JP2024039313A - 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，可動コアが浮遊状態にあるとき，補助ばねの可動コアに対する押圧力が各部で変動しても，可動コアに生じるモーメントを抑制して可動コアの傾きを防ぐようにする。【解決手段】可動コア４１には，その後端面に開口すると共に，底面５１ａが可動コア４１の重心Ｇよりも可動コア４１の前端面側に位置する環状凹部５１を設け，この環状凹部５１に補助ばね５５を収容して，その補助ばね５５の前端部を前記底面５１ａに支承させる。【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，可動コアを閉弁側ストッパとの当接方向へ付勢する補助ばねを可動コア及び開弁側ストッパ間に縮設するにあたり，補助ばねの主要部を開弁側ストッパの軸部外周に嵌装すると共に，補助ばねの前端部を可動コア後端面の浅い座ぐり部に支承させて，補助ばねの位置決めをしながら，その座屈を防ぐようにしている。

しかしながら，補助ばねと開弁側ストッパの軸部，補助ばねと座ぐり部の各間には半径方向の遊びが多少とも存在し，これら遊びが可動コアの作動時，補助ばねに横振れを生じさせる。補助ばねが横振れを起こすと，可動コア後端部に対する補助ばねの押圧力が各部で変動し，これが可動コアにモーメントを生じさせる。

ところで，特許文献１記載のものでは，図７に示すように，可動コア４１の後端面の座ぐり部６０は，可動コア４１の重心Ｇから上方へ大きく離れているため，可動コア４１が，開弁側ストッパ４８及び閉弁側ストッパ４９のいずれとも接触しない浮遊状態にあるとき，補助ばね５５の横振れにより，例えば，補助ばね５５の可動コア４１に対する押圧力が左右でＦ１＞Ｆ２と差が生じると，可動コア４１に重心Ｇ周りのモーメントＭが発生し，可動コア４１を傾ける。しかも，そのモーメントＭは，可動コア４１の傾きにつれて増加するので，可動コア４１の傾きを助長することになる。

而して，可動コアが傾いた状態で固定コアに吸着される場合には，固定コアへの適正な吸着状態に遅れが生じて弁体の開弁を遅らせる。また，可動コアが傾いた状態で閉弁側ストッパに当接する場合には，可動コアが閉弁側ストッパに偏当たりしてバウンシングを生じる等の不都合を招く。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので，可動コアが開弁側ストッパ及び閉弁側ストッパのいずれとも接触しない浮遊状態にあるとき，補助ばねの可動コアに対する押圧力が各部で変動しても，可動コアに生じるモーメントを抑制して可動コアの傾きを防ぐようにして，コイル通電時には可動コアの応答性向上を図り，またコイル通電遮断時には，可動コアのバウンシング抑制を可能にす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ながら前記弁ハウジングの内周面に突設される環状の閉弁側ストッパと，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であって，前記可動コアには，その後端面に開口すると共に，底面が該可動コアの重心よりも該可動コアの前端面側に位置する環状凹部を設け，該環状凹部に前記補助ばねを収容して，その補助ばねの前端部を前記底面に支承させることを第１の特徴とする。

また，本発明は，第１の特徴に加えて，前記開弁側ストッパを円筒体で構成し，該円筒体の前端面を，前記補助ばねの後端部を支承するばね座面，並びに前記コイルの通電時，前記可動コアに押動される当接面とし，該円筒体の外周に，前記固定コアの内周との間に燃料通路を画成する切欠きを設けることを第２の特徴とする。

さらに，本発明は，第１又は第２の特徴に加えて，前記可動コアには，その前後両端面間を連通し，且つ前記環状凹部の一部と重なる燃料通孔を設けることを第３の特徴とする。

本発明の第１の特徴によれば，補助ばねの可動コアに対する押圧力が，可動コアの重心よりも，可動コアの前端部側に作用することになる。したがって可動コアが開弁側ストッパ及び閉弁側ストッパのいずれとも接触しない浮遊状態にあるとき，補助ばねの可動コアに対する押圧力が各部で変動しても，可動コアに生じるモーメントを抑制して，可動コアの傾きを防ぐことができ，これによりコイル通電時には可動コアの応答性向上に，またコイル通電遮断時には，可動コアのバウンシング抑制に寄与し得る。また，コイル通電遮断時には，可動コアの，環状で広面積の外周側前端面が，弁ハウジングに固設される閉弁側ストッパに当接することで，可動コアのバウンシング抑制に効果的に寄与し得る。

