JP2017524860A - 燃料噴射器 - Google Patents

Abstract

内燃機関のための燃料噴射器（１０）は、その中にアクチュエータ（１４）と、制御弁（２１）と、ニードルガイド（２４）とが配置された噴射器ボディ（１２）を備える。アクチュエータは制御弁（２１）を作動させ、制御弁（２１）は噴射が許容される開位置と燃料の噴射が妨げられる閉位置との間で、そのガイド（２４）内で摺動する噴射ニードル（３８）を制御する。噴射器（１０）はさらに、ニードル（３８）のガイド（２４）から噴射器の内部にある中間電気的接続手段（４０）へ延びる第１の電気的接続部（４２）を備え、そしてまたニードルの位置を示す電気信号がニードル（３８）のガイド（２４）からコネクターピン（４６）へと伝達可能であるように、したがって外部電気コンピュータに対してアクセス可能であるように、中間接続手段（４０）から、噴射器の外部からアクセス可能なコネクターピン（４６）へと延びる第２の電気的接続部（４４）を備える。

Description

本発明は燃料噴射器に関し、より詳しくは噴射システムの閉ループ制御を可能にする装置に関する。

今日のコモンレール燃料噴射器においては、噴射される燃料の量および噴射器の開閉時間は、噴射器の重要なパラメータを考慮しながら、噴射器を製造するための工業生産手段の能力に依存する。その結果としてバラつきが生じる。加えて、燃料噴射器の動作サイクルの間、構成要素の摩耗のために特定のパラメータが生じる。制御弁の上昇時間および下降時間、ならびに噴射ノズルのニードルの上昇時間および降下時間を、例として、ここに挙げることができる。特に、噴射器を経て噴射された流れの変動を測定することによってニードルの動きを監視するためのストラテジーが利用可能であり、ニードルの位置によって上記流れが変動する。この種の解決策は、注入された電流によって既知の電気経路が達成されることを可能にする、抵抗性コーティングおよび電気的接続部を噴射器内に設ける必要がある。電流の注入によりニードルの位置の診断を可能にする電気的接続部の噴射器内での適所配置は工業上の課題である。噴射器のライフサイクル中の接続部の信頼性の問題、およびそのような噴射器のための組み立て時間に関連する生産性の問題は、燃料噴射器における、この種の制御ストラテジーの置き換えを妨げていた。したがって、これらの問題を解決する新規な解決法を提案することが重要である。

内燃機関のための燃料噴射器は、その中にアクチュエータ、制御弁およびニードルガイドが配置された噴射器ボディを含む。アクチュエータは制御弁を作動させ、制御弁は、噴射が許可される開位置と、燃料の噴射が妨げられる閉位置との間で、そのガイド内を摺動する噴射ニードルを制御する。

噴射器はさらに、ニードルのためのガイドから、噴射器の内部にある中間電気的接続手段へと延びる第１の電気的接続部を含み、そしてまた、この中間接続手段から、噴射器の外部からアクセス可能なコネクターピンへと延びる第２の電気的接続部を含み、これによって、ニードルの位置を示す電気信号をニードルのためのガイドからコネクターピンに伝達することができ、したがってそれは外部電子コンピュータにアクセス可能である。

内部中間接続手段は金属ストリップから構成することができる。第１の電気的接続部は、この第１の電気的接続部の終端に配置されたスプリングシステムを介して、金属ストリップと接触状態であってもよい。ニードルのためのガイドは、その半径方向表面上に、第１の電気的接続部の終端を受け入れる孔を含むことができ、それにより、それらの電気的接触を可能にする。第２の電気的接続部はストリップと一体化される。内部中間接続手段は、アクチュエータ上に配置された金属リングを含むことができる。

別な実施形態によれば、アクチュエータが噴射器での使用のために設けられてもよく、当該アクチュエータは内燃機関用の燃料噴射器制御弁を制御する。アクチュエータは、その円筒形の外面上に配置された金属リングを含んでいてもよく、当該リングはアクチュエータ上で長手方向に延びる、リングと一体化された金属延長部を含む。

