(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（３０）のシリンダ内に燃料を供給するための燃料噴射システム（２０）であって、
前記内燃機関（３０）のシリンダ内に燃料を供給する燃料噴射装置（１）と、当該燃料噴射装置（１）を受容するように構成された開口（２２）を有する筐体部（２１）とを含み、
前記燃料噴射装置（１）は、前記開口（２２）内に位置決めされており、
前記燃料噴射装置（１）は、燃料噴射器（１１）と、前記燃料噴射器（１１）の周縁を囲むように配置されたシールリング（２、１０２、２０２、３０２）と、を含み、
前記シールリングは、前記燃料噴射器の噴射器先端（４）の最も近くに位置する前記燃料噴射器の燃料入口及び燃料出口の少なくとも一方（３）と前記噴射器先端（４）との間に配置され、
前記シールリング（２、１０２、２０２、３０２）は、幅狭の端部（５、１０５、２０５、３０５）が前記噴射器先端（４）に向かって延在すると共に幅広の端部（６、１０６、２０６、３０６）が前記噴射器先端（４）から離れる方向に延在している非対称形の断面を有し、
前記幅広の端部（６、１０６、２０６、３０６）は、その間に空間を挟んだ状態で内側の第１の脚部と外側の第２の脚部とからなる２つの脚部（８、１０８、２０８、３０８、９、１０９、２０９、３０９）を形成する窪み（７、１０７、２０７、３０７）を有し、
前記２つの脚部のうち前記外側の第２の脚部は、前記２つの脚部のうち前記内側の第１の脚部に向かって移動可能となっており、
前記燃料噴射システム（２０）は、前記筐体部（２１）に加えて、前記噴射器先端（４）の近傍で前記燃料噴射器（１１）の一部を受容すると共に前記開口（２２）内に配置されたスリーブ（２８）を含み、
前記２つの脚部のうち第２の脚部（８、１０８、２０８、３０８）は、前記筐体部（２１）の内周面に対して半径方向で当接するように構成された自由端（３１、１３１、２３１、３３１）を含むことを特徴とする、燃料噴射システム（２０）。
【請求項２】
前記２つの脚部（８、１０８、２０８、３０８、９、１０９、２０９、３０９）は、前記幅狭の端部から前記幅広の端部に向かって広がるように構成された状態で延在していることを特徴とする、請求項１に記載の燃料噴射システム（２０）。
【請求項３】
前記２つの脚部のうち第１の脚部（９、１０９、２０９、３０９）は、前記燃料噴射器（１１）の外周面に接触している略直線状の内周面（３２、１３２、２３２、３３２）を含むことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の燃料噴射システム（２０）。
【請求項４】
前記２つの脚部のうち第１の脚部（９、１０９、２０９、３０９）は、前記幅狭の端部（５、１０５、２０５、３０５）と前記幅広の端部（６、１０６、２０６、３０６）との間で、少なくとも部分的に略直線状の延在方向を有することを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の燃料噴射システム（２０）。
【請求項５】
前記２つの脚部のうち第２の脚部（８、１０８、２０８、３０８）は、前記幅狭の端部（５、１０５、２０５、３０５）と前記幅広の端部（６、１０６、２０６、３０６）との間で、少なくとも部分的に略直線状の延在方向を有することを特徴とする、請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の燃料噴射システム（２０）。
【請求項６】
前記２つの脚部のうち第２の脚部（８、１０８、３０８）は、前記幅狭の端部（５、１０５、３０５）において、前記２つの脚部のうち第１の脚部（９、１０９、３０９）の第１の端部から突出していることを特徴とする、請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の燃料噴射システム（２０）。
【請求項７】
前記シールリング（２、１０２）の前記非対称形の断面は、Ｖ字形状であることを特徴とする、請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の燃料噴射システム（２０）。
【請求項８】
前記２つの脚部のうち第２の脚部（２０８）は、前記２つの脚部のうち第１の脚部（２０９）の前記幅狭の端部（２０５）における第１の端部と前記幅広の端部（２０６）における第２の端部との間の位置から突出していることを特徴とする、請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の燃料噴射システム（２０）。
【請求項９】
前記シールリング（２、１０２、２０２、３０２）は、前記幅狭の端部（５、１０５、２０５）から前記幅広の端部（６、１０６、２０６）まで、前記シールリング（２、１０２、２０２、３０２）の全高（１０、１１０、２１０）にわたって前記燃料噴射器（１１）と接触していることを特徴とする、請求項１〜請求項８のいずれか１つに記載の燃料噴射システム（２０）。
【請求項１０】
