(57)【要約】【課題】耐コーキング後処理投与弁および製造方法を提供する。【解決手段】内燃機関の排気マニホルド内の排気ガス流れに還元剤を投与するための投与弁。投与弁は、内部で弁本体と同軸に配置された弁ニードルを含み、弁ニードルは、軸方向に作用し、弁ニードルおよび弁本体に対して保持される圧縮スプリングの力によって閉じた位置に保持される。炭化水素系還元剤のニスおよび脱水素化化合物、またはコーキング生成物の悪影響が大幅に低減されるか、またはなくなる。さらに、これは、尿素系還元剤の温度変化により、溶液から析出する沈殿物および結晶の悪影響を受けにくくすることを含む。【選択図】図１
2014001733.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投与弁アセンブリの一部として使用される噴霧弁を含む装置であって、前記噴霧弁は、
下側テーパ部分および開口を有する弁本体と、
前記弁本体の前記開口に移動可能に配置され、テーパ部分を有する弁ニードルと、
前記テーパ部分の一部として形成された上側面と、
前記下側テーパ部分の一部として形成され、前記上側面との間に角度の付いた境界部を形成する下側面と、
を含み、
還元剤が前記噴霧弁を通って流れ、それにより、前記上側面と前記下側面との間で圧力が高まって、前記噴霧弁を開いた位置に置き、前記還元剤が前記角度の付いた境界部を通過するのを可能にし、前記還元剤を排気システムの少なくとも一部分に送出する、装置。
【請求項２】
前記投与弁アセンブリは、
制御弁アセンブリと、
前記制御弁アセンブリの一部である燃料噴射装置と、
前記噴霧弁を一部分として含む噴霧弁アセンブリと、
をさらに含み、
前記燃料噴射装置は、所定の量の前記還元剤を前記制御弁アセンブリから放出し、それにより、前記還元剤が、前記制御弁アセンブリから前記噴霧弁アセンブリに流れる、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記噴霧弁アセンブリは、
前記制御弁アセンブリから前記還元剤を受け入れる入口を有する本体部分と、
前記本体部分と一体に形成された円周リップと、
フランジを有する排気ボスと、
上側フランジおよび下側フランジを有する取付クリップであって、前記円周リップおよび前記フランジが、前記上側フランジと前記下側フランジとの間に少なくとも部分的に配置されて、前記排気ボスを前記本体部分に連結する、取付クリップと、
前記排気ボスの一部として形成されたチャネルであって、前記本体部分が少なくとも部分的に内部に配置されたチャネルと、
をさらに含む、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記排気ボスは、
前記フランジが一体に形成された中央部分と、
前記中央部分と一体に形成された拡張ベース部分と、
をさらに含み、前記排気ボスの一部として形成された前記チャネルの少なくとも一部分は、前記拡張ベース部分および前記中央部分を貫通する、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記本体部分の前記入口および前記燃料噴射装置に接続された毛管送出チューブをさらに含み、前記燃料噴射装置は、前記毛管送出チューブを介して、前記還元剤を前記本体部分の前記入口に移送する、請求項３に記載の装置。
【請求項６】
前記噴霧弁は、
前記弁ニードルの一部として形成された溝に配置されたスプリングクリップと、
前記弁本体の前記開口内で、前記スプリングクリップと、前記弁本体の一部として形成された下側張り出し部との間の領域に配置されて、前記弁ニードルを閉じた位置に向かって付勢するために、前記スプリングクリップおよび前記下側張り出し部に付勢力をかけるスプリングと、
をさらに含み、
前記還元剤は前記噴霧弁に流入し、それにより、前記上側面と前記下側面との間で圧力が高まって、前記弁ニードルにかけられている前記付勢力に打ち勝ち、前記噴霧弁を前記開いた位置に置く、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記弁ニードルは、前記弁本体の一部として形成された前記開口の内側面とスライド可能に接触して、前記弁ニードルと前記弁本体との間の接触面積を小さくする少なくとも１つの変形部をさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記還元剤は燃料である、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
制御弁アセンブリと、
噴霧弁アセンブリと、
前記噴霧弁アセンブリの一部である噴霧弁と、
