特表 2016-522869 燃料噴射装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】特表2016-522869(P2016-522869A)

(43)【公表日】2016年8月4日

(54)【発明の名称】燃料噴射装置

(51)【国際特許分類】

   F02M 61/10 20060101AFI20160708BHJP

   F02M 61/16 20060101ALI20160708BHJP

【ＦＩ】

   F02M61/10 A

   F02M61/16 F

   F02M61/16 M

【審査請求】未請求

【予備審査請求】有

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2016-514227(P2016-514227)

(86)(22)【出願日】2014年5月21日

(85)【翻訳文提出日】2015年11月13日

(86)【国際出願番号】CA2014050469

(87)【国際公開番号】WO2014186892

(87)【国際公開日】20141127

(31)【優先権主張番号】1309122.8

(32)【優先日】2013年5月21日

(33)【優先権主張国】GB

(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JP,KE,KG,KN,KP,KR,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT,TZ,UA,UG,US

(71)【出願人】

【識別番号】513037443

【氏名又は名称】ウェストポート パワー インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＷＥＳＴＰＯＲＴ ＰＯＷＥＲ ＩＮＣ．

(71)【出願人】

【識別番号】514002684

【氏名又は名称】デルフィ・インターナショナル・オペレーションズ・ルクセンブルク・エス・アー・エール・エル

(74)【代理人】

【識別番号】100114775

【弁理士】

【氏名又は名称】高岡 亮一

(74)【代理人】

【識別番号】100121511

【弁理士】

【氏名又は名称】小田 直

(74)【代理人】

【識別番号】100202751

【弁理士】

【氏名又は名称】岩堀 明代

(74)【代理人】

【識別番号】100191086

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 香元

(72)【発明者】

【氏名】ミーク，ジョージ エー

(72)【発明者】

【氏名】パンザー，ラクビル

【テーマコード（参考）】

3G066

【Ｆターム（参考）】

3G066BA61

3G066CC03

3G066CC12

3G066CC14

(57)【要約】

内燃機関のための燃料噴射装置（１００）を開示する。燃料噴射装置は、二元燃料噴射装置としての使用に特に好適であり、略管状の外側弁ニードル（１３０）と、外側弁ニードル（１３０）に摺動可能に受容される内側弁ニードル（１４０）と、先端部分（１２０）およびニードル案内部分（１１８）を備えるノズル本体アセンブリ（１１２）とを備える。先端部分（１２０）は、外側弁ニードル（１３０）のための座部領域（１２０ｆ）を画定し、ニードル案内部分（１１８）は、外側弁ニードル（１３０）を摺動可能に受容するための案内孔（１１８ｅ）を備える。一実施形態では、先端部分（１２０）およびニードル案内部分（１１８）は異なる材料から作られ、外側弁ニードル（１３０）のための付勢ばね（１４８）がノズル本体アセンブリ（１１２）に収容される。
【選択図】図２（ｂ）

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関のための燃料噴射装置（１０；１００）であって、
略管状の外側弁ニードル（３０；１３０）と、
前記外側弁ニードル（３０；１３０）に摺動可能に受容される内側弁ニードル（４０；１４０）と、
先端部分（２０；１２０）およびニードル案内部分（１８；１１８）を備えるノズル本体アセンブリ（１２；１１２）と
を備え、
前記先端部分（２０；１２０）が、前記外側弁ニードル（３０；１３０）のための座部領域（２０ｆ、１２０ｆ）を画定し、
前記ニードル案内部分（１８；１１８）が、前記外側弁ニードル（３０；１３０）を摺動可能に受容するための案内孔（１８ｅ；１１８ｅ）を備える、
燃料噴射装置（１０）。

【請求項2】

前記先端部分（２０；１２０）および前記ニードル案内部分（１８；１１８）が、異なる材料から作られる、請求項１に記載の燃料噴射装置。

【請求項3】

前記ニードル案内部分（１８；１１８）が、前記先端部分（２０；１２０）の端部領域（２０ａ）を受容するための凹部（１８ｄ；１１８ｄ）を備える、請求項１または請求項２に記載の燃料噴射装置。

【請求項4】

前記先端部分（２０；１２０）を前記ニードル案内部分（１８；１１８）に締め付け固定するように構成されるキャップナット（１６）をさらに備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料噴射装置。

【請求項5】

前記先端部分（２０；１２０）が、肩部（２０ｃ；１２０ｃ）を備え、前記キャップナット（１６）が、前記先端部分（２０；１２０）を前記ニードル案内部分（１８；１１８）に締め付け固定するために前記肩部（２０ｃ；１２０ｃ）と係合するように構成される、請求項４に記載の燃料噴射装置。

【請求項6】

前記肩部（２０ｃ；１２０ｃ）が、前記座部領域（２０ｆ、１２０ｆ）の反対側にある、前記先端部分（２０；１２０）の端部に、またはこれに隣接して配置される、請求項５に記載の燃料噴射装置。

