JP2009108805A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】機械的強度の低下を抑制した磁気絞り部を有し、高圧力の燃料を流通させた場合にも優れた耐久性を発揮しうる燃料噴射弁を提供すること。
【解決手段】
磁性材料からなる円筒状のパイプ２と、パイプ２の外周側に配設された電磁コイル３と、パイプ２の内周側に配設された磁性材料からなる固定コア４と、パイプ２の内周側に配設され、電磁コイル３の作動によって固定コア４との間に発生する磁気吸引力により吸引されて固定コア４に当接可能な磁性材料からなる可動コア５と、可動コア５と共に移動して燃料噴射孔１７１を開閉するニードル弁６とを有する。パイプ２は、固定コア４と可動コア５との当接部１４の外周側において、厚みを周囲よりも薄くした薄肉部２１を有している。薄肉部２１は、パイプ２の周方向において連なることなく点在して複数設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電磁力によって駆動される電磁駆動式の燃料噴射弁に関する。

ガソリンエンジンやディーゼルエンジンに精度よく燃料を供給するための装置として、電磁駆動式の燃料噴射弁が広く使用されている。この燃料噴射弁における電磁駆動部の主要な構成は、円筒状のパイプと、その外周側に配設された電磁コイルと、パイプの内周側に固定された固定コアと、パイプの内周側に移動可能に配設された可動コアとよりなる。そして、電磁コイルにより生じた磁束による磁気回路のうち、上記固定コアと上記可動コアとの間の対向する部分を通る磁束が、両者を引きつける磁気吸引力を生み出す。この磁気吸引力を高めるためには、固定コアと可動コアとの間を通る磁束を多くすればよい。

固定コアと可動コアとの間を通る磁束を多くするための構成としては、例えば、特許文献１において提案されているように、パイプに形成される磁気回路を絞る磁気絞り部を周方向全周に設け、固定コアと可動コアとの間に磁束が通りやすくした構成がある。

特表平１１−５００５０９号公報

上記従来技術における磁気絞り部は、パイプの一部を全周わたって薄肉化することにより形成される。この場合には、磁気絞り部の形成が容易で構成の簡素化を図ることができる。
しかしながら、パイプの一部が全周にわたって薄肉化されている場合には、機械的強度の低下が大きく、実使用時にパイプ内を流通する燃料を高圧力化した場合にそれに耐えうる耐圧性が不足したり、組み付け時の外力により上記薄肉部が変形してしまうという問題が生じうる。

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、機械的強度の低下を抑制した磁気絞り部を有し、高圧力の燃料を流通させた場合にも優れた耐久性を発揮しうる燃料噴射弁を提供しようとするものである。

本発明は、磁性材料からなる円筒状のパイプと、
該パイプの外周側に配設された電磁コイルと、
上記パイプの内周側に配設された磁性材料からなる固定コアと、
上記パイプの内周側に配設され、上記電磁コイルの作動によって上記固定コアとの間に発生する磁気吸引力により吸引されて該固定コアに当接可能な磁性材料からなる可動コアと、
該可動コアと共に移動して燃料噴射孔を開閉するニードル弁とを有し、
上記パイプは、上記固定コアと上記可動コアとの当接部の外周側において、厚みを周囲よりも薄くした薄肉部を有しており、
該薄肉部は、上記パイプの周方向において連なることなく点在して複数設けられていることを特徴とする燃料噴射弁にある（請求項１）。

本発明においては、上記のごとく、パイプに設けた薄肉部が、周方向において連なることなく点在して複数設けられている。そのため、周方向における薄肉部同士の間の厚肉部が、リブのような役割を果たす。それ故、従来のように、周方向全周に薄肉部を設ける場合よりもパイプの強度を格段に向上させることができる。そして、これにより、内部に流通させる燃料を高圧力化した場合にも安定して使用でき、優れた耐久性を発揮する。
また、上記点在した複数の薄肉部が、磁気絞り部の役割を果たし、薄肉部を全く設けない場合よりも固定コアと可動コアとの間の磁気吸引力を高めることができる。
このように、本発明によれば、機械的強度の低下を抑制した磁気絞り部を有し、高圧力の燃料を流通させた場合にも優れた耐久性を発揮しうる燃料噴射弁を提供することができる。

