JP2017531765A - 燃料インジェクター - Google Patents

Abstract

本発明は、燃料インジェクターであって、ニードル（７２）と、ソレノイドバルブ（２４）が開ポジションにあるときに制御チャンバー内で圧力が上昇するようなツーウェイソレノイドバルブ（２４）と、ソレノイドバルブ（２４）が開ポジションにあるとき燃料が供給チャネル（１４６）からリターン回路（１４８）へと直接流れることを防止する動的漏れを低減するための手段（２６，１１４）とを備える燃料インジェクターに関する。

Description

本発明は、動的漏れを低減するための手段を備えた燃料インジェクターに関する。

従来、燃料インジェクターは、制御チャンバーと噴射ノズルとの間の圧力差に基づいて、その開閉が制御されるニードルを備えている。制御チャンバー内では、圧力は、開ポジションと閉ポジションとの間で切り替わるツーウェイソレノイド制御バルブまたはオールオアナッシングバルブのポジションに依存する。ソレノイドバルブが閉ポジションにあるとき、高圧燃料は制御チャンバーに入り、ニードルを閉ポジションに向かって押すことができ、そしてソレノイドバルブが開ポジションへと変化すると、制御チャンバー内に先に閉じ込められた燃料は排出チャネルを経て外に出ることができ、制御チャンバー内の圧力を低下させることができる。ソレノイドバルブが開いているこの時間の間、高圧燃料は制御チャンバーに流入し続けるが、それは、直接、排出チャネルを経て流出するため、制御チャンバーを通過するだけである。特許文献１に記載されたようなスリーウェイソレノイドバルブを備えたインジェクターにおける、この動的漏れは制御できるが、ツーウェイバルブを有するインジェクターでは、この動的な流れはエネルギーの損失を生じ続けることが知られている。

欧州特許出願公開第２７１１５３７号明細書

本発明の目的は、制御チャンバー内の燃料の圧力の影響下で、その中でニードルが開ポジションと閉ポジションとの間を移動するボディと、その中へと高圧供給チャンネルが入りかつそこからツーウェイソレノイドバルブによって制御される排出チャンネルが低圧リターン回路につながるチャンバーとを含む燃料インジェクターを提供することによって上記問題を少なくとも部分的に解決することである。

ソレノイドバルブが閉ポジションにあるとき、制御チャンバー内の圧力が上昇し、ニードルを閉ポジションに向かって押しやり、そしてソレノイドバルブが開ポジションにあるとき、圧力が低下する制御チャンバーから燃料が放出され、ニードルが開ポジションへと移動することが可能となる。

インジェクターはさらに、ソレノイドバルブが開ポジションにあるときに燃料が供給チャネルからリターン回路へと直接流れることを防止する動的漏れを減少させるための手段を含む。動的漏れを減少させる当該手段は、制御チャンバーと、排出チャネルと流体連通する第２の制御チャンバーとの間の燃料の圧力差の影響下で開ポジションと閉ポジションとの間を移動する移動部材を含む。

より詳細には、移動部材はインジェクターのボディのボア内をスライドするように配置された円筒形ピストンであり、供給チャネルは当該ボア内に開口している。ピストンは、高圧燃料が制御チャンバーに入ることができるようにソレノイドバルブが閉ポジションにあるとき開ポジションへと移動し、そして高圧燃料が制御チャンバーに入るのを防止するためにソレノイドバルブが開ポジションにあるとき閉ポジションへと移動する。

より具体的には、上記ボアは、その内でニードルが動くボアと同軸である。

一実施形態では、ピストンは、より小さな直径の円筒形ボディが載せられた大径なベースを備える。当該ベースの下面はニードルに面しており、ベースとボディとの間の接合面は、インジェクターボディ内に設けられたシートと共に作用するシーリング面を形成する。ピストンが閉ポジションにあるときシーリング面とシートとは、高圧燃料が制御チャンバーに入るのを防止する漏れ防止接触状態であり、そしてピストンが開ポジションにあるときシーリング面とシートとは高圧燃料が両者間を通過することを可能とするように離れて移動する。

この実施形態では、ピストンはまた、開放しかつ制御チャンバーと第２の制御チャンバーとの間に永久的な流体連通をもたらすチャネルを備える。当該チャネルは軸方向チャネルであってもよい。これに加えて、上記開放チャネルは、制御チャンバー内の圧力が第２の制御チャンバー内の圧力よりも高くなるように圧力降下を生じさせる断面の絞りを備えていてもよい。

さらに、ピストンは、高圧供給部と第２の制御チャンバーとの間の流体連通を確立するように、円筒形ボディの外側円筒面と上記開放チャネルとの間で半径方向に延びるゲージド（標準化された）チャネルを備えることができる。

別の実施形態では、ピストンは、ニードルに面する下面（当該下面は制御チャンバーの頂面を形成する）と、下面に対向する上面との間で軸方向に延在する単一の円筒形ボディを含み、上記上面は、ピストンが閉ポジションへと移動させられたときにインジェクターボディの横断面と接触状態となる。これに加えて、スプリングが制御チャンバー内に設けられ、かつ、ニードルをその閉ポジションに向けて、そしてピストンをその閉ポジションに向けて常時押圧するように、ニードルと一体のショルダーとピストンの下面との間で圧縮される。

より具体的には、ピストンには、ピストンの外壁から上面に延びる第１のチャネルと、下面と上面との間に延在する第２のチャネルとが設けられ、ピストンは、供給チャネルが第１のチャネルと永久的に流体連通状態であるように、そのボア内に配置される。

第１のチャネルは、ピストンの外壁に設けられた環状溝を備えていてもよく、第１のチャネルは、上記溝から延びて、ピストンの上面に開口し、供給チャネルは環状溝によって画定された空間内へと開口する。

