JPH01182572A - 電磁式燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、内燃機関用電磁式燃料噴射弁に関し、特にニ
ードルバルブを備えた電磁式燃料噴射弁に係る。　　　
゛ ［従来の技術］ 近時の内燃機関においては、運転状況に応じて適正な混
合気を供給すべく電子制御燃料噴射装置が搭載されてい
る。これは、内燃機関の各気筒に設けた電磁式燃料噴射
弁に燃料を供給し、電子制御回路により内燃機関の運転
状況に応じて噴射弁を開閉制御するものである。ここに
おいて、電磁式燃料噴射弁は電磁コイルに通電すること
によりアーマチュアを吸引し、このアーマチュアに連結
した弁体あるいは弁体を構成するアーマチュアが噴射孔
を開き、この噴射孔から燃料を噴射するものである。そ
して、燃料噴射量は上記電磁コイルの通電時間によって
決定されている。而して、電磁式燃料噴射弁の各構成部
品の一精度、磁化特性等による燃料噴射量への影響を最
小限に留めるべく、種々の噴射弁が提案され、文種々の
対策が講じられている。

電磁式燃料噴射弁として、プレート型燃料噴射弁が知ら
れている。これは、例えば特開昭５９−４１６６０号公
報に開示されているように、噴射孔を閉塞する弁体を兼
ねた板状のアーマチュアを電磁石に吸引することにより
噴射孔を開放して燃料を噴射するものである。同公報に
開示された技術は、板状のアーマチュアが消磁後におい
ても励磁位置に留まるのを防止するため非磁性、寸法安
定性等の特徴を有するスペーサを設けたものである。こ
のような現象を防止すべく弁座部材をプラスチック材料
で形成した技術が特開昭６０−４３１６６号公報に開示
されている。

又、例えば実開昭５６−１３３９６３号公報においては
、弁体の側部に側方磁極を配置し弁体が磁気回路の一部
を形成する燃料噴射弁にあって、強磁性体金属粉を混入
したプラスチックで弁体を形成する技術が開示されてい
る。ここでは、前述の弁座部材と異なり、弁体自体が磁
気回路を構成し全体として磁性体であることが必要であ
るため、全てプラスチックで形成するわけにはいかない
。

ところで、電磁式燃料噴射弁としてニードルバルブ型燃
料噴射弁があり、噴射孔部の形状によりビントルクイブ
とホールタイプに区別され、後者においては噴射孔を閉
塞する球状弁体が装着されている。これにおいては、例
えば実開昭６０−１９４１７３号公報に記載されている
ように、ニードルバルブは電磁コイル励磁時には、噴射
孔方向に付勢するスプリングに抗し、ハウジングに固着
されたストッパに当接し、非励磁時にはバルブシートに
着座するように構成されている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記ニードルバルブ型燃料噴射弁においては、ニードル
バルブが電磁コイルに吸引された後電磁コイルの励磁が
解かれ吸引力が消失すると、ニードルバルブはスプリン
グの付勢力により噴射孔方向に復帰する。そして、ニー
ドルバルブ及びバルブシートが何れも金属製であるため
、バルブシートに着座したときには振動が生ずると共に
衝撃音を発する。

これらの振動が減衰する迄はニードルバルブが所期の停
止位置に定まらないことから、噴射信号−パルス当りの
燃料噴射量がパルス幅（時間）に対しリニアに対応しな
いという問題が生ずる。

又、上記衝撃音は内燃機関、エンジンルームを介して車
室内にノイズとして伝達されるところとなる。

そこで、本発明は電磁式燃料噴射弁、特にニードルバル
ブを備えた燃料噴射弁において、ニードルバルブの作動
時の振動を最小限に抑え、噴射信号に応じた的確な燃料
噴射量を確保すると共に、衝撃音の発生を抑えノイズを
低減することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するため、本発明は次の構成を採用し
たものである。即ち、本発明の電磁式燃料噴射弁は軸方
向に燃料通路を形成した筒体のコアと、該コアに巻装し
た電磁コイルと、該電磁コイル及び前記コアを収容した
ハウジングと、一端に噴射孔を形成し該噴射孔に連通ず
る燃料通路を軸方向に形成した筒体から成り、該筒体の
他端を前記コアに隣接して前記ハウジングに収容したバ
ルブボデーと、該バルブボデーの燃料通路から前記噴射
孔に至る壁面で形成したバルブシートに一端が着座可能
に対向し、他端に前記コアに対向するアーマチュアを備
え、前記バルブボデーの燃料通路内に摺動自在に配設し
たニードルバルブと、該ニードルバルブに設けた係上部
に軸方向に所定の間隙を以って対向すると共に前記ハウ
ジングに固定し、当該ニードルバルブの前記バルブシー
トから離隔する方向への移動を所定距離に規制するスト
ッパとを備えている。そして、前記ニードルバルブの少
くとも前記バルブシートに対向する端部を合成樹脂で形
成したものである。

