JP6339389B2 - Fuel injection valve - Google Patents
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Description
本発明は、燃料を噴射する燃料噴射弁に関する。 The present invention relates to a fuel injection valve that injects fuel.
本技術分野の背景技術として、特開2004−285923号公報(特許文献1)に記載された燃料噴射弁が知られている。特許文献1に記載された燃料噴射弁は、固定コア(固定鉄心)及び可動コア(可動鉄心)に面倒なメッキ層等の耐摩耗処理を施さずに、両コアに高い耐摩耗性と応答性を付与することを目的としている。この目的のために、固定コアをフェライト系の高硬度磁性材製とする一方、可動コアには、コイルの励磁時に、固定コアに直接当接して両コア間にエアギャップを保持する非磁性又は可動コアよりも弱磁性のストッパ要素を、圧入によって固定している(要約参照)。具体的には、可動コアの固定コアの吸引面と対向する吸引面に嵌合凹部が形成され、この嵌合凹部に弁ばねを囲繞するカラー状のストッパ要素が圧入されている(段落0033参照)。この嵌合凹部は弁ばねが挿入される凹部によって構成される可動コアの内周面側に形成されている(図2参照)。 As a background art in this technical field, a fuel injection valve described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-285923 (Patent Document 1) is known. The fuel injection valve described in Patent Document 1 has high wear resistance and responsiveness to both cores without subjecting the fixed core (fixed iron core) and the movable core (movable iron core) to wear processing such as troublesome plating layers. The purpose is to grant. For this purpose, the fixed core is made of a ferrite-based high-hardness magnetic material, while the movable core is made of a non-magnetic or non-magnetic material that directly contacts the fixed core and holds an air gap between the cores when the coil is excited. A stopper element that is weaker than the movable core is fixed by press-fitting (see summary). Specifically, a fitting recess is formed in the suction surface of the movable core that faces the suction surface of the fixed core, and a collar-shaped stopper element that surrounds the valve spring is press-fitted into the fitting recess (see paragraph 0033). ). This fitting recessed part is formed in the inner peripheral surface side of the movable core comprised by the recessed part in which a valve spring is inserted (refer FIG. 2).
また、特許文献1の燃料噴射弁では、弁組立体は、弁座と協働して弁孔を開閉する半球状の弁部及びこの弁部を支持する弁杆部からなる弁体と、弁杆部に連結される可動コアとを備えており、弁杆部にはその外周に半径方向に突出してガイド孔の内周面に摺動する一対のジャーナル部が形成されている。また、可動コアは磁性円筒体と非磁性円筒体とに跨ってこれらの円筒体に挿入されている(段落0023参照)。 Further, in the fuel injection valve of Patent Document 1, the valve assembly includes a valve body including a hemispherical valve portion that opens and closes a valve hole in cooperation with a valve seat, and a valve rod portion that supports the valve portion; A movable core connected to the flange portion is provided, and a pair of journal portions that protrude radially in the outer periphery of the valve flange portion and slide on the inner peripheral surface of the guide hole are formed on the valve flange portion. Further, the movable core is inserted into these cylindrical bodies across the magnetic cylindrical body and the nonmagnetic cylindrical body (see paragraph 0023).
特許文献1の燃料噴射弁では、弁杆部に形成された一対のジャーナル部が弁体と可動コアとからなる弁組立体をガイド孔の内周面に対して二点で支持する構成である。このため、可動コアの外周面は、可動コアが挿入される磁性円筒体及び非磁性円筒体と接触しない状態で、支持されているものと考えられる。 In the fuel injection valve of Patent Document 1, a pair of journal portions formed in a valve rod portion is configured to support a valve assembly including a valve body and a movable core at two points with respect to the inner peripheral surface of the guide hole. . For this reason, it is thought that the outer peripheral surface of a movable core is supported in the state which does not contact the magnetic cylinder body and nonmagnetic cylinder body in which a movable core is inserted.
弁組立体(可動子)は、軸方向(摺動方向)において、離れた二点で支持する必要があるが、そのうちの一点を可動コアの外周面に設ける場合がある。このような構成にあっては、特許文献1の燃料噴射弁のようにストッパ要素が可動コアの内周面側に配置された場合、ストッパ要素は可動コアの外周面を支持する支持面に対する摺動部として機能することはない。このため、可動コアの内周面側に配置されたストッパ要素は、可動コア外周面の耐摩耗性を向上することはできない。 The valve assembly (mover) needs to be supported at two points apart in the axial direction (sliding direction), but one of them may be provided on the outer peripheral surface of the movable core. In such a configuration, when the stopper element is arranged on the inner peripheral surface side of the movable core as in the fuel injection valve of Patent Document 1, the stopper element slides on the support surface that supports the outer peripheral surface of the movable core. It does not function as a moving part. For this reason, the stopper element arrange | positioned at the inner peripheral surface side of a movable core cannot improve the abrasion resistance of a movable core outer peripheral surface.
また、可動コアの外周面をその支持面に摺動させる構成にあっては、可動コアの内周面側と外周面側とを連通する連通孔を形成して、圧送される燃料を可動コアの内周面側から外周面側に供給して潤滑剤として利用する場合がある。しかし、このような構成では、可動コアに構成される磁路が狭くなって磁束量が制限されるため、磁気特性が低下する課題がある。 Further, in the configuration in which the outer peripheral surface of the movable core is slid on the support surface, a communication hole that connects the inner peripheral surface side and the outer peripheral surface side of the movable core is formed, and the fuel to be pumped is transferred to the movable core. In some cases, the lubricant is supplied from the inner peripheral surface side to the outer peripheral surface side and used as a lubricant. However, in such a configuration, the magnetic path formed in the movable core is narrowed and the amount of magnetic flux is limited, so that there is a problem that the magnetic characteristics are deteriorated.
