JPH10205407A - フューエルインジェクター用ボールシャッター付電磁絞り弁 - Google Patents

フューエルインジェクター用ボールシャッター付電磁絞り弁

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JPH10205407A
JPH10205407A JP9354957A JP35495797A JPH10205407A JP H10205407 A JPH10205407 A JP H10205407A JP 9354957 A JP9354957 A JP 9354957A JP 35495797 A JP35495797 A JP 35495797A JP H10205407 A JPH10205407 A JP H10205407A
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stem
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 最大圧力状態下での弁のシーリングを保証し
つつ、高性能で且つ高信頼性のフューエルインジェクタ
ー用のボールシャッター付電磁絞り弁を提供する。 【解決手段】 コントロールチャンバー(41)の排出管(4
3)を閉じるように円錐弁座(46)上で作用するボール(44)
と、円柱ステム(47)をコントロールするための電機子(2
7)を起動する電磁石(26)とを備え、前記ステム(47)は、
前記円錐弁座(46)と同軸とされ、且つ、通常はボール(4
4)を該弁座に対し閉状態に位置させるように弾性的に押
圧され、さらに、前記円錐弁座(46)と同軸とされた案内
スリーブによって案内されてなるフューエルインジェク
ター用電磁絞り弁において、デカップリング継手(62)
を、ステム(47)及びボール(44)間に備える。本発明によ
れば、ボール(44)による損傷に起因する電機子(27)の行
程の変化を抑え得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、フューエルインジ
ェクター用、特に、内燃機関に用いられるフューエルイ
ンジェクター用のボールシャッター付電磁絞り弁に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】フューエルインジェクターにおける絞り
弁は、通常、超硬質ボールによって閉じられる排出管を
備えたコントロールチャンバーを有している。公知の絞
り弁においては、前記ボールは、スプリングによって排
出管の弁座近傍に配置されており、制御用電磁石が充電
されると、電機子（armature）がスプリングの付勢力に
抗してボールを移動させ、前記排出管を開ける。コント
ロールチャンバー内の燃料は高圧であるため、前記スプ
リングは弁を閉じるのに十分な強い付勢力を有すること
が必要となる。
【０００３】公知の弁においては、電機子はステムに接
続されており、該ステムはスプリングによって直接シャ
ッターに押圧されている。従って、ステムとボールとの
接触は、実質的には点接触である。これは以下の結果を
招くことになる。即ち、ボールはステムよりも硬い材料
で作られるので、該ボール及びステム間の高圧力は、該
ステムの変形又は該ステムの磨耗傷を招き、結果とし
て、ボール行程に影響を与えることになる。
【０００４】知られているように、ボールの行程、即
ち、ステムの行程は、エンジン内へ噴射される燃料量を
決定する主要なパラメータの一つである。つまり、一定
の電磁石充電時間及び一定の供給圧の下では、ボール行
程の増加が、弁の開放及び遮断時間の増加、即ち、注入
燃料量の増加に対応する。
【０００５】さらに、変速機構の製造に際し生じる電機
子及びボール間の不可避のズレ（tolerance）は、電機
子、ステム及びボール弁座の各軸を完全に一致させるこ
とを極めて困難にする。従って、公知の弁は、弁座の軸
線方向と全く同一方向でボールを移動させるという問
題、即ち、ステム動作によって生じるボールの横方向の
動きを排除するという問題を有している。また、弁の効
果的なシールを保証するためには、電機子の作用表面は
