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発明の名称 燃料噴射タイミング検出装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平11−223170
公開日 平成11年(1999)8月17日
出願番号 特願平10−24317
出願日 平成10年(1998)2月5日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】碓氷 裕彦
発明者 伊藤 昌晴 / 都筑 祥博
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 ノズルボディ内にノズルニードルを中心軸方向に往復させ前記ノズルニードルのリフトにより燃料を噴射する燃料噴射ノズルからの燃料噴射のタイミングを検出する燃料噴射タイミング検出装置において、前記ノズルボディをその中心軸上方に締付けるリテーニングナットによって中心軸方向に締付けられる前記ノズルボディのうち座面より下方の前記ノズルボディの一部をなすボディ筒部が、固定されない自由端となっている前記ボディ筒部の外周に、前記ノズルニードルの移動方向の歪みを検出する歪み検出器を設けたことを特徴とする燃料噴射タイミング検出装置。
【請求項2】 前記歪み検出器からのリード線を、前記ノズルボディの外周部に設けた内周部に通じない溝または穴を通じて外部へ導いたことを特徴とする請求項1に記載の燃料噴射タイミング装置。
【請求項3】 ノズルボディ内にノズルニードルを中心軸方向に往復させ前記ノズルニードルのリフトにより燃料を噴射する燃料噴射ノズルからの燃料噴射のタイミングを検出する燃料噴射タイミング検出装置において、リテーニングナットによって中心軸方向に締付けられる前記ノズルボディの座面より下方のボディ筒部が固定されない自由端となっている前記ノズルボディの座面より下方の前記ボディ筒部で、前記ノズルボディの外周に、該ノズルボディを取り囲むように配置されたコイルを備え、該コイルからのリード線を、前記ノズルボディの外周部に設けた内周部に通じない溝または穴を通じて外部へ導くと共に、前記ノズルボディの前記座面より下方で前記ノズルボディの外周に永久磁石を備えることを特徴とする燃料噴射タイミング検出装置。
【請求項4】 ノズルボディ内にノズルニードルを中心軸方向に往復させ前記ノズルニードルのリフトにより燃料を噴射する燃料噴射ノズルからの燃料噴射のタイミングを検出する燃料噴射タイミング検出装置において、リテーニングナットによって中心軸方向に締付けられる前記ノズルボディの座面より下方のボディ筒部が固定されない自由端となっている前記ノズルボディの座面より下方の前記ボディ筒部で、前記ノズルボディの外周に、該ノズルボディを取り囲むように配置されたコイルを備え、該コイルからのリード線を、前記ノズルボディの外周部に設けた内周部に通じない溝または穴を通じて外部へ導くと共に、前記ノズルボディの前記座面より下方で前記ノズルボディが磁性を持つことを特徴とする燃料噴射タイミング検出装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関用の燃料噴射ノズルの燃料噴射タイミング検出装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の燃料噴射タイミングの検出装置としては、特開平3−64665号公報に、ニードルと連動して運動するプレッシャピンのリフトを渦電流式のギャップセンサで検出するものが知られている。図7は、この従来の燃料噴射タイミングの検出装置の要部の中心軸に沿う横断面図である。この装置は図7に示すように、ノズルニードル8とスプリング10により軸方向に押圧するプレッシャピン31との連結部が内蔵される筒状のディスタンスピース4内にプレッシャピン31に形成されるフランジ部31aを設け、プレッシャピン31の軸心まわりに位置して、ディスタンスピース4に固定されたコイル32により、フランジ部31aの運動をコイル32のインダクタンス変化により検出している。
【0003】よって、コイル32はプレッシャピン31のフランジ部31aのほぼ鉛直下方に位置するので、コイル32のリード線33はインジェクタ内部から外部へ引き出す必要がある。コイル32からのリード線33を外部へ引き出す際、低圧部に存在する燃料のシールが必要となる。また、低圧部の無いインジェクタに適用した場合には、高圧部にコイル32を配置しなければならず、この時高圧部に存在する燃料のシールは困難となる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明はインジェクタの燃料通路外部からノズルニードルの開閉による燃料噴射のタイミングを歪みにより検出することにより、歪み検出部からリード線を引き出す場合にも燃料のシールが不必要となり、かつ燃料噴射開始と燃料噴射終了が正確に検出できる燃料噴射タイミング検出装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決するために、請求項1ないし請求項4に記載の技術的手段を採用する。請求項1に記載の発明によれば、リテーニングナットによって中心軸方向に締付けられるノズルボディの座面より下方のボディ筒部が固定されない自由端となっているノズルボディの座面より下方のボディ筒部で、ノズルボディの外周に、ノズルニードルの移動方向の歪みを検出する歪み検出器を設けているので、リテーニングナットによる締付けの歪みによる影響を受けず、ノズルニードルの移動方向の歪みのみを測定することができるので、燃料噴射開始と燃料噴射終了が正確に検出できる。
