JPH11200978A - 燃料噴射装置用ソレノイド - Google Patents

燃料噴射装置用ソレノイド

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JPH11200978A
JPH11200978A JP10289478A JP28947898A JPH11200978A JP H11200978 A JPH11200978 A JP H11200978A JP 10289478 A JP10289478 A JP 10289478A JP 28947898 A JP28947898 A JP 28947898A JP H11200978 A JPH11200978 A JP H11200978A
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fuel
fuel injection
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stator
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JP10289478A
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James J Streicher
ジェイ． ストレイチャー ジェイムズ
Marvin P Schneider
ピー． シュナイダー マーヴィン
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Lucas Industries Ltd
Caterpillar Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造、組立を簡素化することができ、部品を
適正にシールするために必要な力を低減することがで
き、さらに、ソレノイドのサイズを有利に拡大できる燃
料噴射装置用ソレノイドを提供すること。 【解決手段】 この燃料噴射装置２０用ソレノイド１０
０は、高圧燃料通路が通る可動鉄心１０４を有してお
り、この燃料通路が可動鉄心１０４の内側に配設されて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は燃料噴射装置に関す
る。より詳細には、ソレノイド型式のアクチエータを使
用する燃料噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料噴射方式のエンジンは燃料噴射装置
を使用しており、各燃料噴射装置は計量された量の燃料
を各エンジンサイクルの間、対応するシリンダに送り込
む。以前の燃料噴射装置は燃料供給を機械的にまたは油
圧で制御することによって機械的または油圧的に駆動さ
れるタイプであった。最近では、電子制御式の燃料噴射
装置が開発されている。電子式ユニット燃料噴射装置の
場合、燃料は移送ポンプによって噴射装置に供給され
る。この燃料噴射装置は、移送ポンプにより送り込まれ
た燃料を高圧に圧縮するためのカム駆動式のロッカーア
ームによって駆動されるプランジャーを備えている。噴
射装置に外付けされているかまたは噴射装置自身に内蔵
されている電気的作動機構が、対応するエンジン・シリ
ンダへの燃料供給を行うために作動される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】以前の燃料噴射装置の
構造では、高圧燃料通路がソレノイドコイルを収容する
中央凹所とソレノイド可動鉄心の周囲に延設されてい
た。燃料噴射装置の全体寸法が制限されているからソレ
ノイドのサイズも制限されてしまい、それによって不本
意にもソレノイドの力が低下してしまう。加えて、高圧
燃料通路はソレノイド用凹所と交差しないように反転さ
せ屈曲させざるを得なくなっており、そのために通路形
状の複雑化を招き、また、通路が形成された後をプラグ
