JP4164842B2 - 内燃エンジン用燃料インジェクターのための調節可能な絞り弁及び該絞り弁の調節方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃エンジン用燃料インジェクターのための調節可能な絞り弁及び該絞り弁の調節方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
絞り弁は、一般に、電磁石の電機子によって制御され、前記インジェクター本体内部に設けられている。前記電機子の電磁石磁心の側への移動又は昇動は、前記インジェクターの吐出を起こさせる。その一方、前記電磁石がエネルギーを失うと、前記電機子と前記磁心との間の間隙は、前記弁の反応に影響する。このようなことから、前記弁と隙間との双方が、正確に配置されなければならない。
【０００３】
種々の絞り弁が既に知られており、そこでは、電機子が、係止フランジ付きのスリーブによって案内されるステムに接続されており、その電機子の前記移動範囲は、固定した前記フランジの前記スリーブの端部に当接することによって画定されている。ある既知の絞り弁では、前記スリーブは、シム（shim）を介してインジェクター本体の内部に嵌め込まれており、前記電磁石は、第２のシムを介して被筒（jacket）によってインジェクター本体に取り付けられている。他の公知の絞り弁では、前記案内スリーブのフランジは、該スリーブの肩部と前記電磁石の被筒の間に、２グループのシムを介して嵌め込まれている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記両方の場合において、前記２つのシムは、加工精度（例えば５μｍ）上問題から、それ以上小さくできない程の極めて小さい厚みだけ異なる多数の校正されたモジュラーシムから選択される。しかしながら、電機子の移動を５μｍの誤差で調節することは、現在の著しく高速の内燃エンジンに要求される狭い範囲内でのインジェクターの吐出を維持するのに十分な正確さではないことがしばしばである。
【０００５】
そこで、本発明は、公知のシムを用いて達成し得る電機子の移動の調節よりも、より適切な調節を具現し得る、調節可能な絞り弁及びその調節方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、内燃エンジンの燃料インジェクターのための絞り弁であって、前記インジェクターの中空本体に取り付けられるとともに、電磁石の電機子によって制御され、前記電機子の前記電磁石の側への移動が、前記中空本体に取り付け可能なストップ部材によって制限される絞り弁において、前記ストップ部材は、螺子部を前記中空本体の螺子に校正された締め付けトルクで螺入することによって、前記電機子の前記電磁石の側への移動を前記締め付けトルクによって調節するために、取り付けられている前記絞り弁によって達成される。
【０００７】
前記絞り弁の調節方法は、前記ストップ部材を、螺子部によって前記中空本体内側に取り付けるステップと、前記電機子の前記電磁石への移動を、前記螺子部に校正された締め付けトルクを付与することによって調節するステップとによって特徴づけられる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい２つの実施形態について、以下に図面を参照しつつ説明する。
【０００９】
図１の符号１１は、燃料インジェクターを全体として示し、例えば、内燃エンジンのためのものを示している。インジェクター１１は、１又はそれ以上の噴射オリフィスが底部に形成されたノズル（図示せず）と係合した中空本体１２を有している。制御ロッド１０は、前記本体の内部を摺動し、前記噴射オリフィスを閉じるためのピンに接続される。そして、本体１２は、付属物１３を有し、該付属物に、通常の燃料供給ポンプに接続されたインレット継手１６が挿入され、実質的に筒状をした空洞部１７は、螺子１８と肩部１９とを有している。
【００１０】
インジェクター１１はまた、符号２４によって全体を示した調節可能な絞り弁を有し、該調節可能な絞り弁は、空洞部１７内に収容され、電機子２７を制御する電磁石２６が、通常の電気コイル２９を収容する環状の磁極鉄心（磁心）２８を有している。磁心２８は、前記燃料タンクに接続された吐出用継手３２と同軸心の中央孔３１を有している。
【００１１】
