JP3718035B2

JP3718035B2 - Fuel injection valve

Info

Publication number: JP3718035B2
Application number: JP31361097A
Authority: JP
Inventors: 政二井伊; 直久岡田; 敏朗牧村; 啓壮武田; 進小島
Original assignee: Aisan Industry Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Aisan Industry Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 1997-11-14
Filing date: 1997-11-14
Publication date: 2005-11-16
Anticipated expiration: 2017-11-14
Also published as: JPH11148438A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として、圧縮天然ガス燃料等のガス燃料（気体燃料ともいう。）を使用する内燃機関に好適な燃料噴射弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的な燃料噴射弁は、ソレノイドコイルが組み込まれた噴射弁本体と、前記噴射弁本体に形成された燃料通路と、前記燃料通路を軸方向の移動によって開閉する可動体とを備え、前記ソレノイドコイルの電磁作用により前記可動体を開閉させることによって前記燃料通路を流れる燃料の噴射量を制御する（例えば、特開平１−２１６０６８号公報参照）。
【０００３】
上記した燃料噴射弁では、可動体は、噴射弁本体側に形成された摺動案内面によって、軸線と直交する方向に関し位置決めされるとともに、その開閉移動時の案内がなされている。このため、ガソリン、液化ガス等の液体燃料と比較して、潤滑性の悪いガス燃料を使用した場合、前記可動体１７の開閉により摺動案内面と可動体との摺動部分に摩擦が生じことが予想され、可動体の作動性が損なわれる。
【０００４】
このような理由から、ガス燃料を使用する場合は、可動体に摺動部分を必要としない構造の燃料噴射弁が適している（例えば、特許−０２５４７８６５号公報参照）。前記特許公報に開示された従来の燃料噴射弁は、可動体を板バネによってフローティング状態で支持することにより、可動体に摺動部分を必要としない構造としている。前記板バネは、可動体（弁体）を弾性によって閉弁方向に付勢するとともに、軸線と直交する方向に関し位置決めしている。また、前記板バネのバネ荷重は、板バネ組付け後の調整が困難なため、可動体と噴射弁本体のコアとの間の間隙（すなわち磁路のエアギャップ）を調整することによって、燃料噴射量を調整（流量調整ともいう。）している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の燃料噴射弁において、板バネは、可動体をフローティング状態で安定して支持するために、少なくとも２００ｇ程度のバネ荷重をもつものが必要とされる。また、板バネはバネ定数のバラツキが大きく、前記２００ｇ程度のバネ荷重Ｆs をもつものでは、そのバラツキが±１２０ｇ程度となるため、そのバネ荷重Ｆs の範囲は８０〜３２０ｇとなる。また、前記板バネによる開弁時のバネ荷重Ｆは、開弁時の弾性変形による荷重増加分をβとした場合、
Ｆ＝Ｆs ＋β
に増える。
【０００６】
そして、バネ荷重Ｆの目標値を仮に３００ｇとした場合、バネ荷重Ｆs の範囲が前に述べたように８０〜３２０ｇであるから、閉弁時において既に３００ｇを越える板バネが存在していることが分かる。このため、磁路のエアギャップの調整では流量調整することが困難であり、所望の燃料噴射量を得ることができない。また、仮に、バネ荷重Ｆの目標値を小さくして、小さいバネ荷重Ｆs の板バネを使用すれば、磁路のエアギャップの調整で流量調整が可能となるが、バネ荷重Ｆs が小さいために可動体の支持が不安定になるといった問題を生じる。したがって、上記従来の燃料噴射弁では、可動体を支持バネによりフローティング状態で安定して支持しながら、所望の燃料噴射量を得ることができない。
【０００７】
本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであって、本発明が解決しようとする課題は、可動体を支持バネによりフローティング状態で安定して支持しながら、所望の燃料噴射量を得ることのできる燃料噴射弁を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する請求項１の発明は、ソレノイドコイルが組み込まれた噴射弁本体と、前記噴射弁本体に形成された燃料通路と、前記燃料通路を軸方向の移動によって開閉する可動体と、前記可動体を弾性によって開閉可能に支持するとともに軸線と直交する方向に関し位置決めする支持バネとを備え、前記ソレノイドコイルの電磁作用により前記可動体を開閉させることによって前記燃料通路を流れる燃料の噴射量を制御する燃料噴射弁であって、
前記可動体を軸方向へ付勢する付勢バネを備えるとともに、前記可動体に作用する支持バネと付勢バネとのバネ荷重を相反する方向にかつ異なる大きさで付与し、
前記支持バネは、リング板状に形成され、
前記支持バネの外周部が、前記燃料噴射弁本体に支持され、
前記支持バネの内周部が、前記可動体の外周部に形成された外周隅角部分に弾性材を介して組付けられ、
前記弾性材は、前記支持バネの内周部にインサート成形によって設けられ、
前記弾性材は、前記支持バネの表裏両面に跨りかつ該支持バネに形成された孔を通じてその表裏部分が連続している
ことを特徴とする。
このように構成すると、支持バネに可動体を安定して支持するために必要なバネ荷重をもたせても、支持バネと付勢バネとの合力によって可動体に対し所望のバネ荷重を付与することができ、これによって可動体を支持バネによりフローティング状態で安定して支持しながら、所望の燃料噴射量を得ることができる。
