(57)【要約】エアアシスト燃料噴射器（１００）を有するエアアシスト燃料噴射システム。エアアシスト燃料噴射システムは燃料噴射器を受容するためのリセス（１３２）を中に有するケーシング（１３０）を含む。エアアシスト燃料噴射器はまた、エンジンのヘッドのチャネルから加圧ガスを受け入れるためのコンジット（１３２）を含む。
2004521224.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エアアシスト燃料噴射器であって、
アーマチュア（２０２）と、
ケーシング（１３０）と前記アーマチュア（２０２）を起動するためのソレノイド・コイル（１１２）とを有するソレノイド・アッセンブリ（１１０）とを備え、前記ソレノイド・コイル（１１２）は少なくとも部分的に前記ケーシング（１３０）内に位置づけられ、前記ケーシング（１３０）は燃料噴射器の少なくとも出口を受容するためのリセス（１３５）を画定する壁（１３１）を有し、前記壁（１３１）は前記壁を貫通する少なくとも１つのコンジット（１３２）を含み、前記コンジット（１３２）は前記ケーシング（１３０）の外部領域と前記リセス（１３５）とを繋ぎ、前記コンジット（１３２）は前記リセス（１３５）から分離されているエアアシスト燃料噴射器。
【請求項２】
前記ケーシング（１３０）は電気的な絶縁材料、好ましくはガラス繊維入りのナイロンから形成される請求項１のエアアシスト燃料噴射器。
【請求項３】
前記ソレノイド・アッセンブリ（１１０）は前記ソレノイド・コイル（１１２）を収納する金属製ハウジング（１１８，１２０，１２２）をさらに含み、前記ケーシング（１３０）は前記金属製ハウジング（１１８，１２０，１２２）の円筒形の外面の少なくとも一部と隣接する請求項１または２のエアアシスト燃料噴射器。
【請求項４】
前記金属製ハウジング（１１８，１２０，１２２）に付着され、かつ前記エアアシスト燃料噴射器を通る液体燃料及びガスの流れの方向に対して前記ソレノイド・コイル（１１２）の上流位置まで伸長する金属製チューブ（１２４）をさらに備える請求項１、２または３のエアアシスト燃料噴射器。
【請求項５】
前記金属製チューブ（１２４）は少なくとも１つのコンジット（１２６）が貫通する壁を（１３７）有する請求項４のエアアシスト燃料噴射器。
【請求項６】
前記ケーシング（１３０）の前記コンジット（１３２）は前記金属製チューブ（１２４）の前記コンジット（１２６）の周辺に位置づけられる請求項５のエアアシスト燃料噴射器。
【請求項７】
前記ケーシング（１３０）は前記金属製チューブ（１２４）の前記コンジット（１２６）を介して延びかつ前記金属製チューブ（１２４）の前記壁（１３７）の内面に隣接し、前記金属製チューブ（１２４）の前記内面に隣接する前記ケーシング（１３０）の一部は、燃料噴射器が前記ケーシング（１３０）の前記リセス（１３５）へと挿入される際の燃料噴射器のシール部材（４１８）のためのシートを画定する表面を有する請求項１〜６のいずれか一項のエアアシスト燃料噴射器。
【請求項８】
前記ソレノイド・アッセンブリ（１１０）は少なくとも２つの導線を含み、前記ケーシング（１３０）は前記導線と隣接する請求項１〜７のいずれか一項のエアアシスト燃料噴射器。
【請求項９】
燃料噴射器の少なくとも出口を受容するための前記リセス（１３５）の一部は、前記エアアシスト燃料噴射器を通る液体燃料及びガスの流れの方向に対して前記ソレノイド・コイル（１１２）の上流に位置づけられる請求項１〜８のいずれか一項のエアアシスト燃料噴射器。
【請求項１０】
前記コンジットは第１のコンジットであり、前記壁（１３１）は前記壁を貫通する第２のコンジットを含む請求項１〜９のいずれか一項のエアアシスト燃料噴射器。
【請求項１１】
前記ケーシング（１３０）は第１のシール部材を受容するための第１の溝と、第２のシール部材を受容するための第２の溝とを含み、前記コンジット（１３２）は前記エアアシスト燃料噴射器を通る液体燃料及びガスの流れの方向に対して前記第１の溝の下流に位置づけられ、前記第２の溝は前記流れの方向に対して前記コンジット（１３２）の下流に位置づけられる請求項１〜１０のいずれか一項のエアアシスト燃料噴射器。
【請求項１２】
前記アーマチュア（２０２）は液体燃料及びガスを運ぶための通路を有し、前記エアアシスト燃料噴射器は前記アーマチュア（２０２）に隣接して位置づけられた前記リセス（１３５）内に位置づけられたキャップ（３００）をさらに備え、かつ前記アーマチュア（２０２）は前記液体燃料及びガスを前記アーマチュア（２０２）の前記通路に送出するための複数のチャネルを有する請求項１〜１１のいずれか一項のエアアシスト燃料噴射器。
【請求項１３】
前記アーマチュア（２０２）に付着されたポペット（２０４）を備え、前記ポペット（２０４）は前記ソレノイド・コイル（１１２）が励磁されると起動される請求項１〜１２のいずれか一項のエアアシスト燃料噴射器。
【請求項１４】
前記ポペット（２０４）は、前記アーマチュア（２０２）の前記通路から送出された液体燃料及びガスを運ぶための内部通路を有する管状部材を含む請求項１３のエアアシスト燃料噴射器。
【請求項１５】
前記ケーシング（１３０）は、前記エアアシスト燃料噴射器を通る液体燃料及びガスの流れの方向に対して前記ソレノイド・コイル（１１２）の上流の位置まで伸長し、前記ケーシング（１３０）は、前記流れの方向に対して前記ソレノイド・コイル（１１２）の下流の位置まで伸長する請求項１〜１４のいずれか一項のエアアシスト燃料噴射器。
【請求項１６】
エアアシスト燃料噴射器の長手方向の中心軸は、燃料噴射器の長手方向の中心軸と同軸である請求項１〜１５のいずれか一項のエアアシスト燃料噴射器。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれか一項のエアアシスト燃料噴射器と、
液体燃料を前記エアアシスト燃料噴射器へ送出するための出口を有する燃料噴射器と、少なくとも前記燃料噴射器の出口を受容する前記エアアシスト燃料噴射器の前記リセス（１３５）と
を備えるアッセンブリであって、
シール部材（４１８）は、前記エアアシスト燃料噴射器の少なくとも１つの表面及び前記燃料噴射器の少なくとも１つの表面に隣接し、前記シール部材（４１８）は前記リセス内に位置づけられ、前記燃料噴射器の前記出口は、前記燃料噴射器からの液体燃料の流れの方向に対して前記シール部材（４１８）の下流に位置づけられるアッセンブリ。
【請求項１８】
少なくとも１つの燃焼室とシリンダ・ヘッドとを有するエンジンをさらに備え、前記シリンダ・ヘッドは前記燃焼室へと開放された空隙（４０２）と、加圧ガスを前記空隙（４０２）へ送るためのチャネルとを有し、前記エアアシスト燃料噴射器は少なくとも部分的に前記空隙内（４０２）に位置づけられる請求項１７のアッセンブリ。
【請求項１９】
前記シール部材（４１８）は第１のシール部材であり、第２のシール部材（１２７）と第３のシール部材（１２９）とをさらに備え、前記第２のシール部材（１２７）は前記空隙（４０２）の表面及び前記エアアシスト燃料噴射器に隣接し、前記第３のシール部材（１２９）は前記空隙（４０２）の前記表面及び前記エアアシスト燃料噴射器に隣接し、前記コンジット（１３２）は、前記エアアシスト燃料噴射器を通る液体燃料及びガスの流れの方向に対して前記第２のシール部材（１２７）の下流に位置づけられ、前記第３のシール部材（１２９）は前記流れの方向に対して前記コンジット（１３２）の下流に位置づけられ、前記チャネルは前記流れの方向に対して前記第２のシール部材の下流に位置づけられかつ前記流れの方向に対して前記第３のシール部材の上流に位置づけられる請求項１７のアッセンブリ。
【請求項２０】
エアアシスト燃料噴射器のソレノイド・アッセンブリであって、
少なくとも部分的に電気的絶縁材料の本体内に位置づけられたソレノイド・コイル（１１２）を備え、前記本体は燃料噴射器の少なくとも出口を受容するためのリセス（１３５）を画定する壁（１３１）を有し、前記壁（１３１）は加圧ガスを前記リセス（１３５）へ運ぶための貫通する少なくとも１つのコンジット（１３２）を有し、前記リセス（１３５）は前記コンジット（１３２）から分離されているソレノイド・アッセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、エアアシスト燃料噴射システムと、燃料噴射器を受容するように構成されたエアアシスト燃料噴射器と、エンジンのヘッドから加圧ガスを受け入れるように構成されたエアアシスト燃料噴射器とに関する。
【０００２】
従来型の燃料噴射器は、多量の燃料をエンジンの燃焼シリンダへ送るように構成される。燃焼効率を上げて汚染物質を抑えるためには、送出される燃料を噴霧化することが望ましい。一般的に言えば、燃料の噴霧化は、従来型の燃料噴射器に高圧燃料を供給することにより、または低圧燃料を加圧ガスと共に噴霧化すること、即ち「エアアシスト燃料噴射」により達成可能である。エアアシスト式の燃料噴射を実行するために、加圧ガスと液体燃料はエアアシスト燃料噴射器へ供給され、エアアシスト燃料噴射器は加圧ガスを利用して液体燃料を噴霧化する。
