JP2008031853A

JP2008031853A - 燃料噴射弁

Info

Publication number: JP2008031853A
Application number: JP2006202878A
Authority: JP
Inventors: Toyoji Nishiwaki; 豊治西脇
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-07-26
Filing date: 2006-07-26
Publication date: 2008-02-14
Also published as: DE102007000353A1

Abstract

【課題】燃料噴射弁の長大化を抑制しつつ、可動部材の支持スパンを大きくして噴孔からの燃料の漏出量を減少させる燃料噴射弁を提供する。
【解決手段】軸方向に往復移動することにより噴孔１３を開閉する可動部材としてのニードル２０と、ニードル２０と一体に往復移動する可動部材としての可動コア４０と、コイル６２に通電することにより可動コア４０との間に磁気吸引力を発生する固定コア５０と、を備える。そして、可動コア４０のうち固定コア５０の側の軸方向端部に凸部４０１を形成し、固定コア５０の内周面５０２により、可動コア４０の凸部４０１を軸方向に摺動可能に支持する。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料を噴射する燃料噴射弁に関する。

従来の一般的な燃料噴射弁は、図９に示す如く、噴孔１３を開閉するニードル２０と、ニードル２０に固定された可動コア４０と、コイル６２に通電することにより可動コア４０との間に磁気吸引力を発生する固定コア５０とを備えている（例えば、特許文献１参照）。そして、ニードル２０と可動コア４０とは一体となって可動部材２０、４０を構成している。
可動部材２０、４０のリフト量（軸方向移動量）は、可動コア４０と固定コア５０とのギャップＧにより決定されており、このリフト量の範囲内で可動部材２０、４０は軸方向に往復移動して噴孔１３を開閉する。

そして、可動部材２０、４０のうち噴孔側の部分（図９の符号Ｐ１に示す部分）は、噴孔１３を形成する弁ボディ１２の内周面により、軸方向に往復移動可能に支持されている。また、可動部材２０、４０のうち噴孔１３と反対側の部分（図９の符号Ｐ２に示す部分）は、両コア４０、５０と磁気回路を形成するパイプ部材３０の内周面により、軸方向に往復移動可能に支持されている。

特開２００２−３１００２９号公報

ここで、ニードル２０の当接部２２が弁ボディ１２の弁座１４に着座することにより噴孔１３は閉ざされるが、可動部材２０、４０の軸方向に対する傾きが大きいと、ニードル２０を弁ボディ１２に着座させた場合において当接部２２と弁座１４との間に生じる隙間が大きくなり、噴孔１３から漏れ出る燃料の漏出量が増加してしまう。

従って、上記漏出量を低減するために、可動部材２０、４０の軸方向に対する傾きを小さくすることが望ましい。そのためには、可動部材２０、４０が往復移動可能に支持される部分Ｐ１、Ｐ２のスパンＬを大きくすればよい。しかしながら、単純に支持スパンＬを大きくしただけでは燃料噴射弁の全長が長くなってしまい、エンジンへの燃料噴射弁の搭載性が悪くなる。そして、弁ボディ１２の内周面およびパイプ部材３０の内周面で可動部材２０、４０を支持する上記従来の構造では、燃料噴射弁の長大化を抑制しつつ支持スパンＬを大きくするのには限界がある。

そこで、本発明の目的は、燃料噴射弁の長大化を抑制しつつ、可動部材の支持スパンを大きくして噴孔からの燃料の漏出量を減少させる燃料噴射弁を提供することにある。

請求項１から８のいずれか一項記載の発明では、噴孔を開閉する可動部材と、可動部材との間に磁気吸引力を発生する固定コアとを備え、可動部材のうち噴孔と反対側の部分は、固定コアの内周面により軸方向に往復移動可能に支持されている。
これによれば、燃料噴射弁の長大化を抑制しつつも、可動部材のうち固定コアの内周面に入り込む部分の軸方向長さ分だけ、図９の従来構造に比べて可動部材の支持スパンを長くすることができる。その結果、可動部材の軸方向に対する傾きを小さくできる。従って、燃料噴射弁の長大化を抑制しつつ、可動部材の支持スパンを大きくして噴孔からの燃料の漏出量を減少できる。

