JPH0474595B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、内燃機関に使用される電磁式燃料噴
射弁に関するものである。

〔従来の技術〕 一般に電磁式燃料噴射弁は、噴射弁本体の内部
に、電磁コイルを嵌装するコアと、弁体を有する
可動子と、弁体をシート部側に付勢するばね部材
とを内蔵し、電磁コイルの励磁により可動子をば
ね部材の力に抗してコア側に吸引移動させて、開
弁動作を行つている。この種の電磁式燃料噴射弁
の可動子の移動機構は、例えば特開昭59−50286
号公報等に開示されるように、電磁コイルの励磁
により可動子が所定位置まで移動すると、可動子
をストツパに衝突させたり、或いは可動子を直接
コア等の一部ふに衝突させて、可動子のストロー
クを規制している。また、可動子とストツパ或い
はコア等の衝突面には、耐摩耗性を有する表面処
理を施して、衝突面の摩耗防止を図ると共に、こ
の表面処理により、コア、可動子自体について
は、加工が容易で比較的安価な材料の使用を可能
としている。

また、その他に、例えば特開昭57−18452号公
報に開示されるように、噴射弁本体内にコア（セ
ンターポール）、弁体付き可動子（プランジヤと
弁杆）のほかに筒形の弁ガイドを組み込み、この
弁ガイドの中を弁杆が摺動案内されるようにした
ものがある。

〔発明が解決しようとする課題〕

これらの従来技術のうち、後者のように弁ガイ
ドにより弁杆を摺動案内させる方式は、動作時の
軸ずれがなく可動子の動作の安定性を向上させる
ことができるが、噴射弁本体内に専用の弁ガイド
を付加するため、そのスペースを確保しなければ
ならず、噴射弁が大形化、特に大体全長が長くな
り、しかも、弁杆自体もガイドを通す分だけ長く
なり、その分、可動子の重量が増すので可動子駆
動用の電磁石の容量も大きくしなければならず、
小形、低コストを妨げる原因となつていた。

さらに、弁杆と弁ガイドの摺動作用によりそれ
らの摺接面に摩耗が生じると、ガイド機能が損な
われるので、摩耗対策を講じることが望まれる
が、従来は、既述のように可動子とストツパの衝
突面については提案されているものの、それ以外
の部分の耐摩耗対策はコストを含めて充分な配慮
がなされていなかつた。

本発明は以上の点に鑑みてなされ、その目的
は、可動子の安定した摺動動作を保証するガイド
機能を備えつつ、噴射弁全体の小形化、低コス
ト、耐摩耗の全てを満足させることのできる電磁
式燃料噴射弁を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達成するために、次のよう
な課題解決手段を提案する。以下に述べる構成要
素に付した符号は、理解を容易にするため図面に
示した実施例のものを引用した。

すなわち、本発明は、電磁コイル３を嵌装する
センターコア４と、弁体９を有するプランジヤ６
と、弁体９がシート部１３に圧接するようにプラ
ンジヤ６を付勢するばね１０とを備え、プランジ
ヤ６は、電磁コイル３が励磁されるとセンターコ
ア４と共に磁気回路を構成して、ストツパ１６に
当接するまで軸方向に移動し、この移動により弁
体９がシート部１３より離れて開弁動作を行なう
電磁式燃料噴射弁において、 プランジヤ６とセンターコア４とが同一軸線上
に対向配置され、このプランジヤ６とセンターコ
ア４との双方の内周にばね１０の収容スペース及
びそのばね受け部が設けられて、ばね１０がセン
ターコア４とプランジヤ６にまたがつて収納さ
れ、且つプランジヤ６の内周にプランジヤ移動案
内用の摺動環７がプランジヤ６と一体移動可能に
嵌着され、この摺動環内周にばね１０が挿通して
あると共に、摺動環７の一部外周がセンターコア
４のばね収容部の内周に軸方向に摺動可能に挿入
され、この摺動環７外周とセンターコア４のばね
収容部内周のいずれか一方もしくは双方の摺接面
に耐摩耗性の表面処理２５を施したものである。

〔作用〕

上記構成よりなれば、電磁コイル３の励磁，消
磁により可動子（弁体９及び摺動環７付きプラン
ジヤ６）が軸方向に所定のストロークで往復移動
して弁開閉動作がなされるが、この時、摺動環７
がセンターコア４のばね１０収容部の内周にそつ
て摺動案内される。その摺動案内作用により可動
子全体が軸ずれることなく安定して弁開閉動作を
行なう。

