(57)【要約】【課題】少なくとも１つの噴霧孔（１）を有するノズル本体（３）を備える内燃機関用の燃料噴射器を提供すること。【解決手段】少なくとも１つの噴霧孔（１）はノズル本体の内側に孔入口（９）、およびノズル本体（３）の外側に孔出口（１１）を有する。噴霧孔（１）には孔入口部分（１５）が設けられ、孔入口（９）から開始するこの孔入口部分（１５）は、孔入口（９）における比較的より大きな流れ面積から孔入口部分（１５）の終端と孔出口部分（１７）の開始点との間の交差部分における比較的小さな流れ面積まで減少する流れ面積を有する。孔入口部分（１５）との交差部分から開始する孔出口部分（１７）は、孔入口部分（１５）との交差部分における比較的小さな流れ面積から孔出口（１１）における比較的より大きな流れ面積まで増加する流れ面積を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの噴霧孔（１）を有するノズル本体（３）を備える内燃機関用の燃料噴射器であって、前記少なくとも１つの噴霧孔（１）は前記ノズル本体の内側に孔入口（９）、および前記ノズル本体（３）の外側に孔出口（１１）を有し、前記噴霧孔（１）には孔入口部分（１５）が設けられ、前記孔入口（９）から開始するこの孔入口部分（１５）は、前記孔入口（９）における比較的より大きな流れ面積から前記孔入口部分（１５）の終端と孔出口部分（１７）の開始点との間の交差部分における比較的小さな流れ面積まで減少する流れ面積を有し、前記孔入口部分（１５）との交差部分から開始する前記孔出口部分（１７）は、前記孔入口部分（１５）との交差部分における比較的小さな流れ面積から前記孔出口（１１）における比較的より大きな流れ面積まで増加する流れ面積を有する、燃料噴射器。
【請求項２】
前記孔入口部分（１５）および前記孔出口部分（１７）とが実質的に円形断面を有し、前記孔入口部分（１５）および前記孔出口部分（１７）の直径が、前記それぞれの部分（１５）および部分（１７）に沿った距離と実質的に線形関係にそれぞれ変化する、請求項１に記載の燃料噴射器。
【請求項３】
前記孔入口（９）および前記孔出口（１１）には丸みが設けられる、請求項１または２に記載の燃料噴射器。
【請求項４】
前記孔入口部分（１５）と前記孔出口部分（１７）との間の前記交差部分には丸みが設けられる、請求項１、２または３のうちのいずれか一項に記載の燃料噴射器。
【請求項５】
前記孔出口部分（１７）の長さ（ＬＮ）が、前記噴霧孔（１）の長さ（Ｌ）の最大で３０％までである、請求項１から４までのいずれかに記載の燃料噴射器。
【請求項６】
前記孔出口部分（１７）の前記長さ（ＬＮ）が、前記噴霧孔（１）の前記長さ（Ｌ）の１５％と２５％との間にある、請求項１から５までのいずれかに記載の燃料噴射器。
【請求項７】
前記孔出口（１１）の直径（Ｄ）が、前記孔入口部分（１５）と前記孔出口部分（１７）との間の前記交差部分における直径（Ｄ２）よりも最大で４０％までより大きい、請求項１から６までのいずれかに記載の燃料噴射器。
【請求項８】
前記孔出口（１１）の前記直径（Ｄ）が、前記孔入口部分（１５）と前記孔出口部分（１７）との間の前記交差部分における前記直径（Ｄ２）よりも２０％と３０％との間でより大きい、請求項１から７までのいずれかに記載の燃料噴射器。
【請求項９】
前記孔入口（９）の直径（Ｄ１）が、前記孔入口部分（１５）と前記孔出口部分（１７）との間の前記交差部分における前記直径（Ｄ２）よりも１．５倍から２倍までより大きい、請求項１から８までのいずれかに記載の燃料噴射器。
【請求項１０】
請求項１から９までのいずれかによる燃料噴射器に噴霧孔（１）を形成する方法であって、研磨媒体を保持する流体キャリアが、ある時には前記孔入口（９）から前記孔出口（１１）に向かう方向に前記噴霧孔（１）を通して通過させられ、別の時には前記孔出口（１１）から前記孔入口（９）に向かう方向に通過させられる砥粒ホーニング処理を利用する、方法。
【請求項１１】
