(57)【要約】【課題】エネルギ効率を改善した内燃エンジン用のインジェクションノズルを提供する。【解決手段】バルブニードル１６は、ボア１４によって形成されるバルブシート１８と係合して、インジェクションノズル出口２０を通る燃料の供給を制御するように構成され、かつ、第１バルブ領域２８と、第２バルブ領域３０と、ノズルが非インジェクション状態にある時にバルブシートに接当するシート領域３８とを備え、インジェクション状態となった時に、バルブシートを通過した燃料が流入する拡散空間部３６を備え、さらに、バルブニードル１６は、部分回転楕円形状又は部分球形状の拡散領域４０を備えて、拡散空間部３６内への分岐燃料流のためのスムース移行部を形成してある内燃エンジン用のインジェクションノズル。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃エンジン用のインジェクションノズルであって、
その内部でバルブニードル（１６）が主バルブニードル軸心（Ａ−Ａ）に沿って移動可能なボア（１４）を設けたノズル本体（１２）を備え、
前記バルブニードル（１６）は、前記ボア（１４）によって形成されるバルブシート（１８）と係合して、インジェクションノズル出口（２０）を通る燃料の供給を制御するように構成され、かつ、第１バルブ領域（２８；１２８；２２８）と、第２バルブ領域（３０；２３０；３３０；４４）と、これら第１及び第２バルブ領域間に形成され、前記ノズルが非インジェクション状態にある時に前記バルブシート（１８）に接当するシート領域（３８；１３８；２３８）とを備え、
前記バルブシート（１８）の下流側で前記バルブニードル（１６）と前記ボア（１４）との間に形成され、前記バルブニードル（１６）が前記バルブシート（１８）からリフトしてインジェクション状態となった時に、前記バルブシート（１８）を通過した燃料が流入する拡散空間部（３６）を備え、さらに、
前記バルブニードル（１６）は、部分回転楕円形状又は部分球形状の拡散領域（４０；１４０）を備えることにより、前記拡散空間部（３６）内への分岐燃料流のためのスムース移行部を形成し、それにより前記拡散空間部（３６）内での乱流を最小化し、そして、
前記拡散領域（４０；１４０）は、前記シート領域（３８；１３８）から分離し、区別される追加の領域である内燃エンジン用のインジェクションノズル。
【請求項２】
前記シート領域（３８；１３８）は部分球状又は部分回転楕円形状であり、前記第２領域（４２）は円錐台形状であり、そして、部分回転楕円形状又は部分球状の前記拡散領域（４０）は、前記第２領域（４２）のすぐ下流側に位置する請求項１に記載の内燃エンジン用のインジェクションノズル。
【請求項３】
前記シート領域（３８）は、主バルブニードル軸心（Ａ−Ａ）上にその球の中心を有する部分球形状である請求項２に記載の内燃エンジン用のインジェクションノズル。
【請求項４】
前記シート領域（１３８）は、主バルブニードル軸心（Ａ−Ａ）から側方に変位してその球の中心を有する部分回転楕円形状である請求項２に記載の内燃エンジン用のインジェクションノズル。
【請求項５】
前記拡散領域（４０）は、主バルブニードル軸心（Ａ−Ａ）上にその球の中心を有する部分球形状である請求項２〜４の何れか一項に記載の内燃エンジン用のインジェクションノズル。
【請求項６】
前記拡散領域 （１４０）は、主バルブニードル軸心（Ａ−Ａ）から側方に変位してその球の中心を有する部分回転楕円形状である請求項２〜４の何れか一項に記載の内燃エンジン用のインジェクションノズル。
【請求項７】
前記シート領域（２３８）は、前記第１及び第２バルブ領域（２８，４４）間の移行エッジによって形成されている請求項１に記載の内燃エンジン用のインジェクションノズル。
【請求項８】
前記第１バルブ領域（２８）は円筒状である請求項１〜７の何れか一項に記載の内燃エンジン用のインジェクションノズル。
【請求項９】
前記第１バルブ領域（２２８，３２８）も、部分球形状又は部分回転楕円形状である請求項１〜８の何れか一項に記載の内燃エンジン用のインジェクションノズル。
【請求項１０】
前記第１バルブ領域（２２８，３２８）は、前記主バルブニードル軸心（Ａ−Ａ）上にその球の中心を有する部分球形状である請求項９に記載の内燃エンジン用のインジェクションノズル。
【請求項１１】
前記第１バルブ領域（２２８，３２８）は、前記部分球形状シート領域を形成する前記球の中心に対して異なるポイントにその球の中心を有する部分球形状である請求項１０に記載の内燃エンジン用のインジェクションノズル。
