JP2019196716A - Fuel injection device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、燃料噴射装置に関する。 The present disclosure relates to a fuel injection device.
例えば、特許文献1には、噴孔を開閉するニードルと、ニードル弁とは別体として設けられた可動コアとを備える燃料噴射弁が開示されている。この燃料噴射弁では、ニードル弁は、固定コアからの磁気吸引力を受けた可動コアとともに開弁方向へ移動する。可動コアが固定コアに接触した後、ニードル弁は、慣性によって可動コアから離脱してさらに開弁方向へ移動する。その後、ニードル弁は、スプリングに押し戻されて閉弁方向へ移動し、再度、可動コアに接触する。 For example, Patent Document 1 discloses a fuel injection valve that includes a needle that opens and closes a nozzle hole and a movable core that is provided separately from the needle valve. In this fuel injection valve, the needle valve moves in the valve opening direction together with the movable core that receives the magnetic attractive force from the fixed core. After the movable core contacts the fixed core, the needle valve moves away from the movable core due to inertia and further moves in the valve opening direction. Thereafter, the needle valve is pushed back by the spring, moves in the valve closing direction, and again contacts the movable core.
上述した燃料噴射弁(燃料噴射装置)では、ニードルがスプリングによって押し戻されて可動コアに接触する際に、大きな衝撃力が発生して、ニードルと可動コアとの接触部が摩耗する可能性がある。接触部における摩耗を抑制することは、液体燃料を噴射する燃料噴射装置であるか、気体燃料を噴射する燃料噴射装置であるかにかかわらず重要な課題である。特に、気体燃料を噴射する燃料噴射装置では、液体燃料を噴射する燃料噴射装置に比べて、ニードルと可動コアとが接触する際に接触部が受ける燃料によるスクイズ力が小さくなり、衝撃力が大きくなるため、上述した問題がより顕著となる。 In the fuel injection valve (fuel injection device) described above, when the needle is pushed back by the spring and comes into contact with the movable core, a large impact force may be generated, and the contact portion between the needle and the movable core may be worn. . Suppressing wear at the contact portion is an important issue regardless of whether the fuel injection device injects liquid fuel or the fuel injection device injects gaseous fuel. In particular, in a fuel injection device that injects gaseous fuel, compared to a fuel injection device that injects liquid fuel, the squeeze force caused by the fuel that the contact portion receives when the needle and the movable core come into contact with each other is small, and the impact force is large. Therefore, the problem described above becomes more prominent.
本開示は、以下の形態として実現することが可能である。 This indication is realizable as the following forms.
本開示の一形態によれば、燃料噴射装置(90,90B,90C,90D)が提供される。この燃料噴射装置は、燃料を噴射する噴孔(32)および前記噴孔に連通する第1流路(101)が形成された筒状のハウジング(30)と;前記ハウジング内に固定され、前記第1流路に連通する第2流路(102)が形成された筒状の固定コア(41)と;前記固定コアよりも前記噴孔側における前記第1流路内を前記ハウジングの軸方向(AX)に沿って往復移動可能に設けられ、前記固定コアの内径よりも大きな外径を有し、第1貫通孔(421)を有する第1可動コア(42)と;前記固定コアと前記第1可動コアとの間における前記第1流路内を前記ハウジングの軸方向に沿って往復移動可能に設けられ、前記第1可動コアの外径よりも小さな外径を有し、第2貫通孔(431)を有する第2可動コア(43)と;通電によって、前記第1可動コアと前記第2可動コアとを前記固定コア側に向かって移動させる磁界を発生するコイル(44)と;前記第1貫通孔および前記第2貫通孔を前記軸方向に通る軸部(51)と、前記軸部の前記噴孔側の端部に形成され、前記噴孔を開閉可能な弁部(52)と、を有するニードル(50,50B)と;前記ニードルを前記噴孔側に向かって付勢するスプリング(61)と;を備える。前記第1可動コアは、前記第2可動コアに対して前記軸方向における前記噴孔側から前記固定コア側に向かう力を伝達可能に構成され;前記第2可動コアは、前記ニードルに対して前記軸方向における前記噴孔側から前記固定コア側に向かう力を伝達可能に構成され;前記第1可動コアと前記固定コアとの少なくとも一方は、前記第1可動コアが前記固定コアに前記軸方向において接触した状態で、前記第2可動コアが前記ニードルとともに前記軸方向に沿って移動可能な空間(422,423)を有する。 According to one form of the present disclosure, a fuel injection device (90, 90B, 90C, 90D) is provided. The fuel injection device includes a cylindrical housing (30) in which a nozzle hole (32) for injecting fuel and a first flow path (101) communicating with the nozzle hole are formed; fixed in the housing; A cylindrical fixed core (41) in which a second flow path (102) communicating with the first flow path is formed; and the axial direction of the housing in the first flow path closer to the nozzle hole than the fixed core A first movable core (42) provided so as to be reciprocally movable along (AX), having an outer diameter larger than an inner diameter of the fixed core and having a first through hole (421); the fixed core and the The first movable core is provided so as to be capable of reciprocating along the axial direction of the housing within the first flow path, has an outer diameter smaller than the outer diameter of the first movable core, and has a second penetration A second movable core (43) having a hole (431); A coil (44) for generating a magnetic field for moving the first movable core and the second movable core toward the fixed core; an axis passing through the first through hole and the second through hole in the axial direction; A needle (50, 50B) having a portion (51) and a valve portion (52) formed at an end of the shaft portion on the nozzle hole side and capable of opening and closing the nozzle hole; A spring (61) biasing toward the hole side. The first movable core is configured to be able to transmit a force from the nozzle hole side in the axial direction toward the fixed core side with respect to the second movable core; It is configured to be able to transmit a force from the nozzle hole side to the fixed core side in the axial direction; at least one of the first movable core and the fixed core is configured such that the first movable core is connected to the fixed core. The second movable core has a space (422, 423) that can move along the axial direction together with the needle while being in contact in a direction.
