JP2007247429A

JP2007247429A - 燃料噴射弁

Info

Publication number: JP2007247429A
Application number: JP2006068599A
Authority: JP
Inventors: Shinya Yamaguchi; 真也山口; Yumi Kawahara; 由実河原; Masashi Iwasaki; 真史岩崎
Original assignee: Nikki Co Ltd
Current assignee: Nikki Co Ltd
Priority date: 2006-03-14
Filing date: 2006-03-14
Publication date: 2007-09-27
Also published as: EP1835167A1; KR20070093785A

Abstract

【課題】常閉式の燃料噴射弁において、弁機能部の気・液密性を確保しながら耐久性を充分なものして、正確な弁機能を長期間に亘って発揮できるようにする。
【解決手段】固定鉄心であるストッパコア３と、可動鉄心である拡大部１０ｂから延設されたロッド部１０ａ先端側に弁部材１５を有する動弁１０と、シート部材５とを備え、閉弁バネ１６の付勢力で閉弁する燃料噴射弁１Ａにおいて、ロッド部１０ａが摺動孔１０ｃを先端側に有し、弁体１５ａを有する弁部材１５が軸方向にスライド可能に挿設されコイルバネ１７で基端側を付勢されるとともに閉弁時の付勢力が閉弁バネ１６よりも弱いものとされ、閉弁時に摺動孔１０ｃ内で所定幅後退しコイルバネ１７を圧縮した状態で弁体１５ａが弁シート５ｂに密着し、開弁時に後端側のストッパ１５ｂでロッド部１０ａ側と係合し後退して弁体１５ａが弁シート５ｂから離間する。
【選択図】図１

Description

本発明は、制御装置から送信される電気信号により開閉制御され、高圧の液体燃料または気体燃料をエンジンに供給する電磁駆動式の燃料噴射弁（インジェクタ）に関するものである。

制御装置が出力する電気信号で開閉制御される電磁駆動式の燃料噴射弁は、例えば実開昭５５−１８００６６号公報に記載され図３に示すもののように、図示しないコイルに通電することで固定鉄心であるストッパコア３が励磁して、可動鉄心である動弁１１のプランジャ１１ｂを吸引することで、ニードル１１ａを後退させて先端側の弁体１１０をシート部材５の弁シート５ｂから離間させて開弁し、通電を停止することで閉弁バネ１６の付勢力により動弁１１が押し戻されて閉弁するものとした、常閉式で電磁駆動式のものが汎用されている。

このような燃料噴射弁１Ｂは、電気信号に動弁１１が鋭敏に反応することに加え、正確な弁機能が長期間に亘って発揮されることが望まれている。従って、ガソリンを代表とする液体燃料用の場合、弁体１１０およびシート部材５には、部品相互間の衝突に対する耐久性を考慮して、金属などの比較的硬度が高く耐久性に富む素材を用い、弁体と弁シートからなる弁機能部において気・液密性を確保するために高精度の仕上げを施している。

一方、ＣＮＧやＬＰＧ等の気体燃料用の燃料噴射弁の場合、弁機能部における気・液密性の確保が液体燃料用のものよりも困難となりやすいのが通常である。従って、衝突部を構成する弁体１１０またはシート部材５に、ゴムや樹脂などの低硬度の弾性素材からなる部品を用い、その弾性変形を利用して気・液密性を確保しようとする場合が多い。

ところが、弁の開閉動作による部品相互間の衝突が度重なるにしたがって、弾性素材からなる部品の衝突部に「へたり」や摩耗変化が生じてくる。この変化・変形は弁に高硬度の素材を用いた液体燃料用のものよりも顕著となりやすく、耐久性が不充分となって正確な弁機能を長期間に亘って発揮しにくくなる、という問題がある。
実開昭５５−１８００６６号公報

本発明は、上記のような問題点を解決しようとするものであり、電磁駆動式で閉弁バネによる常閉式の燃料噴射弁において、弁機能部の気・液密性を確保しながらその耐久性を充分なものして、正確な弁機能を長期間に亘って発揮できるようにすることを課題とする。

そこで、本発明は、固定鉄心を形成するストッパコアと、基端側が可動鉄心を形成するプランジャ部から先端方向に延設されたロッド部の先端側に弁部材が設けられた動弁と、前記弁部材先端側の弁体が密着・離間する弁シートを有するシート部材とを備え、非通電時に前記動弁基端側に配設した閉弁バネの付勢力で閉弁する電磁駆動式の燃料噴射弁において、前記ロッド部が少なくとも先端側に摺動孔を有しており、前記弁部材が前記摺動孔内で先端側を前記ロッド部先端面から突出して軸方向にスライド可能に挿設され、前記摺動孔内に配設したバネ部材で基端側が付勢されるとともに閉弁時の付勢力が前記閉弁バネよりも弱く設定され、閉弁時に前記摺動孔内で所定幅後退し前記バネ部材を圧縮した状態で前記弁体が前記弁シートに密着し、開弁時に後端側に設けたストッパで前記摺動孔側と係合し前記ロッド部とともに後退して前記弁体が前記弁シートから離間することを特徴とする。

