JP4194564B2 - 噴射ノズル - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の燃料噴射システムに使用するための噴射ノズルに関連する。本発明は特に、一つ以上のノズル出口を介した関連燃焼スペースへの燃料の噴射を制御するためバルブニードルが当接面と嵌合自在である、圧縮点火式の内燃機関に使用するための噴射ノズルに関連するが、これに限定されるわけではない。

周知の噴射ノズルの一つ、例えば図１に図示されたＶＣＯ（バルブ被覆オリフィス）タイプでは、バルブニードル１０が移動自在であるノズルボデーボア１４の内面によって画定される当接面１３と嵌合する当接「ライン」１２をバルブニードル１０が有する。使用時、バルブニードル１０が当接面１３から離間すると、噴射ノズル出口１６が開口して関連のエンジンシリンダへ高圧燃料を噴射させる。バルブニードル１０が当接面１３との嵌合状態へ移動すると、出口１６が閉じられて噴射が終了する。

ＶＣＯタイプノズルの利点は、バルブニードル１０が出口１６を被覆するためバルブニードルが閉じると噴射が急速に停止することである。これを、小さな「サック」つまりノズルボアのブラインド端部に画定された空間から出口が延出する「サックタイプ」ノズルと比較する。サックタイプノズルでは、バルブニードルがサックへの燃料の流れを遮断するに過ぎないので、噴射の終了に続いて、少量の残留燃料がサックに残って燃焼室へ漏出する。排気中の未燃焼または部分燃焼の燃料の量が減少するので、環境に有害な排出物質、特に煙と粒子の削減では、噴射事象の急速な中止が重要である。そのうえ、ＶＣＯタイプノズルではサックタイプノズルのサックを実質的に省略できるため、噴射事象後のバルブニードルシート１３と噴射ノズル出口との間の燃料の残留を削減する。この低い「封入量」のため、排出物質がさらに改善される。

ＶＣＯタイプノズルは特別な長所を備えてはいるが、認識されている問題は、バルブニードルが出口を閉塞するので、ニードル上昇値が低いと、バルブニードルの表面と出口との間の限定された間隙が出口への燃料の流れを制限して、そのため高い流量が妨害されることである。バルブニードルが当接面から上昇する時に当接ラインと当接面との間に画定される環状間隙のために、燃料の流れはさらに制限される。

しかし、噴射装置アクチュエータのエネルギー効率の上昇という付加的な利点とともに、粒子排出物質の削減という長所が実現するので、ニードル上昇が比較的低い時にＶＣＯタイプノズルにおいて高い流量を達成することが望ましい。これは特に、ニードルをその当接部から上昇させるのに必要なエネルギーが圧電スタックによって提供される直接操作圧電ＶＣＯタイプ噴射装置ノズルにおいて重要である。

本発明がなされたのはこの背景に基づいてであって、上述した問題の幾つかを実質的に回避するか、あるいは少なくとも軽減する燃料噴射装置を提供することが本発明の目的である。

本発明の第一の面によれば、ノズルボデーのボアの中で移動自在であるバルブ手段を含む、内燃機関のための噴射ノズルが設けられ、バルブ手段は、少なくとも一つのノズル出口を介した燃料吐出を制御するためシート円錐角度を有する当接面と、ともに嵌合自在である第１シートおよび第２シートを有し、第１シートは第１供給室から吐出室への燃料の吐出を制御し、第２シートは第２供給室から吐出室への燃料の吐出を制御し、第２供給室はバルブ手段の中に画定された流路により第１供給室と連通状態にあって、第１および第２シートが当接面から解離すると、第１および第２シートを越えて少なくとも一つのノズル出口へ燃料が流入できる。

バルブ手段は、バルブ部材の形を取ることが望ましい。

吐出室の空間は、第１および第２シートの中間でバルブ部材に設けられた環状溝によって一部画定される。

吐出室を介したノズル出口への燃料の流れは第１および第２シートによって制御されるので、単一のシートを有する従来のＶＣＯタイプノズルと比較して高い燃料流量が可能である。そのうえ、第１供給室に対して上流と下流の両方向から出口へ燃料が流入できるので、燃焼室へ噴射される燃料スプレーの均衡が改善される。

本発明の一実施例では、第１シートは第１当接ラインの形を取り、バルブ部材は、第１円錐角度を画定する円錐台形の第１バルブ領域を含む。環状溝はまた、第２円錐角度を画定する円錐台形の第１溝領域を含む。第１および第２円錐角度は、第１バルブ領域と第１溝領域の相互界面に第１当接ラインを画定するように選択されるとよい。

