JP2539675B2 - 電子制御式燃料噴射器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の技術分野） この発明は、燃料を内燃機関の燃焼室に高燃料圧力で
もって直接噴射するのに特に適した、内燃機関用電子制
御式燃料噴射器に関する。

（従来の技術） 電磁的に作動される噴射器にあっては、噴射器のニー
ドル弁ピストンの両側に作用する燃料圧力の差圧力によ
って噴射器のニードル弁が開閉される。電磁的に駆動さ
れるパイロット弁により、噴射器のニードル弁ピストン
の後側における燃料圧力レベルが制御される。

噴射器のニードル弁を電磁的に制御するこの種型式の
燃料噴射器においては、例えば米国特許第2,881,980号
明細書、同第3,610,529号明細書及び同第4,566,416号明
細書、並びに欧州公開特許第0228578号明細書にあるよ
うに、種々の設計のものが既知であり開示されている。

（発明が解決しようとする課題） 上記明細書に開示された噴射器は、噴射器の長さのた
めに或いは噴射器のニードル弁の電磁制御のために部材
を特別に設計する必要があるために嵩張るものとなって
いる。かかる既知の噴射器が、乗用車のエンジンのよう
な小型の内燃機関に使われると、この嵩張りはかなりの
欠点になる。更に、上記の比較的複雑な設計の噴射器は
製作費用が高い。このことはまた、小型エンジンに適用
するに当って非常に重要な役割を演じるものである。

本発明の第一の目的は、従来の解決によるものに比べ
て、限られた空間と価格の利点を備える非常に簡素でか
つコンパクトに設計された燃料噴射器を提供することで
ある。単一部品の数及び寸法を小さくしそして緊密に嵌
合し正確に機械加工された面の数を最小限にすれば、噴
射器の設計は簡単になる。更に、構成部品の幾何学形状
は部品を簡単な方法で製造できるものでなくてはならな
い。最後に、自動組立及び測定機械によって仕上げ部品
を組立てて完成噴射器の設定ができれば有利である。

本発明の別の目的は、従来技術の噴射器と比較して非
常に簡単な設計であり同時に噴射器性能の改良制御を行
うことができる燃料噴射器を提供することである。これ
は、各間欠噴射工程の間で小量の燃料が高い燃料圧力で
計量されねばならない場合に特に当てはまる。この利点
は、本発明によれば、電磁石、及び流体的に駆動される
噴射器ニードル弁と組合せて電磁的に駆動されるパイロ
ット弁に特別の設計を用いることにより達成される。

（課題を解決するための手段） 上記の課題を課題を解決するために、本発明は、弁座
（22）および少なくとも１つの噴射オリフィス（24）を
有するハウジング（14）と、 ピストン部材（26）を有し、前記ハウジング（14）内
に装着されて延ばされ、前記弁座（22）に着座して前記
噴射オリフィス（24）を閉じ、また、前記弁座（22）か
ら瞬間的に持ち上げられて前記噴射オリフィス（24）を
開いて当該内燃機関の燃焼室内に所望量の燃料を噴射で
きるように軸方向に移動可能に設けられた噴射器弁部材
（18）と、 前記ハウジング（14）内に設けられ、燃料供給路（1
2）に接続されて、内部の燃料圧力を前記ピストン部材
（26）に作用させて前記噴射器弁部材（18）を前記弁座
（22）に押し付ける制御室（40）と、 該制御室（40）に開口する少なくとも１つの制御オリ
フィス（38）と、ソレノイド（172）によって作動され
所定時間幅の印加電気パルスに応じて前記制御オリフィ
ス（38）の外側端部を閉じ、また、一時的に開く電磁制
御されたパイロット弁手段（182）とを含み、前記制御
室（40）内の燃料圧力を迅速に減少し、また、回復して
前記噴射器弁部材（18）を軸方向に移動させる手段（3
4,38,172,182）とを備えている、 内燃機関の燃焼室内に燃料を間欠的に噴射するための
電子制御式燃料噴射器であって、 前記ソレノイド（172）は、磁極面（148,150）を形成
し外側部分（126）および内側部分（138）を有する本体
（122）と、該本体（122）の前記外側部分（126）と前
記内側部分（138）との間の内部空間に配置されたソレ
ノイドコイル（130）とを備えており、 前記パイロット弁手段（182）のステム（180）には、
アーマチュア部材（176）が連結されており、 少なくとも１つの第１部材（166）が前記制御室（4
0）の一部を形成して少なくとも該制御室（40）内の燃
料圧力を受けており、さらに、前記第１部材（166）
は、該第１部材（166）に作用する流体力を伝達する別
部材（52,54;172）に連結されており、 前記ソレノイドの本体（122）の外側部分（126）に
は、前記磁極面（148,150）から突出する延長外側部分
（170）が設けられており、該延長外側部分（170）と、
前記磁極面（148,150）と、前記第１部材（166）の前記
制御室（40）から離れた表面とで形成された空間（17
4）内に、前記制御オリフィス（38）の外側端部を開閉
する前記パイロット弁手段（182）のステム（180）の端
部（178）および前記アーマチュア部材（176）が配置さ
れていることを特徴とする。

（作用） このように構成したことにより、ソレノイドコイルに
所定時間幅の電気パルスを印加すると、励磁されたソレ
ノイド本体の磁極面にアーマチュア部材が吸引され、パ
イロット弁手段のステムが移動して制御オリフィスが開
く。これによって、制御室内の燃料圧力が低下し、ピス
トン部材が後退して噴射器弁部材が軸方向に移動して噴
射オリフィスを開いて燃料を噴射する。ソレノイドの励
磁を解除すると、パイロット弁手段が制御オリフィスを
閉じて制御室内の燃料圧力が上昇してピストン部材を押
圧し、噴射器弁部材が弁座に押し付けられて噴射オリフ
ィスを閉じる。

