JP2021063485A - 燃料噴射弁 - Google Patents

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弘紀 小林
Hiroki Kobayashi
弘紀 小林
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Abstract

【課題】可動コアが固定コアから離間するときに生じるリンギング力を抑制することができる技術を提供する。【解決手段】燃料噴射弁は、筒状部材と、前記筒状部材の内部に配置されており、前記筒状部材の内周面に固定されている筒状の固定コアと、前記筒状部材の内部に配置されており、前記固定コアに対して接近/離間するように前記筒状部材の軸方向に沿って往復動可能な可動コアと、前記可動コアに連結されている弁体と、を備えていてもよい。前記固定コアは、前記筒状部材の前記内周面に接触している接触外周面と、前記筒状部材の前記内周面に接触せずに前記内周面から離間している離間外周面と、を備えていてもよい。前記筒状部材の前記内周面と前記固定コアの前記離間外周面との間に前記固定コアの軸方向の一端から他端まで連続して延びている燃料流路が形成されていてもよい。【選択図】図1

Description

本明細書に開示する技術は、燃料噴射弁に関する。
特許文献1に燃料噴射弁が開示されている。特許文献1の燃料噴射弁は、筒状部材と、筒状部材の内部に配置されており、筒状部材の内周面に固定されている筒状の固定コアと、筒状部材の内部に配置されており、固定コアに対して接近/離間するように筒状部材の軸方向に沿って往復動可能な筒状の可動コアと、可動コアに連結されている弁体とを備えている。可動コアの外周面に燃料流路が形成されている。
特開2006−307647号公報
特許文献1の燃料噴射弁では、閉弁時に可動コアが固定コアから高速で離間するときに、それに反するようにリンギング力が生じる。リンギング力は、可動コアを固定コアに接近させる方向に働く力である。これによって、可動コアが固定コアから離間しにくくなり、可動コアの動作が遅くなることがある。その結果、燃料噴射弁の閉弁動作が遅くなることがある。
本明細書は、可動コアが固定コアから離間するときに生じるリンギング力を抑制することができる技術を提供する。
本明細書に開示する燃料噴射弁は、筒状部材と、前記筒状部材の内部に配置されており、前記筒状部材の内周面に固定されている筒状の固定コアと、前記筒状部材の内部に配置されており、前記固定コアに対して接近/離間するように前記筒状部材の軸方向に沿って往復動可能な可動コアと、前記可動コアに連結されている弁体と、を備えていてもよい。前記固定コアは、前記筒状部材の前記内周面に接触している接触外周面と、前記筒状部材の前記内周面に接触せずに前記内周面から離間している離間外周面と、を備えていてもよい。前記筒状部材の前記内周面と前記固定コアの前記離間外周面との間に前記固定コアの軸方向の一端から他端まで連続して延びている燃料流路が形成されていてもよい。
この構成によれば、可動コアが固定コアから離間するときに、筒状部材の内周面と固定コアの離間外周面との間に形成されている燃料流路を通じて、可動コアと固定コアの間の空間に燃料が流入する。これによって、可動コアが固定コアからスムーズに離間する。可動コアと固定コアの間に燃料が流入しないと可動コアが固定コアから離間し難いが、上記の燃料流路によって可動コアと固定コアの間に燃料がスムーズに流入するので、可動コアが固定コアからスムーズに離間する。以上より、可動コアが固定コアから離間するときに生じるリンギング力を抑制することができる。
前記固定コアは、前記筒状部材の前記内周面に接触せずに前記内周面から離間している第1の前記離間外周面と、第1の前記離間外周面と異なる位置で前記筒状部材の前記内周面に接触せずに前記内周面から離間している第2の前記離間外周面とを備えていてもよい。前記筒状部材の前記内周面と前記固定コアの第1の前記離間外周面との間に第1の前記燃料流路が形成されており、前記筒状部材の前記内周面と前記固定コアの第2の前記離間外周面との間に第2の前記燃料流路が形成されていてもよい。
この構成によれば、第1の燃料流路と第2の燃料流路を通じて可動コアと固定コアの間に燃料が流入することによって、可動コアが固定コアから離間するときに生じるリンギング力を更に抑制することができる。
