特許 6231680 噴射装置

(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】6231680

(24)【登録日】2017年10月27日

(45)【発行日】2017年11月15日

(54)【発明の名称】噴射装置

(51)【国際特許分類】

   F02M 47/00 20060101AFI20171106BHJP

   F02M 51/06 20060101ALI20171106BHJP

【ＦＩ】

   F02M47/00 A

   F02M47/00 E

   F02M47/00 P

   F02M51/06 A

【請求項の数】11

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2016-528433(P2016-528433)

(86)(22)【出願日】2014年7月16日

(65)【公表番号】特表2016-528431(P2016-528431A)

(43)【公表日】2016年9月15日

(86)【国際出願番号】EP2014065267

(87)【国際公開番号】WO2015010995

(87)【国際公開日】20150129

【審査請求日】2016年3月15日

(31)【優先権主張番号】13177355.8

(32)【優先日】2013年7月22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】100092967

【弁理士】

【氏名又は名称】星野 修

(72)【発明者】

【氏名】ティボー，ティエリー

(72)【発明者】

【氏名】レシュール，シリル

(72)【発明者】

【氏名】ドラシュ，ロドルフ

【審査官】 木村 麻乃

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許第０５８６０５９７（ＵＳ，Ａ）

【文献】 英国特許出願公開第０２３４１８９３（ＧＢ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／０２６６１１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平７−１６７００５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｍ ４７／００−４７／０６

Ｆ０２Ｍ ５１／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関において使用するための燃料噴射器（１００）であって、
ボア（１１）を含む噴射器本体（１０）と、
前記ボア内に位置する噴射器ニードル（１２）とを備え、該噴射器ニードル（１２）は、噴射器出口（１５）からの燃料噴射を制御するためにニードル座部と係合可能な先端領域（１４）と、前記先端領域（１４）から離れた截頭円錐形の端部（１０２）とを有しており、
前記燃料噴射器（１００）は、また、電機子部材（１０６）を備え、前記電機子部材（１０６）は、前記噴射器ニードル（１２）の前記截頭円錐形の端部（１０２）の面上の電機子座部（１０５）と係合可能となっており、前記噴射器ニードル（１２）の一部および前記電機子部材（１０６）の一部が制御室（１０４）を画定しており、
前記電機子座部（１０５）を備える前記噴射器ニードルの前記截頭円錐形の端部（１０２）は、噴射器ニードル端部外郭（１５０；１５２、１５４）を画定しており、前記電機子座部（１０５）は、前記噴射器ニードル端部外郭上に位置しており、
また、前記燃料噴射器（１００）は、
前記制御室（１０４）内の燃料圧力変動が前記ニードル座部に対する前記噴射器ニードルの移動を制御するように、前記制御室内の燃料圧力を制御するように設けられたアクチュエータ装置（４４）を備え、
前記電機子部材１０６は、前記噴射器ニードル（１２）とソレノイドアクチュエータ（４４）との間に位置しており、前記制御室（１０４）は、前記ニードル（１２）の前記截頭円錐形の端部（１０２）の上に設けられており、
前記アクチュエータ装置（４４）は、前記電機子部材（１０６）が前記電機子座部（１０５）に係合する着座位置から、前記電機子部材（１０６）が前記電機子座部に対して移動した離座位置まで、前記電機子部材（１０６）を移動させることができるように設けられ、これにより、前記制御室（１０４）を、前記噴射器ニードル（１２）の前記截頭円錐形の端部（１０２）の周囲に配置された低圧排水管（１１８）と流体連通でき、
前記噴射器ニードルは軸方向穿孔（１０８）を備え、
前記軸方向穿孔は、第１の端部で高圧燃料源と流体連通し、第２の端部（１０２）で前記制御室と流体連通することを特徴とする燃料噴射器（１００）。

【請求項2】

請求項１に記載の燃料噴射器において、
前記噴射器本体内の前記ボアは環状通路（１６）を備えることを特徴とする燃料噴射器。

【請求項3】

請求項２に記載の燃料噴射器において、
前記環状通路（１６）は、高圧穿孔（１８）を介して、蓄圧器容積部と流体連通することを特徴とする燃料噴射器。

【請求項4】

請求項１に記載の燃料噴射器において、
前記軸方向穿孔は、前記高圧燃料源から前記制御室（１０４）内への燃料の流れを制御するための制御室充填オリフィス（１１６）を備えることを特徴とする燃料噴射器。

