JP3810488B2 - 燃料噴射弁 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はエンジンに供給する燃料を電気信号により制御して吸気管に噴射する燃料噴射弁に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
エンジンの運転状態に応じて電子式制御装置から送られる電気信号の通電時に電磁力で弁体に開き動作を行わせ、非通電時に戻しばねのばね力で弁体に閉じ動作を行わせることを繰返すことによって所要量の燃料を吸気管に噴射する燃料噴射弁においては、電気信号による作動時間が0.001〜0.01秒の単位に設定されている。従って、このようにきわめて短かい時間の作動の繰返しによって燃料流量を正確に制御する、という目的を達成させるために、燃料噴射弁自身にすぐれた耐久性、高度の応答性、高い寸法精度が要求されることは周知の通りである。
【0003】
ここで、本発明の実施の形態を示す図1を参照して耐久性、応答性、寸法精度についての実情を述べると、先ず、耐久性について、固定鉄心8と可動鉄心36とは強磁性体を使用するため純鉄に近い材料で作られており、低硬度であるために通電時にこれらが直接突き当てられると変形しやすく、早期にひずみを生じるという問題があり、その結果可動鉄心36のストロークが変化して燃料流量が変化してしまう。
【0004】
次に、応答性について、図示の形態のように板ばね状の弾性ホルダ28の中心に可動鉄心36と弁体39とを浮遊状態で保持させたものは、弁体39が摺動するものに比べて有利であるが、固定鉄心8と可動鉄心36とを直接突き当てる構成であると非通電時に磁束が残留して応答遅れを生じてしまう。
【0005】
これらの対策の一手段として、固定鉄心8と可動鉄心36のそれぞれの突き当て部分の表面にクロムなどの高硬度の非磁性材料をメッキ、溶着などにより被覆することが行われており、突き当てられたときの変形を防止して耐久性を向上させるとともに、磁束の残留をなくして応答性を向上させることができる。
【0006】
しかし、高硬度材料は突き当て部分の全面に均一厚さに付着しているので、作動時に大きな衝突音を発生するという不都合を伴う。また、ガソリンに代ってLPGなどのガス燃料を噴射するという現在実用化に向けて開発中のシステムに適用した場合、ガス燃料に含まれている油分、タール分が付着してその接着作用によって非通電時の応答遅れを生じるという不都合があることが判った。
【0007】
更に、寸法精度について、燃料流量を正確に制御するためには弁体39のストロークおよび開閉を正確にすることが必要であるので、各部品の寸法精度の内で弁座体31の取付け位置を規制する当り面Sと固定鉄心8の先端面との距離A,および外ケース1と固定鉄心8との同心度Bの精度が特に重要である。
【0008】
しかし、部品である外ケース1,固定鉄心8,弁座体31,スペーサプレート24,可動鉄心36および弁体39の全ての寸法管理を精密に行うのはきわめて面倒であって、工数と経費の増加を避けることができない。そこで、外ケース1と固定鉄心8とを鋳造によって一体品に作り、切削加工により前記A,Bの精度を得ることが試みられたが、この方法によると外ケース1の内部を高精度で切削加工するので工数、経費の低減に結びつかなかった。加えて、前述のように高硬度材料をメッキ、溶着などにより被覆したものは、被覆厚さの正確な寸法管理が不可能であるため精度向上に限界があった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前述のように、燃料噴射弁に正確な燃料流量制御を行わせるためには、耐久性、応答性、寸法精度の全てについてすぐれていることが要求されているに拘わらず、従来の対策手段では大きな衝突音が発生する、適用可能な燃料に制限がある、工数と経費がかさんで安価に提供できない、精度向上に限界がある、という課題が残されているという点を解決しようとするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は外ケースの基端側に固定鉄心とコイルホルダとが支持されているとともに先端側に弁座体が支持されており、弁体を固着した可動鉄心が固定鉄心の前方に端面を互いに向かい合わせて配置されていて、コイル通電時に電磁力で弁体が弁座体のシート面から離れコイル非通電時に戻しばねのばね力で弁体がシート面に密着する構成の燃料噴射弁について、前記課題を解決するために次のようにした。
【0011】
即ち、非磁性材料で作った高硬度の固定ストッパを中心に固定鉄心を嵌装させて外ケースに支持させるとともに、非磁性材料で作った高硬度の可動ストッパを可動鉄心に支持させ、そして、二つの鉄心の端面および二つのストッパの端面をそれぞれ露出状態で互いに向かい合わせ、鉄心の端面はストッパの端面が互いに接したとき隙間を有するようにしたものである。
【0012】
この構成により、固定鉄心と可動鉄心とが直接突き当てられることによる変形が防止され耐久性を向上するとともに、残留磁束による応答遅れがなくなり燃料流量の制御が正確なものとなる。
