JP6645460B2 - 燃料噴射弁 - Google Patents

燃料噴射弁 Download PDF

Info

Publication number
JP6645460B2
JP6645460B2 JP2017040731A JP2017040731A JP6645460B2 JP 6645460 B2 JP6645460 B2 JP 6645460B2 JP 2017040731 A JP2017040731 A JP 2017040731A JP 2017040731 A JP2017040731 A JP 2017040731A JP 6645460 B2 JP6645460 B2 JP 6645460B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
flow passage
movable
fuel
throttle
core
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017040731A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2018123822A (ja
Inventor
誠 西前
誠 西前
松本 修一
修一 松本
啓太 今井
啓太 今井
後藤 守康
守康 後藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to CN201880007921.7A priority Critical patent/CN110199108B/zh
Priority to PCT/JP2018/002040 priority patent/WO2018139469A1/ja
Priority to DE112018000562.3T priority patent/DE112018000562B4/de
Publication of JP2018123822A publication Critical patent/JP2018123822A/ja
Priority to US16/508,369 priority patent/US11319911B2/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6645460B2 publication Critical patent/JP6645460B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M51/00Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/061Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M51/00Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/061Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means
    • F02M51/0625Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures
    • F02M51/0664Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding
    • F02M51/0685Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding the armature and the valve being allowed to move relatively to each other or not being attached to each other
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/04Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series
    • F02M61/10Other injectors with elongated valve bodies, i.e. of needle-valve type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/0012Valves
    • F02M63/0031Valves characterized by the type of valves, e.g. special valve member details, valve seat details, valve housing details
    • F02M63/0054Check valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/08Fuel-injection apparatus having special means for influencing magnetic flux, e.g. for shielding or guiding magnetic flux
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/28Details of throttles in fuel-injection apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/80Fuel injection apparatus manufacture, repair or assembly
    • F02M2200/8084Fuel injection apparatus manufacture, repair or assembly involving welding or soldering
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/90Selection of particular materials
    • F02M2200/9053Metals
    • F02M2200/9069Non-magnetic metals
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M51/00Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/061Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means
    • F02M51/0625Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures
    • F02M51/0664Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding
    • F02M51/0671Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding the armature having an elongated valve body attached thereto
    • F02M51/0675Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding the armature having an elongated valve body attached thereto the valve body having cylindrical guiding or metering portions, e.g. with fuel passages
    • F02M51/0678Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding the armature having an elongated valve body attached thereto the valve body having cylindrical guiding or metering portions, e.g. with fuel passages all portions having fuel passages, e.g. flats, grooves, diameter reductions

