JPWO2018079361A1 - Fuel injection device - Google Patents
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Abstract
本発明の目的は、開弁時に弁体が可動鉄心から衝撃力を受け噴孔を開くのに必要な距離の移動時間を短縮することができる燃料噴射装置において、噴射間隔が短くなった場合でも、噴射量の安定化を促進する構造を提供することである。上記目的を達成するために、本発明の燃料噴射装置は、流路の開閉を行う弁体と、磁気吸引力により前記弁体を開弁方向に動かす可動鉄心と、閉弁状態において前記可動鉄心と前記弁体との間に予備ストローク隙間(g1)を形成するように構成される中間部材と、前記可動鉄心を開弁方向に付勢する可動鉄心用ばねと、前記中間部材を閉弁方向に付勢する中間部材用ばねと、を備え、前記弁体が閉弁した後に前記可動鉄心が前記中間部材に衝突した場合に前記中間部材の移動距離が予備ストローク隙間(g1)未満となるように前記可動鉄心用ばね及び前記中間部材用ばねのばね力が設定された。It is an object of the present invention to provide a fuel injection device capable of shortening the moving time of the distance necessary for the valve body to receive an impact force from the movable iron core at the time of valve opening and opening the injection hole, even when the injection interval becomes short. Providing a structure that promotes the stabilization of the injection amount. In order to achieve the above object, a fuel injection device according to the present invention comprises a valve body for opening and closing a flow path, a movable iron core for moving the valve body in a valve opening direction by a magnetic attraction force, and the movable iron core in a valve closed state. An intermediate member configured to form a preliminary stroke gap (g1) between the valve body and the valve body, a spring for a movable iron core urging the movable iron core in the valve opening direction, and the valve closing direction of the intermediate member An intermediate member spring for biasing the movable member such that the moving distance of the intermediate member becomes less than the preliminary stroke gap (g1) when the movable iron core collides with the intermediate member after the valve body is closed. The spring force of the spring for the movable core and the spring for the intermediate member is set to.
Description
本発明は、内燃機関に用いられ、主に燃料を噴射する燃料噴射装置に関する。 The present invention relates to a fuel injection device that is used in an internal combustion engine and mainly injects fuel.
本技術分野の背景技術として、特開2011−137442号公報(特許文献1)がある。この公報には、燃料噴射ノズルにおいて、可動鉄心と弁体の双方と摺動し、閉弁状態では可動鉄心と弁体の間に変位方向の隙間を形成させる中間部材を設けている。このことにより、開弁時に可動鉄心が弁体に衝突するため、噴孔を開くのに必要な距離分の移動時間を短縮でき、開閉弁後に可動鉄心と弁の相対運動が可能となり噴射量の制御性が向上する。 As background art of this technical field, there is JP, 2011-137442, A (patent documents 1). In this publication, the fuel injection nozzle is provided with an intermediate member which slides on both the movable iron core and the valve body, and forms a gap in the displacement direction between the movable iron core and the valve body in the valve closed state. By this, the movable iron core collides with the valve body at the time of valve opening, so that the moving time for the distance necessary to open the injection hole can be shortened, and the relative movement between the movable iron core and the valve becomes possible after the on-off valve. Controllability is improved.
燃料噴射装置では、噴霧の微粒化促進と噴射量の安定化が要求される。噴霧微粒化の悪化要因は、弁体の開き始めの低リフト期間で、燃料流速が遅くなることである。噴射量安定化の悪化要因は、開弁後の弁動作の収束が遅いことである。そのため、燃料噴射装置には、開き始めを急峻にすると同時に、開弁後の弁体の動作を素早く収束させる事が必要となる。特許文献1では、可動鉄心と弁体に変位方向の隙間を設けることにより、通電開始前に可動鉄心のみを動作させ、開弁時に弁体へ衝突時点での衝撃力を作用させ、低リフト機関を短縮し、可動鉄心の弁体の間に中間部材を設けることにより、弁体と可動鉄心の相対運動を可能にし、噴射量が安定化することができるとしている。 In the fuel injection device, atomization promotion of the spray and stabilization of the injection amount are required. The aggravating factor of the spray atomization is that the fuel flow velocity becomes slow in the low lift period when the valve body starts to open. The deterioration factor of the injection amount stabilization is that the convergence of the valve operation after the valve opening is slow. Therefore, in the fuel injection device, it is necessary to make the opening start steep and at the same time to quickly converge the operation of the valve after the valve opening. In Patent Document 1, by providing a gap in the displacement direction between the movable iron core and the valve body, only the movable iron core is operated prior to the start of energization, and an impact force at the time of collision is applied to the valve body at the time of valve opening. By providing the intermediate member between the movable core and the valve body of the movable core, relative movement between the valve body and the movable core is enabled, and the injection amount can be stabilized.
