JP2547485B2 - 電磁燃料インゼクタのためのオリフィスディレクタプレート - Google Patents

電磁燃料インゼクタのためのオリフィスディレクタプレート

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JP2547485B2 JP3161882A JP16188291A JP2547485B2 JP 2547485 B2 JP2547485 B2 JP 2547485B2 JP 3161882 A JP3161882 A JP 3161882A JP 16188291 A JP16188291 A JP 16188291A JP 2547485 B2 JP2547485 B2 JP 2547485B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電磁燃料インゼクタに
関し、特に、このようなインゼクタのためのオリフィス
ディレクタプレートに関する。
【0002】
【従来の技術】電磁燃料インゼクタは最適なエンジン動
作を行わせるべく単位時間当りの精確な燃料量の噴射を
制御するために使用する。このような燃料インゼクタは
普通、特定なエンジンの燃料系統へ設置する前に、所定
量の燃料を噴射できるように校正される。
【0003】このような電磁燃料インゼクタの一例が米
国特許第4,699,323号明細書に開示されてい
る。ソレノイド制御弁の下流側に位置したオリフィスデ
ィレクタプレートは弁の往復運動軸線を通る垂直面の両
側に位置した2組の3つのオリフィス通路即ちオリフィ
ス孔を有していて、これらのオリフィス通路から放出し
た燃料の流れを互いに部分的に衝突させるようにし、そ
れによって、2組のオリフィス通路は多重弁シリンダエ
ンジンの2つの吸気弁へ燃料を供給するための2つの発
散した霧状の円錐形燃料スプレー(噴射)パターンを発
生させるように作動する。
【0004】
【発明が解決使用とする課題】上記米国特許明細書に開
示されたオリフィスディレクタプレートは良好な結果を
与えるが、製造が困難で製造費が高く、部品のコストを
有効な程に下げた場合は、スプレーパターンは最適な燃
料供給のための高い基準を満足させることができない。
特に、上記従来の構成では、スプレーパターンはコアボ
ール(球状弁素子)のリフトの位置及び量に敏感で、例
えば、低い(即ち短い)リフトを必要とするエンジンに
電磁燃料インゼクタを使用した場合には、円錐形燃料ス
プレーの過剰な傾斜(角度的な方向誤差)を生じさせて
いた。このような電磁燃料インゼクタを有効なものとす
るためには、円錐形燃料スプレーパターンの標的的中率
を向上させるべく、オリフィスディレクタプレート上で
の燃料の均一流れを得るために長手軸線に沿った正確に
制御された位置へ弁素子を一層容易にしかも精確に移動
できるように、部品の一層緊密な嵌合を提供する高価で
面倒な部品組み合わせが必要となる。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明においては、燃料
パターンの傾斜が最小でしかも効率が向上し、広範囲の
エンジンに応用できる新規で改善した電磁燃料インゼク
タを提供することにより、上述の困難を克服する。
【0006】本発明に係るオリフィスディレクタプレー
トの基本的に特徴とするところは、オリフィスディレク
タプレートの上流側表面に、相互に対向する側部チャネ
ルとそれら側部チャネルを連結して供給される燃料をそ
れら側脚部に分配する中間チャネルとを有する燃料分配
チャネル手段が設けられており、射出オリフィスが側部
チャネルの所定の位置に開口するように設けられてお
り、対をなす相互に関連する射出オリフィスは、それら
から射出された燃料の流れが少なくとも部分的に衝突し
て所定の標的に衝突する燃料スプレーパターンを生じさ
せる如く傾斜していることにある。本発明はまた、この
ようなオリフィスディレクタプレートを組み込んだ電磁
燃料インゼクタをも提供する。
【0007】従って、本発明は、ソレノイド制御弁の下
流側でこの弁の往復運動軸線に直角にオリフィスディレ
