(57)【要約】  図３に関連して、本発明は、ピストン室がその中に形成される筐体（１２）と、ピストン室内で往復運動し、それにより可変容積流体ポンプ室を画定するピストン（１１）と、流体入口からポンプ室内への流体の流入を可能にする一方向入口弁（３２）と、ポンプ室から流体出口（３１）への流体の流出を可能にする一方向出口弁（２５、２６、２７、２８、２９）とを備え、容積移送式ポンプとして機能する流体インジェクタ（１０）を提供する。インジェクタの動作中に、ピストン（１１）は、ポンプ室の容積を増大しかつ一方向入口弁（３２）を介して流体をポンプ室内に引き込むように周期的に運動し、次いでピストンは、ポンプ室の容積を低減しかつ一方向出口弁（２５、２６、２７、２８、２９）を介して流体をポンプ室から排出するように運動する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
容積移送式ポンプとして機能する流体インジェクタであって、
ピストン室がその中に形成される筐体と、
前記ピストン室内で往復運動し、それにより可変容積流体ポンプ室を画定するピストンと、
流体入口から前記ポンプ室内への流体の流入を可能にする一方向入口弁と、
前記ポンプ室から流体出口への流体の流出を可能にする一方向出口弁と、を備え、
前記インジェクタの動作中に、前記ピストンが前記ポンプ室の容積を増大しかつ前記一方向入口弁を介して流体を前記ポンプ室内に引き込むように周期的に運動し、次いでピストンが前記ポンプ室の容積を低減しかつ前記一方向出口弁を介して流体を前記ポンプ室から排出させるように運動する、流体インジェクタにおいて、
前記流体入口が、前記ピストン室の端面に設けられた入口オリフィスとして前記ポンプ室に開口する筐体内の入口通路を含み、前記ピストン室端面が前記ピストンの対向ピストン面に対面し、
前記流体出口が、前記入口オリフィスから間隔を置いて配置された前記ピストン室端面の出口オリフィスを介して前記ポンプ室に開口する筐体内の出口通路を含み、
前記一方向入口弁が、前記入口オリフィスと整列しかつ前記入口オリフィスを跨ぐ前記ピストン端面と係合して入口オリフィスを封止することのできるシール要素を含む、ことを特徴とする流体インジェクタ。
【請求項２】
前記入口オリフィスが環状入口オリフィスであり、前記シール要素が環状シール要素である、請求項１に記載の流体インジェクタ。
【請求項３】
前記環状入口オリフィスが連続環状オリフィスである、請求項２に記載の流体インジェクタ。
【請求項４】
前記環状入口オリフィスがセグメント化環状オリフィスである、請求項２に記載の流体インジェクタ。
【請求項５】
前記環状シール要素が複数の湾曲ばねアームによって前記入口弁の周囲環状支持体に接続される、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の流体インジェクタ。
【請求項６】
各ばねアームが前記環状支持体との取付け点から前記環状シール要素との取付け点まで前記環状シール要素の周りを周方向に延びる、請求項５に記載の流体インジェクタ。
【請求項７】
前記出口オリフィスが前記環状入口オリフィス内に設けられる、請求項２ないし６のいずれか一項に記載の流体インジェクタ。
【請求項８】
前記ピストン室の端面が前記筐体の構成部品の部分組立体によって提供され、前記部分組立体は、流体が前記流体インジェクタからそこを介して吐出される吐出ノズルと、前記吐出ノズルに取り付けられた弁座要素とを含み、
前記吐出ノズルは、前記ピストン室の端面の一部を提供する環状表面であって前記出口オリフィスを包囲する環状表面を有し、
前記弁座要素は、前記ピストン室の端面の一部を提供し、かつ前記吐出ノズルの環状表面の外径より大きい内径のアパーチャを有し、前記環状入口オリフィスが前記弁座要素の前記環状表面の内縁と前記吐出ノズルの前記環状表面の外縁との間に画定される、請求項７に記載の流体インジェクタ。
【請求項９】
前記吐出ノズルは弁座部材の整合内面と対向する外曲面を有し、前記対向曲面はそれらの間に部分組立体内の流体入口通路を画定する、請求項８に記載の流体インジェクタ。
【請求項１０】
前記弁座要素は前記部分組立体の前記吐出ノズルの対向表面に当接かつ係合する胸壁状下縁を有し、前記胸壁はそれらの間にアパーチャを画定し、それらを介して流体が前記流体入口通路に流入することができる、請求項９に記載の流体インジェクタ。
【請求項１１】
流体出口通路は流体吐出ノズルを貫通して延び、前記一方向出口弁は前記出口通路に設けられた出口弁要素と、前記出口弁要素と前記流体吐出ノズル内に設けられた出口弁ばね座との間で作動する出口弁ばねとを含み、前記出口弁ばねは前記出口弁要素を偏倚させて、前記流体吐出ノズルの内面によって設けられた出口弁座と係合させる、請求項８ないし１０のいずれか一項に記載の流体インジェクタ。
【請求項１２】
出口弁座と係合するドーム形キャップが前記出口弁要素に設けられ、前記出口弁座が円錐台形である、請求項１１に記載の流体インジェクタ。
【請求項１３】