前記シールリング（２、１０２、２０２、３０２）の前記２つの脚部（８、１０８、２０８、３０８、９、１０９、２０９、３０９）の間の角度（α）は、２５度から７０度までの間であることを特徴とする、請求項１〜請求項９のいずれか１つに記載の燃料噴射システム（２０）。
【請求項１１】
前記シールリング（２、１０２、２０２、３０２）は、弾性材料で形成されていることを特徴とする、請求項１〜請求項１０のいずれか１つに記載の燃料噴射システム（２０）。
【請求項１２】
前記弾性材料は、合成ゴム及び熱可塑性エラストマから選択されていることを特徴とする、請求項１１に記載の燃料噴射システム（２０）。
【請求項１３】
前記合成ゴムは、ブタジエンゴム、ブチルゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、エピクロロヒドリン、エチレンプロピレンゴム、フルオロエラストマ、ニトリルゴム、ペルフルオロエラストマ、ポリアクリレートゴム、ポリクロロプレン、ポリイソプレン、多硫化ゴム、ポリテトラフルオロエチレン、サニフルオール、及びシリコーンゴムから選択されていることを特徴とする、請求項１２に記載の燃料噴射システム（２０）。
【請求項１４】
前記熱可塑性エラストマは、スチレン系熱可塑性エラストマ、熱可塑性ポリオレフィン、熱可塑性ポリウレタン、熱可塑性エーテルエステルエラストマコポリエステル、熱可塑性ポリアミド、溶融加工可能なゴム、及び熱可塑性硬質ゴムから選択されていることを特徴とする、請求項１２に記載の燃料噴射システム（２０）。
【請求項１５】
前記シールリング（２、１０２、２０２、３０２）は、２ｍｍ〜５ｍｍの高さ（１０、１１０、２１０、３１０）及び０．２５ｍｍ〜４ｍｍの幅（１２、１１２、２１２、３１２）を有することを特徴とする、請求項１〜請求項１４のいずれか１つに記載の燃料噴射システム（２０）。
【請求項１６】
前記開口（２２）は、前記燃料噴射器（１１）の周りに燃料通路（２５）の一部を形成する幅広の部分を含み、
前記シールリング（２、１０２、２０２、３０２）は、前記燃料通路（２５）と前記噴射器先端（４）との間で前記燃料噴射器（１１）の周りに位置決めされていることを特徴とする、請求項１〜請求項１５のいずれか１つに記載の燃料噴射システム（２０）。
【請求項１７】
請求項１〜請求項１６のいずれか１つに記載の燃料噴射システム（２０）を含む、内燃機関（３０）。
【請求項１８】
請求項１７に記載の内燃機関（３０）を含む車両（４０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のシリンダ内に燃料を供給するための燃料噴射装置に関する。燃料噴射装置は、筐体部の開口内に挿入されて燃料噴射システムの一部を形成するように構成されている。前記燃料噴射装置又は前記燃料噴射システムは、ディーゼルエンジン等の内燃機関に用いられてもよく、前記内燃機関は、例えば、トラック、バス、建設機械等のいずれかの車両、又は発電セット（genset）等の固定電源装置で使用可能である。
【背景技術】
【０００２】
燃料噴射器は、内燃機関のシリンダ内に燃料を供給するために用いられる。あるエンジン構成の一例によれば、燃料分配経路（燃料通路（fuel gallery））は、複数の燃料噴射器に燃料を供給するために、筐体を横切るように配置されている。各燃料噴射器は、燃料通路への開口とスプレー先端を形成する噴射器先端の開口との間に延在する内部燃料経路の配列を有する。噴射のタイミングは、例えば、燃料噴射器のプランジャを介して、機械的に及び／又は電子的に制御され得る。
【０００３】
シリンダの燃焼チャンバ内に燃料を噴射するとき、前記燃料の燃焼は高いガス圧を生じさせ、この圧力が噴射器先端に力を加え、更には燃料噴射器と噴射器スリーブ及び／又は噴射器を受容している筐体部との間の接触領域に力を加える。燃料噴射器と噴射器スリーブ及び／又は筐体部との間の接触領域は、ガス圧が生じる力に対抗する噴射器ヨークの締結力によって設けられ維持されている。
【０００４】
噴射器のための燃焼ガスシールは、米国特許出願公開第２００３／０１７８７８４（Ａ１）号明細書において提案されている。前記シールは、エンジンのシリンダヘッダ上に搭載される噴射器に設けられた取り付け溝内に取り付けられており、シリンダヘッドと噴射器との間の環状の隙間を封止している。前記シールは、圧縮変形前において取り付け溝の外径よりも小さく設定された内径と、圧縮変形前においてシリンダヘッドのシール当接部の内径よりも大きく設定された外径と、を有する。燃焼ガス側のシールの端面全体は、燃焼ガスに曝されるように構成されている。このような構造では、シールの内径側及び外径側が噴射器及びシリンダヘッドのそれぞれに対して隙間なく接触すると共に、シールの端面全体が燃焼ガスに曝されるので、燃焼ガスによって生じる圧力が、シールを内径側及び外径側に向かって延出させ、表面の圧力は更に増大する。シールは、できる限り良好なシール性をもたらすように構成され配置されている。
【０００５】
