(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁座を画成するノズル（１０）、複数の出口開口への燃料の供給を制御するために前記弁座と係合可能であって推力面（１４ａ，１７）を含む弁要素（１２）、および前記弁座および前記推力面（１４ａ，１７）に向かって高圧で燃料源から燃料を供給するための供給通路（１８）を備える、共通レール燃料系において使用する噴射装置において、
制限（５０）を備える圧力制御装置が前記供給通路（１８）に設けられ、この圧力制御装置は、使用に際して、前記推力面（１４ａ，１７）に作用する燃料の圧力が制御されるように、燃料が前記供給通路（１８）に沿って流れるとき、前記制限（５０）の上流の前記供給通路（１８）の１部分と前記制限（５０）の下流の前記供給通路（１８）の１部分との間に圧力差が発生されるように配置され、
前記制限（５０）は、ノズル流れ制限の有効面積の１．６〜３．２倍の範囲内に含まれる有効面積からなり、前記制限（５０）の有効面積は、
【数１】
0003910237.tif 000004
ここで、
ｄＱ／ｄｔは容積流量
Ｐ1 は制限５０の上流の圧力
Ｐ2 は制限５０の下流の圧力
ρは流体の密度
によって定義され、
前記ノズル流れ制限の有効面積は、
【数２】
0003910237.tif 000005
ここで、
Ａはノズル流れ制限の有効面積
Ａ1 は出口開口により定義される制限の有効面積
Ａ2 は弁座からの弁要素（１２）の小さな間隔による制限の有効面積
によって定義される、ことを特徴とする噴射装置。
【請求項２】
前記制限（５０）は、前記ノズル流れ制限の有効面積の１．８〜２．５倍の範囲内に含まれる有効面積からなることを特徴とする請求項１に記載の噴射装置。
【請求項３】
前記制限（５０）の有効面積は、前記ノズル流れ制限の有効面積の約２．２倍である請求項２に記載の噴射装置。
【請求項４】
共通レールを燃料で満たすように配置された燃料ポンプと、前記請求項１〜３のいずれか１つによって定義されるタイプの複数の噴射装置と、を備え、前記各噴射装置の供給通路が前記共通レールと連通する共通レール燃料供給システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は噴射装置、とくに共通レール噴射装置において使用の噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
共通レール噴射装置系において、蓄積器は適宜なポンプによつて高圧に充填され、そして蓄積器からの高圧燃料は、順次、制御弁装置を介して関連のエンジンの噴射装置へ供給される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
これらの噴射装置は各々、弁座と係合されるとき、燃料が噴射装置を通ってそれぞれのシリンダへ流れるようにされず、そして弁座から持ち上げられるとき、かかる流れが許容されるように弁座と係合可能な弁要素を含んでいる。
【０００４】
本発明の目的は、好ましくは、制御された方法において非常に少量の燃料を供給し、通常の作動条件下で効果的に作動し、そして作動時迅速に開閉し得る噴射装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上記目的を達成するために、弁座を画成するノズル、前記弁座と係合可能で推力面を含む弁要素、および前記弁座および前記推力面に向かって高圧で燃料源から燃料を供給するための供給通路からなる共通レール燃料系において使用する噴射装置において、圧力制御装置が設けられかつ使用に際して、前記推力面に作用する燃料の圧力が制御されるように配置されることを特徴とする噴射装置が提供される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
圧力制御装置は好ましくは供給通路内に設けられる流れ制御装置の形を取りそして使用に際して、燃料が前記供給通路に沿って流れるとき、圧力差が前記流量制御装置の上流の前記供給通路の１部分と前記流量制御装置の下流の前記供給通路の１部分との間に発生されるように配置される。
