(57)【要約】【解決手段】  本発明は、ディーゼルエンジンまたはガソリンエンジンのいずれかの内燃機関のための燃料噴射器であって、マイクロ可変円形オリフィス（ＭＶＣＯ）を有する混合モード燃料噴射器を開示した。前記燃料噴射器は、ニードル弁（１）とノズル本体（５）とを有する高精度の一組の構成要素である。前記ニードル弁は、前後に可動であって、前記ノズル本体内に収容され、燃料噴射のための開位置および付勢された閉位置を提供する。前記ノズル本体は、前記ノズル本体の先端に近接の円錐内面（Ｃ）上に複数微細流路（６）を有する。前記噴射装置は、可変円形開口部と複数微細流路とを有するＭＶＣＯ（４）を有し、低噴射負荷から中噴射負荷において、主に均質な円錐形の噴霧を有し、円錐形状および複数ジェット形状の可変混合モード噴霧を生成する手段を有する。【選択図】      図２
2008540900.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高精度の一組の構成要素から成る混合モード燃料噴射器であって、
（ｉ）可動部を収容する円筒形の内部空間を有し、燃料流路を有するノズル本体と、
（ｉｉ）燃料の流動を誘導するための集束−発散円錐形ヘッドを有し、前後に可動な、前記ノズル本体に収容されるニードル弁であって、駆動手段によって定義される付勢された閉位置または開位置に位置するものである前記ニードル弁と、
（ｉｉｉ）前記ニードル弁と前記ノズル本体との間の可変円環開口部と、複数の微細流路とを有するマイクロ可変円形オリフィス（ｍｉｃｒｏ−ｖａｒｉａｂｌｅ−ｃｉｒｃｕｌａｒ−ｏｒｉｆｉｃｅ）であって、前記ニードル弁を異なるレベル（量）で上昇することにより、前記マイクロ可変円形オリフィスを介して円錐形状および円錐形の複数ジェット（ｃｏｎｉｃａｌ−ｍｕｌｔｉ−ｊｅｔ）形状の様々な噴霧で燃料を放出する手段を有するものである、前記マイクロ可変円形オリフィスと
を有する混合モード燃料噴射器。
【請求項２】
高精度の一組の構成要素から成る燃料噴射器であって、
（ｉ）可動部を収容する円筒形の内部空間を有し、燃料流路を有するノズル本体であって、燃料噴霧を誘導するため、前記ノズル本体の先端の近傍に円錐表面を有するものである前記ノズル本体と、
（ｉｉ）燃料の流動を誘導するための集束−発散円錐形ヘッドを有し、前後に可動な、前記ノズル本体に収容されるニードル弁であって、駆動手段によって定義される付勢された閉位置または開位置に位置するものである前記ニードル弁と、
（ｉｉｉ）前記ニードル弁と前記ノズル本体との間にある円環開口部を有するマイクロ可変円形オリフィスであって、前記ニードル弁を異なるレベル（量）で上昇することにより、前記マイクロ可変円形オリフィスを介して円錐形状の様々な噴霧で燃料を放出する手段を有するものである、前記マイクロ可変円形オリフィスと
を有する混合モード燃料噴射器。
【請求項３】
請求項１記載の燃料噴射器において、この燃料噴射器は、燃料噴霧を誘導するため前記ノズル本体の先端表面の近傍に円錐表面を有し、この円錐表面は、単一の円錐表面、異なる円錐角が相互に結合した２若しくはそれ以上の円錐表面を有する一体型円錐表面、または発散曲面である。
【請求項４】
請求項１記載の燃料噴射器において、前記開位置における前記ニードル弁の上昇は約０〜３００μｍの範囲であり、前記ニードルヘッドの直径は約０．８〜３．５ｍｍの範囲であり、前記ノズル本体の中心線と前記ノズル本体先端の前記円錐内表面との間の角度は約３５〜７５度の範囲である。
【請求項５】