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Description

本発明は、噴孔から燃料を噴射する燃料噴射弁に関する。
従来の燃料噴射弁は、コイルへの通電により生じた磁気力で可動コアを移動させ、可動コアに取り付けられた弁体により噴孔を開閉させている。
弁体の開弁速度が速いほど、コイルへの通電時間と噴射量との関係を表す噴射量特性の傾きが大きくなる。特に、通電時間を短くして噴射量を微少にするべく、弁体がフルリフト位置に達する前に閉弁作動を開始させるパーシャルリフト噴射を実施する場合には、開弁速度が噴射量特性の傾きに大きく影響し、通電時間に対する噴射量のバラツキが大きくなる。また、弁体の閉弁速度が速いほど、弁体が着座面でバウンスしやすくなり、バウンスが生じると意図しない噴射が発生する。このため弁体の開弁速度および閉弁速度を適切に抑制する技術のニーズがある。
上記バウンスの課題に対し特許文献1には、可動コアの移動方向に貫通する貫通穴を可動コアに形成し、その貫通穴にオリフィスを配置する旨が開示されている。これによれば、貫通穴を流通する燃料がオリフィスで絞られるので、可動コアに対してブレーキ力が作用する。よって、閉弁作動する弁体に対してブレーキ力が作用して、弁体が着座面でバウンスすることを抑制できる。
特開2016−48066号公報
上述の如くオリフィスを設けた構造では、オリフィスおよび摺動面を含む境界面に対して、噴孔側の圧力領域(下流側領域)と反噴孔側の圧力領域(上流側領域)とに区分され、オリフィスを通る流れがあるときは両領域で圧力差が生じることになる。以下の説明では、可動コアが上流側領域から燃料の圧力を受ける面を上流側受圧面と呼び、下流側領域から燃料の圧力を受ける面を噴孔側受圧面と呼ぶ。
上流側受圧面の面積に上流側領域の圧力を乗算して得られる値と、下流側受圧面の面積に下流側領域の圧力を乗算して得られる値との差分に応じて、開閉作動時の弁体に作用するブレーキ力は特定される。よって、上流側受圧面および下流側受圧面の面積を調整、或いはオリフィスによる絞り度合を調整すれば、上記ブレーキ力を所望の大きさに調整できる。
しかしながら、特許文献1に記載の燃料噴射弁の構造では、上記面積は可動コアの外径寸法で決まるので、上記面積を調整しようとすると可動コアの外径寸法が変わってしまい、可動コアに作用する磁気力が大きく変化する。よって、上記面積を調整してブレーキ力を調整することは困難である。そのため、ブレーキ力を調整するためにはオリフィスの絞り度合いを変化させるしかなく、圧力損失、ブレーキ力、脈動による意図しない開弁など、複数の特性を同時に満たすように絞り度合を調整することは困難である。
本発明は、上記問題を鑑みてなされたもので、その目的は、磁気力への影響を抑制しつつ弁体に作用するブレーキ力を調整できる燃料噴射弁を提供することにある。
ここに開示される発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。
開示される第1発明は、
燃料を噴射する噴孔(23a)、および噴孔へ燃料を流通させる流通路(F)を有する燃料噴射弁において、
通電により磁束を生じさせるコイル(70)と、
磁束の通路を形成して磁気力を生じさせる固定コア(50)と、
磁気力で移動する可動コア(40)、および可動コアにより駆動されて噴孔を開閉する弁体(30)を有し、流通路の一部となる可動流通路(F20)が内部に形成された可動構造体(M、M1、M2)と、
可動構造体を移動可能な状態で内部に収容し、流通路の一部が内部に形成されたボデー(B)と、
を備え、
可動構造体は、可動流通路の通路面積を部分的に狭くして流量を絞る絞り部(32a)を有し、
流通路は、絞り部による流通路である絞り流通路(F22)と、絞り流通路と独立して燃料を流す通路であって可動構造体とボデーとの間で形成される別流通路(F27s)と、を含み、
別流通路の通路面積は、絞り流通路の通路面積よりも小さく、
可動構造体の移動方向に対して垂直な方向における別流通路の位置は、可動コアの最外周位置と異なる燃料噴射弁である。
上記第1発明では、「絞り流通路と別流通路とは独立し、かつ、別通路の通路面積は絞り流通路の通路面積よりも小さい」といった構成を備える。そのため、流通路は、絞り部を境に、上流側領域と下流側領域とに区分される。上流側領域は、絞り部に対して、フルリフト噴射時の燃料流れ上流側の領域であり、下流側領域は、絞り部に対して、フルリフト噴射時の燃料流れ下流側の領域である。そして、可動構造体の移動時には絞り流通路で燃料の流量が絞られることに起因して、両領域で圧力差が生じることになる。以下の説明では、可動構造体が上流側領域から閉弁側に燃料の圧力を受ける面を上流側受圧面と呼び、下流側領域から燃料の圧力を開弁側に受ける面を下流側受圧面と呼ぶ。
さらに上記第1発明では、「可動構造体の摺動方向に対して垂直な方向における別流通路の位置は、可動コアの最外周位置と異なる」といった構成を備える。そのため、磁気力への影響を抑制しつつ、上述した上流側受圧面および下流側受圧面の面積を調整できる。そして、移動する可動構造体にかかる燃料のブレーキ力は、上流側受圧面の面積、下流側受圧面の面積および両領域の差圧に基づいて特定されることは先述した通りである。
よって、上記第1発明によれば、別流通路の位置を調整することで、磁気力への影響を抑制しつつ上流側受圧面の面積および下流側受圧面の面積を調整できる。よって、可動コアに作用する磁気力の変化を抑制しつつ、上記ブレーキ力を調整できる。
開示される第2発明は、
燃料を噴射する噴孔(23a)、および噴孔へ燃料を流通させる流通路(F)を有する燃料噴射弁において、
通電により磁束を生じさせるコイル(70)と、
磁束の通路を形成して磁気力を生じさせる固定コア(50)と、
磁気力で移動する可動コア(40)、および可動コアにより駆動されて噴孔を開閉する弁体(30)を有し、流通路の一部となる可動流通路(F20)が内部に形成された可動構造体(M、M1、M2)と、
可動構造体を移動可能な状態で内部に収容し、流通路の一部が内部に形成されたボデー(B)と、
を備え、
可動構造体は、可動流通路の通路面積を部分的に狭くして流量を絞る絞り部(32a)、およびボデーとの摺動面(33a)を有し、
流通路は、絞り部による流通路である絞り流通路(F22)を含み、
可動構造体の摺動方向に対して垂直な方向における摺動面の位置は、可動コアの最外周位置と異なる燃料噴射弁である。
上記第2発明によれば、流通路は、絞り部を境に上流側領域と下流側領域とに区分される。上流側領域は、絞り部に対して、フルリフト噴射時の燃料流れ上流側の領域であり、下流側領域は、絞り部に対して、フルリフト噴射時の燃料流れ下流側の領域である。そして、可動構造体の移動時には絞り流通路で燃料の流量が絞られることに起因して、両領域で圧力差が生じることになる。以下の説明では、可動構造体が上流側領域から閉弁側に燃料の圧力を受ける面を上流側受圧面と呼び、下流側領域から燃料の圧力を開弁側に受ける面を下流側受圧面と呼ぶ。
さらに上記第2発明では、「可動構造体の摺動方向に対して垂直な方向における別流通路の位置は、可動コアの最外周位置と異なる」といった構成を備える。そのため、磁気力への影響を抑制しつつ、上述した上流側受圧面および下流側受圧面の面積を調整できる。そして、移動する可動構造体にかかる燃料のブレーキ力は、上流側受圧面の面積、下流側受圧面の面積および両領域の差圧に基づいて特定されることは先述した通りである。
よって、上記第2発明によれば、摺動面の位置を調整することで、磁気力への影響を抑制しつつ上流側受圧面の面積および下流側受圧面の面積を調整できる。よって、可動コアに作用する磁気力の変化を抑制しつつ、上記ブレーキ力を調整できる。
本発明の第1実施形態に係る燃料噴射弁の断面図。 図1を拡大した断面図。 第1実施形態に係る可動構造体Mの断面図。 本発明の第2実施形態に係る燃料噴射弁の断面図であって、移動部材が固定部材に着座した状態を示す断面図。 第2実施形態に係る燃料噴射弁の断面図であって、移動部材が固定部材から離座した状態を示す断面図。 本発明の第3実施形態に係る燃料噴射弁の断面図。 本発明の第4実施形態に係る燃料噴射弁の断面図。 本発明の第5実施形態に係る可動コア周辺の拡大図。 図8の覆い体周辺の拡大図。 磁束の通路について説明するための図。 覆い体と燃料圧力との関係について説明するための図。 本発明の第6実施形態に係る図1の可動コア周辺の拡大図。 本発明の第7実施形態に係る図1の可動コア周辺の拡大図。 他の実施形態における燃料噴射弁の断面図。
以下、図面を参照しながら発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において、先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において、構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を参照し適用することができる。
(第1実施形態)
図1に示す燃料噴射弁は、点火式の内燃機関(ガソリンエンジン)に搭載されており、多気筒エンジンの各燃焼室へ直接燃料を噴射するものである。燃料噴射弁へ供給される燃料は、図示しない燃料ポンプにより圧送され、燃料ポンプはエンジンの回転駆動力により駆動する。燃料噴射弁は、ケース10、ノズルボデー20、弁体30、可動コア40、固定コア50、非磁性部材60、コイル70、配管接続部80等を備えて構成されている。
ケース10は、金属製であり、コイル70の環状中心線Cが延びる方向(以下、軸線方向と記載)に延びる円筒形状である。なお、コイル70の環状中心線Cと、ケース10、ノズルボデー20、弁体30、可動コア40、固定コア50および非磁性部材60の中心軸線とは一致する。
ノズルボデー20は、金属製であり、ケース10内に挿入配置されてケース10と係合する本体部21と、本体部21からケース10外部に延出するノズル部22とを有する。ノズル部22は軸線方向に延びる円筒形状であり、ノズル部22の先端には噴孔部材23が取り付けられている。
噴孔部材23は、金属製であり、ノズル部22に溶接で固定されている。噴孔部材23は軸線方向に延びる有底の円筒形状であり、噴孔部材23の先端には、燃料を噴射する噴孔23aが形成されている。噴孔部材23の内周面には、弁体30が離着座する着座面23sが形成されている。
弁体30は、金属製であり、軸線方向に沿って延びる円柱形状である。弁体30は、軸線方向に移動可能な状態でノズルボデー20の内部に組み付けられており、弁体30の外周面30aとノズルボデー20の内周面22aとの間で、軸線方向に延びる環状の流通路(下流通路F30)が形成されている。弁体30の噴孔23a側の端部には、着座面23sに離着座する、環状のシート面30sが形成されている。
弁体30のうち噴孔23aの反対側(以下、反噴孔側と記載)の端部には、連結部材31が溶接等により固定して取り付けられている。さらに、連結部材31の反噴孔側端部には、オリフィス32a(絞り部)が形成されたオリフィス部材32および可動コア40が取り付けられている。
図2に示すように、連結部材31は軸線方向に延びる円筒形状であり、オリフィス部材32は、連結部材31の円筒内周面に溶接等により固定され、可動コア40は、連結部材31の円筒外周面に溶接等により固定されている。連結部材31の反噴孔側端部には、径方向に拡大する拡径部31aが形成されている。拡径部31aの噴孔側端面が可動コア40と係合することで、連結部材31が可動コア40に対して噴孔側に抜け出ることを防止している。
オリフィス部材32は軸線方向に延びる円筒形状であり、円筒内部が燃料を流通させる流通路F21として機能する。オリフィス部材32の噴孔側端部には、流通路F21の通路面積を部分的に狭くして流量を絞るオリフィス32a(絞り部)が形成されている。流通路F21のうちオリフィス32aにより絞られた部分を絞り流通路F22と呼ぶ。
絞り流通路F22は弁体30の中心軸線上に位置する。絞り流通路F22の流路長さは絞り流通路F22の直径よりも短い。オリフィス部材32の反噴孔側端部には、径方向に拡大する拡径部32bが形成されている。拡径部32bの噴孔側端面が連結部材31と係合することで、オリフィス部材32が連結部材31に対して噴孔側に抜け出ることを防止している。
可動コア40は、金属製の円盤形状であり、本体部21の円筒内部に収容配置されている。可動コア40は、連結部材31、弁体30、オリフィス部材32、および以下に説明する摺動部材33と一体となって軸線方向に移動する。これらの可動コア40、連結部材31、弁体30、オリフィス部材32および摺動部材33は、一体となって軸線方向に移動する可動構造体Mに相当する。
摺動部材33は、可動コア40とは別体であり、密着用弾性部材SP2の弾性力により可動コア40に密着するように押し付けられている。このように摺動部材33を可動コア40と別体にすることで、摺動部材33の材質を可動コア40の材質と異ならせることを容易に実現できるようにしている。可動コア40には、摺動部材33に比べて高磁性の材質が用いられており、摺動部材33には、可動コア40に比べて耐摩耗性の高い材質が用いられている。
摺動部材33は円筒形状であり、摺動部材33の円筒外周面は、本体部21の内周面に対して摺動する摺動面33aとして機能する。摺動面33aの外径寸法は、可動コア40の外径寸法よりも小さい。つまり、摺動部材33の摺動方向に対して垂直な方向における摺動面33aの位置は、可動コア40の最外周位置よりも内側、つまり環状中心線Cの側に位置する。
摺動部材33の反噴孔側の面は、可動コア40の噴孔側の面に密着して燃料を通過させないようにシールするシール面33bとして機能する。摺動部材33の円筒内部にはコイル形状の密着用弾性部材SP2が配置されている。密着用弾性部材SP2は、軸線方向に弾性変形して弾性力を摺動部材33へ付与し、摺動部材33のシール面33bは、可動コア40の反噴孔側の面に弾性力で押し付けられて密着する。
摺動部材33の反噴孔側端部には、径方向に縮小する縮径部33cが形成されている。縮径部33cの上面はシール面33bの一部として機能し、縮径部33cの下面は密着用弾性部材SP2の一端を支持する。本体部21の底面には支持部材24が固定されており、支持部材24には、径方向に縮小する縮径部24aが形成されている。この縮径部24aに、密着用弾性部材SP2の他端は支持されている。
摺動部材33は、可動コア40に対して径方向に相対移動可能な状態である。可動構造体Mのうち摺動部材33を除く部分には、ノズルボデー20に対して可動構造体Mを軸線方向に移動可能に摺動させつつ径方向に支持するガイド部が設けられている。ガイド部は、軸線方向の2箇所に設けられており、軸線方向のうち噴孔23aの側に位置するガイド部を噴孔側ガイド部30bと呼び、反噴孔側に位置するガイド部を反噴孔側ガイド部31bと呼ぶ(図1、図2参照)。噴孔側ガイド部30bは、弁体30の外周面に形成され、噴孔部材23の内周面に摺動可能に支持される。反噴孔側ガイド部31bは、連結部材31の外周面に形成され、支持部材24の内周面に摺動可能に支持される。
固定コア50は、ケース10の内部に固定して配置されている。固定コア50は、軸線方向の周りに延びる環状の金属製である。非磁性部材60は、固定コア50と本体部21との間に配置された環状であり、固定コア50および可動コア40よりも磁性が弱い材質である。一方、固定コア50、可動コア40および本体部21は磁性を有する材質で形成されている。
固定コア50の内周面には、円筒形状かつ金属製のストッパ51が固定されている。ストッパ51は、連結部材31と当接することで連結部材31が反噴孔側へ移動することを規制する。連結部材31の拡径部31aの上端面がストッパ51の下端面に接触した状態では、固定コア50の下端面は可動コア40の上端面に接触せず、これら下端面と上端面との間で所定のギャップが形成された状態となる。
非磁性部材60および固定コア50の径方向外側には、コイル70が配置されている。コイル70は、樹脂製のボビン71に巻き回されている。ボビン71は、軸線方向を中心とした円筒形状である。したがって、コイル70は、軸線方向の周りに延びる環状に配置されることとなる。
固定コア50の反噴孔側には、燃料の流入口80aを形成して外部の配管と接続される配管接続部80が配置されている。配管接続部80は金属製であり、固定コア50と一体の金属部材で形成されている。高圧ポンプで加圧された燃料は、流入口80aから燃料噴射弁へ供給される。配管接続部80の内部には、軸線方向に延びる燃料の流通路F11が形成されており、その流通路F11には圧入部材81が圧入固定されている。
圧入部材81の噴孔側には、弾性部材SP1が配置されている。弾性部材SP1の一端は圧入部材81に支持され、弾性部材SP1の他端はオリフィス部材32の拡径部32bに支持される。したがって、圧入部材81の圧入量、つまり軸線方向における固定位置に応じて、弁体30がフルリフト位置まで開弁した時、つまりストッパ51に連結部材31が当接した時における弾性部材SP1の弾性変形量が特定される。つまり、弾性部材SP1による閉弁力(セット荷重)が、圧入部材81の圧入量で調整されている。
配管接続部80の外周面には、締結部材83が配置されている。締結部材83の外周面に形成されたネジ部を、ケース10の内周面に形成されたネジ部に締結することで、締結部材83はケース10に締結される。この締結で生じる軸力により、ケース10の底面と締結部材83との間で、配管接続部80、固定コア50、非磁性部材60および本体部21が挟み付けられている。
これらの配管接続部80、固定コア50、非磁性部材60、ノズルボデー20および噴孔部材23は、流入口80aへ供給された燃料を噴孔23aへ流通させる流通路Fを有するボデーBに相当する。先述した可動構造体Mは、ボデーBの内部に摺動可能な状態で収容されていると言える。
次に、燃料噴射弁の作動について説明する。
コイル70へ通電すると、コイル70の周りに磁界が発生する。つまり、固定コア50、可動コア40および本体部21に磁束が通る磁界回路が通電に伴い形成され、磁気回路により生じた磁気力により可動コア40が固定コア50へ吸引される。可動構造体Mには、弾性部材SP1による閉弁力と、燃料圧力による閉弁力と、上述した磁気力による開弁力とが作用する。これらの閉弁力よりも開弁力の方が大きくなるように設定されているため、通電に伴い磁気力を生じさせると、可動コア40は、弁体30とともに固定コア50の側へ移動する。これにより、弁体30が開弁作動して、シート面30sが着座面23sから離座し、高圧燃料が噴孔23aから噴射されることとなる。