また、ソレノイドの本体の外側部分と内側部分との間
の空間内にソレノイドコイルを配置し、ソレノイドの本
体の磁極面から突出させた外側延長部分と、ソレノイド
本体の磁極面と、制御室内の燃料圧力を受ける第１部材
とで形成された空間内に、パイロット弁手段のステムの
端部およびアーマチュア部材を配置しているので、制御
室内の燃料圧力によって生じる力をソレノイド本体の延
長外側部分によって受けて、ソレノイドの電磁的特性に
影響させることなく、別部材に伝達することができる。
これにより、パイロット弁手段の駆動装置であるソレノ
イドを燃料圧力を受ける支持部材として噴射器ハウジン
グ内に直接装着することが可能となる。

本発明のこれら及びその外の利点は、図面に示された
種々の実施例についての以下の詳細な記述から明らかに
なるであろう。

（実施例） 以下本発明の実施例を図面に基いて説明する。

第１図を参照すると、本発明を説明するための実施例
に係る燃料噴射器が数字10で示されている。他の図面を
参照するに当って、同じ数字は図面を通じて同じ部分を
表わすものである。噴射器10は燃料噴射システム（図示
しない）に組み込まれて、圧力のかかった燃料を内燃機
関の燃焼室内に噴射するものである。

噴射器ニードル弁18（噴射器弁部材）を収容する噴射
器ハウジング14内には機械加工により空間又は室16が形
成されており、燃料圧力ポンプ（図示せず）によって供
給される加圧燃料は、この空間又は室16に連通した通路
12（燃料供給路）を通して噴射器ハウジング14内に進入
する。噴射器ニードル弁18は下方に伸びて、噴射器の先
端部58の通路20にある弁座22に至っている。第１図に示
されているように、噴射器ニードル弁18が弁座22に係合
しているときは、噴射器10から噴射オリフィス24を通っ
て関連する内燃機関の燃焼室（図示せず）内に至る燃料
通路を閉鎖している。噴射オリフィス24は噴射器の先端
部58に機械加工により形成されている。先端部58はナッ
ト56によって噴射器ハウジング14の表面14a上に押圧さ
れて係合し、燃料が空間16から噴射器10の外側に漏れ出
るのを阻止している。

弁18の噴射器ニードルの上側部分においては、異なる
外径を有する二つの部分28,30を備えたニードル弁ピス
トン26が設けられている。小さい外径を有する部分28
は、噴射器ハウジング14の案内ボア28a内に緊密嵌合状
態で滑り案内されている。案内ボア28aとニードル弁ピ
ストン26の小径部分28との間が緊密嵌合であるので、燃
料が噴射器10の高圧空間16から上側に隣接する低圧領域
42へ漏れるのを非常に減じている。

ニードル弁ピストン26を噴射器ニードル弁18と一体片
に作ることによるか、或いは異なる外径を有する部分2
8,30を第１図に示されているように圧力嵌め又は溶接す
ることによって、これら二つの部分28,30を有するニー
ドル弁ピストン26は噴射器ニードル弁18と堅固に連結さ
れている。二つの部分28および30を備えたニードル弁ピ
ストン26の内部にはボア32が設けられており、このボア
32は一端において側部ボア33によって噴射器10の空間16
に接続されている。ボア32は他端においてより小さいボ
ア即ちオリフィス34に接続している。このオリフィス34
はニードル弁ピストン26の大径側の部分30の頂端面に伸
びている。大径側の部分30は緊密な側部嵌合案内部30a
によって外径上に円筒片36を案内している。円筒片36
は、オリフィス38が設けられた上端部で閉じられてい
る。円筒片36は内部において、ニードル弁ピストン26の
大径部分30と共同して、小さい空間又は室40を定めてい
る。両オリフィス34,38は軸方向に整列しており、噴射
器10の長手方向軸線８（以下、縦方向軸線８ともいう）
の方向に伸びている。

パイロット又はソレノイド弁46は、硬質材料からなる
弁ステム60と、軟磁性材料からなり弁ステム60にしっか
りと連結された弁プレート62とからなっている。第１図
に図示のように、パイロット弁46はソレノイド44によっ
て駆動することができるが、オリフィス38の出口を塞い
で、燃料がオリフィス38を通して隣接する低圧領域42に
流れ出るのを阻止している。円筒片36は、小室40内の燃
料圧力によって生じる力のために、部材48の平坦な接触
面48aに対して押圧されている。部材48は、噴射器10内
に装着されたさらに別の要素と共に、円筒片36の軸線方
向位置を定めている。円筒片36はニードル弁ピストン26
の大径部分30によってのみ案内され円筒片36の外周では
案内されないことは、一つの重要な特徴である。こうし
た特徴により、噴射器ニードル弁18を実質的に漏れのな
い、緊密シール設計とし、噴射中にニードル弁18が邪魔
されることなく軸線方向運動をすることができる。円筒
片36をその外周でも案内しなければならないとすると、
緊密シールに必要な全ての緊密嵌合が互いに完全に同心
状でない場合には、ニードル弁ピストン26のジャム、又
は少なくとも好ましからざる大きな摩擦力が生じるであ
ろう。

部材48は、噴射器10の縦方向軸線８に直交する方向に
滑動可能である。こうすることにより、第２図、第３図
に関する記載の中で後ほど説明するように、パイロット
弁46の行程長さを設定することができる。

案内片50は、円筒片36から部材48に伝達された軸方向
の流体圧力を、接触面50a,44aを介してソレノイド44に
伝達する。小室40内の燃料圧力によって生じたこの軸方
向の力はソレノイド44から接触面52aによってソレノイ
ド保持ナット52に伝達される。最後に、この軸方向の力
は、ソレノイド保持ナットのねじ部54aによって噴射器
ハウジング14に設けられた対応するねじ部54bに伝達さ
れる。燃料圧力によって生じた軸方向の力の経路は、ナ
ット56、先端部58及び噴射器ニードル弁18によって閉じ
ている。

ソレノイド44は、プレート62と同様、軟磁性材料から
なっている。電磁的特性（磁化及び動的応答）は、機械
的張力（材料の応力）によって逆の効果を受ける。この
事実により、ソレノイド44が、予防的措置を取らないた
めに小室40内の燃料圧力によって生じる軸方向の力を受
けていた場合には、ソレノイド44、それゆえソレノイド
弁46の挙動には悪影響が及ぶことになる。