請求項１記載の燃料噴射器において、この噴射装置は、半円、円弧、三角形、台形、またはその他の多角形の断面形状を有する複数の微細流路を前記円錐表面上に有し、前記ニードル弁の上昇過程中、前記ニードルヘッドは部分的にまたは完全に前記ノズル本体の先端表面に合併するものであり、前記ニードル弁が上昇したとき、前記ニードルヘッドと前記ノズル本体の円錐表面との間の前記マイクロ可変開口部を通って燃料が噴射され、更に前記複数の微細流路を通って燃料が噴射されるものであり、前記ニードルヘッドの上部表面および前記円錐表面は燃料噴霧の誘導面として機能するものである。
【請求項６】
請求項５記載の燃料噴射器において、この噴射装置は、約５０〜３００μｍの範囲の直径を有する半円か、または約５０〜４００μｍの最大寸法を有する請求項５に記載の他の形状のいずれかの断面形状を有する約４〜２０個の微細流路を有し、噴霧に関する特定の要求に従って、前記微細流路のサイズは同一であってもまたは異なってもよく、前記微細流路は前記円錐表面上または表面下に配置されており、これにより開流路または閉流路が可能なものである。
【請求項７】
請求項１記載の燃料噴射器において、この噴射装置は、従来のノズル孔の断面形状が有する複数の微細流路を前記円錐表面の下部に有し、所定のニードル弁上昇範囲で前記ニードルヘッドによって前記円形開口部を閉鎖することにより、この微細流路はサック孔形（ｓａｃ−ｈｏｌｅ）または前記ニードル弁によってカバーされたオリフィスの多孔形の噴射器を形成するものである。
【請求項８】
請求項１記載の燃料噴射器において、この噴射装置は、前記ニードル弁の上昇量を変化させることにより異なる形状の燃料噴霧を生成する手段を有し、低噴射負荷から中噴射負荷においては、前記ニードルヘッドと前記ノズル本体との間の可変円形開口部を通って燃料は主に噴射され、これにより主に円錐形状の噴霧が形成される一方、高噴射負荷においては、前記ニードルヘッドとノズル本体との間の前記可変円形開口部と前記微細流路の両方を通って燃料は噴射され、これにより混合モードの円錐形複数ジェット形状噴霧が形成されるものであり、これにより異なる負荷において、エンジン燃焼にとって望ましい異なる噴霧を提供するものである。
【請求項９】
請求項１記載の燃料噴射器において、この噴射装置は、前記ニードル弁の上昇量を変化させることにより異なる形状の燃料噴霧を生成する手段を有し、低噴射負荷から中噴射負荷においては、前記ニードルヘッドと前記ノズル本体との間の可変円形開口部を通って燃料は主に噴射され、これにより主に円錐形状の噴霧が形成される一方、高噴射負荷においては、前記ニードルヘッドは前記可変円形開口部を完全にまたは部分的に閉鎖し、これにより燃料は前記微細流路を通って完全にまたは部分的に噴射され、浸透力（ペネトレーション）の要求に従った開流路または閉流路であり、これにより高負荷において主に従来の多孔噴霧が形成され、これにより異なる負荷において、エンジン燃焼にとって望ましい異なる浸透力を提供するものである。
【請求項１０】
請求項２記載の燃料噴射器において、前記ノズル本体の先端表面に近接する前記円錐表面は単一の円錐表面、異なる円錐角を有する２若しくはそれ以上の円錐表面を有する一体型円錐表面、または発散曲表面であり、前記ニードル弁の上昇過程中、前記ニードル弁の先端の上部リムは前記ノズル本体の先端表面に合併するものであり、前記ニードル弁が上昇したとき、前記ニードルヘッドと前記ノズル本体の円錐表面との間の前記マイクロ可変開口部を通って燃料は噴射されるものである。
【請求項１１】
請求項１または請求項２記載の燃料噴射器において、前記ニードル弁と前記ノズル本体との間の前記燃料流路は収束−発散形状で、前記ニードル弁を異なるレベル（量）で上昇させることにより、燃料噴射の初期段階において前記最小断面は前記シール面に位置し、燃料噴射の途中段階において前記最小断面は前記ミクロ可変円形オリフィスまたは前記シール面に位置し、燃料噴射の後期段階において前記最小断面は再度前記シール面に位置するものであり、これにより燃料噴射の全ての段階において微細噴霧を確実にする手段を有するものである。