前記流体吐出ノズルが熱伝導材料から作製され、それによって前記流体入口通路内の流体と前記流体出口通路内の流体との間で熱交換が行なわれる、請求項１１または１２に記載の流体インジェクタ。
【請求項１４】
前記ピストン室の端面は、流体がそれを介して流体インジェクタから吐出される吐出ノズルと、弁座とを提供する単一構成部品によって提供され、前記吐出ノズルは前記ピストン室の端面の一部を提供すると共に前記出口オリフィスを包囲する環状表面を有し、かつ前記弁座は、前記ピストン室の端面の一部を提供し、かつ前記吐出ノズルの環状表面の外径より大きい内径のアパーチャを有し、前記環状入口オリフィスは前記弁座の環状表面の内縁と前記吐出ノズルの環状表面の外縁との間に画定される、請求項７に記載の流体インジェクタ。
【請求項１５】
構成部品はその外面にアパーチャを有し、それを介して流体が前記流体入口通路に流入することができる、請求項１４に記載の流体インジェクタ。
【請求項１６】
流体出口通路は前記流体吐出ノズルを貫通して延び、前記一方向出口弁は前記出口通路に設けられた出口弁要素と、前記出口弁要素と前記流体吐出ノズル内に設けられた出口弁ばね座との間で作動する出口弁ばねとを含み、前記出口弁ばねは前記出口弁要素を偏倚させて、前記流体吐出ノズルの内面によって設けられた出口弁座と係合させる、請求項１４または１５に記載の流体インジェクタ。
【請求項１７】
前記吐出ノズルは、前記弁座部材の整合内面と対向する外曲面を有し、前記対向曲面はそれらの間に流体入口通路を画定する、請求項１６に記載の流体インジェクタ。
【請求項１８】
前記流体吐出ノズルは熱伝導材料から作製され、それによって前記流体入口通路内の流体と前記流体出口通路内の流体との間で熱交換が行なわれる、請求項１６または１７に記載の流体インジェクタ。
【請求項１９】
前記ピストンは前記環状シール要素に当接して、前記環状シール要素を前記ピストン室の端面と封止係合させることができ、前記環状シール要素は前記ピストンと前記ピストン室の端面との間に圧着される、請求項１ないし１８のいずれか一項に記載の流体インジェクタ。
【請求項２０】
前記環状シール要素と整列した凹所が前記ピストンに設けられ、それにより流体を前記環状シール要素の周りに流動させることが可能になる、請求項１ないし１９のいずれか一項に記載の流体インジェクタ。
【請求項２１】
前記凹所が前記ピストン面の十字形を画定する溝によって設けられる、請求項２０に記載の流体インジェクタ。
【請求項２２】
前記凹所が前記ピストン面の星形を画定する溝によって設けられる、請求項２０に記載の流体インジェクタ。
【請求項２３】
容積移送式ポンプとして機能する流体インジェクタであって、
ピストン室がその中に形成される筐体と、
ピストン室内で往復運動し、それにより可変容積流体ポンプ室を画定するピストンと、
流体入口からポンプ室内への流体の流入を可能にする一方向入口弁と、
ポンプ室から流体出口への流体の流出を可能にする一方向出口弁と、を備え、
前記インジェクタの動作中に、前記ピストンが前記ポンプ室の容積を増大しかつ前記一方向入口弁を介して流体を前記ポンプ室内に引き込むように周期的に運動し、次いでピストンが前記ポンプ室の容積を低減しかつ前記一方向出口弁を介して流体を前記ポンプ室から排出させるように運動する、流体インジェクタにおいて、
前記流体入口が、前記ピストン室の端面における入口オリフィスを介して前記ピストン室に開口する筐体内の入口通路を含み、前記ピストン室端面が前記ピストンの対向ピストン面に対面し、
前記一方向入口弁が、前記入口オリフィスと整列しかつ前記入口オリフィスを跨ぐ前記ピストン室端面と係合して前記入口オリフィスを封止することのできる、前記ポンプ室内に位置するシール要素を含み、
前記ピストンが前記シール要素に当接して、前記シール要素を前記ピストン室の端面と封止係合させることができ、前記シール要素が前記ピストンと前記ピストン室の端面との間に圧着される、ことを特徴とする流体インジェクタ。
【請求項２４】
前記シール要素と整列した凹所が前記ピストン面に設けられ、それにより流体を前記シール要素の周りに流動させることが可能になる、請求項２３に記載の流体インジェクタ。
【請求項２５】
前記凹所が前記ピストン面の十字形を画定する溝によって設けられる、請求項２４に記載の流体インジェクタ。
【請求項２６】
前記凹所が前記ピストン面の星形を画定する溝によって設けられる、請求項２４に記載の流体インジェクタ。
【請求項２７】
容積移送式ポンプとして機能する流体インジェクタであって、
ピストン室がその中に形成される筐体と、
ピストン室内で往復運動し、それにより可変容積流体ポンプ室を画定するピストンと、
流体入口からポンプ室内への流体の流入を可能にする一方向入口弁と、
ポンプ室から流体出口への流体の流出を可能にする一方向出口弁と、を備え、
前記インジェクタの動作中に、前記ピストンが前記ポンプ室の容積を増大しかつ前記一方向入口弁を介して流体を前記ポンプ室内に引き込むように周期的に運動し、次いでピストンが前記ポンプ室の容積を低減しかつ前記一方向出口弁を介して流体を前記ポンプ室から排出させるように運動する、流体インジェクタにおいて、