請求項１記載の如く固定コアの内周面で可動部材を支持するにあたり、請求項３記載のようにニードルの部分を支持させてもよいし、請求項７記載のように可動コアの部分を支持させてもよい。
また、固定コアと接触して往復移動を規制するストッパ面を可動部材に設けるにあたり、請求項４記載のようにニードルにストッパ面を設けてもよいし、請求項８記載のように、可動コアのうち固定コアの内周面で支持される凸部の先端にストッパ面を設けてもよい。
また、固定コアの内周面が、噴孔に向けて燃料を流通させる燃料通路を構成している場合において、ニードルは、請求項５記載のように内部に蒸気燃料通路と連通する連通路を有する中空形状であってもよいし、請求項６記載のように、固定コアの内周面との間にて燃料通路と連通する連通路を形成する中実形状であってもよい。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による燃料噴射弁（以下、燃料噴射弁を「インジェクタ」という。）を図１に示す。第１実施形態によるインジェクタ１０は、例えば直噴式のガソリンエンジンに適用される。

弁ボディ１２は弁ハウジング１６の端部内壁に溶接により固定されている。弁ボディ１２の先端には噴孔１３が形成され、噴孔１３の燃料上流側の弁ボディ１２の内壁に弁座１４が形成されている。

弁部材として機能するノズルニードル（以下、単にニードルと呼ぶ）２０は弁座１４に着座する当接部２２を噴孔１３側の先端部に有している。当接部２２が弁座１４に着座すると噴孔１３からの燃料噴射が遮断され、当接部２２が弁座１４から離座すると噴孔１３から燃料が噴射される。弁座１４とニードル２０の当接部２２とは噴孔１３を開閉する弁部を構成している。

パイプ部材３０は、弁ハウジング１６の弁ボディ１２と反対側の内周壁に挿入され、弁ハウジング１６と溶接により固定されている。パイプ部材３０は、噴孔１３側から第１磁性部３２、磁気抵抗部としての非磁性部３４、および第２磁性部３６により構成されている。第１磁性部３２は、弁ハウジング１６と磁気的に接続している。非磁性部３４は、可動コア４０と固定コア５０とのギャップＧの外周を覆い、第１磁性部３２と第２磁性部３６との磁気的短絡を防止している。パイプ部材３０は、例えば薄板の磁性材をプレス等により円筒状に加工し、非磁性部３４に相当する箇所を熱処理することにより形成されている。

可動コア４０は、ニードル２０の噴孔１３と反対側の端部２４と溶接により固定されており、ニードル２０とともに軸方向に往復移動する。つまり、可動コア４０およびニードル２０は、軸方向に往復移動することにより噴孔１３を開閉する可動部材２０、４０を構成する。
可動コア４０は磁性材料で円筒状に形成されている。可動コア４０の筒壁を貫通し、可動コア４０の内部と外部とを連通する連通孔４２が形成されている。スプリング４８は一端を可動コア４０に係止され、他端をアジャスティングパイプ５６に係止されている。スプリング４８は、ニードル２０の往復移動方向の一方である弁座１４に向かう方向にニードル２０に荷重を加える。

固定コア５０は、磁性材料で円筒状に形成されており、可動コア４０に対し噴孔１３と反対側に設置され可動コア４０と向き合っている。固定コア５０は、ニードル２０が弁座１４に着座した状態（図１に示す状態）で可動コア４０と固定コア５０との間に所定の大きさのギャップＧを形成する位置までパイプ部材３０の内周側に圧入されており、パイプ部材３０と溶接により固定されている。

入口部材５２は、固定コア５０に対し可動コア４０と反対側に、固定コア５０から離れて設置されている。入口部材５２は、パイプ部材３０の内周側に圧入され、パイプ部材３０と溶接により固定されている。入口部材５２の燃料入口５３から流入した燃料は、入口部材５２内のフィルタ５４により異物を除去される。

