(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の外側ニードル弁（１３）と、該第１の外側ニードル弁（１３）内に設けられた通路（１７）内を摺動可能な第２の内側ニードル弁（２０）と、第１の外側ニードル弁（１３）の移動を第２の内側ニードル弁（２０）に伝達可能とする負荷伝達手段とを備え、
前記負荷伝達手段が、第１の外側ニードル弁（１３）が所定の距離を越えて移動した場合に、第１の外側ニードル弁（１３）の移動を第２の内側ニードル弁（２０）に伝達すべく第２の内側ニードル弁（２０）と協働可能な、第１の外側ニードル弁（１３）に係る肩部（１９）を備え、
前記第２の内側ニードル弁（２０）が肩部（１９）と係合可能な増径部を有し、
前記増径部が圧縮可能に構成されていることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項２】
前記増径部が、少なくとも一つの変形可能な可撓性部材（２８）により画定されることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射装置。
【請求項３】
前記肩部（１９）が、前記通路を形成するとともに第１の外側ニードル弁（１３）内に第２の内側ニードル弁を挿入可能に構成された挿入穴（１７）内の段差によって、画定されることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料噴射装置。
【請求項４】
前記肩部（１９）が、前記通路を形成するとともに第１の外側ニードル弁（１３）内に第２の内側ニードル弁を挿入可能に構成された挿入穴（１７）内に位置するスリーブ（１８）の表面によって、画定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料噴射装置。
【請求項５】
前記スリーブ（１８）が、前記挿入穴（１７）から突出していることを特徴とする請求項４に記載の燃料噴射装置。
【請求項６】
前記第２の内側ニードル弁（２０）が、座の方向に弾性的に付勢されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃料噴射装置。
【請求項７】
前記第２の内側ニードル弁（２０）が、該第２の内側ニードル弁（２０）を座の方向に付勢するための弾性手段を画定する構造（３２）を備えていることを特徴とする請求項６に記載の燃料噴射装置。
【請求項８】
第１の外側ニードル弁（１３）と、該第１の外側ニードル弁（１３）内に設けられた通路（１７）内を摺動可能な第２の内側ニードル弁（２０）と、第１の外側ニードル弁（１３）の移動を第２の内側ニードル弁（２０）に伝達可能とする負荷伝達手段とを備え、
前記負荷伝達手段が流体結合部から成り、
前記流体結合部が、第１の外側ニードル弁（１３）が所定の位置を越えて移動すると閉鎖するように構成された通路（３７）から成り、該通路（３７）の閉鎖により第１の外側ニードル弁（１３）と共に第２の内側ニードル弁（２０）の移動が生じることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項９】
前記通路（１７）が、第１の外側ニードル弁（１３）内に第２の内側ニードル弁を挿入可能に形成された挿入穴によって、少なくとも一部が画定されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の燃料噴射装置。
【請求項１０】
前記負荷伝達手段が、第１の外側ニードル弁（１３）に対する第２の内側ニードル弁（２０）の移動を制限することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の燃料噴射装置。
【請求項１１】
ノズル本体（１０）の第１の燃料出口（１６）への燃料供給を制御すべく第１の座（１４）と協働可能な第１の外側ニードル弁（１３）と、ノズル本体（１０）内に前記第１の外側ニードル弁を往復動可能とするように形成された挿入穴（１１）と、第１の外側ニードル弁（１３）内に位置する通路（１７）内で往復動可能で第２の燃料出口（２２）への燃料供給を制御すべく第２の座（２１）と協働可能な第２の内側ニードル弁（２０）とを備え、
第２の内側ニードル弁（２０）が、第２の内側ニードル弁（２０）を第２の座（２１）の方向に弾性的に付勢するための弾性付勢手段を有し、弾性付勢手段が第２の内側ニードル弁（２０）と一体に形成されていることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項１２】
第１の外側ニードル弁（１３）と、該第１の外側ニードル弁（１３）内に設けられた通路（１７）内を摺動可能な第２の内側ニードル弁（２０）と、第１の外側ニードル弁（１３）の移動を第２の内側ニードル弁（２０）に伝達可能とする負荷伝達手段とを備え、
