JP3931329B2 - Fuel injection device - Google Patents
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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、コイル部の作る磁束を利用して固定コアに対し可動コアを吸引及び離間させることで、その可動コアと一体に動く弁部材により噴孔を開放及び閉塞する燃料噴射装置が知られている。この燃料噴射装置では、筒状の弁ボディに可動コアが往復移動可能に収容されており、また固定コアが弁ボディに移動不能に収容され、その固定コアの下流側端面が可動コアの上流側端面に対向している。そしてこの燃料噴射装置では、コイル部への通電を行って固定コア、可動コア及び弁ボディを通る磁束を形成することで、可動コアが固定コアに吸引駆動され噴孔が開放される。また、コイル部への通電を停止することで、可動コアの固定コアからの離間が許容され噴孔が閉塞される。以下、燃料噴射装置において、弁部材により噴孔が開放されることを「開弁」といい、弁部材により噴孔が閉塞されることを「閉弁」という。
【0003】
上記燃料噴射装置では、例えば特表平8−506876号公報に開示されているように、固定コアに対向する可動コアの上流側端面の最外周縁に凹み部を設けることが考えられている。このような凹み部を設けることで開弁時には、固定コアと可動コアとの間に形成される空間(以下、コア室という)に燃料が滞留するため、そのコア室内燃料の油圧ダンピング効果により可動コアの固定コアへの衝突速度が抑制され、弁部材の開弁バウンスが低減される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
可動コアに凹み部を設ける燃料噴射装置では、図12に示すように、可動コア1の外周壁と弁ボディ2の内周壁との間にサイドギャップ4が形成される。本発明者の研究結果によると、有効な油圧ダンピング効果を得るにはサイドギャップ4の間隔を可及的に狭くする必要がある。ところが従来、サイドギャップ4は軸方向で一定の間隔となるように形成されているため、そのようなサイドギャップ4の間隔を狭めると、閉弁時においてサイドギャップ4からコア室5に燃料が流入し難くなる。その場合には、固定コア6から可動コア1が離間し難くなり、弁部材の噴孔閉塞に要する時間が増大するので、閉弁応答性が悪化する。さらに、軸方向で一定間隔のサイドギャップ4についてその間隔を狭める場合には、開弁時に固定コア6、可動コア1及び弁ボディ2を通るようにコイル部で形成される磁束(図12に二点鎖線矢印で模式的に示す)の密度が閉弁時において減少し難くなる。この場合、磁束密度に応じた大きさでコア1,6間に作用する磁気吸引力が低下し難くなるので、コイル部への通電停止から弁部材が実際に動き始めるまでのタイムラグが大きくなり、閉弁応答性が悪化する。
【0005】
ところで、車両のエンジンに搭載される燃料噴射装置においては、コイル部への通電に応じて安定して得ることのできる噴射量(以下、安定噴射量という)について、その下限値の低減化が求められている。ところが、上述したように閉弁応答性が悪くなると、安定噴射量の下限値を充分に下げられなくなるという問題が生じる。
【0006】
本発明の目的は、弁部材の開弁バウンスを低減すると共に閉弁応答性に優れる燃料噴射装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、安定噴射量の下限値を低減する燃料噴射装置を提供することにある。
【0007】
【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、固定コアの下流側端面に対向する可動コアの上流側端面は、最外周縁に凹み部を形成し、もしくは平坦面である。これにより開弁時には、固定コアと可動コアとの間のコア室に燃料が滞留するので、そのコア室内燃料が奏する油圧ダンピング効果により可動コアの固定コアへの衝突速度を抑制して、弁部材の開弁バウンスを低減することができる。
【0008】
さらに請求項1に記載の燃料噴射装置によると、可動コアの外周壁は、弁ボディの内周壁との間にサイドギャップを形成している。しかし可動コアは、下流側端部外周におけるサイドギャップの間隔を上流側端部外周における間隔よりも拡大する拡大部を外周壁に有している。そのため閉弁時には、可動コアの下流側端部外周において間隔の拡大されたサイドギャップの流量係数が増大するため、サイドギャップからコア室に燃料が流入し易くなる。これにより閉弁時には、可動コアが固定コアから離間し易くなり、弁部材が噴孔を閉塞するまでに掛かる時間が短縮するので、閉弁応答性が向上する。しかも、可動コアの下流側端部外周でサイドギャップの間隔が拡大されているため、通電によりコイル部が形成する磁束の密度が非通電時に減少し易くなる。したがって、噴孔閉塞のためにコイル部への通電が停止される閉弁時には、固定コアと可動コアとの間に作用する磁気吸引力が低下し易くなるので、コイル部への通電停止から弁部材が実際に移動し始めるまでのタイムラグを低減して閉弁応答性を高めることができる。
また、拡大部は、可動コアの下流側端部に近づくにつれ縮径するテーパ状に形成されている。
このように請求項1に記載の燃料噴射装置によれば、優れた閉弁応答性を得ることができるので、安定噴射量の下限値を低減することができる。
【0009】
本発明の請求項2記載の燃料噴射装置によると、拡大部は、可動コアの下流側端部から上流側に向かって所定長さ延びている。そして可動コアは、上流側端部から下流側に向かって軸方向にストレートに延び拡大部に連なる案内部を外周壁に有し、その案内部が弁ボディの内周壁により軸方向に案内される。これにより、可動コアの往復移動が安定するので、所望の燃料噴射量を確実に得ることができる。
【0010】