【請求項１２】
請求項１または請求項２記載の燃料噴射器において、前記燃料噴射器の中心線と前記エンジンシリンダ内のピストンの中心線との間の角度に依存するが、前記円錐表面の中心線と前記ノズル本体の中心線との間の角度は約０〜１５度である。
【請求項１３】
請求項１または請求項２記載の燃料噴射器において、噴射される液体は、ディーゼル燃料、ガソリン燃料、代替燃料、水と燃料の混合液、純水、または液状排出物を洗浄する添加剤などの一般用途の噴射器として使用できるものである。
【請求項１４】
請求項１または請求項２記載の燃料噴射器において、前記ニードル弁は高燃圧によって受動的に駆動され、これにより前記駆動手段が提供されるものである。
【請求項１５】
請求項１または請求項２記載の燃料噴射器において、前記ニードル弁は、ソレノイドまた圧電アクチュエータなどのアクチュエータによって能動的に駆動され、これにより前記駆動手段が提供されるものである。
【請求項１６】
請求項１記載の可変円環開口部と複数の微細流路とを有するマイクロ可変円形オリフィス（ｍｉｃｒｏ−ｖａｒｉａｂｌｅ−ｃｉｒｃｕｌａｒ−ｏｒｉｆｉｃｅ：ＭＶＣＯ）において、このＭＶＣＯは、単独オリフィスとしてまたは他の従来の多孔オリフィスとの組み合わせで使用されるものである。
【請求項１７】
本発明において説明された同一の原理に従って、例えば前記ニードルヘッド上または前記ノズル本体の円錐表面上への微細流路の追加或いは螺旋構造物の追加など、前記ノズル構造に軽微の変更を施すことは当業者にとって容易であり、前記ノズル本体は円筒形、円錐形、または収束−発散形状などの外部表面を有するものであり、これら派生的結果は本発明の範囲内である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ可変円形オリフィス（ｍｉｃｒｏ−ｖａｒｉａｂｌｅ−ｃｉｒｃｕｌａｒ−ｏｒｉｆｉｃｅ：ＭＶＣＯ）および均質的な噴霧を有する混合モード燃料噴射器に関し、特に、火花点火ガソリンエンジンまたは圧縮点火ディーゼルエンジンなどの直接噴射内燃機関のための燃料噴射器に関する。本出願は、燃料噴射器のノズル部分に焦点を当てている。
【背景技術】
【０００２】
従来の直接噴射ディーゼルエンジンの燃焼過程は、多孔燃料噴射器を有する拡散燃焼によって特徴付けられる。混合気の形成に固有の不均質性のために、従来のディーゼルエンジンで煤煙およびＮＯＸの形成を同時に低減することは多くの場合相反する。過去２０余年間に亘り、ディーゼルエンジン燃焼は著しく進歩したが（米国特許第４，７７９，５８７号および第６，２３０，６８３号明細書）、ディーゼルエンジンからの排気をさらに低減して来るべき排ガス法に準拠するには、未だ課題が残っている。近年、予混合圧縮着火（Ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ−Ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ−Ｉｇｎｉｔｉｏｎ：ＨＣＣＩ）燃焼機関の研究は進歩した。しかし、種々の負荷条件下でのＨＣＣＩエンジンにおける点火タイミング、燃焼時間、および燃焼速度を制御する実用的な方法を得るには解決しなければならない多くの課題が残っている。米国特許第６，２３０，６８３号明細書などの現行のエンジン制御方式は有効ではあるが、非常に複雑であり、適用するには多大な費用が必要である。近い将来において、低負荷から中負荷では混合モード、ＨＣＣＩモード、または準ＨＣＣＩモードで、高負荷では従来の噴霧燃焼モードでエンジンを操作することがより現実的な解決策のようである。最適なエンジン燃焼による最も望ましい特徴を少なくとも提供するには、この種の混合モード燃焼用に適切に設計された燃料噴射器が望まれている。
