JP5892372B2 - 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、燃料タンクから高圧ポンプによって加圧圧送され、デリバリパイプに蓄圧された燃料を内燃機関に噴射する電磁式の燃料噴射弁が知られている。燃料噴射弁は、開弁動作時、コイルへの通電により発生する電磁吸引力により可動コアを固定コア側に吸引し、可動コアとともに移動するニードルが弁座から離間することにより、燃料を噴射する。また、閉弁動作時、コイルへの通電が停止され電磁吸引力がなくなると、ニードルが弁座に当接し、燃料の噴射を停止する。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is known an electromagnetic fuel injection valve that injects fuel, which is pressurized and pressurized from a fuel tank by a high-pressure pump, and accumulated in a delivery pipe into an internal combustion engine. During the valve opening operation, the fuel injection valve attracts the movable core to the fixed core side by electromagnetic attraction generated by energizing the coil, and the needle that moves together with the movable core separates from the valve seat to inject fuel. . Further, during the valve closing operation, when the energization to the coil is stopped and the electromagnetic attractive force is lost, the needle comes into contact with the valve seat and stops the fuel injection.
燃料噴射弁では、閉弁動作時にコイルへの通電停止後に残留する磁束により発生する残留吸引力が可動コアを固定コア側に吸引する。このため、ニードルが弁座から離間した状態が維持され、燃料が余分に噴射されることとなり、1回の開弁で噴射する燃料噴射量が多くなる。特許文献1には、磁路が通る磁気絞り部を備え、コイルに大きい電流値の電流が流れる場合の駆動(以下、「高パルス駆動」という)で発生する残留吸引力を低減する電磁弁が記載されている。 In the fuel injection valve, the residual suction force generated by the magnetic flux remaining after the energization of the coil is stopped during the valve closing operation attracts the movable core toward the fixed core. For this reason, the state where the needle is separated from the valve seat is maintained, and fuel is injected excessively, and the amount of fuel injection injected by one valve opening increases. Patent Document 1 includes an electromagnetic valve that includes a magnetic restrictor through which a magnetic path passes, and that reduces a residual attractive force that is generated when driving a large current value in a coil (hereinafter referred to as “high pulse driving”). Have been described.
しかしながら、特許文献1に記載の電磁弁では、電磁吸引力を発生する磁路は全て当該磁気絞り部を通るため、磁気絞り部は高パルス駆動にあわせた構成になっている。この場合、コイルに小さい電流値の電流が流れる場合の駆動(以下、「低パルス駆動」という)では、大きな残留吸引力が発生する。このため、ニードルと弁座との距離(以下、「リフト量」という)が最大となった時から閉弁動作が開始する時までの時間が長くなり、1回の開弁で噴射する燃料噴射量が多くなる。 However, in the electromagnetic valve described in Patent Document 1, all the magnetic paths that generate the electromagnetic attractive force pass through the magnetic restrictor, so that the magnetic restrictor is configured for high pulse drive. In this case, a large residual attraction force is generated in the drive when a current having a small current value flows through the coil (hereinafter referred to as “low pulse drive”). For this reason, the time from when the distance between the needle and the valve seat (hereinafter referred to as “lift amount”) becomes maximum until the time when the valve closing operation starts becomes longer, and the fuel injection that is injected by one opening of the valve The amount increases.
本発明の目的は、小さい電流値の電流で駆動するときの燃料噴射量を低減可能な燃料噴射弁を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a fuel injection valve capable of reducing the fuel injection amount when driven with a small current value.
本発明は、ハウジングの径方向外側でコイルの近傍に設けられる磁気絞り部材及びハウジングの径方向外側で磁気絞り部材のコイルとは反対側に設けられる磁路形成部材を備える燃料噴射弁であって、コイルに通電されるとき、磁気絞り部材を通り磁路長さが相対的に短い短磁路、および、磁路形成部材を通り磁路長さが短磁路の磁路長さより長い長磁路が形成されることを特徴とする。
The present invention is a fuel injection valve comprising a magnetic throttle member provided in the vicinity of a coil on the outer side in the radial direction of the housing and a magnetic path forming member provided on the opposite side of the coil of the magnetic throttle member on the outer side in the radial direction of the housing. When the coil is energized, a short magnetic path having a relatively short magnetic path length through the magnetic aperture member, and a long magnetic path having a magnetic path length longer than the short magnetic path length through the magnetic path forming member A path is formed.
