JP4621382B2

JP4621382B2 - 調節可能なアンチバウンス式のオリフィスディスク

Info

Publication number: JP4621382B2
Application number: JP2001194853A
Authority: JP
Inventors: ダリーゴアンジェロ
Original assignee: Siemens VDO Automotive Corp
Current assignee: Continental Automotive Systems Inc
Priority date: 2000-06-27
Filing date: 2001-06-27
Publication date: 2011-01-26
Anticipated expiration: 2021-06-27
Also published as: US6523759B1; DE10130287B4; DE10130287A1; JP2002021675A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料インジェクターの操作中におけるアーマチャ／ニードルのバウンス（ｂｏｕｎｃｅ：反動）を減少及び／又は取り除くための装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料インジェクターの高圧直接噴射"ＨｉｇｈＰｒｅｓｓｕｒｅＩｎｊｅｃｔｉｏｎ"（ＨＰＤＩ）の操作中に、第２の短い再開及び閉鎖段階（所謂バウンス"ｂｏｕｎｃｅ"）によって直ちに、衝撃周波（ｄｕｔｙｃｙｃｌｅ）の閉鎖段階中におけるアーマチャ／ニードルアセンブリの閉鎖動作が行われる。この第２の再開段階中に付加的に、不都合な燃料が燃料インジェクターから供給される。高圧燃料インジェクターの性能を改善するために、このようなバウンスは、最小にするか又はさらに有利には取り除くことが望ましい。
【０００３】
バウンスを減少又は取り除くためのインジェクター性能の一面は、アーマチャを通って流れる燃料流である。このようなバウンスを解決するために、アーマチャにアンチバウンス式オリフィスディスク（ａｎｔｉｂａｏｕｎｃｅｏｒｉｆｉｃｅｄｉｓｋ）が組み込まれている。アンチバウンス式オリフィスディスクは、インジェクターの先端に向かって下流方向に流れる燃料流のための燃料通路を有しているが、逆方向つまり上流方向の燃料流は阻止するようになっている。種々異なる流量率を提供するために、異なる内径を有する異なるアンチバウンス式オリフィスディスクが用いられている。所望の流量率を得るために、特別な内径を有するアンチバウンス式オリフィスディスクが用いられている。しかしながら、特別な内径は、一般的に試行錯誤に基づいて規定される。このような手続は、インジェクターの所望の性能パラメータが得られるまで、インジェクターに個別に組み込まれ及び取り外される、異なる直径を有するアンチバウンス式オリフィスディスクを必要とする。このプロセスは時間及び費用がかかる。
【０００４】
アーマチャ／ニードルアセンブリ内でのアンチバウンス式オリフィスディスクの軸方向位置に基づいて異なる流量率を調節することができ、種々異なる内径を有するアンチバウンス式オリフィスディスクの費用のかかる組み込み及び取り外し作業を省略することができるような、単一の内径を有するアンチバウンス式オリフィスディスクを設けられば有利である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、以上のような従来技術における問題点を取り除くことである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決した、本発明のアーマチャの構成によれば、長手方向通路が、第１横断面領域を備えた上流側区分と、第２横断面領域を備えた下流側区分とを有しており、第２横断面領域が第１横断面領域よりも小さく、前記下流側区分が少なくとも１つの内壁を有しており、長手方向通路の下流側区分内に、下流側端部から上流側端部へ流れる流体の流れを制限するための流れ制限部材が挿入されている。
