JP2006022727A - 燃料噴射弁 - Google Patents

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Abstract

【課題】 アーマチャ吸引力を悪化させることなく、アーマチャとコアが分離するときのスクイーズ力が低減された燃料噴射弁を提供する。
【解決手段】 燃料噴射弁10は、燃料が通過するボディ14と、ボディ14の下流端に固定されているとともに、燃料噴射孔24aを有するシート24と、ボディ14に固定されたコア21と、ボディ14内に第1位置と第2位置との間をスライド可能に収容され、一端にアーマチャ31が設けられているとともに他端に閉塞体32が設けられており、第1位置でアーマチャ31の上流側端面がコア21の下流側端面に当接する一方、第2位置で閉塞体32がシート24の燃料噴射孔24aを閉じるバルブ25とを備えている。アーマチャ31の上流側端面とコア21の下流側端面の少なくとも一方に部分的にメッキが施されており、そのメッキ部と非メッキ部によって凹凸が形成されている。
【選択図】 図1

Description

本発明は、燃料噴射弁に関するものである。詳しくは、燃料噴射弁の応答性に係る技術に関するものである。
内燃機関に用いられる燃料噴射弁は、ボディと、シートと、コアと、バルブと、付勢手段と、ソレノイドを備えている。ボディは燃料を流通させる。シートは、ボディの下流端に固定されているとともに、燃料噴射孔を有している。コアは、ボディに固定されている。バルブは、ボディ内に第1位置と第2位置との間をスライド可能に収容されている。バルブの一端には、アーマチャが設けられている。バルブの他端には、閉塞体が設けられている。バルブは、第1位置でアーマチャの上流側端面がコアの下流側端面に当接する一方、第2位置で閉塞体がシートの燃料噴射孔を閉じる。付勢手段は、バルブを第1位置から第2位置に向けて付勢する。ソレノイドは、バルブを第1位置に吸引する。
燃料噴射弁には、燃料供給配管から加圧した燃料が供給される。供給された燃料は、燃料噴射弁の内部を流れてから噴射される。このため、アーマチャの上流側端面とコアの下流側端面は燃料によって濡れた状態で当接する。このような状態では、閉弁作動時、すなわちアーマチャの上流側端面とコアの下流側端面が分離しようとするときに、それを妨げる力(以下「スクイーズ力」と言う)が生じる。スクイーズ力が生じると、燃料噴射弁の閉弁作動時の応答性が悪化してしまう。
特許文献1や特許文献2には、スクイーズ力による閉弁作動時の応答性悪化を防止するために、アーマチャの上流側端面を機械的に凹凸加工した燃料噴射弁が記載されている。
特開平9−310650号公報 特開2003−328891号公報
上述したように、特許文献1や特許文献2に記載されている燃料噴射弁は、スクイーズ力による閉弁作動時の応答性悪化を防止するために、アーマチャの上流側端面を機械的に凹凸加工している。アーマチャの上流側端面とコアの下流側端面には、耐摩耗性を向上するためにメッキが施される。従って、アーマチャの上流側端面に凹凸が形成されている場合、その凹凸上にメッキが施される。
バルブが第2位置に配置されている状態、すなわちバルブの閉塞体がシートの燃料噴射孔を閉じているときには、アーマチャとコアとの間の距離は、小さい方が好ましい。アーマチャとコアとの間の距離が小さい方が、ソレノイド通電時の磁気吸引力が大きくなるからである。アーマチャの上流側端面に機械的の凹凸を形成すると、その凹所の底部とコアとの距離は、アーマチャの上流側端面が平面状である場合に比べて大きくなる。アーマチャの上流側端面にはメッキが施されるので、メッキ面からアーマチャの凹所底部までの深さは、メッキ厚さに凹所の深さを加えた値になる。アーマチャとコアの距離が大きいと、ソレノイドに通電したときに発生する磁気吸引力が低下してしまう。磁気吸引力が低下すると、開弁作動時の応答性が悪くなる。磁気吸引力が低下することによる開作動弁時の応答性悪化を改善するために、スプリング(付勢手段)を弱いものにすると、閉弁作動時の応答性が悪くなったり、閉塞体がシートを完全に閉塞できなくなったりする。