コイル70への通電を停止させると、上述した磁気力による開弁力が無くなるので、弾性部材SP1による閉弁力で、可動コア40とともに弁体30は閉弁作動して、シート面30sが着座面23sに着座する。これにより、弁体30が閉弁作動して、噴孔23aからの燃料噴射が停止される。
次に、噴孔23aから燃料が噴射されている時の、燃料の流れについて説明する。
高圧ポンプから燃料噴射弁へ供給される高圧燃料は、流入口80aから流入し、配管接続部80の円筒内周面に沿う流通路F11、圧入部材81の円筒内周面に沿う流通路F12、弾性部材SP1が収容されている流通路F13を順に流れる(図1参照)。これらの流通路F11、F12、F13を総称して上流通路F10と呼び、上流通路F10は、燃料噴射弁の内部に存在する流通路F全体のうち可動構造体Mの外部かつ上流側に位置する。また、流通路F全体のうち、可動構造体Mにより形成される流通路を可動流通路F20と呼び、可動流通路F20の下流側に位置する流通路を下流通路F30と呼ぶ。
可動流通路F20は、流通路F13から流出した燃料を以下に説明するメイン通路およびサブ通路に分岐して流れる。メイン通路およびサブ通路は独立して配置されている。具体的にはメイン通路およびサブ通路は並列して配置され、各々に分岐して流れた燃料は下流通路F30で合流する。
メイン通路は、オリフィス部材32の円筒内周面に沿う流通路F21、オリフィス32aによる絞り流通路F22、連結部材31の円筒内周面に沿う流通路F23の順に燃料を流通させる通路である。そして、流通路F23の燃料は、連結部材31を径方向に貫通する貫通穴を通じて、連結部材31の円筒外周面に沿う流通路F31である下流通路F30へ流入する。
サブ通路は、オリフィス部材32の円筒外周面に沿う流通路F24s、可動コア40と固定コア50とのギャップである流通路F25s、可動コア40の外周面40aに沿う流通路F26s、摺動面33aに沿う流通路の順に燃料を流通させる通路である。そして、摺動面33aに沿う流通路は摺動流通路F27sまたは別流通路と呼ばれ、摺動流通路F27sの燃料は、連結部材31の円筒外周面に沿う流通路F31である下流通路F30へ流入する。可動コア40の最外周と本体部21との間で形成される流通路F26sの通路面積は、摺動流通路F27sの通路面積よりも大きい。つまり、摺動流通路F27sでの絞り度合は流通路F26sでの絞り度合よりも大きく設定されている。
ここで、サブ通路の上流側は、絞り流通路F22よりも上流側と接続されている。そして、サブ流路の下流側は、絞り流通路F22の下流側と接続されている。すなわち、サブ流路は絞り流通路F22を介さずに、絞り流通路F22の上流側と下流側とを接続している。
また、流通路F23の上流側は、絞り流通路F22よりも上流側と接続されている。流通路F23の下流側は、絞り流通路F22よりも下流側と接続されている。すなわち、流通路F23は絞り流通路F22を介さずに、絞り流通路F22の上流側と下流側とを接続している。
要するに、上流通路F10である流通路F13から可動流通路F20へ流入した燃料は、メイン通路の上流端である流通路F21とサブ通路の上流端である流通路F24sとに分岐し、その後、下流通路F30である流通路F31で合流する。
また、可動コア40、連結部材31およびオリフィス部材32の各々には、径方向に貫通する貫通穴41が形成されている。これらの貫通穴41は、オリフィス部材32の内周面に沿う流通路F21と可動コア40外周面に沿う流通路F26sとを連通させる流通路F28sとして機能する。この流通路F28sは、ストッパ51に連結部材31が当接して流通路F24sと流通路F25sとの連通が遮断された場合に、摺動流通路F27sを流れる燃料の流量、つまりサブ通路の流量を確保するための通路である。流通路F28sが流通路F22の上流側に位置することで、流通路F25s、F26s、F28sが後述する上流側領域となり、下流側領域との圧力差が生じる。
可動流通路F20から流出した燃料は、連結部材31の円筒外周面に沿う流通路F31へ流入し、その後、支持部材24の縮径部24aを軸線方向に貫通する貫通穴である流通路F32、弁体30の外周面に沿う流通路F33を順に流れる(図2参照)。そして、以下に説明するように弁体30が開弁作動すると、流通路F33内の高圧燃料が、シート面30sおよび着座面23sの間を通過して、噴孔23aから噴射される。
上述した摺動面33aに沿う流通路を摺動流通路F27sと呼び、摺動流通路F27sの通路面積は、絞り流通路F22の通路面積よりも小さい。つまり、摺動流通路F27sでの絞り度合は絞り流通路F22での絞り度合よりも大きく設定されている。そして、メイン通路では絞り流通路F22の通路面積が最も小さく、サブ通路では摺動流通路F27sでの通路面積が最も小さい。
したがって、可動流通路F20内におけるメイン通路とサブ通路とでは、メイン通路の方が流れやすくなっており、メイン通路の絞り度合はオリフィス32aでの絞り度合により特定され、メイン通路の流量はオリフィス32aにより調整される。換言すれば、可動流通路F20の絞り度合はオリフィス32aでの絞り度合により特定され、可動流通路F20の流量はオリフィス32aにより調整される。
流通路Fのうちシート面30sでの通路面積であって、弁体30が開弁方向へ最も移動したフルリフト状態での通路面積をシート通路面積と呼ぶ。オリフィス32aによる絞り流通路F22の通路面積は、シート通路面積よりも大きく設定されている。つまり、オリフィス32aによる絞り度合は、フルリフト時のシート面30sでの絞り度合よりも小さく設定されている。
また、シート通路面積は、噴孔23aの通路面積よりも大きく設定されている。つまり、オリフィス32aによる絞り度合およびシート面30sでの絞り度合は、噴孔23aでの絞り度合よりも小さく設定されている。なお、噴孔23aが複数形成されている場合には、全ての噴孔23aの通路面積の合計よりもシート通路面積は大きく設定されている。
次に、可動構造体Mが移動する際に、可動構造体Mが燃料から受けるブレーキ力について説明する。
本実施形態では、絞り流通路F22と摺動流通路F27sとは並列し、かつ、摺動流通路F27sの通路面積は絞り流通路F22の通路面積よりも小さく設定されている。そのため、流通路Fは、オリフィス32a(絞り部)および摺動流通路F27sを境に上流側領域と下流側領域とに区分される。
上流側領域は、オリフィス32aに対して、噴射時の燃料流れ上流側の領域である。なお、可動流通路F20のうち摺動面33aの上流側も上流側領域に属する。よって、可動流通路F20のうちの流通路F21、F24s、F25s、F26s、F28s、および上流通路F10が上流側領域に該当する。下流側領域は、オリフィス32aに対して、噴射時の燃料流れ下流側の領域である。なお、可動流通路F20のうち摺動面33aの下流側も下流側領域に属する。よって、可動流通路F20のうちの流通路F23および下流通路F30が下流側領域に該当する。
要するに、絞り流通路F22を燃料が流れると、可動流通路F20を流れる燃料の流量がオリフィス32aで絞られることに起因して、上流側領域の燃料圧力(つまり上流燃圧PH)と下流側領域の燃料圧力(つまり下流燃圧PL)との圧力差が生じる。したがって、弁体30が閉弁状態から開弁状態に変化している時、開弁状態から閉弁状態に変化している時、および弁体30がフルリフト位置に保持されている時には、絞り流通路F22に燃料が流れて上記圧力差が生じる。
そして、弁体30の開弁により生じる上記圧力差は、開弁から閉弁に切り替わると同時に無くなるわけではなく、閉弁してから所定時間が経過すると、上流燃圧PHと下流燃圧PLとは同じになる。一方、上記圧力差が生じていない状態で閉弁から開弁に切り替わると、その切り替わったタイミングで上記圧力差が直ぐに生じる。
図3に示すように、可動構造体Mが移動する際に、可動構造体Mのうち上流燃圧PHを閉弁側に受ける面を上流側受圧面SHと呼び、下流燃圧PLを開弁側に受ける面を下流側受圧面SLと呼ぶ。
見かけ上の上流側受圧面SH1は、可動コア40、連結部材31およびオリフィス部材32の上端面であって、上流側領域に露出した部分の面に相当する。但し、両領域の境界となる摺動面33aが、可動コア40の外周面40aよりも径方向内側に位置するため、可動コア40の下端面のうち摺動面33aの外側に位置する受圧面SH2は、開弁方向に上流燃圧PHを受ける。よって、見かけ上の上流側受圧面SH1の面積から、開弁方向に燃圧を受ける受圧面SH2の面積を差し引いた面積が、実質的な上流側受圧面SHの面積であると言える。
下流側受圧面SLは、摺動部材33、連結部材31およびオリフィス部材32の下端面であって、下流側領域に露出した部分の面に相当する。下流側受圧面SLの面積は上流側受圧面SHと同じである。
上流側受圧面SHに上流燃圧PHを乗算した値が、可動構造体Mに対して閉弁側に作用する力に相当し、下流側受圧面SLに下流燃圧PLを乗算した値が、可動構造体Mに対して開弁側に作用する力に相当する。これらの力の差が、移動する可動構造体Mにブレーキ力として作用する。
可動構造体Mが開弁方向に移動する最中では、上流側領域の燃料が可動構造体Mに押されて圧縮されるので、上流燃圧PHが上昇する。その一方で、可動構造体Mに押された上流側領域の燃料は、オリフィス32aで絞られながら下流側領域へ押し出されるので、下流燃圧PLの方が上流燃圧PHよりも低くなる。よって、両領域での圧力差ΔPによるブレーキ力は、開弁方向に移動する可動構造体Mを閉弁方向に押し返す向きに作用することになる。要するに、開弁作動時には絞り流通路F22を噴孔側へ燃料が流れ、その時に絞られて生じる圧力差ΔPに、上流側受圧面SHまたは下流側受圧面SLの面積Sを乗算した力が、ブレーキ力として可動構造体Mに作用する。
可動構造体Mが閉弁方向に移動する最中では、下流側領域の燃料が可動構造体Mに押されて圧縮されるので、下流燃圧PLが上昇する。その一方で、可動構造体Mに押された下流側領域の燃料は、オリフィス32aで絞られながら上流側領域へ押し出されるので、上流燃圧PHの方が下流燃圧PLよりも低くなる。よって、両領域での圧力差ΔPによるブレーキ力は、閉弁方向に移動する可動構造体Mを開弁方向に押し返す向きに作用することになる。要するに、閉弁作動時には絞り流通路F22を反噴孔側へ燃料が流れ、その時に絞られて生じる圧力差ΔPに上記面積Sを乗算した力が、ブレーキ力として可動構造体Mに作用する。
したがって、オリフィス32aによる絞り度合および上記面積Sの少なくとも一方を調整すれば、上記ブレーキ力を調整できる。そして上記面積Sの大きさは、摺動面33aの直径寸法を調整することで調整できる。
次に、本実施形態が採用する構成による作用および効果について説明する。
本実施形態によれば、絞り流通路F22と摺動流通路F27sとは並列し、かつ、摺動流通路F27sの通路面積は絞り流通路F22の通路面積よりも小さく設定されている。そのため、流通路Fは、オリフィス32a(絞り部)を境に、上流側領域と下流側領域とに区分される。そして、可動構造体Mの移動時には絞り流通路F22で燃料の流量が絞られることに起因して、両領域で圧力差ΔPが生じることになり、この圧力差ΔPに起因して、ブレーキ力が可動構造体Mに作用する。
そのため、閉弁作動する可動構造体Mに対してブレーキ力が作用するので、弁体30が着座面23sでバウンスすることを抑制でき、意図に反した噴射状態になるおそれを軽減できる。また、開弁作動する可動構造体Mに対してブレーキ力が作用するので、連結部材31がストッパ51に衝突する時の衝撃を緩和でき、連結部材31およびストッパ51の摩耗を抑制できる。
加えて、本実施形態では、可動構造体Mの摺動方向に対して垂直な方向(つまり径方向)における摺動面33aの位置は、可動コア40の最外周位置と異なる。そのため、可動コア40の最外周位置を変更することなく、上流側受圧面SHおよび下流側受圧面SLの面積Sを調整できる。よって、摺動面33aの位置を調整することで、可動コア40の最外周位置を変更することなく上記面積Sを調整できる。よって、可動コア40に作用する磁気力に大きな変化を招くこと無く、上記ブレーキ力を調整できる。
さらに本実施形態では、可動コア40には、絞り流通路F22の上流部分と摺動流通路F27sの上流部分とを連通する貫通穴41が形成されている。そのため、ストッパ51にオリフィス部材32が当接して流通路F24sと流通路F25sとの連通が遮断された場合であっても、貫通穴41を通じて、開弁方向に上流燃圧PHを受ける受圧面SH2へ燃料を送ることができる。よって、実質的な上流側受圧面SHの面積を所望の大きさにすることの確実性を向上できる。
さらに本実施形態では、摺動面33aを形成する摺動部材33の材質は、可動コア40の材質とは異なる。そのため、摺動面33aについては高耐久優先の材質にでき、可動コア40については低磁気抵抗優先の材質にできる。
さらに本実施形態では、絞り流通路F22は弁体30の中心軸線上に位置する。これによれば、中心軸線に対して垂直な方向(つまり径方向)におけるオリフィス32a(絞り部)の位置が、仮に、所望の位置からずれていたとしても、オリフィス32aが受ける流体抵抗は中心軸線に近い位置に作用する。一方、本実施形態に反して、中心軸線から外れた位置に複数の絞り流通路を対象となるように配置すると、絞り流通路の位置ずれに起因して、流体抵抗が可動構造体Mに傾倒力として作用する。したがって、絞り流通路F22を弁体30の中心軸線上に位置させる本実施形態によれば、可動構造体Mに作用する上記傾倒力を小さくできる。
さらに本実施形態では、摺動面33aを形成する摺動部材33を可動コア40に押し付けて密着させる密着用弾性部材SP2を備える。これによれば、摺動部材33を可動コア40に固定することなく可動コア40との間をシールできるので、摺動部材33は、可動コア40に対して径方向に相対移動可能な状態で、流通路Fを上流側領域と下流側領域とに区分できる。そして、仮に本実施形態に反して摺動部材33を可動コア40に固定すると、摺動部材33の軸中心と可動コア40の軸中心とを高精度で一致させることが要求される。しかし、本実施形態によれば、上記固定を不要にできるので、可動構造体Mに要求される寸法精度を緩くできる。
さらに本実施形態では、弁体30は、相対移動不能な状態で可動コア40に固定されている。ここで、本実施形態に反して、可動コア40に対して相対移動可能な状態で弁体を可動コアに組み付ける構成にすると、以下の懸念が生じる。すなわち、閉弁直後に可動コアが相対移動するのでバウンスが生じにくくなるものの、相対移動する可動コアが静止するまでは次の噴射を開始できなくなるので、短インターバルでの噴射の実現が妨げられることが懸念される。
これに対し本実施形態では、相対移動不能な状態で弁体30を可動コア40に固定させるので、可動コアの相対移動が静止するまで待つことにより短インターバル化が妨げられることを回避できる。それでいて、径方向における摺動面33aの位置を可動コア40の最外周位置と異ならせることによりブレーキ力を調整できるといった上記効果が発揮されるので、弁体30のバウンス抑制も図ることができる。つまり、短インターバル化とバウンス抑制の両立を図ることができる。
さらに本実施形態では、摺動面33aの最外径寸法は、可動コア40の最外径寸法よりも小さい。つまり、摺動流通路F27sは、可動コア40の最外周位置よりも内側に設けられている。近年、燃料噴射弁に供給される燃料の高圧化が進む傾向にあり、それに伴い、弁体30に作用する油圧力が大きくなり、ひいては開弁に要する磁気吸引力が大きくなる傾向にある。そのため、可動コア40の最外径寸法も大型化する傾向にある。したがって、本実施形態に反して可動コア40の最外径位置を摺動面として機能させると、下流側受圧面SLの面積が必要以上に大きくなり、ブレーキ力が必要以上に大きくなることが懸念される。これに対し本実施形態では、可動コア40の最外径位置とは異なる位置に摺動面33aを設け、摺動面33aの最外径寸法を可動コア40の最外径寸法より小さくしているので、上記懸念を抑制できる。
(第2実施形態)
本実施形態に係る燃料噴射弁の可動構造体M1は、流通路Fでの流量の絞り度合を変化させる可変絞り機構を有する。可変絞り機構は、第1実施形態と同様のオリフィス部材32(固定部材)と、以下に説明する移動部材100および押付用弾性部材SP3と、を有する。移動部材100は、オリフィス部材32に対して軸線方向に相対移動可能な状態で、連結部材31内部の流通路F23に配置されている。
移動部材100は、軸線方向に延びる金属製の円柱形状であり、オリフィス部材32の下流側に配置されている。移動部材100の円柱中心部分には軸線方向に貫通する貫通穴が形成されている。この貫通穴は、流通路Fの一部であり絞り流通路F22と連通し、絞り流通路F22よりも通路面積が小さいサブ絞り流通路103として機能する。移動部材100は、絞り流通路F22を覆うシール面101aが形成されたシール部101と、押付用弾性部材SP3と係合する係合部102とを有する。
係合部102はシール部101よりも小径であり、コイル形状の押付用弾性部材SP3が係合部102に嵌め込まれている。これにより、押付用弾性部材SP3の径方向への移動が係合部102で規制される。押付用弾性部材SP3の一端はシール部101の下端面に支持され、押付用弾性部材SP3の他端は連結部材31に支持される。押付用弾性部材SP3は、軸線方向に弾性変形して弾性力を移動部材100へ付与し、移動部材100のシール面101aは、オリフィス部材32の下端面に弾性力で押し付けられて密着する。
弁体30が開弁方向へ移動することに伴い、移動部材100の上流側燃圧が下流側燃圧よりも所定以上高くなると、押付用弾性部材SP3の弾性力に抗して移動部材100はオリフィス部材32から離座する(図5参照)。弁体30が閉弁方向へ移動することに伴い、移動部材100の下流側燃圧が上流側燃圧よりも所定以上高くなると、移動部材100はオリフィス部材32に着座する(図4参照)。