しかしながら、閉弁後に中間部材が閉弁方向へ変位を続け、閉弁待機状態への復帰時するまでの間に、噴射が行われる場合に、上記変位方向の隙間が小さい状態が発生し、開弁挙動が安定しないという課題があった。 However, when the intermediate member continues to displace in the valve closing direction after closing the valve and injection is performed before returning to the valve closing standby state, a state where the gap in the displacement direction is small occurs. There is a problem that the valve behavior is not stable.
そこで、本発明の目的は、開弁時に弁体が可動鉄心から衝撃力を受け、開弁時の低リフト期間を短縮することができる燃料噴射装置において、噴射間隔が短くなった場合でも、開弁時の弁体の動作の安定性を向上し、噴射量の安定化を促進する構造を提供することである。 Therefore, it is an object of the present invention to provide a fuel injection device capable of shortening the low lift period at the time of valve opening, even when the injection interval becomes short, when the valve body receives an impact force from the movable iron core at the time of valve opening. An object of the present invention is to provide a structure that improves the stability of the operation of the valve body at the time of the valve and promotes the stabilization of the injection amount.
上記目的を達成するために、本発明の燃料噴射装置は、流路の開閉を行う弁体と、磁気吸引力により前記弁体を開弁方向に動かす可動鉄心と、閉弁状態において前記可動鉄心と前記弁体との間に予備ストローク隙間(g1)を形成するように構成される中間部材と、前記可動鉄心を開弁方向に付勢する可動鉄心用ばねと、前記中間部材を閉弁方向に付勢する中間部材用ばねと、を備え、前記弁体が閉弁した後に前記可動鉄心が前記中間部材に衝突した場合に前記中間部材の移動距離が予備ストローク隙間(g1)未満となるように前記可動鉄心用ばね及び前記中間部材用ばねのばね力が設定された。 In order to achieve the above object, a fuel injection device according to the present invention comprises a valve body for opening and closing a flow path, a movable iron core for moving the valve body in a valve opening direction by a magnetic attraction force, and the movable iron core in a valve closed state. An intermediate member configured to form a preliminary stroke gap (g1) between the valve body and the valve body, a spring for a movable iron core urging the movable iron core in the valve opening direction, and the valve closing direction of the intermediate member An intermediate member spring for biasing the movable member such that the moving distance of the intermediate member becomes less than the preliminary stroke gap (g1) when the movable iron core collides with the intermediate member after the valve body is closed. The spring force of the spring for the movable core and the spring for the intermediate member is set to.
本発明の構成によれば、閉弁動作中の中間部材の変位量を低減し予備ストローク隙間が小さくなる期間を抑制する事が可能となり、燃料の噴射量の安定化を促進することができる。本発明のその他の構成、作用、効果については以下の実施例において詳細に説明する。 According to the configuration of the present invention, it is possible to reduce the amount of displacement of the intermediate member during the valve closing operation and to suppress the period in which the preparatory stroke gap is reduced, thereby promoting the stabilization of the fuel injection amount. Other configurations, operations and effects of the present invention will be described in detail in the following embodiments.
以下、本発明に係る実施例について説明する。 Examples according to the present invention will be described below.
図1から図4を用いて、本発明に係る第1実施例である燃料噴射装置100の構成について説明する。図1は本発明の1実施例に係る燃料噴射装置の構造を示す断面図であり、中心軸線100aに平行な切断面を示す縦断面図である。図2は図1に示す電磁駆動部400を拡大して示す断面図である。図3は可動鉄心404の動作を説明した図である。図3(a)と図4(a)は噴射指令パルスのON−OFF状態を示し、図3(b)と図4(b)はプランジャロッド102の閉弁状態を変位0として、可動鉄心404と中間部材414の変位を示している。なお、図3(b)と図4(b)に示す可動鉄心404と中間部材414のt0からt6までの動作は同様である。
The configuration of a
燃料噴射装置100は、燃料を供給する燃料供給部200と、燃料の流通を許したり遮断したりする弁部300aが先端部に設けられたノズル部300と、弁部300aを駆動する電磁駆動部400とで、構成される。本実施例では、ガソリンを燃料とする内燃機関用の電磁式燃料噴射装置を例にとり、説明する。なお、燃料供給部200、弁部300a、ノズル部300及び電磁駆動部400は、図1に記載した断面に対して該当する部分を指示しており、単一の部品を示す物ではない。
The
本実施例の燃料噴射装置100では、図面の上端側に燃料供給部200が、下端側にノズル部300が構成され、燃料供給部200とノズル部300との間に電磁駆動部400が構成されている。すなわち、中心軸線100a方向に沿って、燃料供給部200、電磁駆動部400及びノズル部300がこの順に配置されている。
In the
燃料供給部200は、ノズル部300に対して反対側の端部が図示しない燃料配管に連結される。ノズル部300は、燃料供給部200に対して反対側の端部が、図示しない吸気管或いは内燃機関の燃焼室形成部材(シリンダブロック、シリンダヘッド等)に形成された取付穴(挿入孔)に挿入される。電磁式燃料噴射装置100は燃料供給部200を通じて燃料配管から燃料の供給を受け、ノズル部300の先端部から吸気管或いは燃焼室内に燃料を噴射する。燃料噴射装置100の内部には、燃料供給部200の前記端部からノズル部300の先端部まで、燃料がほぼ電磁式燃料噴射装置100の中心軸線100a方向に沿って流れるように、燃料通路101(101a〜101f)が構成されている。
The end of the
以下の説明においては、燃料噴射装置100の中心軸線100aに沿う方向の両端部について、ノズル部300に対して反対側に位置する燃料供給部200の端部或いは端部側を基端部或いは基端側と呼び、燃料供給部200に対して反対側に位置するノズル部300の端部或いは端部側を先端部或いは先端側と呼ぶことにする。また、図1の上下方向を基準として、電磁式燃料噴射装置を構成する各部に「上」又は「下」を付けて説明する。
これは、説明を分かり易くするために行うものであり、内燃機関に対する電磁式燃料噴射装置の実装形態をこの上下方向に限定するものではない。In the following description, with respect to both ends in a direction along the
This is done to make the description easy to understand, and the mounting form of the electromagnetic fuel injection device for the internal combustion engine is not limited to this vertical direction.
