(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室に燃料を噴射するための噴射ノズルであって、
加圧された燃料のための供給ライン（１２）から燃料を受けるためのボア（１７；５７）を有するノズル本体（１３；５３）と、
使用の際に前記燃焼室に燃料を送達するための前記ボア（１７；５７）からの出口（１６、５６）と、
ニードル軸を定義し、前記出口（１６、５６）を通って前記燃焼室に入る燃料の流れが阻止される閉鎖状態と、前記出口（１６、５６）を通って前記燃焼室に入る燃料の流れが可能になる噴射状態との間で前記ボア（１７、５７）の内部で摺動可能な弁ニードル（１５；５５）であって、前記弁ニードル（１５；５５）の動きが、使用の際に制御チャンバの内部の前記燃料圧力を変化させることによって制御可能である弁ニードル（１５；５５）とを備え、
前記弁ニードル（１５；５５）が、前記ボア（１７、５７）の内部での前記弁ニードル（１５、５５）の摺動を案内するようになされたニードルガイド部（２２；６２）を備え、
前記噴射ノズルが、前記ボア（１７、５７）を通る燃料の流れを制限するための前記ボア（１７、５７）の内部の制限部（２１ａ、６１ａ）、および上流側部分（２１ｂ；６１ｂ）および下流側部分（２１ｃ；６１ｃ）を有する制限要素（２１、６１）をさらに備え、前記制限要素が、前記弁ニードル（１５、５５）と共に可動であり、前記ニードルガイド部（２２、６２）の上流側に配置され、
前記制限部（２１ａ、６１ａ）が、前記ボア（１７）と前記制限要素の周縁部（２１ｆ、６１ｆ）との間に画成され、前記弁ニードル（１５、５５）が使用の際に噴射状態になると、前記出口（１６、５６）の燃料圧力が前記制限要素（２１、６１）の下流側の直近の前記ボア（１７、５７）内の燃料圧力と同じになり、前記供給ライン（１２）から前記ボア（１７、５７）に供給される燃料圧力よりも低くなる噴射ノズルにおいて、
前記制限要素（２１、６１）の前記下流側部分（２１ｃ、６１ｃ）の少なくとも一部分が、前記周縁部（２１ｆ、６１ｆ）まで延出する傾斜面（２１ｄ、６１ｄ）を備え、前記傾斜面（２１ｄ、６１ｄ）が前記ニードル軸に対して非垂直であり、
前記弁ニードル（１５；５５）がシャフト部分（１５ｄ；５５ｄ）を含み、前記制限要素が前記シャフト部分（１５ｄ；５５ｄ）の周りに環状に配置されたカラー（２１；６１）であり、
前記カラー（２１；６１）が、前記弁ニードル（１５；５５）の前記ニードルガイド部（２２；６２）よりも大きな直径を有することを特徴とする、噴射ノズル。
【請求項２】
前記制限要素（２１；６１）の前記下流側部分（２１ｃ；６１ｃ）が、前記ニードル軸に対して垂直な下流側の面（２１ｅ；６１ｅ）を備え、前記傾斜面（２１ｄ；６１ｄ）が前記下流側の面（２１ｅ；６１ｅ）の周囲部に面取りとして形成される、請求項１に記載の噴射ノズル。
【請求項３】
前記傾斜面（２１ｄ；６１ｄ）が円錐台形である、請求項１または請求項２に記載の噴射ノズル。
【請求項４】
前記傾斜面（２１ｄ；６１ｄ）が、前記ニードル軸に対して１５°と４５°の間の角度で位置する、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の噴射ノズル。
【請求項５】
前記傾斜面（２１ｄ；６１ｄ）が、前記ニードル軸に対して３０°の角度で位置する、請求項４に記載の噴射ノズル。
【請求項６】
前記制限要素（６１）の前記上流側部分（６１ｂ）が、前記制限要素（６１）の前記周縁部（６１ｆ）まで延出する上流側縁部の面（６１ｉ）を備える、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の噴射ノズル。
【請求項７】
前記制限要素（６１）の前記上流側部分（６１ｂ）が中央面（６１ｇ）を備え、前記上流側縁部の面（６１ｉ）が前記中央面（６１ｇ）の周りに環状に配置される、請求項６に記載の噴射ノズル。
【請求項８】
前記上流側縁部の面（６１ｉ）が、前記中央面（６１ｇ）から窪んでおり、前記上流側縁部の面（６１ｉ）と前記中央面（６１ｇ）の間に段差（６１ｈ）を定める、請求項７に記載の噴射ノズル。
【請求項９】
前記上流側縁部の面（６１ｉ）が、前記ニードル軸に対して垂直である請求項６から請求項８のいずれか一項に記載の噴射ノズル。
【請求項１０】
前記制限要素（６１）の前記周縁部（６１ｆ）が、前記上流側縁部の面（６１ｉ）と前記傾斜面（６１ｄ）が交わる場所に画定される、請求項６から請求項９のいずれか一項に記載の噴射ノズル。
【請求項１１】
前記制限要素（２１、６１）の前記上流側部分の少なくとも一部分が、前記周縁部（２１ｆ）まで延出する傾斜面（２１ｉ）を備え、前記傾斜面（２１ｉ）が前記ニードル軸に対して非垂直である、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の噴射ノズル。
【請求項１２】
前記周縁部（６１ｆ）が前記ニードル軸に平行な方向に０．２ｍｍ以下の長さを有し、円筒形の表面を形成する、請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の噴射ノズル。
【請求項１３】
前記周縁部（６１ｆ）が前記ニードル軸に平行な方向に０．１ｍｍ以下の長さを有し、円筒形の表面を形成する、請求項１２に記載の噴射ノズル。
【請求項１４】
前記制限部（２１ａ、６１ａ）の上流側に、前記供給ライン（１２）から燃料を受け取るようになされた第１のボア容積部（１８ａ；５８ａ）、および前記制限部（２１ａ；６１ａ）の下流側に、前記制限部（２１ａ；６１ａ）を通る前記第１のボア容積部（１８ａ；５８ａ）から燃料を受け取るようになされた第２のボア容積部（１８ｂ；５８ｂ）を備え、前記弁ニードル（１５；５５）の前記ニードルガイド部（２２；６２）が、前記第２のボア容積部（１８ｂ；５８ｂ）の内部に配置される、請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の噴射ノズル。
【請求項１５】
前記制限要素（２１；６１）が、使用の際に前記第１のボア容積部（１８ａ；５８ａ）内の燃料圧力を受ける上流向きスラスト面（２１ｂ；６１ｂ）を備える、請求項１４に記載の噴射ノズル。
【請求項１６】
前記弁ニードル（１５；５５）が、使用の際に前記第２のボア容積部（１８ｂ、５８ｂ）内の燃料圧力を受ける、少なくとも１つの下流向きスラスト面（１５ａ、１５ｂ）を備える、請求項１４または請求項１５に記載の噴射ノズル。
【請求項１７】
前記弁ニードル（１５；５５）と関連付けられ、前記制御チャンバの内部の燃料圧力を受ける制御面を有する制御ピストン（１５ｅ；５５ｅ）をさらに備え、前記カラー（２１；６１）が前記ピストン（１５ｅ；５５ｅ）よりも大きな直径を有する、請求項１に記載の噴射ノズル。
【請求項１８】
前記ボア（１７）が、前記制限要素（２１）が配置された大径領域（１７ａ）、および前記弁ニードル（１５）の前記ニードルガイド部（２２）が配置された小径領域（１７ｂ）を含み、前記大径領域（１７ａ）は前記小径領域（１７ｂ）よりも大きな直径を有する、請求項１から請求項１７のいずれか一項に記載の噴射ノズル。
【請求項１９】
前記制限要素（２１）が、前記大径領域（１７ａ）の下流側端部に配置された、請求項１８に記載の噴射ノズル。
【請求項２０】
前記ボア（５７）が、前記制限要素（６１）の上流側の大径領域（５７ａ）、前記弁ニードル（５５）の前記ニードルガイド部（６２）が配置された小径領域（５７ｂ）、および前記制限要素（６１）が配置された狭窄領域（５７ｃ）を含み、前記大径領域（５７ａ）は前記小径領域（５７ｂ）よりも大きな直径を有し、前記狭窄領域（５７ｃ）は前記大径領域（５７ａ）と前記小径領域（５７ｂ）との中間の直径を有する、請求項１から請求項１７のいずれか一項に記載の噴射ノズル。
【請求項２１】
前記制限要素に、複数の環状の突起（４２３；４６３）が設けられ、前記制限部が、少なくとも部分的に一連の副制限部を備え、各副制限部が、前記突起（４２３；４６３）のうちのそれぞれの突起の外周部と前記ボアの間に画成される、請求項１から請求項２０のいずれか一項に記載の噴射ノズル。
【請求項２２】
前記環状の突起（４６３）のうちの１つまたは複数の前記下流側部分が、前記ニードル軸に対して傾いた傾斜面（４６１ｄ）を備える、請求項２１に記載の噴射ノズル。
【請求項２３】
前記制限要素（２１；６１）は、前記弁ニードル（１５；５５）が使用の際に噴射状態になると、前記ボア（１７；５７）の燃料の流速が、前記噴射状態から前記閉鎖状態への前記弁ニードル（１５；５５）の動きの間に前記弁ニードル（１５；５５）が移動する速度とほぼ等しくなるように寸法を決められている、請求項１から請求項２２のいずれか一項に記載の噴射ノズル。
【請求項２４】
前記制限要素（２１；６１）が、前記ボア（１７；５７）内の定常波の腹に配置された、請求項１から請求項２３のいずれか一項に記載の噴射ノズル。
【請求項２５】
前記弁ニードル（１５）に沿って離間して配置された複数の制限要素（５２１ａ、５２１ｂ）を備える、請求項１から請求項２４のいずれか一項に記載の噴射ノズル。
【請求項２６】
前記閉鎖位置に向かって前記弁ニードル（１５；５５）を押圧するためのばね（１９；５９）をさらに備え、前記弁ニードル（１５；５５）が前記制限要素（２１；６１）の上流側に配置された前記ばね（１９；５９）のためのばね座（１５ｃ；５５ｃ）を備える、請求項１から請求項２５のいずれか一項に記載の噴射ノズル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料を内燃機関のシリンダに噴射する燃料噴射器に使用するための噴射ノズルに関する。特に、本発明は噴射器ニードルの制御の改善を提供するように構成された噴射ノズルに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＥＰ  ０  ８４４  ３８３は、内燃機関用の高圧燃料噴射器に関する。燃料噴射器は、ボアを画成する噴射ノズルを有する。ボアは、燃料入口と複数の出口との間に高圧燃料用の流路を提供し、燃料は高圧燃料供給路から受け取られる。燃料噴射器はボアの内部で摺動可能なニードルを含む。ボアの下端において、ニードル座部が画成され、ニードルは座部と係合可能である。出口は座部の下流側に設けられ、ニードルが座部と係合すると、燃料が噴射されるのを阻止する。ニードルが座部から持ち上げられると、燃料は座部を通過し、出口を通ってエンジンの関連付けられた燃焼室に入ることができる。