によって閉止する必要も生じる。燃料通路の長さの増加
により、適当なシールを施すために比較的大きな力をい
たる部位に加えざるを得ず、それにより、多くの部品に
好ましくない影響を与えるような局所歪を引き起こすこ
とになる。
【０００４】本発明はかかる課題を解決するためになさ
れたものであり、製造、組立を簡素化することができ、
部品を適正にシールするために必要な力を低減すること
ができ、さらに、ソレノイドのサイズを有利に拡大でき
る燃料噴射装置用ソレノイドを提供することを目的とし
ている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】燃料噴射装置用ソレノイ
ドは、ソレノイドの可動鉄心を通って延びる燃料通路を
有しており、それによってこのソレノイドは与えられた
燃料噴射装置の外形に対してより大きくすることができ
る。
【０００６】さらに詳しくは、本発明の一の態様によれ
ば、燃料噴射装置用ソレノイドはその中にソレノイドコ
イルを有する固定子と、上記固定子に隣接した可動鉄心
と、上記可動鉄心から離れるとともに固定子および可動
鉄心の内側を通る燃料通路とを備えている。上記可動鉄
心はソレノイドコイルに供給される電流に応じて燃料通
路の回りを移動しうるようにされている。
【０００７】好ましくは、上記固定子および可動鉄心が
中心軸を画し、上記燃料通路がこの中心軸から外れてい
る。また、他の好ましい例では、燃料通路が、固定子を
通って延びる通路と、可動鉄心を通る弁箱部材内に一線
状に配列されたボアとを備えている。この通路は胴部材
と上記弁箱部材との間に挟持されているのが好ましい。
【０００８】また、他の好ましい例では、閉止弁用スプ
リングがスプリング用凹所内に配設され、上記燃料通路
が上記スプリング用凹所の外側に配設されている。
【０００９】他の変形例では、閉止弁用スプリングがス
プリング用凹所内に配設され、上記燃料通路が上記閉止
弁用スプリングの内側に配設されている。
【００１０】本発明の他の態様によれば、高圧燃料噴射
装置用ソレノイドは、可動鉄心と、該可動鉄心の第一の
側に隣接し、且つ、内部にソレノイドコイルを有する固
定子と、上記可動鉄心の第一の側の反対側である第二の
側に隣接した弁箱部材と、固定子を通って延びる通路と
可動鉄心を通る弁箱部材内に一線状に配列されたボアと
を有し、上記可動鉄心から離れるとともに固定子および
可動鉄心の内側を通る燃料通路とを備えている。この固
定子と可動鉄心とは中心軸を画し、上記燃料通路がこの
中心軸から外れており、上記可動鉄心がソレノイドコイ
ルに供給される電流に応じて燃料通路の近傍を移動しう
るようにされている。
【００１１】この燃料噴射装置用ソレノイドは燃料経路
をより直線的に且つ短くすることができる。それによ
り、その製造、組立を簡素化することができ、部品を適
正にシールするために必要な力を低減することができ
る。それによって望ましくない局所歪も回避することが
できる。さらに、与えられた噴射装置の外形に対してソ
レノイドのサイズを有利に拡大できる。その結果、燃料
噴射装置全体のサイズを小さくすることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１には、直接噴射ディーゼル・
サイクルの往復内燃エンジンに適用された燃料システム
１０の部分が示されている。しかし、本発明は、ロータ
リーエンジンまたは改良されたサイクルのエンジンのよ
うな他のタイプのエンジンにも適用可能であり、またそ
のエンジンは、燃焼室またはシリンダーを１個またはそ
れ以上有しうるものである。このエンジンは、少なくと
も一個のシリンダーヘッドを有し、各シリンダ・ヘッド
は、１本またはそれ以上の噴射装置ボアを有しており、
この噴射装置ボアには本発明が適用される燃料噴射装置
２０が収容される。
【００１３】燃料システム１０は、さらに、各燃料噴射
装置２０に燃料を供給するための燃料供給装置２２と、
各燃料噴射装置２０において燃料を加圧せしめるための
