JP2009167870A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料噴射弁において、良好な応答性の確保および組み立て易さの向上を、より容易に実現できるようにする。
【解決手段】燃料噴射弁１は、内部を燃料が流通する筒体３と、弁座７ａが形成され筒体３に固定された弁座部材７と、磁性を有し筒体３内に圧入された圧入部材５と、弁座７ａと圧入部材５との間に位置した状態で筒体３に摺動可能に収容された弁体９と、弁体９を閉弁方向に付勢して着座させる付勢部材１２と、弁体９を圧入部材５に向けて移動させる磁力を発生させて弁体９を離座させる電磁コイル１５と、を備える。筒体３は、弁体９が摺動する摺動部３ｄおよび圧入部材５が圧入される圧入部３ｃを含み内径が略一定である組付筒部３ｂを有し、この組付筒部３ｂの内周面３ｅのうち摺動部３ｄおよび圧入部３ｃを含む領域に、ホーニング加工が施されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、電磁式の燃料噴射弁に関する。

従来、燃料噴射弁として、深絞り加工によって成形され内部を燃料が流通する筒体と、筒体内に配置された弁座と、磁性を有し筒体内に圧入された圧入部材であるコア筒と、磁性を有し弁座とコア筒との間で筒体に摺動可能に収容された弁体と、弁体を閉弁方向に付勢するコイルバネと、磁力を発生させて弁体を駆動する電磁コイルと、を備えた、電磁式の燃料噴射弁がある（例えば、特許文献１，２参照）。

この燃料噴射弁では、電磁コイルが通電されると、コア筒、弁体等によって閉磁路が形成され、これにより、弁体にコア筒に近接する方向の磁力が作用し、弁体が筒体に対して摺動しながら離座し開弁する。離座した弁体は、コア筒によって離座方向への移動が規制され所定の開弁位置に位置決めされる。

このような燃料噴射弁には、筒体における弁体が摺動する摺動部にホーニング加工が施されるとともに、筒体におけるコア筒が圧入される圧入部にブラッシング加工が施されているものがある。これにより、弁体が筒体に対してスムーズに摺動でき燃料噴射弁の良好な応答性が確保されるとともに、製造時の筒体への弁体の圧入をし易くしている。
特開２００３−２９３８９５号公報 特開２００２−３５７１６７号公報

しかしながら、ブラッシング加工では、筒体の圧入部の面性状の向上を図るのに限界があり、筒体へのコア筒の更なる組み付け易さの向上を図るのが困難であるという問題がある。

そこで、本発明は、燃料噴射弁において、良好な応答性の確保および組み立て易さの向上を、より容易に実現できるようにすることを目的とする。

請求項１に記載の発明は、内部を燃料が流通する筒体と、弁座が形成され前記筒体に固定された弁座部材と、磁性を有し、前記筒体内に圧入され前記弁座に対して離間した位置に位置する圧入部材と、磁性を有し、前記弁座と前記圧入部材との間に位置した状態で前記筒体に摺動可能に収容され前記弁座に離着座可能な弁体と、前記弁体を閉弁方向に付勢して着座させる付勢部材と、前記付勢部材の付勢力に抗して前記弁体を前記圧入部材に向けて移動させる磁力を発生させて、前記弁体を離座させる電磁コイルと、前記弁体と前記弁座との間を通過した燃料を噴射する噴射部と、を備える燃料噴射弁において、前記筒体は、前記弁体が摺動する摺動部および前記圧入部材が圧入される圧入部を含み内径が略一定である組付筒部を有し、前記組付筒部の内周面のうち前記摺動部および前記圧入部を含む領域に、ホーニング加工が施されていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の燃料噴射弁において、前記組付筒部における前記ホーニング加工が施された領域の縁部に、バリ取り加工が施されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の燃料噴射弁において、前記筒体は、深絞り加工により成形されたことを特徴とする。

本発明によれば、筒体における弁体が摺動する摺動部にホーニング加工が施されていることにより、摺動部の良好な面性状を得ることができるので、筒体に対して弁体が良好に摺動することができ、燃料噴射弁の良好な応答性を確保することができる。また、筒体における圧入部材が圧入される圧入部にホーニング加工が施されていることにより、圧入部の良好な面性状を得ることができるので、筒体への圧入部材の圧入を比較的容易に行なうことができ、燃料噴射弁の組み立て易さの向上を図ることができる。また、摺動部および圧入部が、内径が略一定である組付筒部に含まれていることにより、摺動部および圧入部にホーニング加工を施すにあたっては、単一のホーニング加工装置で、摺動部および圧入部の両方を一つの工程で加工することができるので、摺動部および圧入部を別々に加工しなければならい構造に比べて、ホーニング加工に掛かる手間の増大を抑制することができる。即ち、本発明によれば、燃料噴射弁において、良好な応答性の確保および組み立て易さの向上を、より容易に実現することができる。

