JP2003148280A - 燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 弁部材の開弁バウンスを抑止する燃料噴射装
置を提供する。 【解決手段】 弁部材と一体で往復移動可能に弁ボディ
１１に収容されている筒状の可動コア１４と、一端部を
下流側の可動コア１４の一端部に対向させ外周壁を弁ボ
ディ１１の内周壁に密接させている筒状の固定コア１２
とを備えた燃料噴射装置において、可動コア１４におけ
る固定コア１２との対向端部１５に、筒孔５４の外周側
で固定コア１２に向かって突出し筒孔５４に連なる環状
の突出部５０と、突出部５０の外周側で突出部５０より
も凹み対向端部１５の外周壁に連なる凹み部５２とを形
成し、さらに対向端部１５の外周壁と弁ボディ１１の内
周壁との間のクリアランスの間隔ｄ_cを１５〜２５μｍ
に設定する。

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（以下、
エンジンという）の燃料噴射装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、燃料噴射装置の一種に、コイル部
で発生させた磁力により可動コアを固定コアに向かって
吸引し弁部材を可動コアとともにリフトさせ開弁するも
のが公知である。この燃料噴射装置では、固定コア及び
可動コアは筒状をなし、それぞれ筒内に燃料通路を形成
している。可動コアは筒状の弁ボディに往復移動可能に
収容され、固定コアはその一端部を下流側の可動コアの
一端部に対向させ、外周壁を弁ボディの内周壁に密接さ
せている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記燃料噴射装置にお
いて弁部材のリフト時には固定コアと可動コアとの間の
コア室に燃料が流入する。可動コアが固定コアに衝突す
る際の衝突速度をその流入燃料の油圧ダンピング効果に
より抑制し、弁部材の開弁バウンスを抑止することが考
えられている。しかし、コア室に流入した燃料は可動コ
アが固定コアに接近するにしたがって可動コア内の燃料
通路に流出したり、可動コアの外周壁と弁ボディの内周
壁との間のクリアランスを通じて流出する。そのため弁
部材のフルリフト直前においてコア室からの燃料の流出
を制限することができず、その結果、開弁バウンスを充
分に抑止することができなかった。

【０００４】本発明の目的は、弁部材の開弁バウンスを
抑止する燃料噴射装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
燃料噴射装置によると、可動コアにおいて固定コアとの
対向端部の端面は、最外周縁に凹み部を形成し、もしく
は全体が平坦面であり、さらに可動コアは、外周壁と弁
ボディの内周壁との間にクリアランスを形成する。その
ため弁部材のフルリフト直前には、固定コアと可動コア
との間の燃料が可動コアの外周壁と弁ボディの内周壁と
の間のクリアランスを通じて流出するようになる。しか
しクリアランスの間隔は、固定コアと可動コアとの間か
らクリアランスを通じて流出する燃料の量を制限するよ
うに設定されているので、フルリフト直前には固定コア
と可動コアとの間の燃料が流出量の制限を受け油圧ダン
ピング効果を発現する。可動コアが固定コアに衝突する
ときの衝突速度はこの油圧ダンピング効果により抑えら
れるので、弁部材の開弁バウンスが充分に抑止される。
したがって、燃料噴射量を高精度に制御することができ
る。

【０００６】本発明の請求項２記載の燃料噴射装置によ
ると、前記クリアランスの間隔は１５〜２５μｍに設定
されているので、弁部材を高い応答性でフルリフトさせ
つつ弁部材の開弁バウンス量を抑制することができる。

【０００７】本発明の請求項３に記載の燃料噴射装置に
よると、可動コアは固定コアとの対向端部に、筒孔の外
周側で固定コアに向かって突出し筒孔に連なる環状の突
出部と、突出部の外周側で突出部よりも凹み可動コアの
外周壁に連なる凹み部とを具備している。これにより、
突出部の外周側の凹み部を上記対向端部の広範囲に確保
できるので、その凹み部と固定コアとの間に燃料の流入
空間を大きく形成できる。そのため、油圧ダンピング効
果の設定自由度が高くなる。尚、「筒孔」とは、筒状の
可動コアの中心軸上を軸方向に延びる孔を意味する。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を示す
一実施例を図面に基づいて説明する。本発明の一実施例
による燃料噴射装置を図１及び図２に示す。燃料噴射装
置１０のハウジング１１は円筒状に形成されている。ハ
ウジング１１は第１磁性筒部１１ａ、非磁性筒部１１ｂ
及び第２磁性筒部１１ｃから構成されている。

