(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の端部にシール面（６）およびこれと向かい合う端部に端面（９）が構成されたピストン状のノズルニードル（３）が長手方向可動なように中に配置された、燃料により高い圧力のもとで充填可能な圧力室（４）が構成されているノズル本体（２）を有し、前記シール面（６）は少なくとも１つの噴射開口部（８）を開放および閉止するためにノズルシート（５）と協同作用し、および燃料により交番圧力のもとで充填可能な制御室（１０）を有し、該制御室を前記ノズルニードル（３）が前記端面（９）によって区切り、それにより前記端面（９）に対する油圧の力によって前記ノズルシート（５）に向かう方向へ力を及ぼすことができる燃料のための噴射ノズル（１）において、前記ノズルニードル（３）は４０，０００Ｎ／ｍｍよりも低い長手方向剛性を有する弾性的な長手方向区域（２５）を有し、
前記弾性的な長手方向区域（２５）の上流側と下流側にそれぞれ案内区域（３０；３１）が前記ノズルニードル（３）に構成されており、これによって前記ノズルニードル（３）が前記圧力室（４）内で、前記ノズル本体（２）に対し半径方向に案内されることを特徴とする噴射ノズル。
【請求項２】
前記ノズルニードル（３）の前記弾性的な長手方向区域（２５）は２０，０００Ｎ／ｍｍよりも低い剛性（ｃ）を有することを特徴とする、請求項１に記載の噴射ノズル（１）。
【請求項３】
前記弾性的な長手方向区域（２５）は円筒の形状を有することを特徴とする、請求項１または２に記載の噴射ノズル（１）。
【請求項４】
前記ノズルニードル（３）は鋼材で製作されており、前記弾性的な長手方向区域（２５）は１．３から２．０ｍｍの直径（ｄ）を有していることを特徴とする、請求項１，２または３に記載の噴射ノズル（１）。
【請求項５】
前記鋼材は２００，０００から２３０，０００Ｎ／ｍｍ２の弾性率を有することを特徴とする、請求項４に記載の噴射ノズル（１）。
【請求項６】
前記弾性的な長手方向区域（２５）は３０ｍｍよりも短い長さ（Ｌ）を有することを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の噴射ノズル（１）。
【請求項７】
複数の弾性的な長手方向区域（２５；２６）が設けられており、各々の前記弾性的な長手方向区域（２５；２６）は３０ｍｍよりも短い長さ（Ｌ）を有することを特徴とする、請求項６に記載の噴射ノズル（１）。
【請求項８】
前記複数の弾性的な長手方向区域（２５；２６）の全体剛性は２０，０００Ｎ／ｍｍよりも低いことを特徴とする、請求項７に記載の噴射ノズル（１）。
【請求項９】
前記ノズルニードル（３）の前記シール面（６）は環状のシールライン（２７）を有しており、前記噴射ノズル（１）が閉じた状態のときに該シールラインによって前記ノズルシート（５）の上に載って前記圧力室（４）を前記噴射開口部（８）に対して封止することを特徴とする、請求項１から８のいずれか１項に記載の噴射ノズル（１）。
【請求項１０】
前記ノズルニードル（３）の前記シール面（６）は環状のシールライン（２７）を有しており、前記噴射ノズル（１）が閉じた状態のときに該シールラインによって前記ノズルシート（５）の上に載って前記圧力室（４）を前記噴射開口部（８）に対して封止し、前記弾性的な長手方向区域（２５）の直径（ｄ）は前記環状のシールライン（２７）の直径（ｄＤ）に少なくとも近似的に等しいことを特徴とする、請求項３から８のいずれか１項に記載の噴射ノズル（１）。
【請求項１１】
前記圧力室（４）の内部で前記噴射開口部（８）への絞りのない燃料流を保証する通過部（３３；３４）が前記案内区域（３０；３１）に構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の噴射ノズル（１）。
