JPH05157022A - 電磁式燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 軽量で製造容易な可動鉄心を用いることで、
開弁時および閉弁時の弁部材の応答性を高めるようにし
た電磁式燃料噴射弁を提供する。 【構成】 燃料噴射弁２０は、ハウジング２６内に軸方
向に固定鉄心２１、可動鉄心２５、弁部材２７および弁
本体２９が収納される。弁部材２７は、固定鉄心２１の
外周に設けられた電磁コイル３３に通電すると、圧縮コ
イルスプリング２８の付勢力に抗してシート部２７ａを
弁座３０から離間し噴射孔３１を開く。弁部材２７のシ
ート部２７ａと反対側の端部に圧入固定される円筒状の
可動鉄心２５は、径方向に対向する位置にスリット４８
が設けられる。スリット４８は、可動鉄心２５の弁部材
２７側の端部から軸方向に延びる。スリット４８により
可動鉄心２５と固定鉄心２１の間に作用する飽和吸引力
が減少するため、電磁コイル３３の通電停止時に可動鉄
心２５が迅速に閉弁方向に移動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の燃料供給装
置として使用される電磁式燃料噴射弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、内燃機関に用いられる電磁式燃
料噴射弁は、磁性体からなるハウジング内に固定鉄心、
電磁コイルおよび可動鉄心を収納し、電磁コイルに励磁
電流を流すことにより、可動鉄心に連結された弁部材を
駆動する。例えば図５に示すように、燃料噴射弁１は、
ハウジング２内に軸方向に固定鉄心３、可動鉄心４およ
び弁部材５が配置され、固定鉄心３の外周部に電磁コイ
ル６が固定される。可動鉄心４および弁部材５は、溶接
等により軸方向に連結される。電磁コイル６に通電する
と、可動鉄心４が固定鉄心３に吸引され、弁部材５が圧
縮コイルスプリング７に抗して開弁方向に移動する。

【０００３】従来より、このような電磁式燃料噴射弁と
しては、特開昭６１−１５２９６０号公報に開示される
ものが知られる。この種の電磁式燃料噴射弁は、飽和磁
束密度特性を向上するため、磁性材料からなる可動鉄心
を鍛造等により所定形状に形成している。また、特開昭
６３−２４３４５０号公報に示されるように、可動鉄心
を比較的容易に製造可能にするため、パイプ状の可動鉄
心を用いたものも知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
６１−１５２９６０号公報に開示されるような従来の電
磁式燃料噴射弁によると、可動鉄心の質量が比較的大き
いため、弁開閉作動時、弁部材の応答性が悪いという問
題がある。また、可動鉄心の材料費および加工費が高価
になり製作コストが大になりやすいという問題がある。

【０００５】また、特開昭６３−２４３４５０号公報に
示されるような従来の電磁式燃料噴射弁は、可動鉄心と
固定鉄心との間に作用する飽和吸引力が大になりやすい
ため、電磁コイルの通電停止後に可動鉄心に作用する吸
引力の消滅が遅く、弁閉作動時、弁部材の応答性が悪い
という問題がある。本発明は、このような問題点を解決
するためになされたもので、比較的軽量で容易に製造可
能な可動鉄心を用いることで、開弁時および閉弁時の弁
部材の応答性を高めるようにした電磁式燃料噴射弁を提
供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明による電磁式燃料噴射弁は、往復動可能な弁部
材と、前記弁部材を軸方向に摺動可能な案内孔と前記弁
部材の当接可能な弁座部と噴射孔とを有する弁本体と、
前記弁部材を閉弁方向に付勢する付勢手段と、前記弁部
材に固定される筒状の可動鉄心であって、その周側面の
前記弁部材側端部から軸方向に切込まれるスリットを有
する可動鉄心と、前記可動鉄心と同軸上に前記可動鉄心
に対向して配置される固定鉄心と、前記固定鉄心の外周
に設けられ、前記固定鉄心および前記可動鉄心に磁束を
形成することにより前記可動鉄心および前記弁部材を前
記付勢手段の付勢力に抗して開弁方向に移動させる電磁
コイルとを備えたことを特徴とする。

