特許 6181748 燃料インジェクタおよび燃料インジェクタを制御するための方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6181748

(24)【登録日】2017年7月28日

(45)【発行日】2017年8月16日

(54)【発明の名称】燃料インジェクタおよび燃料インジェクタを制御するための方法

(51)【国際特許分類】

   F02M 47/00 20060101AFI20170807BHJP

   F02M 51/00 20060101ALI20170807BHJP

【ＦＩ】

   F02M47/00 C

   F02M51/00 F

   F02M47/00 E

   F02M47/00 F

【請求項の数】7

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2015-514402(P2015-514402)

(86)(22)【出願日】2013年5月7日

(65)【公表番号】特表2015-518108(P2015-518108A)

(43)【公表日】2015年6月25日

(86)【国際出願番号】EP2013059511

(87)【国際公開番号】WO2013178443

(87)【国際公開日】20131205

【審査請求日】2015年1月27日

(31)【優先権主張番号】12169828.6

(32)【優先日】2012年5月29日

(33)【優先権主張国】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】514160386

【氏名又は名称】デルファイ・インターナショナル・オペレーションズ・ルクセンブルク・エス・アー・エール・エル

(74)【代理人】

【識別番号】100140109

【弁理士】

【氏名又は名称】小野 新次郎

(74)【代理人】

【識別番号】100075270

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 泰

(74)【代理人】

【識別番号】100101373

【弁理士】

【氏名又は名称】竹内 茂雄

(74)【代理人】

【識別番号】100118902

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 修

(74)【代理人】

【識別番号】100137039

【弁理士】

【氏名又は名称】田上 靖子

(72)【発明者】

【氏名】ハークーム，アンソニー

(72)【発明者】

【氏名】ミーク，ジョージ

【審査官】 田村 耕作

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−２３９８２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００３−５０７６３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２６１３０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０２５３４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２００４２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００５−５１７１１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 独国特許出願公開第１０２５７６４１（ＤＥ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｍ ３９／００−７１／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃エンジンへ燃料を送達するのに使用するための燃料インジェクタであって、
バルブニードルを有するノズルであって、前記バルブニードルは、少なくとも１つのノズル出口部を通した燃料送達を制御するように閉位置と開位置との間の移動の範囲にわたってバルブニードル着座部に対して移動可能であり、前記バルブニードルの移動が、制御チャンバの中の燃料圧力によって制御される、ノズルと、
前記制御チャンバを加圧および減圧するために、前記制御チャンバの中への、および、前記制御チャンバからの燃料流を制御するための第１および第２のノズル制御バルブと
を含み、
前記第１のノズル制御バルブは、前記制御チャンバを燃料ドレンに流体連通した状態に置くように、選択的に動作可能であり、
前記第１のノズル制御バルブは、前記制御チャンバを高圧供給ラインに流体連通した状態に置くように、選択的に動作可能であり、
前記第２のノズル制御バルブは、前記制御チャンバを燃料ドレンに流体連通した状態に置くように、選択的に動作可能であり、
前記第１のノズル制御バルブが、第１の制限部を含む第１の経路を介して、前記制御チャンバに流体連通しており、および／または、前記第２のノズル制御バルブが、第２の制限部を含む第２の経路を介して、前記制御チャンバに流体連通し、
前記制御チャンバが、第３の制限部を含む第３の経路を介して、高圧供給ラインに連続的に流体連通する、燃料インジェクタ。

【請求項2】

前記第１および第２の制限部の断面積が、同じであるか、または異なっている、請求項１に記載の燃料インジェクタ。

【請求項3】

前記第１のノズル制御バルブおよび／または前記第２のノズル制御バルブが、前記高圧供給ラインを、前記第３の経路を介して、前記燃料ドレンに流体連通した状態に置くように動作可能である、請求項１に記載の燃料インジェクタ。

【請求項4】

内燃エンジンへ燃料を送達するのに使用するための燃料インジェクタであって、
バルブニードルを有するノズルであって、前記バルブニードルは、少なくとも１つのノズル出口部を通した燃料送達を制御するように閉位置と開位置との間の移動の範囲にわたってバルブニードル着座部に対して移動可能であり、前記バルブニードルの移動が、制御チャンバの中の燃料圧力によって制御される、ノズルと、
前記制御チャンバを加圧および減圧するために、前記制御チャンバの中への、および、前記制御チャンバからの燃料流を制御するための第１および第２のノズル制御バルブと
を含み、
高圧供給ラインを前記制御チャンバに流体連通した状態に置くように選択的に動作可能である充填バルブをさらに含み、
前記充填バルブが、前記第１のノズル制御バルブに応答して動作可能であり、
前記充填バルブが、前記高圧供給ラインと燃料ドレンとの間の連通を提供するための第３の制限部を含む第３の経路を含む燃料インジェクタ。

【請求項5】

前記第１のノズル制御バルブおよび／または前記第２のノズル制御バルブが、前記制御チャンバを燃料ドレンに流体連通した状態に置くように選択的に動作可能である、請求項４に記載の燃料インジェクタ。

【請求項6】

前記第１のノズル制御バルブが、第１の制限部を含む第１の経路を介して、前記制御チャンバに流体連通しており、および／または、前記第２のノズル制御バルブが、第２の制限部を含む第２の経路を介して、前記制御チャンバに流体連通する、請求項５に記載の燃料インジェクタ。

【請求項7】

前記第１および第２の制限部の断面積が、同じであるか、または異なっている、請求項６に記載の燃料インジェクタ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内燃エンジンのための燃料インジェクタに関する。また、本発明は、燃料インジェクタを動作させる方法、および、燃料インジェクタのための制御システムに関する。

【背景技術】

【0002】

ディーゼルエンジン燃焼を最適化するために、燃料インジェクタによって送達される燃料の量の正確な制御を有することが必要である。燃料圧力の幅広い範囲にわたって、少量の燃料を噴射することができることが望ましい。典型的に、燃料インジェクタは、ノズルニードルを有する噴射ノズルを含み、ノズルニードルは、エンジンの中への燃料噴射を制御するように、ノズルニードル着座部に向かって、および、ノズルニードル着座部から離れるように移動可能である。ノズルニードルは、ノズル制御バルブによって制御され、ノズル制御バルブは、ノズルニードルのために、制御チャンバの中の燃料圧力を制御する。

【0003】

コモンレール噴射システムは、複数の燃料インジェクタへ高圧燃料供給を提供する。既存のコモンレール噴射システムの場合、排気ガスおよび制御可能性に関する性能を微調整するために、妥協することが必要である。最大圧力エネルギーが噴霧エネルギーに変換されることを確実にするために、「スクエア型(square)」の噴射速度（換言すれば、噴射率または噴射量）パターンが必要とされる場合がある。正確な量制御のために、または、最適な噴霧混合率を確実にするために、より遅い速度が必要とされる場合もある。

【0004】

１つのアプローチは、個別の用途の設計および開発の間に、制御オリフィスまたは同等の制限部の流量を調節することである。この調節の主な影響は、ニードル開放速度を制御することである。いくつかの概念によって、これは、ニードル閉鎖速度または最小噴射圧力に悪影響を有する可能性がある。このアプローチは、それぞれの異なる用途のための個別の開発プログラムを必要とする。

