JP4861594B2 - 二重モード能力を有する燃料噴射器およびそれを用いたエンジン - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般的にはノズル・アセンブリに関するものであり、より具体的には二重モード能力を有する燃料噴射器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
排気を減らし、最も厳しい空気浄化基準に対応するための努力において、種々のディーゼル・エンジン構成部品の製造業者は従来に代わるエンジン方式を探求している。有望であるように思われるかかる基本方式の１つは燃料が噴射される方法を交互に切り換えて反復する方法である。例えば、従来のディーゼル・エンジンにおいては、シリンダー・ピストンがその圧縮工程の上死点位置に近い時に燃料噴射が起きるように時間的に調節されている。燃料と空気が自動点火ポイントに到達すると、燃焼が起きる。これはほぼ瞬間的に行われることもあるし、あるいは点火が多少遅れる場合もある。
【０００３】
技術者達は、シリンダー・ピストンが圧縮工程の開始時にある間に、少量の燃料を噴射するとエンジンからの排気を減らすことができることに気づいている。言い換えると、ピストンが圧縮工程の上死点位置より下死点位置に近い場合である。噴射された燃料は圧縮過程で空気と混合して、比較的均一な混合物を形成し、その混合物はピストンがその上死点位置に近い位置にある場合に燃焼する。この作動モードは通常、均一チャージ圧縮点火と呼ばれている。この燃料混合物は燃焼が起きる場合比較的均一であるので、通常噴射イベントの場合と比較してこのタイプの噴射イベント中につくられる排気は少ない。言い換えると、均一の空気／燃料分布およびそれによる低燃焼温度はＮＯ_xおよび粒子のかなりの低減に寄与する。
【０００４】
均一チャージ圧縮点火を用いたエンジンの一例が１９９９年３月２日付けでＤｉｃｋｅｙに対して発行された二重燃焼モード・ディーゼル・エンジンと題する米国特許に述べられている（特許文献１参照。）。Ｄｉｃｋｅｙが開示した装置は、より一般的な噴射イベントを行うために配置された燃料噴射器に加えて、均一チャージ圧縮点火イベントを行うためのエンジン・シリンダーに燃料を送ることができるポート・ディーゼル燃料噴射器を含んでいる。Ｄｉｃｋｅｙの燃料噴射システムは排気を減らすことはできるが、まだ改良の余地はある。
【０００５】
例えば、技術者達はエンジン構成部品の数を減らすとより頑丈な作動システムにすることができることを知っている。このことが示すように、Ｄｉｃｋｅｙが教示している燃料噴射システムは２つの異なった噴射イベントの性能を有する複数の燃料噴射器を含んでいる。しかしながら、この燃料噴射システムは限定された数の構成部品を有する１つの燃料噴射器があればさらに頑丈になるであろう。言い換えると、燃料噴射器の数、および／又は燃料噴射器構成部品の数を減らせば、故障したり誤作動する構成部品が減る訳だから、システムはより堅牢になる。さらに、Ｄｉｃｋｅｙの教示とは矛盾しているが、技術者達は一定のエンジン負荷状態の下で、均一チャージ圧縮点火イベントはかえって望ましくない場合があることも学んでいる。
【０００６】
【特許文献１】
米国特許第５，８７５，７４３号明細書
【０００７】
【非特許文献１】
オーストリア、ウイーンで２０００年５月４−５日に開催された第２１回国際エンジン・シンポジウムで発表されたＭｅｓｓｒｓ． Ｂｅｒｎｄ Ｍａｈｒ， Ｍａｎｆｒｅｄ Ｄｕｒｎｈｏｌｚ， Ｗｉｌｈｅｌｍ Ｐｏｌａｃｈ ａｎｄ Ｈｅｒｍａｎｎ Ｇｒｉｅｓｈａａｂｅｒによる"Ｈｅａｖｙ Ｄｕｔｙ Ｄｉｅｓｅｌ Ｅｎｇｉｎｅｓ Ｔｈｅ Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｏｆＩｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｒａｔｅ Ｓｈａｐｉｎｇ ｆｏｒ Ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ Ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ ａｎｄ Ｆｕｅｌ Ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ"， Ｒｏｂｅｒｔ Ｂｏｓｃｈ ＧｍｂＨ， Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上に述べた問題の１つ以上を克服することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の１つの形態で、ノズル・アセンブリは１つの中心線を有し、複数のノズル出口を形成するノズル本体を含んでいる。この複数のノズル出口の第一の部分は上記中心線に対して第一の角度の向きを持っている。上記複数のノズル出口の第二の部分は中心線に対して第二の角度の向きを持っている。ニードル弁は上記複数のノズル出口の近くに配置されている。
【００１０】
本発明の別の形態で、少なくとも２つの作動モードを有するエンジンは複数のシリンダーを形成したエンジン・ハウジングを含んでいる。それらのシリンダーのそれぞれに対して孤立型燃料噴射器が設けられており、それぞれその先端が少なくとも部分的にそれら複数のシリンダーの１つの内部に配置されている。この燃料噴射器は均一チャージ圧縮点火モードの作動用の第一の構成を有している。この燃料噴射器は通常の作動モードのための第二の構成を有している。
【００１１】
【発明の実施の形態】
さて図１ａを参照するに、本発明によるエンジン１０が示されている。エンジン１０は、望ましくは一定量のエンジン潤滑油を含む低圧容器１２を備えている。ただし、その容器内に冷却水、伝達液あるいは燃料などのいかなる適切な流体を含ませることも可能である。高圧ポンプ１３は低圧容器１２からオイルを汲み出し、高圧マニホールドあるいは共通レール１４に送り出す。高圧マニホールド１４から流れ出た高圧オイルはエンジン１０に備えられた液圧装置２１の一部である高圧力液体供給ライン１５を通じて送り出され、液圧システム内でその機能を果たした後、低圧還流ライン１６を通じて低圧容器１２に還流される。またエンジン１０は複数のシリンダー２５を包摂するエンジン・ハウジング１１も有している。
【００１２】
エンジン・ハウジング１１に形成される各シリンダ２５は可動ピストン２６を有している。各ピストン２６は下死点（ＢＤＣ）位置および上死点（ＴＤＣ）位置の間で動かすことができる。通常の４サイクルディーゼル・エンジン１０の場合、ピストン２６の前進後退の工程は、エンジン１０の動作の４段階分に相当する。ピストン２６がその上死点位置から下死点位置に最初に押し下げられる際に吸気工程が開始され、吸気弁（非図示）を通じてシリンダー２５内に空気が取り込まれる。ピストン２６がその下死点位置から上死点位置に最初に押し上げられると圧縮工程が開始され、シリンダー２５内の空気が圧縮される。圧縮工程中の適当な時点に、燃料噴射器３０によってシリンダー２５内に燃料が噴射され、シリンダー２５内で通常の形態による燃焼が行われる。この燃焼によって、ピストン２６は下死点位置に向け下方に駆動され、ピストン２６の動力行程が始まる。最後に、ピストン２６が再びその下死点位置より上死点位置へと押し上げられ、シリンダー２５内の燃焼による生成物は排気弁（非図示）を通じて排気される。これがピストン２６の排気行程である。エンジン１０は４サイクル、４シリンダ・エンジンとして図示されているが、シリンダーの数はエンジン・ハウジング１１によって決定するのによるが望ましいであろう。さらに、エンジン１０は２ストローク・エンジンであってもよいし、２ストロークおよび４ストロークのどちらのモードでも動作する機能を有している。
【００１３】
再びエンジン１０で、各シリンダー２５のために孤立型燃料噴射器３０が備えられており、またこの燃料噴射器は先端部分９５ が通常のディーゼル・エンジンのようにシリンダー２５内に少なくとも部分的に位置するように配置されている。燃料噴射器３０は燃料供給ライン２０ を通じて燃料タンク１２ に流体接続されており、燃料をシリンダー２５に送って燃焼させる。燃料噴射器３０は燃料噴射器中心線２９を有している。燃料噴射器３０には第一の電気的アクチュエータ３２および第二の電気的アクチュエータ４２が取り付けられている。また、第一の電気的アクチュエータ３２および第二の電気的アクチュエータ４２は燃料噴射機３０内の燃料圧力および噴射イベントのタイミングを制御する。アクチュエータ３２および４２の作動は通信回線１８を通じて電気制御モジュール１７によって通常の方式で制御される。
【００１４】
さらに図１ｂおよび１ｃを参照するに、ＨＣＣＩノズル出口１２６および従来のノズル出口１２８それぞれからの燃料噴射の図が示されている。燃料噴射器３０はカム駆動あるいは共通レール燃料噴射器のような燃料噴射器であってもよいが、好ましくは少なくとも２つの動作モードを有する液圧性の燃料噴射器であるべきであり、またさらに好ましくは混合モード機能を有するものがよい。従って、燃料噴射器３０は、好ましくは１つ以上の均一チャージ圧縮点火（ＨＣＣＩ）ノズル出口１２６を含むノズル出口の第一の部分を通じての燃料噴射を可能にする第一の構成、および１つ以上の従来のノズル出口１２８を含むノズル出口の第二の部分を通じての燃料噴射を可能にする第二の構成を有している。言い換えると、燃料噴射器３０の複数の構成部品は燃料噴射器３０がＨＣＣＩノズル出口１２６を通じて燃料を噴射する際には第一の配置位置へと移動、配置され、そして燃料噴射器３０が従来のノズル出口１２８を通じて燃料を噴射する際には第二の配置位置へと移動、配置される。上記の構成はいくつかの構成部品は動き、またいくつかは動かず、あるいは構成によって違った動き方をするなどのダイナミックな側面ももっている。
【００１５】
図１ｂに示されているように、ＨＣＣＩノズル出口１２６からの噴射は好ましくはシリンダー中心線２７および燃料噴射器中心線２９に対して第一の噴射・パターンで、シリンダー２５内に向けて、噴射される燃料噴射である。また本発明においては、噴射器３０がシリンダー中心線２７に対して斜めに位置している場合、あるいは噴射器３０がシリンダー中心線２７からずれている場合などのように、噴射器中心線２９がシリンダー中心線２７との共通線の方向でない場合なども想定に入れている。好ましくは、上記１つ以上のノズル出口１２６のそれぞれは、中心線２７および２９に対して第一の角度θを有している。この第一の角度は、図１ｂに示すように３０度あるいはそれ以下程度の比較的小さい角度で、しかし直接中心線２７に沿った方向に向いている。この燃料噴射パターンは多くの理由によって好ましいものである。第一に、ＨＣＣＩノズル出口１２６から噴射される際にピストン２６はその下死点位置に近い位置にあるので、シリンダー２５の全容量をその内部の空気と燃料とを混合することに用いることができる。従って、圧縮工程の上死点位置にピストン２６が近づいて燃焼が起こると、好ましくは均一な混合物がつくられ、この混合物は通常の薄い不均質ディーゼル燃料噴射から生じる燃焼よりもクリーンな燃焼を起こさせることができると考えられている。言い換えると、一定範囲のエンジン・スピードでの均一チャージでの燃料および空気の最適な混合はこの噴射方式によってシリンダー２５へ燃料を噴射することで可能になると考えられる。さらに、燃料噴射とは、一般的には、シリンダー２５の側面に対してではなく、直接下方に向けて行われるものであるから、これらの表面が濡れてしまうことも予防することができる。この加圧燃料とシリンダー壁が接触すると、発煙や、あるいはその他の好ましくない排気を生じさせる可能性があることを考えると、こうした方式の噴射が望ましい。また本発明においては、ＨＣＣＩ噴射イベントの際に、通常の角度を含む２つ以上の角度での燃料噴射も想定されている。
【００１６】
図１ｃを参照するに、従来のノズル出口１２８からの噴射は、望ましくは、シリンダー中心線２７および噴射器中心線２９に対して第二の噴射パターンの向きで行われている。この１つ以上のノズル出口１２８はそれぞれ、中心線２７および２９に対して第二の角度αを有する位置に配置されている。この第二の角度は、図１ｃに示されるように、６０度以上の比較的大きい角度であることが望ましい。この燃料噴射のパターンは、ピストン２６が上死点位置に、あるいはそれに近い位置にあり、またシリンダー２５内の使用可能スペースが高さにおいて制限されている考慮すると、望ましいものである。さらに、シリンダー２５内の空気は圧縮されるので、加圧燃料の噴射は瞬間的な燃焼イベントを引き起こし、これによって望ましくない放出物を生じさせるようなシリンダーの湿りなどを防ぐことができる。
【００１７】
（Ｉ．図２−４）
さらに図２ａ−ｃおよび４を参照するに、本発明の実施形態による燃料噴射器３０の側断面図、および燃料噴射器３０の構成図が示されている。燃料噴射器３０は、当分野において周知の方式で互いに取り付けられている種々の構成部品および噴射イベントに先立って位置調節される多くの可動部品で構成される噴射器体３１を備えている。 燃料噴射器３０は三方弁を通じてＨＣＣＩ噴射イベントのタイミングおよび持続時間を制御する第一の電気的アクチュエータ３２および第二の電気的アクチュエータ４２を備えている。アクチュエータ３２はバイアス・バネ３３、コイル３４および弁部材３７に接するアーマチュア３５を含む二位式ソレノイドであるのが望ましい。同様に、アクチュエータ４２はバイアス・バネ４３、コイル４４および、もう１つの三方弁の一部であって弁部材４７に接しているアーマチュア４５を含む二位式ソレノイドであるのが望ましい。弁部３７および４７はポペット弁部材であるのが望ましいが、スプールあるいはボール弁部材などの他の適した弁部材でも代用できる。さらに、アクチュエータ３２および４２はソレノイドであるのが望ましいが、圧電アクチュエータあるいはステッピングモータなど、またそれに限らず他の適した電気的アクチュエータでも代用が可能である。
【００１８】
特に図２ｂおよび図４の噴射器の図を参照するに、弁部材３７は、低圧力台座３８（図示）および高圧力台座３９の間で動かすことができることが示されている。ソレノイド３２に対する通電を断つと、弁部材３７は低圧力台座３８に近い位置、バイアス・バネ３３の近くに寄せられる。弁部材３７がこの位置に来ると、噴射器本体３１によって形成される可変圧力通路６７および圧力連通通路８８は高圧力通路５１に流体接続される。通路８８は制限オリフィスを通じて通路６７に結び付けられ、以下に述べるニードル弁部材の１つの開口動作速度を緩める。ソレノイド３２に通電されると、アーマチュア３５は弁部材３７を上方へ動かして高圧力台座３９を閉じる。弁部材３７がこの後退位置にくると、可変圧力通路６７および圧力連通通路８８は低圧力通路４０と流体接続する。
【００１９】
図２ｃおよび図４を参照するに、弁部材４７は、低圧力台座４８および高圧力台座４９の間で動かせることが示されている。アクチュエータ４２に対する通電を切ると、弁部材４７は、低圧力台座４８図示）に近い前進位置、バイアス・バネ４３の近くへと寄せられる。弁部材４７がこの位置にくると、噴射器本体３１によって形成される図３の制御ライン７７は制御供給ライン７６内の燃料圧力へと流体接続される。制御供給ライン７６は、燃料加圧チャンバー８５へと流動的に連結される。供給逆止め弁７９が配置され、弁部材４７がこの下向きの位置にある時に、燃料加圧チャンバー８５および制御供給ライン７６内の高圧は制御ライン７７に行き渡る。噴射イベントの間、燃料は噴射器３０を通じて、低圧力のままである。アクチュエータ４２の動力源がオンになると、アーマチュア４５は弁部材４７を上方へと動かし、高圧力台座４９を閉じる。弁部材４７がこの位置にあると、制御ライン７７は低あるいは中圧燃料供給ライン２０に流体接続される。
【００２０】
燃料噴射器３０に戻り、図２ｂおよび図４の構成図を再び参照するに、スプール弁部材５５は噴射器本体３１内に位置しており、また図示されている上向きの位置および下向きの位置の間で動かすことが可能であることが示されている。スプール弁部材５５は、バイアス・バネ６０によって上向きの位置にバイアスされている。スプール弁部材５５は常に複数の放射孔を経由して高圧力通路５１に対して開放されている高圧アニュラス５７を含んでいる。通路５１は、スプール弁部材５５がその下向きの位置にある時に作動流体通路６８を高圧力通路５１に対して開放できるように配置されている。低圧アニュラス５８は、図示されているようにスプール弁部材５５がその上向きの位置にある時に作動流体通路６８を噴射器本体３１によって形成される低圧ドレイン通路５２に接続するスプール弁部材５５上に設けられている。スプール弁部材５５はスプール・キャビティ６５内の流体圧力に露出される制御液圧面６３および高圧力通路５１内の高圧に持続的に露出され高圧面５６を有している。表面５６および６３は、有効表面エリアにおいてほぼ等しいことが望ましいが、バイアス・バネ６０の代わりに液圧バイアスをかけるためなど、必要によっては面積が異なっていてもよい。スプール・キャビティ６５は可変圧力通路６７に流体接続されている。
【００２１】
弁部材３７がその前進位置にある時など可変圧力通路６７が高圧マニホールド１４に流体接続されている時は、スプール・キャビティ６５内の圧力は高く、スプール弁部材５５は、望ましくは液圧均衡状態にあり、またバイアス・バネ６０によってその後退位置に保持される。スプール弁部材５５がこの位置にあると、作動流体通路６８と高圧力通路５１との流体接続が遮断されるが、低圧アニュラス５８を介して低圧力通路５２に流体接続される。反対に弁部材３７がその後退位置にある時（アクチベータ３２に通電されている状態）など、可変圧力通路６７が低圧容器１２に流体接続されている場合は、スプール・キャビティ６５内の圧力は十分に低いので、高圧面５６にかかる高圧力はバイアス・バネ６０の力を上回り、スプール弁部材５５はその下向きの位置へと移動することができる。スプール弁部材５５がこの下向きの位置に来ると、作動流体通路６８は低圧力通路５２から遮断されるが、高圧アニュラス５７を介して高圧力通路５１に対して開かれた状態になる。
【００２２】
再び燃料噴射器３０に戻ると、増強器ピストン８０が噴射器本体３１内に動作可能に配置されており、作動流体通路６８内の流体圧力に露出された液圧面８１を有している。ピストン８０はバイアス・バネ８４によって後退した上向きの位置にバイアスされている。しかし、高圧力通路５１に対して開放された状態など作動流体通路６８内の圧力が十分に高くなった場合、ピストン８０はバイアス・バネ８４の作用に抗して前進、下向きの位置に移動する。またプランジャー８３が噴射器本体３１内に動作可能に配置され、ピストン８０に対応して動作する。ピストン８０がその前進位置に移動すると、プランジャー８３も前進し、燃料加圧チャンバー８５内の燃料を加圧する。プランジャー８３の後退工程にある時、新しい燃料が供給逆止め弁８７を通じて燃料入口８６からチャンバー８５に入り込む。プランジャー８３対ピストン８０の面積比に従って、燃料圧力は作動流体圧力の数倍まで高められる。燃料入口８６は、燃料供給ライン２０を通じて燃料供給源１９と流体接続している。噴射イベント中に、プランジャー８３がその下向きの位置に移動すると、逆止め弁８７は閉じ、プランジャー８３は燃料加圧チャンバー８５内の燃料を圧縮する。プランジャー８３がその上向きの位置に戻ると、燃料が逆止め弁８７を通じて燃料加圧チャンバー８５内に引き込まれる。
