JP2004360627A

JP2004360627A - 燃料噴射弁

Info

Publication number: JP2004360627A
Application number: JP2003161960A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Saito; 貴博齋藤; Hiroshi Okada; 弘岡田
Original assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Current assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Priority date: 2003-06-06
Filing date: 2003-06-06
Publication date: 2004-12-24

Abstract

【課題】製造工程が煩雑にならず、且つ、外観寸法が大型化することなく低騒音化が図れる燃料噴射弁を提供する。
【解決手段】弁ケーシング３の内部に燃料通路２を設け、燃料通路２内に弁体１６を開弁位置と閉弁位置との間で移動自在に設け、弁体１６を移動させる電磁アクチュエータ５を設け、電磁アクチュエータ５を制御することによって燃料を所定のタイミングで、且つ、所望の量だけ噴射する燃料噴射弁１Ａにおいて、電磁アクチュエータ５の可動鉄心２１に移動抵抗体２７を設け、弁体１６と一体に移動抵抗体２７が燃料通路２内を移動するようにした。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の吸気側に燃料を所定のタイミングで、且つ、所望の量だけ噴射する電磁式の燃料噴射弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より電磁式の燃料噴射弁が種々提案されている。実開昭５８−２９１６１号公報は、その一例としての燃料噴射弁を開示する。
【０００３】
上記公報の燃料噴射弁１００は、図６に示すように、弁部１０１と胴体１０２とコネクタ１０３とニップル１０４とを備え、弁部１０１と胴体１０２の外周がゴム製のカバー１０５で覆われている。そして、弁部１０１が吸気管１１０の孔１１０ａに突出された状態で吸気管１１０に取り付けられており、弁部１０１と吸気管１１０の孔１１０ａとの間にはゴム製のカバー１０５の下端が介在されている。また、燃料噴射弁１００の内部には燃料通路（図示せず）が配置され、燃料通路のニップル１０４側はデリバリパイプ１０６に接続され、燃料通路の弁部１０１側には噴射口（図示せず）が形成されている。弁部１０１内の燃料通路には弁体（図示せず）が配置され、胴体１０２内には弁体を移動させる電磁アクチュエータ（図示せず）が配置されている。弁体は閉弁位置側に付勢され、電磁アクチュエータの非通電時には閉弁位置に位置し、電磁アクチュエータの通電時にのみ開弁位置に変移するようになっている。
【０００４】
次に、燃料噴射弁１００の作用を説明する。弁体は閉弁位置に位置され、燃料通路には加圧された燃料が流入されている。この状態にあって、電磁アクチュエータに通電されると、弁体が閉弁位置から開弁位置に変移し、燃料通路内の燃料が噴射口より噴射される。電磁アクチュエータの通電が停止されると、弁体が閉弁位置に戻されて燃料の噴射が停止される。このように電磁アクチュエータの通電・非通電によって燃料が吸気管１１０内に所定のタイミングで、且つ、所望の量だけ噴射される。
【０００５】
ところで、弁体が閉弁位置から開弁位置に移動する際には、電磁アクュエータの可動鉄心が移動規制部材（例えば、固定鉄心）に突き当たり、また、弁体が開弁位置から閉弁位置に移動する際には、弁体が座面に突き当たり、振動が発生する。この振動は燃料噴射弁１００の弁ケーシングを伝って外部に放出されると、騒音となる。しかし、上記従来例の燃料噴射弁１００では、放出された騒音が燃料噴射弁１００を覆うゴム製のカバー１０５によって吸収され、低騒音化が図られている。
【０００６】
【特許文献１】
実開昭５８−２９１６１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の燃料噴射弁１００では、燃料噴射弁１００の外周にゴム製のカバー１０５を組み付けなければならないため、製造工程が煩雑であるという問題があった。また、燃料噴射弁１００の外周をゴム製のカバー１０５で覆うため、外観寸法が大型化するという問題があった。
【０００８】
