JP5361701B2

JP5361701B2 - 動作の再現性および安定性に優れた内燃機関用燃料噴射装置

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Publication number: JP5361701B2
Application number: JP2009291996A
Authority: JP
Inventors: マリオ・リッコ; セルジオ・ストゥッキ; ラファエレ・リッコ; オノフリオ・デ・ミシェレ; キアラ・アルタムラ; ドメニコ・レポーレ
Original assignee: Centro Ricerche Fiat SCpA
Current assignee: Centro Ricerche Fiat SCpA
Priority date: 2008-12-29
Filing date: 2009-12-24
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2029-12-24
Also published as: DE602008005349D1; US9140223B2; KR20110135920A; JP2010156319A; US20120132136A1; US20100186708A1; CN102333947B; CN102333947A; WO2010076645A1; US8807116B2; US20100162992A1; CN101769217A; KR20100080374A; ATE500411T1; CN101769217B; US20120035832A1; JP2012514160A; WO2010076645A8; KR101223851B1; EP2211046A1

Description

本発明は、動作再現性および動作安定性に優れた内燃機関用燃料噴射装置に関する。

典型的には、燃料噴射装置は、流量調節サーボ弁によって制御される少なくとも１つの燃料噴射器を備えている。この燃料噴射器は、加圧された燃料が供給される制御チャンバを備えている。制御チャンバの排出通路は、典型的には、開閉エレメントによって、弾性手段を介して閉じられたままである。弾性手段と逆に作用する電気アクチュエータのアーマチュアによって開閉エレメントが作動し、流量調節サーボ弁を開いて燃料噴射を制御する。この燃料噴射装置はさらに、電気アクチュエータを制御するユニットを備えている。このユニットは、燃料噴射毎に対応する電気的コマンドを送出することを意図している。

機関の性能を向上させるために、例えば特許文献１によって、機関のシリンダー内で燃料噴射毎に、制御ユニットが、パイロット燃料噴射を発生させるための少なくとも１つの第１の電気的コマンドであって、事前に設定された持続時間のコマンドと、主燃料噴射を制御するための後続の電気的コマンドであって、機関の動作状態に対応する持続時間のコマンドと、を送出する燃料噴射装置が公知である。２個のコマンドには一定の時間間隔が空いており、パイロット燃料噴射との連続性の分離（ｓｏｌｕｔｉｏｎ）がない状態で主燃料噴射が始まるようになっていること、即ち、燃料噴射フェーズもしくは燃料噴射イベント時の燃料供給の線図がこぶ状のプロファイルになるようになっていることが好ましい。

パイロット燃料噴射を作動させる電気的コマンドと、主燃料噴射を作動させる電気的コマンドとで持続時間が同一であるとすると、パイロット燃料噴射および主燃料噴射によって燃焼チャンバに導入される燃料の総量は、制御ユニットによって送出される上記２個のコマンド間の時間間隔の関数として変動する。特に、燃料噴射器の２つの異なる挙動モードを、パイロット燃料噴射のコマンドと主燃料噴射のコマンドとの間で経過する時間間隔の関数として識別することができる。実際に、前記時間間隔の限界値を見つけることができる。この限界値を超えた領域では、主燃料噴射時の燃料噴射量は、パイロット燃料噴射に起因して、電気的コマンドの持続時間だけでなく、レールから燃料噴射器につながる取込みダクトに生じる圧力の振動にも依存する。

逆に、２つの燃料噴射間の時間間隔がこの限界値より短い場合は、主燃料噴射時に導入される燃料量は、多数の要因によって左右される。要因例を挙げると、前記間隔の持続時間そのもの、開閉エレメントの一連のリバウンド、制御チャンバ内燃料圧力の展開、主燃料噴射コマンドが始動するときの噴霧器の針の位置、および前にも述べた封着領域近傍に生じる流体力学的状態がある。さらに、結合の遊隙が極端に小さい状態で流体密封的に接触し、または相互に運動している部品の磨耗が、開閉エレメントのリバウンドのモードに著しい影響を与える限り、燃料噴射器の経年変化状況も念頭に置いておく必要がある。

この現象は、実質的にパイロット燃料噴射の存在に起因する。実際に、このパイロット燃料噴射は、主燃料噴射コマンドの瞬間に、燃料噴射器の流体力学的状態を変化させる。特に、これら２つの挙動モードを隔てている間隔の持続時間限界値は、約３００μｓである。

さらに、燃料噴射器動作の確実性は、２個の燃料噴射コマンド間の時間間隔が前に規定した限界値を下回って起こったとき、特に、前記間隔が非常に小さくなってパイロット燃料噴射が後続の主燃料噴射を大幅に妨害するようになったときに、非常に危険な状態になる。

燃料噴射器の耐用年数期間中にパイロット燃料噴射と主燃料噴射との間のこの間隔を変更するように制御ユニットをプログラムすることが可能であることは事実であるが、導入する変更の度合いをあらかじめ定めておいて、２つの燃料噴射のプロファイルを継続してこぶ状にさせることは、いかなる場合でも依然として不可能である。

欧州特許出願公開第１７９５７３８号明細書国際公開第１９９８／５５７４９号

上述したタイプの公知の諸燃料噴射装置に見られる難点は、こぶ状の燃料噴射プロファイルを得るには、パイロット燃料噴射と主燃料噴射との間の間隔値を微小な値に設定する必要があるという事実に起因している。したがって、噴射燃料の噴射動力学が大きく変動できるときに、主燃料噴射用に流量調節サーボ弁が再開し始める。その開始は、機関の効率および排気ガスの汚染放出物に有害な影響を与えた状態で、前述したパラメータに依存する。これらの難点は、流量調節サーボ弁部品が磨耗するに従って急速に増大する。

本発明の目的は、公知技術の燃料噴射装置がもつ難点を取り除いた、長期にわたって動作の再現性および安定性に優れる燃料噴射装置を提供することである。

本発明によれば、上記の目的は、動作の再現性および安定性に優れた内燃機関用の燃料噴射装置によって達成される。このことは、請求項１で規定されている。
即ち、動作の再現性および安定性に優れた内燃機関用の燃料噴射装置であって、燃料を供給され、かつ対応する弁座と協働する開閉エレメント（４７、８４）によって開閉されることを意図した排出通路（４２ａ）を有する制御チャンバ（２６）を備えた流量調節サーボ弁（５）によって制御される少なくとも１つの燃料噴射器（１）と、前記開閉エレメント（４７、８４）を弁閉鎖位置において前記弁座と係合させる弾性手段（２３）と、該弾性手段（２３）の動作に反抗して前記開閉エレメント（４７、８４）に作用して前記排出通路（４２ａ）を開放する電気アクチュエータ（１５）と、を備えた燃料噴射装置であり、前記燃料噴射装置は、前記電気アクチュエータ（１５）を制御する制御ユニット（１００）であって、燃料噴射フェーズにおいて、少なくともパイロット燃料噴射を実行するように前記開閉エレメント（４７、８４）を作動させる第１の電気的コマンド（Ｓ_１）と、主燃料噴射を実行するように前記開閉エレメント（４７、８４）を作動させる第２の電気的コマンド（Ｓ_２）と、を供給することを意図した制御ユニットを備え、前記電気的コマンド群（Ｓ_１、Ｓ_２）は、前記パイロット燃料噴射との連続性の分離がない状態で前記主燃料噴射を始めるように、電気的休止時間（ＤＴ）によって離間されており、燃料噴射フェーズにおけるパイロット燃料噴射および主燃料噴射のときに噴射される燃料の量（Ｑ）が実質的に、前記電気的休止時間が電気的休止時間範囲内にある間中は、一定になるような形で、前記流量調節サーボ弁（５）の寸法が定められている燃料噴射装置である。

また、電気的休止時間範囲が８０〜１００μｓであることが好ましい。

また、前記開閉エレメント（４７、８４）が、関連する電気的コマンド（Ｓ_１、Ｓ_２）の終了に対して事前に設定した時間だけ遅延して前記閉鎖ストロークを完了するような形で、前記弾性手段（２３）の寸法が定められていることが好ましい。