絞り弁２４は、フランジ３４付き筒状弁本体３３を有し、該フランジ３４は、外周螺子で空洞部１７の螺子１８に螺入されたリングナット３６によって、通常、空洞部１７の肩部１９に当接させられている。電機子２７は、実質的に、開口部３９によって分離された３つのセクター３８を備えるディスク３７を有している。弁２４の本体３３は、空洞部１７と連通する吐出通路４３を備える制御チャンバー４１を有している。中空本体１２は、チャンバー４１近傍に軸線方向穴４０を有し、該穴４０内でロッド１０が摺動する。本体３３は、インレット通路４２を有し、該通路４２は、孔４０まで延び、中空本体１２の通路４４を介して継手１６と繋がっている。
【００１２】
燃料圧力は、通常、インジェクター１１のノズルのオリフィスを閉じる低位置にロッド１０を保持する。制御チャンバー４１の吐出通路４３は、通常、ボール４６によって閉じられており、該ボールは、通路４３との接触面によって形成される円錐状座部に載っている。ボール４６は、ガイドプレート４７によって案内され、該ガイドプレート上に、電機子２７に接続された筒状ステム４８のフランジ４５が作用する。
【００１３】
より詳細には、電機子２７のディスク３７は、ステム４８上で軸方向に摺動するスリーブ４９と一体的に形成されている。ステム４８には溝が形成され、電機子２７がステム４８から分離されるように、電機子２７の肩部５１と協動するＣ型リング５０が前記溝に挿入されている。ステム４８は、孔３１の内側へ与えられた長さ分だけ延び、孔３１の内側に収容された圧縮スプリング５３を支持し保持するための小径部５２で終端する。
【００１４】
電磁石２６の磁心２８は、参照符号５４で全体を示した被筒の内側に収容されており、該被筒は、非磁性材料で形成され、シール５６によって中空本体１２の部位５５に接続されている。被筒５４は、継手３２を支持する端壁５７と一体的に形成され、完全に筒状の内壁５８を有し、且つ、筒状カバー６２の内側肩部６１によって係合された外側肩部５９を有しており、筒状カバー６２は、内螺子６３を有し、該螺子が本体１２の部位５５の外螺子６４と螺合する。
【００１５】
絞り弁２４は、電機子２７のステム４８が内部で摺動するスリーブ６７を備えた案内部材６６を有している。前記絞り弁は、電機子２７を止めるストップ部材を有し、該ストップ部材７１は、スリーブ６７底の端部によって構成され、ステム４８のフランジ４５によって形成された肩部が前記ストップ部材７１に当接してその動きを止められる。スリーブ６７はまた、大きな外径の外周螺子６９を有する部位６８によって形成された螺設部を有し、外周螺子６９は、空洞部１７内の螺子１８に螺入される。
【００１６】
案内部材６６は、フランジ７３を有し、該フランジは、複数のモジュラーシム（a class of modular shims）の中から選択可能な校正されたスペーサ又はシム７６を介して中空本体１２の肩部７４に載っている。周知のように、技術的理由のために、スペーサ７６の種類は、５μｍ単位の厚みで可変であり、従って、５μｍの正確さで電機子２７の位置の事前調節を行い得る。
【００１７】
しかしながら、部位６８に締め付けトルク（即ち螺入トルク）がかかると、フランジ７３は、一定の限度内で一定量の撓みを生じ、その撓み量は前記トルクに実質的に比例する。フランジ７３の厚み及び部位６８の外径は、締め付けトルクの事前に決められた変更のために、ストップ部材７１の予め決められた移動（動程）、例えば１μｍ、を得るような寸法とされ、その結果、締め付けトルクの変更により、電機子２７の移動（動程）は、１μｍの精度で調節され得る。前記厚み及び直径は、締め付けトルクの１Ｎ／ｍの変化に対して１μｍの移動（動程）を得るように設計されていることが好ましい。
【００１８】
案内部材６６は、公知のアレントルクレンチ（商標）が嵌まる多角形座部７９を有している。スプリング５３より弾性力の小さい圧縮スプリング８０が、フランジ７３と電機子２７のディスク３７との間に嵌め込まれている。
【００１９】
他のスペーサー８２は、電磁石２６の磁心２８とフランジ７３との間に設けられ、フランジ７３上に載る環状部８３を有し、多数の足部８４が、環状部８６と一体的に形成されている。足部８４は、電磁石２６の磁心２８と係合するために電機子２７のディスク３７の開口部３９を通って係合し、そのため、スペーサー８２は、３脚の形態をしている。極めて僅かずつ長さの異なる足部８４を持つスペーサ８２が供され、その結果、スペーサ８２は、電機子２７のディスク３７と磁心２８との間の隙間を調節するために、複数のモジュラースペーサの中から選ぶことができる。