本発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、ソレノイド通電時の磁気吸引力を低下させることなく、アーマチャとコアが分離するときのスクイーズ力を低減可能な燃料噴射弁を提供することを課題とする。
本発明の燃料噴射弁は、燃料が通過するボディと、ボディの下流端に固定されているとともに、燃料噴射孔を有するシートと、ボディに固定されたコアと、ボディ内に第1位置と第2位置との間をスライド可能に収容され、一端にアーマチャが設けられているとともに他端に閉塞体が設けられており、第1位置でアーマチャの上流側端面がコアの下流側端面に当接する一方、第2位置で閉塞体がシートの燃料噴射孔を閉じるバルブと、バルブを第1位置から第2位置に向けて付勢する手段と、バルブを第1位置に吸引するソレノイドを備えている。アーマチャの上流側端面とコアの下流側端面の少なくとも一方に部分的にメッキが施されており、そのメッキ部と非メッキ部によって凹凸が形成されている。
この燃料噴射弁は、アーマチャの上流側端面とコアの下流側端面の少なくとも一方に部分的にメッキが施されており、そのメッキ部と非メッキ部によって凹凸が形成されている。アーマチャの上流側端面とコアの下流側端面には、耐久性向上のためにメッキを施すのが一般的である。従って、アーマチャの上流側端面とコアの下流側端面の少なくとも一方にメッキ部と非メッキ部によって凹凸を形成しても、凹凸を形成しなくても(メッキ厚さを一定にしても)、アーマチャとコアとの距離は変わらない(磁性体間の距離が変わらない)。このため、メッキ部と非メッキ部によって凹凸を形成しても、磁気吸引力は低下しない。アーマチャの上流側端面とコアの下流側端面の少なくとも一方に部分的にメッキを施すことによって凹凸を形成すると、アーマチャとコアが分離するときのスクイーズ力を低減することができる。よって、磁気吸引力を低下させることなく、スクイーズ力を低減することができる。
なお、ここで「コアがボディに固定されている」とは、コアがボディに直接固定されていることのみならず、他の部材を介してコアがボディに固定されていることも意味している。また「バルブがボディ内でスライド可能」とは、バルブがボディ内に部分的に収容されてスライドすることも含んでいる。
上記の燃料噴射弁において、アーマチャの上流側端面とコアの下流側端面には燃料流路が開口しており、メッキ部は、前記開口の周縁から外周まで放射状に複数延びていることが好ましい。
メッキ部が放射状に延びていると、閉弁作動時にアーマチャの上流側端面とコアの下流側端面が分離しようとするときに、非メッキ部(凹部)を通ってアーマチャの上流側端面とコアの下流側端面との間に燃料が入り込みやすくなる。よって、アーマチャとコアがより分離しやすくなり、燃料噴射弁の閉弁作動時の応答性がより向上する。
上記の燃料噴射弁において、略リング状のメッキ部が、略同心円状に配されていることが好ましい。
略リング状のメッキ部が、略同心円状に配されていると、開弁作動時にアーマチャの上流側端面が当接するときに、メッキ部とメッキ部が形成する領域に入り込んでいる燃料によってダンパ効果が生じる。ダンパ効果が生じると、開弁バウンス(バルブの跳ね返り)が低減される。開弁バウンスを低減すると、燃料噴射量がより正しく調整される。
上記の燃料噴射弁において、アーマチャの上流側端面とコアの下流側端面には燃料流路が開口しており、略リング状のメッキ部が前記開口を中心として略同心円状に複数配されており、内方側のメッキ部に径方向に延びる切欠きが設けられていることが好ましい。
このように構成されていると、メッキ部とメッキ部が形成する領域に入り込んでいる燃料によって開弁作動時の開弁バウンスを低減することができる。また、内方側のメッキ部に設けられた切欠きを通過してメッキ部とメッキ部が形成する領域に燃料が流れ込むので、閉弁作動時にアーマチャとコアが分離しやすくなり、閉弁作動時の応答性が向上する。
