JP2024024512A - 電磁式燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】電磁式燃料噴射弁において，コイルの通電時には，可動コアを，弁体の傾きに影響されず，常に傾きのない適正姿勢をもって可動コアに吸着させ，またコイルの通電遮断時には，可動コアを，そのバウンシングを抑制しながら閉弁側ストッパに当接させる。【解決手段】弁体４０及び一対のガイド部４６ａ，４６ｂ間に設定される第１環状間隙をＧ１，弁ハウジング９及び可動コア４１間に設定される第２環状間隙をＧ２，可動コア４１及び弁体４０間に設定される第３環状間隙をＧ３としたとき，Ｇ１＜Ｇ２＜Ｇ３及び（Ｇ１＋Ｇ２）＜Ｇ３を満足させて，可動コア４１を弁ハウジング９の内周面のみで摺動自在に支持し，閉弁側ストッパ４９を弁ハウジング９の内周面に嵌合，固定する一方，可動コア４１の前端面に，その外周に連なる環状当接部５０を，コイル３２の非通電時，閉弁側ストッパ４９の後端面に当接可能に設ける。【選択図】 図２

Description

本発明は，主として内燃機関の燃料供給系に使用される電磁式燃料噴射弁に関し，特に，前端部に弁座を有する弁ハウジングと，該弁ハウジングの後端に連設される中空の固定コアと，該固定コアの外周に配設されるコイルと，前記弁座と協働する弁部にロッドが連設されてなる弁体と，前記固定コアの前端面に対向しながら前記弁ハウジング内に摺動可能に配設され，中心部には，前記ロッドに貫通される通孔を有する可動コアと，前記ロッドに固定されると共に前記固定コアの中空部に摺動可能に配設され，前記コイルの通電時，前記固定コアに吸引される前記可動コアにより押動されて前記弁体を開弁作動させる開弁側ストッパと，前記可動コアの前端面に対向して配設される閉弁側ストッパと，前記弁体を閉弁方向に付勢する弁ばねと，前記コイルの非通電時，前記弁体の閉弁を許容すべく，前記可動コアを前記開弁側ストッパから離反させて前記閉弁側ストッパに当接させるように付勢する補助ばねとを備える電磁式燃料噴射弁の改良に関する。

かかる電磁式燃料噴射弁は，下記特許文献１に開示されるように既に知られている。

特許第６７８８０８５号公報

特許文献１記載の電磁式燃料噴射弁では，可動コアの摺動を弁体のロッドによりガイドすべく，可動コア及びロッド間の環状間隙を，可動コア及び弁ハウジング間の環状間隙よりも小さく設定しているので，弁体に傾きが生じた場合には，その影響を受けて可動コアも傾くことになる。可動コアのこのような傾きは，コイルの通電時，可動コアの固定コアへの適正な吸着状態に遅れを生じさせ，弁体の開弁を遅らせることになる。また，閉弁側ストッパは，前記ロッドに嵌合して固定され，コイルの通電遮断時，可動コアの内周寄りで，その前端面を支承するようになっているので，可動コアは，閉弁側ストッパへの当接時，傾いてバウンシングを生起させ易い。そのバウンシングが，次のコイル通電時までに収束しない場合には，燃料噴射特性に悪影響を及ぼすことになる。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので，コイルの通電時には，可動コアを，弁体の傾きに影響されず，常に傾きのない適正姿勢をもって可動コアに吸着させ，またコイルの通電遮断時には，可動コアを，そのバウンシングを抑制しながら閉弁側ストッパに当接させ得る前記電磁式燃料噴射弁を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために，本発明は，前端部に弁座を有する弁ハウジングと，該弁ハウジングの後端に連設される中空の固定コアと，該固定コアの外周に配設されるコイルと，前記弁座と協働する弁部にロッドが連設されてなる弁体と，前記固定コアの前端面に対向しながら前記弁ハウジング内に摺動可能に配設され，中心部には，前記ロッドに貫通される通孔を有する可動コアと，前記ロッドに固定されると共に前記固定コアの中空部に摺動可能に配設され，前記コイルの通電時，前記固定コアに吸引される前記可動コアにより押動されて前記弁体を開弁作動させる開弁側ストッパと，前記可動コアの前端面に対向して配設される閉弁側ストッパと，前記弁体を閉弁方向に付勢する弁ばねと，前記コイルの非通電時，前記可動コアを前記開弁側ストッパから離反させて前記閉弁側ストッパに当接させるように付勢して，前記弁体の閉弁を許容する補助ばねとを備え，更に前記弁体の開閉動作をガイドすべく，前記可動コアを挟んで弁体の軸方向に並ぶ一対のガイド部を備える電磁式燃料噴射弁であって，
前記弁体と前記一対のガイド部との間に設定される第１環状間隙をＧ１，前記弁ハウジングと可動コアとの間に設定される第２環状間隙をＧ２，可動コアと前記ロッドとの間に設定される第３環状間隙をＧ３としたとき，
Ｇ１＜Ｇ２＜Ｇ３・・・・・・（１）
（Ｇ１＋Ｇ２）＜Ｇ３・・・・（２）
上記２式を満足させて，前記可動コアを前記弁ハウジングの内周面のみで摺動自在に支持し，前記閉弁側ストッパを前記弁ハウジングの内周面に嵌合，固定する一方，前記可動コアの前端面には，その外周に連なる環状当接部を，前記コイルの非通電時に前記閉弁側ストッパの後端面に当接可能に設けることを第１の特徴とする。

