JPH02102363A - 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］ 本発明は、内燃機関用の電磁式燃料噴射弁に係り、特に
可動子であるボール弁の軽量化による流量制御性の向上
と当該ボール弁の形状簡素化による生産性向上とを図っ
た電磁式燃料噴射弁に関するものである。

［従来の技術］ まず、従来の装置について第３図を参照して説明する。

第３図は、従来の電磁式燃料噴射弁の縦断面図である。

第３図において、電磁式燃料噴射弁（以下噴射弁という
）６０は、コントロールユニット（図示せず）により演
算されたデユーティのＯＮ−〇ＦＦ信号に基づいてシー
ト部の開閉を行うことにより燃料の噴射を行うものであ
る。電磁コイル６１に電流が流されるとコア６２、ヨー
ク６３、プランジャ６４で磁気回路が構成され、プラン
ジャ６４がコア６２側に吸引される。プランジャ６４が
移動（リフト）すると、これと一体になっているボール
弁６５もリフ１−シて、バルブガイド６６の弁座である
シート面６７から離れ燃料噴射孔６８（以下オリフィス
という）を解放する。

このような可動子であるボール弁６５は、磁性材料製の
プランジャ６４の一端に接合されたロッド６９と、ロッ
ド６９の他端に溶接接合されたボール７０と、プランジ
ャ６４の上端開口部に固定された非磁性材からなるガイ
ドリング７１とから構成され、移動に際しては、該ガイ
ドリング７１とバルブガイド６６の中空部の内壁に挿入
される円筒状の燃料旋回素子７２の内周面でそれぞれガ
イドされる。また、移動の際のストロークは、ロッド６
９の首部の受は面７３とストッパ７４との間の空隙の寸
法で決定されるようになっている。

なお、プランジャ６４が移動した際に、燃料は図示しな
い燃料ポンプや燃圧レギュレータにより加圧調整され、
流入通路７５から内部に流入し、プランジャ６４の外周
、ストッパ７４とロッド６９のすき間、燃料旋回素子７
２を通ってシート部へ旋回供給され、オリフィス６８を
経て吸気管内に噴射される。

なお、この種の電磁式燃料噴射弁として、例えば、特開
昭５６−７５９５５号公報記載の技術が知られている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来技術は、ボール弁６５のストロークを規制する
ための首部がロッド６９に設けられている点、ボール弁
６５の摺動案内のためのガイドリング７１がプランジャ
６４に機械的に接合されている点から、ボール弁６５の
構造が複雑でその重量が重くなり当該ボール弁６５の迅
速な動作を制限してしまうこと、また、ロッド６９の首
部の受は面７３の研削加工やプランジャ６４の接合、ガ
イドリング７１の接合など加工工数が多く、加工。

組立精度を要求される箇所が多くなるなどのことから生
産性が悪くなることについて配慮されていなかった。

本発明は、上記従来技術における課題を解決するために
なされたもので、構造を簡略化したボール弁の迅速な動
作によって流量制御性を向上し、圧力降下のない燃料の
旋回供給により優れた微粒化燃料が得られるとともに、
ボール弁の加工２組立精度を緩和し生産性を高めた電磁
式燃料噴射弁を提供することを、その目的とするもので
ある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明に係る電磁式燃料噴
射弁の構成は、電磁コイルを取り囲む磁性体のヨークと
、前記電磁コイルの中心に位置し一端がヨークと接触し
たコアと、このコアの下端開口部に位置するガイドリン
グと、前記電磁コイルが励磁されると所定量リフトする
可動子と、この可動子に対接して常時は閉じており可動
子のリフト時に開口する弁座、燃料噴射孔、および燃料
に旋回力を与える燃料旋回素子を有するノズル体とを備
えた電磁式燃料噴射弁において、前記可動子は、磁性体
のプランジャと短軸のロッドとボールとが一体形成され
、前記ガイドリングは、前記コアの下端開口部に固定さ
れ、このガイドリング下端面が前記可動子のロッドの上
端面に対面するように配置されるとともに、前記可動子
のプランジャの内周面が、前記ガイドリングの外周面に
摺動可能に配置されたものである。