本発明は前述した事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、製造工程が煩雑にならず、且つ、外観寸法が大型化することなく低騒音化が図れる燃料噴射弁を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、弁ケーシングの内部に燃料通路を設け、この燃料通路内に弁体を開弁位置と閉弁位置との間で移動自在に設け、この弁体を移動させる電磁アクチュエータを設け、この電磁アクチュエータを制御することによって燃料を所定のタイミングで、且つ、所望の量だけ噴射する燃料噴射弁において、前記燃料通路内を前記弁体と一体に移動する移動抵抗体を設けたことを趣旨とする。
【００１０】
上記構成によれば、弁体が開弁位置と閉弁位置との間を移動する際に、移動抵抗体が燃料の流体抵抗を受けながら移動するため、弁体の移動速度が低減されて固定鉄心及び座面との衝突エネルギーが減少し、外部の空間に放出される騒音が低減される。そして、燃料噴射弁の製造に際して、弁体と一体に移動するよう移動抵抗体を付設すれば良いため、組み付け工程の容易な追加のみで製造可能である。また、弁ケーシング内に防音性能を組み込むことができるため、従来例のように弁ケーシングの外周に防音用の部材を配置する必要がない。以上より、製造工程が煩雑にならず、且つ、外観寸法が大型化することなく低騒音化が図れる。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の燃料噴射弁において、前記移動抵抗体の最大外径は、前記燃料通路の径より少なくとも小さく設定された構成としている。
【００１２】
上記構成によれば、移動抵抗体が弁ケーシングの内壁に干渉されずに流体抵抗のみを受けた状態で移動する。従って、弁体が安定した移動抵抗によって減速され、より安定した低速移動を行うことができる。
【００１３】
さらに、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の燃料噴射弁において、前記燃料通路内に前記電磁アクチュエータの可動鉄心を配置し、この可動鉄心に連通孔を設け、前記電磁アクチュエータより上流側の前記燃料通路が前記可動鉄心の前記連通孔を経て前記電磁アクチュエータの下流側の前記燃料通路に燃料を導き、前記連通孔の出口より前記弁体側に前記移動抵抗体を設けた構成としている。
【００１４】
上記構成によれば、弁体が閉弁位置から開弁位置に変移し、燃料が噴射されると、可動鉄心の連通孔より燃料通路に燃料が流入し、燃料通路内の燃料が常に移動抵抗体を経て弁体側に流通するため、移動抵抗体が確実に流体抵抗を受けつつ移動する。従って、弁体が安定した移動抵抗によって減速され、更に安定した低速移動を行うことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明を具現化した第１実施形態について図面を参照して説明する。図１は燃料噴射弁１Ａの断面図、図２は燃料噴射弁１Ａの要部の拡大断面図、図３は移動抵抗体２７の平面図である。
【００１６】
図１において、燃料噴射弁１Ａは、内部に燃料通路２が形成された弁ケーシング３と、燃料通路２を開閉する弁手段４と、この弁手段４を開弁位置と閉弁位置との間で移動させる電磁アクチュエータ５と、この電磁アクチュエータ５に通電するためのコネクタ６とから主に構成されている。
【００１７】
弁ケーシング３は、金属パイプ（磁性筒体）１０と、この金属パイプ１０の上半分の全外周を覆うように配置された樹脂モールド部１２とを備えている。金属パイプ１０は円筒状を有し、その内部が燃料通路２として形成されている。弁ケーシング３の樹脂モールド部１２には導電性ロッド１３が埋設されている。
【００１８】
金属パイプ１０の上端にはデリバリパイプ（図示せず）が接続され、フューエルポンプ（図示せず）で圧送された燃料がデリバリパイプを経て燃料通路２の上方より供給されるようになっている。金属パイプ１０内の上端にはフィルタ１４が配置され、このフィルタ１４によって燃料中の不純物がトラップされるようになっている。
【００１９】
弁手段４は、図２に示すように、金属パイプ１０内の下端部に固定され、上下方向に貫通された弁体用孔１５ａを有する弁座部材１５と、この弁座部材１５の弁体用孔１５ａ内で移動自在に配置された略球状の弁体１６とから構成されている。弁体用孔１５ａは、上方から下方に向かって径が段差状に小さく設定され、その段面の一つが座面１７として形成されている。弁体用孔１５ａの下方には噴射口１５ｂを有するオリフィスが設けられている。この噴射口１５ｂは、吸気管（図示せず）内に開口されている。
【００２０】
