JP2017210919A - 燃料噴射装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ニードルの閉弁力の製品毎のばらつきを抑制し、燃料を高精度に噴射可能な燃料噴射装置を提供する。【解決手段】ノズル10は、内側に燃料通路100を有するノズル筒部11、12、ノズル筒部12の一方の端部を塞ぐノズル底部13、ノズル底部13を貫くよう形成された噴孔14、ノズル底部13のノズル筒部12とは反対側の面において噴孔14の周囲に環状に形成された弁座15を有している。導入パイプ30は、筒状に形成され、固定コア20のノズル10とは反対側に設けられ、端部から燃料が導入される。スプリング71は、閉弁方向に第1ニードル本体41を付勢可能である。スプリング72は、可動コア50を閉弁方向に付勢可能である。スプリング73は、ニードル40を開弁方向に付勢可能である。係止部材90は、導入パイプ30とは別体に形成され、導入パイプ30の内側に設けられ、スプリング73の弁座15とは反対側の端部を係止する。【選択図】図1
Description
本発明は、内燃機関に燃料を噴射供給する燃料噴射装置に関する。
従来、ノズルの外壁において噴孔の周囲に弁座を有し、ニードルが外部に押し出されると、弁座に当接しているニードルのシール部が弁座から離間し開弁する、所謂外開式の燃料噴射装置が知られている。例えば特許文献1の燃料噴射装置では、ニードルは、一端にシール部が形成された棒状の第1ニードル本体と、第1ニードル本体のシール部とは反対側に設けられた棒状の第2ニードル本体とからなる。第2ニードル本体の第1ニードル本体とは反対側の端部には、可動コアが第2ニードル本体と一体に設けられている。第1ニードル本体と第2ニードル本体とは別体に形成されている。シール部が弁座に当接した状態では、第1ニードル本体と第2ニードル本体との間に隙間が形成されている。
特許文献1の燃料噴射装置では、第1ニードル本体の組み付け後、第1ニードル本体を閉弁方向に付勢する付勢部材の付勢力、すなわち、ニードルを閉弁方向に付勢する力である閉弁力を調整することができない。そのため、ニードルの閉弁力が製品毎にばらつくおそれがある。したがって、燃料の噴射精度が低下するおそれがある。
また、特許文献1の燃料噴射装置では、第1ニードル本体と第2ニードル本体とが別体に形成され、可動コアは第1ニードル本体とは別体に設けられている。そのため、第1ニードル本体の慣性質量が小さく、閉弁時、シール部が弁座に衝突するときの第1ニードル本体の運動エネルギーが小さくなる。これにより、弁座に衝突したシール部が跳ね返ることによる意図しない2次開弁の抑制を図っている。
また、特許文献1の燃料噴射装置では、シール部が弁座に当接した状態において、第1ニードル本体と第2ニードル本体との間に隙間が形成されているため、当該隙間で可動コアとともに第2ニードル本体を加速させて第1ニードル本体に衝突させることにより、比較的高圧の燃料を噴射することができる。
しかしながら、特許文献1の燃料噴射装置では、可動コアと第2ニードル本体とが一体に形成されているため、可動コアの応答性が悪化し、燃料の噴射精度がさらに低下するおそれがある。
しかしながら、特許文献1の燃料噴射装置では、可動コアと第2ニードル本体とが一体に形成されているため、可動コアの応答性が悪化し、燃料の噴射精度がさらに低下するおそれがある。
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ニードルの閉弁力の製品毎のばらつきを抑制し、燃料を高精度に噴射可能な燃料噴射装置を提供することにある。
本発明による燃料噴射装置は、ノズルと固定コアと導入パイプとニードルと可動コアとコイルと第1付勢部材と第2付勢部材と第3付勢部材と係止部材とを備えている。
ノズルは、内側に燃料通路を有するノズル筒部、ノズル筒部の一方の端部を塞ぐノズル底部、ノズル底部を貫くよう形成され燃料通路の燃料が噴射される噴孔、および、ノズル底部のノズル筒部とは反対側の面において噴孔の周囲に環状に形成された弁座を有している。
固定コアは、ノズル筒部のノズル底部とは反対側に設けられている。
導入パイプは、筒状に形成され、固定コアのノズルとは反対側に設けられ、固定コアとは反対側の端部から燃料が導入され、内側に燃料通路の一部を形成する。
固定コアは、ノズル筒部のノズル底部とは反対側に設けられている。
導入パイプは、筒状に形成され、固定コアのノズルとは反対側に設けられ、固定コアとは反対側の端部から燃料が導入され、内側に燃料通路の一部を形成する。
ニードルは、棒状の第1ニードル本体、弁座に当接可能なよう第1ニードル本体の一端に形成されたシール部、第1ニードル本体に対し弁座とは反対側に設けられた棒状の第2ニードル本体、第2ニードル本体の径方向外側に設けられた鍔部、鍔部の弁座とは反対側に形成された鍔部上面、および、鍔部の弁座側に形成された鍔部下面を有し、シール部が弁座から離間または弁座に当接すると噴孔を開閉する。
可動コアは、固定コアのノズルとは反対側において固定コアおよびニードルに対し相対移動可能に設けられ、鍔部上面に当接または鍔部上面から離間可能な可動コア下面を有している。
コイルは、通電されると可動コアを固定コア側に吸引し、可動コア下面を鍔部上面に当接させ、シール部が弁座から離間する方向である開弁方向にニードルを移動させることが可能である。
第1付勢部材は、シール部が弁座に当接する方向である閉弁方向に第1ニードル本体を付勢可能である。
第2付勢部材は、可動コアを閉弁方向に付勢可能である。
第3付勢部材は、ニードルを開弁方向に付勢可能である。
係止部材は、導入パイプとは別体に形成され、導入パイプの内側に設けられ、第3付勢部材の弁座とは反対側の端部を係止する。
可動コアは、固定コアのノズルとは反対側において固定コアおよびニードルに対し相対移動可能に設けられ、鍔部上面に当接または鍔部上面から離間可能な可動コア下面を有している。
コイルは、通電されると可動コアを固定コア側に吸引し、可動コア下面を鍔部上面に当接させ、シール部が弁座から離間する方向である開弁方向にニードルを移動させることが可能である。
第1付勢部材は、シール部が弁座に当接する方向である閉弁方向に第1ニードル本体を付勢可能である。
第2付勢部材は、可動コアを閉弁方向に付勢可能である。
第3付勢部材は、ニードルを開弁方向に付勢可能である。
係止部材は、導入パイプとは別体に形成され、導入パイプの内側に設けられ、第3付勢部材の弁座とは反対側の端部を係止する。
本発明では、例えば製造工程において係止部材を導入パイプの内側に設けるとき、導入パイプに対する係止部材の相対位置を調整することにより、ニードルの閉弁力を調整することができる。これにより、ニードルの閉弁力が製品毎にばらつくのを抑制することができる。したがって、燃料の噴射精度を高めることができる。
また、本発明では、可動コアと第2ニードル本体とは別体に形成されている。そのため、可動コアの応答性を向上することができ、燃料の噴射精度をより高めることができる。
また、本発明では、可動コアと第2ニードル本体とは別体に形成されている。そのため、可動コアの応答性を向上することができ、燃料の噴射精度をより高めることができる。
また、本発明では、シール部が弁座に当接しているとき、可動コア下面と鍔部上面との間に隙間を形成可能な構成の場合、当該隙間で可動コアを加速させて鍔部上面に衝突させることができる。これにより、第1付勢部材の付勢力が高い場合、すなわち、ニードルの閉弁力が高い場合でも、ニードルを開弁させることができる。そのため、燃料通路内の燃料の圧力を高めることができ、高圧の燃料を噴射することができる。
以下、本発明の複数の実施形態による燃料噴射装置を図面に基づき説明する。なお、複数の実施形態において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態による燃料噴射装置を図1に示す。燃料噴射装置1は、例えば図示しない内燃機関としての直噴式ガソリンエンジンに用いられ、燃料としてのガソリンをエンジンに噴射供給する。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態による燃料噴射装置を図1に示す。燃料噴射装置1は、例えば図示しない内燃機関としての直噴式ガソリンエンジンに用いられ、燃料としてのガソリンをエンジンに噴射供給する。
燃料噴射装置1は、ノズル10、固定コア20、導入パイプ30、ニードル40、可動コア50、筒部材80、係止部材90、コイル60、第1付勢部材としてのスプリング71、第2付勢部材としてのスプリング72、第3付勢部材としてのスプリング73、第4付勢部材としてのスプリング74等を備えている。
ノズル10は、ノズル筒部11、12、ノズル底部13、噴孔14、弁座15等を有している。
ノズル10は、ノズル筒部11、12、ノズル底部13、噴孔14、弁座15等を有している。
ノズル筒部11は、例えばステンレス等の磁性材料により筒状に形成されている。ノズル筒部12は、例えばステンレス等の金属により筒状に形成されている。ノズル筒部12は、一方の端部がノズル筒部11の端部と、例えば溶接により接合されている。ノズル筒部11とノズル筒部12とは、同軸に設けられている。ノズル筒部11およびノズル筒部12の内側には、燃料が流通可能な燃料通路100が形成されている。