【0005】

代替的な手法では、増幅ピストン（ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ｐｉｓｔｏｎ）が使用され、増幅ピストンは、切り替えられないときには低い噴射速度を提供することに加えて、高い噴射速度を提供することが必要とされるときには、切り替えることが可能である。増幅ピストンにパワーを与えるために必要とされる非常に高い流量、および、必要とされる大型の制御バルブは、これらのシステムを、非効率的で、大型で、高価なものとする。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、先行技術システムに関連する問題のうちの少なくともいくつかを、改善または克服することを助けることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の態様は、燃料インジェクタと、燃料インジェクタを動作させる方法と、燃料インジェクタのための制御システムとに関する。

【0008】

さらなる態様では、本発明は、内燃エンジンへ燃料を送達するのに使用するための燃料インジェクタであって、
バルブニードルを有するノズルであって、バルブニードルは、少なくとも１つのノズル出口部を通した燃料送達を制御するように閉位置と開位置との間の移動の範囲にわたってバルブニードル着座部に対して移動可能であり、ノズルニードルの移動が、制御チャンバの中の燃料圧力によって制御される、ノズルと、
制御チャンバを加圧および減圧するために、制御チャンバの中への、および、制御チャンバからの燃料流を制御するための第１および第２のノズル制御バルブと
を含み、
前記第１のノズル制御バルブは、制御チャンバを、燃料ドレンに流体連通した状態に置くように、選択的に動作可能であり、
前記第１のノズル制御バルブは、また、制御チャンバを、高圧供給ラインに流体連通した状態に置くように、選択的に動作可能であり、
前記第２のノズル制御バルブは、制御チャンバを、燃料ドレンに流体連通した状態に置くように、選択的に動作可能である、燃料インジェクタに関する。

【0009】

第１および第２のノズル制御バルブは、ニードル制御チャンバに接続されている。複数の噴射要件を満たすための構成を含む、構成の範囲が可能である。本発明は、用途の範囲に適する柔軟性を提供し、静的なリークの低減（潜在的に静的にリークのない）と複雑性との間のバランスを提供することが可能である。少なくとも特定の実施形態では、本発明は、用途の中の主要な動作点において、例えば、複数の噴射チェーン（ｃｈａｉｎ）の一部として、ニードル開放速度が特定の噴射事象のために制御されることを可能にし、または、用途にわたって異なる特性を可能にすることができる。

【0010】

特定の実施形態では、本発明は、「スクエア型」噴射速度を送達するのに適切な高いニードル開放速度を提供し、高い噴霧エネルギーおよび改善した油圧効率を提供することが可能である。また、特定の実施形態では、本発明は、正確な量制御が重要なときに、特定の燃焼モードのための、または、パイロット噴射およびポスト噴射のための、より遅い混合を送達するのに適切な低いニードル開放速度を提供することが可能である。また、低い開放速度は、後処理制御のために使用されるレイトポスト噴射の過剰な噴霧ペネトレーションを防止するために使用することが可能である。

【0011】

第１および第２のノズル制御バルブは、互いに独立して作動させることが可能である。これによって、先行技術の配置と比較して、とりわけ、ニードル減衰、高い減衰、または低い減衰、および、減衰率の組み合わせにおいて、改善された制御が可能となる。第２のノズル制御バルブは、制御チャンバを燃料ドレンに流体連通した状態に置くように、第１のノズル制御バルブと独立して選択的に動作可能である。したがって、少なくとも特定の実施形態では、第１のノズル制御バルブまたは第２のノズル制御バルブのいずれかは、制御チャンバを燃料ドレンに流体連通した状態に置くように動作させることが可能である。

【0012】

第１のノズル制御バルブおよび／または第２のノズル制御バルブは、制御チャンバを低圧燃料ドレンに流体連通した状態に置くように、選択的に動作させることが可能である。燃料ドレンの中に収集される燃料は、車両のための燃料タンクに戻すことが可能である。燃料ドレンは、貯蔵部へ燃料を供給するための１つまたは複数のドレン通路を含むことが可能である。ドレン通路は、互いに分離させるか、または、互いに連通させることが可能である。

【0013】

第１のノズル制御バルブは、第１の制限された経路を介して、制御チャンバに流体連通することが可能である。第２のノズル制御バルブは、第２の制限された経路を介して、制御チャンバに流体連通することが可能である。第１の制限された経路は、第１の制限された経路を通る流量を制御するための第１の制限部を含むことが可能である。第２の制限された経路は、第２の制限された経路を通る流量を制御するための第２の制限部を含むことが可能である。第１および第２の制限部の断面積は、同じであるか、または異なっていることが可能である。第１の制限部の断面積は、第２の制限部の断面積よりも、小さくするか、または大きくすることが可能である。例えば、第１の制限部の断面積は、第２の制限部の面積の半分と２倍との間とすることが可能である。異なる断面積を提供することによって、バルブニードルの速度が、第１および第２のノズル制御バルブを選択的に動作させることによって制御されることが可能となる。とりわけ、第１のノズル制御バルブ、第２のノズル制御バルブ、または、第１および第２のノズル制御バルブの両方を開けることによって、３つの異なる動作速度を実施することが可能である。制限された経路は、適当な直径を有する孔部によって形成することが可能である。

【0014】

第１のノズル制御バルブは、第１の制限された入口経路を介して、高圧供給ラインに流体連通することが可能である。第２のノズル制御バルブは、第２の制限された入口経路を介して、高圧供給ラインに流体連通することが可能である。第１の制限された入口経路および／または第２の制限された入口経路は、制御チャンバの充填を制御することが可能である。前記第１のノズル制御バルブおよび／または前記第２のノズル制御バルブへの高圧燃料の供給を制御する（または、絞る）ことによって、ドレン排出の機能性に支障を来すことなく、制御チャンバの充填を制御することが可能である。

【0015】

第１のノズル制御バルブは、二方バルブまたは三方バルブとすることが可能である。第１のノズル制御バルブは、バランス式バルブまたはアンバランス式バルブとすることが可能である。第２のノズル制御バルブは、二方バルブまたは三方バルブとすることが可能である。第１のノズル制御バルブは、バランス式バルブまたはアンバランス式バルブとすることが可能である。

【0016】

第１のノズル制御バルブは、充填バルブとして、および、随意的に、ドレンバルブとしても、動作するように構成することが可能である。第１のノズル制御バルブは、制御チャンバを高圧供給ラインに流体連通した状態に置くように、選択的に動作させることが可能である。また、第２のノズル制御バルブは、制御チャンバを高圧供給ラインに流体連通した状態に置くように、選択的に動作させることが可能である。代替的に、第２のノズル制御バルブは、高圧供給ラインに連通していないドレンバルブとして機能することが可能である。

【0017】

制御チャンバは、例えば、第３の制限された経路を介して、高圧供給ラインに連続的に流体連通することが可能である。第３の制限された経路は、高圧供給ラインから制御チャンバへの流量を制御するための第３の制限部を有することが可能である。第１のノズル制御バルブおよび／または第２のノズル制御バルブは、高圧供給ラインを燃料ドレンに流体連通した状態に置くように動作可能とすることが可能である。高圧供給ラインと燃料ドレンとの間の連通は、第３の制限された経路を介することが可能である。

【0018】

第１および第２のノズル制御バルブは、それぞれ、電気機械的なソレノイドまたは圧電アクチュエータなどのような、アクチュエータを含むことが可能である。第１および第２のノズル制御バルブは、それぞれの第１および第２のソレノイドを含むことが可能である。第１および第２のソレノイドは、それぞれの第１および第２のノズル制御バルブを作動させるために通電することが可能である。