【請求項7】

前記内側および外側の弁ニードル（１３０、１４０）が、共通噴射装置軸（Ａ）に沿って配置され、前記ニードル案内部分（１１８）が、前記噴射装置軸（Ａ）に対して平行に延びる１つ以上の燃料供給通路（１６６）を備える、請求項１〜６のいずれか１項に記載の燃料噴射装置。

【請求項8】

前記外側弁ニードル（１３０）を、前記先端部分（１２０）によって画定される前記座部領域（１２０ｆ）と係合するように付勢するための付勢手段（１４８）を備え、前記付勢手段（１４８）が、前記ノズル本体アセンブリ（１２０）に収容される、請求項１〜７のいずれか１項に記載の燃料噴射装置。

【請求項9】

前記ニードル案内部分（１１８）が、前記付勢手段（１４８）を受容するためのばね室（１５２）を備える、請求項８に記載の燃料噴射装置。

【請求項10】

前記付勢手段が、前記外側弁ニードル（１３０）の周囲に配置されるばね（１４８）を備える、請求項８または請求項９に記載の燃料噴射装置。

【請求項11】

前記外側弁ニードル（１３０）が、前記ばね（１４８）のためのばね座（１５４）を含む、請求項１０に記載の燃料噴射装置。

【請求項12】

前記外側弁ニードル（１３０）および前記案内孔（１１８ｅ）の間における燃料漏れから保護するための密閉手段（１６０）をさらに備える、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の燃料噴射装置。

【請求項13】

前記密閉手段（１６０）が、前記外側弁ニードル（１３０）の周囲に配置される環状密閉部（１６２ａ、１６２ｂ）を備える、請求項１２に記載の燃料噴射装置。

【請求項14】

前記密閉手段（１６０）が、前記案内孔（１１８ｅ）の端部に、またはこれに隣接して配置される、請求項１２または請求項１３に記載の燃料噴射装置。

【請求項15】

前記付勢手段（１４８）が、前記密閉手段（１６０）を保持する、請求項８〜１１のいずれか１項に従属する場合の請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の燃料噴射装置。

【請求項16】

前記付勢手段（１４８）が前記密閉手段（１６０）を前記ニードル案内部分（１１８）の表面（１５２ａ）に対して付勢する、請求項１５に記載の燃料噴射装置。

【請求項17】

前記外側弁ニードル（３０；１３０）が、前記燃料噴射装置からの第１の燃料の前記噴射を制御するように構成され、前記内側弁ニードル（４０；１４０）が、前記燃料噴射装置からの第２の燃料の前記噴射を制御するように構成される、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の燃料噴射装置。

【請求項18】

前記外側弁ニードル（３０；１３０）と関連する第１の制御室（３８）と、前記内側弁ニードル（４０；１４０）と関連する第２の制御室（４４；１４４）とを備え、前記外側および内側の弁ニードル（３０、４０；１３０、１４０）の動作が、前記第１および第２の制御室（３８；４４、１４４）における前記燃料の圧力をそれぞれ変えることによって制御可能である、請求項１〜１７のいずれか１項に記載の燃料噴射装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内燃機関内への２つの異なる燃料の供給制御に好適な燃料噴射装置に関する。限定するものではないが具体的には、本発明は、気体燃料および液体燃料の噴射に好適な燃料噴射装置に関する。

【背景技術】

【0002】

大型用途および産業用途のための内燃機関は、典型的には、ディーゼル燃料を燃料としている。しかしながら、ディーゼルに代わるものとして天然ガスを使用することへの関心が高まっている。天然ガスは、比較的に豊富かつ比較的廉価であり、さらに、原則として、ディーゼルと同程度の出力レベルを提供するが、微粒子および窒素酸化物（ＮＯｘ）排出がより少ない。

【0003】

シリンダ内で空気および燃料の混合物を圧縮することにより燃料の燃焼が起こる圧縮着火機関の燃料として、ディーゼル燃料の代わりに天然ガスを使用することができる。しかしながら、ディーゼル燃料よりも天然ガスの自着火温度が高いことから、天然ガスを燃焼室に導入する前に、ディーゼル燃料をパイロット噴射して燃焼を引き起こすことが必要となり得る。

【0004】

高圧直噴（ＨＰＤＩ）エンジンとして知られる、１つのタイプの天然ガスエンジンでは、天然ガスおよびディーゼル燃料の両方を燃焼室内に直接噴射する。エンジンのシリンダヘッドにおける空間的制約のため、シリンダ毎に１つの燃料噴射装置を用いて両方の燃料を噴射することが望ましい。このためには、噴射装置内において２つの燃料を別々に分けておき、それぞれの燃料を適切な時間に独立に供給するように特別に構成される燃料噴射装置が必要となる。

【0005】

１つのそのような「二元燃料」噴射装置が、国際公開第００／１５９５６号に説明されている。この例では、同軸２本ノズル構成を有する燃料噴射装置が提供されている。内側および外側の弁ニードルは、その下端部でそれぞれの弁座と係合可能であって、それぞれの内側および外側の出口群を通る燃料の流れを制御する。外側弁ニードルは、外側出口群を通る天然ガスの噴射を制御し、内側弁ニードルは、内側出口群を通るディーゼル燃料の噴射を制御する。外側弁ニードルは、内側弁ニードルを収容するように管状であり、外側弁ニードルの先端には、内側出口群が形成される。

