特開 2024-161007 内燃機関の燃料噴射器および燃焼機関

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024161007

(43)【公開日】2024-11-15

(54)【発明の名称】内燃機関の燃料噴射器および燃焼機関

(51)【国際特許分類】

   F02M 61/08 20060101AFI20241108BHJP

   F02M 61/16 20060101ALI20241108BHJP

【ＦＩ】

F02M61/08 M

F02M61/16 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2024074822

(22)【出願日】2024-05-02

(31)【優先権主張番号】10 2023 111 573.1

(32)【優先日】2023-05-04

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(71)【出願人】

【識別番号】510153962

【氏名又は名称】マン・エナジー・ソリューションズ・エスイー

【氏名又は名称原語表記】ＭＡＮ ＥＮＥＲＧＹ ＳＯＬＵＴＩＯＮＳ ＳＥ

【住所又は居所原語表記】Ｓｔａｄｔｂａｃｈｓｔｒ．１ ８６１５３ Ａｕｇｓｂｕｒｇ，ＧＥＲＭＡＮＹ

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(72)【発明者】

【氏名】トーマス・アッツケルン

(72)【発明者】

【氏名】ドゥシャン・ミケスカ

【テーマコード（参考）】

3G066

【Ｆターム（参考）】

3G066AA16

3G066AB02

3G066AB05

3G066AB06

3G066BA46

3G066CC01

3G066CC03

3G066CC11

3G066CC40

3G066CD04

3G066CD10

(57)【要約】

【課題】内燃機関の新しいタイプの燃料噴射器およびそのような燃料噴射器を有する内燃機関を提供すること。
【解決手段】シリンダに燃料を供給するように構成されている、内燃機関用の燃料噴射器（１０）であって、該燃料噴射器が該内燃機関に取り付けられ得るハウジング（１１）と、燃料流を開放するために弁座（１４）に対して動かされ得る、弁軸（１２）と係合しかつ弁座（１４）と相互作用する弁体（１３）と、第１の端部（２２ａ）で弁軸（１２）と係合しかつ第２の端部（２２ｂ）でハウジング（１１）と係合するベローズ封止要素（２２）と、燃料噴射器（１０）を通って流動する燃料流からかつ燃料圧力脈動から該ベローズ封止要素（２２）を少なくとも部分的に切り離すスリーブ体（２４）と、を有する、燃料噴射器（１０）。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関のシリンダに燃料を供給するように構成されている、前記内燃機関用の燃料噴射器（１０）であって、
前記燃料噴射器が前記内燃機関に取り付けられ得るハウジング（１１）と、
燃料流を開放するために、弁座（１４）に対して動かされることが可能であり、弁軸（１２）と係合しかつ前記弁座（１４）と相互作用する弁体（１３）と、
第１の端部（２２ａ）で前記弁軸（１２）と係合しかつ第２の端部（２２ｂ）で前記ハウジング（１１）と係合するベローズ封止要素（２２）と、
前記燃料噴射器（１０）を通る燃料流からかつ燃料圧力脈動から前記ベローズ封止要素（２２）を少なくとも部分的に切り離すスリーブ体（２４）と、
を有する、
燃料噴射器（１０）。

【請求項2】

前記スリーブ体（２４）は、前記ハウジング内の燃料空間（１８）を第１の部分空間（１８ａ）と第２の部分空間（１８ｂ）とに分割し、前記第１の部分空間（１８ａ）は前記燃料流が通過して流動することが可能であり、前記ベローズ封止要素（２２）は前記第２の部分空間（１８ｂ）内に配置されている、
請求項１に記載の燃料噴射器。

【請求項3】

前記燃料空間（１８）の前記第１の部分空間（１８ａ）と前記燃料空間（１８）の前記第２の部分空間（１８ｂ）とは、前記スリーブ体（２４）にある少なくとも１つの開口部または穴部またはチョーク（２５）により接続されている、
請求項２に記載の燃料噴射器。