この形態の燃料噴射装置によれば、第1可動コアが固定コアに軸方向において接触した状態で、第1可動コアとは独立して、第2可動コアがニードルとともに軸方向に沿って移動可能に構成されているため、第2可動コアと固定コアとが衝突する際の衝撃力は低減される。そのため、第2可動コアと固定コアとの接触部における摩耗を抑制できる。 According to the fuel injection device of this aspect, the second movable core can move along the axial direction together with the needle independently of the first movable core in a state where the first movable core is in contact with the fixed core in the axial direction. Therefore, the impact force when the second movable core and the fixed core collide with each other is reduced. Therefore, wear at the contact portion between the second movable core and the fixed core can be suppressed.
本開示は、燃料噴射装置以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、インジェクタや、燃料噴射方法等の形態で実現することができる。 The present disclosure can also be realized in various forms other than the fuel injection device. For example, it can be realized in the form of an injector or a fuel injection method.
A.第1実施形態:
図1に示すように、第1実施形態の燃料噴射装置90は、インジェクタ20と制御部80とを備えている。本実施形態の燃料噴射装置90は、インジェクタ20によって気体燃料である水素ガスを噴射する。インジェクタ20からの水素ガスの噴射は、制御部80によって制御される。インジェクタ20は、ハウジング30と、固定コア41と、第1可動コア42と、第2可動コア43と、コイル44と、ニードル50と、第1スプリング61と、第2スプリング62とを備えている。
A. First embodiment:
As shown in FIG. 1, the
ハウジング30は、燃料を噴射する噴孔32、および、噴孔32に連通する第1流路101が形成された筒状部材である。本実施形態のハウジング30は、噴孔32側から順に、噴孔32が形成されたノズルチップ部31と、第1磁性部34と、非磁性部36と、第2磁性部35と、入口部37とによって構成されている。ノズルチップ部31のハウジング30内側の面には、噴孔32の周りに弁座33が設けられている。ノズルチップ部31と第1磁性部34との間、第1磁性部34と非磁性部36との間、非磁性部36と第2磁性部35との間、第2磁性部35と入口部37との間は、それぞれ、溶接部38において溶接されている。本実施形態では、ノズルチップ部31は、非磁性材料であるマルテンサイト系ステンレス鋼によって形成されている。第1磁性部34および第2磁性部35は、磁性材料であるフェライト系ステンレス鋼によって形成されている。非磁性部36は、非磁性材料であるオーステナイト系ステンレス鋼によって形成されている。
The
入口部37には、インジェクタ20に燃料を供給するための供給管(図示省略)が接続される。供給管は、入口部37に設けられたバックアップリング72に接触するように接続される。供給管と入口部37との間は、バックアップリング72上に設けられたOリング73によってシールされる。入口部37内には、入口流路103が形成されている。入口流路103内には、フィルタ71が設けられている。フィルタ71は、供給管から供給される燃料に含まれる異物を捕集し、ハウジング30内に異物が流入することを抑制する。
A supply pipe (not shown) for supplying fuel to the
固定コア41は、ハウジング30内に固定された筒状部材である。固定コア41内には、第1流路101に連通する第2流路102が形成されている。第2流路102における第1流路101とは反対側は、入口流路103に連通している。本実施形態では、固定コア41は、磁性材料であるフェライト系ステンレス鋼によって形成されている。
The
第1可動コア42は、固定コア41よりも噴孔32側における第1流路101内をハウジング30の軸方向AXに沿って往復移動可能に設けられた筒状部材である。第1可動コア42は、固定コア41の内径よりも大きな外径を有している。第1可動コア42は、固定コア41の内径よりも小さな第1貫通孔421を有している。第1可動コア42の固定コア41側の面は、第1貫通孔421の周りに第1凹部422を有している。第1凹部422は、第1可動コア42の固定コア41側の面に形成された円形の窪みである。第1可動コア42と固定コア41とは、軸方向AXにおいて接触可能に構成されている。本実施形態では、第1可動コア42は、磁性材料であるフェライト系ステンレス鋼によって形成されている。
The first
第2可動コア43は、固定コア41と第1可動コア42との間における第1流路101内を軸方向AXに沿って往復移動可能に設けられた筒状部材である。第2可動コア43は、固定コア41の内径よりも大きく、かつ、第1可動コア42の第1凹部422の径よりも小さな外径を有している。第2可動コア43は、固定コア41の内径よりも小さな第2貫通孔431を有している。第2可動コア43と固定コア41とは、軸方向AXにおいて接触可能に構成されている。また、第2可動コア43は、第1可動コア42の第1凹部422に収容可能に構成されている。本実施形態では、第2可動コア43は、磁性材料であるフェライト系ステンレス鋼によって形成されている。
The second
