(57)【要約】  金属芯、アーマチュア、及びアーマチュアを作動するために金属芯に磁界を発生するためのソレノイドコイルを有するエアアシスト燃料噴射器。ポペットはアーマチュアに取り付けられる。単一片の金属体はソレノイドの金属芯の部分を形成する。金属体は噴射器の操作中にポペットが繰り返し衝突する衝突面を有する。【選択図】  図３
2007510093.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エアアシスト燃料噴射器であって、
金属芯と、アーマチュアと、前記アーマチュアを作動するために前記金属芯に磁界を発生するためのソレノイドコイルとを有するソレノイドと、
前記アーマチュアに取り付けられたポペットと、
前記ソレノイドの前記金属芯の部分を形成する単一片の金属体であって、前記ポペットが前記噴射器の作動時に繰り返し衝突する衝突面を有する金属体と、
を備えるエアアシスト燃料噴射器。
【請求項２】
前記金属体は少なくとも１００の相対浸透率を有する請求項１に記載のエアアシスト燃料噴射器。
【請求項３】
前記相対浸透率は少なくとも３００である請求項２に記載のエアアシスト燃料噴射器。
【請求項４】
前記金属体は少なくとも８０ＨＲＢの硬度を有する請求項１に記載のエアアシスト燃料噴射器。
【請求項５】
前記硬度は少なくとも９２ＨＲＢである請求項４に記載のエアアシスト燃料噴射器。
【請求項６】
前記金属体は少なくとも１００の相対浸透率及び少なくとも８０ＨＲＢの硬度を有する請求項１に記載のエアアシスト燃料噴射器。
【請求項７】
前記金属体は少なくとも１００の相対浸透率及び少なくとも３２ＨＲＣの硬度を有する請求項６に記載のエアアシスト燃料噴射器。
【請求項８】
前記金属体は、前記アーマチュアが前記ソレノイドによって作動されるときに前記金属体に衝突するように前記アーマチュアに直接隣接して位置される請求項１に記載のエアアシスト燃料噴射器。
【請求項９】
前記金属体は前記ポペットのための軸受面を含む請求項１に記載のエアアシスト燃料噴射器。
【請求項１０】
前記金属体は下記種類のステンレス鋼の一つから形成される請求項１に記載のエアアシスト燃料噴射器：
ＡＩＳＩ  ４１６ステンレス鋼；
ＡＩＳＩ  ４３０ステンレス鋼；及び
ＡＩＳＩ  ４４０ステンレス鋼。
【請求項１１】
前記金属体は前記ＡＩＳＩ  ４１６ステンレス鋼の一つである請求項１０に記載のエアアシスト燃料噴射器。
【請求項１２】
前記金属体はＡＩＳＩ  ４１６００ステンレス鋼である請求項１１に記載のエアアシスト燃料噴射器。
【請求項１３】
前記金属体は前記ＡＩＳＩ  ４４０ステンレス鋼の一つである請求項１０に記載のエアアシスト燃料噴射器。
【請求項１４】
前記金属体は４４００４ステンレス鋼である請求項１３に記載のエアアシスト燃料噴射器。
【請求項１５】
前記金属体は前記４４０２０ステンレス鋼の一つである請求項１３に記載のエアアシスト燃料噴射器。
【請求項１６】
前記金属体は強磁性ステンレス鋼である請求項１に記載のエアアシスト燃料噴射器。
【請求項１７】
前記アーマチュアを前記金属体から離れるように偏らせるばねをさらに含み、前記金属体は前記ポペットが前記噴射器の作動時に往復運動する溝を有し、前記溝は前記ばねを受ける請求項１に記載のエアアシスト燃料噴射器。
【請求項１８】
前記金属体に取り付けられたスリーブをさらに含み、前記スリーブは前記アーマチュアを受ける請求項１に記載のエアアシスト燃料噴射器。
【請求項１９】
前記スリーブは前記金属体に溶接で取り付けられる請求項１８に記載のエアアシスト燃料噴射器。
【請求項２０】
液体燃料及び気体を受けるためのキャップをさらに含み、前記スリーブは前記キャップを受ける請求項１８に記載のエアアシスト燃料噴射器。
【請求項２１】
前記アーマチュアは液体燃料及び気体を運搬するための通路を有する請求項１に記載のエアアシスト燃料噴射器。
【請求項２２】
前記ポペットは液体燃料及び気体を運搬するための通路を有する請求項１に記載のエアアシスト燃料噴射器。
【請求項２３】
噴射器は前記ポペットが前記噴射器から離れる方向に開放して噴射器から燃料及び気体を放出するように構成される請求項１に記載のエアアシスト燃料噴射器。
【請求項２４】
前記金属体の一部分は硬化され、前記部分は前記金属体の軸受面及び前記衝突面の少なくとも一つである請求項１に記載のエアアシスト燃料噴射器。