【0019】

また、インジェクタは、高圧供給ラインからの燃料の供給を制御するための充填バルブを含むことが可能である。充填バルブは、高圧供給ラインを制御チャンバに流体連通した状態に置くように、選択的に動作させることが可能である。充填バルブは、第１および第２のノズル制御バルブと独立して作動させることが可能である。代替的に、充填バルブは、第１のノズル制御バルブに応答して動作可能とすることが可能である。ばねは、充填バルブを閉位置へ付勢するために設けることが可能である。

【0020】

充填バルブは、第１のノズル制御バルブと第１の制限された経路との間に設けることが可能である。充填バルブは、高圧供給ラインと第１のノズル制御バルブとの間に連続的な流体連通を提供するための第３の制限された経路を含むことが可能である。第１のノズル制御バルブを動作させることは、高圧供給ラインと燃料ドレンとの間に連通を選択的に確立することが可能である。

【0021】

本明細書で説明されている充填バルブは、独立して特許可能であると考えられる。さらなる態様では、本発明は、内燃エンジンへ燃料を送達するのに使用するための燃料インジェクタであって、
バルブニードルを有するノズルであって、バルブニードルは、少なくとも１つのノズル出口部を通した燃料送達を制御するように閉位置と開位置との間の移動の範囲にわたってバルブニードル着座部に対して移動可能であり、ノズルニードルの移動が、制御チャンバの中の燃料圧力によって制御される、ノズルと、
制御チャンバを加圧および減圧するために、制御チャンバの中への、および、制御チャンバからの燃料流をそれぞれ制御するための第１のノズル制御バルブと、
第１のノズル制御バルブに応答して、高圧供給ラインを制御チャンバに流体連通した状態に置くように選択的に動作可能である充填バルブと
を含む、燃料インジェクタに関する。ばねなどのような付勢手段は、充填バルブを閉位置へ付勢するために設けることが可能であり、閉位置では、高圧供給ラインと制御チャンバとの間の流体連通が防止される。

【0022】

第１のノズル制御バルブは、制御チャンバを燃料ドレンに流体連通した状態に置くように、選択的に動作可能とすることが可能である。第１のノズル制御バルブは、第１の制限された経路を介して、制御チャンバに流体連通することが可能である。第２のノズル制御バルブは、制御チャンバの中への、および／または、制御チャンバからの流体流を制御するために設けることが可能である。

【0023】

充填バルブは、第２の制限された経路を有する充填バルブ部材を含むことが可能である。第２の制限された経路は、充填バルブ部材を横切る流体連通を提供するように構成することが可能である。第２の制限された経路は、高圧供給ラインを（第１のノズル制御バルブを介して）燃料ドレンに流体連通した状態に置くことが可能である。

【0024】

本発明のさらなる態様では、内燃エンジンへ燃料を送達するのに使用するための燃料インジェクタであって、
バルブニードルを有するノズルであって、バルブニードルは、少なくとも１つのノズル出口部を通した燃料送達を制御するように閉位置と開位置との間の移動の範囲にわたってバルブニードル着座部に対して移動可能であり、ノズルニードルの移動が、制御チャンバの中の燃料圧力によって制御される、ノズルと、
制御チャンバを加圧および減圧するために、制御チャンバの中への、および、制御チャンバからの燃料流を制御するための第１および第２のノズル制御バルブと
を含み、
燃料インジェクタは、高圧供給ラインを制御チャンバに流体連通した状態に置くように選択的に動作可能である充填バルブをさらに含む、燃料インジェクタが提供される。

【0025】

一層さらなる態様では、本発明は、充填バルブに関し、充填バルブは、充填バルブ部材を横切る流体連通を確立するために制限された経路を有する充填バルブ部材を含む。充填バルブは、制御バルブに応答して動作可能とすることが可能である。充填バルブは、充填バルブ部材を第１の方向に付勢するためのばねをさらに含むことが可能である。充填バルブは、燃料インジェクタの制御チャンバへ燃料を供給するように構成することが可能である。

【0026】

さらなる態様では、本発明は、内燃エンジンへ燃料を送達するのに使用するための燃料インジェクタであって、
バルブニードルを有するノズルであって、バルブニードルは、少なくとも１つのノズル出口部を通した燃料送達を制御するように閉位置と開位置との間の移動の範囲にわたってバルブニードル着座部に対して移動可能であり、ノズルニードルの移動が、制御チャンバの中の燃料圧力によって制御される、ノズルと、
制御チャンバを加圧および減圧するために、制御チャンバの中への、および、制御チャンバからの燃料流を制御するための第１および第２のノズル制御バルブと
を含む、燃料インジェクタに関する。

【0027】

さらなる態様では、本発明は、制御チャンバの中の燃料圧力に応答して閉位置と開位置との間で移動可能なバルブニードルを有するノズルを含む燃料インジェクタを制御する方法であって、制御チャンバの中への、および、制御チャンバからの燃料流を制御するために、第１および第２のノズル制御バルブを選択的に動作させるステップを含み、
第１のノズル制御バルブは、ドレンラインへの少なくとも１つの流体経路を開け、制御チャンバの中の燃料圧力を低減させるように選択的に動作され、
また、第１のノズル制御バルブは、高圧供給ラインへの少なくとも１つの流体経路を開け、制御チャンバの中の燃料圧力を上昇させるように選択的に動作され、
第２のノズル制御バルブは、ドレンラインへの少なくとも１つの流体経路を開け、制御チャンバの中の燃料圧力を低減させるように選択的に動作される、方法に関する。

【0028】

方法は、制御チャンバの中の燃料圧力を低減させるために、ドレンラインへの少なくとも１つの流体経路を開けるように、前記第１のノズル制御バルブおよび／または前記第２のノズル制御バルブを選択的に動作させるさらなるステップを含むことが可能である。制御チャンバの中の圧力の低減は、バルブニードルが開くことを可能にし、燃料が噴射されることを可能にすることができる。

【0029】

第１および第２のノズル制御バルブは、バルブニードルの移動を制御するために、同時にまたは逐次的に動作させることが可能である。第１および第２のノズル制御バルブの同時の動作または逐次的な動作は、閉位置から開位置へ第１の方向に、および／または、開位置から閉位置へ第２の方向に、バルブニードルの移動を制御するように行うことが可能である。

【0030】

第１のノズル制御バルブおよび／または第２のノズル制御バルブは、バルブニードルが移動する速度を制御するように動作させることが可能である。バルブニードルが、例えば、減衰を制御するために、前記第１の方向および／または前記第２の方向に移動するときに、バルブニードル移動の速度は変化することが可能である。バルブニードルの速度を低減させるために、第１のノズル制御バルブまたは第２のノズル制御バルブは、バルブニードルが前記閉位置と前記開位置との間で（前記第１の方向に、または、前記第２の方向に）移動するときに、制御チャンバと燃料ドレンとの間の連通経路を閉鎖するように動作させることが可能である。

【0031】

また、方法は、高圧供給ラインへの少なくとも１つの流体経路を開け、制御チャンバの中の燃料圧力を上昇させるために、前記第１のノズル制御バルブおよび／または前記第２のノズル制御バルブを選択的に動作させるステップを含むことが可能である。制御チャンバの中の圧力を上昇させることによって、バルブニードルを閉位置へ変位させることができる。

【0032】

さらなる態様では、本発明は、制御チャンバの中の燃料圧力に応答して閉位置と開位置との間で移動可能なバルブニードルを有するノズルを含む燃料インジェクタを制御する方法であって、制御チャンバの中への、および、制御チャンバからの燃料流を制御するために、第１および第２のノズル制御バルブを選択的に動作させるステップを含む、方法に関する。

