JP2009174471A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数の削減および構造の簡素化を図りつつ、電磁コイルを位置決めすることができる燃料噴射弁を提供する。
【解決手段】燃料通路２を内部に有する筒体３と、燃料通路２を開閉する弁部４と、筒体３の外周を囲繞するように配置されて弁部４を開閉駆動する筒状の電磁コイル５と、を備える燃料噴射弁において、筒体３の外周に、当該筒体３の筒軸Ｔｃ方向での電磁コイル５の位置決めをするフランジ部３３を一体に成形した。
【選択図】図１

Description

本発明は、電磁コイルによって弁部を開閉する燃料噴射弁に関する。

従来の燃料噴射弁は、内部に燃料通路を形成した筒体を備え、その筒体の筒軸方向に燃料が通過するようになっており、その筒体の内部に設けた弁部によって燃料通路の下流側端部を開閉するようになっている。前記弁部は、前記筒体の外周を囲繞するように配置した筒状の電磁コイルによって開閉制御される。

前記電磁コイルは、その周方向の一部がハウジング（カバー）で覆われる。そして、そのハウジングの筒軸方向両端部（第１端部および第２端部）で電磁コイルの筒軸方向両端を覆って電磁コイルを保持する。このハウジングの両端部は前記筒体の外周に挿通される。そして、前記筒体の外周に形成した凹部に嵌め込んだＣリングに前記第１端部を当接させて、前記電磁コイルを筒体と同軸となるように位置決めするようになっている（特許文献１参照）。
特開２００５−２８２４５８号公報

しかしながら、前記特許文献１に開示された燃料噴射弁は、電磁コイルを筒体に位置決めするために、筒体に係合するＣリングを設けて、このＣリングに電磁コイルの筒軸方向端を支持するハウジングの第１端部を当接させてある。このとき、前記Ｃリングは筒体とは別体に成形されるとともに、このＣリングを筒体に係合するために該筒体の外周に凹部を成形する必要がある。

このため、別体にＣリングを設けることにより部品点数が増加して組付作業が複雑化されるとともに、前記Ｃリングを係合するための凹部を筒体に後加工で形成する必要があり、構造が複雑化されてしまう。

そこで、本発明は、部品点数の削減および構造の簡素化を図りつつ、電磁コイルを位置決めすることができる燃料噴射弁を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、燃料が通過する燃料通路を内部に有する筒体と、前記筒体に設けられて前記燃料通路を開閉する弁部と、前記筒体の外周を囲繞するように配置されて前記弁部を開閉駆動する筒状の電磁コイルと、を備える燃料噴射弁において、前記筒体の外周に、当該筒体の筒軸方向での前記電磁コイルの位置決めをするフランジ部を一体に成形したことを特徴とする。

本発明の第２の態様は、前記第１の態様の燃料噴射弁において、前記電磁コイルの外側に、該電磁コイルの周方向の少なくとも一部を覆う磁性体からなるカバーを備え、前記フランジ部に、前記筒体の径方向での前記カバーの位置決めをする保持部を一体に成形したことを特徴とする。

本発明の第３の態様は、前記第１または第２の態様の燃料噴射弁において、前記筒体に、該筒体の下流側端部外側を覆うプロテクターを備え、前記プロテクターおよび前記筒体の一方に凸部を設けるとともに、他方に該凸部を係合する凹部を設けたことを特徴とする。

本発明の第４の態様は、前記第１ないし第３のいずれか１つの態様の燃料噴射弁において、前記筒体は、筒軸方向に２分割された上流側筒体と下流側筒体との結合体であり、前記上流側筒体と前記下流側筒体との結合部を、前記電磁コイルの筒軸方向中心よりも下流側に設定したことを特徴とする。

本発明の第５の態様は、前記第１ないし第４のいずれか１つの態様の燃料噴射弁において、前記弁部は、弁体が離着座される弁座部を備え、該弁座部を前記筒体に一体に成形したことを特徴とする。