前記キャリアがペーストである、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記キャリアが水である、請求項１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関用の燃料噴射器に使用するための噴霧孔の形状に関する。詳細には、本発明は、先細および末広部分を有する噴霧孔に関する。
【背景技術】
【０００２】
ノズル本体の内側表面からノズル本体の外側表面までサイズが減少する直径断面を有するテーパ付き噴霧孔（例えば、欧州特許第０３５２９２６号で説明されたもの）は孔の中に堆積物を形成する傾向があり、この堆積物の形成はその直径を小さくし、その流れ特性を変化させることがわかっている。この堆積物の形成による主要な問題は、噴霧孔を通る最大流量が低下させられ、これが、噴射器を取り付ける内燃機関の性能に有害であるということである。したがって、いかなる流量の低下をも防止する改良された設計を有することが望まれる。
【特許文献１】欧州特許第０３５２９２６号
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
したがって、本発明は、少なくとも１つの噴霧孔を有するノズル本体を備える内燃機関用の燃料噴射器であって、少なくとも１つの噴霧孔がノズル本体の内側に孔入口、およびノズル本体の外側に孔出口を有し、噴霧孔には孔入口部分が設けられ、孔入口から開始するこの孔入口部分は、孔入口における比較的より大きな流れ面積から孔入口部分の終端と孔出口部分の開始点との間の交差部分における比較的小さな流れ面積まで減少する流れ面積を有し、孔入口部分との交差部分から開始する孔出口部分は、孔入口部分との交差部分における比較的小さな流れ面積から孔出口における比較的より大きな流れ面積まで増加する流れ面積を有する、燃料噴射器を提供する。この説明された噴霧孔の形状は、噴霧孔を通る燃料の流れ特性を改善し、したがってノズルの効率を改善する。
【０００４】
孔入口部分および孔出口部分は実質的に円形断面を有し、孔入口部分および孔出口部分の直径は、上記のそれぞれの部分に沿った距離と実質的に線形関係にそれぞれ変化することが好ましい。
【０００５】
孔入口部分は孔入口から孔出口部分との交差部分に向かって直径が減少し、孔出口部分は孔入口部分との交差部分から孔出口に向かって直径が増加し、これにより孔入口部分は先細の実質的に円錐状テーパを有し、孔出口部分は末広の実質的に円錐状テーパを有することが好ましい。
【０００６】
あるいは、孔入口部分および孔出口部分の直径は上記のそれぞれの部分に沿った距離と非線形関係に変化することができる。例えば、孔入口部分および孔出口部分は連続的に湾曲され、それらがラッパ状であるような円形断面を有することもある。
【０００７】
孔入口部分および／または孔出口部分は非円形の断面（例えば、正方形断面）を有することができると考えられる。このような場合、断面寸法（正方形の場合は正方形の辺の長さ）は、上記のそれぞれの部分に沿った距離と実質的に線形関係または非線形関係に変化することができる。
【０００８】
孔入口および孔出口には丸みが設けられることが好ましい。丸みを設けることは噴霧孔を通過する燃料の流れ特性を改善する。
【０００９】
孔入口部分と孔出口部分との間の交差部分には丸みが設けられることが好ましい。丸みを設けることは交差部分において異なるふうに出て行くことになる鋭い縁部を除去し、したがって噴霧孔を通過する燃料の流れ特性を改善する。
【００１０】
孔出口部分の長さ（ＬＮ）は、噴霧孔の長さ（Ｌ）の最大で３０％までであることが好ましい。理想的には、孔出口部分（１７）の長さ（ＬＮ）は、噴霧孔の長さ（Ｌ）の１５％と２５％との間であり得る。孔出口の直径（Ｄ）は、孔入口部分と孔出口部分との間の交差部分における直径（Ｄ２）よりも最大で４０％までより大きいことが好ましい。孔出口の直径（Ｄ）は、孔入口部分と孔出口部分との間の交差部分における直径（Ｄ２）よりも２０％と３０％との間でより大きいことがさらに好ましい。孔入口の直径（Ｄ１）は、孔入口部分と孔出口部分との間の交差部分における直径（Ｄ２）よりも１．５倍から２倍までより大きいことが好ましい。上記で引用された比率および寸法は、キャビテーションを意図的に再導入することによって堆積物形成を有効に防止できるようにしながら低エミッション特性を得るための最良の状態を作り出すので有利である。