また、弁組立体(可動子)は、その支持面に対して摺動するため、支持面とこの支持面によって支持される弁組立体(可動子)側の被支持部との間には隙間が存在する。このため、弁組立体(可動子)の軸心が支持面に対して傾き、可動コアは固定コアの吸引面と対向する吸引面が固定コアの吸引面に対して全周で均等に当接することができず、片当たりすることがある。この場合、固定コアの吸引面に片当たりする可動コアの部分は、吸引面側の外周部である。この場合も、可動コアの内周面側に配置されたストッパ要素は固定コアの吸引面に対する当接部として機能することはない。このため、可動コアの内周面側に配置されたストッパ要素は、可動コア外周部の耐摩耗性を向上することはできない。 Further, since the valve assembly (movable element) slides with respect to the support surface, there is a gap between the support surface and the supported portion on the valve assembly (movable element) side supported by the support surface. Exists. For this reason, the axis of the valve assembly (movable element) is inclined with respect to the support surface, and the suction surface of the movable core, which faces the suction surface of the fixed core, abuts uniformly on the suction surface of the fixed core. I can't do it, and I sometimes get hit. In this case, the portion of the movable core that contacts the suction surface of the fixed core is the outer peripheral portion on the suction surface side. Also in this case, the stopper element disposed on the inner peripheral surface side of the movable core does not function as a contact portion with respect to the suction surface of the fixed core. For this reason, the stopper element arrange | positioned at the inner peripheral surface side of a movable core cannot improve the abrasion resistance of a movable core outer peripheral part.
ただし、ストッパ要素における可動コアの吸引面からの突出し量を大きくすることにより、可動コアの外周部が固定コアの吸引面に当接する前に、可動コアの内周面側に配置されたストッパ要素を固定コアの吸引面に当接させることができる。しかし、この場合は、可動コアの吸引面と固定コアの吸引面との間の磁気ギャップが大きくなり、磁気特性が低下する課題がある。 However, by increasing the protrusion amount of the movable core from the suction surface of the movable core, the stopper element disposed on the inner peripheral surface side of the movable core before the outer peripheral portion of the movable core contacts the suction surface of the fixed core. Can be brought into contact with the suction surface of the fixed core. However, in this case, there is a problem that the magnetic gap between the attraction surface of the movable core and the attraction surface of the fixed core is increased, and the magnetic characteristics are deteriorated.
なお、以下の説明では、固定コアを固定鉄心と呼び、可動コアを可動鉄心と呼んで説明する。 In the following description, the fixed core is referred to as a fixed iron core, and the movable core is referred to as a movable iron core.
本発明の目的は、可動鉄心の耐摩耗性を向上し、信頼性の高い燃料噴射弁を提供することにある。 An object of the present invention is to improve the wear resistance of a movable iron core and provide a highly reliable fuel injection valve.
上記目的を達成するために、本発明の燃料噴射弁は、可動鉄心における固定鉄心の吸引面と対向する吸引面の外周部に、可動鉄心よりも硬度が高く、非磁性又は可動鉄心よりも弱磁性の環状部を設ける。 In order to achieve the above object, the fuel injection valve of the present invention has a hardness higher than that of the movable core and weaker than that of the movable core at the outer peripheral portion of the suction surface of the movable core facing the suction surface of the fixed core. A magnetic annular part is provided.
本発明によれば、可動鉄心の傾いた場合でも、可動鉄心の磁性部が固定鉄心に直接当接して固定鉄心から直接荷重を受けるのを防ぐことができ、可動鉄心の耐摩耗性を向上することができる。 According to the present invention, even when the movable iron core is inclined, it is possible to prevent the magnetic part of the movable iron core from coming into direct contact with the fixed iron core and receiving a direct load from the fixed iron core, thereby improving the wear resistance of the movable iron core. be able to.
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of embodiments.
本発明に係る実施例について、図1乃至図9を用いて説明する。 An embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS.
本発明の第1実施例に係る燃料噴射弁について、図1〜図5、図8及び図9を用いて説明する。 A fuel injection valve according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5, 8 and 9.
まず、図1乃至図3を参照して、燃料噴射弁1の全体構成について説明する。図1は、本発明に係る燃料噴射弁の一実施例について、弁軸心(中心軸線)に沿う縦断面を示す縦断面図である。図2は、図1に示すノズル部8の近傍を拡大して示す断面図である。図3は、図2に示すノズルプレート21nをIII矢視方向から見たIII矢視図である。なお、中心軸線1aは、後述する弁体17が一体に設けられた可動子27の軸心(弁軸心)に一致し、後述する筒状体5の中心軸線に一致している。
First, the overall configuration of the fuel injection valve 1 will be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a longitudinal section along a valve axis (center axis) in an embodiment of a fuel injection valve according to the present invention. FIG. 2 is an enlarged sectional view showing the vicinity of the
燃料噴射弁1には、金属材製の筒状体5によって、その内側に燃料流路3がほぼ中心軸線1aに沿うように構成されている。筒状体5は、磁性を有するステンレス等の金属素材を用い、深絞り加工等のプレス加工により中心軸線1aに沿う方向に段付きの形状に形成されている。これにより、筒状体5は、一端側5aの径が他端側5bの径に対して大きくなっている。図1においては、一端側に形成された大径部5aが、他端側に形成された小径部5bの上側になるように描いてある。
The fuel injection valve 1 is constituted by a
図1において、上端部(上端側)を基端部(基端側)と呼び、下端部(下端側)を先端部(先端側)と呼ぶことにする。基端部(基端側)及び先端部(先端側)という呼び方は、燃料の流れ方向に基づいている。また、本明細書において説明される上下関係は図1を基準とするもので、燃料噴射弁1の内燃機関への搭載時における上下方向とは関係がない。 In FIG. 1, the upper end portion (upper end side) is referred to as a base end portion (base end side), and the lower end portion (lower end side) is referred to as a distal end portion (front end side). The term “proximal end portion (proximal end side)” and “distal end portion (distal end side)” are based on the fuel flow direction. Further, the vertical relationship described in this specification is based on FIG. 1 and is not related to the vertical direction when the fuel injection valve 1 is mounted on the internal combustion engine.