ボールのシール面と完全に平行でなければならない。
【０００６】前記タイプの絞り弁は、弁座が、鋭角での
ボールとの接触を避ける為に、円錐形状とされているこ
とが知られている。さらに、他の絞り弁として、ステム
がボールを係合する球状窪みを備えているものが提案さ
れている。しかしながら、このような窪みによって、ボ
ールの横方向への動きが不可能になる。従って、弁構成
要素の組立に際し生じる不可避のズレによって、ボール
の位置ズレが生じた場合、該ボールは自動的に自分自身
を中心位置に合わせることができない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、最大
圧力状態下での弁のシーリングを保証しつつ、公知装置
における前記欠点を解消するように構成された，高性能
で且つ高信頼性の前記タイプの絞り弁を提供すること、
並びに、これによって、インジェクターの信頼性のある
コンスタントな動作を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明においては、イン
ジェクターにおけるコントロールチャンバーの排出管を
閉じるように円錐弁座に対し作用するボールと、前記円
錐弁座と同軸とされ、且つ、通常は前記円錐弁座の近傍
位置に前記ボールを位置させるように弾性的に押圧され
る円柱状ステムを制御する為に電機子を作動させる電磁
石とを備え、前記ステムが、前記円錐弁座と同軸とされ
た案内溝によって案内されるボールシャッター付電磁絞
り弁であって、デカップリング継手（ decoupling join
t ）が、ステムの動作を円錐弁座と同軸とされたボール
に伝達し、これによって、該ボールによる損傷に起因す
る電機子の行程変化を低減させるように、前記ステムと
ボールとの間に備えられている電磁絞り弁が提供され
る。
【０００９】より詳しくは、前記デカップリング継手
は、前記ステムと係合する平坦面と、該平担面と反対側
に前記ボールを係合する球状凹面とを有するプレートを
備えている。前記球状凹面は、ボールを円錐弁座の中心
位置に合わせ、弁の最適なシールを保証する。前記凹面
及びボールの係合面間の圧力を低減するために、前記凹
面直径を、前記ボール直径よりもやや大きくすることが
好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の好ましい実施の
形態を、添付図面を参照しつつ実施例の形で説明する
が、本発明はこの実施の形態に限定されるものではな
い。
【００１１】図１は本実施の形態に係る絞り弁を備えた
フューエルインジェクターの部分断面図であり、図２は
図１に示すフューエルインジェクターの絞り弁部分の拡
大断面図、図３は図２の拡大詳細図である。
【００１２】図１の符号５は、例えば、ディーゼル内燃
燃焼エンジンに用いられるフューエルインジェクターを
示している。該フューエルインジェクター５は、先端に
１以上のオリフィス１１を有するノズル９に連結された
中空の本体６と、該本体６内を摺動すると共に、継手１
０によってオリフィス１１を閉じる為のピン１２に連結
されたコントロールロッド８とを備えている。
【００１３】本体６は突出部（appendix）１３を備えて
いる。該突出部１３には通常の燃料供給ポンプに接続さ
れた注入手段１６が挿入されており、さらに、該突出部
１３には導管１７、１８及び１９（図１参照）を介して
ノズル９の噴射チャンバー１９に連通する孔１４（図２
参照）が形成されている。ピン１２は、チャンバー１９
内の圧縮燃料が作用する肩部２２と、該ピン１２の下方
への押圧を付勢する圧縮スプリング２３とを備えてい
る。
【００１４】インジェクター５は、全体を符号２４で表
された絞り弁２４と、電機子２７を制御するための電磁
石２６とを備えている。該電磁石２６は、軸３０を有し
且つ通常のコイル２９を収納する環状のマグネチックコ
ア２８を備えており、さらに、燃料タンクに接続された
排出手段３２に連通する軸線に沿った孔３１を有してい
る。
【００１５】また、絞り弁２４は、軸３０と同軸とされ
た本体３３と、フランジ３４とを備えている。該フラン
ジ３４は、詳細を後述するように、リングナット３６に