また、可動子を摺動案内するガイド機構のう
ち、摺動環７はばね１０の周りに配置されてばね
収容空間に収まるため、ばね収容空間が摺動環７
の収容スペースを兼用し、一方、この摺動環７の
案内面もセンターコア４の一部内周を利用するの
で、専用のガイド機構スペースを確保することな
く既存の部品のスペースを有効活用でき、噴射弁
本体内のスペースの合理化を図ることができる。

センターコア４及び摺動環７は加工が容易で比
較的安価な材料を使用した場合、部材同士の摺動
により摩耗しやすいといつた性質が避けられな
い。しかし、本発明では、ガイド機構となる摺動
環７の外周，センターコア４の一部内周（ばね収
容部内周）の摺接面のうち、材質的硬度を比較し
て、摩耗の生じ易い方に耐摩耗性の表面処理２５
を施す構造を実現できるので、ガイド機構の摩耗
防止と低コストを図れる。

〔実施例〕

本発明の一実施例を図面により説明する。

第１図は本発明の適用対象となる噴射弁の一例
を示す縦断面図、第２図は上記噴射弁の部分断面
図である。

第１図において、噴射弁本体１を構成するヨー
ク５の内部に、電磁コイル３を嵌装したセンター
コア（以下、コアと称する）４、可動子２、ばね
１０等が内装してある。

ヨーク５の下端部中心には、燃料の内部流路５
ａが設けられ、この内部流路５ａに可動子２が後
述のストツパ１６に規制されて所定のストローク
で往復移動できるように配置されている。

可動子２は、プランジヤ６と、プランジヤ６上
部に嵌着した摺動環７と、プランジヤ７下部に取
付けたロツド８と、ロツド８の先端に取付けた弁
体（ボール）９とで構成され、プランジヤ６は、
摺動環７及びロツド８と塑性流動を利用した結
合、溶接、或いは緊ぱく等のいずれかの結合方式
により一体化され、さらに、ロツド８は、ボール
９と溶接により一体化されている。

可動子２のうち、プランジヤ６は有底筒形で、
その開口側をコア４側に向けて、プランジヤ６と
コア４とが同一軸線上に対向配置してある。プラ
ンジヤ６とコア４との双方の内周には、ばね１０
の収容スペース及びそのばね受け部が設けられ
て、ばね１０がコア４とプランジヤ６にまたがつ
て収納してある。本実施例では、ばね１０に対
し、プランジヤ６の底部が一方のばね受け部とな
り、コア４内部に装着されたアジヤストスクリユ
ーの一端が他方のばね受け部の役割をなしてい
る。

摺動環７は可動子２の移動を案内するためのも
ので、プランジヤ６の内部にプランジヤ６と一体
移動可能に嵌着され、この摺動環内周にばね１０
が挿通してあり、摺動環７の一部外周がセンター
コア４の下端に設けたばね収容部（孔）４ｂの内
周４ｃに軸方向に摺動可能に挿入されている。

ばね１０の力で可動子２が下方向に付勢され、
電磁コイル３の非通電時にボール９がシート部１
３に圧接して弁閉状態を保持している。シート部
１３は噴射弁本体１の下部に配置されるノズルホ
ルダー１１のボア部１２の一部に形成され、シー
ト部１３の下方側に複数のオリフイス１４よりな
るノズル部１５が配設されている。

ストツパ１６は、ヨーク５の下端部とノズルホ
ルダー１１の上端部との間に介在し、ストツパ１
６中央にロツド８が挿通され、ロツド８の外周面
とストツパ１６の内周面との間に流路１７が確保
されている。ロツド８の一部には、フランジ１８
が設けられ、可動子２が所定ストロークで上方に
引き上げられると、フランジ１８がストツパ１６
に当接してストロークが規定される。

１９はヨーク５の側壁に設けた燃料流入孔、２
０は流出孔、２１はヨーク５内周と電磁コイル３
外周との間に設けた燃料通路、２２はプランジヤ
６外周とヨーク５内周との間に設けた燃料通路
で、燃料通路２１，２２は内部通路５ａに通じ
る。２３はフイルタである。