また、前記開閉エレメント（４７、８４）に対して固定的態様で変位されるアーマチュア（１７）を前記電気アクチュエータ（１５）が有することが好ましい。

また、前記電気アクチュエータ（１５）がアーマチュア（１７）を有し、前記開閉エレメント（４７、８４）が前記アーマチュア（１７）から独立し、かつ事前に設定された閉鎖ストローク（Ｉ）を通して前記弁座と前記弁閉鎖位置において係合するよう構成され、前記アーマチュア（１７）は、リバウンドを低減するために、前記閉鎖ストローク（Ｉ）よりも大きな軸方向ストローク（Ｃ）を辿ることを意図していることが好ましい。

また、前記開閉エレメント（４７、８４）が前記弁座に当った後のリバウンドに対抗するような遅延で前記開閉エレメント（４７、８４）と衝突するように、前記アーマチュア（１７）が弁閉鎖位置に導かれることが好ましい。

また、前記開閉エレメント（４７、８４）がエレメントの最初のリバウンド後に前記流量調節サーボ弁（５）を再閉鎖する瞬間に、前記アーマチュア（１７）が前記開閉エレメント（４７、８４）と衝突し、前記開閉エレメント（４７、８４）の次のリバウンドを除去することが好ましい。

また、前記流量調節サーボ弁（５）は、燃料用適合化吸口（２９）と前記制御チャンバ（２６）を備えた弁本体（７）を有しており、前記アーマチュア（１７）が、該当の誘導エレメント（６１、８２、９２）によって、前記軸方向ストローク（Ｃ）に沿って軸方向に誘導され、前記弾性手段（２３）が係合手段（２４、７４、９４）を介して前記開閉エレメント（４７、８３）に作用することが好ましい。

また、前記軸方向ストローク（Ｃ）が１６〜６０μｍであり、前記軸方向ストローク（Ｃ）と前記余裕（Ｇ）との差が前記閉鎖ストローク（Ｉ）と等しいことが好ましい。

また、前記誘導エレメントが、前記開閉エレメント（４７）と一緒に一体物で作製されたブッシング（４１）に形成され、前記流量調節サーボ弁（５）が、前記ブッシング（４１）を誘導するための軸方向ステム（３８）を備えた弁本体（７）を有し、前記制御チャンバ（２６）の排出通路（４２ａ）が、前記軸方向ステム（３８）によって担持された放出ダクト（４２）を備え、前記放出ダクト（４２）が、前記ステム（３８）の側面（３９）に到達する少なくとも１つの実質的に放射状の延長部（４４）を備え、前記ブッシング（４１）が、前記延長部（４４）の閉鎖位置と開放位置との間で滑動可能であることが好ましい。

また、前記電気アクチュエータ（１５）が動作するとすぐに前記アーマチュア（１７）によって突起手段が軸方向に衝突されるような位置で、前記ブッシング（４１）によって担持される前記突起手段（６２、７８、８１）が、前記誘導エレメント（６１、８２）に取付けられていることが好ましい。

また、前記係合手段が、前記ブッシング（４１）に堅固に結合された中間構体（１２ａ）のフランジ（２４）によって形成されていることが好ましい。

また、前記係合手段が、前記ブッシング（４１）の環状リム（７４）によって形成され、前記アーマチュア（１７）が、深さが前記環状リム（７４）の厚みよりも深い環状凹部（７７）を備えていることが好ましい。

また、前記ブッシング（４１）には、前記誘導エレメント（８２）に隣接して環状溝（７９）が設けられ、かつそのブッシングはリング（７８）を収納して前記アーマチュア（１７）と係合することを意図し、前記リング（７８）は、前記軸方向ストローク（Ｃ）の調整を可能にするために、厚みがモジュラー式の少なくとも１つのスペーサ（８１）を支持することを意図していることが好ましい。

また、前記中間構体（１２ａ）には、前記ブッシング（４１）と前記中間構体（１２ａ）との間の区画室（４８）を、前記制御チャンバ（２６）からの燃料を放出するための空洞（２２）と連通させることを意図した空孔（６４）が設けられていることが好ましい。

前記開閉エレメント（４７）が前記最初のリバウンドの終了時に前記流量調節サーボ弁（５）を再閉鎖する瞬間に前記衝撃を得るために、前記軸方向ストローク（Ｃ）と前記閉鎖ストローク（Ｉ）との間の比（Ｃ／Ｉ）が１．４５〜１．５５であり、かつ前記事前に設定したストローク（Ｉ）と前記余裕（Ｇ）との間の比（Ｉ／Ｇ）が１．８〜２．４であることが好ましい。

また、前記開閉エレメントがボール（８４）によって形成され、前記誘導エレメント（９２）が前記ボール（８４）を制御することを意図したステム（８５）に形成され、前記弾性手段（２３）が中間構体（１２ａ）を介して前記ステム（８４）に作用して、前記開閉エレメント（８４）を前記閉鎖位置に導くことが好ましい。

また、弾性エレメント（５２）が、前記アーマチュア（１７）と前記弁本体（７）との間に配置され、前記弾性手段（２３）の作用が、前記弾性エレメント（５２）に打ち勝っており、前記アーマチュア（１７）が前記係合手段（２４，７４，９４）と接触した状態を維持するように前記弾性エレメント（５２）に予圧がかけられていることが好ましい。

本発明に係る燃料噴射装置は、長期にわたって動作の再現性および安定性に優れる。

本発明に係る、内燃機関用燃料噴射装置に用いる燃料噴射の部分的縦断面図である。拡大した図１の細部である。さらに拡大した図２の一部分である。本発明の別の実施形態に係る図２の細部の縦断面図である。さらに拡大した図４の一部分である。本発明のさらに別の実施形態に係る図２の細部の縦断面図である。さらに拡大した図６の一部分である。本発明に係る、動作安定性に優れた別のタイプの燃料噴射器の部分縦断面図である。図１〜３の流量調節サーボ弁の動作線図を、公知技術の流量調節サーボ弁の動作と比較した線図である。図１〜３の流量調節サーボ弁の動作線図を、公知技術の流量調節サーボ弁の動作と比較した線図である。図１〜８の燃料噴射器の動作を比較した線図である。本発明に係る燃料噴射装置の動作を説明する線図である。本発明に係る燃料噴射装置の動作を説明する線図である。

本発明をより理解し易くするために、本発明の実施形態のうちの一部の好適な実施形態が、添付図面を援用して、真に例示を目的に本明細書に記載されている。

図１を参照すると、内燃機関用、特にディーゼルエンジン用燃料噴射器全体が、１で示されている。燃料噴射器１は、長手方向軸３に沿って延びる中空構体、即ち筐体２を備え、例えば１８００ｂａｒ近辺の高圧燃料を吸気するダクトに連結するように設計された側部吸口４を有する。筐体２は、高圧で燃料を噴射するためのノズル、即ち噴霧器（図示せず）で終端している。この噴霧器は、ダクト４ａを介して吸口４と連通している。

筐体２は、軸方向の空孔９を有する弁本体７を備えた流量調節サーボ弁５が中に納められている、軸方向の空洞６を有する。棒材１０は、加圧燃料に対して流体密封な態様で、空孔９内で軸方向に滑動可能であり、燃料噴射を制御する。筐体２には、電気アクチュエータ１５を収納する別の空洞１４が設けられている。このアクチュエータは、切れ込みが入ったディスクの形態をなすアーマチュア１７を制御することを意図した電磁石１６を備えている。燃料噴射装置は、電磁石１６を制御する電子ユニット（Ｕ．Ｃ．）１００を備えている。このユニットは、燃料噴射毎に対応する電気的コマンドＳを供給するように設計されている。特に、電磁石１６は、軸３に垂直な極性表面２０を有し、かつ支持体２１によって所定位置に保持されている、磁性体コア１９を備えている。