ピストンはまた、その上面に、ピストンが閉ポジションにあるときに漏れ止めバリヤを形成する***をさらに備え、当該バリヤはインジェクターボディの横断面と漏れ止め接触状態であり、第１のチャネルおよび第２のチャネルはバリヤのいずれか一方の側においてピストンの上面に対して開口しており、第２の制御チャンバーは、インジェクターボディの横方向面とピストンの上面との間に配置されかつ第２のチャネルおよび排出管路が開口するバリヤのエッジによって画定される空間である。

より詳細には、バリヤは閉じた円形リップであり、第１のチャネルは中心部分内に開口し、第２のチャネルは外部に開口する。

上記他の実施形態の代替例では、インジェクターは、ニードルの先端部に向けて方向付けられた閉鎖力、すなわちニードルが開ポジションにある時に噴射された燃料の圧力がインジェクター内への燃料入口圧力に等しくなるようにニードルのヘッドに向って方向付けられた開放力よりも大きな力がニードルに作用することを可能とするデバイスを備える。

上記デバイスは、第２の制御チャンバーに流入する加圧された燃料が上記ピストンに増大した力を加えるように、その横断面がニードルの横断面よりも大きなピストンを備える。

特定の実施形態では、ピストンは、ピストンが開ポジションに向かって動き始めるとすぐに、ニードルのヘッドと接触するような寸法とされる。第２の制御チャンバー内の高圧燃料によって加えられる増大した力は、その後、ニードルの先端部に燃料によって及ぼされる開放力よりも大きな強さの閉鎖力をニードルが受けるようにニードルに対して完全に伝達される。

本発明の一実施形態を以下の図面を用いて説明する。

本発明に係る動的漏れを低減するための手段を備えたインジェクターの軸方向断面図である。 第１実施形態に従って構成された上記手段を備えるインジェクターの領域の軸方向断面の拡大詳細図である。 図２と類似した、手段のさらに詳細な図である。 図２および図３の手段の上から見た詳細図である。 図２ないし図４の手段の移動ピストンの斜視図である。 図５のピストンの軸方向断面図である。 図２ないし図５の第１実施形態に対する代替物の軸方向断面図である。 第２実施形態に従って構成された上記手段を備えたインジェクターの領域の軸方向断面における拡大詳細図である。 図８と類似した、さらに詳細な図である。 図８および図９の手段の移動ピストンの斜視図である。 実施形態に関係ない、動的漏れを低減するための手段の動作の大まかなグラフである。

図１は、図の上側に描かれたインジェクターヘッド１２から、図の下側に描かれた噴射ノズル１４まで長手方向軸線Ａ１に沿って延びる燃料インジェクター１０の軸方向断面図である。

図１の任意の向きはまた説明の明瞭性のためだけに使用され、「上、下、上方または下方」などの用語は、本発明の説明または範囲を制限することなく使用することができる。

インジェクター１０は、高圧入口開口１６と、部分的にしか認識できない低圧出口開口１８とを備えたヘッド１２を備えている。インジェクターヘッド１２は、制御バルブ２４、上側ガイド２６および噴射ノズル１４のボディ２８に対してインジェクターナット２２によってそれ自体固定された、作動手段２０のボディと一体である。

全体的に作動部材２０のボディは、長手方向軸線Ａ１を中心とした回転円筒状であり、ヘッド１２から下面３０まで延びている。当該下面３０の近傍のその外側円筒面において、それはさらに、インジェクターナット２２の雌ネジ山３４とマッチング様式で係合するよう設計された雄ネジ山を備え、かつ、長手方向軸線Ａ１と平行であるが、それに対して僅かにオフセットした第２の軸線Ａ２に沿って延びる内側円筒形ボア３６を備える。ボア３６は下面３０上に開口し、そして電磁石４０のコイル３８（その底面は作動ボディ２０の下面３０と面一である）はボア３６内に配置されている。ワイヤ等の電気接続手段４２がインジェクターヘッド１２の方向にコイル３８から出ている。これらの手段４２は、端子を備えたコネクター４４へと特定の管路内を延在し、これによってコイル３８は、図示しない外部制御ユニットに接続することができる。コイル３８自体には中央ボア４６が設けられ、その中にはバルブスプリング４８が配置されている。

制御バルブ２４は、上面５２と下面５４との間に延在する長手方向軸線Ａ１を中心とする回転円筒形であり、かつ、第２の軸線Ａ２に沿った二つの同軸セクションを含む軸方向ボア５６を備えたバルブボディ５０を備え、上記上面５２上に開口する第１のセクションは低圧チャンバー５８を形成する大径で浅いカウンターボアであり、その底部６０の中心から第２のセクションが下面５４の方向に延在し、液圧ディストリビューターボア６２を形成している。いくつかのチャネル開口がこのディストリビューター内に横方向に開口するが、これは軸線Ａ２に沿って遮断されている。インジェクター１０に設けられるチャネルおよび管路のセットについては以下で説明する。

これに加えて、図１に示され、かつ、この説明が基づいているインジェクターは、一つの非限定的な例に過ぎず、構成について多くの代替形態が存在し、言及されるが、省略された代替物は、特許請求の範囲によって規定される範囲から排除されない。例えば、長手方向軸線Ａ１と第２の軸線Ａ２とは別個で平行であると述べた。特許ＥＰ１６９３５６３において導入された軸線間のこのオフセットは多くの利点を有するが必須ではなく、二つの軸が併合されたインジェクターが存在し、本発明の教示から何ら問題なく利益を得ることができる。

制御バルブ２４は、アーマチュアロッドアセンブリ６４をさらに備え、このアーマチュアロッドアセンブリ６４は、磁気アーマチュア６６と、軸方向ボア５４内を移動するように配置されたバルブロッド６８とを含む。アーマチャ６６は低圧チャンバー５８内に配置された一般的な形状の厚みのあるディスクを有し、そしてバルブロッド６８は、異なる直径のセクションを含む円筒形シャフトであり、その一端は、アーマチュア６６の中心に挿入されて、かしめられる。このようにして取り付けられたとき、バルブロッド６８はアーマチュア６６に対して垂直に延び、かつ、ディストリビューターボア６２内にスライド嵌合する。バルブロッド６８は、ディストリビューターボア６２内で直接、あるいは代替的に、図２に示すように、少なくとも一つの半径方向孔が放射状に穿孔された円筒形プラグ７０内でスライドし、プラグ７０はディストリビューターボア６２内に堅く挿入される。