弁体１６は、電磁アクチュエータ５の駆動力によって弁座部材１５の座面１７に密着する閉弁位置（図１の位置）と、弁座部材１５の座面１７より上方に離間する開弁位置との間で移動される。即ち、弁手段４の閉弁位置では、弁座部材１５の座面１７が弁体１６で閉塞されて燃料が噴射口１５ｂより噴射されず、弁手段４の開弁位置では、弁座部材１５の弁体用孔１５ａが開口されて燃料が噴射口１５ｂより噴射されるようになっている。
【００２１】
電磁アクチュエータ５は、図２に示すように、金属パイプ１０の内部に固定された固定鉄心（コア筒）２０と、金属パイプ１０の内部に移動自在に配置された可動鉄心２１と、固定鉄心２０及び可動鉄心２１の外周位置で弁ケーシング３に内装された電磁コイル２２と、この電磁コイル２２の内周側に配置され、電磁コイル２２を巻き付けるためのボビン２３と、電磁コイル２２の外周側に配置され、磁路を形成するための磁路形成部としてのヨーク２４とを備えている。
【００２２】
固定鉄心２０には、上下面に開口する軸孔２０ａが形成されている。可動鉄心２１には上面に開口する連通孔としての軸孔２１ａと、この軸孔２１ａに連通し、且つ、側周面に開口する連通孔としての横孔２１ｂとが形成されている。可動鉄心２１は、固定鉄心２０の下方に近接配置され、上部側の大径部２１ｃと下部側の小径部２１ｄとが一体に形成されている。大径部２１ｃは、金属パイプ１０の内径より若干だけ小さい外径を有し、金属パイプ１０の内壁に摺動しつつ移動する。小径部２１ｄは、金属パイプ１０の内径より十分に小さい外径を有し、その外周側は燃料通路２に臨んでいる。燃料通路２に臨む小径部２１ｄの側周に横孔２１ｂが開口し、この開口部分が連通孔の出口である。小径部２１ｄの下端は、弁体１６に溶接等で固定されている。従って、可動鉄心２１と共に弁体１６が一体に変移し、可動鉄心２１が固定鉄心２０に突き当たる位置が開弁位置に、弁体１６が座面１７に突き当たる位置（密着する位置）が閉弁位置になっている。
【００２３】
移動抵抗体２７は、フラットなリング形状を有し、その内周側が溶接や圧入等によって小径部２１ｄの外周に固定され、その外周側が自由端とされている。移動抵抗体２７の固定位置は、小径部２１ｄの横孔２１ｂの位置より弁体１６側に設定されている。移動抵抗体２７の最大外径（Ｌ１）は、金属パイプ１０の内径、つまり、燃料通路２の径（Ｌ２）より少なくとも小さく設定されている。また、移動抵抗体２７は、図３に示すように、外縁リング部２７ａを除いてほぼ全域がメッシュ部２７ｂにて形成されており、このメッシュ部２７ｂの網目より燃料が自由に流出入できるようになっている。
【００２４】
また、図１に示すように、固定鉄心２０の内部にはバネ受け部材２５が固定され、このバネ受け部材２５に圧縮コイルバネ（付勢手段）２６の上端が当接されている。この圧縮コイルバネ２６の下端は、可動鉄心２１に当接されており、圧縮コイルバネ２６のバネ力によって弁体１６は閉弁位置側に付勢されている。そして、電磁コイル２２に通電されると、可動鉄心２１が電磁力によって上方に変位して弁体１６が開弁位置に変移し、電磁コイル２２への通電が終わると、可動鉄心２１が圧縮コイルバネ２６のバネ力によって閉弁位置に戻る。
【００２５】
また、電磁アクチュエータ５が配置された箇所の燃料通路２間は、バネ受け部材２５の貫通孔２５ａ、固定鉄心２０の軸孔２０ａ、可動鉄心２１の軸孔２１ａ及び可動鉄心２１の横孔２１ｂによって連通されている。従って、電磁アクチュエータ５より上方側の燃料通路２の燃料は、バネ受け部材２５の貫通孔２５ａ、固定鉄心２０の軸孔２０ａ、可動鉄心２１の軸孔２１ａ及び可動鉄心２１の横孔２１ｂの順に導かれることによって電磁アクチュエータ５の下方側の燃料通路２に流入される。
【００２６】
コネクタ６は、導電性ロッド１３の一端側によって形成された端子部３０と、樹脂モールド部１２によって一体成形されたコネクタハウジング部３１とから構成されている。導電性ロッド１３の他端は電磁アクチュエータ５の電磁コイル２２に接続され、コネクタ６より電磁コイル２２に通電されるようになっている。
【００２７】
尚、弁ケーシング３の外周の上端側及び下端側にはパッキン３２，３３がそれぞれ嵌合されている。上端側のパッキン３２はデリバリパイプ（図示せず）をシールド接続するためのものであり、下端側のパッキン３３は燃料噴射弁１Ａを吸気管（図示せず）にシールド接続するためのものである。
【００２８】
次に、燃料噴射弁１Ａの作用を説明する。弁体１６は閉弁位置に位置され、燃料通路２には加圧された燃料が流入されている。この状態にあって、電磁アクチュエータ５に通電されると、弁体１６が閉弁位置から開弁位置に変移し、燃料通路２内の燃料が噴射口１５ｂより噴射される。電磁アクチュエータ５の通電が停止されると、弁体１６が閉弁位置に戻されて燃料の噴射が停止される。このように電磁アクチュエータ５の通電・非通電によって燃料が吸気管内に所定のタイミングで、且つ、所望の量だけ噴射される。
