(57)【要約】  燃焼室に対して取付け可能な、燃料室への燃料送出用の燃料噴射装置であって、燃焼室は、燃焼室天井部（３０）と燃焼室壁部とを含み、燃料噴射装置は、ノズル主軸線（Ａ−Ａ）を有するノズル本体（２１）と、第１の軸線（２７；３７）を有する第１の出口開口部（２３；３３）と、第２の軸線（２８；３８）を有する第２の出口開口部（２４；３４）と、第１および第２の出口開口部（２３、２４；３３、３４）を通過する燃料送出を制御するための手段とを含む燃料噴射装置。燃料送出を制御するための手段は、内側弁ニードルと外側弁ニードルとを含み、第１の出口開口部（２３、３３）だけからのか、または第１および第２の出口開口部（２３、２４；３３、３４）の両方を同時に通過する燃料送出を可能にするように配置される。第１および第２の出口開口部（２３、２４；３３、３４）は、使用中、燃料送出が前記第１の出口開口部（２３；３３）だけを通過することが可能な場合、第１のスプレー形態は第１の軸線（２７；３７）に沿って噴射されるように方向付けられ、第１のスプレー形態は、ノズル主軸線（Ａ−Ａ）から半径方向の距離において前記燃焼室天井部（３０）の下方の第１の目標距離に達する。燃料送出が開口部（２３、２４；３３、３４）の両方を同時に通過することが可能な場合、それぞれの第１および第２のスプレー形態は、第３の軸線（２９；３９）を有する複合スプレー形態を生じさせるように、それぞれの第１および第２の軸線（２７、２８；３７、３８）に沿って噴射され、噴射装置の外側で合流する。複合スプレー形態は、ノズル主軸線（Ａ−Ａ）から前記半径方向の距離において前記燃焼室天井部（３０）の下方の第２の目標距離に達し、第１の出口開口部（２３；３３）より大きい直径を有する単一の出口開口部から送出されるかのようなスプレー形態と実質的に同等である。第１の目標距離は、第２の目標距離より小さい。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料室への燃料送出のために、前記燃焼室に対して取付け可能な燃料噴射装置であって、前記燃焼室は、燃焼室天井部（３０）及び燃焼室壁部を含み、
前記燃料噴射装置は、
ノズル主軸線（Ａ−Ａ）を有するノズル本体（２１）と、
第１の軸線（２７；３７）を有する第１の出口開口部（２３；３３）と、
第２の軸線（２８；３８）を有する第２の出口開口部（２４；３４）と、
前記第１および第２の出口開口部（２３、２４；３３、３４）を通過する燃料送出を制御するための手段であって、前記手段は、内側弁ニードルと外側弁ニードルとを含み、前記第１の出口開口部（２３、３３）からのみ、または前記第１および第２の出口開口部（２３、２４；３３、３４）の両方を同時に通過する燃料送出を可能にするように配置される手段と、を含み、
前記第１および第２の出口開口部（２３、２４；３３、３４）は、使用中、燃料送出が前記第１の出口開口部（２３；３３）だけを通過することが可能な場合、第１のスプレー形態が前記第１の軸線（２７；３７）に沿って噴射されるように方向付けられ、前記第１のスプレー形態は、前記ノズル主軸線（Ａ−Ａ）から半径方向の距離において前記燃焼室天井部（３０）の下方の第１の目標距離に達し、
燃料送出が開口部（２３、２４；３３、３４）の両方を同時に通過することが可能な場合、それぞれの第１および第２のスプレー形態が、第３の軸線（２９；３９）を有する複合スプレー形態を生じさせるように、前記それぞれの第１および第２の軸線（２７、２８；３７、３８）に沿って噴射されて、前記噴射装置の外側で合流し、前記複合スプレー形態は、前記ノズル主軸線（Ａ−Ａ）から前記半径方向の距離において前記燃焼室天井部（３０）の下方の第２の目標距離に達し、前記第１の出口開口部（２３；３３）のものより大きい直径を有する単一の出口開口部から送出されるかのようなスプレー形態と実質的に同等であり、前記第１の目標距離は、前記第２の目標距離より小さい、燃料噴射装置。
【請求項２】
前記ノズル本体（２１）は、底付き穴（２２）と、前記ノズル主軸線（Ａ−Ａ）の方向に間隔をあけて配置されたそれぞれの箇所において前記底付き穴（２２）に開口している前記第１および第２の出口開口部（２３、２４；３３、３４）とを含む、請求項１に記載の燃料噴射装置。
【請求項３】
前記底付き穴（２２）は、前記内側および外側弁ニードルの各々が係合可能である台座を規定する、請求項２に記載の燃料噴射装置。
【請求項４】
前記第２の出口開口部（２４）は、前記第１の出口開口部（２３）と前記穴（２２）の底付き端との間に配置される、請求項２または３に記載の燃料噴射装置。
【請求項５】
前記外側弁ニードルは、前記第１の出口開口部（２３）を通過する燃料送出を制御するために、前記穴（２２）内で滑動可能であり、前記内側弁ニードルは、前記第２の出口開口部（２４）を通過する燃料送出を制御するために、前記外側弁ニードル内に形成されたさらなる穴内で滑動可能である、請求項４に記載の燃料噴射装置。
【請求項６】
前記外側弁ニードルが所定量を超えて移動された場合、前記内側弁ニードルの運動を引き起こすように、前記外側弁ニードルが前記内側弁ニードルへ力を伝達することを可能にする負荷伝達手段を含む、請求項５に記載の燃料噴射装置。