また，本発明は，第１の特徴に加えて，前記可動コアの前端面には，前記環状当接部の内周に連なるテーパ状の凹部を設けることを第２の特徴とする。

本発明の第１の特徴によれば，前記２式を満足させて，可動コアを固定コアの内周面のみで摺動自在に支持することにより，たとえ可動コアが一側方に片寄せされ，且つ弁体が他側方向に傾いた場合でも，可動コアは弁体との接触を回避できる。したがって，可動コアは，これを傾けるような外力を受けることなく，常に弁ハウジングの内周面によってスムーズに案内され，コイルの通電時，固定コアの吸引力に的確に応動して，弁体の開弁応答性の向上に寄与し得る。

また，閉弁側ストッパを弁ハウジングの内周面に嵌合，固定する一方，可動コアの前端面には，その外周に連なる環状当接部を，コイルの非通電時に閉弁側ストッパの後端面に当接可能に設けるので，コイルの通電遮断時，可動コアは，傾くことなく弁ハウジングの内周面に案内されながら，可動コアの外周に連なる大径の環状当接部が閉弁側ストッパに当接，支承されることになり，可動コアのバウンシングを効果的に抑制することができる。

本発明の第２の特徴によれば，可動コアの前端面には，環状当接部の内周に連なるテーパ状の凹部を設けるので，テーパ状の凹部は，コイルの通電時，可動コアに形成される磁路を絞ることなく，可動コアの軽量化，延いては可動コアの応答性向上に寄与し得る。

本発明に係る内燃機関用電磁式燃料噴射弁の実施形態を示す縦断面図。 上記燃料噴射弁の閉弁状態における可動コア及び弁部の周辺部を示す拡大図。 上記燃料噴射弁の開弁状態を示す，図２との対応図。

本発明の実施形態について添付の図１～図３を参照しながら説明する。

先ず図１において，内燃機関Ｅのシリンダヘッド５には，燃焼室６に開口する装着孔７が設けられており，燃焼室６に向かって燃料を噴射し得る本発明の電磁式燃料噴射弁Ｉが前記装着孔７に装着される。本発明の電磁式燃料噴射弁Ｉでは，燃料噴射側を前方，その反対側を後方とする。

この電磁式燃料噴射弁Ｉの弁ハウジング９は，中空円筒状のハウジングボディ１０と，このハウジングボディ１０の前端部内周に嵌合して溶接される弁座部材１１と，ハウジングボディ１０の後端部外周に前端部を嵌合させてハウジングボディ１０に溶接される磁性円筒体１２と，この磁性円筒体１２の後端部に前端部が同軸に結合される非磁性円筒体１３とで構成される。非磁性円筒体１３の後端部には，中空部１５を有する円筒状の固定コア１４の前端部が同軸に結合され，この固定コア１４の後端部に，前記中空部１５に通じる燃料供給筒１６が一体に且つ同軸に連設される。