ノズル底部13は、ノズル筒部12と同様に例えばステンレス等の金属により形成され、ノズル筒部12のノズル筒部11とは反対側の端部を塞いでいる。ノズル底部13とノズル筒部12とは、同じ材料から、一体に形成されている。このように、ノズル10は、有底筒状に形成されている。
噴孔14は、ノズル底部13の中心を板厚方向に貫くよう1つ形成されている。噴孔14は、ノズル10の軸Ax1を中心として略円筒状に形成されている。噴孔14は、燃料通路100とノズル10の外部とを接続している。
弁座15は、ノズル底部13のノズル筒部12とは反対側の面において噴孔14の周囲に環状に形成されている。弁座15は、燃料通路100からノズル10の外部へ向かうに従いノズル10の軸Ax1から離れるよう外開きのテーパ状に形成されている。
固定コア20は、例えばステンレス等の磁性材料により筒状に形成されている。固定コア20は、ノズル10のノズル底部13とは反対側に設けられている。固定コア20は、ノズル10側の端部の外縁部がノズル筒部11のノズル筒部12とは反対側の端部に接合するよう設けられている。固定コア20とノズル筒部11とは、例えば溶接により接合されている。
固定コア20は、凹部21、凹部22、流路23、テーパ部24、穴部200等を有している。
固定コア20は、凹部21、凹部22、流路23、テーパ部24、穴部200等を有している。
凹部21は、固定コア20のノズル10とは反対側の端面である固定コア上面201の中央からノズル10側へ略円筒状に凹むようにして形成されている。凹部22は、固定コア20のノズル10側の端面である固定コア下面202の中央からノズル10とは反対側へ略円筒状に凹むようにして形成されている。なお、凹部22の内径は、凹部21の内径より大きい。
流路23は、凹部21の径方向外側において固定コア上面201と凹部22の底面とを接続するよう形成されている。流路23は、例えば固定コア20の周方向に等間隔で複数形成されている。
流路23は、凹部21の径方向外側において固定コア上面201と凹部22の底面とを接続するよう形成されている。流路23は、例えば固定コア20の周方向に等間隔で複数形成されている。
テーパ部24は、凹部22の底面の中央からノズル10とは反対側へテーパ状に凹むようにして形成されている。すなわち、テーパ部24の内壁は、ノズル10側からノズル10とは反対側へ向かうに従い固定コア20の軸Ax2に近付くよう形成されている。
穴部200は、凹部21の底面とテーパ部24の先端部とを接続するよう略円筒状に形成されている。ここで、凹部21、凹部22、テーパ部24、穴部200は、固定コア20の軸Ax2を中心として同軸に形成されている。
導入パイプ30は、例えばステンレス等の磁性材料により筒状に形成されている。導入パイプ30は、固定コア20のノズル10とは反対側に設けられている。導入パイプ30と固定コア20との間には、磁気絞り部2が設けられている。
磁気絞り部2は、例えば非磁性材料により略円筒状に形成されている。磁気絞り部2は、一端が固定コア20に接合し、他端が導入パイプ30の一端に接合するよう設けられている。磁気絞り部2と固定コア20および導入パイプ30とは、例えば溶接により接合されている。固定コア20、磁気絞り部2、導入パイプ30は、固定コア20の軸Ax2に沿って同軸に設けられている。
導入パイプ30は、段差面31、テーパ面32を有している。
段差面31は、導入パイプ30の内壁において、導入パイプ30の固定コア20側の端面から固定コア20とは反対側へ所定距離離れた位置に形成されている。段差面31は、固定コア上面201に対向するよう略円環状に形成されている。
段差面31は、導入パイプ30の内壁において、導入パイプ30の固定コア20側の端面から固定コア20とは反対側へ所定距離離れた位置に形成されている。段差面31は、固定コア上面201に対向するよう略円環状に形成されている。
テーパ面32は、導入パイプ30の内壁において、段差面31から固定コア20とは反対側へ所定距離離れた位置に形成されている。テーパ面32は、固定コア20側から固定コア20とは反対側へ向かうに従い導入パイプ30の軸Ax3に近付くようテーパ状に形成されている。
導入パイプ30は、内側に燃料通路100の一部を形成している。
ニードル40は、第1ニードル本体41、第2ニードル本体42、シール部43、鍔部44、ばね座45、上係止鍔部46、下係止鍔部47等を有している。
導入パイプ30は、内側に燃料通路100の一部を形成している。
ニードル40は、第1ニードル本体41、第2ニードル本体42、シール部43、鍔部44、ばね座45、上係止鍔部46、下係止鍔部47等を有している。
第1ニードル本体41および第2ニードル本体42は、例えばステンレス等の金属により、棒状、より詳細には長い円柱状に形成されている。本実施形態では、第1ニードル本体41と第2ニードル本体42とは、別体に形成されている。
第1ニードル本体41は、ノズル10の内側において軸方向に往復移動可能に設けられている。シール部43は、第1ニードル本体41の噴孔14側の端部に形成されている。
第1ニードル本体41は、ノズル10の内側において軸方向に往復移動可能に設けられている。シール部43は、第1ニードル本体41の噴孔14側の端部に形成されている。
ここで、第1ニードル本体41は、シール部43が弁座15に対しノズル筒部11とは反対側に位置するようノズル10の内側に設けられている。そのため、第1ニードル本体41のシール部43側の端部は、噴孔14の内側に位置している。シール部43の外径は、第1ニードル本体41の外径および噴孔14の内径より大きい。シール部43の弁座15側の面は、弁座15の形状に対応するようテーパ状に形成されている。シール部43の弁座15側の面は、弁座15に当接可能である。
第1ニードル本体41は、外壁の軸方向の複数の部位がノズル筒部11の内壁、ノズル筒部12の内壁、および、噴孔14の内壁と摺動可能である。これにより、第1ニードル本体41は、ノズル10により軸方向の移動が案内される。第1ニードル本体41がノズル10の内側で軸方向に往復移動すると、シール部43は、弁座15から離間または弁座15に当接する。ニードル40は、第1ニードル本体41がノズル10から外部に押し出されてシール部43が弁座15から離間すると開弁し、シール部43が弁座15に当接すると閉弁する。ニードル40が開弁または閉弁すると、噴孔14が開閉する。以下、適宜、シール部43が弁座15から離間する方向を開弁方向といい、シール部43が弁座15に当接する方向を閉弁方向という。
このように、本実施形態の燃料噴射装置1は、第1ニードル本体41がノズル10の外部に押し出されるとシール部43が弁座15から離間し開弁する、所謂外開式の燃料噴射装置である。
このように、本実施形態の燃料噴射装置1は、第1ニードル本体41がノズル10の外部に押し出されるとシール部43が弁座15から離間し開弁する、所謂外開式の燃料噴射装置である。
ばね座45は、例えば略円環の板状に形成されている。ばね座45は、第1ニードル本体41のシール部43とは反対側の端部の外壁に設けられている。ばね座45は、内縁部が第1ニードル本体41の外壁に嵌合するよう設けられている。ばね座45と第1ニードル本体41とは溶接されている。これにより、ばね座45は、第1ニードル本体41に対し相対移動不能である。
ノズル筒部12の内壁には、固定コア20に対向する環状の段差面16が形成されている。スプリング71は、例えばコイルスプリングであり、ばね座45と段差面16との間に設けられている。スプリング71は、一端がばね座45に係止され、他端が段差面16に係止されている。スプリング71は、ばね座45と段差面16とにより、軸方向に圧縮されている。そのため、スプリング71は、第1ニードル本体41を閉弁方向に付勢する。これにより、シール部43は、弁座15に押し付けられる。
第2ニードル本体42は、第1ニードル本体41に対し弁座15とは反対側に第1ニードル本体41と略同軸に設けられている。本実施形態では、第2ニードル本体42の外径は、第1ニードル本体41の外径よりやや小さい。第2ニードル本体42は、固定コア20、磁気絞り部2、導入パイプ30の内側において軸方向に往復移動可能に設けられている。第2ニードル本体42は、第1ニードル本体41側の端部の外壁が固定コア20の穴部200と摺動可能である。これにより、第2ニードル本体42は、固定コア20により軸方向の往復移動が案内される。
鍔部44は、第2ニードル本体42の外壁から径方向外側に突出するよう略円環状に形成されている。本実施形態では、鍔部44は、第2ニードル本体42と一体に形成されている。鍔部44の弁座15とは反対側には、略円環状の鍔部上面441が形成されている。鍔部44の弁座15側には、鍔部下面442が形成されている。
上係止鍔部46および下係止鍔部47は、例えばステンレス等の金属により略円筒状に形成されている。上係止鍔部46および下係止鍔部47は、端部同士が接続するよう同軸かつ一体に形成されている。なお、上係止鍔部46の外径は、下係止鍔部47の外径より小さい。