【請求項２５】
前記金属体の一部分はその上に固体相被覆を含み、前記部分は前記金属体の軸受面及び前記衝突面の少なくとも一つである請求項１に記載のエアアシスト燃料噴射器。
【請求項２６】
エアアシスト燃料噴射器であって、
金属芯と、アーマチュアと、前記アーマチュアを作動するために前記金属芯に磁界を発生するためのソレノイドコイルとを有するソレノイドと、
前記アーマチュアに取り付けられたポペットと、
前記ソレノイドの前記金属芯の部分を形成する単一片のステンレス鋼体であって、前記ポペットが前記噴射器の作動時に繰り返し衝突する衝突面を有し、少なくとも１００の相対浸透率、少なくとも８０ＨＲＢの硬度、及び１２Ｌ１４鋼より高い耐蝕性を有するステンレス鋼体と、
を備えたエアアシスト燃料噴射器。
【請求項２７】
前記ステンレス鋼体はＡＩＳＩ  ４１６ステンレス鋼である請求項２６に記載のエアアシスト燃料噴射器。
【請求項２８】
前記ステンレス鋼体はＡＩＳＩ  ４４０ステンレス鋼である請求項２６に記載のエアアシスト燃料噴射器。
【請求項２９】
前記ステンレス鋼体はＡＩＳＩ  ４３０ステンレス鋼である請求項２６に記載のエアアシスト燃料噴射器。
【請求項３０】
前記ステンレス鋼体は、前記アーマチュアが前記ソレノイドによって作動されるときに前記ステンレス鋼体に衝突するように前記アーマチュアに直接隣接して位置される請求項２６に記載のエアアシスト燃料噴射器。
【請求項３１】
前記ステンレス鋼体は前記ポペットのための軸受面を含む請求項２６に記載のエアアシスト燃料噴射器。
【請求項３２】
前記アーマチュアを前記ステンレス鋼体から離れるように偏らせるばねをさらに含み、前記ステンレス鋼体は前記ポペットが前記噴射器の作動時に往復運動する溝を有し、前記溝は前記ばねを受ける請求項２６に記載のエアアシスト燃料噴射器。
【請求項３３】
前記ステンレス鋼体に取り付けられたスリーブをさらに含み、前記スリーブは前記アーマチュアを受ける請求項２６に記載のエアアシスト燃料噴射器。
【請求項３４】
前記スリーブは前記ステンレス鋼体に溶接で取り付けられる請求項３３に記載のエアアシスト燃料噴射器。
【請求項３５】
液体燃料及び気体を受けるためのキャップをさらに含み、前記スリーブは前記キャップを受ける請求項３３に記載のエアアシスト燃料噴射器。
【請求項３６】
前記アーマチュアは液体燃料及び気体を運搬するための通路を有する請求項２６に記載のエアアシスト燃料噴射器。
【請求項３７】
前記ポペットは液体燃料及び気体を運搬するための通路を有する請求項２６に記載のエアアシスト燃料噴射器。
【請求項３８】
噴射器は前記ポペットが前記噴射器から離れる方向に開放して噴射器から燃料及び気体を放出するように構成される請求項２６に記載のエアアシスト燃料噴射器。
【請求項３９】
エアアシスト燃料噴射器であって、
金属芯と、アーマチュアと、前記アーマチュアを作動するために前記金属芯に磁界を発生するためのソレノイドコイルとを有するソレノイドと、
前記アーマチュアに取り付けられたポペットと、
前記ソレノイドの前記金属芯の部分を形成する単一片の金属体であって、前記ポペットが前記噴射器の作動時に繰り返し衝突する衝突面を有し、前記ソレノイドコイルが電圧を付加されるときに前記アーマチュアを作動させるのに十分な相対浸透率を有する材料から形成され、前記材料が実質的に変形なしで前記ポペット及び前記アーマチュアの衝突を吸収するのに十分な硬さである金属体と、
を備えたエアアシスト燃料噴射器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエアアシスト燃料噴射器、特にかかるエアアシスト燃料噴射器の脚及び座に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の燃料噴射器は、ある量の燃料をエンジンの燃焼シリンダに給送するように構成されている。燃焼効率を高め、かつ汚染物質を低減するために、給送される燃料を噴霧化することが望ましい。一般的に言うと、燃料の噴霧化は、高圧燃料を従来の燃料噴射器に供給することによって、または低圧燃料を加圧気体で噴霧化すること、すなわち「エアアシスト燃料噴射」によって達成されることができる。
【０００３】