【００２３】
圧力開放弁７０は噴射器本体３１内に動作可能に配置され、作動流体通路６８からの圧力スパイクを逃がす。圧力スパイクはＨＣＣＩノズル出口１２６あるいは従来のノズル出口１２８が急に閉じてしまった場合、ピストン８０およびプランジャー８３がその下方への動作を突然止めてしまうことによって生ずる。圧力スパイクは、主要噴射後のわずかの間、構成部品と通路間の相互作用によって制御不可能な望ましくない第二の噴射を引き起こしてしまうことがあるため、圧力開放通路７５が作動流体通路６８と低圧排気管の間に配置されている。噴射イベント中などスプール弁部材５５がその下向きの位置にある場合、ピン７１は圧力開放ボール弁部材７０を下向きに保持し、台座７２を閉鎖する。圧力開放弁７０がこの位置にある時、作動流体通路６８は圧力開放通路７５に接近し、作動流体通路６８内に圧力が生じる。しかしながら、噴射イベントの直後にピストン８０とプランジャー８３が液圧によって減速・停止すると、圧力開放弁７０に対して作動流体通路６８内に残存する高圧が作用する。スプール・キャビティ６５内の圧力が高いため、スプール弁部材５５は液圧均衡され、バイアス・バネ６０の作用で上向きの位置に移動する。そして圧力開放弁７０は台座７２から降りて、作動流体通路６８を圧力開放通路７５に対して開放し、このようにして作動流体通路６８内の圧力が排出される。同時に、圧力開放弁７０の上方への移動とそれによるピン７１の移動はスプール弁部材５５がその上向きの位置へと移動も援ける。
【００２４】
図３を参照するに、燃料噴射器３０はニードル弁１００を備えたノズル・アセンブリ９０を含んでいる。図示されているように、ニードル弁１００は好ましくはＨＣＣＩニードル弁部材１０７および従来のニードル弁部材１１７を含んでいる。ＨＣＣＩニードル弁部材１０７は、燃料加圧チャンバー８５をＨＣＣＩノズル出口１２６に流体接続させる開放位置および閉鎖位置の間で動かすことができる。弁部材１０７はバイアス・バネ１０１によって閉鎖位置にバイアスされている。ＨＣＣＩニードル弁部材１０７は好ましくはその開放位置および閉鎖位置の間の移動距離を決定するストップ・ピン１０５を含んでいる。また、ＨＣＣＩニードル弁部材１０７はＨＣＣＩニードル制御チャンバー１０２内の流体圧力がかかり、また圧力連通通路８８に流体接続された閉鎖液圧面１０６を備えている。またニードル部分１０４はＨＣＣＩノズル・チャンバー１０９内の流体圧力を受ける開放液圧面１１０を備えているＨＣＣＩニードル弁部材１０７上にも含まれている。ノズル・チャンバー１０９は好ましくは部分的にＨＣＣＩニードル弁部材１０７および従来のニードル弁部材１１７に含まれ、ＨＣＣＩノズル供給通路１０８を通じて、従来のニードル弁部材１１７によって形成されている燃料加圧チャンバー８５に流動的につながっている。
【００２５】
好ましくは、開放液圧面１１０および閉鎖液圧面１０６は、ニードル制御チャンバー１０２が圧力連通通路８８を通じて高圧力通路５１に開かれると、ニードル弁部材１０７が、開放液圧面１１０上に作用する燃料圧力の如何に関わらず、その下方閉鎖位置に保持され、あるいはそこに向かって移動するように、サイズ設定および位置決めされる。ニードル弁部材１０７がその閉鎖位置にある時、ニードル部分１０４上に備えられた円錐状あるいは球状弁表面１２１がニードル弁部材１１７上に設けられた円錐状弁台座１２２を閉じて、ノズル供給通路１０８とＨＣＣＩノズル出口１２６との間の流体連通を遮断する。しかしながら、ニードル制御チャンバー１０２が低圧力通路４０に開放され、またノズル・チャンバー１０９内の燃料圧力がＨＣＣＩ弁開放圧力に到達すると、ニードル弁部材１０７はバイアス・バネ１０１のバイアスに抗してその開放位置に向けて持ち上げられ、弁台座１２２から弁表面１２１を持ち上げる。なお、ＨＣＣＩ弁開放圧力はバイアス・バネ１０１の力および開放液圧面１１０のサイズによって決められる。台座２２が開くと、燃料がＨＣＣＩノズル出口１２６を通じてシリンダー２５内に噴射される。燃料噴射がＨＣＣＩノズル出口１２６を通じて行われる時は、上述のように、燃料噴射器３０は第一の構成である。燃料噴射器３０がこの構成の時、シリンダー２５内への燃料噴射は噴射器中心線２９およびシリンダー中心線２７に対して比較的小さいθの角度で行われる。図３において最もよく示されているように、ＨＣＣＩノズル出口１２６は本発明の本実施例においてθが０であるように形成されるのが望ましい。
【００２６】
ノズル・アセンブリ９０に戻ると、ニードル弁１００は外部チェック部材１１５を備えた通常ニードル弁部材１１７を含んでいる。ニードル弁部材１１７は外部チェック部材１１５上に設けられており、少なくともその一部が噴射器本体３１によって形成される通常ニードル制御チャンバー１１２内の流体圧力を受ける閉鎖液圧面１１６を有している。また、ニードル弁部材１１７は好ましくはノズル供給通路内の流動圧力を受け、噴射器本体３１によって形成されている開放液圧面１２０を含んでいる。通常ニードル弁部材１１７は、バイアス・バネ１１１によって閉鎖位置へとバイアスされている。ＨＣＣＩニードル弁部材１０７と同様に、スプリング、閉鎖液圧面１１６、開放液圧面１２０、およびバイアス・バネ１１１の各表面および強度は、開放液圧面１２０上で作用する燃料圧力の如何に関わらず閉鎖液圧面１１６上に高圧力が加わる際に、ニードル弁部材１１７がその下向きの位置にとどまる程度のものであるのが望ましい。
【００２７】
閉鎖液圧面１１６上に加わる燃料圧力およびバイアス・バネ１１１のバイアス力が開放液圧面１２０上に加わる燃料圧力を上回ると、ニードル弁部材１１７はそのバイアスされた閉鎖位置にとどまり、従来のノズル出口１２８を遮断する。言い換えると、弁表面１２３は台座１２４に接触し、それを閉じる。開放液圧面１２０上に作用する燃料圧力が閉鎖液圧面１１６上に作用する流体圧力、バイアス・バネ１１１のバイアス力（従来の弁開放圧力など）、バネ１０１のバイアス力、および閉鎖液圧面１０６にかかる液圧を上回ると、ニードル弁部材１１７が開放位置に持ち上げられて、ノズル供給通路１１８と従来のノズル出口１２８とが流体接続される。燃料噴射が従来のノズル出口１２８を通じて行われる時は、燃料噴射器３０が上述のように第二の構成である。なお、ニードル弁部材１１７および噴射器本体３１の間にガイド・クリアランスが存在し、燃料がニードル弁部材１１７周辺に行き渡ったり、通常噴射イベント中にＨＣＣＩノズル出口１２６から噴射されたりすることが実質的に起きないようにすることが望ましい。燃料噴射器３０がこの第二の構成である際には、シリンダー２５内への燃料噴射は、従来のノズル出口１２８の中心線２７および２９に対しての比較的大きな角度に相当する第二の噴射パターンで行われる。
【００２８】
なお、ニードル弁部材１０７はニードル弁部材１１７の上方への動きによって持ち上げられるが、ＨＣＣＩノズル出口１２６は通常噴射イベントの間、閉じられたままである。これには多くの要因がある。第一に、通常ニードル弁部材１１７の弁開放圧力は、ＨＣＣＩニードル弁部材１０７の弁開放圧力よりも小さい。言い換えると、ニードル制御チャンバー１０２、１１２、通常ニードル弁部材１１７内での各ＨＣＣＩ閉鎖液圧面１０６および通常閉鎖液圧面１１６の両表面上に低圧が作用すると、ＨＣＣＩ弁開放圧力に到達する前に通常弁開放圧力が実現される。従来のニードル弁部材１１７はＨＣＣＩバイアス・バネ１０１および従来のバイアス・バネ１１１の両バネ力を上回らなくてはならないので、開放液圧面１２０は、ＨＣＣＩ弁開放圧力よりも低い通常弁開放圧力を可能にするように、開放液圧面１１０に対して適度なサイズに調整される。このようにして、従来のニードル弁部材１１７はその開放位置へと移動を始め、ＨＣＣＩニードル弁部材１０７がその上方に動く前に、ＨＣＣＩニードル弁部材１０７を上方に移動させる。さらに、またＨＣＣＩニードル弁部材１０７のストップ・ピン１０５は、通常ニードル弁部材１１７の上方への動きを制限する。こうして、一旦通常ニードル弁部材１２７がその上向きの位置へと到達すると、ストップ・ピン１０５はＨＣＣＩニードル弁部材１０７が通常ニードル弁部材１１７から持ち上げられるのを防ぐ。当業者にとっては周知のことであるが、各ＨＣＣＩ弁開放圧力および通常弁開放圧力は、表面１１０、１２０、１０６および１１６を適切なサイズに設定し、バネ１０１と１１１上の先行荷重をうまく選択することで、ある程度調節することができる。
【００２９】
（ＩＩ．図５）
さて図５を参照するに、本発明で使用するためのノズル・アセンブリ１９０の別の実施形態が示されている。ノズル・アセンブリ１９０は内側ＨＣＣＩニードル弁部材２０７および外側又は従来のニードル弁部材２１７を備えたネストされたニードル弁２００を含んでいる。なお、燃料噴射器３０に多少の修正を加えると、ニードル弁２００を噴射器本体３１に挿入して、完全な噴射器をつくることができる。従って、本発明の図１−４に示す実施形態に関連して説明した燃料噴射器３０の構成部品の大部分はノズル・アセンブリ１９０を燃料噴射器３０に置き換えてもほとんど変化を受けない。例えば、ノズル・アセンブリ１９０と共に使用した場合は、燃料噴射器３０はスプール弁部材５５の制御面６３とＨＣＣＩニードル弁部材２０７の閉鎖液圧面２０６に対する液圧流体の流れを制御する第一の電気的アクチュエータ３２を含んだままである。さらに、燃料噴射器３０も好ましくは従来のニードル弁部材２１７の閉鎖液圧面２１６に対する圧力を制御する第二の電気的アクチュエータ４２を含んでいる。さらに、燃料噴射器３０は燃料噴射器３０内の燃料を噴射レベルに圧力調整するためのピストン／プランジャー・アセンブリも備えている。これらの同様の構成部品については詳細には説明しないが、燃料噴射器３０とノズル・アセンブリ１９０の構成部品のうちで上に述べた本発明の実施形態とは違っているものについて以下に説明する。
【００３０】
ＨＣＣＩ弁部材２０７は下向きの閉鎖位置と、上向きの開放位置の間を動くことができ、バイアス・バネ２０１によってその閉鎖位置の方向にバイアスされている。ストップ・ピン２０５はニードル弁部材２０７の上向きの動きを制限する。ＨＣＣＩニードル弁部材２０７は圧力連通通路８８と流体接続されているＨＣＣＩニードル制御チャンバー２０２内の流体圧力に露出された閉鎖液圧面２０６を備えている（図２ｂ）。ニードル弁部材２０７上にはノズル・チャンバー２０９内で流体圧力に露出された開放液圧面２１０が設けられている。ノズル・チャンバー２０９はノズル供給通路２１８とノズル接続通路２０８を介して燃料加圧チャンバー８５（図２ｃ）に流体接続されている。好ましくは、閉鎖液圧面２０６、開放液圧面２１０およびバイアス・バネ２０１の相対的なサイズと強度は、噴射レベルでの燃料圧力が開放液圧面２１０上にかけられているかどうかには関係なく、ニードル弁部材２０７が閉鎖液圧面２０６が高い圧力作動流体に露出された時に、その下向きの位置に保持されたり、その位置に向けて動き続けるようになっている。ニードル弁部材２０７がその閉鎖位置にある場合、一組のＨＣＣＩノズル出口２２６がノズル供給通路２１８から遮断される。ニードル弁部材２０７がその開放位置にある場合、燃料噴射器３０の第一の構成に対応して、ＨＣＣＩノズル出口２２６がノズル供給通路２０８とノズル・チャンバー２０９を介してノズル供給通路２１８に開放される。燃料噴射器３０がこの構成にある時、ＨＣＣＩノズル出口２２６を介してのシリンダー２５内への燃料噴射は噴射器中心線２９とシリンダー中心線２７に対して比較的小さな角度θの向きを持っている。しかしながら、前に説明した実施形態とは対照的に、この実施の解体では角度θはゼロより大きな値である。しかしながら、前に述べた実施形態の場合と同様、ゼロより大きな角度の向きを持った１つ以上のＨＣＣＩノズル出口を設けてもよい。
【００３１】
図に示されているように、ＨＣＣＩニードル弁部材２０７は従来のニードル弁部材２１７によって形成された内腔内で動くことができる。従来のニードル弁部材２１７は制御圧力ライン２２（図２ｃ）と流体連通している従来のニードル弁制御チャンバー２１２内の流体圧力に露出された閉鎖液圧面２１６を含んでいる。従来のニードル弁部材２１２内の流体圧力は本発明の上に述べた実施形態について述べたのと同じ方法で第二の電気的アクチュエータ４２によって制御される。従来のニードル弁部材２１７上にはノズル・チャンバー２１９内の流体圧力に露出された開放液圧面２２０も設けられている。ノズル・チャンバー２１９はノズル供給通路２１８を介して燃料加圧チャンバー８５（図２ｃ）に流体接続されている。好ましくは、ＨＣＣＩニードル弁部材２０７の場合と同様、閉鎖液圧面２１６、開放液圧面２２０およびバイアス・バネ２０１と２１１の相対的なサイズと強度は、開放液圧面２１０上にかけられている液体圧力が噴射レベルに達したかどうかには関係なく、閉鎖液圧面２１６に対して高圧燃料が作用した時に、従来のニードル弁部材２１７がその下向きの位置に保持されたり、その位置に向けて動き続けるようになっている。ニードル弁部材２１７がその閉鎖位置にある場合には、一組の従来のノズル出口２２８はノズル・チャンバー２９１から遮断される。言い換えると、弁表面２２１は座部２２２に定着される。ニードル弁部材２１７がその開放位置にある場合は、燃料噴射器３０の第二の構成に対応して、ノズル出口２２８がノズル・チャンバー２１９に対して開放され、加圧燃料がシリンダー２５内に噴射されるようになる。燃料噴射器３０がこの第二の構成にある場合には、シリンダー２５内への燃料噴射は中心線２７および２９に対しての従来のノズル出口２２８の比較的大きな角度αに対応して第二の噴射・パターンで噴射される。
【００３２】
なお、ニードル弁部材２０７もニードル弁部材２１７の上向きへの動きによって持ち上げられている間、ＨＣＣＩノズル出口２２６は通常噴射イベント中閉鎖されたままである。これは本発明の上に述べたのと同様の多数の要因による。第一に、従来のニードル弁部材２１７の弁開放圧力はＨＣＣＩニードル弁部材２０７の弁開放圧力以下である。言い換えると、それぞれのニードル制御チャンバー２０２、２１２内のＨＣＣＩ内の閉鎖液圧面２０６と従来の閉鎖液圧面２１６の両方と従来のニードル弁部材２１７に対して低い圧力がかかっている場合、ＨＣＣＩ弁開放圧力に到達する前に従来の弁開放圧力に達する。なお、従来のニードル弁部材２１７がＨＣＣＩバイアス・バネ２０１と従来のバイアス・バネ２１１の両方のバネ力を克服しなければならないので、開放液圧面２２０は好ましくはＨＣＣＩ弁開放圧力より低い所望の従来の開放圧力に対して合ったサイズにしておく必要がある。従って、従来のニードル弁部材２１７はＨＣＣＩニードル弁部材２０７がそれ自体上向きに動けるようになる前に、その開放位置に向けて上向きに動き始め、ＨＣＣＩニードル弁部材２０７を上向きに動かす。さらに、ＨＣＣＩニードル弁部材２０７と従来のニードル弁部材２１７の上向きへの動きはストップ・ピン２０５によって制限される。従って、従来のニードル弁部材２１７がその上向き位置に到達すると、ストップ・ピン２０５はＨＣＣＩニードル弁部材２０７が従来のニードル弁部材２１７から持ち上げられて離れるのを防ぐ。
【００３３】
（ＩＩＩ．図６−７）
さて図６と７を参照するに、本発明で使用するための燃料噴射器２３０および他のノズル・アセンブリ２９０の構成図が示されている。燃料噴射器２３０は燃料噴射器３０と非常に類似しており、類似した構成要素を多数含んでいる。例えば、燃料噴射器２３０は噴射器内の圧力と流体フローを制御する２つの電気的アクチュエータを含んでいる。しかしながら、この実施形態においては、第一の電気的アクチュエータ２３２は増強器ピストン２８０に対する高圧作動流体の流れを制御するスプール弁部材２５５の制御液圧面に作用する液圧流体の圧力を制御する。第二の電気的アクチュエータ２４２はＨＣＣＩニードル弁部材３０７の閉鎖面に作用する液圧流体の圧力を制御する。第一の電気的アクチュエータ２３２と第二の電気的アクチュエータ２４２は、好ましくは、図２−４に示す本発明の実施形態に関して開示した第一の電気的アクチュエータ３２と第二の電気的アクチュエータ４２と類似している。しかしながら、それらは圧電性電気的アクチュエータ・ボイス・コイル、あるいはステッパー・モータでも代用が可能である。さらに、図６に最も良く示されているように、燃料噴射器２３０は噴射器内の燃料を噴射レベルに加圧するために増強器ピストン／プランジャー・アセンブリも備えており、これは好ましくは図２ａに示すものと類似している。この実施形態は、外側ニードル３１７がバネ３１１によってバイアスされ閉鎖されているが、直接的には制御されないことである。言い換えると、外側のニードル弁部材はアクチュエータ３２および４２の加圧状態に基づいて異なった圧力に露出された閉鎖液圧面を含んでいないことである。図６と７で、ノズル・アセンブリ２９０はＨＣＣＩニードル弁部材３０７を有するニードル弁３００、従来のあるいは外側ニードル弁部材３１７、そして内側シーリング部材３１５を備えている。図７に示されているように、内側のシーリング部材３１５は好ましくは皿バネ３２５によって下向きの位置にバイアスされて環状サック３２３をサック３２４から遮断している。好ましくは、バネ３２５は外側のチェック部材３１７が上向きの開放位置にあるか下向きの閉鎖位置にあるかには関係なく、内側のシーリング部材３１５をこの下向きの位置に保持する。なお、皿バネを図示してあるが、内側のシーリング部材３１５を下向きの位置に保持するために他のいずれのバイアス手段を用いてもよい。
【００３４】
ＨＣＣＩニードル弁部材３０７は上向きの開放位置と下向きの閉鎖位置との間を動くことができ、バイアス・バネ３０１によってその閉鎖位置の方向にバイアスされている。ＨＣＣＩニードル弁部材３０７はＨＣＣＩニードル制御チャンバー３０２内の流体圧力に露出される閉鎖液圧面３０６を含んでいる。第二の電気的アクチュエータ２４２に通電されると、ニードル制御チャンバー３０２が好ましくは燃料噴射器２３０によって形成される高圧力通路および圧力制御ラインを介して高圧オイル・レール１４に流体接続される。あるいは、第二の電気的アクチュエータ２４２に対する通電が打ち切られると、ニードル制御チャンバー３０２が好ましくは圧力制御ラインと燃料噴射器２３０によって形成される低圧力通路によって低圧容器１２に流体接続される。ニードル弁部材３０７は好ましくは第一のＨＣＣＩノズル・チャンバーに露出された開放液圧面３１０を含んでいる。好ましくは、ＨＣＣＩノズル・チャンバー３０９は燃料噴射器２３１によって形成されるノズル供給通路３１８を通じて、（図２ｂに示されている燃料加圧チャンバー８５などの）燃料加圧チャンバーに流体接続されている。開放液圧面３１０、閉鎖液圧面３０６、およびバイアス・バネ３０１の相対的なサイズと強度は好ましくは、ニードル制御チャンバー３０２が高圧レール１４に開放された場合にその下向きの閉鎖位置に留まるか、あるいはそれに向かって動くように設定される。