【0013】
また、二つのストッパの一方の端面をもう一方の端面の一部に接するようにしたときは、これらの接触面積が小さいために衝突音が小さいとともに、油分やタール分による接着力が小さく応答遅れを生じないためガス燃料も適用することが可能となる。
【0014】
更に、固定ストッパに弁座体の外ケースへの取付け位置および固定鉄心の外ケースとの同心度を設定させるときは、各部品の寸法管理を簡単なものとし、少ない工数、経費で弁体ストロークを高い寸法精度に設定し、燃料流量をより正確に制御することが可能となる。
【0015】
【発明の実施の形態】
図面を参照して本発明の実施の形態を説明すると、外ケース1は円筒形のケース本体2の基端にエンドカバー3を一体に有するとともに、先端にこれらよりも薄肉の抱持筒4を一体に有しており、ケース本体2の先端は環状の当り面5を形成している。
【0016】
外ケース1の中心軸線上には、先端近くに外側周面へ開口した分岐通路12が設けられ前後に貫通した燃料通路11を有し燃料管を兼ねた固定鉄心8がエンドカバー3に中間部分を挿通保持されて配置されている。この固定鉄心8の先端は少し小径とされ段部9を形成しているとともに、先端側の端面8aは当り面5よりも少し前方へ突出している。また、エンドカバー3から後方へ突出している基端部には燃料フィルタ14を有する接手管13がねじ結合されている。
【0017】
更に、外ケース1にはコイル15を保持したコイルホルダ16が装入され、Oリング17,18,保持リング19によって固定鉄心8,コイルホルダ16が同心に配置されて外ケース1に支持されている。
【0018】
次に、保持筒4の内径と等しい外径に作られた固定ストッパ20,スペーサプレート24,弾性ホルダ28,弁座体31がこの順に当り面5に重ねて固定鉄心8と同一の中心軸線上に配置され、これらと外ケース1とは保持筒4の先端のかしめ部6を弁座体31の先端側外側周縁部に圧着させることにより互いに固定されている。
【0019】
固定ストッパ20は円板状に作られ、中心に保持孔21を有するとともにその周りに複数の通孔22を有していて、段部9が保持孔21に密嵌することにより固定鉄心8が外ケース1の中心軸線上に保持され、且つ先端側端面8aは固定ストッパ20の先端側端面20aに露出してこれと同一平面上に揃えられている。
【0020】
スペーサプレート24は同じく円板状に作られ、固定鉄心8の端面8aよりも少し大径の中心孔25を有するとともに、その周りに複数の通孔26を有しており、外側周縁部を除いて先端側表面がくぼんでいる。
【0021】
弾性ホルダ28はうず巻き弧状の溝孔からなる燃料通過孔29の三個を互いに120度の位相で設けてなる薄肉円板状のばね部材であり、中心に固着した後述する可動鉄心を120度の位相をもつ三方向へ引張り支持して中心軸線上で安定よく動作させるものである。
【0022】
弁座体31は外側周縁部を除いて基端側表面がくぼんでいるとともに中心に弁通路32を有し、その基端側のシート面33はくぼみ部分に突出している。また、ケース体1の先端面から突出した先端部に弁通路32と連通した噴射ノズル34が装着されている。
【0023】
弾性ホルダ28の中心にはその基端側表面に重ねた円板形であってスペーサプレート24の中心孔25よりも僅かに小径の可動鉄心36、および先端側表面に重ねた弁体39が配置されている。また、Y字形の可動ストッパ41が可動鉄心36に形成した同形の溝37に嵌込まれ、その基端側端面41aは可動鉄心36の基端側端面36aから僅かに突出している。これらの弾性ホルダ28,可動鉄心36,可動ストッパ41の中心には、弁体39の中心に突設したねじ付き支軸43が貫通しており、軸端にねじ込んだナット44によりこれらが互いに一体に固着されている。また、可動ストッパ41の基端側端面には燃料通路11の出口部分に嵌入した圧縮コイルばねからなる戻しばね46が接触している。
【0024】
弾性ホルダ28はスペーサプレート28と弁座体31との向かい合ったくぼみが形成する弁室45の内部で中心軸線方向へ変位し、弁体39をシート面33に密着させ或いはこれから離間させる。この間、可動鉄芯36は中心孔25に非接触状態で嵌装している。
【0025】
固定ストッパ20および可動ストッパ41は非磁性材料、例えばSUS304にチッ化処理を施したものが用いられており、このようにすると切削加工により高精度に成形して寸法を狂わせることなく高硬度とすることができる。
【0026】
このような構成とした本実施の形態の接手管13から弁室45に至る空間部分には、所定圧力に調整された燃料が充満する。
【0027】
そして、エンジンの運転状態に応じて電子式制御装置からコイル15に駆動信号が送られるとき、その通電時に外ケース1,スペーサプレート24,可動鉄心36,固定鉄心8からなる磁気回路を流れる磁束によって可動鉄心36が固定鉄心8に吸引され、可動ストッパ41が固定ストッパ20に突き当てられる。弁体39は可動鉄心36と一体に動いてシート面33から離れ、弁室45の燃料を弁通路32,噴射ノズル34よりエンジンの吸気管に噴射させる。非通電時に戻しばね46のばね力で弁体39がシート面33に密着して燃料の噴射を停止する。以上の動作を電気信号のパルス毎に繰返し、通電時間即ち開弁時間によって燃料噴射量を制御することは従来のものと同じである。
