JP2020510791A

JP2020510791A - 燃料噴射器弁

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Publication number: JP2020510791A
Application number: JP2019550773A
Authority: JP
Inventors: リーヴ，ティム
Original assignee: エー・ピー・モラー−マースクエー／エス
Priority date: 2017-03-13
Filing date: 2018-03-13
Publication date: 2020-04-09
Anticipated expiration: 2038-03-13
Also published as: GB201719716D0; CN110573720B; CN110573722B; JP7117315B2; US20200003168A1; GB201703938D0; DK3596331T3; JP7129994B2; JP2020510789A; JP2020510790A; WO2018167085A1; KR20190122261A; EP3596332B1; WO2018167083A1; DK3596332T3; KR102513339B1; EP3596333B1; CN110573723B; US10890149B2; WO2018167086A1

Abstract

スラリー燃料噴射器弁（２００）が開示され、スラリー燃料噴射器弁（２００）は、スラリー燃料がスラリー燃料噴射器弁を出て、エンジンの燃焼室に向かうことができる燃料出口弁（２２０）と、ポンプ空洞（２３０）と、ポンプ空洞をポンプ室（２３４）と作動室（２３６）に隔てるポンプ要素（２３１）と、スラリー燃料がポンプ室から燃料出口弁に流れることが可能な燃料導管（２１２）と、作動流体が作動室から燃料出口弁に流れることが可能な作動流体導管（２４０）と、を備える。【選択図】図２

Description

［0001］本発明は、２ストローク船舶用機関などの内燃機関用の燃料噴射器弁に関する。詳細には、本発明は、スラリー燃料またはエマルジョン燃料などの非ニュートン燃料を噴射するための燃料噴射器弁に関する。

［0002］ディーゼルエンジンの中での現在の噴射技術は、液化炭化水素から抽出された油を基剤としたニュートン燃料を利用している。これには、限定するものではないが、従来のディーゼル油、船舶用のディーゼル油、船舶用のガス油および重油燃料が含まれてよい。従来のディーゼルエンジンは、ニュートン特性を有する比較的低粘度の燃料の加圧噴霧を利用している。

［0003］燃料を燃やすためには、燃料が高圧で燃料噴射器弁の中の小部屋に注入されることを必要とする。従来の燃料システムは、典型的には１０００バールまでの高圧燃料を燃料噴射器弁に送達するのに高圧ポンプとコモンレール技術を使用する。船舶用のコモンレール４ストロークエンジンなどの他のエンジンでは、圧力は１５００バールもの高さである場合もある。それ故特定の容積の燃料が、従来の燃料システムでは高圧に維持される。

［0004］重油燃料をスラリー燃料またはエマルジョン燃料で置き換えることが知られており、このような燃料は重油燃料と比べて有意に異なる特性を有する。スラリー燃料は、炭素質の水性スラリー燃料であってよい。それは、水中での、石炭または凝固したビチューメンなどの炭素粒子の懸濁物質である。エマルジョン燃料は、ビチューメンなどの炭化水素の液体粒子と水のエマルジョンであってよい。重油燃料またはディーゼルと比べると、炭素質の水性スラリー燃料は、より高い粘度を有し、また非ニュートンレオロジーを有することができ、より霧化させにくい。炭素質の水性スラリー燃料の固体炭素粒子は、スラリー燃料が流動していないとき堆積し易い傾向があり得る。

［0005］このような炭素質の水性スラリー燃料の燃焼、輸送、貯蔵および利用は、いくつかの技術的問題を生じる場合がある。スラリー中の炭素質の固体粒子がタンクおよび燃料ラインの中に留まり、エンジンの作動中、および／または停止されたときに燃料噴射装置の小さめの開口部を塞ぐ可能性がある。

［0006］実験は、スラリー燃料が、圧力差にまたがる安定性およびレオロジーの点において特徴を変える場合があることを示した。一部のケースでは、スラリー燃料は、スラリー燃料が長時間にわたって高圧に曝された場合、不利になるように反応する。例えば、スラリー燃料は、例えば圧力リリーフ弁およびスロットル弁を通して遭遇する可能性のある、高いせん断力または空洞現象の状況に対して不利になるような反応を示す場合がある。溶液から粒子が沈殿する場合がある、および／または粒子が燃料システムにおける種々の位置に凝集する場合があることが観察された。このことは、例えば欧州特許第３０７０３２２号に示されるような従来の燃料噴射器は、スラリー燃料と一緒に効果的に機能しない、またはさらには全く機能しない場合もあることを意味している。

［0007］スラリー燃料を利用する既知の燃料噴射システムは、米国特許出願公開第４，７８２，７９４号および米国特許出願公開第５，０５６，４６９号に開示されており、そこではスラリー燃料は、高圧によって燃料噴射システム内に噴射される。既知の燃料噴射システムに関する問題は、スラリー燃料の固体燃料成分の沈殿および凝集が燃料システム内のどこにでも起きる可能性があることである。これは、水性スラリーを噴霧化させにくくし、このことは、点火の遅れの拡大および不完全燃焼を生じさせる可能性があり、さらには、エンジンが点火しない、リング損傷およびエンジンの寿命の短縮の一因にもなる場合もある。さらにそのような沈殿および凝集は、燃料噴射器システムの正確な作動を妨げる、または阻止する場合もあり、また一部のケースでは燃料噴射器システム内に障害物を生じさせる場合もある。

［0008］本発明によれば、スラリー燃料がスラリー燃料噴射器弁を出てエンジンの燃焼室に向かうことができる燃料出口弁と、ポンプ空洞と、ポンプ空洞をポンプ室と作動室に隔てるポンプ要素と、スラリー燃料がポンプ室から燃料出口弁に流れることが可能な燃料導管と、作動流体が作動室から燃料出口弁に流れることが可能な作動流体導管とを備えるスラリー燃料噴射器弁が提供される。

［0009］このことは、そこに堆積する可能性のある炭素質の、または他の耐摩耗性粒子を押しのける、または取り除くのを助けるために、作動流体を燃料出口弁を洗い流すのに使用できることを意味している。そのような取り除かれた物質はその後、スラリー燃料および／または作動流体によって燃料出口弁から外に押し出すことができる。

［0010］任意選択で、燃料出口弁は、スラリー燃料噴射器弁からエンジンの燃焼室に向かってスラリー燃料が出ていくのを制御するために互いに協働して作動可能な第１の弁要素及び第２の弁要素を備える。任意選択で、燃料出口弁は、作動流体が作動流体導管から、第１の弁要素および第２の弁要素の一方またはその両方と接触するように放出可能であるように構成される。

［0011］任意選択で、燃料出口弁は、孔と、ニードル燃料室と、孔の中からニードル燃料室の中に特定の可変の範囲まで突出するために孔の中で移動可能である弁ニードルとを有するニードル弁を備える。任意選択で、作動流体導管は、作動流体導管出口において孔の中へと開放し、これにより作動流体が作動流体導管出口から、弁ニードルおよび孔の一方またはその両方と接触するように放出可能である。

［0012］任意選択で、弁ニードルは、孔に対して回転可能である。

［0013］任意選択で、作動流体導管出口は、孔の中での弁ニードルの回転を促進するために、作動流体が作動流体導管出口から弁ニードルの一部分に当たるように放出可能であるように弁ニードルに対して配置される。

