(57)【要約】【課題】複式噴霧噴射ノズルを提供する。【解決手段】内燃機関用の燃料噴射器はノズル内腔（７）が設けられるノズル本体（３）とノズル内腔（７）の内部に滑動自在に配置される外部弁針（２５）とを備える。外部弁針（２５）は、ノズル本体（３）の壁を貫通して配置される少なくとも１つの上部噴霧穴（１１）に通して燃料送達を制御するためにノズル内腔（７）の内表面に設けられた弁座（９）と流体密で係合可能である。上部噴霧穴は、ノズル本体（３）の内表面に位置する穴入口（１３）とノズル本体（３）の外表面に位置する穴出口（１５）とを有する。外部弁針（２５）には、内部弁針（３７）が滑動自在に内部に配置される内腔（３１）が設けられる。内部弁針（３７）の先端（３９）は、噴射器ノズルの長手軸に実質的に平行に位置合わせされる少なくとも１つの軸方向噴霧穴（１９）に通して燃料送達を制御するために、弁座（９）と流体密で係合可能である。【選択図】図１
2009013985.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズル内腔（７）が設けられるノズル本体（３）と、前記ノズル内腔（７）の内部に滑動自在に配置される外部弁針（２５）とを備える、内燃機関用の燃料噴射器であって、前記外部弁針（２５）は、前記ノズル本体（３）の壁を貫通して配置されかつ前記ノズル本体（３）の内表面に位置する穴入口（１３）と前記ノズル本体（３）の外表面に位置する穴出口（１５）とを有する、少なくとも１つの上部噴霧穴（１１）に通して燃料送達を制御するために、前記ノズル内腔（７）の内表面に設けられた弁座（９）と流体密で係合可能であり、前記外部弁針（２５）には、内部弁針（３７）が滑動自在に内部に配置される内腔（３１）が設けられ、前記内部弁針（３７）の先端（３９）は、前記噴射器ノズルの長手軸に実質的に平行に位置合わせされる少なくとも１つの軸方向噴霧穴（１９）に通して燃料送達を制御するために、前記弁座（９）と流体密で係合可能である、内燃機関用の燃料噴射器において、使用に際して、前記内部弁針（３７）が前記弁座（９）から離れるように持ち上げられ、かつ最上位の持ち上げられた位置に保持されるとき、前記軸方向噴霧穴（１９）を通って噴射されるべき燃料が通過しなければならない最小流れ区域が、前記内部弁針（３７）と前記ノズル本体（３）との間に配置されることを特徴とする燃料噴射器。
【請求項２】
使用に際して、前記外部弁針（２５）が前記弁座（９）から離れるように持ち上げられ、かつ最上位の持ち上げられた位置に保持されるとき、前記少なくとも１つの上部噴霧穴（１１）の前記最小流れ区域が、前記少なくとも１つの上部噴霧穴（１１）を通る燃料の流量の最大の絞りをもたらし、前記内部弁針（３７）が前記弁座（９）から離れるように持ち上げられ、かつ最上位の持ち上げられた位置に保持されるとき、前記内部弁針（３７）の前記先端（３９）と前記弁座（９）との間の前記最小流れ区域が、前記少なくとも１つの軸方向噴霧穴（１９）を通る燃料の流量の最大の絞りをもたらす、請求項１に記載の燃料噴射器。
【請求項３】
前記弁座（９）は円錐台形であり、かつ前記先端（３９）は円錐形であり、使用に際して、前記先端（３９）が前記弁座（９）から離れるように持ち上げられるとき、前記先端（３９）と前記弁座（９）との間の前記最小流れ区域が、円錐環状領域（４６）として形成される、請求項１または請求項２に記載の燃料噴射器。
【請求項４】
前記内部弁針（３７）には、前記弁針の外表面に平行であり、かつ前記内部弁針（３７）の長手軸に対して斜めに配置された少なくとも１つの溝（４９）が設けられる、請求項１、請求項２、または請求項３のいずれか一項に記載の燃料噴射器。
【請求項５】
前記外部弁針（２５）には、前記内腔（３１）の外表面から内表面まで前記外部弁針（２５）の壁を貫通する、第１の径方向穿孔（３３）および第２の径方向穿孔（３５）が設けられ、前記第１の径方向穿孔（３３）は前記外部弁針（２５）の長手軸の一方側にずらされ、かつ前記第２の径方向穿孔（３５）は前記外部弁針（２５）の長手軸の他方側にずらされる、請求項１から４のいずれかに記載の燃料噴射器。