ソレノイド44が力伝達要素としてその適正な機能を損
うことなく用いることができる理由は、ソレノイド44の
設計が詳細に説明されている第４図についての記載の中
で明らかになるであろう。しかし、第１図からでも、接
触面44a,52aは、縦方向軸線８からソレノイド弁プレー
ト62の半径よりも相当大きな距離のところに位置されて
いることが認められる。この事実は、本実施例に係るソ
レノイド44の内部配置と相まって、ソレノイド44が迅速
応答装置としての機能と、小室40内の燃料圧力によって
生じる軸方向の力の支持部材としての機能の両方を果す
ことを可能にしている。

欧州公開特許出願第0228578号による噴射器の設計で
は、ソレノイドを付加的なハウジングに設置する必要が
ある。このハウジングは、燃料圧力から生じる軸方向の
流体力を伝達し、機械的な負荷によってソレノイドの正
しい機能が乱されないようにするのに用いられている。
しかしながら、このハウジングは、本発明の設計になる
ものと比べて、余分な構成要素が必要であると同様に噴
射器の寸法を大きくしてしまうことになる。

本実施例に係るソレノイド44と案内片50は、直接に且
つ噴射器ハウジング14のボア64内に別のハウジングを設
けることなく置かれている。本発明によれば、設計が非
常にコンパクトであるという利点の外に、前記欧州公開
特許出願第0228578号による他の全ての肯定的な特性が
維持される。即ち： −ニードル弁ピストン26に沿う噴射器ニードル弁18、円
筒片36、部材48、案内片50、パイロット弁46及びソレノ
イド44は、ボア64側から噴射器ハウジング14内に装着す
ることができる； −噴射器ハウジング14は、一つの加工片から作られてお
り、高い燃料圧力が作用する領域を横切る切断部を設け
てシールしなければならなくなることがない。

−縦方向軸線８に沿って配置された全ての噴射器構成要
素の軸方向公差は、噴射器が完全に組み立てられると、
ソレノイド保持ナット52（ソレノイド保持部材）の位置
によって補償できるので、大きくとることができる。そ
れと共に、各噴射器に対して噴射器構成要素の長さのバ
ラツキにも拘らず、噴射器ニードル弁18の最大可能リフ
トＨを常に所望値に設定することができる。

噴射器ハウジング14と案内片50との交差ボア66にはパ
イロット弁スプリング68が配設されている。このスプリ
ング68は丸い湾曲可能なバーの形をした湾曲ばねとして
構成されており、パイロット弁46のステム60内に機械加
工されたボア70を貫いて伸びると共にスプリングの弾性
付勢力を前記ボア70の下側に作用させている。スプリン
グ68の両端を二つの溝付きピン72によって移動させるこ
とにより、パイロット弁スプリング68の事前張力を設定
することができる。各々のピン72は噴射器ハウジング14
のボア72a内に案内されている。噴射器ハウジング14の
ねじ部54bの下側部分にねじ込まれた調節ナット74が、
二つのピン72の軸方向位置を決めるのに用いられ、それ
ゆえパイロット弁ステム60へのばね付勢力を定める役割
を果している。この事前張力の設定操作は、噴射器10が
完全に組み立てられるときに行うことができる。

調節ナット74とソレノイド保持ナット52には溝付きス
リーブ76a,76bが備わっている。調節ナット74の溝付き
スリーブ76bには、調節ナット74のねじ部に対応する内
面において、ねじ部が設けてある。噴射器の最大弁リフ
トＨとパイロット弁スプリング68の付勢力との望ましい
値が一旦設定されると、ソレノイド保持ナット52と調節
ナット74との位置は、クランプ78と、溝付きスリーブ76
a,76bの弾性変形並びに互いに対する及び噴射器ハウジ
ング14のねじ部54bに対する押圧とによってブロックす
ることができる。このため、噴射器が正しく設定された
後でのナット52,74の好ましくない回転を防止すること
ができる。

さらに、噴射器10には、案内片50の回転を阻止するピ
ン81が備わると同様に、パイロット弁スプリング68を装
填又は取出すために取外すことのできるサイドカバー80
が備わっている。３つのＯ−リング82a,82b,84が噴射器
10の低圧領域42を密封している。燃料戻し片88により、
低圧下の燃料は低圧領域42から燃料タンク（図示せず）
に戻る。この点に関しては第４図の説明の中でさらに詳
細に述べる。ソレノイド44のコイル端子である二つのプ
ラグ86a,86bはソレノイド駆動ユニット（図示せず）へ
の接続のためのコネクタとしての働きをする。

噴射器10の作動態様は以下のとおりである： 所望の時期に、ソレノイド44が予め定められた時間幅
の電気パルスによって励磁されると、パイロット弁46が
作動されてパイロット弁ステム60が弁座から後退し、オ
リフィス38の出口を開く。前述の欧州特許出願公開第02
28578号で説明したのと同じようにして、小室40の燃料
圧力が急激に低下する。噴射器のニードル弁ピストン26
の小さい方の外径を有する下側部分28の下面に作用する
燃料圧力は、このときニードル弁18をその開き位置に移
動させることができ、燃料が弁座22を横切り噴射器オリ
フィス24を通って放出されることにより噴射工程が始ま
る。

ソレノイド44への電気パルスが中断されると、パイロ
ット弁46は付勢スプリング68によりオリフィス38の出口
のところにある弁座へ迅速に戻る。小室40内の圧力は急
激に上昇する。上側の大径のピストン30と下側の小径の
ピストン28との間の面積差によって、噴射器ニードル弁
18を急速に再び座着させて噴射工程を終了させる時期は
何時でも可能である。