本発明の請求項3に記載の燃料噴射装置によると、拡大部の軸方向長さLは、案内部の軸方向長さL’以上の長さに設定されるので、可動コアの移動安定性を確保しつつ、開弁バウンスの低減と閉弁応答性の向上とを共に確実に実現することができる。
【0011】
本発明の請求項4に記載の燃料噴射装置によると、可動コアの下流側端部外周におけるサイドギャップの間隔Dは、0.2〜0.6mmに設定される。これにより、開弁時に可動コアを固定コアに吸引させておくのに必要な磁気吸引力を確保しつつ、安定噴射量の下限値を充分に下げることが可能となる。
【0012】
本発明の請求項5に記載の燃料噴射装置によると、拡大部の軸方向長さLと可動コアの下流側端部外周におけるサイドギャップの間隔Dとの比であるL/Dが10/3〜30の範囲内に設定される。このような構成を採用することにより、閉弁応答性を簡素な構成で高めることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す複数の実施例を図面に基づいて説明する。
(第一実施例)
本発明の第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はストレートな円筒状に形成されている。ハウジング11は第一磁性筒部11a、非磁性筒部11b及び第二磁性筒部11cから構成されている。非磁性筒部11bは、軸方向において第一磁性筒部11aと第二磁性筒部11cとに挟まれると共に、固定コア12の下流側端部13及び可動コア14の上流側端部15の外周側に配設されている。これにより、コイル部43が形成する磁束の漏れが防止される。
【0014】
固定コア12は磁性材料で円筒状に形成され、内部に燃料通路を形成している。固定コア12は、ハウジング11の上流側部分に同軸上に収容固定され、ハウジング11に対し相対移動不能である。固定コア12の下流側端部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の下流側端面13aは、固定コア12の中心軸に垂直な平坦面状に形成されている。
【0015】
可動コア14は磁性材料で円筒状に形成され、内部に燃料通路を形成している。可動コア14は、上流側端面15aが固定コア12の下流側端面13aに対向するようにハウジング11に同軸上に収容され、軸方向に往復移動可能である。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。可動コア14の下流側端部16側には、接合スリーブ22が一体に設けられている。
【0016】
図1及び図3に示すように、可動コア14は突出部50及び凹み部52を上流側端部15に有している。
突出部50は可動コア14の内孔54の外周側に円環状に形成され、固定コア12に向かって突出している。可動コア14の上流側端面15aを構成する突出部50の突出端面56は、可動コア14の中心軸に垂直な平坦面状に形成されている。突出端面56は、弁部材20が上流側へフルリフトしたとき図4に示すように固定コア12の下流側端面13aに当接し、それ以外のときには図1に示すように固定コア12の下流側端面13aに間隔をおいて対向しコア室80を形成する。突出部50の内周側は内孔54に連なっている。
【0017】
凹み部52は突出部50の外周側に円環状に形成され、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。可動コア14の上流側端面15aを構成する凹み部52の底面57は、その外周側において可動コア14の外周壁に連なっている。すなわち凹み部52は、上流側端面15aの最外周縁に形成されている。凹み部52の底面57は固定コア12の下流側端面13aに間隔をおいて対向し、コア室80を形成する。凹み部52の内周側は、突出部50の外周側に階段状に連なっている。
【0018】
図1に示すように、任意の移動位置において可動コア14はそれの外周壁とハウジング11の内周壁との間に断面円環状のサイドギャップ70を形成する。このサイドギャップ70の間隔は、可動コア14の外周壁により軸方向で変化している。
具体的に可動コア14はそれの外周壁において、サイドギャップ70の間隔を一定に保つ案内部60と、サイドギャップ70の間隔を変化させる拡大部62とを有している。
【0019】
案内部60は、可動コア14の上流側端部15から下流側に向かって軸方向にストレートに延びる回転柱面状に形成されている。案内部60の外周に形成されるサイドギャップ(以下、案内部側ギャップという)70aの間隔D’は軸方向で一定である。これにより、案内部60は可動コア14の移動に際しハウジング11の内周壁によって軸方向に確実に案内されるため、可動コア14の移動安定性が高くなっている。
【0020】
拡大部62は、可動コア14の下流側端部16から上流側に向かって延び、案内部60の下流側に連なっている。拡大部62は、案内部60側から可動コア14の下流側端部16に近づくにつれ縮径するテーパ状に形成されている。それにより、拡大部62の外周に形成されるサイドギャップ(以下、拡大部側ギャップという)70bの間隔は軸方向下流側に向かうにつれ徐々に拡がり、可動コア14の上流側端部15外周におけるサイドギャップ70の間隔すなわち案内部側ギャップ70aの間隔D’よりも拡大されている。本実施例の拡大部62については、テーパ面の母線が一直線にて構成されている。
【0021】
弁ボディ17は円筒状に形成されている。ハウジング11の下流側端部は弁ボディ17の上流側端部に同軸上に固定されている。弁ボディ17の下流側端部に円筒状の弁ボディ本体18が同軸上にかしめられている。弁ボディ本体18の下流側端部に噴孔18bが形成されている。さらに弁ボディ本体18には、噴孔18bの上流側において弁座18aが形成されている。
【0022】