このように、弁部材を閉弁バネよりも付勢力が弱い状態にバネ部材で付勢してロッド部先端側でスライド可能としたことで、弁体と弁シートとの衝突による衝撃を吸収しやすいものとして、耐久性に優れて長期間に亘って優れた弁機能を発揮しやすいものとなる。また、ロッド部に内装したバネ部材で弁部材の突出量が調整されるように弁体を弁シートに密着するものとしたことで、弁体と弁シートからなる弁機能部の仕上げ精度を高くしなくてもよいものとなる。

また、この弁体または弁シートのうち少なくとも一方を弾性素材からなるものとすれば、弁体と弁シートとの密着性を確保しやすいものとなって、さらに弁機能部の気・液密性を高くすることができる。しかもこの場合、上述のように弁部材の弁体において、閉弁バネよりも付勢力の弱いバネ部材の弾性で衝撃吸収力が高められるため、衝突部に弾性素材を用いてもその耐久性を確保しやすいものとなる。

動弁の先端側において、バネ部材で閉弁バネよりも付勢力の弱い状態で弁部材を付勢してスライド可能に設けた本発明によると、弁機能部の気・液密性を確保しながらその耐久性を充分なものして、正確な弁機能を長期間に亘って実現できるものである。

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態を説明する。
尚、本発明において弾性素材とは、常温で圧力を加えることにより容易に弾性変形するゴムや樹脂など、比較的硬度の低い素材を指す。

図１の本実施の形態における燃料噴射弁１Ａの縦断面図を参照して、動弁１０を摺動孔２ｂ内で上下に摺動可能に収装するケーシング２は、略円筒状の部材であって先端側に噴射孔９を備えており、噴射孔９開口部内側面には中央に燃料孔５ａが貫通するとともに上面の燃料孔５ａ周囲を略円錐状に切り欠いて弁シート５ｂが形成されたシート部材５が配設され、このシート部材５の上面側には略円筒状で上面が開放して内部にガイド孔８ａを有し底壁に挿通孔８ｂが貫通したガイド部材８が配設されている。

そして、基端側が遠心方向に円盤状に拡大し外径が摺動孔２ｂ基端側内径とほぼ一致した磁性体からなるプランジャ部としての拡大部１０ｂとされ、その下面から延設された円筒状のロッド部１０ａがその先端側の外径をガイド部材８のガイド孔８ａの内径とほぼ一致してこれに挿入されている。また、拡大部１０ｂの基端側（図中上方）にはストッパコア３が配設され、このストッパコア９は磁性体からなり図示しないコイルに通電することにより励磁する固定鉄心となっている。

ロッド部１０ａは、内側に略円柱状の空間を有する中空部材であって先端側の底壁に挿通孔１０ｄが貫通し、その中空の空間はその中央部分よりも先端側に内壁に密着した状態で蓋部材１４が配設されて上下に区画されており、その先端側（図中下側）の空間を摺動孔１０ｃとされ、銃弾の薬莢のような形状の弁部材１５が、挿通孔１０ｄを貫通してその基端側を挿設配置され、軸方向（図中上下方向）にスライド可能とされている。

この弁部材１５は、基端側に遠心方向にフランジ状に拡大してなるストッパ１５ｂを有しており、これが摺動孔１０ｃ底壁に当接して係止されることで、弁部材１５を摺動孔１０ｃから脱落しないものとしている。また、摺動孔１０ｃの頂壁と弁部材１５の基端面との間にバネ部材としてのコイルバネ１７が介装されて弁部材１５を先端方向（図中下方向）に付勢した状態となっている。

弁部材１５先端側の弁体１５ａは略円錐状または略球面状を呈しており、ガイド部材８の底壁に設けられた挿通孔８ｂを貫通して突出し、その先端側に配置されたシート部材５の上面が略円錐状に陥凹してなる弁シート５ｂに密着して、燃料孔５ａを閉鎖するようになっている。尚、弁部材１５またはシート部材５のうち少なくとも一方を、ゴム等の低硬度で弾性変形しやすい弾性素材からなるものとすれば、弁体１５ａと弁シート５ｂとで構成される弁機能部の気・液密性をさらに高めることができる。

そして、弁部材１５を先端方向に付勢するコイルバネ１７のバネ圧は、閉弁時に動弁１０全体を付勢している閉弁バネ１６よりも弱いものとされており、弁部材１５の先端側がロッド部１０ａ先端面から突出する付勢力が閉弁バネ１６の閉弁時の付勢力よりも弱くなるように設定されている。そのため、閉弁バネ１６で付勢されてロッド部１０ａ先端面がガイド部材８底壁に当接して停止したとき、弁体１５ａが弁シート５ｂに密着した状態で、弁部材１５が摺動孔１０ｃ内において所定幅で後退してコイルバネ１７が圧縮されるようになっており、この点が本発明の特徴部分となっている。