また、支持バネはリング板状に形成され、その支持バネの外周部は燃料噴射弁本体に支持され、支持バネの内周部は可動体の外周隅角部分に弾性材を介して嵌合するとよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。燃料噴射弁の断面図を示した図１において、ほぼ円筒状のボデー１は、磁性材からなり、その中央部内周に突出する環状のフランジ部１ａを有している。前記ボデー１の後半部（図１において右半部）には、ほぼ円筒状のコア２の前半部が挿入されている。コア２は、磁性材からなり、その中央部外周に突出する環状のフランジ部２ａを有している。コア２のフランジ部２ａにボデー１の後端部がかしめつけられることにより、ボデー１がコア２に固定されている。
【００１２】
前記ボデー１の後半部内周とコア２の前半部外周との間には、ほぼ円筒状のボビン３が配置されている。ボビン３は、合成樹脂などの電気絶縁素材からなり、ソレノイドコイル４を多層状に巻装している。ソレノイドコイル４にはターミナル５が電気的に接続されている。ターミナル５は、コア２のフランジ部２ａの貫通孔（符号省略）を貫通して後方へ突出している。なお、ボビン３の前端部とボデー１との間、およびボビン３の後端部とコア２との間には、それぞれリング状のシール材６，７が介在されている。
【００１３】
前記コア２の後半部外周には、樹脂モールド成形が施されることにより受電用コネクタ８が形成されている。受電用コネクタ８は、前記ターミナル５の先端部周囲を取り囲むソケット部８ａを有している。ソケット部８ａには、図示されない電子制御装置の給電用コネクタが接続される。これにより、電子制御装置からの信号がターミナル５を通じてソレノイドコイル４に入力されることにより、ソレノイドコイル４の通電及びその解除がなされる。
【００１４】
前記ボデー１の前半部（図１の左半部）内には、ほぼリング状のストッパ部材９、後述する支持バネ２０を付けた可動体１７およびバルブシート１０が順次組み込まれている。バルブシート１０は、ステンレス材からなるもので、その軸心部には燃料噴射口１２が形成され、その後端面には軸線と直交する平面をなす座面１１が形成されている。燃料噴射口１２は、後端面から前方に向かって小径をなすテーパ孔部１２ａと、前記テーパ孔部１２ａの前端孔径と同一口径をもって連続する小径孔部１２ｂと、前記小径孔部１２ｂの前端に段付面（符号省略）を介して連続しかつバルブシート１０の前半部分に形成された大径孔部１２ｃとからなる。
【００１５】
前記バルブシート１０の後部外周の段付部には、前記ボデー１の先端部がかしめつけられており、これによりボデー１にストッパ部材９およびバルブシート１０等が固定されている。またバルブシート１０の中央部外周の段付部には、本燃料噴射弁の取り付け寸法を決めるためのリング状のスペーサ部材１３が取り付けられている。また、バルブシート１０とボデー１との間には、リング状のシール材１４が介在されている。なお、後述する可動体１７以外の固定部位を総称して噴射弁本体１５という。
【００１６】
図１のストッパ部材９および可動体１７を含む要部拡大図が図２に示されている。図２において、ストッパ部材９は、前記ボデー１に対するバルブシート１０の組付けにともないバルブシート１０とボデー１のフランジ部１ａとの間で挟持されている。ストッパ部材９は、磁性材である電磁ステンレス材からなるもので、ボデー１に嵌合する外リング部９ａと、ボデー１のフランジ部１ａと当接するストッパ片部９ｂとを有している。ストッパ片部９ｂの前面は、ストッパ面９ｃとなっている。
【００１７】
図２において、可動体１７は、磁性材である電磁ステンレス材からなるもので、前記コア２とほぼ同様の断面円環形状をなす円筒状の主部１７ａと、その主部１７ａの前部外周に突出する環状のフランジ部１７ｂと、前記主部１７ａの前部にほぼ同一外径をもって連続するバルブ部１７ｃとを有している。なお、前記可動体１７の主部１７ａおよびフランジ部１７ｂは、前記ソレノイドコイル４の通電時においてコア２からの吸引力を受けるアーマチュアとして機能する。
【００１８】
前記主部１７ａの中空部１７１の内周には、段付面からなる後述する付勢バネ２６のバネ座面（符号、１７ｄを付す。）が形成されている。また、フランジ部１７ｂの後面は、前記ストッパ部材９のストッパ面９ｃと面接触可能な当接面１７ｅとなっている。前記当接面１７ｅには環状溝（符号省略）が形成されており、その環状溝に前記ストッパ部材９のストッパ面９ｃと当接可能な環状の弾性部材１８が嵌着されている。なお弾性部材１８は、可動体１７の開弁時のダンパ作用を果たすものであるから、環状に限らず、適数の任意の形状のものを採用することが可能である。
【００１９】
また、バルブ部１７ｃの前面は、前記バルブシート１０の座面１１と面接触可能なシール面１７ｆとなっている。前記シール面１７ｆには環状溝（符号省略）が形成されており、その環状溝には前記バルブシート１０の座面１１と当接可能な環状の弾性部材１９が嵌着されている。弾性部材１９は、可動体１７の閉弁時のダンパ作用とシール作用とを果たす。
【００２０】
また、前記可動体１７には、前記主部１７ａの中空部１７１と、その中空部１７１と連通しかつ前記フランジ部１７ｂの前方において半径方向に放射状をなす例えば４本の貫通孔１７２とからなる燃料通路（１７１，１７２を付す。）が形成されている。その燃料通路１７１，１７２が、本発明でいう「支持バネ２０を迂回する燃料通路」に相当している。
【００２１】
前記可動体１７のフランジ部１７ｂとバルブ部１７ｃとで形成される外周隅角部分に、リング板状の支持バネ２０の内周部がバネ荷重をもって当接している。支持バネ２０の外周部は、前記ストッパ部材９の外リング部９ａとバルブシート１０との間で挟持されている。前記支持バネ２０の正面図が図３、図３のＡ−Ａ線断面図が図４、図４のＢ部の部分拡大図に示されている。図３に示すように、支持バネ２０には、例えば、内外二本の円周線上にその円周線に沿う長細孔２１，２２が３本ずつ約１／２ピッチずらした状態で形成されている。内外の各長細孔２１，２２の中間部には、他方の長細孔２１，２２の相互間に膨出する凹部２１ａ，２２ａを形成することにより、板バネ２０の剛性を低下させている。
