JP4495434B2

JP4495434B2 - 二重モード燃料噴射システムおよびシステム用の燃料噴射器

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Publication number: JP4495434B2
Application number: JP2003344982A
Authority: JP
Inventors: イー．ローレンスキース; ティアンイェ
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Priority date: 2002-12-05
Filing date: 2003-10-02
Publication date: 2010-07-07
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Description

本発明は、一般に、二重モード燃料噴射システムに関し、より詳しくは、弁制御を介して２つの異なるスプレーパターンを形成する能力を有する燃料噴射器に関する。

長年にわたって、技術者は、より清浄な燃焼エンジンの目標に向かって、いくつかの異なる方式を考案することに挑戦してきた。様々な噴射タイミング、量および速度により、所定のエンジンの完全な作動範囲にわたって様々な異なる望ましい結果が得られることが経験により教示されている。したがって、望ましくないエミッションを低減する少なくともそれらの能力に関して、様々な異なる能力を有する燃料噴射システムが、より狭い能力範囲を有する燃料噴射システムよりも一般に優れていることがある。例えば、燃料噴射システムにおけるカム制御から電子制御への飛躍は、ＮＯ_ｘ、炭化水素および煙を含むが、それらに限定されない複数の概念のエミッションの実質的な低減を可能にしている。

望ましくないエミッションを低減する見込みがあるように思われる１つの領域は、均質なチャージ圧縮点火（ＨＣＣＩ）としばしば呼ばれる。ＨＣＣＩエンジンでは、シリンダ空気との完全な混合により、シリンダ内の状態が自動着火を引き起こす前に均質に混合された希薄チャージの理想的な形成を可能にするために、燃料が圧縮サイクルで早期に噴射される。ＨＣＣＩモードで作動するエンジンは、比較的低い出力の望ましくないエミッションを示している。ＨＣＣＩ方式は見込みがあるように思われるが、それ自体に問題がある。例えば、ＨＣＣＩは、エンジンの作動範囲の下方半部でＨＣＣＩを最も望ましくする著しく高いシリンダ圧力の上昇速度および力荷重を引き起こすことがある。同様に、多くの技術者は、ＨＣＣＩ方式で作動するエンジンの点火タイミングを制御する困難に取り組む方法を模索している。したがって、現時点では、純粋なＨＣＣＩ方式は、従来のパワー密度要件を有する大部分の商業エンジン用途にとって実用的でない。

ＨＣＣＩエンジンのこの限界は、ＨＣＣＩ燃料噴射システムと従来の燃料噴射システムとをエンジンに装備することにより関連技術において対処されてきた。このような二重システム方式が実用的であるように思われるが、２つの完全な噴射システムによってもたらされる高い出費および複雑さは、このシステムを商業的に挑戦的なものとしている。

本発明は、上述の課題の１つ以上に向けられる。

一形態では、燃料噴射器の２組のノズル出口は、加圧流体の利用可能性およびニードル制御弁部材の位置に基づき、第１および第２のニードル弁部材によって開閉される。２つのニードル弁部材は別個の閉油圧表面を有する。適切なスプレーパターンにより、燃料噴射器は、ディーゼルエンジン用のＨＣＣＩスプレーパターンおよび従来の噴射スプレーパターンの両方を形成できる。

他の形態では、燃料噴射システムは、第１および第２のニードル弁部材をそれぞれが含む複数の燃料噴射器を含む。ニードル弁部材のそれぞれは、別個のニードル制御チャンバ内の流体圧力にさらされる別個の閉油圧表面を含む。少なくとも１つのニードル弁部材の少なくとも開口は、燃料噴射器内のある圧力状態を決定するニードル制御弁の位置付けによって制御される。

他の形態では、燃料噴射システムを作動する方法は、燃料噴射器の均質なチャージノズル出口セットを通して燃料を噴射する工程を含む。このことは、ニードル制御弁を第１の位置に少なくとも部分的に配置することによって達成される。さらに、この方法は、ニードル制御弁を第２の位置に少なくとも部分的に配置することにより、燃料噴射器の従来のノズル出口セットを通して燃料を噴射する工程を含む。

図１を参照するに、エンジン１０は、コモンレール１６と複数の燃料噴射器１４と燃料源１８とを有する燃料噴射システム１２を含む。例示した実施例では、エンジン１０は、往復エンジンピストン１５をそれぞれが含む６つのシリンダ１１を含む。いずれにせよ、当業者は、実質的に任意の型式の内燃機関に本発明を適用することができるが、６気筒ディーゼルエンジンの関連で示されていることを理解するであろう。例示した実施例の実施形態では、燃料噴射システム１２は、燃料とは別個の作動液を利用する油圧作動式燃料噴射器１４を含む。特に、作動液回路は、好ましくはエンジン潤滑オイルであるが、クーラント、トランスミッション流体および燃料も含む他の任意の適切かつ利用可能な流体であり得る作動液源２０から流体を引く。燃料源１８は、留出ディーゼル燃料を収容する従来の燃料タンクを示している。本発明は、二重流体圧力で強化された油圧作動式燃料噴射システムの関連で示されているが、本発明は、多様な燃料噴射システムの潜在的な用途を確認している。これらには、油圧作動される単一の流体システム、機械作動式燃料噴射システム、ユニットポンプ燃料噴射システム、および当業者に公知の適切な制御特徴を含むコモンレールシステムも含まれるが、それらに限定されない。

低圧オイルは低圧ポンプ２１によって作動液源２０から引き抜かれかつ循環される。次に、この比較的低圧のオイルはフィルタ２２内で濾過され、また１つの方向においてエンジン潤滑通路２４に、および他の分岐方向において低圧作動液供給通路２５に分岐する前に、冷却器２３内で冷却される。流体供給部２５は、高圧供給ライン２７を介して高圧作動液をコモンレール１６に供給する高圧ポンプ２６の入口に連結される。それぞれの燃料噴射器１４は、別個の分岐通路２８を介してコモンレール１６に連結された作動液入口４０を含む。使用される作動液は、ドレイン通路２９を介して源２０に戻して再循環するために作動液ドレイン４１の燃料噴射器１４を出る。