電気アクチュエータ１５は、サーボ弁５の軸方向放出用空洞２２を有する。この空洞内には、圧縮コイルばね２３で規定される弾性手段が納められている。ばね２３には、電磁石１６によってかけられる引張力とは反対の方向にアーマチュア１７を押圧するように予圧がかけられている。ばね２３は、全体が１２ａで示される中間構体を介してアーマチュア１７に作用する。この中間構体は、ばね２３の一端を誘導するピン１２が付いた状態の一体物で作製されたフランジ２４によって形成された係合手段を備えている。アーマチュア１７とコア１９との間に一定の間隙ができることを保証するために、非磁性材料で作製された薄片１３が、アーマチュア１７の上端平面１７ａとコア１９の極性表面２０との間に配置されている。

弁本体７は、噴射する燃料の流量調節（ｍｅｔｅｒｉｎｇ）を制御するチャンバ２６を備えている。このチャンバは、空孔９の側面によって、半径方向の境界が定められている。制御チャンバ２６は、頂部を切り落とした円錐のような形状の棒材１０の端面２５および空孔９の端壁２７そのものによって軸方向の境界が定められている。制御チャンバ２６は、本体２に作製されたダクト３２および弁本体７に作製された吸口ダクト２８を介して、恒久的に吸口４と連通している。ダクト２８には、端壁２７の近傍で制御チャンバに到達している適合化延長部２９が設けられている。弁本体７の外側では、吸口ダクト２８が環状チャンバ３０に到達している。ダクト３２も、この環状チャンバに到達している。

弁本体７はさらに、空洞６の口径が大きい部分３４に収納されたフランジ３３を備えている。フランジ３３は、空洞６の一部分３４の雌ねじ３７に螺入された雄ねじリングナット３６を介して、空洞６の肩部３５と、流体密封な態様で軸方向に接触している。アーマチュア１７は、誘導エレメントによって軸方向に誘導されるブッシング４１と結合されている。軸方向のステム３８によって形成されたこのエレメントは、弁本体７のフランジ３３と一緒に一体物で作製されている。ステム３８は、フランジ３３そのものから空洞２２の方へ、カンチレバーの形態で延びている。ステム３８は、円筒側面３９がブッシング４１の円筒内面４０と、実質的に流体密封な態様で結合されている。

制御チャンバ２６はさらに、制限延長部、即ち適合化延長部５３を有する燃料用排出通路４２ａを有する。この延長部は、一般に、直径が１５０〜３００μｍである。排出通路４２ａは、フランジ３３内部およびステム３８内部に作製された放出ダクト４２と連通している。ダクト４２は、直径が適合化延長部５３のものより大きい、貫通していない軸方向の延長部４３、および軸方向の延長部４３と連通する、少なくとも１つの実質的に放射状の延長部４４を備えている。有利なように、一定の角度間隔を設定された２個以上の放射状延長部４４を設けてもよい。これらの延長部は、ステム３８の側面３９の溝によって形成された環状チャンバ４６に到達する。図１では、軸３に対してアーマチュア１７の方向に傾けられた２個の延長部４４が示されている。

環状チャンバ４６は、軸方向のフランジ３３に隣接する場所に作製されており、ブッシング４１端部によって開閉される。この端部は、前記環状チャンバ４６用の、したがってダクト４２の放射状延長部４４用でもある、開閉エレメント４７を形成する。開閉エレメント４７は、対応する弁座と協働して流量調節サーボ弁５を閉鎖する。特に、開閉エレメント４７は、下方に開いた、頂部を切り落とした円錐のような形状の内面４５（図２）を有し、かつ、フランジ３３とステム３８との間に設定された、頂部を切り落とした円錐のような形状の連結体４９に当って止まることを意図した延長部で終端している。連結体４９は、頂部を切り落とした円錐のような形状の表面に、環状溝５０で隔てられた２つの部分４９ａおよび４９ｂを有する。この溝は、磨耗した後でも、開閉エレメント４７の頂部を切り落とした円錐のような形状の表面４５の係合部プロファイルが一定の直径を維持できるように、断面が実質的に直角三角形になっている。

アーマチュア１７は、磁性材料で作製され、かつ他とは別の塊によって構成される。即ち、このアーマチュアは、ブッシング４１とは独立したものである。それは、底面５７を有する中央部５６と、断面が外方向に広がっている、切れ込みが入った環状部５８と、を有する。中央部５６には軸方向の空孔５９があり、その空孔によって、アーマチュア１７が、ブッシング４１の軸部分に沿って一定の放射方向の遊隙で係合している。

本発明によれば、ブッシング４１の軸部は、アーマチュア１７の面５７によって係合することを意図した突起を有し、後者が、開閉エレメント４７のストロークよりも大きな軸方向ストロークを実行できるようになっている。図１〜３の実施形態では、ブッシング４１の軸部は、ブッシング４１のフランジ６０上に作製された首部６１によって形成される。首部６１の直径は、ブッシング４１よりも小さい。フランジ２４には、面５７の反対側にあるアーマチュア１７の面１７ａと係合することを意図した面６５が設けられている。ブッシング４１の突起は、首部６１とフランジ６０との間に形成された肩部６２によって構成され、かつ、この突起は、アーマチュア１７とブッシング４１との間で相対的に軸方向に変位することを可能にするため、フランジ２４の平面６５とアーマチュア１７の面１７ａとの間で、事前に設定した量の軸方向の余裕Ｇ（図３）が生まれるような形で設定されている。

さらに、中間構体１２ａは、ピン１２の反対側に、ブッシング４１と結合するための軸方向のピン６３を備えている。この軸方向のピンは、同様に、フランジ２４と一緒に一体物で作製されており、対応する台座４０ａ内でブッシング４１に堅固に固定されている（図２）。台座４０ａの直径は、ブッシング４１の内面４０よりも若干大きくなっており、ステム３８の面３９と流体密封になるように研磨される面４０の長さを短縮するようになっている。ステム３８の面３９とブッシング４１の面４０との間では、一般に、一定量の燃料が漏洩する。この漏洩は、ステム３９端部と結合ピン６３との間の区画室４８に到達する。区画室４８に漏洩した燃料を空洞２２に向かって放出できるようにするために、中間構体１２ａには軸方向の空孔６４が設けられている。

フランジ２４の面６５とブッシング４１の肩部６２との間の距離、即ち空間は、アーマチュア１７のハウジングＡを構成する（図３も参照）。フランジ２４の平面６５は、ブッシング４１の首部６１の端面６６上に載っており、ハウジングＡは一意的に規定される。肩部６２と開閉エレメント４７との間で、ブッシング４１は、ブッシング４１の慣性を低減するために直径を細めた中間部６７を有する外面６８を有する。

コア１９の極性表面２０に対して薄片１３が固定されているものとすると、ブッシング４１が、サーボ弁５の閉鎖位置で、中間構体１２ａを介してばね２３によって保持されているとき、薄片１３から平面１７ａまでの距離は、アーマチュア１７のストローク、即ち揚程Ｃを構成する。この揚程Ｃは、前記アーマチュア１７の余裕Ｇよりも、アーマチュアのハウジングＡ内において常に大きい。そのため、アーマチュア１７は、肩部６２に当って、図１〜３に示される位置で静止することが分っている。これについては後で、さらに詳細に説明する。現実には、薄片１３が非磁性であることから、それは、仮説のものとは異なる軸上の位置を占める場合もある。

開閉エレメント４７を開放するストローク、即ち揚程Ｉは、アーマチュア１７の揚程Ｃと余裕Ｇとの差に等しい。したがって、フランジ２４の面６５は、典型的には、開閉エレメント４７の揚程Ｉに等しい距離だけ、薄片１３から下方に突出しており、この揚程に沿って、アーマチュア１７はフランジ２４を上方に引き上げる。したがって、アーマチュア１７は、首部６１に沿って、前記余裕Ｇに等しいオーバーストロークを実行することができる。この場合、アーマチュア１７の軸方向空孔５９は、首部６１によって軸方向に誘導される。

