JP5516140B2 - Fuel injection valve - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関に燃料を噴射供給する燃料噴射弁に関する。 The present invention relates to a fuel injection valve that injects and supplies fuel to an internal combustion engine.
従来、ニードルの着座時の過度のバウンスを抑制するため、ニードルが挿通された可動コアの弁座側に付勢部材または弾性部材を設けた構成の燃料噴射弁が知られている。特許文献1の燃料噴射弁では、可動コアの弁座側には、可動コアを開弁方向に付勢する弾性部材が設けられている。可動コアの弁座とは反対側には、ニードルおよび可動コアを閉弁方向に付勢する付勢部材が設けられている。この燃料噴射弁では、ニードルの軸方向の2箇所(噴孔側端部近傍および軸方向の途中)に、ハウジングとの摺動面(ガイド面)が形成されている。また、ニードルの噴孔とは反対側の端部近傍には、可動コアとの摺動面が形成されている。つまり、ニードルには、計3箇所に他部材との摺動面が形成されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a fuel injection valve having a configuration in which an urging member or an elastic member is provided on a valve seat side of a movable core through which a needle is inserted in order to suppress excessive bounce when the needle is seated is known. In the fuel injection valve of Patent Document 1, an elastic member that biases the movable core in the valve opening direction is provided on the valve seat side of the movable core. A biasing member that biases the needle and the movable core in the valve closing direction is provided on the side of the movable core opposite to the valve seat. In this fuel injection valve, sliding surfaces (guide surfaces) with the housing are formed at two locations in the axial direction of the needle (near the nozzle hole side end portion and in the axial direction). In addition, a sliding surface with the movable core is formed in the vicinity of the end portion on the opposite side to the nozzle hole of the needle. That is, the needle has sliding surfaces with other members in a total of three locations.
弾性部材および付勢部材と可動コアおよびニードルとの当接面に均一に荷重が作用しない場合、前記3箇所の摺動面に横荷重が作用する。これにより、ニードルとハウジングとの摺動抵抗が悪化する懸念がある。そのため、このような構成の燃料噴射弁の場合、可動コアを開弁方向に付勢する弾性部材、ならびに、ニードルおよび可動コアを閉弁方向に付勢する付勢部材を厳密な公差で設計する必要がある。また、磁気回路が発生する吸引力の方向は可動コアの軸方向のみではないため、可動コアには吸引時に横荷重が作用する。これにより、ニードルとハウジングとの摺動抵抗がさらに悪化するおそれがある。 When a load does not act uniformly on the contact surface between the elastic member and the biasing member, the movable core, and the needle, a lateral load acts on the three sliding surfaces. Thereby, there exists a possibility that the sliding resistance of a needle and a housing may deteriorate. Therefore, in the case of the fuel injection valve having such a configuration, the elastic member that biases the movable core in the valve opening direction and the biasing member that biases the needle and the movable core in the valve closing direction are designed with strict tolerances. There is a need. In addition, since the direction of the attractive force generated by the magnetic circuit is not limited to the axial direction of the movable core, a lateral load acts on the movable core during attraction. As a result, the sliding resistance between the needle and the housing may be further deteriorated.
特許文献2〜4に記載の燃料噴射弁では、上述の特許文献1の燃料噴射弁と同様、可動コアの弁座側に付勢部材または弾性部材が設けられ、可動コアの弁座とは反対側に付勢部材が設けられている。また、ニードルには軸方向の3箇所にハウジングまたは可動コアとの摺動面が形成されている。そのため、特許文献2〜4に記載の燃料噴射弁においても上記と同様の理由によりニードルに横荷重が作用し、摺動抵抗が悪化するおそれがある。摺動抵抗が悪化すると、燃料噴射弁から必要な噴射量以上または以下の燃料が噴射され、結果的にエミッションの悪化や排ガス規制の遵守不可能といった事態を招くおそれがある。 In the fuel injection valves described in Patent Documents 2 to 4, like the fuel injection valve in Patent Document 1 described above, a biasing member or an elastic member is provided on the valve seat side of the movable core, which is opposite to the valve seat of the movable core. A biasing member is provided on the side. The needle has sliding surfaces with the housing or the movable core at three locations in the axial direction. Therefore, also in the fuel injection valves described in Patent Documents 2 to 4, a lateral load acts on the needle for the same reason as described above, and the sliding resistance may be deteriorated. When the sliding resistance is deteriorated, fuel that is greater than or less than the required injection amount is injected from the fuel injection valve, and as a result, there is a possibility of causing a situation such as deterioration of emission and inability to comply with exhaust gas regulations.
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ニードルの着座時のバウンスを抑えつつ摺動抵抗を低減し、燃料の噴射量を高精度に制御可能な燃料噴射装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to reduce the sliding resistance while suppressing bounce when the needle is seated, and to control the fuel injection amount with high accuracy. Is to provide.