【０００３】
多くの車両では、エンジン室における空間量が限定されるため、概して、典型的には１つまたは複数のエアアシスト燃料噴射器と、計量された燃料をエアアシスト燃料噴射器へ送出するための１つまたは複数の燃料噴射器と、加圧ガス及び燃料を噴射器へ送出するためのレールとを含むエアアシスト燃料噴射システムのサイズを最小限に抑えることが望ましい。ある典型的な構成では、燃料噴射器はエアアシスト燃料噴射器の上流に位置づけられ、燃料を燃料噴射器へ供給するレール内に収納される。燃料噴射器はレールから燃料を受け入れ、計量された燃料を、レールに取り付けられることの多いエアアシスト燃料噴射器へ直接または間接的に送出する。燃料を燃料噴射器へ送ることと、燃料噴射器を収納することに加えてこのようなレールはまた、典型的には、加圧ガスをエアアシスト燃料噴射器へ送出する１つまたは複数の内部通路及び外部管路を含んでいる。エアアシスト燃料噴射器は、燃料噴射器から送出された燃料をレールから送出された加圧ガスと共に噴霧化し、このガスと燃料の混合気をエンジンの燃焼室へ運ぶ。
【０００４】
明らかであるように、この従来型の構成においては、燃料噴射器、レール及びこれらに付随する外部管路がエアアシスト燃料噴射器及びエンジンのシリンダ・ヘッドの上で多大な空間を占める。従来型の構成の幾つかは、燃料噴射器をエアアシスト燃料噴射器と交差させて取り付けるレールのような様々な構成のレールを組み込むことにより、このようなシステムによって占有される空間量を最小限に抑えることを試みている。こうした構成にも関わらず、エアアシスト燃料噴射システムが占有する空間を低減する必要性は依然として存在する。
【０００５】
従来型のエアアシスト燃料噴射システムに関する上述の問題点に鑑みて、本発明の実施形態における１つの目的は、幾つかの従来構成よりも占有する空間の少ないエアアシスト燃料噴射システムを提供することにある。
【０００６】
この目的を達成するため、本発明の一実施形態は、
アーマチュアと、
ケーシングと上記アーマチュアを起動するためのソレノイド・コイルとを有するソレノイド・アッセンブリとを備え、上記ソレノイド・コイルは少なくとも部分的に上記ケーシング内に位置づけられ、上記ケーシングは燃料噴射器の少なくとも出口を受容するためのリセスを画定する壁を有し、上記壁は上記壁を貫通する少なくとも１つのコンジットを含み、上記コンジットは上記ケーシングの外部領域と上記リセスとを繋ぎ、上記コンジットは上記リセスから分離されているエアアシスト燃料噴射器を提供する。
【０００７】
本発明の一態様によれば、上記ケーシングは電気的な絶縁材料から形成される。
【０００８】
本発明の一態様によれば、上記電気的な絶縁材料にはガラス繊維入りのナイロンが含まれる。
【０００９】
本発明の一態様によれば、上記ケーシングは射出成形される。
【００１０】
本発明の一態様によれば、上記ソレノイド・アッセンブリは上記ソレノイド・コイルを収納する金属製ハウジングをさらに含み、上記ケーシングは上記金属製ハウジングの円筒形の外面の少なくとも一部と隣接する。
【００１１】
本発明の一態様によれば、上記ケーシングは上記金属製ハウジングの円筒形の外面全体と隣接する。
【００１２】
本発明の一態様によれば、エアアシスト燃料噴射器は上記金属製ハウジングに付着され、かつ上記エアアシスト燃料噴射器を通る液体燃料及びガスの流れの方向に対して上記ソレノイド・コイルの上流位置まで伸長する金属製チューブをさらに備える。
【００１３】
本発明の一態様によれば、上記ケーシングは上記金属製チューブの外面の少なくとも一部と隣接する。
【００１４】
本発明の一態様によれば、上記金属製チューブは溶接によって上記金属製ハウジングに付着される。
【００１５】
本発明の一態様によれば、上記金属製チューブは少なくとも１つのコンジットが貫通する壁を有する。
【００１６】
本発明の一態様によれば、上記ケーシングの上記コンジットは上記金属製チューブの上記コンジットの周辺に位置づけられる。
【００１７】
本発明の一態様によれば、上記ケーシングは上記金属製チューブの上記コンジットを介して延びかつ上記金属製チューブの上記壁の内面に隣接し、上記金属製チューブの上記内面に隣接する上記ケーシングの一部は、燃料噴射器が上記ケーシングの上記リセスへと挿入される際の燃料噴射器のシール部材のためのシートを画定する表面を有する。
【００１８】
本発明の一態様によれば、上記ケーシングは上記金属製チューブの壁の外面と隣接する。
【００１９】
本発明の一態様によれば、上記ソレノイド・アッセンブリは少なくとも２つの導線を含み、上記ケーシングは上記導線と隣接する。
【００２０】
本発明の一態様によれば、燃料噴射器の少なくとも出口を受容するための上記リセスの一部は、上記エアアシスト燃料噴射器を通る液体燃料及びガスの流れの方向に対して上記ソレノイド・コイルの上流に位置づけられる。
【００２１】
本発明の一態様によれば、上記コンジットは第１のコンジットであり、上記壁は上記壁を貫通する第２のコンジットを含む。
【００２２】
本発明の一態様によれば、上記ケーシングは第１のシール部材を受容するための第１の溝と、第２のシール部材を受容するための第２の溝とを含み、上記コンジットは上記エアアシスト燃料噴射器を通る液体燃料及びガスの流れの方向に対して上記第１の溝の下流に位置づけられ、上記第２の溝は上記流れの方向に対して上記コンジットの下流に位置づけられる。
【００２３】
本発明の一態様によれば、上記アーマチュアは液体燃料及びガスを運ぶための通路を有し、上記エアアシスト燃料噴射器は上記アーマチュアに隣接して位置づけられた上記リセス内に位置づけられたキャップをさらに備え、かつ上記アーマチュアは上記液体燃料及びガスを上記アーマチュアの上記通路に送出するための複数のチャネルを有する。
【００２４】
本発明の一態様によれば、上記アーマチュアにはポペットが付着され、上記ポペットは上記ソレノイド・コイルが励磁されると起動される。
【００２５】
本発明の一態様によれば、上記ポペットは、上記アーマチュアの上記通路から送出された液体燃料及びガスを運ぶための内部通路を有する管状部材を含む。
【００２６】
本発明の一態様によれば、上記ケーシングは、上記エアアシスト燃料噴射器を通る液体燃料及びガスの流れの方向に対して上記ソレノイド・コイルの上流の位置まで伸長し、上記ケーシングは、上記流れの方向に対して上記ソレノイド・コイルの下流の位置まで伸長する。
【００２７】
本発明の一実施形態は、内部のリセスと一体式の突起を有するエアアシスト燃料噴射器と、液体燃料を上記エアアシスト燃料噴射器へ送出するための出口を有する燃料噴射器と、少なくとも上記燃料噴射器の出口を受容する上記エアアシスト燃料噴射器の上記リセスとを備えるアッセンブリを含み、シール部材は、上記エアアシスト燃料噴射器の少なくとも１つの表面及び上記燃料噴射器の少なくとも１つの表面に隣接し、上記シール部材は上記リセス内に位置づけられ、上記燃料噴射器の上記出口は、上記燃料噴射器からの液体燃料の流れの方向に対して上記シール部材の下流に位置づけられる。
【００２８】
本発明の上記アッセンブリの一態様によれば、上記エアアシスト燃料噴射器は少なくとも２つの導線を有するソレノイド・アッセンブリを含み、上記一体式の突起は成形されたケーシングを含み、上記導線は少なくとも部分的に上記ケーシング内に位置づけられ、上記ケーシングは上記リセスを画定する壁を有する。
【００２９】
本発明の上記アッセンブリの一態様によれば、上記ソレノイド・アッセンブリは上記ソレノイド・アッセンブリの少なくとも１つのソレノイド・コイルを収納する金属製ハウジングを含み、上記成形されたケーシングは上記金属製ハウジングに隣接する。
【００３０】
本発明の上記アッセンブリの一態様によれば、上記一体式の突起は金属製チューブを含む。
【００３１】
本発明の上記アッセンブリの一態様によれば、上記エアアシスト燃料噴射器はソレノイド・コイルを含み、上記一体式の突起は、上記エアアシスト燃料噴射器を通る液体燃料及びガスの流れの方向に対してソレノイド・コイルの上流の位置まで伸長する。
【００３２】
本発明の上記アッセンブリの一態様によれば、上記エアアシスト燃料噴射器は金属製のソレノイド・ハウジングを含み、上記金属製チューブは上記金属製のソレノイド・ハウジングに付着される。
【００３３】
本発明の上記アッセンブリの一態様によれば、上記金属製チューブはコンジットが貫通している壁を有する。
【００３４】
本発明の上記アッセンブリの一態様によれば、上記ケーシングの上記コンジットは上記金属製チューブの上記コンジット内に位置づけられる。
【００３５】