アジャスティングパイプ５６は、固定コア５０の内周面５０１（図２参照）に圧入されている。そして、固定コア５０にアジャスティングパイプ５６を圧入する圧入量を調整することにより、可動コア４０およびニードル２０に加わるスプリング４８の荷重が調整される。

スプール６０はパイプ部材３０の外周を囲んでおり、コイル６２はスプール６０の外周に巻回されている。ターミナル７２は樹脂ハウジング７０にインサート成形されており、コイル６２と電気的に接続している。コイル６２に供給する駆動電流のパルス幅を調整することより、燃料噴射量が制御される。磁性部材７４はコイル６２の外周を覆い、弁ハウジング１６と第２磁性部３６とを磁気的に接続している。

次に、本第１実施形態の要部である可動部材２０、４０の支持構造について、図２を用いて説明する。
固定コア５０の内周面５０１、５０２は、噴孔１３に向けて燃料を流通させる燃料通路５０３を構成している。内周面５０２による燃料通路５０３の流路断面積は、内周面５０１による燃料通路５０３の流路断面積よりも拡大している。

また、可動コア４０のうち固定コア５０の側の軸方向端部には、固定コア５０の内周面５０２に沿って軸方向に延びる円筒形状の凸部４０１が形成されている。そして、可動コア４０の凸部４０１は、固定コア５０の内周面５０２により、軸方向に摺動可能に支持されている。
また、可動部材２０、４０が上方に移動すると、可動コア４０の上端面４０２は、固定コア５０の下端面５０４に当接する。すなわち、可動コア４０の上端面４０２は、固定コア５０と接触して軸方向の往復移動を規制するストッパ面として機能する。

一方、ニードル２０のうち噴孔１３の側の軸方向端部は、弁ボディ１２の内周面により軸方向に摺動可能に支持されている。
従って、可動部材２０、４０の上端部（図１中の符号Ｐ２に示す部分）は、固定コア５０の内周面５０２により摺動可能に支持され、可動部材２０、４０の下端部（図１中の符号Ｐ１に示す部分）は、弁ボディ１２の内周面により摺動可能に支持されている。図１中の符号Ｌは、可動部材２０、４０の上下端部に設けられた摺動支持部Ｐ１、Ｐ２のスパン（以下、支持スパンと呼ぶ）を示す。

次に、インジェクタ１０の作動について説明する。
コイル６２への通電をオンすると、可動コア４０はスプリング４８の荷重に抗して固定コア５０側に吸引され、固定コア５０に係止される。ニードル２０が可動コア４０とともにリフトし、当接部２２が弁座１４から離座すると、噴孔１３から燃料が噴射される。

コイル６２への通電をオフすると、可動コア４０はスプリング４８の荷重により固定コア５０から離れ、ニードル２０の当接部２２が弁座１４に着座する。これにより、噴孔１３からの燃料噴射が遮断される。
インジェクタ１０の静的噴射量は、可動コア４０のフルリフト量であるギャップＧにより規定される。また、インジェクタ１０の動的噴射量は、静的噴射量と、スプリング４８が可動コア４０およびニードル２０に加える荷重により規定される。スプリング４８が可動コア４０およびニードル２０に加える荷重は、入口部材５２に圧入されるアジャスティングパイプ５６の圧入位置により調整される。

以上により、本第１実施形態によれば、可動部材２０、４０の上端部Ｐ２は、固定コア５０の内周面５０２により摺動可能に支持される。そのため、インジェクタ１０の軸方向における長大化を抑制しつつも、可動部材２０、４０のうち固定コア５０の内周面５０２に入り込む部分の軸方向長さ分、つまり、凸部４０１の軸方向長さ分だけ、図９の従来構造に比べて可動部材２０、４０の支持スパンＬを長くすることができる。その結果、可動部材２０、４０の軸方向に対する傾きを小さくできるので、ニードル２０の当接部２２が弁座１４に着座した際に生じる当接部２２と弁座１４との隙間を小さくできる。従って、インジェクタ１０の長大化を抑制しつつ、可動部材２０、４０の支持スパンＬを大きくして噴孔１３からの燃料の漏出量を減少できる。

