JP2008267379A - 内燃機関用のバランス型計量サーボ弁を伴う燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】反応性の高い、内燃機関のバランス型計量サーボ弁を伴う燃料噴射弁を実現する。
【解決手段】噴射装置１は、ノズルの開閉のため棒１０を制御するバランス型計量サーボ弁５を備える。サーボ弁５は、筒状部分８によって半径方向の範囲を定められ、軸線方向に可動するシャッタ４７によって開閉される出口通路４２と嵌合する制御チャンバ２６を伴う弁本体７を有する。シャッタ４７は軸線方向に摺動式にステム３８に結合しており、出口通路４２を閉じる時、実質上軸線方向燃料圧力の影響を受けない。出口通路４２は、シャッタ４７から離れ制御チャンバ２６の底壁２７に近い較正セグメント５３を有する。較正セグメント５３は、出口通路４２の軸線方向セグメント４３に対応する弁本体７に固定された要素５４によって保持される。
【選択図】図１

Description

本発明は、サーボ弁が噴射ノズルを開閉する制御棒を制御する、内燃機関用のバランス型計量サーボ弁を伴う燃料噴射装置に関する。

普通、計量サーボ弁は、較正された加圧燃料入口穴を有する制御チャンバを備える。制御チャンバは一方で、制御棒の端部壁によって、他方でチャンバの壁によって軸線方向の範囲を定められ、出口又は排出穴に嵌合している。この出口穴は較正されたセクションを有し、シャッタによって開閉されて、所定の勾配で制御チャンバ内の圧力を変化させる。すなわち、シャッタはアクチュエータの作用とばねの軸線方向推力との元で軸線方向に可動する。

バランス型計量サーボ弁を装備した噴射装置が提案されており、そこではシャッタは閉位置で軸線方向の圧力作用を実質上受けないので、ばねの予荷重とアクチュエータの力との双方を低減できる。バランス型計量サーボ弁を装備した既知の噴射装置では、弁の本体は、他の本体が保持する排出通路と流通する較正セクションを装備した出口穴を保持する中間要素を通じて、アクチュエータアンカのための軸線方向ガイドを備える前記他の本体と結合される。排出通路は、軸線方向セグメントと、ガイドの側面を出口とする半径方向セグメントとを備える。特に、シャッタはアンカと一体のスリーブによって形成され、軸線方向ガイドと液密的に係合するので、行程の終了時のシャッタのリバウンド現象なしに、大きな燃料通路セクションが設けられる。

このサーボ弁は、シャッタにかかる圧力のバランスが取れているという観点からは満足すべきものであるが、制御チャンバの範囲を定めアンカを案内するために３つの異なる部品を必要とするという欠点を有する。これらの３つの部品の様々な結合と高い燃料圧力での噴射装置内の流れの条件のため、計画されたものに対して噴射ノズルの開閉挙動が変化することがある。

弁本体が、シャッタガイドステムを装備した１つの部片として形成され、軸線方向セグメントと半径方向セグメントとを備える出口通路を保持する噴射装置も提案されている。後者は正確に較正されたセクションを有しシャッタによって開閉されるが、そのためのサーボ弁はやはり「バランス型」である。

この噴射装置は、出口通路の軸線方向セグメントが制御チャンバの容量を増大するという欠点を有する。サーボ弁の許容可能な反応性を達成するためには、軸線方向セグメントの直径を縮小することが必要である。軸線方向セグメントは常に直径と比較して非常に長い長さを有するため、それを形成するために必要なドリルビットは屈曲する傾向があり、半径方向セグメントの穴に到達する前に破損する可能性が高く、形成を困難にしている。

さらに、この軸線方向セグメントの直径はできるだけ小さくする必要があるため、弁本体の製造の際、例えば機械加工時の削り屑のような固体粒子がチャネルの軸線方向セグメントのめくら部分の中に入ったまま残ることがある。こうした固体粒子は、半径方向較正狭窄部と同様の寸法を有するため、それを閉鎖してしまい、噴射装置が正しく動作できなくなることがある。例えば高圧の液体による洗浄作業によっても、こうした固体粒子を除去するには不十分なことがある。