本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態は、内燃機関に用いられる燃料噴射弁への適用例である。図１は、本実施形態にかかる燃料噴射弁を示す縦断面図、図２は、本実施形態かかる燃料噴射弁の下流部分を示す縦断面図、図３は、本実施形態にかかる磁性筒体を示す縦断面図、図４は、本実施形態にかかるノズルプレートを示す底面図である。

燃料噴射弁１は、燃料配管に設けられたボス部（いずれも図示せず）に接続され、燃料配管内を流れる燃料を内燃機関内（吸気ポートやシリンダ内等）に噴射するものである。

図１に示すように、燃料噴射弁１は、本体部として、弁ボディ２や、筒体である磁性筒体３、圧入部材であるコア筒５、ヨーク１３、樹脂カバー１６等を含んで構成されている。

磁性筒体３は、段差を有する薄肉の磁性を有する円筒状の金属管として形成されている。図１ないし図３に示すように、本実施形態では、磁性筒体３の軸方向の一端側には大径部３ａが、また他端側には組付筒部であり大径部３ａより小径の小径部３ｂが、それぞれ形成されており、大径部３ａの端部が燃料配管のボス部内に挿入された状態で、磁性筒体３が燃料配管に接続されるようになっている。大径部３ａおよび小径部３ｂは、それぞれ内径が略一定となっている。この磁性筒体３内には、燃料が流通する燃料通路４が設けられている。

図１および図２に示すように、磁性筒体３（大径部３ａ）の入口側の外周面には、磁性筒体３と燃料配管のボス部との間の液密を確保するＯリング１８が外装されている。

また、磁性筒体３の入口側（上流側）の開口部には、フィルタ２１が装着される。フィルタ２１は、磁性筒体３の大径部３ａ内に圧入される筒状の芯金２１ａと、磁性筒体３よりも軟質な樹脂材料、例えばナイロン、フッ素樹脂等を用いて芯金２１ａと一体に形成（射出成形）されたフレーム２１ｂと、当該フレーム２１ｂに取り付けられて燃料を透過させるメッシュ２１ｃとによって大略構成されている。

磁性筒体３の小径部３ｂ内には、コア筒５が圧入されている。小径部３ｂのうちコア筒５が圧入される部分である圧入部３ｃは、小径部３ｂにおけるコア筒５の圧入開始地点から、コア筒５の圧入が完了した地点までを含むものである（図３参照）。コア筒５は、後述する弁体９のアンカ部１０、ヨーク１３、連結コア１４、電磁コイル１５とともに磁気回路を構成する。また、コア筒５は、弁体９を所定の開弁位置に位置決めする。コア筒５の先端面は、弁体９を構成するアンカ部１０の端面に閉弁時に小さな隙間δをもって対面する。

コア筒５は、図１および図２に示すように、円筒状に形成されており、その内部に円筒状のアジャスタ筒１９が嵌挿されている。アジャスタ筒１９は、後述するコイルバネ１２を抑えている。コア筒５の内部には、アジャスタ筒１９の内部を経由するコア筒内燃料通路４ａが貫通形成されている。このコア筒内燃料通路４ａは、燃料通路４の一部を構成している。

磁性筒体３の下流側端部には、筒状の弁座部材７が固定されている。この弁座部材７には、弁体９の弁部１１を着座させるとともに開弁時には当該弁部１１を取り囲んで環状の燃料流路を形成する弁座７ａが設けられている。また、弁座部材７には、弁座７ａと弁体９との間を通過した燃料が流通する出口７ｂが形成されている。本実施形態では、小径部３ｂ内に圧入した磁性筒体３の外周側を当該小径部３ｂに全周に亘って溶接（例えば、レレーザ溶接）することで、弁座部材７が当該磁性筒体３の端部に固定されている。

弁座部材７の先端面の出口７ｂを覆う位置には、噴射部であるノズルプレート８が例えば溶接によって固定されている。この溶接は、例えばレーザ溶接による少なくとも１回の全周溶接である。ノズルプレート８には、図４に示すように、複数の噴射孔８ａが形成されており、ノズルプレート８は、噴射孔８ａから所定の位置あるいは方向に燃料を噴出できるようになっている。