第１円錐角度とシート円錐角度とが第１角度差を間に画定して、第２円錐角度とシート円錐角度とが第２角度差を間に画定し、シートの磨耗を最小にするとともに第１当接ラインの移動を回避するため、第１および第２角度差はほぼ同じになるように選択されるとよい。

代替実施例では、第１シートは、第１バルブ領域と第１溝領域との相互界面に画定される第１当接ラインではなく、第１バルブ領域によって画定されるシート範囲の形を取る。

第２シートも第２当接ラインの形を取り、したがってバルブ部材は第４円錐角度を画定する円錐台形の第２バルブ領域を含んでもよい。環状溝も、第３円錐角度を画定する円錐台形の第２溝領域を含む。第３および第４円錐角度は、第２バルブ領域と第２溝領域との相互界面に第２当接ラインを画定するように選択されるとよい。

第１シートに関して説明したように、第３円錐角度とシート円錐角度とが第３角度差を間に画定して、第４円錐角度とシート円錐角度とが第４角度差を間に画定し、シートの磨耗を最小にするとともに第２当接ラインの移動を回避するため、第３および第４角度差はほぼ同じになるように選択されるとよい。

あるいは第２シートは、第２バルブ領域と第２溝領域との相互界面に画定される第２当接ラインではなく、第２バルブ領域によって画定されるシート領域であってもよい。

噴射のための加圧燃料が流路によって第１供給路から第２供給路へ供給されることは、本発明の特徴である。流路は、少なくとも部分的にバルブ部材に沿って延在して第２供給室と連通状態にある一端部を有する軸方向通路を含むことが望ましい。第２供給室はボアのブラインド端部に画定されることが望ましい。

流路はまた、バルブ部材に設けられた少なくとも１本の径方向通路を含み、径方向通路は第１供給室と軸方向通路との間を連通させる。そのため、加圧燃料が第２供給室と常に連通状態にあることが理解できるだろう。

バルブ部材の二つのシートの密封を同時に確実に行うように両シートを製造することは効率的な製造には実行不可能であると認識されている。そのため本発明の第二の面によれば、第１シートと軸方向通路とを有するバルブ部材を含む内燃機関のための噴射ノズルが設けられ、第２シートを有するインサート部材が軸方向通路に収容され、両シートはノズル出口を介した燃料吐出を制御するため当接面と嵌合自在であり、第１シートは第１供給室から吐出室への燃料の吐出を制御するとともに、第２シートは第２供給室から吐出室への燃料の吐出を制御し、第２供給室は、バルブ部材の中に画定された流路によって第１供給室と連通状態にある。

インサート部材によって第２シートが設けられるので、第１および第２シートがほぼ同時に密封されるように、第１シートがバルブ部材そのものに設けられるのに対してインサート部材が適切に配置されて第２シートを確立するような、手頃な製造技術が必要である。

本発明の第一の面の噴射ノズルと同じように、バルブ部材は、第１円錐角度と第２バルブ領域とを画定する円錐台形と、第２円錐角度を画定する円錐台形の第１バルブ領域を含む。第１シートは第２バルブ領域によって画定されるシート範囲であることが望ましい。

インサート部材は、第３円錐角度を画定する円錐台形の第１インサート領域と、第４円錐角度を画定する円錐台形の第２インサート領域とを含み、第２インサート領域によって第２シートが画定されることが望ましい。また、第１インサート領域と第２バルブ領域とが吐出室の空間を画定するように、第２および第３円錐角度が選択される。

そのため本発明による噴射ノズルは、ニードル上昇値が低い時に高い燃料流量が得られるとともにスプレー特徴が改善されるという利点を維持しながら、インサート部材によって製造がさらに容易になることが理解できるだろう。

さて、添付図面を参照して、本発明を単なる例として説明する。

図２を参照すると、図１に図示されたノズルに対して改良された燃料吐出特性を提供する本発明の第一実施例の噴射ノズルが図示されている。全体として２０で示された噴射ノズル２０は、ノズルボデー２６に設けられたブラインドボア２４の中で摺動自在であるとともに、ボア２４によって画定される円錐形当接面２８と嵌合自在であって関連する燃焼スペースまたはシリンダ（不図示）への燃料噴射を制御するバルブ部材またはニードル２２の形のバルブ手段を含む。当接面２８はシート円錐角度θＳを画定する。

バルブニードル２２は、直接圧電作用によって、あるいは圧電作用による制御バルブ装置（不図示）によって移動自在である。またあるいは、バルブニードルは電磁または油圧手段によって作動してもよい。バルブニードル２２がボア内で移動する方法は、この技術分野の熟練者には熟知されている。

