JP3894507B2

JP3894507B2 - エアアシスト式インジェクタおよび該インジェクタにおいて用いられる保持スリーブ体

Info

Publication number: JP3894507B2
Application number: JP14650196A
Authority: JP
Inventors: イーネリーデボラ
Original assignee: Siemens VDO Automotive Corp
Current assignee: Continental Automotive Systems Inc
Priority date: 1995-05-19
Filing date: 1996-05-17
Publication date: 2007-03-22
Anticipated expiration: 2016-05-17
Also published as: DE69612135D1; EP0743448A1; JPH08319919A; EP0743448B1; DE69612135T2; US5794856A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関のための、ソレノイド作動式のトップフィード型燃料インジェクタに関するものであり、特に、このようなインジェクタを介して付加的な空気を搬送するための保持スリーブ体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的には、エアアシスト式インジェクタは、外側に少なくとも３つのＯリングシール面を有している。上位のＯリングは、燃料レールに対してインジェクタをシールする。中位のＯリングは、空気流通路上方で、機関の吸気マニホルドまたはシリンダヘッドに対してインジェクタをシールする。下位のＯリングは、空気流通路の下方で、吸気マニホルドまたはシリンダヘッドに対してインジェクタをシールする。
【０００３】
従来は、中位のＯリングシールは、弁体に加工表面を設けることによって保持されていた。しかし、このためにはノンエアアシスト式インジェクタに使用される標準的なインジェクタ本体の変更が必要であり、コストを増大させる上、付加的な資材および操作上の配慮を必要とする。
【０００４】
下位のＯリングシールは、弁体の下部区域に取り付けられたスリーブ体に保持されていた。一般的には、弁体の下端部は外径の２つの側が平らに加工されていて、平らな部分によって形成された空間を通ってスリーブ体と弁体との間を空気が通過するようになっていた。スリーブ体付属装置の保持は、外径の変化がない円形の区分で行われる。
【０００５】
スリーブ体のような付属装置が、エアアシスト式インジェクタの空気搬送のために提案されており、この付属装置は空気通路をシールする下位および中位のシールリングを保持しているが、一般的にこれらの付属装置はインジェクタの先端部を取り囲むように取り付けられていて、インジェクタの先端部を越えて延びていたので、噴射ノズルがマニホルド内に引込まれて配置されていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
したがって本発明の課題は、空気通路をシールするためのシールリングを保持するために、インジェクタ本体の変更を必要としないエアアシスト式インジェクタを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明の構成では、ノズルに隣接した、インジェクタ本体の第２の軸方向端部に取り付け可能な端部キャップが設けられており、この端部キャップが、少なくとも１つの貫通する噴射開口部を備えた半径方向に延びる端部壁と、この端部壁から内方に向かって延びている円筒壁とを有していて、この円筒壁が外側に、環状シールリングを保持するための環状溝を有しており、前記端部キャップが、前記第２の端部と共に空気通路を規定しており、この空気通路が前記第２の軸方向端部から前記端部の外面の周囲を軸線方向に延びていて、中間位置からの空気供給のために開口しており、前記空気通路は、前記第２の軸方向端部に隣接して半径方向内方へ端部キャップの噴射開口部まで延びていて、この噴射開口部まで前記ノズルを通って搬送される燃料