【0006】

内側および外側の弁ニードルは、２つの電磁制御弁によって独立に制御され、２つの電磁制御弁は、内側および外側の弁ニードルのためのそれぞれの制御室内の制御流体（通常、ディーゼル燃料）の圧力を制御するように構成されている。制御室は、それぞれのニードルの上端部を受容し、これにより、各制御室における制御流体の圧力を変えることにより、対応するニードルにかかる下向きの（閉鎖）力が変わる。ガスまたはディーゼル燃料の圧力は、それぞれのニードルの下向きのスラスト面に作用して、上向きの（開放）力をニードルに生じさせる。制御室にある制御流体の圧力が比較的高い場合、下向きの力が上向きの力を上回り、それぞれのニードルは座したままとなり、また制御流体の圧力が比較的低い場合、上向きの力が下向きの力に打ち勝ち、それぞれのニードルが開放して、それぞれの出口群を通る燃料噴射を可能にする。

【0007】

各制御室は、比較的高圧で制御流体の供給源に接続されている。各制御弁は、それぞれの制御室を、制御流体のための低圧ドレーンに接続するように動作可能である。このようにして、各制御弁を開放することにより、対応する制御室において制御流体の圧力を低下させ、対応する弁ニードルを開放する。

【0008】

弁ニードルは、典型的には、噴射装置のノズル本体内に収容され、この時、ノズル本体の先端に燃料出口が配置されている。キャップナットにより、ノズル本体をノズルホルダまたは噴射装置本体に取り付ける。使用の際、噴射装置は、エンジンのシリンダヘッドにある孔に設置される。噴射装置は孔を通って延び、ノズル本体の先端がそれぞれの燃焼室内に突き出る。シリンダヘッドの孔の最大直径、ひいては噴射装置のキャップナット、ノズル本体および噴射装置本体の最大直径は、シリンダヘッド内の利用可能な限られた空間によって制約を受ける。

【0009】

ノズル本体の最大直径が制限されていることは、特に、二元燃料噴射装置の設計の制限になり得る。ノズル本体は、噴射のために２つの燃料を先端領域に供給するための供給通路を収容しなければならず、また、制御室の一方または両方と接続するための供給通路を収容することもある。したがって、ノズル本体内で利用可能な空間を最大にすることが望ましい。

【0010】

ノズル本体は、典型的には、外側弁ニードルのための座部領域およびニードル案内領域の両方を画定する。外側弁ニードルの閉鎖の衝撃に起因する、座部領域に対する摩耗または他の損傷を軽減するために、通常、ノズル本体を工具鋼などの高張力鋼で作る。工具鋼は、比較的効果かつ加工が難しく、そのため、ノズル本体の部品の費用が比較的高くなる。したがって、ノズル本体の費用を低減することも望ましい。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0011】

この背景に対して、第１の態様から、本発明は、内燃機関のための燃料噴射装置にあり、燃料噴射装置は、略管状の外側弁ニードルと、外側弁ニードルに摺動可能に受容される内側弁ニードルと、先端部分およびニードル案内部分を備えるノズル本体アセンブリとを備える。先端部分は、外側弁ニードルのための座部領域を画定し、ニードル案内部分は、外側弁ニードルを摺動可能に受容するための案内孔を備える。

【0012】

有利なことに、ノズル本体アセンブリを２つの部分から形成することから、異なる材料を選択して、製造し易さを向上させたり、費用を削減したり、性能を最適化することができる。したがって、先端部分およびニードル案内部分を異なる材料から作ることが好ましい。例えば、先端部分を、耐摩耗性が良好で、機械加工性に非常に優れる高級鋼材で作ってもよい。ニードル案内部分を、それほど高級でない鋼材で作ってもよい。代替的または追加的に、先端部分およびニードル案内部分を、異なる熱処理にかけた材料で作ってもよい。

【0013】

噴射装置のノズル先端の設計は、典型的には、特定の用途に適するように仕立ててある。特に、ノズル先端における燃料出口オリフィスの数、位置、角度および形状を選択して、特定の燃焼室設計のために噴射装置の性能を最適化することができる。本発明では、特定の用途に適合させるには、ノズル本体アセンブリの先端部分のみを設計するだけでよい。ノズル本体アセンブリのニードル案内部分、および噴射装置の残りの構成要素は、複数の用途にわたる共通設計とすることができる。したがって、本発明は、最小限の費用で様々な用途のために容易に適合させることが可能な噴射装置設計を提供する。

【0014】

ニードル案内部分の外径は、先端部分よりも大きくてもよい。ニードル案内部分には、先端部分の端部領域を受容するための凹部を設けてもよい。ニードル案内部分の端面に凹部を形成してもよい。

【0015】

噴射装置は、先端部分をニードル案内部分に締め付け固定するように構成されるキャップナットを備えてもよい。一実施形態では、先端部分が肩部を備え、キャップナットが肩部と係合して、先端部分をニードル案内部分に締め付け固定するように構成される。肩部を、座部領域の反対側である、先端部分の端部に配置することが好ましい。このようにすれば、ニードル案内部分は、キャップナットと係合するための肩部を含む必要がなく、その結果、キャップナットの直径をキャップナットの長さに沿って最大にし、燃料が通るなどのための空間を、キャップナット内により多く形成することができる。

