JP2008540927A - 吸熱型エンジンへの可燃ガス供給装置用電磁弁アセンブリ - Google Patents

Abstract

電磁弁アセンブリ（５）が、入口管継手（８）と、少なくとも１つの可燃ガス出口孔（２８）と、電磁石（１９）により作動可能でシャッター（１３）を担持して電磁弁（１４）を制御するプレート（２９）とを有する。プレート（２９）はつる巻圧縮ばね（４４）によりプレート（２９）に押圧されたバー（４６）に係合する面（３７）の接触線（３６）を中心に回動可能であって、通常はシャッター（１３）を閉止位置に保持するようになっている。弁体（７）は出口孔（２８）を担持する中間プレート（１２）に接続され、着脱可能で可変数の出口導管（１１）を担持するモジュールタイプの閉プレート（９）により閉止される。中間プレート（１２）には一連の溝（５６）が設けられて、各々が閉プレート（９）のモジュールに対応した一連の相異なるガスケット（１７）を収容するようになっている。

Description

本発明は、制御されて可燃ガスを対応するエンジンシリンダに送るようになっている少なくとも１つの電磁弁からなる、吸熱型エンジン(endothermic engine)への可燃ガス供給装置用電磁弁アセンブリに関する。

エンジンへの可燃ガス供給システムとして様々なものが提案されている。ある公知システムでは、減圧・気化器からのガス出力が、各導管を介し各シリンダの吸気導管に接続された分配・計量装置へと送られ、可燃ガスが電磁弁アセンブリにより各シリンダの吸気導管に送られる。アセンブリの各電磁弁のシャッターを担持する、縦長プレート(oblong plate) で形成された電磁石のアンカーは、固定素子の一端との接触線を中心に回動可能である。斯かる接触を確保するのがアンカー一端に作用する弾性材料のバーであるが、前記アンカーを閉止位置に保持するのはシャッターに作用するばねによるものである。

こうした電磁弁にはいくつかの機能的限界がある。第１に、アンカー上の接触線の位置が、部品の機械仕上げ・組立上の許容誤差により変動し得ることである。又、電磁弁を閉じるのがばねであるため、その作動が比較的遅い。最後に、電磁弁の製造は比較的コストが嵩み、その組立やメインテナンスがとりわけ複雑である。

固定素子との接触線を中心に回動可能なプレートで担持されたシャッターを有する電磁弁からなる可燃ガス供給装置用の電磁弁アセンブリであって、この接触線がプレートの面に傾斜面の部分を形成したことによるエッジで構成され、プレートを、傾斜面に作用する弾性材料のバーで閉止位置に保持したものも提案されている。ガス供給量の限界を広げるため、エンジンの各シリンダには、２個の選択的に作動可能な相異なる電磁弁を用いることが想定されている。

この電磁弁アセンブリには、ＬＰＧガス等の油状流体の場合に例えば−４Ｏ℃の低温で油が非常に粘性を持つことになってガス供給が面倒になるという欠点がある。又、低温により戻しバーの弾性特徴も減少するのでアンカーが閉止位置に戻るのが非常に遅くなる。電磁石コアの極性面からの脱離のために弾性バーが提供する力はあらゆる場合、種々の使用温度で一定でない。最後に、各エンジンシリンダのために電磁弁を２つ設けることは装置として面倒であり、費用も嵩む。

本発明の目的は、信頼性が高くコストが安く、公知の電磁弁アセンブリの欠点を除去した、可燃ガス供給装置の電磁弁アセンブリを得ることである。

本発明によれば、この目的は、請求項１で限定したような、吸熱型エンジンへの可燃ガス供給装置用電磁弁アセンブリによって達成される。

本発明の更なる理解のために、好適な実施例を添付図面を参照し、単に非限定的な例示として以下説明する。

図１の参照番号５は、本発明による、オットーサイクル(Otto cycle)等の吸熱性エンジンへの可燃ガス供給装置用電磁弁アセンブリの２つの相異なる例の全体を示す。可燃ガスはメタン又はＬＰＧであってよい。アセンブリ５が収容されているほぼ平行六面体のボックス６を構成するのが中空体７（図２も参照のこと）であり、その入口管継手８が公知の仕方で剛体の若しくはフレキシブルなガス入口導管（図示せず）に留付けられる。

