(57)【要約】  内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射するための噴射ノズル（１０）を開示する。噴射ノズルは、加圧燃料のための供給ラインから燃料を受け取るボア（１４）を有するノズル本体（１２）と、使用時に燃焼室に燃料を送達するためのボア（１４）からの出口（２４）と、ボア（１４）に受容されかつ弁針軸線を規定する弁針（１６）であって、出口（２４）を通る燃焼室内への燃料の流れが妨げられる閉位置と、出口を通る燃焼室内への燃料の流れが可能とされる全開位置との間で移動可能であり、使用時に制御チャンバ内の燃料圧力を変化させることによりその動きが制御可能である弁針（１６）と、上流側面（２８ａ）および下流側面（２８ｂ）を有し、針（１６）とともに移動可能である制限要素（２８）と、を備える。使用時に、出口（２４）に達する燃料は、制限要素（２８）とボア（１４）の壁部分（１４ｄ）との間のクリアランス（ＲＡ、ＲＢ）によって画定されたボア（１４）内の制限部（５４）を通過する。クリアランス（ＲＡ、ＲＢ）は、弁針（１６）がその閉位置から持ち上がるにつれて徐々に増大する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射するための噴射ノズル（１０）であって、
加圧燃料のための供給ラインから燃料を受け取るボア（１４）を有するノズル本体（１２）と、
使用時に前記燃焼室に燃料を送達するための前記ボア（１４）からの出口（２４）と、
前記ボア（１４）に受容されて弁針軸線を規定する弁針（１６）であって、前記出口（２４）を通る前記燃焼室内への燃料の流れが妨げられる閉位置と前記出口を通る前記燃焼室内への燃料の流れが可能になる全開位置との間で移動可能であり、使用時に制御チャンバ内の燃料圧力を変化させることによりその動きが制御可能である弁針（１６）と、
上流側面（２８ａ）および下流側面（２８ｂ）を有し、前記針（１６）とともに移動可能である制限要素（２８）と
を備え、
使用時に、前記出口（２４）に達する燃料が、前記制限要素（２８）と前記ボア（１４）の壁部分（１４ｄ）との間のクリアランス（５４ａ、５４ｂ）によって画定される前記ボア（１４）内の制限部（５４）を通過し、
前記クリアランス（５４ａ、５４ｂ）が、前記弁針（１６）がその閉位置から持ち上がるにつれて徐々にかつ連続的に増大する、噴射ノズル（１０）。
【請求項２】
前記クリアランス（５４ａ、５４ｂ）が、前記弁針（１６）がその閉位置からその全開位置へと持ち上がるにつれて徐々に増大する、請求項１に記載の噴射ノズル。
【請求項３】
前記クリアランス（５４ａ、５４ｂ）が前記弁針（１６）の持ち上がり量に線型的に比例するように、前記ボア（１４）の前記壁部分（１４ｄ）が全体として円錐台形である、請求項１に記載の噴射ノズル。
【請求項４】
前記針（１６）がその閉位置にあるときに、前記クリアランス（５４ａ）がゼロではない、請求項１〜３のいずれか１項に記載の噴射ノズル。
【請求項５】
前記制限要素（２８）が、径方向距離（ＲＡ、ＲＢ）だけ前記ボアの前記壁部分（１４ｄ）から離隔され、
前記径方向距離（ＲＡ、ＲＢ）が、前記弁針（１６）がその閉位置から持ち上がるにつれて徐々に増大する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の噴射ノズル。
【請求項６】
前記針が、前記ボア（１４）内での前記針（１６）の摺動運動を案内するように構成された針案内部分（５０）を含み、
前記制限要素（２８）が、前記針案内部分（５０）の上流に配置される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の噴射ノズル。
【請求項７】
前記制限要素（２８）が、前記針（１６）の前記針案内部分（５０）よりも大きい直径を有する、請求項６に記載の噴射ノズル。
【請求項８】
前記ボア（１４）が、前記制限要素（２８）の上流の比較的大径の領域（１４ａ）と、前記弁針（１６）の前記針案内部分（５０）が配置される比較的小径の領域（１４ｂ）と、前記制限要素（２８）が配置される前記大径および小径の領域（１４ａ、１４ｂ）の中間の領域（１４ｃ）とを含む、請求項６または７に記載の噴射ノズル。
【請求項９】
前記クリアランス（５４ａ、５４ｂ）が、前記ボア（１４）と前記制限要素（２８）の周縁エッジ（５６）との間の環状クリアランス（５４）を含む、請求項１〜８のいずれか１項に記載の噴射ノズル。
【請求項１０】
前記制限要素（２８）の前記下流側面（２８ｂ）の少なくとも一部分が、前記周縁エッジ（５６）まで延びる傾斜面（２８ｃ）を含み、前記傾斜面（２８ｃ）が前記弁針（１６）の軸に対して垂直ではない、請求項９に記載の噴射ノズル。
【請求項１１】
前記制限要素（２８）の前記上流側面（２８ａ）が、前記制限要素（２８）の前記周縁エッジ（５６）まで延びる上流エッジ面（２８ｆ）を含み、前記上流エッジ面（２８ｆ）が前記針の軸に対して垂直である、請求項９または１０に記載の噴射ノズル。
【請求項１２】
前記制限要素が、前記弁針（１６）の軸部分（３０）の周りに環状に配置されるカラー（２８）を含む、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の噴射ノズル。
【請求項１３】
前記カラー（２８）が、前記弁針（１６）の前記軸部分（３０）にプレスフィットされる、請求項１２に記載の噴射ノズル。
【請求項１４】
請求項１２または１３に記載の噴射ノズルの組立て方法であって、
前記制限部を通って流れる燃料に関するパラメータを測定することと、
測定される前記パラメータの目標値を達成するために、前記カラーの位置を前記弁針に対して調整することと
を含む方法。
【請求項１５】
測定される前記パラメータが、前記制限部を画定する前記クリアランスのサイズ、または前記カラーと前記ボアの前記壁部分との間の径方向距離を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
既知の流量および／または既知の供給圧力で前記ボアに流体を通過させることを含み、
測定される前記パラメータが、前記制限部の圧力降下、前記制限部の下流の流体圧力、前記ボアを通過する流体の流量、または前記弁針にかかる力を含む、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のシリンダ内に燃料を噴射する燃料噴射器で使用するための噴射ノズルに関する。詳細には、本発明は、噴射器針の制御を改善するように構成された噴射ノズルに関する。
【背景技術】
【０００２】
欧州特許第０８４４３８３号は、内燃機関のための高圧燃料噴射器に関する。燃料噴射器は、ボアを画定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のための流路を提供し、燃料は、高圧燃料供給通路から受け入れられる。燃料噴射器は弁座、ボア内で摺動可能、かつボアの下方端部の弁座と係合可能であり、当該弁座の下流に配置された出口を通る燃料の送達を制御する弁針を含む。弁針が弁座から持ち上げられると、燃料は噴射のための出口を通って、付随する機関の燃焼室内へ流れることができる。
【０００３】
弁針は、ボア内の高圧燃料にさらされる少なくとも１つの下流向きスラスト面を含む。ボア内の高圧燃料が当該スラスト面に作用し、針を持ち上げる、または開放する力を加える。針の上端部は、制御チャンバ内の燃料圧力が作用して針に閉塞力を加えるように、制御チャンバ内で燃料圧力を受ける。制御チャンバ内の燃料圧力は、針に作用する力のバランスを調整するために、ノズル制御弁の制御の下で変更されうる。