【００３５】
ニードル弁部材３０７はニードル弁部材３０７がその下向けのニードル弁部材３０７がその下向きの閉鎖位置にある場合に、外側ニードル弁部材３１７上にある平面的弁台座３２２を閉鎖するナイフ・エッジ弁表面３２１を含んでいる。ニードル弁部材３０７が弁台座３２２から離れている時など弁台座３２２が開放されている場合、ノズル・チャンバー３０９は従来のニードル弁部材３１７によって形成されているノズル接続通路３０８と内側シーリング部材３１５によって形成される噴射通路３０５を通じてＨＣＣＩノズル出口３２６に流体接続されている。弁台座３２２が開放されると、燃料噴射器２３０は第一の構成となる。燃料噴射器２３０がこの構成の場合に、シリンダー２５内への燃料噴射は噴射器中心線２２９およびシリンダー中心線２７に対して比較的小さな角度θで行われる。図７に最も良く示されているように、本発明のこの実施形態では、ＨＣＣＩノズル出口１２６は好ましくは角度θがゼロになるように設定される。
【００３６】
さてニードル弁３００に戻ると、上向きの開放位置と下向きの閉鎖位置との間で動くことができる従来のニードル弁部材３１７も含まれている。ニードル弁部材３１７もバイアス・バネ３１１によってその下向きの位置にバイアスされている。ニードル弁部材３１７は第二の、あるいは従来のノズル・チャンバー３１９内の燃料圧力に露出された開放液圧面３２０を含んでいる。好ましくは、ノズル・チャンバー３１９はノズル供給通路３１８を介して燃料加圧チャンバーに流体接続されている。ニードル弁部材３１７がその下向きの位置にある場合、従来のノズル出口３２８はノズル・チャンバー３１９から遮断されている。ニードル弁部材３１７がその閉鎖位置から離れている場合は、燃料噴射器２３０はその第二の構成になっており、従来のノズル出口３２８はノズル・チャンバー３１９に対して開放されて従来のノズル出口３２８からの燃料噴射が開始できる。従来のノズル出口３２８からの燃料噴射が行われると、燃料噴射器２３０は前に述べたようにその第二の構成となる。燃料噴射器２３０がその第二の構成の時は、シリンダー２５内への燃料噴射は中心線２７および２２９に対する従来のノズル出口３２８の比較的大きな角度αに対応する第二の噴射パターンで行われる。
【００３７】
ニードル弁部材３０７もニードル弁部材３１７の上向きの動きによって持ち上げられるが、ＨＣＣＩノズル出口３２６は従来の噴射イベント中閉鎖されたままの状態である。これは、閉鎖液圧面３０６に作用する高圧作動流体が弁部材３７はその台座から上方に離れるのを防ぐからである。それぞれの弁開放圧力はバネ３０１および３１１に対する適切な先行荷重を設定すると同時に、閉鎖液圧面３０６と開放液圧面３１０および３２０を適切にサイズ調節することで設定できる。しかしながら、ＨＣＣＩ弁開放圧力は両方の組の出口が同時に開放されてしまうのを避けるために従来の弁開放圧力以下に設定する方が好ましい。ＨＣＣＩ閉鎖液圧面３０６に対して高圧がかかっている場合、圧力が閉鎖液圧面３０６に作用する液圧流体とバイアス・バネ３０１の下向きの力の両方に抗してＨＣＣＩニードル弁部材３０７を持ち上げるのに十分になる前に従来の弁開放圧力が発生する。従来のニードル弁部材３１７はＨＣＣＩバイアス・バネ３０１と従来のバイアス・バネ３１１の両方のバネ力と閉鎖液圧面３０２に作用している液圧力を克服しなければならないので、開放液圧面３２０はＨＣＣＩ弁開放圧力より従来の弁開放圧力が高くなるように開放液圧面３１０に対して適切なサイズ設定としなければならない。従って、従来のニードル弁部材３１７はＨＣＣＩニードル弁部材３０７はそれ自体上向きに動き始める前にその開放位置に動いて、ＨＣＣＩニードル弁部材３０７を上向きに動かす。なお、ＨＣＣＩモードで作動している時は、燃料圧力は両方の組の出口が同時に開いてしまうのを防ぐために従来の弁開放圧力以下に保持されなければならない。しかしながら、いくつかの事例では同時に開放されることが望ましい場合もある。
【００３８】
（ＩＶ．図８−９）
さて図８と９を参照するに、本発明の別の実施形態による燃料噴射器３３０、およびこの燃料噴射器３３０と共に使用するノズル・アセンブリ３９０の構成図が示されている。図８および９の燃料噴射器は、外側あるいはＨＣＣＩニードル４０７が閉鎖液圧面に高圧あるいは低圧をかけることによって直接制御されるのではないという点で図６および７に示すものと類似している。実際、ニードル４０７は単にバネによるバイアスで閉鎖される。図６および７に示す実施形態で、ＨＣＣＩニードルは直接制御されたのに対して、従来のニードルは単にバネでバイアスされているだけだった。なお、燃料噴射器３３０は燃料噴射器３０と非常に類似しており、そして多数の類似の構成部品を含んでいる。例えば、燃料噴射器３３０も噴射器内の圧力と流体フローを制御する２つの電気的なアクチュエータを備えている。なお、第一の電気的アクチュエータ３３２と第二の電気的アクチュエータ３４２は、好ましくは本発明の図２−４に示す実施形態で開示されている第一の電気的アクチュエータ３２および第二の電気的アクチュエータ４２と同じであるが、それらの代わりに圧電−電気的アクチュエータ・ボイス・コイル、あるいはステッパ・モーターなど、いかなるタイプのアクチュエータでも使用することができる。さらに、図８に最もよく示されているように、燃料噴射器３３０も噴射器内の燃料を噴射レベルまで加圧するためのピストン３８０／プランジャー３８３を備えている。前に述べたアクチュエータ３２の場合と同様、第一の電気的アクチュエータ３３２はスプール弁部材３５５上の制御面に対する流体圧力を制御し、そのことがその動きの制御をもたらす。スプール弁部材が第一のバイアスされた位置から第二の前進位置に動かされると、増強装置の液圧面３８１が高圧作動流体に露出される。好ましくは、この作動流体は高圧エンジン潤滑オイルであるが、しかしながら燃料や冷却液などいかなる適切な作動流体でも代用することができる。液圧面３８１に対して高圧が作用すると、ピストン３８０がプランジャー３８３と共に前進して、燃料噴射器３３０内の燃料を加圧して噴射させる。
【００３９】
さてノズル・アセンブリ３９０に戻ると、ＨＣＣＩニードル弁部材４０７と従来のニードル弁部材４１７を含んだネストされたニードル弁４００が設けられている。上に説明した実施形態とは違って、ＨＣＣＩ弁部材４０７は外側ニードル弁部材であるのに対して、従来のニードル弁部材４１７はこの実施形態では内側ニードル弁部材である。外側ＨＣＣＩニードル弁部材４０７は下向きの閉鎖位置と上向きの開放位置との間を移動し、ＨＣＣＩノズル出口を開放し、その上向きへの動きはスリーブ４０６によって制約されている。ＨＣＣＩニードル弁部材４０７はバイアス・バネ４０１によってその下向き位置にバイアスされ、ＨＣＣＩノズル出口４２６を閉鎖する。ＨＣＣＩニードル弁部材４０７にはノズル供給通路４１８内の流体圧力に露出された開放液圧面４１０が含まれている。上に開示されている本発明の実施形態の場合と同様、好ましくはバイアス・バネ４０１と開放液圧面４１０の相対的サイズと強度は、ノズル供給通路４１８内の液体圧力が所定のＨＣＣＩ弁開放圧力以下の場合にニードル弁部材４０７がその閉鎖位置にとどまるように設定されている。
【００４０】
第一の電気的アクチュエータ３３２の通電が解除され、ピストン３８０とプランジャー３８３が噴射装置３３０内の燃料を加圧するように動いてない場合など、ＨＣＣＩニードル弁部材４０７がその閉鎖位置にある場合、ニードル弁部材４０７上に含まれている弁表面４２１は従来のニードル弁部材４１７内に含まれているフラット弁台座４２２と接触している。弁台座４２２が閉鎖されていると、弁部材４０７の弁表面４２１はノズル供給通路４１８のＨＣＣＩノズル出口４２６との流体連通から遮断してしまう。ニードル弁部材４０７がその上向き位置にある時など、弁台座４２２が開いている場合は、ＨＣＣＩノズル出口４２６は両方ともニードル弁部材４０７でその範囲が限定されているアニュラス４０４および噴射通路４０５を介してノズル供給通路４１８に対して開かれている。ニードル弁部材４０７がこの位置にある場合、燃料噴射器３３０の第一の構成に対応して、加圧された燃料はアニュラス４０４と噴射通路４０５から流れて、ＨＣＣＩノズル出口４２６を通じてシリンダー２５内に噴射される。燃料噴射器３３０がこの構成の場合に、シリンダー２５内への燃料噴射は噴射器中心線３２９およびシリンダー中心線２７に対して比較的小さな角度θで傾いている。図３に最も良く示されているように、ＨＣＣＩノズル出口４２６は好ましくは角度θが小さく、そして、本発明のこの実施形態ではその角度がゼロであってもよいように形成されている。なお、唯１つのＨＣＣＩノズル出口４２６を示しているが、先端部分３９５は燃料噴射を噴射器中心線２９又はシリンダー中心線２７に対して望ましい、そして好ましくは比較的小さな角度を持つように方向付けるようなサイズと位置で設計された、実際的にはいかなる数のＨＣＣＩノズル出口も形成することが可能であろう。さらに、ＨＣＣＩニードル弁部材４０７がその上向きの位置に持ち上がると、一定量の燃料がニードル弁部材４０７上向きに配置されたバネ・チャンバー４０２内に移動することができる。従って、低圧燃料還流ライン４２７は好ましくはバネ・チャンバー４０２を燃料ドレインに流体連通させ、ニードル弁部材４０７がその上向き位置に持ち上がると、図に示されているようにこの移動燃料が場所を変えることができるようになる。
【００４１】
再度ニードル弁４００に戻ると、内側の従来のニードル弁部材４１７は上向きの開放位置と下側の閉鎖位置との間を移動することができる。ニードル弁部材４１７は好ましくは上部ガイド部分４０３と下部ガイド部分４２３を有している。その動きでニードル弁部材４１７を誘導するのに加えて、これらの間隔は好ましくは種々の噴射器流体のガイド表面を通じての移行を停止するのに役立つ。バイアス・バネ４１１は好ましくは従来のニードル弁部材４１７をその下向きの閉鎖位置にバイアスさせる。ニードル弁部材４１７はニードル制御チャンバー４１２内の流体圧力に露出された閉鎖液圧表面を含んでいる。ニードル制御チャンバー４１２内の流体圧力は好ましくは第二の電気的アクチュエータ３４２によって制御される。好ましくは、第二の電気的アクチュエータ３４２に対する電気が切られると、閉鎖液圧面４１６が一定量のエンジン潤滑油などの高圧作動流体に露出される。第二の電気的アクチュエータ３４２が通電されると、閉鎖液圧面４１６が低圧に露出される。エンジン潤滑油が好ましくは閉鎖液圧面４１６に対して露出される作動流体として用いられる場合は、燃料など、適切な作動流体であればいかなるタイプのものでも用いることができる。
【００４２】
ニードル弁部材４１７にはノズル・チャンバー４０９内で流体圧力に露出される開放液圧面４２０も設けられている。ノズル供給通路４１８内の圧力が従来の弁開放圧力以下の場合、ニードル弁部材４１７はその下向きのバイアスされた位置に留まり、一連の従来のノズル出口４２８を閉鎖する。なお、ニードル弁部材４１７の弁開放圧力はニードル弁部材４０７の弁開放圧力以下でなければならない。これによって、ニードル弁部材４０７は、従来のニードル弁部材４１７が持ち上がって通常噴射が行えるようになると、その上向きの開放位置には絶対に移動しないようにするのに役立つ。従って、ニードル弁部材４０７の比較的高い弁開放圧力の結果として、バイアス・バネ４０１はニードル弁部材４０７をニードル弁部材４１７に対して下向きの位置に保持するので、弁台座４２２は通常噴射が行われている間開かない。言い換えると、燃料圧力は好ましくは少なくともＨＣＣＩニードル弁部材がスリーブ４０６と接触するまで、ＨＣＣＩ弁開放圧力以下に留まり、それによって通常噴射動作中フラット・台座４２２は閉鎖された状態に維持される。さらに、下側ガイド部分４２３は、ニードル弁部材４１７がその開放された位置にある場合に、ノズル・チャンバー４０９から遮断された状態に保持される。
【００４３】
ニードル弁部材４１７がその閉鎖位置にある場合に、従来のノズル出口４２８が閉鎖され、これらのオリフィスを介してシリンダー２５内への燃料噴射が遮断される。しかしながら、開放液圧面４２０に作用する燃料圧力が弁開放圧力を上回った場合、燃料噴射器３３０の第二の構成に対応して、ニードル弁部材４１７はその開放位置に持ち上げられる。そうすると、ノズル供給通路４０８内の加圧された燃料は従来のノズル出口４２８を通じてシリンダー２５内に噴射することができる。燃料噴射が従来のノズル出口４２８を通じて行われると、燃料噴射器３３０は上に述べたようにその第二の構成にある。燃料噴射器３３０はこの第二の構成にある場合は、シリンダー２５内への燃料噴射は中心線２７および３２９に対して従来のノズル出口４２８の角度αが比較的小さいので第二の噴射パターンに従って行われる。
【００４４】
ニードル弁部材４１７の上向きへの動きによってニードル弁部材４０７も持ち上げられると、ＨＣＣＩノズル出口４２６は通常噴射動作中閉鎖されたままである。これはいろいろな理由による。第一に、ＨＣＣＩ弁部材４０７と従来のニードル弁部材４１７内部の開放圧力の差。従来のニードル弁部材４１７をその閉鎖位置から持ち上げるのに必要な従来の弁開放圧力はＨＣＣＩニードル弁部材３０７をその閉鎖位置から持ち上げるのに必要なＨＣＣＩ弁開放圧力より小さい。なお、従来のニードル弁部材４１７がＨＣＣＩバイアス・バネ４０１と従来のバイアス・バネ４１１の両方のバネ力を克服しなければならないので、開放液圧面４２０は従来の弁開放圧力がＨＣＣＩ弁開放圧力より小さくなるようにするために、開放液圧面４１０に対して適切なサイズに設定する必要がある。従って、従来のニードル弁部材４１７はその開放位置に動き始め、ＨＣＣＩニードル弁部材４０７がそれ自体上向きに動くことができるようになる前に、ＨＣＣＩニードル弁部材４０７を上向きに移動させる。さらに、スリーブ４０６も従来のニードル弁部材４１７の上向きへの動きを制限する。従って、従来のニードル弁部材４１７がその上向き位置に到着すると、スリーブ４０６がＨＣＣＩニードル弁部材４０７が従来のニードル弁部材４１７から離れて持ち上がるのを防ぐ。
【００４５】
（Ｖ．図１０−１１）
さて図１０と１１を参照するに、本発明の別の実施形態による燃料噴射器４３０、および燃料噴射器４３０と共に使用するノズル・アセンブリ４９０の構成図が示されている。燃料噴射器４３０は上に説明し、図８と９に関連して検討した燃料噴射器３３０と類似している。しかしながら、燃料噴射器３３０（図８）の第二の電気的アクチュエータ３４２が従来のニードル弁部材４１７の上部に対する液圧流体の流れを制御したのに対して、燃料噴射器４３０（図１０）の第二の電気的アクチュエータ４４２はＨＣＣＩニードル弁部材５０７の上部に露出された作動流体の流れを制御している。しかしながら、図に示すように、第一の電気的アクチュエータ４３２は前に述べたのと同じ方法で第一の電気的アクチュエータ３３２に対して作用する。例えば、第一の電気的アクチュエータ４３２は作動流体、好ましくはエンジン潤滑油のスプール弁部材４５５上の制御液圧面に対する流れを制御している。スプール弁部材４５５が第一のバイアスされた位置から第二の位置に移動すると、高圧作動流体が増強装置ピストン４８０の液圧面４８１に作用することができる。そうすると、ピストン４８０はプランジャー４８３と共に燃料噴射器４３０内の加圧燃料に作用することができる。燃料噴射器４３０は好ましくはエンジン潤滑油を作動流体として用いるが、流体あるいは冷却流体などのその他の流体も用いることができる。例えば、種々の流体通路に修正を加えるだけで、燃料噴射器４３０は燃料が作動流体と燃焼流体の両方に用いられるオール燃料システムの部品として用いることができる。
【００４６】
さて、燃料噴射器４３０に戻ると、ネストされたニードル弁５００は内側のＨＣＣＩ弁部材５０７と外側の、従来のニードル弁部材５１７を含んでいる。好ましくはピンであるニードル弁部材５０７は圧力制御通路５０１に接続されたＨＣＣＩニードル制御チャンバー５０２内の流体圧力に露出された閉鎖液圧面５０６を備えている。第二の電気的アクチュエータ４４２に対する電気が切られると、閉鎖液圧面５０６は圧力制御通路５０１内の高圧作動流体に露出されている。なお、第二の電気的アクチュエータ４４２が第二の電気的アクチュエータ４２（図２ｃ）と類似のものであれば、圧力制御通路５０１は第二の電気的アクチュエータ４４２に取り付けられた弁部材によって高圧に開放される。第二の電気的アクチュエータ４４２に電気が通じると、閉鎖液圧面５０６が圧力制御通路５０１内で低圧に露出される。再度指摘しておかねばならないことは、第二の電気的アクチュエータ４４２が第二の電気的アクチュエータ（図２ｃ）と類似のものである場合、アクチュエータ弁部材はアクチュエータ４４２によって動かされて、圧力制御通路５０１を高圧流体から遮断し、そして、圧力制御通路５０１を低圧ドレイン通路に開放する。
【００４７】
ニードル弁部材５０７はノズル・チャンバー５０９内の流体圧力に露出された開放液圧面５１０も備えている。ノズル・チャンバー５０９は噴射器本体４３１と従来のニードル弁部材５１７によって形成されたノズル供給通路５１８に流体接続されている。閉鎖液圧面５０６と開放液圧面５１０は好ましくは、ニードル制御チャンバー５０２内の閉鎖液圧面５０６に高圧がかかっている場合、ニードル弁部材５０７は図示されているような下向き閉鎖位置に留まるか、あるいはその方向に動いていく。同様に、これらの面は好ましくは、ノズル・チャンバー５０９内の燃料圧力がＨＣＣＩ弁開放圧力より高く、そして閉鎖液圧面５０６に低圧がかかっている時にその開放位置に持ち上げられるようにサイズ設定される。
【００４８】
ニードル弁部材５０７がその下向き位置にある場合に、ニードル弁部材５０７の鋭角ナイフ・エッジ弁表面５２１はニードル弁部材５１７上に設けられたフラット弁台座５２２を閉鎖して、ノズル供給通路５１８からＨＣＣＩノズル出口５２６を遮断する。圧力制御通路５０１が低圧に対して開放されている場合、ノズル・チャンバー５０９内の開放液圧面５１０に作用するＨＣＣＩ弁開放燃料圧力はニードル弁部材５０７を開放位置に持ち上げる。しかしながら、本発明のこの実施形態においては、燃料は好ましくはＨＣＣＩ弁開放圧力より高い供給圧力で供給される。従って、ＨＣＣＩ噴射イベントのための噴射圧力は中間燃料供給圧力と等しくてもよい。
【００４９】
ニードル弁部材５０７がその開放位置にある場合、燃料噴射器４３０の第一の構成に対応して、弁表面５２１は弁台座５２２から離れて接続通路５０８を噴射通路５０４を介してＨＣＣＩノズル出口５２６に対して開放する。ニードル弁部材５０７がこの位置にある場合、ＨＣＣＩノズル出口５２６からシリンダー２５への燃料噴射を開始することができる。燃料噴射器４３０がこの構成の場合に、シリンダー２５内への燃料噴射は噴射器中心線４２９およびシリンダー中心線２７に対して比較的小さな角度θを有している。図１１に最も良く示されているように、ＨＣＣＩ出口５２６の中心線は好ましくは交差している。フロー・ストリームがシリンダー２５と衝突することが燃料の霧化および空気との混合において有利であると考えられるので、ＨＣＣＩノズル出口５２６の方向が好ましい。しかしながら、これらノズル出口の中心線は交差していなくてもよい。さらに、複数のＨＣＣＩノズル出口５２６について図示してあるが、噴射器４３０はだた１つのＨＣＣＩノズル出口を有している構成でもよい。