コイル44は、ハウジング30の外周に巻回されている。コイル44の外周は、磁性材料であるフェライト系ステンレス鋼によって形成されたヨーク45によって覆われている。コイル44は、通電によって、第1可動コア42と第2可動コア43とを固定コア41側に向かって移動させる磁界を発生する。第1可動コア42と第2可動コア43とを移動させるための駆動電流は、例えば、バッテリー等の電力供給源(図示省略)からコイル44に供給される。電力供給源からコイル44に供給される駆動電流は、例えば、エンジンECU等によって構成された制御部80によって制御される。
The
ニードル50は、軸部51と、弁部52と、ストッパ部53と、フランジ部54とを備えている。軸部51は、第1貫通孔421内を軸方向AXに沿って往復移動可能に設けられている。軸部51の中心軸は、固定コア41の中心軸と第1可動コア42の中心軸と第2可動コア43の中心軸と同じである。軸部51の内部には、第2流路102から第1流路101に向かって燃料が流通する連通流路104が形成されている。
The
弁部52は、軸部51の噴孔32側の端部に形成されている。弁部52は、ノズルチップ部31に設けられた弁座33と接触可能に構成されており、軸部51が軸方向AXに沿って往復移動することによって噴孔32を開閉する弁体である。入口流路103、第2流路102、連通流路104、第1流路101の順にハウジング30内を流れた燃料は、噴孔32が開弁されることによって、噴孔32から噴射される。
The
ストッパ部53は、軸部51における弁部52側に位置する円盤状の部材である。ストッパ部53は、軸部51の径方向に、第1可動コア42の第1貫通孔421の径や第2可動コア43の第2貫通孔431の径よりも大きく、かつ、第1可動コア42の第1凹部422の径よりも小さく突き出している。そのため、第2可動コア43は、第1可動コア42の第1凹部422に収容可能に構成されている。本実施形態では、ストッパ部53は、非磁性材料であるオーステナイト系ステンレス鋼によって形成されており、軸部51に圧入されている。
The
フランジ部54は、軸部51における固定コア41側に位置する円盤状の部材である。フランジ部54は、軸部51の径方向に、第2可動コア43の第2貫通孔431の径よりも大きく、かつ、固定コア41の内径よりも小さく突き出している。本実施形態では、軸部51と弁部52とフランジ部54とは、一体として形成されている。軸部51と弁部52とフランジ部54とは、非磁性材料であるマルテンサイト系ステンレス鋼によって形成されている。
The
本実施形態では、第2可動コア43は、軸部51から突き出したフランジ部54に溶接され、さらに、フランジ部54と、軸部51に圧入されたストッパ部53とによって挟み込まれることによって、ニードル50に固定されている。そのため、第2可動コア43は、ニードル50に対して軸方向AXにおける噴孔32側から固定コア41側に向かう力を伝達可能となっている。尚、本明細書において、ストッパ部53とフランジ部54とのことを固定部と呼ぶこともある。
In the present embodiment, the second
本実施形態では、第1可動コア42に設けられた第1凹部422は、第2可動コア43およびストッパ部53を収容可能に構成されており、第1可動コア42が固定コア41に軸方向AXにおいて接触した状態で、第2可動コア43がニードル50とともに軸方向AXに沿って移動可能な空間を形成する。
In the present embodiment, the
第1スプリング61は、第2流路102内に配置されている。第1スプリング61は、フランジ部54を固定コア41側から噴孔32側に向かって付勢する。本実施形態では、第1スプリング61は、コイルばねである。第2流路102における第1スプリング61よりも上流側には、アジャスティングパイプ63が設けられている。第1スプリング61がフランジ部54を押す力は、アジャスティングパイプ63の噴孔32側における端部の位置を調節することによって、調節可能に構成されている。
The
第2スプリング62は、第1流路101内に配置され、第1可動コア42を噴孔32側から固定コア41側に向かって付勢する。本実施形態の第2スプリング62は、コイルばねである。閉弁状態では、第1可動コア42が第2スプリング62に押されて、ストッパ部53と第1可動コア42とが接触する。
The
図1から図4を用いて、本実施形態の燃料噴射装置90において行われる開弁動作を説明する。図1に示すように、閉弁状態では、弁部52は弁座33に接触している。閉弁状態では、コイル44への通電は行われていない。フランジ部54は、第1スプリング61によって固定コア41側から噴孔32側に向かって押されている。第1可動コア42は、第2スプリング62によって、噴孔32側から固定コア41側に向かって押されている。そのため、第1可動コア42と第2可動コア43とが接触した状態となっている。尚、本明細書において、この状態を初期状態とも呼ぶ。初期状態では、軸方向AXにおける第1可動コア42の固定コア41側の面と固定コア41の噴孔32側の面との間に、第1間隔d1が確保されている。軸方向AXにおける第2可動コア43の固定コア41側の面と第1可動コア42の噴孔32側の面との間に、第2間隔d2が確保されている。第2間隔d2の方が、第1間隔d1よりも長い。第1間隔d1と第2間隔d2との合計が、開弁状態においてニードル50が噴孔32側から固定コア41側に持ち上げられる合計リフト量L2となる。
The valve opening operation performed in the
図2に示すように、制御部80によって、コイル44への通電が開始されると、固定コア41からの磁気吸引力によって、第1可動コア42が第2可動コア43およびニードル50とともに噴孔32側から固定コア41側に向かって移動して、第1可動コア42は固定コア41に衝突する。初期状態から固定コア41に衝突するまでの間に、第1可動コア42が固定コア41からの磁気吸引力によって加速されながら移動する距離は、第1間隔d1と同じであるため、合計リフト量L2よりも短い。そのため、第1可動コア42が固定コア41からの磁気吸引力によって合計リフト量L2を移動する形態よりも、固定コア41に衝突する際の第1可動コア42の速度が小さくなり、第1可動コア42と固定コア41とが衝突する際の衝撃力は低減される。初期状態から第1可動コア42が固定コア41に衝突するまでの間、ニードル50が第1可動コア42とともに第1間隔d1と同じ距離を移動するため、ニードル50は噴孔32側から固定コア41側に向かって、第1間隔d1と同じ中間リフト量L1だけ持ち上げられる。そのため、弁部52が弁座33から離れて、噴孔32からの燃料の噴射が開始される。尚、本明細書において、初期状態からニードル50が噴孔32側から固定コア41側に向かって中間リフト量L1だけ移動した状態のことを、第1開弁状態とも呼ぶ。ニードル50の移動に伴い、第1スプリング61は、フランジ部54に押されて縮むため、第1スプリング61には弾性エネルギが蓄えられる。