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に往復移動可能に同軸上に収容されている。弁部材20はそれの上流側端部において可動コア14の接合スリーブ22に接合固定され、可動コア14と一体に往復移動する。ハウジング11、弁ボディ17及び弁ボディ本体18は各々の内周壁と弁部材20の外周壁との間に燃料通路を形成している。弁部材20の下流側端部に設けられたシート部21は、弁ボディ本体18の弁座18aに着座可能である。可動コア14が固定コア12から離間する下流側に弁部材20が移動してシート部21が弁座18aに着座することで、噴孔18bが閉塞される。一方、可動コア14が固定コア12に接近する上流側に弁部材20が移動してシート部21が弁座18aから離座することで、噴孔18bが開放される。
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。
【0023】
アジャスティングパイプ32は固定コア12内に圧入固定され、内部に燃料通路を形成している。付勢手段であるコイルスプリング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。それによりコイルスプリング31は可動コア14及び弁部材20を下流側に向かって付勢している。固定コア12へのアジャスティングパイプ32の圧入量を調整することでコイルスプリング31の荷重を変更できる。
【0024】
円筒状のコネクタ36はハウジング11の上流側端部に固定され、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内の燃料通路に収容されている。フィルタ35は、高圧ポンプ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。フィルタ35を通過した燃料は、アジャスティングパイプ32内の燃料通路、固定コア12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、弁部材20の外周壁とハウジング11、弁ボディ17及び弁ボディ本体18の各内周壁との間の燃料通路を順次通過し、弁部材20が弁座18aから離座したときにシート部21と弁座18aとの間に形成される開口を通過して噴孔18bに導かれる。尚、固定コア12内の燃料通路を通過した燃料は、固定コア12と可動コア14との間のコア室80に流入する。
【0025】
駆動装置40は、ハウジング11の外周に固定されている。駆動装置40は、スプール41、コイル部43、コネクタ45、ターミナル46等を有している。スプール41は樹脂で円筒状に形成され、ハウジング11の外周壁に装着されている。コイル部43はスプール41に巻回され、ハウジング11の第一磁性筒部11a及び非磁性筒部11bの外周側を囲んでいる。スプール41及びコイル部43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43と電気的に接続されている。
【0026】
本実施例では、図示しない駆動回路が図示しない制御装置から入力される駆動パルスに応じた電流をターミナル46を通じてコイル部43に供給する。具体的に駆動回路は、図5に示す駆動パルスのパルス幅Wに応じた時間、コイル部43に通電する。その通電によりコイル部43は、図4に二点鎖線矢印で模式的に示すように、固定コア12、可動コア14及びハウジング11を通る磁束を形成する。すると、固定コア12と可動コア14との間に、磁束密度に応じた磁気吸引力が発生する。一方、駆動回路は、図5に示す駆動パルスの立ち下がりTfに応答してコイル部43への通電を停止する。その通電停止により、通電時に形成されていた磁束の密度が減少し、コア12,14間の磁気吸引力が低下する。
【0027】
ここで、燃料噴射装置10の作動について説明する。
(i)制御装置から駆動回路に駆動パルスが入力され、その駆動回路により駆動装置40のコイル部43が通電されると、コイル部43の作る磁束によってコア12,14間に磁気吸引力が発生する。すると、この磁気吸引力がコイルスプリング31の付勢力に打ち勝って、可動コア14が固定コア12に向かって吸引され上流側に駆動される。これにより、弁部材20が上流側にリフトしてシート部21が弁座18aから離座するため、燃料がシート部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。
【0028】
(ii)制御装置から駆動回路への駆動パルスの入力が止められ、その駆動回路によるコイル部43への通電が停止されると、コイル部43の作る磁束の密度減少に伴って、コア12,14間に働く磁気吸引力が低下する。すると、可動コア14の固定コア12からの離間が許容され、コイルスプリング31の付勢力により可動コア14が下流側に駆動される。これにより弁部材20が下流側に移動してシート部21が弁座18aに着座するため、噴孔18bからの燃料噴射が遮断される。
【0029】
図6は、上記(i)及び(ii)の作動により燃料噴射装置10から噴射される燃料噴射量について、駆動パルスのパルス幅(すなわち通電時間)との関係を実線グラフαで表している。実線グラフαの直線部分で示すように駆動パルスのパルス幅と燃料噴射量とが正比例関係にあるということは、コイル部43への通電に応じ燃料噴射量が安定して得られることを意味する。また、図6に示すように安定噴射量の下限値とは、燃料噴射量が正比例するパルス幅のうち最小幅Wminに対応した噴射量Qminを意味する。
【0030】
以上説明した燃料噴射装置10によると、可動コア14の上流側端面15aの最外周縁に凹み部52が形成されているので、上記(i)の開弁作動時において固定コア12と可動コア14との間にコア室80を大きく確保してそのコア室80に燃料を滞留させることができる。したがって、コア室80に滞留した燃料が油圧ダンピング効果を発揮して可動コア14の固定コア12への衝突速度を抑えることができるので、弁部材20の開弁バウンスを抑止することができる。この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。