［0014］任意選択で、弁ニードルの一部分の表面は、少なくとも１つの溝を備える。

［0015］任意選択で、その、または各溝の少なくとも一部は、弁ニードルの軸方向に直交しない方向に延びている。

［0016］任意選択で、その方向は弁ニードルの軸方向に対して傾いている。

［0017］任意選択で、その、または各溝の一部はらせん形である。

［0018］任意選択で、その、または各溝はらせん形である。

［0019］任意選択で、弁ニードルおよび孔は、作動流体が孔からニードル燃料室に流れ込むことができるように相対的に寸法が決められる。

［0020］任意選択で、燃料導管はニードル燃料室の中に開放する。

［0021］任意選択で、スラリー燃料噴射器弁は、作動流体が作動流体源から作動室および作動流体導管に流れ込むことができる作動流体入口を備える。

［0022］任意選択で、スラリー燃料噴射器弁は、作動流体入口を通る作動流体の流れを制御するために作動制御弁を備える。

［0023］任意選択で、スラリー燃料噴射器弁は、作動流体入口と流体式に平行に配置され、作動流体を作動室から放出することが可能な作動流体出口を備える。

［0024］任意選択で、ポンプ要素はシャトルピストンを備える。

［0025］本発明の実施形態を、添付の図面を参照して、単なる一例として次に説明する。

［0026］エンジンの斜視図である。［0027］本発明の一実施形態による燃料噴射器弁の概略側部断面図である。［0028］図２の燃料噴射器弁の燃料出口弁の部分的な概略側部断面図である。［0029］図３の燃料出口弁の弁ニードルの概略側面図である。［0030］本発明の別の実施形態による、図３の燃料出口弁内で利用可能な別の弁ニードルの概略側面図である。［0031］図２の燃料噴射器弁の燃料供給弁の部分的な概略側部断面図である。［0032］弁ニードルの部分側面図である。［0033］穴のあいた先端を備える弁ニードルの部分側面図である。

［0034］図１は、図２に示され、以下で考察される燃料噴射器弁２００が使用可能であるエンジン１００の斜視図を示す。

［0035］この実施形態では、エンジン１００は、大型の低速ターボチャージ式の２ストロークエンジンである。図１の実施形態では、エンジン１００は、６つの一列になったシリンダを有する。大型の低速ターボチャージ式の２ストロークエンジンは、エンジンフレームによって支えられる、典型的には４個から１４個の一列になったシリンダを有する。一部の実施形態でのエンジン１００は、別のほぼ同等の、または全く同一のエンジンと併せて使用される。この実施形態では、エンジンは船舶用エンジンである。エンジン１００は、外洋航行の大型船のメインエンジンとして、またはメインエンジンの１つとして使用されてよい。エンジン１００は、船舶のプロペラシャフトに結合されてよい。しかしながら他の実施形態では、エンジン１００は、別のタイプおよび／またはサイズのエンジンである場合もある。例えばエンジンは、発電所において発電機を作動させるための据付エンジンである場合もある。エンジンの総出力は、例えば１，０００から１１０，０００ｋＷの範囲であってよい。

［0036］図１のエンジン１００は、６つの燃料噴射器弁、すなわちシリンダに付き１つの燃料噴射器弁を有する。当然のことながら、エンジン内にある燃料噴射器弁の数は、エンジン１００内に存在するシリンダの数に応じて変動する場合がある。さらに一部の実施形態では、シリンダに付き複数の燃料噴射器弁２００が存在する場合もある。

［0037］本発明の実施形態では、例えば重油燃料またはディーゼルなどの噴射すべき燃料がスラリー燃料で置き換えられる。一部の実施形態ではスラリー燃料は、炭素質の水性スラリー燃料である。一部の実施形態では、スラリー燃料は、超微粉砕され精製された炭素（ＭＲＣ）燃料である。あるいは、スラリー燃料は、石炭と水の混合物（ＣＷＭ）と呼ばれる場合もある。それは、水中での、石炭または凝固したビチューメンなどの炭素粒子の懸濁物質である。他の実施形態において、燃料は、ビチューメンなどの炭化水素の液体粒子と水のエマルジョンである。さらに別の実施形態では、スラリー燃料は、液体溶液中の固体燃料粒状成分または様々な液体成分中の液体燃料液滴成分を含む。

［0038］スラリー燃料は、重油燃料または他の油を基剤とした炭化水素燃料と比べて異なる特性を有する。上記で指摘したように、重油燃料またはディーゼルと比べると、炭素質の水性スラリー燃料は、より高い粘度を有し、また非ニュートンレオロジーを有することができ、より霧化させにくい。炭素質の水性スラリー燃料の固体炭素粒子は、スラリー燃料が流動していないとき堆積し易い傾向があり得る。

［0039］本明細書では、簡潔にする目的のために、用語「スラリー燃料」は、炭素質の水性スラリー燃料、エマルジョン燃料および他のスラリー燃料を対象とする。

［0040］燃料噴射器弁２００を、図２を参照して次により詳細に記載する。

［0041］図２は、燃料噴射器弁２００の概略側部断面図を示す。燃料噴射器弁２００は、スラリー燃料を噴射するためのものであるため、それは本明細書ではスラリー燃料噴射器弁とも呼ばれる。燃料噴射器弁２００は、細長く、長手方向軸Ａ−Ａに沿って延びている。燃料噴射器弁２００は、第１の端部２０１と、第２の端部２０２とを有する。燃料噴射器弁２００は横断面において第２の端部２０２から第１の端部２０１へと概ね先細になっており、形状は略円筒形または略円錐形である。他の実施形態では、燃料噴射器弁２００は、先細にされない場合もある、および／または形状が略円筒形または略円錐形以外である場合もある。

［0042］燃料噴射器弁２００は、燃料噴射器弁２００をエンジン、またはエンジン１００に隣接した他の好適な構造体に取り付けるための筐体２１０を備える。筐体２１０は、燃料噴射器弁２００の内部部品を囲繞し、保護している。一部の実施形態では筐体２１０は単一の構成要素であり、他の実施形態では筐体２１０は複数の構成要素の組立体を備えることを理解されたい。

［0043］おおまかに言えば、燃料噴射器弁２００は、スラリー燃料が、燃料噴射器弁２００を出て、図１のエンジン１００などのエンジンの燃焼室に向かうことができる燃料出口弁２２０と、ポンプ空洞２３０と、ポンプ空洞２３０をポンプ室２３４と作動室２３６に隔てるポンプ要素２３１と、スラリー燃料がポンプ室２３４から燃料出口弁２２０に流れることが可能な燃料導管２１２と、作動流体が作動室２３６から燃料出口弁２２０に流れることが可能な作動流体導管２４０とを有する。燃料噴射器弁２００のこれらの、および他の部品は以下に記載される。

［0044］図３は、燃料出口弁２２０の部分的な側部断面図を示す。この実施形態では、燃料出口弁２２０は、スラリー燃料が燃料出口弁２２０を出てエンジンの燃焼室に向かうノズル２２９を備える。この実施形態では、ノズル２２９は、燃料噴射器弁２００の筐体２１０に取り付けられた、燃料噴射器弁２００の第１の端部２０１における別個の要素である。ノズル２２９は、取り外し可能であり、交換可能であってよい。他の実施形態においてノズル２２９は、筐体２１０と一体式である場合もある。

［0045］この実施形態では、燃料出口弁２２０は、ニードル弁２２０を備えるが、他の実施形態では他の形態の弁が代わりに使用される場合もある。ニードル弁２２０は、ノズル２２９を通ってスラリー燃料噴射器弁２００からエンジンの燃焼室に向かうスラリー燃料の出ていくことを制御するために互いと協働して作動可能である第１の弁要素と、第２の弁要素とを備える。この実施形態では、第１の弁要素および第２の弁要素は、ニードル弁座２２１と、弁ニードル２２２である。しかしながらニードル弁以外の弁が使用される実施形態では、協働して作動可能な他の弁要素が代わりに存在する場合もある。