本発明の上記アッセンブリの一態様によれば、上記一体式の突起は、上記金属製チューブの上記壁の外面に接触し、上記金属製チューブの上記コンジットを介して延びかつ上記金属製チューブの上記壁の内面に接触する成形されたケーシングを含んでいる。
【００３６】
本発明の上記アッセンブリの一態様によれば、上記エアアシスト燃料噴射器の上記少なくとも１つの表面は上記成形されたケーシングの表面を含む。
【００３７】
本発明の上記アッセンブリの一態様によれば、エアアシスト燃料噴射器の長手方向の中心軸は、燃料噴射器の長手方向の中心軸と実質的に同軸である。
【００３８】
本発明の上記アッセンブリの一態様によれば、上記一体式の突起は、加圧ガスを上記リセスに送るための貫通するコンジットを有する壁を含む。
【００３９】
本発明の上記アッセンブリの一態様によれば、上記コンジットは第１のコンジットであり、上記壁は加圧ガスを上記リセスに送るための貫通する第２のコンジットをさらに含む。
【００４０】
本発明の一態様によれば、上記アッセンブリは少なくとも１つの燃焼室とシリンダ・ヘッドとを有するエンジンをさらに備え、上記シリンダ・ヘッドは上記燃焼室へと開放された空隙と、加圧ガスを上記空隙へ送るためのチャネルとを有し、上記エアアシスト燃料噴射器は少なくとも部分的に上記空隙内に位置づけられる。
【００４１】
本発明の上記アッセンブリの一態様によれば、上記シール部材は第１のシール部材であり、第２のシール部材と第３のシール部材とをさらに備え、上記第２のシール部材は上記空隙の表面及び上記エアアシスト燃料噴射器に隣接し、上記第３のシール部材は上記空隙の上記表面及び上記エアアシスト燃料噴射器に隣接し、上記コンジットは、上記エアアシスト燃料噴射器を通る液体燃料及びガスの流れの方向に対して上記第２のシール部材の下流に位置づけられ、上記第３のシール部材は上記流れの方向に対して上記コンジットの下流に位置づけられ、上記チャネルは上記流れの方向に対して上記第２のシール部材の下流に位置づけられかつ上記流れの方向に対して上記第３のシール部材の上流に位置づけられる。
【００４２】
本発明の上記アッセンブリの一態様によれば、上記エアアシスト燃料噴射器は液体燃料及びガスを運ぶための通路を有するアーマチュアと、上記アーマチュアに隣接して位置づけられた、液体燃料及びガスを上記アーマチュアの上記通路へ送出するための複数のチャネルを有するキャップとをさらに含む。
【００４３】
本発明の他の実施形態が含むアッセンブリは、
液体燃料を送出するための出口を有する燃料噴射器と、
少なくとも１つの燃焼室及びシリンダ・ヘッドを有するエンジンとを備え、上記シリンダ・ヘッドは上記燃焼室へと開放された空隙と加圧ガスを上記空隙へ送るためのチャネルとを有し、
少なくとも部分的に上記空隙内に位置づけられ、かつ少なくとも上記燃料噴射器の上記出口を受容するリセスを有する一体式の突起を備えるエアアシスト燃料噴射器を備え、上記一体式の突起は、上記チャネルから加圧ガスを受け入れるためのコンジットと、液体燃料及びガスを運ぶための通路を有するアーマチュアと、上記アーマチュアに付着された、上記アーマチュアの上記通路から受け入れる液体燃料及びガスを運ぶための内部通路を有するポペットとを含み、
上記空隙及び上記エアアシスト燃料噴射器に隣接する第１のシール部材を備え、上記第１のシール部材は、上記エアアシスト燃料噴射器を通る液体燃料及びガスの流れの方向に対して上記チャネルの上流に位置づけられ、
上記空隙及び上記エアアシスト燃料噴射器に隣接する第２のシール部材を備え、上記第２のシール部材は上記流れの方向に対して上記チャネルの下流に位置づけられ、
上記燃料噴射器及び上記リセスの表面に隣接する第３のシール部材を備え、上記第３のシール部材は上記流れの方向に対して上記コンジットの上流に位置づけられる。
【００４４】
本発明の他の実施形態による方法は、
エアアシスト燃料噴射器をエンジンの燃焼室へと開放されたエンジンの空隙へ挿入することを含み、上記エアアシスト燃料噴射器は、ソレノイド・コイルと、上記エアアシスト燃料噴射器を通る液体燃料及びガスの流れの方向に対して上記ソレノイド・コイルの上流に位置づけられた一体式の突起とを含み、かつ、
燃料噴射器と一体式突起のリセス内のエアアシスト燃料噴射器との間にシールを画定することを含んでいる。
【００４５】
本発明の上記方法の一態様によれば、燃料噴射器はシール部材を含み、上記燃料噴射器とエアアシスト燃料噴射器との間にシールを画定することは、燃料噴射器とシール部材とを一体式突起のリセスに挿入することを含んでいる。
【００４６】
本発明の上記方法の一態様によれば、上記シールは第１のシールであり、エアアシスト燃料噴射器と空隙の表面との間に第２のシールを画定することをさらに含んでいる。
【００４７】
本発明の一態様によれば、本方法は、エアアシスト燃料噴射器と空隙の表面との間に第３のシールを画定することをさらに含み、上記第３のシールは、上記エアアシスト燃料噴射器を通る液体燃料及びガスの流れの方向に対して上記第２のシールの下流に位置づけられる。
【００４８】
本発明の一態様によれば、本方法は、加圧ガスをエンジンのヘッド内のチャネルを介してエアアシスト燃料噴射器のコンジットへ供給することをさらに含み、エアアシスト燃料噴射器のコンジットは、流れの方向に対して第２のシールの下流に、かつ流れの方向に対して第３のシールの上流に位置づけられる。
【００４９】
本発明の上記方法の一態様によれば、上記燃料噴射器のリセスへの挿入後、エアアシスト燃料噴射器の長手方向の中心軸は燃料噴射器の長手方向の中心軸と実質的に同軸である。
【００５０】
本発明の上記方法の一態様によれば、上記燃料噴射器の挿入は上記エアアシスト燃料噴射器の挿入の後である。
【００５１】
本発明のさらなる態様によれば、エアアシスト燃料噴射器は、アーマチュアと、ソレノイド・コイルと、少なくとも部分的に上記エアアシスト燃料噴射器を通る液体燃料及びガスの流れの方向に対して上記ソレノイド・コイルの上流に位置づけられた一体式の突起とを備え、上記一体式の突起は燃料噴射器の少なくとも１つの出口を受容するためのリセスを画定する壁を有し、上記壁は加圧ガスを上記リセスへ送るための貫通するコンジットを含み、上記リセスは上記コンジットから分離されている。
【００５２】
本発明のエアアシスト燃料噴射器の一態様によれば、上記アーマチュアは液体燃料及びガスを運ぶための通路を含み、上記エアアシスト燃料噴射器は上記エアアシスト燃料噴射器を通る液体燃料及びガスの流れの方向に対して上記アーマチュアの上流に位置づけられたキャップをさらに備え、上記キャップは上記コンジットから加圧ガスを、かつ燃料噴射器から液体燃料を受け入れるための複数のチャネルを有する。
【００５３】
本発明のエアアシスト燃料噴射器の一態様によれば、上記一体式の突起は成形されたケーシングを含む。
【００５４】
本発明の一態様によれば、エアアシスト燃料噴射器はエンジンのヘッドからエアアシスト燃料噴射器を取り外すための手段を有する金属製チューブをさらに備える。
【００５５】
本発明のエアアシスト燃料噴射器の一態様によれば、上記金属製チューブはガスを上記リセスへ送るための貫通するコンジットを有する壁を有する。
【００５６】
本発明の一実施形態によれば、エアアシスト燃料噴射器は、アーマチュアと、燃料噴射器の少なくとも出口を受容するためのソレノイド・コイル手段と、エンジンのヘッドのコンジットから加圧ガスを受け入れるための手段と、上記ソレノイド・コイルが励磁されるとポペットが起動されるように上記アーマチュアに付着されたポペットとを備える。
【００５７】
本発明の一実施形態によれば、エアアシスト燃料噴射器のソレノイド・アッセンブリは、少なくとも部分的に電気的絶縁材料の成形された本体内に位置づけられたソレノイド・コイルを備え、上記本体は燃料噴射器の少なくとも出口を受容するためのリセスを画定する壁を有し、上記壁は加圧ガスを上記リセスへ運ぶための貫通する少なくとも１つのコンジットを有し、上記リセスは上記コンジットから分離されている。
【００５８】
このような、本発明によるエアアシスト燃料噴射器及び本発明によるアッセンブリは、独立請求項によって定義されている。本発明の特定の実施形態は、従属請求項で定義されている。
【００５９】
当業者には、以下の詳細な説明から、本発明の実施形態に関連づけられた他の目的、優位点及び特徴がより容易に明らかとなるであろう。認識されるであろうが、本発明は、全て本発明の範囲を逸脱することなく他の異なる実施形態も想定可能であり、かつその幾つかの詳細事項の修正及び様々な自明の態様を想定することができる。従って、図面及び明細書本文は元来例示的であると見なされるべきものであり、限定的なものではない。
図１は、本発明の一実施形態によるエアアシスト燃料噴射器の側面図である。
図２は、図１が示すエアアシスト燃料噴射器の正面図である。
図３は、図１が示すエアアシスト燃料噴射器の平面図である。
図４は、図３の線４−４に沿った、図１が示すエアアシスト燃料噴射器の断面図である。