低パルス駆動において、コイルへの通電が開始されると、最初に磁気絞り部材を通る短磁路が形成され、固定コアと可動コアとの間に電磁吸引力が発生する。コイルに流れる電流が大きくなると磁気絞り部材は磁気飽和し、一定の吸引力を発生する一方、コイルから離れた位置に形成される長磁路により新たに電磁吸引力が発生し、リフト量を最大にする。長磁路による電磁吸引力の時間変化は短磁路による電磁吸引力の時間変化に比べて小さいため、リフト量が最大となったときの電磁吸引力は、従来の燃料噴射弁に比べて小さくなる。また、コイルを流れる電流の電流値が最大値から減少するとき、長磁路の電磁吸引力は短磁路の電磁吸引力に比べて早く減少するため、燃料噴射弁全体の残留吸引力が早く減少する。これにより、従来の燃料噴射弁に比べて、リフト量が最大から0に変化する閉弁動作を早く開始することができる。また、高パルス駆動において、コイルへの通電が開始されると、短磁路に続いて長磁路が形成されるため、可動コアを固定コア側に吸引するための十分な電磁吸引力を発生することができる。
したがって、高パルス駆動において十分な電磁吸引力を発生できるとともに低パルス駆動において閉弁動作を早く開始することができるため、1回の開弁で噴射する燃料噴射量を低減することができる。
In the low pulse drive, when energization to the coil is started, a short magnetic path passing through the magnetic aperture member is first formed, and an electromagnetic attractive force is generated between the fixed core and the movable core. When the current flowing through the coil increases, the magnetic diaphragm member becomes magnetically saturated and generates a constant attractive force. On the other hand, a new magnetic attractive force is generated by a long magnetic path formed at a position away from the coil, and the lift amount is maximized. To. Since the time variation of the electromagnetic attraction force due to the long magnetic path is small compared to the time variation of the electromagnetic attraction force due to the short magnetic path, the electromagnetic attraction force when the lift amount is maximized is smaller than that of the conventional fuel injection valve. Become. Further, when the current value of the current flowing through the coil decreases from the maximum value, the electromagnetic attractive force of the long magnetic path decreases faster than the electromagnetic attractive force of the short magnetic path. Decrease. Thereby, compared with the conventional fuel injection valve, the valve closing operation in which the lift amount changes from the maximum to 0 can be started earlier. In addition, in high pulse drive, when energization of the coil is started, a long magnetic path is formed following the short magnetic path, so that sufficient electromagnetic attraction force is generated to attract the movable core toward the fixed core. can do.
Therefore, a sufficient electromagnetic attractive force can be generated in the high pulse driving and the valve closing operation can be started early in the low pulse driving, so that the fuel injection amount injected by one valve opening can be reduced.
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
(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1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。
Hereinafter, a plurality of embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
A fuel injection valve according to a first embodiment of the present invention is shown in FIG. The fuel injection valve 1 is used, for example, in a fuel injection device of a direct injection gasoline engine (not shown), and injects and supplies gasoline as fuel to the engine.
燃料噴射弁1は、ハウジング20、ニードル40、可動コア50、固定コア60、コイル70、第1磁性部材81、第2磁性部材82、スプリング91、スプリング92、などを備える。
The fuel injection valve 1 includes a
ハウジング20は、図1に示すように、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に配置され、互いに接続する。
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料により形成され、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料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、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に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に焼入れ処理が施される。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の軸方向へ往復移動可能にハウジング20内に収容されている。ニードル40は、本体41、シール部42、大径部44、およびスプリング当接部48などを有している。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。
The
大径部44は、本体41のシール部42とは反対側に形成される。大径部44は、本体41より外径が大きく形成され、本体41と一体に形成されている。大径部44と本体41との間には、大径部44の軸に対し垂直となるように円環状の第1段差面45が形成される。
The
スプリング当接部48は、大径部44の本体41とは反対側に形成されている。スプリング当接部48は、大径部44より外径が小さく形成され、大径部44と一体に形成される。
The
また、本体41のシール部42近傍には、摺接部46が形成されている。摺接部46は、略円筒状に形成され、外壁461の一部が面取りされている。摺接部46は、外壁461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と摺接可能である。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。
Further, a sliding
ニードル40は、シール部42が弁座312から離間、または弁座312に当接することで噴孔311を開閉する。以下、図1に示すように、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の本体41の大径部44側の端部および大径部44は、中空筒状に形成されている。本体41の大径部44側の端部には、内壁と外壁とを接続する孔411が形成されている。