【００２０】
被筒５４の端壁５７は、孔８６を備え、該孔８６を通って、エンジンの通常の電気回路にコイル２９を電気的に接続するための電気ケーブル８７が延びている。ケーブル８７は、絶縁プラスチック材料のリング８９の付属物８８内に埋め込まれている。
【００２１】
インジェクター１１の絞り弁２４は、以下のようにして組み立てられる。
【００２２】
弁２４の本体３３は、中空本体１２の空洞部１７内に挿入されて、フランジ３４が肩部１９に当接するまでリングナット３６が螺子１８に螺入される。スペーサ７６は、そこで、インジェクター１１の所望の吐出を得るのに要求される程度に可能な限り密接させた電機子２７の移動（動程）を得るために、利用可能なスペーサの中から選ばれ、こうして、電機子２７の動程を事前に調節する。
【００２３】
次いで、電機子２７のステム４８が、案内部材６６のスリーブ６７内に挿入され、そして前記の選択されたスペーサ７６が、本体１２の肩部７４上に載置される。アレントルクレンチ（商標）を多角形座部７９内に嵌め、フランジ７３がスペーサ７６に当接し、フランジ７３が予め決められた締め付けトルク、例えば３０Ｎ／ｍのトルクで力を受けるところまで、部位６８の螺子６９を本体１２の螺子１８に螺入する。
【００２４】
そこで、絞り弁２４と共にインジェクター１１は、公知のテストベンチ上に載置される。吐出量（ｍｍ³ ）が、種々の圧力で且つ予め決められた時間間隔内で測定される。そして、テスト吐出量曲線を参照吐出量曲線と比較し、前記テスト吐出量曲線が前記参照吐出量曲線と比較して与えられた範囲内を下回るか否かを決定する。もし、テスト吐出量曲線が、与えられた範囲外である場合は、他のスペーサ７６が選択される。
【００２５】
逆に、もし、テスト吐出量曲線が前記与えられた範囲内にあるのなら、電機子２７の前記移動は、適切な表から、テスト吐出量曲線を前記参照吐出量曲線に可能な限り近づけるのに要求される動程の変化量を決定することによって、正確に調節され得る。前記動程の変化量に基づき、該動程を最終的に調節するために必要とされる締め付けトルク（Ｎ／ｍ）が決定される。
【００２６】
ここで、スペーサ８２は、環状部８３がフランジ７３に載るようにして、案内部材６６上に載置される。スプリング８０は、フランジ７３上に載置され、ブシュ８１が案内部材６６上に載置される。電機子２７のスリーブ４９は、ステム４８とブシュ８１との間に挿入され、スプリング８０を圧縮することによって、Ｃ型リング５０がステム４８に形成された溝内に嵌挿入される。そして、電磁石２６が、被筒５４内に挿入され、スプリング５３が磁心２８の孔３１内に挿入される。
【００２７】
ここで、シール５６は、被筒５４上のシート内に挿入される。被筒５４は、中空本体１２の部位５５の内側に挿入され、その結果、磁心２８が、スペーサ８２の足部８４及び被筒５４の端壁５７に当接する。カバー６２が被筒５４に嵌められ、肩部６１が被筒５４の肩部５９に係合するまで、螺子６３が中空本体１２の螺子６４に螺入され、その結果、壁５７は、スペーサ８２に対して磁心２８を押圧し、続いてフランジ７３を押圧する。そしてリング８９が、壁５７の外側面に載るように継手３２に取り付けられれている。
【００２８】
図２の実施形態では、図１と同様の構成部分については同符号を付してその説明を省略している。案内部材６６内にステム４８を挿入後、ステム４８に電機子２７のディスク３７を接続し、校正されたスペーサ７６を肩部７４上に載置し、部位６８の螺子６９が、３０Ｎ／ｍの締め付けトルクで中空本体１２の螺子１８に螺入されている。電機子２７の動程は、図１と同様の方法で正確に精密な調節がなされる。そして、最後に、端部９２の領域が、絶縁プラスチック材料のキャップ９９でカバーされている。
【００２９】
他方、電磁石２６は、電磁石２６の被筒９０と別に嵌め込まれる。該被筒は、この形態では、内向きの肩部９１を有し、肩部９１とディスク９３との間に磁心２８を固定するために、継手３２と一体のディスク９３上で、端部９２を変形させることによって、継手３２に係合させられている。
【００３０】