【請求項5】

請求項１又は４のいずれか一項に記載の燃料噴射器において、
前記軸方向穿孔は、前記噴射器本体の前記ボア内の環状通路（１６）と流体連通し、前記環状通路は、高圧穿孔（１８）を介して蓄圧器容積部と流体連通することを特徴とする燃料噴射器。

【請求項6】

請求項１乃至５のいずれか一項に記載の燃料噴射器において、
さらに、前記電機子部材（１０６）を前記電機子座部（１０５）の方へ偏倚させるように設けられた電機子ばね部材（１２６）を備えることを特徴とする燃料噴射器。

【請求項7】

請求項１乃至６のいずれか一項に記載の燃料噴射器において、
さらに、前記噴射器ニードル（１２）を弁座の方へ偏倚させるように設けられた噴射器ニードルばね部材（１２８）を備えることを特徴とする燃料噴射器。

【請求項8】

請求項１に記載の燃料噴射器において、
前記電機子座部（１０５）を備える前記噴射器ニードルの前記端部は、２つ以上の端部外郭を備えることを特徴とする燃料噴射器。

【請求項9】

請求項１乃至８のいずれか一項に記載の燃料噴射器において、
前記噴射器ニードル（１２）の第２の端部（１４）は、前記弁座に係合するように設けられていることを特徴とする燃料噴射器。

【請求項10】

請求項９に記載の燃料噴射器において、
前記アクチュエータ装置は、前記電機子部材（１０６）が前記電機子座部（１０５）に係合する着座位置からパイロット噴射位置および主要噴射位置まで前記電機子部材（１０６）を移動できるように設けられており、前記制御室（１０４）から前記低圧排水管（１１８）までの燃料の流量は、前記パイロット噴射位置より前記主要噴射位置での方が大きいことを特徴とする燃料噴射器。

【請求項11】

請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の燃料噴射器（１００）において、
前記アクチュエータ装置（４４）は、前記噴射器出口（１５）とは反対側の前記噴射器（１００）の末端上に設けられていることを特徴とする燃料噴射器（１００）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、噴射装置に関する。特に、本発明は、内燃機関において使用するための燃料噴射器に関する。

【背景技術】

【0002】

本発明は、燃料が、適切なポンプによって高圧蓄圧器（「コモンレール」）に供給され、蓄圧器から機関の燃料噴射器へ送出されるタイプのディーゼル内燃機関のシリンダに燃料を送出する際に使用される燃料噴射器に関する。燃料噴射器のノズルは、作動後、機関の各シリンダに燃料を送出するように配置される。

【0003】

このような燃料噴射器は、一般的に、本体を通して高圧燃料供給管路からの燃料の流れを制御するために、本体内で摺動可能であり、ニードル弁座と係合可能であるニードルを含む。

【0004】

燃料噴射器内の最大噴射圧力は、１８０ＭＰａ（１８００バール）程度またはそれ以上となる可能性があり、その結果、噴射器のニードルを上げるために克服されるべき力は大きいものである。したがって、かなりの高電流が使用されない限り、電磁アクチュエータを使用して噴射器を直接的に制御することはできない。したがって、噴射器は、噴射器ニードルの上に位置する制御室の加圧または放出を制御する弁装置によって間接的に制御される。

【0005】

このような噴射器の例は欧州特許出願公開第０６４７７８０号に開示されており、ここでは、弁座から離れたニードルの端部は室内に延在し、当該室は、制限器を通して供給管路から燃料を受け入れるように配置される。使用時に、噴射は、制御室内の圧力を変えることによって制御される。ソレノイドアクチュエータは、制御室と低圧排水管との間の流路を開かせるように、弁装置に対して作用する。圧力が制御室の範囲内にあると、ニードルは、弁座に隣接したニードルの一部に対して作用する圧力によって、ニードル弁座を離れる。一般のコモンレール噴射系の範囲内では、圧力平衡弁装置（釣り合い弁とも呼ばれる）、および、圧力不平衡弁装置といった、２つのタイプの弁装置が既知である。