【0031】
さらに燃料噴射装置10によると、可動コア14外周のサイドギャップ70の間隔が拡大部側70bで案内部側70aよりも拡大されているので、コイル部43への通電により形成される磁束の密度はコイル部43への通電を止めたときに減少し易い。したがって上記(ii)の閉弁作動時には、コア12,14間に働く磁気吸引力が低下し易くなるので、図5に示すように、駆動パルスの立ち下がり(すなわち通電停止時点)Tfから弁部材20の下流側への移動開始Tsまでのタイムラグt1が、図12に示す従来装置の場合に比べ小さくなる。しかも燃料噴射装置10では、拡大部側ギャップ70bが案内部側ギャップ70aよりも拡大されていることで、拡大部側ギャップ70bにおける流量係数が大きくなっている。そのため閉弁作動時には、サイドギャップ70からコア室80に燃料が流入し易くなるので、可動コア14が固定コア12から離間し易くなる。これにより、図5に示すように、弁部材20の下流側への移動開始Tsから弁部材20が噴孔18bを閉塞するTeまでの閉弁時間t2が従来装置の場合に比べ短縮する。
【0032】
このように燃料噴射装置10によると、タイムラグt1及び閉弁時間t2が短くなるので、従来装置よりも閉弁応答性(t1+t2)が向上する。したがって燃料噴射装置10によれば、図6に示す安定噴射量の下限値Qminについて、同図に燃料噴射量とパルス幅との関係が一点鎖線グラフβで示される従来装置の場合qminよりも小さな値を実現することができる。
【0033】
次に、上述した第一実施例の燃料噴射装置10における可動コア14の各部の寸法及びサイドギャップ70の間隔の設定例について、図1及び図7に基づき説明する。
可動コア14の下流側端部16外周におけるサイドギャップ70の間隔、すなわち拡大部側ギャップ70bのうち最大間隔となる下流側端の間隔(以下、下流端間隔という)Dは、燃料噴射装置10に要求される安定噴射量の目標下限値Qminと、可動コア14を固定コア12に吸引するのに必要な磁気吸引力の下限値Fminとに基づき設定される。図7(A)に示すように、同じ駆動条件で得られる安定噴射量の下限値は、拡大部側ギャップ70bの下流端間隔Dが大きくなるほど小さくなる。本設定例では図7(A)に示す如く、安定噴射量の目標下限値Qminを実現可能な値に拡大部側ギャップ70bの下流端間隔Dの下限値Dminが設定され、具体的には0.2mmに設定される。また図7(B)に示すように、同じ通電量でコア12,14間に生じる磁気吸引力は、拡大部側ギャップ70bの下流端間隔Dが大きくなるほど小さくなる。本設定例では図7(B)に示す如く、磁気吸引力の下限値Fminを確保可能な値に拡大部側ギャップ70bの下流端間隔Dの上限値Dmaxが設定され、具体的には0.6mmに設定される。
【0034】
また、拡大部側ギャップ70bの下流端間隔Dと拡大部62の軸方向長さLとは、それらの比L/Dが10/3〜30の範囲内となるように設定される。比L/Dが10/3未満となる若しくは30を超えると、閉弁応答性の向上効果が小さくなる。
さらに、拡大部62の軸方向長さLと案内部60の軸方向長さL’とは、前者Lが後者L’以上の長さとなるように設定される。拡大部62の長さLが案内部60の長さL’よりも短いと、閉弁応答性の向上効果が小さくなる。
【0035】
またさらに、案内部側ギャップ70aの間隔D’は、高開弁応答性と低開弁バウンス量を実現するために、15〜80μmに設定される。
尚、可動コア14の各部の寸法及びサイドギャップ70の間隔については、上述した設定例以外にも、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。
【0036】
(第二、第三及び第四実施例)
本発明の第二、第三及び第四実施例による燃料噴射装置をそれぞれ、図8、9及び10に示す。尚、各実施例において、第一実施例と実質的に同一の構成部分には同一符号を付す。
【0037】
図8に示す第二実施例の燃料噴射装置100では、可動コア14の拡大部102を形成するテーパ面の母線が、外周側に湾曲する曲線にて構成されている。
図9に示す第三実施例の燃料噴射装置150では、可動コア14の拡大部152を形成するテーパ面の母線が、中心軸に対する傾斜角度が互いに異なる二直線にて構成されている。但し、母線を構成する二直線のうち下流側の直線は上流側の直線よりも、中心軸に対する傾斜角度が大きく設定されている。
【0038】
図10に示す第四実施例の燃料噴射装置200では、可動コア14の拡大部202がテーパ部204とストレート部206とから構成されている。テーパ部204は、案内部60の下流側端部から可動コア14の下流側端部16に近づくにつれ縮径するテーパ状に形成されている。それにより、拡大部側ギャップ70bのうちテーパ部204の外周における間隔は軸方向下流側に向かうにつれ徐々に拡がり、案内部側ギャップ70aの間隔D’よりも拡大されている。ストレート部206は、可動コア14の下流側端部16から上流側に向かって軸方向にストレートに延びる回転柱面状に形成され、テーパ部204の下流側に連なっている。それにより、拡大部側ギャップ70bのうちストレート部206の外周における間隔は、案内部側ギャップ70aの間隔D’よりも大きくなっている。
【0039】
上述した第二〜第四実施例によると、第一実施例と同様の原理により、弁部材20の開弁バウンスが抑止されると共に、閉弁応答性が向上する。また、第二〜第四実施例によると、案内部60がハウジング11により案内されるので可動コア14の移動安定性が向上する。尚、第二〜第四実施例では、拡大部側ギャップ70bの下流端間隔Dと、拡大部102,152,202の軸方向長さL及び案内部60の軸方向長さL’と、案内部側ギャップ70aの間隔D’とについて、第一実施例に関する設定例と同様に設定することができる。
【0040】
(第五実施例)