また、上記構成において、前記ガイドリングの下端面と
前記ロッドの上端面との空隙寸法を、前記コアの下端開
口部端面と前記プランジャの上端面との空隙寸法より小
さく設定し、可動子のリフト量が、ロッドの上端面に形
成される空隙寸法により決定されるようにしたものであ
る。

［作用］ 上記技術的手段による働きは次のとおりである。

コアの下端開口部に固定されたガイドリングは、その外
周面で、可動子であるボール弁のプランジャの摺動案内
を行い、かつ、ガイドリングの下端面に対向する前記ボ
ール弁のロッドの上端面に衝突してボール弁のリフト量
を一定に確保する。

一 一方、前記ボール弁は、磁性体よりなるプランジャと首
部のない短軸のロッドとボールとからなる簡単な構成で
あり、従来に増してより迅速な開弁動作を行う。したが
って、弁座のシート面が瞬時に解放されオリフィスの上
流の燃料圧力が速やかに高められる。また一方、前記ボ
ール弁のロッドの周辺の燃料流れは、従来のような馬蹄
形のストッパとロッ１くとのすき間を通る流れに比べて
縮流や拡大のないスムースな流れが形成され、燃料の圧
力降下を生じることなく、燃料圧力を高く維持したまま
オリフィスから噴射が可能となる。

［実施例コ 以下、本発明の一実施例を第１図および第２図を参照し
て説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係る電磁式燃料噴射弁の
縦断面図、第２図は、第１図のボール弁構造を示す要部
拡大断面図である。

第１図において、３は、有底筒状のヨークで、このヨー
ク３は電磁コイル１６を取り囲む磁性体である。２は、
電磁コイル１６の中心に位置し一端がヨーク３と接触し
たコアで、このコア２は、ヨーク３の開口端を閉じる栓
体部２ａとヨーク３の中心部２ｂとから形成されている
。４はプランジャである。電磁コイル１６に電流がなが
されるとコア２、ヨーク３、プランジャ４で磁気回路が
構成される。　５はロッド、６はボールで、前記プラン
ジャ４と短軸のロッドとボール６とが一体形成されて可
動子に係るボール弁４Ａが構成されている。

７は、ノズル体を構成するバルブガイド、８は燃料噴射
孔に係るオリフィス、９は、前記ボール弁４Ａのボール
６に対接し、常時は閉じ、ボール弁４Ａのリフト時に開
口する弁座に係るシート面、３７は燃料に旋回力を与え
る燃料旋回素子で、これらバルブガイド７、オリフィス
８、シート面９、および燃料旋回素子３７によりノズル
体が構成されている。

１１は、前記コア２の下端開口部２ｃに固定されたガイ
ドリングである。

第１図を参照して噴射弁の構造、動作についてより詳し
く説明する。

第１図に示す電磁式燃料噴射弁１（以下単に噴射弁とい
う）は、コントロールユニット（図示せず）で演算され
たデユーティの０Ｎ−ＯＦＦ信号に従いシート部の開閉
を行うことにより燃料の噴射を行うものである。

磁気回路は、前述のようにヨーク３、コア２、およびコ
ア２に空隙を隔てて対向するプランジャ４とからなる。

コア２の栓体部２ａの中心には、可動子に係るボール弁
４Ａをオリフィス８の上流側のシート面９に押圧する弾
性部材としてのスプリング１０を挿入保持するための孔
が形設されている。この孔の下端開口部２ｃには、ロッ
ド５の上端面に空隙を隔てて対面する非磁性材からなる
ガイドリング１１が接合固定されている。

スプリング１０の上端は、セット荷重を調整するために
コア２の中心に挿通されたスプリングアジャスタ１２の
下端に当接している。コア２とスプリングアジャスタ１
２との間のすき間から外部に燃料が流出するのを防ぐた
めに両者間にはＯリング１３が設けられている。また、
コア２とヨーク３との間には、コア２とヨーク３のすき
間から外部に燃料が流出するのを防ぐためのＯリング１
４が介装されている。

