JP2009108842A - Fuel injection valve - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料の噴射を断続する燃料噴射弁に関する。 The present invention relates to a fuel injection valve that intermittently injects fuel.
特許文献1に開示されている燃料噴射弁は、ニードルが可動コアに摺動可能に挿入され、ニードルと可動コアは相対運動可能になっている。但し、可動コアが固定コア側に吸引される際には、ニードルと可動コアが係合してニードルおよび可動コアが一体的に開弁向きに移動する。また、ニードルが閉弁向きに移動する際にも、ニードルと可動コアが係合してニードルおよび可動コアが一体的に移動する。 In the fuel injection valve disclosed in Patent Document 1, a needle is slidably inserted into a movable core, and the needle and the movable core can be moved relative to each other. However, when the movable core is sucked toward the fixed core, the needle and the movable core are engaged, and the needle and the movable core move together in the valve opening direction. Also, when the needle moves in the valve closing direction, the needle and the movable core are engaged with each other so that the needle and the movable core move integrally.
また、ニードルと可動コアが相対運動可能になっていることに伴い、ニードルおよび可動コアを付勢するスプリングが2種類設けられている。具体的には、ニードルに当接する第1スプリングにより、ニードルおよび可動コアは閉弁向きに付勢され、可動コアに当接する第2スプリングにより、ニードルおよび可動コアは開弁向きに付勢されている。そして、第1スプリングのセット荷重は、アジャスティングパイプの押し込み量で設定される。
しかしながら、第2スプリングのセット長は組付後の調整ができない為、予めスペーサ等の調整手段により第2スプリングのセット長を調整したり、あるいは、第2スプリングのセット長ばらつきを小さくする為に部品寸法を精密管理することにより、第2スプリングのセット荷重を所望の値に設定している。したがって、高コストとなる問題がある。 However, since the set length of the second spring cannot be adjusted after the assembly, in order to adjust the set length of the second spring in advance by adjusting means such as a spacer, or to reduce variations in the set length of the second spring. The set load of the second spring is set to a desired value by precisely managing the component dimensions. Therefore, there is a problem of high cost.
本発明は上記点に鑑みて、ニードルと可動コアが相対運動可能な燃料噴射弁において、スペーサ等の調整手段によるセット長調整や、精密な部品寸法管理をすることなく、第2スプリングのセット荷重を所望の値に設定可能にすることを目的とする。 In view of the above, the present invention provides a fuel injection valve in which the needle and the movable core can move relative to each other, without adjusting the set length by an adjusting means such as a spacer, or performing precise component dimensional management. Is set to a desired value.
本発明は、ニードル(20)と可動コア(30)が相対移動可能に組み付けられた燃料噴射弁において、ニードル(20)に当接してニードル(20)および可動コア(30)を閉弁向きに付勢する第1スプリング(38)と、可動コア(30)に当接してニードル(20)および可動コア(30)を開弁向きに付勢する第2スプリング(42)とを備え、第2スプリング(42)のバネ定数が第1スプリング(38)のバネ定数よりも小さく設定されていることを特徴とする。 In the fuel injection valve in which the needle (20) and the movable core (30) are assembled so as to be relatively movable, the present invention is in contact with the needle (20) so that the needle (20) and the movable core (30) are closed. A first spring (38) for urging and a second spring (42) for abutting the movable core (30) and urging the needle (20) and the movable core (30) in the valve opening direction; The spring constant of the spring (42) is set to be smaller than the spring constant of the first spring (38).
このようにすれば、第2スプリング(42)のセット長バラツキによる第2スプリング(42)のセット荷重バラツキを小さくすることができ、したがって、スペーサ等の調整手段によるセット長調整や、精密な部品寸法管理をすることなく、第2スプリング(42)のセット荷重を所望の値に設定することができる。 In this way, it is possible to reduce the set load variation of the second spring (42) due to the set length variation of the second spring (42). The set load of the second spring (42) can be set to a desired value without managing the dimensions.
この場合、第1スプリング(38)のセット荷重を第2スプリング(42)のセット荷重よりも大きく設定すれば、コイル非通電時に確実に閉弁させることができる。 In this case, if the set load of the first spring (38) is set larger than the set load of the second spring (42), the valve can be reliably closed when the coil is not energized.