第２図は、第１図の断面に垂直な断面における噴射器
10の上側部分の軸方向断面図である。このようにして、
パイロット弁46の行程長は噴射器の縦方向軸線８に直交
する方向に部材48を動かすことによって正しい値に調節
することができる。また、第２図にはパイロット弁スプ
リングの事前張力を調節する別の機構が図示されてい
る。

部材48と案内片51との間の接触面50aは、部材48と円
筒片36との間の接触面48aに関して傾斜している。この
接触面48aは縦方向軸線８と直交している。同様に噴射
器の縦方向軸線８に直交する軸線90に沿う半径方向に部
材48をすべり移動させると、平面48aとソレノイド44の
ソレノイド弁停止面92aとの間でのパイロット弁46の取
り得る行程径路の長さを変えることができる。この行程
径路は、ソレノイド44が予め定められた時間幅の電気パ
ルスを受ける毎に、パイロット弁46により前後に行われ
る。

調節ねじ94には、部材48にねじ込むことのできるねじ
部96と、同じく、噴射器ハウジング14の対応する面に接
触して調節ねじ94の内側半径位置を決定する内側の、平
坦でリング状の面98aを具える大径の円形部分98が設け
られている。外側の平坦な面98bと接触するカバー100が
調節ねじ94をクランプしている。同時に、カバー100は
噴射器10の低圧領域を密封している。調節ねじ94にはさ
らに、ナット104がねじ込まれる別のねじ部102と、適当
な工具でもって軸線90のまわりに調節ねじ94を回転する
ための内側六角ボア106とが備わっている。

ナット104を採用して示した解決法とは別の方法も可
能である。例えば、カバー100の内面には歯を設けて、
調節ねじ94の対応する歯付面98bと共同させることがで
きる。カバー100を所定位置までねじ込むと、調節ねじ9
4の回転は機械的に阻止される。異なる別の例では、調
節ねじ94は二つの面98a,98bで単にクランプされるだけ
である。両方の例とも、調節ねじ94の、ナット104を含
む噴射器ハウジング14から突出する部分を省略すること
ができる。

調節ねじ94を軸線90のまわりに回転すると、部材48は
半径方向にすべり移動を行い、そして平坦な面50aが傾
斜しているために、パイロット弁46の取り得る行程長を
変えることができる。この調節操作は、噴射器10の組立
てが完成した後でも外側から行うことができる。平坦な
面50aは、調節ねじ94を部材48にねじ込むことによって
調節ねじ94が部材48を引き出したときに、パイロット弁
46の取り得る走行径路長さが増加（第２図に示す）する
ような傾斜をしているのが好ましい。このようにする
と、小室40内の流体圧力によって部材48には引張ろうと
する力成分が生じるから、ねじ部96と面98aのところで
生じるどのような弛みも調節操作中に自動的に零とさ
れ、噴射器10の作動中に変わることがない。

本実施例に係る噴射器の設計によれば、噴射器10が完
全に組立てられても、必要な全ての調節を行うことがで
きる。即ち必要な調節とは、 −噴射器のニードル弁が取り得る最大リフトＨ −パイロットスプリングの付勢力、及び −パイロット弁46の行程長さ、である。

このことは、噴射器10が人手に頼ることなく自動機械
によって設定することができるので従来の設計に比べて
大きな利点である。さらに、噴射器を分解する必要なく
噴射器をチェックし、そしてもし必要ならば、通常の稼
動中に所望の性能に至るように再調整することが可能で
あり、そうすることで塵埃が噴射器の中に入いる危険を
大きく減じている。

原則として、完全組立済みの噴射器について必要な全
ての調節操作を行うことができる噴射器は、前述の欧州
特許出願公開第0228578号に既に開示されている。この
目的のため、この既知の噴射器のソレノイド、パイロッ
ト弁及びパイロット弁スプリングは噴射器の縦方向軸線
に直角に置かれている。こうした事実のため、本発明に
よって提案されたようなコンパクトな設計の噴射器を現
実化するのはかなり困難である。更に、本実施例に係る
噴射器10の全ての本質的な構成要素が縦方向軸線８に沿
って置かれているため、幾つかの噴射器の構成要素とり
わけハウジング14の製造が著しく簡単になる。

第２図にはまた、変形案内片51とソレノイド44の間に
介装されるスリーブ107が示されている。小室40内の燃
料圧力によってもたらされる軸方向の力は、今度も同様
にスリーブ107によっても伝えられる。しかし、変形案
内片51とスリーブ107との間には接触面107aを付け加え
る必要がある。パイロット弁スプリング108は第１図の
対応するスプリング68と比べて短いが、その設計は実質
的に同じである。パイロットスプリング108の両端は、
スリーブ107内に設けられた二つのランプ即ち面110a,11
0bによって予め張力が加えられている。ランプ110a,110
bは傾斜している。それゆえ、スリーブ107を縦方向軸線
８のまわりに回転するとパイロット弁スプリング108の
事前張力に変化がもたらされる。

スリーブ107は噴射器ハウジング14のボア64によって
外周で案内されている。スリーブ107の内周112は変形案
内片51の上側の小径の部分114を半径方向に案内してい
る。スリーブ107はまた完全に組立て済みの噴射器10に
ついて外側から回転させることができる。しかしなが
ら、かかる外部からの調節操作を可能にするための特別
の設計はここには図示されていない。

第２図に示されそして上記のように説明された解決法
に似た解決法が、パイロット弁46の行程長さを設定する
のにも採用することができる。かかる実施例では、部材
48はスリーブ107に似せて構成されており、そして変形
案内片51に面する側か、又は円筒片36に面する側かのい
ずれかに二つ以上のランプを有している。このように変
形された部材48を軸線８のまわりに回転すると、パイロ
ット弁46の行程長さを変更することができる。このよう
な設計もここでは詳細には図示されていない。

第１図のクランプ78とナット74の代わりに、第２図の
実施例にはナット116とワッシャ118が設けられており、
変形ソレノイド保持ナット53の動きを阻止している。

