(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024024512
(43)【公開日】2024-02-22
(54)【発明の名称】電磁式燃料噴射弁
(51)【国際特許分類】
F02M 51/06 20060101AFI20240215BHJP
【FI】
F02M51/06 A
F02M51/06 J
【審査請求】未請求
【請求項の数】2
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022127402
(22)【出願日】2022-08-09
(71)【出願人】
【識別番号】509186579
【氏名又は名称】日立Astemo株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000800
【氏名又は名称】デロイトトーマツ弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】梅野 暁大
(72)【発明者】
【氏名】田中 直輝
【テーマコード(参考)】
3G066
【Fターム(参考)】
3G066AA02
3G066AB02
3G066BA06
3G066BA09
3G066BA19
3G066CC06U
3G066CE22
(57)【要約】
【課題】電磁式燃料噴射弁において,コイルの通電時には,可動コアを,弁体の傾きに影響されず,常に傾きのない適正姿勢をもって可動コアに吸着させ,またコイルの通電遮断時には,可動コアを,そのバウンシングを抑制しながら閉弁側ストッパに当接させる。
【解決手段】弁体40及び一対のガイド部46a,46b間に設定される第1環状間隙をG1,弁ハウジング9及び可動コア41間に設定される第2環状間隙をG2,可動コア41及び弁体40間に設定される第3環状間隙をG3としたとき,G1<G2<G3及び(G1+G2)<G3を満足させて,可動コア41を弁ハウジング9の内周面のみで摺動自在に支持し,閉弁側ストッパ49を弁ハウジング9の内周面に嵌合,固定する一方,可動コア41の前端面に,その外周に連なる環状当接部50を,コイル32の非通電時,閉弁側ストッパ49の後端面に当接可能に設ける。
【選択図】
図2
【特許請求の範囲】
【請求項1】
前端部に弁座(27)を有する弁ハウジング(9)と,該弁ハウジング(9)の後端に連設される中空の固定コア(14)と,該固定コア(14)の外周に配設されるコイル(32)と,前記弁座(27)と協働する弁部(42)にロッド(43)が連設されてなる弁体(40)と,前記固定コア(14)の前端面に対向しながら前記弁ハウジング(9)内に摺動可能に配設され,中心部には,前記ロッド(43)に貫通される通孔(41b)を有する可動コア(41)と,前記ロッド(43)に固定されると共に前記固定コア(14)の中空部に摺動可能に配設され,前記コイル(32)の通電時,前記固定コア(14)に吸引される前記可動コア(41)により押動されて前記弁体(40)を開弁作動させる開弁側ストッパ(48)と,前記可動コア(41)の前端面に対向して配設される閉弁側ストッパ(49)と,前記弁体(40)を閉弁方向に付勢する弁ばね(54)と,前記コイル(32)の非通電時,前記可動コア(41)を前記開弁側ストッパ(48)から離反させて前記閉弁側ストッパ(49)に当接させるように付勢して,前記弁体(40)の閉弁を許容する補助ばね(55)とを備え,更に前記弁体(40)の開閉動作をガイドすべく,前記可動コア(41)を挟んで弁体(40)の軸方向に並ぶ一対のガイド部(46a,46b)を備える電磁式燃料噴射弁であって,
前記弁体(40)と前記一対のガイド部(46a,46b)との間に設定される第1環状間隙をG1,前記弁ハウジング(9)と可動コア(41)との間に設定される第2環状間隙をG2,前記可動コア(41)と前記ロッド(43)との間に設定される第3環状間隙をG3としたとき,
G1<G2<G3・・・・・・(1)
(G1+G2)<G3・・・・(2)
