JP2002054524A - 燃料噴射弁 - Google Patents

燃料噴射弁

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JP2002054524A
JP2002054524A JP2000280944A JP2000280944A JP2002054524A JP 2002054524 A JP2002054524 A JP 2002054524A JP 2000280944 A JP2000280944 A JP 2000280944A JP 2000280944 A JP2000280944 A JP 2000280944A JP 2002054524 A JP2002054524 A JP 2002054524A
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Japan
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fuel
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valve
fuel injection
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JP2000280944A
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Takahiro Miura
隆弘 三浦
Hitoshi Asano
仁 浅野
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Aisan Industry Co Ltd
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Aisan Industry Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M51/00Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/061Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means
    • F02M51/0625Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures
    • F02M51/0664Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding
    • F02M51/0671Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding the armature having an elongated valve body attached thereto
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/30Fuel-injection apparatus having mechanical parts, the movement of which is damped
    • F02M2200/304Fuel-injection apparatus having mechanical parts, the movement of which is damped using hydraulic means

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バルブ急閉により生ずる水撃作用を緩和し、
バウンシング現象の発生を抑制することにより、燃料の
浪費および空燃比のバラツキを抑えることができる燃料
噴射弁を提供する。 【解決手段】 アーマチャ13と噴射孔5cの間に、バ
ルブ14急閉により生ずる水撃作用により発生する圧力
を吸収・緩衝するための水撃吸収部材6を装着したの
で、アーマチャ13への圧力伝播が軽減され、アーマチ
ャ13に一体的に固着されたバルブ14のバウンシング
現象によるリフト量が低減されるので、燃料の余剰吐出
分が減少して燃料の浪費が抑制されるとともに、空燃比
のバラツキも減少する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の燃料噴射
弁に関し、詳しくは、内部で発生する燃料圧力による水
撃作用を低減させ、燃料噴射量を適正に確保するための
構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】高圧燃料を燃料噴射弁からエンジンの燃
焼室内に直接噴射するようにした、いわゆる、直接噴射
式(以下、単に直噴式と記す)エンジンが知られてい
る。このような、直噴式エンジンにおいては、低負荷運
転時には、点火プラグの周辺には濃厚混合気を偏在させ
て着火性を向上させ、全体としては混合気を希薄にする
層状燃焼が用いられる。この層状燃焼は、燃焼室の圧縮
工程時に燃料を噴射するものであり、燃焼室内の圧力が
高いときに燃料を噴射する。そのため、燃料噴射弁に送
られる燃料の圧力は、通常のインテークマニホールド内
噴射式のエンジンに比べて極めて高く、燃料噴射時で約
20MPa、燃料噴射停止時のニードルバルブ(以下、