本発明の第１の態様によれば、筒体の外周に、当該筒体の筒軸方向での電磁コイルの位置決めをするフランジ部を一体に成形したしたので、部品点数が削減されて組立作業性を向上できるとともに、構造の簡素化を図ることができる。

本発明の第２の態様によれば、前記第１の態様の効果に加えて、フランジ部に一体成形した保持部によって、筒体の径方向でのカバーの位置決めを行なうことができる。

本発明の第３の態様によれば、前記第１および第２の態様の効果に加えて、筒体にプロテクターを設け、これらプロテクターおよび筒体に設けた凸部と凹部とを係合するようにしたので、プロテクターを筒体にワンタッチで装着できるようになり、その装着作業を簡単にできる。

本発明の第４の態様によれば、前記第１ないし第３の態様の効果に加えて、筒軸方向に２分割した上流側筒体と下流側筒体との結合部を、電磁コイルの筒軸方向中心よりも下流側に設定したので、燃料噴射制御の精度を高めることができる。また、上流側筒体を深絞り加工し、下流側筒体を削り出し加工で成形する場合に、その下流側筒体の長さを短縮化できるため、削り出しの加工面積を減少することができる。

本発明の第５の態様によれば、前記第１ないし第４の態様の効果に加えて、筒体から弁部の弁座部を一体に成形したので、下流側筒体を削り出しにより成形する際に弁座部を同時に成形することができ、部品点数の削減によって組付性を向上することができる。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態を説明する。図１は、本実施形態にかかる燃料噴射弁の断面図、図２は、本実施形態にかかる電磁コイルのカバーの斜視図、図３は、本実施形態にかかる電磁コイルのカバーの変形例を示す斜視図、図４は、本実施形態にかかる下流側筒体の斜視図、図５は、図１中ａ部の拡大断面図である。本実施形態は、内燃機関に取り付けられる燃料噴射弁に例をとって説明するものとする。

図１に示すように、燃料噴射弁１は、図中ｂで示す線よりも先端側（後述する噴孔プレート４５側）が内燃機関の吸気管内へ挿入される。

燃料噴射弁１は、筒軸Ｔｃ方向に燃料が通過する燃料通路２を内部に有する筒体３と、筒体３の内部に設けられて燃料通路２の下流側端部を開閉する弁部４と、筒体３の外周を囲繞するように配置されて弁部４を開閉駆動する筒状の電磁コイル５と、を備えている。

筒体３は、断面円形状の筒状に形成されている。筒体３は、その一端部（図中上方）には図示省略した燃料ポンプから燃料が導入され、導入された燃料は燃料フィルタ２１を介して筒体３内の燃料通路２に流入される。

燃料通路２には、筒体３の内側に挿入固定された大径筒部材２２と、その大径筒部材２２の上流側端部から挿入固定された小径筒部材２３と、が設けられる。

小径筒部材２３は、大径筒部材２２の内周部に所定の押し込み長さ分だけ圧入されている。かかる構造では、上記所定の押し込み長さを調整することによって、後述する圧縮スプリング６のセット荷重を任意に調整することができる。したがって、後述する弁体４１に作用する電磁コイル５の励磁力と圧縮スプリング６の弾性との関係を変更して、燃料噴射弁１の流量特性を変更できる。

そして、燃料フィルタ２１から筒体３の上流側端部内に導入された燃料は、小径筒部材２３の中心孔２３ａおよび大径筒部材２２の中心孔２２ａを通過した後、弁部４に至るようになっている。

弁部４は、大径筒部材２２の下流側で筒体３の内側に摺動可能に嵌挿された磁性材料で形成される弁体４１と、この弁体４１の下流側端部に結合されて弁体４１と一体に移動する球状弁４２と、この球状弁４２が着座および離座する弁座部４３と、を備えている。

弁座部４３は、下流側筒体３２の下流側端部内に圧入等により嵌挿された後、その嵌合部分が、下流側筒体３２の外周面から例えば高エネルギーのレーザ光を用いて、下流側筒体３２の全周に亘ってスポット溶接されて下流側筒体３２に一体に固定される。このスポット溶接部は、図１中に符号Ａで示されている。