コモンレール１６内の圧力は、高圧ポンプ２６の出力を制御することによって電子制御モジュール３６により電子制御されることが好ましい。このことは、ポンプ２６の流量能力を燃料噴射システム１２の流量要求に合わせることによって達成されることが好ましい。制御信号は電子制御モジュール３６から通信ライン４３を介して高圧ポンプ２６に通信される。コモンレール１６内の圧力の制御は、圧力センサ４５から通信ライン４４を介してコモンレール圧力信号を受信する電子制御モジュール３６を含む閉ループアルゴリズムを介して達成されることが好ましい。したがって、好ましいシステムでは、ポンプ出力は、ポンプ出力をシステム要求に合わせる開ループ方式によって制御され、一方、コモンレール１６内の圧力は、所望の圧力と感知圧力とを比較することによって閉ループ方式で制御される。いずれにせよ、当業者は、関連技術で公知の他の方法でコモンレール１６内の圧力を制御し得ることを理解するであろう。

燃料は、源１８から燃料を引く燃料循環ポンプ３１によって燃料噴射器１４の間で循環される。燃料フィルタ３２内で濾過された後、燃料は燃料供給ライン３３を介して燃料噴射器１４に供給される。燃料循環ポンプ３１は、燃料噴射システム１２の意図する最大要求を満足するために、ある量の燃料を連続的に循環する能力を有する電動ポンプであることが好ましい。未使用の燃料は、従来の方法で燃料帰還通路３５を介して源１８に戻される。燃料噴射器１４は、従来の方法で通信ライン３９を介して個々の噴射器に送信される制御信号を介して、電子制御モジュール３６により電子制御されることが好ましい。つまり、様々な構成部材への制御信号は、センサ３７から通信ライン３８を介して電子制御モジュール３６に供給される公知のセンサ信号をベースとする。

図２を参照するに、好ましい実施形態では、それぞれの燃料噴射器１４はノズルアセンブリ４７と増圧器４８と圧力制御弁４９とを含む。当業者は、燃料噴射器１４が、同一の噴射器本体５２にすべてが位置決めされたノズルアセンブリ４７と増圧器４８および圧力制御弁４９とを含むが、これらの別個の特徴を別個の本体構成部材に位置決めし得ることを理解するであろう。さらに、これらの特徴のいくつかは、本発明の意図する範囲から逸脱することなく、異なる形態を採用し得る。例えば、圧力制御弁４９および増圧器４８の両方をカム駆動プランジャに置き換えることが可能であり、この場合、カムは、エンジンサイクル毎の所望の噴射ショット数に応じて１つ以上のローブを有し得る。さらに、これらの構成部材は、本発明の意図する範囲から逸脱することなく、適切な弁を介してノズルアセンブリ４７に連結された燃料のコモンレールに置き換え得る。なお他の形態では、ユニット燃料ポンプをノズルアセンブリ４７に直接連結し得るか、あるいはユニットオイルポンプを増圧器４８に連結することができ、なお、これらも本発明の意図する範囲に含まれる。したがって、燃料の電子制御および燃料加圧に関する形態は、本発明から逸脱することなく多様な構造体を採用できる。

圧力制御弁４９は、好ましくはソレノイドであるが圧電またはボイスコイルのような任意の適切な他の電気アクチュエータであり得る第１の電気アクチュエータ５０を含む。ソレノイドコイル５３は、電圧の印加時にアーマチュア５４を移動するように動作可能に連結される。アーマチュア５４は圧力制御弁部材５５に取り付けられるか、あるいはそれと共に移動するように動作可能に連結される。例示した実施形態では、圧力制御弁部材５５はスプール弁部材であるが、当業者は、ポペット弁部材のような他の種類の弁部材を圧力制御弁部材の代わりに置き換え得ることを理解するであろう。ソレノイド５０の電圧が切られると、付勢ばね４２は、アニュラス５７を介して作動液キャビティ５８を低圧作動液ドレイン４１に連結する位置に、左側に向かって圧力制御弁部材５５を付勢する。ソレノイドコイル５３に電圧が印加されると、アーマチュア５４および制御弁部材５５は、ばね４２の動作に対抗して右側に移動し、アニュラス５６を介し作動液キャビティ５８と高圧作動液入口４０との間の流体連結部を開く。これが行われると、アニュラス５７は作動液キャビティ５８と作動液ドレイン４１との間の流体連結部を閉じる。したがって、圧力制御弁部材５５の位置およびソレノイド５０の電圧印加状態に応じて、作動液キャビティ５８は高圧作動液入口４０に連結されて、燃料噴射器内の燃料を加圧するか、あるいは低圧作動液ドレイン４１に連結されて、噴射イベントの間に燃料噴射器それ自体のリセットを可能にする。

増圧器４８は、作動液キャビティ５８内の流体圧力にさらされる頂部を有する段付き頂部の増圧ピストン６０を含む。必ずしも必要ではないが、増圧ピストン６０は、高圧作動液がピストンの移動開始部分にわたってピストンの頂面部分のみに有効に作用するように、段付き頂部を含むことが好ましい。このことにより、燃料噴射イベントの開始部分にわたってより低い噴射圧力を得ることができる。段付き頂部の形状および長さに応じて、ランプ前端およびブーツ状の前端レートシェーピングを含むがそれらに限定されない他の前端レートシェーピング形状を形成できる。増圧ピストン６０は、図示したようにリターンスプリング６２によって増圧ピストンの後退位置に向かって上方に付勢される。噴射イベントの間、増圧ピストン６０がばね６２の作用下で後退しているとき、使用作動液は作動液キャビティ５８から作動液ドレイン４１に放出される。増圧ピストンの下向きポンピング行程を受けると、プランジャ６１が動作可能に連結されて増圧ピストン６０と共に移動し、燃料加圧チャンバ６３内の燃料を加圧する。プランジャ６１および増圧ピストン６０が後退しているとき、新しい低圧燃料が低圧燃料循環通路５９を介して燃料加圧チャンバ６３内に押入され、チェック弁６９を通過する。低圧燃料循環通路５９は、噴射器本体ケーシングとその内部の構成部材の噴射器スタックとの間のクリアランスによって形成される環状空間を介して、燃料入口３４に流体連結される。増圧ピストン６０はプランジャ６１よりも大きな直径を有するので、燃料加圧チャンバ６３内の燃料圧力は、コモンレール１６（図１）内に収容された作動液圧力の燃料圧力よりも数倍高めることができる。

