JP6426556B2 - 燃料噴射装置 - Google Patents
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Description
また、特許文献1の燃料噴射装置は、隙間形成部材が2重摺動の構成のため、寸法管理が難しく、個体間の摺動抵抗がばらつくおそれがある。したがって、燃料噴射装置の個体間で、燃料の噴射量がばらつくおそれがある。
ノズル部は、燃料が噴射される噴孔、および、噴孔の周囲に環状に形成される弁座を有している。
ハウジングは、筒状に形成され、一端がノズル部に接続され、噴孔に連通する燃料通路を内側に有している。
可動コアは、ニードル本体に対し相対移動し弁座とは反対側の面が鍔部の弁座側の面に当接可能に設けられている。
固定コアは、ハウジングの内側の可動コアに対し弁座とは反対側に設けられている。
弁座側付勢部材は、隙間形成部材に対し弁座とは反対側に設けられ、隙間形成部材を介してニードルおよび可動コアを弁座側に付勢可能である。
コイルは、通電されると可動コアを固定コア側に吸引し鍔部に当接させ、ニードルを弁座とは反対側に移動させることが可能である。
ガイド部は、ハウジングの内側の可動コアに対し弁座側に設けられ、ニードル本体の外壁と摺動しニードルの往復移動を案内可能である。これにより、ニードルの軸方向の往復移動が安定する。
また、本発明の第1の燃料噴射装置では、隙間形成部材の第2壁面と固定コアの内壁とは、互いに接触不能である。
このように、本発明の第2の燃料噴射装置では、隙間形成部材の第1壁面および第2壁面のうち第2壁面のみが他部材(固定コア)と摺動し、第1壁面は他部材(鍔部)と摺動しない構成である。そのため、隙間形成部材全体に作用する摺動抵抗を小さくでき、経年による摺動面の摩耗または偏摩耗を抑制することができる。これにより、ニードルの応答性の悪化を抑制でき、ニードルの軸方向の往復移動を長期に亘り安定させることができる。これにより、燃料噴射装置からの燃料の噴射量のばらつきを抑制することができる。また、摩耗粉の発生を抑制でき、相対移動する部材間に摩耗粉が噛み込むことを抑制し、作動不良を抑制することができる。
また、本発明の第2の燃料噴射装置では、隙間形成部材の第1壁面と鍔部の外壁とは、互いに接触不能である。
そして、第1壁面、第2壁面、鍔部の外壁、および、固定コアの内壁のいずれにも、他部材との摺動抵抗を低減する摺動抵抗低減処理、または、硬質加工処理が施されている。
(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。燃料噴射装置1は、例えば図示しない内燃機関としての直噴式ガソリンエンジンに用いられ、燃料としてのガソリンをエンジンに噴射供給する。
第1筒部21、第2筒部22および第3筒部23は、いずれも略円筒状に形成されている。第1筒部21、第2筒部22および第3筒部23は、第1筒部21、第2筒部22、第3筒部23の順に同軸(軸Ax1)となるよう配置され、互いに接続している。
第1筒部21の第2筒部22とは反対側の端部の内側には、ノズル筒部11のノズル底部12とは反対側の端部が接合されている。第1筒部21とノズル部10とは、例えば溶接により接合されている。
フィルタ25は、インレット部24の内側に設けられている。フィルタ25は、燃料通路100に流入する燃料中の異物を捕集する。
ニードル30は、燃料通路100内をハウジング20の軸Ax1方向へ往復移動可能なようハウジング20内に収容されている。ニードル30は、ニードル本体31、シール部32、鍔部33等を有している。
凹部44は、可動コア本体41の弁座14側の端面から弁座14とは反対側へ円形に凹むよう可動コア本体41の中央に形成されている。ここで、軸穴部42は、凹部44の底部に開口している。
なお、可動コア本体41の外径は、ハウジング20の第1筒部21および第2筒部22の内径より小さく設定されている。そのため、可動コア40が燃料通路100内を往復移動するとき、可動コア40の外壁と第1筒部21および第2筒部22の内壁とは摺動しない。
隙間形成部材60は、例えば非磁性材料により形成されている。隙間形成部材60の硬度は、ニードル30およびブッシュ52の硬度とほぼ同等に設定されている。
