JP2005105923A - 燃料噴射弁 - Google Patents

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Abstract

【課題】 ドレイン燃料中のゴミ等により電磁弁のアーマチュアプレートの動作が不安定になるのを防止する。
【解決手段】 固定スリーブ６１内に組み込まれた電磁ソレノイド６８とアーマチュアストッパ６７とによってアーマチュアプレート５１のリフト動作が制御されるように構成された燃料噴射制御用の電磁弁５によって制御室４５内の高圧燃料の燃料低圧部への逃し制御を行うようにした燃料噴射弁１において、固定コア６３とアーマチュアストッパ６７との間に隙間Ｇ３を設けると共にアーマチュアストッパ６７に貫通孔６７Ｂを設け、電磁弁５の通電時に流れるドレイン燃料を隙間Ｇ３及び貫通孔６７Ｂを介して燃料低圧部に逃すようにし、ドレイン燃料内に含まれるゴミ等がアーマチュアプレート５１とアーマチュアストッパ６７との間に挟まってアーマチュアプレート５１のリフト量が変化するのを防止するようにした。
【選択図】 図２

Description

本発明は、内燃機関の気筒内に燃料を噴射供給するための、電磁弁を用いた燃料噴射弁に関する。
コモンレールシステムにおいて採用されているような、内燃機関の気筒内へ燃料を直接噴射供給するための燃料噴射弁として、例えば特許文献１に開示されている型式の燃料噴射弁が公知である。この燃料噴射弁は、電磁弁に通電させることによって噴射弁本体内の制御室を燃料低圧部に連通させ、これによりバルブピストンの背圧を除去してノズルニードルをリフトさせて燃料噴射を開始させ、所定の時間経過後に電磁弁の通電を停止させて制御室と燃料低圧部との間の連通状態を解除し、バルブピストンに所定の背圧を作用させてノズルニードルを押し下げ、これにより燃料噴射を終了させるように構成されている。
上述の如き構成の燃料噴射弁に用いられている燃料噴射制御用の電磁弁にあっては、通電のオン、オフに応じて制御室と燃料低圧部との連通状態の制御のために動作するアーマチュアプレートのリフト量が一定であることが必要である。これは、アーマチュアプレートのリフト量が変化すると、燃料噴射量の増加を生じさせ、内燃機関の性能の変化を生じさせて、ひいては排気エミッションの悪化等も生じさせることになるからである。
特開平７−３１０６２１号公報
ところで、この種の燃料噴射弁は、制御室からのドレイン燃料が、オリフィス及びアーマチュアプレート面を通って筒状のアーマチュアストッパ内に入り、バックレールへと流れる構成となっている。
したがって、ドレイン燃料中に含まれる金属の微小片その他の種々のゴミ（以下、単にゴミ等という）がアーマチュアストッパとアーマチュアプレート面との間に挟み込まれてしまい、アーマチュアのリフト量を変化させる虞があるほか、アーマチュアストッパとアーマチュアプレート面との間に挟み込まれたゴミ等のためにアーマチュアストッパにアーマチュアプレート面が接触するときに両部品の摩擦が生じやすくなり、アーマチュアプレートのリフト量の経時変化を大きくさせるという問題点を有している。
本発明の目的は、従来技術における上述の問題点を解決することができる燃料噴射弁を提供することにある。
上記課題を解決するため、本発明は、制御室内の高圧燃料を低圧部へドレイン燃料として逃がすための通路中に、アーマチュアプレートとアーマチュアストッパとが対向することにより形成される隙間をドレイン燃料が迂回して流れるようにするための迂回通路を設け、これにより、アーマチュアプレートのリフト量の変化を抑えるようにしたものである。