第1の前記離間外周面と第2の前記離間外周面は、前記固定コアの径方向の中心部に関して点対称な位置に配置されていてもよい。
この構成によれば、筒状部材の内部において固定コアがバランス良く配置される。そのため、可動コアと固定コアの間に燃料がバランス良く流入する。これによって、リンギング力を更に抑制することができる。
第1の前記離間外周面と第2の前記離間外周面は、平面状に形成されており、平行に延びていてもよい。
この構成によれば、第1の離間外周面と第2の離間外周面を形成するために複雑な加工を必要としない。そのため、簡易な構成で第1の燃料流路と第2の燃料流路を形成することができる。また、固定コアを筒状部材の内部に容易に挿入することができる。
前記固定コアは、前記固定コアの周方向において第1の前記離間外周面の一端から第2の離間外周面の一端まで連続して延びて前記筒状部材の前記内周面に接触している第1の前記接触外周面と、前記固定コアの周方向において第1の前記離間外周面の他端から第2の前記離間外周面の他端まで連続して延びて前記筒状部材の前記内周面に接触している第2の前記接触外周面と、を備えていてもよい。
この構成によれば、第1の離間外周面と第2の離間外周面との間の固定コアの外周面の全部が筒状部材の内周面に接触することになる。そのため、固定コアが筒状部材の内周面に強固に固定される。筒状部材の内部において固定コアを安定させることができる。筒状部材の内周面と固定コアの外周面との間には第1の燃料流路と第2の燃料流路のみが形成される。
実施例に係る燃料噴射弁の断面図である。 図1のII−II断面図である。 図1の部分IIIの拡大図である。 他の実施例に係る燃料噴射弁の図2に対応する図である。 他の実施例に係る燃料噴射弁の図2に対応する図である。 他の実施例に係る燃料噴射弁の図2に対応する図である。
実施例に係る燃料噴射弁1につい図面を参照して説明する。図1に示すように、実施例に係る燃料噴射弁1は、筒状部材10と、固定コア20と、可動コア30とを備えている。燃料噴射弁1は、例えば、自動車のエンジンに取り付けられる。燃料噴射弁1は、自動車のエンジンの燃焼室や吸気通路に燃料(例えば、ガソリン)を噴射するための装置である。燃料噴射弁1は、インジェクタと呼ばれることもある。
筒状部材10は、略円筒状に形成されている。筒状部材10は、燃料流路11を備えている。燃料流路11は、筒状部材10の内部に形成されている。燃料流路11は、筒状部材10の軸方向(Z方向)に沿って直線状に延びている。燃料流路11には、燃料ポンプ(不図示)によって加圧された燃料が導入される。筒状部材10の周りにはコイル40が配置されている。コイル40は、筒状部材10を囲んでいる。コイル40は電源(不図示)に接続されている。コイル40に電流が流れると、コイル40の周りに磁界が発生する。
固定コア20は、筒状部材10の内部に配置されている。固定コア20は、筒状部材10の内部に圧入されている。固定コア20は、筒状部材10の内周面12に固定されている。固定コア20は、略円筒状に形成されている。固定コア20は、磁性材料(例えば、金属)から形成されている。固定コア20は、コイル40に電流が流れてコイル40の周りに磁界が発生すると、その磁界によって着磁する。固定コア20の内部には、スプリングピン60とスプリング50が配置されている。
固定コア20は、主燃料流路21を備えている。主燃料流路21は、固定コア20の径方向の中心部において固定コア20を軸方向に貫通している。主燃料流路21は、固定コア20の軸方向に沿って直線状に延びている。主燃料流路21は、固定コア20の上端22から下端23まで連続して延びている。主燃料流路21は、筒状部材10の燃料流路11と連通している。
図2に示すように、固定コア20の外周面24は、筒状部材10の内周面12と向かい合っている。固定コア20は、一対の接触外周面241(第1の接触外周面241aと第2の接触外周面241b)と、一対の離間外周面242(第1の離間外周面242aと第2の離間外周面242b)とを備えている。一対の接触外周面241は、固定コア20の径方向において向かい合っている。一対の接触外周面241は、固定コア20の径方向の中心部に関して点対称な位置に配置されている。一対の接触外周面241は、筒状部材10の内周面12に接触している(密着している)。第1の接触外周面241aは、固定コア20の周方向において、第1の離間外周面242aの一端91から第2の離間外周面242bの一端92まで連続して延びている。第2の接触外周面241bは、固定コア20の周方向において、第1の離間外周面242aの他端93から第2の離間外周面242bの他端94まで連続して延びている。