燃料噴射器とシリンダヘッド／噴射器スリーブとの間の接触領域において高い接触圧力を維持して、この接触領域を通過する燃焼ガスが大量に漏出することを防ぐことは重要である。このような漏出は、接触領域とシールとの間のキャビティに圧力を生じさせ、最終的には、シーリング力の低下させる力を生じさせることがある。シーリング力の低下は深刻な漏出を引き起こすおそれがあり、結果として燃料通路内の燃料の汚染を引き起こすおそれがある。
【０００６】
接触領域に大きい接触圧力が存在し得たとしても、燃料ガスの微少な漏出（micro leakage）が生じる可能性がある。このような微少な漏出は、将来的に接触領域とシールとの間のキャビティに高い圧力を生じさせる結果、シーリング力を低減させ、大量の燃焼ガスを燃料システムに流入させてしまうおそれがある。燃焼ガスは大量の小粒子を一緒に運び、これらが燃料を汚染することになる。ディーゼル燃料が過度に汚染されると、ディーゼル燃料フィルタが早期に目詰まりしたり、重要な燃料噴射システムの部品が早期に摩耗したりしてしまう。更に、燃料内の燃焼ガスは、エンジンの回転ムラやエンジン始動性の課題を引き起こすおそれがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、燃料ガスのシールの通過を制御して漏出が少量となる状態を作り出すことで、シールの噴射器先端側において燃料ガスの圧力が抑えきれずに上昇することを回避する燃料噴射装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的は、請求項１に記載の燃料噴射装置によって達成される。この燃料噴射装置は、燃料噴射器と、前記燃料噴射器の周縁を囲むように配置されたシールリングと、を含む。シールリングは、燃料噴射器の噴射器先端の最も近くに位置する燃料噴射器の燃料入口及び燃料出口の少なくとも一方と噴射器先端との間に配置されている。前記シールリングは、幅狭の端部が噴射器先端に向かって延在すると共に幅広の端部が噴射器先端から離れる方向に延在している非対称形の断面を有する。幅広の端部は、その間に空間を挟んだ状態で２つの脚部を形成する窪みを有する。
【０００９】
この種のシールの適切な寸法決定及び設計は、噴射器先端から燃料入口及び／又は燃料出口までの方向における漏出が少量となるか、より具体的には極めて少量となる状態を作り出す。これにより、シールの噴射器先端側での圧力上昇の軽減を図ることができる。
【００１０】
すでに述べたように、燃料通路は、複数の燃料噴射器同士を接続している。より具体的には、燃料通路は、燃料噴射器用の筐体の開口同士を接続する経路（channel）を形成する。燃料噴射器を受容する開口の部分であって、燃料通路の一部を形成する部分は、拡大された直径を有し得る。燃料通路を形成する開口の部分は、好ましくは、燃料噴射器の軸方向の長さ（extension）を有し、この長さは、前記燃料入口及び／又は燃料出口の長さと比較して十分に長い。好ましくは、燃料入口及び／又は燃料出口は燃料通路内に位置決めされている。
【００１１】
シールリングの特定の設計は、エンジンの運転中に、燃料噴射器とこれを取り囲む筐体との間の密封を可能とする。エンジンの運転中、燃料通路内の圧力は０〜４０バールの間で変動する可能性があり、ほとんどの場合は約５バールである。いったんエンジンがオフになると、燃料通路内の圧力はゆっくり低下して０バールに戻る。シールリングの下方において燃料噴射器と筐体との間にあるキャビティでは、エンジンの運転中に圧力が上昇する。この圧力は、通常、０〜５バールの間のいずれかである。いったんエンジンがオフになり、燃料通路内の圧力が低下すると、エンジン運転中にキャビティ内で上昇した圧力によりシールに対し下方から力が加えられる。このため、シールの窪みによってシールリングの第２の脚部は第１の脚部に向かってわずかに移動可能となる。したがって、微少な漏出が生じて、キャビティからシールリングの上方に位置する燃料通路内に燃焼ガスがゆっくりと放出される。キャビティから燃料通路内への燃焼ガスの微少な漏出は、０．００１〜０．０５ｍｌ／時のオーダーである。
【００１２】
エンジンをオフにするたびにキャビティ内の圧力が放出されると、そのたびに燃料内に放出される燃焼ガスは極めて少量になる。このような少量の燃焼ガスは燃料の質に影響を及ぼさないので、エンジンの回転ムラやエンジン始動性の課題などの問題を回避することができる。
【００１３】
更に、シールの構造は、燃焼ガスがキャビティから燃料通路内にゆっくりと放出されることを可能とし、このためシールが障壁として機能すると共に、燃焼ガスと共に汚染粒子が燃料通路に流入するのを防ぐことができる。従って、シールは、燃料システムにおける厳しい清浄度の要件を満たすことを保証する。
【００１４】
一実施形態によれば、前記シールリングの脚部は、前記幅狭の端部から前記幅広の端部に向かって広がるように構成された状態（in a diverging configuration）で延在している。この構成によって、シールリングの可撓性を高めることができると共に、特定の用途において必要な場合には、より幅広のシールを製造することが可能となる。更に、シールリングは、燃料噴射器が筐体内に位置決めされている場合に燃料噴射器をガイドするように調整して燃料噴射器の正確な配置を促進することもわかっている。
