JP2006322430A

JP2006322430A - 燃料噴射装置

Info

Publication number: JP2006322430A
Application number: JP2005148183A
Authority: JP
Inventors: Ryuichi Ezaki; 竜一江崎
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2005-05-20
Filing date: 2005-05-20
Publication date: 2006-11-30

Abstract

【課題】ディーゼル燃料噴射装置において、電磁弁上端に設けてある溝をソレノイド端面側に設けることで、アーマチャの強度を上げ且つ加工を容易にする。
【解決手段】ディーゼルエンジン用燃料噴射装置（５０）は、電磁作動弁を具備し、電磁作動弁において、燃料の通路を開閉して燃料の流れを流動又は停止することにより、燃料噴射装置における燃料の噴射又は噴射停止を制御する。電磁作動弁は、電磁作動弁における燃料の通路を開閉するアーマチャ（１７）と、通電によりアーマチャ（１７）を吸引して電磁作動弁の開閉を行うソレノイド（２８）とを具備する。ソレノイド（２８）ではそのストッパ部（２８ａ）にリンキング防止溝（２８ｂ）を設ける。
【選択図】図３

Description

本発明は、エンジン用燃料噴射装置（インジェクタ）に係り、より特別にはディーゼル燃料噴射装置の燃料噴射を制御する作動弁に関する。

ディーゼルエンジンにおいて燃料を噴射する装置であるディーゼル燃料噴射装置（インジェクタ）において、燃料の噴射、停止の制御は電磁弁部の開閉によって行っている。図２に電磁弁部の拡大断面図を示すが、電磁弁部はソレノイド２８とアーマチャ１７を具備する。ソレノイド２８が励磁してアーマチャ１７を磁気吸引して開弁し、ソレノイド２８が消磁してアーマチャ１７は第２リターンばねの付勢力により閉弁する。この場合アーマチャ１７がソレノイド２８端面に磁気吸着された際に、それらの間に形成される真空状態により、ソレノイド２８が消磁されてもそれらの間の吸着力が消えず接着している状態が発生する。このような状態をアーマチャリンキング又はリンキングという。そして、リンキング防止溝は、溝を設けることで上記の真空状態の発生を防止するもの、即ちリンキング防止溝とは上記真空部に燃料が入りやすくして，ソレノイド消磁時のアーマチャの吸着状態を解消（防止）するためのものである。

リンキング防止構造又は防止溝の従来例について図１３に示す。図１３において、（ａ）にはソレノイド２８側のアーマチャに面する下端面の平面図を示し、（ｃ）にアーマチャ１７側のソレノイドに面する上端面の平面図を示し、（ｂ）に対面するソレノイド２８とアーマチャ１７の側断面図を示す。図１３（ａ）のソレノイド２８の下端面中央にはソレノイドストッパ部２８ａが設けられており、他方でアーマチャ１７の上端面中央には図１３（ｃ）に示すアーマチャストッパ部１７ａが設けられる。アーマチャ１７がソレノイド２８に吸着される場合に、ソレノイドストッパ部２８ａとアーマチャストッパ部１７ａが接触する。図１３（ｂ）に示すように、吸着力の軽減、ソレノイドの摩擦防止等のために、アーマチャ１７上端面ではストッパ部１７ａがアーマチャの周囲部分より高くなっており、この段差は例えば５０μｍである。アーマチャストッパ部１７ａには上記で説明したように、リンキングを防止するためのアーマチャリンキング防止溝１７ｂを複数設けている。なお、ディーゼル燃料噴射装置の構成及び作動については、後述する本発明の好適な実施の形態の説明において詳しく説明しているので、本項における説明は省略する。

従来のディーゼル燃料噴射装置（インジェクタ）において、従来のアーマチャ上端の形状として図１３（ｃ）に示されるように、上端面に突出部（アーマチャストッパ部）１７ａを設け、その突出部１７ａにアーマチャリンキング防止溝１７ｂを設けている。この溝はアーマチャ作動中において、溝の底部に高い応力を発生させアーマチャの強度低下を引き起こしている。
今後、アーマチャの開閉弁速度が速くなる傾向があるため、アーマチャのリンキング防止溝の底部には従来より高い応力が発生し、アーマチャの破壊をもたらす可能性が高くなる。また、上記リンキング防止溝はアーマチャに対する位置が決まっているため、加工が容易ではない。

本発明は、上述した事情に鑑みなされたもので、ディーゼル燃料噴射装置において，電磁弁上端に設けてある溝をソレノイド端面（固定子）側に設けることで、アーマチャの強度を上げ、アーマチャの加工を容易にすることを目的とする。