本発明の第五実施例による燃料噴射装置を図11に示す。尚、第一実施例と実質的に同一の構成部分には同一符号を付す。
第五実施例の燃料噴射装置250では、可動コア14において案内部が設けられず、第一実施例の拡大部62に相当する拡大部252が可動コア14の下流側端部16から上流側端部15まで延びている。
【0041】
このような第五実施例によると、第一実施例と同様の原理により、弁部材20の開弁バウンスが抑止されると共に、閉弁応答性が向上する。尚、第五実施例では、拡大部側ギャップ70bの下流端間隔D、並びにその下流端間隔Dと拡大部252の軸方向長さLとの比L/Dについて、第一実施例に関する設定例と同様に設定することができる。
【0042】
以上説明した上記複数の実施例では、凹み部52が突出部50の外周側に円環状に形成されているが、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、上記複数の実施例では、突出部50と凹み部52とが階段状に連なっているが、突出部50の外周縁から可動コア14の外周縁に近づくにつれ徐々に凹むように凹み部52を形成してもよい。さらに、上記複数の実施例のような凹み部52を可動コア14に形成しないで、可動コア14の上流側端面15aの全体を中心軸に垂直な平坦面状に形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第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】本発明の第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】本発明の第一実施例による燃料噴射装置の作動を説明するための断面図であって、図1に対応する図である。
【図5】本発明の第一実施例による燃料噴射装置の作動と図12に示す従来装置の作動とを比較するための特性図である。
【図6】本発明の第一実施例による燃料噴射装置の燃料噴射量について説明するための特性図である。
【図7】本発明の第一実施例による燃料噴射装置のサイドギャップの間隔の設定例について説明するための特性図である。
【図8】本発明の第二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9】本発明の第三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10】本発明の第四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11】本発明の第五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12】従来の燃料噴射装置の要部を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
10,100,150,200,250 燃料噴射装置
11 ハウジング(弁ボディ)
12 固定コア
13 固定コアの下流側端部
13a 固定コアの下流側端面
14 可動コア
15 可動コアの上流側端部
15a 可動コアの上流側端面
16 可動コアの下流側端部
17 弁ボディ
18b 噴孔
18 弁ボディ本体(弁ボディ)
20 弁部材
40 駆動装置
43 コイル部
50 突出部
52 凹み部
56 突出部の突出端面
57 凹み部の底面
60 案内部
62,102,152,202,252 拡大部
70 サイドギャップ
70a 案内部側ギャップ
70b 拡大部側ギャップ
80 コア室
204 テーパ部
206 ストレート部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel injection device for an internal combustion engine (hereinafter referred to as an engine).
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a fuel injection device that opens and closes a nozzle hole by a valve member that moves integrally with a movable core by attracting and separating the movable core from a fixed core using magnetic flux generated by a coil portion. . In this fuel injection device, a movable core is accommodated in a cylindrical valve body so as to be able to reciprocate, a fixed core is immovably accommodated in the valve body, and a downstream end face of the fixed core is located upstream of the movable core. Opposite the end face. In this fuel injection device, the coil portion is energized to form a magnetic flux that passes through the fixed core, the movable core, and the valve body, whereby the movable core is driven by suction to the fixed core and the nozzle hole is opened. Further, by stopping energization of the coil portion, the movable core is allowed to be separated from the fixed core, and the nozzle hole is closed. Hereinafter, in the fuel injection device, opening of the nozzle hole by the valve member is referred to as “valve opening”, and closing of the nozzle hole by the valve member is referred to as “valve closing”.