図５は、図１が示すエアアシスト燃料噴射器の分解組立図である。
図６は、図１が示すエアアシスト燃料噴射器のソレノイド・アッセンブリの平面図である。
図７は、図６の線７−７に沿った、図６が示すソレノイド・アッセンブリの断面図である。
図８は、図６の線８−８に沿った、図６が示すソレノイド・アッセンブリの断面図である。
図９は、図８の線９−９に沿った、図６が示すソレノイド・アッセンブリの断面図である。
図１０は、図１が示すエアアシスト燃料噴射器のバルブ・アッセンブリの断面図である。
図１１は、図１が示すエアアシスト燃料噴射器の金属製チューブの平面図である。
図１２は、図１１の線１２−１２に沿った、図１１が示す金属製チューブの断面図である。
図１３は、図１１の線１３−１３に沿った、図１１が示す金属製チューブの断面図である。
図１４は、図１が示すエアアシスト燃料噴射器のソレノイド・サブアッセンブリの側面図である。
図１５は、図１４が示すソレノイド・サブアッセンブリの平面図である。
図１６は、図１５の線１６−１６に沿った、図１４が示すソレノイド・サブアッセンブリの断面図である。
図１７は、図１が示すエアアシスト燃料噴射器のキャップの平面図である。
図１８は、図１７が示すキャップの側面図である。
図１９は、図１が示すエアアシスト燃料噴射器がエンジンのヘッドの空隙内に位置づけられ、かつ燃料噴射器がエアアシスト燃料噴射器によって受容された、４行程内燃焼機関の部分断面図である。
図２０は、図１９が示すヘッド、エアアシスト燃料噴射器及び燃料噴射器の部分断面図である。
図２１は、図１が示すエアアシスト燃料噴射器のソレノイド・アッセンブリのケーシングを製造するためのモールド・ブロックの片側の側面図である。
図２２は、図１４−１６が示すソレノイド・サブアッセンブリ及びピンがモールドの空隙内に位置づけられた、図２１が示すモールド・ブロックの側面図である。
図２３は、図１が示すエアアシスト燃料噴射器のケーシングを成形するためにケーシング用材料がモールドへと射出されている、図２２が示すモールド・ブロックの説明的な側面図である。
【００６０】
図１乃至２３は、本発明によるエアアシスト燃料噴射器１００の一実施形態の構成要素を示している。エアアシスト燃料噴射器１００は加圧ガスを使用して低圧の液体燃料を噴霧化し、これらは共にエアアシスト燃料噴射器１００内を、図４が示す流れの方向ｆに沿って進む。以下でさらに説明するが、簡単に概説すると、エアアシスト燃料噴射器１００は、燃料噴射器を受容するためのリセスを内部に有する一体式の突起を含んでいる。エアアシスト燃料噴射器１００はまた、エンジンのヘッドのチャネルから加圧ガスを受け入れるためのコンジットを含んでいる。
【００６１】
図４乃至１０が示すように、エアアシスト燃料噴射器１００は２つの主要なアッセンブリ、即ちソレノイド・アッセンブリ１１０とバルブ・アッセンブリ２００とを含んでいる。ソレノイド・アッセンブリ１１０は少なくとも、管状のボビン１１４の周りに巻かれた絶縁された導線であるソレノイド・コイル１１２と、ソレノイド・コイルの励磁を媒介する２つまたはそれ以上の電気端子１１６（図５及び１３乃至１５参照）とを含んでいる。
【００６２】
ソレノイド・アッセンブリ１１０のボビン１１４は、上にコイル１１２の導線が巻かれるスプールである。ボビン１１４はまた、後に詳述するように、内部でアーマチュア２０２が電磁的に起動されるスルーホール１１５を画定する。図示された実施形態では、ボビン１１４及びコイル１１２は少なくとも部分的に、管状部材１１８と、上部リテーナ１２０と、下部リテーナ１２２とで画定される電磁軟鋼製のハウジング内に位置づけられる。
【００６３】
上部リテーナ１２０及び下部リテーナ１２２は、管状部材１１８の両端を部分的に遮断する環状の本体であり、管状部材１１８内にボビン１１４及びコイル１１２を保持する。上部リテーナ１２０及び下部リテーナ１２２は各々、ボビン１１４のスルーホール１１５に符合する円筒形の通路を含んでいる。図４が示すように、下部リテーナ１２２の円筒形通路と上部リテーナ１２０の円筒形通路は各々、バルブ・アッセンブリ２００の少なくとも一部を受容する。
【００６４】
ソレノイド・アッセンブリ１１０はまた、ソレノイド・コイル１１２の少なくとも一部を収納する、または包み込むケーシング１３０を含み、ソレノイド・コイルはケーシング内に少なくとも部分的に位置づけられる。図示された実施形態では、ケーシング１３０はガラス繊維入りのナイロン  ６／６のような電気的絶縁材料製の射出成形されたケーシングであり、流れの方向ｆに対してソレノイド・コイル１１２より上流の位置Ａまで、かつ流れの方向ｆに対してソレノイド・コイル１１２より下流の位置Ｂまで伸長する。ケーシング１３０は、エアアシスト燃料噴射器１００によって発生する雑音レベルを下げ、腐蝕及び劣化防止を促進しかつ短絡の可能性を減じるために、ソレノイド・コイル１１２のハウジング及び端子１１６に隣接することが好適である。ケーシング１３０はまた少なくとも部分的に、端子１１６に電気的に接続された２本の導線１１９を包み込む。導線１１９は、ケーシング１３０の最上流表面から突出している。図示された実施形態では、導線１１９は絶縁された配線である。ある代替実施形態では、導線１１９はオスコネクタまたはメスコネクタ用の物理的端子であることが可能である。
【００６５】
代替実施形態では、ケーシング１３０はソレノイド・コイル１１２、端子１１６及び導線１１９を完全には収容せず、ケーシング１３０はソレノイド・コイル１１２及びソレノイド・アッセンブリ１１０の他の構成要素をほんの部分的にのみ収容する場合がある。例えばケーシング１３０は、ソレノイド・コイル１１２の上側半分、ソレノイド・コイル１１２の片側及び／または端子１１６を収容するに過ぎない場合がある。従って、代替実施形態では、ケーシング１３０がソレノイド・ハウジング及び端子１１６に隣接する必要はない。大部分のプラスチックは、電気的絶縁材料としてケーシング１３０に適している。ケーシング１３０の材料は、大部分のエンジン用途に使用される液体燃料にも適合することが好適である。適切な例としては、ＰＰＳ及びナイロンが含まれる。ある代替実施形態では、ケーシング１３０の材料は電気絶縁性ではない。例えば、ケーシング１３０は、引き抜かれたステンレス鋼または成形されたアルミニウムで製造されることが可能である。
【００６６】
ナイロンのように、ケーシング１３０に使用可能な材料の中には、図４及び６乃至８が示すようにエンジンのヘッドからエアアシスト燃料噴射器を取り外すために時として必要になる力に耐え得ないものがあることから、ソレノイド・アッセンブリ１１０はまた、上部リテーナ１２０に付着され、かつ上部リテーナ１２０から流れの方向ｆに対してソレノイド・コイル１１２より上流の位置Ｃまで伸長する金属製チューブ１２４も含んでいる。図示されている金属製チューブ１２４は機械加工されたステンレス鋼３１６から製造されているが、深絞り３０４ＳＳ等の他の材料であることも可能である。金属製チューブ１２４は、エンジンの空隙からのエアアシスト燃料噴射器１００の取外しを容易にするが、これは、金属製チューブ１２４がソレノイド・コイル１１２のハウジングに付着され、ソレノイド・コイル１１２はバルブ・アッセンブリ２００に付着されているためである。金属製チューブ１２４は、上部リテーナ１２０にＹＡＧレーザ溶接で付着されることが好適であるが、後に明白となるように、他の方法で、かつ他の位置に付着される場合もある。例えば金属製チューブ１２４は、締まり嵌め、接着剤、ねじ付きまたはねじ込み式アタッチメント、ロックアンドキー・アタッチメント、止め輪アタッチメント、電子ビーム溶接、超音波溶接または他の周知の付着方法により、ソレノイド・ハウジングまたは脚２０８に付着されることが可能である。ある代替実施形態では、金属製チューブ１２４は上部リテーナ１２０、管状部材１１８及び下部リテーナ１２２を画定する。
【００６７】
図示された実施形態では、金属製チューブ１２４は、エアアシスト燃料噴射器１００の取外しを容易にする取外しデバイス１２５を含んでいる。取外しデバイス１２５は、エンジンのヘッドからエアアシスト燃料噴射器１００を引き抜くためにツールに係合されることが可能なリップまたはエッジを含んでいる。代替実施形態では、取外しデバイス１２５は、１つまたは複数の穴、ねじ山、六角ヘッドまたはエンジンの空隙からのエアアシスト燃料噴射器１００の取外しを容易にする他の周知の構造体によって画定されることが可能である。
【００６８】
ソレノイド・アッセンブリ１１０の図示された実施形態は金属製チューブ１２４を含んでいるが、エアアシスト燃料噴射器は金属製チューブを包含する必要はなく、しかもこれは本発明の範囲内である。例えばケーシング１３０は、エンジンのヘッドからエアアシスト燃料噴射器を取り外すために時として必要になる力に耐えるほど十分に強力である成形された、または機械加工されたポリマーまたは金属で製造されることが可能である。故に、エアアシスト燃料噴射器の一代替実施形態（図示されていない）は、金属製チューブ１２４を含まない。
