JP4663645B2 - ガス状燃料用電動噴射器 - Google Patents

Description

本発明は、メインクレームの公知要件事項部に記載した、内燃エンジンのシリンダへガス状燃料を供給する電動噴射器に関する。

上述したタイプの電動噴射器は、公知であり、これは、ガス状燃料又は単なるガス（例えば、液化石油ガス、又は、例えば、天然ガス若しくは水素）用の供給導管に接続される本体を備え、本体は、電磁アクチュエータ（電磁コイル）を収容し、この電磁アクチュエータは、機械式部材、すなわちアーマチュアに作用し、アーマチュアは、ガス供給導管と連通する通路の周囲で可動自在であり、この通路は、内燃エンジンの吸気マニホルドを介して直接的又は間接的に対応するシリンダにガスを供給する噴射口に接続される送出し導管へ、本体のチャンバーを接続する。電磁アクチュエータにより発生される磁力の影響を受けて、この機械部材は、通路を開閉して、ガスのシリンダへの供給を可能又は停止する。磁力の発生は、内燃エンジン操作用の指令制御ユニットにより、電磁アクチュエータへの給電を制御することによって調節される。機械的部材は、一般に、電磁アクチュエータ、すなわちコイルにより作り出される磁気回路を閉じる、強磁性材料からなる可動円板からなる。この円板は、コイルのボビンに対してスライドできるようにピンを支持する。

さらに、機械式部材とノズルにガスを送る導管との間に、機械的部材が、ガス通路を閉にする位置にある場合、送出し導管を密閉できる、密閉部材を設ける。

本発明の目的は、互いに対して移動する部品、特に機械的部材、密閉部材及び送出し導管の摩耗ができるだけ軽減される、信頼性があり、使用上安全な、電動噴射器を提供することにある。

もう一つの目的は、ガスの通過により噴射器内に発生する乱流、したがって、これに伴う圧力低下が、できるだけ軽減されて、噴射器からのガスの流量を最大化できる、電動噴射器を提供することにある。

本発明のもう一つの目的は、電磁アクチュエータによる機械的部材の移動が、確実化される、電動噴射器を提供することにある。

これら、及び、当業者には明らかとなる、この他の目的は、添付図面に示すような電動噴射器により達成される。

本発明は、非限定的な実施の形態を示す、添付図面から、さらに理解できる。

添付図面を参照すると、本発明に係る電動噴射器は、全体を符号１で示してあり、電磁アクチュエータ２と、機械式可動開閉部材３であって、本発明が適用される、内燃エンジンの対応するシリンダと協働する噴射口６に燃料ガスを送る導管５に案内される、気体燃料又はガス用の通路４と協働するように設けられる、機械式可動開閉部材とからなる。具体的には、電磁アクチュエータ２は、強磁性鋼体１０からなり、強磁性鋼体の空洞内には、強磁性鋼体１０の内側中空円筒部１３を囲む電気コイル１２が、設けられる。電気コイル１２は、電気コイルと噴射器の上方部１Ａとの間に、密閉部材を介在させたまま、強磁性鋼体１０を収容する噴射器の上方部１Ａに設けたコネクタ１６のブレード１５と協働する。ブレードは、前記内燃エンジンを設ける車両の通常の電気回路により、記述も図示もしないが、公知のやり方で、給電される。

導管５は、噴射器１の部分１０５の一部を構成し、強磁性鋼体１０に、例えばクリンピングにより固定される。

内側中空円筒部１３の内部空洞１３Ａ内には、噴射器の上方部１Ａに、機械式可動開閉部材３に固定されたピン（好ましくは、耐磨耗性プラスチック製）２４の端部２３に押し当たるばね２２と、一端２１で協働する固定セッティング部材２０が挿入される。ばね２２は、第１端２２Ａが、固定セッティング部材２０のフラット端２１に押し当たり、固定セッティング部材の中央突出部２５を中心として取り付けられる。ばね２２は、ピン２４の前記端部（これもフラットである）２３に押し当たり、前記端部２３の中央突出部２８を中心として取り付けられた第２端２２Ｂを備える。内部空洞１３Ａ内で固定セッティング部材２０の位置を変えることにより、ばね２２の予荷重が変わり、その結果、ピン２４に対するばねの押し付け作用が変わる。ピンは、機械式可動開閉部材３に固定されているので、機械式可動開閉部材に押し付け力を伝達してその作動条件を調整する。アーマチュアのストロークは、機械的に固定されている強磁性鋼体１０に対する、導管５又は噴射器１の前記部分１０５の位置に応じてセットされる。