一対の離間外周面242は、固定コア20の径方向において向かい合っている。一対の離間外周面242は、固定コア20の径方向の中心部に関して点対称な位置に配置されている。各離間外周面242は、平面状に形成されている。一対の離間外周面242は、固定コア20の軸方向(Z方向)及び図2の上下方向に平行に延びている。各離間外周面242は、筒状部材10の内周面12に接触していない。各離間外周面242は、筒状部材10の内周面12から離間している。各離間外周面242は、筒状部材10の内周面12と間隔をあけて向かい合っている。
一対の離間外周面242と筒状部材10の内周面12との間に一対の副燃料流路27(第1の副燃料流路27aと第2の副燃料流路27b)が形成されている。第1の離間外周面242aと筒状部材10の内周面12との間に第1の副燃料流路27aが形成されており、第2の離間外周面242bと筒状部材10の内周面12との間に第2の副燃料流路27bが形成されている。一対の副燃料流路27は、固定コア20の径方向において向かい合っている。一対の副燃料流路27は、固定コア20の中心部に関して点対称に配置されている。
図1に示すように、一対の副燃料流路27は、固定コア20の軸方向(筒状部材10の軸方向)に沿って直線状に平行に延びている。一対の副燃料流路27は、固定コア20の上端22から下端23まで連続して延びている。一対の副燃料流路27は、筒状部材10の燃料流路11と連通している。固定コア20よりも上流側における筒状部材10の内部と、固定コア20よりも下流側における筒状部材10の内部とが、一対の副燃料流路27を介して連通している。
スプリングピン60は、固定コア20の内部に圧入されている。スプリングピン60は、固定コア20の内周面25に固定されている。スプリングピン60の外周面62が固定コア20の内周面25に接触している(密着している)。スプリングピン60は、略円筒状に形成されている。
スプリングピン60は、燃料流路61を備えている。燃料流路61は、スプリングピン60の径方向の中心部においてスプリングピン60を軸方向に貫通している。燃料流路61は、スプリングピン60の軸方向に沿って直線状に延びている。燃料流路61は、スプリングピン60の上端から下端まで連続して延びている。スプリングピン60の燃料流路61は、筒状部材10の燃料流路11及び固定コア20の主燃料流路21と連通している。
可動コア30は、筒状部材10の内部に配置されている。可動コア30は、固定コア20よりも燃料の流れ方向の下流側に配置されている。図1の上側が燃料の流れ方向の上流側であり、下側が下流側である。可動コア30は、筒状部材10の軸方向に沿って摺動可能なように筒状部材10の内部に挿入されている。可動コア30は、固定コア20に対して接近/離間するように筒状部材10の軸方向に沿って往復動可能に構成されている。可動コア30の上端面31が固定コア20の下端面26と向かい合っている。
可動コア30は、磁性材料(例えば、金属)から形成されている。可動コア30は、コイル40に電流が流れてコイル40の周りに磁界が発生すると、その磁界によって着磁する。可動コア30(及び固定コア20)が着磁すると、磁力によって可動コア30が固定コア20に吸着される。可動コア30が固定コア20に接近する。可動コア30が固定コア20に吸着されると、可動コア30の上端面31が固定コア20の下端面26に当接する。コイル40に電流が流れていないときは、可動コア30及び固定コア20が着磁せず、可動コア30が固定コア20に吸着されない。
可動コア30は、燃料流路32を備えている。燃料流路32は、可動コア30の径方向の中心部において可動コア30を軸方向に貫通している。燃料流路32は、可動コア30の軸方向に沿って延びている。燃料流路32は、可動コア30の上端33から下端34まで連続して延びている。可動コア30の燃料流路32は、固定コア20の主燃料流路21及び筒状部材10の燃料流路11と連通している。可動コア30の内部(燃料流路32)にはスプリング50が配置されている。