磁気回路を励磁する電磁コイル１６は、ボビン１５に巻
かれ、その外側をプラスチック材でモールドされてコイ
ル組立体１７が構成されている。

コイル組立体１７の端子１９は、コア２のつば部に設け
た孔１８に挿入され、端子１９とコア２との間にはＯリ
ング２０が介装されている。噴射弁１の外側のモールド
樹脂（以下ヨークモールドという）２０ａが成形時に噴
射弁１内部に入らないようにするためのカラー２１が孔
１８の入口にがぶせられている。

噴射弁１内には、燃料や燃料蒸気の通路としてコア２と
のすき間２２、上部通路２３、下部通路２４が形設され
ている。

ヨーク３の外周には、環状溝２６が形成されていて、噴
射弁１と筐体としての図示しないソケットのすき間から
燃料が流出するのを防ぐＯリング】２− ２５がそこに保持されている。ヨーク３のまわりには、
燃料が流入する流入通路２７および噴射弁１の中にたま
った気泡を含む余分な燃料を流出させる流出通路２８が
開けられている。また、ヨーク３の有底部にはボール弁
４Ａを受容するプランジャ受容部２９が開口しており、
さらにプランジャ受容部２９より大径でそこにスペーサ
３０およびバルブガイド７を受容するバルブガイド受容
部３１がヨーク先端まで貫通して設けられている。

一方、ヨーク３の外周には、燃料流入通路２７から燃料
中あるいは配管中の塵埃や異物がバルブシー　ｌ−側へ
侵入するのを防ぐ環状フィルタ３２が設けられている。

電磁コイル１６へコントロールユニットからの信号を伝
える端子３３は端子１９に接合されている。端子３３は
、モールド樹脂によって電磁弁組体の上端にモールドさ
れモールドコネクタ３４を形成している。

ボール弁４Ａのプランジャ４は、コア２の先端に固定さ
れたガイドリング１１の外壁面３５でガイドされ、また
、ボール６は、バルブガイド７の中空部の内壁面３６に
挿入された円筒状の燃料旋回素子３７の内周面３８でガ
イドされている。

バルブガイド７には、ボール６をガイドする円筒状の燃
料旋回素子３７に引きつづいて、ボール弁４Ａに対接す
る弁座に係るシート面９が形成されておりシート面９の
中央にはオリフィス８が穿設されて、これらでノズル体
が構成されている。

バルブガイド７には、さらにシート面９とは反対方向に
延びる筒状部３９が形成されている。図示しないソケッ
トとバルブガイド７の外周面との間には燃料をシールす
るＯリング４０が介装されている。本例ではバルブガイ
ド７の外周の環状溝として○リング受容部４１が形成さ
れている。

以下、噴射弁１の組立方法および流量の調整方法につい
て説明する。まず、電磁石部の組体の組立方法について
説明する。

コイル組立体１７の端子１９部に○リング２゜をつけた
のち、コア２のつば部の孔１８に端子１９を挿入し、次
に端子１９の上からカラー２１を挿入する。その後、コ
ア２の栓体部２ａ外周下部にＯリング１４を取り付はヨ
ーク３内に嵌入する。

この状態でヨーク３内周上端縁のコア２の当接面部４２
を軸方向に押圧し、コア２の栓体部の外周に設けた溝４
３にヨーク３の材料を塑性流動によって半径方向に流し
込みその緊迫力で固定する、いわゆるメタルフローを行
う。ボール弁４Ａは、そのボールｂを燃料旋回素子３７
の内周面３８でガイドするとともに、コア２に固定した
ガイドリング１１の外壁面３５でプランジャ４をガイド
して結局２箇所でガイドして軸方向に進退するため、ヨ
ーク３のバルブガイド受容部３１の内径とガイドリング
１１の外壁面３５との同軸度が正確に得られなければな
らない。そこで、バルブガイド受容部３１の内径および
ガイドリング１１の外壁面３５を精度よく支持した状態
でメタルフローを行う。その後、端子１９に端子３３を
カシメあるいははんだ付け、溶接等により固定し、その
後、樹脂によりモールディングを行う。