【０００４】
制御チャンバは、供給通路から高圧下で燃料を受け取る。また、ノズル制御弁は、制御チャンバと低圧ドレインとの間の連絡が閉じている第１の位置と、制御チャンバと低圧ドレインとの間の連絡が開いている第２の位置との間で動作可能である。このようにして、制御チャンバ内の燃料圧力は、ノズル制御弁がその第１の位置にあってドレインへの連絡が閉じられているときには比較的高い値に保持され、そうでなければノズル制御弁をその第２の位置に移動させて燃料が制御チャンバからドレインへ流れるようにすることによって比較的低い値に低減されうる。
【０００５】
ノズル制御弁がその第１の位置にある場合、制御チャンバ内の燃料の圧力は、針に加閉塞方向の正味の力が作用するのに十分なほどに高い。ノズル制御弁がその第２の位置に移動するように操作された場合、制御チャンバ内の燃料の圧力は降下し、上記の閉塞力は、針の下流向きスラスト面に作用するボア内の燃料圧力による開放力上記の開放力を克服するにはもはや十分ではなくなる。そして、針はその弁座から離れる方向に移動して、出口を通じた燃料噴射が可能になる。燃料噴射を終わらせるために、ノズル制御弁がその第１の位置に戻るように操作されると制御チャンバ内の燃料の圧力が上昇し、針の端部に作用する上記の閉塞力がスラスト面に作用する上記の開放力を克服して針が再び弁座と係合する。
【０００６】
弁針とボアの一部分との間にある径方向の小さなクリアランスの形態をとる制限部が、燃料入口と出口と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、入口から出口までの流路における圧力差を生じさせる。これは、噴射が生じており、噴射を終わらせるために制御弁がその第１の位置に移動するように操作された場合に、針の下流向きスラスト面に作用する上記の開放力が、制限部が存在しなかった場合よりも弱くなることを意味する。これにより、制御チャンバ内の燃料の圧力の高まりは、制限部の下流で、下流向きスラスト面に作用するボア内の燃料圧力による開放力を克服するのに十分なものになる。また、制限部により、制御チャンバ内の燃料の圧力はより早く開放力を克服し、それにより、針を閉塞する速度が増す。
【０００７】
米国特許第６４９９４６７号は、このタイプの制限部が弁針のピストン型針案内部分を通るオリフィスの形態をとる構成を開示している。針案内部分は、ノズルの噴射端近傍に配置され、制御チャンバからは離れている。欧州特許第０９７１１１８号は、弁針上の環状カラーとボアの壁との間に制限部が画定される構成を開示している。
【０００８】
上述のような既知の構成の１つの欠点は、燃料が入口から出口へ流れるときに、制限部をまたいで比較的大きな圧力降下が生じることである。実際問題として、このことは、噴射器に供給される燃料の圧力よりも噴射圧力が低くなることを意味する。したがって、噴射が可能な圧力よりも高い圧力まで燃料をポンピングすることにエネルギーが浪費される。
【０００９】
針とボアとの間に制限部が形成される既知の噴射器についてさらに想定される欠点は、望ましい圧力降下を得るために必要とされる機械加工が非常に正確でなければならないことである。特にこうした小さなスケールでのそのような正確さは、そのような噴射器の製造に時間も費用もかかることを意味する。
【００１０】
さらに、これらの従来技術の構成では、制限部を通過する燃料の速度は、燃料の粘性、すなわち燃料の温度の影響を受けやすい。使用に際して、燃料の温度は機関の動作段階によって大幅に変動し、それによって予測しえない針の挙動がもたらされる可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
このような背景を踏まえると、所与の燃料供給圧力に対してより高い噴射圧力を得ることができ、燃料の粘性の影響を受けにくく、かつ従来技術の構成よりも製造が簡易な燃料噴射器を提供することが、望ましいはずである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
第１の態様によれば、本発明は、内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射するための噴射ノズルに属し、この噴射ノズルは、加圧燃料のための供給ラインから燃料を受け取るボアを有するノズル本体と、使用時に燃焼室に燃料を送達するためのボアからの出口と、ボアに受容されて弁針軸線を規定する弁針と、を備える。弁針は、出口を通る燃焼室内への燃料の流れが妨げられる閉位置と、出口を通る燃焼室内への燃料の流れが可能とされる全開位置との間で移動可動である。使用時に、針の動きは、制御チャンバ内の燃料圧力を変化させることによって制御可能である。
【００１３】
噴射ノズルは、上流側面および下流側面を有する制限要素をさらに備える。制限要素は、針とともに移動可能である。使用時に、出口に達する燃料は、制限要素とボアの壁部分との間のクリアランスによって画定されるボア内の制限部を通過する。上記のクリアランスは、弁針がその閉位置から持ち上がるにつれて徐々に増大する。
【００１４】
制限要素は、針がその閉位置から持ち上げられて燃料がボアを通って流れるときに、制限要素の下流の燃料圧力が制限要素の上流の燃料圧力よりも低くなるように、燃料の流れを制限する。制限要素の上流側面に作用する燃料圧力により、閉塞方向に作用する追加的な力が弁針にもたらされ、それにより、噴射イベントの始まりにおける弁針の開放速度が減速される。
【００１５】
制限要素とボアの壁部分との間のクリアランスは、弁針の持ち上がり量が増すにつれて、徐々にまたは連続的に増大する。弁針は、その閉位置では、ノズル本体の弁座領域と係合される。また、弁針の持ち上がり量とは、針がその閉位置から全開位置の方へ持ち上げられるにつれて増大する、弁針と弁座領域との間の軸方向距離である。したがって、制限要素とボアの壁部分との間のクリアランスは、弁針がその閉位置の近くにあり針の持ち上げ量が少ないときには比較的小さいが、針がその全開位置に向かって移動を開始するとすぐに増大する。
【００１６】
クリアランスが変化するために、制限要素により針に作用する追加的な力は、針の持ち上がり量が少ないときには比較的強く、それによりパイロット／プレ噴射およびポスト噴射などの少量噴射イベントにおける弁針の制御が改善される。さらに、制限部を画定するクリアランスは、針が閉じられたときに最小サイズになるため、上記の構成は、噴射と噴射の間でのボアに発生する圧力波、および弁針に発生する弾性振動の最大限の減衰を実現する。より高い針の持ち上げ量で、弁針がその全開位置に近づくと、増大したクリアランスが、制限要素の圧力降下を弱め、それにより、燃料を出口から噴射されるときの圧力が高められる。
【００１７】
ある実施形態において、クリアランスは、弁針がその閉位置からその全開位置へと持ち上がるにつれて、徐々に増大する。別の言い方をすれば、クリアランスは、好ましくは、弁針の動きの範囲全体にわたって連続的に変化する。クリアランスは、弁針の持ち上がり量に比例して連続的に増大してもよい。クリアランスが弁針の持ち上がり量に線型的に比例するように、ボアの壁部分は、全体として円錐台形であってもよい。クリアランスは、針がその閉位置にあるときにゼロではないことが好ましい。