磁性円筒体１２は，その軸方向中間部にフランジ状のヨーク部１２ａを一体に有しており，装着孔７の外端を囲繞するようにしてシリンダヘッド５に設けられる環状凹部１７に収容されるクッション材１８が，シリンダヘッド５及びヨーク部１２ａ間に介装される。

燃料供給筒１６の入口には，オリフィス部材２４と，その下流側に隣接する燃料フィルタ１９とが装着される。この燃料供給筒１６には，図示しない燃料ポンプの吐出口に連なる燃料分配管２０から分岐した燃料供給キャップ２１が環状のシール部材２２を介して嵌合される。燃料供給キャップ２１の頂部にはブラケット２３が係止され，このブラケット２３は，シリンダヘッド５に立設される不図示の支柱にボルト等によりシリンダヘッド５に着脱可能に締結される。

燃料供給キャップ２１と，燃料供給筒１６の中間部に設けられて燃料供給キャップ２１側に臨む環状段部２５との間には，板ばねからなる弾性部材２６が介装される。この弾性部材２６が発揮する弾発力で電磁式燃料噴射弁Ｉがシリンダヘッド５に保持される。

弁座部材１１は，端壁部１１ａを前端部に有して有底円筒状に形成されており，前記端壁部１１ａには，円錐状の弁座２７が形成されると共に，その弁座２７の中心近傍に開口する複数の燃料噴孔２８が設けられる。この弁座部材１１は，燃料噴孔２８を燃焼室６に向けて開口するようにしてハウジングボディ１０の前端部に嵌合，溶接される。即ち弁ハウジング９が，その前端部に弁座２７を有するように構成される。

磁性円筒体１２の後端部から固定コア１４に至る外周面にはコイル組立体３０が嵌装される。このコイル組立体３０は，上記外周面に嵌合するボビン３１と，このボビン３１に巻装されるコイル３２とからなり，このコイル組立体３０を囲繞する磁性体のコイルハウジング３３の前端部が磁性円筒体１２と結合される。

固定コア１４の後端部外周は，コイルハウジング３３の後端部に連なってモールド成形される合成樹脂製の被覆層３４で被覆されており，この被覆層３４には，コイル３２に連なる端子３５を保持するカプラ３４ａが電磁式燃料噴射弁Ｉの一側方に突出するように一体に形成される。

固定コア１４の前端部に，固定コア１４に外周面を連ねるようにして非磁性円筒体１３の後端部が嵌合され，液密に溶接される。

弁座部材１１から非磁性円筒体１３に至る弁ハウジング９内には，弁体４０と可動コア４１とが収容される。弁体４０は，弁座２７と協働して燃料噴孔２８を開閉する弁部４２に，固定コア１４内まで延びるロッド４３が連設されてなる。そして，弁部４２は，弁座部材１１内で摺動するよう球状に形成され，ロッド４３は弁部４２よりも小径に形成される。弁座部材１１及びロッド４３間には環状の燃料通路４４が画成され，弁部４２の外周面には，弁座部材１１との間に燃料通路を画成する複数の平面部４５が形成される（図２参照）。

図１及び図２に示すように，ロッド４３には，固定コア１４内に配置される開弁側ストッパ４８が固着される。この開弁側ストッパ４８は，固定コア１４の内周面に摺動自在に嵌合するフランジ部４８ａと，このフランジ部４８ａから可動コア４１側に突出する円筒状の軸部４８ｂとで構成されており，そのフランジ部４８ａが溶接によりロッド４３に固着される。

而して，弁体４０は，可動コア４１を間に置いて軸方向に離隔した第１及び第２ガイド部４６ａ，４６ｂにより開閉動作を案内される。その第１ガイド部４６ａは，弁部４２を摺動自在に支持する弁座部材１１の内周面であり，第２ガイド部４６ｂは，弁体４０と一体化した開弁側ストッパ４８のフランジ部４８ａを摺動自在に支持する固定コア１４の中空部１５の内周面である。

