルブニードル（１０）の開口運動を補助するため、該燃料吐出経路（３０，６６，６８，７０）と前記バルブニードル室（５６）との間に連通手段（６４）を備える請求項７または請求項８に記載の燃料噴射装置。
【請求項１０】
前記連通手段が、前記燃料吐出経路（３０，６６，６８，７０）と前記バルブニードル室（５６）との間に連通を設けるための前記バルブニードル（１０）内の軸方向流路（６４）を含む請求項９に記載の燃料噴射装置。
【請求項１１】
前記軸方向流路（６４）が前記バルブニードル（１０）の全長にわたって延在する請求項１０に記載の燃料噴射装置。
【請求項１２】
前記連通手段がさらに、前記バルブニードル（１０）に設けられた少なくとも１本の径方向流路（７２；１７２）を含み、該流路の一端部が前記燃料吐出経路（７０）と連通するとともに、該流路の他端部が前記軸方向流路（６４）と連通する請求項１０または請求項１１に記載の燃料噴射装置。
【請求項１３】
前記連通手段が、前記軸方向流路（６４）と前記室（５６）との間に制限流路（６２）を画定するように配置されたダンパバルブ（５８，６０）を含む請求項１０から１２のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
【請求項１４】
前記ダンパバルブが、当接部（６０）と嵌合自在であるダンパバルブ部材（５８）を含み、該ダンパバルブ部材（５８）が、（ｉ）前記制限流路（６２）を通って前記室（５６）と前記連通手段（６４）との間を燃料が流れることにより前記バルブニードル（１０）の開口運動を減衰するように、該バルブニードル（１０）が前記バルブニードルシート（１６）から上昇する状況における当接位置と、（ｉｉ）燃料の流れが該制限流路（６２）を迂回することにより該バルブニードル（１０）の閉口運動がほぼ減衰されないように、該バルブニードル（１０）が該バルブニードルシート（１６）へ移動する状況における上昇位置とを有する請求項１３に記載の燃料噴射装置。
【請求項１５】
アクチュエータ（２０，２２）の故障の際に前記バルブニードル（１０）が最終的に閉口するように燃料を前記制御室（５０）から制限流量で放出させるため、該制御室（５０）と連通状態にある追加制限流路（８２，８４）を含む請求項２から１４のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
【請求項１６】
燃料を前記制御室（５０）から放出させるように、前記追加制限流路（８２）が前記スリーブ（３８）内に画定される請求項１５に記載の燃料噴射装置。
【請求項１７】
燃料を前記制御室（５０）から放出させるように、前記制限流路（８４）が前記ノズルボデー（１４）内に画定される請求項１５に記載の燃料噴射装置。
【請求項１８】
前記アクチュエータ（２０，２２）の故障の際に前記バルブニードル（１０）が最終的に閉口するように、燃料を前記制御室（５０）から前記連通手段（６４）へ制限流量で放出させるための手段を含む請求項９から１４のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
【請求項１９】
前記アクチュエータ（２０）がアクチュエータハウジング（１８）内に配置され、噴射装置ノズルボデー（１４）の一端部が、該ノズルボデー（１４）の他端部が突出するように該アクチュエータハウジング（１８）内に収容され、該ノズルボデー（１４）が、該アクチュエータハウジング（１８）の内側当接面（７６）と当接するための部分的にほぼ球形の外側当接面（７８）を画定する請求項１から１８のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
【請求項２０】
内燃機関に使用するための燃料噴射装置であって、
噴射装置出口（２１）を通る燃料噴射を制御するようにバルブニードルシート（１６）と嵌合自在であるバルブニードル（１０）と、
制御室（５０）内の燃料圧力を制御するように配置されたアクチュエータ（２０，２２）であって、前記バルブニードル（１０）の表面が該制御室（５０）内の燃料圧力に露出され、該制御室（５０）内の燃料圧力が該バルブニードル（１０）を付勢して前記バルブニードルシート（１６）から解離させるように作用する、アクチュエータと、
前記バルブニードル（１０）と関連する表面がダンパ室（５６）内の燃料圧力に露出されるように該バルブニードル（１０）の一端部に配置された、燃料を収容するためのダンパ室（５６）であって、ダンパ室（５６）内の燃料圧力が、該バルブニードル（１０）を付勢して前記バルブニードルシート（１６）と嵌合させるように作用する、ダンパ室（５６）と、
前記バルブニードル（１０）が前記バルブニードルシート（１６）から解離する時に、前記噴射装置出口（２１）へ燃料を吐出するための燃料吐出経路（３０，６６，６８，７０）と、
前記バルブニードル（１０）の開口運動を補助するように、該バルブニードル（１０）が前記バルブニードルシート（１６）から解離する時に前記燃料吐出経路（３０，６６，６８，７０）内の圧力低下を前記ダンパ室（５６）へ伝達するための、該燃料吐出経路（３０，６６，６８，７０）と該ダンパ室（５６）との間の連通手段（６４；８０）と、
を含む噴射装置。
【請求項２１】
前記連通手段が、前記バルブニードル（１０）内に設けられた軸方向流路（６４）を含む請求項２０に記載の燃料噴射装置。
【請求項２２】
前記連通手段が、前記バルブニードル（１０）に設けられた少なくとも１本の径方向流路（７２；１７２）を含み、該流路の一端部が前記燃料吐出経路（７０）と連通するとともに、該流路の他端部が前記軸方向流路（６４）と連通する請求項２１に記載の燃料噴射装置。
【請求項２３】
前記連通手段が、前記軸方向流路（６４）と前記室（５６）との間に制限流路（６２）を画定するように配置されたダンパバルブ（５８，６０）を含む請求項２１または請求項２２に記載の燃料噴射装置。
【請求項２４】
前記アクチュエータ（２０）の運動を前記バルブニードル（１０）へ伝達するための負荷伝達手段を含み、該負荷伝達手段が、該バルブニードル（１０）または該バルブニードルに結合された部材（４０）が中で摺動自在であるスリーブ（３８）を含み、前記ダンパ室（５６）と前記燃料吐出経路（３０）との間に燃料の制限流路を設けるように前記連通手段（８０）が該スリーブ（３８）内に画定される請求項２０に記載の燃料噴射装置。
【請求項２５】
内燃機関に使用するための燃料噴射装置にであって、
噴射装置出口（２１）を通る燃料噴射を制御するように、ノズルボデー（１４）に設けられたボア（１２）内で移動自在であるとともにバルブニードルシート（１６）と嵌合自在であるバルブニードル（１０）と、