図示されているように、コイル３８、その中央ボア４６、バルブスプリング４８、バルブボディの軸方向ボア５６、磁気アーマチュア６６およびバルブロッド６８は同軸であり、第２の軸線Ａ２に沿って延びる。コイルの中心ボア４６の底と、そのヘッドがアーマチュア６６の中心に現れるバルブロッド６８との間で圧縮されるバルブスプリング４８は、常時、アーマチュアロッドアセンブリ６４をコイル３８から離れるポジション、バルブの開ポジションＰＯＶと呼ばれるコイルに近いポジションとは反対の、バルブの閉ポジションＰＦＶと呼ばれるポジションに向って押圧する。

噴射ノズル１４に関して、これは、ノズルボディ２８と、上側ガイド２６と、ニードル７２と、ニードルスプリング７４とを備える。説明するこの例では、ノズルボディ２８と上側ガイド２６とは二つの別個の部品である。図示していない代替例では、ノズルボディが上側ガイドを含んでいるインジェクターがあり、これらも本発明から利益を得ることができる。

ノズルボディ２８は、第１の大径セクション８０およびその下側端部において点に近付く第２のより小径なセクション８２において上面７８から長手方向軸線Ａ１に沿って延在するスピンドル形状の円筒壁７６を有する。二つのセクション８０，８２の外面は、それに対してインジェクターナット２２が載る横断ディスク形状面８４で接合する。

外面と同様に、壁７６は、第１のセクション８０内に配置される、大きな円筒形チャンバー８８と、第２のセクション８２内に配置される小径チャンバー９０とに分割される連続した内部空間８６を画定する。

大径円筒形チャンバー８８は、上側ガイド２６を受け入れて位置決めするように設計された高いカウンターボア９２を形成する下面７８の上に開口する。

小径チャンバー９０は、その横方向円筒壁の一部において下側スライドガイド９４を画定し、かつ、小径チャンバー９０の端部は、第２のセクション８２と同様に、ノズルボディの壁７６を貫通する複数の噴射孔９８によって取り囲まれるノズルボディのシート９６を形成する再入可能コーン内となるように閉じる。

記載された非限定的な例において、上側ガイド２６は、回転円筒形の別個の部品であり、横断上面１００から長手方向軸線Ａ１に沿って延び、そして小径下側シリンダー１０４に大径上側シリンダー１０２を備え、二つのシリンダー１０２，１０４はショルダー面１０６において出会う。上側ガイド２６はさらに、二つのシリンダー１０２，１０４を貫通する開放軸方向ボア１０８であって、小径シリンダー１０４内に配置されたその上側部分における上側スライドガイド１１０を画定するボア１０８と、大径シリンダー１０２内に配置された上側部分における制御チャンバー１１２であって、その中に後述する移動ピストン１１４が配置される制御チャンバー１１２とを備える。

図４、図５および図６に特に詳細に示されている上記移動ピストン１１４は上面１１６と下面１１８との間で軸方向に延在し、上面１１６はこの上面１１６の僅かに上方に***するボスを備え、このボスの中心には、当該ボスが上側ハウジング１２０の開口を取り囲み、周囲円形リップ１２２を形成するように凹状上側ハウジング１２０が設けられる。その下面１１６の中心においてピストン１１４はまた下側凹状ハウジング１２４を備える。

上側ハウジング１２０および下側ハウジング１２４は、特定の形態の機械加工のための機能的センタリング穴である。異なる実施形態に対応する図示していない代替例では、これらのハウジングは設けられていなくてもよい。

ピストン１１４はまた、その側方円筒面上に、環状溝１２６と、上側ハウジング１２０の内面と溝１２６とを接続する第１のチャネル１２８であって、第１のチャネル１２８の開口はリップ１２２内に存在する第１のチャネル１２８と、上面１１６を下側ハウジング１２４の内面と接続する第２のチャネル１３０であって、その上側開口はリップ１２２の外側に存在する第２のチャネル１３０とを備える。

その一般的な形状に鑑みて当業者にはそのように呼ばれるニードル７２は、ニードルヘッド１３２からニードル１３６のためのシートを画定する円錐形先端部１３４へと延びる細長い円筒形アームである。特に図２および図３から分かるように、ニードルヘッド１３２はベアリングショルダー１４０によってニードルのボディに接続された小さな円筒形の突起１３８を備えており、ニードルのボディはヘッドのこの部分において上側ニードルガイド１４２を形成しており、そして先端部１３４の近くのヘッド１１６の反対側においてニードル７２は下側ニードルガイド１４４を形成する拡大部分を有する。

図に示すように、ノズルボディ２８は、上側ガイド２６の大径円筒形部分１０２をその上側カウンターボア９２内に受け入れ、小径部分１０４はノズルボディ２８の大径チャンバー８８内へと延びる。上側ガイドのショルダー面１０６は、上側カウンターボア９２の底に対して漏れ止め状態で載り、そして上側ガイド２６は上記カウンターボア９２の内側縁部によって適所で半径方向に保持される。

上側ガイド２６がこのようにして配置されることにより、上側スライドガイド１１０および下側スライドガイド９２は長手方向軸線Ａ１に沿って同軸であり、ニードル７２をマッチングするように受け入れ、上側ニードルガイド１４２は上側スライドガイド１１０内をスライドし、そして下側ガイド１４４はノズルボディの下側スライドガイド９２内でスライドする。ニードルヘッド１１６の上で、ニードルスプリング７４が、制御チャンバー１１２内で、ニードル７２と一体のベアリングショルダー１０４と移動ピストン１１４の下面１１８との間で圧縮される。

