JP3543421B2 - 電磁燃料噴射弁及びその組立方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は燃料噴射弁にかかり、特に、内燃機関用燃料噴射弁に好適な電磁式の燃料噴射弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の燃料噴射弁において、特開平5−280440 号公報に示されるようにコア上部から入ってきた燃料はコイルボビンとコア，コイルボビンとケースとの間のゴム製のＯリングでコイル部に燃料が行かないようにシールされる構造のため、コアとコイルボビンを別工程でアッセンブリした後にケースに入れ、加締め、更にその上部にコイルボビンから出た端子を取り囲むモールドを成形している。また、その後コイルボビンとは反対側のケース内部に所定のストローク，エアギャップが出るように調整されたノズル，可動弁，ストッパが挿入され加締められる。上記構造によると部品点数，組立工数，調整工数が多く、更に各部品の精度も高いものが必要になり、コストアップの要因となっている。また、近年の排気ガス規制の対応や代替え燃料対応のため諸添加剤入り燃料や、アルコール燃料などが採用されているがボビンの樹脂部を透過した燃料によるコイルの断線が予想され、信頼性向上が要求されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
コイル部を覆う部品点数が少なく、樹脂を透過する燃料によるコイル部への悪影響の懸念を無くすことができる信頼性の高い噴射弁を提供することである。望ましくは、組立工数が少なく、調整工数の少ない噴射弁であり、添加剤や、アルコール等を含む燃料や粗悪燃料が使用されてもコイルの断線に至らない信頼性の高い噴射弁を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、可動鉄心と弁座を収納したノズルホルダと固定鉄心との両者が非磁性材の環状のスペーサによって接合して一体の組み体を構成すると共に、電磁式燃料噴射弁を構成するボビン体はコネクタ及びプレートと共に一体の成形体としてモールド成形し、プレートには一部に径方向に延びる溝を設け、この溝の部分が一部欠落するリング形状とし、その結果成形体がプレートの溝を埋めると共にプレートの表裏を被い、コネクタとコイルとがプレートの溝を埋める成形体部を通して電気的に接続され、成形体で覆われていないプレートの外周部に外周ケースの一端が加締め付けられて電磁燃料噴射弁の外郭を形成するよう構成し、且つノズルホルダと固定鉄心との組み体の外周にコネクタ及びプレートと共に一体の成形体としてモールド成形されたボビン体を組み付けた。
【０００５】
【作用】
上記手段により、コイル部を覆う部品点数が減る。また、樹脂を透過する燃料によるコイル部への悪影響の懸念が無くなる。時には、コイル部を覆う外装モールドの部品が必要なくなる。固定鉄心とノズルホルダを非磁性材を介して全周接合することで、固定鉄心内部を通る燃料が外に洩れないようシールできる。また、固定鉄心とノズルホルダを非磁性材を介して接合した組立体に、コイル要素とノズルユニットをケースに順に組み込んでいく構造の為、組立工数が少なくてすむ。ノズルユニットをノズルホルダと別体にしているため、可動弁のストロークを組み立てながら調整，固定ができる。