筒状体5の基端部には燃料供給口2が設けられ、この燃料供給口2に、燃料に混入した異物を取り除くための燃料フィルタ13が取り付けられている。燃料フィルタ13は、筒状の芯金13aと、樹脂材料製のフレーム13bと、メッシュ状のフィルタ本体13cとで構成されている。フレーム13bの樹脂材料は、例えば、ナイロン、フッ素樹脂等であり、芯金13aと一体に成形されている。フィルタ本体13cはフレーム13bに取り付けられ、芯金13aが筒状体5の大径部5aの内側に圧入されることにより、筒状体5の基端部に固定されている。
A fuel supply port 2 is provided at the proximal end of the
筒状体5の基端部は径方向外側に向けて拡径するように曲げられた鍔部(拡径部)5dが形成され、鍔部5dとカバー47の基端側端部47aとで形成される環状凹部(環状溝部)4にOリング11が配設されている。
The base end portion of the
筒状体5の先端部には、弁体17と弁座部材15とからなる弁部7が構成されている。弁座部材15には、中心軸線1aに沿う方向に貫通する貫通孔15aが形成されている。貫通孔15aの途中には下流側に向かって縮径する円錐面が形成され、貫通孔15aはこの円錐面によって段付き状に形成されている。そして円錐面上には弁座15bが構成され、弁体17が弁座15bに離接することにより、燃料通路の開閉が行われる。なお、弁座15bが形成された円錐面全体を弁座面と呼ぶ場合もある。
A
貫通孔15aにおける、円錐面から上側の内周面は、弁体17を収容する弁体収容孔を構成する。弁体収容孔を構成する貫通孔15aの内周面に、弁体17を中心軸線1aに沿う方向に案内するガイド面15cが形成されている。ガイド面15cの上流側には、上流側に向かって拡径する拡径部15dが形成されている。拡径部15dは弁体17の組付けを容易にすると共に、燃料通路断面を拡大するのに役立っている。一方、弁体収容孔15aの下端部は弁座部材15の先端面15tに開口し、この開口は燃料導入孔15eを構成する。
The inner peripheral surface on the upper side from the conical surface in the through-
弁座部材15は、筒状体5の先端側内側に挿入され、レーザ溶接により筒状体5に固定されている。レーザ溶接19は、筒状体5の外周側から全周に亘って実施されている。この場合、弁座部材15を筒状体5の先端側内側に圧入した上で、弁座部材15をレーザ溶接により筒状体5に固定してもよい。
The
図2に示すように、弁座部材15の先端側の端面(以下、先端面と言う)15tには、ノズルプレート21nが取り付けられている。ノズルプレート21nは弁座部材15に対してレーザ溶接により固定されている。レーザ溶接部23は、燃料噴射孔110−1〜110−10(図3参照)が形成された噴射孔形成領域を取り囲むようにして、この噴射孔形成領域の周囲を一周している。
As shown in FIG. 2, a
また、ノズルプレート21nは板厚が均一な板状部材(平板)で構成されており、中央部に外方に向けて突き出すように突状部21naが形成されている。突状部21naは曲面(例えば球状面)で形成されている。突状部21naの内側には燃料室21aが形成されている。この燃料室21aは弁座部材15に形成された燃料導入孔15eに連通しており、燃料導入孔15eを通じて燃料室21aに燃料が供給される。燃料室21aの半径r21aは燃料導入孔15eの半径r15eよりも大きい。
The
突状部21naには複数の燃料噴射孔110−1〜110−10が形成されている。燃料噴射孔110−1〜110−10は、その入口開口が半径r15eよりも径方向外側に形成されており、出口開口は入口開口よりもさらに径方向外側に形成されている。このため、図2に示すように、燃料噴射孔110−3,110−8の中心軸線110−3a,110−8aは燃料噴射弁1の中心軸線1aに対して傾斜している。燃料噴射孔110−1,110−2,110−4〜110−7,110−9,110−10の中心軸線も、燃料噴射弁1の中心軸線1aに対して傾斜している。ただし、各中心軸線の傾斜方向及び傾斜角は、燃料を後述する方向に噴射するため、各燃料噴射孔毎に異なる。
A plurality of fuel injection holes 110-1 to 110-10 are formed in the protruding portion 21na. Fuel injection holes 110-1~110-10, the inlet opening is formed in the radially outward than the radius r 15e, the outlet opening is formed further radially outward than the inlet opening. Therefore, as shown in FIG. 2, the central axes 110-3a and 110-8a of the fuel injection holes 110-3 and 110-8 are inclined with respect to the
本実施例では、図3の平面上において、燃料噴射孔110−1〜110−5から噴射される燃料は矢印Aで示す方向に噴射されるように、また燃料噴射孔110−6〜110−10から噴射される燃料は矢印Bで示す方向に噴射されるように、各燃料噴射孔110−1〜110−10の中心軸線の傾き角が設定されている。これにより、本実施例では、燃料が二方向に分かれて噴射される二方向噴霧を形成する。燃料噴霧の形態については、二方向噴霧に限定されるものではなく、さらに多方向に噴霧を形成してもよく、或いは一方向のみに噴霧を形成するものであってもよい。なお、以下、燃料噴射孔110−1〜110−10を区別する必要のない場合は、単に「燃料噴射孔110」として説明する。 In the present embodiment, the fuel injected from the fuel injection holes 110-1 to 110-5 is injected in the direction indicated by the arrow A on the plane of FIG. 3, and the fuel injection holes 110-6 to 110- The inclination angle of the central axis of each of the fuel injection holes 110-1 to 110-10 is set so that the fuel injected from 10 is injected in the direction indicated by arrow B. Thereby, in a present Example, the two-way spray in which a fuel is divided and injected in two directions is formed. The form of the fuel spray is not limited to the two-way spray, and the spray may be formed in more than one direction, or may be formed in only one direction. Hereinafter, when it is not necessary to distinguish between the fuel injection holes 110-1 to 110-10, the fuel injection holes 110-1 to 110-10 are simply described as “fuel injection holes 110”.
