JPH10504624A - 燃料噴射装置のための流域の改善された可動子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 可動子（２２）が、軸線方向の主貫通孔を規定している管状壁を有している。軸線方向上端部（１００）は軸線方向下端部（１０２）よりも大きな外径を有している。これらの上端部と下端部との間の管状壁の部分が円錐台形外面（１０４）を有している。この円錐台形面において、軸線方向の主貫通孔（１０６）と非垂直に交わるように単一の貫通孔（１２４）が管状壁を貫通して延びている。ニードル弁の上端部が、主貫通孔（１０６）の軸線方向下端部（１１６）内に挿入されており、これらの２つの部材がこの部分で溶接および／または圧着によって結合されている。ニードル弁（２４）の挿入された端部（１３０）は、管状壁（１１２）を貫通して延びた単一の貫通孔（１２４）を妨げないので、主貫通孔の開口した上端部を介して可動子に流入する燃料は、管状壁に設けられた単一の貫通孔（１２４）を通って可動子から流出するために偏向する。

Description

【発明の詳細な説明】 燃料噴射装置のための流域の改善された可動子 発明の分野 本発明は、内燃機関の燃料噴射システムで使用されるソレノイド作動式の燃料 噴射装置に関する。 発明の背景および概略 所定のソレノイド作動式の燃料噴射装置では可動子は燃料噴射装置を貫通する 内部燃料通路に配置されており、この可動子に弁エレメントが結合しているので 、これらは単一の準アセンブリを形成している。可動子は磁気回路の一部を形成 しているので、特に可動子の構成は磁気回路と燃料流制限問題とを考慮しなけれ ばならない。他方、弁エレメントの構成は、燃料流制限を含む様々な問題の中で も、この弁エレメントが作動している間繰り返し衝突する硬化された弁座に対す るシールをも考慮しなければならない。したがって、可動子と弁エレメントとは 通常異なる材料から成っており、可動子は、比較的磁気的に弱い強磁性材料から 、また弁エレメントは比較的磁気的に強い強磁性材料から成っている。可動子が 燃料流に課す制限を最小限にするための努力において、可動子はこれまで、燃料 が流過するための内部通路および／または可動子の外側を取り囲むようにより大 きな流域を提供する外側室 もしくはチャネルを備えるように構成されてきた。 可動子内の流過通路は、通常可動子の弁エレメント装着界面付近に位置してい る。圧着および／または溶接が、弁エレメントを可動子に結合するために使用さ れてきた２つの工程であり、これらは装着界面において所定の最小限の量の材料 を使用することを必要とするので、装着を良好に行うことができる。このことは 、可動子を通過および／または貫通する燃料流を改善するために省略できる材料 の量を妥協する傾向がある。その結果、従来の可動子の構成は、底部を貫通した 多数の孔および／または外径に設けられた平坦部もしくはチャネルを用いていた 。このような解決手段は、多くの機械加工作業を必要とし、さらに／または比較 的大きな流量を扱うために必要な、制限の所要の低減がまだ達成されていない。 本発明は、自体でかつ燃料噴射装置の所定の関連した部品に関連した、全く新 規であると考えられる可動子の構造に存在する改良された解決手段に関する。本 発明では、弁エレメントと可動子とを結合するために依然圧着および／または溶 接を用いることができるが、流れのより少ない制限を提供する。 様々な特徴、利点および発明の観点が、本発明を実施するために現在考えられ る最良の形式に基づく本発明の有利な実施例を開示した、図面が添付された以下 の記述および請求項に示されている。 図面の簡単な説明 第１図は、可動子に関する本発明に基づく燃料噴射装置の縦断面図である。 第２図は、第１図の可動子／ニードル弁アセンブリの拡大図であり、ニードル 弁の一部が省略されており、可動子は縦断面図で示されている。 第３図は、第２図に示された矢印３−３の方向で見た部分図である。 