(57)【要約】      （修正有）【課題】噴射される燃料の噴射圧力を高めても、噴射ジェットがシリンダまたはピストンの壁領域を濡らす程度を低減する。【解決手段】インジェクタは、複数の第１の噴射孔５０を有する第１の噴射孔装置５を含み、少なくとも１つの第１の噴射孔５０が側孔５１を有し、第１の噴射孔５０がインジェクタのケーシング構成要素３内の貫通開口であり、ケーシング構成要素３の内側から外側へ通じており、側孔５１がケーシング構成要素３の内側から始まって第１の噴射孔５０内に開口している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体、特に燃料を噴射するためのインジェクタであって、
複数の第１の噴射孔（５０）を有する第１の噴射孔装置（５）を含み、
少なくとも１つの第１の噴射孔（５０）が側孔（５１）を有し、
第１の噴射孔（５０）がインジェクタのケーシング構成要素（３）内の貫通開口であり、ケーシング構成要素（３）の内側から外側へ通じており、
側孔（５１）が、ケーシング構成要素（３）の内側から始まって第１の噴射孔（５０）内に開口している、インジェクタ。
【請求項２】
請求項１に記載のインジェクタにおいて、
前記第１の噴射孔（５０）の全ての中心軸線（８）が、前記インジェクタ中心軸線（Ｘ−Ｘ）を中心として配置した同心的な円（５２）上に位置する、インジェクタ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のインジェクタにおいて、
前記第１の噴射孔（５０）が一定の断面を有するか、または前記第１の噴射孔（５０）が段付き孔であるか、または前記第１の噴射孔（５０）が連続的に拡大する孔であるか、または前記第１の噴射孔（５０）が連続的に先細りする孔である、インジェクタ。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか１項に記載のインジェクタにおいて、
前記側孔（５１）が一定の断面を有するか、または前記側孔（５１）が段付き孔であるか、または前記側孔（５１）が連続的に拡大する孔であるか、または前記側孔（５１）が連続的に先細りする孔である、インジェクタ。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか１項に記載のインジェクタにおいて、
前記側孔（５１）が、鋭角（α）、特に１５°≦α≦４５°および特に１５°≦α≦３０°の範囲の角度（α）で前記第１の噴射孔（５０）に開口する、インジェクタ。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか１項に記載のインジェクタにおいて、
前記測孔（５１）の断面積が、前記第１の噴射孔（５０）の断面積よりも小さい、インジェクタ。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか１項に記載のインジェクタにおいて、
前記第１の噴射孔装置（５）の全ての第１の噴射孔（５０）が、それぞれ関連する側孔（５１）を有する、インジェクタ。
【請求項８】
請求項１から７までのいずれか１項に記載のインジェクタであって、
前記インジェクタ中心軸線（Ｘ−Ｘ）から始まって、前記第１の噴射孔装置（５）の前記第１の噴射孔（５０）よりも半径方向にさらに外側に位置する複数の第２の噴射孔（６０）を有する第２の噴射孔装置（６）をさらに含む、インジェクタ。
【請求項９】
請求項８に記載のインジェクタにおいて、
前記第２の噴射孔装置（６）に、側孔を有していない前記第２の噴射孔（６０）を設けた、インジェクタ。
【請求項１０】
請求項２から９までのいずれか一項に記載のインジェクタにおいて、
前記第１の噴射孔（５０）の全ての側孔（５１）が、前記インジェクタ中心軸線（Ｘ−Ｘ）を中心とした同心的な円（５２）の内側に位置する、インジェクタ。
【請求項１１】
請求項１から１０までのいずれか１項に記載のインジェクタにおいて、