上係止鍔部46および下係止鍔部47は、内壁が第2ニードル本体42の外壁に嵌合するよう鍔部44に対しノズル10とは反対側に設けられている。ここで、下係止鍔部47は、上係止鍔部46の鍔部44側に位置している。上係止鍔部46または下係止鍔部47と第2ニードル本体42とは、例えば溶接により固定されている。上係止鍔部46および下係止鍔部47は、第2ニードル本体42に対し相対移動不能である。
下係止鍔部47の外壁は、導入パイプ30のテーパ面32に対しノズル10側の内壁と摺動可能である。そのため、第2ニードル本体42、上係止鍔部46および下係止鍔部47は、導入パイプ30により軸方向の往復移動が案内される。
本実施形態では、第2ニードル本体42には、軸方向穴部425、径方向穴部426が形成されている。軸方向穴部425は、第2ニードル本体42の軸方向に延び、第2ニードル本体42の弁座15とは反対側の端面である上端面421と弁座15側の端面である下端面422とを接続するよう形成されている。すなわち、本実施形態では、第2ニードル本体42は、筒状に形成されている。径方向穴部426は、第2ニードル本体42の径方向に延び、軸方向穴部425と第2ニードル本体42の外壁とを接続するよう形成されている。径方向穴部426は、鍔部44に対し弁座15側、下端面422の近傍に形成されている。これにより、第2ニードル本体42の弁座15とは反対側の燃料は、軸方向穴部425、径方向穴部426を経由して、弁座15側へ流れることができる。
第2ニードル本体42は、下端面422が、第1ニードル本体41の弁座15とは反対側の端面である上端面411に当接または上端面411から離間可能に設けられている。なお、シール部43が弁座15に当接し、下端面422と上端面411とが当接しているとき、径方向穴部426は、テーパ部24に対し弁座15側に位置している。また、このとき、上端面421は、テーパ面32に対し弁座15とは反対側に位置している。
可動コア50は、例えばステンレス等の磁性材料により筒状に形成されている。可動コア50は、固定コア20のノズル10とは反対側に設けられている。可動コア50は、磁気絞り部2および導入パイプ30の磁気絞り部2側の端部の内側、すなわち、燃料通路100において、軸方向に往復移動可能に設けられている。すなわち、可動コア50は、固定コア20に対し相対移動可能に設けられている。
可動コア50は、凹部51、穴部500、流路52等を有している。
凹部51は、可動コア50の固定コア20とは反対側の端面である可動コア上面501の中央から固定コア20側へ略円筒状に凹むようにして形成されている。
可動コア50は、凹部51、穴部500、流路52等を有している。
凹部51は、可動コア50の固定コア20とは反対側の端面である可動コア上面501の中央から固定コア20側へ略円筒状に凹むようにして形成されている。
穴部500は、凹部51の底面と可動コア50の固定コア20側の端面である可動コア下面502とを接続するよう略円筒状に形成されている。ここで、凹部51、穴部500は、可動コア50の軸Ax5を中心として同軸に形成されている。
流路52は、凹部51の径方向外側において可動コア上面501と可動コア下面502とを接続するよう形成されている。流路52は、例えば可動コア50の周方向に等間隔で複数形成されている。
流路52は、凹部51の径方向外側において可動コア上面501と可動コア下面502とを接続するよう形成されている。流路52は、例えば可動コア50の周方向に等間隔で複数形成されている。
図2に示すように、可動コア50は、穴部500の内側に第2ニードル本体42が挿通された状態で固定コア上面201と導入パイプ30の段差面31との間に設けられている。可動コア50は、第2ニードル本体42に対し相対移動可能である。ここで、可動コア50の穴部500の内壁と第2ニードル本体42の外壁とは摺動可能である。
第2ニードル本体42は、鍔部44が可動コア下面502に対し弁座15側に位置するよう設けられている。なお、鍔部44は、シール部43が弁座15に当接し閉弁しているとき(図2参照)、固定コア上面201を含む仮想平面が通る場所に位置している。
第2ニードル本体42は、鍔部44が可動コア下面502に対し弁座15側に位置するよう設けられている。なお、鍔部44は、シール部43が弁座15に当接し閉弁しているとき(図2参照)、固定コア上面201を含む仮想平面が通る場所に位置している。
筒部材80は、例えばステンレス等の金属により筒状に形成されている。筒部材80は、固定コア20および可動コア50に対し相対移動可能なよう、可動コア50の弁座15側に設けられている。
筒部材80は、筒本体81、筒内突出部82を有している。
筒本体81は、略円筒状に形成されている。筒内突出部82は、筒本体81の一端の内壁から径方向内側に突出するよう略円環状に形成されている。
筒部材80は、筒本体81、筒内突出部82を有している。
筒本体81は、略円筒状に形成されている。筒内突出部82は、筒本体81の一端の内壁から径方向内側に突出するよう略円環状に形成されている。
本実施形態では、筒部材80は、内側に第2ニードル本体42が挿通され、筒本体81の内側に鍔部44が位置するようにして可動コア50の弁座15側に設けられている。筒部材80は、鍔部44および第2ニードル本体42に対し相対移動可能である。そのため、筒内突出部82の弁座15とは反対側の端面である筒内上面821は、鍔部下面442に当接または鍔部下面442から離間可能である。ここで、筒本体81の外壁は、固定コア20の凹部21の内壁と摺動可能である。また、筒内突出部82の内縁部は、第2ニードル本体42の外壁と摺動可能である。そのため、筒部材80は、固定コア20により軸方向の移動が案内される。つまり、本実施形態では、第2ニードル本体42および筒部材80は、固定コア20により軸方向の往復移動が案内される。
筒部材80の弁座15とは反対側の面である筒上面801は、可動コア下面502に当接または可動コア下面502から離間可能である。
筒部材80の弁座15とは反対側の面である筒上面801は、可動コア下面502に当接または可動コア下面502から離間可能である。
スプリング72は、例えばコイルスプリングであり、筒部材80と固定コア20の凹部21の底面との間に設けられている。スプリング72は、一端が筒部材80の弁座15側の面である筒下面802に係止され、他端が固定コア20の凹部21の底面に係止されている。スプリング72は、筒下面802と凹部21の底面とにより、軸方向に圧縮されている。そのため、スプリング72は、筒部材80を閉弁方向に付勢する。これにより、筒上面801が可動コア下面502に押し付けられ、筒内上面821が鍔部下面442に押し付けられる。つまり、スプリング72は、筒部材80を経由して可動コア50を閉弁方向に付勢可能である。また、スプリング72は、筒部材80および鍔部44を経由して第2ニードル本体42を閉弁方向に付勢可能である。
係止部材90は、例えばステンレス等の金属により筒状に形成され、導入パイプ30の固定コア20とは反対側の端部の内側に設けられている。係止部材90は、係止本体91、突出部92を有している。
係止本体91は、略円筒状に形成されている。突出部92は、係止本体91の一端の外壁から径方向外側に突出するよう環状に形成されている。係止部材90は、係止本体91の突出部92とは反対側の端部から導入パイプ30の内側に挿入されている。
係止本体91は、略円筒状に形成されている。突出部92は、係止本体91の一端の外壁から径方向外側に突出するよう環状に形成されている。係止部材90は、係止本体91の突出部92とは反対側の端部から導入パイプ30の内側に挿入されている。
本実施形態では、係止部材90は、例えば焼嵌めにより導入パイプ30の内側に設けられている。すなわち、加熱して内径の大きくなった導入パイプ30の内側に係止部材90を挿入し、冷却または所定時間放置する。これにより、係止部材90は、導入パイプ30の内側に締り嵌めの状態で設けられる。よって、係止部材90は、導入パイプ30に対し相対移動不能である。
導入パイプ30の固定コア20とは反対側の端面と突出部92との間には隙間が形成されている。
導入パイプ30の固定コア20とは反対側の端面と突出部92との間には隙間が形成されている。
スプリング73は、例えばコイルスプリングであり、導入パイプ30の内側において、係止部材90と上係止鍔部46との間に設けられている。スプリング73は、一端が係止部材90の係止本体91の弁座15側の端面に係止され、他端が上係止鍔部46の係止部材90側の端面に係止されている(図1参照)。スプリング73は、係止部材90と上係止鍔部46とにより、軸方向に圧縮されている。そのため、スプリング73は、上係止鍔部46を経由して第2ニードル本体42を開弁方向に付勢する。
なお、第2ニードル本体42の下端面422と第1ニードル本体41の上端面411とが当接しているとき、スプリング73は、第2ニードル本体42および第1ニードル本体41を開弁方向に付勢する。つまり、スプリング73は、ニードル40を開弁方向に付勢可能である。
スプリング74は、例えばコイルスプリングであり、導入パイプ30の内側において、下係止鍔部47と可動コア50の凹部51の底面との間に設けられている。スプリング74は、一端が下係止鍔部47の可動コア50側の端面に係止され、他端が凹部51の底面に係止されている(図1参照)。スプリング74は、下係止鍔部47と凹部51の底面とにより、軸方向に圧縮されている。そのため、スプリング74は、可動コア50を開弁方向に付勢する。つまり、スプリング74は、可動コア50を開弁方向に付勢可能である。
