JP2015086761A - Electromagnetic fuel injection valve - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は内燃機関、特にガソリンを用いた自動車用筒内噴射エンジンにおける燃料噴射弁に関するものである。 The present invention relates to a fuel injection valve in an internal combustion engine, in particular, an automotive cylinder injection engine using gasoline.
内燃機関、特にガソリンを用いた自動車用筒内噴射システムに用いられる電磁式燃料噴射弁においては、排気ガス・燃費に対する規制や要求を満足するため、
エンジン筒内に燃料圧力を従来よりも高圧で噴射することへの市場要求が高まっている。これは、燃料圧力が高いほど燃料の噴射速度が増し、空気との摩擦抵抗が大きくなり、燃料がより微粒化して燃焼性能が良くなるためである。
In an electromagnetic fuel injection valve used in an in-cylinder injection system for automobiles using gasoline, particularly gasoline, in order to satisfy regulations and requirements for exhaust gas and fuel consumption,
Market demand for injecting fuel pressure into an engine cylinder at a higher pressure than before is increasing. This is because the higher the fuel pressure, the higher the fuel injection speed, the greater the frictional resistance with air, and the more finely atomized fuel improves the combustion performance.
より高い燃料圧力でも安定して弁体を開弁させて燃料を噴射するには、磁気吸引力を増加させることが必要である。従来の技術では特開平８−１８９４３６に示されるように、磁気回路の一部であるコイル周りの容積を削減して磁気長を短くし、磁気吸引力を高めている。 In order to stably inject the fuel by opening the valve body even at higher fuel pressure, it is necessary to increase the magnetic attractive force. In the prior art, as disclosed in JP-A-8-189436, the volume around the coil, which is a part of the magnetic circuit, is reduced, the magnetic length is shortened, and the magnetic attractive force is increased.
また、コイルの巻き数が多いほど高い磁気吸引力を発生できる。コイル周りの容積を削減して空間を作り、その空間にまでコイルを巻くことで、コイルの巻き数を増加させることができる。 Also, the higher the number of turns of the coil, the higher the magnetic attractive force can be generated. By reducing the volume around the coil to create a space and winding the coil in that space, the number of turns of the coil can be increased.
より高い燃料圧力でも安定して弁体を開弁させて燃料を噴射するには、磁気吸引力を増加させることが必要である。 In order to stably inject the fuel by opening the valve body even at higher fuel pressure, it is necessary to increase the magnetic attractive force.
本発明では、ボビンをなくすことでコイル周りの容積を削減し、コイルの巻き数を増加させる構成とする。 In the present invention, the bobbin is eliminated to reduce the volume around the coil and increase the number of turns of the coil.
本発明によれば、ボビンをなくすことでコイル周りの容積を削減し、コイルの巻き数を増加させる構成とすることで、磁気吸引力を増加させることができる。
それにより、より高い燃料圧力でも安定して弁体を開弁させて燃料を噴射することができる。
According to the present invention, the magnetic attraction force can be increased by reducing the volume around the coil by eliminating the bobbin and increasing the number of turns of the coil.
Accordingly, the fuel can be injected by stably opening the valve body even at a higher fuel pressure.
実施例の全体構成について図１を用いて説明する。なお、以降すべての図は説明のため寸法を誇張して示しており、実際の寸法とは異なる。 The overall configuration of the embodiment will be described with reference to FIG. In the following, all the drawings are exaggerated for the purpose of explanation, and are different from actual dimensions.
図１の固定コア１０７上部には加圧して燃料を供給するための図示しない高圧ポンプと、前記高圧ポンプと固定コア１０７上部とを連結する配管が配置されており、固定コア１０７中心部の燃料通路である貫通孔へ加圧された状態で燃料が供給される。弁体１１４の上端面にはスプリング１１０の着座面が設けられている。 A high pressure pump (not shown) for supplying fuel under pressure and a pipe connecting the high pressure pump and the upper portion of the fixed core 107 are arranged on the upper portion of the fixed core 107 in FIG. Fuel is supplied in a pressurized state to the through-hole that is a passage. A seating surface for the spring 110 is provided on the upper end surface of the valve body 114.