有利な実施例の説明 第１図には、燃料流入管１２、調節管１４、フィルタアセンブリ１６、コイル アセンブリ１８、コイルばね２０、可動子２２、ニードル弁２４、非磁性シェル ２６、弁体シェル２８、弁体３０、プラスチックシェル２６、コイルアセンブリ ハウジング３４、非金属性成形カバー３６、ニードルガイド部材３８、弁座部材 ４０、薄いディスク状のオリフィス部材４１、バックアップ保持部材４２、小さ なＯリングシール４３および大きなＯリングシール４４を含む多数の部材から構 成された燃料噴射装置が示されている。 ニードルガイド部材３８、弁座部材４０、薄いディスク状のオリフィス部材４ １、バックアップ保持部材４２、および小さなＯリングシール４３は、米国特許 第５１７４５０５号明細書等の多数の明細書に示されているように、燃料噴射装 置のノズル端部に配置された積み体を形成している。可動子２２とニードル弁２ ４とは、可動子／ニードルアセンブリを形成するように結合されている。可動子 ２２に関する本発明の特徴の詳細に注目する前に、燃料噴射装置１０の別の一般 的な事柄を述べることにする。 コイルアセンブリ１８はプラスチック枠体４６を有しており、このプラスチッ ク枠体４６には電磁コイル４８が巻き付けられている。電磁コイル４８の各端部 は、カバー３６の一体的な部分として形成された包囲部５３と相俟って、燃料噴 射装置を操作する電子制御回路（図示せず）に燃料噴射装置を接続するために電 気コネクタ５４を形成するように成形されている。 燃料流入管１２は強磁性であり、かつ露出した上端部に燃料流入開口部５６を 有している。関連した燃料レール（図示せず）内のカップもしくはソケットに燃 料噴射装置入口をシールするために働くＯリングシール６１が、燃料流入管１２ の流入端部を取り囲むように配置されている。下側のＯリング４４は、燃料噴射 装置を機関に装着するときに機関吸気システム（図示せず）内のポートに液密シ ールを提供するために働く。フィルタアセンブリ１６が調節管１４の開放した上 端部に組み付けられていて、燃料が調節管１４に流入する前に、流入開口部５６ を通って流入する燃料から所定のサイズよりも大きい粒子状物質をろ過するよう になっている。 較正された燃料噴射装置では、調節管１４が燃料流 入管１２内の軸線方向の位置に軸線方向に位置決めされており、調節管１４が所 望のバイアス力でコイルばね２０を押圧し、このバイアス力により可動子／ニー ドル弁アセンブリが押しつけられ、ニードル弁２４の丸い先端部が弁座部材４０ に座着させられて、弁座を貫く中央孔を閉じる。調節管１４と燃料流入管１２と が一緒に締め付けられて、調節較正が行われた後に相対的な軸線方向での位置を 維持すると有利である。 燃料流入管１２に流入し調節管１４を通過した後、燃料は、燃料流入管１２と 可動子２２との向き合った端部が相俟って規定した空間６２に流入する。可動子 ２２は通路６４を有しており、この通路は空間６２を弁体３０内の通路６５に連 通させており、ガイド部材３８は燃料通過孔３８Ａを有している。これにより、 燃料が空間６２へ流入し、通路６４，６５を通って弁座部材４０へ流れることが できる。この燃料の流過経路は第１図において一連の矢印によって示されている 。 非強磁性シェル２６の上端部が、燃料流入管１２の下端部にテレスコープ式に 組み付けられて有利にはレーザ溶接によって結合されている。弁体シェル２８は 、強磁性であり、かつこの弁体シェルの上端部は非強磁性シェル２６の下端部に 有利にはレーザ溶接によって液密に結合されている。 弁体３０の上端部は弁体シェル２８の下端部内に密 に組み付けられており、弁体３０と弁体シェル２８とは有利にはレーザ溶接によ って液密に結合されている。可動子２２は、燃料噴射装置の内壁構造によって、 特に弁体３０の上端部に装着されたはとめ６７の内径によって、軸線方向に往復 運動を行うように案内されている。