移動部材100が離座している状態では、移動部材100の外周面と連結部材31の内周面との隙間に、燃料が流れる流通路(外周側流通路F23a)が形成される。外周側流通路F23aとサブ絞り流通路103とは並列に位置し、移動部材100が離座している状態では、絞り流通路F22から流通路F23へ流出した燃料は、サブ絞り流通路103と外周側流通路F23aとに分岐して流れる。サブ絞り流通路103と外周側流通路F23aとを合わせた通路面積は、絞り流通路F22の通路面積よりも大きい。よって、移動部材100が離座している状態では、可動流通路F20の流量は絞り流通路F22での絞り度合により特定される。
一方、移動部材100が着座している状態では、絞り流通路F22から流通路F23へ流出した燃料は、サブ絞り流通路103を流れ、外周側流通路F23aには流れない。そして、サブ絞り流通路103の通路面積は絞り流通路F22の通路面積よりも小さい。よって、移動部材100が着座している状態では、可動流通路F20の流量はサブ絞り流通路103での絞り度合により特定される。したがって、移動部材100は、オリフィス部材32に着座することで絞り流通路F22を覆って絞り度合を大きくし、オリフィス部材32から離座することで絞り流通路F22を開放して絞り度合を小さくする。
弁体30が開弁方向へ移動中の状態であれば、移動部材100の上流側燃圧が下流側燃圧よりも所定以上高くなって移動部材100が離座する蓋然性が高い。但し、弁体30が開弁方向へ最も移動したフルリフト状態となり弁体30が移動停止した状態であれば、移動部材100が着座する蓋然性が高い。
弁体30が閉弁方向へ移動中の状態であれば、移動部材100の下流側燃圧が上流側燃圧よりも所定以上高くなって移動部材100が着座する蓋然性が高い。但し、開弁期間を短くして噴孔23aからの噴射量を少なくする場合等、弁体30がフルリフト位置まで移動せずに開弁作動から閉弁作動に切り替える噴射(パーシャルリフト噴射)を実施する場合がある。この場合には、閉弁作動に切り替わった直後には移動部材100が離座している蓋然性が高い。但し、その後の閉弁直前の期間においては、移動部材100の下流側燃圧が上流側燃圧よりも所定以上高くなって移動部材100が着座する蓋然性が高い。
要するに、弁体30の開弁作動中に移動部材100が常時開弁しているとは限らず、弁体30が開弁方向へ移動する上昇期間のうち少なくとも開弁直後の期間では、移動部材100は着座している。また、弁体30の閉弁作動中に移動部材100が常時着座しているとは限らず、弁体30が閉弁方向へ移動する下降期間のうち少なくとも閉弁直前の期間では、移動部材100は着座している。したがって、開弁直後の期間および閉弁直前の期間では、移動部材100は着座して、燃料の全量がサブ絞り流通路103を流通するので、移動部材100が離座している期間に比べて可動流通路F20での絞り度合が大きくなる。
以上により、本実施形態によれば、可動構造体M1は、流通路Fでの流量の絞り度合を変化させる可変絞り機構を有する。そのため、可動構造体M1に作用する燃料によるブレーキ力を変化させることができる。
さらに本実施形態によれば、弁体30が閉弁方向へ移動する閉弁作動期間のうち少なくとも閉弁直前の期間では、フルリフト状態の時に比べて、可変絞り機構による絞り度合が大きくなる。そのため、閉弁直前の期間では、絞り度合が大きくなることにより両領域の圧力差が大きくなるので、ブレーキ力が増大して弁体30の閉弁作動速度が遅くなり、弁体30が着座面23sでバウンスするおそれを低減できる。一方、フルリフト開弁期間では、絞り度合が小さくなることにより噴射期間における圧力損失を低減できる。
さらに本実施形態によれば、弁体30が開弁方向へ移動する開弁作動期間のうち少なくとも開弁直後の期間では、フルリフト状態の時に比べて、可変絞り機構による絞り度合が大きくなる。そのため、開弁直後の期間では、絞り度合が大きくなることにより両領域の圧力差が大きくなるので、ブレーキ力が増大して弁体の開弁速度が遅くなる。よって、先述したパーシャルリフト噴射の際に、コイル70への通電時間に対する噴孔23aからの噴射量を少なくできる。そのため、通電時間に対する噴射量の特性がばらつくことを低減できる。
さらに本実施形態では、可変絞り機構は、オリフィス32a(絞り部)が形成されたオリフィス部材32(固定部材)、およびオリフィス部材32に対して相対移動する移動部材100を有する。移動部材100は、オリフィス部材32に着座することで絞り流通路F22を覆って絞り度合を大きくし、オリフィス部材32から離座することで絞り流通路F22を開放して絞り度合を小さくする。そのため、移動部材100の離着座で絞り度合を可変にできるので、簡素な構造で可変絞り機構を実現できる。
さらに本実施形態では、移動部材100はオリフィス部材32の下流側に配置される。そして、弁体30が開弁方向へ移動するに伴い移動部材100の上流側燃圧が下流側燃圧よりも所定以上高くなることで移動部材100は離座する。また、弁体30が閉弁方向へ移動するに伴い下流側燃圧が上流側燃圧よりも所定以上高くなることで移動部材は着座する。これによれば、移動部材100を移動させるためのアクチュエータを不要にしつつ、移動部材100を移動させて絞り度合を可変にできる。
さらに本実施形態では、移動部材100には、流通路Fの一部であるサブ絞り流通路103が形成され、サブ絞り流通路103の通路面積は絞り流通路F22の通路面積よりも小さい。本実施形態に反してサブ絞り流通路103が形成されていない場合には、移動部材100がオリフィス部材32に張り付いて剥がれにくくなり、移動部材100が離座しにくくなることが懸念される。これに対し本実施形態では、移動部材100にサブ絞り流通路103が形成されているので、上記貼り付きの懸念を抑制できる。
また、弁体30が着座面23sに着座して閉弁した直後には、下流燃圧PLに脈動が生じるため、本実施形態に反してサブ絞り流通路103が形成されていない場合には、上記脈動に応じて移動部材100が着座と離座を繰り返すバタツキが懸念される。これに対し本実施形態では、移動部材100にサブ絞り流通路103が形成されているので、上記バタツキの懸念を抑制できる。
(第3実施形態)
上記第2実施形態に係る可動構造体M1の移動部材100にはサブ絞り流通路103が形成されているのに対し、本実施形態に係る可動構造体M2の移動部材100Aには、図6に示すように、サブ絞り流通路103が形成されていない。
したがって、移動部材100Aが離座している状態では、絞り流通路F22から流通路F23へ流出した燃料の全量が外周側流通路F23aを流れる。外周側流通路F23aの通路面積は、絞り流通路F22の通路面積よりも大きい。よって、移動部材100Aが離座している状態では、可動流通路F20の流量は絞り流通路F22での絞り度合により特定される。
一方、移動部材100Aが着座している状態では、移動部材100Aは絞り流通路F22を閉塞し、絞り流通路F22から連結部材31の内部の流通路F23へ燃料が流れなくなる。よって、移動部材100Aが着座している状態では、可動流通路F20の流量はゼロとなり、絞り度合が最大の状態であるとも言える。したがって、移動部材100Aは、オリフィス部材32に着座することで絞り流通路F22を閉塞して可動流通路F20の流れを止め、言わば、絞り度合が最大の状態にする。一方、移動部材100Aは、オリフィス部材32から離座することで絞り流通路F22を開放して、可動流通路F20に燃料が流れるようにし、言わば、絞り度合が最大の状態から小さい状態にする。
以上により、本実施形態によれば、移動部材100Aは、オリフィス部材32に着座した状態で絞り流通路F22を閉塞するので、移動部材100Aの着座時における下流燃圧PLを高くできる。よって、オリフィス32aを境にした上流側領域と下流側領域との圧力差ΔPを大きくできる。そのため、移動部材100Aの着座状態におけるブレーキ力が、移動部材100にサブ絞り流通路103が形成されている場合に比べて大きくなる。よって、弁体30の閉弁作動速度を遅くすることを促進でき、弁体30のバウンス低減の効果を向上できる。
(第4実施形態)
上記第1実施形態では、摺動部材33は可動コア40とは別体であり、可動コア40に対して径方向に相対移動可能な状態で配置されている。これに対し、図7に示す本実施形態では、摺動部材33は可動コア40に溶接等により接合されている。これに伴い、本実施形態では密着用弾性部材SP2および支持部材24を廃止している。
また、第1実施形態の如く摺動部材33を可動コア40と別体にして径方向に移動可能にした場合、可動構造体Mのうち摺動部材33を除く部分に反噴孔側ガイド部が設けられている。これに対し、摺動部材33が可動コア40に接合された本実施形態では、摺動部材33に反噴孔側ガイド部が設けられている。つまり、摺動部材33の摺動面33aを反噴孔側ガイド部として機能させている。
(第5実施形態)
図8、図9に示すように、可動コア40は、金属製の円環状部材である。可動コア40は、可動内側部42及び可動外側部43を有しており、いずれも円環状になっている。可動内側部42は可動コア40の内周面を形成し、可動外側部43は可動内側部42の径方向外側に配置されている。可動コア40は、反噴孔側を向いた可動上面41aを有しており、可動上面41aは、可動コア40の上端面を形成している。可動上面41aには段差が形成されている。具体的には、可動外側部43は反噴孔側を向いた可動外側上面43aを有し、可動内側部42は反噴孔側を向いた可動内側上面42aを有しており、可動外側上面43aが可動内側上面42aよりも噴孔側にあることで、可動上面41aに段差が形成されている。可動内側上面42a及び可動外側上面43aは、いずれも軸線方向に直交している。
可動コア40は、噴孔側を向いた可動下面41bを有しており、この可動下面41bは、径方向において可動内側部42と可動外側部43とに跨った状態で、可動コア40において平坦な下端面を形成している。可動下面41bにおいては、可動内側部42と可動外側部43との境界部に段差が形成されていない。軸線方向においては、可動外側部43の高さ寸法が可動内側部42の高さ寸法より小さくなっており、可動コア40は、可動外側部43が可動内側部42から外周側に突出したような形状になっている。なお、摺動部材33は、溶接等により可動コア40に固定されている。
固定コア50は、ケース10の内部に固定して配置されている。固定コア50は、軸線方向の周りに延びる環状の金属製である。第1固定コア501は、コイル70の内周側に設けられており、第1固定コア501の外周面とコイル70の内周面とが対向している。第1固定コア501は、噴孔側を向いた第1下面50aを有しており、この第1下面50aは、第1固定コア501の下端面を形成し、軸線方向に直交している。第1固定コア501は、可動コア40の反噴孔側に設けられており、第1下面50aは可動コア40の可動内側上面42aに対向している。また、第1固定コア501は、第1傾斜面50b及び第1外面50cを有している。第1傾斜面50bは、第1下面50aの外周側端部から反噴孔側に向けて斜めに延びている。第1外面50cは、第1固定コア501の外周面であり、第1傾斜面50bの反噴孔側の上端部から軸線方向に延びている。第1固定コア501は、第1下面50aと第1外面50cとの出隅部分が第1傾斜面50bにより面取りされたような形状になっている。
第2固定コア502は、コイル70の噴孔側に設けられており、全体として円環状になっている。第2内側部52及び第2外側部53を有しており、いずれも円環状になっている。第2外側部53は第2固定コア502の外周面を形成しており、第2内側部52は第2外側部53の内周側に配置されている。第2固定コア502は噴孔側を向いた第2下面51aを有しており、第2下面51aは、第2固定コア502の下端面を形成し、軸線方向に直交している。第2下面51aには段差が形成されている。具体的には、第2内側部52は噴孔側を向いた第2内側下面52aを有し、第2外側部53は噴孔側を向いた第2外側下面53aを有しており、第2内側下面52aが第2外側下面53aよりも反噴孔側にあることで、第2下面51aに段差が形成されている。軸線方向においては、第2内側部52の高さ寸法が第2外側部53の高さ寸法より小さくなっており、第2固定コア502は、第2内側部52が第2外側部53から内周側に突出したような形状になっている。
第2固定コア502の第2内側部52は、可動コア40の可動外側部43よりも反噴孔側に配置されており、これら第2内側部52と可動外側部43とは軸線方向に並んでいる。この場合、軸線方向において第2内側下面52aと可動外側上面43aとが対向している。
第2固定コア502においては、第2外側部53がボデー本体部21の反噴孔側に設けられている。ここで、ボデー本体部21は、径方向外側の端部から反噴孔側に向けて延びた円環状の外側延出部211を有している。外側延出部211は、ボデー本体部21の上端面において径方向内側の端部から離間していることで、ボデー本体部21の上端面に段差を形成している。ボデー本体部21は、本体内側上面21a、本体外側上面21b、本体外側内面21c、本体内側内面21dを有しており、本体内側上面21a及び本体外側上面21bは反噴孔側を向き、本体外側内面21c及び本体内側内面21dは径方向内側を向いている。本体外側上面21bは外側延出部211の上端面であり、本体外側内面21cは外側延出部211の内周面である。本体内側内面21dは、本体内側上面21aの径方向内側の端部から噴孔側に向けて延びており、ボデー本体部21の内周面である。本体内側上面21aは、ボデー本体部21の上端面のうち本体外側内面21cよりも径方向内側の部分である。本体内側上面21a及び本体外側上面21bは軸線方向に直交しており、本体外側内面21cは軸線方向に平行に延びている。
第2固定コア502においては、第2外側下面53aが本体外側上面21bに重ねられており、この重ねられた部分において第2固定コア502とボデー本体部21とがレーザー溶接等の溶接により接合されている。溶接が行われる前の状態においては、第2外側下面53a及び本体外側上面21bが第2固定コア502とボデー本体部21との境界部である固定境界部Qに含まれている。径方向において、第2外側下面53aの幅寸法と本体外側上面21bの幅寸法とは同じになっており、これら第2外側下面53aと本体外側上面21bとはそれぞれの全体が互いに重なっている。第2外側部53の外周面及びボデー本体部21の外周面はそれぞれケース10の内周面に重なっている。
第2固定コア502は、第2上面51b及び第2傾斜面51cを有している。第2傾斜面51cは、第2内側部52の内周面である第2内側内面52bから反噴孔側に向けて斜めに延びており、第2上面51bは、第2傾斜面51cの上端部から径方向に延びている。この場合、第2上面51b及び第2傾斜面51cは、第2固定コア502の上端面を形成している。第2傾斜面51cは、径方向において第2内側部52と第2外側部53とに跨った状態になっている。第2固定コア502は、第2上面51bと外周面との出隅部分が第2傾斜面51cにより面取りされたような形状になっている。
非磁性部材60は、軸線方向の周りに延びる環状の金属製部材であり、第1固定コア501と第2固定コア502との間に設けられている。非磁性部材60は、固定コア50や可動コア40よりも磁性が弱く、例えば非磁性体により形成されている。この非磁性部材60と同様に、ボデー本体部21も、固定コア50や可動コア40に比べて磁性が弱く、例えば非磁性体により形成されている。一方、固定コア50及び可動コア40は磁性を有しており、例えば強磁性体により形成されている。
なお、固定コア50及び可動コア40を、磁束の通路になりやすい磁束通路部材と称し、非磁性部材60及びボデー本体部21を、磁束の通路になりにくい磁束規制部材と称することができる。特に、後述するように、非磁性部材60は、磁束が可動コア40を通らずに固定コア50を磁気的に短絡して通ることを規制する機能を有しており、非磁性部材60を短絡規制部材と称することもできる。また、非磁性部材60が短絡規制部を構成していることにもなる。ノズルボデー20については、ボデー本体部21及びノズル部22が金属材料により一体成型されていることで、ボデー本体部21及びノズル部22の両方が磁性の弱くなっている。
非磁性部材60は、上傾斜面60a及び下傾斜面60bを有している。上傾斜面60aは、第1固定コア501の第1傾斜面50bに重ねられており、これら上傾斜面60aと第1傾斜面50bとは溶接により接合されている。下傾斜面60bは、第2固定コア502の第2傾斜面51cに重ねられており、これら下傾斜面60bと第2傾斜面51cとは溶接により接合されている。第1傾斜面50bと第2傾斜面51cとは、それぞれの少なくとも一部が軸線方向に並んでおり、非磁性部材60は、少なくとも軸線方向においてこれら傾斜面50b,51cの間に入り込んだ状態になっている。
第1固定コア501の内周面には、円筒形状かつ金属製のストッパ51が固定されている。ストッパ51は、可動構造体Mの連結部材31と当接することで可動構造体Mが反噴孔側へ移動することを規制する部材であり、ストッパ55の下端面が連結部材31の拡径部31aの上端面に当接することで、可動構造体Mの移動が規制される。ストッパ55は、第1固定コア501よりも噴孔側に突出している。このため、ストッパ55により可動構造体Mの移動が規制された状態でも、固定コア50と可動コア40との間に所定のギャップが形成されている。この場合、このギャップは、第1下面50aと可動内側上面42aとの間や、第2内側下面52aと可動外側上面43aとの間に形成されている。図9等では、これらギャップを明確に図示するために、第1下面50aと可動内側上面42aとの離間距離や、第2内側下面52aと可動外側上面43aとの離間距離を実際よりも大きめに図示している。
非磁性部材60および固定コア50の径方向外側には、コイル70が配置されている。コイル70は、樹脂製のボビン71に巻き回されている。ボビン71は、軸線方向を中心とした円筒形状である。したがって、コイル70は、軸線方向の周りに延びる環状に配置されることになる。ボビン71は、第1固定コア501及び非磁性部材60に当接している。ボビン71の外周側の開口部、上端面及び下端面は、樹脂製のカバー72で覆われている。
カバー72とケース10との間には、ヨーク75が設けられている。ヨーク75は、第2固定コア502の反噴孔側に配置されており、第2固定コア502の第2上面51bに当接している。ヨーク75は、固定コア50や可動コア40と同様に磁性を有しており、例えば強磁性体により形成されている。なお、固定コア50や可動コア40は、流通路を形成するなど燃料に触れる位置に配置されており、耐油性を有している。これに対して、ヨーク75は、流通路を形成していないなど燃料に触れない位置に配置されており、耐油性を有していない。このため、ヨーク75は、固定コア50や可動コア40よりも更に高い磁性を有している。