［0046］ニードル弁２２０はまた、孔２２３と、ニードル燃料室２２４とを備える。孔２２３およびニードル燃料室２２４は、燃料噴射器弁２００の筐体２１０によって画定される。弁ニードル２２２が孔２２３の中に配置され、孔２２３の中からニードル燃料室２２４の中に特定の可変の範囲まで突出するために孔２２３の中で移動可能である。より具体的には、弁ニードル２２２は、開放位置と閉鎖位置との間で移動するように設置されている。開放位置では、弁ニードル２２２がニードル弁座２２１から離間されることで、スラリー燃料が、ニードル燃料室２２４から流れ、スラリー燃料噴射器弁２００から流れ出てノズル２２９を通ってエンジンの燃焼室に向かって流れることを可能にする。閉鎖位置では、弁ニードル２２２がニードル弁座２２１に当接することで、ニードル燃料室２２４から流れるスラリー燃料がスラリー燃料噴射器弁２００から出てエンジンの燃焼室に向かうのを妨害する、または阻止する。

［0047］弁ニードル２２２は、閉鎖位置に向けて付勢される。より具体的には、および図２を再び参照すると、この実施形態では、弁ニードル２２２は、ニードルピストン２２８に結合される。ばね２２７が、ニードルピストン２２８と、筐体２１０に対して固定されるばね肩部２１５との間でばね室２１４に設置される。この実施形態では、ばね２２７は、コイルばねであり、ニードルピストン２２８および弁ニードル２２２を燃料噴射器弁２００の第１の端部２０１に向けて、かつ閉鎖位置に向けて推し進める。他の実施形態において、弁ニードル２２２は、異なるタイプのばねまたは任意の他の好適な付勢デバイスによって閉鎖位置に向けて付勢される場合もある。

［0048］この実施形態では、弁ニードル２２２は、以下でより詳細に記載されるように、弁ニードル２２２の軸方向に延びる軸Ｂ−Ｂを中心として孔２２３に対して回転可能である。この実施形態では、弁ニードル２２２は細長く、そのため軸方向は、弁ニードル２２２の長手方向である。しかしながら他の実施形態においては、弁ニードル２２２は、孔２２３に対して回転しない場合もある。弁ニードル２２２自体は、図４を参照してより詳細に記載される。

［0049］図４は、図３の燃料出口弁２２０の弁ニードル２２２の概略側面図を示す。弁ニードル２２２は、先端２２２ａ、燃料室部分２２２ｂおよび密閉部分２２２ｃを備える。ニードル先端２２２ａは、ニードル弁２２０のニードル弁座２２１に当接するためのものである。密閉部分２２２ｃは、孔２２３の中に、かつニードル弁２２０のニードル燃料室２２４の外に配置するためのものである。燃料室部分２２２ｂは、先端２２２ａと密閉部分２２２ｃとの間にあり、ニードル弁２２０のニードル燃料室２２４の中に配置するためのものである。

［0050］この実施形態では、燃料室部分２２２ｂは、密閉部分２２２ｃよりも、弁ニードル２２２の軸方向に直交するより小さい幅を有する。このことは、燃料室部分２２２ｂが密閉部分２２２ｃと同じ幅を有する場合にそうであるよりも、燃料室部分２２２ｂがニードル燃料室２２４の中でより少ない空間を占めることを可能にする。このことは、ニードル燃料室２２４内でのスラリー燃料の循環および流れを促進することができる。この実施形態では、密閉部分２２２ｃおよび燃料室部分２２２ｂの各々は円形断面を有するため、その幅は直径である。しかしながら他の実施形態においては、断面の一方またはその各々が円形ではない場合もある。いくつかの実施形態において、燃料室部分２２２ｂおよび密閉部分２２２ｃは、弁ニードル２２２の軸方向に直交する、ほぼ等しいそれぞれの幅を有する。

［0051］弁ニードル２２２の密閉部分２２２ｃの表面は、複数の溝２２５ａ、２２５ｂを備える。この実施形態では、２つの溝２２５ａ、２２５ｂが存在する。一部の他の実施形態では、密閉部分２２２ｃの表面にはそのような溝が１つしかない場合もある。一部のさらに別の実施形態では、密閉部分２２２ｃの表面には溝がない場合もある。例えば密閉部分２２２ｃの表面は、完全に平滑である、または平坦である場合もある。

［0052］この実施形態では、溝２２５ａ、２２５ｂの各々はらせん形の溝である。結果として、溝２２５ａ、２２５ｂの各々は、弁ニードル２２２の軸方向に直交しない方向に延びている。すなわち、図４で矢印によって指示される、軸方向と溝２２５ａ、２２５ｂの方向との間の角度αは９０度を超えることはない。実際は、この実施形態では、この方向は、弁ニードル２２２の軸方向に対して傾いている。このことは、角度αはまた０度を超えることを意味している。したがって溝２２５ａ、２２５ｂの中に収容される液体は、以下でより詳細に記載されるように、弁ニードル２２２の密閉部分２２２ｃの長さに沿って行き渡るように溝２２５ａ、２２５ｂの中を進むことが可能である。このことは、孔２２３の中での弁ニードル２２２の移動を円滑にするのを助ける。それはまた、弁ニードル２２２の長手方向に延在する部分を覆う非圧縮液体によって、可動の弁ニードル２２２が孔２２３に対して支持されることを保証するのを助け、これにより弁ニードル２２２を、孔２２３およびニードル弁座２２１に対してほぼ中央の同軸の位置に維持するのを助ける。図４に例示されるようないくつかの実施形態において、２つのらせん形の溝２２５ａ、２２５ｂは、二重らせんとして構成される場合もある。他の実施形態では、これが、その事例ではない場合もある。

［0053］らせん形の溝が記載されてきたが、他の実施形態においては、その、または各溝２２５ａ、２２５ｂの一部のみがらせん形である場合もある。いくつかの実施形態において、その、または各溝のどの部分もらせん形ではない場合もある。一部のそのような実施形態では、その、または各溝の少なくとも一部が、弁ニードル２２２の軸方向に対して直交しない方向に延びる、例えば弁ニードル２２２の軸方向に対して傾いた方向などに延びるように、その、または各溝がなおも成形される場合もある。例えばその、または各溝の少なくとも一部が、湾曲される、または直線であり、弁ニードル２２２の軸方向に対して直交しない方向に、またはその軸方向に対して傾いた方向に延びる場合もある。いくつかの実施形態において、その、または各溝が、弁ニードルの円錐形部分または先細になる部分の上にある場合など、その、または各溝の少なくとも一部は渦巻きであってよい。

［0054］いくつかの実施形態において、角度αは１０〜８０度であってよく、例えば３０から６０度、おおよそ４５度などであってよい。いくつかの実施形態において、角度αは０度であってよく、その、または各溝２２５ａ、２２５ｂ（あるいはその、または各溝２２５ａ、２２５ｂの少なくとも一部）は、弁ニードル２２２の軸方向に平行な方向に延びる。

