JP2021105350A - Fuel injection valve - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、燃料噴射弁に関する。 The present disclosure relates to a fuel injection valve.
特許文献1には、ハウジングと可動コアとに囲まれたダンパ室を有する燃料噴射弁が記載されている。この燃料噴射弁では、可動コアの移動に伴うダンパ室内の燃料の圧力変化を用いて可動コアを減速させることによって、開弁時の可動コアと固定コアとの衝突による衝撃や閉弁時のニードルと弁座との衝突による衝撃を低減している。 Patent Document 1 describes a fuel injection valve having a damper chamber surrounded by a housing and a movable core. In this fuel injection valve, the movable core is decelerated by using the pressure change of the fuel in the damper chamber due to the movement of the movable core, so that the impact due to the collision between the movable core and the fixed core at the time of valve opening and the needle at the time of valve closing The impact caused by the collision between the valve seat and the valve seat is reduced.
燃料噴射弁では、例えば、外部から燃料の供給を受ける際や、エンジン等に装着される際に、ハウジングのうちの固定コアが固定された部分に長手方向に沿った軸力が作用する場合がある。この場合、ハウジングのうちの可動コアが摺動する部分にひずみが生じて、当該部分と可動コアとの間の隙間の大きさが変化する可能性がある。そのため、ダンパ室内の燃料に対して可動コアを減速するための圧力変化を狙い通りに生じさせることができなくなって、ダンパ室による衝撃低減効果が低下する可能性がある。 In a fuel injection valve, for example, when fuel is supplied from the outside or when it is mounted on an engine or the like, an axial force along the longitudinal direction may act on a portion of the housing to which a fixed core is fixed. be. In this case, strain may occur in the sliding portion of the housing where the movable core slides, and the size of the gap between the portion and the movable core may change. Therefore, the pressure change for decelerating the movable core with respect to the fuel in the damper chamber cannot be generated as intended, and the impact reduction effect of the damper chamber may be reduced.
本開示は、以下の形態として実現することが可能である。 The present disclosure can be realized in the following forms.
本開示の第1の形態によれば、燃料噴射弁(100,100c)が提供される。この燃料噴射弁は、長手方向(Z)を有し、燃料を噴射するための噴孔(31)が前記長手方向における一端に設けられた筒状のハウジング(20,20c)と、前記ハウジング内に固定された固定コア(60)と、前記固定コアよりも前記一端側に配置され、前記ハウジング内を前記長手方向に沿って移動可能な可動コア(50)と、前記可動コアの移動に伴って前記ハウジング内を前記長手方向に沿って移動することによって前記噴孔を開閉するニードル(40)と、前記可動コアを移動させる磁界を発生させるコイル(70)と、を備える。前記ハウジングは、前記一端側から順に、前記ニードルが前記長手方向に沿って摺動する第1内側面(121)と、前記第1内側面よりも前記長手方向に交差する径方向の外側に設けられ、前記可動コアが前記長手方向に沿って摺動する第2内側面(122,122c)と、前記固定コアが固定された第3内側面(123)と、を有し、前記ハウジング内における前記第1内側面と前記第2内側面との間に設けられた段差面(124,126)を有し、前記第2内側面と前記段差面と前記ニードルと前記可動コアとによって、前記燃料が封入されるダンパ室(25,25c)が区画され、前記第2内側面は、前記第3内側面よりも前記径方向の内側に設けられている。 According to the first aspect of the present disclosure, a fuel injection valve (100, 100c) is provided. This fuel injection valve has a longitudinal direction (Z), and has a tubular housing (20, 20c) provided with an injection hole (31) for injecting fuel at one end in the longitudinal direction, and the inside of the housing. With the movement of the fixed core (60) fixed to the fixed core, the movable core (50) arranged on one end side of the fixed core and movable in the housing along the longitudinal direction, and the movable core. A needle (40) for opening and closing the injection hole by moving in the housing along the longitudinal direction, and a coil (70) for generating a magnetic field for moving the movable core are provided. The housing is provided in order from the one end side, on the first inner side surface (121) on which the needle slides along the longitudinal direction, and on the outer side in the radial direction where the needle intersects the first inner side surface in the longitudinal direction. The movable core has a second inner surface surface (122, 122c) that slides along the longitudinal direction, and a third inner surface surface (123) to which the fixed core is fixed. It has a stepped surface (124,126) provided between the first inner surface and the second inner surface, and the fuel is provided by the second inner surface, the stepped surface, the needle, and the movable core. The damper chambers (25, 25c) in which the fuel is sealed are partitioned, and the second inner side surface is provided inside the third inner side surface in the radial direction.
この形態の燃料噴射弁によれば、ハウジングには、固定コアが固定された第3内側面よりも径方向の内側に可動コアが摺動する第2内側面が設けられているので、第3内側面に長手方向に沿った軸力が作用した場合に第2内側面と可動コアとの間の隙間の大きさが変化することを抑制できる。そのため、ダンパ室による衝撃低減効果が低下することを抑制できる。 According to the fuel injection valve of this form, the housing is provided with a second inner surface on which the movable core slides in the radial direction with respect to the third inner surface on which the fixed core is fixed. It is possible to suppress a change in the size of the gap between the second inner surface and the movable core when an axial force along the longitudinal direction acts on the inner surface. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the impact reduction effect of the damper chamber.