下側テーパ部分を有し、前記噴霧弁の一部である弁本体と、
テーパ部を有し、前記噴霧弁の一部である弁ニードルであって、前記弁本体内にスライド可能に配置されて、前記噴霧弁を開いた位置と閉じた位置との間で切り換える弁ニードルと、
前記テーパ部分と一体に形成された上側面と、
前記上側面が近接した位置にあって、角度の付いた境界部を形成するように、前記下側テーパ部分と一体に形成された下側面と、
を含む投与弁アセンブリであって、
還元剤が前記噴霧弁を通って前記角度の付いた境界部に流れ、それにより、前記上側面と前記下側面との間で圧力が高まって、前記噴霧弁を開いた状態に置き、前記還元剤が前記角度の付いた境界部を通過するのを可能にし、前記還元剤を排気システムの少なくとも一部分に送出する、投与弁アセンブリ。
【請求項１０】
前記噴霧弁アセンブリは、
取付クリップと、
前記取付クリップの一部として形成された少なくとも１つの上側フランジと、
前記取付クリップの一部として形成された少なくとも１つの下側フランジと、
本体部分と、
前記本体部分の一部として形成された円周リップと、
前記円周リップに隣接するフランジを有する排気ボスと、
を含み、
前記円周リップおよび前記フランジは互いに隣接し、前記少なくとも１つの上側フランジと前記少なくとも１つの下側フランジとの間に配置されて、前記排気ボスを前記本体部分に連結する、請求項９に記載の投与弁アセンブリ。
【請求項１１】
前記制御弁アセンブリの一部である燃料噴射装置と、
前記本体部分の一部として形成された入口と、
前記噴霧弁アセンブリを前記燃料噴射装置と流体連通させるために、前記燃料噴射装置と前記入口を接続する毛管送出チューブと、
をさらに含む、請求項１０に記載の投与弁アセンブリ。
【請求項１２】
前記排気ボスは、
中央部分と、
前記中央部分と一体に形成された拡張ベース部分と、
前記中央部分および前記拡張ベース部分を貫通するチャネルであって、前記本体部分が、少なくとも部分的に貫通するチャネルと、
をさらに含み、
前記拡張ベース部分は、前記噴霧弁が、前記還元剤を排気マニホルドに選択的に噴射するように、前記排気マニホルドに取り付けられる、請求項９に記載の投与弁アセンブリ。
【請求項１３】
前記噴霧弁は、
スプリングクリップと、
前記弁本体と一体に形成された下側張り出し部と、
圧縮状態とされ、前記弁ニードルを囲んで、前記弁ニードルを閉じた位置に向かって付勢するように、前記スプリングクリップと前記下側張り出し部との間で前記弁本体の内部に配置されたスプリングと、
をさらに含み、
前記還元剤が前記噴霧弁を通って流れ、それにより、前記上側面と前記下側面との間で圧力が高まるにつれ、前記弁ニードルが移動し、前記噴霧弁を前記開いた位置に置く、請求項９に記載の投与弁アセンブリ。
【請求項１４】
前記弁本体の一部として形成された開口の内側面とスライド可能に接触して、前記弁ニードルと前記弁本体との間の接触面積を小さくする少なくとも１つの変形部をさらに含む、請求項９に記載の投与弁アセンブリ。
【請求項１５】
制御弁アセンブリと、
前記制御弁アセンブリの一部である燃料噴射装置と、
弁ニードルおよび弁本体を含む噴霧弁を有する噴霧弁アセンブリであって、前記弁本体は開口を含み、前記弁ニードルは、前記弁本体の前記開口内に移動可能に配置される、噴霧弁アセンブリと、
前記燃料噴射装置を前記噴霧弁アセンブリと流体連通させる毛管送出チューブと、
前記弁ニードルの一部として形成されたテーパ部分と、
前記テーパ部分の一部として形成された上側面と、
前記噴霧弁の前記弁本体の一部として形成された下側テーパ部分と、
前記下側テーパ部分の一部として形成された下側面と、
前記上側面および前記下側面によって形成され、前記噴霧弁が開いた位置にあるときに還元剤が通過する角度の付いた境界部と、
を含み、
前記噴霧弁アセンブリは、排気システムの少なくとも一部分に前記還元剤を送出する、投与弁アセンブリ。
【請求項１６】
前記噴霧弁アセンブリは、
上側フランジおよび下側フランジを有する取付クリップと、
入口を有する本体部分であって、前記毛管送出チューブが前記入口に接続され、前記噴霧弁が少なくとも部分的に内部に配置された本体部分と、
チャネルおよびフランジを有し、前記本体部分が、前記チャネルに少なくとも部分的に配置された排気ボスと、
前記本体部分の一部として形成され、前記フランジに隣接する円周リップと、
をさらに含み、前記上側フランジおよび前記下側フランジは、前記円周リップおよび前記フランジを少なくとも部分的に囲み、かつそれらと接触する、請求項１５に記載の投与弁アセンブリ。
【請求項１７】
前記排気ボスは、
前記フランジが一体に形成された中央部分と、
