(57)【要約】デュアルモード燃料インジェクタは第１弁部材（１５）及び第２弁部材（３０）を有する。これら該弁部材は互いに独立して作動可能であり、互いに反対方向に開くよう構成される。これら弁部材は第１オリフィス（１８）と第２オリフィス（２９）を通過する流れを制御する。これらオリフィスの一方は燃料インジェクタの軸線に対して狭い角度で燃料を噴射し、他方のオリフィスは該軸線に対して広い角度で燃料を噴射する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１燃料通路と、当該第１燃料通路から第１オリフィスを介しての燃料噴射を制御する軸方向移動自在な第１弁部材と、第２燃料通路と、当該第２燃料通路から第２オリフィスを介しての燃料噴射を制御するべく前記第１弁部材内を軸方向移動自在な第２弁部材と、を含むとともに、主軸線を有するデュアルモード燃料インジェクタであって、
前記第１及び第２弁部材は互いに独立して作動可能であり、前記第２弁部材は前記第１弁部材の開弁方向とは反対方向に開くよう構成され、一方のオリフィスは燃料を前記主軸線に対して狭い角度をなす方向に向けるよう構成され、他方のオリフィスは燃料を前記主軸線に対して大きな角度をなす方向に向けるよう構成された、インジェクタ。
【請求項２】
第１オリフィスは燃料を狭い角度に向けるオリフィスである、請求項１に記載のインジェクタ。
【請求項３】
前記第１弁は燃料噴射の方向に開くよう構成されている、請求項１又は２に記載のインジェクタ。
【請求項４】
前記第１オリフィスは前記第１弁部材を囲む環状オリフィスである、請求項１〜３の何れか１項に記載のインジェクタ。
【請求項５】
前記第１及び／又は第２弁部材は噴射される燃料圧とは独立して制御可能である、請求項１〜４の何れか１項に記載のインジェクタ。
【請求項６】
前記第１弁部材は弾性要素と、前記第１弁部材に取り付けられたピストンに作用する流体圧との組み合わせにより付勢されて閉じられ、前記第１弁部材は前記第１ピストンの前記第１オリフィスから離れた側に作用する流体圧により開き、前記第２弁部材は第２弾性要素からの圧力と、前記第２ピストンに作用する流体圧との組み合わせにより付勢されて閉じられると共に、前記第２ピストンの前記第２オリフィスから離れた側に作用する減圧により開くようになっている、請求項１〜５の何れか１項に記載のインジェクタ。
【請求項７】
狭い角度は前記主軸線に対して２５°未満、好ましくは２０°未満、更に好ましくは１０度°である、請求項１〜６の何れか１項に記載のインジェクタ。
【請求項８】
燃料が大きな角度で噴射されるオリフィスは前記主軸線の周囲に円錐状に配置された複数の穴である、請求項１〜７の何れか１項に記載のインジェクタ。
【請求項９】
燃料が大きな角度で噴射されるオリフィスは前記主軸線から離れるように向けられた１つの穴、或いは前記主軸線から離れるほぼ同方向に向けられた複数の穴である、請求項１〜８の何れか１項に記載のインジェクタ。
【請求項１０】
それぞれのシリンダ内で往復動するよう構成されたピストンボウルを有する複数のピストンを備えたエンジンの管理システムであって、前記各ピストンに連動するデュアルモード燃料インジェクタと、制御システムとを備え、当該制御システムは、ピストンがそのストロークの底部に向かう時は、燃料の第１チャージが前記ピストンボウルに向けて噴射され、前記ピストンがそのストロークの頂部に向かう時は燃料の第２チャージが第１チャージよりも広い角度で前記シリンダ内に噴射されるように作動するように構成したエンジンの管理システム。
【請求項１１】
燃料は供給シリンダから供給され、燃料は当該供給シリンダから、その供給シリンダ内で往復動するプランジャにより移動され、当該プランジャはカム軸により移動される、請求の範囲１０に記載のエンジンの管理システム。
【請求項１２】
前記カム軸は互いに離れたカムローブを備え、前記制御システムは前記カム軸の一回転おきに第１及び第２弁を開くようになっている、請求項１１に記載のエンジンの管理システム。
【請求項１３】