図１〜３のサーボ弁５の動作を続いて説明する。
電磁石１６が励磁されていないときに、開閉エレメント４７は、頂部を切り落とした円錐のような形状のその面４５を、頂部を切り落とした円錐のような形状の連結体４９の部分４９ａに当てた状態で、構体１２ａに作用するばね２３によって静止し続け、流量調節サーボ弁５が閉鎖状態になるようになっている。重力の力および／または以前の閉鎖ストロークの力に起因していることは後で説明するが、そのようにしてアーマチュア１７が薄片１３から外れ、肩部６２に当って静止しているものとする。ただし、このように仮定しても、本発明の流量調節サーボ弁５の動作の有効性には影響が及ばない。この動作は、アーマチュア１７の軸方向位置に関係なく、電磁石１６が励磁された瞬間のものである。

そのため、環状チャンバ４６では、燃料噴射器１の供給圧に等しい値の燃料圧力が生じる。流量調節サーボ弁５を開放するステップを実行するように電磁石１６が励磁されたときに、コア１９がアーマチュア１７を引き寄せる。このアーマチュアは、開始時に、ブッシング４１の変位に実質的に影響を与えることなく余裕Ｇに等しい無負荷ストローク（図３）を実行し、そこでフランジ２４の面６５と接触する。次に、アーマチュア１７に及ぼす電磁石１６の作用が、ばね２３の力に打ち勝ってフランジ２４および固定ピン６３を介してブッシング４１をコア１９の方に引き寄せ、開閉エレメント４７が流量調節サーボ弁５を開放する。したがって、このステップでは、アーマチュア１７およびブッシング４１が一緒に移動し、アーマチュア１７に許容された全ストロークＣのうちのＩ部を横切る。

電磁石１６の励磁が止まると、ばね２３が、構体１２ａを介して図１〜３の位置に向かって、ブッシング４１にストロークＩを実行せしめ、流量調節サーボ弁５を閉鎖する。この閉鎖ストロークＩの最初の行程時に、フランジ２４は、面６５と一緒にアーマチュア１７を引きずり、そのため、このアーマチュアはブッシング４１と一緒に、したがって開閉エレメント４７と一緒に移動する。ストロークＩの終了時に、開閉エレメント４７は、錐状面４５で、弁本体７の連結体４９のうちの頂部を切り落とした円錐のような形状の表面部分４９ａに衝撃を与える。

応力のタイプ、接触面積が小さいこと、開閉エレメント４７の硬度、および弁本体７の硬度に起因して、衝撃後に開閉エレメント４７がリバウンドし、ばね２３の作用に打ち勝つ。この衝撃が、チャンバ４６から流出する燃料の流速の結果として開閉エレメントに対応する点に形成されたかなりの量の燃料蒸気が存在する状態で起こることからも、このリバウンドは好ましい。存在する蒸気相の度合いは、電磁石１６の励磁が停止した瞬間の制御チャンバ２６の圧力値に、比例的に大きく依存する。したがって、リバウンドの度合いは、少量を噴射するパイロット燃料噴射用の励磁コマンドの持続時間が短いほど大きくなる。

もしアーマチュア１７が、弁本体７の方に移動する際に、ブッシング４１に対して固定であったとすると、第１の衝撃が起こる瞬間に、開閉エレメント４７はアーマチュア１７と一緒に移動方向を反転し、かなりの振幅の第１のリバウンドを実行し、したがって、流量調節サーボ弁５を再解放させるとともに棒材１０の変位を遅延せしめ、結果的に噴霧器の針の閉鎖を遅らせることになるであろう。次いで、ばね２３は再度、ブッシング４１を、流量調節サーボ弁５を閉鎖させる位置に向かって押圧する。そのため第２の衝撃が起こり、衝撃に対応してリバウンドが起こり、このようにして、図９の破線で示すように、一連のリバウンドが振幅を減少させながら発生する。

アーマチュア１７はフランジ２４に対して余裕Ｇを有しているので、アーマチュア１７はむしろ、開閉エレメント４７が連結体４９に対して第１の衝撃を与えてから一定時間経過後も、部分５６の平面５７がブッシング４１の肩部６２に対して衝撃を起こすまで弁本体７に向かって移動を継続し、ハウジングＡ内に存在する遊隙を回復する。この衝撃の結果として、かつストロークＣの長さがストロークＩよりも長いためにアーマチュア１７の運動量がより大きくなることにも起因して、ブッシング４１のリバウンドが著しく減少し、さらには消滅する。いずれにせよ、最初のリバウンドを改変する仕組みが、流量調節サーボ弁５の再解放またはその逆を実行せしめ、したがって、アーマチュアが開閉エレメントのブッシングに対して固定である場合に比べ、パイロット燃料噴射が長くなる。いずれにせよ、パイロット燃料噴射直後−および主燃料噴射直前−の瞬間に流量調節サーボ弁５が再解放しなければ、こぶ状の燃料噴射プロファイルを得ることができないことは確かである。

アーマチュア１７の重量、ブッシング４１の重量、アーマチュア１７のストロークＣ、および開閉エレメント４７のストロークＩを適切なものに設定することにより、電磁石１６の励磁を停止した直後の最初のリバウンド時に、図９の点Ｐで示される、アーマチュア１７のブッシング４１に対する衝撃を得ることができる。この衝撃はこの最初のリバウンドを阻止し、したがって後続のリバウンドも振幅が小さくなっていることが分かる。この場合、流量調節サーボ弁５の再解放は起こらない。即ち、いずれの場合も、一連のリバウンド時に流量調節サーボ弁５によって放出される燃料の流速は、制御チャンバ２６内の燃料圧力の展開に、あまり大きな影響を及ぼさない。したがって、棒材１０は上昇ストロークを停止せず、主燃料噴射コマンドの前に噴霧器が閉鎖することになる。

図９および図１０は、図１〜３の流量調節サーボ弁の動作線図を、公知技術の流量調節サーボ弁の動作と比較して示している。図９において、時間ｔの関数として示されている実線は、アーマチュア１７から独立した開閉エレメント４７の、弁本体７に対する変位である。アーマチュア１７とブッシング４１はどちらも、それぞれ２ｇ前後の重量で作製されている。Ｙ軸上に示されている値「Ｉ」は、開閉エレメント４７に許容された最大ストロークＩを表している。一方、公知技術に係る開閉エレメントの移動は、破線で示されている。かかるエレメントでは、アーマチュアはブッシングに対して固定されているか、もしくは、ブッシングと一緒に一体物で作製されている。全重量は４ｇ近辺である。２つの線図は、開閉エレメント４７の有効変位を表示することによって得られる。２つの線図から、主にアーマチュア１７がブッシング４１から独立しているという事実に起因して、開閉エレメント４７を開放する運動の方が、公知技術に係る開閉エレメント４７の開放運動と比較して、より迅速に応答して起こることが分かる。

図９および図１０で強調されているように、公知技術の場合の運動終了時において、開閉エレメント４７は、最初のリバウンドの振幅が明らかにかなり大きく、振幅が徐々に減少する一連のリバウンドを実行する。これに対し、開閉エレメント４７の場合は、衝撃Ｐにより、最初のリバウンドの振幅が、公知技術のものの３分の１に低減されていることが分かる。後続のリバウンドも、より急速に減衰されている。

図９において、開閉エレメント４７のストロークＩの他に、アーマチュア１７とフランジ２４との間の余裕Ｇに等しいオーバーストロークを実行するアーマチュア１７の変位を一点鎖線で示している。Ｙ軸上に示されている値「Ｃ」は、アーマチュア１７に許容された最大軸方向ストロークＣに等しい。点Ｐで表される瞬間に、アーマチュア１７は、アーマチュア１７を閉鎖するストロークＣの終末方向に向かって、ブッシング４１の肩部６２に対して衝撃を与えるが、これが、最初のリバウンドを実行するので、ブッシング４１がアーマチュア１７によって閉鎖位置方向に押圧される。この衝撃の瞬間以降、アーマチュア１７は、実質的に肩部６２との接触を継続し、流量調節サーボ弁５を再解放するように処理せずに、ブッシング４１と一緒に振動し、このようにして、制御チャンバ２６が突如空になってしまうことを防止する。