【０００９】固定コア１２は磁性材料で円筒状に形成さ
れている。固定コア１２はハウジング１１の燃料上流側
に同軸上に嵌入され、燃料下流側端部１３の外周壁はハ
ウジング１１の内周壁に密接している。固定コア１２の
燃料下流側端部１３の端面は、固定コア１２の筒軸に垂
直な平坦面に形成されている。

【００１０】可動コア１４は磁性材料で円筒状に形成さ
れている。可動コア１４は、燃料上流側端部１５を固定
コア１２の燃料下流側端部１３に対向させてハウジング
１１に同軸上に収容され、弁部材２０と一体で軸方向に
往復移動可能である。以下、固定コア１２と対向する可
動コア１４の燃料上流側端部１５を可動コア側対向端部
１５といい、可動コア１４と対向する固定コア１２の燃
料下流側端部１３を固定コア側対向端部１３という。可
動コア１４の筒壁を貫通する流出孔２５は、筒内外を連
通する燃料通路を形成している。

【００１１】可動コア側対向端部１５には突出部５０と
凹み部５２とが形成されている。図１及び図３に示すよ
うに、突出部５０は可動コア１４の筒孔５４の外周側に
環状に形成され、固定コア１２に向かって突出してい
る。突出部５０の先端面には可動コア１４の中心軸、す
なわち可動コア１４の移動方向軸に垂直かつ平坦な当接
面５６が形成されている。当接面５６は弁部材２０のフ
ルリフトの際に固定コア側対向端部１３の端面に当接
し、それ以外のときには固定コア側対向端部１３の端面
に対向しギャップ６０を形成する。突出部５０の内周縁
は筒孔５４の縁に連なっている。凹み部５２は突出部５
０の外周側に環状に形成され、固定コア１２とは反対側
に向かって突出部５０よりも凹んでいる。凹み部５２の
底面の外周縁は、可動コア側対向端部１５の外周壁の縁
に連なっている。凹み部５２の底面は固定コア側対向端
部１３の端面に対向し、それら凹み部５２と固定コア側
対向端部１３との間にコア室８０が形成される。突出部
５０の外周縁と凹み部５２の内周縁とを接続する接続部
５８は、凹み部５２から突出部５０に近づくにつれ固定
コア１２側に向かって傾斜するテーパ状に形成されてい
る。

【００１２】可動コア１４は任意の移動位置で、可動コ
ア側対向端部１５の外周壁とハウジング１１の内周壁と
の間にクリアランス７０を形成する。このクリアランス
７０は可動コア側対向端部１５の外周側に均一に形成さ
れる。本実施例においてクリアランス７０の間隔ｄ_cは
１５〜２５μｍ、好適には２０μｍ程度に設定される。
後に比較例を示すように、間隔ｄ_cを２５μｍより大き
く設定すると充分な油圧ダンピング効果が得られず開弁
バウンスを抑止できなくなり、クリアランスの間隔ｄ_c
を１５μｍ未満に設定すると油圧ダンピング効果が効き
過ぎて弁部材２０の開弁応答性が悪化し、弁部材２０が
フルリフトしなくなる。

【００１３】弁ボディ１７は円筒状に形成されている。
ハウジング１１の燃料下流側は弁ボディ１７に同軸上に
嵌入されている。弁ボディ１７は、ハウジング１１とは
反対側端部で弁ボディ本体１８をかしめている。ハウジ
ング１１、弁ボディ１７及び弁ボディ本体１８が特許請
求の範囲に記載された「弁ボディ」を構成している。弁
ボディ本体１８にはその燃料下流側端部に噴孔１８ｂが
形成され、噴孔１８ｂの上流側に弁座１８ａが形成され
ている。