前記中央部分と一体に形成された拡張ベース部分と、
をさらに含み、前記排気ボスの前記チャネルは、前記中央部分および前記拡張ベース部分の両方を貫通し、前記拡張ベース部分は、前記噴霧弁が、前記還元剤を前記排気マニホルドに選択的に送出するように、前記排気マニホルドに取り付けられる、請求項１５に記載の投与弁アセンブリ。
【請求項１８】
前記噴霧弁は、
前記弁ニードルの一部として形成された溝に配置されたスプリングクリップと、
前記弁本体の前記開口内で、前記スプリングクリップと、前記弁本体の一部として形成された下側張り出し部との間の領域に配置されて、前記弁ニードルを閉じた位置に向かって付勢するために、前記スプリングクリップおよび前記下側張り出し部に付勢力をかけるスプリングと、
をさらに含み、
前記弁本体は、前記排気ボスの前記チャネルに少なくとも部分的に配置され、前記弁ニードルは、前記弁本体内に配置される、請求項１５に記載の投与弁アセンブリ。
【請求項１９】
前記還元剤は燃料であり、前記燃料は前記制御弁アセンブリから前記噴霧弁に流入し、それにより、前記上側面と前記下側面との間で圧力が高まって、前記弁ニードルにかけられている前記付勢力に打ち勝ち、前記噴霧弁を開いた位置に置き、前記燃料が前記角度の付いた境界部を通過するのを可能にする、請求項１８に記載の投与弁アセンブリ。
【請求項２０】
前記弁ニードルは、複数の変形部をさらに含み、前記複数の各変形部は、前記弁本体の一部として形成された前記開口の前記内側面の異なる領域に接触して、前記弁ニードルと前記弁本体との間の接触面積を小さくする、請求項１５に記載の投与弁アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概略的には、ディーゼルエンジンによる微粒子および窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出を低減するシステムに関し、より詳細には、高温環境での水冷を不要にする新規の炭化水素（ＨＣ）または尿素投与弁システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
炭化水素およびＮＯｘの排出は、内燃機関での燃焼プロセスの直接的な結果である。そのような有害な排出物を低減するために、触媒コンバータを使用してそれらの毒性を弱める。ガソリンエンジンに対しては、下記の式で示すように、窒素酸化物を還元して窒素および酸素の両方にするために「三元触媒」が使用される。
２ＮＯｘ→ｘＯ２＋Ｎ２
【０００３】
これらの三元触媒はまた、一酸化炭素を酸化して二酸化炭素にするために使用され、これは、下記の第２の式で示される。
２ＣＯ＋Ｏ２→２ＣＯ２
【０００４】
さらに、これらの三元触媒はまた、下記に第３の式で示すように、炭化水素を酸化して二酸化炭素および水にするために使用される。
ＣｘＨｙ＋ｎＯ２→ｘＣＯ２＋ｍＨ２Ｏ
【０００５】
ディーゼルエンジンなどの、圧縮点火を使用するエンジンの場合、最も一般的に使用される触媒コンバータは、ディーゼル酸化触媒である。この触媒は、一酸化炭素を酸化して二酸化炭素にし、炭化水素を酸化して水および二酸化炭素にするために、排気ガス流れ中の余分なＯ２を使用する。これらのコンバータは、実際上、ディーゼルエンジンにつきものの典型的な臭気を取り除き、可視粒子を低減するが、排気ガス流れ中の余分な酸素のためにＮＯｘの還元には効果的でない。
【０００６】
ディーゼルエンジン内のＮＯｘ排出物を還元する１つの方法は、エンジン排気ガスを修飾するために、アンモニア（ＮＨ３）などの還元剤の存在下で、選択的接触還元（ＳＣＲ）触媒を利用する。既存の技術は、ＳＣＲおよびＮＯｘトラップまたはＮＯｘ吸着剤を利用する。アンモニアは通常、液体または気体のいずれかとして純粋な形態でか、あるいは加水分解で分解されて、アンモニアをシステムに放出する化合した形態でかのいずれかで、車両に搭載して貯蔵される。
【０００７】
尿素の水溶液も、還元剤として一般に使用される。尿素は、システムに付属する還元タンクに貯蔵される。触媒コンバータの上流の排気マニホルドに配置された投与弁は、選択された量の尿素の排気ガス流への送出を調整する。尿素が高温排気ガスに導入された場合、尿素は気体相に変わり、アンモニアが放出されてＮＯｘの還元を容易にする。アンモニアの代わりに、車両の燃料供給部からのディーゼル燃料を還元剤として使用することができる。この方法では、所定の量のディーゼル燃料が、投与弁を介して排気ガスに直接投与される。
【０００８】
さらに、微粒子専用トラップが未燃焼炭化水素を収集し、脱水素された材料は、ディーゼルエンジンなどの還元剤を燃焼させて熱を供給し、これらの材料を酸化または燃焼させることでは除去されず、これにより、トラップが排気ガス流れを減速させ、エンジンシリンダに作用する排気ガスの背圧が高くなり、エンジン効率が低下する。