(構成説明)
以下、燃料供給部200、電磁駆動部400及びノズル部300の構成について、詳細に説明する。(Description of configuration)
Hereinafter, the configurations of the
燃料供給部200は、燃料パイプ201によって構成される。燃料パイプ201の一端部(上端部)には、燃料供給口201aが設けられ、燃料パイプ201の内側には燃料通路101aが中心軸線100aに沿う方向に貫通するように形成されている。燃料パイプ201の他端部(下端部)は固定鉄心401の一端部(上端部)に接合されている。
The
燃料パイプ201の上端部の外周側には、Oリング202とバックアップリング203とが設けられている。
Oリング202は、燃料供給口201aが燃料配管に取り付けられた際に、燃料漏れを防止するシールとして機能する。また、バックアップリング203はOリング202をバックアップするためのものである。バックアップリング203は複数のリング状部材が積層されて構成される場合もある。燃料供給口201aの内側には燃料に混入した異物を濾しとるフィルタ204が配設されている。
ノズル部300は、ノズル体300bを備え、ノズル体300bの先端部(下端部)に弁部300aが構成されている。ノズル体300bは中空の筒状体であり、弁部300aの上流側に燃料通路101fを構成している。また、電磁駆動部400の下方燃料通路部101e部に可動鉄心受部311が構成されている。尚、ノズル体300bの先端部外周面には、内燃機関に搭載される際に気密を維持するチップシール103が設けられている。An O-
The O-
The
弁部300aは、噴射孔形成部材301と、ガイド部材302と、プランジャロッド102の一端部(下端側先端部)に設けられた弁体303とを備えている。
噴射孔形成部材301には弁体303と接して燃料を封止する弁座301a、燃料を噴射する燃料噴射孔301bから構成される。噴射孔形成部材301は、ノズル体300bの先端部に形成された凹部内周面300baに挿入されて固定されている。このとき、噴射孔形成部材301の先端面の外周とノズル体300bの先端面内周とが溶接され、燃料をシールしている。The
The injection
ガイド部302は噴射孔形成部材301の内周側にあり、プランジャロッド102の先端側(下端側)のガイド面を構成し、中心軸線100aに沿う方向(開閉弁方向)におけるプランジャロッド102の移動を案内する。
The
電磁駆動部400は、固定鉄心401と、コイル402と、ハウジング403と、可動鉄心404と、中間部材414と、プランジャキャップ410と、第1ばね部材405と、第3ばね部材406と、第2ばね部材407とで構成されている。固定鉄心401は固定コアとも呼ばれる。可動鉄心404は可動コア、可動子やアマーチャと呼ばれる。
The
固定鉄心401は、中心部に燃料通路101c、燃料パイプ201との接合部401aを有する。固定鉄心401の外周面401bはノズル体300bの大径内周部300cと嵌合接合され、外周面401bよりも大径となる外周面401eにて、外周側固定鉄心401dと嵌合接合されている。固定鉄心401及び筒状部材の大径部300cの外周側にはコイル402が巻回されている。
The fixed
ハウジング403はコイル402の外周側を囲むように設けられ、電磁式燃料噴射装置100の外周を構成している。ハウジング403の上端側内周面403aは固定鉄心401の外周面401eと接合される、外周側固定鉄心401dの外周面401fに接続されている。
The
固定鉄心401の下端面401g側には、可動鉄心404が配置されている。可動鉄心404の上端面404cは、閉弁状態において、固定鉄心401の下端面401gと隙間g2を有して対向している。また、可動鉄心404の外周面はノズル体300bの大径部300cの内周面と僅かな隙間を介して対向しており、可動鉄心404は筒状部材の大径部300cの内側で中心軸線100aに沿う方向に移動可能に設けられている。
A
固定鉄心401、可動鉄心404、ハウジング403、筒状部材の大径部300cへ、磁束が周回するように磁路が形成される。固定鉄心401の下端面401gと可動鉄心404の上端面404cとの間を流れる磁束によって発生する磁気吸引力によって可動鉄心404を固定鉄心401方向へ吸引する。
A magnetic path is formed so that a magnetic flux may circulate to fixed
可動鉄心404の中央部には、上端面404c側から下端面404a側に窪んだ凹部404bが形成されている。上端面404cと凹部404bの底面404’には、中心軸線100aに沿う方向に下端面404a側まで貫通する燃料通路101dとして燃料通路孔404dが形成されている。また、凹部404bの底面404’には、中心軸線100aに沿う方向に下端面404a側まで貫通する貫通孔404eが構成されている。貫通孔404eを挿通するようにプランジャロッド102が設けられている。
At a central portion of the
プランジャロッド102には、プランジャキャップ410が嵌合により固定されており、太径部102aを有する。中間部材414は、内外周に段差となる凹部404bを有する筒状部材であり、内周側の面414aをプランジャロッド太径部102a上面102bと当接し、外周側の面414bを可動鉄心404の凹部404bの底面404b’と当接している。プランジャロッド太径部の下面102cと可動鉄心404凹部404bの底面404b’の間には隙間g1を有している。中間部材414の凹部段差の高さ414hからプランジャロッド太径部102a上面102bと下面102cのなす高さhを引いた長さが、上記隙間g1となっている。
第1ばね部材405の上端部は、ばね力調整部材106の下端面に当接し、第1ばね部材405の下端部は、プランジャキャップ410の上部ばね受け410aに当接しプランジャキャップ410を介し、プランジャロッド102を下方に付勢している。第3ばね部材406の上端部は、プランジャキャップ410の下方ばね受け部410bと当接し、第3ばね部材406の下端部は、中間部材414の上面414cに当接し中間部材414を閉弁方向に付勢している。A