請求項1に記載の発明は、ハウジングと噴射ノズルとニードルと可動コアとコイルと固定コアと第1付勢部材と第2付勢部材とを備える。ハウジングは筒状に形成され、内側に燃料通路が形成されている。噴射ノズルは、底部および筒部を有する。底部には、噴孔および弁座が形成されている。筒部は、底部の外縁端から筒状に延びハウジングの一方の端部に接続するよう設けられる。ニードルは、棒状に形成され、ハウジング内に往復移動可能に収容される。ニードルは、シール部、摺動部および鍔部を有する。シール部は、ニードルの噴射ノズル側の端部に形成される。摺動部は、ニードルのシール部から軸方向に所定の距離離れた位置に形成され、噴射ノズルの筒部の内壁と摺動可能である。鍔部は、ニードルの噴射ノズルとは反対側の端部からハウジングの内壁に向かうよう延びて形成される。ニードルは、シール部が噴射ノズルの弁座から離座または弁座に着座することで噴孔を開閉する。可動コアは、内側にニードルが挿通されるよう筒状に形成される。可動コアは、内壁の少なくとも一部がニードルの外壁と摺動可能、外壁の少なくとも一部がハウジングの内壁と摺動可能、かつ、軸方向の一方の端面がニードルの鍔部に当接可能なよう、ハウジングの内側に往復移動可能に設けられる。コイルは、ハウジングの外側に設けられ、電力が供給されると磁力を生じる。固定コアは、コイルおよびハウジングの内側に設けられ、コイルに磁力が生じると可動コアをニードルとともに開弁方向に吸引する。第1付勢部材は、一端がニードルの鍔部側の端部に当接するよう設けられ、ニードルを可動コアとともに閉弁方向に付勢する。第2付勢部材は、一端が可動コアの鍔部とは反対側の端面に当接するよう設けられ、可動コアをニードルとともに開弁方向に付勢する。この構成により、ニードルの着座時の過度のバウンスが抑制される。 The invention described in claim 1 includes a housing, an injection nozzle, a needle, a movable core, a coil, a fixed core, a first biasing member, and a second biasing member. The housing is formed in a cylindrical shape, and a fuel passage is formed inside. The injection nozzle has a bottom portion and a cylindrical portion. A nozzle hole and a valve seat are formed at the bottom. The cylindrical portion extends in a cylindrical shape from the outer edge end of the bottom portion and is provided so as to connect to one end portion of the housing. The needle is formed in a rod shape and is accommodated in the housing so as to be reciprocally movable. The needle has a seal part, a sliding part, and a collar part. The seal portion is formed at the end of the needle on the injection nozzle side. The sliding portion is formed at a position separated from the needle seal portion by a predetermined distance in the axial direction, and is slidable with the inner wall of the cylinder portion of the injection nozzle. The collar portion is formed so as to extend from an end portion of the needle opposite to the injection nozzle toward the inner wall of the housing. The needle opens and closes the injection hole when the seal portion is separated from the valve seat of the injection nozzle or seated on the valve seat. The movable core is formed in a cylindrical shape so that the needle is inserted inside. In the movable core, at least a part of the inner wall is slidable with the outer wall of the needle, at least a part of the outer wall is slidable with the inner wall of the housing, and one end surface in the axial direction can be in contact with the collar of the needle As shown in FIG. The coil is provided outside the housing and generates a magnetic force when electric power is supplied. The fixed core is provided inside the coil and the housing. When a magnetic force is generated in the coil, the fixed core is attracted together with the needle in the valve opening direction. The first urging member is provided so that one end thereof is in contact with the end of the needle on the flange side, and urges the needle together with the movable core in the valve closing direction. The second urging member is provided so that one end is in contact with the end surface of the movable core opposite to the collar portion, and urges the movable core together with the needle in the valve opening direction. With this configuration, excessive bounce when the needle is seated is suppressed.
本発明では、ニードルがハウジング内を往復移動するとき、ニードルと他部材(ハウジングおよび可動コア)とが摺動する箇所は、ニードルの軸方向において2箇所(摺動部、および、可動コアとの摺動箇所)のみである。そのため、ニードルと他部材との摺動箇所に横荷重が作用しても、ニードルと他部材との摺動箇所が3箇所以上形成されるような構成の従来の燃料噴射弁に比べ、ニードルに作用する摺動抵抗の総計を低減することができる。これにより、第1付勢部材および第2付勢部材の公差を厳密に設計する必要がなくなる。また、ニードルの摺動抵抗が低減することにより、燃料噴射弁から噴射する燃料の噴射量を高精度に制御することができる。その結果、燃料の噴射供給対象である内燃機関から排出されるエミッションを効果的に抑制することができる。
なお、本発明では、ニードルは、両端部(摺動部側端部および可動コア側端部)が摺動可能に支持される構成のため、ハウジング内を往復移動するとき、軸ぶれが抑制される。そのため、ニードルのシール部は、着座位置が安定する。
In the present invention, when the needle reciprocates in the housing, there are two places where the needle and other members (housing and movable core) slide in the axial direction of the needle (the sliding portion and the movable core). (Sliding part) only. Therefore, even if a lateral load is applied to the sliding portion between the needle and the other member, the needle is compared with the conventional fuel injection valve configured to form three or more sliding portions between the needle and the other member. The total amount of sliding resistance acting can be reduced. This eliminates the need to strictly design tolerances for the first biasing member and the second biasing member. Further, since the sliding resistance of the needle is reduced, the amount of fuel injected from the fuel injection valve can be controlled with high accuracy. As a result, it is possible to effectively suppress the emission discharged from the internal combustion engine that is the fuel injection supply target.