本開示の第2の形態によれば、燃料噴射弁(100b)が提供される。この燃料噴射弁は、長手方向(Z)を有し、燃料を噴射するための噴孔(31)が前記長手方向における一端に設けられた筒状のハウジング(20b)と、前記ハウジング内に固定された筒状の固定コア(60b)と、前記固定コアよりも前記一端側に配置され、前記ハウジング内を前記長手方向に沿って移動可能な可動コア(50)と、前記可動コアの移動に伴って前記ハウジング内を前記長手方向に沿って移動することによって前記噴孔を開閉するニードル(40b)と、前記可動コアを移動させる磁界を発生させるコイル(70)と、を備える。前記ニードルは、前記一端側から順に、前記長手方向に沿って設けられた軸部(41)と、前記軸部の外径よりも大きな外径を有する拡径部(43)と、前記長手方向に沿って設けられ、前記拡径部の外径よりも小さな外径を有する延長部(46)と、を有し、前記固定コアは、前記拡径部が摺動する第1コア内側面(161)と、前記第1コア内側面の内径よりも小さな内径を有し、前記延長部が摺動する第2コア内側面(162)と、前記固定コア内における前記第1コア内側面と前記第2コア内側面との間に設けられたコア段差面(163)と、を有し、前記拡径部と前記延長部と前記第1コア内側面と前記コア段差面によって、前記燃料が封入されるダンパ室(25b)が区画される。 According to the second aspect of the present disclosure, a fuel injection valve (100b) is provided. This fuel injection valve has a longitudinal direction (Z), and is fixed in the tubular housing (20b) provided with a injection hole (31) for injecting fuel at one end in the longitudinal direction. For the movement of the cylindrical fixed core (60b), the movable core (50) arranged on one end side of the fixed core and movable in the housing along the longitudinal direction, and the movable core. Along with this, a needle (40b) that opens and closes the injection hole by moving in the housing along the longitudinal direction, and a coil (70) that generates a magnetic field that moves the movable core are provided. The needles are, in order from the one end side, a shaft portion (41) provided along the longitudinal direction, a diameter-expanded portion (43) having an outer diameter larger than the outer diameter of the shaft portion, and the longitudinal direction. The fixed core has an extension portion (46) having an outer diameter smaller than the outer diameter of the enlarged diameter portion, and the fixed core is an inner surface surface of a first core on which the enlarged diameter portion slides. 161), a second core inner surface (162) having an inner diameter smaller than the inner diameter of the first core inner surface and to which the extension portion slides, and the first core inner surface and the said in the fixed core. It has a core stepped surface (163) provided between the inner side surface of the second core, and the fuel is filled by the enlarged diameter portion, the extension portion, the inner surface surface of the first core, and the stepped surface of the core. The damper room (25b) to be used is partitioned.
この形態の燃料噴射弁によれば、固定コアの内側にダンパ室が設けられているので、ハウジングに長手方向に沿った軸力が作用した場合に、ニードルの拡径部と固定コアの第1コア内側面との間の隙間の大きさ、および、ニードルの延長部と固定コアの第2コア内側面との間の隙間の大きさが変化することを抑制できる。そのため、ダンパ室による衝撃低減効果が低下することを抑制できる。 According to this type of fuel injection valve, since the damper chamber is provided inside the fixed core, when an axial force along the longitudinal direction acts on the housing, the diameter-expanded portion of the needle and the first fixed core It is possible to suppress changes in the size of the gap between the inner surface of the core and the size of the gap between the extension of the needle and the inner surface of the second core of the fixed core. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the impact reduction effect of the damper chamber.
A.第1実施形態:
図1に示すように、第1実施形態における燃料噴射弁100は、ハウジング20と、ニードル40と、可動コア50と、固定コア60と、コイル70と、第1付勢部材81と、第2付勢部材82とを備えている。図1には、互いに直交するX,Y,Z方向に沿った矢印が表されている。他の図においても、X,Y,Z方向に沿った矢印が、適宜、表されている。図1におけるX,Y,Z方向と、他の図におけるX,Y,Z方向とは、同じ方向を表している。燃料噴射弁100は、燃料を噴射する。本実施形態では、燃料噴射弁100は、気体燃料である水素ガスを噴射する。尚、燃料噴射弁100は、水素ガスではなく、例えば、石炭ガスやアセチレンガスやプロパンガスや天然ガス等の気体燃料を噴射してもよい。燃料噴射弁100は、気体燃料ではなく、例えば、ガソリンや軽油等の液体燃料を噴射してもよい。
