JPH07508330A - 燃料インジェクタ支承カートリッジ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 燃料インジェクタ支承カートリッジ 発明の分野 本発明は、広くは、内燃機関への燃料噴射用燃料インジェクタ等の電気式操作弁 に関し、より限定的にはその種の弁用の支承カートリッジに関するものである発 明の背景及び要約 ある種の電気式操作弁、たとえばある種の燃料インジェクタの運動は、弁体内を 軸方向に往復動するニードルの運動から成り立っている。このニードルの往復動 は、電気機械式アクチュエータに電気負荷が加えられたり遮断されることに応じ て行なわれ、それにより弁を貫通する流路を選択的に開閉する。ニードルの先端 が丸くされた燃料インジェクタも存在するが、アクチュエータに電圧が印加され ていない場合には、ニードルはインジェクタのノズル端のところの円錐台形弁座 に密着し、燃料インジェクタ内の流路を閉鎖する。

アクチュエータに電圧を印加すると、ニードルは軸方向に移動し、弁座から先端 が離間し、流路が開かれる。典型的なアクチュエータはソレノイドである。この ソレノイドは弁体上に配置され、ニードルが操作接続された案内接極子を有して いる。

この種の燃料インジェクタは、また、軸方向に間隔をおいた２つの支承体を有し ている。これらの支承体が、案内接極子と協働してニードルの軸方向往復運動の 案内となる。操作が適正に行なわれ、かっ流路が閉じられた場合に漏れが防止さ れるようにするためには、これら支承体の配置を精密に整列させることが重要で ある。第１に、これら支承体は個々に十分に精密に円形でなければならない。第 ２に、これら支承体は、相互にのみでなく、案内接極子及び弁座とも十分に同心 的でなければならない。第３に、支承体の円筒形状が十分に精密でなければなら ない。これは、特に支承体がかなり大きい値の長さ直径比を有する場合に妥当す る。個々の支承体の精度や、弁体上への支承体配置の精度が不足すると、インジ ェクタの性能が低下しがちである。たとえば、ニードルと支承体とのはめ合いす きまの公差が十分に厳密でない場合には、好ましくない摩耗が生じ、支承体自体 が互いに精密に同心的に整列せしめられていても、弁座に対して偏心的であれば 、好ましくない漏れが生じる。また、支承体自体が整列状態にない場合、もしく は支承体の円筒形状に精度が不足している場合には、ニードルのジャミングが生 じる。あるいは又、支承体とニードルとのすきまがゆる過ぎて、支承体が十分に 精密に整列されない場合には、誤った動的流れが生じる。

弁体に対する支承体の取付けは、弁体の製造過程、弁体の構造上の特徴のいずれ か、又はすべてが、支承体の精密な整列を実現する能力に影響力を有している。

たとえば、弁体に必要とされる構造上の特徴は、精密な支承体の整列を保証する のに最も役立つ仕方で支承体を製造する能力を損うものである。たとえばその種 の特徴である支承体の複数の孔は、ニードルの安定性を最大にするため、軸方向 に離れた位置に配置されるものと決まっている。このため、これらの孔は、典型 的には、弁体の軸方向両端部から機械加工される。

この加工処理は、大ていの場合、弁体に多くのチャッキングを施した後に、はじ めて行なわれる。一部分をそのようにチャックした後、一方の端部を機械加工し 、次いでチャックし直して他端を機械加工する。このような処理には、本来的に ある程度の精度の不足がともなう。加えて、弁体の外径が、便宜上、成形工具に より粗機械加工される場合、その処置では、支承体の孔の機械加工時に基準にし 得るような十分な精密な外表面は得られない。このようなわけで、支承体の孔は ニードルの安定性を得るために軸方向に離れて設けられることが望ましいのに対 して、これらの孔が前述のような形式で機械加工されるため、支承体を十分に精 密に整列させる能力が低下せしめられるのである。

