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公開番号2025094909
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-25
出願番号2024206880
出願日2024-11-28
発明の名称気体燃料のための燃料インジェクタ
出願人マレッリヨーロッパソチエタペルアツィオニ
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類F02M 61/04 20060101AFI20250618BHJP(燃焼機関;熱ガスまたは燃焼生成物を利用する機関設備)
要約【課題】長期的に完全な封止を保証する気体燃料のための燃料インジェクタであって、特に生産が容易かつ安価なものを、提供する。
【解決手段】気体燃料のための燃料インジェクタ(1)であって、噴射ノズル(3)と、管形状を有する支持体(4)と、噴射弁(7)であって、噴射ノズル(3)を通る気体燃料の流れを調節するように構成されており、かつ、前記支持体(4)の外側に配置された可動なシャッター(9)を備えておりかつ弁座(10)を備えている、噴射弁(7)と、シャッター(9)を噴射弁(7)の閉位置と噴射弁(7)の開位置との間で移動させるように構成されている、アクチュエータ(6)と、弁座(10)を得るように噴射弁(7)に配置されている、エラストマー性材料のガスケット(13)と、ストローク終了システム(14)であって、上記閉位置を定め、かつガスケット(13)からは離れておりかつ独立している、ストローク終了システム(14)と、を有する燃料インジェクタ(1)を提供する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
気体燃料のための燃料インジェクタ（１）であって、前記燃料インジェクタ（１）は、
噴射ノズル（３）と、
管形状を有する支持体（４）であって、前記支持体（４）は、長手方向軸（２）を有し、かつ、前記噴射ノズル（３）の中で終わる供給チャネル（５）を内部に備えている、支持体（４）と、
噴射弁（７）であって、前記噴射ノズル（３）を通る前記気体燃料の流れを調節するように構成されており、かつ、前記支持体（４）の外側に配置された可動なシャッター（９）を備えておりかつ弁座（１０）を備えている、噴射弁（７）と、
アクチュエータ（６）であって、前記シャッター（９）を、前記シャッター（９）が前記弁座（１０）に対して押し付けられている、前記噴射弁（７）の閉位置と、前記噴射弁（７）の開位置であって、前記シャッター（９）が前記弁座（１０）から離されて通過口（１２）が作り出され、前記通過口（１２）を通って前記気体燃料が流れる、前記噴射弁（７）の開位置との間で、移動させるように構成されている、アクチュエータ（６）と、
前記シャッター（９）を支持するニードル（８）と、
エラストマー性材料のガスケット（１３）であって、前記ガスケット（１３）は、前記弁座（１０）を得るように前記噴射弁（７）に配置され、かつ前記噴射弁（７）の前記閉位置においては前記シャッター（９）と接触する、ガスケット（１３）と、
ストローク終了システム（１４）であって、前記ストローク終了システム（１４）は、前記閉位置を定め、かつ前記ガスケット（１３）からは離れておりかつ独立している、ストローク終了システム（１４）と、
を備える、燃料インジェクタ（１）において、
前記ストローク終了システム（１４）は、前記ニードル（８）に結合され、かつ、ゼロではない前記ガスケット（１３）からの軸方向の距離即ち前記長手方向軸（２）に沿って測定される距離が存在し、前記噴射ノズル（３）から前記ガスケット（１３）よりも遠くにあるように、配置され、かつ、
前記ストローク終了システム（１４）は、各位置において、前記供給チャネル（５）を中断せず、したがって、前記気体燃料が前記ストローク終了システム（１４）の側方を通過して前記供給チャネル（５）に沿って前記噴射ノズル（３）に向かって流れることを防止しない、ことを特徴とする、燃料インジェクタ（１）。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記ストローク終了システム（１４）は、前記閉位置において、前記シャッターが、前記ガスケット（１３）と接触しておりかつ前記ガスケット（１３）を弾性圧縮しているように、較正される、請求項１に記載の燃料インジェクタ（１）。
【請求項３】
前記ストローク終了システム（１４）は、前記弁座（１０）を定める前記ガスケット（１３）に対する前記シャッター（９）の接触にもかかわらず、前記シャッター（９）の移動を停止させるように構成されている、請求項１に記載の燃料インジェクタ（１）。
【請求項４】
前記ストローク終了システム（１４）は、前記ニードル（８）と一体的な第１の当接部材（１５）と、第２の当接部材（１６）であって、前記支持体（４）と一体的であり、前記第１の当接部材（１５）に面しており、かつ前記第１の当接部材（１５）と接触して前記ニードル（８）の移動を停止させる、第２の当接部材（１６）と、を備えている、請求項１に記載の燃料インジェクタ（１）。
【請求項５】
前記ストローク終了システム（１４）の前記２つの部材（１５、１６）は、前記供給チャネル（５）の内側に配置されており、かつ前記供給チャネル（５）を部分的にのみ占有しており、各位置において、前記燃料は、前記ストローク終了システム（１４）の側方を通過して前記供給チャネル（５）に沿って前記噴射ノズル（３）に向かって自由に流れる、請求項４に記載の燃料インジェクタ（１）。
【請求項６】
前記アクチュエータ（６）は、前記シャッター（８）を前記閉位置に向かって押すように構成された閉鎖ばね（１１）を備えており、かつ、
前記ストローク終了システム（１４）は、前記閉鎖ばね（１１）によって押された前記ニードル（８）のストロークを停止させるように構成されている、請求項１から５のうちいずれか一項に記載の燃料インジェクタ（１）。