【００１８】
所与の針位置に対するクリアランスのサイズは、制限要素とボアの壁部分との間の最小距離として画定されうる。例えば、ボアの壁部分が全体として円錐台形である場合、クリアランスのサイズは、ボアの壁部分の表面に対して垂直な方向に沿って計測された、制限要素とボアの壁部分との間の距離である。
【００１９】
クリアランスのサイズを画定する方向の径方向成分は、弁針がその閉位置から持ち上がるにつれて徐々に増大することが好ましい。例えば、制限要素は、弁針がその閉位置から持ち上がるにつれて徐々に増大する径方向距離だけ、ボアの壁部分から離れていてもよい。したがって、径方向成分または径方向距離は、弁針がその閉位置から全開位置へと持ち上がるにつれて、徐々に増大しうる。径方向成分または径方向距離は、弁針の持ち上がり量に比例して連続的に増大してもよい。
【００２０】
針は、ボア内での針の摺動運動を案内するように構成された針案内部分を含んでもよい。制限要素は、針案内部分の上流に配置されることが好ましい。針とともに移動可能であり、かつ針の案内部分から分離または離間された制限要素を設けることは、針が開閉しているときの針の動的特性を改善するのに役立つ。さらに、針案内部分の上流に制限要素を設けることにより、針案内部分をできるだけ噴射器の先端に近づけて配置することが可能になり、それにより、使用時の針の機械的安定性が高められる。制限要素は、針の針案内部分よりも大きい直径を有しうる。
【００２１】
針がその閉位置から離れる方向に持ち上げられた場合、出口での燃料の圧力は、制限要素直下のボア内の燃料の圧力と実質的に同一であることが好ましい。別の言い方をすれば、針の案内部分で生じるいかなる圧力降下も、制限要素での圧力降下と比較すると、ごくわずかなものである。
【００２２】
噴射ノズルは、針に付随する制御ピストンをさらに含んでもよい。この制御ピストンは、制御チャンバ内の燃料圧力を受ける制御面を有する。この場合、カラーは、ピストンよりも大きい直径を有しうる。カラーが針案内部分および／または制御ピストンよりも大きい直径を有する場合、カラーは、針の開放運動を減衰させるのにも、針の閉塞運動を促進するのにも、大いに効果的である。
【００２３】
噴射ノズルは、制限部の上流に位置しかつ供給ラインから燃料を受け取るように構成された第１のボア容量と、制限部の下流に位置しかつ制限部を通じて上記第１のボア容量から燃料を受け取るように構成された第２のボア容量とを含みうる。針の針案内部分は、第２のボア容量内に配置されることが好ましい。制限要素は、使用時に第１のボア容量内の燃料圧力を受ける上流向きスラスト面を含みうる。有利には、この構成では、噴射イベント中に制限要素の上流向きスラスト面が、閉塞方向に作用する追加的な力の成分を弁針に加える。
【００２４】
このようにして、制限要素の上流対向スラスト面に作用する圧力は、針の閉塞運動を促進するように働き、結果として針が閉塞される速度がより速くなる。対照的に、制御チャンバ内の圧力が変化することによって針がその閉位置から離れて全開位置の方へ動かされるときには、制限要素の上流向きスラスト面に作用する圧力は、開放されつつある針に加えられる正味の開放力を弱めるように働き、結果として針の開放運動が減衰され、したがって針が開放される速度がより遅くなる。針が閉塞される速度が速まること、および針が開放される速度が遅くなることは、どちらも噴射の制御を改善するために有益である。
【００２５】
クリアランスは、ボアと制限要素の周縁エッジとの間の環状クリアランスを含みうる。ある実施形態では、制限要素の下流側面の少なくとも一部分は、周縁エッジまで延びる傾斜面を含む。この傾斜面は、弁針の軸に対して垂直ではない。
【００２６】
周縁エッジの下流に位置する、制限要素の下流側面における傾斜面は、燃料が制限部を通って流れるときに、制限要素の下流での燃料の乱流を最大化するように働く。有利には、この構成は、制限部を通過する流れの特性のうち、燃料の粘性に対するセンシティビティを低下させ、温度変化が噴射器の性能に及ぼす影響を最小限に抑える。このことは、さらに、特に少量噴射イベントにおける弁針の制御を改善する。いくつかの構成では、乱流を最大化するために、上記の傾斜面が、針の軸に対して約１５°から４５°の間の角度で配置されてもよい。ある実施形態において、上記の傾斜面は、針の軸に対して約３０°の角度で配置される。
【００２７】
制限要素の下流側面は、針の軸に垂直な下流対向面を含んでもよく、上記の傾斜面は、下流対向面の周縁における面取り部として形成されてもよい。上記の傾斜面は、円錐台形であってもよい。
【００２８】
ある実施形態において、上記の傾斜面は、針の軸に対して約１５°から４５°の間の角度に位置する。好ましくは、傾斜面は、針の軸に対して約３０°の角度に位置してもよい。
【００２９】
制限要素の上流側面は、制限要素の周縁エッジまで延びる上流エッジ面を含みうる。例えば、ある実施形態において、制限要素の上流側面は中央面を含み、上流エッジ面は、中央面の周りに環状に配置される。上流エッジ面は、中央面との間にステップが画定されるように、中央面から落ち込んでいてもよい。
【００３０】
上記の上流エッジ面は、針の軸に垂直であることが好ましい。制限要素の周縁エッジは、上記の上流エッジ面と傾斜面とが交わる位置に画定されうる。このようにして、周縁エッジは、上流エッジ面と傾斜面との間の交差部における鋭いエッジの形態をとることができる。これにより、制限部は、粘性に対して最小限のセンシティビティを有する、理論上の鋭端オリフィスに近い流体流れ特性を有する。
【００３１】
概して、ボア内の流れの方向における制限部の長さ、つまり針の軸方向における周縁エッジの長さは、できるだけ短いことが望ましい。そのような構成は、粘性に対する流れのセンシティビティを最小限に抑え、また、弁針の移動質量を減少させる。例えば、周縁エッジは、針の軸に平行な方向において約０．２ｍｍ以下の長さを有しうる。好ましくは、周縁エッジは、針の軸に平行な方向において約０．１ｍｍ以下の長さを有してもよい。周縁エッジは、針の軸に平行に延びる、全体として円筒形の表面を有してもよい。周縁エッジは、全体として円筒形の表面の代わりに、曲がった、または樽形の表面を有していてもよく、ナイフエッジのような幾何形状で形成されてもよい。
【００３２】
弁針は、制限要素の下流に配置された下流向きスラスト面を含みうる。下流向きスラスト面は、針案内部分の下流に配置されうる。制限要素は、ボアの比較的小径の領域の上流の、比較的大径の領域に配置されうる。
【００３３】
制限要素は、比較的大径の領域の下流側端部に配置されることが好ましい。例えば、制限要素は、比較的大径の領域の下流側３分の１の位置に、より好ましくは、比較的大径の領域の下流側４分の１の位置に配置されうる。
【００３４】
別の構成において、ボアは、制限要素の上流の比較的大径の領域と、弁針の針案内部分が配置される比較的小径の領域と、制限要素が配置される中間領域とを含む。中間領域は、中間の直径の領域とすることができる。
【００３５】
比較的大径の領域の下流側端部に、または比較的大径の領域の下流の中間径領域内に制限要素を配置することにより、制限要素より上側のボアの容量が最大化され、制限要素より下側の容量が最小化される。このことは、制限部の上流のボアの大径領域において高圧燃料のために利用可能な蓄圧容量を最大化するのに役立つ。
【００３６】
