JP2019157728A - Fuel injection valve - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関に用いられるのに好適な燃料噴射弁に関する。 The present invention relates to a fuel injection valve suitable for use in an internal combustion engine.
本技術分野の背景技術として、特開２０１６−１１８２０８号公報（特許文献１）に記載されている燃料噴射弁がある。特許文献１の要約には、簡素な構造で燃料噴射率を変更可能な燃料噴射弁を提供するために、固定コア、ニードル、可動コア、及び、ニードル及び可動コアと磁気コアとの間に電磁吸引力を発生させるコイルを備えた燃料噴射弁が記載されている。ニードルは、磁性材料から形成され本体より外径が大きいニードル大径部を有する。可動コアは、大径内壁面の内側にニードル大径部が位置し小径内壁面の内側に本体が位置する状態でニードルとともにハウジング内を往復移動可能に固定コアの弁座側に設けられている。可動コアは、シール部と弁座とが当接しているときニードルの第２段差面と固定コアの弁座側の端面との距離ｄ１が弁座とは反対側の端面と固定コアの端面との距離ｄ２より長くなるよう形成されている。
As a background art of this technical field, there is a fuel injection valve described in JP-A-2006-118208 (Patent Document 1). In summary of
また特許文献１の段落００３３〜００４３には、コイルに流れる電流値が第１の電流値Ａ１１の場合と、第１の電流値Ａ１１よりも大きな第２の電流値Ａ１２の場合と、における燃料噴射弁の作動状態が記載されている。第１の電流値Ａ１１の場合、電磁吸引力Ｆ１１は、ニードルに作用する燃料圧力とスプリング付勢力との合力に相当する抗力Ｆ１より大きな値となるが、固定コアとニードルとを当接させるだけの大きさがない。このため第１の電流値Ａ１１では、可動コアの弁座側とは反対側の端面が固定コアの弁座側の端面に当接し、ニードルの第２段差面と固定コアの弁座側の端面とは当接せず、ｄ１−ｄ２だけ離間した作動状態となる（段落００３９，００４０）。一方、第２の電流値Ａ１２の場合、電磁吸引力Ｆ１２は、噴孔が開放されて燃料が噴射されニードルに燃料圧力が作用しない状態において、スプリング付勢力に相当する抗力Ｆ２よりも大きな値となる。このため第２の電流値Ａ１２では、可動コアの弁座側とは反対側の端面が固定コアの弁座側の端面に当接した状態から、ニードルがさらにｄ１−ｄ２だけリフトし、ニードルの第２段差面が固定コアの弁座側の端面に当接した作動状態となる（段落００４１，００４３）。
Further, in paragraphs 0033 to 0043 of
特許文献１の燃料噴射弁では、ニードル（弁体）のリフト量を小さくする場合に電磁吸引力がＦ１１となるようにコイル電流が第１の電流値Ａ１１に制御され、弁体のリフト量を大きくする場合に電磁吸引力がＦ１２となるようにコイル電流が第２の電流値Ａ１２に制御される。この場合、弁体のリフト量を小さくする場合及び弁体のリフト量を大きくする場合の両方において、スプリング付勢力が弁体に対して同じように作用する構成である。
In the fuel injection valve of
弁体のリフト量を小さくする場合には、弁体のリフト量はコイル電流（第１の電流値Ａ１１）のみで制御されることになり、電磁吸引力Ｆ１１は弁体（ニードル）の第２段差面が固定コアの弁座側の端面に当接しない大きさになるように制御される必要がある。このため、第１の電流値Ａ１１の制御は正確に行われなければならない。 When reducing the lift amount of the valve body, the lift amount of the valve body is controlled only by the coil current (first current value A11), and the electromagnetic attractive force F11 is the second of the valve body (needle). It is necessary to control the stepped surface so that it does not contact the end surface of the fixed core on the valve seat side. For this reason, the control of the first current value A11 must be performed accurately.
また、弁体のリフト量を小さくする場合には、電磁吸引力Ｆ１１による弁体の駆動力は、弁体に作用する燃料圧力とスプリング付勢力との合力に相当する抗力Ｆ１に対抗するため、燃料圧力の変動の影響を受ける。燃料圧力の変動は弁体の駆動力に影響を及ぼす一要因であるが、弁体のリフト量をコイル電流のみで制御する場合、燃料圧力の変動を含む種々の要因を考慮したコイル電流の制御が必要になり、弁体のリフト量を安定化させることは容易ではない。 Further, when reducing the lift amount of the valve body, the driving force of the valve body by the electromagnetic attractive force F11 opposes the drag F1 corresponding to the resultant force of the fuel pressure acting on the valve body and the spring biasing force. Influenced by fluctuations in fuel pressure. The fluctuation of fuel pressure is one factor that affects the driving force of the valve body. However, when the lift amount of the valve body is controlled only by the coil current, the coil current is controlled in consideration of various factors including the fluctuation of the fuel pressure. Therefore, it is not easy to stabilize the lift amount of the valve body.
本発明の目的は、弁体のリフト量を安定化させることができる燃料噴射弁を提供することにある。 The objective of this invention is providing the fuel injection valve which can stabilize the lift amount of a valve body.
上記目的を達成するために、本発明の燃料噴射弁は第１ばねにより閉弁方向に付勢される弁体と、磁気コアに吸引されることで前記弁体と係合して前記弁体を開弁方向に押し上げる可動子と、第２ばねにより閉弁方向に付勢される付勢部材を備え、前記可動子が前記磁気コアに衝突する前に、前記可動子により前記第１ばねの付勢力に抗して前記弁体を第１リフト量、リフトさせた場合に、前記弁体が前記付勢部材と接触することにより、前記第２ばねは前記第１ばねに加えて前記弁体を閉弁方向に付勢するように構成された。 In order to achieve the above object, a fuel injection valve according to the present invention is engaged with the valve body by being attracted by a magnetic core and a valve body biased in a valve closing direction by a first spring. And a biasing member that is biased in the valve closing direction by a second spring, and before the mover collides with the magnetic core, the mover pushes the first spring of the first spring. When the valve body is lifted by a first lift amount against the urging force, the valve body comes into contact with the urging member, so that the second spring is added to the first spring and the valve body. Is configured to be biased in the valve closing direction.
本発明の燃料噴射弁によれば、弁体のリフト量を安定化させることができる燃料噴射弁を提供することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 According to the fuel injection valve of the present invention, it is possible to provide a fuel injection valve capable of stabilizing the lift amount of the valve body. Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of embodiments.
以下、本発明の実施例について、図面を用いて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
［実施例１］
本実施例では、燃料噴射弁の一実施例として、電磁式燃料噴射弁について説明する。また図１の電磁式燃料噴射弁は、筒内直接噴射式のガソリンエンジン向けの電磁式燃料噴射弁の例であるが、本発明はポート噴射式のガソリンエンジン向けの電磁式燃料噴射弁にも適用可能である。また本発明は、電磁式燃料噴射弁に限らず、ピエゾ素子や磁歪素子で駆動される燃料噴射弁にも適用可能である。本発明の効果は、ポート噴射式のガソリンエンジン向けの電磁式燃料噴射弁や、ピエゾ素子や磁歪素子で駆動される燃料噴射弁においても有効である。
[Example 1]
In this embodiment, an electromagnetic fuel injection valve will be described as an embodiment of the fuel injection valve. The electromagnetic fuel injection valve in FIG. 1 is an example of an electromagnetic fuel injection valve for a direct injection gasoline engine in a cylinder, but the present invention is also applicable to an electromagnetic fuel injection valve for a port injection gasoline engine. Applicable. Further, the present invention is not limited to an electromagnetic fuel injection valve, but can be applied to a fuel injection valve driven by a piezo element or a magnetostrictive element. The effect of the present invention is also effective in an electromagnetic fuel injection valve for a port injection type gasoline engine and a fuel injection valve driven by a piezo element or a magnetostrictive element.