【０００３】
ニードルは、少なくとも１つの下流向きスラスト面を含み、そのスラスト面に対してボア内の高圧燃料が作用してニードルに持ち上げ力を与える。制御チャンバは、噴射ノズルのニードルの上端に設けられ、それによってニードルの上端が制御チャンバの燃料圧力を受ける。制御チャンバは供給路から高圧で燃料を受け取り、弁によって低圧ドレンに接続可能である。したがって、弁は制御チャンバでの燃料圧力を制御し、したがってニードルの上端に作用する下方の閉鎖力を決定する。このようにして、ニードルに作用する正味の液圧力（ｈｙｄｒａｕｌｉｃ  ｆｏｒｃｅ）の方向、したがって弁ニードルの開放および閉鎖の動きが制御され得る。
【０００４】
弁ニードルとボアの部分との間の小さな径方向クリアランスの形の制限部が、燃料の入口と出口の間のボアを通る燃料の流れを制限するために設けられる。制限部は、下流向きスラスト面の上流側にある。したがって、ニードルが開放して噴射できるようになると、次いで制御チャンバとドレンの間の連通が閉鎖してニードルの閉鎖が開始し、ボア内の燃料圧力により下流向きスラスト面に作用する上方への力が、制御チャンバ内の燃料圧力によりニードルの上端に作用する下方への力より小さくなることが制限部により確実になる。制限部から生じる圧力差により、ニードルへの正味の閉鎖する液圧力が実質的に生じ、素早いニードルの閉鎖が実現可能になる。
【０００５】
上述の構成と同様の構成において、高圧燃料供給部と噴射ノズルの噴射端部との間に圧力低下を発生させるために、燃料噴射器の内部に制限部を設けることがよく知られている。そのような圧力低下を誘引するために制限部を設けることができる、その他の様々な方法がある。たとえば、制限部は、ノズルの噴射端部付近に設けられ、またはその代わりに、ボアに供給する高圧燃料経路の内部に設けられ、その下流側では高圧燃料経路は制御チャンバに供給する。
【０００６】
たとえば、ＵＳ６，４９９，４６７は、制限部が、弁ニードルのピストン式ニードルガイド部を通るオリフィスの形をとる構成を開示する。ニードルガイド部はノズルの噴射端部付近にあり、制御チャンバからは離れている。ＥＰ  ０  ９７１  １１８は、制限部が弁ニードルに担持された環状のカラーとボアの壁との間に画成された構成を開示する。
【０００７】
これらの構成の全てにおいて、制御チャンバと噴射器のボアは同じ高圧燃料供給路から供給される。しかし、ニードルの閉鎖が必要になると、制御チャンバ内の燃料圧力から生じる閉鎖力が、制限部の下流側でボア内の燃料圧力から生じ下流向きスラスト面またはニードルの表面に作用する、対抗する開放力に打ち勝つのに十分であることが制限部により確実になる。
【０００８】
上述したような、知られている構成の可能性のある欠点は、制限部の両側間での比較的大きな圧力の低下が生じることである。実際には、これは噴射圧力が噴射器に供給される燃料圧力よりも低いことを意味する。したがって、噴射のために利用可能なよりも高い圧力に燃料を加圧するのにエネルギーが浪費される。噴射器の動作のために制限部の両側間での大きな圧力低下が必要でなく、それによって所与の燃料供給圧に対してより高い噴射圧力が実現できる構成を提供することが望ましい。
【０００９】
前述の様式で制限部を使用する、知られている噴射器のさらなる可能性のある欠点は、噴射ノズルのボアが非常に小さいので、所望の圧力低下をもたらすための正確な径方向距離を提供するために必要な機械加工が非常に精密である必要があることである。そのような精度は、特にそのような小さな規模では、そうした噴射器を製造するために時間も費用もかかることを意味する。製造するのにより安価で単純な噴射器を提供することが望ましい。
【００１０】
これらの従来技術の構成では、制限部を通る燃料の速度は、燃料の粘度、したがって温度に影響を受けやすい。使用の際に、燃料の温度は、エンジンの動作段階の間で大幅に変化し、それによって予測不可能なニードルの挙動を生じる可能性がある。したがって、燃料の粘度により影響を受けにくい噴射器を提供することが望ましい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって、本発明の実施形態の目的は、上述の問題のうちの１つまたは複数を少なくとも部分的に緩和することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の態様によれば、燃料を内燃機関の燃焼室に噴射するための噴射ノズルが提供され、噴射ノズルは、燃料を加圧された燃料のための供給ラインから受け取るためのボアを有するノズル本体と、使用の際に燃焼室に燃料を送達するためのボアからの出口と、ニードル軸を定義し、出口を通って燃焼室に入る燃料の流れが阻止される閉鎖状態と、出口を通って燃焼室に入る燃料の流れが可能になる噴射状態との間でボアの内部で摺動可能な弁ニードルを備える。ニードルの動きは、使用の際に制御チャンバの内部の燃料圧力を変化させることによって制御可能である。ニードルは、ボアの内部でのニードルの摺動を案内するようになされたニードルガイド部を備える。
【００１３】
噴射ノズルは、ボアを通る燃料の流れを制限するためのボアの内部の制限部、および上流側部分および下流側部分を有する制限要素をさらに備える。制限要素は、ニードルと共に可動であり、ニードルガイド部の上流側に配置される。制限部は、ボアと制限要素の周縁部との間に画成され、ニードルが使用の際に噴射状態になると、出口の燃料圧力が制限要素の下流側の直近のボア内の燃料圧力と実質的に同じになり、供給ラインからボアに供給される燃料圧力よりも低くなる。
【００１４】
本発明のこの第１の態様では、制限要素の下流側部分の少なくとも一部分は、制限要素の周縁部に延出する傾斜面を備える。傾斜面はニードル軸に対して非垂直である。
【００１５】
制限要素は、燃料の流れを制限し圧力低下をもたらし、それによって、ニードルが噴射状態になり燃料がボアを通って流れると、制限要素の下流側の燃料圧力は制限要素の上流側の燃料圧力よりも低くなる。このようにして、弁ニードルの制御は制限部の寸法を最適化することによって改善され得る。
【００１６】
ニードルと共に可動であり、ニードルのガイド部から分離し、または離間して配置される制限要素を設けることにより、ニードルの開放中および閉鎖中にニードルの動的な特性を改善することが助長される。さらに、ニードルガイド部の上流側に制限要素を設けることにより、ニードルガイドを可能な限り噴射器の先端に近接して配置することが可能になり、それによって使用の際にニードルの機械的な安定性が増す。
【００１７】
出口での燃料圧力は、制限要素の下流側の直近の燃料圧力と実質的に同じであるので、ニードルのガイド部の両側間での感知できるほどの圧力低下は全くないことを理解されたい。前記の別の方法では、ニードルのガイド部の両側間で生じるどのような圧力低下も、制限要素の両側間での圧力低下と比べて極めて小さい。
【００１８】
周縁部の下流側にある制限要素の下流側部分の傾斜面は、燃料が制限部を通って流れると制限要素の下流側での燃料の乱流を最大にする働きをする。有利なことに、この配置は制限部を通る流れ特性の、燃料の粘度に対する感度を低下させ、それによって噴射器の性能によって変化する温度の影響が最小限に抑えられる。
【００１９】
制限要素の下流側部分はニードル軸に対して垂直な下流側の面を備えることができ、傾斜面は下流側の面の周囲部に面取りとして形成され得る。傾斜面は円錐台であってもよい。
【００２０】
一実施形態では、傾斜面はニードル軸に対して約１５°と４５°の間の角度で位置する。好ましくは、傾斜面はニードル軸に対して約３０°の角度で位置する。
【００２１】
制限要素の上流側部分は、制限要素の周縁部に延出する上流側縁部の面を備えることができる。一実施形態では、たとえば、制限要素の上流側部分は中央面を備え、上流側縁部の面は中央面の周りに環状に配置される。上流側縁部の面は、中央面からの窪みを設けられ、上流側縁部の面と中央面の間に段差を定めることができる。
【００２２】
好ましくは、上流側縁部の面は、ニードル軸に垂直である。制限要素の周縁部は、上流側縁部の面と傾斜面が交わる場所に画定され得る。このようにして、周縁部は、上流側縁部の面と傾斜面の間の交差部において先鋭な縁部の形をとることができ、それによって制限部は粘度に対する感度が極めて小さい理論的な先鋭な縁部のオリフィスの流体の流れ特性に近い流れ特性を有するようになる。
【００２３】
別の実施形態では、制限要素の上流側の少なくとも一部分は、周縁部に延出する傾斜面を備え、傾斜面はニードル軸に非垂直である。
【００２４】
本発明のこの第１の態様によるどの構成においても、ボアの内部の流れ方向での制限部の長さ、したがってニードル軸の方向での周縁部の長さは、可能な限り短いことが望ましい。この構成により、流れの粘度に対する感度が最小限に抑えられ、弁ニードルの移動質量（ｍｏｖｉｎｇ  ｍａｓｓ）が低減する。たとえば、周縁部はニードル軸に平行な方向に約０．２ｍｍ以下の長さを有することができる。好ましくは、周縁部はニードル軸に平行な方向に約０．１ｍｍ以下の長さを有する。周縁部は、ニードル軸に平行に延在する全体的に円筒形の表面を備えることができる。全体的に円筒形の表面の代わりに、周縁部は湾曲形状、またはたる形状の表面を備えることができ、またはナイフエッジ形状を形成され得る。
【００２５】
カラーとシャフトの間の接合領域または接合部の長さは、アセンブリの機械的な長さを最大にするために、周縁部の長さと比べてニードル軸方向で比較的長くすることができる。
【００２６】
噴射ノズルは、制限部の上流側に、供給ラインから燃料を受け取るようになされた第１のボア容積部、および制限部の下流側に、制限部を通る第１のボア容積部から燃料を受け取るようになされた第２のボア容積部を備え得る。ニードルのニードルガイド部は、好ましくは第２のボア容積部の内部に配置される。
【００２７】
制限要素は、使用の際に第１のボア容積部内の燃料圧力を受ける上流向きスラスト面を備えることができる。有利なことに、この構成では、弁ニードルが噴射状態になると、制限要素の上流向きスラスト面が閉鎖方向に作用する弁ニードルに追加の力成分を加える。
【００２８】