前記負荷伝達手段が、第１の外側ニードル弁（１３）が所定の距離を越えて移動した場合に、第１の外側ニードル弁（１３）の移動を第２の内側ニードル弁（２０）に伝達すべく第２の内側ニードル弁（２０）と協働可能な、第１の外側ニードル弁（１３）に係る肩部（１９）を備え、
前記肩部（１９）が、前記通路を形成するとともに第１の外側ニードル弁（１３）内に第２の内側ニードル弁を挿入可能に構成された挿入穴（１７）内に位置するスリーブ（１８）の表面によって画定されることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項１３】
前記スリーブ（１８）が、挿入穴（１７）から突出していることを特徴とする請求項１２に記載の燃料噴射装置。
【請求項１４】
前記第２の内側ニードル弁（２０）が、座の方向に弾性的に付勢されることを特徴とする請求項１２または１３に記載の燃料噴射装置。
【請求項１５】
前記第２の内側ニードル弁（２０）が、該第２の内側ニードル弁（２０）を座の方向に付勢するための弾性手段を画定する構造（３２）を備えていることを特徴とする請求項１４に記載の燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮着火内燃機関の燃焼空間に加圧燃料を供給するのに用いる燃料噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
排気ガス量及び騒音を減少するために、使用時に燃料を給送する開口部の総面積を可変とした燃料噴射装置を設けることが知られている。これを達成するための技術の一つは、二つのニードル弁を使用し、その一方を他方に設けた止り孔内で摺動可能として一部の出口開口部への燃料供給を残りの出口開口部への燃料供給とは独立に制御することである。
【０００３】
かかる装置は、内側と外側のニードル弁の間を燃料が流れることができるため実質的に燃料の低速での連続給送が生じてしまうという欠点を有する。更に、内側及び外側のニードル弁の移動を制御するために別個の作動装置を必要とするので、噴射装置の構造上の複雑さが増大する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、第１の外側ニードル弁と、該外側ニードル弁内に設けられた通路内を摺動可能な第２の内側ニードル弁と、外側ニードル弁の移動を内側ニードル弁に伝達可能とする負荷伝達手段とを備えたことを特徴とする噴射装置が提供される。
【０００５】
負荷伝達手段は、第１の外側ニードル弁が所定の距離を越えて移動すると第２の内側ニードル弁の移動が生じるように第１の外側ニードル弁に対する第２の内側ニードル弁の移動を制限すべく第２の内側ニードル弁の大径部と協働可能な、第１の外側ニードル弁に係る肩部を備えてもよい。
【０００６】
肩部は、便宜上、第２の内側ニードル弁が往復動する通路の一部を画定すると共に第１の外側ニードル弁により支持される管状スリーブにより画定される。スリーブは、第１の外側ニードル弁の端部を越えて突出してもよく、第１の座と係合するように構成してもよい。
【０００７】
また、肩部は、第１の外側ニードル弁内に形成されて通路を画定する止り孔の段差部により画定してもよい。この場合、組み立てを可能とするために、第２の内側ニードル弁の大径部は圧縮可能とする。
【０００８】
内側ニードル弁は、好ましくは、第２の座の方向に弾性的に付勢される。
【０００９】
内側ニードル弁は、便宜上、ばねにより弾性的に付勢される。
【００１０】
内側ニードル弁の付勢により、外側ニードル弁が第１の座から離間移動し始めるときに、確実に内側ニードル弁を第２の座との係合状態に置くことができる。これにより、望ましくない第２の出口開口部からの燃料給送を回避できる。
【００１１】
別の装置では、第２の内側ニードル弁は、変形状態と非変形状態との間で変形可能な複数の可撓性部材を備えている。これにより、非変形状態では、可撓性部材は、第２の内側ニードル弁の大径部を画定すると共に、第１の外側ニードル弁に対する第２の内側ニードル弁の移動を制限すべく通路に係る肩部と係合する。
【００１２】
第２の内側ニードル弁に複数の可撓性部材を設けることにより、管状のスリーブ部品が不用になるという利点が得られる。更に、可撓性部材の変形状態への変形により、第２の内側ニードル弁を通路内に挿入することができる。燃料噴射装置の組み立ては、これにより、単純化され、製造コストが低減される。
【００１３】
第２の内側ニードル弁は、便宜上、上側本体部と下側本体部とを備え、可撓性部材は下側本体部の長さに沿って形成される。好ましくは、第２の内側ニードル弁は、第２の内側ニードル弁の下側本体部内に形成された開口部により画定される４個の可撓性部材を備える。従って、該可撓性部材は、第２の内側ニードル弁と一体形成される。
