(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気アシスト式燃料噴射装置（10,25）であって、
内燃機関の吸気系統に燃料を噴射するための出口端部（46）と、インジェクタを操作するための電気信号を受信するための端子を有するコネクタ成形体（22）とを備えた弁体（36）が設けられており、
アシスト空気を方向付けて該アシスト空気を弁体（36）の外側に沿って軸線方向に、次いで噴射された燃料に向かって半径方向内方へ通流させ、これにより、前記燃料が燃料噴射装置の前記出口端部（46）から出たときに該燃料を前記燃料噴射装置が霧化することを助成するための、前記弁体（36）に装着された空気アシスト手段（12,24）が設けられており、該空気アシスト手段（12,24）が、側壁から半径方向内向きに延びた端壁を有しており、これにより開口を形成しており、該開口を前記霧化された噴射された燃料が通過するようになっており、
前記空気アシスト手段（12,24）の前記端壁と燃料噴射装置（10,25）の前記出口端部（46）との間に挟まれた１つまたは複数の空気方向付けディスク（14）を含んだ挿入部材が設けられており、
前記端壁と燃料噴射装置（10,25）の前記出口端部（46）との間で前記挿入部材をほぼ気密に保持するように、前記空気アシスト手段（12,24）が、軸線方向に負荷をかけられて前記弁体（36）に対して押圧されている形式のものにおいて、
前記空気アシスト手段（12,24）が、該空気アシスト手段の前記端壁と前記１つまたは複数の空気方向付けディスク（14）との間に挟まれた皿形ワッシャ（16）を有しており、これにより、力／熱負荷により生じる軸線方向のクリープにも関わらず、位置決め手段（30）と協働して燃料噴射装置（10,25）の前記出口端部（46）に対して前記１つまたは複数の空気方向付けディスク（14）を保持する軸線方向に向けられたプレロード力を提供するようになっていることを特徴とする、空気アシスト式燃料噴射装置。
【請求項２】
前記空気アシスト手段（12,24）が、前記端壁を形成するように一方の端部で取り囲まれた管状部材であり、該管状部材が、前記皿形ワッシャと協働して前記挿入部材（14）を前記出口端部（46）に対して保持するための位置決め手段（30）を有している、請求項１記載の空気アシスト式燃料噴射装置。
【請求項３】
前記位置決め手段（30）が、対応した溝（34）と相互に協働するように適合させられた少なくとも１つのスナップ係合結合部から成っており、前記管状部材が、前記弁体にスナップ式に固定されるようになっている、請求項２記載の空気アシスト式燃料噴射装置。
【請求項４】
前記少なくとも１つのスナップ係合結合部が、前記端壁と前記管状部材（12,24）の前記他方の端部との間で、前記管状部材の内面に沿って形成されており、前記溝（34）が、前記弁体（12,24）に形成されている、請求項３記載の空気アシスト式燃料噴射装置。
【請求項５】
前記コネクタ成形体（22）が、該コネクタ成形体から前記出口端部に向かう方向に軸線方向に延びたキー手段（20）を有しており、前記管状部材が、前記キー手段（20）を取り囲むように適合させられたキー溝（18）を有しており、これにより前記空気アシスト手段の回転を阻止するようになっている、請求項１から４までのいずれか１項記載の空気アシスト式燃料噴射装置。
【請求項６】
前記コネクタ成形体（22）が、該コネクタ成形体の表面から、出口端部から離れる方向に軸線方向に延びたキー溝を有しており、前記管状部材が、前記キー溝内に延びるように適合させられた、前記管状部材の端部から軸線方向に延びたキー手段（26）を有しており、これにより前記空気アシスト手段の回転を阻止するようになっている、請求項１から４までのいずれか１項記載の空気アシスト式燃料噴射装置。
【請求項７】
前記弁体（36）が、２分割流オリフィスから成る少なくとも１つのオリフィスを有しており、前記キー手段と前記キー溝とが、前記少なくとも２つの分割流オリフィスの長手方向軸線に対して前記空気アシスト手段を位置決めするために働くようになっている、請求項５または６記載の空気アシスト式燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は、概して燃料噴射装置、特に、燃料噴射装置を空気アシスト式燃料噴射装置に転換するための被覆体に関する。
発明の背景
「燃料噴射装置のための空気アシスト式噴射器」（Air Assist Atomizer for Fuel Injector）という名称の米国特許第5174505号明細書が、1992年12月29日にジェイ．ジェイ．シェン（J.J.Shen）に対して発行され、共同譲受人に譲渡された。この特許明細書には、空気流ディスクを備えた被覆体が開示および請求されている。この被覆体は、燃料噴射装置に固定されており、燃料噴射装置と協働して空気アシスト式燃料噴射装置を提供する。この特許の場合には、被覆体は通常プラスチック材料から成形されており、燃料噴射装置に接着されている。
