JP3882892B2

JP3882892B2 - 燃料噴射装置

Info

Publication number: JP3882892B2
Application number: JP2001341538A
Authority: JP
Inventors: 裕之加納; 正博岡嶋
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-11-07
Filing date: 2001-11-07
Publication date: 2007-02-21
Anticipated expiration: 2021-11-07
Also published as: JP2003148280A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関（以下、エンジンという）の燃料噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、燃料噴射装置の一種に、コイル部で発生させた磁力により可動コアを固定コアに向かって吸引し弁部材を可動コアとともにリフトさせ開弁するものが公知である。この燃料噴射装置では、固定コア及び可動コアは筒状をなし、それぞれ筒内に燃料通路を形成している。可動コアは筒状の弁ボディに往復移動可能に収容され、固定コアはその一端部を下流側の可動コアの一端部に対向させ、外周壁を弁ボディの内周壁に密接させている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記燃料噴射装置において弁部材のリフト時には固定コアと可動コアとの間のコア室に燃料が流入する。可動コアが固定コアに衝突する際の衝突速度をその流入燃料の油圧ダンピング効果により抑制し、弁部材の開弁バウンスを抑止することが考えられている。しかし、コア室に流入した燃料は可動コアが固定コアに接近するにしたがって可動コア内の燃料通路に流出したり、可動コアの外周壁と弁ボディの内周壁との間のクリアランスを通じて流出する。そのため弁部材のフルリフト直前においてコア室からの燃料の流出を制限することができず、その結果、開弁バウンスを充分に抑止することができなかった。
【０００４】
本発明の目的は、弁部材の開弁バウンスを抑止する燃料噴射装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の燃料噴射装置によると、可動コアにおいて固定コアとの対向端部の端面は、最外周縁に凹み部を形成し、さらに可動コアは、外周壁と弁ボディの内周壁との間にクリアランスを形成する。そのため弁部材のフルリフト直前には、固定コアと可動コアとの間の燃料が可動コアの外周壁と弁ボディの内周壁との間のクリアランスを通じて流出するようになる。しかしクリアランスの間隔は、固定コアと可動コアとの間からクリアランスを通じて流出する燃料の量を制限するように設定されているので、フルリフト直前には固定コアと可動コアとの間の燃料が流出量の制限を受け油圧ダンピング効果を発現する。可動コアが固定コアに衝突するときの衝突速度はこの油圧ダンピング効果により抑えられるので、弁部材の開弁バウンスが充分に抑止される。したがって、燃料噴射量を高精度に制御することができる。
【０００６】
本発明の請求項２記載の燃料噴射装置によると、前記クリアランスの間隔は１５〜２５μｍに設定されているので、弁部材を高い応答性でフルリフトさせつつ弁部材の開弁バウンス量を抑制することができる。
【０００７】
さらに、本発明の請求項１に記載の燃料噴射装置によると、可動コアは固定コアとの対向端部に、筒孔の外周側で固定コアに向かって突出し筒孔に連なる環状の端部側突出部と、端部側突出部の外周側で端部側突出部よりも凹み可動コアの外周壁に連なる凹み部とを具備している。これにより、端部側突出部の外周側の凹み部を上記対向端部の広範囲に確保できるので、その凹み部と固定コアとの間に燃料の流入空間を大きく形成できる。そのため、油圧ダンピング効果の設定自由度が高くなる。尚、「筒孔」とは、筒状の可動コアの中心軸上を軸方向に延びる孔を意味する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す一実施例を図面に基づいて説明する。
本発明の一実施例による燃料噴射装置を図１及び図２に示す。燃料噴射装置１０のハウジング１１は円筒状に形成されている。ハウジング１１は第１磁性筒部１１ａ、非磁性筒部１１ｂ及び第２磁性筒部１１ｃから構成されている。
【０００９】