ばね座部91は、環状に形成され、可動コア40とガイド部80との間においてニードル本体31の径方向外側に位置している。
図2に示すように、コイル72に通電されていないときは、ニードル30のシール部32は弁座14に当接しており、隙間形成部材60の板部61はニードル30に当接し、延伸部62は可動コア40に当接している。このとき、鍔部33の当接面34と可動コア40との間には、軸方向隙間CL1が形成されている。
ハウジング20は、筒状に形成され、一端がノズル部10に接続され、噴孔13に連通する燃料通路100を内側に有している。
可動コア40は、ニードル本体31に対し相対移動し弁座14とは反対側の面が鍔部33の弁座14側の面(当接面34)に当接可能に設けられている。
固定コア50は、ハウジング20の内側の可動コア40に対し弁座14とは反対側に設けられている。
スプリング71は、隙間形成部材60に対し弁座14とは反対側に設けられ、隙間形成部材60を介してニードル30および可動コア40を弁座14側に付勢可能である。
コイル72は、通電されると可動コア40を固定コア50側に吸引し鍔部33に当接させ、ニードル30を弁座14とは反対側に移動させることが可能である。
なお、本実施形態では、隙間形成部材60は、第1壁面601が鍔部33の外壁と摺動する構成のため、ニードル30に対する径方向の相対移動が規制されている。そのため、隙間形成部材60の第2壁面602がブッシュ52の内壁と摺動するのを防止することができる。
また、(4)本実施形態では、ばね座部91とスプリング73をさらに備えている。
ばね座部91は、環状に形成され、可動コア40とガイド部80との間においてニードル本体31の径方向外側に固定される。
スプリング73は、可動コア40とばね座部91との間に設けられ、付勢力がスプリング71の付勢力より小さく、可動コア40を固定コア50側に付勢可能である。
これにより、可動コア40を隙間形成部材60の延伸部62に押し付け、板部61とニードル30とが当接しているときの軸方向隙間CL1の大きさを安定させることができる。
なお、本実施形態では、ガイド部80がハウジング20とは別体に形成されているため、ばね座部91側の面の形状を様々に変化させたガイド部80を用いることで、隙間CL4におけるダンパ効果の大きさ等を様々に変化させることができる。
規制部92は、可動コア40とガイド部80との間においてニードル本体31の径方向外側に固定され、可動コア40の弁座14側の面に当接し可動コア40の弁座14側への移動を規制可能である。そのため、可動コア40の弁座14側への過度の移動を規制可能である。これにより、次の開弁時の応答性の低下を抑制可能である。また、スプリング73の付勢力により、可動コア40が規制部92に当接するときの衝撃を小さくでき、ニードル30が弁座14でバウンスすることによる二次開弁を抑制することができる。さらに、規制部92が可動コア40の弁座14側への移動を規制することにより、スプリング73の過度の圧縮を抑制でき、過度に圧縮されたスプリング73の復原力により可動コア40が開弁方向に付勢され再び鍔部33に衝突することによる二次開弁を抑制することができる。
なお、本実施形態では、ばね座部91と規制部92とは、筒状の筒部93により互いに接続されている。また、ばね座部91および筒部93とニードル本体31との間には、筒状空間S2が形成されている。
隙間形成部材60は、板部61の一方の端面と他方の端面とを接続し軸方向穴部313に連通可能な孔部611を有している。これにより、燃料通路100内の隙間形成部材60の弁座14とは反対側の燃料は、孔部611、ニードル30の軸方向穴部313を経由して可動コア40の弁座14側に流通可能である。また、ニードル30が隙間形成部材60とともに弁座14とは反対側に移動するとき、すなわち、ニードル30が開弁方向に移動するとき、隙間形成部材60の弁座14とは反対側の燃料は、孔部611で絞られて軸方向穴部313に流れる。これにより、ニードル30の開弁方向の移動速度が過度に高くなることを抑制できる。
また、(11)本実施形態では、延伸部62は、筒状に形成されている。そのため、隙間形成部材60を比較的容易に形成することができる。
