JP7449451B2 - 電磁式燃料噴射弁 - Google Patents

Description

本発明は，主としてエンジンの燃料供給系に使用される電磁式燃料噴射弁に関する。

従来，エンジン用の電磁式燃料噴射弁として，前端部に弁座を有する弁座部材の後端部に磁性円筒体を，また該磁性円筒体の後端部に非磁性円筒体を，さらに該非磁性円筒体の後端部に固定コアをそれぞれ同軸状に結合してなる弁ハウジングと，該弁ハウジング内で前記弁座と協働する弁体と，該弁体の後端部に結合され，前記固定コアの前端面に対向させながら前記弁ハウジングに軸方向摺動可能に支承される可動コアと，前記固定コアの外周に配設され，通電時，前記固定コア及び可動コア間に吸引力を生じさせるコイルと，該コイルの通電遮断時，前記可動コア及び弁体を，該弁体の閉弁方向に付勢する弁ばねとを備えるものが，下記特許文献１に記載されるように知られている。

特開２００３－２０６８２０号公報

ところで，かゝる電磁式燃料噴射弁において，可動コアの軸方向摺動を円滑にすることは，燃料噴射特性を安定させる上で重要な課題である。その課題を解決するため，特許文献１に記載のものでは，弁ハウジングの内周面に，円筒状内周面を持つ環状のガイド部を突設し，このガイド部により可動コアを軸方向摺動（以下，単に「摺動」という。）可能に支承している。

しかしながら，上記ガイド部と可動コアとの間には摺動間隙を設ける必要があり，それに起因して可動コアが多少とも傾くことがあり，その傾きによれば，可動コアの外周面が上記ガイド部の円筒状内周面の端縁部，即ちエッジ部に接触する状態となり，両者の接触部の面圧が過度に上昇して，その接触部に介在する燃料油膜が切れることにより，可動コアの円滑な摺動が損われるのみならず，可動コアの耐摩耗性が低下する不都合が生じる。

本発明は，かゝる事情に鑑みてなされたもので，弁ハウジングの内周面に設けられるガイド部により，可動コアを，その傾きの有無に拘らず，常に円滑に摺動自在に支承し得るようにして，燃料噴射特性が安定し，且つ耐久性が高い電磁式燃料噴射弁を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために，本発明は，前端部に弁座を有する弁座部材の後端部に磁性円筒体を，また該磁性円筒体の後端部に非磁性円筒体を，さらに該非磁性円筒体の後端部に固定コアをそれぞれ同軸状に結合してなる弁ハウジングと，該弁ハウジング内で前記弁座と協働する弁体と，該弁体の後端部に結合され，前記固定コアの前端面に対向させながら前記弁ハウジングに軸方向摺動可能に支承される可動コアと，前記固定コアの外周に配設され，通電時，前記固定コア及び可動コア間に吸引力を生じさせるコイルと，該コイルの通電遮断時，前記可動コア及び弁体を，該弁体の閉弁方向に付勢する弁ばねとを備える電磁式燃料噴射弁において，前記弁ハウジングの内周面に，前記可動コアを摺動及び傾動可能に支承する凸曲面を内周面とする環状のガイド部が設けられることを第１の特徴とする。

また，本発明は，第１の特徴に加えて，前記凸曲面は，前記弁ハウジングの中心線上に大円中心を配すると共に前記弁ハウジングの外側に小円中心を配する仮想トーラスの内周側の円弧面に倣って形成されることを第２の特徴とする。

本発明の第１の特徴によれば，可動コアを摺動及び傾動可能に支承すべく，ガイド部の内周面を凸曲面としたことで，可動コア及びガイド部は，可動コアの傾きの有無に拘らず，常に曲面接触状態を呈し，両者の曲面接触部では，面圧の過度の上昇が生じないため，介在する燃料油膜を保持することができる。その結果，上記ガイド部により，可動コアを常に円滑に摺動自在に支承し得ると共に，可動コアの耐摩耗性を維持することができ，もって，電磁式燃料噴射弁の燃料噴射特性の安定性及び耐久性の向上に寄与し得る。