固定コア１４の中空部１５にはパイプ状のリテーナ５３が嵌挿されてかしめ固定される。このリテーナ５３と，開弁側ストッパ４８のフランジ部４８ａとの間には弁体４０を弁座２７への着座方向，即ち閉弁方向へ付勢する弁ばね５４が縮設される。

前記可動コア４１は，その後端面（被吸引面４１ａ）を固定コア１４の前端面（吸引面１４ａ）に対向させながら，弁ハウジング９の内周面に摺動自在に嵌合される。その際，可動コア４１は，磁性円筒体１２及び非磁性円筒体１３に跨がって配置される。この可動コア４１は，その中心部に前記ロッド４３に挿通される通孔４１ｂが設けられている。

磁性円筒体１２の内周面には，可動コア４１の外周側の前端面に対向する環状の閉弁側ストッパ４９が圧入して固定される。この閉弁側ストッパ４９の位置決めのため，閉弁側ストッパ４９の外周部前端面を支承する環状の位置決め段部４７が磁性円筒体１２の内周に形成される。

可動コア４１と前記開弁側ストッパ４８のフランジ４８ａとの間には，可動コア４１を上記閉弁側ストッパ４９に向かって付勢する補助ばね５５が縮設される。この補助ばね５５のセット荷重は，前記弁ばね５４のそれより小さく設定される。

ロッド４３の後端部は，開弁側ストッパ４８のフランジ部４８ａよりも突出し，弁ばね５４の可動端部の内周面に嵌合して，その位置決めの役割を果たしている。また開弁側ストッパ４８の軸部４８ｂは，補助ばね５５の内周面に嵌合して，その位置決めの役割を果たしている。

開弁側ストッパ４８のフランジ部４８ａの外周の複数箇所には，固定コア１４の内周面との間に燃料通路を画成する平面部５７が設けられ，また可動コア４１には，環状配列の複数の燃料通孔５８が設けられる。

而して，弁体４０が閉弁位置あり，且つ可動コア４１が閉弁側ストッパ４９との当接位置にあるとき，固定コア１４の吸引面１４ａと可動コア４１の被吸引面４１ａとの間には，弁体４０の開閉ストロークに対応する間隔が確保され，そして開弁側ストッパ４８の軸部４８ｂの前端部は，前記間隔の中間位置を占めるようになっている。したがって，コイル３２の通電に伴い固定コア１４が可動コア４１を吸引したときは，可動コア４１は，先ず開弁側ストッパ４８に当接し，次いで開弁側ストッパ４８を伴いながら固定コア１４に吸着されるタイミングとなる。

ここで，図２に明示するように，前記弁体４０と前記第１及び第２ガイド部４６ａ，４６ｂとの間に設定される第１環状間隙をＧ１，前記弁ハウジング９と前記可動コア４１との間に設定される第２環状間隙をＧ２，前記可動コア４１と前記ロッド４３との間に設定される第３環状間隙をＧ３としたとき，
Ｇ１＜Ｇ２＜Ｇ３・・・・・・（１）
（Ｇ１＋Ｇ２）＜Ｇ３・・・・（２）
上記２式を満足させることにより，可動コア４１は弁ハウジング９の内周面のみによって摺動自在に支持される。

そして，前記可動コア４１の前端面には，その可動コア４１の外周に連なる環状当接部５０が，コイル３２の非通電時に前記閉弁側ストッパ４９の後端面に当接可能に設けられる。また前記可動コア４１の前端面には，環状当接部５０の内周に連なるテーパ状の凹部５１が設けられる。

次に，この実施形態の作用について説明する。

電磁式燃料噴射弁Ｉにおいて，コイル３２の非通電状態では，弁体４０は，弁ばね５４のセット荷重によって押圧されることで，弁座２７に着座して燃料噴孔２８を閉鎖する閉弁状態となる。この閉弁状態では，図示しない燃料ポンプから燃料分配管２０に吐出される高圧燃料が燃料供給キャップ２１を通して燃料供給筒１６に供給され，燃料噴射弁Ｉの内部，即ち燃料供給筒１６，パイプ状のリテーナ５３，固定コア１４，可動コア４１，弁ハウジング９等の内部を満たして待機する。