【００５０】
さてニードル弁５００に戻ると、従来のニードル弁部材５１７はノズル・チャンバー５１９内で流体圧力に露出された開放液圧面５２０を含んでいる。ニードル弁部材５１７はバイアス・バネ５１１によってその下向きの閉鎖位置にバイアスされている。好ましくは、ニードル弁部材５０７の開放液圧面５２０、バイアス・バネ５１１、および閉鎖液圧面５０６の相対的サイズおよび強度は開放液圧面５２０が、好ましくは燃料供給圧力とＨＣＣＩ弁開放圧力の両方よりかなり高い従来の弁開放圧力に対応するノズル・チャンバー５１９内の増強高圧燃料圧力露出されると、その上向きの開放位置に持ち上げられる。言い換えると、ニードル弁部材５１７の弁開放圧力は、ニードル弁部材５０７が低めのＨＣＣＩ噴射圧力に対して持ち上がるようにニードル弁部材５０７のそれより大きくなければならない。さらに、従来の弁開放圧力はバイアス・バネ５１１とニードル弁部材５０７の閉鎖液圧面５０６に作用する高圧流体力の両方の下向きの力を克服するために比較的高くなければならない。従って、従来の噴射イベントは第二の電気的アクチュエータ４４２が起動されなくても起きる。ニードル弁部材５１７がその下向きのバイアスされた位置にある場合、ノズル出口５２８は遮断される。しかしながら、ニードル弁部材５１７がその下向きの開放位置にある場合、従来のノズル出口５２８は開放され、シリンダー２５内への燃料噴射を開始することができる。燃料噴射が従来のノズル出口５２８を介して行われると、燃料噴射器４３０はその第二の構成にあることを銘記しておく必要がある。燃料噴射器４３０がこの第二の構成にある場合、シリンダー２５内への燃料噴射は中心線２７および４２９に対する従来のノズル出口５２８の比較的大きな角度αに対応する第二の噴射パターンで行われる。
【００５１】
ニードル弁部材５０７もニードル弁部材５１７の上向きへの動きによって持ち上げられるが、ＨＣＣＩノズル出口５２６は通常噴射イベント中閉鎖されたままである。これは多数の要因による。高圧がＨＣＣＩ閉鎖液圧面５０６に作用していると、ＨＣＣＩニードル弁部材５０７は台座に定着したままである。なお、従来のニードル弁部材５１７は従来のバイアス・バネ１１１のバイアス力とニードル弁部材５０７の閉鎖液圧面５０６に作用する流体力を克服しなければならないので、開放液圧面５２０は燃料圧力が増強器ピストン４８０の動きによって増強されると従来の噴射イベントだけが行われるようにサイズ設定しなければならない。従って、従来のニードル弁部材５１７はその開放位置に動き始め、ＨＣＣＩニードル弁部材５０７を上向きに移動させるが、ＨＣＣＩ弁部材５０７は台座に定着されたままである。さらに、ＨＣＣＩニードル弁部材の上向きへの動きと、それに伴う従来のニードル弁部材１１７の上向きの動きは噴射器本体４３１によって制限される。従って、従来のニードル弁部材５１７がその上向きの位置に到着すると、ＨＣＣＩニードル弁部材５０７は従来のニードル弁部材５１７から離れて持ち上がることができないようになる。この実施形態では中反供給圧力でＨＣＣＩ噴射イベントが起き、従来の噴射イベントは高い増強圧力で行われる。
【００５２】
（ＶＩ．図１２−１５）
さて図１２を参照するに、本発明の別の実施形態によるノズル・アセンブリ５９０が示されている。ノズル・アセンブリ５９０はＨＣＣＩニードル弁部材６０７、従来のニードル弁部材６１７、および内側スリーブ部材６１５を含むニードル弁部材６００を備えている。ニードル弁６００は両方とも噴射器５３１によって形成された１組のＨＣＣＩノズル出口６２６と１組の従来のノズル出口５３１が遮断されている第一の位置に図示されている。ニードル弁６００はこの第一の位置から、ＨＣＣＩノズル出口６２６が開放され、従来のノズル出口６２８が遮断されている第二の位置に移動することができる。ニードル弁６００はＨＣＣＩノズル出口６２６が遮断され、従来のノズル出口６２８が開放されている第三の位置に移動することもできる。図１２に最も良く示されているように、内側シーリング部材６１５はバイアス・バネ６１４によって下向きのうちにバイアスされている。内側シーリング部材６１５はシーリング部材６１５は好ましくは燃料噴射器５３０の動作中この位置に保持され、従って、内側シーリング部材６１５の弁表面６２５は噴射器本体５３０によって形成される円錐弁台座６２７を閉鎖して、ＨＣＣＩノズル出口６２６が従来のノズル出口６２８から分離される。
【００５３】
ニードル弁６００がその第一の位置にある場合、ＨＣＣＩニードル弁部材６０７と従来のニードル弁部材６１７は図示されているように両方とも下側の閉鎖位置にある。ニードル弁部材６０７がその閉鎖位置にある場合、ニードル弁部材６０７上に設けられている弁表面６２１は噴射器本体５３１によって形成される円錐形弁台座６２２を閉鎖する。同様に、ニードル弁部材６１７がその閉鎖位置にあると、ニードル弁部材６１７上に設けられている弁表面６２３は噴射器本体５３１によって形成される円錐形弁台座６２４を閉鎖する。ニードル弁部材６０７とニードル弁部材６１７はそれぞれバイアス・バネ６０１とバイアス・バネ６１１によってその閉鎖位置の方向にバイアスされている。ニードル弁部材６０７はノズル・チャンバー６０９内の燃料圧力に露出された開放液圧面を含んでいる。ノズル・チャンバー６０９はノズル供給通路６０８を介して加圧燃料の供給源に流体接続されている。ノズル供給チャンバー６０９内の開放液圧面６１０Ａおよび６１０Ｂに作用する燃料圧力がバイアス・バネ６０１の下向きのバイアスによって形成される第一の弁開放圧力を上回ると、ニードル弁部材６０７がニードル弁６００の第二の位置に対応するその開放位置に持ち上げられる。ニードル弁６００のこの第二の位置は燃料噴射器５３０の第一の構成に対応する。燃料噴射器３０がこの構成にある場合、シリンダー２５内への燃料噴射は噴射器中心線５２９およびシリンダー中心線２９に対して比較的小さな角度θで行われる。しかしながら、ニードル弁６００に対して用いられる制御方式に基づいて、ニードル弁部材６０７とニードル弁部材６１７に対する弁開放圧力は以下に説明するように同じであっても、あるいは違っていてもよい。
【００５４】
ＨＣＣＩニードル弁部材６０７に加えて、ニードル弁６００は従来のニードル弁部材６１７も備えている。ニードル弁部材６１７は下向きの閉鎖された位置と上向きの開放された位置の間を動くことができ、バイアス・バネ６１１によってその閉鎖位置の方向にバイアスされている。ニードル弁部材６１７はノズル・チャンバー６１７内の燃料圧力に露出された開放液圧面６２０を備えている。ノズル・チャンバー６１９はノズル供給通路６１８を介して燃料加圧チャンバー５８５に流体接続されている。開放液圧面６２０に作用する燃料圧力がバイアス・バネ６１１の下向きの力を上回ると、ニードル弁６１７がニードル弁６００の第三の位置に対応するその開放位置に持ち上げられる。ニードル弁のこの第三の位置は燃料噴射器５３０の第二の構成に対応する。燃料噴射器５３０がこの第二の構成の場合に、シリンダー２５内への燃料噴射は中心線２７および５２９に対して従来のノズル出口６２８の比較的大きな角度αに対応する第二の噴射パターンに従って行われる。
【００５５】
なお、ニードル弁６００の制御は多数の異なった方法で行うことができる。例えば、さらに図３にはニードル弁６００に対する第一の制御方式に基づく燃料噴射器５３０の構成図が示されている。ニードル弁部材６００の制御と一体化されている燃料噴射器５３０のこれらの構成部品だけが示されている。噴射器５３０は第一の電気的アクチュエータ５３２と第二の電気的アクチュエータ５４２を含んでいる。第一の電気的アクチュエータ５３２は好ましくは２−ポジション・ソレノイドであり、第二の電気的アクチュエータ５４２は好ましくは３−ポジション・チェック制御アクチュエータである。しかしながら、圧電アクチュエータなど他の適切なアクチュエータも用いることができる。
【００５６】
第一の電気的アクチュエータ５３２はスプール弁部材５５５の制御面に対する作動流体圧力を制御する。スプール弁部材５５５は図２に示されているようにスプール弁部材５５と類似のものであってもよい。このケースで、スプール弁部材５５５はバイアスされた情報の位置と下向きの位置の間を動くことができる。ピストン５８０の液圧面５８１はスプール弁部材５５５がその上向きの位置にある時は低圧に露出され、スプール弁部材５５５が下向きの位置にある時は高圧作動流体に露出されるようにすることもできる。スプール弁部材５５５が上向きの位置にある場合は高圧作動流体に露出され、スプール弁部材５５５がその下向きの位置にある場合は低圧に露出される。
【００５７】
スプール弁部材５５５の向きには関係なく、液圧面５８１が高圧作動流体に露出された場合は、ピストン５８０とプランジャー５８３はその前進位置の方向に向かって移動する。ピストン５８０とプランジャー５８３が前進すると、燃料噴射器５３０内の燃料が加圧される。加圧された燃料は第二の電気的アクチュエータ５４２で遮断したり、あるいはＨＣＣＩノズル制御チャンバー６０９か従来のノズル制御チャンバー６１９の１つに向けることができる。言い換えると、第二の電気的アクチュエータ５４２がその第一の位置にある場合は、加圧された燃料はＨＣＣＩノズル出口６２６あるいは従来のノズル出口６２８のいずれかを通じて燃料噴射器５３０から出て行くことが防がれる。第二の電気的アクチュエータ５４２がその第二の位置にある場合、加圧された燃料はＨＣＣＩノズル供給通路６０８を通じてＨＣＣＩノズル・チャンバー６０９に流れ込むことができる。ＨＣＣＩノズル・チャンバー６０９内の燃料の圧力がバイアス・バネ６０１の下向きの力を上回ると、ＨＣＣＩニードル弁部材６０７はその上向きの位置に持ち上げられる。そうすると加圧された燃料はＨＣＣＩノズル出口６２６を通じて燃料噴射器５３０から噴射される。第二の電気的アクチュエータ５４２が第三の位置にある場合、加圧された燃料はノズル供給通路６１８を通じて従来のノズル・チャンバー６１９内に流れ込むことができる。従来のノズル・チャンバー６１９内の燃料の圧力がバイアス・バネ６１１の下向きの力を上回ると、従来のニードル弁部材６１７がその上向きの位置に持ち上げられて、従来のノズル出口６２８を通じてのシリンダー２５内への燃料噴射が可能になる。
【００５８】
さて、図１４を参照するに、別の制御方式による燃料噴射器５３０'の構成図が示されている。燃料噴射器５３０'は第一の電気的アクチュエータ５３２と第二の電気的アクチュエータ５４２'を含んでいる。第一の電気的アクチュエータ５３２は従来のノズル６２８を介して増強された噴射を制御する２−ポジション・アクチュエータである。第二の電気的アクチュエータ５４２'はＨＣＣＩノズル６２６を介して噴射を制御する２−ポジション・アクチュエータである。図１３に示す制御方式の場合と同様、第一の電気的アクチュエータ５３２はスプール弁５５５の制御面に作用する液圧流体の圧力を制御する。しかしながら、図１３に示す実施形態とは違って、ＨＣＣＩノズル６２６を介しての燃料噴射は第二の電気的アクチュエータ５４２'によって方向を制御され燃料移送ポンプ圧力だけで制御される。従って、ＨＣＣＩ噴射イベント間などのように第二の電気的アクチュエータ５４２'に対する電気が切られると、ＨＣＣＩニードル弁部材６０７の開放液圧面６１０は燃料ライン２０から遮断され、そしてＨＣＣＩノズル出口６２６からの噴射は行われない。しかしながら、第二の電気的アクチュエータ５４２'が起動されると、ＨＣＣＩニードル弁部材６０７の開放液圧面６１０は燃料ライン２０（図１ａ）内の燃料圧力に露出され、それによってＨＣＣＩニードル弁部材６０７はその上向きの開放位置に動かされ、ＨＣＣＩノズル出口６２６を介しての燃料噴射が可能になる。なお、ＨＣＣＩ噴射イベント中に噴射される燃料は燃料ライン２０から直接供給されているので、これは比較的低圧での噴射イベントとなる。言い換えると、この噴射イベントのための燃料は燃料ライン２０から直接供給されているので、ニードル弁部材６０７は好ましくは比較的低い弁開放圧力を有しており、従ってニードル弁部材６０７はノズル・チャンバー６０９が燃料ライン２０に流体接続されるとバネのバイアス力に抗してその開放位置に持ち上げられる。
【００５９】
第一の電気的アクチュエータ５３２と従来の噴射イベントに戻ると、従来の噴射イベント間の場合など、第一の電気的アクチュエータ５３２に対する電気が切られると、スプール弁部材５５５はピストン５８０の液圧面を低圧に流体接続させる第一の位置にある。この状態で、ピストン５８０とプランジャー５８３はそれぞれ後退位置にあり、開放液圧面６２０に作用する燃料はニードル弁部材をその上向きの開放位置に動かすには不十分である。しかしながら、第一の電気的アクチュエータ５３２が通電されると、スプール弁部材５５５はピストン５８０の上記液圧面を高圧に流体接続される第二の位置に入り、ピストン５８０とプランジャー５８３がそれぞれの前進位置に動いて燃料噴射器５３０'内の燃料を加圧できるようになる。燃料圧力が弁開放圧力を上回ると、従来のニードル弁部材６１７はその開放位置に持ち上げられ、従来のノズル出口６２８を通じての燃料噴射を開始することができるようになる。従来の弁開放圧力は従って、燃料移送圧力よりずっと高いことが好ましい。
【００６０】
さて図１５を参照するに、燃料噴射器５３０''のための別の制御方式が図式的に示されている。なお、この実施形態で、ＨＣＣＩノズル出口６２６を通じての噴射は図１４に示す制御方式に関連して示されているように２−ポジション・アクチュエータ５４２'によって制御される。しかしながら、この実施形態は図１４に示す実施形態とは従来のニードル弁部材６１７が従来のニードル制御チャンバー６１２内の流体圧力に露出された閉鎖液圧面６１６を含んでいる。ニードル制御チャンバー６１２内の流体圧力は第一の電気的アクチュエータ５３２によって制御される。従って、従来の噴射イベント間など第一の電気的アクチュエータ５３２に対する電気が切られると、高圧作動流体がスプール弁部材５５５の制御面と閉鎖液圧面６１６の両方にかけられる。燃料噴射器５３０''は好ましくは作動流体としてオイルを用いるが、燃料などの他の流体を用いることも可能である。好ましくは、第一の電気的アクチュエータ５３２に対する電気が切られるとスプール弁部材５５５はピストン５８０の液圧面５８１を低圧に露出させる位置にあり、従って、燃料加圧チャンバー８５（図２）内の燃料の加圧を防ぐ。しかしながら、閉鎖液圧面６１６とバイアス・バネ６１１は、閉鎖液圧面６１６が高圧に露出された場合には、開放液圧面６２０に作用する燃料圧力が噴射レベルにあるかどうかには関係なく、従来のニードル弁部材６１７がその下向きの位置に留まり、あるいはその方向に動き続けられるようにサイズ設定し、配置されることが好ましい。第一の電気的アクチュエータ５３２に対して電気が通じると、スプール弁部材５５５と閉鎖液圧面６１６が低圧に露出される。開放液圧面６２０に作用する燃料の圧力が弁開放圧力を上回ると、従来のノズル出口６２６を通じての燃料噴射を行うことができるようになる。なお、この噴射イベントは図１４に示す実施形態の場合と同様、ＨＣＣＩ噴射イベントと比較して比較的高い圧力で行われる噴射イベントである。言い換えれば、従来のノズル出口６２８を通じて噴射される燃料はピストン５８０とプランジャー５８３によって圧力増強されているので、従来の噴射イベント中に噴射される燃料の噴射圧力は通常の燃料軌跡である供給源６１９からの中間燃料供給圧力レベルであるＨＣＣＩ噴射イベント中に噴射される燃料の噴射圧力より大きくなる。
【００６１】
（ＶＩＩ．図１６−１８）
さて図１６−１８を参照するに、本発明の別の実施例による燃料噴射器６３０と燃料噴射器６３０と共に使用するためのノズル弁アセンブリ６９０が示されている。この場合も、燃料噴射器６３０は好ましくは図２に示される燃料噴射器３０と類似した多数の構成要素を含んでいる。例えば、燃料噴射器６３０は可変圧力通路６６７と圧力連通通路６８８の両方の流体圧力を制御する第一の電気的アクチュエータ６３２を有している。図１６に示されているように、可変圧力通路６６７内の流体圧力がスプール弁部材６５５の制御面に作用するのに対して、圧力連通通路６８８内の流体圧力はニードル弁部材７０７の閉鎖液圧面７０６内に作用する。好ましくは、第一の電気的アクチュエータ６３２はこれらの構成部品に作用する加圧エンジン潤滑油の流れを制御する２−ピストン・アクチュエータである。しかしながら、第一の電気的アクチュエータ６３２は圧電性アクチュエータなど他の適切なアクチュエータであってもよい。さらに、燃料などの他の適切な作動流体を用いてもよい。噴射イベント間など第一の電気的アクチュエータ６３２の通電が切られた時に、スプール弁部材６５５は増強装置ピストン６８０の液圧面６８１を低圧作動流体に露出させる第一の位置にある。さらに、圧力連通通路６８８は高圧作動流体に開放されているので、高圧が閉鎖液圧面７０６に作用している。第一の電気的アクチュエータ６３２に通電されると、スプール弁部材６５５が第二の位置に動き、この状態で高圧作動流体が液圧面６８１に作用する。この状態になると、ピストン６８１とプランジャー６８３が前進位置に移動することができ、燃料噴射器６３０内の燃料を加圧する。さらに、第一の電気的アクチュエータ６３２が通電されると、閉鎖液圧面７０６が圧力連通通路６８８を介しての低圧に露出される。
【００６２】
燃料噴射器６３０に戻ると、流体移送通路６７２を通じてストップ制御チャンバー６７１内の流体圧力に露出されたストップ構成部品６７０の液圧面６６９に作用する流体圧力を制御する第二の電気的アクチュエータ６４２が含まれている。第二の電気的アクチュエータ６４２も好ましくは２−ポジション・アクチュエータであるが、この場合も、圧電アクチュエータなど他の適切なアクチュエータを用いることもできる。好ましくは、第二の電気的アクチュエータ６４２は燃料加圧チャンバー８５（図２）からストップ制御チャンバー６７１への燃料の流れを制御するが、加圧エンジン潤滑油など他の適切な作動流体を用いることもできる。噴射イベント間などの場合のように第二の電気的アクチュエータ６４２に対する通電がきられると、ストップ制御チャンバー６７１が流体移送通路６７２を通じての低圧に対して開放される。液圧面６６９に対して低圧がかかっていると、ストップ構成部品６７０が図示されているように後退位置になる。ストップ構成部品６７０はバイアス・バネ６７３によってこの後退位置の方向にバイアスされている。第二の電気的アクチュエータ６３２が通電されると、ストップ制御チャンバー６７１は流体移送通路６７２を通じての高圧に開放される。高圧が液圧面６６９にかかっていると、ストップ構成部品６７０はバイアス・バネ６７３の力に抗して前進位置に移動することができる。図１７に示すように、ストップ構成部品６７０周辺のストップ制御チャンバー６７１から移動した流体が排出できるようにドレイン通路６７５が設けられている。
【００６３】