上側ガイドの上面１００は、バルブボディ５４の下面との間で漏れ止め面接触状態で保持され、そしてバルブボディの上面５２は、それ自体、作動ボディの下面３０と漏れ止め面接触状態である。この一体型の漏れ止めスタックはインジェクターナット２２を介して可能であるが、ノズルボディ２８の第２の小径部分８２の周りにねじ込まれるこのナットはノズルボディのディスク形状表面８４に当接し、それが先に説明したマッチングネジ３２，３４を用いて開放部材２０のボディに対してねじ込まれるとき上側ガイド２６および制御バルブ２４を取り囲むように長手方向軸線Ａ１に沿って軸方向に延びる。表面シールは、部分的には、接触している表面の鏡面品質の状態によって、そして部分的には、作動部材のボディの底部、バルブボディ、上側ガイドおよびノズルボディ間に強い圧縮を生じるナット２２の十分に大きな締め付けトルクによって保証される。

インジェクター１０に関して、バルブスプリング４８がそれに対して押し付けられるが、アーマチュアロッドアセンブリ６４は、バルブの閉ポジションＰＦＶ、すなわちアーマチュアロッドアセンブリ６４がコイル３８から離れた下側ポジションと、バルブの開ポジションＰＯＶ、すなわちアーマチュアロッドアセンブリ６４がコイル３８に接近した上側ポジションとの間で、第２の軸線Ａ２に沿って軸方向に移動することができることは既に説明した。同様に、ニードルスプリング７４はそれを押圧するが、ニードル７２は、長手方向軸線Ａ１に沿って軸方向に、燃料の噴射を防止するようにニードルシート１３６がノズルボディのシート９６と漏れ止め接触状態となる一般にボトムポジションとも呼ばれるニードルの閉鎖ポジションＰＦＡと、ニードルの開ポジションＰＯＡ、すなわち燃料が通過し噴射されることを可能とするようにニードルシート１３６がノズルボディのシート９６から離れた上側ポジションとの間で移動可能である。同様に、ニードルスプリング７４もまたそれを押圧する移動ピストン１１４は、長手軸線Ａ１に沿って軸方向に、ピストンの開ポジションＰＯＰ、すなわち周囲リップ１２２がバルブボディの下面５４から離れた下側ポジションと、ピストンの閉ポジションＰＦＰ、すなわち周囲リップ１２２がバルブボディの下面５４と漏れ止め接触状態である上側ポジションとの間で移動することができる。

インジェクター１０にはさらに、インジェクター要素間にマッチングセクションを含むチャネルおよび管路を備え、これらのチャネルおよび管路は、高圧回路１４６および燃料が使用中にその中を循環する低圧リターン回路１４８を形成する。

高圧回路１４６は、入口開口１６と、作動手段のボディの下面３０との間で作動部材２０のボディ内で延在する第１のメイン管路１５０を備え、メイン管路１５０は、バルブボディ５０を通過する第２の管路１５２によって、続いて、上側ガイドの大径円筒形部分１０２を通過する第３の管路１５４によって延長され、この第３の管路１５４は、小径部分１０４とノズルボディの壁７６の内側側面との間で上側ガイドのショルダー面１０６上に開口し、そしてノズルボディ２８の大径チャネル８８内へと開口する。高圧回路１４６は、噴射孔９８までノズルボディの内部空間８６内で続いている。高圧回路１４６はさらに、上側ガイド２６に設けられると共に当該ショルダー面１０６をそこでそれがピストン１１４の環状溝１２６によって画定される環状空間内に開口する軸方向ボア１０８の内部と接続する第４の管路１５６をさらに備える。

したがって、入口開口１６を通って流入し、そして高圧回路１１４内を循環する高圧燃料は環状溝１２６の空間内に到達し、その後、ピストン１１４の第１のチャネル１２８を通って流れ、上側凹状ハウジング１２０を満たすことが理解される。

ピストンが開ポジションＰＯＰにあるとき、高圧燃料は図３の矢印Ｆ１で示された経路をたどることができる。上側ハウジング１２０から、それは、リップ１２２の上方で当該リップ１２２とバルブボディの下面５４との間を通過し、続いて、制御チャンバー１１２を満たすためにピストンの第２のチャネル１３０内を流れる。

逆に、ピストンが閉ポジションＰＦＰにあるとき、高圧燃料は第１のチャネル１２８を出て行き、上側凹状ハウジング１２０が充填されているので、もはや、バルブボディの下面５４と漏れ止め接触状態にあるリップ１２２を通過することはできない。

低圧リターン回路１４８に関して、これは、バルブボディに設けられ、かつ、図２および図３において半透明に描かれた排出管路１５８を含む。この排出管路１５８は、そこで、それがピストン１１４のリップ１２２の外側で上側ガイドの軸方向ボア１０８の外側部分上に開口するバルブボディの下面５４から延在し、そして液圧ディストリビューターのボア６２内にそれが開口するまで延在する。ピストン１１４のリップ１２２とバルブボディの下面５４との間のこの空間（その中へと排出管路１５８が開口する空間）は第２の制御チャンバーを形成する。図示のように、排出管路は、バルブボディ５０の下方で開口する第１の短いセクション１６２に設けられ、ボア６２まで直線状に延びる第２のより長いセクション１６４に対して垂直につながっている。実行可能性の理由から、第２のセクション１６４はバルブボディの下面５４上に開口しているが、この端部は上側ガイドの上面１００によって組み立て時に閉塞される。

リターン回路１４８は、液圧ディストリビューターのボア６２内で、すなわちプラグ７０の孔を通って延び、次いで、上記回路１４８の低圧チャンバー５８に向かって上昇すると、図示しないメインリターン管路１６６を通って延びるが、これは、作動部材２０のボディ内で出口開口１８まで下面３０からメイン高圧管路１５０と平行に延びる。