【０００９】
いずれにしても、投与弁アセンブリは、排気マニホルドに直接取り付けられ、したがって、６００℃程度の温度に達することがある非常に高い温度環境で動作する。その結果、投与弁は、排気ガス流れに送出する前の、尿素の分解または結晶化、あるいはディーゼル燃料還元剤の不具合によるコーキングを防止し、投与弁アセンブリの完全性を維持するために冷却される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
この高温環境にまつわる問題は、アセンブリを水冷することですでに対処されている。しかし、これは、最終的にコストを上げ、信頼性を低下させる特殊な配管およびシステムを必要とする。幾何学形状により、堆積物の影響を受けやすくなったり、または受けにくくなったりすることがある。
【００１１】
さらに、エンジン排気量が一般的に４リットル未満で、通常は２リットル近辺の私有車両および通勤用車両で使用されるような小型エンジンクラスの場合など、必要とされる後処理プロセスでの排気ガス量がより少ない場合に、噴霧の品質に関する問題が存在する。したがって、還元剤の質量流量がより少ないことに起因する問題を含む噴霧品質を克服する投与弁が必要である。
【００１２】
上記に鑑み、本発明の目的は、投与弁の水冷を不要にする、内燃機関用の投与弁アセンブリを提供することである。本発明のさらなる目的は、内部で機能する構成要素に蓄積した堆積物または沈殿物の影響を受けにくい投与弁を提供することである。加えて、本発明の目的は、より小型のエンジンプラットフォームで使用するための、送出質量が小さい噴霧に最適な構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
基本的に、ディーゼルエンジンからの排気ガスは、触媒コンバータに接続された微粒子トラップを含む排気マニホルドを通る。触媒コンバータは、排気ガス流れ中のＮＯｘ量を低減するために選択的接触還元法を利用する、当技術分野において公知のタイプとすることができる。一実施形態ではディーゼル燃料とすることができる還元剤は、マニホルドに物理的に取り付けられた投与弁を介して、排気マニホルドに導入される。本発明の実施形態によれば、投与弁は、エンジンの排気マニホルドから離れて配置された制御弁と流体連通する。制御弁は、圧力調整器を介して、燃料タンクに貯蔵されたディーゼル燃料の供給を受ける。
【００１４】
燃料ポンプは、ディーゼル燃料を車両の貯蔵タンクから調整器に圧力をかけて供給する。燃料ポンプおよび制御弁は、車両の電子制御ユニット（ＥＣＵ）に電気的に接続される。ＥＣＵと制御弁との間に配置することができる投与制御ユニット（ＤＣＵ）などの別の電子ユニットを使用することができる。これらの構成要素は、排気ガス流れ中のＮＯｘ量を低減するために排気ガス流れに噴射されるディーゼル燃料の量を計測するように動作可能である。還元は、触媒コンバータまたは微粒子トラップの上流に所望の量のディーゼル燃料を導入することで行われる。圧力センサは、それらのパラメータがＥＣＵに送られるのを可能にするように、触媒コンバータまたは微粒子トラップの上流および下流に配置される。さらに、当技術分野で公知のように、温度センサおよびＮＯｘセンサが、ＥＣＵと電気的に接続される。ＥＣＵは、排気ガス流れ中の温度、圧力、およびＮＯｘ量を含む様々なパラメータを観測し、したがって、ディーゼル燃料の排気ガス流れへの導入を調整して、望ましくない微粒子およびＮＯｘ排出物の還元を最適化する。
【００１５】
一実施形態では、本発明の実施形態による投与弁アセンブリは、制御弁アセンブリと、制御弁アセンブリの一部である燃料噴射装置と、噴霧弁を有する噴霧弁アセンブリとを含み、噴霧弁は、弁ニードルと、開口を有する弁本体とを含む。弁ニードルは、弁本体の開口内に移動可能に配置される。毛管送出チューブにより、燃料噴射装置が噴霧弁アセンブリと流体連通する。テーパ部分が弁ニードルの一部として形成され、上側面がテーパ部分の一部として形成され、下側テーパ部分が噴霧弁の弁本体の一部として形成され、下側面が下側テーパ部分の一部として形成される。噴霧弁が開いた位置にあるときに、還元剤が通過する角度の付いた境界部が、上側面および下側面によって形成され、噴霧弁アセンブリは、排気システムの少なくとも一部分に還元剤を送出する。
【００１６】