また、前記ニードルバルブの前記バルブシートに対向す
る端部に合成樹脂製の弁体を固着することとしてもよい
。

［作用］ このような電磁式燃料噴射弁においては、常時はニード
ルバルブがバルブシートに着座し噴射孔を遮断している
ので、燃料は噴射されない。電磁コイルが励磁されると
コア、ハウジング及びアーマチュアにより磁気回路が形
成され、電磁力によリアーマチュアがコアに吸引され、
従フてニードルバルブがバルブシートから離隔しストッ
パに係合して停止する。これにより噴射孔が開放しコア
及びバルブボデーの燃料通路を介して供給される燃料が
噴射孔から噴射される。電磁コイルが非励磁となるとニ
ードルバルブがバルブシートに着座し燃料噴射が停止す
る。

このとき、ニードルバルブはバルブボデーの一部である
バルブシートに衝突することとなるが、ニードルバルブ
の少なくともバルブシートに着座する端部が合成樹脂で
形成されているため衝撃が緩和され、衝撃によって発生
する振動は迅速に減衰される。

［実施例］ 以下に本発明の電磁式燃料噴射弁の望ましい実施例を図
面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例の電磁式燃料噴射弁の断面図
を示すもので、基本構造は前述のニードルバルブ型の従
来技術と同じである。電磁式燃料−噴射弁１は、連通孔
を有する隔壁２ａを介して二つの室を郭成し磁性体で形
成された略円筒体のハウジング２を有し、一方の室に電
磁コイル３及びコア４が収容され、他方の室にバルブボ
デー５及びアダプタ６が収容されている。

コア４は軸方向に燃料通路４ｂが形成された磁性体の中
空円筒体で、中央部外周にフランジ４ａが形成されてい
る。燃料通路４ｂにはバイブ１４が嵌着されコーキング
により固定されており、開口端にはストレーナ１１が圧
入されてコア４に固着されている。このストレーナ１１
を介して燃料ポンプ（図示せず）から所定圧力の燃料が
供給され、燃料中の異物はストレーナ１１内に留置され
る。

コア４の外周には電磁コイル３が巻装された円筒体のボ
ビン３ａが嵌着され、これらがハウジング２に収容され
て、フランジ４ａがハウジング２の開口端部によりかし
め固定されている。そして、ストレーナ１１が設けられ
たコア４の開口端とフランジ４ａとの間には合成樹脂の
カバー１３がコネクタ１２と一体に形成されて装着され
ており、ターミナル１２ａが電磁コイル３に接続されて
いる。このターミナル１２ａを介して電子制御装置（図
示せず）から噴射信号、即ち電磁コイル３を励磁する駆
動信号が供給される。

バルブボデー５は小径部と大径部を有する筒体で小径部
の端部に噴射孔５ａが穿設され、軸方向に形成した燃料
通路５ｂと連通している。そして、噴射孔５ａから燃料
通路５ｂに至る内壁でバルブシート５Ｃが形成されてい
る。このバルブシート５Ｃに着座する合成樹脂製の球状
の弁体８を一端に固着したニードルバルブ７がバルブボ
デー５の燃料通路５ｂ内に摺動自在に収容されている。

尚、弁体８は球状に限らずビントルタイプとしてもよい
。

ニードルバルブ７は外周に環状段部が形成され、軸方向
に燃料通路７ｂが形成された金属性の略円筒体で、弁体
８が固着された端部に連通孔７ａが穿設され燃料通路７
ｂとバルブボデー５の燃料通路５ｂとが連通ずるように
構成されている。