【００２２】
支持バネ２０の内周部には、図４および図５に示すように、表裏両面に跨がる弾性材２３がインサート成形によって設けられている。なお、弾性材２３がインサート成形される支持バネ２０の部分には適数個（図３は６個を示す。）の小孔２４がほぼ等間隔で形成されている。支持バネ２０の内周部および前記小孔２４において弾性材２３の表裏部分が連続している。前記弾性材２３の取り付けられた支持バネ２０は、バネ荷重をもって可動体１７を押圧している。なお弾性材２３は、フランジ部１７ｂ側には全周に設けることが望ましく、反対側（図２において左側）は周方向に断続的に設けても差し支えない。
【００２３】
図２において、支持バネ２０の外周部を前にも述べたようにストッパ部材９の外リング部９ａとバルブシート１０との間で挟持すること及び長細孔等を設けることによって支持バネ２０の剛性を低下させることによって、支持バネ２０により可動体１７がフローティング状態で支持されている。これにより、可動体１７は、支持バネ２０の弾性によって軸方向に開閉可能に支持されているとともに軸線と直交する方向（すなわち径方向）に関し位置決めされている。このため、可動体１７に摺動部分がなくても開閉可能となり、可動体１７の開閉による摺動部分の摩耗の発生がなく、可動体１７の作動性が損なわれない。
【００２４】
また、前記支持バネ２０の長細孔２１，２２の形成によって、可動体１７を径方向に位置決めしながらも、その可動体１７が軸方向に動きやすくなっている。可動体１７は、バルブ部１７ｃのシール面１７ｆがバルブシート１０の座面１１と面接触することによって閉弁し、かつ閉弁状態より後退（図１において右方への移動）することによって開弁する。また開弁時には、可動体１７のフランジ部１７ｂの当接面１７ｅがストッパ部材９のストッパ面９ｃと面接触することにより、可動体１７の後退位置が規制される。なお、開弁時におけるコア２と可動体１７との対向面間のエアギャップは、ストッパ部材９のストッパ片部９ｂの厚さの変更によって容易に調整することができる。
【００２５】
図１において、前記コア２内には、その後方からコイルスプリングからなる付勢バネ２６が挿入され、さらにバネ荷重調整用のパイプ２７が挿入されている。前記付勢バネ２６の先端面は前記可動体１７のバネ座面１７ｄと当接している（図２参照）。また付勢バネ２６の後端面には、パイプ２７の先端面が当接している。パイプ２７は、可動体１７に対する閉弁方向の付勢バネ２６のバネ荷重を調整した後、コーキングによってコア２に固定されている。前記付勢バネ２６のバネ荷重によって、可動体１７が常には閉弁状態に保持される。なおパイプ２７は、本発明でいうバネ荷重調整手段に相当している。
【００２６】
前記コア２の後端面（図１の右端面）からバルブシート１０の先端面までの間には、コア２およびパイプ２７内の中空部、可動体１７の燃料通路１７１，１７２、バルブシート１０の燃料噴射口１２に至る一連の燃料通路２９が形成されている。コア２の後端部内には、ストレーナ３０が組み込まれている。また、コア２の後端部外周には凹溝（符号省略）が形成されており、その凹溝にＯリング３１が嵌着されている。なおＯリング３１は、コア２とそれに連通される図示しないデリバリパイプとの間をシールする。またコア２には、前記受電用コネクタ８の後面に当接するグロメット３２が嵌着されている。グロメット３２は、受電用コネクタ８と前記デリバリパイプとの間において緩衝作用を果たす。
【００２７】
ところで、前記支持バネ２０と付勢バネ２６とは、前記可動体１７に作用するバネ荷重を相反する方向にかつ異なる大きさで付与している。すなわち、付勢バネ２６は可動体１７を閉弁方向へバネ荷重Ｆs で付勢している。一方、支持バネ２０は、可動体１７を開弁方向へバネ荷重Ｆi で付勢している。付勢バネ２６のバネ荷重Ｆs は支持バネ２０のバネ荷重Ｆi よりも大きく設定されており、常には可動体１７が閉弁状態に保持されている。
【００２８】
上記のように構成された燃料噴射弁の作動を説明する。図示しない燃料タンクから燃料ポンプを介して所定の圧力を付与された状態で供給される燃料は、ストレーナ３０によってろ過された後、噴射弁本体１５内の一連の燃料通路２９を通って、バルブシート１０に対する可動体１７の閉止部分まで至っている。そして、可動体１７は支持バネ２０と付勢バネ２６のバネ荷重の合力によって閉弁状態に保持されているため、燃料は噴射されない。
【００２９】
ここで、電子制御装置からの電気信号の入力によってソレノイドコイル４が通電状態になると、ボデー１、コア２、可動体１７、ストッパ部材９を通る磁路（図１中の点線Ｍ参照）が構成されることによる電磁作用によって、可動体１７が後退されることにより開弁する。これにより、バルブシート１０の燃料噴射口１２から燃料が噴射される。
【００３０】
そして、前記ソレノイドコイル４に対する電気信号がオフになり、可動体１７に作用していた電磁作用がなくなると、可動体１７が前に述べたように支持バネ２０と付勢バネ２６の合力によって閉弁されることにより、前記燃料の噴射が停止する。
【００３１】
上記した燃料噴射弁によると、支持バネ２０に可動体１７を安定して支持するために必要なバネ荷重をもたせても、支持バネ２０と付勢バネ２６との合力によって可動体１７に対し所望のバネ荷重を付与することができ、これによって可動体１７を支持バネ２０によりフローティング状態で安定して支持しながら、所望の燃料噴射量を得ることができる。
【００３２】
この点について詳述すると、例えば、閉弁時の付勢バネ２６による閉弁方向のバネ荷重をＦs と支持バネ２０による開弁方向のバネ荷重をＦi とによるバネ荷重の合力は、Ｆs −Ｆi となる。ここで、支持バネ２０は、可動体１７をフローティング状態で安定して支持するために、少なくとも２００ｇ程度のバネ荷重Ｆi をもつものが必要とされる。また、支持バネ２０はバネ定数のバラツキが大きく、前記２００ｇ程度のバネ荷重Ｆi をもつものでは、そのバラツキが±１２０ｇ程度となるため、そのバネ荷重Ｆi は２００±１２０ｇとなる。
【００３３】
そして、バネ荷重の合力の目標値を仮に３００ｇとした場合、付勢バネ２６に必要なバネ荷重Ｆs は、