図９の線図を大きく拡大して、実質的に最初のリバウンドが起こる行程から始まるようにして図１０に示している。このようにして、制御チャンバ２６内の燃料圧力について認識される変動の変化、即ち、棒材１０を閉じて噴霧器の閉鎖を制御する動作の遅延が、低減されまたは除去される。そのため、この例では、パイロット燃料噴射のコマンドと主燃料噴射のコマンドとの間の経過時間として非常に短い値を選択しなければ、燃料噴射プロファイルをこぶ状にすることができない。ただし、このように選択することと、燃料噴射器動作の確実性とは、絶対に両立しないであろう。

一般に、開閉エレメント４７のストロークＩが同じであれば、アーマチュア１７とフランジ２４との間の余裕Ｇが大きいほど、ブッシング４１に対してそれが移動する遅延も大きくなり、図１０の一点鎖線は右方向にシフトする。衝撃点Ｐが開閉エレメント４７の再解放移動時に起こる限り、開閉エレメント４７の最初のリバウンドの度合いはより大きいことが分かる。しかし、アーマチュア１７とフランジ２４との間の余裕Ｇが一定限度内でより小さい場合は、開閉エレメント４７の最初のリバウンドにおいて、肩部６２は直ちにアーマチュア１７に当る。そのため、これは引っ張られてその運動を反転し、ばね２３に対して反作用を及ぼすことになる。この場合、最初のリバウンドに続く一連のリバウンドは、時間的により長いと思われる。しかし、これら後続のリバウンドは同時に、非常に減衰されていること、即ち遥かに度合いが小さいことが分かる。このため、これらのリバウンドは、制御チャンバ２６の燃料圧力を減少させることができない。

アーマチュア１７のストロークおよび開閉エレメント４７のストロークは、アーマチュア１７と肩部６２との衝撃が、開閉エレメント４７が最初のリバウンド後に流量調節サーボ弁５を再閉鎖するまさにその瞬間に起こるように、即ち、図１１の線図に示されるように、点Ｐが最初のリバウンドの終了と一致する瞬間に起こるように選択されることが好ましい。前記目的に対し、図１〜３の上記燃料噴射器の場合、開閉エレメント４７の封着径を約２．５ｍｍ、ばね２３の予圧を約５０Ｎ、その剛性を３５Ｎ／ｍｍ、アーマチュア１７とブッシング４１の全体重量を約２ｇとすると、開閉エレメント４７の揚程Ｉを１８〜２２μｍ、余裕Ｇを約１０μｍとすることができ、ストロークＣは２８〜３２μｍになることになる。したがって、アーマチュア１７の揚程Ｃと開閉エレメント４７の揚程Ｉとの間の比Ｃ／Ｉを１．４５〜１．５５とすることができ、一方、揚程Ｉと余裕Ｇとの間の比Ｉ／Ｇを１．８〜２．２とすることができる。

開閉エレメント４７から独立したアーマチュア１７の場合（実線）、最初のリバウンドの最大値が、開閉エレメント自身の慣性が低いことに起因して、開閉エレメントに固着されたアーマチュアの場合（破線）の最初のリバウンドの最大値よりも常に小さいことが、線図１１から分かる。

このように、開閉エレメントの最初のリバウンドの度合いは、流量調節サーボ弁５の再解放を可能にするような度合いであり、燃料の流速は、制御空間の圧力増加を止めるような、即ち、噴霧器の閉鎖を遅延させるような流速である。したがって、主燃料噴射用のコマンドが送出されるまでの時間間隔を適切な値に選択することによって、こぶ状の燃料噴射プロファイルを得ることができる。

許容されるリバウンドの度合いが、公知技術の場合に比べて常に小さいこと、および一連の後続リバウンドが現実的に解消されることから、接触状態の部品または相対的運動で滑動する部品の磨耗が顕在化するのにより長い時間を要し、したがって、動作の確実性および燃料噴射器の耐用年数が向上する。

実際、前述したように、公知技術の場合、面４５と面４９との磨耗、および面４０と面３９との磨耗は、最初のリバウンドの度合いとリバウンド列の持続時間のどちらにも影響を及ぼす。特に、面４５と面４９との間の封着径が、磨耗によって増大する。そのため、傾向として、衝撃の瞬間に、再解放にとって好都合（即ち、最初のリバウンドにとって好都合）な非平衡の力が導入されることになるが、相互に滑動する面３９および面４０の磨耗は、ブッシングと弁本体との間の摩擦を大幅に低減し、リバウンド列を延長するのに好都合である。本発明のおかげで、最初のリバウンドに続くリバウンドを除去し、かつ最初のリバウンドそのものの度合いを低減することによって、流量調節サーボ弁５の挙動は、コンポーネントの磨耗にあまり影響されない。したがって、流量調節サーボ弁５は、長期間にわたって安定性の優れた動作を提供することになる。この安定性が流量調節サーボ弁５の磨耗によって受ける影響はむしろ、遥かに少ない。

本明細書および請求項において、「コマンド」という用語は、事前に設定した持続時間および事前に設定した展開を有する電流信号と解される。図１２の上側のグラフは、破線で、時間ｔの関数として、制御ユニット１００によって供給される電気的コマンド群Ｓの展開を示している。実線は、前記コマンドに対する応答としての棒材１０の変位の展開Ｐを、燃料噴射器１の噴霧器が閉鎖状態である縦座標の「０」を基準にして示している。さらに、図１２の下側のグラフは、棒材１０の該当の変位Ｐに応答して噴射される燃料の瞬間的流速の展開Ｑ_ｉを、時間ｔの関数として示している。

機関の良好な効率を達成し、汚染排気ガス放出量を低減するために、機関のシリンダーのサイクル毎に、制御ユニット１００は燃料噴射器１の、パイロット燃料噴射および後続の主燃料噴射から成る燃料噴射フェーズもしくは燃料噴射イベントを制御しなければならない。燃料噴射フェーズを最適化するために、主燃料噴射はパイロット燃料噴射との連続性の分離が無い状態で開始しなければならないこと、即ち、燃料噴射フェーズがこぶ状の展開を有することが実験的に分っている。

上記の目的に対し、制御ユニット１００は燃料噴射フェーズ毎に、少なくとも１つの第１の電気的コマンドであって、事前に設定した持続時間の第１の電気的コマンドＳ_１を送出して開閉エレメント４７を作動させ、このようにして対応するパイロット燃料噴射を決定し、かつ、機関の動作状態に対応した持続時間である第２の電気的コマンドＳ_２を送出して開閉エレメント４７を作動させ、対応する主燃料噴射を決定する。２個の電気的コマンドＳ_１およびＳ_２は、休止時間ＤＴによって隔てられていなければならない。この点については以下、さらに分かり易く説明する。図１２において、制御ユニット１００を事前に構築して、第１の電気的コマンドＳ_１で棒材１０に、開放して燃料のパイロット噴射を制御するという第１の変位を実行せしめ、かつ、第２の電気的コマンドＳ_２で棒材１０に、開放して燃料の主燃料噴射を制御するという第２の変位を実行せしめるように電磁石１６を作動させることができる。

特に、第１の電気的コマンドＳ_１は、時間Ｔ_１から発生が開始し、比較的高速に大きくなる立ち上がりで展開して最大値に達し、電磁石１６を励磁する。第１の電気的コマンドＳ_１の最大値の持続時間は一定であり、その後に、持続時間が極端に短い電磁石１６の励磁維持部が続く。第１の電気的コマンドＳ_１の維持部は、時間Ｔ_２で終わる最終減少部が続いて終了となる。

