JP2011058371A - 燃料噴射弁 - Google Patents
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Abstract
【課題】簡易な構成にて、燃料圧力による閉弁力を低減した、小型化が容易な燃料噴射弁を提供すること。
【解決手段】燃料噴射弁1は、内側に燃料が導入されると共に燃料を噴射する噴孔11を先端部に設けた筒状のハウジング2と、ハウジング2の内側に固定された磁性材料からなるステータ31と、ハウジング2の内側にステータ31と軸方向に対向して配設され、ステータ31との間に生じる磁気吸引力によりステータ31に吸引される磁性材料からなる可動コア32と、可動コア32と一体的に軸方向に移動し、その先端部41によって噴孔11を開閉する棒状の弁部材4と、弁部材4における先端部41とは反対側の基端面420が面し、燃料圧力のかからない低圧室12と、弁部材4の外側面の全周にわたって該弁部材と摺動可能に配設されることにより、低圧室12とハウジング2内における燃料圧力のかかる燃圧室13との間をシールする摺動シール部5とを有する。
【選択図】図1
【解決手段】燃料噴射弁1は、内側に燃料が導入されると共に燃料を噴射する噴孔11を先端部に設けた筒状のハウジング2と、ハウジング2の内側に固定された磁性材料からなるステータ31と、ハウジング2の内側にステータ31と軸方向に対向して配設され、ステータ31との間に生じる磁気吸引力によりステータ31に吸引される磁性材料からなる可動コア32と、可動コア32と一体的に軸方向に移動し、その先端部41によって噴孔11を開閉する棒状の弁部材4と、弁部材4における先端部41とは反対側の基端面420が面し、燃料圧力のかからない低圧室12と、弁部材4の外側面の全周にわたって該弁部材と摺動可能に配設されることにより、低圧室12とハウジング2内における燃料圧力のかかる燃圧室13との間をシールする摺動シール部5とを有する。
【選択図】図1
Description
本発明は、内燃機関等に燃料を噴射供給する燃料噴射弁に関する。
従来より、弁部材を電磁的に駆動させて、内燃機関等に燃料を噴射供給する燃料噴射弁が知られている。
燃料噴射弁としては、例えば、図10に示す構成のものがある。この燃料噴射弁9は、内側に燃料が導入されると共に燃料を噴射する噴孔91を先端部に設けた筒状のハウジング92を有する。該ハウジング92の内側には、磁性材料からなる筒状のステータ931が固定されている。そして、磁性材料からなる筒状の可動コア932が、ステータ931と軸方向に対向して配設されており、可動コア932は、上記ステータ931との間に生じる磁気吸引力によりステータ931に吸引される。すなわち、ステータ931の周囲に配置されたコイル933への通電によって、ステータ931と可動コア932との間に磁気吸引力を発生させる。また、ハウジング92の内側には、該可動コア932と一体的に軸方向に移動する棒状の弁部材94が配設されており、その先端部941によって上記噴孔91を開閉する。
燃料噴射弁としては、例えば、図10に示す構成のものがある。この燃料噴射弁9は、内側に燃料が導入されると共に燃料を噴射する噴孔91を先端部に設けた筒状のハウジング92を有する。該ハウジング92の内側には、磁性材料からなる筒状のステータ931が固定されている。そして、磁性材料からなる筒状の可動コア932が、ステータ931と軸方向に対向して配設されており、可動コア932は、上記ステータ931との間に生じる磁気吸引力によりステータ931に吸引される。すなわち、ステータ931の周囲に配置されたコイル933への通電によって、ステータ931と可動コア932との間に磁気吸引力を発生させる。また、ハウジング92の内側には、該可動コア932と一体的に軸方向に移動する棒状の弁部材94が配設されており、その先端部941によって上記噴孔91を開閉する。
かかる燃料噴射弁9においては、ハウジング92の内側に高圧の燃料が供給される。このとき、ハウジング92の内側に配された弁部材94に対して燃料の圧力が周囲からかかることとなる。しかし、噴孔91を弁部材94の先端部941によって閉じた状態において、燃料と面していない弁部材94の先端部941には燃料圧力がかからない。一方、その他の弁部材94の表面には、均一に燃料圧力がかかった状態にある。
そのため、燃料圧力に起因して弁部材94に対して閉弁方向へ作用する力が生ずる(この力を以下「燃圧閉弁力」という。)。すなわち、弁部材94には先端側へ向かって大きな力が作用することとなり、閉弁状態から開弁するために必要な力が大きくなってしまう。すなわち、上記ステータ931と可動コア932との間に作用させる磁気吸引力を大きくする必要が生じ、コイル933の大型化を招き、ひいては燃料噴射弁9の大型化を招くこととなる。
そのため、燃料圧力に起因して弁部材94に対して閉弁方向へ作用する力が生ずる(この力を以下「燃圧閉弁力」という。)。すなわち、弁部材94には先端側へ向かって大きな力が作用することとなり、閉弁状態から開弁するために必要な力が大きくなってしまう。すなわち、上記ステータ931と可動コア932との間に作用させる磁気吸引力を大きくする必要が生じ、コイル933の大型化を招き、ひいては燃料噴射弁9の大型化を招くこととなる。