【請求項７】
前記第１の出口開口部（３３）は、前記第２の出口開口部（３４）と前記穴（２２）の底付き端との間に配置される、請求項２または３に記載の燃料噴射装置。
【請求項８】
前記第１および第２の軸線（３７、３８）は、前記燃料噴射装置と前記燃焼室壁部との間にある交点において交差する、請求項７に記載の燃料噴射装置。
【請求項９】
前記外側弁ニードルは、前記第２の出口開口部（３４）を通過する燃料送出を制御するために、前記穴（２２）内で滑動可能であり、前記内側弁ニードルは、前記第１の出口開口部（３３）を通過する燃料送出を制御するために、前記外側弁ニードル内に形成されたさらなる穴内で滑動可能である、請求項７または８に記載の燃料噴射装置。
【請求項１０】
前記内側弁ニードルが所定量を超えて移動された場合、前記外側弁ニードルの運動を引き起こすように、前記内側弁ニードルが、前記外側弁ニードルへ力を伝達することを可能にする負荷伝達手段を含む、請求項９に記載の燃料噴射装置。
【請求項１１】
１つまたは複数の追加の第１および第２の出口開口部（２３、２４；３３、３４）の隣接する組を含む請求項１から１０のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
【請求項１２】
前記第１および第２の出口開口部（２３、２４；３３、３４）の隣接する組の各々は、前記ノズル主軸線（Ａ−Ａ）の周囲に一定の間隔で放射状に間隔をあけて配置される、請求項１１に記載の燃料噴射装置。
【請求項１３】
前記半径方向の距離は、前記燃焼室の半径に実質的に等しい、請求項１から１２のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
【請求項１４】
前記第１の出口開口部（２３；３３）および前記第２の出口開口部（２４；３４）は実質的に同じ直径を有する、請求項１から１３のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
【請求項１５】
内燃エンジンのための燃料噴射システムであって、前記燃料噴射システムが、燃焼室天井部（３０）と、燃焼室壁部とを有する燃焼室と、前記燃焼室へ燃料を送出するための請求項１から１４のいずれか一項に記載の燃料噴射装置とを含む、燃料噴射システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼室に対して取付け可能な、燃料室への燃料送出用の燃料噴射装置、および、このような噴射装置を含む内燃エンジンのための燃料噴射システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料噴射装置は、エンジンの燃焼空間へ高圧下において燃料を送出するために使用される。直接噴射式ディーゼル燃焼システムを伴うディーゼルエンジンのように、内燃エンジン内の多数孔燃料噴射ノズルを使用することが知られている。１つのこのような多数孔燃料噴射ノズルは、欧州特許第１６２６１７３号に開示され、それぞれの上方および下方スプレー孔を通過する燃料の流れを制御するために同心弁ニードルを有するノズル本体を含む。
【０００３】
ますます厳しいエンジン排出規制のために、エンジン燃焼室内の空気および燃料の混合を最適化することによってディーゼルエンジン排気煤煙排出を低減することが非常に望まれる。この目的のために、欧州特許第１０５９４３７号は、改良された空気／燃料混合の最適化を提供する多数孔噴射ノズルを記載する。図１は、欧州特許第１０５９４３７号に記載された種類の噴射ノズルを示す。
【０００４】
図１を参照すると、噴射ノズルは、底付き穴２を有するノズル本体１を含む。ノズル本体１は、底付き穴２と共軸であるノズル主軸線Ａ−Ａを規定する。穴２の底付き端は、上方および下方スプレー孔３、４を備えられ、上方および下方スプレー孔３、４への燃料の供給を制御するために、弁ニードル（図示せず）が係合可能な台座を規定する。弁ニードルは、内側および外側同心弁ニードルが、上方および下方スプレー孔の両方を同時に通過するか、または上方スプレー孔だけを通過する燃料の流れを制御するために備えられる、欧州特許第１６２６１７３号に記載されたタイプであってよい。
【０００５】
燃料が上方および下方スプレー孔３、４の両方を同時に通過して流れる場合、第１および第２の燃料スプレーは、７および８と符号を付された軸線を有して、それぞれ排出される。第１および第２の燃料スプレー７、８が合流して、燃料の質量流量および燃料スプレー噴流貫通の観点からすると単一の大きなスプレー孔の効果をもたらす単一の燃料スプレー噴流を形成する。
【０００６】
第１および第２の燃料スプレー７、８の交点６は、ノズル主軸線Ａ−Ａに対して直角方向に、燃焼室内に向かって距離ＲＣにある。線９は、合流した燃料スプレー噴流の軸線および方向を規定する。燃料室の中心から半径ＲＣにおけるエンジンシリンダヘッドの火炎面１０（すなわち、燃焼室の天井部における）の下方の垂直方向の距離Ｘ３は、合流した燃料噴流の垂直方向の目標方向を与える。