燃料噴射器の組み立て方法は以下の段階、すなわち、リングに対して実質的に垂直で、かつ、アクチュエータの円筒状周面上にオーバーモールドすることによってリングと一体化された第１の金属延長部を含む金属リングを適所に配置する段階と、噴射器のボディのハウジング内でアクチュエータを位置決めする段階と、噴射器のコネクターピンに対して第１の金属延長部を接続する段階と、リングに面するリセスを有する弁ボディのハウジング内へ第２の金属延長部を挿入する段階であって、第２の金属延長部の終端はリセス内に収容されたスプリングシステムを備える段階と、制御弁をアクチュエータと組み付ける段階であって、第２の金属延長部は制御弁のボディを貫通する段階と、ニードルのためのガイドを制御弁と組み付ける段階であって、第２の金属延長部の第２の端部は制御弁と接触状態のニードルのためのガイドの半径方向表面上に配置された孔内に収容された別なスプリングシステムを備える段階とを含む。

アクチュエータへのリングの適所配置の段階は、アクチュエータのボディの溝内へのリングの挿入によって行われてもよい。

本発明のその他の特徴、目的および利点は、以下の詳細な説明を精読し、そして非網羅的な例として提供される添付の図面を参照することで理解される。

本発明の実施形態の第１の例による燃料噴射器を示す図である。 本発明の実施形態の第２の例による燃料噴射器の一部を示す図である。 本発明の実施形態の第２の例による燃料噴射器の一部を示す図である。 本発明の燃料噴射器の組み立て方法を示す図である。

図１によれば、軸線Ａに沿って長手方向に延びる燃料噴射器１０は、固定構成要素および可動構成要素を含む金属構成要素のアセンブリである。

噴射器は、多数の部品、上部２３および下部２５またはナットの噴射器ボディ１２を含む。

実質的に円筒形のソレノイドアクチュエータ１４が、噴射器のボディ１２の上部２３内に配置される。アクチュエータ１４と協働する制御弁２１は、この制御弁の上側半径方向表面が噴射器のボディ１２の上部２３と接触状態であるように、噴射器のボディ１２の下部２５内でアクチュエータ１４の下方に配置される。アクチュエータ１４は、そのコイル１９に接続されかつコネクター１７につながる２本の制御ワイヤ１５によって制御される。アクチュエータ１４は、軸線Ａに沿って長手方向に配置されたリターンスプリング１６を備え、このリターンスプリングは制御弁２１に作用する。

制御弁２１は、ステム１８と一体のフィッティング３６がその中に配置された弁ボディ２０を含む。図１によれば、アクチュエータのコイル１９が通電されていないとき、アクチュエータのリターンスプリング１６はフィッティング３６を押し戻し、それは、制御弁２１がその閉位置にあるように、制御弁２１のステム１８をそのシート２２内へと移動させる。アクチュエータのコイル１９が通電されたとき、フィッティング１８は、それが停止するまでアクチュエータ１４に向かって磁気的に引き寄せられ、制御弁２１を開くように、制御弁のステム１８はそのシート２２からそれと随伴させられる。

噴射ニードル３８のためのガイド２４が噴射器のボディ１２の下部２５に配置されている。ニードルのためのガイド２４は、制御弁２１と接触状態の半径方向表面と、その中にニードル３８が位置決めされる孔とを有する。その上部が制御チャンバー２８に接続された噴射ニードル３８は噴射器１０の長手方向軸線Ａに沿って前後に移動することができる。制御チャンバー２８のルーフ３０は制御弁２１のボディ２０と直接接触状態であり、かつ、制御チャンバーの壁３２はニードル３８のためのガイド２４のボディと接触状態である。

噴射器のボディ１２の下部２５にはノズルボディ２６が配置されている。噴射ニードル３８は、噴射ニードル３８がそのシート３４内にあり、これによって燃料の噴射を妨げるとき噴射器は閉位置にあると言われるように、ノズルボディ２６の中間部内で前後移動する。

噴射器１０の必須の固定構成要素は、噴射器ボディ１２、アクチュエータ１４、制御弁ボディ２０、噴射ニードルのためのガイド２４、噴射ノズル２６、制御チャンバー２８、そして噴射ニードルのシート３４を含む。