本発明の第２の特徴によれば，開弁側ストッパを円筒体で構成し，この円筒体の前端面を，補助ばねの後端部を支承する支承面，並びに前記コイルの通電時，可動コアに押動される当接面となし，またこの円筒体の外周に，固定コアの内周面との間に燃料通路を画成する切欠きを設けるので，開弁側ストッパの形状を単純化して，電磁式燃料噴射弁のコスト低減に寄与し得る。

本発明の第３の特徴によれば，可動コアの燃料通孔及び環状凹部が一部で重なることで，環状凹部に燃料が滞留することを防ぐことができる。

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。 上記燃料噴射弁の可動コア周辺部を閉弁状態で示す拡大図。 上記燃料噴射弁の開弁状態を示す，図２との対応図。 図２の４－４線断面図。 図２中の開弁側ストッパの斜視図。 本発明の作用説明図。 従来技術の作用説明図。

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。

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及び図３に示すように，前記ロッド４３の上端部には，固定コア１４の中空部１５に摺動可能に配設される開弁側ストッパ４８が固着される。その際，ロッド４３は，開弁側ストッパ４８が有する中心孔４８ａに挿通され，その挿通部で開弁側ストッパ４８はロッド４３に溶接により固着される。

図２，図３及び図５に示すように，前記開弁側ストッパ４８は円筒体で構成され，その外周には，その周方向に沿って等間隔に並ぶ複数の平面状の切欠き４８ｂが設けられ，これら切欠き４８ｂは，固定コア１４の内周面との間に，開弁側ストッパ４８の前後両端面間を連通する燃料通路５２を画成する。

再び図１及び図２において，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と前記開弁側ストッパ４８の後端面との間には弁体４０を弁座２７への着座方向，即ち閉弁方向へ付勢する，コイルばねよりなる弁ばね５４が縮設される。その際，前記ロッド４３の後端部は，開弁側ストッパ４８の後端面より突出して弁ばね５４の前端部内周に嵌合し，弁ばね５４の位置決めの役目を果たす。

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。この可動コア４１は，その中心部に前記ロッド４３に摺動可能に挿通される通孔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との間には，可動コア４１を閉弁側ストッパ４９に向かって付勢する，コイルばねよりなる補助ばね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。

再び図２～図４において，前記可動コア４１には，可動コア４１と同心の環状凹部５１が設けられる。この環状凹部５１は，可動コア４１の後端面に開口すると共に，その底面５１ａが可動コア４１の重心Ｇよりも可動コアの前端面側に位置するように形成される。この環状凹部５１に前記補助ばね５５が収容され，この補助ばね５５の前端部が環状凹部５１の底面５１ａに支承される。したがって，環状凹部５１の底面５１ａは，可動コア４１の重心Ｇから可動コアの前端面側に離れて補助ばね５５の前端部を支承するばね座面になっている。

一方，前記開弁側ストッパ４８の平坦な前端面は，前記補助ばね５５の後端部を支承するばね座面と，コイルの通電時，可動コア４１に押圧される当接面になっている。

また可動コア４１には，その前後両端面間を連通する環状配列の複数の燃料通孔５８が，前記環状凹部５１の一部と重なるように設けられる。

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の前端面（吸引面１４ａ）と可動コア４１の後端面（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の前端面は，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，押動しながら固定コア１４に吸着されるタイミングとなる。

尚，図２～図４中，符号３６は，弁ハウジング９及び可動コア４１間の摺動間隙，符号３７は可動コア４１及びロッド４３間の摺動間隙，符号３８は固定コア１４及び開弁側ストッパ４８間の摺動間隙を示す。

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内の燃料通路５２，可動コア４１の燃料通孔５８及び環状凹部５１，弁ハウジング９内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，図３に示すように，開弁側ストッパ４８を押圧する。

したがって，可動コア４１は，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により後方へ押動される開弁側ストッパ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になる。

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の付勢力により前方へ押動されて閉弁側ストッパ４９に受け止められる。

ところで，補助ばね５５は，その略全体が，可動コア４１の環状凹部５１に収容されるので，その伸縮動作が環状凹部５１の内外周面により案内され，補助ばね５５の座屈を防ぐことができる。