【請求項１２】
前記第１バルブ領域（２２８，３２８）は、前記主バルブニードル軸心（Ａ−Ａ）から側方に変位してその球の中心を有する部分回転楕円形状である請求項９に記載の内燃エンジン用のインジェクションノズル。
【請求項１３】
圧電アクチュエータと請求項１に記載の内燃エンジン用インジェクションノズルとを備える直接作用式圧電燃料インジェクタであって、
前記圧電アクチュエータは、前記ノズル（１０）における前記バルブニードル（１６）の前記バルブシート（１８）に対する遠近移動を制御するように構成してある直接作用式圧電燃料インジェクタ。
【請求項１４】
内燃エンジン用のインジェクションノズルであって、
その内部でバルブニードル（１６）が主バルブニードル軸心（Ａ−Ａ）に沿って移動可能なボア（１４）を設けたノズル本体（１２）を備え、
前記バルブニードル（１６）は、前記ボア（１４）によって形成されるバルブシート（１８）と係合して、インジェクションノズル出口（２０）を通る燃料の供給を制御するように構成され、かつ、第１バルブ領域（２８；１２８；２２８）と、第２バルブ領域（３０；２３０；３３０；４４）と、これら第１及び第２バルブ領域間に形成され、前記ノズルが非インジェクション状態にある時に前記バルブシート（１８）に接当するシート領域（３８；１３８；２３８）とを備え、
前記バルブシート（１８）の下流側で前記バルブニードル（１６）と前記ボア（１４）との間に形成され、前記バルブニードル（１６）が前記バルブシート（１８）からリフトしてインジェクション状態となった時に、前記バルブシート（１８）を通過した燃料が流入する拡散空間部（３６）を備え、さらに、
前記バルブニードル（１６）は、部分回転楕円形状又は部分球形状の拡散領域（４０；１４０）を備えることにより、前記拡散空間部（３６）内への分岐燃料流のためのスムース移行部を形成し、それにより前記拡散空間部（３６）内での乱流を最小化し、
前記シート領域（３８；１３８）は前記バルブニードル（１６）の前記拡散領域であり、そして、
第１バルブ領域（２２８，３２８）も、前記シート領域を形成する前記球の中心に対して異なるポイントにその球の中心を有する部分球形状又は部分回転楕円形状である内燃エンジン用のインジェクションノズル。
【請求項１５】
前記シート領域（３８）は、主バルブニードル軸心（Ａ−Ａ）上にその球の中心を有する部分球形状である請求項１４に記載の内燃エンジン用のインジェクションノズル。
【請求項１６】
前記シート領域（１３８）は、主バルブニードル軸心（Ａ−Ａ）から側方に変位してその球の中心を有する部分回転楕円形状である請求項１４に記載の内燃エンジン用のインジェクションノズル。
【請求項１７】
前記第２バルブ領域（４２）は円錐台形状である請求項１４〜１６の何れか一項に記載の内燃エンジン用のインジェクションノズル。
【請求項１８】
前記第２バルブ領域（３３０）は凹形状であり、当該凹形状の一方の端部はバルブ先端部（３２）で終端している請求項１４〜１６の何れか一項に記載の内燃エンジン用のインジェクションノズル。
【請求項１９】
前記第２バルブ領域（２３０）は凸形状であり、当該凸形状の一方の端部はバルブ先端部（３２）で終端している請求項１４〜１６の何れか一項に記載の内燃エンジン用のインジェクションノズル。
【請求項２０】
前記シート領域（２３８）は、前記第１及び第２バルブ領域（２８，４４）間の移行エッジによって形成されている請求項１４に記載の内燃エンジン用のインジェクションノズル。
【請求項２１】
前記第１バルブ領域（２２８，３２８）は、前記主バルブニードル軸心（Ａ−Ａ）上にその球の中心を有する部分球形状である請求項１４〜２０の何れか一項に記載の内燃エンジン用のインジェクションノズル。
【請求項２２】
前記第１バルブ領域 （２２８，３２８）は、前記主バルブニードル軸心（Ａ−Ａ）から側方に変位してその球の中心を有する部分回転楕円形状である請求項１４〜２０の何れか一項に記載の内燃エンジン用のインジェクションノズル。
【請求項２３】
圧電アクチュエータと請求項１４に記載の内燃エンジン用インジェクションノズルとを備える直接作用式圧電燃料インジェクタであって、
前記圧電アクチュエータは、前記ノズル（１０）における前記バルブニードル（１６）の前記バルブシート（１８）に対する遠近移動を制御するように構成してある直接作用式圧電燃料インジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃エンジンの燃料インジェクションシステムに使用されるインジェクションノズルに関する。本発明は、それに限定されるものではないが、特に内燃エンジン用のコモンレール燃料インジェクションシステムであって、そのインジェクションノズルのバルブニードルが圧電アクチュエータによって制御されるシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