噴射器の可動構成要素は、例えば、制御弁２１のステム１８、制御弁２１のステム１８と一体の制御弁２１のフィッティング３６、および噴射ニードル３８を含む。

アクチュエータの制御ワイヤ１５は、噴射器１０の可動構成要素を制御することを可能にする。

互いに接触している噴射器の構成要素の表面は接触表面Ｓと呼ばれる。

これら異なる接点の明確な理解を確実にするために、例として、制御弁２１のボディ２０とニードルのためのガイド２４との間の接触表面Ｓ１、そしてまたニードルのためのガイド２４と噴射ノズル２６のボディとの間の接触表面Ｓ２について説明する。また、例として、噴射ニードル３８とそのシート３４との間の接触表面Ｓ３、そしてまた噴射ニードル３８と制御チャンバーのルーフ３０との間の接触表面Ｓ４について説明する。

噴射器はさらに、噴射ニードル３８の位置を示す電気信号が、外部接続手段を介して外部電子コンピュータにアクセス可能であってもよいように、ニードル用のガイド２４から金属ストリップ４０へと延びる第１の電気的接続部４２と、金属ストリップ４０からコネクター４７の接触ピン４６へと延びる第２の電気的接続部４４とを備える。

複数の位相は噴射器１０の動作中に区別することができる。

第１の段階では、制御ワイヤ１５を介したアクチュエータ１４の給電中、フィッティング３６がアクチュエータ１４に抗して引き付けられ、制御弁２１のステム１８がそれに付随させられる。このようにして開かれた制御弁２１は、制御チャンバー２８内の圧力を低下させる。この圧力低下は、それが制御チャンバー２８のルーフ３０に当接するまで、噴射ニードル３８の変位を引き起こす。噴射ニードル３８は、したがって、もはや、そのシート３４には存在しない。この段階は燃料噴射段階と呼ばれる。

第２の段階では、アクチュエータ１４が、もはや、その制御ワイヤ１５によって給電されなくなると、フィッティング３６はスプリング１６によって押し戻され、これによって制御弁２１のステム１８はシート２２内へと移動する。このようにして閉鎖された制御弁２１は制御チャンバー２８内の圧力を上昇させる。この圧力上昇により、そのシート３４に対して当接する状態となるように噴射ニードル３８の変位が引き起こされる。このようにして閉鎖された噴射器１０は非噴射段階にあると言われる。

噴射ニードル３８とそのシート３４との間の接触は非噴射段階の間に確立される。噴射ニードル３８は閉鎖位置にある。噴射ニードル３８と制御チャンバーのルーフ３０との間の接触は、噴射ニードル３８が上側当接位置にあるとき、すなわち燃料噴射中の上昇終端位置にあるときに確立される。噴射ニードル３８はまた、その中でそれがその前後運動を行うニードルのためのガイド２４と永久的に接触状態である。この運動は、制御チャンバーのルーフ３０との噴射ニードル３８の接触を、あるいは、この移動中にそのシート３４との噴射ニードル３８の接触が確立されることを伴わない。

電気信号が噴射ニードル３８の位置を表すことを可能にするデバイスの動作を保証するために、噴射ニードルのためのガイド２４と制御弁２１のボディ２０との間の接触表面Ｓ１と、ニードルのためのガイド２４とノズル２６のボディとの間の接触表面Ｓ２と、ニードルのためのガイド２４と噴射器のボディ１２との間の接触表面Ｓ５は、樹脂タイプの電気絶縁コーティングで被覆される。噴射器１０の可動要素間の、すなわち噴射ニードル３８と、そのシート３４との間の、ならびに噴射ニードル３８と制御チャンバーのルーフ３０との間の接触表面Ｓ３，Ｓ４は非ゼロ抵抗率を有するコーティングによって覆われており、これによってコーティングを通る検出可能な電流の循環による電圧差の検出を可能とし、当該検出は外部の電子コンピュータによって行われる。外部コンピュータと噴射器のボディ１２とは電気的接地によって互いに接続される。