適切な制御弁を備えたシングルデュアルローブカムを使用し、選択的に異なるノズルを介して燃料を噴射するようにした、請求項１２に記載のエンジンの管理システム。
【請求項１４】
前記制御システムは第１及び／又は前記第２弁部材がカム輪郭の選択された部分だけに対して開くよう構成されている、請求項１１〜１３の何れか１項に記載のエンジンの管理システム。
【請求項１５】
前記制御システムは燃料の第１チャージをクランク角４５〜２２５°の期間、好ましくは５０〜１２０°の期間噴射するよう構成されている、請求項１１〜１４の何れか１項に記載のエンジンの管理システム。
【請求項１６】
前記制御システムは燃料の第２チャージをクランク角２°〜１０°の間噴射するよう構成されている、請求項１１〜１５の何れか１項に記載のエンジンの管理システム。
【請求項１７】
それぞれピストンボウルを有し、それぞれのシリンダ内で往復動する複数のピストンを有するエンジンであって、当該エンジンは請求項１０〜１６の何れか１項に記載のエンジン管理システムを有する、エンジン。
【請求項１８】
ピストンボウルを有するピストンが往復動する内燃機関のシリンダに燃料を噴射する方法であって、前記ピストンがそのストロークの底部に向かう時は燃料の１回のチャージを前記ピストンボウルに向けて噴射する工程と、前記ピストンがそのストロークの頂部に向かう時は燃料のもう１回のチャージを前記シリンダに向けて広い角度で噴射する工程とを含む、燃料噴射方法。
【請求項１９】
前記１回のチャージはサイクルの間噴射される燃料の大部分である、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記もう１回のチャージはサイクルの間に噴射される燃料の大部分である、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明はデュアルモード燃料インジェクタに関する。
【０００２】
均質な混合気を使用する燃焼システムは非常に低いレベルの煤煙しか出さず、従って低レベルの粒状エミッションを達成する可能性のあることが良く知られている。
【０００３】
煤煙のない早めの燃焼の利点を得るために、エンジンサイクルに早めに噴射した燃料の少なくとも一部で圧縮点火（ディーゼルエンジン）させる試みがなされている。
【０００４】
実用的なエンジンを実現する上で、全負荷時の燃料チャージを不均質として容認できる燃焼を行わせるのにデュアルモード燃焼が必要であることは多くの研究者の間でも意見が一致している。この要件のために、エンジン性能を落としたくない場合、ノズルスプレー穴及び燃焼室の現在の構成を維持することが必要である。
【０００５】
均質なチャージ混合気の早期噴射についての要件を検討する場合、同じ（不均質チャージに適した）噴射スプレー穴が不適切であることは明らかである。これは主として（しかし全てではないが）、チャージ空気圧が低い時にピストンが上死点から相当離れた状態にあるにもかかわらず、噴射された燃料がシリンダ壁に対して衝突するように方向づけられているからである。このような燃料の衝突はピストンリングの潤滑に悪影響を及ぼし、しばしば早い焼き付きを引き起こす。たとえこれを克服できたとしても、潤滑油の希釈及び炭化水素エミッションという新たな欠点がある。
【０００６】
従来、幾つかのデュアルモード燃料インジェクタが知られている。
【０００７】
例えば、米国特許第５，４５８，２９２号は、第１燃料流及び第２燃料流を利用して、高エンジン出力時において第１燃料流を補うようにしたデュアルモード燃料インジェクタを開示している。しかし、両燃料流とも上死点の近傍において従来法で燃料を噴射するようになっているため、オリフィスはシリンダ壁部に向けられることになる。そのため、この構成は燃料を早期噴射するのには適していない。同様の構成が欧州特許公開第０４７０３４８号にも開示されている。
【０００８】
別の構成が米国特許第４，２０５，７９０号に開示されている。しかしこの場合、内側弁を持ち上げて内側オリフィスを露出することなしに、外側弁部材を持ち上げて外側オリフィスを露出することは不可能である。この構成は、単一のサイクルの間に異なる時間で燃料を噴射することではなく、エンジンの負荷によってサイクル毎に噴射される燃料の量を変化させるのに適している。