噴射ノズルの使用に際して、ボア内の燃料に圧力波が生じうる。そのような圧力波は、ボアの幾何形状に応じた特有の波長を有する。そのような波は、針の開閉運動と噴射される燃料の圧力とを乱して、噴射される燃料の量を不確実なものにしうるので、望ましくない。有利には、針上に配置される制限要素は、使用に際して１または複数のそのような圧力波の腹またはその近傍に位置し、それにより波を減衰させて波による望ましくない影響を軽減してもよい。例えば、制限要素は、ボアにおける特徴的な定在波の腹に位置してもよい。
【００３７】
噴射ノズルは、針を閉位置の方へ付勢するためのばねをさらに含んでもよい。ばねは、制限要素の上面と係合するように構成されてもよい。あるいは、針は、制限要素から間隔を隔てて上流に配置されたばね座を含んでもよい。噴射ノズルが低圧で動作できるようにするために、比較的低負荷のばねが必要とされる場合がある。また、制限要素の上流に別個のばね座を設けることにより、比較的短い低負荷のばねを使用し、座屈の危険性を最小限に抑えることが可能になる。さらに、この構成では、ばねによって占有される制限要素の上流のボアの容量は比較的小さく、燃料のために利用可能な容量が最大化される。
【００３８】
制限要素は、弁針の軸部分の周りに環状に配置されたカラーを含みうる。カラーと針とは、噴射ノズルの製造中に連結される別々の構成要素として形成されることが好ましい。カラーは、好ましくは、上記軸部分に取り付けられる環状の構成要素である。例えば、カラーは、弁針の軸部分にプレスフィットされてもよい。有利には、そのような構成により、針がその閉位置にあるときにカラーとボアの壁部分との間に望ましいクリアランスを得ることができるように、噴射ノズルの組立て中に針に対するカラーの位置を調整することができる。
【００３９】
したがって、本発明は、制限部を流れる燃料に関するパラメータを測定することと、測定されるパラメータの目標値を達成するためにカラーの位置を弁針に対して調整することとを含む、上記のような噴射ノズルの組立て方法に及ぶ。このようにして、カラーは、所与の針の持ち上がり量における制限部が、測定されるパラメータの目標値に対応する的確なサイズに確実になるように、適切な位置に調整されうる。カラーの位置の調整は、パラメータの測定と同時に行われてもよく、あるいは、パラメータの測定後に行われてもよい。測定および調整の各ステップは、目標値を得るために数回繰り返されてもよい。
【００４０】
測定されるパラメータは、制限部を画定するクリアランスのサイズ、またはカラーとボアの壁部分との間の径方向距離を含んでもよい。
【００４１】
別の例において、上記の方法は、既知の流量でボアに流体を通過させることを含み、測定されるパラメータは、制限部の圧力降下を含んでもよい。同様に、測定パラメータは、制限部の下流の流体圧力を含んでもよい。上記の方法は、既知の供給圧力でボアに流体を通過させることを含み、測定されるパラメータは、ボアを通過する流体の流量を含んでもよい。別の変形例において、上記の方法は、既知の供給圧力および／または既知の流量でボアに流体を通過させることを含み、測定されるパラメータは、弁針にかかる力を含んでもよい。言い換えれば、制限要素のために針に作用する力が測定される。
【００４２】
本発明の各態様の好ましい特徴および／または任意の特徴は、単独で、または適切な組合せで本発明の他の態様にも含まれうることが、理解されるであろう。
【００４３】
次に、添付の図面を参照しながら、あくまで例示的に本発明の実施形態を説明する。同様の参照番号は、同様の部分を示す。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施形態に係る噴射ノズルの一部分の概略的な断面図である。
【図２】図２の噴射ノズルの拡大された概略的な断面図である。
【図３】本発明の別の実施形態に係る噴射ノズルの一部分の概略的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
本明細書を通して、「上方」および「下方」などの用語は、添付の図面に示されている噴射ノズルの向きに関連して使用されるが、噴射ノズルは任意の適切な向きで使用されうることが、理解されるであろう。「上流」および「下流」などの用語は、通常使用時の噴射中に噴射ノズル内を流れる燃料の全体的な方向（すなわち、添付の図面では下方）を意味する。
【００４６】
図１および２は、本発明の第１の実施形態による噴射ノズル１０の一部分を示す。噴射ノズル１０は、付随する機関の燃焼室（図示せず）内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。
【００４７】
図１を参照すると、噴射ノズル１０は、ボア１４を有する全体的に管状のノズル本体１２を含む。弁針１６が、ボア１４内に受容される。弁針１６は、ノズル本体１２の下流先端２２に形成された弁座領域２０と係合可能である。
【００４８】
１つまたは複数の出口２４が、ノズル本体１２の先端２２において、弁座領域２０の下流に形成される。針１６は、弁座領域２０と係合されてボア１４内の燃料が出口２４に達するのを防ぐ閉位置と、弁座領域２０から離れる方向に持ち上げられて燃料が噴射のためにボア１４から出口２４を通って流れることを可能にする開位置との間で移動可能である。
【００４９】
ノズル本体１２の上方部分は、袋ナット（図示せず）によりハウジング部分（図示せず）に取り付けられる。ハウジング部分は、使用時にノズル本体１２のボア１４に高圧で燃料を供給する供給ライン（図示せず）を含む。弁針１６の上方部分は、制御ピストン２６を形成する。制御ピストン２６の上端部は、ハウジング部分に画定された制御チャンバ（図示せず）内の燃料圧力を受ける。当業者にはよく知られるように、弁針の動きは、ノズル制御弁（図示せず）を使用して制御チャンバ内の燃料圧力を変化させることによって制御され、このノズル制御弁は、制御チャンバ内の圧力を下げるために制御チャンバを低圧ドレインに接続するように、または制御チャンバを供給ラインからの高圧燃料で満たすように動作可能である。
【００５０】
カラー２８の形態をとる制限的な減圧要素が、針１６の周りに環状に配置される。カラー２８は、針１６の円筒形軸部分３０に取り付けられる。カラー２８は、針１６から径方向外側に広がり、針１６の直径と比べて大きい直径を有する。針１６の円筒形軸部分３０の上流の弁棒部分３２は、円筒形軸部分３０よりも小さい直径を有する。
【００５１】
弁棒部分３２の最上端部には、バイアスばね３６のための拡径ばね座３４を画定するカラーが形成される。ばね３６は、針１６をその閉位置の方へ付勢する。制御ピストン２６は、スペーサピース４０のボア３８内で摺動可能である。スペーサピース４０は、ばね３６のための上方ばね座として機能し、また、ばね３６をハウジング部分（図示せず）から離隔させる。スペーサピース４０は、ばね３６の力により、ハウジング部分に当接して保持される。スペーサピース４０は、製造公差に起因して生じうるような針１６とハウジング部分とのずれを調整するために、横方向に摺動することができる。
【００５２】
ばね３６は、ばね座３４の上側に配置された弁針１６のばね案内部分４２により、弁針１６の軸と同心の配置に維持される。ばね案内部分４２は、ばね３６がばね案内部分４２上で摺動しながら案内されるような寸法で形成される。さらに、スペーサピース４０の下面は、ボア３８への入口の周りに隆起した位置決めリング４４を有して形成される。位置決めリング４４は、ばね３６の内径に受容されうるような寸法で形成される。このようにして、位置決めリング４４は、ばね３６を針の軸に対して同心の位置に配置する。