第１図の実施例における部材48,50,52、第２図の実施
例における部材48,51,53,107及び両実施例におけるソレ
ノイド44は、小室40内の燃料圧力によって生じる軸方向
の力を支えこの力を噴射器ハウジング14へ戻すのに用い
られている。接触面48a,50a,44a,52a,107aは、噴射器ニ
ードル弁18の上側ピストンの案内部30aに伝達されるよ
うな横方向の力を生じさせないことに注意しなければな
らない。傾斜面50aによって誘起される横方向の力は調
節ねじ94によって支えられそれゆえ乱れをもたらすもの
でない。しかし、面48a,44a,52a,107aの二つ以上が噴射
器の縦方向軸線８に完全に直交していないか、又はニー
ドル弁ピストン26の下側部分のための案内部28aがボア6
4と整列していなければ、案内部28a,30aに望ましくない
大きな摩擦力が生じて噴射器ニードル弁18の作動に信頼
性と繰返し性が損われる。この問題は接触面44a,52a,10
7aの少なくとも一つの面を僅かに球面として、僅かの非
直交性を補償できるようにすることで解決できる。例え
ば、ソレノイド44とソレノイド保持ナット52との間の接
触面52aを僅かに球面とすることができる。

第３図は、第２図のＡ−Ａ線に沿って切断し、部材48
と調節ねじ94を上から見た断面図である。部材48に設け
られた中空部分120には、パイロット弁46のステム60の
下側部分が嵌まっている。中空部分120は軸線90に直交
な方向よりも軸線90の方向に大きくなっている。それゆ
え、調節ねじ94によって部材48を半径方向に変位させて
もパイロット弁46の正しい機能に何ら影響しない。

第４図には、ソレノイド44、パイロット弁プレート6
2、パイロット弁46のステム60の上側部分についての設
計の詳細が示されている。

ソレノイド44は、円形本体122と静止体プレート124と
から成っている。静止体プレート124は本体122の外側部
分126内のボア124aに嵌合されており、このボア124aと
肩部128とにより静止体プレート124の半径方向と軸線方
向の位置が決められている。コイル130はプラスチック
製のコイル本体132に巻かれており、本体122の内側と静
止体プレート124の内面とで境界付けられるリング状の
空間に置かれている。コイル130の二つの電気的接続部8
6a,86bが本体122の背側の二つのボア134a,134bから突き
出ている。ソレノイド本体122の内側円形部分138が静止
体プレート124の中央ボア136を貫通して突き出ている。
Ｏ−リング140が、コイル130を収容するリング状空間を
領域142内に存在する燃料から密封している。領域142
は、ボア144を通じそして二つのオリフィス34,38の断面
積に比べて大きな断面積を有する別の通路によって低圧
領域42と接続されている（第１図、第２図も参照）。

領域142とパイロット弁プレート62に面する側の静止
体プレート124の面は、本質的に平坦であってソレノイ
ド本体122の内側円形部分138の前面と同じ平面内にあ
る。パイロット弁プレート62の外径はソレノイド本体12
2の外周146の径よりも実質的に小さい。二つの磁極面15
0,148が内側円形部分138の面とパイロット弁プレート62
の内側部分との間（第１の磁極面150）、及びパイロッ
ト弁プレート62の外側部分と静止体プレート124の内側
部分との間（第２図の磁極面148）に定められている。
二つの磁極面148,150はリング状であり、実質的に等し
い表面積を有している。二つの磁極面148,150の各々の
表面積に比べて、ソレノイド本体122の外側部分126の断
面積及び静止体プレート124の外側境界領域の断面積は
実質的に大きくされている。

コイル130への電源スイッチの入り及び切りの直後に
パイロット弁46が非常に迅速に移動できるようにするた
めに、パイロット弁46と、それゆえパイロット弁プレー
ト62とは有する質量を非常に小さくしなければならず、
同時に、最小限の質量のパイロット弁プレート62でもっ
て最大限の電磁力を得るために磁極面148,150の電磁性
材料を飽和させねばならない。この提案による設計で
は、機械的応力を生じない電磁ループの部分と同様に磁
極面148,150においても電磁束に集中がもたらされる。
電磁ループの部分とは、パイロット弁プレート62、ソレ
ノイド本体122の内側円形部分138及び静止体プレート12
4の内側部分である。

電磁束の集中は磁極面148,150のところで最大となる
こと、電磁ループのどの断面を取っても全束は一定であ
ること、そしてソレノイド本体122の外側部分126の断面
積と静止体プレート124の外側境界領域の断面積は磁極
面148,150の面に比べて実質的に大きいことのため、電
磁ループのこれらの部分における電磁束の集中はずっと
弱くなる。このため外側部分126の機械的応力はソレノ
イド44の性能に影響を与えない。それゆえ、ソレノイド
本体122の外側部分126は、電磁ループにおける機能に加
えて小室40内の圧力によって生じる力を支えかつ伝達す
るのに用いることができる（第１図参照）。

第４図にはまた、間欠的な噴射工程中に燃料が小室40
からオリフィス38を通って低圧領域42へと排出される燃
料戻り径路のレイアウトが図示されている。この戻り燃
料は、燃料戻りライン（図示せず）によって燃料タンク
へ戻される。本実施例に係る噴射器10内の提案された燃
料戻り経路によれば、パイロット弁46のコンパクトな設
計と同様、非常に安定で高速な応答運動を同時に達成で
きる。

排出燃料は、噴射器10内において低圧領域42から大き
な断面積を有する通路によって領域142とパイロット弁
スプリング68が置かれる側部ボア66との両方に流れる。
燃料は側部ボア66からパイロット弁46のステム60に機械
加工されたボア70を通ってさらに別のボア152に流れ込
む。ボア152もまたステム60に機械加工されたものであ
るが、その縦方向軸線は噴射器の縦方向軸線８と同軸芯
となっている。停止部材154がソレノイド本体122の内側
円形部分138内に置かれており、例えば停止部材154を内
側円形部分138内に結合させることによりソレノイド本
体に堅固に連結されている。停止部材154とパイロット
弁46のステム60とは共に、例えば硬化鋼のような硬質材
料から作られている。停止部材154は磁極面150から長さ
Ｌだけ突出している。噴射器の縦方向軸線８に一致する
縦方向軸線を有するボア156が停止部材154、内側円形部
分138及び燃料戻り部材88に機械加工されている。燃料
戻り部材88はソレノイド本体122に対して堅く、密封状
態で接続されている。更に、パイロット弁プレート62に
は多数のボア158が設けられており、ボアを連ねる円162
は、静止体プレート124の内側境界領域と内側円形部分1
38の円周部との間のリング状の溝136の中央に位置して
いる。ボア158の直径はほぼリング状の溝136の幅と同じ
長さであるのが好ましい。ボア158は連結円162上の等間
隔位置にあり、例えば90°毎に離れた四つのボア158と
することができる。

