JP2010203375A - Fuel injection valve - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関に燃料を噴射供給する燃料噴射弁に関する。 The present invention relates to a fuel injection valve that injects and supplies fuel to an internal combustion engine.
内燃機関の燃料噴射装置として、燃料の流れる通路に設けた弁部材の開閉を電磁石で制御する燃料噴射弁がある。従来技術の燃料噴射弁は、弁部材と一体の可動コアに電磁力を作用させて、可動コアを固定コアに磁気吸引することによって開弁している。 2. Description of the Related Art As a fuel injection device for an internal combustion engine, there is a fuel injection valve that controls opening and closing of a valve member provided in a fuel flow passage with an electromagnet. The fuel injection valve according to the prior art is opened by applying an electromagnetic force to a movable core integral with a valve member and magnetically attracting the movable core to a fixed core.
このような燃料噴射弁では、燃料噴射量を高精度に制御することが望ましいので、弁部材を開閉するタイミングを、燃料噴射弁を構成するコイルに印加するパルス波形の立上りおよび立下りに近づけることが要求される。換言すると、コイルへの通電オン時から開弁するまでの時間を短くし、コイルへの通電オフ時から閉弁するまでの時間を短くすることが要求される。 In such a fuel injection valve, it is desirable to control the fuel injection amount with high accuracy, so that the timing for opening and closing the valve member is close to the rise and fall of the pulse waveform applied to the coil constituting the fuel injection valve. Is required. In other words, it is required to shorten the time from when the energization to the coil is turned on until the valve is opened, and to shorten the time from when the coil is energized to when the coil is closed.
このような要求に対して従来技術の燃料噴射弁では、非磁性部、可動コア、固定コアおよびコイルの配置および長さを調整することによって、燃料噴射弁の開弁時間および閉弁時間を短くしている。具体的には、コイルの内方空間において、非磁性部が占める割合が大きくなるように構成している。これによってコイルのインダクタンスが小さくなるので、コイルへの通電をオンすると、コイルに流れる電流値が素早く上昇し、開弁時間が短くなる。また、コイルへの通電をオフするとコイルに流れる電流値が素早く低下するので、閉弁時間が短くなる(たとえば特許文献1参照)。 In response to such demands, in the conventional fuel injection valve, the opening time and closing time of the fuel injection valve are shortened by adjusting the arrangement and length of the non-magnetic portion, the movable core, the fixed core, and the coil. is doing. Specifically, it is configured such that the ratio occupied by the nonmagnetic portion is increased in the inner space of the coil. As a result, the inductance of the coil is reduced. Therefore, when energization of the coil is turned on, the value of the current flowing through the coil rises quickly and the valve opening time is shortened. In addition, when the power supply to the coil is turned off, the value of the current flowing through the coil is quickly reduced, so that the valve closing time is shortened (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1に記載の燃料噴射弁では、コイルのインダクタンスを小さくすることによって、通電パルスに対する応答性を向上しているが、このような構成では磁気吸引力が小さくなるという問題がある(特許文献1の図4参照)。 In the fuel injection valve described in Patent Document 1, the response to energization pulses is improved by reducing the inductance of the coil. However, in such a configuration, there is a problem that the magnetic attractive force is reduced (Patent Document). 1 (see FIG. 4).
磁気吸引力を向上させる手段として、固定コアが可動コアの対向する部分の面積を大きくする手段と、固定コアに高磁束密度材を用いる手段とが主に使われている。固定コアが可動コアと対向する部分の面積を大きくする手段の場合、固定コアの体格が大きくなるという問題がある。また固定コアに高磁束密度材を用いる手段の場合、磁気吸引力を大きくすることができるが、磁気吸引力を大きくすることに起因して磁気切れが悪くなるという問題がある。したがって高磁気吸引力と磁気切れ性とを両立させることが困難であった。 As means for improving the magnetic attractive force, a means for increasing the area of the portion where the fixed core opposes the movable core and a means using a high magnetic flux density material for the fixed core are mainly used. In the case of means for increasing the area of the portion where the fixed core faces the movable core, there is a problem that the size of the fixed core is increased. Further, in the case of means using a high magnetic flux density material for the fixed core, the magnetic attractive force can be increased, but there is a problem that the magnetic breakage is deteriorated due to the increased magnetic attractive force. Therefore, it has been difficult to achieve both high magnetic attractive force and magnetic severability.
そこで、本発明は前述の問題点を鑑みてなされたものであり、高磁気吸引力と磁気切れ性とを両立することができる固定コアを有する燃料噴射弁を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a fuel injection valve having a fixed core that can achieve both high magnetic attraction force and magnetic breakability.
本発明は前述の目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。 The present invention employs the following technical means in order to achieve the aforementioned object.