【請求項６】
前記外部弁針（２５）には、前記内腔（３１）の外表面から内表面まで前記外部弁針（２５）の壁を貫通する、第１の径方向穿孔（３３）および第２の径方向穿孔（３５）が設けられ、前記第１および第２の径方向穿孔（３３）、（３５）の長手軸は、一線に位置合わせされ、かつ前記外部弁針（２５）の長手軸と交差する、請求項１から４のいずれか一項に記載の燃料噴射器。
【請求項７】
使用に際して、前記内部弁針（３７）が前記弁座（９）に対接して着座するとき、前記先端（３９）の最低点が前記軸方向噴霧穴（１９）の内部に位置する、請求項１から６のいずれかに記載の燃料噴射器。
【請求項８】
使用に際して、前記内部弁針（３７）が前記弁座（９）から離れてその最上位置に持ち上げられるとき、前記先端（３９）の前記最低点が前記軸方向噴霧穴（１９）の内部に位置する、請求項１から７のいずれかに記載の燃料噴射器。
【請求項９】
インサート（２７１）をさらに備え、前記インサート（２７１）の下方部分が前記ノズル本体（２０３）の前記内腔（２０７）の内表面と封止係合され、前記インサート（２７１）の上方部分が前記内部弁針（２３７）の前記先端（２３９）と封止係合可能であり、かつ前記インサート（２７１）の外方部分は前記外部弁針（２２５）の前記内腔（２３１）と封止係合可能である、請求項１から８のいずれかに記載の燃料噴射器。
【請求項１０】
前記先端（３３９）は円筒形下方部分（３８９）をさらに備える、請求項１から９のいずれかに記載の燃料噴射器。
【請求項１１】
前記下方部分（３８９）には平坦部分（３９１）が設けられる、請求項９に記載の燃料噴射器。
【請求項１２】
前記先端（４３９）には、円錐台形の上方部分（４８１）と、断面が円形でありかつ凹状の湾曲した輪郭を有する中間部分（４９１）と、円筒形下方部分（４８９）とが設けられる、請求項１から１０のいずれかに記載の燃料噴射器。
【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のためのノズル構成に関する。特に、本発明は、軸方向からずらされた複数の噴霧穴を通してかつ軸方向に向けられた噴霧穴を通して、燃料を内燃機関のシリンダの中へ送達するために、個別に開閉可能な２つの弁を備えるノズル構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
将来の法制化によって排気ガスに課せられる要件を満たすために、予混合圧縮着火（ＨＣＣＩ）機関を使用することが提案されている。しかし、ＨＣＣＩ燃焼方式での運転は、軽度から中間までの機関負荷にしか適切ではない。高い機関負荷に対しては、従来の燃焼方式が使用されなければならない。ＨＣＣＩおよび従来の燃焼方式における噴射噴霧に対する要件は異なる。従来の燃焼では、ピストンボウルの中で、可能な限り急速に、高濃度のガスに強力に貫入してシリンダの壁に向かって噴射する噴霧を有することが望ましい。ＨＣＣＩ燃焼では、下方に向かう適切に霧化された弱い貫入噴霧を有することが望ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、上記両方の燃焼方式が単一の機関で使用されるべきであり、このような場合には、両方の噴霧タイプを提供できる燃料噴射器ノズルに対する必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
したがって、本発明は、ノズル内腔が設けられるノズル本体と、ノズル内腔の内部に滑動自在に配置される外部弁針とを備え、外部弁針は、ノズル本体の壁を貫通して配置されかつノズル本体の内表面に位置する穴入口とノズル本体の外表面に位置する穴出口とを有する、少なくとも１つの上部噴霧穴に通して燃料送達を制御するために、ノズル内腔の内表面に設けられた弁座と流体密で係合可能であり、外部弁針（２５）には内部弁針が滑動自在に内部に配置される内腔が設けられ、内部弁針の先端は、噴射器ノズルの長手軸に実質的に平行に位置合わせされる少なくとも１つの軸方向噴霧穴に通して燃料送達を制御するために、弁座と流体密で係合可能である、内燃機関用の燃料噴射器において、使用に際して、内部弁針が弁座から離れるように持ち上げられ、かつ最上位の持ち上げられた位置に保持されるとき、軸方向噴霧穴を通って噴射されるべき燃料が通過しなければならない最小流れ区域が、内部弁針とノズル本体との間に配置されることを特徴とする燃料噴射器を提供するものである。