となる。付勢バネ２６の５００ｇ程度のバネ荷重Ｆs をもつものでは、そのバラツキが±１００ｇ程度となるため、そのバネ荷重Ｆs は５００±１００ｇとなる。
【００３４】
従って、付勢バネ２６と支持バネ２０によるバネ荷重の合力は、

となることにより、バネ荷重の合力を目標値３００ｇに調整することができる。このため、閉弁時において所定の目標値に調整でき、これと同様にして、開弁時のバネ荷重の合力Ｆを所定の目標値に調整することが可能となる。よって、前に述べたように、支持バネ２０に可動体１７を安定して支持するために必要なバネ荷重（例えば、少なくとも２００ｇ程度）をもたせても、支持バネ２０と付勢バネ２６との合力によって可動体１７に対し所望のバネ荷重を付与することができ、可動体１７を支持バネ２０によりフローティング状態で安定して支持しながら、所望の燃料噴射量を得ることができる。
【００３５】
また、開弁時の付勢バネ２６のバネ荷重Ｆa は、開弁時の弾性変形による荷重増加分をβとした場合、
Ｆa ＝Ｆs ＋β
となる。また、開弁時の支持バネ２０のバネ荷重Ｆb は、開弁時の弾性変形による荷重減少分をαとした場合、
Ｆb ＝Ｆi −α
となる。従って、開弁時の付勢バネ２６と支持バネ２０によるバネ荷重の合力Ｆは、