図１は、従来のエアアシスト燃料噴射器５０の断面を示す。従来のエアアシスト燃料噴射器５０は、従来の燃料噴射器（図示せず）から計測された量の低圧燃料を、かつレール（図示せず）から加圧空気を受け取る。エアアシスト燃料噴射器５０は、空気と燃料の混合物を機関の燃焼室に移送するとき加圧空気で低圧燃料を噴霧化する。
【０００４】
レールからの加圧空気および従来の燃料噴射器からの計測された量の燃料は、燃料および空気をアーマチュア５４の導管に給送するキャップ５２を通して、エアアシスト燃料噴射器５０に入る。その後、燃料および空気はポペット５６の通路内を移動し、ポペットの端または頭付近の小さいスロットを介してポペットから出る。ポペット５６は、ソレノイドコイル５８に電圧を付加することによって作動されるアーマチュア５４に取り付けられる。ソレノイドコイル５８に電圧を付加すると、アーマチュア５４はばね６０の力を克服し、脚６２に向かって移動する。ポペット５６はアーマチュア５４に取り付けられているので、アーマチュアが作動すると、ポペットの頭は座６４から離れて上昇し、計測された量の燃料は機関の燃焼室に給送されるときに噴霧化される。
【０００５】
図１に示されるように、脚６２及び座６４はエアアシスト燃料噴射器５０の二つの別個の構成要素である。即ち、それらは単一片又は単一体ではない。むしろ、座６４及び脚６２は別個に形成され、組み立てられ、次いで一緒に溶接される。不幸にも、エアアシスト燃料噴射器における別個の脚６２及び座６４の使用は、腐蝕、構成要素間の溶接界面のクラック、組立体の増大した許容積重ね、及び製造の困難性を含む幾つかの問題を生じている。
【０００６】
脚６２及び座６４は異なる機能を果すので、脚６２及び座６４は異なる材料仕様を要求し、それゆえ別個の構成要素として形成されなければならないと従来考えられている。従来のエアアシスト燃料噴射器５０では、脚６２は金属芯の部分であり、それを通してソレノイドコイルが電圧を付加されてアーマチュア５２を作動するときに磁界が流れる。従って、脚６２は、アーマチュア５４を作動する磁気回路を容易に完成するＡＩＳＩ  ４３０Ｆｒの如き良好な浸透率を有するソレノイドグレードのステンレス鋼から形成されることが典型的である。対照的に、座６４は、ポペットの往復運動と関連した衝突及び軸受面のために好適であるＡＩＳＩ  ４４０の如き硬いステンレス鋼から形成される。従って、座６４のために好適である材料は従来、脚６２のために好適でないと考えられ、その逆も考えられている。これらの競合する要求は、脚６２及び座６４が異なる鋼から別個に形成されるべきであることを歴史的に決めていた。
【発明の開示】
【０００７】
従来のエアアシスト燃料噴射器の上記問題に照らして、本発明の実施態様は一片の脚／座を有するエアアシスト燃料噴射器を提供しようとするものである。
【０００８】
本発明の実施態様と関連した他の利点及び特徴は以下の詳細な記述から当業者により容易に明らかになるだろう。理解される通り、本発明は、全て本発明から逸脱することなく、他の異なる実施態様が可能であり、その幾つかの詳細は様々な明瞭な態様の変形が可能である。従って、記載中の図面は本質的に例示として見なすべきであり、限定ではない。
【０００９】
図面の簡単な記述
図１は従来のエアアシスト燃料噴射器の断面図である。
【００１０】
図２は本発明の一実施態様によるエアアシスト燃料噴射器の平面図である。
【００１１】
図３は図２の線３−３に沿ってとった図２に示されたエアアシスト燃料噴射器の断面図である。
【００１２】
図４は図２に示されたエアアシスト燃料噴射器の一片の脚／座の透視図である。
【００１３】
図５は図４に示された一片の脚／座の平面図である。
【００１４】
図６は図５の線６−６に沿ってとった図４に示された一片の脚／座の断面図である。
【００１５】
図７は図２に示されたエアアシスト燃料噴射器の弁組立体の平面図である。
【００１６】