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in a claim and this column shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態について説明する。図1は第1実施形態に係る燃料噴射弁の構成を示す断面図である。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of the fuel injection valve according to the first embodiment.
図1に示すように、燃料噴射弁は金属製の筒状のハウジング10を備え、このハウジング10は磁性部10aおよび非磁性部10bを有しており、磁性部10aと非磁性部10bは、例えばレーザ溶接などにより接合されている。非磁性部10bは、磁性部10aと後述するノズルホルダ16との磁気的な短絡を防止する。なお、ハウジング10を磁性材料により筒状の一体物に成形し、熱加工することにより非磁性部10bに対応する部分を非磁性化してもよい。
As shown in FIG. 1, the fuel injection valve includes a metal
ハウジング10の軸方向の一端部には入口部材12が設置されている。より詳細には、入口部材12はハウジング10の内周側に圧入されている。入口部材12には入口部燃料通路孔120が形成されており、この入口部燃料通路孔120に図示しない加圧ポンプから燃料が供給される。また、入口部燃料通路孔120には、異物を除去するフィルタ部材14が挿入されており、入口部燃料通路孔120に供給された燃料はフィルタ部材14を通過してハウジング10の内周側に流入する。
An
ハウジング10の軸方向の他端部には、磁性体金属製の筒状のノズルホルダ16が設置されている。ノズルホルダ16は、ハウジング10の非磁性部10bと例えばレーザ溶接などにより接合されている。
At the other end of the
ノズルホルダ16における反ハウジング10側の端部には、金属製の筒状のノズルボディ18が設置されている。より詳細には、ノズルボディ18は例えば圧入あるいは溶接などによりノズルホルダ16に固定されている。そして、ノズルボディ18には、噴孔180および円錐台の弁座181が形成されている。
A metal
ハウジング10、ノズルホルダ16およびノズルボディ18の内周側には、金属製の円柱状のニードル20が軸方向へ移動可能な状態で収容されている。ニードル20は、ノズルボディ18と概ね同軸上に配置され、ニードル20とノズルボディ18との間には、燃料が流れるノズルボディ部燃料通路22が形成されている。
On the inner peripheral side of the
ニードル20におけるノズルボディ18側の端部には、ノズルボディ18の弁座181と接離することにより噴孔180とノズルボディ部燃料通路22との間を開閉する当接部200が形成され、ニードル20の他端側には、後述する可動コア30と係合可能な鍔部201が形成されている。
A
ニードル20の径方向中心部には、ニードル20における反ノズルボディ18側の端面から軸方向に延びるニードル燃料通路縦孔202が形成されている。また、ニードル20の軸方向中間部には、ニードル燃料通路縦孔202とノズルボディ部燃料通路22とを連通させるニードル燃料通路横孔203が形成されている。
A needle fuel passage
燃料噴射弁はニードル20を磁気吸引力にて駆動する駆動部を有しており、この駆動部は、スプール24、コイル26、固定コア28、可動コア30および磁性部材32、39を有している。
The fuel injection valve has a drive unit that drives the
スプール24は、樹脂で筒状に形成され、ハウジング10の外周側に設置されている。スプール24の外周側にコイル26が巻かれ、このコイル26はコネクタ部34のコネクタ端子36に接続されている。
The
ハウジング10を挟んでコイル26の内周側には固定コア28が設置されている。固定コア28は、例えば鉄などの磁性材料により筒状に形成され、ハウジング10の内周側に例えば圧入などにより固定されている。固定コア28の径方向中心部には、軸方向に延びて貫通するスプリング挿入孔280が形成されており、このスプリング挿入孔280は、入口部燃料通路孔120およびニードル燃料通路縦孔202と連通する。
A
可動コア30は、例えば鉄などの磁性材料にて筒状に形成され、ハウジング10およびノズルホルダ16の内周側で、且つ固定コア28におけるノズルボディ18側の面と対向して配置され、軸方向へ移動可能な状態で収容されている。
The
可動コア30の径方向中心部には、軸方向に延びて貫通するニードル挿入孔300が形成され、ニードル挿入孔300にニードル20が摺動自在に挿入されている。換言すると、ニードル20と可動コア30は、相対移動可能に組み付けられている。
A