【0028】
本実施の形態によると、固定鉄心8および固定ストッパ20の先端側端面8a,20aは同一平面上に揃えられ、可動ストッパ41の基端側端面41aは可動鉄心36の基端側端面36aよりも僅かに突出しているので、二つのストッパ20,41が突き当てられたとき二つの鉄心8,36の端面8a,36aは接触することなく離れている。即ち、高硬度のストッパ20,41が突き当てられることにより変形を生じることがなく、すぐれた耐久性が得られるとともに、変形によるストローク変化や残留磁束による応答遅れがないため燃料流量を正確に制御することが可能となる。
【0029】
また、本実施の形態によると、可動ストッパ41はY字形とされ固定ストッパ20との接触面積が小さいので、作動時に発生する衝突音が小さいばかりか、燃料に含まれている油分,タール分が付着しても戻しばね46のばね力で容易に引き離され非通電時の応答遅れを生じさせない。
【0030】
尚、可動ストッパ41は十字形,I字形,円弧形など固定ストッパ20の端面20aの一部に接触する任意の形状とすることができる。また、固定ストッパ20の端面20aを固定鉄心8の端面8aから僅かに突出させること、固定ストッパ20の端面20aが可動ストッパ41の端面41aの一部に突き当たるようにすることもできる。
【0031】
次に、弁体39のストロークを正確なものとし燃料流量制御を正確に行わせるために必要な寸法精度について、本実施の形態によるとスペーサプレート24,弁座体31の寸法や当り面5と固定鉄心8の端面8aとの距離Aなどを精密に寸法管理しなくても、固定ストッパ20の保持孔21の段部9への密嵌圧入深さを調整することにより、弁座体31の取付け位置を適正なものとし、弁体39のストロークを正確なものとすることができる。また、固定鉄心8の先端部が固定ストッパ20の保持孔21に嵌装することによって外ケース1との同心度Bが得られる。
【0032】
尚、本発明は弾性ホルダ28をもたず、弁体39が摺動部分によって中心軸線上に保持される燃料噴射弁にも適用できる。
【0033】
【発明の効果】
以上のように、高硬度の非磁性材料で作った固定ストッパおよび可動ストッパを固定鉄心および可動鉄心に付設し、作動時に二つのストッパが突き当てられて鉄心を非接触とするようにした本発明によると、耐久性が向上するとともに応答遅れがなくなり燃料流量を安定して正確に制御することができるようになる。
【0034】
また、二つのストッパの一方の端面がもう一方の端面の一部に接するようにしたときは、作動時の衝突音が小さくなるとともに、液体燃料に限らずガス燃料も適正に噴射させることが可能となる。
【0035】
更に、固定ストッパの取付け位置を調整することにより、各部品の寸法精度を精密に管理しなくても弁座体の取付け位置を適正なものとし、弁体ストロークを正確なものとして燃料流量の制御性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す縦断面図。
【図2】図1の拡大部分図。
【図3】図1のX−X線に沿う断面図。
【図4】図1のY−Y線に沿う断面図。
【符号の説明】
1 外ケース,5 当り面,8 固定鉄心,16 コイルホルダ,20 固定ストッパ,24 スペーサプレート,28 弾性ホルダ,31 弁座体,33 シート面,36 可動鉄心,39 弁体,41 可動ストッパ,46 戻しばね

Claims (3)

  1. 外ケースの基端側に固定鉄心とコイルホルダとが支持されているとともに先端側に弁座体が支持されており、弁体を固着した可動鉄心が前記固定鉄心の前方に端面を互いに向かい合わせて配置されていて、コイル通電時に電磁力で前記弁体が前記弁座体のシート面から離れコイル非通電時に戻しばねのばね力で前記弁体が前記シート面に密着する燃料噴射弁において;
    非磁性材料で作られた高硬度の固定ストッパが中心に前記固定鉄心を嵌装させて前記外ケースに支持されているとともに、非磁性材料で作られた高硬度の可動ストッパが前記可動鉄心に支持されており、前記二つの鉄心の端面および前記二つのストッパの端面はそれぞれ露出状態で互いに向かい合っていて前記鉄心の端面は前記ストッパの端面が互いに接したとき隙間を有する;
    構成としたことを特徴とする燃料噴射弁。
  2. 前記固定ストッパと可動ストッパとは、一方の端面がもう一方の端面の一部に接するように形成されている請求項1記載の燃料噴射弁。
  3. 前記固定ストッパが前記弁座体の前記外ケースへの取付け位置、および前記固定鉄心の前記外ケースとの同心度を設定している請求項1記載の燃料噴射弁。
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