なお、燃料噴射弁１００の中心線１００ａに沿う方向において、燃料噴射孔１１６の側を下流側、燃料供給口１１２の側を上流側として説明する。また、説明の中で、例えば「上端面」や「下端面」のように上下方向を指定して説明する場合があるが、この上下方向は各図面の上下方向に基づいており、燃料噴射弁の実装状態における上下方向を指定するものではない。
In the direction along the
図１は、本発明の実施例に係る燃料噴射弁１００の構造を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a
燃料噴射弁１００は、ＥＤＵ（駆動回路）１２１及びＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）１２０により、駆動される。燃料噴射弁１００の駆動装置は、燃料噴射弁１００の駆動電圧を発生する装置であって、図１のＥＤＵ１２１に相当する。ＥＤＵ１２１はＥＣＵ１２０と一体となったものであってもよい。
The
ＥＣＵ１２０では、エンジン（内燃機関）の状態を示す信号を各種センサーから取り込み、エンジンの運転条件に応じて適切な駆動パルスの幅や噴射タイミングの演算を行う。ＥＣＵ１２０より出力された駆動パルスは、信号線１２３を通して燃料噴射弁１００のＥＤＵ１２１に入力される。ＥＤＵ１２１は、コイル１０８に印加する電圧を制御して、コイル１０８に電流を供給する。ＥＣＵ１２０は、通信ライン１２２を通して、ＥＤＵ１２１と通信を行っており、燃料噴射弁１００に供給する燃料の圧力や運転条件によってＥＤＵ１２１によって生成する駆動電流を切替えることが可能である。ＥＤＵ１２１は、ＥＣＵ１２０との通信によって制御定数を変化できるようになっており、制御定数に応じて電流波形を変化させる。
The ECU 120 takes in signals indicating the state of the engine (internal combustion engine) from various sensors, and calculates appropriate drive pulse widths and injection timings according to engine operating conditions. The drive pulse output from the
燃料噴射弁１００における全体構成と燃料の流れについて説明する。
The overall configuration and fuel flow in the
燃料噴射弁１００の上端部には燃料供給口１１２が設けられ、下端部に燃料噴射孔１１６が設けられている。燃料は燃料供給口１１２から燃料噴射弁１００の内部に供給され、燃料噴射弁１００の上端部から下端部に向かって中心線１００ａに沿う方向に流れ、燃料噴射孔１１６から噴射される。
A
燃料噴射弁１００は、内部に燃料流路の開閉を行う弁体１０１を有し、弁体１０１の対向する位置には、弁座部材１０２が設けられている。弁座部材１０２には燃料噴射孔１１６及び弁座１１５が形成される。弁体１０１は、弁座１１５と接触してシール部を形成する。コイル１０８に通電がないときには、弁体１０１が第１ばね１１０によって弁座１１５に押し付けられ、燃料をシールする構造となっている。すなわち、弁体１０１及び弁座１１５は協働して燃料噴射孔１１６に至る燃料通路の開閉を行う。
The
燃料噴射弁１００は、弁体１０１の駆動部として、可動子（可動コア）２０１、固定コア１０７及びコイル１０８を備える。可動子２０１、固定コア１０７及びヨーク１０９により磁気回路が形成される。コイル１０８は固定コア１０７の外周側に配置され、ヨーク１０９はコイル１０８の外周側を覆うように配置される。コイル１０８に通電することにより、可動子２０１と固定コア１０７との間に磁気的な吸引力（電磁吸引力）を発生させ、弁体１０１を開弁方向に駆動する。
The
固定コア１０７と可動子２０１とは、可動子２０１の燃料供給口１１２側の端面（上端面）２０１Ａと固定コア１０７の弁座１１５側の端面（下端面）１０７Ｂとが対向するように配置される。磁気的な吸引力は可動子２０１の上端面２０１Ａと固定コア１０７の下端面１０７Ｂとの間に作用する。
The fixed
可動子２０１は、固定コア１０７に対して、可動コアと呼ぶ場合もある。
The
本実施例では、可動子２０１、固定コア１０７及びコイル１０８は電磁駆動部として構成される。燃料噴射弁１００の駆動部は、ピエゾ素子や磁歪素子等で構成される駆動部であってもよい。
In this embodiment, the
弁体１０１及び可動子２０１は、筒状部材で構成されるノズルホルダ１１１に内包され、可動部を構成する。弁体１０１と可動子２０１とは別体で独立した構成である。すなわち、可動子２０１と弁体１０１とは異なる部材として構成され、弁体１０１は可動子２０１に対して開閉弁方向に相対変位可能に構成されている。なお、可動子２０１の弁体１０１に対する開弁方向への変位は、弁体１０１の段付き部１２９によって規制される。
The
弁体１０１は、可動子２０１の径方向（中心線１００ａに垂直な方向）の中央部に形成された貫通孔１２８に挿通され、固定コア１０７側の端部の近傍に段付き部１２９を有する。弁体１０１及び可動子２０１は、開閉弁動作を行う際に、段付き部１２９が可動子２０１と係合することにより、一体となって連動する。段付き部１２９が可動子２０１と係合していない状態では、弁体１１６と可動子２０１とは、中心軸線１００ａに沿う方向（開閉弁方向）において相対変位可能なように、独立した構成である。
The
弁体１０１の上端にはキャップ１３２が取り付けられており、キャップ１３２の上端面１３２Ｄ（図２参照）が第１ばね１１０の下端部と当接している。第１ばね１１０は第１調整子５４とキャップ１３２との間に圧縮された状態で設けられており、弁体１０１は第１ばね１１０により下流方向（閉弁方向）に付勢される。第１ばね１１０は弁体１０１を閉弁方向に付勢するため、閉弁スプリングと呼ぶ場合もある。第１調整子５４は固定コア１０７の貫通孔１０７Ｃ内に圧入固定され、中心線１００ａに沿う方向における固定位置を調整することにより、弁体１０１に対する第１ばね１１０の付勢力が調整される。
A
また本実施例では、弁体１０１のリフト量を可変にする可変リフトを行うために、係合部材１４０、第２ばね１４１及び第２調整子５５を備えている。係合部材１４０は、開弁時に弁体１０１と係合して、弁体１０１のリフト量を所定の条件で後述する第１リフト量ｇ２に制限する部材である。第２ばね１４１は第２調整子５５と係合部材１４０との間に圧縮された状態で設けられており、係合部材１４０は第２ばね１４１によって閉弁方向に付勢されると共に、第一調整子５４によって閉弁方向の変位を規制されている。すなわち、第一調整子５４は係合部材１４０の閉弁方向の変位を規制する係合部材変位規制部を兼ねる。第２ばね１４１は係合部材１４０を閉弁方向に付勢するため、係合部材付勢スプリングと呼ぶ場合もある。第２調整子５５は固定コア１０７の貫通孔１０７Ｃ内に圧入固定され、中心線１００ａに沿う方向における固定位置を調整することにより、係合部材１４０に対する第２ばね１４１の付勢力が調整される。
In the present embodiment, the
また本実施例では、弁体１０１の予備リフトを可能にするために、キャップ１３２と可動子２０１及び段付き部１２９との間に中間スプリング（第３ばね）１３４及び中間部材１３３が設けられている。予備リフトは、開弁時に、弁体１０１が閉弁した状態のまま、可動子２０１が開弁方向への移動（リフト）を開始する動作である。この予備リフトについては後で詳細に説明する。
In this embodiment, an intermediate spring (third spring) 134 and an
なお可動子２０１は、ノズルホルダ１１１に設けられたスプリング保持部材１１４との間に、ゼロスプリング（第４ばね）２０４が圧縮状態で設けられ、第４ばね２０４によって開弁方向に付勢されている。
Note that a zero spring (fourth spring) 204 is provided in a compressed state between the
駆動回路１２１よりコイル１０８に駆動電流が流れることで、磁気コア１０７と可動子２０１との間には磁気的な吸引力が生じる。詳細は後で説明するが、可動子２０１が固定コア１０７に向かって移動する際に可動子２０１が弁体１０１と係合して弁体１０１をリフトし、燃料噴射弁１００を開弁させる。
When a drive current flows from the
ここで、弁体１０１の閉弁状態における構成について、図２を用いて、詳細に説明する。図２は、本発明の第一実施例に係る燃料噴射弁１００の可動子２０１近傍の拡大図であり、コイル１０８が非通電の状態を示す断面図である。なお、図２には図示していないが、弁体１０１は弁座１１５に接触することで閉弁状態となっている。
Here, the structure in the valve-closing state of the
弁体１０１の弁座１１５側とは反対側の端部には、弁体１０１の中で外径が最も大きい段付き部１２９を有する頭部が設けられている。段付き部１２９は弁体１０１の外周面から鍔状に張り出した鍔部（拡径部）を構成する。段付き部１２９の上端面１２９Ａから上部は段付き部１２９の外径よりも小径の突起部１３１が設けられており、突起部１３１の上端部には閉弁スプリング（第１ばね）１１０の着座面１３２Ｄが形成されたキャップ１３２が設けられている。キャップ１３２は突起部１３１に圧入固定されている。
A head portion having a stepped
可動子２０１は弁体１０１が貫通する貫通孔１２８を中央に備え、ノズルホルダ１１１にはスプリング保持部材１１４が取り付けられ、可動子２０１とスプリング保持部材１１４の間には、ゼロスプリング（第４ばね）２０４が取り付けられる。具体的には、第４ばね２０４は一端部が燃料噴射弁１００の本体側（本実施例ではノズルホルダ１１１に取り付けられたスプリング保持部材１１４）に支持され、他端部が可動子２０１の下端面２０１Ｂに当接しており、可動子２０１を開弁方向（スプリング保持部材１１４から引き離す方向）に付勢している。すなわち第４ばね２０４は、可動子２０１に対して固定コア１０７側とは反対側に配置され、可動子２０１を開弁方向に付勢する。
The
第４ばね２０４の付勢力（セット荷重）は第１ばね１１０による付勢力（セット荷重）とは逆向きに可動子２０１に作用している。すなわち、第１ばね１１０は弁体１０１を閉弁方向に付勢し、ゼロスプリング２０４は可動子２０１を固定コア１０７の側とは反対側から開弁方向に付勢している。なお、第１ばね１１０の一端部は燃料噴射弁１００の本体側（本実施例では第１調整子５４の下端面５４Ａ）に支持されている。
The biasing force (set load) of the