【請求項4】

前記第１の部分空間（１８ａ）は、前記スリーブ体（２４）に径方向外側で隣接して、前記ハウジング（１１）と前記スリーブ体（２４）との間に形成されており、
前記第２の部分空間（１８ｂ）は、前記スリーブ体（２４）に径方向内側で隣接して形成されている、
請求項２に記載の燃料噴射器。

【請求項5】

前記スリーブ体（２４）は、前記ベローズ封止要素（２２）が前記スリーブ体（２４）内に配置されているように、前記ベローズ封止要素（２２）を径方向外側で取り囲む、
請求項１に記載の燃料噴射器。

【請求項6】

前記ハウジング（１１）に取り付けられているかまたは前記ハウジング（１１）の一体部分である、ガイド部分（１５ａ）および座部分（１５ｂ）を備えたガイドおよび座体（１５）を含み、
前記ガイドおよび座体（１５）の前記ガイド部分（１５ａ）は前記弁軸（１２）を案内し、前記ガイドおよび座体（１５）の前記座部分（１５ｂ）は前記弁座（１４）をもたらし、
前記スリーブ体（２４）は、第１の端部（２４ａ）で前記ガイドおよび座体（１５）と係合し、第２の端部（２４ｂ）で前記ハウジング（１１）と係合する、
請求項１に記載の燃料噴射器。

【請求項7】

前記スリーブ体（２４）は、その第１の端部（２４ａ）において前記ガイドおよび座体（１５）に、その第２の端部（２４ｂ）において前記ハウジング（１１）に、それぞれ封止接続されている、
請求項６に記載の燃料噴射器。

【請求項8】

前記ベローズ封止要素（２２）は、その第１の端部（２２ａ）において前記弁軸（１２）に、その第２の端部（２２ｂ）において前記ハウジング（１１）に、それぞれ封止接続されている、
請求項１に記載の燃料噴射器。

【請求項9】

前記ベローズ封止要素（２２）は、その第１の端部（２２ａ）において、前記弁軸（１２）と相互作用するリング（２３）またはショルダ部を介して、前記弁軸（１２）に間接的に接続されている、
請求項１に記載の燃料噴射器。

【請求項10】

前記ベローズ封止要素（２２）は金属材料で構成されており、
前記スリーブ体（２４）は金属材料またはプラスチックで構成されている、
請求項１に記載の燃料噴射器。

【請求項11】

シリンダを有し、
各シリンダが、請求項１から１０のいずれか一項に記載の燃料噴射器（１０）を含む、
内燃機関。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は内燃機関の燃料噴射器に関する。さらに、本発明は内燃機関に関する。

【0002】

ここで、本発明は、詳細には、いわゆる大型機関または大型内燃機関の分野に関し、そのシリンダは少なくとも１４０ｍｍ、詳細には少なくとも１７５ｍｍのピストン径を有する。そのような大型内燃機関は、例えば、船舶用機関である。

【背景技術】

【0003】

実践から、デュアルフューエルエンジンとして設計されている、ガスエンジン、液体燃料エンジン、または大型内燃機関が知られている。液体燃料内燃機関では、例えばディーゼル燃料などの液体燃料を燃焼させる。内燃機関では、例えば天然ガスなどのガス燃料を燃焼させる。デュアルフューエルエンジンでは、第１の動作モードで液体燃料を燃焼させ、第２の動作モードでガス燃料を燃焼させることが可能である。

【0004】

内燃機関のシリンダに燃料を供給するために、内燃機関は燃料噴射器を含む。燃料噴射器により、燃料は、シリンダの燃焼空間もしくは燃焼室内へ、または該燃焼空間もしくは該燃焼室と相互作用する、シリンダのプレチャンバ内へ、またはシリンダに繋がる取入れ管内へ直接導入され得る。