と混合するために空気を搬送するようになっており、前記インジェクタ本体の中間部分に取付け可能な中位シールリングを保持する上位の保持部分が設けられており、この保持部分は管状本体を有しており、この管状本体の下端部は、中位シールリングの上方移動を制限する環状の隣接部を形成しており、また、上位の保持部分の下方に、インジェクタ本体に取り付け可能な中位リングの下位の保持部分が設けられており、この下位の保持部分は、前記本体に取り付け可能で前記本体の一部を包囲する環状のスリーブと、このスリーブの上端部から半径方向外方へ延びているフランジとを有しており、このフランジは前記上位の保持部分の下端部から軸線方向に間隔をおいて設けられていて、前記中位シールリングの下方移動を制限するために支持部を規定しているようにした。
【０００８】
【発明の効果】
本発明は、改良された保持スリーブ体の構造を提供しており、この構造では、下位および中位のシールリングが、空気通路をシールするためにエアアシスト式インジェクタのマニホルド取付け部において、有利には１つのまたは複数のプラスチック製の挿入部材によって有利に保持されていることができ、この挿入部材の少なくとも上部が、インジェクタ本体の成形プラスチックから成るハウジングの一部に保持されているか、またはこのハウジングの一部を形成している。付加的に、噴射ノズルの下端部を包囲するスリーブ体の下位部分は、半径方向に延びた壁を有しており、この壁は噴射ノズルのすぐ下方に位置しており、これによりノズルは、空気が付加された燃料混合気が搬送される空気通路に近接して延びていることができる。必要であれば、混合気通路の経路は、半径方向壁の一部として形成されているか、半径方向壁に所属していることができ、これにより、インジェクタの噴射先端部をインジェクタ下方の空流内に突入させることができる。これらのまたはその他の本発明の特徴および利点は、以下の固有の実施例の記述と添付の図面とによりさらによく理解されるであろう。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面につき詳しく説明する。
【００１０】
図１〜図４に詳細に示されているように、全体を符号１０で示されている内燃機関は吸気マニホルドまたはシリンダヘッド１２を有しており、このシリンダヘッド１２は外壁面１４と内壁面１６とを有しており、内壁面１６は、機関シリンダ（図示せず）内へ空気を吸入するための通路の一部を規定している。外壁面１４と内壁面１６との間において、段付けされた孔１８が、全体を符号２０で示されたエアアシスト式インジェクタを収容するためのソケットを形成している。シリンダヘッド１２を貫いて延びている空気通路２２は、孔１８の片側に沿って該孔１８と交差している。
【００１１】
インジェクタ２０は汎用のノンエアアシスト式トップフィード型インジェクタに使用される形式の本体２４を有している。この本体２４は、流入管２８を包囲するように成形されたプラスチック製のハウジング２６を有しており、流入管２８はインジェクタの外側の軸方向端部３０からハウジング２６の下端部の近くの、外壁面１４の平面にほぼ隣接した中間位置まで延びている。連結される燃料供給レールの保持カップ（図示せず）内において、流入管を密に結合させるために、上位のＯリングシール３２が設けられている。
【００１２】
流入管２８内では、流入フィルタ３６がチューブの外端部に隣接して汎用の形式で取り付けられており、流入する燃料から不純物を取り除くようになっている。流入管２８の中心に、調整管３８がばね４０と係合して配置されており、このばね４０はチューブを越えて延びて、軸方向に往復運動可能な可動子４２に設けられた切欠に突入している。この可動子４２は弁体４４内を往復運動するようになっており、この弁体４４はハウジング２６の下方に延びていて、下端部で弁座４６を支持しており、この弁座は中心に位置する孔４８を有していて、調量エアディスク４９とバックアップワッシャ５０とによって外方で保持されている。ニードル弁５２が、可動子４２と組立固定されており、かつ下端部を有していて、この下端部は通常のように、可動子に対するばね４０の作用によって、弁座４６の円錐状の表面と座着係合するようにプレロードもしくは予荷重をかけられている。ニードル弁５２は、弁座と弁ハウジングとの間に位置決めされた、穴のあいたニードルガイド５３によって案内されていてもよい。