となる。
【００３６】
また、開弁時と閉弁時の荷重差Ｆ₃は、

となる。したがって、荷重差Ｆ₃がα＋βとなり、従来の荷重差（Ｆs ＋β−Ｆs ＝β）よりも大きくなることにより、大きいダイナミックレンジが得られるといった付随的効果も得られる。
【００３７】
また、付勢バネ２６のバネ荷重を調整可能なパイプ２７を備えたことにより、パイプ２７の位置調整によって付勢バネ２６のバネ荷重を調整し、もって燃料噴射量を調整することができる。すなわち、コア２に対するパイプ２７の固定位置を前進位置とすれば、付勢バネ２６のバネ荷重が大きくなり、開弁遅れ時間Ｔo が大、閉弁遅れ時間Ｔc が小となるため、燃料噴射量を減少させることができる。また、コア２に対するパイプ２７の固定位置を後退位置とすれば、付勢バネ２６のバネ荷重が小さくなり、開弁遅れ時間Ｔo が小、閉弁遅れ時間Ｔc が大となるため、燃料噴射量を増大させることができる。
【００３８】
また、従来の磁路のエアギャップ調整ではエアギャップが増大して磁気効率が低下することが懸念されるが、前記パイプ２７の位置調整によればエアギャップへの影響が生じないため、開弁時のコア２と可動体１７とのエアギャップを減少させることにより磁気効率を向上し、ひいては応答性を高めることができる。また、従来の磁路のエアギャップ調整では調整が敏感であるため、精度良く調整することが難しいが、前記パイプ２７の位置調整によれば精度良く調整することが可能である。
【００３９】
また、可動体１７には支持バネ２０を迂回する燃料通路１７１，１７２が形成されているので、燃料が可動体１７の燃料通路１７１，１７２を流れることにより、支持バネ２０に対する燃料力の影響による支持バネ２０の振動ひいては可動体１７の振動を防止することができる。このことは、可動体１７の振動に起因する計量精度の低下の防止に有効である。
【００４０】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、上記実施の形態における支持バネ２０と付勢バネ２６の荷重方向および大きさを逆に設定することもできる。また、上記実施の形態における可動体１７はアーマチュアとして機能する主部１７ａおよびフランジ部１７ｂと燃料通路２９を開閉するバルブとして機能するバルブ部１７ｃとを有する一体成形品としたが、各部を別体で形成した部品を組み合わせることによって可動体を構成することもできる。また使用燃料としては、圧縮天然ガスが好適であるが、その他の燃料例えばガソリン、液化ガス等の使用までも制限するものではない。また上記実施の形態では、噴射弁本体１５の軸線方向の反噴射側から燃料を供給するトップフィードタイプの燃料噴射弁に実施したが、その他、噴射弁本体１５の軸線方向に交差する側面側から燃料を供給するサイドフィードタイプの燃料噴射弁に実施することも考えられる。また、上記実施の形態では、ノーマルクローズタイプに実施したが、その他、ノーマルォープンタイプに適用することも可能である。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、可動体を支持バネによりフローティング状態で安定して支持しながら、所望の燃料噴射量を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施の形態を示す燃料噴射弁の断面図である。
【図２】図１の要部拡大図である。
【図３】支持バネの正面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】図４のＢ部の部分拡大図である。
【符号の説明】
４ソレノイドコイル
１５噴射弁本体
１７可動体
１７１，１７２可動体の燃料通路
２０支持バネ
２６付勢バネ
２７パイプ（バネ荷重調整手段）
２９燃料通路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention mainly relates to a fuel injection valve suitable for an internal combustion engine using gas fuel (also referred to as gaseous fuel) such as compressed natural gas fuel.
[0002]
[Prior art]
A general fuel injection valve includes an injection valve main body in which a solenoid coil is incorporated, a fuel passage formed in the injection valve main body, and a movable body that opens and closes the fuel passage by axial movement. The amount of fuel injected through the fuel passage is controlled by opening and closing the movable body by the electromagnetic action of a coil (see, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 1-216068).
[0003]
In the fuel injection valve described above, the movable body is positioned with respect to the direction orthogonal to the axis line by the sliding guide surface formed on the injection valve main body side, and is guided during the opening and closing movement. For this reason, when gas fuel having poor lubricity is used as compared with liquid fuel such as gasoline and liquefied gas, friction is generated in the sliding portion between the sliding guide surface and the movable body by opening and closing of the movable body 17. As a result, the operability of the movable body is impaired.
[0004]
For this reason, when gas fuel is used, a fuel injection valve having a structure that does not require a sliding portion on the movable body is suitable (see, for example, Japanese Patent No. 0547865). The conventional fuel injection valve disclosed in the above-mentioned patent publication has a structure in which a sliding portion is not required for the movable body by supporting the movable body in a floating state by a leaf spring. The leaf spring urges the movable body (valve body) in the valve closing direction by elasticity and positions the movable body (valve body) in a direction orthogonal to the axis. Further, since the spring load of the leaf spring is difficult to adjust after the leaf spring is assembled, adjusting the gap between the movable body and the core of the injection valve body (that is, the air gap of the magnetic path) The injection amount is adjusted (also referred to as flow rate adjustment).
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional fuel injection valve, the leaf spring is required to have a spring load of at least about 200 g in order to stably support the movable body in a floating state. Further, the leaf spring has a large variation in spring constant. If the leaf spring has the spring load Fs of about 200 g, the variation is about ± 120 g, and the range of the spring load Fs is 80 to 320 g. Further, the spring load F at the time of opening the valve by the leaf spring, when the load increase due to elastic deformation at the time of valve opening is β,
F = Fs + β
It increases to.
[0006]
If the target value of the spring load F is 300 g, the range of the spring load Fs is 80 to 320 g as described above. Therefore, there is already a leaf spring exceeding 300 g when the valve is closed. I understand. For this reason, it is difficult to adjust the flow rate by adjusting the air gap of the magnetic path, and a desired fuel injection amount cannot be obtained. Also, if the target value of the spring load F is reduced and a leaf spring having a small spring load Fs is used, the flow rate can be adjusted by adjusting the air gap of the magnetic path, but the spring load Fs is small. There arises a problem that the support of the movable body becomes unstable. Therefore, in the conventional fuel injection valve, a desired fuel injection amount cannot be obtained while the movable body is stably supported by the support spring in a floating state.
[0007]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and the problem to be solved by the present invention is to provide a desired fuel injection amount while stably supporting a movable body in a floating state by a support spring. An object of the present invention is to provide a fuel injection valve capable of obtaining the above.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The invention of claim 1 that solves the above-described problems includes an injection valve body incorporating a solenoid coil, a fuel passage formed in the injection valve body, a movable body that opens and closes the fuel passage by axial movement, An injection amount of fuel flowing through the fuel passage by opening and closing the movable body by electromagnetic action of the solenoid coil, and supporting the movable body elastically so that the movable body can be opened and closed and positioned in a direction orthogonal to the axis. A fuel injection valve for controlling
A biasing spring for biasing the movable body in the axial direction is provided, and spring loads of the support spring and the biasing spring acting on the movable body are applied in opposite directions and in different sizes,
The support spring is formed in a ring plate shape,
An outer peripheral portion of the support spring is supported by the fuel injection valve body,
The inner peripheral part of the support spring is assembled to the outer peripheral corner part formed on the outer peripheral part of the movable body via an elastic material ,
The elastic material is provided by insert molding on the inner periphery of the support spring,
The elastic material straddles both front and back surfaces of the support spring, and the front and back portions are continuous through a hole formed in the support spring .
With this configuration, even if the support spring has a spring load necessary to stably support the movable body, a desired spring load is applied to the movable body by the resultant force of the support spring and the urging spring. Accordingly, a desired fuel injection amount can be obtained while the movable body is stably supported by the support spring in a floating state.
The support spring is formed in a ring plate shape, the outer periphery of the support spring is supported by the fuel injection valve main body, and the inner periphery of the support spring is fitted to the outer peripheral corner of the movable body via an elastic material. Good.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In FIG. 1 showing a cross-sectional view of the fuel injection valve, a substantially cylindrical body 1 is made of a magnetic material and has an annular flange portion 1a projecting to the inner periphery of the center portion. The front half of the substantially cylindrical core 2 is inserted in the latter half of the body 1 (the right half in FIG. 1). The core 2 is made of a magnetic material and has an annular flange portion 2a that protrudes to the outer periphery of the center portion. The body 1 is fixed to the core 2 by caulking the rear end of the body 1 to the flange portion 2 a of the core 2.
[0012]
A substantially cylindrical bobbin 3 is disposed between the inner periphery of the rear half of the body 1 and the outer periphery of the front half of the core 2. The bobbin 3 is made of an electrically insulating material such as synthetic resin, and the solenoid coil 4 is wound in a multilayer shape. A terminal 5 is electrically connected to the solenoid coil 4. The terminal 5 protrudes rearward through a through hole (reference numeral omitted) of the flange portion 2 a of the core 2. Ring-