このようにして、ニードルが制御チャンバ内の圧力の変化によって噴射状態から閉鎖状態に移動されると、制限要素の上流向きスラスト面に作用する圧力は、ニードルの閉鎖する動きを補助するように働き、ニードルの閉鎖速度がより速くなる。対照的に、ニードルが制御チャンバ内の圧力の変化によって閉鎖状態から噴射状態に移動されると、制限要素の上流向きスラスト面に作用する圧力は、開放中にニードルへの正味の開放力を低減するように働き、ニードルの開放する動きを減衰させ、したがってニードルの開放速度がより減速する。ニードルの閉鎖速度がより速く、ニードルの開放速度がより減速することの両方が、噴射制御を改善するために有利である。
【００２９】
一実施形態では、ニードルは使用の際に制限部の下流側の燃料圧力を受ける少なくとも１つの下流向きスラスト面を備える。好ましくは、下流向きスラスト面は、使用の際に第２のボア容積部内の燃料圧力を受ける。第２のボア容積部内の燃料圧力は、ニードルの開放方向に作用する、弁ニードルへの力成分を加えるように作用する。第２のボア容積部内の燃料圧力は制限部によって制御されるので、下流向きスラスト面から生じる力は制限部の大きさを選択することによって噴射器の動作を最適化するように選択され得る。
【００３０】
制限要素は、任意の適切な形をとることができ、ニードルと一体に形成され、または製造中にニードルに後で取り付けられる別個の構成要素として形成され得る。
【００３１】
たとえば、ニードルはシャフト部分を含むことができ、制限要素はシャフト部の周りに環状に配置されたカラーを備えることができる。カラーはシャフト部分と一体に形成され得、またはその代わりにカラーはプレス嵌めまたはその他の方法でシャフト部分に取り付けられた別個の構成要素であることができる。制限要素がニードルとは別個の構成要素である場合、研磨によりニードルを構築する際の材料の消費が節約できる。
【００３２】
ニードルの軸に沿ったカラーの厚さまたは長さは、実質的にカラーの直径よりも小さくすることができる。このようにして、ニードルの移動質量が低減され得る。ニードルはシャフト部分よりも小さな直径を有するステム部分を含み、ここでも同様にニードルの移動質量を低減することができる。ステム部分はシャフト部分の上流側にあることができる。
【００３３】
好ましくは、カラーは、ニードルのニードルガイド部よりも大きな直径を有する。噴射ノズルは、ニードルと関連付けられ、制御チャンバの内部の燃料圧力を受ける制御面を有する制御ピストンをさらに備えることができる。この場合、カラーはピストンよりも大きな直径を有することができる。カラーがニードルガイド部および／または制御ピストンよりも大きな直径を有する場合、カラーはニードルの開放する動きを減衰することにも、ニードルの閉鎖する動きを補助することにも特に効果的である。
【００３４】
ボアは、比較的大きな直径の領域および比較的小さな直径の領域を含むことができる。比較的小さな直径の領域は、比較的大きな直径の領域の下流側に設けられ得る。
【００３５】
制限要素は、ボアの比較的大きな直径の領域の内部に配置され得る。ボアの大きな直径の領域内に制限要素を設けることにより、ニードルの動きの方向に垂直な、大きな断面積を有する制限要素を設けることができる。特に、制限要素が上流向きスラスト面を備える場合、制限要素の上流側のボア内の燃料圧力を受けるスラスト面の断面積をこの構成では比較的大きくすることができる。大きな断面積を有することにより、ニードルの開放および閉鎖の特性が改善される。さらに、大きな断面積を有する制限要素を設けることにより、同じニードルの閉鎖力をもたらすための制限要素の両側間での圧力低下をより小さくすることができ、それによって利用可能な噴射圧力を上昇させ、製作公差の影響を低減させる。
【００３６】
制限要素は、好ましくは比較的大きな直径の領域の下流側端部に配置される。たとえば、制限要素は、比較的大きな直径の領域の下流側の３分の１に配置され、より好ましくは比較的大きな直径の領域の下流側の４分の１に配置され得る。
【００３７】
別の構成では、ボアは、制限要素の上流側の比較的大きな直径の領域、弁ニードルのニードルガイド部が配置された比較的小さな直径の領域、および制限要素が配置された中間の直径の領域を含む。
【００３８】
比較的大きな直径の領域の下流側端部に、または比較的大きな直径の領域の下流側の中間の直径の領域に制限要素を配置することによって、制限要素の上のボアの容積が最大になり、その下側の容積が最小になる。これにより、制限部の上流側のボアの大きな直径の領域での高圧燃料に利用可能なアキュムレータ容積を最大にすることが助長される。
【００３９】
ニードルガイド部が、比較的小さな直径の領域に設けられ得る。出口が、ボアの比較的小さな直径の領域に設けられ得る。したがって、ニードルガイド部はノズル先端の出口に近接して配置され得る。ニードルガイド部をノズル先端の付近に設けることにより、ニードル用の支持が得られ、ノズルの先端の付近のニードルの動きの阻止が助長される。
【００４０】
制限要素がカラーまたは同様の全体的に円筒形の構成要素である場合、制限要素の直径はボアの比較的小さな直径の領域の直径の約２倍であることができる。これにより、ニードルの閉鎖中に、ニードルが噴射ノズルのボアを通る燃料の流速とほぼ等しい速度で移動する状態が得られる。したがって、素早いニードルの閉鎖が実現される。
【００４１】
制限要素は、複数の環状の突起を設けられ得る。この場合、制限部は少なくとも部分的に一連の副制限部を備えることができ、各副制限部は、突起のうちのそれぞれの突起の外周部とボアの間に画成される。したがって、この場合には、各突起は、制限要素の両側間での燃料圧力の低下を生じ、制限要素の両側間での全圧力低下は、各突起の両側間での圧力低下の累計である。一連の副制限部を設けることにより、各副制限部が比較的小さな圧力低下を発生させ、制限部を画成するために必要な精度および許容公差が、圧力低下が単一の制限部を介して実現される構成と比べて低減される。環状の突起のうちの１つまたは複数の下流側部分は、ニードル軸に対して傾いた傾斜面を備えることができる。
【００４２】
噴射ノズルを使用する際に、ボアの内部の燃料に圧力波が生じる可能性がある。そのような圧力波は、ボアの形状に依存する特徴的な波長（ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ  ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）を有する。そのような波は、ニードルの開放および閉鎖の動きと噴射された燃料の圧力を乱すことがあるので望ましくなく、噴射された燃料の量の不確定さを生じる。有利なことに、制限要素は、ニードルに配置され得、それによって使用の際に１つまたは複数のそのような圧力波の波腹またはその波腹に近接して配置され、それによって波を減衰させ、波の望ましくない影響を低減する。たとえば、制限要素は、ボア内の特徴的な定常波の波腹に配置され得る。
【００４３】
制限部は、制限要素をボアの大きさに対して適切な大きさに研削することによって製造され得る。この構成により、簡素化された製造工程が可能になる。
【００４４】
噴射ノズルは、閉鎖位置に向かってニードルを押すためのばねをさらに備えることができる。ばねは、制限要素の上面に係合するようになされ得る。あるいは、ニードルは制限要素から間隔を置いて配置され、制限要素の上流側に配置されたばね座を備えることができる。噴射ノズルを低圧で動作可能にするために、比較的低荷重のばねが必要とされ、制限要素の上流側に別個のばね座を設けることにより、比較的短い低荷重のばねを使用して座屈の危険を最小限に抑えることができる。さらに、この構成では、ばねに占有された制限要素の上流側のボアの容積は比較的小さく、燃料に利用可能な容積が最大になる。
【００４５】
スペーサ要素がボアの内部に配置され得る。スペーサ要素はニードルの上流側端部を受けるためのボアを備えることができ、ばねの上流側端部はスペーサ要素の下流側の面に支えられている。
【００４６】
噴射ノズルは、ニードルに沿って離間して配置された複数の制限要素を備えることができる。複数の制限要素を設けることにより、ボアの内部の燃料の中での振動をさらに減衰させることを補助する。さらに、複数の制限要素が設けられた場合、各制限要素の両側間での必要な圧力低下が低減され、それによって必要になる全圧力低下が複数の制限要素の間で分散され得る。この構成の１つの利点は、全流れ狭窄への製作公差の影響が低減される。
【００４７】
制限要素は閉鎖位置から開放位置への弁ニードルの動きに耐えるようになされた上面を提供することができる。この耐性は、供給ラインから出口までの燃料の流れに対して動く弁ニードル、したがって制限要素によるものである。制限要素の上面は、弁ニードルが供給ラインから出口への燃料の流れと共に動くときの開放位置から閉鎖位置への弁ニードルの動きも補助することができる。したがって、制限要素の上面の表面領域は、ニードルの動きの特性を補助する。特に、上方の表面領域は、燃料の流れに対する、ニードルの動きと反対方向の抵抗をもたらすことによって、ニードルの開放を減速させる。さらに、燃料の流れは、制限要素の上面に下方への力を働かせるので、制限要素の上面の表面領域は、素早いニードルの閉鎖をもたらすことを助長する。
【００４８】
開放および閉鎖の動きの間のニードルの速度および加速度は、ニードルに作用する液圧力、任意の付勢ばねの強度、およびニードルの質量を含むいくつかの要因によって決定される。本発明の実施形態では、制限要素はニードルの動きに抗力成分を導入することによってニードルの動きの動態に影響を与えることもできる。
【００４９】
一般的に言えば、制限要素は好ましくは、弁ニードルが使用の際に噴射状態になると、特に制限要素の付近のボアの燃料の流速は、噴射状態から閉鎖状態への弁ニードルの動きの間に弁ニードルが移動する速度とほぼ等しくなるように寸法を決められている。ニードルはボア内の燃料とほぼ同じ速度で移動するので、制限要素の存在によるニードルへの抗力は、したがって閉鎖するニードルの動きの間に最小限に抑えられる。
【００５０】
制限要素はニードルの動きの方向に垂直な断面積を有することができ、それは出口の全断面積のほぼ２００から８００倍大きい。ボアを通る燃料の流速は、出口の面積にしたがって決定される。制限要素が上流向きスラスト面を含む場合、ニードルの閉鎖速度は、上流向きスラスト面の断面積、およびボアの内部の燃料の速度によって影響を受ける。したがって、ニードルの閉鎖の速度は、出口の面積に対する制限要素の断面積の比率によって影響を受ける。特に、本発明の実施形態でニードルの閉鎖の速度に影響を与えるのは、ニードルの動きの方向に垂直な制限要素の上面の断面積である。上記に示した出口面積に対する制限要素面積の比率は、ニードルの閉鎖速度を最適化するために与えられている。