【０００５】
好ましくは、使用に際して、外部弁針がその弁座から離れるように持ち上げられ、かつ最上位の持ち上げられた位置に保持されるとき、少なくとも１つの上部噴霧穴の最小流れ区域が、少なくとも１つの上部噴霧穴を通る燃料の流量の最大の絞りをもたらし、内部弁針がその弁座から離れるように持ち上げられ、かつ最上位の持ち上げられた位置に保持されるとき、内部弁針の先端と弁座との間の最小流れ区域が、少なくとも１つの軸方向噴霧穴を通る燃料の流量の最大の絞りをもたらす。その結果として、かつ最高の噴霧速度を与えるように構成される従来のノズル噴霧穴の配置とは異なり、最大の絞りが、噴射器を通る燃料流路の中の最終開口部によって形成されることはない。これは、燃料の速度および運動量を低減するが、その霧化を向上させる。
【０００６】
好ましくは、弁座は円錐台形であり、かつ先端は円錐形であり、使用に際して、先端が弁座から離れるように持ち上げられるとき、先端とその弁座との間の最小流れ区域が、円錐環状領域として形成される。この配置は、円錐環状領域を通過する燃料が、軸方向噴霧穴の内部の点に集中され、この燃料が衝突し合うようになっているので有利である。これは、燃料の運動量の低減とその霧化の向上とをもたらす。さらに、噴射器の配置は、軸方向噴霧穴によって中空の円錐形の噴霧形態を生み出す。これは、燃焼室の中への噴射燃料の貫入が軸方向燃料噴射に比べて低減され、それによって燃料がピストンに衝突するのを防止し、かつそれによって、燃料が横切って拡散されるより広い面積によって、噴射燃料が燃焼室の内部で散逸するのを助けるので有利である。代替として、先端は、任意適切な形態を有してもよく、例えば、それは部分球体形状を有してもよい。
【０００７】
好ましくは、内部弁針には、この弁針の外表面に平行であり、かつ内部弁針の長手軸に対して斜めに配置された少なくとも１つの溝が設けられる。溝の斜め配置も、その配置が、ずらされた径方向穿孔によって既に与えられた回転成分に加えて、さらなる回転成分、すなわち、渦流成分を噴霧に導入するとき、燃料の霧化を向上させる。
【０００８】
本発明の第１の好ましい実施形態では、外部弁針には、内腔の外表面から内表面まで外部弁針の壁を貫通する第１の径方向穿孔および第２の径方向穿孔が設けられ、第１の径方向穿孔は外部弁針の長手軸の一方側にずらされ、かつ第２の径方向穿孔は外部弁針の長手軸の他方側にずらされる。径方向穿孔のずれは、燃料に速度の回転成分を付与する。これは、噴霧穴に通して送達された燃料の霧化の向上には有利である。
【０００９】
霧化を高めるために燃料に渦流成分を導入することが望ましいが、内部弁針が弁座から持ち上げられたときに、この弁針が受ける回転力を低減することが望ましい。回転が斜めの溝によってしか燃料に付与されなかったら、内部弁針に対する力は高いものとなろう。ずらされた径方向穿孔により回転成分を導入することによって、内部弁針が受ける回転力が低減される。さらに、ずらされた径方向穿孔は、所与の回転量を生成するのに要する圧力降下を低減する。これは、燃料が径方向穿孔から斜めの溝まで通過するときに、燃料の流れ方向が変化しなければならない角度の減少に起因する。これは乱流を低減し、よって圧力降下を低減する。
【００１０】
本発明の第２の好ましい形態では、外部弁針には、内腔の外表面から内表面まで外部弁針の壁を貫通する第１の径方向穿孔および第２の径方向穿孔が設けられ、第１および第２の径方向穿孔の長手軸は、一線に位置合わせされ、かつ外部弁針の長手軸と交差する。
【００１１】
本発明の第１の好ましい実施形態は、霧化を高めるために渦流を燃料にもたらす説明された配置の特徴を利用する。しかし、本発明に係る燃料噴射ノズル１の幾つかの用途では、燃料の運動量を保持することがより望ましい場合もある。例えば、効率的な従来の燃焼では燃料運動量を維持することが望ましい。
【００１２】