したがって、従来の技術を改善する必要がある。

この必要は、本発明により支承カートリッジを得ることによって満足させること ができた。支承体は、弁体の孔内に配置された金属管内に配置しておく。この金 属管は、十分に精密な内径と外径とを有する円筒形及び同心性を有するように機 械加工される。金属管の一端は、一方の支承体と弁座とを受容するように精密に 端ぐりされる。この支承体と弁座とは前もって結合され、支承体・弁座組立体を 形成している。金属管の他端も、他方の支承体の外径より僅かに大きく喘ぐすさ れ、この支承体が金属管に組付けられる間に半径方向に浮動できるようにされて いる。この結果、この支承体を第１の支承体と整列させることができる。これら ２個の支承体は、このように正確に相互整列可能である。これは、金属管を１回 チェックするだけで精密に機械加工された直径を基準にして、双方の支承体が金 属管に取付けられるからである。支承体と金属管とにより支承カートリッジが形 成される。

支承カートリノン自体は弁体内に正確に取付けることができる。なぜなら支承カ ートリッジは精密な外径を有しており、かつカートリッジの取付は精度を制御す る、弁体内の主孔が弁体の１回だけのチャックで精密に機械加工されているから である。本発明により分割された支承カートリッジが得られることにより、いく つかの処置形式を新たに任意選択できる。カートリ、ジは、弁体に組付ける前に 、ユニットとしてテストでき、誤りが検出されれば、そのカートリッジを廃棄す ることで、完成した燃料インジェクタ全体を廃棄するような必要はなくなる。同 じように、カートリッジ／針／アクチュエータの半組立体の漏れテストを、燃料 インジェクタへの最終組付は前に実施することにより、その種のテストを後で行 なって、漏れが発見され、燃料インジェクタ全体を廃棄しなければならない事態 を避けることができる。

カートリッジを利用することにより、また、揚程シムを用いることなしに弁揚程 を設定することができる。このことは共同譲渡された（Ｃｏａ＋ｍｏｎｌｙ　ａ ｓｓｉｇｎｅｄ）米国特許第４．６１０．０８０号に記載されている。弁体にア クチュエータが固定されていることにより、カートリッジの軸方向位置決めによ って、カートリッジを除く、最終位置でのすべての構成要素との弁揚程の調節が 効果的に実施できる。弁揚程が正確に測定されると、カートリッジは、たとえば 溶接により所定位置に固定される。この溶接を気密に行なう場合には、弁体に対 してカートリッジ外径をシールすることができ、他の場合に要求されるＯリング ・シールは用いる必要はない。

本発明及びその特徴、利点、効果を、以下で、本発明の実施に当っての現時点で 最善の態様を示す有利な一実施例につき説明する。説明は図面について行なう図 面の簡単な説明 図１は本発明の原理を実現した燃料インジェクタの−例の縦断面図である。

有利な実施例の説明 図１に示した代表的な燃料インジェクタ１０は、非磁性ステンレス鋼等の非磁性 材料製の、はぼ円筒形の弁体１２を有している。弁体１２の側壁を貫通する半径 方向の穴は、燃料インジェクタ人口１４を形成し、フィルタスクリーンによりカ バーされている。人口１４は、軸方向にはＯリング・ソール１６．１８により境 界づけられている。これらのシール１６．１８は、使用時に燃料インジェクタが そう人される、シリンダヘッド又はマニホールド（図示せず）のソケット側壁に 対して密閉するものである。入口１４のこの配置形態は、サイドフィード型イン ジェクタと呼ばれるものの代表的な形態である。

弁体１２の上端２０は、閉じられているが、閉鎖部から密閉式に延びる電気端子 ２１を有している。これらの端子２１は、燃料インジェクタ操作用の電源へ接続 される。弁体１２の下端は、出口ノズル２２を形成し、このノズル２２が、本発 明の支承カートリッジ２５の一部をなしている。

カートリッジ２５は、金属管２６と、上方案内支承体２８と、下方案内支承体３ ０と、弁座部材３２とを有している。後に挙げた２部品３０．３２は互いに結合 され、支承体／弁座半組立体を形成している。この半組立体は、金属管２６の下 端に組付けられ、かつまた、金属管２６の壁部に対し適宜に密封せしめられてい る。このため燃料が、組付けられた半組立体から漏出することはない。