As shown in FIG. 2, when energization of the
図3に示すように、第1可動コア42が固定コア41に衝突した後、固定コア41からの磁気吸引力によって、第2可動コア43がニードル50とともに、噴孔32側から固定コア41側に向かってさらに移動して、第2可動コア43は固定コア41に衝突する。第1開弁状態から固定コア41に衝突するまでの間、第2可動コア43およびニードル50は、第1可動コア42から独立して移動可能に構成されているため、第2可動コア43と固定コア41とが衝突する際の衝撃力は低減される。第1開弁状態から第2可動コア43が固定コア41に衝突するまでの間、ニードル50が第2可動コア43とともに第2間隔d2と同じ距離を移動するため、ニードル50は初期状態から、噴孔32側から固定コア41側に向かって、第1間隔d1と第2間隔d2との合計と同じ合計リフト量L2だけ持ち上げられる。そのため、弁部52が弁座33からさらに離れることによって、噴孔32から噴射される燃料は増加する。尚、本明細書において、初期状態からニードル50が噴孔32側から固定コア41側に向かって合計リフト量L2だけ移動した状態のことを、第2開弁状態とも呼ぶ。また、本明細書において、第1可動コア42が固定コア41側に向かって移動する距離のことを第1距離と呼ぶこともあり、第1可動コア42が固定コア41に軸方向AXにおいて接触した状態から、第2可動コア43が固定コア41側に向かって移動する距離のことを第2距離と呼ぶこともある。第2可動コア43は、固定コア41からの磁気吸引力によって、固定コア41に接触した状態で停止して、第2開弁状態が維持される。以上で説明した一連の動作によって、燃料噴射装置90における開弁動作が完了する。
As shown in FIG. 3, after the first
図4を用いて、本実施形態の燃料噴射装置90において行われる閉弁動作を説明する。図4示すように、制御部80によって、コイル44への通電が停止されると、固定コア41からの磁気吸引力が除荷されて、第1スプリング61に付勢されたニードル50が第1可動コア42および第2可動コア43とともに固定コア41側から噴孔32側に向かって移動して、弁部52と弁座33とが衝突する。そのため、閉弁状態となり、噴孔32からの燃料の噴射が停止される。弁部52と弁座33とが衝突した後、第1可動コア42は、慣性によってさらに固定コア41側から噴孔32側に向かって移動可能に構成されている。そのため、弁部52と弁座33とが衝突する際の衝撃力は低減される。その後、第1可動コア42は第2スプリング62に支持されて、初期状態に戻る。以上で説明した一連の動作によって、燃料噴射装置90における閉弁動作が完了する。
The valve closing operation performed in the
図5には、制御部80からコイル44に供給される駆動電流の波形の一例をタイムチャート上に表している。図5における上から順に、駆動電流Iは、コイル44に流れる電流を表している。磁気吸引力Fは、コイル44に駆動電流Iが流れることによって固定コア41が発生させる磁気吸引力を表している。変位Xは、初期状態からの第1可動コア42の軸方向AXにおける変位を表している。変位Yは、初期状態からの第2可動コア43の軸方向AXにおける変位を表している。燃料噴射率Rは、インジェクタ20における単位時間当たりの燃料の噴射量を表している。
FIG. 5 shows an example of the waveform of the drive current supplied from the
タイミングt0からタイミングt1の間において、制御部80はコイル44に対して、駆動電流Iを供給していない(駆動電流I0)。そのため、固定コア41からの磁気吸引力Fは発生しておらず(磁気吸引力F0)、第1可動コア42の変位Xおよび第2可動コア43の変位Yは、初期状態のままであるため(変位X0,変位Y0)、燃料は噴射されていない(燃料噴射率R0)。
Between timing t0 and timing t1, the
タイミングt1からタイミングt2の間において、制御部80は、まず、コイル44に対して、大きな駆動電流I1を供給する。尚、本明細書において、駆動電流I1のことを第1電流と呼ぶこともある。駆動電流I1によって、固定コア41からの大きな磁気吸引力F1が発生する。磁気吸引力F1によって、第1可動コア42と第2可動コア43とがともに移動して、第1可動コア42は変位X1となり、第2可動コア43は変位Y1となる。第1可動コア42の変位X1と、第2可動コア43の変位Y1とは、ともに中間リフト量L1と同じである。そのため、ニードル50が中間リフト量L1だけ持ち上げられて、中間リフト量L1に応じた燃料噴射率R1となる。燃料噴射率R1となった後、制御部80は、コイル44に対して駆動電流I1よりも小さな駆動電流I2を供給する。駆動電流I2によって、磁気吸引力F1よりも小さな磁気吸引力F2が発生する。弁部52が弁座33から離されるためには、第1スプリング61による力と、燃圧による力に応じた大きな磁気吸引力F1が必要である。一方、弁部52が弁座33から離された後は、第1スプリング61による力に応じた磁気吸引力F2があれば、第1可動コア42の変位X1と第2可動コア43の変位Y1とを、中間リフト量L1に応じた変位にすることができるため、燃料噴射率R1を確保できる。そのため、制御部80がコイル44に対して供給する駆動電流Iを小さくすることによって、省電力化を図ることができる。
Between timing t1 and timing t2, the