ノズル・アセンブリ６９０に戻ると、好ましくは３−ポジション・ニードル弁であり、単一ニードル弁部材７０７であるニードル弁７００が設けられている。ニードル弁部材７０７はノズル供給通路７０８を介して燃料加圧チャンバー８５に流体接続されているノズル・チャンバー７０９内の燃料圧力に露出されている開放液圧面７１０を含んでいる。さらにニードル弁部材７０７はＴ字形ノズル供給通路７１３を含んでおり、これはノズル供給通路７０８を先端部７９５に形成されている１組のＨＣＣＩノズル出口７２６あるいは１組の従来のノズル出口７２８のいずれかに接続させることができる。ニードル弁部材７０７は第一の下向きの位置（図１８ａ）、第二の最も持ち上がった位置（図１８ｂ）、そして第三の中間位置（図１８ｃ）の間を動くことができる。ニードル弁部材７０７がその第一の位置にある時は、ストップ構成部品６７０とは接触していない。ニードル弁部材７０７が第二の位置にある時は、それは後退位置にあるストップ構成部品６７０と接触している。同様にニードル弁部材７０７が第三の位置にある時も、前進位置にあるストップ構成部品６７０と接触している。ニードル弁部材７０７は好ましくはバイアス・バネ７０１によってその第一の位置の方向にバイアスされている。さらに、閉鎖液圧面７０６、開放液圧面７１０、そしてバイアス・バネ７０１のサイズと強度は開放液圧面７１０に燃料圧力がかかっているかどうかには関係なく、閉鎖液圧面７０６がニードル制御チャンバー７０２内の高圧流体に露出されている場合にニードル弁部材７０７がその第一の位置に留まるように設定されている。
【００６４】
第一の電気的アクチュエータ６３２に対する通電が切られている時などニードル弁部材７０７がその下向きの閉鎖位置にある場合は、ノズル供給通路７１３は弁表面７２１によって台座７２２が閉鎖されるのでノズル供給通路７０８との流体連通から遮断される。従って、ＨＣＣＩノズル出口７２６か従来のノズル出口７２８のいずれかを通じての燃料の流入は阻止される。ストップ構成部品６７０をその後退位置に保持するために第一の電気的アクチュエータ６３２が通電されて第二の電気的アクチュエータ６４２に対する通電が切られた時などニードル弁部材７０７が最も持ち上げられた位置にある場合、ＨＣＣＩノズル出口７２６はノズル供給通路７１３を介してノズル供給通路７０８に開放される。ニードル弁部材７０７が最も持ち上げられた位置にある場合、これは燃料噴射器６３０の第一の構成に対応する。燃料噴射器６３０がこの構成にある時は、シリンダー２５内への燃料噴射は噴射器中心線６２９およびシリンダー中心線２７に対して比較的小さな角度θで行われる。図１８ｃに最も良く示されているように、本発明のこの実施形態では、ＨＣＣＩノズル出口７２６は好ましくは角度θが比較的小さくなるように形成される。なお、図１７から、従来のノズル出口７２８は、ニードル弁部材７０７がその最も持ち上げられた位置の方向に移動中にニードル弁部材７０７で形成されるアニュラス７１１を介してノズル供給通路７０８に短時間開放される。
【００６５】
ストップ構成部品がその前進位置に動くように第一の電気的アクチュエータ６３２が通電されて、第二の電気的アクチュエータ６４２も通電されている時などニードル弁部材７０７がその中間位置にある場合は、アニュラス７１１はノズル供給通路７０８に開放されるので、燃料は従来のノズル出口７２８からシリンダー２５内に噴出することができる。しかしながら、ニードル供給通路７１３がニードル弁部材７０７がこの位置にあってノズル供給通路７０８に開放されている場合は、ＨＣＣＩノズル出口７２６はニードル弁部材７０７によって遮断されたままで、従ってＨＣＣＩノズル出口７２６を介してのシリンダー２５内への燃料噴射は行われない。ニードル弁部材７０７がこの中間持ち上げ位置にある時は、これは燃料噴射器６３０の第二の構成に対応する。燃料噴射器６３０がこの第二の構成にある時は、シリンダー２５内への燃料噴射は図１８ｃに最も良く示されているように、従来のノズル出口１２８の比較的大きな角度αに対応した第二の噴射パターンによって行われる。
【００６６】
（産業上の利用可能性）
（Ｉ．図２−４）
図１−４で、噴射イベントが行われる前に、第一のアクチュエータ３２と第二のアクチュエータ４２の通電が切られ、燃料噴射器３０内の低圧がほとんどの位置で支配的となり、スプール弁５５が上向きの位置になって作動流体通路６８を低圧アニュラス５８を介して低圧力通路５２に開放する。低圧が液圧面８１に作用すると、ピストン８０とプランジャー８３がそれぞれ後退位置になる。ＨＣＣＩニードル制御チャンバー１０２が圧力連通通路８８を介して高圧に露出され、従ってＨＣＣＩニードル弁部材１０７がその下向きの閉鎖位置になり、ＨＣＣＩノズル出口１２６を閉鎖する。従来のニードル弁部材１１７は上向きにバイアスされた位置になって、従来のノズル出口１２８を閉鎖する。
【００６７】
ピストン２６の圧縮工程に先立って、電気的制御モジュール１７がエンジン１０の作動状態を査定し、エンジン１０が従来のモード、ＨＣＣＩモード、あるいは移行モードのいずれで作動しているかを判定する。エンジン１０は例えば低負荷状態ではＨＣＣＩモードで作動することができる。言い換えると、噴射器３０はピストン２６の圧縮工程の開始時、あるいはその近くの時点ではＨＣＣＩ噴射イベントしか行えない。エンジン１０が高負荷状態で作動している時は、噴射器３０は好ましくは従来のモードで作動する。言い換えれば、ピストンの圧縮工程の終わりの時点、あるいはその近くの時点では、噴射器３０は従来モードだけで作動する。最後に、エンジン１０が一時的負荷状態で作動している戸判定された場合、噴射器３０は混合モードで作動する。噴射器が混合モードで作動している時は、ＨＣＣＩ噴射と従来の噴射の両方がピストンの圧縮工程中に行われる。言い換えれば、ピストン２６がその圧縮工程の下死点位置に比較的近い時にはＨＣＣＩ噴射を行い、そして、ピストン２６が同じ圧縮工程の上死点位置に近い時には従来の噴射を行う。噴射器３０のこの実施形態の作動の残りの部分について、混合モードでの燃料噴射器３０の作動に対応する一時的負荷作動状態に関して説明する。
【００６８】
図２６を参照するに、ＨＣＣＩ噴射イベントが開始される直前の、エンジン・シリンダー２６はその上死点位置から比較的遠い時に、第一の電気的アクチュエータ３２が通電され、弁部材３７がバイアス・バネ３３の力に抗してアーマチャー３５によって上向きに動かされ、高圧力台座３９を閉鎖する。可変圧力通路６７と圧力連通通路８８はそれによって低圧力通路４０と流体接続される。流体圧力がその時点で低い位置にあるスプール・キャビティ６５内の制御面に作用すると、高圧面５６に働いている高圧がバイアス・バネ６０の力を克服するのに十分となり、スプール弁部材５５はその前進位置に移動して、低圧力通路５２から作動流体通路６８を遮断し、それを高圧アニュラス５７を介して高圧力通路５１に対して開放する。作動流体通路６８内で液圧面８１にかかる高圧はピストン８０をその前進位置に移動を開始させる。ピストン８０が前進すると、プランジャー８３がそれに対応して移動する。このピストン８０およびプランジャー８３の前進運動は燃料加圧チャンバー８５とＨＣＣＩノズル供給通路１０８内の燃料を噴射レベルまで加圧するのに十分である。
【００６９】
圧力連通通路８８も低圧力通路４０に開放されており、ＨＣＣＩニードル弁部材１０７の閉鎖液圧面１０６をニードル制御チャンバー１０２内の低圧に露出させる。従って、ノズル・チャンバー１０９内の燃料の圧力がＨＣＣＩ弁開放圧力を上回ると、ＨＣＣＩニードル弁部材１０７が燃料噴射器３０の第一の構成に従ってその開放位置に持ち上げられる。そうすると、ＨＣＣＩノズル出口１２６がノズル供給通路１２６とノズル・チャンバー１０９に流体接続される。しかしながら、高圧燃料が閉鎖液圧面１１６に作用しているので、従来のニードル弁部材１１７はその下向きの閉鎖位置に保持される。従って加圧燃料はＨＣＣＩノズル出口１２６を通じてシリンダー２５内に噴出することができる。再度図１ａで、燃料は、燃料噴射器３０がＨＣＣＩノズル出口２６を通じて噴射される場合はシリンダー中心線２７に対して第一の噴射パターンで噴射されることを想起されたい。この燃料噴射はシリンダー中心線２７に関して比較的小さな角度、ここでは角度ゼロで行なわれることが好ましい。
【００７０】
ＨＣＣＩ噴射イベントのために所望量の燃料が注入されると、第一の電気的アクチュエータ３２に対する通電が切られて弁部材３７がバイアス・バネ３３の力の影響でその前進位置に戻る。そうすると可変圧力通路６７と圧力連通通路８８が高圧圧力通路に対して開放される。高圧閉鎖液圧面１０６に作用すると、ニードル弁部材１０７がその閉鎖位置に戻ってノズル出口１２６をノズル供給通路１０８およびシリンダー２５内への最終燃料噴射から遮断する。
【００７１】
ノズル出口１２６が閉鎖されると、作動流体通路６８内の残留高圧が圧力開放弁７０を上向きに台座７２から離れる方向に動かして作動流体通路６８を圧力開放通路７５と流体接続させる。従って、圧力開放弁７０は作動流体通路６８からの高圧作動流体が排出されるのを助け、圧力スパイクが望ましくない二次的噴射を起こすのを防ぐ。同時に、圧力開放弁の上向きの動きがピン７１を作動させて、スプール弁５５がその上向きの位置に戻るのを援ける。なお、制御面６３は再度スプール・キャビティ６５内で高圧を受け、スプール弁部材５５をして再度液圧均衡させ、それがピン７１の上向きの力に加えてバイアス・バネ６０の力の影響で上向きの位置に戻れるようにする。スプール弁部材５５が後退し始めると、ピストン８０とプランジャー８３がそれぞれの下方への動きを止める。しかしながら、液圧ロッキングの結果として、それらはすぐには後退し始めない。スプール弁部材５５がその上向きの位置にも特徴づけ、、作動流体通路６８が高圧力通路５１との流体連通から遮断され、低圧力通路と流体接続されるので、作動流体通路６８内の圧力がさらに低下する。そうするとピストン８０とプランジャー８３はそれぞれの後退位置に動くことができる。プランジャー８３が後退すると、燃料供給源１９からの燃料が燃料入口からチェック弁を通じて燃料化圧力通路チャンバー８５内に引き込まれる。使用済みの作動流体はドレイン５２内に移される。
【００７２】
ＨＣＣＩ噴射イベントが終了しても、ピストン２６はその上死点位置に対する全身運動を継続する。シリンダー２５内の燃料と空気は均一状態に混合し始める。さらに、燃料噴射器３０は通常噴射イベントの体制に入る。燃料噴射器３０は、エンジン１０が中間負荷状態下など、混合モードで作動している時は好ましくはＨＣＣＩ噴射イベントと従来の噴射イベントの両方を行うだけであることを想起されたい。従来の噴射イベントを開始するためには、シリンダー・ピストン２６がその上死点位置に近づくと、第二の電気的アクチュエータ４２が通電されて、弁部材４７がその後退位置の方向にアーマチャーによって動かされ、高圧力台座４９を閉鎖すると同時に従来のニードル制御チャンバー１１２を圧力制御ライン７７を介して燃料ライン２０内の比較的低い圧力に開放する。しかしながら、従来のニードル弁部材１１７はバイアス・バネ１１１の力の影響でその下向きの閉鎖位置にとどまる。第一の電気的アクチュエータ３２が再度通電され、弁部材３７が再度アーマチャーによってその後退位置に動かされて高圧力台座３９を閉鎖する。スプール・キャビティ６５は再度可変圧力通路６７を介して低圧力通路４０に開放される。さらに、圧力連通通路８８も低圧力通路に開放され、それによってＨＣＣＩ閉鎖液圧面をＨＣＣＩニードル制御チャンバー１０２内の低圧に露出させる。しかしながら、従来のニードル弁部材１１７の場合と同様、ＨＣＣＩニードル弁部材１０７はバイアス・バネ１０１の力の影響でその下向きの閉鎖位置に保持される。
【００７３】
スプール・キャビティ６５が低圧力通路４０に開放されると、スプール弁部材５５はもはや液圧均衡を失い、高圧面５６に作用する高圧流体の力の影響でその前進位置に動かされる。そうすると作動流体通路６８が高圧アニュラス５７を介して高圧力通路に開放される。作動流体通路６８内で液圧面８１に対して高圧がかかると、ピストン８０とプランジャー８３はそれぞれの前進位置に動き始める。しかしながら、この動きは燃料加圧チャンバー８５およびノズル供給通路１１８内の燃料の圧力を従来の噴射イベントの噴射圧力レベルまで上昇させる。
【００７４】
ノズル供給通路１１８およびノズル・チャンバー１１９内の燃料の圧力がＨＣＣＩ弁開放圧力より低い従来の弁開放圧力のレベルに達したら、従来のニードル弁部材１１７がその上向きの位置に持ち上げられて燃料噴射器３０の第二の構成に対応して従来のノズル出口１２８を開放する。従来のニードル弁部材１１７が持ち上がると、ＨＣＣＩニードル弁部材１０７もその上向きの位置に移動する。しかしながら、ニードル弁部材１０７がＨＣＣＩ弁台座１２２から持ち上げられて離れるのではなくて、ニードル弁部材１１７と共に持ち上がるので、ＨＣＣＩノズル出口１２６は遮断されたままである。従来のニードル弁部材１１７をその上向きの位置に持ち上げるのに必要な従来の弁開放圧力はバイアス・バネ１０１の力に抗してＨＣＣＩニードル弁部材１０７を持ち上げるのに必要な弁開放圧力より低いので、ＨＣＣＩニードル弁部材１０７は従来のニードル弁部材１１７とは独立に持ち上げられるのではない。弁開放圧力が異なるのは、好ましくはバイアス・バネ１０１、１１１の先行荷重の違い、および開放液圧面１１０、１２０の相対的サイズの違いの結果である。さらに、従来のニードル弁部材１１７がその上向きの位置に達すると、ＨＣＣＩニードル弁部材１０７がストップ・ピン１０５によってＨＣＣＩ弁台座１２２から持ち上がるのが防がれる。通常噴射イベント中にＨＣＣＩノズル出口１２６が常に閉ざされた状態に保持されるようにするためには、従来のニードル弁部材１１７は燃料圧力がＨＣＣＩ弁開放圧力に到達する前にその十分に開放された位置に到達する。従って、燃料は従来のノズル出口１２８を通じてシリンダー２５内に噴出することができるが、ＨＣＣＩノズル出口１２６を通じての噴射はできない。この燃料噴射はシリンダー・ピストン２６がその上死点位置に比較的近い時に行われる。再度図１ｂで、従来のノズル出口１２８を介しての燃料噴射はシリンダー中心線２７に対して第二の噴射パターンで行われる。図に示されているように、この第二の噴射パターンはシリンダー中心線２７に対して比較的大きな角度で行われる燃料噴射に対応している。
【００７５】
所望量の燃料は従来のノズル出口１２８を通じて注入されると、第一の電気的アクチュエータ３２に対する通電が切られて弁部材３７はバイアス・バネ３３によってその前進位置に戻され、低圧力台座３８を閉鎖する。このことは従来のニードル弁部材の閉鎖液圧面１１６を高圧作動流体に露出させる。ＨＣＣＩニードル制御チャンバー１０２は圧力連通通路８８を通じて高圧燃料に開放されたままである。ニードル弁部材１０７と１１７にかかるニードル制御チャンバー１０２内の加圧燃料とチャンバー１１２内の加圧作動流体による下向きの力はＨＣＣＩニードル弁部材１０７と従来のニードル弁部材１１７を下向きの閉鎖位置に動かして噴射イベントを終わらせる。第二の電気的アクチュエータ４２は通電が切られたままなので弁部材４７はバイアス・バネ４３の力の影響でその前進位置に戻ることができ、従来のニードル制御チャンバー１１２を制御圧力ライン７７を介して制供給ライン７６内の高圧に開放し、これによって従来の閉鎖液圧面１１６を高圧に露出させる。
【００７６】
ノズル出口１２６が閉じられると、作動流体通路６８内の残留高圧は圧力開放弁を台座７２から上方に動かして作動流体通路６８を圧力開放弁７５に接続させるのに十分なレベルに達する。従って、圧力開放弁７０は作動流体通路から高圧作動流体を逃がすようにして圧力スパイクが望ましくない二次的噴射を起こさせるのを防ぐ。同時に、圧力開放弁７０の上向きの動きがピン７１にスプール弁部材５５がその上向きの位置に戻るのを助けさせる。制御面６３は再度スプール・キャビティ内で高圧に露出され、スプール弁部材５５を再度液圧均衡させて、それがバイアス・バネ６０の力とピン７１の上向きの力の作用でノズル出口上向きの位置に戻ることができるようにする。スプール弁部材５５が後退し始めると、ピストン８０とプランジャー８３が後退し始めるが、それらの下向きの動きは液圧ロッキングのせいで、すぐには後退する動作を開始しない。スプール弁部材５５がその上向きの位置に戻ると、作動流体通路８８は高圧力通路５１との流体連通から遮断され、低圧力通路５２に流体接続され、作動流体通路６８内の圧力をさらに低下させる。そうすると、ピストン８０とプランジャー８３はそれぞれの後退位置に向けて動くことができる。プランジャー８３が後退すると、燃料供給源１９からの燃料は燃料入口８６からチェック弁８７を通じて燃料化圧力通路チャンバー８５内に引き込まれる。使用された作動流体はドレイン５２内に移される。
【００７７】
従来の噴射イベントが終了すると、エンジン１０は次の燃料噴射イベントの体制に入る。シリンダー２５内での燃焼によってピストン２６はその動力工程のために下方に駆動される。そしてピストン２６が従来の方法で次の噴射イベントのための排気および吸気工程を行う。電子制御モジュール１７はエンジン１０の作動状態を査定して、次の噴射イベントの間の燃料噴射器３０のための所望の作動モードを判定する。エンジン１０の作動状態が変化したら、燃料噴射器３０は次の噴射イベントのためにＨＣＣＩモードあるいは通常モードのいずれかで作動することができる。
【００７８】
（ＩＩ．図５）
さて図５を参照するに、ニードル弁２００の別の実施形態での、混合モード燃料噴射イベントに関する燃料噴射器３０の作動について述べる。噴射イベントを行う前に、第一の電気的アクチュエータ３２に対する通電を切って、弁部材３７が低圧力台座３８を閉鎖し、第二の電気的アクチュエータ４２の通電を切って、弁部材４７が低圧代さ４８を閉鎖するようにする。燃料噴射器３０のほとんどの場所に低圧がゆきわたり、スプール弁部材５５は上向きの位置になって、作動流体通路６８を低圧アニュラス５８を介し、そしてピストン８０とプランジャー８３が後退位置で低圧力通路５２を低圧力通路６８に開放し、そしてＨＣＣＩニードル弁部材２０７と従来のニードル弁部材２１７がそれぞれ下向きの閉鎖位置になる。ピストン２６がその圧縮工程の下死点位置から後退し始めると、噴射イベントが開始される。
【００７９】
ＨＣＣＩ噴射イベントを開始するために、第一の電気的アクチュエータ３２が通電され、弁部材３７がアーマチャー３５によって動かされて高圧力台座３９を閉鎖する。そうすると可変圧力通路６７と圧力連通通路８８が低圧力通路４０と流体接続される。そうするとスプール・キャビティ６５内の圧力が低くなり、高圧面５６に作用している高圧がバイアス・バネ６０の力を克服するのに十分となり、スプール弁部材５５がその前進位置に動いて、作動流体通路６８を低圧力通路５２から遮断すると同時に、それを高圧アニュラス５７を介して高圧力通路５１に開放する。作動流体通路６８内の液圧面８１に作用している高圧はピストンのその前進位置への動きを開始する。ピストン８０が前進すると、プランジャー８３が対応する方法で移動する。なお、ＨＣＣＩノズル出口２２６はまだ閉じられているので、ピストン８０とプランジャー８３とはこの時点ではわずかな距離を動くだけである。しかしながら、ピストン８０とプランジャー８３のこの前進運動は燃料化圧力通路チャンバー８５とノズル供給通路２１８内の燃料を加圧するのに十分である。