請求項1に記載の発明では、燃料が噴射される噴孔が形成される筒状のハウジングと、
ハウジング内に設けられ、往復変位することによって噴孔を開閉して、噴孔からの燃料の噴射を断続する弁部材と、
ハウジング内に弁部材とともに往復変位するように設けられる可動コアと、
ハウジング内の予め定める位置に固定される筒状の固定コアと、
通電されることによって固定コアに可動コアを吸引する磁力を発生するコイルと、を含み、
固定コアは、内周部と外周部とで磁気特性が異なり、固定コアの外周部は、固定コアの内周部よりも比抵抗が高いことを特徴とする燃料噴射弁である。
In the invention according to claim 1, a cylindrical housing in which a nozzle hole for injecting fuel is formed;
A valve member that is provided in the housing, opens and closes the injection hole by reciprocating displacement, and intermittently injects fuel from the injection hole;
A movable core provided to reciprocate together with the valve member in the housing;
A cylindrical fixed core fixed at a predetermined position in the housing;
A coil that generates a magnetic force that attracts the movable core to the fixed core by being energized,
The fixed core is a fuel injection valve characterized in that the inner peripheral portion and the outer peripheral portion have different magnetic characteristics, and the outer peripheral portion of the fixed core has a higher specific resistance than the inner peripheral portion of the fixed core.
請求項1に記載の発明に従えば、固定コアは、内周部と外周部とで磁気特性が異なり、固定コアの外周部は、固定コアの内周部よりも比抵抗が高い。固定コアの内周部は、外周部に比べて磁束量が多いため、磁気吸引特性への寄与が大きく、固定コアの外周部は磁束が消滅する際に渦電流が発生し易く、磁気切れ(消弧性)が遅れる原因のうち、影響が大きいことを、本件出願人は見いだした。このような固定コアの内周部と外周部の特性に着目し、前述のように固定コアの外周部の比抵抗(電気抵抗値)を高くすることによって、固定コアの磁気切れを向上することができる。また固定コアの内周部には、たとえば高磁束密度材を用いることによって、より磁束量を増やすことができるため、磁気吸引力を大きくすることができ、高い磁気吸引力を得ることができる。さらに固定コアの外周部も比抵抗は高い磁性材とすることで、固定コアの外周部も磁気吸引力に寄与することができる。したがって本発明の固定コアでは、高磁気吸引力と磁気切れ性とを両立することができるので、燃料噴射弁の開弁時間および閉弁時間を短くすることができる。 According to the first aspect of the present invention, the fixed core has different magnetic characteristics between the inner peripheral portion and the outer peripheral portion, and the outer peripheral portion of the fixed core has a higher specific resistance than the inner peripheral portion of the fixed core. The inner peripheral portion of the fixed core has a larger amount of magnetic flux than the outer peripheral portion, and thus contributes greatly to the magnetic attraction characteristics. The outer peripheral portion of the fixed core easily generates eddy currents when the magnetic flux disappears, The Applicant has found that the influence of arcing extinction) is significant. Paying attention to the characteristics of the inner and outer peripheries of the fixed core, and increasing the specific resistance (electric resistance value) of the outer periphery of the fixed core as described above, the magnetic breakage of the fixed core is improved. Can do. Further, for example, by using a high magnetic flux density material for the inner peripheral portion of the fixed core, the amount of magnetic flux can be further increased, so that the magnetic attractive force can be increased and a high magnetic attractive force can be obtained. Further, the outer peripheral portion of the fixed core is also made of a magnetic material having a high specific resistance, so that the outer peripheral portion of the fixed core can also contribute to the magnetic attractive force. Therefore, the fixed core of the present invention can achieve both high magnetic attraction force and magnetic severance, and therefore the time for opening and closing the fuel injection valve can be shortened.
このように燃料噴射弁の開弁時間および閉弁時間が短かくなると、燃料噴射率の特性がコイルに印加する駆動信号の波形に近づくので、駆動信号の信号幅と燃料噴射量とがほぼ比例し、燃料噴射量を高精度に制御できる。特にアイドル運転時のように燃料噴射量が少ない場合、過剰な燃料の噴射を抑制することができる。したがって、燃費が向上し、排ガス中に含まれる有害物質量を減少することができる。 As described above, when the opening time and closing time of the fuel injection valve are shortened, the characteristics of the fuel injection rate approach the waveform of the drive signal applied to the coil, so that the signal width of the drive signal and the fuel injection amount are approximately proportional. In addition, the fuel injection amount can be controlled with high accuracy. In particular, when the fuel injection amount is small, such as during idling, excessive fuel injection can be suppressed. Therefore, fuel consumption can be improved and the amount of harmful substances contained in the exhaust gas can be reduced.
また請求項2に記載の発明では、固定コアの外周部は、固定コアの内周部よりも気孔率が大きいことを特徴とする。
Further, the invention according to
請求項2に記載の発明に従えば、固定コアの外周部は、固定コアの内周部よりも気孔率が大きいので、気孔によって外周部の比抵抗を高くすることができる。したがってたとえば外周部と内周部とで磁気特性が等しい材料からなる場合であっても、気孔率によって外周部の比抵抗を高くすることができる。これによって前述の作用および効果を有する固定コアを実現することができる。 According to the second aspect of the present invention, since the outer peripheral portion of the fixed core has a higher porosity than the inner peripheral portion of the fixed core, the specific resistance of the outer peripheral portion can be increased by the pores. Therefore, for example, even when the outer peripheral portion and the inner peripheral portion are made of materials having the same magnetic characteristics, the specific resistance of the outer peripheral portion can be increased by the porosity. As a result, a fixed core having the above-described functions and effects can be realized.