かかる問題に対して、ハウジングの内側において弁部材の中間部を案内する弁ガイドを設け、弁ガイドよりも先端側のハウジングの内部に高圧の燃料を供給すると共に、弁ガイドよりも基端側のハウジングの内部に低圧の燃料を供給するよう構成した燃料噴射弁が提案されている(特許文献1)。これによって、弁部材の基端側にかかる燃料圧力を低減して、燃料圧力による閉弁力を抑制し、開弁させやすくしている。
しかしながら、燃料噴射弁へ低圧の燃料と高圧の燃料とを供給するには、低圧用と高圧用との二系統の燃料供給ラインが必要となる。そのため、燃料噴射システムが複雑化し、コストも高くなってしまうという問題がある。
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、簡易な構成にて、燃料圧力による閉弁力を低減した、小型化が容易な燃料噴射弁を提供しようとするものである。
本発明は、内側に燃料が導入されると共に燃料を噴射する噴孔を先端部に設けた筒状のハウジングと、
該ハウジングの内側に固定された磁性材料からなるステータと、
上記ハウジングの内側に上記ステータと軸方向に対向して配設され、上記ステータとの間に生じる磁気吸引力により該ステータに吸引される磁性材料からなる可動コアと、
該可動コアと一体的に軸方向に移動し、その先端部によって上記噴孔を開閉する棒状の弁部材と、
該弁部材における上記先端部とは反対側の基端面が面し、燃料圧力のかからない低圧室と、
上記弁部材の外側面の全周にわたって該弁部材と摺動可能に配設されることにより、上記低圧室と上記ハウジング内における燃料圧力のかかる燃圧室との間をシールする摺動シール部とを有することを特徴とする燃料噴射弁。
該ハウジングの内側に固定された磁性材料からなるステータと、
上記ハウジングの内側に上記ステータと軸方向に対向して配設され、上記ステータとの間に生じる磁気吸引力により該ステータに吸引される磁性材料からなる可動コアと、
該可動コアと一体的に軸方向に移動し、その先端部によって上記噴孔を開閉する棒状の弁部材と、
該弁部材における上記先端部とは反対側の基端面が面し、燃料圧力のかからない低圧室と、
上記弁部材の外側面の全周にわたって該弁部材と摺動可能に配設されることにより、上記低圧室と上記ハウジング内における燃料圧力のかかる燃圧室との間をシールする摺動シール部とを有することを特徴とする燃料噴射弁。
上記燃料噴射弁は上記低圧室を有し、該低圧室に弁部材の基端面が面している。そのため、弁部材に対して基端側から先端側へ燃料圧力が作用することを防ぐことができる。これにより、燃料圧力による閉弁力(燃圧閉弁力)を抑制して、閉弁状態から開弁するために必要な力を小さくすることができる。これにより、上記ステータと可動コアとの間に作用させる磁気吸引力を特に大きくする必要がなく、その電磁機構(コイル等)の大型化を防ぎ、燃料噴射弁の小型化が可能となる。
また、燃料はハウジング内における燃圧室にのみ供給すればよいため、特に複数の燃料供給経路を設ける必要がなく、簡単な構成とすることができる。
さらに、上記燃料噴射弁は上記摺動シール部を有する。そのため、燃圧室から低圧室への燃料の漏れを防ぐことができる。それゆえ、低圧室における圧力の上昇を防ぐことができ、燃圧閉弁力が上昇することを防ぎ、低圧室の機能を確保することができる。また、上記摺動シール部は、弁部材と摺動可能に配設されているため、弁部材の開閉動作を妨げることがない。
さらに、上記燃料噴射弁は上記摺動シール部を有する。そのため、燃圧室から低圧室への燃料の漏れを防ぐことができる。それゆえ、低圧室における圧力の上昇を防ぐことができ、燃圧閉弁力が上昇することを防ぎ、低圧室の機能を確保することができる。また、上記摺動シール部は、弁部材と摺動可能に配設されているため、弁部材の開閉動作を妨げることがない。
以上のごとく、本発明によれば、簡易な構成にて、燃料圧力による閉弁力を低減した、小型化が容易な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は、例えば、自動車エンジン等の内燃機関に搭載される。また、上記燃料噴射弁は、例えば、直噴式のガソリンエンジン、ポート噴射式のガソリンエンジン、又はディーゼルエンジンに適用することができる。
また、本明細書においては、上記燃料噴射弁における上記噴孔が設けられている側を先端側、その反対側を基端側とする。
また、本明細書においては、上記燃料噴射弁における上記噴孔が設けられている側を先端側、その反対側を基端側とする。
また、上記摺動シール部は、上記可動コアよりも上記弁部材における上記基端面側に配置されていることが好ましい(請求項2)。
この場合には、上記摺動シール部を内燃機関の燃焼室から遠ざけることができるため、上記摺動シール部の熱劣化を抑制することができる。