【０００７】
また、前記課題を解決した本発明のアーマチャ／ニードルアセンブリによれば、アーマチャが、上流側端部と、下流側端部と、アーマチャ内を通って延びる長手方向通路とを有していて、長手方向通路が、第１横断面領域を備えた上流側区分と、第２横断面領域を備えた下流側区分とを有しており、第２横断面領域が第１横断面領域よりも小さく、前記下流側区分が少なくとも１つの内壁を有しており、長手方向通路の下流側区分内に、下流側端部から上流側端部へ流れる流体の流れを制限するための流れ制限部材が挿入されており、前記長手方向通路内で下流側に、長手方向通路から延びるニードルが配置されている。
【０００８】
また、前記課題を解決した本発明の燃料インジェクターによれば、上流側端部と、この上流側端部付近に配置された燃料インレット管と、下流側端部と、この下流側端部に配置された弁座と、前記上流側端部と下流側端部との間に配置されたアーマチャとを有しており、前記アーマチャが、上流側端部と、下流側端部と、アーマチャ内を通って延びる長手方向通路とを有しおり、該長手方向通路が、第１横断面領域を備えた上流側区分と、第２横断面領域を備えた下流側区分とを有しており、第２横断面領域が第１横断面領域よりも小さく、前記下流側区分が少なくとも１つの内壁を有しており、少なくとも１つの前記横方向通路の上流側で長手方向通路の下流側区分内に、下流側端部から上流側端部へ流れる流体の流れを制限するための流れ制限部材が挿入されており、前記長手方向通路内に、長手方向通路から延びるニードルが配置されており、該ニードルが、閉鎖位置で往復運動可能に弁座と係合するようになっている。
【０００９】
また、前記課題を解決した本発明の流量制限部材によれば、少なくとも１つの第１の脚と第２の脚とを備えた上流側区分を有しており、各第１及び第２の脚が上流側端部と下流側端部とを有していて、第１の脚及び第２の脚の上流側端部が横方向接続部によって接続されていて、前記上流側区分がさらに、第１の脚と第２の脚との間に延びる上流側開口を有しており、各第１及び第２の脚の下流側端部に接続された下流側区分が設けられていて、下流側区分が上流側開口と液圧式に連通するほぼ中央の開口を有している。
【００１０】
また、前記課題を解決した本発明による、電磁弁内のアーマチャを流れる流体の逆流を減少させる方法によれば、電磁板内に往復運動可能に配置されたアーマチャを設け、該アーマチャに上流側端部と下流側端部と、アーマチャ内に延びる通路とを設け、前記通路内に流量制限部材を挿入し、該流量制限部材が、上流側端部から下流側端部への流れを許容するが、下流側端部から上流側端部への流れを制限するようになっており、また前記流量制限部材が電磁弁を操作するようにした。
【００１１】
また、前記課題を解決した本発明による、燃料インジェクターのアーマチャ／ニードルアセンブリ内のバウンス（反動）を制限するための方法によれば、燃料インジェクター内で往復運動可能に配置されたアーマチャを設け、該アーマチャに、上流側端部と下流側端部と、アーマチャ内に延びる通路とを設け、該通路内に流量制限部材を挿入し、該流量制限部材が、上流側端部から下流側端部への流れを許容するが、下流側端部から上流側端部への流れを制限し、また前記流量制限部材が燃料インジェクターを操作するようにした。
【００１２】
また、前記課題を解決した本発明による、燃料インジェクターの燃料流量率を設定するための方法によれば、ａ）上流側端部と下流側端部と内部に延びる通路とを有するアーマチャを備えた燃料インジェクターを設け、ｂ）アーマチャ内に延びる前記通路内に、この通路内を通る燃料流を制限する流量制限部材を挿入し、ｃ）燃料インジェクターを操作し、ｄ）前記燃料インジェクターを通って流れる燃料流量率を測定し、ｅ）前記通路内の流量制限部材の位置を調節し、ｆ）所望の燃料流量率が得られるまで前記ａ）〜ｅ）の操作を繰り返し行い、ｇ）アーマチャに流量制限部材を固定する、ようにした。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図示の実施例を用いて具体的に説明する。