【００１３】
外部から給電される電気コイル５４は、可動子４２を誘引するようにハウジング２６の下端部内に配置されており、電気コイル５４が給電されるとばね４０のプレロードもしくは予荷重に抗してニードル弁５２を弁座４６から離反移動させる。これにより、燃料が、インジェクタを貫通して、流入端部から流入フィルタ３６および調整管３８を通ってばね４０を通過し、可動子４２に設けられた開口部５６を通り、ニードル弁５２の周囲を流れ、ニードルガイド５３を通り、弁座４６を通過し、エアディスク４９およびバックアップワッシャ５０の孔４８および隣接した開口部を通って流れる。ハウジング２６に設けられたコネクタ５８は、外部電気制御部材（図示せず）と電気コイル５４とを接続し、必要な時に電気コイルに給電するための手段を提供する。
【００１４】
孔４８を通って搬送される燃料をインジェクタによって霧化するためのエアアシストを提供するために、インジェクタ本体の下端部６０は保持スリーブ体６２によって包囲されており、これは本発明に基づき形成されており図２〜図４に詳しく示されている。保持スリーブ体６２は一体的な部材ではあるが、一体と見なし得る主に３つの部分、すなわち、端部キャップ６４と中間スリーブ６６と中位のシール保持部６８とから成り立っている。このシール保持部６８は上位の保持部分７０と下位の保持部分７２とをそれぞれ有している。
【００１５】
端部キャップ６４は半径方向に延びる端部壁７４を有しており、この端部壁７４は少なくとも１つの、図示された実施例では２つの噴射開口部７６を有している。噴射開口部７６は端部壁７４の中心部分を貫通して延びており、インジェクタの長手方向軸線７８とほぼ一致しているか、またはこの長手方向軸線７８に対して間隔をおいて隣接して位置している。さらに端部キャップ６４は円筒壁８０を有しており、この円筒壁は、端部壁７４から軸線方向内方（図面では上方）に向かって延びており、図１に示したように環状シールリング８４を保持するために外側に環状溝８２を有している。
【００１６】
中間スリーブ６６は、円筒壁８０からさらに内方へ向かって延びる円筒壁８０の延長部より成っている。中間スリーブは、この中間スリーブを貫く少なくとも１つの半径方向の流入開口部８６を有していて、シリンダヘッド１２の空気通路２２から環状室８８へ空気を流入させるようになっており、この環状室８８は中間スリーブ６６と、インジェクタが取り付けられている段付けされた孔１８の内壁とによって規定されている。
【００１７】
中位のシール保持部６８は軸線方向内方で中間スリーブ６６と結合しており、外側の環状溝９０を有していて、この環状溝９０は上位の保持部分７０と下位の保持部分７２とによって規定されており、環状の支持部またはフランジを提供していて、図１に示した中位のシールリング９２を保持するようになっている。
【００１８】
保持スリーブ体６２はインジェクタの本体２４のノズル端部を取り囲むように収容されていて、さらに周方向に間隔をおかれた４つのリブ９４を内側に有しており、これらのリブは中間スリーブ６６の内壁に沿って長手方向に延びている。リブ９４は、弁体の環状フランジ９６に保持スリーブ体を案内するための比較的肉厚の下部と、弁体シェル９８の拡大された直径に案内する比較的肉薄の上部とを有している。さらに付加的なリブ９９が、調量エアディスク４９を中心あわせして位置させるために端部壁７４の近くに配置されている。
【００１９】
保持スリーブ体６２をインジェクタの端部で保持するために、有利なプラスチック部材が、インジェクタ本体を取り囲んで成形されたハウジング２６に、上位のフランジ１００の位置の近くで超音波溶接されてもよく、この上位のフランジ１００は中位のシール保持部６８に形成されていて、ハウジング２６の下端部の周囲に延びている。しかし、接着剤結合またはこれに類した別の結合形式が用いられてもよく、これらの結合形式は請求項で使用されている“溶接”という概念に含まれている。
【００２０】