【０００７】
前記流量制御装置が好都合には前記供給通路に設けられた制限、例えば開口の形を取る。
【０００８】
制限の備えは蓄積器から噴射装置弁へ燃料供給ラインに沿って伝達される圧力波を減衰しようとするので好都合である。かかる圧力波はしばしば弁閉止の直前または閉止中に噴射装置の弁座に到達しかつ噴射の終了に干渉して影響を及ぼすかも知れない。
【０００９】
圧力制御装置の配備は、弁要素が弁座から上昇されるとき推力面に対して作用する力の減少を結果として生じ、したがつてより小さい力が迅速な応答を許容する弁を閉止するのに要求される。応答速度の増加は弁のより迅速な閉止により噴射のより正確な終了を結果として生じる。また、制御された方法において供給され得る最小量の燃料の減少を結果として生じる。そのうえ、迅速な応答は最初のパイロツト噴射が主噴射によつて迅速に追随されるべく要求される場合に噴射装置が使用されるのを可能にする。
【００１０】
本発明をさらに、例として、本発明の実施例を示す添付図面を参照して説明する。
【００１１】
【実施例】
添付図面に示される燃料噴射ノズルは共通レール型燃料系との使用に向けられかつ比較的狭い直径の第１領域および第２の拡大領域を含むノズル本体１０からなる。該ノズル本体１０は第１および第２領域を貫通する孔１６を備え、該孔は第１領域の端部から間隔が置かれた位置において終端する。細長い弁針１２が孔１６内で摺動可能であり、弁針は孔１６の盲端に隣接してノズル本体１０の内面により画成される弁座に係合すべく配置される先端領域１４を包含する。ノズル本体１０は孔１６と連通する１またはそれ以上の開口を備え、該開口は弁座との先端１４の係合がノズル本体１０から開口を通って逃げる流体を阻止し、そして先端１４が弁座から持ち上げられるとき、流体は開口を通って供給され得る。
【００１２】
弁針１２はノズル本体１０の第１領域内に延びるその領域が流体を弁針１２とノズル本体１０の内面との間に流れさせるために孔１６より小さい直径からなるように形作られる。ノズル本体１０の第２領域内で、弁針１２はより大きい直径からなり、実質上、流体が弁針１２とノズル本体１０との間に流れるのを阻止する。
【００１３】
ノズル本体１０の第２領域において、環状の幅広い通路１６ａが設けられ、該環状の幅広い通路は関連の燃料供給系の蓄積器から高圧燃料を受容すべく配置される燃料供給ライン１８と連通している。幅広い通路１６ａ内に延びる弁針１２の部分は幅広い通路内の燃料がそれに対してその先端１４が弁座から持ち上げられるように弁針１２を持ち上げさせるように作用する環状の、テーパの付いた、推力面１７を含んでいる。先端１４はさらに流体がそれに対して弁針１２を持ち上げるのに推力面１７を補助するように作用するテーパの付いた推力面１４ａを包含する。
【００１４】
第１間隔片２０がノズル本体１０の第２領域に隣接して設けられ、該第１間隔片２０は制限された通路２４を介して高圧燃料ライン１８と連通する室２２を備えている。該室２２は第１間隔片２０の端部に設けられかつノズル本体１０によつて閉止される。
【００１５】
第１間隔片２０は室２２内に設けられた突起２８の軸線に沿って延びる通孔２６を包含する。該突起２８は弁針１２わその先端１４が弁座に係合する位置に偏倚するために弁針１２の端面と第１間隔片２０との間に係合される圧縮ばね３０を案内すべく配置される。
【００１６】
第２間隔片３４がノズル本体１０により係合された側と反対の第１間隔片２０の側に係合し、第１および第２間隔片２０，３４はともに通孔２６を介して室２２と連通する室３５を画成する。第２間隔片３４はさらにその軸線から離して間隔が置かれかつその中で弁部材３６が摺動し得る孔を備えている。弁部材３６は該弁部材３６がその第１端が第１間隔片２０から間隔が置かれるように持ち上げられるとき室３５と連通可能である軸方向に延びる孔を備えた筒状ロツドからなり、かかる連通は弁部材３６が第１間隔片２０に係合するとき中断される。１対の半径方向に延びる通路３８がその第２端に隣接する孔と連通し、通路３８は適宜な低圧ドレンに接続される室３９と連通する。
【００１７】