また、図１および図２に示すように、磁性筒体３の小径部３ｂ内には、コア筒５と弁座部材７との間に、弁座７ａに離着座可能に軸方向に変位可能である弁体９が、摺動可能に収容されている。ここで、磁性筒体３の小径部３ｂのうち弁体９が摺動する部分は、摺動部３ｄとされている（図３参照）。

弁体９は、磁性金属材料により軸方向に延びる段付筒状に形成されたアンカ部１０と、アンカ部１０の先端部に固着されて弁座部材７の弁座７ａに離着座する球状の弁部１１と、を備えている。アンカ部１０の上部には、凹部１０ａが形成されている一方、アンカ部１０の下部の側面には、開口窓部９ａが形成されている。そして、アンカ部１０の内部には、凹部１０ａを始点として開口窓部９ａに至るアンカ部内燃料通路４ｂが形成されている。このアンカ部内燃料通路４ｂは、燃料通路４の一部を構成している。弁体９の周囲には、背圧室６が形成されており、この背圧室６に開口窓部９ａが連通している。背圧室６は、アンカ部内燃料通路４ｂから流入した燃料を溜めておく機能を有する。

また、磁性筒体３内には、弁体９に閉弁方向の付勢力を与える付勢部材として、コイルバネ１２が配設されている。コイルバネ１２の一端部（下端部）は、弁体９のアンカ部１０における凹部１０ａに挿入されて弁体９に接続されている一方、コイルバネ１２の他端部（上端部）は、アジャスタ筒１９の下端部に当接しており、アジャスタ筒１９によって支持されている。このコイルバネ１２は、軸方向に伸びる方向に弾性力を発生させる。すなわち、このコイルバネ１２は圧縮バネとして用いられ、弁体９に対し、コア筒５から離間する方向、すなわち閉弁方向に付勢力を作用させ、弁体９を着座させる。

このように、磁性筒体３には、コア筒５、弁座部材７、弁体９、コイルバネ１２等が収容されている。そして、この磁性筒体３の小径部３ｂの内周面３ｅには、摺動部３ｄおよび圧入部３ｃを含む領域３ｆに、ホーニング加工が施されている。本実施形態では、領域３ｆは、小径部３ｂの内周面３ｅ全域であり、即ち、小径部３ｂの内周面３ｅ全域にホーニング加工が施されている。

この磁性筒体３の外周側には、段付筒状に形成されたヨーク１３が設けられている。本実施形態では、ヨーク１３は、磁性筒体３の小径部３ｂの外周側に圧入して固着されている。一方、ヨーク１３と小径部３ｂとは、全周レーザ溶接にて固定されている。また、ヨーク１３と磁性筒体３の小径部３ｂとの間は、磁気回路を構成する連結コア１４が設けられている。本実施形態では、連結コア１４は、小径部３ｂの外周側を取り囲む略Ｃ字状の磁性体として形成されている。

そして、磁性筒体３とヨーク１３との間には、電磁コイル１５が設けられている。電磁コイル１５は、コイルバネ１２の付勢力に抗して弁体９をコア筒５に向けて移動させる磁力を発生させて、弁体９を離座させるものである。本実施形態では、電磁コイル１５は、樹脂材料により形成された筒状のコイルボビン１５ａと、該コイルボビン１５ａに巻装されたコイル１５ｂとを備えており、コイルボビン１５ａが磁性筒体３の小径部３ｂに外装されている。電磁コイル１５は、コネクタ１７のピン２０および樹脂カバー１６内に形成される導電経路を介して通電される。

電磁コイル１５の内側に位置する磁性筒体３の外周面には、凹部３ｊが形成されている。この凹部３ｊは、コア筒５とアンカ部１０との相互の対向端部（コア筒５の下端部、アンカ部１０の上端部）を囲繞するように、磁性筒体３の軸心周りに環状に形成されている。この凹部３ｊによって、電磁コイル１５によって磁気回路に発生する磁気がコア筒５とアンカ部１０との相互の対向端部により多く作用することとなる。

樹脂カバー１６は、磁性筒体３の外周側に設けられている。この樹脂カバー１６は、例えば、磁性筒体３の外周側に、ヨーク１３や、連結コア１４、電磁コイル１５等を組付けた状態で、射出成形することによって形成することができる。樹脂カバー１６とコネクタ１７は一体成形されている。