【００１４】
更に、第２の内側ニードル弁は、第２の内側ニードル弁を第２の座の方向に弾性的に付勢するための一体弾性付勢手段を有してもよい。例えば、第２の内側ニードル弁の上側本体部は、その内部に複数の凹部を形成することにより、第２の内側ニードル弁を第２の座の方向に弾性的に付勢するばね機能を果たしてもよい。好ましくは、凹部は、上側本体部の長さに沿って第２の内側ニードル弁の両側に交互に形成する。
【００１５】
弾性付勢手段を第２の内側ニードル弁と一体に形成することにより、燃料噴射装置の部品数が減少し、燃料噴射装置の製造及び組み立てが単純化される。
【００１６】
また、負荷伝達手段は、ニードル弁の一方により支持されたピンとして構成してもよく、この場合、ピンはニードル弁の他方に設けられたスロットに挿通され、所定の位置を越える外側ニードル弁の移動を内側ニードル弁に伝達し得るようにしている。かかる装置では、内側ニードル弁の移動が外側ニードル弁の移動距離に依存することは明らかであり、これは、単一の作動装置により制御することができる。別の装置では、かかる外側ニードル弁の移動距離に依存する内側ニードル弁の移動の制御は、ピンの代わりに流体結合部を使用して達成することができる。
【００１７】
更に別の装置では、負荷伝達手段は、内側ニードル弁の移動が外側ニードル弁の移動速度に依存するように構成された流体結合部の形を採ってもよい。流体結合部は、便宜上、内側及び外側ニードル弁との間に画定された室から成り、該室は制限流路を介して加圧流体源と連通する。使用時、外側ニードル弁がゆっくり持ち上がると、燃料は内側ニードル弁の移動を防ぐに十分な高速で室に流入することができる。外側ニードル弁がより速く移動すると、燃料は内側ニードル弁にその座との係合状態を維持させるに十分な速度で室に流入できないので、外側ニードル弁の移動は内側ニードル弁に伝達される。
【００１８】
本発明の第２の態様によれば、ノズル本体内に形成された止り孔内で往復動可能で第１の燃料出口への燃料供給を制御すべく第１の座と協働可能な第１の外側ニードル弁と、第１の外側ニードル弁内に位置する通路内で往復動可能で第２の燃料出口への燃料供給を制御すべく第２の座と協働可能な第２の内側ニードル弁とを備え、第２の内側ニードル弁が、第２の内側ニードル弁を第２の座の方向に弾性的に付勢するための弾性付勢手段を有し、該弾性付勢手段が第２の内側ニードル弁と一体に形成されていることを特徴とする燃料噴射装置が提供される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して更に本発明を例示的に説明する。
図１に一部を示した燃料噴射装置は、止り孔１１を有するノズル本体１０を備えている。該止り孔１１は、その止り端部近傍に円錐台状の座面１２を有する。第１の外側ニードル弁１３は、止り孔１１内で往復動可能であり、該第１の外側ニードル弁１３は、止り孔１１内でニードル弁１３を摺動案内するように構成された止り孔１１の隣接部分の直径と略等しい直径の部分（図示せず）を有する。
【００２０】
第１の外側ニードル弁１３は、第１の座１４を画定する座面１２と係合するように形成されており、第１の外側ニードル弁１３と止り孔１１との間に画定される給送室１５と座１４の下流に位置決めされた一群の第１の出口開口部１６（そのうち１個のみを図示）との間の連通を制御すべく座１４に係合可能である。
【００２１】
第１の外側ニードル弁１３は、管状スリーブ１８が位置決めされた止り孔１７を備えている。図１に示したように、管状スリーブ１８は止り孔１７の止り端部まで延びていないので、止り孔１７内でのスリーブ１８の存在により、比較的小径のスリーブ１８により画定される部分と止り孔１７の止り端部近傍の大径部分とを有する通路が画定される。通路の比較的小径部と大径部との接続部分には肩部即ち段差１９が画定されており、該段差１９はスリーブ１８の端部により画定されている。
【００２２】
第２の内側ニードル弁２０は、第１の外側ニードル弁１３内に画定された通路内で摺動可能である。第２の内側ニードル弁２０は、管状スリーブ１８により画定された通路内を摺動可能な比較的小径の長尺部２０ａと、第１の外側ニードル弁１３に対する第２の内側ニードル弁２０の移動量を規制すべく段差１９と係合可能な大径部２０ｂと、を有する。第２の内側ニードル弁２０は、第２の座２１を画定する表面１２と協働するその端部が円錐台形になるように形成されており、座２１の下流に位置する一群の第２の出口開口部２２（そのうち１個のみ図示）への燃料供給を制御すべく座２１と係合可能である。
【００２３】