【０００３】
前記負荷範囲全域に亘って燃焼を改良するには、噴射量およびタイミングの正確な制御による微細噴霧が必要である。噴霧を改善するための周知の現行技術は、例えばＢＯＳＣＨの同軸可変ノズルを有する圧電噴射器（Ｒｏｇｅｒ  Ｂｕｓｃｈ著、Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｄｉｅｓｅｌ  Ｃｏｍｍｏｎ  Ｒａｉｌ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｆｕｔｕｒｅ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｌｅｇｉｓｌａｔｉｏｎ，Ｄｉｅｓｅｌ  Ｅｎｇｉｎｅ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、２００４年８月、米国カリフォルニア州Ｃｏｒｏｎａｄｏ市）などの、噴口の数を増やし、噴口の直径を小さくし、さらに圧電アクチュエータおよび高コモンレール圧力（ｈｉｇｈ  ｃｏｍｍｏｎ  ｒａｉｌ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）を使用するものである（米国特許第６，７２６，１２１号および第６，５５７，７７９号明細書）。このような方法は噴霧および燃焼の改善に有効ではあるものの、同時に、非常に複雑な構造と遥かに高いレール圧力を必要とするため、燃料ポンプに要求される動力を増加させ、燃料システムの製造コストを増加させ、さらに燃料漏れの潜在的リスクを増加させるものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、本発明の幾つかの目的および利点は、（１）前記マイクロ可変円形オリフィス（ｍｉｃｒｏ−ｖａｒｉａｂｌｅ−ｃｉｒｃｕｌａｒ−ｏｒｉｆｉｃｅ：ＭＶＣＯ）は無限数の微細孔との連結と等価なものであり、前記燃料噴射器は微細噴霧のための可変微細孔を形成すると同時に、高燃料射出率を確実にすることができる。圧電アクチュエータまたは油（水）圧増幅器とともに動作することが望ましいが、微細な上昇が可能な単一ニードル弁を使用することにより、前記燃料噴射量および噴霧の品質を正確に制御し、はるかに短い応答時間を与えることができる。（２）前記燃料噴射器は、その噴霧の可変性により、低負荷から中負荷においてＨＣＣＩ燃焼モードにとって好ましい均質な微細噴霧を提供し、また高エンジン負荷において微細噴霧および十分な浸透力（ペネトレーション）を提供することによりエンジンの動力出力を確実にする。前記マイクロ可変円形オリフィス（ｍｉｃｒｏ−ｖａｒｉａｂｌｅ−ｃｉｒｃｕｌａｒ−ｏｒｉｆｉｃｅ：ＭＶＣＯ）の特徴は、前記噴射器の噴射口の断面積のサイズを変更でき、固定された噴射孔の断面積を有する従来のノズルよりも優れていることであり、これにより前記マイクロ可変円形オリフィス（ＭＶＣＯ）は異なる負荷および速度条件に対する最適な燃焼の要求に基づいて異なる燃料噴射レートおよびザウタ平均粒径（Ｓａｕｔｅｒ  Ｍｅａｎ  Ｄｉａｍｅｔｅｒ：ＳＭＤ）を提供することができる。（３）前記マイクロ可変円形オリフィス（ＭＶＣＯ）は燃料噴射過程を通じて変化し続けるので、前記ニードル弁は自己洗浄効果を有し、目詰まりの除去により効果的である。従来の多孔ノズルは特定の動作条件において目詰まりを起し、噴射孔が小さすぎる場合には噴射圧の著しい損失をもたらす傾向があるので、従来の燃料噴射器より効果的であり、この特徴は燃料噴射器の信頼性を向上させる。（４）従来の多孔ノズルと比較すると、前記噴射器の流路の特殊な設計は、前記ＭＶＣＯに近接の新規な燃料路設計により圧力の損失をより低減し、この特殊な設計により小多孔ノズルに要求される極めて高いレール圧力の要求を低減させ、要求される燃料ポンプ動力をも低減させる。（５）与えられた燃焼のための望ましい多くの機能により、２つのニードル弁を用いた複雑な構造に代わって、前記燃料噴射器はさらに比較的簡単な構造を有し、新規なオリフィス設計により単一のニードル弁を使用して混合モード噴霧を生成する。これにより製造コストが削減できる。前記燃料噴射器は、現行および将来のエンジン排ガス法を満足させるための主要な装置を提供するものである。  