【０００９】
このように、従来の技術では、エンジンサイクルの早期段階で燃料チャージを噴射する一方、同じサイクルの上死点付近にて燃料の点火チャージを後で噴射するのに適したデュアルモード燃料インジェクタは存在しない。
【００１０】
本発明によれば、第１燃料通路と、当該第１燃料通路から第１オリフィスを介しての燃料噴射を制御する軸方向移動自在な第１弁部材と、第２燃料通路と、当該第２燃料通路から第２オリフィスを介しての燃料噴射を制御する前記第１弁部材と内の軸方向移動自在な第２弁部材と、を含むとともに、主軸線を有するデュアルモード燃料インジェクタであって、前記第１及び第２弁部材は互いに独立して作動可能であり、前記第２弁部材は前記第１弁部材の開弁方向とは反対方向に開くよう構成され、一方のオリフィスが燃料を前記主軸線に対して狭い角度をなす方向に向けるよう構成され、他方のオリフィスが燃料を前記主軸線に対して大きな角度をなす方向に向けるよう構成されたインジェクタが提供される。
【００１１】
以上の構成によれば、両弁が独立して動作するため、単一のストローク内で異なるタイミングで一方或いは他方のオリフィスを介してインジェクタに噴射させるよう制御することができる。従って、ピストンがそのストロークの下部に向かう時、狭い角度で噴射するオリフィスを介して燃料を噴射することができ、たとえピストンが下死点に向かう場合でも、燃料をシリンダの壁部に吹き付けずにピストンに向けて噴射することができる。ピストンがシリンダ内で上昇すると、噴射されていた燃料がシリンダ内の渦流に巻き込まれ、均質な燃料及び空気の混合気を発生させる。ピストンストロークの頂部に向かう場合、点火燃料チャージが噴射され、均質な燃料及び空気の混合気が既に存在する燃焼室内で燃焼が始まり、これにより効果的且つ完全な燃焼が行われる。弁を反対方向に開くことにより弁の着座が容易となり、２つの燃料通路の隔離が改善される。
【００１２】
好ましくは、燃料を狭い角度に向けるオリフィスは第１オリフィスである。この構成では、第１弁は燃料噴射の方向に開くよう構成されるのが好ましく、これは、第１及び第２燃料通路の隔離が簡単なためである。第１オリフィスは複数の個別のオリフィスであっても良い。しかし、第１オリフィスは第１弁部材を囲む環状オリフィスであることが好ましい。更に、第１及び第２弁部材の駆動手段は流体平衡システムであっても良い。
【００１３】
従来技術の他の欠点は、噴射される燃料により弁部材が起動されることである。言い換えれば、噴射される燃料が一度ある圧力に達すると、弁部材が開くのを防ぐことは不可能である。本発明の好適な側面によれば、第１及び／又は第２弁部材は噴射される燃料圧とは独立して制御可能である。これにより、噴射される燃料の圧力を通常噴射されるレベルまで上げ、弁部材を閉じたままとして噴射を防ぐことができる。これにより燃料インジェクタの動作を柔軟に制御することができる。噴射圧とは独立して燃料インジェクタを作動させることは上述の流体平衡システムとの関連で適用すると特に有効である。
【００１４】
このような状況下で、第１弁部材は弾性要素と、第１弁部材に取り付けられたピストンに作用する流体圧との組み合わせにより付勢されて閉じられ、第１弁部材は第１ピストンの第１オリフィスから離れた側に作用する流体圧により開き、第２弁部材は第２弾性要素からの圧力と、第２ピストンに作用する流体圧との組み合わせにより付勢されて閉じられると共に、第２ピストンの第２オリフィスから離れた側に作用する減圧により開くようになっているのが好ましい。
【００１５】
狭い角度としての実際の値はストロークの長さやピストンボウルの直径等のエンジンの寸法に依存する。しかし、好ましくは前記狭い角度は前記主軸線に対して２５°未満、好ましくは２０°未満、更に好ましくは１０°未満である。
【００１６】
