JP6613973B2 - 燃料噴射装置 - Google Patents
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Description
ノズルは、燃料が噴射される噴孔(11)、および、噴孔の周囲に形成された弁座(12)を有している。
ハウジングは、筒状に形成され、一端がノズルに接続され、噴孔に連通するよう内側に形成され噴孔に燃料を導く燃料通路(100)を有している。
ニードルは、ハウジングの内側で往復移動可能に設けられ、一端が弁座から離間すると開弁し、一端が弁座に当接すると閉弁する。
可動コアは、ニードルに対し相対移動可能または相対移動不能に複数設けられている。
固定コアは、可動コアに対し弁座とは反対側に設けられている。
コイルは、通電されると磁束を生じ、可動コアを固定コア側に吸引し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。
ヨークは、磁性材料により形成され、少なくとも一部がコイルに対し弁座側に位置する。
また、本発明では、複数の可動コアは、筒部、および、筒部の一方の端部を塞ぐ底部を有する第1可動コアと、筒部の内側に設けられる第2可動コアとを含んでいる。可動コア間隙間は、第1可動コアの底部と第2可動コアとの間に形成されている。
また、本発明では、ニードルは、第1可動コアがコイルにより固定コア側に吸引されると第1リフト位置まで開弁方向に移動し、第2可動コアがコイルにより固定コア側に吸引されると第1リフト位置から第2リフト位置までさらに開弁方向に移動する。ニードルが第1リフト位置に位置するとき、ヨークのコイルに対し弁座側の部位と、第1可動コアおよび第2可動コアとは、可動コアの径方向において重なっている。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態による燃料噴射装置を図1〜7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可動コア40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ている。第1可動コア40は、筒部41、底部42を有している。筒部41は、略円筒状に形成されている。底部42は、略円板状に形成され、筒部41の一方の端部を塞ぐようにして筒部41と一体に形成されている。底部42には、凹部43、挿通穴部44、連通孔45が形成されている。凹部43は、底部42の筒部41とは反対側の面の中央から筒部41側へ凹むようにして形成されている。挿通穴部44は、底部42の筒部41側の面421の中央と凹部43の中央とを接続するよう形成されている。連通孔45は、底部42の筒部41側の面421と凹部43とを接続するよう形成されている。連通孔45は、挿通穴部44の径方向外側において底部42の周方向に等間隔で複数形成されている。本実施形態では、連通孔45は、例えば4つ形成されている。
なお、本実施形態では、第2可動コア50は、可動コア本体51の外壁が第1可動コア40の筒部41の内壁と摺動可能である。
ハウジング20の非磁性部材60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筒状に形成されている。非磁性部材60は、磁気絞り部を形成している。
図1に示すように、コイル80に通電されていないとき、ニードル30は閉弁している。
図2に示すように、燃料通路100内が燃料で満たされると、ニードル30の弁座12とは反対側の端面に燃圧Ffが作用する。コイル80に通電すると、磁束が生じ、固定コア70、ヨーク81、第2筒部22、第1可動コア40、第2可動コア50に磁気回路が形成される。これにより、第1可動コア40および第2可動コア50と固定コア70との間に吸引力が生じ、第1可動コア40および第2可動コア50は、固定コア70側に吸引される。その結果、ニードル30は、スプリング91の付勢力および燃圧Ffに抗し開弁方向に移動し、シール部33が弁座12から離間し開弁する。これにより、噴孔11からの燃料の噴射が開始される。
このように、燃料噴射装置1は、エンジンへの燃料の噴射を継続するとき、図1〜7に示す状態を繰り返す。
ノズル10は、燃料が噴射される噴孔11、および、噴孔11の周囲に形成された弁座12を有している。
ハウジング20は、筒状に形成され、一端がノズル10に接続され、噴孔11に連通するよう内側に形成され噴孔11に燃料を導く燃料通路100を有している。
ニードル30は、ハウジング20の内側で往復移動可能に設けられ、一端が弁座12から離間すると開弁し、一端が弁座12に当接すると閉弁する。
第1可動コア40は、ニードル30に対し相対移動可能に設けられている。第2可動コア50は、ニードル30に対し相対移動不能に設けられている。