さらに請求項3に記載の発明では、固定コアの外周部は、金属粉末射出成形によって形成されることを特徴とする。 Further, the invention according to claim 3 is characterized in that the outer peripheral portion of the fixed core is formed by metal powder injection molding.
請求項3に記載の発明に従えば、固定コアの外周部は、金属粉末射出成形によって形成されるので、固定コアの外周部の気孔率は大きくなる。したがって前述のように、固定コアの外周部の比抵抗を高くすることができる。 According to the invention described in claim 3, since the outer peripheral portion of the fixed core is formed by metal powder injection molding, the porosity of the outer peripheral portion of the fixed core is increased. Therefore, as described above, the specific resistance of the outer peripheral portion of the fixed core can be increased.
さらに請求項4に記載の発明では、固定コアの外周部は、金属粉末の焼結体であることを特徴とする。 Further, the invention according to claim 4 is characterized in that the outer peripheral portion of the fixed core is a sintered body of metal powder.
請求項4に記載の発明に従えば、固定コアの外周部は、金属粉末の焼結体であるので、固定コアの外周部の気孔率は大きくなる。したがって前述のように、固定コアの外周部の比抵抗を高くすることができる。 According to the invention described in claim 4, since the outer peripheral portion of the fixed core is a sintered body of metal powder, the porosity of the outer peripheral portion of the fixed core is increased. Therefore, as described above, the specific resistance of the outer peripheral portion of the fixed core can be increased.
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を、複数の形態について説明する。各実施形態で先行する実施形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する場合がある。また各実施形態にて構成の一部を説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している実施形態と同様とする。各実施形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施形態同士を部分的に組合せることも可能である。 Hereinafter, a plurality of embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. In some embodiments, portions corresponding to the matters described in the preceding embodiments are denoted by the same reference numerals, and redundant descriptions may be omitted. In addition, when a part of the configuration is described in each embodiment, the other parts of the configuration are the same as those of the embodiment described in advance. In addition to the combination of parts specifically described in each embodiment, the embodiments may be partially combined as long as the combination does not hinder the combination.
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態に関して、図1〜図4を用いて説明する。本発明の第1実施形態に関して、図1〜図4を用いて説明する。図1は、第1実施形態のインジェクタ10を示す断面図である。図2は、インジェクタ10の一部を拡大して示す断面図である。インジェクタ10は、燃料噴射弁であって、たとえばポート噴射式のガソリンエンジンに適用される。ポート噴射式のガソリンエンジンにインジェクタ10を適用する場合、インジェクタ10はエンジンヘッド(図示せず)に搭載される。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a cross-sectional view showing an
インジェクタ10は、予め定める軸方向Z(開閉方向Z)に延びる筒部材11、筒部材11の内方に設けられるフィルタ部材12、筒部材11を覆うハウジングホルダ13、筒部材11を覆う樹脂ハウジング14、インジェクタ10の内部に軸方向Zへ往復変位可能に収容されるニードル15、およびニードル15を駆動する駆動部16を有している。
The
以下、インジェクタ10の方向として、筒部材11が延びる方向を軸方向Z(図1における上下方向)と称し、軸方向Zの一方を開弁方向Z1(図1における上方)と称し、軸方向Zの他方を閉弁方向Z2(図1における下方)と称することがある。