【００１４】
本発明によるアーマチャ／ニードルアセンブリ１０（以下アセンブリ１０と呼ぶ）は、図１に示されているように燃料インジェクター２の高圧直接噴射（ＨＰＤＩ）に用いられる。本発明によるＨＰＤＩ燃料インジェクターは、アメリカ合衆国特許第０９／４８２０５９号明細書に開示されている。本発明は、有利には燃料インジェクターに用いられるが、液体を調節可能に計量することが望まれかつ／又は要求されているソレノイドバルブ等のその他の装置にも使用することができる。
【００１５】
燃料インジェクター２は、上流側の端部４と下流側の端部６とを有している。本明細暑中に使用した「上流」及び「下流」とは、それぞれ図１〜図６で見て上の方向及び下の方向のことである。燃料インジェクター２は、上流側の端部４と下流側の端部６との間に配置されたアーマチャ／ニードルアセンブリ１０（以下では単にアセンブリ１０と呼ぶ）を有している。図２には本発明によるアセンブリ１０の拡大した断面図が示されている。アセンブリ１０は、アーマチャ２９と、ニードル３０とアンチバウンス式オリフィスディスク４０（以下ではディスク４０と呼ぶ）とを有している。ディスク４０は、燃料インジェクター２の作業周期中で燃料インジェクター２の閉鎖後に上流側端部６から下流側端部４への燃料の流れを制限し、アセンブリ１０の閉鎖後のバウンス（ｂａｕｎｃｅ；反動）を減少させる。
【００１６】
上流側の端部５１０と下流側の端部５２０とを有するバイアス部材有利にはコイルばね５０は、アーマチャ２０内に配置されていて、アセンブリ１０を燃料インレット管６０から離れる方向に付勢する。燃料インレット管６０は、燃料インジェクター２の上流側の端部４付近に配置されている。
【００１７】
図３に示されているように、アーマチャ２０は上流側の端部２０２と下流側の端部２０４とを有している。またアーマチャ２０は、上流側の端部２０２と下流側の端部２０４との間でアーマチャ２０を通って延びる長手方向軸線２０６を有している。長手方向通路２１０は、アーマチャ２０を通って長手方向軸線２０６に沿って上流側の端部２０２と下流側の端部２０４との間に延びている。長手方向通路２１０は、第１の横断面領域Ａ_１を有する上流側区分２１２と、第２の横断面区分領域Ａ_２を有する下流側区分２１４とを備えている。アーマチャの下流側の端部２０４は、出っ張り又はリップ２０５を有しており、この出っ張り又はリップ２０５は、第２の横断面区分領域Ａ_２が第１の横断面区分領域Ａ_１よりも小さくなるように、長手方向通路２１０の横断面寸法を減少させる。有利には第２の横断面区分領域Ａ２は円形であって、それによって長手方向通路２１０の下流側区分２１４が１つの円形の壁部２１６を有している。しかしながら、長手方向通路２１０の下流側区分２１４も上流側区分２１２も、円形とは異なる形状例えば長方形又は多角形等の形状を有していてもよく、また下流側区分２１４は少なくとも１つの壁部２１６を有している。
【００１８】
アーマチャ２０の下流側の端部２０４は、少なくとも１つの横方向通路２２０を有しており、この横方向通路２２０は、下流側の端部２０４を横切って長手方向通路２１０内に延びており、少なくとも１つの横方向通路２２０が長手方向通路２１０と連通してアーマチャ２０の外側に通じている。
【００１９】
ニードル３０は、アーマチャ２０の下流側の端部２０４内に挿入されていて、ニードル３０は少なくとも１つの横方向通路２２０の完全に下流側に配置されている。ニードル３０は有利には、このニードル３０が挿入されているアーマチャ２０の区分内の長手方向通路２１０の全体を満たしているので、長手方向通路２１０を通って下流側に流れるすべての燃料又はその他の流体は、少なくとも１つの横方向通路２２０を通ってアーマチャ２０から外にガイドされる。しかしながら、少なくとも１つの長手方向通路（図示せず）を、アーマチャ２０の下流側の端部２０４とニードル３０との間に配置して、燃料又はその他の流体が少なくとも１つの横方向通路２２０以外から流出するようにしてもよい。図１によれば、ニードル３０の下流側の端部は、ニードル３０が閉鎖位置にある時に、燃料インジェクター２の下流側の端部６の弁座５０に係合するようになっている。