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料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、大径内壁面51、小径内壁面52、および段差面53などを有している。固定コア60側に形成される大径内壁面51の内径は、ニードル40の大径部44の外径より大きい。小径内壁面52は、可動コア50の内壁のうち大径内壁面51に対しシール部42側の内壁に形成される。小径内壁面52の内径は、大径内壁面51の内径より小さく、かつ、ニードル40の本体41の外径より大きい。小径内壁面52の軸に対し垂直となるように小径内壁面52と大径内壁面51との間に円環状の段差面53が形成される。
The
固定コア60は、例えばフェライト系ステンレス等の磁性材料により略円筒状に形成されている。固定コア60は、磁気安定化処理が施されている。固定コア60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60は、ハウジング20の内側に固定されるようにして設けられている。固定コア60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
第1磁性部材81は、例えばフェライト系ステンレス等の磁性材料により形成され、第3筒部材23の径方向外側に設けられる。より具体的には、コイル70に対してハウジング20の軸方向の弁座312側とは反対側にコイル70から離れて設けられる。第1磁性部材81は略円環状に形成され、ハウジング20の軸方向の長さは、図2に示すように長さd1である。第1磁性部材81は、特許請求の範囲に記載の「磁気絞り部材」に相当する。
The first
第2磁性部材82は、第1磁性部材83と同じ材料、例えばフェライト系ステンレス等の磁性材料により形成され、第3筒部材23の径方向外側に設けられる。より具体的には、コイル70に対してハウジング20の軸方向の弁座312側とは反対側にコイル70から離れて設けられており、第1磁性部材81よりさらにコイル70から離れて設けられている。第2磁性部材82は、略円環状に形成され、ハウジング20の軸方向の長さd2は、長さd1より長い。第1磁性部材81と第2磁性部材82とは、第3筒部材23の径方向外側を覆う樹脂部材により互いに離れて設けられる。第2磁性部材82は、特許請求の範囲に記載の「磁路形成部材」に相当する。
The second
コイル70は、略円筒状に形成され、ハウジング20の第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設けられている。コイル70は、電流が流れると磁束を発生する。コイル70が磁束を生じると、燃料噴射弁1には、図3に示すように2つの磁路が形成される。「短磁路」としての第1磁路M1は、固定コア60、第3筒部材23、第1磁性部材81、ホルダ17、第1筒部材21、可動コア50を通って再び固定コア60に戻る磁路である。また、「長磁路」としての第2磁路M2は、固定コア60、第3筒部材23、第2磁性部材82、ホルダ17、第1筒部材21、可動コア50、ニードル40の大径部44を通って再び固定コア60に戻る磁路である。第2磁路M2の磁路長さは、第1磁路M1の磁路長さより長い。
The
スプリング91は、一端がニードル40のスプリング当接部48に当接するよう設けられる。「付勢手段」としてのスプリング91の他端は、固定コア60の内側に圧入固定されたアジャスティングパイプ11の一端に当接する。スプリング91は、可動コア50とともにニードル40を閉弁方向に付勢する。
One end of the
スプリング92は、一端が可動コア50の段差面54に当接するように設けられる。スプリング92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に当接する。スプリング92は、ニードル40とともに可動コア50を開弁方向に付勢する。
The
第1実施形態による燃料噴射弁1では、スプリング91の弾性による付勢力は、スプリング92の弾性による付勢力よりも大きく設定されている。したがって、スプリング91、92がニードル40に作用する付勢力は、スプリング91の弾性による付勢力からスプリング92の弾性による付勢力を引いた合力(以下、「スプリング付勢力」という)となる。コイル70に電流が流れていない場合、ニードル40のシール部42は、スプリング付勢力により弁座312に当接した状態、すなわち閉弁状態となる。
In the fuel injection valve 1 according to the first embodiment, the biasing force due to the elasticity of the
図1に示すように、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。
As shown in FIG. 1, 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はコネクタ15が形成されている。コネクタ15には、コイル70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70の径方向外側には、コイル70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60、アジャスティングパイプ11、ニードル40のスプリング当接部48、大径部44および本体41の内側、孔411、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付近に導かれる。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。なお、燃料噴射弁1の作動時、可動コア50の周囲は燃料で満たされた状態となる。
The fuel that has flowed from the
次に、燃料噴射弁1の作動について図3〜5に基づいて説明する。ここでは、コイル70に流れる電流の大きさによって低パルス駆動および高パルス駆動の2つの駆動状態に分けて説明する。
Next, the operation of the fuel injection valve 1 will be described with reference to FIGS. Here, description will be given by dividing into two driving states of low pulse driving and high pulse driving depending on the magnitude of the current flowing in the
最初に、低パルス駆動でのニードル40の挙動について主に図4に基づいて説明する。図4(a)には、コイル70に流れる電流の電流値の時間変化を示す。図4(b)には、可動コア50と固定コア60との間に作用する電磁吸引力の時間変化を示す。図4(c)には、リフト量の時間変化を示す。図4(b)および(c)には、燃料噴射弁1の電磁吸引力およびリフト量の時間変化を示す実線L10、L20とともに、比較例の燃料噴射弁における電磁吸引力およびリフト量の時間変化を示す一点鎖線L11、L21をあわせて示す。比較例の燃料噴射弁は、第1磁性部材81の代わりにハウジング20の軸方向に十分な長さを有する磁性部材を備える。
First, the behavior of the
時刻t10において、コイル70への通電が開始されると、コイル70は磁束を発生させ、燃料噴射弁1ではコイル70の近い位置に形成される第1磁路M1による電磁吸引力が発生する。第1磁路M1は、第2磁路M2に比べて磁路長さが短いため、磁路の形成が早く、また電磁吸引力の時間変化が大きい。なお、比較例の燃料噴射弁においても燃料噴射弁1と同様に電磁吸引力が発生する。コイル70を流れる電流の電流値は、時刻t10から時刻t12まで単調に増加する。
When energization of the
時刻t11になると、第1磁路M1が通る第1磁性部材81が磁束の増加にかかわらず磁化が変化しない状態である「磁気飽和」となるため、第1磁路M1による電磁吸引力の大きさは作用力F1の大きさで頭打ちとなる。本実施形態では、作用力F1の大きさは、燃料を噴孔311より噴射する直前の燃料通路18内の燃料の圧力がシール部42と弁座312とが当接するシートに作用する燃圧力、および、スプリング付勢力の合力の大きさと同じである。
コイル70に流れる電流の電流値は時刻t12まで単調に増加するため、第1磁性部材81の磁気飽和により、第2磁性部材82を通る第2磁路M2が形成される。時刻t11では、可動コア50が固定コア60側に移動、すなわち開弁動作を開始し、図4(c)に示すようにリフト量が0から増加する。
At time t11, since the first
Since the current value of the current flowing through the
時刻t11から時刻t12の間では、第1磁路M1による電磁吸引力の大きさが作用力F1の大きさと同じままであるのに対して、第2磁路M2による電磁吸引力が増加する。第2磁路M2の磁路長さは、第1磁路M1の磁路長さに比べて長いため、第2磁路M2による電磁吸引力の時間変化は、第1磁路M1による電磁吸引力による時間変化ほど大きくない。これにより、図4(b)に示すように時刻t11から時刻t12の間ではリフト量は緩やかに増加する。