可動子２０１の上端面２０１Ａ側に中間部材１３３が設けられている。中間部材１３３の下面１３３Ｄ側には上方に向けて凹部１３３Ａが形成されており、この凹部１３３Ａは弁体１０１の段付き部１２９が収まる直径（内径）と深さを有している。すなわち、凹部１３３Ａの直径（内径）は段付き部１２９の直径（外径）よりも大きく、凹部１３３Ａの深さ寸法は段付き部１２９の上端面１２９Ａと下面１２９Ｂとの間の長さ寸法よりも大きい。なお、中間部材１３３の凹部１３３Ａの深さ寸法から段付き部１２９の上面１２９Ａと下面１２９Ｂとの間の高さ寸法（間隔）を引いた長さ寸法が、間隙ｇ１の長さ寸法となっている。
An
凹部１３３Ａの底部１３３Ｅには弁体１０１の突起部１３１が貫通する貫通孔１３３Ｂが形成されている。中間部材１３３とキャップ１３２との間には第３ばね（中間スプリング）１３４が保持されており、中間部材１３３の上端面１３３Ｃは第３ばね１３４の一端部が当接するばね座を構成する。
A through-hole 133B through which the
第４ばね（ゼロスプリング）２０４による付勢力Ｆｚの絶対値と第３ばね１３４の付勢力Ｆｍの絶対値とでは、第３ばね１３４の絶対値の方が大きくなるように、各ばね２０４，１３４の付勢力が設定されている。このため、第３ばね１３４は、中間部材１３３を介して可動子２０１を固定コア１０７側から閉弁方向（弁座１１５側）に付勢する。その結果、図２の状態では、中間部材１３３の凹部１３３Ａの底面１３３Ｅと弁体１０１の段付き部１２９の上面１２９Ａとが接触すると共に中間部材１３３の下端面１３３Ｄと可動子２０１の上端面２０１Ａとが接触し、弁体１０１の段付き部１２９の下面１２９Ｂと可動子２０１の上端面２０１Ａとが離間して、下面１２９Ｂと上端面２０１Ａとの間に間隙ｇ１が存在する。間隙ｇ１は予備リフトにおける可動子２０１の移動を可能にする。
Each of the
本実施例では、予備リフトを可能にするために、弁体１０１は、可動子２０１に対して固定コア１０７側で当接して可動子２０１の固定コア１０７側への相対変位を規制する段付き部１２９と、可動子２０１の段付き部１２９に当接する当接部（上端面２０１Ａ）と段付き部１２９の可動子２０１に当接する当接部（下面１２９Ｂ）との間に間隙ｇ１を形成する中間部材１３３と、中間部材１３３を閉弁方向に付勢する第３ばね１３４と、を備える。中間部材１３３及び第３ばね１３４は、弁体１０１に一体に組み付けられている。
In this embodiment, in order to enable a preliminary lift, the
また、キャップ１３２の上端面１３２Ｄと係合部材１４０の下端面１４０Ｄとの間に間隙ｇ２（第１リフト量）が存在し、さらに、可動子２０１側の衝突面（上端面２０１Ａ）と固定コア１０７側の衝突面（下端面１０７Ｂ）との間に間隙ｇ３が存在する。なお、ｇ１、ｇ２及びｇ３の大小関係は、ｇ１＜ｇ２＜ｇ３の関係にある。
Further, a gap g2 (first lift amount) exists between the
本実施例では、固定コア１０７の下端面１０７Ｂが可動子２０１の開弁方向（上流方向）の変位を規制する可動子変位規制部を構成する。閉弁時において、可動子２０１と可動子変位規制部１０７Ｂとの間の間隙の長さ（距離）ｇ３は、弁体１０１側の第２ばね１４１側（係合部材１４０）に連結される部位１３２Ｄと第２ばね１４１側（係合部材１４０）の弁体１０１側に連結される部位１４０Ｄとの間に構成される間隙の長さ（距離）ｇ２よりも大きく設定される。
In this embodiment, the
さらに本実施例では、第２ばね１４１により閉弁方向に付勢され、弁体１０１が第１リフト量ｇ２だけリフトした場合に弁体１０１と係合する係合部材１４０と、係合部材１４０の閉弁方向の変位を規制する係合部材変位規制部（第１調整子５４の上端面５４Ｂ）と、を備える。さらに第２ばね１４１側の弁体１０１側に連結される部位１４０Ｄは、係合部材１４０に構成され、第２ばね１４１は係合部材１４０を介して弁体１０１に連結される。
Furthermore, in this embodiment, the
中間部材１３３の上方に位置するキャップ１３２の上端部には径方向に張り出した鍔部１３２Ａが形成されており、鍔部１３２Ａの下端面１３２Ｂに第３ばね１３４の他端部が当接するばね座が構成されている。キャップ１３２の鍔部１３２Ａの下端面１３２Ｂから下方に筒状部１３２Ｃが形成されており、筒状部１３２Ｃに突起部１３１が圧入固定されている。
A
キャップ１３２と中間部材１３３とがそれぞれ第３ばね１３４のばね座を構成するため、中間部材１３３の貫通孔１３３Ｂの直径（内径）はキャップ１３２の鍔部１３２Ａの直径（外径）よりも小さい。従って、中間部材１３３と第３ばね１３４とは、キャップ１３２と突起部１３１との圧入工程の前に、弁体１０１に組み付けられる。
Since the
キャップ１３２の上方に間隙ｇ２（第１リフト量）を介して付勢部材１４０を有する。係合部材１４０は、係合部材１４０の外径で最も大きい外径の段付き部１４０Ａを有する。段付き部１４０Ａは係合部材１４０の外周面から鍔状に張り出した鍔部を構成する。
An urging
係合部材１４０は第１調整子５４の径方向中央部を貫通する貫通孔５４Ｃに挿通され、段付き部１４０Ａの下面１４０Ｂは第１調整子５４の上端面５４Ｂに当接している。係合部材１４０の段付き部１４０Ａの上面１４０Ｃには第２ばね１４１の着座面が形成されている。なお、第２ばね１４１の一端部は燃料噴射弁１００の本体側（本実施例では第２調整子５５の下端面５５Ａ）に支持されている。
The engaging
上述したように、本実施例では、第１ばね（閉弁スプリング）１１０、第２ばね（係合部材付勢スプリング）１４１、第３ばね（中間スプリング）１３４、及び第４ばね（ゼロスプリング）２０４の、４つのばねを備え、４つのばねは中心線１００ａに沿って同列（一列）に配置されている。
As described above, in this embodiment, the first spring (valve closing spring) 110, the second spring (engaging member biasing spring) 141, the third spring (intermediate spring) 134, and the fourth spring (zero spring). 204 includes four springs, and the four springs are arranged in the same row (one row) along the
すなわち本実施例では、第１ばね１１０は、係合部材変位規制部５４Ｂに対して可動子２０１側に配置され、第２ばね１４１は、係合部材変位規制部５４Ｂに対して可動子２０１側とは反対側に配置される。そして、第１ばね１１０と第２ばねとは、燃料噴射弁１００の中心線１００ａに沿う方向において同列（一列）に配置される。さらに本実施例では、第１ばね１１０、第２ばね１４１、第３ばね１３４、及び第４ばね２０４は、コイルばねで構成されると共に、燃料噴射弁１００の中心線１００ａに沿う方向において同列に配置される。
That is, in the present embodiment, the
これにより、燃料噴射弁１００の径方向寸法の増大を抑制することができる。
Thereby, the increase in the radial dimension of the
本実施例では、第１ばね１１０、第２ばね１４１、第３ばね１３４、及び第４ばね２０４はいずれもコイルばねで構成している。第１ばね１１０、第２ばね１４１、及び第３ばね１３４は、固定コア１０７の貫通孔１０７Ｃ内に配設されるため、各ばね１１０，１４１，１３４の外径は、貫通孔１０７Ｃの直径（内径）よりも小さい。一方、第４ばね２０４は、貫通孔１０７Ｃに対して下方に配設されるため、その外径は比較的自由に設定できる。
In the present embodiment, the
本実施例では、第１ばね１１０及び第２ばね１４１は、同じ形状で同じばね定数を有するばねで構成されている。すなわち、第１ばね１１０の外径寸法と第２ばね１４１の外径寸法とは等しい。第１ばね１１０の付勢力（セット荷重）は第１調整子５４で設定することができ、第２ばね１４１の付勢力（セット荷重）は第２調整子５５で設定することができ、それぞれのばね１１０，１４１の付勢力（セット荷重）を異なる大きさに設定することができる。これにより、部品が共通化される。
In the present embodiment, the
本実施例では、弁体１０１の段付き部１２９、キャップ１３２、中間部材１３３、第３ばね１３４、係合部材１４０、第１調整子５４、第２調整子５５、第１ばね１１０、及び第２ばね１４１は、可動子２０１に対して上流側（燃料供給口１１２側）に配置されている。中間部材１３３、第３ばね１３４、係合部材１４０、第１調整子５４、第２調整子５５、第１ばね１１０、及び第２ばね１４１の各外径は、いずれも固定コア１０７の貫通孔１０７Ｃの直径（内径）よりも小さい。また弁体１０１の段付き部１２９及びキャップ１３２の最大外径も、貫通孔１０７Ｃの直径（内径）よりも小さい。
In this embodiment, the stepped
このため、第４ばね２０４、可動子２０１及び固定コア１０７をノズルホルダ１１１に組み付けた後で、キャップ１３２、中間部材１３３及び第３ばね１３４を組み付けた弁体１０１を、貫通孔１０７Ｃの可動子２０１側とは反対側の端部から貫通孔１０７Ｃ内に挿入して、燃料噴射弁１００内に組み付けることができる。更にその後から、第１ばね１１０、第１調整子５４、係合部材１４０、第２ばね１４１、及び第２調整子５５を貫通孔１０７Ｃ内に挿入して燃料噴射弁１００内に組み付けることができる。弁体１０１、第１ばね１１０、第１調整子５４、係合部材１４０、第２ばね１４１、及び第２調整子５５は、この順番に燃料噴射弁１００内に組み付ける。
For this reason, after assembling the
このように、本実施例の燃料噴射弁１００は、弁体１０１、第１ばね１１０、第１調整子５４、係合部材１４０、第２ばね１４１、及び第２調整子５５は、固定コア１０７の貫通孔１０７Ｃの可動子２０１側とは反対側の端部から、この順番に組み付け可能に構成れている。
As described above, the
この場合、係合部材１４０、第２ばね１４１、及び第２調整子５５を除く構成とすることにより、本実施例における２段リフトの構成を１段リフトの構成に変更することができる。すなわち、弁体１０１、第１ばね１１０、第１調整子５４を燃料噴射弁１００内に組み付け、係合部材１４０、第２ばね１４１、及び第２調整子５５は組付けない構成とする。
In this case, by adopting a configuration excluding the engaging