【0006】

圧力平衡弁装置では、ボア内に位置する弁棒は、制御室の高圧域と低圧排水管の低圧域との間の流路を開閉するために、電磁アクチュエータの作用下で摺動可能である。閉構成では、弁装置は、弁座と接触し、実質的に液圧的釣り合い状態にあり、弁装置は、弁装置に対するばねの作用によって閉位置に保持される。電磁アクチュエータを作動させると、ばね力は克服され、弁装置はその弁座から離れて移動することによって、低圧排水管へ、棒とボアとの間で燃料を移動させることができる。釣り合いベースの弁装置は、ある程度の静的漏れを明示する傾向がある。換言すると、閉位置でも、高圧燃料は、低圧排水管へと、弁装置のボアと弁棒との間で画定される流路に沿って漏れることになる。

【0007】

圧力不平衡弁装置では、弁は、その着座位置および閉位置において、系内の高圧燃料の圧力によって保持される。したがって、このような弁装置は、実質的に、閉位置で液圧的釣り合い状態になく、その結果、開くために、より大きな作動力を必要とする。しかしながら、このような圧力不平衡弁装置内の静的漏れの程度は、圧力平衡弁装置のものより小さい。

【0008】

したがって、上述した２つのタイプの弁装置は、比較的高い割合の静的漏れによる低い作動力要件（圧力平衡弁装置）、または、比較的低い割合の静的漏れによる高い作動力要件（圧力不平衡弁装置）のどちらかを有する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明の目的は、低い作動力要件を有するが、ニードルに対して直接作用することによって静的漏れ性能を改善させた、改善された噴射装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の第１の態様によると、内燃機関において使用するための燃料噴射器が提供される。燃料噴射器は、ボア（穴）を含む噴射器本体と、ボア内に位置し、噴射器出口からの燃料噴射を制御するためにニードル座部と係合可能な噴射器ニードルと、噴射器ニードル上の電機子座部と係合可能である電機子部材とを備え、噴射器ニードルの一部および電機子部材の一部が制御室を画定しており、制御室内の燃料圧力変動がニードル座部に対する噴射器ニードルの移動を制御するように、制御室内の燃料圧力を制御するように配置されるアクチュエータ装置を備え、アクチュエータ装置は、電機子部材が電機子座部に係合する着座位置から、電機子部材が電機子座部に対して移動した離座位置まで、電機子部材を移動させることができるように配置されることで、制御室を低圧排水管と流体連通させる。

【0011】

本発明は燃料噴射器を提供する。燃料噴射器では、噴射器ニードルの上げ作用および噴射器ニードルの開閉作用は、電機子の移動後、アクチュエータ装置によって駆動されることによって直接的に制御される。

【0012】

既知の噴射器は、（ある期間にわたって磁力を増大させてからばね力が克服可能であることを伴う）制御弁の開閉、制御弁内の流出オリフィスと弁座との間の圧力の解放（または増大）、ニードルに対する不平衡な圧力による力をもたらすために固定された入口を通したニードル制御室内の圧力の解放（または増大）、および、不平衡な力に応じた噴射器ニードルの移動といった、一連の事象を介して扱われる。

【0013】

それと対照的に、本発明の噴射器によると、噴射器ニードルの移動は、噴射器ニードルの最上部と直接接触する電機子部材（アーマチュア部材）の位置によって制御される。本発明は、噴射器本体内の流出制御オリフィスまたはノズル進路オリフィスの必要性を取り除く、または、少なくとも実質的に避ける。本発明の実施形態による噴射器は、既知の噴射装置より早く動作可能であり、特にマルチ噴射モードにおいてより効率的な動作をもたらすことができる。

【0014】

便宜上、噴射器本体内のボアは環状通路を含むことができる。当該通路は、高圧穿孔を介して蓄圧器容積部と流体連通することができる。噴射器ニードルは軸方向穿孔を含むことができ、軸方向穿孔は、第１の端部で高圧燃料源と流体連通し、第２の端部で制御室と流体連通することができる。

【0015】

便宜上、軸方向穿孔は、高圧燃料源から制御室内への燃料の流れを制御するための制御室充填オリフィスを含むことができる。

【0016】

軸方向穿孔は、噴射器本体のボア内の環状通路と流体連通してもよい。当該通路は、高圧穿孔を介して蓄圧器容積部と流体連通する。

【0017】

噴射器は、電機子部材を電機子座部の方へ偏倚させるように配置される電機子ばね部材をさらに含むことができる。噴射器はまた、噴射器ニードルを弁座の方へ偏倚させるように配置される噴射器ニードルばね部材をさらに含むことができる。