【０００７】
スプレー孔３、４の両方からの噴射を伴う高いエンジンの負荷および／または速度において、合流した燃料スプレー噴流９の垂直方向の目標は、燃料室の中心から半径ＲＣにおけるエンジンシリンダヘッドの火炎面１０の下方の距離Ｘ３に対応する。
【０００８】
上方スプレー孔３だけからの噴射を伴う低い負荷および速度において、単一のスプレー孔からの燃料スプレー噴流の垂直方向の目標は、また、燃料室の中心から半径ＲＣにおける火炎面１０の下方の距離Ｘ３に対応する。
【０００９】
図１の噴射ノズルが、低いエンジン速度および負荷において下方スプレー孔４だけを通過して燃料を噴射するように作動可能である弁ニードルを備えられた場合において、単一のスプレー孔からの燃料スプレー噴流の垂直方向の目標は、また、燃料室の中心から半径ＲＣにおける火炎面１０の下方の距離Ｘ３に対応する。
【００１０】
したがって、図１の従来の噴射ノズルでは、燃料が、スプレー孔３、４の１つだけを通過して噴射されるか、または両方を同時に通過して噴射されるかにかかわらず、結果として得られる燃料スプレー噴流の垂直方向の目標距離は等しい。空気／燃料混合のために最適な垂直方向の目標距離は、エンジン速度／負荷の作用として変わることが知られているため、最低可能な煤煙排出を得るために、これは問題となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】欧州特許第１６２６１７３号
【特許文献２】欧州特許第１０５９４３７号
【特許文献３】仏国特許出願公開第２８９５０２５号
【特許文献４】欧州特許第１７１９９０３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
実質的に上記の問題を克服または軽減する燃料噴射ノズルを提供することが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の第１の態様によると、燃焼室に対して取付け可能な、燃料室への燃料送出用の燃料噴射装置であって、燃焼室は、燃焼室天井部と、燃焼室壁部とを含み、燃料噴射装置は、
ノズル主軸線を有するノズル本体と、
第１の軸線を有する第１の出口開口部と、
第２の軸線を有する第２の出口開口部と、
第１および第２の出口開口部を通過する燃料送出を制御するための手段であって、前記手段は、内側弁ニードルと外側弁ニードルとを含み、第１の出口開口部からのみ、または第１および第２の出口開口部の両方を同時に通過する燃料送出を可能にするように配置される手段と
を含み、
第１および第２の出口開口部は、使用中、燃料送出が前記第１の出口開口部だけを通過することが可能な場合、第１のスプレー形態が第１の軸線に沿って噴射されるように方向付けられ、第１のスプレー形態は、ノズル主軸線から半径方向の距離において前記燃焼室天井部の下方の第１の目標距離に達し、
燃料送出が開口部の両方を同時に通過することが可能な場合、それぞれの第１および第２のスプレー形態が、第３の軸線を有する複合スプレー形態を生じさせるように、それぞれの第１および第２の軸線に沿って噴射されて、噴射装置の外側で合流し、複合スプレー形態は、ノズル主軸線から前記半径方向の距離において前記燃焼室天井部の下方の第２の目標距離に達し、第１の出口開口部のものより大きい直径を有する単一の出口開口部から送出されるかのようなスプレー形態と実質的に同等であり、前記第１の目標距離は、前記第２の目標距離より小さい、
燃料噴射装置が提供される。
【００１４】
したがって、本発明は、低いエンジンの負荷および／または速度と比較して、高いエンジンの負荷および／または速度において異なる垂直方向の燃料噴流目標を与えることができ、燃料スプレー噴流のための可変な効果的なスプレー孔の直径と共に、効果的な目標方向を変えることによる複合的利点を提供できる燃料噴射装置を提供する。エンジンの負荷および／または速度の状態が変えられるのに伴い、異なる垂直方向のスプレーおよび／または噴流目標を提供することによって、燃焼室内の燃料の垂直方向の分布のより良好な最適化が得られ、一方、可変な効果的なスプレー孔の直径が、燃焼室内の半径方向における燃料分布のより良好な最適化を与える。特に、低いエンジン負荷および／または速度の状態に対応するであろう、燃料送出が第１の出口開口部だけを通過することが可能な場合、結果として得られる第１のスプレー形態は、低いエンジン負荷および／または速度の状態における排出を最小化するために最適な目標距離であり得る燃焼室天井部の下方の第１の目標距離に達する。燃料送出が第１および第２の出口開口部の両方を通過することが可能な場合、第２の目標距離は、第１の目標距離より大きく、高いエンジン負荷および／または速度の状態における排出を最小化するために最適な目標距離であり得る。さらに、第１および第２の出口開口部を通過する燃料送出は、内側および外側弁ニードルによって、好都合に制御される。
【００１５】
好ましくは、ノズル本体は、底付き穴と、ノズル主軸線の方向に間隔をあけて配置されたそれぞれの箇所において底付き穴に開口している第１および第２の出口開口部とを含む。