上記2式を満足させて,前記可動コア(41)を前記弁ハウジング(9)の内周面のみで摺動自在に支持し,前記閉弁側ストッパ(49)を前記弁ハウジング(9)の内周面に嵌合,固定する一方,前記可動コア(41)の前端面には,その外周に連なる環状当接部(50)を,前記コイル(32)の非通電時に前記閉弁側ストッパ(49)の後端面に当接可能に設けることを特徴とする,電磁式燃料噴射弁。
【請求項2】
前記可動コア(41)の前端面には,前記環状当接部(50)の内周に連なるテーパ状の凹部(51)を設けることを特徴とする請求項1記載の電磁式燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は,主として内燃機関の燃料供給系に使用される電磁式燃料噴射弁に関し,特に,前端部に弁座を有する弁ハウジングと,該弁ハウジングの後端に連設される中空の固定コアと,該固定コアの外周に配設されるコイルと,前記弁座と協働する弁部にロッドが連設されてなる弁体と,前記固定コアの前端面に対向しながら前記弁ハウジング内に摺動可能に配設され,中心部には,前記ロッドに貫通される通孔を有する可動コアと,前記ロッドに固定されると共に前記固定コアの中空部に摺動可能に配設され,前記コイルの通電時,前記固定コアに吸引される前記可動コアにより押動されて前記弁体を開弁作動させる開弁側ストッパと,前記可動コアの前端面に対向して配設される閉弁側ストッパと,前記弁体を閉弁方向に付勢する弁ばねと,前記コイルの非通電時,前記弁体の閉弁を許容すべく,前記可動コアを前記開弁側ストッパから離反させて前記閉弁側ストッパに当接させるように付勢する補助ばねとを備える電磁式燃料噴射弁の改良に関する。
【背景技術】
【0002】
かかる電磁式燃料噴射弁は,下記特許文献1に開示されるように既に知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献1記載の電磁式燃料噴射弁では,可動コアの摺動を弁体のロッドによりガイドすべく,可動コア及びロッド間の環状間隙を,可動コア及び弁ハウジング間の環状間隙よりも小さく設定しているので,弁体に傾きが生じた場合には,その影響を受けて可動コアも傾くことになる。可動コアのこのような傾きは,コイルの通電時,可動コアの固定コアへの適正な吸着状態に遅れを生じさせ,弁体の開弁を遅らせることになる。また,閉弁側ストッパは,前記ロッドに嵌合して固定され,コイルの通電遮断時,可動コアの内周寄りで,その前端面を支承するようになっているので,可動コアは,閉弁側ストッパへの当接時,傾いてバウンシングを生起させ易い。そのバウンシングが,次のコイル通電時までに収束しない場合には,燃料噴射特性に悪影響を及ぼすことになる。
【0005】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので,コイルの通電時には,可動コアを,弁体の傾きに影響されず,常に傾きのない適正姿勢をもって可動コアに吸着させ,またコイルの通電遮断時には,可動コアを,そのバウンシングを抑制しながら閉弁側ストッパに当接させ得る前記電磁式燃料噴射弁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するために,本発明は,前端部に弁座を有する弁ハウジングと,該弁ハウジングの後端に連設される中空の固定コアと,該固定コアの外周に配設されるコイルと,前記弁座と協働する弁部にロッドが連設されてなる弁体と,前記固定コアの前端面に対向しながら前記弁ハウジング内に摺動可能に配設され,中心部には,前記ロッドに貫通される通孔を有する可動コアと,前記ロッドに固定されると共に前記固定コアの中空部に摺動可能に配設され,前記コイルの通電時,前記固定コアに吸引される前記可動コアにより押動されて前記弁体を開弁作動させる開弁側ストッパと,前記可動コアの前端面に対向して配設される閉弁側ストッパと,前記弁体を閉弁方向に付勢する弁ばねと,前記コイルの非通電時,前記可動コアを前記開弁側ストッパから離反させて前記閉弁側ストッパに当接させるように付勢して,前記弁体の閉弁を許容する補助ばねとを備え,更に前記弁体の開閉動作をガイドすべく,前記可動コアを挟んで弁体の軸方向に並ぶ一対のガイド部を備える電磁式燃料噴射弁であって,
