JPH041464A - 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〕 本発明は自動車の内燃機関用の電磁式燃料噴射弁に係わ
り、特に、弁体の開閉動作に伴う圧力脈動を吸収する手
段を備えた電磁式燃料噴射弁に関する。

〔従来の技術〕

従来、電磁式燃料噴射弁に供給される燃料の圧力脈動を
吸収するものとして、特開昭６０−４３１６３号公報に
記載のように、電磁式燃料噴射弁が接続される燃料供給
管に燃料ダンパーを取り付けたものや、特開昭６０−２
４０８６７号公報に記載のように、燃料供給管の断面形
状を三角形としかつ燃料供給管の壁の少なくとも１つを
薄肉として弾性を付与し、燃料供給管そのものにダンパ
ー効果を持たせたものがある。

また、電磁式燃料噴射弁の内部で圧力脈動を吸収するも
のとして、特開昭６０−２０９６６４号公報の記載のよ
うに、弁体に至る燃料の流路に、固定子コアを取り囲ん
でプラスチック製の緩衝部材を設けたものがある。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、燃料噴射弁においては弁体が開弁するとき、
弁体上流側の燃料圧力は一旦低下の後、上昇、下降を繰
り返しながら本来の圧力へと収束する。閉弁動作時は逆
に圧力上昇後の脈動が発生する。この圧力脈動は騒音の
原因となるばかりでなく、以下の問題を生じる。

電磁式燃料噴射弁の噴射量は電磁コイルに印加されるパ
ルス状電圧のパルス幅（電磁コイルへの通電時間）によ
って制御される。このため、圧力脈動が収束した状態で
の弁体の開閉による流量はパルス幅に比例するが、弁体
の開閉に伴い上述のように圧力脈動が発生した場合の噴
射量はパルス幅に比例しなくなる。即ち、パルス幅に対
する噴射量の直線性が劣化し、燃料噴射量の安定的制御
が困難となる。

また、弁体の開閉動作に伴って生じる圧力脈動の大きさ
（周波数及び振幅）は燃料系の種々の要因によって左右
される。このため、この圧力脈動を吸収できない場合は
、燃料噴射弁の個々の製品毎又は燃料噴射弁の個々の設
置環境毎に燃料噴射量のばらつきを生じ、噴射量特性の
再現性が低下する。

上述した特開昭６０−４３１６３号公報や特開昭６０−
２４０８６７号公報に記載の従来技術は、いずれも燃料
ポンプにより生じる脈動等、燃料噴射弁外の要因により
生じる圧力脈動を吸収することを対象とするものであり
、燃料噴射弁内で弁体の開閉動作に伴い生じる圧力脈動
を吸収するものではない。また、特開昭６０−２０９６
６４号公報の記載の従来技術も、緩衝部材は燃料噴射弁
内に設けられているものの弁体からの距離が遠く、その
作用は上述のものと実質的に同じであり、弁体の開閉動
作に伴う圧力脈動を応答性良く吸収することはできない
。したがって、従来技術ではいずれも、燃料噴射量の安
定的制御が困難でありかつ騒音が発生するという問題、
及び燃料噴射弁を取付状態での噴射量特性の再現性が低
下するという問題があった。

本発明の目的は、弁体の開閉動作に伴う圧力脈動を確実
に吸収して、燃料噴射量の安定的制御を可能としかつ及
び騒音の低下を図ると共に、噴射弁取付状態での噴射量
特性の再現性を向上した電磁式燃料噴射弁を提供するこ
とである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明は、環状の電磁コイル
の中心に挿通された磁性材製の固定子コアと、一端が前
記固定子コアの先端に対面して置かれ、他端に弁体を備
え、磁気吸引力によって開弁動作を行う磁性材製の可動
部と、前記電磁コイルの外周にあって、前記固定子コア
及び可動部と共に磁気回路を形成するヨークと、前記弁
体に対面するシート部及び燃料噴射オリフィスを有しか
つ前記弁体の周囲に弁室を形成するノズル部と、前記可
動部を前記シート部に向けて付勢する弾性手段とを備え
、前記電磁コイルへの通電時間によって前記弁体の開弁
時間を制御し、燃料噴射量を制御する電磁式燃料噴射弁
において、前記弁室内の前記弁体の近傍に加圧気体を密
封した圧力ダンパ一手段を設けたものである。