コモンレール燃料インジェクションシステムでは、エンジンシリンダへ高圧で噴射燃料を注入するために複数のインジェクタが設けられている。各インジェクタは、このインジェクタによる燃料供給を制御するため、バルブシートに対して遠近移動するべくアクチュエータによって操作されるバルブニードルを備えるインジェクションノズルを有する。
【０００３】
注入の始めと終わりとにおけるインジェクション速度の上昇及び降下が可能な限り早い場合に最適な排気エミッションが達成され、そのためには、インジェクションノズルのバルブニードルが高速で移動することが必要であることが知られている。
【０００４】
間接作用式インジェクタでは、バルブニードルの作動を制御するためにサーボバルブに依存しているため、通常、高速のニードルレスポンスは提供されない。しかし、直接作用式圧電インジェクタは高速のニードルレスポンスを提供することが知られている。直接作用式圧電インジェクタでは、アクチュエータが、油圧式および／又は機械式運動増幅器を介してバルブニードルに直接作用する。特許文献１に上述したタイプの直接作用式圧電インジェクタが記載されている。
【０００５】
【特許文献１】ＥＰ  ０９９５９０１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
直接作用式インジェクタの１つの欠点は、それらは、高いニードルリフトを作り出すために大量の電気エネルギが必要とされるため、比較的非効率であることにある。エネルギの直接的ロスに加えて、それを駆動するために必要とされる大量のエネルギによって、圧電アクチュエータの寿命も損なわれる。
【０００７】
従って、本発明の目的は、エネルギ効率を改善した内燃エンジン用のインジェクションノズルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の内燃エンジン用のインジェクションノズルの第一の態様によれば、その内部でバルブニードルが主バルブニードル軸心に沿って移動可能なボアを設けたノズル本体を備え、前記バルブニードルが、前記ボアによって形成されるバルブシートと係合して、インジェクションノズル出口を通る燃料の供給を制御するように構成される。
前記バルブニードルは、第１バルブ領域と、第２バルブ領域と、これら第１及び第２バルブ領域間に形成され、前記ノズルが非インジェクション状態にある時に前記バルブシートに接当するシート領域とを備える。
前記バルブシートの下流側で前記バルブニードルと前記ボアとの間に拡散空間部が形成され、ここに、バルブニードルがバルブシートからリフトしてインジェクション状態となった時に、バルブシートを通過した燃料が流入する。
ノズルの特徴は、前記バルブニードルが、部分回転楕円形（part-spheroidal）状又は部分球形状の拡散領域を備え、これが、ノズルがインジェクション状態にある時に燃料が前記拡散空間部に流入し、それによってこの拡散空間部内での乱流を最小化する、燃料のためのスムース移行部を形成することにある。
【０００９】
上記第一態様によれば、燃料が拡散空間部内に拡散又は分散される時の燃料のためのスムース移行部を設けることによって、燃料が、バルブシートに形成される比較的狭い流路（そして、場合によっては、これを超えて短い距離）から出て、これを超えて利用可能な燃料の量が増加し始める領域へと流入する時に、燃料が方向と流量範囲のスムースな漸次的変化を受けることになる。
【００１０】
拡散空間部における燃料の拡散（即ち、分岐する流量範囲）によって、燃料がノズル出口に達する前に、この燃料がバルブシートを通過する時の比較的高い速度を、効率良く拡散空間部において比較的高い流体圧に変換することが可能である。
【００１１】
従って、拡散空間部における圧力損失が最小限にされて、ノズルにおける流れ効率が改善される。たとえ比較的に低いニードルリフトであっても、高い流量レベルを達成するため、より低いニードルリフト（従って、低い駆動エネルギ）を利用することが可能になる。これは特に、ノズルを直接作用式圧電インジェクタ内部で利用する場合に大きな利点となる。
【００１２】