【００５１】
好ましくは、制限要素は、出口の断面積よりも約５００倍大きい、ニードルの動きの方向に垂直な断面積を有する。出口面積に対する制限要素の面積のそのような比率により、ニードルの閉鎖速度が燃料の流速とほぼ等しくなることが可能になる。
【００５２】
本発明の第２の態様によれば、燃料を内燃機関の燃焼室に噴射するための噴射ノズルが設けられる。噴射ノズルは、加圧された燃料のための供給ラインから燃料を受け取るためのボアを有するノズル本体を備える。使用の際に燃焼室に燃料を送達するために、ボアからの出口が設けられる。さらに、弁ニードルが設けられ、出口を通って燃焼室に流入する燃料の流れが阻止される閉鎖状態と、出口を通って燃焼室に入る燃料の流れが可能になる噴射状態との間でボアの内部で摺動可能である。ニードルの動きは、使用の際に制御チャンバの内部の燃料圧力を変えることによって制御可能である。
【００５３】
ニードルは、ボアの内部でのニードルの動きを案内するようになされたニードルガイド部を備える。噴射ノズルは、ボアを通る燃料の流れを制限するためのボアの内部の制限部をさらに備える。制限部は、ニードルと共に可動でありニードルガイド部の上流側に配置された制限要素によって画成される。出口の燃料圧力は、制限要素の下流側の直近のボア内の燃料圧力と実質的に同じであり、供給ラインからボアに供給された燃料圧力よりも低い。
【００５４】
制限部は、少なくとも部分的に制限要素とボアの間に画成され得る。制限部は、全体的に環状の形態であることができる。たとえば、制限要素は、少なくとも部分的には制限要素の外周部、または外円周表面とボアの間に画成され得る。
【００５５】
制限要素には、その外表面に少なくとも１つの平坦な領域が設けられ得る。制限部は、少なくとも部分的には、平坦な領域とボアの間に画成され得る。都合のよいことに、この実施形態では、制限部は、ニードルの制限要素の上に平坦な表面を研磨することによって製造中に画成され得る。同様にして、制限部は、少なくとも部分的には１つまたは複数のチャネル、溝、スロット、または同様の特徴によって制限要素に画成され得る。
【００５６】
ボアには少なくとも１つの窪みを設けることができ、その場合、制限部は少なくとも部分的には、制限要素の外表面と、上記のまたは各窪みによって画成され得る。
【００５７】
制限要素は、１つまたは複数のオリフィスを設けられて、少なくとも部分的に制限部を画成することができる。上述のまたは各オリフィスは制限要素を通る穴をドリル加工することによって設けられ得る。そのような方法を使用して、そのようなドリル加工は正確な寸法で形成され得るので、制限要素は比較的製造が容易である。
【００５８】
本発明のこの態様のいくつかの実施形態では、制限要素はボアの壁と接触しておらず、したがって制限要素はニードルの動きに対する案内機能を行わない。その他の実施形態では、制限要素はボアと摺動式に接触し、したがってニードルの直線的な動きを案内するのを助長する。
【００５９】
本発明の第３の態様によれば、燃料を内燃機関の燃焼室に噴射するための噴射ノズルが提供される。噴射ノズルは、加圧された燃料のための供給ラインから燃料を受け取るためのボアを有するノズル本体を備える。使用の際に燃焼室に燃料を送達するために、ボアからの出口が設けられる。さらに、弁ニードルが設けられ、出口を通って燃焼室に流入する燃料の流れが阻止される閉鎖状態と、出口を通って燃焼室に入る燃料の流れが可能になる噴射状態との間でボアの内部で摺動可能である。ニードルの動きは、使用の際に制御チャンバの内部の燃料圧力を変化させることによって制御可能である。
【００６０】
本発明のこの第３の態様では、噴射ノズルは、ボアを通る燃料の流れを制限するためのボア内の制限部、およびニードルと可動である制限要素をさらに備える。制限部は、制限要素とボアの間に画成される。制限要素は、使用の際に制限部の上流側の燃料圧力を受ける、上流向きスラスト面を備える。出口の燃料圧力は、制限要素の下流側の直近のボア内の燃料圧力と実質的に同じであり、供給ラインからボアに供給される燃料圧力よりも低い。
【００６１】
本発明の別の態様では、燃料を内燃機関の燃焼室に噴射するための噴射ノズルが提供され、噴射ノズルは、燃料を加圧された燃料のための供給ラインから受け取るためのボアを有するノズル本体と、使用の際に燃焼室に燃料を送達するためのボアからの出口と、ニードル軸を定義し、出口を通って燃焼室に入る燃料の流れが阻止される閉鎖状態と、出口を通って燃焼室に入る燃料の流れが可能になる噴射状態との間でボアの内部で摺動可能な弁ニードルを備える。ニードルの動きは、使用の際に制御チャンバの内部の燃料圧力を変化させることによって制御可能である。噴射ノズルは、ボアを通る燃料の流れを制限するためのボアの内部の制限部、および上流側部分および下流側部分を有する制限要素をさらに備える。制限要素は、ニードルと共に可動である。制限部は、ボアと制限要素の周縁部との間に画成される。制限要素の下流側部分の少なくとも一部分は、制限要素の周縁部に延出する傾斜面を備える。
【００６２】
本発明の別の態様によれば、燃料を内燃機関の燃焼室に噴射するための噴射ノズルが提供される。噴射ノズルは、燃料を加圧された燃料のための供給ラインから受け取るためのボアを有するノズル本体を備える。使用の際に燃焼室に燃料を送達するために、ボアからの出口が設けられる。さらに、弁ニードルが設けられ、出口を通って燃焼室に流入する燃料の流れが阻止される閉鎖状態と、出口を通って燃焼室に入る燃料の流れが可能になる噴射状態との間でボアの内部で摺動可能である。
【００６３】
ニードルの動きは、使用の際に制御チャンバの内部の燃料圧力を変えることによって制御可能である。ニードルは、ボアの内部でのニードルの動きを案内するようになされたニードルガイド部を備える。噴射ノズルは、ボアを通る燃料の流れを制限するためのボアの内部の制限部をさらに備える。制限部は、ニードルと共に可動でありニードルガイド部の上流側に配置された１つまたは複数の制限要素によって画成される。制限部は一連の副制限部を備える。１つの構成では、２つ以上の制限要素が弁ニードルに沿って離間して配置され、各副制限部は制限要素のうちのそれぞれの突起によって画成される。別の構成では、上記のまたは各制限要素は、複数の環状の突起を設けられ、各副制限部は環状の突起のうちのそれぞれの突起によって画成される。別の構成では、２つ以上の制限要素が弁ニードルに沿って離間して配置され、各制限要素は複数の環状の突起を含む。
【００６４】
本発明の実施形態は、高圧燃料供給路とノズルの噴射端部との間の制限部の両側間での圧力低下を従来技術と比べて低減させ、その一方で素早いニードルの閉鎖ももたらす。これは、燃料が加圧される必要がある圧力を低下させ、したがってそのような燃料噴射システムのエネルギー消費を低下させる。本発明では、ニードルに関連付けられた制限要素と、スラスト面の上流側にある噴射器のボアの比較的大きな直径の領域との間に制限部を設けることによりこれが実現され得る。この構成により、制限要素が比較的大きな断面積を有することが可能になり、それによって制限要素の両側間での圧力低下が比較的小さくなる。
【００６５】
本発明の実施形態は、知られている噴射器と比べて噴射器の製造上の複雑さを低減する。特に、制限部は噴射ノズルのボアの比較的大きな直径の領域の中に画成され得るので、制限要素は、ニードルの直径と比べて比較的大きな直径を有することができ、より大きな流れ面積を有する制限部が設けられ得る。したがって、前述のタイプの知られている噴射器と比べて、そのような噴射器を製造することがより簡単かつ安価になる。
【００６６】
本発明の実施形態は、制限要素の断面積が大きいことにより、ニードルがボアを通って流れる燃料の速度で閉鎖するのを助長するため、ニードルの閉鎖が改善される。
【００６７】
本発明の実施形態は、ニードルの開放を減衰する。ニードルに関連付けられた制限要素の上流向きスラスト面は、ニードルが開放中に移動しようとする方向と反対方向に流れる燃料の流れに対する抵抗をもたらす。したがって、この抵抗はニードルの開放を減速させ、それが望ましいことである。
【００６８】
本発明の実施形態は、噴射ノズルのボアの内部の燃料の振動の低下を助長する。特に、ボアの内部の制限要素は、前記ボアの内部の燃料の振動を減衰させる。したがって、燃料の振動の減衰は、ニードルに伝達されている燃料の振動により振動がニードルに対して有する影響を低減する。本発明の別の実施形態では、複数の制限要素があることにより、さらに振動を低減するのが助長される。
【００６９】
本発明の各態様の好ましい、および／または任意の特徴が、単独で、または適切な組合せで本発明のその他の態様にも含まれ得ることを理解されたい。
【００７０】
ここで本発明の実施形態が、同様の参照番号が同様の部品を指す、添付の図面を参照して例としてのみ述べられる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１（ａ）】本発明の第１の実施形態による噴射ノズルの断面図である。
【図１（ｂ）】図１（ａ）の噴射ノズルの拡大断面図である。
【図２】図１の噴射ノズルの一部分の平断面図である。
【図３（ａ）】本発明の第２の実施形態による噴射ノズルの断面図である。
【図３（ｂ）】図３（ａ）の噴射ノズルの拡大断面図である。
【図４】別の構成による噴射ノズルの一部分の平断面図である。
【図５】別の構成による別の噴射ノズルの一部分の平断面図である。
【図６】別の構成による別の噴射ノズルの一部分の平断面図である。
【図７】別の構成による噴射ノズルで使用するための制限要素の断面図である。
【図８】本発明の第３の実施形態による噴射ノズルで使用するための制限要素の断面図である。
【図９】本発明の第４の実施形態による噴射ノズルの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００７２】
本明細書全体を通して、「上方」および「下方」などの用語が、図１（ａ）、１（ｂ）、３（ａ）、３（ｂ）、および９に示されるような噴射ノズルの向きを参照して使用されるが、噴射ノズルは任意の適切な向きで使用され得ることを理解されたい。「上流側」および「下流側」などの用語は通常の使用での噴射中に噴射ノズルの内部の燃料の流れの全体的な方向を指す（図１（ａ）、１（ｂ）、３（ａ）、３（ｂ）、および９での下方向）。