【００１４】弁部材２０は、ハウジング１１、弁ボディ
１７及び弁ボディ本体１８に往復移動可能に収容されて
いる。弁部材２０の先端部に形成された当接部２１は、
弁ボディ本体１８の弁座１８ａに着座可能である。当接
部２１が弁座１８ａに着座することで噴孔１８ｂが閉塞
される。一方、当接部２１が弁座１８ａから離座するこ
とで噴孔１８ｂが開放される。弁部材２０は、当接部２
１とは反対側端部に形成された接合部２２において可動
コア１４の燃料下流側端部に嵌入されている。

【００１５】アジャスティングパイプ３２は固定コア１
２に圧入され、内部に燃料通路を形成している。スプリ
ング３１はその一端部でアジャスティングパイプ３２に
係止され、他端部で可動コア１４に係止されている。ア
ジャスティングパイプ３２の圧入量を調整することでス
プリング３１の荷重を変更できる。スプリング３１の付
勢力により可動コア１４及び弁部材２０が弁座１８ａに
向かって付勢されている。

【００１６】コネクタ３６はハウジング１１の燃料上流
側端部に嵌入され、内部に燃料通路を形成している。コ
ネクタ３６内の燃料通路はアジャスティングパイプ３２
内の燃料通路に連通している。フィルタ３５はコネクタ
３６内の燃料通路中に配設されている。フィルタ３５
は、高圧ポンプ等で圧送されコネクタ３６内に流入する
燃料中の異物を除去する。固定コア１２内にフィルタ３
５を通して流入した燃料は、アジャスティングパイプ３
２内の燃料通路、可動コア１４内の燃料通路、流出孔２
５が形成する燃料通路、弁ボディ１７の内周壁と弁部材
２０の外周壁との間を順次通過し、弁部材２０が弁座１
８ａから離座したときには、当接部２１と弁座１８ａと
の間に形成される開口を通過し噴孔１８ｂに導かれる。
尚、可動コア１４の突出部５０が固定コア１２に当接し
ていないとき、アジャスティングパイプ３２内の燃料通
路を通過した燃料は固定コア側対向端部１３と突出部５
０との間を抜けてコア室８０に流入する。

【００１７】ハウジング１１の外周には樹脂製のスプー
ル４１が装着され、そのスプール４１の外周にはコイル
部４０が巻回されている。スプール４１及びコイル部４
０の外周を樹脂モールドしたコネクタ４５が覆ってい
る。ターミナル４６はコネクタ４５に埋設されており、
コイル部４０と電気的に接続している。ターミナル４６
を通じ駆動パルスがコイル部４０に供給される。

【００１８】次に、燃料噴射装置１０の作動について説
明する。 （１）コイル部４０に供給する駆動パルスのオフ中、弁
部材２０及び可動コア１４はスプリング３１の付勢力に
より図２の下方、すなわち閉弁方向に移動して当接部２
１が弁座１８ａに着座する。これにより、噴孔１８ｂか
らの燃料噴射が遮断される。 （２）コイル部４０に供給する駆動パルスをオンする
と、コイル部４０に発生した磁力により可動コア１４が
スプリング３１の付勢力に抗し固定コア１２に向かって
吸引される。これにより弁部材２０がリフトして当接部
２１が弁座１８ａから離座し、燃料が当接部２１と弁座
１８ａとの間から噴孔１８ｂに流入して噴孔１８ｂから
噴射される。

【００１９】次に、本実施例の燃料噴射装置１０の特性
について比較例と比較しつつ説明する。本実施例として
は、クリアランス７０の間隔ｄ_cを２０μｍに設定した
ものについて説明する。比較例１及び２は、クリアラン
ス７０の間隔ｄ_c以外については本実施例と同じ構成で
ある。比較例１及び２ではそれぞれクリアランス７０の
間隔ｄ_cを１０μｍ及び３０μｍに設定している。図４
は、本実施例及び比較例１、２における突出部５０と固
定コア１２との間の間隔ｄ_g（図１参照）と、燃料ダン
パ係数Ｃとの関係を示す特性図である。ここで燃料ダン
パ係数Ｃは、コア室８０の燃料により奏される油圧ダン
ピング効果の程度を表す数値である。燃料ダンパ係数Ｃ
の値が大きいほど油圧ダンピング効果が高い。図５は、
本実施例及び比較例１、２における弁リフト量の経時変
化を模式的に示す特性図である。尚、図５の各分図にお
いて縦軸上のＦＬはフルリフト時のリフト量を示す。