The upper end portion of the
第2ばね407の上端部は、可動鉄心404の下面404aに当接し、第2ばね407の下端部はノズル体300bの段差部300dと当接し可動鉄心404を開弁方向に付勢している。すなわち、本実施例の電磁弁(燃料噴射装置100)は、弁体303を閉弁方向に向かって付勢する第1ばね部材405と、ストッパ部410c又は前記弁体303に取り付けられ、予備ストローク隙間(g1)を大きくする方向に前記中間部材414を付勢する第3ばね部材406と、可動鉄心404を開弁方向に付勢する第2ばね部材407と、を備え、第1ばね部材405のばね力>第3ばね部材406のばね力>第2ばね部材407のばね力であることを特徴とする。これにより、閉弁状態において予備ストローク隙間(g1)が形成される。
The upper end portion of the
コイル402はボビンに巻かれた状態で固定鉄心401及び筒状部材大径部300bの外周側に組み付けられ、その周囲には樹脂材がモールドされている。このモールドに使用される樹脂材により、コイル402から引き出されたターミナル104を有するコネクタ105が一体的に成形されている。
The
(動作説明)
次に本実施例における燃料噴射装置100の動作について説明する。主に電磁駆動部400の拡大図である図2と可動部の動作を説明した図3、図4を用いて説明する。なお、図3(a)、図4(a)は同様で図3(b)、図4(b)はt0からt6までの可動鉄心404と中間部材414の動作は同様である。(Operation explanation)
Next, the operation of the
(閉弁状態定義、隙間説明)
コイル402に通電されていない閉弁状態では、プランジャロッド102を第1ばね部材405により閉弁方向に付勢する。一方で、第2ばね部材407との付勢力から第3のばね部材406の付勢力を引いた力が開弁方向に働いており、上記の第1ばね部材405の付勢力がこの開弁方向への付勢力より大きいことから、プランジャロッド102が弁座301aに当接して閉弁している。この状態を閉弁静止状態という。このとき、可動鉄心404は中間部材414の外周側段差部414bと当接し閉弁位置に配置されている。なお、本実施例の燃料噴射装置の閉弁状態において、開弁動作に関わる、可動部品に関係する隙間は下記のように構成されている。可動鉄心404の凹部404bの底面404b’とプランジャロッド太径部102a下面102cとの間には隙間g1を有する。(Closed valve state definition, explanation of clearance)
In the valve closed state where the
(通電後動作)
コイル402への通電後(P1)、固定鉄心401、コイル402及びハウジング403によって構成された電磁石により起磁力が発生する。この起磁力により、コイル402を囲むように構成された固定鉄心401、ハウジング403、ノズル体の太径部300d、可動鉄心404によって構成される磁路を周回する磁束が流れる。このとき、可動鉄心404の上端面404cと固定鉄心401の下端面401gとの間に磁気吸引力が作用し、可動鉄心404と中間部材414が固定鉄心401に向けて変位する。その後、可動鉄心404は、プランジャロッド太径部102a下面102cに当接するまでg1だけ変位する(t0からt1の間)。なお、この際、プランジャロッド102は動かない。(Operation after energizing)
After energization of the coil 402 (P1), a magnetomotive force is generated by the electromagnet constituted by the fixed
その後、t1のタイミングにおいて可動鉄心404がプランジャロッド102の太径部下面102cに当接すると、プランジャロッド102は可動鉄心404から衝撃力を受け引き上げられ、プランジャロッド102は弁座301aから離れる。これにより弁座部に隙間が構成され、燃料通路が開く。衝撃力を受け開弁を開始するため、プランジャロッド102の立ち上がりが急峻になる(3A)。このとき、可動鉄心と中間部材414はプランジャロッド102と同じ動作をしている。
Thereafter, when the
その後、プランジャロッド102が、g3だけ変位し、t2のタイミングで可動鉄心404の上面404cが、固定鉄心401の下面401gと当接すると、中間部材414は上方へ変位し(3B)、可動鉄心404は下方へ変位する(3B’)し、再度接触した後(3C)再度離間しプランジャロッド102は上方へ(3D)可動鉄心404は下方へ(3D’)変位しその後g3の変位に安定する(3E)。
Thereafter, when the
(作用、効果)
本発明において、可動鉄心404とプランジャロッド102にばね力を発生させる第3のばね406の下方に中間部材414があり、可動鉄心404の凹部404bの底面404b’とプランジャロッド102の太径部の上面102bに当接して配置されている。そのため、可動鉄心404、プランジャロッド102、中間部材414が開弁動作をし、タイミングt2において、可動鉄心404と固定鉄心401が衝突した際に、可動鉄心404は閉弁方向へ運動するが、中間部材414及びプランジャロッド102は開弁方向へ運動を続ける。この状態においては、可動鉄心404とプランジャロッド102の間に作用するばね力は発生せず、ばね力が切り離された状態となる。そのために、可動鉄心404の運動に伴って変化するばね力をプランジャロッド102には伝達せず、逆にプランジャロッド102の運動に伴って変化するばね力を可動鉄心404に伝達する事が無く、互いが独立して衝突に伴った振動をする(3B、3B’)。また、再度衝突をする際(3C)にも再度可動鉄心404は閉弁方向に(3D’)、プランジャロッド102は開弁方向に(3D)にバウンドするが、互いが力を授受せず、互いの運動に伴って変化するばね力を作用させること無く運動をすると共にプランジャロッド102と可動鉄心404が有する力が小さい。そのため、互いの運動に伴って変化するばね力が作用されている場合に比べ、可動部品のバウンドの収束が早くなる(3E)。この効果によって、燃料噴射量を安定化することが可能となる。