上述したように、ピン２４は、機械式可動開閉部材（アーマチュア）３に固定され、機械式可動開閉部材（アーマチュア）を、噴射器の長さ方向軸線Ｋに沿った移動方向に対してできるだけ垂直に維持する、公知の機能を有し、電磁アクチュエータ２により生ずる磁力を最大化し、ばね２２に作用する、機械式可動開閉部材の移動方向に対して横方向への振動を減少させて、寿命の長期化を図る。

機械式可動開閉部材３は、可動自在な強磁性鋼円板からなり、電磁アクチュエータ２を構成するコイルにより発生する磁気回路を閉じる。機械式可動開閉部材３は、電磁アクチュエータ２と向かい合う第１面３Ａに中央凹部３０を備える。中央凹部３０は、ピン２４の端部３１を、この端部３１が、機械式可動開閉部材に公知の手段で固定されたまま、収容する。部分３５は、機械式可動開閉部材３の側端３４近傍で機械式可動開閉部材の第１面３Ａから、距離Ｚ分（図３）突出する。この突出部３５は、機械式可動開閉部材３の側端３４に沿って第１面３Ａに設けた環状凹部３３に、電磁アクチュエータ２の強磁性鋼体１０と協働するように設けた環状部材を挿入することによって得られるが、この方法に限定されない。環状部材は、噴射器の使用時に、機械式可動開閉部材３を強磁性鋼体１０の方に移動させた場合、機械式可動開閉部材を強磁性鋼体から離して置くものである。こうする代わりに、突出部３５を、機械式可動開閉部材３と一体化させてもよい。突出部３５の、電磁アクチュエータ２と向かい合う面は、（図示のように）フラットでもよいし、機械式可動開閉部材３の側端３４に対して傾斜していてもよい。

詳述すると、突出部が、環状部材３５からなる場合には、環状部材は、電磁アクチュエータ２と機械式可動開閉部材３との間で発生する磁界に干渉しないように、好ましくはプラスチック材料で構成する。しかしながら、環状部材３５を構成するのに、同様な機能を持つ他の材料を用いてもよい。突出部３５は、機械式可動開閉部材３と強磁性鋼体１０との間での接触を防止するように計算した距離分、環状凹部３３から突出し、かつ、導管５に対する機械式可動開閉部材の閉止時間が、噴射器の正しい動作にとって最適となる寸法にする。例えば、この距離（図３において符号Ｚで示すもの）は、０．０７乃至０．１３ｍｍであり、好ましくは、０．１ｍｍである。また、「噴射器開」ステージ中の磁力が、（機械式可動開閉部材３を導管５に押し付けて通路４を閉止することにより）突発的に噴射器を再閉止しようとする力に十分対抗することが確保できるように、寸法を定める。

強磁性鋼体１０へ磁気的に引き寄せられるとき、環状部材３５は、機械式可動開閉部材３の衝撃エネルギを吸収する機能も果たして、機械式可動開閉部材３と強磁性鋼体１０の双方の磨耗を減少させる。

導管５と向かい合う、第１面３Ａとは反対側の面３Ｂには、弾性材料からなる密閉部材４０が、強固に取り付けられ、密閉部材は、噴射器１が電気的に消勢されて、通路４をすっかり閉じる場合に、燃料ガスの漏出を防ぐのに適した形状にされる。密閉部材４０は、また、機械式可動開閉部材が移動するとき、機械式可動開閉部材３と導管５の双方の表面での摩耗をできるだけ軽減し、導管の跳ね返りを防止する目的もある。

密閉部材４０は、機械式可動開閉部材３に、機械式可動開閉部材の受部５０内に、好ましくは、噴射器１の組み立てを完了する前に、一緒に成型することにより固定される。

詳述すると、密閉部材４０は、これと向かい合う導管５に向かって先細になる形状を有し、通路４が閉じられるとき、導管５の自由端部４３と軸受け的に協働するように設けられた自由端部４２を備える。好ましくは、密閉部材４０は、円錐台形状をしていて、噴射器が閉のとき、導管５の自由端部（環状である）４３に支持される環状体を呈する、自由端部４２に、空隙凹部４４を備えるとよい。