本発明の燃料噴射弁は、燃料が通過するボディと、ボディの下流端に固定されているとともに、燃料噴射孔を有するシートと、ボディに固定されたコアと、ボディ内に第1位置と第2位置との間をスライド可能に収容され、一端にアーマチャが設けられているとともに他端に閉塞体が設けられており、第1位置でアーマチャの上流側端面がコアの下流側端面に当接する一方、第2位置で閉塞体がシートの燃料噴射孔を閉じるバルブと、バルブを第1位置から第2位置に向けて付勢する手段と、バルブを第1位置に吸引するソレノイドを備えている。アーマチャの上流側端面とコアの下流側端面の少なくとも一方にメッキが施されており、そのメッキの厚さが異なることによって凹凸が形成されている。
この燃料噴射弁は、アーマチャの上流側端面とコアの下流側端面の少なくとも一方にメッキが施されており、そのメッキの厚さが異なることによって凹凸が形成されている。よって、磁気吸引力を低下させることなく、スクイーズ力を低減することができる。
本発明の燃料噴射弁は、燃料が通過するボディと、ボディの下流端に固定されているとともに、燃料噴射孔を有するシートと、ボディに固定されたコアと、ボディ内に第1位置と第2位置との間をスライド可能に収容され、一端にアーマチャが設けられているとともに他端に閉塞体が設けられており、第1位置でアーマチャの上流側端面がコアの下流側端面に当接する一方、第2位置で閉塞体がシートの燃料噴射孔を閉じるバルブと、バルブを第1位置から第2位置に向けて付勢する手段と、バルブを第1位置に吸引するソレノイドを備えている。アーマチャの上流側端面とコアの下流側端面に部分的にメッキが施されており、そのメッキ部と非メッキ部によって凹凸が形成されており、アーマチャの上流側端面の凹凸とコアの下流側端面の凹凸は、当接時に互いの凹凸が入り込まない。
この燃料噴射弁によれば、アーマチャの上流側端面の凹凸とコアの下流側端面の凹凸が、当接時に互いに入り込むのを防止することができる。
本発明の実施形態に係る燃料噴射弁10について、図面を参照しながら説明する。
図1に示すように、燃料噴射弁10は、ハウジング12、ハウジング12に取り付けられたボディ14やコア21、ボディ14内に装着されたリング20やバルブ機構16、バルブ機構16を駆動するソレノイド18等を備えている。
コア21は筒状に形成されており、ハウジング12に挿通された状態で固定されている。コア21には、軸方向に貫通する燃料通過孔22が形成されている。リング20は、円筒状の本体20aと、その本体20aの先端側に鍔状部20bが形成された形状を有している。そして、リング20は、本体20aの途中までコア21の先端部が差し込まれた状態で、コア21に固定されている。ボディ14の先端側には、シート23が差し込まれた状態で固定されている。シート23には、円柱状のスライド孔23aと、それに連なるスリ鉢状部23bと、スリ鉢状部23bの底部に開口する孔23cが形成されている。シート23の先端側には、円板状のオリフィス24が固定されている。オリフィス24の中心部には、シート23の開口孔23cと重なり合う位置に、1対の燃料噴射孔24aが形成されている。なお、シート23とオリフィス24が、請求項に記載の「シート」に相当する。
ボディ14、コア21は、磁性材料から形成されている。リング20は、非磁性材料から形成されている。
バルブ機構16は、バルブ25、スプリング26、アジャスタ28備えている。図2に示すように、バルブ25は、中空棒状の軸部27と、軸部27と一体で後端側に形成されたアーマチャ31と、軸部27の先端に固定されたボール32から構成されている。アーマチャ31と軸部27には、軸方向に延びる燃料流路33が形成されている。燃料流路33は、先端側がボール32で閉塞されており、後端側が開口33aによって外部と連通している。アーマチャ31内の燃料流路33には、段部39が形成されている。軸部27には、燃料流路33と外部とを連通させる側部孔35が設けられている。アーマチャ31は、磁性材料から形成されている。