尚、このニードルバルブ７の略円筒体部分も合成樹脂製
としてもよい。ニードルバルブ７の他方の端部は強磁性
円筒体のアーマチュア９の中空部に嵌着されアーマチュ
ア９の内筒面とニードルバルブ７の外周面とが接合され
ている。ここにおいて、アーマチュア９の内径はニード
ルバルブ７の燃料通路７ｂの内径より大であり、従って
ニードルバルブ７の端部には段部が形成されている。こ
のニードルバルブ７の段部とバイブ１４の端部との間に
、ニードルバルブ７をバルブシート５ｃ方向に付勢する
スプリング１５が介装されている。

尚、アーマチュア９の外径は隔壁２ａの孔の内径より小
であり、アーマチュア９は隔壁２ａの孔内に収容される
。尚、アーマチュア９を前述の従来技術（実開昭５６−
１３３９６３号）のように強磁性体金属粉を混入した合
成樹脂で形成することとしてもよい。

アーマチュア９が接続されたニードルバルブ７の端部外
周には環状の溝７０が形成され、この溝７ｃより大径で
ニードルバルブ７の溝側壁面７ｄ部の外径より小径の開
口を有する軸方向断面略コ字状の板体のストッパ１ｏが
嵌合されている。ストッパ１０の厚さは溝７ｃの軸方向
長さより小であり、ストッパ１０に対し、ニードルバル
ブ７が軸方向に移動できるように構成されている。そし
て、ニードルバルブ７の溝側壁面７ｄとストッパ１０の
孔周囲の壁面が当接することにより、ニードルバルブ７
がバルブシート５ｃから離隔する方向への移動が所定距
離に規制される。従って、溝７Ｃの溝側壁面７ｄが本発
明にいつ係止部を構成している。

而して、ストッパ１０が嵌合しアーマチュア９を装着し
たニードルバルブ７は、バルブボデー５の燃料通路５ｂ
内に収容されると共に、スプリング１５を介しバイブ１
４に対向してハウジング２内に収容されている。そして
、バルブボデー５の小径部にはフランジ部６ａを有する
円筒体のアダプタ６の中空部が嵌着し、フランジ部６ａ
がハウジング２内に収容されハウジング２の端部にかし
め固定されている。従って、ストッパ１ｏはバルブボデ
ー５と隔壁２８間に挟持されている。このような結合状
態において、電磁コイル３が非励磁時において、スプリ
ング１５の付勢力により、ニードルバルブ７に固着され
た弁体８はバルブシート５Ｃに当接して噴射孔５ａを閉
塞し、電磁コイル３が励磁されたときには電磁力により
アーマチュア９がコア４に吸引され、ニードルバルブ７
の溝７ｃの溝側壁面７ｄがストッパ１ｏの孔周囲壁面に
当接する迄の所定距離移動し、弁体８がバルブシート５
ｃから離隔する。即ち、アーマチュア９とコア４との間
は所定の間隙が保たれ接触しないように保持されている
。尚、アダプタ６は内燃機関の吸気管（図示せず）に穿
設された孔に嵌着され、電磁式燃料噴射弁１が吸気管に
固定される。

上記の構造になる電磁式燃料噴射弁１において、アーマ
チュア９は強磁性体で形成されており、前述のように弁
体８は合成樹脂で形成されている。具体的には、ポリイ
ミド樹脂（デュポン社製ベスベル５Ｐ−１）で形成され
ている。この他、フェノール、ポリエーテルスルホン、
ポリエーテルエーテルケトン、エポキシ、そして、ポリ
エステルの各樹脂で形成することとしてもよい。

又、これらにカーボン、ガラス繊維、カーボン繊維、フ
ッ素、無機フィラー等の充填材を加えることとしてもよ
い。尚、このポリイミド樹脂の弁体８はインサート成形
、溶着、圧着あるいは接着によりニードルバルブ７の本
体に接合されるが、ニードルバルブ７本体もポリイミド
樹脂とする場合には一体成形とすればよい。

以上の構成になる本発明の実施例の作動を説明すると、
電磁コイル３が励磁されていない場合には、ニードルバ
ルブ７の弁体８がスプリング１５の付勢力によりバルブ
シート５ｃに押圧されているためストレーナ１１を介し
て燃料が供給されても噴射孔５ａから噴射されることは
ない。