【００２９】
上記弁体１６が閉弁位置から開弁位置に移動する際には、電磁アクチュエータ５の可動鉄心２１が固定鉄心２０に突き当たり、また、弁体１６が開弁位置から閉弁位置に移動する際には、弁体１６が弁座部材１５の座面１７に突き当たるため、振動が発生する。
【００３０】
ここで、弁体１６が開弁位置と閉弁位置との間を移動する際に、移動抵抗体２７が燃料の流体抵抗を受けながら移動するため、弁体１６の移動速度が低減されて衝突エネルギーが減少し、外部の空間に放出される騒音が低減される。そして、燃料噴射弁１Ａの製造に際して、弁体１６と一体に移動するように移動抵抗体２７を付設すれば良いため、組み付け工程の容易な追加のみで製造可能である。また、弁ケーシング３内に防音性能を組み込むことができるため、従来例のように、弁ケーシング３の外周に防音用の部材を配置する必要がない。以上より、製造工程が煩雑にならず、且つ、外観寸法が大型化することなく低騒音化が図れる。さらに、可動鉄心２１に移動抵抗体２７を組み付ければ良いため、組立ての自動化が容易に可能である。また、従来例のように断熱ゴム製のカバー等を使用する場合に比べて材料コストの低減になる。
【００３１】
上記第１実施形態では、移動抵抗体２７の最大外径は、燃料通路２の径より少なくとも小さく設定されているので、移動抵抗体２７が金属パイプ１０の内壁に干渉されずに流体抵抗のみを受けた状態で移動する。従って、弁体１６が安定した移動抵抗によって減速され、より安定した低速移動を行うことができる。
【００３２】
上記第１実施形態では、燃料通路２内に電磁アクチュエータ５の可動鉄心２１を配置し、この可動鉄心２１に軸孔２１ａ及び横孔２１ｂを設け、電磁アクチュエータ５より上流側の燃料通路２が可動鉄心２１の軸孔２１ａ及び横孔２１ｂを経て電磁アクチュエータ５の下流側の燃料通路２に燃料を導き、横孔２１ｂの出口より弁体１６側に移動抵抗体２７が設けられている。このような構成により、弁体１６が閉弁位置から開弁位置に変移し、燃料が噴射されると、可動鉄心２１の横孔２１ｂより燃料通路２に燃料が流入し、燃料通路２内の燃料が常に移動抵抗体２７を経て弁体１６側に流通するため、移動抵抗体２７が確実に流体抵抗を受けつつ移動する。従って、弁体１６が安定した移動抵抗によって減速され、更に安定した低速移動を行うことができる。
【００３３】
上記第１実施形態は、移動抵抗体２７は、メッシュ体にて形成されているので、比較的小さい移動抵抗の移動抵抗体２７を得ることができる。
【００３４】
（第２実施形態）
以下、本発明を具現化した第２実施形態について図面を参照して説明する。
【００３５】
図４は燃料噴射弁１Ｂの要部の拡大断面図、図５は移動抵抗体２８の平面図である。
【００３６】
図４及び図５において、この第２実施形態の燃料噴射弁１Ｂでは、上記第１実施形態と比較して移動抵抗体２８の構成のみが異なる。この第２実施形態の移動抵抗体２８は、フラットなリング形状を有し、等間隔な各半径方向に沿って多数の小孔２８ａが形成されている。各小孔２８ａは貫通孔であり、この各小孔２８ａより燃料が自由に流出入できるようになっている。また、移動抵抗体２８の上面の外縁部で、且つ、半径方向に沿って配置された小孔２８ａ列の間の位置には微小な凹部２８ｂが形成されている。つまり、第１実施形態の移動抵抗体２７はメッシュ体として形成されているが、第２実施形態の移動抵抗体２８は多孔板として形成されている。
【００３７】
移動抵抗体２８のそれ以外の構成は、第１実施形態と同様である。つまり、移動抵抗体２８は、その内周側が溶接や圧入等によって可動鉄心２１の小径部２１ｄの外周に固定され、その外周側が自由端とされている。移動抵抗体２８の固定位置は、小径部２１ｄの横孔２１ｂの位置より弁体１６側に設定されている。移動抵抗体２８の最大外径（Ｌ１）は、金属パイプ１０の内径、つまり、燃料通路２の径（Ｌ２）より少なくとも小さく設定されている。
【００３８】
移動抵抗体２８以外の構成は、上記第１実施形態と同一であるため、上記第１実施形態と同一構成部分に同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３９】
この第２実施形態でも、弁体１６が開弁位置と閉弁位置との間を移動する際に、移動抵抗体２８が燃料の流体抵抗を受けながら移動するため、弁体１６の移動速度が低減されて衝突エネルギーが減少し、外部の空間に放出される騒音が低減される。従って、上記第１実施形態と同様に、製造工程が煩雑にならず、且つ、外観寸法が大型化することなく低騒音化が図れる。