加圧装置２４と、電子的に各燃料噴射装置２０を制御す
るための電子制御装置２６とを備えている。
【００１４】上記燃料供給装置２２は、燃料タンク２
８、燃料タンク２８と燃料噴射装置２０とを連通するよ
うに配設された燃料供給通路３０、比較的低圧の燃料移
送ポンプ３２、一個またはそれ以上のフィルター３４、
および燃料噴射装置２０と燃料タンク２８とを連通する
ように配設された燃料ドレン通路３６を備えているのが
好ましい。所望により、燃料噴射装置２０と上記通路３
０、３６のうちの何れか一方または双方と連通しうるよ
うに、燃料通路をエンジンの頂部に配設してもよい。
【００１５】上記加圧装置２４を、あらゆる機械的作動
させうる装置または油圧作動させうる装置とすることが
できる。本実施形態では、燃料噴射装置２０と連動する
タペットおよびプランジャー組立体５０は、エンジンで
駆動されるカムシャフト５４のカム突出部５２により間
接的または直接的に機械的に作動させられる。本実施形
態では、このカム突出部５２はピボット運動するロッカ
ーアーム組立体６４を駆動し、この組立体６４はタペッ
トとプランジャー組立体５０を往復運動させる。代案と
して、押し棒（図示されていない）をカム突出部５２と
ロッカーアーム組立体６４との間に配置することができ
る。
【００１６】上記電子制御装置２６は、（１）燃料噴射
タイミング、（２）噴射サイクルの間の全燃料噴射量、
（３）燃料噴射圧力、（４）各噴射サイクルの間の個別
の噴射区分(injection segments)の数、（５）噴射区分
同士の間の時間間隔、および（６）各噴射サイクルの各
噴射区分の間に送り込まれる燃料量、を制御する電子制
御モジュール（ＥＣＭ）６６を備えるのが好ましい。
【００１７】各燃料噴射装置２０は、高圧レベル（例え
ば２０７ＭＰａ(３００００ｐｓｉ)）への燃料加圧およ
び対応するシリンダへの加圧燃料の噴射のための単独の
ハウジングを有する噴射ユニットであることが好まし
い。ユニット化された燃料噴射装置２０として示されて
いるが、代案として、燃料噴射装置を、燃料噴射部分が
燃料加圧装置から分離した、すなわち、集合化（モジュ
ール化）された構造とすることもできる。
【００１８】図２および図３に示されるように、噴射装
置２０は、ハウジング７４、ノズル部７６、電気アクチ
エータ７８、逃がし弁８０、逃がし弁用スプリング８
１、プランジャー空洞８３の中に配設されているプラン
ジャー８２、閉止弁８４、閉止弁用スプリング８６、直
接作動式逆止弁（ＤＯＣ）８８、およびＤＯＣ用スプリ
ング９０を備えている。逃がし弁用スプリング８１は圧
縮されると第１スプリング力を発揮する一方で、ＤＯＣ
用スプリング９０は圧縮されると第１スプリング力より
大きな第二スプリング力を発揮する。
【００１９】電気アクチエータ７８は、固定子１０２と
単体可動鉄心１０４の形態をとる可動鉄心組立体とを有
するソレノイド１００を有している。ボルト１０６およ
びワッシャ１０８は筒状部材１１０を支持し、この筒状
部材１１０は可動鉄芯１０４を支持する。ボルト１０６
はさらに一組のワッシャ１１２、１１４を通してＤＯＣ
弁８８の弁棒またはポペット１１８のネジ孔１１６に螺
入されている（ワッシャ１１４はポペット１１８をも囲
んでいる。）ＤＯＣ用スプリング９０は、可動鉄芯１０
４の表面１２０と、ワッシャー１０８に接しているＤＯ
Ｃ用スプリングによって付勢されたスペーサ１２２との
間に圧縮された状態で配置される。筒状の逃がし弁スペ
ーサー１２６は、上記ＤＯＣ用スプリング予荷重スペー
サー１２２と逃がし弁８０の肩部１２８との間に配設さ
れている。ＤＯＣ用スプリング予荷重スペーサー１２２
は筒状部材１１０の軸方向に沿って摺動可能とされてい
る。
【００２０】図５はＤＯＣ弁箱部材１２９とともに可動
鉄心１０４の詳細を示しており、このＤＯＣ弁箱部材１
２９は図２および図３に示すように可動鉄心１０４の下
方に位置している。とくに図５に関し、可動鉄心１０４