このため、内部が中空の円錐台形状の密閉部材４０は、外側壁４７と内側壁４８とを備える。両壁は、機械式可動開閉部材３の面３Ｂに対して垂直で、軸線Ｋに対して平行な直線Ｍに対して、好ましくは、異なる傾斜を有して、機械式可動開閉部材３が、通路４を閉塞するとき、導管５の自由端部４３上をスライドするため、密閉部材４０の摩耗を軽減できる。このため、外側壁４７と、密閉部材４０の内側に向かう直線とがなす角度αは、６５度と８０度との間であり、好ましくは、７２度に等しい。同様に、内側壁４８と、上記直線Ｍとがなす角度βは、３５度と５５度の間であり、好ましくは、４７度に等しい。機械式可動開閉部材３の面３Ｂに設けた受部５０の環状突出部５８の内側壁４９も、同様な角度で傾斜し、受部内には、機械式可動開閉部材３に固定された密閉部材４０の第２端５１が収容される。受部５０は、環状突出部５８の内側壁４９と共に、密閉部材４０用の支持体としても機能し、噴射器１を消勢するとき、機械式可動開閉部材３に加わる負荷のために密閉部材が変形するのを軽減する。こうして、密閉部材４０は、機械式可動開閉部材３の導管５の方向への移動用の限界ストッパとして効率的に機能する。

受部５０内に設けた環状突出部５８は、直線Ｍに対して（又は軸線Ｋに対して）、内側壁４９よりも、角度τ分、大である角度で傾斜する外側壁５９を備える。角度τは、例えば、７０度と９０度の間であり、好ましくは、８０度に等しい。

密閉部材４０は、機械式可動開閉部材３の面３Ｂから、通路４を通るガスの移動により生ずる乱流を最小化するのに適した距離分、突出し、したがって、圧力が低下して、噴射口６へのガスの流量を最大化する。例えば，密閉部材は、０．６乃至１．０ｍｍの距離分（図２において符号Ｆで示す）、好ましくは、０．７９ｍｍの距離分、突出するとよい。

噴射口６は、導管５の端部に設け、導管は、自由端部４３に近接し、軸線Ｋに向かって先細になった第１部分５Ａと、この軸線を中心として広がる第２部分５Ｂと、断面が一定の第３部分５Ｃ（先端が噴射口６で終わっている）とを備える。第１部分５Ａと第２部分５Ｂとの間には、符号５Ｄで示す、短い導管部分が、設けられ、この短い導管部分は、噴射口へのガス流用の調節穴として機能する。調節部分すなわち、調節穴５Ｄは、アクチュエータ２による機械式可動開閉部材３の最大ストローク（図２において、符号Ｘで示す）の値とは関係なく、但し、このストロークの許容範囲内ではあるが、ガス流量が一定となるような寸法にする。

さらに、通路４は、導管５の周囲にあり、ガス供給ライン又はヘッダ６１に、噴射器１の部分１０５に設けた穴６２を介して接続するチャンバー６０と協働する。チャンバー６０の目的は、噴射器の開弁時に、機械式可動開閉部材３がアクチュエータ２に衝突することにより生ずる音響効果を減衰させることにある。本発明を適用するエンジン（図示せず）のシリンダにガスを供給する公知の部材と、導管５との間には、密閉部材６４を設ける。

本発明によれば、公知の噴射器に対して改良をもたらす、電動噴射器が提供される。本発明による他の実施の形態も、特許請求の範囲を逸脱することなく、可能であり、例えば、密閉部材４０は、先細になっていない円筒形状（円筒形そのもの）であってもよく、また、上述したのとは異なる手段で、機械式可動開閉部材３の面３Ｂに取り付けられてもよい。

本発明による電動噴射器の断面図である。 図１に示した噴射器の拡大詳細図である。 図２において、符号Ａで示す箇所の拡大詳細図である。 図１において、符号Ｂで示す箇所の拡大詳細図であって、簡明化のため幾つかの部品を省略してある図である。

Claims (18)