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、混合モードのＨＣＣＩ従来型燃焼用の混合モード燃料噴射器の新規な設計を提供し、具体的には、マイクロ可変円形開口部と微細流路とを有する新規なノズルを提供することにより、前記噴射器の流路内の圧力損失を低減させ、均質な初期燃料分布を提供する。前記混合モード燃料噴射器は、過度に高いレール圧力に依存せずに十分な浸透力を有する均質な微細噴霧を生成することができる。前記燃料噴射器は、ニードル弁とノズル本体とを有する高精度な一組の構成要素であり、このシステムはニードル弁とノズル本体間にある可変円形開口部と、前記ノズル本体の先端に近接して円錐内表面上に複数の微細流路とを有するマイクロ可変円形オリフィス（ｍｉｃｒｏ−ｖａｒｉａｂｌｅ−ｃｉｒｃｕｌａｒ−ｏｒｉｆｉｃｅ：ＭＶＣＯ）とを有する。前記燃料噴射器は、円錐形状と複数ジェット形状との可変混合モード噴霧を生成することが可能であって、低エンジン負荷から中エンジン負荷においては主に円形状に均質な円錐形を噴霧し、高負荷においては円錐形噴霧と複数ジェットとの前記混合モードを噴霧する。前記混合モード噴霧は、均質な噴霧と十分な浸透力を同時に実行する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
前記混合モード燃料噴射器は、ニードル弁（図２中の１）を有する高精度の一組の構成要素であり、このニードル弁は、燃料噴霧を誘導するための円錐形ヘッドを有し、開位置と付勢された閉位置とを有し、前後に可動であってノズル本体（図２中の５）に収容される。前記燃料噴射器は、前記ニードル弁（１）と前記ノズル本体（５）との間の可変円環開口部と、前記ノズル本体の先端に近接した内側円錐面（Ｃ）上にある複数の微細流路（６）とを有するマイクロ可変円形オリフィス（ｍｉｃｒｏ−ｖａｒｉａｂｌｅ−ｃｉｒｃｕｌａｒ−ｏｒｉｆｉｃｅ：ＭＶＣＯ）（図２内の４）を有する（図１、図２、および図３）。前記ニードル弁は、前記ノズル本体内に収容され、アクチュエータなどの駆動手段により決定される付勢された閉位置、および開位置を有し、前記ニードル弁がその開位置にあるとき、前記ＭＶＣＯを通して燃料が放出される。前記燃料噴射器は、円錐形状および複数ジェット形状の可変混合モード噴霧（図４）を生成することが可能であって、低負荷から中負荷においては主に円形状に均質な円錐形の噴霧を生成し、高負荷においては可変混合モード燃料噴霧を生成し、均質な噴霧および十分な浸透力を確実にする。前記微細流路の位置に基づいて、および単に従来のノズル孔のように前記微細流路が開流路であるか閉流路であるかにより、浸透力および噴霧の異なる要求を満足させる異なる種類の噴霧形状を形成できる。
【０００７】
前記混合モード燃料噴射器において、前記ニードルの上昇は約０〜３００μｍの範囲の微細動作であり、前記ノズル本体における円錐形シール面（２）の円錐角（インクルーデッドアングル）は約５０〜７０度であり、前記ニードルヘッドの直径（ｄ３）は０．８〜３．５ｍｍであり、前記ノズル本体の中心線と前記ノズル本体の先端の前記内側円錐面（Ｃ）との間の角度は約３５〜７５度の範囲である。
【０００８】