本発明の態様によれば、内燃機関の排気マニホルド内の排気ガス流れに、例えば、ディーゼル燃料などの還元剤を投与するための投与弁アセンブリが開示される。投与弁アセンブリは、還元剤の供給源に接続された制御弁と、排気マニホルドにつながるように構築および配置されて、特定の量の還元剤が排気ガス流れに投入されるのを可能にする還元剤送出弁を含む噴霧弁アセンブリと、還元剤を制御弁から還元剤送出弁に流体の形で送るために、制御弁と還元剤送出弁との間に配置された、最適化した細長い導管とを含む。本発明の実施形態による構成は、噴霧弁アセンブリが排気マニホルドに接続され、噴霧品質および制御弁と噴霧弁との間の応答時間を犠牲にすることなく、制御弁が噴霧弁アセンブリから移されて、排気マニホルドに同伴する高い温度環境から遠ざかることを可能にする。
【００１７】
一実施形態では、本発明による、内燃機関の排気マニホルド内の排気ガス流れに還元剤を投与する噴霧弁アセンブリは、還元剤の供給源に接続された制御弁として機能する電子燃料噴射装置と、排気マニホルドにつながるように構築および配置されて、特定の量の還元剤が排気ガス流れに投入されるのを可能にするポペットまたは投与弁とを含み、ポペット弁は、還元剤を電子燃料噴射装置から噴霧弁に流体の形で送るために、電子燃料噴射装置とポペット弁との間に配置された、細長い、容積を最適化した導管とつながる入口を含み、それにより、噴霧弁を排気マニホルドに接続し、電子燃料噴射装置から移すことができる。電子燃料噴射装置は、検出された様々なパラメータに応じて、還元剤のポペット弁への流れを可能にするか、または禁止するように、燃料噴射装置に信号を送る電子制御ユニットに接続される。
【００１８】
本発明を適用可能なさらなる分野が、下記に提示された詳細な説明から明らかになるであろう。詳細な説明および特定の例は、本発明の好ましい実施形態を示すが、説明のみを目的とすることを意図され、本発明の範囲を限定することを意図されるものではない。
【００１９】
詳細な説明および添付の図面から本発明がより完全に理解されるようになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態による投与弁アセンブリの斜視図である。
【図２】本発明の実施形態による、投与弁アセンブリで使用される噴霧弁アセンブリの第１の斜視図である。
【図３】本発明の実施形態による、投与弁アセンブリで使用される噴霧弁アセンブリの第２の斜視図である。
【図４Ａ】本発明の実施形態による、投与弁アセンブリで使用される噴霧弁アセンブリの側面図である。
【図４Ｂ】本発明の実施形態による、投与弁アセンブリで使用される噴霧弁アセンブリの側断面図である。
【図５】本発明の実施形態による、投与弁アセンブリで使用される噴霧弁アセンブリの一部である噴霧弁の分解図である。
【図６Ａ】本発明の実施形態による、投与弁アセンブリで使用される噴霧弁アセンブリの一部である噴霧弁の側面図である。
【図６Ｂ】本発明の実施形態による、投与弁アセンブリで使用される噴霧弁アセンブリの一部である噴霧弁の側断面図である。
【図７】本発明による、噴霧弁の一部である本体部分の下側端部および弁ニードルのテーパ部分の拡大断面図である。
【図８】図７の円で囲んだ部分の大拡大図である。
【図９】本発明による噴霧弁の一部である、開いた位置にある本体部分および弁ニードルのテーパ部分の大拡大断面図である。
【図１０Ａ】本発明の実施形態による、投与弁アセンブリで使用される噴霧弁アセンブリの一部である噴霧弁の弁ニードルの側面図である。
【図１０Ｂ】本発明の実施形態による、投与弁アセンブリで使用される噴霧弁アセンブリの一部である弁ニードルの別の実施形態の側面図である。
【図１０Ｃ】本発明の実施形態による、投与弁アセンブリで使用される噴霧弁アセンブリの一部である弁ニードルの別の実施形態の側面図である。
【図１０Ｄ】図１０Ａの１０Ｄ−１０Ｄ線に沿って切り取った断面図である。
【図１０Ｅ】図１０Ｂの１０Ｅ−１０Ｅ線に沿って切り取った断面図である。
【図１０Ｆ】図１０Ｃの１０Ｆ−１０Ｆ線に沿って切り取った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
好ましい実施形態の以下の説明は本来単なる例示であり、決して、本発明、その用途、または使用を限定することを意図するものではない。
【００２２】
ここで図１を参照すると、本発明の実施形態による投与弁アセンブリが全体として１０で示されている。投与弁アセンブリ１０は、全体として１２で示す制御弁アセンブリ、および全体として１４で示す噴霧弁アセンブリを含む。制御弁アセンブリ１２は、投与弁をＥＣＵおよびＤＣＵに接続する電子制御要素（図示せず）を含む燃料噴射装置１６を有する。燃料噴射装置１６は、アセンブリを車両内に取り付けるためのブラケット１８に取り付けられ、ブラケット１８によって支持されている。燃料噴射装置１６の、全体として２２で示す第１の端部にある燃料入口２０は、燃料タンクからディーゼル燃料の供給を受ける。