前記バルブニードル（１０）の運動を制御するためのアクチュエータ（２０，２２）であって、アクチュエータハウジング（１８）内に配置されるアクチュエータ（２０）と、
を含み、
前記ノズルボデー（１４）の一端部が、該ノズルボデーの下端部が突出するように前記アクチュエータハウジング（１８）内に収容され、該ノズルボデー（１４）が、該アクチュエータハウジング（７８）の内側当接面（７６）と当接するための部分的にほぼ球形の外側当接面（７８）を画定する、
燃料噴射装置。
【請求項２６】
前記内側当接面が円錐台形である請求項２５に記載の燃料噴射装置。
【請求項２７】
一方向における前記アクチュエータ（２０，２２）の運動をほぼ反対方向における前記バルブニードル（１０）の運動へ変換するためのモーションインバータ（３８，４２，５０）の形を前記負荷伝達手段が取る、請求項１から２６のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
【請求項２８】
アクチュエータ（２０）を含む、請求項１から２７のいずれか一項に記載の燃料噴射装置に使用するための負荷伝達装置（３６）において、使用時に該アクチュエータの動作を噴射装置部品へ伝達するように作動可能である負荷伝達装置（３６）であり、スタック状に配置された複数の皿ばね部材（４４）を含むベローズ装置（４２）を含む負荷伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮点火式内燃機関の燃焼スペースへ燃料を吐出するための燃料噴射装置に関連する。詳しく述べると本発明は、噴射装置バルブニードルの運動を制御するための圧電アクチュエータを含む燃料噴射装置に関連するが、これに限定されるわけではない。
【背景技術】
【０００２】
圧電アクチュエータを含むタイプの周知の燃料噴射装置は、我々の同時係属出願である特許文献１に記載されている。噴射装置は、複数の噴射装置出口を通って関連するエンジンシリンダへ燃料が吐出されるかどうかを制御するためバルブニードルシートに対して移動自在であるバルブニードルを含む。バルブニードルの表面は、制御室の中の燃料圧力に露出される。制御室内の燃料圧力を制御することにより、バルブニードルシートに近接および離間するバルブニードルの運動が制御される。
【０００３】
圧電アクチュエータは圧電素子のスタックを含み、油圧増幅器の形の負荷伝達装置を介して制御室内の燃料圧力を制御するように構成されている。油圧増幅器は、アクチュエータスタックに機械的に結合されるとともにスリーブ内で摺動自在である制御ピストンを含む。スリーブ内で制御ピストンが占める位置は、制御室の容積とその中の燃料圧力とを決定する。制御ピストンの運動を制御することにより、バルブニードルの運動を制御するように制御室内の燃料の圧力を変化させられる。制御室内の燃料圧力が比較的高い時には、エンジンへの燃料吐出が阻止される閉口・非噴射状態へニードルが付勢される。制御室内の燃料圧力が低下すると、開口・噴射状態へバルブニードルが上昇して燃料噴射を開始する。
【０００４】
そのため、圧電アクチュエータにより制御室内の燃料圧力を制御することによって、噴射状態と非噴射状態との間で噴射装置が切り換えられる。
【０００５】
圧電アクチュエータは、圧電スタックに電圧を印加してスタック長を変えることにより制御される。非噴射状態では、スタックは第１励起レベル（初期電圧レベル）まで励起され、スタックは比較的長い。バルブニードルを移動させて噴射を開始させるには、スタック長を減少させるようにスタックの電圧を低下させなければならず（噴射電圧レベル）、こうして制御ピストンを移動させる。スタックに印加される電圧は、結果的に生じる制御室内の燃料圧力変化により非噴射状態と噴射状態との間で噴射装置バルブニードルを切り換えるのに必要な制御ピストンの運動の程度を与える量だけスタックを変位させるように選択される。
【０００６】
上述した噴射装置は、スタックの電圧が低下すると噴射事象を開始させるタイプ（いわゆる「励起停止時噴射式」噴射装置）である。噴射装置の噴射の励起を停止するには、非噴射状態（噴射装置寿命のおよそ９５％）で、アクチュエータスタックが比較的高い電圧に保持されなければならない。このタイプの噴射装置は、特に噴射の流量が低いか正常である場合には、噴射を正確に制御できるが、噴射の流量が高い場合には潜在的な問題が予測される。高い噴射流量を達成するには、バルブニードルシートから比較的大量（「高上昇値」と呼ばれる）に離間するようにバルブニードルを上昇させることが必要であり、これには、スタックにおける通常は高い電圧を噴射のたびに比較的大量に低下させる必要がある。
【０００７】
高い駆動電圧が長時間にわたって印加されると、水分が存在する中で内部スタック電極が徐々に電気化学的に移動することによる問題が発生し、その結果、短絡が発生する。付加的な問題は、高い噴射流量に必要とされる比較的高い程度のスタック運動（つまり収縮と伸張）が、圧電材料内の亀裂の進行によってスタック寿命を短くする可能性があることである。高い噴射流量が結果的に噴射装置出口への流路内に大きな圧力差を生み、これがバルブニードル上昇力に反作用する油圧力を発生させて、高い噴射装置圧力で達成可能な最大上昇値を低下させることも認識されている。
【０００８】
スタックでの高い電圧を長時間にわたって維持するという問題に対処する方法の一つは、スタックの励起の結果として噴射が生じるように噴射装置を構成することである（つまり励起停止時噴射と反対の励起時噴射）。特許文献２には、励起時噴射タイプの燃料噴射装置が記載されている。このタイプの噴射装置では、高いスタック電圧が比較的短時間（つまり噴射装置寿命の約５％）のみ維持されるだけでよいが、高い噴射流量が結果的にニードルの長さにわたって大きな圧力差を生み、達成可能な最大ニードル上昇値を低下させるという問題を抱えている。さらなる問題は、スタックを長時間（およそ９５％）にわたって高い負電圧に維持すると、スタックの消極という結果を生むので、励起時噴射式の噴射装置では圧電スタックの二極動作は通常は可能でないことにも存する。そのため、励起時噴射式噴射装置はこのような高いスタック変位を達成できず、達成可能な最大バルブニードル上昇値に制限を加える。
【０００９】
【特許文献１】欧州特許出願第ＥＰ  １１７４６１５  Ａ１号
【特許文献２】米国特許第ＵＳ  ６  ５２０  ４２３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