好ましくは、使用に際して、内部弁針が弁座に対接して着座するとき、先端の最低点が軸方向噴霧穴の内部に位置する。
【００１３】
好ましくは、使用に際して、内部弁針が弁座から離れてその最上位置に持ち上げられるとき、先端の最低点が軸方向噴霧穴の内部に位置する。
【００１４】
本発明の第３の形態では、燃料噴射器はインサートをさらに備え、インサートの下方部分がノズル本体の内腔の内表面と封止係合され、インサートの上方部分が内部弁針の先端と封止係合可能であり、かつインサートの外方部分が外部弁針の内腔と封止係合可能である。
【００１５】
インサートを具備することにより、上部噴霧穴を通過する燃料に速度の回転成分が付与されるのを防止する。
【００１６】
代替として、先端は円筒形下方部分をさらに備える。円筒形部分と軸方向噴霧穴との間の軸流を絞ることによって、より狭い円錐角を有する噴霧をもたらし、よってより大きな軸方向の貫入をもたらしうる。
【００１７】
好ましくは、下方部分には平坦部分が設けられる。動作に際して、平坦部分を設けると、望ましい輪郭を有する噴霧が創出される。さらに、平坦部分は、煤およびラッカー付着物を軸方向噴霧穴から除去するのを助ける。内部弁針が回転するとき、平坦部分の相対的に鋭い縁部が付着物と接触してそれらを取り除く。
【００１８】
好ましくは、先端には、円錐台形の上方部分と、断面が円形でありかつ凹状の湾曲した輪郭を有する中間部分と、円筒形下方部分とが設けられる。
【００１９】
説明された実施形態における軸方向噴霧穴から噴出する噴霧輪郭は、ＨＣＣＩ燃焼のために使用される。内部弁針の先端の形状は、噴射器が取り付けられる機関に噴霧輪郭が適合されうるように変更可能であることが望ましい。例えば、噴霧輪郭の円錐角をピストンおよびシリンダの幾何学形状に適合させることが望ましい。
【００２０】
動作に際して、弁針先端に湾曲した部分を設けると、より大きな径方向成分が噴霧に付与される。上で検討したように、これは、例えば、噴霧輪郭を燃焼室の特徴に適合させるために有利である。
【００２１】
以下、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施形態が説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１は、本発明に係る燃料噴射ノズル１の第１の実施形態を例示する。燃料噴射ノズル１は、外側の概ね円筒形で中空のノズル本体３を備え、この本体は、一端にテーパが付いて円錐台形状の先端５になる。ノズル本体３の内部には、ノズル本体３の長さの大部分に沿って概ね円筒形であり、かつ先端５の内側に円錐台部分を有するノズル内腔７が存在する。この円錐台部分は、弁座９を形成する。本明細書では、下向き方向が、噴射ノズル１に沿って先端５に向かう方向である。よって構成要素の下端は下方に位置する端部であり、構成要素の上端は最上位に位置する端部である。
【００２３】
先端５には、ノズル本体３の壁を貫通する径方向に等間隔に配置された上部噴霧穴１１の列が設けられる。噴霧穴１１はそれぞれが、弁座９に位置する穴入口１３と、ノズル本体３の外壁１７に位置する穴出口１５とを有する。各噴霧穴１１の軸は、噴霧穴１１を通過する燃料が大きな径方向速度成分を有するように、ノズル本体３の長手軸に対して下向きに向けられた鈍角を成して配置される。
【００２４】
また先端５には、ノズル本体３の壁を貫通する単一の軸方向噴霧穴１９が設けられる。噴霧穴１９は、ノズル本体３の軸と同軸に位置合わせされ、弁座９に位置する穴入口２１と、ノズル本体３の外壁１７に位置する穴出口２３とを有する。
【００２５】
噴射ノズル１はまた、概ね円筒形の外部弁針２５を備える。外部弁針２５は、ノズル内腔７の内部に滑動自在に配置され、このノズル内腔と同軸に位置合わせされる。外部弁針２５の外径は、燃料送達室２７と呼ばれる環状空間が弁針とノズル内腔との間に形成されるように、ノズル内腔７の直径よりも小さい。外部弁針２５には、その下端に弁座９と相補的な輪郭を有する円錐形部分２９が設けられており、外部弁針２５が弁座９に対接して位置すると、これらの間に封止部が創出されるようになっている。外部弁針２５は概ね円筒形の内腔３１を有し、この内腔はその下端が開く。２つの径方向穿孔３３、３５（穿孔３３の一部が図１に示され、穿孔３３、３５は図２に示されている）が、外部弁針２５の壁を貫通する。図２から分かるように、これらの穿孔の一方３３は外部弁針２５の長手軸の一方側にずらされ、他方の穿孔３５は他方側にずらされる。