［0055］全ての例において提示されるわけではないが、この実施形態では、弁ニードル２２２および孔２２３は、液体がらせん形の溝２２５ａ、２２５ｂおよび孔２２３からニードル燃料室２２４に流れ込むことができるように相対的に寸法が決められる。このことの目的および利点を以下で説明する。さらに弁ニードル２２２の密閉部分２２２ｃの表面は、環状の閉鎖路を画定するために弁ニードル２２２の外周を完全に囲むように延びる円周方向の溝２２６を備える。円周方向の溝２２６は、らせん形の溝２２５ａ、２２５ｂと、弁ニードル２２２の燃料室部分２２２ｂとの間に配置される。円周方向の溝２２６は、液体が孔２２３からニードル燃料室２２４に流れ込む、またはその中に漏出する速度を制限するように機能する。したがって円周方向の溝２２６は、液体の一部が、上記に記載される潤滑機能およびニードルの位置合わせ機能を果たすために孔２２３と弁ニードル２２２の密閉部分２２２ｃとの間に留まるように促すのに役立つ。

［0056］この実施形態では、らせん形の溝２２５ａ、２２５ｂの各々は、円周方向の溝２２６の中で終端する。このことは、らせん形の溝２２５ａ、２２５ｂから円周方向の溝２２６の中への液体の流れを促進するのに役立つ。円周方向の溝２２６の中に保持された液体は、上記に記載したようにニードル２２２を潤滑し、位置合わせするのをさらに助ける。しかしながら一部の実施形態では、らせん形の溝２２５ａ、２２５ｂの一方または各々が円周方向の溝２２６の中で終端しない場合もある。他の実施形態において、らせん形の溝２２５ａ、２２５ｂと弁ニードル２２２の燃料室部分２２２ｂとの間に配置された２つ以上の円周方向の溝２２６が存在する場合もある。さらに別の実施形態では、溝（複数可）２２５ａ、２２５ｂと弁ニードル２２２の燃料室部分２２２ｂとの間に配置された円周方向の溝２２６が存在しない場合もある。

［0057］図４の弁ニードル２２２では、らせん形の溝２２５ａ、２２５ｂの各々のピッチは、それぞれのらせん形の溝２２５ａ、２２５ｂの全長に沿ってほぼ一定である。しかしながら他の実施形態では、その、または各溝のピッチが溝の異なる部分において異なる場合もある。

［0058］例えば図５は、本発明の別の実施形態による、図３の燃料出口弁において利用可能な別の弁ニードルの概略側面図を示す。図５の弁ニードル３２２は、弁ニードル３２２の密閉部分におけるらせん形の溝の形態を除いて、図４のものと同一である。図５の弁ニードル３２２では、らせん形の溝３２５ａ、３２５ｂの各々は、第１の溝部分３０１ａ、３０１ｂと、第２の溝部分３０２ａ、３０２ｂとを有する。第２の溝部分３０２ａ、３０２ｂは、それぞれの第１の溝部分３０１ａ、３０１ｂと弁ニードル３２２の燃料室部分３２２ｂとの間に配置される。

［0059］溝３２５ａ、３２５ｂの各々において、第２の溝部分３０２ａ、３０２ｂのピッチは、第１の溝部分３０１ａ、３０１ｂのピッチより小さい。したがって、それぞれの第１の溝部分３０１ａ、３０１ｂの中よりも、それぞれの第２の溝部分３０２ａ、３０２ｂの中に相対的により多くの、弁ニードル３２２の単位長さごとの溝の曲がり目が存在する。このことは、らせん形の溝３２５ａ、３２５ｂおよび孔からニードル燃料室に流れ込むことが可能な、またはその中に漏出することが可能な液体の速度を制限するように機能する。結果として、一部の実施形態では、この実施形態に示される円周方向の溝３２６が省略される場合もある。

［0060］さらに、それぞれの第２の溝部分３０２ａ、３０２ｂの中よりも、それぞれの第１の溝部分３０１ａ、３０１ｂの中に相対的に少ない、弁ニードル３２２の単位長さごとの溝の曲がり目が存在する。それは、作動流体が放出されるこのような第１の溝部分３０１ａ、３０１ｂの方に向かっている。溝は、それぞれの第１の溝部分３０１ａ、３０１ｂにおいて弁ニードル３２２の軸方向に対してより近接して位置合わせされた経路をたどるため、流体導管出口２４４（以下に記載される）に面する溝の表面積が拡大される。したがってこのような構成は、弁ニードル２２２の回転を生じさせることができる放出される作動流体の割合を高める。

［0061］図５の弁ニードル３２２では、らせん形の溝３２５ａ、３２５ｂの各々のピッチは、弁ニードル３２２の流体室部分３２２ｂからの距離と共に大きくなる。他の実施形態では、ピッチは、第１の溝部分３０１ａ、３０１ｂとそれぞれの第２の溝部分３０２ａ、３０２ｂとの間で段階的に変化する場合もある。さらに、その、または各溝の一部のみがらせん形である実施形態では、同様に溝のらせん形の部分のピッチは、溝の異なる部分において異なる場合がある。ここでもまた、ピッチの変化は、弁ニードル３２２の流体室部分からの距離に合わせてであってよい、または段階的であってもよい。

［0062］いくつかの実施形態において、その、または各溝２２５ａ、２２５ｂ、３２５ａ、３２５ｂの深さ（弁ニードル２２２、３２２の表面からの）および／または幅（深さに直交する、および溝の長手方向に垂直な）は、溝の異なる部分において異なる場合がある。深さおよび／または幅は、弁ニードル２２２、３２２の燃料室部分からの距離と共に変化する場合、または段階的に変化する場合がある。

［0063］図２に戻ると、上記で指摘したように、燃料噴射器弁２００は、ポンプ空洞２３０と、ポンプ空洞２３０をポンプ室２３４と、作動室２３６に隔てるポンプ要素２３１とを有する。ポンプ室２３４は、燃料供給弁２５０からスラリー燃料を受け取るためのものであり、この燃料供給弁は以下でより詳細に記載される。作動室２３６は、ポンプ室２３４から燃料出口弁２２０にスラリー燃料を汲み上げるようにポンプ要素２３１に対して作用するために作動流体を受け取るためのものである。このようなプロセスも以下により詳細に記載される。

［0064］この実施形態におけるポンプ要素２３１は、シャトルピストン２３１であり、これはポンプ空洞２３０内で摺動式に可能である。全ての実施形態において必須ではないが、この実施形態では、シャトル密封油が、ポンプ空洞２３０内に開放するシャトル密封油入口２３７から、シャトルピストン２３１とポンプ空洞２３０の表面との間の隙間に送り込まれる。シャトル密封油は、シャトルピストン２３１を潤滑し、作動室２３６をポンプ室２３４から隔離する助けをする。

［0065］シャトルピストン２３１は、ポンプ室２３０の中に摺動式に設置され、スラリー燃料に対して特定の力を及ぼすように構成されたポンプピストン２３２と、ポンプピストン２３２に結合され、ポンプピストン２３２に特定の力を伝達するように構成された作動ピストン２３３とを備える。この実施形態では、ポンプピストン２３２、および実際にはシャトルピストン２３１全体がそれに沿って移動する軸は、燃料噴射器弁２００の長手方向軸Ａ−Ａからずらされている。他の実施形態では、そのようなずれが生じていない場合もある。

［0066］いくつかの実施形態において、ポンプピストンおよび作動ピストンは、単一のピストンに一緒に統合されてよい、またはポンプ要素２３１は、シャトルピストン以外であってもよい、および／またはポンプ空洞２３０内で摺動式に可動ではない場合もある。いくつかの実施形態において、ポンプ要素２３１は、ポンプピストン以外の、流体を作動することが可能なポンプ要素であってもよい。例えば、ポンプ要素２３１は、一部の実施形態では、膜板ポンプの隔膜であってもよい。