【0016】

内側および外側弁ニードルを共通噴射装置軸に沿って配置してもよい。ニードル案内部分は、噴射装置軸に対して平行に延びる１つ以上の燃料供給通路を備えてもよい。

【0017】

噴射装置は、外側弁ニードルを付勢して、先端部分によって画定される座部領域と係合させるための付勢手段を含んでもよい。付勢手段を少なくとも部分的にノズル本体アセンブリに収容することが好ましい。例えば、ニードル案内部分は、付勢手段を受容するためのばね室を備えてもよい。代替的または追加的に、付勢手段を少なくとも部分的に先端部分に収容してもよい。ノズル本体アセンブリが２部構成であることにより、噴射装置の組み立ての際に外側弁ニードルのための付勢手段をノズル本体アセンブリに挿入することができる。

【0018】

一実施形態では、付勢手段は、外側弁ニードルの周囲に配置されるばねを備える。外側弁ニードルは、例えばカラーの形態で外側弁ニードルに圧入される、ばねのためのばね座を含んでもよい。

【0019】

噴射装置は、外側弁ニードルおよび案内孔の間で燃料が漏れないように保護する密閉手段をさらに備えてもよい。例えば、密閉手段は、外側弁ニードルの周囲に配置される環状密閉部を備えてもよい。密閉手段を、案内孔の端部に、またはこれに隣接して配置することが好ましい。

【0020】

燃料噴射装置はまた、外側弁ニードルのための付勢手段を含み、付勢手段を、密閉手段を保持するように構成させてもよい。例えば、付勢手段は、ニードル案内部分の表面に対して密閉手段を付勢してもよい。

【0021】

燃料噴射装置は、二元燃料噴射装置であることが好ましい。したがって、外側弁ニードルは、燃料噴射装置からの第１の燃料の噴射を制御するように構成されてもよく、内側弁ニードルは、燃料噴射装置からの第２の燃料の噴射を制御するように構成されてもよい。第１の燃料が天然ガスなどの気体燃料であり、第２の燃料がディーゼル燃料などの液体燃料であることが好ましい。

【0022】

噴射装置は、外側弁ニードルと関連する第１の制御室と、内側弁ニードルと関連する第２の制御室とを備えてもよい。外側および内側の弁ニードルの動作は、第１のおよび第２の制御室における燃料の圧力をそれぞれ変えることにより制御可能であってもよい。

【0023】

ここで、本発明を、添付の図面を参照しながら単なる例として説明する。図面において、類似の参照番号は、類似の特徴に対して使用されている。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1(a)-(b)】本発明の一実施形態による燃料噴射装置の一部の断面図である。

【図2(a)-(b)】本発明の別の実施形態による燃料噴射装置の一部の断面図である。

【図3(a)】図２（ａ）および図２（ｂ）の燃料噴射装置のノズル本体の側面図である。

【図3(b)】図２（ａ）および図２（ｂ）の燃料噴射装置のノズル本体の斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

図１（ａ）および図１（ｂ）は、本発明の第１の実施形態による燃料噴射装置１０のノズル領域を示している。噴射装置１０は細長いものであって、噴射装置軸Ａを画定している。図１（ａ）は、噴射装置軸Ａを含む第１の平面における断面図であり、図１（ｂ）は、これもまた噴射装置軸Ａを含み、かつ第１の平面に垂直な第２の平面における断面図である。

【0026】

噴射装置１０は、ノズル本体アセンブリ１２と、噴射装置本体１４と、キャップナット１６とを備える。図１（ａ）および図１（ｂ）には、噴射装置本体１４およびキャップナット１６の下端部のみを示している。

【0027】

ノズル本体アセンブリ１２は、ニードル案内部分１８と先端部分２０とを備える。ニードル案内部分１８は、比較的大きい直径の上部円筒形領域１８ａと、より小さい直径の下部円筒形領域１８ｂとを備える。上部および下部領域１８ａ、１８ｂは、円錐台形領域１８ｃによって隔てられている。先端部分２０は、略管状であり、上端部領域２０ａと、上端部領域２０ａの反対側にある先端領域２０ｂとを備える。上端部領域２０ａの直径は、先端部分２０の上端部に肩部２０ｃを画定するように先端部分２０の残りの部分と比べて拡大されている。ニードル案内部分１８の下部領域１８ａの下端面は、先端部分２０の上端部領域２０ａを部分的に受容する凹部１８ｄを含む。

【0028】

キャップナット１６は、略管状であり、その最下端部に内向きフランジ１６ａを備える。フランジ１６ａは、先端部分２０の肩部２０ｃと係合し、先端部分２０の残りの部分は、フランジ１６ａによって画定されるキャップナットの円形の開口部１６ｂを通って突出する。キャップナットの比較的直径の小さい管状の第１の領域１６ｃは、フランジ１６ａに隣接して配置される。先端部分２０の上部領域２０ａおよびニードル案内部分１８の下部領域１８ｂは、キャップナット１６ｃの第１の領域１６ｃ内に受容される。