【００２６】
円形断面輪郭を有する内部弁針３７が、外部弁針２５の内部に滑動自在に配置される。弁針３７には、その下端に円錐形先端３９が設けられる。先端３９は２つの部分、すなわち、相対的に狭い円錐夾角を有する上方円錐台部分４０と、相対的に広い円錐夾角を有する下方円錐形部分４２とを有する。２つの部分４０、４２が出会う箇所に、畝部４４が形成される。先端３９が弁座９に対接して位置するとき、封止部が畝部４４と弁座９との間に形成される。内部弁針３７をさらに上って、先端３９の上方に、下方案内部分４１および上方案内部分４３が存在する。案内部分４１、４３は、内部弁針３７が外部弁針２５の内部を滑動するときに案内される一方で、案内部分４１、４３を横切る燃料の通過が最小限になるように、内腔３１の直径に緊密に組み合う外径を有する。案内部分４１、４３は軸方向に離間され、かつこれらの間には、より小さい外径の中間部分４５が設けられる。この中間部分は、外部弁針２５の内腔３１と内部弁針３７との間に、燃料送達室４７と呼ばれる環状空間を創出する。案内部分４１、４３は、弁針３７が内腔３１の内側に嵌められるとき、弁針３７のすべての動作位置に関して径方向穿孔３３、３５が燃料送達室４７と連通するように、弁針３７上で離間される。
【００２７】
燃料送達室４７と先端３９との間には、下方案内部４１を横切って３つの溝４９が存在しており、これらの溝は、燃料が、別様であれば緊密に嵌っている案内部分４１を横切って流れるのを許容する。溝４９は、内部弁針３７の周囲に等間隔に位置し、弁針３７の長手軸に対して斜めに配置される。
【００２８】
上方案内部分４３の上方にかつ内部弁針３７の上端まで延びて、中間部分４５よりも小さい断面の細長い心棒５１が設けられる。心棒５１は、担持体５５の中に設けられた盲穴５３との干渉嵌めである。担持体５５は、内部弁針３７を上下させるアクチュエータ（図示せず）に連結される。
【００２９】
組み立てられた噴射ノズル１には、上方案内部分４３と担持体５５との間の中に、リング形状のカプラ５７が配置されている。カプラ５７の内径は、心棒５１がこのカプラの中を通って滑動できるように、心棒５１の直径よりも大きい。カプラ５７の外径は、動作の際にカプラ５７が外部弁針２５に対して移動しないように、このカプラが外部弁針２５の内腔３１との干渉嵌めであるように選択される。
【００３０】
使用に際して、高圧燃料が入口（図示せず）を通って燃料送達室２７を満たす。燃料は、径方向穿孔３３、３５を通って燃料送達室４７の中へ流入して溝４９を満たす。
【００３１】
図３は、閉鎖位置にある、すなわち、外部弁針２５および内部弁針３７が共に弁座９に対接して位置する燃料噴射ノズル１を示す。外部弁針２５の円錐形部分２９は、弁座９に対接して位置するとき、噴霧穴１１への穴入口１３に蓋をする。よって、この位置では、燃料が弁座９を横断できず、上部噴霧穴１１または軸方向噴霧穴１９を通る流れは存在しない。
【００３２】
図４は、第１の開放位置にある燃料噴射ノズル１を示す。外部弁針２５は弁座９に対接して位置しており、よって噴霧穴１１を通る燃料の流れは存在しない。担持体部材５５は一部が上向きに移動されており、内部弁針３７は弁座９から持ち上げられている。燃料は、径方向穿孔３３、３５を経由して送達室２７から送達室４７の中へ流入する。燃料が径方向穿孔３３、３５を通って流れるとき、径方向穿孔が外部弁針の長手軸からずらされている結果として、速度の回転成分が燃料に付与される。次いで、送達室４７からの燃料は、溝４９を通って弁座９を横切り、軸方向噴霧穴１９を通って流れることができる。この位置は、噴射器がＨＣＣＩ燃焼方式で使用されているときに利用される。
【００３３】