【００２３】
燃料噴射装置１６は、毛管または小容積接続チューブ２４によって噴霧弁アセンブリ１４に流体で接続され、小容積接続チューブ２４は、制御弁アセンブリ１２を排気マニホルドに近接した高温環境から移すのに十分な長さと、適時に加圧されて、投与弁アセンブリ１０を制御弁アセンブリ１２の作動から有意な遅延時間内に作動させるのに十分に小さい容積とを有する。チューブ２４は、噴射装置１６の、全体として２８で示す第２の端部にある燃料出口２６に接続されている。投与弁アセンブリ１０の噴霧弁アセンブリ１４は、排気マニホルドに直接取り付けられ、下記にさらに詳細に説明される。
【００２４】
ここで図２〜４Ｂを参照すると、一実施形態において、還元剤（例えば、ディーゼル燃料）を排気ガス流れに送出するために、排気マニホルドに取り付けることができる噴霧弁アセンブリが示されている。チューブ２４は、本体部分３２の一部として形成された入口３０に接続されている。本体部分３２は円周リップ３４を含み、円周リップ３４は、本体部分３２を取り付け、保持して、全体として４０で示す適切な排気ボスと連結するために使用される、全体として３８で示す取付クリップの上側フランジ３６に接触している。取付クリップ３８はまた、円周リップ３４と接触する下側フランジ４２とベース部分４４とを含む。さらに、排気ボス４０の一部として一体に形成されたフランジ４６が、フランジ３６、４２間に配置されている。排気ボス４０はまた、本体部分３２が貫通するチャネル４８と、中央部分５０と、拡張されたベース部分５２とを含む。フランジ４６および拡張ベース部分５２は、中央部分５０と共に一体で形成されている。
【００２５】
本発明は、取付クリップ３８を使用することだけに限定されず、スプリングクリップ、迅速離脱クランプ、またはクリンプクランプなどの他のタイプのクリップが投与弁アセンブリ１０で使用されてもよく、本発明の範囲内とすることができる。一部のタイプの投与弁は、排気ボス４０をねじと共に使用して取り付けられているが、これは、製造および組み立てにおいて余分な注意事項を必要とし、取付クリップ３８または上記の他のタイプのクリップと比較して製造コストが高くなる。入口３０は、制御弁アセンブリ１２から燃料を受け入れる。実施形態では、全体として５４で示す噴霧弁が、本体部分３２内に配置されている。噴霧弁５４は、弁ニードル５８、弁本体６０、およびスプリングクリップ６２を含み、スプリングクリップ６２は、弁ニードル５８に沿って、スプリング６４を弁本体６０に対して軸方向に圧縮して保持する。組み立てた部品配置が、図４Ｂおよび図６Ｂに示されている。
【００２６】
噴霧弁５４は、図４Ｂに示すように、圧入結合などの結合によって本体部分３２内に配置されている。しかし、他のタイプの結合を使用して、噴霧弁５４を本体部分３２に結合することができるのは本発明の範囲内である。噴霧弁５４は、本体部分３２の、全体として６６で示す下側端部から部分的に突出し、入口３０より下で本体部分３２内に配置されている。
【００２７】
弁本体６０は、テーパ部分７２によって連結された大直径部分６８および小さい方の直径部分７０を含む。大直径部分６８は、厚い側壁７４を含み、小さい方の直径部分は薄い側壁７６を含む。大直径部分６８はまた、下側テーパ部分７８を含む。全体として８０で示す開口は、弁本体６０および両方の側壁７４、７６を貫通している。開口８０は、各側壁７４、７６の内径である２つの異なる内径を有する。弁ニードル５８およびスプリング６４は開口８０に配置されている。弁ニードル５８は、開口８０にスライド可能に配置され、全体として８２で示す第１の端部に、スプリングクリップ６２を受け入れる溝８４を含む。弁ニードル５８は、全体として８６で示す第２の端部にテーパ部分８８を含む。
【００２８】
弁ニードル５８はまた、溝８４を含み、概ね小直径部分７０内に配置された上側部分９０を含む。ただし、図４Ｂおよび図６Ｂに示すように、上側部分９０の一部分は、溝８４が弁本体６０の外にあるように、小直径部分７０から突出している。スプリングクリップ６２は溝８４に配置され、小直径部分７０の一部として形成された上側張り出し部９２と接触している。さらに、スプリング６４が、弁本体６０の（かつ開口８０の一部である）小直径部分７０内に配置されている。スプリング６４はスプリングクリップ６２に接触し、大直径部分６８の一部として形成された下側張り出し部９４にも接触している。スプリング６４は、スプリングクリップ６２および下側張り出し部９４によって圧縮され、それらの機能については後で説明する。