図３をさらに参照するに、ノズルアセンブリ４７は、燃料加圧チャンバ６３と均質なチャージノズル出口セット６５との間に延在するノズル供給通路６４と、従来のノズル出口セット６６とを含む。ノズル出口セット６５と６６の開閉は、第１のニードル弁部材６７と第２のニードル弁部材６８とによってそれぞれ制御される。プランジャ６１がその下向きポンピング行程を受けているとき、ノズル供給通路６４は、噴射圧力レベルにある燃料を収容する高圧通路であると考えることができる。噴射イベント中に均質なチャージノズル出口セット６５または従来のノズル出口セット６６のどちらが開くかは、第２の電気アクチュエータ５１に動作可能に連結されるニードル制御弁部材７２の位置付けに左右される。均質なチャージノズル出口セット６５は、燃料噴射器の中心線に対して比較的低い角度に配向される１つ以上のノズル出口を含む。当業者は、エンジンピストンがその圧縮行程を受けている間に燃料と空気との混合を行うように、均質なチャージノズル出口セットが配向されることを理解するであろう。従来のノズル出口セット６６は、従来の方法で噴射器本体の中心線に対して比較的高い角度に配向される１つ以上のノズル出口を含む。

第１のニードル弁部材６７は、第１のニードル制御チャンバ８０内の流体圧力にさらされる閉油圧表面８１と、流体連結通路８８を介してノズル供給通路６４内の流体圧力にさらされる開油圧表面９１とを含む。第１のニードル弁部材６７は下方位置に向かって付勢されて第１の弁座９０と接触し、第１のニードル制御チャンバ８０に位置決めされる第１の付勢ばね８２によって均質なチャージノズル出口セット６５を閉じる。

第２のニードル弁部材６８は、第２のニードル制御チャンバ８４内の流体圧力にさらされる第２の閉油圧表面８６と、ノズル供給通路６４内の流体圧力にさらされる開油圧表面９４とを含む。第２のニードル弁部材６８は、通常、下方に付勢されて第２のニードル座部９３と接触し、第２の付勢ばね８５の動作を介して従来のノズル出口セット６６を閉じる。さらに、第２のニードル弁部材６８は、第１のニードル弁部材９４を介して下方に付勢されて第２のニードル座部９３と接触し、第１の付勢ばね８２の動作を介して第１の弁座９０を押圧する。ばね８２と８５の強度ならびに開油圧表面９１と９４のサイズは、第１および第２のニードル弁部材の両方が同様の弁開放圧力を有するようなものであることが好ましい。いずれにせよ、当業者は、２つの異なるニードル弁部材のために異なる弁開放圧力を生成してある所望の効果が得られるように、これらの形態を変更し得ることを理解するであろう。当業者は、第２のニードル弁部材６８が、別個であるが取り付けられた少なくとも２つの構成部材を含むことを理解するであろう。この特許に使用されているように、任意の種類の弁部材は、単一ユニットとして共に移動するように取り付けられるか、あるいは連結される１つ以上の構成部材であり得る。ニードル弁部材６７の最大上方移動距離は、第１のニードル制御チャンバ８０に位置決めされる第１のニードル弁部材のスペーサ厚さ部分およびストッパ部片部分によって決定される。ニードル弁部材６８の最大上方移動距離は、好ましくは厚さカテゴリ部分であるスペーサ８９によって決定される。第１のニードル制御チャンバ８０は、案内部８３によって第２のニードル制御チャンバ８４から実質的に流体的に隔離される。同様に、第２のニードル制御チャンバ８４は、案内領域８７を介してノズル供給通路６４から実質的に流体的に隔離される。

ニードル制御弁部材７２の位置付けは、ニードル制御チャンバ８０または８４のどちらがノズル供給通路６４内の高圧に連結されるかを決定し、それ故に、ニードル弁部材６７または６８のどちらが噴射イベント中に開位置に持ち上がるかを決定する。第２の電気アクチュエータ５１はアーマチュア７１への連結部を介してニードル制御弁部材７２に動作可能に連結されることが好ましい。第２の電気アクチュエータ５１はソレノイドとして示されているが、圧電またはボイスコイルを含むがそれらに限定されない任意の適切な他の電気アクチュエータでもあり得る。ニードル制御弁部材７２は、通常、付勢ばね７３を介して下方に付勢され、第２の弁座７５と接触する。この位置にあるとき、第２のニードル制御チャンバ８４は、圧力連通通路７７を介して、第１の弁座７４を過ぎて、また連結通路７６を介してノズル供給通路６４に流体連結される。この位置にあるとき、第１のニードル制御チャンバ８０は、第２の弁座７５の閉鎖の故にノズル供給通路６４から流体的に隔離される。好ましい実施形態では、第１のニードル制御チャンバ８０は、第２の圧力連通通路７８を除いて密閉容積である。しかし、ある場合には、制限された通気通路９８（図３）を介して第１のニードル制御チャンバ８０を環状の低圧燃料循環通路５９に連結することが望ましいかもしれない。遮断されないが制限的な通気通路９８を含むことは、噴射イベント中の第１のニードル制御チャンバ８０内への高圧燃料の漏れが、第１のニードル弁部材６７の過度に早い閉鎖を引き起こす程度に十分である場合には、望ましいかもしれない。通気通路９８が含まれない場合、第１のニードル弁部材６７は、第２の電気アクチュエータ５１の電圧が切られるときに噴射イベントが開始される場合低圧にあるため、比較的密閉された容積の第１のニードル制御チャンバ８０へのその上方開位置に持ち上がることができる。通気通路９８を省き、またニードル弁部材６７の上昇によって引き起こされるニードル制御チャンバ８０の容積の低減に対し燃料の圧縮性で対応することが好ましい。

第２の電気アクチュエータ５１に電圧が印加される場合、ソレノイドコイル７０はアーマチュア７１を引き付け、かつニードル制御弁部材７２を上方に持ち上げて、第１の弁座７４を閉じ第２の弁座７５を開放する。これが行われると、第１のニードル制御チャンバ８０はノズル供給通路６４内の高圧に流体連結されて、閉油圧表面８１に作用する高圧の油圧力の故に第１のニードル弁部材６７の第１のニードル座部９０からの持ち上がりを防止する。ノズル供給通路６４内の燃料圧力が噴射イベントの間に増加する前に第２の電気アクチュエータ５１に電圧が印加されると、弁座７４の閉鎖の故に第２のニードル制御チャンバ８４に低圧が存在する。好ましくは、第２のニードル制御チャンバ８４は圧力連通通路７７を除いて密閉容積であるが、様々な構成部材の間の燃料漏れが問題である場合、遮断されないが制限される通気通路９９を介して低圧燃料循環通路５９に連結し得る。第２のニードル制御チャンバ８４が低圧にあり、またノズル供給通路６４内の燃料圧力が噴射レベルに増加して、開油圧表面９４に作用すると、第２のニードル弁部材６８は上方に持ち上がり、ノズル供給通路６４への従来のノズル出口セット６６を開放する。当業者は、第２の弁部材６８がその開位置に持ち上がると、第１のニードル弁部材６７も持ち上げるが、第１のニードル弁部材６７は第１のニードル座部９０に接触して閉じたままであるため、均質なチャージノズル出口セット６５はブロックされたままであることを理解するであろう。通気通路９９は好ましくは省かれるが、ニードル弁部材を開位置に移動することによって引き起こされる漏れおよび／または流体変位が通気口の必要性を生じるならば、含むことができる。追加的にまたは代わりに、アニュラスへの連結部が外側ニードル弁部材６８である通気通路９７を使用して、漏洩流を制御できる。