【請求項１２】
前記シール面（６）と反対を向いている前記ノズルニードル（３）の端部は前記制御室（１０）を半径方向に区切るスリーブ（２３）に収容されていることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか１項に記載の噴射ノズル（１）。
【請求項１３】
前記スリーブ（２３）と前記ノズルニードル（３）の間に、前記ノズルシート（５）に向かう方向へ前記ノズルニードル（３）に対して力を及ぼす閉止ばね（２４）が圧縮初期応力のもとで配置されていることを特徴とする、請求項１２に記載の噴射ノズル（１）。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか１項に記載の噴射ノズル（１）を含んでいる、内燃機関の燃焼室へ燃料を噴射するための燃料インジェクタ（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば内燃機関の燃焼室へ燃料を噴射するために利用される、燃料のための噴射ノズルに関する。
【背景技術】
【０００２】
特に、高い圧力のもとで内燃機関の燃焼室へ燃料を噴射するための、燃料のための噴射ノズルは以前から従来技術より知られている。たとえば特許文献１より噴射ノズルを有する燃料インジェクタが公知であり、この噴射ノズルは、圧力室が中に構成されたノズル本体を有している。圧力室にはピストン状のノズルニードルが長手方向スライド可能に配置されていて、該ノズルニードルは一方の端部にシール面を有しており、該シール面により、少なくとも１つの噴射開口部を開放および閉止するために、ノズル本体に構成されたノズルシートと協同作用する。ノズルニードルの長手方向運動を制御するために、ノズルシートに向かい合う端部には制御室が構成されていて、該制御室は高圧のもとで燃料を充填可能であるとともに、その中で制御弁を介して交番燃料圧力を調整可能であり、該燃料圧力により、ノズルニードルに対してノズルシートの方向へ閉止力を及ぼすことが可能である。圧力室は燃料備蓄部と接続されており、該燃料備蓄部では、圧力室へ燃料を常に一定の高い圧力のもとで供給するために、燃料が高い圧力のもとで用意される。
【０００３】
ノズルシートの上にノズルニードルが載ることによる噴射開口部の封止が、噴射ノズルの閉じた状態をなす。燃料が燃焼室へ噴射されるべきときには、制御室の油圧が低減されることにより、ノズルニードルがノズルシートから離れるように長手方向へ動く。これに続いて、圧力室の油圧の力がノズルニードルをノズルシートから離れるように動かし、噴射開口部がノズルニードルによって解放され、それにより、燃料が圧力室から噴射開口部を通って噴出される。その際にきれいな噴射のために重要なのは、ノズルニードルが非常に迅速にノズルシートから離れることにある。ノズルニードルがそれをゆっくりとしか行わないと、ノズルニードルのシール面とノズルシートとの間に絞り間隙が形成され、これを通って燃料が圧力室から低い圧力でのみ噴射開口部へ流れ、そのために、当該燃料が噴射開口部から外に出るときに不十分にしか噴霧化されなくなる。つまり、こうしたいわゆるシート絞り領域はノズルニードルの迅速な運動によって可能な限り短く抑えられなければならず、それは、噴射開口部での有効噴射圧力を圧力室内部のレベルまで迅速に高めて、燃料の良好な噴霧化を実現するためである。そうしないと、不十分に噴霧化された燃料が燃焼室内部で不十分な燃焼をもたらし、それに伴って内燃機関のいっそう多い炭化水素エミッションをもたらす。
【０００４】
