JP2014098373A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料噴射弁による遮音性能を向上することである。
【解決手段】燃料噴射弁による遮音性能を向上するために、本発明では固定鉄心の衝突部に振動減衰部材を装着し、可動鉄心が固定鉄心に衝突するときに発生する振動または打音を燃料噴射弁の上流側へ伝搬することを低減する。また、着座部材の着座部付近に振動減衰部材を装着し、弁体が着座するときに発生する振動または打音を低減する。さらに固定鉄心に伝搬される振動または打音がシリンダヘッドへ伝搬することを低減するためにシリンダヘッドと接触するハウジングの一部分に振動減衰部材を装着する。前記により燃料噴射弁の開、閉弁動作で発生する振動または打音を低減し、さらに外部への振動伝搬を防止することが可能である。
【選択図】 図１

Description

本発明は内燃機関で使用される燃料噴射弁に関し、その噴霧形態が筒内に直接噴射する場合にあって、特に、有益な遮音結果となるように設計されている燃料噴射弁に関する。

弁体であるアーマチュアが多孔質金属材料からなり、弁部材の着座時の打音を低減できるようにした燃料噴射弁が、特開２００９−１３９１７号公報に開示されている。アーマチュアが多孔質金属材料を用いて構成されることにより、アーマチュアの剛性が低下し、受ける振動を減衰しやすくすることで弁部材が着座する際の打音を低減させることができる。また、燃料噴射弁のボディ部が直接シリンダヘッドに接触しないよう、また、適切な距離を保てるよう燃料噴射弁とシリンダヘッドとの間に音響減衰可能な部品を配置し、燃料噴射弁の外部で作動音の減衰をはかる燃料噴射弁が特開２０１１−６４１２５号公報に開示されている。

特開２００９−１３９１７号公報 特開２０１１−６４１２５号公報

近年、低燃費および高出力を狙ったエンジンとして、筒内直接噴射式ガソリンエンジン（以下、筒内噴射エンジンと称する）が実用化されている。筒内噴射エンジンにおいても、ダウンサイジング化が進み、且つエンジンの静音化の要求も高まって来ている。これに対応して燃料噴射弁の構造および取り付け性について改善が必要である。

従来技術においては、アーマチュアが多孔質金属材料を用いて構成されることにより、アーマチュアの剛性が低下し、受ける振動を減衰しやすくすることで弁部材が着座する際の打音を低減させることができた。これは燃料噴射弁内部での振動、打音を低減するものであるがアーマチュが磁気吸引部材に衝突したとき、衝突側部品への振動、打音は伝搬する。また、高燃圧化が進み、空孔を有する部材で構成されるアーマチャは強度的に持たなくなってきている。また、エンジンが小型化しているため、燃料噴射弁とシリンダヘッド間の隙間も縮小され、音響減衰部品の装着スペースを確保することが難しくなり、燃料噴射弁本体で対策することが求められている。

先端に燃料を噴出する噴孔を有したオリフィスカップが設けられたノズルと、前記ノズルの内周部に圧入され、この内周部と嵌合部を形成する外周部を有する固定コアと、前記ノズル筒内に配置され、前記固定コアに対向すると共に前記ノズル内で往復動可能な可動コアと、前記可動コアによって駆動され前記噴孔を開閉するプランジャと、前記ノズルの外周に配置され、前記可動コアを電磁的に駆動する電磁コイルとを備えた電磁式燃料噴射弁において、前記固定コアに第１の振動減衰部材が設けられた構成とする。

本発明によれば、燃料噴射弁の開弁動作、閉弁動作で発生する振動または打音を低減し、さらに外部への振動伝搬を減少することができる。

本発明に係る燃料噴射弁の実施例の構造を示す断面図である。 本発明に係る燃料噴射弁の振動、打音の伝搬経路を示す図である。 本発明に係る燃料噴射弁の第１の振動減衰部材周辺部の拡大図である。 本発明に係る燃料噴射弁の第2の振動減衰部材周辺部の拡大図である。 本発明に係る燃料噴射弁の取り付け図である。