弁座部４３には、燃料の噴出口４４が形成されている。球状弁４２が弁座部４３に着座した閉弁状態では噴出口４４が遮断される一方、球状弁４２が弁座部４３から離座した開弁状態では噴出口４４が燃料通路２に連通して、弁座部４３の一端にレーザ溶接等により固着されている噴孔プレート４５から燃料が霧状となって噴射される。レーザ溶接等による上記固着箇所は、図１中に符号Ｄで示されている。噴孔プレート４５には、複数の噴孔が穿設されており、この噴孔プレート４５の噴孔から燃料が吸気弁に向けて噴射されるように、燃料噴射弁１が吸気管に配設されている。

大径筒部材２２の中心孔２２ａと弁体４１に形成された中心孔４１ａとの間には、圧縮スプリング６が配置されている。この圧縮スプリング６の付勢力によって、弁体４１が常時弁座部４３方向に押圧付勢されている。

弁体４１は、電磁コイル５が励磁されることにより圧縮スプリング６の付勢力に抗して上流側に移動し、これにより球状弁４２の押圧力が解除されて弁部４を開弁する。また、電磁コイル５が消磁された状態では、弁体４１は圧縮スプリング６の付勢力で球状弁４２を押圧して弁部４を閉弁する。

電磁コイル５は、筒体３の外周に嵌挿されるスプール５１と、該スプール５１の外周に銅線を多層に巻回した巻線部５２と、によって形成され、該巻線部５２は配線５３を介してコネクタ５４のターミナル５５に接続されている。

電磁コイル５の外周の一部は、カバー７で覆われている。カバー７は、電磁コイル５の励磁により発生した磁力線が通る磁気回路を構成するとともに、図２に示すように、コネクタ５４の端子（図示せず）との干渉を避けるため、断面が半円状となって円筒体を略半割りした形状を成している。なお、カバー７は、コネクタ５４の端子を避ければこれに限るものではなく、例えば図３に示すように、断面Ｃ字状であっても良い。図３中の符号７´、７２´、７３´、７４´、Ｂ´は、カバー７における符号７、７２、７３、７４、Ｂに対応する構成要素を示している。

カバー７は、電磁コイル５の外周略半分を覆う半円筒部７１と、該半円筒部７１の上端を閉塞する端板７２と、該端板７２の中心部に設けた小径ボス部７３と、を有する。小径ボス部７３は、その内側に後述する上流側筒体３１が挿通可能となるように上流側筒体３１に沿って湾曲している。

また、カバー７は、筒体３における配線５３の反対側の部分において上流側筒体３１および電磁コイル５を覆うように配置されて、配線５３を覆っていない。かかる構造により、配線５３に流れる電気的な信号に磁力線が干渉することを抑制することができるようになっている。また、カバー７は、配線５３やコネクタ５４、ターミナル５５と離間して配設されている。

小径ボス部７３の内径ｄは、筒体３の外径と略等しく形成されている。そして、半円筒部７１を電磁コイル５の外周に配置して、該電磁コイル５の略半周を覆うとともに、小径ボス部７３を筒体３の外周に当接させてレーザ溶接により固定する。この溶接部は、図１〜３に符号Ｂ又はＢ´で示されている。

電磁コイル５およびカバー７を筒体３に組み付けた後、それら電磁コイル５、カバー７および筒体３の外側を樹脂でモールドして外郭１１が形成される。また、その外郭１１からコネクタ５４が一体に樹脂成形され、その成形樹脂内に配線５３が埋設されるようになっている。

また、筒体３の下流側端部には、その端部外側を覆うプロテクター８が嵌着される。プロテクター８は、合成樹脂により筒状に形成され、その上端部には鍔部８ａが一体成形されている。このプロテクター８は、噴孔プレート４５を含む燃料噴射弁１の先端部を保護するとともに、Ｏリング９ａを位置決めして固定する。