次に、バルブガイド組体の組立について説明する。バル
ブガイド組体は、ボール弁４Ａと燃料旋回素子３７とバ
ルブガイド７とからなる。ボール弁４Ａはボール６と焼
入れ硬化したステンレス材製のロッド５とを抵抗溶接あ
るいはレーザー溶接等により溶接接合する。次いでロッ
ド５の他端とプランジャ４とは、ロッド５の外周に設け
た溝４４にメタルフローによってプランジャ４の内壁を
流動圧着することにより固定する。燃料旋回素子３７は
、焼結合金を用いて円筒状に型成形され、バルブカイト
７の内壁面３６に圧着固定される。

この燃料旋回素子３７には、軸方向溝４５と径方向溝４
６が設けである。これら溝４５．４６は、軸方向から導
入される燃料通路であるが、溝４５を通過した燃料は溝
４６にて軸中心から偏心導入される。すなわち、燃料に
旋回力が付与されバルブガイド７に設けたオリフィス８
から噴出する際の微粒化を促進する働きがある。

ここに、燃料旋回素子３７は、従来例と同様に静的流量
の変化に与える影響が比較的少なく、その製作精度を緩
くした単純な構成によって提供される。

次に、ボール弁４Ａのストロークの調整について第２図
を参照して説明する。

ボール弁４Ａのストロークは、コア２の下端開口部２ｃ
に固定したガイドリング１１と対面するロッド５の上端
面との間の空隙寸法で決定される。

図に示した記号Ｓｔがこのストロークに相当する。

ストロークＳｔの調整は部品寸法の管理によって行われ
る。すなわち、ボール弁４Ａのボール６のシート部とロ
ッド５の他端面との距離ＬＩ１、ガイドリング１１の下
端面とヨーク３のバルブガイド受容部３１の上端面との
距離Ｌ１、およびバルブガイド７のシート面９とバルブ
ガイド７の上端面との距離Ｌ２を管理することによって
行われる。この場合、各部品寸法の公差の蓄積によって
生ずるずれの修正はスペーサ３０の厚さｔの変更によっ
て行われる。ストロークＳｔの許容値は、従来例と同様
に、静的流量に影響を及ぼさない絶対量であって、しか
も十分余裕のある値で決定される。したがって、従来の
ように、バルブガイドの端面あるいはロッドの首部の受
は面を研磨する必要がなく組立作業が容易である。なお
、このストロークＳｔによる空隙の寸法は、コア２の下
端面とプランジャ４の上端面との空隙の寸法より小さく
決定されている。コア２の下端面、プランジャ４の上端
面間の空隙の寸法は、第２図に記号Ａｇで示すもので、
これをエアギャップと称している。

このようにして組立てられたバルブガイド組体をスペー
サ３０とともに、第１図に示すようにヨーク３のバルブ
ガイド受容部３１へ挿入して両者を組立てる。この両者
の固定は、バルブカイドフ外周に設けた溝４７にヨーク
３の先端内周壁をメタルフローにて塑性流動により流れ
込ませて固定する。次に、コア２の中心に設けた孔にバ
ルブガイド７とは反対方向から、先端にスプリング１０
を保持し外周にＯリング１３を取り付けたスプリングア
ジャスタ１２を挿入する一方、ヨーク３の外周に環状フ
ィルタ３２およびＯリング２５を取り付け１図示しない
雇へいったん収納して、そこで噴射量の試験に入る。

噴射量の試験は、まずボール弁４Ａをフルストローフさ
せた状態で測定し、そのときの噴射量が規定の噴射量に
なることを確認する。

その後、一定周期、一定量弁時間の噴射量を規定の噴射
量になるように、ボール弁４Ａの応答性をスプリング１
０の荷重を変化させて決定し、しかるのち、コア２の上
部突出部４８の外周をモールド樹脂の孔から半径方向に
押圧し、スプリングアジャスタ１２の溝部４９にコア２
の内壁を喰い込ませることにより固定する。