中空体７を閉じるプレート９もボックス６を構成する要素であって、常に若干数のノズル又は出口管継手１０を、同数の、剛体の若しくはフレキシブルな出口導管（同様に図示せず）用に支持する。これらの出口導管各々は公知の仕方で、対応するエンジンシリンダに接続される。図１において一方の例ではプレート９が１本の出口管継手１０のみを、他方の例では４本の出口管継手１０を担持する。図２では、プレート９は替わりに２本の出口管継手１０を担持する。いずれの場合も、出口管継手１０は標準化され、交換可能であり、その気密且つ着脱可能な留付けが、例えばねじ込みにより、プレート９に設けられた対応するねじ山付き管１１に対してなされる。

スペーサ又は中間プレート１２もボックス６を構成する要素であって、複数のシャッター１３を同数の電磁弁１４用に支持する。各電磁弁１４に関連するプレート１２の対応する孔２８は、相互に相等しく且つ平行であって、プレート１２に直交する長手方向正中面Ｐ（図３も参照のこと）上に各々軸線を有する。このプレートはねじ１５によりガスケット１６を介し中空体７に留付けられる。閉プレート９の方は以下でより明らかになるガスケット１７を介し中間プレート１２に留付けられ、それは他の通しねじ１８を中空体７の対応するねじ山付き孔に留付けることで行なわれる。

特に、各電磁弁１４を構成する制御電磁石１９（図３及び図４）は磁性材料のコア２０と電気コイル２１とからなる。コア２０は極性面２２を有し、同じく磁性材料の形材(prifile)２４の底壁２３に留付けられ（図７も参照のこと）、斯くして電磁石１９の磁気回路が完成する。形材２４は全てのコア１８に共通で、入口管継手８に連通した中空体７の隔室３６内に収容される。形材２４は側壁２５をも有し、該側壁は、平坦でコア２０の極性面２２と位置並びした極性面２６を有する。隙間プレート５５（図６も参照のこと）を構成するのは、壁２５の面２６を覆うよう構成したストリップ４５と、コア２０の極性面２２を覆うよう構成した一連の付属部(appendixes)４０である。

各シャッター１３はエラストマー材料の円板状であり、中間プレート１２の対応する孔２８を閉じるようになっている。各シャッター１３を公知の仕方で担持するのが各電磁石１９の対応するアンカー２７で、磁性材料のプレート２９で形成されている。プレート２９は縦長形状であり、平坦面３１を有し、該面からシャッター１３が孔２８の方へ突出する。プレート２９に設けた一対の横凹所３２（図５）は中間プレート１２のリブ３４の担持する２つの付属部３３と係合するよう構成され、それによりこのプレート１２はアンカー２７をガイドする機能を有する。形材２４の壁２５（図３）には電磁弁１４の通常のプリント制御回路３５が据え付けられ(anchored)、従って中空体７の隔室３６内に収容されている。

プレート２９はプレート２９の面３１の反対側の面３７上の接触線３６を中心に回動可能である。接触線３６は、隙間５５のストリップ４５を介して形材２４側壁２５の面２６に載る。面３７を構成するのは、面３１に平行な平坦面３８と、傾斜面３９と、湾曲面から成るストリップ４１である。ストリップ４１を構成する接触線３６は２つの平坦面３８，３９間にある。好ましくは、２表面３８，３９間の二面角は２０度より小さい。面３７の傾斜面３９の反対側の面３１部分４２に全体を４３で示した弾性素子が作用し、該弾性素子は通常はシャッター１３を中間プレート１２の孔２８閉じ位置に保持するよう構成されている。

本発明によれば、弾性素子４３を構成するつる巻圧縮ばね４４が剛性の調整プレート(compensation plate)５０を介し、全てのアンカー２７に共通の比較的弾性な材料のバー４６に作用する。特に、中間プレート１２は各ばね４４を収容するための対応するスリーブ４７を備え（図４も参照のこと）、閉プレート９の対応する隔室４８に係合し、閉プレート底部にばね４４が当接する。各スリーブ４７での中間プレート２３部分には円形溝５１が設けられて、対応する気密ガスケット５２を収容する。又、プリント回路３５は外部との単一接続部を有する電線４９によって形成された配線に接続される。特に、電磁石１９に電力供給する電線４９は中空体７の開口６０に挿入された単一の鞘部５９内に封入される。