好ましくは、前記圧力ダンパ一手段が内部に加圧気体を
封入した少なくとも１つの弾性ゴムボールを含む。この
場合、前記ゴムボールはその径、気体圧力、ゴム材料、
厚さの少なくとも１つを調整することにより、特定の周
波数の圧力脈動の吸収に適した減衰特性を与えるように
構成されることが好ましい。また、前記弾性ゴムボール
は複数個あり、その複数個の弾性ゴムボールはそれぞれ
異なる周波数の圧力脈動の吸収に適した異なる減衰特性
を与えるように構成されていてもよい。

また、前記圧力ダンパ一手段は、前記弁室を前記弁体が
位置する第１の空間と前記弁体が位置しない第２の空間
とに仕切る弾性壁を含み、前記第２の空間に加圧気体を
封入してもよく、この場合、前記圧力ダンパ一手段は、
前記第２の空間に封入された加圧気体の圧力を外部から
調整可能とする手段をさらに含むことが好ましい。

〔作用〕

ノズル部が形成する弁室内の弁体の近傍に、加圧気体を
密封した圧力ダンパ一手段を配置することにより、弁体
の開閉動作に伴う圧力脈動に応答してその加圧気体が膨
張、圧縮し、圧力脈動を吸収する。これにより圧力脈動
の収束時間が短縮し、電磁コイルに印加される電圧のパ
ルス幅と噴射量との直線性が改善され、燃料噴射量の安
定的制御が可能になると共に、脈動に起因する騒音が低
減する。また、製品毎又は製品の設置環境毎の燃料噴射
量のばらつきが減少し、燃料噴射弁の取付状態での噴射
量特性の再現性が向上する。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図〜第３図により説明す
る。

第１図において、本実施例の電磁式燃料噴射弁は、環状
の電磁コイル１の中心に挿通された磁性材製の固定子コ
ア２と、一端が固定子コア２の先端に対面して置かれ、
他端にボール状の弁体３を備えた磁性材製の可動部４と
、電磁コイル１の外周にあって、固定子コア２及び可動
部４と共に磁気回路を形成するヨーク５と、弁体３に対
面するシート部６及び燃料噴射オリフィス７を有しかつ
弁体の周囲に弁室８を形成するノズル部９と、可動部４
をシート部６に向けて付勢するばね１０とを備えている
。固定子コア２の反可動部４側の端部には燃料供給管部
１１が設けられ、燃料供給管部１１に供給された燃料は
固定子コア２の中央通路１２を通って可動部４の周囲を
通り、弁室８に流入する。ノズル部９はヨーク５の下端
に固定され、ノズル部９とヨーク５との間に弁体７の上
部拡大部１３が当接するストッパ１４が位置している。

弁室８は、ノズル部９の上部内壁とストッパ１４により
形成されている。

電磁コイル１に通電すると、ばね１０と燃料圧力によっ
てシート部６に押付けられている可動部４の弁体３は磁
気力によって吸引され、弁体３の拡大部１３がストッパ
１４に当るまで移動し、シート部６が開放される。これ
により可動部４は燃料噴射オリフィス７より燃料を噴射
する開弁動作を行う。電磁コイル１への通電を停止する
と、可動部４はばね１０によってシート部６に向けて移
動され、閉弁動作を行う。このように弁体３の開弁時間
は電磁コイル１への通電時間によって制御される。

そして、本実施例の燃料噴射弁においては、ノズル部９
の上部内壁とストッパ１４により形成される弁室８内の
弁体３の近傍に、圧力ダンパ一手段として内部１５に加
圧気体を封入した複数個の弾性ゴムボール１６が納めら
れている。

弾性ゴムボール１６は、それらの径、気体圧力、ゴム材
料、厚さの少なくとも１つ、例えば気体圧力を調整する
ことにより、特定の周波数の圧力脈動、好ましくは、そ
れぞれ複数の異なる周波数の圧力脈動の吸収に適した異
なる減衰特性を与えるように構成されている。

次に、以上のように構成した本実施例の作用を説明する
。

電磁コイル１には第２図（ａ）に示すようなパルス状電
圧が印加され、この電圧の；々ルス幅を制御することに
より電磁コイル１の上述した通電時間を制御し、第２図
（ｂ）に示すように弁体３の開弁時間を制御し、燃料噴
射量が制御される。