コイル60は、例えば銅等の巻線を巻回すことにより略円筒状に形成されている。コイル60は、磁気絞り部2および固定コア20の径方向外側に位置するよう設けられている。
本実施形態では、ヨーク61をさらに備えている。ヨーク61は、例えばステンレス等の磁性材料により筒状に形成されている。ヨーク61は、コイル60の径方向外側を覆うとともに、一端がノズル筒部11および固定コア20の外壁に当接し、他端が導入パイプ30の外壁に当接するよう設けられている。なお、ヨーク61の内側、コイル60の周囲、固定コア20の外壁、磁気絞り部2の外壁、導入パイプ30の外壁は、樹脂からなるモールド部62により覆われている。
本実施形態では、ヨーク61をさらに備えている。ヨーク61は、例えばステンレス等の磁性材料により筒状に形成されている。ヨーク61は、コイル60の径方向外側を覆うとともに、一端がノズル筒部11および固定コア20の外壁に当接し、他端が導入パイプ30の外壁に当接するよう設けられている。なお、ヨーク61の内側、コイル60の周囲、固定コア20の外壁、磁気絞り部2の外壁、導入パイプ30の外壁は、樹脂からなるモールド部62により覆われている。
コイル60は、通電されると、磁束を生じる。コイル60に磁束が生じると、磁気絞り部2を避けるようにして、固定コア20、ヨーク61、導入パイプ30、可動コア50に磁束が流れ、磁気回路が形成される。これにより、可動コア50は、固定コア20側に吸引される。
本実施形態では、燃料噴射装置1は、例えばノズル10の軸Ax1が鉛直方向に概ね沿うようシール部43が鉛直方向下側を向くようエンジンに設けられる。
本実施形態では、燃料噴射装置1は、例えばノズル10の軸Ax1が鉛直方向に概ね沿うようシール部43が鉛直方向下側を向くようエンジンに設けられる。
本実施形態では、ニードル40が閉弁しているとき、すなわち、例えばコイル60への通電が停止しシール部43が弁座15に当接しているとき(図1、2参照)、可動コア50および筒部材80は、可動コア下面502と筒上面801とが当接した状態でスプリング72およびスプリング74の付勢力が釣り合った位置に静止している。このときの可動コア下面502の位置は、磁気絞り部2の軸方向の概ね中央である。また、このとき、鍔部下面442と筒内上面821とは当接し、第1ニードル本体41の上端面411と、第2ニードル本体42の下端面422とは当接している。
さらに、このとき、可動コア下面502と鍔部上面441とは離間しており、可動コア下面502と鍔部上面441との間に隙間S1が形成されている(図2参照)。当該隙間S1の第2ニードル本体42の軸方向の大きさ、すなわち、可動コア下面502と鍔部上面441との距離d1は、可動コア下面502と固定コア上面201との間の距離d2より小さく設定されている。
コイル60に通電され、可動コア50が固定コア20側に吸引され開弁方向に移動すると、可動コア下面502が鍔部上面441に当接する。可動コア50がさらに開弁方向に移動すると、第2ニードル本体42は、可動コア50により、鍔部44を経由して開弁方向に押される。これにより、第1ニードル本体41が開弁方向に移動し、シール部43が弁座15から離間し開弁する。
次に、シール部43が弁座15に押し付けられる力、すなわち、ニードル40の閉弁力について、図7、8に基づき説明する。
スプリング71の付勢力(荷重)をF1、スプリング72の付勢力(荷重)をF2、スプリング73の歪み量(軸方向の圧縮量)をdx、スプリング73のばね定数をk1とすると、図7に示すように、ニードル40が閉弁しているとき、すなわち、例えばコイル60への通電が停止しシール部43が弁座15に当接しているとき、第1ニードル本体41にはスプリング71からばね座45を経由して閉弁方向にF1が作用し、第2ニードル本体42にはスプリング72から筒部材80および鍔部44を経由して閉弁方向にF2が作用するとともにスプリング73から上係止鍔部46を経由して開弁方向にdx・k1が作用する。よって、ニードル40の閉弁力(閉弁荷重)Fは、下記式1で表わされる。
F=F1+F2−dx・k1 ・・・式1
スプリング71の付勢力(荷重)をF1、スプリング72の付勢力(荷重)をF2、スプリング73の歪み量(軸方向の圧縮量)をdx、スプリング73のばね定数をk1とすると、図7に示すように、ニードル40が閉弁しているとき、すなわち、例えばコイル60への通電が停止しシール部43が弁座15に当接しているとき、第1ニードル本体41にはスプリング71からばね座45を経由して閉弁方向にF1が作用し、第2ニードル本体42にはスプリング72から筒部材80および鍔部44を経由して閉弁方向にF2が作用するとともにスプリング73から上係止鍔部46を経由して開弁方向にdx・k1が作用する。よって、ニードル40の閉弁力(閉弁荷重)Fは、下記式1で表わされる。
F=F1+F2−dx・k1 ・・・式1
本実施形態では、導入パイプ30に対する係止部材90の相対位置を調整することにより、スプリング73の歪み量dxを調整可能である。そのため、例えば導入パイプ30に対する係止部材90の圧入量を調整することにより、ニードル40の閉弁力Fを調整することができる。
図8に、スプリング73の歪み量と閉弁力Fとの関係を示す。図8に示すように、スプリング73の歪み量が大きくなるほど、閉弁力Fは小さくなる。
図8に、スプリング73の歪み量と閉弁力Fとの関係を示す。図8に示すように、スプリング73の歪み量が大きくなるほど、閉弁力Fは小さくなる。
本実施形態では、導入パイプ30に対する係止部材90の相対位置を調整することにより、スプリング73の使用範囲下限と使用範囲上限との間で閉弁力Fを調整することができる。本実施形態では、例えば、目標閉弁力を15Nとすると、15+/−7N、つまり、8〜22Nの範囲で閉弁力Fを調整することができる。
なお、本実施形態では、係止部材90が導入パイプ30の所定の位置にあるとき、すなわち、スプリング73の歪み量が所定量(例えば0.3mm)のとき、目標閉弁力に対し+/−4.5Nの範囲でばらつきが生じるおそれがある。しかしながら、本実施形態では、導入パイプ30に対する係止部材90の相対位置を調整することにより、最大+/−7Nの範囲で閉弁力Fを調整することができる。そのため、ニードル40の閉弁力の製品毎のばらつきを抑制し、製品間で一定の閉弁力(目標閉弁力)を設定することができる。
導入パイプ30の固定コア20とは反対側の端部には、例えば燃料配管が接続される。これにより、燃料が燃料配管から燃料通路100に導入される。
導入パイプ30の固定コア20とは反対側の端部には、例えば燃料配管が接続される。これにより、燃料が燃料配管から燃料通路100に導入される。
燃料配管から導入パイプ30の内側に流入した燃料は、軸方向穴部425、径方向穴部426、ノズル筒部11、12の内側を流通し、噴孔14に導かれる。なお、導入パイプ30の内側に流入した燃料は、流路23、流路52を流通し、導入パイプ30の内側、および、ノズル筒部11、12の内側、すなわち、燃料通路100を満たす。また、本実施形態では、燃料噴射装置1の作動時、燃料通路100には、比較的高圧の燃料が導入される。そのため、燃料通路100内の燃圧は、比較的高くなる。
本実施形態では、閉弁力Fは、少なくとも第1ニードル本体41の上端面411に作用する燃圧より大きく設定されている。
本実施形態では、閉弁力Fは、少なくとも第1ニードル本体41の上端面411に作用する燃圧より大きく設定されている。
次に、本実施形態の燃料噴射装置1の作動について、図1〜6に基づき詳細に説明する。
図1、2に示すように、コイル60に通電されていないとき、ニードル40(第1ニードル本体41)は閉弁している。
図1、2に示すように、コイル60に通電されていないとき、ニードル40(第1ニードル本体41)は閉弁している。
図1、2に示す状態でコイル60に通電すると、磁束が生じ、可動コア50が固定コア20側、すなわち、開弁方向に吸引される。これにより、可動コア50および筒部材80は、スプリング72の付勢力に抗して開弁方向に移動し、可動コア下面502が鍔部上面441に衝突する(図3参照)。可動コア50が鍔部44に衝突すると、第2ニードル本体42により第1ニードル本体41が開弁方向に押され、シール部43が弁座15から離間し、開弁する。なお、このとき、可動コア50は、隙間S1で加速しつつ鍔部44に衝突するため、スプリング71の付勢力が高い場合、すなわち、ニードル40の閉弁力が高い場合でも、ニードル40を開弁させることができる。
図3に示す状態から可動コア50が開弁方向にさらに吸引されると、可動コア下面502が固定コア上面201に当接する(図4参照)。このとき、ニードル40は、全開する。すなわち、本実施形態では、ニードル40のフルリフト量は、図2に示す距離d2から距離d1を引いた距離に等しい。
図4に示す状態でコイル60への通電を停止すると、スプリング71、スプリング72の付勢力により、第1ニードル本体41、第2ニードル本体42、筒部材80、可動コア50が閉弁方向に付勢され、図3に示す状態となり、シール部43が弁座15に衝突し、閉弁する。本実施形態では可動コア50がニードル40(第1ニードル本体41)に対し相対移動可能なよう別体に設けられているため、シール部43が弁座15に衝突したとき、慣性質量の大きい可動コア50は、第1ニードル本体41とは関係なく慣性で閉弁方向に移動する。これにより、シール部43が弁座15に衝突するときの第1ニードル本体41の運動エネルギーを小さくすることができる。