【００５３】
ボア１４は、比較的大径の領域１４ａ、および比較的小径の領域１４ｂを含む。大径および小径の領域１４ａ、１４ｂは、中間領域１４ｃによって分離される。中間領域１４ｃは、ボア１４の円錐台形壁部分１４ｄを含み、円錐台形壁部分１４ｄの直径は、ノズル本体１２の先端２２から離れるほど大きくなる。円錐台形壁部分１４ｄは、第１および第２の半径移行領域１４ｅ、１４ｆにより、大径および小径の領域１４ａ、１４ｂのそれぞれにつながっている。大径領域１４ａ、小径領域１４ｂ、および中間領域１４ｃは、高圧燃料のための蓄圧器容量４８を一緒に画定する。
【００５４】
ノズル本体１２のボア１４の小径領域１４ｂは、針１６の案内部分５０の外径に合わせられた狭められた内径を有する、案内領域１４ｇを含む。ボア１４の小径領域１４ｂは、カラー２８の下流のボア１４の容積を減少させるために、案内領域１４ｇの下流のノズル本体１２の先端２２の近くに、さらに直径が減少された部分１４ｈを含む。
【００５５】
針案内部分５０は、ボア１４内での針１６の横方向運動を防ぐために、ボア１４の案内領域１４ｇと摺動しながら係合するように形成される全体的に円筒形の案内面を提供する。複数の螺旋状溝５２が針案内部分５０の表面に形成され、圧力を大幅に下げなくても燃料が針案内部分５０を流れ過ぎることを可能にする。したがって、出口２４での燃料の圧力は、カラー２８直後の圧力と実質的に等しくなる。
【００５６】
本発明のこの実施形態におけるカラー２８の直径は、針案内部分５０の直径の約２倍である。
【００５７】
針案内部分５０は、ボア１４の小径領域１４ｂ内で、ノズル本体１２の先端２２に近い位置に配置されて、針１６の先端に優れた安定性を提供する。具体的には、針１６の先端の横方向運動を制限することにより、針１６がその閉位置にあるときに針１６の先端が弁座領域２０とともに確実な密閉状態を形成することが確実になる。
【００５８】
図２に最も明白に示されるように、カラー２８は、針１６の可動範囲の全体でボア１４の円錐台形壁部分１４ｄと対応する、または重なり合うように、針１６上に位置決めされる。
【００５９】
環状の通路、すなわちクリアランス５４が、カラー２８の周縁エッジ５６とボア１４の円錐台形壁部分１４ｄとの間に画定される。噴射イベント中に燃料がそこを通って出口２４へと流れる環状クリアランス５４の断面積は、環状クリアランス５４が供給通路と出口２４との間のボア１４を通る燃料流路における制限部として作用するように、比較的小さい。
【００６０】
以下に説明するように、制限部５４は、断面積において、針１６が弁座領域２０から持ち上げられ、燃料がボア１４を通って出口２４へ流れているときに、カラー２８の圧力降下を生じさせるのに十分な程度に小さい。それゆえ、カラー２８は、蓄圧器容量４８を別々の２つの圧力制御容量に分割する。これらの圧力制御容量は、以後ボア容量と呼ばれる。再び図１を参照すると、第１の、すなわち上方のボア容量４８ａは、カラー２８の上流側に画定される。また、第２の、すなわち下方のボア容量４８ｂは、カラー２８の下流側に画定される。制限部５４の作用により、針１６が開位置にあるときには、第１のボア容量４８ａ内の燃料圧力は第２のボア容量４８ｂ内の燃料圧力よりも高くなる。
【００６１】
全体としては円錐台形状の下流向きスラスト面６０が、弁針１６の針案内部分５０の下流に設けられる。それゆえ、スラスト面６０は、第２のボア容量４８ｂ内の燃料圧力を受ける。スラスト面６０は下流に向いている（すなわち、スラスト面６０の法線ベクトルは、針の軸に平行であり、かつノズル本体１２の先端２２に向いた成分を有する）ので、スラスト面６０に作用する燃料圧力は、弁針１６に持ち上げまたは開放方向の力を加える。
【００６２】
カラー２８の上流側面２８ａは、第１のボア容量４８ａ内の燃料圧力を受ける。それゆえ、カラー２８の上流側面２８ａは上流向きスラスト面を形成し、カラー２８の上流側面２８ａに作用する燃料圧力は、弁針１６に閉塞方向の力を加える。同様に、カラー２８の下流側面２８ｂは、第２のボア容量４８ｂ内の燃料圧力を受け、下流向きスラスト面を形成する。カラー２８の下流側面２８ｂに作用する燃料圧力は、弁針１６に持ち上げ方向の力を加える。
【００６３】
次に、噴射ノズル１０の動作について説明する。噴射ノズル１０が非噴射状態にあるときには、制御チャンバ内の燃料圧力が比較的高くなるように、ノズル制御弁により制御チャンバとドレインとの間の連絡が閉ざされる。ばね３６によってもたらされる閉塞力と組み合わされた、制御ピストン２６に作用する制御チャンバ内の燃料圧力によって針１６に作用する押し下げ力または閉塞力は、針１６のスラスト面６０に作用する燃料によって針１６に作用する押し上げ力または開放力よりも大きい。それゆえ、正味の押し下げ力または閉塞力が針１６に加わり、それにより針１６は閉位置に維持される。出口２４からの燃料の流出を防ぐために、針１６の先端は弁座２０と係合される。
【００６４】
弁針１６がその閉位置に保持されているときには、第１および第２の各ボア容量４８ａ、４８ｂ内の燃料の圧力が平準化して、カラー２８の上流および下流の各側面２８ａ、２８ｂに作用する燃料圧力によって弁針１６に加えられる力が相殺されることが、理解されるであろう。
【００６５】
燃料噴射を開始するために、ノズル制御弁は制御チャンバと低圧ドレインとの間の連絡を開くように操作され、それにより制御チャンバ内の燃料圧力が下げられ、制御ピストン２６に作用する閉塞力が弱められる。針１６に閉塞方向に作用する全体の力は、第２のボア容量４８ｂ内でスラスト面６０に加わる燃料圧力の結果として針１６に作用する押し上げ力を克服するには、もはや十分ではない。この時点で、正味の押し上げ力または開放力が針１６に作用し、針１６は弁座２０から離れて上方に移動し始め、その開位置に移る。
【００６６】
針１６が弁座２０から持ち上がると、燃料が出口２４から燃焼室内に高圧で噴射される。第２のボア容量４８ｂ内の、ボア１４の下端部における圧力は、燃料が燃焼室内に噴射されるにつれて低下する。燃料によってスラスト面６０に及ぼされる上向きの圧力が低減されるので、このことは針１６が持ち上がったときの初期速度を緩めるのに役立つ。
【００６７】
また、制限部５４のために、燃料がボア１４を通って出口２４に向かって流れるにつれて、第１のボア容量４８ａと第２のボア容量４８ｂとの間に圧力差が生じる。その結果、カラー２１の各側に作用する燃料圧力は、もはや釣り合わなくなる。その代わりに、カラー２８の上流側面２８ａに作用する閉塞力が、カラー２８の下流側面２８ｂに作用する持ち上げ力を上回り、カラー２８の正味の影響は、閉塞方向に作用する追加的な力の成分を針１６に加えることになる。
【００６８】
したがって、カラー２８はまた、針１６が弁座領域２０から離れて上方に移動するときの速度を低下させるのに役立つ。さらに、燃料を介したカラー２８の動きは、針１６が開放される速度をさらに減じる抗力効果を生じさせる。つまり、カラー２８は、針１６の動きと逆の方向に流れる燃料に逆らう針１６の開放運動を減衰させる効果を有する。なお、カラー２８を通じて針１６に作用する下向きの力の成分は、スラスト面６０を通じて作用する上向きの力の成分を克服するには十分でない。それゆえ、正味の押し上げ力が引き続き針１６を開放するように作用し、針のための持ち上がり止め（図示せず）によって規定されうる最大持ち上がり量または全開位置まで針１６を運ぶ。