ニードル弁２４の別の案内は、部材３８に設 けられた中央貫通孔によって提供されており、この中央貫通孔をニードル弁２４ が貫通している。 第１図に示したような閉鎖した位置では、燃料流入管１２と可動子２２との間 に僅かな作動ギャップ７２が存在している。コイルハウジング３４と燃料流入管 １２とは符号７４において接しており、コイルアセンブリ１８に関連した固定子 構造を構成している。非強磁性シェル２６により、コイル４８が通電されたとき には確実に磁束が可動子２２を含む経路に形成される。コイルハウジング３４の 下端部から出発して、磁気回路は弁体シェル２８と弁体３０とを通りはとめを横 切って可動子２２にまで延び、さらに可動子２２から作動ギャップ７２を横切っ て燃料流入管１２にまで延び、次いでコイルハウジング３４へ戻る。電磁コイル ４８が通電されると、可動子２２に加えられていたばね力に打ち勝って可動子が 作動ギャップ７２を狭めながら燃料流入管１２へ向かって引きつけられる。これ により、ニードル弁２４が弁座４０から持ち上げられて燃料噴射装置が開かれる ので、この時点で燃料が噴 射ノズルから機関吸気システム内へ噴射される。コイルが通電されなくなると、 コイルばね２０が可動子／ニードルを弁座４０に押しつけて閉鎖する。 枠体４６は中央貫通孔８４を有しており、この中央貫通孔の上部は下側の部分 よりも大きな直径を有していて、動力グループとも呼ばれるようなアセンブリを 形成する製造工程の間に、コイルアセンブリ１８が燃料流入管１２に組み立てら れるときに、燃料流入管１２（燃料流入管の下部は上部よりも小さな外径を有し ている）の下端部が貫通孔８４の上端部に挿入されるようになっている。燃料流 入管は、下端部が貫通孔８４の下端部から突出する程度にまで挿入されるので、 シェル２６を燃料流入管１２の下端部に溶接することができる。次いで、コイル アセンブリ１８が燃料流入管１２に沿って滑り降ろされて、最終的な位置である 第１図の位置を占めるようになる。この間、ターミナル５０，５２は直線状であ りかつ燃料流入管１２に対して平行に位置しており、第１図に示したような最終 的な形状にはまだ形成されていない。コイルアセンブリ１８は、第１図に示した ように部材を覆うようにハウジング３４を配置してたとえば符号７４のような位 置で溶接することによってこの最終的な位置に保持される。第１図に示したよう に、ハウジング３４の上端部は、コイルアセンブリ１８をシェル２６の肩に対し て軸線方向に押し付けるように成形されている。この 後動力グループは、ターミナル５０，５２を最終的な形状に形成すること、およ び成形カバー３６を射出成形することに関する段階を含む、別の組立て行程段階 によって完成される。完成した動力グループは、燃料流入管１２と、コイルアセ ンブリ１８と、非磁性シェル２６と、弁体シェル２８とを有している。弁体３０ とこの弁体に関連した部材とは、弁グループと呼ばれることもあるものを構成し ており、燃料噴射装置の最終的な組立ては、２つの組み立てられたグループ内に 含まれたコイルばね２０、可動子２２およびニードル弁２４等の様々な内部部材 と共に、弁グループと動力グループとを組み立てることにより行われる。 次に、可動子２２の細部および燃料噴射装置１０の関連部材との可動子の関連 に注目する。可動子２２は適切な強磁性材料から製造され、可動子／ニードル弁 アセンブリの軸線方向の往復運動と同軸的な長手方向軸線９９を有するほぼ管状 に取り囲まれた形状を有している。可動子２２の外側は、組み立てられた燃料噴 射装置において燃料流入管１２に近い方に配置された長手方向端部に、所定の軸 線方向の長さを有する環状円筒形の大きな外径面１００を有しており、反対側の 長手方向端部には所定の軸線方向長さを有する環状円筒形の小さな外径面１０２ を有しているように示されていてよい。これらの２つの表面１００，１０２は軸 線９９と同軸的であり、所定の軸線方向長さを有する 中間円錐台形面１０４によって結合されている。 