チャネル又は狭窄部の較正セクションセグメントは半径方向なので、円筒形表面を通り、内側で軸線方向セグメントと一致しなければならない。したがって、弁本体の製造は困難で、精度が悪くなり不合格品の割合が高くなる。何れにしても、較正セクションセグメントの近くでの流れ方向の変化によって、排出される燃料流れに外乱が発生し、反応性が低下する。

最後に、シャッタが開いた時に較正狭窄部に対応して確立される高い圧力勾配のため、その較正狭窄部のすぐ下流で蒸気が形成される。この較正狭窄部は弁本体上のシャッタのシール表面の近くに配置されるので、空洞化現象が発生しシールシートを破損することがある。何れにしても、空洞化ゾーンには液相の燃料がないため、シャッタとシートが制動なしに接触することになる。これらの現象は腐食を発生し、サーボ弁の寿命を著しく短縮する。

本発明の目的は、サーボ弁の高い反応性を達成し、上記の欠点を簡単かつ経済的に除去する、内燃機関用のバランス型計量サーボ弁を伴う燃料噴射装置を実現することである。

本発明のこの目的は、請求項１に記載の、内燃機関用のバランス形計量サーボ弁を伴う燃料噴射装置によって達成される。

本発明をよりよく理解するため、純粋に非制限的な例として、添付の図面を参照していくつかの好適実施形態を説明する。

図１を参照すると、参照番号１は、特にディーゼルサイクルの、内燃機関用燃料噴射装置（一部を図示する）の全体を指す。噴射装置１は、一般に「噴射装置本体」として知られ、長手軸線３に沿って延び、例えば約１８０ＭＰａ（約１８００バール）の圧力の高圧燃料供給ラインに接続するのに適した側方入口４を有する中空の本体又はケーシング２を備える。ケーシング２は、チャネル４ａを通じて入口４と流通し、関連するエンジンシリンダに燃料を噴射することのできる噴射ノズル（図示せず）を端部としている。

ケーシング２は軸線方向のキャビティ６を画定し、そこには、参照番号７で示される弁本体を備える計量サーボ弁５が収容されている。弁本体７は、軸線方向穴９を画定する筒状部分８を伴う１つの部片であり、軸線方向穴９の中では、噴射制御棒１０が、加圧燃料に対してシールされ、軸線方向に摺動することができる。部分８は円筒形内側表面１１を有し、そこから芯出しリッジ１２が延び、本体２の内側表面１３に結合されている。棒１０は穴９内で軸線方向に可動し、既知の方法で、噴射ノズルを開閉するシャッタニードル（図示せず）を制御する。

ケーシング２は、キャビティ６と同軸でアクチュエータ１５を収容するもう１つのキャビティ１４と嵌合し、アクチュエータ１５は、軸線方向スリーブ１８と一体のノッチ付きディスクアンカ１７を操作できる電磁石１６を備える。すなわち、電磁石１６は、軸線３に垂直で、支持具２１によって定位置に保持されるアンカ１７に対する止め表面２０を有する磁気コア１９を備える。

アクチュエータ１５は、コイル圧縮ばね２３を収容する軸線方向キャビティ２２を有し、コイル圧縮ばね２３は、電磁石１６の作用による引力の反対方向の推力をアンカ１７に及ぼすように予荷重をかけられている。すなわち、ばね２３の一端は支持具２１の内側肩部に置かれ、もう一端はワッシャ２４を通じてアンカ１７に作用する。

弁本体７は、筒状部分８の穴９の側面によって半径方向の範囲を定められ、棒１０の端面２５及び穴９自体の底壁２７によって軸線方向の範囲を定められた計量制御チャンバ２６を備える。制御チャンバ２６は、部分８内に形成された入口チャネル２８を通じて入口４と永続的に流通し加圧燃料を受け取る。チャネル２８は、底壁２７に近接して制御チャンバ２６に通じる較正セグメント２９を装備しており、そのため端面２５は有用にも円錐台形の形状を有する。一方、入口チャネル２８は外側の、部分８の表面１１及びキャビティ６の内面上の環状溝３１によって半径方向の範囲を定められた環状チャンバ３０に通じる。環状チャンバ３０は一方でリッジ１２によって、他方でガスケット３１ａによって軸線方向の範囲を定められている。最後に、本体２内に形成され入口４と流通するチャネル３２は環状チャンバ３０に通じる。