スプリング50は、スプリングピン60と可動コア30の間に配置されている。スプリング50は、スプリングピン60と可動コア30に当接する。可動コア30は、スプリング50が当接する当接面35を備えている。スプリング50は、可動コア30の当接面35を下側に押圧する。スプリング50は、可動コア30の軸方向(筒状部材10及び固定コア20の軸方向)に沿って伸縮する。可動コア30が固定コア20に吸着されていないときにスプリング50が可動コア30を下側に押圧すると、可動コア30が固定コア20から離間する。そうすると、図3に示すように、可動コア30の上端面31と固定コア20の下端面26との間に隙間90が形成される。
図1に示すように、可動コア30にはニードル70が固定されている。ニードル70は、筒状部材10の内部に配置されている。ニードル70は、略円筒状に形成されている。ニードル70は、磁性材料(例えば、金属)から形成されている。ニードル70は、筒状部材10の軸方向に沿って直線状に延びている。ニードル70は、可動コア30の往復動に伴って、筒状部材10の軸方向に沿って往復動する。
ニードル70は、燃料流路71と流出孔72を備えている。燃料流路71は、ニードル70の軸方向に沿って直線状に延びている。燃料流路71は、ニードル70の上端から下端まで連続して延びている。ニードル70の燃料流路71は、可動コア30の燃料流路32と連通している。
流出孔72は、ニードル70の径方向に沿ってニードル70を貫通している。流出孔72を介してニードル70の燃料流路71と筒状部材10の燃料流路11とが連通している。ニードル70の燃料流路71から流出孔72を通じて筒状部材10の燃料流路11に燃料が流出する。
ニードル70の下端には弁体80が固定されている。弁体80は、略球状に形成されている。弁体80は、ニードル70を介して可動コア30に連結されている。弁体80は、可動コア30及びニードル70の往復動に伴って、筒状部材10の軸方向に沿って往復動する。弁体80は、可動コア30及びニードル70が下側に移動すると弁座81に着座する。弁体80が弁座81に着座すると燃料噴射弁1が閉弁する。一方、可動コア30及びニードル70が上側に移動すると弁体80が弁座81から離間する。そうすると燃料噴射弁1が開弁する。
弁座81は、筒状部材10の下端に固定されている。弁座81は、噴射孔82を備えている。噴射孔82は、弁座81の径方向の中心部に形成されている。弁体80が弁座81から離間して燃料噴射弁1が開弁すると、噴射孔82から外部(例えば、エンジンの燃焼室や吸気通路)に燃料が噴射される。弁体80が弁座81に着座して燃料噴射弁1が閉弁すると、燃料が噴射されなくなる。
次に、燃料噴射弁1の動作について説明する。上記の燃料噴射弁1では、コイル40に電流が流れると固定コア20及び可動コア30が着磁する。そうすると、可動コア30が固定コア20に吸着され、可動コア30の上端面31が固定コア20の下端面26に当接する。また、可動コア30に連結されているニードル70と弁体80が上側に移動して燃料噴射弁1が開弁する。燃料噴射弁1が開弁すると燃料が噴射される。
また、上記の燃料噴射弁1では、コイル40に電流が流れなくなると、可動コア30が固定コア20に吸着されなくなる。また、可動コア30がスプリング50によって押圧されて下側に移動する。そうすると、可動コア30が固定コア20から離間して、可動コア30の上端面31と固定コア20の下端面26との間に隙間90が形成される。この隙間90に主燃料流路21と副燃料流路27を通じて燃料が流入する。また、可動コア30に連結されているニードル70と弁体80が下側に移動して燃料噴射弁1が開弁する。燃料噴射弁1が閉弁すると燃料が噴射されなくなる。
以上、実施例に係る燃料噴射弁1について説明した。上記の説明から明らかなように、上記の実施例では、固定コア20が、筒状部材10の内周面12に接触している接触外周面241と、筒状部材10の内周面12に接触せずにその内周面12から離間している離間外周面242とを備えている。筒状部材10の内周面12と固定コア20の離間外周面242との間に固定コア20の軸方向の上端22から下端23まで連続して延びている副燃料流路27が形成されている。