［0067］燃料噴射器弁２００は、ポンプ室２３０を燃料供給弁２５０の燃料入口ポート２５１と流体連通するように選択的に配置するための燃料供給弁２５０をさらに備える。燃料供給弁２５０を、図６を参照してより詳細に次に記載する。

［0068］図６は、図２の燃料噴射器弁２００の燃料供給弁２５０の部分的な概略側部断面図を示す。燃料供給弁２５０は、燃料入口ポート２５１を備えており、これは１つまたは複数の燃料源と流体連通するためのものである。１つまたは複数のスラリー燃料源は図６に示されていないが、任意の好適な構成が使用されてよい。燃料供給弁２５０は、全体として、燃料供給弁２５０および燃料噴射器弁２００内へのスラリー燃料の流れを制御するためのものである。

［0069］燃料供給弁２５０は、燃料噴射器弁２００の燃料出口弁２２０と流体連通するための燃料出口ポート２５２を備える。この実施形態では、燃料出口ポート２５２は、燃料導管２１２を介してニードル燃料室２２４と流体連通している。燃料導管２１２は、ニードル燃料室２２４内に開放している。スラリー燃料は、比較的低い発熱特性を有する場合があるため、特定の量の動力を生成するのに比較的多くの燃料が必要とされ得る。そのため、いくつかの実施形態において、スラリー燃料が燃料出口ポート２５２から燃料出口弁２２０に流れる２つ以上の燃料導管２１２が存在する場合もある。２つ以上の燃料導管２１２の設置によって、より多くのスラリー燃料が燃料出口弁２２０に到達し、これにより噴射サイクル当たりのエネルギーを増大させることを可能にする。先に述べたように、一部のエンジンは、エンジンの動力を増大させるために、燃料をその、または各燃焼室に投入するために複数の燃料噴射器弁２００を有することになる。

［0070］燃料供給弁２５０はまた、ポンプ室２３４と流体連通するポンプ室ポート２５３も備える。

［0071］燃料供給弁は、燃料入口ポート２５１における弁座２５４と、弁ヘッド２５６を有する弁本体２５５とをさらに備える。弁ヘッド２５６は、弁ゲートとして作用し、燃料入口ポート２５１を通るスラリー燃料の流れを制御するために弁座２５４と協同するためのものである。弁本体２５５は、図６に示されるような第１の位置と、第２の位置との間で弁座２５４に対して弁孔２６０の中で直線運動するように設置されている。弁孔２６０は、燃料噴射器弁２００の筐体２１０によって画定される。いくつかの実施形態において、燃料供給弁２５０はそれ故、流体作動式のポペット弁とみなされる場合もある。しかしながら他の実施形態においては、燃料供給弁２５０は、ポペット弁以外である場合もあり、および／または弁本体２５５およびヘッド２５６の移動は、直線運動以外である場合もあり、例えば回転運動、回転運動と並進運動の組み合わせ、例えば枢動またはカム運動である場合もある。

［0072］第１の位置では、弁ヘッド２５６が弁座２５４から離間されることで、スラリー燃料が、燃料入口ポート２５１を通ってポンプ室ポート２５３に向かって流れ、ポンプ室２３４に入ることを可能にする。いくつかの実施形態において、弁ヘッド２５６を第１の位置に向かって推し進めるためにばねまたは他の付勢デバイスが存在する場合もある。第２の位置では、弁ヘッド２５６が弁座２５４に当接することで、スラリー燃料が、燃料入口ポート２５１を通ってポンプ室ポート２５３およびポンプ室２３４に向かって流れるのを妨害する、または阻止する。すなわち燃料入口ポート２５１は、弁ヘッド２５６が第２の位置にあるとき、ポンプ室ポート２５３およびポンプ室２３４とは流体連通していない、またはほぼ流体連通していない。

［0073］この実施形態において、ポンプ室ポート２５３は、弁ヘッド２５６が第１に位置にあるか第２の位置にあるかに関わらず燃料導管２１２と流体連通している。しかしながら一部の実施形態では、弁ヘッド２５６は、弁ヘッドが第２の位置にあるとき、ポンプ室ポート２５３およびポンプ室２３４が燃料導管２１２と流体連通しないようにする場合もある。あるいは、燃料噴射器弁２００は、燃料導管２１２と流体連通するように燃料出口ポート２５２を選択的に配置するための別の機構を備える場合もある。いくつかの実施形態において、燃料導管２１２が燃料供給弁２５０を迂回することで、燃料が燃料供給弁２５０を通過せずにポンプ室２３４から燃料出口弁２２０へと流れる場合もある。

［0074］この実施形態の燃料供給弁２５０は、流体作動式である。より具体的には、弁ヘッド２５６は、エンジンからの弁作動液によって作動可能であってよい。エンジンは、燃料噴射器弁２００がその燃焼室にスラリー燃料を噴射するために据え付けられるものであってよい。詳細には、燃料供給弁２５０は弁作動室２５８を備え、弁ヘッド２５６を第１の位置から離れて第２の位置に向かうように動かすために弁ヘッド２５６に特定の力を及ぼすために、その中に弁作動液を収容することが可能である。より具体的には、弁作動室２５８は、弁座２５４から弁ヘッド２５６の反対側にある。したがって弁作動液を弁作動室２５８に送り込むことは、第１の位置から離れ第２の位置に向かう弁ヘッド２５６の移動を生じさせる。弁作動液は、サーボ油などの油であってよい。

［0075］この実施形態では、弁作動室２５８は、ポンプ室ポート２５３から隔離されている。より具体的には、弁ヘッド２５６それ自体が、弁作動室２５８とポンプ室ポート２５３との間の流路を塞いでいる。このことは、スラリー燃料が弁作動液によって汚染されることを回避するのに役立ち、またスラリー燃料が弁作動液を汚染し、燃料供給弁２５０の品質が低下するのを回避するのにも役立つ。

［0076］この実施形態では、弁本体２５５は、弁孔２６０内での弁本体２５５の移動を円滑にし、スラリー燃料を弁作動液から密閉するのをさらに助けるために、弁本体２５５と弁孔２６０との間で弁作動液を収容するためにその中に１つまたは複数の溝２５９を有する。溝（複数可）２５９は、弁作動室２５８と流体連通することで、弁作動液は、弁作動室２５８から溝（複数可）２５９へと流れるこむことが可能である。１つまたは複数の溝の各々は、弁本体２５５の円周を完全に囲むように延びる円周方向の溝であってよい、または代替の経路をたどる溝であってもよい。

［0077］図２に示されるように、この実施形態では、燃料噴射器弁２００は、弁作動室２５８内への弁作動液の投入を制御するための制御弁２７０を備える。より具体的には、燃料供給弁２５０は、これを経由して弁作動液が、弁作動室２５８に流れ込み、またそこから流れ出ることが可能な弁作動液導管２５７を備え、制御弁２７０は、弁作動液導管２５７を通る弁作動液の流れを制御するためのものである。他の実施形態において、弁作動液は、弁作動液導管２５７以外の経路によって弁作動室２５８から流れ出ることが可能な場合もあり、これは制御弁２７０または別の弁によって制御されてよい。

［0078］制御弁２７０は、弁作動室２５８と流体連通するための第１のポートと、弁作動液の供給源２７１と流体連通するための第２のポートと、排水路２７２と流体連通するための第３のポートとを有し、制御弁２７０は、第２のポートと第３のポートのどちらが第１のポートと流体連通するかを選択するためのものである。弁作動液の供給源２７１は、燃料噴射器弁２００が据え付けられるものなどのエンジンのサーボ油システムであってよい。他の実施形態では、制御弁２７０は、異なる数のポートを有する場合もある。例えば一部の実施形態では、組み合わされた供給源２７１と排水路２７２が存在する場合もあり、そのため第３のポートが省略される場合もある。