上述したノズルプレート21nによって、燃料噴霧の形態を決定する燃料噴射部21が構成される。本実施例では、棒状の燃料を噴射する燃料噴射孔110−1〜110−10を燃料噴射部21に設けているが、燃料を旋回させる旋回室を燃料噴射孔110−1〜110−10の上流側に設け、燃料噴射孔110−1〜110−10から旋回燃料をコーン状に噴射するようにしてもよい。
The
本実施例において、燃料噴射孔110を開閉する弁部7は弁座部材15と弁体17とによって構成され、燃料噴霧の形態を決定する燃料噴射部21はノズルプレート21nによって構成される。そして、弁部7と燃料噴射部21とは、燃料噴射を行うためのノズル部8を構成している。すなわち、本実施例におけるノズル部8は、ノズルプレート21nがノズル部8の本体側(弁座部材15)の先端面15tに接合されて構成されている。
In this embodiment, the
また、本実施例では、弁体17は、球状を成すボール弁を用いている。このため、弁体17におけるガイド面15cと対向する部位には、周方向に間隔を置いて複数の切欠き面17aが設けられ、この切欠き面17aによって燃料通路が構成されている。ボール弁以外で弁体17を構成することも可能である。例えば、ニードル弁を用いてもよい。
In the present embodiment, the
筒状体5の中間部には弁体17を駆動するための駆動部9が配置されている。駆動部9は電磁アクチュエータ(電磁駆動部)で構成されている。具体的には、駆動部9は、筒状体5の内部(内周側)に固定された固定鉄心25と、筒状体5の内部において固定鉄心25に対して先端側に配置され、中心軸線1aに沿う方向に移動可能な可動子(可動部材)27と、固定鉄心25と可動子27に構成された可動鉄心27aとが微小ギャップδを介して対向する位置で筒状体5の外周側に外挿された電磁コイル29と、電磁コイル29の外周側で電磁コイル29を覆うヨーク33とによって構成されている。
A drive unit 9 for driving the
筒状体5の内側には可動子27及び可動鉄心27aが収容されており、筒状体5は可動鉄心27aの外周面と対向して可動鉄心27aを囲繞するハウジングを構成している。
A
可動鉄心27aと固定鉄心25とヨーク33とは、電磁コイル29に通電することにより生じる磁束が流れる閉磁路を構成する。磁束は微小ギャップδを通過するが、微小ギャップδの部分で筒状体5を流れる漏れ磁束を低減するため、筒状体5の微小ギャップδに対応する位置に、非磁性部或いは筒状体5の他の部分よりも弱磁性の弱磁性部5cが設けられている。以下、この非磁性部或いは弱磁性部5cは、単に非磁性部5cと呼んで説明する。非磁性部5cは、筒状体5に対する磁性を有する筒状体5に非磁性化処理を行うことにより形成することができる。このような非磁性化処理は、例えば熱処理によって行うことができる。また、熱処理又は冷間加工等によって非磁性部5cの硬度を高める高硬度化処理も実施する。或いは、磁性を有する筒状体5に非磁性の筒状体5cを接続してもよい。この場合、非磁性の筒状体5cは筒状体5よりも高硬度の材料であることが好ましい。或いは、筒状体5の外周面に環状凹部を形成することにより非磁性部5cに相当する部分を薄肉化して構成することができる。
The
電磁コイル29は、樹脂材料で筒状に形成されたボビン31に巻回され、筒状体5の外周側に外挿されている。電磁コイル29はコネクタ41に設けられたターミナル43に電気的に接続されている。電磁コイル29、ボビン31及びターミナル43等によってコイル装置70が構成される。コネクタ41には図示しない外部の駆動回路が接続され、ターミナル43を介して、電磁コイル29に駆動電流が通電される。
The
固定鉄心25は、磁性金属材料からなる。固定鉄心25は筒状に形成され、中心部を中心軸線1aに沿う方向に貫通する貫通孔25aを有する。固定鉄心25は、筒状体5の小径部5bの基端側に圧入固定され、筒状体5の中間部に位置している。小径部5bの基端側に大径部5aが設けられていることにより、固定鉄心25の組付けが容易になる。固定鉄心25は溶接により筒状体5に固定してもよいし、溶接と圧入を併用して筒状体5に固定してもよい。
The fixed
可動子27は、基端側に大径部27aが形成されており、この大径部27aが固定鉄心25と対向する可動鉄心27aを構成する。可動子27の可動鉄心27aに対して先端側には小径部27bが形成されており、この小径部27bの先端に弁体17が溶接により固定されている。この小径部27bは可動鉄心27aと弁体17とを接続する接続部27bを構成する。本実施例では、可動鉄心27aと接続部27bとを一体(同一材料からなる一部材)に形成しているが、二つの部材を接合して構成してもよい。本実施例では、弁体17を可動子27と別の構成要素としているが、弁体17を可動子27の一部に含めてもよい。
The
上述したように本実施例では、可動鉄心27aは、弁体17と連結され、固定鉄心25との間に作用する磁気吸引力によって、弁体27を開閉弁方向に駆動する部材である。
As described above, in this embodiment, the
また、可動鉄心27aの外周面が筒状体5の内周面に接触することにより、可動子27は中心軸線1aに沿う方向(開閉弁方向)における移動を案内される。この場合、上述した非磁性部5cは非磁性化処理によりその硬度を高めるとよい。或いは、筒状体5の他の部分よりも硬度の高い非磁性部材(筒状体)を使用して非磁性部5cを構成するとよい。そして、この非磁性部5cで可動鉄心27aの外周部を案内する案内面(支持面)を構成するとよい。これにより、可動鉄心27aの外周部が摺動する筒状体5側の摺動面の耐摩耗性を高めることができる。
Moreover, when the outer peripheral surface of the
可動鉄心27aには、固定鉄心25と対向する端面に開口する凹部27cが中心軸線1a方向に形成されている。凹部27cの底面にはスプリング(コイルばね)39のばね座となる環状面27eが形成されている。環状面27eの内周側には中心軸線1aに沿って小径部(接続部)27bの先端側端部まで貫通する貫通孔27fが形成されている。また、小径部27bには側面に開口部27dが形成されている。小径部27bの外周面と筒状体5の内周面との間には背圧室37が形成されている。貫通孔27fが凹部27cの底面に開口し、開口部27dが小径部27bの外周面に開口することにより、可動子27の内部に、可動子27の基端部側と可動子27の側面部に形成された背圧室37とを連通する燃料流路3が構成される。
The