噴射ニードルの位置を検出するために、コネクターの接触ピン４６を介して噴射器内に電流が注入され、金属構成要素４０に接続された第２の電気的接続部４４からなる電気経路を採用することによって噴射器のためのガイド２４のボディに到達し、金属ストリップ４０は第１の電気的接続部４２に接続される。

ニードル３８がそのシート３４と接触状態であるとき、噴射器１０は閉位置にあり、電流は、その経路に沿って、ニードルのためのガイド２４からニードル３８に向かって、続いてニードル３８からシート３４に向かって流れ続け、シート３４はノズル２６と一体であり、ノズル２６は噴射器のボディ１２と接触している。次いで電子コンピュータは、取られた経路の抵抗率による電圧の第１の低下を検出する。

ニードル３８が制御チャンバーのルーフ３０と接触状態であるとき、電流は、その経路に沿って、ニードルのためのガイド２４からニードル３８に向けて、続いてニードル３８から制御弁２１のボディ２０に向かって流れ続け、制御弁２１は制御チャンバーのルーフ３０と接触しており、そして電流は、この場合、噴射器のボディ１２まで、その経路に沿って流れ続ける。次いで電子コンピュータは、取られた経路の抵抗率による電圧の第２のの低下を検出する。

ニードル３８がシート３４と制御チャンバーのルーフ３０との間を移動するとき、注入された電流は循環せず、ニードルのためのガイド２４は噴射器のボディ１２に向かう全ての可能な経路から電気的に絶縁される。この場合、電圧の低下は検出されない。

図２によれば、噴射器１０への内部中間接続手段４０は、噴射器１０のアクチュエータ１４の周囲に配置された閉金属リング４０を含む。第１の電気的接続部４２はオーバーモールドされたワイヤ４２によって実現されるが、このために、終端には金属リング４０との電気的接触を保証するスプリングシステム４８が設けられている。スプリングシステム４８は、湾曲したスプリングストリップ４８のタイプである。スプリングシステム４８は、湾曲したスプリングストリップ４８が金属リング４０に圧接するように、金属リング４０に面して配置された噴射器のボディ１２のリセス５４内に収容され、これによって、湾曲したスプリングストリップ４８とリング４０との間に電気的接続が確立されることを可能とする。より具体的には、スプリングストリップ４８の湾曲した中央部分は金属リング４０に圧接する。

オーバーモールドされたワイヤ４２の他方の終端には、ニードル３８のためのガイド２４の半径方向表面上に配置された孔５２内に収容されて、それによってそれらの電気的接触を保証することができる別のスプリングシステム５０が設けられる。別なスプリングシステム５０はトーションスプリングタイプのものであり、それがいったん孔５２内で位置決めされると、これによってニードルのためのガイド２４とオーバーモールドされたワイヤ４２との間の電気的接触を保証するために、スプリングは孔５２の側壁と接触状態となる。

オーバーモールドされたワイヤ４２は、金属リング４０に面して配置された湾曲したスプリングストリップ４８から、ニードルのためのガイド２４の半径方向表面上に配置された孔５２まで長手方向に延びる。オーバーモールドされたワイヤ４２の通過を可能とするために、噴射器のボディ１２の上部２３は、リセス５４からの、そして制御弁２１のボディ２０のいずれかの側に形成された別の内腔４５に対して開口すると共に孔５２に対して開口する内腔４３を含む。オーバーモールドされたワイヤは、したがって、制御弁２１とのニードルのためのガイド２４の、そしてまた、噴射器のボディ１２との制御弁２１の割り出しを可能にする。制御弁２１に近接して配置された、噴射器のボディ１２の内面上のショルダーは、オーバーモールドされたワイヤ４２を備えた別なスプリングシステム５０をニードルのためのガイドの孔５２内で維持することを可能にする。第２の電気的接続部４４はリング４０と一体化されており、この第２の電気的接続部４４の先端はコネクターの接触ピン４６に電気的に接続される。