は円筒状外縁部１３０とこの円筒状外縁部１３０内部の
相互に交差した第一交差脚部１３２および第二交差脚部
１３４とを有したスポーク状（いわば車輪状）を呈して
いる。第一から第四の空間１３６ａ、１３６ｂ、１３６
ｃ、１３６ｄが相互に交差する脚部１３２、１３４同士
の間に形成されており、ＤＯＣ弁箱部材１２９の上面か
ら上方に向けて形成された四個の突起１３８ａ、１３８
ｂ、１３８ｃ、１３８ｄがちょうど収容されうるサイズ
にされている。この収容状態は図２および図３に示され
ている。
【００２１】所望により、上記空間および突起の数を変
更してもよい。
【００２２】図５によれば、可動鉄心１０４の中央孔１
４２とＤＯＣ弁箱部材１２９内の中央ボア（通路）１４
４とは同軸状に配置され、この中央ボア１４４はＤＯＣ
弁８８のポペット１１８を収容している。
【００２３】図２、３、５に示されるように、燃料通路
（特許請求の範囲でいう「一線状に配列されたボア」に
該当）１５２がＤＯＣ弁箱部材１２９内を貫通し、一つ
の突起１３８ａの上面１５３に至っている。このＤＯＣ
弁箱部材１２９は、上記燃料通路１５２および中央ボア
１４４に連通する分岐通路１５４をさらに有している。
【００２４】ソレノイドの固定子１０２は、その中に高
圧流体用管（特許請求の範囲でいう「固定子を通って延
びる通路」に該当）１６２を収容したキャリア１６０の
周囲を取り囲んでいる。この高圧流体用管１６２は、上
記燃料通路１５２の内径と実質的に同一の内径を有して
おり、図２および図３に示されるように部品が組み立て
られた状態では両者１５２、１６２は一線状に配列され
る。したがって、両者１５２、１６２からなる通路は、
固定子１０２および可動鉄心１０４の中心軸から外れた
位置に形成されることになる。キャリア１６０と、ＤＯ
Ｃ弁箱部材１２９と、弁箱ガイド１５９と、第一および
第二の円環部材１６１、１６３と、先端部材１６４と
は、胴部材１６５とハウジング７４との間に圧縮状態で
配設されている。それにより、キャリア１６０の下面と
ＤＯＣ弁箱部材１２９の突起１３８ａ、１３８ｂ、１３
８ｃ、１３８ｄの上面とは、高圧流体用管１６２および
燃料通路１５２からの燃料の漏出を防止するに十分な力
を相互に支持し合っている。
【００２５】組み立てられると、可動鉄心１０４は、駆
動回路１７０によってコイル１６８に供給された電流に
応じて、ソレノイド固定子１０２に向かう方向に、ＤＯ
Ｃ弁箱部材１２９およびソレノイド固定子１０２に対し
て軸方向に移動可能となる。とくに、図４に示されるよ
うに、第一電流波形部分１７２がコイル１６８に供給さ
れると、可動鉄心１０４にはＤＯＣ用スプリング９０の
スプリング力を超えず、逃がし弁用スプリング８１のス
プリング力を超える力が作用する。その結果、逃がし弁
８０は閉位置に向かって上方へ移動させられる。逃がし
弁８０の移動は減衰オリフィス１７５を流れる流体によ
って減衰させられる。また、このとき、ＤＯＣ弁８８は
下方の位置から上方の中間位置（この位置でもＤＯＣ弁
８８はまだ開弁状態にある）に向けて移動する。その
後、より大きな値の第二電流波形部分１７４がコイル１
６８に供給され、可動鉄心１０４はＤＯＣ用スプリング
９０のスプリング力に打ち勝ち、ＤＯＣ弁８８を上記中
間位置から上方の位置（閉位置）に移動させる。可動鉄
心１０４の移動中、可動鉄心１０４近傍の空間中に存在
する流体は、交差脚部１３２、１３４と突起１３８ａ、
１３８ｂ、１３８ｃ、１３８ｄとの間の空間１３６ａ、
１３６ｂ、１３６ｃ、１３６ｄに流入することができ
る。したがって、可動鉄心１０４は急速な燃料噴射作動
を可能にせしめるように迅速に移動することができる。
【００２６】本発明は以下の作用効果を奏しうる。
【００２７】 高圧燃料通路が可動鉄心内を貫通して
いるので、ソレノイドと可動鉄心とを大径に形成するこ
とができ、その結果、所定の噴射装置の外形の範囲でソ
レノイドの力を最大にすることができる。
【００２８】 キャリア１６０を支持するＤＯＣ弁箱