shaped sealing materials

6 and 7 are interposed between the front end of the bobbin 3 and the body 1 and between the rear end of the bobbin 3 and the core 2, respectively.
[0013]
A power receiving connector 8 is formed on the outer periphery of the rear half of the core 2 by resin molding. The power receiving connector 8 has a socket portion 8 a surrounding the periphery of the tip portion of the terminal 5. A power supply connector of an electronic control device (not shown) is connected to the socket portion 8a. Thus, when a signal from the electronic control device is input to the solenoid coil 4 through the terminal 5, the energization and release of the solenoid coil 4 are performed.
[0014]
In the front half of the body 1 (the left half of FIG. 1), a substantially ring-shaped stopper member 9, a movable body 17 with a support spring 20 described later, and a valve seat 10 are sequentially incorporated. The valve seat 10 is made of a stainless steel material. A fuel injection port 12 is formed at the axial center of the valve seat 10, and a seating surface 11 that forms a plane orthogonal to the axis is formed at the rear end surface. The fuel injection port 12 has a tapered hole portion 12a having a small diameter from the rear end surface toward the front, a small diameter hole portion 12b continuous with the same diameter as the front end hole diameter of the tapered hole portion 12a, and a front end of the small diameter hole portion 12b. It consists of a large-diameter hole 12c that is continuous through a stepped surface (not shown) and formed in the front half of the valve seat 10.
[0015]
The tip of the body 1 is caulked to the stepped portion on the outer periphery of the rear portion of the valve seat 10, whereby the stopper member 9 and the valve seat 10 are fixed to the body 1. A ring-shaped spacer member 13 for determining the mounting dimension of the fuel injection valve is attached to a stepped portion on the outer periphery of the central portion of the valve seat 10. Further, a ring-shaped sealing material 14 is interposed between the valve seat 10 and the body 1. In addition, fixed parts other than the movable body 17 mentioned later are named generically, and the injection valve main body 15 is called.
[0016]
FIG. 2 shows an enlarged view of a main part including the stopper member 9 and the movable body 17 in FIG. In FIG. 2, the stopper member 9 is sandwiched between the valve seat 10 and the flange portion 1 a of the body 1 as the valve seat 10 is assembled to the body 1. The stopper member 9 is made of an electromagnetic stainless steel material, which is a magnetic material, and has an outer ring portion 9 a that fits the body 1 and a stopper piece portion 9 b that abuts on the flange portion 1 a of the body 1. The front surface of the stopper piece 9b is a stopper surface 9c.
[0017]
In FIG. 2, a movable body 17 is made of an electromagnetic stainless steel material, which is a magnetic material. The movable body 17 has a cylindrical main portion 17a having an annular cross-section substantially the same as that of the core 2, and a front outer periphery of the main portion 17a. And an annular flange portion 17b protruding to the front of the main portion 17a and a valve portion 17c continuous with substantially the same outer diameter. The main portion 17a and the flange portion 17b of the movable body 17 function as an armature that receives an attractive force from the core 2 when the solenoid coil 4 is energized.
[0018]
On the inner periphery of the hollow portion 171 of the main portion 17a, a spring seat surface (denoted by reference numeral 17d) of an urging spring 26, which will be described later, formed of a stepped surface is formed. The rear surface of the flange portion 17b is an abutting surface 17e that can come into surface contact with the stopper surface 9c of the stopper member 9. An annular groove (reference numeral omitted) is formed in the contact surface 17e, and an annular elastic member 18 capable of contacting the stopper surface 9c of the stopper member 9 is fitted into the annular groove. The elastic member 18 serves as a damper when the movable body 17 is opened. Therefore, the elastic member 18 is not limited to an annular shape, and may have any appropriate shape.
[0019]
The front surface of the valve portion 17c is a seal surface 17f that can come into surface contact with the seat surface 11 of the valve seat 10. An annular groove (reference numeral omitted) is formed in the seal surface 17f, and an annular elastic member 19 capable of contacting the seat surface 11 of the valve seat 10 is fitted into the annular groove. The elastic member 19 performs a damper action and a sealing action when the movable body 17 is closed.
[0020]
The movable body 17 includes a hollow portion 171 of the main portion 17a and, for example, four through holes 172 communicating with the hollow portion 171 and radially in front of the flange portion 17b. Fuel passages (171 and 172 are attached) are formed. The

fuel passages

171 and 172 correspond to “a fuel passage bypassing the support spring 20” in the present invention.
[0021]
The inner peripheral portion of the ring plate-like support spring 20 is in contact with the outer peripheral corner portion formed by the flange portion 17b and the valve portion 17c of the movable body 17 with a spring load. The outer peripheral portion of the support spring 20 is sandwiched between the outer ring portion 9 a of the stopper member 9 and the valve seat 10. A front view of the support spring 20 is shown in FIG. 3, and a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 3 is shown in a partially enlarged view of a portion B in FIGS. As shown in FIG. 3, the support spring 20 is formed, for example, on two inner and outer circumferential lines in a state where three

long pores

21 and 22 along the circumferential line are shifted by about ½ pitch. ing. By forming