また，本発明の第２の特徴によれば，ガイド部の凸曲面は，弁ハウジングの中心線上に大円中心を配すると共に弁ハウジングの外側に小円中心を配した仮想トーラスの内周側の円弧面に倣って形成されることで，上記凸曲面の曲率は一定となり，可動コア及びガイド部の曲面接触状態を，可動コアの傾きの有無に拘らず，常に安定させ，可動コアの，より円滑な摺動を確保することができる。

本発明に係るエンジン用電磁式燃料噴射弁の実施形態を示す縦断面図 図１の２矢示部拡大図

本発明の実施形態を添付図面に基づいて以下に説明する。本発明の電磁式燃料噴射弁Ｉにおいて，燃料噴射側を前方，燃料入口側を後方とする。

先ず，図１において，エンジンＥのシリンダヘッド４０には，燃焼室４２に開口する装着孔４１が設けられており，この装着孔４１に，燃焼室４２に燃料噴射し得る電磁式燃料噴射弁Ｉが装着される。その際，燃料噴射弁Ｉ及びシリンダヘッド４０間にはクッション部材４３が介装される。

上記電磁式燃料噴射弁Ｉの弁ハウジング２は，円筒状の弁座部材３と，この弁座部材３の後端部外周面に嵌合して液密に溶接される磁性円筒体４と，この磁性円筒体４の後端部に突き当てゝ液密に溶接される非磁性円筒体６と，この非磁性円筒体６の内周面に，小径の前端部５ａを嵌合して液密に溶接される厚肉で中空円筒状の固定コア５と，この固定コア５の後端部外周に嵌合して液密に溶接される燃料入口筒２６とで構成される。

弁座部材３は，その前端面に開口する弁孔７と，この弁孔７の内周端に連なる円錐状の弁座８と，この弁座８の大径部に連なる円筒状のガイド孔９とを有している。弁座部材３の前端面には，上記弁孔７と連通する複数の燃料噴孔１１を有する鋼板製のインジェクタプレート１０が液密に溶接される。

非磁性円筒体６の前端部には，固定コア５と嵌合しない部分が残され，その部分から磁性円筒体４にわたり，固定コア５の前端面に対向する中空円筒状の可動コア１２が嵌装され，この可動コア１２に弁体１３が連結される。

弁体１３は，前記弁座８と協働して弁孔７を開閉するように前記ガイド孔９を摺動し得る球状の弁部１４と，この弁部１４に前端部を結合される弁杆１５とで構成され，この弁杆１５の後端部が可動コア１２の内周面に圧入されて溶接される。したがって，弁体１３は可動コア１２と一体となって弁ハウジング内で昇降が可能である。

上記弁杆１５は，すり割１５ａ付きのパイプ材からなっており，その内部が可動コア１２の中空部と連通すると共に，すり割１５ａを介して弁杆１５の内外が連通する。また球状の弁部１４の周囲には，燃料の通過を許容する複数の平坦面１７が形成される。

而して，燃料入口筒２６，固定コア５，リテーナ２０，可動コア１２及び弁杆１５の各中空部，弁杆１５のすり割１５ａ，弁座部材３のガイド孔９，弁孔７及び燃料噴孔１１は，弁ハウジング２内の一連の燃料流路１８を構成する。

図１及び図２において，前記固定コア５の中空部には，その中間部において，すり割付きパイプ材からなるリテーナ２０が圧入，固着され，その前端部が第１ばね座２１となる。一方，前記弁杆１５の後端部は，可動コア１２の中空部の途中で終わっており，その上端部が第２ばね座２２となり，これら第１及び第２ばね座２１，２２間に弁ばね２３が縮設され，この弁ばね２３のセット荷重によって，可動コア１２が固定コア５から前方へ離反する方向，即ち弁体１３の閉弁方向へ付勢される。この弁ばね２３のセット荷重は，リテーナ２０の固定コア５への嵌合深さにより調整される。