次に図４を参照するに、油圧作動式燃料噴射器１１４は、図２の実施形態に示したようなノズル供給通路６４に流体連結された連結通路７６よりも、むしろ作動液キャビティ１５８に連結された連結通路１７６を含む点を除いて、図２に示した燃料噴射器に極めて近い。すなわち、図４の実施形態では、作動液は、電気アクチュエータ１５１の電圧印加状態に基づき、ニードル制御弁部材１７２の位置付けに基づきニードル制御チャンバに送られる。図２の実施形態と同様に、作動液キャビティ１５８内の圧力を制御する圧力制御弁部材１５５の位置は、第１の電気アクチュエータ１５０によって制御される。したがって、図４の実施形態は、図２の実施形態のような燃料圧力よりも、むしろ高圧または低圧オイルがニードル弁部材の閉油圧表面に適用される点を除いて、図２の実施形態と実質的に同一である。

次に図５を参照するに、ノズルアセンブリ２４７は、図２の実施形態に示したノズルアセンブリ４７の代わりに置き換え得るか、あるいは燃料を加圧しかつ燃料噴射器への燃料の流れを制御するための、図１と図２に示した以外の手段を含む異なる種類の燃料噴射システム内の独立型燃料噴射器であり得る。本実施形態は、その連結通路２７６が、図２と図３の実施形態のようなノズル供給通路６４に流体連結された連結通路７６よりも、むしろ低圧燃料循環領域２５９に流体連結されるという点で、図３に示したノズルアセンブリ４７とは異なる。したがって、本実施形態では、ニードル制御弁部材２７２は第１の弁座２７４と第２の弁座２７５との間を移動して、第１のニードル制御チャンバ２８０または第２のニードル制御チャンバ２８４を低圧燃料通路２５９に連結する。本実施形態では、第１のニードル制御チャンバ２８０は、通気連結通路２７６に位置決めされた流量制限部２４４よりも制限的な流量制限部２４２を含む非遮断の連結通路２４３を介してノズル供給通路２６４に流体連結される。これらの流量制限部および様々な通路のため、第１のニードル制御チャンバ２８０は、ニードル制御弁部材２７２が第１の弁座２７４を開く下方位置にあるとき、比較的低い圧力に低下する。つまり、第１のニードル制御チャンバ２８０内の圧力は、ノズル供給通路２６４内の圧力と低圧燃料循環通路２５９内の圧力との間のどこかにある。この位置にあるとき、流量制限部２４２は流量制限部２４４よりも制限的であるため、第１のニードル制御チャンバ２８０は、圧力連通通路２７８と通気連結通路２７６とを介して低圧燃料循環通路２５９に流体連結されるので比較的低圧にある。

電気アクチュエータ２５１に電圧が印加され、ニードル制御弁部材２７２を上方に持ち上げて第２の弁座２７５を開くと、第２のニードル制御チャンバ２８４は、圧力連通通路２７７と通気連結通路２７６とを介して低圧燃料循環通路２５９に流体連結される。これが行われると、ニードル制御チャンバ２８４内の圧力はノズル供給通路２６４内の圧力と燃料循環通路２５９内の圧力との間のどこかにあるが、この理由は、第２のニードル制御チャンバ２８４が、非遮断の連結通路２４１を介してノズル供給通路２６４に流体連結されるからである。しかし、流量制限部２４０は流量制限部２４４よりも制限的であるので、ニードル制御弁部材２７２が座部２７５を開く上方位置にあるとき、第２のニードル制御チャンバ２８４内の圧力は低下する。以前の実施形態と同様に、第１のニードル制御弁部材２６７は均質なチャージノズル出口セット２６５の開閉を制御する。第１のニードル弁部材２６７は、第１のニードル制御チャンバ２８０内の流体圧力にさらされる閉油圧表面２８１を含む。第２のニードル弁部材２６８は従来のノズル出口セット２６６の開閉を制御する。第２のニードル弁部材２６８は、第２のニードル制御チャンバ２８４内の流体圧力にさらされる閉油圧表面２８６を含む。

当業者は、例示した実施形態のすべてが、同心関係で第２のニードル弁部材内に少なくとも部分的に位置付けられた第１のニードル弁部材を示していることを理解するであろう。さらに、第１のニードル弁部材用の弁座は第２のニードル弁部材の内面に位置決めされる。当業者は、２つのニードル弁部材の間のネスト関係は好ましいが、絶対的には必要でないことを理解するであろう。つまり、２つのニードル弁部材は、本発明の意図する範囲から逸脱することなく、互いにまた噴射器本体に対して他のある空間関係で位置決めすべきである。

次に図１〜図３および図６ａ〜図６ｅのグラフを参照するに、本発明による一例の噴射順序が記述されている。噴射順序の開始前、第１および第２の電気アクチュエータ５０と５１の電圧が切られ、低圧が燃料噴射器１４の全体にわたって支配する。つまり、圧力制御弁部材５５は、作動液キャビティ５８を低圧ドレイン出口４１に連結する位置に付勢される。さらに、プランジャ６１および増圧ピストン６０はそれらの後退位置にあり、また燃料加圧チャンバ６３は、チェック弁６９を通過して低圧燃料循環通路５９に流体連結されるように低圧にある。この結果、ノズル供給通路６４、およびニードル制御弁に関連する様々な通路も低圧にあることになる。本発明の好ましい形態では、２つの異なるノズル出口セットは、均質なチャージ圧縮点火噴射および従来の燃料噴射のために構成されることが好ましい。したがって、エンジンピストン１５がその上方圧縮行程を開始した後いつか、好ましくはピストンが上死点位置よりも下死点位置に近いときに、均質なチャージ噴射イベントが望ましい。このような場合、燃料は早期に噴射され、また燃料スプレーはエンジンシリンダ１１内に比較的下方に向けられて、エンジンピストンがその圧縮行程を完了するときの期間にわたって可能な最善の混合を促進する。