【００４０】
上記第２実施形態では、移動抵抗体２８は、多孔板にて形成されているので、小孔２８ａの径や数によって移動抵抗を容易に調整できる。
【００４１】
上記第２実施形態では、移動抵抗体２８の上面の外縁部に凹部２８ｂを設けたので、移動抵抗体２８の上面側の燃料が凹部２８ｂに沿って同じ流路によって移動抵抗体２８の外周面と金属パイプ１０の内壁との隙間を流通するため、移動抵抗体２８のばたつきを抑えることができる。
【００４２】
尚、この発明は、次のような別の実施形態に具現化することができる。以下の別の実施形態において上記実施形態と同様な作用及び効果を得ることができる。
【００４３】
（１）上記第１及び第２実施形態において、弁体１６と共に移動する移動抵抗体２７，２８を１枚配置するような構成とした。これに対し、２枚以上の移動抵抗体２７，２８を配置するような構成にしても良い。このような構成とすることにより、弁体１６の移動速度が非常に大きい場合にあって、弁体１６の移動速度を十分に減速でき、騒音を有効に抑えることができるという効果が得られる。
【００４４】
（２）上記第１及び第２実施形態において、移動抵抗体２７，２８は偏平なリング形状（ドーナツ形状）に形成としたが、移動抵抗体２７，２８の形状はこれに限定されるものではなく、所望の移動抵抗力を受けることができれば形状は問わない。
【００４５】
さらに、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術思想について、以下にその効果と共に記載する。
【００４６】
（イ）請求項１に記載の燃料噴射弁１Ａにおいて、移動抵抗体２７は、メッシュ体にて形成されたことを特徴とする燃料噴射弁１Ａ。
【００４７】
この構成によれば、比較的小さい移動抵抗の移動抵抗体２７を得ることができる。
【００４８】
（ロ）請求項１に記載の燃料噴射弁１Ｂにおいて、移動抵抗体２８は、多孔板にて形成されたことを特徴とする燃料噴射弁１Ｂ。
【００４９】
この構成によれば、小孔２８ａの径や数によって移動抵抗を容易に調整できる。
【００５０】
（ハ）（ロ）に記載の燃料噴射弁１Ｂにおいて、移動抵抗体２８の上面の外縁部に凹部２８ｂを設けたことを特徴とする燃料噴射弁１Ｂ。
【００５１】
この構成によれば、移動抵抗体２８の上面側の燃料が凹部２８ｂに沿って同じ流路によって移動抵抗体２８の外周面と金属パイプ１０の内壁との隙間を流通するため、移動抵抗体２８のばたつきを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示し、燃料噴射弁の断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態を示し、燃料噴射弁の要部の拡大断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態を示し、移動抵抗体の平面図である。
【図４】本発明の第２実施形態を示し、燃料噴射弁の要部の拡大断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態を示し、移動抵抗体の平面図である。
【図６】従来例を示し、外周が断熱性ゴムで覆われた燃料噴射弁の側面図である。
【符号の説明】
１Ａ，１Ｂ燃料噴射弁
２燃料通路
３弁ケーシング
５電磁アクチュエータ
１６弁体
２１可動鉄心
２１ａ軸孔（連通孔）
２１ｂ横孔（連通孔）
２７，２８移動抵抗体

Claims

弁ケーシングの内部に燃料通路を設け、この燃料通路内に弁体を開弁位置と閉弁位置との間で移動自在に設け、この弁体を移動させる電磁アクチュエータを設け、この電磁アクチュエータを制御することによって燃料を所定のタイミングで、且つ、所望の量だけ噴射する燃料噴射弁において、
前記燃料通路内を前記弁体と一体に移動する移動抵抗体を設けたことを特徴とする燃料噴射弁。
前記移動抵抗体の最大外径は、前記燃料通路の径より少なくとも小さく設定されたことを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
前記燃料通路内に前記電磁アクチュエータの可動鉄心を配置し、この可動鉄心に連通孔を設け、前記電磁アクチュエータより上流側の前記燃料通路が前記可動鉄心の前記連通孔を経て前記電磁アクチュエータの下流側の前記燃料通路に燃料を導き、前記連通孔の出口より前記弁体側に前記移動抵抗体を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の燃料噴射弁。