以下、本発明に係る実施例を説明する。

図１は、本発明に係る燃料噴射弁の実施形態を示す断面図である。
ノズル５、内側固定鉄心の固定コア２、筒状部材のハウジング３は溶接などの方法で結合されており、ノズル５の内部にロッドガイド１４、ゼロスプリング１１、可動鉄心のアンカー１３が装着されており、筒状部材のハウジング３の内部にコイルが装着されており内側固定鉄心の固定コア２の内部にはスプリング８とアジャスタピン９とフィルタ１０が装着されている。

内側固定鉄心の固定コア２の内部には、アジャスタピン９が固定されており、アジャスタピン９の下端部を固定端として、スプリング８が圧縮状態で設けられている。スプリング力は、プランジャ４と可動鉄心のアンカー１３、ゼロスプリング１１、ロッドガイド１４に伝達され、これに伴って、プランジャ４はオリフィスカップ７の弁座に押し付けられる。

この状態では、燃料通路が閉じられているため、燃料は、燃料噴射弁１００内部に留まり、複数個設けられている燃料噴射孔からの燃料噴射は行われない。
ハウジング３、可動鉄心のアンカー１３、内側固定鉄心の固定コア２によって、コイル６の周りを一巡する磁気回路が構成される。

噴射パルスがオンの状態になると、コイル６に電流が流れ、可動鉄心のアンカー１３は内側固定鉄心の固定コア２に電磁力によって吸引され、プランジャ４はその先端面がストッパ１５の下端面に接触する位置まで移動する。このときプランジャ４の上端面と内側固定鉄心の固定コア２下端面との間に隙間が形成されるとことなる。

この開弁状態ではプランジャ４と弁座の間に隙間ができるため、燃料が着座部分を通過し複数個の燃料噴射孔から噴射される。噴射パルスがオフの状態になると、コイル１９に電流が流れなくなり、電磁力が消滅するため、スプリング力によってプランジャ４は閉弁状態に戻り、燃料の噴射が終わる。

燃料噴射弁の動作は、上記のように、噴射パルスに従って、プランジャ４の位置を開弁状態と閉弁状態に切り替え、燃料供給量を制御することである。さらに、複数個の燃料噴射孔より噴射することにより、燃料粒径の小さい、すなわち微粒化の良好な燃料噴霧を形成することにある。振動減衰部材は内側固定鉄心の固定コア２の内径側に第1の振動減衰部材２０、また、オリフィスカップ７の球面側に第2の振動減衰部材２１、さらにハウジング３の外径部に第3の振動減衰部材２２がそれぞれ装着されている。
第１から第３の振動減衰部材２０，２１、２２としては、非金属（樹脂）又は金網状部材（フィルタのようなメッシュ）からできている。

図２は本発明に係る燃料噴射弁の振動、打音の伝搬経路を示す図である。開弁側の振動、打音は突起を有するアンカー１３がコア２に衝突するときに発生し、その伝搬経路は、コア２からハウジング３へ進むもの（矢印Ａ）と燃料配管側へ進むもの（矢印Ｂ）の２経路がある。一方、閉弁側の振動、打音はプランジャ４がオリフィスカップ７のシート部に着座するときに発生し、その伝搬経路は、シート部品からノズル５側へ進む（矢印Ｃ）。

図３は本発明に係る燃料噴射弁の開弁部拡大図である。開弁側の振動、打音は突起２４を有するアンカー１３がコア２に衝突するときに発生する。このため、本発明では衝突を受けるコア側へ圧入や溶接などで固定された第１の振動減衰部材２０を取り付けることで、振動、打音を低減する。ただし、さらに上流側からハウジング３へ伝搬する振動、打音については圧入や溶接などで固定された第３の振動減衰部材２２で振動、打音を低減する。

本発明により振動、打音を低減する反面、磁性材であるコア２やハウジング３に振動減衰部材が取り付けられるため、従来に対して磁気特性が変わってしまう跳ね返りがある。
これに対しては、磁気ギャップなどの見直しが必要となってくる。

そのため本実施例では、可動鉄心の突起部２４に対向する位置に第１の振動減衰部材２０を設けた。これにより磁気特性への影響を少なくしつつ、振動の伝搬を減少することができる。