【0033】

一層さらなる態様では、本発明は、燃料インジェクタのための制御システムであって、本明細書で説明されている方法を実施するように構成されている制御システムに関する。

【0034】

本明細書で説明されている方法は、マシンにより実施する（ｍａｃｈｉｎｅ−ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ）ことが可能である。本明細書で説明されている方法は、電子的なマイクロプロセッサなどのような１つまたは複数のプロセッサを含むコンピュータ計算デバイスの上に実装することが可能である。プロセッサは、メモリの中に、または、記憶デバイスの中に保存されているコンピュータ計算命令を実施するように構成することが可能である。本明細書で説明されているデバイスは、コンピュータ計算命令を実施するように構成されている１つまたは複数のプロセッサを含むことが可能である。

【0035】

さらなる態様では、本発明は、プログラマブル回路と、本明細書で説明されている方法を実施するためにプログラマブル回路をプログラムするように少なくとも１つのコンピュータ可読媒体の上にコード化されたソフトウェアとを含むコンピュータシステムに関する。

【0036】

一層さらなる態様によれば、本発明は、コンピュータ可読命令を有する１つまたは複数のコンピュータ可読媒体であって、コンピュータ可読命令は、コンピュータによって実行されるときに、本明細書で説明されている方法のすべてのステップをコンピュータに行わせる、コンピュータ可読媒体に関する。

【0037】

ここで、本発明の実施形態が、単なる例として、添付の図を参照して、説明されることとなる。

【図面の簡単な説明】

【0038】

【図1】本発明の第１の実施形態によるインジェクタの概略図である。

【図2】本発明の第２の実施形態によるインジェクタの概略図である。

【図3】本発明の第３の実施形態によるインジェクタの概略図である。

【図4】本発明の第４の実施形態によるインジェクタの概略図である。

【図5】本発明の第５の実施形態によるインジェクタの概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0039】

本発明は、高圧ディーゼル燃料を内燃エンジン（図示せず）へ供給するための燃料インジェクタ１に関する。本発明の実施形態は、図１から図５を参照して説明されることとなる。

【0040】

本発明の第１の実施形態による燃料インジェクタ１の概略図が、図１に示されている。燃料インジェクタ１は、内燃エンジンのエンジンシリンダまたは他の燃焼スペースへ燃料を送達するのに適切である。燃料インジェクタは、インジェクタノズル（その一部分だけが示されている）、ならびに、第１および第２のノズル制御バルブ８、１０を含む。インジェクタノズルは、インジェクタ本体部またはインジェクタハウジング１２を含む。第１および第２のノズル制御バルブ８、１０は、バルブハウジング１４およびシムプレート１６の中に収容されており、シムプレート１６は、インジェクタ本体部１２およびノズルハウジング１４を離間させている。

【0041】

インジェクタノズルは、バルブニードルをさらに含み、バルブニードルは、第１および第２のノズル制御バルブ８、１０によって動作可能であり、ノズル出口開口部を通した関連の燃焼スペース（図示せず）の中への燃料流を制御する。バルブニードルの下側部分は示されていないが、バルブ先端部において終端し、バルブ先端部は、出口開口部を通した燃焼スペースの中への燃料送達を制御するように、バルブニードルシートと係合可能である。また、バルブニードルシートに向けてバルブニードルを付勢するために、ばねを設けることが可能である。

【0042】

図１に見ることができるように、出口開口部から遠く離れたバルブニードルの上側端部２０は、インジェクタ本体部１２の中に画定されている制御チャンバ１８の中に位置付けされている。バルブニードルの上側端部は、「ニードルピストン」２０と称することが可能であり、「ニードルピストン」２０の摺動運動は、インジェクタ本体部１２の中に設けられているガイドボア２２の中で案内される。ニードルピストン２０は、バルブニードルの下側部分と一体とすることが可能であるが、代替的に、バルブニードルによって支持される別々のパーツとすることが可能である。

【0043】

使用時に、高圧下の燃料が、第１の燃料供給通路２４からノズルチャンバ（図示せず）へ送達され、ノズルチャンバの中には、バルブニードルの下側部分が位置付けされている。バルブニードルがバルブニードルシートから離れるように移動させられるときに、高圧燃料は、ノズルチャンバから、ノズルの出口開口部を通って流れることが可能である。

【0044】

制御チャンバ１８は、図１に示されている配向で、ニードルピストン２０と一直線状に、および、ニードルピストン２０の上方に、軸線方向に位置付けされている。制御チャンバ１８は、インジェクタ本体部１２の中において、一部は、ガイドボア２２によって、および、一部は、ニードルピストン２０の端部表面によって画定されており、シムプレート１６の下側表面によって閉じられている。制御チャンバ１８の中の燃料圧力は、ニードルピストン２０に力を加え、それは、ニードルピストン２０を下向き方向に押圧する役割を果たし、したがって、バルブニードルシートに対してバルブニードルを押圧する役割を果たし、出口開口部を通した燃料噴射を防止する。高圧下の燃料は、第２の燃料供給通路２６から制御チャンバ１８へ第１のノズル制御バルブ８を介して送達される。制限部または絞り部は、随意的に、第２の燃料供給通路２６と第１のノズル制御バルブ８との間に設置され、制御チャンバ１８の充填を制御することが可能である。

【0045】

使用時に、高圧燃料が、供給通路２４を通してノズルチャンバへ供給されている状態で、上向きの力が、バルブニードルの１つまたは複数のスラスト表面（図示せず）に加えられ、それは、バルブニードルシートから離れるようにバルブニードルを押圧する役割を果たす。制御チャンバ１８の中の燃料圧力が十分に低減される場合には、バルブニードルの先端部に作用する燃焼室の中のガス圧力からの力に加えて、ノズルチャンバの中の燃料圧力に起因してスラスト表面に作用する上向きの力が、ニードルピストン２０の端部表面に作用する下向きの力、および、ばねによって提供されるバルブニードルにかかる力（ばね予荷重力）に打ち勝つのに十分である。したがって、バルブニードルは、バルブニードルシートから離れて持ち上がり、ノズル出口部を通して燃料噴射を開始する。制御チャンバ１８の中の燃料圧力が増加した場合には、バルブニードルをバルブニードルシートから離して持ち上げるように作用する力が、制御チャンバ１８の中の燃料圧力に起因して増加した力によって打ち負かされ、バルブニードルが着座させられる。したがって、制御チャンバ１８の中の燃料圧力を制御することによって、出口開口部を通した燃料噴射の開始および終了を制御することが可能である。

【0046】

制御チャンバ１８の中の燃料の圧力は、第１および第２のノズル制御バルブ８、１０によって制御される。本実施形態では、第１のノズル制御バルブ８は、第２の供給通路２６から制御チャンバ１８への燃料の流れ、および、制御チャンバ１８から第１の低圧ドレン２８への燃料の流れを選択的に制御するためのバランス式（つりあい式）三方バルブである。第２のノズル制御バルブ１０は、制御チャンバ１８から第２の低圧ドレン３０への燃料の流れを選択的に制御するためのバランス式二方バルブである。ここで、第１および第２のノズル制御バルブ８、１０が、より詳細に説明されることとなる。

