JP5839228B2 - 燃料噴射弁 - Google Patents
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Description
また、本発明では、ダンパ室のダンパ効果によって、可動コアが固定コアに衝突した後、ニードルが開弁方向に過度にオーバーシュートするのを抑制することができる。したがって、本発明では、可動コアが固定コアに衝突した後に生じ得るニードルおよび可動コアのバウンスを緩衝することで、噴射量のリニアリティを改善することができる。
そこで、請求項3に記載の発明では、ニードルは、小径部と大径部とを接続し小径部よりも外径が小さい円筒状の接続部を有している。これにより、小径部と大径部との間には、円環状のリセス(溝)が形成される。この構成では、小径部と大径部とが前記リセスにより隔てられているため、小径部の大径部側端部の外壁を、軸方向に外径が均一になるよう加工するのが容易になる。よって、ニードルを加工するとき、第2隙間の内径および幅を容易に調整することができる。
(第1実施形態)
本発明の第1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、例えば図示しない直噴式ガソリンエンジンの燃料噴射装置に用いられ、燃料としてのガソリンをエンジンに噴射供給する。
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、第3筒部材23および噴射ノズル30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。
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は、本体41、シール部42、小径部43、大径部44およびニードル段差面45等を有している。本体41は、略円筒の棒状に形成されている。シール部42は、本体41の弁座312側の端部に形成され、弁座312に当接可能である。小径部43は、本体41のシール部42とは反対側に形成されている。大径部44は、小径部43のシール部42とは反対側に形成されている。大径部44は、小径部43より外径が大きく形成されている。また、本実施形態では、大径部44は、小径部43に接するようにして小径部43と一体に形成されている(図2参照)。これにより、大径部44の軸に対し垂直となるよう大径部44と小径部43との間に円環状のニードル段差面45が形成されている。すなわち、大径部44のシール部42側の端面のうちの露出する部分がニードル段差面45を形成している。
可動コア50は、小径内壁面52の内側に小径部43が位置し大径内壁面51の内側に大径部44が位置する状態でニードル40に対し軸方向に相対移動可能に設けられている。
なお、本実施形態では、ニードル40の大径部44の軸方向の長さは、可動コア50の大径内壁面51の軸方向の長さと略同じである。そのため、ニードル段差面45とコア段差面53とが当接している状態では、大径部44の噴射ノズル30とは反対側の端面、および、可動コア50の噴射ノズル30とは反対側の端面は、略同一平面上に位置する。
本実施形態では、スプリング81の付勢力は、スプリング82の付勢力よりも大きく設定されている。そのため、コイル70に電力が供給(通電)されていない状態では、ニードル40のシール部42は、弁座312に着座した状態、すなわち閉弁状態となる。
また、上述のように、可動コア50の外径は、ハウジング20の内径、すなわち第1筒部材21の第2筒部材22側端部、および、第2筒部材22の内径より小さく形成されている。可動コア50は、ハウジング20内で往復移動するとき、環状突出部56が、ハウジング20の内壁、特に第2筒部材22の内壁と摺接し得る。また、このとき、可動コア50の大径内壁面51および小径内壁面52は、ニードル40の大径部44および小径部43の外壁と摺接し得る。
また、可動コア50は、磁気吸引力により固定コア60側(開弁方向)に吸引されると、固定コア60側の端面が固定コア60の可動コア50側の端面に衝突する。これにより、可動コア50は、開弁方向への移動が規制される(図3参照)。すなわち、固定コア60は、可動コア50のストッパとして機能する。
図2〜4に示すように、第1隙間101および第2隙間102は、ダンパ室103に接続している。可動コア50とニードル40とが、コア段差面53とニードル段差面45とが離間する方向に相対移動するとき(図3および4参照)、ダンパ室103の容積は増大する。よって、このとき、可動コア50の固定コア60側の空間の燃料は、第1隙間101を経由してダンパ室103に流入する。一方、可動コア50の固定コア60とは反対側の空間の燃料は、第2隙間102を経由してダンパ室103に流入する。
図5(A)および(B)に示すように、円筒状の外側部材200と円筒状の内側部材201とが同心となっているとき、外側部材200と内側部材201との間に形成される円筒状の隙間202の径方向の幅は、周方向に一定である。当該隙間202の径方向の幅(外側部材200の内径と内側部材201の外径との差を2で割った値)をh、隙間202の内径(内側部材201の外径)をd、隙間202の軸方向の長さをl、隙間202の両端に接続する空間203と空間204との差圧をΔp、流体の粘性係数をμとすると、空間203から空間204に向かって隙間202を流れる流体の量Qは、下記式1により導かれる。
Q=π×d×h3/(12×μ×l)×Δp ・・・式1
Q=π×d×h3/(12×μ×l)×Δp{1+1.5(e/h)2} ・・・式2
式1および2から、一般に円筒状の隙間の隙間流量は、隙間の内径の1乗、および、隙間の径方向の幅の3乗に比例し、隙間の軸方向の長さに反比例することがわかる。