本発明の第2実施形態による燃料噴射装置の一部を図6に示す。第2実施形態は、隙間形成部材60の構成が第1実施形態と異なる。
第2実施形態は、上述した点以外の構成は、第1実施形態と同じである。
本発明の第3実施形態による燃料噴射装置の一部を図7に示す。第3実施形態は、隙間形成部材60の構成等が第1実施形態と異なる。
第3実施形態は、上述の第1実施形態および第2実施形態と異なり、ガイド部80を備えていない。
また、板部61および延伸部62の外径は、固定コア50の内径と同等、または、固定コア50の内径よりやや小さく設定されている。そのため、隙間形成部材60は、板部61および延伸部62の外壁、すなわち、固定コア50のブッシュ52の内壁に対向する壁面である第2壁面602がブッシュ52の内壁と摺動可能である。
そして、本実施形態では、第1壁面601、第2壁面602、鍔部33の外壁、および、固定コア50のブッシュ52の内壁に、例えばNi−Pめっき等の摺動抵抗低減処理および硬質加工処理が施されている。
第3実施形態は、上述した点以外の構成は、第1実施形態と同じである。
そして、第1壁面601、第2壁面602、鍔部33の外壁、および、固定コア50の内壁に、他部材との摺動抵抗を低減する摺動抵抗低減処理が施されている。
本発明の第4実施形態による燃料噴射装置の一部を図8に示す。第4実施形態は、可動コア40の構成が第1実施形態と異なる。
第4実施形態では、可動コア40は、可動コア本体41および当接部45を有している。
可動コア本体41は、固定コア50側の端面から弁座14側へ円形に凹むよう形成される凹部411を有している。
本発明の第5実施形態による燃料噴射装置の一部を図9に示す。第5実施形態は、ニードル30およびガイド部80の構成が第1実施形態と異なる。
上述の第1、2実施形態では、ガイド部80がハウジング20とは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、ガイド部80は、例えば第1筒部21と一体に形成されることとしてもよい。この場合、第1、2実施形態と比べ、部材点数を低減できる。
また、本発明の他の実施形態では、規制部92を備えないこととしてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、隙間形成部材は、磁性部材により形成されていてもよい。
また、上述の実施形態では、可動コア40に通孔43が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、可動コア40には通孔43が形成されていなくてもよい。この場合、通電初期の可動コア40の移動速度は低減するものの、可動コア40の過剰な移動速度を抑制することができ、フルリフト時のニードルのオーバーシュート抑制やフルリフト時の可動コア40のバウンス抑制、ニードル閉弁時のバウンス抑制に有利な構成となる。
本発明は、直噴式のガソリンエンジンに限らず、例えばポート噴射式のガソリンエンジンやディーゼルエンジン等に適用してもよい。
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。
Claims (12)
- 燃料が噴射される噴孔(13)、および、前記噴孔の周囲に環状に形成される弁座(14)を有するノズル部(10)と、
一端が前記ノズル部に接続され、前記噴孔に連通する燃料通路(100)を内側に有する筒状のハウジング(20)と、
棒状のニードル本体(31)、前記弁座に当接可能なよう前記ニードル本体の一端に形成されるシール部(32)、および、前記ニードル本体の他端または他端近傍の径方向外側に設けられる鍔部(33)を有し、前記燃料通路内を往復移動可能に設けられ、前記シール部が前記弁座から離間または前記弁座に当接すると前記噴孔を開閉するニードル(30)と、
前記ニードル本体に対し相対移動し前記弁座とは反対側の面が前記鍔部の前記弁座側の面に当接可能に設けられる可動コア(40)と、
前記ハウジングの内側の前記可動コアに対し前記弁座とは反対側に設けられる固定コア(50)と、