【００１６】
有利にも、底付き穴は、内側および外側弁ニードルの各々が係合可能である台座を規定する。
第２の出口開口部は、第１の出口開口部と穴の底付き端との間に好都合に配置できる。好ましくは、前記外側弁ニードルは、第１の出口開口部を通過する燃料送出を制御するために、穴内で滑動可能であり、前記内側弁ニードルは、第２の出口開口部を通過する燃料送出を制御するために、外側弁ニードル内に形成されたさらなる穴内で滑動可能である。さらに好ましくは、燃料噴射装置は、外側弁ニードルが所定量を超えて移動された場合、内側弁ニードルの運動を引き起こすように、外側弁ニードルが内側弁ニードルへ力を伝達することを可能にする負荷伝達手段を含む。
【００１７】
代替的に、第１の出口開口部は、第２の出口開口部と穴の底付き端との間に配置され得る。この場合、前記第１および第２の軸線は、燃料噴射装置と燃焼室壁部との間にある交点において交差し得る。好ましくは、前記外側弁ニードルは、第２の出口開口部を通過する燃料送出を制御するために、穴内で滑動可能であり、前記内側弁ニードルは、第１の出口開口部を通過する燃料送出を制御するために、外側弁ニードル内に形成されたさらなる穴内で滑動可能である。さらに好ましくは、燃料噴射装置は、内側弁ニードルが所定量を超えて移動された場合、外側弁ニードルの運動を引き起こすように、内側弁ニードルが外側弁ニードルへ力を伝達することを可能にする負荷伝達手段を含む。
【００１８】
好ましくは、燃料噴射装置は、１つまたは複数の追加の第１および第２の出口開口部の隣接する組を含む。さらに好ましくは、第１および第２の出口開口部の前記隣接する組の各々は、ノズル主軸線の周囲に一定の間隔で放射状に間隔をあけて配置される。
【００１９】
好都合に、前記半径方向の距離は、燃焼室の半径に実質的に等しい。
好ましくは、前記第１の出口開口部および前記第２の出口開口部は実質的に同じ直径を有する。
【００２０】
本発明の第２の態様によると、内燃エンジンのための燃料噴射システムであって、燃料噴射システムが、燃焼室天井部と、燃焼室壁部とを有する燃焼室と、燃焼室へ燃料を送出するための第１の態様による燃料噴射装置とを含む、燃料噴射システムが提供される。
【００２１】
本発明の第１の態様の好ましいおよび／または最適な特徴は、単独または適切な組合せで第２の態様の燃料噴射装置に組み込むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】従来の燃料噴射ノズルの概略図である。
【図２Ａ】高いエンジンの負荷および／または速度の状態下での、エンジン煤煙排出と燃料スプレー噴流目標距離との間の関係を示すグラフである。
【図２Ｂ】低いエンジンの負荷および／または速度の状態下での、エンジン煤煙排出と燃料スプレー噴流目標距離との間の関係を示すグラフである。
【図３】本発明による噴射ノズルの第１の実施形態の図である。
【図４】本発明による噴射ノズルの第２の実施形態の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
次に本発明の実施形態を、添付図面の図２Ａから図４を参照して、専ら例示として説明する。
内燃室の燃焼室は、典型的にエンジンシリンダ内に規定される。ピストンは、エンジンシリンダ内での往復可能な運動のために取り付けられ、その上方表面に形成されたピストンボールを含む。燃焼室の天井部は、シリンダヘッド面によって規定され、それはまた、火炎面として本技術分野で知られる。エンジン内に据え付けられる場合、燃料噴射装置の噴射ノズルは、燃焼室天井部内に形成された開口部を通過して延在する。噴射ノズルからの燃料スプレー噴流が起こる燃焼室の壁部は、ピストンのピストンボールの表面によって規定される。典型的には、本技術分野で知られているように、ピストンが上死点（ＴＤＣ）に位置される場合に噴射が生じる。
【００２４】
液体燃料が燃焼室内にスプレーされる場合、それは燃焼室内の高温度によって気化されることは、当業者によって理解されよう。したがって、以下に使用されるスプレー噴流またはスプレー形態の用語は、蒸気あるいは液体の形状、または蒸気および液体の両方の組合せのいずれであっても、燃料噴射ノズルを通過して噴射される燃料に言及することが理解されよう。
【００２５】
図２Ａおよび図２Ｂを参照すると、ディーゼルエンジンからの煤煙排出は、ピストンボールにおける燃焼室の壁部上の燃料スプレーおよび／または噴流の垂直方向の目標に対して感応的である。さらに、エンジン排出試験作業は、最良な燃料および／または空気混合のための燃焼室への燃料噴射の最適な垂直方向の分布、したがって、最低の煤煙または煙排出があることを示す。
【００２６】
図２Ａおよび図２Ｂは、水平軸上の燃料スプレー噴流目標距離に対してプロットされた垂直軸上の排気煙レベルの２つの曲線Ｃ１、Ｃ２を含む。燃料スプレー噴流目標距離は、値Ｘ３のような図１のノズル主軸線Ａ−Ａから半径ＲＣにおけるシリンダヘッド面の下方の垂直方向の距離Ｘである。図２Ａの曲線Ｃ１は、高いエンジン負荷および高速の運転状態に対応する。最低の煙排出レベルＳ３は、シリンダヘッド面または火炎面の下方の燃料スプレー噴流目標距離Ｘ１と共に達成されることが、曲線Ｃ１から明らかである。図２Ｂの曲線Ｃ２は、低いエンジン負荷および低速の運転状態に対応する。最低の煙排出レベルＳ４は、シリンダヘッド面の下方の燃料スプレー噴流目標距離Ｘ２と共に達成されることが、曲線Ｃ２から明らかである。