タイミングt2からタイミングt3の間において、制御部80は、コイル44に対して、駆動電流I2よりも大きく、かつ、駆動電流I1よりも小さな駆動電流I3を供給する。尚、本明細書において、駆動電流I3のことを第2電流と呼ぶこともある。駆動電流I3によって、磁気吸引力F2よりも大きく、かつ、磁気吸引力F1よりも小さな磁気吸引力F3が発生する。第1可動コア42は、軸方向AXにおいて固定コア41と接触しているため、第1可動コア42の変位は、変位X1のままとなる。一方、第2可動コア43が第1可動コア42とは独立してさらに移動して、第2可動コア43の変位は、変位Y1よりも大きな変位Y2となる。この際、第2可動コア43が磁気吸引力F1よりも小さな磁気吸引力F3によって、噴孔32側から固定コア41側に向かって移動するため、第2可動コア43が固定コア41に衝突する際の速度は低減される。そのため、第2可動コア43が固定コア41に衝突する際の衝撃力は低減される。第2可動コア43の変位Y2は、合計リフト量L2と同じである。そのため、ニードル50が合計リフト量L2だけ持ち上げられて、合計リフト量L2に応じた燃料噴射率R2となる。
Between timing t2 and timing t3, the
タイミングt3以降において、制御部80は、コイル44に対して駆動電流I3とは逆向きの駆動電流I4を供給した後、駆動電流の供給を停止する。駆動電流I4を供給することによって、固定コア41からの磁気吸引力Fは応答よく除荷される。磁気吸引力Fが除荷されることによって、ニードル50は第1スプリング61に押し戻される。ニードル50が押し戻されることによって、第1可動コア42の変位Xおよび第2可動コア43の変位Yは、初期状態に戻り、燃料の噴射は停止される。
After timing t3, the
以上で説明した本実施形態の燃料噴射装置90によれば、第1可動コア42が初期状態から固定コア41に衝突するまでの間に移動する距離は、第2可動コア43が初期状態から固定コア41に衝突するまでの間に移動する距離よりも短い。そのため、第1可動コア42の加速が抑制されることによって、固定コア41に衝突する際の第1可動コア42の速度が低減され、第1可動コア42と固定コア41とが衝突する際の衝撃力は低減される。また、第1開弁状態から固定コア41に衝突するまでの間、ニードル50および第2可動コア43は、第1可動コア42から独立して移動するため、第2可動コア43と固定コア41とが衝突する際の衝撃力は低減される。そのため、第1可動コア42と固定コア41との接触部、および、第2可動コア43と固定コア41との接触部における摩耗を抑制できる。
According to the
特に、本実施形態のように、燃料噴射装置90が気体燃料を噴射する形態である場合、液体燃料を噴射する形態に比べて、第1可動コア42と固定コア41との接触部、第2可動コア43と固定コア41との接触部、および、ストッパ部53と第1可動コア42との接触部が衝突する際の燃料によるスクイズ力が小さいため、各接触部における衝撃力が大きくなる。そのため、各接触部の摩耗が抑制される効果が大きい。
In particular, as in the present embodiment, when the
また、本実施形態では、第1可動コア42が固定コア41に衝突した後、制御部80がコイル44に供給する駆動電流を小さくすることによって、固定コア41からの磁気吸引力を小さくする。そのため、第2可動コア43が固定コア41に衝突する際の速度は低減されて、第2可動コア43と固定コア41とが衝突する際の衝撃力をさらに低減できる。特に、本実施形態のように、第1可動コア42が固定コア41側に向かって移動する第1距離よりも、第1可動コア42が固定コア41に軸方向AXにおいて接触した状態から、第2可動コア43が固定コア41側に向かって移動する第2距離の方が長い場合、第2可動コア43が固定コア41からの磁気吸引力によって加速される距離が長くなるため、制御部80がコイル44に供給する駆動電流を小さくすることによって衝撃を低減する効果は大きい。
In the present embodiment, after the first
また、本実施形態では、必要な燃焼噴射率に応じて、制御部80がコイル44に供給する駆動電流を調節することによって、燃料噴射率を多段階に調節できる。
In the present embodiment, the fuel injection rate can be adjusted in multiple stages by adjusting the drive current supplied from the
B.第2実施形態:
図6に示すように、第2実施形態の燃料噴射装置90Bでは、インジェクタ20Bの構成が第1実施形態と異なる。具体的には、第2可動コア43とニードル50Bとが固定されておらず、第2可動コア43は、フランジ部54に軸方向AXにおいて接触することによって、ニードル50Bに対して軸方向AXにおける噴孔32側から固定コア41側に向かう力を伝達可能に構成されている。そのため、ニードル50Bの軸部51は、第2貫通孔431内を軸方向AXに沿って往復移動可能となっている。また、ニードル50Bには、ストッパ部53が設けられていない。第2可動コア43の噴孔32側の面は、DLCコーティングが施されることによって、固定コア41からの磁気吸引力を受けた第2可動コア43が第1可動コア42から離れやすくなっている。その他の構成は、第1実施形態と同じである。尚、本明細書において、フランジ部54のことを、突出部と呼ぶこともある。
B. Second embodiment:
As shown in FIG. 6, in the
第2実施形態の燃料噴射装置90Bにおける、開弁動作について説明する。第2可動コア43が固定コア41に衝突するまでの開弁動作は、第1実施形態と同様である。図7に示すように、第2可動コア43が固定コア41に衝突した後、ニードル50は慣性によってさらに噴孔32側から固定コア41側に向かって移動して、第1スプリング61によって押し戻されることによって、再度、第2可動コア43と衝突する。その後、ニードル50が第2可動コア43に支持されることによって、合計リフト量L2が確保される。
The valve opening operation in the
この形態の燃料噴射装置90Bによれば、第1可動コア42が固定コア41に衝突する際の衝撃力は、第2可動コア43およびニードル50が第1可動コア42から離脱することによって低減される。また、第2可動コア43が固定コア41に衝突する際の衝撃力は、ニードル50が第2可動コア43から離脱することによって低減される。そのため、第1可動コア42と固定コア41との接触部、第2可動コア43と固定コア41との接触部、および、ニードル50と第2可動コア43との接触部における摩耗を抑制できる。