前記混合モード燃料噴射器の簡略バージョンまたは代替としての燃料噴射器（図２）において、ノズル本体の先端表面（７）に近接して滑らかな表面の円錐表面（Ｃ）を有し、この円錐表面は、単一の円錐表面、異なる円錐角を有する２若しくはそれ以上の円錐表面を有する一体型円錐表面、または発散曲面であってもよく、前記ニードルヘッド（３）の上部リム（Ａ）は、前記ニードル上昇過程中、前記ノズル本体の先端表面（７）に合併され、前記ニードルヘッド（３）は、前記ニードル上昇過程中、前記ノズル本体の先端表面（７）に部分的にまたは完全に合併することができ、前記ニードル弁が上昇したとき、前記ニードルヘッドと前記ノズル本体の前記円錐表面（Ｃ）との間の開口部（４）を通って燃料が噴射される。
【０００９】
前記混合モード燃料噴射器（図２）において、前記ノズル本体の先端表面（７）の近接に円錐表面（Ｃ）を有し、この円錐表面は単一の円錐表面、異なる円錐角を有する２若しくはそれ以上の円錐表面を有する一体型円錐表面、または発散曲面であってもよく、前記ニードル弁に近接する円錐表面は、半円、円弧、三角形、台形、またはその他の多角形の形状の複数の微細流路（６）を有し、またはらせん状の微細流路を有する表面であり、前記ニードルヘッド（３）の上部リム（Ａ）は、前記ニードルの上昇過程中、前記ノズル本体（５）の先端表面（７）に合併し、前記ニードルヘッドは、前記ニードルの上昇過程中、前記ノズル本体の先端表面(７)内に部分的にまたは完全に合併することができ、前記ニードル弁が上昇したとき、前記ニードルヘッドと前記ノズル本体の円錐表面（Ｃ）との間の可変開口部を通って燃料が噴射され、さらに前記複数の微細流路（６）を通っても燃料が噴射される。前記ニードルヘッド（３）の上部表面および前記円錐表面（Ｃ）は噴霧の誘導面として機能する。
【００１０】
前記混合モード燃料噴射器において、前記ニードルヘッド（３）と前記ノズル本体の円錐表面（Ｃ）との間の燃料流路は、前記ニードル弁のニードルの微細上昇（ｍｉｃｒｏ−ｎｅｅｄｌｅ−ｌｉｆｔ）による、収束−発散ノズル形状であり、前記流路の開口部の上昇最小寸法は約３０〜１２５μｍの範囲であり、前記最小開口は、燃料噴射の初期段階ではシール面（２）に位置する。燃料噴射の中期段階では、特定の設計に従って、前記最小開口は前記ニードル弁の噴射口断面（４）または前記シール面（２）に位置し、燃料噴射の後期段階では、前記最小開口は再度前記シール面に位置する。前記燃料噴射の全ての段階を通じて、最小開口は約１２５μｍ未満であり、これにより燃料噴射の全ての段階を通じて微細噴霧を確実にする。
【００１１】
前記混合モード燃料噴射器において、前記ノズル噴射口に近接する円錐表面（Ｃ）の深さは約０．１５〜３ｍｍの範囲であり、前記円錐表面（Ｃ）の円錐角は約８０〜１５０度の範囲である。
【００１２】
前記混合モード燃料噴射器（図１および図２）において、半円孔の断面の直径が約５０〜３００μｍの形状または最大寸法が約５０〜４００μｍの上述したような他の形状を有する（即ち、このような流路の幾何学的断面が直径５０〜４００μｍの円内に収まる）約４〜２０個の微細流路（６）を有し、これら微細流路の大きさは、噴霧の特定の要求に応じて同一でも或いは異なってもよく、これら微細流路は前記円錐表面（Ｃ）上に均質にまたは不均質に分布される。
【００１３】
前記混合モード燃料噴射器において、低エンジン負荷から中エンジン負荷においては、前記ニードルヘッドと前記ノズル本体との間の可変円形開口部を通って燃料は主に噴射され、これにより主に円錐形状の噴霧を形成する一方、高負荷においては、前記可変円形開口部および前記円錐表面（Ｃ）上の微細流路（６）の両方を通って燃料は噴射され、燃料が混合モードの円錐形複数ジェット形状の噴霧（図４）を形成し、これにより微細噴霧および十分な浸透力の両方を確実にする。
【００１４】