燃料インジェクタ１０の運動は、ニードル３４と接極子３６の運動から成る。イ ンジェクタ１０のアクチュエータは、ソレノイド３８から成り、インジェクタ１ ０の運動を操作する。ソレノイド３８は予圧ばね４０と協働している。ニードル ３４は案内支承体２８゜３０を貫通している。ニードル上端は接極子３６の中心 に取付けられている。ニードル下端は丸（された先端４２を有している。図１に 示したインジェクタ１０は、閉じた状態であり、ソレノイド３８は励磁されてい ず、したがって予圧ばね４０が先端４２に予圧を与えて、先端４２は、弁座部材 ３２上面中心の円錐台形弁座４４に密着し、弁座４４の底部から弁座部材３２の 下面へ通じている小孔４６を閉じている。ソレノイド３８が適宜な電流により励 磁されると、接極子３６に引付は力が働き、ばね４０の予圧力を克服し、先端４ ２が弁座から離れ、小孔４６が開放される。使用時には、インジェクタ１０は、 反復的に脈動するソレノイド３８により操作され、エンジン燃焼室の操作との適 切な調時間係においてニードル３４を往復動させる双方の案内支承体２８，３０ は円環形状を有し、ニードル３４が貫通する円形中心穴を、それぞれ有している 。支承体２８．３０は、また、液体燃料が通過できる穴構造を有している。弁座 部材３２と下方の支承体３０とは、弁座４４が支承体３０の中心穴と精密に整列 するように組立てられ、双方が精密に同心的にされている。

金属管２６の内径および外径は、いずれも精密な円筒形と同心性を有するように 機械加工される。金属管２６の下端は、符号４８のところで精密に端ぐりされ、 支承体／弁座半組立体３０／３２を精密ばめにより受容する。半組立体は、端ぐ りにそう人された後、端ぐり上端の内側層５０に支えられ、溶接等の適当な手段 により管は結合される。金属管２６の上端にも端ぐり５２が設けられているが、 その直径は、上方支承体２８の外径より僅かに大である。支承体２８が端ぐり５ ２に配置され、端ぐりの下端の内側層５４に支えられる。この状態の支承体２８ は半径方向に浮動可能なので、管２６に結合される前に支承体３０と精密に整列 させることができる。この整列状態を固定するため、精密取付具が用いられ、支 承体２８は管２６に結合される。ニードル３４が貫通する２個の支承体の中心穴 は、したがって十分に同心的に製作された。双方の支承体は、管の１回のチャッ キングにより精密機械加工された直径を基準にして管に取付けられる。

管２６の外径部には、みぞが設けられており、このみぞにはカートリッジを孔３ ３にそう人する前にＯリング・シール５６が装着される。これによりカートリッ ジと孔３３との間が密封される。弁体１２に対する管２６の結合が、双方の間の 周方向シールに対し密封されるように行なわれる場合には、０リングシール５６ は不要である。

弁体１２は２つの弁体部分１２Ａ、１２Ｂから成っている。これらの弁体部分は 、内部に組付けられた燃料インジェクタ部品と結合するによって互いに結合され ている。孔３３は弁体部分１２Ｂに設けられている。より大きい直径の孔６０も 、孔３３の上方への継続部として、弁体部分１２Ｂ内に設けられ、その上方リム の直ぐ下方に段状部６２を有している。ソレノイド３８は固定子６４を有し、固 定子６４の円形の下端は、完成燃料インジェクタでは段状部６２上に載せられ　 ゛た状態となる。段状部６２は円形端ぐりの側壁６６に続いており、この円形端 ぐりは、孔３３と孔６０と精密に同心的に、弁体部分１２Ｂ内に機械加工により 形成されている。固定子の円形下端は精密機械加工され、完成燃料インジェクタ 内では側壁６６内に精密ばめされた状態となる。これにより、ソレノイド３８が 孔３３．６０と、更にはカートリッジ２５と精密に同心的に配置されることにな る。段状部６２を正確に側壁６４と直角に形成し、かつまた固定子下端を固定子 側壁と正確に直角に形成することによって、固定子下端面が軸線１３に対し正確 に直角となる。また、ニードル３４が、固定子下端面と半径方向で重なる接極子 ３６の面に対し正確に直角にすることにより、固定子と接極子とのインターフェ ースが精密に平行となり、それによって、その全周にわたり一様の隙間が設けら れる。これは、磁気アクチュエータ設計の、典型的に望ましい属性である。