従来のインジェクタでは、ノズルシートの幾何学的形状（ジオメトリ：geometry）は、円錐形状および／又は円筒形状の領域間のシャープな移行領域から構成され、それによって、バルブニードルが、シャープな着座エッジ又はラインに渡ってバルブシートに接当するように構成されていた。通常、これによって、燃料がカバーされていないバルブシートを通過して流れるときに拡散空間部とノズルサック空間部（nozzle sac volume）において高い乱流が発生する。その結果、拡散空間部内で圧力損が生じ、流量効率が損なわれていた。
【００１３】
本発明は、拡散空間部内へ流入する燃料のスムースな移行部を使用することによって従来のインジェクタに関連する欠点を解決するものである。
【００１４】
一実施例において、バルブニードルのシート領域は、このシート領域自身が拡散空間部内へ流入する燃料のスムース移行部を提供するように部分回転楕円形状又は部分球形状の領域として構成されている。
【００１５】
或いは、シート領域が第１バルブ領域と第２バルブ領域との間の移行エッジによって形成されるように、部分回転楕円形状又は部分球形状であるバルブニードルの拡散領域は、シート領域に対して付加的に設けられている。着座部がシャープな移行エッジであるにも拘わらず、付加された部分回転楕円形状又は部分球形状の領域が拡散領域に流入する燃料のための通路を形成することによって、本発明の有利な流れ効率の利点が達成される。
【００１６】
更に別の構成において、バルブニードルに、シート領域を形成するための１つの部分回転楕円形状又は部分球形状の領域と、更に、ニードル軸心の更に下流側で拡散領域を形成するために設けられる別の部分回転楕円形状又は部分球形状の領域とを設けることができる。
【００１７】
シート領域と拡散領域との間に円錐台形状の領域が挟まれて、燃料がカバーされていないバルブシートを通過して、拡散空間部本体に入る前に、燃料のための狭いクリアランス部を形成する。
【００１８】
本発明の内燃エンジン用のインジェクションノズルの第二の態様によれば、その内部でバルブニードルが主バルブニードル軸心に沿って移動可能なボアを設けたノズル本体を備え、前記バルブニードルが前記ボアによって形成されるバルブシートと係合して、インジェクションノズル出口を通る燃料の供給を制御するように構成される。
前記バルブニードルは、第１バルブ領域と、第２バルブ領域と、これら第１及び第２バルブ領域間に形成され、前記ノズルが非インジェクション状態にある時に、前記バルブシートに接当するシート領域とを備える。
前記バルブシートの下流側で前記バルブニードルと前記ボアとの間に拡散空間部が形成され、ここに、バルブニードルがバルブシートからリフトしてインジェクション状態となった時に、バルブシートを通過した燃料が流入する。
ノズルの特徴は、前記バルブニードルが、丸み（radiussed）又は湾曲表面を備え、これが、ノズルがインジェクション状態にある時に燃料が前記拡散空間部に流入し、それによってこの拡散空間部内での乱流を最小化する、燃料のためのスムース移行部を形成することにある。
【００１９】
本発明の第三の態様によれば、圧電アクチュエータと、前記第１又は第２態様のインジェクションノズルとを備える直接作用式圧電燃料インジェクタが提供され、前記圧電アクチュエータは、前記ノズルにおける前記バルブニードルの前記バルブシートに対する遠近移動を制御するように構成されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
本発明のインジェクションノズルは、インジェクションノズルバルブニードルの移動を制御するための圧電アクチュエータを備えるインジェクタ内において実施するのに適したタイプのノズルである。インジェクタは、内燃エンジン（例えば、圧縮着火−ディーゼルエンジン）用のコモンレール燃料インジェクションシステムに典型的に使用されるタイプのものである。
【００２１】
本発明の特に大きな利点は、ノズルを、バルブニードルの動きを油圧式又は機械式増幅器又はカプラーを介して、又は直接接続により、直接作用によって圧電アクチュエータ制御する直接作用圧電式インジェクタに使用することが可能であることにある。
【００２２】
図１は、本発明の第１実施例によるインジェクションノズル１０を図示している。
このノズル１０は、ブラインドボア１４を備えるノズル本体１２を有し、ボア１４内において、バルブニードル１６が、ボア１４のブラインド端部によって形成されるバルブニードルシート１８と係脱するべく移動可能である。
【００２３】
バルブシート１８は、従来技術で知られているように、実質的に円錐台形状である。