これにより、２段リフトの燃料噴射弁１００の構成及び部品の一部を１段リフトの燃料噴射弁の構成及び部品と共通化することができ、生産性を向上することができる。また、生産設備の一部を共通化することが可能となる。このため、２段リフトの燃料噴射弁１００を含む燃料噴射弁の生産コストを低減することができる。また、弁体１０１（キャップ１３２、中間部材１３３、第３ばね１３４）、係合部材１４０、第１調整子５４、第２調整子５５、第１ばね１１０、及び第２ばね１４１の部品交換が容易になり、燃料噴射弁１００の生産性が向上する。
As a result, the configuration and parts of the
詳細は後で説明するが、本実施例では、弁体１０１は第１リフト量ｇ２だけリフトした場合に係合部材１４０に当接し、開弁方向への移動（リフト）が規制される。弁体１０１は、係合部材１４０に当接した後、更に開弁方向に移動しようとすると、第１ばね１１０による閉弁方向の付勢力に加えて第２ばね１４１による閉弁方向の付勢力を受ける。
Although details will be described later, in this embodiment, when the
つまり本実施例の燃料噴射弁１００は、第１ばね１１０により閉弁方向に付勢される弁体１０１と、固定コア１０７に吸引されることで弁体１０１と係合して弁体１０１を開弁方向に押し上げる可動子２０１と、可動子２０１が固定コア１０７に衝突する前に、可動子２０１により第１ばね１１０の付勢力に抗して弁体１０１を第１リフト量ｇ２、リフトさせた場合に第１ばね１１０に加えて弁体１０１を閉弁方向に付勢する第２ばね１４１１と、を備える。或いは、協働して燃料通路の開閉を行う弁座１１５及び弁体１０１と、弁体１０１を開弁方向にリフトする可動子２０１と、弁体１０１を閉弁方向に付勢する第１ばね１１０と、第１ばね１１０の付勢力に抗して弁体１０１を第１リフト量ｇ２だけリフトした場合に、弁体１０１に連結されて弁体１０１を閉弁方向に付勢する第２ばね１４１と、を備える。この場合、弁体１０１は、第１リフト量ｇ２よりも大きな第２リフト量（ｇ３−ｇ１）にリフトされる際に、第１ばね１１０の付勢力に加えて第２ばね１４１の付勢力に抗してリフトされるように構成される。
That is, the
図３を参照して、開弁時における可動子２０１の初動状態について説明する。図３は、図２の状態からコイル１０８が通電状態となって、可動子２０１が開弁方向に動いて、可動子２０１の上端面２０１Ａが弁体１０１の段付き部１２９の下面１２９Ｂに衝突した状態を示す断面図である。
With reference to FIG. 3, the initial movement state of the needle |
図２の状態より、コイル１０８に通電されると、磁気回路を構成する磁気コア１０７、ヨーク１０９及び可動子２０１に磁束が生じ、固定コア１０７と可動子２０１との間に磁気吸引力が発生する。
From the state of FIG. 2, when the
式（１）は、可動子２０１が開弁方向への運動を開始するときの、磁気吸引力Ｆａ、第３ばね（中間スプリング）１３４の付勢力Ｆｍ、及び第４ばね（ゼロスプリング）２０４の付勢力Ｆｚの関係を示している。
Ｆａ＞Ｆｍ−Ｆｚ 式（１）
式（１）に示すように、可動子２０１と固定コア１０７の間に作用する磁気吸引力Ｆａが、第３ばね１３４の付勢力Ｆｍと第４ばね２０４の付勢力Ｆｚの差よりも大きくなると、可動子２０１は固定コア１０７側に吸引されて開弁方向の運動を開始する。
The expression (1) indicates that the magnetic attraction force Fa, the urging force Fm of the third spring (intermediate spring) 134, and the fourth spring (zero spring) 204 when the
Fa> Fm-Fz Formula (1)
As shown in Expression (1), when the magnetic attractive force Fa acting between the
図３では、弁体１０１が閉弁状態を維持した状態で、可動子２０１が間隙ｇ１分だけ固定コア１０７側に変位した状態を示している。すなわち、可動子２０１が中間部材１３３を持ち上げ、可動子２０１の上端面２０１Ａは弁体１０１の段付き部１２９の下面１２９Ｂに接触する。このとき、中間部材１３３の底面１３３Ｅと段付き部１２９の上面１２９Ａとの間には、間隙ｇ1に相当する間隙が形成される。図２では固定コア１０７と可動子２０１の上端面２０１Ａとの間には間隙ｇ３が存在していたが、図３では間隙はｇ３’（ｇ３’＝ｇ３−ｇ１）に減少する。なお間隙ｇ２は、図２と同じ状態である。
FIG. 3 shows a state in which the
このとき、可動子２０１に蓄えられた運動エネルギが、弁体１０１の開弁動作に使用される。よって、間隙ｇ１（予備リフト）が設定されていることで可動子２０１の運動エネルギを利用でき、開弁動作の応答性を向上させることができる。したがって、高い燃料圧力下でも迅速に開弁することが可能となる。
At this time, the kinetic energy stored in the
図４は、図３の状態から更に可動子２０１が変位して、キャップ１３２の鍔部１３２Ａの上端面１３２Ｄが付勢部材１４０の下端面１４０Ｄに衝突した状態を示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state in which the
図３の状態からコイル１０８への通電を継続し、キャップ１３２の上端面１３２Ｄと係合部材１４０の下端面１４０Ｄとの間に予め設けられた間隙ｇ２（第１リフト量）分だけ、可動子２０１及び弁体１０１が変位すると、図４に示す状態となる。図４の状態では、キャップ１３２の上端面１３２Ｃが係合部材１４０の下端面１４０Ｄに衝突し、弁体１０１が上流方向（開弁方向）へ向かう動きが規制される。このように、係合部材１４０は弁体１０１のリフトを規制する部材であり、リフト規制部材と呼ぶ場合もある。
The
このときにコイル１０８に通電される駆動電流について、図７Ａを用いて説明する。図７Ａは、弁体のリフト量が小さい場合（小リフト時）の駆動電流波形（Current：上図）及び弁体変位（Needle Lift：下図）を示す図である。
A drive current energized to the
図７Ａに示すように、コイル１０８に通電する最大駆動電流４０１を予め設定した閾値Ｉ１よりも小さくすると、式（２）および式（３）の力の関係が満たされる。
Ｆｆ ＋ Ｆｐ ＜ Ｆａ 式（２）
Ｆｆ ＋ Ｆｓ ＋ Ｆｐ ＞ Ｆａ 式（３）
なお、４０２は最大駆動電流４０１を流した後に可動子２０１が磁気コア１０７に吸引されたまま維持できる保持電流を意味する。
As shown in FIG. 7A, when the maximum drive current 401 to be passed through the
Ff + Fp <Fa Formula (2)
Ff + Fs + Fp> Fa Formula (3)
式（２）は可動子２０１の磁気吸引力Ｆａの方が、弁体１０１に作用する流体による差圧力Ｆｐと第１ばね１１０による付勢力Ｆｆとの和よりも大きくなる条件を示す。また式（３）は可動子２０１の磁気吸引力Ｆａが、弁体１０１に作用する流体による差圧力Ｆｐと第１ばね１１０による付勢力Ｆｆと第２ばね１４１による付勢力Ｆｓとの和よりも小さくなる条件を示す。
Equation (2) indicates a condition in which the magnetic attraction force Fa of the
つまり、可動子２０１に作用する磁気吸引力Ｆａによって、可動子２０１及び弁体１０１は、弁体１０１に作用する流体による差圧力Ｆｐと第１ばね１１０による付勢力Ｆｆとの合力に打ち勝って、キャップ１３２が係合部材１４０に接触するまで移動することができる。しかし、閾値Ｉ１に満たない最大駆動電流４０１による磁気吸引力Ｆａでは、差圧力Ｆｐと第１ばね１１０による付勢力Ｆｆと第２ばね１４１による付勢力Ｆｓとの合力に打ち勝つことができず、可動子２０１及び弁体１０１の開弁方向へ向かう動きが規制される。そのため図４に示すように、キャップ１３２と係合部材１４０との間の間隙ｇ２がなくなり、可動子２０１と固定コア１０７との間に間隙ｇ３’’（ｇ３’’＝ｇ３−ｇ１−ｇ２）が残った状態となる。図３の状態から図４の状態に至る間に、弁体１０１は間隙ｇ２に相当する距離（第１リフト量）だけリフトされる。図４の状態を小リフト状態（第１リフト状態）と呼ぶ。
That is, due to the magnetic attractive force Fa acting on the
繰り返しになるが、第２ばね１４１により閉弁方向に付勢される係合部材１４０を備え、可動子２０１により第１ばね１１０の付勢力に抗して弁体１０１を第１リフト量、リフトさせた場合に、弁体１０１が係合部材１４０と接触することにより、第２ばね１４１の付勢力は第１ばね１１０の付勢力に加えて弁体１０１を閉弁方向に付勢する。
Again, the
図４の状態（小リフト状態）から、コイル１０８への電流を遮断すると、可動子２０１と固定コア１０７との間に生じている磁束が消失する。そして、磁気吸引力Ｆａが弁体１０１に作用する流体による差圧力Ｆｐと第１ばね１１０による付勢力Ｆｆよりも小さくなると、可動子２０１は下流方向への変位を開始する。この動きに伴って弁体１０１は閉弁方向（下流方向）への変位を開始し、その後、弁体１０１は弁座１１５と当接し、燃料噴射弁１００は閉弁する。
When the current to the
小リフトの場合には図２及び図３に示すように、弁体１０１はキャップ１３２と付勢部材１４０との間に設けられた間隙ｇ２（第１リフト量）分（図７Ａの弁体変位４０３）だけ変位する。弁体１０１は、弁体１０１の運動を規制する部材に衝突することによって軸方向（中心線１００ａ方向）の変位が規制される。本実施例では、小リフト状態において弁体１０１の運動を規制する部材は、係合部材１４０である。弁体１０１は静止した係合部材１４０に当接して運動を規制されるため、弁体１０１のリフト量を安定させることができる。その結果、安定した量の燃料を噴射することができる。
In the case of a small lift, as shown in FIGS. 2 and 3, the
図７Ｂは、弁体のリフト量が大きい場合（小リフト時）の駆動電流波形（Current：上図）及び弁体変位（Needle Lift：下図）を示す図である。 FIG. 7B is a diagram showing a drive current waveform (Current: upper diagram) and valve body displacement (Needle Lift: lower diagram) when the lift amount of the valve element is large (at the time of small lift).