可動コア30における固定コア28側の面にニードル20の鍔部201が係合可能になっている。そして、ニードル20が噴孔180とノズルボディ部燃料通路22との間を遮断する向き(すなわち閉弁向き)に移動する際には、鍔部201が可動コア30に係合して可動コア30も一体的に移動する。また、可動コア30が固定コア28側に向かって(すなわち開弁向き)に移動する際には、可動コア30が鍔部201に係合してニードル20も一体的に移動する。
The
磁性部材32は、例えば鉄などの磁性材料により形成され、コイル26の外周側を覆っている。
The
固定コア28のスプリング挿入孔280には、ニードル20および可動コア30を閉弁向きに付勢する第1スプリング38が挿入されると共に、第1スプリング38のセット荷重を調整するアジャスティングパイプ40が圧入されている。
A
第1スプリング38は、一端がニードル20に当接し、他端がアジャスティングパイプ40に当接している。そして、固定コア28に対するアジャスティングパイプ40の固定位置を調整することにより、第1スプリング38のセット荷重を調整可能になっている。
The
ノズルボディ部燃料通路22には、可動コア30における反固定コア28側の面に当接してニードル20および可動コア30を開弁向きに付勢する第2スプリング42が配置されている。
The nozzle
第1スプリング38および第2スプリング42は、いずれも圧縮コイルスプリングである。そして、第2スプリング42のバネ定数k2が第1スプリング38のバネ定数k1よりも小さく設定されている。また、第1スプリング38のセット荷重F1が第2スプリング42のセット荷重F2よりも大きく設定されている。
Both the
次に、上記の構成による燃料噴射弁の作動について説明する。まず、コイル26への通電が停止されているときには、固定コア28と可動コア30との間には磁気吸引力が発生しない。そして、第1スプリング38のセット荷重が第2スプリング42のセット荷重よりも大きいため、ニードル20および可動コア30は第1スプリング38により閉弁向きに付勢される。その結果、ニードル20の当接部200がノズルボディ18の弁座181に当接して噴孔180とノズルボディ部燃料通路22との間が遮断されるため、燃料は噴射されない。
Next, the operation of the fuel injection valve configured as described above will be described. First, when energization of the
一方、コイル26に通電されると、コイル26に発生した磁界により磁性部材32、39、ノズルホルダ16、可動コア30、固定コア28および磁性部10aに磁束が流れ、磁気回路が形成される。これにより、固定コア28と可動コア30との間には磁気吸引力が発生する。そして、この磁気吸引力により可動コア30は固定コア28側に向かって移動するとともに、可動コア30に鍔部201が係合しているためニードル20も可動コア30と一体的に移動する。その結果、ニードル20の当接部200がノズルボディ18の弁座181から離れて噴孔180とノズルボディ部燃料通路22との間が連通する。これにより、入口部燃料通路孔120から燃料噴射弁の内部へ流入した燃料は、スプリング挿入孔280、ニードル燃料通路縦孔202、ニードル燃料通路横孔203およびノズルボディ部燃料通路22を介して噴孔180に至り、噴孔180から噴射される。
On the other hand, when the
本実施形態の燃料噴射弁では、第2スプリング42のバネ定数k2が第1スプリング38のバネ定数k1よりも小さく設定されている。以下、k1>k2とする理由について説明する。
In the fuel injection valve of the present embodiment, the spring constant k2 of the
まず、第2スプリング42の設計時の前提・制約として下記2点がある。第1に、ノズルホルダ16、ノズルボディ18、ニードル20および可動コア30の加工・組付け精度の影響により、第2スプリング42のセット長L2のばらつきが発生する。なお、単品加工精度は一般的に±0.05mm程度であるため、第2スプリング42のセット長L2のばらつきは±0.2mmとなる。第2に、燃料噴射弁の性能確保の為に、第2スプリング42のセット荷重F2のばらつきは±1N以下に抑える必要がある。
First, there are the following two points as preconditions and restrictions when designing the
ここで、図2は、この2点の前提・制約の下で第2スプリング42のバネ定数k2が成立する範囲を検討するための図である。図2に示すように、第2スプリング42の自由長のばらつきおよび第2スプリング42のバネ定数k2のばらつきによる第2スプリング42のセット荷重F2のばらつきΔF2aが約0.8Nとすると、第2スプリング42のセット長L2のばらつき0.4mmによる第2スプリング42のセット荷重F2のばらつきΔF2bは、約1.2N以下でなければならない。したがって、第2スプリング42のバネ定数k2は約3N/mm以下とする必要がある。
Here, FIG. 2 is a diagram for examining a range in which the spring constant k2 of the