その際，燃料ポンプの吐出圧変動等に起因して燃料分配管２０内に発生する燃料圧力の脈動は，燃料供給筒１６の入口のオリフィス部材２４のオリフィスにより減衰され，燃料噴射弁Ｉ内部への影響を解消，もしくは軽減する。

一方，図２に示すように，可動コア４１は，このような閉弁状態では，補助ばね５５のセット荷重によって閉弁側ストッパ４９との当接状態に保持され，固定コア１４との間に所定の前記間隔を保っている。

このような閉弁状態でコイル３２に通電すると，固定コア１４及び可動コア４１間に生じる磁力により，可動コア４１は，固定コア１４に吸引されるので，先ず，補助ばね５５を圧縮しながら，ロッド４３上を後方へ摺動して開弁側ストッパ４８に当接する。即ち可動コア４１は，その初動時，弁ばね５４よりセット荷重が小さい補助ばね５５を素早く圧縮しながら固定コア１４に近接して，固定コア１４からの吸引力を急増させるので，加速的に移動して開弁側ストッパ４８に当接する。

そして，図３に示すように，可動コア４１は，直ちに開弁側ストッパ４８を伴いながら，弁ばね５４の大なるセット荷重に抗して速やかに更に後方へ移動して可動コア４１の吸引面１４ａに吸着される。

こうして可動コア４１と共に後方へ移動する開弁側ストッパ４８は，弁体４０のロッド４３に固定されているので，弁部４２を弁座２７から離座させ，開弁状態とすることができる。

弁体４０が開弁すると，弁ハウジング９等の内部で待機する高圧燃料が燃料噴孔２８から内燃機関Ｅの燃焼室６に直接噴射される。このようにして，弁体４０の開弁応答性が高められると共に，コイル３２の消費電力の軽減を図ることができる。

次に，コイル３２への通電を遮断すると，弁ばね５４の付勢力により開弁側ストッパ４８が押動されるので，開弁側ストッパ４８は弁体４０を伴なって弁座２７側に即座に移動し，弁部４２を弁座２７に着座させ，閉弁状態となって燃料噴孔２８からの燃料噴射を停止する。この弁体４０の閉弁状態は，弁ばね５４の大なるセット荷重により確実に保持される。

一方，可動コア４１は，補助ばね５５の付勢力により押圧されて閉弁側ストッパ４９に受け止められる。このとき，可動コア４１の前端面の環状当接部５０が閉弁側ストッパ４９の平坦な後端面に当接し，支承される。

ところで，前記２式を満足させることにより，可動コア４１は弁ハウジング９の内周面のみによって摺動自在に支持されるので，エンジンの振動等により，可動コア４１が一側方に片寄せされ，且つ弁体４０が他側方に傾いた厳しい状態にあっても，可動コア４１の通孔４１ｂの内周面に弁体４０のロッド４３が接触することはない。したがって，可動コア４１は，これを傾けるような外力を受けることなく，常に弁ハウジング９の内周面によりスムーズに案内され，コイルの通電時，固定コア１４の吸引力に的確に応動して，弁体の開弁応答性の向上を図ることができる。また，可動コア４１及び固定コア１４間の第２環状間隙Ｇ２が可動コア４１及びロッド４３間の第３環状間隙Ｇ３より小さく設定されることにより，固定コア１４及び可動コア４１間の磁気抵抗が減少し，これも可動コア４１の応答性の向上に寄与する。

また，閉弁側ストッパ４９を弁ハウジング９の内周面に嵌合，固定され，可動コア４１の前端面に，その外周に連なる環状当接部５０が，コイル３２の非通電時，閉弁側ストッパ４９の後端面に当接可能に設けられるので，コイル３２の通電遮断時，可動コア４１は，傾くことなく弁ハウジング９の内周面に案内され，可動コア４１の外周に連なる大径の環状当接部５０が閉弁側ストッパ４９に当接，支承されることになり，可動コア４１のバウンシングを抑制することができる。