なお、可動部材２０、４０の軸方向に対する傾きを小さくする必要がない場合においては、本第１実施形態による上記構成によれば、可動部材２０、４０の摺動支持部Ｐ１と弁ボディ１２の内周面とのクリアランス、および可動部材２０、４０の摺動支持部Ｐ２と固定コア５０の内周面５０２とのクリアランスを大きく設定することができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態によるインジェクタを図３に示す。なお、第１実施形態と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
上記第１実施形態では、図２に示すように可動コア４０の上端面４０２が、固定コア５０と接触してストッパ面として機能するのに対し、本第２実施形態では可動コア４０の凸部４０１が固定コア５０に当接する。

図３を用いてより具体的に説明すると、可動部材２０、４０が上方に移動すると、固定コア５０のうち両内周面５０１、５０２をつなげる段差面５０５に、可動コア４０の凸部４０１の上端面が当接する。すなわち、凸部４０１の上端面が、固定コア５０と接触して軸方向の往復移動を規制するストッパ面として機能する。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態によるインジェクタを図４に示す。なお、第１および第２実施形態と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
上記第１実施形態では、図２に示すように可動部材２０、４０のうち可動コア４０の部分が、固定コア５０の内周面５０２により摺動可能に支持されているのに対し、本第３実施形態では、図３に示すようにニードル２０の部分が固定コア５０の内周面５０２により摺動可能に支持されている。

図４を用いてより具体的に説明すると、ニードル２０は可動コア４０の貫通孔４０３に配置されており、ニードル２０の上端には、可動コア４０の上端面４０２に係合するニードルフランジ２０１が形成されている。また、ニードル２０のうち可動コア４０の下端側に位置する部分には、ストッパ２１が溶接等により固定されている。従って、ニードルフランジ２０１とストッパ２１とにより可動コア４０が挟持されることで、可動コア４０はニードル２０に固定される。

本第３実施形態では、上記第１実施形態に係る可動コア４０の凸部４０１は廃止されている。そして、ニードルフランジ２０１は円筒形状であり、ニードルフランジ２０１の外周面が、固定コア５０の内周面５０２により摺動可能に支持されている。

なお、上記第１実施形態では、スプリング４８の一端が可動コア４０に係止されているのに対し、本第３実施形態では、スプリング４８の一端がニードルフランジ２０１に係止されている。また、本第３実施形態では、上記第１実施形態と同様にして可動コア４０の上端面４０２が、固定コア５０と接触して軸方向の往復移動を規制するストッパ面として機能する。

また、上記第１実施形態のニードル２０が中実形状であるのに対し、本第３実施形態のニードル２０は中空形状であり、内部に連通路２０２を有している。この連通路２０２は固定コア５０が形成する燃料通路５０３と連通しており、燃料通路５０３から連通路２０２に流入した燃料は、ニードル２０に形成された連通孔２０３からニードル２０の外部へと流出し、その後、噴孔１３に向けて流れる。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態によるインジェクタを図５に示す。なお、第１〜第３実施形態と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
上記第３実施形態では、図４に示すように可動コア４０の上端面４０２が、固定コア５０と接触してストッパ面として機能するのに対し、本第４実施形態ではニードルフランジ２０１が固定コア５０に当接する。

図５を用いてより具体的に説明すると、可動部材２０、４０が上方に移動すると、固定コア５０のうち両内周面５０１、５０２をつなげる段差面５０５に、ニードルフランジ２０１の上端面２０４が当接する。すなわち、ニードルフランジ２０１の上端面２０４が、固定コア５０と接触して軸方向の往復移動を規制するストッパ面として機能する。

（第５実施形態）
本発明の第５実施形態によるインジェクタを図６〜図８に示す。なお、第１〜第４実施形態と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
上記第４実施形態では、ニードル２０を中空形状にすることで、固定コア５０の燃料通路５０３と連通する連通路２０２を内部に形成している。これに対し本第５実施形態では、ニードルフランジ２０１を有しつつもニードル２０を中実形状にすることを、以下の構成により実現している。