また、閉弁状態において、可動鉄心404が変位する隙間g1を、中間部材414の凹部高さ414hとプランジャロッド太径部102aの高さh(102aの上面102bと下面102cのなす高さh)の差分によって構成するため、部品寸法により決定するため、組み立て工程での調整が不要となり、組み立て工程を簡素化する事ができる。(Action, effect)
In the present invention, an
Further, in the valve closed state, the gap g1 in which the
タイミングt3において、コイル402への通電が遮断(P2)されると、磁気力が消失しはじめ、閉弁方向のばねの付勢力により閉弁動作をする。t4のタイミングにてプランジャロッド102の変位が0になった後は、プランジャロッド102は弁座301aに当接して閉弁を完了する。また、中間部材414はプランジャロッド太径部102aの上面102bと当接しているため、変位は0より小さくなることはない。
When the
一方で、可動鉄心404はt4のタイミングで中間部材414の変位が0となった後もさらに閉弁方向へ変位する。t5のタイミングで可動鉄心404が最も閉弁方向へ変位した後は第2のばね部材により再び変位0となるよう開弁方向へ変位する。t6のタイミングでは再び変位が0となり、可動鉄心404と中間部材414は衝突する。
On the other hand, the
図4には閉弁動作における予備ストローク隙間(g1)を確保するための第2のばね部材407、及び第3のばね部材406のばね力が設定していない場合における可動鉄心404と中間部材414の変位を示している。ここで、t6のタイミングで可動鉄心404と中間部材414は衝突して変位が0となった後に、可動鉄心404と中間部材414は開弁方向に移動する。その後、可動鉄心404と中間部材414は予備ストローク隙間(g1)が無くなる方向に動作し、t7’のタイミングで可動鉄心404の底面404b’がプランジャロッド太径部の下面102cに衝突する。このタイミングt7’では予備ストローク隙間(g1)が無くなる。
In FIG. 4, the
中間部材414と中間部材414はt7’からt8の間で予備ストローク隙間(g1)よりさらに開弁方向へ変位し、予備ストローク隙間(g1)がない状態が一定時間継続する状態となる。この状態において、次のパルス信号が送られると、予備ストローク隙間(g1)が無いため、可動鉄心404がプランジャロッド102を開弁することができず、燃料噴射ができなくなる虞がある。
The
一方で、図3には閉弁動作における予備ストローク隙間(g1)を確保するための第2のばね部材407、及び第3のばね部材406のばね力が設定してある場合を示している。中間部材414はt6からt7の間、予備ストローク隙間(g1)より開弁方向へ変位することなく第3のばね部材406のばね力により中間部材414が再び閉弁方向に変位し、結果として可動鉄心404の予備ストローク隙間(g1)を確保することができる。
On the other hand, FIG. 3 shows a case where the spring force of the
すなわち、本実施例の電磁弁(燃料噴射装置100)は、流路の開閉を行う弁体303と、磁気吸引力により弁体303を開弁方向に動かす可動鉄心404と、閉弁状態において可動鉄心404と弁体303との間に予備ストローク隙間(g1)を形成するように構成される中間部材414と、を備えている。また電磁弁(燃料噴射装置100)は、可動鉄心404を開弁方向に付勢する可動鉄心用ばね(第2のばね部材407)と、中間部材414を閉弁方向に付勢する中間部材用ばね(第3のばね部材406)と、を備えている。
That is, the solenoid valve (fuel injection device 100) of the present embodiment is movable in the valve closed state with the
そして、中間部材414が予備ストローク隙間(g1)を小さくする方向に移動した場合に予備ストローク隙間(g1)を確保するための中間部材用ばね(第3のばね部材406)のばね力を設定されている。より具体的には弁体303が閉弁した後に可動鉄心404が中間部材414に衝突した場合に中間部材414の移動距離が予備ストローク隙間(g1)未満となるように可動鉄心用ばね(第2のばね部材407)及び中間部材用ばね(第3のばね部材406)のばね力が設定されている。特に、弁体303が閉弁した後に可動鉄心404が最大速度で中間部材414に衝突した場合に中間部材414の移動距離が予備ストローク隙間(g1)未満となるように可動鉄心用ばね(第2のばね部材407)及び中間部材用ばね(第3のばね部材406)のばね力が設定されている。
When the
また電磁弁(燃料噴射装置100)が取り付けられる図示しないコモンレールは目標とする燃料圧力が設定されている。そして、想定されるコモンレールの燃料圧力が最大の場合で、本実施例の電磁弁(燃料噴射装置100)は、弁体303が閉弁した後に可動鉄心404が中間部材414に衝突した場合に中間部材414の移動距離が予備ストローク隙間(g1)未満となるように可動鉄心用ばね(第2のばね部材407)及び中間部材用ばね(第3のばね部材406)のばね力が設定されている。特に最大速度で衝突した場合であることが望ましい。これにより、閉弁初期状態への復帰が早くなり燃料噴射量の安定性が向上する。