According to the
また、本実施形態では、第1可動コア42が固定コア41に衝突した後、制御部80がコイル44に供給する駆動電流を小さくすることによって、第2可動コア43が固定コア41に衝突する際の速度は低減される。第2可動コア43が固定コア41に衝突する際の速度が低減されることによって、第1スプリング61に蓄えられる弾性エネルギは低減される。そのため、第2可動コア43と固定コア41とが衝突する際の衝撃力、および、ニードル50と第2可動コア43とが衝突する際の衝撃力をさらに低減できる。
In the present embodiment, after the first
C.第3実施形態:
図8に示すように、第3実施形態の燃料噴射装置90Cでは、インジェクタ20Cによって液体燃料が噴射されることが第1実施形態と異なる。液体燃料としては、例えば、ガソリンや軽油である。また、ノズルチップ部31Cに複数の噴孔32が設けられていることが第1実施形態と異なる。その他の構成や開閉動作は、第1実施形態と同じである。
C. Third embodiment:
As shown in FIG. 8, in the
この形態の燃料噴射装置90Cによれば、インジェクタ20Cが液体燃料を噴射する形態であるため、インジェクタ20Cが気体燃料を噴射する形態に比べて、第1可動コア42と固定コア41との接触部、第2可動コア43と固定コア41との接触部、および、ストッパ部53と第1可動コア42との接触部が衝突する際の燃料によるスクイズ力が大きくなり、各接触部における衝撃力が小さくなる。
According to the
D.他の実施形態:
(D−1)上述した各実施形態における燃料噴射装置90では、第1可動コア42の固定コア41側の面に設けられた第1凹部422が設けられ、第2可動コア43およびストッパ部53が第1凹部422収容可能に構成されていることによって、第1可動コア42が固定コア41に軸方向AXにおいて接触した状態で、第2可動コア43がニードル50とともに軸方向AXに沿って移動可能な空間が形成される。これに対して、図9に示す燃料噴射装置90Dのように、固定コア41の噴孔32側の面に第2凹部423が設けられ、第2可動コア43およびストッパ部53が第2凹部423収容可能に構成されてもよい。この形態であっても、第1可動コア42が固定コア41に軸方向AXにおいて接触した状態で、第2可動コア43がニードル50とともに軸方向AXに沿って移動可能な空間が形成される。
D. Other embodiments:
(D-1) In the
(D−2)上述した各実施形態における燃料噴射装置90では、制御部80は、コイル44に対して、第1可動コア42が固定コア41に衝突した後、第1電流(駆動電流I1)よりも小さな第2電流(駆動電流I3)を供給している。これに対して、制御部80は、コイル44に対して、第1可動コア42が固定コア41に衝突した後も、第1電流(駆動電流I1)を供給してもよい。
(D-2) In the
(D−3)上述した第1実施形態における燃料噴射装置90、および、第3実施形態における燃料噴射装置90Cでは、第2可動コア43は、フランジ部54とストッパ部53とによって挟み込まれることによって、ニードル50に固定されている。これに対して、第2可動コア43は、フランジ部54とストッパ部53とによって挟み込まれて固定されるのではなく、軸部51等に溶接されることによってニードル50に固定されてもよい。
(D-3) In the
(D−4)上述した各実施形態における燃料噴射装置90では、第1可動コア42が固定コア41側に向かって移動する第1距離よりも、第1可動コア42が固定コア41に軸方向AXにおいて接触した状態から、第2可動コア43が固定コア41側に向かって移動する第2距離の方が長い。これに対して、第1距離は第2距離以下であってもよい。
(D-4) In the
本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。 The present disclosure is not limited to the above-described embodiment, and can be realized with various configurations without departing from the spirit of the present disclosure. For example, the technical features in the embodiments are appropriately replaced or combined to solve part or all of the above-described problems or to achieve part or all of the above-described effects. Is possible. Further, if the technical feature is not described as essential in the present specification, it can be deleted as appropriate.
20,20B,20C インジェクタ、30 ハウジング、31,31C ノズルチップ部、32 噴孔、33 弁座、34 第1磁性部、35 第2磁性部、36 非磁性部、37 入口部、38 溶接部、41 固定コア、42 第1可動コア、43 第2可動コア、44 コイル、45 ヨーク、50,50B ニードル、51 軸部、52 弁部、53 ストッパ部、54 フランジ部、61 第1スプリング、62 第2スプリング、63 アジャスティングパイプ、71 フィルタ、72 バックアップリング、73 Oリング、80 制御部、90,90B,90C,90D 燃料噴射装置、101 第1流路、102 第2流路、103 入口流路、104 連通流路、421 第1貫通孔、422 第1凹部、423 第2凹部、431 第2貫通孔、AX 軸方向、d1 第1間隔、d2 第2間隔、L1 中間リフト量、L2 合計リフト量。