ニードル開放速度を高めるために、制御室の圧力をできる限り迅速に低減させることができる。このことは、燃料を制御室から排出することができる排出絞りが、燃料により高い圧力のもとで制御室が充填される流入絞りに比べて、大きい流動断面積を有するように構成されることによって実現することができる。制御弁が閉じているときに流出絞りが高圧と接続されることにより、制御室が排出絞りを介しても追加的に充填されれば、絞りを大きくするごとにいっそう迅速な圧力生成ないし圧力低減につながる。しかし、迅速な圧力低下ないし圧力生成は噴射弁の最小量能力を劣化させる。なぜなら噴射される燃料量が、それによって制御弁の制御時間に対して非常に敏感に反応するからである。このことは、希望される噴射の値を噴射するために、大きいストローク／ストロークのばらつきを引き起こし、すなわち、噴射量の比較的大きい確率的なばらつきを引き起こす。
【０００５】
それに加えて、ノズルニードルが多くの用途において、ノズルニードルが機械的なストロークストッパに到達するのではなく、ストロークストッパへの到達前に制御室内部でのあらためての圧力上昇により制動されてノズルシートの方向へ戻るように加速される、いわゆるバリスティック動作で作動することによって、制御室内部の圧力低下の速度にはある程度の限界が設定される。しかし制御室の圧力が急速に低下しすぎると、このようなバリスティック動作を具体化することができなくなる。なぜならノズルニードルがその高い開放速度に基づき、機械的なストロークストッパへ早期に達してしまうからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】独国特許出願公開第１９９３６６６８Ａ１号明細書
【発明の概要】
【０００７】
それに対して請求項１の特徴部の構成要件を有する本発明の噴射ノズルは、燃料噴射の開始時ないし終了時のノズルニードルの迅速な開放と迅速な閉止によって、燃焼噴射が常に高い圧力で、およびそれに伴って燃料の良好な噴霧化をもって行われ、そのようにして、内燃機関の有害物質エミッションが減少するという利点を有する。そのために噴射ノズルはノズル本体を有しており、該ノズル本体に、燃料により高い圧力のもとで充填可能な圧力室が構成されており、該圧力室の中でピストン状のノズルニードルが長手方向可動に配置されている。ノズルニードルは一方の端部にシール面、これに向かい合う端部に端面を有しており、ノズルニードルはシール面により少なくとも１つの噴射開口部の開放および閉止をするためにノズルシートと協同作用する。さらに、燃料により高い圧力のもとで充填可能な制御室が存在しており、該制御室では交番圧力を調整可能であり、ノズルニードルが端面によってこれを区切り、それにより、ノズルニードルの端面に対する油圧によって、ノズルシートに向かう方向に力を及ぼすことができる。ノズルニードルは、４０，０００Ｎ／ｍｍよりも低い長手方向剛性を有する弾性的な長手方向区域を有している。
【０００８】
弾性的な長手方向区域が構成されることで、ノズルニードルの有効開放速度を決定的に改善することができる。弾性的な長手方向区域は、制御室の高い圧力によって引き起こされるノズルニードルの圧縮に基づき、ノズルニードルのいわゆるスナップ効果をもたらし、これが本来の開放速度を高めるとともに、ノズルニードルのシール面が開放運動の開始時に公知のノズルニードルと比べていっそう迅速にノズルシートから離れることにつながる。これと同じ効果はノズルニードルの閉止運動でも生じ、それにより、ノズルニードルがノズルシートに接近するときにもシール面の速度が高くなり、それに伴ってシート絞り領域がいっそう迅速に通過される。このような効果の詳細な説明に関してはこの明細書を参照されたい。
【０００９】
１つの好ましい実施形態では、弾性的な区域の長手方向剛性は２０，０００Ｎ／ｍｍよりも低く、特別に好ましくは１２，０００から１６，０００Ｎ／ｍｍである。このような長手方向剛性の範囲内で最大の効果が達成され、ノズルニードルの安定性や、ノズルニードルの製造可能性が技術的に問題となることがない。