図６ｅに示したような均質なチャージ圧縮噴射イベント１００の所望のタイミングの直前、電流が電気アクチュエータ５０に供給されて、圧力制御弁部材５５を右方に移動し、低圧ドレイン４１を閉じかつ高圧作動液入口４０に対して作動液キャビティ５８を開く。これが行われると、高圧作動液は、燃料噴射器１４内に流れ、増圧ピストン６０に作用し、増圧ピストン６０およびプランジャ６１を下方に移動させて、燃料加圧チャンバ６３内の燃料を加圧する。このことは図６ｃの開始上方スロープによって示されているが、閉位置から開位置への圧力制御弁部材の移動は図６ａに示されている。プランジャ６１の下方移動は、急速に、燃料加圧チャンバ６３内の燃料圧力を噴射レベルに上昇させる。ノズル供給通路６４内の圧力が上昇するとき、連結通路７６と第１の圧力連通通路７７とを介して、高圧が第２のニードル制御チャンバ８４に伝えられる。したがって、第２のニードル弁部材６８は、図６ｄの点線に示したように下方閉位置に留まる。しかし、第１のニードル制御チャンバ８０は、第２の弁座７５が閉じているため低圧にあるので、燃料圧力が付勢ばね８２を克服する程度に十分な弁開放圧力を超えると、第１のニードル弁部材６７は上方に持ち上がり、均質なチャージノズル出口セット６５を開く。第１のニードル弁部材６７のこの開口が図６ｄの実線で示されている。予想されるように、第１のニードル弁部材が開位置に持ち上がるとき、燃料は、図６ｅに示した均質なチャージ噴射イベント１００のためにスプレーを開始する。所望の量の燃料が噴射される直前、均質なチャージ噴射イベント１００は、電気アクチュエータ５０の電圧を切って低圧ドレイン４１への作動液キャビティ５８を開き、増圧ピストン６０に対する圧力を解放することによって終了される。これが行われると、プランジャ６１および増圧ピストン６０の下方移動が停止し、プランジャおよび増圧ピストンは、リターンスプリング６２の強度の干渉を受けた速度で後退し始める。この後退は、プランジャの移動の比較的長いスロープ状部分によって図６ｃに示されている。プランジャ６１が遅くなり、最終的に下方移動を停止すると、燃料加圧チャンバ６３およびノズル供給通路６４内の燃料圧力も急低下する。燃料圧力が弁閉鎖圧力を下回ると、第１のニードル弁部材６７が下方に移動して、付勢ばね８２の作用下で均質なチャージ出口セット６５を閉じる。第１のニードル弁部材６７が弁座９０に着座することにより、均質なチャージ噴射イベント１００が完了される。次に、圧縮行程中にエンジンシリンダ内で噴射燃料と空気とが混合するときに、燃料噴射器は、プランジャ６１および増圧ピストン６０の後退によってそれ自体をリセットする能力を有する。それ以降何も行われなかった場合、エンジンピストンが上死点位置の領域にあるときに、均質なチャージがエンジンシリンダ１５内で自動点火するであろう。

当業者は、任意の数の均質なチャージ圧縮イベントを所望のタイミングで実行できることを理解するであろう。特定の燃料噴射器および燃料噴射システムの構造に応じて、均質なチャージ噴射イベントを１つ以上の方法で終了できる。第１の方法では、第１の電気アクチュエータ５０の電圧が切られて、弁閉鎖圧力未満に燃料圧力を低減することで、付勢ばね８２の作用下で第１のニードル弁部材６７をその閉位置に向かって下方に移動させる。通気通路９８と９９が使用されない場合、燃料圧力がなお比較的高い間に第２の電気アクチュエータ５１に電圧を印加して噴射イベントを終了することによって、均質なチャージ噴射イベントも終了できる。このような場合、ニードル制御弁部材７２の上方移動により、第２のニードル制御チャンバ８４内の高圧が捕捉され、第２のニードル弁部材６８がその下方閉位置に留まるようにする。しかし、ニードル制御弁部材７２の上方移動は座部７５を開き、第１のニードル制御チャンバ８０をノズル供給通路６４内の高圧流体に連結することで、第１のニードル弁部材６７が油圧および第１のニードル弁部材６７の付勢ばね８２の作用下で急に閉じるようにする。また、当業者は、燃料噴射器が、図３のかくれ線内に示したような通気口９８または９９を含まない図２に示した構造体を有する場合、様々な終了の噴射レートシェーピングを実行できることを理解するであろう。つまり、第２の電気アクチュエータ５１の電圧遮断に対する第１の電気アクチュエータ５０の電圧遮断のタイミングを調整して、最大燃料圧力と、付勢ばね８２によって規定される弁閉鎖圧力との間のどこかにある閉位置に向かって、第１のニードル弁部材６７が移動するようにすることができる。

図６ａ〜図６ｅの例示した一例の噴射順序では、均質なチャージ噴射イベント１００の後に、従来の噴射イベント１０１が続く。従来の噴射イベント１０１を行うために、噴射器１４内の燃料圧力が第１のニードル弁部材６７の弁開放圧力に達する前に、第２の電気アクチュエータ５１に電圧を印加することが好ましい。図６ａと図６ｂのグラフでは、第１の電気アクチュエータ５０の前に第２の電気アクチュエータに電圧が印加される。こうすることによって、ニードル制御弁部材は上方に移動して、第１の弁座７４を閉じかつ第２の弁座７５を開く。この結果、第２のニードル制御チャンバ８４は低圧で捕捉され、これに対し、第１のニードル制御チャンバ８０は、連結通路７６と圧力連通通路７８とを介してノズル供給通路６４に流体連結されることになる。しかし、当業者は、燃料噴射器が加圧される前のニードル制御チャンバの単なる移動の結果、第１および第２のニードル弁部材６７と６８の両方がそれらの下方閉位置に留まることを理解するであろう。従来の噴射イベント１０１の所望の開始直前、第１の電気アクチュエータ５０に電圧が印加されて、作動液キャビティ５８を高圧作動液入口４０に連結する。従前の例と同様に、高圧作動液は増圧ピストン６０に作用し、かつプランジャ６１は下方に駆動され、燃料加圧チャンバ６３内の燃料を加圧する。燃料圧力が上昇するとき、この圧力は第１のニードル制御チャンバ８０に連通され、かつ閉油圧表面８１に作用して、第１のニードル弁部材６７と弁座９０との接触を維持し、均質なチャージノズル出口セット６５を閉じるかあるいはブロックする。しかし、燃料圧力内のこの上昇は第２のニードル弁部材６８の開油圧表面９４に作用し、様々な油圧表面およびばね８２と８５のサイズに関連する弁開放圧力を燃料圧力が超えるときに開油圧表面により両方のニードル弁部材を上方に持ち上げて従来のノズル出口セット６６を開くようにする。両方のニードル弁部材を持ち上げて、従来のノズル出口セット６６を開くこの形態が、図６ｄに示されている。従来の噴射イベントの所望の終了直前、第１の電気アクチュエータ５０の電圧が切られ、作動液キャビティ５８を低圧作動液ドレイン４１に連結する位置に、圧力制御弁部材５５を移動して戻す。この結果、プランジャ６１および増圧ピストン６０は停止し、最終的に図６ｃに示したように後退し始める。プランジャ６１の下方移動を遅くしかつ停止することにより、燃料加圧チャンバ６３およびノズル供給通路６４内の燃料圧力は弁閉鎖圧力未満に急低下して、第１および第２のニードル弁部材を共に下方に移動させて、弁座９３を閉じかつ従来のノズル出口セット６６をブロックする。この形態が図６ｄに示されている。座部９３の閉鎖をもって、従来の噴射イベント１０１が終了する。弁５０の前に弁５１への電流を切ることによって、外側ニードル６８のより急な閉鎖を達成することができる。燃料圧力が第１のニードル弁部材６７の弁開放圧力未満に低下した後のある時間に、好ましくは第１の電気アクチュエータ５０の電圧が切られた後に、第２の電気アクチュエータ５１の電圧が切られて、ニードル制御弁部材７２をその下方位置に戻す。