一方、閉弁側の振動、打音はプランジャ４がオリフィスカップ７のシート部に着座するときに発生し、その伝搬経路は、シート部品からノズル５側へ進む。このため閉弁側の対応としては閉弁時にプランジャ５が衝突する周辺部分、例えば図４に示す様に、オリフィスカップ７の球面側に第２の振動減衰部材21を装着し振動、打音を低減するとともにシート部に伝搬する面積を低減する。

本実施例の場合、第２の振動部材２１は、略円環状に形成され、オリフィスカップ７からノズル５側への振動を減少させているが、第２の振動部材２１は、オリフィスカップ７の一部に配置されていればよく、第２の振動部材２１の形状は、様々な形状であっても良い。

図５は、本発明に係る燃料噴射弁の取り付け図である。燃料噴射弁の上部は燃料配管２３の内部に０リング１７、バックアップリング１８が装着されており、燃料配管側から供給される燃料をシールする方式となっている。一方、燃料噴射弁の下部はノズル部５の下方にチップシール１５があり、燃焼室内で発生する燃焼ガスをシールする方式となっている。

燃料噴射弁は主にコネクタモールド１、ハウジング部３、ノズル部５の３つの部材で構成されている。燃料噴射弁のハウジング部３とノズル部５とはシリンダヘッド２４の内部に納まるようレイアウトされている。燃料噴射弁による遮音性能を向上するために、本発明では固定鉄心の衝突部に第１の振動減衰部材２０を装着し、可動鉄心が固定鉄心に衝突するときに発生する振動または打音を燃料噴射弁の上流側へ伝搬することを低減する。

また、着座部材の着座部付近に第２の振動減衰部材２１を装着し、弁体が着座するときに発生する振動または打音を低減する。さらに固定鉄心に伝搬される振動または打音がシリンダヘッドへ伝搬することを低減するためにシリンダヘッドと接触するハウジングの一部分に第３の振動減衰部材２２を装着する。図１に示すように、ハンジング３のシリンダヘッドと当接する角部に配置する。これにより燃料噴射弁の開、閉弁動作で発生する振動または打音を低減し、さらに外部への振動伝搬を防止することが可能である。

１ モールド
２ 固定コア
３ ハウジング
４ プランジャ
５ ノズル
６ コイル
７ オリフィスカップ
８ スプリング
９ アジャスタピン
１０ フィルタ
１１ ゼロスプリング
１２ ＰＲガイド
１３ アンカー
１４ ロッドガイド
１５ チップシール
１６ コネクタ
１７ ０リング
１８ バックアップリング
１９ ナイロンリング
２０ 第1の振動減衰部材
２１ 第2の振動減衰部材
２２ 第3の振動減衰部材
２３ 燃料配管
２４ シリンダヘッド
２５ リング

Claims (6)

1. 先端に燃料を噴出する噴孔を有したオリフィスカップが設けられたノズルと、前記ノズルの内周部に圧入され、この内周部と嵌合部を形成する外周部を有する固定コアと、前記ノズル筒内に配置され、前記固定コアに対向すると共に前記ノズル内で往復動可能なアンカーと、前記アンカーによって駆動され前記噴孔を開閉するプランジャと、前記ノズルの外周に配置され、前記アンカーを電磁的に駆動する電磁コイルとを備えた電磁式燃料噴射弁において、
   前記固定コアに第１の振動減衰部材が設けられたことを特徴とする燃料噴射弁。
2. 請求項１に記載の燃料噴射弁において、前記アンカーは前記固定コア側に突部を有し、前記固定コアの前記突部に対向する位置に第１の振動減衰部材が設けられたことを特徴とする燃料噴射弁。
3. 請求項１に記載の燃料噴射弁において、前記オリフィスカップに第２の振動減衰部材が設けられたことを特徴とする燃料噴射弁。
4. 請求項３に記載の燃料噴射弁において、前記第２の振動減衰部材は、オリフィスカップを構成する部材より硬度が低い部材であることを特徴とする燃料噴射弁。
5. 請求項２に記載の燃料噴射弁において、第１の振動減衰部材は円環状に形成されていることを特徴とする燃料噴射弁。
6. 請求項１−５に記載の燃料噴射弁において、第１の振動減衰部材および第2の振動減衰部材は、非金属または金網状の部材で構成することを特徴とする燃料噴射弁。