完成した空気アシスト式燃料噴射装置は、次いで、内燃機関のマニホルド内に装着され、被覆体と燃料噴射装置の弁体との円周を取り囲んだＯリングによりシールされる。空気供給部が、被覆部材の空気入り口に接続されており、燃料噴射装置からマニホルドへ噴射される燃料が、空気により微細な噴霧に崩壊させられる。
ヨーロッパ特許出願公開第0357498号明細書に開示された公知の空気アシスト式燃料噴射装置は、弁体の外側に沿って軸線方向に、次いで燃料噴射装置から噴射された燃料に向かって半径方向内方へ流れるようにアシスト空気を方向付けるための、弁体に装着された被覆体を有している。この被覆体は、開口を形成するように側壁から半径方向内方へ延びた端壁を有しており、前記開口を通じて、霧化された燃料が噴射される。開示された空気アシスト式燃料噴射装置はさらに、端壁と燃料噴射装置の出口端部との間に挟まれた空気流ディスクを有している。
さらに別の従来の空気アシスト式燃料噴射装置は、ヨーロッパ特許出願公開第0484681号明細書に開示されている。この燃料噴射装置には、ライフリングエレメントと燃料噴射装置の本体の端壁との間に配置された変形可能な取付具が設けられている。
公知の燃料噴射装置、特に米国特許第5174505号明細書に開示された燃料噴射装置は、空気流ディスクを有しており、この空気流ディスクは、２つの平面の間、すなわち‘バックアップワッシャ’と‘被覆体’の面との間にディスクを機械的に‘挟む’ことにより装着されている。次いで、被覆体アセンブリは与えられた力にまで軸線方向にプレロードをかけられ、次いで、被覆体材料を機械的に変形させることによって所定の位置にクリンプされる。被覆体は、正しい組立を保証するために金属であろうとプラスチックであろうと被覆体材料に常時応力を加えるように‘片持ち’効果を提供するように、意図的に形成されている。しかしながら、特に力／熱負荷の下でクリープするプラスチックを使用している場合には、この応力は時間が経つと弛緩し、空気流ディスクを係合面から分離させてしまう。材料がクリープした場合には、空気流は、空気アシスト式燃料噴射装置の適切な操作に必要な程度にまで制御されない。
力／熱負荷により生ぜしめられる軸線方向変位にも関わらず挿入部材が係合面から分離することを回避することが、本発明により扱われている技術的問題である。
本発明によれば、空気アシスト式燃料噴射装置であって：
内燃機関の吸気系統に燃料を噴射するための出口端部を備えた弁体が設けられており、アシスト空気を方向付けて該アシスト空気を弁体の外側に沿って軸線方向に、次いで噴射された燃料に向かって半径方向内方へ通流させ、これにより、前記燃料が燃料噴射装置の前記出口端部から出たときにこの燃料を前記燃料噴射装置が霧化することを助成するための、前記弁体に装着された空気アシスト手段が設けられており、前記空気アシスト手段の前記端壁と燃料噴射装置の前記出口端部との間に挟まれた１つまたは複数の空気方向付けディスクを含んだ挿入部材手段が設けられており、前記端壁と燃料噴射装置の前記出口端部との間で前記挿入部材をほぼ気密に保持するように、前記空気アシスト手段が、軸線方向に負荷をかけられて前記弁体に対して押圧されている形式のものにおいて、前記空気アシスト手段が、この空気アシスト手段の前記端壁と前記挿入部材との間に挟まれた皿形ワッシャを有しており、これにより、力／熱負荷により生じる軸線方向のクリープにも関わらず、位置決め手段と協働して燃料噴射装置の前記出口端部に対して前記挿入部材を保持する軸線方向に向けられたプレロード力を提供するようになっている。
これらのクリープの問題を解決するために、本発明における改良点では、片持ちされたスナップ係合結合部から成る位置決め手段により被覆体を燃料噴射装置に機械的に取り付け、これにより、被覆体またはディスクが時間が経って軸線方向に変位または弛緩したとしても、空気流を制御された状態に維持することができる。
上に示された技術的問題を扱うために、内燃機関の吸気系統に燃料を噴射するための出口端部を有する空気アシスト式燃料噴射装置が記載および請求されている。空気アシスト手段すなわち被覆体は、燃料噴射装置の弁体に装着されており、アシスト空気を方向付けてこのアシスト空気を弁体の外側に沿って軸線方向に、次いで燃料噴射装置の出口端部から出たばかりの噴射された燃料に向かって半径方向内方に通流させ、これにより、燃料の霧化を助成する。被覆体の端壁は、側壁から半径方向内方へ延びており、これにより開口手段を形成しており、この開口手段を、燃料噴射装置の出口端部から出たばかりの噴射された燃料が通過する。１つまたは複数の空気方向付けディスクから成る挿入部材は、被覆体の端壁と燃料噴射装置の出口端部との間に軸線方向に挟まれている。被覆体は、軸線方向に負荷をかけられて弁体に押圧されており、これにより、端壁と燃料噴射装置の出口端部との間で挿入部材を気密に保持している。改良点は、被覆体の端壁と挿入部材との間に皿形ワッシャを位置決めすることであり、これにより、軸線方向に方向付けられたプレロード力を提供し、挿入部材を燃料噴射装置の出口端部に対して保持するようになっている。