固定鉄心25の貫通孔25aと可動鉄心27aの凹部27cとに跨って、コイルばね39が圧縮状態で配設されている。コイルばね39は、可動子27を、弁体17が弁座15bに当接する方向(閉弁方向)に付勢する付勢部材として機能している。
A
固定鉄心25の貫通孔25aの内側にはアジャスタ(調整子)35が配設されており、コイルばね39の基端側端部はアジャスタ35の先端側端面に当接している。中心軸線1aに沿う方向におけるアジャスタ35の貫通孔25a内での位置を調整することにより、コイルばね39による可動子27(すなわち弁体17)の付勢力が調整される。アジャスタ35は、中心部を中心軸線1aに沿う方向に貫通する燃料流路3を有する。燃料は、アジャスタ35の燃料流路3を流れた後、固定鉄心25の貫通孔25aの先端側部分の燃料流路3に流れ、可動子27内に構成された燃料流路3に流れる。
An adjuster (adjuster) 35 is disposed inside the through-hole 25 a of the fixed
ヨーク33は、磁性を有する金属材料でできており、燃料噴射弁1のハウジングを兼ねている。ヨーク33は大径部33aと小径部33bとを有する段付きの筒状に形成されている。大径部33aは電磁コイル29の外周を覆って円筒形状を成しており、大径部33aの先端側に大径部33aよりも小径の小径部33bが形成されている。小径部33bは筒状体5の小径部5bの外周に圧入又は挿入されている。これにより、小径部33bの内周面は筒状体5の外周面に緊密に接触している。このとき、小径部33bの内周面の少なくとも一部は、可動鉄心27aの外周面と筒状体5を介して対向しており、この対向部分における閉磁路の磁気抵抗を小さくしている。
The
ヨーク33の先端側端部の外周面には周方向に沿って環状凹部33cが形成されている。環状凹部33cの底面に形成された薄肉部において、ヨーク33と筒状体5とがレーザ溶接24により全周に亘って接合されている。ヨーク33は、その先端側端部が弁座部材15の基端側端部に対して先端側に位置している。このため、ヨーク33と弁座部材15とが中心軸線1aに沿う方向において重複する範囲に設けられており、筒状体5の先端部を補強している。なお、弁座部材15のレーザ溶接部19はヨーク33の先端側端部よりもさらに先端側に位置しており、弁座部材15とヨーク33との組み付け順序に制約が生じないようにしている。
An
筒状体5の先端部にはフランジ部49aを有する円筒状のプロテクタ49が外挿され、筒状体5の先端部がプロテクタ49によって保護されている。プロテクタ49はヨーク33のレーザ溶接部24の上を覆っている。
A
プロテクタ49のフランジ部49aと、ヨーク33の小径部33bと、ヨーク33の大径部33aと小径部33bとの段差面とによって環状溝34が形成され、環状溝34にOリング46が外挿されている。Oリング46は、燃料噴射弁1が内燃機関に取り付けられる際に、内燃機関側に形成された挿入口の内周面とヨーク33における小径部33bの外周面との間で液密及び気密を確保するシールとして機能する。
An
燃料噴射弁1の中間部から基端側端部の近傍までを、樹脂カバー47がモールドされて被覆している。樹脂カバー47の先端側端部はヨーク33の大径部33aの基端側の一部を被覆している。また、樹脂カバー47は電磁コイル29とターミナル43とを接続する配線部材を被覆し、樹脂カバー47によりコネクタ41が一体的に形成されている。
A
次に、燃料噴射弁1の動作について説明する。 Next, the operation of the fuel injection valve 1 will be described.
電磁コイル29が非通電状態にあり電磁コイル29に駆動電流が流れていない場合、可動子27はコイルばね39により閉弁方向に付勢され、弁体17が弁座15bに当接(着座)した状態にある。この場合、固定鉄心25の先端側端面と可動鉄心27aの基端側端面との間には、ギャップδが存在する。なお、本実施例では、このギャップδは可動子27(すなわち弁体17)のストロークに等しい。
When the
電磁コイル29が通電状態に切り替わり電磁コイル29に駆動電流が流れると、可動鉄心27aと固定鉄心25とヨーク33とによって構成される閉磁路に磁束が発生する。この磁束により、ギャップδを挟んで対向する固定鉄心25と可動鉄心27aとの間に磁気吸引力が発生する。この磁気吸引力が、コイルばね39による付勢力や、可動子27に対して閉弁方向に作用する燃料圧力などの合力に打ち勝つと、可動子が開弁方向に移動し始める。可動子27が開弁方向にギャップδに等しい距離δだけ移動して固定鉄心25に当接すると、可動鉄心27aは開弁方向への移動を止められ、開弁して静止した状態に至る。
When the
可動子27が開弁方向に移動して弁体17が弁座15bから離れると、弁体17と弁座15bとの間に隙間(燃料流路)が形成され、燃料導入孔15eを通じて燃料室21aに燃料が流れる。燃料導入孔15eから燃料室21aに供給された燃料は、燃料室21aの中央部から径方向外側に向かって流れ、燃料噴射孔110の入口開口から燃料噴射孔110の内部に流入し、出口開口より燃料噴射弁1の外部に噴射される。
When the
電磁コイル29の通電を打ち切ると、磁気吸引力が減少し、やがて消失する。この段階で、磁気吸引力がコイルばね39の付勢力よりも小さくなると、可動子27が閉弁方向へ移動を開始する。弁体17が弁座15bに当接すると、弁体17は弁部7を閉弁して静止した状態に至る。
When the energization of the
可動子27が開弁方向に移動して弁体17が弁座15bから離れ始める時点から、可動子27が閉弁方向へ移動して弁体17が再び弁座15bに当接する時点までを開弁時(開弁状態)と呼び、弁体17が弁座15bに当接して閉弁している間を閉弁時(閉弁状態)と呼ぶ。
The time from when the
なお、可動鉄心27aと固定鉄心25との間に作用するスクイズ力を低減するために、可動鉄心27aの固定鉄心25と対向する端面に突起を設ける場合がある。このような場合は、弁体17の移動距離(ストローク)はギャップδから突起高さを差し引いた大きさになる。また、可動鉄心27aと固定鉄心25とが接触する前に、可動子27の開弁方向への移動を制限するストッパを設ける場合もある。
In order to reduce the squeeze force acting between the
次に、図4、図5、図8及び図9を参照して、駆動部9の構成を詳細に説明する。 Next, the configuration of the drive unit 9 will be described in detail with reference to FIGS. 4, 5, 8, and 9.
