JP2017053355A - 燃料噴射弁および燃料噴射装置 - Google Patents
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開示された第1発明および第2発明は、内燃機関の燃焼室(2)へ直接燃料を噴射する燃料噴射弁であって、磁束を生じさせるコイル(13)と、磁束の通路となる磁気回路の一部を形成して電磁力を生じさせる固定コア(14)と、電磁力により吸引される可動コア(15)と、吸引される可動コアとともに移動して噴孔を開弁する弁体(12)と、弁体の移動に伴い弾性変形して、その弾性力を弁体へ閉弁方向に付与する弾性力付与手段(SP1、SP2)と、を備える。
開示された第3発明および第4発明は、内燃機関の燃焼室(2)へ直接燃料を噴射する燃料噴射弁であって、磁束を生じさせるコイル(13)と、磁束の通路となる磁気回路の一部を形成して電磁力を生じさせる固定コア(14)と、電磁力により吸引される可動コア(15)と、吸引される可動コアとともに移動して噴孔を開弁する弁体(12)と、弁体の移動に伴い弾性変形して、その弾性力を弁体へ閉弁方向に付与する弾性力付与手段(SP1、SP2)と、を備える。
図1に示す燃料噴射弁10は、点火式の内燃機関(ガソリンエンジン)に搭載されており、内燃機関の燃焼室2へ直接燃料を噴射するものである。具体的には、燃焼室2を形成するシリンダヘッド3のうちシリンダの軸線Cと一致する位置に、燃料噴射弁10を挿入する取付穴4が形成されている。燃料噴射弁10へ供給される燃料は燃料ポンプPにより圧送され、燃料ポンプPは内燃機関により駆動する。
Ffc−Ffo≦L×Kとの条件1を満たすように弾性力付与手段の弾性係数K(つまり弾性係数K1、K2)が設定されていることを特徴とする。
弁体12の開弁作動に伴い移動距離がLxからLになるまでの間、Ffx+Lx×Kの値が上昇し続けるように、弾性力付与手段の弾性係数Kは(つまり弾性係数K1、K2)が設定されていることを特徴とする。これによれば、燃圧閉弁力Ffと弾性力Fsとを合算した閉弁合力F(=Fs+Ff)が、最大開弁位置になるまでの間に上昇し続けるので、可動コア15の衝突速度を低減できる。その結果、可動コアのバウンスを抑制して噴射量バラツキを低減でき、可動コアおよび固定コアの損傷を抑制できる。
内燃機関のアイドル運転時の上記燃圧閉弁力において上記条件1または条件2を満たすように、弾性力付与手段の弾性係数Kは(つまり弾性係数K1、K2)が設定されていることを特徴とする。
内燃機関の機関回転速度Neが所定値以上となっている高速運転時の燃圧閉弁力Ffにおいては、上記条件1または条件2が満たされないよう、弾性力付与手段の弾性係数Kは(つまり弾性係数K1、K2)は設定されていることを特徴とする。
Fsc≧Ffcとなるように弾性係数Kが設定されていることを特徴とする。これによれば、Fsc≧Ffcとの条件を満たす程度にFsc(セット荷重)が大きく設定されていると言える。そのため、通電を停止させたt5時点から閉弁するまでの閉弁応答遅れ時間が短くなる。そのため、同じ通電時間tiであっても噴射量qが少なくなる。よって、ti−q特性線のうち、フルリフト状態で噴射できる領域(フルリフト領域)を、微小噴射量の領域(微小領域)の側に拡大できる。
弁体12は、可動コア15に対して相対移動可能な状態で該可動コア15に組み付けられており、弾性力付与手段は、弁体12の開弁ストローク増大に伴い閉弁方向への弾性力が増大するように配置されたメインスプリングSP1と、可動コア15を介して弁体12へ弾性力を開弁方向に付与するスプリングであって、弁体12の開弁ストローク増大に伴い開弁方向への弾性力が減少するように配置されたサブスプリングSP2と、を有して構成されている。そして、弾性係数Kは、メインスプリングSP1の弾性係数K1とサブスプリングSP2の弾性係数K2とを合成したものであることを特徴とする。
メインスプリングSP1の弾性係数K1が、サブスプリングSP2の弾性係数K2よりも大きいことを特徴とする。
制御手段(ECU20)は、コイル電流が第1目標値I1まで上昇するよう、コイル13へ電圧印加させる上昇制御手段(マイコン21)と、上昇制御手段により上昇させた後、第1目標値I1以下に設定された第2目標値I2にコイル電流を保持させるよう、コイル13へ電圧印加させるピックアップ制御手段(マイコン21)と、を有する。そして、弁体12が開弁作動を開始するのに必要な電磁吸引力の最大値を必要開弁力Faと呼び、第2目標値I2のコイル電流を流し続けることにより飽和した電磁吸引力を静的吸引力Fbと呼ぶ場合において、第2目標値I2は、静的吸引力Fbが必要開弁力Fa以上となるような値に設定されていることを特徴とする。