図３によれば、金属リング４０は開いている。第２の電気的接続部４４は、その端部でリング４０に溶接されたワイヤである。リングは約４０度のオーダーの角度区間を有する。第２の電気的接続部４４はアクチュエータ１４上で長手方向Ａに延びる。金属リング４０は、有利なことには、アクチュエータ１４のボディの円筒形周面に対して固定される。金属リング４０は、アクチュエータ１４のボディ内の溝に挿入される。リング４０は分割されており、弾性を有する。金属リング４０と接触しているオーバーモールドされたワイヤ４２の終端４８は、スプリング付勢ピン４８のタイプのものである。

代替的に、リング４０の開口は上記角度区間のための数多くの異なる値を有することができ、この値は、それが固定される噴射器１０の構成要素に対するリングの取り付けのための手段に依存する。非限定的な例として、リングは、それがアクチュエータ１４のボディに容易にオーバーモールドされることを可能とする２００度のオーダーの角度区間を有していてもよく、それによって上記リング４０と噴射器のボディ１２との間の接触を回避することができる。別な実施形態では、リング４０は少なくとも３ｍｍの幅を有することができ、その場合、その角度区間は４０度ないし３６０度の間に含まれてもよい。代替的に、リング４０は、単に、アクチュエータ１４のボディを完全にかつ円形に取り囲んでもよい。

代替的に、金属リング４０と接触状態のオーバーモールドされたワイヤ４２の終端４８は、リング４０とのこの接触を可能にするあらゆる種類の突起を有していてもよい。

アクチュエータは、例えば、そして非網羅的に、ソレノイドアクチュエータタイプ、あるいは代替的に圧電アクチュエータタイプといった異なるタイプのものであってもよい。

代替的に、第１の電気的接続部４２および第２の電気的接続部４４はそれぞれ、例えば、導線、剛体ストリップまたは噴射ニードルのためのガイド２４からの電気信号がコネクターの接触ピン４６へと導かれることを可能にする、その他の導電体といった、さまざまなタイプのものであってもよい。

さらに、代替的にかつ非網羅的な様式で、第１の電気的接続部４２の二つの終端４８，５０は、互いに独立して、それぞれ、スプリング付勢ピンタイプのものであっても、または湾曲スプリングストリップタイプのものであっても、あるいはトーションスプリングタイプのものであってもよい。

図４によれば、上述したような燃料噴射器１０の組み立て方法１００は以下の段階を含むことができる。
・リング４０に対して実質的に垂直であり、かつ、アクチュエータ１４の円筒状外周上にオーバーモールドすることによってリング４０と一体化された第１の金属延長部４４を含む金属リング４０を適所に配置する段階１０２
・噴射器のボディ１２のハウジング内でアクチュエータ１４を位置決めする段階１０４
・噴射器１０のコネクターの接触ピン４６へ第１の金属延長部４４を接続する段階１０６
・リング４０に面するリセス５４を有する弁ボディ１２のハウジング内に第２の金属延長部４２を挿入する段階１０８（第２の金属延長部４２の終端にはリセス５４内に収容されたスプリングシステム４８が設けられる）
・制御弁２１をアクチュエータ１４と組み付ける段階１１０（第２の金属延長部４２は制御弁２１のボディ２０を貫通する）
・ニードルのためのガイド２４を制御弁２１と組み付ける段階１２０（第２の金属延長部４２の第２の端部には、制御弁２１と接触状態のニードルのためのガイド２４の半径方向表面上に配置された孔５２内に収容された別なスプリングシステム５０が設けられる）

代替的に、アクチュエータ１４へのリング４０の適所配置の段階１０２は、アクチュエータ１４のボディの溝内へのリング４０の挿入によってなされる。

１０ 燃料噴射器
１２ 噴射器ボディ
１４ ソレノイドアクチュエータ
１５ 制御ワイヤ
１６ リターンスプリング
１７ コネクター
１８ ステム
１９ コイル
２０ 制御弁ボディ
２１ 制御弁
２２ シート
２３ 上部
２４ ニードルガイド
２５ 下部
２６ 噴射ノズル
２８ 制御チャンバー
３０ ルーフ
３２ 壁
３４ シート
３６ フィッティング
３８ 噴射ニードル
４０ 金属リング（金属ストリップ）
４２ 第１の電気的接続部
４３ 内腔
４４ 第２の電気的接続部
４５ 内腔
４６ 接触ピン
４７ コネクター
４８ スプリングシステム
５０ スプリングシステム
５２ 孔
５４ リセス