本発明の請求項１の形態では、上述した目的を達成するために、エンジンにおいて燃料の噴射及び噴射停止を制御するために、エンジン用燃料噴射装置（５０）は作動弁を具備する。作動弁において、燃料の通路を開閉して燃料の流れを流動又は停止することにより、燃料噴射装置における燃料の噴射又は噴射停止が制御される。前記作動弁は、作動弁における燃料の通路を開閉するアーマチャ（１７）と、通電されることによりアーマチャ（１７）を変位させて前記作動弁の開閉を行う固定子（２８）とを具備する。アーマチャ（１７）と固定子（２８）は、アーマチャ（１７）の少なくとも一部と前記固定子（２８）の少なくとも一部が接触する接触部をそれぞれ具備しており、固定子側の接触部にリンキング防止溝（２８ｂ）を設けることを特徴とする。

この様に構成することにより、アーマチャ上端のリンキング防止溝をなくし、アーマチャの切欠き部で発生する応力を低減でき、アーマチャの強度向上を図ることができる。また、ソレノイド側にリンキング防止溝を設けることで、溝の周方向の位置決めをする必要がなくなり、加工コストを低減することができる。

本発明の請求項２の形態では、上記請求項１の形態において、固定子（２８）側の接触部は、アーマチャ（１７）に対するストッパとして作用する突出部（２８ａ）として具備されており、前記突出部（２８ａ）に前記リンキング防止溝（２８ｂ）を設けることを特徴とする。
本形態によれば、リンキング防止溝の設置場所がより具体化されると共に、ソレノイドストッパ用突出部にリンキング防止溝を設けることで、加工が容易になり加工コストを更に低減することができる。

本発明の請求項３の形態では、上記請求項１又は２のいずれかの形態において、固定子（２８）とアーマチャ（１７）との接触面積は１２ｍｍ^２以下となるように形成されることを特徴とする。
本形態によれば、ソレノイドとアーマチャとの接触部の面積の上限を１２ｍｍ^２に規定して吸着力の上限を規定するため、リンキング防止溝によるリンキング防止効果が有効に発揮できる。

本発明の請求項４の形態では、上記請求項１から３の形態のいずれか一項において、前記接触部の全ての領域において、前記リンキング防止溝（２８ｂ）もしくは前記接触部の外縁から前記全ての領域までの距離が０．６５ｍｍ以下となることを特徴とする。
本形態によれば、リンキング防止溝もしくは接触部外縁から接触部全体に燃料が入り込み易くできるので、リンキング防止効果が一層有効に発揮される。

本発明の請求項５の形態では、上記請求項１から４の形態のいずれか一項において、前記作動弁は電磁作動弁であることを特徴とする。
本形態によれば、作動弁の型式を限定して本発明をより具体化する。

以下、図面に基づいて本発明のインジェクタの実施の形態を詳細に説明する。図１及び図２は、本発明に係るインジェクタを模式的に示しており、図１は、本発明の実施の形態に係る高圧液体通路装置としてのディーゼル燃料噴射装置（インジェクタ）を模式的に表した断面図であり、図２は、図１中のＡ部分の拡大断面図である。
図１及び２を参照すると、図１３に開示される従来例のディーゼル燃料噴射装置の要素部分と同じ又は同様である図１及び２の要素部分は、同じ参照符号により指定されている。

図１において、ディーゼル燃料噴射装置５０は、ノズルボデー１とロアボデー２とアッパーボデー３とを一体化して構成される。ロアボデー２には、高圧燃料を噴射装置内に導入するための流入ポート４が形成されている。流入ポート４は、ロアボデー２に形成された部分通路５、ノズルボデー１に形成された部分通路６を順に介して、ノズルボデー１に形成された燃料溜まり室７に連通している。燃料溜まり室７の先には、ノズルボデー１に形成された噴射孔８が位置しており、燃料溜まり室７と噴射孔８は、ニードル９の先端部の弁部１０によって、互いに連通状態又は遮断状態となる。

また、流入ポート４は、ロアボデー２に形成された他の部分通路１１、オリフィスボデー１２に形成された部分通路１３を順に介して、ロアボデー２に形成された制御室１４に連通している。制御室１４は、オリフィスボデー１２に形成されたオリフィス１５に連通しており、オリフィス１５の先には、低圧室１６が位置している。オリフィス１５と低圧室１６との間にはアーマチャ１７の先端部に配された弁部１８が位置しており、オリフィス１５と低圧室１６は、弁部１８によって、互いに連通状態又は遮断状態となる。低圧室１６は、アッパーボデー３に形成された流出ポート１９に連通しており、流出ポート１９は、図示しない燃料タンクに連通している。また、低圧室１６は、低圧燃料通路２０を介して、ロアボデー２に形成されたばね収容室２１に連通している。