【００７３】
図１（ａ）および１（ｂ）は本発明の第１の実施形態による噴射ノズル１０を示す。噴射ノズル１０は、関連付けられたエンジンの燃焼室（図示せず）に燃料を噴射するための燃料噴射器の一部分を形成する。図１（ａ）を参照すると、噴射ノズル１０は、噴射ノズル１０のノズル本体１３のボア１７の内部で摺動可能な弁ニードル１５を設けられている。ノズル本体１３の上部は、ハウジング部８内の窪みの内部に受けられる。ハウジング部８およびノズル本体１３は、少なくとも部分的には袋ナット１１の形の噴射器ハウジングの内部に受けられる。
【００７４】
ボア１７の上端は、使用の際にハウジング部８の内部に少なくとも部分的に画成された高圧燃料供給路１２から高圧燃料を受け取る。弁ニードル１５は、ボア１７の内部の燃料圧力を受ける全体的に円錐台形の第１および第２のスラスト面１５ａ、１５ｂを設けられる。
【００７５】
ボア１７の下端において、ボアは弁ニードル１５が係合可能な円錐台形の弁ニードル座部１７ｄを画成する。座部１７ｄの下流側では、ノズル本体１３が、ボア１７の最下方先端に画成されたサック容積１７ｅと連通している複数の出口１６（そのうちの１つのみを示す）を設けられている。出口１６は、ボア１７の中の高圧燃料が関連付けられたエンジンの燃焼室（図示せず）に噴射されることを可能にする。ニードル１５が座部１７ｄに係合されると、燃料が噴射ノズル１０から噴射されることが阻止される。この場合、ニードルは閉鎖状態にあるということができる。ニードル１５が座部１７ｄから持ち上がると、ニードル１５の先端が座部１７ｄから離脱し、燃料が出口１６を通って燃焼室に噴射される。この状態では、ニードルは噴射状態にあるということができる。
【００７６】
カラー２１の形の制限圧力低減要素（ｒｅｓｔｒｉｃｔｉｖｅ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  ｅｌｅｍｅｎｔ）が弁ニードル１５に設けられる。カラー２１は、ニードル１５の円筒形のシャフト部１５ｄに担持されている。下記により詳細に説明されるように、ニードル１５が使用の際に座部１７ｄから持ち上がると、カラー２１は高圧燃料供給路１２と出口１６の間のボアを通る燃料流路での圧力低下を生じさせる。カラー２１は、ニードルから径方向外側に突出し、ニードル１５の直径と比べて比較的大きな断面積を有する。
【００７７】
ボア１７の上端において、ばね１９が設けられ、ニードルを閉鎖状態に向かって押す。ばね１９は、ニードル１５のばね支持カラー１５ｃの上面とハウジング部８の下面との間に係合される。したがって、ばね支持カラー１５ｃは、ばね１９のためのばね座を提供し、図示された実施形態では、ニードル１５の一体化された部分として形成されるが、その代わりにニードル１５に装着された別個の部分であることができる。
【００７８】
弁ニードルの動きはハウジング部８の内部に配置された制御チャンバ（図示せず）の中の燃料圧力を変えることによって制御される。弁ニードル１５は、その上流側端部に制御ピストン１５ｅを含む（その下方部分のみを図１（ａ）に示す）。制御ピストン１５ｅの端部は制御チャンバに受けられ、それによって制御ピストン１５ｅの端面は制御チャンバの燃料圧力を受ける。
【００７９】
制御チャンバの内部の燃料圧力は当業者にはよく知られている作動システム（図示せず）によって制御される。たとえば、作動システムは三方弁を含むことができ、三方弁は制御チャンバと低圧ドレンの間の燃料の流れを阻止しながら高圧燃料供給路１２から制御チャンバに燃料が流れるかどうかを制御し、または燃料が制御チャンバから低圧ドレンに流れることができ、高圧燃料供給路１２から制御チャンバへの燃料の流れが阻止されるかどうかを制御する。弁の動作は、たとえばソレノイドアクチュエータまたは圧電アクチュエータによって制御される。
【００８０】
ノズル本体１３は、２つの分離した部分、すなわち噴射ノズル１０の上流側部分の大きな直径の領域１３ａ、および噴射ノズル１０の下流側部分の小さな直径の領域１３ｂを有する。大きな直径の領域１３ａは、袋ナット１１の内部に配置され、小さな直径の領域１３ａは袋ナット１１内の開口１４を通って突出するようになされる。
【００８１】
出口１６は、ノズル本体１３の小さな直径の領域１３ｂの端部に配置される。出口１６は、使用の際に関連付けられたエンジン（図示せず）の燃焼室の内部に配置される、ノズル本体１３の小さな直径の領域１３ｂの先端に配置される。
【００８２】
ノズル本体１３のボア１７は、実質的にノズル本体１３と同じ形をとり、したがってボア１７は、大きな直径の領域１７ａおよび小さな直径の領域１７ｂで形成される。ニードル１５は、ボア１７の大きな直径の領域１７ａ、および小さな直径の領域１７ｂの両方を通って同軸に延びる。
【００８３】
燃料は、高圧燃料供給路１２からボア１７の大きな直径の領域１７ａの上端に設けられた燃料入口ボア１７ｃを通ってボア１７に入る。ボア１７は、燃料入口１７ｃからボアの大きな直径の領域１７ａを通り、ボアの小さな直径の領域１７ｂに入り、出口１６に向かう燃料のための流路を画成する。使用の際に、燃料はボア１７の大きな直径の領域１７ａと小さな直径の領域１７ｂの両方を満たし、それらが共に燃料用のアキュムレータ容積部１８を画成する。
【００８４】
ボアの小さな直径の領域１７ｂでは、弁ニードル１５がニードルガイド部２２を設けられている。ニードルガイド部２２は、全体的に円筒形の案内面を提供し、その案内面はボアの小さな直径の領域１７ｂの内側表面と摺動式に係合するようになされ、それによってボア１７の内部でのニードル１５の横方向の動きが阻止される。したがって、ニードルガイド部２２は、ボア１７の内部でのニードル１５の摺動を案内する。ニードルガイド部２２は、燃料が前述の流路に沿ってニードルガイド部２２を容易に通過することを可能にしながらも、ニードル１５のための案内機能をもたらすことができる複数の角度の付いたまたは螺旋の溝２２ａを有する。
【００８５】
ニードルガイド部２２での溝２２ａの存在は、ニードルガイド部２２を通過する燃料の流れへの制限的な効果が実質的にないことを意味することを理解されたい。したがって、ニードルガイド部２２はボア１７の内部での燃料圧力の低下をもたらさない。本発明の代替的実施形態では、ニードルガイド部２２によって得られた燃料圧力の低下は、制限要素２１によって得られた燃料圧力の低下に対して無視できるほどである。したがって、出口１６で噴射された燃料圧力は、カラー２１の下流側の直近の圧力と実質的に等しい。
【００８６】
ニードルガイド部２２は、ニードル１５の先端に優れた安定性をもたらすために、ボアの小さな直径の領域１７ｂの内部に配置される。ニードルガイド部２２を弁ニードル１５の先端に可能な限り近接して設け、それによってニードル１５の先端がニードル軸には垂直でなく、ニードル１５の軸に沿ってのみ移動することができるようにすることが望ましい。ニードル１５の先端のそのような横方向の動きを制限することにより、ニードル１５の先端は、ニードルが閉鎖されると座部１７ｄと信頼性の高い封止を形成する。
【００８７】
カラー２１は、ボアの大きな直径の領域１７ａのニードル１５に設けられる。カラー２１は、図１（ｂ）および２に最も明確に示されるように、環形状でありボアの大きな直径の領域１７ａの直径よりもわずかに小さい直径を有する。したがって、カラー２１はボアの隣接する領域１７ａと共に、燃料入口１７ｃと出口１６の間の燃料流路に沿った燃料の流れを制限するための制限部２１ａを画成するようになされる。制限部２１ａは、カラー２１とボア１７の大きな直径の領域１７ａの内側表面との間のカラー２１の外周縁部２１ｆの周りに画成される。したがって、制限部２１ａは、環状の通路または隙間の形をとる。下記に説明されるように、制限部２１ａは、ニードル１５が噴射状態になり、燃料がボアを通って流れると、カラー２１の両側間での圧力低下を生じるように断面積が十分小さくなっている。このようにして、ニードルが噴射状態になると、カラー２１の下流側に、上流側の燃料圧力と比べて低下した燃料圧力が存在する。
【００８８】
したがって、カラー２１は、アキュムレータ容積部１８を以下にボア容積部として述べられる２つの別個の圧力制御容積部に分割する。図１（ａ）に戻って参照すると、第１のまたは上方のボア容積部１８ａがボア１７の最上端とカラー２１の間に形成され、第２のまたは下方のボア容積部１８ｂがカラー２１と座部１７ｄの間に形成されている。ニードル１５が噴射状態になると、第１のボア容積部１８ａ内の燃料圧力が、制限部２１ａにより第２のボア容積部１８ｂ内の燃料圧力よりも大きくなる。
【００８９】
ニードル１５のスラスト面１５ａ、１５ｂは、第２のボア容積部１８ｂの内部に配置され、したがってニードル１５が使用の際に噴射状態になると低下した燃料圧力を受ける。ニードルガイド部２２も第２のボア容積部１８ｂの内部に配置され、したがって低下した圧力の燃料がその全ての露出した面に作用する。
【００９０】
次に、本発明のこの第１の実施形態による噴射ノズル１０の動作が、図１（ａ）、１（ｂ）、および２を参照して述べられる。
【００９１】
ニードル１５が閉鎖状態にある場合、ニードル１５の先端が出口１６から燃料が流れ出るのを阻止するために座部１７ｄに係合する。この状態では、高圧燃料がボアの大きな直径の領域１７ａ、小さな直径の領域１７ｂを満たす。燃料の流れが全くないので、カラー２１の両側の第１のボア容積部１８ａ、第２のボア容積部１８ｂの圧力が同一である。この段階では、制御チャンバとドレンの間の連通が閉鎖し、それによって制御チャンバ内の燃料圧力が高くなる。
【００９２】
したがって、制御ピストン１５ｅに作用する制御チャンバ内の燃料圧力によりニードル１５に作用する下方への力または閉鎖力と、ばね１９によって与えられた下方への力の組合せは、ニードル１５のスラスト面１５ａ、１５ｂに作用する燃料圧力によりニードル１５に作用する上方への力または開放力よりも大きい。これは結果として、ニードル１５への正味の下方への力または閉鎖力になり、このためニードル１５が閉鎖位置に留まる。第１のボア容積部１８ａおよび第２のボア容積部１８ｂの内部の燃料圧力が同じなので、それぞれの容積部内の燃料圧力によりカラー２１に作用する上方への力および下方への力は互いに打ち消し合う。
【００９３】