【0006】また、請求項2に記載の発明によれば、歪み検出器からのリード線を、ノズルボディの外周部に設けた内周部に通じない溝または穴を通じて外部へ導いているので、歪み検出器からリード線を引き出す際にも燃料のシールが不必要である。また、請求項3に記載の発明によれば、リテーニングナットによって中心軸方向に締付けられるノズルボディの座面より下方のボディ筒部が固定されない自由端となっているノズルボディの座面より下方のボディ筒部で、ノズルボディの外周に、ノズルボディを取り囲むように配置されたコイルを備え、ノズルボディの座面より下方でノズルボディの外周に永久磁石を備えているので、リテーニングナットによる締付けの歪みによる影響を受けず、ノズルニードルの移動方向の歪みのみを測定することができるので、燃料噴射開始と燃料噴射終了が正確に検出できる。
【0007】また、コイルからのリード線を、ノズルボディの外周部に設けた内周部に通じない溝または穴を通じて外部へ導いているので、歪み検出部からリード線を引き出す際にも燃料のシールが不必要である。また、請求項4に記載の発明によれば、リテーニングナットによって中心軸方向に締付けられるノズルボディの座面より下方のボディ筒部が固定されない自由端となっているノズルボディの座面より下方のボディ筒部で、ノズルボディの外周に、ノズルボディを取り囲むように配置されたコイルを備え、ノズルボディの座面より下方でノズルボディが磁性を持つので、リテーニングナットによる締付けの歪みによる影響を受けず、ノズルニードルの移動方向の歪みのみを測定することができるので、燃料噴射開始と燃料噴射終了が正確に検出できる。
【0008】また、コイルからのリード線を、ノズルボディの外周部に設けた内周部に通じない溝または穴を通じて外部へ導いているので、歪み検出部からリード線を引き出す際にも燃料のシールが不必要である。
【0009】
【発明の実施の形態】図1ないし図4は本発明を低圧室の無いインジェクタに適用した第1実施形態に関するものであり、図1はノズルボディ1の座面1a付近の中心軸に沿った側面の部分拡大断面図であり、図2は図1に示した第1実施形態の全体構成を示す中心軸に沿った横断面図であり、図3はノズルボディ1への歪み検出器21の張り付けと、リード線22の取り出しの状況を示す斜視図であり、図4はノズルニードルリフト量、制御室圧とひずみ検出器の歪み量との変化の様子を示すタイムチャートである。
【0010】図1及び図2において、燃料を噴射するための噴孔11はノズルボディ1の先端にあり、ノズルニードルにより開閉される。ノズルボディ1の上端には、ノズルニードル8の頭部が通る穴を有するプレート5があり、ノズルニードル8の最大リフト量をノズルニードル8の肩部により決定するストッパとして作用する。プレート5上端には中心軸方向の長さ寸法を調整する円筒状のディスタンスピース4を構成し、内周にはノズルニードル8のフランジ部とピストンロッド9のフランジ部とを接続するコネクタ6が摺動自在に配置されている。
【0011】コネクタ6は概ね三角柱の形状を有し、燃料が流れる通路が設けられている。ディスタンスピース4上端にはホルダボディ3が配置され、ノズルボディ1をその中心軸上方に締付けるリテーニングナット2により、ノズルボディ1とプレート5をディスタンスピース4と共に締付けられ一体化される。ホルダボディ3には、シム7を介してコネクタ6を通じノズルニードル8に下向きの押し付け力を発生させるスプリング10と、ピストンロッド9が配置される。
【0012】ピストンロッド9は、ホルダボディ3と摺動自在になっており、ピストンロッド9の上部に制御室16が形成される。高圧の燃料は、高圧燃料通路17に供給され、この通路は、インオリフィスプレート15を通り制御室16へ導かれると同時に、ピストン頭部9aの下側の通路に導かれる。高圧燃料の入口通路は、図示しない蓄圧容器につながり、燃料噴射ポンプにより高圧に加圧された燃料を蓄えている。
【0013】制御室16の圧力は、制御室16とつながる通路の途中に設けられたバルブ13の開閉により制御される。また、バルブ13はソレノイド12により開閉される。バルブ13の開時は、制御室16はドレンに通じる低圧通路18とつながるので、制御室16の圧力が低下し、バルブ13の閉時は高圧燃料通路からの圧力が供給される。