以下、穴、チャネル、通路、セグメント又はこれらの狭窄部に適用される「較正」という用語は、関連する入口と関連する出口との間の所与の圧力差での所定の流体流量を正確に画定する、極めて高精度に形成された直径又は断面及び長さを指す。すなわち、いわゆる「較正」穴又は狭窄部は、上流の点と下流の点との間に所定の圧力差を適用する時に通過する所与の流体の流量を測定する「較正」作業の明確な対象となる。

弁本体７は、外側フランジ３３を形成する筒状部分８と一体の中間軸線方向部分を備えるが、外側フランジ３３はリッジ１２に対して半径方向に突出し、キャビティ６の直径を拡大した部分３４に収容されている。フランジ３３は、キャビティ６の内部で肩部３５に接触するように軸線方向に配置されており、肩部３５に対する液密シールを保証するため、フランジ３３に対しては、ねじ付きリングナット３６が部分３４の雌ねじ３７に締め付けられ螺合している。

また、弁本体７は、フランジ３３よりはるかに小さい直径を有するステム３８から構成されるアンカ１７のためのガイド要素を備えている。ステム３８は、フランジ３３自体の上に、軸線３に沿って筒状部分８の反対方向、すなわちキャビティ２２に向かって突出する。ステム３８は、スリーブ１８の軸線方向摺動を案内する円筒形側面３９によって外側の範囲を定められている。特に、スリーブ１８は、実質上液密的、又は、例えば４ミクロンといった適当な直径の遊びのあるカップリングを介して、又は挿入された所定のシール要素を介して、ステム３８の側面３９に結合された円筒形内面４０を有する。

また、制御チャンバ２６は、参照番号４２によって全体を示し弁本体７内に全体が形成される燃料出口又は排出通路を有する。通路４２は、一部はフランジ３３内、及び一部はステム３８内に軸線３に沿って形成された軸線方向めくらセグメント４３を備える。また、通路４２は、軸線方向セグメント４３と流通する少なくとも１つの半径方向セグメント４４を備える。図１及び図２の代替案では、ステム３８の側面４０の溝によって形成された環状チャンバ４６に通じる２つの半径方向セグメントが提供される。

環状チャンバ４６は、フランジ３３に隣接した軸線方向位置に設けられ、出口通路４２のためのシャッタ４７を形成するスリーブ１８の端部によって開閉される。シャッタ４７は円錐台形内面４８を端部とするが、これはフランジ３３とステム３８との間の円錐台形接続面４９と係合することができる。

特に、スリーブ１８は、アンカ１７と共に、前進エンドストップ位置と後退エンドストップ位置との間でステム３８上を摺動する。前進エンドストップ位置では、シャッタ４７は、環状チャンバ４６と、ひいては通路４２の半径方向セグメント４４の出口とを閉じる。後退エンドストップ位置では、シャッタ４７は環状チャンバ４６を十分に開くので、半径方向セグメント４４は燃料を制御チャンバ２６、出口通路４２及び環状チャンバ４６を通じて排出することができる。

スリーブ１８の前進エンドストップ位置は、中間部分３３とステム３８との間で円錐台形接続面４９に当たるシャッタ４７の表面４８によって画定される。また、スリーブ１８の後退エンドストップ位置は、間に挿入された非磁性ギャップシート５１を介してコア１９の表面２０に軸線方向に当たるアンカ１７によって画定される。後退エンドストップ位置では、アンカ１７は、チャンバ４６が、リングナット３６とスリーブ１８の間の環状通路、アンカ１７のノッチ、キャビティ２２及び支持具２１上の開口５２を介して噴射装置（図示せず）の排出チャネルと流通するようにする。

電磁石１６に通電すると、アンカ１７は、スリーブ１８と共にコア１９の方向に移動するので、シャッタ４７は環状チャンバ４６を開く。すると燃料が制御チャンバ２６、チャネル４２及び環状チャンバ４６自体から排出される。このようにして、制御チャンバ２６内の燃料圧力が降下し、棒１０の軸線方向運動が発生し、噴射ノズルが開く。

逆に、電磁石１６の電源を切断すると、ばね２３はアンカ１７を、シャッタ４７と共に図１の前進エンドストップ位置に戻す。このようにして、環状チャンバ４６が再び閉じられ、チャネル２８から入る加圧流体は制御チャンバ２６内で高い圧力を再び確立するので、棒１０は下方向に戻り、噴射ノズルを閉じる。前進エンドストップ位置では、環状チャンバ４６内の圧力はスリーブ１８自体の側面３９に対して半径方向にしか作用しないので、燃料は実質上スリーブ１８に軸線方向推力を及ぼさない。