スプリング１１０の弁体１１４との逆側の上端面には調整子５４が当接している。調整子５４は固定コア１０７に固定されている。 The adjuster 54 is in contact with the upper end surface of the spring 110 opposite to the valve body 114. The adjuster 54 is fixed to the fixed core 107.
ガイド部材１１５と可動子ガイド１１３は、ノズル１０１の内径に圧入され固定されている。弁体１１４はガイド部材１１５と可動子ガイド１１３によって、上下に往復運動できるように保持されている。弁体１１４はコイル１０５に通電していない閉弁状態においてはスプリング１１０の付勢力によってノズル１０１の先端に設けられた固定弁１１６と当接しており、前記高圧ポンプから供給された燃料の流れを燃料噴射孔１１６Ａから遮断している。 The guide member 115 and the mover guide 113 are press-fitted into the inner diameter of the nozzle 101 and fixed. The valve body 114 is held by a guide member 115 and a mover guide 113 so as to be able to reciprocate up and down. In the closed state where the coil 105 is not energized, the valve body 114 is in contact with the fixed valve 116 provided at the tip of the nozzle 101 by the biasing force of the spring 110, and the flow of fuel supplied from the high-pressure pump is reduced. The fuel injection hole 116A is shut off.
コイル１０５は固定コア１０７の外周部に配置されており、ハウジング１０３、ノズル１０１、弁体１１４と一体構造である可動コア１０２を介して矢印１２２で示すトロイダル状の磁気通路が形成されている。 The coil 105 is disposed on the outer periphery of the fixed core 107, and a toroidal magnetic path indicated by an arrow 122 is formed through the movable core 102 that is integral with the housing 103, the nozzle 101, and the valve body 114.
鉄心とコイルを用いた本実施例の磁気通路による磁気吸引力Fは一般的に式(1)〜(3)で計算される。
F = B2 * S / (2μ0) ・・・(1)
B = μ * H ・・・(2)
H = n * i / L・・・(3)
H:磁界、n:コイル巻き数 ,i:電流、L:磁気回路の長さ、S:磁気回路遮断面積、B:磁束密度,μ0：真空の透磁率、μ：透磁率
式(1)〜(3)より、磁気吸引力Fはコイル巻き数nに比例し、巻き数nが多いほど磁気吸引力Fが大きくなる。
The magnetic attraction force F by the magnetic path of the present embodiment using an iron core and a coil is generally calculated by equations (1) to (3).
F = B 2 * S / (2μ 0 ) (1)
B = μ * H (2)
H = n * i / L (3)
H: Magnetic field, n: Number of coil turns, i: Current, L: Length of magnetic circuit, S: Magnetic circuit breaking area, B: Magnetic flux density, μ0: Vacuum permeability, μ: Permeability
From equations (1) to (3), the magnetic attractive force F is proportional to the number of turns n of the coil, and the magnetic attractive force F increases as the number of turns n increases.
また、端子１０９の先端部に形成されたコネクタ１２３にはバッテリ電圧より電力を供給するプラグが接続される。コイル１０５は図示しないコントローラにより、端子１０９の端部１０９aを通じて通電、非通電が制御される。 In addition, a plug for supplying power from the battery voltage is connected to the connector 123 formed at the tip of the terminal 109. The coil 105 is energized and de-energized through an end 109a of the terminal 109 by a controller (not shown).
コイル１０５に通電中は磁気通路１２２を通る磁束によって可動コア１０２と固定コア１０７との間に磁気吸引力が発生する。可動コア１０２が吸引されることで上方へ動き、固定コア１０７の下端面に衝突するまで移動する。 While the coil 105 is energized, a magnetic attractive force is generated between the movable core 102 and the fixed core 107 by the magnetic flux passing through the magnetic path 122. When the movable core 102 is sucked, it moves upward and moves until it collides with the lower end surface of the fixed core 107.