可動子２２の内部は、軸線９９と同軸的な貫通孔１０６を有しており、さらに 組み立てられた燃料噴射装置において燃料流入管１２側の端部から軸線９９に対 して垂直な肩１１０にまで内方へ延びた大きな環状の内径面１０８を有している 。肩１１０からは、貫通孔１０６が中間環状内径面１１２として円錐台形の肩１ １４にまで連続している。肩１１４からは貫通孔１０６が小さな環状内径面１１ ６として可動子の端部にまで連続している。 内径面１１６は、外径面１０２の軸線方向全長に沿って、外径面１０２の軸線 方向長さよりも僅かに長い軸線方向長さを有しており、可動子は均一な半径方向 厚さの環状の円筒壁部分１２０を有している。肩１１０と１１４とのほぼ間に位 置する可動子壁の部分は、符号１２２で示されており、ほとんどの部分がほぼ均 一でない厚さを有している。可動子壁のこの部分１２２は、可動子壁を貫通して 延びた単一の環状の貫通孔１２４を有している。内径面１０８と軸線方向に一緒 に延びた、符号１２６で示された可動子壁の部分は、壁部分１２０の壁厚よりも 僅かに厚い均一な半径方向厚さを有している。 貫通孔１２４は、軸線９９と横方向にしかし非垂直に交差した軸線１２８を有 している；むしろ２つの軸線は可動子を貫通する燃料流方向で鈍角を形成してい る。軸線１２８も円錐台形面１０４のエレメントに対してほぼ垂直であり、可動 子の軸線９９を貫通している。貫通孔１２４の直径は、貫通孔が肩１１０とも可 動子の壁部分１２６とも交わらず、しかし円錐台形面１０４上の直径の出口部分 は、小さな環状の内径面１１６への入口直径よりも低い。したがって、眉１１０ と壁部分１２６とは、周方向では互いに妨げられず、また密に適合するように組 み付けられたコイルばね２０の下端部のためのシートを形成しており、内径面１ １２によって形成された貫通孔１０６の部分が、コイルばね２０の巻き条によっ て仕切られた円筒状空間の連続部を形成している。貫通孔１２４の直径は内径面 １１２の内径とほぼ等しいので、燃料が可動子を通過するときに流れを狭めたり 分割したりせずに方向を変えるだけである。貫通孔１２４を流出する流れのため に有効な、可動子２２と弁体３０の通路６５との間の環状の領域は、貫通孔１２ ４と少なくとも同じ大きさなので、この環状の領域は可動子から流出する流れに 制限を加えることはない。表面１００も強磁性の弁体３０と軸線方向に十分に重 なり合っているので、界面における燃料噴射装置の磁気回路の磁気抵抗を著しく 増大させることはなく、肩１１０と可動子の上端部との間の可動子の部分は、電 磁コイルによって発生する磁束のための、可動子を貫く主要経路を提供する。 貫通孔１０６の内径１１６に挿入されたニードル弁 ２４の一方の端部は、密な直径方向の組み付けを有しており、かつニードル弁と 貫通孔とが所要の程度に同軸的に整合させられるように十分な挿入長さを有して おり、圧着および／または溶接等の結合作業によって結合されかつ整合して維持 することができる。ニードル弁２４のこの挿入された端部は、導入部１３０と複 数の間隔を置かれた平行な周方向に延びた溝１３２とを有しており、この溝によ り組立ておよび結合行程が容易になる。可動子へのニードル弁の挿入の程度は貫 通孔１２４を塞ぐことはない。 本発明の有利な実施例を図示および説明したが、本発明の原理は以下の請求項 の範囲に当てはまるすべての同等の構造に適応できることが認められるべきであ る。たとえば、所定の燃料噴射装置では弁エレメントとしてニードルの代わりに ボールを用いることもできる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９６年７月１日 【補正内容】 請求の範囲 １．