また、本実施形態では、筒体３を、燃料通路２の上流側と下流側とで２分割した上流側筒体３１と下流側筒体３２との結合体として構成してある。下流側筒体３２は、図４に示すように、その上流側（図中上方）端部に嵌合部３２ａが形成されている。この嵌合部３２ａに上流側筒体３１の下流側端部を圧入した後、それら両筒体３１、３２同士をレーザ溶接を用いて筒体３１，３２全周に亘って溶接して一体に結合する。この溶接部は、図１に符号Ｃで示されている。ここで、本実施形態では、略直管として形成される上流側筒体３１は、深絞り加工により成形し、後述するフランジ部３３を有する下流側筒体３２は旋盤等による削り出し加工で成形する。また、上流側筒体３１と下流側筒体３２との溶接部Ｃは、電磁コイル５の内側に位置させている。このとき、溶接部Ｃは、電磁コイル５における軸方向（筒軸Ｔｃ方向）での中央部近傍に位置させるのがより好適である。

下流側筒体３２には、筒体３の筒軸Ｔｃ方向（図１中上下方向）での電磁コイル５の位置決めをするフランジ部３３が設けられている。フランジ部３３は、下流側筒体３２の外周に一体に成形してある。

フランジ部３３には、筒体３の径方向でのカバー７の位置決めをする保持部としての周縁壁部３３ａを一体に成形してある。周縁壁部３３ａは、カバー７を介して、筒体３の径方向での電磁コイル５の位置決めを行なう。

フランジ部３３は、下流側筒体３２の外周から平坦な円盤形状に削り出され、その外周縁部を上流側（図中上方）に向かって僅かに立ち上げて周縁壁部３３ａが削り出される。そして、図５に示すように、フランジ部３３の上流側端面（図中上面）３３ｂに電磁コイル５とカバー７の下流側端を当接させた際に、カバー７の下流側端部の外周が周縁壁部３３ａの内周に当接して係合される。

また、図６に示すように、下流側筒体３２の下流側端部外側を覆うプロテクター８の内周に凹部としての環状溝８ｂが成形されるとともに、図４にも示すように、下流側筒体３２の下流側端部（図中下端部）の外周に凸部としての環状突起３４が削り出しにより一体に突設されるようになっている。

そして、プロテクター８を下流側筒体３２に装着する際には、プロテクター８を下流側筒体３２の下流側端部から押し込むことにより、プロテクター８が拡径方向に変形しつつ環状突起３４を乗り越えて、該環状突起３４と環状溝８ｂとが互いに係合される。

ところで、筒体３は、上流側筒体３１と下流側筒体３２とのレーザ溶接による結合体であるが、その結合部である溶接部Ｃを、電磁コイル５、詳細には巻線部５２の筒軸方向中心５Ｃよりも所定寸法ｋだけ燃料流れ方向下流側（図中下方）に設定してある。

また、図１および図４に示すように、フランジ部３３の電磁コイル５側の下流側筒体３２には、下流側筒体３２の外周面の一部を円周上に薄く削ったような形状の薄肉部Ｅが形成されている。この薄肉部Ｅは、電磁コイル５から発生した磁気を弁体４１に指向させることが可能であり、弁体４１の軸方向移動の応答性を向上させている。この薄肉部Ｅとは別の部位に、溶接部Ｃが設けられている。

尚、図１に示すように、上流側筒体３１の上流側端部および下流側筒体３２の外郭１１とプロテクター８との間にはそれぞれＯリング９、９ａが設けられている。

以上の構成の本実施形態の燃料噴射弁１によれば、筒体３の外周に、当該筒体３の筒軸Ｔｃ方向での電磁コイル５の位置決めをするフランジ部３３を一体に成形したので、このフランジ部３３に電磁コイル５の筒軸方向一端を当接しておくことにより、筒軸Ｔｃ方向での電磁コイル５の位置決めを確実に行なうことができる。そして、このようにフランジ部３３を筒体３と一体に成形したので、燃料噴射弁１の部品点数が削減されて燃料噴射弁１の組立作業性を向上できるとともに、燃料噴射弁１の簡素化を図ることができる。