【００１５】
一実施形態によれば、前記２つの脚部のうち第１の脚部は、前記燃料噴射器の外周面（radially outer surface）に接触しているほぼ直線状の内周面（radially inner surface）を含む。直線状の内周面の利点は、シールリングと燃料噴射器との接触性が向上するので、シールリングのこの側面において燃焼ガスの漏出が生じ得ないことである。
【００１６】
一実施形態によれば、前記第１の脚部は、前記幅狭の端部と前記幅広の端部との間で、少なくとも部分的にほぼ直線状の延在方向（extension direction）を有する。第１の脚部が直線状に延在することによって、シールリングが燃料噴射器の外周面の溝内に正確に嵌め込まれることが可能となり、これにより、シールリングの正確な位置決めが保証される。
【００１７】
一実施形態によれば、前記２つの脚部のうち第２の脚部は、燃料噴射器の筐体部の内周面に対して半径方向で当接するように構成された自由端を含む。噴射器を筐体内に挿入するとき、自由端は噴射器筐体の内周面をたどる。この自由端は、シールの幅を調整して筐体の内周面をたどることができるので、ある程度の調整を許容するように、筐体に対するシールリングの大きさの感度を低下させる。これによって、筐体の内周面上にでこぼこがある場合に、シールリングをある程度適合させて、これを埋め合わせることができる。
【００１８】
一実施形態によれば、第２の脚部は、前記幅狭の端部と前記幅広の端部との間で、少なくとも部分的にほぼ直線状の延在方向を有する。この構造は、燃焼ガスの圧力によって生じる力が脚部の幅にわたって均一に分散されるという利点を有する。力の均一な分散は、シールリング脚部の特定の部位ごとに生じる力の推測を改善することができ、これによって、大きさ及び材料を考慮する際に最適なシールリングの構築が可能となる。更に、シールリングの脚部にわたって均一に力が分散されるので、燃料の高品質規格を維持するのに弊害となる制御不能な破壊が起こりにくい。
【００１９】
一実施形態によれば、前記の２つの脚部のうち第２の脚部は、幅狭の端部において、前記の脚部の第１の脚部の第１の端部から突出している。この実施形態は、第２の脚部の長さが、極めて短いものから極めて長いものまで大きく変化し得、燃料噴射器と筐体との間の隙間の大きさに適合可能であるという利点を有する。
【００２０】
一実施形態によれば、前記シールリングの非対称形の断面は、Ｖ字形状である。この実施形態は、シールリングを容易に製造することを可能とすると同時に最適化された安定性及びシーリング性を提供する安定した構造であるので、特に適切であると考えられる。
【００２１】
一実施形態によれば、前記の２つの脚部のうち第２の脚部は、前記２つの脚部のうち第１の脚部の幅狭の端部における第１の端部と幅広の端部における第２の端部との間の位置から突出している。この構成を有するシールは、それほど広い幅で構成されないものの、構造的な安定性が維持されると共に燃料噴射器と筐体との間の強力なシールが確保されるものと考えられるので、燃料噴射器と筐体との間の隙間が極めて小さい場合に特に適しているものと考えられる。この構成の別の利点は、燃料通路からシールリング上に与えられ第２の脚部に生じる圧力により、燃料噴射器に接触している第１の脚部上に引張力及び押圧力の両方が生じるようになるので、摩擦力が増大し、前記のシールリングが燃料噴射器の表面上の溝内に配置されていない場合であってもシールリングのスリップの発生が抑制されることである。
【００２２】
一実施形態によれば、前記シールリングは、前記幅狭の端部から前記幅広の端部まで、前記シールリングの全高にわたって燃料噴出器と接触している。この実施形態は、燃料噴射器の周りのシールリングの密封が確保されるので、シールリングと燃料噴射器との間の接触領域において漏れが生じない。更に、シールリングと燃料噴射器との間の広い接触領域により大きな摩擦力が確保されるので、シールリングが燃料噴射器の溝内に配置されていない場合であってもシールリングのスリップが回避される。
【００２３】
一実施形態によれば、前記シールリングの２つ脚部間の角度（α）は、２５度から７０度までの間である。角度をこの区間で選択することにより、エンジンの運転中の密封が保証されると共にエンジンがオフになったときに微少な漏出が生じるので、シールの最適な機能を確保することができる。更に、この角度を変更することによって、シールリングの２つの脚部の間の窪みの大きさを、対象となる用途向けに最適化することができる。
【００２４】
一実施形態によれば、前記シールリングは、弾性材料で形成されている。弾性材料の大きな利点は、その収縮力によりシールリングと燃料噴射器との間の密封の実現が保証されることである。また、弾性材料は、可撓性を有しており、エンジンをオフにしたときに微少な漏出を生じさせることを可能とする。
【００２５】