前記弁体と前記一対のガイド部との間に設定される第1環状間隙をG1,前記弁ハウジングと可動コアとの間に設定される第2環状間隙をG2,可動コアと前記ロッドとの間に設定される第3環状間隙をG3としたとき,
G1<G2<G3・・・・・・(1)
(G1+G2)<G3・・・・(2)
上記2式を満足させて,前記可動コアを前記弁ハウジングの内周面のみで摺動自在に支持し,前記閉弁側ストッパを前記弁ハウジングの内周面に嵌合,固定する一方,前記可動コアの前端面には,その外周に連なる環状当接部を,前記コイルの非通電時に前記閉弁側ストッパの後端面に当接可能に設けることを第1の特徴とする。
【0007】
また,本発明は,第1の特徴に加えて,前記可動コアの前端面には,前記環状当接部の内周に連なるテーパ状の凹部を設けることを第2の特徴とする。
【発明の効果】
【0008】
本発明の第1の特徴によれば,前記2式を満足させて,可動コアを固定コアの内周面のみで摺動自在に支持することにより,たとえ可動コアが一側方に片寄せされ,且つ弁体が他側方向に傾いた場合でも,可動コアは弁体との接触を回避できる。したがって,可動コアは,これを傾けるような外力を受けることなく,常に弁ハウジングの内周面によってスムーズに案内され,コイルの通電時,固定コアの吸引力に的確に応動して,弁体の開弁応答性の向上に寄与し得る。
【0009】
また,閉弁側ストッパを弁ハウジングの内周面に嵌合,固定する一方,可動コアの前端面には,その外周に連なる環状当接部を,コイルの非通電時に閉弁側ストッパの後端面に当接可能に設けるので,コイルの通電遮断時,可動コアは,傾くことなく弁ハウジングの内周面に案内されながら,可動コアの外周に連なる大径の環状当接部が閉弁側ストッパに当接,支承されることになり,可動コアのバウンシングを効果的に抑制することができる。
【0010】
本発明の第2の特徴によれば,可動コアの前端面には,環状当接部の内周に連なるテーパ状の凹部を設けるので,テーパ状の凹部は,コイルの通電時,可動コアに形成される磁路を絞ることなく,可動コアの軽量化,延いては可動コアの応答性向上に寄与し得る。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【
図1】本発明に係る内燃機関用電磁式燃料噴射弁の実施形態を示す縦断面図。
【
図2】上記燃料噴射弁の閉弁状態における可動コア及び弁部の周辺部を示す拡大図。
【
図3】上記燃料噴射弁の開弁状態を示す,
図2との対応図。
【発明を実施するための形態】
【0012】
本発明の実施形態について添付の
図1~
図3を参照しながら説明する。
【0013】
先ず
図1において,内燃機関Eのシリンダヘッド5には,燃焼室6に開口する装着孔7が設けられており,燃焼室6に向かって燃料を噴射し得る本発明の電磁式燃料噴射弁Iが前記装着孔7に装着される。本発明の電磁式燃料噴射弁Iでは,燃料噴射側を前方,その反対側を後方とする。
【0014】
この電磁式燃料噴射弁Iの弁ハウジング9は,中空円筒状のハウジングボディ10と,このハウジングボディ10の前端部内周に嵌合して溶接される弁座部材11と,ハウジングボディ10の後端部外周に前端部を嵌合させてハウジングボディ10に溶接される磁性円筒体12と,この磁性円筒体12の後端部に前端部が同軸に結合される非磁性円筒体13とで構成される。非磁性円筒体13の後端部には,中空部15を有する円筒状の固定コア14の前端部が同軸に結合され,この固定コア14の後端部に,前記中空部15に通じる燃料供給筒16が一体に且つ同軸に連設される。
【0015】
磁性円筒体12は,その軸方向中間部にフランジ状のヨーク部12aを一体に有しており,装着孔7の外端を囲繞するようにしてシリンダヘッド5に設けられる環状凹部17に収容されるクッション材18が,シリンダヘッド5及びヨーク部12a間に介装される。
【0016】