【００１１】
本発明の第２の態様によれば、燃料噴射器に噴霧孔を形成する方法が提供され、この方法は、研磨媒体を保持する流体キャリアが、ある時には孔入口から孔出口に向かう方向に噴霧孔を通して通過させられ、別の時には孔出口から孔入口に向かう方向に通過させられる砥粒ホーニング処理を利用するものである。
【００１２】
キャリアはペーストであることが好ましい。例えば、ホーニング処理は砥粒ペーストホーニング処理であることができ、この砥粒ペーストホーニング処理では研磨媒体を搬送する高粘度のペーストが圧力下で噴霧孔を強制的に通過させられる。
【００１３】
あるいは、キャリアは油または任意の他の適切な流体であることができる。例えば、砥粒ホーニング処理は水侵食ホーニング処理または水侵食研磨処理であることができ、そこでは水などの低粘度のキャリアが研磨媒体を保持し、圧力下で噴霧孔を強制的に通過させられる。
【００１４】
更なる代替方法として、レーザ侵食または放電加工プロセスが使用され得る。
【００１５】
次いで、本発明の好ましい実施形態が添付の図面を参照して説明されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、本発明による６つの噴霧孔１を有する燃料噴射器ノズルの先端部分の断面図である（噴霧孔１のうちの４つが示される）。先端部分は中空の概ね円筒形のノズル本体３を備え、このノズル本体３はサック部７において噴射器の先端部分で終端する内部燃料送出室５を画定する。各噴霧孔１はサック部７に配置された孔入口９、およびノズル本体３の外部表面に配置された孔出口１１とを有し、したがって送出室５で収容された燃料がノズルから噴射され得る。燃料の噴射を制御するために室５内で軸方向に可動である弁ニードル（図示せず）が設けられ、この弁ニードルは、燃料噴射を防止するために燃料送出室５（噴射ノズルの先端部分に隣接する）の壁によって画定される弁シート１３を第１の位置で密閉し、噴霧孔１を通して燃料噴射を開始させるために弁シート１３から離れるように可動である。
【００１７】
本発明による噴霧孔１は図２においてより詳細に例示される。噴霧孔１は孔入口９から孔出口１１までその長さに沿って２つの部分（線Ｘ−Ｘの内側の方にプラス方向にテーパを付けられた孔入口部分１５、および線Ｘ−Ｘの外側の方にマイナス方向にテーパを付けられた孔出口部分１７）に分割されることができる。この説明で、プラス方向の意味は燃料噴射の方向に、すなわちサック部７からノズルの外側の方に直径が減少することを意味する。マイナス方向の意味はその反対方向に直径が減少することを意味する。
【００１８】
孔入口部分１５と孔出口部分１７は共に截頭円錐形であり、それぞれの端部において丸みが設けられる。孔入口部分１５には孔入口９に隣接するその端部においてプラス方向の丸み１９が設けられ、これがサック部７の壁に部分１５を接合する。他の端部においてはマイナス方向の丸み２１が設けられ、この丸み２１は部分１７に他の端部を接合する。用語「プラス方向の丸み」および「マイナス方向の丸み」は、以前に説明されたようにプラス方向のテーパおよびマイナス方向のテーパと同じ意味で、孔入口部分１５および孔出口部分１７の直径を変化させる丸みを指す。すなわち、プラス方向の丸みは燃料噴射の方向に部分１５および部分１７の直径を減少させ、マイナス方向の丸みは燃料噴射の方向に部分１５および部分１７の直径を増加させる。孔出口部分１７にはこれが部分１５と接合するマイナス方向の丸み２３、およびこれがノズルの外部表面を接合するプラス方向の丸み２５が設けられる。
【００１９】
噴霧孔１に上で説明された形状を設ける目的は、それを通過する燃料の流れ特性を改善すること、したがって燃料噴射ノズルの効率を高めることである。
【００２０】
プラス方向にテーパを付けられた孔入口部分１５では、噴霧孔１に入る燃料から生じる燃料流れの中に作り出されるいかなる空洞も、燃料が孔出口部分１７との交差部分に向かってプラス方向の（先細の）テーパに沿って移動するにつれて圧縮される。この空洞の圧縮はいかなるキャビテーション効果をも抑制し、したがって噴霧孔１の流れ効率を改善する。
