JP3810488B2

JP3810488B2 - 燃料噴射弁

Info

Publication number: JP3810488B2
Application number: JP23136596A
Authority: JP
Inventors: 真一原田
Original assignee: Nikki Co Ltd
Current assignee: Nikki Co Ltd
Priority date: 1996-08-13
Filing date: 1996-08-13
Publication date: 2006-08-16
Anticipated expiration: 2016-08-13
Also published as: JPH1054324A

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

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。
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。
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。