【0014】このように、制御室16の圧力を変化させることにより、ピストンロッド9とノズルニードル8を上下方向に移動させ、燃料噴射を行う。前記のように、ピストンロッド頭部9aより下方のホルダボディ3内、ディスタンスピース4内、プレート5内、ノズルボディ1内周には、常に高圧燃料通路からの高圧燃料が供給されている。
【0015】ノズルボディ1の座面1aより下部で、ボディ筒部1b外周の一部に歪み検出器21を設ける。図3に示すように、ノズルボディ1のボディ筒部1b外周に平面を設け、ノズルニードル8(図2参照)の移動方向の歪みを検出できる歪み検出器21を取り付ける。歪み検出器21からの信号は、ノズルボディ1外周に設けられた溝にはわせたリード線22により外部へ取り出される(図2参照)。
【0016】この際、燃料のシールは不必要であるが、溝内はリード線22の固定と、燃焼ガスの吹き抜けを防止するため適切な接着剤で埋められる。次に、作動を説明する。図2に示すように、燃料が噴射されていないときには、ノズルニードル8はスプリング10の押し付け力と、油圧力により、ノズルボディ1に押し付けられている。ここで、油圧力とは、ノズルニードル8のシート面積と、ノズル内の圧力、すなわち高圧燃料通路17から供給される圧力との積で表される下向きの力をいう。
【0017】燃料噴射ノズルは、内燃機関に取付られるときは、リテーニングナット2の座面2aで固定される。リテーニングナット2とノズルボディ1とは半径方向にはわずかに隙間が設けられているので、座面1aで固定され、リテーニングナット2と一体化されたホルダボディ3は、ボディ肩部19をクランプすることで、内燃機関に固定される。よって、ノズルボディ1の座面1aより下方は、固定されない自由端となっている。
【0018】燃料が噴射されていないときには、ノズルニードル8のノズルボディ1に対する押し付け力により、ノズルボディ1の自由端部であるボディ筒部1bはノズルニードル移動方向に引っ張り歪みを生ずる。燃料が噴射されるときには、ノズルニードル8がリフトし、ノズルニードル8のノズルボディ1への押し付け力が無くなるので、ノズルニードル8の移動方向の引っ張り歪みは解消される。
【0019】このように、燃料の噴射の有無により、ノズルボディ1の座面1aより下方部のボディ筒部1bでは、ノズルニードル8の移動方向の歪みが変化する。図1に示すように、ノズルボディ1のノズルニードル8の移動方向の歪みを検出できる歪み検出器21をボディ1の座面1aより下方部のボディ筒部1bに設けることにより、歪みを検出すれば図4に示すように燃料の噴射のタイミングが検出できる。
【0020】図4において、制御室圧が低下するとノズルニードル8が上昇を開始し、燃料噴射が開始される。図1に示した位置に、ノズルニードル8の移動方向の歪みを検出できる歪み検出器21の出力で表される歪み量は、伸びた状態から縮む方向に変化し、ノズルニードル8がリフトを開始し、ノズルニードル8が閉じるまでは一定値をとり、ノズルニードルが閉じると、若干のバウンシングを伴いながら元の歪み量まで回復する。バウンシングはノズルニードル8がノズルボディ1に衝突するために発生する。
【0021】いま仮に、制御室16の圧力が低下してもノズルニードル8がリフトしないまま制御室圧が上昇したとする。このとき、歪み量は変化するが、ノズルニードル8のノズルボディ1への衝突が無いために、噴射終了時のバウンシングが発生しない。よって、このバウンシングを同時にモニタすることにより、確実に噴射タイミングが検出できる。
【0022】以上のような構成にすると、噴射ノズル内部の高圧部から外部(大気圧)へ信号線等を取り出さずにすむので、燃料シールが必要無い。図5は低圧室40を有する燃料噴射ノズルに本発明を適用した本発明の第2実施形態の中心軸に沿った横断面図である。本構成は図5に示す低圧室40を有する噴射ノズルにも同様に適応できる。
【0023】図6は請求項3に関し本発明の第3実施形態を示しており、ノズルボディ1の座面1a付近の中心軸に沿った側面の部分拡大断面図である。図6に示すように、ノズルボディ1の座面1aより下方の自由端部であるボディ筒部1bのノズルボディ1の外周にコイル31を設け、ノズルボディ1を通過するように磁気回路を永久磁石33により構成する。この時、ノズルボディ1には磁性材料を用いる。
【0024】なお、永久磁石を用いずに、ノズルボディ1自体を磁化させてもよい。次に作動を説明する。前記したように、ノズルニードル8のリフトにより、ノズルボディ1の座面1aの下方には歪みが発生する。よって、歪みを発生する部位に磁気回路を構成することで、歪みにより磁化の強さが変化する磁気歪み現象により、磁束数が変化し、コイル31に起電力が発生する。
【0025】コイル31からの起電力は、リード線32により外部に取り出され、出力をモニタすることで、噴射のタイミングが検出できる。




 

 


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