【０００７】

【作用】本発明の電磁式燃料噴射弁によると、円筒状の
可動鉄心にスリットを設けるため、可動鉄心が比較的製
造しやすく軽量になる。また、可動鉄心に磁束が形成さ
れる場合、スリットが存在する部分の可動鉄心の横断面
により磁束が絞られるため、可動鉄心と固定鉄心との間
に発生する飽和吸引力が低減する。これにより、弁閉時
および弁開時、弁部材の応答性が向上する。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。本発明の第１実施例による電磁式燃料噴射弁を図
１〜図４に示す。図１に示すように、燃料噴射弁２０
は、磁性材料からなるハウジング２６内に軸方向に固定
鉄心２１、可動鉄心２５、弁部材２７および弁本体２９
が収納される。軸方向に摺動可能な可動鉄心２５および
弁部材２７は、固定鉄心２１内に収容された圧縮コイル
スプリング２８により閉弁方向に付勢され、弁部材２７
の先端に形成されるシート部２７ａが弁本体２９の弁座
３０に着座するようになっている。

【０００９】固定鉄心２１の外周には、電磁コイル３３
が設けられる。電磁コイル３３は、固定鉄心２１の外周
面に固定されたスプール３２に巻装される。電磁コイル
３３に電気的に接続されるターミナル３４は、合成樹脂
からなるコネクタ３５およびスプール３２の延長部３２
ａに埋設される。固定鉄心２１のつば部２１ｃには、タ
ーミナル３４をコネクタ３５側に取出すための穴が形成
される。そして、図示しない電子制御装置からワイヤー
ハーネスを介してターミナル３４に噴射制御用の電気信
号が送信されると、電磁コイル３３に励磁電流が流れ、
固定鉄心２１に発生する吸引力により、可動鉄心２５お
よび弁部材２７が圧縮コイルスプリング２８の付勢力に
抗して開弁方向に移動する。

【００１０】燃料タンクからオイルポンプ等により圧送
される燃料は、固定鉄心２１に一体に形成されるコネク
タ管２３から燃料噴射弁２０内に導入される。コネクタ
管２３は、固定鉄心２１の可動鉄心２５と反対側の端部
に設けられ、コネクタ管２３内に燃料中の異物等を取除
くフィルタ２４が固定される。固定鉄心２１には、軸方
向に貫通孔２１ａが形成される。貫通孔２１ａにはコネ
クタ管２３内の燃料を可動鉄心２５側に導く案内管４３
が挿入される。案内管４３は、案内管４３のコネクタ管
２３と反対側の端部で圧縮コイルスプリング２８を支持
する。このため、貫通孔２１ａ内に案内管４３を固定す
る位置を軸方向に変化させることで圧縮コイルスプリン
グ２８の付勢力が調節される。

【００１１】弁部材２７のシート部２７ａと反対側の端
部２７ｃに連結される円筒状の可動鉄心２５は、固定鉄
心２１の磁極面２１ｂと可動鉄心２５の磁極面２５ｂと
の間にエアギャップを有し、磁極面２５ｂから軸方向に
貫通孔２５ａが形成される。図２および図３に示すよう
に、均一の肉厚をもつ可動鉄心２５は、電磁ステンレス
により形成され、径方向に対向する位置に軸方向に延び
るスリット４８、４９が設けられる。スリット４８、４
９は、可動鉄心２５の弁部材２７側の開口端部から軸方
向に延び、均一な幅および長さに形成される。可動鉄心
２５の周側面には、円弧状脚部５０、５１が形成され
る。スリット４８、４９の幅は、円弧状脚部５０、５１
を軸方向に通過する磁束密度を高めるように所定の値に
設定される。スリット４８、４９の軸方向の長さは、固
定鉄心２１の磁極面２１ｂに対向する磁極面２５ｂとス
リット４８、４９の底部４８ａ、４９ａとの間に所定の
肉厚を保持するように設定される。案内管４３を通過す
る燃料は、可動鉄心２５の貫通孔２５ａおよびスリット
４８、４９を通過してハウジング２６と可動鉄心２５と
の間に形成される中空部４４に流出される。