前記流体入口が、前記ピストン室の端面における入口オリフィスを介して前記ポンプ室に開口する筐体内の入口通路を含み、前記ピストン室端面が前記ピストンの対向ピストン面に対面し、
前記一方向入口弁が、前記入口オリフィスと整列しかつ前記入口オリフィスを跨ぐ前記ピストン室端面と係合して前記入口オリフィスを封止することのできる、前記ポンプ室内に位置するシール要素を含み、
前記シール要素と整列した凹所が前記ピストン面に設けられ、それにより流体を前記シール要素の周りに流動させることが可能になる、ことを特徴とする流体インジェクタ。
【請求項２８】
前記凹所が前記ピストン面の十字形を画定する溝によって設けられる、請求項２７に記載の流体インジェクタ。
【請求項２９】
前記凹所が前記ピストン面の星形を画定する溝によって設けられる、請求項２７に記載の流体インジェクタ。
【請求項３０】
前記ピストンを包囲する電気コイルが前記筐体内に設けられ、前記ピストンに第１方向の力を印加する磁界を発生し、
ピストンばねが前記ピストンと前記筐体との間で作用して、前記第１方向とは反対の第２方向の偏倚力を前記ピストンに印加し、
前記インジェクタの動作中に、前記電気コイルおよび前記ピストンばねの一方が前記ピストンに力を加えて、流体を前記ポンプ室内に引き込むように前記ピストンを運動させ、かつ前記電気コイルおよび前記ピストンばねの他方が前記ピストンに力を加えて、流体を前記ポンプ室から排出させるように作用する、請求項１ないし２９のいずれか一項に記載の流体インジェクタ。
【請求項３１】
前記ピストンは、前記インジェクタの動作中に、変動電圧を印加することにより拡張および収縮する圧電素子に接続される、請求項１ないし２９のいずれか一項に記載の流体インジェクタ。
【請求項３２】
前記ピストンは２つのエンドストップ間で往復し、それによりピストンが各動作に設定移動距離を有することが確実になる、請求項１ないし３１のいずれか一項に記載の流体インジェクタ。
【請求項３３】
燃焼室と、
給気を燃焼室に吐出するための吸気システムと、
前記燃焼室からの燃焼ガスを大気中にリレーするための排気システムと、
燃料を給気内に吐出して、その後に燃焼室内で燃焼される燃料／空気混合物を形成するための燃料噴射システムと、を備えた内燃エンジンであって、
前記燃料噴射システムが請求項３２に記載する流体インジェクタを使用して、前記エンジンの各動作に対し固定された量の燃料を分給し、
電子制御装置が前記流体インジェクタの動作を制御し、
少なくとも大部分のエンジンサイクルの各々で、前記制御装置によって複数の機会に前記流体インジェクタが生成され、
エンジン速度および／または負荷の増加に応答して、燃料インジェクタがエンジンサイクル当たりに動作する機会数を増大させることによって、前記制御装置がエンジンサイクル当たりの吐出燃料の量を増大し、
エンジン速度および／または負荷の低減に応答して、燃料インジェクタがエンジンサイクル当たりに動作する機会数を低減させることによって、前記制御装置がエンジンサイクル当たりの吐出燃料の量を低減する、内燃エンジン。
【請求項３４】
ピストン室がその中に形成される筐体と、
ピストン室内で往復運動し、それにより可変容積流体ポンプ室を画定するピストンと、
流体入口からポンプ室内への流体の流入を可能にする一方向入口弁と、
ポンプ室から流体出口への流体の流出を可能にする一方向出口弁と、を備え、
インジェクタの動作中に、前記ピストンが前記ポンプ室の容積を増大しかつ前記一方向入口弁を介して流体を前記ポンプ室内に引き込むように周期的に運動し、次いでピストンがポンプ室の容積を低減させて、前記一方向出口弁を介してポンプ室から流体を排出させるように運動する、容積移送式ポンプであって、
前記流体入口が、ピストン室の端面に設けられた環状入口オリフィスとしてポンプ室に開口する筐体内の入口通路を含み、前記ピストン室端面が前記ピストンの対向ピストン面に対面し、
前記流体出口が、前記環状入口オリフィスから間隔を置いて配置された前記ピストン室端面の出口オリフィスを介して前記ポンプ室に開口する筐体内の出口通路を含み、
前記一方向入口弁が、前記環状入口オリフィスと整列しかつ前記環状入口オリフィスを跨ぐ前記ピストン端面と係合して前記環状入口オリフィスを封止することのできる環状シール要素を含む、ことを特徴とする容積移送式ポンプ。
【請求項３５】
前記入口オリフィスが環状入口オリフィスであり、かつ前記シール要素が環状シール要素である、請求項３４に記載のポンプ。
【請求項３６】
前記環状入口オリフィスが連続環状オリフィスである、請求項３５に記載のポンプ。
【請求項３７】
前記環状入口オリフィスがセグメント化環状オリフィスである、請求項３５に記載のポンプ。
【請求項３８】
ピストン室がその中に形成される筐体と、
前記ピストン室内で往復運動し、それにより可変容積流体ポンプ室を画定するピストンと、
流体入口から前記ポンプ室内への流体の流入を可能にする一方向入口弁と、
前記ポンプ室から流体出口への流体の流出を可能にする一方向出口弁と、を備え、