よって較正ワッシャー３５（図２参照）を介挿して本体
６に連結されている。電機子２７は軸３０と同軸であっ
て且つスリーブ４０が一体形成されたディスク３８を備
えており、さらに、本体に形成された排出チャンバー３
７をコア２８の中央孔３１に連通させる１以上の溝３９
を有している。ディスク３８はコア２８に面し且つ軸３
０と垂直な作用面４５を備えている。
【００１６】また、弁２４の本体３３は軸線方向に沿っ
たコントロールチャンバー４１を備えており、さらに、
孔１４と連通する調整された放射状注入導管４２（図２
参照）と、軸３０と同軸とされ且つ排出チャンバー３７
に連通する調整された排出導管４３とを備えている。コ
ントロールチャンバー４１は、ロッド８の上端面によっ
て底端面が画される。肩部２２の表面積に比してロッド
８の上端面の表面積が大きいから、通常、燃料圧力は、
スプリングの付勢力と共に、ロッド８をノズル９のオリ
フィスを閉じるような位置に配置させる。
【００１７】コントロールチャンバー４１の排出管４３
は、通常、タングステンカーバイト等の超硬質材料製の
ボール状シャッター４４によって閉じられている。該ボ
ール４４は、導管４３と同軸とされた本体３３の円錐弁
座４６に着座するようにされており、円柱状ステム４７
によってコントロールされている。該円柱状ステム４７
は、電機子２７がステム４７から分離するように、ディ
スク３８がスプリング５０の付勢力によって押圧するＣ
型リングを収容する溝を有している。
【００１８】ステム４７の所定長さがホール３１の中に
突入しており、先端は小径部５１で終焉している。該小
径部５１はホール３１に収容された第１圧縮スプリング
５１を支持し係止するためのものである。ステム４７は
軸３０と同軸とされた固定スリーブ５３内を摺動する。
該スリーブ５３は、軸線方向に沿った孔５６を有する底
部フランジ５４を一体的に備えている。また、ステム４
７は、下端部に、軸３０に対し垂直方向に延び且つフラ
ンジ５４の下端面に当接する内部フランジ５７を備えて
いる。
【００１９】リングナット３６が、調整ワッシャ３５に
対しフランジ５４を押圧する。調整ワッシャ３５は本体
３３のフランジ３４の平坦表面５５上に作用する。フラ
ンジ３４はインジェクターの本体６の肩部に係止してい
る。リングナット３６は外周にネジが切られており、排
出チャンバーのネジ山にねじ込まれている（図１参
照）。より詳しくは、前記ワッシャー３５はステム４７
の所望行程ｈを決定するように選ばれている。ステム４
７のフランジ５７は、孔５６を介して排出チャンバーに
連通するか流燃焼室（ swirl chamber ）内に収容され
ている。
【００２０】本体６、コア２８、ワッシャー３５、フラ
ンジ５４、スリーブ５３、ステム４７、スリーブ４８及
び電機子２７の組立時に生じる回避不能な製造上のズレ
は、該電機子２７、ステム４７及び円錐状弁座４６を完
全に位置合わせすることを極めて困難にする。さらに、
ステムがボールに直接作用する場合は、フランジ５４及
びボール４４間は点接触することになるから、ボールの
硬さの為にフランジ５４が大きく変形し、損傷すること
になる。
【００２１】さらに、前記軸のうちの何れか一つが少し
でもズレると、ボール４４はスプリング５２の作用中に
横方向の付勢力を受けることになる。この横方向の付勢
力は、ボール４４と弁座４６との完全な接触を阻害し、
その結果、弁２４の作動を損ない、弁座４６に大きな変
形を生じさせる。
【００２２】本発明においては、前記欠点を解消するた
めに、ステム４７のフランジ５７とボール４４との間
に、全体を符号６２で示すデカップリング継手６２が備
えられている。該デカップリング継手６４は、フランジ
５４とボール４４とを分離し、且つ、該ボール４４を弁
座４６の軸に対し同軸となるように案内するためのもの
である。該継手６２は、平坦面６４と該平坦面と反対側
にある球状凹面６６とを有する円状プレート６３（図３
参照）を備えている。
【００２３】より詳しくは、平坦面６４はステム４７の
フランジ５７と係合し、ステム４７の軸に対する，プレ
ート６３の横方向動きをある程度許容する。即ち、凹面
６６がボール４４を係合して、ステム４７の動作を円錐