図８は図７の線８−８に沿ってとった図７に示された弁組立体の断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図２及び３は本発明の一実施態様によるエアアシスト燃料噴射器１００を示す。以下に記載されるように、好ましい実施態様では、エアアシスト燃料噴射器１００は加圧気体を利用して低圧液体燃料を噴霧化するように構成され、低圧液体燃料は図３に示されるように流れ方向ｆに沿ってエアアシスト燃料噴射器を通って一緒に移動する。示された実施態様では、エアアシスト燃料噴射器１００は２ストローク内燃機関で使用するために構成されている。内燃機関に設置されるとき、エアアシスト燃料噴射器１００は、噴射器１００から出る噴霧化された低圧燃料が内燃機関の内燃室に給送されるように位置される。例えば、噴射器１００は、燃料噴射器が計量された量の噴霧化された液体燃料を２ストローク内燃機関の燃焼シリンダに給送し、そこでそれが点火プラグ又は他の手段によって点火されるように、２ストローク内燃機関ヘッドのキャビティに位置されてもよい。代替実施態様では、エアアシスト燃料噴射器は他の機関及び他の用途での操作のために構成される。例えば、エアアシスト燃料噴射器１００は４ストローク内燃機関もしくはロータリ機関での操作のために構成されてもよく、又は燃料以外の液体を噴射してもよい。
【００１８】
典型的な構成では、エアアシスト燃料噴射器１００は従来の燃料噴射器（図示せず）に隣接して位置され、それは計量された量の燃料をエアアシスト燃料噴射器に給送する。従来の燃料噴射器はレールのキャビティに又は機関のヘッドのキャビティ内に位置されてもよい。エアアシスト燃料噴射器１００は、加圧空気を利用して液体燃料を噴霧化することが好ましいので、「エアアシスト」と称される。エアアシスト燃料噴射器１００は液体ガソリンを加圧空気で噴霧化することが好ましいが、エアアシスト燃料噴射器１００は多くの他の液体を様々な種類の気体で噴霧化してもよいことは認識されるだろう。例えば、エアアシスト燃料噴射器１００は油、水、ケロシン、又は液体メタンを加圧気体の酸素、プロパン、又は廃棄ガスで噴霧化してもよい。従って、「エアアシスト燃料噴射器」という用語は技術用語であり、ここで使用されるように、エアアシスト燃料噴射器１００が加圧空気だけで及び液体燃料だけで使用されることを決めるつもりはない。
【００１９】
燃料噴射器１００はソレノイド１１４を含み、それは示された実施態様ではアーマチュア１１６、管状ボビン１１２の周囲に巻かれた導電性ワイヤのソレノイドコイル１１５、及び以下に記載される固定金属芯を含む。ソレノイドコイル１１５は各々が端子１２３に電気的に接続された二つの端を有し、電流を端子１２３に与えることによって電圧を付加される。ソレノイド１１４のボビン１１２はソレノイドの導電性コイルが巻かれるスプールであり、ソレノイド１１４のアーマチュア１１６が以下にさらに記載されるように電磁的に作動される貫通穴を規定する。ソレノイド１１４の金属芯はエアアシスト燃料噴射器１００の多数の金属片によって規定される。特に、示された実施態様では、ソレノイド１１４の金属芯は、円筒形ケーシング１１７、上部保持器１１９、下部保持器１２１、及び本体１２４によって規定され、それらの各々は、ソレノイド１１５が電圧を付加されるときに芯を通る束密度がアーマチュアを作動するのに適切であるように相対浸透率μｒを有する金属材料から形成される。ソレノイドコイル１１５が電圧を付加されるとき、金属芯、即ち円筒状ケーシング１１７、上部保持器１１９、下部保持器１２１、及び本体１２４を通って流れる磁束が発生される。図３に示されるように、アーマチュア１１６は空隙によって一片の脚／座１２４からわずかに離間される。金属芯は優れた磁気導電体であり、空気は劣った磁気導電体であるので、ソレノイドコイル１１５が電圧を付加されるとき、アーマチュア１１６は磁界によって一片の脚／座１２４の方へ一片の脚／座に当接する位置へ引き寄せられる。この方法では、アーマチュア１１６はソレノイドコイル１１５が電圧を付加されるときに作動される。以下に記載されるように、本体１２４はエアアシスト燃料噴射器１００のための脚及び座の両方として作用する単一片である。従って、本体１２４はここでは「一片の脚／座」として言及される。
【００２０】
円筒状ケーシング１１７、上部保持器１１９、下部保持器１２１、及びアーマチュア１１６は、ソレノイドコイルが電圧を付加されるときにこれらのアイテムを通る束密度がアーマチュアを作動するのに十分であるように相対浸透率μｒを有するソレノイドグレードの金属材料から形成されることが好ましい。特に好ましい実施態様では、ケーシング１１７、上部保持器１１９、下部保持器１２１、及びアーマチュア１１６はＡＩＳＩ  ４３０ＦＲステンレス鋼の如きフェライトステンレス鋼から形成される。他の好適なステンレス鋼はＡＩＳＩ  ４０５，４０９，４２９，４３４，４３６，４４２及び４４６ステンレス鋼を含む。代替実施態様では、ソレノイド１１４の固定磁心は円筒形ケーシング１１７、上部保持器１１９、及び下部保持器１２１より多い又は少ない構成要素を含んでもよい。