【請求項７】
前記閉鎖ばね（１１）によって及ぼされる推力によって移動する前記ニードル（８）の前記ストロークは、前記シャッター（９）と前記ガスケット（１３）との間の接触によって停止することはないが、それは、前記ストローク終了システム（１４）内で発生する接触によって停止する、請求項６に記載の燃料インジェクタ（１）。
【請求項８】
前記シャッター（９）は、球根のような形状を有しており、かつ、
前記弁座（１０）に結合され、かつ前記長手方向軸（２）に沿って次第に増加する外径を有している、初期部分と、
前記長手方向軸（２）に沿って一定の外径を有する、中間部分と、
前記噴射ノズル（３）により近接しており、かつ前記長手方向軸（２）に沿って次第に減少する外径を有している、終端部分と、を備える、請求項１から５のうちいずれか一項に記載の燃料インジェクタ（１）。
【請求項９】
前記シャッター（９）は、前記支持体（４）の外側に配置されており、かつ、前記噴射弁（７）の前記閉位置から前記開位置に移るためには、それは、前記支持体（４）の外側に向かって、燃料供給方向と同じ移動方向に移動する、請求項１から５のうちいずれか一項に記載の燃料インジェクタ（１）。
【請求項１０】
前記ストローク終了システム（１４）は前記ガスケット（１３）に隣接していない、請求項１から５のうちいずれか一項に記載の燃料インジェクタ（１）。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
（関連出願に対する相互参照）
本出願は、２０２３年１２月１３日に出願されたイタリア国特許出願第１０２０２３００００２６６０７号に対する優先権を主張する。該出願の開示内容全体は参照により本明細書に組み込まれる。
続きを表示（約 1,700 文字）【０００２】
本発明は、気体燃料のための燃料インジェクタに関する。
【０００３】
本発明は、有利には、電磁式水素インジェクタに適用される。以下の議論では、電磁式水素インジェクタに対する明示的な言及を行うが、それによって一般性は失われない。
【背景技術】
【０００４】
電磁式水素インジェクタは、中央供給チャネルを備える円筒管形状の支持体を備えている。中央供給チャネルは、燃料ダクトとしてはたらき、電磁アクチュエータによって制御される噴射弁によって調節される噴射ノズルで終わっている。噴射弁は、ニードルを備えており、該ニードルは、電磁アクチュエータの作用によって、ニードルを閉位置に向かって押す閉鎖ばねの作用に抗するように、噴射ノズルの閉位置と開位置の間で移動させられる。ニードルは、噴射弁の弁座に対して密閉的に着座するように適合されたシャッターで終わっている。
【０００５】
水素インジェクタの最も適切な構成は、シャッターの閉位置が燃焼室内で上昇した圧力による負の影響を受けないように、外向きに開くシャッターを提供する。即ち、シャッターが外向きに開いたときには、燃焼室内で上昇した圧力がシャッターを閉位置に向かって押すのであり、このようにして、燃料インジェクタが、燃焼室内での圧力ピークによって生じさせられた所望でない開放を有することはないことが、常に保証される。
【０００６】
シャッターと弁座の両方が金属製であるとき、噴射弁の長期的な（即ち、インジェクタの幾つかの動作サイクルの後での）封止は、シャッターと弁座の間の接触ゾーンにおける小さな摩耗でさえも水素漏出を引き起こし得るので、課題を有するものであり得る。この点において、水素は非常に小さな分子を有しているので、最小のクラックでさえも水素の所望でない流出のためには十分であり得ることに注意することは、重要である。さらに、水素は（炭化水素ベースの液体燃料とは異なり）、潤滑化特性も、弁座に対するシャッターの衝突を緩和するための液圧ブレーキ能力も、有してはおらず、結果として、水素インジェクタ内では、弁座及び／又はシャッターにおける摩耗が非常に大きくなり得る（ひいては、弁座及び／又はシャッターでクラックが生み出されるリスクが高い）ことに注意することも、重要である。
【０００７】
上記の欠点を解決するために、ハーメチックシールを保証する機能を有する、弾性材料で作製されたガスケットで（即ち、エラストマーで作製されたガスケットで）、弁座を覆うことが提案されてきた（ハーメチックシールは、ガスケットの、弾性変形し、シャッターの形状に自己適合する能力による）。しかしながら、水素インジェクタの、弾性材料で作製されたガスケットは、摩耗が急速であり、したがってインジェクタの耐用寿命は大きく制限されてしまうことが指摘されてきた。
【０００８】
独国特許出願公開第１０２０１４２２４３４０号明細書（特許文献１）及び独国特許出願公開第１０２０１５２０１３９２号明細書（特許文献２）は、内燃機関の燃焼室に直接気体燃料を噴射するインジェクタを記載している。該インジェクタは、通過口を開閉するための弁の閉鎖要素と、金属製又はセラミック製でありしたがってエラストマー不使用である第１の封止シートと、少なくとも１つのエラストマー性封止要素を有する第２の封止シートと、を備えている。
【０００９】
米国特許第０９８１０１７９号明細書（特許文献３）は、内燃機関の燃焼室に気体燃料を直接噴射するインジェクタを記載している。該インジェクタは、内燃機関への気体燃料の噴射の量及び特徴を最適化し、より効率的な燃焼の制御及び内燃機関の性能向上を提供するために、弁ニードルによって制御される２つの異なる領域を利用する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
独国特許出願公開第１０２０１４２２４３４０号明細書
独国特許出願公開第１０２０１５２０１３９２号明細書
米国特許第０９８１０１７９号明細書
【発明の概要】
（【００１１】以降は省略されています）

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