図4は、図1に示す燃料噴射弁1の駆動部9を拡大して示す断面図である。なお、図4では中心軸線1aから右側だけを示しているが、左側の部分は中心軸線1aを対象軸として右側の部分が対称に構成されている。
4 is an enlarged cross-sectional view of the drive unit 9 of the fuel injection valve 1 shown in FIG. In FIG. 4, only the right side from the
筒状体5には、上述したように、非磁性部5cが設けられている。非磁性部5cは固定鉄心25の吸引面25bと可動鉄心27aの吸引面27hとがギャップgを挟んで対向する部分の周囲を囲むように設けられている。すなわち、非磁性部5cは、その内周面が固定鉄心25の吸引面25b側の外周面と可動鉄心27aの吸引面27h側の外周面とに対向するように、設けられている。
As described above, the
可動鉄心27aの吸引面27h側の外周面には、ブッシュ60が設けられている。ブッシュ60は非磁性或いは可動鉄心27aよりも弱磁性の材料からなる環状部材である。また、ブッシュ60が弱磁性を有する場合においては、ブッシュ60は固定鉄心25よりも弱磁性の材料で構成される。
A
ブッシュ60の外周面は非磁性部5cの内周面と対向している。ブッシュ60を設けるために、可動鉄心27aの吸引面27h側の外周面には、段差面27adと、段差面27adによって可動鉄心27aの外周面から低く窪んだ位置で可動鉄心27aを周回する周面27acとが形成されている。段差面27adと周面27acとで形成される凹状部にブッシュ60が嵌められている。本実施例では、ブッシュ60は可動鉄心27aに圧入して固定している。
The outer peripheral surface of the
ブッシュ60の中心軸線1aに沿う方向の長さ寸法l60は、可動鉄心27aの中心軸線1aに沿う方向の長さ寸法よりも短く、ブッシュ60の外周面の全範囲が非磁性部5cの内周面と対向する長さに設定されている。本実施例では、ヨーク33は、ボビン31の下端位置で、大径部33aから小径部33bに遷移し、ヨーク33の内周面が磁性を有する筒状体5の外周面に接触している。可動鉄心27aの外周面は、ヨーク33の内周面が磁性を有する筒状体5の外周面に接触する位置で、筒状体5を介してヨーク33の内周面と対向している。これにより、ヨーク33と可動鉄心27aとの間に磁路が形成される。このため、非磁性部5cの下端は可動鉄心27aの下端よりも上側に位置している。また、非磁性部5cの下端はボビン31の下端よりもさらに上側に位置している。
The length dimension l 60 in the direction along the
吸引面27hの幅(厚さ)寸法W27は磁路の断面積を大きくするため、大きくする必要がある。そのため、ブッシュ60の幅寸法W60は可動鉄心27aの吸引面27hの幅寸法W27よりも小さい。ブッシュ60の幅寸法W60を小さくしても、可動鉄心27aの吸引面27hの幅寸法W27は減少する。このため、可動鉄心27aは、その飽和磁束密度B27が固定鉄心25の飽和磁束密度B25よりも大きくなるように、材料を選定する。
The width of the
図9は、可動鉄心17aの固定鉄心25と対向する面積Sと磁束量との関係を説明する図である。可動鉄心27aの飽和磁束密度がB2(B2>B1)の場合には、対向面積がS1の値で開弁吸引力に必要な磁束量が得られる。なお、B1は固定子鉄心25の飽和磁束密度である。これに対して、可動鉄心27aの飽和磁束密度がB1の場合には、対向面積がS1の値では開弁吸引力に必要な磁束量が得られなくなる。可動鉄心27aの吸引面27hはブッシュ60を設けることにより、固定子鉄心25の吸引面25bよりも狭くなる。そこで、可動鉄心27aの材料を選定することにより、可動鉄心27aの飽和磁束密度が固定子鉄心25の飽和磁束密度B1よりも大きくなるようにする。
FIG. 9 is a diagram for explaining the relationship between the area S of the
また、ブッシュ60は、その硬度が可動鉄心27aの硬度よりも高い高硬度材料で作られる。また、非磁性部5c及び固定鉄心25もブッシュ60と同程度の硬度を有する高硬度材料で製作される。従って、ブッシュ60、非磁性部5c及び固定鉄心25は同じ材料で構成してもよい。或いは、固定鉄心25は磁気特性についての制約があるため、ブッシュ60及び非磁性部5cよりも高度の低い材料で製作し、可動鉄心27aが当接する吸引面25bに保護膜を形成するようにしてもよい。
The
図5は、可動鉄心27aの斜視図である。本実施例では、ブッシュ60の吸引面27h側の側面は、吸引面27hと同じ高さに形成されて、吸引面27hと同一平面上に構成されている。また、ブッシュ60の外周面は、可動鉄心27aの外周面27aa(図5参照)と同じ半径(直径)に形成されて、外周面27aaと同一の円筒面上に構成される。このため、開弁時には、可動鉄心27aの吸引面27hは固定鉄心25の吸引面25bと当接する。また、可動子27が開閉弁方向(中心軸線1aに沿う方向)に駆動されるとき、可動鉄心27aの外周面27aaは筒状体5の内周面に摺接する。
FIG. 5 is a perspective view of the
しかし、ブッシュ60の吸引面27h側の側面が固定鉄心25の吸引面25bと当接することにより、吸引面25bと当接するときの荷重をブッシュ60で負担することができ、吸引面27hの摩耗を防止或いは抑制することができる。また、ブッシュ60の外周面が非磁性部5cの内周面に摺動することにより、摺動時に可動鉄心27aに作用する荷重をブッシュ60で負担することができ、可動鉄心27aの外周面27aaの摩耗を防止或いは抑制することができる。
However, since the side surface on the
また、可動鉄心27aの外周面は、上側(吸引面27h側)外周面27aaと下側(反吸引面27h側)外周面27abとで構成されている。外周面27aaの半径(直径)はブッシュ60の半径(直径)と同じであり、外周面27aaとブッシュ60の外周面とで一つの円筒面を構成する。外周面27abの半径(直径)は外周面27aaの半径(直径)よりも僅かに小さくなっている。すなわち、外周面27aaと外周面27abとは段付の外周面を形成する。これにより、外周面27aaと筒状部5cの内周面との間の隙間に対して、外周面27abと筒状部5cの内周面との間の隙間を大きくすることができ、可動鉄心27aの外周面と筒状部5cの内周面との間に作用する燃料から受ける粘性抵抗を小さくすることができる。
Further, the outer peripheral surface of the
可動鉄心27aの外周面27aaの摩耗を防止するために、ブッシュ60の外周面の半径(直径)を外周面27aaの半径(直径)よりも僅かに大きくして、ブッシュ60の外周面が外周面27aaよりも径方向外側に僅かに突出するようにしてもよい。ブッシュ60の外周面の半径(直径)に対して外周面27aaの半径(直径)を小さくし過ぎると、