部材１２９の全外表面積を従来の構造に比べて低減する
ことができ、それによって必要なシール力を低減するこ
とができる。
【００２９】 燃料経路がより直線的に且つ比較的短
く保たれているので、組立時および運転時に生じる複合
力による部品の歪が最小限にとどめられる。
【００３０】 交差脚部１３２、１３４同士の間の空
間１３６ａ、１３６ｂ、１３６ｃ、１３６ｄがドレン経
路を提供するので、かかるドレン目的に別途に孔を設け
る必要がない。
【００３１】 上記空間１３６ａ、１３６ｂ、１３６
ｃ、１３６ｄが、特に他の開口を設ける必要なく可動鉄
心１０４の流体内の移動を迅速にすることができる。
【００３２】もし必要であれば、図２および図３に示さ
れるデザインを図６に示されるようなものに変更するこ
とも可能である。このものは、弁箱ガイド１８８内の閉
止弁用スプリング１８４を収容するスプリング用凹所１
８２より内側に配設された燃料通路１８０に燃料を流す
ものである。閉止弁用スプリング１８４が可動鉄心１０
４に似たスポーク状（いわば車輪状）の駆動部材１８６
を押し、この駆動部材１８６が閉止弁８４を押してい
る。弁箱ガイド１８８は、ＤＯＣ弁箱部材１２９の突起
１３８に似た突起１９２が形成された上部１９０を有し
ている。弁箱ガイド１８８は、上記突起１９２の上面が
ＤＯＣ弁箱部材１２９の下面１９４を支持するように、
先端部材１９３とＤＯＣ弁箱部材１２９との間にシール
のために挟圧された状態で配置されている。さらに、突
起１９２は駆動部材１８６の開口内に貫入し、燃料通路
１８０は一個の突起１９２および弁箱ガイド１８８の他
の部分を貫通して閉止弁８４を収容する通路に至ってい
る。燃料通路１８０はスプリング用凹所１８２より内側
に配設されていることで、燃料噴射装置のサイズの低減
が達成されるという利点がある。しかも、より大きな閉
止弁用スプリング１８４を使用しうるという利点もあ
る。
【００３３】本発明の多くの改変や他の実施形態が前述
内容から当業者にとって明らかとなろう。したがって、
この記述は一例として解釈されるべきであり、本発明の
最良の実施形態を当業者に開示することを目的としたも
のである。構造および／または作用の詳細は、本発明の
神髄から実質的に離れることなく変化させてもよく、付
加請求の範囲内での全ての変形の独占的実施が予約され
ている。
【００３４】
【発明の効果】本発明によれば、ソレノイドの製造、組
立を簡素化することができ、部品を適正にシールするた
めに必要な力を低減することができる。それによって望
ましくない局所歪も回避することができる。さらに、与
えられた噴射装置の外形に対してソレノイドのサイズを
有利に拡大できる。その結果、燃料噴射装置全体のサイ
ズを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】カムシャフトとロッカーアーム、および移送ポ
ンプと燃料噴射装置とを制御するための駆動回路のブロ
ック図とともに示す、本発明のソレノイドが適用される
燃料噴射装置の正面図である。
【図２】図１の燃料噴射装置の断面図である。
【図３】図２の燃料噴射装置におけるソレノイド、高圧
逃がし弁およびＤＯＣ弁の詳細を示す、拡大部分断面図
である。
【図４】図２および図３のソレノイドコイルに供給され
る電流の波形を概略的に示すグラフである。
【図５】図３および図４における可動鉄心およびＤＯＣ
弁箱部材の分解斜視図である。
【図６】本発明の他の実施形態を示す拡大部分断面図で
ある。
【符号の説明】
２０・・・・燃料噴射装置 ８０・・・・逃がし弁 ８１・・・・逃がし弁用スプリング ８４・・・・閉止弁 ８６、１８４・・・・閉止弁用スプリング ８８・・・・ＤＯＣ ９０・・・・ＤＯＣ用スプリング １００・・・・ソレノイド １０２・・・・固定子 １０４・・・・可動鉄心 １２９・・・・ＤＯＣ弁箱部材 １５２・・・・燃料通路 １５４・・・・分岐通路 １６２・・・・高圧流体用管 １６８・・・・コイル １７０・・・・駆動回路 １８２・・・・スプリング用凹所