後述するように改良された燃料噴射装置を本発明が提供するのは、上述した問題の少なくとも一つに対処することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によれば、内燃機関に使用するための燃料噴射装置が提供され、この燃料噴射装置は、噴射装置出口を通る燃料噴射を制御するようにバルブニードルシートと嵌合自在であるバルブニードルと、制御室の中の燃料圧力を制御するように配置されたアクチュエータであって、バルブニードルに関連する表面が制御室内の燃料圧力に露出される、アクチュエータと、アクチュエータの運動をバルブニードルへ伝達するための負荷伝達手段とを含み、負荷伝達手段は、制御室内の燃料圧力を変化させるとともにバルブニードルシートに対するバルブニードルの運動を制御するように、アクチュエータ運動を受けて収縮および伸張自在であるベローズ装置を含む。
【００１２】
制御室の圧力変動を制御することによりアクチュエータの作動力をバルブニードルへ伝達するのにベローズ装置を使用することは、機械的に見て好都合である。
【００１３】
好適な実施例において負荷伝達手段は、アクチュエータの一方向の運動をバルブニードルのほぼ反対方向の運動へ変換するためのモーションインバータの形を取る。そのため本発明は、励起時噴射モードでの動作、つまりスタックに印加される電圧の上昇が結果的に燃料を噴射させる場合のための圧電アクチュエータを含むタイプの噴射装置に、特に適用可能である。
【００１４】
負荷伝達手段はさらに、アクチュエータの運動をベローズ装置へ付与するようにベローズ装置と協働可能であるスリーブを含むことが望ましい。
【００１５】
一実施例では、バルブニードルに関連する表面は、バルブニードルに結合された制御ピストンによって画定され、制御ピストンは、制御室内の燃料圧力の変動を受けてスリーブ内で摺動自在である。
【００１６】
代替実施例では、制御室内の燃料圧力の変動を受けて、バルブニードルがスリーブ内で直接的に摺動自在であるとよい。しかし、製造を容易にするため、独立した制御ピストンを設けると好都合である。
【００１７】
ベローズ装置は、コンサーティーナ状に配置された複数の皿ばね要素を含むことが望ましい。
【００１８】
バルブニードルはノズルボデーに設けられたボアの中で移動自在であると好都合であり、下方の皿ばねがノズルボデーの表面を密封するとともに、上方の皿ばねがスリーブを密封して、燃料が充填される内部ベローズ空間を画定するように、皿ばねはコンサーティーナ状のスタックに配置される。
【００１９】
アクチュエータの動作に基づいてベローズ装置を圧縮および伸張させて、燃料が充填された内部ベローズ空間を変化させるように、皿ばねは使用時に相互に協働自在である。ベローズが圧縮されると、燃料がベローズ空間から放出されて制御室内の燃料圧力を増大させることで、直接的に、または制御ピストンを介して、バルブニードルへ大きな上昇力を印加し、ニードルの開口運動を可能にして噴射を開始させる。ベローズが伸張できるようになると、燃料が再びベローズ空間に充填され、制御室内の燃料圧力を低下させ、バルブニードルをバルブニードルシートに再び当接させて噴射を終了させる。
【００２０】
バルブニードルシートがバルブニードルの一端部に画定されるとともに、燃料を収容するための室がバルブニードルの他端部に画定されることが望ましい。バルブニードルシートとの嵌合状態へバルブニードルを付勢するように配置されたバルブニードルばねを、この室が収容することが望ましい。
【００２１】
噴射装置はさらに、バルブニードルがバルブニードルシートから上昇する時に、噴射装置出口へ燃料を吐出するための燃料吐出経路を含み、バルブニードルは、バルブニードルの開口運動を補助するための連通手段を燃料吐出経路と室との間に含む。
【００２２】
連通手段は、バルブニードル内に設けられてニードル軸の一部または全体に沿って延在する軸方向流路の形を取ることが望ましい。
【００２３】
連通手段はさらに、バルブニードルに設けられた少なくとも１本の径方向流路を含み、その一端部が燃料吐出経路と連通するとともに、他端部が軸方向流路と連通する。
【００２４】
噴射が開始する際のバルブニードルシートの領域での燃料圧力低下の作用によってバルブニードルに作用する開口力を補助するための手段となるので、連通手段は好適であり、これは連通手段を通って室へ伝達される。言い換えると、バルブニードル上昇力に対抗するバルブニードルの上端部の室の中の燃料圧力によって力の低下が生じ、これがバルブニードル開口運動を補助する作用を持つのである。
【００２５】
好適な実施例において連通手段は、軸方向流路と室との間の制限流路を画定するように配置されたダンパバルブを含む。さらに好適な実施例では、ダンパバルブは当接部と嵌合自在であるダンパバルブ部材を含み、ダンパバルブ部材は、バルブニードルがバルブニードルシートから離間するように上昇することによりバルブニードルの開口運動を減衰する状況における当接位置と、バルブニードルがバルブニードルシートへ運動することによりバルブニードルの閉口運動がほぼ減衰されない状況における上昇位置とを取る。
【００２６】
ダンパバルブに制限流路を設けると、噴射中の不要なバルブニードル運動を防止するとともにバルブニードル運動の制御を改良するように、開口運動をある程度減衰する。しかし、当接部から上昇するというダンパバルブ部材の能力のため、噴射終了時にニードルの上端部の室が再充填される際には制限流路が迂回されるので、バルブニードルの閉口運動はほぼ影響を受けない。そのため、バルブニードルの急速な閉口がやはり達成される。
【００２７】
燃料吐出経路が、バルブニードルとノズルボデーボアとの間に画定される燃料吐出室を含み、径方向流路の各々が、燃料吐出室と連通するようにバルブニードルに設けられることが望ましい。
【００２８】
一実施例において噴射装置は、アクチュエータが故障した場合にバルブニードルが最終的に閉じるように、制御室と連通手段との間を連通させるためにバルブニードル内に画定される追加制限流路を含む。アクチュエータが作動（噴射）状態で止まってしまった場合には、制御室から連通手段への燃料の制限流のため、制御室内の燃料圧力が最終的に低下する。
【００２９】
上述した軸方向流路が設けられていない代替実施例では、一端部において制御室と連通することにより、アクチュエータが故障した場合には制御室から燃料を制限流量で放出させてバルブニードルを最終的に閉じるように、スリーブまたはノズルボデーに追加制限流路が設けられる。