【０００６】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を図１〜図１９により説明する。図１は燃料が図の上方から入って下方のノズル部から噴射するトップフィードタイプである。磁気回路は磁性材製内筒部としての固定鉄芯（以下コアと呼ぶ）１，プレート２，磁性材製外筒部としてのケース３，プランジャ４からなり、コア１の内部には、プランジャ４とボール弁５からなる計量弁ユニットをノズル６のシート面７に押圧するスプリング８，スプリング荷重を調整固定するスプリングアジャスタ１２、及びコア１上端にはフィルタ１３が設けられる。また、コア１とプレート２，ケース３の間には磁気回路を励磁するところのコイル９，外部からの信号をコイル９に伝えるコネクタ１０，コイル９とコネクタ１０，プレート２を一体成形したコネクタボビン１１で構成されるコイル要素としての組立体が設けられる。ケース３下方には、プランジャ４とボール弁５からなる弁体と、プランジャ４をガイドするガイド１４と、シート面７，燃料旋回溝１５及びオリフィス３３を持つノズル６とを内部に持つノズルホルダ１６を設けている。このノズルホルダ１６とコア１の間には非磁性材よりなるスペーサ１７が設けられ、コア１とスペーサ１７，ノズルホルダ１６とスペーサ１７でそれぞれ接合、シールされている。更にノズルホルダ１６とケース３は接合されている。
【０００７】
上記構成のもとに各部品や、個別のアッセンブリの特徴について以下に説明する。コア１とスペーサ１７，ノズルホルダ１６の接合は、図２，図３，図４に示すが、その接合部の内部から外部に燃料が漏れないように全周接合されている。接合方法は図３のように、レーザ溶接やビーム溶接によりスペーサ１７の外周からコア１まで透過，溶融するように全周溶接する。或いは図４に示すように外周接点部１９を全周溶接する方法や、各隙間をロー付けする方法で行う。ケース３とノズルホルダ１６の接合もレーザ溶接やビーム溶接によりケース３の外周からノズルホルダ１６まで透過，溶融するように全周溶接する。或いはケース３下端とノズルホルダ１６の接点部２０を全周溶接する方法や、隙間２１をロー付けする方法で行う。ケース３とノズルホルダ１６は図５に示すように一体化構造ケース２１の場合もあり、この場合の接合は図６に示すように、ケース２１とスペーサ１７の接合はケース２１外周よりスペーサ１７まで透過，溶融するレーザ溶接，ビーム溶接で行ったり、隙間をロー付けする方法で対応する。次に可動部を説明する。図１における可動部は、図８に示すように磁気回路の一部となるプランジャ部４−１と、ガイド１４内で摺動ガイドして内部に燃料通路２２とその外周部と連通する燃料通路穴２３をもつロッド部４−２からなり、ボール弁５と接合される。ボール弁５とプランジャ４は抵抗溶接やレーザ溶接，ビーム溶接により結合される。この可動部は図９のようにプランジャ２４とロッド２５を別体に構成する事もあり、２者の接点部で溶接等により結合する構造となる。この別体の場合プランジャ２４とロッド２５の材料は異なる事もある。また可動部は、その動作においてコア１とプランジャ４端面が直接衝突する構造であり、コア１端面２７とプランジャ４端面２８の両方、またはいずれか一方に表面処理を施し、硬化させる。表面処理の具体的方法は、Ｎｉ−Ｐ等のＮｉ系合金メッキ，Ｃｒメッキで、数ミクロンから数十ミクロンの範囲内で付ける。可動部のロッド部４−２，２５に開けられた燃料通路穴２３は、ガイド１４よりコイル側の位置に少なくとも１個以上開けられる。ガイド１４は、内側に可動部をガイドするガイド孔２９の他に、外周に１面以上の平面３１を持ちノズルガイド１６との間に燃料通路３０を形成する。また、ガイド１４のノズル６側端面には図１３に示すような中心方向に向き、偏心した旋回溝３２を持ち燃料に旋回力を与えシート面７へ燃料を供給する。旋回溝３２は図１２，図１４に示すようにノズル６側に設ける事もあり同一効果をもたらす。ガイド１４とノズル６は外周に一部を溶接等により接合したうえでノズルガイド１６の下方から（図１０のＣ方向）挿入組み立てる。ノズル部組は所定の可動部のストロークがでるところでノズルガイド１６に接合する。この方法としては、ノズル部組を挿入して行きながら可動部をストロークさせ、ノズル１６のオリフィス３３を通して下方より変位計、例えば非接触のレーザ変位計でボール弁５の変位を計測しながら所定のストロークかどうかを判定するものである。