図７Ｂに示すように、コイル１０８に通電する最大駆動電流値４０４を予め設定した閾値Ｉ１よりも大きくすると、式（４）に示す条件が満たされる。
As shown in FIG. 7B, when the maximum drive
Ｆｆ ＋ Ｆｓ ＋ Ｆｐ ＜ Ｆａ 式（４）
なお、４０５は最大駆動電流４０４を流した後に可動子２０１が固定コア１０７に吸引されたままの状態を維持できる保持電流を意味する。式（４）は、可動子２０１の磁気吸引力Ｆａが、弁体１０１に作用する流体による差圧力Ｆｐと第１ばね１１０による付勢力Ｆｆと第２ばね１４１による付勢力Ｆｓとの和（合力）よりも大きくなるという条件を示す。
Ff + Fs + Fp <Fa Formula (4)
図５は、図４の状態から更に可動子２０１が変位して、可動子２０１の上端部２０１Ａが固定コア１０７の下端面１０７Ｂに衝突した状態を示す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state where the
図７Ｂに示す駆動電流を流すと、可動子２０１及び弁体１０１は、図４に示す状態に移動し、さらにその後、可動子２０１が固定コア１０７との間の間隙ｇ３’’の分だけ開弁方向に変位する。可動子２０１の変位に伴って、弁体１０１及び係合部材１４０も開弁方向に変位する。
When the drive current shown in FIG. 7B is applied, the
図５では、可動子２０１の上端部２０１Ａが固定コア１０７の下端面１０７Ｂに衝突し、弁体１０１が上流方向へ向かう動きが規制される。このとき係合部材１４０の段付き部１４０Ａの下面１４０Ｂと第１調整子５４の上端面５４Ｂとの間には間隙ｇ３’’（ｇ３’’＝ｇ３−ｇ１−ｇ２）が形成される。結果として、弁体１０１は、間隙ｇ２（第１リフト量）と間隙ｇ３’’との和に相当する距離（第２リフト量：ｇ３−ｇ１）だけリフトされる。図５の状態を大リフト状態（第２リフト状態）と呼ぶ。
In FIG. 5, the
つまり、本実施例の燃料噴射弁１００は、可動子２０１により第１ばね１１０の付勢力に抗して弁体１０１を第１リフト量、リフトさせた後、可動子２０１により第１ばね１１０及び第２ばね１４１の付勢力に抗して弁体１０１を第２リフト量、リフトさせた場合に、可動子２０１が固定コア１０７に当接するように構成される。すなわち、燃料噴射弁１００は、可動子２０１を電磁力により吸引する固定コア１０７を備えており、固定コア１０７の下端面１０７Ｂが可動子２０１の開弁方向（上流方向）の変位を規制する可動子変位規制部を構成する。なお、可動子変位規制部１０７Ｂは弁体１０１が第２リフト量にリフトされる状態で可動子２０１の開弁方向の変位を規制する。
That is, the
大リフト状態において、可動子２０１の開弁方向の変位は、可動子２０１の運動を規制する静止部材に当接することによって規制される。本実施例では、可動子２０１の運動を規制する静止部材は固定コア１０７である。一方、弁体１０１は、第１ばね１１０及び第２ばね１４１により、固定コア１０７に当接して静止した可動子２０１に押し付けられる。そのため、弁体１０１の挙動は安定し、安定した量の燃料を噴射することができる。
In the large lift state, the displacement of the
つまり、本実施例の燃料噴射弁１００は、第１ばね１１０により閉弁方向に付勢される弁体１０１と、固定コア１０７に吸引されることで弁体１０１と係合して弁体１０１を開弁方向に押し上げる可動子２０１と、可動子２０１が固定コア１０７に吸引されて衝突（当接）する衝突部材(当接部材：基本的には固定コア)と、第２ばね１４１により付勢され、可動子２０１により第１ばね１１０の付勢力に抗して弁体１０１が第１リフト量、リフトした場合に衝突（当接）する係合部材（リフト規制部材）１４０と、を備え、閉弁した状態において、可動子２０１と衝突部材との間の距離が、弁体１０１と係合部材１４０との間の距離よりも大きく設定される。
That is, the
図５に示す大リフト状態から、コイル１０８への電流が遮断されると、可動子２０１に生じている磁束が消失する。そして磁気吸引力が弁体１０１に作用する流体による差圧力Ｆｐと第１ばね１１０による付勢力Ｆｆと第２ばね１４１による付勢力Ｆｓとの合力よりも小さくなると、可動子２０１が下流方向（閉弁方向）へ変位する。可動子２０１が下流方向へ間隙ｇ３’’の分だけ変位すると弁体１０１も下流方向へ間隙ｇ３’’の分だけ変位し、係合部材１４０の段付き部１４０Ａの下面１４０Ｂと第１調整子５４の上端面５４とＢが当接し、ここで第２ばね１４１による付勢力Ｆｓは可動子２０１に対して作用しなくなる。
When the current to the
可動子２０１が下流方向へ間隙ｇ３’’の分だけ変位した後は、磁気吸引力が弁体１０１に作用する流体による差圧力Ｆｐと第１ばね１１０による付勢力Ｆｆとの合力により、さらに可動子２０１及び弁体１０１は下流方向へ変位し、その後、弁体１０１は弁座１１５と当接し、燃料噴射弁１００は閉弁する。
After the
結果として、図７Ｂに示すように、弁体１０１は大リフト状態の弁変位４０６となる。
As a result, as shown in FIG. 7B, the
燃料噴射弁１００に供給する電流により、弁体１０１の変位を大リフト状態と小リフト状態とに切り替え可能にするためには、図２の閉弁状態における間隙ｇ１、間隙ｇ２（第１リフト量）及び間隙ｇ３の寸法関係は、大きい順にｇ３、ｇ１、ｇ２となるように設定する。
In order to switch the displacement of the
図６は、本発明の第一実施例に係る燃料噴射弁１００の弁体１０１及び可動子２０１の挙動を並べて示す概略図である。
FIG. 6 is a schematic view showing the behavior of the
図６（ａ）は図２に、図６（ｂ）は図３に、図６（ｃ）は図４に、図６（ｄ）は図５に、それぞれ対応した状態を示している。 6A shows a state corresponding to FIG. 2, FIG. 6B shows a state corresponding to FIG. 3, FIG. 6C shows a state corresponding to FIG. 4, and FIG. 6D shows a state corresponding to FIG.