一方、比較例の燃料噴射弁では、図4(b)の一点鎖線L11が示すように磁路が通る磁性部材が磁気飽和しないため、時刻t10から時刻t11の間と同様に電磁吸引力は単調に増加し、リフト量も増加する。
From time t11 to time t12, the magnitude of the electromagnetic attractive force by the first magnetic path M1 remains the same as the magnitude of the acting force F1, whereas the electromagnetic attractive force by the second magnetic path M2 increases. Since the magnetic path length of the second magnetic path M2 is longer than the magnetic path length of the first magnetic path M1, the time change of the electromagnetic attraction force by the second magnetic path M2 is the electromagnetic attraction by the first magnetic path M1. Not as big as the time change by force. As a result, as shown in FIG. 4B, the lift amount gradually increases between time t11 and time t12.
On the other hand, in the fuel injection valve of the comparative example, the magnetic member through which the magnetic path passes is not magnetically saturated, as indicated by the one-dot chain line L11 in FIG. The lift amount also increases.
時刻t12になると、電流の電流値が最大である電流値A1となる。燃料噴射弁1では第1磁路M1および第2磁路M2による電磁吸引力が最大の吸引力Fm1となり、リフト量も最大となる。一方、比較例の燃料噴射弁では、時刻t10から時刻t12まで電磁吸引力が単調に増加しているため、吸引力Fm1より大きい吸引力Fm2となり、リフト量も最大となる。 At time t12, the current value A1 is the maximum current value. In the fuel injection valve 1, the electromagnetic attractive force by the first magnetic path M1 and the second magnetic path M2 is the maximum attractive force Fm1, and the lift amount is also maximum. On the other hand, in the fuel injection valve of the comparative example, since the electromagnetic attraction force monotonously increases from time t10 to time t12, the attraction force Fm2 is greater than the attraction force Fm1, and the lift amount is also maximized.
低パルス駆動では、時刻t12直後に電流値は減少し始め、0となる。このため、燃料噴射弁1および比較例の燃料噴射弁のいずれも電磁吸引力が減少するため、リフト量も減少する。ここで、リフト量が最大になるように維持するために可動コア50に作用させなければならない作用力を作用力F2とする。作用力F2の大きさは、燃料を噴孔311より噴射した後の燃料通路18内の燃料の圧力がシール部42と弁座312とが当接するシートに作用する燃圧力およびスプリング付勢力の合力の大きさと同じであって、作用力F1より小さい。
In the low pulse driving, the current value starts decreasing immediately after time t12 and becomes zero. For this reason, both the fuel injection valve 1 and the fuel injection valve of the comparative example reduce the electromagnetic attraction force, so the lift amount also decreases. Here, the acting force that must be applied to the
時刻t12以降、燃料噴射弁1の電磁吸引力の大きさは吸引力Fm1から徐々に減少し、時刻t13において作用力F2の大きさと同じになる。燃料噴射弁1では、時刻t13においてリフト量が減少を開始、すなわち閉弁動作が開始するため、リフト量が最大となった時から閉弁動作が開始する時までの時間は、時刻t12と時刻13との間の時間P1となる。
After time t12, the magnitude of the electromagnetic attractive force of the fuel injection valve 1 gradually decreases from the attractive force Fm1, and becomes the same as the magnitude of the acting force F2 at time t13. In the fuel injection valve 1, since the lift amount starts decreasing at time t13, that is, the valve closing operation starts, the time from when the lift amount reaches the maximum until the valve closing operation starts is the time t12 and the
一方、比較例の燃料噴射弁では、図4(b)に示すように時刻t14において電磁吸引力の大きさは作用力F2の大きさと同じになる。比較例の燃料噴射弁では、時刻t14において閉弁動作が開始するため、リフト量が最大となった時から閉弁動作が開始する時までの時間は、時刻t12と時刻14との間の時間P2であって、時間P1より長い。
On the other hand, in the fuel injection valve of the comparative example, as shown in FIG. 4B, the magnitude of the electromagnetic attractive force becomes the same as the magnitude of the acting force F2 at time t14. In the fuel injection valve of the comparative example, since the valve closing operation starts at time t14, the time from when the lift amount reaches the maximum until the valve closing operation starts is the time between time t12 and
その後、燃料噴射弁1は、図4(c)に示す実線L20のようにリフト量が減少し、時刻t15においてリフト量が0となる。また、比較例の燃料噴射弁は、一点鎖線L21のようにリフト量が減少し、時刻t16においてリフト量が0となる。なお、リフト量が最大のときから0となるまでのリフト量の時間変化は、燃料噴射弁1と比較例の燃料噴射弁とは同じである。 Thereafter, the lift amount of the fuel injection valve 1 decreases as indicated by the solid line L20 shown in FIG. 4C, and the lift amount becomes zero at time t15. Further, the lift amount of the fuel injection valve of the comparative example decreases as indicated by the alternate long and short dash line L21, and the lift amount becomes 0 at time t16. The time variation of the lift amount from when the lift amount reaches the maximum to 0 is the same between the fuel injection valve 1 and the fuel injection valve of the comparative example.