図６〜図８を用いてより具体的に説明すると、可動コア４０には軸方向に貫通する貫通孔４０４が形成されている（図６参照）。この貫通孔４０４は、図８に示すように複数形成されている。
また、ニードルフランジ２０１には、軸方向に延びる面取り部２０５（図７（ａ）参照）または溝部２０７（図７（ｂ）参照）が形成されている。この面取り部２０５または溝部２０７は複数形成されており、面取り部２０５または溝部２０７と、固定コア５０の内周面５０２との間には、軸方向に延びる連通路２０６が形成される。
従って、燃料通路５０３内の燃料は、連通路２０６を通じて可動コア４０の貫通孔４０４に流入し、その後、可動コア４０の外部へと流出して噴孔１３に向けて流れる。

（他の実施形態）
上記複数の実施形態では、本発明をガソリンエンジン用の直噴用インジェクタに適用した例を説明したが、本発明は、これに限られることなく、例えば吸気管内に燃料を噴射するポート噴射式のインジェクタやディーゼルエンジン用のインジェクタに適用してもよい。因みに、直噴用インジェクタに適用される場合、インジェクタ１０は図示しないエンジンヘッドに搭載される。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。

本発明の第１実施形態によるインジェクタを示す断面図。図１に示すインジェクタに係る、可動部材の支持構造を示す断面図。本発明の第２実施形態によるインジェクタに係る、可動部材の支持構造を示す断面図。本発明の第３実施形態によるインジェクタに係る、可動部材の支持構造を示す断面図。本発明の第４実施形態によるインジェクタに係る、可動部材の支持構造を示す断面図。本発明の第５実施形態によるインジェクタに係る、可動部材の支持構造を示す断面図。図６のVII−VII断面図。図６のVIII−VIII断面図。従来のインジェクタに係る、可動部材の支持構造を示す断面図。

符号の説明

１０：インジェクタ、１３：噴孔、２０：ニードル（可動部材）、４０：可動コア（可動部材）、４２：連通孔、５０：固定コア、６２：コイル、２０１：ニードルフランジ、５０２：固定コアの内周面、５０３：燃料通路、Ｌ：支持スパン、Ｐ１、Ｐ２：摺動支持部。

Claims

軸方向に往復移動することにより噴孔を開閉する可動部材と、
前記可動部材の前記噴孔と反対側に配置され、コイルに通電することにより前記可動部材との間に磁気吸引力を発生する固定コアと、
を備え、
前記可動部材のうち前記噴孔と反対側の部分は、前記固定コアの内周面により軸方向に往復移動可能に支持されている燃料噴射弁。
前記可動部材は、前記固定コアに対向して配置される可動コアと、前記可動コアに固定されて前記噴孔を開閉するニードルとを有する請求項１記載の燃料噴射弁。
前記可動部材のうち前記固定コアの内周面により軸方向に往復移動可能に支持される部分を、前記ニードルに設けた請求項２記載の燃料噴射弁。
前記ニードルには、前記固定コアと接触して軸方向の往復移動を規制するストッパ面が設けられている請求項２または３記載の燃料噴射弁。
前記固定コアの内周面は、前記噴孔に向けて燃料を流通させる燃料通路を構成し、
前記ニードルは、内部に前記燃料通路と連通する連通路を有する中空形状である請求項２から４のいずれか一項記載の燃料噴射弁。
前記固定コアの内周面は、前記噴孔に向けて燃料を流通させる燃料通路を構成し、
前記ニードルは、前記固定コアの内周面との間にて前記燃料通路と連通する連通路を形成する中実形状である請求項２から４のいずれか一項記載の燃料噴射弁。
前記可動部材のうち前記固定コアの内周面により軸方向に往復移動可能に支持される部分を、前記可動コアに設けた請求項２記載の燃料噴射弁。
前記可動コアは、前記固定コアの内周面に沿って軸方向に延びて前記内周面に支持される凸部を有し、
前記凸部の先端には、前記固定コアと接触して軸方向の往復移動を規制するストッパ面が設けられている請求項７記載の燃料噴射弁。