recesses

21 a and 22 a that bulge between the other

long pores

21 and 22 in the middle portion between the inner and outer

long pores

21 and 22, the rigidity of the leaf spring 20 is lowered. .
[0022]
As shown in FIGS. 4 and 5, an elastic material 23 straddling both the front and back surfaces is provided on the inner peripheral portion of the support spring 20 by insert molding. An appropriate number of small holes 24 (6 are shown in FIG. 3) are formed at almost equal intervals in the portion of the support spring 20 where the elastic material 23 is insert-molded. The front and back portions of the elastic member 23 are continuous in the inner peripheral portion of the support spring 20 and the small hole 24. The support spring 20 to which the elastic member 23 is attached presses the movable body 17 with a spring load. The elastic member 23 is desirably provided on the entire circumference on the flange portion 17b side, and the opposite side (left side in FIG. 2) may be provided intermittently in the circumferential direction.
[0023]
In FIG. 2, as described above, the outer periphery of the support spring 20 is sandwiched between the outer ring portion 9a of the stopper member 9 and the valve seat 10, and a long hole or the like is provided. By reducing the rigidity, the movable body 17 is supported in a floating state by the support spring 20. Thereby, the movable body 17 is supported by the elasticity of the support spring 20 so as to be able to open and close in the axial direction, and is positioned with respect to a direction orthogonal to the axis (namely, radial direction). For this reason, even if there is no sliding part in the movable body 17, it becomes possible to open and close, there is no generation | occurrence | production of the sliding part by opening and closing of the movable body 17, and the operativity of the movable body 17 is not impaired.
[0024]
In addition, the formation of the

long pores

21 and 22 of the support spring 20 makes it easy for the movable body 17 to move in the axial direction while positioning the movable body 17 in the radial direction. The movable body 17 is closed when the sealing surface 17f of the valve portion 17c comes into surface contact with the seating surface 11 of the valve seat 10, and opened when the valve body is retracted (moved to the right in FIG. 1). I speak. Further, when the valve is opened, the contact surface 17e of the flange portion 17b of the movable body 17 comes into surface contact with the stopper surface 9c of the stopper member 9, so that the retracted position of the movable body 17 is regulated. In addition, the air gap between the opposing surfaces of the core 2 and the movable body 17 at the time of valve opening can be easily adjusted by changing the thickness of the stopper piece 9b of the stopper member 9.
[0025]
In FIG. 1, an urging spring 26 made of a coil spring is inserted into the core 2 from behind, and a spring load adjusting pipe 27 is further inserted. The front end surface of the biasing spring 26 is in contact with the spring seat surface 17d of the movable body 17 (see FIG. 2). Further, the front end surface of the pipe 27 is in contact with the rear end surface of the urging spring 26. The pipe 27 is fixed to the core 2 by caulking after adjusting the spring load of the urging spring 26 in the valve closing direction with respect to the movable body 17. Due to the spring load of the urging spring 26, the movable body 17 is always held in a closed state. The pipe 27 corresponds to the spring load adjusting means in the present invention.
[0026]
Between the rear end surface of the core 2 (the right end surface in FIG. 1) and the front end surface of the valve seat 10, the hollow portions in the core 2 and the pipe 27, the

fuel passages

171 and 172 of the movable body 17, and the valve seat 10 A series of fuel passages 29 reaching the fuel injection port 12 are formed. A strainer 30 is incorporated in the rear end portion of the core 2. Further, a concave groove (reference numeral omitted) is formed on the outer periphery of the rear end portion of the core 2, and an O-ring 31 is fitted in the concave groove. The O-ring 31 seals between the core 2 and a delivery pipe (not shown) communicated therewith. Further, a grommet 32 that contacts the rear surface of the power receiving connector 8 is fitted to the core 2. The grommet 32 functions as a buffer between the power receiving connector 8 and the delivery pipe.
[0027]
By the way, the support spring 20 and the biasing spring 26 apply spring loads acting on the movable body 17 in opposite directions and in different sizes. That is, the biasing spring 26 biases the movable body 17 in the valve closing direction with the spring load Fs. On the other hand, the support spring 20 urges the movable body 17 in the valve opening direction with a spring load Fi. The spring load Fs of the urging spring 26 is set to be larger than the spring load Fi of the support spring 20, and the movable body 17 is always kept closed.
[0028]
The operation of the fuel injection valve configured as described above will be described. Fuel supplied in a state where a predetermined pressure is applied from a fuel tank (not shown) via a fuel pump is filtered by the strainer 30, then passes through a series of fuel passages 29 in the injection valve body 15, and then is valve seat. 10 to the closed portion of the movable body 17 with respect to 10. And since the movable body 17 is hold | maintained in the valve closing state by the resultant force of the spring load of the support spring 20 and the urging | biasing spring 26, a fuel is not injected.
[0029]
Here, when the solenoid coil 4 is energized by the input of an electric signal from the electronic control unit, a magnetic path (see dotted line M in FIG. 1) passing through the body 1, the core 2, the movable body 17, and the stopper member 9 is formed. By opening the movable body 17 by the electromagnetic action, the valve is opened. As a result, fuel is injected from the fuel injection port 12 of the valve seat 10.
[0030]
When the electrical signal to the solenoid coil 4 is turned off and the electromagnetic action acting on the movable body 17 disappears, the movable body 17 is closed by the resultant force of the support spring 20 and the biasing spring 26 as described above. By being valved, the fuel injection stops.
[0031]
According to the fuel injection valve described above, even if the support spring 20 has a spring load necessary for stably supporting the movable body 17, the desired force is applied to the movable body 17 by the resultant force of the support spring 20 and the biasing spring 26. Thus, a desired fuel injection amount can be obtained while the movable body 17 is stably supported by the support spring 20 in a floating state.
[0032]
This point will be described in detail. For example, the resultant force of the spring load by Fs and the spring load in the valve opening direction by the support spring 20 by Fs and the spring load in the valve opening direction by the support spring 20 is Fs -Fi. It becomes. Here, the support spring 20 is required to have a spring load Fi of at least about 200 g in order to stably support the movable body 17 in a floating state. Further, the support spring 20 has a large variation in spring constant. If the support spring 20 has the spring load Fi of about 200 g, the variation is about ± 120 g, so the spring load Fi is 200 ± 120 g.
[0033]
If the target value of the resultant force of the spring load is assumed to be 300 g, the spring load Fs necessary for the biasing spring 26 is