In the present invention, since the needle is configured such that both end portions (the sliding portion side end portion and the movable core side end portion) are slidably supported, shaft shake is suppressed when reciprocating in the housing. The Therefore, the seating position of the seal part of the needle is stable.
また、請求項1に記載の発明では、可動コアの内壁には、ニードルの外壁と摺動可能な内側摺動面が形成されている。また、可動コアの外壁には、ハウジングの内壁と摺動可能な外側摺動面が形成されている。ニードルの摺動部の外壁と噴射ノズルの筒部の内壁との間のクリアランスをCa、ニードルの外壁と可動コアの内側摺動面との間のクリアランスをCb、可動コアの外側摺動面とハウジングの内壁との間のクリアランスをCcとすると、ニードル、噴射ノズル、可動コアおよびハウジングは、Ca≦Cb<Ccの関係を満たすよう形成されている。 In the first aspect of the invention, the inner wall of the movable core is formed with an inner sliding surface slidable with the outer wall of the needle. Further, an outer sliding surface that can slide with the inner wall of the housing is formed on the outer wall of the movable core. The clearance between the outer wall of the sliding part of the needle and the inner wall of the cylinder part of the injection nozzle is Ca, the clearance between the outer wall of the needle and the inner sliding surface of the movable core is Cb, and the outer sliding surface of the movable core When the clearance between the inner wall of the housing is Cc, the needle, the injection nozzle, the movable core and the housing are formed so as to satisfy the relationship Ca ≦ Cb <Cc.
また、ニードルのシール部が噴射ノズルの弁座に着座し、かつ、可動コアがニードルの鍔部に当接した状態において、シール部から可動コアの内側摺動面までの距離をDa、シール部から可動コアの外側摺動面までの距離をDb、シール部から第2付勢部材までの距離をDsとすると、ニードル、噴射ノズル、可動コア、第2付勢部材およびハウジングは、Ds<Da≦Dbの関係を満たすよう設けられている。 In addition, when the seal part of the needle is seated on the valve seat of the injection nozzle and the movable core is in contact with the collar part of the needle, the distance from the seal part to the inner sliding surface of the movable core is Da, and the seal part When the distance from the outer sliding surface of the movable core to Db is Db and the distance from the seal portion to the second urging member is Ds, the needle, the injection nozzle, the movable core, the second urging member, and the housing have Ds <Da ≦ Db is provided so as to satisfy the relationship.
この構成において、ニードルの倒れ量(ハウジングに対するニードルの傾きの程度)は、CaとCb+Cc、および、DaとDbにより規定される。また、ニードルの倒れ、磁気回路の吸引力、第1付勢部材および第2付勢部材の付勢力により生じる横荷重のほとんどは可動コアの外側摺動面に作用し、可動コアの内側摺動面に作用する横荷重はわずかなものとなる。また、横荷重の作用点を、シール部から遠い位置である可動コア近傍に配置することにより、ニードルに作用する横荷重をさらに低減することができる。ここで、Ca≦Cb<Cc、および、Ds<Da≦Dbの関係を満たした上で、各値を適宜設定することにより、ニードルの倒れに伴う噴孔からの燃料漏れを抑えつつ、ニードルの摺動抵抗を低減することが可能となる。 In this configuration, the amount of needle tilt (the degree of needle tilt relative to the housing) is defined by Ca and Cb + Cc, and Da and Db. Further, most of the lateral load caused by the needle collapse, the magnetic circuit attractive force, and the biasing force of the first biasing member and the second biasing member acts on the outer sliding surface of the movable core, and the inner sliding of the movable core. The lateral load acting on the surface is small. Further, the lateral load acting on the needle can be further reduced by arranging the acting point of the lateral load in the vicinity of the movable core that is far from the seal portion. Here, while satisfying the relationship of Ca ≦ Cb <Cc and Ds <Da ≦ Db, each value is set appropriately to suppress fuel leakage from the nozzle hole due to the needle falling, and It becomes possible to reduce sliding resistance.
請求項2に記載の発明では、可動コアの内壁およびニードルの外壁それぞれの面粗度をFca、可動コアの外壁およびハウジングの内壁それぞれの面粗度をFchとすると、ニードル、可動コアおよびハウジングは、Fca<Fchの関係を満たすよう形成されている。そのため、ニードルと可動コアとの摺動抵抗は、可動コアとハウジングとの摺動抵抗に比べ小さなものとなる。また、可動コアがハウジングと摺動しながら移動するとき、可動コアには、面粗度Fchの壁面(可動コアの外壁およびハウジングの内壁)に横荷重が作用しつつ摺動することによって、所定の摺動抵抗が働く。これにより、可動コアの必要以上のアンダーシュートを防ぎ、燃料の噴射に際し必要となる応答性を確保することができる。 In the invention according to claim 2, when the surface roughness of the inner wall of the movable core and the outer wall of the needle is Fca, and the surface roughness of the outer wall of the movable core and the inner wall of the housing is Fch, the needle, the movable core and the housing are , Fca <Fch. Therefore, the sliding resistance between the needle and the movable core is smaller than the sliding resistance between the movable core and the housing. Further, when the movable core moves while sliding on the housing, the movable core slides while a lateral load is applied to the wall surface (the outer wall of the movable core and the inner wall of the housing) having a surface roughness Fch. The sliding resistance works. Thereby, the undershoot more than necessary of the movable core can be prevented, and the responsiveness required for fuel injection can be ensured.