一方の端面が前記ニードルに当接可能なよう前記ニードルに対し前記弁座とは反対側に設けられる板部(61)、および、前記板部から前記弁座側へ延び前記板部とは反対側の端部が前記可動コアの前記固定コア側の面に当接可能に形成される延伸部(62)を有し、前記板部が前記ニードルに当接し前記延伸部が前記可動コアに当接しているとき、前記鍔部と前記可動コアとの間に軸方向の隙間である軸方向隙間(CL1)を形成可能な隙間形成部材(60)と、
前記隙間形成部材に対し前記弁座とは反対側に設けられ、前記隙間形成部材を介して前記ニードルおよび前記可動コアを前記弁座側に付勢可能な弁座側付勢部材(71)と、
通電されると前記可動コアを前記固定コア側に吸引し前記鍔部に当接させ、前記ニードルを前記弁座とは反対側に移動させることが可能なコイル(72)と、
前記ハウジングの内側の前記可動コアに対し前記弁座側に設けられ、前記ニードル本体の外壁と摺動し前記ニードルの往復移動を案内可能なガイド部(80)と、を備え、
前記隙間形成部材は、前記鍔部の外壁に対向する壁面である第1壁面(601)が前記鍔部の外壁と摺動可能であり、前記固定コアの内壁に対向する壁面である第2壁面(602)が前記固定コアの内壁との間に径方向の隙間である径方向隙間(CL2)を形成し、
前記隙間形成部材の前記第2壁面と前記固定コアの内壁とは、互いに接触不能であることを特徴とする燃料噴射装置(1)。 - 燃料が噴射される噴孔(13)、および、前記噴孔の周囲に環状に形成される弁座(14)を有するノズル部(10)と、
一端が前記ノズル部に接続され、前記噴孔に連通する燃料通路(100)を内側に有する筒状のハウジング(20)と、
棒状のニードル本体(31)、前記弁座に当接可能なよう前記ニードル本体の一端に形成されるシール部(32)、および、前記ニードル本体の他端または他端近傍の径方向外側に設けられる鍔部(33)を有し、前記燃料通路内を往復移動可能に設けられ、前記シール部が前記弁座から離間または前記弁座に当接すると前記噴孔を開閉するニードル(30)と、
前記ニードル本体に対し相対移動し前記弁座とは反対側の面が前記鍔部の前記弁座側の面に当接可能に設けられる可動コア(40)と、
前記ハウジングの内側の前記可動コアに対し前記弁座とは反対側に設けられる固定コア(50)と、
一方の端面が前記ニードルに当接可能なよう前記ニードルに対し前記弁座とは反対側に設けられる板部(61)、および、前記板部から前記弁座側へ延び前記板部とは反対側の端部が前記可動コアの前記固定コア側の面に当接可能に形成される延伸部(62)を有し、前記板部が前記ニードルに当接し前記延伸部が前記可動コアに当接しているとき、前記鍔部と前記可動コアとの間に軸方向の隙間である軸方向隙間(CL1)を形成可能な隙間形成部材(60)と、
前記隙間形成部材に対し前記弁座とは反対側に設けられ、前記隙間形成部材を介して前記ニードルおよび前記可動コアを前記弁座側に付勢可能な弁座側付勢部材(71)と、
通電されると前記可動コアを前記固定コア側に吸引し前記鍔部に当接させ、前記ニードルを前記弁座とは反対側に移動させることが可能なコイル(72)と、
前記ハウジングの内側の前記可動コアに対し前記弁座側に設けられ、前記ニードル本体の外壁と摺動し前記ニードルの往復移動を案内可能なガイド部(80)と、を備え、
前記隙間形成部材は、前記鍔部の外壁に対向する壁面である第1壁面(601)が前記鍔部の外壁との間に径方向の隙間である径方向隙間(CL2)を形成し、前記固定コアの内壁に対向する壁面である第2壁面(602)が前記固定コアの内壁と摺動可能であり、
前記隙間形成部材の前記第1壁面と前記鍔部の外壁とは、互いに接触不能であることを特徴とする燃料噴射装置。 - 前記ガイド部は、前記ハウジングとは別体に形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の燃料噴射装置。
- 前記可動コアと前記ガイド部との間において前記ニードル本体の径方向外側に固定される環状のばね座部(91)と、
前記可動コアと前記ばね座部との間に設けられ、付勢力が前記弁座側付勢部材の付勢力より小さく、前記可動コアを前記固定コア側に付勢可能な固定コア側付勢部材(73)と、