【0018】

電機子座部は、噴射器ニードルの一端に位置してもよく、便宜上、電機子座部を含む噴射器ニードルの端部は、実質的に、噴射器ニードル端部外郭を画定する截頭円錐形であってよい。電機子座部は、端部外郭上に位置する。電機子座部を含む噴射器ニードルの端部は、１つ以上の端部外郭を含むことができる。

【0019】

便宜上、噴射器ニードルの第２の端部は、弁座に係合するように配置されてよい。

【0020】

好ましくは、アクチュエータ装置は、電機子部材が電機子座部に係合する着座位置からパイロット噴射位置まで移動するように配置されてよく、低圧排水管までは、パイロット噴射位置より主要噴射位置での方が大きい。

【0021】

特定の実施形態では、アクチュエータ装置は、噴射器出口とは反対側の噴射器の末端上に配置される。これによって、高圧燃料に耐えることができる、１０ｃｍ^３を超える内部リザーバを配置することが可能になる。

【0022】

本発明がより容易に理解され得るように、ここで例として添付図面を参照する。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】既知の圧力平衡弁装置を示す図である。

【図2】典型的な噴射器の燃料噴射プロセスを示す図である。

【図3】典型的な噴射器の燃料噴射プロセスを示す図である。

【図4】本発明の実施形態による噴射／弁装置を示す図である。

【図5】図４の噴射器の燃料噴射プロセスを示す図である。

【図6】図４の噴射器の燃料噴射プロセスを示す図である。

【図7】図４の噴射器の燃料噴射プロセスを示す図である。

【図8】本発明の実施形態による噴射装置の例を示す図である。

【図9】本発明の実施形態による噴射装置の例を示す図である。

【図10】本発明の実施形態による噴射装置のさらなる例を示す図である。

【図11】本発明による噴射の別の実施形態の軸方向断面図である。

【図12】図１１の噴射器の細部を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

図１、図２、および、図３に示される既知の燃料噴射器１は噴射器／弁本体１０を備えており、噴射器／弁本体１０は、比較的狭い直径の第１の領域（噴射器ノズル８）と、第２の拡大領域とを含む。噴射器本体１０（ノズル保持体という時もある）は、第１の領域（ノズル８）および第２の領域両方を通して延在するボア（穴）１１を備える。当該ボアは、第１の領域の自由端から間隔をあけた位置で終端している。細長い噴射器ニードル（噴射器弁体）１２はボア内を摺動可能である。噴射器ニードル１２は、先端領域１４を備えており、先端領域１４は、ボアの盲端に隣接した噴射器本体１０の内面によって画定される噴射器ニードル座部に係合できるように配置されている。噴射器本体１０の噴射器ノズル８は、ボアと連通する１つまたは複数の開口部１５を備える。当該開口部は、噴射器ニードル座部との先端１４の係合によって、その開口部を通して噴射器本体１０から流体が漏れないように位置決めされており、先端１４がニードル座部から上げられた時、流体は開口部を介して送出可能である。

【0025】

図１に示されるように、噴射器ニードル（噴射器弁体）１２は、噴射器本体１０の噴射器ノズル８内に延在するその領域が、噴射器ニードル１２と噴射器本体１０の内面との間で流体が流れることができるように、ボア（穴）より小さい直径を有する。噴射器本体１０の第２の領域内では、噴射器ニードル１２は、実質的に、噴射器ニードル１２と噴射器本体１０との間で流体が流れないように、より大きい直径を有する。

【0026】

噴射器本体１０の第２の領域では、環状通路１６が設けられ、環状通路１６は、関連する燃料送出系の蓄圧器から高圧燃料を受け入れるように配置されている燃料供給管路１８と連通する。燃料が、当該通路１６から噴射器本体１０の第１の領域まで流れることができるようにするために、噴射器ニードル１２は溝付き領域を備える。溝付き領域は、燃料が、環状通路１６から噴射器本体１０の噴射器ノズル部分８まで流れることができるようにし、また、噴射器本体１０内での噴射器ニードル１２の横方向の移動を規制するが軸方向の移動を規制しないように作用する。

【0027】

制御室２２は、噴射器本体１０の第１の領域から離れた位置において噴射器本体１０の第２の領域内に設けられている。制御室２２には、ボア１１の盲端に隣接する噴射器本体１０の内面によって画定されるニードル座部の方へニードル１２を偏倚させるために圧縮ばね３０（図１には図示せず、図２／図３を参照）が設けられている。