【００２７】
図１の従来の噴射ノズルの場合、エンジンの速度および負荷が変化されるのに伴って、垂直方向のスプレーおよび／または噴流の目標方向を変えるやり方はない。さらに具体的には、図１において、第１のスプレー噴流軸７とノズル主軸線Ａ−Ａとの間の角５は、ノズルの設計および製作の間に設定される上方スプレー孔３の軸線によって決定される。したがって、燃焼室内の垂直方向の目標距離Ｘ３は折衷策であり、その結果として、高いエンジン速度および負荷においてはＳ１によって図２Ａに、低いエンジン速度および負荷においてはＳ２によって図２Ｂに例示されるような排気煙レベルをもたらす。これらの排気煙の値は、図２Ａおよび図２Ｂにそれぞれに示されるように、明らかに最小可能なそれぞれの値Ｓ３およびＳ４より高い。この例において、高いエンジンの負荷および／または速度において、煤煙排出は、燃焼室内のより低いスプレー噴流目標（より高いＸの値）によって低減できる。反対に、低い負荷および速度において、煤煙排出レベルは、より高い燃料スプレー噴流目標（より低いＸの値）によって低減できる。
【００２８】
低いエンジンの負荷および／または速度と比較した高いエンジンの負荷および／または速度との間の垂直方向の目標位置における要求される差［（Ｘ１引くＸ２）の絶対値］は、典型的なディーゼルエンジン燃焼システムでは、約２ｍｍ程度であることが分かっている。
【００２９】
さらに、図１に示される従来の噴射ノズル上方スプレー孔３からの燃料スプレー噴流の上方および下方端部は、直線１１および１２によって例示される。角１３を挟む対応する燃料スプレー噴流が示される。高い負荷および速度における典型的なシリンダエンジン内の状態についての燃料スプレー噴流のコンピュータモデルシミュレーションは、燃料スプレー噴流の夾角１３は、ノズル本体２の隣接では約１０度であるが、燃焼室壁部の半径に近接した半径ＲＣでは約２０度に達する場合があることを示す。実際に、燃料スプレー噴流の端部１１および１２は、湾曲している。スプレー噴流の夾角１３および燃料スプレー噴流の幅の増加は、特に高いエンジンの速度および負荷の状態における燃焼室内の高い空気密度および高い雰囲気空気運動の中への燃料スプレー噴流の噴射によって引き起こされる。
【００３０】
上記に述べられたように、図２Ａおよび２Ｂの値Ｘ１およびＸ２によって表されるような垂直方向のスプレー噴流目標の要求される最大変位は、典型的なエンジン燃焼システムでは、約２ｍｍ程度である。これは、約５度で図１のスプレー孔軸の角５を変えることに対応する。単一のスプレー孔からの燃料スプレー噴流については、２０度までのスプレー噴流の夾角１３と同等である。また、僅かに異なる方向に沿って方向付けされる燃料スプレー噴流は、噴流のエントレインメント（飛沫同伴、吸込み）過程、および合流した噴流内のさらに下流での単一の円形循環噴流を形成する傾向のために、相互に合流する傾向がある。
【００３１】
次に垂直方向のスプレー噴流目標において要求される変位を提供する、本発明による噴射ノズルの第１の実施形態を、図３を参照して説明する。
図３を参照すると、噴射ノズルは、底付き（行き止まり、めくら）穴２２を有するノズル本体２１含む。ノズル本体２１は、底付き穴２２と共軸であるノズル主軸線Ａ−Ａを規定する。穴２２の底付き端は、上方および下方スプレー孔２３、２４を備えられ、弁ニードル（図示せず）は、上方および下方スプレー孔すなわち出口開口部２３、２４への燃料の供給を制御するために、係合可能な台座を規定する。弁ニードルは、内側および外側同心弁ニードルが、上方および下方スプレー孔の両方を同時に通過するか、または上方スプレー孔２３だけを通過する燃料の流れを制御するために備えられ、作動可能である欧州特許第１６２６１７３号に記載されたタイプであってよい。
【００３２】
単一の上方および下方スプレー孔２３、２４だけが図３に示されるが、上方および下方スプレー孔のそれぞれの列が備えられることができ、それぞれの列の孔の各々は、穴２２に対して同じ軸方向の位置に配置される。上方および下方列の各々の同数のスプレー孔を伴い、上方および下方列内のスプレー孔２３、２４の隣接する組は、スプレー孔２３、２４の各組について、燃料スプレー噴流が合流して、燃料の質量流量および燃料スプレー噴流貫通の観点からすると、単一の大きなスプレー孔の効果をもたらす単一の燃料スプレー噴流を形成するようにして方向付けられるように、孔が配置できる。
【００３３】
第１の実施形態の噴射ノズルは、本技術分野で知られているように、スプレー孔２３の上方列だけを通過するか、またはスプレー孔２３、２４の上方および下方列の両方を同時に通過するか、いずれかの選択的燃料噴射を可能にするための手段が提供される。例えば、選択的燃料噴射を可能にするための手段は、ノズル本体２１の穴２２内に往復可能な運動のために取り付けられた、欧州特許第１６２６１７３号に記載された構造を有した弁ニードルを含むことができる。