A. First Embodiment:
As shown in FIG. 1, the
ハウジング20は、Z方向に沿った長手方向を有している。ハウジング20は、+Z方向側に向かって、噴射ノズル30と、第1筒部材21と、第2筒部材22と、第3筒部材23と、第4筒部材24とが、この順に連接されて構成されている。噴射ノズル30および各筒部材21〜24は、それぞれ、Z方向に沿った中心軸CLを中心とした円筒形状を有している。噴射ノズル30の−Z方向側の端部には、燃料を噴射するための噴孔31が設けられている。噴射ノズル30の噴孔31の周縁部には、ニードル40の弁部42が接触する弁座32が設けられている。本実施形態では、噴射ノズル30と第1筒部材21との間と、第1筒部材21と第2筒部材22との間と、第2筒部材22と第3筒部材23との間と、第3筒部材23と第4筒部材24との間とは、それぞれ、溶接や圧入等によって互いに固定されている。噴射ノズル30と第1筒部材21とは、金属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おり、かつ、所定の硬度を有するように焼入れ処理が施されている。第2筒部材22と第4筒部材24とは、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。第3筒部材23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
第4筒部材24には、燃料導入パイプ12が接続されている。本実施形態では、第4筒部材24と燃料導入パイプ12との間は、溶接によって互いに固定されている。燃料導入パイプ12は、中心軸CLを中心とした円筒形状を有している。燃料導入パイプ12の+Z方向側の端部には、燃料を導入するための導入口14が設けられている。燃料導入パイプ12には、燃料噴射弁100に燃料を供給するための供給パイプが接続される。燃料導入パイプ12の外周部には、バックアップリング91が設けられている。燃料導入パイプ12と供給パイプとの間は、バックアップリング91の+Z方向側の面に設けられたOリング92によってシールされる。燃料導入パイプ12内には、フィルタ13が設けられている。フィルタ13は、導入口14から流入した燃料に混入した異物を捕集して、ハウジング20内に異物が流入することを抑制する。
A
ニードル40は、ハウジング20内に、中心軸CLに沿って移動可能に配置されている。ニードル40は、軸部41と、弁部42と、拡径部43とを有している。軸部41は、中心軸CLを中心とした円柱形状を有している。弁部42は、軸部41の−Z方向側の端部に設けられている。弁部42が弁座32に接触することによって噴孔31が閉塞され、弁部42が弁座32から離れることによって噴孔31が開放される。本実施形態では、拡径部43は、軸部41の+Z方向側の端部に設けられている。拡径部43の外径は、軸部41の外径よりも大きい。拡径部43は、可動コア50の+Z方向側の端面に接触する。軸部41と拡径部43との内部には、中心軸CLに沿って燃料が流れる燃料通路44が設けられている。燃料通路44は、拡径部43の+Z方向側の端面に開口部を有している。軸部41の側面には、燃料通路44に連通する連通孔45が設けられている。
The
可動コア50は、ハウジング20内に、中心軸CLに沿って移動可能に配置されている。可動コア50は、中心軸CLを中心とした円筒形状を有している。可動コア50の内側には軸部41が貫通しており、可動コア50の内壁面にはZ方向に沿って軸部41が摺動する。摺動とは、2つの物体同士が接触した状態で一方の物体が他方の物体の面を滑って移動することだけでなく、近接した2つの物体同士の間に流体が介在した状態で一方の物体が他方の物体の面を滑って移動することをも意味する。可動コア50は、大径部56と、小径部57とを有している。大径部56の外径は、小径部57の外径よりも大きい。小径部57は、大径部56から−Z方向側に向かって突き出すように設けられている。大径部56の+Z方向側の端面には、拡径部43が接触する。
The
本実施形態では、可動コア50は、磁性材料によって形成された第1可動コア部材51と、第1可動コア部材51の硬度よりも高い硬度を有する第2可動コア部材52とによって構成されている。第1可動コア部材51の硬度と第2可動コア部材52の硬度とは、ビッカース硬さ試験(JIS Z 2244)によって調べることができる。可動コア50の本体部分は、第1可動コア部材51によって構成されている。可動コア50のうちの、ハウジング20に接触または摺動する部分と、ニードル40が接触または摺動する部分と、固定コア60に接触する部分とは、第2可動コア部材52によって構成されている。本実施形態では、第1可動コア部材51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。第2可動コア部材52は、金属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、かつ、所定の硬度を有するように焼入れ処理が施されている。第1可動コア部材51と第2可動コア部材52とは、圧入や溶接等によって互いに固定されている。
In the present embodiment, the
固定コア60は、ハウジング20内の可動コア50よりも+Z方向側に固定されている。本実施形態では、固定コア60は、第4筒部材24に溶接等によって固定されている。固定コア60は、中心軸CLを中心とした円筒形状を有している。固定コア60の内壁面には、ニードル40の拡径部43が摺動する。固定コア60の−Z方向側の端面には、中心軸CLに沿って移動する可動コア50が接触する。固定コア60の内側における+Z方向側の部分には、中心軸CLを中心とした円筒形状を有するアジャスティングパイプ11が圧入によって固定されている。
The fixed
本実施形態では、固定コア60は、磁性材料によって形成された第1固定コア部材61と、第1固定コア部材61の硬度よりも高い硬度を有する第2固定コア部材62とによって構成されている。第1固定コア部材61の硬度と第2固定コア部材62の硬度とは、ビッカース硬さ試験(JIS Z 2244)によって調べることができる。第1可動コア部材51に対向する固定コア60の本体部分は、第1固定コア部材61によって構成されている。固定コア60のうちの拡径部43が摺動する部分は、第2固定コア部材62によって構成されている。本実施形態では、第1固定コア部材61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。第2固定コア部材62は、金属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おり、所定の硬度を有するように焼入れ処理が施されている。第1固定コア部材61と第2固定コア部材62とは、圧入によって互いに固定されている。
In the present embodiment, the fixed
第1付勢部材81は、固定コア60の内側におけるアジャスティングパイプ11と拡径部43との間に配置されている。第1付勢部材81は、−Z方向側に向かってニードル40を付勢する。本実施形態では、第1付勢部材81は、Z方向に沿って伸縮するコイルばねによって構成されている。第1付勢部材81の+Z方向側の端部は、アジャスティングパイプ11に接触しており、第1付勢部材81の−Z方向側の端部は、拡径部43に接触している。アジャスティングパイプ11のZ方向における位置を調節することによって、第1付勢部材81がニードル40を付勢する力を調節できる。本実施形態では、第1付勢部材81がニードル40を付勢する力の方が、後述する第2付勢部材82が可動コア50を付勢する力よりも大きくなるように、アジャスティングパイプ11の位置が調節されている。