クタプレートを組み込んだ広範囲のエンジンに使用でき
る電磁燃料インゼクタを提供する。好ましい実施例にお
いては、オリフィスディレクタプレートはニッケル板で
できており、オリフィスディレクタプレートの上表面に
形成した流れ分配チャンネル手段により相互連結された
4つの射出オリフィスを有する。この装置は平衡した燃
料流れチャンネル装置であって、各射出オリフィスに通
じる通路を有し、電磁燃料インゼクタの下方ノズルの位
置に位置した弁座からコアボールが上昇するときのコア
ボールの位置に関係なく、最小の傾斜状態でしかも精確
に、二重で量的に一様化した円錐形の燃料スプレーをエ
ンジンの吸気弁へ導くようになっている。
【0008】本発明は、中央軸線を通る面の両側に位置
した複数組の射出オリフィスを有する電磁燃料インゼク
タ用のオリフィスディレクタプレートを提供し、射出オ
リフィスは燃料の流れが互いに部分的に衝突するように
配置されており、それによって、2組の射出オリフィス
が、エンジンの多重弁シリンダのための個別の吸気弁へ
供給する2つの発散した霧状円錐形燃料スプレーパター
ンを提供するように作動する。
【0009】本発明はまた、弁の移動軸線に関して傾斜
したオリフィスディレクタプレートに設けた適合する組
の射出オリフィスを有する電磁燃料インゼクタを提供
し、このインゼクタにおいては、オリフィスディレクタ
プレートは、各射出オリフィスが燃料の適合した多重の
流れを生じさせる圧力燃料の量と実質的に同量の燃料を
受け入れるように、射出オリフィスを相互連結する燃料
分配チャンネル手段を有し、隣接する燃料の流れは互い
に交差して、エンジンの吸気弁の如き標的に精確に衝突
する霧状の円錐形燃料スプレーを提供する。
【0010】本発明は更に、弁素子を有する電磁燃料イ
ンゼクタを提供し、この弁素子は、そのコアボールを関
連する弁座から移動させることにより、選択した量のリ
フト分だけ、燃料給送オリフィスから変位できるように
なっていて、オリフィスディレクタプレートが、弁本体
中を流れる燃料を、燃料分配チャンネル手段により最適
に分配する。燃料分配チャンネル手段は射出オリフィス
内で終端しており、これらの射出オリフィスは、隣接す
るオリフィスを去る2つの隣接する燃料ジェットが部分
的に重なり、エンジンのシリンダの吸気弁の如き標的に
精確に衝突する燃料の円錐体を発生させるように、離間
している。
【0011】本発明は更に、多重円錐形スプレー用の電
磁燃料インゼクタのためのオリフィスディレクタプレー
トを提供し、このオリフィスディレクタプレートはその
上流側表面に設けた実質上H字状の燃料分配チャンネル
手段を有し、燃料分配チャンネル手段はH字形状の各脚
部の端部で隣接する射出オリフィスにて終端していて、
弁座からの制御弁素子の位置に関係なく、供給された燃
料を最適に分配し、吸気弁を相互に分割する隔壁を過剰
に湿潤することなく、吸入ポート内及びエンジンの燃焼
シリンダの吸気弁上へ二重円錐形燃料スプレーを射出さ
せる。
【0012】オリフィスディレクタプレートは、弁座か
らの弁素子のリフト量や位置に関係なく、終端燃料射出
オリフィスへ最適に分配された燃料を提供する上面チャ
ンネル装置を有し、エンジンの個別の吸気弁に対して最
適な方向及び量で霧状円錐形のスプレーを射出する。
【0013】
【実施例】図面に基づき詳細に説明すると、図1に略示
する電磁燃料インゼクタ10はエンジン14の吸気マニ
ホルド12内に装着してある。電磁燃料インゼクタ10
は、この電磁燃料インゼクタ10の下端に装着した特殊
なオリフィスディレクタプレートを通して一対の個別の
円錐形燃料スプレー16、18を射出するように作動す
る。これらの円錐形燃料スプレー16、18は、隔壁2
3により仕切った吸入ポート22の個別の通路を通し
て、この隔壁の壁を過剰に湿潤することなく、エンジン
14のシリンダ32の個別の吸気弁24、26上へ射出
されるように、精確に照準合わせしてある。円錐形の燃
料スプレー16、18は開いた吸気弁を通って流れる吸
入空気(矢印34にて示す)と混合せしめられ、エンジ
ンのシリンダ32のための燃料空気チャージを提供す
る。このチャージは圧縮行程におけるピストンの所定位