【００１０】
別の好ましい実施形態では、長手方向弾性的な区域は円形の円筒として構成され、ノズルニードルの材料は好ましくは鋼材である。このとき長手方向弾性的な円筒状の区域は１．３から２．０ｍｍの直径、好ましくは１．４から１．６ｍｍの直径を有しているのが好ましい。このとき鋼材の弾性率は２００，０００から２３０，０００Ｎ／ｍｍ２、好ましくは２１０，０００Ｎ／ｍｍ２の値を有するのが好ましい。
【００１１】
別の好ましい実施形態では、円筒状の弾性的な長手方向区域は２０から３０ｍｍ、好ましくは２５から２７ｍｍの長さを有する。このような長さは、特に燃料インジェクタに使用される通常の噴射ノズルに問題なく格納することができ、ノズルの設計スペースを従来公知のモデルに比べて増やさなくてよい。
【００１２】
別の好ましい実施形態では、ノズルニードルのシール面は環状のシールラインを有し、該シールラインによって、噴射ノズルが閉じた状態のときにノズルシートの上に載り、圧力室を噴射開口部に対して封止する。このときシールラインは長手方向弾性的な区域の直径と等しい直径を有しており、それにより、ノズルニードルのこの領域で生じる油圧の力が、圧力室内部の燃料圧力によって長手方向でノズルニードルに及ぼされることがない。
【００１３】
別の好ましい実施形態では、弾性的な長手方向区域の上流側と下流側にそれぞれ案内区域がノズルニードルにあり、これによってノズルニードルが圧力室内で半径方向に案内される。この案内区域はたとえば直径拡大部によって形成され、案内区域には、圧力室内部で噴射開口部への絞りのない燃料流を保証する通過部が構成される。
【００１４】
別の好ましい実施形態では、ノズルニードルはシール面と反対を向くほうの端部で、制御室を半径方向に区切るスリーブに収容される。このときスリーブとノズルニードルの間には、ノズルシートに向かう方向への閉止力をノズルニードルに対して及ぼす閉止ばねが圧力の初期応力のもとで配置されるのが好ましい。閉止ばねは、内燃機関がオフになったときでもノズルニードルがノズルシートに当接したまま保たれ、そのようにして、制御室に圧力がないときでも燃焼室への燃料の再滴下が阻まれるように作用する。
【００１５】
内燃機関の燃焼室へ燃料を噴射するための燃料インジェクタは、特許請求の範囲に基づく噴射ノズルを装備しているのが好ましい。
【００１６】
図面に本発明による噴射ノズルが示されている。図面は次のものを示す。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】模式的に示す噴射システムとともに本発明による噴射ノズルを示す模式図である。
【図２】噴射プロセス中のノズルニードルの長さ変化を示す模式図である。
【図３】噴射プロセス中およびニードルストローク中のノズルニードルの長さ変化を時間の関数として示すグラフである。
【図４】従来式の噴射ノズルと比較したときの、噴射サイクル中の時間的推移における噴射率である。
【図５】本発明による噴射ノズルを縦断面図で示す同じく模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１には、本発明による燃料インジェクタが付属の噴射システムとともに模式的に示されている。燃料インジェクタ１００は、圧力室４が中に構成されたノズル本体２を含む噴射ノズル１を有している。圧力室４は燃料により高い圧力のもとで充填することができる。そのために、燃料タンク７から燃料配管１５を介して高圧ポンプ１６へ燃料が供給され、この高圧ポンプが燃料を圧縮して、圧縮された燃料を圧力配管１７を介して高圧集合室１９へ供給し、そこで圧縮された燃料が用意される。高圧集合室１９から、設けられている燃料インジェクタ１００の個数に応じて高圧配管２１が分岐していて、これを介して圧力室４が燃料により高い圧力のもとで充填される。