Hereinafter, as the direction of the
筒部材11は、軸方向Zに延びる筒状に形成されている。筒部材11は、開弁方向Z1に位置する端部が開口しており、燃料入口17となる。燃料入口17には、燃料ポンプ(図示せず)から燃料が供給される。筒部材11は、磁性を有する第1磁性部18、第2磁性部19、および磁性を有しない非磁性部20を有している。第1磁性部18は、非磁性部20よりも開弁方向Z1に位置する。第2磁性部19は、非磁性部20よりも閉弁方向Z2に位置する。したがって閉弁方向Z2に位置する筒部材11の端部は、第2磁性部19となる。このような非磁性部20は、第1磁性部18と第2磁性部19との磁気的な短絡を防止する。第1磁性部18および第2磁性部19と非磁性部20とは、たとえばレーザ溶接などにより一体に接続されている。また筒部材11は、たとえば一体に成形した後、熱加工などにより一部を磁性化または非磁性化してもよい。
The
筒部材11の外周面部に半径方向外方に拡径する段差部42が形成される。換言すると、筒部材11の外周面部には、半径方向外方に凸となる段差部42が形成される。このような段差部42は、ハウジングホルダ13に接触する部分となる。具体的には、閉弁方向Z2に位置する段差部42の面部は、開弁方向Z1に位置するハウジングホルダ13の面部に接触する。換言すると、ハウジングホルダ13の先端部と筒部材11とは、筒部材11の段差部42に、ハウジングホルダ13の先端部を突き当てる構成である。
A stepped
フィルタ部材12は、筒部材11の内周側に圧入されている。フィルタ部材12は、燃料に含まれる異物を除去する。したがって燃料入口17に供給された燃料は、フィルタ部材12を経由して筒部材11の閉弁方向Z2に流下する。
The
ハウジングホルダ13は、筒状に形成される。ハウジングホルダ13の外周には、インジェクタ10をエンジンの吸気管(図示せず)に係止させるための段差となる拡径部22が形成されている。またハウジングホルダ13は、磁性を有する。ハウジングホルダ13は、外枠部材であって、後述するコイル23の外周側を覆っている。ハウジングホルダ13は、第1磁性部18および第2磁性部19と磁気的に接続される。具体的には、図2に示すように、開弁方向Z1に位置するハウジングホルダ13の端部は、第1磁性部18の外周面部に接触する。また閉弁方向Z2に位置するハウジングホルダ13の端部は、第2磁性部19の外周面部に接触する。
The
樹脂ハウジング14は、筒状に形成され、樹脂から成る。樹脂ハウジング14は、ハウジングホルダ13の開弁方向Z1側に設けられる。樹脂ハウジング14は、筒部材11の外周を覆い、開弁方向Z1側のハウジングホルダ13の外周を覆っている。
The
ノズルボディ21は、筒状に形成され、例えば圧入あるいは溶接などによって、閉弁方向Z2に位置する筒部材11の端部に固定されている。ノズルボディ21は、内周壁にニードル15が着座可能な弁座部24を有している。ノズルボディ21の外周壁には、閉弁方向Z2に位置するノズルボディ21の端部を覆うように、カップ状の噴孔プレート25が溶接によって固定されている。噴孔プレート25は、薄板状に形成されており、中央部に内壁面と外壁面とを連通する噴孔26が複数、形成されている。噴孔プレート25の外側には、噴孔プレート25とノズルボディ21との接合状態を維持するためのプレートホルダ27が装着されている。プレートホルダ27は、噴孔26を閉塞しないように、開口している。
The
ニードル15は、弁部材であって、筒部材11およびノズルボディ21の内周側に軸方向Zへ往復変位可能に収容されている。ニードル15は、軸方向Zへ往復変位することによって噴孔26を開閉して、噴孔26からの燃料の噴射を断続する。ニードル15は、ノズルボディ21と概ね同軸上に配置されている。ニードル15は、内部に燃料通路28を有する中空の有底円筒状であり、底側(図1の下方側)に当接部29が形成されている。当接部29はノズルボディ21に形成されている弁座部24に着座可能である。当接部29が弁座部24に着座すると、噴孔26が閉塞され燃料噴射が遮断される。
The
また当接部29の上流側(図1の上方側)には、ニードル15の側壁を貫通する燃料孔30が形成されている。ニードル15の燃料通路28に流入した燃料は、燃料孔30を内方から外方に通過し、当接部29と弁座部24とで区画される通路に流れる。
A
次に、ニードル15を駆動する駆動部16に関して、主に図2を用いて説明する。駆動部16は、ニードル15を軸方向Zに沿って駆動する。駆動部16は、コイル装置31、固定コア32、可動コア34、コネクタ35、およびスプリング36を有している。
Next, the
コイル装置31は、コイル23とターミナル37とを含む。コイル23は、通電されることによって固定コア32に可動コア34を吸引する磁力を発生する。換言すると、コイル23は、通電されることによって、可動コア34を開弁方向Z1である吸引方向に吸引する。したがって開弁方向Z1と吸引方向とは、同方向である。また閉弁方向Z2と吸引方向の反対方向とは同方向である。コイル23は、筒状であり、その内方空間に固定コア32が配置される。
The
ターミナル37は、導電性を有し、コイル23と電気的に接続される。ターミナル37は、樹脂ハウジング14に設けられるコネクタ35まで引き出される。ターミナル37は、コネクタ35に装着される外部電気回路(図示せず)と電気的に接続され、外部電気回路によってコイル23への通電状態が制御される。
The terminal 37 has conductivity and is electrically connected to the
固定コア32は、磁性材料により筒状に形成される。固定コア32は、筒部材11の非磁性部20および第1磁性部18の内壁に圧入により固定されている。固定コア32は、可動コア34に対して開弁方向Z1側に設けられる。固定コア32の下端面部は、噴孔26とは反対側に位置する可動コア34の上端面部と対向している。固定コア32の下端面部と可動コア34の上端面部とは、閉弁状態では、離間している。
The fixed
閉弁方向Z2に位置する固定コア32の下端面部は、軸方向Zに関して、非磁性部20が存在する位置に配置される。換言すると、開弁方向Z1に位置する非磁性部20の端部は、軸方向Zに関して、固定コア32の下端面部よりも開弁方向Z1に位置し、閉弁方向Z2に位置する非磁性部20の端部は、軸方向Zに関して、固定コア32の下端面部よりも閉弁方向Z2に位置する。