アーマチャ31の後端部には、当接部30が設けられている。図3に良く示すように、当接部30には、アーマチャ31の後端面31aにメッキ34が施され、その厚さ分だけ高く形成された凸所(以下「メッキ凸所44」と言う)と、メッキ34が施されていない凹所(以下「非メッキ凹所40」と言う)が形成されている(図3では、メッキ34が施されていない部分をハッチングで図示している)。詳しくは後述するが、メッキ凸所44の表面が当接面44aとして機能する。メッキ凸所44と非メッキ凹所40は、開口33a周りに放射状に配されている。非メッキ凹所40は、メッキ34を施すときに、その部分をマスキングすることによって形成することができる。図2に示すように、メッキ34は、アーマチャ31の側面31bにも施されている。メッキ34は、アーマチャ31の側面31bに施さなくてもよい。なお、図2では、明瞭化を目的として、メッキ34を実際よりも厚目に図示している。メッキ34としては、例えば、硬質クロムメッキや、ニッケルリンメッキを用いる。また、メッキ34として好ましい厚さは、6μm〜12μmである。
当接部30のメッキ凸所44と非メッキ凹所40は、アーマチャ31にメッキを施す前にマスキングを行うことのみで形成することができる。このため、アーマチャ31の後端面31aを機械的に加工して凹凸を形成する場合に比べて、製造コストの低減が可能になる。
図1に示すように、バルブ25は、ボディ14に収容され、その状態でアーマチャ31がリング20の内面に案内されるとともに、ボール32がシート23のスライド孔23aに案内される。従って、バルブ25は、リング20とシート23の2箇所で案内されて、燃料噴射弁10の軸方向にスライドする。
アジャスタ28は円筒状であり、コア21に圧入されている。アジャスタ28には、軸方向に貫通する燃料流路28aが形成されている。スプリング26は、アジャスタ28とアーマチャ31内の段部39との間に、圧縮された状態で組み込まれている。よって、バルブ25のボール32は、スプリング26に付勢されて、シート23のスリ鉢状部23bと当接する。この状態では、シート23の開口孔23cがボール32によって閉じられる。開口孔23cが閉じられると、オリフィス24の燃料噴射孔24aも閉じられる。ボール32をシート23のスリ鉢状部23bに押付ける力は、アジャスタ28の圧入位置によって調整することができる。
ソレノイド18は、アジャスタ28の圧入部位とスプリング26の組込部位に跨る状態で、コア21の外周部に装着されている。ハウジング12には、コネクタ36が設けられている。コネクタ36には、外部から電力が供給される。コネクタ36のピン37とソレノイド18は、電線(図示省略)によって接続されている。上述したように、コア21、ボディ14、アーマチャ31は磁性材料から形成されており、リング20は非磁性材料から形成されている。このため、ソレノイド18に通電されると、アッパーボディ46、ボディ14、アーマチャ31、コア21によりソレノイド18に戻る磁気路が形成される。磁気路が形成されると、アーマチャ31が磁気力によって吸引され、バルブ25はスプリング26の付勢力に抗してコア21側(後端側)に後退する。バルブ25が後退すると、アーマチャ31の後端面31aに形成されたメッキ凸所44の当接面44aが、コア21の先端に形成された先端面29と当接する。なお、バルブ25のスライド距離が小さいので図示されていないが、バルブ25のボール32がシート23と当接している状態では、当接面44aと、コア21の先端面29との間には隙間が存在する。
コア21の後端側は、ハウジング12から突き出しており、その端部に燃料供給口43が開口している。コア21のハウジング12から突き出している部分には、Oリング41が装着されている。Oリング41装着部位のさらに後端側には、Oリング41の脱落を防止するストッパリング42が溝にはめ込まれて装着されている。Oリング41は、燃料供給配管(図示省略)と燃料噴射弁10との間の気密性を確保する。燃料供給配管は、燃料噴射弁10に加圧された燃料を供給する。
コア21の燃料供給口43に供給された燃料は、コア21の燃料通過孔22→アジャスタ28の燃料流路28a→バルブ25の燃料流路33→バルブ25の側部孔35を通過してシート23に至る。バルブ25のボール32とシート23のスリ鉢状部23bが当接している状態では、開口孔23cがボール32によって閉じられ、燃料は開口23cから流出しない。バルブ25が後退すると、ボール32とスリ鉢状部23bが離れ、開口23cから燃料が流出する。開口23cから流出した燃料は、オリフィス24の燃料噴射孔24aから外部に噴出する。