[0003]
In the fuel injection device described above, for example, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 8-506876, it is considered that a recess is provided on the outermost peripheral edge of the upstream end surface of the movable core facing the fixed core. By providing such a recess, when the valve is opened, fuel stays in a space formed between the fixed core and the movable core (hereinafter referred to as the core chamber), so that it can move due to the hydraulic damping effect of the fuel in the core chamber. The collision speed of the core to the fixed core is suppressed, and the valve opening bounce of the valve member is reduced.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the fuel injection device in which the concave portion is provided in the movable core, a
[0005]
By the way, in the fuel injection device mounted on the engine of the vehicle, it is required to reduce the lower limit of the injection amount that can be stably obtained in response to the energization to the coil portion (hereinafter referred to as the stable injection amount). It has been. However, as described above, when the valve closing response is deteriorated, there arises a problem that the lower limit value of the stable injection amount cannot be sufficiently lowered.
[0006]
The objective of this invention is providing the fuel-injection apparatus which is excellent in valve-closing responsiveness while reducing the valve-opening bounce of a valve member.
Another object of the present invention is to provide a fuel injection device that reduces the lower limit value of the stable injection amount.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to the fuel injection device of the first aspect of the present invention, the upstream end surface of the movable core facing the downstream end surface of the fixed core is formed with a recessed portion on the outermost peripheral edge or a flat surface. As a result, when the valve is opened, the fuel stays in the core chamber between the fixed core and the movable core, so that the collision speed of the movable core to the fixed core is suppressed by the hydraulic damping effect produced by the fuel in the core chamber, and the valve member The valve opening bounce can be reduced.