本実施例の噴射弁１は、コントロールユニツト
（図示せず）により演算決定されたデユーテイの
オン−オフ信号によりコネクタ２４を介して電磁
コイル３が印加され、電磁コイル３の通電時にコ
ア４，ヨーク５，プランジヤ６で磁気回路が形成
され、プランジヤ６が所定ストロークでばね１０
に抗して吸引移動し、摺動環７はコア４の内周４
ｃを摺動し、且つボール９はノズルボデイ１１の
ボア部１２を摺動し、このようにして可動子２が
上方へ移動するものである。また、可動子２が上
方へ移動するとシート部１３が開放される。一方
ヨーク４に設けた流入孔１９からフイルタ２３を
介して供給された燃料が燃料通路２１を通り、更
に燃料通路２２を通り、ノズルボデイ１１のボア
部１２，シート１３を通り、スワールオリフイス
１４によつて計量・旋回力を与えられ規定噴霧角
及び規定粒子径となつて内燃機関（図示せず）に
噴射される。噴射弁１の燃料計量方式は、ノズル
１５に具備する複数個のオリフイス１４により行
うものである。また噴射弁１の開弁時のシート部
１３とボール９の隙間量は、可動子２のストロー
ク量に等しい。このストローク量は、第２図に示
すようにストツパ１６の下端面１６ａとフランジ
１８上面のギヤツプＧにより決定される。すなわ
ち、燃料噴射弁１の開弁動作時には、電磁吸引作
用により可動子２が上方へ引上げられ、この時に
可動子２の一部である摺動環７がコア４の内周４
ｃにそつて摺動されて可動子２の案内を行い、ま
た、可動子２が所定の位置まで引上げられると、
フランジ１８がストツパ１６に衝突して可動子２
のストローク規制がなされる。

以上の動作において、摺動環７がコア４の内周
にて行う摺動運動によつて、コア４内周及び摺動
環７が経時的に摩耗し、この摩耗により発生する
摩耗粉により、燃料噴射弁１の噴射量特性の低下
や噴射弁に動作不良を招くおそれがあつた。

本実施例はこのような不具合を解消するため
に、コア４の内周４ｃ及び摺動環７の外周面のい
ずれか一方または双方に次のような耐摩耗性の表
面処理、例えばメツキ処理を施す。メツキ処理
は、例えばNi−Ｐ（ニツケル−リン），Ni−Ｂ（ニ
ツケル−ボロン）等のメツキ処理が施される。
Ni−Ｐ，Ni−Ｂ等のメツキは、400℃でＰ或いは
Ｂが析出することにより硬化するので、耐摩耗性
の点で有利である。

第３図１〜３は、このようなメツキ処理の具体
的態様を示すものである。第３図１は、例えばコ
ア４よりも摺動環７及びプランジヤ６の方が材質
的に硬度があり、コア４の内周面の方が摩耗が生
じ易い場合であり、この場合には、コア４の内周
４ｃにメツキ処理（メツキ層２５）を施してい
る。なお、本例では、コア４の内周４ｃの他にコ
ア４の下端面４ａにもプランジヤ６上端面６ａと
の衝突を配慮してメツキ処理が施されている。第
３図２は、同図１の場合とは逆に摺動環７よりも
コア４の方が材質的に硬度があり、摺動環７の外
周７ａに摩耗が生じ易い場合であり、この場合に
は、摺動環７の外周７ａにメツキ処理２５′を施
す。なお、本例では、摺動環７の外周７ａの他に
プランジヤ６上端面にもコア４との万一の衝突
（ストツパ１６が万一摩耗して生じる衝突）を考
慮してメツキ処理を施している。第３図３は、コ
ア４及び摺動環７の双方が同じ硬さ程度の材質で
形成され、コア４の内周４ｃ及び摺動環７の外周
７ａの双方に摩耗が生じ易い場合であり、この場
合には双方にメツキ処理２５，２５′を施す。

第４図に、上記メツキ処理２５，２５′として
Ni−Ｐのメツキ処理を行い、メツキ処理後に400
℃で時効硬化処理を施した場合の母材の硬さ分布
を示し、第５図に、メツキ処理２５，２５′とし
てNi−Ｂのメツキ処理を行い、メツキ処理後に
第４図同様の時効硬化処理を施した場合の母材の
硬さ分布を示す。第４図，第５図の硬度分布に示
すように、メツキ層２５，２５′の施された母材
の最表面部では、熱処理等で得られる耐摩耗材の
硬度と同等の硬度が得られ、極めて良好な耐摩耗
性を有することが理解される。

第６図ないし第８図に、メツキ層２５，２５′
の厚みを変えて、各メツキ層の厚みと磁気特性，
噴射量特性，スプリングセツト荷重特性の夫々の
関係を示す。第６図に示すようにメツキ層の厚み
が増すに伴い磁気特性が低下する。また、メツキ
層が及ぼす電磁式燃料噴射弁の噴射量特性をみる
と、第７図に示すようにメツキ層の厚みが増すの
に伴い、噴射量非線形域が広がり、且つ第８図に
示すようにスプリングセツト荷重も増加し、その
結果最小使用噴射量の確保及び耐久性も不利にな
るので、メツキ層２５，２５′は厚みを以上のよ
うな特耐低下が生じない範囲で設定する必要があ
る。しかして、第６図から第８図に示される実機
試検によれば、メツキ層の厚みは10μm以下が適
当である。