この構成によれば、可動コア30が固定コア20から離間するときに、固定コア20の主燃料流路21だけでなく副燃料流路27を通じて可動コア30と固定コア20の間の隙間90に燃料が流入する。これによって、可動コア30が固定コア20からスムーズに離間する。可動コア30と固定コア20の間に燃料が流入しないと可動コア30が固定コア20から離間し難いが、副燃料流路27の存在によって可動コア30と固定コア20の間に燃料がスムーズに流入するので、可動コア30が固定コア20からスムーズに離間する。副燃料流路27が固定コア20の軸方向の上端22から下端23まで連続して延びているので隙間90に燃料が流入し易い。以上より、可動コア30が固定コア20から離間するときに生じるリンギング力を抑制することができる。リンギング力は、可動コア30が固定コア20から離間するときに、それに反して可動コア30を固定コア20に接近させる方向に働く力である。
また、上記の構成によれば、可動コア30が固定コア20から離間するときに可動コア30が迅速に動作するので、燃料噴射弁1の応答性を向上させることができる。可動コア30が固定コア20に接近するときに生じるダンパ力も抑制することができる。また、可動コア30に燃料流路を形成した場合には、可動コア30に燃料流路を形成したことで生じる角部が筒状部材10に対して摺動することによって角部の摩耗が促進されることがある。一方、固定コア20は筒状部材10の内部で往復動しないので、離間外周面242の上端や下端が摩耗することがない。
上記の燃料噴射弁1では、筒状部材10の内周面12と固定コア20の第1の離間外周面242aとの間に第1の副燃料流路27aが形成されている。また、筒状部材10の内周面12と固定コア20の第2の離間外周面242bとの間に第2の副燃料流路27bが形成されている。この構成によれば、第1の副燃料流路27aと第2の副燃料流路27bを通じて可動コア30と固定コア20の間に燃料が流入することによって、可動コア30が固定コア20から離間するときに生じるリンギング力を更に抑制することができる。
上記の燃料噴射弁1では、第1の離間外周面242aと第2の離間外周面242bが、固定コア20の径方向の中心部に関して点対称な位置に配置されている。この構成によれば、筒状部材10の内部において固定コア20がバランス良く配置される。そのため、可動コア30と固定コア20の間に燃料がバランス良く流入する。これによって、リンギング力を更に抑制することができる。また、可動コア30が動作するときに可動コア30が傾くことを抑制することができる。
上記の燃料噴射弁1では、第1の離間外周面242aと第2の離間外周面242bが、平面状に形成されており、平行に延びている。この構成によれば、第1の離間外周面242aと第2の離間外周面242bを形成するために複雑な加工を必要としない。そのため、簡易な構成で第1の副燃料流路27aと第2の副燃料流路27bを形成することができる。また、筒状部材10の内部に固定コア20を容易に挿入することができる。
上記の燃料噴射弁1では、第1の接触外周面241aが固定コア20の周方向において、第1の離間外周面242aの一端91から第2の離間外周面242bの一端92まで連続して延びている。また、第2の接触外周面241bが固定コア20の周方向において、第1の離間外周面242aの他端93から第2の離間外周面242bの他端94まで連続して延びている。この構成によれば、第1の離間外周面242aと第2の離間外周面242b以外の固定コア20の外周面24の全部が筒状部材10の内周面12に接触することになる。そのため、固定コア20が筒状部材10の内周面12に強固に固定される。その結果、筒状部材10の内部において固定コア20を安定させることができる。
以上、一実施例について説明したが、具体的な態様は上記実施例に限定されるものではない。以下の説明において、上記の説明における構成と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
(1)上記の実施例では、一対の離間外周面242が平面状に形成されていたが、この構成に限定されるものではない。他の実施例では、図4に示すように、一対の離間外周面242が湾曲状に形成されていてもよい。また、第1の離間外周面242aと第2の離間外周面242bの一方が平面状に形成されており、他方が湾曲状に形成されていてもよい。
(2)他の実施例では、図5に示すように、一対の離間外周面242が屈曲状に形成されていてもよい。また、第1の離間外周面242aと第2の離間外周面242bの一方が平面状に形成されており、他方が屈曲状に形成されていてもよい。