1. 供給導管（６１）から、噴射口（６）に接続された送出し導管（５）へのガス状燃料用の通路（４）を開閉するように設けた、円板状の機械式可動開閉部材（３）に作用する、電磁アクチュエータ（２）と、送出し導管（５）と機械式可動開閉部材（３）との間に設けた密閉部材（４０）とからなり、密閉部材（４０）は、機械式可動開閉部材（３）に固定され、機械式可動開閉部材と共に移動する、内燃エンジン、特に自動車用内燃エンジンのシリンダにガス状燃料を供給する電動噴射器（１）において、前記密閉部材（４０）は、噴射器（１）が消勢されると、前記送出し導管（５）の端部（４３）と協働する、環状の端部（４２）に凹部（４４）を備え、前記密閉部材（４０）は、円錐台形状をしており、噴射器が消勢され、前記ガス通路（４）が、前記機械式可動開閉部材（３）により閉にされると、先細の端部（４２）で、前記送出し導管（５）の端部（４３）に押し当たるようになっており、前記密閉部材（４０）は、弾性材料からなることを特徴とする電動噴射器。
2. 前記密閉部材（４０）は、前記機械式可動開閉部材（３）の、前記送出し導管（５）に向かい合う面、すなわち第１面（３Ｂ）に設けた受部（５０）に固定されることを特徴とする、請求項１に記載の電動噴射器。
3. 前記密閉部材（４０）は、前記機械式可動開閉部材（３）の前記受部（５０）と一緒に成型されることを特徴とする、請求項２に記載の電動噴射器。
4. 前記密閉部材（４０）の凹部（４４）の壁（４８）、すなわち内側壁は、前記密閉部材（４０）の外側壁（４７）とは、異なる傾斜を有することを特徴とする、請求項１に記載の電動噴射器。
5. 前記密閉部材（４０）用の受部（５０）は、前記密閉部材が押し当たる突出部（５８）を備え、前記密閉部材は、突出部の形状に実質的に倣うことを特徴とする、請求項２に記載の電動噴射器。
6. 前記突出部（５８）は、内側壁（４９）と外側壁（５９）とを備えた環状形状を有し、内側壁（４９）は、前記機械式可動開閉部材による閉塞によって、前記ガス通路（４）を閉にするとき、前記密閉部材用の支持体として機能することを特徴とする、請求項５に記載の電動噴射器。
7. 前記密閉部材（４０）用の受部（５０）は、前記密閉部材が押し当たる突出部（５８）を備え、前記密閉部材は、突出部の形状に実質的に倣うことを特徴とする、請求項２に記載の電動噴射器。
8. 前記密閉部材（４０）は、前記機械式可動開閉部材の、前記受部（５０）を設ける第１面（３Ｂ）から突出することを特徴とする、請求項２に記載の電動噴射器。
9. 前記機械式可動開閉部材（３）は、前記密閉部材を支持する第１面（３Ｂ）とは反対側の面、すなわち、第２面（３Ａ）に、突出部（３５）を備え，突出部は、第２面（Ａ）から突出し、噴射器が開になって、前記機械式可動開閉部材（３）が、前記ガス通路（４）を開放するとき、前記電磁アクチュエータ（２）に押し当たるように設けられることにより、前記機械式可動開閉部材（３）は、噴射器が開であるとき、前記電磁アクチュエータ（１）から少なくとも部分的に離れたままであることを特徴とする、請求項１に記載の電動噴射器。
10. 前記突出部（３５）は、環状であることを特徴とする、請求項９に記載の電動噴射器。
11. 前記突出部（３５）は、前記機械式可動開閉部材（３）とは別個の部品であることを特徴とする、請求項１０に記載の電動噴射器。
12. 前記機械式可動開閉部材（３）の第２面（３Ａ）は、前記電磁アクチュエータ（２）の円筒部（１３）の内部空洞（１３Ａ）に部分的に挿入されたピン（２４）の端部（３１）用の受部（３０）を備え、ピンは、前記電磁アクチュエータ（２）に関する移動方向に対して垂直に、前記機械式可動開閉部材（３）を維持することを特徴とする、請求項９に記載の電動噴射器。
13. 前記ピンは、耐摩耗性プラスチックから形成されることを特徴とする、請求項１２に記載の電動噴射器。
14. 前記送出し導管（５）は、複数個の部分（５Ａ，５Ｂ，５Ｃ）からなり、これらのうち、２個の部分は、これらの軸線（Ｋ）に沿って断面が変化することを特徴とする、請求項１に記載の電動噴射器。
15. 断面が変化する第１部分（５Ａ）は、前記導管（５）の、前記機械式可動開閉部材と協働する端部（４３）に近接して位置し、当該端部（４３）から離れるにつれて。前記軸線（Ｋ）に向かって細くなる断面を有することを特徴とする、請求項１４に記載の電動噴射器。
16. 断面が変化する第２部分（５Ｂ）は、第１部分（５Ａ）の後に続き、前記軸線（Ｋ）に沿って前記第１部分から離れるにつれて、大となる断面を有することを特徴とする、請求項１４に記載の電動噴射器。
17. 前記噴射口（６）に導かれるガス流を流量が一定となるように調節する調節穴が、前記送出し導管（５）の第１部分（５Ａ）と第２部分（５Ｂ）とを連通するように第１部分（５Ａ）と第２部分（５Ｂ）との間に設けられることを特徴とする、請求項１４に記載の電動噴射器。
18. 送出し導管の第３部分（５Ｃ）は、前記第２部分（５Ｂ）と前記噴射口（６）との間に位置し、断面が一定であることを特徴とする、請求項１４に記載の電動噴射器。

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