被筒９０はまた、外側肩部９４を有し、該肩部９４は、螺子付きリングナット９６の内側突出部９５と係合し、該リングナットが、中空本体１２の螺子６４に螺入される。そして、被筒９０の底縁部９７と案内部材６６との間に、シム又はスペーサ９８が、図１のスペーサ８２と同様に、ディスク３７と磁心２８との間の間隙を決定するために備えられている。
【００３１】
従って、本発明に係る調節方法は、実質的に、螺子部６８によってストップ部材７１を中空本体１２に取り付けるステップと、校正された締め付けトルクを螺子部６８に付与することによって、電機子２７の電磁石２６の側への移動（動程）を調節するステップとを有している。
【００３２】
公知の絞り弁と比較すると、本発明に係る調節可能絞り弁の利点は、前述の説明から明らかとなろう。特に、公知技術を使用して成し遂げることのできる調節の正確さよりも、さらにずっと正確で適した調節が得られる。調節は、単純に締め付けトルクを調節することによってなされる。そして、最後に、調節は、修理、修繕する際にもなされ得る。
【００３３】
請求項に記載の範囲から離れない範囲で、ここに説明され図示されたようなインジェクターに、変更が加えられることは明らかである。例えば、その方法は、吐出量測定ステーションや吐出量に従って締め付けトルクを修正するステーションを備える自動装置によって改良され得る。さらに、電機子２７のディスク３７と磁心２８との間の間隙も、最終的には、部位６８（図１）の締め付けトルクや、本体１２上のリングナット９６（図２）の締め付けトルクの調節によって、調節され得るだろう。
【００３４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、公知のシムを用いて達成し得る電機子の移動の調節よりも、より適切な調節を具現し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る絞り弁が組み込まれた燃料インジェクターの第１の実施形態を示す部分断面図である。
【図２】本発明に係る絞り弁が組み込まれた燃料インジェクターの第２の実施形態を示す部分断面図である。
【符号の説明】
１１ インジェクター
１２ 中空本体
１８ 螺子
２４ 絞り弁
２６ 電磁石
２７ 電機子
２８ 磁心
３３ 弁本体
３６ リングナット
３７ ディスク
４５ フランジ
４８ ステム
６２，９０ 被筒
６３，９６ 螺子部材
６４ 外周螺子
６６ 案内部材
６７ スリーブ
６８ 螺子部
７１ ストップ部材
７３ フランジ
７４ 肩部
７６ スペーサ
８２ スペーサ
９６ リングナット
９７ スペーサ

Claims (11)

1. 内燃エンジン用燃料インジェクターのための調節可能な絞り弁であって、絞り弁（２４）がインジェクター（１１）の中空本体（１２）に取り付けられ、且つ電磁石（２６）の電機子（２７）によって制御され、前記電機子（２７）の前記電磁石（２６）の側への移動が前記中空本体（１２）に適合可能なストップ部材（７１）によって制限される、前記絞り弁において、
   前記ストップ部材（７１）は、螺子部（６８）を前記中空本体（１２）の螺子（１８）に校正された締め付けトルクで螺入することによって、前記電機子（２７）の前記電磁石（２６）の側への移動を前記締め付けトルクによって調節するために、取り付けられており、
   前記ストップ部材（７１）は、前記電機子（２７）の案内部材（６６）に形成され、前記螺子部（６８）が、前記案内部材（６６）に一体的に形成されており、
   前記絞り弁の弁本体（３３）は、リングナット（３６）によって前記中空本体（１２）に取り付けられ、前記案内部材（６６）が、前記螺子部（６８）よりも大きい直径のフランジ（７３）を含み、
   前記フランジ（７３）は、前記中空本体（１２）の肩部（７４）に係止し、前記締め付けトルクにより前記フランジ（７３）が弾性的に変形するように形成され、
   前記フランジ（７３）と前記肩部（７４）との間には、一のスペーサ（７６）が配置されており、前記電磁石（２６）と前記フランジ（７３）との間には、別のスペーサ（８２）が配置されており、
   前記フランジ（７３）は、前記一のスペーサ（７６）と前記別のスペーサ（８２）とに挟まれることにより支持されている、絞り弁。
2. 前記電磁石（２６）が、環状磁心（２８）を有し、前記電機子（２７）が前記磁心（２８）と磁気的に協動するディスク（３７）を有し、前記ディスク（３７）が前記案内部材（６６）のスリーブ（６７）内側を摺動するステム（４８）に接続され、前記ストップ部材（７１）は、前記スリーブ（６７）の端面によって形成されるとともに前記ステム（４８）のフランジ（４５）に係止することを特徴とする請求項１記載の絞り弁。