以上のように構成された本噴射弁１の動作を説明する。

噴射弁１は、電磁コイル１６に与えられる電気的な０Ｎ
−ＯＦＦ信号により、ボール弁４Ａを操作してバルブシ
ートの開閉を行い、それによって燃料の噴射を行う。電
気信号は電磁コイル］６にパルスとして与えられる。電
磁コイル１６に電流が流されるとコア２、ヨーク３、プ
ランジャ４で磁気回路が構成され、プランジャ４がコア
２側に吸引される。プランジャ４が移動（リフト）する
と、これと一体になっているボール６もリフトして、バ
ルブガイド７のシート面９から離れてオリフィス８を開
放する。ボール弁４Ａは、プランジャ４とストップ用の
首部のない短軸のロッド５とボール６より成る簡単な構
成であるため、従来にましてより迅速な動作でコア２側
に吸引される。

また、ボール弁４Ａは、そのストロークをコア２側に固
定したガイドリング１１によって規制され、しかもガイ
ドリング１１の下端面に対面するロッド５の上端面間の
空隙の寸法（ストロークＳｔ）が、コア２の下端面に対
面するプランジャ４の上端面間の空隙の寸法（エアギャ
ップＡｇ）より小さくなるように決定されるため、コア
２の下端面にボール弁４Ａが衝突することなく安定した
開閉弁動作が得られる。

燃料は、図示しない燃料ポンプや燃圧レギュレータによ
り加圧調整され、環状フィルタ３２を介して流入通路２
７から内部に流入し、コイル組立体１７の下部通路２４
、プランジャ４の外周、ロッド５の周辺、燃料旋回素子
３７の溝４５．４６を通ってシート部へ旋回供給され、
開弁時にオリフイス８を通って吸気管内に噴射される。

この際に、プランジャ４下部の燃料の流れは、従来のよ
うな馬蹄形のストッパーとロッドとのすき間を通る流れ
に比べて、縮流、拡大のないスムースな流れであるため
圧力損失が小さく、燃料旋回素子３７八至る燃料圧力を
高く維持できる。

このとき、燃料旋回素子３７の溝４５．４６を通過する
際に、ごく僅かに圧力降下してシート面９に至るが、ボ
ール弁４Ａの迅速な開弁動作によってシート面９が瞬時
に開放されるため、オリフィス８の上流圧が速やかに高
められる。

電磁コイル１６が消滅されるとボール弁４Ａはスプリン
グ１０に押されてバルブシート側に移動し、ボール６が
シート面９を閉塞する。

以上の説明で、本噴射弁の特徴とする点が明らかになっ
たが、さらに燃料の微粒化について記述する。

燃料は、その圧力を損なうことなく燃料旋回素子３７に
供給されると、燃料旋回素子３７に設けた軸方向溝４５
と、これに連通する径方向溝４６からシート面９に向っ
て流れるが、この際に軸中心から偏心して構成される径
方向溝４６の出口において旋回流れが発生する。この旋
回流れは、シート面９に迅速な開弁動作によって形成さ
れる損失のない環状すき間を経て下流に進むが、その流
れは逐次助長されて十分な旋回エネルギーを保持したま
まオリフィス８に至る。なお、溝４５，４６およびボー
ル６がリフトした際にシート面９に生ずる環状すき間を
流れる際の燃料の圧力降下は、ごく僅かになるように構
成される。したがって、従来例に増して燃料圧力を高く
維持したまま燃料の旋回供給が行われ、オリフィス８部
で十分な噴射圧、旋回力で噴射が可能となり優れた微粒
化燃料が得られることになる。

本実施例によれば、構造を簡略化したボール弁の迅速な
動作によって、流量制御性の向上と圧力降下のない燃料
の旋回供給により優れた微粒化燃料が得られるとともに
、ボール弁の加工２組立精度を緩和した生産性に優れた
電磁式燃料噴射弁を提供することができる。