【００１９】
圧力室４の中には、ここにはきわめて模式的に示す、ピストン状のノズルニードル３が長手方向スライド可能に配置されている。ノズルニードル３は、長手方向弾性的な区域２５を有しており、この区域はここではばねによって記号で図示されているが、たとえばノズルニードル３の先細になった円筒状の区域で構成される。ノズルニードル３はシール面６を有していて、これによりノズルニードル３は、ノズル本体２の燃焼室側の端部に構成されたシールシート５と協同作用し、それにより、シール面６がノズルシート５の上に当接すると、ノズル本体２に構成されている１つまたは複数の噴射開口部８が圧力室４に対して封止される。ノズルニードル３が長手方向へノズルシート５から持ち上げられると、燃料が圧力室４から、シール面６とノズルシート５との間を通って噴射開口部８へと流れ、これによって射出される。
【００２０】
シール面６と反対を向いているほうのノズルニードル３の端部は、制御室１０を区切る端面９を有している。制御室１０は、高圧配管２１から分岐する流入絞り１３を介して、燃料により高い圧力のもとで充填可能である。これに加えて制御室１０は、制御弁１８を介して低圧配管２０と接続可能な排出絞り１４と接続されており、低圧配管２０は燃料タンク７へと戻るように連通する。図１に示すように制御弁１８が開放位置にあるとき、燃料は制御室１０から低圧配管２０を介して燃料タンク７へと流れ、流入絞り１３と排出絞り１４は、制御弁１８が開いているときに、同じ時間内に流入絞り１３を介して制御室１０へ再流入するよりも多い燃料が、排出絞り１４を介して流れ出るように相互に調整されている。それにより制御室１０内で圧力低下が生じ、それに応じて端面９に対する油圧の低下が生じ、その結果、圧力室４の燃料圧力によってノズルニードル３がノズルシート５から離れるように動いて、噴射開口部８が解放される。噴射を終了させるときは制御弁１８が再び閉じ、それにより、当初に制御室１０で生じていた高い燃料圧力が再び生成され、ノズルニードル３が閉止位置へ戻ってノズルシート５に当接するように押圧され、そのようにして噴射開口部８が閉止される。
【００２１】
弾性的な区域２５の機能は次のとおりであり、噴射サイクルのさまざまな時点でノズルニードル３の状態を模式的に示す図２も参照しながら、以下において説明する。図２ａには、噴射の開始時におけるノズルニードル３の状態が示されており、このときノズルニードル３は閉止位置でノズルシート５に当接している。このときノズルニードル３はそのシール面６全体でノズルシート５の上に載るのではなく、シール面６には密閉性を向上させるために環状のシールライン２７が構成されており、このシールラインがノズルシート５の上へのシール面６の実質的に線形の載置を惹起する。シールライン２７よりも下方の面は圧力室４の燃料圧力で付勢されないので、シールライン２７よりも下方のシール面６に対しては力が生じず、もしくは些細な力しか生じない。
【００２２】
現代の噴射システムでは２，０００ｂａｒを超えることがある制御室１０の高い燃料圧力は、ノズルニードルの端面９に対して油圧の力ＦＳ１を惹起し、この力は図２ａでは上側に矢印で記号により示されており、ノズルニードル３を圧縮する。ノズルニードル３の弾性的な区域２５の構成により、圧縮は主として当該領域で行われる。シールライン２７よりも下方では燃料圧力が事実上印加されず、せいぜいのところ燃焼室で生じて力Ｆｄ１をもたらす圧力なので、ある程度の値だけノズルニードル３の弾性的な圧縮が生じる。そして制御室１０の圧力が低下すると、弾性的な区域２５が弛緩して、図２ｂに示すように値Δｌだけノズルニードル３が伸びることになる。制御室の力ＦＳ２が低くなり、それに対して反力Ｆｄ２はほぼ等しいままに保たれる。なぜならノズルニードル３がまだ閉止位置にあり、すなわち、まだノズルシート５から持ち上げられていないからである。