【0028】

図１の噴射器は、弁装置５０の上に位置する電磁アクチュエータ装置４４をさらに含む。スペーサ構成部品５２が、弁装置５０の下にかつニードル１２の上に設けられている。スペーサ５２によって、制御室２２と、噴射器の動作を可能にする３つの較正オリフィス（５４、５６、５８）とが、一体化されている。

【0029】

弁装置５０は、弁棒部分６０を備え、弁棒部分６０は当該棒部分の一端において電機子６２を担持する。棒部分はボア６４内で摺動可能である。弁棒部分は多数の減圧溝を担持し、棒部分の電機子端部に、ボアの端部で座部６８と係合可能な封止面６６がある。封止面を座部と接触させると、圧力シールをなして接触する。弁ばね４６が、電機子の上に位置し、封止面をその電機子の座部と係合させるように作用する。

【0030】

スペーサ構成部品５２内には、噴射供給オリフィス５８（ノズル進路オリフィスまたはＮＰＯとも言う）と、制御室放出オリフィス５４（流出オリフィスまたはＳＰＯとも言う）と、制御室充填オリフィス５６（入り口オリフィスまたはＩＮＯとも言う）とが設けられている。

【0031】

制御室２２は、制御室充填オリフィス５６を通して高圧燃料管路１８と連通する。

【0032】

図１に示されるように、ソレノイドアクチュエータ４４は、軸方向止まりボア４４ｂを含む全体的に円筒状の芯材４４ａと、芯材４４ａに巻き付けられ、適切な制御装置に接続される（図１に示されない）巻線と、芯材４４ａおよび巻線４４ｂの周りに延在する（図１に示されない）円筒状ヨークとを備えている。弁装置５０に面しているヨークの面と芯材４４ａの面は、磁極面を画定する。 弁ばね４６は、弁装置５０に閉鎖力をもたらし、また、弁が閉じられた時に弁座に対する接触圧を維持することに留意されたい。

【0033】

燃料供給管路１８は、燃料を、高圧燃料ポンプ（図示せず）から噴射器ノズル８およびばね室２２へ供給する。弁装置５０はまた、ＩＮＯおよびＳＰＯオリフィスを介して燃料供給管路１８と流体連通する。

【0034】

弁装置５０が閉じられた時、ばね室２２と低圧燃料戻り管路２７との間の流体連通はない。したがって、噴射器ノズル８およびばね室２２における燃料圧力は等しくなり、ばね３０は、噴射器ニードル１２をノズルボアが閉じられる着座位置へ偏倚させる。

【0035】

反対に、弁装置５０が開かれた時、低圧燃料戻り管路２７と流体連通するばね室２２を設置する進路が形成されることで、ばね室２２における燃料圧力が低減する。噴射器ノズル８における燃料圧力は、ばね室２２における燃料圧力より高く、噴射器ニードル１２に加えられる圧力による力は、ばね３０の偏倚を打ち負かす（克服する）。噴射器ニードル１２は、図３に示されるように、その着座位置から上がり、ノズルボアを開き、燃料が燃焼室内に噴射されることを可能にする。

【0036】

ソレノイドコモンレール噴射器上で、弁装置５０は、燃料漏れを制御する際に重要な役割を果たす。漏れによってエネルギーが損失されることになり、このことは、噴射器１を使用する車両のＣＯ_２（二酸化炭素）の排出に直接的な影響を及ぼす。使用時、燃料噴射器１は、次の２つの形式の漏れを経験することになる。

【0037】

（ａ）動的漏れ−これらは、噴射中に制御弁装置５０の開放から生じる漏れである。

【0038】

（ｂ）静的漏れ−これらは、制御弁装置５０が閉じられ、燃料噴射器１が噴射していない時の制御弁部材６０と弁ボア６４との間の漏れである。

【0039】

制御弁が開かれるよりも閉じられる時の方が多いため、静的漏れはより著しい。静的漏れが起因する要因は、案内すきま、案内長、噴射器および機関（エンジン）組立品のすきまの増加、および、圧力によるすきまの増加を含む。

【0040】

圧力による制御弁装置５０内の静的漏れが、燃焼室内へ噴射される燃料のより高い動作圧（例えば２２００〜３０００バール（２２０〜３００ＭＰａ））が継続する傾向を考慮すると、特に関係がある。弁装置内の高圧燃料によって、弁装置５０内のさまざまな構成部品に半径方向荷重がかかる可能性があり、これによって当該構成部品をゆがませる可能性がある。これらの構成部品のゆがみによって制御弁装置５０内のすきまが大きくなる可能性があり、これによって、静的漏れが大きくなり得る。