置において点火プラグ36により点火せしめられる。排
気行程時に、排気弁38、40が開いて、シリンダ32
からの排気ガスを排気ポート42へ排出し、次いでエン
ジンから通じた排気マニホルド(図示せず)へ排出す
る。
【0014】重要な利点を提供する本発明の電磁燃料イ
ンゼクタ10及びオリフィスディレクタプレート20の
好ましい実施例を図2ないし図5に示す。電磁燃料イン
ゼクタ10(オリフィスディレクタプレート20及びそ
の作動を除いたもの)は上記米国特許第4,699,3
23号明細書に開示された二重円錐形スプレー式の電磁
燃料インゼクタに実質上対応する。
【0015】電磁燃料インゼクタ10は実質上円筒状で
段付き直径の金属シェル48を有するソレノイド組立体
46を具備する。シェル48はその下端にスカート部5
0を有し、このスカート部は、円筒状で段付き直径の主
ケーシング53を有するノズル組立体52の上端を収納
する。シェル48のスカート部50の環状端部54は内
側にクリンプされて、主ケーシング53の拡大ヘッド部
分55を把持し、ノズル組立体52をシェル48の下端
に緊締してこれらを一緒に剛直に固定する。
【0016】主ケーシング53内に直線運動できるよう
に装着した往復運動可能な細長い弁素子56は、その下
端にコアボール58を備え、このコアボールは半球状を
呈していて、環状の弁座60との着座係合(及び燃料シ
ール)状態から移動できるようになっている。環状の弁
座60は、主ケーシング53内に装着され螺旋バネ63
により降伏的に保持された円筒状弁本体62の流れオリ
フィス通路51を画定する。
【0017】弁素子56の運動はソレノイド組立体46
の周期的に付勢されるコイル79の電磁力及び帰還螺旋
バネ64の対抗するバネ力により制御される。帰還螺旋
バネ64の下端のコイルは弁素子56の中間部分に形成
した中央大径カラー65上に着座し、帰還ラセンバネ6
4の上端のコイルは軸方向の燃料給送貫通通路68を有
する環状スペーサディスク66に着座している。
【0018】弁素子56の円筒状上端は円筒状アーマチ
ュア70内に圧入され、このアーマチュアは、スペーサ
ディスク66内及びこの環状スペーサディスクの頂部に
固定したガイドワッシャ74内の中央開口72内で、半
径方向の間隙を伴って、ストローク運動する。通常の極
限重ね(limit stack) による寸法上の変化、特にスペー
サディスク、ガイドワッシャ及びアーマチュアにおける
寸法上の変化のため、弁座60及び弁本体62の周囲壁
に関するコアボールのセンタリング即ち整合にも変化が
生じる。従って、弁リフトについて、コアボール58を
取り巻く燃料流れは、弁座60からの垂直リフトの量及
び電磁燃料インゼクタ10の中心軸線からの半径方向の
変位に応じて変化する。このような変化の結果、ソレノ
イド組立体46の作用により弁座60から所定の垂直距
離だけ持ち上げられたコアボール58を示す図3に示す
ように、コアボール58のまわりを流れる燃料の不均一
分布が生じる。この位置においては、コアボール58の
軸線Aは電磁燃料インゼクタ10の弁座60の垂直軸線
A′から僅かな量だけ半径方向に片寄っている。このよ
うな状態の下では、コアボール58の一側の流体流れ間
隙Cは他側の流体流れ間隙C′より大きい。従って、コ
アボール58の一側の流れ容量(間隙C)は他側の流れ
容量(間隙C′)より大きく、コアボールの他側に比べ
て一層多量の燃料が間隙C側の如き流れオリフィス通路
へ流れる。流れ矢印F、F′にて示すように、オリフィ
スディレクタプレート20上においてコアボール58の
まわりでの燃料の不均一流れのため、特に後述する停止
機構により決定されるが如きコアボールのリフトを最大
にするような設置状態においては、吸気弁24、26上
への燃料の射出を最適化するのに困難性が生じていた。
しかし、本発明のオリフィスディレクタプレート20は
コアボール58の位置とは実質的に無関係であり、図
4、5に明示するようにオリフィスディレクタプレート
20の適合する対の射出オリフィス116、118及び
120、122へ(オリフィスディレクタプレートに衝
突する)燃料を分配する。