【００２３】
そしてノズルニードル３がノズルシート５から持ち上げられると、ノズルニードル３のシール面６の下へと圧力室３の燃料圧力が移動し、それにより、図２ｃに示すとおり、いっそう高い油圧の力Ｆｄ３がシール面６に対しても作用するようになる。それと同時に、制御室の圧力によって力ＦＳ３も高まる。なぜなら燃料がノズルニードル３により制御室１０の内部で圧縮され、それによりノズルニードルが、今回は油圧の力により両方の端部であらためて圧縮されて、再び短くなるからである。ノズルニードル３のこの弾性的な短縮は、開放ストローク運動の開始時における閉止位置におけるほど大きいものではない。なぜなら制御室の油圧の力ＦＳ３および圧力室４の内部の油圧の力は、閉止された状態に比べて若干低いからである。このことは特に、圧力室４の圧力がノズルニードル３の開放によって、およびそれに伴う噴射開口部８の解放によって低くなり、それと同時にシール面６に対する静圧が、シール面６とノズルシート５の間の燃料の流れによって低減されることに由来しており、このことも同じくシール面６に対する油圧の力を低くする。
【００２４】
ノズルシート５へと向かうノズルニードル３の閉止運動のとき、シール面６はノズルシート５の近傍に来るが、このことは、燃料流およびこれに伴って燃料圧力をシール面６の領域で絞り、それにより、図２ｄに示されているように、油圧の力Ｆｄ４が明らかに低下することになる。ノズルニードル３の下面に対する、すなわちシール面６に対する油圧の力が消滅することで、図２ｄに示すように、ノズルニードル３が弛緩して再び長くなる。ノズルニードル３が再び初期位置に達すると、すなわちノズルシート５に当接すると、ただちに制御室１０で初期圧力が再び生成され、それにより、図２ｅに示すように、油圧の力ＦＳ５が再び最大となってノズルニードル３をその初期長さに縮め、この短縮は主として弾性的な区域２５で行われる。
【００２５】
弾性的な区域２５によるノズルニードル３の長手方向への図示している周期的な圧縮と弛緩は、ノズルシート５から持ち上がるときのシール面６の追加の加速を惹起する。これに関して図３では、ノズルニードルの伸長Δｌとノズルニードルのストロークｈが時間的な推移で示されている。時点ｔ０のときに制御弁１８が開き、それにより制御室１０の圧力が落ち込んで、ノズルニードル３の端面９に対する油圧の力が低下する。それによりノズルニードル３は長さΔｌ２だけ長くなり、時点ｔ１のときこれに達する。ノズルニードル３が完全に弛緩すると、すなわちその最大の伸長に達すると、ただちにノズルニードルの本来の開放運動が始まり、すなわち、シール面６がノズルシート５から離れるように動いて、噴射開口部８を解放する。そして上に説明した油圧状況によってノズルニードル３が、時点ｔ２で到達する伸長Δｌ１まで再び圧縮される。この状態で時点ｔ３まで、ノズルニードル３はバリスティック運動段階にあり、すなわち、一方ではシート絞り領域から外に出るが、他方では機械的なストッパに接することがない：端面９に対してもシール面６に対しても、油圧の力は圧力室４ないし制御室１０の内部で作用する。ノズルニードル３が最大のストロークｈｍａｘに到達する直前に制御弁１８が閉じ、それにより、制御室１０の圧力があらためて上昇する。それによってノズルニードル３の開放方向への運動が制動されて、その運動方向が逆転する。
【００２６】
時点ｔ３でノズルニードル３は、シール面６とノズルシート５の間のシート絞りが、シート面６に対する油圧の力の顕著な低下をもたらす位置に達する。それによりノズルニードル３はあらためて伸長し、このことは、図３に示すように、相対的な長さ変化Δｌが再び時点ｔ４まで値Δｌ２へと増大することにつながる。時点ｔ４のとき、ノズルニードル３は再びノズルシート５への当接に到達し、それにより、ノズルニードル３は制御室１０の上昇する圧力によって再び圧縮されて、時点ｔ５で当初の長さに達する。