上述のような特殊な型の燃料噴射器は、前記ニードル弁の上昇量を変化させることによって燃料噴霧の異なる形状を生成する手段を有し、低噴射負荷から中噴射負荷においては、前記ニードルヘッドとノズル本体との間の可変円形開口部を通って燃料は主に噴射され、これにより主に円錐形状の噴霧を形成する一方、高噴射負荷においては、前記ニードルヘッドが完全にまたは部分的に可変円形開口部を閉鎖することにより、浸透力の要求に応じて開流路または閉流路となり得る前記微細流路を通って、燃料は完全にまたは主に噴射され、このように高負荷においては、主に従来の多孔噴霧を形成し、これらにより異なる負荷において、エンジン燃焼に望ましい異なる浸透力を提供する。
【００１５】
上述のような特殊な型の燃料噴射器は、所定のニードル上昇範囲位置の前記ニードルヘッドによって前記円形開口部を閉鎖することにより、サック孔（ｓａｃ−ｈｏｌｅ）または弁によって覆われたオリフィスの多孔型噴射器を形成することができ、前記円錐表面の下部に従来のノズル孔の断面形状を有する複数の微細流路を有する。
【００１６】
前記混合モード燃料噴射器において、前記円錐表面（Ｃ）の中心線と前記ノズル本体（５）の中心線との間の角度は、前記燃料噴射器の中心線と前記エンジンシリンダ内のピストンの中心線との間の角度に依存し、約０〜１５度である。
【００１７】
前記混合モード燃料噴射器は、これに限定されるものではないが、直接噴射ディーゼルエンジン、直接噴射ガソリンエンジン、またはその他の直接噴射代替燃料エンジンであり、機械的、電気機械的、圧電燃料噴射器、または油（水）圧増幅器を有する燃料噴射器を対象とする。また、前記燃料噴射器は、水などのその他の液体を噴射するのにも使用でき、一般用途向け噴射装置としても使用できる。
【００１８】
小型直接噴射ディーゼルエンジンにおいて、前記混合モード燃料噴射器の主要寸法はそれぞれ約ｄ１＝３．０〜５ｍｍ、ｄ１−ｄ２＝０．３〜０．８ｍｍ、ｄ３＝０．８〜２．５ｍｍ、ノズル本体の孔の直径−ｄ３＝１０〜１８μｍ、ノズル本体のシール面の円錐角（インクルーデッドアングル）＝５０〜７５度、前記ニードル上昇範囲＝３０〜２４０μｍ、ノズル本体の先端での円錐表面の円錐角＝１００〜１５０度、前記円錐表面（Ｃ）上の微細流路の数＝６〜１８、前記微細流路（６）の最大寸法＝５０〜２８０μｍである。
【００１９】
中型直接噴射ディーゼルエンジンにおいて、前記混合モード燃料噴射器の主要寸法はｄ１＝４〜６ｍｍ、ｄ１−ｄ２＝０．４〜０．８ｍｍ、ｄ３＝１．０〜３．０ｍｍである。前記円錐表面（Ｃ）の円錐角＝１２０〜１５０度、前記微細流路（６）の最大寸法は５０〜４００μｍ、その他のパラメータは小型ディーゼルエンジンと同様である。前記混合モード燃料噴射器のレール圧力は約８００〜１２００バールである。圧力が高い方が好ましいが、微細噴霧は要求されない。前記オープン噴射圧は約２４０バール若しくはそれ以上である。
【００２０】
前記混合モード燃料噴射器は、内燃機関を対象とするがこれに限定されるものではない。前記ノズル本体の外部表面は、円筒形、円錐形、または収束−発散形状であってもよい。
【００２１】
当業者は、本発明と同一の設計思想に従って、例えば前記ニードルヘッド上または前記ノズル本体の円錐表面（Ｃ）上に微細流路を追加したり、螺旋を追加するなどの細部の変更を前記ノズル構造に施すことが容易であることが分かるであろう、しかし、これらの派生的変更は本発明の範囲内である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本発明の噴射器の第１の例示的な実施形態の部分断面図である。
【図２】図２は、マイクロ可変円形オリフィス（ｍｉｃｒｏ−ｖａｒｉａｂｌｅ−ｃｉｒｃｕｌａｒ−ｏｒｉｆｉｃｅ：ＭＶＣＯ）に関する図１の拡大部分断面図である。