3. 前記フランジ（７３）は、前記移動を事前調節するための多数のモジュラー厚みから選択可能な厚みの前記一のスペーサ（７６）を介して前記肩部（７４）に押圧されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の絞り弁。
4. 前記磁心（２８）は、前記電磁石（２６）の外部被筒（６２，９０）と結合された更に別の螺子部材（６３，９６）によって前記案内部材（６６）に接続されていることを特徴とする請求項３記載の絞り弁。
5. 前記更に別の螺子部材（６３）は、前記外側被筒（６２）と一体的に形成され、且つ、前記中空本体（１２）の外周螺子（６４）に螺入され、前記別のスペーサ（８２）は、前記磁心（２８）と前記フランジ（７３）との間に設けられ、且つ前記ディスク（３７）と前記磁心（２８）との間の間隙を調節するための複数のスペーサの中から選択可能であることを特徴とする請求項４記載の絞り弁。
6. 前記別の螺子部材は、前記中空本体（１２）の外周螺子（６４）に螺入された別のリングナット（９６）と一体的に形成され、前記外側の被筒（９０）は、前記リングナット（９６）の突出部（９５）によって係合される肩部（９４）を有し、前記外側の被筒（９０）と前記フランジ（７３）との間に、前記ディスク（３７）と前記磁心（２８）との間の間隙を調節するために、複数のスペーサの中から選択可能な別のスペーサ（９８）を備えることを特徴とする請求項４記載の絞り弁。
7. 内燃エンジン用燃料インジェクターの絞り弁の調節方法であって、前記絞り弁（２４）が、インジェクター（１１）の中空本体（１２）内に取り付けられ、電磁石（２６）の電機子（２７）によって制御され、前記電機子（２７）の前記電磁石（２６）の側への移動が、前記中空本体（１２）に取り付け可能なストップ部材（７１）によって係止され、前記ストップ部材（７１）は、前記電機子（２７）の案内部材（６６）の部位 によって形成され、前記案内部材（６６）は、螺子部（６８）および前記螺子部（６８）よりも直径の大きなフランジ（７３）を含む、前記絞り弁の調節方法において、
   前記フランジ（７３）と前記中空本体（１２）との間に一のスペーサ（７６）を介在させて、前記螺子部（６８）によって前記中空本体（１２）内に前記案内部材（６６）を取り付けるステップと、
   前記螺子部（６８）に校正された締め付けトルクを付与して前記フランジ（７３）を前記中空本体（１２）に向かって押圧するステップと、
   前記フランジ（７３）が弾性的に変形することにより、前記電機子（２７）の前記電磁石（２６）の側への移動を調整するステップと、
   前記電磁石（２６）と前記フランジ（７３）との間に別のスペーサ（８２）を介在させて、前記電磁石（２６）を前記フランジ（７３）に向かって押圧した状態で、前記電磁石（２６）を固定するステップとを含むことを特徴とする、絞り弁の調節方法。
8. 前記螺子部（６８）に予め決められた締め付けトルクを付与することにより前記案内部材（６６）を取り付けるステップと、インジェクター（１１）の吐出量を測定するステップと、前記測定結果を参照吐出量と比較するステップと、前記比較の関数として前記締め付けトルクを調節することによって前記移動を調節するステップとを備えることを特徴とする請求項７記載の絞り弁の調節方法。
9. 前記案内部材（６６）が、校正された前記一のスペーサ（７６）を介して前記中空本体（１２）に取り付けられ、前記調節が、前記移動の事前調節が、校正された厚みのモジュラーのスペーサの中から前記一のスペーサ（７６）の厚みを選択することによってなされる、高精度の調節であることを特徴とする請求項８記載の絞り弁の調節方法。
10. 前記螺子部（６８）が、前記案内部材（６６）と一体的に形成され、前記適切な調節が、トルクレンチによってなされることを特徴とする請求項９記載の絞り弁の調節方法。
11. 前記測定するステップの測定値が種々の燃料圧力でなされ、前記比較が前記測定値のグラフの曲線と参照吐出量グラフの曲線に関する範囲との間でなされることを特徴とする請求項８から１０の何れかに記載の絞り弁の調節方法。

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