この場合には、上記摺動シール部を内燃機関の燃焼室から遠ざけることができるため、上記摺動シール部の熱劣化を抑制することができる。
また、上記摺動シール部は、ゴム製のOリングと該Oリングの内側に配された摺動部材とからなることが好ましい(請求項3)。
この場合には、上記Oリングの弾性力によって、燃圧室と低圧室との間を効果的に密閉すると共に、上記摺動部材によって摺動シール部と弁部材との間の摺動抵抗を小さくすることができる。
上記摺動部材としては、例えば、テフロン(登録商標)等がある。
この場合には、上記Oリングの弾性力によって、燃圧室と低圧室との間を効果的に密閉すると共に、上記摺動部材によって摺動シール部と弁部材との間の摺動抵抗を小さくすることができる。
上記摺動部材としては、例えば、テフロン(登録商標)等がある。
また、上記摺動シール部は、軸方向の二か所に配設したゴム製のOリング及び該Oリングの内側に配された摺動部材と、上記二組のOリング及び摺動部材の間に密封された粘性流体とからなることが好ましい(請求項4)。
この場合には、燃圧室と低圧室との間を効果的に密閉することができる。すなわち、仮に燃料が一組のOリング及び摺動部材を通過しても、上記粘性流体の存在領域を通過して燃料が低圧室へ移動することは難しいため、低圧室への燃料の漏れを一層効果的に防ぐことができる。
なお、上記粘性流体としては、例えばシリコーン油等を用いることができる。
この場合には、燃圧室と低圧室との間を効果的に密閉することができる。すなわち、仮に燃料が一組のOリング及び摺動部材を通過しても、上記粘性流体の存在領域を通過して燃料が低圧室へ移動することは難しいため、低圧室への燃料の漏れを一層効果的に防ぐことができる。
なお、上記粘性流体としては、例えばシリコーン油等を用いることができる。
また、上記低圧室には、粘性流体が封入されていることが好ましい(請求項5)。
この場合には、燃料が低圧室へ漏れることを効果的に防ぐことができる。
なお、上記粘性流体としては、例えばシリコーン油等を用いることができる。
この場合には、燃料が低圧室へ漏れることを効果的に防ぐことができる。
なお、上記粘性流体としては、例えばシリコーン油等を用いることができる。
また、上記低圧室は、上記燃料噴射弁の外部における外部低圧空間と連通していてもよい(請求項6)。
この場合には、低圧室へ燃料が多少漏れたとしても、低圧室の圧力が上昇することを防ぎ、その機能を確保することができる。
上記外部低圧空間としては、例えば、パージライン等がある。
この場合には、低圧室へ燃料が多少漏れたとしても、低圧室の圧力が上昇することを防ぎ、その機能を確保することができる。
上記外部低圧空間としては、例えば、パージライン等がある。
また、上記低圧室は、上記燃圧室との間に逆止弁を設けてなり、上記弁部材が基端側に移動すると共に上記低圧室の内圧が上記燃圧室の内圧を超えたとき上記逆止弁が開くよう構成されていることが好ましい(請求項7)。
この場合には、低圧室へ燃料が多少漏れたとしても、低圧室の内圧が上昇しすぎることを防ぎ、その機能を確保することができる。
この場合には、低圧室へ燃料が多少漏れたとしても、低圧室の内圧が上昇しすぎることを防ぎ、その機能を確保することができる。
また、上記噴孔は、上記弁部材の先端部と上記ハウジングの内側に設けた弁座面との接触によって密閉され、上記弁座面との接触部における上記弁部材の軸方向に直交する断面積は、上記弁部材の基端面の軸方向へ直交する平面への投影面積と同等であることが好ましい(請求項8)。
この場合には、弁部材における燃料圧力がかからない表面の軸方向に直交する投影面積が同等となり、弁部材にかかる燃料圧力が略平衡する。そのため、より円滑に開弁することが可能となる。
この場合には、弁部材における燃料圧力がかからない表面の軸方向に直交する投影面積が同等となり、弁部材にかかる燃料圧力が略平衡する。そのため、より円滑に開弁することが可能となる。
(実施例1)
本例の実施例にかかる燃料噴射弁につき、図1〜図5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、筒状のハウジング2と、ハウジング2の内側に固定されたステータ31と、ハウジング2の内側にステータ31と軸方向に対向して配設さた可動コア32と、可動コア32と一体的に軸方向に移動する棒状の弁部材4とを有する。
本例の実施例にかかる燃料噴射弁につき、図1〜図5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、筒状のハウジング2と、ハウジング2の内側に固定されたステータ31と、ハウジング2の内側にステータ31と軸方向に対向して配設さた可動コア32と、可動コア32と一体的に軸方向に移動する棒状の弁部材4とを有する。
ハウジング2は、内側に燃料が導入されると共に、燃料を噴射する噴孔11を先端部に設けてなる。ステータ31及び可動コア32は磁性材料からなる。そして、可動コア32は、ステータ31との間に生じる磁気吸引力によりステータ31に吸引される。また、弁部材4は、その先端部41によって噴孔11を開閉する。