このように構成された燃料噴射弁10では、電力が供給されてソレノイド18が励磁されると、バルブ25が後退して燃料噴射孔24aから燃料が噴出する。電力供給が断たれると、バルブ25が前進して燃料噴射孔24aを閉じ、燃料の噴射が中断する。
アーマチャ31の当接部30とコア21の先端面29が当接している状態でも、当接面44aと先端面29との間には燃料が入り込んでいる。液体によって濡れた状態で面と面が密着すると、面同士にはスクイーズ力が発生する。スクイーズ力は、面と面の接触面積が広いほど大きくなる。既に説明したように、アーマチャ31の当接部30には、メッキ凸所44と非メッキ凹所40によって、凹凸が形成されている。このため、バルブ25が後退した状態では、当接面44aと先端面29が当接する。すなわち、アーマチャ31の後端面31aと先端面29が当接する場合に比べて、当接面積が小さくなっている。よって、当接面44aと先端面29が当接している状態からバルブ25が前進しようとするときに発生するスクイーズ力が低減されている。スクイーズ力が低減されていると、当接面44aが先端面29から容易に分離するので、燃料噴射弁10の応答性が向上する。
また、非メッキ凹所40が形成されていると、非メッキ凹所40から当接面44aと先端面29が当接している部分に燃料が入り込みやすい。このため、当接面44aが先端面29と当接している状態からより離れやすくなる。
メッキ凸所44と非メッキ凹所40をアーマチャ31側に形成せず、コア21側に形成してもよい。あるいは、メッキ凸所44と非メッキ凹所40を、アーマチャ31側とコア21側の双方に形成してもよい。メッキ凸所44とメッキ凹所40を、アーマチャ31側とコア21側の双方に形成する場合、互いの凹凸が入り込まないようにすることが好ましい。例えば、メッキ凸所44の上面面積とメッキ凹所40の底面面積を調整することによって、互いの凹凸が入り込まないようにする。あるいは、メッキ凸所44とメッキ凹所40の形状や位置関係を調整して、互いの凹凸が入り込まないようにする。
アーマチャ31とコア21が当接せず、アーマチャ31とストッパが当接するような構成においても、ストッパと当接する部位に当接部30を設けることによって、本発明と同等の効果を奏することができる。
非メッキ凹所40にメッキ凸所44よりも薄いメッキを施し、当接部30の凹凸を形成することもできる。
図4は、アーマチャ31の当接部30に形成する他のメッキ凸所44と非メッキ凹所40の形状を例示している。この形態では、2つのメッキ凸所44が同心円状に形成されており、それらの間に非メッキ凹所40が形成されている。このような形状にメッキ凸所44と非メッキ凹所40が形成されていると、バルブ25が後退してアーマチャ31の当接面44aがコア21の先端面29と当接するときに、非メッキ凹所40入り込んでいる燃料によってダンパ効果を生じる。ダンパ効果を生じると、バルブ25が後退して燃料噴射弁10が開弁するときの、開弁バウンスを低減することができる。開弁バウンスを低減できると、より精度良く燃料を噴射することができる。
図5は、さらに他の形状のメッキ凸所44と非メッキ凹所40のパターンを例示したものであり、図4の内周側のメッキ凸所44に複数の切欠き45を追加して設けている。この形態によれば、バルブ25が後退して当接面44aが先端面29に当接するときの開弁バウンスを、非メッキ凹所40入り込んでいる燃料のダンパ効果によって低減することができる。また、切欠き45を通過して燃料が非メッキ凹所40に流れ込むので、スクイーズ力を低減して当接面44aと先端面29が当接している状態から分離しやすくなる。つまり、開弁バウンスを低減することができるとともに、当接面44aが先端面29から分離しやすくなる。スクイーズ力や開弁バウンスは、切欠き45の大きさ、形状、数を選択することによって調整が可能である。
もちろん、当接面44aの形状は、図3、図4、図5に図示した形状に限られるものではなく、種々の形状のものを採用することができる。例えば、当接面44aを、楕円状、矩形状、曲線状、曲線と直線を組み合わせた形状、曲線と直線によって囲繞される形状としてもよい。
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