(3)上記の実施例では、主燃料流路21及び副燃料流路27が固定コア20の軸方向に直線状に延びていたが、この構成に限定されるものではない。他の実施例では、主燃料流路21及び/又は副燃料流路27は、固定コア20の上端22から下端23に至る途中で湾曲や屈曲していてもよい。例えば、主燃料流路21及び/又は副燃料流路27は、螺旋状に形成されていてもよい。
(4)他の実施例では、図6に示すように、固定コア20にスリット101が形成されていてもよい。スリット101が固定コア20の上端22から下端23まで連続して延びていてもよい。
(5)上記の実施例では、筒状部材10の内周面12と固定コア20の外周面24との間に一対の副燃料流路27が形成されていたが、副燃料流路27の個数は特に限定されるものではない。他の実施例では、3個以上の副燃料流路27が形成されていてもよい。
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書又は図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書又は図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
1:燃料噴射弁、10:筒状部材、11:燃料流路、12:内周面、20:固定コア、21:主燃料流路、22:上端、23:下端、24:外周面、25:内周面、26:下端面、27:副燃料流路、27a:第1の副燃料流路、27b:第2の副燃料流路、30:可動コア、31:上端面、32:燃料流路、33:上端、34:下端、35:当接面、40:コイル、50:スプリング、60:スプリングピン、61:燃料流路、62:外周面、70:ニードル、71:燃料流路、72:流出孔、80:弁体、81:弁座、82:噴射孔、90:隙間、101:スリット、241:接触外周面、241a:第1の接触外周面、241b:第2の接触外周面、242:離間外周面、242a:第1の離間外周面、242b:第2の離間外周面

Claims (5)

  1. 筒状部材と、
    前記筒状部材の内部に配置されており、前記筒状部材の内周面に固定されている筒状の固定コアと、
    前記筒状部材の内部に配置されており、前記固定コアに対して接近/離間するように前記筒状部材の軸方向に沿って往復動可能な可動コアと、
    前記可動コアに連結されている弁体と、を備えている燃料噴射弁であって、
    前記固定コアは、前記筒状部材の前記内周面に接触している接触外周面と、前記筒状部材の前記内周面に接触せずに前記内周面から離間している離間外周面と、を備えており、
    前記筒状部材の前記内周面と前記固定コアの前記離間外周面との間に前記固定コアの軸方向の一端から他端まで連続して延びている燃料流路が形成されている、燃料噴射弁。
  2. 請求項1に記載の燃料噴射弁であって、
    前記固定コアは、前記筒状部材の前記内周面に接触せずに前記内周面から離間している第1の前記離間外周面と、第1の前記離間外周面と異なる位置で前記筒状部材の前記内周面に接触せずに前記内周面から離間している第2の前記離間外周面とを備えており、
    前記筒状部材の前記内周面と前記固定コアの第1の前記離間外周面との間に第1の前記燃料流路が形成されており、前記筒状部材の前記内周面と前記固定コアの第2の前記離間外周面との間に第2の前記燃料流路が形成されている、燃料噴射弁。
  3. 請求項2に記載の燃料噴射弁であって、
    第1の前記離間外周面と第2の前記離間外周面は、前記固定コアの径方向の中心部に関して点対称な位置に配置されている、燃料噴射弁。
  4. 請求項2又は3に記載の燃料噴射弁であって、
    第1の前記離間外周面と第2の前記離間外周面は、平面状に形成されており、平行に延びている、燃料噴射弁。
  5. 請求項2から4のいずれか一項に記載の燃料噴射弁であって、
    前記固定コアは、前記固定コアの周方向において第1の前記離間外周面の一端から第2の離間外周面の一端まで連続して延びて前記筒状部材の前記内周面に接触している第1の前記接触外周面と、前記固定コアの周方向において第1の前記離間外周面の他端から第2の前記離間外周面の他端まで連続して延びて前記筒状部材の前記内周面に接触している第2の前記接触外周面と、を備えている、燃料噴射弁。
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