第２の電気的コマンドＳ_２は、棒材１０が噴霧器を閉鎖する行程終了位置に達する以前に、第２の揚程を開始する等の目的で時間Ｔ_３から開始して発生させる。時間Ｔ_３−Ｔ_２は、Ｓ_１およびＳ_２の２個の電気的コマンド間の、上記休止時間ＤＴを構成する。

第２の電気的コマンドＳ_２も同様に、電磁石１６を励磁するために最大値に達する立ち上がりと、その後の、第１の電気的コマンドＳ_１の維持部より長くかつ機関の動作状態の関数として可変である持続部時間から成る、電磁石１６の励磁を維持部と、を有する。第１の電気的コマンドＳ_１の維持部は、時間Ｔ_４で終わる最終減少部が続いて終了となる。

当然のことながら、棒材１０の運動は、対応する電気的コマンドの送出に対して一定時間遅延して起こる。この遅延時間は、ばね２３の予圧に依存する（図１も参照）。瞬間的燃料流速Ｑ_ｉのこぶ状の展開を得るには、休止時間ＤＴは、第１の電気的コマンドＳ_１が孤立している場合に、第１の電気的コマンドＳ_１によって生じる棒材１０の揚程持続時間よりも短くなくてはならない。このようにして、第２の電気的コマンドＳ_２によって生じる棒材１０の揚程は、棒材１０が閉鎖位置に戻る前に開始する。こうして得られた瞬間的燃料流速の展開Ｑ_ｉには、時間軸上で連続の解を持たない２個の逐次的部分があり、展開Ｑ_ｉは、所望の、こぶ状の燃料流速曲線に十分に近いものになる。

第２の電気的コマンドＳ_２によって生じる棒材１０の揚程が、第１の電気的コマンドＳ_１によって生じる棒材の揚程の最高点に対応する時間に始まるように、休止時間ＤＴの下限を選択できることは、有利なことである。前記限界は、１００μｓ近辺である。一方、休止時間ＤＴの上限は、第１の電気的コマンドＳ_１による揚程の後で棒材１０が閉鎖位置に戻るまさにその瞬間に、第２の電気的コマンドＳ_２による棒材１０の揚程が始まるように選択することができる。図１２において、一点鎖線は、休止時間ＤＴの下限に対応する点における棒材１０の変位の展開を示し、二点鎖線は、休止時間ＤＴの上限に対応する点における棒材１０の変位の展開を示す。

燃料噴射フェーズ毎に、制御ユニット１００は複数の第１の電気的コマンドＳ_１を送出してもよい。前記電気的コマンド群は、該当の休止時間ＤＴで離間することができる。これらの休止時間は、互いに同一であってもよければ、異なっていてもよいが、瞬間的燃料流速Ｑ_ｉの展開が非連続性を提示しないように、前記間隔に対する上記限界内で構成される。

上述したように、棒材１０の変位は、制御チャンバ２６の燃料圧力を低減することによって生じる。休止時間ＤＴによって離間された第１の電気的コマンドＳ_１および第２の電気的コマンドＳ_２によって棒材１０を変位させ、他の条件は同じで前記休止時間ＤＴを変えると、各燃料噴射フェーズの噴射燃料総量Ｑ（パイロット燃料噴射＋主燃料噴射）は変動する。図１３の破線は、開閉エレメント４７のリバウンドが、図１０に示すように減衰され、そのため、リバウンドによって流量調節サーボ弁５があまり再解放しない場合の噴射燃料総量Ｑの変化を、休止時間ＤＴの関数として示している。これは、パラメータＤＴが微小値である場合にのみ導入される燃料流速の傾きが高いことにも起因する。したがって、最初のリバウンドが図９および図１０に記載の様式で減衰される場合には、こぶ状の燃料噴射プロファイルを可能にし、燃料噴射器動作の安定性を保証するような休止時間ＤＴ値は見つけることができない。ＤＴ値が大きい場合に、噴射燃料の総量Ｑが進歩的に低減することを、線図が提示していることに注目すべきである。この減少は、約８０μｓの休止時間ＤＴから約５００μｓの休止時間ＤＴまで、実質的に連続的である。

最初のリバウンド時に、アーマチュア１７との衝撃によって、開閉エレメント４７のリバウンドを図１０の線図で示されるように減衰させることにより、パイロット燃料噴射および主燃料噴射における燃料噴射の総量が約２５０μｓの最大休止時間ＤＴまで、休止時間ＤＴの関数として、実質的に一定の傾斜で急速に低下することが実験的に分っている。したがって、休止時間ＤＴの最小変動は、何らかの理由で起こることがあり、もしくは、部品の磨耗によって必要となる場合があるが、たとえ最小であっても、噴射燃料の量Ｑは大きく変動し、再現性は悪くなる。場合によっては流量調節サーボ弁５のばね２３の予圧が増大することがあるが、これによってリバウンドが減衰することによる影響を低減できる場合がある。ただし、これによって開閉エレメント４７の始動時間が短くなり、したがって、棒材１０によって噴霧器を閉じる時間が短縮されることになるが、部品にかかる応力は増大し、磨耗も増大することになるであろう。

一方、開閉エレメント４７の最初のリバウンドが自由に起こり、図１１に示すように次のリバウンドが阻止される場合は、休止時間ＤＴの関数とする噴射燃料Ｑの量の変動は、休止時間ＤＴの一定の限界内で大幅に低減されることが分かる。場合によっては休止時間ＤＴの変動が起こることがあるが、この変動は前記限界内では、噴射燃料の総量Ｑをあまり変動させないので、燃料噴射器１の動作は高い再現性を示す。しかもこの動作は、アーマチュアが開閉エレメントと非係合状態にある、上述したような構成が用いられた場合に、長期間にわたって極めて安定していることを特徴としている。

図１３の実線は、開閉エレメント４７のリバウンドが図１１に示すように減衰される場合の噴射燃料総量Ｑの展開を示す。この場合、前記量の展開は、変化が小さく、実質的に一定である、曲がった領域Ｚを有する。図１〜３の上記燃料噴射器において、前記領域Ｚは、８０〜１００μｓの範囲の休止時間ＤＴ値の間で形成することができる。この領域では、場合によっては休止時間ＤＴが変動することがあるが、変動しても、噴射燃料量Ｑには実質的に変動は起こらない。

図４〜８の実施形態では、図１〜３の実施形態に類似する部品には同じ参照番号を付し、説明は省略する。図９〜１３の流量調節サーボ弁５の動作線図は、図１〜３に示す実施形態について求めたものである。しかし、それらは、他の実施形態の動作原理を定量的に説明するのに十分適している。

図４および図５の実施形態によれば、特に燃料噴射器１が低圧力で供給されているときに開閉エレメント４７の開放時間を短縮するために、圧縮コイルばね５２が、アーマチュア１７の面５７と、弁本体７のフランジ３３上面にある凹部５１との間に挿入されている。ばね５２には、図４および図５に示すように、面１７ａがフランジ２４の面６５に接触した状態で、ばね２３によって加えられる力よりも遥かに小さい、ただしアーマチュア１７を保持するには十分な、力がかかるように予圧が加えられている。

図１１に示すような、最初のリバウンドの終了時点でアーマチュア１７が肩部６２に対して衝撃を与える動作を得るために、開閉エレメント４７のストロークを１８〜２２μｍとし、アーマチュア１７の余裕Ｇを約１０μｍに等しくすることができ、したがってこの場合も、ストロークＣ＝Ｉ＋Ｇは２８〜３２μｍに、比Ｃ／Ｉは１．４５〜１．５５に、比Ｉ／Ｇは１．８〜２．２になる。図面を見易くするために、図１〜７のストロークＩ、Ｇ、およびＣは、前に規定した値の範囲とは比例させていない。