単にバルブと記す)全閉時で約80MPaにもなる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】そのため、図7に示す
ように、燃料噴射時のバルブ14全開状態から燃料噴射
停止時のバルブ14全閉状態に移行した時、バルブ14
の急閉により燃料噴射弁21内部に発生する水撃作用に
よる圧力が、燃料噴射弁21内部を遡上し、アーマチャ
13の先端面13aに作用してアーマチャ13をリフト
させ、バルブ14を開方向へ移動させる、いわゆる、バ
ウンシング現象を引き起こす。このバウンシング現象
は、図6に示すように、1次バウンス(図中Aで示す)
に引き続きさらに2次(図中Bで示す)、3次(図中C
で示す)と発生し減衰して沈静化する。このバウンシン
グ現象の間、開弁する時間分だけの燃料吐出量が所定の
燃料吐出量にプラスされるため、全燃料吐出量は所定値
より多めとなり、燃料の浪費および空燃比のバラツキを
来す。そこで本発明は、水撃作用により発生する圧力を
減衰させ、バウンシング現象の発生を抑制することによ
り、燃料の浪費および空燃比のバラツキを防止すること
ができる燃料噴射弁を提供することを課題とするもので
ある。
【0004】
【課題を解決するための手段】前記課題の解決を目的と
してなされた請求項1の発明は、電磁コイルの励磁によ
り、アーマチャに一体的に固定されたニードルバルブを
リフトさせ、ノズルに形成された噴射孔から燃焼室内に
燃料を噴射する燃料噴射弁において、前記アーマチャと
前記噴射孔の間に、前記ニードルバルブ急閉により発生
する水撃作用を吸収するための水撃吸収部材を設けたこ
とを特徴とする。また、請求項2の発明は、前記水撃吸
収部材が、頂点にそれぞれフィンを有する多角形の筒状
の金属製薄板からなることを特徴とする。また、請求項
3の発明は、前記水撃吸収部材が、円筒状に複数回巻回
された金属製メッシュからなることを特徴とする。ま
た、請求項4の発明は、前記水撃吸収部材が、円筒状に
形成された合成ゴムからなることを特徴とする。また、
請求項5の発明は、前記水撃吸収部材が、円筒状に形成
されたスポンジ状弾性体からなることを特徴とする。
【0005】
【発明の実施の形態】本発明の望ましい実施形態につい
て図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施形態
に係る燃料噴射弁の縦断面図である。図1において、燃
料噴射弁1の本体2の上流側(図の右側)には合成樹脂
製のコネクタ部3が固定されている。本体2の下流側
(図の左側)には弁座5aを構成する金属製のノズル5
が固定されている。本体2とノズル5との間にはプレー
ト4が挟着され空間部5bが形成されている。空間部5
bには後述する水撃吸収部材6が装着される。コネクタ
部3には、燃料通路を構成するとともに磁路を形成する
ための金属製のステータ7およびステータ7を励磁する
ためのコイルサブアッセンブリ8が同時成形されてい
る。コイルサブアッセンブリ8はボビン8aおよびボビ
ン8aに巻回されたコイル8bからなり、コイル8bの
一端はコネクタ部3に同時成形された金属製の端子9に
接続され、他端は接地されている。
【0006】ステータ7の中央には燃料通路7aが穿設
され、燃料通路7aの入口には燃料中の塵埃を除去する
ためのフィルタ10が嵌合され、その下流部にはスプリ
ング11を支持するためのリテーナ12が圧入されてい
る。リテーナ12の中央には燃料通路12aが穿設され
ている。リテーナ12の下流端にはスプリング11の一
端が支持されている。スプリング11の他端にはバルブ
14が一体的に固着されたアーマチャ13が当接し押圧
されている。アーマチャ13の中央には燃料通路13b
が穿設され、燃料通路13bは連通孔13cにより空間
部5bに連通されている。バルブ14の下流端には弁1
4aが形成され、ノズル5の弁座5aに当接して噴射孔
5cを閉塞している。弁14aが弁座5aに当接してい
るとき、アーマチャ13とステータ7の間には僅かな隙
間が確保されるよう構成されている。
【0007】図2は本発明の第1の実施形態に係る水撃
吸収部材の縦断面図である。図2において、水撃吸収部
材6の中心は金属製の薄板により六角形の筒6aが形成
されている。六角形のそれぞれの頂点には同材料からな
るフィン6bが放射状に設けられ、フィン6bの外端部
はそれぞれノズル5の空間部5bの内面に接するよう構
成されている。水撃吸収部材6は六角形の筒6aの中央
をバルブ14のニードル部14bが貫入するように組み
付けられる。なお、本水撃吸収部材6の筒形状は六角形
に限らず、多角形であれば同様の効果を奏する。
【0008】図3は本発明の第2の実施形態に係る水撃
吸収部材の縦断面図である。図3において、水撃吸収部
材15は金属製の網または網刃状の、いわゆる、メッシ
ュをロール状に複数回巻回して円筒状に形成されてい
る。水撃吸収部材15は円筒形の中央をバルブ14のニ
ードル部14bが貫入するよう組み付けられる。
【0009】図4は本発明の第3の実施形態に係る水撃
吸収部材の縦断面図である。図4において、水撃吸収部
材16は円筒状に形成された合成ゴムにより構成されて
いる。水撃吸収部材16は円筒形の中央をバルブ14の
ニードル部14bが貫入するよう組み付けられる。
【0010】図5は本発明の第4の実施形態に係る水撃