本実施形態では、第2固定コア502とボデー本体部21との固定境界部Qを覆う覆い体90が、第2固定コア502及びボデー本体部21の内周側に設けられている。覆い体90は、環状であり、第2固定コア502の周方向において固定境界部Qの全体を覆っている。覆い体90は、固定境界部Qを軸線方向に跨いだ状態で、第2固定コア502及びボデー本体部21から径方向内側に突出している。ここで、ボデー本体部21は本体切欠部N21を有し、第2固定コア502は第2切欠部N51を有しており、覆い体90は、これら切欠部N21,N51に入り込んだ状態になっている。
ボデー本体部21においては、本体切欠部N21が本体外側内面21c及び本体内側上面21aにより形成されている。本体切欠部N21は、軸線方向において噴孔側に開放されているとともに、径方向内側に開放されている。本体切欠部N21は、本体外側内面21cと本体内側上面21aとを接続する切欠傾斜面N21aを有しており、この切欠傾斜面N21aにより入隅部分が面取りされたような形状になっている。
第2固定コア502においては、第2切欠部N51が第2内側下面52a及び第2外側内面53bにより形成されている。第2外側内面53bは、径方向内側を向いた状態で軸線方向に延びており、第2外側部53の内周面を形成している。第2切欠部N51は、第2固定コア502の第2下面51aの段差により形成されており、軸線方向において反噴孔側に開放されているとともに、径方向内側に開放されている。第2切欠部N51は、第2内側下面52aと第2外側内面53bとを接続する切欠傾斜面N51aを有しており、この切欠傾斜面N51aにより入隅部分が面取りされたような形状になっている。
覆い体90は、これら切欠部N21,N51において第2内側下面52aと本体内側上面21aとの間に配置されている。ボデー本体部21の本体外側内面21cと第2固定コア502の第2外側内面53bとは、軸線方向において同一平面上に位置している。覆い体90の外周面である覆い外面90aは、固定境界部Qを内側から覆った状態で本体外側内面21c及び第2外側内面53bの両方に重ねられている。ただし、覆い外面90aは、切欠傾斜面N21a,N51aには重なっていない。
覆い体90は、覆い内側部92及び覆い外側部91を有している。覆い外側部91は覆い外面90aを形成しており、覆い内側部92は覆い外側部91の径方向内側に配置されている。覆い内側部92の高さ寸法H1は、覆い外側部H2の高さ寸法より小さくなっている(図10参照)。覆い体90は、反噴孔側を向いた覆い上面90bと、噴孔側を向いた覆い下面90cとを有している。これら覆い上面90bと覆い下面90cとは同じ面積になっている。
覆い上面90bには、覆い内側部92の反噴孔側の上端面が覆い外側部91の反噴孔側の上端面より噴孔側に配置されていることで段差が形成されている。覆い下面90cは、覆い体90の噴孔側の平坦な下端面を形成しており、覆い下面90cにおいては、覆い内側部92と覆い外側部91との境界部に段差が形成されていない。
覆い体90においては、覆い上面90bにある段差により覆い切欠部N90が形成されている。覆い切欠部N90には、可動コア40の噴孔側であって外周側の出隅部分が入り込んでいる。この場合、覆い外側部91の反噴孔側の端部は、径方向において可動外側部と第2外側部53との間に配置されている。また、覆い内側部92は、軸線方向において第2外側部53の噴孔側に配置されている。
覆い体90においては、覆い上面90bが可動コア40の可動下面41b及び第2固定コア502の第2内側下面52aから噴孔側に離間しているとともに、覆い下面90cがボデー本体部21の本体内側上面21aから反噴孔側に離間している。覆い外側部91は、径方向において第2外側部53と可動外側部43との間に入り込んでおり、覆い内側部92は、軸線方向において可動コア40と本体内側上面21aとの間に入り込んでいる。
図9に示すように、軸線方向において、覆い上面90bと第2内側下面52aとの離間距離H1aと、覆い下面90cと本体内側上面21aとの離間距離H1bとが同じになっている。また、軸線方向において、固定境界部Qと第2内側下面52aとの離間距離H2aと、固定境界部Qと本体内側上面21aとの離間距離H2bとが同じになっている。これらの場合、軸線方向において、覆い外側部91及び固定境界部Qが第2内側下面52aと本体内側上面21aとの中央位置に配置されていることになる。
図8、図9において、軸線方向において覆い内側部92と可動コア40との離間距離は、可動構造体Mの移動に伴って増減するが、弁体30が着座面23sに着座することで、これら覆い内側部92と可動コア40とは接触しないようになっている。本実施形態では、覆い上面90bと可動コア40及び第2固定コア502との間の空間を覆い上室S1と称し、覆い下面90cとボデー本体部21との間の空間を覆い下室S2と称する。これら覆い上室S1及び覆い下室S2は、覆い体90が本体切欠部N21及び第2切欠部N51の内部に入り込んだ状態になっていることで形成されている。覆い上室S1は、後述する流通路F26sに含まれており、覆い下室S2は、後述する流通路F31に含まれている。
覆い体90は、覆い部材93及び対向部材94により形成されている。これら覆い部材93及び対向部材94は、いずれも金属製の円環状部材であり、覆い部材93の内周側に対向部材94が設けられている。対向部材94は覆い部材93の内周面に嵌合された状態になっており、これら対向部材94と覆い部材93とは、互いの境界部において溶接等により接合されている。覆い部材93は、覆い外側部91に含まれる外周面寄りの部分と、覆い内側部92に含まれる内周面寄りの部分とを有している。これに対して、対向部材94は、その全体が覆い内側部92に含まれている。対向部材94は、対向部を構成しており、覆い部材93により支持されている。
対向部材94は、対向内面94aを有しており、径方向において摺動部材33の外周側に配置されている。対向内面94aは、径方向において摺動部材33の摺動面33aに対向しており、摺動部材33の摺動面33aが対向内面94aに対して摺動する。この場合、上述した、摺動面33aを摺動させるノズルボデー20側の部材が、対向部材94になっている。対向内面94aは、対向部材94の内周面であり、軸線方向において、対向内面94aの高さ寸法は摺動面33aの高さ寸法より小さくなっている。対向内面94a及び摺動面33aは、いずれも軸線方向に平行に延びている。摺動面33aの直径は、対向内面94aの直径よりも僅かに小さくなっている。つまり、摺動部材33の摺動方向に直交する方向における摺動面33aの位置は、対向内面94aの最外周位置よりも内側、つまり環状中心線Cの側に位置する。
対向部材94は、摺動部材33がこの対向部材94に摺動することで可動構造体Mの移動方向を案内するガイド部としての機能も発揮することになる。この場合、対向内面94aを案内面やガイド面と称することもできる。また、対向部材94が案内部を構成している。
覆い部材93及び対向部材94は、非磁性部材60やボデー本体部21と同様に、固定コア50や可動コア40に比べて磁性が弱く、例えば非磁性体により形成されている。このため、覆い部材93及び対向部材94は、磁束の通路になりにくくなっている。ただし、対向部材94は、摺動部材33の摺動が行われても対向内面94aの摩耗や変形が生じにくいように、硬度や強度の高い材料を用いて形成されることが好ましい。本実施形態では、対向部材94の材料について硬度や強度の高さを優先しており、覆い部材93や非磁性部材60、ボデー本体部21に比べて対向部材94の磁性が強くなっている。この場合、対向部材94は、覆い部材93等に比べると磁束の通路になりやすいが、それでも、対向部材94の磁性は、固定コア50や可動コア40の磁性に比べて弱くなっており、固定コア50等に比べると磁束の通路になりにくい。
上述したように、固定境界部Qは、第2固定コア502とボデー本体部21とが溶接された部分に含まれており、この部分を溶接部96と称する。溶接部96は、径方向において固定境界部Qの外側端部から所定の深さの範囲にかけての部分に配置されており、この溶接部96には、第2固定コア502及びボデー本体部21の一部に加えて、覆い体90の一部も含まれている。覆い体90については、覆い部材93のうち覆い外側部91を形成する部分が溶接部96に含まれている。径方向において溶接部96の奥行き寸法は、覆い部材93の一部を含んでいる分だけ固定境界部Qの幅寸法よりも大きくなっている。溶接部96は、第2固定コア502、ボデー本体部21及び覆い部材93のうち、加熱されることで溶融して混じり合った後に冷えて固化した状態の部分である。溶接部96においては、第2固定コア502、ボデー本体部21及び覆い部材93という3つの部材が接合されている。
溶接部96については、図9に網点で図示し、この図9においては固定境界部Qを仮想線で図示している。その一方で、図9以外の図8等では、溶接部96の図示を省略しているが、実際には、図9に示すように、第2固定コア502、ボデー本体部21及び覆い部材93の各一部と固定境界部Qとは溶接部96により消失している。このため、覆い体90は、実際には、固定境界部Qではなく溶接部96を径方向内側から覆うことになるが、本実施形態では、覆い体90が溶接部96を覆うことと、覆い体90が固定境界部Qを覆うこととを同義として記載している。
さて、弾性部材SP1はコイルスプリングであり、環状中心線Cの周りに線材が螺旋状に延びるコイル形状である。弾性部材SP1の全体が、軸方向において可動内側上面42aよりも噴孔23aの反対側に位置する。つまり、弾性部材SP1とオリフィス部材32との当接面が、可動内側上面42aに対して反噴孔側に位置する。
次に、燃料噴射弁1の作動について説明する。
コイル70へ通電すると、コイル70の周りに磁界が発生する。例えば、図10に破線で示すように、固定コア50、可動コア40およびヨーク75に磁束が通る磁界回路が通電に伴い形成され、磁気回路により生じた磁気力により可動コア40が固定コア50へ吸引される。この場合、第1固定コア501及び可動コア40について、第1下面50aと可動内側上面42aとが磁束の通路になることで互いに吸引される。同様に、第2固定コア502及び可動コア40について、第2内側下面52aと可動外側上面42bとが磁束の通路になることで互いに吸引される。したがって、これら第1下面50a、可動内側上面42a、第2内側下面52a及び可動外側上面42bを、それぞれ吸引面と称することもできる。特に、可動内側上面42aは第1吸引面に相当し、可動外側上面43aは第2吸引面に相当する。また、吸引方向は、先述した軸線方向と一致する。
非磁性部材60は、磁束の通路にならないことで、第1固定コア501と第2固定コア502とが磁気的に短絡することを防止することになる。可動コア40と第1固定コア501との吸引力は、可動内側上面42a及び第1下面50aを通る磁束により生じ、可動コア40と第2固定コア502との吸引力は、可動外側上面43a及び第2下面51aを通る磁束により生じる。なお、固定コア50及び可動コア40を通る磁束には、ヨーク75だけでなくケース10を通る磁束も含まれる。
また、ボデー本体部21及び覆い体90の磁性が固定コア50等に比べて弱いことに起因して、磁束がボデー本体部21や覆い体90を通るということが抑制される。上述したように、対向部材94については、摺動部材33の摺動に耐え得る硬度や強度を優先することで磁性がある程度強くなってしまう。しかし、覆い部材93の磁性が十分に弱いため、第2固定コア502を通る磁束が対向部材94に到達することが覆い部材93により抑制される。
次に、覆い体90と燃料圧力との関係について、図11を参照しつつ説明する。
覆い体90の反噴孔側にある覆い上室S1においては、この覆い上室S1が上流側領域に含まれていることに起因して、上流燃圧PHに応じた上室下向き燃圧PHa及び上室上向き燃圧PHbが生じる。上室下向き燃圧PHaは、覆い体90を噴孔側に向けて下に押す圧力であり、覆い外側部91及び覆い内側部92の両方に加えられる。例えば、覆い上面90bが下向きに押される。一方、上室上向き燃圧PHbは、第2固定コア502を反噴孔側に向けて上に押す圧力であり、第2内側部52に加えられる。例えば、第2内側下面52aが上向きに押される。
覆い体90の噴孔側にある覆い下室S2においては、この覆い下室S2が下流側領域に含まれていることに起因して、下流燃圧PLに応じた下室下向き燃圧PLa及び下室上向き燃圧PLbが生じる。下室上向き燃圧PLbは、覆い体90を反噴孔側に向けて上に押す圧力であり、覆い下室S2において覆い外側部91及び覆い内側部92の両方に加えられる。例えば、覆い下面90cが上向きに押される。一方、下室下向き燃圧PLaは、ボデー本体部21を噴孔側に向けて下に押す圧力である。例えば、本体内側上面21aが下向きに押される。
このように、覆い体90の噴孔側及び反噴孔側のそれぞれにおいて燃圧PHa,PHb,PLa,PLbが生じた場合、上室下向き燃圧PHaと下室上向き燃圧PLbとが覆い体90を介して互いに打ち消し合う。同様に、上室上向き燃圧PHbと下室下向き燃圧PLaとは、第2固定コア502及びボデー本体部21を介して互いに打ち消し合う。したがって、覆い上室S1及び覆い下室S2において、第2固定コア502とボデー本体部21とが上下に離間する向きに圧力が働くことが抑制される。
例えば、本実施形態に反し、覆い上室S1が形成されている一方で、覆い下室S2が形成されていない構成では、上室下向き燃圧PHaを打ち消す圧力が覆い体90に加えられず、上室上向き燃圧PHbを打ち消す圧力がボデー本体部21に加えられない。このため、上室下向き燃圧PHaは、覆い体90ごとボデー本体部21を噴孔側に向けて下に押し、上室上向き燃圧PHbは、第2固定コア502を反噴孔側に向けて上に押すことになる。この場合、これら燃圧PHa,PHbが第2固定コア502とボデー本体部21とを離間させる態様で働くことになり、固定境界部Qでの第2固定コア502とボデー本体部21との接合状態を適正に保つ上で好ましくない。これに対して、本実施形態では、上述したように覆い上室S1及び覆い下室S2にて生じる燃圧PHa,PHb,PLa,PLbが打ち消し合うため、固定境界部Qでの第2固定コア502とボデー本体部21との接合状態を適正に保つ上で好ましい。
次に、覆い上室S1の機能について説明する。上述したように、可動構造体Mが閉弁方向に移動する最中では、燃料が絞り流通路F22を通じて覆い下室S2等の流通路F31から覆い上室S1に流れ込む。この場合、流通路F26sにおいては、覆い上室S1の上流側に流通路F24s,F25sが存在することなどに起因して、覆い上室S1から流通路F21等のメイン通路や、流通路F13等の上流通路F10に燃料が流れ込みにくくなっている。換言すれば、覆い上室S1からメイン通路や上流通路F10に燃料が流出するには、弾性部材SP1による閉弁力に抗して、軸線方向において可動コア40の可動下面41bが覆い体90の覆い上面90bに近付くことが必要になる。このように、覆い上室S1は、可動構造体Mが閉弁方向に移動する際に、ダンパ機能を発揮することで可動構造体Mにブレーキ力を作用させることになる。このため、閉弁時に弁体30が着座面23sにバウンスすることが抑制され、意図に反した噴射状態になりにくい。
次に、燃料噴射弁1の製造方法について以下に説明する。ここでは、各部品を製造した後の組み付け手順について主に説明する。
まず、ノズルボデー20のボデー本体部21に支持部材24を取り付ける。ここでは、ボデー本体部21の内側に支持部材24を挿入し、これらボデー本体部21と支持部材24とを溶接等により固定する。
次に、ボデー本体部21に覆い体90を取り付ける。ここでは、覆い部材93の内側に対向部材94を挿入し、これら覆い部材93と対向部材94とを溶接等により固定することで、あらかじめ覆い体90を製造しておく。そして、覆い体90をボデー本体部21の内部に挿入する。この場合、覆い体90において、ボデー本体部21内に入り込んだ部分の軸方向長さ寸法と、ボデー本体部21から突出した部分の軸方向長さ寸法とが、ほぼ同じになるようにしておく。なお、入り込んだ部分の長さ寸法が離間距離H2bに対応し、突出した部分の長さ寸法が離間距離H2aに対応する。
その後、ノズルボデー20に可動構造体Mを装着する。可動構造体Mについては、可動コア40、連結部材31、弁体30、オリフィス部材32、摺動部材33、移動部材100及び押付用弾性部材SP3を組み付けることで、あらかじめ製造しておく。ここでは、弁体30をノズル部22の内部に挿入しつつ、覆い体90の内側に摺動部材33を挿入することで、可動構造体Mをノズルボデー20に装着する。
続いて、ノズルボデー20に固定コア50及び非磁性部材60を取り付ける。ここでは、非磁性部材60に固定コア50を装着し、これら非磁性部材60と固定コア50とを溶接等により固定することで、あらかじめコアユニットを製造しておく。そして、このコアユニットをノズルボデー20に装着することで、第2固定コア502をボデー本体部21及び覆い体90に装着する。この場合、第2固定コア502の内側に覆い体90の端部を入り込ませつつ、第2固定コア502の第2下面51aをボデー本体部21の本体外側上面21bに重ねる。これにより、第2固定コア502とボデー本体部21との間に固定境界部Qが存在することになる。
その後、固定境界部Qの全周について、溶接用工具を用いて外周側から溶接作業を行うことで溶接部96を形成する。この場合、溶接に伴って発生するスラグや金属粒等のスパッタが、固定境界部Qを通じて第2固定コア502やボデー本体部21の内部空間に飛び散ることが懸念される。これに対して、覆い体90が固定境界部Qを内周側から覆っているため、溶接に伴ってスパッタが発生したとしても、スパッタが覆い体90に当たってそれ以上内周側に飛ばないことになる。このため、スパッタが固定境界部Qから内周側に飛び出すことが覆い体90により防止される。
この溶接は、溶接部96が固定境界部Qを越えて覆い体90に達するように行われる。ここで、溶接のために熱を加えた際に、どれくらいの温度でどれくらいの時間だけ熱を加えれば溶接部98が固定境界部Qを越えて覆い体90に達するか、ということについて試験を行っておく。そして、この試験結果に基づいて、溶接に際して加える熱の温度や熱を加える継続時間を設定する。これにより、溶接部96が覆い体90に達していないということを抑制できる。