また，可動コア４１の前端面には，前記環状当接部５０の内周に連なるテーパ状の凹部５１が設けられるので，テーパ状の凹部５１は，コイルの通電時，可動コアに形成される磁路を絞ることなく，可動コア４１の軽量化，延いては可動コア４１の応答性向上に寄与することができる。可動コア４１のバウンシングの抑制は，次のコイル３２の通電時までに可動コア４１のバウンシングを収束させ得ることを意味し，所定の燃料噴射特性を安定させることができる。

以上，本発明の実施の形態について説明したが，本発明は上記実施形態に限定されるものではなく，特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。

Ｉ・・・・電磁式燃料噴射弁
９・・・・弁ハウジング
１４・・・固定コア
２７・・・弁座
３２・・・コイル
４０・・・弁体
４１・・・可動コア
４１ｂ・・可動コアの通孔
４２・・・弁部
４３・・・ロッド
４６ａ，４６ｂ・・・弁体の一対のガイド部
４８・・・開弁側ストッパ
４９・・・閉弁側ストッパ
５０・・・環状当接部
５１・・・凹部
５４・・・弁ばね
５５・・・補助ばね

Claims (2)

1. 前端部に弁座（２７）を有する弁ハウジング（９）と，該弁ハウジング（９）の後端に連設される中空の固定コア（１４）と，該固定コア（１４）の外周に配設されるコイル（３２）と，前記弁座（２７）と協働する弁部（４２）にロッド（４３）が連設されてなる弁体（４０）と，前記固定コア（１４）の前端面に対向しながら前記弁ハウジング（９）内に摺動可能に配設され，中心部には，前記ロッド（４３）に貫通される通孔（４１ｂ）を有する可動コア（４１）と，前記ロッド（４３）に固定されると共に前記固定コア（１４）の中空部に摺動可能に配設され，前記コイル（３２）の通電時，前記固定コア（１４）に吸引される前記可動コア（４１）により押動されて前記弁体（４０）を開弁作動させる開弁側ストッパ（４８）と，前記可動コア（４１）の前端面に対向して配設される閉弁側ストッパ（４９）と，前記弁体（４０）を閉弁方向に付勢する弁ばね（５４）と，前記コイル（３２）の非通電時，前記可動コア（４１）を前記開弁側ストッパ（４８）から離反させて前記閉弁側ストッパ（４９）に当接させるように付勢して，前記弁体（４０）の閉弁を許容する補助ばね（５５）とを備え，更に前記弁体（４０）の開閉動作をガイドすべく，前記可動コア（４１）を挟んで弁体（４０）の軸方向に並ぶ一対のガイド部（４６ａ，４６ｂ）を備える電磁式燃料噴射弁であって，
   前記弁体（４０）と前記一対のガイド部（４６ａ，４６ｂ）との間に設定される第１環状間隙をＧ１，前記弁ハウジング（９）と可動コア（４１）との間に設定される第２環状間隙をＧ２，前記可動コア（４１）と前記ロッド（４３）との間に設定される第３環状間隙をＧ３としたとき，
   Ｇ１＜Ｇ２＜Ｇ３・・・・・・（１）
   （Ｇ１＋Ｇ２）＜Ｇ３・・・・（２）
   上記２式を満足させて，前記可動コア（４１）を前記弁ハウジング（９）の内周面のみで摺動自在に支持し，前記閉弁側ストッパ（４９）を前記弁ハウジング（９）の内周面に嵌合，固定する一方，前記可動コア（４１）の前端面には，その外周に連なる環状当接部（５０）を，前記コイル（３２）の非通電時に前記閉弁側ストッパ（４９）の後端面に当接可能に設けることを特徴とする，電磁式燃料噴射弁。
2. 前記可動コア（４１）の前端面には，前記環状当接部（５０）の内周に連なるテーパ状の凹部（５１）を設けることを特徴とする請求項１記載の電磁式燃料噴射弁。