【0019】コイル79を付勢したときに弁リフトが生
じ、このコイルの巻き部分は絶縁プラスチック材料でで
きたボビン80のまわりに巻かれ、このボビンはソレノ
イド組立体46のコアを形成する細長いソレノイド固定
子82を包囲する。ソレノイド固定子82の下端に圧入
したストッパ85はアーマチュア70に圧入したプラグ
87の端部に接触し、弁素子56の垂直リフト量を制限
する。ソレノイド固定子82は上端から半径方向の中間
流れ通路88、90に通じた中央燃料流れ通路86を有
する。低圧力燃料は金属シェル48の減径上端に設けた
入口室内に装着した燃料フィルタシュニット92を通し
て中央燃料流れ通路86へ送られる。
【0020】図示のように、シェル48は丈夫な絶縁プ
ラスチック材料94で囲まれ、このプラスチック材料9
4は一対の電気リードを有する細長い側部ソケット96
を具備し、一方の電気リード98は、コントローラ(図
示せず)から送られてきたパルスにより電磁燃料インゼ
クタ10を作動させる電気動力制御源にコイル79を接
続する。
【0021】電磁燃料インゼクタ10の上端は、O─リ
ング100を装着しており、普通の方法にて無漏洩状態
で燃料ラインに取り付けるための環状コネクタ溝102
を有する。
【0022】燃料を射出するためにコアボール58が弁
座60から持ち上がったとき、低圧燃料は、中央及び半
径方向の通路86、88、90を介して、燃料フィルタ
ユニット92及びソレノイド固定子82を通って流れる
ことができる。燃料は、半径方向の通路88、90か
ら、環状通路103を通ってソレノイド固定子のまわり
を流れ、次いでボビン80の下端に設けた環状キャビテ
ィ104内へ流入する。次いで、燃料はスペーサディス
ク66の燃料給送通路68を通って、変化するパターン
のコアボール58のまわりの上述の間隙C、C′を通
り、弁本体62内の環状弁座60により画定された流れ
オリフィス通路51を通って、本発明のオリフィスディ
レクタプレート20に至る。
【0023】オリフィスディレクタプレート20は、弁
本体62の下端と円筒状リテーナ106との間で弁座6
0の下流側の一定位置にて支持されており、リテーナ1
06は、このリテーナに設けた開口108に嵌入できる
六角ヘッドを有する普通の工具により主ケーシング53
内へ調整可能に螺入されている。
【0024】図3においては、コアボール58は、図2
に示すストッパ85により決定されるが如き弁座60か
らの所定距離だけ、弁座から持ち上げられている。上述
のように、高質の製造においては、極限重ねによる寸法
状の変化が生じると、1つの電磁燃料インゼクタのコア
ボール58は別の電磁燃料インゼクタのコアボールより
も僅かに異なる高さだけ持ち上げられ、この別の電磁燃
料インゼクタの場合の距離よりも僅かに前後に異なる距
離だけ、中心軸線から逸れる可能性がある。本発明は、
許容誤差内での軸方向リフト量即ち半径方向片寄り量に
関係なく、隔壁23のいずれかの側の吸入ポート22の
個別の通路を通って導かれ2つの吸気弁24、26上へ
精確に導かれる実質上一様化した二重円錐形の燃料スプ
レー16、18を提供する。更に、本発明の電磁燃料イ
ンゼクタ10は、燃料スプレーの標的的中率がコアボー
ル58の位置により影響を受けないので、広範囲のエン
ジンに使用できる。特に、本発明はコアボール58の高
いリフトを必要とするのみならず低いリフトをも必要と
するエンジンに使用することができる。
【0025】図4に示すオリフィスディレクタプレート
20の好ましい実施例においては、当該オリフィスディ
レクタプレートの上流側表面(上面)にH字状の燃料分
配チャネル手段110が形成されている。図示のよう
に、燃料分配チャネル手段110は対向する円弧状の側
部チャネル112、114と、これらを相互に連結する
中間チャネル124とを有しており、側部チャネルの端
部には放電加工により当該オリフィスディレクタプレー
トの面に対して所定角度をなすように形成された射出オ
リフィス116、118及び120、122が形成され
ている。当該オリフィスディレクタプレート上に供給さ
れる燃料は、この燃料分配チャネルにより収集され、流