一方、第1スプリング38の設計時の制約として、第1スプリング38のセット長L1に制約が存在する。因みに、エンジンへの燃料噴射弁の搭載制約(他部品との干渉・エンジンルーム内への搭載)から燃料噴射弁の全長増加を抑制したいとの制約がある。その際、フィルタ部材14のろ過面積確保の為、フィルタ部材14の全長を短くすることは困難であり、また、アジャスティングパイプ40は圧入後に動かないようにするために圧入長さを確保しなければならないことから、こちらも全長を短くできない。その為、第1スプリング38のセット長L1に制約が存在する。
On the other hand, as a restriction at the time of designing the
そして、一般的なエンジン搭載条件を考えると、望ましくは第1スプリング38のセット長L1は20mm以下に抑えたい。その場合、図3に示す密着高さとバネ定数の関係から、第1スプリング38のバネ定数k1は約4N/mm以上としなければならない。
Considering general engine mounting conditions, the set length L1 of the
以上のことより、k1>k2と設定することにより、スペーサ等の調整手段によるセット長調整や、精密な部品寸法管理をすることなく、第2スプリング42のセット荷重F2を所望の値に設定することができる。換言すると、k1>k2と設定することにより、搭載制約・部品精度を守った上で、第2スプリング42を無調整で、要求性能を満足する燃料噴射弁を提供することができる。
From the above, by setting k1> k2, the set load F2 of the
(他の実施形態)
上記実施形態では、第2スプリング42として圧縮コイルスプリングを1つ用いたが、第2スプリング42は、以下述べる変形例のスプリングを用いてもよい。図4に示す第1変形例の第2スプリング42は、外力により体積が変化する弾性体(例えば、ゴム、樹脂)を円筒状に形成している。図5に示す第2変形例の第2スプリング42は、金属薄板を蛇腹状にしたものである。図6に示す第3変形例の第2スプリング42は、金属薄板よりなる板ばねである。図7に示す第4変形例は、第2スプリング42として圧縮コイルスプリングを2つ用いている。
(Other embodiments)
In the above embodiment, one compression coil spring is used as the
20…ニードル、26…コイル、28…固定コア、30…可動コア、38…第1スプリング、42…第2スプリング、180…噴孔。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記ニードル(20)に当接して前記ニードル(20)および前記可動コア(30)を閉弁向きに付勢する第1スプリング(38)と、前記可動コア(30)に当接して前記ニードル(20)および前記可動コア(30)を開弁向きに付勢する第2スプリング(42)とを備え、前記第2スプリング(42)のバネ定数が前記第1スプリング(38)のバネ定数よりも小さく設定されていることを特徴とする燃料噴射弁。 The needle (20) and the movable core (30) assembled so as to be relatively movable are provided, and the movable core (30) is sucked toward the fixed core (28) by energizing the coil (26), thereby In the fuel injection valve in which the needle (20) and the movable core (30) are engaged to move integrally in the valve opening direction and fuel is injected from the injection hole (180),
A first spring (38) that abuts the needle (20) and urges the needle (20) and the movable core (30) in a valve closing direction, and abuts the needle (20) to the movable core (30). 20) and a second spring (42) for urging the movable core (30) in the valve opening direction, and the spring constant of the second spring (42) is larger than the spring constant of the first spring (38). A fuel injection valve characterized by being set small.
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