リターン回路１４８はバルブ漏れ回収管路をさらに備えるが、この管路はまた、図２において半透明に示されており、軸方向ボア５６の底からバルブボディ５０の側方円筒壁までバルブボディ５０内で半径方向に延びるが、ここで回収管路が、再び低圧チャンバー５８およびメインリターン管路１６６に到達するように上記側壁とインジェクターナット２２との間の環状空間内に開口する。

ピストン１１４が閉ポジションＰＦＰに、あるいはリップ１２２がバルブボディの下面５４と漏れ止め接触状態にである上側ポジションにあるとき、制御チャンバー１１２内に置かれた燃料は、第２ピストンのチャネル１３０を通ってそれを出て行き、その後、排出管路の二つのセクション１６２，１６４を連続的に通過するリターン回路１４８内を流れることができる。

以下、インジェクター１０の一般的な機能および可動部品のさまざまな動作について説明する。

最初にコイル３８には電流が供給されず、それは磁場を発生せず、したがって磁気アーマチュア６６を引き付けない。バルブスプリング４８は、アーマチュアロッドアセンブリ６４を閉鎖ポジションＰＦＶに押し込み、このポジションでは、バルブロッド６８は軸方向ボア５６と低圧チャンバー５８との間の液圧連通を遮断し、したがって燃料がリターン回路１４８に再結合することを防止する。高圧燃料がインジェクターに連続的に入るので、排出がない場合、バルブボディ排出管路の二つのセクション１６２，１６４内で、特に第２の制御チャンバー１６０内のピストン１１４上方で圧力が増大する。したがって、移動ピストン１１４は、開ポジションＰＯＰへと押し下げられ、そして上述したように、高圧燃料が制御チャンバー１１２に流入できるが、その中で圧力が増大し、閉ポジションＰＦＡへと下方にニードル７２を押しやる。次いで圧力はピストン１１４のいずれかの側で平衡状態とされる。ニードル７２はニードルのヘッドと先端部との間の圧力差に関連して移動する。したがって制御チャンバー１１２内の圧力が増大するとき、ニードル７２を下方に移動させるために、インジェクター１０は、先端部側への圧力を低下させるデバイスを備えている必要がある。当業者であれば、高圧回路が制御チャンバーへの入口と噴射孔との間に配置されたゲージド開口を備えるインジェクターについて理解するであろう。このような機能はまた、英語でブーストフランジとして、またはニードルと一体であってかつ高圧燃料の流れのための小さな通路のみを可能にするＮＭＣ（ニードルモーションコントロール）として知られるカラーを用いて実施でき、この通路は先端部側で所望の圧力降下を生じさせる。

その後、コイル３８に電力が供給され、それは、続いて、アーマチュア６６を引き付ける磁界を発生させ、これは、バルブスプリング４８によって押圧されているにもかかわらずコイル３８を上昇させ、それを開バルブポジションＰＯＶへと接近させる。排出管路６２，１６４に予め閉じ込められた燃料は、低圧チャンバー５８および主リターン管路１６に向かって吐出することができる。この急速な吐出により第２の制御チャンバー１６０内に負圧、ピストンを上方に引き寄せる負圧が生じ、移動ピストン１１４は次いで閉ポジションＰＦＰへと移動し、リップ１２２はバルブボディの下面５４に対して漏れ止め接触状態となる。先に説明したように、高圧燃料はもはや上側ピストンハウジング１２０を流出することができず、制御チャンバー１１２に閉じ込められた燃料は、第２のチャネル１３０を経て流出し、リップ１２２の周りを通過し、そして排出管路１６２，１６４に、続いてリターン回路に再合流することができる。

図１１は、制御チャンバー１１２内の圧力変化のグラフを時間の関数として大まかに示す２次元グラフである。グラフ上で表は、アーマチュアロッドアセンブリ６４、移動ピストン１１４およびニードル７２によって取られるポジションを示している。

グラフと縦軸、圧力軸との交点である点Ｐ１は、電力がコイル３８に印加され始める瞬間を示し、アーマチュアロッドアセンブリ６４は続いて開ポジションＰＯＶに移動し、一方、制御チャンバー１１２内の圧力は依然として高く、ニードル７２は閉ポジションＰＦＶにある。点Ｐ１からピストンは閉ポジションＰＦＰをとり、制御チャンバー１１２内の圧力は、ニードルが開ポジションＰＯＡに戻る時刻まで低下する。

後続の点Ｐ２は、コイル３８への電力供給がオフにされた瞬間を示し、アーマチュアロッドアセンブリ６４はバルブスプリング４８によって直ちに閉ポジションＰＦＶへと押し戻され、一方、制御チャンバー１１２内の圧力は依然として低く、ニードル７２は開ポジションＰＯＡにある。点Ｐ２の直後、ピストンは開ポジションＰＯＰをとり、そして制御チャンバー１１２内の圧力はニードルが再び閉ポジションＰＦＡへと下降する点まで再び増大する。

サイクルが再び始まり、そして、その後の点Ｐ３およびＰ４はそれぞれ点Ｐ１およびＰ２と類似している。

第１実施形態の代替例を図７に関連して説明する。この代替案では、ピストン１１４はニードル７２の直径よりも、かなり大きな外径を有する。図示のように、ピストンの下面１１８の下側ハウジング１２４は、ニードルのヘッド１３２およびスプリングを受け入れるために十分なサイズのカウンターボアへと拡大可能である。ピストン１１４のこのような構成は、明らかに、上側ガイド１０８の軸方向ボアから現れる上端部が、それ自体、新しいより大きなピストンを受け入れるために拡大されるべきであることを必要とする。この代替実施形態の利点は、その動作の説明から明らかであろう。ニードル７２が開ポジションＰＯＡ、上側ポジションにあるとき、コイル３８は電力供給されておらず、バルブは再び閉じており（ＰＦＶ）、圧力は、再び、ピストンの上面１１６の直上の第２の制御チャンバー１６０内で上昇し始める。この表面がより大きな表面積を有するので、ピストン１１４に圧力によって生成される力、圧力が加えられる表面積に比例する力は、第１実施形態の力よりも大きく、ピストン１１４は第１実施形態よりも早く開ポジションＰＯＰへと下方に移動し始め、これは、ニードル７２が閉ポジションＰＦＡに向かってより迅速に下方に移動することを保証する。