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 598141143 ルーカス インダストリーズ パブリック リミテッド カンパニー イギリス ビー90 ４エルエー ダブリュ イー ソウリイハル ストラットフォード ロード （番地なし) (72)発明者 ジェイムズ ジェイ． ストレイチャー アメリカ合衆国 61764−1506 イリノイ ポンティアック アパッチ ドライブ 1302 (72)発明者 マーヴィン ピー． シュナイダー アメリカ合衆国 61611−1480 イリノイ イースト ペオリア ハイ オーク ド ライブ 305

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 その中にソレノイドコイルを有する固定
    子と、 上記固定子に隣接した可動鉄心と、 上記可動鉄心から離れるとともに固定子および可動鉄心
    の内側を通る燃料通路とを備えており、 上記可動鉄心がソレノイドコイルに供給される電流に応
    じて燃料通路の近傍を移動しうるようにされてなる燃料
    噴射装置用ソレノイド。
  2. 【請求項２】 上記固定子および可動鉄心が中心軸を画
    し、上記燃料通路がこの中心軸から外れてなる請求項１
    記載の燃料噴射装置用ソレノイド。
  3. 【請求項３】 燃料通路が、固定子を通って延びる通路
    と、可動鉄心を通る弁箱部材内に上記通路と一線状に配
    列されたボアとを備えてなる請求項１記載の燃料噴射装
    置用ソレノイド。
  4. 【請求項４】 上記通路が圧接された胴部材と上記弁箱
    部材との間に配設されてなる請求項３記載の燃料噴射装
    置用ソレノイド。
  5. 【請求項５】 閉止弁用スプリングがスプリング用凹所
    内に配設され、上記燃料通路が上記閉止弁用スプリング
    の外側に配設されてなる請求項１記載の燃料噴射装置用
    ソレノイド。
  6. 【請求項６】 閉止弁用スプリングがスプリング用凹所
    内に配設され、上記燃料通路が上記閉止弁用スプリング
    の内側に配設されてなる請求項１記載の燃料噴射装置用
    ソレノイド。
  7. 【請求項７】 可動鉄心と、 該可動鉄心の第一の側に隣接し、且つ、内部にソレノイ
    ドコイルを有する固定子と、 上記可動鉄心の第一の側の反対側である第二の側に隣接
    した弁箱部材と、 固定子を通って延びる通路と可動鉄心を通る弁箱部材内
    に一線状に配列されたボアとを有し、上記可動鉄心から
    離れるとともに固定子および可動鉄心の内側を通る燃料
    通路とを備えており、 上記固定子と可動鉄心とが中心軸を画し、上記燃料通路
    がこの中心軸から外れており、上記可動鉄心がソレノイ
    ドコイルに供給される電流に応じて燃料通路の回りを移
    動しうるようにされてなる高圧燃料噴射装置用ソレノイ
    ド。
  8. 【請求項８】 上記通路が、圧接された胴部材と上記弁
    箱部材との間に配設されてなる請求項７記載の高圧燃料
    噴射装置用ソレノイド。
  9. 【請求項９】 閉止弁用スプリングがスプリング用凹所
    内に配設され、上記燃料通路が上記閉止弁用スプリング
    の外側に配設されてなる請求項８記載の高圧燃料噴射装
    置用ソレノイド。
  10. 【請求項１０】 閉止弁用スプリングがスプリング用凹
    所内に配設され、上記燃料通路が上記閉止弁用スプリン
    グの内側に配設されてなる請求項８記載の高圧燃料噴射
    装置用ソレノイド。
JP10289478A 1997-11-03 1998-10-12 燃料噴射装置用ソレノイド Pending JPH11200978A (ja)

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