リブ９４は、弁体４４と中間スリーブ６６との間の環状空間を維持していて、流入開口部８６から軸線方向に調量エアディスク４９へ、次いで半径方向内方に向かってエアディスクを越えて、ノズル組立体のバックアップワッシャ５０に隣接した、中心に位置する開口部へ空気を搬送するようになっている。この開口部では、ニードル弁が開かれると、空気が孔４８を搬送されてきた燃料と中心部で混合され、霧化された混合気を提供する。この混合気は端部壁の噴射開口部７６を通って、シリンダヘッド１２の内壁面１６によって規定された空気誘導接続通路へ搬送される。
【００２１】
図５には、本発明のインジェクタ１２０の別の実施例が示されている。インジェクタ本体の細部は、前述した第１実施例のインジェクタのものと類似しているので、同様の部材には同じ末尾の符号を使用した。また、インジェクタ本体の更なる説明は不必要であると考えられる。
【００２２】
図５の実施例は保持スリーブ体の輪郭および構造において図１〜図４の実施例とは異なっており、保持スリーブ体はこの実施例の場合別々の３つの部材、すなわち、端部キャップ１６４と、上位の保持部分１７０を有する中位のシール保持部と、下位の保持部分１７２とから成っている。前記のように、端部キャップ１６４は、半径方向に延びる端部壁１７４と、ほぼ中心合わせされた１つまたは複数の噴射開口部１７６とを有しており、この噴射開口部１７６はインジェクタ軸線１７８に、またはこの軸線の近くで調量エアディスクの下方に中心合わせされている。円筒壁１８０が端部壁１７４から上方へ延びており、環状シールリング１８４またはＯリングを保持するための環状溝１８２を規定している。円筒壁１８０は、弁体の１つまたは２つの環状フランジ１９６に沿って案内されており、円筒壁１８０の開口した上端部からエアディスクへ、また噴射開口部に向かって内方に延びている長手方向の空気通路を提供するために、環状フランジの一部が切り取られていてよい。
【００２３】
この実施例では、中位のシール保持部が、スリーブ２０２を備えた上位の保持部分１７０を有しており、このスリーブ２０２はインジェクタのハウジング２６を取り囲むように収容されている。このスリーブ２０２はコネクタ５８と結合しており、プレスばめ、溶接、または別の手段によって保持されている。スリーブ２０２は端部で半径方向に延びるフランジ２０４と結合しており、このフランジは中位のＯリングを収容するための溝の上側を規定している。下位の保持部分１７２はプラスチックシェル２０６を有しており、この保持器の上端部には半径方向に延びるフランジ２０８が形成されていて、Ｏリング１９２のためのリング溝の下側を形成している。プラスチックシェル２０６は有利にはハウジングの所定の位置にスナップ係合で留められているが、必要であれば別の形式で装着することもできる。
【００２４】
端部キャップ１６４、上位の保持部分１７０および下位の保持部分１７２は共に、図１に示された保持スリーブを形成していて、同様の機能を有しているが、前述の第１実施例に見られる結合スリーブは有していない。必要であれば、端部キャップ１６４の内側にリブを形成して、円筒壁１８０を汎用の弁体のフランジ９６から外方に間隔をおいて配置することもできるので、エアアシスト式インジェクタでの使用のために弁体の変更を必要としない。
【００２５】
図６は図５と類似のインジェクタの別の実施例を示しており、下位の保持部分２７２は図５の保持器１７２と同様のものであるが、上位の保持部分２７０のフランジ３０４が、成形されたハウジング２２６と一体成形されている点で異なっている。
【００２６】
図７はインジェクタ３２０の別の実施例を示しており、この場合上位の保持部分３７０のフランジ４０４と下位の保持部分３７２のフランジ４０８とは、成形されたハウジング３２６の一体的な部材として形成されている。
【００２７】
記載の実施例は、汎用のトップフィード型燃料インジェクタに対する本発明の例を提供するものであり、吸気マニホルドまたは空気供給通路を有するシリンダヘッド壁を、ソケットまたは機関の開口部に取り付けることにより、汎用のトップフィード型インジェクタをエアアシスト式オペレーションに適応させる。記載の実施例は、標準的なトップフィード型インジェクタ本体が、エアアシスト組立形式において使用されるためにほとんどまたは全く変更を必要としないという利点を有しており、これによりコストが低減され、汎用のエアアシストを備えないトップフィード型インジェクタを製造するためにすでに存在している工場でエアアシスト式インジェクタを製造する際のコストと手間との両方を節減することができる。