【0041】

図２および図３は、図１の既知の噴射器内の噴射プロセスを示す。図１と図２とで同様の特徴は同様の参照符号で示される。

【0042】

ここで、図２および図３を参照して、噴射器の動作を簡単に説明する。

【0043】

図２では、弁装置５０は閉じられ、封止面６６は座部６８と係合する。したがって、制御室２２は、コモンレール内の圧力を受ける。高圧燃料はニードル１２の最上部に力を及ぼし、その力は、ニードル１２の圧力面に作用する燃料の圧力を超える（圧力面７０は本図に示される。燃料の圧力は、最大ニードル直径と、ニードル１２の座部／先端領域１４の直径との間の環状圧力面に作用する場合もある）。したがって、ニードルは閉じられたままであり、それによって、オリフィス１５を通る噴射がないようにする。

【0044】

図３において、アクチュエータ４４は、励磁されて電機子６２を上げることで、弁装置５０がその開位置にあるようにし、その開位置において、封止面６６はその座部６８から上がる。ここで、制御室２２内に収容される燃料は、流出制御オリフィス５４（ＳＰＯ）を通って低圧排水管への流路を有し、その結果、燃料は制御室２２から流れる。最初に、制御室２２内の燃料および噴射器ばね３０によってニードル１２の最上部に及ぼされる圧力は、圧力面７０に及ぼされる圧力を超える。

【0045】

しかしながら、燃料によって圧力面７０に及ぼされる圧力が、制御室２２における燃料によって及ぼされる力とばね力とを超えるとすぐに、図３のように、ノズル進路オリフィス５８を通ってコモンレールから燃料が流れるため、ニードル１２は上がり、オリフィス１５を通る燃料の噴射が始まる。

【0046】

噴射を停止するために、電磁アクチュエータ４４は無励磁にされ、（図２に示されない）弁ばね４６が弁装置５０を閉じる。高圧燃料は供給管路１８から制御室充填オリフィス５６（ＩＮＯ）を通り、噴射が終わるまで制御室２２内の圧力は上昇する（その時点で噴射器は図２に示される位置に戻っている）。

【0047】

図４に移ると、本発明の実施形態による燃料噴射器１００が示されている。図内の同様の特徴は同様の参照符号で示される。

【0048】

図１、図２、および、図３のように、噴射器は、ボア（穴）１１を画定する噴射器本体１０を含む。噴射器ニードル１２が、ボア（穴）１１内で摺動可能となっている。噴射器本体１０内の環状通路１６は、蓄圧器容積部（図４に示されない）から高圧燃料を受け入れるように配置される高圧燃料供給管路１８と流体連通する。

【0049】

先端１４から離れた噴射器ニードル１２の端部１０２は、ほぼ截頭円錐形となっている。制御室１０４は、噴射器ニードルの截頭円錐形端部１０２の表面と、噴射器ニードル１２とソレノイドアクチュエータ４４との間に位置する電機子部材１０６とによって、部分的に画定されている。したがって、制御室１０４は、ニードル１２の端部１０２の上に設けられている。図４に示されるように、電機子部材１０６は、噴射器ニードルの截頭円錐形端部１０２の表面上で電機子座部１０５と係合している。

【0050】

図４の噴射器ニードル１２は、第１の端部１１０が制御室１０４内に開く軸方向穿孔１０８を含む。穿孔１０８の第２の端部１１２は、１つまたは複数の横断穿孔１１４（明確にするためにそのうちの１つのみが図４に示される）を介して環状通路１６と流体連通する。

【0051】

制御室充填オリフィス１１６（入口オリフィスまたはＩＮＯとも言う）が、軸方向穿孔１０８内に位置する。単一の横断穿孔１１４がある場合には、オリフィス１１６は穿孔１１４に設けても良いことに留意されたい。

【0052】

制御室内の流体の圧力は、アクチュエータ装置４４を励磁する／無励磁にすることによって制御できる。ソレノイドアクチュエータ４４が励磁されると、電機子部材１０６が電機子座部１０５から無励磁にされ、かつ、制御室１０４を低圧容積部／低圧排水管１１８と流体連通させるように、電機子部材１０６は上げられる。アクチュエータ４４が励磁される時に電機子部材１０６と電機子座部１０５との間で広がるすきまは、図１、図２、および、図３における制御室放出オリフィス５４（流出オリフィスまたはＳＰＯ）の機能を果たす。