可動コア１２の内周面には，その後端面より僅かに突出する非磁性材製でリング状のストッパ部材３５が埋設される。

再び図１において，弁ハウジング２の外周には，固定コア５及び可動コア１２に対応してコイル組立体２８が嵌装される。このコイル組立体２８は，磁性円筒体４の後端部から固定コア５に亙りそれらの外周面に嵌装される合成樹脂製のボビン２９と，これに巻装されるコイル３０とからなっており，そのボビン２９の後端部には，その一側方に突出する給電端子３３の基端部を支持する端子支持腕２９ａが一体に形成され，給電端子３３にはコイル３０の端末が接続される。コイル組立体２８は，その略半周面をヨーク３１で覆われる。

磁性円筒体４から燃料入口筒２６にわたり，それらの外周面を被覆すると共にコイル組立体２８を埋封する合成樹脂製の被覆層２７が射出成形される。その際，給電端子３３を収容，保持してコイル組立体２８の一側方に突出するカプラ３４が上記被覆層２７と一体に成形される。

前記燃料入口筒２６の入口には燃料フィルタ３６が装着される。また，燃料入口筒２６の上端部外周には燃料キャップ４６がシール部材４７を介して嵌装される。この燃料キャップ４６は，燃料ポンプ（図示せず）の吐出口に連なる燃料レール４５より分岐形成された複数の燃料分配キャップのうちの一個である。

図２に明示するように，固定コア５の前方へ突出した非磁性円筒体６の内周面には，環状のガイド部５０が突設される。このガイド部５０の内周面は凸曲面５０ａで構成され，これにより可動コア１２を摺動及び傾動可能に支承するようになっている。

上記凸曲面５０ａの形成に当たっては，弁ハウジング２の中心線Ｙ（弁座８の中心を通る）上に大円中心Ｏｂを配すると共に，非磁性円筒体６の半径方向外側に小円中心Ｏｓを配する仮想トーラスＴを設定し，この仮想トーラスＴの内周側の円弧面に倣って上記凸曲面５０ａは形成される。前記磁性円筒体４の内周面は，上記凸曲面５０ａより半径方向外方に後退している。

次に，この実施形態の作用について説明する。
コイル３０の通電オフ状態では，弁ばね２３の付勢力で可動コア１２及び弁体１３は前方に押圧され，弁体１３の弁部１４を弁座８に着座させて弁孔７を閉じている。而して，図示しない燃料ポンプから燃料入口筒２６に圧送される高圧燃料は，弁ハウジング２内の，弁孔７より上流の一連の燃料流路１８を満たして，待機する。

コイル３０を通電オン状態にすると，コイル３０が発生する磁束がヨーク３１，磁性円筒体４，可動コア１２，固定コア５を順次走り，両コア５，１２間に発生する磁力による吸引力により可動コア１２が弁ばね２３のセット荷重に抗して固定コア５に吸着され，弁体１３の弁部１４を弁座８から離座させ，弁孔７を開放するや否や，燃料流路１８に待機していた高圧燃料が弁孔７を経て燃料噴孔１１から，エンジンＥの燃焼室４２に直接噴射される。

その際，可動コア１２の後端面より突出したストッパ部材３５は，固定コア５の前端面に当接することで，固定コア５及び可動コア１２の対向端面間に所定のギャップを残存させ，後述するコイル３０の通電オフ時，両コア５，１２間の残留磁気を減少させ，弁体１３の閉弁応答性を良好にする役割を果たす。

コイル３０を通電オフ状態にすると，可動コア１２は，固定コア５からの吸引力から解放されるので，弁ばね２３は，そのセット荷重をもって可動コア１２を固定コア５から離反させて弁体１３を閉弁させ，燃料噴孔１１からの燃料噴射を停止する。