上記第1実施形態では、円柱形状の本体部12bと円錐形状の先端部12cとの境界角部をシート面12aとして機能させている(図3参照)。これに対し本実施形態では、図8に示すように、円柱形状の本体部12bから噴孔17a側に延びる先端部12eの形状は、球体形状である。そして、球体形状である先端部12eの球面の一部を、着座面17bに接触するシート面120aとして機能させている。要するに、図3の例ではシート面12aが角形状であるのに対し、図8の例ではシート面120aが曲面形状である。
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、以下のように変更して実施してもよい。また、各実施形態の特徴的構成をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。
Claims (10)
- 内燃機関の燃焼室(2)へ直接燃料を噴射する燃料噴射弁であって、
磁束を生じさせるコイル(13)と、
前記磁束の通路となる磁気回路の一部を形成して電磁力を生じさせる固定コア(14)と、
前記電磁力により吸引される可動コア(15)と、
吸引される前記可動コアとともに移動して噴孔を開弁する弁体(12)と、
前記弁体の移動に伴い弾性変形して、その弾性力を前記弁体へ閉弁方向に付与する弾性力付与手段(SP1、SP2)と、
を備え、
供給される燃料の圧力が最も高くなる状況での燃料圧力により前記弁体を閉弁方向へ押し付ける力である燃圧閉弁力のうち、前記弁体が閉弁している時の前記燃圧閉弁力を「Ffc」、前記弁体が最大開弁位置に移動した時の前記燃圧閉弁力を「Ffo」と定義し、
前記弁体による閉弁位置から最大開弁位置までの移動距離を「L」、前記弾性力付与手段の弾性係数を「K」と定義した場合において、
Ffc−Ffo≦L×Kとの条件を満たすように前記弾性係数が設定されていることを特徴とする燃料噴射弁。 - 内燃機関の燃焼室(2)へ直接燃料を噴射する燃料噴射弁であって、
磁束を生じさせるコイル(13)と、
前記磁束の通路となる磁気回路の一部を形成して電磁力を生じさせる固定コア(14)と、
前記電磁力により吸引される可動コア(15)と、
吸引される前記可動コアとともに移動して噴孔を開弁する弁体(12)と、
前記弁体の移動に伴い弾性変形して、その弾性力を前記弁体へ閉弁方向に付与する弾性力付与手段(SP1、SP2)と、
を備え、
燃料圧力により前記弁体を閉弁方向へ押し付ける力である燃圧閉弁力のうち、前記弁体が閉弁している時の前記燃圧閉弁力を「Ffc」、前記弁体が最大開弁位置に移動した時の前記燃圧閉弁力を「Ffo」と定義し、
前記弁体による閉弁位置から最大開弁位置までの移動距離を「L」、前記弾性力付与手段の弾性係数を「K」と定義した場合において、
必要開弁力が最も大きくなる状況下でFfc−Ffo≦L×Kとの条件を満たすように前記弾性係数が設定されていることを特徴とする燃料噴射弁。 - 最大開弁位置よりも閉弁側の所定位置に前記弁体がある時の前記燃圧閉弁力を「Ffx」と定義し、前記弁体による閉弁位置から前記所定位置までの移動距離を「Lx」と定義した場合において、
前記弁体の開弁作動に伴い前記移動距離がLxからLになるまでの間、Ffx+Lx×Kの値が上昇し続けるように、前記弾性係数Kが設定されている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。 - 内燃機関の燃焼室(2)へ直接燃料を噴射する燃料噴射弁であって、
磁束を生じさせるコイル(13)と、
前記磁束の通路となる磁気回路の一部を形成して電磁力を生じさせる固定コア(14)と、
前記電磁力により吸引される可動コア(15)と、
吸引される前記可動コアとともに移動して噴孔を開弁する弁体(12)と、
前記弁体の移動に伴い弾性変形して、その弾性力を前記弁体へ閉弁方向に付与する弾性力付与手段(SP1、SP2)と、
を備え、
供給される燃料の圧力が最も高くなる状況での燃料圧力により前記弁体を閉弁方向へ押し付ける力である燃圧閉弁力のうち、最大開弁位置よりも閉弁側の所定位置に前記弁体がある時の前記燃圧閉弁力を「Ffx」と定義し、
前記弁体による閉弁位置から前記所定位置までの移動距離を「Lx」、前記弁体による閉弁位置から最大開弁位置までの移動距離を「L」、前記弾性力付与手段の弾性係数を「K」と定義した場合において、