一実施形態によれば、前記弾性材料は、合成ゴム及び熱可塑性エラストマから選択されている。合成ゴムは、高弾性を有し、極めて大きく弾性変形し得るが、それでもなお最初の大きさに戻れるという利点がある。ゴムの弾性力によって燃料噴射器の半径方向中心に向かう内側への力が確保されるので、従って、合成ゴムは、シールリングと燃料噴射器との間に極めて強力な取り付けを提供するシールリングの製造を可能とする。熱可塑性材料は、成形が容易であるので、これを用いることによりシールリングの製造が容易になるという利点を有する。更に、これらはリサイクル可能であり、シールリングを新しいシールリングに取り替える場合には、その材料の再利用が可能となる。
【００２６】
一実施形態によれば、前記合成ゴムは、ブタジエンゴム、ブチルゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、エピクロロヒドリン、エチレンプロピレンゴム、フルオロエラストマ、ニトリルゴム、ペルフルオロエラストマ、ポリアクリレートゴム、ポリクロロプレン、ポリイソプレン、多硫化ゴム、ポリテトラフルオロエチレン、サニフルオール（sanifluor）、及びシリコーンゴムから選択されている。これらの特定のゴムは、シールリングの材料として適切であると同時に、燃料及び燃焼ガスが引き起こす化学的環境によって材料品質が損なわれない特性を有するという利点がある。
【００２７】
一実施形態によれば、前記熱可塑性エラストマは、スチレン系熱可塑性エラストマ、熱可塑性ポリオレフィン、熱可塑性ポリウレタン、熱可塑性エーテルエステルエラストマコポリエステル、熱可塑性ポリアミド、溶融加工可能なゴム、及び熱可塑性硬質ゴムから選択されている。これらの特定の熱可塑性エラストマは、シールリングの材料として適切であると同時に、燃料及び燃焼ガスが引き起こす化学的環境によって材料品質が損なわれない特性を有するという利点がある。
【００２８】
一実施形態によれば、前記シールリングは、２ｍｍから５ｍｍの高さ及び０．２５ｍｍから４ｍｍの幅を有する。高さは、シールリングの幅狭の端部からシールリングの幅広の端部まで第１の脚部に沿って測定されるものである。幅は、燃料噴射器の表面から、燃料噴射器の表面から最も遠くに位置する第２の脚部の長さまでが測定されるものである。これらの寸法は、シールリングが燃料噴射器と筐体との間の密封を確保するのに最適な大きさとなるように選択されている。シールが大きすぎる場合には、燃料噴射器を筐体内に挿入することが困難となり、小さすぎる場合には、シールリングは燃料噴射器と筐体との間の隙間における密封を形成しない。
【００２９】
本発明はまた、内燃機関のシリンダ内に燃料を供給するための燃料噴射システムに関する。燃料噴射システムは、請求項のいずれか１つに記載の前記燃料噴射装置を受容するように構成された開口を有する筐体部を含み、前記燃料噴射装置は、前記開口内に位置決めされている。燃料噴射装置が筐体内に挿入されている場合、シールリングは、エンジンの運転中に密封を提供するという利点を有し、いったんエンジンがオフになると微少な漏出が生じるので、シールリングの下方において燃料噴射器と筐体との間にあるキャビティで上昇した圧力が除去される。従って、この実施形態では、大量の燃焼ガス及び粒子が燃料内に流入せず、エンジンの円滑な動作が保証されて、エンジンの回転ムラやエンジン始動性の課題による顧客の苦情を防止することができる。
【００３０】
一実施形態によれば、前記開口は、前記燃料噴射器の周りに前記燃料通路を形成する幅広の部分を含み、前記シールリングの第１のシールリングは、前記燃料通路と前記噴射器先端との間で前記燃料噴射器の周りに位置決めされている。燃料通路と燃料噴射器の噴射器先端との間にシールリングを配置することで、シールリングによって与えられる改良されたシーリングシステムの最適な性能が得られる。
【００３１】
本発明はまた、上述のような燃料噴射装置又は燃料噴射システムを含む内燃機関に関する。上述の燃料噴射装置又は燃料噴射システムを含む内燃機関は、内燃機関の円滑な運転を保証する。これは、顧客の苦情が少ないという利点だけでなく、燃料が粒子及び燃焼ガスにより汚染されないので、燃料噴射器、フィルタ、及び内燃機関の他の部品の摩耗及び損傷が減少するという利点を有する。更に、内燃機関の部品が汚染された燃料により目詰まりすることがないので、この内燃機関ではメンテナンスの必要性が低減される可能性がある。
【００３２】
本発明はまた、上述のような内燃機関を含む車両に関する。上述したように、内燃機関は、燃料噴射装置又は燃料噴射システムから多くの利益を得る。これらは前記内燃機関の寿命を延ばし、そのメンテナンスを低減させるからである。この利点は、先に開示したような内燃機関を含む車両にも存在する。
【００３３】
「燃料入口及び／又は燃料出口」という用語は、燃料が燃料噴射器内に流入すること又は燃料噴射器から流出することを可能とする燃料噴射器の開口を意味し、場合によっては、この開口は、流体が燃料噴射器内に流入すること及び燃料噴射器から流出することの両方を可能とする二重の機能を有し得る。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