インジェクタの動作中に、前記ピストンが前記ポンプ室の容積を増大しかつ前記一方向入口弁を介して流体を前記ポンプ室内に引き込むように周期的に運動し、次いで前記ピストンが前記ポンプ室の容積を低減させて、前記一方向出口弁を介して前記ポンプ室から流体を排出するように運動する、容積移送式ポンプであって、
前記流体入口が、前記ピストン室の端面の入口オリフィスを介して前記ピストン室に開口する筐体内の入口通路を含み、前記ピストン室端面が前記ピストンの対向ピストン面に対面し、
前記一方向入口弁が、前記入口オリフィスと整列しかつ前記入口オリフィスを跨ぐ前記ピストン室端面と係合して前記入口オリフィスを封止することのできる、前記ポンプ室内に位置するシール要素を含み、
前記ピストンが前記シール要素に当接して、前記シール要素を前記ピストン室端面と封止係合させることができ、前記シール要素が前記ピストンと前記ピストン室端面との間に圧着される、ことを特徴とする容積移送式ポンプ。
【請求項３９】
ピストン室がその中に形成される筐体と、
前記ピストン室内で往復運動し、それにより可変容積流体ポンプ室を画定するピストンと、
流体入口から前記ポンプ室内への流体の流入を可能にする一方向入口弁と、
前記ポンプ室から流体出口への流体の流出を可能にする一方向出口弁と、を備え、
インジェクタの動作中に、前記ピストンが前記ポンプ室の容積を増大しかつ前記一方向入口弁を介して流体を前記ポンプ室内に引き込むように周期的に運動し、次いで前記ピストンが前記ポンプ室の容積を低減させて、前記一方向出口弁を介して前記ポンプ室から流体を排出するように運動する、容積移送式ポンプであって、
前記流体入口が、前記ピストン室の端面の入口オリフィスを介して前記ポンプ室に開口する筐体内の入口通路を含み、前記ピストン室端面が前記ピストンの対向ピストン面に対面し、
前記一方向入口弁が、前記入口オリフィスと整列しかつ前記入口オリフィスを跨ぐ前記ピストン室端面と係合して前記入口オリフィスを封止することのできる、前記ポンプ室内に位置するシール要素を含み、
前記シール要素と整列した凹所が前記ピストン面に設けられ、それにより流体を前記シール要素の周りに流動させることが可能になる、ことを特徴とする容積移送式ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、新規な入口弁構成を有する流体インジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車における大半の内燃エンジンは現在、燃料噴射システムを使用してエンジンの燃焼室に燃料を供給している。これらの燃料噴射システムは、燃料の吐出のより優れた制御をもたらし、かつエンジンが排ガス規制の目標を満たすことを可能にするだけでなく、全体的なエンジン効率をも改善するので、以前の気化器の技術に取って代わるようになった。
【０００３】
自動車の内燃エンジンにおいて、燃料噴射システムは、高圧燃料供給レールと、適切なノズルを介して燃料の吐出を可能にするように開に切り替え、次いで燃料の吐出を停止するように閉じることのできるオン／オフ弁であるインジェクタとを有することによって、最も頻繁に作動する。各エンジンサイクルに吐出される燃料の量は、弁が各サイクル中に開いている時間の量によって制御される。そのようなシステムは非常に効率的であり、かつ燃料の吐出の優れた制御を可能にするが、それらは、園芸用機器、例えば芝刈り機、および小型オートバイに使用されるエンジンのような小型エンジンに設置するには、一般的に複雑すぎ、かつ高価すぎる。今日まで、そのようなエンジンは気化器を使い続けている。
【０００４】
ＧＢ２４２１５４３で、出願人は、インジェクタが容積移送式ポンプとして働きかつインジェクタの動作のたびに固定された量の燃料を分給する小型エンジンに適する燃料噴射システムを開示している。該インジェクタは、少なくとも大部分のエンジンサイクルの各々で複数回作動するように、電子制御装置によって制御される。エンジン速度および／または負荷が増大すると、制御装置は、エンジンサイクル中に燃料インジェクタが作動する回数を増大させることによって、１エンジンサイクル当たりに吐出される燃料の量を増大させる。逆に、エンジン速度および負荷の低下に応答して、制御装置は、燃料インジェクタが１エンジンサイクル当たりに動作する回数を低減させることによって、吐出される燃料の量を低減させる。エンジンサイクル中に吐出される燃料の量は、サイクル中のインジェクタの動作の回数を変化させることによって、離散段階的に変化させることができる。
【０００５】
ＧＢ２４２１５４３に含まれる原理から出発して、出願人は、そこに記載した燃料インジェクタの動作を洗練かつ改善するために研究してきた。この目的のために、出願人は、燃料が後でピストンの動きの下でそこから分給されるインジェクタの燃料室への流体の流入を制御するために使用される、入口弁の設計の改善に取り組んできた。改善された入口弁の設計は、ＧＢ２４５２９５４に開示されている。この特許明細書では、入口弁は、燃料室内で往復運動して燃料を燃焼室内に引き込みかつ燃焼室から排出させるピストンに取り付けられ、それと共に運動するように示されている。燃料は、ピストンに設けられたアパーチャを介して、入口弁の制御下で燃料室内に流入する。入口弁は、そこから内向きに弁頭まで延びる湾曲ばねアーム付の環状支持体を含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ＧＢ２４２１５４３