【００６９】
図４、７及び８が示すように、ケーシング１３０はまた、加圧ガスをリセス１３５に運ぶための貫通する２つのコンジット１３２を有する壁１３１を含んでいる。図４が示すように、コンジット１３２はリセス１３５から分離されているが、これは、コンジット１３２がリセス１３５とは別個のものであることを意味する。図示された実施形態では、壁の輪郭がケーシング１３０の長さに沿って変化することから、壁１３１は変化する厚さを有する。各コンジット１３２は、リセス１３５へと開放された壁１３１を貫通する通路であり、加圧ガスはこの通路を通ってリセス１３５へ運ばれることが可能である。ソレノイド・アッセンブリ１１０の代替実施形態は、さらに多くの、または少ないコンジット１３２を含む場合がある。例えばケーシング１３０の壁１３１は、全てが加圧ガスをリセス１３５に運ぶための、任意の様々な異なるパターン及び位置で配置された貫通する１つ、３つ、４つまたは８つのコンジット１３２を含むことが可能である。
【００７０】
図示された実施形態では、壁１３１はまた、後に詳述するように燃料噴射器を受容するリセス１３５を画定する。リセス１３５は、燃料噴射器の少なくとも出口を受容する、嵌め合い式に受容する、取りこむまたは保持するように構成された、任意の空隙、アルコーブまたは中空部分である。コンジット１３２は、ケーシング１３０の外部領域とリセス１３５とを繋ぐことから、ケーシング１３０の外部または外側の容積に供給される加圧ガスはリセス１３５にも運ばれる。図４が示すように、かつ後に詳述するように、リセス１３５にはエアアシスト燃料噴射器１００のキャップ３００が位置づけられ、コンジット１３２を介してリセス１３５へ運ばれる加圧ガスを受け入れる。
【００７１】
図８、１１乃至１４及び１６が示すように、金属製チューブ１２４は、貫通する２つのコンジット１２６を有する壁１３７を含んでいる。金属製チューブ１２４のコンジット１２６はケーシング１３０のコンジット１３２と同一線上にあり、ケーシング１３０のコンジット１３２によって運ばれる加圧ガスはリセス１３５へ運ばれる。図示された実施形態では、ケーシング１３０のコンジット１３２は金属製チューブ１２４のコンジット１２６の角形の外周を貫通し、金属製チューブ１２４の内部へ延びている。即ち、ケーシング１３０の壁１３１の一部は、金属製チューブ１２４の内部に位置づけられている。金属製チューブ１２４の内部にあるケーシング１３０の一部は、金属製チューブ１２４内の管状のレッジ１４１を画定するために流れの方向ｆに対してコンジット１２６より上側へ、かつコンジット１２６より下側へ伸長する。後に詳述するように、管状のレッジ１４１は、シール部材が隣接してシールを画定する円筒表面を画定している。
【００７２】
図４及び５が示すように、かつ後に詳述するように、ソレノイド・アッセンブリ１１０はまた、上部シール部材１２７と下部シール部材１２９とを含んでいる。シール部材１２７、１２９は各々、壁１３１によって画定されかつケーシング１３０の外面１１７に位置づけられた個々のシール・シート１１３、１１５によって受容される。図示された実施形態では、シール部材１２７はエンジンの空隙と共にシールを画定するＯリングであり、シール部材１２９は同じくエンジンのシリンダ・ヘッドにおける空隙と共にシールを画定するＯリングである。代替実施形態では、シール部材１２７、１２９及び本明細書に記載された他のシール部材が他の形状である場合もある。例えば、シール部材１２７、１２９は角形のカットシールまたはリップシールであることが可能である。図４、７及び８が示すように、シート１１３は流れの方向ｆに対してコンジット１３２の上流に位置づけられた溝またはリセスであり、シート１１５は流れの方向ｆに対してコンジット１３２の下流に位置づけられた溝またはリセスである。
【００７３】
ソレノイド・アッセンブリ１１０の好適な実施形態は諸図面が示すアイテムを含むが、ソレノイド・アッセンブリ１１０がソレノイド・コイル１１２を包含する限り、ソレノイド・アッセンブリ１１０の代替実施形態はこれらのアイテムより多くの、または少ないアイテムを包含可能であることは認識されるであろう。例えばソレノイド・アッセンブリ１１０は、コイル１１２、ボビン１１４、端子１１６及びケーシング１３０しか含まない場合もある。
【００７４】
エアアシスト燃料噴射器１００のバルブ・アッセンブリ２００は、噴霧化された液体燃料及びガス量をエンジンの燃焼室へ送出するバルブとして機能するエアアシスト燃料噴射器の動部分を画定する。図５及び１０が示すように、バルブ・アッセンブリ２００は、アーマチュア２０２、ポペット２０４、シート２０６、脚２０８、ばね２１０、スリーブ２１２、シール部材２１３及びカーボン・ダム２１５を含む。アーマチュア２０２は、４３０  ＦＲステンレス鋼またはこれに類するもの等の強磁性材料で製造され、電磁アクチュエータ・アーマチュア・コンビネーションの可動部として機能する。図４が示すように、エアアシスト燃料噴射器１００のアーマチュア２０２は、ソレノイド・コイル１１２が励磁されるとアーマチュア２０２がソレノイド・アッセンブリ１１０によって発生される磁束線を受けるように、ソレノイド・アッセンブリ１１０と相対的に位置づけられる。故に、ソレノイド・アッセンブリ１１０のソレノイド・コイル１１２が励磁されるとアーマチュア２０２が起動される。本好適な実施形態では、アーマチュア２０２は部分的にボビン１１４のスルーホール１１５内に位置づけられる。
【００７５】
アーマチュア２０２は、液体燃料及びガスの混合気をポペット２０４の入口２１６へ運ぶ通路２１４を含む。図示された実施形態では、アーマチュア２０２の通路２１４は、キャップ３００（後に詳述する）に隣接するアーマチュア２０２の第１の端からポペット２０４の入口２１６へ伸長する円錐形のコンジットを含んでいる。入口２１６は、アーマチュア２０２の長さに沿ったほぼ中間点に位置づけられる。但し、通路２１４は他の形状である場合もある。例えば通路２１４は、後に明白となるように、アーマチュア２０２の全長に渡って伸長する１つの円筒形の通路、複数の通路または他の形状であることが可能である。同じく図１０が示すように、アーマチュア２０２は、アーマチュアの円筒外面における溝２１８と、アーマチュアの底面における溝２２０とを含んでいる。溝２１８、２２０は、流れの方向ｆに対してアーマチュア２０２より上流の部分とアーマチュアより下流の部分との間の圧力差を軽減するのに役立つ。溝２１８、２２０はまた、アーマチュア２０２と脚２０８との間の表面接着を低減させるのに役立つ。
【００７６】
ポペット２０４はアーマチュア２０２に付着され、ソレノイド・アッセンブリ１１０を励磁することによって起動される。図示された実施形態では、アーマチュア２０２は通路２１４の下流に位置づけられた円筒形の通路を含み、ポペット２０４の第１の端部を嵌め合い式に受容する。ポペットのこの端部は、ＹＡＧレーザ溶接等で溶接された接続部によってアーマチュア２０２に付着されることが好適である。但し、代替の付着方法もまた考慮される。例えばポペット２０４は、締まり嵌め、接着剤、ねじ付きまたはねじ込み式アタッチメント、ロックアンドキー・アタッチメント、止め輪アタッチメント、電子ビーム溶接、超音波溶接または他の周知の付着方法により、任意の様々な位置でアーマチュア２０２に付着されることが可能である。ポペット２０４はアーマチュア２０２に付着されるため、ソレノイド・アッセンブリ１１０の励磁によってアーマチュアが起動されると、ポペット２０４はアーマチュア２０２と共に動作する。代替実施形態では、アーマチュア２０２の通路２１４はアーマチュア２０２の上流の端面と反対の下流の端面との間、即ちアーマチュアの全長に渡って伸長し、ポペットの第１の端部はアーマチュア２０２の下流の端面でアーマチュア２０２に付着される。
【００７７】
ポペット２０４は、液体燃料及び加圧ガスの混合気を運ぶための延長された中空のチューブであり、ステムとヘッド２２２とを含む。ポペット２０４の入口２１６は管状の通路２２４へと開放され、通路２２４は入口２１６から出口２２６まで伸長し、出口２２６はヘッド２２２のすぐ上流に位置づけられる。図示された実施形態では、ポペット２０４は、互いに等間隔に離隔配置されかつポペット２０４の縦軸をほぼ横断して位置づけられた４つのスロット形の出口２２６を含んでいる。ポペット２０４は４つのスロット形の出口２２６を有することが好適であるが、他の形状も可能である。例えばポペット２０４は、１つのスロット形出口、２つの円形出口、５つの楕円形出口または１０個のピンサイズ出口を含むことが可能である。
【００７８】
エアアシスト燃料噴射器１００の一代替実施形態では、ポペット２０４は通路２２４を含まない。代わりに液体燃料及びエアは、ポペット２０４の外側を脚２０８の内部チャネル２３０に沿って運ばれる。