【００２１】
図示されたアーマチュア１１６は円筒状スリーブ１２２によって受容されかつそれに対して位置され、スリーブはアーマチュアがスリーブ内で移動するときアーマチュアを案内する軸受として作用するようになっている。代替実施態様では、燃料噴射器１００はスリーブ１２２を含まず、アーマチュアの移動はアーマチュアの表面上の軸受によって案内されない。図６及び８に示されるように、一片の脚／座１２４は減少した直径を有する区域１６０を含み、かつ好ましくはプレス嵌めによってスリーブ１２２によって受容される。スリーブ１２２はスリーブと一片の脚／座との間の気密シールを規定するＹＡＧレーザ溶接の如き溶接で一片の脚／座１２４に取り付けられることが好ましい。
【００２２】
図示されたアーマチュア１１６はまた、キャップ１３０から液体燃料及び気体を受ける導管１２６を含み、かつ液体燃料と気体との混合物をポペット１１８の入口１３２へ運搬する。従って、好ましい実施態様では、キャップ１３０は加圧気体及び液体燃料のためのエアアシスト燃料噴射器１００への入口を規定する。キャップ１３０は液体燃料及び気体をアーマチュア１１６の導管１２６に向けるように作用する。キャップ１３０は最初に液体燃料を受ける入口を有する一つの燃料通路１５６及び各々が最初に加圧気体を受ける四つの気体通路１５８を含む。液体燃料通路１５６はキャップ１３０の中心軸に沿って位置され、気体通路１５８は液体燃料通路１５６のまわりの周囲に均等に離間される。エアアシスト燃料噴射器１００の代替実施態様はキャップ１３０を含む必要がなく、キャップ１３０の代替実施態様はより多い又はより少ない通路１５６，１５８を含んでもよい。代替実施態様では、アーマチュアの導管１２６はアーマチュアを通って延びない。さらなる実施態様では、アーマチュア１１６は導管１２６を含まない。この代替実施態様では、液体燃料はアーマチュアの外側にそしてエアアシスト燃料噴射器１００の下流に流れる。
【００２３】
ポペット１１８はアーマチュア１１６に取り付けられる。ポペット１１８はアーマチュア１１６に取り付けられるので、ポペットはアーマチュアがソレノイドコイル１１５に電圧を付加することによって作動されるときにアーマチュアとともに動くだろう。ポペット１１８は燃料噴射器１００からの燃料の放出を制御するために開閉する部材である。ポペット１１８が開閉するとき、それは一片の脚／座１２４の溝１３４において往復運動する。図示された実施態様では、ポペット１１８はステム１３６及び頭１３８を含む。図６及び８を参照すると、頭１３８は燃料噴射器が閉じられるときに一片の脚／座１２４の衝突面１４２に当接するシール面１４０を含む。燃料噴射器が開かれるとき、シール面１４０は一片の脚／座１２４の衝突面１４２から離れて離間される。好ましい実施態様では、シール面１４０は接触環を規定する角度の付いた環状面を含み、それはポペット１１８と一片の脚／座１２４の間のシールを規定するために一片の脚／座１２４の衝突面１４２に接触する。ポペット１１８は鉄、アルミニウム、チタン、及びそれらの合金の如き金属材料から作られる。一実施態様では、ポペット１１８はオーステナイト、フェライト、又はマルテンサイトのステンレス鋼である。好ましい実施態様では、ポペットは４００系ステンレス鋼から形成される。
【００２４】
図示された実施態様では、ポペット１１８はポペット１１８の入口１３２から頭１３８の上流に位置されるポペットの出口１４６まで延びる内部溝１４４を含む。好ましい実施態様では、ポペット１１８は、互いに等しく離間されかつポペット１１８の長手方向軸に対してほぼ横断して位置される四つのスロット形状出口１４６を含む。ポペット１１８は四つのスロット形状出口１４６を有することが好ましいが、他の構成も満足するだろう。例えば、ポペット１１８は一個のスロット形状出口、二個の円形の出口、五個の楕円出口、十個のピンサイズの出口、又は他の数及び形状の組み合わせを含んでもよい。
【００２５】