コイル70に通電されると、可動コア50は固定コア60に吸引される。これにより、ニードル40は、可動コア50とともに固定コア60側へ移動し、シール部42が弁座312から離座する。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。
コイル70への通電がオフされることによりニードル40が閉弁すると、可動コア50は、慣性により、スプリング82の付勢力に抗しつつ、閉弁方向にオーバーシュートする(図4参照)。このとき、ダンパ室103の容積が増大するため、可動コア50の固定コア60側の空間の燃料が、第1隙間101を経由してダンパ室103に流入する。同時に、可動コア50の固定コア60とは反対側の空間の燃料が、第2隙間102を経由してダンパ室103に流入する。このとき生じるダンパ効果により、可動コア50が閉弁方向に過度にオーバーシュートするのを抑制することができる。
なお、ダンパ効果は、燃料が第1隙間101および第2隙間102を経由してダンパ室103から流出するとき(ダンパ室103の容積が減少するとき)にも生じる。
本発明の第2実施形態による燃料噴射弁を図6に基づき説明する。第2実施形態では、ニードル40の大径部44の大きさ(外径)が第1実施形態と異なる。
本発明の第3実施形態による燃料噴射弁を図7に基づき説明する。第3実施形態では、ニードル40の構成が第1実施形態と異なる。
本発明の第4実施形態による燃料噴射弁を図8に基づき説明する。第4実施形態では、ニードル40の大径部44の大きさ(軸方向の長さ)が第1実施形態と異なる。
本実施形態では、燃料噴射弁の作動中、スプリング81の端部が径方向にずれることで可動コア50の固定コア60側の端面を閉弁方向に付勢してしまうのを抑制することができる。
本発明の第5実施形態による燃料噴射弁を図9に基づき説明する。第5実施形態では、ニードル40の大径部44の大きさ(軸方向の長さ)が第1実施形態および第4実施形態と異なる。
本実施形態では、第4実施形態と同様、燃料噴射弁の作動中、スプリング81の端部が径方向にずれることで可動コア50の固定コア60側の端面を閉弁方向に付勢してしまうのを抑制することができる。
本発明の第6実施形態による燃料噴射弁を図10に基づき説明する。第6実施形態では、ニードル40の大径部44の大きさ(外径)が第5実施形態と異なる。
本発明の他の実施形態では、第2付勢部材としてのスプリング82を備えない構成としてもよい。
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。
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(ハウジング)
311 ・・・噴孔
312 ・・・弁座
40 ・・・・ニードル
41 ・・・・本体
42 ・・・・シール部
43 ・・・・小径部
44 ・・・・大径部
45 ・・・・ニードル段差面
50 ・・・・可動コア
51 ・・・・大径内壁面
52 ・・・・小径内壁面
53 ・・・・コア段差面
60 ・・・・固定コア
70 ・・・・コイル
81 ・・・・スプリング(第1付勢部材)
101 ・・・第1隙間
102 ・・・第2隙間
103 ・・・ダンパ室
Claims (4)
- 軸方向の一端に形成され燃料が噴射される噴孔、当該噴孔の周囲に形成される弁座、および、前記噴孔への燃料が流通する燃料通路を有する筒状のハウジングと、
前記ハウジング内に往復移動可能に設けられ、棒状の本体、当該本体の前記弁座側の端部に形成されるシール部、前記本体の前記シール部とは反対側の端部に形成される円筒状の小径部、当該小径部の前記シール部とは反対側に形成され前記小径部より外径が大きい円筒状の大径部、および、当該大径部の軸に対し垂直となるよう前記大径部と前記小径部との間に形成される円環状のニードル段差面を有し、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ニードルと、
前記大径部の外径より内径が大きい大径内壁面、当該大径内壁面より内径が小さく前記小径部の外径より内径が大きい小径内壁面、および、当該小径内壁面の軸に対し垂直となるよう前記小径内壁面と前記大径内壁面との間に形成される円環状のコア段差面を有し、前記小径内壁面の内側に前記小径部が位置し前記大径内壁面の内側に前記大径部が位置する状態で前記ニードルに対し軸方向に相対移動可能に設けられる可動コアと、
前記ハウジング内に固定されるようにして設けられる筒状の固定コアと、
通電により前記可動コアと前記固定コアとの間に磁気吸引力を発生させることで、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コイルと、
前記ニードルを閉弁方向に付勢する第1付勢部材と、を備え、
前記ニードルおよび前記可動コアは、前記大径部と前記大径内壁面との間に円筒状の第1隙間を形成し、前記小径部と前記小径内壁面との間に円筒状の第2隙間を形成し、前記ニードル段差面と前記コア段差面との間に前記第1隙間と前記第2隙間とに接続する容積可変の円環状のダンパ室を形成し、当該ダンパ室の容積が最小となるときの前記第1隙間の軸方向の長さが前記第2隙間の軸方向の長さよりも大きくなるよう形成されていることを特徴とする燃料噴射弁。 - 前記大径部は、外径が前記固定コアの内径より小さく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。
- 前記ニードルは、前記小径部と前記大径部とを接続し前記小径部よりも外径が小さい円筒状の接続部を有することを特徴とする請求項1または2に記載の燃料噴射弁。
- 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付勢部材をさらに備えることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
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