その結果、弁体１１４が固定弁１１６から離れて開弁状態となり，固定コア１０７中心部の燃料通路である貫通孔から供給された燃料を噴射孔１１６Ａから燃焼室内へ噴射する。 As a result, the valve body 114 is separated from the fixed valve 116 and is opened, and the fuel supplied from the through hole which is the fuel passage at the center of the fixed core 107 is injected from the injection hole 116A into the combustion chamber.
コイル１０５への通電が断たれると磁気通路１２２の磁束が消滅し、磁気吸引力も消滅する。この状態では弁体１１４を閉弁方向に押すスプリング１１０のばね力が弁体１１４に作用する。その結果、弁体１１４は固定弁１１６に接触する閉弁位置に押し戻される。 When the power supply to the coil 105 is cut off, the magnetic flux in the magnetic path 122 disappears and the magnetic attractive force disappears. In this state, the spring force of the spring 110 that pushes the valve body 114 in the valve closing direction acts on the valve body 114. As a result, the valve body 114 is pushed back to the valve closing position in contact with the fixed valve 116.
ここで、第一実施例について図２を用いて説明する。 Here, the first embodiment will be described with reference to FIG.
図２で示すようにコイル１０５はノズル１０１の外周部に直接巻きつけられている。巻き崩れを防ぐため、対向する固定コア１０７の幅広部の下端面１０７aと円筒形部材のハウジングホルダ１０４上端面１０４aによりガイドしてコイル１０５を巻く。下端面１０７aの一部は端子１０９へコイル線を通すため、軸方向に連通する空間が設けられている。 As shown in FIG. 2, the coil 105 is wound directly around the outer periphery of the nozzle 101. In order to prevent the winding from collapsing, the coil 105 is wound by being guided by the lower end surface 107a of the wide portion of the opposed fixed core 107 and the upper end surface 104a of the housing holder 104 of the cylindrical member. A part of the lower end surface 107a is provided with a space communicating in the axial direction in order to pass the coil wire to the terminal 109.
コイル１０５は端子１０９と導通するように接続されている。ハウジング１０３を組み付けた後、端子１０９の一端１０９aを固定したままコネクタ１２３を樹脂成型する。 The coil 105 is connected to the terminal 109 so as to be conductive. After the housing 103 is assembled, the connector 123 is resin-molded while the one end 109a of the terminal 109 is fixed.
ここで、参考として、図３にボビン１０６を用いた構成を示す。コイル１０５はボビン１０６に巻かれてノズル１０１の外周部に配置されている。コイル１０５とボビン１０６はノズル１０１・ハウジング１０３・固定コア１０７に囲まれた限られた空間に配置されている。そのため、コイル１０５を巻ける空間はボビン１０６の外周部の限られた空間になる。 Here, for reference, a configuration using the bobbin 106 is shown in FIG. The coil 105 is wound around the bobbin 106 and disposed on the outer periphery of the nozzle 101. The coil 105 and the bobbin 106 are arranged in a limited space surrounded by the nozzle 101, the housing 103, and the fixed core 107. Therefore, the space around which the coil 105 can be wound is a limited space on the outer peripheral portion of the bobbin 106.
本実施例における図２に示す構造ではコイル１０５が絶縁性の高いボビン１０６でなく、比較的電気伝導性の高いステンレス部材であるノズル１０１に直接接する。コイル１０５へ通電された電流が外部へ洩れないように絶縁抵抗を確保するため、コイル１０５の皮膜には例えばポリイミドなどの絶縁性の高い線種、または、皮膜の厚い線種を選定する。 In the structure shown in FIG. 2 in the present embodiment, the coil 105 is in direct contact with the nozzle 101, which is a stainless member having relatively high electrical conductivity, instead of the bobbin 106 having high insulation. In order to ensure an insulation resistance so that the current supplied to the coil 105 does not leak to the outside, a highly insulating line type such as polyimide or a thick line type is selected as the film of the coil 105.
図４を用いてコイルと端子の接続について説明する。 The connection between the coil and the terminal will be described with reference to FIG.
ノズル１０１の周りに巻かれたコイル１０５の線１０５aは端子１０９側に向かって配置され、抵抗溶接部１０９bにより抵抗溶接により接合されている。 The wire 105a of the coil 105 wound around the nozzle 101 is arranged toward the terminal 109 side, and is joined by resistance welding by a resistance welding portion 109b.