好ましくは、バー４６は、部分４２に係合する円形断面を備えた部分と、調整プレート５０に係合する平坦な部分とを有する。バー４６は、−４Ｏ℃〜＋１８Ｏ℃の温度範囲で恒久的に変化を起こさない網状構造を有するフッ素入りエラストマーで構成される。従って、バー４６は斯かる温度範囲で弾性素子４３とプレート２９との間の摩擦を確実に減らし、従って、電磁弁１４の寿命を延ばす。

好ましくは、隙間５５は厚みが薄く、例えば０．０１５ｍｍ〜０．１５ｍｍである。ＬＰＧ可燃性ガス中に含まれる油状流体の排出を促すために、隙間５５の各フィン４０（図６も参照のこと）には孔５３が設けられる。同じ理由で、各プレート２９には孔５４が設けられる。コイル２１の方の大きさは、メンテナンス段階で１．３〜１．５ワットの電力を消耗するサイズである。好ましくは、コイル２１は０．６アンペアのメンテナンス電流及び１．４４ワットの相当電力を消耗するようなサイズとすることができる。

行なった実験から、本発明による電磁弁１４が０．６ミリ秒より小のシャッター１３開閉時間を有し、斯かる開閉時間のばらつきが測定可能な閾値以下であることが判明している。最大射出周波数(injection frequency)は１６０ヘルツ以上であり、電磁弁１４の平均寿命は５００，０００，０００操業サイクル程度である。通常の使用条件では、電磁弁１４アセンブリ５の作動再現性は−４０℃〜＋１２０℃の温度範囲で一定であると判明している。

本発明のもう一つの観点によれば、閉プレート９は容易に着脱可能な仕方で取付けられたモジュールタイプであり、即ち、異なる数の導管１１が設けられる。この目的のため、中間プレート１２には全体を５６で示した一組の溝を設け、対応する気密ガスケット１７を収容するようになっており、相異なる閉プレート９に接続可能である。

図２に示したプレート９は２本の導管１１を備えており、該導管各々の終端は導管１１張出し部５７で形成された中間チャンバであって、中間プレート１２の２つの孔２８に連通するようになっている。斯くして、各出力管継手１０は供給された可燃性ガスを閉プレート９の１つ乃至２つの孔２８を介して受けることができ、各電磁弁１４の一方乃至両方を作動させる。閉プレート９を中間プレート１２に接続するのは２つのガスケット１７を用いて行われ、該ガスケット各々は中間プレート１２の２つの孔２８の出口を囲む溝５６／２（図８）内に配される。

図１の一方の例の断面を示す図９の例では、対応する出口管継手１０のための単一導管１１を備えた閉プレート９が示されている。単一導管１１は中間チャンバ５８と連通し、可燃性ガスを受けるようになっている。これは１乃至４の可変数の孔２８を介して供給され、対応する電磁弁１４を作動させる。閉プレート９を中間プレート１２に接続するのは、中間プレート１２の４つの孔２８の出口を囲む溝５６／１（図８）内に配したガスケット１７を用いて行われる。

図２及び図９の例では、同じ１つの出口管継手１０と連通している孔２８は、各エンジンシリンダに供給すべき可燃ガス流量をモジュール的(modularly)に変えるよう、選択的に、即ち、個々に又は組合わせて制御できる。更に又、所定の出口管継手１０と連通する孔２８は、所定のダイアグラム(diagram)に従って可燃ガス供給を調節するようシリンダへの供給段階において可変制御できる。

図１の他方の例の一部を示す図１０の例では、４本の導管１１を同数の出口管継手１０のために備えた閉プレート９が示されている。従って、各孔２８は各電磁弁１４の制御により対応する出口管継手１０にガス供給する。閉プレート９を中間プレート１２に接続するのは４つのガスケット１７を用いて行われ、該ガスケット各々が中間プレート１２の対応する孔２８の出口を取り囲む溝５６／４（図８）内に配される。