固定コア70は、第1可動コア40および第2可動コア50に対し弁座12とは反対側に設けられている。
コイル80は、通電されると磁束を生じ、第1可動コア40および第2可動コア50を固定コア70側に吸引しニードル30を弁座12とは反対側に移動させることが可能である。
本発明の第2実施形態による燃料噴射装置を図8、9に示す。第2実施形態は、非磁性部材60および固定コア70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実施形態と同様である。
また、(6)本実施形態では、固定コア70は、筒状の固定コア本体71、および、固定コア本体71の第1可動コア40および第2可動コア50側の端面である固定コア端面701から第1可動コア40側へ突出する固定コア突出部73を有している。そして、固定コア当接面731は、固定コア突出部73の第1可動コア40側の端面に形成されている。これは、発明の具体的な構成を例示するものである。
本発明の第3実施形態による燃料噴射装置を図10、11に示す。第3実施形態は、固定コア70の構成が第1実施形態と異なる。
第3実施形態は、上述した点以外の構成は、第1実施形態と同様である。
また、(7)本実施形態では、固定コア70は、筒状の固定コア本体71、および、固定コア本体71の内側に設けられた筒状のブッシュ74を有している。そして、固定コア当接面741は、ブッシュ74の第2可動コア50側の端面に形成されている。これは、発明の具体的な構成を例示するものである。
本発明の第4実施形態による燃料噴射装置を図12に示す。第4実施形態は、ニードル30および第2可動コア50の構成が第1実施形態と異なる。
第4実施形態では、ニードル30は、第1実施形態で示した鍔部32を有していない。
第4実施形態は、上述した点以外の構成は、第1実施形態と同様である。
上述の第1、2、4実施形態では、可動コア間隙間s1およびコア間隙間s2の両方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、可動コア間隙間s1またはコア間隙間s2のいずれか一方のみが形成される構成であってもよい。すなわち、第1可動コア端面401と固定コア端面701とが当接する構成でもよい。この場合、第1可動コア端面401と固定コア端面701とが当接したとき、コア間隙間s2は形成されない。あるいは、第1可動コア40の底部42の固定コア70側の面421と第2可動コア50の可動コア本体51の弁座12側の端面512とが当接する構成でもよい。この場合、第1可動コア40の底部42の固定コア70側の面421と第2可動コア50の可動コア本体51の弁座12側の端面512とが当接したとき、可動コア間隙間s1は形成されない。
また、本発明の他の実施形態では、連通孔45は、第2可動コア50に形成されていてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、ハウジング20は、非磁性部材60に代えて、磁性材料から筒状に形成され軸方向の一部の肉厚が他の部位より小さい磁気絞り部を有することとしてもよい。この場合、磁気絞り部に、非磁性当接面621と同様の、第1可動コア端面401に当接可能な当接面を形成してもよい。
また、本発明は、高圧の燃料を噴射するのに限らず、低圧の燃料を噴射するのに用いてもよい。
また、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 (13)
- 燃料が噴射される噴孔(11)、および、前記噴孔の周囲に形成された弁座(12)を有するノズル(10)と、
一端が前記ノズルに接続され、前記噴孔に連通するよう内側に形成され前記噴孔に燃料を導く燃料通路(100)を有する筒状のハウジング(20)と、
前記ハウジングの内側で往復移動可能に設けられ、一端が前記弁座から離間すると開弁し、一端が前記弁座に当接すると閉弁するニードル(30)と、
前記ニードルに対し相対移動可能または相対移動不能に設けられた複数の可動コア(40、50)と、
前記可動コアに対し前記弁座とは反対側に設けられた固定コア(70)と、
通電されると磁束を生じ、前記可動コアを前記固定コア側に吸引し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(80)と、
磁性材料により形成され、少なくとも一部が前記コイルに対し前記弁座側に位置するヨーク(81)と、を備え、
複数の前記可動コアのうち、1つの前記可動コア(40)の前記固定コア側の面(421)と、前記1つの前記可動コアと異なる他の前記可動コア(50)の前記弁座側の面(512)との間に環状の可動コア間隙間(s1)が形成されており、
複数の前記可動コアは、筒部(41)、および、前記筒部の一方の端部を塞ぐ底部(42)を有する第1可動コア(40)と、前記筒部の内側に設けられる第2可動コア(50)とを含み、