ノズル本体１２は、複数のインジェクションノズル出口２０を備え、バルブニードル１６がそのシート１８からリフトして離間したときに、これら出口を通して、燃料が対応するエンジンシリンダ又は燃焼空間に注入される。ボア１４のブラインド端部は、ノズル出口２０の入口端部が連通するサック（sac）空間部２２を形成している。
【００２４】
バルブニードル１６は円筒形状の上部領域２４を備える。この上部領域２４は、バルブシート１８の上流側内部ボア表面との協働で、入口（図示せず）からノズルがその一部を形成するインジェクタへの高圧燃料を受け取るデリバリチャンバ２６を形成している。
【００２５】
上部領域２４に隣接して、かつ、更にその下流側に位置する状態で、バルブニードル１６は、実質的に円錐台形状の第１領域２８（これをノズルの入口領域２８と称する）と、更にその下流側に、バルブ先端部３２で終端する、実質的に円錐台形状の第２領域３０（これをノズルの出口領域と称する）とを備えている。
【００２６】
バルブニードル１６の入口領域２８は、ボア１４との協働で、デリバリチャンバ２６と連通する燃料のための入口空間部３４を形成している。バルブニードル１６の出口領域３０は、図２に示されているように、ボア１４の隣接領域との協働で、バルブニードル１６がリフトされた時に、バルブシート１８の狭隘部を通過した直後に燃料流がその中に分岐又は拡散する別の空間部３６を形成する。
【００２７】
後述するように、燃料がバルブニードル１６とシート１８との間の比較的狭い空間を横切った後に、この空間部内に拡散されるということから、この明細書の目的のために、この別の空間部を、「拡散空間部」３６と命名する。
【００２８】
バルブニードル１６の入口領域２８と出口領域３０との間で、ニードルは、部分球形状である更に別に形成されたシート領域３８を有する。この球状のシート領域３８の外表面がバルブシート１８に係合するバルブニードル１６の表面である。
【００２９】
このように、シート領域３８は、バルブニードル１６の丸み（radiussed）又は湾曲領域を形成し、ノズル１０が図１の非インジェクション状態にある時に、この領域の上に座する。シート領域３８の球形度は、球の中心Ｃが、バルブニードル１６がそれに沿って移動可能な主軸心Ａ−Ａ上に位置するように選択される。
【００３０】
部分球形状のシート領域３８はバルブニードル１６の円錐状の出口領域３０へとテーパし、これらの部分の間にスムース移行部を形成する。換言すると、部分球形状のシート領域３８は、バルブニードル１６の拡散領域と見なされる。上述した形状及び構成を有するバルブニードル１６の入口領域２８・出口領域３０・シート領域３８により、バルブニードル１６は、「円錐−球−円錐」という幾何学的形状を有する。
【００３１】
図２を参照すると、バルブニードル１６が、圧電アクチュエータにより作動されてバルブシート１８からリフトされると、デリバリチャンバ２６と入口空間部３４とに供給された燃料は、カバーされていないバルブシート１８を通過して、拡散空間部３６、それから、サック（sac）空間部２２を介してノズル出口２０へと流れることができる。
【００３２】
シート領域３８が球形状であることにより、カバーされていないバルブシート１８を通過して、これを超えて利用可能な燃料の量が増加し始める領域（即ち、前記拡散空間部３６）内へと流れる燃料流にとって急激な移行部は存在しない。よって、バルブシート１８を通過する流れは流量範囲と方向とにおいてスムースで漸次的な変化しか受けないので、拡散空間部３６内での圧力損失が最小化される。バルブシート１８を通過して拡散空間部３６に流入する流れは、ノズル出口２０に達する前に、効率良く比較的高い圧力レベルを回復することができる。
【００３３】
従って、ノズル１０は、比較的低い値のニードルリフトでも高い流量レベルを可能にすることが判った効率的な流れジオメトリを提供する。その結果、インジェクタに対するエネルギ需要が低減される。このノズルは、特に前述したタイプの直接作用式インジェクタ内に使用された場合に特に大きな利点を提供するのである。
【００３４】
図３を参照すると、ここには、非着座状態にある第２実施例のインジェクションノズル１０が図示され、ここでは、破線によって図示されているようにバルブニードル１６の入口領域の構成が改変されている。
【００３５】
図３のノズルは、このバルブニードル１６の丸みを帯びた（radiussed）シート領域を形成する部分球形状のシート領域３８を有し、球の中心Ｃが主ニードル軸心Ａ−Ａに沿って形成されている点において、図１及び２に図示したものと類似している。