また、フランジ部３３に周縁壁部３３ａを一体成形したので、周縁壁部３３ａによって、筒体３の径方向でのカバー７の位置決めを行なうことができる。また、溶接工数が削減される。

更に、下流側筒体３２の下流側端部を覆うプロテクター８は、これの内周に成形した環状溝８ｂ（凹部）と下流側筒体３２の外周に成形した環状突起３４（凸部）とを互いに係合するようにしたので、プロテクター８を下流側筒体３２に押し込むことによりワンタッチで装着できるようになり、その装着作業を簡単にできる。尚、プロテクター８の内周に凸部を成形し、下流側筒体３２の外周に凹部を成形して、それら凸部と凹部を互いに係合させるようにしても同様の効果を得ることができる。

更にまた、上流側筒体３１と下流側筒体３２との溶接部Ｃを、電磁コイル５の筒軸方向中心５Ｃよりも燃料流れ方向下流側に設定したので、上流側筒体３１を深絞り加工し、下流側筒体３２を削り出しで成形する場合に、その下流側筒体３２の長さを短縮化できるため、削り出しの加工面積を減少することができる。

ここで、上流側筒体３１と下流側筒体３２との溶接部Ｃが、薄肉部Ｅに位置している場合には（図示せず）、その溶接の厚みにより磁気が筒体３１，３２に逃げてしまい、弁体４１に流れる磁気が弱くなり、弁応答が遅くなってしまう。これに対して、本実施形態では、溶接部Ｃを薄肉部Ｅの外部に設けてあるので、溶接部Ｃが薄肉部Ｅによる磁界強化作用を妨害することがなく、燃料噴射制御の精度を高めることができる。

また、上流側筒体３１と下流側筒体３２との溶接部Ｃを、電磁コイル５の内側に位置させてあるので、上流側筒体３１と下流側筒体３２との溶接に起因した下流側筒体３２の収縮変形が溶接部Ｃに発生したとしても、その収縮変形が弁体４１が挿入配設されている筒体３に影響する程度が少なく、弁体４１の円滑な軸方向移動を保つことが可能となり、燃料噴射弁１の応答特性を向上させることができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。第１の実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとする。図６は、本実施形態にかかる下流側筒体の斜視図、図７は、図１中ａ部に対応した拡大断面図である。

本実施形態の燃料噴射弁１は、基本的に第１の実施形態と同様に構成され、図６、図７に示すように、下流側筒体３２の外周に、電磁コイル５を筒軸Ｔｃ方向に位置決めするフランジ部３３が一体に成形されている。

本実施形態が第１の実施形態と主に異なる点は、フランジ部３３に、筒体３の径方向でのカバー７の位置決めをする保持部として周縁環状溝３３ｃが一体に成形されたことにある。

周縁環状溝３３ｃは、フランジ部３３の上流側端面３３ｂの外周縁部を、カバー７の半円筒部７１（図２参照）の肉厚ｔに略等しい幅をもって同心状に所定深さに凹設することにより成形される。半円筒部７１と嵌合するため組み付け時に、カバー７がずれることがない。そのため、磁気回路が乱れず正確に働く。周縁環状溝３３ｃは、フランジ部３３を成形する際に削り出し加工で成形される。

以上の構成の本実施形態の燃料噴射弁１によれば、フランジ部３３の周縁環状溝３３ｃにカバー７の下流側端部７４を嵌合して係止することにより、筒体３の径方向でのカバー７の位置決めをすることがきる。また、そのカバー７の内側に配置される電磁コイル５における筒体３の径方向での位置決めもすることができる。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態を説明する。前記各実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとする。図８は、本実施形態にかかる弁部の拡大断面図である。

本実施形態の燃料噴射弁１は、基本的に第１の実施形態と同様に下流側筒体３２の下流側端部の内部に弁部４が設けられている。弁部４は、弁体４１と、この弁体４１と一体の球状弁４２と、この球状弁４２が離着座する弁座部４３と、を備えている。

ここで、本実施形態が第１の実施形態と主に異なる点は、弁座部４３を、下流側筒体３２に一体に成形したことにある。下流側筒体３２は、削り出し加工により成形されるが、このとき、その下流側筒体３２を削り出す際に弁座部４３も同時に削り出す。