［発明の効果］ 以上延べたように、本発明によれば、構造を簡略化した
ボール弁の迅速な動作によって流量制御性を向上し、圧
力降下のない燃料の旋回供給により優れた微細化燃料が
得られるとともに、ボール弁の加工１組立精度を緩和し
生産性を高めた電磁式燃料噴射弁を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る電磁式燃料噴射弁の
縦断面図、第２図は、第１図のボール弁構造を示す要部
断面図、第３図は、従来の電磁式燃料噴射弁の縦断面図
である。 ２・・・コア、２ｃ・・・下端開口部、３・・・ヨーク
、４・・プランジャ、４Ａ・・・ボール弁、５・・・ロ
ッド、６・・・ボール、７・・・バルブガイド、８・・
・オリフィス、９・・シート面、１１・・ガイドリング
、１６・・・電磁コイル、３７・・・燃料旋回素子。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．　電磁コイルを取り囲む磁性体のヨークと、前記電
   磁コイルの中心に位置し一端がヨークと接触したコアと
   、このコアの下端開口部に位置するガイドリングと、前
   記電磁コイルが励磁されると所定量リフトする可動子と
   、この可動子に対接して常時は閉じており可動子のリフ
   ト時に開口する弁座、燃料噴射孔、および燃料に旋回力
   を与える燃料旋回素子を有するノズル体とを備えた電磁
   式燃料噴射弁において、 前記可動子は、磁性体のプランジャと短軸のロッドとボ
   ールとが一体形成され、 前記ガイドリングは、前記コアの下端開口部に固定され
   、 このガイドリング下端面が前記可動子のロッドの上端面
   に対面するように配置されたことを特徴とする電磁式燃
   料噴射弁。
2. ２．　電磁コイルを取り囲む磁性体のヨークと、前記電
   磁コイルの中心に位置し一端がヨークと接触したコアと
   、このコアの下端開口部に位置するガイドリングと、前
   記電磁コイルが励磁されると所定量リフトする可動子と
   、この可動子に対接して常時は閉じており可動子のリフ
   ト時に開口する弁座、燃料噴射孔、および燃料に旋回力
   を与える燃料旋回素子を有するノズル体とを備えた電磁
   式燃料噴射弁において、 前記可動子は、磁性体のプランジャと短軸のロッドとボ
   ールとが一体形成され、 前記ガイドリングは、前記コアの下端開口部に固定され
   、 このガイドリング下端面が前記可動子のロッドの上端面
   に対面するように配置されるとともに、 前記可動子のプランジャの内周面が、前記ガイドリング
   の外周面に摺動可能に配置されたことを特徴とする電磁
   式燃料噴射弁。
3. ３．　電磁コイルを取り囲む磁性体のヨークと、前記電
   磁コイルの中心に位置し一端がヨークと接触したコアと
   、このコアの下端開口部に位置するガイドリングと、前
   記電磁コイルが励磁されると所定量リフトする可動子と
   、この可動子に対接して常時は閉じており可動子のリフ
   ト時に開口する弁座、燃料噴射孔、および燃料に旋回力
   を与える燃料旋回素子を有するノズル体とを備えた電磁
   式燃料噴射弁において、 前記可動子は、磁性体のプランジャと短軸のロッドとボ
   ールとが一体形成され、 前記ガイドリングは、前記コアの下端開口部に固定され
   、 このガイドリング下端面が前記可動子のロッドの上端面
   に対面するように配置され、 前記可動子のプランジャの内周面が、前記ガイドリング
   の外周面に摺動可能に配置されるとともに、 前記ガイドリングの下端面と前記ロッドの上端面との空
   隙寸法を、前記コアの下端開口部端面と前記プランジャ
   の上端面との空隙寸法より小さく設定し、 可動子のリフト量が、ロッドの上端面に形成される空隙
   寸法により決定されるようにしたことを特徴とする電磁
   式燃料噴射弁。