シャッタ４７開閉時の制御チャンバ２６内の圧力変化の速度を制御するため、出口通路４２は、一般に参照番号５３で示す狭窄部又は較正セグメントに嵌合している。一般的に、この較正セグメント５３は、１５０〜３００ミクロンの直径を有する。一方、技術的な理由から、通路４２の軸線方向セグメント４３は較正セグメント５３の少なくとも５倍の直径である。

本発明によれば、計量サーボ弁５の反応性を高めるため、較正セグメント５３は出口通路４２内で、環状チャンバ４６及びひいてはシャッタ４７から離し穴９の底壁２７に実質上近づけて配置されている。このようにして、底壁２７と棒１０の表面２５との間の容量及び較正セグメント５３の上流の通路４２の予想される部分によって表される、圧力変化制御の対象としなければならない燃料の容量は大きく減少する。

一方、較正セグメント５３の下流の通路４２の燃料容量は、穴９の前記容量より大きいことさえあるが、制御チャンバ２６内の圧力変化に実質上影響しない。軸線方向セグメント４３は有用にも較正セグメント５３の少なくとも８倍の直径を有してもよい。技術的な理由から、較正セグメント５３は好適には弁本体７の別個の要素として、穴９の底壁２７に対応して実質上固定して配置される。

図１及び図２の代替案によれば、較正セグメント５３は非常に硬質の材料から形成された円筒形ブッシング５４内に配置されている。較正セグメント５３は、例えば、放電加工又はレーザーによって実行される初期機械加工とその後流体侵蝕によって達成される効果的な較正によって非常に高精度に得ることができる。較正セグメント５３はブッシング５４の軸線方向長さの一部だけに制限され、弁本体７の軸線方向セグメント４３より実質上小さいか又は等しい直径のセグメント４３ａはブッシング５４の残りの長さに沿って形成することができる。

ブッシング５４は、穴９の底壁２７と面一に配置するため、通路４２の軸線方向セグメント４３の端部でシート５５に力を加えて挿入、又は締まり嵌めできるような外径を有する。制御チャンバ２６のために必要な最適容量に応じて、図１及び図２のようにブッシング５４の上端に配置してもよく、また図７及び図８の代替案のように壁２７と面一にブッシング５４の端部に配置してもよい。図示しない代替案によれば、セグメント５３はブッシング５４に沿った中間位置に配置してもよい。

何れにしても、通路４２の軸線方向セグメント４３と半径方向セグメント４４との双方は、特に高精度にではなく、普通のドリルビットによって弁本体７内に設けられる。一方、ブッシング５４の較正セグメント５３は高精度に形成され、その後ブッシング５４は何らかの既知の方法で、軸線方向セグメント４３の端部に植え込まれる。

図３の代替案によれば、図２の２つの半径方向セグメント４４の断面の合計に実質上等しい断面を有する、半径方向セグメント４４が１つだけ提供される。さらに、較正狭窄部５３はその全長にわたってブッシング５４ａ内に設けられる。ブッシング５４ａは、軸線方向セグメント４３に対応する外径を有し、その下面が穴９の底壁２７と面一になるようにこのセグメント４３内に固定される。このようにして、制御チャンバ２６の容量は、棒１０の端面２５と穴９の底壁２７との間に含まれるゾーンまで縮小する。

図４の代替案によれば、較正セグメント５３は、高精度での較正セグメント５３の穿孔を可能にする適切な材料から形成されたプレート５６上に提供される。噴射装置１のノズルを開閉する棒１０の行程は常に非常に小さいので、プレート５６は、圧縮ばね５７を介して底面２７に接触して保持することができる。

棒１０の端面２５は円錐台形の形状を有するので、プレート５６は、図４に示すように、穴９よりかなり小さな直径を有してもよく、ばね５７はプレート５６を中央に保持するため円錐台形の形状を有してもよい。図示しない代替案によれば、穴９はプレート５６の外径に対応する直径の端部部分を含んでもよく、プレート５６はこの端部部分に力を加えて挿入してもよい。