【００３６】
この図３の構成では、入口領域１２８は円錐形状ではなく円筒形状である。この円筒状領域１２８は、ボア１４との協働で、デリバリチャンバ２６と連通する入口領域３４を形成する。他方、バルブニードル１６の出口領域３０は、図１及び２に図示したものと同じ形状であり、その他類似の部材も類似の参照番号によって示されている。
【００３７】
図３の実施例は、部分球形状のシート領域３８を通って拡散空間部３６に流入する燃料に対するスムースな移行によって前述したものと類似の流れ効率利点を提供する。上述したように形成されたバルブニードルの入口領域１２８・出口領域３０・シート領域３８により、バルブニードル１６は、「円筒−球−円錐」という幾何学的形状を有する。
【００３８】
図４を参照すると、第３実施例において、ノズルは更に改変されて、バルブニードル１６の上方領域２２８が部分球形状（破線部分）であり、バルブニードル１６の出口領域２３０（破線部分）が凹形状であり、バルブ先端部３２がその端部である。
【００３９】
部分球形状の上方領域２２８は、部分球形状のシート領域３８を形成する球の中心Ｃと異なる点でその球の中心を有する。
さらに、部分球形状の上方領域２２８は、主バルブニードル軸心（Ａ−Ａ）から側方に変位してその球の中心を有するように構成できる。
【００４０】
この実施例でも、バルブシート１８の狭い通路を横切った後に拡散空間部３６に流入する燃料のためのスムースな移行部が提供され、上述した流れの効率利点が実現される。上述したように形成されたバルブニードル１６の入口領域２２８・出口領域２３０・シート領域３８により、バルブニードル１６は、「球−球−凹部」という幾何学的形状を有する。
【００４１】
図４で説明した構成の別構成として、バルブニードル１６の部分球形状の上方領域２２８を、それがシート領域３８を形成するものと同じ球によって形成されるように構成することも可能である。
【００４２】
図５を参照すると、本発明の第４実施例において、バルブニードル１６の上方領域３２８（破線部分）は、図４に示したものと同じ部分球形状であるが、バルブニードル１６の出口領域３３０は、凹部形状ではなく凸部形状（破線部分）である。この凸部領域３３０はバルブ先端部３２で終端している。
【００４３】
この実施例でも、拡散空間部３６内に流れる燃料のためのスムースな移行部が提供され、上述した流れの効率利点が実現される。上述したように形成されたバルブニードル１６の入口領域３２８・出口領域３３０・シート領域３８により、バルブニードル１６は、「球−球−凸部」という幾何学的形状を有する。
【００４４】
図３，４及び５の実施例は、バルブニードル１６の入口及び出口領域の種々の幾何学的形状と、部分球形状のシート領域３８との具体的な組み合わせに関するものである。実際には、部分球形状のシート領域３８による拡散空間部３６に流入する燃料のためのスムース移行部の利点を維持しながら、入口及び出口領域のその他種々の組み合わせ（例えば、円筒−球−凸部、球−球−円錐等）が可能である。
【００４５】
図６及び７を参照すると、本発明の第５実施例において、図１及び２のバルブニードルの部分球形状のシート領域は、その上でバルブシート１８に当接するニードル１６の丸み（radiussed）又は湾曲領域を形成するために、部分回転楕円面状領域１３８によって置き換えられている。
【００４６】
バルブニードル１６のこの部分回転楕円面状領域１３８は、シート領域１３８を形成する球の中心Ｃ’がニードル１６の主軸心Ａ−Ａ上にではなく、それから側方に変位した点に位置することにおいて、前述した部分球形状領域３８と異なっている。
この部分回転楕円面状領域１３８を設けることによって、バルブニードル１６は「ラグビーボール」形状になっている。
【００４７】
図６及び７において、入口空間部３４を形成するバルブニードル１６の入口領域２８は、実質的に円錐台形状（図１及び２と同様）であり、バルブニードルの出口領域３０は実質的に円錐台形状（図１及び２と同様）である。それによりバルブニードル１６は、「円錐−回転楕円−円錐」という幾何学的形状を有する。
【００４８】
上述した部分回転楕円形状のシート領域１３８を使用することによって、前述した部分球形状のシート領域３８と同じ利点が得られ、入口空間部３４からバルブシート１８を通って拡散空間部３６へと流入する燃料のためのスムースで効率的な経路が形成される。その結果、拡散空間部３６内の乱流が最小化され、従って、出口２０を通って注入される前に、拡散空間部３６内において効果的に高圧が回復される。図６及び７の実施例は、バルブシート１８での燃料の流れ方向の変化率が更に最適化されるという別の利点を提供する。