The target fuel pressure is set to a common rail (not shown) to which the solenoid valve (the fuel injection device 100) is attached. Then, when the fuel pressure of the common rail assumed is maximum, the solenoid valve (fuel injection device 100) of this embodiment is intermediate when the
なお、本発明者らは閉弁動作において予備ストローク隙間(g1)を確保するために、閉弁動作における可動鉄心404が中間部材414に衝突する最大衝突速度Vが以下の数式1に示す関係にある場合に、第3のばね部材のばね力F3が以下の数式2の関係を満たす必要があることを見出した。そこで、本実施例の電磁弁(燃料噴射装置100)は、以下の数式1、数式2の関係が成り立つようにプランジャロッド用ばね、可動鉄心用ばね、中間部材用ばねのばね力が設定される。
In order to secure the preliminary stroke gap (g1) in the valve closing operation, the present inventors have the relation shown in the following Equation 1 that the maximum collision velocity V at which the
数式1、数式2においては、プランジャロッド用ばね(第1のばね部材405)のばね力をF1、可動鉄心用ばね(第2のばね部材407)のばね力をF2、中間部材用ばね(第3のばね部材406)のばね力をF3、可動鉄心404の上流側と可動鉄心404の下流側の差圧力をF4、プランジャロッド用ばね(第1のばね部材405)のばね定数をk1、可動鉄心用ばね(第2のばね部材407)のばね定数をk2、中間部材用ばね(第3のばね部材406)のばね定数をk3、中間部材414の質量をm1、可動鉄心404の質量をm2、弁体303の質量をm3とした。なお、g1、g2は前記の通り以下の関係となっている。
In Formulas 1 and 2, the spring force of the plunger rod spring (first spring member 405) is F1, the spring force of the movable core spring (second spring member 407) is F2, and the intermediate member spring (first The spring force of the third spring member 406) is F3, the differential pressure between the upstream side of the
g1は閉弁時におけるプランジャロッド太径部102aの下面102cと可動鉄心404の凹部404bの底面404b’の間の隙間、g2は可動鉄心404の上端面404cと固定鉄心401の下端面401gとの間の隙間である。
V={(k1-k3)*g2^2+(F1-F3+F4)*g2}/(m2+m3)・・・(1)
F2>{(1/2*(m1+m2)*V^2-1/2*(k2-k3)*G1^2)/G1}+F3・・・(2)
なお、可動鉄心404には流路が形成されているが、これが絞りとなって圧力損失が生じるため、上流側と下流側とで差圧が生じる。そして、可動鉄心404の差圧力をF4とは、閉弁動作における可動鉄心404が中間部材414に衝突する最大衝突速度Vにおいて、生じる差圧力を示す。g1 is a gap between the
V = {(k1-k3) * g2 ^ 2 + (F1-F3 + F4) * g2} / (m2 + m3) (1)
F2> {(1/2 * (m1 + m2) * V ^ 2-1 / 2 * (k2-k3) * G1 ^ 2) / G1} + F3 (2)
In addition, although the flow path is formed in the
したがって、予備ストローク隙間g1よりも閉弁動作における可動鉄心404の上方変位量が小さくなるように可動鉄心用ばね(第2のばね部材407)のばね力F2及び中間部材用ばね(第3のばね部材406)のばね力F3を設定することで、隙間g1が短くなる状態が抑制されるため、開弁動作の安定性が向上する。
Therefore, the spring force F2 of the movable iron core spring (second spring member 407) and the intermediate member spring (third spring) so that the amount of upward displacement of the
また、本実施例の構成において、中間部材414の外径414Dは、固定鉄心の内径401Dよりも小さくしている。そのために、燃料噴射装置を組立時、隙間g1を中間部材414の段差高さ414hとプランジャロッド太径部102aの高さhとで決めた後に、ばね力調整部材106と第1のばね部材405が挿入されていない状態で、プランジャキャップ410、プランジャロッド102、第3のばね部材406、中間部材414を予め一体にして燃料噴射装置内に組み入れることができるために、組立を容易にしながらも安定した隙間g1の管理が可能となる。本実施例においては、中間部材414の太径部414Dが固定鉄心401の内径401Dよりも小さくなるようにしたが、予め組立てる部材の最外径が小さくなっていればよく、プランジャキャップ410の最外径が中間部材414の最外径414Dよりも大きい場合は、前記プランジャキャップ410の最外径を固定鉄心401の内径401Dよりも小さくすれば良い。
Further, in the configuration of the present embodiment, the outer diameter 414D of the