電子制御装置から噴射信号が出力されコネクタ１２のタ
ーミナル１２ａを介して電磁コイル３が励磁されるとコ
ア４．ハウジング２及びアーマチュア９により磁気回路
が形成され、アーマチュア９がスプリング１５の付勢力
に抗して吸引されニードルバルブ７がコア４方向に移動
し、溝７ｃの溝側壁面７ｄがストッパ１ｏに当接して停
止する。このとき、アーマチュア９が強磁性体で形成さ
れているため強力な電磁力が直ちに作用しニードルバル
ブ７は素早く移動する。而して、弁体８がバルブシート
５ｃから離隔し、ストレーナ１１から供給される燃料は
コア４の燃料通路４ｂ、バイブ１４、バルブボデー５の
燃料通路５ｂ、二一ドルバルブ７の燃料通路７ｂ、連通
孔７ａを介して噴射孔５ａから内燃機関の吸気管内に噴
射される。

そして、所定時間後に電磁コイル３が非励磁とされると
、スプリング１５の付勢力によりニードルバルブ７が噴
射孔５ａ方向に押圧され弁体８がバルブシート５ｃに着
、座し噴射孔５ａが遮断され燃料噴射が終了する。この
ようなニードルバルブ７の移動は高速度で行なわれ、弁
体８がバルブシート５Ｃに当接するときにはかなりの衝
撃となるが、前述のように本実施例においては弁体８が
合成樹脂で形成されているため、衝撃が緩和され、衝撃
音は小さく、また衝撃によって発生する振動は迅速に減
衰される。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、ニードルバルブの少な
くともバルブシートに対向する端部が合成樹脂で形成さ
れているので、ニードルバルブ作動時の衝撃による振動
は速やかに減衰し噴射信号に応じて的確な燃料噴射量を
確保することができ、内燃機関に対し低負荷から高負荷
まで精度よく燃料を供給することができる。同様に、ニ
ードルパルプ作動時の衝撃音は小さくなりノイズが低減
されるという効果が得られる。

また、ニードルバルブのバルブシートに対向する端部に
合成樹脂製の弁体を固着することとすれば、従前の金属
製の弁体と交換するという小改良で上述の効果が得られ
る。

上記の衝撃音と振動の減衰の状況を確認すべく本件発明
者は以下の試験を行なった。

先ず、衝撃音を確認すべく、第２図に示したように、衝
突球Ｂを３００ｍｍの糸で吊り下げ、衝突球Ｂを水平方
向に穆勤させて８０ｍｍの高さとなった点から被衝突板
Ｐに衝突させ、被衝突板Ｐから３００ｍｍの位置のマイ
クロホンＭによりインパルスホールド音圧レベルを検出
した。尚、衝突球Ｂは直径８ｍｍの鋼球及びポリイミド
樹脂製の球を用い、被衝突板Ｐは厚さ１８ｍｍの鉄製の
裏板Ｒに固着された縦３００ｍｍ、横３００ｍｍそして
厚さ６ｍｍのステンレス板及びポリイミド樹脂板を用い
、下記第１表に示したような組合せで試験を行なった。

ポリイミド樹脂としては、充填材が無くベース樹脂のみ
のデュポン社製ベスベル５ｐ−ｉを用いた。

第１表 第１表中の試験１乃至試験３の組合せによる試験結果は
第２表に示すとおりであり、これをグラフに表すと第３
図に示したようになる。

これら第２表及び第３図から明らかなように、試験１の
衝突球Ｂと被衝突板Ｐが何れも金属である場合に比し、
試験３の衝突球Ｂをポリイミド樹脂とした場合には、周
波数５００乃至１００００Ｈ２の全域に亘って４乃至１
４ｄＢ音圧レベルが下がっている。

而して、本発明に従い弁体８を合成樹脂（本試験例では
ポリイミド樹脂）とした場合には、金属製のバルブシー
ト５Ｃに衝突したとき弁体８を金属製とした場合に比し
衝撃音が小さくなることが裏付けられる。

注）衝突球Ｂの衝突速度・・・１．２５ｍ／ｓａｃ尚、
試験２の被衝突板Ｐをポリイミド樹脂とした場合には、
試験１の音圧レベルに比し周波数５００乃至１０，０Ｏ
ＯＨｚの全域に亘って大差なく、上述の試験３のように
衝突法Ｂをポリイミド樹脂とした場合に比べると効果は
小さい。