図６および図７の実施形態において、ブッシング４１とアーマチュア１７との間の係合手段が、リム、即ちブッシング４１と一緒に一体物で作製された環状フランジ７４で示されている。特に、リム７４は、アーマチュア１７の平面１７ａの環状凹部７７によって形成された肩部７６と係合することを意図した平面７５を有する。

ここでは、アーマチュア１７の中央部５６は、リム７４に隣接したブッシング４１の軸部８２上を滑動することができる。さらに、リム７４は、フランジ２４の面６５と接触するブッシング４１の端面８０に隣接している。当然のことながら、環状凹部７７は、アーマチュア１７が電磁石１６のコア１９の方向に完全に移動できるように、リム７４の厚みよりも深くなっている。アーマチュア１７の肩部７６は、典型的には、圧縮ばね５２によって、図４および図５の実施形態に見られるものと同様の態様で、リム７４の平面７５と接触状態にある。

図８の実施形態において、ここでは、弁本体７のフランジ３３に、制御チャンバ２６の排出通路４２ａの適合化部５３が到達する錐状凹部８３が設けられている。このサーボ弁の開閉エレメントは、誘導板８６を介してステム８５によって制御されるボール８４で構成されている。ステム８５は、スリーブ８８内で滑動可能な部分８７を備えている。このスリーブは、軸方向の空孔９０を設けられたフランジ８９と一緒に一体物で作製されており、燃料を制御チャンバ２６から空洞２２の方に放出することを可能にするという目的を有する。フランジ８９は、雄ねじ付リングナット９１によって、弁本体７のフランジ３３に対して固定されたままの状態である。

ステム８５はさらに、アーマチュア１７が滑動可能な、直径を減じた部分９２を備えている。前記アーマチュア１７は、典型的には、圧縮ばね９３の作用で、ステム８５の溝９５に挿入されたＣ字状リング９４に当って静止している。溝９５は、ステム８５の部分９２を、ばね２３が作用するフランジ２４およびばね２３の端部そのものを誘導するピン１２を具備する端部１２ａから隔てている。そのため、ばね２３は、フランジ２４およびステム８５を具備する係合手段を介して開閉エレメント８４に作用する。

アーマチュア１７の中央部５６の面５７によって係合されることを意図した突起手段は、ステム８５の２つの部分８７および９２の間に配置された環状肩部９７によって構成される。肩部９７は、Ｃ字状リング９４底面とともにアーマチュア１７のハウジングＡを画成するような形で配置されている。さらに、肩部９７は、アーマチュア１７の部分５６の面５７とともに、アーマチュア１７の余裕Ｇを形成する。

逆に、アーマチュア１７の上面１７ａは、電磁石１６の極性表面２０上の薄片１３とともに、ステム８５のストロークであって、したがって開閉エレメント８４のストロークでもあるストロークＩを形成する。一方、アーマチュア１７のストロークＣは、図４および図５の実施形態に見られるものと同様の態様で、余裕ＧとストロークＩの和によって形成される。最後に、ステム８５は、開閉エレメント８４のストロークＩよりも大きなストロークｈ後に板８６と係合することを意図した底部フランジ９８を有する。フランジ９８は、Ｃ字状リング９４が溝９５から除去された場合に、スリーブ８８のフランジ８９によってブロックされることを意図している。

図８の流量調節サーボ弁５の動作は、図４および図５の実施形態のものと同様であり、ここでは説明を省略する。開閉エレメントまたはボール８４が閉鎖状態になるように移動する際に、これは、板８６およびステム８５と一緒にリバウンドを被り易い。次いで、アーマチュア１７は、ステム８５の肩部９７に衝撃を与え、こうしてそのリバウンドを減衰させ、もしくは除去する。

燃料噴射器が、直径が約１．３３ｍｍ、封着径が０．６５ｍｍ、アーマチュアの重量が約２ｇ、ステム８５の重量が約３ｇ、ばね２３の予圧が８０Ｎ、その剛性が５０Ｎ／ｍｍである球状の開閉エレメント８４を有する、図８の燃料噴射器の特定の例において、開閉エレメント８４のストロークＩが３０〜４５μｍである図１１の線図に従った動作を得ることが可能である。さらに、ここでは余裕Ｇが約１０μｍであると仮定すると、４０〜５５μｍのストロークＣが得られるので、比Ｃ／Ｉは１．２〜１．３、比Ｉ／Ｇは３〜４．５ということになる。図８の場合も、図面を見易くするために、ストロークＩ、Ｇ、およびＣは、規定の値の範囲とは比例させていない。

これまで説明してきたことから、公知技術の燃料噴射器と比較した本発明に係る燃料噴射装置の利点は明らかである。第１に、図１３の線図の領域Ｚから主燃料噴射が開始するような態様で休止時間ＤＴを選択すれば、上記の限界内で、燃料噴射器１が高い再現性で動作することが保証される。開閉エレメントから独立し、それとは無関係に変位可能なアーマチュア１７により、閉鎖ストローク終了時に開閉エレメントのリバウンドを低減し、もしくは除去することができ、流量調節サーボ弁のコンポーネントの磨耗を大幅に低減する。特に、アーマチュア１７および開閉エレメントのストロークの寸法を適切な寸法にすることにより、最初のリバウンド終了時にアーマチュア１７が開閉エレメントに与える衝撃によって、最初のリバウンドに続くリバウンド列を除去すること、および噴射燃料量の変動が制限され、長期間にわたる燃料噴射器の動作の安定性が向上する領域Ｚを得ることが可能になる。

本発明の範囲から逸脱せずに、他の変更および改良を上記の燃料噴射装置および該当の燃料噴射器１に加えてもよいことは、明らかである。特に、燃料噴射器１に平衡型の流量調節サーボ弁５を設けてもよい。この平衡型では、例えば、アーマチュア１７のストロークＣが開閉エレメント４７のストロークＩと一致させ、もしくは開閉エレメントをアーマチュア１７と一緒に一体物で作製することで、アーマチュア１７は固定的態様で開閉エレメント４７と一緒に移動する。この場合、開閉エレメント４７は、流量調節サーボ弁５が閉じると自由に最初のリバウンドを実行し、それによって、実質的に上記限界内の休止時間ＤＴで、噴射燃料量Ｑを表す図１３の線図に、前記量Ｑの変動が最小となる領域Ｚが発生する。

１燃料噴射器
２筐体
３長手方向軸
４側部吸口
４ａダクト
５流量調節サーボ弁
６空洞
７弁本体
９空孔
１０棒材
１２ピン
１３薄片
１４空洞
１５電気アクチュエータ
１６電磁石
１７アーマチュア
１９磁性体コア
２０極性表面
２１支持体
２２空洞
２３圧縮コイルばね
２４フランジ
２５端面
２６制御チャンバ
２７端壁
２８吸口ダクト
２９燃料用適合化吸口
３０環状チャンバ
３２ダクト
３３フランジ
３５肩部
３６雄ねじリングナット
３７雌ねじ
３８軸方向のステム
３９円筒側面
４０円筒内面
４１ブッシング
４２放出ダクト
４２ａ排出通路
４３軸方向の延長部
４４延長部
４５錐状面
４６環状チャンバ
４７開閉エレメント
４８区画室
４９連結体
５０環状溝
５１凹部
５２圧縮コイルばね
５３適合化延長部
５９空孔
６０フランジ
６１首部
６２肩部
６３結合ピン
６４空孔
６７中間部
７４リム
７７環状凹部
７８リング
７９環状溝
８１スペーサ
８２軸部
８３錐状凹部
８４開閉エレメント
８５ステム
８６誘導板
８８スリーブ
８９フランジ
９０空孔
９１雄ねじ付リングナット
９３圧縮ばね
９４Ｃ字状リング
９５溝
９７環状肩部
９８底部フランジ
１００制御ユニット