20, 20B, 20C injector, 30 housing, 31, 31C nozzle tip part, 32 nozzle hole, 33 valve seat, 34 first magnetic part, 35 second magnetic part, 36 nonmagnetic part, 37 inlet part, 38 welded part, 41 fixed core, 42 first movable core, 43 second movable core, 44 coil, 45 yoke, 50, 50B needle, 51 shaft portion, 52 valve portion, 53 stopper portion, 54 flange portion, 61 first spring, 62 first 2 spring, 63 adjusting pipe, 71 filter, 72 backup ring, 73 O-ring, 80 control unit, 90, 90B, 90C, 90D fuel injection device, 101 first flow path, 102 second flow path, 103
Claims (6)
燃料を噴射する噴孔(32)および前記噴孔に連通する第1流路(101)が形成された筒状のハウジング(30)と、
前記ハウジング内に固定され、前記第1流路に連通する第2流路(102)が形成された筒状の固定コア(41)と、
前記固定コアよりも前記噴孔側における前記第1流路内を前記ハウジングの軸方向(AX)に沿って往復移動可能に設けられ、前記固定コアの内径よりも大きな外径を有し、第1貫通孔(421)を有する第1可動コア(42)と、
前記固定コアと前記第1可動コアとの間における前記第1流路内を前記ハウジングの軸方向に沿って往復移動可能に設けられ、前記第1可動コアの外径よりも小さな外径を有し、第2貫通孔(431)を有する第2可動コア(43)と、
通電によって、前記第1可動コアと前記第2可動コアとを前記固定コア側に向かって移動させる磁界を発生するコイル(44)と、
前記第1貫通孔および前記第2貫通孔を前記軸方向に通る軸部(51)と、前記軸部の前記噴孔側の端部に形成され、前記噴孔を開閉可能な弁部(52)と、を有するニードル(50,50B)と、
前記ニードルを前記噴孔側に向かって付勢するスプリング(61)と、
を備え、
前記第1可動コアは、前記第2可動コアに対して前記軸方向における前記噴孔側から前記固定コア側に向かう力を伝達可能に構成され、
前記第2可動コアは、前記ニードルに対して前記軸方向における前記噴孔側から前記固定コア側に向かう力を伝達可能に構成され、
前記第1可動コアと前記固定コアとの少なくとも一方は、前記第1可動コアが前記固定コアに前記軸方向において接触した状態で、前記第2可動コアが前記ニードルとともに前記軸方向に沿って移動可能な空間(422,423)を有する、
燃料噴射装置。 A fuel injection device (90, 90B, 90C, 90D),
A cylindrical housing (30) in which a nozzle hole (32) for injecting fuel and a first flow path (101) communicating with the nozzle hole are formed;
A cylindrical fixed core (41) fixed in the housing and formed with a second channel (102) communicating with the first channel;
It is provided so as to be capable of reciprocating along the axial direction (AX) of the housing in the first flow path on the nozzle hole side of the fixed core, and has an outer diameter larger than the inner diameter of the fixed core, A first movable core (42) having one through hole (421);
A reciprocating movement is provided in the first flow path between the fixed core and the first movable core along the axial direction of the housing, and has an outer diameter smaller than the outer diameter of the first movable core. A second movable core (43) having a second through hole (431),
A coil (44) for generating a magnetic field for moving the first movable core and the second movable core toward the fixed core by energization;
A shaft portion (51) that passes through the first through hole and the second through hole in the axial direction, and a valve portion (52) that is formed at an end portion of the shaft portion on the nozzle hole side and that can open and close the nozzle hole. And a needle (50, 50B) having
A spring (61) for urging the needle toward the nozzle hole;
With
The first movable core is configured to be able to transmit a force from the nozzle hole side toward the fixed core side in the axial direction with respect to the second movable core,