れ分配矢印D,D’にて示すように4つの射出オリフィ
ス116、118、120、122へ実質上同量だけ分
配される。
【0026】この構成によれば、緊密に隣接した射出オ
リフィスは所望の円錐形の燃料スプレー16、18を提
供するために互いに共働するように設計されている。従
って、均一化した燃料の流れ126、128は図3に略
示するように部分的に交差して、スプレーの円錐体の直
径を制限すると共に、壁の過剰湿潤を阻止し、吸気弁2
6への円錐形燃料スプレー16の衝突に対する改善した
方向制御を提供する。同様にして、円錐形の燃料スプレ
ー18は、精確な標的的中でコアボールの位置に影響さ
れずに、吸気弁24に衝突するように、射出オリフィス
120、122を通る燃料流れ130、132を部分的
に交差させることにより提供される。H字状パターンの
燃料流れ分配手段110は傾斜角度を排除するか又は実
質的に減少させて、吸入通路の壁の湿潤を実質上阻止
し、スプレーは、特に加速の目的で適当量の燃料に対し
て迅速なトルク応答性が必要な場合には、エンジン性能
を向上させるように吸気弁24、26上に一層精確に照
準する。上述のように、すべての応用に対してポートの
壁を湿潤する燃料量を最少にするので、本発明は減速期
間中の過剰燃料供給を防止する。
【0027】本発明に係るオリフィスディレクタプレー
トを有する電磁燃料インゼクタは、各シリンダに関連す
る単一の吸気弁と単一の排気弁とを有する型式のエンジ
ンの隣接するシリンダへ燃料を供給するためにも使用で
きること明らかである。代わりに、電磁燃料インゼクタ
は従来の2ボア式のスロットル本体を有する燃料射出装
置の2つのボアへ燃料を供給するために使用することも
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】エンジンのシリンダへ燃料を供給するための燃
料指向装置の概略断面図である。
【図2】個別の円錐形燃料スプレーを導くための本発明
のオリフィスディレクタプレートを組み込んだ電磁燃料
インゼクタの縦断面図である。
【図3】図2の電磁燃料インゼクタの下方の円3の部分
の拡大図であるが、オリフィスディレクタプレートが円
錐形燃料スプレーを標的領域へ導くように機素が移動し
た状態を示す図である。
【図4】図3の4ー4線に沿って見たオリフィスディレ
クタプレートの上面図で、本発明のオリフィスディレク
タプレートにより提供される燃料流れ分配パターンを略
示する図である。
【図5】図4の5ー5線における断面図である。
【符号の説明】
10 電磁燃料インゼクタ 14 エンジン 16、18 燃料スプレーパターン 20 オリフィスディレクタプレート 24、26 吸気弁 56、58 弁部材 60 弁座 110 燃料分配チャネル手段 112、114 側部チャネル 116、118、120、122 射出オリフィス 124 中間チャネル
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F02M 69/04 F02M 69/04 R (72)発明者 カート・トーマス・ハーツォッグ アメリカ合衆国ニューヨーク州14467, ヘンリエッタ,ワイルドハード・ドライ ブ 34 (72)発明者 ジェイ・キース・ソフィアネック アメリカ合衆国ニューヨーク州14487, リヴォニア,イースト・レイク・ロード 2683 (72)発明者 ローレンス・ワード・ロビンソン アメリカ合衆国ニューヨーク州14616, ロチェスター,アイリーン・ドライブ 330 (56)参考文献 特開 昭62−261664(JP,A) 特開 昭61−255264(JP,A) 実開 平2−37262(JP,U)

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジン(14)の燃焼室内へ燃料を噴
    出する電磁燃料インゼクタ(10)のためのオリフィス
    ディレクタプレート(20)であって、中央軸線と、オ
    リフィスディレクタプレートを貫通し、前記中央軸線に
    対して所定の角度でそれぞれ傾斜した、相互に離間し関
    連した対の射出オリフィス(116、118;120、