【００２０】本実施例では、まず弁部材２０が閉弁状態
からフルリフト直前に至るまでは、コア室８０の燃料が
突出部５０と固定コア側対向端部１３との間を抜けて可
動コア１４内の燃料通路に流出するか、あるいはクリア
ランス７０を通じて流出する。次にフルリフト直前にな
ると、突出部５０と固定コア１２との間のギャップ６０
の間隔ｄ_gが極小となりギャップ６０を燃料が流通し難
くなるので、コア室８０の燃料の漏出がクリアランス７
０からのものに支配される。尚、以上説明した特性は、
比較例１及び２においても同様である。

【００２１】しかし、比較例１ではクリアランス７０の
間隔ｄ_cが３０μｍと大き過ぎるため、コア室８０から
多量の燃料がクリアランス７０を通じて流出する。その
ため突出部５０が固定コア１２に当接する直前にあって
も、図４（ａ）に示すように、燃料ダンパ係数Ｃを充分
に増大させることができない。したがって、突出部５０
が固定コア１２に衝突するときその衝突速度を充分に抑
制することができず、図５（ａ）に実線円で囲んで示す
ように開弁バウンスを充分に抑止できないので、燃料噴
射量を高精度に制御することが困難となる。

【００２２】また比較例２では、クリアランス７０の間
隔ｄ_cが１０μｍと小さ過ぎるため、コア室８０からク
リアランス７０を通じて流出する燃料の量が少なくなり
過ぎる。これにより燃料ダンパ係数Ｃは図４（ｃ）に示
すように、突出部５０が固定コア１２に当接する直前に
急激に増大する。その結果、図５（ｃ）に示すように、
弁部材２０の開弁応答性が悪くなり、また弁部材２０が
フルリフトせず所望量の燃料が噴孔１８ｂから噴射され
なくなる。

【００２３】以上の比較例１及び２に対し本実施例で
は、クリアランス７０の間隔ｄ_cが２０μｍに設定され
ているので、コア室８０からクリアランス７０を通じて
流出する燃料が適度に制限される。これにより燃料ダン
パ係数Ｃは図４（ｂ）に示すように、突出部５０が固定
コア１２に近づくにつれ緩やかに増大していく。そして
突出部５０が固定コア１２に当接する直前には、燃料ダ
ンパ係数Ｃが弁バウンスを低減できる程度に大きく、か
つ弁部材２０のリフトを妨げない程度に小さな値とな
る。この燃料ダンパ係数Ｃの実現により図５（ｂ）に示
すように、弁部材２０を高い応答性でフルリフトさせる
ことができる。しかも突出部５０が固定コア１２に衝突
するときの衝突速度を抑えることができ、したがって図
５（ｂ）に実線円で囲んで示すように弁部材２０の開弁
バウンス量を抑制できる。このように本実施例ではクリ
アランス７０の間隔ｄ_cを適正値に設定するだけで、コ
イル部４０、固定コア１２、可動コア１４等からなる磁
気回路の構成を変更しなくても開弁バウンスを抑止でき
る。開弁バウンスの抑止効果は、燃料噴射量を高精度に
制御することを可能にする。

【００２４】本実施例では、突出部５０の内周縁が可動
コア１４の筒孔５４の縁に直接連なり、突出部５０の内
周側には固定コア１２とは反対側に向かって凹む凹み部
が形成されていない。さらに突出部５０の外周側の凹み
部５２が環状に形成されている。このような構成では凹
み部５２を可動コア側対向端部１５の広範囲に形成する
ことができるので、凹み部５２と固定コア側対向端部１
３との間にコア室８０を大きく確保することもできる。
したがって凹み部５２の形成面積を変化させることで、
燃料ダンパ係数Ｃを要求に応じた種々の値に設定でき
る。