【特許文献２】ＧＢ２４５２９５４
【発明の概要】
【０００７】
本発明は第１態様で、請求項１に記載する流体インジェクタを提供する。
【０００８】
本発明は第２態様で、請求項２３に記載する流体インジェクタを提供する。
【０００９】
本発明は第３態様で、請求項２７に記載する流体インジェクタを提供する。
【００１０】
本発明は第４態様で、請求項３４に記載する容積移送式ポンプを提供する。
【００１１】
本発明は第５態様で、請求項３８に記載する容積移送式ポンプを提供する。
【００１２】
本発明は第６態様で、請求項３９に記載する容積移送式ポンプを提供する。
【００１３】
以下で、本発明の好適な実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る流体インジェクタの第１実施形態の斜視図である。
【図２】図１の流体インジェクタの分解組立図である。
【図３】図１の流体インジェクタの断面図である。
【図４】図１ないし３のインジェクタに使用される吸込み弁の平面図である。
【図５】図４の吸込み弁の斜視図である。
【図６ａ】図１ないし３の流体インジェクタの吸気および吐出部分組立体の図６ｂの線Ｂ‐Ｂに沿って切った断面図である。
【図６ｂ】図６ａに示した吸気および吐出部分組立体の側面図である。
【図６ｃ】図６ａおよび６ｂの吸気および吐出部分組立体のさらなる断面斜視図である。
【図７ａ】図４および５の吸込み弁の動作を示す断面図である。
【図７ｂ】図４および５の吸込み弁の動作を示す断面図である。
【図８ａ】可変容積ポンプ室で動作可能な変形端面を持つピストンを有する、従前の図に描かれた流体インジェクタの変形例を示す断面図である。
【図８ｂ】可変容積ポンプ室で動作可能な変形端面を持つピストンを有する、従前の図に描かれた流体インジェクタの変形例を示す断面図である。
【図９】図８ａおよび８ｂに概略的に示したピストンの前面の略図である。
【図１０ａ】図８ａおよび８ｂに概略的に示した流体インジェクタの変形例で使用するのに適したピストンの前端面図である。
【図１０ｂ】図１０ａのピストンの断面図である。
【図１１ａ】図８ａおよび８ｂに概略的に示した変形例で使用するのに適したピストンの面を示す端面図である。
【図１１ｂ】図１１ａのピストンの断面図である。
【図１１ｃ】図１１ａのピストンの斜視図である。
【図１２ａ】弁座部材および吐出ノズルを一体化した構成部品であって、図６ａおよび６ｂの別々の弁部材および吐出ノズルの代わりに図１ないし３の流体インジェクタで使用することのできる構成部品の断面図（図１２ｂの線Ａ‐Ａに沿って切った断面図）である。
【図１２ｂ】図１２ａの構成部品の側面図である。
【図１２ｃ】図１２ａおよび１２ｂの構成部品の平面図である。
【図１２ｄ】図１２に示した構成部品の斜視図である。
【図１２ｅ】図１２に示した構成部品の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
特に、内燃エンジンのガソリン燃料インジェクタとしての流体インジェクタの使用に関連して、本発明を説明する。当該流体インジェクタはそのような目的に理想的に適している。しかし、当該インジェクタは、後述するように、他の流体の吐出にも同様に適している。
【００１６】
図１は流体インジェクタ１０を示し、それを図２に分解組立図で示し、かつ図３に断面図で示す。これらの図をひとまとめにすると、ユニット１０は、構成部品の組立体から形成された筐体内のピストン室で往復運動するピストン１１を含むことが分かる。ピストン１１が往復運動するピストン室は、筐体構成部品１２によって提供される。ピストン１１は、筐体構成部品１２、弁座部材１３、および吐出ノズル１４の一部と共に、ピストン１１の運動により容積が変化する流体ポンプ室１５を画定する。インジェクタ１０は、筐体構成部品１２の環状ボス１２ａを包囲する電気コイル１６であって、燃料ポンプ室１５の容積を増大する方向にピストン１１を摺動させるように付勢することのできる電気コイル１６を備える。
【００１７】
燃料インジェクタ１０には、ピストン１１とインジェクタユニット１０用に設けられたカバー１９の環状ボアに固定されたエンドストップ１８との間で作動する、戻しばね１７が設けられる。
【００１８】
図１ないし３で、電気コイル１６中の電流の流れを可能にする電気接点２０および２１を見ることができる。
【００１９】
弁座構成部品１３は、流体インジェクタユニット１０内への燃料の流入を可能にするアパーチャ、例えば２２、２３（図１参照）を設けるように、その外面が事実上胸壁状に形成される（castellated）。弁座部分１３を含む燃料インジェクタ１０の少なくとも一部分は、例えばインジェクタユニット１０を燃料タンクまたは燃料室内に配置することによって、ガソリン燃料に浸漬されることが考えられる。吐出ノズル１４の出力部１４ａは、燃料を内燃エンジンの吸気通路（図示せず）内に吐出するために、燃料タンクから外に延びる。