このように弁体１０１を閉弁方向に付勢する第１ばね１１０と、第２ばね１４１と、係合部材１４０と、を備え、コイル１０８への駆動電流を変えることで、弁体１０１の変位を二段階に可変とすることができる。
As described above, the
さらに可動子２０１を一部材で構成し、弁体１０１を閉弁方向に付勢するばねを複数に分割し、弁体１０１のリフト量を第１リフト量に規制する係合部材１４０を設けた構成により、第１リフト状態における弁体１０１のリフト量を正確かつ安定した状態に維持することができる。
Further, the
［実施例２］
図８を用いて、本発明に係る第２実施例の構成について説明する。図８は、本発明の第二実施例に係る燃料噴射弁１００の可動子２０１近傍の拡大図であり、コイル１０８が非通電の状態を示す断面図である。第１実施例と同様な構成には、第１実施例と同じ符号を付し、説明を省略する。なお、図８には図示していないが、弁体１０１は弁座部材１０２に設けられた弁座１１５に接触することで、閉弁状態となっている。
[Example 2]
The configuration of the second embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 is an enlarged view of the vicinity of the
本実施例では、係合部材１４０が設けられておらず、第１ばね（閉弁スプリング）１１０、第２ばね（係合部材付勢スプリング）１４１、間隔形成部材１３５、第１調整子５４、及び第２調整子５５の構成が第１実施例と異なる。以下の説明では、異なる構成を中心に説明し、同じ構成については説明を省略する。
In this embodiment, the
固定コア１０７の内周には、間隔形成部材１３５が圧入によって固定されている。間隔形成部材１３５は、第１調整子５４及び第２調整子５５に対して、可動子２０１側に配置されている。閉弁状態では、キャップ１３２の上端面１３２Ｄは、間隔形成部材１３５の上端面１３５Ｂに対して、間隙ｇ２（第１リフト量）に相当する長さ寸法だけ低い位置（弁座１１５側）に配置されている。
An
本実施例では、係合部材１４０が設けられていないため、第２ばね１４１は係合部材１４０を付勢するスプリングではない。
In this embodiment, since the engaging
間隔形成部材１３５の上端面１３５Ａには第２ばね１４１の着座面が形成され、第２ばね１４１の一端部（上端部）は間隔形成部材１３５の上端面１３５Ａに支持されている。すなわち、第２ばね１４１は、弁体１０１側の端部における、弁体１０１側に向かう変位が間隔形成部材１３５により規制されている。第２ばね１４１の他端部（下端部）は燃料噴射弁１００の本体側（本実施例では第２調整子５５の下端面５５Ａ）に支持されている。
A seating surface of the
一方、第１ばね１１０の一端部（上端部）は第１調整子５４の下端面５４Ａに支持され、第１ばね１１０の他端部（下端部）はキャップ１３２の上端面１３２Ｄに支持されている。
On the other hand, one end (upper end) of the
間隔形成部材１３５は、径方向中央部に、中心線１００ａに沿う方向に貫通する貫通孔１３５Ｂを有する。貫通孔１３５Ｂはキャップ１３２の配置スペース形成し、キャップ１３２は間隔形成部材１３５の内周側（径方向内側）に配置されている。この間隔形成部材１３５及びキャップ１３２の配置に関連して、第１ばね１１０は第２ばね１４１の内周側（径方向内側）に配置されている。
The space |
なお、このばね配置に関連して、第１ばね１１０及び第２ばね１４１は、共にコイルばねである。第１実施例も第２実施例と同様に、第１ばね１１０及び第２ばね１４１は、共にコイルばねで構成している。
In relation to this spring arrangement, both the
キャップ１３２の上端面１３２Ｄと間隔形成部材１３５の上端面１３５Ｂとの間隙ｇ２が設けられていることにより、閉弁状態では、第２ばね１４１の下端部はキャップ１３２の上端面１３２Ｄに当接していない。すなわち、第２ばね１４１の下端部とキャップ１３２の上端面１３２Ｄとの間に、間隙ｇ２（第１リフト量）に相当する隙間が存在する。
By providing a gap g2 between the
これにより弁体１０１は、閉弁状態からｇ２（第１リフト量）に相当する距離をリフトした場合に、第２ばね１４１の下端部に当接し、第１ばね１１０による閉弁方向の付勢力に加えて第２ばね１４１による閉弁方向の付勢力を受ける。
As a result, when the
なお本実施例では、第２調整子５５の下端面５５Ａは、中心線１００ａに沿う方向において、第１調整子５４の下端面５４Ａに対して、間隔形成部材１３５側に位置する。しかし、第２調整子５５の下端面５５Ａは、第１調整子５４の下端面５４Ａと同位置に配置されてもよいし、第１調整子５４の下端面５４Ａに対して、間隔形成部材１３５側とは反対側に配置されてもよい。要は、閉弁スプリング（１１０の付勢力（セット荷重）と第２ばね１４１の付勢力（セット荷重）とが適切に設定されればよい。
In the present embodiment, the
また第１調整子５４は、外周面に図示しない切り欠きが設けられており、この切り欠きを通じて燃料通路が第１調整子５４の下流側に流れる。
Further, the
第１実施例及び第２実施例では、中心線１００ａに沿う方向の異なる２カ所で、弁体１０１の開閉弁方向における移動を案内する。２カ所の案内部は従来と同様に適宜設けることができる。本実施例では、２カ所の案内部のうち上流側に設けられる案内部を間隔形成部材１３５の内周面１３５Ｂで構成する。
In 1st Example and 2nd Example, the movement in the on-off valve direction of the
具体的に説明すると、弁体１０１は、弁体１０１側の第２ばね１４１の下端部に連結される部位に固定されたキャップ（キャップ部材）１３２を備える。そして間隔形成部材１３５は、キャップ１３２の鍔部１３２Ａの外周と摺接し、中心線１００ａに沿う方向（開閉弁方向）におけるキャップ１３２の移動を案内する内周面１３５Ｂを有する。
More specifically, the
これにより、間隔形成部材１３５の内周面１３５Ｂは、弁体１０１の移動を案内する案内面となる。間隔形成部材１３５を弁体１０１の案内面とすることで、間隔形成部材１３５の材料として耐摩耗性に優れた材料を選択することができ、信頼性の高い燃料噴射弁１００にすることができる。
Thereby, the inner
次に図８〜図１１を用いて、コイル１０８に電流が印可された際の動作について説明する。
Next, the operation when a current is applied to the
図８はコイル１０８に通電がない状態（閉弁状態）を示している。この状態では、図示していないが、弁体１０１は第１ばね１１０による付勢力で閉弁方向に付勢され、弁体１０１の弁体シート部１１５は弁座部材１０２に設けられた弁座１１５に当接している。
FIG. 8 shows a state where the
キャップ１３２の上端面１３２Ｃと間隔形成部材１３５の上端面１３５Ａとの間に間隙ｇ２（第１リフト量）が存在する。
A gap g2 (first lift amount) exists between the upper end surface 132C of the
図９は、図８の状態からコイル１０８が通電状態となって、可動子２０１が開弁方向に動いて、可動子２０１の上端面２０１Ａが弁体１０１の段付き部１２９の下面１２９Ｂと衝突した状態を示す断面図である。
In FIG. 9, the
図８の状態で、コイル１０８に図７Ａの電流が通電されると、固定コア１０７、ヨーク１０９及び可動子２０１により構成される磁気回路に磁束が生じ、固定コア１０７と可動子２０１との間に磁気吸引力（電磁吸引力）が発生する。
In the state of FIG. 8, when the current of FIG. 7A is applied to the
図９の状態では、図８の状態から、弁体１０１の段付き部１２９の下面１２９Ｂと可動子２０１の上端面２０１Ａとの間に予め設けられた間隙ｇ１分だけ、可動子２０１が変位した状態を示す。この状態では、可動子２０１の上端面２０１Ａと固定コア１０７の下端面との間には、間隙ｇ３’（ｇ３’＝ｇ３−ｇ１）が存在する。
In the state of FIG. 9, the
図１０は、図９の状態から更に可動子２０１が変位して、キャップ１３２の鍔部１３２Ａの上端面１３２Ｄが第２ばね１４１衝突し、間隔形成部材１３５の上端面１３５Ａがキャップ１３２の上端面１３２Ｄと同一面となった状態を示す断面図である。
In FIG. 10, the
図１０の状態では、図９の状態からコイル１０８への通電を継続することにより、キャップ１３２の上端面１３２Ｄと間隔形成部材１３５の上端面１３５Ｂとの間に予め設けられた間隙ｇ２（第１リフト量）分だけ、可動子２０１及び弁体１０１が変位する。すなわち、弁体１０１が第１リフト量ｇ２分だけリフトした状態（小リフト状態、第１リフト状態）になる。
In the state of FIG. 10, by continuing energization to the
図１０の状態では、キャップ１３２の上端面１３２Ｄが第２ばね１４１の下端部に接触し、弁体１０１が上流方向（開弁方向）へ向かう動きが規制される。
In the state of FIG. 10, the
小リフトの場合には、図１０に示すように、弁体１０１は可動子２０１と一体となって間隙ｇ２（第１リフト量）分だけ変位する（図７Ａの弁体変位４０３）。この状態では、キャップ１３２の上端面１３２Ｄと間隔形成部材１３５の上端面１３５Ａとは、中心線１００ａに沿う方向の位置が雄ねじになり、両端面１３５Ｄ，１３２Ａは同一面となる。
In the case of a small lift, as shown in FIG. 10, the
弁体１０１は、弁体１０１あるいは可動子２０１の運動を規制する部材（本実施例では第２ばね１４１）に当接することによって軸方向の変位が規制される。これにより、弁体１０１のリフト量を安定させることができるため、安定した燃料量を噴射することができる。