燃料供給筒16の入口には,オリフィス部材24と,その下流側に隣接する燃料フィルタ19とが装着される。この燃料供給筒16には,図示しない燃料ポンプの吐出口に連なる燃料分配管20から分岐した燃料供給キャップ21が環状のシール部材22を介して嵌合される。燃料供給キャップ21の頂部にはブラケット23が係止され,このブラケット23は,シリンダヘッド5に立設される不図示の支柱にボルト等によりシリンダヘッド5に着脱可能に締結される。
【0017】
燃料供給キャップ21と,燃料供給筒16の中間部に設けられて燃料供給キャップ21側に臨む環状段部25との間には,板ばねからなる弾性部材26が介装される。この弾性部材26が発揮する弾発力で電磁式燃料噴射弁Iがシリンダヘッド5に保持される。
【0018】
弁座部材11は,端壁部11aを前端部に有して有底円筒状に形成されており,前記端壁部11aには,円錐状の弁座27が形成されると共に,その弁座27の中心近傍に開口する複数の燃料噴孔28が設けられる。この弁座部材11は,燃料噴孔28を燃焼室6に向けて開口するようにしてハウジングボディ10の前端部に嵌合,溶接される。即ち弁ハウジング9が,その前端部に弁座27を有するように構成される。
【0019】
磁性円筒体12の後端部から固定コア14に至る外周面にはコイル組立体30が嵌装される。このコイル組立体30は,上記外周面に嵌合するボビン31と,このボビン31に巻装されるコイル32とからなり,このコイル組立体30を囲繞する磁性体のコイルハウジング33の前端部が磁性円筒体12と結合される。
【0020】
固定コア14の後端部外周は,コイルハウジング33の後端部に連なってモールド成形される合成樹脂製の被覆層34で被覆されており,この被覆層34には,コイル32に連なる端子35を保持するカプラ34aが電磁式燃料噴射弁Iの一側方に突出するように一体に形成される。
【0021】
固定コア14の前端部に,固定コア14に外周面を連ねるようにして非磁性円筒体13の後端部が嵌合され,液密に溶接される。
【0022】
弁座部材11から非磁性円筒体13に至る弁ハウジング9内には,弁体40と可動コア41とが収容される。弁体40は,弁座27と協働して燃料噴孔28を開閉する弁部42に,固定コア14内まで延びるロッド43が連設されてなる。そして,弁部42は,弁座部材11内で摺動するよう球状に形成され,ロッド43は弁部42よりも小径に形成される。弁座部材11及びロッド43間には環状の燃料通路44が画成され,弁部42の外周面には,弁座部材11との間に燃料通路を画成する複数の平面部45が形成される(
図2参照)。
【0023】
図1及び
図2に示すように,ロッド43には,固定コア14内に配置される開弁側ストッパ48が固着される。この開弁側ストッパ48は,固定コア14の内周面に摺動自在に嵌合するフランジ部48aと,このフランジ部48aから可動コア41側に突出する円筒状の軸部48bとで構成されており,そのフランジ部48aが溶接によりロッド43に固着される。
【0024】
而して,弁体40は,可動コア41を間に置いて軸方向に離隔した第1及び第2ガイド部46a,46bにより開閉動作を案内される。その第1ガイド部46aは,弁部42を摺動自在に支持する弁座部材11の内周面であり,第2ガイド部46bは,弁体40と一体化した開弁側ストッパ48のフランジ部48aを摺動自在に支持する固定コア14の中空部15の内周面である。
【0025】
固定コア14の中空部15にはパイプ状のリテーナ53が嵌挿されてかしめ固定される。このリテーナ53と,開弁側ストッパ48のフランジ部48aとの間には弁体40を弁座27への着座方向,即ち閉弁方向へ付勢する弁ばね54が縮設される。
【0026】
前記可動コア41は,その後端面(被吸引面41a)を固定コア14の前端面(吸引面14a)に対向させながら,弁ハウジング9の内周面に摺動自在に嵌合される。その際,可動コア41は,磁性円筒体12及び非磁性円筒体13に跨がって配置される。この可動コア41は,その中心部に前記ロッド43に挿通される通孔41bが設けられている。