【００１２】可動鉄心２５を製造する場合、例えば、所
定の肉厚に形成された引抜きパイプを所定の長さに切断
し円筒体を形成し、次いで、この円筒体の周側面の所定
位置にスリットを入れる。また、弁部材２７に可動鉄心
２５を組付ける場合、弁部材２７の端部２７ｃに可動鉄
心２５をスリット４８、４９側の開口端部から圧入固定
する。この場合、スリット４８、４９が貫通孔２５ａか
ら中空部４４への燃料通路になるので、弁部材２７の端
部２７ｃには、燃料通路形成のための面取り加工等をす
る必要がない。さらに、円弧状脚部５０、５１が径外方
向に弾性変形しやすく、可動鉄心２５の内径と弁部材２
７の端部２７ｃとの外径の寸法公差が比較的大きいた
め、可動鉄心２５を弁部材２７の端部２７ｃに挿入しや
すくなっている。

【００１３】弁部材２７の外周面２７ｄと弁本体２９の
内周面２９ｄとの間には中空部４４の燃料が通過可能な
隙間を有する。弁部材２７の外周面２７ｄには、弁本体
２９の内周面２９ｄに摺動する案内部４５および４６が
所定の間隔をおいて形成され、案内部４５および４６の
軸方向に溝４５ａおよび４６ａが形成される。中空部４
４に導かれた燃料は、弁本体２９と弁部材２７との間の
隙間および溝４５ａおよび４６ａを通り噴射孔３１に至
る。

【００１４】弁本体２９の噴射孔３１と反対側の端面２
９ｂに当接するようにハウジング２６内に固定されるス
トッパ３９は、弁部材２７の外周に形成されるリング４
０を係止し、弁部材２７が開弁方向に移動するとき弁部
材２７の移動量を規制するものである。ここで、固定鉄
心２１とスプール３２との間には、Ｏリング３７が設け
られ、スプール３２とハウジング２６との間には、Ｏリ
ング３８が設けられる。このＯリング３７およびＯリン
グ３８は、燃料噴射弁２０内に導入された燃料が外部に
流出するのを防止する。

【００１５】燃料噴射開始時、電磁コイル３３に通電す
ると、固定鉄心２１からハウジング２６および可動鉄心
２５を経由して固定鉄心２１に至る磁気回路が形成さ
れ、極性を帯びた固定鉄心２１の磁極面２１ｂに可動鉄
心２５の磁極面２５ｂが吸引される。この場合、可動鉄
心２５および固定鉄心２１には、軸方向に磁束が形成さ
れる。すると、可動鉄心２５および弁部材２７が開弁方
向に移動し、シート部２７ａが弁座３０から離間するこ
とで、噴射孔３１が開かれる。

【００１６】燃料噴射終了時、電磁コイル３３の通電を
停止すると、磁気回路が消滅し、可動鉄心２５および弁
部材２７が圧縮コイルスプリング２８の付勢力によって
閉弁方向に移動し、シート部２７ａが弁座３０に着座す
ることで、噴射孔３１が閉じられる。本実施例の燃料噴
射弁２０によると、可動鉄心２５が比較的軽量であるた
め、燃料噴射時および燃料噴射停止時に可動鉄心２５お
よび弁部材２７が軸方向に移動しやすくなっている。ま
た、可動鉄心２５の軸方向にスリット５０、５１が形成
されることから、可動鉄心２５の周方向に発生する渦電
流が防止され、磁束の発生消滅の速度が高められてい
る。このため、燃料噴射開始時および燃料噴射終了時の
弁部材２７の応答性が向上する。