添付図面を参照して、本発明の例示的な実施形態の更に詳細な説明を以下に示す。
【００３５】
【図１】内燃機関を含む車両を示す。
【図２】第１の実施形態による燃料噴射装置と第１の実施形態によるシールリングとを含む第１の実施形態による燃料噴射システムの側部断面図を示す。
【図３】第２の実施形態によるシールリングを示す。
【図４】第３の実施形態によるシールリングを示す。
【図５】第４の実施形態によるシールリングを示す。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明の様々な実施形態を示す添付図面を参照して、本発明をより詳細に説明する。しかしながら、本発明は多くの異なる形態で具現化することができ、本明細書に記載する実施形態に限定されるものとして解釈されるものではない。これらの実施形態は、完全さ及び完璧さのために提供されるものであって、当業者に本発明の範囲を詳細に伝えるものである。
【００３７】
図１はトラックの形態の車両４０を示す。車両４０は、トラックを前進させるためのディーゼルエンジンの形態の内燃機関３０を含む。内燃機関３０は、図２に示す燃料噴射システム２０を含む。燃焼噴射システム２０は、図２に示す燃料噴射装置１を含む。
【００３８】
図２は、第１の実施形態による燃料噴射装置１を示す。燃料噴射装置１は、第１の実施形態による燃料噴射器１１及びシールリング２を含む。燃料噴射器１１は、細長い形状を有し、燃料をそのスプレー先端４に送出するための噴射器ケーシング及び内部燃料システムを含む。シールリング２は、燃料噴射器１１の周縁を囲むように配置され、より具体的には、噴射器ケーシングの溝内に配置されている。シールリングは、噴射器先端４の最も近くに位置する燃料噴射器の燃料入口及び／又は燃料出口３と、燃料噴射器の噴射器先端４との間に位置している。シールリング２の断面は非対称形であって、幅狭の端部５が燃料噴射器１１の噴射器先端４に向かって延在すると共に幅広の端部６が噴射器先端４から離れる方向に延在している。幅広の端部６には、窪み７が存在しており、これにより、２つの脚部８、９がその間に空間を挟んだ状態で形成される。
【００３９】
溝は、シールリング２の高さ及び幅と実質的に一致する寸法を有する。より具体的には、溝は、平行な上部内面及び下部内面を有する。
【００４０】
図２において、燃料噴射器１１は、燃料入口及び／又は燃料出口３を１つのみ有するように図示されている。また、燃料噴射器１１が２つ以上の燃料入口及び／又は燃料出口３を有し得ること、及びそれらが同一の機能を有するか又は異なる機能を有し得ることはよく知られている。このような燃料噴射器１１では、噴射器先端４の最も近くに位置するシールリング２が本明細書に開示されるようなシールリング２である限り、それぞれの燃料入口及び／又は燃料出口３の間に２つ以上のシールリング２を用いることも可能である。
【００４１】
燃料噴射システム２０は、燃料噴射装置１を受容するように構成された細長い開口２２を有する筐体部２１を含む。燃料噴射装置１は開口２２内に位置決めされている。燃料噴射システム２０は、内燃機関３０の少なくとも１つのシリンダ内に燃料を供給するように構成され配置されている。燃料噴射装置１が筐体部２１の開口２２内に位置決めされている場合、シールリング２は、燃料噴射器１１と筐体部２１との間の隙間のシールを提供するように構成されている。
【００４２】
燃料通路２５は、燃料噴射器１１の燃料入口及び／又は燃料出口３と連通した状態で存在している。より具体的には、燃料噴射器１１の燃料入口及び／又は燃料出口３は、燃料通路２５で終端している。燃料通路２５は、燃料噴射器１１の軸方向を横断する方向に延在する燃料経路を形成し、好ましくは、エンジンの複数の燃料噴射器に燃料を分配するように構成されている。シールリング２は、燃料通路２５と噴射器先端４との間に位置決めされている。
【００４３】
燃料噴射器先端４の方向のシールリング２の下方において、燃料噴射器１１と筐体２１との間には、キャビティ２４が形成されている。より具体的には、開口２２の一部が、対応する噴射器部分の外径よりも大きい直径を有するように形成されており、この部分がキャビティを形成している。
【００４４】
図示された特定の実施形態では、筐体部２１と組み合わせて噴射器スリーブ２８を用いることで、燃料噴射器１１を保持している。スリーブ２８は、噴射器先端４の近傍で燃料噴射器１１の一部を受容している。筐体部２１において、その冷却のためにスリーブ２８の周りには冷却経路が設けられている。噴射器スリーブ２８は、筐体部２１の開口２２内に配置され、筐体部２１と噴射器スリーブ２８との間の嵌合を提供するようにシール２９が用いられている。シール２９は、スリーブ２８の溝内に位置決めされており、燃料及び燃焼ガスに適合したものであればシーリング用のいかなる標準的なタイプのシールであってもよい。このシールの例としては、Ｏリング（o-ring）、金属シール、ポリマーシール、弾性シール、又はそれらの組み合わせが挙げられる。噴射器スリーブ２８及び筐体部２１は、燃料噴射器１１を適切な位置に保持し位置合わせするのに役立つ。燃料噴射器１１は、接触領域２３にて噴射器スリーブ２８に直接接触している。接触領域２３における接触力は、噴射器先端４に対して噴射器の反対側にあるヨーク２６によって促進される。ヨーク２６は、筐体部２１及び噴射器スリーブ２８に向けて燃料噴射器１１を押圧して、接触領域２３での密封を確保するように構成されている。