【0005】

燃料噴射器が、それぞれの燃料噴射器が内燃機関に取り付けられ得るハウジングを有する。さらに、燃料噴射器は、弁軸と相互作用する弁体を有し、該弁体は弁座と相互作用する。弁体と弁座との間の相対位置に応じて、燃料流が開放されるかまたは阻止される。

【0006】

燃料噴射器では、外側に向かって開く弁体を有する燃料噴射器と内側に向かって開く弁体を有する燃料噴射器とが、基本的に区別されている。外側に向かって開く弁体を有する燃料噴射器では、燃料流を開放するために、該弁体はハウジングから離れる方向にまたはハウジングに基づいて外側に向かう方向に動かされることが可能である。内側に向かって開く弁体を有する燃料噴射器では、対照的に、該弁体はハウジングに基づいて、ハウジング内へ内側に向かう方向に、燃料流を開放するために動かされ得る。本発明は、燃料流を開放するために外側に向かって開く弁体を有する燃料噴射器と共に、またはさらには、燃料流を開放するために内側に向かって開く弁体を有する燃料噴射器と共に、使用され得る。

【0007】

より長い寿命を有する、内燃機関の燃料噴射器が必要である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

このことから、本発明は、内燃機関の新しいタイプの燃料噴射器およびそのような燃料噴射器を有する内燃機関を作り出すという目的に基づく。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本目的は、請求項１に記載の燃料噴射器により達成される。

【0010】

燃料噴射器は、燃料噴射器が内燃機関に取り付けられ得るハウジングを含む。該燃料噴射器は、弁軸と相互作用しかつ弁座と相互作用する弁体を含み、該弁体は、燃料流を開放するために、該弁座に対して動かされ得る。燃料噴射器は、第１の端部で該弁軸と係合し、第２の端部で該ハウジングと係合するベローズ封止要素を含む。さらに、燃料噴射器は、燃料噴射器を通る燃料流からかつ燃料圧力脈動から該ベローズ封止要素を少なくとも部分的に切り離すスリーブ体を含む。該スリーブ体により、ベローズ封止要素は、詳細には燃料圧力脈動による負荷から保護され得る。スリーブ体はベローズ封止要素を燃料流から少なくとも部分的に切り離す。燃料流中の圧力変動または圧力脈動がベローズ封止要素に直接影響を及ぼさない。したがって、ベローズ封止要素の疲労強度は高められ、したがって燃料噴射器の寿命は延ばされ得る。

【0011】

優先的に、スリーブ体は、ハウジング内の燃料空間を、第１の部分空間と第２の部分空間とに分割し、該第１の部分空間は燃料流が通過して流動することが可能であり、ベローズ封止要素は該第２の部分空間内に配置されている。したがって、ベローズ封止要素の疲労強度は高められ、かつしたがって燃料噴射器の寿命は特に有利に延ばされ得る。

【0012】

優先的に、燃料空間の第１の部分空間と燃料空間の第２の部分空間とは、スリーブ体にある少なくとも１つの開口部または穴部またはチョークにより接続されている。したがって、燃料が少なくとも１つの開口部または穴部またはチョークを経由して流動することができるので、ベローズ封止要素のストローク動作に起因する、（ベローズ封止要素が中に配置されている）第２の部分空間内の燃料の体積変化を相殺することが可能である。

【0013】

優先的に、燃料空間の第１の部分空間は、ハウジングとスリーブ体との間に、スリーブ体の径方向外側に隣接して形成されており、燃料空間の第２の部分空間は、スリーブ体の径方向内側に隣接して形成されており、スリーブ体は、ベローズ封止要素がスリーブ体内に配置されているように、ベローズ封止要素を径方向外側で取り囲む。この設計は、ベローズ封止要素の疲労強度を高めかつしたがって燃料噴射器の寿命を延ばすために、特に好適である。