【0053】

電機子部材１０６は、内面が制御室１０６を部分的に画定する円筒状部１２０と、円筒状部の長手方向の軸線に対し実質的に垂直に（また、燃料噴射器の長手方向の軸線１２４に対し実質的に垂直に）突出する電機子突出部１２２とを含む。

【0054】

ソレノイド４４のボア内の電機子ばね１２６は、電機子部材１０６を、アクチュエータ装置４４が無励磁にされると電機子座部１０５と係合するように戻す。ソレノイドのボア（穴）内に位置するさらなる圧縮ばね１２８は、噴射器ニードル１２をその弁座の方へ偏倚させる。図４の装置において、電機子ばね１２６および圧縮ばね１２８は、互いに対して同軸状に配設される。

【0055】

ここで、図４〜図７を参照して、本発明の実施形態による燃料噴射器の動作について説明する。

【0056】

図４では、噴射器は閉じられ、噴射器ニードルは、燃料が噴射器本体１０における開口部１５を流れることができないように、弁座と係合する。燃料の圧力は、実質的に、ニードル１２の最上部、および、ニードル１２の底部で同じである。ニードルの最上部の表面積は、ニードルの底部より広く、先端１４の方への力が生成される。この力は、電機子ばね１２６および圧縮ばね１２８によって生成された力と共に作用して、噴射器ニードル１２をその弁座上に保持する。

【0057】

図５では、噴射器開放命令が、制御系（図示せず）からソレノイドアクチュエータ４４へ送られる。ソレノイドアクチュエータが励磁されると、電機子部材１０６は、電機子座部１０５から上がり、それによって、流路１４０が制御室１０４と低圧域１１８との間で開かれる。制御室１０４内の高圧流体は、低圧域へと流出し始める。供給経路１８および通路１６内の高圧燃料は、軸方向位穿孔１０８を通って制御室１０４内へと引き込まれる。しかしながら、高圧燃料の流れは、制御室充填オリフィス１１６によって制限される。

【0058】

ソレノイドアクチュエータ４４によって電機子部材１０６に及ぼされる磁力は、電機子ばね１２６力より大きく、その結果、電機子部材は、噴射器ニードル１２上のその座部から上げられる。電機子部材１０６が上げられた後の、制御室１０４内の圧力は、ニードルの底部上の圧力より低い。圧縮ばね力１２８を超える押上げ力が噴射器ニードル上で生成されるため、ニードルはまた上がり始める。

【0059】

図６は、噴射器ニードル１２の継続した開放段階、および、噴射の開始を示す。噴射器ニードル１２がその弁座から上がると、燃料は、噴射器ニードルの下先端１４付近の領域に進入し、開口部１５を通過して、燃焼容積部（図示せず）内への噴射１４２が生じることができる。噴射器ニードルは、電機子部材１０６上に再び着座するようになるまで、上昇し続けることになる。噴射器ニードルが電機子部材に対して着座すると、制御室内の圧力は再び上昇し始める。制御室１０４内の圧力が十分なレベルまで上昇すると、ニードルの最上部および底部における燃料圧力は、ニードルばね１２８および圧力による力が噴射器ニードルを下方へ押し動かし、噴射器ニードル１２が電機子部材１０６から離れるような釣り合い状態に達する。

【0060】

噴射器ニードルが下方へ移動すると、制御室は低圧域に再び曝され、燃料は制御室から低圧排水管の方へ移動する。制御室における圧力が再び低下すると、噴射器ニードルの底部と最上部との間の圧力不平衡は再び、噴射器ニードルを上方へ押し動かす。次いで、噴射器ニードルは「釣り合い状態」に入り、ここで、噴射器ニードルは、電機子部材上に着座される位置と、電機子座部から遠ざかった位置との間で「浮動する」。この「浮動」の振る舞いは、ソレノイドアクチュエータが無励磁にされるまで継続する。

【0061】

図７は、噴射器ニードルの閉鎖を示す。図７では、ソレノイドアクチュエータ４４は、電機子部材１０６がもはやアクチュエータの方へ磁力で吸引されないように、無励磁にされる。アクチュエータばね部材１２６はその後、電機子部材１０６をアクチュエータ座部１０５と係合させるように作用する。制御室１０４は、次いで軸方向穿孔／オリフィス１０８を介した燃料送り込みによる充填を開始する。