Claims

動作の再現性および安定性に優れた内燃機関用の燃料噴射装置であって、
燃料を供給され、かつ対応する弁座と協働する開閉エレメント（４７、８４）によって開閉されることを意図した排出通路（４２ａ）を有し、かつ、噴射する燃料の流量調節を制御する制御チャンバ（２６）を備えた流量調節サーボ弁（５）によって制御される少なくとも１つの燃料噴射器（１）と、
前記開閉エレメント（４７、８４）を弁閉鎖位置において前記弁座と係合させる弾性手段（２３）と、
該弾性手段（２３）の動作に反抗して前記開閉エレメント（４７、８４）に作用して前記排出通路（４２ａ）を開放する電気アクチュエータ（１５）と、を備えた燃料噴射装置であり、
前記燃料噴射装置は、前記電気アクチュエータ（１５）を制御する制御ユニット（１００）であって、燃料噴射フェーズにおいて、少なくともパイロット燃料噴射を実行するように前記開閉エレメント（４７、８４）を作動させる第１の電気的コマンド（Ｓ_１）と、主燃料噴射を実行するように前記開閉エレメント（４７、８４）を作動させる第２の電気的コマンド（Ｓ_２）と、を供給することを意図した制御ユニットを備え、前記電気的コマンド群（Ｓ_１、Ｓ_２）は、前記パイロット燃料噴射との連続性の分離がない状態で前記主燃料噴射を始めるように、第１の電気的コマンド（Ｓ _１）の終了時間（Ｔ _２）と、第２の電気的コマンド（Ｓ _２）の開始時間Ｔ _３との間の時間（Ｔ _３ −Ｔ _２）である電気的休止時間（ＤＴ）によって離間されており、
燃料噴射フェーズにおけるパイロット燃料噴射および主燃料噴射のときに噴射される燃料の総量（Ｑ）が実質的に一定である所定の時間範囲内に前記電気的休止時間があるように、前記電気的休止時間が選択される
燃料噴射装置。
前記所定の時間範囲が８０〜１００μｓである
請求項１に記載の燃料噴射装置。
前記開閉エレメント（４７、８４）が、関連する電気的コマンド（Ｓ_１、Ｓ_２）の終了に対して事前に設定した時間だけ遅延して前記閉鎖ストロークを完了するような形で、前記弾性手段（２３）の寸法が定められている
請求項２に記載の燃料噴射装置。
前記開閉エレメント（４７、８４）に対して固定的態様で変位されるアーマチュア（１７）を前記電気アクチュエータ（１５）が有する
請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
前記電気アクチュエータ（１５）がアーマチュア（１７）を有し、
前記開閉エレメント（４７、８４）が前記アーマチュア（１７）から独立し、かつ事前に設定された閉鎖ストローク（Ｉ）を通して前記弁座と前記弁閉鎖位置において係合するよう構成され、前記アーマチュア（１７）は、リバウンドを低減するために、前記閉鎖ストローク（Ｉ）よりも大きな軸方向ストローク（Ｃ）を辿ることを意図している
請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
前記開閉エレメント（４７、８４）が前記弁座に当った後のリバウンドに対抗するような遅延で前記開閉エレメント（４７、８４）と衝突するように、前記アーマチュア（１７）が弁閉鎖位置に導かれる
請求項５に記載の燃料噴射装置。
前記開閉エレメント（４７、８４）がエレメントの最初のリバウンド後に前記流量調節サーボ弁（５）を再閉鎖する瞬間に、前記アーマチュア（１７）が前記開閉エレメント（４７、８４）と衝突し、前記開閉エレメント（４７、８４）の次のリバウンドを除去する
請求項６に記載の燃料噴射装置。
前記流量調節サーボ弁（５）は、燃料用適合化吸口（２９）と前記制御チャンバ（２６）を備えた弁本体（７）を有しており、前記アーマチュア（１７）が、誘導エレメント（６１、８２、９２）によって、前記軸方向ストローク（Ｃ）に沿って軸方向に誘導され、前記弾性手段（２３）が係合手段（２４、７４、９４）を介して前記開閉エレメント（４７、８３）に作用する
請求項６に記載の燃料噴射装置。
前記軸方向ストローク（Ｃ）が１６〜６０μｍであり、前記軸方向ストローク（Ｃ）と、前記係合手段のフランジ（２４）の平面（６５）と前記アーマチュア（１７）の面（１７ａ）との間の余裕（Ｇ）との差が前記閉鎖ストローク（Ｉ）と等しい
請求項８に記載の燃料噴射装置。
前記誘導エレメントが、前記開閉エレメント（４７）と一緒に一体物で作製されたブッシング（４１）に形成され、前記流量調節サーボ弁（５）が、前記ブッシング（４１）を誘導するための軸方向ステム（３８）を備えた弁本体（７）を有し、前記制御チャンバ（２６）の排出通路（４２ａ）が、前記軸方向ステム（３８）によって担持された放出ダクト（４２）を備え、前記放出ダクト（４２）が、前記ステム（３８）の側面（３９）に到達する複数の実質的に放射状の延長部（４４）を備え、前記ブッシング（４１）が、前記延長部（４４）の閉鎖位置と開放位置との間で滑動可能である
請求項４〜請求項８のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
前記電気アクチュエータ（１５）が動作するとすぐに前記アーマチュア（１７）によって突起手段が軸方向に衝突されるような位置で、前記ブッシング（４１）によって担持される前記突起手段（６２、７８、８１）が、前記誘導エレメント（６１、８２）に取付けられている
請求項１０に記載の燃料噴射装置。
前記係合手段が、前記ブッシング（４１）に堅固に結合された中間構体（１２ａ）のフランジ（２４）によって形成されている
請求項１１に記載の燃料噴射装置。
前記係合手段が、前記ブッシング（４１）の環状リム（７４）によって形成され、前記アーマチュア（１７）が、深さが前記環状リム（７４）の厚みよりも深い環状凹部（７７）を備えている
請求項１２に記載の燃料噴射装置。
前記ブッシング（４１）には、前記誘導エレメント（８２）に隣接して環状溝（７９）が設けられ、かつそのブッシングはリング（７８）を収納して前記アーマチュア（１７）と係合することを意図し、前記リング（７８）は、前記軸方向ストローク（Ｃ）の調整を可能にするために、少なくとも１つのスペーサ（８１）を支持することを意図している
請求項１３に記載の燃料噴射装置。
前記中間構体（１２ａ）には、前記ブッシング（４１）と前記中間構体（１２ａ）との間の区画室（４８）を、前記制御チャンバ（２６）からの燃料を放出するための空洞（２２）と連通させることを意図した空孔（６４）が設けられている
請求項１２〜１４のうちのいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
前記開閉エレメント（４７）が前記最初のリバウンドの終了時に前記流量調節サーボ弁（５）を再閉鎖する瞬間に衝撃を得るために、前記軸方向ストローク（Ｃ）と前記閉鎖ストローク（Ｉ）との間の比（Ｃ／Ｉ）が１．４５〜１．５５であり、かつ前記事前に設定したストローク（Ｉ）と、前記係合手段のフランジ（２４）の平面（６５）と前記アーマチュア（１７）の面（１７ａ）との間の余裕（Ｇ）との間の比（Ｉ／Ｇ）が１．８〜２．４である
請求項１５に記載の燃料噴射装置。
前記開閉エレメントがボール（８４）によって形成され、前記誘導エレメント（９２）が前記ボール（８４）を制御することを意図したステム（８５）に形成され、前記弾性手段（２３）が中間構体（１２ａ）を介して前記ステム（８５）に作用して、前記開閉エレメントを前記閉鎖位置に導く
請求項１〜８のうちのいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
弾性エレメント（５２）が、前記アーマチュア（１７）と前記弁本体（７）との間に配置され、前記弾性手段（２３）の作用が、前記弾性エレメント（５２）に打ち勝っており、前記アーマチュア（１７）が前記係合手段（２４，７４，９４）と接触した状態を維持するように前記弾性エレメント（５２）に予圧がかけられている
請求項１５または請求項１６に記載の燃料噴射装置。