本発明は更に、それぞれのシリンダ内で往復動するよう構成されたピストンボウルを有する複数のピストンを備えたエンジンの管理システムであって、各ピストンに連動するデュアルモード燃料インジェクタと、制御システムとを有し、当該制御システムは、ピストンがそのストロークの底部に向かう時は、燃料の第１チャージが前記ピストンボウルに向けて噴射され、前記ピストンがそのストロークの頂部に向かう時は燃料の第２チャージが前記第１チャージよりも広い角度でシリンダ内に噴射されるように作動してなるエンジンの管理システムを提供する。本エンジンの管理システムにより上述の効率的な燃焼が得られる。
【００１７】
燃料インジェクタを共通の圧力源に連結しても良い。その場合、燃料の両チャージの圧力は実質的に同じになる。或いは、燃料インジェクタを「ジャーク」または電子ユニットインジェクタ（ＥＵＩ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｕｎｉｔ Ｉｎｊｅｃｔｏｒ）や電子ユニットポンプ（ＥＵＰ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｕｎｉｔ Ｐｕｍｐ）等のカムに基づく燃料噴射システムに連結できる。ＥＵＩ或いはＥＵＰシステムでは、燃料は供給シリンダから供給され、燃料は当該供給シリンダから、その供給シリンダ内で往復動するプランジャにより移動され、当該プランジャはカム軸により移動される。この構成の一つの問題点は、単一のサイクル内で燃料が２度噴射されるため、カム軸上に必要な２つのカム輪郭を製造するのが困難なことである。従って、カム軸は互いに離れたカムローブを備え、前記制御システムは前記カム軸の一回転おきに前記第１及び第２弁を開くのが好ましい。この構成を用い、適切な制御弁を備えたシングルデュアルローブカムを使用し、選択的に異なるノズルを介して燃料を噴射しても良い。
【００１８】
制御システムは第１及び／又は第２弁部材がカム輪郭の選択された部分だけに対して開くよう構成するのが好ましい。これにより噴射姿勢全体を更に制御することができる。
【００１９】
本発明は更に、それぞれピストンボウルを有し、それぞれのシリンダ内で往復動する複数のピストンを有するエンジンであって、当該エンジンが前述のエンジン管理システムを有するものを提供する。
【００２０】
本発明の更に別の側面によれば、ピストンボウルを有するピストンが往復動する内燃機関のシリンダに燃料を噴射する方法であって、ピストンがそのストロークの底部に向かう時は燃料の１回のチャージを前記ピストンボウルに向けて噴射する工程と、前記ピストンがそのストロークの頂部に向かう時は燃料のもう１回のチャージを前記シリンダに向けて広い角度で噴射する工程とを含むことを特徴とする燃料噴射方法が提供される。
【００２１】
通常の作動時には、前記１回のチャージはサイクルの間噴射される燃料の大部分である。しかし、始動時には、前記もう１回のチャージがサイクルの間に噴射される燃料の大部分であるのが好ましい。これはコールドスタート時には、ＨＣＣＩ（Ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ Ｉｇｎｉｔｉｏｎ）エンジンは、ピストンが上死点に達する前に燃料を高圧で供給する従来のエンジンのようにおそらく作動すると思われるからである。この主となるチャージの後に第２の量の燃料を追加するのが好ましい。この第２の燃料量はエンジン出力に追加するのではなく、排気システム内、更に詳細にはエンジンの排気マニホルドに近い触媒或いは煙塵捕集装置内で燃焼するだけである。これは、次の噴射よりも大幅に早く触媒或いは捕集装置の温度を上昇させることができる。触媒或いは捕集装置は排気ガスを減らすのに必要な作動温度により早く達する。
【００２２】
本発明は圧縮点火（ディーゼル）エンジンに特に適用することができる。この場合、大きな角度で燃料が噴射されるオリフィスは主軸線の周囲に円錐状に配置された複数の穴である。本発明は火花点火エンジンにも適用することができる。この場合、燃料が大きな角度で噴射されるオリフィスは前記主軸線から離れるように向けられた１つの穴、或いは当該主軸線から離れるほぼ同方向に向けられた複数の穴であると考えられる。