【００７９】
ポペットのヘッド２２２は出口２２６の下流に位置づけられ、ソレノイド・コイル１１２が励磁されない場合はシート部材２０６に嵌る円錐形または角度付けされた面によっておおよそマッシュルーム形をしている。ソレノイド・コイル１１２を励磁することによりアーマチュア２０２が起動されると、ポペット２０４はアーマチュア２０２と共動し、ヘッド２２２はシート部材２０６からエアアシスト燃料噴射器１００とは反対の方向へ、即ち流れの方向ｆへと離昇される。ヘッド２２２がシート部材２０６から離昇されると、ヘッド２２２とシート部材２０６との間のシールは壊れ、出口２２６から出る液体燃料及びガスはエアアシスト燃料噴射器１００を出る。
【００８０】
同じく図１０が示すように、ポペット２０４の動作は、ポペット２０４とシート２０６との間のベアリング２２８でガイドされる。ベアリング２２８は、エアアシスト燃料噴射器１００を通る液体燃料及びガスの流れの方向ｆに対して出口２２６のすぐ上流に位置づけられる。よって、ポペット２０４及びシート部材２０６は各々、ポペットのヘッド・エンドの近くにポペット２０４の動作をガイドするためのベアリング面を含んでいる。シート部材２０６はポペットの動作のためのベアリングとして機能し、かつまたバルブ・アッセンブリ２００の開閉時にはヘッド２２２の衝撃を吸収することから、硬化されたステンレス鋼４４０等の耐摩耗及び衝撃性材料で製造されることが好適である。
【００８１】
さらに図１０が示すように、ポペット２０４は脚２０８の延長されたチャネル２３０内を移動する。脚２０８は、ポペット２０４が通って移動しかつシート部材２０６を支える延長された本体である。ポペット２０４が通って移動する脚２０８の内部チャネル２３０はまた、加圧ガスの二次流路としても機能する。よって、ヘッド２２２がシート部材２０６から離昇すると加圧ガスはポペット２０４の外側、かつ脚２０８の内側を流れ、出口２２６を出る液体燃料及びガスの噴霧化が促進される。
【００８２】
バルブ・アッセンブリ２００のばね２１０は、アーマチュア２０２と脚２０８との間に位置づけられる。より特定的には、ばね２１０は、脚２０８の延長されたチャネル２３０と同心である窪んだボア２３２内に嵌る。窪んだボア２３２はアーマチュア２０２に対面し、かつばね２１０のシートを画定する。このばね２１０は、アーマチュア２０２に隣接する第１の端と、脚２０８に隣接する第２の端とを有する圧縮ばねである。ボア２３２の底はばね２１０より下流のシートを画定し、リセス２３４はばね２１０の上流端のシートを画定する。ばね２１０は、アーマチュア２０２を脚２０８から離して偏向させるように機能する。ソレノイド・アッセンブリ１１０が励磁されないときは、ばね２１０はアーマチュア２０２を脚２０８から離して偏向させるため、ポペット２０４は、ヘッド２２２がシート部材２０６に隣接する閉止位置に保たれる。しかしながらソレノイド・コイル１１２が励磁されると、電磁力によってアーマチュア２０２がばね２１０のバイアス力を圧倒し、アーマチュア２０２は脚２０８の方向へ移動して脚２０８の停止面２３６に接触するに至る。ソレノイド・コイル１１２の励磁が断たれると電磁力は除去され、ばね２１０が再びアーマチュア２０２を停止面２３６から押し離す。
【００８３】
図４が示すように、アーマチュア２０２は、アーマチュア２０２の長さの少なくとも一部に渡って伸長する円筒形のチューブであるスリーブ２１２によって受容される。アーマチュア２０２の移動は、アーマチュア２０２の外面とスリーブ２１２の内面との間でベアリング２３８によってガイドされる。故に、スリーブ２１２の通路はアーマチュア２０２を受容し、かつアーマチュア２０２とスライド式に係合する。ある代替実施形態では、スリーブ２１２の内面はアーマチュア２０２とスライド式に係合せず、よってアーマチュアのためのベアリング面としては機能しない。この代替実施形態では、エアアシスト燃料噴射器は、ベアリング２３８に類似する追加のベアリングをポペット２０４に包含することができる。
【００８４】
スリーブ２１２は、中を通って運ばれる液体燃料及びガスからソレノイド・アッセンブリ１１０を密閉するようにソレノイド・アッセンブリ１１０とアーマチュア２０２との間に位置づけられる。故に、スリーブ２１２は流れの方向ｆに対してアーマチュアの上流に位置づけられた第１の端と、流れの方向ｆに対してアーマチュア２０２の下流に位置づけられた第２の端とを有し、エアアシスト燃料噴射器１００を通って流れる液体燃料及びガスからソレノイド・アッセンブリ１１０を密閉する。図４が示すように、スリーブ２１２の通路は脚２０８を、脚に付着されたスリーブの第２の端で受容する。但しスリーブ２１２は他の位置で脚に付着される場合もあるが、これもやはり本発明の範囲内である。
【００８５】
同じく図４、５、１７及び１８が示すように、エアアシスト燃料噴射器１００はまた、リセス１３５内に位置づけられた、液体燃料及び加圧ガスをアーマチュア２０２の通路２１４へと方向づけるキャップ３００を含んでいる。後に詳述するように、キャップ３００は燃料噴射器から液体燃料を受け入れ、かつエンジンのヘッドから加圧ガスを受け入れる。図１７及び１８が示すように、キャップ３００は、液体燃料の大部分を受け入れる入口を有する１つの燃料通路３０２と、加圧ガスの大部分を受け入れる４つのガス通路３０４とを含む。後に明白となるように、燃料通路３０２は幾分かの加圧ガスをも受け入れ、ガス通路３０４は幾分かの液体燃料をも受け入れる。図示された実施形態では、液体燃料通路３０２はキャップの中心軸に沿って位置づけられ、４つのガス通路３０４は液体燃料通路３０２を中心にして外周上に等間隔で配置されている。同じく図１７及び１８が示すように、キャップ３００はさらに、キャップ３００の上流端に環状の壁３０８を貫通する２つのスロット３０６を含んでいる。スロット３０６は、加圧ガスを、通路３０２、３０４への入口が位置づけられたキャップの内部領域３０５（図４参照）へと方向づける。各スロット３０６は、エアアシスト燃料噴射器１００の長手方向の中心軸を中心に測定してコンジット１３２の１つに対して約９０度オフセットされている。即ち、図１及び３が示すように、各スロット３０６はコンジット１３２の１つに直接には隣接しない。代替実施形態では、キャップ３００はより多い、または少ない通路３０２、３０４及びスロット３０６を有する場合もある。例えばキャップ３００は、２つのガス通路３０４、２つの燃料通路３０２及び３つのスロット３０６を有することが可能である。さらに他の実施形態では、エアアシスト燃料噴射器１００はキャップ３００を含まない。例えば、燃料噴射器からの液体燃料及び加圧ガスは、キャップ３００の補助なしにアーマチュア２０２の通路２１４へ直接送出されることが可能である。
【００８６】
さらに図４が示すように、スリーブ２１２はキャップ３００の少なくとも一部を受容し、好適には、液体燃料及びガスをアーマチュア２０２の通路２１４へ方向づけるために通路３０２、３０４の出口がスリーブ２１２の内側に位置づけられる。図４が示すように、ソレノイド・アッセンブリ１１０のスルーホール１１５はバルブ・アッセンブリ２００を受容し、ソレノイド・アッセンブリ１１０の下部リテーナ１２２は、レッジ２３７で溶接または他の付着方法により脚２０８に付着される。
【００８７】
次に、エアアシスト燃料噴射器１００の組立ての一実施形態について説明する。組立てプロセスは、バルブ・アッセンブリ２００またはソレノイド・アッセンブリ１１０の組立てによって開始される。バルブ・アッセンブリ２００は、ソレノイド・アッセンブリ１１０と並行して組み立てられる場合もある。まず、バルブ・アッセンブリ２００の組立てについて考察すると、スリーブ２１２は、好適には脚２０８の上流端における脚２０８の縮小された部分へスリーブ２１２を圧入することにより、脚２０８に取り付けられる。その後、スリーブ２１２と脚２０８の組合せは固定具上に置かれ、好適にはシート２０６を脚２０８の下流端における空隙へ滑り嵌めることにより、シート２０６が脚２０８に取り付けられる。次に、好適には１回またはそれ以上の気密ＹＡＧレーザ溶接により、シート２０６及びスリーブ２１２が脚２０８に付着される。但し、先にも述べた通り、他の付着方法も想定される。スリーブ２１２及びシート２０６が脚２０８に付着されると固定具から外され、ポペット２０４の上流端（シート側）が脚２０８の管状通路２３０へと、ポペットのヘッド２２２がシート２０６に接触するまで挿入される。次にばね２１０が、脚の上流端でポペット２０４と脚２０８の内面との間の環状領域２３２へと挿入される。次にアーマチュア２０２が、好適にはアーマチュアをポペットの近接端上へ圧入することによりポペット２０４に取り付けられる。次いでアーマチュア２０２は、アーマチュアがばね２１０を圧縮しかつアーマチュアが脚２０８の停止面２３６に接触するまで圧入される。次に、ピンまたはロッドがアーマチュアの上流側からアーマチュア２０２の通路２１４へ挿入され、ポペット２０４がアーマチュア２０２から（流れの方向ｆへ）押し戻されてアーマチュアのストロークまたはリフトが設定される。アーマチュア２０２のストロークが設定されると、概してアーマチュアとポペットとの間の交差場所またはジョイントにおいて溶接または他の付着方法によりポペット２０４がアーマチュア２０２に付着され、バルブ・アッセンブリ２００の組立てが完了する。