【００２０】
燃料は、胸壁状弁座１３の２２および２３のようなアパーチャを介して、弁座部材１３の内面と吐出ノズル１４の外面の一部との間に画定された環状ギャラリ２４に流れる。図３で、燃料ポンプ室に燃料を吐出するための環状ギャラリ２４を一緒に画定する、弁座構成部品１３および吐出ノズル１４の相補的対向面２４ａおよび１４ｂを見ることができる。
【００２１】
また、図３では、燃料ポンプ室からの燃料の流出を制御する一方向出口弁も見ることができる。該出口弁は、環状出力部１４ａに固定された出口弁座２７に着座した出口弁ばね２６によって作動する出口弁要素２５を備える。出口弁座２７は、湾曲上流端２７ａおよびオリフィス３１を画定する鋭利な下流縁２７ｂによって流路を画定する。
【００２２】
出力弁部材２５は、弁部材２５の残部とは分離されかつ残部に取り付けられたキャップ２８によって提供される半球形シール面２８を有する。シール面は、表面仕上げ等に優れた特性がもたらされて、確実なシールおよび良好な流体流量が達成されるように選択された材料のキャップ２８によって提供される。キャップ２８は弁部材２５の半球面全体に延在し、それは、出口弁ばね２６によって係合されるショルダ２９をも画定する。
【００２３】
出口弁部材２５の形状は、キャップ２８と吐出ノズル１４の円錐台形の内部シール面１４ｃとの間に良好なシールが存在することを確実にするように意図的に選択される。半球形キャップ２８および円錐台形シール面１４ａの使用は、円錐台形表面１４ｃの中心軸に対する弁部材２５の軸方向位置合わせにおける精密許容差の必要性を除去する。半球面２８はまた円錐台形表面１４ｃと協働して、弁部材２５に多少のセンタリング力をももたらす。
【００２４】
ピストン１１に対するピストンばね１７の作用は、ポンプ室１５から出口通路３０を介し、次いで半球形キャップ２８上に燃料を押しやる。弁体２５は、吐出されるガソリンの所望の流れを助長するために、弁キャップ２８から遠ざかる方向に半径が意図的に漸減する。ショルダ２９によってもたらされる突然の変化は、弁部材２５を通過した燃料の流れが乱流になり、したがって良好な混合を確実にすることを助長する。弁座２７の内面２７ａは、燃料の吐出オリフィス３１までおよびオリフィス内の良好な流れを助長するために、吐出オリフィス３１につながる平滑湾曲形状を備える。鋭利な下流縁２７ｂはオリフィス３１から離れる燃料の乱流を助長し、したがって噴霧化を補助する。
【００２５】
一方向入口弁３２は、環状ギャラリ２４からポンプ室１５内への燃料の流入を制御する。吸込み弁３２を図４に平面図で、かつ図５に斜視図で示す。
【００２６】
一方向吸込み弁３２は、３つのばねアーム３５、３６、および３７によって一体に接続された環状外部支持体３３および内部環状シール部材３４を含む。各ばねアームは事実上湾曲し、環状外部支持リング３３上の１点から、ばねアームが外部環状支持体に取り付けられる点位置から間隔を置いた内部環状シール部材３４上の１点まで、内部環状シール部材３４の周りを周方向に延びる。換言すると、環状吸込み弁の中心から、ばねアームが内部環状シール要素と接続する点まで延びる半径を取ると、この半径と、環状吸込み弁の中心から同じばねアームが外部環状支持体と接続する点まで延びる半径との間の角度が１０°を越える。この構成は、所望のバイアス効果を得るのに充分なばねアームの長さを可能にする。一方向入口弁３２は好ましくは、板金から単一の一体品として打ち抜き加工、またはエッチング、または切断（例えばレーザ切断）される。
【００２７】
図６ａ、６ｂ、および６ｃは、弁座要素１３および吐出ノズル１４を含む部分組立体を示す。これらの構成部品は一緒に、ピストン室端面を環状吸込み弁３２のための平坦なシール面４０として画定する。弁座要素１３は、第１直径の中心円形アパーチャ１０１を有する。吐出ノズル１４は、アパーチャ１０１の直径より小さい外径の環状前面１０２を有する。環状吸気オリフィス１００は、表面１０２の外縁と弁座要素４０の環状表面の内縁との間に画定される。吐出ノズル１４を貫通する出口通路１０４は、吐出ノズル１４の環状表面１０２によって包囲される円形出口オリフィスを介して、ポンプ室に開口する。環状シール要素３４は、シール面４０のアパーチャ１０１およびノズル１４の前面１０２によって画定される環状吸気オリフィス１００と整列してそれを封止し、該環状オリフィス１００を介して環状ギャラリ４６はポンプ室内に開口する。
【００２８】
図７ａおよび７ｂは、燃料インジェクタの動作を概略的に示す。図７ａは、電気コイル１６によって生じる磁界の影響下におけるピストン１１の上昇運動を（解説のために誇張して）示す。ピストン１１の上昇運動は、燃料ポンプ室１５の容積を増大させる。これにより、燃料は開いた一方向入口弁３２を介して環状入口通路２４から燃料ポンプ室１５内に引き込まれる。
【００２９】