【0029】

キャップナット１６の比較的直径の大きい管状の第２の領域１６ｄは、中間円錐台形領域１６ｅによって第１の領域１６ｃに接続される。ニードル案内部分１８の上部領域１８ａは、キャップナット１６の第２の領域１６ｄに配置され、ニードル案内部分の円錐台形領域１８ｃは、キャップナット１６の円錐台形領域１６ｅに配置される。キャップナット１６とニードル案内部分１８の部分のすべてとの間には、間隙が存在する。

【0030】

キャップナット１６の第２の領域１６ｄの上端部は、雌ねじ領域（図示せず）を含み、雌ねじ領域は、噴射装置キャップ部分（図示せず）の雄ねじ領域と係合し、噴射装置キャップ部分は、ノズル本体アセンブリ１２から離れた、噴射装置本体１４の頂端部に配置される。このようにして、キャップナットは、ノズル本体アセンブリ１２の先端部分２０およびニードル案内部分１８を共に締め付け固定するように働き、またノズル本体アセンブリ１２を噴射装置本体１４と係合状態に保持するように働く。キャップナット１６によって加えられる締め付け固定力は、噴射装置本体１４およびニードル案内部分１８の間、およびニードル案内部分１８および先端部分２０の間において、液密な密閉部を形成するのに十分である。

【0031】

ノズル本体アセンブリ１２は、２つの異なる燃料を噴射装置から供給を制御するための、２つの同軸に配置される弁ニードルを収容する。第１または外側弁ニードル３０は、ノズル本体アセンブリ１２のニードル案内部分１８を通って軸方向に延びる案内孔１８ｅ内に摺動可能に受容される。外側弁ニードル３０は、ノズル本体アセンブリ１２の管状先端部分２０の孔２０ｄ内に延びる。外側弁ニードル３０は、外側弁ニードル３０および孔２０ｄの間に第１の燃料のための第１の環状アキュムレータ空間３２を画定するように、孔２０ｄ内で隙間嵌め状態にある。アキュムレータ空間３２には、ニードル案内部分１８に形成される好適な通路（図示せず）によって第１の燃料が供給される。

【0032】

外側弁ニードル３０の先端領域３０ａは、ノズル本体アセンブリ１２の先端部分２０の先端領域２０ｂの端部にある開口２０ｅに摺動可能に受容される。円錐台形弁座３０ｂは、外側弁ニードル３０へ、その先端領域３０ａの上流に設けられる。先端部分２０へ、座部領域２０ｆの下流に配置される複数の出口３４（出口のうちの１つを図１（ｂ）に示す）を通して、第１のアキュムレータ空間３２からの第１の燃料の供給を制御するために、弁座３０ｂは、先端部分２０の先端領域２０ｂに形成される円錐台形座部領域２０ｆと係合可能である。

【0033】

先端領域３０ａの反対側にある外側弁ニードル３０の上端部は、キャップ３６によって閉鎖される。キャップ３６は、噴射装置本体１４に形成された孔１４ａに摺動可能に受容される。孔１４ａとキャップ３６の端面とで外側弁ニードルのための第１の制御室３８を画定する。第１の制御室３８は、供給路４０によって、当技術分野において既知の方法で第１の制御室３８にある制御流体の圧力を変えるように動作可能な第１の制御弁（図示せず）に接続される。第１の制御室３８の制御流体の圧力が比較的高い場合、外側弁ニードル３０を座部領域２０ｆと係合するように促す。第１の制御室３８の制御流体を比較的低いレベルまで減圧するように第１の制御弁を操作する場合、外側弁ニードル３０を座部領域２０ｆから離れるように持ち上げ、それによって、出口３４からの第１の燃料の噴射を可能にする。

【0034】

第２の、内側弁ニードル４０は、外側弁ニードル３０の孔３０ｃ内に摺動可能に受容される。内側弁ニードル４０および外側弁ニードル３０の孔３０ｃの間に配置された第２の環状アキュムレータ空間４２からの第２の燃料の放出を、座部領域３０ｂの下流にある、外側弁ニードル３０の先端領域３０ａに形成された複数の出口を通して制御するために、内側弁ニードル４０の先端４０ａは、外側弁ニードル３０の先端領域３０ａに形成された座部領域３０ｂと係合可能である。

【0035】

第２のアキュムレータ空間４２には、外側弁ニードル３０および案内孔１８ｅの壁の間に形成された環状孔４２ｂに第２のアキュムレータ空間４２を接続する外側弁ニードル３０の壁を通る削孔４２ａによって、第２の燃料が供給される。図１（ａ）に示すように、さらなる通路４２ｃがニードル案内部分１８を通って延びて、孔４２ｂを噴射装置本体１４の第２の燃料供給路４２ｄに接続する。