［0079］この実施形態では、制御弁２７０は、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）によるなど、電子的に、または電気的に制御可能である。しかしながら他の実施形態では他の形態の制御が利用される場合もある。

［0080］他の実施形態においては、燃料供給弁が上記に記載されるものとは異なる形態を採る場合もあることに留意されたい。例えば一部の実施形態では、燃料供給弁は、流体作動式ではない場合もある。

［0081］続けて図２を参照すると、この実施形態では、燃料噴射器弁２００は、作動流体が作動流体源から作動室２３６および作動流体導管２４０に流れる込むことが可能な作動流体入口２４１を有する。作動流体源は、図２には示されていないが、任意の好適な構成が利用されてよい。作動室２３６に流れ込む作動流体は、例えば２００〜１５００バールなどの比較的高圧であり、ポンプ要素２３１を燃料噴射器弁２００の第１の端部２０１に向けて動かすようにポンプ要素２３１に対して作用する。この作用によって、スラリー燃料がポンプ室２３４から燃料導管２１２を通って燃料出口弁２２０へと汲み出される。燃料噴射器弁２００は、作動流体入口２４１を通る作動流体の流れを制御するために作動制御弁２４２を有する。より具体的には、作動制御弁２４２は、作動室２３６に流れ込む高圧の作動流体がポンプ要素２３１を移動させてスラリー燃料を汲み上げることを選択的に可能にする。この実施形態では、作動制御弁２４２は、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）によるなど電子的に、または電気的に制御可能である。

［0082］燃料噴射器弁２００はまた、作動流体入口２４１と流体式に平行に配置された作動流体出口２４３も有する。ポンプ室２３４がスラリー燃料によって満たされ、ポンプ要素２３１が燃料噴射器弁２００の第２の端部２０２に向かって移動する際、作動室２３６の容積が低下するため、作動流体は、作動流体出口２４３を通って作動室２３６から、および燃料噴射器弁２００から外に放出可能である。作動流体出口２４３は、作動流体を作動流体源に戻してよい。

［0083］作動流体導管２４０は、作動室２３６を燃料出口弁２２０と流体接続する。この実施形態では、作動流体導管２４０は、外側の管を備えるが、他の実施形態においては、作動流体導管２４０は、燃料噴射器弁２００に埋め込まれる、またはその内側にある場合もある。作動流体導管２４０は、作動流体導管出口２４４においてニードル弁２２０の孔２２３の中へと開放し、これにより作動流体は作動流体導管出口２４４から、弁ニードル２２２に当たるように放出可能である。作動流体は比較的高圧であるため、弁ニードル２２２に対するこのような液体の放出は、ニードル弁の孔２２３および／または弁ニードル２２２を洗い流し、そこに堆積する可能性のある炭素質の、または他の耐摩耗性粒子を押しのける、または除去するのを助ける。そのような取り除かれた物質は、ニードル燃料室２２４の中へと進み、その後、スラリー燃料によって燃料出口弁２２０から外に推し進められてエンジンの燃焼室に入ることができる。この実施形態では、孔２２３ａは、作動流体導管出口２４４のところに円周方向の溝２２３ａを含む。このことは、弁ニードル２２２の側面上の点荷重を低減させる、または回避するのに役立ち、作動流体の拡散を促進する。他の実施形態において、この円周方向の溝２２３ａは省略される場合もある。

［0084］いくつかの実施形態において、複数の作動流体導管２４０が存在する場合もあり、その各々は、作動室２３６を燃料出口弁２２０と流体接続する。このことは、作動流体が燃料出口弁２２０に送られる容積流量を増大させることを可能にすることができる。これは、燃料出口弁２２０の洗い流し作業をより高めることを可能にする、および／または作動流体のパイロット点火作用（以下で考察される）を高めることができる。

［0085］上記で指摘したように、作動制御弁２４２は、作動室２３６に入り込む高圧の作動流体が燃料出口弁２２０に向かうスラリー燃料の汲み上げ作用を生じさせることを選択的に可能にする。この実施形態では、作動制御弁２４２はまた、作動流体導管２４０に入り込む高圧の作動流体が、燃料出口弁２２０を洗い流すことも選択的に可能にすることを理解されたい。

［0086］したがってこの実施形態では、作動流体は、２つの目的のために使用され、すなわち燃料噴射器弁２００を作動させることと、燃料出口弁２２０を洗い流すことである。さらに作動制御弁２４２は、これら２つの機能を制御するために作動可能である。各噴射サイクルにおいて燃料出口弁２２０を洗い流すことは、固形物の著しい蓄積を抑える、または回避するのを助けることができ、その結果燃料出口弁２２０は、効率的な作動のために十分にきれいな状態のままでいることが可能である。

［0087］いくつかの実施形態において、作動流体は、作動液体である。いくつかの実施形態において、作動流体は、可燃性の油など可燃性の流体である。このことは、洗い流す作用がパイロット機能を有することもでき、これにより作動流体が、燃料出口弁２２０の中でスラリー燃料と混ざり合うことで燃料の着火特性を改善する。いくつかの実施形態において、作動流体は、孔２２３の中の弁ニードル２２２など燃料出口弁２２０を潤滑する機能を果たすこともできる、および／またはニードル燃料室２２４から孔２２３を通ってニードルピストン２２８に向かうスラリー燃料の移動を制限する、または阻止するためのシールを提供することもできる。作動流体はよって、弁ニードル２２２の完全性を維持するのを助けることができる。

［0088］さらに、上記で指摘したように、この実施形態では、弁ニードル２２２は孔２２３に対して回転可能である。この実施形態では、作動流体導管出口２４４は、作動流体が、例えば孔２２３の中での弁ニードル２２２の回転を促進するために、作動流体導管出口２４４から、弁ニードル２２２の一部分に当たるように放出可能であるように弁ニードル２２２に対して配置される。作動流体導管出口２４４は、作動流体導管出口２４４から放出された作動流体の少なくとも一部が、非半径方向で、またはニードル２２２の表面に対して実質的に接線方向の方向で弁ニードル２２２の一部分にぶつかるように、弁ニードル２２２に対して配置されてよい。弁ニードル２２２の一部分は、弁ニードル２２２の密閉部分２２２ｃであり、そのため放出された作動流体は、密閉部分２２２ｃの表面にあるらせん形の溝２２５ａ、２２５ｂの中に入って行く。

［0089］溝２２５ａ、２２５ｂは弁ニードル２２２の軸方向に直交しない方向に延びているため、溝２２５ａ、２２５ｂの一方、またはその各々に入り込む作動流体は、弁ニードル２２２の軸方向に直交しない方向に延びる溝２２５ａ、２２５ｂのそれぞれの側面に接触する。このような接触は、弁ニードル２２２に対して非半径方向の力を加え、これにより孔２２３の中での弁ニードル２２２の回転を促す。この実施形態では、溝２２５ａ、２２５ｂの各々が延びる方向は、弁ニードル２２２の軸方向に対して傾いている。したがって、溝２２５ａ、２２５ｂの側面は、作動流体の半径方向の移動を弁ニードル２２２の円周方向の移動に変換するように角度が付けられていることから、ニードル２２２の概ね半径方向で弁ニードル２２２の一部分にぶつかる作動流体導管出口２４４から放出される作動流体でさえも、孔２２３の中での弁ニードル２２２の回転を促すことができる。