【００２０】
図３に示されているように、ディスク４０は上流側の端部２０２からアーマチャ２０内に挿入されている。ディスク４０の斜視図は図７に示されている。ディスク４０は、アセンブリ１０を通って流れる燃料又はその他の流体の流れを制限する可変な流量制限部材として働く。ディスク４０は、下流又は半径方向区分４１０と上流又は長手方向区分４２０とを有している。半径方向区分４１０は、有利には環状に形成されていて、ほぼ円形の側壁４１２を有しており、この側壁４１２は、長手方向通路２１０の下流側区分２１４を形成する少なくとも１つの壁部２１６に合致する。有利には側壁４１２は壁部２１６と互いにしまりばめで係合する（後述されている）。半径方向区分４１０は、ほぼ円形の中央開口４１４を有しており、この中央開口４１４は、アーマチャ２０の長手方向軸線２０６と同軸的である。半径方向区分４１０の環状の形状は、長手方向通路２１０の下流側区分２１４の壁部２１６の有利には円形の内径と合致しているので、燃料又はその他の流体はこの半径方向区分４１０の中央開口４１４だけを通って流れることができる。しかしながら半径方向区分４１０は、ディスク４０が壁部２１６としっかりと係合する形状であればどのような形状を有していてもよいので、燃料又はその他の流体は中央開口４１４だけを通って流れ、ディスク４０は、後述されているように、長手方向通路２１０の下流側の区分２１４内に長手方向で調節可能である。
【００２１】
長手方向区分４２０は有利にはほぼ円弧状の形状を有していて、半径方向区分４１０から上流側に延びる第１及び第２の長手方向脚４２２，４２４を有している。長手方向脚４２２，４２４は、横方向接続部４２６によって接続されている。後述されている理由により、横方向脚４２６は有利にはほぼフラットな上側面を有している。２つの長手方向脚４２２，４２４が有利ではあるが、半径方向区分４１０及び横方向接続部４２６に接続された付加的な脚（図示せず）を設けてもよい。有利には、長手方向脚４２２，４２４の外側面４２３，４２５はそれぞれ、側壁４１２に関連して前述したように、壁部２１６と互いにしまりばめ（ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｆｉｔ）されるように円弧状の形状を有している。長手方向開口４２８は、横方向接続部４２６と半径方向区分４１０との間で軸方向に配置されていて、しかも２つの長手方向脚４２２，４２４間で横方向に配置されている。長手方向開口４２８は中央開口４１４と連通している。前述したディスク４０の構成によって、燃料は上流側区分４２０の狭い側に沿って長手方向開口４２８を通って流れて中央の開口４１４内に流入する。長手方向脚４２２，４２４の長さは有利には、ばね５０の内側領域とディスク４０の外径との間で燃料の流れが妨げられないように設計されている。
【００２２】
挿入工具（図示せず）を用いて、制限部材つまりディスク４０は、側壁４１２が、長手方向通路２１０の下流側区分２１４を形成する壁部２１６に係合するように、アーマチャ２０の上流側の端部２０２から長手方向の通路２１０内に挿入される。
【００２３】
図３及び図４に示されているように、ディスク４０の半径方向区分４１０は、長手方向通路２１０の下流側区分２１４の、リップ２０５に近い最上端部に配置されている。この位置で、半径方向区分４１０は、横方向通路２２０内にしておらず、横方向通路２２０の横断面を減少させていない。付加的に、長手方向開口４２８は、長手方向通路２１０の上流側端部２１２と最大流量を可能にするように連通している。図３及び図４に示されているようにアーマチャ２０内におけるディスク４０のこの位置では、矢印Ｆ１で示されているように最大流量を可能にする。
【００２４】