【００３４】
したがって、噴射ノズルは、低いエンジンの負荷および／または速度において、スプレー孔２３の上方列だけが開いているように作動可能である。結果として得られる燃料スプレー噴流は、上方スプレー孔２３の軸線によって決定される軸線２７を有する。軸線Ａ−Ａに対して直角方向にノズル主軸線Ａ−Ａから距離ＲＣにおいて、上方スプレー孔２３からの燃料スプレー噴流は、シリンダヘッド面３０の下方の垂直方向の目標距離Ｘ２を有する。
【００３５】
本実施形態において、距離ＲＣは燃焼室の半径であり、噴射ノズルは、噴射ノズルの主軸線Ａ−Ａが燃焼室の主軸線と共軸であるように取り付けられる。しかし、距離ＲＣは、ノズル主軸線Ａ−Ａから測定される燃焼室の半径の３分の２のような任意の参照距離であってよい。この場合、以下に詳細に説明されるように、参照距離は、上方スプレー孔２３からの燃料スプレー噴流の垂直方向の目標距離が、上方および下方スプレー孔２３、２４の両方を通過する噴射によって生成される合流した燃料スプレー噴流の垂直方向の目標距離から区別できるように選択される。
【００３６】
低い負荷および／またはエンジン速度の運転状態では、燃料がスプレー孔２３の上方列だけを通過して噴射され、結果として得られるスプレー噴流が垂直方向の目標距離Ｘ２を有しており、これは煙排出（Ｓ４）を最小化するための最適な目標距離に対応することが図２Ｂから分かる。
【００３７】
高いエンジンの負荷および／または速度において、噴射ノズルは、燃料がスプレー孔２３、２４の上方および下方列の両方を通過して噴射されるように作動可能である。
上記のように、上方および下方燃料スプレーが合流して、単一のスプレー噴流を形成するように方向付けられた上方および下方スプレー孔の隣接する組の状態で、各々の列で、同数のスプレー孔が備えられる。上方および下方スプレー孔２３、２４のそれぞれの組の各々からのスプレー噴流の端部は、少なくとも燃焼室の外側半径に向かって、すなわち、距離ＲＣにおいて単一の燃料スプレー噴流を形成するように、実質的に半径ＲＭにおいて合流し始める。合流したスプレー噴流として燃焼室への適切な燃料スプレー噴流貫通を確実にするために、高いエンジンの負荷および／または速度において、スプレー噴流の合流は必要である。合流したスプレー噴流の上方および下方端部は、線１４および１５によって例示される。
【００３８】
下方スプレー孔の軸線２８は、半径ＲＣにおいて、上方スプレー孔の軸線２７の非常に下方である。これは、合流した燃料スプレー噴流の効果的な方向が、シリンダヘッド面３０の下方の垂直方向の目標距離Ｘ１を与える軸線２９に沿っていることを意味する。したがって、高い負荷および／またはエンジン速度の運転状態では、燃料がスプレー孔２３、２４の上方および下方列の両方を通過して噴射され、結果として得られる合流したスプレー噴流が垂直方向の目標距離Ｘ１を有しており、これは煙排出（Ｓ３）を最小化するために最適な目標距離に対応することが図２Ａから分かる。
【００３９】
さらに、下方列のスプレー孔２４が上方列のスプレー孔２３と同じ直径を有する場合、合流したスプレー噴流の軸線２９は、上方および下方スプレー孔２３、２４のスプレー孔軸線２７と２８との間の中間になる。
【００４０】
図３の燃料スプレー噴流の垂直方向の目標Ｘ２およびＸ１における差は、低いエンジンの速度および負荷の状態と高いエンジンの負荷および／または速度の状態との間のスプレー噴流の垂直方向の目標方向の要求される変位を提供する。同時に、先行技術におけるような、効果的なスプレー孔の直径の要求される変位が、エンジンの負荷および／または速度の状態の変化に伴って達成される。
【００４１】
図４を参照すると、本発明による燃料噴射ノズルの第２の実施形態において、噴射ノズルは、本技術分野で知られているように、スプレー孔３３の下方列だけを通過するか、またはスプレー孔３４、３３の上方および下方列の両方を同時に通過するか、いずれかの選択的燃料噴射を可能にするための手段を提供される。例えば、選択的燃料噴射を可能にするための手段は、ノズル本体２１の穴２２内に往復可能な運動のために取り付けられた、欧州特許第１６３７７３０号に記載された構造を有した弁ニードルを含むことができる。したがって、第２の実施形態では、第１の実施形態のように、スプレー孔３４の上方列だけを開くのではなく、低いエンジンの負荷および／または速度において、スプレー孔３３の下方列だけを開くことが可能である。
【００４２】
スプレー孔３３の下方列のみが開いた状態である、低いエンジンの負荷および／または速度において、結果として得られる燃料スプレー噴流は、シリンダヘッド面３０の下方の垂直方向の目標距離Ｘ２を有する。
【００４３】