内燃機関に燃料を噴射するための電気作動式の燃料噴射装置（１０）のため の可動子（２２）であって、前記燃料噴射装置が燃料入口（５６）を有しており 、ノズルが弁座（４０）を有しており、該弁座を介して燃料が噴射装置から機関 へ噴射され、燃料入口へ流入した燃料をノズルへ搬送するために噴射装置内に内 部通路が設けられており、弁座を選択的に開閉するためのソレノイド作動式の弁 機構が設けられており、該機構が、内部通路内で軸線方向に往復運動を行うよう に結合された可動子と弁エレメント（２４）を有しており、電磁コイル（４８） が、該電磁コイルの選択的な通電に基づいて弁座を開閉するように操作するよう になっており、ばね（２０）が設けられており、該ばねが、弁座を閉鎖した弁エ レメント（２４）を押し付けている形式のもにおいて、可動子が、 一方の端部に第１の外径を備えた軸線方向に延びた第１の区分（１００）と 、反対側の端部に第２の外径を備えた軸線方向に延びた第２の区分と、前記第１ と第２との区分を結合する軸線方向に延びた円錐台形の第３の区分（１０４）と を有する、延長した部材を有しており、 内部通路から延びておりかつ前記延長した部材の 全長に亘って延びた段状の通路（１０６）が設けられており、前記段状の通路（ １０６）が、前記第１の区分（１００）の軸線方向の長さよりも短い距離だけ延 びた第１の段状孔部（１０８）と、前記管状の部材の前記反対側の端部から前記 円錐台形の区分（１０４）内に所定の距離だけ延びた第２の段状孔部（１１６） と、前記第１の段状孔部（１０８）と第２の段状孔部（１１６）とを連通させた 第３の段状孔部（１１２）とを有しており、 前記第２の段状孔部（１１６）が前記第３の段状孔部（１１２）よりも小さ な直径を有しており、該第３の段状孔部が、前記第１の段状孔部（１０８）より も小さな直径を有しており、 ばね（２０）を当て付けるために前記第１（１０８）と第３（１１２）との 段状孔部の結合部に肩（１１０）が形成されており、 前記第３の段状孔部（１１２）に開口した、前記円錐台形面（１２２）のエ レメントに垂直な軸線を備えた単一の付加的な貫通孔（１２４）が設けられてお り、該貫通孔（１２４）が、前記円錐台形区分（１０４）の面（１２２）に周縁 部を有しており、該周縁部の一部が、第２（１１６）と第３（１１２）との段状 孔部の間の結合部（１１４）よりも軸線方向下方に位置しており、 これにより、燃料が燃料流入管から前記内部通路 を通過し、前記第１の段状孔部（１０８）を通過して前記第２の段状孔部（１１ ６）および前記可動子（２２）の前記付加的な貫通孔（１２４）内を通ってノズ ルへ流れるようになっている ことを特徴とする、電磁作動式燃料噴射装置のための可動子。 ２．前記第２の段状孔部（１１６）内に弁エレメント（２４）が位置して固定さ れており、該弁エレメントが前記単一の貫通孔（１２４）を妨げない、請求項１ 記載の電気作動式の燃料噴射装置。 ３．前記単一の付加的な貫通孔（１２４）が、前記円錐台形面（１２２）の軸線 方向に延びた面の長さとほぼ同じ直径を有している、請求項１記載の電気作動式 の燃料噴射装置。 ４．前記単一の付加的な貫通孔（１２４）が、前記肩（１１０）または前記可動 子（２２）の前記第１の段状孔部（１０８）と交わらない、請求項３記載の電気 作動式の燃料噴射装置。 ５．前記単一の付加的な貫通孔（１２４）が、燃料が可動子（２２）を通過する ときに燃料流を著しく制限せずに方向だけを変更するような直径を有している、 請求項３記載の電気作動式の燃料噴射装置。 ６．前記肩（１１０）と前記可動子の前記一方の端部との間の、前記延長した部 材の部分（１００）が、電磁コイルによって形成される磁束のための前記可 動子を通る主要通路を提供している、請求項１記載の電気作動式の燃料噴射装置 。 ７．ばね（２０）がヘリカルコイルばねであり、前記第１の段状孔部と前記ばね とが、前記ばねの巻き条によって仕切られた燃料通路を形成するように、前記第 １の段状孔部が前記ばねを密な適合で前記第１の段状孔部に収容している、請求 項１記載の電気作動式の燃料噴射装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ディヴィッド ウィーチョレク アメリカ合衆国 23602 ヴァージニア ニューポート ニューズ レヴル ドライ ヴ 181 (72)発明者 ゴードン エイチ ウイアント アメリカ合衆国 23666 ヴァージニア ハンプトン ノーサンプトン ドライヴ 101