【００８０】
圧力連通通路８８は低圧力通路４０にも開放されるので、従ってＨＣＣＩニードル弁部材２０７の閉鎖液圧面２０６をニードル制御チャンバー２０２内の低圧に露出させる。開放液圧面２１０はノズル供給通路２０８を介してノズル供給通路２１８に流体接続されているノズル・チャンバー２０９内の燃料圧力にも露出される。ノズル・チャンバー２０９内の燃料の圧力は弁開放圧力を上回ると、ＨＣＣＩニードル弁部材２０７がその開放位置に持ち上げられ、ＨＣＣＩノズル出口２２６をノズル供給通路２０８と流体接続させる。そうすると加圧された燃料がＨＣＣＩノズル出口２２６を通じてシリンダー中心線２７（図１ａ）に対して第一の噴射パターンで噴射される。この噴射パターンはシリンダー中心線２７に対する小さな角度での燃料噴射に対応する。図示されているように、このＨＣＣＩ噴射イベントが行われる時点では、ピストン２６は未だその上死点位置から遠いところにある。
【００８１】
ＨＣＣＩ噴射イベントのために所望量の燃料が注入されると、第一の電気的アクチュエータ３２の通電が切られて弁部材３７がバイアス・バネ３３の力の影響でその前進位置に戻る。そうすると可変圧力通路６７と圧力連通通路８８が高圧力通路５１に対して開かれる。閉鎖液圧面２０６に高圧がかかっていると、ニードル弁部材２０７がその閉鎖位置に戻ってノズル出口２２６をノズル供給通路２０８から遮断して噴射イベントを終了させる。ＨＣＣＩ噴射イベントが終了すると、本発明の前の実施形態で述べたのと同様に、燃料噴射器３０の種々の構成部品が次の噴射イベントに備えるためにリセットされる。しかしながら、次の噴射イベントが時間的に切迫している場合は、噴射器はリセットされなくてもよい。ピストン８０とプランジャー８３はそれぞれの後退位置に戻ると、次の噴射イベントのためのプランジャー８３の後退動作と共に燃料が燃料加圧チャンバー８５に注入される。さらに、ピストン２６は引き続きその上死点位置に前進し、シリンダー２５内の燃料および空気が均一な状態に混合する。
【００８２】
ＨＣＣＩ噴射イベントは好ましくはピストン２６がその圧縮工程の下死点位置、あるいはその近くにいる間に行われる。エンジン１０が混合モード状態の場合、噴射器３０がピストン２６がその上死点位置にある時に通常噴射イベントも行う。通常噴射イベントの所望のスタートの直前に、ピストン２６がその上死点位置に近づいている時に、第二の電気的アクチュエータ４２に通電され、弁部材４７が動いて高圧力台座４９を閉鎖し、従来のニードル制御チャンバー２１２を低圧に開放する。そうすると第一の電気的アクチュエータ３２が再度通電され、そして弁部材３７が動いて高圧力台座３９を閉鎖する。そうするとスプール・キャビティ６５は可変圧力通路６７を介して低圧力通路に再度開放される。制御面６３に低圧が作用すると、高圧面５６に作用している高圧はスプール弁部材５５をその下向きの位置に動かすことができる。すると作動流体通路６８は低圧力通路から遮断されて、低圧アニュラス５８を介して高圧力通路に開放される。
【００８３】
高圧が再度液圧面８１に作用すると、ピストン８０とプランジャー８３がその前進位置に動き始める。しかしながら、ＨＣＣＩノズル出口２２６と従来のノズル出口２２８は閉鎖され、ピストン８０とプランジャー８３が多少動くだけである。ＨＣＣＩ噴射イベントの場合と同様に、この距離は燃料加圧チャンバー８５、ノズル・チャンバー２０９、そしてノズル・チャンバー２１９内の燃料を噴射圧力のレベルまで加圧するのには十分である。閉鎖液圧面２０６に低圧が作用すると、従来のニードル弁部材２１７がその開放位置まで持ち上げられ、ノズル・チャンバー２０９内の燃料圧力はその弁開放圧力を上回る。従来の開放液圧面２２０、ＨＣＣＩ液圧面２１０、従来の液圧面２１６、ＨＣＣＩ閉鎖液圧面２０６、従来のバイアス・バネ２１１、そしてＨＣＣＩバイアス・バネ２０１の種々のサイズと強度は好ましくは、低圧が閉鎖液圧面２０６と閉鎖液圧面２１６の両方に作用している時に従来の弁開放圧力より先に従来の弁開放圧力が達成されるように設定される。さらに、ストップ・ピン２０５は従来のニードル弁部材がその上向きの位置に到達したら、ＨＣＣＩニードル弁部材２０７が従来のニードル弁部材２１７から持ち上がって離れるのを防ぐ。これにより、ＨＣＣＩノズル出口２２６が通常噴射イベント中に開放されてしまうのが防がれる。従って、従来のニードル弁部材２１７が開放されるとＨＣＣＩニードル弁２０７がその上向きの位置に持ち上げられ、ＨＣＣＩニードル弁部材２０７は従来のニードル弁部材とは無関係に上方に持ち上がって弁台座２２２を開放することはないので、ＨＣＣＩノズル出口２２６は閉鎖されたままである。
【００８４】
従来のノズル出口２２８を通じての燃料噴射はシリンダー中心線２７（図１ｂ）に対して第二の噴射パターンで行われる。この第二のパターンはシリンダー中心線２７に対して比較的大きな角度をもって行われる。所望量の燃料が通常噴射イベントを行うために注入されると、第一の電気的アクチュエータ３２がそのバイアスされた位置に戻り、低圧力台座３８を閉鎖する。圧力連通通路８８が高圧力通路５１に対して開かれると、ＨＣＣＩ閉鎖液圧面２０６に作用する高圧がバイアス・バネ２０１および２１１のそれぞれの力と組み合わさって、ＨＣＣＩニードル弁部材２０７と従来のニードル弁部材２１７をそれぞれ下向きの位置に動かして噴射イベントを終了させる。なお、ＨＣＣＩノズル出口２２６を介しての噴射は通常噴射イベントの間は好ましくない。従って、種々の液圧面およびバイアス・バネの力は従来のニードル弁部材にかかる燃料の力がＨＣＣＩニードル弁部材２１７がそれ自体持ち上がるようになる前にそれを持ち上げさせることができるように設定すべきである。さらに、ＨＣＣＩ閉鎖液圧面２０６は、ＨＣＣＩニードル弁部材２０７が従来のニードル弁部材２１７と同時にその下向きの位置に戻るように、従来の閉鎖液圧面２１６が高圧に露出される前に高圧に露出されるべきである。
【００８５】
通常噴射イベントが終了すると、燃料噴射器３０の種々の構成部品３０は自動的に次の噴射イベントに備えてリセットされる。第二の電気的アクチュエータ４２は通電が切られ、従って従来のニードル制御チャンバー２１２が再度高圧に接続される。さらに、スプール・キャビティ５６に作用している高圧は、第一の電気的アクチュエータ３２の作動が効かなくなることの結果としてスプール弁部材５５が再度液圧均衡されてバイアス・バネ６０の力でその上向きのバイアスされた位置に戻ることができるようにする。作動流体通路６８は低圧力通路５２に開放されて、ピストン８０とプランジャー８３が前に述べた実施形態の場合と同様の方法でそれぞれの後退位置に戻る。
【００８６】
（ＩＩＩ．図６−７）
さて図６および７を参照するに、本発明のこの実施形態における混合モード噴射イベントにおける作動について説明する。エンジン１０が低付加状態で作動している場合、燃料噴射器２３０は好ましくはＨＣＣＩモードで作動し、ピストン２６の圧縮工程中ＨＣＣＩ噴射イベントだけを行う。エンジン１０が高負荷状態で作動している場合は、燃料噴射器２３０は好ましくは通常モードで作動し、ピストン２６の圧縮工程中通常噴射イベントだけを行う。
【００８７】
噴射イベントを開始する前に、燃料噴射器２３０内を低圧が支配し、ピストン８０とプランジャー８３はそれぞれの後退位置にある。第一の電気的アクチュエータ２３２と第二の電気的アクチュエータ２４２に通電は切られており、従って、スプール・キャビティ２５６は高圧に開放されており、スプール弁部材２５５は液圧均衡状態にあってその上向きの後退位置にバイアス・バネ２６０によって保持されている。さらに、ＨＣＣＩニードル弁部材３０７の閉鎖液圧面３０６上に高圧が作用しており、それを下向きの閉鎖位置に保持している。
【００８８】
ＨＣＣＩ噴射イベントの所望のスタートの直前に、ピストン２６がその下死点位置から戻ると、第一の電気的アクチュエータ２２２が再度通電される。そうすると低圧がスプール弁部材２５５に作用して、スプール弁部材２５５はもはや液圧均衡状態には保たれない。そうすると、スプール弁部材２５５はその第二の位置に動いてピストン２８０の液圧面２８１を高圧に露出させる。第二の電気的アクチュエータ２４２も通電されて、ニードル弁部材３０２を低圧に開放する。しかしながら。ＨＣＣＩニードル弁部材３０７はこの時点ではバイアス・バネ３０１の力によりその閉鎖された位置にとどまる。
【００８９】
液圧面２８１に高圧がかかると、ピストン８０とプランジャー８３がその前進位置に移動し始める。ＨＣＣＩノズル出口３２６はまだ閉鎖されており、ピストン８０とプランジャー８３はわずかの距離を移動するだけである。しかし、それでもピストン８０とプランジャー８３の移動距離は燃料加圧チャンバー２８５、ノズル供給通路３１８、３０８、そしてノズル・チャンバー３０９内の燃料の圧力を噴射圧力のレベルまで上昇させるのに十分である。ノズル・チャンバー３０９内の燃料圧力がバイアス・バネ３０１の下向きの力を克服するのに十分であれば、ニードル弁部材３０７はその上向きの位置に持ち上げられて、ＨＣＣＩノズル出口３２６を開放して、ＨＣＣＩノズル出口３２６を通じてシリンダー２５内への燃料噴射を開始する。ニードル弁部材３０７のＨＣＣＩ開放圧力はニードル弁部材３１７の従来の弁開放圧力より低いので、従ってこの時点ではＨＣＣＩニードル弁部材３０７だけが開放する。
【００９０】
ＨＣＣＩノズル出口３２６を介しての燃料噴射３２６は、ピストン２６がその上死点位置から比較的遠く離れた地点にある時に行われる。シリンダー２５内への燃料噴射はシリンダー中心線２７に対して第一の噴射パターンで行われる。この第一の噴射パターンはシリンダー中心線２７に対しては比較的小さな角度、ここでは角度ゼロで行われる。所望量の燃料がＨＣＣＩノズル出口３２６を通じて注入されると、第一の電気的アクチュエータ３０６が再度ニードル制御チャンバー３０２内の高圧に露出される。閉鎖液圧面３０６に高圧がかかると、ＨＣＣＩニードル弁部材３０７はその下向きの閉鎖位置に戻り、ＨＣＣＩノズル出口３２６を遮断してその噴射イベントを終わらせる。ピストン２８０とプランジャー２８３はそれぞれの他方への動きをやめるが、液圧面２８１には依然として高圧がかかっているので後退しない。ＨＣＣＩ噴射イベントはプランジャー２８３が全工程以下の距離しか移動しないことから少量の燃料の噴射しかもたらさないので、次の噴射イベントを行うのに十分な量の燃料が燃料噴射器２３０内に残る。なお、次の噴射イベントを行う前に十分な時間があるのであれば、これらの構成部品をリセットしてもよい。さらに、ＨＣＣＩニードル弁部材３０７は比較的低い圧力が開放液圧面３１０に作用している状態でも、閉鎖液圧面３０６とバイアス・バネ３０１のサイズおよび強度の故にその閉鎖位置に戻る。
【００９１】
ＨＣＣＩ噴射イベントの後、ピストン２６はその上死点位置への動きを継続する。ＨＣＣＩ噴射イベント中に噴射された燃料は吸気弁（図示せず）を介してピストン２６の吸気工程中にシリンダー２５内に引き込まれた空気を混合される。ピストン２６がその上死点位置に近づくと、燃料噴射器２３０が通常噴射イベントのための体制に入る。電気的アクチュエータ２３２は再度通電されて、ピストン２８０とプランジャー２８３の下方への動きを開始する。アクチュエータ２４２は通電が切られたままの状態であるので高い流体圧力が弁３０７の閉鎖液圧面３０６に引き続きかかっている。ノズル・チャンバー３１９内の燃料圧力が通常の弁開放圧力に達すると、従来のニードル弁部材３１７がその上向きの開放位置に持ち上げられて、従来のノズル出口３２８を通じてのシリンダー２５内への燃料噴射が開始される。なお、高圧がＨＣＣＩニードル弁部材３０７の閉鎖液圧面３０６に依然として作用しているので、ＨＣＣＩニードル弁部材３０７は従来のニードル弁部材３１７に対してその下向きの位置にとどまる。言い換えると、ＨＣＣＩニードル弁部材３０７は従来のニードル弁部材３１７の上向きの動きによって上方に動かされ、弁部材３２１は台座３２２と接着したままで、従ってＨＣＣＩノズル出口３２６はノズル供給通路３０８から遮断されたままである。
【００９２】
従来のノズル出口３２８を通じての燃料噴射はシリンダー中心線２７（図１ｂ）を基準として第二の噴射パターンで行われる。この第二の噴射パターンはシリンダー中心線２７に対して比較的大きな角度で行われる。所望量の燃料が従来のノズル出口３２６から注入されると、第一の電気的アクチュエータ２３２に対する通電が切られる。スプール弁部材２５５はその第一の位置に戻って液圧面２５５を低圧に露出させる。ピストン２８０とプランジャー２８３が再度その前進運動を中止するが、液圧面２３１に作用する残留高圧の結果としてその後退位置にすぐに戻ろうとはしない。ピストン２８０とプランジャー２８３がもはや前向きに動かなくなると、ノズル供給通路３１８とノズル・チャンバー３１９内の燃料圧力が低下し始める。ノズル・チャンバー３１９内の燃料圧力が弁閉鎖圧力以下に低下すると、従来のニードル弁部材３１７がその閉鎖された位置に戻って、通常噴射イベントが終了する。
【００９３】
通常噴射イベントが終わると、燃料噴射器２３０およびエンジン１０の種々の構成部品が次の燃料噴射イベントに備えて再度リセットされる。ピストン２８０とプランジャー２８３はそれぞれの後退位置に戻り、プランジャー２８３の後退動作に伴って燃料が燃料噴射器２３０内に引き込まれる。エンジン１０の作動状態が変化すると、燃料噴射器２３０は次の噴射イベントのためにＨＣＣＩモード、通常モードのいずれででも作動することができる。
【００９４】
（ＩＶ．図８−９）
さて図８−９を参照するに、本発明の実施形態における混合モードでの噴射イベントのための作動について以下に説明する。前に説明した実施形態の場合と同様、燃料噴射器３３０は低エンジン負荷状態、あるいは高エンジン負荷状態などＨＣＣＩモードと通常モードのいずれでも作動することができる。
【００９５】
噴射イベントの直前に、ＨＣＣＩニードル弁部材４０７と従来のニードル弁部材４１７はそれぞれ下向きの位置にあって、それぞれＨＣＣＩノズル出口４２６と従来のノズル出口４２８ を閉鎖している。噴射イベントを開始するために、第一の電気的アクチュエータに通電すると、スプール弁部材３５５の制御面にかかる圧力が低くなる。スプール弁部材３５５はその第二の位置に移動して、液圧面３８１を高圧作動流体に露出させる。液圧面３８１に高圧が作用するとピストン３８０がその前進位置に動き始める。ピストン３８０が前進すると、プランジャー３８２がそれに対応して移動する。エネルギー・システムノズル出口４２６はまだ閉じているので、ピストン３８０とプランジャー３８３はこの時点では小さな距離を移動するだけである。しかしながら、ピストン３８０とプランジャー３８３のこの前進運動は燃料噴射器３８０内の燃料を噴射レベルまで加圧する。
【００９６】
ノズル供給通路４０８内の燃料圧力がバイアス・バネ４０１によってニードル弁部材４０７にかけられている下向きの圧力を上回ると、ニードル弁部材３０７がその上向きの位置に持ち上げられてＨＣＣＩノズル出口４２６をノズル供給通路４０５を通じてのノズル供給通路４０８に対して開放させる。なお、ＨＣＣＩニードル弁部材４０７をその開放位置まで持ち上げるのに必要なＨＣＣＩ弁開放圧力は好ましくはバイアス・バネ４１１と閉鎖液圧面４１６にかかる液圧力の両方の下向きの力に抗して従来のニードル弁部材４１７を持ち上げるのに必要な力以下である。従って、従来のニードル弁部材４１７はこの時点ではその閉鎖位置にとどまっている。このＨＣＣＩ噴射イベントはピストン２６がまだその上死点位置から比較的離れた位置にある時に行われる。このＨＣＣＩ噴射イベントのための燃料噴射はシリンダー中心線２７（図１ｂ）を基準として第一の噴射パターンで行われる。この第一の噴射パターンはシリンダー中心線２７に対して比較的小さな噴射角度、本実施例では角度ゼロに対応する。
【００９７】
所望量の燃料が注入されると、第一の電気的アクチュエータ３３２の通電が切られて、スプール弁部材３５５がその第一の位置に戻る。液圧面３８１は再度低圧に露出され、ピストン３８０とプランジャー３８３はその前身運動を止める。しかしながら液圧面３８１に作用する残留高圧はそれらがすぐそれぞれの後退位置に戻るのを妨げる。ピストン３８０とプランジャー３８３がそれぞれの前進位置に向けての下向きの動きを終わろうとしている間に、ノズル供給通路４０８内の圧力が低下し始める。ノズル供給通路４０８内の燃料圧力がもはやバイアス・バネによる下向きの圧力を上回らない状態になれば、ニードル弁部材４０７はその下向きの閉鎖位置に戻って、ＨＣＣＩノズル出口４２６をノズル供給通路４０８から遮断して、ＨＣＣＩ噴射イベントを終了させる。
【００９８】
ＨＣＣＩ噴射イベントの後、ピストン２６はその上死点位置まで動き続ける。シリンダー２５内の燃料は空気と混合して均一の混合物をつくりだす。この時点で、十分な時間があれば、次の噴射イベントに備えて、燃料噴射器３３０の種々の構成部品は自動的にリセットされる。次の噴射イベントのための燃料はすでに噴射器に入っているか、あるいはプランジャー３８３の後退動作で燃料噴射器３３０内に引き込まれる。
【００９９】
ピストン２６がその上死点位置に近づいて、通常噴射イベントが起きる直前に、第二の電気的アクチュエータ３４２が通電される。低圧作動流体が従来のニードル弁部材４１７の閉鎖液圧面４１６に作用する。しかしながら、従来のニードル弁部材４１７はバイアス・バネ４１１の力によってその閉鎖位置にとどまる。第一の電気的アクチュエータ３２２が再び通電されると、スプール弁部材３５５がその第二の位置に動き始める。液圧面３８１は再度高圧作動流体に開放されて、ピストン３８０とプランジャー３８３が再びその前進位置に動き始めて、燃料噴射器３３０内の燃料を加圧する。ノズル供給通路４０８内の開放液圧面４２０に作用している燃料圧力が通常の弁開放圧力を上回ると、ニードル弁部材４１７はその上向きの位置に移動して、従来のノズル出口４２８を開放する。ＨＣＣＩニードル弁部材４０７は従来のニードル弁部材４１７と共に持ち上げられるが、ＨＣＣＩノズル出口４２６は弁面４２１が弁台座４２２を開放しないので、閉じられたままである。これは閉鎖液圧面４１６に低圧がかかっている時は通常の弁開放圧力がＨＣＣＩ弁開放圧力より小さいからである。さらに、ニードル弁部材４１７がその上向きの位置に到達すると、スリーブ４０６がニードル弁部材４０７がさらに上向きの運動を続けようとするのを妨げるからである。従って、ＨＣＣＩので４２６からの燃料噴射が阻止されている間でも従来のノズル出口４２８を介しての燃料噴射を始めることができる。なお、この通常の燃料噴射イベントはピストン２６がその上死点位置に比較的近くて、その結果シリンダー２５内への燃料噴射が第二の噴射パターン（図１ｂ）で行われる時に発生する。この第二の噴射パターンは図に示すようにシリンダー中心線２７に対して比較的大きな角度で行われる。
【０１００】