図５及び図６の実施形態によれば、制御チャンバの容量は軸線方向穴９によって囲まれた容量だけに制限されるので、出口通路４２の軸線方向セグメントは各半径方向セグメントよりかなり大きな直径を想定してもよく、製造を容易にしている。

図５の代替案によれば、出口通路４２は、かなり大きな直径を有する弁本体７のフランジ３３内に実質上設けられる軸線方向セグメント５８を備える。さらに、出口通路４２は、環状チャンバ４６を軸線方向セグメント５８と直接流通するように配置するため軸線３に対してある角度だけ傾斜した２つの実質上半径方向のセグメント５９を備える。このようにして、ステム３８の直径と、ひいてはスリーブ１８との流体シールリングの直径とを大幅に縮小することができる。

一方、較正セグメント５３はセグメント５８より短い長さのブッシング６１内に設けられる。較正セグメント５３はブッシング６１の全長にわたって延びているので、製造はより簡単になる。ブッシング６１は、シート６０に打ち込み、すなわち力を加えて挿入され、シート６０は、この圧力嵌めを容易にするため軸線方向セグメント５８に対して特に拡大された直径を有する。軸線方向セグメント５８は有用にも、較正セグメント５３の８〜２０倍の直径を有してもよい。このようにすると、穴を形成する際、同じ穴５９とセグメント５８の端部との交差が容易である。

さらに、半径方向セグメント５９は、軸線３に対して３０°〜４５°の角度で傾斜してもよい。このようにして、セグメント５８の長さを大きく縮小することができ、その製造及び清掃が容易になる。さらに、セグメント５８の端部が弁本体７の外側フランジ３３内に含まれるようにすることによって、ステム３８はより大きな構造強度を有するので、その直径を縮小することができ、ピン／シャッタの動的シールの漏れを制限できるという明らかな利点がある。

図６の代替案によれば、出口通路４２は、比較的大きな直径の部分６３を有し全体が弁本体７のフランジ３３内に設けられる軸線方向セグメント６２を備える。対応するブッシング６４は、ブッシング６４自体の全長にわたって延びている較正セグメント５３を保持するものであって、力を加えて部分６３に挿入される。軸線方向セグメント６２は直径を縮小した部分６６としてフランジ３３を越えてステム３８まで延び、ステム３８の直径及びひいてはスリーブ１８とのシールの直径を縮小する。部分６６の直径は有用にも較正セグメント６３の直径の２〜５倍でよい。

図６の代替案の出口通路４２は、軸線３に垂直な２つの正反対の向きの半径方向セグメント６７を備える。軸線方向セグメント６２の部分６６はステム３８まで延び、２つの半径方向穴６７の流出を可能にする。したがって、この場合、直径の小さい軸線方向セグメント６６の長さを縮小したので、軸線方向穴６２を形成する際にドリルビットが屈曲し破損するリスクが減少する。

図７〜図９の代替案では、図５及び図６の代替案と同じ部品は同じ参照番号で示し、同様であるが同一ではない部品は図５及び図６と同じ参照番号にａ又はｂという添え字を付して示す。したがって、図７〜図９の代替案の説明は、同様であるが同じではない部品の説明に制限する。

図７及び図８の代替案が図５及び図６の代替案と異なっているのは、較正セグメント５３がそれぞれ対応するブッシング６１ａ及び６４ａ内に設けられるが、ブッシング６１ａ及び６４ａの長さの小さな部分だけ延びているという点である。既に言及したように、較正セグメント５３は穴９の壁２７に隣接して配置されるので、制御チャンバ２６の容量も穴９によって囲まれる部分だけに減少する。ブッシング６１ａ及び６４ａの残りの部分では、はるかに大きな直径の穴６８が設けられるので、特に高精度の機械加工を必要とせずに較正セグメント５３の下流の容量を増大することができる。

特に、図７の代替案では、ブッシング６１ａと、関連するシート６０ａは、実質上軸線方向セグメント５８ａの全長、及びひいてはフランジ３３の全厚さにわたって延びている。一方、図８の代替案では、ブッシング６４ａは通路４２の軸線方向セグメント６２ａの対応する部分６３ａの全長にわたって延びている。どちらの場合も、ブッシング６１ａ及び６４ａはそれぞれ、軸線方向セグメント５８ａ及び６２ａの狭まりに当たって止まるまで、シート６０ａ及び部分６３ａに力を加えて打ち込まれる。