【００２９】
弁ニードル５８はまた、上側部分９０に連結された、全体として９６で示す下側部分を有する。下側部分９６は、複数の変形部９８を有する。図６Ｂ、図１０Ａ、および図１０Ｄに示す実施形態では、８つの変形部９８（４つのタイプの変形部があり、各タイプの変形部９８が２つずつある）があるが、他の実施形態では、それより多いか、または少ない変形部９８を使用できるのは本発明の範囲内である。各変形部９８は、図６Ｂに最もよく示すように、厚い側壁７４の内側面の異なる領域に接触している。
【００３０】
上記のように、弁ニードル５８の下側部分９６はテーパ部分８８を含み、弁本体６０の大直径部分６８は下側テーパ部分７８を含む。図７〜９を参照すると、テーパ部分８８は上側面１００を含み、下側テーパ部分７８は下側面１０２を含む。上側面１００および下側面１０２は錐面であり、図７および図８に示すように、噴霧弁５４が閉じた位置にある場合に、互いに対して角度１０４をなして配置される。２つの面１００、１０２間に形成された角度１０４は、全体として１０６で示す、開いた、または角度の付いた境界部を形成し、この境界部は、図９に示すように、噴霧弁５４が開いた位置にある場合に流体流れを可能にする。
【００３１】
スプリングクリップ６２と下側張り出し部９４との間の距離は、スプリング６４が完全に開放された状態のときのスプリング６４の長さ未満である。したがって、スプリングクリップ６２および下側張り出し部９４には一定の力がかかり、弁ニードル５８を上方に付勢し、ひいては、噴霧弁５４を閉じた位置に向かって付勢する。
【００３２】
車両のＥＣＵ／ＤＣＵの制御下で、制御弁アセンブリ１２は、接続チューブ２４を介して、所定の量の燃料を噴霧弁アセンブリ１４に放出する。燃料は、接続チューブ２４、入口３０、本体部分３２を通り、スプリングクリップ６２のまわりを流れて、開口８０を流れる。燃料は、開口８０を通り、小直径部分７０および大直径部分６８の両方を流れる。燃料はまた、変形部９８のまわりを流れて、各面１００、１０２に圧力をかける。圧力のかかった燃料は、各面１００、１０２の領域に交差する力を発生させ、その力は、弁ニードル５８を付勢し、スプリング６４の力に打ち勝って、噴霧弁５４を図９に示す開いた位置に置き、それにより、所定の量の燃料が、弁ニードル５８と弁本体６０との間の角度の付いた境界部１０６を流れるのを可能にする。制御弁アセンブリ１２が、接続チューブ２４を通る燃料の流れを制限すると、小さくなった燃料圧力はスプリング６４の力に負けて弁ニードル５８が上方に移動して噴霧弁５４を閉じ、そのため、下側面１０２の外縁部１１０が、上側面１００の外縁部１０８に接し、燃料の流れは、排気マニホルドに流入することができない。
【００３３】
弁ニードル５８の錐面１００および弁本体６０の下側テーパ部分７８の各錐面１０２は、流体が面１００、１０２を通り過ぎて排気雰囲気に移動するときに、流れの幾何学形状の平均直径は拡大するが、流れ面積は縮小するように設計されている。これは、流体速度を速める効果を有し、同時に、形成された円錐状の液体膜が外に流れるときに、円錐状の液体膜は厚さが薄くなる。これは、円錐状液体膜の軸の方を向いた力ベクトルを有する液体の粘性力に打ち勝つ半径方向ベクトル力を有する流体運動量を発生させる。接触角１０４は、流れ直径の拡大に伴う面積効果を減ずるだけでなく、面１００、１０２が可能な限り円形の輪郭線に近接して交わって、堆積物の蓄積を受けやすい領域が減るように、面１００、１０２を合流させる目的で選択される。角度１０４は、通常１０°〜３０°の範囲にあるが、より大きい、またはより小さい角度を使用できるのは本発明の範囲内である。
【００３４】
弁ニードル５８の一実施形態が上記に説明されたが、弁ニードル５８の他の実施形態も可能である。弁ニードル５８の可能な代替実施形態が、図１０Ｂ、図１０Ｃ、図１０Ｅ、および図１０Ｆに示されている。本発明の範囲はこれらに限定されないが、提案された３つの製造方策が、図１０Ａ、図１０Ｂ、図１０Ｃ、図１０Ｄ、図１０Ｅ、および図１０Ｆに示されている。
【００３５】
図１０Ａおよび図１０Ｄは、弁ニードル５８が、Ｉｎｃｏｎｅｌ  ７１８またはＰｙｒｏｍｅｔ  ７１８、Ｐｙｒｏｍｅｔ  ２００、またはＰｙｒｏｍｅｔ  ３００シリーズのオーステナイト系ステンレスなどの適切なワイヤでできており、上記の実施形態で使用されている実施形態を示している。ワイヤは、それぞれが円周方向に互いから１８０°回転された変形部９８を形成するように、４つの異なる途中位置で変形されて、弁本体６０の厚い側壁７４の内径内を支持されて移動する効果的な８点案内部を形成している。変形部９８と厚い側壁７４の内径との間に形成される接触領域は非常に小さく、それにもかかわらず、長さ対直径比は、適切に案内して、弁本体６０内で弁ニードル５８を軸方向に並進させるのに十分な大きさである。小さい接触面積により、厚い側壁７４の内側面にかかる局所的な力が増大して、弁本体６０の厚い側壁７４の内径に沿って弁ニードル５８と開口８０の領域との間に形成されることがある堆積物に打ち勝つ。