円錐形当接面２８からノズルボデー２６の外面へ径方向に延出することで、噴射ノズル吐出室３４から燃焼室（不図示）への高圧燃料の流路となる少なくとも第１組ノズル出口３０が、ノズルボデー２６に設けられている。ここでは第１組出口３０のみが図示されているが、一組以上の出口３０を設けてもよいことは理解できるだろう。出口３０が吐出室３４にほぼ整合状態で開口するように、当接面２８とともに吐出室３４の空間を部分的に画定する環状溝または凹部４４がバルブニードル２２に設けられているが、その長所については後述する。

本発明のこの実施例のバルブニードル２２は、５個の個別領域を備える。図２に図示されたステム領域２７は、ほぼ円筒形であってバルブニードル２２のステムを構成する。当該技術ではよく見られるように、バルブニードルの移動を制御するため、バルブニードル２２の上端部にはある形の制御装置（不図示）が設けられている。

第１円錐台形バルブ領域２９は、ステム領域２７のすぐ下流に配置されて第１円錐角度θ１を画定する。第１領域２９のすぐ下流においてバルブニードル２２は、環状溝４４の一部を成して第２円錐角度θ２を画定する第１円錐台形溝領域３１を含む。バルブ領域２９と溝領域３１とはともに、これらの相互界面において、本実施例では環状当接ラインである第１シート３６を画定する。第１当接ライン３６は、第１当接ライン３６の上流に位置する第１供給室３８から吐出室３４への燃料の流れを制御するため当接面２８と嵌合自在である。第１供給室３８は、ノズルボデー２６のボア２４とバルブニードル２２の外面との間に画定される。使用時、第１供給室３８には例えば共通レール燃料供給源から周知の方法で、噴射のための加圧燃料が供給される。

第３円錐角度θ３を画定する第２円錐台形溝領域３３は、第１溝領域３１のすぐ下流に配置されて、第２バルブニードルシート４０をその下流エッジに画定する。この実施例では、第２シート４０は環状当接ラインであり、第２供給室４２から吐出室３４への燃料の流れを制御するように当接面２８と嵌合自在である。第２供給室４２は第１供給室３８の下流に位置し、ボア２４のブラインド端部によって画定される。吐出室３４の空間は、出口３０とほぼ整合するように、第１および第２溝領域３１，３３（つまり第１当接ライン３６と第２当接ライン４０との中間）によって部分的に画定される。

バルブニードル２２は、第４円錐角度θ４を画定して、この実施例では面取りされたニードル先端を構成する第２バルブ領域３５を終端とする。第２バルブ領域３５は、ボア２４のブラインド端部に画定されたサック空間へ延出し、ノズルボデーボア２４とともに第２供給室４２を画定する。

ブラインドボアまたは通路４６はニードル２２の先端の開口部４８から軸方向に延出し、円筒形ステム領域２７に設けられた径方向穿孔または通路５４によって第１供給室３８と連通する。径方向通路５４は、第１供給室３８と第２供給室４２との間に「Ｔ字形」の燃料流路を形成するように、軸方向通路４６と交差している。

環状溝４４は第１および第２溝領域３１，３３を画定し、溝領域３１，３３は、溝の最深部が相互界面３２に画定されるような形状を持つ。これを達成するため、第１溝領域３１によって画定される円錐角度θ２は当接面２８によって画定される円錐角度θＳより大きく、第２溝領域３３の円錐角度θ３は、当接面２８によって画定される円錐角度θＳより小さい。

燃焼室へ燃料を噴射する必要がある時には、第１および第２当接ライン３６，４０が当接面２８から離間するようにバルブニードル２２が作動する、つまり上昇する。第１当接ライン３６が当接面２８から上昇すると、第１供給室３８から、第１当接ライン３６と当接面２８との間に形成された環状間隙を越えて出口３０を通り、燃焼室へ、第１流路を燃料が流れる。

同時に、当接面２８から上昇した第２当接ライン４０によって第２流路が確立され、第１供給室３８から径方向通路５４と軸方向通路４６とを介し、下流の第２供給室４２へと燃料が流れる。次に燃料は、第２供給室４２から、第２当接ライン４０と当接面２８との間に形成された環状間隙を通り吐出室３４へ流れて、出口３０を通り燃焼室へ流れる。

以上の説明から、一方は第１供給室３８から直接的に第１当接ライン３６を越え、一方は第１供給室３８から通路４６，５４と第２供給室４２とを介して間接的に第２当接ライン４０を越える２本の流路によって、所与のニードル上昇に対して出口３０から噴射される燃料の量がかなり上昇することが理解できるだろう。そのため、特にニードル上昇レベルが低い場合には、図１で例示した従来のＶＣＯタイプノズルと比較して、出口３０への燃料の流れが増大する。