【0047】

第１のノズル制御バルブ８は、上側部分３２ａおよび下側部分３２ｂを含む第１のバルブピン３２を含む。第１のバルブピン３２の上側部分（第１のガイド部分３２ａと称される）は、ハウジング１４の中に画定されている第１のガイドボア３４の中で摺動可能である。第１のバルブピン３２の下側部分（第１のバルブヘッド３２ｂと称される）は、シムプレート１６の中に画定されている第１のチャンバ３６の中に位置付けされ、摺動可能であり、第１のガイド部分３２ａと同調して移動する。インジェクタ本体部１２には、シムプレートの下側面に隣接して、第１のドレン通路３８が設けられており、第１のドレン通路３８は、第１のチャンバ３６の中へ開口している。第１のドレン通路３８は、第１の低圧ドレン２８に連通する。シムプレート１６には、第１の軸線方向の貫通ドリル孔４２が設けられ、シムプレート１６の上側面に第１のクロススロット４４が設けられており、第１のクロススロット４４は、第１の軸線方向ドリル孔４２に、その最上端部において連通しており、それによって、制御チャンバ１８と第１のチャンバ３６との間に経路を提供する。第１の軸線方向ドリル孔４２は、低減された直径を有し、制御チャンバ１８への第１の制限された経路を形成している。

【0048】

インジェクタ本体部１２の上側面は、第１のバルブピン３２のヘッド部分３２ｂのための第１のバルブシート４６を画定している。第１のバルブピン３２のヘッド部分３２ｂは、第１のバルブピンが第１のバルブ位置へ移動させられると、第１のバルブシート４６に係合させられ、第１のバルブ位置では、制御チャンバ１８と第１のドレン通路３８との間の連通が遮断され、第１のチャンバ３６と第２の供給通路２６との間の連通が開かれる。ハウジング１４は、その下側表面において、第１のバルブピン３２のヘッド部分３２ｂのための第２のバルブシート４８を画定している。第１のバルブピンのヘッド部分３２ｂは、第１のバルブピンが第２のバルブ位置へ移動させられると、第２のバルブシート４８に係合させられ、第２のバルブ位置では、第２の供給通路２６と第１のチャンバ３６との間の連通が遮断され、制御チャンバ１８と第１のドレン通路３８との間の連通が開かれる。

【0049】

第２のノズル制御バルブ１０は、上側部分５０ａおよび下側部分５０ｂを含む第２のバルブピン５０を含む。第２のバルブピン５０の上側部分（第２のガイド部分５０ａと称される）は、ハウジング１４の中に画定されている第２のガイドボア５２の中で摺動可能である。第２のバルブピン５０の下側部分（第２のバルブヘッド５０ｂと称される）は、シムプレート１６の中に画定されている第２のチャンバ５４の中に位置付けされ、摺動可能であり、第２のガイド部分５０ａに同調して移動する。インジェクタ本体部１２には、シムプレートの下側面に隣接して、第２のドレン通路５６が設けられており、第２のドレン通路５６は、第２のチャンバ５４の中へ開口している。第２のドレン通路５６は、第２の低圧ドレン３０に連通する。シムプレート１６には、第２の軸線方向の貫通ドリル孔６０が設けられ、シムプレート１６の上側面に第２のクロススロット６２が設けられており、第２のクロススロット６２は、第２の軸線方向ドリル孔６０に、その最上端部において連通しており、それによって、制御チャンバ１８と第２のチャンバ５４との間に経路を提供する。第２の軸線方向ドリル孔６０は、低減された直径を有し、制御チャンバ１８への第２の制限された経路を形成している。

【0050】

例として、第１の軸線方向ドリル孔４２は、０．０５ｍｍと０．３ｍｍとの間の直径を有することが可能である。第２の軸線方向ドリル孔６０の直径は、典型的に、第１の軸線方向ドリル孔４２の面積の半分と２倍との間の断面積を提供するようにサイズ決めされている。寸法は、制御チャンバ１８の容積および／またはバルブピン３２、５０の直径に応じて変化することが可能であるということが認識されることとなる。また、寸法は、燃焼条件に応じて変化することとなる。

【0051】

インジェクタ本体部１２の上側面は、第２のバルブピン５０のヘッド部分５０ｂのための第３のバルブシート６４を画定している。第２のバルブピン５０のヘッド部分５０ｂは、第２のバルブピンが第１のバルブ位置へ移動させられると、第３のバルブシート６４に係合させられ、第１のバルブ位置では、制御チャンバ１８と第２のドレン通路５６との間の連通が遮断される。ハウジング１４は、その下側表面において、第２のバルブピンの第２のヘッド部分５０ｂのための第４のバルブシート６６を画定している。第２のバルブピンのヘッド部分５０ｂは、第２のバルブピン５０が第２のバルブ位置へ移動させられると、第４のバルブシート６６に係合させられ、第２のバルブ位置では、制御チャンバ１８と第２のドレン通路５６との間の連通が開かれる。

【0052】

本実施形態では、第１および第２のノズル制御バルブ８、１０は、第１および第２の電気機械的なソレノイド６８、７０によって作動させられる。とりわけ、第１および第２のソレノイド６８、７０は、第１および第２のバルブピンをそれらのそれぞれの第１の位置（すなわち、前進位置）に向けて付勢するためのそれぞれの第１および第２のばね７２、７４を含み、それぞれの第１の位置では、制御チャンバ１８と第１および第２のドレン通路３８との間の連通が遮断される。ソレノイド６８、７０を作動させる（すなわち、通電する）ことは、第１および第２のバルブピンを、それらのそれぞれの第２の位置（すなわち、後退位置）に向けて変位させ、それぞれの第２の位置では、制御チャンバ１８とそれぞれの第１および第２のドレン通路３８、５６との間の連通が開かれる。第１および第２のノズル制御バルブ８、１０は、噴射制御ユニット（図示せず）によって制御され、互いに独立して作動および非作動にさせることが可能である。

【0053】

使用時に、第１のノズル制御バルブ８が非作動にされる(換言すれば、停止させられる)と、第１のバルブピン３２は、第１のバルブ位置へ前進させられ、ヘッド部分３２ｂがばね力の下で第１のバルブシート４６に係合するようになっている（図１に示されているように）。この位置では、高圧の燃料は、第２の供給通路２６から、第２のバルブシート４８を通過して、第１のチャンバ３６の中へ流れることが可能であり、第１のチャンバ３６から、制御チャンバ１８の中へ流れることが可能である。同様に、第２のノズル制御バルブ１０が非作動にされると、第２のバルブピン５０は、その第１のバルブ位置にあり、ヘッド部分５０ｂが第３のバルブシート６４に係合するようになっている。この位置では、制御チャンバ１８と第２のドレン通路５６との間の連通が遮断され、それによって、制御チャンバ１８から第２のドレン通路５６への燃料流を防止する。それによって、制御チャンバ１８は加圧され、ニードルピストン２０は下向きに押圧され、したがって、バルブニードルは、下向きに、バルブニードルシートに対して押圧され、出口開口部を通した噴射が起こらないようになっている。