【００４９】
拡散空間部３６に流入する燃料のためのスムースな移行部を有するという上述した利点を保持しながら、部分回転楕円形状のシート領域１３８を備えた図６及び７の入口２８と出口領域３０の別構成も可能であることが理解されるであろう（例えば、円筒−回転楕円−円錐、凸部−回転楕円−凹部、及び円錐−回転楕円−凸部）。
【００５０】
一部の用途の場合、ニードル１６のために大きなシート領域（例えば、衝撃抵抗性のため）の必要性が存在する場合には、上述した実施例は理想的ではないかもしれない。そのような場合、サック空間部２２は、炭化水素放出物を最小化するためには理想的ではない比較的大きな容積を有するものとなることが必至である。
【００５１】
図８及び９を参照すると、本発明の第６実施例において、この問題は、バルブニードル１６に、追加の部分球形状領域４０と追加の円錐台領域４２とを設けることによって解決される。追加の円錐台領域４２は、前記シート領域３８のすぐ下流側に位置し、前記追加の部分球形状領域４０はこれのすぐ下流側に位置する。
【００５２】
従って、前記バルブニードル１６は、以下の別々の領域、即ち、円錐台入口領域２８（例えば、図１及び２と同様の）、シート領域を形成する第１部分球形状領域３８、ニードルのシート領域３８のすぐ下流側の追加の円錐台領域４２、この領域４２のすぐ下流側の追加の部分球形状領域４０、そして、バルブ先端部３２で終端する実質的に円錐台形状の出口領域３０（例えば、図１及び２と同様の）、を備えたものとなる。
【００５３】
従って、バルブニードルは、その部分球形状領域３８，４０の中心Ｃ１，Ｃ２がそれぞれ前記主軸心Ａ−Ａ上に位置する、円錐−球−円錐−球−円錐という幾何学的形状を有する。
【００５４】
追加の円錐台領域４２は、ボア１４の隣接領域に対して狭いクリアランスを有する。これにより、図９に図示したように、バルブニードル１６がバルブシート１８からリフトした時に、バルブシート１８を通って拡散空間部３６に流入する燃料のためのスムースの移行部が、前の実施例よりもバルブシート１８から更に離間して（即ち、燃料が前記追加円錐台領域４２とボア１４との間に形成された前記狭クリアランスを通って流れた後）、かつ、サック空間部２２に遥かに近く形成される。
従って、サック空間部２２の容積は遥かに減少し、これによって炭化水素放出物のための利点が提供される。
【００５５】
尚、図８及び９の実施例から、燃料がカバーされていないバルブシート１８を通過した後にその中に分散する拡散空間部３６は、従って、バルブシート１８のすぐ下流側のバルブニードル１６のその領域の間に必ずしも形成されず、バルブシート１８を超えていくらかの距離だけ燃料のための狭い通路を維持するようにニードル１６を形成することによって、更に下流側に形成することも可能であるということが理解されるであろう。
【００５６】
図１０及び１１は、部分球形状領域３８，４０が部分回転楕円状領域１３８，１４０によって置き換えられていることを除いて、バルブニードル１６が、図８及び９のものに類似の構成を有する、第７実施例のインジェクションノズル１０の着座状態と非着座状態とをそれぞれ図示している。
【００５７】
図６及び７について前述したものと類似の利点が達成される。バルブニードル１６の部分回転楕円形状領域１３８，１４０は、各球Ｃ１’及びＣ２’の中心が主軸心Ａ−Ａから側方に変位しているものとして定義される。バルブニードル１６が、図１１に図示されているように、バルブシート１８から離間してリフトされると、燃料は、カバーされていないバルブシート１８を通過して、その直ぐ下流側に位置する拡散空間部３６内に分散する前に、追加円錐台領域４２間に形成された狭いクリアランスを通って流れることができる。部分回転楕円状領域１４０によって提供されるスムースな移行部によって拡散空間部３６内の乱流が最小化され、燃料がノズル出口２０を通って注入される前に、拡散空間部３６内において高圧が比較的効率的に再形成される。
【００５８】
図１２及び１３は、本発明の第８実施例の着座状態と非着座状態とをそれぞれ図示している。この実施例は、上述の実施例と、拡散空間部内への燃料のスムース移行部がバルブシート１８の下流側のすこし距離を置くまで始まらない点において異なっている。
【００５９】