次に、高パルス駆動でのニードル40の挙動について主に図5に基づいて説明する。図5(a)には、コイル70に流れる電流の電流値の時間変化を示す。図5(b)には、可動コア50と固定コア60との間に作用する電磁吸引力の時間変化を示す。図5(c)には、リフト量の時間変化を示す。図5(b)および(c)には、燃料噴射弁1の電磁吸引力およびリフト量の時間変化を示す実線L30、L40とともに、比較例の燃料噴射弁の電磁吸引力の時間変化を示す一点鎖線L31、L41をあわせて示す。
Next, the behavior of the
時刻t20において、コイル70への通電が開始されると、コイル70は磁束を発生させ、燃料噴射弁1にはコイル70の近い位置に形成される第1磁路M1による電磁吸引力が発生する。第1磁路M1の磁路形成が第2磁路M2の磁路形成に比べて早く、また電磁吸引力の時間変化が第2磁路M2に比べて第1磁路M1に方が大きいのは低パルス駆動の場合と同じである。コイル70を流れる電流の電流値は、時刻t20から時刻t22まで単調に増加し、時刻t22では低パルス駆動で通電する電流値A1より大きい電流値A2の電流がコイル70を流れる。
When energization of the
時刻t21になると、燃料噴射弁1では前述した低パルス駆動の場合と同様に第1磁路M1による電磁吸引力の大きさは作用力F1の大きさで頭打ちとなり、時刻t21以降に第2磁路M2による電磁吸引力が発生する。燃料噴射弁1では、時刻t21において、可動コア50が固定コア60側に移動を開始し、図5(c)に示すようにリフト量が0から増加する。
一方、比較例の燃料噴射弁は、時刻t21以降にも時刻t20から時刻t21の間と同様に増加する。比較例の燃料噴射弁では時刻t21において電磁吸引力の大きさは作用力F1の大きさと同じになるため、図5(c)に示すようにリフト量が0から増加する。
At time t21, in the fuel injection valve 1, the magnitude of the electromagnetic attraction force by the first magnetic path M1 reaches a peak at the magnitude of the acting force F1 as in the case of the low pulse driving described above, and the second magnetic field is reached after time t21. An electromagnetic attractive force is generated by the path M2. In the fuel injection valve 1, at time t21, the
On the other hand, the fuel injection valve of the comparative example increases after time t21 as well as between time t20 and time t21. In the fuel injection valve of the comparative example, the magnitude of the electromagnetic attractive force is the same as the magnitude of the acting force F1 at time t21, so that the lift amount increases from 0 as shown in FIG.
時刻t22になると、コイル70を流れる電流の電流値は最大である電流値A2となる。燃料噴射弁1では第1磁路M1および第2磁路M2による電磁吸引力の大きさは、時刻t22で最大の吸引力Fm3となり、リフト量も最大となる。比較例の燃料噴射弁では、時刻t20から時刻t22まで電磁吸引力が単調に増加しているため、吸引力Fm3より大きい吸引力Fm4となり、リフト量も最大となる。
At time t22, the current value of the current flowing through the
高パルス駆動では、電流は電流値が最大となる時刻t22以降、一定の電流値A3に減少し、一定の時間電流値A3の電流をコイル70に通電し続ける。これにより、開弁状態を維持する。燃料噴射弁1では、電流値の減少により第2磁路M2が消滅し第1磁路M1のみによる電磁吸引力が発生する。このときの燃料噴射弁1の電磁吸引力は作用力F3となる。作用力F3は、図5(b)に示すように作用力F1より小さく、かつ作用力F2より大きい吸引力であって、リフト量は最大を維持可能な吸引力である。また、比較例の燃料噴射弁も同様に作用力F3となり、最大のリフト量を維持する。
In the high pulse driving, the current decreases to a constant current value A3 after time t22 when the current value becomes the maximum, and the
時刻t23において、コイル70を流れる電流の電流値が電流値A3から減少するとき、燃料噴射弁1および比較例の燃料噴射弁のいずれも電磁吸引力が低下する。時刻t24において、可動コア50と固定コア60との間の電磁吸引力の大きさが作用力F2の大きさと同じになったとき、図5(c)の実線L40、一点鎖線L41が示すように閉弁動作が開始する。
その後、電磁吸引力の減少に応じて燃料噴射弁1および比較例の燃料噴射弁のいずれもリフト量は同じように減少し、電磁吸引力が0になることでリフト量も0となる。高パルス駆動での燃料噴射では、燃料噴射弁1におけるリフト量が最大となった時(時刻t22)から閉弁動作が開始する時(時刻t23)までの時間は、比較例の燃料噴射弁におけるリフト量が最大となった時から閉弁動作が開始する時までの時間と同じである。
When the current value of the current flowing through the
Thereafter, the lift amount of both the fuel injection valve 1 and the fuel injection valve of the comparative example similarly decreases according to the decrease of the electromagnetic attractive force, and the lift amount becomes zero when the electromagnetic attractive force becomes zero. In fuel injection with high pulse drive, the time from when the lift amount in the fuel injection valve 1 reaches the maximum (time t22) to when the valve closing operation starts (time t23) is the same as that in the fuel injection valve of the comparative example. This is the same as the time from when the lift amount reaches the maximum to when the valve closing operation starts.