請求項１の発明によれば、固定スリーブ内に電磁ソレノイドと筒状のアーマチュアストッパとが同軸に組み込まれており、前記電磁ソレノイドとアーマチュアストッパとによってアーマチュアプレートのリフト動作が制御されるように構成された燃料噴射制御用の電磁弁を備え、該電磁弁によって噴射弁本体内に設けられた制御室内の高圧燃料の燃料低圧部への逃し制御を行うことにより燃料噴射制御が行われるようにした燃料噴射弁において、前記制御室から前記燃料低圧部へのドレイン燃料を前記アーマチュアストッパと前記アーマチュアプレートとの間の隙間を通すことなく流すことができるようになっていることを特徴とする燃料噴射弁が提案される。
請求項２の発明によれば、請求項１の発明において、前記アーマチュアストッパの周壁部に貫通孔が設けられており、前記ドレイン燃料が前記アーマチュアストッパの外周面から該貫通孔を通って前記アーマチュアストッパ内に入り、前記燃料低圧部に達することができるようになっている燃料噴射弁が提案される。
ドレイン燃料中にゴミ等が混入していても、ゴミ等がアーマチュアプレートのリフト量を変化させるのを有効に防止し、燃料噴射弁を安定に動作させることができる。また、アーマチュアプレートとアーマチュアストッパとの間の接触による両部品の摩擦を少なくし、安定な動作を長時間に亘って確実なものとし、長寿命化を図ることができる。
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について詳しく説明する。
図１は、本発明による燃料噴射弁の実施の形態の一例を示す断面図である。符号１で示されるのは、ディーゼル内燃機関に燃料を噴射供給するためのコモンレールシステムに用いられる燃料噴射弁である。燃料噴射弁１は、図示しないディーゼル内燃機関の気筒に組み付けられ、図示しないコモンレールから供給される高圧燃料を気筒内に所要のタイミングで、所要の量だけ直接噴射供給するためのものであり、ノズルホルダ２の先端にノズル３をリテイニングナット４によって固定して成り、ノズルホルダ２の後端に電磁弁５が設けられている。
ノズルホルダ２はその軸方向に案内孔２１が形成されている中空体２２を有し、案内孔２１内にはプレッシャーピン２３が案内孔２１によって軸方向に運動可能なように配設された構成となっている。中空体２２のばね室２４には弾発ばね２５が収容されており、弾発ばね２５によって後述するノズルニードル３２が噴孔３５の方向に向けて弾発付勢されている。符号２６で示されるのは、図示しないコモンレールからの高圧燃料をノズル３に送給するための中空体２２内に設けられた通路である。
ノズル３は、ノズルボディー３１とノズルニードル３２とを有し、ノズルボディー３１内に同軸に形成された貫通孔３３によって、ノズルニードル３２はその軸方向に運動可能なように支持、案内されている。ノズルニードル３２の先端部３２Ａは、貫通孔３３と整列してノズルボディー３１内に設けられているシリンダ部３４内に延びており、ノズルニードル３２の先端は噴孔３５を開閉する弁体として動く構成となっている。
したがって、ノズルニードル３２が噴孔３５を閉じる位置に保持されている場合には、燃料噴射弁１からは燃料が噴射されない。一方、ノズルニードル３２が後退し、ノズルニードル３２が噴孔３５を開く位置に保持されている場合には、燃料噴射弁１から燃料が噴射される。
ノズルボディー３１内には、通路２６からの高圧燃料が通路３６を介して導入され該高圧燃料を留めておく油だまり３７が形成されている。一方、ノズルニードル３２には油だまり３７内の高圧燃料の圧力によってノズルニードル３２を噴孔３５から離反させる方向に力を作用させるためのテーパ部３８が形成されている。
中空体２２の後端部には、案内孔２１と同軸で中空体２２の軸方向に延びているドレーン室４１を下向きに形成しているヘッド４２が形成されている。ヘッド４２には、半径方向の供給伝導路４３及び軸方向のドレーン伝導路４４と連通している制御室４５が形成されている。供給伝導路４３は中空体２２内の半径方向伝導路４６経由で取入具４７と連通しており、制御室４５の底部はプレッシャーピン２３の上部表面で形成されている。