外周面27aaと筒状体5の内周面との間の隙間が大きくなり、磁路における磁気抵抗が増加するので好ましくない。
In order to prevent wear of the outer peripheral surface 27aa of the
Since the gap between the outer peripheral surface 27aa and the inner peripheral surface of the
図8は、可動子27の軸心1a’が中心軸線1aに対して傾斜した状態を示す拡大断面図である。可動子27の軸心1a’が中心軸線1aに対して傾くと、可動鉄心27aの吸引面27hが固定鉄心25の吸引面25bに対して全周で均等に当接することができず、片当たりする。本実施例では、ブッシュ60が可動鉄心27aの外周部に設けられていることにより、図8に示すように、ブッシュ60が固定鉄心25の吸引面25bに当接する。このため、可動子27の軸心1a’が中心軸線1aに対して傾斜した状態で可動子27が固定鉄心25の吸引面25bに当接する場合も、可動鉄心27aの吸引面27hの摩耗を防止することができる。
FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view showing a state in which the
さらに、本実施例では、ブッシュ60が可動鉄心27aの吸引面27h側の外周部に設けられていることにより、非磁性部5c側への漏れ磁束を低減する効果が期待できる。非磁性部5cを設けていても、非磁性部5cを通る磁束(漏れ磁束)を無くすことができない場合もある。ブッシュ60が設けられていることで、磁束が可動鉄心27aの吸引面27hの中央部に寄せられ、非磁性部5cを通る漏れ磁束を低減できる。特に、非磁性部5cを上述した薄肉部で構成する場合には、大きな効果が期待できる。
Furthermore, in this embodiment, since the
また、本実施例では、外周面27abの半径(直径)が外周面27aaの半径(直径)よりも小さいことにより、可動子27が図8のように傾斜しても外周面27abが筒状体5に接触し難くなる。これにより、可動子27が傾斜した場合に、ブッシュ60が非磁性部5cに確実に接触できるようにすることができる。
In the present embodiment, since the radius (diameter) of the outer peripheral surface 27ab is smaller than the radius (diameter) of the outer peripheral surface 27aa, the outer peripheral surface 27ab is a cylindrical body even when the
次に、本発明の第2実施例について、図6を参照して説明する。図6は、図1に示す燃料噴射弁1に適用可能な駆動部9の第2実施例であり、駆動部9を拡大して示す断面図である。燃料噴射弁1の基本的な構成は第1実施例で説明した構成をそのまま使用することができる。また、第1実施例と同じ構成については、同じ符号を用いており、以下第1実施例との差異について説明する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a second embodiment of the drive unit 9 applicable to the fuel injection valve 1 shown in FIG. 1, and is a cross-sectional view showing the drive unit 9 in an enlarged manner. As the basic configuration of the fuel injection valve 1, the configuration described in the first embodiment can be used as it is. The same reference numerals are used for the same components as in the first embodiment, and differences from the first embodiment will be described below.
本実施例では、ブッシュ(環状部材)60の可動鉄心27aの吸引面27h側の側面が、h27の高さ寸法で吸引面27hから上方に突き出すように構成されている。これにより、開弁時に、ブッシュ(環状部材)60の吸引面27h側の側面が固定鉄心25の吸引面25bに当接し、吸引面27hと吸引面25bとの間に隙間が維持される。このため、燃料による吸引面27hと吸引面25bとの吸着現象を防止或いは抑制して、可動子27の閉弁動作の遅れを防止或いは抑制することができる。また、本実施例によれば、消磁を早めて閉弁遅れを抑制することができる。
In this embodiment, the bush (annular member) 60 side of the
上述したブッシュ(環状部材)60の吸引面27h側の側面が吸引面27hより上方に突き出すように構成されている構成を除いては、第1実施例と同様な構成であり、第1実施例と同じ効果を得ることができる。
Except for the configuration in which the side surface on the
次に、本発明の第3実施例について、図7を参照して説明する。図7は、図1に示す燃料噴射弁1に適用可能な駆動部9の第3実施例であり、駆動部9を拡大して示す断面図である。燃料噴射弁1の基本的な構成は第1実施例で説明した構成をそのまま使用することができる。また、第1実施例と同じ構成については、同じ符号を用いており、以下第1実施例との差異について説明する。 Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 shows a third embodiment of the drive unit 9 applicable to the fuel injection valve 1 shown in FIG. As the basic configuration of the fuel injection valve 1, the configuration described in the first embodiment can be used as it is. The same reference numerals are used for the same components as in the first embodiment, and differences from the first embodiment will be described below.