前記弁体の開弁作動に伴い前記移動距離がLxからLになるまでの間、Ffx+Lx×Kの値が上昇し続ける、との条件を満たすように前記弾性係数Kが設定されていることを特徴とする燃料噴射弁。 - 内燃機関の燃焼室(2)へ直接燃料を噴射する燃料噴射弁であって、
磁束を生じさせるコイル(13)と、
前記磁束の通路となる磁気回路の一部を形成して電磁力を生じさせる固定コア(14)と、
前記電磁力により吸引される可動コア(15)と、
吸引される前記可動コアとともに移動して噴孔を開弁する弁体(12)と、
前記弁体の移動に伴い弾性変形して、その弾性力を前記弁体へ閉弁方向に付与する弾性力付与手段(SP1、SP2)と、
を備え、
燃料圧力により前記弁体を閉弁方向へ押し付ける力である燃圧閉弁力のうち、最大開弁位置よりも閉弁側の所定位置に前記弁体がある時の前記燃圧閉弁力を「Ffx」と定義し、
前記弁体による閉弁位置から前記所定位置までの移動距離を「Lx」、前記弁体による閉弁位置から最大開弁位置までの移動距離を「L」、前記弾性力付与手段の弾性係数を「K」と定義した場合において、
必要開弁力が最も大きくなる状況下で前記弁体の開弁作動に伴い前記移動距離がLxからLになるまでの間、Ffx+Lx×Kの値が上昇し続ける、との条件を満たすように前記弾性係数Kが設定されていることを特徴とする燃料噴射弁。 - 前記弁体が閉弁している時の前記弾性力付与手段の弾性力を「Fsc」、前記弁体が閉弁している時の前記燃圧閉弁力を「Ffc」と定義した場合において、
Fsc≧Ffcとなるように前記弾性係数Kが設定されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載の燃料噴射弁。 - 前記弁体は、前記可動コアに対して相対移動可能な状態で該可動コアに組み付けられており、
前記弾性力付与手段は、
前記弁体へ弾性力を閉弁方向に付与するスプリングであって、前記弁体の開弁ストローク増大に伴い閉弁方向への弾性力が増大するように配置されたメインスプリング(SP1)と、
前記可動コアを介して前記弁体へ弾性力を開弁方向に付与するスプリングであって、前記弁体の開弁ストローク増大に伴い開弁方向への弾性力が減少するように配置されたサブスプリング(SP2)と、
を有して構成され、
前記弾性係数Kは、前記メインスプリングの弾性係数(K1)と前記サブスプリングの弾性係数(K2)とを合成したものであることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1つに記載の燃料噴射弁。 - 前記メインスプリングの弾性係数(K1)が、前記サブスプリングの弾性係数(K2)よりも大きいことを特徴とする請求項7に記載の燃料噴射弁。
- 前記弁体の外周面に形成された環状のシート面(12a)が、前記噴孔を形成するボデー(11)の着座面(17b)に着座することで、前記噴孔が閉弁されるように構成されており、
前記シート面は曲面形状であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1つに記載の燃料噴射弁。 - 請求項1〜9のいずれか1つに記載の燃料噴射弁と、
前記コイルに流れるコイル電流を制御することにより、前記噴孔からの燃料噴射状態を制御する制御手段(20)と、
を備える燃料噴射装置であって、
前記制御手段は、
前記コイル電流が第1目標値(I1)まで上昇するよう、前記コイルへ電圧印加させる上昇制御手段(21)と、
前記上昇制御手段により上昇させた後、前記第1目標値以下に設定された第2目標値(I2)に前記コイル電流を保持させるよう、前記コイルへ電圧印加させるピックアップ制御手段(21)と、
を有し、
前記弁体が開弁作動を開始するのに必要な電磁吸引力の最大値を必要開弁力(Fa)と呼び、前記第2目標値のコイル電流を流し続けることにより飽和した電磁吸引力を静的吸引力(Fb)と呼ぶ場合において、
前記第2目標値は、前記静的吸引力が前記必要開弁力以上となるような値に設定されていることを特徴とする燃料噴射装置。
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JP2010216344A (ja) * | 2009-03-16 | 2010-09-30 | Denso Corp | 燃料噴射弁 |
JP2011214536A (ja) * | 2010-04-01 | 2011-10-27 | Hitachi Automotive Systems Ltd | 電磁式燃料噴射弁 |
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