【００２８】
本発明は、図示および記載のいくつかの実施例に基づいて述べられているが、記載された本発明の概念および範囲を逸脱することなく、その他の種々異なる構成が可能である。すなわち、本発明は記載の実施例に限定されるものではなく、添付の請求項によって規定された範囲を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】機関のシリンダヘッドまたはマニホルドの取付け面に取り付けられた、本発明によるエアアシスト式トップフィード型インジェクタの有利な実施例における縦断面図である。
【図２】図１のインジェクタの一体的な保持スリーブ体の側面図である。
【図３】図２の線３−３の平面から見た保持スリーブ体の上端面図である。
【図４】図３の線４−４の平面から見た保持スリーブ体の縦断面図である。
【図５】本発明による保持スリーブ体部材の択一的な実施例における、エアアシスト式インジェクタの縦断面図である。
【図６】図５と類似の、別の実施例におけるエアアシスト式インジェクタの縦断面図である。
【図７】図６と類似の、別の実施例におけるエアアシスト式インジェクタの縦断面図である。
【符号の説明】
１０内燃機関、１２シリンダヘッド、１４外壁面、１６内壁面、１８孔、２０，１２０，３２０インジェクタ、２２空気通路、２４本体、２６，２２６，３２６ハウジング、２８流入管、３０外側の軸方向端部、３２上位のＯリングシール、３６流入フィルタ、３８調整管、４０ばね、４２可動子、４４弁体、４６弁座、４８孔、４９調量エアディスク、５０バックアップワッシャ、５２ニードル弁、５３ニードルガイド、５４電気コイル、５６開口部、５８コネクタ、６０下端部、６２保持スリーブ体、６４，１６４端部キャップ、６６中間スリーブ、６８シール保持部、７０，１７０，２７０，３７０上位の保持部分、７２，１７２，２７２，３７２下位の保持部分、７４，１７４端部壁、７６，１７６噴射開口部、７８長手方向軸線、８０，１８０円筒壁、８４，１８４環状シールリング、８６流入開口部、８８環状室、９０環状溝、９２中位のシールリング、９４リブ、９６，１９６環状フランジ、９８弁体シェル、９９リブ、１００フランジ、１７８インジェクタ軸線、８２，１８２環状溝、１９２中位のＯリング、１９６環状フランジ、２０２スリーブ、２０６プラスチックシェル、２０８，４０８フランジ、２０４，３０４，４０４，フランジ

Claims

エアアシスト式トップフィード型燃料インジェクタのための保持スリーブ体であって、インジェクタ本体が第１の軸方向端部に燃料流入管を有しており、該燃料流入管を通って燃料が燃料通路に導入されるようになっており、該燃料通路は、前記インジェクタ本体を通って該インジェクタ本体の第２の軸方向端部におけるノズルまで延びており、前記燃料通路を通る燃料流を制御するための電気制御式の弁機構が設けられており、該弁機構が弁部材を備えた可動子を有しており、前記弁部材が、ばねによって閉鎖方向で弁座に向かってプレロードもしくは予荷重をかけられていて、可動子の電気的な作動によって開放可能である形式のものにおいて、
ノズルに隣接した、インジェクタ本体の前記第２の軸方向端部に取り付け可能な端部キャップが設けられており、該端部キャップが、少なくとも１つの貫通する噴射開口部を備えた半径方向に延びる端部壁と、該端部壁から燃料流れ方向で上方に延びている円筒壁とを有していて、該円筒壁が外側に、環状シールリングを保持するための環状溝を有しており、前記端部キャップが、前記第２の端部と共に空気通路を規定しており、該空気通路が前記第２の軸方向端部から前記端部の外面の周囲を軸線方向に延びていて、中間位置からの空気供給のために開口しており、前記空気通路はまた、前記第２の軸方向端部に隣接して半径方向内方へ端部キャップの噴射開口部まで延びていて、該噴射開口部まで前記ノズルを通って搬送される燃料と混合するために空気を搬送するようになっており、
前記インジェクタ本体の中間部分に取付け可能な中位シールリングを保持する上位の保持部分が設けられており、該保持部分は管状本体を有しており、該管状本体の下端部は、中位シールリングの上方移動を制限する環状の隣接部を形成しており、また、