そして、燃料噴射弁1は、弁部材4における先端部41とは反対側の基端面420が面し、燃料圧力のかからない低圧室12を有する。
また、弁部材4の外側面の全周にわたって弁部材4と摺動可能に、摺動シール部5が配設されている。摺動シール部5は、低圧室12とハウジング2内における燃料圧力のかかる燃圧室13との間をシールする。
また、弁部材4の外側面の全周にわたって弁部材4と摺動可能に、摺動シール部5が配設されている。摺動シール部5は、低圧室12とハウジング2内における燃料圧力のかかる燃圧室13との間をシールする。
ハウジング2は、円筒状のパイプ21と、パイプ21を外側から保持すると共にエンジンヘッドに燃料噴射弁1を取り付けるためのホルダ22とからなる。
パイプ21は、磁性材料からなる磁性部211と、非磁性材料からなる非磁性部212とからなる。非磁性部212は、ステータ31と可動コア32との対向部の周囲に環状に形成され、その基端側と先端側との双方に円筒状の磁性部211が配置している。
パイプ21は、磁性材料からなる磁性部211と、非磁性材料からなる非磁性部212とからなる。非磁性部212は、ステータ31と可動コア32との対向部の周囲に環状に形成され、その基端側と先端側との双方に円筒状の磁性部211が配置している。
ホルダ22は、エンジンヘッドへの取付部221よりも先端側に、内燃機関の燃焼室に臨む先端筒状部222を形成してなる。先端筒状部222の先端には、噴孔11に対応する位置にテーパ状のテーパ開口部223を設けてある。
先端筒状部222の内側における先端部には、弁部材4の先端部41が当接する弁座面151を有すると共に噴孔11へ連通する開口部152を設けた弁座部材15が固定されている。また、弁座部材15と先端筒状部222との間には、複数の噴孔11を穿設した噴孔プレート111が介在している。
先端筒状部222の内側における先端部には、弁部材4の先端部41が当接する弁座面151を有すると共に噴孔11へ連通する開口部152を設けた弁座部材15が固定されている。また、弁座部材15と先端筒状部222との間には、複数の噴孔11を穿設した噴孔プレート111が介在している。
また、パイプ21の内側に、筒状のステータ31が圧入固定されており、その内側に弁部材4の基端部42が挿通されている。可動コア32は、弁部材4の外周に固定されており、ステータ31の先端側において、軸方向に移動可能に配設されている。なお、弁部材4と可動コア32とは、別部材を互いに固定してなるものでもよいし、一体成形品であってもよい。
また、ステータ31の内側には、弁部材4の基端部42の全周にわたって、摺動シール部5が取り付けられている。すなわち、摺動シール部5は、可動コア32よりも弁部材4における基端面420側に配置されている。
また、ステータ31の内側には、弁部材4の基端部42の全周にわたって、摺動シール部5が取り付けられている。すなわち、摺動シール部5は、可動コア32よりも弁部材4における基端面420側に配置されている。
摺動シール部5は、ゴム製のOリング51と該Oリング51の内側に配された摺動部材52とからなる。摺動部材52としては、例えばテフロン(デュポン社の登録商標)等を用いることができる。
摺動シール部5は、弁部材4とステータ31との間を密閉し、燃圧室13から低圧室12への燃料の漏れを防いでいる。
摺動シール部5は、弁部材4とステータ31との間を密閉し、燃圧室13から低圧室12への燃料の漏れを防いでいる。
また、摺動シール部5の基端側には摺動シール部5のずれを防ぐべく先端側へ押し込むように配された第1ストッパー161と第2ストッパー162とがステータ31の内側に圧入されている。そして、第2ストッパー162の内側に、燃料圧力がかからない低圧室12が形成されており、大気圧と同程度の内圧(燃料圧力に比べて充分に小さい圧力)となっている。
また、低圧室12には、弁部材4を先端側へ付勢するスプリング17が配設されている。
また、低圧室12には、弁部材4を先端側へ付勢するスプリング17が配設されている。
また、パイプ21の外周には、コイル33が配設されており、このコイル33への通電によって、ステータ31と可動コア32との間に磁気吸引力が発生し、可動コア32がステータ31側へ移動するよう構成されている。すなわち、コイル33への通電時によって開弁し、非通電時には閉弁することとなる。
また、コイル33は、内周面以外を磁性材料からなるジャケット部23によって覆われている。これにより、コイル33の内側と外側とにわたって、ステータ31、可動コア32、パイプ21、及びジャケット部23によって、磁気回路が形成される。
また、コイル33は、内周面以外を磁性材料からなるジャケット部23によって覆われている。これにより、コイル33の内側と外側とにわたって、ステータ31、可動コア32、パイプ21、及びジャケット部23によって、磁気回路が形成される。
また、ハウジング2の基端部すなわちパイプ21の基端部には、燃料導入部18が設けてある。高圧燃料ポンプによって加圧された高圧の燃料が、燃料分配管を通じて、この燃料導入部18からハウジング2内の燃圧室13へ導入される。