前記第１の噴射孔（５０）の中心軸線（８）と、側孔（５１）の中心軸線（９）とが交点（Ｓ）で交差する、インジェクタ。
【請求項１２】
請求項１から１１までのいずれか１項に記載のインジェクタにおいて、
前記噴射孔（５０）および前記側孔（５１）が円筒形であり、前記噴射孔が第１の直径Ｄ１を有し、前記側孔が第２の直径Ｄ２を有し、Ｄ１が２×Ｄ２〜１×Ｄ２の範囲である、インジェクタ。
【請求項１３】
請求項１から１２までのいずれか１項に記載のインジェクタを含む内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、改善した噴霧形状を有する、流体特に燃料を噴射するためのインジェクタ、およびこのようなインジェクタを有する内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
流体を噴射するためのインジェクタは、例えば燃料インジェクタとして、従来技術により様々な構成で知られている。近年、内燃機関では、噴射される燃料の噴射圧力を高める傾向にある。このことにより、特に、内燃機関の燃焼室内により深く入り込む噴射ジェットが得られることも研究によって示されている。これによりシリンダまたはピストンの壁領域が濡れることがある。しかしながら、このことは、内燃機関の排気エミッションの悪化をもたらす恐れがある。
【発明の概要】
【０００３】
これに対して、請求項１の特徴を有する流体を噴射するための本発明によるインジェクタは、流体圧力がより高い、特に２０ＭＰａを超える場合であっても、例えば、内燃機関のシリンダおよび／またはピストンの壁領域が濡れることを防止できるという利点を有する。さらに、内燃機関製造業者の顧客の要求に対応してより簡単で改善した噴射孔を設計することができる可能性を実現することができる。このことは、本発明によれば、インジェクタが複数の第１の噴射孔を有する第１の噴射孔装置を有することによって達成される。少なくとも１つの第１の噴射孔は側孔を有する。側孔は、側孔がインジェクタの内部流体空間から始まり、第１の噴射孔自体に開口するように配置している。用語「側孔」に関して、側孔は、この場合には、切削加工プロセスによって、例えば、穿孔によって製造することができるが、「側孔」は、例えば、レーザーによって作製された孔、または３次元の構成方法によって作製された孔とも理解できることに留意されたい。
【０００４】
第１の噴射孔は、インジェクタのケーシング構成要素の貫通開口として構成しており、内部流体空間からケーシング構成要素の外側に通じている。側孔は、特に、側孔の流体ジェットと第１の噴射孔の流体ジェットとの衝突を引き起こし、これにより、増大した乱流が生じ、室内、特に燃焼室内へ流出する流体が入り込む深さを低減する。さらに、流出する流体の霧化の改善が達成される。
【０００５】
従属請求項は、本発明の好ましい実施形態を示す。
【０００６】
好ましくは、側孔を有する第１の噴射孔は、一定の断面、特に円形の断面を有する。代替的には、第１の噴射孔は、段付き孔として、または連続的に拡大する孔として、特に円錐状に拡大する孔として、または連続的に先細りする孔として、特に円錐状に先細りする孔として構成する。
【０００７】
本発明の別の好ましい構成によれば、側孔は、一定の断面、特に円形断面を有するか、または側孔は段付き孔であるか、または側孔は連続的に先細りするか、または連続的に拡大する孔である。
【０００８】
好ましくは、側孔は、鋭角で第１の噴射孔に開口する。本発明のさらに好ましい実施形態によれば、噴射孔の中心軸線と側孔の中心軸線との間の角度αは、１５°≦α≦４５°の範囲であり、特に好ましくは１５°≦α≦３０°の範囲である。
【０００９】
さらに好ましくは、側孔の断面積は、第１の噴射孔の断面積よりも小さい。
【００１０】
好ましくは、側孔は、側孔の中心軸線と第１の噴射孔の中心軸線との間に交点が生じるように配置する。交点は、好ましくは、噴射孔内に位置し、特に、第１の噴射孔の流れ方向に、第１の噴射孔の長さの５０％〜１００％の範囲、さらに、特に第１の噴射孔の長さの６０％〜９０％の範囲に位置する。