固定コア１２は磁性材料で円筒状に形成されている。固定コア１２はハウジング１１の燃料上流側に同軸上に嵌入され、燃料下流側端部１３の外周壁はハウジング１１の内周壁に密接している。固定コア１２の燃料下流側端部１３の端面は、固定コア１２の筒軸に垂直な平坦面に形成されている。
【００１０】
可動コア１４は磁性材料で円筒状に形成されている。可動コア１４は、燃料上流側端部１５を固定コア１２の燃料下流側端部１３に対向させてハウジング１１に同軸上に収容され、弁部材２０と一体で軸方向に往復移動可能である。以下、固定コア１２と対向する可動コア１４の燃料上流側端部１５を可動コア側対向端部１５といい、可動コア１４と対向する固定コア１２の燃料下流側端部１３を固定コア側対向端部１３という。可動コア１４の筒壁を貫通する流出孔２５は、筒内外を連通する燃料通路を形成している。
【００１１】
可動コア側対向端部１５には突出部５０と凹み部５２とが形成されている。図１及び図３に示すように、突出部５０は可動コア１４の筒孔５４の外周側に環状に形成され、固定コア１２に向かって突出している。突出部５０の先端面には可動コア１４の中心軸、すなわち可動コア１４の移動方向軸に垂直かつ平坦な当接面５６が形成されている。当接面５６は弁部材２０のフルリフトの際に固定コア側対向端部１３の端面に当接し、それ以外のときには固定コア側対向端部１３の端面に対向しギャップ６０を形成する。突出部５０の内周縁は筒孔５４の縁に連なっている。凹み部５２は突出部５０の外周側に環状に形成され、固定コア１２とは反対側に向かって突出部５０よりも凹んでいる。凹み部５２の底面の外周縁は、可動コア側対向端部１５の外周壁の縁に連なっている。凹み部５２の底面は固定コア側対向端部１３の端面に対向し、それら凹み部５２と固定コア側対向端部１３との間にコア室８０が形成される。突出部５０の外周縁と凹み部５２の内周縁とを接続する接続部５８は、凹み部５２から突出部５０に近づくにつれ固定コア１２側に向かって傾斜するテーパ状に形成されている。
【００１２】
可動コア１４は任意の移動位置で、可動コア側対向端部１５の外周壁とハウジング１１の内周壁との間にクリアランス７０を形成する。このクリアランス７０は可動コア側対向端部１５の外周側に均一に形成される。本実施例においてクリアランス７０の間隔ｄ_cは１５〜２５μｍ、好適には２０μｍ程度に設定される。後に比較例を示すように、間隔ｄ_cを２５μｍより大きく設定すると充分な油圧ダンピング効果が得られず開弁バウンスを抑止できなくなり、クリアランスの間隔ｄ_cを１５μｍ未満に設定すると油圧ダンピング効果が効き過ぎて弁部材２０の開弁応答性が悪化し、弁部材２０がフルリフトしなくなる。
【００１３】
弁ボディ１７は円筒状に形成されている。ハウジング１１の燃料下流側は弁ボディ１７に同軸上に嵌入されている。弁ボディ１７は、ハウジング１１とは反対側端部で弁ボディ本体１８をかしめている。ハウジング１１、弁ボディ１７及び弁ボディ本体１８が特許請求の範囲に記載された「弁ボディ」を構成している。弁ボディ本体１８にはその燃料下流側端部に噴孔１８ｂが形成され、噴孔１８ｂの上流側に弁座１８ａが形成されている。
【００１４】
弁部材２０は、ハウジング１１、弁ボディ１７及び弁ボディ本体１８に往復移動可能に収容されている。弁部材２０の先端部に形成された当接部２１は、弁ボディ本体１８の弁座１８ａに着座可能である。当接部２１が弁座１８ａに着座することで噴孔１８ｂが閉塞される。一方、当接部２１が弁座１８ａから離座することで噴孔１８ｂが開放される。弁部材２０は、当接部２１とは反対側端部に形成された接合部２２において可動コア１４の燃料下流側端部に嵌入されている。
【００１５】
アジャスティングパイプ３２は固定コア１２に圧入され、内部に燃料通路を形成している。スプリング３１はその一端部でアジャスティングパイプ３２に係止され、他端部で可動コア１４に係止されている。アジャスティングパイプ３２の圧入量を調整することでスプリング３１の荷重を変更できる。スプリング３１の付勢力により可動コア１４及び弁部材２０が弁座１８ａに向かって付勢されている。
【００１６】
コネクタ３６はハウジング１１の燃料上流側端部に嵌入され、内部に燃料通路を形成している。コネクタ３６内の燃料通路はアジャスティングパイプ３２内の燃料通路に連通している。フィルタ３５はコネクタ３６内の燃料通路中に配設されている。フィルタ３５は、高圧ポンプ等で圧送されコネクタ３６内に流入する燃料中の異物を除去する。固定コア１２内にフィルタ３５を通して流入した燃料は、アジャスティングパイプ３２内の燃料通路、可動コア１４内の燃料通路、流出孔２５が形成する燃料通路、弁ボディ１７の内周壁と弁部材２０の外周壁との間を順次通過し、弁部材２０が弁座１８ａから離座したときには、当接部２１と弁座１８ａとの間に形成される開口を通過し噴孔１８ｂに導かれる。尚、可動コア１４の突出部５０が固定コア１２に当接していないとき、アジャスティングパイプ３２内の燃料通路を通過した燃料は固定コア側対向端部１３と突出部５０との間を抜けてコア室８０に流入する。