上述した装置のさらなる利点は、相対的な上流と下流の両方から同時に、燃料が吐出室３４と出口３０の入口へ流入できることである。こうして、例えば図１に図示されたような、出口１６の上流側へ燃料供給が付勢される従来のＶＣＯタイプノズルとは対照的に、出口３０への燃料供給はほぼ対称となる。出口への燃料の供給がより均一に、つまりほぼ対称となると、燃焼室への燃料スプレーの均衡が改善され、これが排気中で発生する煙を減少させる。

二つの当接ライン３６，４０と第２流路（つまり通路４６，５４を通る）とを設けることにより総流面積が増大することは明らかだろう。そのうえ、環状溝４４を出口３０とほぼ整合状態に配置することにより、流れの制限が減少して燃料の流れが増大する。出口３０の入口とバルブニードル２２との間の間隙が大きいので燃料の流れが増大する。そのため、出口３０に近接して環状溝４４を設けることで、周知のＶＣＯタイプノズルに共通する流れの制限という不都合な作用を軽減する。

さらなる利点は、環状溝４４を出口３０とのほぼ整合状態に位置決めすることにより、出口３０への燃料の流れがバルブニードル２２の径方向偏心による影響をあまり受けないので、ノズルのスプレー特性が均一性つまり「均衡」を改善されることである。これは、燃焼室における燃料の連続的な燃焼を保証するとともに、排気の煙を減少させる。

第２供給室４２は第１供給室３８と連通状態にあるので、第２供給室４２には常に噴射圧の燃料が供給されることは、熟練した読者には明らかだろう。そのため、加圧燃料は第２バルブ領域３５に作用して、バルブニードル２２が当接面２８から離間し始めると、バルブニードル２２に付加的な上昇力を付与し、こうして（例えば圧電アクチュエータにより）ニードルを上昇させるに必要なエネルギーを減少させる。噴射終了時に、ニードルによって変位した燃料は、第１シート３６へ逆方向に送られるのでなく軸方向通路４６に収容されるため、バルブニードルの閉口を助けるという点で、第２供給室４２はさらなる利点を提供する。

軸方向通路４６は、燃料の第２流路となるとともに、第１または第２当接ライン３６，４０の寸法の若干の偏心をノズルボデー２６が補いながらも、非噴射位置にある間に有効な密封を行うように、バルブニードル２２に横方向可撓性を付与する。

第１当接ライン３６を画定する第１バルブ領域２９および第１溝領域３１と、第２当接ライン４０を画定する第２バルブ領域３５と第２溝領域３３との寸法およびそれぞれの円錐角度とは、第１および第２当接ライン３６，４０の各々の上流側と下流側の両方においてシートの磨耗がほぼ等しい量で発生するように選択される。シートの磨耗を確実に均衡にすると、噴射装置の吐出ドリフトを回避するか、少なくとも最小にする。これを達成するため、図２ａに拡大図示されているように、第１バルブ領域２９の円錐角度θ１とシート円錐角度θＳとの間の角度差△θ１と、第１溝領域３１の円錐角度θ２とシート円錐角度θＳとの間の△θ２と、第２溝領域３３の円錐角度θ３とシート円錐角度θＳとの間の△θ３と、第２バルブ領域３５の円錐角度θ４とシート円錐角度θＳとの間の△θ４とは、比較的小さく、一般的にはおよそ０．５°から３０°となるように選択される。

図３は燃焼噴射装置ノズルの代替実施例を示し、図２に図示されたものに類似した部品には同様の参照数字が付けられている。図３のノズルの特徴の多くは、図２のものと同一であるため、再び詳述しない。

図２の実施例と対照的に、図３の実施例は、ニードル上昇値が低い状態で燃料流量を最大にするように、容積が増大した吐出室３４を備えている。すでに説明したように、ＶＣＯタイプノズルは、バルブ当接ラインと当接面との間だけでなく、バルブニードルと出口との間の制限された間隙により、燃料の流れが制限されるので、ニードル上昇値が低い時に流量が制限される傾向がある。

本発明のこの実施例では、角度差△θ２と△θ３とが増大して環状溝４４が深くなっているため、吐出室３４の空間を拡張する。そのうえ、ニードルが当接する時に、第２溝領域３３と第１溝領域３１との相互界面３２が出口３０との整合状態から下流方向に若干オフセットするように、第２溝領域３３の軸方向長さは第１溝領域３１の軸方向長さより短い。そのため、ニードル上昇値が比較的低い時には、環状溝４４の最深部が出口３０とほぼ整合して、燃料の流れとスプレー分布とを改善することは明らかであろう。