【0014】

優先的に、燃料噴射器は、ハウジングまたは該ハウジングの一体部分に取り付けられている、ガイド部分および座部分を備えたガイドおよび座体(guide and seat body)を含み、該ガイドおよび座体の該ガイド部分は弁軸を案内し、ガイドおよび座体の座部分は弁座をもたらし、スリーブ体は、第１の端部でガイドおよび座体と係合し、第２の端部でハウジングと係合する。この実施形態は構造的に簡単である。

【0015】

優先的に、スリーブ体は、その第１の端部でガイドおよび座体に、かつその第２の端部でハウジングに、それぞれ封止接続されている。燃料空間の２つの部分空間の連結が、単に、少なくとも１つの開口部または穴部またはチョークにより起こる。これは、ベローズ封止要素の疲労強度を高めかつしたがって燃料噴射器の寿命を延ばすために好適である。

【0016】

優先的に、ベローズ封止要素は、その第１の端部で弁軸に、該弁軸と相互作用するリングまたはショルダ部を介して間接的に接続されている。この設計は構造的に特に簡単である。

【0017】

本発明による内燃機関は請求項１１において定義されている。

【0018】

本発明の好適なさらなる発展は従属請求項および次の説明から得られる。本発明の例示的実施形態を、これに限定されない図面によって、より詳細に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明による、内燃機関の燃料噴射器を通る概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

図１は、本発明による、内燃機関用の燃料噴射器１０の例示的実施形態を通る断面図を示す。該燃料噴射器１０は、液体燃料用の燃料噴射器、およびまたガス燃料用の燃料噴射器の両方であり得る。燃料噴射器１０は、内燃機関のシリンダに、すなわち直接シリンダの燃焼室の中へ、または燃焼室と相互作用する、シリンダのプレチャンバの中へ、またはシリンダへ燃焼用空気も運搬する、シリンダの燃焼室に繋がる、内燃機関の管の中へ、燃料を供給するように構成されている。

【0021】

燃料噴射器１０はハウジング１１を有する。該ハウジング１１を介して、燃料噴射器１０は内燃機関に、例えばシリンダヘッドまたはシリンダヘッドカバーの領域内に、取り付けられ得る。さらに、燃料噴射器１０は弁体１３を担持する弁軸１２を有する。該弁軸１２は磁力で直接作動させられ得る。該弁体１３は弁座１４と相互作用する。詳細には、弁体１３が該弁座１４に当接して置かれている場合、燃料噴射器１０はいかなる燃料流も可能にしない。対照的に、弁体１３が弁座１４から離れて持ち上げられている場合、燃料噴射器１０は燃料流を開放する。

【0022】

さらに、燃料噴射器１０は、弁軸１２用のガイド部分１５ａと弁座１４をもたらす座部分１５ｂとを備えたガイドおよび座体１５を有する。

【0023】

図示の例示的実施形態では、このガイドおよび座体１５は、ハウジング１１に対して別個の組立品、一体組立品、またはモノリシック組立品として具現化され、かつハウジング１１に取り付けられる。図１によれば、ガイドおよび座体１５とハウジング１１とは、ガイドおよび座体１５に、詳細にはガイドおよび座体１５の座部分１５ｂに、相互作用するねじすなわちハウジング１１上の雌ねじ２６とガイドおよび座体１５上の雄ねじ２７とにより、螺合させられる。

【0024】

既に説明されているように、ガイドおよび座体１５のガイド部分１５ａは弁軸１２を案内する。この目的のために、弁軸１２はガイド部分１５ａにある収納部(recess)１６に入る。

【0025】

ガイドおよび座体１５の座部分１５ｂは弁体１３用の弁座１４をもたらす。

【0026】

ガイドおよび座体１５のガイド部分１５ａは燃料が周囲を流動し得る。対照的に、ガイドおよび座体１５の座部分１５ｂは燃料が通過して流動し得る。弁体１３が弁座１４を離れて持ち上げられておりかつ燃料噴射器１０が燃料流を開放する場合、該燃料はガイド部分１５ａの周囲を流動し、ガイドおよび座体１５の座部分１５ｂを通過して流動する。