なお、可動コア50が慣性で閉弁方向に移動するとき、筒部材80はスプリング72に付勢されて可動コア50とともに閉弁方向に移動する。これにより、筒内上面821が鍔部下面442に当接する(図2参照)。
なお、可動コア50が慣性で閉弁方向に移動するとき、筒部材80はスプリング72に付勢されて可動コア50とともに閉弁方向に移動する。これにより、筒内上面821が鍔部下面442に当接する(図2参照)。
可動コア50および筒部材80がさらに閉弁方向に移動した場合、第2ニードル本体42が筒内突出部82により引き上げられる(図5参照)。本実施形態では第1ニードル本体41と第2ニードル本体42とが別体に形成されているため、このとき、第1ニードル本体41と第2ニードル本体42とは離間し、第1ニードル本体41の上端面411と第2ニードル本体42の下端面422との間に隙間S2が形成される。
なお、可動コア50は、慣性で閉弁方向にさらに移動することがある(図6参照)。このとき、第2ニードル本体42および筒部材80は、スプリング73の付勢力により、閉弁方向の移動が規制される。そのため、筒部材80の筒上面801と可動コア下面502とは、離間する。
図5または図6の状態から、スプリング73およびスプリング74の付勢力により第2ニードル本体42、可動コア50、筒部材80が開弁方向に移動すると、図1、2に示す初期状態に戻る。
図5または図6の状態から、スプリング73およびスプリング74の付勢力により第2ニードル本体42、可動コア50、筒部材80が開弁方向に移動すると、図1、2に示す初期状態に戻る。
このように、本実施形態では、可動コア下面502が鍔部上面441に衝突するとき(図3参照)に鍔部上面441に作用する力が、ニードル40の閉弁力Fと第1ニードル本体41の上端面411に作用する燃圧との差分より大きくなると、開弁する。本実施形態では、製品毎の閉弁力のばらつきを抑制できるため、製品毎の開弁制御のばらつきを抑制することができる。
次に、本実施形態の燃料噴射装置1の製造方法について説明する。
燃料噴射装置1の製造方法は、下記の工程を含む。
(第1ニードル本体組み付け工程)
第1ニードル本体41を噴孔14からノズル10の内側に挿入する。スプリング71をノズル10の段差面16に設ける。ばね座45を、スプリング71が所定量圧縮されるよう、第1ニードル本体41のシール部43とは反対側の端部の外壁に嵌合し、溶接する。
(第2ニードル本体組み付け工程)
固定コア20の凹部21の内側にスプリング72を設ける。筒部材80を、筒下面802がスプリング72に当接するよう凹部21の内側に設ける。第2ニードル本体42を筒部材80および固定コア20の穴部200の内側に挿入する。これにより、第2ニードル本体42は、鍔部下面442が筒内上面821に当接した状態となる。
燃料噴射装置1の製造方法は、下記の工程を含む。
(第1ニードル本体組み付け工程)
第1ニードル本体41を噴孔14からノズル10の内側に挿入する。スプリング71をノズル10の段差面16に設ける。ばね座45を、スプリング71が所定量圧縮されるよう、第1ニードル本体41のシール部43とは反対側の端部の外壁に嵌合し、溶接する。
(第2ニードル本体組み付け工程)
固定コア20の凹部21の内側にスプリング72を設ける。筒部材80を、筒下面802がスプリング72に当接するよう凹部21の内側に設ける。第2ニードル本体42を筒部材80および固定コア20の穴部200の内側に挿入する。これにより、第2ニードル本体42は、鍔部下面442が筒内上面821に当接した状態となる。
(固定コア組み付け工程)
固定コア20をノズル10のノズル底部13とは反対側の端部に接合し、接合部を溶接する。磁気絞り部2を固定コア20のノズル10とは反対側の端部に接合し、接合部を溶接する。
(可動コア組み付け工程)
第2ニードル本体42の第1ニードル本体41とは反対側から可動コア50を挿入する。
(係止鍔部組み付け工程)
可動コア50の凹部51にスプリング74を設ける。上係止鍔部46および下係止鍔部47を、スプリング74が所定量圧縮されるよう、第2ニードル本体42の外壁に嵌合し、溶接する。
(導入パイプ組み付け工程)
導入パイプ30を磁気絞り部2の固定コア20とは反対側の端部に接合し、接合部を溶接する。
固定コア20をノズル10のノズル底部13とは反対側の端部に接合し、接合部を溶接する。磁気絞り部2を固定コア20のノズル10とは反対側の端部に接合し、接合部を溶接する。
(可動コア組み付け工程)
第2ニードル本体42の第1ニードル本体41とは反対側から可動コア50を挿入する。
(係止鍔部組み付け工程)
可動コア50の凹部51にスプリング74を設ける。上係止鍔部46および下係止鍔部47を、スプリング74が所定量圧縮されるよう、第2ニードル本体42の外壁に嵌合し、溶接する。
(導入パイプ組み付け工程)
導入パイプ30を磁気絞り部2の固定コア20とは反対側の端部に接合し、接合部を溶接する。
(付勢部材挿入工程)
スプリング73を、上係止鍔部46に当接するよう、導入パイプ30の内側に挿入する。
(係止部材組み付け工程)
導入パイプ30の固定コア20とは反対側の端部を加熱し、導入パイプ30の内径を大きくする。係止部材90を導入パイプ30の内側に挿入する。
(閉弁力調整工程)
ニードル40の閉弁力が目標閉弁力となるよう、導入パイプ30に対する係止部材90の位置、すなわち、スプリング73の歪み量を調整する。導入パイプ30を冷却し、係止部材90を締り嵌めの状態で導入パイプ30の内側に固定する。
スプリング73を、上係止鍔部46に当接するよう、導入パイプ30の内側に挿入する。
(係止部材組み付け工程)
導入パイプ30の固定コア20とは反対側の端部を加熱し、導入パイプ30の内径を大きくする。係止部材90を導入パイプ30の内側に挿入する。
(閉弁力調整工程)
ニードル40の閉弁力が目標閉弁力となるよう、導入パイプ30に対する係止部材90の位置、すなわち、スプリング73の歪み量を調整する。導入パイプ30を冷却し、係止部材90を締り嵌めの状態で導入パイプ30の内側に固定する。
上記工程を経ることにより、第1ニードル本体41の上端面411と第2ニードル本体42の下端面422とが当接し、鍔部下面442と筒部材80の筒内上面821とが当接し、筒部材80の筒上面801と可動コア下面502とが当接し、鍔部上面441と可動コア下面502との間に隙間S1が形成された状態となる。また、ニードル40の閉弁力は、目標閉弁力と略一致する。
以上説明したように、(1)本実施形態の燃料噴射装置1は、ノズル10と固定コア20と導入パイプ30とニードル40と可動コア50とコイル60と第1付勢部材としてのスプリング71と第2付勢部材としてのスプリング72と第3付勢部材としてのスプリング73と係止部材90とを備えている。
ノズル10は、内側に燃料通路100を有するノズル筒部11、12、ノズル筒部12の一方の端部を塞ぐノズル底部13、ノズル底部13を貫くよう形成され燃料通路100の燃料が噴射される噴孔14、および、ノズル底部13のノズル筒部12とは反対側の面において噴孔14の周囲に環状に形成された弁座15を有している。
固定コア20は、ノズル筒部11のノズル底部13とは反対側に設けられている。
導入パイプ30は、筒状に形成され、固定コア20のノズル10とは反対側に設けられ、固定コア20とは反対側の端部から燃料が導入され、内側に燃料通路100の一部を形成する。
固定コア20は、ノズル筒部11のノズル底部13とは反対側に設けられている。
導入パイプ30は、筒状に形成され、固定コア20のノズル10とは反対側に設けられ、固定コア20とは反対側の端部から燃料が導入され、内側に燃料通路100の一部を形成する。
ニードル40は、棒状の第1ニードル本体41、弁座15に当接可能なよう第1ニードル本体41の一端に形成されたシール部43、第1ニードル本体41に対し弁座15とは反対側に設けられた棒状の第2ニードル本体42、第2ニードル本体42の径方向外側に設けられた鍔部44、鍔部44の弁座15とは反対側に形成された鍔部上面441、および、鍔部44の弁座15側に形成された鍔部下面442を有し、シール部43が弁座15から離間または弁座15に当接すると噴孔14を開閉する。
可動コア50は、固定コア20のノズル10とは反対側において固定コア20およびニードル40に対し相対移動可能に設けられ、鍔部上面441に当接または鍔部上面441から離間可能な可動コア下面502を有している。
コイル60は、通電されると可動コア50を固定コア20側に吸引し、可動コア下面502を鍔部上面441に当接させ、シール部43が弁座15から離間する方向である開弁方向にニードル40を移動させることが可能である。
スプリング71は、シール部43が弁座15に当接する方向である閉弁方向に第1ニードル本体41を付勢可能である。
スプリング72は、可動コア50を閉弁方向に付勢可能である。
スプリング73は、ニードル40を開弁方向に付勢可能である。