【0054】

第１の制御バルブ８が作動させられると、すなわち、第１のバルブピン３２が第１のバルブシート４６から離れて第２のバルブシート４８に係合するように移動させられると、第２の供給通路２６の中の高圧燃料は、もはや、第２のバルブシート４８を通過して制御チャンバ１８へ流れることはできなくなる。実際に、制御チャンバ１８の中の燃料は、第１のバルブシート４６を通過して、第１のドレン通路３８の中へ、第１の低圧ドレン２８へ流れることが可能である。同様に、第２の制御バルブ１０が作動させられると、すなわち、第２のバルブピン５０ａ、５０ｂが第３のバルブシート６４から離れて第４のバルブシート６６に係合するように移動させられると、制御チャンバ１８の中の燃料は、第３のバルブシート６４を通過して、第２のドレン通路５６の中へ、第２の低圧ドレン３０へ流れることが可能である。したがって、制御チャンバ１８の中の燃料圧力が低減され、制御チャンバ１８が減圧される。結果として、バルブニードルのスラスト表面に作用するノズルチャンバの中の燃料圧力の力に起因して、バルブニードルが、バルブニードルシートから離れるように上向きに押圧される。上記に概説されているように、第１および第２の軸線方向ドリル孔４２、６０は、第１および第２の制限された経路を形成している。制限された経路は、制御チャンバ１８から出る燃料流量を制御し、それによって、バルブニードルがバルブニードルシートから上向きに変位させられる速度を制御する。

【0055】

第１および第２のノズル制御バルブ８、１０の作動および／または非作動を制御することは、バルブニードルが前記開位置と閉位置との間を（移動の一方向または両方向に）移動するときに、バルブニードルを制御するための動作モードの範囲を可能にする。例として、バルブニードルが前記閉位置から前記開位置へ移動するときにバルブニードルを制御する場合は、本実施形態によるインジェクタ１は、以下の動作モードを提供する。

【0056】

（ｉ）第１のノズル制御バルブ８が非作動にされ、第２のノズル制御バルブ１０が非作動にされる。第１および第２の軸線方向ドリル孔４２、６０の直径の比率に応じて、制御チャンバ１８の中の制御圧力が低下する。バルブニードルは、第２の軸線方向ドリル孔６０の直径によって制御された比較的に低い速度で持ち上がる。

【0057】

（ｉｉ）第１のノズル制御バルブ８が作動させられ、第２のノズル制御バルブ１０が非作動にされる。第１の軸線方向ドリル孔４２の直径に応じて、制御チャンバ１８の中の制御圧力が低下する。バルブニードルは、第１の軸線方向ドリル孔４２の直径によって制御された中間の速度で持ち上がる。

【0058】

（ｉｉｉ）第１および第２のノズル制御バルブ８、１０が、両方とも作動させられる。並列の第１および第２の軸線方向ドリル孔４２、６０の直径に応じて、制御チャンバ１８の中の制御圧力が低下する。バルブニードルは、並列の第１および第２の軸線方向ドリル孔４２、６０の直径によって制御された比較的に高い速度で持ち上がる。

【0059】

（ｉｖ）第２のノズル制御バルブ１０が作動させられ、第１のノズル制御バルブ８の作動がそれに続く。第１および第２の軸線方向ドリル孔４２、６０の直径の比率に応じて、制御チャンバ１８の中の制御圧力が低下する。バルブニードルは、初期に比較的に低い速度で、次いで、より高い速度で持ち上がる（「ブーツ」形状の噴射を提供する）。

【0060】

（ｖ）第１および第２のノズル制御バルブ８、１０が作動させられ、第２のノズル制御バルブ１０の非作動がそれに続く。バルブニードルは、初期に比較的に高い速度で、次いで、より低い速度で持ち上がる。これは、複数の噴射を制御するときに、過度のニードルリフトを回避するように助けることが可能であり、上部停止部に対するバルブニードルの衝突速度を制限することが可能である。

【0061】

上記に説明されている動作モードのすべてにおいて、バルブニードルは、第１の軸線方向ドリル孔４２の直径によって少なくとも部分的に決定される速度で閉じる。他の動作モードは、異なるバルブ同期を選ぶことによって実施することが可能であるということが認識されることとなる。インジェクタ制御ユニットは、第１および第２のノズル制御バルブ８、１０の作動および／または非作動を制御するように設定された適当な命令とともにプログラムすることが可能である。これらの動作モードは、本明細書で説明されているインジェクタ１の実施形態のいくつかまたはすべてに適用可能である。

【0062】

本発明による燃料インジェクタ１の第２の実施形態が、図２に示されている。第２の実施形態は、第１の実施形態の修正版であり、ここで、同様の参照番号は、同様の構成要素のために使用されている。インジェクタ１は、バランス式三方バルブを含む第１のノズル制御バルブ８と、バランス式三方バルブを含む第２のノズル制御バルブ１０とを含む。第１および第２のノズル制御バルブ８、１０は、互いに独立して動作され、制御チャンバ１８を充填および排出させることが可能である。第１のノズル制御バルブ８の構成は、第１の実施形態のものと同じである。

【0063】

第２のノズル制御バルブ１０は、第３の燃料供給通路７５から制御チャンバ１８への燃料の流れを選択的に制御するために、バランス式三方バルブを提供するように修正されている。この配置によって、高圧下の燃料が、第３の燃料供給通路７５から、制御チャンバ１８へ、第２のノズル制御バルブ１０を介して送達されることが可能となる。具体的には、第２のバルブピン５０が第１のバルブ位置へ移動させられると、制御チャンバ１８と第２のドレン通路５６との間の連通が遮断され、第２のチャンバ５４と第３の供給通路７５との間の連通が開かれる。逆に、第２のバルブピン５０が第２のバルブ位置へ移動させられると、第３の供給通路７５と第１のチャンバ３６との間の連通が遮断され、制御チャンバ１８と第２のドレン通路５６との間の連通が開かれる。制限部または絞り部が、随意的に、第３の燃料供給通路７５と第２のノズル制御バルブ１０との間に設けられ、制御チャンバ１８の充填を制御することが可能である。

【0064】

第３の供給通路７５の提供は、２つの充填経路が、制御チャンバ１８へ高圧燃料を供給するために利用可能であるということを意味している。両方の充填経路が開くと（すなわち、図２に示されているように、第１および第２のバルブピン３２、５０がそれらのそれぞれの第１の位置にあると）、充填速度が増加させられ、潜在的に２倍になる可能性がある。しかし、充填速度の増加を提供するというよりもむしろ、第１および第２の軸線方向ドリル孔４２、６０の直径は、第１の実施形態の第１の軸線方向ドリル孔４２よりも小さくなっている。これは、第１および第２のノズル制御バルブ８、１０のそれぞれにとって必要とされるバルブリフトを低減させ、それによって、第１および第２のソレノイド６８、７０によって必要とされるリフト力を低減させる。そのうえ、第１および第２の軸線方向ドリル孔４２、６０の直径を低減させることは、ノズル制御バルブ８、１０のうちの１つが作動させられ、もう一方が非作動にされるときに発生する直接的な貫流損失(through-flow losses)を低減させる。

【0065】

本発明による燃料インジェクタ１の第３の実施形態が、図３に示されている。第３の実施形態は、第１の実施形態のさらなる修正版であり、ここで、同様の参照番号は、同様の構成要素のために使用されている。第１のノズル制御バルブ８の構成は、第１の実施形態のものと同じである。

【0066】

第１のノズル制御バルブ８は、バランス式三方バルブを含み、第２のノズル制御バルブ１０は、アンバランス式二方バルブを含む。第２のノズル制御バルブ１０は、上側部分５０ａおよび下側部分５０ｂを含む第２のバルブピン５０を含む。第２のバルブピン５０の上側部分（第２のガイド部分５０ａと称される）は、ハウジング１４の中に画定されている第２のガイドボア５２の中で摺動可能である。第２のバルブピンの下側部分（第２のバルブヘッド５０ｂと称される）は、同様にハウジング１４の中に画定されている第２のチャンバ５４の中に位置付けされ、第２のガイド部分５０ａに同調して移動する。第２のドレン通路５６は、シムプレート１６の上側面に隣接して、ハウジング１４の中に設けられており、第２のチャンバ５４の中へ開口している。第２のドレン通路５６は、第２の低圧ドレン３０に連通する。シムプレート１６には、第２の軸線方向の貫通ドリル孔６０が設けられ、シムプレート１６の下側面に第２のクロススロット６２が設けられており、第２のクロススロット６２は、その最下端部において、第２の軸線方向ドリル孔６０に連通しており、それによって、制御チャンバ１８と第２のチャンバ５４との間に経路を提供する。第２の軸線方向ドリル孔６０は、低減された直径を有し、第２の制限された経路を形成している。