第1実施形態の燃料噴射弁1が備える第1磁性部材81は、ハウジング20の軸方向の長さd1に依存する磁路面積が相対的に小さいため、磁気飽和になりやすい。第1磁路M1が磁気飽和した場合、コイル70に対して第1磁性部材81より遠くにある第2磁性部材82を通る第2磁路M2を形成する。このような磁路の形成順序によって第1磁路M1による電磁吸引力で弁座312から離間したニードル40のリフト量が最大となるまで時間を確保する。また、第2磁路M2の磁路長さが第1磁路M1の磁路長さより長いため、リフト量が最大となったときの電磁吸引力の大きさを従来の燃料噴射弁に比べて小さくする。これにより、コイル70に流れる電流の電流値が最大値から減少したときに残留する電磁吸引力が小さくなる。したがって、低パルス駆動においてリフト量が最大となった時から閉弁動作が開始する時までの時間を短くすることができる。
Since the first
また、高パルス駆動では、第1磁路M1に加えて第2磁性部材82を通る第2磁路M2が形成されることにより、可動コア50を固定コア60側に吸引するために十分な電磁吸引力を発生することができる。したがって、燃料噴射弁1は、高パルス駆動において必要な電磁吸引力を発生できるとともに、低パルス駆動においてリフト量が最大となった時から閉弁動作が開始する時までの時間を短くすることで1回の燃料噴射における噴射量を低減することができる。
Further, in the high pulse drive, the second magnetic path M2 passing through the second
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態による燃料噴射弁を図6に基づいて説明する。第2実施形態は、第1実施形態と異なり、2つの磁性部材を形成する材料の磁気特性がそれぞれ異なる。ここで、「磁気特性」とは、材料が磁化された場合にその材料が示す磁気的な性質を指す。なお、第1実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, the fuel injection valve by 2nd Embodiment of this invention is demonstrated based on FIG. Unlike the first embodiment, the second embodiment differs in the magnetic properties of the materials forming the two magnetic members. Here, “magnetic property” refers to a magnetic property exhibited by a material when the material is magnetized. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the site | part substantially the same as 1st Embodiment, and description is abbreviate | omitted.
第2実施形態の燃料噴射弁2は、図6に示すように第1磁性部材83および第2磁性部材84を有する。
第1磁性部材83は、透磁率が相対的に低い材料から形成され、コイル70に対してハウジング20の軸方向の弁座312側とは反対側にコイル70から離れて設けられている。第1磁性部材83のハウジング20の軸方向の長さは、図6に示すように長さd3である。第1磁性部材83は、特許請求の範囲に記載の「磁気絞り部材」に相当する。
The
The first
第2磁性部材84は、第1磁性部材83に比べて透磁率が高い材料から形成され、コイル70に対してハウジング20の軸方向の弁座312側とは反対側に第1磁性部材83よりコイル70から離れて設けられている。第2磁性部材84は、略円環状に形成され、ハウジング20の軸方向の長さは、第1磁性部材83と同じ長さd3である。第2磁性部材84は、特許請求の範囲に記載の「磁路形成部材」に相当する。
The second
透磁率が相対的に低い第1磁性部材83は磁気飽和しやすい。コイル70に流れる電流の電流値が大きくなると、第1磁性部材83が磁気飽和した後に第2磁性部材84を通る磁路が形成される。これにより、第2実施形態の燃料噴射弁2は、第1実施形態の燃料噴射弁1と同様に、リフト量が最大となったときの電磁吸引力の大きさを従来に比べて小さくするため、コイル70に流れる電流の電流値が最大値から減少したときに残留する電磁吸引力を小さくすることができる。したがって、第2実施形態の燃料噴射弁2は、第1実施形態と同じ効果を奏する。
The first
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態による燃料噴射弁を図7、8に基づいて説明する。第3実施形態は、第1実施形態と異なり、磁路が通る磁性部材が1つだけ設けられている。なお、第1実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
(Third embodiment)
Next, the fuel injection valve by 3rd Embodiment of this invention is demonstrated based on FIG. Unlike the first embodiment, the third embodiment is provided with only one magnetic member through which a magnetic path passes. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the site | part substantially the same as 1st Embodiment, and description is abbreviate | omitted.