電磁弁５のアーマチュアプレート５１には弁体として働くボール５２が固定されている。アーマチュアプレート５１は、図示しないバルブスプリングの力によって下方に押し下げられており、ボール５２がドレーン伝導路４４の開口端に押し付けられドレーン伝導路４４を塞ぐように構成されている。
したがって、電磁弁５が通電されていない場合には、ボール５２によってドレーン伝導路４４の開口端が塞がれており、これにより制御室４５は高圧燃料により満たされているので、プレッシャーピン２３によってノズルニードル３２が噴孔３５を閉じており、燃料噴射は行われない。電磁弁５が通電されると、ボール５２がドレーン伝導路４４の開口端から離れ、制御室４５内の高圧燃料が低圧部に逃げ、制御室４５内の圧力が降下するので燃料噴射が行われる。電磁弁５の通電が切られると、ノズルニードル３２が再び噴孔３５を閉じる位置に戻されるため燃料噴射が終了する。
図２は、電磁弁５の断面図である。電磁弁５はアーマチュアプレート５１と組み合うマグネットユニット６を備えている。マグネットユニット６は、固定スリーブ６１内にバックフローチューブ６２及び固定コア６３を備えて成っており、固定コア６３には励磁コイル６４が設けられ、これによりアーマチュアプレート５１を電磁吸引する電磁ソレノイド６８が構成されている。固定スリーブ６１とバックフローチューブ６２との間にはＯリング６５が設けられており、固定スリーブ６１とバックフローチューブ６２との間から外部へ燃料が漏れないように構成されている。
バックフローチューブ６２には、燃料タンクに接続されるドレーン取付部６２Ａが一体に形成されており、バックフローチューブ６２内は燃料低圧部となっている。固定コア６３の軸方向の孔６６内には一端に小孔６７Ａを形成して成るアーマチュアストッパ６７が設けられている。アーマチュアストッパ６７はその小孔６７Ａとドレーン取付部６２Ａとが同軸となるよう、固定コア６３を貫通して取り付けられている。このようにして、固定スリーブ６１内には、バックフローチューブ６２、固定コア６３及びアーマチュアストッパ６７が同軸配置されている。
アーマチュアプレート５１は、磁鉄から成り、マグネットユニット６内の固定コア６３に対向して設けられている。そして、アーマチュアプレート５１は、図示しないバルブスプリングの力によって下方に押し下げられており、ボール５２がドレーン伝導路４４の開口端に押し付けられドレーン伝導路４４を塞ぐように構成されている（図１参照）。
アーマチュアストッパ６７は、そのストッパ端６７Ｃが固定コア６３の下端面６３Ａよりもアーマチュアプレート５１側に延びており、一方、アーマチュアプレート５１の主面５１Ａにはストッパ端６７Ｃを受け入れるための環状溝５１Ｂが形成されている。
電磁ソレノイド６８に通電すると、ストッパ端６７Ｃが環状溝５１Ｂの底面５１Ｂａに当接するまでアーマチュアプレート５１が電磁ソレノイド６８に引き寄せられ、ストッパ端６７Ｃが環状溝５１Ｂの底面５１Ｂａに当接した状態を保持する。このとき、アーマチュアプレート５１の主面５１Ａは下端面６３Ａと所定の隙間Ｇ１をあけて対向した状態となる。
アーマチュアプレート５１には、ドレイン燃料を通過させるための孔５１Ｃが複数あけられており、ボール５２がドレーン伝導路４４の開口から離れたときに制御室４５内の高圧燃料がこれらの孔５１Ｃを通ってドレイン燃料として隙間Ｇ１内に入ることができるようになっている。