ロアボデー２の内部空間には、コマンドピストン２２が軸方向（図１図示矢印ａ，ｂ方向）へ移動可能に収容されている。コマンドピストン２２の先端部はニードル９と当接し、ニードル９先端部は燃料溜まり室７に配され、最先端部は、噴射孔８を開閉する弁部１０を構成している。コマンドピストン２２の後端部は制御室１４に配されており、コマンドピストン２２の軸方向中央部は小径部２３で構成されており、この小径部２３はばね収容室２４に配されている。小径部２３には第１リターンばね２５が外嵌されており、第１リターンばね２５は、ニードル９に対し、ノズルボデー１の弁部１０を押し付ける方向（図１図示矢印ａ方向）の付勢力を常時加えている。

低圧室１６にはアーマチャ１７が配されている。アーマチャ１７は、上記のように先端部に弁部１８を有している。アーマチャ１７の後面には、第２リターンばね２６が配されている。第２リターンばね２６は、アーマチャ１７に対し、弁部１８をオリフィス１５の出口に押し付ける方向（図１図示矢印ａ方向）の付勢力を常時加えている。アッパーボデー３の内部空間には、スイッチ２７のオン時に、第２リターンばね２６の付勢力に打ち勝ってアーマチャ１７を磁気吸引し、弁部１８をオリフィス１５の出口から離すように動作させるソレノイド２８が配されている。

上記のように構成されるディーゼル燃料噴射装置５０は、スイッチ２７のオフ時には、アーマチャ１７の弁部１８がオリフィス１５を塞いでおり、制御室１４及び燃料溜まり室７が高圧燃料で満たされている。そして、ニードル９には、コマンドピストン２２を介して伝達される制御室１４の高圧燃料による図１図示矢印ａ方向の力Ｆ１と、第１リターンばね２５による図１図示矢印ａ方向の力Ｆ２と、燃料溜まり室７の高圧燃料による図１図示矢印ｂ方向の力Ｆ３とが働いており、Ｆ１＋Ｆ２＞Ｆ３が成立しているため、弁部１０は噴射孔８を塞いでおり、燃料は噴射されない。

スイッチ２７がオンすると、ソレノイド２８が通電し、アーマチャ１７は矢印ｂ方向へ移動する。このアーマチャ１７の移動により、弁部１８はオリフィス１５の出口から離れ、制御室１４の高圧燃料はオリフィス１５を経て低圧室１６に放出される。このため、制御室１４内の圧力が急激に低下し、Ｆ１＋Ｆ２＜Ｆ３が成立し、弁部１０は開き，燃料溜まり室７の高圧燃料が噴射孔８から噴射されるようになる。

その後、スイッチ２７がオフすると、第２リターンばね２６の付勢力によりアーマチャ１７は矢印ａ方向へ移動し、弁部１８はオリフィス１５を塞ぐようになる。このため、制御室１４内の圧力が急激に上昇し、Ｆ１＋Ｆ２＞Ｆ３が成立するため、弁部１０は噴射孔８を塞ぎ、燃料は噴射されなくなる。

図３から５に本発明の第１の実施の形態のディーゼル燃料噴射装置５０におけるソレノイド２８及びア−マチャ１７を示す。図３にはソレノイド２８のアーマチャに面する下端面の平面図を示し、図４にアーマチャ１７のソレノイドに面する上端面の平面図を示し、図５に対面するソレノイド２８とアーマチャ１７の側断面図を示す。アーマチャ上端面には前述の従来例と同様に、アーマチャストッパ部１７ａが具備されており、更に羽根部１７ｃの上端面に対して凸形状の段差を有している。この段差は例えば５０μｍであることがことが好ましい。ソレノイド下端面は、やはり従来と同様にソレノイドストッパ部２８ａを有しており、ソレノイドストッパ部２８ａはソレノイド下端面と同一面上にある。本実施の形態において、リンキング防止溝２８ｂは、ソレノイドストッパ部２８ａに設けられている。リンキング防止溝２８ｂは、図３に示すように、６本の細い溝が６０度の実質的に等間隔で、やはり６本のより太い溝が細い溝の中央に６０度の実質的に等間隔で放射状に設けられることが好ましい。しかし、溝の数量、溝幅寸法、溝の配置、幅寸法の組み合わせ等は上記以外の形態であっても良い。アーマチャ側のストッパ部１７ａの面は平面である。