以下、本発明の一実施形態を図に基づいて説明する。
(一実施形態)
本発明の一実施形態による燃料噴射弁を図1に示す。燃料噴射弁10は、図示しない内燃機関の燃料噴射装置に用いられ、燃料を内燃機関に噴射供給する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(One embodiment)
A fuel injection valve according to an embodiment of the present invention is shown in FIG. The
燃料噴射弁10は、ハウジング20、噴射ノズル30、ニードル40、可動コア50、コイル60、固定コア70、第1付勢部材としてのスプリング80、および、第2付勢部材としてのスプリング90等を備えている。
図1に示すように、ハウジング20は、第1筒部材21、第2筒部材22および第3筒部材23から構成されている。第1筒部材21、第2筒部材22および第3筒部材23は、いずれも略円筒状に形成され、第1筒部材21、第2筒部材22、第3筒部材23の順に同軸となるよう配置され、互いに接続している。
The
As shown in FIG. 1, the
第1筒部材21および第3筒部材23は、例えばフェライト系ステンレス等の磁性材により形成され、磁気安定化処理が施されている。第1筒部材21および第3筒部材23は、硬度が比較的低い。一方、第2筒部材22は、例えばオーステナイト系ステンレス等の非磁性材により形成されている。第2筒部材22の硬度は、第1筒部材21および第3筒部材23の硬度よりも高い。
The
噴射ノズル30は、ハウジング20の第1筒部材21の第2筒部材22とは反対側の端部に設けられている。噴射ノズル30は、例えばマルテンサイト系ステンレス等の金属により形成されている。噴射ノズル30は、所定の硬度を有するよう焼入れ処理が施されている。
The
噴射ノズル30は、略有底筒状に形成され、底部31および筒部32を有する。底部31は、筒部32の一方の端部を塞いでいる。底部31には、内壁と外壁とを接続する噴孔311が形成されている。また、底部31の内壁には、噴孔311を囲むようにして環状の弁座312が形成されている。筒部32は、外壁が第1筒部材21の内壁に嵌合するようにして第1筒部材21に接続している。筒部32と第1筒部材21との嵌合箇所は溶接されている。
The
ニードル40は、例えばマルテンサイト系ステンレス等の金属により棒状に形成されている。ニードル40は、所定の硬度を有するよう焼入れ処理が施されている。ニードル40の硬度は、噴射ノズル30の硬度とほぼ同等に設定されている。
The
ニードル40は、ハウジング20内に軸方向へ往復移動可能に収容されている。ニードル40の噴射ノズル30側の端部には、弁座312に当接可能なシール部41が形成されている。また、ニードル40には、シール部41から軸方向に所定の距離離れた位置に摺動部42が形成されている。摺動部42は、略円柱状に形成され、外壁421の一部が面取りされている。摺動部42は、外壁421の面取りされていない部分が、噴射ノズル30の筒部32の内壁321と摺動可能である。これにより、ニードル40は、噴孔311側先端部の往復移動が案内される。摺動部42と筒部32との関係については、後に詳述する。
The
さらに、ニードル40は、噴射ノズル30とは反対側の端部からハウジング20の内壁24に向かうよう延びて形成される鍔部43を有している。本実施形態では、鍔部43は略円環状に形成されている。ニードル40は、シール部41が弁座312から離間(離座)または弁座312に当接(着座)することで噴孔311を開閉する。以下、適宜、ニードル40が弁座312から離間する方向を開弁方向といい、ニードル40が弁座312に当接する方向を閉弁方向という。なお、ニードル40の鍔部43側は、中空筒状に形成され、内壁45と外壁46を接続する孔44が形成されている。
Further, the
可動コア50は、例えばフェライト系ステンレス等の磁性材により略円筒状に形成されている。可動コア50は、磁気安定化処理が施されている。可動コア50の硬度は比較的低く、ハウジング20の第1筒部材21および第3筒部材23の硬度と概ね同等である。
The
可動コア50は、内側にニードル40が挿通されるようにして、ハウジング20の内側に設けられる。可動コア50は、内壁51の一部がニードル40の外壁46と摺動可能であり、外壁52の一部がハウジング20の内壁24と摺動可能である。これにより、可動コア50は、ニードル40およびハウジング20と摺動しながらハウジング20の内側で往復移動可能である。
The
また、このとき、ニードル40は、可動コア50と摺動しながらハウジング20の内側で往復移動可能である。これにより、ニードル40は、噴孔311とは反対側端部の往復移動が案内される。このように、ニードル40は、軸方向の2箇所(噴射ノズル30の筒部32との摺動箇所(摺動部42)、および、可動コア50との摺動箇所)を支持され、ハウジング20の内側を往復移動する。可動コア50とニードル40およびハウジング20との関係については、後に詳述する。
At this time, the
また、可動コア50には、軸方向の一方の端面53と他方の端面54とを接続する孔55が形成されている。本実施形態では、孔55は、可動コア50の周方向に4つ形成されている。孔55が形成されていることにより、可動コア50がハウジング20内で往復移動するとき、可動コア50の端面53側の圧力と端面54側の圧力とが同等になるため、可動コア50の往復移動を円滑なものとすることができる。
また、可動コア50は、端面53がニードル40の鍔部43の噴射ノズル30側の端面に当接可能である。
The
Further, the
コイル60は、略円筒状に形成され、ハウジング20の特に第2筒部材22および第3筒部材23の径方向外側を囲むようにして設けられる。コイル60は、電力が供給されると磁力を生じる。
The