【００３０】
さらに好適な実施例では、アクチュエータハウジング内にアクチュエータが配置され、噴射装置ノズルボデーの一端部は、ノズルボデーの他端部がアクチュエータハウジングから突出するようにこのハウジング内に収容されており、ノズルボデーは、アクチュエータハウジングによって画定される内側当接面と当接するための部分的にほぼ球形の外側当接面を画定する。この装置は、長形スカート延長部を有するスリーブがベローズと置き換えられる実施例では特に、噴射装置の部品の間での良好な同心性を確実に達成する。内側当接面は円錐台形であることが望ましい。
【００３１】
そのため本発明の第二の面によれば、内燃機関に使用するための燃料噴射装置が提供され、燃料噴射装置は、ノズルボデーに設けられたボアの中で移動自在であるとともに、噴射装置出口を通る燃料噴射を制御するようにバルブニードルシートと嵌合自在であるバルブニードルと、バルブニードルの運動を制御するためのアクチュエータであってアクチュエータハウジング内に配置されたアクチュエータとを含み、ノズルボデーの一端部は、ノズルボデーの下端部がここから突出するようにアクチュエータハウジング内に収容され、ノズルボデーは、アクチュエータハウジングの内側当接面と当接するための部分的にほぼ球形の外側当接面を画定する。一般的に、アクチュエータハウジングの当接面が円錐台形であることが望ましい。
【００３２】
負荷伝達手段がベローズ装置を含まない噴射装置でも、嵌合のための部分的球形当接面をアクチュエータハウジング内に有するノズルボデーの使用が好適である。これは、例えば製造公差の結果として生じる部品間の不整合を補うため、アクチュエータハウジングとノズルとの間に或る程度のあそびが認められるためである。
【００３３】
本発明の第三の面によれば、内燃機関に使用するための噴射装置が提供され、噴射装置は、噴射装置出口を通る燃料噴射を制御するようにバルブニードルシートと嵌合自在であるバルブニードルと、制御室内の燃料圧力を制御するように配置されたアクチュエータであって、バルブニードルの表面が制御室内の燃料圧力に露出される、アクチュエータと、バルブニードルと関連する表面がバルブニードル室内の燃料圧力に露出されるようにバルブニードルの一端部に配置された、燃料を収容するためのバルブニードル室と、バルブニードルがバルブニードルシートから上昇する時に噴射装置出口に燃料を吐出するための燃料吐出経路とを含み、バルブニードルは、バルブニードルの開口運動を補助するため、燃料吐出経路と室との間に連通手段を備える。
【００３４】
上述した、第一の面の連通手段の好適なまたは任意の特徴は、本発明の第二または第三の面にも取り入れられる。
【００３５】
本発明の上述した面のいずれも、一つ以上の圧電素子のスタックを有するアクチュエータを含んでいるが、他のアクチュエータ、例えば電磁作動式アクチュエータを代替物として設けてもよい。
【００３６】
圧電アクチュエータが設けられる場合には、高圧燃料のためのアキュムレータ空間の中に圧電スタックが配置されることが望ましく、スリーブとベローズ装置もアキュムレータ空間の中に配置され、内側ベローズ空間は、端部の皿ばねスタックによってアキュムレータ空間から密封される。
【００３７】
本発明の第四の面によれば、特に、アクチュエータを含む燃料噴射装置の中で使用するための負荷伝達装置が設けられ、負荷伝達装置は、使用時にアクチュエータの動作を噴射装置部品へ伝達するように作動可能であり、負荷伝達装置は、皿ばね部材のスタックを含むベローズ装置を含む。
【００３８】
特定の一実施例では、燃料噴射装置は圧電アクチュエータを含むとともに、噴射装置出口を通る燃料噴射を制御するようにバルブニードルシートと嵌合自在であるバルブニードルを含む、励起停止時噴射タイプのものであり、ニードルの上端部はアクチュエータに結合されたスリーブ内で移動自在であり、バルブニードルに関連する表面は制御室内の燃料圧力に露出され、圧電アクチュエータは制御室内の燃料圧力を制御するように作動可能であり、噴射装置はさらに、アクチュエータの動作を受けて収縮および伸張自在であるとともにスリーブをアクチュエータへと付勢するように作用するベローズ装置を含む。
【００３９】
バルブニードルの上端部はスリーブ内で直接的に移動自在であっても、スリーブ内で移動する制御ピストンに結合されてもよい。
【００４０】
本発明の上述した面のいずれかの好適なおよび／または任意の特徴は、本発明の他の面にも取り入れられてよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、添付図面を参照して、本発明を単なる例として説明する。
【実施例１】
【００４２】
図１と２を参照すると、励起時噴射タイプの燃料噴射装置は、噴射装置ノズルボデー１４に設けられたボア１２内で摺動自在であるバルブニードル１０を含む。バルブニードル１０は、関連する燃焼スペースまたはエンジンシリンダへの燃料噴射を制御するように、ボア１２によって画定されたバルブニードルシート１６と嵌合自在であるバルブニードル先端領域１１を含む。バルブニードルシート１６は、後述するようにツインバルブシートの形を取る。噴射装置ノズルボデー１４は、圧電材料で形成された素子のスタック２２を含む圧電アクチュエータ２０のためのアクチュエータハウジング１８の中に上端部が収容されている。圧電アクチュエータ２０は、バルブニードルシート１６と当接する非噴射位置と、バルブニードル１０がバルブニードルシート１６から離間するように上昇する噴射位置との間でのバルブニードル１０の運動を制御するように作動可能である。
【００４３】
図２に最もはっきりと見られるように、バルブニードル１６に対して移動する際にバルブニードル１０の軸方向運動を案内するようにノズルボデーボア１２内ですべりばめを形成する上部案内領域１１０を含む形状を、バルブニードル１０は有する。バルブニードル１０は、同じ機能を提供するため下部案内領域２１０も含む形状である。
【００４４】
下端部に設けられた噴射装置出口２１（一つのみ図示）がエンジンシリンダへ延出するように、ノズルボデー１４の下端部はアクチュエータハウジング１８から突出している。アクチュエータハウジング１８の上端部は、一般的には共通レールの形の燃料源（不図示）から高圧燃料を受け取るための入口２６を含む上部ハウジング２４（図１のみに図示）に収容されている。入口２６は、上部ハウジング２４に設けられた供給通路２８と連通する。アクチュエータハウジング１８は貫通穿孔１９を備え、その上部領域は内部空間つまり「アキュムレータ空間」３０を画定する。供給通路２８は、こうして高圧の燃料が充填されるアキュムレータ空間３０に接続されている。圧電スタック２２は、空間３０内の燃料圧力による高い油圧力にスタック２２が常に露出されるように、シーラントコーティング３２の中に包囲されるとともにアキュムレータ空間３０に収容されている。