【００１１】
特に好ましくは、インジェクタは、全ての第１の噴射孔がそれぞれそれ自身の側孔を有するように構成している。それぞれの第１の噴射孔の側孔は、特に好ましくは、第１の噴射孔の中心軸線から始まって半径方向内側に配置している。この場合、それぞれの側孔からの流体ジェットは、半径方向外側に第１の噴射孔内の流体ジェットと衝突する。これにより、第１の噴射孔から放出する噴霧の特に良好な拡散がもたらされる。放出する噴霧は、好ましくは、非対称的な噴霧雲を形成する。
【００１２】
本発明の別の好ましい実施形態によれば、インジェクタは、複数の第２の噴射孔を有する第２の噴射孔装置を含み、第２の噴射孔は、第１の噴射孔装置の第１の噴射孔よりもインジェクタ中心軸線から半径方向にさらに外側に位置する。好ましくは、第１および／または第２の噴射孔装置は、それぞれ、インジェクタ中心軸線を中心として同心的に円上に位置する。
【００１３】
特に好ましくは、第２の噴射孔装置の第２の噴射孔は、いずれも側孔を有しない。
【００１４】
さらに好ましくは、第１の噴射孔装置は、噴射孔装置の第１の噴射孔の中心が位置する円の内側に位置している側孔を有する第１の噴射孔と、円の外側に位置している側孔を有する別の第１の噴射孔とを有する。
【００１５】
好ましくは、噴射孔および側孔は円筒形であり、噴射孔は第１の直径Ｄ１を有し、側孔は第２の直径Ｄ２を有する。この場合、第１の直径Ｄ１の寸法は第２の直径Ｄ２に等しいか、または第２の直径Ｄ２よりも大きい。第１の直径Ｄ１は、第２の直径Ｄ２の最大で２倍の大きさである。
【００１６】
さらに、本発明は、本発明によるインジェクタ、特に燃料インジェクタを備える内燃機関に関する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の例示的な実施形態によるインジェクタを示す概略的な部分断面図である。
【図２】図１のインジェクタの噴射孔の幾何学形状を示す概略的な平面図である。
【図３】側孔を有する図２の噴射孔の概略的な拡大側方断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に図１〜図３を参照して本発明の第１の好ましい実施形態によるインジェクタ１について詳細に説明する。この実施形態のインジェクタは、燃料インジェクタである。
【００１９】
図１から分かるように、インジェクタ１は、図１に部分的にのみ示している閉鎖要素２を備えている。この実施形態では、閉鎖要素はボールである。
【００２０】
インジェクタ１は、ケーシング３をさらに備え、ケーシング３と閉鎖要素２との間にはシール座４が存在する。図１は、インジェクタの閉状態を示す。
【００２１】
インジェクタ１のケーシング３内には、さらに第１の噴射孔装置５および第２の噴射孔装置６が設けている。２つの噴射孔装置５、６は、図２に詳細に見ることができる。第１の噴射孔装置５は、インジェクタのインジェクタ中心軸線Ｘ−Ｘを中心として同心的に配置された第１の円５２上に位置する。第２の噴射孔装置６は、同様にインジェクタ中心軸線Ｘ−Ｘを中心として同心的に配置された第２の円６２上に位置する。
【００２２】
図１および図３から詳細に分かるように、第１の噴射孔装置５は複数の第１の噴射孔５０を含む。それぞれの第１の噴射孔５０には側孔５１を設けている。側孔５１は、インジェクタの内部の流体空間１０を第１の噴射孔５０に接続している。図３から分かるように、側孔５１は第１の噴射孔５０内に開口している。これにより、第１の噴射孔５０の出口領域５０ａに燃料を放出し、この燃料は、第１の噴射孔５０および側孔５１の両方を通して供給される。このことは図３に矢印で示している。図３には、さらに噴霧コーン７も概略を示している。
【００２３】
図２から分かるように、この例示的な実施形態における第１の噴射孔装置５は、それぞれ側孔５１を有する４つの第１の噴射孔５０を含む。
【００２４】