【００２５】尚、固定コア１２とは反対側に向かって凹
む凹み部を突出部５０の内周側に形成してもよいし、突
出部５０の外周側に所定数の凹み部５２を周方向で互い
に間隔をあけて形成してもよい。また、上記実施例では
テーパ状の接続部５８を設け突出部５０と凹み部５２と
を階段状につなげているが、凹み部５２の内周縁を突出
部５０の外周縁に直接接続し、突出部５０の外周縁から
可動コア側対向端部１５の外周壁の縁に近づくにつれ徐
々に凹むように凹み部５２を構成してもよい。さらに、
固定コア１２とは反対側に向かって凹む凹み部を可動コ
ア側対向端部１５に何ら形成しないで、可動コア側対向
端部１５の端面全体を可動コア１４の移動方向軸に垂直
な平坦面に形成してもよい。

【００２６】上記実施例では可動コアの外周壁と弁ボデ
ィ（ハウジング１０）の内周壁との間のクリアランスの
間隔を１５〜２５μｍに設定しているが、クリアランス
の間隔については燃料噴射装置の仕様に応じ各燃料噴射
装置で所望の特性が得られる値に適宜設定することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による燃料噴射装置の要部を
模式的に示す断面図である。

【図２】本発明の一実施例による燃料噴射装置を示す断
面図である。

【図３】図１に示す可動コアの上流側端部を模式的に示
す平面図である。

【図４】本発明の一実施例及び比較例における突出部−
固定コア間の間隔と燃料ダンパ係数との関係を示す特性
図である。

【図５】本発明の一実施例及び比較例における弁リフト
量の経時変化を模式的に示す特性図である。

【符号の説明】

１０ 燃料噴射装置 １１ ハウジング（弁ボディ） １２ 固定コア １３ 固定コア側対向端部 １４ 可動コア １５ 可動コア側対向端部 １７ 弁ボディ １８ａ 弁座 １８ｂ 噴孔 １８ 弁ボディ本体（弁ボディ） ２０ 弁部材 ２１ 当接部 ４０ コイル部 ５０ 突出部 ５２ 凹み部 ５４ 筒孔 ７０ クリアランス

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G066 AB02 BA22 BA31 BA40 BA51 CC03 CC05T CC61 CE13 CE23 CE24 DA12

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 噴孔の上流側に弁座を有する筒状の弁ボ
   ディと、 前記弁ボディに往復移動可能に収容され、前記弁座に着
   座可能な当接部を有し、前記当接部が前記弁座に着座す
   ることにより前記噴孔を閉塞し前記弁座から離座するこ
   とにより前記噴孔を開放する弁部材と、 前記弁部材と一体で往復移動可能に前記弁ボディに収容
   されている筒状の可動コアと、 一端部を下流側の前記可動コアの一端部に対向させ、外
   周壁を前記弁ボディの内周壁に密接させている筒状の固
   定コアと、 前記固定コアに向かって前記可動コアを吸引する磁力を
   発生するコイル部と、を備える燃料噴射装置であって、 前記可動コアにおいて前記固定コアとの対向端部の端面
   は、最外周縁に凹み部を形成し、もしくは全体が平坦面
   であり、 前記可動コアは、外周壁と前記弁ボディの内周壁との間
   にクリアランスを形成し、 前記クリアランスの間隔は、前記固定コアと前記可動コ
   アとの間から前記クリアランスを通じて流出する燃料の
   量を制限するように設定されていることを特徴とする燃
   料噴射装置。
2. 【請求項２】 前記クリアランスの間隔は１５〜２５μ
   ｍに設定されていることを特徴とする請求項１記載の燃
   料噴射装置。
3. 【請求項３】 前記可動コアは、前記固定コアとの対向
   端部に、 筒孔の外周側で前記固定コアに向かって突出し、前記筒
   孔に連なる環状の突出部と、 前記突出部の外周側で前記突出部よりも凹み、前記可動
   コアの外周壁に連なる凹み部と、を具備していることを
   特徴とする請求項１又は２記載の燃料噴射装置。