これらの利点およびその他の利点を、以下の図面および有利な実施例の詳細な説明より明らかにする。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明による空気アシスト被覆体を示す部分的に縦断面図で示された長手方向の図であるが、燃料噴射装置から省略されている部材もある。
第２図は、第１図の燃料噴射装置の被覆体を有する燃料噴射装置端部の出口端部を拡大して示した縦断面図である。
第３図は、本発明による空気アシスト被覆体を示す、端部が延長した燃料噴射装置の、部分的に縦断面図で示した別の図である。
第４図は、被覆体の平面図である。
第５図は、スナップ係合結合部と被覆体のその他の特徴を示す、第４図の５−５線に沿って見た縦断面図である。
第６図は、燃料噴射装置の結合部に被覆部材を位置させるためのキー溝を示す、被覆部材の側面図である。
第７図は、空気流ディスクのための位置決め手段を示す、被覆体の出口端部を拡大した図である。
第８図は、スナップ係合結合部の縦断面図である。
第９図は、皿形ワッシャのための力対たわみを示すグラフである。
有利な実施例の説明
第１図には、電磁気的に操作されるトップフィード式の燃料噴射装置10が示されており、この燃料噴射装置10は、出口端部に少なくとも１つのオリフィス28を有しており、本発明による、空気によりアシストする被覆体12を備えている。燃料噴射装置の操作はよく知られているので、ここでは説明しない。特に重要であるのは、被覆体12と、空気分散ディスクと、皿形ワッシャ16とである。
被覆体12の縦断面図である第５図には、この被覆体に備えられた複数の特徴が示されている。第１の特徴は、キー溝18から成る位置決め手段であり、前記キー溝18は、コネクタ成形体22から燃料噴射装置の出口端部に向かって、もしくはコネクタ成形体22の底部において延びたキー手段を装着するかまたは取り囲むようにサイズ決めされている。コネクタ成形体22は、燃料噴射装置を操作するための電気信号を受信するための端子を有している。端部が延長された燃料噴射装置25における、第３図に示された被覆体のような択一的な実施例の場合には、被覆体24に設けられた位置決め手段が、この被覆体の他方の端部、すなわち燃料噴射装置の出口端部とは反対の側の端部から軸線方向に延びたキー26を有していてよい。コネクタ成形体22にはキー溝手段が成形されており、このキー溝手段は、コネクタ成形体の面から軸線方向に、燃料噴射装置から離れる方向に延びている。どちらの実施例の場合にも、キー20,26およびキー溝18の機能は、燃料噴射装置10の調量オリフィスの出口に基づき、被覆体の出口オリフィス28を位置決めしかつ正確に配置し、かつ出口オリフィスに対する被覆体の回転を防止することである。
燃料噴射装置が分割流燃料噴射装置である場合、すなわち、少なくとも１つのオリフィスが、間隔を置いて配置された２つ以上のオリフィスである場合には、位置決め手段は、オリフィスからの燃料と混合させることを目的として被覆体からの空気アシスト流を適正な方向に方向付けるように、被覆体を配置するために機能する。
次いで、スナップ係合結合部30が示されている。このようなスナップ係合結合部30の１つが、拡大された縦断面図で第８図に示されている。通常は２つのスナップ係合結合部が、被覆体12の内面のうちの一つ32に亘って等しい角度間隔を置いて設けられている。各スナップ係合結合部30は、通常Ｌ字形であり、燃料噴射装置10,25の弁体36の外径に周方向で形成された溝34にスナップ係合するために働く。スナップ係合結合部30の目的は、被覆体12または24を、第１図または第３図に示した燃料噴射装置に固定することである。
Ｏリング40を配置および収容するために、被覆体12,24の外側に沿って少なくとも２つの周方向のチャネル38が設けられている。Ｏリング40は、内燃機関のマニホルドまたは同様の部分（図示せず）に被覆体をシールするために使用される。被覆体12,24の一方の側には、内燃機関に配置された空気供給手段（図示せず）と係合するための吸入ポート42が配置されている。このような空気供給手段は、個々の導管によって提供されるか、単一の導管であってよい。被覆体の内面32では、この被覆体が弁体36と協働して、軸線方向に延びた通路手段を形成しており、この通路手段を介して、アシスト空気が、空気導入部すなわち吸入ポート42から燃料噴射装置46の出口端部にまで弁体の外側に沿って軸線方向に通過する。