図１０に示すように、好ましくは導管１１は相互に共平面である。出口管継手１０へのアクセス、従って、エンジンシリンダに対しての各接続導管各接続部へのアクセスを楽にするために、導管１１は外方に末広がりになった形状を有し、それにより管継手１０の端部自体がより遠ざかる。

従って、電磁弁１４アセンブリ５の図２、図９及び図１０の例に関し、各エンジンシリンダへのガス流量は、図１０の場合の圧力１バールで９０５Ｎｌ／分（標準リットル／分）から、図９の場合の最大３６５Ｎｌ／分まで得ることができることが明らかである。更に又、単一の閉プレート９を交換することにより、電磁弁１４の同一アセンブリ５を、相異なる数の出力管継手１０を通してガス供給する必要がある様々な用途に用いることができる。更に又、特に相手先商標製品製造（ＯＥＭ製造）のための、電磁弁アセンブリ５の製造、貯蔵及び取扱いが最適化される。

上記から、公知技術と比べた場合の本発明による電磁弁１４アセンブリ５のその他の種々の利点が明らかである。特に、サイズが小さく重量が軽い電磁弁１４アセンブリ５なので、自動車のエンジン区画室に比較的自由に収納できる。更に又、斯かるアセンブリ５は信頼性が高いので、作用部品の数、即ち、電磁石１９及び各アンカー２７の数をほぼ半減できる。隙間５５及びコイル２１のサイズを小さくしたおかげで電磁石１９の応答時間も減らされる。ＬＰＧガスに関連した油状流体に対する電磁弁１４の適応性が増加するため、応答時間は−４Ｏ℃から＋１２Ｏ℃の温度で一定である。最後に、モジュール式のプレート９のおかげて、１バールの圧力で３６５Ｎｌ／分まで至る流れという高い適用柔軟性が得られる。

請求項の範囲から逸脱することなく電磁弁アセンブリに種々の変更及び改良を加え得ると理解される。例えば、図１０の例では導管１１を相互に平行でプレート１２の孔２８と共平面に配することができるが、プレート１２の孔２８を異ならせて配してもよい。更に又、バー４６及び調整プレート５０の双方を各アンカー２７のための個々の部分に分割することもできる。又、プレート５０に狭い部分を設けることによって隣接するアンカー２７のうちの１つのアンカー２７のシフトの影響を減らすことができる。

最後に、ボックス６はサイズも形状も変更可能である。例えば図９において、閉プレート９の形状は、ガスの層状流が導管２８から単一導管１１入口に最小の負荷損失で運ばれるのを確実とするようテーパー状の中間チャンバ５８が得られるような形状にできる。

本発明の電磁弁アセンブリの２つの異なる例の斜視図である。 本発明の電磁弁アセンブリの更なる例の長手方向断面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った部分断面図である。 図３の断面の一部を拡大して示した図である。 図２のＶ−Ｖ線断面図である。 図２の電磁弁アセンブリの細部を示す図である。 図２の電磁弁アセンブリの細部を示す図である。 図２の電磁弁アセンブリのＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。 図１の電磁弁アセンブリの、一方の例の長手方向部分断面図である。 図１の電磁弁アセンブリの、他方の例の長手方向部分断面図である。

Claims (16)