固定コア70は、例えばフェライト系ステンレス等の磁性材により略円筒状に形成されている。固定コア70は、磁気安定化処理が施されている。固定コア70の硬度は比較的低く、可動コア50の硬度と概ね同等である。固定コア70は、コイル60およびハウジング20の内側に設けられている。固定コア70とハウジング20の第3筒部材23とは溶接されている。
The fixed
コイル60に磁力が生じると、固定コア70、可動コア50、第1筒部材21および第3筒部材23に磁気回路が形成される。これにより、可動コア50は、固定コア70に吸引される。このとき、可動コア50の端面53はニードル40の鍔部43に当接するため、ニードル40は、可動コア50とともに固定コア70側、すなわち開弁方向へ移動する。これにより、シール部41が弁座312から離間し、噴孔311が開放される。また、可動コア50は、端面53が固定コア70に当接することにより、開弁方向への移動が規制される。
When a magnetic force is generated in the
スプリング80は、一端がニードル40の鍔部43側の端部に当接するよう設けられている。スプリング80の他端は、固定コア70の内側に圧入固定されたアジャスティングパイプ11の一端に当接している。スプリング80は、軸方向に伸びる力を有している。これにより、スプリング80は、ニードル40を可動コア50とともに閉弁方向に付勢している。
The
スプリング90は、一端が可動コア50の端面54に形成された溝部541の底面に当接するよう設けられている。スプリング90の他端は、ハウジング20の第1筒部材21の内側に形成された環状の段差面211に当接している。スプリング90は、軸方向に伸びる力を有している。これにより、スプリング90は、可動コア50をニードル40とともに開弁方向に付勢している。
本実施形態では、スプリング80の付勢力は、スプリング90の付勢力よりも大きく設定されている。そのため、コイル60に電力が供給されていない状態では、ニードル40のシール部41は、弁座312に当接した状態、すなわち閉弁状態となる。
The
In this embodiment, the urging force of the
第3筒部材23の第2筒部材22とは反対側の端部には、略円筒状の燃料導入パイプ12が圧入および溶接されている。燃料導入パイプ12の内側には、フィルタ13が設けられている。フィルタ13は、燃料導入パイプ12の導入口14から流入した燃料の中の異物を捕集する。
A substantially cylindrical
燃料導入パイプ12および第3筒部材23の径方向外側は、樹脂によりモールドされている。当該モールド部分にコネクタ15が形成されている。コネクタ15には、コイル60へ電力を供給するための端子16がインサート成形されている。また、コイル60の径方向外側には、コイル60を覆うようにして筒状のホルダ17が設けられている。
The radially outer sides of the
燃料導入パイプ12の導入口14から流入した燃料は、固定コア70、アジャスティングパイプ11およびニードル40の内側、孔44、第1筒部材21とニードル40との間、噴射ノズル30とニードル40との間を流通し、噴孔311に導かれる。つまり、ハウジング20の内側には、燃料が流通する燃料通路18が形成されている。
The fuel that has flowed from the
次に、ニードル40の摺動部42と噴射ノズル30の筒部32との関係、および、可動コア50とニードル40およびハウジング20との関係について、図2および3を用いて詳細に説明する。図3(A)〜(C)は、図2に示す燃料噴射弁10の各部位の断面を示すものであるが、図が煩雑になるのを避けるため、断面を示すハッチを省略している。また、図3(A)ではニードル40および噴射ノズル30のみを示し、図3(B)では第1筒部材21(ハウジング20)、ニードル40および可動コア50のみを示し、図3(C)では第2筒部材22(ハウジング20)、ニードル40および可動コア50のみを示している。
Next, the relationship between the sliding
図2に示すように、可動コア50の内壁51には、端面54から軸方向の途中にかけて、ニードル40の外壁46と摺動可能な略円筒面状の内側摺動面511が形成されている。つまり、可動コア50の内壁51のうち内側摺動面511以外の部分は、内側摺動面511よりも内径が大きく、ニードル40の外壁46との間に所定の隙間を形成している。また、可動コア50の外壁52には、端面53から軸方向の途中にかけて、ハウジング20の内壁24と摺動可能な略円筒面状の外側摺動面521が形成されている。つまり、可動コア50の外壁52のうち外側摺動面521以外の部分は、外側摺動面521よりも外径が小さく、ハウジング20の内壁24との間に所定の隙間を形成している。
As shown in FIG. 2, a substantially cylindrical inner sliding
図3(A)に示すように、ニードル40の摺動部42の外壁421の面取りされていない部分と噴射ノズル30の筒部32の内壁321との間には、クリアランスCaが形成されている。また、図3(B)に示すように、ニードル40の外壁46と可動コア50の内側摺動面511との間には、クリアランスCbが形成されている。さらに、図3(C)に示すように、可動コア50の外側摺動面521とハウジング20の内壁24との間には、クリアランスCcが形成されている。ここで、ニードル40、噴射ノズル30、可動コア50およびハウジング20は、
Ca≦Cb<Cc ・・・式1
の関係を満たすよう形成されている。
As shown in FIG. 3A, a clearance Ca is formed between a portion of the
Ca ≦ Cb <Cc Formula 1
It is formed to satisfy the relationship.