ソレノイド44の磁極面148,150とパイロット弁プレー
ト62の前記磁極面に向いた面との間の円板状空間164と
同様に、領域142と種々のボアや通路は燃料で満たされ
ているので、パイロット弁プレート62を含むパイロット
弁46は燃料で囲まれている。

機能を正しく果たすために、パイロット弁46は非常に
高速で移動できなければならない。その上、同じ電気パ
ルスがソレノイド44に供給されるならば、各工程は先行
する工程を正確に再現したものでなければならない。パ
イロット弁46がオリフィス38の出口のところの弁座から
上昇して離れて停止部材154に向けて移動している引込
み工程と、電気パルスの終了の直後に反対方向に向う戻
り工程とは区別される。吸込み又は戻り工程のいずれに
対してもパイロット弁46の工程長さはＰに一致する。

液体中でプレートが高速で移動している間は、プレー
トの移動とは反対の方向に作用する流体圧力が上昇す
る。現状でそして本発明による設計で提案されたような
発明性ある手段を用いなければ、この流体圧力は、パイ
ロット弁46の動きの速度を半分に遅くするであろう。

同じ縦方向軸線８上に置かれる、二つのボア152,156
と同様にボア158の配列は、この運動中にパイロット弁
プレート62に作用する流体圧力を実質的に減少させるの
に非常に有効である。戻り燃料がボア152,156を通って
排出されるとき、燃料噴射が二つのボア152,156内に形
成されそしてその結果生じるベンチュリ効果のために、
円板状空間164内に負圧が生じて、二つの磁極面148,150
に面するパイロット弁プレート62の面に作用する燃料圧
力は大きく減少する。この効果は、欧州特許出願公開第
0228578号に記載されている二つの軸線方向に整例した
オリフィス34,38（第１図）に生じる効果に似ている。
二つのボア152,156内での燃料噴射の形成は、二つのオ
リフィス34,38内の全燃料圧力に比べて−殆んどの場
合、オーダーでみて２の大きさで−実質的に低い燃料圧
力で生じることが明らかである。円板状空間164での吸
引効果は、パイロット弁46が停止部材154に当たる少し
前に、即ちパイロット弁46の運動が達成されるその時点
で消失する。パイロット弁46の高速運動の助成作用は、
パイロット弁46が全行程の約２分の１に等しい運動、即
ち約P/2を意味するが、この運動をしたときに最大とな
る。というのは、この時点において充分な燃料がオリフ
ィス38からそしてそれゆえボア152,156からも排出され
るからである。この時点においてはまた、パイロット弁
46は既に高速を得ているので、パイロット弁プレート62
に作用する流体圧力は急速に上昇する。このように、本
発明によって提案された設計によればパイロット弁46の
高速運動は、所定の正しい時間に所望の通り助成され
る。

非常に安定でかつ反復性のあるパイロット弁46の引込
み運動に比べて、パイロット弁46の戻り運動は、もし適
当な手段が措置されないと好ましくない不安定性を示
す。かかる手段としては、まず第一に停止部材154がそ
して次に上記の解決手段が挙げられる。

両磁極面148,150と、この磁極面148,150に面するパイ
ロット弁プレート62の表面との間の最大間隙Ｗは、パイ
ロット弁46の行程の最大長さＰよりも大きい。パイロッ
ト弁46がソレノイド44によって駆動されて停止部材154
に当たるときに、間隙Ｌは磁極面148,150とパイロット
弁プレート62との間で維持される。この間隙Ｌにより、
ソレノイド44への電流が断たれたときに電極性材料の残
留磁気が公知の態様で減少し、電流が断たれた後でもあ
まりに長い時間パイロット弁46を吸着したままであった
ような電磁吸着作用が劇的に減少することになる。この
例のように、パイロット弁プレート62が液体に囲まれて
いる場合、もしパイロット弁プレート62が磁極面148,15
0に非常に接近するとすれば、パイロット弁プレート62
の戻り運動は流体の付着作用によってさらに妨げられる
ことになる。流体付着作用の強さは、ある戻り行程と次
の戻り行程とでは制御不能に変化する。このことが、も
し有効な予防措置がとられないときにパイロット弁46の
解放時期に乱れが生じる主な原因である。これに対抗す
るため、残存間隙Ｌとボア158,152,156が有効である。
円板状空間164の容積はパイロット弁46の戻り運動中は
増加するが、この円板状空間164は、ボア158を介してそ
してボア152,156の配列による吸引によって燃料で容易
に満たされる。

以上の説明のように、ソレノイド弁の解放時間を減少
するために電磁ループに残存間隙を設けることは、公知
の方法であり既知の従来技術の一部である。本発明で提
案されたところの、円筒形の停止部材154をパイロット
弁46のステム60に同軸状に置くという解決法によれば、
部材154に当たるパイロット弁46から生じる衝撃は二つ
の硬質片、即ちステム60と停止階段部材154によって受
け継がれる。部品の摩耗はこうした事実のため大きく減
少し、それゆえ構成要素の寿命が延長される。更に、パ
イロット弁ステム60と停止部材154との間の接触面は磁
極面148,150に比べて非常に小さいので、停止部材154
は、電磁材料であるにも拘らずパイロット弁46の好まし
い動的挙動を乱すことのない硬質鋼で作ることができ
る。