【0027】

拡張部または穴部１７により、開いた燃料噴射器１０では、ガイド部分１５ａから出てくる燃料は座部分１５ｂ内へ溢れ出ることができる。

【0028】

ここで、ガイドおよび座体１５をハウジング１１の一体部分とすることもできることが指摘される。また、該ガイドおよび座体１５は複数の体に、すなわち弁軸１２を案内するガイド体と、該ガイド体に対して分離されており、弁座をもたらす座体と、に分割され得る。

【0029】

ハウジング１１の複数の部品または部分１１ａ、１１ｂおよび１１ｃが示されている。図示の例示的実施形態では、ガイドおよび座体１５はハウジング部品またはハウジング部分１１ａの第１の端部と係合する。したがって、ガイドおよび座体１５の雄ねじ２７と相互作用する雌ねじ２６は、ガイドおよび座体１５をねじ接続によってハウジング部品またはハウジング部分１１ａに固定するために、ハウジング部品またはハウジング部分１１ａのこの端部上に形成されている。該ハウジング部分１１ａは、燃料噴射器の燃料空間１８の範囲を径方向外側で定めており、ハウジング部品またはハウジング部分１１ａとハウジング部品またはハウジング部分１１ｃとの間に形成されている環状間隙１９から出てくる燃料は、開口部または穴部２０を経由して溢れ出ることができる。ハウジング部品またはハウジング部分１１ｂはハウジング部品またはハウジング部分１１ａ内に受容されている。ガイドおよび座体１５のガイド部分１５ａ内で案内される弁軸１２は、ハウジング部品またはハウジング部分１１ａによって径方向外側で範囲を定められている燃料空間１８を貫通する。さらに、弁軸１２はハウジング部品またはハウジング部分１１ｂを貫通する。

【0030】

燃料空間１８から出るその燃料が、弁軸１２とハウジング部品またはハウジング部分１１ｂとの間に形成されている間隙２１を経由して流動することを防止するために、ベローズ封止要素２２は燃料空間１８内に配置されている。該ベローズ封止要素２２は、第１の端部２２ａで弁軸１２と係合し、反対側の端部２２ｂでハウジング１１すなわちハウジング部品またはハウジング部分１１ｂと係合する。弁軸１２へのベローズ封止要素２２の第１の端部２２ａの接続、およびハウジング１１すなわちハウジング部品またはハウジング部分１１ｂへのベローズ封止要素２２の第２の端部２２ｂの接続は、それぞれ流体密である。ベローズ封止要素２２のベローズ構造の理由で、ベローズ封止要素２２は、弁軸１２のストローク動作時、弁軸１２とハウジング１１との間の相対運動を相殺するかまたは補償することができる。

【0031】

図示の例示的実施形態において、ベローズ封止要素２２は、その第１の端部２２ａで弁軸１２と係合し、すなわち弁軸１２に堅固にかつ流体密に接続されているリングまたはショルダ部２３と直接係合する。ベローズ封止要素２２の反対側の第２の端部２２ｂはハウジング１１と係合し、すなわちハウジング部品またはハウジング部分１１ｂと流体密に直接係合する。該リングまたはショルダ部２３は弁軸１２の一体部分とすることもできる。

【0032】

燃料空間１８内に配置されているのはベローズ封止要素２２だけでなく、さらにスリーブ体２４も配置されている。図示の例示的実施形態では、該スリーブ体２４は、第１の端部２４ａでガイドおよび座体１５と係合し、すなわちガイドおよび座体１５のガイド部分１５ａと係合しており、反対側の第２の端部２４ｂでハウジング１１と係合し、すなわちハウジング部品またはハウジング部分１１ｂと係合している。