さらに、ニードルヘッドおよびスプリングを受け入れる下側ハウジング１２４の新しい構成を念頭に置くと、ピストン１１４が下方に移動し始めるとすぐに、それがニードルのヘッドと機械的に接触し、続いてピストンの上面１１６に作用する軸方向の力がニードル７２に対して完全に伝達されるように、寸法を容易に選択することができる。

あるいは、接触することなく、軸方向の力は、ニードルヘッドに作用する液圧によって伝達されてもよい。ここでは高圧がニードル７２に作用し、先端部に向かって方向付けられたヘッドに軸方向の閉鎖力およびヘッドに向って方向付けられたより弱い強さの先端部への軸方向の開放力を発生させる。これらの拮抗する力はバランスがとれていない。なぜなら、高圧にさらされるニードルの表面積は等しくなく、ピストンの上面はより大きいからである。したがって、上述したゲージド開口またはカラーのような人工的に先端部側の圧力を低下させるデバイスを備えていないインジェクター１０を考えることが可能である。事実、圧力およびニードルの先端部における対応する力を低下させるのではなく（これはエネルギーの損失に等しい）、より大きなピストンはエネルギーの損失を伴わずにニードルのヘッドへの力を増大させることを可能とし、噴射孔９８を介して噴射される燃料の圧力は意図的な圧力損失を伴わずに燃料がインジェクター１０に流入する圧力であることは明らかである。

第２実施形態に関し、主として先に説明した第１実施形態との相違点を中心に、既に使用された参照符号および数字を可能な限り維持し、図８、図９および図１０を参照して本発明を説明する。

これらの相違点は、上側ガイド２６および移動ピストン１１４に集中する構造的差異であり、第２実施形態に従って構成されたインジェクター１０の一般的な機能は既に説明した第１実施形態におけるそれと同じである。

主な相違点は、上側ガイドの軸方向ボア１０８の形状および移動ピストン１１４の形状にある。ボア１０８は、ピストン１１４用のスライドガイドとしてのみ作用する上側セクション１７０を備えて構成され、この上側セクション１７０は、その中にニードルヘッド１３２が配置される上側スライドガイド１１０を形成する下側セクションよりも直径が小さい。二つのセクション１７０，１１０は、図に示すように僅かに先細になっていてもよいディスク形状のリンキング面１７２によって結合されている。

移動ピストン１１４は、軸方向ボア１０８の上側セクション１７０内をスライドするように配置された円筒形ボディ１７４と、制御チャンバー１１２内に位置された下側カラー１７６と、カラー１７６とピストンボディ１７４との間の接続ショルダー１７８とを備える。ピストンはさらに軸方向開口１８０を備え、これは、図示する代替例では、断面の絞り１８２を備える。さらに、図示された代替例によれば、ピストン１１４は、半径方向に延びて、軸方向開口１８０においてピストン１１４の外面につながる小さなゲージドチャネル１８４を備える。このゲージドチャネル１８４は、高圧入口と上記軸方向オリフィス１８０との間に永久的な液圧リンクを確立する。

ピストン１１４が上側ガイド２６内で所定のポジションにあるとき、第４の高圧管路１５６は、カラー１７６の真上で軸方向ボア１０８内へと開口する。先の説明と同様に、移動ピストン１１４は、ピストンショルダー１７８がボアのディスク形状表面１７２と漏れ止め接触状態である上側あるいは閉ポジションと、ショルダー１７８およびディスク形状表面１７２が互いに離間した下側ポジションあるいは開ポジションＰＯＰとの間で移動できる。

図面から、ピストン１１４が閉ポジションＰＦＰにあるとき、制御チャンバー１１２内に置かれた燃料は、軸方向開口１８０を通過してそれを出て行き、続いて、排出管路の二つのセクション１６２，１６４を連続的に通って、先に説明したように全てを通過してリターン回路１４８を通って流れることが理解される。さらに、ピストンが閉ポジションＰＦＰにあるとき、少量の高圧燃料は、入口とピストンの上面との間のゲージドチャネル１８４を経て循環することができる。バルブ２４が閉じているとき（ＰＦＶ）、これは、第２の制御チャンバー１６０の充填およびその中の圧力上昇を加速することを可能とするが、これは、ピストンを開ポジションＰＯＰに向かって押し戻すことを可能にする。

ピストン１１４がゲージドチャネル１８４を備えていない場合には、バルブが閉じると（ＰＦＶ）、第２の制御チャンバー１６０は、ピストン１１４とボア１０８の上側セクション１７０との間を通過する燃料によってのみ充填され得る。この充填は比較的長い時間を要し、この解決策を除外することなく、ゲージドチャネル１８４の構成が好ましいであろう。

ピストンが開ポジションＰＯＰにあるとき、高圧燃料が制御チャンバー１１２に流入し、矢印Ｆ２の経路をたどり、ショルダー１７８とディスク形状表面１７２との間を通過し、チャンバー１１２を加圧してニードル７２を閉ポジションＰＦＡへと押し戻すこともまた明らかであろう。