第５図には、本発明の特徴部分を特に表す実施例の電
子制御式燃料噴射器の上側部分が示されている。この実
施例では、ニードル弁ピストン26（ピストン部材）の上
側部分30によって第１図に示されたものと同様の態様で
案内される円筒片166（第１部材）は、拡大された上側
部分168を有する。円筒片166の上側平坦面は、接触面17
0aによってソレノイド172の円形本体122（本体）の外側
円形部分126（外側部分）に設けられた延長外側部分170
に直接に接触し、小室40（制御室）内の燃料圧力で生じ
る流体力を伝達している。静止体プレート124が延長外
側部分170の内側に配置してある。円筒片166の上側端面
と、静止体プレート124及びソレノイド172の内側円形部
分138（内側部分）の磁極表面との間の空間174には、パ
イロット弁182（パイロット弁手段）のパイロット弁プ
レート176（アーマチュア部材）とステム180のオリフィ
ス38（制御オリフィス）を開閉する端部である下側拡大
部分178とが置かれている。ステム180は細長い停止部材
184の内側ボア内に伸びて、該ボア内で半径方向に案内
されている。ステム180の下側拡大部分178には二つのボ
ア186が機械加工されており、これらのボアは空間174を
ステム180の内側に機械加工されたボア188と接続してい
る。さらに別の側部ボア190が円板状空間164をボア188
に接続している。こうしたボア186,188,190の配置によ
り、パイロット弁182の運動中にパイロット弁プレート1
76に作用する流体圧力を実質的に減少するとの、第４図
の設計で得られたのと同じ効果がもたらされる。

パイロット弁182の行程Ｐの最大長さを調節すること
は、噴射器10毎による二つのオリフィス34,38の許容公
差を補償するのに必要な操作であるが、この調節のため
に、細長い停止部材184がソレノイド172内で軸線方向に
位置決め可能である。この目的のため、ソレノイド172
に内ねじ部192aが機械加工され；そしてこれに対応する
外ねじ部192bが細長い停止部材184の上側部分に機械加
工されている。細長い停止部材184を回転して該部材184
をねじ部192aに少なからずねじ込むと、磁極面150の面
を越えて突出する細長い停止部材184の端部の長さＬを
調節でき、それゆえパイロット弁のリフトＰを調節する
ことができる。パイロット弁の望ましいリフトＰが一旦
設定されると、ナット194によって細長い停止部材184を
固定することができる。

パイロット弁スプリング196の付勢力は中間片198に伝
達されるが、この中間片198はパイロット片182のステム
180と同じく、細長い停止部材184の同じボア内で半径方
向に案内されている。中間片198は、パイロット弁スプ
リング196の弾性付勢力をステム180に伝達する。スプリ
ング196は細長い停止部材184の上端の室200内に置かれ
ている。燃料戻り径路はステム180内のボア188と中間片
198のボア202とを通って伸び、そしてボア204を通って
室200から出る。

第５図による実施例の作動態様は、既に記載した実施
例のものと類似する。

以上、本発明の好ましい実施例を説明の目的で記載し
てきたが、その記載は、この発明の限定とみなされるべ
きではない。したがって、本発明の教示及び範囲から逸
脱しない限り、種々の変形、付加及び選択をすることは
当業者が想到し得るものである。

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明の電子制御式燃料噴射器
によれば、ソレノイド本体の外側部分と内側部分との間
の空間内にソレノイドコイルを配置し、ソレノイド本体
の磁極面から突出させた外側延長部分と、ソレノイド本
体の磁極面と、制御室内の燃料圧力を受ける第１部材と
で形成された空間内にパイロット弁手段のステムの端部
およびアーマチュア部材を配置しているので、制御室内
の燃料圧力によって生じる力をソレノイド本体の延長外
側部分によって受けて、ソレノイドの電磁的特性に影響
させることなく、別部材に伝達することができる。これ
により、パイロット弁手段の駆動装置であるソレノイド
を燃料圧力を受ける支持部材として噴射器ハウジング内
に直接装着することが可能となり、その結果、非常に構
造が簡単でコンパクトな電子制御式燃料噴射器を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を説明するための実施例に係る電子制
御式燃料噴射器の軸方向断面図である。 第２図は、第１図の燃料噴射器の上側部分についての第
一実施例の軸方向断面図である。 第３図は、第２図の実質的にＡ−Ａ線に沿って切断した
噴射器の断面図である。 第４図は、本発明を説明するための実施例に係るソレノ
イド及びパイロット弁の部分的軸方向断面図である。 第５図は、本発明の特徴部分を特に表す実施例の燃料噴
射器の上側部分の部分的軸方向断面図である。 10……燃料噴射器、８……縦方向軸線 12……通路、14……噴射器ハウジング 18……噴射器弁部材、22……弁座 24……噴射オリフィス 26……ニードル弁ピストン 34……オリフィス、36……円筒片 38……オリフィス、40……小室 44……ソレノイド、46……パイロット弁 50……案内片、51……変形案内片 52……ソレノイド保持ナット、54……ねじ部 166……円筒片、172……ソレノイド 182……パイロット弁