第１及び第２の内側ニードル弁１３，２０と管状スリーブ１８との組立体では、先ず第１の外側ニードル弁１３の止り孔１７内に第２の内側ニードル弁２０を挿入し、次にスリーブ１８を挿入する必要があることは明らかであろう。この場合、管状スリーブ１８は第２の内側ニードル弁２０を止り孔１７内に保持する。便宜上、管状スリーブ１８を止り孔１７内に締り嵌めする一方で管状スリーブ１８と内側ニードル弁２０との間に僅かな隙間を画定することにより燃料が止り孔１７の止り端部に対して流動し得るようにし、以って、第２の内側ニードル弁２０が第１の外側ニードル弁１３に対して流体固着現象により特定の位置に拘留されるのを防いでいる。
【００２４】
使用時には、高圧流体を給送室１５に供給し、ノズル本体１０に対する第１の外側ニードル弁１３の移動量を制御するために適宜な技術を使用する。例えば、制御室内の流体圧力により第１の外側ニードル弁１３を第１の座１４と係合させて保持してもよく、この場合、制御室内の流体圧力は、例えば適当なピストンに作用する圧電作動装置により制御する。しかしながら、別の制御装置も使用し得ることは理解されよう。
【００２５】
第１の外側ニードル弁１３が第１の座１４と係合して保持されると、燃料は給送室１５から第１の座１４を通過して流動することができず、従って、第１の出口開口部１６及び第２の出口開口部２２のいずれをも通って給送され得ないことは理解されよう。
【００２６】
燃料噴射を開始するために、先ず、第１の外側ニードル弁１３を第１の座１４から持ち上げる。第１の外側ニードル弁１３が移動すると燃料は第１の座１４を通過して一群の第１の出口開口部１６まで流動することができ、これらの出口開口部を通る燃料噴射が始まる。第１の外側ニードル弁１３の移動量はごく僅かであり、第２の内側ニードル弁２０の大径部２０ｂは段差１９と係合しないので、第１の外側ニードル弁１３の移動が第２の内側ニードル弁２０に伝達されることはない。燃料は、第２の内側ニードル弁２０とスリーブ１８との間を流動することができるので、止り孔１７の止り端部を加圧すると同時に第２の内側ニードル弁２０の大径部２０ｂに比較的大きい力を印加することにより、第２の内側ニードル弁２０と第２の座２１との係合状態が維持されるようにしている。その結果、燃料が一群の第２の出口開口部２２を通って噴射されることはない。この場合、燃料は第１の出口開口部１６から給送されるだけであるので、燃料噴射率は比較的低くなる。
【００２７】
第２の内側ニードル弁２０が第２の座２１から持ち上がった場合には、第２の開口部２２を通る燃料の流れにより及び第２の内側ニードル弁２０と第２の座２１の絞り作用によりニードル弁２０の下端部に作用する燃料圧力が減少する結果、第２の内側ニードル弁２０は該弁２０の大径部２０ｂに作用する燃料圧力により移動して第２の座２１と係合する。
【００２８】
その後、第１の外側ニードル弁１３が第１の座１４から更に一定距離だけ持ち上がると、段差１９は移動して第２の内側ニードル弁２０の大径部２０ｂに係合する。第１の外側ニードル弁１３が更に移動すると、第２の内側ニードル弁２０は第２の座２１から持ち上がる。かかる移動により、燃料は第２の座２１を通過して一群の第２の出口開口部２２まで流れることができる。その結果、燃料は、一群の第１の出口開口部１６と一群の第２の出口開口部２２とを通って噴射される。燃料が両群の出口開口部１６，２２を通って噴射されると燃料が第２のより高い噴射率で噴射されることは理解されよう。
【００２９】
噴射を終了すべきときは、第１の外側ニードル弁１３を第１の座１４との係合位置まで復帰させる。その結果、燃料はもはや給送室１５から座１４を通過して流れることができず、両群の出口開口部１６、２２を通る燃料の噴射１６、２２が止む。実際には、第１の座１４に向かう第１の外側ニードル弁１３の移動の開始時には第２の内側ニードル弁２０の大径部２０ｂが段差１９と係合状態にあるので、第１の外側ニードル弁１３が移動して第１の座１４に係合する前に第２の内側ニードル弁２０が第２の座２１に係合することは理解されよう。従って、一群の第１の出口開口部１６への燃料供給の終了に先立ち一群の第２の出口開口部２２への燃料供給が止むことは理解されよう。
【００３０】
図２に示した実施形態は、図１の実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。図２の装置と図１の装置との差異は、管状スリーブ１８が図示した向きにニードル弁１３の下端部を越えて突出する部分１８ａを含むように形成されて、第１の座１４の下流の死空間を減少させていることに在る。その結果、第１の外側ニードル弁１３が移動して第１の座１４と係合すると、噴射は比較的制御された態様で速やかに止む。部分１８ａは、出口開口部１６を覆うように構成してもよい。
【００３１】