    122)を複数有するオリフィスディレクタプレートに
    おいて、該オリフィスディレクタプレートの上流側表面には、相
    互に対向する側部チャネル(112、114)とそれら
    側部チャネルを連結して供給される燃料をそれら側脚部
    に分配する中間チャネル(124)とを有する燃料分配
    チャネル手段(110)を有しており、前記射出オリフ
    ィスが上記側部チャネルの所定の位置に開口するように
    設けられており、前記相互に関連する射出オリフィス
    は、それらから射出された燃料の流れが少なくとも部分
    的に衝突して所定の標的に衝突する燃料スプレーパター
    ン(16、18)を生じさせる如く傾斜していることを
    特徴とする オリフィスディレクタプレート。
  2. 【請求項2】 前記燃料分配チャネル手段(110)
    が、実質上H字状を呈することを特徴とする請求項1に
    記載のオリフィスディレクタプレート。
  3. 【請求項3】 前記側部チャネル(112、114)が
    湾曲状とされており、前記中央軸線の両側に位置してい
    ることを特徴とする請求項2に記載のオリフィスディレ
    クタプレート。
  4. 【請求項4】 前記射出オリフィス(116、118;
    120、122)が、各側部チャネル(112、11
    4)の端部に位置していることを特徴とする請求項2又
    は3に記載のオリフィスディレクタプレート。
  5. 【請求項5】 前記各対の射出オリフィス(116、1
    18;120、122)は、同射出オリフィスからの燃
    料の流れが前記中央軸線から最小の逸れを伴った実質上
    円錐形の燃料スプレーパターン(16、18)を形成す
    るように位置していることを特徴とする請求項1ないし
    4のいずれかに記載のオリフィスディレクタプレート。
  6. 【請求項6】 前記射出オリフィス(116、118;
    120、122)が前記中央軸線と同心の基礎円上に位
    置しており、前記側部チャネルが、前記基礎円に 部分的
    に一致する湾曲状をしていることを特徴とする請求項1
    に記載のオリフィスディレクタプレート。
  7. 【請求項7】 エンジン(14)の燃料室の個別の吸気
    弁(24、26)へ個別の燃料スプレー(16、18)
    を放出するために使用する電磁燃料インゼクタ(10)
    において、 弁座(60)に関する開位置と閉位置との間で可動な弁
    部材(56、58)と、燃料の流れの方向に対して上流
    側及び下流側の表面を有するオリフィスディレクタプレ
    ート(20)とを備え、前記上流側表面が側部チャネル
    (112、114)及びそれらを接続している中間チャ
    ネル(124)により形成された実質上H字状の燃料収
    集及び分配チャネル手段(110)と、同H字状の燃料
    収集及び分配チャネル手段の各側部チャネル(112、
    114)の端部に位置した複数個の円周方向で離間した
    射出オリフィス(116、118;120、122)と
    を有し、前記各射出オリフィスの軸線が、当該オリフィ
    スディレクタプレートの中央軸線に関してある角度をな
    して、前記上流側表面から前記下流側表面の方へ軸方向
    に傾斜しており、前記各射出オリフィスの軸線は、前記
    チャネル手段により収集されて分配され前記射出オリフ
    ィスを通る燃料の一様な流れが互いに交差して個別の前
    記吸気弁に衝突できる個別の円錐形スプレーパターン
    (16、18)を形成するようにされていることを特徴
    とする電磁燃料インゼクタ。
  8. 【請求項8】 弁座(60)に関する開位置と閉位置と
    の間で可動な弁部材(56、58)と、前記弁座の下流
    側に位置した請求項ないし6のいずれかに記載のオリ
    フィスディレクタプレートとを備えた電磁燃料インゼク
    タ。
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