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．内燃機関に燃料を噴射するための電気作動式の燃料噴射装置のための可動子 であって、前記燃料噴射装置が燃料入口を有しており、ノズルが弁座を有してお り、該弁座を介して燃料が噴射装置から機関へ噴射され、燃料入口へ流入した燃 料をノズルへ搬送するために噴射装置内に内部通路が設けられており、弁座を選 択的に開閉するためのソレノイド作動式の弁機構が設けられており、該機構が、 内部通路内で軸線方向に往復運動を行うように結合された可動子と弁エレメント を有しており、電磁コイルが、該電磁コイルの選択的な通電に基づいて弁座を開 閉するように操作するようになっており、ばねが設けられており、該ばねが、弁 座を閉鎖した弁エレメントを押し付けており、可動子が、 一方の端部に第１の外径を備えた第１の軸線方向に延びた区分と、反対側の 端部に第２の外径を備えた第２の軸線方向に延びた区分と、前記第１と第２との 区分を結合する軸線方向に延びた円錐台形の第３の区分とを有する、延長した部 材を有しており、 内部通路から延びておりかつ前記延長した部材の全長に亘って延びた段状の 通路が設けられており、前記段状の貫通孔が、前記第１の区分の軸線方向の長さ よりも短い距離だけ延びた第１の段状孔部と、 前記管状の部材の前記反対側の端部から前記円錐台形の区分内に所定の距離だけ 延びた第２の段状孔部と、前記第１の段状孔部と第２の段状孔部とを連通させた 第３の段状孔部とを有しており、 前記第２の段状孔部が前記第３の段状孔部よりも小さな直径を有しており、 該第３の段状孔部が、前記第１の段状孔部よりも小さな直径を有しており、 ばねを当て付けるために前記第１と第３との段状孔部の結合部に肩が形成さ れており、 前記第３の段状孔部に開口した、前記円錐台形面のエレメントに垂直な軸線 を備えた単一の付加的な貫通孔が設けられており、該貫通孔が、前記円錐台形区 分の面に周縁部を有しており、該周縁部の一部が、第２と第３との段状孔部の間 の結合部よりも軸線方向下方に位置しており、 これにより、燃料が燃料流入管から前記内部通路を通過し、前記第１の段状 孔部を通過して前記第２の段状孔部および前記可動子の前記付加的な貫通孔内を 通ってノズルへ流れるようになっている ことを特徴とする、電磁作動式燃料噴射装置のための可動子。 ２．前記第２の段状孔部内に弁エレメントが位置して固定されており、該弁エレ メントが前記単一の貫通孔を妨げない、請求項１記載の電気作動式の燃料噴射装 置。 ３．前記単一の付加的な貫通孔が、前記円錐台形面の軸線方向に延びた面の長さ とほぼ同じ直径を有している、請求項１記載の電気作動式の燃料噴射装置。 ４．前記単一の付加的な貫通孔が、前記肩または前記可動子の前記第１の段状孔 部と交わらない、請求項３記載の電気作動式の燃料噴射装置。 ５．前記単一の付加的な貫通孔が、前記可動子への前記入口に関して前記肩を越 えておりかつ燃料が可動子を通過するときに燃料流を著しく制限せずに方向だけ を変更するような直径を有している、請求項３記載の電気作動式の燃料噴射装置 。 ６．前記肩と前記可動子の前記一方の端部との間の、前記延長した部材の部分が 、電磁コイルによって形成される磁束のための前記可動子を通る主要通路を提供 している、請求項１記載の電気作動式の燃料噴射装置。 ７．ばね部材がヘリカルコイルばねから成っており、前記第１の段状孔部と前記 ばねとが、前記ばねの巻き条によって仕切られた燃料通路を形成するように、前 記第１の段状孔部が前記ばねを密な適合で前記第１の段状孔部に収容している、 請求項１記載の電気作動式の燃料噴射装置。