The second movable core is configured to be able to transmit a force from the nozzle hole side in the axial direction toward the fixed core side with respect to the needle.
At least one of the first movable core and the fixed core is such that the second movable core moves along the axial direction together with the needle while the first movable core is in contact with the fixed core in the axial direction. With possible spaces (422, 423),
Fuel injection device.
前記ニードルと前記第2可動コアとが固定された固定部(53,54)を有し、
前記第2可動コアは、前記固定部を介して、前記ニードルに対して前記軸方向における前記噴孔側から前記固定コア側に向かう力を伝達する、燃料噴射装置。 The fuel injection device according to claim 1,
A fixed portion (53, 54) to which the needle and the second movable core are fixed;
The second movable core is a fuel injection device that transmits a force from the injection hole side in the axial direction toward the fixed core side to the needle via the fixed portion.
前記軸部は、前記第2可動コアよりも前記固定コア側に、径方向に前記第2貫通孔の径よりも大きく突き出した突出部(54)を有し、
前記第2可動コアは、前記突出部に前記軸方向において接触することによって、前記ニードルに対して前記軸方向における前記噴孔側から前記固定コア側に向かう力を伝達する、燃料噴射装置。 The fuel injection device according to claim 1,
The shaft portion has a protruding portion (54) that protrudes larger in the radial direction than the diameter of the second through hole on the fixed core side with respect to the second movable core,
The second movable core is a fuel injection device that transmits a force from the nozzle hole side to the fixed core side in the axial direction to the needle by contacting the protruding portion in the axial direction.
前記第1可動コアが前記通電によって前記固定コア側に向かって移動する第1距離よりも、前記第1可動コアが前記固定コアに前記軸方向において接触した状態から、前記第2可動コアが前記通電によって前記固定コア側に向かって移動する第2距離の方が長い、燃料噴射装置。 The fuel injection device according to any one of claims 1 to 3,
From the state in which the first movable core is in contact with the fixed core in the axial direction than the first distance in which the first movable core moves toward the fixed core by the energization, the second movable core is The fuel injection device, wherein the second distance moved toward the fixed core side by energization is longer.
前記燃料としてガスを噴射する、燃料噴射装置。 The fuel injection device according to any one of claims 1 to 4,
A fuel injection device for injecting gas as the fuel.
さらに、前記コイルへの前記通電を制御する制御部(80)を備え、
前記制御部は、前記コイルに対して、前記第1可動コアと前記第2可動コアとを前記噴孔側から前記固定コア側に向かって移動させる第1電流を供給した後、前記第1電流よりも小さな第2電流を供給する、
燃料噴射装置。 The fuel injection device according to any one of claims 1 to 5,
And a control unit (80) for controlling the energization of the coil,
The controller supplies the coil with a first current that moves the first movable core and the second movable core from the nozzle hole side toward the fixed core side, and then the first current Supplying a smaller second current,
Fuel injection device.
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