【００６９】
望ましい量の燃料が燃料室まで送達されると、ノズル制御弁は、ドレインへの連絡を閉じて制御チャンバ内の燃料の圧力を高められるように操作される。その結果、針１６に作用する複合押し下げ力は、針１６に作用する押し上げ力よりも再び大きくなり、針を閉塞方向に動かして弁座領域２０と係合させる正味の押し下げ力が、針にもたらされる。制限部５４によって生じる圧力差の結果としてカラー２８を介して針１６に加えられる押し下げ力は、針が閉塞される速度を増大させる追加的な閉塞力の成分を提供する。
【００７０】
針１６の動きに作用する制限要素すなわちカラー２８の影響はヒステリシスを示すことが、理解されるであろう。針が開放されている間、カラー２８は、針１６の動きを減衰させて、小噴射量の良好な制御を可能にする。
【００７１】
針が閉塞されるとき、カラー２８は針１６が閉塞される速度を増大させ、それにより迅速な噴射の終結が可能になる。カラー２８により針１６に加えられる追加的な力もまた、使用時に針１６の長手方向に伝わる力の波動による、針の動きにおけるいかなる機械的振動をも減衰させるのに役立つ。
【００７２】
図２に最も明白に示されるように、カラー２８の周縁エッジ５６とボア１４の壁部分１４ｄとの間の径方向の距離または間隔は、ノズル本体１２に対する弁針１６の位置に依存する。ボア１４の壁部分１４ｄの直径が上流方向に、ノズル本体１２の先端２２から離れるにつれて増大するために、制限部５４を画定する径方向間隔およびクリアランスのサイズは、針１６がその閉位置から移動するにつれて徐々に増大する。本実施形態では、壁部分１４ｄが円錐台形であるために、上記の径方向間隔は、針の持ち上がり量（すなわち、針１６と弁座２０との間の軸方向の離隔距離）に線型的に比例して連続的に増大する。
【００７３】
このようにして、カラー２８の周縁エッジ５６と壁部分１４ｄとの間に画定された制限部５４の流路面積は、噴射イベント中に針１６が持ち上がるにつれて増大する。噴射開始時の、針の持ち上がり量が少ないとき（すなわち、針１６がちょうど弁座２０から持ち上げられたとき）には、カラー２８と壁部分１４ｄとの間のクリアランスは比較的狭く、そのため制限部５４はカラー２８をまたいで大きな圧力降下を生じさせる。針の持ち上がり量が増すにつれて、上記のクリアランスは広くなり、制限部５４の増大した流路面積により、カラー２８の圧力降下が小さくなる。
【００７４】
したがって、針の持ち上がり量が少ないときには、カラー２８の比較的大きい圧力降下が針１６の動きに対して比較的大きい影響を有し、噴射イベント開始時における針１６が開放される運動の速度を著しく遅らせる。針の持ち上がり量が増すにつれて、カラー２８の圧力降下は減少し、針の速度に対するカラー２８の影響は小さくなる。
【００７５】
このため、本発明では、噴射イベント全体を通じて針の持ち上がり量が少なく維持される、比較的短時間の少量噴射イベントの間の弁針１６の制御が改善される。そのような場合、制限部５４を画定するクリアランスは比較的小さいことによって、針１６が開放される速度を低下させ、かつ噴射イベントの終わりに針１６が閉塞される速度を増大させる、カラー２８の大きな圧力降下がもたらされる。このようにして、非常に少量の燃料を正確に噴射することができる。具体的には、主たる噴射イベントの前後にそれぞれもたらされる、小量のプレ噴射および／またはポスト噴射の良好な制御を実現することができる。
【００７６】
また、カラー２８および制限部５４の減衰効果は、針１６がその閉位置にあるときに最大化される。これは、制限部５４を画定するクリアランスが最小化されるためである。具体的には、ボア１４内の燃料における噴射後の残留圧力波、および針におけるいかなる機械的振動または弾性波も、針１６が閉塞されたときに最も効果的に減衰される。これにより、そのような効果が次の噴射に影響を及ぼす可能性が最小化される。
【００７７】
さらに、針の持ち上がり量が増すとともに制限部５４の流路面積が増大するので、出口２４に達する燃料の圧力は、針の持ち上がり量が増すにつれて、制限部５４が流路面積一定のものである場合よりも、より供給圧力に近くなる。このようにして、比較的長時間、大容量の噴射イベントについて、所与の供給圧力に対して、他の方法で可能になるよりも高い圧力で噴射が生じうる。
【００７８】
したがって、要約すると、噴射ノズル１０の送達曲線（すなわち、噴射イベントを開始するように制御弁が操作された後の、時間の関数としての噴射速度）に沿って針の持ち上がりとともに増大する流路面積を有する制限部５４を設けることの効果は、噴射イベントの始まりにおける上記曲線の勾配を減少させて小量噴射の良好な制御を可能にすることと、および、針１６がその最大持ち上がり量または全開位置に接近したときの上記曲線の勾配を増大させて、大量噴射の際に高圧で迅速な燃料の送達を可能にすることである。
【００７９】
カラー２８は、カラー２８の上流側面２８ａが下流側面２８ｂとは異なる形状を有するように、非対称的な形状を有する。カラー２８の下流側面２８ｂは、傾斜した、または面取りされたエッジ部分２８ｃを有する。面取りエッジ部分２８ｃは、カラー２８の下面２８ｄから外側周縁エッジ５６まで延びる傾斜面である。カラー２８の上流側面２８ａは、周縁凹部または切欠部を画定するようにその外側エッジに段が付けられた、平坦な上部中央面２８ｅを含む。切欠部の平坦なベース部分は、外側に向かって延びてカラー２８の周縁エッジ５６に至る上流エッジ面２８ｆを画定する。このため、上流エッジ面２８ｆは中央面２８ｅから落ち込むステップ２８ｇを画定する。
【００８０】
このようにして、カラー２８の周縁エッジ５６は、制限部５４を画定する「鋭い」エッジ、つまりナイフエッジを形成する。言い換えれば、カラー２８の周縁エッジ５６は、第１の表面（面取りエッジ部分２８ｃ）が第２の表面（上流エッジ面２８ｆ）と交わる位置に画定される。第１の表面は、針１６の軸に対して傾いており、第２の表面は、針１６の軸に対して垂直である。本実施形態において、周縁エッジ５６は、カラー２８の上面および下面２８ｅ、２８ｄの中間に位置する。
【００８１】
カラー２８のこのような形状は、制限部５４を画定するカラー２８の周縁エッジ５６が、針の軸方向において非常に短いことを意味する。さらに、周縁エッジ５６の下流の、カラー２８の面取りエッジ部分２８ｃは、燃料が制限部５４を通って流れるときに、カラー２８の下流での燃料の乱流を最大化する働きをする。それゆえ、燃料の粘性、ひいては温度に対する制限部５４のセンシティビティが著しく低いという利点について、制限部５４の特性は鋭端オリフィスの特性に近い。このことはさらに、小量噴射イベント中の針１６の制御を向上させる。
【００８２】
実際には、周縁エッジ５６が完全には尖っていない場合もあることが、理解されるであろう。その代わりに、周縁エッジ５６は、針１６の軸に平行な方向に有限長を含む全体的に円筒形の表面を形成し、この有限長は、好ましくは０．２ｍｍ未満である。より好ましくは、針の軸に平行な方向における周縁エッジ５６の長さは、０．１ｍｍ以下である。この例において、カラー２８の下流側面２８ｂの面取りエッジ部分２８ｃは、針の軸に対して約３０°の角度で面取りされる。他の例では、面取りエッジ部分２８ｃは、好ましくは針の軸に対して約１５°から４５°の間の角度で面取りされうる。
【００８３】