図９の代替案が図８の代替案と異なっているのは、較正セグメント５３が比較的硬質の材料から形成された薄いプレート６９から形成される点である。このプレート６９は力を加えて同軸のセグメント６２ｂの部分６３ｂに挿入されるのではなく、それに対してある量の遊びを備える。

一方、プレート６９の設置は、スリーブ７０によって形成されるインサート部材によって達成され、スリーブ７０は、圧力嵌めを容易にするため比較的軟質の材料から形成される。実際には、弁本体は普通、可動要素（制御棒１０及びシャッタ４７）との接触による磨耗を減らすのに十分な非常に高い硬度を得るように熱処理される。

しかし、較正セグメント５３を保持するプレート６９も、空洞化又は侵蝕によって発生する磨耗現象に耐えるため、非常に硬質の材料から形成しなければならない。非常に硬質の材料のプレート７０を非常に硬質の材料のシートに圧力嵌めすることは達成困難となるので、プレート６９は、比較的軟質の材料から形成され圧力嵌めが容易なスリーブ７０を介して較正セグメント５３を拘束するようにするのが有用である。

上記で見てきたことから、既知の技術の噴射装置に対する本発明に係る噴射装置の利点は明らかである。第１に、筒状部分８とアンカ１７のガイドステム３８の双方を備える弁本体７が単一の部片として設けられる場合でも、較正セグメント５３は、シャッタ４７から離れ穴９の底壁２７の近くに配置されるので、制御チャンバ２６の量を縮小しサーボ弁５の反応性を改善することができる。

シャッタ４７のシールが行われる弁本体７の円錐台形表面４９から較正セグメント５３を離すことによって、シールゾーンが空洞化による磨耗現象の影響を受けるリスクが大きく減少する。実際には、この同軸のセグメントの直径は較正セグメント５３の直径よりはるかに大きいので、通路４２の同軸セグメント内の較正セグメント５３のすぐ下流で形成された気泡は、通路断面の増大による拡大作用のため再び液相に戻る。

さらに、出口通路４２の軸線方向セグメント及び半径方向セグメントの双方を普通の高精度穿孔によって得ることができる。ブッシング又はプレート内に設けられる較正セグメント５３は後で特に提供されたシート内に挿入するので、最も高精度な機械加工により適した優秀な材料を使用することができる。代替的には、較正セグメント５３は、例えばレーザー技術のようなより安価な技術を使用してブッシング又はプレート内に形成してもよい。その上、研磨較正作業は、既に述べたように、所定の流量の研磨液をこのセグメント５３に通過させて速度係数を改善するものであり、非常に簡単で低コストである。

出口通路４２の軸線方向セグメントの直径のサイズが増大しているため、さまざまな製造段階での屑を清掃するのがはるかに容易である。較正セグメント５３を保持する要素の圧力嵌めは最後に実行する作業となるので、噴射装置の動作を危険にさらし得る粒子の存在が避けられる。

最後に、図５〜図９の代替案では、ステム３８の直径、及びひいてはスリーブ１８上の燃料シールリングの直径を縮小することができる。このようにして、シャッタ４７とステム３８とによって画定される動的シールからの漏れは大きく減少する。

特に、ステム３８の直径は、弁本体のために選択される材料、弁本体に加えられる熱処理とその結果として得られる靭性、及び、最終的には採用される製造サイクルに応じて、２．５〜３．５ｍｍの間の値まで縮小することができる。

シャッタ４７のシール直径を縮小することで、スリーブ１８の軸線方向長さも縮小することができる。

実際には、流体漏れの流量は、スリーブ１８の内側円筒形表面とステム３８の外側円筒形表面３９との間の結合ゾーンの周長に正比例し、この結合ゾーンの軸線方向長さに反比例する。結合ゾーンの周長が縮小しているので、同じ流体漏れ流量に対して、結合ゾーンの軸線方向長さと、ひいてはスリーブ１８の軸線方向長さを縮小することが可能である。

シール直径と、ひいてはシャッタ４７の外径を縮小し、スリーブ１８の長さを縮小することは、スリーブ１８の質量を低減し、ひいては計量サーボ弁５の応答時間を短縮する効果を有する。