ニードル１５を開放するために、弁が制御チャンバと低圧ドレンの間の連結を開放するように弁が作動され、それによって制御チャンバの内部の圧力を低下させる。制御チャンバ内の圧力が低下すると、その結果生じている、制御ピストン１５ｅに作用する下方への力が低下し、最終的に第２のボア容積部１８ｂの内部の燃料圧力によりニードル１５のスラスト面１５ａ、１５ｂに働く上方への力が、ばね１９による下方への力と組み合わされる制御チャンバの内部の燃料圧力によりニードル１５に作用する下方への力よりも大きくなる点に達する。この点において、正味の上方への力または開放力がニードル１５に作用し、ニードル１５が座部１７ｄから離れて上方に移動し、その噴射状態に移行する。
【００９４】
ニードル１５が座部１７ｄから持ち上がると、燃料が出口１６から流れ出て燃焼室に入る。高圧燃料経路１２はボア１７に燃料を供給し続けるが、第２のボア容積部１８ｂ内のボア１７の下端での圧力は燃焼室に噴射される燃料により低下する。これにより、スラスト面１５ａ、１５ｂへの燃料によって働く上方への圧力が低下するために、ニードル１５が持ち上がる最初の速度が減速することが助長される。
【００９５】
さらに、燃料がカラー２１を通過し、したがって制限部２１ａを通って第２のボア容積部１８ｂに流入するので、第２のボア容積部１８ｂ内の燃料圧力が第１のボア容積部１８ａ内の燃料圧力と比べて低下する。その結果、カラー２１の各側に作用する燃料圧力がこれ以上均衡しないので、その代わりにカラーがニードル１５に下方への力を加える。前記別の方法では、カラー２１の上流向き側部分２１ｂが、第１のボア容積部１８ａ内の燃料圧力を受ける上流向きスラスト面を形成し、ニードル１５への下方への力成分を生成する。
【００９６】
したがって、ボア１７を通って燃料が流れると、燃料はカラー２１の上流向き側部分２１ｂに対して圧力を加え、したがってニードル１５が座部１７ｄから離れて上方へ移動する速度を低下させることも助長する。さらに、燃料を通るカラー２１の動きはニードル１５の速度も減じるドラグ効果を生じる。したがって、カラー２１は、ニードル１５の動きとは反対の方向への燃料の流れに対する、ニードル１５の開放する動きを減衰させる効果を有する。カラー２１によりニードル１５に作用する下方への力成分は、スラスト面１５ａ、１５ｂにより作用する上方への力成分に打ち勝つのに十分ではなく、したがって正味の上方への力がニードル１５を開放するように作用し続けることに留意されたい。
【００９７】
ニードル１５は、最終的に最大リフト位置（ｍａｘｉｍｕｍ  ｌｉｆｔ  ｐｏｓｉｔｉｏｎ）に達し、燃料は高圧燃料経路１２からボア１７および出口１６を通って燃焼室に流れ続ける。
【００９８】
所望の量の燃料が燃焼室に送達されると、弁がドレンへの連結を閉鎖するように作動され、高圧燃料が制御チャンバに流入することが可能になる。制御チャンバ内の圧力が上昇し、それによって制御ピストン１５ｅを介してニードル１５に作用する下方への力または閉鎖力が高まる。最終的には、ニードル１５に作用する組み合わさった下方への力がニードル１５に作用する上方への力よりも大きくなり、ニードルを閉鎖方向に移動させるニードルへの正味の下方への力となる。
【００９９】
上記に留意したように、制限部２１ａはカラー２１の両側間での圧力低下を実現するので、第１のボア容積部１８ａには、カラー２１の下流側の第２のボア容積部１８ｂ内に存在するよりも高い圧力が存在する。その結果生じる、上流向き側スラスト面２１ｂに作用する燃料圧力によってカラー２１を介してニードル１５に加えられる下方への力は、ニードルの閉鎖の速度を増加させる閉鎖力のさらなる成分をもたらす。
【０１００】
有利なことに、カラー２１および制限部２１ａは、カラー２１の領域内の燃料の流速はニードルが閉鎖中に移動する速度とほぼ同じであるように寸法を決められている。この構成では、ニードルの閉鎖中にカラー２１とカラー２１を取り巻く燃料との間の相対的な動きがほとんどあるいは全くなく、したがって抗力がほとんどあるいは全く生じない。したがって、カラー２１は、ニードル１５がボア１７の内部で「燃料の流れと共に動く」ことが可能になるような閉鎖するスラスト面を実現する。言い換えれば、カラー２１はニードルの閉鎖する動きを減衰させず、その代わりに素早いニードルの閉鎖が可能になる。素早いニードルの閉鎖は、スモークを最小限に抑え、望ましくないＣＯ２排出を低減するために望ましい。
【０１０１】
閉鎖動作は、ニードル１５が座部と係合し、次の開放動作が実施されるまで出口１６からさらに燃料が流れ出るのを阻止すると終る。
【０１０２】
制限要素またはカラー２１のニードル１５の動きへの効果はヒステリシスを示すことを理解されたい。ニードルの開放中に、カラー２１はニードルの動きを減衰させ、小さな噴射容積の優れた制御を可能にする。ニードルの閉鎖中に、カラー２１はニードルの閉鎖速度を増大させ、それにより噴射の迅速な終了を可能にする。カラー２１によってニードル１５に加えられたさらなる力は、使用の際にニードル１５の長さ全体を移動する力の波によるニードルの動きにおけるどのような機械的な振動も減衰させることも助長する。
【０１０３】
本発明のこの実施形態でのカラー２１の直径は、ニードルガイド部２２の直径、または換言すればボア１７の小さな直径の領域１７ｂの約２倍である。したがって、ボアの大きな直径の領域１７ａに配置された場合、カラー２１は、一般に、それがたとえばニードルガイド部２２の代わりに小さな直径の領域１７ｂに配置された場合よりも４倍大きい断面積を有する。カラー２１によって発生した追加のニードル閉鎖力は、第１のボア容積部１８ａ内の燃料圧力を受けるカラーの断面積にカラー２１の両側間での圧力差をかけたものに依存するので、かなり小さな圧力低下（この例では４分の１）を使用して所与の追加のニードル閉鎖力を発生させることができる。したがって、所与の燃料供給圧力に対して、より高い噴射圧力を実現することができ、効率が増加する。
【０１０４】
ボア１７の大きな直径の領域１７ａ内の制限部２１ａを画成する別の利点は、製造中に制限部２１ａを画成するプロセス、および噴射ノズルの製造が全体として知られている構成と比べて簡素化されることである。上記に示したように、カラー２１は比較的大きな断面積を有するので、制限部２１ａで必要な圧力低下は比較的小さい。したがって、制限部２１ａは、燃料の流れにとって利用可能な比較的大きな断面積を必要とする。言い換えれば、カラー２１とボア１７の間の径方向の隙間は、図示された実施形態では、カラー２１がボアのより小さな直径の領域に配置された場合よりも大きくなる。したがって、制限部を通る燃料の流れにとって利用可能な断面積は、製作公差によるカラー２１およびボア１７の直径でのわずかな変化により受ける影響が少ない。
【０１０５】
カラー２１の長さまたは厚さは、ニードル１５の軸に平行な方向では、カラー２１の直径と比べて比較的小さい。薄いカラー２１が、カラー２１の質量、したがってニードル１５の移動質量を低減するために好ましい。カラー２１はニードル１５の摺動を案内しないので、カラー２１がニードル１５の長さに沿って軸方向に延出する必要が全くない。
【０１０６】
図１（ｂ）に最も明確に示されているように、カラー２１がその上流向き側部分２１ｂおよび下流向き側部分２１ｃの両方に面取りされた縁部または傾斜縁部２１ｉ、２１ｄを設けられている。面取りされた縁部２１ｉ、２１ｄは、カラー２１のそれぞれの上方面２１ｇおよび下方面２１ｅから外周縁部２１ｆに延出する。上方面２１ｇおよび下方面２１ｅは、ニードル１５の軸に垂直に位置する。
【０１０７】
面取りされた部分２１ｉ、２１ｄは、制限部を画成するカラー２１の周囲面の長さを短くすることを可能にするが、ニードル１５のシャフト部１５ｄに当接するカラー２１の内側表面は比較的長く、カラー２１がシャフト部１５ｄに確実に係合することを可能にする。周囲面を短く保つことは、制限部２１ａがオリフィスのように挙動し、それによって制限部２１ａでの燃料の流れの挙動に対する燃料の粘度の影響を低減することを意味する。特に、周縁部２１ｆの下流側のカラー２１の面取りされた縁部２１ｄは、燃料が制限部２１ａを通って流れるとカラー２１の下流側の燃料の乱流を最大にするように働く。
【０１０８】
面取りされた部分２１ｉ、２１ｄはカラー２１の強度を損なわずにカラー２１の容積および質量を最小にすることも助長する。面取りされた部分２１ｉ、２１ｄは、使用の際にカラー２１の動的な特性も補助し、噴射ノズル１０の製造中にカラー２１の直径を研磨してサイズ決めする場合に発生しやすいバリを低減する。
【０１０９】
本発明のこの第１の実施形態では、カラー２１は、ニードル１５とは別個の噴射ノズル１０の構成要素である。カラー２１は、ニードル１５のスラスト面１５ａにプレス嵌めされ、それによってカラー２１はニードル１５に対して可動でなくなる。したがって、カラー２１は、ニードル１５がボア１７の内部で摺動するとニードル１５と共に移動する。カラー２１をニードルとは別個に作製する１つの利点は、ニードルを製造するために必要なバーの大きさを縮小し、それによって製造コストおよび製造中に廃材を節約することができる。しかし、本発明の代替的実施形態では、カラー２１はニードルと一体の特徴であることができることを理解されたい。
【０１１０】
制限部２１ａの断面が形成される精度を最大にするために、カラー２１をニードル１５を固定した後にカラー２１の直径を研磨することが望ましい可能性がある。特に、カラー２１がニードル１５に固定された場合にカラー２１の直径を研磨することにより、カラーとニードル軸の間の優れた同心度を実現することが助長される。また、ニードルガイド２２を関連付けられたボアの大きさ１７ｂの測定に基づいて制御されたクリアランスに整合研磨（ｍａｔｃｈ  ｇｒｉｎｄ）することが従来の慣習であるので、カラー２１の直径も、ボア１７の対応する大きな直径の領域１７ａの測定に基づいて制御されたクリアランスに整合研磨され得る。
【０１１１】
代替的な製造方法では、カラー２１およびボア１７は高い精度で研磨され、それによってニードルをノズル本体に整合研磨し、またはその他の方法で個別に整合することが必要でなくなる。この方法は、本発明により噴射ノズルを製造するためのコストを節約する。
【０１１２】
カラー２１の上流向き側部分２１ｂは、出口１６の全断面積（すなわち出口を通る燃料の流れにとって利用可能な領域）よりも２００倍から８００倍まで大きく、好ましくは約５００倍大きい、シャフト１５ｄの軸に垂直な断面積を有するようになされる。この面積比にすることは、ニードルが閉鎖中にカラー２１の付近の燃料とほぼ同じ速度で移動することを意味する。