図2に示すように、ニードル40のシール部41が弁座312に着座(当接)し、かつ、可動コア50の端面53が鍔部43に当接した状態において、シール部41から可動コア50の内側摺動面511までの距離をDa、シール部41から可動コア50の外側摺動面521までの距離をDb、シール部41からスプリング90までの距離をDsとすると、ニードル40、噴射ノズル30、可動コア50、スプリング90およびハウジング20は、
Ds<Da≦Db ・・・式2
の関係を満たすよう設けられている。
As shown in FIG. 2, in a state where the
Ds <Da ≦ Db Formula 2
It is provided to satisfy the relationship.
また、本実施形態では、可動コア50の内壁51およびニードル40の外壁46それぞれの面粗度をFca、可動コア50の外壁52およびハウジング20の内壁24それぞれの面粗度をFchとすると、ニードル40、可動コア50およびハウジング20は、
Fca<Fch ・・・式3
の関係を満たすよう形成されている。
Further, in this embodiment, when the surface roughness of each of the
Fca <Fch ... Formula 3
It is formed to satisfy the relationship.
次に、燃料噴射弁10の作動について説明する。
コイル60に通電されると、可動コア50は固定コア70に吸引される。これにより、ニードル40は、可動コア50と一体に固定コア70側へ移動し、シール部41が弁座312から離間する。これにより、噴孔311は開放された状態(開弁状態)となる。燃料導入パイプ12の導入口14から流入した燃料は、燃料通路18を流通し、噴孔311から噴射される。
Next, the operation of the
When the
一方、コイル60への通電がオフされると、ニードル40が弁座312に当接し、閉弁する。よって、燃料噴射が遮断される。本実施形態では、可動コア50の噴射ノズル30側にスプリング90を設けることにより、ニードル40の着座時の過度のバウンスを抑制可能である。また、本実施形態では、ニードル40は、両端部(摺動部42側端部および可動コア50側端部)が摺動可能に支持される構成のため、ハウジング20内を往復移動するとき、軸ぶれが抑制される。そのため、ニードル40のシール部41は、着座位置が安定する。
On the other hand, when the energization of the
以上説明したように、本実施形態では、ニードル40がハウジング20内を往復移動するとき、ニードル40と他部材(ハウジング20および可動コア50)とが摺動する箇所は、ニードル40の軸方向において2箇所(摺動部42、および、可動コア50との摺動箇所)のみである。そのため、ニードル40と他部材との摺動箇所に横荷重が作用しても、ニードルと他部材との摺動箇所が3箇所以上形成されるような構成の従来の燃料噴射弁に比べ、ニードル40に作用する摺動抵抗の総計を低減することができる。これにより、スプリング80およびスプリング90の公差を厳密に設計する必要がなくなる。また、ニードル40の摺動抵抗が低減することにより、燃料噴射弁10から噴射する燃料の噴射量を高精度に制御することができる。その結果、燃料の噴射供給対象である内燃機関から排出されるエミッションを効果的に抑制することができる。
As described above, in the present embodiment, when the
また、本実施形態では、可動コア50の内壁51には、ニードル40の外壁46と摺動可能な内側摺動面511が形成されている。また、可動コア50の外壁52には、ハウジング20の内壁24と摺動可能な外側摺動面521が形成されている。ニードル40の摺動部42の外壁421と噴射ノズル30の筒部32の内壁321との間のクリアランスをCa、ニードル40の外壁46と可動コア50の内側摺動面511との間のクリアランスをCb、可動コア50の外側摺動面521とハウジング20の内壁24との間のクリアランスをCcとすると、ニードル40、噴射ノズル30、可動コア50およびハウジング20は、Ca≦Cb<Ccの関係を満たすよう形成されている。
In the present embodiment, the
また、ニードル40のシール部41が噴射ノズル30の弁座312に着座し、かつ、可動コア50がニードル40の鍔部43に当接した状態において、シール部41から可動コア50の内側摺動面511までの距離をDa、シール部41から可動コア50の外側摺動面521までの距離をDb、シール部41からスプリング90までの距離をDsとすると、ニードル40、噴射ノズル30、可動コア50、スプリング90およびハウジング20は、Ds<Da≦Dbの関係を満たすよう設けられている。
Further, in a state where the
この構成において、ニードル40の倒れ量(ハウジング20に対するニードル40の傾きの程度)は、CaとCb+Cc、および、DaとDbにより規定される。また、ニードル40の倒れ、磁気回路の吸引力、スプリング80およびスプリング90の付勢力により生じる横荷重のほとんどは可動コア50の外側摺動面521に作用し、可動コア50の内側摺動面511に作用する横荷重はわずかなものとなる。また、横荷重の作用点を、シール部41から遠い位置である可動コア50近傍に配置することにより、ニードル40に作用する横荷重をさらに低減することができる。ここで、Ca≦Cb<Cc、および、Ds<Da≦Dbの関係を満たした上で、各値を適宜設定することにより、ニードル40の倒れに伴う噴孔311からの燃料漏れを抑えつつ、ニードル40の摺動抵抗を低減することが可能となる。
In this configuration, the tilting amount of the needle 40 (the degree of inclination of the