【００４５】
圧電アクチュエータ２０は、外部電圧源（不図示）からスタック２２に電圧を印加するための電気コネクタ３４も備える。励起時噴射タイプであるため、非噴射状態では比較的低い電圧がアクチュエータスタック２２に印加されるように圧電アクチュエータ２０は構成されている。スタック２２には比較的低圧のみが印加されるため、スタック長は比較的短く、バルブニードル１０は、燃料噴射が出口２１を介して行われないようにバルブニードルシート１６に当接する位置を占める。圧電スタック２２に比較的高い電圧が印加されると、スタック長が増加し、その結果、バルブニードル１０がバルブニードルシート１６から上昇して噴射を開始する。燃料噴射装置の動作については、後でさらに詳細に説明する。
【００４６】
特に図２を参照すると、スタック２２の伸張と収縮（言い換えるとスタックの運動）は、アクチュエータハウジングボア１９の下部領域に配置され全体として３６で表された負荷伝達手段または負荷伝達器を介して、バルブニードル１０へ伝達される。負荷伝達手段は、圧電スタック２２の下方運動（伸張）をバルブニードル１０の上方（開口）運動へ変換するとともにその逆の変換を行うモーションインバータの形を取る。モーションインバータは、アキュムレータ空間３０の下部領域に収容されたスリーブ３８と、スリーブ３８のボア３９内で摺動自在である制御ピストン４０と、スリーブ３８のすぐ下に配置されたベローズ装置４２とを含む。制御ピストン４０はバルブニードル１０の上端部に結合されているため、二つの部品１０，４０は一緒に移動自在である。制御ピストン４０は、締まりばめによってバルブニードル１０に結合されてもよいが、代替実施例では、制御ピストン４０とバルブニードル１０とは単一の部品として形成される。
【００４７】
ベローズ４２は、スタックの上部皿ばねがスリーブ３８の下面と密封嵌合状態にあるとともに、スタックの下部皿ばねがノズルボデー１４の表面と密封嵌合状態にあるように、コンサーティーナ状に配置された皿ばね部材４４のスタックを含む。ベローズ４２は高圧燃料のための内側ベローズ空間を画定し、これは、隣接する皿ばね４４の間に画定される空間である。後述するように、ベローズ４２は、内側ベローズ空間を変化させるように、スタック２２の励起停止と励起を受けて伸張および収縮自在である。
【００４８】
圧電スタック２２は、中間負荷伝達部材４６と嵌合状態にある端部片４８を含む。アキュムレータ空間３０からスタック２２への燃料の流入を防止するように、負荷伝達部材４６と端部片４８とスタックシーラント３２との間には環状シール５１が設けられている。スリーブ３８の上面は負荷伝達部材４６の下側と当接しているため、スタック長が使用中に変化すると、負荷伝達部材４６を介してスリーブ３８とゆえに皿ばね４４へスタック２２の運動が伝達される。燃料のための制御室５０が、制御ピストン４０の下面とノズルボデー１４の上端面との間に画定され、制御室５０内の燃料圧力は、制御ピストン４０に上方向に作用する。内側ベローズ空間と制御室５０との間で燃料が流れるための間隙をノズルボデー１４の外面がベローズ４２の径方向内側とともに画定するように、ノズルボデー１４の上端部はベローズ４２へ突出している。
【００４９】
スリーブ３８の上端部の中に画定されるばねまたはダンパ室５６の中に、バルブニードルばね５４が収容されている。バルブニードルばね力とともに、バルブニードルシート１６との嵌合状態へバルブニードル１０を付勢するように作用する高圧燃料が、ばね室５６に充填される。ダンパ室５６内の燃料の圧力も、バルブニードル１０の開口運動に抵抗するように作用する。
【００５０】
バルブニードルばね５４の一端部は負荷伝達部材４６の下面と当接し、ばね５４の他端部はダンパバルブ装置５８，６０と当接する。ダンパバルブ装置は、ばね室５６内に配置されるとともに、バルブニードル１０の上面によって画定されるバルブ当接部６０と嵌合自在である環状ダンパバルブ５８を含む。後述するように環状ダンパバルブ５８は、噴射終了時にバルブニードル１０の急速な閉口を補助するための手段を画定する。ダンパバルブ５８は中央穿孔６２を備え、その一端部はばね室５６と連通するとともに、他端部はバルブニードルに設けられた軸方向延在穿孔６４と連通する。穿孔６４は、比較的大径の上部領域１６４と、上端部の室５６と下端部のバルブニードル先端１１との間のバルブニードル１０の全長に沿って延在する小径の下部領域２６４とを含む、燃料の軸方向流路を画定する。軸方向流路６４は、後述するように、噴射が開始する時にバルブニードル１０の開口運動（つまりバルブニードルシート１６からの離間）を補助するための連通手段（連通経路など）の一部を成す。
【００５１】
１６のバルブニードルシート領域の領域へ高圧燃料を流すことができるように、アキュムレータ空間３０とバルブニードル先端１１との間には燃料吐出手段が設けられている。燃料吐出手段は、ノズルボデー１４において径方向に延在する上部穿孔対６６と、バルブニードル１０の上端部に設けられた環状溝６８と、バルブニードル１０の外面に設けられた追加縦溝（図１と２では不図示）とを含む。バルブニードル１０の外面とノズルボデーボア１２とはさらに、バルブニードルの上端部の溝６８とバルブニードルシート１６の領域のバルブニードル先端１１との間に燃料吐出室７０を画定する形状を持つ。径方向に延在する第２穿孔対７２は、バルブニードル１０の下端部に向かって配置されている。径方向延在第２穿孔７２は、（上述のように）噴射時にバルブニードル１０の開口運動を補助するための連通手段の一部を成し、燃料吐出手段６６，６８，７０と軸方向流路６４との間の燃料の径方向流路を画定する。
【００５２】
上記の説明から、入口２６と、供給通路２８と、アキュムレータ空間３０と、ノズルボデー１４の径方向流路６６と、バルブニードル１０の縦溝６８と、燃料吐出室７０とはともに、入口２６で噴射装置に吐出された高圧燃料をシート１６の領域のバルブニードル先端１１へ流すための流路となることが分かるだろう。
【００５３】