【００４５】
図２において、シリンダヘッド２７は、噴射器スリーブ２８が組み合わせられる筐体部２１を有するように図示されている。また、噴射器スリーブ２８を有さずに筐体部を有することも知られており、この場合、筐体部は、ヨーク２６付近の筐体部の上部から燃料噴射器先端４に至るまで燃料噴射器１１の側面に沿って延在する。その後、シリンダヘッド２７の筐体部は、燃料噴射器１１との接触領域２３を形成する。
【００４６】
ここで、シール２の構造に移る。脚部８、９は、幅狭の端部５から幅広の端部６に向かって広がるように構成された状態で延在している。第１の脚部９は、ほぼ直線状の内周面（radially inner surface）３２を有する。内周面３２は、溝内において燃料噴射器１１の直線状の外周面（radially outer surface）に接触している。換言すると、溝は、前記内周面が噴射器１１の軸方向に延在するように構成されている。図２は、噴射器１１の周囲に取り付けられた状態のシール２を示し、この場合、シール２の内周面３２全体が溝内において燃料噴射器１１の外周面に接触している。
【００４７】
第１の脚部９は、シールリング２の幅狭の端部５と幅広の端部６との間で、少なくとも部分的にほぼ直線状の延在方向（extension direction）を有する。より具体的には、第１の脚部９は、シールリング２の幅狭の端部５と幅広の端部６との間で、直線状の延在方向を有する。
【００４８】
第２の脚部８は、噴射器の筐体部２１の内周面に対して半径方向で当接するように構成された自由端３１を含む。第２の脚部８は、噴射器の筐体部２１の開口２２の内周面に対して傾斜した延在方向を有する。第２の脚部８は、燃料噴射器１１の軸方向に対して傾斜した延在方向を有する。この構成により、第２の脚部８の自由端３１は、比較的短い軸方向の距離に沿って開口２２の内周面に接触している。より具体的には、開口２２の内周面に対する第２の脚部８の接触面は、溝の内面に対する第１の脚部９の接触面よりもはるかに小さい。更に、第２の脚部８は、その自由端３１が溝の上部境界面から軸方向においてある程度の距離をおいて位置決めされるような長さを有する。より具体的には、自由端３１は、燃料噴射器１１の軸方向において、溝の下部境界面よりも溝の上部境界面の近くに位置決めされている。
【００４９】
第２の脚部８は、幅狭の端部５と幅広の端部６との間で、少なくとも部分的にほぼ直線状の延在方向を有する。第２の脚部８は、幅狭の端部５において、各脚部のうち第１の脚部９の第１の端部から突出する。シールリング２の非対称形の断面は、基本的にＶ字形状である。更に、噴射器先端４に対向するシール２の下部は正確なＶ字形状のように鋭角でなく、むしろ平坦であり、溝の下面の大部分にわたってこれに当接する。より具体的には、シール２は、溝の下面の半径方向の長さの少なくとも半分にわたり、この下面に沿って延在するように構成されている。
【００５０】
シールリングは、高さ１０及び幅１２を有する。シールリング２は、幅狭の端部５から幅広の端部６までシールリング２の全高１０にわたって燃料噴射器１１に接触している。
【００５１】
シールリング２は、燃料及び燃焼ガスを使用する環境で用いるのに適切と考えられる多種多様な材料のいずれかのタイプを用いて作成され得る。使用する材料は、ある程度の可撓性を持たなければならない。これは、燃料通路２５において圧力が低下する際に、燃料噴射装置１と筐体２１との間のキャビティ２４内に捕捉された燃焼ガスを、微少な漏出として、ゆっくりとシールリング２を通過させて漏出させなければならないからである。ある程度の可撓性を有する材料の一例として弾性材料がある。しかしながら、当業者であれば、薄肉の第２の脚部８を有することで第２の脚部８に可撓性を持たせる金属製のシールリング２、弾性とは見なされないもののある程度の可撓性を有するポリマー材料、又はこれらの材料タイプの組み合わせなど、多くの材料を想起することができる。
【００５２】
図３には、第２の実施形態によるシールリング１０２が示されている。シールリング１０２は、幅狭の端部１０５が燃料噴射器１１の噴射器先端４に向かって延在すると共に幅広の端部１０６が噴射器先端４から離れる方向に延在している非対称形の断面を有する。幅広の端部１０６には窪み１０７が存在しており、これにより、２つの脚部１０８、１０９がその間に空間を挟んだ状態で形成される。窪み１０７の深さは、使用する材料に応じて変化し得る。これを用いることで、シールリング１０２に作用する力に耐えるのに十分な剛性を有しつつさらにある程度の可撓性を有することで微少な漏出を許容する構造を確保するように、シーリングシング１０２を最適化することができる。
【００５３】