図３に示した装置は、部分１８ａの軸線方向長さを長くしたこと及び部分１８ａが第１の座１４と係合するようにしたことにおいて、図２の装置と異なる。その結果、スリーブ１８を適当な材料から構成することにより、座と係合可能な部分をニードル弁の残りの部分より堅い材料で構成したニードル弁を提供することができる。明らかに、図３に示した装置では、スリーブ１８と第１の外側ニードル弁１３との間を燃料が流動し得る場合には噴射装置の漏れが生じかねないので、スリーブ１８と第１の外側ニードル弁１３との間を略液密に確実に封止することが重要である。漏れが生じた場合には、給送室１５内の燃料圧力を止り孔１７内の燃料圧力より大きくする必要があり、これにより、封止作用を高めることができる。
【００３２】
図４は、別の代替装置を示すが、図４の装置はスリーブ１８を省略している。段差１９を画定するスリーブ１８を設ける代わりに、止り孔１７が通路及び段差１９を画定するように形成されている。かかる装置の組み立てを可能とするために、第２の内側ニードル弁２０は、便宜上、その大径端部２０ｂが止り孔１７を通って大径の止り端部まで圧縮された状態で押し込まれ得るように十分圧縮可能でその後第１の外側ニードル弁１３に対する第２の内側ニードル弁２０の移動を規制するに十分な程度まで膨張する材料及び成形品から構成される。第２の内側ニードル弁２０の大径部２０ｂが円形の横断面を有する必要はなく、組み立て完了時に第２の内側ニードル弁２０の大径部２０ｂが正確に元の形状に戻されないのであればこれはさして重要ではない、ことは理解されよう。
【００３３】
上述した各実施形態において、第２の内側ニードル弁２０の大径部２０ｂの形状は、便宜上、大径部２０ｂが段差１９に係合したときに止り孔１７の止り端部と小径の通路部分との間の連通が確実に維持されるように形成されている。
【００３４】
上述した各実施形態は、第２の内側ニードル弁２０内に形成された止り孔内で摺動可能な追加のニードル弁を設けることにより変形してもよい。この場合、追加のニードル弁は一群の第三の出口開口部を通る燃料の噴射を制御すべく対応する座と協働可能である。実際には、必要に応じて更に別のニードル弁を設けることができる。
【００３５】
図５に示した変形例では、止り孔１７の止り端部にシム２３を配設しており、該シム２３にはばね２４を当接させている。ばね２４は、シム２３と内側ニードル弁２０の端面との間で係合している。ばね２４は、第１の座１４の下流に位置する室２５と第２の座２１の下流に位置する室２６との間の連通を制御すべく内側ニードル弁２０の端面が座面１２と協働する位置の方に、内側ニードル弁を付勢する。第２の出口開口部２２は、室２６と協働する。必要に応じてかかる第２の出口開口部２２を複数設け、各出口開口部２２を室２６と連通させてもよいことは理解されよう。
【００３６】
ばね２４は、外側ニードル弁１３が座面１２と係合した状態で及び外側ニードル弁１３が座面１２から僅かな距離（図５の距離２７より小さい）だけ離間した状態で、内側ニードル弁２０が座面１２に係合保持されるようにしている。
【００３７】
上述した説明では圧縮コイルばね２４を介して第２の座２１の方向に内側ニードル弁２０を付勢していたが、他の型の弾性付勢装置を使用してもよいことは理解されよう。更に、必要に応じて、内側ニードル弁２０自体に止り孔を設け、該止り孔内で別のニードル弁を摺動可能として１個以上の別の出口開口部から又は一群の出口開口部からの燃料の給送を制御するようにしてもよい。
【００３８】
また、上述した実施形態のいずれにもばねを包含せしめ得ることは理解されよう。
【００３９】
図６及び図７を参照すると、代替的な燃料噴射装置は、円錐台面１２をその止り端部近傍に有する止り孔１１を含むノズル本体を備えている。第１の外側ニードル弁１３は止り孔１１内で往復動可能であり、止り孔１１内で摺動するように構成されている。
【００４０】
第１の外側ニードル弁１３は、第１の座１４を画定する表面１２と係合するように形成されており、第１の外側ニードル弁１３は、第１の外側ニードル弁１３と止り孔１１との間に画定される給送室１５と、座１４の下流に位置する第１の群の燃料出口１６（そのうち１個のみ図示）との間の連通を制御すべく第１の座１４と係合可能である。
【００４１】
第１の外側ニードル弁１３は、第１の外側ニードル弁１３が第１の座１４から離間可能な距離を制御する適当な制御装置（図示せず）の制御下で、止り孔１１内を往復動可能である。制御装置は、例えば、制御室内の流体圧力を制御すべくピストン部材と協働する圧電作動要素又はスタックを含む圧電作動装置から構成してもよい。かかる制御装置は、当業者には良く知られたものである。噴射装置は、また、第１の外側ニードル弁１３内に画定された通路１７内で摺動可能な第２の内側ニードル弁２０を備えている。第２の内側ニードル弁２０は、表面１２と協働し得るその端部が円錐台状になるように形成されている。表面１２は、第２の群の燃料出口２２（そのうち１個のみ図示）への燃料供給を制御すべく第２の内側ニードル弁２０が係合可能な、座２１を画定する。通路１７は、円錐台面側の比較的小径の部分１７ａと、大径部１７ｂとを有し、比較的小径の部分１７ａと大径部１７ｂとの間の接続部が通路１７の肩部即ち段差１９を画定している点で、上述した構成の一部とは異なる。