1. 制御されてエンジンに可燃ガスを送るようになっている少なくとも１つの電磁弁（１４）からなり、該電磁弁（１４）を構成する少なくとも１つの可燃性ガス出口孔（２８）の制御のため、シャッター（１３）を担持するアンカー（２７）が電磁石（１９）により作動可能であり、前記アンカー（２７）を形成する縦長プレート（２９）が固定素子（２５，５５）平坦面（２６）との接触線（３５）を中心に回動可能で、前記接触線（３６）が前記プレート（２９）の第１面（３７）上で第１平坦面（３８）と該第１平坦面（３８）に対する傾斜面（３９）との間に配し、通常は前記シャッター（１３）を前記電磁弁（１４）の閉止位置に保持するような力で弾性素子（４３）が前記プレート（２９）に作用する、吸熱性エンジンへの可燃ガス供給装置用電磁弁アセンブリにおいて、前記弾性素子（４３）を、つる巻圧縮ばね（４４）により前記プレート（２９）へと押圧される湾曲断面のバー（４６）で構成したことを特徴とする電磁弁アセンブリ。
2. 前記バー（４６）を少なくとも部分的に円形な断面を備えたエラストマーで形成し、調整プレート（５０）を前記バー（４６）と前記つる巻ばね（４４）の一端との間に配したことを特徴とする、請求項１に記載の電磁弁アセンブリ。
3. 前記固定素子（２５，５５）を前記電磁石（１９）の磁気回路の部分（２５）の隙間（５５）により形成したことを特徴とする、請求項１又は２に記載の電磁弁アセンブリ。
4. 中間チャンバ（５７，５８，１１）を介し複数の孔（２８）と連通する１つ又は複数の出口管継手（１０）からなり、前記出口孔（２８）の各々を対応する電磁石（１９）により制御することを特徴とする、請求項３に記載の電磁弁アセンブリ。
5. 前記エンジンの各シリンダへと、対応する出口管継手（１０）と連通する対応する出口導管（１１）によってのみ供給することを特徴とする、請求項４に記載の電磁弁アセンブリ。
6. 所定の出口管継手（１０）に連通する孔（２８）を選択的に制御することにより、各エンジンシリンダにモジュール的に送給されるガス流量を変更することを特徴とする、請求項５に記載の電磁弁アセンブリ。
7. エンジンシリンダへの供給段階で、所定の出口管継手（１０）に連通する孔（２８）を可変制御して、所定ダイアグラムに従い適時にガス供給を調節するようにしたことを特徴とする、請求項５又は請求項６に記載の電磁弁アセンブリ。
8. 前記出口導管（１１）を担持する閉プレート（９）により閉じられる中空体（７）からなることを特徴とする、請求項４乃至７のいずれかに記載の電磁弁アセンブリ。
9. 前記中空体（７）と前記閉プレート（９）との間に、前記孔（２８）を備えて前記アンカー（２７）を担持するよう構成された中間プレート（１２）を配することを特徴とする、請求項８に記載の電磁弁アセンブリ。
10. 前記隙間（５５）と一体の複数のフィン（４０）各々が対応する電磁石（１９）のコア（２０）と係合し、前記フィン（４０）各々が、可燃ガスの油状成分の排出が容易となるよう構成した少なくとも１つの孔（５３）を備えること特徴とする、請求項３乃至９のいずれかに記載の電磁弁アセンブリ。
11. 前記プレート（２９）各々が、可燃ガスの油状成分の排出が容易となるよう構成した少なくとも１つの対応する孔（５４）を備えることを特徴とする、請求項３乃至１０のいずれかに記載の電磁弁アセンブリ。
12. 前記閉プレート（９）が可変数の出口導管（１１）を備えるモジュール式のものであり、前記閉プレート（９）を着脱可能に前記中間プレート（１２）に取付けることを特徴とする、請求項８及び請求項９乃至請求項１１のいずれかに記載の電磁弁アセンブリ。
13. 前記中間プレート（１２）に、前記閉プレート（９）モジュールに各々対応する一連の相異なるガスケット（１７）を収容するよう構成した一連の溝（５６）を備えることを特徴とする、請求項１２に記載の電磁弁アセンブリ。
14. 前記モジュールの少なくとも１つが、一連の前記相互に共平面であり平行である出口導管（１１）を備えることを特徴とする、請求項１２又は請求項１３に記載の電磁弁アセンブリ。
15. 前記モジュールの少なくとも１つが、一連の前記相互に共平面であり末広がり状の出口導管（１１）を備えることを特徴とする、請求項１２又は請求項１４に記載の電磁弁アセンブリ。
16. 前記電磁石（１９）を、前記中空体（７）内部に収容されたプリント回路（３５）及び外部との単一の接続部（４９）を有する配線により制御することを特徴とする、請求項９及び請求項１０乃至１５のいずれかに記載の電磁弁アセンブリ。