内部弁針３７が弁座９から持ち上がることによって、先端３９の周囲に円錐環状流れ領域４６が創出されることになる。この環状流れ領域４６は、軸方向噴霧穴１９を通る燃料の流れに対する絞りとしての役割を果たす。この環状領域４６を通過する燃料は、それが軸方向噴霧穴１９に集中されるとき、ノズル１の長手軸に向かって直接的に内向きになる。その結果、環状領域４６を通過する燃料は、それが噴霧穴１９を通ってノズル１を出るときに衝突し合う。
【００３４】
軸方向噴霧穴１９の直径は、円錐環状流れ領域４６を通る流れ区域よりも大きい、噴霧穴１９を通る流れ区域をもたらし、よってこの噴霧穴を通過する燃料の流れに対する絞りとしての役割を果たさない。
【００３５】
図５は、第２の開放位置にある燃料噴射ノズルを示す。担持体部材５５は下方位置にあり、よって内部弁針３７は、燃料が室４７から軸方向噴霧穴１９を通って流れ得ないように、弁座９に対接して保持される。外部弁針２５は、燃料が噴霧穴１１を通って流れ得るように弁座９から持ち上げられる。この位置は、噴射器が従来の燃焼方式で使用されているときに利用される。この配置では、噴霧穴１１から出て行く燃料の一部が、弁座９を横切って、直接的に燃料送達室２７から来ており、かつ一部が、燃料送達室４７を経由し次いで弁座９を横切って、燃料送達室２７から来る。その結果として、噴霧穴１１を通過する燃料には、燃料送達室４７に燃料を送り込む、ずらされた径方向穿孔３３、３５によって速度の回転成分が付与されている。
【００３６】
穴入口１３、穴出口１５、および噴霧穴１１の内腔の直径は、室２７、４７から噴霧穴１１を通る燃料の流れに対する絞りとしての役割を果たす。これらの直径は、所与の圧力で所望の流量を与えるように選択される。
【００３７】
図６は、第３の開放位置にある燃料噴射ノズルを示す。外部弁針２５は、弁座９から離れるように完全に持ち上げられる。そうする際に、カプラ５７は、内部弁針３７が弁座９から持ち上げられるように、担持体部材５５と接触させられている。燃料は、噴霧穴１１を通って、かつ送達室４７から軸方向噴霧穴１９を通って流れ得る。噴霧穴１１および軸方向噴霧穴１９を出て行く燃料噴霧の特徴は、上で説明されたように、噴霧穴１１、１９が別々に開放される場合のこれらの穴からの噴霧と同じである。
【００３８】
図７および８は、本発明に係る燃料噴射ノズル１０１の第２の実施形態を例示するが、そこではノズル構成要素が、噴射されている燃料の運動量を保存するように配置される。
【００３９】
図７に示された径方向穿孔１３３、１３５は、相互に軸が一線に位置合わせされ、これらの共通軸が外部弁針２５の中心線を通過する。燃料送達室４７と先端３９との間で下方案内部分４１を横切って、３つの平坦部分１４９が設けられ、これらの平坦部分は、燃料が、別様であれば緊密に嵌っている案内部分４１を横切って流れるのを許容する。平坦部分１４９は、内部弁針３７の長手軸に平行に配置されかつまっすぐな側面を有しており、これらの側面も長手軸に平行に位置合わせされている。
【００４０】
使用に際して、径方向穿孔１３３、１３５および平面部分１４９を通過する燃料には回転成分が付与されておらず、したがって運動量の結果的な損失が存在しない。
【００４１】
本発明に係る燃料噴射ノズル１の別の用途では、軸方向噴霧穴１９を通過する燃料に渦流の成分を導入するが、上部噴霧穴１１を通過する燃料には導入しないことが望ましい場合がある。
【００４２】
図９は、この望ましい動作を実現するようにノズル構成要素が配置される、本発明に係る燃料噴射ノズル２０１の第３の実施形態を例示する。
【００４３】
インサート２７１が、先端２０５に隣接するノズル本体２０３の中の内腔２０７に配置される。インサート２７１は、環状断面輪郭を有し、外部弁針２２５および内部弁針２３７と同軸に位置合わせされる。インサート２７１は、その下端がノズル本体２０３の外表面と面一となるように位置合わせされる。インサート２７１の外側円筒表面には、それが弁座２０９と封止するように、下部に向かって弁座２０９の表面と相補的なテーパ付き表面が設けられる。インサート２７１の内側円筒表面には、内部弁針２３７上の畝部２４４との封止部が創出され得るように、上部に向かってテーパ付き表面が設けられる。