【００４２】
第２の内側ニードル弁２０は、第２の内側ニードル弁２０の周りを円周方向に離間して下方に延びる４個の可撓性部材２８（図６乃至図８にはそのうち２個のみ図示）を備えている。可撓性部材２８は、可撓性部材２８が第２の内側ニードル弁２０の一体部分を形成するように第２の内側ニードル弁２０内にスロット即ち開口部２９を設けることにより形成される。また、通路１７の止り端部に対して燃料が流動し得るようにするために、便宜上、第２の内側ニードル弁２０の可撓性部材２８と通路１７との間には僅かな間隙が画定され、これにより、第２の内側ニードル弁２０が流体固着部の形成により第１の外側ニードル弁１３に対して特定の位置に固着されるのを防止している。
【００４３】
可撓性部材２８は、第１の非変形状態と第２の変形状態との間で変形可能であり、可撓性部材は、本来は非変形状態を採っている。図８を参照すると、非変形状態にあるとき、可撓性部材２８は第２の内側ニードル弁２０の表面上に段差３０を構成することが分かる。
【００４４】
燃料噴射装置を組み立てる際には、可撓性部材２８を内側に撓ませて変形状態を採らせることにより、減径部１７ａを通る通路１７への第２の内側ニードル弁２０の挿入を十分可能とする程度まで第２の内側ニードル弁２０の表面上の段差３０を除去又は減少させることができる。通路１７の段差１９に到達すると、可撓性部材２８は大径部１７ｂまで外側に撓み、非変形状態に復帰する。これにより、可撓性部材２８は、非変形状態の可撓性部材２８により構成される段差３０と通路１７内の段差１９との係合により、通路１７内での第２の内側ニードル弁２０の移動を規制する。
【００４５】
噴射装置の動作は、上述した通りであるので、更に詳細な説明は省略する。
【００４６】
図６乃至図８に示した装置において、噴射の開始に先立ち第２の内側ニードル弁２０は移動自在であり、座２１から離間した位置を占めてもよい。かかる状況では、第１の外側ニードル弁１３の移動の開始時に、短時間ではあるが燃料が第２の座２１の下流の第２の群の燃料出口２２から噴射されることがある。結果的には第２の内側ニードル弁２０の前後の圧力降下が第２の内側ニードル弁２０を移動させて第２の座２１に係合させるが、第２の群の燃料出口２２からの初期噴射は好ましいものではない。
【００４７】
この問題は、例えば図５に示したように、通路１７の上端部にばねを設けて第２の内側ニードル弁２０を第２の座２１の方向に弾性的に付勢することにより緩和される。第２の内側ニードル弁２０を第２の座の方向に付勢することにより、第１の外側ニードル弁１３が第１の座１４から離間し始めたときに、第２の内側ニードル弁２０を確実に第２の座２１との係合状態に置くことができる。これにより、第２の群の燃料出口２２からの好ましくない燃料給送を回避することができる。
【００４８】
また、図９乃至図１１を参照すると、内側のニードル弁２０はその上端部に上側本体部３１を備えており、該本体部３１には、ばねとして機能し得るようにスロット即ち開口部３２が形成されている。第２の内側ニードル弁２０は、従って、第２の内側ニードル弁２０を第２の座２１の方向に弾性的に付勢するための一体形成弾性付勢手段を備えている。この結果、上側本体部３１におけるばねの一体形成により通路１７内に別個のばねを設ける必要が無くなるので、燃料噴射装置の部品点数が減少するという利点が得られる。
【００４９】
開口部３２を形成するために第２の内側ニードル弁２０の上側本体部３１から除去される材料の量は、第２の内側ニードル弁２０上方の死空間を最小にして燃料噴射サイクル動作を最適化するために、最小限に維持することが好ましい。特に、開口部３２の形状は、第２の内側ニードル弁２０の応力を最小化してニードル弁２０の剛性が十分に維持されるようにすることが好ましい。図９乃至図１１には好適な形状が示されているが、ここでは、開口部３２は上側本体部３１の長さに沿って内側ニードル弁２０の両側に交互に形成されている。開口部３２は、ワイヤ腐食法を用いて上側本体部３１内に形成してもよい。
【００５０】
なお、任意の数の可撓性部材２８を第２の内側ニードル弁２０周りの円周方向に離間させて設けてもよくその数も４個に限定する必要はない、ことは理解されよう。しかしながら、可撓性部材は、第１の外側ニードル弁１３が座１４から離間する際に通路１７の段差１９と可撓性部材２８との間の係合により確実に第２の内側ニードル弁２０を第２の座２１から移動離間させ得るように、十分な剛性を有する必要がある。