【図３】図３は、マイクロ可変円形オリフィス（ＭＶＣＯ）に関する図１の底面図である。
【図４】図４は、図１に図示した燃料噴射器の実施例によって生成された混同モード円錐形複数ジェット噴霧の説明図である。
【図５】図５は、図１の燃料噴射器の部分立体図である。
【符号の説明】
【００２３】
全ての図において、
１…ニードル弁
２…ニードルシール面
３…ニードルヘッド
４…マイクロ可変円形オリフィス（ＭＶＣＯ）（円形開口部および微細流路を含む）
５…ノズル本体
６…微細燃料流路
７…ノズル本体の先端表面
Ａ…ニードルヘッドの上部リム
Ｂ…ニードルヘッドの外部表面（またはその延長）とノズル本体の先端表面の交差
Ｃ…ノズル本体の先端表面における円錐表面
Ｄ…ノズル本体の先端の内孔
Ｆ…駆動手段、ソレノイドまたは圧電アクチュエータにより提供される能動的手段、または燃料圧による受動的手段
Ｓ…高圧燃料供給源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年3月12日(2008.3.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
前記負荷範囲全域に亘って燃焼を改良するには、噴射量およびタイミングの正確な制御による微細噴霧が必要である。噴霧を改善するための周知の現行技術は、例えばＢＯＳＣＨの同軸可変ノズルを有する圧電噴射器（Ｒｏｇｅｒ  Ｂｕｓｃｈ著、Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｄｉｅｓｅｌ  Ｃｏｍｍｏｎ  Ｒａｉｌ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｆｕｔｕｒｅ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｌｅｇｉｓｌａｔｉｏｎ，Ｄｉｅｓｅｌ  Ｅｎｇｉｎｅ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、２００４年８月、米国カリフォルニア州Ｃｏｒｏｎａｄｏ市）などの、噴口の数を増やし、噴口の直径を小さくし、さらに圧電アクチュエータおよび高コモンレール圧力（ｈｉｇｈ  ｃｏｍｍｏｎ  ｒａｉｌ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）を使用するものである（米国特許第６，７２６，１２１号および第６，５５７，７７９号明細書）。このような方法は噴霧および燃焼の改善に有効ではあるものの、同時に、非常に複雑な構造と遥かに高いレール圧力を必要とするため、燃料ポンプに要求される動力を増加させ、燃料システムの製造コストを増加させ、さらに燃料漏れの潜在的リスクを増加させるものである。
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、以下のものがある（国際出願日以降国際段階で引用された文献及び他国に国内移行した際に引用された文献を含む）。
【特許文献１】中国特許出願公開第２００５１０２０００３９．９号明細書
【特許文献２】中国特許出願公開第２００５２０１１５４８０．２号明細書
【特許文献３】中国特許出願公開第２００５２００９１８５０．３号明細書
【特許文献４】米国特許第４５２８９５１号明細書
【特許文献５】特開昭５９−２０５２４号公報
【特許文献６】特開昭６１−８９９１９号公報
【特許文献７】特開昭５８−１６５５６６号公報
【特許文献８】独国特許出願公開第２９０５３９６号明細書
【特許文献９】英国特許第２０８４２４９号明細書
【特許文献１０】英国特許第２１３７２８０号明細書
【国際調査報告】
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