第１および第２間隔片２０，３４およびノズル本体１０はキヤツプナツト４０によつてノズルホルダ４２に取り付けられ、キヤツプナツト４０はノズル本体１０の第１領域とのその相互接続に隣接してノズル本体１０の第２領域の端部に係合する。ホルダ４２はソレノイドアクチユエータ４４がその中に設けられる凹所を含んでいる。
【００１８】
ソレノイドアクチユエータ４４は略筒状のコア部材４４ａ、該コア部材４４ａに巻き回されかつ適宜な制御装置に接続されている巻線４４ｂ、および前記コア部材４４ａおよび巻線４４ｂのまわりに延びる筒状ヨーク４４ｃからなる。弁部材３６に向かい合っているコア部材４４ａおよびヨーク４４ｃの面は極面を画成する。
【００１９】
弁部材３６はソレノイドアクチユエータ４４の付勢時、アーマチユア３６ａおよび弁部材３６が持ち上げられるようにアーマチユア３６ａを支持し、そのようにすると弁部材３６が第１間隔片２０を係合解除する。ソレノイドアクチユエータ４４を消勢するとき、弁部材３６はコア部材４４ａの盲孔内に受容されたばね４６の作用によりその最初の位置に戻る。
【００２０】
供給ライン１８はホルダ４２、第１および第２間隔片２０，３４およびノズル本体１０にそれぞれ設けられた孔からなる。これらの孔が互いに一直線に整列するのを保証するために、ピン（図示せず）が設けられ、これらのピンはホルダ４２、第１および第２間隔片２０，３４およびノズル本体１０の各々に設けられた適宜な凹所内に受容される。
【００２１】
制限５０が供給ライン１８への通路２４の接続を超えて第１間隔片２０内の供給ライン１８に設けられる。制限５０は幅広い通路１６ａへの燃料の流量を制限するのに向けられる。
【００２２】
使用において、供給ライン１８は高圧で燃料源に接続され、そして弁針１２はその先端１４が弁座に係合しかつしたがつて開口からの燃料の供給が発生しないようにばね３０によつて偏倚される。この位置において、室２２内の燃料の圧力は高く、かつそれゆえ燃料圧力により、かつまたばね３０の弾性により弁針１２の端部に対して作用する力は弁針１２の角度付き推力面１４ａ，１７に対して作用する高圧燃料により弁針１２に作用する上向力に打ち勝つのに十分である。
【００２３】
燃料が開口から供給されるのを許容するために弁針１２の先端１４を弁座から離して持ち上げるために、ソレノイドアクチユエータ４４は弁部材３６の第１端が第１間隔片２０から離れて上昇されるようにばね４６の作用に抗して弁部材３６を持ち上げるように付勢される。弁部材３６のかかる上昇は該弁部材３６および通路３８の孔を通ってドレンへ逃がすために室３５かつそれゆえ室２２からの燃料を許容する。室２２からの燃料の逃出はその中の圧力を減少し、かつ通路２４の備えにより、燃料供給ライン１８から室２２への燃料の流れが制限される。室２２内の圧力が降下するとき、ばね３０により印加された力と組み合わせて室２２内の圧力により弁針１２に印加される力が該弁針１２の先端１４を弁座と係合して保持するのにもはや十分でない点が達成され、かつそれゆえ室２２内のさらに他の圧力の減少は燃料が開口から供給され得るように持ち上げられている弁針１２を結果として生じる。
【００２４】
弁針１２が上昇するとき、その端部はそれを通る燃料の流れを制限する突起２８に達する。これはその走行の終わりに向かう弁針１２の原則の作用を有することが認められる。
【００２５】
燃料供給の前に、孔１６および幅広い通路１６ａ内の燃料圧力は比較的高く、孔１６および幅広い通路１６ａ内の圧力はノズルからの燃料の流れにより供給の間中降下し一方孔１６への燃料の流れは制限５０により制限される。しかしながら、制限５０の寸法は推力面１４ａ，１７に作用する力がばね３０および室２２内の燃料の圧力の作用に抗して弁座から離して弁針１２を保持するのに十分大きいような十分に高いレベルで燃料の圧力が維持され得るように選択される。
【００２６】