［0090］したがって本発明のいくつかの実施形態では、一部のまたは全ての噴射サイクルにおいて、弁ニードル２２２は、ニードル弁座２２１に対して回転させられる、または連続回転させられる。このことは、弁ニードル２２２が各噴射サイクルの終わりにその閉鎖位置に戻る度に、弁ニードル２２２が同じ配向でニードル弁座２２１に当接しない確率を高める。したがってニードル弁座２２１および弁ニードル２２２は、非回転式の弁ニードルよりも、互いの接触を通してより均一な摩耗を受け、弁ニードルは強制的に、各サイクルにおいて弁ニードル弁座の同じ部分に当たるようにされる。

［0091］さらに、上記で指摘したように、スラリー燃料から炭素質の、または他の耐摩耗性粒子が沈殿し、燃料噴射器弁の中、例えばニードル弁座上または弁ニードル先端の上などに堆積する可能性がある。弁ニードル２２２のその閉鎖位置への移動は、弁ニードル２２２の先端２２２ａとニードル弁座２２１との間にあるそのような堆積した粒子を取り込む可能性がある。これは、点腐食の形態などで、ニードル先端２２２ａの摩耗を増大させる可能性がある。このような現象を例示する目的で、図７は、点腐食を受けていない弁ニードルの部分側面図を示し、図８は、点腐食した先端を有する弁ニードルの部分側面図を示す。ニードル先端に対するそのような摩耗は、詳細には点腐食の形態の摩耗は、弁ニードルおよびニードル弁座が、スラリー燃料噴射器弁２００からのスラリー燃料の出ていくことを制御するために協動することができる効果を低下させる可能性がある。

［0092］しかしながら上記で指摘したように、この実施形態では、弁ニードル２２２および孔２２３は、作動流体が、らせん形の溝２２５ａ、２２５ｂおよび孔２２３からニードル燃料室２２４に流れ込むことが可能であるように相対的に寸法が決められている。したがって、作動流体が十分に高圧である実施形態では、作動流体導管出口２４４から放出された作動流体は、弁ニードル２２２と孔２２３との間に押し進められ、ニードル燃料室２２４に入り込む。このことは、ニードル弁２２０の協働で作動可能な弁要素の一方またはその両方、すなわちこの実施形態では弁ニードル２２２のニードル弁座２２１および／または先端２２２ａを洗い流すのを助けることで、そこに堆積する可能性のある炭素質の、または他の耐摩耗性粒子を押しのける、または除去するのに役立つことができる。ここでもまた、そのような取り除かれた物質は、スラリー燃料によってノズル２２９を通って燃料出口弁２２０から外に推し進められエンジンの燃焼室に入ることができ、これによりニードル弁先端２２２ａの点腐食の実例を減少させるのに役立つ。

［0093］任意選択で、弁ニードル２２２、３２２の少なくとも先端２２２ａは、比較的摩耗しにくい材料で被覆される、またはそのような材料から作成することができる。一例の材料は、炭化タングステン、炭化ケイ素、窒化ホウ素およびダイアモンドであるが、他の材料が使用される場合もある。一実施形態において、弁ニードル２２２、３２２を回転させ、かつ軸方向に移動させつつレーザ蒸着溶接を利用して、比較的摩耗しにくい材料、例えば炭化タングステン、炭化ケイ素、ダイアモンド、酸化アルミニウムまたは他の好適な耐摩耗性材料などがニードル先端２２２ａ上に蒸着され、弁ニードル２２２、３２２はその後、弁ニードル弁座２２１と協働するように好適な外形になるように研磨される。あるいは、弁ニードル２２２、３２２全体が、摩耗しにくい材料、例えば炭化タングステン、炭化ケイ素、ダイアモンド、酸化アルミニウムまたは他の好適な耐摩耗性材料などで作成される場合もある。他の実施形態において、弁ニードル２２２、３２２は、他の方法で作成される場合もある。同様に燃料噴射器弁２００の１つまたは複数の他の部品が、比較的摩耗しにくい材料、例えば上記で考察したそのような材料のいずれかなどを含むコーティングであってよい、または、そのような材料から作成されてもよい。一例の部品は、燃料供給弁２５０の弁ヘッド２５５および／または弁座２５４、ニードル弁座２２１およびノズル２２９である。

［0094］図２の燃料噴射器弁２００の作動を次に記載する。

［0095］図２および図６に例示されるような第１の位置にある燃料供給弁２５０の弁ヘッド２５５によって、スラリー燃料は、燃料入口ポート２５１から燃料供給弁２５０およびポンプ室ポート２５３を通ってポンプ室２３４に流れ込む。スラリー燃料の圧力は、比較的低いとはいえ、ポンプ要素２３１を燃料噴射器弁２００の第２の端部２０２に向けて押してポンプ室２３４を膨張させるのに十分である。スラリー燃料の圧力は、例えば３０バール未満、または任意選択で２０から３０バールの間であってよい。ポンプピストン２３２および作動ピストン２３３がそのように押される際、作動室２３６の中の何らかの残された作動流体の一部が作動流体出口２４３を通って燃料噴射器弁２００から外に流れ出る。

［0096］ポンプ室２３４が、スラリー燃料によって十分に満たされたとき、制御弁２７０が開放されて（エンジン制御ユニットの制御の下などで）弁作動液が弁作動液導管２５７を通って弁作動室２５８の中に押し進められることを可能にし、これにより燃料供給弁２５０の弁ヘッド２５６を第１の位置から離れて第２の位置に向かうように動かすことで、燃料入口ポート２５１を閉鎖する。弁作動室２５８内の弁作動液は好ましくは、燃料入口ポート２５１の中のスラリー燃料より高い圧力である。例えば、弁作動液は、１００バールを超える圧力であってよく、例えば１８０から２００バールの間などであってよい。

［0097］弁ヘッド２５６が第２の位置になると、作動制御弁２４２が開放されて（エンジン制御ユニットの制御の下などで）高圧の作動流体が作動流体入口２４１を通って作動室２３６に急速に流れ込むようにする。作動流体は、ポンプ室２３４の中のスラリー燃料よりかなり大きな圧力であるため、作動流体は、ポンプ要素２３１に対して一定の力を及ぼすことで、ポンプ室２３４の中のスラリー燃料が加圧され、燃料導管２１２を通ってニードル燃料室２２４に押し込まれるようにする。このことは、ばね２２７の付勢に対抗して弁ニードル２２２を開放位置に移動させ、スラリー燃料が燃料噴射器弁２００の外に押し出され、ノズル２２９を通ってエンジンの燃焼室に向かうことを可能にする。燃料供給弁２５０の弁ヘッド２５６は、燃料噴射器弁２００のこのような作動の間第２の位置にあるため、スラリー燃料を同様にポンプ室２３４から燃料入口ポート２５１に押しやることはできない。

［0098］同時に、作動流体の一部分は、作動室２３６から、作動流体導管２４０に沿って作動流体導管出口２４４まで押し進められ、上記に記載したように放出されて、孔２２３および／またはその中に位置する弁ニードル２２２に接触し、それらを洗い流す。作動流体は比較的高圧であるため、作動流体は、ほとばしるように作動流体導管出口２４４から現れる。このことは、弁ニードル２２２上、または孔２２３の中に堆積する可能性ある炭素質の、または他の耐摩耗性粒子を押しのける、または洗い流すのに役立つ。作動流体はまた、ニードル弁２２０の協働して作動可能な弁要素、すなわちこの実施形態では、弁ニードル２２２のニードル弁座２２１および／または先端２２２ａと接触し、これらを洗い流すために、弁ニードル２２２と孔２２３との間に押し進められ、ニードル燃料室２２４に入り込み、そこに堆積する可能性のある炭素質の、または他の耐摩耗性粒子を押しのける、または除去するのを助ける。