図１５はコネクタ１０とプレート２を一体成形したコネクタボビン１１の構造を示す。コイル９を巻いたコネクタボビン１１は、コア１に挿入する形でケース３内部に組み込みケース３の固定部３６で加締められる。プレート２は図１６に示すようなコネクタ１０を通す溝部３４があるリング形状で、内径部３５はコア１に圧入か或いは極力隙間が小さくなるような中間ばめとなる寸法関係となっている。また、コネクタボビン１１のコイルと反対側端部３６ａは、外付けされる燃料パイプ（図示していない）との燃料シールのためのＯリング３７を収納する溝の片側壁を形成し、同様に段差部３８は、噴射弁押さえ用のインシュレータ３９を収納する壁を形成する。
【０００８】
上記図１の構成のもとに、噴射弁の動作を説明する。コイル９に電気信号が印加されると、コア１，プレート２，ケース３，ノズルホルダ１６，プランジャ４で磁気回路が構成され、プランジャ４が、ロッド部４−２をガイド１４でガイドしてコア１側に吸引される。プランジャ４はボール弁５と一体に結合されており、プランジャ４が移動することでボール弁５も移動して、ノズル６のシート面７から離れ開弁する。ここで、プランジャ４はコア１の端面２７に直接衝突するまで移動する。燃料はここには記載のないポンプなどにより加圧調整され、コア１上部４０よりコア１，アジャスタ１２の内部、プランジャ４内部の燃料通路２２，プランジャ４の燃料通路穴２３，ガイド１４外周の燃料通路３０，ノズル６上部の旋回溝３２を通ってシート面７に供給される。シート面７に供給された燃料はボール弁５が開弁したときに、旋回力を与えられた形でオリフィス３３を通って噴射弁の外へ噴射される。
【０００９】
ここでコア１とノズルホルダ１６の間には、上記のように非磁性材で構成されるスペーサ１７が外部に対して気密を保ちながら結合されているため、燃料がコイル部や噴射弁の外部に出ない構造になっている。このため、従来のように燃料シールのためのＯリングや、コイル部を覆う外装モールドの部品が必要なく部品点数が減り、非磁性金属の結合のため樹脂を透過する燃料によるコイル部への悪影響、具体的にはコイル断線の懸念がなくなる。コア部は従来の形状に比べパイプ形状のコア１とスペーサ１７と二分割し、しかも、コア１上端のＯリング溝の壁もコネクタボビン１１端部３６ａで形成しているため余分な段差がなく加工工数が少なくてすむ。コネクタボビン１１は、従来の、ボビンにコイルを巻き、ケース，コアなどと組み立てた後にコネクタを曲げて、コネクタ回りのモールドを成形する複数の工程を１度にすることができ組み立て工数が低減できる。さらに、組立は、ケース３にコア１とスペーサ１７とノズルホルダ１６を一体にした部組品、及び、コイル９を巻いたコネクタボビン１１を上方から挿入組み立て（積層タイプ）加締めるため、少ない組立工数ですむ。可動部やノズルについては、ノズル６とガイド１４を結合したものに可動部を入れ、ノズルホルダ１６の下方より可動部のストロークを検出しながら挿入していき、所定のストロークのところでノズルを固定するため、ストローク調整のための精密な単品の加工精度や、多くの調整工数は必要ない。プランジャ４とコア１の衝突部は、両面か或いは片面をメッキにて硬化させているため耐久劣化は少なくすることが出きる。
【００１０】
図１７は、燃料入り口４０をノズル部４１に設け、可動部外周に燃料を供給するボトムフィードタイプの構造の例である。他の特徴は上記のトップフィードタイプと同様である。
【００１１】
図１９は本発明の噴射弁を吸気管５１に取り付けたシステム全体の図である。燃料ポンプ５３で燃料タンク５４から圧送，プレッシャレギュレータで調圧された燃料が噴射弁５５に供給され、空気量検出機５６，スロットルバルブ５７の開度，冷却水温計５８，Ｏ₂ センサ５９等からの信号をベースにコントロールユニット６０で演算処理された信号が噴射弁に供給され、燃料が噴射される。