【００１７】さらに、円弧状脚部５０および円弧状脚部
５１の横断面積の和よりも磁極面２５ｂの面積の方が小
さく、可動鉄心２５の軸方向に形成される磁束が円弧状
脚部５０、５１で絞られるため、可動鉄心２５の磁極面
２５ｂと固定鉄心２１の磁極面２１ｂとの間に生じる飽
和吸引力が比較的低く保持される。このため、電磁コイ
ル３３の通電を停止した直後の可動鉄心２５の残留磁気
が低減し、電磁コイル３３の通電停止時、磁極面２５ｂ
と磁極面２１ｂとの間の吸引力が消滅しやすく、可動鉄
心２５および弁部材２７が閉弁方向に迅速に移動する。

【００１８】次に、電磁コイル通電後の起磁力と静的吸
引力との関係を図４に示す。破線に示す従来の比較例
は、円筒状の可動鉄心の周側面にスリットを形成しない
ものである。本実施例による可動鉄心２５の場合、飽和
吸引力が比較例に比べ大幅に低下していることが判か
る。このように燃料噴射弁２０は、燃料噴射用の制御信
号が電磁コイル３３に入力されてから噴射孔３１が開く
までの弁開作動時間と燃料噴射用の制御信号が停止して
から噴射孔３１が閉じるまでの弁閉作動時間とを比較的
短時間にすることができるため、内燃機関の気筒内への
燃料噴射量の調量比を大きくすることが可能になり、内
燃機関の運転状態を精密に制御することができる。

【００１９】本実施例の可動鉄心２５は、電磁ステンレ
スにより形成したが、電磁ステンレスに代えて、純鉄、
パーマロイ、フェライトなどの磁性材料を使用してもよ
い。また、本実施例では可動鉄心２５の周側面に２個の
スリットを軸方向に設けているが、スリットの数は２個
に限られるものではなく、１個でもよいし、また、３個
以上にしてもよい。さらにスリットに軸方向に対し所定
の角度を付けてもよい。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電磁式燃
料噴射弁によれば、可動鉄心を比較的製造しやすく軽量
にするとともに磁気吸引力により移動しやすい構成にし
たため、弁開閉動作の応答性が向上し、内燃機関の高速
運転に充分に対応することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による電磁式燃料噴射弁を示す
断面図である。

【図２】本発明の実施例による可動鉄心および弁部材を
示す側面図である。

【図３】本発明の実施例による可動鉄心を示す斜視図で
ある。

【図４】起磁力と静的吸引力との関係を示す特性図であ
る。

【図５】従来例による電磁式燃料噴射弁を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

２０ 電磁式燃料噴射弁 ２１ 固定鉄心 ２５ 可動鉄心 ２７ 弁部材 ２８ 圧縮コイルスプリング（付勢手段） ２９ 弁本体 ２９ｄ 案内孔 ３０ 弁座部（弁座） ３１ 噴射孔 ３３ 電磁コイル ４８、４９ スリット

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 往復動可能な弁部材と、 前記弁部材を軸方向に摺動可能な案内孔と前記弁部材の
   当接可能な弁座部と噴射孔とを有する弁本体と、 前記弁部材を閉弁方向に付勢する付勢手段と、 前記弁部材に固定される筒状の可動鉄心であって、その
   周側面の前記弁部材側端部から軸方向に切込まれるスリ
   ットを有する可動鉄心と、 前記可動鉄心と同軸上に前記可動鉄心に対向して配置さ
   れる固定鉄心と、 前記固定鉄心の外周に設けられ、前記固定鉄心および前
   記可動鉄心に磁束を形成することにより前記可動鉄心お
   よび前記弁部材を前記付勢手段の付勢力に抗して開弁方
   向に移動させる電磁コイルとを備えたことを特徴とする
   電磁式燃料噴射弁。