本発明の燃料噴射弁における上記パイプ、固定コア及び可動コアは、いずれも磁性材料より構成される。これらは、すべて同じ磁性材料から作製してもよいし、異なる磁性材料から作製してもよい。具体的な磁性材料としては、例えば、電磁ステンレス、パーマロイ、低炭素鋼等がある。
また、上記固定コアは、上記パイプと同一部材により一体的に形成された構造（実施例２参照）としてもよいし、上記固定コアがパイプと異なる部材よりなり、パイプ内に挿入されて固定された構造（実施例１参照）をとってもよい。

また、上記薄肉部は、上記パイプの軸心を中心にして点対称な位置関係に配設されていることが好ましい（請求項２）。この場合には、磁気絞り部が周方向において対照的な位置に形成されるので、固定コアと可動コア間の磁気吸引力も周方向においてバランスの取れた偏りのないものとなり、駆動時の安定性を高めることができる。

また、上記薄肉部は、周方向に等間隔に配設されていることがより好ましく、さらに駆動時の安定性を高めることができる。
また、上記薄肉部は、すべて略同一形状を呈していることが好ましく、薄肉部の形成も容易となる。
上記薄肉部の形成方法としては、種々の塑性加工、機械加工等の様々な方法を適用することができる。

また、上記薄肉部は、周方向全長のうち１５〜５０％を占めるよう設けられていることが好ましい（請求項３）。周方向全長のうち薄肉部が占める割合が１５％未満の場合には、磁気絞り部としての効果が十分に得られないおそれがある。一方、周方向全長のうち薄肉部が占める割合が５０％を超える場合には、強度向上効果が十分に得られないおそれがある。

また、上記薄肉部の厚みは、０．１〜０．５ｍｍであることが好ましい（請求項４）。薄肉部の厚みが０．１ｍｍ未満の場合には、機械的強度が落ち、高い内圧（燃圧）に耐えられなかったり、組付け時の外力により部材が変形してしまうという問題が生じるおそれがあり、一方、０．５ｍｍを超える場合には、磁気絞り部としての効果が低下するおそれがある。

（実施例１）
本発明の実施例に係る燃料噴射弁につき、図１〜図４を用いて説明する。
本例の燃料噴射弁１は、図１に示すごとく、磁性材料からなる円筒状のパイプ２と、パイプ２の外周側に配設された電磁コイル３と、パイプ２の内周側に配設された磁性材料からなる固定コア４と、パイプ２の内周側に配設され、電磁コイル３の作動によって固定コア４との間に発生する磁気吸引力により吸引されて固定コア４に当接可能な磁性材料からなる可動コア５と、該可動コア５と共に移動して燃料噴射孔１７１を開閉するニードル弁６とを有する。そして、図３、図４に示すごとく、上記パイプ２は、固定コア４と可動コア５との当接部１４の外周側において、厚みを周囲よりも薄くした薄肉部２１を有しており、該薄肉部２１は、上記パイプ２の周方向において連なることなく点在して複数設けられている。
以下、これを詳説する。

燃料噴射弁１は、図１に示すごとく、種々の形式のガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンに適用することができる。
燃料噴射弁１は、磁性材料よりなる上記パイプ２の内周側に、別部品よりなる固定コア４を有している。固定コア４は、磁性材料よりなると共に略円筒形状を呈しており、パイプ２の内周側に圧入されることにより固定されている。さらに、固定コア４の内周側には、該固定コア４内に装入されたスプリング９１の後端を支持すためのアジャスティングパイプ４５が配設されている。