【００５１】
図６乃至図１１を参照して説明した各実施形態は、第２の内側ニードル弁内に形成された止り孔内で摺動可能なニードル弁を一つ以上追加し、該追加したニードル弁を各座と協働可能にして別の群の燃料出口を通る燃料の噴射を制御することにより変形してもよい。
【００５２】
図１２に示した装置では、外側ニードル弁１３内に横孔３３を形成し、該横孔３３内にピン３４を挿通している。内側ニードル弁２０は、通路即ち止り孔１７の直径より僅かに小さい直径を有し、その上端近傍に、ピン３４を挿通するスロット３５を有する。
【００５３】
噴射装置は、使用時に、外側ニードル弁１３が止り孔１１の円錐台部から離間移動する距離の制御を可能とする適当な任意の制御技術を用いて制御してもよい。例えば、適当な圧電作動装置を用いて、外側ニードル弁１３の移動量を制御してもよい。
【００５４】
使用時に噴射を開始する場合、先ず、外側ニードル弁１３を座から離間させ、燃料を室１５から第１の群の出口開口部１６まで流動せしめる。噴射装置の動作のこの段階を通じて、燃料は内側及び外側ニードル弁の間を流れることができるので、内側ニードル弁２０の上端部表面に印加される止り孔１７内の燃料圧力を、内側ニードル弁２０と座との係合を継続し得るだけの十分な値に維持することができ、以って第２の群の出口開口部２２からの噴射を防止している。外側ニードル弁１３が僅かな距離だけ移動した場合、内側ニードル弁２０は移動しないので、第２の群の出口開口部２２からの噴射は生じない。しかしながら、外側ニードル弁１３が所定の位置を越えて移動した場合、ピン３４はスロット３５の上端部に達し、外側ニードル弁１３が更に移動するとその移動はピン３４を介して内側ニードル弁２０に伝達され、内側ニードル弁２０を座から持ち上げて燃料が第１の群の出口開口部１６及び第２の群の出口開口部２２の両方から給送され得るようにする。
【００５５】
噴射を終了する場合、内側ニードル弁２０の移動が生じたならば、外側ニードル弁１３が座と係合する前に内側ニードル弁２０が座と係合することは理解されよう。その結果、その後の噴射を通じて、噴射の初期は第１の群の出口開口部１６を通ってのみ行なわれることになる。
【００５６】
ピン３４は、横孔３３内で略流体密に封止されているので、外側ニードル弁１３が座と係合した場合に燃料は出口開口部まで流れることができないことは理解されよう。ピン３４は横孔３３内に締り嵌めしてもよいし、所定の位置に融着してもよい。また、図１３に示したように、ピン３４を所定の位置に保持してピン３４と外側ニードル弁１３との間を流体密に封止するために、横孔３３に挿入後にピン３４を変形させてもよい。図１３に示したように、組み立て中にピン３４の変形を生じさせる場合、横孔３３は不均一な直径を有する。
【００５７】
図１４は、横孔３３が外側ニードル弁１３の直径全体に亘り延びておらず外側ニードル弁１３の一方の側に達しないで止っている別の変形例を示す。これにより、ピン３４と外側ニードル弁１３との間で漏れの生じる恐れが減少することは理解されよう。横孔は、便宜上、先細の形状を有し、ピンは横孔と一致するように形状形成される。ピンの前後の燃料圧力の差がピンを所定の位置に維持するのに役立ち製造工程が簡略化されれることは理解されよう。
【００５８】
なお、図１２乃至図１４に示した実施形態では内側ニードル弁の直径を止り孔１７の直径より小さくしているが、これらの直径を略等しくする一方で内側ニードル弁２０内に１個以上の溝又は平坦部を設けることにより止り孔１７内で燃料が流動し得るようにしてもよい。
【００５９】
図１５は、ピンを省略する代わりに、内側ニードル弁２０と外側ニードル弁１３との間に流体結合部が形成される装置を示す。図１５に示したように、内側ニードル弁１３と外側ニードル弁２０との間には止り孔１７の残りの部分より大きい直径の室３６が画定され、室３６は、内側ニードル弁１３と外側ニードル弁２０との間に画定される流路３７を介して第１の群の出口開口部１６の下流の位置と連通する。室３６内で、内側ニードル弁２０は、止り孔１７の直径に略等しい直径の部分２０ｃを有する。
【００６０】
使用時には、外側ニードル弁１３が僅かな距離だけ止り孔１１の円錐台状の端部から離間すると、燃料は流路３７に沿って室３６まで流れることができ、この室３６への燃料の流れが内側ニードル弁２０の上側表面に加わる圧力を十分高い値に維持して、ニードル弁２０を座から離間させないないようにしている。外側ニードル弁１３の上昇量が部分２０ｃを止り孔１７に貫入せしめるに十分な場合は、流路３７が閉鎖されるので燃料は室３６にもはや流入し得ないことは理解されよう。この結果、外側ニードル弁１３３が移動し続けると室３６内の燃料圧力が減少し、やがては内側ニードル弁２０を円錐台状の座から離間させ得る位置に到達して第１の群の出口開口部１６と第２の群の出口開口部２２の両方から燃料噴射が可能となる。