所望量の燃料が燃料噴射器３３０によって従来のノズル出口４２８から注入されると、第一の電気的アクチュエータ３３２と第二の電気的アクチュエータ３４２の通電が切られる。すると、ニードル制御チャンバー４１２内の閉鎖液圧面４１６に高圧がかかり、ニードル弁部材４１７はその下向きの位置に戻り、従来のノズル出口４２８を遮断して噴射イベントを終了させる。噴射イベントが終わると、燃料噴射器３３０の種々の構成要素が次の噴射イベントに備えてリセットし始める。ピストン８０とプランジャー３８３はそれぞれの後退位置に戻り、次の噴射イベントのための燃料がプランジャー３８３の後退動作に伴って燃料噴射器３３０内に引き込まれる。さらに、エンジン１０も次の噴射イベントのための体制に入る。ピストン２６は通常噴射イベントに続くシリンダー２５内での燃焼の結果として動力工程を行い、そして通常の形態で排気および吸気工程を行う。電気的制御モジュール１７はエンジン１０の作動状態を査定して、次の噴射イベントの間の燃料噴射器３３０の所望の作動モードを決める。
【０１０１】
（Ｖ．図１０−１１）
図１０および１１を参照するに、本発明の実施形態における混合モード燃料噴射イベントのための燃料噴射器４３０の作動について以下に説明する。本発明のこの実施形態はいずれの所望の作動条件の下でも混合モード噴射イベントを行うことができる。前に述べた実施形態の場合と同様、エンジン１０が低負荷状態で作動していれば、ＨＣＣＩ噴射だけを行うのが好ましい。
【０１０２】
ＨＣＣＩ噴射イベントの所望のスタートの直前に、ピストン２６がその上死点位置から比較的離れている時に、アクチュエータ４４２に通電される。そうすると、ニードル弁部材５０７の閉鎖液圧面５０６がニードル制御チャンバー５０２内の低圧作動流体に露出される。高圧がもはやニードル弁部材５０７をその下向きの位置に保持しないようになると、中間燃料移送圧力下にあるノズル供給通路５０８とノズル・チャンバー５０９内の圧力がニードル弁部材５０７をその上向きの位置に持ち上げるのに十分なレベルに達する。そうすると燃料がＨＣＣＩノズル出口５２６を通じて燃料噴射器４３０から噴出できるようになる。燃料噴射が行われると、新しい燃料は燃料入口から燃料噴射器４３０内に引き込まれる。
【０１０３】
ＨＣＣＩノズル出口５２６を通じての燃料噴射はシリンダー中心線２７（図１ａ）に対して第一の噴射パターンで行われる（図１ａ）。この第一の噴射パターンはシリンダー中心線２７に対する比較的小さな噴射角度に対応する。のぞまし量の燃料がＨＣＣＩノズル出口５２６を通じて注入されたら、第二の電気的アクチュエータ４２２への通電が切られて、高圧作動流体が再度閉鎖液圧面５０６に作用する。そうするとニードル弁部材５０７はその下向きの閉鎖位置に戻り、ＨＣＣＩノズル出口５２６からの燃料噴射は終了する。
【０１０４】
シリンダー・ピストン２６がその上死点位置に前進すると、シリンダー２５内の燃料がその内部に含まれている空気と混合して均一な混合物をつくりだす。同時に、燃料噴射器４３０は次の噴射イベントのための体制に入る。燃料噴射の所望のスタートの直前に、第一の電気的アクチュエータ４３２は通電され、スプール弁部材４５５はその第二の位置に動かされてピストン４８１の液圧面を高圧作動流体に露出する。ピストン４８０とプランジャー４８３は従って前進し始めて燃料噴射器４３０内の燃料を加圧する。ノズル・チャンバー５１９内の燃料の圧力がバイアス・バネ５１１の力とニードル弁部材５０８の閉鎖液圧面５０６に作用している高圧力を克服するのに十分なレベルに達すると、ニードル弁部材５１７はその上向きの位置に持ち上げられる。そうすると従来のノズル出口５２８を通じての燃料噴射が始まる。しかしながら、高圧が依然として閉鎖液圧面５０６にかかっているので、ニードル弁部材５０７はニードル弁部材５１７に対してその下向きの位置に戻るので、弁表面５２１は好ましくは種々の液圧面の適切なサイズおよびそれぞれのバイアス・バネのバイアス力による２つのニードル弁部材間の弁開放圧力の結果として弁台座５２２を閉鎖し続ける。従って、ＨＣＣＩノズル出口５２６は通常噴射イベント中は閉鎖された状態のままである。
【０１０５】
従来のノズル出口５２８からの燃料噴射はシリンダー中心線２７（図１ｂ）に対して第二の噴射パターンで行われる。この第二の噴射パターンはシリンダー中心線２７に対して比較的大きな噴射角度で行われる。所望量の燃料が従来のノズル出口５２８を通じて注入されると、第一の電気的アクチュエータ４３２の通電が切られて、スプール弁部材４５５がその最初の位置に戻る。高圧が液圧面４８１にもはやかからないので、ピストン４８０とプランジャー４８３はそれぞれの前進運動を終了する。そうするとノズル・チャンバー５１９内の燃料圧力が低下し始め、それはもはやバイアス・バネ５１１の力と閉鎖液圧面５１６にかかる液圧力を克服するのに十分なレベルではなくなる。するとニードル弁部材５１７はバイアス・バネ５１１の力の影響でその下向きの閉鎖位置に戻る。さらに、ニードル弁部材５０７は閉鎖液圧面５０６にかかる液圧力の下でその対応する下向きの位置に動く。
【０１０６】
噴射イベント間に、燃料噴射器４３０の種々の構成部品は次の噴射イベントのために自動的にリセットされる。ピストン４８０とプランジャー４８３はそれぞれの後退位置に戻り、次の噴射イベントのための燃料がこれらの構成部品の後退運動に伴って燃料噴射器４３０内に引き込まれる。さらに、エンジン１０も次の噴射イベントのための体制に入る。ピストン２６は通常噴射イベントに続くシリンダー２５内での燃焼の結果としてその動力工程を行い、通常の形態で排気および吸気工程を行う。電気的制御モジュール１７がエンジン１０の作動状態を査定して、次の噴射イベント中の燃料噴射器４３０の所望の作動モードを決める。
【０１０７】
（ＶＩ．図１２−１５）
さて図１２および１３を参照するに、本発明の実施形態における噴射イベントが始まる前に、燃料噴射器５３０内は低圧が支配的である。前に述べた実施形態の場合と同様、燃料噴射器５３０の作動を燃料噴射器５３０の混合モードでの作動に対応する混合モード噴射イベントに関して以下に説明する。しかしながら、エンジン１０が異なった状態で作動している場合は、燃料噴射器５３０はＨＣＣＩモードで作動して、そのエンジン・サイクル中ＨＣＣＩ噴射イベントだけを実行するようにしてもよい。同様に、エンジン１０がさらに別の状態で作動している場合、燃料噴射器５３０は好ましくは通常モードで作動して、エンジン・サイクル中通常噴射イベントだけを実行するようにしてもよい。
【０１０８】
１つの噴射イベントが開始される前に、第一の電気的アクチュエータ５３２と第二の電気的アクチュエータ５４２が通電され、ＨＣＣＩニードル弁部材６１７と従来のニードル弁部材６１７はそれぞれ下向きの位置にあって、燃料噴射をＨＣＣＩノズル出口６２６と従来のノズル出口６２８からそれぞれ遮断している。所望の噴射イベントの直前に、第一の電気的アクチュエータ５３２に通電され、スプール弁部材５５５の制御面が低圧に露出される。そうすると、スプール弁部材５５５がピストン５８０の液圧面５８１を高圧に露出させる位置に動く。ピストン５８０とプランジャー５８３はそれぞれの前進位置に動き始める。第二の電気的アクチュエータはまだ通電が行われていないので、ＨＣＣＩノズル供給通路６０８と従来のノズル供給通路６１８への燃料フローが遮断され、従ってピストン５８０とプランジャー５８３はわずかな距離を移動できるだけである。しかしながら、このわずかな動きは燃料噴射器５３０内の燃料を噴射圧力レベルまで加圧するのに十分である。
【０１０９】
ＨＣＣＩ噴射イベントを開始するために、ピストン２６がその上死点位置から比較的遠い位置にある場合に、第二の電気的アクチュエータ５４２はその第一の位置に移動され、ノズル供給通路６０８を加圧された燃料に対して開放する。この加圧された燃料がノズル供給通路６０８を介してノズル・チャンバー６０９内に流入すると、それはＨＣＣＩニードル弁部材６０７の開放液圧面６１０に作用してそれを開放位置に持ち上げる。そうするとＨＣＣＩノズル出口６２６を通じてのシリンダー２５内への燃料噴射が第一の噴射パターンで開始できる。この第一の噴射パターンはシリンダー中心線２７（図１ａ）に対する比較的小さな噴射角度に対応するものである。所望量の燃料が注入されたら、第二の電気的アクチュエータの通電が切られ、ノズル供給通路６０８が再度遮断される。加圧燃料が開放液圧面６１０に対して働かないようになると、ニードル弁部材６０７はその下向きの閉鎖位置に戻ってバイアス・バネ６０１の力の影響で噴射イベントを終わらせる。
【０１１０】
通常噴射イベントの開始直前に、シリンダー・ピストン２６はその上死点位置から比較的遠い位置にある場合、第二の電気的アクチュエータ５４２がその第三の位置に動かされ、ノズル供給通路６１８を開放する。そうすると加圧された燃料はノズル・チャンバー６１９内の開放液圧面６２０に作用し始める。そうするとニードル弁部材６１７がその開放位置に持ち上げられて、従来のノズル出口６２８を介しての燃料噴射が第二の噴射パターンで開始される。この第二の噴射パターンはシリンダー中心線２７（図１ｂ）に対して比較的大きな噴射角度で行われる。
【０１１１】
通常噴射イベントを終わらせるために、第二の電気的アクチュエータ５４２の通電が再度切られて、ノズル・チャンバー６１９への燃料フローが終了される。従来のニードル弁部材６１７がその後バイアス・バネ６１１の力の影響で下向きの閉鎖位置に戻る。従来のノズル出口６２８を通じでのシリンダー２５への燃料噴射がこのようにして終了する。そうすると第一の電気的アクチュエータ５３２の通電が切られて、スプール弁部材５５５がその第一の位置に戻され、液圧面５８１を低圧に露出する。当業者であれば、噴射イベントはアクチュエータ５４２が通電されたままの状態でもアクチュエータ５３２の通電を切ることで終了させることができることは容易に理解することができるであろう。ピストン５８０とプランジャー５８３はその前進運動を終了する。噴射イベント間に、燃料噴射器５３０の種々の構成部品が再度次の噴射イベントのために自動的にリセットされる。ピストン５８０とプランジャー５８３はそれぞれの後退位置に戻り、新しい燃料が次の噴射イベントのために燃料噴射器５３０内に引き込まれる。さらに、エンジン１０も次の噴射イベントのために備える。ピストン２６は通常噴射イベントの後のシリンダー２５内へでの燃焼の結果としてその燃焼工程を行い、そしてその排気および吸気工程を行う。電気的制御モジュール１７は作動状態を査定して、次の噴射イベント中の燃料噴射器５３０の所望の作動モードを決める。
【０１１２】
さて図１４に示す本発明の実施形態を参照するに、従来のノズル出口６２８を介しての燃料噴射は図１４に示す実施形態の場合と同様である。しかしながら、この実施形態においては、ＨＣＣＩ噴射イベントは第二の電気的アクチュエータ５４２'を介して燃料れる圧力によって制御される。ピストン２６がその上死点位置から比較的遠い位置にある時に、ＨＣＣＩ噴射イベントが開始される。ＨＣＣＩ噴射イベントを開始するためには、第二の電気的アクチュエータ５４２'が起動され、ＨＣＣＩノズル・チャンバー６０９が中間圧力燃料レール（図示せず）に開放される。ＨＣＣＩニードル弁部材６０７の開放液圧面６１０にかかっている圧力は中間レベルであるが、それでもバイアス・バネ６０１の下向きのバイアスを克服するためには十分なレベルである。そうすると、ＨＣＣＩニードル弁部材６０７は持ち上げられ、ＨＣＣＩノズル出口６２６を介してのシリンダー２５内への燃料噴射が第一の噴射パターンで開始される。この第一の噴射パターンはシリンダー中心線２７（図１ｂ）に対して比較的小さな噴射角度に対応する。所望量の燃料がＨＣＣＩノズル出口６２６を介して注入されると、第二の電気的アクチュエータ５４２'の通電が切られて、燃料れるが再度ＨＣＣＩノズル出口６０９から遮断される。その後、ＨＣＣＩニードル弁部材６０７がバイアス・バネ６０１の力によってその下向きの位置に戻され、そしてＨＣＣＩ噴射イベントが終了する。
【０１１３】
通常噴射イベントの所望のスタートの直前に、ピストン２６がその上死点位置に比較的近い場合、第一の電気的アクチュエータ５３２に通電され、スプール弁部材５５５はその第二の位置に移動され、ピストン５８０の液圧面５８１を高圧に露出させる。そうするとピストン５８０とプランジャー５８３がそれぞれの前進位置に動き始める。これらの構成要素は従来のノズル出口６２８が遮断されたままであるのでわずかな距離を移動することができるだけであるが、この動きは燃料噴射器５３０内の燃料の圧力を噴射圧力のレベルに上げるのに十分である。ノズル・チャンバー６１９内の燃料の圧力がバイアス・バネ６１１の下向きの力を上回ると、従来のニードル弁部材６１７がその上向きの位置に持ち上げられる。そうすると、従来のノズル出口６２８を介してのシリンダー２５内への燃料噴射は第二の噴射パターンで行われる。この第二の噴射パターンはシリンダー中心線２７（図１）に対する比較的大きな噴射角度に対応する。
【０１１４】
所望量の燃料が従来のノズル出口６２８を介して注入されると、第一の電気的アクチュエータ５３２に対する通電が切られる。そうするとスプール弁部材５５５が第一の位置に戻されて液圧面５８１を低圧に露出させる。ピストン５８０とプランジャー５８３はそれぞれの前進運動を中止するが、液圧面５８１に露出されている残留高圧の結果としてすぐにそれらの後退運動は開始しない。一度液圧面６２０に作用する燃料の圧力がバイアス・バネ６１１の力以下に落ちると、従来のニードル弁部材６１７がその下向きの位置に戻されて、従来のノズル出口６２８を通じての燃料噴射が終了する。エンジン１０も次の噴射イベントのための体制に入る。ピストン２６は通常噴射イベントに続くシリンダー２５内での燃焼の結果としてその燃焼工程を行い、そして通常の形態で排気および吸気工程を行う。電気的制御モジュール１７がエンジン１０の作動状態を査定して、次の噴射イベント中の燃料噴射器５３０の所望の作動モードを決める。
【０１１５】
さて図１５に示す本発明の実施形態を参照するに、ＨＣＣＩ噴射イベントは図１４に示す実施形態で開示したものと同様の形態で行われる。従って、通常噴射イベントについてのみ以下に説明する。通常噴射イベントの所望のスタートの直前に、第一の電気的アクチュエータ５３２が通電され、スプール弁部材５５５がその第二の位置に動かされ、ピストン５８０の液圧面５８１を高圧作動流体に露出させる。そうすると、ピストン５８０とプランジャー５８３はそれぞれの前進位置に向けて動き、燃料噴射器５３０''の燃料が加熱される。さらに、第一の電気的アクチュエータ５３２の起動は従来のニードル制御チャンバー６１２が高圧から遮断され、低圧容器１２に流体接続される。閉鎖液圧面６１６に低圧が作用されると、開放液圧面６２０に作用している燃料圧力が従来のニードル弁部材をその上向きの位置に持ち上げるのに十分なレベルに達する。従来のノズル出口６２８を通じての燃料噴射は、図１４に示す実施形態に関して述べたように第二の噴射パターンで開始される。
【０１１６】
所望量の燃料が従来のノズル出口６２８を通じて注入されると、第一の電気的アクチュエータ５３２の通電が切られる。閉鎖液圧面６１６は再度ニードル制御チャンバー６１２内の高圧に露出される。そうすると、従来のニードル弁部材６１７に作用する下向きの力は従来のニードル弁部材６１７をその下向きの閉鎖位置に戻すのに十分なレベルに達する。そうすると従来のノズル出口６２８が遮断され、ピストン５８０とプランジャー５８３がそれぞれの下向きの動きを中止する。ほぼ同時に、スプール弁部材５５５がその第一の位置に戻され、液圧面５８１を低圧に露出させる。噴射イベント間に、ピストン５８０とプランジャー５８３はそれぞれの後退位置に戻る。プランジャー５８３の後退運動によって次の噴射イベントのための燃料が噴射イベント５３０''内に後退する。さらに、エンジン１０も次の燃料噴射イベントのための体制に入る。ピストン２６は通常噴射イベントに続くシリンダー２５内での燃焼の結果としてその動力工程を行い、そして通常の形態で排気および吸気工程を行う。電子制御モジュール１７はエンジン１０の作動状態を査定して、次の噴射イベント中の燃料噴射器５３０の所望の作動モードを決める。
【０１１７】
（ＶＩＩ．図１６−１８）
さて図１６−１８を参照するに、燃料噴射器６３０の作動について混合モードの噴射イベントに関連して説明する。噴射イベントが開始される前に、第一の電気的アクチュエータ６３２および第二の電気的アクチュエータ６４２に対する通電が切られ、スプール弁部材がピストン６８０の液圧面６８１を低圧作動流体に露出させる位置になる。ニードル弁部材７０７はストップ構成部品６７０の接触から離れてその下向きの閉鎖位置内に入れられる。さらに、低圧燃料がストップ構成部品６７０の液圧面６６９に対して作用し、ストップ構成部品６７０がそのバイアスされた後退位置に入れられる。ＨＣＣＩ噴射イベントの所望のスタートの直前に、ピストン２６がその圧縮工程の下死点位置に比較的近い時に、第一の電気的アクチュエータ６３２に通電される。
【０１１８】
第一の電気的アクチュエータ６３２に通電されると、閉鎖液圧面７０６が圧力連通通路６８８を介してニードル制御チャンバー７０２内の低圧に露出される。さらに、スプール弁部材６５５がその第二の位置に動かされて、ピストン６８０の液圧面６８１を高圧作動流体に露出させる。そうすると、ピストン６８０とプランジャー６８３は前進を開始して、燃料噴射器６３０内の燃料を加圧する。しかしながら、この時点でＨＣＣＩノズル出口７２６および従来のノズル出口７２８は閉鎖されたままであるので、ピストン６８０とプランジャー６８３はわずかの距離を移動するだけである。しかしながら、このわずかな前進は燃料加圧チャンバー６８５とノズル供給通路７０８内の燃料の圧力を噴射圧力レベルまで上昇させるのに十分である。開放液圧面７１０に作用している燃料圧力がバイアス・バネ７０１の下向きのバイアスを上回ると、ニードル弁部材７０７がその最大のリフト位置に動かされてストップ構成部品６７０と接触し、従って第一の噴射パターン（図１８ｂ参照）でＨＣＣＩノズル出口７２６を介してシリンダー２５内に燃料が噴出される。この第一の噴射パターンはシリンダー中心線２７（図１ａ）に対する比較的小さな噴射角度に対応する。さらに、ニードル弁部材７０７がその最大リフト位置に動くと、従来のノズル出口７２８がアニュラスによって短時間開放され、それによって従来のノズル出口７２８を介してシリンダー２５内への短時間の燃料噴射が行われる。
【０１１９】
所望量の燃料がＨＣＣＩノズル出口７２６を介して注入されると、第一の電気的アクチュエータ６３２に通電され、液圧面７０６がニードル制御チャンバー７０２内の高圧に露出させる。ニードル制御チャンバー７０２内の圧力は、バイアス・バネ７０１の力と合わせてニードル弁部材７０７とその前進閉鎖位置に移動する。
【０１２０】
従来の噴射イベントが望ましい場合は、両方のアクチュエータ６３２と６４２に対して通電する。アクチュエータ６３２の通電は前にも述べたように噴射器６３０内の燃料を加圧するように作用する。アクチュエータ６４２が通電されると、流体移送通路６７２を高圧作動流体に接続して、ストップ構成部品６７０の表面６６９に高圧力を発生する。これによってストップ構成部品がバネ６７３の作用に抗して下向きに動く。燃料圧力が弁開放圧力を上回ると、ニードル弁部材７０７が持ち上がってストップ構成部品６７０と接触し、図１８ｃに示すような中間位置を取る。