【0036】

内側弁ニードル４０は、外側弁ニードル孔３０ｃの壁と摺動接触する案内領域４０ｂを含む。案内領域４０ｂは、溝（ｇｒｏｏｖｅｓ，ｆｌｕｔｅｓ）または他の構造を含んで、第２の燃料が案内領域４０ｂを通過して自由に流れることができるようにする。案内領域４０ｂの上流では、内側弁ニードル４０は、ピストン領域４０ｃへと形成され、ピストン領域４０ｃもまた外側弁ニードル孔３０ｃの壁と摺動接触する。第２の燃料は、ピストン領域４０ｃを超えて自由に流れることはできず、その結果、ピストン領域４０ｃは、内側弁ニードル４０のための第２の制御室４４から第２のアキュムレータ空間４２を離隔する。第２の制御室４４は、外側弁ニードル孔３０ｃの上端部に配置され、キャップ３６、外側弁ニードル孔３０ｃの壁、および内側弁ニードル３０の上端部によって画定される。

【0037】

第２の制御室４４は、第２の供給流路４６によって、当技術分野において既知の方法で第２の制御室４４にある制御流体の圧力を変えるように動作可能な第２の制御弁（図示せず）に接続される。図１（ｂ）に最も明確に示されているように、第２の供給流路４６は、外側弁ニードル３０の壁を通って延びる通路４６ａを含んで、外側弁ニードル３０および案内孔１８ｅの間に形成された環状孔４６ｂに第２の制御室４４を接続する。第２の供給流経路４６はまた、案内部分１８を通って延びる通路４６ｃを含んで、噴射装置本体１４のさらなる通路４６ｄに孔４６ｂを接続する。

【0038】

第２の制御室４４の制御流体の圧力が比較的高い場合、内側弁ニードル４０を座部領域３０ｂと係合するように促す。第２の制御室４４の制御流体を比較的低いレベルまで減圧するように第２の制御弁を操作する場合、内側弁ニードル４０を座部領域３０ｂから離れるように持ち上げ、それによって、外側弁ニードル３０の先端領域３０ａにある出口からの第２の燃料の噴射を可能にする。

【0039】

外側弁ニードル３０のための第１の付勢ばね４８は、第１の制御室３８に収容される。内側弁ニードル４０のための第２の付勢ばね５０は、第２の制御室４４に収容される。付勢ばね４８、５０は、噴射装置を使用していない時にニードル３０、４０を座したままに保つのを助ける追加的な閉鎖力をそれぞれの外側および内側の弁ニードル３０、４０に与えるように働く。

【0040】

本発明の一実施形態では、第１の燃料が天然ガスなどの気体燃料であり、第２の燃料がディーゼル燃料などの液体燃料である。また、ディーゼル燃料を第１のおよび第２の制御室３８、４４における制御流体として使用することもできる。有利なことに、第２の燃料および／または制御流体がディーゼル燃料である場合、弁ニードル３０、４０およびノズルホルダアセンブリ１２の間の摺動面では、ディーゼル燃料が自ずから潤滑剤となる。

【0041】

ノズルホルダアセンブリ１２が、従来技術で知られるような単一の部分ではなく、２つの部分から作られることから、本発明では、ノズルホルダアセンブリ１２のニードル案内部分１８および先端部分２０を異なる材料で作ってもよい。特に有利な構成では、先端部分２０を工具鋼などの耐摩耗性が良好な鋼材で作り、他方、ニードル案内部分１８は、摩耗または他の損傷の危険性がより低いため、軟鋼などのそれほど高級でない鋼材で作ることができる。

【0042】

本発明の２部構成のノズルホルダアセンブリ１２を使用することのさらなる利点は、例えば、各部分の必要な最大直径にしたがって選択される初期寸法の管材から各部分を機械加工することによって、ニードル案内部分１８および先端部分２０を別個に製造することができることである。このようにして、材料の浪費を最小にできる。

【0043】

また、キャップナット１６が、ニードル案内部分１８ではなく、ノズルホルダアセンブリ１２の先端部分２０の肩部２０ｃと係合することから、キャップナット１６に囲まれる範囲内でニードル案内部分１８の直径を最大にすることができることが理解されよう。特に、キャップナット１６が係合し得る階段部または肩部を形成するために、ニードル案内部分１８を減径する必要はない。

【0044】

本発明の第２の実施形態による燃料噴射装置１００の一部を図２（ａ）および図２（ｂ）に示し、この図は、噴射装置軸Ａに沿って交わる垂直な平面における断面図である。本発明の第２の実施形態は、概して、上述の本発明の第１の実施形態に類似しており、これらの実施形態間で違う点だけを詳しく後述する。図２（ａ）および図２（ｂ）では、明確にするために、キャップナットおよび噴射装置本体を省略している。
本

【0045】

発明の第１の実施形態と同様に、この第２の実施形態では、ノズル本体アセンブリ１１２の先端部分１２０が、先端部分１２０の肩部１２０ｃと係合するキャップナット（図示せず）によってノズル本体アセンブリ１１２のニードル案内部分１１８に対して締め付け固定される。ニードル案内部分１１８は、先端部分１２０の上端部を受容するための凹部１１８ｄを含む。