上に記載されるように、頭１３８のシール面１４０はソレノイドコイル１１５が電圧を付加されないときに一片の脚／座１２４に対して着座する。アーマチュア１１６がソレノイドコイル１１５に電圧を付加することによって作動されるとき、ポペット１１８は、頭１３８が燃料噴射器１００から離れる方向に一片の脚／座１２４から離れて上昇するようにアーマチュア１１６とともに動く。従って、ポペット１１８は外側に開放するポペットである。頭１３８が一片の脚／座１２４から離れて上昇されるとき、出口１４６から出る液体燃料及び気体がエアアシスト燃料噴射器１００から出るように衝突面における一片の脚／座１２４と頭１３８との間のシールが破壊される。エアアシスト燃料噴射器１００の代替実施態様では、ポペット１１８は中実である。即ち、それは例えば米国特許出願シリアルＮｏ．０９／９５０５８６に記載されるように入口１３２、出口１４６、及び内部溝１４４を含まない。この中実ポペットの実施態様では、液体燃料はポペットに向かって外部に移動する。別の実施態様では、ポペット１１８は内部に開放するポペットである。即ち、燃料噴射器から燃料を放出するために、ポペット及びアーマチュアはポペット頭１３８が一片の脚／座１２４から離れて上昇してエアアシスト燃料噴射器から燃料を放出するように流れ方向ｆとは反対に動く。
【００２６】
図５，６及び８に示されるように、一片の脚／座１２４はポペット１１８が往復運動する細長い円筒形溝１３４を含む。ポペット１１８の動きは噴射器１００を通る液体燃料及び気体の流れ方向ｆに対して出口１４６の下流の溝１３４に位置される軸受１５０によって案内される。従って、図６に示されるように、一片の脚／座１２４はポペットの動きを案内するためにポペット１１８の対応する軸受面に係合する軸受面１５２を含む。代替実施態様では、一片の脚／座１２４はポペットの動きを案内する軸受面を含む必要がない。例えば、ポペット１１８の動きは一片の脚／座１２４の上流の他の場所で案内されてもよい。さらなる代替実施態様では、一片の脚／座１２４は異なる場所でポペット１１８の動きを案内するための多数の軸受面１５２を含む。
【００２７】
ポペット１１８が動く一片の脚／座１２４の内部溝１３４はまた、加圧気体のための第二流路として作用する。従って、頭１３８が一片の脚／座１２４から離れて上昇するとき、加圧気体は、ポペット１１８の外側であるが一片の脚／座１２４の溝１３４の内側を流れて、出口１４６を出る気体及び液体燃料を噴霧化するのを助ける。
【００２８】
ばね１２０はアーマチュア１１６と一片の脚／座１２４の間に位置される。特に、ばね１２０は、一片の脚／座１２４の細長い溝１３４の一部でありかつそれと同心である一片の脚／座１２４のくぼんだ内腔１５２内に位置される。内腔１５２はアーマチュア１１６に面し、ばね１２０のための座を規定する。ばね１２０はアーマチュア１１６に当接する第一端及び一片の脚／座１２４に当接する第二端を有する圧縮ばねである。内腔１５２の底はばねの下流端のための座を規定し、アーマチュア１１６におけるくぼみはばね１２０の上流端のための座を規定する。ばね１２０はアーマチュア１１６を一片の脚／座１２４から離れて偏らせるように機能する。ソレノイドコイル１１５が電圧を付加されないとき、ばね１２０はアーマチュア１１６を一片の脚／座１２４から離れて偏らせ、従ってポペット１１８は頭１３８が一片の脚／座１２４の衝突面１４２に当接する閉鎖位置で維持される。しかしながら、ソレノイドコイル１１５が電圧を付加されるとき、電磁力がアーマチュア１１６にばね１２０の偏位力を克服させ、アーマチュア１１６は一片の脚／座１２４の停止面１５４に当接するまで一片の脚／座１２４の方へ移動する。ソレノイドコイル１１５が電圧を断たれるとき、電磁力は除去され、ばね１２０は再び停止面１５４から離れるようにアーマチュア１１６を強制する。認識されるように、燃料噴射器１００の代替実施態様では、ばね１２０は異なる位置に、しかし本発明の制限内に設けられてもよい。例えば、燃料噴射器の一つの内部に開放する実施態様では、ばね１２０はアーマチュアの上流端に位置され、アーマチュアを一片の脚／座１２４の方へ偏らせる。
【００２９】