【００２１】
マイナス方向にテーパを付けられた孔出口部分１７では、燃料の中の空洞は、燃料が孔出口１１に向かってマイナス方向の（末広の）テーパに沿って移動するにつれて膨張することができる。孔出口部分１７の形状（特にテーパの程度）は、制御された量のキャビテーションが導かれて噴霧孔１を清浄にするのに役立つように選択される。空洞はそれが崩壊する程度まで膨張することができる。孔出口部分１７の壁の近くの空洞の崩壊は壁のいかなる堆積物をも追い出し、したがって噴霧孔１は清浄にされる。
【００２２】
所望の成果を実現するために、部分１７の長さ（図３においてＬＮで示される）は噴霧孔１の長さ（図３においてＬで示される）の最大で３０％までであり、また孔出口１１の直径（図２においてＤで示される）は孔入口部分１５および孔出口部分１７の交差部分（図３においてＤ２で示される）における噴霧孔１の直径よりも最大で４０％までより大きいことが必要とされる。本発明の好ましい実施形態では、長さＬＮは長さＬの１５％から２５％までであり、直径Ｄは直径Ｄ２よりも２０％から３０％までより大きい。典型的には、孔入口９の直径（Ｄ１）は、孔入口部分１５および孔出口部分１７の交差部分における直径（Ｄ２）よりも１．５倍から２．０倍までより大きい。
【００２３】
本発明の噴霧孔１の１つの実施形態では、サック部７の壁における孔入口部分１５の直径（図３においてＤ１として示される）は０．１２５ｍｍであり、部分１５に設けられるプラス方向の丸み半径は０．０３ｍｍである。孔出口１１の直径（Ｄ）は０．１５５ｍｍであり、部分１５と部分１７との間の交差部分における直径（Ｄ２）は０．１２０ｍｍである。噴霧孔１の長さＬは０．６ｍｍであり、部分１７の長さ（ＬＮ）は０．１２ｍｍである。
【００２４】
噴霧孔１の形状は砥粒ペーストホーニング処理を用いて作り出され、そこでは砥粒ペーストが噴霧孔１を強制的に通過させられる。従来、砥粒ペーストは燃料噴射の方向にのみ、すなわち孔入口９から孔出口１１に向かってノズルを強制的に通過させられる。このことは滑らかな流路（特に、部分１５のプラス方向の丸み１９）を作り出すのに使用される。本発明の形状を作り出すために、追加としてリバースホーニング（ｒｅｖｅｒｓｅ  ｈｏｎｉｎｇ）処理を用いることが必要であり、そこでは砥粒ホーニングペーストが燃料噴射のそれと反対の方向に、すなわち、丸み２５および部分１７のテーパを作り出すために孔出口１１から孔入口９に向かって噴霧孔１を通して通過させられる。施されるホーニングの量が丸みのサイズ、ならびに孔入口部分１５および孔出口部分１７に付与されるテーパの度合いを決定する。
【００２５】
本発明の好ましい実施形態が、そこから噴霧孔１が出て行くサック部７を有する噴射器での使用を参照して説明される。本発明による噴霧孔１は任意の他の適切な燃料噴射器（例えば、バルブカバー・オリフィス（Ｖａｌｖｅ  Ｃｏｖｅｒｓ  Ｏｒｉｆｉｃｅ）型の噴射器）に等しく使用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明による噴霧孔を組み込んだノズル本体の先端の概略断面図であり、その寸法、半径、および角度は理解を容易にするために誇張されている図である。
【図２】図１の噴霧孔の拡大断面図である。
【図３】関連性のある寸法が標記された、図１の噴霧孔の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  噴霧孔
３  ノズル本体
５  燃料送出室
７  サック部
９  孔入口
１１  孔出口
１３  弁シート
１５  孔入口部分
１７  孔出口部分
１９  プラス方向の丸み
２１  マイナス方向の丸み
２３  マイナス方向の丸み
２５  プラス方向の丸み
Ｄ  孔出口の直径
Ｄ１  孔入口の直径
Ｄ２  交差部分における直径
Ｌ  噴霧孔の長さ
ＬＮ  孔出口部分の長さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【外国語明細書】
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