【００２７】
制御室内部の油圧のみによって規定される公知のノズルニードルおよびその開放ストローク運動と比べて、最終的に次のような効果がもたらされる：ノズルニードル３が開放ストローク運動を始めると、すなわちノズルシート５から持ち上がると、ただちにシール面６の下への圧力移動が始まってノズルニードル３を圧縮させ、このことは図３では時点ｔ１とｔ２の間に起こる。ノズルニードル３のこのような圧縮、およびこれに伴うその短縮がノズルニードルの開放速度に加算され、それにより、シール面６がノズルニードル３の全体重心よりも迅速にノズルシート５から離れるように動く。それによって噴射の開始時における噴射率が、通常のノズルニードル３の場合よりも急速に上昇する。このことを図解するために、図４には噴射中の噴射率Ｒが時間ｔに対して模式的に示されている。鎖線４０は、本発明によるノズルニードル３の噴射率の推移を表す：噴射の開始時に率Ｒは、率推移４２が実線で表されている公知のノズルニードルの場合よりも非常に急速に上昇する。すなわち本発明によるノズルニードルでは最大率にいっそう迅速に到達し、それにより、低い圧力で噴射開口部まで達するために不十分にしか噴霧化されない燃料がわずかしかない。
【００２８】
本発明による効果は次のように説明、数量化することもできる：制御室１０の圧力が落ち込むと、ノズルニードル３の端面９が制御室へ入るように動くが、シール面６はさしあたり動くことがない。この効果は、ノズルニードルの弾性的な区域の長手方向剛性がたとえば１５，０００Ｎ／ｍｍのとき約３０μｍであり、これは、ノズルニードルが約２１０，０００Ｎ／ｍｍ２の弾性率を有する普及している鋼材でできていて弾性的な区域の直径が１．５ｍｍ、長さが２６ｍｍである場合であり、このとき長手方向弾性的な区域は円筒状に構成される。ノズルニードル３の伸長が完了するとただちに、シール面６がノズルシート５から離れるようにある程度の開放速度で動く。するとシール面６の下への圧力移動によってノズルニードル３があらためて圧縮され、それにより、ノズルニードル３の弾性変形がノズルニードル３の運動速度に加算される。つまりシール面６は、弾性的な区域２５なしで行われる場合よりも急速にノズルシート５から離れるように動く。
【００２９】
長手方向剛性は次のように定義される：
一般に、ノズルニードルの長手方向への伸長εＸについて次式が成り立つ（ここではｘ方向）：
εＸ＝Ｅ１・［σｘ−ｖ・（σｙ＋σｚ）］
【００３０】
ここでσｘ，σｙおよびσｚはそれぞれの空間方向における応力であり、ｖはポアソン数、Ｅは弾性率である。ただし以下の考察については、圧力室の流体静力学的な圧力（応力σｙおよびσｚ）による伸長への寄与は無視することができる。この寄与は、噴射周期全体を通じて事実上変化なく保たれるからである。すると上記の関係は、単方向の負荷に準じて次のように簡素化される。
σ＝Ｅ・ε
【００３１】
以下の考察においては、ノズルニードルの中実な円筒状の区域で構成され、直径ｄ、断面積Ａ、および長さＬを有する長手方向弾性的な区域を前提とする。上記の式の応力σをＦ／Ａで置き換えると、次式が得られる。
Ｆ／Ａ＝Ｅ・ε
【００３２】
伸長εは、相対的な長さ変化ΔＬと区域の全長Ｌとの商として与えられ、すなわちε＝ΔＬ／Ｌである。この両者を互いに代入すると次式が得られる。
Ｆ／Ａ＝Ｅ・ΔＬ／Ｌ
または
Ｆ＝Ｅ・Ａ／Ｌ・ΔＬ
【００３３】
力Ｆと相対的な長さ変化ΔＬとの間の比例係数を長手方向剛性ｃと呼び、したがってこれは次の関係によって与えられる：
ｃ＝Ｆ／ΔＬ＝Ｅ・Ａ／Ｌ
【００３４】
鋼材について典型的な値Ｅ＝２１０，０００Ｎ／ｍｍ２、長手方向弾性的な区域２５の１．５ｍｍの直径ｄ、および２６ｍｍの長さＬを代入すると、次の長手方向剛性が得られる。