環状溝４４をさらに深くすると、出口３０への燃料の制限をさらに軽減して燃料スプレー特性を改善するのに対して、角度差θ２と△θ３の増大は、２本の当接ライン３６，４０の磨耗を増大させる作用も持つ。これは、「有効」当接ラインを上流と下流のいずれかの方向に移動させてノズルの「開口圧」に影響するので、溝４４の深さを適切に選択することが重要である。

さらに、吐出ドリフトを最小にするには、角度差△θ１，△θ２，△θ３，△θ４をできるだけ小さくなるように選択することが望ましい。このため、図４は本発明のさらなる実施例を示し、やはり、上述したものに類似した部品には同様の参照番号が付けられている。図４において、バルブニードル２２は、第１バルブ領域２９のすぐ上流に位置して円錐角度θ５を画定する別の円錐台形領域３７を備える。ここでは第１バルブ領域２９の円錐角度θ１は、シート円錐角度θＳとほぼ同じであるという点で前の前出実施例のものと異なる円錐角度θ１を画定する。そのためバルブニードル２２は、前出実施例のように当接ラインにおいてではなく、第１バルブ領域２９の円錐台形の表面範囲によって当接面２８と当接する。しかし実際には、この実施例の第１バルブ領域２９の円錐角度θ１はシート円錐角度θＳと若干異なるように選択されるため、第１バルブ領域２９のどのエッジが最初に当接面２８と接触するかが分かる。

第１バルブ領域２９と第１溝領域３１の円錐角度θ１，θ２との間の差はそれぞれ、図２と３の実施例と比較すると減少しているため、シートの移動が軽減するかほぼ回避されることが分かるだろう。

同様に図５の実施例では、円錐角度θ４とシート円錐角度θＳとの間の角度差△θ４を最小にするため、第２バルブ領域３５の円錐角度θ４が減少している。実際に図５では、前出実施例のように第２当接ラインではなく、第２バルブ領域３５の円錐台形表面範囲によってバルブニードル２２が当接面２８と当接するように、円錐角度θ４はシート円錐角度θＳとほぼ同じになるように設定されている。第２バルブ領域３５に設ける円錐角度θ４を小さくすると、第２シート４０への負荷が低下してシートの移動を軽減または回避する。第１および第２溝領域３１，３３の配置が吐出室３４の寸法を決め、そのため、シートの耐久性を損なうことなく吐出室３４の空間を最適化できる。例えば図５の実施例に見られるように、第１および第２溝領域３１，３３の軸方向長さは、前出実施例と比較して短い。例を挙げるとこの実施例では、ニードル上昇値が低い時に燃料の流れに対する制限を軽減するように、吐出室３４の奥行が増大している。しかし、第１および第２溝領域３１，３３の軸方向長さが減少しているので、吐出室３４の容積が最小となり、低い「封入量」によって達成される利点が保たれる。

溝領域３１，３３を画定する溝４４の形状のため、吐出室３４は断面が三角形の輪郭を持つが、吐出室３４の輪郭が例えば湾曲する（つまり湾曲溝となる）ようにバルブニードル２２を形成してもよいことは理解できるだろう。

上述したように、噴射装置ノズルの設計では、ニードル上昇値が低い時に高い流量を達成することの重要性がますます重要となっている。シート円錐角度θＳとともに円錐台形領域２９，３１，３３，３５の円錐角度を増大することにより、所与のニードル上昇値に対して達成される流面積が増大することが分かるだろう。

両シート３６，４０がほぼ同時に当接面２８と確実に嵌合するために上述した実施例で必要とされる正確なニードル円錐角度とシート直径を達成するには、非常に正確な製造技術が必要とされることは、熟練者には理解できるだろう。図６に例示された本発明の別の実施例では、前出実施例に関連して説明したようなノズルの利点を残しているが、このような噴射装置の機械加工に関連した製造要件を軽減するノズル装置が図示されている。

図６は別の代替ノズル装置を示し、前と同様に多くの部品が前出実施例と類似しているため同様の参照番号が付けられている。

本発明の前出実施例のように、円錐形当接面２８からノズルボデー２６の外面へ径方向に延在して、ノズルボデー２６内部の第１供給室３８から関連するシリンダまたは燃焼室への燃料の流路を設ける少なくとも第１組の出口３０がノズルボデー２６に設けられている。バルブニードル２２が少なくとも５個の個別領域を画定して二つのシート３６，４０を含む本発明の前出実施例と対照的に、この実施例のバルブニードル８０は３個の個別領域を画定するような形状を持ち、第１バルブニードルシート８２のみを含む。