【0062】

制御室１０４が加圧し始めると、ニードル１２の最上部と底部との間の圧力差は、噴射器ニードル１２およびアクチュエータ部材１０６がアクチュエータばね部材１２６および弁ばね１２８の作用下で、弁座の方へ移動可能となるまで、減少する。噴射器ニードルが閉じると、噴射口１５は遮断され、噴射サイクルは終わる。制御室１０４および環状の嚢状体１６内の圧力は、高圧穿孔内の圧力に戻る。

【0063】

図８および図９は、ニードル１２の截頭円錐形の端部１０２の外郭がどのように変わり得るかを示す。

【0064】

図８では、截頭円錐形の端部は、単一外郭１５０を有する。図９は、代替装置を示し、この装置では、噴射器ニードル１２の端部１０２は２つの異なる外郭１５２、１５４を含む。噴射器ニードル端部に可変の外郭を付けることで、電機子座部１０５に対して電機子部材１０６が上がるのに応じて、制御室１０４を異なる割合で排出させることができる。

【0065】

図９の例では、最初の「パイロット」噴射命令は、ソレノイドアクチュエータ４４に送ることができる。それによって、比較的少ない量だけ、電機子座部１０５から離れるように電機子部材１０６を上げることができる。しかしながら、主要噴射命令がアクチュエータ４４に送られた場合には、電機子部材はその座部からさらに移動することができる。ある時点で、電機子部材は、ニードル先端の端部１０２の外郭が変化する点１５６より高く移動することになる。噴射器ニードルがこの点を通過すると、より大量の燃料が低圧排水管へ流出し得る。このようにして、ソレノイドアクチュエータが十分なレベルまで励磁された場合、比較的多量の燃料が低圧排水管へ流出され得る。さらには、これによって、より多量の燃料を、ノズルオリフィスを介して噴射させることができる。

【0066】

図１０は、本発明の代替的な実施形態を示す。この代替的な実施形態では、制御室１０４のサイズは、電機子装置１０６の円筒状部１２０の断面積を増すことによって変えられている。図１０は、１つの装置の断面積がもう１つのものより大きい（Ａ＞Ｂ）２つの異なる装置（「Ａ」および「Ｂ」とラベル表示される）を示す。

【0067】

装置Ａでは、制御室１０４が充填され、電機子部材１０６が電機子座部１０５上に着座された時、噴射器ニードル１２の最上部の圧力は、装置Ｂのものより高くなる。さらには、このことは、噴射器ニードルの最上部における燃料の圧力が高くなることによって、噴射器ニードルの開放速度に影響を及ぼすことになる（ＡはＢより遅い）。

【0068】

図１１および図１２は、本発明による噴射器１０の別の実施形態を示す。特徴が特定の特性を有する場合でも先に説明した実施形態からの参照符号がそのまま示されている。図１１上で見えるように、アクチュエータ装置４４は、ノズル８および噴射器出口１５とは反対側の端部において噴射器１００の頂点に配置される。前記アクチュエータ装置４４は、先の実施形態のものと同様の構造を有し、制御室１０４内の圧力を制御するために、比較的平坦なソレノイドが電機子１０６と協働する。図示されているように、制御室１０４は、ニードル１２の最上部と、電機子１０６の円筒状内部容積部とによって画定されている。

【0069】

この最上部に装着された装置は、ノズル８の出口１５を通して燃料を噴射するまたは噴射しないために、ソレノイド装置４４がニードル１２の変位を直接的に制御することを可能にする。このような最上部に装着された装置によって、噴射器本体１０内に、ニードル１２が軸方向に延在する大型のリザーバ１３０を備えることが可能になる。前記リザーバ１３０は１０ｃｍ^３を超えて保持可能である。

【0070】

動作時、高圧燃料をリザーバ１３０に完全充填し、燃料噴射設備の構造に対するさらなる柔軟性を可能にする。例えば、当該設備のそれぞれの噴射器１０はそれ自体の高圧リザーバ１３０を備え、当該設備はレールがないタイプのものであってよい。この場合、コモンレールに集中させる代わりに、高圧リザーバが噴射器全体に分散される。

【0071】

上記で説明した実施形態が、例としてのみ示され、本発明を制限することは意図されず、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲において画定されることは理解されたい。説明した実施形態が個々にまたは組み合わせて使用可能であることも理解されたい。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】