【００２３】
【発明の実施するための最良の形態】
以下、本発明に従って構成されたデュアルモード燃料インジェクタの例を添付図面を参照して説明する。
【００２４】
図１に示すデュアルモード燃料インジェクタは互いに端部同士が連結されて整列ピン１１により互いに整列された３つの部分１０Ａ、１０Ｂ及び１０Ｃよりなる本体１０を有する。この本体１０は中心主軸線１２を有し、これに沿って段付き孔１３が延びている。
【００２５】
段付き孔１３内には略筒状の第１弁部材１５がインジェクタの末端に向けて設けられている。基本的に弁部材１５は燃料が噴射される方向に開くポペット弁である。第１弁部材１５は外側に張り出た円錐台の座面１６を有し、この座面１６は本体１０内に設けられた弁座１７に着座する。第１弁部材１５と本体１０との間には第１弁部材１５の末端部で小さな間隙１８が設けられており、第１弁部材１５が弁座１７から持ち上げられた時に燃料が第１弁部材と本体との間の環状部を貫通して流れるようになっている。この間隙１８の長さ及び幅は噴射路及び経路の両方が最適となるように公知の手段により調整可能である。
【００２６】
図３及び３Ａで詳細に示すように、第１弁部材１５は、その基部において、第１ピストン１９に強固に固定されている。このピストンは「シルクハット」の形状を有し、その末端に半径方向外方に延びた環状フランジ２０を備えている。ピストン１９の末端からは切欠き部２１がその長さの略半分まで延びている。切欠き部２１内には隣接面ショルダ２２が設けられる。これは第１弁部材１５上の末端に面するショルダ２３に対して補完的な関係になっている。以上の構成により燃料インジェクタの組み立てが容易となる。第１弁部材１５は末端から本体１０内に挿入される。切欠き部２１及びショルダ２２，２３の構成により弁部材をピストン１９内に挿入させることができ、これによりショルダ２２，２３が互いに係合する。
【００２７】
ピストン１９は本体１０の中央部分１０Ｂ内に配置され、段付き孔１３内で摺動自在である。ピストンは、その末端において、第１螺旋ばね２４と、噴射供給ライン２５を介して第１室２６に供給され且つ該ピストン１９の末端に作用する流体圧とにより付勢される。これに対抗するように、第２供給ライン２７を介して第２室２８にされた圧力がピストン１９の末端に作用する。
【００２８】
第１弁部材１５の末端には多数の噴射オリフィス２９が従来通りの円錐状に配置される。第２弁部材３０はニードル弁であり、これは第１弁部材１５内の軸方向孔内に摺動自在に保持され、オリフィス２９の径方向外側に着座して燃料の流れを制御する。第２弁部材３０は末端の大径部３１と、円錐ショルダ３３により画成された残りの長さに沿った小径部３２とを有する。第１弁部材１５内には複数の透孔３４が円周方向に分布されており、第１弁部材１５と第２弁部材３０の小径部３２との間に画成された環状部に流体圧を伝達する。透孔３４の代わりに、第２弁部材３０の端末の周囲に軸方向に延びる溝を設けても良い。燃料はその溝を流下して第１弁部材１５と第２弁部材３０との間の環状部内に流れる。
【００２９】
第２弁部材３０の末端は第１ピストン１９内に摺動自在に保持された第２ピストン３６に接触する。第１ピストン１９の長さ方向に沿って穴３７が延び第２ピストンの末端の大きな端ぐり３７Ａで終端している。第２ピストン３６は、その末端において、それよりも大径の第３ピストン３８に当接する。第２弁部材３０、第２ピストン３６及び第３ピストン３８を上述のように互いに当接するように構成した理由は種々の構成要素に製造誤差を許容するためである。第３ピストン３８は本体１０の第２部分１０Ｂの穴１３内に摺動自在に保持される。第３ピストン３８の末端は第３室３９内に延び、その第３室３９内で前記末端は第２螺旋ばね４０により付勢される。第３室３９の一部はその末端から軸１２に沿って遠位に向けて延び、第３ピストン３８と第２弁部材３０の移動を規制するストッパ４１を形成する。第３供給ライン４２は流体を噴射圧で第３室３９に供給する。
【００３０】