溶接部96を形成した後は、第1固定コア501等にコイル70やヨーク75等を装着し、これらをまとめてケース10に収容することなどにより、燃料噴射弁1を完成させる。
次に、以上に説明した燃料噴射弁1が備える、さらに詳細な構成について説明する。
可動コア40は、可動構造体Mのうち可動内側上面42a(第1吸引面)および可動外側上面43a(第2吸引面)を有する部分である。そして、可動構造体Mのうち可動コア40に比べて軸方向に長い形状の部分を「長軸部材」と呼ぶ。本実施形態では、弁体30および連結部材31が長軸部材に相当する。可動コア40の材質と長軸部材の材質とは異なる。
具体的には、長軸部材の縦弾性係数の方が可動コア40の縦弾性係数より大きい。また、長軸部材の硬度の方が可動コア40の硬度より高い。また、長軸部材の方が可動コア40に比べて比重が小さい。また、可動コア40の方が長軸部材に比べて磁性が強く、磁束を通しやすい。また、長軸部材の方が可動コア40に比べて耐摩耗性が強く、摩耗しにくい。
上述した縦弾性係数の違いは引張試験により確認できる。例えば、可動コア40、弁体30および連結部材31の各々について、引張荷重を付与して破断させる引張試験を行い、その破断の過程で得られる応力ひずみ特性線の弾性域での傾きが縦弾性係数を示す。上記引張試験では、可動コア40、弁体30および連結部材31の各々を、所定のサンプル形状に切削加工し、そのサンプル品に引張荷重を付与してもよい。或いは、上記切削加工をすることなく、可動コア40、弁体30および連結部材31の各々に、そのまま引張荷重を付与してもよい。また、所定数nのサンプル品について引張試験により縦弾性係数を計測し、その平均値をμ、標準偏差をσとした場合に、所定数nのうちμ±3σの範囲に含まれる全ての縦弾性係数について、長軸部材の縦弾性係数の方が可動コア40の縦弾性係数より大きい。
次に、本実施形態が採用する構成による作用および効果について説明する。
図9に示すように、可動構造体Mの摺動方向に対して垂直な方向(つまり径方向)における摺動面33aの位置は、可動コア40の最外周位置と異なる。具体的には、摺動面33aは、可動外側部43の外周面よりも内径側かつ可動内側部42の外周面よりも内径側に位置する。そのため、可動コア40の最外周位置を変更することなく、上流側受圧面SHおよび下流側受圧面SLの面積Sを調整できる。よって、摺動面33aの位置を調整することで、可動コア40の最外周位置を変更することなく上記面積Sを調整できる。よって、可動コア40に作用する磁気力に大きな変化を招くこと無く、上記ブレーキ力を調整できる。
さらに本実施形態では、可動コア40は、軸方向において互いに異なる位置に設けられた可動内側上面42a(第1吸引面)および可動外側上面43a(第2吸引面)を有する段付き形状に形成されている。また、第1吸引面と第2吸引面とでは磁束の向きが異なる。これによれば、本実施形態に反して、磁束の向きが異なる2つの吸引面を軸方向にて同じ位置に設けた可動コアと比較して、磁気吸引力を向上できる。その理由について以下に説明する。
コイル70により生じる磁界強度は、軸方向におけるコイル70の中央部分で最も高くなる。この点を鑑み、本実施形態では、軸方向において第1吸引面を第2吸引面よりもコイル70の側に近づけて配置しているので、第1吸引面は、磁界強度の高い中央部分に近づけて配置されることになる。そのため、第1吸引面が第2吸引面と軸方向にて同じ位置に設けられた可動コアと比較して、磁気吸引力を向上できる。
さて、このように可動コア40を段付き形状に形成すると、可動コア40が大型化するので、可動構造体Mの質量が大きくなる。その結果、可動構造体Mを閉弁作動させて弁体30を着座面23sに着座させた時に、弁体30が着座面23sに衝突して跳ね返ることを繰り返すといったバウンスの問題が生じやすくなる。この課題に対し本実施形態では、弁体30(長軸部材)および連結部材31(長軸部材)の縦弾性係数を、可動コア40の縦弾性係数より大きくしている。これによれば、本実施形態に反して、可動コア40と長軸部材とで縦弾性係数を同じにした場合と比較して、バウンスを低減できる。その理由について以下に説明する。
可動構造体Mがバウンスする際の振動の挙動について数値解析した結果、振動モデルの固有振動数が大きいほど、振動の減衰に要する時間が短くなる。したがって、可動構造体Mの固有振動数を大きくすることが、バウンス低減に有効である。そして、振動モデルの振動方向長さLが長いほど固有振動数fが小さくなり、その一方で、振動モデルの縦弾性係数Eが大きいほど固有振動数fが大きくなる。そのため、可動構造体Mのうち軸方向長さの長い部分について縦弾性係数Eを大きくすることが、可動構造体Mの固有振動数fを大きくする上で有効である。
この点を鑑み、本実施形態では、可動コア40に比べて軸方向に長い形状の長軸部材について、可動コア40より縦弾性係数Eを大きくしている。そのため、可動構造体Mの固有振動数fを大きくできるので、バウンス振動の減衰に要する時間を短くできる。よって、可動コア40を段付き形状にして磁気吸引力を向上させることとバウンス低減との両立を図ることができる。しかも、第1吸引面および第2吸引面を形成する可動コア40については縦弾性係数Eを大きくするといった制約を受けることなく、磁束を通しやすい強磁性体を採用することができるので、磁気力向上とバウンス抑制との両立を図ることができる。
さらに本実施形態によれば、コイルスプリングである弾性部材SP1の全体が、軸方向において第1吸引面よりも噴孔23aの反対側に位置する。ここで、本実施形態に反して弾性部材SP1の一部が軸方向において第1吸引面よりも噴孔23a側に位置している場合には、通電により生じた磁束が、第1吸引面でのエアギャップをバイパスして弾性部材SP1に流れてしまうことが懸念される。しかも、コイルスプリングは非対称の形状であるため、第1吸引面の円周方向で発生吸引力に差ができるので、可動コア40をフルリフト位置に維持させる力が弱くなる。その結果、可動構造体Mの閉弁速度が速くなり、バウンスが促進されてしまう。これに対し本実施形態では、弾性部材SP1の全体が第1吸引面よりも反噴孔側に位置するので、上記バイパスを抑制でき、磁気吸引力の向上を促進できる。
さらに本実施形態によれば、固定境界部Qが覆い体90により内周側から覆われている。このため、燃料噴射弁1の製造時において、外周側からの溶接作業に伴って発生したスパッタが固定境界部Qを通じて第2固定コア502やボデー本体部21の内部空間で飛び散ることを防止できる。この場合、スパッタが流通路F26s,F31などに存在することに起因して噴孔23aからの燃料の噴射が適正に行われない、ということを抑制できる。これにより、第2固定コア502とボデー本体部21とを溶接にて接合したとしても、燃料を適正に噴射することができる構成を実現できる。
さらに本実施形態によれば、非磁性部材60は上傾斜面60a及び下傾斜面60bを有している。そのため、第1固定コア501および第2固定コア502に非磁性部材60を組み付けるにあたり、同軸上に組み付けることを高精度で実現できる。そのため、可動構造体Mが開閉作動する際に、可動構造体Mが受ける燃料の抵抗を周方向で均一にできる。これにより、可動構造体Mの開閉作動がスムーズになるので、急激に開閉作動を開始することで移動速度が速くなることを抑制でき、ひいてはバウンス抑制を促進できる。
(第6実施形態)
上記第5実施形態では、摺動部材33を可動コア40に溶接で固定している。これに対し本実施形態では、上記溶接を廃止し、図12に示すように密着用弾性部材SP2の弾性力により、摺動部材33を可動コア40に押し付けている。要するに、密着用弾性部材SP2を用いた図2に示す構造と、段付き形状の可動コア40とを組み合わせた構成が本実施形態である。
(第7実施形態)
上記第6実施形態では、可動構造体Mのうち軸方向の2箇所で径方向から支持されている。具体的には、連結部材31の反噴孔側ガイド部31bと、弁体30の噴孔側ガイド部30bとの2箇所で可動構造体Mは支持されている。これに対し本実施形態では、図13に示すように、反噴孔側ガイド部31bを支持していた支持部材24を廃止し、以下に説明するガイド部材34を可動構造体Mに備えさせている。そして、ガイド部材34と噴孔側ガイド部30bとの2箇所で可動構造体Mは支持されている。
ガイド部材34は、可動コア40の上端に組み付けられた円筒形状であり、円筒内部は内部流通路F13として機能する。ガイド部材34は、ガイド部34aおよび固定部34bを有する。固定部34bは、可動内側部42に溶接で固定され、ガイド部34aは、固定部34bの反噴孔側に位置する。ガイド部34aの外周面は、ストッパ51の内周面に対して摺動しつつ、径方向への移動が規制される。固定部34bの反噴孔側の面が、ストッパ51の噴孔側の端面に当接することで、可動構造体Mの反噴孔側への移動が規制される。
要するに、ガイド部材34は、上記第1実施形態に係る反噴孔側ガイド部31bによる支持機能と、拡径部31aによるストッパ機能との両方を有する。なお、本実施形態では、連結部材31が弁体30と一体に形成されており、連結部材31からは拡径部31aが削除されている。また、本実施形態では支持部材24を廃止したことに伴い、密着用弾性部材SP2の端面を本体部21で支持している。
(他の実施形態)
以上、発明の好ましい実施形態について説明したが、発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、以下に例示するように種々変形して実施することが可能である。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
上記第1実施形態では、摺動部材33が、可動コア40に対して径方向に相対移動可能な状態で設置されている。これに対し、摺動部材33が、溶接等の手段により可動コア40に固定されて相対移動不能な状態で設置されていてもよい。
上記第1実施形態では、可動コア40と連結部材31を別々に切削加工して別部品として製造し、その後、各々を溶接等で組み合わせて一体化させている。これに対し、可動コア40と連結部材31を1部品として一体に製造してもよい。例えば、1つの金属母材を切削加工して可動コア40と連結部材31を一体に形成してもよい。
上記第1実施形態では、連結部材31と弁体30を別々に切削加工して別部品として製造し、その後、各々を溶接等で組み合わせて一体化させている。これに対し、連結部材31と弁体30を1部品として一体に製造してもよい。例えば、1つの金属母材を切削加工して連結部材31と弁体30を一体に形成してもよい。
上記第1実施形態では、可動コア40、連結部材31および弁体30を別々に切削加工して別部品として製造しているが、可動コア40、連結部材31および弁体30を1部品として一体に製造してもよい。例えば、1つの金属母材を切削加工して可動コア40、連結部材31および弁体30を一体に形成してもよい。
上記第1実施形態では、弁体30が、溶接等の手段により可動コア40に固定されて、軸線方向に相対移動不能な状態で設置されている。これに対し、弁体30が、可動コア40に対して軸線方向に相対移動可能な状態で設置されていてもよい。この場合、開弁作動時には、可動コア40に弁体30が係合して、可動コア40の駆動力が弁体30に伝達され、可動コア40が固定コア50に吸引されて停止した後も、弁体30が相対移動可能である。また、閉弁作動時には、弾性部材SP1により弁体30が押されて閉弁作動するにあたり、可動コア40に弁体30が係合して、弁体30の閉弁力が可動コア40に伝達され、弁体30が着座して閉弁作動を停止した後も、可動コア40が相対移動可能である。
上記各実施形態では、絞り流通路F22が可動構造体Mの軸中心に配置されている。これに対し、絞り流通路F22が可動構造体Mの軸中心から外れた位置に配置されていてもよい。この場合、絞り流通路F22をオリフィス部材32に形成することに替え、可動コア40に形成してもよいし、連結部材31に形成してもよいし、弁体30に形成してもよい。また、絞り流通路F22を軸中心に配置するとともに、他の絞り流通路をさらに設けてもよい。例えば、絞り流通路F22に加えて、可動コア40に絞り流通路を形成してもよい。
また、上述のように絞り流通路F22を軸中心から外して配置する場合、複数の絞り流通路F22を、可動構造体Mの軸中心に対して対称となる位置に配置することが望ましい。これによれば、可動構造体Mに作用するブレーキ力が軸中心に対して偏ることを抑制し、可動構造体Mに作用する傾倒力を抑制させることができる。
上記第1実施形態では、摺動部材33の摺動方向に対して垂直な方向(径方向)における摺動面33aの位置は、可動コア40の最外周位置よりも内側、つまり環状中心線Cの側に位置する。これに対し、摺動面33aの位置は、可動コア40の最外周位置よりも外側であってもよい。
また、上記実施形態では、ボデーBのうち可動構造体Mを収容する部分であるノズルボデー20に、摺動面33aが摺動する摺動部分を形成している。これに対し、ノズルボデー20とは別の部品に上記摺動部分を形成し、その別の部品をノズルボデー20に結合させる構造であってもよい。
また、上記実施形態では、摺動面33aとボデーBとの間に流通路F33を設けるようにしたが、燃料が流れないようにしてもよい。あるいは、流通路F33に流れる燃料を微小にしてもよい。微小の燃料とは、例えば、摺動面33aとボデーBとの摺動に伴い摺動隙間から押し出される燃料のことである。
また、上記実施形態では、摺動面33aとボデーBとを摺動させているが、摺動させずに流通路F33を設けるようにしてもよい。つまり、可動構造体Mが、ボデーBに接触することなく軸方向に移動可能な状態でボデーBに収容された構造であってもよく、摺動流通路F27sを、摺動しない流通路(別流通路)にしてもよい。
上記第2および第3実施形態では、下流燃圧PLと上流燃圧PHの圧力差ΔP、および押付用弾性部材SP3の弾性力により移動部材100が離着座するように開閉作動する。これに対し、電動アクチュエータにより移動部材100を開閉作動させてもよい。また、移動部材100自体が弾性変形して開閉作動するように構成して、押付用弾性部材SP3を廃止してもよい。
図4に示す例では、サブ絞り流通路103の通路長(軸線方向長さ)がサブ絞り流通路103の直径よりも長くなるように構成されているが、上記直径よりも短く構成してもよい。例えば、移動部材100の軸線方向長さの全体をサブ絞り流通路103とすることに替え、通路長の一部分について直径を小さくしてサブ絞り流通路として機能させてもよい。
上記第4実施形態では、摺動部材33は可動コア40に接合されているが、連結部材31に接合されていてもよいし、可動コア40および連結部材31の両方に接合されていてもよい。また、上記第4実施形態では、可動コア40とは別体に加工された摺動部材33が可動コア40に接合されているが、摺動部材33が可動コア40と一体に加工されていてもよい。例えば、1つの金属母材を切削加工することで、可動コア40が、摺動部材33として機能する部分(摺動部)を有する形状に形成されていてもよい。この場合であっても、可動コア40のうち摺動面33aに相当する面は、可動コア40の最外周位置と異なる位置に設けられている。
上記第5〜7実施形態に係る燃料噴射弁が備える可動コア40は、第1吸引面および第2吸引面が軸方向において異なる位置に設けられた段付き形状である。これに対し、第1吸引面および第2吸引面が軸方向において同じ位置に設けられた形状の可動コアであってもよい。例えば、第1吸引面および第2吸引面が同一平面上に位置し、第1吸引面を通る磁束の向きと第2吸引面を通る磁束の向きとが互いに異なるように構成された平板形状の可動コアであってもよい。
上記各実施形態では、ストッパ55において第1固定コア501よりも噴孔側に突出した部分が、固定コア50と可動コア40との間にギャップを確保する凸部になっていたが、凸部は可動構造体Mに設けられていてもよい。例えば、図14に示すように、可動構造体Mにおいて連結部材31が可動コア40よりも反噴孔側に突出しており、この突出部分が凸部になっている構成とする。この構成では、ストッパ55が第1固定コア501よりも噴孔側に突出していない。このため、連結部材31とストッパ55とが当接することで可動構造体Mの移動が規制された場合に、可動コア40から連結部材31が突出した長さ分だけ、固定コア50と可動コア40との間にギャップが確保される。
上記各実施形態において、第1吸引面と固定コアとのギャップと、第2吸引面と固定コアとのギャップとを、同じ大きさに設定してもよいし、異なる大きさに設定してもよい。異なる大きさに設定する場合、第1吸引面および第2吸引面のうち、通過する磁束の量が少ない方の吸引面について、他方の吸引面よりもギャップを大きくすることが望ましい。その理由について以下に説明する。
固定コアと吸引面との間に燃料が薄膜状に充満した状態では、リンキング作用により、吸引面が固定コアから引き剥がされにくくなっている。そして、固定コアと吸引面とのギャップを小さくするほどリンキング作用が大きくなり、通電オフに対する閉弁作動開始の応答性が悪くなる。しかし、リンキング作用低減を図るべくギャップを大きくすると、その背反として吸引力が小さくなってしまう。この点を鑑みると、磁束量が少ない方の吸引面については、ギャップを小さくしても吸引力向上に大きくは寄与しないので、ギャップを大きくしてリンキング作用低減を図った方が有効である。
以上により、第1吸引面および第2吸引面のうち、磁束量が少ない方の吸引面について、他方の吸引面よりもギャップを大きくすることが望ましい。なお、上記各実施形態の例では、径方向外側に位置する吸引面(第2吸引面)を通過する磁束量は、径方向内側に位置する吸引面(第1吸引面)を通過する磁束量よりも少ない。よって、第2吸引面のギャップを第1吸引面のギャップよりも大きく設定している。
23a…噴孔、30…弁体(可動構造体)、31…連結部材(可動構造体)、32…オリフィス部材(可動構造体)、32a…絞り部、33…摺動部材(可動構造体)、33a…摺動面、40…可動コア(可動構造体)、50…固定コア、70…コイル、B…ボデー、F…流通路、F20…可動流通路、F22…絞り流通路、F27s…摺動流通路、M、M1、M2…可動構造体。