【0067】

シムプレート１６の上側面は、第２のバルブピンのヘッド部分５０ｂのための第３のバルブシート６４を画定している。第２のバルブピンのヘッド部分５０ｂは、第２のバルブピン５０が第１のバルブ位置へ移動させられると、第３のバルブシート６４に係合させられ、第１のバルブ位置では、制御チャンバ１８と第２のドレン通路５６との間の連通が遮断される。

【0068】

第３の実施形態によるインジェクタ１の動作は、第１および第２のバランス式バルブ８、１０を含む第１の実施形態から変わりがない。しかし、第２のノズル制御バルブ１０にアンバランス式バルブを利用することは、第２のノズル制御バルブ１０を設けることによって結果として生じる静的な漏出を低減させる。そのうえ、充填は第１のノズル制御バルブ８によって提供されるので、第２のノズル制御バルブ１０の中の二方バルブに関する寄生的な充填流を回避することが可能である。

【0069】

第３の実施形態の第２のノズル制御バルブ１０に必要とされる作動力は、第１および第２の実施形態において利用されているバランス式バルブに必要とされる作動力よりも大きい。しかし、第３の実施形態における第２の軸線方向ドリル孔６０の小さい直径は、必要とされる作動力を低減させる。したがって、先行技術のインジェクタよりも、小さくて速い第２のソレノイド７０を用いることが可能である。

【0070】

第３の実施形態による燃料インジェクタ１は、第２の燃料供給通路２６と第１のノズル制御バルブ８との間に、制限部または絞り部を提供するように修正することが可能である。制限部は、制御チャンバ１８の充填を制御することが可能である。

【0071】

本発明による燃料インジェクタ１の第４の実施形態が、図４に示されている。第４の実施形態は、第３の実施形態の修正版であり、ここで、同様の参照番号は、同様の構成要素のために使用されている。インジェクタ１は、アンバランス式二方バルブを含む第１のノズル制御バルブ８と、アンバランス式二方バルブを含む第２のノズル制御バルブ１０とを含む。第２のノズル制御バルブ１０の構成は、第３の実施形態のものと同じである。第１のノズル制御バルブ８および／または第２のノズル制御バルブ１０が使用され、制御チャンバ１８を排出させることが可能である。

【0072】

第１のノズル制御バルブ８は、上側部分３２ａおよび下側部分３２ｂを含む第１のバルブピン３２を含む。第１のバルブピンの上側部分（第１のガイド部分３２ａと称される）は、ハウジング１４の中に画定されている第１のガイドボア３４の中で摺動可能である。第１のバルブピンの下側部分（第１のバルブヘッド３２ｂと称される）は、ハウジング１４の中に画定されている第１のチャンバ３６の中に位置付けされ、摺動可能であり、第１のガイド部分３２ａに同調して移動する。第１のドレン通路３８は、シムプレート１６の上側面に隣接して、ハウジング１４の中に設けられており、第１のチャンバ３６の中へ開口している。第１のドレン通路３８は、共通の低圧ドレン２８に連通する。シムプレート１６には、第１の軸線方向の貫通ドリル孔４２が設けられ、シムプレート１６の下側面に第１のクロススロット４４が設けられており、第１のクロススロット４４は、第１の軸線方向ドリル孔４２に、その最下端部において連通しており、それによって、制御チャンバ１８と第１のチャンバ３６との間に経路を提供する。第１の軸線方向ドリル孔４２は、低減された直径を有し、制御チャンバ１８への第１の制限された経路を形成している。

【0073】

第３の軸線方向の貫通ドリル孔７６は、シムプレート１６の中に設けられており、シムプレート１６の上側面において、第２のクロススロット７８を介して、第１の燃料供給通路２４に連通する。また、第３の軸線方向ドリル孔７６は、シムプレート１６の下側面において、第１のクロススロット４４に連通しており、第１の燃料供給通路２４から制御チャンバ１８への流体経路を形成している。第３の軸線方向ドリル孔７６は、低減された直径を有し、第３の制限された経路を形成している。制御チャンバ１８の充填は、第３の軸線方向ドリル孔７６によって決定される。

【0074】

シムプレート１６の上側面は、第１のバルブピンのヘッド部分３２ｂのための第１のバルブシート４６を画定している。第１のバルブピンのヘッド部分３２ｂは、第１のバルブピンが第１のバルブ位置へ移動させられると、第１のバルブシート４６に係合させられ、第１のバルブ位置では、制御チャンバ１８と第１のドレン通路３８との間の連通が遮断される（図４に示されているように）。

【0075】

制御チャンバ１８は、第３の軸線方向ドリル孔７６を介して、燃料供給通路２４に連通したままである。それによって、第３の軸線方向ドリル孔７６は、制御チャンバ１６のための充填流路を提供する。第３の制限部を通る流量は、ニードルバルブ閉鎖速度を決定する。この構成によって、２つの二方バルブが使用されることが可能となり、それは、静的にリークのないように、および、狭いクリアランスのバルブステムに沿う（すなわち、第１および第２のガイド部分３２ａ、５０ａを通過する）高温漏出の必要性を回避するように構成することが可能である。噴射を開始するために充填流を消失させる作業は、並列の第１および第２のノズル制御バルブ８、１０によって行うことが可能である。したがって、第１および第２のソレノイド６８、７０は、より低い作動力を提供するように設計することが可能である。使用時に、複数の噴射が、ソレノイド６８、７０のうちの１つだけによって、または、両方のソレノイド６８、７０の同期によって制御され、向上した応答性を提供することが可能である。

【0076】

本明細書で説明されている以前の実施形態と同様に、３つのニードル開放速度は、第１および第２の制限部を形成する第１および第２の軸線方向ドリル孔４２、６０の２つの異なる直径を使用して提供することが可能である。代替的に、第１および第２の軸線方向ドリル孔４２、６０が同じ直径を有している場合には、第１および第２のソレノイド６８、７０を交互に作動させ、良好に制御された複数の噴射を作り出すことが可能である。これは、それぞれのソレノイド６８、７０に関する噴射同士の間の休止時間が増加されるからである。また、この制御技法は、本明細書で説明されている燃料インジェクタ１の第２の実施形態に関して実施することも可能である。

【0077】

本発明による燃料インジェクタ１の第５の実施形態が、図５に示されている。第５の実施形態は、第４の実施形態の発展例であり、ここで、同様の参照番号は、同様の構成要素のために使用されている。インジェクタ１は、アンバランス式二方バルブを含む第１のノズル制御バルブ８と、アンバランス式二方バルブを含む第２のノズル制御バルブ１０とを含む。第１および第２のノズル制御バルブ８、１０の構成は、第４の実施形態のものと同じである。第１のノズル制御バルブ８は、制御チャンバ１８の充填を制御するために使用され、第２のノズル制御バルブ１０は、制御チャンバ１８のドレン排出を制御するために使用される。