[0008]
Further, according to the fuel injection device of the first aspect, the outer peripheral wall of the movable core forms a side gap with the inner peripheral wall of the valve body. However, the movable core has an enlarged portion on the outer peripheral wall that enlarges the gap of the side gap on the outer periphery of the downstream end than the interval on the outer periphery of the upstream end. Therefore, when the valve is closed, the flow coefficient of the side gap whose interval is increased on the outer periphery of the downstream end of the movable core increases, so that fuel easily flows into the core chamber from the side gap. Thereby, when the valve is closed, the movable core is easily separated from the fixed core, and the time required for the valve member to close the nozzle hole is shortened, so that the valve closing response is improved. Moreover, since the gap of the side gap is enlarged on the outer periphery of the downstream end of the movable core, the density of the magnetic flux formed by the coil portion by energization tends to decrease when no current is applied. Therefore, when the valve is closed when energization to the coil portion is stopped due to the injection hole closing, the magnetic attractive force acting between the fixed core and the movable core is likely to decrease. The valve responsiveness can be improved by reducing the time lag until the member actually starts moving.
Further, the enlarged portion is formed in a taper shape that is reduced in diameter as it approaches the downstream end portion of the movable core.
Thus, according to the fuel injection device of the first aspect, since excellent valve closing response can be obtained, the lower limit value of the stable injection amount can be reduced.
[0009]
According to the fuel injection device of the second aspect of the present invention, the enlarged portion extends a predetermined length from the downstream end portion of the movable core toward the upstream side. The movable core has a guide portion on the outer peripheral wall that extends straight in the axial direction from the upstream end portion toward the downstream side and continues to the enlarged portion, and the guide portion is guided in the axial direction by the inner peripheral wall of the valve body. . Thereby, since the reciprocating movement of the movable core is stabilized, a desired fuel injection amount can be obtained with certainty.
[0010]
According to the fuel injection device of the third aspect of the present invention, the axial length L of the enlarged portion is set to be equal to or longer than the axial length L ′ of the guide portion. Both the reduction of valve opening bounce and the improvement of valve closing response can be realized with certainty.
[0011]
According to the fuel injection device of the fourth aspect of the present invention, the distance D between the side gaps at the outer periphery of the downstream end of the movable core is set to 0.2 to 0.6 mm. As a result, it is possible to sufficiently lower the lower limit value of the stable injection amount while ensuring the magnetic attraction force necessary for attracting the movable core to the fixed core when the valve is opened.
[0012]
By the fuel-injection apparatus of
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a plurality of examples showing embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First Example)
1 and 2 show a fuel injection device according to a first embodiment of the present invention. The
[0014]
The fixed
[0015]
The
[0016]
As shown in FIGS. 1 and 3, the
The
[0017]
The recessed
[0018]
As shown in FIG. 1, the
Specifically, the
[0019]
The
[0020]
The
[0021]
The
[0022]
The
The
[0023]
The adjusting
[0024]
The
[0025]
The driving
[0026]
In this embodiment, a drive circuit (not shown) supplies a current corresponding to a drive pulse input from a control device (not shown) to the
[0027]
Here, the operation of the
(I) When a drive pulse is input from the control device to the drive circuit and the
[0028]
(Ii) When the input of the drive pulse from the control device to the drive circuit is stopped and the energization of the
[0029]
FIG. 6 shows the relationship between the fuel injection amount injected from the
[0030]
According to the
[0031]
Furthermore, according to the
[0032]
Thus, according to the
[0033]
Next, an example of setting the dimensions of each part of the
The interval between the
[0034]
Further, the downstream end interval D of the enlarged
Further, the axial length L of the
[0035]
Furthermore, the interval D 'of the guide
In addition to the setting example described above, the dimensions of each part of the
[0036]
(Second, third and fourth embodiments)
The fuel injection devices according to the second, third and fourth embodiments of the present invention are shown in FIGS. 8, 9 and 10, respectively. In each embodiment, components that are substantially the same as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
[0037]
In the
In the
[0038]
In the
[0039]
According to the second to fourth embodiments described above, the valve opening bounce of the
[0040]
(Fifth embodiment)
A fuel injection apparatus according to a fifth embodiment of the present invention is shown in FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component substantially the same as a 1st Example.
In the
[0041]
According to the fifth embodiment, valve opening bounce of the
[0042]
In the plurality of embodiments described above, the recessed
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a main part of a fuel injection device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a fuel injection device according to a first embodiment of the present invention.
3 is a plan view schematically showing an upstream end portion of the movable core shown in FIG. 1. FIG.
4 is a cross-sectional view for explaining the operation of the fuel injection device according to the first embodiment of the present invention, corresponding to FIG. 1. FIG.