Claims (20)

  1. 燃料を噴射する噴孔(23a)、および前記噴孔へ燃料を流通させる流通路(F)を有する燃料噴射弁において、
    通電により磁束を生じさせるコイル(70)と、
    前記磁束の通路を形成して磁気力を生じさせる固定コア(50)と、
    前記磁気力で移動する可動コア(40)、および前記可動コアにより駆動されて前記噴孔を開閉する弁体(30)を有し、前記流通路の一部となる可動流通路(F20)が内部に形成された可動構造体(M、M1、M2)と、
    前記可動構造体を移動可能な状態で内部に収容し、前記流通路の一部が内部に形成されたボデー(B)と、
    を備え、
    前記可動構造体は、前記可動流通路の通路面積を部分的に狭くして流量を絞る絞り部(32a)を有し、
    前記流通路は、前記絞り部による流通路である絞り流通路(F22)と、前記絞り流通路と独立して燃料を流す通路であって前記可動構造体と前記ボデーとの間で形成される別流通路(F27s)と、を含み、
    前記別流通路の通路面積は、前記絞り流通路の通路面積よりも小さく、
    前記可動構造体の移動方向に対して垂直な方向における前記別流通路の位置は、前記可動コアの最外周位置と異なる燃料噴射弁。
  2. 前記別流通路の噴孔側部分は、前記絞り流通路よりも噴孔側の流通路と接続されており、
    前記別流通路の噴孔側とは反対の反噴孔側の部分は、前記絞り流通路の前記反噴孔側の流通路と接続されている請求項1に記載の燃料噴射弁。
  3. 前記別流通路は、前記可動コアよりも噴孔側に設けられている請求項1または2に記載の燃料噴射弁。
  4. 前記別流通路は、前記可動コアの最外周よりも径方向内側に設けられている請求項1〜3のいずれか1つに記載の燃料噴射弁。
  5. 前記可動構造体のうち前記別流通路を形成する部材の材質は、前記可動コアの材質とは異なる請求項1〜4のいずれか1つに記載の燃料噴射弁。
  6. 前記可動コアには、前記絞り流通路の噴孔側とは反対の反噴孔側の部分と前記別流通路の前記反噴孔側の部分とを連通する貫通穴(41)が形成されている請求項1〜5のいずれか1つに記載の燃料噴射弁。
  7. 前記可動コアの最外周と前記ボデーとの間で形成される流通路の通路面積は、前記別流通路の通路面積よりも大きい請求項1〜6のいずれか1つに記載の燃料噴射弁。
  8. 燃料を噴射する噴孔(23a)、および前記噴孔へ燃料を流通させる流通路(F)を有する燃料噴射弁において、
    通電により磁束を生じさせるコイル(70)と、
    前記磁束の通路を形成して磁気力を生じさせる固定コア(50)と、
    前記磁気力で移動する可動コア(40)、および前記可動コアにより駆動されて前記噴孔を開閉する弁体(30)を有し、前記流通路の一部となる可動流通路(F20)が内部に形成された可動構造体(M、M1、M2)と、
    前記可動構造体を摺動可能な状態で内部に収容し、前記流通路の一部が内部に形成されたボデー(B)と、
    を備え、
    前記可動構造体は、前記可動流通路の通路面積を部分的に狭くして流量を絞る絞り部(32a)、および前記ボデーとの摺動面(33a)を有し、
    前記流通路は、前記絞り部による流通路である絞り流通路(F22)を含み、
    前記可動構造体の摺動方向に対して垂直な方向における前記摺動面の位置は、前記可動コアの最外周位置と異なる燃料噴射弁。
  9. 前記絞り流通路は、前記弁体の中心軸線上に位置する請求項1〜8のいずれか1つに記載の燃料噴射弁。
  10. 前記可動構造体は、前記流通路での流量の絞り度合を変化させる可変絞り機構(100、100A、SP3)を有する請求項1〜9のいずれか1つに記載の燃料噴射弁。
  11. 前記弁体が閉弁方向へ移動する下降期間のうち少なくとも閉弁直前の期間では、前記弁体が開弁方向へ最も移動したフルリフト状態の時に比べて、前記可変絞り機構による前記絞り度合が大きくなる請求項10に記載の燃料噴射弁。
  12. 前記弁体が開弁方向へ移動する上昇期間のうち少なくとも開弁直後の期間では、前記弁体が開弁方向へ最も移動したフルリフト状態の時に比べて、前記可変絞り機構による前記絞り度合が大きくなる請求項10または11に記載の燃料噴射弁。
  13. 前記可変絞り機構は、前記絞り部が形成された固定部材(32)、および前記固定部材に対して相対移動する移動部材(100、100A)を有し、
    前記移動部材は、前記固定部材に着座することで前記絞り流通路を覆って前記絞り度合を大きくし、前記固定部材から離座することで前記絞り流通路を開放して前記絞り度合を小さくする請求項10〜12のいずれか1つに記載の燃料噴射弁。
  14. 前記移動部材は、前記固定部材の下流側に配置され、
    前記弁体が開弁方向へ移動するに伴い前記移動部材の上流側燃圧が下流側燃圧よりも所定以上高くなることで前記移動部材は離座し、前記弁体が閉弁方向へ移動するに伴い前記下流側燃圧が前記上流側燃圧よりも所定以上高くなることで前記移動部材は着座するように構成されている請求項13に記載の燃料噴射弁。
  15. 前記移動部材には、前記流通路の一部であるサブ絞り流通路(103)が形成され、
    前記サブ絞り流通路の通路面積は、前記絞り流通路の通路面積よりも小さい請求項13または14に記載の燃料噴射弁。
  16. 前記移動部材は、前記固定部材に着座した状態で前記絞り流通路を閉塞する請求項13または14に記載の燃料噴射弁。
  17. 前記可動構造体は、前記ボデーとの摺動面(33a)を形成する摺動部材(33)と、前記摺動部材を前記可動コアに押し付けて密着させる密着用弾性部材(SP2)とを有する請求項1〜16のいずれか1つに記載の燃料噴射弁。
  18. 前記流通路のうち前記弁体が離着座するシート面(30s)での通路面積であって、前記弁体が開弁方向へ最も移動したフルリフト状態での通路面積をシート通路面積とし、
    前記絞り流通路の通路面積は、前記シート通路面積よりも大きい請求項1〜17のいずれか1つに記載の燃料噴射弁。
  19. 前記可動コアは、前記磁気力により前記固定コアへ吸引される第1吸引面(42a)および第2吸引面(43a)を有し、
    前記第1吸引面を通る磁束の向きと前記第2吸引面を通る磁束の向きとが互いに異なる請求項1〜18のいずれか1つに記載の燃料噴射弁。
  20. 前記第1吸引面および前記第2吸引面は、前記可動構造体の移動方向において互いに異なる位置に設けられている請求項19に記載の燃料噴射弁。
JP2017040731A 2017-01-27 2017-03-03 燃料噴射弁 Active JP6645460B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201880007921.7A CN110199108B (zh) 2017-01-27 2018-01-24 燃料喷射阀
PCT/JP2018/002040 WO2018139469A1 (ja) 2017-01-27 2018-01-24 燃料噴射弁
DE112018000562.3T DE112018000562B4 (de) 2017-01-27 2018-01-24 Kraftstoffeinspritzventil
US16/508,369 US11319911B2 (en) 2017-01-27 2019-07-11 Fuel injection valve