【００８８】
ソレノイド・アッセンブリ１１０の組立ては、ボビン１１４にコイル１１２の導線を巻き付け、コイルに端子１１６を付着して行われる。コイル１１２及びボビン１１４の格納は、下部リテーナ１２２を管状部材１１８に圧入し、ソレノイド・コイル１１２及びボビン１１４を管状部材１１８内に置き、上部リテーナ１２０を管状部材１１８に圧入し、次いでリテーナ１２０、１２２を管状部材１１８に溶接して行われる。その後、金属製チューブ１２４が上部リテーナ１２０上に圧入されてこれに溶接され、図１４乃至１６が示すソレノイド・サブアッセンブリ１１１が作られる。ソレノイド・アッセンブリ１１０の好適なケーシング１３０を作り上げるため、導線１１９が端子１１６に接続され、次いで、図２１乃至２３が示すようにソレノイド・サブアッセンブリ１１１がモールド・ブロック５００のモールド空隙５０２内に位置づけられる。
【００８９】
図２１は、ソレノイド・サブアッセンブリ１１１が中に配置される前のモールド空隙５０２の半分を示している。図２１が示すように、モールド空隙５０２は、ケーシング１３０の空隙１３２の１つを画定する円筒形の突起５０４を含んでいる。図２２は、ピン５０６及びソレノイド・サブアッセンブリ１１１が空隙５０２内に配置された後のモールド・ブロック５００を示している。図２２が示すように、ピン５０６は、空隙５０２へのソレノイド・サブアッセンブリ１１１の挿入の前または後にソレノイド・サブアッセンブリ１１１に挿入される。ピン５０６は、２つの円筒形のリセス５０８（図２２では一方しか見えない）を含んでいる。円筒形のリセス５０８は各々、モールドの反対側の半分が閉じられると、モールド空隙５０２内の円筒突起５０４の１つを受容する。各突起５０４は、モールドが閉じられ、ケーシング１３０の材料がモールド空隙５０２へ挿入されると空隙１３２の１つを画定する。図２２が示すように、ピン５０６はまた先細の部分５１０を含み、これは、ケーシング１３０の材料がモールド空隙５０２へ挿入されると管状のレッジ１４１を画定する。図２３は、ソレノイド・アッセンブリ１１０のケーシング１３０を画定するためにケーシング１３０の材料がモールド空隙５０２へ挿入された後のモールド・ブロック５００を示している。ソレノイド・アッセンブリ１１０は、モールドを開き、フラッシング及びピン５０６を除き、かつシール部材１２７、１２９をその個々のシート１１３、１１５に位置づけて完成される。
【００９０】
バルブ・アッセンブリ２００及びソレノイド・アッセンブリ１１０が完成すると、好適にはバルブ・アッセンブリ上へソレノイド・アッセンブリをプレスすることにより、ソレノイド・アッセンブリがバルブ・アッセンブリに固定される。次にソレノイド・アッセンブリ１１０は、好適には溶接によりバルブ・アッセンブリ２００へ付着される。ソレノイド・アッセンブリ１１０とバルブ・アッセンブリ２００とが付着されると、スリーブ２１２の上流端上に上部シール３４０が置かれ、次に、好適にはキャップ３００をスリーブ２１２の上流端へ圧入することにより、キャップ３００が残りの噴射器に取り付けられる。故に、シール部材３４０は、円筒２１２と、キャップ３００と、上部リテーナ１２０と、ケーシング１３０によって画定される管状のレッジ１４１の下部との間でシールを画定する。エアアシスト燃料噴射器１００の組立ては、下部シール２１３とカーボン・ダム２１５とが脚２０８上のその個々のシートに配置されて完成する。
【００９１】
図１９及び２０は、４行程内燃機関４００内に設置されたエアアシスト燃料噴射器１００を示している。他のエンジンを使用する作動の場合は、エアアシスト燃料噴射器１００の代替実施形態を構成可能であることは認識されるであろう。例えば、本発明によるエアアシスト燃料噴射器は、２行程内燃機関または任意のシリンダ数を有する他の任意のエンジンを使用する作動のためにも構成されることが可能である。
【００９２】
エンジン４００にエアアシスト燃料噴射器１００を設置するためには、エアアシスト燃料噴射器は、エンジン４００の燃焼室４０６へと開放されたヘッド４０４の空隙４０２へ、即ち通常はピストン・クラウンとシリンダ・ヘッドとの間のシリンダ容積である、燃焼が発生するエンジン部分へと挿入される。しかし、燃料室は分かれたセルまたはこの容積の外側の空隙へと広がることも可能である。故に、エアアシスト燃料噴射器１００は、エアアシスト燃料噴射器１００を出る噴霧化された燃料がエンジンの内燃室４０６に送出されるように位置づけられる。
【００９３】
燃料噴射器４０８は、エアアシスト燃料噴射器１００が空隙４０２へ挿入される前または後の何れかにエアアシスト燃料噴射器１００のリセス１３５へと挿入される。エアアシスト燃料噴射器１００への液体燃料の送出に適した燃料噴射器４０８の例としては、Ｂｏｓｃｈ、Ｓｅａｍａｎ’ｓ、Ｄｅｌｐｈｉ、Ｋｅｉｈｉｎ、Ｓａｇｅｍ、Ｍａｇｎｅｔｔｉ  Ｍａｒｅｌｌｉまたは他のマルチポイント式燃料噴射器の供給業者から市販されている任意のトップまたはボトム・フィード式マニホールド・ポート噴射器が含まれる。図１９が示すように、燃料噴射器４０８は、４行程エンジン４００用に構成されたレール４１０の空隙内に少なくとも部分的に位置づけられる。レール４１０は、液体燃料を燃料噴射器４０８へ送出する１つまたは複数の内部通路４１２または外部管路４１４を含んでいる。後に詳述するように、エアアシスト燃料噴射器１００は加圧ガスをエンジン４００のヘッド４０４から直接受け入れるように構成されることが好適であることから、レール４１０は、加圧ガスをエアアシスト燃料噴射器１００へ送出する１つまたは複数の通路を含まない。
【００９４】
図２０が示すように、エアアシスト燃料噴射器１００は、ソレノイド・コイル１１２より上流の位置まで伸長しかつリセス１３５を含む一体式の突起４５０（ケーシング１３０によって画定される）を含んでいる。一体式の突起４５０は、エアアシスト燃料噴射器１００の構成成分であり、完成ユニットとしてエアアシスト燃料噴射器１００は、ソレノイド・コイル１１２とは反対方向に伸長しかつリセス１３５を有する突起４５０を含む。一体式突起４５０のリセス１３５は、燃料噴射器４０８の少なくとも出口４１６を受容し、これによりエアアシスト燃料噴射器１００を使用するエアアシスト燃料噴射システムのサイズが効果的に縮小される。リセス１３５によって受容されると、燃料噴射器４０８の出口４１６は、計量された液体燃料をエアアシスト燃料噴射器１００のキャップ３００に直接送り出すように位置づけられる。但し、本好適な実施形態では、燃料噴射器４０８はキャップ３００に接触しないことが好適である。燃料噴射器４０８の出口４１６のキャップ３００に対する近接性に起因して、燃料噴射器４０８を出る液体燃料の大部分はキャップ３００の燃料通路３０２へ入る。
【００９５】
液体燃料及び加圧ガスが燃料噴射器４０８を受容するリセス１３５から抜けることを防止する手助けとなるように、シール部材４１８はエアアシスト燃料噴射器１００の少なくとも一面と、燃料噴射器４０８の少なくとも一面とに隣接している。図示された実施形態では、シール部材４１８は、燃料噴射器４０８内の溝によって受容されるＯ−リングである。シール部材４１８はリセス１３５内に位置づけられ、燃料噴射器４０８の出口４１６は、燃料噴射器からの液体燃料の流れの方向Ｆに対してシール部材４１８の下流に位置づけられる。シール部材４１８はまた、流れの方向ｆに対してコンジット１３２の上流に位置づけられる。シール部材４１８は、ケーシング１３０の内面、特に管状のレッジ１４１のコンジット１３２の上流に位置づけられた部分に隣接する。ある代替実施形態では、シール部材４１８は金属製チューブ１２４に隣接する。エアアシスト燃料噴射器が金属製チューブ１２４または管状のレッジ１４１を含まないさらなる実施形態では、シール部材４１８は、シール部材４１８を受容するケーシング内の溝のようなケーシングの他の表面に隣接する。
【００９６】
液体燃料及び加圧ガスがキャップ３００に加えてエアアシスト燃料噴射器１００の他の部分から漏れること、及び進入することを防止する手助けとして、シール部材３４０は、スリーブ１１２、キャップ３００、上部リテーナ１２０及び管状レッジ１４１のコンジット１３２より下流の部分に隣接する。ケーシング１３０の材料の中には、ナイロンのように液体を吸収し、よって異なる作動条件の間に膨張しかつ縮小するものがあり、ケーシングがシールを画定する場合は問題になる。金属製チューブ１２４及び管状のレッジ１４１の優位点の１つは、管状のレッジ１４１の狭い、または薄い断面が金属製チューブ１２４で裏打ちされることにより、異なる作動条件の間の液体の吸収に起因する大幅なサイズ変化が低減され、信頼性の高いシール表面が画定されることにある。