【００１７】
ハウジング１１の外周には樹脂製のスプール４１が装着され、そのスプール４１の外周にはコイル部４０が巻回されている。スプール４１及びコイル部４０の外周を樹脂モールドしたコネクタ４５が覆っている。ターミナル４６はコネクタ４５に埋設されており、コイル部４０と電気的に接続している。ターミナル４６を通じ駆動パルスがコイル部４０に供給される。
【００１８】
次に、燃料噴射装置１０の作動について説明する。
（１）コイル部４０に供給する駆動パルスのオフ中、弁部材２０及び可動コア１４はスプリング３１の付勢力により図２の下方、すなわち閉弁方向に移動して当接部２１が弁座１８ａに着座する。これにより、噴孔１８ｂからの燃料噴射が遮断される。
（２）コイル部４０に供給する駆動パルスをオンすると、コイル部４０に発生した磁力により可動コア１４がスプリング３１の付勢力に抗し固定コア１２に向かって吸引される。これにより弁部材２０がリフトして当接部２１が弁座１８ａから離座し、燃料が当接部２１と弁座１８ａとの間から噴孔１８ｂに流入して噴孔１８ｂから噴射される。
【００１９】
次に、本実施例の燃料噴射装置１０の特性について比較例と比較しつつ説明する。本実施例としては、クリアランス７０の間隔ｄ_cを２０μｍに設定したものについて説明する。比較例１及び２は、クリアランス７０の間隔ｄ_c以外については本実施例と同じ構成である。比較例１及び２ではそれぞれクリアランス７０の間隔ｄ_cを１０μｍ及び３０μｍに設定している。図４は、本実施例及び比較例１、２における突出部５０と固定コア１２との間の間隔ｄ_g（図１参照）と、燃料ダンパ係数Ｃとの関係を示す特性図である。ここで燃料ダンパ係数Ｃは、コア室８０の燃料により奏される油圧ダンピング効果の程度を表す数値である。燃料ダンパ係数Ｃの値が大きいほど油圧ダンピング効果が高い。図５は、本実施例及び比較例１、２における弁リフト量の経時変化を模式的に示す特性図である。尚、図５の各分図において縦軸上のＦＬはフルリフト時のリフト量を示す。
【００２０】
本実施例では、まず弁部材２０が閉弁状態からフルリフト直前に至るまでは、コア室８０の燃料が突出部５０と固定コア側対向端部１３との間を抜けて可動コア１４内の燃料通路に流出するか、あるいはクリアランス７０を通じて流出する。次にフルリフト直前になると、突出部５０と固定コア１２との間のギャップ６０の間隔ｄ_gが極小となりギャップ６０を燃料が流通し難くなるので、コア室８０の燃料の漏出がクリアランス７０からのものに支配される。
尚、以上説明した特性は、比較例１及び２においても同様である。
【００２１】
しかし、比較例１ではクリアランス７０の間隔ｄ_cが３０μｍと大き過ぎるため、コア室８０から多量の燃料がクリアランス７０を通じて流出する。そのため突出部５０が固定コア１２に当接する直前にあっても、図４（ａ）に示すように、燃料ダンパ係数Ｃを充分に増大させることができない。したがって、突出部５０が固定コア１２に衝突するときその衝突速度を充分に抑制することができず、図５（ａ）に実線円で囲んで示すように開弁バウンスを充分に抑止できないので、燃料噴射量を高精度に制御することが困難となる。
【００２２】
また比較例２では、クリアランス７０の間隔ｄ_cが１０μｍと小さ過ぎるため、コア室８０からクリアランス７０を通じて流出する燃料の量が少なくなり過ぎる。これにより燃料ダンパ係数Ｃは図４（ｃ）に示すように、突出部５０が固定コア１２に当接する直前に急激に増大する。その結果、図５（ｃ）に示すように、弁部材２０の開弁応答性が悪くなり、また弁部材２０がフルリフトせず所望量の燃料が噴孔１８ｂから噴射されなくなる。
【００２３】