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017013369 2017-01-27
JP2017013369 2017-01-27

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018123822A JP2018123822A (ja) 2018-08-09
JP6645460B2 true JP6645460B2 (ja) 2020-02-14

Family

ID=63108855

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017040731A Active JP6645460B2 (ja) 2017-01-27 2017-03-03 燃料噴射弁
JP2017229426A Withdrawn JP2018123826A (ja) 2017-01-27 2017-11-29 燃料噴射弁

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017229426A Withdrawn JP2018123826A (ja) 2017-01-27 2017-11-29 燃料噴射弁

Country Status (2)

Country Link
JP (2) JP6645460B2 (ja)
CN (1) CN110199108B (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6677194B2 (ja) * 2017-03-03 2020-04-08 株式会社デンソー 燃料噴射弁
JP7302875B2 (ja) * 2020-01-23 2023-07-04 株式会社デンソー 燃料噴射弁

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2765185B2 (ja) * 1990-04-27 1998-06-11 株式会社デンソー 燃料噴射装置
US6523759B1 (en) * 2000-06-27 2003-02-25 Siemens Automotive Corporation Adjustable anti-bounce armature disk
JP4023804B2 (ja) * 2003-09-08 2007-12-19 株式会社日本自動車部品総合研究所 内燃機関用インジェクタ
JP4259466B2 (ja) * 2004-12-24 2009-04-30 株式会社デンソー 電磁駆動装置およびそれを用いた燃料噴射弁
EP2397683B1 (en) * 2010-06-18 2014-12-03 Caterpillar Motoren GmbH & Co. KG Injection Nozzle System
DE102012222043A1 (de) * 2012-12-03 2014-06-05 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffinjektor
JP6586817B2 (ja) * 2015-08-19 2019-10-09 富士ゼロックス株式会社 現像装置及び画像形成装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018123826A (ja) 2018-08-09
CN110199108B (zh) 2021-04-30
JP2018123822A (ja) 2018-08-09
CN110199108A (zh) 2019-09-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4576345B2 (ja) 電磁式燃料噴射弁
JP4483940B2 (ja) 燃料噴射弁
US11319911B2 (en) Fuel injection valve
JP5537472B2 (ja) 燃料噴射装置
JP2013199924A (ja) 燃料噴射弁
JP6645460B2 (ja) 燃料噴射弁
JP4210523B2 (ja) 燃料噴射弁
JP3633885B2 (ja) 電磁弁装置およびそれを用いた燃料噴射装置
JP6677194B2 (ja) 燃料噴射弁
JP6677195B2 (ja) 燃料噴射弁及び燃料噴射弁の製造方法
JP6275902B2 (ja) 燃料噴射装置
WO2018159326A1 (ja) 燃料噴射弁および燃料噴射システム
JP6233481B2 (ja) 燃料噴射弁
JP6662364B2 (ja) 燃料噴射弁および燃料噴射システム
JP6453381B2 (ja) 燃料噴射装置
JP6151336B2 (ja) 燃料噴射装置
JP6063894B2 (ja) 燃料噴射装置
JP7197383B2 (ja) 燃料噴射装置
JP6698802B2 (ja) 燃料噴射装置
JP4982546B2 (ja) 電磁式燃料噴射弁
JP2006307647A (ja) 電磁燃料噴射弁
JP2003269640A (ja) 電磁弁

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20181015

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A132

Effective date: 20190820

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20191210

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20191223

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6645460

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250