第3実施形態の燃料噴射弁3は、図7に示すように第3磁性部材85を有する。
第3磁性部材85は、例えばフェライト系ステンレス等の磁性材料により略円環状に形成され、コイル70に対してハウジング20の軸方向の弁座312側とは反対側にコイル70から離れて設けられている。第3磁性部材85にはエアギャップ86が形成されている。
The
The third magnetic member 85 is formed in a substantially annular shape from a magnetic material such as ferritic stainless steel, for example, and is provided away from the
エアギャップ86は、図7に示すように第3磁性部材85のコイル70側とは反対側の端部87から第3磁性部材85の略中央まで形成されている。第3磁性部材85は、特許請求の範囲に記載の「磁気絞り部材」に相当する。
As shown in FIG. 7, the
コイル70に電流が流れ磁束が発生すると、燃料噴射弁3には、図8に示すように、仮想的に2つの磁路が形成される。「短磁路」としての第3磁路M3は、固定コア60、第3筒部材23、第3磁性部材85のコイル70側の端部88、ホルダ17、第1筒部材21、可動コア50を通って再び固定コア60に戻る磁路である。また、「長磁路」としての第4磁路M4は、固定コア60、第3筒部材23、第3磁性部材85の端部87、ホルダ17、第1筒部材21、可動コア50、ニードル40の大径部44を通って再び固定コア60に戻る磁路である。
When current flows through the
第3実施形態の燃料噴射弁3では、コイル70に電流が流れると最初に第3磁路M3が形成される。第3磁路M3が通る第3磁性部材85は、エアギャップ86が形成されているため磁路面積が小さい。コイル70を流れる電流の電流値が大きくなると、第3磁路M3が通る端部88が磁気飽和する。端部88が磁気飽和すると、端部87を通る第4磁路M4が形成され、弁座312から離間したニードル40の移動時間を確保する。これにより、第3実施形態の燃料噴射弁3は、第1実施形態と同じ効果を奏する。
In the
(他の実施形態)
(ア)上述の実施形態では、磁気飽和したときに発生する電磁吸引力の大きさをニードルが弁座から離間するのに必要な力の大きさと同じであるとした。しかしながら、磁気飽和したときに発生する電磁吸引力の大きさはこれに限定されない。
(Other embodiments)
(A) In the above-described embodiment, the magnitude of the electromagnetic attractive force generated when the magnetic saturation occurs is the same as the magnitude of the force required to move the needle away from the valve seat. However, the magnitude of the electromagnetic attractive force generated when magnetic saturation occurs is not limited to this.
(イ)上述の第1実施形態および第2実施形態では、磁性部材は2つ設けられるとした。また、第3実施形態では、磁性部材は1つ設けられるとした。しかしながら,設けられる磁性部材の数はこれに限定されない。3つ以上設けられてもよい。このとき、コイルに最も近い磁性部材が特許請求の範囲に記載の「磁気絞り部材」であればよい。 (A) In the first embodiment and the second embodiment described above, two magnetic members are provided. In the third embodiment, one magnetic member is provided. However, the number of magnetic members provided is not limited to this. Three or more may be provided. At this time, the magnetic member closest to the coil may be the “magnetic diaphragm member” described in the claims.
(ウ)上述の実施形態では、磁性部材は、コイルに対してハウジングの軸方向の弁座側とは反対側にコイルから離れて設けられるとした。しかしながら、磁性部材が設けられる位置はこれに限定されない。コイルに対してハウジングの軸方向の弁座側に設けられてもよいし、コイルの径方向外側に設けられてもよい。 (C) In the above-described embodiment, the magnetic member is provided away from the coil on the side opposite to the valve seat side in the axial direction of the housing with respect to the coil. However, the position where the magnetic member is provided is not limited to this. You may provide in the valve seat side of the axial direction of a housing with respect to a coil, and may be provided in the radial direction outer side of a coil.
(エ)上述の実施形態では、第1磁性部材が磁気飽和する時刻において開弁動作を開始するとした。しかしながら、開弁動作を開始する時刻は、これに限定されない。第1磁性部材が磁気飽和する前に開弁動作を開始してもよいし、第1磁性部材が磁気飽和した後に開弁動作を開始してもよい。 (D) In the above-described embodiment, the valve opening operation is started at the time when the first magnetic member is magnetically saturated. However, the time for starting the valve opening operation is not limited to this. The valve opening operation may be started before the first magnetic member is magnetically saturated, or the valve opening operation may be started after the first magnetic member is magnetically saturated.