をさらに備える請求項1〜3のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。 - 前記可動コアと前記ガイド部との間において前記ニードル本体の径方向外側に固定され、前記可動コアの前記弁座側の面に当接し前記可動コアの前記弁座側への移動を規制可能な規制部(92)をさらに備える請求項1〜4のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
- 燃料が噴射される噴孔(13)、および、前記噴孔の周囲に環状に形成される弁座(14)を有するノズル部(10)と、
一端が前記ノズル部に接続され、前記噴孔に連通する燃料通路(100)を内側に有する筒状のハウジング(20)と、
棒状のニードル本体(31)、前記弁座に当接可能なよう前記ニードル本体の一端に形成されるシール部(32)、および、前記ニードル本体の他端または他端近傍の径方向外側に設けられる鍔部(33)を有し、前記燃料通路内を往復移動可能に設けられ、前記シール部が前記弁座から離間または前記弁座に当接すると前記噴孔を開閉するニードル(30)と、
前記ニードル本体に対し相対移動し前記弁座とは反対側の面が前記鍔部の前記弁座側の面に当接可能に設けられる可動コア(40)と、
前記ハウジングの内側の前記可動コアに対し前記弁座とは反対側に設けられる固定コア(50)と、
一方の端面が前記ニードルに当接可能なよう前記ニードルに対し前記弁座とは反対側に設けられる板部(61)、および、前記板部から前記弁座側へ延び前記板部とは反対側の端部が前記可動コアの前記固定コア側の面に当接可能に形成される延伸部(62)を有し、前記板部が前記ニードルに当接し前記延伸部が前記可動コアに当接しているとき、前記鍔部と前記可動コアとの間に軸方向の隙間である軸方向隙間(CL1)を形成可能な隙間形成部材(60)と、
前記隙間形成部材に対し前記弁座とは反対側に設けられ、前記隙間形成部材を介して前記ニードルおよび前記可動コアを前記弁座側に付勢可能な弁座側付勢部材(71)と、
通電されると前記可動コアを前記固定コア側に吸引し前記鍔部に当接させ、前記ニードルを前記弁座とは反対側に移動させることが可能なコイル(72)と、を備え、
前記隙間形成部材は、前記鍔部の外壁に対向する壁面である第1壁面(601)が前記鍔部の外壁と摺動可能、かつ、前記固定コアの内壁に対向する壁面である第2壁面(602)が前記固定コアの内壁と摺動可能に形成され、
前記第1壁面、前記第2壁面、前記鍔部の外壁、および、前記固定コアの内壁のいずれにも、他部材との摺動抵抗を低減する摺動抵抗低減処理、または、硬質加工処理が施されていることを特徴とする燃料噴射装置。 - 前記隙間形成部材は、非磁性材料により形成されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
- 前記固定コアは、前記第2壁面に対向する内壁を有する筒状のブッシュ(52)を有することを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
- 前記ブッシュは、前記可動コアに当接することで前記可動コアの開弁方向への移動を規制可能であることを特徴とする請求項8に記載の燃料噴射装置。
- 前記可動コアは、可動コア本体(41)、および、前記可動コア本体の前記弁座とは反対側に設けられ前記可動コア本体よりも硬度が高く前記鍔部または前記延伸部の少なくとも一方に当接可能な当接部(45)を有することを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
- 前記ニードル本体は、前記弁座とは反対側の端面から軸方向に延び前記ニードル本体の外側の空間に連通する軸方向穴部(313)を有し、
前記隙間形成部材は、前記板部の一方の端面と他方の端面とを接続し前記軸方向穴部に連通可能な孔部(611)を有することを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。 - 前記延伸部は、筒状に形成されていることを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
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