【００３６】
図１０Ｂおよび図１０Ｅは、ワイヤから製造する別の実施形態および技術を示しており、全体として１１２で示す別のタイプの変形部を形成することで、弁ニードル５８の幾何学形状が構築されている。各変形部１１２は、噴霧弁５４の作動時に、厚い側壁７４の内径に接触する４つの案内突起１１４を有する。この実施形態では、少なくとも１つの位置に少なくとも１つの変形部１１２がなければならず、変形部１１２は、適切な中心位置決め、および案内を行うために、少なくとも３つの案内突起１１４を有さなければならない。３つの案内突起１１４は、２次元面で円を幾何学的に定義するのに少なくとも３つの接触点が不可欠であることから必要とされる３つの接触点を提供する。この実施形態では、中心位置決めおよび案内を行う４つの案内突起１１４をそれぞれが有する２つの変形部１１２がある。
【００３７】
図１０Ｃおよび図１０Ｆは、変形されるのではなくて、機械加工された弁ニードル５８の別の実施形態を示している。図１０Ｃおよび図１０Ｆは、４つの接触領域１１８を有する、全体として１１６で示す２つの地点がある弁ニードル５８を示している。弁本体６０の厚い側壁７４の内径内で中心位置決めおよび案内をするためには、３つの接触領域を有する少なくとも１つの地点があればよいので、代替実施形態では、３つの接触領域１１８を有する１つの地点１１６もあり得る。ただし、より多くの接触領域１１８を有する、より多くの地点１１６を使用することができるのも本発明の範囲内である。再度、図１０Ａ、図１０Ｂ、図１０Ｃ、図１０Ｄ、図１０Ｅ、および図１０Ｆのすべての実施形態は、堆積物の影響を受けにくくするための小さい接触面積と、大きい長さ対直径値とを示している。
【００３８】
前述の詳細な説明は、あらゆる点で説明的および例示的であるが、限定するものではないと解釈すべきであり、本明細書に開示した本発明の範囲は、特許法によって許容される最大限の範囲に準ずると解釈すると、本発明の説明から定義されるのではなくて、むしろ特許請求の範囲から定義されるべきである。例えば、方法が、燃料噴射装置の管状構成要素に関連して本明細書に開示されているが、本発明の技術および構成は、気密溶接が必要とされる他の管状構成要素に適用することができる。当然のことながら、本明細書に示し、説明した実施形態は、本発明の原理についての単なる例示であり、様々な修正が、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、当業者によって実施され得る。
【００３９】
本発明の説明は本来単なる例示であり、したがって、本発明の趣旨から逸脱しない変形形態は、本発明の範囲内にあるものとする。そのような変形形態は、本発明の趣旨および範囲から逸脱するとみなされるべきではない。
【符号の説明】
【００４０】
１０  投与弁アセンブリ
１２  制御弁アセンブリ
１４  噴霧弁アセンブリ
１６  燃料噴射装置
１８  ブラケット
２０  燃料入口
２４  チューブ
２６  燃料出口
３０  入口
３２  本体部分
３４  円周リップ
３６  上側フランジ
３８  取付クリップ
４０  排気ボス
４２  下側フランジ
４４  ベース部分
４６  フランジ
４８  チャネル
５０  中央部分
５２  拡張ベース部分
５４  噴霧弁
５８  弁ニードル
６０  弁本体
６２  スプリングクリップ
６４  スプリング
６８  大直径部分
７０  小直径部分
７２  テーパ部分
７４  厚い側壁
７６  薄い側壁
７８  下側テーパ部分
８０  開口
８４  溝
８８  テーパ部分
９０  上側部分
９２  上側張り出し部
９４  下側張り出し部
９６  下側部分
９８  変形部
１００  上側面
１０２  下側面
１０４  接触角
１０６  角度の付いた境界部
１０８  外縁部
１１０  外縁部
１１２  変形部
１１４  案内突起
１１６  地点
１１８  接触領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１０Ｅ】
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【図１０Ｆ】
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