インサート２７１の外径は、インサート２７１と外部弁針２２５との間に封止部が創出され得るように外部弁針２２５の内径と相補的であり、他方では依然として弁針２２５がインサートに対して移動することを許容する。インサート２７１の高さは、外部弁針２２５が弁座２０９から離れるように完全に持ち上げられるとき、依然としてインサート２７１と弁針２２５との間に重なりが存在するように選択される。これは、外部弁針２２５が持ち上げられるとき、この弁針２２５の内側へ流入する燃料が上部噴霧穴２１１を通過できないことを保証する。インサート２７１を収容するために、ノズル本体２０３の先端２０５の開口部が拡大される。インサート２７１には、軸方向噴霧穴２１９を創出する内腔２７３が設けられる。本発明の第１および第２の実施形態と同じ様態で、軸方向噴霧穴２１９は、噴射ノズル２０１からの燃料の流れに対して最大の絞りを設けるものではない。最大の流れの絞りは、燃料がインサート２７１と内部弁針２３７の先端２３９との間の円錐環状流れ領域２４６を通過することによってもたらされる。
【００４４】
動作に際して、外部弁針２２５および内部弁針２３７が共に弁座２０９から持ち上げられた状態で、噴霧穴２１１を通過する燃料が、弁座２０９を経由して燃料送達室２２７から直接的にしか来ることはなく、よって燃料には回転が付与されていない。
【００４５】
幾つかの用途では、軸方向噴霧穴からの噴霧の形状を変えることが望ましい場合もある。図１０および１１は、異なる噴霧輪郭を与えるために内部弁針３３７、４３７の先端の形状が変更されている２つのノズル構成を示す。
【００４６】
図１０は、ピントル先端３３９が設けられた内部弁針３３７を例示する。先端３３９は３つの部分を有する。上方部分３８１は円錐台形であり、相対的に狭い円錐夾角を有する第１の部分３８３と、相対的に広い円錐夾角を有する第２の部分３８５とによって創出される外部輪郭を有して、畝部３８７が部分３８３、３８５の交差部に創出される。先端３３９の下部に、円筒形下方部分３８９が存在する。この部分３８９は、環状空間３２０が部分３８９と噴霧穴３１９との間に創出されるように、噴霧穴３１９の直径よりも小さい外径を有する。弁座３０９と先端３３９との間の円錐環状流れ領域３４６ではなく、この環状空間３２０が、軸方向噴霧穴３１９を通過する燃料の流れに対する絞りとしての役割を果たす。
【００４７】
内部弁針３３７が最低位置にあるとき、畝部３８７は弁座３０９と封止する。この位置では、部分３８９が軸方向噴霧穴３１９を通って突出して、ノズル本体３０１の先端３０５の外表面を通過して延び、内部弁針３３７が持ち上がるとき、部分３８９の端部がノズル本体３０１の端部と面一となるようになっている。これは、望ましい噴霧パターンを創出する。
【００４８】
部分３８９には、内部弁針３３７の長手軸に平行に配置されるまっすぐな側面を有する平坦部分３９１が設けられ、このまっすぐな側面も軸に平行である。
【００４９】
図１１は、ピントル先端４３９の別の形態を有する内部弁針４３７を例示する。先端４３９は３つの部分を有する。上方部分４８１は円錐台形であり、相対的に狭い円錐夾角を有する第１の部分４８３と、相対的に広い円錐夾角を有する第２の部分４８５とによって創出される外部輪郭を有して、畝部３８７が部分４８３、４８５の交差部に創出される。先端４３９の下部には、円筒形下方部分４８９が存在する。部分４８９の直径は、軸方向噴霧穴４１９の直径よりも小さい。部分４８３、４８５の間には、部分４８９の上方外縁部を部分４８５の下縁部に接合する凹状に湾曲した輪郭を有する円形断面中間部分４９１が存在する。
【００５０】
内部弁針４３７が最低位置にあるとき、畝部４８７は弁座４０９と封止する。この位置では、部分４８９の全部および部分４９１の一部が先端４０５の外表面の下方に位置決めされる。内部弁針が最上位置にあるとき、すなわち、内部弁針４３７および外部弁針４２５が共に持ち上げられるとき、部分４８９は、円筒環状流れ領域４８６が部分４８９と噴霧穴４１９との間に創出されるように噴霧穴４１９の内部に位置する。一部が持ち上げられた位置では、部分４８９はノズル本体４０１の外側に留まる。