前記可動コア間隙間は、前記第1可動コアの前記底部と前記第2可動コアとの間に形成されており、
前記ニードルは、前記第1可動コアが前記コイルにより前記固定コア側に吸引されると第1リフト位置まで開弁方向に移動し、前記第2可動コアが前記コイルにより前記固定コア側に吸引されると前記第1リフト位置から第2リフト位置までさらに開弁方向に移動し、
前記ニードルが前記第1リフト位置に位置するとき、前記ヨークの前記コイルに対し前記弁座側の部位と、前記第1可動コアおよび前記第2可動コアとは、前記可動コアの径方向において重なっている燃料噴射装置(1)。 - 前記ハウジングまたは前記固定コアは、複数の前記可動コアのうちの少なくとも1つの前記可動コアの前記固定コア側の面(401、501)または前記ニードルの前記固定コア側の面に当接可能な当接面(621、731、741)を有し、
前記可動コアの前記固定コア側の面または前記ニードルの前記固定コア側の面と前記当接面とが当接したとき、前記可動コアと前記固定コアとの間に環状のコア間隙間(s2、s3)を形成する請求項1に記載の燃料噴射装置。 - 前記ハウジングは、前記固定コア側の端部に、非磁性材料により形成された非磁性部材(60)を有し、
前記当接面は、前記ハウジングまたは前記固定コアに少なくとも1つ形成され、前記非磁性部材の前記弁座側の面に形成された非磁性当接面(621)を含む請求項2に記載の燃料噴射装置。 - 前記当接面は、前記ハウジングまたは前記固定コアに少なくとも1つ形成され、前記固定コアに形成された固定コア当接面(731、741)を含む請求項2または3に記載の燃料噴射装置。
- 前記固定コアは、筒状の固定コア本体(71)、および、前記固定コア本体の前記可動コア側の面(701)から前記可動コア側へ突出する固定コア突出部(73)を有し、
前記固定コア当接面(731)は、前記固定コア突出部の前記可動コア側の面に形成されている請求項4に記載の燃料噴射装置。 - 前記固定コアは、筒状の固定コア本体(71)、および、前記固定コア本体の内側に設けられた筒状のブッシュ(74)を有し、
前記固定コア当接面(741)は、前記ブッシュの前記可動コア側の面に形成されている請求項4に記載の燃料噴射装置。 - 前記可動コアは、前記可動コア間隙間に連通する連通孔(45)を有している請求項1〜6のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
- 複数の前記可動コアは、前記ニードルに対し相対移動可能に設けられた前記第1可動コア、および、前記ニードルに対し相対移動不能に設けられた前記第2可動コアを含み、
前記第1可動コアは、前記ニードルの一部(32)または前記第2可動コアの一部(52)に当接したとき、前記第2可動コアとの間に前記可動コア間隙間を形成する請求項1〜7のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。 - 前記ニードルは、棒状のニードル本体(31)、および、前記ニードル本体の径方向外側に設けられた鍔部(32)を有し、
前記第1可動コアは、前記鍔部に当接したとき、前記第2可動コアとの間に前記可動コア間隙間を形成する請求項8に記載の燃料噴射装置。 - 前記第2可動コアは、可動コア本体(51)、および、前記可動コア本体の前記弁座側の端面から前記弁座側へ突出する可動コア突出部(52)を有し、
前記第1可動コアは、前記可動コア突出部に当接したとき、前記可動コア本体の前記弁座側の端面との間に前記可動コア間隙間を形成する請求項8に記載の燃料噴射装置。 - 複数の前記可動コアは、前記ニードルに対し相対移動可能に設けられた前記第1可動コア、および、前記ニードルに対し相対移動不能に設けられた前記第2可動コアを含む請求項1〜10のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
- 前記ニードルが前記弁座に当接した状態のとき、前記第1可動コアの前記固定コア側の端面である第1可動コア端面(401)と前記固定コアの前記可動コア側の端面である固定コア端面(701)との距離(g1)は、前記第2可動コアの前記固定コア側の端面である第2可動コア端面(501)と前記固定コア端面との距離(g2)より小さく設定されている請求項1〜11のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
- 前記ニードルを前記弁座側に付勢する第1付勢部材(91)と、
複数の前記可動コアのうち少なくとも1つを前記固定コア側に付勢する第2付勢部材(92)と、
をさらに備える請求項1〜12のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
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