The first urging
第2付勢部材82は、第1筒部材21と大径部56との間に配置されている。第2付勢部材82は、+Z方向側に向かって可動コア50を付勢する。本実施形態では、第2付勢部材82は、Z方向に沿って伸縮するコイルばねによって構成されている。第2付勢部材82の−Z方向側の端部は、第1筒部材21に接触しており、第2付勢部材82の+Z方向側の端部は、大径部56に接触している。
The
ハウジング20の外壁面には、コイル70が巻回されたボビン71が配置されている。本実施形態では、第3筒部材23の外壁面と第4筒部材24の外壁面とに跨ってボビン71が配置されている。第4筒部材24の外壁面のうちのボビン71が配置されていない部分と、燃料導入パイプ12の外壁面の一部とは、樹脂材料によって被覆されている。第4筒部材24の側方には、第4筒部材24の外壁面から突き出すように、コネクタ15が設けられている。コネクタ15には、コイル70に電気的に接続された端子16が設けられている。本実施形態では、インサート成形によって、樹脂製のコネクタ15に金属製の端子16が設けられている。端子16には、スイッチング素子等を介して、バッテリ等の電源が電気的に接続される。
A
コイル70は、電源から電流の供給を受けることによって磁界を発生させる。コイル70の発生させる磁界によって、第2筒部材22と、第1固定コア部材61と、第1可動コア部材51と、第4筒部材24とを通る磁気回路が形成される。そのため、可動コア50と固定コア60との間に磁気吸引力が発生する。コイル70の外周には、コイル70を覆うようにして筒状のホルダ17が設けられている。第4筒部材24とホルダ17との間には、環状のカバー18が設けられている。ホルダ17とカバー18とは、それぞれ、磁性材料によって形成されており、上述した磁気回路の一部を構成する。
The
図2に示すように、ハウジング20は、−Z方向側から順に、第1内側面121と、第2内側面122と、第3内側面123とを有している。本実施形態では、第1内側面121と第2内側面122とは、第1筒部材21に設けられている。第3内側面123は、第1筒部材21と第2筒部材22と第3筒部材23と第4筒部材24とに跨がって設けられている。第1内側面121にはニードル40の軸部41がZ方向に沿って摺動し、第2内側面122には可動コア50の小径部57がZ方向に沿って摺動する。第3内側面123には固定コア60が固定されている。第3内側面123内における固定コア60よりも−Z方向側には、可動コア50の大径部56が移動可能に配置されている。第1内側面121と第2内側面122と第3内側面123とは、それぞれ、中心軸CLを中心とした円筒形状を有している。第2内側面122の内径は、第1内側面121の内径よりも大きい。第3内側面123の内径は、第2内側面122の内径よりも大きい。ハウジング20内における第1内側面121と第2内側面122との間には、第1内側面121と第2内側面122とを接続する第1段差面124が設けられている。ハウジング20内における第2内側面122と第3内側面123との間には、第2内側面122と第3内側面123との間を接続する第2段差面125が設けられている。第1段差面124と第2段差面125とは、中心軸CLを中心とした円環形状を有している。燃料噴射弁100がエンジン等の装着対象物OBに装着された状態のことを装着状態と呼ぶ。燃料噴射弁100は、装着状態において装着対象物OBに−Z方向側から支持される支持面90を有している。本実施形態では、支持面90は、ホルダ17の外表面に設けられている。第1内側面121と第2内側面122とは、支持面90よりも−Z方向側に設けられている。
As shown in FIG. 2, the
ハウジング20内には、第2内側面122と第1段差面124と軸部41と小径部57とによって区画されたダンパ室25が設けられている。ダンパ室25内には燃料が封入される。燃料が封入されるとは、燃料が完全に封じ込められることを意味するのではなく、燃料の自由な出入りが制限される程度に燃料が封じ込められることを意味する。ダンパ室25は、第1内側面121と軸部41との間の隙間と、第2内側面122と小径部57との間の隙間と、軸部41と可動コア50の内壁面との間の隙間とを介してダンパ室25の外部に連通している。本実施形態では、第1内側面121と軸部41との間の隙間と、第2内側面122と小径部57との間の隙間と、軸部41と可動コア50の内壁面との間の隙間とが、それぞれ、数マイクロメートルから数十マイクロメートルになるようにハウジング20と可動コア50とニードル40とが設けられているため、燃料の自由な出入りが制限される。
Inside the
本実施形態では、第2内側面122と小径部57との間の隙間よりも第3内側面123と大径部56との間の隙間の方が大きくなるようにハウジング20と可動コア50とが設けられている。そのため、第3内側面123に大径部56が摺動するように、第3内側面123と大径部56との間の隙間を第2内側面122と小径部57との間の隙間と同様に、第2内側面122と小径部57との間の隙間と同じ大きさに加工する場合に比べて、ハウジング20と可動コア50との加工を容易化できる。
In the present embodiment, the
燃料噴射弁100を図1に表された閉弁状態から図3に表された開弁状態に切替えるための開弁動作について説明する。図1に表されたように、閉弁状態では、弁部42が弁座32に接触しているため、噴孔31は閉塞されている。閉弁状態では、コイル70には電流が供給されていない。ニードル40は、第1付勢部材81によって−Z方向側に向かって付勢されており、可動コア50は、第2付勢部材82によって+Z方向側に向かって付勢されている。そのため、拡径部43と大径部56とが接触した状態で、ニードル40と可動コア50とは静止している。可動コア50と固定コア60との間には、開弁動作において可動コア50が移動可能なように隙間が設けられている。導入口14から流入した燃料は、燃料導入パイプ12、固定コア60の内側、燃料通路44、連通孔45の順に流れて、噴孔31に導かれる。導入口14から流入した燃料の一部は、第2内側面122と小径部57との間の隙間や、第1内側面121と軸部41との間の隙間や、軸部41と可動コア50の内壁面との間の隙間を介してダンパ室25内に流入する。そのため、ダンパ室25内には燃料が充満している。
The valve opening operation for switching the
コイル70への電流の供給が開始されることによって、固定コア60と可動コア50との間に磁気吸引力が発生して、可動コア50は、固定コア60に向かって+Z方向側に移動する。拡径部43が大径部56に押されることによって、ニードル40は、可動コア50とともに移動する。ニードル40の移動によって、弁部42が弁座32から離れて、噴孔31からの燃料の噴射が開始される。
When the supply of electric current to the
可動コア50の+Z方向側への移動に応じてダンパ室25の容積が拡大されることによって、ダンパ室25内の燃料の圧力は低下する。そのため、可動コア50には、可動コア50とニードル40とを減速させる力が働く。可動コア50が固定コア60に衝突することによって、可動コア50の移動は停止される。換言すれば、固定コア60によって、+Z方向側への可動コア50の移動は規制される。ダンパ室25によって可動コア50が減速されるため、可動コア50が固定コア60に衝突する際の衝撃力は低減される。