また、磁性筒体３の先端部には、プロテクタ２２が取り付けられている。プロテクタ２２は、例えば樹脂によって形成されている。このプロテクタ２２は、燃料配管のボス部への燃料噴射弁１の取付時等に磁性筒体３の先端部を保護するものである。

以上の構成を備える燃料噴射弁１において、弁体９にはコイルバネ１２から閉弁方向の付勢力が作用しており、電磁コイル１５が通電されない状態では、弁部１１が弁座７ａに着座した状態が維持される（閉弁状態）。このとき、アンカ部１０とコア筒５との間には、軸方向の隙間δが形成される。

一方、電磁コイル１５が通電されると、コア筒５、アンカ部１０、ヨーク１３および連結コア１４等によって閉磁路が形成され、これにより、アンカ部１０にはコア筒５に近接する方向の磁力が作用する。ここで、この磁力（吸着力）は、コイルバネ１２の付勢力より大きくなるように設定してあるため、電磁コイル１５が通電されると、弁体９がコア筒５に引き寄せられて離座方向へ移動し、弁部１１が弁座７ａから離座する（開弁状態）。そして、されに離座方向へ移動する弁体９は、コア筒５に当接して、コア筒５によって離座方向への移動が規制され所定の開弁位置に位置決めされる。ここで、磁性筒体３の外周面に形成された凹部３ｊによって、電磁コイル１５により磁気回路に発生する磁気がコア筒５とアンカ部１０との相互の対向端部により多く作用するので、これにより、アンカ部１０を有する弁体９の開閉速度が高まり、燃料噴射弁１の応答速度が向上する。

開弁状態において、燃料は、燃料通路４を流下する。詳しくは、燃料通路４に流入した燃料は、コア筒５内のコア筒内燃料通路４ａ、アンカ部内燃料通路４ｂを流通し、開口窓部９ａから背圧室６に流入する。そして、燃料は、背圧室６から、弁部１１と弁座７ａとの間に形成される隙間および出口７ｂを経由して、ノズルプレート８の噴射孔８ａから噴射される。

次に、磁性筒体３の製造方法および磁性筒体３へのコア筒５の組み付け方法について図５を参照して説明する。図５は、本実施形態にかかる燃料噴射弁１の製造工程を示し、（ａ）は、磁性筒体３に対するホーニング加工工程、（ｂ）は、磁性筒体３に対するブラッシング加工工程、（ｃ）は、磁性筒体３へのコア筒５の組み付け工程を示している。

磁性筒体３は、磁性を有するステンレス材料等の金属素材に深絞り加工を施した後、内周面３ｅに仕上げ加工を施すことにより製造される。

磁性筒体３の内周面３ｅに対する仕上げ加工としては、まず、図５（ａ）に示すように、ホーニング加工装置１００を磁性筒体３に大径部３ａ側から挿入し、磁性筒体３の小径部３ｂの内周面３ｅ全域に対してホーニング加工（研磨加工）を施す。そして、ホーニング加工の終了に際して、ホーニング加工装置１００を磁性筒体３に大径部３ａ側から抜き出す。このとき、小径部３ｂの縁部である上縁部３ｇには、ホーニング加工によるバリ３ｋ（図５（ｂ）参照）が発生する。そこで、ホーニング加工後に、図５（ｂ）に示すように、小径部３ｂの上縁部３ｇに対して周知のブラッシング加工装置２００によって、バリ取り加工であるブラッシング加工を施しバリ３ｋを除去する。本実施形態では、小径部３ｂの上縁部３ｇおよびその近傍を含む範囲３ｈにブラッシング加工を施す。

このようにして製造した磁性筒体３に、図５（ｃ）に示すように、大径部３ａ側からコア筒５を圧入する。このように圧入することにより、コア筒５を圧入する際に、コア筒５が摺動部３ｄを通らないので、摺動部３ｄの変形が防止される。

以上説明した本実施形態によれば、磁性筒体３における弁体９が摺動する摺動部３ｄにホーニング加工が施されていることにより、摺動部３ｄの良好な面性状（高真円度）を得ることができるので、磁性筒体３に対して弁体９が良好に摺動することができ、燃料噴射弁１の良好な応答性を確保することができる。