ポンプ室１５内への燃料の引込みは、燃料全体の圧力を低下させる。燃料にはある量の気体が溶解されている可能性が高く、かつ燃料が低減された吸気圧により二相になる可能性も高い。これは次いで、充填圧力すなわち吸引圧力を燃料ポンプ室１５内に引き込まれる燃料の蒸気圧に制限し、したがってこれはポンプ室１５の充填速度を制限する。この効果を最小化し、それによってピストン１１の容積移送式ポンプ作用の高速動作を可能にするために、吸気通路面積は大きく、かつ通路の輪郭は平滑にする必要がある。吸込み弁はまた、大きい作業域を有する必要もある。吸込み弁３２の環状シール要素と協働する環状吸気オリフィス２４を上述の通り設けることにより、ポンピングサイクルの吸気段階中に大きい流量域および低い流量制限をもたらす新規な構成が得られる。
【００３０】
燃料ポンプ室１５に燃料が充填されると、次いでコイル１６は除勢され、次いで弁ばね１７はピストン１１に燃料をポンプ室１５へ排出させる。排出された燃料の流体圧力のため、出口弁部材２５はその弁座から離れ、こうして開いた一方向出口弁は、ポンプ室１５からの燃料の排出を可能にする。一方向吸込み弁３２は閉じて吸気通路２４を封止する。弁は燃料ポンプ室１５の流体圧力ならびにばねアーム３５、３６、および３７によってもたらされるばね力の両方の作用により弁は閉じる。
【００３１】
出口通路３０を画定しかつ出口弁２５を含む同じ構成部品によって部分的に画定される環状吸気通路１４の構成は、ポンプ室１５内に吐出される燃料とポンプ室１５から去る燃料との間でかなり有益な熱交換を行なうことを可能にする。ポンプ室に燃料を吐出する前は燃料の蒸発を停止することが望ましく、これは燃料を低温に維持することによって達成することができる一方、その後の優れた燃焼を確実にするために、吐出された燃料は気化することが有利である。燃料は出口弁２５の領域で気化するので、この気化の冷却効果は、ノズル１４を介して入口通路２４内の燃料に有利に受け渡される（または、逆に考えると、内部通路２４内の燃料の熱はノズル１４を介して分給された燃料を加熱するために受け渡される）。
【００３２】
ピストン１１がポンピング行程の終わりに達すると、該ピストンは吸込み弁３２に当接し、次いで、弁座部材１３および出口ノズル１４によって設けられる弁座に対して入口弁３２を圧着させる。ピストンばね１７の力を用いて環状吸気通路１４を確実に閉鎖して、良好確実なシールを確保することは大きい利益である。これは、ばねアーム３５、３６、３７によって加えられるばね力を著しく低減することを可能にする。それは、この力のみに依存して、一方向入口弁および一方向出口弁の両方が閉じる滞留期間中に、環状通路１４の完全なシールを確実にするわけではないためである。ばね力の低減は、吸込み弁３２が次の吸気工程の始めに容易に開くことを確実にし、かつばねアーム３４、３５、３６、３７のばね荷重に抗して吸込み弁を開いた状態に保持するためにだけ吸込み弁前後の圧力降下を誘発する必要性によって生じる流入流量に対する制限を最小化する。
【００３３】
当該構成は、ばねアームのばね力だけを使用して吸込み弁３２を閉じる場合に可能な速度より高速でポンピングピストン１１が作動することを可能にする。該システムはまた、出口通路３０を通過する流出流体の運動量によって、制御されない追加的流体が環状入口２４からポンプ容積１５を介して引き込まれることを防止するようにも働き、吸込み弁３２を経てポンプ室１５内に流体を引き込む。
【００３４】
ピストン１１を使用して閉じた環状弁３４の圧着を達成することによって、吸込み弁のための戻しばねを全部不要にすることが可能であり、その場合、吸込み弁は、ポンプ室１５内で軸方向に自由に運動することのできる浮遊構成部品になり得る。この可能性を図８ａおよび８ｂに示す。８ｂで、吸込み弁３２は所定の位置に圧着されて環状吸気通路１４を封止することが分かる。
【００３５】
出願人はまた、可変容積ポンプ室１５を部分的に画定するピストン１１の端面が、ポンプ室の充填を改善するように有利に構成することができることも認識した。図９は、ピストン１１の面の前にあるクロスヘッドの設計上の特徴を示し、これは、図８ａおよび８ｂでは、図示した凹所４０によって示されている。凹所４０は、図９に示すピストン面の十字形溝によって設けられる。この設計上の特徴は、燃料が吸込み弁の周りを自由に流動できるようにして、ポンプ室の充填を最大化することを可能にする。同じ設計上の特徴は、流体を入口弁３２の後ろに回らせ、かつしたがって弁３２をピストン１１から迅速に分離させることによって、入口弁３２の環状シール要素がピストンの面に張り付くことを防止する。特別な形状のピストン１１は依然として入口弁３２をシール面に対して圧着させて、前述の通り、入口通路２４を閉鎖することが可能である。
【００３６】
図１０ａおよび１０ｂはそれぞれ、ピストン面における異なる十字形状４１を示すピストン１１のさらなる変形例の端面図および断面図であり、十字形状４１はピストン面での２つの直交する機械加工作業によって形成される。図１１ａおよび１１ｂおよび１１ｃは、面の中心で交差しかつ互いに角度を成す３つの直径方向に延びる溝によって形成される星形の形状４２をピストン面に持つさらなる変形例を示す。図１０ａないし１１ｂの構成は、吸込み弁３２の周りの燃料の良好な流動を可能にし、かつ吸込み弁の環状シール面のピストンからの迅速な分離を確実にするという同一の利点を有する。