最初に、略円筒形領域８４はバルブニードル８０の先端の上流に位置し、バルブニードル８０のステムを構成する。円錐台形の第１バルブ領域８６は円筒形領域８４のすぐ下流に設けられて、第１円錐角度θＡを画定する。第１バルブ領域８６のすぐ下流において、バルブニードル８０は、第２円錐角度θＢを画定するとともに、バルブニードル８０の終端である下流エッジ８３を有する第２円錐台形バルブ領域８８を含む。この実施例では、θＢはシート円錐角度θＳとほぼ同じであるため、第２バルブ領域８８は円錐台形の表面の範囲にわたって第１シート８２となる。図６ではバルブニードル８０は第２バルブ領域８８の表面範囲に当接すると図示されているが、第２バルブ領域８８の円錐角度θＢはθ円錐角度θＳより大きくてもよく、その場合には、第１バルブ領域８６の下流エッジ８９に当接ラインが確立されることは理解できるだろう。

ニードルが当接して、ニードル８０に設けられた軸方向延在通路つまりブラインドボア９２の一端部に開口部９０を画定する時、第２領域８８の下流エッジ８３は出口３０の上流エッジとほぼ整合する。軸方向通路９２は、円筒形領域８４とバルブニードル８０のステムとに部分的に延在する。径方向穿孔または通路９４が円筒形第１領域８４に設けられ、第１供給室３８から第２供給室４２へ燃料の「Ｔ字形」流路を設けるように軸方向通路９２と交差する。

軸方向通路９２は、本発明の前出実施例と比較して拡張された断面積範囲を有し、バルブニードル８０の開口部９０の中に同軸に配置されて開口部から突出する管形の円筒形インサート部材９６を収容する。インサート部材９６は、通路９２との締まりばめ状態にあることが望ましい。

図６ａでさらにはっきりと分かるように、インサート部材（全体として９６で示される）は、バルブニードル８０へ挿入された時にノズルの第２シート１０２となるように製造中に機械加工される下流端面を有する。これを達成するため、インサート部材９６の下端部は、第３円錐角度θＣを画定する円錐台形の第１インサート領域９８を含む。インサート部材９６は、第１インサート領域９８のすぐ下流に位置する円錐台形の第２インサート領域１００を終端とする。第２インサート領域１００は、シート円錐角度θＳとほぼ同じである円錐角度θＤを画定する。そのため、第２インサート領域１００の円錐台形の表面範囲により、インサート部材９６は当接面２８に当接する。円錐角度θＤも、シート円錐角度θＳより大きくなるように選択され、その場合には、第１および第２インサート領域９８，１００の間の相互界面に当接ラインが画定されることが分かるだろう。

図６と６ａとに図示された位置では、インサート部材９６のシート１０２は当接面２８と嵌合し、そのため、第１シート８２とともに、上流と下流の両方向からの燃料の流入に対して出口３０を密封する。

本発明のこの実施例では、バルブニードル８０の第２領域８８の周縁エッジと第１インサート領域９８との間に狭い径方向間隙‘ｇ’が存在するように、インサート部材９６の第１インサート領域９８の円錐角度θＣが選択される。そのため、インサート部材９６とバルブニードル８０とが組み立てられてノズルボデー２６へ挿入されると、出口３０とほぼ整合した状態で吐出室３４が形成される。そのため本発明のこの実施例では、製造要件を軽減しながら、第１および第２シート８２，１０２の存在と吐出室３４の存在とに関連する利点が維持される。実際には、第１および第２シート８２，１０２を別々の部品に機械加工する際に求められる公差は、単一のバルブニードルに両シートを形成する場合よりも緩やかである。

この実施例のノズル２０を組み立てるには、図７に図示されているように、インサート部材９６の上流開口部１０６よりも大きいが軸方向通路９２の直径よりも小さい直径を持つボール１０４が、上流開口部１０６と当接するように設けられる。ボール１０４は、非噴射位置にある時に第１および第２シート８２，１０２が同時に密封を行うように、インサート部材９６をバルブニードル８０の中に正しく位置決めするのに使用される。

ノズル２０の組立中、第１シート８２が当接面２８と嵌合する時に当接面２８から解離するように、インサート部材９６はバルブニードル８０の軸方向通路９２へ付勢される。次に、第１供給室３８へ燃料圧力が供給される。ボール１０４は上流インサート開口部１０６を閉塞することで軸方向通路９２を閉塞するので、インサート部材９６の第２シート１０２が当接面２８と嵌合するように、燃料圧力はボール１０４とインサート部材９６とを下流方向に押圧する。インサート部材９６がこのように正しく位置決めされると、ノズル２０が分解されて、一緒にボール１０４がバルブニードル８０から取り外される。こうしてバルブニードル８０は、最終組立と取付けのための正しい配置となる。