第７図には被覆体12,24の底部が示されており、これにより、被覆体の底部において空気ディスク14を適切な方向で保持する形式が示されている。Ｕ字形チャネル、軸線方向に延びたキーまたは同様の手段等の、等しい角度間隔を置かれた少なくとも２つの位置決め手段44が設けられている。空気ディスク14の周囲は、位置決め手段44に対して相補的に形成されている。位置決め手段44と、被覆体の出口オリフィスもしくはオリフィス28と、コネクタ成形部22と係合するキー18もしくはキー溝との位置は、被覆体から出て内燃機関の吸入弁に衝突する空気燃料混合気の方向に対して決定的である。被覆体12は、要求通りに空気燃料混合気を方向付けるために燃料噴射装置10と協働する。
第２図には、弁座48と、下側の弁ニードルガイド50と、オリフィス部材52と、空気ディスク14と、皿形ワッシャ16とを有する燃料噴射装置10の出口端部46が示されている。オリフィス部材52は、燃料噴射装置からの燃料を調量するために機能し、図面において線として示された薄いフラットなディスクである。このようなオリフィス部材ディスクは、共同譲受人に譲渡された米国特許第4923169号明細書、米国特許第4934653号明細書および米国特許第4958430号明細書に示されたオリフィス部材であってよい。
被覆体12は、プラスチック材料から成形されており、燃料噴射装置の弁体36に被さるようにスライドさせられる。従来の空気アシスト被覆体の場合には、被覆体は、接着剤によって固定されているか、または所定の位置でクリンプされている。有利な実施例の場合には、スナップ係合結合部30が間隔を置いて設けられており、このスナップ係合結合部の端部が弁体36の周方向の溝34にスナップ係合するまで、被覆体が弁体36に沿ってスライドさせられる。
被覆体12を弁体36に配置する前に、皿形ワッシャ16が、被覆体12の内側の底面54に配置される。次いで、１つまたは複数の空気ディスク14が、皿側ワッシャ16の上に位置決め手段44によって配置される。次いで、被覆体12が弁体36の端部に位置決めされ、この場所にキー18もしくはキー溝とコネクタ成形部22とによって配置される。被覆体12は、弁体36と燃料噴射装置の上部の成形部とに対して軸線方向に移動させられると、スナップ係合結合部30が、周方向の溝34に嵌合する。
スナップ係合結合部30の平坦部56から被覆体12の内側の底面54までの内側の寸法は、燃料噴射装置のコンポーネントの積重ね公差が皿形ワッシャ16の許容可能な軸線方向行程により補償されるように寸法決めされている。皿形ワッシャ16は、厚さ（ｔ）が0.3mmであり、自由高さ（Ｈ）が約8mmである。積重ね公差は、1500ミクロンのオーダである。したがって、プレロードをかけられた皿形ワッシャの公称高さは、約250ミクロンである。つまり、積重ね公差が変化した場合には、ワッシャプレロード高さが100〜400ミクロンで変化し、このことは、選択された皿形ワッシャに応じて、空気ディスク14を燃料噴射装置の底部に対して10Kg（221bf）〜24Kg（541bf）の圧縮力でプレロードをかける。プラスチックが熱によりクリープした場合には、皿形ワッシャ16は、空気ディスク14を皿形ワッシャと燃料噴射装置の底部とに対して密に保持するための十分な力を維持するために働く。第９図は、H/t＝1.5を有する選択された皿形ワッシャの、縦軸で表した力対横軸で表したたわみを示したグラフである。
第３図には、端部が延長された燃料噴射装置25に関する有利な実施例の被覆体24が示されている。この実施例の場合、燃料噴射装置の先端部は、内燃機関のシリンダ内へマニホルド内を通流する空気流内へ突出している。
したがって、標準的な燃料噴射装置を空気アシスト式燃料噴射装置に転換するために、成形された被覆体が示されて説明されている。
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図８】
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【図２】
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【図５】
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【図６】
0003625841.tif 000008
【図７】
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【図９】
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