The lower end surface portion of the fixed
開弁方向Z1に位置する固定コア32の上端面部は、軸方向Zに関して、第1磁性部18が存在する位置に配置される。また固定コア32の上端面部は、軸方向Zに関して、段差部42に対向する位置に配置される。換言すると、固定コア32の上端面部は、軸方向Zに関して、開弁方向Z1に位置するハウジングホルダ13の端部が存在する位置に配置される。
The upper end surface portion of the fixed
可動コア34は、開弁方向Z1に位置するニードル15に端部に溶接などによって固定されている。可動コア34は、筒部材11の内周側に軸方向Zへ往復移動可能に設置されている。したがって可動コア34は、ニードル15と一体となって軸方向Zへ往復変位する。可動コア34は、例えば鉄などの磁性材料によって筒状に形成されている。筒状の可動コア34の内方の空間は、ニードル15の燃料通路28と連通する。
The
開弁方向Z1に位置する可動コア34の上端面部は、軸方向Zに関して、非磁性部20が存在する位置に配置される。換言すると、開弁方向Z1に位置する非磁性部20の端部は、軸方向Zに関して、可動コア34の上端面部よりも開弁方向Z1に位置し、閉弁方向Z2に位置する非磁性部20の端部は、軸方向Zに関して、可動コア34の下端面部よりも閉弁方向Z2に位置する。また閉弁方向Z2に位置する可動コア34の下端面部は、軸方向Zに関して、第2磁性部19が存在する位置に配置される。
The upper end surface portion of the
スプリング36は、固定コア32の内周側に設けられる。スプリング36は、一方の端部が可動コア34に接しており、他方の端部がアジャスティングパイプ39と接している。スプリング36は、軸方向Zへ伸長する力を有している。そのためニードル15は、スプリング36により弁座部24に着座する閉弁方向Z2へ押し付けられる。
The
アジャスティングパイプ39は、固定コア32の内周側に圧入されている。これによりスプリング36の荷重は、アジャスティングパイプ39の圧入量を調整することにより調整される。コイル23に通電していないとき、可動コア34およびニードル15は、閉弁方向Z2へ押し付けられ、当接部29は弁座部24に当接する。
The adjusting
ハウジングホルダ13は、前述のようにコイル23の外周に設けられる。開弁方向Z1に位置するハウジングホルダ13の端部は、軸方向Zに関して、開弁方向Z1に位置するコイル23の端部よりも開弁方向Z1に位置する。またハウジングホルダ13の拡径部22は、軸方向Zに関して、可動コア34の下端面部と略同位置である。換言すると、拡径部22は、ハウジングホルダ13において磁気回路を構成する部分である。このようにハウジングホルダ13は、第1磁性部18および第2磁性部19に磁気的に接続される。したがってコイル23に通電して生じる電磁力による磁束は、筒部材11の第1磁性部18、固定コア32、可動コア34、筒部材11の第2磁性部19、ハウジングホルダ13、再び筒部材11の第1磁性部18の順に流れる磁気回路を構成している。
The
このように磁気回路を構成する部材のうち、位置が固定されている部材は、互いに密に接触することが好ましい。換言すると、可動コア34を除く残余の部材は、互いに密に接触することが好ましい。したがって本実施の形態では、固定コア32は、筒部材11の内方に挿入されているので、固定コア32と筒部材11とは密に接触している。またハウジングホルダ13のうち閉弁方向Z2に位置する部分は、筒部材11の外周面部に接触するように設けられるので、密に接触している。さらにハウジングホルダ13のうち開弁方向Z1に位置する部分は、筒部材11の段差部42を突き当てるように構成されるので、密に接触している。
Of the members constituting the magnetic circuit, the members whose positions are fixed are preferably in close contact with each other. In other words, the remaining members except for the
次に、固定コア32の構成に関して図3および図4を用いてさらに説明する。図3は、固定コア32を示す断面図である。固定コア32は、磁性材料により筒状に形成される。固定コア32は、内周部と外周部とで磁気特性が異なるように構成される。磁気特性とは、たとえば透磁率、磁束密度および比抵抗などであるが、本実施の形態では磁気特性のうち、固定コア32の外周部は、固定コア32の内周部よりも比抵抗(電気抵抗)が高くなるように構成される。固定コア32は、磁気回路の中で最も磁気吸引特性に与える影響が大きい部材である。ここで磁気吸引特性は、たとえば磁気吸引力および磁気切れである。本実施の形態では、磁気吸引特性を向上させるために固定コア32が有する磁気特性を場所に対応した2種類にし、高い磁気吸引力でありながら、磁気切れの良い電磁弁性能を実現している。
Next, the configuration of the fixed
固定コア32は、互いに磁気特性が異なる第1筒部40と第2筒部41とを有する。固定コア32は、このような2つの筒部を同軸に配置し、第1筒部40が固定コア32の半径方向内方側に配置され、第2筒部41が固定コア32の半径方向外方側に配置される。このような配置状態で、第1筒部40と第2筒部41とは、一体に構成される。
The fixed
第1筒部40の外周面部(半径方向外方の面部)には、半径方向内方に凹となる凹部45が形成される。凹部45は、第1筒部40の周方向全域にわたって設けられる。また凹部45は、第1筒部40の軸方向Zの中間部に設けられる。したがって凹部45は、軸方向Zの両端部付近には設けられていない。換言すると、第1筒部40の軸方向Zの断面形状は、略I字状である。
A
第2筒部41は、凹部45に設けられる。したがって第2筒部41の軸方向Zの寸法は、凹部45の軸方向Zの寸法と等しい。第2筒部41の厚み寸法は、凹部45の深さ寸法に等しい。したがって第2筒部41の外周面部は、第1筒部40の外周面部と面一である。これによって固定コア32は、全体として外周面が凹凸のない筒状の部材となる。また本実施の形態では、第2筒部41の厚み寸法は、凹部45の底部分の厚み寸法より小さい。第2筒部41の厚み寸法は、固定コア32の肉厚のたとえば1/4以上1/2以下に設定される。
The