【００１２】
図１８は本発明の噴射弁を吸気管５１に取り付けた状態の図である。本発明の噴射弁は小型（小径）であるため、エンジンからの熱がこもり難く、噴射弁に及ぼす熱的影響が少なく噴射量が安定し、エンジンの安定性がよい。また、ノズル部５２が長くすることができるため、ノズル部５２から出た噴霧を吸気バルブに向かって噴く自由度が増し壁面流を減少できる。
【００１３】
【発明の効果】
本発明によれば、コイル部を覆う部品点数が減る。また、樹脂を透過する燃料によるコイル部への悪影響の懸念を無くすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の噴射弁の断面図である。
【図２】本発明の一実施例のコア，スペーサ，ノズルボルダの結合した図である。
【図３】本発明の一実施例の溶接状況。
【図４】本発明の他の実施例の溶接状況。
【図５】本発明の他の実施例のケースとノズルホルダ一体構造。
【図６】本発明の他の実施例のケースとノズルホルダ一体構造の場合の溶接状況。
【図７】本発明の一実施例のコアとプランジャ。
【図８】本発明の一実施例のコアとプランジャ。
【図９】本発明の他の実施例の可動部の構造。
【図１０】本発明の一実施例のノズル部分。
【図１１】本発明の一実施例のガイドとノズル。
【図１２】本発明の他の実施例のガイドとノズル。
【図１３】本発明の一実施例のガイドの端面形状。
【図１４】本発明の他の実施例のノズルの上面形状。
【図１５】
本発明の一実施例のコネクタボビンの構造。
【図１６】
本発明の一実施例のプレート。
【図１７】
本発明の他の実施例のボトムフィードタイプの噴射弁構造。
【図１８】
本発明の一実施例の噴射弁が吸気管にとりついた状態。
【図１９】
本発明の一実施例の噴射弁が取り付いたエンジンシステム。
【符号の説明】
１…コア、２…プレート、３…ケース、４…プランジャ、５…ボール弁、６…ノズル、７…シート面、８…スプリング、９…コイル、１１…コネクタボビン、１７…スペーサ。

Claims (1)

1. 電磁燃料噴射弁本体の内部に固定された励磁コイル、外部からの信号を前記励磁コイルに伝えるコネクタ及び前記励磁コイルを保持するボビン体を有し、
   前記励磁コイルが取り囲む固定鉄心、前記励磁コイルを取り囲む外周ケース、前記固定鉄心と前記外周ケースとに接するプレート及び前記固定鉄心と対向して運動する可動鉄心の少なくとも４者によって磁気回路を構成し、
   前記励磁コイルが可動鉄心を励磁する事で固定鉄心側に吸引され、可動鉄心と一体の弁を弁座から離脱させることで、弁座近辺に供給された燃料を噴射する構造を有すると共に、前記可動鉄心と前記弁座を収納したノズルホルダと前記固定鉄心との両者が非磁性材の環状のスペーサによって接合されて一体の組み体を成し、
   前記プレートは一部に径方向に延びる溝を有し、この溝の部分が一部欠落するリング形状を成し、
   前記ボビン体は前記コネクタ及びプレートと共に一体の成形体としてモールド成形されており、
   その結果前記成形体が前記プレートの前記溝を埋め、前記プレートの表裏を被っており、
   前記コネクタと前記コイルとが前記プレートの前記溝を埋める成形体部を通して電気的に接続されており、
   成形体で覆われていない前記プレートの外周部に、前記外周ケースの一端が加締め付けられて、当該電磁燃料噴射弁の外郭を形成しており、
   前記ノズルホルダと前記固定鉄心との組み体の外周に前記コネクタ及びプレートと共に一体の成形体としてモールド成形された前記ボビン体を組み付けたことを特徴とする電磁燃料噴射弁。

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