次に、図１および図２を参照しながら本実施の形態の作用について説明する。

図１は、本実施の形態の燃料噴射弁１Ａの閉弁時の状態を示す縦断面図であり、図示しないコイルには通電されておらずストッパコア３は非励磁状態であり、閉弁バネ１６の付勢力で動弁１０が先端方向に付勢されてロッド部１０ａ先端側から突出した弁部材１５の弁体１５ａが、シート部材５の弁シート５ｂに密着して燃料孔５ａが閉鎖された状態となっている。

このとき、動弁１０の拡大部１０ｂの後端面とストッパコアとの間には隙間Ｘがあり、これが弁ストロークの幅となる。そして、弁部材１５は動弁１０の摺動孔１０ｃ内でコイルバネ１７を幅Ｙだけ圧縮して後退している。即ち、コイルバネ１７は、この時点で弁バネ１６よりも付勢力が弱くなるように設定されており、ロッド部１０ａ先端面がガイド部材８の底面に当接したとき、先端側の弁体１５ａを弁シート５ｂに密着した状態で後端側が幅Ｙだけ摺動孔１０ｃ内で後退した状態で突出するような各部材の寸法関係となっている。

そして、図示しないコイルに通電することにより、ストッパコア３が励磁して閉弁バネ１６の付勢力に抗して動弁１０が幅Ｘ分吸引され、ストッパコア３に吸着して図２に示すような状態となる。このとき、ロッド部１０ａも幅Ｘ分だけ後退（リフト）され、この幅Ｘは上述の弁部材１５の摺動孔１０ｃ内での後退幅Ｙよりも大きく、この差分だけ弁体１５ａが弁シート５ｂから離間して開弁する。

このような構成としたことにより、閉弁動作で弁体１５ａと弁シート５ｂとの間に生じる衝撃を緩和することができるとともに、閉弁時の押圧力も比較的強い閉弁バネ１６の付勢力がダイレクトにかかってしまう従来の燃料噴射弁よりも小さくすることができるため、弁機能部の耐久性を確保しやすいものとなる。また、弁機能部において閉弁時に幅Ｙ分だけの許容範囲があることから、その仕上げ精度が高くなくても正確な弁機能を発揮しやすいものとなり、コスト面でも有利である。

殊に、使用する燃料にＣＮＧやＬＰＧなどの気体燃料を使用する際に、弁機能部の気・液密性確保の観点から弁シートまたは弁体のいずれかに弾性素材を用いる場合には、本発明により弾性素材からなる部材にかかる衝撃や圧力を軽減することが容易になるため、その耐久性を確保しやすいものとなって長期間に亘って正確な弁機能を発揮しやすいものとなる。

本発明の実施の形態の燃料噴射弁の閉弁時の状態を示す縦断面図。図１の燃料噴射弁の開弁時の状態を示す縦断面図。従来例を示す縦断面図。

符号の説明

１Ａ燃料噴射弁、２ケーシング、３ストッパコア、５シート部材、５ａ燃料孔、５ｂ弁シート、８ガイド部材、８ａガイド孔、８ｂ，１０ｄ挿通孔、９噴射孔、１０動弁、１０ａロッド部、１０ｂ拡大部、１０ｃ摺動孔、１４蓋部材、１５弁部材、１５ａ弁体、１５ｂストッパ、１６閉弁バネ、１７コイルバネ

Claims

固定鉄心を形成するストッパコアと、基端側が可動鉄心を形成するプランジャ部から先端方向に延設されたロッド部の先端側に弁部材が設けられた動弁と、前記弁部材先端側の弁体が密着・離間する弁シートを有するシート部材とを備え、非通電時に前記動弁基端側に配設した閉弁バネの付勢力で閉弁する電磁駆動式の燃料噴射弁において、
前記ロッド部が少なくとも先端側に摺動孔を有しており、前記弁部材が前記摺動孔内で先端側を前記ロッド部先端面から突出して軸方向にスライド可能に挿設され、前記摺動孔内に配設したバネ部材で基端側が付勢されるとともに閉弁時の付勢力が前記閉弁バネよりも弱く設定され、閉弁時に前記摺動孔内で所定幅後退し前記バネ部材を圧縮した状態で前記弁体が前記弁シートに密着し、開弁時に後端側に設けたストッパで前記摺動孔側と係合し前記ロッド部とともに後退して前記弁体が前記弁シートから離間することを特徴とする燃料噴射弁。
前記弁体または前記弁シートのうち少なくとも一方が、弾性素材からなることを特徴とする請求項１に記載した燃料噴射弁。