次に、第４図に概略を示した試験装置により、振動の減
衰状況を確認した。第４図の試験片Ｔを二本の糸で吊下
し、電磁石ｍをオンオフすることにより試験片Ｔの端部
に固着した金属片Ｓを励振して、固有振動周波数を測定
することとした。

而して、減衰特性を示す損失係数ηは以下のように求め
られる。

ｙ７＝２７．３ｘＤ／Ｆ 但し、Ｄは減衰速度（ｄＢ／５ｅｃ） Ｆは周波数（Ｈ２）である。

尚、試験片Ｔとしては第３表に示した（イ）乃至（ハ）
の三種類を用いた。ここにおいて、試験片（ロ）はデュ
ポン社製ベスペル５ｐ−ｔで充填材無しのベース樹脂の
みからなるポリイミド樹脂で、試験片（ハ）は同ベスペ
ル５Ｐ−２１のポリイミド樹脂であり充填材として黒鉛
が重量比１５％混入されている。

第３表 第３表中の３種の試験片による試験結果は第４表に示す
とおりであり、ポリイミド樹脂製の試験片（ロ）及び（
ハ）は金属製の試験片（イ）に比し損失係数が約１３０
乃至１６０倍となり、減衰効果が大であることが認めら
れる。

試験片（ロ）と試験片（ハ）との間では、後者には充填
材として黒鉛が重量比で１５％混入しているため、前者
に比し減衰効果が低くなる。即ち、弁体８を合成樹脂の
みで形成すればよいが、これに金属粉等を混入すると減
衰効果が低下することとなる。従って、例えば前述の従
来技術（実開昭５６−１３３９６３号）においては磁性
体としての機能を確保するためにはかなりの金属粉を混
入する必要があり、本発明の如き減衰効果を期待するこ
とは困難である。

第４表

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電磁式燃料噴射弁の一実施例の縦断面
図、 第２図は本発明によるｆｆ［音の低減効果を確認するた
めの試験装置の概要を示す側面図、第３図は第２図の試
験装置により測定したインパルス音圧レベルの周波数特
性図、 第４図は本発明による振動の減衰効果を確認するための
試験装置の概要を示す斜視図である。 １・・・電磁式燃料噴射弁。 ２・・・ハウジング。 ３・・・電磁コイル。 ４・・・コア、　　４ｂ・・・燃料通路。 ５・・・バルブボデー、　　　５ａ・・・噴射孔。 ５ｂ・・・燃料通路、　　５ｃ・・・バルブシート。 ７・・・ニードルバルブ。 ７Ｃ・・・溝、　　７ｄ・・・溝側壁面（係止部）。 ８・・・弁体。 ９・・・アーマチュア。 １０・・・ストッパ 特許出願人　　愛三工業株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）軸方向に燃料通路を形成した筒体のコアと、該コ
   アに巻装した電磁コイルと、該電磁コイル及び前記コア
   を収容したハウジングと、一端に噴射孔を形成し該噴射
   孔に連通する燃料通路を軸方向に形成した筒体から成り
   、該筒体の他端を前記コアに隣接して前記ハウジングに
   収容したバルブボデーと、該バルブボデーの燃料通路か
   ら前記噴射孔に至る壁面で形成したバルブシートに一端
   が着座可能に対向し、他端に前記コアに対向するアーマ
   チュアを備え、前記バルブボデーの燃料通路内に摺動自
   在に配設したニードルバルブと、該ニードルバルブに設
   けた係止部に軸方向に所定の間隙を以って対向すると共
   に前記ハウジングに固定し、当該ニードルバルブの前記
   バルブシートから離隔する方向への移動を所定距離に規
   制するストッパとを備えた電磁式燃料噴射弁において、
   前記ニードルバルブの少くとも前記バルブシートに対向
   する端部を合成樹脂で形成したことを特徴とする電磁式
   燃料噴射弁。
2. （２）前記ニードルバルブの前記バルブシートに対向す
   る端部に合成樹脂製の弁体が固着されていることを特徴
   とする請求項１記載の電磁式燃料噴射弁。