また、パイプ２の内周側には、上記固定コア４の先端面に対して後端面が対面するように配置された可動コア５が内蔵されている。可動コア５は、磁性材料よりなると共に、ニードル弁６の後端部に係合し、これを引き動かすように構成されている。また、可動コア５には、上記固定コア４の内周側に配設された上記スプリング９１の先端が当接しており、当該スプリング９１の付勢力により、ニードル弁６が前進して弁ボディ１６の弁座１６１に当接する方向、つまり先端側に向かう方向に付勢されている。

ニードル弁６は、弁先端部６１よりも後方側が内部が中空の円筒形状を呈しており、燃料流通路を兼ねている。そして、ニードル弁６の側面には、複数の燃料流通穴６５が設けられている。
パイプ２の先端には、弁座１６１を有する弁ボディ１６が固定されており、さらに、弁ボディ１６の先端には、噴孔１７１を設けた噴孔プレート１７が接合されている。また、弁ボディ１６には、その周囲を覆うスリーブ部１８が接続されている。

パイプ２の後端には、燃料に含まれている異物を捕集するためのフィルタ部材１５が配設されている。そして、燃料流路は、このフィルタ部材１５からパイプ２内部、固定コア４の内部、可動コア５の内部及び外部、ニードル弁６の内部及び外部に順次通じ、さらにニードル弁６の燃料流通穴６５からはニードル弁６の周囲に通ずるように構成されている。そして、ニードル弁６の弁先端部６１と弁ボディ１６の弁座１６１の当接状態によって、燃料の噴射を制御することができるようになっている。

パイプ２の周囲には、スプール３０が装着され、これに電磁コイル３が巻回されている。また、パイプ２の周囲の上記スプール３０よりも先端側には、ホルダ部１９が配設されており、このホルダ部１９よりも後端側を覆うように樹脂モールド部１１が形成されている。この樹脂モールド部１１には、電磁コイル３への通電を行うためのターミナル部１２が形成されている。

そして、図２〜図４に示すごとく、本例において注目すべきことは、上述したごとく、上記パイプ２が、固定コア４と可動コア５との当接部１４の外周側において、厚みを周囲よりも薄くした薄肉部２１を有し、かつ、この薄肉部２１がパイプ２の周方向において連なることなく点在して複数設けられている点である。

薄肉部２１は、図３、図４に示すごとく、固定コア４と可動コア５との当接部１４の外周上において、等間隔で８個設けられており、すべて略同一の形状を有している。各薄肉部２１同士の間は、周囲と同じ厚みのまま厚肉部２２となっており、リブの役割を果たすように構成されている。各薄肉部２１の厚みは０．１５ｍｍに設定してあり、その隣の厚肉部２２の厚みは０．７ｍｍに設定してある。また、周方向における薄肉部２１が占める割合は、周方向全長に対して７４％となるように設定してある。この割合は、図４における１つの薄肉部２１が周方向に占める領域の、パイプ２における中心に関する内角α°で示した場合、（個数（８）×α°）／３６０°×１００（％）として表すことが可能である。このような薄肉部２１がいわゆる磁気絞り部を構成している。

以上のような構成の本例の燃料噴射弁１においては、磁気絞り部となる上記薄肉部２１を周方向全周に設けるのではなく、積極的に、周方向において連ならないように点在させて複数に分割して設けてある。そのため、周方向における薄肉部２１同士の間の厚肉部２２が、リブのような役割を果たす。それ故、従来のように、周方向全周に薄肉部２１を設ける場合よりもパイプ２の強度を格段に向上させることができる。これにより、組み付け時の変形やその後の外部応力による変形を抑制することができる。
さらに、本例の燃料噴射弁１は、パイプ２の内部に流通させる燃料の圧力に対して十分な耐久性を発揮する。また、例えば固定コア４をパイプ２に圧入する時の外力に充分に耐えることができる。
また、上記点在した複数の薄肉部２１が、磁気絞り部の役割を果たすので、薄肉部を全く設けない場合よりも固定コア４と可動コア５との間の磁気吸引力を高めることができる。