なお、本実施例において、可動鉄心404凹部404bが無く404cと同一の面であっても、本実施例と同一の作用効果を得ることが出来る。可動鉄心404の凹部404bを設けることによって、中間部材414をより下側に配置する事が可能となり、プランジャロッド102の開閉弁方向の長さを短くする事が可能となり、精度の良いプランジャロッド102を構成する事が可能になるためである。
In the present embodiment, even if the
図5を用いて、本発明の第2の実施例の構成について説明する。図中、第1実施例と付与される数字が同じ部品については構成作用効果に差異はないため説明を省略する。 The configuration of the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the figure, regarding the parts given the same numerals as in the first embodiment, the description is omitted because there is no difference in the construction effect.
閉弁状態において、可動鉄心404は中央部の下端面側から上端面側に窪んだ凹部404b’が形成されている、凹部404b’の底面404eには、中心軸線100aに沿う方向に可動鉄心404の上端面側まで貫通する貫通孔404eが構成されている。また、貫通孔404fには凸形状の中間部材414が下流側から挿入され太径部の上面414bが可動鉄心404の凹部404b’と当接する。さらに中間部材414には中心軸線100aに沿う方向に貫通する貫通孔414eが構成されており、貫通孔414eには挿通するようにプランジャロッド102が設けられている。閉弁状態において、中間部材414の上端面414cとプランジャロッド太径部102fの下端面102gは当接している。
In the valve closed state, the
中間部材414の太径部上面414bから上端面414fまでの高さは可動鉄心404の凹部の底面404eから上端面404cまでの高さよりもg1だけ大きい。
The height from the large diameter
ここで、第3ばね部材406の構成についても説明しておく。
第3ばね部材406は可動鉄心404の凹部404’に収容されている。第3ばね部材406の一端部は可動鉄心404の凹部404b’に収納されているストッパ415の中央部の上端側から下端面側に窪んだ凹部の底面415bに係止され、第3ばね部材406の他端面は中間部材414の下端面414cに係止されている。すなわち、本実施例の電磁弁(燃料噴射装置100)は、中間部材414を開弁方向に付勢する第3ばね部材406を備え、第3ばね部材406により中間部材414は弁体303及び可動鉄心404を開弁方向に付勢することで、閉弁状態における予備ストローク隙間(g1)が形成されることを特徴とする。Here, the configuration of the
The
本実施例では、ストッパ415の下端面415cとノズル体300bの段差部300dは当接しているが、ストッパ415は可動鉄心404に固定され、ノズル体300bの段差部300dと隙間を形成している場合もある。
また、中間部材414の下端面414cに対して予備ストローク隙間(g1)よりも大きい隙間(g2)を介してストッパ415のストッパ部415aが配置されている。In the present embodiment, the
Further, the
本実施例においても、実施例1と同様に弁体303が閉弁した後に可動鉄心404が中間部材414に衝突した場合に中間部材414の移動距離が予備ストローク隙間(g1)未満となるように可動鉄心用ばね(第2のばね部材407)及び中間部材用ばね(第3のばね部材406)のばね力が設定されている。特に、弁体303が閉弁した後に可動鉄心404が最大速度で中間部材414に衝突した場合に中間部材414の移動距離が予備ストローク隙間(g1)未満となるように可動鉄心用ばね(第2のばね部材407)及び中間部材用ばね(第3のばね部材406)のばね力が設定されている。
Also in the present embodiment, when the
また電磁弁(燃料噴射装置100)は想定されるコモンレールの燃料圧力が最大の場合で、本実施例の電磁弁(燃料噴射装置100)は、弁体303が閉弁した後に可動鉄心404が中間部材414に衝突した場合に中間部材414の移動距離が予備ストローク隙間(g1)未満となるように可動鉄心用ばね(第2のばね部材407)及び中間部材用ばね(第3のばね部材406)のばね力が設定されている。特に最大速度で衝突した場合であることが望ましい。これにより、閉弁初期状態への復帰が早くなり燃料噴射量の安定性が向上する。
In the case where the fuel pressure of the common rail assumed is maximum at the solenoid valve (fuel injection device 100), the
さらに電磁弁(燃料噴射装置100)は閉弁動作における可動鉄心404が中間部材414に衝突する最大衝突速度Vが実施例の数式1、数式2の関係を満たすように設定される。
Further, the solenoid valve (fuel injection device 100) is set such that the maximum collision velocity V at which the
なお、本発明は上記した各実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, but includes various modifications. For example, the embodiments described above are described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and are not necessarily limited to those having all the configurations. Also, part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. In addition, with respect to a part of the configuration of each embodiment, it is possible to add, delete, and replace other configurations.