係止部材90は、導入パイプ30とは別体に形成され、導入パイプ30の内側に設けられ、スプリング73の弁座15とは反対側の端部を係止する。
スプリング71は、シール部43が弁座15に当接する方向である閉弁方向に第1ニードル本体41を付勢可能である。
スプリング72は、可動コア50を閉弁方向に付勢可能である。
スプリング73は、ニードル40を開弁方向に付勢可能である。
係止部材90は、導入パイプ30とは別体に形成され、導入パイプ30の内側に設けられ、スプリング73の弁座15とは反対側の端部を係止する。
本実施形態では、例えば製造工程において係止部材90を導入パイプ30の内側に設けるとき、導入パイプ30に対する係止部材90の相対位置を調整することにより、ニードル40の閉弁力を調整することができる。これにより、ニードル40の閉弁力が製品毎にばらつくのを抑制することができる。したがって、燃料の噴射精度を高めることができる。
また、本実施形態では、可動コア50と第2ニードル本体42とは別体に形成されている。そのため、可動コア50の応答性を向上することができ、燃料の噴射精度をより高めることができる。
また、本実施形態では、可動コア50と第2ニードル本体42とは別体に形成されている。そのため、可動コア50の応答性を向上することができ、燃料の噴射精度をより高めることができる。
また、(2)本実施形態では、可動コア50は、シール部43が弁座15に当接しているとき、可動コア下面502と鍔部上面441との間に隙間S1を形成可能である。そのため、当該隙間S1で可動コア50を加速させて鍔部上面441に衝突させることができる。これにより、スプリング71の付勢力が高い場合、すなわち、ニードル40の閉弁力が高い場合でも、ニードル40を開弁させることができる。そのため、燃料通路100内の燃料の圧力を高めることができ、高圧の燃料を噴射することができる。
また、(3)本実施形態は、筒部材80をさらに備えている。筒部材80は、第2ニードル本体42に対し相対移動可能なよう可動コア50の弁座15側に設けられ、筒状の筒本体81、筒本体81の内壁から径方向内側に突出する筒内突出部82、および、筒内突出部82の弁座15とは反対側に形成され鍔部下面442に当接または鍔部下面442から離間可能な筒内上面821を有している。
また、(4)本実施形態では、スプリング72は、筒部材80を経由して可動コア50を閉弁方向に付勢可能である。
また、(5)本実施形態では、スプリング72は、筒部材80および鍔部44を経由して第2ニードル本体42を閉弁方向に付勢可能である。
また、(4)本実施形態では、スプリング72は、筒部材80を経由して可動コア50を閉弁方向に付勢可能である。
また、(5)本実施形態では、スプリング72は、筒部材80および鍔部44を経由して第2ニードル本体42を閉弁方向に付勢可能である。
また、(6)本実施形態では、筒部材80は、可動コア50に対し相対移動可能に設けられている。そのため、例えば筒部材80と可動コア50とを高精度に同軸に組み付けて固定する必要がない。よって、製造が容易であるとともに、燃料噴射装置1の使用時、第2ニードル本体42に対し筒部材80および可動コア50のそれぞれが円滑に相対移動可能である。
また、(7)本実施形態では、係止部材90は、筒状に形成され、導入パイプ30の内側に締り嵌めの状態で設けられている。そのため、係止部材90を導入パイプ30に固定するための部材が不要である。
また、(10)本実施形態では、ニードル40は、第2ニードル本体42の径方向外側に設けられスプリング73の係止部材90とは反対側の端部を係止する上係止鍔部46をさらに有している。
また、(7)本実施形態では、係止部材90は、筒状に形成され、導入パイプ30の内側に締り嵌めの状態で設けられている。そのため、係止部材90を導入パイプ30に固定するための部材が不要である。
また、(10)本実施形態では、ニードル40は、第2ニードル本体42の径方向外側に設けられスプリング73の係止部材90とは反対側の端部を係止する上係止鍔部46をさらに有している。
また、(11)本実施形態は、第4付勢部材としてのスプリング74をさらに備えている。スプリング74は、可動コア50を開弁方向に付勢可能である。スプリング74により、ニードル40の閉弁時、すなわち、開弁状態から閉弁状態に遷移した後の可動コア50の閉弁方向への過度の移動を抑制することができる。そのため、次回の開弁動作を速やかに行うことができ、応答性を高めることができる。
また、(12)本実施形態では、スプリング74は、一端が可動コア50に係止されている。ニードル40は、第2ニードル本体42の径方向外側に設けられスプリング74の可動コア50とは反対側の端部を係止する下係止鍔部47をさらに有している。そのため、第2ニードル本体42に対する下係止鍔部47の相対位置を調整すれば、スプリング74の付勢力を調整することができる。
なお、本実施形態では、下係止鍔部47の外壁は、導入パイプ30の内壁と摺動可能である。そのため、第2ニードル本体42は、導入パイプ30により軸方向の往復移動が案内される。
なお、本実施形態では、下係止鍔部47の外壁は、導入パイプ30の内壁と摺動可能である。そのため、第2ニードル本体42は、導入パイプ30により軸方向の往復移動が案内される。
また、(14)本実施形態では、第2ニードル本体42は、第1ニードル本体41とは別体に形成されており、第1ニードル本体41との間に隙間S2を形成可能である。第2ニードル本体42と第1ニードル本体41とが別体に形成されているため、上述のように、製造工程において第1ニードル本体41と第2ニードル本体42とをそれぞれ別の工程で組み付けることができる。
また、第2ニードル本体42と第1ニードル本体41とが別体に形成されているため、第1ニードル本体41の慣性質量をより小さくでき、第2ニードル本体42と第1ニードル本体41とが一体に形成された構成と比べ、意図しない2次開弁をより効果的に抑制することができる。
また、第2ニードル本体42と第1ニードル本体41との間に隙間S2を形成可能なため、隙間S2で可動コア50および第2ニードル本体42を加速させて第1ニードル本体41に衝突させ、ニードル40を開弁させることも可能である。
また、(15)本実施形態では、ニードル40は、第2ニードル本体42の弁座15とは反対側の端面である上端面421から第2ニードル本体42の軸方向に延びる軸方向穴部425、および、軸方向穴部425から第2ニードル本体42の径方向外側に延びて燃料通路100に接続する径方向穴部426をさらに有している。
本実施形態では、下係止鍔部47の外壁が導入パイプ30の内壁と摺動する構成である。下係止鍔部47に対し弁座15とは反対側の燃料は、軸方向穴部425、径方向穴部426を経由して弁座15側へ流れることができる。
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態による燃料噴射装置を図9に示す。第2実施形態は、ニードル40、導入パイプ30、係止部材90の構成等が第1実施形態と異なる。
第2実施形態では、ニードル40は、第1実施形態で示した下係止鍔部47を有していない。
導入パイプ30は、段差面33、ねじ溝34をさらに有している。なお、導入パイプ30は、第1実施形態で示したテーパ面32を有していない。
段差面33は、導入パイプ30の内壁において、段差面31から固定コア20とは反対側へ所定距離離れた位置に形成されている。なお、段差面33は、上係止鍔部46よりも弁座15側に形成されている。
ねじ溝34は、導入パイプ30の固定コア20とは反対側の端部の内壁に形成されている。
本発明の第2実施形態による燃料噴射装置を図9に示す。第2実施形態は、ニードル40、導入パイプ30、係止部材90の構成等が第1実施形態と異なる。
第2実施形態では、ニードル40は、第1実施形態で示した下係止鍔部47を有していない。
導入パイプ30は、段差面33、ねじ溝34をさらに有している。なお、導入パイプ30は、第1実施形態で示したテーパ面32を有していない。
段差面33は、導入パイプ30の内壁において、段差面31から固定コア20とは反対側へ所定距離離れた位置に形成されている。なお、段差面33は、上係止鍔部46よりも弁座15側に形成されている。
ねじ溝34は、導入パイプ30の固定コア20とは反対側の端部の内壁に形成されている。
スプリング74は、段差面33と可動コア50の凹部51の底面との間に設けられている。スプリング74は、一端が段差面33に係止され、他端が凹部51の底面に係止されている。スプリング74は、段差面33と凹部51の底面とにより、軸方向に圧縮されている。そのため、スプリング74は、可動コア50を開弁方向に付勢する。つまり、スプリング74は、可動コア50を開弁方向に付勢可能である。
係止部材90は、ねじ山93をさらに有している。ねじ山93は、導入パイプ30のねじ溝34に係合可能なよう、係止本体91の外壁に形成されている。係止部材90は、ねじ山93がねじ溝34に係合するよう、導入パイプ30に螺合されている。