さらに、本実施形態では、可動コア50の内壁51およびニードル40の外壁46それぞれの面粗度をFca、可動コア50の外壁52およびハウジング20の内壁24それぞれの面粗度をFchとすると、ニードル40、可動コア50およびハウジング20は、Fca<Fchの関係を満たすよう形成されている。そのため、ニードル40と可動コア50との摺動抵抗は、可動コア50とハウジング20との摺動抵抗に比べ小さなものとなる。また、可動コア50がハウジング20と摺動しながら移動するとき、可動コア50には、面粗度Fchの壁面(可動コア50の外壁52およびハウジング20の内壁24)に横荷重が作用しつつ摺動することによって、所定の摺動抵抗が働く。これにより、可動コア50の必要以上のアンダーシュートを防ぎ、燃料の噴射に際し必要となる応答性を確保することができる。
Furthermore, in this embodiment, when the surface roughness of the
(他の実施形態)
上述の実施形態では、ニードル、噴射ノズル、可動コア、第2付勢部材およびハウジングが、「上記式1および上記式2の関係」ならびに「上記式3の関係」の両方を満たすよう形成され、設けられる構成を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、ニードル、噴射ノズル、可動コア、第2付勢部材およびハウジングは、「上記式1および上記式2の関係」または「上記式3の関係」の一方を満たすよう形成され、設けられる構成としてもよい。また、本発明の他の実施形態では、ニードル、噴射ノズル、可動コア、第2付勢部材およびハウジングは、「上記式1および上記式2の関係」ならびに「上記式3の関係」のいずれをも満たすことなく形成され、設けられる構成としてもよい。
(Other embodiments)
In the above-described embodiment, the needle, the injection nozzle, the movable core, the second urging member, and the housing are formed so as to satisfy both “the relation of the above formula 1 and the above formula 2” and “the relation of the above formula 3”. The configuration provided is shown. On the other hand, in another embodiment of the present invention, the needle, the injection nozzle, the movable core, the second urging member, and the housing have the relationship of the above formula 1 and the formula 2 or the relationship of the formula 3 above. It is good also as a structure formed and provided so that one side may be satisfy | filled. In another embodiment of the present invention, the needle, the injection nozzle, the movable core, the second urging member, and the housing have any one of “the relation of the above formula 1 and the above formula 2” and “the relation of the above formula 3”. It is good also as a structure formed and provided without satisfying.
上述の実施形態では、ハウジングと噴射ノズルとが別体に形成される例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、ハウジングと噴射ノズルとを一体に形成することとしてもよい。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
In the above-described embodiment, an example in which the housing and the injection nozzle are formed separately has been described. On the other hand, in another embodiment of the present invention, the housing and the injection nozzle may be integrally formed.
Thus, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented in various forms without departing from the gist thereof.
10 ・・・燃料噴射弁
18 ・・・燃料通路
20 ・・・ハウジング
21 ・・・第1筒部材(ハウジング)
22 ・・・第2筒部材(ハウジング)
23 ・・・第3筒部材(ハウジング)
30 ・・・噴射ノズル
31 ・・・底部
311 ・・・噴孔
312 ・・・弁座
32 ・・・筒部
40 ・・・ニードル
41 ・・・シール部
42 ・・・摺動部
43 ・・・鍔部
50 ・・・可動コア
60 ・・・コイル
70 ・・・固定コア
80 ・・・スプリング(第1付勢部材)
90 ・・・スプリング(第2付勢部材)
DESCRIPTION OF
22 ... 2nd cylinder member (housing)
23 ... Third cylinder member (housing)
30 ...