代替組立プロセスでは、バルブニードル８０がノズルボデー２６へ挿入される時に第２シート１０２が当接面２８と嵌合するが第１シート８２は嵌合しないように、最初にインサート部材９６が部分的に通路９２へ押入される。次に、第１シート８２が当接面２８と嵌合するまでインサート９６がさらに通路９２へ押入されるように、バルブニードル８０が付勢される。

特許請求の範囲に規定された本発明の範囲から逸脱せずに様々な変形と改良を本発明に加えてもよいことは、本発明を実行する者と当該技術の熟練者には理解できるだろう。したがって、本発明の範囲を判断する際には、上述した特定の説明ではなく、特許請求の範囲およびその中の概念的記載を参考にすべきである。

周知のＶＣＯタイプ噴射ノズルの断面図である。 本発明の噴射ノズルの第一実施例の部分的断面図である。 図２の噴射ノズルの一部の拡大図である。 吐出室の容積を増大させた本発明の第二実施例の部分的断面図である。 バルブ部材が追加円錐台形領域を有する本発明の第三実施例の部分的断面図である。 本発明の第四実施例の部分的断面図である。 管形インサートを有する本発明の第五実施例の部分的断面図である。 図６のノズルの拡大概略図である。 製造目的の追加部品を示す図６と６ａのノズルの部分的断面図である。

符号の説明

１０ バルブニードル
１２ 当接ライン
１３ 当接面
１４ ノズルボデーボア
１６ 噴射ノズル出口
２０ 噴射ノズル
２２ バルブ部材
２４ ブラインドボア
２６ ノズルボデー
２７ ステム領域
２８ 円錐形当接面
２９ 第１円錐台形バルブ領域
３０ ノズル出口
３１ 第１円錐台形溝領域
３３ 第２円錐台形溝領域
３４ 噴射ノズル吐出室
３５ 第２バルブ領域
３６ 第１当接ライン
３７ 別の円錐台形領域
３８ 第１供給室
４０ 第２当接ライン
４２ 第２供給室
４４ 環状溝
４６ ブラインドボア
４８ 開口部
５４ 径方向通路
８０ バルブニードル
８２ 第１バルブニードルシート
８３ 第２円台形バルブ領域の下流エッジ
８４ 第１略円筒形領域
８６ 第１バルブ領域
８８ 第２円錐台形バルブ領域
８９ 第１バルブ領域の下流エッジ
９０ 開口部
９２ ブラインドボア
９４ 径方向穿孔
９６ 円筒形インサート部材
９８ 第１インサート領域
１００ 第２インサート領域
１０２ シート
１０４ ボール
１０６ 上流開口部

Claims (14)