なお、ステータ31には、図4、図5に示すごとく、外周面に軸方向の全長にわたって溝部311が形成されており、この溝部311を通じて燃料がステータ31よりも先端側の燃圧室13へ導入される。また、可動コア32にも同様の溝部321が形成されている。
なお、ステータ31には、図4、図5に示すごとく、外周面に軸方向の全長にわたって溝部311が形成されており、この溝部311を通じて燃料がステータ31よりも先端側の燃圧室13へ導入される。また、可動コア32にも同様の溝部321が形成されている。
図1に示すごとく、弁部材4は、可動コア32よりも先端側の部分と基端側の部分とで同等の直径を有する。弁部材4は、断面が円形の略円柱形を有し、図2、図3に示すごとく、先端部41にテーパ面411を有する。
一方、弁座部材15の弁座面151もテーパ状に形成されており、図2に示すごとく、弁部材4のテーパ面411が弁座部材15の弁座面151に接触することによって、噴孔11が閉じられる。ただし、厳密には、弁部材11のテーパ面411の最外周部412が全周にわたって弁座面151に当接する。最外周部412の直径D1(図2)は、テーパ面411以外の弁部材4の直径に等しく、基端部42の直径D2(図4)に等しい。
したがって、弁座面151との接触部における弁部材4の軸方向に直交する断面積は、弁部材4の基端面420の軸方向へ直交する平面への投影面積と同等である。本例においては、基端面420及び最外周部412は、弁部材4の軸方向に直交する平面内にあるため、互いに同じ面積を有する。
一方、弁座部材15の弁座面151もテーパ状に形成されており、図2に示すごとく、弁部材4のテーパ面411が弁座部材15の弁座面151に接触することによって、噴孔11が閉じられる。ただし、厳密には、弁部材11のテーパ面411の最外周部412が全周にわたって弁座面151に当接する。最外周部412の直径D1(図2)は、テーパ面411以外の弁部材4の直径に等しく、基端部42の直径D2(図4)に等しい。
したがって、弁座面151との接触部における弁部材4の軸方向に直交する断面積は、弁部材4の基端面420の軸方向へ直交する平面への投影面積と同等である。本例においては、基端面420及び最外周部412は、弁部材4の軸方向に直交する平面内にあるため、互いに同じ面積を有する。
次に、本例の燃料噴射弁1の作動につき説明する。
上記燃料噴射弁1は、例えば直噴式のガソリンエンジンのエンジンヘッドに取り付けられ、先端側が燃焼室内に配置される。
燃料噴射弁1には、高圧の燃料(ガソリン)が燃料導入部18からステータ31の溝部311及び可動コア32の溝部321を通って燃圧室13に供給される。
上記燃料噴射弁1は、例えば直噴式のガソリンエンジンのエンジンヘッドに取り付けられ、先端側が燃焼室内に配置される。
燃料噴射弁1には、高圧の燃料(ガソリン)が燃料導入部18からステータ31の溝部311及び可動コア32の溝部321を通って燃圧室13に供給される。
コイル33への通電が停止されているとき、ステータ31と可動コア32との間には磁気吸引力が作用しない。そのため、可動コア32は、スプリング17の付勢力によってステータ31から離れ、可動コア32と一体化された弁部材4が先端側へ付勢された状態となる。これにより、弁部材4の先端部41が弁座面151に着座し、噴孔11が閉じられる(図2)。
この状態で、上述の高圧の燃料が燃圧室13に供給されているため、燃圧室13は高圧の状態にある。
この状態で、上述の高圧の燃料が燃圧室13に供給されているため、燃圧室13は高圧の状態にある。
コイル33に通電されると、ステータ31、可動コア32、パイプ21、及びジャケット部23によって形成された磁気回路に磁界が発生する。これにより、ステータ31と可動コア32との間に磁気吸引力が発生する。この磁気吸引力がスプリング17の付勢力を上回ったとき、可動コア32がステータ31側へ移動し、可動コア32と一体化された弁部材4が基端側へ移動する。そのため、弁部材4の先端部41が弁座面151から離れ、噴孔11が開く(図3)。これにより、燃圧室13にある燃料が噴孔11から燃焼室へ噴射される。
ただし、これは、磁気吸引力が発生していない状況において、スプリング17の付勢力以外には、弁部材4に作用する力がバランスしているときに言えることである。すなわち、弁部材4が先端部41において燃焼室側から受ける力と、基端面420が低圧室12から受ける力とがバランスしているとき(燃圧閉弁力がゼロのとき)に言えることである。つまり、正確には、下記の条件が満たされたとき、開弁される。
(磁気吸引力)+(弁部材4が燃焼室から受ける力FM)>(スプリング17の付勢力)+(弁部材4が低圧室12から受ける力FL) ・・・(1)
(磁気吸引力)+(弁部材4が燃焼室から受ける力FM)>(スプリング17の付勢力)+(弁部材4が低圧室12から受ける力FL) ・・・(1)
さらに言えば、燃焼室の内圧PMと低圧室12の内圧PLとが等しいときに、上記のことが言える。
つまり、基端面420において弁部材4が低圧室12より受ける力FLは、