制限部５４は、ボア１４の大径領域１４ａと小径領域１４ｂとの間に配置される。これは、カラー２８の上流のボア容量４８ａが、カラー２８の下流のボア容量４８ｂよりも実質的に大きいことを意味する。上流ボア容量４８ａを最大化し、かつ下流ボア容量４８ｂを最小化することは、制限部５４の効率を最大化するのに役立つ。
【００８４】
簡略化された本発明の実施形態に係る噴射ノズルの一部分の概略図である図３を参照しながら、本発明についてさらに説明する。図３では、カラー２８の一部分およびノズル本体１２の一部分のみが示されている。
【００８５】
カラー２８は、図３では実線で示されているように、弁針がその閉位置にあるときには、カラー２８の周縁エッジ５６とボア１４の円錐台形壁部分１４ｄとの間の径方向距離すなわち間隔ＲＡが比較的小さくなるように位置して、幅狭の環状制限部５４ａを画定する。弁針がその全開位置にある場合、カラー２８は、図３に破線で示されているように、カラー２８の周縁エッジ５６とボール１４の円錐台形壁部分１４ｄとの間の径方向距離ＲＢが比較的大きくなるように位置し、比較的幅広な燃料のための流路を含む環状制限部５４ｂを画定する。図３から、制限部５４ａ、５４ｂを画定するクリアランスは、円錐台形壁部分１４ｄの表面に対して垂直に延びる直線に沿った距離に対応する、カラー２８と円錐台形壁部分１４ｄとの間の最小クリアランスであることが理解されるであろう。弁針の軸に対して垂直に測定されたカラー２８と壁部分１４ｄとの間の径方向距離ＲＡ、ＲＢは、制限部５４ａ、５４ｂのサイズの指標であり、したがって制限部５４ａ、５４ｂを画定するクリアランスと同様に変化する。
【００８６】
再び図１および２を参照すると、説明されている本発明の実施形態において、カラー２８および針１６は、噴射ノズル１０の組立中に組み合わせられる別々の構成要素として製造される。カラー２８は、針１６の軸部分３０にプレスフィットされるように構成され、ボア１４内で針１６が摺動するときに針１６とともに動く。カラー２８を針１６とは別々に作ることの１つの利点は、針１６を製造するのに必要とされるバーのサイズを小さくすることができ、それにより製造費および製造中の廃棄材料が減少することである。
【００８７】
さらに、図３を参照すると、弁針１６がその閉位置、または別の所定位置にあるときに制限部５４ａのサイズを画定する径方向クリアランスＲＡは、噴射ノズル１０の製造中に弁針１６上でのカラー２８の軸方向位置を調整することによって望ましい値に設定することができる。このようにして、噴射イベント開始時の制限部５４ａの初期サイズは、費用のかかる機械加工作業を必要とすることなしに、部品ごとの製造中に微調整することができる。例えば、製造公差に起因するカラー２８およびボア１４の直径の寸法のばらつきを容易に補正することができる。さらに、同一の構成要素のセットを使用して、様々な初期制限部サイズの噴射ノズルを製造することができる。
【００８８】
カラー２８の位置を弁針１６上の望ましい位置に調整するために、制限部５４のサイズの特徴である１つまたは複数のパラメータを組立中に測定し、そして各パラメータの目標値に達するように、カラー２８の位置を調整してもよい。目標値は、例えば、理想値に対する一定の公差の範囲に含まれる任意の値とすることができる。カラー１８の位置の調整は、直接フィードバック過程において、パラメータの測定および観察と同時に行うことができる。また、調整は、パラメータの測定の後で行われてもよい。測定および調整のステップは、要求される精度に応じて、必要または所望に応じて何度でも繰り返すことができる。
【００８９】
ある例において、制限部５４を画定するクリアランスの物理的サイズは、直接測定される。別の例では、カラー２８の周縁エッジ５６とボア１４の壁部分１４ｄとの間の径方向距離が測定されうる。測定は、当業者にはよく知られているであろう任意の適切な方法で行うことができる。
【００９０】
別の方法では、燃料などの流体が、組立工程中に既知の流量でボア１４を通過させられる。そこで、例えば制限部５４の上流および下流の燃料圧力を測定することによって、制限部５４の圧力降下が測定される。あるいは、制限部５４の下流の流体の圧力を測定するだけで十分な場合もある。
【００９１】
別の例では、流体が既知の供給圧力でボア１４に通され、ボア１４を通過する燃料の流量を測定することによって、制限部のサイズが示されうる。別の技法では、流体が既知の供給圧力および／または既知の供給量でボアに通されるときに弁針に作用する力を測定する。
【００９２】
本発明にはいくつかの修正例および変形例が予想される。例えば、制限部を画定するボアの壁部分は、針の持ち上がり量の関数として制限部のサイズに特有の変化が生じるように成形することができる。例えば、図１および２に示された実施形態において、上記の壁部分の円錐角は約１０°であるが、必要に応じてより大きい、またはより小さい円錐角が使用されてもよい。例えば、円錐角は、約５°から３０°の間でありうる。
【００９３】
壁部分は、円錐台形である必要はない。その代わりに、壁部分は、針の持ち上がり量の関数として望ましい制限部サイズの変化を生じさせるために適切な各種のプロファイルを有してもよい。例えば、壁部分は、凹形もしくは凸形のプロファイル、またはボトル形状の表面を有してもよい。制限部を画定するクリアランスは、針の持ち上がり量とともに線型的に、または非線型的に変化しうる。壁部分が円錐台形である場合、制限要素と壁部分との間の径方向距離は、制限部を画定するクリアランスに線型的に比例する。他の場合、径方向距離は、クリアランスのサイズとは異なった仕方で変化してもよい。概していえば、クリアランスを画定する方向の径方向成分は、針がその閉位置から持ち上がるにつれて徐々に増大することが好ましい。
【００９４】
本発明の別の実施形態（図示せず）において、カラーはばね座を画定し、ばねの下端部を支持する。この場合、噴射器に必要とされる構成要素の数が減り、したがってより単純な噴射器が提供される。他の実施形態において、ばねは、制御チャンバ内その他の場所に設けられてもよい。
【００９５】
制限要素は、例示された実施形態に示されたようなカラーとは異なっていてもよい。例えば、制限要素は、弁針上に保持された単純な円板状のカラーや、その上流側および／または下流側のエッジに傾斜面を有する環状カラーの形態であってもよい。ボアにおける制限部が複数の下位制限部を含むように、複数の周縁エッジを画定する環状の溝または隆起を含む制限要素が使用されてもよい。
【００９６】
制限要素は、針に取り付けられる別個の構成要素としてではなく、針と一体に形成されてもよい。それゆえ、針は、制限要素を形成する一体化されたカラーまたはフランジを有してもよい。
【００９７】
カラーの寸法は上述の寸法とは異なっていてもよいことが、理解されるであろう。具体的には、針案内部分の直径および制御ピストンの直径に対するカラーの直径は、弁針の挙動を調整するように選択することができる。例えば、図１に示された例では、カラーの直径は、針案内部分の直径の約２倍である。別の例では、カラーは、針案内部分の直径の約１．２倍である。
【００９８】
説明された実施形態において、針は、単一部品のノズル本体に収容された。しかし、その代わりに、針は多部品のノズル本体に収容されてもよく、その場合、ボアは、同軸上に配置された複数のボアで形成されうる。ボアはまた、ノズル本体の上流の構成要素内まで延びるか、その中に設けられてもよい。
【００９９】