当業者は、ニードル制御チャンバ８０と８４が、影に示したように図３の通気口９８と９９と通気されない場合、従来の噴射イベントを他の方法で終了できることを理解するであろう。つまり、高圧燃料を第２のニードル弁部材６８の閉油圧表面８６に適用するために、第２の電気アクチュエータ５１の電圧を切ることによって、従来の噴射イベントを終了できる。これが行われると、閉油圧表面８１および閉油圧表面８６の両方に作用する高圧燃料は、両方のニードル弁部材６７と６８を下方に移動させて、従来のノズル出口セット６６を閉じる。したがって、本発明のこの形態は、ニードル弁部材が閉位置に向かって移動し始めるとき、噴射終了時の燃料圧力を最大噴射圧力とニードル弁部材の弁閉鎖圧力との間で選択できるように、前述の形態のある終了の噴射レートシェーピングを許容できる。従来の単一の噴射イベントのみが示されたが、当業者は、本発明が所望のタイミングで複数の従来の噴射イベントを達成できることを理解するであろう。

図４の燃料噴射器は、第１の電気アクチュエータ１５０に電圧を印加するかあるいは電圧を切ることによって噴射イベントが開始および終了されることを除いて、同様の方法で動作する。つまり、ニードル制御チャンバのいずれかが低圧領域に通気されるかどうかに関係なく、それぞれの噴射イベントは、第１の電気アクチュエータ１５０に電圧を印加することによって開始され、かつその電圧を切ることによって終了される。図４に示した構造では、第２の電気アクチュエータ１５１は、どの形態の噴射が行われるかを決定するためのスイッチとして機能する。第２の電気アクチュエータ１５１の電圧が切られた場合、均質なチャージ噴射イベントが行われる。電気アクチュエータ１５０の前に第２の電気アクチュエータ１５１に電圧が印加された場合、従来の噴射イベントが行われる。図４の実施形態は、燃料噴射器１４の通気されない形態に関して記述したように、第２の電気アクチュエータ１５１の電圧印加状態を変更することによって、噴射イベントのいずれかを終了することもできる。

次に図５を参照するに、噴射イベントは、ノズル供給通路６４が高圧燃料源に連結されるときに開始される。この高圧燃料は、コモンレール、カム作動プランジャの下、ユニットポンプ、または図２に示した種類の燃料加圧チャンバから来ることができる。図２のノズルアセンブリ４７の代わりにノズルアセンブリ２４７に置き換えられることを前提とすると、第１の電気アクチュエータ５０に電圧を印加することによって均質なチャージ噴射イベントが開始され、高圧作動液４０への作動液キャビティ５８を開く。このことは、ピストン６０およびプランジャ６１を下方に移動させて、燃料加圧チャンバ６３およびノズル供給通路２６４内の燃料を加圧する。第２の電気アクチュエータ２５１は、ニードル制御弁部材２７２が第２の座部２７５を閉じるが、第１の座部２７４を開くように、電圧が印加されない状態のままである。この位置にあるとき、第１のニードル制御チャンバ２８０は、圧力連通通路２７８と連結通路２７６とを介して低圧燃料通路２５９に流体連結される。流量制限部２４２は流量制限部２４４よりも制限的であるので、ニードル制御チャンバ２８０内の圧力は増加するが、ノズル供給通路２６４内の高圧燃料に対して低く留まる。このことにより、燃料圧力が弁開口圧力を超えるときに、第１のニードル弁部材２６７が上方に持ち上がり、均質なチャージ出口セット２６５を開くことができる。他方、第２のニードル弁部材２６８は、座部２７５が閉じられるため下方位置に留まり、従来のノズル出口セット２６６をブロックし、この結果、第２のニードル制御チャンバ２８４内の圧力が、ノズル供給通路２６４に関連する高レベルの圧力に上昇することになる。均質なチャージ噴射イベントの所望の終了の直前、第１の電気アクチュエータ５０の電圧が切られ、燃料圧力が燃料噴射器全体にわたって弁閉鎖圧力未満に低下するようにし、この結果、第１のニードル弁部材２６７は下方に移動して、その付勢ばねの作用下で均質なチャージノズル出口セット２６５を閉じることになる。

従来の噴射イベントは、燃料圧力が実質的にノズルアセンブリ２４７内で上昇する前に、好ましくは第１の電気アクチュエータ５０に電圧を印加する前に、第２の電気アクチュエータ２５１に電圧を印加することによって達成される。これが行われると、第１の弁座２７４が閉じられて、第２の弁座２７５が開かれる。これが行われると、第２のニードル制御チャンバ２８４は、圧力連通通路２７７と連結通路２７６とを介して低圧燃料通路２５９に流体連結される。しかし、第１のニードル制御チャンバ２８０は通路２４３を介してノズル供給通路２６４に連結されるにすぎない。流量制限部２４０は、好ましくは流量制限部２４４よりも制限的であるため、ノズル供給通路２６４内の圧力の上昇により、第２のニードル制御チャンバ２８４内の燃料圧力は比較的低く留まることになる。したがって、ノズル供給通路２６４内の燃料圧力が弁開口圧力を超えると、第２のニードル弁部材２６８はその開位置に持ち上がり、従来のノズル出口セット２６６を開く。従来の噴射イベントは、第１の電気アクチュエータ２５０の電圧を切って、作動液キャビティ５８を低圧ドレイン通路４１に再連結することによって終了される。このことは、燃料噴射器全体にわたる燃料圧力の低下を引き起こし、第２のニードル弁部材２６８および第１のニードル弁部材２６７が同時に下方に移動して従来のノズル出口セット２６６を閉じ、従来の噴射イベントを終了するようにする。