隙間Ｇ１内に入ってきたドレイン燃料が、ストッパ端６７Ｃと底面５１Ｂａとの間の隙間Ｇ２を通ることなしにアーマチュアストッパ６７内の空間６７Ｄ内に入ることができるようにするため、アーマチュアストッパ６７と固定コア６３との間には環状の隙間Ｇ３が形成されると共に、隙間Ｇ３と空間６７Ｄとを連通させるための貫通孔６７Ｂがアーマチュアストッパ６７に設けられている。図示の例では、貫通孔６７Ｂはその側壁部に２つ設けられているが、その個数は１つ以上、任意の数とすることができる。
電磁弁５は以上のように構成されているので、次のように動作する。電磁ソレノイド６８に通電されていない場合には、アーマチュアプレート５１は図示しないバルブスプリングによりノズルホルダ２の方向に向けてばね付勢され、ボール５２がドレーン伝導路４４を塞いでいる。
一方、電磁ソレノイド６８に通電すると、アーマチュアプレート５１はバルブスプリングの力に打ち勝って電磁ソレノイド６８により吸引される。この結果、ストッパ端６７Ｃと底面５１Ｂａとが当接し、ボール５２はドレーン伝導路４４の開口から離れ、制御室４５内の高圧燃料がドレイン燃料として電磁弁５内に排出される。
このドレイン燃料は、隙間Ｇ１、Ｇ３及び貫通孔６７Ｂを通ってアーマチュアストッパ６７内の空間６７Ｄに入り、ドレーン取付部６２Ａを介して燃料低圧側に逃げる。このため、隙間Ｇ２を通って空間６７Ｄ内に入るドレイン燃料は極く僅かである。したがって、ドレイン燃料中にゴミ等が混入していても、ゴミ等が隙間Ｇ２内に滞留することは殆どなく、アーマチュアストッパ６７は、アーマチュアプレート５１の上昇位置を常に所定の位置に保つことができる。また、隙間Ｇ２内にゴミ等が入るのを極めて効果的に阻止できるので、ストッパ端６７Ｃと底面５１Ｂａの当接により両部材の摩耗が激しくなるのを有効に防止することができる。
この結果、ドレイン燃料中にゴミ等が混入していても、ゴミ等がアーマチュアプレートのリフト量を変化させるのを有効に防止し、燃料噴射弁を安定に動作させることができる。また、隙間Ｇ２内にゴミ等が入るのを防止できるのでアーマチュアプレートとアーマチュアストッパとの間の当接時における両部品の摩耗を少なくし、安定な動作を長時間に亘って確実なものとし、長寿命化を図ることができる。
本発明による燃料噴射弁の実施の形態の一例を示す断面図。 図１に示した電磁弁の断面図。
符号の説明
１ 燃料噴射弁
２ ノズルホルダ
３ ノズル
５ 電磁弁
６ マグネットユニット
５１ アーマチュアプレート
５１Ａ 主面
５１Ｂ 環状溝
５１Ｂａ 底面
５１Ｃ 孔
６１ 固定スリーブ
６２ バックフローチューブ
６３ 固定コア
６３Ａ 下端面
６４ 励磁コイル
６７ アーマチュアストッパ
６７Ｃ ストッパ端
６７Ｄ 空間
６８ 電磁ソレノイド
Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３ 隙間

Claims (2)

  1. 固定スリーブ内に電磁ソレノイドと筒状のアーマチュアストッパとが同軸に組み込まれており、前記電磁ソレノイドとアーマチュアストッパとによってアーマチュアプレートのリフト動作が制御されるように構成された燃料噴射制御用の電磁弁を備え、該電磁弁によって噴射弁本体内に設けられた制御室内の高圧燃料の燃料低圧部への逃し制御を行うことにより燃料噴射制御が行われるようにした燃料噴射弁において、前記制御室から前記燃料低圧部へのドレイン燃料を前記アーマチュアストッパと前記アーマチュアプレートとの間の隙間を通すことなく流すことができるようになっていることを特徴とする燃料噴射弁。
  2. 前記アーマチュアストッパの周壁部に貫通孔が設けられており、前記ドレイン燃料が前記アーマチュアストッパの外周面から該貫通孔を通って前記アーマチュアストッパ内に入り、前記燃料低圧部に達することができるようになっている請求項１記載の燃料噴射弁。
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