By increasing the volume of the
可動コア50が固定コア60に衝突した後、ニードル40は、可動コア50から独立して、慣性によって+Z方向側への移動を継続する。ニードル40の移動に応じて第1付勢部材81が拡径部43に押されて縮むことによって、第1付勢部材81には弾性エネルギが蓄えられる。その後、ニードル40は、第1付勢部材81に蓄えられた弾性エネルギによって、可動コア50に向かって−Z方向側に押し戻される。拡径部43が大径部56に衝突することによって、ニードル40の移動は停止される。ニードル40は、可動コア50とともに移動する際にダンパ室25によって減速されたので、第1付勢部材81に蓄えられる弾性エネルギは低減される。そのため、拡径部43が大径部56に衝突する際の衝撃力は低減される。可動コア50の移動が停止された後、ダンパ室25内には、第2内側面122と小径部57との間の隙間等を介して燃料が流入する。以上で説明した一連の動作によって、燃料噴射弁100は、図3に表された開弁状態になる。開弁状態では、噴孔31から所定量の燃料が噴射される。コイル70への電流の供給が継続されている間、燃料噴射弁100は、開弁状態に保たれる。
After the
燃料噴射弁100を図3に表された開弁状態から図1に表された閉弁状態に切替えるための閉弁動作について説明する。コイル70への電流の供給が停止されることによって、固定コア60と可動コア50との間の磁気吸引力が消失する。そのため、ニードル40は、第1付勢部材81に押されて−Z方向側に向かって移動する。大径部56が拡径部43に押されることによって、可動コア50は、ニードル40とともに−Z方向側に向かって移動する。
The valve closing operation for switching the
可動コア50の−Z方向側への移動に応じてダンパ室25の容積が縮小されることによって、ダンパ室25内の燃料の圧力は上昇する。そのため、可動コア50には、可動コア50とニードル40とを減速させる力が働く。ダンパ室25内の燃料の圧力が上昇すると、ダンパ室25内の燃料は、第2内側面122と小径部57との間の隙間等を介して、徐々にダンパ室25外に流出する。弁部42が弁座32に衝突することによって、ニードル40の移動は停止される。換言すれば、弁座32によって、−Z方向側へのニードル40の移動が規制される。ダンパ室25によってニードル40が減速されるため、弁部42が弁座32に衝突する際の衝撃力は低減される。弁部42が弁座32に接触することによって噴孔31が閉塞されるため、噴孔31からの燃料の噴射が停止される。
As the volume of the
ニードル40が弁座32に衝突した後、可動コア50は、ニードル40から独立して、慣性によって−Z方向側への移動を継続する。可動コア50の移動によってダンパ室25の容積がさらに縮小されるため、可動コア50には、可動コア50を減速させる力が働く。可動コア50の移動に応じて第2付勢部材82が可動コア50に押されて縮むことによって、第2付勢部材82には弾性エネルギが蓄えられる。その後、可動コア50は、第2付勢部材82に蓄えられた弾性エネルギによって、+Z方向側に向かって押し戻される。大径部56が拡径部43に接触することによって、可動コア50の移動は停止される。ダンパ室25によって可動コア50が減速されるので、第2付勢部材82に蓄えられる弾性エネルギは低減される。そのため、大径部56が拡径部43に接触する際の衝撃が低減される。以上で説明した一連の動作によって、燃料噴射弁100は、図1に表された閉弁状態になる。閉弁状態では、噴孔31からの燃料の噴射は停止される。
After the
以上で説明した本実施形態の燃料噴射弁100によれば、ハウジング20の第1内側面121とニードル40の軸部41との間の隙間、ハウジング20の第2内側面122と可動コア50の小径部57との間の隙間、および、軸部41と可動コア50の内壁面との間の隙間を介して燃料が出入りするダンパ室25によって開閉弁時の衝撃が低減される。ハウジング20には種々のひずみが生じ得る。例えば、燃料噴射弁100に対して供給パイプから燃料が供給される際に、バックアップリング91は、Oリング92を介して燃料からの圧力を受けるので、ハウジング20のうちの第3内側面123が設けられた部分にはZ方向に沿った軸力が作用して、ハウジング20に弾性ひずみが生じ得る。他にも、燃料噴射弁100がエンジン等の装着対象物OBに装着される際に、作業者等によってホルダ17が保持されて、支持面90が装着対象物OBに押し当てられることによって、ハウジング20のうちの第3内側面123が設けられた部分にZ方向に沿った軸力が作用して、ハウジング20に塑性ひずみが生じ得る。本実施形態では、ハウジング20には、第3内側面123よりも半径方向の内側に第1内側面121および第2内側面122が設けられているので、ハウジング20の第3内側面123が設けられた部分に上述した軸力が作用した場合であっても、第1内側面121と軸部41との間の隙間の大きさ、および、第2内側面122と小径部57との間の隙間の大きさが変化することを抑制できる。そのため、ダンパ室25による衝撃低減効果が低下することを抑制できる。特に、本実施形態のように、燃料噴射弁100が気体燃料である水素ガスを噴射する形態である場合には、液体燃料に比べて粘度が低いので、開閉弁時の衝撃が大きくなりやすい。そのため、ダンパ室25による衝撃低減効果の低下を抑制することによって、可動コア50等の摩耗や故障等を効果的に抑制できる。
According to the
また、本実施形態では、ハウジング20には、第1内側面121および第2内側面122が上述した軸力を受け持つ支持面90よりも−Z方向側に設けられているので、ハウジング20のうちの第1内側面121が設けられた部分および第2内側面122が設けられた部分にひずみが生じることをより効果的に抑制できる。そのため、第1内側面121と軸部41との間の隙間の大きさ、および、第2内側面122と小径部57との間の隙間の大きさが変化することをより効果的に抑制できる。
Further, in the present embodiment, the
尚、第3内側面123と可動コア50の大径部56との間の隙間は、ダンパ室25による衝撃低減効果を確保するための隙間ではないため、第3内側面123と大径部56との間の隙間の大きさが変化しても、ダンパ室25による衝撃低減効果にはほとんど影響を及ぼさない。第3内側面123と大径部56との間の隙間は、第2内側面122と小径部57との間の隙間に比べて大きく設けられているので、大径部56が第3内側面123に干渉して可動コア50がZ方向に沿って移動できなくなることや、大径部56と第3内側面123とが擦れ合って摩耗すること等が抑制される。ニードル40や可動コア50には上述した軸力が伝達されないため、軸部41と可動コア50の内壁面との間の隙間の大きさは変化しにくい。
Since the gap between the third
B.第2実施形態:
図4に示すように、第2実施形態の燃料噴射弁100bでは、ニードル40bの形状、固定コア60bの形状、および、ダンパ室25bの配置が第1実施形態と異なる。その他の構成や開閉弁動作は、特に説明しない限り、第1実施形態と同じである。
B. Second embodiment:
As shown in FIG. 4, in the
ニードル40bは、拡径部43から+Z方向側に突き出した延長部46を有している。延長部46は、中心軸CLを中心とした円柱形状を有している。延長部46の外径は、拡径部43の外径よりも小さい。燃料通路44bは、延長部46の+Z方向側の端面に開口部を有している。