ところで、弁体３を開閉するするとき、弁室８に圧力ダ
ンパ一手段のない従来の燃料噴射弁では第２図（ｃ）に
示すように圧力脈動が発生する。

即ち、弁体３の開弁時には弁体上流側の燃料圧力は一旦
低下の後、上昇、下降を繰り返しながら本来の圧力へと
収束する。閉弁動作時は逆に圧力上昇後の脈動が発生す
る。このように弁体の開閉動作に伴って圧力脈動が発生
すると、第２図（ｄ）に示すように、第２図（ｂ）に示
す弁体の挙動に対する燃料噴射量は圧力脈動部分で変動
する。この圧力脈動の燃料噴射量への影響は印加電圧の
パルス幅が小さいときとパルス間隔が小さいときに特に
問題となる。

第３図に、横軸に電磁コイル１に印加される電圧のパル
ス幅としてパルス幅ａに対するパルスの周期すの比ａ／
ｂを取り、縦軸に燃料噴射量を取り、パルス幅ａ　／　
ｂを変えたときの圧力脈動の燃料噴射量への影響の評価
結果を示す。この図から分かるように、パルス幅が小さ
いときと、パルス幅が大きいとき即ちパルス間隔が短い
ときは圧力脈動の燃料噴射量のへ影響が現れ、パルス幅
と燃料噴射量との直線性が阻害される。

これに対し、本実施例では弁室８に弾性ゴムボール１６
を配置したので、弁体３の開閉動作に伴う圧力脈動に応
答して内部の加圧気体が膨張、圧縮することにより、発
生部の近くで圧力脈動を吸収することが可能となり、第
２図（ｅ）に示すように圧力脈動の振幅と収束時間が短
縮し、第２図（ｆ）に示すように第２図（ｂ）に示す弁
体の挙動に対する燃料噴射量の応答性が改善される。そ
の結果、パルス幅ａ　／　ｂに対する噴射量の直線性も
第３図の理想の特性近くまで改善され、流量の安定的制
御が可能になる。また、圧力派の伝播による騒音も低減
する。

そして、特に本実施例では、複数個の弾性ゴムボール１
６を圧力ダンパ一手段として使用するので、前述したよ
うに弾性ゴムボール１６の径、気体圧力、ゴム材料、厚
さの少なくとも１つを調整することにより所望の減衰特
性を与えることが可能であり、これにより簡単な構造で
複雑な波形を持つ圧力脈動の吸収が可能となり、上述し
たパルス幅に対する噴射量の直線性の改善及び騒音の低
減が効果的に行える。

また、弁体の開閉動作に伴って生じる圧力脈動の大きさ
（周波数及び振幅）は燃料系の種々の要因によって左右
されるが、本実施例では、複数個の弾性ゴムボール１６
により所望の減衰特性を与えることが可能であるので、
燃料噴射弁の固有の構造又は設置環境に応じた最適の減
衰特性を与えることができ、製品毎又は製品の設置環境
毎の燃料噴射量のばらつきを低減し、燃料噴射弁の取付
状態での再現性を向上することができる。

本発明の他の実施例を第４図により説明する。

図中、第１図に示す部材と同等の部材には同じ符号を付
している。本実施例は弾性ゴムボールを用いずに圧力ダ
ンパ一手段を構成したものである。

第４図において、ノズル部９の上部内壁により形成され
る弁室８は環状の弾性壁２０により弁体３が位置する内
側室８ａと弁体３が位置しない外側室８ｂきに仕切られ
、弾性壁２０の下方部分はノズル部９の内壁に密封的に
接着され、上方部分は押さえ金具２１によりストッパ１
４に対して密封的に固定されている。外側室８ｂには加
圧気体が充填されている。ノズル部９とヨーク５の嵌合
部の側壁には加圧気体の注入口２２が形成され、注入口
２２には例えばゴム製の蓋２３が設けられている。

このように構成した本実施例においても、弾性壁２０に
より形成される外側室８ｂが第１図の実施例の弾性ゴム
ボールと同様に機能し、弁体３の開閉動作に伴う圧力脈
動を吸収して同様の効果を奏すると共に、外側室８ｂは
ゴムボールよりは大きなダンパー容積を確保できるため
、減衰効果をより大きくすることができる。

また、本実施例では、蓋２３にビン状の注入手段を刺し
込み、外側室８ｂ内に加圧気体を注入することにより、
燃料噴射弁の組立後に加圧気体の圧力を外部から調整す
ることが可能であり、これにより外部から噴射量特性、
圧力脈動の収束状況を見ながら減衰特性を調整すること
ができ、−層適切な減衰特性を与えることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、弁体の開閉動作に伴う圧力脈動を効果
的に低減できるので、パルス幅の変化に対する噴射量の
直線性を改善し、安定的な制御を可能とすると共に、噴
射量特性の再現性を向上する効果がある。