本実施例によれば、可動子２のガイド機構とな
る摺動環７の外周，センターコア４の一部内周４
ｃの摺接面のうち、材質的硬度を比較して、摩耗
の生じ易い方にニツケル被膜を施すことにより、
耐摩耗性を向上させ、電磁式燃料噴射弁の動作の
安定を図ると共に、被膜の厚みを適宜の厚みに設
定することにより、噴射弁の噴射量特性，スプリ
ング荷重特性等の諸特性の低下を防止できる。

また、可動子２のガイド機構となる摺動環７外
周やセンターコア内周４ｃにこのような耐摩耗処
理を施すことで、コア４やプランジヤ６を安価な
加工容易な材料で構成できると共に、コア４とプ
ランジヤ６の内周のばね収容空間をガイド機構ス
ペースとして兼用させても、摩耗等の支障をきた
すことなくスペースの有効活用を実現できる。こ
のことは、噴射弁全体の小形化のほかに、可動子
の小形軽量化ひいては電磁コイルの容量も小さく
でき、製品コストの低減を促進させることにもな
る。

なお、上記実施例では、耐摩耗性の表面処理を
ニツケル−ボロン等の被膜で構成するが、その他
に例えば、摺動環７外周やコア内周に表面窒化処
理やふつ素加工等の処理を施してもよい。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、可動子のガイド
機構の軸方向摺動に対する耐摩耗を配慮しつつ、
このガイド機構のスペース合理化を実現させるこ
とで、噴射弁全体の小形化、低コストを図りつつ
燃料噴射弁の動作の安定性を保証し、噴射量特性
の低下を防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の適用対象となる電磁式燃料噴
射弁の一例を示す縦断面図、第２図は上記燃料噴
射弁の要部を表わす断面図、第３図１から３は本
発明の実施例を示す要部断面図、第４図及び第５
図は上記実施例に用いる構成部品のメツキ処理後
の硬さ分布を表わす特性図、第６図，第７図，第
８図は上記実施例に用いる構成部品のメツキ層の
厚みを変えた場合の磁気特性、噴射量特性及びス
プリングセツト荷重特性の夫々を表わす説明図で
ある。 １……電磁式燃料噴射弁、２……可動子、３…
…電磁コイル、４……コア、４ｃ……コア内周
（摺接面）、５……ヨーク、６……プランジヤ、７
……摺動環、７ａ……可動子外周（摺接面）、８
……ロツド、９……弁体、１０……ばね部材、１
３……シート部、２５，２５′……表面処理層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電磁コイル３を嵌装するセンターコア４と、
   弁体９を有するプランジヤ６と、前記弁体９がシ
   ート部１３に圧接するように前記プランジヤ６を
   付勢するばね１０とを備え、前記プランジヤ６
   は、前記電磁コイル３が励磁されると前記センタ
   ーコア４と共に磁気回路を構成して、ストツパ１
   ６に当接するまで軸方向に移動し、この移動によ
   り前記弁体９が前記シート部１３より離れて開弁
   動作を行なう電磁式燃料噴射弁において、 前記プランジヤ６と前記センターコア４とが同
   一軸線上に対向配置され、このプランジヤ６とセ
   ンターコア４との双方の内周に前記ばね１０の収
   容スペース及びそのばね受け部が設けられて、ば
   ね１０がセンターコア４とプランジヤ６にまたが
   つて収納され、且つ前記プランジヤ６の内周にプ
   ランジヤ移動案内用の摺動環７がプランジヤ６と
   一体移動可能に嵌着され、この摺動環内周に前記
   ばね１０が挿通してあると共に、摺動環７の一部
   外周が前記センターコア４のばね収容部の内周に
   軸方向に摺動可能に挿入され、この摺動環７外周
   とセンターコア４のばね収容部内周のいずれか一
   方もしくは双方の摺接面に耐摩耗性の表面処理２
   ５が施してあることを特徴とする電磁式燃料噴射
   弁。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記表面処
   理２５は、厚みが10μm以下のニツケル−リン被
   膜或いはニツケル−ボロン被膜よりなる電磁式燃
   料噴射弁。 ３ 特許請求の範囲第１項において、前記表面処
   理２５は、前記摺動環外周及び前記センターコア
   内周の少なくとも一方の摺接面に表面窒化処理や
   ふつ素加工を施してなる電磁式燃料噴射弁。