１０ 燃料インジェクター
１２ インジェクターヘッド
１４ 噴射ノズル
１６ 高圧入口
１８ 低圧出口
２０ 作動部材ボディ
２２ インジェクターナット
２４ 制御バルブ
２６ 上側ガイド
２８ ノズルボディ
３０ 作動部材ボディの下面
３２ 作動部材ボディの雄ネジ
３４ インジェクターナットの雌ネジ
３６ 作動ボディのボア
３８ コイル
４０ 電磁石
４２ 電気的接続手段
４４ コネクター
４６ コイルの中心ボア
４８ バルブスプリング
５０ バルブボディ
５２ バルブボディの上面
５４ バルブボディの下面
５６ バルブボディ内の軸方向ボア
５８ 低圧チャンバー
６０ 低圧チャンバーの底部
６２ 液圧ディストリビューターのボア
６４ アーマチュアロッドアセンブリ
６６ 磁気アーマチュア
６８ バルブロッド
７０ プラグ
７２ インジェクターニードル
７４ ニードルスプリング
７６ ノズルボディの壁
７８ ノズルボディの上面
８０ 第１の大径セクション
８２ 第２の小径セクション
８４ ノズルボディの横断ディスク形状面
８６ ノズルボディ内の内部空間
８８ 大型チャンバー
９０ 小径チャンバー
９２ 上側カウンターボア
９４ 下側スライドガイド
９６ ノズルボディシート
９８ 噴射孔
１００ 上側ガイドの上面
１０２ 上側ガイドの大径円筒部
１０４ 上側ガイドの小径円筒部
１０６ 上側ガイドのショルダー面
１０８ 上側ガイドの軸方向ボア
１１０ 上側スライドガイド
１１２ 制御チャンバー
１１４ 移動ピストン
１１６ ピストンの上面
１１８ ピストンの下面
１２０ 上側ハウジング
１２２ 周囲リップ
１２４ 下側ハウジング
１２６ 環状溝
１２８ 第１のチャンネル
１３０ 第２のチャンネル
１３２ ニードルヘッド
１３４ ニードルチップ
１３６ ニードルシート
１３８ 小さな円筒形***
１４０ サポートショルダー
１４２ 上側ニードルガイド
１４４ 下側ニードルガイド
１４６ 高圧回路
１４８ 低圧リターン回路
１５０ 第１のメイン高圧管路
１５２ バルブボディを通る第２のＨＰ管路
１５４ 上側ガイドを通る第３のＨＰ管路
１５６ 第４のＨＰ管路
１５８ 排出管路
１６０ 第２の制御チャンバー
１６２ 排出管路の第１のショートセクション
１６４ 排出管路の第２セクション
１６６ メインリターン管路
１７０ 上側ガイドの軸方向ボアの上側セクション
１７２ 上側ガイドの軸方向ボアのディスク形状接続面
１７４ ピストンの円筒ボディ
１７６ ピストンの下側カラー
１７８ ピストンのショルダー
１８０ ピストンの軸方向開口
１８２ 断面の絞り
１８４ ラジアルチャンネル
Ａ１ 長手方向軸線
Ａ２ 第２の軸線
ＰＦＶ バルブの閉ポジション
ＰＯＶ バルブの開ポジション
ＰＦＡ ニードルの閉ポジション
ＰＯＡ ニードルの開ポジション
ＰＦＰ ピストンの閉ポジション
ＰＯＰ ピストンの開ポジション

Claims (15)