【０１１３】
カラー２１は、ボア１７の内部の燃料中の圧力波を低減することも助長する。ニードル１５およびカラー２１がボア１７の内部で移動し、燃料がボア１７を通過すると、圧力波が燃料中で形成される。カラー２１がボア１７の大きな直径の領域１７ａの幅を横切って延在するので、カラー２１はボア１７を通る燃料の流れを制限することによって圧力波を弱めまたは減衰させる。ニードル１５のカラー２１の位置は、そのような圧力波を最小限に抑えるために選択することができる。たとえば、カラー２１は、ボアの大きな直径の領域１７ａの内部に生じる主要な共振圧力波（ｒｅｓｏｎａｎｔ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｗａｖｅ）のうちの１つの波腹に、またはそれに近接して配置され得る。
【０１１４】
同様に、カラー２１は、減衰要素としても作用し、ニードル１５自体の振動を低減する。カラー２１は、ニードル１５の主要な共振振動のうちの１つの波腹に、またはそれに近接して配置され得る。
【０１１５】
ニードル１５の開放中に、カラー２１の上面の大きな表面領域によって得られる燃料の流れに対する抵抗は、ニードルの速度を低下させる。この減速した開放の１つの利点は、ニードル１５がその最上位置に達すると、ニードルが「はね返る」傾向が低減されることである。そのようなはね返りは、非常に速い速度でニードルが開放し、次いで上方への移動の終わりに止め部（ｓｔｏｐ）に当たりそこからはね返ることにより従来技術のシステムで起こることが知られている。これは、ニードルでの望ましくない振動および噴射ノズルの構成要素の摩耗を生じる。したがって、本発明の実施形態は、これらの問題を緩和し、または少なくとも最小限に抑えることを助長する。
【０１１６】
図３（ａ）は、本発明の第１の実施形態に全体的に同様であり第２の実施形態による噴射ノズル５０を示し、相違点のみが詳細に述べられる。
【０１１７】
噴射ノズル５０は、ノズル本体５３のボア５７の内部で摺動可能であり複数の出口５６を通る燃料の流れを制御する弁ニードル５５を備える。本発明の第１の実施形態と同様に、この第２の実施形態では、ノズル本体５３は袋ナットによりハウジング部に装着されている。ハウジング部および袋ナットは、図３（ａ）には示されない。
【０１１８】
この実施形態では、ボア５７は、比較的大きな直径の領域５７ａ、および比較的小さな直径の領域５７ｂを含む。大きな直径の領域５７ａおよび小さな直径の領域５７ｂは中間の直径の狭窄領域５７ｃによって分離されている。狭窄領域５７ｃは、円筒形の一定直径部５７ｄおよび一定直径部５７ｄを小さな直径の領域５７ｂの最上端につなぐ移行部分５７ｅを備える。大きな直径の領域５７ａ、小さな直径の領域５７ｂ、および狭窄領域５７ｃは共に高圧燃料用のアキュムレータ容積部５８を画成する。
【０１１９】
カラー６１の形の制限要素は、弁ニードル５５の円筒形のシャフト部５５ｄに担持されている。カラー６１は、弁ニードル５５の動きの範囲全体にわたってノズル本体のボア５７の狭窄領域５７ｃの一定直径部５７ｄと部分的に重なるように配置されている。このようにして、カラー６１とボア５７の一定直径部５７ｄ（図３（ｂ）に最も明確に示される）の間の環状の制限部６１ａは、弁ニードル５５が移動するとき、一定かつ輪郭が明確な断面積の状態を保つ。
【０１２０】
さらに、ボア５７の大きな直径の領域５７ａと小さな直径の領域５７ｂの間に狭窄領域５７ｃを配置することにより、カラー６１の上流側のボア容積部５８ａがカラー６１の下流側のボア容積部５８ｂよりも実質的に大きくなる。上流側のボア容積部５８ａを最大にし、下流側のボア容積部５８ｂを最小にすることにより、制限部６１ａの効率を最大にすることが助長される。
【０１２１】
図３（ｂ）に詳細に示されるように、本発明のこの実施形態では、カラー６１は非対称形状を有し、それによってカラー６１の上流向き側部分６１ｂは、下流向き側部分６１ｃとは異なる形状を有する。カラーの下流向き側部分６１ｃは、本発明の第１の実施形態でのような斜面にされた、または面取りされた縁部６１ｄを有する。面取りされた縁部６１ｄは、カラー６１の下方の面６１ｅから外周縁部６１ｆに延在する傾斜面であり、外周縁部６１ｆはカラー６１の最大径を定義し、したがって制限部６１ａの大きさを定義する。カラーの上流向き側部分６１ｂは、外縁部で段差を付けられ、周縁部の窪みまたは切り欠きを画成する平坦な上方中央面６１ｇを備える。切り欠きの平坦なベース部分は、外側に延出し、カラー６１の周縁部６１ｆと交わる上流側縁部の面６１ｉを画成する。したがって上流側縁部の面６１ｉは、中央面６１ｇからの窪みを設けられて段差６１ｈを画成する。
【０１２２】
このようにして、周縁部６１ｆは制限部６１ａを画成する「先鋭な縁部」またはナイフエッジを形成する。言い換えれば、カラー６１の周縁部６１ｆは、第１の面（面取りされた縁部６１ｄ）が第２の面（上流側縁部の面６１ｉ）と交わる角によって画成される。第１の面はニードル５５の軸に対して傾けられ、第２の面はニードル５５の軸に垂直である。この実施形態では、周縁部６１ｆは、カラー６１の上方の面６１ｇと下方の面６１ｅの間の中間にある。
【０１２３】
カラー６１の形状は、制限部６１ａを画成するカラー６１の周縁部６１ｆがニードル軸の方向に非常に短いことを意味する。さらに、周縁部６１ｆの下流側の、カラー６１の面取りされた縁部６１ｄは、燃料が制限部６１ａを通って流れるときカラー６１の下流側の燃料の乱流を最大にするように働く。
【０１２４】
したがって、本発明のこの第２の実施形態では、制限部６１ａの特性は先鋭な縁部にされたオリフィスの特性に近くなり、その利点は、燃料の粘度に対する制限部の感度、したがって温度に対する感度が特に低くなることである。
【０１２５】
周縁部６１ｆは、実際には、完全に先鋭であり得ないことを理解されたい。その代わりに、周縁部６１ｆは、ニードル５５の軸に平行な方向に有限の長さを有する全体的に円筒形の表面を形成し、その長さは好ましくは０．２ｍｍ未満である。より好ましくは、ニードル軸に平行な方向の外縁部６１ｆの長さは０．１ｍｍ以下である。
【０１２６】
この例では、カラー６１の下流側部分６１ｃの面取りされた縁部６１ｄは、ニードル軸に対して約３０°の角度で面取りされている。その他の例では、面取りされた縁部６１ｃは、好ましくはニードル軸に対して約１５°と４５°の間の角度で面取りされ得る。
【０１２７】
図３（ａ）を再び参照すると、円筒形のシャフト部分５５ｄの上流側のニードル５５のステム部分５５ｆが円筒形のシャフト部分５５ｄよりも小さな直径を有する。有利なことに、これは図１に示される実施形態と比べてニードル５５の全体の質量を低減する。
【０１２８】
ステム部分５５ｆの最上端は、付勢ばね５９のための直径の拡大されたばね座５５ｃを画成するカラーに形成される。ばね座５５ｃの上部では、弁ニードル５５が制御ピストン５５ｅを含み、制御ピストン５５ｅは、本発明の第１の実施形態でのように制御チャンバ（図示せず）と協働する。
【０１２９】
この第２の実施形態では、制御ピストン５５ｅは、スペーサ部片６０のボア６０ａの内部で摺動可能である。スペーサ部片６０は、ばね５９のための上方の座部として働き、ばね５９をハウジング部（図示せず）から離隔させる。スペーサ部片６０は、ばね５９の力によってハウジング部に対して保持される。スペーサ部片６０は、製造での公差により生じるようなニードル５５のハウジング部との位置合わせ不良を調整するために横方向に摺動することができる。
【０１３０】
ばね５９は、ばね座５５ｃの上部に設けられた、弁ニードル５５のばねガイド部分５５ｇによって弁ニードル５５の軸と同心に整列して維持される。ばねガイド部分５５ｇは、ばね５９がばねガイド部分５５ｇ上で摺動式に案内されるように寸法を決められている。さらに、スペーサ部片６０の下面は、ボア６０ａへの入口の周りの突起した配置リング６０ｂを形成されている。配置リング６０ｂは、ばね５９の内径の中に受けられ得るように寸法を決められている。このようにして、配置リング６０ｂは、ばね５９をニードル軸に対して同心の位置に配置する。
【０１３１】
この実施形態では、ノズル本体５３のボア５７の小さな直径の領域５７ｂは、ニードル５５のガイド部分６２の外径に整合した縮小した内径を有するガイド領域５７ｆを含む。同様に、ガイド領域５７ｆの下流側に、ボア５７の小さな直径の領域５７ｂがノズル本体５３の先端に近接して、さらに直径が低下した部分５７ｇを含み、制限部６１ａの下流側のボア５７の容積を低下させる。
【０１３２】
本発明の第１および第２の実施形態では、制限部２１ａ、６１ａは、カラー２１、６１の外表面と、ボア１７ａ、５７ｃの内表面との間に環状の通路によって画成される。しかし、任意の適切な制限部が、少なくとも部分的にはカラーまたは任意のその他の適切な制限要素によって設けられ、画成され得ることが理解されよう。そのような３つの可能な代替的構成が図４、５、６に示され、下記により詳細に論じられる。
【０１３３】
図４は代替的構成を例示するための噴射ノズルの一部分の平断面図を示す。噴射ノズルは、カラー１２１の形の制限要素を含む。この構成では、カラー１２１は、その外表面に平坦部１２２を備える窪み部分を設けられ、その窪み部分は、ボア１７ａと共に制限部１２１ａを画成する。したがって、平坦部１２２は、カラー１２１の周囲部とボア１７ａとの間に画成された環状の流路に加えて、カラー１２１を通過する燃料のためのさらなる流路を提供する。平坦部１２２は、カラーの片側が平坦にされる研磨プロセスによって容易に形成され得る。１つの平坦部１２２のみが図４に示されるが、実際には複数の平坦部を設けてカラーおよびニードルへの不均衡な負荷を回避することができる。
【０１３４】
別の構成（図示せず）では、カラーの環状の縁部がノズル本体内の大きな直径のボア領域の内表面と摺動式に接触しており、それによってボアの内部でのニードルの自由な動きを可能にする。この場合には、燃料は、カラーの全円周部の周りではなく、平坦部とボアの間のみを流れることが可能である。
【０１３５】
別の代替的構成（図示せず）では、複数の制限部を設けるために角度的に間隔をあけた位置で、カラーに複数の平坦部を設けることができる。平坦部は、複数の制限部によって設けられた全断面積がカラーの両側間での所望の全圧力低下をもたらすように配置される。チャネルまたは溝などの任意のその他の形状の窪みまたは形態を、平坦部の代わりにまたは平坦部に加えて使用することができる。