上に記載されるように、一片の脚／座１２４はソレノイド１１４の固定金属芯の部分である。即ち、一片の脚／座１２４はソレノイドコイル１１５が電圧を付加されるときに磁界が流れる磁気ループ又は回路の部分である。従って、ソレノイドコイル１１５が電圧を付加されるとき、磁界はケーシング１１７、上部保持器１１９、下部保持器１２１、及び一片の脚／座１２４によって規定される金属芯を流れる。従って、一片の脚／座はソレノイドコイル１１５によって発生される磁束の線を受けるようにソレノイドコイル１１５及びソレノイド１１４の多数片の芯の他の部分に関して位置される。特に、図示された実施態様では、一片の脚／座１２４はソレノイド１１４によって規定される導管内に部分的に位置されることが好ましい。認識されるように、代替実施態様では、一片の脚／座１２４及び／又はアーマチュア１１６はソレノイド１１４の導管のわずかに外側に位置され、さらに磁心の部分であり、さらにソレノイドによって発生される磁束の線を受けることができるだろう。
【００３０】
一片の脚／座１２４はソレノイド１１５が電圧を付加されるときに作られる磁気回路の部分であるので、ソレノイドコイル１１５が電圧を付加されるときにアーマチュアの活動を生じさせるのに十分である相対浸透率μｒを有する金属材料から形成されることが好ましい。一片の脚／座１２４はまた、ポペットの動きのための軸受面として作用し、ポペット１１８が開閉するときに頭１３８の衝突を吸収し、アーマチュア１１６の衝突を吸収するのに十分な硬さであることが好ましい。さらに、一片の脚／座１２４は典型的には腐蝕環境で作動するので、それは耐蝕性材料から作られることが好ましい。これらの点において、一片の脚／座１２４のための材料は少なくとも１００の相対浸透率μｒ、少なくとも８０ＨＲＢの硬度、及び１２Ｌ１４鋼より高い耐蝕性を有することが好ましい。さらに好ましい実施態様では、一片の脚／座１２４のための材料は少なくとも１００の相対浸透率μｒ，９２ＨＲＢの硬度、及びＡＩＳＩ  ４１６に少なくとも等しい耐蝕性を有する。従って、一片の脚／座１２４は、一片の脚／座１２４とアーマチュア１１６の間の隙間を５億サイクル後に測定すると１０％以下、好ましくは５％以下にして衝突面におけるアーマチュア及びポペットの衝突を吸収するのに十分な硬さでありながら、ソレノイドコイル１１５によって発生される磁気回路を完成する磁気導体であることが好ましい。
【００３１】
硬化されたＡＩＳＩ  ４１６ステンレス鋼、硬化されたＡＩＳＩ  ４３０ステンレス鋼、及びアニールされたＡＩＳＩ  ４４０ステンレス鋼の如き一片の脚／座１２４の上述の特性を満足する多数の様々な材料がある。一実施態様では、一片の脚／座１２４は３２ＨＲＣの硬度を有する４１６００ステンレス鋼である。別の実施態様では、一片の脚／座１２４は９２ＨＲＢの硬度を有する４３０２０ステンレス鋼である。さらなる実施態様では、一片の脚／座１２４は４４０２０ステンレス鋼である。
【００３２】
一つの特に好ましい実施態様では、一片の脚／座１２４は通し焼入れ法で３２−３８ＨＲＣに硬化された４１６００ステンレス鋼から形成される。認識されるように、他のステンレス鋼及びステンレス鋼以外の合金は噴射器の仕様及びその操作環境によって、一片の脚／座１２４に対して満足するだろう。例えば、噴射器の構成及びその用途によって、一片の脚／座は以下の合金の一つ以上から作られることができる：カーペンタステンレス型３０３；カーペンタステンレス型４１６（Ｎｏ．５）；カーペンタステンレス型３０４ＨＮ；ＣＲＢ−７合金；カーペンタガラスシーリング「２７」；クロム芯１８−ＦＭソレノイド品質ステンレス；クロム芯２９ソレノイド品質ステンレス；ゴールタフステンレス；プロジェクト７０＋；型３０４／３０４Ｌステンレス：プロジェクト７０＋型３１６／３１６Ｌステンレス：トリムライトステンレス；７−Ｍｏステンレス；カーペンタ１８Ｃｒ−２Ｎｉ−１２Ｍｎ；カーペンタ２１Ｃｒ−６Ｎｉ−９Ｍｎ；カーペンタステンレスタイプ１８２−ＦＭ；カーペンタステンレス型２０３；カーペンタステンレス型４３０ＦＲソレノイド品質；プロジェクト７０＋型４１６ステンレス；及びパイロメット合金３５０。上述のものとは異なる特性及び特徴を有する他の材料も噴射器の用途及び構成によって満足しうる。
【００３３】