［0099］その後、作動制御弁２４２は閉鎖され（エンジン制御ユニットの制御の下などで）作動室２３６への高圧の作動流体の流れを止めさせる。結果として、ポンプ室２３４から燃料出口弁２２０へのスラリー燃料の汲み上げ作業が中断され、作動流体導管２４０を通る燃料出口弁２２０への作動流体の流れも中断する。さらに、燃料出口弁２２０へのスラリー燃料の流れが止まるため、弁ニードル２２２は、ばね２２７の付勢力の下でその閉鎖位置に戻り、ニードル燃料室２２４から燃料噴射器弁２００の外にスラリー燃料が流れるのを阻止する、または妨害する。

［0100］その後、弁作動室２５８への弁作動液の流れが、制御弁２７０（エンジン制御ユニットの制御の下などで）の閉鎖を通して止められる。燃料入口ポート２５１内の比較的低圧のスラリー燃料はこのとき、弁ヘッド２５６を第２の位置から離れて第１の位置に向かうように動かし、燃料入口ポート２５１を開放し、再びこのサイクルを開始するのに十分である。弁ヘッド２５６のこのような移動の間、弁作動液の少なくとも一部分が、弁作動室２５８から弁作動液導管２５７および制御弁２７０を通って排水路２７２に放出される。したがってスラリー燃料は、第１の位置に移動する弁ヘッド２５６に対する著しい抵抗に遭遇することはない。排水路２７２は、弁作動液が弁作動液の供給源２７１に戻るように戻すことができる。

［0101］弁ヘッド２５６を第１の位置から離れて第２の位置に向かうように動かすのに使用されるのはスラリー燃料ではなく、別の流体であることを理解されたい。弁ヘッド２５６を第１の位置から離れて第２の位置に向かうように動かすために、スラリー燃料が弁ヘッド２５６に対抗するように作用しなければならないことを回避することによって、スラリー燃料の圧力は比較的低くてよい。このことは、燃料供給弁２５０内、またはその付近のスラリー燃料からの固体粒子の凝集を回避するのに役立つ。

［0102］さらにいくつかの実施形態において、第１の位置から離れて第２の位置に向かう弁ヘッド２５６の移動の間、弁ヘッド２５６が、燃料入口ポート２５１からのスラリー燃料の流れに対抗する力を及ぼすことはほとんどない。このことは、スラリー燃料を比較的低い圧力に維持することができ、またそのため非ニュートン性スラリー燃料が沈殿する可能性、または固体燃料粒子が凝結する可能性が小さくなることを意味する。しかしながら他の実施形態では、第１の位置から離れて第２の位置に向かう弁ヘッド２５６の移動の間、弁ヘッド２５６は、燃料入口ポート２５１からのスラリー燃料の流れに対抗する力を及ぼす。

［0103］任意選択でメンテナンスサイクル中など、作動制御弁２４２は、燃料出口弁２２０の洗い流しを生じさせるために１回以上の作動をさせることができる。そのようなメンテナンスサイクルの間、スラリー燃料以外の流体、例えば水が、燃料入口ポート２５１を通ってポンプ室に汲み上げられてよい。いくつかの実施形態において、そのようなメンテナンスサイクルの間、流体はポンプ室に全く汲み上げられない、またはその後ポンプ室から燃料出口弁２２０に汲み上げられる。

［0104］他の実施形態において、上記に記載した実施形態のうちの２つ以上が組み合わされる場合もある。他の実施形態において、一実施形態の機能が、１つまたは複数の他の実施形態の機能と組み合わされる場合もある。

［0105］本発明の実施形態を、特に例示される例を参照して考察してきた。しかしながら、本発明の範囲内で記載される例に対して変形形態および修正形態が作成され得ることを理解されたい。

Claims

スラリー燃料噴射器弁であって、
スラリー燃料が当該スラリー燃料噴射器弁を出てエンジンの燃焼室に向かうことができる燃料出口弁と、
ポンプ空洞と、
前記ポンプ空洞をポンプ室と作動室に隔てるポンプ要素と、
スラリー燃料が前記ポンプ室から前記燃料出口弁に流れることが可能な燃料導管と、
作動流体が前記作動室から前記燃料出口弁に流れることが可能な作動流体導管と、を備える、スラリー燃料噴射器弁。
前記燃料出口弁は、前記スラリー燃料噴射器弁から前記エンジンの前記燃焼室に向かうスラリー燃料の前記出ていくことを制御するために互いに協働して作動可能である第１の弁要素及び第２の弁要素を備え、
前記燃料出口弁は、作動流体が前記作動流体導管から、前記第１の弁要素および前記第２の弁要素の一方またはその両方と接触して放出可能であるように構成される、請求項１に記載のスラリー燃料噴射器弁。
前記燃料出口弁は、孔と、ニードル燃料室と、前記孔の中から前記ニードル燃料室の中に特定の可変の範囲まで突出するために前記孔の中で移動可能である弁ニードルとを有するニードル弁を備え、
前記作動流体導管は、作動流体導管出口において前記孔の中へと開放し、これにより作動流体が前記作動流体導管出口から、前記弁ニードルおよび前記孔の一方またはその両方と接触して放出可能である、請求項１または２に記載のスラリー燃料噴射器弁。
前記弁ニードルは前記孔に対して回転可能である、請求項３に記載のスラリー燃料噴射器弁。
前記作動流体導管出口は、作動流体が、前記孔の中での前記弁ニードルの回転を促進するために、前記作動流体導管出口から、前記弁ニードルの一部分に当たって放出可能であるように前記弁ニードルに対して配置される、請求項４に記載のスラリー燃料噴射器弁。
前記弁ニードルの前記一部分の表面は、少なくとも１つの溝を備える、請求項３から５のいずれか一項に記載のスラリー燃料噴射器弁。
前記または各溝の少なくとも一部は、前記弁ニードルの軸方向に直交しない方向に延びている、請求項６に記載のスラリー燃料噴射器弁。
前記方向は前記弁ニードルの軸方向に対して傾いている、請求項７に記載のスラリー燃料噴射器弁。
前記または各溝の前記一部はらせん形である、請求項７または８に記載のスラリー燃料噴射器弁。
前記または各溝はらせん形である、請求項６から９のいずれか一項に記載のにスラリー燃料噴射器弁。
前記弁ニードルおよび前記孔は、作動流体が前記孔から前記ニードル燃料室に流れ込むことができるように相対的に寸法決めされている、請求項３から１０のいずれか一項に記載のスラリー燃料噴射器弁。
前記燃料導管は前記ニードル燃料室の中に開放する、請求項３から１１のいずれか一項に記載のスラリー燃料噴射器弁。
作動流体が作動流体源から前記作動室および前記作動流体導管に流れ込むことができる作動流体入口を備える、請求項１から１２のいずれか一項に記載のスラリー燃料噴射器弁。
前記作動流体入口を通る作動流体の流れを制御するために作動制御弁を備える、請求項１３に記載のスラリー燃料噴射器弁。
前記作動流体入口と流体式に平行に配置され、作動流体を前記作動室から放出することが可能な作動流体出口を備える、請求項１３または１４に記載のスラリー燃料噴射器弁。
前記ポンプ要素はシャトルピストンを備える、請求項１から１５のいずれか一項に記載のスラリー燃料噴射器弁。