弁座４６の軸に沿わせる。これにより、弁２４における
電機子２７、ステム４７及び本体３３の軸の不可避のズ
レ、並びに、電機子２７のディスク３８の表面４５（図
１参照）と本体３３の表面５５（図２参照）との間の平
行度の欠如が補償される。
【００２４】凹面６６（図３参照）の直径Ｄは、凹面６
６及びボール４４の各係合面間の圧力を低減させるため
に、ボール４４の直径ｄよりも若干大きくなっている。
また、該凹面６６は、電機子２７（図１参照）がコア２
７に引きつけられた際にボール４４が離脱するのを防止
するために、深さ（ camber ）Ｆを有している。
【００２５】より詳しくは、ボール４４の直径ｄと凹面
６６の直径Ｄとの比ｄ／Ｄは、９２／１００から９８／
１００の間とすることができ、深さＦはボール４４の直
径ｄに対し８／１０から９／１０までの間とすることが
できる。好ましくは、直径が約０．２５ｍｍの導管４３
に対して、ボール４４の直径ｄは約１．３５ｍｍ、凹面
６６の直径Ｄは約１．４０ｍｍ、及び深さＦは約１．０
０ｍｍとすることができる。
【００２６】また、円錐弁座４６の頂角αは、１１０°
から１２０°の間とすることができ、さらに、平板６３
の先端エッジ６７と円錐弁座４６表面との抵触を防止す
るために、本体３３の上端面には窪み６８が形成されて
いる。該窪み６８は、弁座４６の頂角αより大きい頂角
を有する切断円錐形状面（ truncated-cone-shaped sur
face ）を備えている。
【００２７】以下に、インジェクター５における絞り弁
２４の動作について説明する。
【００２８】コイル２９が充電されると（図１参照）、
コア２８は電機子２７のディスク３８を引きつける。該
ディスク３８は、リング４９を介して、ステム４７をス
プリング５２の付勢力に抗して上方へ引き上げる。ステ
ム４７のフランジ５７は、固定フランジ５４に対するフ
ランジ５７の拘束を和らげるように、チャンバー５８の
中で乱流を生じさせる。それ故、チャンバー４１内の燃
料圧力がボール４４を開状態へ移動させて、燃料をチャ
ンバー４１からタンクへ排出させる。そして、チャンバ
ー１９内の燃料圧力はロッド８上端面の残留圧力に打ち
勝って、ピン１２を引き上げ、これにより、オリフィス
１１を介してチャンバー１９内に燃料を注入する。
【００２９】コイル２９が放電されると、スプリング５
２がステム４７を下方へ押し下げ、これによって、リン
グ４９を介して電機子２７が引き下げられる。ステム４
７の運動エネルギーは、フランジ５７によって発生させ
られるチャンバー５８内部における燃料の乱流によっ
て、一部散逸される。直径Ｄとｄとの差異による間隙に
よって、ボール４４と結合するプレート６３の凹面６６
表面（図３参照）は、ボール４４が弁２４の円錐弁座４
６に対し常に同軸となることを可能にする。このように
して、ボール４４は排出導管４３を閉じ、圧縮燃料がコ
ントロールチャンバー４１内の圧力を元に戻す。従っ
て、ピン１２（図１参照）がオリフィス１１を閉じる。
【００３０】さらに、ボール４４と凹面６６との間の若
干直径の異なる２つの球面接触によって、該表面上の圧
力は減圧され、これにより、損傷が防止され、電機子２
７の行程距離ｈの変化が防止される。従って、注入され
る燃料量に関し、長期間に亘って一貫性が保証される。
【００３１】前述した詳細な説明から、公知のバルブに
対する、本発明に係る絞り弁２４の有利な点は明らかで
あろう。特に、プレート６３は、一方では、ボールを円
錐弁座４６に案内し且つ芯合わせを行うと共に、他方で
は、弁２４の作動安定性を向上させ得る。
【００３２】以上、本発明の好ましい実施の形態につき
説明してきたが、本発明はこれに限られるものでは無
い。例えば、電機子２７はステム４７と一体とすること
ができる。また、ステム４７はフランジ５７を備える必
要は無い。さらに、プレート６３の形状やサイズは説明
した以外の種々のものをとり得る。
【００３３】
【発明の効果】本発明に係るフューエルインジェクター
用電磁絞り弁によれば、ステムとボールとの間に、デカ
ップリング継手を備えるようにしたので、ボールによる
損傷に起因する電機子の行程変化を防止することができ