しかしながら，補助ばね５５と，環状凹部５１の内外周面との間には，補助ばね５５の伸縮動作を許容する微小間隙が存在する。このため，エンジンの振動等により補助ばね５５に横振れが生じたときと，可動コア４１の後方又は前方への移動過程で，可動コア４１が開弁側ストッパ４８及び閉弁側ストッパ４９の何れとも接触しない浮遊状態のときとが重なると，図６に示すように，例えば，補助ばね５５の，可動コア４１における環状凹部５１の底面５１ａに対する押圧力が，その底面５１ａの直径方向両端位置でＦ１＞Ｆ２のように差が生じることがある。このような押圧力の差によれば，可動コア４１に，その重心Ｇ周りの傾きモーメントＭが作用するが，Ｆ１，Ｆ２の作用点は重心Ｇの下方にあるため，上記モーメントＭにより可動コア４１が傾くと，ヤジロベー効果により復元モーメントＭ′が直ぐに発生する。

その結果，可動コア４１は，傾きのない，もしくは少ない適正姿勢をもって閉弁側ストッパ４９や固定コア１４に接触することができる。これにより，上記接触部の摩耗を防止できるのみならず，コイル３２の通電時には，可動コア４１の応答性が向上して弁体４０の開弁特性の安定化を図り，またコイル３２の通電遮断時には，可動コア４１の閉弁側ストッパ４９への偏当たりを防いで，バウンシングの抑制を図ることができる。

しかも，コイル３２の通電遮断時には，可動コア４１の，環状で広面積の外周側前端面が，弁ハウジング９に固設される閉弁側ストッパ４９に当接することで，可動コア４１のバウンシングの抑制をより効果的に図ることができる。

また，開弁側ストッパ４８は円筒体で構成され，この円筒体の前端面は，補助ばねの後端部を支承するばね座面と，コイル３２の通電時，可動コア４１に押動される当接面とに利用され，またこの円筒体の外周面には，固定コア１４の内周との間に燃料通路５２を画成する切欠き４８ｂが設けられるので，開弁側ストッパ４８の形状を単純化して，電磁式燃料噴射弁Ｉのコスト低減を図ることができる。

さらに，可動コア４１には，その前後両端面間を連通し，且つ前記環状凹部５１の一部と重なる複数の燃料通孔５８が設けられるので，燃料が可動コア４１の燃料通孔５８を通過する際，環状凹部５１内でも燃料の流れが生じることになり，環状凹部５１に燃料が滞留することを防ぐことができる。

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。例えば，開弁側ストッパ４８の外周面の切欠き４８ｂは，溝状に形成することもできる。また，前記閉弁側ストッパ４９は，弁ハウジング９の内周に一体に形成することもできる。

Ｉ・・・・電磁式燃料噴射弁
Ｇ・・・・可動コアの重心
９・・・・弁ハウジング
１２・・・磁性円筒体
１３・・・非磁性円筒体
１４・・・固定コア
１４ａ・・吸引面
１５・・・中空部
２７・・・弁座
３２・・・コイル
４０・・・弁体
４１・・・可動コア
４１ａ・・被吸引面
４１ｂ・・可動コアの通孔
４２・・・弁部
４３・・・ロッド
４８・・・開弁側ストッパ
４８ａ・・中心孔
４８ｂ・・切欠き
４９・・・閉弁側ストッパ
５１・・・環状凹部
５１ａ・・環状凹部の底面
５２・・・燃料通路
５４・・・弁ばね
５５・・・補助ばね
５８・・・燃料通孔

Claims (3)

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（１５）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）の前端面に対向しながら前記弁ハウジング（９）の内周面に突設される環状の閉弁側ストッパ（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，前記弁体（４０）の閉弁を許容すべく，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する補助ばね（５５）とを備える電磁式燃料噴射弁であって，
   前記可動コア（４１）には，その後端面に開口すると共に，底面（５１ａ）が該可動コア（４１）の重心（Ｇ）よりも該可動コア（４１）の前端面側に位置する環状凹部（５１）を設け，該環状凹部（５１）に前記補助ばね（５５）を収容して，その補助ばね（５５）の前端部を前記底面（５１ａ）に支承させることを特徴とする，電磁式燃料噴射弁。
2. 前記開弁側ストッパ（４８）を円筒体で構成し，該円筒体の前端面を，前記補助ばね（５５）の後端部を支承するばね座面，並びに前記コイル（３２）の通電時，前記可動コア（４１）に押動される当接面とし，該円筒体の外周に，前記固定コア（１４）の内周との間に燃料通路（５２）を画成する切欠き（４８ｂ）を設けることを特徴とする，請求項１に記載の電磁式燃料噴射弁。
3. 前記可動コア（４１）には，その前後両端面間を連通し，且つ前記環状凹部（５１）の一部と重なる燃料通孔（５８）を設けることを特徴とする，請求項１又は２に記載の電磁式燃料噴射弁。