以上の構成の本実施形態の燃料噴射弁１によれば、弁部４の弁座部４３を下流側筒体３２から一体に成形したので、燃料噴射弁１の部品点数を削減でき、燃料噴射弁１の組付性を向上することができる。

（変形例）
次に、上記各実施形態の変形例を説明する。各実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとする。図９は、カバーの他の変形例を示す斜視図である。

本変形例のカバー７Ａは、図９に示すように、基本的に第１の実施形態のカバー７と同様に円筒体を略半割りした形状を成し、電磁コイル５の外周略半分を覆う半円筒部７１と、該半円筒部７１の上端を閉塞する端板７２と、該端板７２の中心部に設けた小径ボス部７３と、によって形成される。

本変形例のカバー７Ａが第１の実施形態のカバー７と主に異なる点は、半円筒部７１と、小径ボス部７３を形成した端板７２と、が独立して形成され、それぞれが別体として形成された後に端板７２を半円筒部７１に溶接により一体に結合されるようになっている。

したがって、この変形例のカバー７Ａにあっても、第１の実施形態のカバー７と同様の機能を発揮できる。更に、端板７２の取付位置により電磁コイル５の位置調整ができる。

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。例えば、下流側筒体３２は、フランジ部３３や弁座部４３を一体に設ける関係上、削り出し加工としたが、これに限ることなく他の加工方法、例えば、金型による一体成形などであっても良い。

本発明の第１の実施形態にかかる燃料噴射弁の断面図。 本発明の第１の実施形態にかかる電磁コイルのカバーの斜視図。 本発明の第１の実施形態にかかる電磁コイルのカバーの変形例を示す斜視図。 本発明の第１の実施形態にかかる下流側筒体の斜視図。 図１中ａ部の拡大断面図。 本発明の第２の実施形態にかかる下流側筒体の斜視図。 図１中ａ部に対応した拡大断面図。 本発明の第３の実施形態にかかる弁部の拡大断面図。 カバーの他の変形例を示す斜視図。

符号の説明

１ 燃料噴射弁
２ 燃料通路
３ 筒体
３ａ 結合部
４ 弁部
５ 電磁コイル
５Ｃ 電磁コイルの筒軸方向中心
７，７´ カバー
８ プロテクター
８ｂ 環状溝（凹部）
３１ 上流側筒体
３２ 下流側筒体
３３ フランジ部
３３ａ 周縁壁部（保持部）
３４ 環状突起（凸部）
４１ 弁体
４３ 弁座部
Ｔｃ 筒軸

Claims (5)

1. 燃料が通過する燃料通路を内部に有する筒体と、
   前記筒体に設けられて前記燃料通路を開閉する弁部と、
   前記筒体の外周を囲繞するように配置されて前記弁部を開閉駆動する筒状の電磁コイルと、
   を備える燃料噴射弁において、
   前記筒体の外周に、当該筒体の筒軸方向での前記電磁コイルの位置決めをするフランジ部を一体に成形したことを特徴とする燃料噴射弁。
2. 前記電磁コイルの外側に、該電磁コイルの周方向の少なくとも一部を覆う磁性体からなるカバーを備え、
   前記フランジ部に、前記筒体の径方向での前記カバーの位置決めをする保持部を一体に成形したことを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
3. 前記筒体に、該筒体の下流側端部外側を覆うプロテクターを備え、
   前記プロテクターおよび前記筒体の一方に凸部を設けるとともに、他方に該凸部を係合する凹部を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の燃料噴射弁。
4. 前記筒体は、筒軸方向に２分割された上流側筒体と下流側筒体との結合体であり、
   前記上流側筒体と前記下流側筒体との結合部を、前記電磁コイルの筒軸方向中心よりも下流側に設定したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の燃料噴射弁。
5. 前記弁部は、弁体が離着座される弁座部を備え、該弁座部を前記筒体に一体に成形したことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の燃料噴射弁。

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