(オ)上述の第2実施形態では、第1磁性部材を形成する材料の透磁率は第2磁性部材を形成する材料の透磁率より低いとした。しかしながら、第1磁性部材を形成する材料の磁気特性はこれに限定されない。第1磁性部材を形成する材料の磁気特性が第2磁性部材を形成する材料の磁気特性より低ければよい。例えば、第1磁性部材を形成する材料の比抵抗が第2磁性部材を形成する材料の比抵抗より高くてもよい。 (E) In the second embodiment described above, the magnetic permeability of the material forming the first magnetic member is lower than the magnetic permeability of the material forming the second magnetic member. However, the magnetic properties of the material forming the first magnetic member are not limited to this. The magnetic characteristic of the material forming the first magnetic member may be lower than the magnetic characteristic of the material forming the second magnetic member. For example, the specific resistance of the material forming the first magnetic member may be higher than the specific resistance of the material forming the second magnetic member.
(カ)上述の第3実施形態では、エアギャップは第3磁性部材の略中央まで形成されているとした。しかしながら、エアギャップが形成される位置はこれに限定されない。エアギャップは、第3磁性部材のコイル側とは反対側の端部に形成されればよい。 (F) In the third embodiment described above, the air gap is formed up to substantially the center of the third magnetic member. However, the position where the air gap is formed is not limited to this. The air gap should just be formed in the edge part on the opposite side to the coil side of a 3rd magnetic member.
以上、本発明はこのような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により実施可能である。 As mentioned above, this invention is not limited to such embodiment, It can implement with a various form in the range which does not deviate from the summary.
1、2、3 ・・・燃料噴射弁、
20 ・・・ハウジング、
40 ・・・ニードル、
50 ・・・可動コア、
60 ・・・固定コア、
70 ・・・コイル、
91 ・・・スプリング(付勢手段)、
81、83 ・・・第1磁性部材(磁気絞り部材)、
82、84 ・・・第2磁性部材(磁路形成部材)
85 ・・・第3磁性部材(磁気絞り部材)、
86 ・・・エアギャップ、
M1 ・・・第1磁路(短磁路)、
M2 ・・・第2磁路(長磁路)、
M3 ・・・第3磁路(短磁路)、
M4 ・・・第4磁路(長磁路)。
1, 2, 3 ... fuel injection valve,
20 ・ ・ ・ Housing,
40 ... Needle,
50 ... movable core,
60 ・ ・ ・ Fixed core,
70: Coil,
91 ・ ・ ・ Spring (biasing means),
81, 83 ... 1st magnetic member (magnetic diaphragm member),
82, 84 ... second magnetic member (magnetic path forming member)
85 ... third magnetic member (magnetic diaphragm member),
86 ・ ・ ・ Air gap,
M1 ... 1st magnetic path (short magnetic path),
M2 ... 2nd magnetic path (long magnetic path),
M3 ... third magnetic path (short magnetic path),
M4: Fourth magnetic path (long magnetic path).
Claims (7)
前記ハウジング内で前記ハウジングの軸方向に往復移動可能に設けられ、前記弁座に離間または当接することにより前記噴孔を開閉するニードル(40)と、
前記ニードルの前記弁座側に設けられ、前記ニードルとともに前記ハウジングの軸方向に往復移動可能な可動コア(50)と、
前記ハウジング内に設けられ、前記可動コアの前記弁座側とは反対側に固定される固定コア(60)と、
通電により前記可動コアと前記固定コアとの間に電磁吸引力を発生させ、前記可動コアを開弁方向に吸引するコイル(70)と、
前記ニードルを閉弁方向に付勢する付勢手段(91)と、
前記ハウジングの径方向外側で前記コイルの近傍に設けられる磁気絞り部材(81、83)と、
前記ハウジングの径方向外側で前記磁気絞り部材の前記コイルとは反対側に設けられる磁路形成部材(82、84)と、
を備え、
前記コイルに通電されるとき、前記磁気絞り部材を通り磁路長さが相対的に短い短磁路(M1)、および、前記磁路形成部材を通り磁路長さが前記短磁路の磁路長さより長い長磁路(M2)が形成されることを特徴とする燃料噴射弁。 Injection hole fuel formed in the axial end is ejected (311), a valve seat formed in the counter-outlet side of said injection hole (312), and the fuel passage fuel to the injection hole flows (18) A cylindrical housing (20) forming
A needle (40) provided in the housing so as to be capable of reciprocating in the axial direction of the housing, and opening or closing the nozzle hole by being separated from or in contact with the valve seat;
A movable core (50) provided on the valve seat side of the needle and capable of reciprocating in the axial direction of the housing together with the needle;
A fixed core (60) provided in the housing and fixed to the side opposite to the valve seat side of the movable core;
A coil (70) that generates an electromagnetic attractive force between the movable core and the fixed core by energization, and attracts the movable core in a valve opening direction;
Biasing means (91) for biasing the needle in the valve closing direction;
A magnetic throttle member (81, 83 ) provided in the vicinity of the coil on the radially outer side of the housing;
Magnetic path forming members (82, 84) provided on the outer side in the radial direction of the housing on the opposite side of the coil of the magnetic diaphragm member;
With
When the coil is energized, a short magnetic path (M1 ) having a relatively short magnetic path length through the magnetic throttle member and a magnetic path length of the short magnetic path through the magnetic path forming member A fuel injection valve characterized in that a long magnetic path (M2 ) longer than the magnetic path length is formed.
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