【0046】

この第２の実施形態では、外側弁ニードル１３０のための第１の付勢ばね１４８が、噴射装置本体ではなく、ノズル本体アセンブリ１１２内に収容される。第１の付勢ばね１４８を収容するために、ノズル本体アセンブリ１１２のニードル案内部分１１８は、その最上端部で案内孔１１８ｅと、またその最下端部で凹部１１８ｄと接続する拡径下部孔領域１１８ｆによって画定されるばね空洞１５２を含む。

【0047】

第１の付勢ばね１４８の下端部は、外側弁ニードル１３０の外面に圧入または他の方法で取り付けられるカラー１５４上に座する。このようにして、第１の付勢ばね１４８は、カラー１５４を介して外側弁ニードル１３０を付勢して、先端部分１２０の座部領域１２０ｆと係合させるように作用する。第１の付勢ばね１４８の上端部は、密閉アセンブリ１６０を、ばね空洞１５２の最上端部１５２ａによって画定された表面に対して所定の位置に保持するように働く。

【0048】

密閉アセンブリ１６０は、Ｏリング１６２ａと、Ｏリング１６２ａおよび外側弁ニードル１３０の間に配置される動的シャフト密閉部１６２ｂとの形態で環状密閉部材を備える。Ｏリング１６２ａは、ばね空洞１５２の最上端部１５２ａおよび動的シャフト密閉部１６２ｂの間に静的液密密閉部を形成する。第１の付勢ばね１４８は、鋼製座金１６４を圧迫し、これにより、ばね空洞１５２の最上端部１５２ａに対してＯリング１６２ａを押す。Ｏリング１６２ａを圧縮することにより、径方向の密閉力が動的シャフト密閉部１６２ｂにかかって、外側弁ニードル１３０の壁に対して密閉力を維持する。

【0049】

外側弁ニードル１３０のキャップ１３６は、第１の制御室（図２に示さず）の燃料圧力にさらされる。有利なことに、第１の付勢ばね１４８を、第１の制御室ではなくノズル本体アセンブリ１１２に収容することにより、第１の制御室の容積を最小にでき、これが、外側弁ニードル１３０の動作の制御の最適化を助ける。

【0050】

図２（ｂ）に示すように、第１の燃料のための２つの供給通路１６６は、ニードル案内部分１１８の頂面から延びて、環状孔１６８と連通し、これにより、ばね空洞１５２と連通する。カラー１５４は、第１の燃料が、ばね空洞１５２から、外側弁ニードル１３０および先端部分１２０の孔１２０ｄの間に画定される環状アキュムレータ空間１３２内に自由に流れることができるような寸法にされる。

【0051】

再び図２（ａ）を参照すると、第２の燃料のための供給路１４２ｃは、ニードル案内部分１１８に形成されて、ニードル案内孔１１８ｅに形成された環状孔１４２ｂと接続する。外側弁ニードル１３０の径方向削孔１４２ａは、環状孔１４２ｂを第２の燃料のためのアキュムレータ空間１４２に接続する。第２の燃料のための環状アキュムレータ空間１４２は、内側弁ニードル１４０および外側弁ニードル１３０の間に配置される。内側弁ニードル１４０のピストン領域１４０ｃは、第２の燃料のためのアキュムレータ空間１４２を第２の制御室１４４から離隔する。

【0052】

供給路１４６ｃもまた、ニードル案内部分１１８に形成されて、第２の制御弁（図示せず）をニードル案内孔１１８ｅに形成されたさらなる環状孔１４６ｂと接続する。外側弁ニードル１４０にあるさらなる径方向削孔１４６ａは、この環状孔１４６ｂを第２の制御室１４４に接続し、第２の制御室１４４には、第２の付勢ばね１５０が収容される。

【0053】

図３は、ノズルホルダアセンブリ１１２の側面図を示す。図４は、ノズルホルダアセンブリ１１２の斜視図を示し、ここでは、供給路１４６ｃ、第２の燃料供給路１４２ｃおよび第１の燃料供給通路１６６をみることができ、これらはノズルホルダアセンブリ１１２のニードル案内部分１１８頂面から出ている。

【0054】

再び図２（ａ）および図２（ｂ）を参照すると、ばね室１５２から密閉部材１６２を過ぎ案内孔１１８ｅ内に至る、あるいはその逆方向の燃料の流れを減らす、あるいは妨げることによって、密閉アセンブリ１６０は、第１および第２の燃料が混ざらないように保護するように働く。この構成は、燃料が混合する危険性なく、液体の第２の燃料の圧力が気体の第１の燃料の圧力をかなりの圧力差で超えるため、噴射の際の第２の燃料の微粒化を改善し得ることを意味している。

【0055】

有利なことに、キャップナットと係合するために、ノズル本体アセンブリ１１２のニードル案内部分１１８の直径で階段部を形成する必要がないため、第１の燃料のための供給通路１６６を噴射装置軸Ａに対して平行に向けることができ、その結果、製造中、供給通路１６６の形成が実質的により容易になる。