さて、噴射装置の動作についてさらに詳述する。非噴射状態から始めると、バルブニードル１０はバルブニードルシート１６に当接している。燃料は吐出経路６６，６８，７０を通って吐出されるが、バルブニードル１０が当接しているので、バルブニードルシート１６を越えて噴射装置出口２１へ流れることができない。この状態では、圧電スタック２２での電圧は比較的低い初期電圧レベルであるため、スタック２２の長さは比較的短い。一般的に圧電スタック２２における初期電圧レベルは、ゼロボルトより少し高いだけである。スタック２２が収縮状態であって、スリーブ３８を介してベローズ４２に作用する力が低いため、ベローズ４２の内部空間は最大であり（つまりベローズが伸張しており）、高圧燃料が充填される。制御室５０内の燃料圧力は比較的低く、制御室５０の燃料圧力により制御ピストン４０に作用する上向きの力は比較的低い。
【００５４】
バルブニードル１０に作用する力を考えると、開方向にバルブニードル１０に作用する正味の上向きの力は、制御ピストン４０に作用する制御室５０の燃料圧力と、吐出経路６８，７０内の燃料圧力によりバルブニードル１０に作用する油圧力とによって決定される。閉方向にバルブニードル１０に作用する正味の下向きの力は、ばね室５６内の燃料圧力と、バルブニードルばね力とによって決定される。圧電スタック２２が収縮状態にある時には、制御室５０内の燃料圧力が充分低いためバルブニードル１０への正味の下向きの力は正味の上向きの力を超え、そのためバルブニードル１０はバルブニードルシート１６に当接したままとなる。
【００５５】
噴射を開始するには、圧電スタック２２に印加される電圧が比較的高レベル（「噴射電圧レベル」）まで上昇する。その結果、圧電スタック２２の長さが増大して、スタック２２の端部が中間伝達部材４６を介してスリーブ３８へ運動を伝達する。こうしてスリーブ３８はアキュムレータ空間３０内で下向きに移動してベローズ４２を圧縮し、ベローズ４２の内部空間を減少させる。ベローズ４２が圧縮された結果、ベローズ４２の内部空間から燃料が排出され、制御ピストン４０のすぐ下の制御室５０内の燃料圧力が上昇する。
【００５６】
制御室５０内の燃料圧力が上昇すると、結合されたニードル１０とピストン４０とに作用する上向きの力が、バルブニードルばね力との組合せで作用するばね室５６内の燃料圧力による力を超えるのに充分な点に達する。そのため制御ピストン４０はスリーブボア３９内で上向きに移動し、バルブニードル１０はバルブニードルシート１６から上昇し始める。吐出経路６８，７０内の燃料圧力によるバルブニードル１０への上向きの力も、ニードル１０を上昇させるように作用する。バルブニードル１０がバルブニードルシート１６から上昇し始めると、吐出室７０内の燃料は出口２１を通ってエンジンシリンダへ流れ、エンジンシリンダへの噴射が開始する。
【００５７】
バルブニードル１０が上昇し始めて噴射を開始すると、出口開口部２１を通る高圧燃料の流れによって燃料吐出室７０内の燃料圧力が低下する。径方向流路７２と軸方向流路６４をバルブニードル１０に、穿孔６２を環状ダンパバルブ５８に設けていることから、やはりばね室５６から圧力の低い領域へ流れる燃料により、吐出室７０におけるこの圧力低下の作用がばね室５６で明らかに見られる。バルブニードル１０の上端部と下端部との間の圧力均等化の結果、バルブニードル１０にかかる正味の下向きの力がさらに低下し、そのため、さらなる開口運動を補助するためのバルブニードル１０への上昇力に有利となる。低い作動力（つまり、圧電アクチュエータにより印加される力）について大きなバルブニードル上昇が達成できることは、本発明のこの特徴の特別な長所である。これは、高い噴射流量、ゆえに高いバルブニードル上昇値が必要とされる状況では特に関連性がある。軸方向流路６４の流れがバルブニードル上昇に影響する程度は、バルブニードル軸上での径方向流路７２の軸方向位置と、出口開口部２１に燃料を供給する吐出室７０の流面積とによって決定される。このパラメータは、必要なバルブニードル開口特性を提供するように注意深く選択される。
【００５８】
環状ダンパバルブ５８に制限穿孔６２を設けることにより、ばね室５６からバルブニードル１０の軸方向流路６４への燃料の流れは制限流量で行われるため、バルブニードル１０の開口運動が若干減衰される。バルブニードル１０の開口運動が減衰されることは、不要な振動と、所望する上昇値をバルブニードルが超えることを回避するので、好都合であることが分かっている。
【００５９】
噴射を終了させるには、圧電スタック２２における電圧を噴射電圧レベルから初期電圧レベルへ低下させることにより、スタック２２の長さを減少させる。その結果、ベローズ４２へ伝達される力が低下するため、各皿ばね４４が相互に離間する際にベローズが伸張して内部ベローズ空間が増大する。ベローズ４２が伸張する結果、制御室５０内の燃料圧力が低下し、ばね室５６内の燃料圧力との組合せで作用するバルブニードルばね５４の力が、バルブニードル１０をシート１６へ戻すようにバルブニードル１０に作用する開口力を超えるのに充分である、充分に低いレベルまで制御室５０内の燃料圧力が低下する点に達する。そのため、出口開口部２１を通る燃料の吐出が終了する。
【００６０】
バルブニードル１０の開口運動の減衰が好適であることは分かっているが、バルブニードル１０の閉口運動は非常に急速に達成されることが望ましい。スタック２２の電圧が初期電圧レベルまで低下して、圧電スタック２２が収縮し始めて室５６の容積を増大すると、制御ピストン４０が引き下げられてバルブニードル１０が閉じ始める。ばね室の容積が増大し始めると、ばね室５６内の燃料圧力の低下が始まり、環状ダンパバルブ５８がダンパバルブ当接部６０から上昇して、軸方向流路６４内の燃料がダンパバルブ当接部６０を超えてばね室５６へ比較的高い流量で流れ、制限穿孔６２を迂回する点に達する。そのため、ばね室５６内の燃料圧力が比較的急速に上昇し、バルブニードル１０の閉口運動を補助するとともにこの運動の著しい減衰を防止する。
【００６１】
図１と２の噴射装置のさらなる特徴は、制御室５０をバルブニードル１０の軸方向流路６４と接続する制限穿孔７４がバルブニードル１０に設けられることである。バルブニードル１０がバルブニードルシート１６から上昇すると、軸方向流路の圧力が低下し（径方向流路７２を介した吐出室７０との連通により）、燃料が制限流量で制御室５０から制限ニードル穿孔７４を通り、軸方向流路６４へ流れる。上述したように、正常な状態では、動作に影響するのに充分な流量で制御室５０内の燃料圧力が穿孔７４を通って軸方向流路６４へ放出されないような寸法を、制限ニードル穿孔７４は持つ。しかし、圧電スタック２２が故障して作動（伸張）状態で止まってしまった場合には、制限ニードル穿孔７４を介した流れによって制御室５０内の高圧燃料が最終的に低下することにより、バルブニードル１０を閉じる。