好ましい実施態様では、一片の脚／座１２４は３２−３８ＨＲＣに予め通し焼入れされた均一な金属組成を有するステンレス鋼のバー素材を機械加工することによって作られる。代替実施態様では、一片の脚／座１２４は鋳型、成型、鍛造、又は他の従来の金属加工法によって作られる。さらに、他の実施態様において金属は機械加工前又は後に、表面硬化又は高周波焼入れによって硬化される。さらなる実施態様では、一片の脚／座１２４は硬化されないか、又は軸受面１５２、衝突面１４２、及び／又は衝突面１５４の如き特定の場所で硬化されるにすぎない。例えば、衝突面１４２及び／又は軸受面１５２、及び／又は衝突面１５４は窒化法によって硬化されることができる。さらなる実施態様では、一片の脚／座１２４は被覆、即ち一片の脚／座１２４の表面上に広げられかつそれに結合された物質の層を含む。被覆は一片の脚／座の外部面全体にわたって設けられてもよく又は軸受面１５２、衝突面１４２、及び／又は衝突面１５４の如き特定の領域にだけ設けられてもよい。かかる被覆はその適用後、固体相、即ち非流体であり、有機被覆、無機被覆、及び金属被覆の如き耐摩耗性を増大する多数の被覆のうちの一つ以上である。好適な被覆は窒化クロム被覆、燐酸ニッケル被覆、ダイヤモンド状炭素被覆、ニッケル被覆、及び窒化鉄被覆を含む。好適な被覆は熱浸漬又は常温浸漬、電気めっき、スプレー、及び溶液からの付着によって適用されてもよい。
【００３４】
上述のように、従来のエアアシスト燃料噴射器デザインでは脚及び座は別個の構成要素として形成される。なぜならば脚及び座は異なる機能を果し、それらは従来、異なる材料を要求すると考えられていたからである。即ち、従来のエアアシスト燃料噴射器では、脚は典型的には、アーマチュアを作動する磁気回路を容易に完成する低い電気抵抗を有するソレノイドグレードの柔らかいステンレス鋼から形成され、一方座はポペットの往復運動と関連した衝突及び軸受面のために好適である硬いステンレス鋼から形成される。この従来の智恵に逆らって、出願人は幾つかの材料が座及び脚の両方の要求を満足し、座及び脚は一片、即ち上記の一片の脚／座１２４として作られることができることを発見した。従って、本発明の好ましい実施態様は耐久性、磁気回路、及び耐蝕性のために好適な材料の一片の脚／座に関する。脚及び座の設計を一つの構成要素として接合し、適切な材料を選択することによって、エアアシスト燃料噴射器の幾つかの面が改良される。第一に、一つの構成要素としての脚及び座の組み合わせは各構成要素を別個に加工する必要がないので設計の許容度を厳しくすることができる。第二に、製造時間及びスクラップ材料が減少される。なぜならば一つの部品が製造されるからであり、それはまた、噴射器全体の組み立てを単純にするからである。第三に、脚及び座のための単一の構成要素の使用は脚及び座の溶接及び組み立てに関連した幾つかの歴史的品質問題に対処する。第四に、製造、加工及び品質改良の結果として噴射器製造の全コストが低下される。単一アイテムとしての脚及び座の一体化は伝統的かつ歴史的なアプローチの製造及び機能性を改良する。結果として、最小の加工で噴射器上のシール面、軸受面及び衝突面の間に直接的で精密な関係が存在する。
【００３５】
本発明の原理、好ましい実施態様、及び動作方式は以上の記載において説明された。しかしながら、保護されることを意図される発明は開示された特定の実施態様に限定されるものとして見なされるべきでない。さらに、ここに記載された実施態様は限定よりむしろ例示として見なすべきである。本発明の精神を逸脱せずに様々な変化及び変形を他の物及び均等物によってなしうる。従って、特許請求の範囲に規定された本発明の範囲及び精神内にある全てのかかる変形、変化、及び均等物が包含されることを明白に意図される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】従来のエアアシスト燃料噴射器の断面図である。
【図２】本発明の一実施態様によるエアアシスト燃料噴射器の平面図である。
【図３】図２の線３−３に沿ってとった図２に示されたエアアシスト燃料噴射器の断面図である。
【図４】図２に示されたエアアシスト燃料噴射器の一片の脚／座の透視図である。
【図５】図４に示された一片の脚／座の平面図である。
【図６】図５の線６−６に沿ってとった図４に示された一片の脚／座の断面図である。
【図７】図２に示されたエアアシスト燃料噴射器の弁組立体の平面図である。
【図８】図７の線８−８に沿ってとった図７に示された弁組立体の断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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