上位の保持部分の下方に、インジェクタ本体に取り付け可能な中位リングの下位の保持部分が設けられており、該下位の保持部分は、前記インジェクタ本体に取り付け可能で前記インジェクタ本体の一部を包囲する環状のスリーブと、該スリーブの上端部から半径方向外方へ延びているフランジとを有しており、該フランジは前記上位の保持部分の下端部から軸線方向に間隔をおいて設けられていて、前記中位シールリングの下方移動を制限するために支持部を規定しており、
スリーブの内壁に沿って長手方向に延びた、周方向で間隔を置かれた内部リブが設けられており、
エアディスクを中心あわせして位置させるための付加的なリブが端壁の近くに配置されている
ことを特徴とする、保持スリーブ体。
上位の保持部分の前記下端部が、半径方向フランジとして形成されている、請求項１記載の保持スリーブ体。
前記インジェクタ本体が、成形された非金属製のハウジングを有しており、上位の保持部分の半径方向フランジが、前記ハウジングと一体成形されている、請求項２記載の保持スリーブ体。
前記下位の保持部分のフランジが、ハウジングと一体成形されている、請求項３記載の保持スリーブ体。
前記インジェクタ本体が、成形された非金属製のハウジングを有しており、前記上位の保持部分が、前記ハウジングに固定されていて前記半径方向フランジと一体成形された第２のスリーブを有している、請求項２記載の保持スリーブ体。
前記スリーブが、上位の保持部分の前記フランジを、下位の保持部分の前記フランジおよび前記端部キャップと一体的に相互結合させており、前記スリーブが、端部キャップと下位の保持部分との中間部に半径方向の流入開口部を有していて、空気を外部の空気源から前記空気通路へ通過させるようになっている、請求項２記載の保持スリーブ体。
エアアシスト式トップフィード型燃料インジェクタであって、インジェクタ本体が、第１の軸方向端部に燃料流入管を有しており、該燃料流入管を通って燃料が燃料通路に導入されるようになっており、該燃料通路は前記インジェクタ本体を通って該インジェクタ本体の第２の端部におけるノズルまで延びており、前記燃料通路を通る燃料流を制御するために電気制御式の弁機構が設けられており、該弁機構が弁部材を備えた可動子を有しており、前記弁部材が、ばねによって閉鎖方向で弁座に向かってプレロードもしくは予荷重をかけられていて、可動子の電気的な作動によって開放可能であり、さらに保持スリーブ体が設けられている形式のものにおいて、
前記保持スリーブ体が一体的な部材であり、端部キャップと、中位のシール保持部と、前記端部キャップと前記シール保持部との間に設けられた結合スリーブとを有しており、
前記端部キャップが、少なくとも１つの貫通する噴射開口部を備えた半径方向に延びる端部壁と、該端部壁から燃料流れ方向で上方に延びている円筒壁とを有しており、該円筒壁は外側に、環状のシールリングを保持するための環状の溝を有しており、
前記スリーブが、前記円筒壁から軸線方向へさらに上方に延びていて、両端部の中間に、外部の空気源から空気を吸入するための半径方向の流入開口部を有しており、
前記中位のシール保持部が、軸線方向下方で前記スリーブと結合しており、外側に、別の環状のシールリングを保持するための環状の溝を有しており、
スリーブの内壁に沿って長手方向に延びた、周方向で間隔を置かれた内部リブが設けられており、
エアディスクをセンタリング及び配置するための付加的なリブが端部壁の近くに配置されており、
前記一体的な部材が、インジェクタ本体のノズル端部を取り囲むように収容可能であり、かつインジェクタ本体の中間部分に密に保持されており、前記部材は内側に空気通路を規定しており、該空気通路は、前記流入開口部から前記スリーブに沿って軸線方向に前記端部壁に向かって延び、さらに該端部壁に沿って半径方向へ前記噴射開口部に向かって延びており、前記ノズルを通って該噴射開口部へ搬送されてきた燃料と混合するようになっていることを特徴とする、エアアシスト式トップフィード型燃料インジェクタ。
前記インジェクタ本体が、成形された非金属製のハウジングを有しており、該ハウジングに前記一体的な部材が密に溶接されている、請求項７記載の燃料インジェクタ。