本発明の燃料インジェクターの要求に従ってアセンブリ１０を通過する流体の流れを減少させるために、ディスク４０は有利には長手方向通路２１０内で、ほぼ図３及び図４に示した位置の下流側に、つまり図５及び図６に示した位置に移動せしめられる。挿入工具又は調節工具（図示せず）は、アーマチャ２０の上流側端部２０２内に挿入され、横方向接続部４２６のフラットな上面に係合する。次いで調節工具はディスク４０を下流側に向かって長手方向通路２１０内の所望の位置に押しやる。ディスク４０が長手方向通路２１０内の所望の位置に移動せしめられた後で、工具はアーマチャ２０から取り除かれる。アーマチャ２０に対するディスク４０の新たな位置は、図５及び図６に示されている。
【００２５】
図５及び図６に示されているように、ディスク４０は、図３及び図４に示した位置よりも長手方向通路２１０内でさらに下流方向に配置されている。その結果は、半径方向区分４１０は、横方向通路２２０内に延びて、ディスク４０の領域における横方向通路２２０の横断面領域を減少させる。それによって、長手方向開口４２８は、長手方向通路２１０の下流側区分２１２のさらに下流側に配置され、矢印Ｆ２で示されているように、長手方向通路２１０から長手方向開口４２８内に流入する流量を制限する。
【００２６】
ディスク４０が長手方向通路２１０内に設置された後で、実際に所望のインジェクター性能が得られない場合には、所望のインジェクター性能が得られるまでディスク４０を長手方向通路２１０内で上流側又は下流側に移動させることによって、ディスク４０は長手方向通路２１０内で調節することができる。長手方向通路２１０内でのディスク４０の運動は、ディスク４０を外したり又はディスク４０を別の寸法のディスクと交換したりする必要なしに、試行錯誤によって実行することができる。
【００２７】
ディスク４０がアーマチャ２０内で最終位置にセッティング（設置）されるとディスクは、スェージング（すえ込み）、炉内ろう付け、グルーイング又はその他の公知の方法によってアーマチャ２０に永久固定することができる。択一的に、ディスク４０とアーマチャ２０とを互いにしまりばめさせることによって、ディスク４０をアーマチャ２０に十分に永久固定することができる。
【００２８】
図２に示されているように、ばね５０の下流側端部５２０は、ディスク４０の長手方向区分４２０取り囲んでいる。ディスク４０は、上述のような流量制限機能及びアンチバウンス機能の他に、長手方向通路２１０の下流側区分２１２内でばね５０をセンタリングする働きも有している。このようなばね５０のセンタリングによって、ばね５０の巻条（ｃｏｉｌ）が壁部２１１に及び燃料インレット管６０に不都合に接触することは避けられ、それによって作動中の不都合な摩擦が減少され、インジェクター２の性能が改善される。
【００２９】
インジェクター２の作動中に、アセンブリ１０が弁座（図示せず）から持ち上がると、図３、図４及び図５、図６にそれぞれ矢印Ｆ１，Ｆ２で示されているように、燃料流は長手方向通路２１０の上流側区分２１２を通って流れる。ディスク４０が、長手方向通路２１０の下流側区分２１４内に十分深く侵入していて、下流側区分２１４が、図５及び図６に示されているように、上流側区分２１２と連通していれば、燃料流はディスク４０を通って下流側区分２１４内に流入する。
【００３０】
燃料がディスク４０の長手方向脚４２２，４２４間の長手方向開口４２８に侵入すると、燃料流は中央開口４１４を通って下流側に流れる。ディスク４０が図３及び図４に示した位置を占めると、燃料はディスク４０から出て、横方向通路２２０内に侵入する前に長手方向通路２１０の下流側区分２１４に侵入する。次いで燃料は、横方向通路２２０に侵入して、この横方向通路２２０を通ってアーマチャ２０から流出する。ディスク４０が図５及び図６に示した位置を占めると、燃料はディスク４０から直接的に横方向通路２２０に流入し、ここで燃料はアーマチャ２０から流出する。
【００３１】
ディスク４０の形状は、アーマチャ２０の下流側端部２０４に向かう燃料の流れを容易にするが、アーマチャ２０の上流側端部２０２に向かう燃料の流れを制限する（逆流）。
【００３２】
種々異なるインジェクター性能を得るために広い範囲の燃料流を提供する単一のディスク４０を用いることによって、種々異なるインジェクター性能パラメータのための異なる寸法のディスクが要求される公知の方法に対して、著しい改善が得られる。