【０１２１】
そうするとニードル弁部材７０７は依然としてストップ構成部品６７０との接触を保ったままその中間位置に移動し、ＨＣＣＩノズル出口７２６を遮断し、アニュラス７１１を通じて従来のノズル出口７２８を開放する。そうすると、従来のノズル出口７２８を介してのシリンダー２５内への第二の噴射パターンに従った燃料噴射が行われる。この第二の噴射パターンはシリンダー中心線２７（図１ｂ）に対して比較的大きな噴射角度に対応する。所望量の燃料が従来のノズル出口７２８を通じて注入されたら、第一の電気的アクチュエータ６３２に対する通電が切られる。圧力連通通路６８８は再度高圧作動流体に開放される。閉鎖液圧面７０６に再度高圧がかかると、ニードル弁部材７０７がその下向きの閉鎖位置に戻り、噴射イベントが終了する。噴射イベントが終了すると、燃料噴射器６３０の種々の構成部品が次の噴射イベントに備えて自動的にリセットされる。燃料圧力が低下すると、アクチュエータ６４２の通電を切ることができる。従来のノズル出口７２８が閉鎖されると、ピストン６８３とプランジャー６８３がそれぞれの前進運動を終了する。しかしながら、液圧面６８１上に残留高圧が作用しているので、すぐには後退し始めない。液圧面６６９が再度ストップ制御チャンバー６７１内の低圧に露出されると、ストップ構成部品６７０が再度バイアス・バネ６７３の力のせいで後退位置に戻る。
【０１２２】
本発明の精神から逸脱せずに、燃料噴射器６３０に対していろいろな修正を加えることは可能である。例えば、第二の電気的アクチュエータ６４２をなくして、ストップ制御チャンバー６７１内の燃料圧力をノズル供給通路７０８の一部である燃料供給通路によって制御することも可能であろう。その場合、ストップ構成部品６７０はストップ構成部品６７０内の燃料圧力がバイアス・バネ６７３の力を克服するのに十分なレベルに増大するまでその上向きの位置にとどまる。その時点で、ストップ構成部品６７０はその前進位置に動かされ、従ってニードル弁７００とその中間位置まで動かす。さらに、ストップ構成部品６７０はバイアス・バネ６７３がストップ構成部品６５０をその下向きの位置にバイアスさせるように修正することも可能である。その場合、流体移送通路６７２はノズル供給通路７０８の一部となり、ストップ構成部品６７０の肩部の下側に配置されたストップ構成部品６７０と流体接続することができるような構成となろう。この場合、抗流体圧力はバイアス・バネの力に抗して、噴射器６３０がＨＣＣＩ噴射イベントを行っている間ストップ構成部品６７０をその上向きの位置に保持するであろう。ストップ制御チャンバー６７１内の圧力が噴射イベントの後に低下すると、バイアス・バネ６７３の力がストップ制御チャンバー６７１内の燃料の力を克服できるようになる。流体圧力が克服されると、ストップ構成部品６７０はバイアス・バネ６７３の力の影響でその下向きの位置に動かされ、従ってニードル弁部材が下方のその中間位置に動かされる。これらの別の実施形態は両方とも噴射イベント中に時間の経過に伴う圧力調整を必要とする。第一の例では、噴射イベント中に通常噴射イベントが行われるように燃料圧力が増大できなければならない。第二の例では、通常噴射イベントが行えるように噴射イベント中に燃料圧力を低下させることができなければならない。これらの修正に加えて、ストップ構成部品６７０は混合モード能力を持った燃料噴射器においては組み込む必要はない。さらに、ストップ構成部品６７０は３つの位置に動くことができる弁部材を有するいずれのノズル・アセンブリにも組み込むことができる。
【０１２３】
本明細書中に図示および記載されているものに加えて、本発明に対してはさらに多数の修正を加えることは可能である。例えば、上には液圧的に作動される燃料噴射器のみについて説明したが、カム駆動燃料噴射器も本発明での使用に有効であろう。例えば、２葉カムと連結して作動する燃料噴射器を上に述べた実施形態のいずれかのノズル・アセンブリを含むように修正することは可能であろう。噴射器の配管系に多少の修正を加えることで、ポンプとライン燃料噴射器を本発明による二重モード燃料噴射器として作動させることも可能であろう。例えば、本発明をオイルを作動油として用いる液圧作動燃料噴射器を例にとって上に説明したが、当業者であれば、この発明が単一流体増幅ピストン共通レール・システム（ＡＰＲＣＳ）（非特許文献１参照。）にも同様に適用できることは当業者なら容易に理解できるであろう。多少の修正を加えることで、Ｂｏｓｃｈ ＡＰＣＲＳシステムを本発明に基づいて製造することも可能であろう。
【０１２４】
当業者であれば上に説明したすべての実施形態が均一チャージ・ノズル出口と従来のノズル出口を含む複数の組み合わせ構成部品を含んでいることが分かるであろう。これらの出口は１つ以上のボディー構成部品によって形成したり、ニードル弁部材で形成したり、あるいは１つのボディー構成部品と弁部材との間のスペースに構成したりすることができる。後者の場合、本発明によるノズル出口は外側に開かれたピン弁部材とボディー構成部品との間に設けられた環状開口部となるであろう。さらに、すべての実施形態で、均一チャージおよび従来のノズル出口は３つの噴射パターンを有している。
【０１２５】
なお、上の説明は例示のためだけを目的としており、本発明の範囲をいかなる意味でも限定するものではない。例えば、これら燃料噴射器のそれぞれは噴射器本体に取り付けられた２つの個別アクチュエータを持つように示されているが、この構成は必ずしも必要なわけではない。これに代わるものとしては、噴射器本体に取り付けられていない噴射ラインに配置されたアクチュエータの使用であろう。さらに、これらのアクチュエータはリニアー・アクチュエータとロータリー・アクチュエータのいずれであってもよい。従って、当業者は、図面、明細書および特許請求項の範囲を研究することによって本発明のその他の形態、目的、および利点について理解することが可能であろう。
【図面の簡単な説明】
【図１ａ】本発明によるエンジンを図式的に示す図である。
【図１ｂ】図１の燃料噴射器のＨＣＣＩノズルからの燃料噴射を示す線図である。
【図１ｃ】図１の燃料噴射器の従来のノズルからの燃料噴射を示す線図である。
【図２ａ】本発明による燃料噴射器の側断面図である。
【図２ｂ】図２ａの燃料噴射器の上部部分の側断面図で、噴射器流体ラインの第一の部分だけを示す図である。
【図２ｃ】図２ａの燃料噴射器の上部部分の側断面図で、噴射器流体ラインの第二の部分だけを示す図である。
【図３】図２の燃料噴射器のノズル部分の側断面図である。
【図４】図２の燃料噴射器の構成図である。
【図５】図２の燃料噴射器と共に使用するための別のニードル弁ノズル部分の側断面図である。
【図６】本発明の別の実施形態による燃料噴射器の構成図である。
【図７】図６の燃料噴射器のニードル弁ノズル部分の側面断面図である。
【図８】本発明によるさらに別の実施形態による燃料噴射器の構成図である。
【図９】図８の燃料噴射器のネストされたニードル弁ノズル部分の側断面図である。
【図１０】本発明のさらに別の実施形態による燃料噴射器の構成図である。
【図１１】図１０の燃料噴射器のネストされたニードル弁ノズル部分の側断面図である。
【図１２】本発明による二同軸ニードルを有するさらに別のニードル弁ノズル部分の側断面図である。
【図１３】図１２のノズル部分を含む燃料噴射器の構成図である。
【図１４】図１２のノズル部分を含む別の燃料噴射器の構成図である。
【図１５】図１２のノズル部分を含むさらに別の燃料噴射器の構成図である。
【図１６】本発明のさらに別の実施形態による燃料噴射器の構成図である。
【図１７】図１６の燃料噴射器と共に使用する交互切換アクチュエータ部分の側断面図である。
【図１８ａ】図１６の燃料噴射器と共に使用する単一ニードル弁ノズル・チップの側断面図である。
【図１８ｂ】図１６の燃料噴射器と共に使用する単一ニードル弁ノズル・チップの側断面図である。
【図１８ｃ】図１６の燃料噴射器と共に使用する単一ニードル弁ノズル・チップの側断面図である。
【符号の説明】
１０ エンジン
１１ エンジン・ハウジング
１２ 低圧容器
１３ 高圧ポンプ
１４ 高圧マニホールド
１５ 高圧力液体供給ライン
１６ 低圧還流ライン
１７ 電気制御モジュール
１８ 通信回線
１９ 燃料供給源
２０ 燃料供給ライン
２１ 液圧装置
２２ 台座
２５ シリンダー
２６ 可動ピストン
２７ シリンダー中心線
２９ 燃料噴射器中心線
３０ 燃料噴射器
３１ 噴射器体
３２ 第一の電気的アクチュエータ
３３ バイアス・バネ
３４ コイル
３５ アーマチュア
３７ 弁部材
３８ 低圧力台座
３９ 高圧力台座
４０ 低圧力通路
４２ 第二の電気的アクチュエータ
４３ バイアス・バネ
４４ コイル
４７ 弁部材
４８ 低圧力台座
４９ 高圧力台座
５１ 高圧力通路
５２ 低圧力通路
５５ スプール弁部材
５６ 高圧面
５７ 高圧アニュラス
５８ 低圧アニュラス
６０ バイアス・バネ
６３ 制御液圧面
６５ スプール・キャビティ
６７ 可変圧力通路
６８ 作動流体通路
７０ 圧力開放弁
７１ ピン
７２ 台座
７５ 圧力開放通路
７６ 制御供給ライン
７７ 噴射器体制御ライン
７９ 供給逆止め弁
８０ 増強器ピストン
８１ 液圧面
８３ プランジャー
８４ バイアス・バネ
８５ 燃料加圧チェンバー
８６ 燃料入口
８７ 供給逆止め弁
８８ 圧力連通通路
９０ ノズル・アセンブリ
９５ 先端部分
１００ ニードル弁
１０１ バイアス・バネ
１０２ ＨＣＣＩニードル制御チェンバー
１０４ ニードル部分
１０５ ストップ・ピン
１０６ 閉鎖液圧面
１０７ ＨＣＣＩニードル弁部材
１０８ ＨＣＣＩノズル供給通路
１０９ ＨＣＣＩノズル・チェンバー
１１０ 開放液圧面
１１１ 従来のバイアス・バネ
１１２ ニードル制御チェンバー
１１５ 外部チェック部材
１１６ 閉鎖液圧面
１１７ ニードル弁部材
１１８ ノズル供給通路
１２０ 開放液圧面
１２１ 円錐状あるいは球状弁表面
１２２ 円錐状弁台座
１２３ 弁表面
１２４ 台座
１２６ ＨＣＣＩノズル出口
１２７ ニードル弁部材
１２８ 従来のノズル出口
１９０ ノズル・アセンブリ
２００ ニードル弁
２０１ ＨＣＣＩバイアス・バネ
２０２ ＨＣＣＩニードル制御チェンバー
２０５ ストップ・ピン
２０６ 閉鎖液圧面
２０７ ＨＣＣＩニードル弁部材
２０８ ノズル接続通路
２０９ ノズル・チェンバー
２１０ 開放液圧面
２１１ 従来のバイアス・バネ
２１２ 従来のニードル弁制御チェンバー
２１６ 従来の閉鎖液圧面
２１７ 従来のニードル弁部材
２１８ ノズル供給通路
２１９ ノズル・チェンバー
２２０ 開放液圧面
２２１ 弁表面
２２２ 座部
２２６ ＨＣＣＩノズル出口
２２８ 従来のノズル出口
２２９ 噴射器中心線
２３０ 燃料噴射器
２３１ 燃料噴射器
２３２ 第一の電気的アクチュエータ
２４２ 第二の電気的アクチュエータ
２５５ スプール弁部材
２８０ 増強器ピストン
２９０ ノズル・アセンブリ
２９１ ノズル・チェンバー
３００ ニードル弁
３０１ ＨＣＣＩバイアス・バネ
３０２ ＨＣＣＩニードル制御チェンバー
３０５ 噴射通路
３０６ 閉鎖液圧面
３０７ ＨＣＣＩニードル弁部材
３０８ ノズル接続通路
３０９ ＨＣＣＩノズル・チェンバー
３１０ 開放液圧面
３１１ 従来のバイアス・バネ
３１５ 内側シーリング部材
３１７ 従来のニードル弁部材
３１８ ノズル供給通路
３１９ 従来のノズル・チェンバー
３２０ 開放液圧面
３２１ ナイフ・エッジ弁表面
３２２ 弁台座
３２３ 環状サック
３２４ サック
３２５ 皿バネ
３２６ ＨＣＣＩノズル出口
３２８ 従来のノズル出口
３２９ 噴射器中心線
３３０ 燃料噴射器
３３２ 第一の電気的アクチュエータ
３４２ 第二の電気的アクチュエータ
３５５ スプール弁部材
３８０ ピストン
３８１ 液圧面
３８３ プランジャー
３９０ ノズル・アセンブリ
３９５ 先端部分
４００ ニードル弁
４０１ バイアス・バネ
４０２ バネ・チェンバー
４０３ 上部ガイド部分
４０４ アニュラス
４０５ 噴射通路
４０６ スリーブ
４０７ ＨＣＣＩニードル弁部材
４０８ ノズル供給通路
４０９ ノズル・チェンバー
４１０ 開放液圧面
４１１ 従来のバイアス・バネ
４１２ ニードル制御チェンバー
４１６ 閉鎖液圧面
４１７ 従来のニードル弁部材
４１８ ノズル供給通路
４２０ 開放液圧面
４２１ 弁表面
４２２ フラット弁台座
４２３ 下部ガイド部分
４２６ ＨＣＣＩノズル出口
４２７ 低圧燃料還流ライン
４２８ 従来のノズル出口
４２９ 噴射器中心線
４３０ 燃料噴射器
４３１ 噴射器本体
４４２ 第二の電気的アクチュエータ
４９０ ノズル・アセンブリ
４５５ エンジン潤滑油のスプール弁部材
４８０ 増強装置ピストン
４８０ 増強器ピストン
４８１ 液圧面
４８３ プランジャー
５００ ニードル弁
５０１ 圧力制御通路
５０２ ＨＣＣＩニードル制御チェンバー
５０４ 噴射通路
５０６ ＨＣＣＩ閉鎖液圧面
５０７ ＨＣＣＩニードル弁部材
５０８ 接続通路
５０９ ノズル・チェンバー
５１０ 開放液圧面
５１１ バイアス・バネ
５１７ 従来のニードル弁部材
５１８ ノズル供給通路
５１９ ノズル・チェンバー
５２０ 開放液圧面
５２１ 鋭角ナイフ・エッジ弁表面
５２２ フラット弁台座
５２６ ＨＣＣＩノズル出口
５２８ ノズル出口
５２９ 噴射器中心線
５３０ 燃料噴射器
５３０’ 燃料噴射器
５３０’’ 燃料噴射器
５３１ 噴射器
５３２ 第一の電気的アクチュエータ
５４２ 第二の電気的アクチュエータ
５４２’ 第二の電気的アクチュエータ
５４２’ ２−ポジション・アクチュエータ
５５５ スプール弁部材
５８０ ピストン
５８１ 液圧面
５８３ プランジャー
５８５ 燃料加圧チェンバー
５９０ ノズル・アセンブリ
６００ ニードル弁部材
６０１ バイアス・バネ
６０７ ＨＣＣＩニードル弁部材
６０８ ＨＣＣＩノズル供給通路
６０９ ＨＣＣＩノズル制御チェンバー
６１０Ａ、６１０Ｂ 開放液圧面
６１１ バイアス・バネ
６１２ 従来のニードル制御チャンバー
６１４ バイアス・バネ
６１５ 内側スリーブ部材
６１５ 内側シーリング部材
６１６ 閉鎖液圧面
６１７ 従来のニードル弁部材
６１８ ノズル供給通路
６１９ 従来のノズル制御チェンバー
６１９ 供給源
６２０ 開放液圧面
６２１ 弁表面
６２２ 円錐形弁台座
６２３ 弁表面
６２４ 円錐形弁台座
６２５ 弁表面
６２６ ＨＣＣＩノズル出口
６２７ 円錐弁台座
６２８ 従来のノズル出口
６２９ 噴射器中心線
６３０ 燃料噴射器
６３２ 第一の電気的アクチュエータ
６４２ 第二の電気的アクチュエータ
６５５ スプール弁部材
６６７ 可変圧力通路
６６８ 圧力連通通路
６６９ 液圧面
６７０ ストップ構成部品
６７１ ストップ制御チェンバー
６７２ 流体移送通路
６７３ バイアス・バネ
６７５ ドレイン通路
６８０ 増強装置ピストン
６８１ 液圧面
６８３ プランジャー
６８８ 圧力連通通路
６９０ ノズル・アセンブリ
７００ ニードル弁
７０１ バイアス・バネ
７０６ 閉鎖液圧面
７０７ ニードル弁部材
７０８ ノズル供給通路
７０９ ノズル・チェンバー
７１０ 開放液圧面
７１１ アニュラス
７１３ Ｔ字形ノズル供給通路
７２１ 弁表面
７２６ ＨＣＣＩノズル出口
７２８ 従来のノズル出口
７９５ チップ

Claims (3)

1. 弁アセンブリにおいて、
   前記弁アセンブリの中心線に対して第一の平均角度（θ）に向けられている均一チャージ圧縮点火ノズル出口及び前記中心線に対して第二の平均角度（α）に向けられている従来のノズル出口が設けられている先端部を含む弁本体と、
   前記弁本体内に配置され、後退位置と前進位置との間で動くことができるストップ構成部品と、
   Ｔ字型ノズル供給通路が形成され、前記弁本体内に移動可能に配置された弁部材と、で構成され、
   前記弁部材は、前記弁部材が前記ストップ構成部品と接触していない第一の位置に動くことができ、
   前記ストップ構成部品が前記後退位置にある時に、前記弁部材が前記ストップ構成部品と接触した第二の位置に動くことができ、
   前記ストップ構成部品が前記前進位置にある時に、前記弁部材が前記ストップ構成部品に接触する第三の位置に動くことができ、
   前記弁部材が前記第一の位置にあるとき、前記均一チャージ圧縮点火ノズル出口及び前記従来のノズル出口は、閉じており、
   前記弁部材が前記第二の位置にあるとき、前記均一チャージ圧縮点火ノズル出口は、開いているが、前記従来のノズル出口は、閉じており、
   前記弁部材が前記第三の位置にあるとき、前記均一チャージ圧縮点火ノズル出口は、閉じているが、前記従来のノズル出口は、開いている弁アセンブリ。
2. 燃料噴射器において、
   噴射器本体内に配置され、後退位置と前進位置との間で動くことができるストップ構成部品と、
   Ｔ字型ノズル供給通路が形成され、前記燃料噴射器の中心線に対して第一の平均角度（θ）に向けられている均一チャージ圧縮点火ノズル出口及び前記中心線に対して第二の平均角度（α）に向けられている従来のノズル出口が設けられている弁本体を含んでいる前記噴射器本体内に移動可能に配置された弁部材とで構成され、
   前記弁部材が前記ストップ構成部品と接触していない第一の位置に動くことができ、
   前記ストップ構成部品が前記後退位置にある時に、前記弁部材が前記ストップ構成部品と接触した第二の位置に動くことができ、
   前記ストップ構成部品が前記前進位置にある時に、前記弁部材が前記ストップ構成部品と接触した第三の位置に動くことができ、
   前記弁部材が前記第一の位置にあるとき、前記均一チャージ圧縮点火ノズル出口及び前記従来のノズル出口は、閉じており、
   前記弁部材が前記第二の位置にあるとき、前記均一チャージ圧縮点火ノズル出口は、開いているが、前記従来のノズル出口は、閉じており、
   前記弁部材が前記第三の位置にあるとき、前記均一チャージ圧縮点火ノズル出口は、閉じているが、前記従来のノズル出口は、開いている燃料噴射器。
3. 燃料噴射器を作動させる方法において、
   前記燃料噴射器の中心線に対して第一の平均角度（θ）に向けられている均一チャージ圧縮点火ノズル出口、前記中心線に対して第二の平均角度（α）に向けられている従来のノズル出口、ストップ構成部品及び弁部材を含むノズル・アセンブリを提供するステップと、
   前記ストップ構成部品を後退位置から前進位置に移動させ、前記弁部材を前記ストップ構成部品と接触していない第一の位置から前記ストップ構成部品と接触した第二の位置に移動させることによって前記従来のノズル出口から燃料を噴出するステップと、
   前記ストップ構成部品を前記後退位置に移動させ、前記弁部材を前記ストップ構成部品と接触した第三の位置に移動させることによって前記均一チャージ圧縮点火ノズル出口から燃料を噴射するステップと、からなる方法。

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