The axial displacement of the
なお小リフトの場合、可動子２０１の上端面２０１Ａと固定コア１０７の下端面との間には、間隙ｇ３’’（ｇ３’’＝ｇ３’−ｇ２）が存在する。
In the case of a small lift, a gap g3 ″ (g3 ″ = g3′−g2) exists between the
図１０の状態（小リフト状態）から、コイル１０８への電流を遮断すると、可動子２０１と固定コア１０７との間に生じている磁束が消失する。そして、磁気吸引力Ｆａが、弁体１０１に作用する流体による差圧力Ｆｐと第１ばね１１０による付勢力Ｆｆよりも小さくなると、可動子２０１は下流方向（閉弁方向）への変位を開始する。この動きに伴って弁体１０１は閉弁方向への変位を開始して弁座１１５と当接し、燃料噴射弁１００が閉弁する。
When the current to the
図１１は、図１０の状態から更に可動子２０１が変位して、可動子２０１の上端部２０１Ａが固定コア１０７の下端面１０７Ｂに衝突した状態を示す断面図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a state where the
図７Ｂに示す駆動電流を流すと、弁体１０１及び可動子２０１が間隙ｇ２（第１リフト量）に相当する距離を移動した後、さらに間隙ｇ３’’ に相当する距離を開弁方向に変位する。この変異により、可動子２０１の上端部２０１Ａは固定コア１０７の下端面１０１Ｂに当接し、可動子２０１の上流方向（開弁方向）へ向かう動きが規制される。このときキャップ１３２の上端面１３２Ｃと間隔形成部材１３５の上端面１３５Ａとの間には間隙ｇ３’’が形成される。すなわち、キャップ１３２の上端面１３２Ｃは間隔形成部材１３５の上端面１３５Ａから間隙ｇ３’’に相当する長さ分、上流側に突出する。結果として、弁体１０１は、間隙ｇ２（第１リフト量）と間隙ｇ３’’ との和に相当する距離（第２リフト量）だけ変位して、大リフト状態となる。結果として、図７Ｂに示すように、弁体１０１は大リフト状態の弁変位４０６となる。
When the driving current shown in FIG. 7B is flowed, after the
大リフト状態においても、可動子２０１の開弁方向の変位は、可動子２０１の運動を規制する静止部材に当接することによって規制される。本実施例では、可動子２０１の運動を規制する静止部材は固定コア１０７である。一方、弁体１０１は、第１ばね１１０及び第２ばね１４１により、固定コア１０７に当接して静止した可動子２０１に押し付けられる。そのため、弁体１０１の挙動は安定し、安定した噴射量を供給することができる。
Even in the large lift state, the displacement of the
つまり、本実施例の燃料噴射弁１００は、第１ばね１１０により閉弁方向に付勢される弁体１０１と、固定コア１０７に吸引されることで弁体１０１と係合して弁体１０１を開弁方向に押し上げる可動子２０１と、可動子２０１が固定コア１０７に吸引されて衝突（当接）する衝突部材(当接部材：基本は固定コア)と、可動子２０１により第１ばね１１０の付勢力に抗して弁体１０１が第１リフト量、リフトした場合に衝突（当接）する第２ばね１４１と、を備え、閉弁した状態において、可動子２０１と衝突部材との間の距離が、弁体１０１と第２ばね１４１との間の距離よりも大きく設定される。
That is, the
図１１に示す大リフト状態から、コイル１０８への電流が遮断されると、可動子２０１に生じている磁束が消失する。そして磁気吸引力が弁体１０１に作用する流体による差圧力Ｆｐ、第１ばね１１０による付勢力Ｆｆ、及び第２ばね１４１による付勢力Ｆｓの和（合力）よりも小さくなると、可動子２０１が下流方向へ変位する。弁体１０１及び可動子２０１が下流方向へ間隙ｇ３’’の分だけ変位すると、キャップ１３２の上端面１３２Ｄと間隔形成部材１３５の上端面１３５Ａとが同一面となり、ここで第２ばね１４１による付勢力Ｆｓは弁体１０１及び可動子２０１に対して作用しなくなる。その後、弁体１０１及び可動子２０１は、弁体１０１に作用する流体による差圧力Ｆｐ、及び第１ばね１１０による付勢力Ｆｆを受けて、下流方向（閉弁方向）に変位して弁座１１５に当接し、燃料噴射弁１００が閉弁する。
When the current to the
本実施例においても、第１実施例と同様に、燃料噴射弁１００に供給する電流により弁体１０１の変位を大リフト状態と小リフト状態とに切り替え可能にするために、間隙ｇ１、間隙ｇ２（第１リフト量）及び間隙ｇ３の寸法関係は、大きい順にｇ３、ｇ１、ｇ２（第１リフト量）の順番となるように設定する。
Also in the present embodiment, as in the first embodiment, the gap g1 and the gap g2 are provided so that the displacement of the
図１２は、本発明の第二実施例に係る燃料噴射弁１００の弁体１０１、可動子２０１の挙動を並べて示す概略図である。
FIG. 12 is a schematic view showing the behavior of the
図１２（ａ）は図８に、図１２（ｂ）は図９に、図１２（ｃ）は図１０に、図１２（ｄ）は図１１に、それぞれ対応した状態を示している。 FIG. 12A shows a state corresponding to FIG. 8, FIG. 12B shows a state corresponding to FIG. 9, FIG. 12C shows a state corresponding to FIG. 10, and FIG.
このように弁体１０１を閉弁方向に付勢する第１ばね１１０と第２ばね１４１とを備え、コイル１０８への駆動電流を変えることで、弁体１０１の変位を二段階に可変とすることができる。
As described above, the
本実施例では、第１実施例と同様に、協働して燃料通路の開閉を行う弁座１１５及び弁体１０１と、弁体１０１を開弁方向にリフトする可動子２０１と、弁体１０１を閉弁方向に付勢する第１ばね１１０と、第１ばね１１０の付勢力に抗して弁体１０１を第１リフト量ｇ２だけリフトした場合に、弁体１０１に連結されて弁体１０１を閉弁方向に付勢する第２ばね１４１と、を備える。この場合、弁体１０１は、第１リフト量ｇ２よりも大きな第２リフト量（ｇ３−ｇ１）にリフトされる際に、第１ばね１１０の付勢力に加えて第２ばね１４１の付勢力に抗してリフトされるように構成される。
In the present embodiment, similar to the first embodiment, the
さらに本実施例では、固定コア１０７の下端面１０７Ｂが可動子２０１の開弁方向（上流方向）の変位を規制する可動子変位規制部を構成する。閉弁時において、可動子２０１と可動子変位規制部１０７Ｂとの間の間隙の長さ（距離）ｇ３は、弁体１０１の第２ばね１４１の側（第２ばね１４１）に連結される部位１３２Ｄと第２ばね１４１の側（第２ばね１４１）の弁体１０１に連結される部位（第２ばね１４１の下端部）との間に構成される間隙の長さ（距離）ｇ２よりも大きく設定される。
Furthermore, in this embodiment, the
上述した第２実施例の構成において、第２ばね１４１及び第１ばね１１０はコイルばねで構成されている。第２ばね１４１は、第１ばね１１０の外周側に配置され、弁体１０１側の端部における、弁体１０１側に向かう変位が間隔形成部材１３５により規制されている。第２ばね１４１側の弁体１０１側に連結される部位は、第２ばね１４１の弁体１０１側の端部（下端部）である。弁体１０１側の第２ばね１４１側に連結される部位は、弁体１０１側の第２ばね１４１の前記端部に連結される部位１３２Ｄである。間隔形成部材１３５は、閉弁時に、第２ばね１４１の弁体１０１側の前記端部（下端部）と弁体１０１側の第２ばね１４１の前記端部に連結される部位１３２Ｄとの間に間隙ｇ２を形成する。
In the configuration of the second embodiment described above, the
また、固定コア１０７の組付け前に弁体１０１を組付けると、組立途中に弁体１０１が各部と擦れ合うことで、燃料噴射弁１００の内部に異物が発生するリスクが高まる場合がある。上述した各実施例では、固定コア１０７の組付け後に弁体１０１を組付けることができるため、異物が発生するリスクを低減することができる。
In addition, when the
上述した各実施例では、リフト量を小リフト状態と大リフト状態との２段階に変化させる例（２段リフト）を説明している。第１実施例における係合部材１４０及び第２ばね１４１や、第２実施例における間隔形成部材１３５及び第２ばね１４１をさらに多段に配置して、リフト量をさらに多段階に変化させるように構成してもよい。
In each of the above-described embodiments, an example (two-stage lift) in which the lift amount is changed in two stages of a small lift state and a large lift state is described. The
なお、本発明は上記した各実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 In addition, this invention is not limited to each above-mentioned Example, Various modifications are included. For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations. Further, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. Further, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.