FL=(πD22/4)×PL
と表せる。
一方、先端部41において弁部材4が燃焼室より受ける力FMは、
FM=(πD12/4)×PM
と表せる。
つまり、基端面420において弁部材4が低圧室12より受ける力FLは、
FL=(πD22/4)×PL
と表せる。
一方、先端部41において弁部材4が燃焼室より受ける力FMは、
FM=(πD12/4)×PM
と表せる。
ここで、上述のごとく、D1=D2であるので、PL=PM、すなわち燃焼室の内圧と低圧室12の内圧とが等しければ、弁部材4が低圧室12から受ける力FLと、弁部材4が燃焼室から受ける力FMとがバランスし、式(1)から分かるように、磁気吸引力がスプリング17の付勢力を超えれば、弁部材4が基端側へ移動し、開弁することとなる。
ただし、燃焼室の内圧と低圧室12の内圧との間に多少の差があっても、これらが燃圧室13の内圧に比べて充分に小さい限り、特に問題とならない。
ただし、燃焼室の内圧と低圧室12の内圧との間に多少の差があっても、これらが燃圧室13の内圧に比べて充分に小さい限り、特に問題とならない。
また、開弁状態から、コイル33への通電を停止すると、ステータ31と可動コア32との間の磁気吸引力が消滅し、可動コア32及び弁部材4は、スプリング17の付勢力によって先端側へ移動する。そして、弁部材4の先端部41が弁座面151に着座する。これにより、噴孔11からの燃料の噴射は終了する。
次に、本例の作用効果につき説明する。
上記燃料噴射弁1は低圧室12を有し、低圧室12に弁部材4の基端面420が面している。そのため、弁部材4に対して基端側から先端側へ燃料圧力が作用することを防ぐことができる。これにより、燃圧閉弁力を抑制して、閉弁状態から開弁するために必要な力を小さくすることができる。これにより、ステータ31と可動コア32との間に作用させる磁気吸引力を特に大きくする必要がなく、その電磁機構(コイル33等)の大型化を防ぎ、燃料噴射弁1の小型化が可能となる。
上記燃料噴射弁1は低圧室12を有し、低圧室12に弁部材4の基端面420が面している。そのため、弁部材4に対して基端側から先端側へ燃料圧力が作用することを防ぐことができる。これにより、燃圧閉弁力を抑制して、閉弁状態から開弁するために必要な力を小さくすることができる。これにより、ステータ31と可動コア32との間に作用させる磁気吸引力を特に大きくする必要がなく、その電磁機構(コイル33等)の大型化を防ぎ、燃料噴射弁1の小型化が可能となる。
また、燃料はハウジング2内における燃圧室13にのみ供給すればよいため、特に複数の燃料供給経路を設ける必要がなく、簡単な構成とすることができる。
さらに、燃料噴射弁1は摺動シール部5を有する。そのため、燃圧室13から低圧室12への燃料の漏れを防ぐことができる。それゆえ、低圧室12における圧力の上昇を防ぐことができ、燃圧閉弁力が上昇することを防ぎ、低圧室12の機能を確保することができる。また、摺動シール部5は、弁部材4と摺動可能に配設されているため、弁部材4の開閉動作を妨げることがない。
さらに、燃料噴射弁1は摺動シール部5を有する。そのため、燃圧室13から低圧室12への燃料の漏れを防ぐことができる。それゆえ、低圧室12における圧力の上昇を防ぐことができ、燃圧閉弁力が上昇することを防ぎ、低圧室12の機能を確保することができる。また、摺動シール部5は、弁部材4と摺動可能に配設されているため、弁部材4の開閉動作を妨げることがない。
また、摺動シール部5は、可動コア32よりも弁部材4における基端側に配置されている。それゆえ、摺動シール部5を内燃機関の燃焼室から遠ざけることができるため、摺動シール部5の熱劣化を抑制することができる。
また、摺動シール部5はOリング51と摺動部材52とからなる。これにより、Oリング51の弾性力によって、燃圧室13と低圧室12との間を効果的に密閉すると共に、摺動部材52によって摺動シール部5と弁部材4との間の摺動抵抗を小さくすることができる。
また、摺動シール部5はOリング51と摺動部材52とからなる。これにより、Oリング51の弾性力によって、燃圧室13と低圧室12との間を効果的に密閉すると共に、摺動部材52によって摺動シール部5と弁部材4との間の摺動抵抗を小さくすることができる。
以上のごとく、本例によれば、簡易な構成にて、燃料圧力による閉弁力を低減した、小型化が容易な燃料噴射弁を提供することができる。
(実施例2)
本例は、図6に示すごとく、低圧室12と燃圧室13との間に逆止弁6を設けた燃料噴射弁1の例である。
そして、弁部材4が基端側に移動すると共に低圧室12の内圧が燃圧室13の内圧を超えたとき逆止弁6が開くよう構成されている。
本例は、図6に示すごとく、低圧室12と燃圧室13との間に逆止弁6を設けた燃料噴射弁1の例である。
そして、弁部材4が基端側に移動すると共に低圧室12の内圧が燃圧室13の内圧を超えたとき逆止弁6が開くよう構成されている。