【０１３６】
図５は別の代替的構成を図示するための噴射ノズルの一部分の平断面図を示す。ここでも同様に、噴射ノズルは、カラー２２１の形の制限要素を有する。この構成では、制限部は、カラー２２１の上面から下面に延びる穴の形で、カラー２２１のオリフィス２２１ａによって提供される。そのようなオリフィス２２１ａを構築することは比較的容易であり比較的精密であることができる。特に、オリフィス２２１ａはカラー２２１にドリル加工され得る。
【０１３７】
この構成では、カラー２２１の外円周部は、ボア１７の内表面とすべり嵌めを可能にするようになされ、それによってニードル１５がボア１７の内部で摺動可能になることができる。この場合には、燃料は、カラー２２１の外表面の周りではなく制限部２２１ａのみを通って流れることができる。
【０１３８】
別の代替的構成（図示せず）では、カラーを通る複数の制限部を画成するために、複数のオリフィスを設けることができる。オリフィスは、必要な機能を実現するのに適した任意の形状または形式で設けられ得る。
【０１３９】
図６は、カラー３２１の形で制限要素を有する別の代替的構成を示すための噴射ノズルの一部分の平断面図である。
【０１４０】
この構成では、窪み部分３２１ａ、３２１ｂ、３２１ｃ、３２１ｄがノズル本体３１３に設けられ、窪み部分は、カラー３２１の外表面と共にカラー３２１を通過する燃料流路に制限部を画成する。ここでも同様に、カラー３２１の外表面は、ノズル本体３１３の内表面とすべり嵌めを可能にするようになされ、それによってニードル１５がボア領域３１７ａの内部で摺動可能になる。したがって、燃料は、カラー３２１の外表面の残りの部分を通るのではなく窪み部分３２１ａ、３２１ｂ、３２１ｃ、および３２１ｄのみを通って流れることが可能になる。別の実施形態では、カラー３２１の周囲の環状の流路を設けてもよい。
【０１４１】
任意の適切な数の窪み部分を設けることができることを理解されたい。窪み部分は、ノズル本体を機械加工して窪みを形成することによって、または窪み形状を成形工程に導入してノズル本体を形成することによって作製され得る。
【０１４２】
異なるタイプの制限部の組合せが可能にするような、制限要素の両側間での圧力低下をもたらすための任意のその他の適切な手段を利用することもできる。ここでも同様に、制限部は、制限部によってもたらされる全断面積が所望の全圧力低下をもたらすように配置される。
【０１４３】
複数の制限部を噴射ノズルを通る燃料流路の内部に直列に配置することができる。たとえば、図７は、噴射ノズルで使用するためのカラーの形の制限要素４２１の断面を示す。カラー４２１は、その外周面の周りに円周方向に形成された２つの溝４２２を有する。２つの溝４２２は、３つの突出する環状部分４２３を画成し、環状部分４２３はカラー４２１の周りに円周方向にも延在する。
【０１４４】
この構成では、制限部は一連の寄与する制限部または副制限部を備え、各副制限部は突起４２３のうちのそれぞれの突起の外周部とボア（図７には図示せず）との間に画成されている。圧力低下は、カラー４２１の突起部分４２３のぞれぞれの両側間での各副制限部で実現される。突起部分４２３の形状および数は、突起部分４２３の両側間での圧力低下の合計が所望の全圧力低下に等しいように選択される。
【０１４５】
制限部を画成するために複数の突起部分４２３を設けることは、制限要素４２１を製造することがより容易になるので有利である。各突起部分４２３によって得られる各副制限部の両側間での圧力低下は、単一の制限部が設けられた場合よりも小さくなる。したがって単一の制限部と比べて各突起部分４２３の直径を縮小して、カラー４２１とボアの間のクリアランスをより大きくし、単一の制限部の場合と比べて突起部分４２３の所与の直径の公差の面積への影響をより小さくすることができる。
【０１４６】
図７は、全体的に図１に示すタイプのカラーへの溝の使用を示し、溝は任意の形の制限要素に適用され得ることを理解されたい。たとえば、溝は図４に示されるカラーの平坦部、図５に示されるカラーのオリフィス、または図６に示されるボアの窪みに沿って設けられ得る。
【０１４７】
適切である場合には、図１（ａ）から３（ｂ）に記載される本発明の実施形態の特徴は、図４から７の構成に適用できることを理解されたい。たとえば、図４から６のカラーの下流側部分、または図７のカラーの突起部分のうちの１つまたは複数の下流側部分に傾斜面を設けることができる。
【０１４８】
たとえば、図８は、本発明の第３の実施形態による噴射ノズルに使用するためのカラーの形の制限要素４６１の断面図を示す。図７に示されるカラーでのように、図８に示されるカラー４６１は、３つの突出する環状部分４６３を備え、環状部分４６３はカラー４６１の外周面の周りに円周方向に延在する。環状の突起４６３は、カラー４６１の周囲面に形成された円周方向の溝４６２によって分離されている。
【０１４９】
各環状の突起４６３は、その下流側部分に環状部分４６３のそれぞれの外周縁部４６１ｆに延出する面取りされた面または傾斜面４６１ｄを有する。カラーの下流側部分４６１ｃに最も近接した環状の突起４６３の傾斜面４６１ｄは、下流側部分４６１ｃの中央面４６１ｅの周囲に形成される。中央面４６１はニードル軸に垂直である。
【０１５０】
カラー４６１の上流側部分４６１ｂは、中央面４６１ｇからの窪みを設けられて段差４６１ｈを画成する上流側縁部の面４６１ｉを備える。上流側縁部の面４６１ｉおよび中央面４６１ｇはニードル軸に垂直である。上流側縁部の面４６１ｉは、カラー４６１の上流側部分４６１ｂに最も近い環状の突起４６３の外周縁部４６１ｆに延出する。
【０１５１】
図７の構成でのように、図８のカラーでは、制限要素が一連の寄与する制限部または副制限部から形成される制限部をもたらし、各副制限部は、突起４６３のうちのそれぞれの突起の外周縁部４６１ｆとボア（図８に示さず）との間に画成される。さらに、傾斜面４６１ｄにより、各副制限部は先鋭な縁部によって画成され、図３（ａ）および３（ｂ）を参照して上述した利点が与えられる。
【０１５２】
図９は、本発明の第４の実施形態による燃料噴射ノズル５００の断面を示す。図９に示される燃料噴射ノズル５００は、２つの制限要素を含む点で図１（ａ）に示される噴射ノズルとは異なり、各制限要素は、図１（ａ）および１（ｂ）に示された本発明の第１の実施形態のカラー２１と同じ形状を有するカラー５２１ａ、５２１ｂの形をとる。カラー５２１ａ、５２１ｂは、ニードル５１５の全体的に円筒形のシャフト部分５１５ｄに沿って離間して配置されている。
【０１５３】
各カラー５２１ａ、５２１ｂは、カラー５２１ａ、５２１ｂとボア５１７との間にそれぞれの副制限部を画成する。副制限部は、直列に配列され、供給路５１２と、最下方のカラー５１２ｂとノズル５００の先端の間のボア容積部５１８ｂとの間の所望の圧力低下を得る。単一の制限部の代わりに複数の副制限部を設けることによって、カラー５２１ａ、５２１ｂとボア５１７との間のクリアランスを増加させ、それによって製作公差によるどのような直径の変化の影響も低減することができる。
【０１５４】
２つのカラー５２１ａ、５２１ｂを設けることにより、ボア５１７内の燃料の中およびニードル５１５の振動をさらに減衰させることが可能である。２つのカラー５２１ａ、５２１ｂは、ボア５１７の内部の燃料の振動を最小限に抑えるために配置され得る。たとえば、各カラー５２１ａ、５２１ｂは、ボア５１７の大きな直径の領域５１７ａの内部の燃料の主要な共振振動のうちの１つの波腹、および／またはニードル自体の主要な共振振動のうちの１つの波腹に配置され得る。振動を低減するために、さらなるカラーを設けることができることを理解されたい。
【０１５５】
この実施形態では、カラーは同一であり、必要な圧力低下は２つのカラーの間で分担される。しかし、２つのカラーは、異なってもよく、互いのカラーの両側間での異なる圧力低下を生じ得ることができることを理解されたい。必要な圧力低下の全てをもたらす第１のカラー、および圧力低下をもたらさないがその代わりにボアの内部で波を減衰させるためだけに利用される第２のカラーを設けることも可能である。そのような実施形態では、カラーは「制限カラー」または「減衰カラー」と呼ばれ得る。
【０１５６】
本発明の第４の実施形態の変形形態では、図３（ａ）および３（ｂ）に示される形状、あるいは図７または８に示される形状を有するカラーが使用され得る。
【０１５７】
本発明のいくつかの変更形態および変形形態が企図され得る。たとえば、図示されない本発明の別の実施形態では、カラーがばねの下端を支持する。すなわち、カラーは、カラーの上面と噴射器本体の間のばねに係合するようになされるばね座を画成する。この実施形態では、噴射器内で必要な構成要素の数が少なくなり、したがってより簡素な噴射器が得られる。その他の実施形態では、ばねは制御チャンバまたはその他の場所に設けられ得る。
【０１５８】
例示された実施形態では、ニードルが一体型のノズル本体のボア内に収容される。しかし、その代わりにニードルが複数部品構成のノズル本体に収容されてもよく、その場合にボアは複数の同軸に配置されたボアから形成され得る。ボアはノズル本体の上流側の構成要素内に延出し、または設けられてもよい。
【０１５９】
制御ピストンが弁ニードルの端部領域として形成されてもよい。あるいは、制御ピストンはニードルと関連付けられた別個の部分であり、制御ピストンの動きがニードルに伝達されてもよい。
【０１６０】
上記に明示的に述べられないさらなる変更形態および変形形態も、添付の特許請求の範囲に定義された本発明の範囲から逸脱せずに当業者によってなされ得る。
【図１（ａ）】
0005894672.tif 000002
【図１（ｂ）】
0005894672.tif 000003
【図２】
0005894672.tif 000004
【図３（ａ）】
0005894672.tif 000005
【図３（ｂ）】
0005894672.tif 000006
【図４】
0005894672.tif 000007
【図５】
0005894672.tif 000008
【図６】
0005894672.tif 000009
【図７】
0005894672.tif 000010
【図８】
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【図９】
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