100・・・燃料噴射装置
101・・・燃料通路
102・・・プランジャロッド
200・・・燃料供給部
300・・・ノズル部
301a・・・弁座
301b・・・燃料噴射孔
311・・・可動鉄心受部
400・・・電磁駆動部
401・・・固定鉄心
402・・・コイル
403・・・ハウジング
404・・・可動鉄心
405・・・第1ばね部材
406・・・第3ばね部材
407・・・第2ばね部材
414・・・中間部材
100: Fuel injection device 101: Fuel passage 102: Plunger rod 200: Fuel supply portion 300:
Claims (4)
磁気吸引力により前記弁体を開弁方向に動かす可動鉄心と、
閉弁状態において前記可動鉄心と前記弁体との間に予備ストローク隙間(g1)を形成するように構成される中間部材と、
前記可動鉄心を開弁方向に付勢する可動鉄心用ばねと、
前記中間部材を閉弁方向に付勢する中間部材用ばねと、を備え、
前記弁体が閉弁した後に前記可動鉄心が前記中間部材に衝突した場合に前記中間部材の移動距離が予備ストローク隙間(g1)未満となるように前記可動鉄心用ばね及び前記中間部材用ばねのばね力が設定されたことを特徴とする電磁弁。A valve body for opening and closing the flow path,
A movable core that moves the valve in a valve opening direction by a magnetic attraction force;
An intermediate member configured to form a preliminary stroke gap (g1) between the movable iron core and the valve body in a valve closed state;
A movable core spring for biasing the movable core in a valve opening direction;
An intermediate member spring which biases the intermediate member in a valve closing direction;
When the movable iron core collides with the intermediate member after the valve is closed, the movable iron core spring and the intermediate member spring are arranged such that the moving distance of the intermediate member is less than the preliminary stroke gap (g1). A solenoid valve characterized in that a spring force is set.
前記弁体が閉弁した後に前記可動鉄心が前記中間部材に最大速度で衝突した場合に前記中間部材の移動距離が予備ストローク隙間(g1)未満となるように前記可動鉄心用ばね及び前記中間部材用ばねのばね力が設定されたことを特徴とする電磁弁。In the solenoid valve according to claim 1,
The movable iron core spring and the intermediate member so that the moving distance of the intermediate member becomes smaller than the preliminary stroke gap (g1) when the movable iron core collides with the intermediate member at maximum speed after the valve is closed. A solenoid valve characterized in that a spring force of a spring is set.
当該電磁弁が取り付けられるコモンレールの燃料圧力が最大の場合で、かつ前記弁体が閉弁した後に前記可動鉄心が前記中間部材に衝突した場合に、前記中間部材の移動距離が予備ストローク隙間(g1)未満となるように前記可動鉄心用ばね及び前記中間部材用ばねのばね力が設定されたことを特徴とする電磁弁。In the solenoid valve according to claim 1,
When the fuel pressure of the common rail to which the solenoid valve is attached is maximum, and the movable iron core collides with the intermediate member after the valve body is closed, the movement distance of the intermediate member is the preliminary stroke clearance (g1 The spring force of the movable core spring and the intermediate member spring is set to be less than.
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