【0033】

スリーブ体２４は、燃料噴射器１０を通る燃料流からかつ燃料の圧力脈動からベローズ封止要素２２を少なくとも部分的に切り離す。したがって、燃料空間１８内の圧力変動がベローズ封止要素２２に直接影響を及ぼさないことが確実にされ得る。したがって、ベローズ封止要素２２は詳細には圧力ピークから保護されることが可能であり、その結果として、ベローズ封止要素の疲労強度が高められ、かつしたがって燃料噴射器１０の寿命が延ばされる。

【0034】

燃料空間１８内に配置されているスリーブ体２４は、該燃料空間１８を、第１の部分空間１８ａと第２の部分空間１８ｂとに分割する。該第１の部分空間１８ａは燃料流が通過して流動することが可能であり、一方、ベローズ封止要素２２は該第２の部分空間１８ｂ内に配置されている。第１の部分空間１８ａはハウジングすなわちハウジング部品またはハウジング部分１１ａとスリーブ体２４との間に形成されており、第２の部分空間１８ｂはスリーブ体２４の径方向内側に配置されている。燃料空間１８の第１の部分空間１８ａは、したがって、スリーブ体２４に径方向外側で隣接しており、第２の部分空間１８ｂはスリーブ体２４に径方向内側で隣接している。

【0035】

図示の例示的実施形態では、スリーブ体２４は、第１の端部２４ａでガイドおよび座体１５に封止接続されており、反対側の第２の端部２４ｂにおいて、ハウジングすなわちハウジング部品またはハウジング部分１１ｂに封止接続されている。該スリーブ２４は、相対運動が起こらないので、ハウジング部品またはハウジング部分１１ｂとガイドおよび座体１５との間のそのような相対運動を相殺する必要がない剛性スリーブである。

【0036】

燃料空間１８の第１の部分空間１８ａは、スリーブ体２４にある少なくとも１つの開口部または穴部またはチョーク２５を優先的に経由して、燃料空間１８の第２の部分空間１８ｂに接続されている。したがって、弁軸１２およびしたがってベローズ封止要素２２のストローク動作に起因する部分空間１８ｂ内の燃料の体積の変化が相殺され得る。

【0037】

ベローズ封止要素２２は、優先的に、金属材料の要素である。スリーブ体２４は金属材料またはプラスチックから製造され得る。

【0038】

スリーブ体２４はベローズ封止要素２２への燃料圧力の影響を回避するかまたは減少させる。したがって、ベローズ封止要素２２の疲労強度は高められる。燃料噴射器１０の寿命は延ばされ得る。さらに、動作パラメータを拡張すること、詳細にはより高い燃料圧力を利用することが可能である。より高い燃料圧力がスリーブ体２４によって吸収され得る。ベローズ封止要素２２上への直接的な燃料流入がスリーブ体２４によって防止される。したがって、ベローズ封止要素が燃料流に対して遮蔽され、その結果として、ベローズ封止要素の疲労強度が高められる。取付け中、ベローズ封止要素２２はスリーブ体２４によって保護され得る。

【符号の説明】

【0039】

１０ 燃料噴射器
１１ ハウジング
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ ハウジング部品
１２ 弁軸
１３ 弁体
１４ 弁座
１５ ガイドおよび座体
１５ａ ガイド部分
１５ｂ 座部分
１６ 収納部
１７ 穴部
１８ 燃料空間
１８ａ 第１の部分空間
１８ｂ 第２の部分空間
１９ 環状間隙
２０ 開口部、穴部
２１ 間隙
２２ ベローズ封止要素
２２ａ 第１の端部
２２ｂ 第２の端部
２３ リング／ショルダ部
２４ スリーブ体
２４ａ 端部、（スリーブ体の）第１の端部
２４ｂ 端部、（スリーブ体の）第２の端部
２５ チョーク
２６ 雌ねじ
２７ 雄ねじ

【図1】

【外国語明細書】