高いエンジンの負荷および／または速度において、スプレー孔３４、３３の上方および下方列の両方が開かれる。先に説明されたように、上方および下方燃料スプレー噴流の端部が、実質的に半径ＲＭにおいて合流し始めて、燃焼室の外側半径に向かって、すなわち、距離ＲＣにおいて単一の燃料スプレー噴流を形成するように方向付けられた上方および下方スプレー孔３４、３３の隣接する組の状態で、各々の列で、同数のスプレー孔が使用される。合流したスプレー噴流の上方および下方端部は、線１６および１７によって例示される。
【００４４】
同時に、上方スプレー孔の軸線３８は、半径ＲＣにおいて、下方スプレー孔の軸線３７の非常に下方である。これは、合流した燃料スプレー噴流の効果的な方向が、軸線３９に沿っており、シリンダヘッド面３０の下方の垂直方向の目標距離Ｘ１を与えることを意味する。
【００４５】
下方列のスプレー孔３３が上方列のスプレー孔３４と同じ直径を有する場合、合流したスプレー噴流の軸線３９は、上方および下方スプレー孔３４、３３のスプレー孔軸線３８と３７との間の中間になる。
【００４６】
図４の燃料スプレー噴流の垂直方向の目標Ｘ２およびＸ１における差は、低いエンジンの速度および／または負荷の状態と、高いエンジンの負荷および／または速度の状態との間のスプレーの垂直方向の目標方向の要求される変位を提供する。また、同時に、先行技術の欧州特許第１０５９４３７号におけるような、効果的なスプレー孔の直径の要求される変位が、エンジンの負荷および／または速度の状態の変化に伴って達成される。
【図１】
2011516787.tif 000003
【図２Ａ】
2011516787.tif 000004
【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
2011516787.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成22年11月5日(2010.11.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃エンジンのための燃料噴射システムであって、
燃焼室天井部（３０）及び燃焼室壁部を含む燃焼室と、
前記燃料室への燃料送出のために、前記燃焼室に対して取付け可能な燃料噴射装置と、を含む燃料噴射システムにおいて、
前記燃料噴射装置は、
ノズル主軸線（Ａ−Ａ）を有するノズル本体（２１）と、
第１の軸線（２７；３７）を有する第１の出口開口部（２３；３３）と、
第２の軸線（２８；３８）を有する第２の出口開口部（２４；３４）と、
前記第１および第２の出口開口部（２３、２４；３３、３４）を通過する燃料送出を制御するための手段であって、前記手段は、内側弁ニードルと外側弁ニードルとを含み、比較して低いエンジンの負荷および速度において前記第１の出口開口部（２３、３３）からのみ、または比較して高いエンジンの負荷および／又は速度において前記第１および第２の出口開口部（２３、２４；３３、３４）の両方を共に通過する燃料送出を可能にするように作動される、手段と、
を含み、
前記第１および第２の出口開口部（２３、２４；３３、３４）は、使用中、燃料送出が前記第１の出口開口部（２３；３３）だけを通過することが可能な場合、第１のスプレー形態が前記第１の軸線（２７；３７）に沿って噴射されるように方向付けられ、前記第１のスプレー形態は、前記ノズル主軸線（Ａ−Ａ）から半径方向の距離において前記燃焼室天井部（３０）の下方の第１の目標距離に達し、
燃料送出が開口部（２３、２４；３３、３４）の両方を共に通過することが可能な場合、それぞれの第１および第２のスプレー形態が、第３の軸線（２９；３９）を有する複合スプレー形態を生じさせるように、前記それぞれの第１および第２の軸線（２７、２８；３７、３８）に沿って噴射されて、前記噴射装置の外側で合流し、前記複合スプレー形態は、前記ノズル主軸線（Ａ−Ａ）から前記半径方向の距離において前記燃焼室天井部（３０）の下方の第２の目標距離に達し、前記第１の出口開口部（２３；３３）のものより大きい直径を有する単一の出口開口部から送出されるかのようなスプレー形態と実質的に同等であり、前記第１の目標距離は、前記第２の目標距離より小さい、燃料噴射装置。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料噴射システムにおいて、前記燃料噴射装置の前記ノズル本体（２１）は、底付き穴（２２）と、前記ノズル主軸線（Ａ−Ａ）の方向に間隔をあけて配置されたそれぞれの箇所において前記底付き穴（２２）に開口している前記第１および第２の出口開口部（２３、２４；３３、３４）とを含む、燃料噴射システム。
【請求項３】
請求項２に記載の燃料噴射システムにおいて、前記第２の出口開口部（２４）は、前記第１の出口開口部（２３）と前記穴（２２）の底付き端との間に配置される、燃料噴射システム。
【請求項４】
請求項３に記載の燃料噴射システムにおいて、前記外側弁ニードルは、前記第１の出口開口部（２３）を通過する燃料送出を制御するために、前記穴（２２）内で滑動可能であり、前記内側弁ニードルは、前記第２の出口開口部（２４）を通過する燃料送出を制御するために、前記外側弁ニードル内に形成されたさらなる穴内で滑動可能である、燃料噴射システム。
【請求項５】