さらに、シール直径が縮小されることによってばね２３の荷重も低減される。実際には、ステム３８とシャッタ４７との間の結合遊びが同じである場合、ステム３８とシャッタ４７の間のシールの周長が縮小され、その結果、計量サーボ弁がバランス型であっても、最小ではあるが依然として存在している、燃料圧力によってシャッタ４７に作用する軸線方向の力も減少する。ばね２３の予荷重とシール直径又は結合ゾーンの直径との間の比は有用には８〜１２［Ｎ／ｍｍ］である。

スリーブ１８の質量を低減しばね２３の荷重を低減することは、閉鎖段階でのシャッタ４７によるリバウンドをはるかに小さくし、計量サーボ弁５の動作精度を向上させる効果を有する。

本発明の範囲から離れることなく、噴射装置１の記載された代替案に対する他の修正及び改善がなし得ることは明らかである。例えば、出口チャネル４２の較正セグメント５３のための支持具は図示されたものと異なる形状を有してもよく、例えば、ねじ付き要素によるなどの、異なる方法で弁本体７に固定してもよい。

さらに、制御チャンバ２６内の環状燃料入口チャンバ３０は異なる形状を有してもよく、筒状部分８と穴６との間、及びフランジ３３と肩部３５との間のシールも異なる手段によって得てもよい。一方、出口通路４２の半径方向セグメントは２つより多くてもよく、等距離の角度に配置してもよい。

最後に、アクチュエータ１５は圧電アクチュエータによって置き換えてもよい。

本発明の第１の好適実施形態に係る、内燃機関用の、バランス型サーボ弁を伴う燃料噴射装置の部分垂直断面図を示す。 図１の細部を拡大して示す。 図１の実施形態の第１の代替案に係る、図２の細部の一部をさらに拡大して示す。 図１の実施形態の別の代替案に係る、図３の細部を示す。 本発明の別の実施形態に係る、図３の細部の概略を示す。 関連する実施形態の代替案に係る、図５の細部を示す。 図５の細部の代替案を示す。 図６の細部の代替案を示す。 関連する実施形態の別の代替案に係る、図５の細部を示す。

Claims (19)