る。
【００３４】前記デカップリング継手を、前記ステムと
係合する平坦面と、該平坦面と反対側であって前記ボー
ルを係合する球状凹面とを備えるものとすれば、該凹面
がボールを円錐弁座の中心に位置させ、これにより、弁
の最適シーリングを保証することができる。
【００３５】前記凹面の直径(D)を前記ボールの直径(d)
よりも若干大きくすれば、該凹面及びボールの係合面間
の圧力を低減させることができ、これにより、弁構成部
材の損傷を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の好ましい実施の形態に係る絞
り弁を備えたフューエルインジェクターの部分断面図で
ある。
【図２】図２は、図１に示すフューエルインジェクター
における絞り弁部分の拡大断面図である。
【図３】図３は、図２に示す絞り弁部分の拡大詳細図で
ある。
【符号の説明】
５ フューエルインジェクター ２６ 電磁石 ２７ 電機子 ３８ ディスク ４１ コントロールチャンバー ４３ 排出管 ４４ ボール ４６ 円錐弁座 ４７ ステム ５０ スプリング ６２ デカップリング継手 ６３ プレート ６４ デカップリングの平坦面 ６６ デカップリングの球状凹面

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 フューエルインジェクター用ボールシャ
    ッター付電磁絞り弁であって、インジェクターのコント
    ロールチャンバーの排出管を閉じるように円錐弁座上で
    作用するボールと、円柱ステムをコントロールするため
    の電機子を起動する電磁石とを備え、前記ステムは、前
    記円錐弁座と同軸とされ、且つ、通常はボールを該弁座
    に対し閉状態に位置させるように弾性的に押圧され、さ
    らに、前記円錐弁座と同軸とされた案内スリーブによっ
    て案内されてなるものにおいて、 デカップリング継手が、前記ステムの動作を前記円錐弁
    座と同軸とされたボールに伝達し且つ該ボールによる損
    傷に起因する電機子の行程の変化を抑えるように、該ス
    テム及びボール間に備えられていることを特徴とする電
    磁絞り弁。
  2. 【請求項２】 前記デカップリング継手は、前記ステム
    と係合する平坦面と、該平坦面と反対側であって前記ボ
    ールを係合する球状凹面とを有するプレートを備えてお
    り、該凹面が前記ボールを前記円錐弁座の中心に位置さ
    せ、弁の最適シーリングを保証することを特徴とする請
    求項１に記載のフューエルインジェクター用ボールシャ
    ッター付電磁絞り弁。
  3. 【請求項３】 前記凹面及び前記ボールの係合面間の圧
    力を低減するために、前記凹面の直径(D)は前記ボール
    の直径(d)よりも若干大きくされていることを特徴とす
    る請求項２に記載のフューエルインジェクター用ボール
    シャッター付電磁絞り弁。
  4. 【請求項４】 前記ボールの直径(d)と前記凹面の直径
    (D)との比(d/D)は92/100から98/100までの間であり、前
    記ボールの硬度は前記プレートの硬度より大きいことを
    特徴とする請求項３に記載のフューエルインジェクター
    用ボールシャッター付電磁絞り弁。
  5. 【請求項５】 前記円錐弁座の頂角は110°から120°ま
    での間であることを特徴とする請求項４に記載のフュー
    エルインジェクター用ボールシャッター付電磁絞り弁。
  6. 【請求項６】 前記電機子は前記ステムと同軸とされた
    ディスク形状であり、該ディスクは、スプリングが備え
    られる側と反対側に前記ステムを摺動自在に支持するス
    リーブを一体的に備えており、さらに、前記ステムは前
    記プレートの平坦面と係合するフランジを一体的に備え
    ていることを特徴とする請求項１から５の何れかに記載
    のフューエルインジェクター用ボールシャッター付電磁
    絞り弁。
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