次に、第1筒部40と第2筒部41の材料に関して説明する。本実施の形態では、第1筒部40と第2筒部41とは、互いに磁気特性が等しい材料からなる。第1筒部40は、たとえばフェライト系のステンレス鋼からなる。また第2筒部41も同様に、たとえばフェライト系のステンレス鋼からなる。第1筒部40と第2筒部41とは磁気特性が互いに等しい材料からなるが、第1筒部40および第2筒部41として形成されると、第2筒部41は、第1筒部40よりも比抵抗が高くなる。具体的には、第2筒部41は、第1筒部40よりも気孔率が大きくなるように形成される。ここで気孔率とは、成形体中に気孔が占める体積分率のことである。したがって第2筒部41内には、気孔(図示せず)が多数存在する。このような気孔は、磁気特性に寄与しない部分であるので、気孔が多数存在することによって比抵抗が大きくなる。
Next, the material of the
次に固定コア32の製造方法に関して説明する。図4は、第1筒部40を示す正面図である。第1筒部40は、前述のように、たとえばフェライト系のステンレス鋼からなる。第1筒部40を形成するために、第1筒部40の前駆体である筒状の部材に、削りだしなどの加工によって、凹部45を形成する。次に、凹部45に金属粉末射出成形(Metal Injection Molding:略称MIM)によって、第2筒部41を形成する。具体的には、先ず、第2筒部41の原料となる金属粉末とバインダー(結合剤)とを混合する。次に、凹部45に前述の混合物を射出成型する。最後に、射出成形した第2筒部41の前駆体を加熱することによって脱脂および焼結する。これによって第2筒部41が凹部45に形成される。したがって第2筒部41は、金属粉末の焼結体である。このような焼結体は、内部に気孔を含むことが特徴であるので、第2筒部41の内部には多数の気孔が形成される。第2筒部41は、第1筒部40よりも気孔率が大きくなる。
Next, a method for manufacturing the fixed
次に固定コア32と各部との位置関係について、図2を参照して説明する。固定コア32の外周面部は、前述のように第1筒部40の外周面部である部分と、第2筒部41の外周面部である部分とがある。
Next, the positional relationship between the fixed
開弁方向Z1に位置する第1筒部40の上端面部は、段差部42に対向する位置に配置される。換言すると、第1筒部40の上端面部は、軸方向Zに関して、開弁方向Z1に位置するハウジングホルダ13の端部が存在する位置に配置される。また開弁方向Z1に位置する第1筒部40の外周面部が露出している部位と、当該露出している部位に対向する筒部材11と内周面部とは、第2筒部41と近接している部分が接触し、残余の部分は離間している。
The upper end surface portion of the
また第2筒部41の外周面部は、筒部材11の内周面部と接触している。また閉弁方向Z2に位置する第1筒部40の外周面部が露出している部位と、当該露出している部位に対向する筒部材11と内周面部とは接触している。このように第1筒部40と 接触している部分は、非磁性部20の内周面部である。
Further, the outer peripheral surface portion of the second
開弁方向Z1に位置する第2筒部41の上端面部は、軸方向Zに関して、第1磁性部18が存在する位置に配置される。また閉弁方向Z2に位置する第2筒部41の下端面部は、軸方向Zに関して、非磁性部20が存在する位置に配置される。したがって第2筒部41は、第1磁性部18と非磁性部20にまたがるように配置される。
The upper end surface portion of the second
次に、燃料の流れに関して説明する。筒部材11の燃料入口17から流入する燃料は、筒部材11を噴孔26側(図1における下方側)に流下する。筒部材11を流下するとき、フィルタ部材12によって燃料内の異物が除去される。異物が除去された燃料は、順次、アジャスティングパイプ39の内周側、固定コア32の内周側、可動コア34の内周側、ニードル15の燃料通路28および燃料孔30を経由して、当接部29と弁座部24とで区画される通路へ流れる。これによって、開弁状態になると、噴孔26から燃料が噴射される。
Next, the flow of fuel will be described. The fuel flowing in from the
次に、インジェクタ10の作動について説明する。コイル23への通電がオフのとき、可動コア34と固定コア32との間には磁気吸引力が発生していない。このとき、ニードル15はスプリング36の付勢力により閉弁方向Z2へ付勢されているので、ニードル15は閉弁方向Z2へ移動し、当接部29が弁座部24に着座する。そのため、噴孔26からの燃料の噴射は停止される。
Next, the operation of the
コイル23への通電をオンにすると、固定コア32、可動コア34、第1磁性部18、ハウジングホルダ13および第2磁性部19からなる磁気回路を磁束が流れ、固定コア32と可動コア34との間に磁気吸引力が発生する。これにより、可動コア34は固定コア32に吸引されるとともに、可動コア34と一体のニードル15も固定コア32側へ移動する。ニードル15の移動にともなって当接部29が弁座部24から離れる、噴孔26から燃料が噴射される。そして可動コア34と固定コア32とが当接することによって、ニードル15の固定コア32側への移動は制限される。
When energization of the
このとき固定コア32の磁気吸引力は、固定コア32を構成する第1筒部40と第2筒部41とが高磁束密度材であれば、磁気吸引力が大きくなる。第2筒部41は、前述のように比抵抗が大きいので、第1筒部40よりも磁束密度が低い。しかしながら、磁気吸引力への寄与度が高いのは固定コア32の内周側に位置する第1筒部40である。したがって第1筒部40が高磁束密度材であるフェライト系のステンレス鋼からなり、第2筒部41も同じ高磁束密度材であるフェライト系のステンレス鋼からなるので、磁気吸引力を大きくすることができる。
At this time, the magnetic attractive force of the fixed
次に、再びコイル23への通電をオフにすると、磁気回路を流れる磁束が消失し、固定コア32と可動コア34との間の磁気吸引力も消失する。そのため、ニードル15は、再びスプリング36の付勢力により閉弁方向Z2へ移動し、当接部29が弁座部24に着座する。これにより、噴孔26からの燃料の噴射は停止される。