制御ピストンは、弁針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、制御ピストンの動きが針に伝えられるように、針に付随する別個の部品であってもよい。
【０１００】
添付の特許請求の範囲に記載された本発明の範囲から逸脱することなく、上記で明示的には説明されなかった、さらなる修正例および変形例が可能である。
【図１】
2015532390.tif 000003
【図２】
2015532390.tif 000004
【図３】
2015532390.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成27年6月17日(2015.6.17)
【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】
内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射するための噴射ノズル（１０）であって、
加圧燃料のための供給ラインから燃料を受け取るボア（１４）を有するノズル本体（１２）と、
使用時に前記燃焼室に燃料を送達するための前記ボア（１４）からの出口（２４）と、
前記ボア（１４）に受容されて弁針軸線を規定する弁針（１６）であって、前記出口（２４）を通る前記燃焼室内への燃料の流れが妨げられる閉位置と前記出口を通る前記燃焼室内への燃料の流れが可能になる全開位置との間で移動可能であり、使用時に制御チャンバ内の燃料圧力を変化させることによりその動きが制御可能である弁針（１６）と、
上流側面（２８ａ）および下流側面（２８ｂ）を有し、前記針（１６）とともに移動可能である制限要素（２８）と
を備え、
使用時に、前記出口（２４）に達する燃料が、前記制限要素（２８）と前記ボア（１４）の壁部分（１４ｄ）との間のクリアランス（５４ａ、５４ｂ）によって画定される前記ボア（１４）内の制限部（５４）を通過し、
前記クリアランス（５４ａ、５４ｂ）が、前記弁針（１６）がその閉位置からその全開位置へと持ち上がるにつれて徐々にかつ連続的に、弁針（１６）の持ち上がり量に比例して増大し、
前記クリアランス（５４ａ、５４ｂ）が、前記ボア（１４）と前記制限要素（２８）の周縁エッジ（５６）との間の環状クリアランス（５４）を含む、噴射ノズル（１０）。
【請求項２】
前記クリアランス（５４ａ、５４ｂ）が前記弁針（１６）の持ち上がり量に線型的に比例するように、前記ボア（１４）の前記壁部分（１４ｄ）が全体として円錐台形である、請求項１に記載の噴射ノズル。
【請求項３】
前記針（１６）がその閉位置にあるときに、前記クリアランス（５４ａ）がゼロではない、請求項１または２に記載の噴射ノズル。
【請求項４】
前記制限要素（２８）が、径方向距離（ＲＡ、ＲＢ）だけ前記ボアの前記壁部分（１４ｄ）から離隔され、
前記径方向距離（ＲＡ、ＲＢ）が、前記弁針（１６）がその閉位置から持ち上がるにつれて徐々に増大する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の噴射ノズル。
【請求項５】
前記針が、前記ボア（１４）内での前記針（１６）の摺動運動を案内するように構成された針案内部分（５０）を含み、
前記制限要素（２８）が、前記針案内部分（５０）の上流に配置される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の噴射ノズル。
【請求項６】
前記制限要素（２８）が、前記針（１６）の前記針案内部分（５０）よりも大きい直径を有する、請求項５に記載の噴射ノズル。
【請求項７】
前記ボア（１４）が、前記制限要素（２８）の上流の比較的大径の領域（１４ａ）と、前記弁針（１６）の前記針案内部分（５０）が配置される比較的小径の領域（１４ｂ）と、前記制限要素（２８）が配置される前記大径および小径の領域（１４ａ、１４ｂ）の中間の領域（１４ｃ）とを含む、請求項５または６に記載の噴射ノズル。
【請求項８】
前記制限要素（２８）の前記下流側面（２８ｂ）の少なくとも一部分が、前記周縁エッジ（５６）まで延びる傾斜面（２８ｃ）を含み、前記傾斜面（２８ｃ）が前記弁針（１６）の軸に対して垂直ではない、請求項１に記載の噴射ノズル。
【請求項９】
前記制限要素（２８）の前記上流側面（２８ａ）が、前記制限要素（２８）の前記周縁エッジ（５６）まで延びる上流エッジ面（２８ｆ）を含み、前記上流エッジ面（２８ｆ）が前記針の軸に対して垂直である、請求項１〜８のいずれか１項に記載の噴射ノズル。
【請求項１０】
前記制限要素が、前記弁針（１６）の軸部分（３０）の周りに環状に配置されるカラー（２８）を含む、請求項１〜９のいずれか１項に記載の噴射ノズル。
【請求項１１】
前記カラー（２８）が、前記弁針（１６）の前記軸部分（３０）にプレスフィットされる、請求項１０に記載の噴射ノズル。
【請求項１２】
請求項１０または１１に記載の噴射ノズルの組立て方法であって、
前記制限部を通って流れる燃料に関するパラメータを測定することと、
前記測定されるパラメータの目標値を達成するために、前記カラーの位置を前記弁針に対して調整することと
を含む方法。
【請求項１３】
前記測定されるパラメータが、前記制限部を画定する前記クリアランスのサイズ、または前記カラーと前記ボアの前記壁部分との間の径方向距離を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
既知の流量および／または既知の供給圧力で前記ボアに流体を通過させることを含み、
前記測定されるパラメータが、前記制限部の圧力降下、前記制限部の下流の流体圧力、前記ボアを通過する流体の流量、または前記弁針にかかる力を含む、請求項１２に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
制限要素とボアの壁部分との間のクリアランスは、弁針の持ち上がり量が増すにつれて、徐々にかつ連続的に増大する。弁針は、その閉位置では、ノズル本体の弁座領域と係合される。また、弁針の持ち上がり量とは、針がその閉位置から全開位置の方へ持ち上げられるにつれて増大する、弁針と弁座領域との間の軸方向距離である。したがって、制限要素とボアの壁部分との間のクリアランスは、弁針がその閉位置の近くにあり針の持ち上げ量が少ないときには比較的小さいが、針がその全開位置に向かって移動を開始するとすぐに増大する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
クリアランスは、弁針がその閉位置からその全開位置へと持ち上がるにつれて、徐々に増大する。別の言い方をすれば、クリアランスは、好ましくは、弁針の動きの範囲全体にわたって連続的に変化する。クリアランスは、弁針の持ち上がり量に比例して連続的に増大する。クリアランスが弁針の持ち上がり量に線型的に比例するように、ボアの壁部分は、全体として円錐台形であってもよい。クリアランスは、針がその閉位置にあるときにゼロではないことが好ましい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
クリアランスは、ボアと制限要素の周縁エッジとの間の環状クリアランスを含む。ある実施形態では、制限要素の下流側面の少なくとも一部分は、周縁エッジまで延びる傾斜面を含む。この傾斜面は、弁針の軸に対して垂直ではない。
【国際調査報告】
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