【００６１】
図１２乃至図１４に示した装置の場合、噴射の終了時に内側ニードル弁２０がその座から持ち上がっているときは、内側ニードル弁２０は外側ニードル弁１３がその閉鎖位置に戻る前に復帰して座と係合する。その結果、以後の噴射については、噴射の初期部分は第１の群の出口開口部１６を通ってのみ行なわれるようになる。
【００６２】
図１６は、内側ニードル弁２０が外側ニードル弁１３内に形成された止り孔１７内で摺動可能で且つ外側ニードル弁１３と協働して室３８を画定する装置を示す。該室３８は、内側ニードル弁２０の上部に形成された止り孔３９と減径された止り孔４０とを介して第１の群の出口開口部１６の下流に位置する止り孔１１の部分と連通する。従って、使用時に室３８に燃料が流入し得る速度が規制されることは理解されよう。その結果、使用時に、外側ニードル弁１３が座から比較的低速で離間する場合、燃料は、内部の燃料圧力を内側ニードル弁２０が座から離間しないようにし得る十分高い値に維持するに十分な速度で、室３８に流入することができる。しかしながら、外側ニードル弁１３の移動速度が所定の値より大きい場合は、燃料は、第２の群の出口開口部２２からの噴射を避け得るに十分な値に内部の圧力を維持するに十分な高速で室３８内に流入することができない。
【００６３】
噴射の終了時には、内側ニードル弁２０の移動が生じた場合、外側ニードル  弁１３がその閉鎖位置に戻る前に復帰して座と係合することは理解されよう。
図１６の装置は、内側ニードル弁２０の移動が外側ニードル弁１３の移動速度に依存するように構成され、この移動速度を適宜な作動装置により制御し得ることは明らかである。
【００６４】
噴射中に、内側ニードル弁２０が座から持ち上がった場合は、燃料が室３８内に流入し続けることができるので、内側ニードル弁２０は徐々に座に向けて復帰する。その結果、噴射継続期間が所定の継続期間より長い場合は、噴射の最終部分は第１の群の出口開口部１６のみから行なわれる。
【００６５】
図１７は、図１６に示した装置と同様に作用するが、制限燃料流路４０を内側ニードル弁２０内に設ける代わりに外側ニードル弁１３内に設けた装置を示す。かかる装置では室３８は室１５から直接燃料を充填されて外側ニードル弁１３の位置に依存しないので、内側ニードル弁１３と外側ニードル弁２０との間の漏れを最小化し得ることが望ましい。これは、内側ニードル弁２０の上部に凹部４１を設けることにより内側ニードル弁２０が変形して拡張し得るようにして内側ニードル弁１３と外側ニードル弁２０との間の間隙を減少させることで達成可能である。
【００６６】
上述した説明では種々の実施形態に圧電作動装置を使用することが好適である旨教示しているが、代わりの作動装置を用いて噴射装置を作動させてもよいことは理解されよう。図１乃至図１５の実施形態では第２の群の出口開口部２２からの噴射の制御は外側ニードル弁１３の合計上昇距離に依存し、図１６及び図１７の装置では該制御は外側ニードル弁１３の上昇速度に依存するが、作動装置はそれに応じて選定すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による燃料噴射装置の部分断面図。
【図２】別の実施形態を示した図。
【図３】別の実施形態を示した図。
【図４】別の実施形態を示した図。
【図５】別の実施形態を示した図。
【図６】別の燃料噴射装置の部分断面図。
【図７】図６に示した燃料噴射装置の部分拡大断面図。
【図８】図６及び図７の燃料噴射装置の第２の内側ニードル弁を示した図。
【図９】更に別の燃料噴射装置の部分断面図。
【図１０】図９に示した燃料噴射装置の部分拡大断面図。
【図１１】図９及び図１０の燃料噴射装置の第２の内側ニードル弁を示した図。
【図１２】別の実施形態を示した図。
【図１３】別の実施形態を示した図。
【図１４】別の実施形態を示した図。
【図１５】別の実施形態を示した図。
【図１６】別の実施形態を示した図。
【図１７】別の実施形態を示した図。
【符号の説明】
１３  第１の外側ニードル弁
１４  第１の座
１６  燃料出口
１７  通路（止り孔）
１９  肩部
２０  第２の内側ニードル弁
２１  第２の座
２８  可撓性部材
３２  構造
３４  ピン
３５  スロット
３７  通路
３８  室
４０  制限流路
【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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