脚部１０８、１０９は、幅狭の端部１０５から幅広の端部１０６に向かって広がるように構成された状態で延在している。第１の脚部１０９は、ほぼ直線状の内周面１３２を有し、これは燃料噴射器１１の外周面に接触している。第１の脚部１０９は、シールリング１０２の幅狭の端部１０５と幅広の端部１０６との間で、少なくとも部分的にほぼ直線状の延在方向を有する。
【００５４】
第２の脚部１０８は、燃料噴射器の筐体部の内周面に対して半径方向で当接するように構成された自由端１３１を含む。第２の脚部１０８は、幅狭の端部１０５と幅広の端部１０６との間で、少なくとも部分的にほぼ直線状の延在方向を有する。前記２つの脚部のうち第２の脚部１０８は、幅狭の端部１０５において、前記脚部のうち第１の脚部１０９の第１の端部から突出している。シールリング１０２の非対称形の断面はＶ字形状である。
【００５５】
シールリングは、高さ１１０及び幅１１２を有する。シールリング１０２は、幅狭の端部１０５から幅広の端部１０６まで、シールリング１０２の全高１１０にわたって燃料噴出器１と接触している。シールリング１０２の脚部１０８、１０９の間には、角度αが形成されている。
【００５６】
図４には、第３の実施形態によるシールリング２０２が示されている。シールリング２０２は、幅狭の端部２０５が燃料噴射器１１の噴射器先端４に向かって延在すると共に幅広の端部２０６が噴射器先端４から離れる方向に延在している非対称形の断面を有する。幅広の端部２０６には窪み２０７が存在しており、これにより、２つの脚部２０８、２０９がその間に空間を挟んだ状態で形成される。
【００５７】
脚部２０８、２０９は、幅狭の端部２０５から幅広の端部２０６に向かって広がるように構成された状態で延在している。第１の脚部２０９は、ほぼ直線状の内周面２３２を有し、これは燃料噴射器１１の外周面に接触している。第１の脚部２０９は、シールリング２０２の幅狭の端部２０５と幅広の端部２０６との間で、少なくとも部分的にほぼ直線状の延在方向を有する。
【００５８】
第２の脚部２０８は、燃料噴射器の筐体部の内周面に対して半径方向で当接するように構成された自由端２３１を含む。第２の脚部２０８は、幅狭の端部２０５と幅広の端部２０６との間で、少なくとも部分的にほぼ直線状の延在方向を有する。第２の脚部２０８は、前記複数の脚部のうち第１の脚部２０９の幅狭の端部２０５における第１の端部と幅広の端部２０６における第２の端部との間の位置から突出している。より具体的には、第２の脚部２０８は、第１の脚部２０９の幅狭の端部２０５における第１の端部と幅広の端部２０６における第２の端部との間のほぼ中間の位置から突出している。
【００５９】
シールリング２０２は、高さ２１０及び幅２１２を有する。シールリング２０２は、幅狭の端部２０５から幅広の端部２０６までシールリング２０２の全高２１０にわたって燃料噴射器１１と接触している。シールリング２０２の脚部２０８、２０９の間には、角度αが形成されている。
【００６０】
図５には、第４の実施形態によるシールリング３０２が示されている。シールリング３０２は、幅狭の端部３０５が燃料噴射器１１の噴射器先端４に向かって延在すると共に幅広の端部３０６が噴射器先端４から離れる方向に延在している非対称形の断面を有する。幅広の端部３０６には窪み３０７が存在しており、これにより、２つの脚部３０８、３０９がその間に空間を挟んだ状態で形成される。
【００６１】
脚部３０８、３０９は、幅狭の端部３０５から幅広の端部３０６に向かって広がるように構成された状態で延在している。第１の脚部３０９は、ほぼ直線状の内周面３３２を有し、これは燃料噴射器１１の外周面に接触している。第１の脚部３０９は、シールリング２の幅狭の端部３０５と幅広の端部３０６との間で、少なくとも部分的にほぼ直線状の延在方向を有する。
【００６２】
第２の脚部３０８は、噴射器筐体部の内周面に対して半径方向で当接するように構成された自由端３３１を含む。第２の脚部３０８は、幅狭の端部３０５において、前記複数の脚部のうち第１の脚部３０９の第１の端部から突出している。脚部３０８、３０９は、わずかに湾曲した領域でつながっている。
シールリングは、高さ３１０及び幅３１２を有する。シールリング３０２の脚部３０８、３０９の間には、角度αが形成されている。
【００６３】
更に、図面、本開示、及び添付の特許請求の範囲を検討することで、特許請求される本発明を実施する当業者によって、開示する例示的な実施形態の変形が理解され実施され得る。特許請求の範囲において、「含む（comprising）」という言葉は他の要素又はステップを除外するものではなく、不定冠詞「１つの（a）」又は「１つの（an）」は複数を除外するものではない。相互に異なる従属クレームにおいて特定の大きさ（measures）が列挙されている事実は、有利な点を主張するためにこれらの大きさの組み合わせが使用できないということを示すわけではない。
【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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