請求項４に記載の燃料噴射システムにおいて、前記燃料噴射装置は、前記外側弁ニードルが所定量を超えて移動された場合、前記内側弁ニードルの運動を引き起こすように、前記外側弁ニードルが前記内側弁ニードルへ力を伝達することを可能にする負荷伝達手段を含む、燃料噴射システム。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の燃料噴射システムにおいて、前記第１の軸線（２７）及び前記第２の軸線は、前記ノズル本体及び前記燃焼室壁部の間で交差していない、燃料噴射システム。
【請求項７】
請求項２に記載の燃料噴射システムにおいて、前記第１の出口開口部（３３）は、前記第２の出口開口部（３４）と前記穴（２２）の底付き端との間に配置される、燃料噴射システム。
【請求項８】
請求項７に記載の燃料噴射システムにおいて、前記第１および第２の軸線（３７、３８）は、前記燃料噴射装置と前記燃焼室壁部との間にある交点において交差する、燃料噴射システム。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の燃料噴射システムにおいて、前記外側弁ニードルは、前記第２の出口開口部（３４）を通過する燃料送出を制御するために、前記穴（２２）内で滑動可能であり、前記内側弁ニードルは、前記第１の出口開口部（３３）を通過する燃料送出を制御するために、前記外側弁ニードル内に形成されたさらなる穴内で滑動可能である、燃料噴射システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の燃料噴射システムにおいて、前記燃料噴射装置は、前記内側弁ニードルが所定量を超えて移動された場合、前記外側弁ニードルの運動を引き起こすように、前記内側弁ニードルが、前記外側弁ニードルへ力を伝達することを可能にする負荷伝達手段を含む、燃料噴射システム。
【請求項１１】
前記請求項のいずれかに記載の燃料噴射システムにおいて、前記燃料噴射装置は、１つまたは複数の追加の第１および第２の出口開口部（２３、２４；３３、３４）の隣接する組を含む、燃料噴射システム。
【請求項１２】
前記請求項のいずれかに記載の燃料噴射システムにおいて、前記半径方向の距離は、前記燃焼室の半径に実質的に等しい、燃料噴射システム。
【請求項１３】
前記請求項のいずれかに記載の燃料噴射システムにおいて、前記第１の出口開口部（２３；３３）および前記第２の出口開口部（２４；３４）は実質的に同じ直径を有する、燃料噴射システム。
【請求項１４】
内燃エンジンの燃焼室に燃料を送出する方法であって、前記燃焼室は、燃焼室天井部及び燃焼室壁部を含み、前記内燃エンジンは、前記燃料室への燃料送出のために、前記燃焼室に対して取付け可能な燃料噴射装置を含む、方法において、
前記燃料噴射装置は、
ノズル主軸線を有するノズル本体と、
第１の軸線を有する第１の出口開口部と、
第２の軸線を有する第２の出口開口部と、
前記第１および第２の出口開口部を通過する燃料送出を制御するための手段とを含んでおり、
前記第１および第２の出口開口部は、使用中、燃料送出が前記第１の出口開口部だけを通過することが可能な場合、第１のスプレー形態が前記第１の軸線に沿って噴射されるように方向付けられ、前記第１のスプレー形態は、前記ノズル主軸線から半径方向の距離において前記燃焼室天井部の下方の第１の目標距離に達し、
燃料送出が両開口部を共に通過することが可能な場合、それぞれの第１および第２のスプレー形態が、第３の軸線を有する複合スプレー形態を生じさせるように、前記それぞれの第１および第２の軸線に沿って噴射されて、前記噴射装置の外側で合流し、前記複合スプレー形態は、前記ノズル主軸線から前記半径方向の距離において前記燃焼室天井部の下方の第２の目標距離に達し、前記第１の出口開口部のものより大きい直径を有する単一の出口開口部から送出されるかのようなスプレー形態と実質的に同等となり、前記第１の目標距離は、前記第２の目標距離より小さいものであり、
前記方法は、
比較して低いエンジンの負荷および／又は速度において前記第１の出口開口部からのみ燃料送出することと、
比較して高いエンジンの負荷および／又は速度において前記第１および第２の出口開口部の両方を共に通過する燃料送出することと、を含む方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法において、前記第１および第２の出口開口部を通過する燃料送出を制御するための前記手段は、内側弁ニードルと外側弁ニードルとを含み、前記方法は、
比較して低いエンジンの負荷および／又は速度において前記第１の出口開口部からのみ燃料送出するように、前記内側弁ニードル又は前記外側弁ニードルの一つを移動することと、
比較して高いエンジンの負荷および／又は速度において前記第１および第２の出口開口部の両方を共に通過する燃料送出するように前記内側弁ニードル及び前記外側弁ニードルの両方を移動することと、を含む方法。
【国際調査報告】
2011516787.tif 000008
2011516787.tif 000009
2011516787.tif 000010