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】弁座（22）および少なくとも１つの噴射オ
   リフィス（24）を有するハウジング（14）と、 ピストン部材（26）を有し、前記ハウジング（14）内に
   装着されて延ばされ、前記弁座（22）に着座して前記噴
   射オリフィス（24）を閉じ、また、前記弁座（22）から
   瞬間的に持ち上げられて前記噴射オリフィス（24）を開
   いて当該内燃機関の燃焼室内に所望量の燃料を噴射でき
   るように軸方向に移動可能に設けられた噴射器弁部材
   （18）と、 前記ハウジング（14）内に設けられ、燃料供給路（12）
   に接続されて、内部の燃料圧力を前記ピストン部材（2
   6）に作用させて前記噴射器弁部材（18）を前記弁座（2
   2）に押し付ける制御室（40）と、 該制御室（40）に開口する少なくとも１つの制御オリフ
   ィス（38）と、ソレノイド（172）によって作動され所
   定時間幅の印加電気パルスに応じて前記制御オリフィス
   （38）の外側端部を閉じ、また、一時的に開く電磁制御
   されたパイロット弁手段（182）とを含み、前記制御室
   （40）内の燃料圧力を迅速に減少し、また、回復して前
   記噴射器弁部材（18）を軸方向に移動させる手段（34,3
   8,172,182）とを備えている、 内燃機関の燃焼室内に燃料を間欠的に噴射するための電
   子制御式燃料噴射器であって、 前記ソレノイド（172）は、磁極面（148,150）を形成し
   外側部分（126）および内側部分（138）を有する本体
   （122）と、該本体（122）の前記外側部分（126）と前
   記内側部分（138）との間の内部空間に配置されたソレ
   ノイドコイル（130）とを備えており、 前記パイロット弁手段（182）のステム（180）には、ア
   ーマチュア部材（176）が連結されており、 少なくとも１つの第１部材（166）が前記制御室（40）
   の一部を形成して少なくとも該制御室（40）内の燃料圧
   力を受けており、さらに、前記第１部材（166）は、該
   第１部材（166）に作用する流体力を伝達する別部材（5
   2,54;172）に連結されており、 前記ソレノイドの本体（122）の外側部分（126）には、
   前記磁極面（148,150）から突出する延長外側部分（17
   0）が設けられており、該延長外側部分（170）と、前記
   磁極面（148,150）と、前記第１部材（166）の前記制御
   室（40）から離れた表面とで形成された空間（174）内
   に、前記制御オリフィス（38）の外側端部を開閉する前
   記パイロット弁手段（182）のステム（180）の端部（17
   8）および前記アーマチュア部材（176）が配置されてい
   ることを特徴とする電子制御式燃料噴射器。
2. 【請求項２】前記ソレノイド（172）は、前記ハウジン
   グ（14）に設けられたボア（64）内で半径方向に案内さ
   れていることを特徴とする請求項１に記載の電子制御式
   燃料噴射器。
3. 【請求項３】前記ハウジング（14）に連結されて、噴射
   器の長手方向軸線（８）に沿って変位するとともに前記
   ソレノイド（172）を保持するソレノイド保持部材（5
   2）を備えており、該ソレノイド保持部材（52）を軸線
   方向に変位させると、少なくとも前記ソレノイド（17
   2）および前記第１部材（166）が対応する軸線方向に移
   動して、各噴射行程中の噴射器弁部材（18）の最大弁リ
   フトが調整されることを特徴とする請求項１に記載の電
   子制御式燃料噴射器。
4. 【請求項４】前記外側部分（126）の前記延長外側部分
   （170）は、接触面（170a）で前記第１部材（166）の上
   側部分（168）に接触していることを特徴とする請求項
   １に記載の電子制御式燃焼噴射器。
5. 【請求項５】停止部材（154,184）が前記ソレノイド本
   体（122）の前記内側部分（138）内に配置されて前記内
   側部分（138）の表面から所与の長さ（Ｌ）だけ突出し
   ており、前記停止部材（154,184）が前記パイロット弁
   手段（182）の開弁時の移動量を規制していることを特
   徴とする請求項１に記載の電子制御式燃焼噴射器。
6. 【請求項６】前記停止部材（154,184）は、前記内側部
   分（138）から突出する端部が、その端面が平坦で、か
   つ、前記磁極面（148,150）に平行な円筒状であり、前
   記停止部材（154,184）の長手方向軸線が前記ソレノイ
   ド172の長手方向軸線（８）と一致していることを特徴
   とする請求項５に記載の電子制御式燃焼噴射器。
7. 【請求項７】前記内側部分（138）内において前記停止
   部材（184）を移動および位置決めする手段を備えてお
   り、前記停止部材（184）の所与の突出長さ（Ｌ）を調
   整することによって、前記パイロット弁手段（182）の
   所望の行程長さ（Ｐ）を設定することを特徴とする請求
   項５に記載の電子制御式燃焼噴射器。
8. 【請求項８】前記停止部材（184）は、円筒状に延ばさ
   れ、前記内側部分（138）内で半径方向に案内されると
   ともに、前記内側部分（138）に設けられた内ねじ部（1
   92a）に対応して、これに係合する外ねじ部（192b）が
   設けられており、前記内側部分（138）にねじ込みまた
   はねじ戻すことによって、軸方向に移動して位置決めさ
   れることを特徴とする請求項７に記載の電子制御式燃焼
   噴射器。
9. 【請求項９】前記パイロット弁手段（182）の前記ステ
   ム（180）は、前記ソレノイド本体（122）の内側部分
   （138）にその長手方向軸線（８）に同軸に設けられた
   ボア内で半径方向に案内されていることを特徴とする請
   求項１に記載の電子制御式燃焼噴射器。
10. 【請求項１０】前記ステム（180）は、停止部材（184）
    に軸方向に配置されたボア内で半径方向に案内されてい
    ることを特徴とする請求項８または９に記載の電子制御
    式燃焼噴射器。
11. 【請求項１１】前記パイロット弁手段（182）の前記ス
    テム（180）の上端部に作用するパイロット弁スプリン
    グ（196）を備えていることを特徴とする請求項９に記
    載の電子制御式燃焼噴射器。
12. 【請求項１２】前記パイロット弁手段（182）の前記ア
    ーマチュア部材（176）には、その前記磁極（148,150）
    に対向する側をその反対側に接続する少なくとも２つの
    ボア（158）が設けられていることを特徴とする請求項
    １に記載の電子制御式燃焼噴射器。
13. 【請求項１３】前記別部材（52,54,14,172）は、前記ソ
    レノイド（172）の前記本体（122）の外側部分（126）
    を含んでおり、それによって、前記ソレノイド（172）
    は、前記パイロット弁手段（182）の駆動装置としての
    機能に加えて、前記制御室（40）内の燃料圧力によって
    生じる流体圧力を受けて伝達するために用いられている
    ことを特徴とする請求項１に記載の電子制御式燃焼噴射
    器。