FIG. 5 is a characteristic diagram for comparing the operation of the fuel injection device according to the first embodiment of the present invention and the operation of the conventional device shown in FIG. 12;
FIG. 6 is a characteristic diagram for explaining a fuel injection amount of the fuel injection device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a characteristic diagram for explaining a setting example of a side gap interval of the fuel injection device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing a main part of a fuel injection device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing a main part of a fuel injection device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing a main part of a fuel injection device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing a main part of a fuel injection device according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a cross-sectional view schematically showing a main part of a conventional fuel injection device.
[Explanation of symbols]
10, 100, 150, 200, 250 Fuel injection device
11 Housing (Valve body)
12 Fixed core
13 Downstream end of fixed core
13a Downstream end face of fixed core
14 Movable core
15 Upstream end of movable core
15a Upstream end face of movable core
16 Downstream end of movable core
17 Valve body
18b nozzle hole
18 Valve body (valve body)
20 Valve member
40 Drive unit
43 Coil part
50 Protrusion
52 dent
56 Projecting end face of projecting part
57 Bottom of recess
60 Guide
62,102,152,202,252 Enlarged part
70 Side gap
70a Guide side gap
70b Gap on the enlarged side
80 core room
204 Taper
206 Straight section
Claims (5)
前記弁ボディに往復移動可能に収容される可動コアと、
前記弁ボディに移動不能に収容され、下流側端面が前記可動コアの上流側端面に対向する固定コアと、
前記可動コアと一体に往復移動可能に前記弁ボディに収容され、前記可動コアが前記固定コアに接近する上流側に移動することで前記噴孔を開放し、前記可動コアが前記固定コアから離間する下流側に移動することで前記噴孔を閉塞する弁部材と、
前記噴孔開放のために通電されることで前記固定コア、前記可動コア及び前記弁ボディを通る磁束を形成して前記可動コアを前記固定コアに向かって吸引駆動し、前記噴孔閉塞のために前記通電が停止されることで前記可動コアの前記固定コアからの離間を許容するコイル部と、
を備える燃料噴射装置であって、
前記可動コアの上流側端面は、最外周縁に凹み部を形成し、
前記可動コアの外周壁は、前記弁ボディの内周壁との間に断面円環状のサイドギャップを形成し、
前記可動コアは、下流側端部外周における前記サイドギャップの間隔を上流側端部外周における間隔よりも拡大する拡大部を外周壁に有し、
前記拡大部は、前記可動コアの下流側端部に近づくにつれ縮径するテーパ状に形成され、前記拡大部の外周側を経由して前記凹み部へ燃料が流入することを特徴とする燃料噴射装置。A cylindrical valve body forming a fuel passage for supplying fuel to the nozzle hole;
A movable core accommodated in the valve body so as to be reciprocally movable;
A stationary core that is immovably accommodated in the valve body, and whose downstream end surface faces the upstream end surface of the movable core;
The valve body is housed in the valve body so as to be able to reciprocate integrally with the movable core, and the movable core moves upstream to approach the fixed core, thereby opening the nozzle hole, and the movable core is separated from the fixed core. A valve member that closes the nozzle hole by moving to the downstream side,
By energizing to open the nozzle hole, a magnetic flux passing through the fixed core, the movable core, and the valve body is formed, and the movable core is driven to be sucked toward the fixed core to close the nozzle hole. A coil portion that allows the movable core to be separated from the fixed core when the energization is stopped,
A fuel injection device comprising:
The upstream end surface of the movable core forms a recess in the outermost periphery,
The outer peripheral wall of the movable core forms an annular side gap in cross section with the inner peripheral wall of the valve body,
The movable core has, on the outer peripheral wall, an enlarged portion that enlarges the interval of the side gap on the outer periphery of the downstream end than the interval on the outer periphery of the upstream end,
The enlarged portion is formed in a tapered shape having a diameter that decreases as it approaches the downstream end of the movable core, and fuel flows into the recess through the outer peripheral side of the enlarged portion. apparatus.
前記可動コアは、上流側端部から下流側に向かって軸方向にストレートに延び前記拡大部に連なる案内部を外周壁に有し、
前記案内部は、前記弁ボディの内周壁により軸方向に案内されることを特徴とする請求項1に記載の燃料噴射装置。The enlarged portion extends a predetermined length from the downstream end of the movable core toward the upstream side,
The movable core has a guide portion on the outer peripheral wall that extends straight in the axial direction from the upstream end to the downstream and continues to the enlarged portion.
The fuel injection device according to claim 1, wherein the guide portion is guided in an axial direction by an inner peripheral wall of the valve body.
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