また、圧力脈動が低減するため、圧力伝播による騒音を
軽減できる。

また、弾性ゴムボールを圧力ダンパ一手段として使用す
ることにより、簡単な構造で、複雑な波形を持つ圧力脈
動の吸収が可能となる。

さらに、弁室を弾性壁で仕切って加圧気体が封入された
室を形成することにより、簡単な構造で大きなダンパー
容積の確保が可能となり、減衰効果を一層向上できると
共に、外部から噴射量特性、圧力脈動の収束状況を見な
がら減衰特性の調整が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による電磁式燃料噴射弁の断
面図であり、第２図（ａ）〜（ｆ）は、それぞれ、電磁
コイルに印加されるパルス状電圧、そのパルス状電圧に
対応する弁体の挙動、その弁体の挙動に対応する従来技
術の弁体上流側の圧力変動、同じくその弁体の挙動に対
応する従来技術の燃料噴射量の変化、同じ弁体の挙動に
対応する本実施例の弁体上流側の圧力変動、同じくその
弁体の挙動に対応する本実施例の燃料噴射量の変化をそ
れぞれ示す図であり、第３図はパルス幅に対する燃料噴
射量の関係に及ぼす圧力変動の影響を示す図であり、第
４図は本発明の他の実施例による電磁式燃料噴射弁の断
面図である。 符号の説明 １・・・電磁コイル ２・・・固定子コア ３・・・弁体 ４・・・可動部 ５・・・ヨーク ６・・・シート部 ７・・・燃料噴射オリフィス ８・・・弁室 ９・・・ノズル部 １０・・・ばね（弾性手段） １５・・・加圧気体 １６・・・弾性ゴムボール（圧力ダンパ一手段）２０・
・・弾性壁 ８ａ・・・内側室（第１の室） ８ｂ・・・外側室（第２の室） ２２・・・注入口

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）環状の電磁コイルの中心に挿通された磁性材製の
   固定子コアと、一端が前記固定子コアの先端に対面して
   置かれ、他端に弁体を備え、磁気吸引力によって開弁動
   作を行う磁性材製の可動部と、前記電磁コイルの外周に
   あって、前記固定子コア及び可動部と共に磁気回路を形
   成するヨークと、前記弁体に対面するシート部及び燃料
   噴射オリフィスを有しかつ前記弁体の周囲に弁室を形成
   するノズル部と、前記可動部を前記シート部に向けて付
   勢する弾性手段とを備え、前記電磁コイルへの通電時間
   によって前記弁体の開弁時間を制御し、燃料噴射量を制
   御する電磁式燃料噴射弁において、 前記弁室内の前記弁体の近傍に加圧気体を密封した圧力
   ダンパー手段を設けたことを特徴とする電磁式燃料噴射
   弁。
2. （２）請求項１記載の電磁式燃料噴射弁において、前記
   圧力ダンパ一手段が内部に加圧気体を封入した少なくと
   も１つの弾性ゴムボールを含むことを特徴とする電磁式
   燃料噴射弁。
3. （３）請求項２記載の電磁式燃料噴射弁において、前記
   ゴムボールはその径、気体圧力、ゴム材料、厚さの少な
   くとも１つを調整することにより、特定の周波数の圧力
   脈動の吸収に適した減衰特性を与えるように構成されて
   いることを特徴とする電磁式燃料噴射弁。
4. （４）請求項２記載の電磁式燃料噴射弁において、前記
   弾性ゴムボールは複数個あり、その複数個の弾性ゴムボ
   ールはそれぞれ異なる周波数の圧力脈動の吸収に適した
   異なる減衰特性を与えるように構成されていることを特
   徴とする電磁式燃料噴射弁。
5. （５）請求項１記載の電磁式燃料噴射弁において、前記
   圧力ダンパー手段は、前記弁室を前記弁体が位置する第
   １の空間と前記弁体が位置しない第２の空間とに仕切る
   弾性壁を含み、前記第２の空間に加圧気体を封入したこ
   とを特徴とする電磁式燃料噴射弁。
6. （６）請求項５記載の電磁式燃料噴射弁において、前記
   圧力ダンパー手段は、前記第２の空間に封入された加圧
   気体の圧力を外部から調整可能とする手段をさらに含む
   ことを特徴とする電磁式燃料噴射弁。