【００３７】
図６ａ、６ｂ、６ｃにおいて、弁座要素１３および吐出ノズル１４は別個の構成部品（典型的には金属製）である。それらは図１２ａないし１２ｄに示した単一の構成部品１２００に置き換えることができ、この構成部品は金属製とすることができ、あるいはプラスチック材料から成形された構成部品とすることができる。図１２ａでは、一方向出口弁が取り付けられる穴１２５０が存在することが分かる。これは円錐台形の表面１２１４ｃを有し、それに対し出口弁の半球形の端部２８が封止する。構成部品１２００は、環状吸込み弁３２およびピストン室の端面の一部のための平坦なシール面１２４０を提供する。共通の曲率中心を共有する、すなわち全て出口通路１２１０４を中心とする共通円上に存在する、円弧セグメント１２１００、１２０１０、１２１０２、および１２１０３から構成されるセグメント化された環状吸気オリフィスが表面１２４０に設けられる。本願で環状入口オリフィスについて言及する場合、連続環状オリフィスおよびセグメント化環状オリフィスの両方を含むと考えるべきである。円弧セグメントは、シール面１２４０と、円形断面出口通路１２１０４のための円形出口オリフィスを包囲しかつそれを画定する環状表面１２１０２との間に半径方向に延びる隔壁１２０１５、１２０１６、１２１０７、および１２１０８によって分割される。外部アパーチャ、例えば１２２２、１２２３、１２２４は、通路１２４６を介して燃料インジェクタ内への燃料の流入を可能にする。例えば燃料タンクまたは燃料室（または流体のタンクまたはチャンバ）内のインジェクタユニットを保護することによって、アパーチャ１２２２、１２２３、１２２４を含む構成部品１２００の少なくとも一部は、使用中にガソリン燃料（または他の流体）に浸漬される。
【００３８】
上では、インジェクタについて、内燃エンジンにおける燃料の噴射に使用することを説明し、インジェクタはこの用途に特に優れているが、インジェクタは任意の流体を吐出するために使用することができる。以前の特許出願で、出願人は、尿素をディーゼルエンジンの排ガス内に吐出するため、または近接配置したインジェクタにより液体潤滑剤を関心ベアリングに直接吐出することによって潤滑剤をエンジン内のベアリングに吐出するために、そのインジェクタをいかに使用することができるかを記載した。他の処理後の排出流体をエンジンの排気管に噴射することができ、例えば触媒コンバータを冷却するために、冷却水を必要な場所に噴射することもできる。
【００３９】
上記の実施形態では、ポンプ室の容積を増大して、流体をポンプ室内に引き込むように作動するピストンに対し、電気コイルを使用して力を加える一方、ポンプ室の容積を低減して、流体をポンプ室から排出するように働くピストンに対して、ばねを使用して力を加えているが、逆の動作も可能である。すなわち、ポンプ室の容積を低減して、流体をそこから排出するように働くピストンに対して、コイルを使用して力を加えることができる一方、ポンプ室の容積を増大して、流体をポンプ室内に引き込むように作動するピストンに対して、ピストンばねを使用して力を加えている。
【００４０】
電気コイルおよびピストンばねを使用する代わりに、インジェクタは、ピストンに接続された圧電素子のスタックを使用することができる。スタックに可変電圧を印加して、素子を周期的に伸縮させ、したがって流体をポンプ室に引き込みかつポンプ室から排出するようにピストンを運動させる。
【００４１】
ユニットを流体吐出位置から分離し、例えば物理的に分離した吐出ノズルに導管によって接続されたポンプとして使用することも可能である。
【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６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図９】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【図１１ｃ】
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【図１２ａ】
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【図１２ｂ】
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【図１２ｃ】
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【図１２ｄ】
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【図１２ｅ】
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【国際調査報告】
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