次に第２実施例について図５を用いて説明する。 Next, a second embodiment will be described with reference to FIG.
第２実施例では図５に示すようにハウジングホルダ１０４とノズル１０１が同一部材により製作され一体化している。これにより部品点数と組立工数の削減が可能となる。 In the second embodiment, as shown in FIG. 5, the housing holder 104 and the nozzle 101 are manufactured by the same member and integrated. As a result, the number of parts and the number of assembly steps can be reduced.
次に第３実施例について図６を用いて説明する。 Next, a third embodiment will be described with reference to FIG.
第３実施例では図６に示すように固定コア１０７と、固定コアホルダ１０８が別部材により製作され、圧入勘合されている。固定コアホルダ１０８はステンレス製の円筒形部材で、コイル１０５と端子１０９を導通させるための軸方向に連通する空間が設けられている。複雑な形状である第１実施例の固定コアに対し、固定コア１０７と固定コアホルダを単純な形状同士に別部材化することで生産性を向上させている。 In the third embodiment, as shown in FIG. 6, the fixed core 107 and the fixed core holder 108 are manufactured by separate members and press-fitted. The fixed core holder 108 is a cylindrical member made of stainless steel, and is provided with a space communicating in the axial direction for conducting the coil 105 and the terminal 109. Compared to the fixed core of the first embodiment having a complicated shape, productivity is improved by forming the fixed core 107 and the fixed core holder as separate members in simple shapes.
第２実施例と第３実施例は別の実施例として示したが、それぞれを組み合わせた構造としても良い。 Although the second embodiment and the third embodiment are shown as different embodiments, they may be combined with each other.
以上の構成をとることにより、コイル周りの容積を削減し、コイルの巻き数を増加させて、磁気吸引力を増加させることができる。それにより、より高い燃料圧力でも安定して弁体を開弁させて燃料を噴射することができる。 By adopting the above configuration, the volume around the coil can be reduced, the number of turns of the coil can be increased, and the magnetic attractive force can be increased. Accordingly, the fuel can be injected by stably opening the valve body even at a higher fuel pressure.
５４…調整子
１０１…ノズル
１０２…可動コア
１０３…ハウジング
１０４…ハウジングホルダ
１０５…コイル
１０６…ボビン
１０７…固定コア
１０８…固定コアホルダ
１０９…端子
１１０…スプリング
１１３…可動子ガイド
１１４…弁体
１１５…ガイド部材
１１６…固定弁
１２２…磁気通路
１２３…コネクタ
54 ... Adjuster 101 ... Nozzle 102 ... Movable core 103 ... Housing 104 ... Housing holder 105 ... Coil 106 ... Bobbin 107 ... Fixed core 108 ... Fixed core holder 109 ... Terminal 110 ... Spring 113 ... Movable element guide 114 ... Valve element 115 ... Guide Member 116 ... Fixed valve 122 ... Magnetic passage 123 ... Connector
Claims (3)
コイルがノズルの円筒外径部へ直接巻きつけられたことを特徴とする電磁式燃料噴射弁。 In an electromagnetic fuel injection valve comprising a fixed core, a nozzle press-fitted into the fixed core, a housing located on the outer peripheral side of the fixed core, and a cylindrical member housing holder press-fitted into the outer periphery of the nozzle,
An electromagnetic fuel injection valve characterized in that a coil is directly wound around a cylindrical outer diameter portion of a nozzle.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2013224875A JP2015086761A (en) | 2013-10-30 | 2013-10-30 | Electromagnetic fuel injection valve |
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Citations (3)
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| JP2001500321A (en) * | 1997-06-27 | 2001-01-09 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | Method for manufacturing an electromagnetic coil for a valve and a valve with an electromagnetic coil |
| JP2006266231A (en) * | 2005-03-25 | 2006-10-05 | Aisan Ind Co Ltd | Fuel injection valve |
| JP2010084552A (en) * | 2008-09-30 | 2010-04-15 | Hitachi Automotive Systems Ltd | Solenoid type fuel injection valve |
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