燃圧室13と低圧室12との間は、摺動シール部5によって密閉されており、燃料が低圧室12に漏れることを防いでいる。しかし、例えば長期の使用により燃料が低圧室12に微量ずつ漏れることを避け難い場合もある。かかる場合において、低圧室12の内圧が徐々に上昇すると、低圧室12の機能が徐々に低下することも考えられる。
そこで、本例においては、低圧室12において燃圧室13との間に逆止弁6を設けている。
そこで、本例においては、低圧室12において燃圧室13との間に逆止弁6を設けている。
低圧室12は、その基端側に設けた貫通孔121によってステータ31よりも基端側における燃圧室13に連通している。この貫通孔121を閉じるように、逆止弁6が配設されている。そして、通常は、貫通孔121は逆止弁6によって遮蔽されている。
逆止弁6は、貫通孔121内に配されたボール61と、該ボール61を先端側へ付勢するスプリング62と、該スプリング62を支承すると共に貫通孔121の基端部に固定された環状のストッパー63とからなる。
本例における逆止弁6の作用を以下に説明する。
逆止弁6は、貫通孔121内に配されたボール61と、該ボール61を先端側へ付勢するスプリング62と、該スプリング62を支承すると共に貫通孔121の基端部に固定された環状のストッパー63とからなる。
本例における逆止弁6の作用を以下に説明する。
燃圧室13の内圧は、閉弁状態においては燃料ポンプから供給される燃料圧力が直接内圧となって高圧となるが、開弁状態においては、それよりも低圧の状態となる。ただし、この状態でも、正常時(燃料が一定量以上浸入していないとき)の低圧室12よりは高圧である。
そのため、正常時には、開弁状態においても閉弁状態においても、逆止弁6が開くことはない。
そのため、正常時には、開弁状態においても閉弁状態においても、逆止弁6が開くことはない。
しかし、低圧室12に燃料が漏れると、低圧室12の内圧が上昇する。低圧室12への燃料の漏れは、主に、燃圧室13が特に高圧となったとき、すなわち閉弁状態にあるときに生じると考えられる。そのため、閉弁状態において、低圧室12に溜まった燃料の量が所定量に達し、低圧室12の内圧がある程度の高圧となる。この状態から開弁状態に移行する際、弁部材4の基端部42が低圧室12へ押し込まれると、低圧室12の体積が小さくなり、その内圧がさらに上昇する。ここで、低圧室12の内圧が燃圧室13の内圧を所定量上回ったとき、逆止弁6が開く。この所定量の圧力とは、逆止弁6のスプリング62の付勢力に相当する。
これにより、低圧室12の内圧が解放される。そして、内圧が解放された後、逆止弁6が再び閉じる。
その他は、実施例1と同様である。
これにより、低圧室12の内圧が解放される。そして、内圧が解放された後、逆止弁6が再び閉じる。
その他は、実施例1と同様である。
本例の場合には、低圧室12へ燃料が多少漏れたとしても、低圧室12の圧力が上昇しすぎることを防ぎ、その機能を確保することができる。
その他、実施例1と同様の作用効果を有する。
その他、実施例1と同様の作用効果を有する。
(実施例3)
本例は、図7に示すごとく、低圧室12を燃料噴射弁1の外部における外部低圧空間と連通させた燃料噴射弁1の例である。
すなわち、本例の燃料噴射弁1には、低圧室12から外部へ延びる連通路19が形成されており、該連通路19は、例えば内燃機関のパージラインなど、燃料噴射弁1における燃圧室13より低圧の空間に接続されている。
その他は、実施例1と同様である。
本例は、図7に示すごとく、低圧室12を燃料噴射弁1の外部における外部低圧空間と連通させた燃料噴射弁1の例である。
すなわち、本例の燃料噴射弁1には、低圧室12から外部へ延びる連通路19が形成されており、該連通路19は、例えば内燃機関のパージラインなど、燃料噴射弁1における燃圧室13より低圧の空間に接続されている。
その他は、実施例1と同様である。
本例の場合には、低圧室12へ燃料が多少漏れたとしても、低圧室12の圧力が上昇することを防ぎ、その機能を確保することができる。
その他、実施例1と同様の作用効果を有する。
その他、実施例1と同様の作用効果を有する。
(実施例4)
本例は、図8に示すごとく、低圧室12に粘性流体71が封入された燃料噴射弁1の例である。
本例においては、粘性流体71が低圧室12に充満されている。ただし、粘性流体71の圧力は、燃圧室13における圧力に比べて充分に小さい。
粘性流体71としては、例えばシリコーン油等を用いることができる。
その他は、実施例1と同様である。
本例は、図8に示すごとく、低圧室12に粘性流体71が封入された燃料噴射弁1の例である。
本例においては、粘性流体71が低圧室12に充満されている。ただし、粘性流体71の圧力は、燃圧室13における圧力に比べて充分に小さい。
粘性流体71としては、例えばシリコーン油等を用いることができる。
その他は、実施例1と同様である。
本例の場合には、燃料が低圧室12へ漏れることを効果的に防ぐことができる。
すなわち、粘度の高い粘性流体71は、空気等、粘度の低い流体に比べ、移動し難いため、低圧室12に粘性流体71が充満されていることによって、燃圧室13から燃料が低圧室12へ浸入し難くなる。
その他、実施例1と同様の作用効果を有する。