以上の比較例１及び２に対し本実施例では、クリアランス７０の間隔ｄ_cが２０μｍに設定されているので、コア室８０からクリアランス７０を通じて流出する燃料が適度に制限される。これにより燃料ダンパ係数Ｃは図４（ｂ）に示すように、突出部５０が固定コア１２に近づくにつれ緩やかに増大していく。そして突出部５０が固定コア１２に当接する直前には、燃料ダンパ係数Ｃが弁バウンスを低減できる程度に大きく、かつ弁部材２０のリフトを妨げない程度に小さな値となる。この燃料ダンパ係数Ｃの実現により図５（ｂ）に示すように、弁部材２０を高い応答性でフルリフトさせることができる。しかも突出部５０が固定コア１２に衝突するときの衝突速度を抑えることができ、したがって図５（ｂ）に実線円で囲んで示すように弁部材２０の開弁バウンス量を抑制できる。このように本実施例ではクリアランス７０の間隔ｄ_cを適正値に設定するだけで、コイル部４０、固定コア１２、可動コア１４等からなる磁気回路の構成を変更しなくても開弁バウンスを抑止できる。開弁バウンスの抑止効果は、燃料噴射量を高精度に制御することを可能にする。
【００２４】
本実施例では、突出部５０の内周縁が可動コア１４の筒孔５４の縁に直接連なり、突出部５０の内周側には固定コア１２とは反対側に向かって凹む凹み部が形成されていない。さらに突出部５０の外周側の凹み部５２が環状に形成されている。このような構成では凹み部５２を可動コア側対向端部１５の広範囲に形成することができるので、凹み部５２と固定コア側対向端部１３との間にコア室８０を大きく確保することもできる。したがって凹み部５２の形成面積を変化させることで、燃料ダンパ係数Ｃを要求に応じた種々の値に設定できる。
【００２５】
尚、固定コア１２とは反対側に向かって凹む凹み部を突出部５０の内周側に形成してもよいし、突出部５０の外周側に所定数の凹み部５２を周方向で互いに間隔をあけて形成してもよい。また、上記実施例ではテーパ状の接続部５８を設け突出部５０と凹み部５２とを階段状につなげているが、凹み部５２の内周縁を突出部５０の外周縁に直接接続し、突出部５０の外周縁から可動コア側対向端部１５の外周壁の縁に近づくにつれ徐々に凹むように凹み部５２を構成してもよい。さらに、固定コア１２とは反対側に向かって凹む凹み部を可動コア側対向端部１５に何ら形成しないで、可動コア側対向端部１５の端面全体を可動コア１４の移動方向軸に垂直な平坦面に形成してもよい。
【００２６】
上記実施例では可動コアの外周壁と弁ボディ（ハウジング１０）の内周壁との間のクリアランスの間隔を１５〜２５μｍに設定しているが、クリアランスの間隔については燃料噴射装置の仕様に応じ各燃料噴射装置で所望の特性が得られる値に適宜設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による燃料噴射装置の要部を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の一実施例による燃料噴射装置を示す断面図である。
【図３】図１に示す可動コアの上流側端部を模式的に示す平面図である。
【図４】本発明の一実施例及び比較例における突出部−固定コア間の間隔と燃料ダンパ係数との関係を示す特性図である。
【図５】本発明の一実施例及び比較例における弁リフト量の経時変化を模式的に示す特性図である。
【符号の説明】
１０燃料噴射装置
１１ハウジング（弁ボディ）
１２固定コア
１３固定コア側対向端部
１４可動コア
１５可動コア側対向端部
１７弁ボディ
１８ａ弁座
１８ｂ噴孔
１８弁ボディ本体（弁ボディ）
２０弁部材
２１当接部
４０コイル部
５０突出部
５２凹み部
５４筒孔
７０クリアランス

Claims

噴孔の上流側に弁座を有する筒状の弁ボディと、
前記弁ボディに往復移動可能に収容され、前記弁座に着座可能な当接部を有し、前記当接部が前記弁座に着座することにより前記噴孔を閉塞し前記弁座から離座することにより前記噴孔を開放する弁部材と、
前記弁部材と一体で往復移動可能に前記弁ボディに収容されている筒状の可動コアと、
一端部を下流側の前記可動コアの一端部に対向させ、外周壁を前記弁ボディの内周壁に密接させている筒状の固定コアと、
前記固定コアに向かって前記可動コアを吸引する磁力を発生するコイル部と、
を備える燃料噴射装置であって、
前記可動コアの外周壁は、軸方向に延びる側面の固定コア側において、外周側に向かって突出する外周側突出部を形成し、
前記可動コアは、前記外周側突出部と前記弁ボディの内周壁との間にクリアランスを形成し、
前記クリアランスの間隔は、前記固定コアと前記可動コアとの間から前記クリアランスを通じて流出する燃料の量を制限するように設定され、
前記可動コアは、前記固定コアとの対向端部に、筒孔の外周側で前記固定コアに向かって突出するとともに前記筒孔に連なる環状の端部側突出部と、前記端部側突出部の外周側で前記端部側突出部よりも凹むとともに前記可動コアの外周壁に連なる凹み部と、を具備していることを特徴とする燃料噴射装置。
前記クリアランスの間隔は１５〜２５μｍに設定されていることを特徴とする請求項１記載の燃料噴射装置。