図４は、エンジン負荷の機能として噴射される燃料の量をライン１００にて表す。ラインの下の陰影部は種々な負荷で噴射される燃料の相対量を示す。領域１０１はオリフィス２９を介する不均質チャージを示し、領域１０２は間隙１８を介する不均質チャージを示す。
【００３１】
低いエンジン負荷（図４でＬ１以下）では、燃料は不均質チャージとしてのみ噴射される。さもなければ、燃焼を伝搬するのに希薄となるからである。高いエンジン負荷（図４のＬ３とＬＭＡＸとの間）でも、燃料は自然点火を回避すべく不均質チャージとしてのみ噴射される。ある程度の燃料（図４のＱ１）を点火のために不均質チャージとして常に噴射する必要がある。このため、均質チャージを示す領域１０２の境界が規定されることになる。
【００３２】
負荷Ｌ１とＬ３との間では、燃料は不均質及び均質チャージの組み合わせとして噴射され、インジェクタは以下に記載するようにデュアルモードで作動する。エンジン負荷がＬ１からＬ３に増加するのに比例して均質チャージとして噴射される燃料量が漸増する。
【００３３】
図４の下部のグラフは典型的なデュアルモード噴射（エンジン負荷Ｌ２）を示している。このモードでは、燃料の大部分が下死点の近傍において５０〜１２０°の回転相当分の時間にて均質チャージ１０３として噴射される。点火チャージ１０４は上死点或いはその近傍では２〜１０°の回転相当分の時間にて不均質チャージで噴射される。
【００３４】
対比として、図４の上部のグラフは最大エンジン負荷ＬＭＡＸでの燃料噴射を示す。この場合、均質燃料チャージはなく、全ての燃料は上死点或いはそれ以降のクランク角４０°回転相当分にて不均質チャージ１０５として噴射される。
【００３５】
Ｌ２で示すような部分負荷の状況下でのデュアルモード燃料インジェクタの作動を図２Ａ〜２Ｃを参照して説明する。
【００３６】
図２Ａは両方の弁を閉じた状態にあるインジェクタを示す。これらの状態では、第１弁部材１５はその閉鎖状態を維持すべく近位方向に付勢される。これは、第１螺旋ばね２４による付勢力と、第１ピストン１９に作用する第２室２６内に結果として生じる流体圧との組み合わせにより達成される。弁座面１６に対しては噴射流体圧が反対方向に作用する。この状態で第１弁部材１５を開くには、第２供給ライン２７を介する流れを制御する常閉弁４３を開き、第２室２８内の圧力が増して、これがピストンの近位端部に働き、上述の閉鎖力を充分に克服して、第１弁部材１５を遠位に移動させる。これにより座面１６が弁座１７から離れ、燃料は図２Ｃに示す軸線１２に対して僅かに傾斜した方向に環状間隙１８を介して流れる。
【００３７】
間隙１８を介する噴射を停止させるためには、常閉弁４３を閉じ、第２室２８内の圧力をオリフィス４４を介してドレンライン４５に排出し、第１弁部材を近位に移動させる。
【００３８】
上記開閉作業は下死点の直前、間及び後に行われるように設計され、この噴射段階はクランク角５０〜１２０°の間続く。従って、シリンダ内の圧力が最も低い時には大量の燃料（所定のサイクルの燃料全体の略３分の２ないし４分の３）が噴射され、これがシリンダの壁ではなくピストンに向かって送られる。ピストンが上方に動くと、シリンダ内の空気の渦流が燃料と空気の混合気を生じさせ、ピストンが上死点に到達するまでに、燃料及び空気はほぼ均質な混合気を形成する。上死点或いはその近傍においては、第２弁部材３０は以下に述べるように開いている。
【００３９】
第２弁部材はその閉鎖状態を維持すべく常時遠位方向に付勢されている。この付勢は、第２螺旋ばね４０による力と、第２及び第３ピストン３６及び３８に作用する流体圧との組み合わせにより行われる。これに対抗するように、燃料噴射圧力がショルダ３３に作用する。第２弁部材３０を開くために、第３供給ライン４２内の第２常閉弁４６を開き、それにより第３室３９内の圧力をドレンライン４７に排出する。圧力が解除されると、第２弁部材を近位方向付勢する圧力がそれを反対方向に付勢する力を克服するのに充分となり、第２弁部材は近位に移動し、弁部材３２を図２Ｂに示すようにオリフィス２９から離れるように持ち上げる。燃料はオリフィス２９を介して従来の方向に噴射される。第１弁部材１５が着座して第２室２８内をドレンライン４５に導通さて、第２弁部材３０を開くとき、第２及び第３ピストン３６及び３８は離れないようにする必要がある。しかし、第２室２６が噴射圧にあると想定すると、第２弁部材３０が第２ピストン３６から離れる可能性がある。この可能性は、穴３７を設け、当該穴３７の端部で第２室２８及び端ぐり３７Ａ間の圧力を均一にすることにより回避できる。