５４…第１調整子、５５…第２調整子、１０１…弁体、１０２…弁座部材、１０７…固定コア、１１０…第１ばね（閉弁スプリング）、１１５…弁座、１１６…燃料噴射孔、１３２…キャップ、１３３…中間部材、１４１…第２ばね、１０３…第３ばね（中間スプリング）、２０４…第４ばね（ゼロスプリング）、１１２…燃料供給口、１３５…間隔形成部材、１４０…係合部材（付勢部材）、２０１…可動子。
54 ... 1st regulator, 55 ... 2nd regulator, 101 ... Valve body, 102 ... Valve seat member, 107 ... Fixed core, 110 ... 1st spring (valve closing spring), 115 ... Valve seat, 116 ...
Claims (12)
前記弁体を開弁方向にリフトする可動子と、
前記弁体を閉弁方向に付勢する第１ばねと、
前記第１ばねの付勢力に抗して前記弁体を第１リフト量だけリフトした場合に、前記弁体に連結されて前記弁体を閉弁方向に付勢する第２ばねと、
を備え、
前記弁体は、前記第１リフト量よりも大きな第２リフト量にリフトされる際に、前記第１ばねの付勢力に加えて前記第２ばねの付勢力に抗してリフトされるように構成された燃料噴射弁。 A valve seat and a valve body that cooperate to open and close the fuel passage;
A mover for lifting the valve body in a valve opening direction;
A first spring that biases the valve body in a valve closing direction;
A second spring coupled to the valve body for biasing the valve body in a valve closing direction when the valve body is lifted by a first lift amount against the biasing force of the first spring;
With
The valve body is lifted against the biasing force of the second spring in addition to the biasing force of the first spring when the valve body is lifted to a second lift amount larger than the first lift amount. Configured fuel injection valve.
前記可動子の開弁方向の変位を規制する可動子変位規制部を備え、
閉弁時において、前記可動子と前記可動子変位規制部との間の間隙の長さが、前記弁体側の前記第２ばね側に連結される部位と前記第２ばね側の前記弁体側に連結される部位との間に構成される間隙の長さよりも大きく設定された燃料噴射弁。 The fuel injection valve according to claim 1, wherein
A mover displacement restricting portion for restricting displacement of the mover in the valve opening direction;
When the valve is closed, the length of the gap between the mover and the mover displacement restricting portion is set to a portion connected to the second spring side on the valve body side and to the valve body side on the second spring side. A fuel injection valve that is set larger than the length of the gap formed between the connected parts.
前記第２ばねにより閉弁方向に付勢され、前記弁体が第１リフト量だけリフトした場合に前記弁体と係合する係合部材と、
前記係合部材の閉弁方向の変位を規制する係合部材変位規制部と、
を備え、
前記第２ばね側の前記弁体側に連結される前記部位は前記係合部材に構成され、
前記第２ばねは前記係合部材を介して前記弁体に連結される燃料噴射弁。 The fuel injection valve according to claim 2,
An engagement member that is urged in the valve closing direction by the second spring and engages the valve body when the valve body is lifted by a first lift amount;
An engaging member displacement restricting portion for restricting displacement of the engaging member in the valve closing direction;
With
The portion connected to the valve body side on the second spring side is constituted by the engaging member,
The second spring is a fuel injection valve connected to the valve body via the engagement member.
前記第１ばねは、前記係合部材変位規制部に対して前記可動子側に配置され、
前記第２ばねは、前記係合部材変位規制部に対して前記可動子側とは反対側に配置され、
前記第１ばねと前記第２ばねとは、燃料噴射弁の中心線に沿う方向において同列に配置された燃料噴射弁。 The fuel injection valve according to claim 3,
The first spring is disposed on the movable element side with respect to the engagement member displacement restricting portion,
The second spring is disposed on the side opposite to the mover side with respect to the engagement member displacement restricting portion,
The first spring and the second spring are fuel injection valves arranged in the same row in a direction along a center line of the fuel injection valve.
前記第１ばねと前記第２ばねとは、同じ外径寸法のばねで構成されている燃料噴射弁。 The fuel injection valve according to claim 4, wherein
The fuel injection valve, wherein the first spring and the second spring are constituted by springs having the same outer diameter.
前記可動子を電磁力により吸引する固定コアを備え、
前記可動子変位規制部は前記固定コアにより構成されると共に、
前記可動子変位規制部は前記弁体が第２リフト量にリフトされる状態で前記可動子の開弁方向の変位を規制する燃料噴射弁。 The fuel injection valve according to claim 2,
A fixed core for attracting the mover by electromagnetic force;
The mover displacement restricting portion is constituted by the fixed core,
The movable element displacement restricting portion is a fuel injection valve that restricts displacement of the movable element in a valve opening direction in a state where the valve body is lifted to a second lift amount.
前記可動子と前記弁体とは異なる部材として構成され、
前記弁体は前記可動子に対して開閉弁方向に相対変位可能に構成されている燃料噴射弁。 The fuel injection valve according to claim 6, wherein
The movable element and the valve body are configured as different members,
The fuel injection valve is configured such that the valve body is relatively displaceable in the direction of the on-off valve with respect to the mover.
前記弁体は、
前記可動子に対して前記固定コア側で当接して前記可動子の前記固定コア側への相対変位を規制する段付き部と、
前記可動子の前記段付き部に当接する当接部と前記段付き部の前記可動子に当接する当接部との間に間隙を形成する中間部材と、
前記中間部材を閉弁方向に付勢する第３ばねと、
を備え、
前記中間部材及び前記第３ばねは、前記弁体に一体に組み付けられている燃料噴射弁。 The fuel injection valve according to claim 7,
The valve body is
A stepped portion that abuts on the fixed core side with respect to the mover and restricts relative displacement of the mover toward the fixed core;
An intermediate member that forms a gap between a contact portion that contacts the stepped portion of the mover and a contact portion that contacts the mover of the stepped portion;
A third spring that biases the intermediate member in the valve closing direction;
With
The fuel injection valve, wherein the intermediate member and the third spring are integrally assembled with the valve body.
前記可動子に対して前記固定コア側とは反対側に配置され、前記可動子を開弁方向に付勢する第４ばねを備え、
前記第１ばね、前記第２ばね、前記第３ばね、及び前記第４ばねは、コイルばねで構成されると共に、燃料噴射弁の中心線に沿う方向において同列に配置された燃料噴射弁。 The fuel injection valve according to claim 8,
A fourth spring disposed on the side opposite to the fixed core side with respect to the mover and biasing the mover in a valve opening direction;
The first spring, the second spring, the third spring, and the fourth spring are constituted by coil springs, and are fuel injection valves arranged in the same row in a direction along the center line of the fuel injection valve.
燃料噴射弁の中心線に沿う方向に貫通する貫通孔を有し前記可動子を電磁力により吸引する固定コアと、
前記第１ばねの付勢力を調整する第１調整子と、
前記第２ばねの付勢力を調整する第２調整子と、
を備え、
前記係合部材変位規制部は前記第１調整子に構成され、
前記弁体、前記第１ばね、前記第１調整子、前記係合部材、前記第２ばね、及び前記第２調整子は、前記固定コアの前記貫通孔の前記可動子側とは反対側の端部から、この順番に組み付け可能に構成れた燃料噴射弁。 The fuel injection valve according to claim 3,
A fixed core having a through-hole penetrating in the direction along the center line of the fuel injection valve, and attracting the mover by electromagnetic force;
A first adjuster for adjusting the biasing force of the first spring;
A second adjuster for adjusting the biasing force of the second spring;
With
The engagement member displacement restricting portion is configured in the first adjuster,
The valve body, the first spring, the first adjuster, the engagement member, the second spring, and the second adjuster are opposite to the mover side of the through hole of the fixed core. A fuel injection valve configured to be assembled in this order from the end.
前記第２ばね及び前記第１ばねはコイルばねで構成され、
前記第２ばねは、前記第１ばねの外周側に配置されると共に、前記弁体側の端部における、前記弁体側に向かう変位が間隔形成部材により規制されており、
前記第２ばね側の前記弁体側に連結される前記部位は、前記第２ばねの前記弁体側の前記端部であり、
前記弁体側の前記第２ばね側に連結される前記部位は、前記弁体側の前記第２ばねの前記端部に連結される部位であり、
前記間隔形成部材は、閉弁時に、前記第２ばねの前記弁体側の前記端部と前記弁体側の前記第２ばねの前記端部に連結される前記部位との間に間隙を形成する燃料噴射弁。 The fuel injection valve according to claim 2,
The second spring and the first spring are coil springs,
The second spring is disposed on the outer peripheral side of the first spring, and the displacement toward the valve body side at the end on the valve body side is restricted by the interval forming member,
The portion connected to the valve body side on the second spring side is the end portion on the valve body side of the second spring,
The part connected to the second spring side on the valve body side is a part connected to the end of the second spring on the valve body side,
The gap forming member forms a gap between the end of the second spring on the valve body side and the portion connected to the end of the second spring on the valve body when the valve is closed. Injection valve.
前記弁体は、前記弁体側の前記第２ばねの前記端部に連結される前記部位に固定されたキャップ部材を備え、
前記間隔形成部材は、開閉弁方向における前記キャップ部材の移動を案内する内周面を有する燃料噴射弁。 The fuel injection valve according to claim 11, wherein
The valve body includes a cap member fixed to the portion connected to the end of the second spring on the valve body side,
The said space | interval formation member is a fuel injection valve which has an internal peripheral surface which guides the movement of the said cap member in an on-off valve direction.
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