The
図5に示すように、固定コア60bは、−Z方向側から順に、拡径部43がZ方向に沿って摺動する第1コア内側面161と、延長部46がZ方向に沿って摺動する第2コア内側面162とを有している。第1コア内側面161と第2コア内側面162とは、それぞれ、中心軸CLを中心とした円筒形状を有している。第1コア内側面161の内径は、第2コア内側面162の内径よりも大きい。固定コア60bは、第1コア内側面161と第2コア内側面162との間を接続するコア段差面163を有している。コア段差面163は、中心軸CLを中心とした円環形状を有している。本実施形態では、第1コア内側面161と第2コア内側面162とコア段差面163とは、第2固定コア部材62に設けられている。
As shown in FIG. 5, in the fixed
ダンパ室25bは、拡径部43と第1コア内側面161とコア段差面163と延長部46とによって区画されている。ダンパ室25b内は、第1コア内側面161と拡径部43との間の隙間と、第2コア内側面162と延長部46との間の隙間とを介してダンパ室25b外に連通している。
The
本実施形態では、ハウジング20bの第1筒部材21bの第2内側面122bと可動コア50の小径部57との間の隙間は、第1実施形態におけるハウジング20の第1筒部材21の第2内側面122と可動コア50の小径部57との間の隙間よりも広く設けられている。そのため、第2内側面122bと第1段差面124と軸部41と小径部57とによって区画された空間は、ダンパ室としての機能を有しない。本実施形態では、第2付勢部材82は、この空間に配置されている。尚、ハウジング20b、第1実施形態と同じ構成であってもよい。つまり、第2内側面122bと第1段差面124と軸部41と小径部57とによって囲まれた空間は、第1実施形態と同じくダンパ室としての機能を有してもよいし、第2付勢部材82は、第1実施形態と同じ位置に設けられてもよい。
In the present embodiment, the gap between the second
燃料噴射弁100bの開弁動作では、可動コア50とニードル40bとが+Z方向側に移動する際に、ダンパ室25bの容積が縮小されるので、ダンパ室25bによって可動コア50とニードル40bとが減速される。そのため、可動コア50が固定コア60bに衝突する際の衝撃が低減される。可動コア50が固定コア60bに衝突した後、ニードル40bが可動コア50から独立して移動する際に、ダンパ室25bの容積がさらに縮小されて、ニードル40bはさらに減速される。そのため、第1付勢部材81に蓄えられる弾性エネルギは低減される。また、第1付勢部材81によってニードル40bが−Z方向側に押し戻される際に、ダンパ室25bの容積が拡大されるので、ニードル40bは減速される。そのため、拡径部43が可動コア50の大径部56に衝突する際の衝撃は低減される。
In the valve opening operation of the
燃料噴射弁100bの閉弁動作では、ニードル40bと可動コア50とが−Z方向側に移動する際に、ダンパ室25bの容積が拡大されるので、ダンパ室25bによってニードル40bと可動コア50とは減速される。ニードル40bが減速されるため、弁部42が弁座32に衝突する際の衝撃が低減される。可動コア50が減速されるため、第2付勢部材82に蓄えられる弾性エネルギは低減される。可動コア50が第2付勢部材82によって+Z方向側に押し戻されて大径部56が拡径部43に接触する際の衝撃が低減される。
In the valve closing operation of the
この形態の燃料噴射弁100bによれば、固定コア60bの第1コア内側面161とニードル40bの拡径部43との間の隙間、および、固定コア60bの第2コア内側面162とニードル40bの延長部46との間の隙間を介して燃料が出入りするダンパ室25bによって開閉弁時の衝撃が低減される。ハウジング20bにひずみが生じた場合であっても、ニードル40bおよび固定コア60bにはひずみがほとんど生じない。そのため、ハウジング20にひずみが生じた場合であっても、第1コア内側面161と拡径部43との間の隙間の大きさや、第2コア内側面162と延長部46との間の隙間の大きさが変化して、ダンパ室25bによる衝撃低減効果が低下することを抑制できる。
According to the
C.第3実施形態:
図6に示すように、第3実施形態の燃料噴射弁100cでは、ハウジング20c内にシム26が設けられており、ハウジング20cの第1段差面124cではなく、シム26の端面126によってダンパ室25cが区画されていることが第1実施形態と異なる。その他の構成や開閉弁動作は、特に説明しない限り、第1実施形態と同じである。
C. Third Embodiment:
As shown in FIG. 6, in the
図7に示すように、シム26は、ハウジング20cの第1筒部材21cの第2内側面122cとニードル40の軸部41との間に設けられている。シム26は、中心軸CLを中心とした円筒形状を有している。シム26の内側には軸部41が貫通しており、シム26の内壁面には軸部41が摺動する。本実施形態では、シム26は、第2内側面122cに圧入によって固定されている。シム26の+Z方向側の端面126は、可動コア50の小径部57の−Z方向側の端面に対向する。ハウジング20cの半径方向において、端面126は、ハウジング20c内における第1内側面121と第2内側面122cとの間に設けられている。端面126は、ハウジング20cの第2内側面122cとシム26の内壁面との間に生じる段差を接続するように設けられている。そのため、以下の説明では、端面126のことを第3段差面126と呼ぶ。
As shown in FIG. 7, the
ダンパ室25cは、第2内側面122cと第3段差面126と軸部41と小径部57とによって区画されている。ダンパ室25c内は、第2内側面122cと小径部57との間の隙間と、軸部41と可動コア50の内壁面との間の隙間と、シム26の内壁面と軸部41との間の隙間とを介してダンパ室25c外に連通している。
The
この形態の燃料噴射弁100cによれば、Z方向におけるシム26の位置を調節することによって、ダンパ室25cの容積を容易に調節できる。そのため、ダンパ室25cによる衝撃低減効果を簡易に調節できる。
According to the
D.他の実施形態:
(D−1)上述した各実施形態の燃料噴射弁100〜100cでは、第1内側面121と第2内側面122〜122cとは、支持面90よりも−Z方向側に設けられている。これに対して、第2内側面122〜122cが支持面90と交差する位置に設けられ、第1内側面121が支持面90よりも−Z方向側に設けられてもよい。第2内側面122〜122cが支持面90よりも+Z方向側に設けられ、第1内側面121が支持面90よりも−Z方向側に設けられてもよい。第2内側面122〜122cが支持面90よりも+Z方向側に設けられ、第1内側面121が支持面90と交差する位置に設けられてもよい。第1内側面121と第2内側面122〜122cとが支持面90よりも+Z方向側に設けられてもよい。
D. Other embodiments:
(D-1) In the
(D−2)上述した第1実施形態の燃料噴射弁100、および、第3実施形態の燃料噴射弁100cでは、第2付勢部材82は、ダンパ室25,25c外に配置されている。これに対して、第2付勢部材82は、ダンパ室25,25c内に配置されてもよい。
(D-2) In the
(D−3)上述した各実施形態の燃料噴射弁100〜100cでは、ハウジング20〜20cの第1筒部材21〜21cと噴射ノズル30とが別部材によって構成されている。これに対して、第1筒部材21〜21cと噴射ノズル30とが一つの部材で構成されてもよい。この場合、第1筒部材21〜21cの−Z方向側の端部に、噴孔31と弁座32とが設けられてもよい。