It becomes. When the biasing spring 26 has a spring load Fs of about 500 g, the variation is about ± 100 g, so the spring load Fs is 500 ± 100 g.
[0034]
Therefore, the resultant force of the spring load by the biasing spring 26 and the support spring 20 is

Thus, the resultant force of the spring load can be adjusted to the target value 300 g. For this reason, it can be adjusted to a predetermined target value when the valve is closed, and in the same manner, the resultant force F of the spring load when the valve is opened can be adjusted to a predetermined target value. Therefore, as described above, even if the support spring 20 has a spring load necessary for stably supporting the movable body 17 (for example, at least about 200 g), the support spring 20 and the biasing spring 26 are A desired spring load can be applied to the movable body 17 by the resultant force, and a desired fuel injection amount can be obtained while the movable body 17 is stably supported by the support spring 20 in a floating state.
[0035]
The spring load Fa of the urging spring 26 at the time of valve opening is β when the load increase due to elastic deformation at the time of valve opening is β,
Fa = Fs + β
It becomes. Further, the spring load Fb of the support spring 20 at the time of valve opening is expressed as follows, where α is a load decrease due to elastic deformation at the time of valve opening.
Fb = Fi -α
It becomes. Therefore, the resultant force F of the spring load by the biasing spring 26 and the support spring 20 when the valve is opened is

It becomes.
[0036]
Also, the load difference F ₃ between opening and closing is

It becomes. Therefore, the load difference F ₃ becomes α + β, which is larger than the conventional load difference (Fs + β−Fs = β), so that an accompanying effect that a large dynamic range is obtained can be obtained.
[0037]
Further, since the pipe 27 capable of adjusting the spring load of the urging spring 26 is provided, the spring load of the urging spring 26 can be adjusted by adjusting the position of the pipe 27, thereby adjusting the fuel injection amount. That is, if the fixed position of the pipe 27 with respect to the core 2 is set to the forward position, the spring load of the urging spring 26 is increased, the valve opening delay time To is large, and the valve closing delay time Tc is small. Can be reduced. Further, if the fixed position of the pipe 27 with respect to the core 2 is set to the retracted position, the spring load of the urging spring 26 becomes small, the valve opening delay time To becomes small, and the valve closing delay time Tc becomes large. Can be increased.
[0038]
Further, in the conventional air gap adjustment of the magnetic path, there is a concern that the air gap increases and the magnetic efficiency is lowered. However, the adjustment of the position of the pipe 27 does not affect the air gap. By reducing the air gap between the core 2 and the movable body 17 at the time, the magnetic efficiency can be improved, and thus the responsiveness can be improved. Further, since the adjustment is sensitive in the conventional air gap adjustment of the magnetic path, it is difficult to adjust with high accuracy, but the adjustment of the position of the pipe 27 can be performed with high accuracy.
[0039]
Further, since the movable body 17 is formed with

fuel passages

171, 172 that bypass the support spring 20, the fuel flows through the

fuel passages

171, 172 of the movable body 17, thereby causing the influence of the fuel force on the support spring 20. The vibration of the support spring 20 and thus the vibration of the movable body 17 can be prevented. This is effective in preventing a decrease in measurement accuracy due to the vibration of the movable body 17.
[0040]
The present invention is not limited to the embodiment described above, and can be modified without departing from the gist of the present invention. For example, the load direction and size of the support spring 20 and the biasing spring 26 in the above embodiment can be set in reverse. Further, the movable body 17 in the above embodiment is an integrally molded product having the main portion 17a and the flange portion 17b that function as armatures, and the valve portion 17c that functions as a valve that opens and closes the fuel passage 29. The movable body can also be configured by combining the parts formed in (1). The fuel used is preferably compressed natural gas, but is not limited to the use of other fuels such as gasoline and liquefied gas. Moreover, in the said embodiment, although implemented in the top feed type fuel injection valve which supplies a fuel from the non-injection side of the axial direction of the injection valve main body 15, from the side surface side which crosses the axial direction of the injection valve main body 15 in addition It is also conceivable to carry out a side-feed type fuel injection valve that supplies fuel. In the above embodiment, the normal close type is used. However, the present invention can be applied to a normal open type.
[0041]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to obtain a desired fuel injection amount while stably supporting the movable body in a floating state by the support spring.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a fuel injection valve showing an embodiment.
FIG. 2 is an enlarged view of a main part of FIG.
FIG. 3 is a front view of a support spring.
4 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
5 is a partially enlarged view of a portion B in FIG.
[Explanation of symbols]
4 Solenoid coil 15 Injection valve body 17

Movable bodies

171 and 172 Movable fuel passage 20 Support spring 26 Biasing spring 27 Pipe (spring load adjusting means)
29 Fuel passage

Claims

An injection valve body incorporating a solenoid coil, a fuel passage formed in the injection valve body, a movable body that opens and closes the fuel passage by axial movement, and supports the movable body so that it can be opened and closed by elasticity. A fuel injection valve for controlling an injection amount of fuel flowing through the fuel passage by opening and closing the movable body by electromagnetic action of the solenoid coil, the support spring positioning in a direction orthogonal to the axis,
A biasing spring for biasing the movable body in the axial direction is provided, and spring loads of the support spring and the biasing spring acting on the movable body are applied in opposite directions and in different sizes,
The support spring is formed in a ring plate shape,
An outer peripheral portion of the support spring is supported by the fuel injection valve body,
The inner peripheral part of the support spring is assembled to the outer peripheral corner part formed on the outer peripheral part of the movable body via an elastic material ,
The elastic material is provided by insert molding on the inner periphery of the support spring,
The fuel injection valve according to claim 1, wherein the elastic material straddles both the front and back surfaces of the support spring and the front and back portions thereof are continuous through holes formed in the support spring .