【００３３】
以上述べた本発明の実施例は、本発明の枠を逸脱することなしに変更することができる。従って本発明は、図示の実施例のみに限定されるものではなく、請求項に記載された本発明の精神及び範囲内で種々の変化実施例が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の有利な１実施例による、アンチバウンス式オリフィスディスクとアーマチャ／ニードルアセンブリとを組み合わせた燃料インジェクターの概略的な断面図である。
【図２】アンチバウンス式オリフィスディスクが第１の位置にある、本発明の第１実施例によるアンチバウンス式オリフィスディスクを備えたアーマチャ／ニードルアセンブリの拡大断面図である。
【図３】アンチバウンス式オリフィスディスクが第１の位置にある、本発明の有利な実施例によるアンチバウンス式オリフィスディスクを備えたアーマチャ／ニードルアセンブリの断面図である。
【図４】アンチバウンス式オリフィスディスクが第１の位置にある、本発明の有利な実施例によるアンチバウンス式オリフィスディスクを備えたアーマチャ／ニードルアセンブリの、図３の３−３線に沿った断面図である。
【図５】アンチバウンス式オリフィスディスクが第２の位置にある、本発明の有利な実施例によるアンチバウンス式オリフィスディスクを備えたアーマチャ／ニードルアセンブリの断面図である。
【図６】アンチバウンス式オリフィスディスクが第２の位置にある、本発明の有利な実施例によるアンチバウンス式オリフィスディスクを備えたアーマチャ／ニードルアセンブリの、図５の５−５線に沿った断面図である。
【図７】本発明の有利な実施例によるアンチバウンス式オリフィスディスクの斜視図である。
【符号の説明】
２燃料インジェクター、４上流側の端部、６下流側の端部、１０アーマチャ／ニードルアセンブリ、２０アーマチャ、３０ニードル、４０ディスク、５０コイルばね、６０燃料インレット管、２０２，５１０上流側の端部、２０４，５２０下流側の端部、２０５出っ張り又はリップ、２０６長手方向軸線、２１０長手方向通路、２１１壁部、２１２上流側区分、２１４下流側区分、２１６壁部、２２０横方向通路、４１０半径方向区分、４１２環状の壁部、４１４環状の中央開口、４２０長手方向区分、４２２，４２４第２の長手方向脚、４２３，４２５外側面、４２６横方向接続部、４２８長手方向開口

Claims

燃料インジェクターにおいて、
上流側端部と、この上流側端部付近に配置された燃料インレット管と、下流側端部と、この下流側端部に配置された弁座と、前記上流側端部と下流側端部との間に配置されたアーマチャとを有しており、
前記アーマチャが、上流側端部と、下流側端部と、アーマチャ内を通って延びる長手方向通路とを有しおり、該長手方向通路が、第１横断面領域を備えた上流側区分と、第２横断面領域を備えた下流側区分とを有しており、第２横断面領域が第１横断面領域よりも小さく、前記下流側区分が少なくとも１つの内壁を有しており、
長手方向通路の下流側区分内に、下流側端部から上流側端部へ流れる流体の流れを制限するための流れ制限部材が挿入されており、
前記長手方向通路内に、長手方向通路から延びるニードルが配置されており、該ニードルが、閉鎖位置で往復運動可能に弁座と係合することを特徴とする、
燃料インジェクター。
燃料インジェクターの燃料流量率を設定するための方法において、
ａ）上流側端部と下流側端部と内部に延びる通路とを有するアーマチャを備えた燃料インジェクターを設け、
ｂ）アーマチャ内に延びる前記通路内に、この通路内を通る燃料流を制限する流量制限部材を挿入し、
ｃ）燃料インジェクターを操作し、
ｄ）前記燃料インジェクターを通って流れる燃料流量率を測定し、
ｅ）前記通路内の流量制限部材の位置を調節し、
ｆ）所望の燃料流量率が得られるまで前記ａ）〜ｅ）の操作を繰り返し行い、
ｇ）アーマチャに流量制限部材を固定する、
ことを特徴とする、燃料インジェクターの燃料流量率を設定するための方法。
流量制限部材が、バイアス部材を内壁から離れた位置に保つ、請求項１記載の燃料インジェクター。