Next, when the energization to the
ここで通電をオフにすると、磁気回路を流れる磁束が消失するが、固定コア32の磁束密度が高いほど、通電をオフにしてから磁束が消失(磁気切れ)するまでの磁束消失時間が長くなる。前述のように第1筒部40および第2筒部41は、両方とも高磁束密度材からなるので、磁気切れまでの時間が長くなるとも考えられるが、第2筒部41は第1筒部40よりも比抵抗が高い。このような第2筒部41は、固定コア32の外周部に位置するので、固定コア32のうち最もコイル23に近接している部分である。このようなコイル23に近接している第2筒部41は、磁気が残りやすい部分であるので、磁気切れへの影響が大きい。本実施の形態では、第2筒部41は、比抵抗を高くして、磁束密度を低くしている。このような第2筒部41によって、高磁束密度材からなる第2筒部41であっても、磁気切れを向上することができる。したがって磁束消失時間を、第2筒部41を第1筒部40と同じ高磁束密度にする構成よりも、短くすることができる。
When the energization is turned off, the magnetic flux flowing through the magnetic circuit disappears. However, the higher the magnetic flux density of the fixed
以上説明したように本実施の形態のインジェクタ10では、固定コア32は、内周部と外周部とで磁気特性が異なり、固定コア32の外周部は、固定コア32の内周部よりも比抵抗が高い。本実施の形態では、固定コア32は、内周部に位置する第1筒部40と外周部に位置する第2筒部41とからなるので、第2筒部41が第1筒部40よりも比抵抗が高くなるように構成される。
As described above, in the
インジェクタ10の作動にて説明したように、第1筒部40は、第2筒部41に比べて磁束量が多いため、磁気吸引特性への寄与が大きく、第2筒部41は、磁束が消滅する際に渦電流が発生し易く、磁気切れ(消弧性)が遅れる原因のうち、影響が大きい。このような第1筒部40と第2筒部41の特性に着目し、前述のように第2筒部41の比抵抗(電気抵抗値)を高くすることによって、磁気消滅時の渦電流消滅時間を短縮することができ、固定コア32の磁気切れを向上することができる。また第1筒部40には、フェライト系のステンレス鋼などの高磁束密度材を用いることによって、より磁束量を増やすことができるため、磁気吸引力を大きくすることができ、高い磁気吸引力を得ることができる。さらに第2筒部41も比抵抗は高い磁性材とすることで、第2筒部41も磁気吸引力に寄与することができる。これによって本実施の形態の固定コア32では、高磁気吸引力と磁気切れ性とを両立することができるので、インジェクタ10の開弁時間および閉弁時間を短くすることができる。
As described in the operation of the
このようにインジェクタ10の開弁時間および閉弁時間が短くなると、燃料噴射率の特性がコイルに印加する駆動信号の波形に近づくので、駆動信号の信号幅と燃料噴射量とがほぼ比例し、燃料噴射量を高精度に制御できる。特にアイドル運転時のように燃料噴射量が少ない場合、過剰な燃料の噴射を抑制することができる。したがって、燃費が向上し、排ガス中に含まれる有害物質量を減少することができる。
Thus, when the valve opening time and valve closing time of the
換言すると、本実施の形態では、固定コア32の内径側が磁気吸引特性への寄与が大きく、固定コア32の外周側が磁気切れ(消弧性)への影響が大きいことに着目し、固定コア32の材質を2種類とし固定コア32の表面に比抵抗値(電気抵抗値)の高い材料とすることで、高磁気吸引力と磁気切れとを両立させることができる。これによってインジェクタ10をより精密に噴射することが可能になり、エンジンの排気ガス性能を向上させることが可能になる。
In other words, in the present embodiment, paying attention to the fact that the inner diameter side of the fixed
また本実施の形態では、第2筒部41は、第1筒部40よりも気孔率が大きいので、本実施の形態のように第1筒部40と第2筒部41とが磁気特性の等しい材料からなる場合であっても、気孔率によって第2筒部41の比抵抗を高くすることができる。したがって前述の作用および効果を有する固定コア32を実現することができる。
In the present embodiment, since the
さらに本実施の形態では、第2筒部41は、第1筒部40の外表面である凹部45に、金属粉末射出成形によって形成されるので、第2筒部41の気孔率は大きくなる。したがって前述のように、第2筒部41の比抵抗を高くすることができる。
Furthermore, in the present embodiment, since the
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態に関して、図5を用いて説明する。図5は、第2実施形態の固定コア32Aを示す断面図である。本実施の形態では、固定コア32Aの構成が前述の第1実施形態と異なる点に特徴を有する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view showing a fixed
本実施の形態では、第1筒部40Aの外周面部には凹部45が形成されず、外周面部が平坦状の筒状体である。このような第1筒部40Aの外周面部には、同じく筒状体の第2筒部41Aが設けられる。したがって第2筒部41Aは、第1筒部40Aの外周面部の軸方向Z全域にわたって設けられる。
In this Embodiment, the recessed
固定コア32Aの下端面部は、可動コア34の上端面部が衝突する部位である。したがって可動コア34の上端面部が片当たりすることないように、固定コア32Aの下端面部は凹凸のない平坦状に形成される。本実施の形態では、固定コア32Aの下端面部は、第1筒部40Aの下端面部と第2筒部41Aの下端面部とからなる。したがって第1筒部40Aと第2筒部41Aの各下端面部が面一になるように構成される。