90 ... Spring (second biasing member)
Claims (2)
噴孔および弁座が形成された底部、および、当該底部の外縁端から筒状に延び前記ハウジングの一方の端部に接続する筒部を有する噴射ノズルと、
前記ハウジング内に往復移動可能に収容され、前記噴射ノズル側の端部に形成されるシール部、当該シール部から軸方向に所定の距離離れた位置に形成され前記筒部の内壁と摺動可能な摺動部、および、前記噴射ノズルとは反対側の端部から前記ハウジングの内壁に向かうよう延びて形成される鍔部を有し、前記シール部が前記弁座から離座または前記弁座に着座することで前記噴孔を開閉する棒状のニードルと、
内側に前記ニードルが挿通されるよう筒状に形成され、内壁の少なくとも一部が前記ニードルの外壁と摺動可能、外壁の少なくとも一部が前記ハウジングの内壁と摺動可能、かつ、軸方向の一方の端面が前記鍔部に当接可能なよう、前記ハウジングの内側に往復移動可能に設けられる可動コアと、
前記ハウジングの外側に設けられ、電力が供給されると磁力を生じるコイルと、
前記コイルおよび前記ハウジングの内側に設けられ、前記コイルに磁力が生じると前記可動コアを前記ニードルとともに開弁方向に吸引する固定コアと、
一端が前記ニードルの前記鍔部側の端部に当接するよう設けられ、前記ニードルを前記可動コアとともに閉弁方向に付勢する第1付勢部材と、
一端が前記可動コアの前記鍔部とは反対側の端面に当接するよう設けられ、前記可動コアを前記ニードルとともに開弁方向に付勢する第2付勢部材と、を備え、
前記可動コアの内壁には、前記ニードルの外壁と摺動可能な内側摺動面が形成され、
前記可動コアの外壁には、前記ハウジングの内壁と摺動可能な外側摺動面が形成され、
前記摺動部の外壁と前記筒部の内壁との間のクリアランスをCa、前記ニードルの外壁と前記内側摺動面との間のクリアランスをCb、前記外側摺動面と前記ハウジングの内壁との間のクリアランスをCcとすると、
前記ニードル、前記噴射ノズル、前記可動コアおよび前記ハウジングは、Ca≦Cb<Ccの関係を満たすよう形成され、
前記シール部が前記弁座に着座し、かつ、前記可動コアが前記鍔部に当接した状態において、前記シール部から前記内側摺動面までの距離をDa、前記シール部から前記外側摺動面までの距離をDb、前記シール部から前記第2付勢部材までの距離をDsとすると、
前記ニードル、前記噴射ノズル、前記可動コア、前記第2付勢部材および前記ハウジングは、Ds<Da≦Dbの関係を満たすよう設けられていることを特徴とする燃料噴射弁。 A cylindrical housing with a fuel passage formed inside;
An injection nozzle having a bottom portion in which a nozzle hole and a valve seat are formed, and a cylindrical portion extending in a cylindrical shape from an outer edge end of the bottom portion and connected to one end portion of the housing;
A seal part that is accommodated in the housing so as to be able to reciprocate, and is formed at a predetermined distance in the axial direction from the seal part that is formed at the end on the injection nozzle side, and is slidable with the inner wall of the cylinder part A sliding portion and a flange portion formed to extend from an end opposite to the injection nozzle toward the inner wall of the housing, and the seal portion is separated from the valve seat or the valve seat A rod-shaped needle that opens and closes the nozzle hole by sitting on
It is formed in a cylindrical shape so that the needle is inserted inside, at least a part of the inner wall is slidable with the outer wall of the needle, at least a part of the outer wall is slidable with the inner wall of the housing, and is axially A movable core provided so as to be able to reciprocate inside the housing so that one end face can come into contact with the flange portion;
A coil that is provided outside the housing and generates magnetic force when supplied with power;
A fixed core that is provided inside the coil and the housing and sucks the movable core together with the needle in a valve opening direction when a magnetic force is generated in the coil;
A first urging member provided so that one end abuts against an end of the needle on the flange side and urges the needle together with the movable core in a valve closing direction;
A second urging member provided with one end abutting against an end surface of the movable core opposite to the flange, and urging the movable core together with the needle in a valve opening direction ;
An inner sliding surface slidable with the outer wall of the needle is formed on the inner wall of the movable core,
An outer sliding surface slidable with the inner wall of the housing is formed on the outer wall of the movable core,
The clearance between the outer wall of the sliding portion and the inner wall of the cylindrical portion is Ca, the clearance between the outer wall of the needle and the inner sliding surface is Cb, and the outer sliding surface and the inner wall of the housing are If the clearance between them is Cc,
The needle, the injection nozzle, the movable core, and the housing are formed to satisfy a relationship of Ca ≦ Cb <Cc,
In a state where the seal portion is seated on the valve seat and the movable core is in contact with the flange portion, the distance from the seal portion to the inner sliding surface is Da, and the outer slide from the seal portion When the distance to the surface is Db and the distance from the seal portion to the second urging member is Ds,
The needle, the injection nozzle, the movable core, the second biasing member and the housing, a fuel injection valve characterized that you have provided so as to satisfy the relationship of Ds <Da ≦ Db.
前記ニードル、前記可動コアおよび前記ハウジングは、Fca<Fchの関係を満たすよう形成されていることを特徴とする請求項1に記載の燃料噴射弁。 When the surface roughness of each of the inner wall of the movable core and the outer wall of the needle is Fca, and the surface roughness of each of the outer wall of the movable core and the inner wall of the housing is Fch,
2. The fuel injection valve according to claim 1, wherein the needle, the movable core, and the housing are formed to satisfy a relationship of Fca <Fch.
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