【0027】
磁性円筒体12の内周面には,可動コア41の外周側の前端面に対向する環状の閉弁側ストッパ49が圧入して固定される。この閉弁側ストッパ49の位置決めのため,閉弁側ストッパ49の外周部前端面を支承する環状の位置決め段部47が磁性円筒体12の内周に形成される。
【0028】
可動コア41と前記開弁側ストッパ48のフランジ48aとの間には,可動コア41を上記閉弁側ストッパ49に向かって付勢する補助ばね55が縮設される。この補助ばね55のセット荷重は,前記弁ばね54のそれより小さく設定される。
【0029】
ロッド43の後端部は,開弁側ストッパ48のフランジ部48aよりも突出し,弁ばね54の可動端部の内周面に嵌合して,その位置決めの役割を果たしている。また開弁側ストッパ48の軸部48bは,補助ばね55の内周面に嵌合して,その位置決めの役割を果たしている。
【0030】
開弁側ストッパ48のフランジ部48aの外周の複数箇所には,固定コア14の内周面との間に燃料通路を画成する平面部57が設けられ,また可動コア41には,環状配列の複数の燃料通孔58が設けられる。
【0031】
而して,弁体40が閉弁位置あり,且つ可動コア41が閉弁側ストッパ49との当接位置にあるとき,固定コア14の吸引面14aと可動コア41の被吸引面41aとの間には,弁体40の開閉ストロークに対応する間隔が確保され,そして開弁側ストッパ48の軸部48bの前端部は,前記間隔の中間位置を占めるようになっている。したがって,コイル32の通電に伴い固定コア14が可動コア41を吸引したときは,可動コア41は,先ず開弁側ストッパ48に当接し,次いで開弁側ストッパ48を伴いながら固定コア14に吸着されるタイミングとなる。
【0032】
ここで,
図2に明示するように,前記弁体40と前記第1及び第2ガイド部46a,46bとの間に設定される第1環状間隙をG1,前記弁ハウジング9と前記可動コア41との間に設定される第2環状間隙をG2,前記可動コア41と前記ロッド43との間に設定される第3環状間隙をG3としたとき,
G1<G2<G3・・・・・・(1)
(G1+G2)<G3・・・・(2)
上記2式を満足させることにより,可動コア41は弁ハウジング9の内周面のみによって摺動自在に支持される。
【0033】
そして,前記可動コア41の前端面には,その可動コア41の外周に連なる環状当接部50が,コイル32の非通電時に前記閉弁側ストッパ49の後端面に当接可能に設けられる。また前記可動コア41の前端面には,環状当接部50の内周に連なるテーパ状の凹部51が設けられる。
【0034】
次に,この実施形態の作用について説明する。
【0035】
電磁式燃料噴射弁Iにおいて,コイル32の非通電状態では,弁体40は,弁ばね54のセット荷重によって押圧されることで,弁座27に着座して燃料噴孔28を閉鎖する閉弁状態となる。この閉弁状態では,図示しない燃料ポンプから燃料分配管20に吐出される高圧燃料が燃料供給キャップ21を通して燃料供給筒16に供給され,燃料噴射弁Iの内部,即ち燃料供給筒16,パイプ状のリテーナ53,固定コア14,可動コア41,弁ハウジング9等の内部を満たして待機する。
【0036】
その際,燃料ポンプの吐出圧変動等に起因して燃料分配管20内に発生する燃料圧力の脈動は,燃料供給筒16の入口のオリフィス部材24のオリフィスにより減衰され,燃料噴射弁I内部への影響を解消,もしくは軽減する。
【0037】
一方,
図2に示すように,可動コア41は,このような閉弁状態では,補助ばね55のセット荷重によって閉弁側ストッパ49との当接状態に保持され,固定コア14との間に所定の前記間隔を保っている。
【0038】
このような閉弁状態でコイル32に通電すると,固定コア14及び可動コア41間に生じる磁力により,可動コア41は,固定コア14に吸引されるので,先ず,補助ばね55を圧縮しながら,ロッド43上を後方へ摺動して開弁側ストッパ48に当接する。即ち可動コア41は,その初動時,弁ばね54よりセット荷重が小さい補助ばね55を素早く圧縮しながら固定コア14に近接して,固定コア14からの吸引力を急増させるので,加速的に移動して開弁側ストッパ48に当接する。