(D-3) In the
(D−4)上述した各実施形態の燃料噴射弁100〜100cでは、可動コア50は、互いに外径の異なる大径部56と小径部57とを有している。これに対して、可動コア50は、互いに外径の異なる部分を有しなくてもよい。つまり、可動コア50の外径は一定であってもよい。
(D-4) In the
(D−5)上述した各実施形態の燃料噴射弁100〜100cでは、可動コア50は、第1可動コア部材51と第2可動コア部材52とによって構成されている。これに対して、可動コア50は、第1可動コア部材51のみによって構成されてもよい。
(D-5) In the
(D−6)上述した各実施形態の燃料噴射弁100〜100cでは、固定コア60,60bは、第1固定コア部材61と第2固定コア部材62とによって構成されている。これに対して、固定コア60,60bは、第1固定コア部材61のみによって構成されてもよい。
(D-6) 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 by various configurations within a range not deviating from the gist thereof. For example, the technical features in the embodiments may be replaced or combined as appropriate to solve some or all of the above-mentioned problems, or to achieve some or all of the above-mentioned effects. Is possible. Further, if the technical feature is not described as essential in the present specification, it can be deleted as appropriate.
11…アジャスティングパイプ、12…燃料導入パイプ、13…フィルタ、14…導入口、15…コネクタ、16…端子、17…ホルダ、18…カバー、20…ハウジング、21…第1筒部材、22…第2筒部材、23…第3筒部材、24…第4筒部材、25…ダンパ室、26…シム、30…噴射ノズル、31…噴孔、32…弁座、40…ニードル、41…軸部、42…弁部、43…拡径部、44…燃料通路、45…連通孔、46…延長部、50…可動コア、51…第1可動コア部材、52…第2可動コア部材、56…大径部、57…小径部、60…固定コア、61…第1固定コア部材、62…第2固定コア部材、70…コイル、71…ボビン、81…第1付勢部材、82…第2付勢部材、90…支持面、91…バックアップリング、92…Oリング、100…燃料噴射弁、121…第1内側面、122…第2内側面、123…第3内側面、124…第1段差面、125…第2段差面、126…第3段差面、161…第1コア内側面、162…第2コア内側面、163…コア段差面 11 ... Adjusting pipe, 12 ... Fuel introduction pipe, 13 ... Filter, 14 ... Introduction port, 15 ... Connector, 16 ... Terminal, 17 ... Holder, 18 ... Cover, 20 ... Housing, 21 ... First cylinder member, 22 ... 2nd cylinder member, 23 ... 3rd cylinder member, 24 ... 4th cylinder member, 25 ... damper chamber, 26 ... shim, 30 ... injection nozzle, 31 ... injection hole, 32 ... valve seat, 40 ... needle, 41 ... shaft Part, 42 ... Valve part, 43 ... Diameter expansion part, 44 ... Fuel passage, 45 ... Communication hole, 46 ... Extension part, 50 ... Movable core, 51 ... First movable core member, 52 ... Second movable core member, 56 ... Large diameter part, 57 ... Small diameter part, 60 ... Fixed core, 61 ... First fixed core member, 62 ... Second fixed core member, 70 ... Coil, 71 ... Bobbin, 81 ... First urging member, 82 ... No. 2 urging member, 90 ... support surface, 91 ... backup ring, 92 ... O ring, 100 ... fuel injection valve, 121 ... first inner surface, 122 ... second inner surface, 123 ... third inner surface, 124 ... second 1 step surface, 125 ... second step surface, 126 ... third step surface, 161 ... first core inner surface, 162 ... second core inner surface, 163 ... core step surface
Claims (6)
長手方向(Z)を有し、燃料を噴射するための噴孔(31)が前記長手方向における一端に設けられた筒状のハウジング(20,20c)と、
前記ハウジング内に固定された固定コア(60)と、
前記固定コアよりも前記一端側に配置され、前記ハウジング内を前記長手方向に沿って移動可能な可動コア(50)と、
前記可動コアの移動に伴って前記ハウジング内を前記長手方向に沿って移動することによって前記噴孔を開閉するニードル(40)と、
前記可動コアを移動させる磁界を発生させるコイル(70)と、
を備え、
前記ハウジングは、前記一端側から順に、前記ニードルが前記長手方向に沿って摺動する第1内側面(121)と、前記第1内側面よりも前記長手方向に交差する径方向の外側に設けられ、前記可動コアが前記長手方向に沿って摺動する第2内側面(122,122c)と、前記固定コアが固定された第3内側面(123)と、を有し、
前記ハウジング内における前記第1内側面と前記第2内側面との間に設けられた段差面(124,126)を有し、
前記第2内側面と前記段差面と前記ニードルと前記可動コアとによって、前記燃料が封入されるダンパ室(25,25c)が区画され、
前記第2内側面は、前記第3内側面よりも前記径方向の内側に設けられている、燃料噴射弁。 Fuel injection valve (100, 100c)
A tubular housing (20, 20c) having a longitudinal direction (Z) and having a injection hole (31) for injecting fuel at one end in the longitudinal direction.