本実施形態は、相対移動規制部5をさらに備えている。相対移動規制部5は、ナット状に形成されている。相対移動規制部5は、ねじ溝6を有している。ねじ溝6は、係止部材90のねじ山93に係合可能なよう、相対移動規制部5の内壁に形成されている。相対移動規制部5は、ねじ溝6がねじ山93に係合するよう、係合部材に螺合されている。相対移動規制部5の弁座15側の端面は、導入パイプ30の弁座15とは反対側の端面に当接している。これにより、相対移動規制部5は、係止部材90の開弁方向への移動を規制している。すなわち、相対移動規制部5は、係止部材90の導入パイプ30に対する軸方向(開弁方向)の相対移動を規制可能である。そのため、燃料噴射装置の使用時等、係止部材90の導入パイプ30に対する軸方向の位置が変化しニードル40の閉弁力が変化するのを抑制することができる。
次に、本実施形態の燃料噴射装置の製造方法について説明する。
燃料噴射装置の製造方法は、下記の工程を含む。
(係止部材組み付け工程)
係止部材90に相対移動規制部5を螺合する。スプリング73を、上係止鍔部46に当接するよう、導入パイプ30の内側に挿入する。導入パイプ30の固定コア20とは反対側の端部に係止部材90を螺合する。
(閉弁力調整工程)
ニードル40の閉弁力が目標閉弁力となるよう、導入パイプ30に対する係止部材90の位置、すなわち、スプリング73の歪み量を調整しながら係止部材90を導入パイプ30に螺合する。
(相対移動規制工程)
係止部材90に対し相対移動規制部5を相対回転させて導入パイプ30側に移動させ、相対移動規制部5の弁座15側の端面を導入パイプ30の弁座15とは反対側の端面に当接させる。これにより、係止部材90の導入パイプ30に対する開弁方向の相対移動が規制される。
第2実施形態は、上述した点以外の構成は、第1実施形態と同様である。そのため、第2実施形態は、第1実施形態と同様の効果を奏することができる。
燃料噴射装置の製造方法は、下記の工程を含む。
(係止部材組み付け工程)
係止部材90に相対移動規制部5を螺合する。スプリング73を、上係止鍔部46に当接するよう、導入パイプ30の内側に挿入する。導入パイプ30の固定コア20とは反対側の端部に係止部材90を螺合する。
(閉弁力調整工程)
ニードル40の閉弁力が目標閉弁力となるよう、導入パイプ30に対する係止部材90の位置、すなわち、スプリング73の歪み量を調整しながら係止部材90を導入パイプ30に螺合する。
(相対移動規制工程)
係止部材90に対し相対移動規制部5を相対回転させて導入パイプ30側に移動させ、相対移動規制部5の弁座15側の端面を導入パイプ30の弁座15とは反対側の端面に当接させる。これにより、係止部材90の導入パイプ30に対する開弁方向の相対移動が規制される。
第2実施形態は、上述した点以外の構成は、第1実施形態と同様である。そのため、第2実施形態は、第1実施形態と同様の効果を奏することができる。
(8)本実施形態では、係止部材90は、導入パイプ30に螺合されている。そのため、係止部材90を例えば焼嵌め等により導入パイプ30に組み付ける場合と比べ、係止部材90を導入パイプ30に容易に組み付けることができる。また、係止部材90を例えば圧入等により導入パイプ30に組み付ける場合と比べ、部材の変形や損傷を抑制することができる。また、係止部材90は、導入パイプ30に螺合されているため、導入パイプ30に対する軸方向の相対移動が規制されている。そのため、燃料噴射装置の使用時等、係止部材90の導入パイプ30に対する軸方向の位置が変化しニードル40の閉弁力が変化するのを抑制することができる。
また、(9)本実施形態では、相対移動規制部5をさらに備えている。相対移動規制部5は、係止部材90の導入パイプ30に対する軸方向の相対移動を規制可能である。そのため、燃料噴射装置の使用時等、係止部材90の導入パイプ30に対する軸方向の位置が変化しニードル40の閉弁力が変化するのを確実に抑制することができる。
また、(13)本実施形態では、スプリング74は、一端が可動コア50に係止され、他端が導入パイプ30の内壁の段差面33に係止されている。そのため、スプリング74から第2ニードル本体42に対し閉弁方向の付勢力は作用しない。これにより、スプリング74の付勢力が、ニードル40の閉弁力に影響するのを抑制することができる。
(第3実施形態)
本発明の第3実施形態による燃料噴射装置を図10に示す。第3実施形態は、ニードル40の構成等が第2実施形態と異なる。
本発明の第3実施形態による燃料噴射装置を図10に示す。第3実施形態は、ニードル40の構成等が第2実施形態と異なる。
第3実施形態では、ニードル40は、第2実施形態で示した上係止鍔部46を有していない。また、第3実施形態では、軸方向穴部425は、第2ニードル本体42の上端面421から下端面422の近傍まで延びるよう形成されている。
導入パイプ30の内壁は、第2ニードル本体42の弁座15とは反対側の端部側の外壁と摺動可能に形成されている。第2ニードル本体42は、導入パイプ30により軸方向の往復移動が案内される。
導入パイプ30の内壁は、第2ニードル本体42の弁座15とは反対側の端部側の外壁と摺動可能に形成されている。第2ニードル本体42は、導入パイプ30により軸方向の往復移動が案内される。
スプリング73は、係止部材90と第2ニードル本体42との間に設けられている。スプリング73は、一端が係止部材90の係止本体91の弁座15側の端面に係止され、他端が第2ニードル本体42の上端面421に係止されている。スプリング73は、係止部材90と上端面421とにより、軸方向に圧縮されている。そのため、スプリング73は、第2ニードル本体42を開弁方向に付勢する。
第3実施形態は、上述した点以外の構成は、第2実施形態と同様である。そのため、第3実施形態は、第2実施形態と同様の効果を奏することができる。
なお、本実施形態では、ニードル40が上係止鍔部46を有していないため、第2実施形態と比べ、部材点数を削減できる。
第3実施形態は、上述した点以外の構成は、第2実施形態と同様である。そのため、第3実施形態は、第2実施形態と同様の効果を奏することができる。
なお、本実施形態では、ニードル40が上係止鍔部46を有していないため、第2実施形態と比べ、部材点数を削減できる。
(第4実施形態)
本発明の第4実施形態による燃料噴射装置を図11に示す。第4実施形態は、ニードル40の構成等が第3実施形態と異なる。
本発明の第4実施形態による燃料噴射装置を図11に示す。第4実施形態は、ニードル40の構成等が第3実施形態と異なる。
第4実施形態では、ニードル40は、下係止鍔部47を有している。下係止鍔部47は、内壁が第2ニードル本体42の外壁に嵌合するよう設けられている。ここで、下係止鍔部47は、段差面33と可動コア上面501との間に位置している。下係止鍔部47と第2ニードル本体42とは、例えば溶接により固定されている。下係止鍔部47は、第2ニードル本体42に対し相対移動不能である。
スプリング74は、下係止鍔部47と可動コア50の凹部51の底面との間に設けられている。スプリング74は、一端が下係止鍔部47の可動コア50側の端面に係止され、他端が凹部51の底面に係止されている。スプリング74は、下係止鍔部47と凹部51の底面とにより、軸方向に圧縮されている。そのため、スプリング74は、可動コア50を開弁方向に付勢する。
第4実施形態は、上述した点以外の構成は、第3実施形態と同様である。そのため、第4実施形態は、第3実施形態と同様の効果を奏することができる。
第4実施形態は、上述した点以外の構成は、第3実施形態と同様である。そのため、第4実施形態は、第3実施形態と同様の効果を奏することができる。
(12)本実施形態では、ニードル40は、第2ニードル本体42の径方向外側に設けられスプリング74の可動コア50とは反対側の端部を係止する下係止鍔部47を有している。そのため、第2ニードル本体42に対する下係止鍔部47の相対位置を調整すれば、スプリング74の付勢力を調整することができる。
(他の実施形態)
本発明の他の実施形態では、筒部材80を備えない構成としてもよい。この場合、第2付勢部材としてのスプリング72を、一端が固定コア20の凹部21の底面に係止され、他端が可動コア下面502に係止されるよう設ければよい。
また、本発明の他の実施形態では、筒部材80は、例えば筒本体81の可動コア50側の端部が可動コア下面502に溶接等されることにより、可動コア50に対し相対移動不能に設けられていてもよい。
本発明の他の実施形態では、筒部材80を備えない構成としてもよい。この場合、第2付勢部材としてのスプリング72を、一端が固定コア20の凹部21の底面に係止され、他端が可動コア下面502に係止されるよう設ければよい。
また、本発明の他の実施形態では、筒部材80は、例えば筒本体81の可動コア50側の端部が可動コア下面502に溶接等されることにより、可動コア50に対し相対移動不能に設けられていてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、係止部材90を冷やし嵌めにより導入パイプ30に組み付けてもよい。すなわち、係止部材90を冷却し係止本体91の外径を小さくした状態で導入パイプ30の内側に挿入して組み付ける。また、係止部材90を圧入により導入パイプ30に組み付けてもよい。さらに、係止部材90を導入パイプ30に組み付けた後、係止部材90と導入パイプ30とを溶接してもよい。この場合、当該溶接部(溶融部)が相対移動規制部に対応し、係止部材90の導入パイプ30に対する相対移動(開弁方向、閉弁方向)を規制することができる。