【0039】
そして,
図3に示すように,可動コア41は,直ちに開弁側ストッパ48を伴いながら,弁ばね54の大なるセット荷重に抗して速やかに更に後方へ移動して可動コア41の吸引面14aに吸着される。
【0040】
こうして可動コア41と共に後方へ移動する開弁側ストッパ48は,弁体40のロッド43に固定されているので,弁部42を弁座27から離座させ,開弁状態とすることができる。
【0041】
弁体40が開弁すると,弁ハウジング9等の内部で待機する高圧燃料が燃料噴孔28から内燃機関Eの燃焼室6に直接噴射される。このようにして,弁体40の開弁応答性が高められると共に,コイル32の消費電力の軽減を図ることができる。
【0042】
次に,コイル32への通電を遮断すると,弁ばね54の付勢力により開弁側ストッパ48が押動されるので,開弁側ストッパ48は弁体40を伴なって弁座27側に即座に移動し,弁部42を弁座27に着座させ,閉弁状態となって燃料噴孔28からの燃料噴射を停止する。この弁体40の閉弁状態は,弁ばね54の大なるセット荷重により確実に保持される。
【0043】
一方,可動コア41は,補助ばね55の付勢力により押圧されて閉弁側ストッパ49に受け止められる。このとき,可動コア41の前端面の環状当接部50が閉弁側ストッパ49の平坦な後端面に当接し,支承される。
【0044】
ところで,前記2式を満足させることにより,可動コア41は弁ハウジング9の内周面のみによって摺動自在に支持されるので,エンジンの振動等により,可動コア41が一側方に片寄せされ,且つ弁体40が他側方に傾いた厳しい状態にあっても,可動コア41の通孔41bの内周面に弁体40のロッド43が接触することはない。したがって,可動コア41は,これを傾けるような外力を受けることなく,常に弁ハウジング9の内周面によりスムーズに案内され,コイルの通電時,固定コア14の吸引力に的確に応動して,弁体の開弁応答性の向上を図ることができる。また,可動コア41及び固定コア14間の第2環状間隙G2が可動コア41及びロッド43間の第3環状間隙G3より小さく設定されることにより,固定コア14及び可動コア41間の磁気抵抗が減少し,これも可動コア41の応答性の向上に寄与する。
【0045】
また,閉弁側ストッパ49を弁ハウジング9の内周面に嵌合,固定され,可動コア41の前端面に,その外周に連なる環状当接部50が,コイル32の非通電時,閉弁側ストッパ49の後端面に当接可能に設けられるので,コイル32の通電遮断時,可動コア41は,傾くことなく弁ハウジング9の内周面に案内され,可動コア41の外周に連なる大径の環状当接部50が閉弁側ストッパ49に当接,支承されることになり,可動コア41のバウンシングを抑制することができる。
【0046】
また,可動コア41の前端面には,前記環状当接部50の内周に連なるテーパ状の凹部51が設けられるので,テーパ状の凹部51は,コイルの通電時,可動コアに形成される磁路を絞ることなく,可動コア41の軽量化,延いては可動コア41の応答性向上に寄与することができる。可動コア41のバウンシングの抑制は,次のコイル32の通電時までに可動コア41のバウンシングを収束させ得ることを意味し,所定の燃料噴射特性を安定させることができる。
【0047】
以上,本発明の実施の形態について説明したが,本発明は上記実施形態に限定されるものではなく,特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。
【符号の説明】
【0048】
I・・・・電磁式燃料噴射弁
9・・・・弁ハウジング
14・・・固定コア
27・・・弁座
32・・・コイル
40・・・弁体
41・・・可動コア
41b・・可動コアの通孔
42・・・弁部
43・・・ロッド
46a,46b・・・弁体の一対のガイド部
48・・・開弁側ストッパ
49・・・閉弁側ストッパ
50・・・環状当接部
51・・・凹部
54・・・弁ばね
55・・・補助ばね