A fixed core (60) fixed in the housing and
A movable core (50) arranged on one end side of the fixed core and movable in the housing along the longitudinal direction,
A needle (40) that opens and closes the injection hole by moving along the longitudinal direction in the housing as the movable core moves.
A coil (70) that generates a magnetic field that moves the movable core, and
With
The housing is provided in order from the one end side, on the first inner side surface (121) on which the needle slides along the longitudinal direction, and on the outer side in the radial direction where the needle intersects the first inner side surface in the longitudinal direction. The movable core has a second inner surface (122, 122c) that slides along the longitudinal direction, and a third inner surface (123) to which the fixed core is fixed.
It has a stepped surface (124,126) provided between the first inner surface and the second inner surface in the housing.
The damper chamber (25, 25c) in which the fuel is sealed is partitioned by the second inner surface surface, the stepped surface, the needle, and the movable core.
The second inner surface is a fuel injection valve provided inside the third inner surface in the radial direction.
前記燃料噴射弁が装着対象物(OB)に装着された装着状態において前記一端側から前記装着対象物に支持される支持面(90)を有し、
前記第2内側面は、前記長手方向において前記支持面と前記噴孔との間に設けられている、燃料噴射弁。 The fuel injection valve according to claim 1.
The fuel injection valve has a support surface (90) supported by the mounting object from one end side in the mounted state when the fuel injection valve is mounted on the mounting object (OB).
The second inner surface is a fuel injection valve provided between the support surface and the injection hole in the longitudinal direction.
前記第2内側面と前記可動コアとの間に固定された筒状のシム(26)を備え、
前記段差面は、前記シムに設けられている、燃料噴射弁。 The fuel injection valve (100) according to claim 1 or 2.
A tubular shim (26) fixed between the second inner surface and the movable core is provided.
The stepped surface is a fuel injection valve provided on the shim.
前記燃料は、気体燃料である、燃料噴射弁。 The fuel injection valve according to any one of claims 1 to 3.
The fuel is a gas fuel, a fuel injection valve.
前記燃料は、水素燃料である、燃料噴射弁。 The fuel injection valve according to any one of claims 1 to 4.
The fuel is a hydrogen fuel, a fuel injection valve.
長手方向(Z)を有し、燃料を噴射するための噴孔(31)が前記長手方向における一端に設けられた筒状のハウジング(20b)と、
前記ハウジング内に固定された筒状の固定コア(60b)と、
前記固定コアよりも前記一端側に配置され、前記ハウジング内を前記長手方向に沿って移動可能な可動コア(50)と、
前記可動コアの移動に伴って前記ハウジング内を前記長手方向に沿って移動することによって前記噴孔を開閉するニードル(40b)と、
前記可動コアを移動させる磁界を発生させるコイル(70)と、
を備え、
前記ニードルは、前記一端側から順に、前記長手方向に沿って設けられた軸部(41)と、前記軸部の外径よりも大きな外径を有する拡径部(43)と、前記長手方向に沿って設けられ、前記拡径部の外径よりも小さな外径を有する延長部(46)と、を有し、
前記固定コアは、前記拡径部が摺動する第1コア内側面(161)と、前記第1コア内側面の内径よりも小さな内径を有し、前記延長部が摺動する第2コア内側面(162)と、前記固定コア内における前記第1コア内側面と前記第2コア内側面との間に設けられたコア段差面(163)と、を有し、
前記拡径部と前記延長部と前記第1コア内側面と前記コア段差面によって、前記燃料が封入されるダンパ室(25b)が区画される、燃料噴射弁。 It is a fuel injection valve (100b)
A tubular housing (20b) having a longitudinal direction (Z) and having a injection hole (31) for injecting fuel at one end in the longitudinal direction.
A tubular fixed core (60b) fixed in the housing and
A movable core (50) arranged on one end side of the fixed core and movable in the housing along the longitudinal direction,
A needle (40b) that opens and closes the injection hole by moving along the longitudinal direction in the housing as the movable core moves.
A coil (70) that generates a magnetic field that moves the movable core, and
With
The needles are, in order from the one end side, a shaft portion (41) provided along the longitudinal direction, a diameter-expanded portion (43) having an outer diameter larger than the outer diameter of the shaft portion, and the longitudinal direction. It has an extension portion (46) provided along the above and having an outer diameter smaller than the outer diameter of the enlarged diameter portion.
The fixed core has an inner surface (161) of the first core on which the enlarged diameter portion slides and an inner diameter smaller than the inner diameter of the inner surface of the first core, and the inside of the second core on which the extension portion slides. It has a side surface (162) and a core stepped surface (163) provided between the inner surface of the first core and the inner surface of the second core in the fixed core.
A fuel injection valve in which a damper chamber (25b) in which the fuel is sealed is partitioned by the enlarged diameter portion, the extension portion, the inner surface surface of the first core, and the stepped surface of the core.
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JP2002022050A (en) * | 2000-07-07 | 2002-01-23 | Aisan Ind Co Ltd | Fluid injection valve |
JP2016196891A (en) * | 2016-07-27 | 2016-11-24 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | Fuel injection valve |
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- 2019-12-26 JP JP2019236348A patent/JP7323444B2/en active Active
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JP2019203406A (en) * | 2018-05-22 | 2019-11-28 | 株式会社Soken | Fuel injection valve |
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