当業者は、本発明の異なるすべての形態において、それぞれの均質なチャージ噴射イベントが、ニードル制御弁を第１の位置に配置することによって開始されることを理解するであろう。この第１の位置は、第１のニードル弁部材に関連付けられたニードル制御チャンバが、噴射イベントの全体にわたって比較的低圧に留まることが可能にされる位置に対応することが好ましい。このことは、図２の実施形態のように当該ニードル制御チャンバを高圧燃料から隔離することによって、図３に示したように第１のニードル制御チャンバを高圧燃料に対し隔離し、かつ任意の通気通路９８を介して第１のニードル制御チャンバを通気することによって、あるいは図５の実施形態に示したように第１のニードル制御チャンバを高圧燃料に対し隔離し、かつニードル制御弁を介して第１のニードル制御チャンバを通気口に連結することによって達成することができる。したがって、ニードル制御弁部材がその第１の位置にあるとき、第１のニードル制御チャンバは低圧通路および高圧通路の少なくとも１つに流体連結される。個々の噴射器の構造に応じて、第１のニードル制御チャンバは、図５に示したように、非遮断の通路を介してノズル供給通路に流体連結し、図３のかくれ線に示したように、非遮断の通気通路９８を介して低圧燃料循環通路に流体連結し得るか、あるいはニードル制御弁を通すことを除いてノズル供給通路または低圧通路に全く連結し得ない。

従来の噴射イベントを実行することが望まれる場合、ニードル制御弁部材は、噴射イベント中に第２のニードル制御チャンバが比較的低圧にあることを可能にする位置に移動される。このことは、第２のニードル弁部材が開位置に持ち上がり、従来のノズル出口セットを開くことを許容する。図２に示した実施形態の場合、第１のニードル制御チャンバが高圧ノズル供給通路６４に流体連結され、かつ第２のニードル制御チャンバ８４が第２の弁座７５の閉鎖を介して高圧から隔離されることになる。図３の実施形態では、ニードル制御弁部材７２の移動により、第２のニードル制御チャンバ８４がノズル供給通路６４内の高圧から隔離されるが、任意の非遮断の通気通路９９を介して低圧燃料供給通路５９に連結されるようにする。図５に示した実施形態では、従来の噴射イベントはまた、ニードル制御弁部材２７２を移動することによって開始される。しかし、この場合、このことは、第２のニードル制御チャンバ８４がノズル供給通路２６４および低圧燃料通路２５９の両方に流体連結されるようにするが、流量制限部２４０と２４４の存在により、第２のニードル制御チャンバ２８４内の圧力はノズル供給通路２６４内の圧力よりも十分に低く維持される。したがって、本発明のすべての形態では、従来のノズル出口セットを通した燃料噴射は、ニードル制御弁を第２の位置に少なくとも部分的に配置することによって達成される。図２に示した本発明の好ましい実施形態では、ニードル制御弁部材をその第１の位置に配置することにより、第２のニードル弁部材の閉油圧表面は高圧燃料にさらされることになる。このことは、均質なチャージノズル出口セットを制御する第１のニードル弁部材が、均質なチャージ噴射イベントの間、開くことを可能にする。同様に、ニードル制御弁部材をその第２の位置に配置することにより、第１のニードル弁部材の閉油圧表面が高圧燃料にさらされることになる。このことは、従来の噴射イベントの間に従来のノズル出口の開口を可能にしつつ、均質なチャージノズル出口を閉鎖保持する。図４に示した実施形態の場合、閉油圧表面は高圧または低圧のオイルにさらされ、閉油圧表面の終了を達成する。例示した一例の実施形態のそれぞれにおいて、ニードル制御弁は３方向弁のニードル制御弁であることが好ましい。それにもかかわらず、当業者は、他のバルブ構造体を利用し得ることを理解するであろう。

本発明は、利用可能な２つの異なるスプレーパターンを有することが望ましい任意の燃料噴射システムに、潜在的な用途を見出している。これらの２つの異なるスプレーパターンは、均質なチャージ噴射スプレーパターンおよび従来の噴射スプレーパターンに対応することが好ましい。それにもかかわらず、当業者は、気体燃料と空気との混合気を点火するためにパイロット噴射が使用されるか、あるいはエンジンが従来の留出ディーゼル燃料のみで作動する場合、例えば二重燃料エンジンへの本発明の適用のように、２つの異なるスプレーパターンが、異なるサイズの出口に単に対応し得るにすぎないことを理解するであろう。本発明は、純粋に均質なモード、図６ａ〜図６ｅに示したような均質および従来の混合モード、また純粋な従来のモードで作動できることが好ましい。このことは、本発明による燃料噴射システムが装備されたエンジンが、広範囲のエンジン運転状態にわたって低いエミッションを達成することを可能にするに違いない。

上の説明は例示目的のみのために意図され、また決して、本発明の範囲を限定することを意図しないことを理解すべきである。したがって、当業者は、本発明の他の形態、目的および利点が、図面、明細書、および添付した請求の範囲の検討によって得られることを理解するであろう。

本発明の一形態によるエンジンおよび燃料噴射システムの概略図である。本発明の一実施形態による燃料噴射器の概略側断面図である。図２の燃料噴射器のノズルアセンブリ部分の概略側断面図である。本発明の他の実施形態による燃料噴射器の概略側断面図である。本発明の他の実施形態による燃料噴射器ノズルアセンブリの概略側断面図である。本発明による一例の噴射順序に関する、圧力制御弁部材の位置、ニードル制御弁部材の位置、プランジャの位置、第１および第２のニードル弁部材の位置、および燃料噴射速度の時間に対するグラフである。