弁揚程は、カートリッジを弁体に結合する前に設定される。適正な弁揚程が計測 されるまで、燃料インジェクタが操作され、カートリッジは孔３３内に位置せし められる。その後でカートリッジが弁体に結合される。燃料インジェクタの上端 の外部から接近可能の調節手段６７も備えられている。

本発明の現時点で有利な一実施例を以上に説明したが、本発明の原理は別の実施 例にも適用可能である。

国際調査報告 、、、、、、、、、、、、、＝、、、、Ｎ、　ＰＣＴ／ＬＩＳ　９３１０４６６ ４

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．電気式操作弁であって、弁体と、ニードルを介して作用し開弁の度合を設定 する電気機械式アクチュエータと、前記ニードルに対し軸方向に間隔をおいた個 所から作用する前記弁体上の、間隔をおいて位置する支承体とを有しており、こ の支承体が前記アクチュエータにより前記ニードルに生ぜしめられる運動を案内 する形式のものにおいて、前記支承体が前記弁体内の孔内に配置される管内に配 置されることを特徴とする、電気式操作弁。
2. ２．前記管が両端に端ぐりを有し、前記支承体が前記端ぐりにそれぞれ配置され ることを特徴とする、請求項１記載の電気式操作弁。
3. ３．前記支承体の一方が弁座部材と結合されて半組立体が形成され、この半組立 体が前記端ぐりの一方に配置され、かつまた、前記ニードルが、前記弁座部材の 弁座と協働する、丸くされた先端を有することを特徴とする、請求項２記載の電 気式操作弁。
4. ４．前記アクチュエータが接極子と固定子とを有するソレノイドであり、前記ニ ードルが接極子に取付けられ、前記固定子が、前記管が配置されている前記孔と 同心的な前記弁体の表面に適合せしめられていることを特徴とする、請求項１記 載の電気式操作弁。
5. ５．弁を貫通する流路が前記管を有し、前記支承体が穴を有し、前記流路を通過 し、かつ弁によって制御される流体が、前記穴を通過しうることを特徴とする、 請求項１記載の電気式操作弁。
6. ６．電気式操作弁を製造する方法であって、前記電気式操作弁が、弁体と、ニー ドルを介して作用し開弁の度合を設定する電気機械式アクチュエータと、前記弁 体上に間隔をおいて配置された支承体とを有し、これら支承体が、軸方向に間隔 をおいた位置から前記ニードルに作用し、前記アクチュエータにより前記ニード ルに生ぜしめられる運動を案内する形式のものにおいて、前記支承体を管内に配 置することによりカートリッジを形成し、このカートリッジを前記弁体内の孔に 配置することを特徴とする、電気式操作弁を製造する方法。
7. ７．前記管の両端に端ぐりを形成し、これらの端ぐりにそれぞれ前記支承体を配 置することを特徴とする、請求項６記載の方法。
8. ８．前記支承体の一方を弁座部材と結合し、半組立体を形成し、この半組立体を 前記端ぐりの一方に配置することを特徴とする、請求項７記載の方法。
9. ９．前記端ぐりの他方が、そのなかに配置される支承体の直径より大きい直径を 有するようにし、その結果、前記支承体が端ぐり内を半径方向に浮動可能であり 、この支承体が、前記管と結合される前に、前記半組立体と同心的に整列せしめ られ、その後に前記管と結合されることを特徴とする、請求項８記載の方法。
10. １０．前記アクチュエータが、前記ニードルを取付けた接極子と、前記孔と同心 的な前記弁体の表面に適合せしめられた固定とを有するソレノイドであることを 特徴とする、請求項６記載の方法。