すなわち、粘度の高い粘性流体71は、空気等、粘度の低い流体に比べ、移動し難いため、低圧室12に粘性流体71が充満されていることによって、燃圧室13から燃料が低圧室12へ浸入し難くなる。
その他、実施例1と同様の作用効果を有する。
(実施例5)
本例は、図9に示すごとく、摺動シール部5を、軸方向の二か所に配設したゴム製のOリング51及び該Oリング51の内側に配された摺動部材52と、上記二組のOリング51及び摺動部材52の間に密封された粘性流体71とによって構成した例である。
本例は、図9に示すごとく、摺動シール部5を、軸方向の二か所に配設したゴム製のOリング51及び該Oリング51の内側に配された摺動部材52と、上記二組のOリング51及び摺動部材52の間に密封された粘性流体71とによって構成した例である。
すなわち、ステータ31の内周側であって弁部材4の基端部42の外周側には、一組のOリング51及び摺動部材52、リング状の第3ストッパー163、粘性流体71、リング状の第4ストッパー164、他の一組のOリング51及び摺動部材52が、可動コアに近い順に配設されている。そして、基端側に配された一組のOリング51及び摺動部材52は、第1ストッパー161及び第2ストッパー162によって、基端側から押さえつけられている。
また、第3ストッパー163は、先端側の一組のOリング51及び摺動部材52を基端側から押さえつけ、第4ストッパー164は、基端側の一組のOリング51及び摺動部材52を先端側から支承している。これによって、二組のOリング51及び摺動部材52の位置ずれを防いでいる。
そして、粘性流体71は、リング状の第3ストッパー163及び第4ストッパー164の間に封入されている。粘性流体71は、実施例4におけるものと同様のものを用いることができる。
その他は、実施例1と同様である。
その他は、実施例1と同様である。
本例の場合には、燃圧室13と低圧室12との間を効果的に密閉することができる。すなわち、仮に燃料が一組のOリング51及び摺動部材52を通過しても、粘性流体71の存在領域を通過して燃料が低圧室12へ移動することは難しいため、低圧室12への燃料の漏れを一層効果的に防ぐことができる。
その他、実施例1と同様の作用効果を有する。
その他、実施例1と同様の作用効果を有する。
1 燃料噴射弁
12 低圧室
13 燃圧室
2 ハウジング
31 ステータ
32 可動コア
4 弁部材
41 先端部
42 基端部
420 基端面
5 摺動シール部
12 低圧室
13 燃圧室
2 ハウジング
31 ステータ
32 可動コア
4 弁部材
41 先端部
42 基端部
420 基端面
5 摺動シール部
Claims (8)
- 内側に燃料が導入されると共に燃料を噴射する噴孔を先端部に設けた筒状のハウジングと、
該ハウジングの内側に固定された磁性材料からなるステータと、
上記ハウジングの内側に上記ステータと軸方向に対向して配設され、上記ステータとの間に生じる磁気吸引力により該ステータに吸引される磁性材料からなる可動コアと、
該可動コアと一体的に軸方向に移動し、その先端部によって上記噴孔を開閉する棒状の弁部材と、
該弁部材における上記先端部とは反対側の基端面が面し、燃料圧力のかからない低圧室と、
上記弁部材の外側面の全周にわたって該弁部材と摺動可能に配設されることにより、上記低圧室と上記ハウジング内における燃料圧力のかかる燃圧室との間をシールする摺動シール部とを有することを特徴とする燃料噴射弁。 - 請求項1において、上記摺動シール部は、上記可動コアよりも上記弁部材における上記基端面側に配置されていることを特徴とする燃料噴射弁。
- 請求項1又は2において、上記摺動シール部は、ゴム製のOリングと該Oリングの内側に配された摺動部材とからなることを特徴とする燃料噴射弁。
- 請求項1又は2において、上記摺動シール部は、軸方向の二か所に配設したゴム製のOリング及び該Oリングの内側に配された摺動部材と、上記二組のOリング及び摺動部材の間に密封された粘性流体とからなることを特徴とする燃料噴射弁。
- 請求項1〜4のいずれか一項において、上記低圧室には、粘性流体が封入されていることを特徴とする燃料噴射弁。
- 請求項1〜4のいずれか一項において、上記低圧室は、上記燃料噴射弁の外部における外部低圧空間と連通していることを特徴とする燃料噴射弁。
- 請求項1〜6のいずれか一項において、上記低圧室は、上記燃圧室との間に逆止弁を設けてなり、上記弁部材が基端側に移動すると共に上記低圧室の内圧が上記燃圧室の内圧を超えたとき上記逆止弁が開くよう構成されていることを特徴とする燃料噴射弁。
- 請求項1〜7のいずれか一項において、上記噴孔は、上記弁部材の先端部と上記ハウジングの内側に設けた弁座面との接触によって密閉され、上記弁座面との接触部における上記弁部材の軸方向に直交する断面積は、上記弁部材の基端面の軸方向へ直交する平面への投影面積と同等であることを特徴とする燃料噴射弁。
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