【００９７】
加圧ガスは、エアアシスト燃料噴射器１００の反対側に位置づけられたコンジット１３２を介してリセス１３５へ運ばれる。加圧ガスは、ヘッド４０４内のチャネル４１５を介してヘッド４０４の空隙４０２へ供給される。図２０が示すように、空隙４０２はケーシング１３０の外周付近でコンジット１３２の近くに環状の流路４２０を含み、チャネル４１５からの加圧ガスはケーシング周辺から両コンジット１３２へと流れ込むことができる。故に、チャネル４１５からの加圧ガスは、順次空隙４０２の流路４２０、両コンジット１３２へと流れ、リセス１３５に流れ込む。加圧ガスが空隙４０２から漏れることを防止する手助けとなるように、シール部材１２９は空隙４０２の表面４２２及びケーシング１３０に隣接し、かつシール部材１２７は空隙４０２の表面４２４及びケーシング１３０に隣接する。チャネル４１５及び両コンジット１３２は、流れの方向ｆに対してシール部材１２７の下流に位置づけられ、シール部材１２９は、流れの方向ｆに対してコンジット４１５及び両コンジット１３２の下流に位置づけられる。この構成は、加圧ガスが燃焼室４０６へ漏れて入り、かつヘッド４０４から漏れ出ることを防止する手助けとなる。
【００９８】
同じく図１９及び２０が示すように、燃料噴射器４０８がリセス１３５内に挿入されると、エアアシスト燃料噴射器１００の長手方向の中心軸は、燃料噴射器４０８の長手方向の中心軸と実質的に同軸になる。即ち、燃料噴射器４０８とエアアシスト燃料噴射器１００とは互いに一直線上にある。しかしながら代替実施形態では、リセス１３５はバルブ・アッセンブリ２００の縦軸に対して角度付けされて位置づけられる場合があり、燃料噴射器４０８がリセス１３５内に挿入されると、エアアシスト燃料噴射器１００の長手方向の中心軸は燃料噴射器４０８の長手方向の中心軸に対して角度づけされる。例えば、燃料噴射器４０８はエアアシスト燃料噴射器を横断することも可能である。このような構成は、ある種の２行程用途及び船外機用途等の４行程エンジン以外の用途に適する可能性がある。
【００９９】
一体式の突起４５０のリセス１３５内の加圧ガスは、キャップ３００のスロット３０６から通路３０２、３０６を通り、流れの方向ｆに対してキャップ２０２のすぐ下流に位置づけられたアーマチュア２０２の通路２１４へと運ばれる。アーマチュア２０２の通路２１４内の液体燃料及び加圧ガスの混合気は、ポペット２０４の入口２１６へ運ばれる。その後、液体燃料及びガスは、ポペット２０４の管状通路２２４を通って進む。ソレノイド・アッセンブリ１１０が励磁されると、アーマチュア２０２はばね２１０のバイアス力を圧倒して脚２０８の方向へ移動し、最終的に停止面２３６に嵌る。ポペット２０４はアーマチュア２０２に付着されているため、アーマチュア２０２が起動されると、ポペット２０４のヘッド２２２はシート２０６から流れの方向ｆに離昇する。ヘッド２２２がシート２０６から離昇すると、ヘッドとシートとの間のシールが壊れ、ガスと燃料の混合気は出口２２６から出る。出口２２６を出た混合気は、次いでヘッド２２２を介してエアアシスト燃料噴射器１００から押し出され、計量された量の霧状の液体燃料がエンジン４００の燃焼室４０６へ送出される。
【０１００】
前述のソレノイド・アッセンブリ１１０の励磁が断たれると、アーマチュア２０２は、ばね２１０のバイアス力によって元の位置に戻る。ポペット２０４はアーマチュア２０２に付着されているため、ポペット２０４のヘッド２２２はシート２０６に戻ってシールを画定し、さらなるガス及び燃料がエアアシスト燃料噴射器１００から出ることを防止する。故に、本エアアシスト燃料噴射器は、従来型の燃料噴射器４０８によって供給される液体燃料を、ヘッド４０４の空隙４１５を介して供給される加圧ガスによって噴霧化する。噴霧化された燃料は、次にエンジン４００の燃焼室４０６へ送られ、燃焼室４０６で点火されてエンジンに動力を供給する。
【０１０１】
エアアシスト燃料噴射器１００は、好適には加圧空気を利用して液体燃料を噴霧化することから「エアアシスト」と称される。空気の圧力は、２行程用途で約５５０ＫＰａ、及び４行程用途で約６５０ＫＰａであるが、液体燃料の圧力はほぼ６２０乃至１５００ＫＰａであって、典型的には空気の圧力よりも高い。好適には、燃料の圧力は６２０乃至８００ＫＰａである。エアアシスト燃料噴射器は、燃料噴射器４０８によって供給される液体ガソリンをヘッド４０４のコンジット４１５によって送出される加圧空気で噴霧化することが好適であるが、エアアシスト燃料噴射器１００は、他の多くの液体可燃形式のエネルギーを様々な任意のガスで噴霧化し得ることは認識されるであろう。例えば、エアアシスト燃料噴射器１００は、液体ケロシンまたは液体メタンを加圧ガス状の酸素、プロパンまたは排気ガスで噴霧化することもできる。故に、「エアアシスト」という用語は本明細書でも使用したように一専門用語であり、エアアシスト燃料噴射器１００が加圧空気によってのみ使用されることを決定づけるものではない。
【０１０２】
以上、本発明の原理、好適な実施形態及び動作態様について説明した。しかしながら、保護されることが意図される本発明は、開示された特定の実施形態に限定されるべきものではない。また、本明細書に記述された実施形態は、限定的ではなく例示的であるとされるべきものである。他者による変形及び変更の実行、及び等価物の使用は、本発明の範囲を逸脱することなく可能である。従って、本発明の精神及び範囲内にあるこうした変形、変更及び等価物が全て請求の範囲に定義されている点については、文字通り受け入れることが明確に意図されている。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】本発明の一実施形態によるエアアシスト燃料噴射器の側面図である。
【図２】図１が示すエアアシスト燃料噴射器の正面図である。
【図３】図１が示すエアアシスト燃料噴射器の平面図である。
【図４】図３の線４−４に沿った、図１が示すエアアシスト燃料噴射器の断面図である。
【図５】図１が示すエアアシスト燃料噴射器の分解組立図である。
【図６】図１が示すエアアシスト燃料噴射器のソレノイド・アッセンブリの平面図である。
【図７】図６の線７−７に沿った、図６が示すソレノイド・アッセンブリの断面図である。
【図８】図６の線８−８に沿った、図６が示すソレノイド・アッセンブリの断面図である。
【図９】図８の線９−９に沿った、図６が示すソレノイド・アッセンブリの断面図である。
【図１０】図１が示すエアアシスト燃料噴射器のバルブ・アッセンブリの断面図である。
【図１１】図１が示すエアアシスト燃料噴射器の金属製チューブの平面図である。
【図１２】図１１の線１２−１２に沿った、図１１が示す金属製チューブの断面図である。
【図１３】図１１の線１３−１３に沿った、図１１が示す金属製チューブの断面図である。
【図１４】図１が示すエアアシスト燃料噴射器のソレノイド・サブアッセンブリの側面図である。
【図１５】図１４が示すソレノイド・サブアッセンブリの平面図である。
【図１６】図１５の線１６−１６に沿った、図１４が示すソレノイド・サブアッセンブリの断面図である。
【図１７】図１が示すエアアシスト燃料噴射器のキャップの平面図である。
【図１８】図１７が示すキャップの側面図である。
【図１９】図１が示すエアアシスト燃料噴射器がエンジンのヘッドの空隙内に位置づけられ、かつ燃料噴射器がエアアシスト燃料噴射器によって受容された、４行程内燃焼機関の部分断面図である。
【図２０】図１９が示すヘッド、エアアシスト燃料噴射器及び燃料噴射器の部分断面図である。
【図２１】図１が示すエアアシスト燃料噴射器のソレノイド・アッセンブリのケーシングを製造するためのモールド・ブロックの片側の側面図である。
【図２２】図１４−１６が示すソレノイド・サブアッセンブリ及びピンがモールドの空隙内に位置づけられた、図２１が示すモールド・ブロックの側面図である。
【図２３】図１が示すエアアシスト燃料噴射器のケーシングを成形するためにケーシング用材料がモールドへと射出されている、図２２が示すモールド・ブロックの説明的な側面図である。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【国際公開パンフレット】
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2004521224.tif 000073
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004521224.tif 000074
2004521224.tif 000075
【国際調査報告】
2004521224.tif 000076
2004521224.tif 000077