符号の説明

１０エンジン
１１エンジンシリンダ
１２燃料噴射システム
１４燃料噴射器
１５エンジンピストン
１６コモンレール
１８燃料源
２０作動液源
２１低圧ポンプ
２２フィルタ
２３冷却器
２４エンジン潤滑通路
２５低圧作動液供給部
２６高圧ポンプ
２７高圧供給ライン
２８分岐通路
２９ドレイン通路
３１燃料循環ポンプ
３２燃料フィルタ
３３燃料供給ライン
３４燃料入口
３５燃料帰還通路
３６電子制御モジュール
３７センサ
３８１つまたは複数の通信ライン
３９通信ライン
４０作動液入口
４１作動液ドレイン
４２付勢ばね
４３通信ライン
４４通信ライン
４５圧力センサ
４７ノズルアセンブリ
４８増圧器
４９圧力制御弁
５０第１の電気アクチュエータ
５１第２の電気アクチュエータ
５２噴射器本体
５３ソレノイドコイル
５４アーマチュア
５５圧力制御弁部材
５６アニュラス
５７アニュラス
５８作動液キャビティ
５９低圧燃料循環通路
６０段付き頂部増圧ピストン
６１プランジャ
６２リターンスプリング
６３燃料加圧チャンバ
６４ノズル供給通路（高圧通路）
６５均質なチャージノズル出口セット
６６従来のノズル出口セット
６７第１のニードル弁部材
６８第２のニードル弁部材
６９チェック弁
７０ソレノイドコイル
７１アーマチュア
７２ニードル制御弁部材
７３付勢ばね
７４第１の弁座
７５第２の弁座
７６連結通路
７７第１の圧力連通通路
７８第２の圧力連通通路
８０第１のニードル制御チャンバ
８１第１の閉油圧表面
８２第１の付勢ばね
８３案内部
８４第２のニードル制御チャンバ
８５第２の付勢ばね
８６第２の閉油圧表面
８７案内領域
８８流体連結通路
８９ニードルリフトスペーサ
９０第１の弁座
９１開油圧表面
９３第２のニードル座部
９４開油圧表面
９７通気通路
９８通気通路
９９通気通路
１００均質なチャージ噴射イベント
１０１従来の噴射イベント
１１４燃料噴射器
１５０第１の電気アクチュエータ
１５１第２の電気アクチュエータ
１５５圧力制御弁部材
１５８作動液キャビティ
１７２ニードル制御弁部材
１７６連結通路
２４０流量制限部
２４１連結通路
２４２流量制限部
２４３連結通路
２４４流量制限部
２４７ノズルアセンブリ
２５１電気アクチュエータ
２５９低圧燃料通路
２６５均質なチャージノズル出口セット
２６６従来のノズル出口セット
２６７第１のニードル弁部材
２６８第２のニードル弁部材
２７２ニードル制御弁部材
２７４第１の弁座
２７５第２の弁座
２７６通気連結通路
２７７圧力連通通路
２７８圧力連通通路
２８０第１のニードル制御チャンバ
２８１閉油圧表面
２８４第２のニードル制御チャンバ
２８６閉油圧表面

Claims

燃料噴射システムであって、
ニードル制御弁部材と第１のニードル弁部材と第２のニードル弁部材とをそれぞれが含む少なくとも１つの燃料噴射器であって、燃料噴射器の中に高圧通路と低圧通路と第１のニードル制御チャンバと第２のニードル制御チャンバとを配置した少なくとも１つの燃料噴射器を備え、
前記第１のニードル弁部材が、前記第１のニードル制御チャンバ内の流体圧力にさらされる第１の閉油圧表面を含み、
前記第２のニードル弁部材が、前記第２のニードル制御チャンバ内の流体圧力にさらされる第２の閉油圧表面を含み、
前記ニードル制御弁部材が、前記低圧通路および前記高圧通路の１つおよび通気通路に前記第１のニードル制御チャンバが流体連結される第１の位置と、前記低圧通路および前記高圧通路の１つおよび通気通路に前記第２のニードル制御チャンバが流体連結される第２の位置との間で移動可能であり、
前記ニードル制御弁部材が前記第１の位置にあるとき、前記第１のニードル制御チャンバが前記低圧通路および前記高圧通路のうちの１つの通路に流体連結され、かつ前記第２のニードル制御チャンバが前記１つの通路に対しブロックされ、
前記ニードル制御弁部材が前記第２の位置にあるとき、前記第２のニードル制御チャンバが前記１つの通路に流体連結され、かつ前記第１のニードル制御チャンバが前記１つの通路に対しブロックされる燃料噴射システム。
前記高圧通路がノズル供給通路を含み、
前記低圧通路が燃料循環通路を含む、請求項１に記載の燃料噴射システム。
前記ニードル制御弁部材が前記第１の位置にあるとき、前記第１のニードル制御チャンバが前記ノズル供給通路に流体連結され、かつ前記第２のニードル制御チャンバが前記ノズル供給通路に対しブロックされ、
前記ニードル制御弁部材が前記第２の位置にあるとき、前記第２のニードル制御チャンバが前記ノズル供給通路に流体連結され、かつ前記第１のニードル制御チャンバが前記ノズル供給通路に対しブロックされる、請求項２に記載の燃料噴射システム。
前記第１のニードル弁部材および前記第２のニードル弁部材の一方が、前記第１のニードル弁部材および前記第２のニードル弁部材の他方の内部に少なくとも部分的に位置付けられる、請求項３に記載の燃料噴射システム。
それぞれの前記燃料噴射器が噴射器本体の中心線に対して比較的高い角度に配向される１つ以上のノズル出口セットを含み、
それぞれの前記燃料噴射器が噴射器本体の中心線に対して比較的低い角度に配向される１つ以上のノズル出口セットを含む、請求項４に記載の燃料噴射システム。
前記少なくとも１つの燃料噴射器に流体連結されたコモンレールを含む、請求項５に記載の燃料噴射システム。
それぞれの前記燃料噴射器が、前記コモンレールに流体連結された作動液入口を含み、
前記それぞれの燃料噴射器が、燃料源に流体連結された燃料入口を含む、請求項６に記載の燃料噴射システム。
請求項１の燃料噴射システムを作動する方法であって、
ニードル制御弁部材を第１の位置に少なくとも部分的に配置することにより、燃料噴射器の噴射器本体の中心線に対して比較的低い角度に配向される１つ以上のノズル出口セットを通して燃料を噴射する工程と、
前記ニードル制御弁部材を第２の位置に少なくとも部分的に配置することにより、前記燃料噴射器の噴射器本体の中心線に対して比較的高い角度に配向される１つ以上のノズル出口セットを通して燃料を噴射する工程と、
を含む方法。
ニードル制御弁部材を前記第１の位置に配置する前記工程が、第２のニードル弁部材の閉油圧表面を高圧燃料にさらす工程を含み、
前記ニードル制御弁部材を第２の位置に配置する前記工程が、第１のニードル弁部材の閉油圧表面を高圧燃料にさらす工程を含む、請求項８に記載の方法。