また、本実施形態によれば、磁性筒体３におけるコア筒５が圧入される圧入部３ｃにホーニング加工が施されていることにより、圧入部３ｃの良好な面性状（高真円度）を得ることができるので、磁性筒体３へのコア筒５の圧入を比較的容易に行なうことができ、燃料噴射弁１の組み立て易さの向上を図ることができる。また、このように、圧入部３ｃの良好な面性状（高真円度）を得ることができるので、磁性筒体３に対してコア筒５を圧入する際に磁性筒体３およびコア筒５の異常な変形の発生を防止でき、よって、磁性筒体３に対するコア筒５の組み付け信頼性を向上することができる。

また、このように摺動部３ｄおよび圧入部３ｃがホーニング加工されていることにより、摺動部３ｄおよび圧入部３ｃの面性状が良好に仕上げられるので、磁性筒体３の深絞り加工を高精度で行なわなくてもよく、その分、深絞り加工のコストを下げることができる。

また、本実施形態によれば、摺動部３ｄおよび圧入部３ｃが、内径が略一定である小径部３ｂに含まれていることにより、摺動部３ｄおよび圧入部３ｃにホーニング加工を施すにあたっては、単一のホーニング加工装置１００で、摺動部３ｄおよび圧入部３ｃの両方を一つの工程で加工することができるので、摺動部３ｄおよび圧入部３ｃの内径が異なりそれらに対して別々にホーニング加工をしなければならい場合に比べて、ホーニング加工に掛かる手間の増大を抑制することができる。

また、本実施形態によれば、磁性筒体３の小径部３ｂにおけるホーニング加工が施された領域３ｆの上縁部３ｇに、バリ取り加工であるブラッシング加工が施されていることにより、磁性筒体３の内周面３ｅがより滑らかな状態となっている。また、本実施形態では、ブラッシング加工は、ホーニング加工により発生するバリ３ｋを除去することができる範囲で行なえばよいので、従来のように圧入部３ｃ全体にブラッシング加工を施す場合に比べて、ブラッシング加工を施すべき範囲を小さくすることができ、よって、ブラッシング加工装置２００のブラシの寿命を延ばすことができる。

また、本実施形態では、筒体である磁性筒体３は、深絞り加工により成形されていることにより、比較的容易に磁性筒体３を製造することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で他の実施形態を各種採用することができる。

本発明の一実施形態にかかる燃料噴射弁を示す縦断面図である。 本発明の一実施形態かかる燃料噴射弁の下流部分を示す縦断面図である。 本発明の一実施形態にかかる磁性筒体を示す縦断面図である。 本発明の一実施形態にかかるノズルプレートを示す底面図である。 本発明の一実施形態にかかる燃料噴射弁の製造工程を示し、（ａ）は、磁性筒体に対するホーニング加工工程、（ｂ）は、磁性筒体に対するブラッシング加工工程、（ｃ）は、磁性筒体へのコア筒の組み付け工程を示している。

符号の説明

１ 燃料噴射弁
３ 磁性筒体（筒体）
３ｂ 小径部（組付筒部）
３ｃ 圧入部
３ｄ 摺動部
３ｆ 領域
５ コア筒（圧入部材）
７ａ 弁座
８ ノズルプレート（噴射部）
９ 弁体
１２ コイルバネ（付勢部材）
１５ 電磁コイル

Claims (3)

1. 内部を燃料が流通する筒体と、
   弁座が形成され前記筒体に固定された弁座部材と、
   磁性を有し、前記筒体内に圧入され前記弁座に対して離間した位置に位置する圧入部材と、
   磁性を有し、前記弁座と前記圧入部材との間に位置した状態で前記筒体に摺動可能に収容され前記弁座に離着座可能な弁体と、
   前記弁体を閉弁方向に付勢して着座させる付勢部材と、
   前記付勢部材の付勢力に抗して前記弁体を前記圧入部材に向けて移動させる磁力を発生させて、前記弁体を離座させる電磁コイルと、
   前記弁体と前記弁座との間を通過した燃料を噴射する噴射部と、
   を備える燃料噴射弁において、
   前記筒体は、前記弁体が摺動する摺動部および前記圧入部材が圧入される圧入部を含み内径が略一定である組付筒部を有し、
   前記組付筒部の内周面のうち前記摺動部および前記圧入部を含む領域に、ホーニング加工が施されていることを特徴とする燃料噴射弁。
2. 前記組付筒部における前記ホーニング加工が施された領域の縁部に、バリ取り加工が施されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
3. 前記筒体は、深絞り加工により成形されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料噴射弁。

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