ｃ＝２１０，０００Ｎ／ｍｍ２・π／４・（１．５ｍｍ）２／２６ｍｍ&#8776;１４，３００Ｎ／ｍｍ
【００３５】
これよりも高い長手方向剛性ｃでもすでに良好な効果が実現されるが、長手方向剛性ｃは、噴射ノズルで効果を観察できるようにするためには、４０，０００Ｎ／ｍｍよりも低いのがよい。
【００３６】
図５には、本発明による噴射ノズル１の実施例が示されており、同一のコンポーネントには図１と同一の符号が付されている。この噴射ノズル１は、すでに図１に示したように、燃料を高い圧力のもとで充填可能である圧力室４が中に構成されたノズル本体２を有している。ノズルニードル３はピストン状に製作されるとともに、第１の案内区域３０と第２の案内区域３１とを有しており、これらによってノズルニードル３が半径方向に圧力室４の内部で案内される。第１の案内区域３０と第２の案内区域３１の間には、直径ｄと長さＬを有する弾性的な長手方向区域２５が構成されている。シール面６と反対を向くほうで、ノズルニードル３は円筒状の区域によって、制御室１０を半径方向に区切るスリーブ２３の中で案内される。スリーブ２３はここでは閉止ばね２４の力によって絞りディスク２２に向かって押圧され、閉止ばね２４はスリーブ２３とノズルニードル３の段部３６との間に圧縮初期応力のもとで配置され、その際にノズルニードル３を取り囲む。閉止ばね２４と段部３６との間には調整ディスク３７が配置されていて、その厚みを通じて閉止ばね２４の圧縮初期応力を調整可能である。
【００３７】
図示した実施例では、ノズルニードル３の案内区域１０３と段部３６との間に、弾性的な長手方向区域２５の直径ｄに少なくとも近似的に相当する直径ｄｊを有する、ノズルニードル３の別の弾性的な長手方向区域２６がある。この別の弾性的な長手方向区域２６により、ノズルニードル３の全体剛性をいっそう低くすることができ、それはたとえばスペースの都合上、弾性的な長手方向区域２５を必要な長さで製作することができない場合である。
【００３８】
弾性的な長手方向区域の全体・長手方向剛性ｃｇｅｓは、ｃ１およびｃ２が両方の弾性的な区域２５，２６の長手方向剛性であるとき、
Ｃｇｅｓ＝１／（ｃ１−１＋ｃ２−１）
となる。このとき全体・長手方向剛性ｃｇｅｓは２０，０００Ｎ／ｍｍ以下であるのが好ましい。
【００３９】
噴射開口部８の方向への圧力室４の内部の燃料流を確保するために、第１の案内区域３０と第２の案内区域３１にはそれぞれ１つまたは複数の研磨部３３ないし３４が案内区域３０，３１の外面に取り付けられており、それにより、案内区域３０，３１のそばを通る絞られない燃料流を噴射開口部８の方向へ行うことができる。
【００４０】
直径が縮小した円筒の形態での弾性的な長手方向区域２５の構成のほか、弾性的な長手方向区域をこれ以外の仕方でなすことも可能であり、それは、たとえばノズルニードルの切欠きによってより高い長手方向弾性が実現されることによる。とはいえ直径縮小による構成が、このような長手方向弾性的な区域をなすもっとも単純な方式であり、ノズルニードルの製作コストがそれによってさほど上昇することがない。
【符号の説明】
【００４１】
１  噴射ノズル
２  ノズル本体
３  ノズルニードル
４  圧力室
５  ノズルシート
６  シール面
８  噴射開口部
９  端面
１０  制御室
２３  スリーブ
２４  閉止ばね
２５  弾性的な長手方向区域
２６  弾性的な長手方向区域
２７  シールライン
３０，３１  案内区域
３３，３４  通過部
１００  燃料インジェクタ
【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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