この例示的な実施形態では、第２の噴射孔装置６は８つの噴射孔６０を含み、これら噴射孔６０のどれも側孔を有していない。
【００２５】
特に図２から分かるように、第１の噴射孔５０の側孔５１は、いずれの側孔５１も第１の円５２の外側に位置しないように配置している。特に、それぞれ第１の噴射孔５０の側孔５１は、第１の噴射孔５０の中心軸線８から始まって半径方向内側に位置する。言い換えると、第１の噴射孔５０の中心軸線８とこの噴射孔に関連の側孔５１の中心軸線９との間の接続線は、インジェクタ中心軸線Ｘ−Ｘと交差している。
【００２６】
さらに側孔５１の中心軸線９は、第１の噴射孔５０の中心軸線８と交点Ｓで交差している。図３に示すように、交点Ｓは、流れ方向に第１の噴射孔５０の長さＬの約９０％のところの出口領域５０ａの近くに位置する。中心軸線８、９およびインジェクタ中心軸線Ｘ−Ｘは、１つの平面内に位置している。
【００２７】
このようにして、インジェクタ１の噴霧幾何学形状を、特に小形の構成とすることができる。全て第１の円５２内に配置する側孔５１の別の利点は、側孔５１から流出した流体流が第１の噴射孔５０内の流体流に衝突することにより、出口領域５０ａから流出した流体に強い乱流および旋回が生じ、これにより特に非対称的な噴霧コーン７が生成されることである。噴霧コーン７の形状は、側孔５１から第１の噴射孔５０内の流体へ流体が流出する圧力および角度の選択に応じて、個々に構成することができる。
【００２８】
さらに、第１の噴射孔５０の中心軸線８と側孔５１の中心軸線９との間の角度αを選択することによって、噴霧コーン７の幾何学的形状に影響を及ぼすこともできる。ケーシング３の十分な材料が側孔５１と第１の噴射孔５０との間に残るように、角度αは３０°以上であることが好ましい。これにより、高い流体圧力に基づいて側孔５１と第１の噴射孔５０との間の領域に亀裂または他の損傷が生じる危険性が低減する。
【００２９】
側孔５１によりインジェクタ中心軸線Ｘ−Ｘの周囲の領域に大きい弱化を引き起こすことがないように、側孔５１の直径Ｄ２は第１の噴射孔５０の直径Ｄ１よりも著しく小さい。好ましくは、この場合、側孔５１の断面積は第１側孔５０の断面積の半分よりも小さい。第１の噴射孔５０に側孔５１を設けることにより、側孔５１は第１の噴射孔５０内に開口しているので、側孔５１からの燃料噴流が第１の噴射孔５０内の燃料噴流に衝突する。これにより、強い乱流が生じ、第１の噴射孔５０から燃焼室内に流出する噴霧コーン７は、より大きい拡散面積を占める。さらに、側孔５１からの燃料ジェットが第１の噴射孔５０内の燃料ジェットに衝突することにより、第１の噴射孔５０から燃焼室内への燃料の流出速度が低下し、これにより、圧力がより高い場合にも燃焼室内へ燃料が深く入り込みすぎることを回避することができる。これにより、特に、２０ＭＰａを超える極めて高い噴射圧力を使用する場合でも、燃焼室内の壁領域が燃料によって濡れることを防止することができる。
【００３０】
さらに、説明した例示的な実施形態の噴射孔５０、６０は、予備ステージなしに示していることに留意されたい。しかしながら、噴射孔５０、６０がそれぞれ予備ステージを有することも可能である。さらに、噴射孔を混合することもできる。すなわち、それぞれの噴射孔装置５、６に、予備ステージなしの噴射孔および予備ステージを有する噴射孔を設けることもできる。噴射孔に予備ステージを設ける場合には、側孔は、好ましくは、予備ステージには開口せずに、常に噴射孔に開口する。
【符号の説明】
【００３１】
インジェクタ１
閉鎖要素２
ケーシング３
シール座４
噴射孔装置５、６
噴霧コーン７
中心軸線８、９
流体空間１０
噴射孔５０，噴射孔６０
出口領域５０ａ
側孔５１
円５２，６２
Ｄ１，Ｄ２  直径
角度  α
インジェクタ中心軸線Ｘ−Ｘ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【外国語明細書】
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