燃料噴射弁の縦断面図。 バルブの側面図。 図2のIII−III線矢視図。 当接部形状を例示する図。 同上。
符号の説明
10:燃料噴射弁
12:ハウジング
14:ボディ
16:バルブ機構
18:ソレノイド
20:リング、20a:本体、20b:鍔状部
21:コア
22:燃料通過孔
23:シート、23a:スライド孔、23b:スリ鉢状部、23c:孔
24:オリフィス、24a:燃料噴射孔
25:バルブ
26:スプリング
27:軸部
28:アジャスタ、28a:燃料流路
29:先端面
30:当接部
31:アーマチャ、31a:後端面、31b:側面
32:ボール
33:燃料流路、33a:開口
34:メッキ
35:側部孔
36:コネクタ
37:ピン
39:段部
40:非メッキ凹所
41:Oリング
42:ストッパリング
43:燃料供給口
44:メッキ凸所、44a:当接面
45:切欠き
46:アッパーボディ

Claims (6)

  1. 燃料が通過するボディと、
    ボディの下流端に固定されているとともに、燃料噴射孔を有するシートと、
    ボディに固定されたコアと、
    ボディ内に第1位置と第2位置との間をスライド可能に収容され、一端にアーマチャが設けられているとともに他端に閉塞体が設けられており、第1位置でアーマチャの上流側端面がコアの下流側端面に当接する一方、第2位置で閉塞体がシートの燃料噴射孔を閉じるバルブと、
    バルブを第1位置から第2位置に向けて付勢する手段と、
    バルブを第1位置に吸引するソレノイドを備えており、
    アーマチャの上流側端面とコアの下流側端面の少なくとも一方に部分的にメッキが施されており、そのメッキ部と非メッキ部によって凹凸が形成されていることを特徴とする燃料噴射弁。
  2. アーマチャの上流側端面とコアの下流側端面には燃料流路が開口しており、
    メッキ部は、前記開口の周縁から外周まで放射状に複数延びていることを特徴とする請求項1の燃料噴射弁。
  3. 略リング状のメッキ部が、略同心円状に配されていることを特徴とする請求項1の燃料噴射弁。
  4. アーマチャの上流側端面とコアの下流側端面には燃料流路が開口しており、
    略リング状のメッキ部が前記開口を中心として略同心円状に複数配されており、内方側のメッキ部に径方向に延びる切欠きが設けられていることを特徴とする請求項1の燃料噴射弁。
  5. 燃料が通過するボディと、
    ボディの下流端に固定されているとともに、燃料噴射孔を有するシートと、
    ボディに固定されたコアと、
    ボディ内に第1位置と第2位置との間をスライド可能に収容され、一端にアーマチャが設けられているとともに他端に閉塞体が設けられており、第1位置でアーマチャの上流側端面がコアの下流側端面に当接する一方、第2位置で閉塞体がシートの燃料噴射孔を閉じるバルブと、
    バルブを第1位置から第2位置に向けて付勢する手段と、
    バルブを第1位置に吸引するソレノイドを備えており、
    アーマチャの上流側端面とコアの下流側端面の少なくとも一方にメッキが施されており、そのメッキの厚さが異なることによって凹凸が形成されていることを特徴とする燃料噴射弁。
  6. 燃料が通過するボディと、
    ボディの下流端に固定されているとともに、燃料噴射孔を有するシートと、
    ボディに固定されたコアと、
    ボディ内に第1位置と第2位置との間をスライド可能に収容され、一端にアーマチャが設けられているとともに他端に閉塞体が設けられており、第1位置でアーマチャの上流側端面がコアの下流側端面に当接する一方、第2位置で閉塞体がシートの燃料噴射孔を閉じるバルブと、
    バルブを第1位置から第2位置に向けて付勢する手段と、
    バルブを第1位置に吸引するソレノイドを備えており、
    アーマチャの上流側端面とコアの下流側端面に部分的にメッキが施されており、そのメッキ部と非メッキ部によって凹凸が形成されており、
    アーマチャの上流側端面の凹凸とコアの下流側端面の凹凸は、当接時に互いの凹凸が入り込まないことを特徴とする燃料噴射弁。

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