1. 内燃機関のための噴射ノズルであって、ノズルボデー（２６）のボア（２４）の中で移動自在である単一のバルブ部材（２２，８０，９６）と、シート円錐角度（θＳ）を画定する当接面（２８）とを含むノズルであって、該バルブ部材（２２，８０，９６）が、
   前記シート円錐角度（θＳ）より小さい角度を持つ第１円錐角度（θ１）を画定する円錐台形の第１バルブ領域（２９）と、
   前記シート円錐角度（θＳ）より大きな角度を持つ第２円錐角度（θ４）を画定する円錐台形の第２バルブ領域（３５）と、
   少なくとも一つのノズル出口（３０）と連通状態にある吐出室（３４）を部分的に画定する環状溝（４４）とを含み、
   前記環状溝（４４）が前記第１および第２バルブ領域（２９，３５）の中間にそれぞれ設けられているため、第１当接ライン（３６，８２）が、該第１バルブ領域（２９）と前記環状溝（４４）との間の相互界面に画定されるとともに、第１供給室（３８）から前記吐出室（３４）への燃料の吐出を制御可能に前記当接面（２８）と嵌合自在であり、第２当接ライン（４０，１０２）が、該第２バルブ領域（３５）と該環状溝（４４）との間の相互界面に画定されるとともに、第２供給室（４２）から該吐出室（３４）への燃料の吐出を制御するように該当接面（２８）と嵌合自在であり、該第２供給室（４２）が、前記バルブ部材（２２，８０，９６）の中に画定された流路（４６，５４；９２，９４）によって該第１供給室（３８）と連通状態にあり、
   前記第１および第２当接ライン（３６，４０；８２，１０２）が前記当接面（２８）から解離すると、該第１および第２当接ライン（３６，４０；８２，１０２）を越えて前記少なくとも一つのノズル出口（３０）へ燃料が流入でき、
   前記流路（４６，５４；９２，９４）が、前記バルブ部材（２２，８０）に沿って少なくとも部分的に延在する軸方向通路（４６，９２）を含み、該軸方向通路の一端部が前記第２供給室（４２）と連通しており、
   前記流路（４６，５４；９２，９４）が、前記バルブ部材（２２，８０）に設けられた少なくとも１本の径方向通路（５４，９４）を含み、該径方向通路（５４，９４）が、前記第１供給室（３８）と該軸方向通路（４６，９２）との間を連通させる噴射ノズル。
2. 前記環状溝（４４）が、第３円錐角度（θ２）を画定する円錐台形の第１溝領域（３１）を含む請求項１に記載の噴射ノズル。
3. 前記環状溝（４４）が、第４円錐角度（θ３）を画定する円錐台形の第２溝領域（３３）を含む請求項１または請求項２に記載の噴射ノズル。
4. 前記第１円錐角度（θ１）と前記シート円錐角度（θＳ）とが間に第１角度差（△θ１）を画定し、前記第３円錐角度（θ２）と該シート円錐角度（θＳ）とが間に第２角度差（△θ２）を画定し、該第１および第２角度差（△θ１，△θ２）が同じである請求項２または請求項３に記載の噴射ノズル。
5. 前記第４円錐角度（θ３）と前記シート円錐角度（θＳ）とが間に第３角度差（△θ３）を画定し、前記第２円錐角度（θ４）と該シート円錐角度（θＳ）とが間に第４角度差（△θ４）を画定し、該第３および第４角度差（△θ３，△θ４）が同じである請求項３または請求項４に記載の噴射ノズル。
6. 前記当接面（２８）が前記ボア（２４）によって画定される請求項１から５のいずれか一項に記載の噴射ノズル。
7. 前記第１供給室（３８）が前記バルブ部材（２２，８０，９６）と前記ボア（２４）との間に画定される請求項１から６のいずれか一項に記載の噴射ノズル。
8. 前記第２供給室（４２）が前記ボア（２４）のブラインド端部に画定される請求項１から７のいずれか一項に記載の噴射ノズル。
9. 少なくとも一つのノズル出口（３０）と当接面（２８）とを備えたノズルボデー（２６）、および、ノズルボデー（２６）のボアの中で移動自在で、第１シート（８２）を有す単一のるバルブ部材（８０）を含む、内燃機関のための噴射ノズルであって、
   第２シート（１０２）を有するインサート部材（９６）が前記軸方向通路（９２）に収容され、両シート（８２，１０２）が、前記ノズル出口（３０）を通る燃料吐出を制御するように前記当接面（２８）と嵌合自在であり、該第１シート（８２）が第１供給室（３８）から前記ノズル出口（３０）と連通した吐出室（３４）への燃料の吐出を制御するとともに、該第２シート（１０２）が前記第２供給室（４２）から該吐出室（３４）への燃料の吐出を制御し、該第２供給室（４２）が前記バルブ部材（８０）の中に画定された流路（９２，９４）によって該第１供給室（３８）と連通状態にあり、該第１および第２シート（８２，１０２）が該当接面（２８）から解離すると、該第１および第２シート（８２，１０２）を越えて該少なくとも一つのノズル出口（３０）へほぼ対称的に燃料が流入できる噴射ノズル。
10. 前記バルブ部材（８０）が、第１円錐角度（θＡ）を画定する円錐台形の第１バルブ領域（８６）と、第２円錐角度（θＢ）を画定する円錐台形の第２バルブ領域（８８）とを含み、該第２バルブ領域（８８）が前記第１シート（８２）を画定する請求項９に記載の噴射ノズル。
11. 前記第１シート（８２）が、前記第２バルブ領域（８８）によって画定されるシート範囲である請求項１０に記載の噴射ノズル。
12. 前記インサート部材（９６）が、第３円錐角度（θＣ）を画定する円錐台形の第１インサート領域（９８）と、第４円錐角度（θＤ）を画定する円錐台形の第２インサート領域（１００）とを含み、前記第２シート（１０２）が、該第２インサート領域（１００）によって画定されるシート範囲である請求項９から１１のいずれか一項に記載の噴射ノズル。
13. 前記第１インサート領域（９８）と前記第２バルブ領域（８８）が前記吐出室（３４）のための空間を画定するように、前記第２および第３円錐角度（θＢ，θＣ）が選択される請求項１２に記載の噴射ノズル。
14. 前記第１シートの一部と前記第２シートとが前記インサート部材によって形成されている請求項９に記載の噴射ノズル。

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