このように，弁体１３を開閉作動する可動コア１２は，非磁性円筒体６のガイド部５０の内周面，即ち凸曲面５０ａにより摺動及び傾動可能に支承されるので，可動コア１２及びガイド部５０は，相互に曲面接触状態となる。したがって，可動コア１２及びガイド部５０間に存在する摺動間隙に起因して可動コア１２が多少とも傾いても，可動コア１２及びガイド部５０の曲面接触状態は維持され，その接触部の面圧の過度の上昇を抑え，その接触部に介在する燃料油膜の切れを防ぐことができる。

かくして，ガイド部５０は，可動コア１２を常に円滑に摺動及び傾動可能に支承し得ると共に，可動コア１２の耐摩耗性を維持することができ，電磁式燃料噴射弁Ｉの燃料噴射特性の安定性及び耐久性の向上に寄与し得る。

特に，ガイド部５０の凸曲面５０ａを，前記仮想トーラスＴの内周側の円弧面に倣って形成する場合には，上記凸曲面５０ａの曲率を一定として，可動コア１２の傾き時でも，可動コア１２及びガイド部５０の曲面接触状態は変化せず，可動コア１２の，より円滑な摺動を確保することができる。

以上，本発明の実施形態について説明したが，本発明はそれに限定されることなく，その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。

Ｉ・・・・電磁式燃料噴射弁
Ｏｂ・・・大円中心
Ｏｓ・・・小円中心
Ｔ・・・・仮想トーラス
Ｙ・・・・弁ハウジングの中心線
２・・・・弁ハウジング
３・・・・弁座部材
４・・・・磁性円筒体
５・・・・固定コア
６・・・・非磁性円筒体
８・・・・弁座
１２・・・可動コア
１３・・・弁体
３０・・・コイル
５０・・・ガイド部
５０ａ・・凸曲面

Claims (2)

1. 前端部に弁座（８）を有する弁座部材（３）の後端部に磁性円筒体（４）を，また該磁性円筒体（４）の後端部に非磁性円筒体（６）を，さらに該非磁性円筒体（６）の後端部に固定コア（５）をそれぞれ同軸状に結合してなる弁ハウジング（２）と，該弁ハウジング（２）内で前記弁座（８）と協働する弁体（１３）と，該弁体（１３）の後端部に結合され，前記固定コア（５）の前端面に対向させながら前記非磁性円筒体（６）に軸方向摺動可能に支承される可動コア（１２）と，前記固定コア（５）の外周に配設され，通電時，前記固定コア（５）及び可動コア（１２）間に吸引力を生じさせるコイル（３０）と，該コイル（３０）の通電遮断時，前記可動コア（１２）及び弁体（１３）を，該弁体（１３）の閉弁方向に付勢する弁ばね（２３）とを備える電磁式燃料噴射弁において，
   前記固定コア（５）の前方は，非磁性円筒体（６）の内周面に，小径の前端部（５ａ）を嵌合して液密に溶接される厚肉で中空円筒状に形成され，前記非磁性円筒体（６）の前端部には，固定コア（５）と嵌合しない部分を有し，該非磁性円筒体（６）の内周面の前端部に，前記可動コア（１２）を摺動及び傾動可能に支承する凸曲面（５０ａ）を内周面とする環状のガイド部（５０）が設けられ，前記凸曲面（５０ａ）は，前記弁ハウジング（２）の中心線（Ｙ）上に大円中心（Ｏｂ）を配すると共に前記弁ハウジング（２）の外側に小円中心（Ｏｓ）を配する仮想トーラス（Ｔ）の内周側の円弧面に倣って曲率が一定となるように形成し，磁性円筒体（４）の内周面は，前記凸曲面（５０ａ）より半径方向外方に後退して形成され，前記仮想トーラスＴは，前記非磁性円筒体（６）の半径方向外側に小円中心（Ｏｓ）を配して設定されることを特徴とする電磁式燃料噴射弁。
2. （削除）