このバルブニードル１６は、実質的に円錐台状の領域２８のニードル１６の入口領域に近接する円筒形状の上方領域２４を有する。入口領域２８は、ボア１４の近接領域との協働で、デリバリチャンバ２６から燃料を受け取るための入口空間部３４を形成している。この入口領域２８のすぐ下流側に、バルブニードル１６は、追加の実質的に円錐台形状の領域４４を備え、これにより、バルブニードルのシート領域が、二つの円錐状領域２８，４４の間の環状移行エッジ２３８（即ち、環状着座ライン）によって形成される。これは、シート領域が部分球形状又は部分回転楕円形状である前の実施例と対照的である。
【００６０】
従って、図１２及び１３のシート形状は、従来のインジェクタのシート形状に類似している。しかし、図１２及び１３のノズルの重要な特徴は、前記円錐台領域４４のすぐ下流側において、バルブニードル１６が、部分回転楕円状領域４０（即ち、図８及び９の領域４４に類似）と、この直ぐ下流側の、実質的に円錐台形状の領域４４とを備えていることにある。
特に図１３を参照すると、バルブニードル１６がバルブシート１８からリフトされると、出口領域３０は、ボア１４の隣接領域との協働で、燃料のための拡散空間部３６を形成する。領域４０が部分回転楕円形状に形成されていることによって、ニードルが着座ライン２３８において急激な移行エッジを備えているにも拘わらず、拡散空間部３６に流入する燃料の移行はスムースなものである。従って、図１２及び１３の実施例でも、上述した流れ効率の利点が達成される。
【００６１】
尚、燃料がバルブシート１８を通過しノズル出口を通して注入される前に、ノズルの拡大された空間部（拡散空間部３６）内に拡散される燃料のスムースな移行を確保するべくバルブニードルに部分球形状又は部分回転楕円形状領域を提供することの有利な作用を損なうことなく、バルブ領域の種々の組み合わせを提供することによって本発明の更に別の実施例を実現することが可能であることが理解されるであろう。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明の内燃エンジン用インジェクションノズルは、内燃エンジンの燃料インジェクションシステム、特にコモンレール燃料インジェクションシステムであって、そのインジェクションノズルのバルブニードルが圧電アクチュエータによって制御されるシステム等、に利用可能である。
【００６３】
尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構造に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】非インジェクション状態時での本発明の第１実施例によるインジェクションノズルの一部の断面図
【図２】インジェクション状態時での本発明の第１実施例によるインジェクションノズルの一部の断面図
【図３】インジェクション状態時での本発明の第２実施例によるインジェクションノズルの一部の断面図
【図４】インジェクション状態時での本発明の第３実施例によるインジェクションノズルの一部の断面図
【図５】インジェクション状態時での本発明の第４実施例によるインジェクションノズルの一部の断面図
【図６】非インジェクション状態時での本発明の第５実施例によるインジェクションノズルの一部の断面図
【図７】インジェクション状態時での本発明の第５実施例によるインジェクションノズルの一部の断面図
【図８】非インジェクション状態時での本発明の第６実施例によるインジェクションノズルの一部の断面図
【図９】インジェクション状態時での本発明の第６実施例によるインジェクションノズルの一部の断面図
【図１０】非インジェクション状態時での本発明の第７実施例によるインジェクションノズルの一部の断面図
【図１１】インジェクション状態時での本発明の第７実施例によるインジェクションノズルの一部の断面図
【図１２】非インジェクション状態時での本発明の第８実施例によるインジェクションノズルの一部の断面図
【図１３】インジェクション状態時での本発明の第８実施例によるインジェクションノズルの一部の断面図
【符号の説明】
【００６５】
１４    ボア
１６    バルブニードル
１８    バルブシート
２０    インジェクションノズル出口
２８    第１バルブ領域
３０    第２バルブ領域
３６    拡散空間部
３８    シート領域
４０    拡散領域
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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