【００４０】
第２弁部材３０を閉鎖するために、常閉弁４６が再度閉じて、加圧流体源にオリフィス４８を介して現在連結された第３供給ライン４２により、第３室３９が再度噴射圧に戻される。
【００４１】
第２弁部材３０は上死点或いはその近傍で開き、クランク角２〜１０°の間その開放状態が維持される。これにより、燃料と空気の均質混合気を既に含むシリンダに従来の噴射と同様の燃料チャージが不均質の状態で噴射される。
【００４２】
第２及び第３供給ライン２７及び４２が噴射される加圧燃料源に連結されている状態が図示されているが、これに限らず、両者は噴射される燃料の圧力が異なる加圧流体の個別の供給源に連結されていても良い。
【００４３】
全負荷状態ＬＭＡＸでは、間隙１８を介する狭い燃料チャージは要求されない。この場合、第１弁部材は着座したままであり、全ての燃料は第２弁部材３０の制御下でオリフィス２９を介して噴射される。第２制御弁はこのモードでの作動時にはクランク角４０°回転分までは開いたままである。
【００４４】
図５は燃料をインジェクタに送る構成の概略図である。インジェクタＩはシリンダ６０に燃料を前記のように噴射するよう構成される。ボウル６２を有するピストン６１がシリンダ６０内で往復動してクランク軸６３を駆動する。往復動するプランジャ６６により第２シリンダ６５から燃料ライン６４を介して燃料がインジェクタに供給される。プランジャは回転カム６７により往復動する。
【００４５】
従来では、カムはクランク軸６３の半分の回転速度で回転するため、デュアルモード燃料インジェクタに必要な２つの噴射パルスを発生させるのに２つのカムローブ６８が必要である。このような２つのローブを示す図６Ａから明らかなように、２つのローブを近づけて形成するには限度がある。これに代わる構成を図６Ｂに示す。この場合、２つの該カムローブ６９は互いに十分に離れており、カム６７は従来のカムの２倍の速度、即ち、該クランク軸６３と同じ回転速度で回転する。このような状況下では、プランジャ６６は必要とされるよりも２倍の頻度で往復動する。本構成は、適切な弁動作により２つの燃料インジェクタに供給する場合、或いは適切な弁動作によりカムローブ６９の一つ置きの通路だけに燃料を噴射する場合の何れかに使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
インジェクタとそれに関連する制御システムの概略断面図である。
【図２Ａ】
両弁部材が閉じた状態の図１に示したものと同じ位置にある燃料インジェクタの断面図である。
【図２Ｂ】
第２弁部材が開いた図２Ａに類似する図である。
【図２Ｃ】
第１弁部材が開いた図２Ａ及び２Ｂに類似する図である。
【図３】
第２弁部材に取り付けられたピストンの側面図である。
【図３Ａ】
図３のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】
異なる作動モードを示すエンジン負荷に対する燃料の量を示すグラフであり、異なるエンジン負荷での燃料噴射のタイミングをも示している。
【図５】
燃料を燃料インジェクタに供給するポンプ構成を示す概略図である。
【図６Ａ】
半分のエンジン速度で従来通りの回転するカムに要求されるカム輪郭を示す図である。
【図６Ｂ】
別の構成を示す図６Ａに類似する図である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図３Ａ】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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