Claims (5)

1. 内燃機関のための燃料噴射器（１０）であって、その中にアクチュエータ（１４）と、制御弁（２１）と、ニードルガイド（２４）と、が配置された噴射器ボディ（１２）を備え、前記アクチュエータ（１４）は前記制御弁（２１）を作動させ、前記制御弁（２１）は、噴射が許容される開位置と、燃料の噴射が妨げられる閉位置との間で、そのガイド（２４）内で摺動する噴射ニードル（３８）を制御し、
   前記噴射器（１０）は、
   リング（４０）に対して実質的に垂直であってかつ前記リング（４０）と一体化された第１の金属延長部（４４）を含む金属リング（４０）であって、前記リング（４０）および前記第１の金属延長部（４４）は、前記アクチュエータ（１４）の円筒形外面上にオーバーモールドされており、前記第１の金属延長部（４４）は前記噴射器（１０）のコネクターピン（４６）に対して接続されている金属リング（４０）と、
   前記リング（４０）に面するリセス（５４）を有する弁ボディ（１２）のハウジング内に挿入された第２の金属延長部（４２）と、を具備し、
   前記第２の金属延長部（４２）の第１の終端は、前記リング（４０）との電気的接触を保証するために、前記リセス（５４）内に収容されたスプリングシステム（４８）を備える、燃料噴射器（１０）。
2. 前記第２の金属延長部（４２）は前記制御弁（２１）の前記ボディ（２０）を貫通して配置される、請求項１に記載の燃料噴射器（１０）。
3. 前記第２の金属延長部（４２）の第２の端部は、前記ニードルのための前記ガイド（２４）との電気的接触を保証するために、前記制御弁（２１）と接触状態の前記ニードルのための前記ガイド（２４）の半径方向表面上に配置された孔（５２）内に収容された別のスプリングシステム（５０）を備える、請求項１または請求項２に記載の燃料噴射器（１０）。
4. 請求項１に記載の燃料噴射器（１０）の組み立て方法（１００）であって、
   前記リング（４０）に対して実質的に垂直で、かつ、前記アクチュエータ（１４）の円筒状外面上にオーバーモールドすることによって前記リング（４０）と一体化された第１の金属延長部（４４）を含む金属リング（４０）を適所に配置する段階（１０２）と、
   前記噴射器の前記ボディ（１２）の前記ハウジング内でアクチュエータ（１４）を位置決めする段階（１０４）と、
   前記噴射器（１０）のコネクターピン（４６）に対して前記第１の金属延長部（４４）を接続する段階（１０６）と、
   前記リング（４０）に面するリセス（５４）を有する前記弁ボディ（１２）のハウジング内へ第２の金属延長部（４２）を挿入する段階（１０８）であって、前記第２の金属延長部（４２）の終端は、前記リセス（５４）内に収容されたスプリングシステム（４８）を備える段階（１０８）と、
   前記制御弁２１を前記アクチュエータ（１４）と組み付ける段階（１１０）であって、前記第２の金属延長部（４２）は前記制御弁（２１）の前記ボディ（２０）を貫通する段階（１１０）と、
   前記ニードルのための前記ガイド（２４）を前記制御弁（２１）と組み付ける段階（１２０）であって、前記第２の金属延長部（４２）の第２の端部は、前記制御弁（２１）と接触状態の前記ニードルのための前記ガイド（２４）の半径方向表面上に配置された孔（５２）内に収容された別なスプリングシステム（５０）を備える段階（１２０）と、
   を具備する組み立て方法（１００）。
5. 前記リング（４０）を前記アクチュエータ（１４）上で適所に配置する前記段階（１０２）は、前記リング（４０）を前記アクチュエータ（１４）の前記ボディの溝内に挿入することによってなされる、請求項４に記載の組み立て方法（１００）。

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