【００５１】
内部弁針４３７が完全に持ち上げられ、かつ部分４８９が噴霧穴４１９の内部に位置するとき、噴射ノズル４０１を出る燃料に関する最大の流れ絞りは、燃料が先端４３９の周囲の環状流れ領域４８６を通って流れることによってもたらされる。内部弁針４３７の他の任意位置においても、最大の流れ絞りは、弁座４０９と先端４３９との間の円錐環状流れ領域４４６である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る燃料噴射ノズルの一部を示す断面立面図である。
【図２】図１の線Ｄ−Ｄで取った、図１の燃料噴射ノズルの断面平面図である。
【図３】内部弁および外部弁が共に閉鎖されている、図１の燃料噴射ノズルの一部を示す断面立面図である。
【図４】内部弁が開放されかつ外部弁が閉鎖されている、図１の燃料噴射ノズルの一部を示す断面立面図である。
【図５】内部弁が閉鎖されかつ外部弁が開放されている、図１の燃料噴射ノズルの一部を示す断面立面図である。
【図６】内部弁および外部弁が共に開放されている、図１の燃料噴射ノズルの一部を示す断面立面図である。
【図７】図８の線Ｄ−Ｄで取った、本発明の第２の実施形態に係る燃料噴射ノズルの断面平面図である。
【図８】図７の燃料噴射ノズルの一部を示す断面立面図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る燃料噴射ノズルの一部を示す断面立面図である。
【図１０】本発明の第１、第２、または第３の実施形態のいずれか１つで利用可能な代替の内部弁針の一部を示す断面立面図である。
【図１１】本発明の第１、第２、または第３のいずれか１つで利用可能な更なる代替の内部弁針の一部を示す断面立面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１  燃料噴射ノズル
３  ノズル本体
５  ノズル先端
７  ノズル内腔
９  弁座
１１  上部噴霧穴
１３  上部噴霧穴の穴入口
１５  上部噴霧穴の穴出口
１７  外壁
１９  軸方向噴霧穴
２１  軸方向噴霧穴の穴入口
２３  軸方向噴霧穴の穴出口
２５  外部弁針
２７  燃料送達室
２９  円錐形部分
３１  外部弁針の内腔
３３  第１の径方向穿孔
３５  第２の径方向穿孔
３７  内部弁針
３９  内部弁針の先端
４０  上方円錐台部分
４１  下方案内部分
４２  下方円錐形部分
４３  上方案内部分
４４  畝部
４５  中間部分
４６  円錐環状領域
４７  燃料送達室
４９  溝
５１  心棒
５３  盲穴
５５  担持体
５７  カプラ
１０１  燃料噴射ノズル
１３３、１３５  径方向穿孔
１４９  平坦部分
２０１  燃料噴射ノズル
２０３  ノズル本体
２０５  ノズル本体の先端
２０７  ノズル本体の内腔
２０９  弁座
２１１  上部噴霧穴
２２５  外部弁針
２２７  燃料送達室
２３１  外部弁針の内腔
２３７  内部弁針
２３９  内部弁針の先端
２４４  畝部
２４６  円錐環状流れ領域
２７１  インサート
２７３  インサートの内腔
３０１  ノズル本体
３０５  ノズル本体の先端
３０９  弁座
３１９  軸方向噴霧穴
３２０  環状空間
３３７  内部弁針
３３９  ピントル先端
３８１  上方部分
３８３  第１の部分
３８５  第２の部分
３８７  畝部
３８９  円筒形下方部分
３９１  平坦部分
４０１  ノズル本体
４０５  先端
４０９  弁座
４１９  軸方向噴霧穴
４２５  外部弁針
４３７  内部弁針
４３９  ピントル先端
４８１  円錐台形上方部分
４８３  第１の部分
４８５  第２の部分
４８６  円筒環状流れ領域
４８７  畝部
４８９  円筒形下方部分
４９１  円形断面中間部分
【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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【外国語明細書】
2009013985000001.pdf