図６から８は本発明の第２の実施の形態を示しており、それぞれ図３から５と同様な図面である。本実施の形態は第１の実施の形態において、アーマチャ側のストッパ部の段差（図８参照）をソレノイド側のストッパ部２８ａに設けたものである。従って、アーマチャストッパ部１７ａはアーマチャ上端面と同一面上にある。本実施の形態のそれ以外の構成は第１の実施の形態の構成と同様である。

図９は本発明の第３の実施の形態を示しており、（ａ）にはソレノイド２８のアーマチャに面する下端面のストッパ部２８ａ（点線で示す）の平面図を示し、（ｂ）にアーマチャ１７のソレノイドに面する上端面のストッパ部１７ａ（実線で示す）の平面図を示し、（ｃ）にソレノイド２８の下端面とアーマチャ１７の上端面とのストッパ部における接触部分（斜線部）を説明する平面図を示す（ここで、点線はソレノイド側ストッパ部２８ａを示し、実線はアーマチャ側ストッパ部１７ａを示す。）。本実施の形態においても、第１及び第２の実施の形態と同様なリンキング防止溝２８ｂがソレノイド側ストッパ部２８ａに放射状に設けられており、アーマチャストッパ部１７ａとソレノイドストッパ部２８ａとの接触部の面積が１２ｍｍ^２以下となるように、リンキング防止溝２８ｂが形成される。ここで、ソレノイドとアーマチャとの接触部の面積の下限は、アーマチャとソレノイドとの衝突で起こる摩耗の程度により規定されるものである。本実施の形態のそれ以外の構成は第１又は第２の実施の形態の構成と同様である。

図１０は本発明の第４の実施の形態を示しており、図９と同様な図面である。本実施の形態は前記第３の実施の形態において、図１０（ｃ）に示すように、１本の円環状のリンキング防止溝２８ｄをソレノイドストッパ部２８ａの実質的中央に設けている。ただし、円環状の溝２８ｄは複数本あっても良い。本実施の形態のそれ以外の構成は第３の実施の形態の構成と同様である。

図１１は本発明の第５の実施の形態を示しており、図９又は１０と同様な図面である。本実施の形態は第１又は第２の実施の形態において、図１０（ａ）に示すように、リンキング溝２８ｂは直交する網目状にソレノイドストッパ部２８ａに設けられている。網目は直交していなくても良い。本実施の形態のそれ以外の構成は第１又は第２の実施の形態の構成と同様である。

図１２は本発明の第６の実施の形態を示しており、図９等と同様な図面である。本実施の形態は第１又は第２の実施の形態において、図１２（ａ）に示すように、凸部２８ｅが実質的に等間隔でソレノイドストッパ部２８ａに設けられており、凸部２８ａ以外の部分がリンキング防止溝の役目を果たす構成である。本実施の形態において凸部２８ａは１２個設けられるが、これ以外の数量であっても良い。本実施の形態のそれ以外の構成は第１又は第２の実施の形態の構成と同様である。

図６から１２を参照すると、図３から５に開示される第１の実施の形態の要素部分と同じ又は同様である図６から１２の要素部分は、同じ参照符号により指定されている。

（その他の実施の形態）
上記の第１から第６の実施の形態において、ソレノノイド２８とアーマチャ１７との接触部の全ての領域において、リンキング防止溝もしくは接触部外縁から前記全ての領域までの距離が０．６５ｍｍ以下となるようにストッパ部及びリンキング防止溝等の構成が形成されることが好ましい。この様な構成により、リンキング防止溝もしくは接触部外縁から接触部全体に燃料が入り込みやすくする。また、リンキング防止溝の本数は何本でもよいが、本数が多いと接触面積が減少するため、アーマチャとソレノイドの衝突で起こる摩耗の程度によりその数の上限が規定される。

次に上記実施の形態の効果及び作用について説明する。
本発明の第１の実施の形態のディーゼル燃料噴射装置により以下の効果が期待できる。
・上記構造により、アーマチャ側のリンキング防止溝を解消することで、アーマチャの切欠き部で発生する応力を低減でき、アーマチャの強度向上を図ることができる。また、ソレノイドストッパ側にリンキング防止溝を設けることで、リンキング防止溝の周方向の位置決めをする必要がなくなり、加工コストを低減することができる。

本発明の第２の実施の形態のディーゼル燃料噴射装置により以下の効果が期待できる。
・加工の容易性を向上し、加工コストを低減することができる。

本発明の第３の実施の形態のディーゼル燃料噴射装置により以下の効果が期待できる。
・ソレノイドとアーマチャとの接触部の面積の上限が１２ｍｍ^２に規定されるため、吸着力の上限も規定され、リンキング防止溝によるリンキング防止効果が有効に発揮できる。