1. 内燃機関用の、バランス型計量サーボ弁を伴う燃料噴射装置（１）において、
   サーボ弁（５）が噴射ノズルを開閉するために軸線方向キャビティ（６）に沿って可動する制御棒（１０）を制御し、前記サーボ弁（５）が前記制御棒（１０）によって軸線方向の、及び前記弁本体（７）の筒状部分（８）によって半径方向の範囲を定められた制御チャンバ（２６）を備える弁本体（７）を有し、前記制御チャンバ（２６）が燃料のための較正入口（２９）と較正セグメント（５３）を備える出口通路（４２）とを有し、前記弁本体（７）が電気アクチュエータ（１５）によって制御されるスリーブ（１８）によって保持されたシャッタ（４７）のための軸線方向ガイドステム（３７）と一体であり、前記出口通路（４２）が前記ステム（３８）の側面（３９）を出る少なくとも１つの実質上半径方向のセグメント（４４、５９、６７）を備え、前記スリーブ（１８）が、前記実質上半径方向のセグメント（４４、５９、６７）の閉位置と開位置との間で軸線方向に摺動し前記制御棒（１０）の軸線方向運動を制御するため前記ステム（３８）と液密的に結合され、前記較正セグメント（５３）が前記シャッタ（４７）から離れて前記出口通路（４２）内に配置されることを特徴とする噴射装置。
2. 前記較正セグメント（５３）が、前記弁本体（７）内に収容された要素（５４、５４ａ、５６、６１、６１ａ、６４、６４ａ、６９）によって保持されることを特徴とする、請求項１に記載の噴射装置。
3. 前記要素が、前記出口通路（４２）の軸線方向セグメント（４３、５８、５８ａ、６２、６２ａ）に対応して固定されることを特徴とする、請求項１に記載の噴射装置。
4. 前記制御チャンバ（２６）が前記底壁（２７）によって範囲を定められるように、前記較正セグメント（５３）が前記筒状部分（８）の底壁（２７）に対応して配置されることを特徴とする、請求項２又は３に記載の噴射装置。
5. 前記軸線方向セグメント（４３、５８、５８ａ、６２、６２ａ、６２ｂ）が前記底壁（２７）に通じ、前記要素（５４、５４ａ、５６、６１、６１ａ、６４、６４ａ、６９）が前記底壁（２７）に対応して固定されることを特徴とする、請求項３又は４に記載の噴射装置。
6. 前記要素が、前記弁本体（７）によって保持され前記軸線方向セグメント（４３、５８、５８ａ、６２、６２ａ、６２ｂ）と同軸であるシート（５５、４３、６０、６０ａ、６３、６３ａ、６３ｂ）に力を加えて挿入されるブッシング（５４、５４ａ、６１ａ、６４ａ）によって形成されることを特徴とする、請求項５に記載の噴射装置。
7. 前記要素が、前記弁本体（７）によって保持され前記軸線方向セグメント（４３、５８、５８ａ、６２、６２ａ、６２ｂ）と同軸であるシート（５５、５３、６０、６０ａ、６３、６３ａ、６３ｂ）にねじによって挿入されるブッシング（５４、５４ａ、６１、６１ａ、６４、６４ａ）によって形成されることを特徴とする、請求項５に記載の噴射装置。
8. 前記要素が前記底壁（２７）の上に置かれたワッシャ（５６、６９）によって形成されることを特徴とする、請求項５に記載の噴射装置。
9. 前記ワッシャ（５６）が圧縮ばね（５７）によって前記底壁（２７）に押し付けられることを特徴とする、請求項８に記載の噴射装置。
10. 前記棒（１０）が円錐台形の端面（２５）を有し、前記ばね（５７）が、前記ワッシャ（５６）を中央に保持するため前記端面（２５）に係合する円錐台形の形状を有することを特徴とする、請求項９に記載の噴射装置。
11. 前記要素が、前記較正セグメント（５３）を含み前記第１のセグメント（６３ｂ）内に収容された比較的薄いプレート（６９）から構成され、前記プレート（６９）が、前記第１の軸線方向セグメント（６３ｂ）内に力を加えて挿入される比較的軟質の材料の別の要素（７０）によって定位置に拘束されることを特徴とする、請求項５に記載の噴射装置。
12. 前記軸線方向セグメント（４３、５８、５８ａ、６２、６２ａ、６２ｂ）が、角度的に等距離の位置（４３、５８、５８ａ、６２、６２ａ、６２ｂ）で前記軸線方向セグメントに通じる、少なくとも２つの実質上半径方向のセグメント（４４、５９、６７）に関連する、請求項１〜１１のいずれか１項の記載の噴射装置。
13. 前記軸線方向セグメント（５８、６２）が、前記較正セグメント（５３）の少なくとも８倍の直径を有する少なくとも第１のセグメント（５８、５８ａ、６３、６３ａ、６３ｂ）を備え、前記第１のセグメント（５８、５８ａ、６３、６３ａ、６３ｂ）が前記筒状部分（８）と前記ステム（３８）との間に位置する前記弁本体（７）の中間部分内に設けられることを特徴とする、請求項１２に記載の噴射装置。
14. 前記軸線方向セグメント（５８、５８ａ）が前記中間部分（３３）内に設けられ、前記実質上半径方向のセグメント（５９）が前記軸線方向セグメント（５８）に通じるように傾斜していることを特徴とする、請求項１３に記載の噴射装置。
15. 前記軸線方向セグメント（６２、６２ａ、６２ｂ）が前記第１のセグメントより小さな直径を有し前記第１のっセグメント（６３、６３ａ、６３ｂ）と前記実質上半径方向のセグメント（６７）との間に配置された第２のセグメント（６６）を備えることを特徴とする、請求項１３に記載の噴射装置。
16. 前記電気アクチュエータが圧電アクチュエータであることを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の噴射装置。
17. 前記ステム（３８）の直径が２．５〜３．５ミリメートルであることを特徴とする、請求項１４又は１５に記載の噴射装置。
18. 前記ステム（３８）の直径が２．５ミリメートルに等しいことを特徴とする、請求項１７に記載の噴射装置。
19. 前記電気アクチュエータが前記シャッタ（４７）に対して軸線方向の閉鎖動作を及ぼすばね（２３）を備えることと、前記ばね（２３）の予荷重と、前記シャッタ（４７）及び前記ステム（３８）の間のシール直径との間の比が８〜１２［Ｎ／ｍｍ］であることを特徴とする、請求項１７又は１８に記載の燃料噴射装置。

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