供給を終了するために、ソレノイドアクチユエータ４４は消勢されそして弁部材３６はその端部が第１間隔片２０に係合するまでばね４６の作用下で下方に動く。弁部材３６のかかる運動はドレンとの室３５の連通を中断し、かつそれゆえ室３５および室２２内の圧力が増加し、室２２内の圧力によりかつばね３０の圧力により弁針１２に印加される力がその点で弁の開放を保持しようとする力を超える点が達成され、かつそれゆえ弁針１２はその先端１４がさらに他の燃料の供給を阻止するために弁座に係合する位置に動く。認められることは、孔１６内の圧力が供給される前の圧力に比して比較的低いとき、かかる運動が迅速な応答および減じられた制御可能な最小量の燃料供給を有する噴射装置に至るソレノイドアクチユエータ４４の消勢後比較的迅速に発生するということである。
【００２７】
通常の環境下で、弁針１２の端部は突起２８から離して弁針１２を押そうとする孔１６を通る燃料の流れにより突起２８に係合することを阻止される。しかしながら、弁針１２の端部が突起２８に係合しかくして孔２６を通る燃料の流れを阻止または制限するならば、ソレノイドアクチユエータ４４を消勢するとき、室２２内の燃料の圧力がそれに作用する弁針１２の面積が減少されるという危険があり、かつそれゆえ弁針１２の先端１４が弁座から持ち上げられたままでありかつ弁本体１０の開口からの燃料の供給が終了されないかも知れないという危険が有る。
【００２８】
弁針１２が開放位置に置かれるようになる危険を減少するために、通路４８が通孔２６と環状室２２との間に設けられかくして弁針１２が突起２８の端部に係合するときでも同様に、通孔２６が実質上環状室２２と同一の圧力を受けかつそれゆえ他の方法では突起２８によつて被覆される弁針１２の部分が突起２８によつて被覆されない弁針１２のその部分と実質上同一の圧力を受ける。
【００２９】
上述した利点に加えて、制限５０の備えはまた噴射装置弁閉止と干渉し得る供給ライン１８に沿って伝達された圧力波を減衰しようとする。
【００３０】
制限５０の寸法は噴射装置の他のパラメータに非常に依存し、かつ理解されることは、制限５０が小さ過ぎるならば、余りにも大きい力がより多くの燃料が通路２４を通って室２２に供給されるとき弁を閉止するために弁針１２に印加され、かつまた燃料供給が制限され、一方制限５０が大き過ぎるならば、非常に多くの燃料が幅広い通路１６ａに供給されかくして本発明の好都合な作用が減少されるということである。
【００３１】
【数１】
0003910237.tif 000002
【００３２】
ここで、ｄＱ／ｄｔは容積流量；
Ｐ1 は制限５０の上流の圧力；
Ｐ2 は制限５０の下流の圧力；および
ρは流体の密度
により定義される制限５０の有効面積はノズル流れ制限の有効面積のほぼ１．６〜３．２の範囲内に含まれるべきであり（弁座からの先端１４の比較的小さい間隔による出口開口および制限により定義される制限の結合された作用）、ノズル流れ制限の有効面積は、
【００３３】
【数２】
0003910237.tif 000003
【００３４】
ここで、Ａはノズル流れ制限の有効面積；
Ａ1 は出口開口により定義される制限の有効面積；および
Ａ2 は弁座からの先端１４の小さな間隔による制限の有効面積
により定義されている。
【００３５】
制限５０の有効面積は好ましくは前述されたノズル流れ制限の有効面積の１．８〜２．５倍であり、そしてもつとも好ましくはノズル流れ制限の有効面積のほぼ２．２倍である。
【００３６】
【発明の効果】
叙上のごとく、本発明は、弁座を画成するノズル、前記弁座と係合可能で推力面を含む弁要素、および前記弁座および前記推力面に向かって高圧で燃料源から燃料を供給するための供給通路からなる共通レール燃料系において使用する噴射装置において、圧力制御装置が設けられかつ使用に際して、前記推力面に作用する燃料の圧力が制御されるように配置される構成としたので、制御された方法において非常に少量の燃料を供給し、通常の作動条件下で効果的に作動し、そして作動時迅速に開閉し得る噴射装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による噴射装置の１部分を示す断面図である。
【符号の説明】
１０  ノズル本体
１２  弁針
１４  先端（弁針の）
１４ａ  推力面
１７  推力面
１８  供給通路
５０  圧力制御装置
【図１】
0003910237.tif 000006