本実施例では、ブッシュ60を設ける代わりに、第1実施例においてブッシュ60を配置した可動鉄心27aの部分(磁性部)を非磁性化処理すると共に、硬度を高める処理(高硬度化処理)を行った高硬度非磁性部60’を設けたものである。非磁性化処理は当該部分60’を非磁性或いは可動鉄心27aよりも弱磁性にするための処理である。このような非磁性化処理及び高硬度化処理は熱処理によって行うことができる。或いは、高硬度化のための熱処理を行うと、磁気特性が低下して非磁性化されることになる。また、本実施例において第2実施例と同様な構成を実現するために、可動鉄心27aの吸引面27hの外周部に突状部を形成しておき、この突状部を含めて非磁性化処理及び高硬度化処理を行ってもよい。
In this embodiment, instead of providing the
本実施例では、ブッシュ60を構成する環状部材が不要になり、部品点数を減らすことができる。また、非磁性部5cと摺動する摺動部が可動鉄心27aで構成されるため、非磁性部5cと摺動する摺動部の形状における精度を高めることができる。
In this embodiment, the annular member constituting the
本発明に係る各実施例では、ブッシュ60或いは高硬度非磁性部60’により、可動鉄心27aの固定鉄心25と対向する側の外周部に、非磁性或いは可動鉄心27aよりも弱磁性であり、かつ可動鉄心27aよりも高硬度に構成された環状部60,60’が構成されている。
In each embodiment according to the present invention, the
上記各実施例では、ブッシュ60或いは高硬度非磁性部60’が非磁性部5cと摺動するようにしたので、可動鉄心27aは耐摩耗性については配慮する必要がなくなり、磁気特性を優先して磁気特性に優れた材料を選定して使用することができる。
In each of the above embodiments, the
また、ブッシュ60或いは高硬度非磁性部60’の硬度と固定鉄心25の硬度と非磁性部5c(ハウジング部の非磁性或いは弱磁性部分)の硬度とは同程度にすることが好ましい。このために、ブッシュ60或いは高硬度非磁性部60’の硬度は、可動鉄心27aの硬度よりも大きくし、さらに固定鉄心25及び非磁性部5c(ハウジング部の非磁性或いは弱磁性部分)の硬度以上の高さを確保するとよい。
Further, it is preferable that the hardness of the
上述した各実施例において、可動鉄心27aの材料としては、例えば、フェライト系またはマルテンサイト系の磁性材、或いはパーマロイなどを使用することができ、固定鉄心25の材料としては、例えば、フェライト系またはマルテンサイト系の高硬度磁性材等を使用することができ、非磁性部5cおよびブッシュ60の材料としては、例えば、オーステナイト系ステンレス鋼等を使用することができる。
In each of the embodiments described above, as the material of the
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、一部の構成の削除や、記載されていない他の構成の追加が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and some components can be deleted or other components not described can be added.
1…燃料噴射弁、5…筒状体、5c…非磁性部、9…駆動部、25…固定鉄心、25b…吸引面、27a…可動鉄心、27h…吸引面、27aa,外周面27ab…可動鉄心の外周面、27ac…可動鉄心の周面、27ad…可動鉄心の段差面、60…ブッシュ、60’…高硬度非磁性部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel injection valve, 5 ... Cylindrical body, 5c ... Non-magnetic part, 9 ... Drive part, 25 ... Fixed iron core, 25b ... Suction surface, 27a ... Movable iron core, 27h ... Suction surface, 27aa, outer peripheral surface 27ab ... Movable The outer peripheral surface of the iron core, 27ac ... the peripheral surface of the movable iron core, 27ad ... the stepped surface of the movable iron core, 60 ... the bush, 60 '... the high hardness nonmagnetic part.
Claims (4)
前記可動鉄心の前記固定鉄心と対向する側の外周部に、非磁性或いは前記可動鉄心よりも弱磁性であり、かつ前記可動鉄心よりも高硬度に構成された環状部が設けられ、
前記環状部は、前記ハウジング部材の内周面と対向すると共に、開弁時に前記固定鉄心と当接するように構成され、
さらに前記環状部は、燃料噴射弁の中心軸線に沿う方向における長さ寸法が前記中心軸線に沿う方向における前記可動鉄心の長さ寸法よりも短く、かつ前記環状部の外周面の全範囲が前記非磁性部又は弱磁性部の内周面と対向する長さに設定されることを特徴とする燃料噴射弁。 A valve seat and a valve body that open and close the fuel passage in cooperation with each other, and an electromagnetic drive unit that drives the valve body. The fixed core and the fixed iron core connected to the valve body are connected to the electromagnetic drive unit. A magnetic core that drives the valve element in the direction of the on-off valve by a magnetic attractive force acting between the magnetic core and a magnetic path that is energized to generate a magnetic flux between the fixed iron core and the movable iron core. An electromagnetic coil , a housing member that has magnetism and surrounds the movable iron core, and a non-magnetic part or a weak magnetic part provided in an outer peripheral side portion of the housing member facing the fixed iron core and the movable iron core, In a fuel injection valve equipped with
An annular portion that is nonmagnetic or weaker than the movable iron core and has a higher hardness than the movable iron core is provided on the outer peripheral portion of the movable iron core that faces the fixed iron core,
It said annular portion, prior together to face the inner peripheral surface of the KIHA Ujingu member, adapted to said fixed iron core and the contact when the valve is opened,
Further, the annular portion has a length dimension in the direction along the central axis of the fuel injection valve is shorter rather than the length of the movable core in a direction along the central axis, and the entire range of the outer peripheral surface of the annular portion A fuel injection valve characterized in that it is set to a length that opposes the inner peripheral surface of the non-magnetic part or the weak magnetic part .
前記可動鉄心の飽和磁束密度は前記固定鉄心の飽和磁束密度よりも高いことを特徴とする燃料噴射弁。 The fuel injection valve according to claim 1, wherein
The fuel injection valve according to claim 1, wherein a saturation magnetic flux density of the movable iron core is higher than a saturation magnetic flux density of the fixed iron core.
前記ハウジング部材の前記可動鉄心を囲繞する部分は、非磁性或いは前記ハウジング部材の他の部分よりも弱磁性であり、前記ハウジング部材の前記非磁性或いは弱磁性部分の内周面で、前記環状部の外周面を開閉弁方向に案内するように構成されたことを特徴とする燃料噴射弁。 The fuel injection valve according to claim 2,
A portion surrounding the movable iron core of the housing member is nonmagnetic or weaker than other portions of the housing member, and the annular portion is an inner peripheral surface of the nonmagnetic or weak magnetic portion of the housing member. A fuel injection valve configured to guide the outer peripheral surface of the fuel in the direction of the on-off valve.
前記環状部の硬度は前記固定鉄心及び前記ハウジング部材の前記非磁性或いは弱磁性部分の硬度以上であることを特徴とする燃料噴射弁。 The fuel injection valve according to claim 3,
The fuel injection valve according to claim 1, wherein a hardness of the annular portion is equal to or higher than a hardness of the non-magnetic or weakly magnetic portion of the fixed iron core and the housing member.
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