The lower end surface portion of the fixed
このように本実施の形態では、第1筒部40Aの外周面部の全域に第2筒部41Aが設けられる。これによって前述の第1実施形態よりも固定コア32A内で第2筒部41Aが占める体積が大きい。これによって第2筒部41Aによる磁気切れの効果を大きくすることができる。したがってインジェクタ10の閉弁時間をさらに短くすることができる。
Thus, in the present embodiment, the
また本実施の形態では、可動コア34の上端面部が片当たりすることないように、第1筒部40Aと第2筒部41Aの各下端面部が面一になるように構成されるが、このような構成に限るものではない。たとえば、第1筒部40Aの下端面部を、第2筒部41Aの下端面部よりも閉弁方向Z2側に位置するように構成してもよい。これによって可動コア34の上端面部に衝突するのは、第1筒部40Aの下端面部となり、第1筒部40Aの下端面部を平坦状にすることによって、可動コア34の片当たりを防止することができる。またこのような開弁方向Z1に突出した第1筒部40Aの下端面部に、めっきを施してもよい。開弁方向Z1に突出した第1筒部40Aの下端面部にめっきすることによって、強度を大きくすることができ、可動コア34の衝突による第1筒部40Aの下端面部の損傷を抑制することができる。
In the present embodiment, the lower end surface portions of the first
(その他の実施形態)
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
(Other embodiments)
The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
前述の第1実施形態では、インジェクタ10は、ポート噴射式のガソリンエンジンに適用されているが、ポート噴射式のガソリンエンジンに限るものではなく、直噴式のガソリンエンジン、またはディーゼルエンジンなどに適用してもよい。
In the first embodiment described above, the
また前述の第1実施形態では、第1筒部40および第2筒部41は、共に高磁束密度材であるフェライト系のステンレス鋼などの軟質磁性材料からなるが、このような材料に限るものではなく、たとえば高磁束密度材である純鉄および低炭素鋼などの磁性材料によって形成してもよい。
In the first embodiment described above, the
また前述の第1実施形態では、第1筒部40と第2筒部41とは同じ高磁束密度材からなるが、このような構成に限るものではなく、異なる材料を用いることによって、第2筒部41の比抵抗を第1筒部40よりも大きくなるように構成してもよい。このような構成の場合には、第1筒部40を形成する高磁束密度材は、前述の軟質磁性材料および鉄コバルト合金であってもよく、第2筒部41を形成する高比抵抗材は、鉄ニッケル合金(パーマロイ)、鉄にケイ素を添加した電磁鋼、鉄にアルミニウムを添加した鉄−アルミニウム合金であってもよい。
In the first embodiment described above, the
10…インジェクタ(燃料噴射弁)
11…筒部材(ハウジング)
15…ニードル(弁部材)
23…コイル
32…固定コア
34…可動コア
40…第1筒部(固定コア32の内周部)
41…第2筒部(固定コア32の外周部)
10 ... Injector (fuel injection valve)
11 ... Cylinder member (housing)
15 ... Needle (valve member)
DESCRIPTION OF
41 ... 2nd cylinder part (outer peripheral part of the fixed core 32)
Claims (4)
前記ハウジング内に設けられ、往復変位することによって前記噴孔を開閉して、前記噴孔からの燃料の噴射を断続する弁部材と、
前記ハウジング内に前記弁部材とともに往復変位するように設けられる可動コアと、
前記ハウジング内の予め定める位置に固定される筒状の固定コアと、
通電されることによって前記固定コアに前記可動コアを吸引する磁力を発生するコイルと、を含み、
前記固定コアは、内周部と外周部とで磁気特性が異なり、前記固定コアの前記外周部は、前記固定コアの前記内周部よりも比抵抗が高いことを特徴とする燃料噴射弁。 A cylindrical housing in which an injection hole through which fuel is injected is formed;
A valve member that is provided in the housing, opens and closes the nozzle hole by reciprocating displacement, and intermittently injects fuel from the nozzle hole;
A movable core provided to reciprocate together with the valve member in the housing;
A cylindrical fixed core fixed at a predetermined position in the housing;
A coil that generates a magnetic force that attracts the movable core to the fixed core by being energized,
The fuel injection valve, wherein the fixed core has different magnetic characteristics between an inner peripheral portion and an outer peripheral portion, and the specific resistance of the outer peripheral portion of the fixed core is higher than that of the inner peripheral portion of the fixed core.
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