また、本発明の他の実施形態では、係止部材90は、第3付勢部材としてのスプリング73の端部を係止可能であれば、筒状に限らず、十字形状等、どのような形状に形成されていてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、係止部材90は、第3付勢部材としてのスプリング73の端部を係止可能であれば、筒状に限らず、十字形状等、どのような形状に形成されていてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、導入パイプ30の段差面31を可動コア上面501に当接可能に形成してもよい。この場合、段差面31により可動コア50の閉弁方向の移動を規制できる。そのため、第4付勢部材としてのスプリング74を省略することができる。
また、本発明の他の実施形態では、第2ニードル本体42は、第1ニードル本体41と一体に形成されていてもよい。この場合、固定コア20の穴部200の内径を鍔部44の外径より大きくするか、鍔部44を第2ニードル本体42とは別体に形成し、第2ニードル本体42を穴部200に挿通させてから鍔部44を第2ニードル本体42に嵌合すればよい。
また、本発明の他の実施形態では、第2ニードル本体42の周囲を弁座15とは反対側から弁座15側へ向かって燃料が流れる流路が確保されているのであれば、ニードル40は、軸方向穴部425、径方向穴部426を有していなくてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、ノズル筒部11とノズル筒部12とは、同一の材料により一体に形成されていてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、磁気絞り部2は、円筒状の非磁性部材により形成するのに限らず、例えば円筒状の磁性材料の軸方向の一部の肉厚を小さくすることにより形成してもよい。
また、本発明は、高圧の燃料を噴射するのに限らず、低圧の燃料を噴射するのに用いてもよい。
また、本発明は、直噴式のガソリンエンジンに限らず、例えばポート噴射式のガソリンエンジンやディーゼルエンジン等に適用してもよい。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
また、本発明の他の実施形態では、ノズル筒部11とノズル筒部12とは、同一の材料により一体に形成されていてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、磁気絞り部2は、円筒状の非磁性部材により形成するのに限らず、例えば円筒状の磁性材料の軸方向の一部の肉厚を小さくすることにより形成してもよい。
また、本発明は、高圧の燃料を噴射するのに限らず、低圧の燃料を噴射するのに用いてもよい。
また、本発明は、直噴式のガソリンエンジンに限らず、例えばポート噴射式のガソリンエンジンやディーゼルエンジン等に適用してもよい。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
1 燃料噴射装置、10 ノズル、11、12 ノズル筒部、13 ノズル底部、14 噴孔、15 弁座、100 燃料通路、20 固定コア、30 導入パイプ、40 ニードル、41 第1ニードル本体、42 第2ニードル本体、43 シール部、44 鍔部、441 鍔部上面、442 鍔部下面、50 可動コア、502 可動コア下面、60 コイル、71 スプリング(第1付勢部材)、72 スプリング(第2付勢部材)、73 スプリング(第3付勢部材)、90 係止部材
Claims (15)
- 内側に燃料通路(100)を有するノズル筒部(11、12)、前記ノズル筒部の一方の端部を塞ぐノズル底部(13)、前記ノズル底部を貫くよう形成され前記燃料通路の燃料が噴射される噴孔(14)、および、前記ノズル底部の前記ノズル筒部とは反対側の面において前記噴孔の周囲に環状に形成された弁座(15)を有するノズル(10)と、
前記ノズル筒部の前記ノズル底部とは反対側に設けられた固定コア(20)と、
前記固定コアの前記ノズルとは反対側に設けられ、前記固定コアとは反対側の端部から燃料が導入され、内側に前記燃料通路の一部を形成する筒状の導入パイプ(30)と、
棒状の第1ニードル本体(41)、前記弁座に当接可能なよう前記第1ニードル本体の一端に形成されたシール部(43)、前記第1ニードル本体に対し前記弁座とは反対側に設けられた棒状の第2ニードル本体(42)、前記第2ニードル本体の径方向外側に設けられた鍔部(44)、前記鍔部の前記弁座とは反対側に形成された鍔部上面(441)、および、前記鍔部の前記弁座側に形成された鍔部下面(442)を有し、前記シール部が前記弁座から離間または前記弁座に当接すると前記噴孔を開閉するニードル(40)と、
前記固定コアの前記ノズルとは反対側において前記固定コアおよび前記ニードルに対し相対移動可能に設けられ、前記鍔部上面に当接または前記鍔部上面から離間可能な可動コア下面(502)を有する可動コア(50)と、
通電されると前記可動コアを前記固定コア側に吸引し、前記可動コア下面を前記鍔部上面に当接させ、前記シール部が前記弁座から離間する方向である開弁方向に前記ニードルを移動させることが可能なコイル(60)と、
前記シール部が前記弁座に当接する方向である閉弁方向に前記第1ニードル本体を付勢可能な第1付勢部材(71)と、
前記可動コアを前記閉弁方向に付勢可能な第2付勢部材(72)と、
前記ニードルを前記開弁方向に付勢可能な第3付勢部材(73)と、
前記導入パイプとは別体に形成され、前記導入パイプの内側に設けられ、前記第3付勢部材の前記弁座とは反対側の端部を係止する係止部材(90)と、
を備える燃料噴射装置(1)。 - 前記可動コアは、前記シール部が前記弁座に当接しているとき、前記可動コア下面と前記鍔部上面との間に隙間(S1)を形成可能である請求項1に記載の燃料噴射装置。
- 前記第2ニードル本体に対し相対移動可能なよう前記可動コアの前記弁座側に設けられ、筒状の筒本体(81)、前記筒本体の内壁から径方向内側に突出する筒内突出部(82)、および、前記筒内突出部の前記弁座とは反対側に形成され前記鍔部下面に当接または前記鍔部下面から離間可能な筒内上面(821)を有する筒部材(80)をさらに備える請求項1または2に記載の燃料噴射装置。
- 前記第2付勢部材は、前記筒部材を経由して前記可動コアを前記閉弁方向に付勢可能である請求項3に記載の燃料噴射装置。
- 前記第2付勢部材は、前記筒部材および前記鍔部を経由して前記第2ニードル本体を前記閉弁方向に付勢可能である請求項3または4に記載の燃料噴射装置。
- 前記筒部材は、前記可動コアに対し相対移動可能に設けられている請求項3〜5のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
- 前記係止部材は、筒状に形成され、前記導入パイプの内側に締り嵌めの状態で設けられている請求項1〜6のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
- 前記係止部材は、筒状に形成され、前記導入パイプに螺合されている請求項1〜6のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
- 前記係止部材の前記導入パイプに対する軸方向の相対移動を規制可能な相対移動規制部(5)をさらに備える請求項1〜8のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
- 前記ニードルは、前記第2ニードル本体の径方向外側に設けられ前記第3付勢部材の前記係止部材とは反対側の端部を係止する上係止鍔部(46)をさらに有する請求項1〜9のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
- 前記可動コアを前記開弁方向に付勢可能な第4付勢部材(74)をさらに備える請求項1〜10のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
- 前記第4付勢部材は、一端が前記可動コアに係止され、
前記ニードルは、前記第2ニードル本体の径方向外側に設けられ前記第4付勢部材の前記可動コアとは反対側の端部を係止する下係止鍔部(47)をさらに有する請求項11に記載の燃料噴射装置。 - 前記第4付勢部材は、一端が前記可動コアに係止され、他端が前記導入パイプの内壁に係止されている請求項11に記載の燃料噴射装置。
- 前記第2ニードル本体は、前記第1ニードル本体とは別体に形成されており、前記第1ニードル本体との間に隙間(S2)を形成可能である請求項1〜13のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
- 前記ニードルは、前記第2ニードル本体の前記弁座とは反対側の端面から前記第2ニードル本体の軸方向に延びる軸方向穴部(425)、および、前記軸方向穴部から前記第2ニードル本体の径方向外側に延びて前記燃料通路に接続する径方向穴部(426)をさらに有している請求項1〜14のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
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