吸収部材の縦断面図である。図5において、水撃吸収部
材17は、例えば、合成ゴム、合成樹脂、ポリマ、エラ
ストマ等からなるスポンジ状の弾性体により円筒状に形
成されている。水撃吸収部材17は円筒形の中央をバル
ブ14のニードル部14bが貫入するよう組み付けられ
る。
【0011】次に、本発明の一実施形態に係る燃料噴射
弁の作用について説明する。図1において、フィルタ1
0により塵埃が除去された燃料はリテーナ12の燃料通
路12aを通過した後、ステータ7の燃料通路7a、ア
ーマチャ13の燃料通路13b、連通孔13c、ノズル
5の空間部5bを通過して弁座5aまでを高圧燃料で満
たす。端子9に電源が印加されるとコイル8bが励磁さ
れ、アーマチャ13がステータ7に吸引されて弁14a
が開かれ、燃料の噴射が行なわれる。端子9の電源が断
たれるとコイル8bの励磁が断たれ、アーマチャ13は
スプリング11により押圧されて弁14aが閉じられ
る。この時、弁14aの急閉により弁座5a周辺に水撃
作用による圧力が発生し、燃料通路内を遡上するが、空
間部5bに装着された水撃吸収部材により吸収・緩衝さ
れて遡上圧力が弱められる。
【0012】次に、水撃吸収部材の作用について詳しく
説明する。図2に示す第1の実施形態においては、水撃
吸収部材6の中央を遡上する水撃作用により生じた圧力
は、六角形の筒6aおよびフィン6bを構成する金属製
薄板が圧力を受けて弾性変形して撓むことにより、吸収
・緩衝されて弱められる。図6の細い点線がバルブ14
の実際の挙動を表しており、従来技術(水撃吸収部材無
し)に比較してバウンシングが減少していることが示さ
れている。また、図3に示す第2の実施形態において
は、水撃吸収部材15の中央を遡上する水撃作用により
生じた圧力は、円筒状に複数回巻回された金属製メッシ
ュ内で反響して減衰することにより、吸収・緩衝されて
弱められる。図6の太い点線がバルブ14の実際の挙動
を表しており、従来技術(水撃吸収部材無し)に比較し
てバウンシングが減少していることが示されている。
【0013】また、図4に示す第3の実施形態において
は、水撃吸収部材16の中央を遡上する水撃作用により
生じた圧力は、円筒状に形成された合成ゴムが撓むこと
により、吸収・緩衝されて弱められる。また、図5に示
す第4の実施形態においては、水撃吸収部材17の中央
を遡上する水撃作用により生じた圧力は、円筒状に形成
されたスポンジ状弾性体が撓むことにより、加えて、ス
ポンジ状弾性体に形成された空洞部内で反響して減衰す
ることにより、吸収・緩衝されて弱められる。上述のよ
うに、水撃吸収部材により遡上する圧力が吸収・緩衝さ
れるのでアーマチャ13(図1参照)への圧力伝播が軽
減され、バルブ14のリフト量が低減される。
【0014】
【発明の効果】本発明は上述のように構成されているの
で以下の効果を奏する。すなわち、水撃吸収部材により
水撃作用により生じた圧力が吸収・緩衝されるのでアー
マチャへの圧力伝播が軽減され、バウンシング現象によ
るバルブのリフト量が低減されるので、燃料の余剰吐出
分が減少して燃料の浪費が抑制されるとともに、空燃比
のバラツキも減少する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る燃料噴射弁の縦断面
図である。
【図2】本発明の第1の実施形態に係る水撃吸収部材の
縦断面図である。
【図3】本発明の第2の実施形態に係る水撃吸収部材の
縦断面図である。
【図4】本発明の第3の実施形態に係る水撃吸収部材の
縦断面図である。
【図5】本発明の第4の実施形態に係る水撃吸収部材の
縦断面図である。
【図6】経過時間に対するニードルバルブリフト量の比
較線図である。
【図7】従来の燃料噴射弁の縦断面図である。
【符号の説明】
1 燃料噴射弁 5 ノズル 5c 噴射孔 6 水撃吸収部材 6a 筒 6b フィン 8 コイルサブアッセンブリ 8b コイル 13 アーマチャ 14 バルブ 15 水撃吸収部材 16 水撃吸収部材 17 水撃吸収部材

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電磁コイルの励磁により、アーマチャに
    一体的に固定されたニードルバルブをリフトさせ、ノズ
    ルに形成された噴射孔から燃焼室内に燃料を噴射する燃
    料噴射弁において、前記アーマチャと前記噴射孔の間
    に、前記ニードルバルブの急閉により発生する水撃作用
    を吸収するための水撃吸収部材を設けたことを特徴とす
    る燃料噴射弁。
  2. 【請求項2】 前記水撃吸収部材が、頂点にそれぞれフ
    ィンを有する多角形の筒状の金属製薄板からなることを
    特徴とする請求項1記載の燃料噴射弁。
  3. 【請求項3】 前記水撃吸収部材が、円筒状に複数回巻
    回された金属製メッシュからなることを特徴とする請求
    項1記載の燃料噴射弁。
  4. 【請求項4】 前記水撃吸収部材が、円筒状に形成され
    た合成ゴムからなることを特徴とする請求項1記載の燃
    料噴射弁。
  5. 【請求項5】 前記水撃吸収部材が、円筒状に形成され
    たスポンジ状弾性体からなることを特徴とする請求項1
    記載の燃料噴射弁。
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