【００６２】
特に高い放射流量が必要とされる場合には、高いバルブニードル上昇値を達成するためのバルブニードル１０の長さにわたる圧力差が非常に大きいため圧電スタック２２の電圧を初期電圧レベル（通常はほぼゼロボルト）へ低下させても、バルブニードル１０を急速に閉口させるのに充分な圧電スタック２２の収縮を行うことができないように、噴射装置は構成される。この場合には、スタック２２を最初の長さを超えて駆動するように、圧電スタック２２が初期電圧レベル（つまり一般的に負の電圧レベル）を超える低い電圧レベルまで駆動され、こうしてバルブニードル１０をより急速に閉じる。バルブニードル１０がバルブニードルシート１６に当接してしまうと、圧電スタック２２の電圧が低い電圧レベルから初期電圧レベルへ再び上昇することにより、スタック２２を最初の長さまで収縮させる。
【００６３】
噴射装置部品のすべて、特にスタック２２とスリーブ３８と制御ピストン４０とベローズ４２とバルブニードル１０とを適切に整合させるため、アクチュエータハウジング１８によって画定される円錐台形の内側当接面７６と当接する部分的に球形の当接面７８を有する段部を画定する形状をノズルボデー１４は持つ。円錐台形当接面と嵌合するための部分的球形当接面７８を設けると、噴射装置部品３８，４２，４０，２２，１０の間の直角性、平行性、同心性の若干の誤差を補正するためにノズルボデーの位置を調整でき、圧電スタック２２は均一に分布した軸方向力をスリーブ３８に印加する。これは、圧電スタック２２および／またはバルブニードル１０への曲げ負荷により生じるダメージを減少させる。
【００６４】
特に好適な実施例では、二つのバルブシート（１６で示される）と当接するようにバルブニードル１０が配置され、両バルブシートはノズルボデー１４のボア１２の表面によって画定される。これは、二つのシートのうち軸方向下方のシートの下流の燃料圧力によりバルブニードル１６がシート１６から離間する際に、バルブニードル１６に付加的な上昇力を付与するという長所を持つ。これも、高速の噴射という利点を持つ。我々による出願日が同じ同時係属欧州特許出願第０４２５０１３２．０号には、ツインバルブニードルシート１６が記載されている。図１と２に示された噴射装置は、このようなツインバルブシート１６を有する。
【実施例２】
【００６５】
図３は燃料噴射装置の代替実施例を示し、図１と２に示されたものに類似した部品には同様の参照番号が付けられている。図３の噴射装置の多くの特徴は、図１と２のものと同一であるため、再び詳述することはない。図１と２の実施例と対照的に、図３の実施例では、バルブニードル１０を通る軸方向流路６４はバルブニードル先端１１まで延在せずに、バルブニードル軸上の途中に終端を持つ。軸方向流路６４は、大径の上端部領域１６４と、バルブニードル１０の上部径方向流路１７２と連通する縮径の下端部領域２６４とを含む。別の変形は、図１と２の実施例のツインニードルシートと対照的に、バルブニードル１０が単一のバルブニードルシート１６のみを有することである。軸方向流路６４を通る流れがバルブニードルの上昇に影響する程度は、軸方向流路６４が短いために図３ではそれほど重要でないが、それにもかかわらず、用途によっては、これは適切である。そのうえ、軸方向流路６４を画定する短い軸方向穿孔をバルブニードル１０に設けると、製造が容易になる。
【実施例３】
【００６６】
図４は噴射装置の別の代替実施例を示し、上述したものと類似した部品には同様の参照番号が付けられている。図４では、前出実施例の軸方向流路６４がやはり省略されている。代わりにスリーブ３８は、ばね室５６とアキュムレータ空間３０との間に燃料の流路を画定する第１および第２の径方向穿孔８０を備える。バルブニードル１０がシート１６から上昇して噴射を開始すると、出口２１を通る燃料の流れによりアキュムレータ空間３０内には若干の圧力低下が見られる。そのためばね室５６内の燃料は流路８０を通ってアキュムレータ空間３０へ流れ、ばね室５６内の燃料によってバルブニードル１０に作用する下向きの油圧力が若干低下してニードルの上昇を補助する。バルブニードル１０が軸方向延在穿孔を備える必要がないことはこの実施例の利点の一つであるが、高い噴射流量という性能は若干犠牲となる。
【００６７】
図４ではバルブニードル１０を通る穿孔６４が存在しないため、圧電スタック２２が伸張（噴射）状態で止まった場合にバルブニードル１０の閉口を保証するための代替手段を設けることが必要である。このため、制御室５０とアキュムレータ空間３０との間に流面積が制限された一定の連通路を設けるように、スリーブ３８の下端部には制限穿孔８２が設けられる。
【００６８】
制御室５０とアキュムレータ空間３０との間に上述した流路を設けるには、制限穿孔８２を設ける代わりとして、スリーブ３８の下端部とベローズ４２の上端部（つまり上端の皿ばね４４）との間に間隙を画定してもよい。
【００６９】
別の代替実施例では、ベローズ４２の径方向内面とベローズ４２へ延出するノズルボデー１４の径方向外面との間の間隙により、アキュムレータ空間３０と制御室５０との間に流面積が制限された一定の連通路を設けるため、ノズルボデー１４の上端部に制限穿孔８４（点線で図示）を設けてもよい。ノズルボデー穿孔８４の一端部はバルブニードル１０の外面の環状溝６８と連通し、穿孔８４の他端部は上述した間隙と連通する。制限ノズルボデー穿孔８４と間隙８２のいずれが設けられても、制御室５０の高い燃料圧力によりスタック２２が伸張状態で止まった場合には、最終的には、制御室５０から制限流範囲８２，８４を通る制限された燃料の流れがアキュムレータ空間３０の流れと均等化されて、バルブニードル１０を閉じる。
【００７０】
図４の実施例では、図１から３に図示された環状ダンパバルブ５８は設けられず、そのためバルブニードルの開閉はほぼ同じ速度で発生する。この場合、バルブニードルばね５４はシム６７を介してバルブニードル１０の上端面に作用する。シムを設けることでばねの予備負荷の調整（つまり異なるサイズのシムの使用による）を可能にするが、代替実施例では、シム６７が除去されて、バルブニードルばね５４がバルブニードル１０の上端部に直接作用してもよい。
【００７１】