（実施例２）
本例は、図５、図６に示すごとく、実施例１とほぼ同様の基本構成を有し、固定コア２０４をパイプ２と同一部品で一体的に形成した構成を採用した例である。図面上の符号は、実施例１と同機能の部分は、形状が多少異なっても同じ符号を用いた。
本例のパイプ２は、図６〜図８に示すごとく、固定コア２０４と可動コア５との当接部１４の外周側において、厚みを周囲よりも薄くした薄肉部２１を有し、かつ、この薄肉部２１がパイプ２の周方向において連なることなく点在して複数設けられている。

薄肉部２１は、図７、図８に示すごとく、固定コア２０４と可動コア５との当接部１４の外周上において、等間隔で８個設けられており、すべて略同一の形状を有している。各薄肉部２１同士の間は、周囲と同じ厚みのまま厚肉部２２となっており、リブの役割を果たすように構成されている。各薄肉部２１の厚みは０．１５ｍｍに設定してあり、その隣の厚肉部２２の厚みは０．６ｍｍに設定してある。また、周方向における薄肉部２１が占める割合は、周方向全長に対して７６％となるように設定してある。
その他は、細かい形状は異なるものの、ほぼ同じ構成である。
本例においても、実施例１と同様の作用効果が得られる。

（比較例１）
本比較例は、上述した実施例１の燃料噴射弁において、そのパイプ２の磁気絞り部を全周にわたって連続的に溝状に設けた薄肉部２９に変更した例である。
この場合には、燃料噴射弁１をエンジンに組み付ける際の外力によってリング状の薄肉部２９に応力が集中して変形しやすく、また、パイプ２の中を流通させる燃料の圧力を実施例１の場合よりも小さく制限する必要が出てくるという不具合が生じうる。

実施例１における、燃料噴射弁の構成を示す説明図。 実施例１における、パイプの薄肉部近傍の構成を示す説明図。 実施例１における、パイプの側面から見た薄肉部の配設状態を示す説明図。 実施例１における、パイプの断面（図３のＡ−Ａ線矢視断面）から見た薄肉部の配設状態を示す説明図。 実施例２における、燃料噴射弁の構成を示す説明図。 実施例２における、パイプの薄肉部近傍の構成を示す説明図。 実施例２における、パイプの側面から見た薄肉部の配設状態を示す説明図。 実施例２における、パイプの断面（図３のＡ−Ａ線矢視断面）から見た薄肉部の配設状態を示す説明図。 比較例１における、パイプの側面から見た薄肉部の配設状態を示す説明図。 比較例１における、パイプの断面（図３のＡ−Ａ線矢視断面）から見た薄肉部の配設状態を示す説明図。

符号の説明

１ 燃料噴射弁
１４ 当接部
２ パイプ
２１ 薄肉部
３ 電磁コイル
４、２０４ 固定コア
５ 可動コア
６ ニードル弁

Claims (4)

1. 磁性材料からなる円筒状のパイプと、
   該パイプの外周側に配設された電磁コイルと、
   上記パイプの内周側に配設された磁性材料からなる固定コアと、
   上記パイプの内周側に配設され、上記電磁コイルの作動によって上記固定コアとの間に発生する磁気吸引力により吸引されて該固定コアに当接可能な磁性材料からなる可動コアと、
   該可動コアと共に移動して燃料噴射孔を開閉するニードル弁とを有し、
   上記パイプは、上記固定コアと上記可動コアとの当接部の外周側において、厚みを周囲よりも薄くした薄肉部を有しており、
   該薄肉部は、上記パイプの周方向において連なることなく点在して複数設けられていることを特徴とする燃料噴射弁。
2. 請求項１において、上記薄肉部は、上記パイプの軸心を中心にして点対称な位置関係に配設されていることを特徴とする燃料噴射弁。
3. 請求項１又は２において、上記薄肉部は、周方向全長のうち１５〜５０％を占めるよう設けられていることを特徴とする燃料噴射弁。
4. 請求項１〜３のいずれか１項において、上記薄肉部の厚みは、０．１〜０．５ｍｍであることを特徴とする燃料噴射弁。

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