【0056】

本発明のこの第２の実施形態では、２部構成のノズル本体アセンブリ１１２を使用することにより、噴射装置１００の組み立ての際に密閉アセンブリ１６０および第１の付勢ばね１４８をばね空洞１５２に挿入できるようになることが理解されよう。ノズル本体アセンブリ１１２が単一の部品だったならば、第１の付勢ばね１４８をノズル本体アセンブリ１１２に収容することはできないであろうし、密閉アセンブリ１６０を提供することもできないであろう。

【0057】

当業者であれば、上に明示的に説明していないさらなる修正および変形もまた、添付の特許請求の範囲に定義される本発明の範囲から逸脱することなく企図し得るであろう。

【図1(a)】

【図1(b)】

【図2(a)】

【図2(b)】

【図3(a)】

【図3(b)】

【手続補正書】

【提出日】2015年12月8日

【手続補正1】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２０

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0020】

燃料噴射装置が外側弁ニードルのための付勢手段も含む時に、密閉手段を保持するように当該付勢手段を構成させてもよい。例えば、当該付勢手段は、ニードル案内部分の表面に対して密閉手段を付勢してもよい。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５３

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0053】

図３（ａ）は、ノズルホルダアセンブリ１１２の側面図を示す。図３（ｂ）は、ノズルホルダアセンブリ１１２の斜視図を示し、ここでは、供給路１４６ｃ、第２の燃料供給路１４２ｃおよび第１の燃料供給通路１６６をみることができ、これらはノズルホルダアセンブリ１１２のニードル案内部分１１８頂面から出ている。

【手続補正3】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関のための燃料噴射装置であって、前記燃料噴射装置が、
管状の外側弁ニードルと、
前記外側弁ニードルに摺動可能に受容される内側弁ニードルと、
ニードル案内部分に取り外し可能に連結された先端部分を備えるノズル本体アセンブリと、を備え、
前記先端部分が、前記外側弁ニードルのための座部領域を画定し、
前記ニードル案内部分が、前記外側弁ニードルを摺動可能に受容するための案内孔、および前記先端に隣接する拡径下部孔領域を備え、前記ニードル案内部分の下部孔領域が、付勢手段を受容する外側弁ニードルの周囲に形成される空洞を画定する、燃料噴射装置。

【請求項2】

前記先端部分および前記ニードル案内部分が異なる材料から作られる、請求項１に記載の燃料噴射装置。

【請求項3】

前記ニードル案内部分が、前記先端部分の端部領域を受容するための凹部を備える、請求項１または請求項２に記載の燃料噴射装置。

【請求項4】

前記先端部分を前記ニードル案内部分に締め付け固定するように構成されるキャップナットをさらに備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料噴射装置。

【請求項5】

前記先端部分が肩部を備え、前記キャップナットが、前記先端部分を前記ニードル案内部分に締め付け固定するために前記肩部と係合するように構成される、請求項４に記載の燃料噴射装置。

【請求項6】

前記肩部が、前記座部領域の反対側にある、前記先端部分の端部に、またはこれに隣接して配置される、請求項５に記載の燃料噴射装置。

【請求項7】

前記内側弁ニードルおよび前記外側弁ニードルが、共通噴射装置軸（Ａ）に沿って配置され、前記ニードル案内部分が、前記噴射装置軸（Ａ）に対して平行に延びる１つ以上の燃料供給通路を備える、請求項１〜６のいずれか１項に記載の燃料噴射装置。

【請求項8】

前記付勢手段が、前記外側弁ニードルを、前記先端部分によって画定される前記座部領域と係合するように付勢する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の燃料噴射装置。

【請求項9】

前記付勢手段が、前記外側弁ニードルの周囲に配置されるばねを備える、請求項８に記載の燃料噴射装置。

【請求項10】

前記外側弁ニードルが、前記ばねのためのばね座を含む、請求項９に記載の燃料噴射装置。

【請求項11】

前記外側弁ニードルおよび前記案内孔の間における燃料漏れから保護するための密閉手段をさらに備える、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の燃料噴射装置。

【請求項12】

前記密閉手段が、前記外側弁ニードルの周囲に配置される環状密閉部を備える、請求項１１に記載の燃料噴射装置。

【請求項13】

前記密閉手段が、前記案内孔の端部に、またはこれに隣接して配置される、請求項１１または請求項１２に記載の燃料噴射装置。

【請求項14】

前記付勢手段が前記密閉手段を保持する、請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の燃料噴射装置。

【請求項15】

前記付勢手段が、前記密閉手段を前記ニードル案内部分の表面に対して付勢する、請求項１４に記載の燃料噴射装置。

【請求項16】

前記外側弁ニードルが、前記燃料噴射装置からの第１の燃料の噴射を制御するように構成され、前記内側弁ニードルが、前記燃料噴射装置からの第２の燃料の噴射を制御するように構成される、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の燃料噴射装置。

【請求項17】

前記燃料噴射装置が、前記外側弁ニードルと関連する第１の制御室、および前記内側弁ニードルと関連する第２の制御室を備え、前記外側弁ニードルおよび前記内側弁ニードルの動作が、前記第１の制御室および前記第２の制御室における燃料の圧力をそれぞれ変えることによって制御可能である、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の燃料噴射装置。

【国際調査報告】