本発明は、スタック２２における電圧レベルの上昇がバルブニードル１０の開口運動を開始させる励起時噴射式噴射装置を設けることに関するが、図４の噴射装置は、スタック２２の電圧レベルが通常は高い電圧レベルから低下するとバルブニードルの開口運動を開始する、励起停止時噴射式の噴射装置として作動するように構成できる。スリーブ３８の上端部における穿孔８０のサイズを小さくすることと、さらにスリーブ３８とベローズ４２との間の間隙８２を大きくすることにより、変形が達成される。
【００７２】
室５０とアキュムレータ空間３０との間の間隙８２を通る流路を大きくすると、室５０内の燃料圧力は常に高くなる（つまり室５０内の燃料圧力がもはや「制御されない」）。非噴射状態では、スタック２２における電圧は比較的高く（「初期電圧レベル」）、スタック２２は伸張し、ベローズ４２は圧縮される。制御室５０内の燃料圧力は高いが、バルブニードル１０に作用してばね室５６内の燃料圧力との組合せで作用するばね力がバルブニードルを当接状態に維持するように、ばね５４は選択される。燃料を噴射する必要がある時には、スタック２２の圧力が低下して（「噴射電圧レベル」）、スタック２２を収縮させる。スタック２２が引き上げられると、ばね室５６の空間が増大する。アキュムレータ空間３０内の燃料は、スリーブ３８の穿孔８０により設けられる制限流路によって、比較的低速で室５６へ流入できるに過ぎない。そのため、ばね室５６の容積の増大は、結果的に、室５６内の圧力低下によりバルブニードル１０に作用する力の低下を生み、バルブニードル１０と制御ピストン４０とに作用する上向きの力がニードル１０をシート１６から上昇させるのに充分な低レベルまで、バルブニードル１０と制御ピストン４０とに作用する下向きの力が低下する点に達する。
【００７３】
励起停止時噴射動作用に設計された図４の実施例では、ノズルボデー１４の上端部とスリーブ３８の下端部との間の下方の室５０と、バルブニードル１０の上端部の上方の室５６とは、励起時噴射実施例における均等な室５０，５６とは逆の機能を果たす。励起停止時噴射式噴射装置では、バルブニードル１０の運動が制御されるのは、スタック２２の伸張と収縮とを介した上方の室５６の燃料圧力の制御によって行われるのに対して、常に比較的高圧である室５０はバルブニードル１０の開閉運動の速度に影響する。励起時噴射式噴射装置では、下方の室５０の燃料圧力を制御することによってバルブニードルの運動が制御され、ばね室５６は、バルブニードル１０の開口運動（とダンパバルブ５８が存在しない時には閉口運動）のための減衰作用を行う。
【実施例４】
【００７４】
励起時噴射式噴射装置の別の代替実施例が図５に図示されており、ベローズ４２は取り除かれている。代わりにスリーブ３８は、上端部のメインスリーブボデーと、長形で下方に懸架された下端部の環状スカート１３８とを含む。環状スカート１３８は、スリーブ３８のメインボデーのボア３９の直径より大きな内径を画定する形状を持つ。図３の実施例のように、バルブニードル１０は、軸方向流路６４を画定するための軸方向延在穿孔を備える。（図１から３のように）制御室５０は、制限バルブニードル穿孔７４を介してバルブニードル１０の軸方向流路６４と連通して、圧電スタック２２が伸張状態で止まった場合にバルブニードル１０を自動的に閉じるための手段となる。
【００７５】
図５の実施例の動作は、図１，２と図３のものと類似している。圧電スタック２２が伸張すると、下向きの力がスリーブ３８と環状スカート１３８にも印加される。スカート１３８の内径はノズルボデー１４の外面と閉鎖間隙を画定するため、燃料は間隙内に封入される。ゆえに、スタック２２の伸張時にスカート１３８が押し下げられると、制御室５０内で燃料圧力が上昇して、制御ピストン４０とバルブニードル１０とを上昇させる。前出実施例と図５の実施例との相違の一つは、図５のスリーブ３８が貫通孔を持たずに上端部品１３８を含み、ゆえに独立した負荷伝達部材４６が必要でないことである。
【００７６】
ベローズ４２ではなく環状スカート１３８がスリーブ３８に設けられている図５の実施例の製造では、詰まりを防止するための部品３８と１４の間の良好な同心性という要件による許容可能な公差内に収めることがさらに困難である。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の第一実施例による励起時噴射タイプの燃料噴射装置を示す断面図である。
【図２】図１の燃料噴射装置の一部を示す拡大断面図である。
【図３】本発明の燃料噴射装置の代替実施例を示す、図２と同様の拡大断面図である。
【図４】本発明の燃料噴射装置の代替実施例を示す、図２と同様の拡大断面図である。
【図５】本発明の燃料噴射装置の代替実施例を示す、図２と同様の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００７８】
１０  バルブニードル
１１  バルブニードル先端領域
１２  ボア
１４  噴射装置ノズルボデー
１６  バルブニードルシート
１８  アクチュエータハウジング
１９  貫通穿孔
２０  圧電アクチュエータ
２１  噴射装置出口
２２  圧電素子スタック
２４  上部ハウジング
２６  入口
２８  供給通路
３０  アクチュエータ空間
３２  シーラントコーティング
３４  電気コネクタ
３６  負荷伝達器
３８  スリーブ
３９  ピストンボア
４０  制御ピストン
４２  ベローズ
４４  皿ばね部材のスタック
４６  中間負荷伝達部材
４８  端部片
５０  制御室
５１  環状シール
５４  バルブニードルばね
５６  ばね／ダンパ室
５８  環状ダンパバルブ
６０  バルブ当接部
６２  制御穿孔
６４  軸方向延在穿孔（流路）
６６  径方向延在穿孔
６７  シム
６８  環状溝
７０  燃料吐出室
７２  径方向延在第２穿孔対
７４  制限ニードル穿孔
７６  内側当接面
７８  外側当接面
８０  穿孔
８２  制限穿孔（間隙）
８４  制限穿孔
１１０  上部案内領域
１３８  環状スカート
１６４  穿孔の上部領域
１７２  径方向流路
２１０  下部案内領域
２６４  穿孔の下部領域
【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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【外国語明細書】
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【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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