【0078】

充填バルブ８０が、第１の燃料供給通路２４からの高圧燃料の供給を制御するために設けられている。充填バルブ８０は、上側部分８２ａおよび下側部分８２ｂを含む第３のバルブピン８２を含む。第３のバルブピン８２の下側部分（第１のステム部分８２ａと称される）は、インジェクタ本体部１２の中に画定されている第３のボア８４の中で摺動可能である。第３のボア８４は、第１のステム部分８２ａの直径よりも大きい直径を有しており、燃料流がステム部分８２ａを通過することを許容する。第３のバルブピン８２の上側部分（第３のバルブヘッド８２ｂと称される）は、シムプレート１６の中に画定されている第３のチャンバ８６の中に位置付けされ、摺動可能であり、第３のガイド部分８２ａに同調して移動する。シムプレート１６の中に設けられている第１の軸線方向の貫通ドリル孔４２は、第１のノズル制御バルブ８と第３のチャンバ８６との間の連通経路を提供する。また、シムプレート１６の下側面にある第１のクロススロット４４は、第３のチャンバ８６に連通しており、それによって、制御チャンバ１８と第１のチャンバ３６との間の経路を提供する。第１のクロススロット４４は、随意的に、低減された断面積を有し、第１の制限された経路を形成している。制御チャンバ１８と第３のチャンバ８６との間の連通経路に対する制限部は、随意的に、本実施形態では省略することが可能である。充填バルブ８０は、貫流を停止させるために使用することが可能である。

【0079】

インジェクタ本体部１２の上側面は、第３のバルブピン８２のヘッド部分８２ｂの下側表面に係合するための第５のバルブシート８８を画定している。第３のチャンバ８６の上側面は、第３のバルブピン８２のヘッド部分８２ｂの上側表面に係合するための第６のバルブシート９０を画定している。第３の軸線方向ドリル孔９２は、第３のバルブピン８２のヘッド部分８２ｂを通して設けられており、第１のステム部分８２ａの中に設けられている横断方向ドリル孔９４に連通する。第３のドリル孔９２は、低減された直径を有し、第３の制限部を形成している。

【0080】

第３のバルブピン８２のヘッド部分８２ｂは、第３のバルブピンが第１のバルブ位置へ移動させられると、第５のバルブシート８８に係合させられ、第１のバルブ位置では、制御チャンバ１８と第３のチャンバ８６との間の連通が遮断される（図５に示されているように）。第３のバルブピン８２のヘッド部分８２ｂは、第３のバルブピンが第２のバルブ位置へ移動させられると、第６のバルブシート９０に係合させられ、第２のバルブ位置では、制御チャンバ１８と第３のチャンバ８６との間の連通が開かれる。第３のばね９６は、制御チャンバ１８の中の圧力が高いときにも、第３のバルブピン８２を第１のバルブ位置へ向けて付勢するために設けられている。第３のドリル孔９２および横断方向ドリル孔９４は、第３のチャンバ８６と第１の燃料供給通路２４との間に、制限された連通経路を提供する。

【0081】

使用時に、第３のバルブピン８２は、第１のノズル制御バルブ８によって制御される。第１のノズル制御バルブ８が非作動にされると、第１のバルブピン３２は、ばね力の下で第１の前進位置へ移動する。第１のバルブピン３２のヘッド部分３２ｂは、シムプレート１６の上側面に設けられている第１のバルブシート４６に着座し、第３のチャンバ８６と第１のドレン通路３８との間の連通が遮断される（図５に示されているように）。第３のチャンバ８６の中の燃料圧力が上昇し、第１の燃料供給通路２４の中の燃料圧力と適合する。第３のバルブピン８２のヘッド部分８２ｂを横切る圧力差が十分に低減されると、第３のばね９６は、第３のバルブピン８２を、その第１のバルブ位置に向けて付勢し、制御チャンバ１８と第１の燃料供給通路２４との間の連通が遮断される（図５に示されているように）。第３のバルブピン８２が第１の位置にあるときに、制御チャンバ１８への充填流は存在しないが、第２のノズル制御バルブ１０が閉じられたままである限り、制御チャンバ１８は加圧されたままである。この構成は、ニードルピストン２０が部分的なリフト位置にロックされることを可能にする。続いて第２のノズル制御バルブ１０を開けることによって、ニードルピストン２０がさらに持ち上げられる。

【0082】

第１のノズル制御バルブ８を作動させることは、第１のバルブピン３２を第２の後退位置へ移動させる。第１のバルブピン３２のヘッド部分３２ｂは、第１のバルブシート４６から持ち上がり、第３のチャンバ８６と第１のドレン通路３６との間の連通を確立する。第３のばね９６が、もはや、第３のバルブピン８２のヘッド部分８２ｂを横切る圧力差に打ち勝つことができなくなるまで、第３のチャンバ８６の中の燃料圧力は減少する。次いで、第３のバルブピン８２は、その第２の位置へ移動し、制御チャンバ１８と第１の燃料供給通路２４との間の連通を提供する。それによって、制御チャンバ１８は加圧され、ニードルピストン２０は下向きに押圧され、したがって、バルブニードルは、下向きに、バルブニードルシートに対して押圧され、出口開口部を通した噴射が起こらないようになっている。したがって、第１のノズル制御バルブ８を開けることによって、ニードルピストン２０が閉じられる。

【0083】

第５の実施形態によるインジェクタ１は、第１および第２のノズル制御バルブ８、１０を使用し、切り替え可能なニードル開口部特性を提供する。この構成は、静的にリークのないものであり、充填バルブ８０が開いている間に、第３の制限部を通した非常に低い流れだけが生じる。そのうえ、充填バルブ８０は、バルブニードル２０の再閉鎖の間にだけ開けられることが必要である。

【0084】

インジェクタ１は、第１のドレン通路３８への経路を開けるために第２のノズル制御バルブ１０を作動させることによって、バルブニードル２０を高速に開けることを提供することが可能である。第１のノズル制御バルブ８を閉位置に維持することは、充填バルブ８０が開くことを防止し、それによって、第１の燃料供給通路２４から制御チャンバ１８への燃料の供給を防止する。

【0085】

ノズルからの噴射を終わらせるために、第１のノズル制御バルブ８が作動させられる。第１のノズル制御バルブ８を作動させるタイミングを同期させることによって、ニードルバルブ２０の微細な制御が可能であり、小さい体積の燃料の噴射を容易にする。より長い噴射のために、第２のノズル制御バルブ１０を非作動にすることによって、および、ドレン流を止めることによって、ニードルバルブ２０の開放を止めることが可能である。この制御シーケンスは、低い制限的なニードルリフトにおいてバルブニードル２０を止めるために、または、停止部の衝突を低減させるためにバルブニードル２０の速度を落とすために、実施することが可能である。

【0086】

様々な変形および修正が、本発明の範囲を逸脱することなく、本明細書で説明されている実施形態に合わせてなされるということが認識されることとなる。例えば、第１のノズル制御バルブ８は、第１の制限された入口経路を介して、高圧供給ラインに流体連通することが可能である。第２のノズル制御バルブ１０は、第２の制限された入口経路を介して、制御チャンバに流体連通することが可能である。それによって、第１のノズル制御バルブ８および／または第２のノズル制御バルブ１０への高圧燃料の供給を制御する（または、絞る）ことが可能である。特定の実施形態では、制御チャンバの充填は、低圧ドレンへのドレン排出を妥協することなく、実現することが可能である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】