本発明の第４から第６の実施の形態のディーゼル燃料噴射装置により、第１の実施の形態と同様な効果が期待できる。

上記の説明において、本発明の燃料噴射装置及びその調整方法はディーゼルエンジン用として記載されたが、ガソリンエンジン等のディーゼルエンジン以外の内燃機関に適用されても良い。
上記の説明において、燃料噴射装置１は電磁作動弁を具備するように記載されたが、電磁作動弁が、例えばピエゾ式作動弁等の別のタイプの作動弁であっても良い。

上記の実施の形態は本発明の例であり、本発明は、該実施の形態により制限されるものではなく、請求項に記載される事項によってのみ規定されており、上記以外の実施の形態も実施可能である。

図１は、本発明の一実施形態に係る高圧液体通路装置としてのディーゼル燃料噴射装置（インジェクタ）を模式的に表した断面図である。図２は、図１中のＡ部分の拡大断面図である。図３は、本発明の第１の実施の形態のディーゼル燃料噴射装置におけるソレノイドのアーマチャに面する下端面の平面図である。図４は、本発明の第１の実施の形態のディーゼル燃料噴射装置におけるアーマチャのソレノイドに面する上端面の平面図を示す。図５は、本発明の第１の実施の形態のディーゼル燃料噴射装置における対面するソレノイドとアーマチャの側断面図を示す。図６は、本発明の第２の実施の形態のディーゼル燃料噴射装置におけるソレノイドのアーマチャに面する下端面の平面図である。図７は、本発明の第２の実施の形態のディーゼル燃料噴射装置におけるアーマチャのソレノイドに面する上端面の平面図を示す。図８は、本発明の第２の実施の形態のディーゼル燃料噴射装置における対面するソレノイドとアーマチャの側断面図を示す。図９は本発明の第３の実施の形態を示しており、（ａ）にはソレノイド２８のアーマチャに面する下端面のストッパ部２８ａ付近の平面図を示し、（ｂ）にアーマチャ１７のソレノイドに面する上端面のストッパ部１７ａ付近の平面図を示し、（ｃ）にソレノイド２８の下端面とアーマチャ１７の上端面とのストッパ部における接触部分（斜線部）を説明する平面図を示す。図１０は本発明の第４の実施の形態を示しており、図９と同様な図面である。図１１は本発明の第５の実施の形態を示しており、図９又は１０と同様な図面である。図１２は本発明の第６の実施の形態を示しており、図９と同様な図面である。図１３はリンキング防止構造（又は、防止溝）の従来例について示す図３から５と同様な図面である。

符号の説明

１ノズルボデー
２ロアボデー
３アッパーボデー
４流入ポート
８噴射孔
９ニードル
１５オリフィス
１６低圧室
１７アーマチャ
１７ａアーマチャストッパ部
１８弁部
２２コマンドピストン
２６第２のリターンばね
２８ソレノイド
２８ａソレノイドストッパ部
２８ｂリンキング防止溝
５０ディーゼル燃料噴射装置

Claims

燃料の噴射及び噴射停止を制御する作動弁を具備するエンジン用燃料噴射装置（５０）において、
前記作動弁の燃料通路を開閉して燃料の流れを流動又は停止することにより、前記燃料噴射装置における燃料の噴射又は噴射停止が制御されており、
前記作動弁は、
前記作動弁における燃料通路を開閉するアーマチャ（１７）と、
通電されることにより前記アーマチャ（１７）を変位させて前記作動弁の開閉を行う固定子（２８）と、
を具備しており、
前記アーマチャ（１７）と前記固定子（２８）は、前記アーマチャ（１７）の少なくとも一部と前記固定子（２８）の少なくとも一部が接触する接触部をそれぞれ具備しており、
前記固定子側の接触部にリンキング防止溝（２８ｂ）を設けることを特徴とする燃料噴射装置。
前記固定子（２８）側の前記接触部は、前記アーマチャ（１７）に対するストッパとして作用する突出部（２８ａ）として具備されており、前記突出部（２８ａ）に前記リンキング防止溝（２８ｂ）を設けることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射装置。
前記固定子（２８）と前記アーマチャ（１７）との接触面積は１２ｍｍ２以下となるように形成されることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の燃料噴射装置。
前記接触部の全ての領域において、前記リンキング防止溝（２８ｂ）もしくは前記接触部の外縁から前記全ての領域までの距離が０．６５ｍｍ以下となることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
前記作動弁は電磁作動弁であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。