1. 燃料インジェクター（１０）であって、
   その中でニードル（７２）が、制御チャンバー（１１２）内の燃料の圧力の影響下で、開ポジション（ＰＯＡ）と閉ポジション（ＰＦＡ）との間で移動するボディと、
   チャンバー（１２２）であって、その中に高圧供給チャネル（１４６，１５６，１３０）が開口すると共に、そこから低圧リターン回路（１４８）の方向に、ソレノイドバルブが前記閉ポジション（ＰＦＶ）にあるとき前記制御チャンバー（１１２）内の圧力が増大して、前記ニードル（７２）を前記閉ポジション（ＰＦＡ）に向かって押しやり、かつ、前記ソレノイドバルブが前記開ポジション（ＰＯＶ）にあるとき燃料が前記制御チャンバー（１１２）から排出されて、その中の圧力が降下し、前記ニードル（７２）が前記開ポジション（ＰＯＡ）へと移動することを可能とするように、ツーウェイソレノイドバルブ（２４）によって制御される排出チャネル（１５８，１６２，１６４）が出発している、チャンバー（１２２）と、を備え、
   前記インジェクター（１０）は、さらに、前記ソレノイドバルブ（２４）が前記開ポジション（ＰＯＶ）にあるとき燃料が前記供給チャネル（１４６）から前記リターン回路（１４８）へと直接流れることを防止することによって動的漏れを低減するための手段（２６，１１４）を備え、動的漏れを低減するための前記手段（２６，１１４）は、前記制御チャンバー（１１２）および前記排出チャネル（１４８）と流体連通状態の第２の制御チャンバー（１６０）内の燃料の圧力差の影響下で、開ポジション（ＰＯＰ）と閉ポジション（ＰＦＰ）との間を移動する移動部材（１１４）を備え、
   前記移動部材（１１４）は、その側方円筒形面に環状溝（１２６）を備えた円筒形ピストンであり、前記円筒形ピストンはインジェクターボディのボア（１０８）内をスライドするように配置され、前記供給チャネル（１４８，１５６）は前記ボア（１０８）内で前記環状溝（１２６）によって画定される環状空間内へと開口し、前記ピストン（１１４）は、高圧燃料が前記制御チャンバー（１１２）に流入できるように前記ソレノイドバルブ（２４）が前記閉ポジション（ＰＦＶ）にあるときに前記開ポジション（ＰＯＰ）へと移動し、かつ、高圧燃料が前記制御チャンバー（１１２）に流入するのを防止するように前記ソレノイドバルブ（２４）が前記開ポジション（ＰＯＶ）にあるときに前記閉ポジション（ＰＦＰ）へと移動する、燃料インジェクター（１０）。
2. 前記ボア（１０８）は、その中で前記ニードル（７２）がスライドする前記ボア（１１０）と同軸（Ａ１）である、請求項１に記載のインジェクター（１０）。
3. 前記ピストン（１１４）は、より小さな直径の円筒状ボディが載せられた大径ベースを備え、前記ベースの下面（１１８）は前記ニードルに対向して配置されており、前記ベースと前記ボディとの間の接合面は、前記ピストンが前記閉ポジション（ＰＦＰ）にあるときシーリング面およびシートが、高圧燃料が制御チャンバー内に流入するのを防止する漏れ止め接触状態となるように、前記インジェクターボディに設けられた前記シートと共に作用する前記シーリング面を形成する、請求項１または請求項２に記載のインジェクター（１０）。
4. 前記ピストン（１１４）は、前記制御チャンバー（１１２）と前記第２の制御チャンバー（１６０）とを、常時、流体連通状態にする開放チャネル（１８０）をさらに備える、請求項３に記載のインジェクター（１０）。
5. 前記開放チャネル（１８０）は、前記制御チャンバー（１１２）内の圧力が前記第２の制御チャンバー（１６０）内の圧力よりも高くなるように、圧力降下を生じさせる断面の絞りを備える、請求項４に記載のインジェクター（１０）。
6. 前記ピストン（１１４）は、高圧供給部と第２の制御チャンバー（１６０）との間に液圧連通を確立するように、前記円筒状ボディの外側円筒面と前記開放チャネル（１８０）との間で半径方向に延びるゲージドチャネルを備える、請求項４または請求項５に記載のインジェクター（１０）。
7. 前記ピストン（１１４）は、前記ニードル（７２）に面する下面（１１８）であって前記制御チャンバー（１１２）の上面を形成する下面（１１８）と、前記下面（１１８）と対向する上面（１１６）との間で軸方向（Ａ１）に延びる単一の円筒形ボディを備え、前記上面（１１６）は、前記ピストン（１１４）が前記閉ポジション（ＰＦＰ）へと移動したとき前記インジェクターボディの横断面（５４）と接触状態となる、請求項２に記載のインジェクター（１０）。
8. 前記制御チャンバー（１１２）内に配置されると共に、前記ニードル（７２）をその閉ポジション（ＰＦＡ）に向ってかつ前記ピストン（１１４）をその閉ポジション（ＰＦＰ）に向かって常時押圧するように前記ニードル（７２）と一体のショルダー（１４０）と前記ピストン（１１４）の前記下面（１１８）との間で圧縮されるスプリング（７４）をさらに備える、請求項７に記載のインジェクター（１０）。
9. 前記ピストン（１１４）は、前記ピストン（１１４）の外壁から前記上面（１１６）まで延在する第１のチャネル（１２８）と、前記下面（１１８）と前記上面（１１６）との間で延在する第２のチャネル（１３０）と、を備え、前記ピストン（１１４）は、前記供給チャネル（１４８，１５６）が前記第１のチャネル（１２８）と永久的流体連通状態であるように、そのボア内に配置される、請求項８に記載のインジェクター（１０）。
10. 前記第１のチャネル（１２８）は、前記ピストン（１１４）の外壁に設けられた環状溝（１２６）を備え、前記第１のチャネル（１２８）は前記溝（１２６）から延在すると共に前記ピストンの前記上面（１１６）上に開口し、前記供給チャネル（１４８，１５６）は前記環状溝（１２６）によって画定された空間内に開口する、請求項９に記載のインジェクター（１０）。
11. 前記ピストン（１１４）は、その上面（１１６）に、前記ピストン（１１４）が前記閉ポジション（ＰＦＰ）にあるときに漏れ止めバリア（１２２）を形成する***をさらに備え、前記バリア（１２２）は前記インジェクターボディの前記横断面（５４）と漏れ止め接触状態であり、前記第１のチャネル（１２８）および前記第２のチャネル（１３８）は前記バリア（１２２）のいずれか一方の側において前記ピストンの前記上面（１１６）に対して開口しており、前記第２の制御チャンバー（１６０）は、前記インジェクターボディの前記横断面（５４）と前記ピストン（１４）の前記上面（１１６）との間に配置されかつ前記第２のチャネル（１３０）および排出管路（１５８）が開口する前記バリア（１２２）の側面によって画定される空間である、請求項９または請求項１０に記載のインジェクター（１０）。
12. 前記バリア（１２２）は閉じた円形リップであり、前記第１のチャネル（１２８）は中央部分内へと開口し、前記第２のチャネル（１３０）は外側部分内へと開口する、請求項１１に記載のインジェクター（１０）。
13. 前記ニードルが開ポジション（ＰＯＡ）にある時に、噴射される燃料の圧力が前記インジェクター（１０）内の燃料の入口圧力に等しくなるように、前記ニードルのヘッド（１３２）に向って方向付けられた開放力よりも大きな、前記ニードルの先端部（１３４）に向って方向付けられた力を前記ニードル（７２）に発生させることができるデバイスを備える、請求項７ないし請求項１２のいずれか１項に記載のインジェクター（１０）。
14. 前記デバイスは、前記第２の制御チャンバー（１６０）内に流入する加圧された燃料が前記ピストン（１１４）に増大された力を加えるように、その横断面が前記ニードル（７２）の横断面よりも大きなピストン（１１４）を備える、請求項１３に記載のインジェクター（１０）。
15. 前記ピストン（１１４）は、前記ピストン（１１４）が前記開ポジション（ＰＯＰ）に向かって移動し始めるときに前記ニードル（７２）が前記ニードルの先端部（１３４）に燃料によって加えられる開放力よりも大きな閉鎖力を受けるように、前記第２の制御チャンバー（１６０）内の前記高圧燃料によって加えられる増大させられた力が、前記ピストン（１１４）と前記ニードル（７２）との間の機械的接触によってまたは前記ニードル（７２）に作用する液圧によって前記ニードル（７２）に対して完全に伝達されるような寸法とされる、請求項１４に記載のインジェクター（１０）。

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