JP4045863B2

JP4045863B2 - solenoid valve

Info

Publication number: JP4045863B2
Application number: JP2002164354A
Authority: JP
Inventors: 武彦大工
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-06-05
Filing date: 2002-06-05
Publication date: 2008-02-13
Anticipated expiration: 2022-06-05
Also published as: JP2004011717A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁弁に関し、特に内燃機関へ高圧燃料を供給する燃料噴射装置等に使用される電磁弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電磁弁としては、例えばディーゼル機関の燃料噴射装置としての燃料噴射ポンプに用いられ、内燃機関へ噴射する高圧燃料の噴射制御を行なう電磁弁が知られている。この種の電磁弁は、近年、排気ガス浄化等の社会的要請から、噴射燃料の高圧化が図られその噴射特性を満足するために、高応答性が必要となる。
【０００３】
なお、この電磁弁は、高圧燃料を流通、遮断を行なう弁部と、弁部を駆動する電磁駆動部とを含んで構成され、この弁部の開閉の応答性向上を図るため、電磁駆動部の応答性、つまり電磁駆動部を構成する可動子としてのアーマチャの移動速度等の向上が図られている（図５参照）。弁部の開弁時に、アーマチャがそのリフトを規制するストッパに当たった際には、その移動速度の向上に伴って、アーマチャがストッパへ及ぼす衝撃力が高くなっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術による構成では、その衝撃力でアーマチャとストッパの当接部が弾性変形してしまって、その結果、両当接部が全面密着してしまうという問題がある。これによって、閉弁時つまり電磁コイルの励磁によってアーマチャをストッパから離間させようとするとき、その全面密着面に負圧が生じる恐れがある。負圧が発生してしまうと、ストッパから離間させようとするアーマチャが、負圧によって貼り付いた状態となって、閉弁開始、弁全閉のタイミングのばらつきを生じる。その結果、応答時間がばらつくという問題がある（図５（ｅ）参照）。
【０００５】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、したがってその目的は、応答性の向上と応答時間のばらつきの抑制が図れる電磁弁を提供することにある。
【０００６】
別の目的は、応答性向上と応答時間のばらつき抑制を図るとともに、信頼性の向上が図れる電磁弁を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１によれば、磁性材料よりなるコアと、電磁コイルと、可動子と、可動子の移動を規制可能なストッパとを備え、可動子が、定置の弁座と協働する弁閉鎖体を操作し、電磁コイルの励磁が解除された状態でストッパの衝突面に向かって衝突する電磁弁であって、ストッパは、可動子に当接する衝突面に、流体を導くことが可能な経路を備えている。
【０００８】
これにより、可動子がストッパに衝突する際、可動子に当接する衝突面が全面密着を回避することが可能である。また、全面密着したとしても、衝突面に設けられた経路に導かれた流体によって、全面密着面するストッパから可動子を引き離す際に生じる負圧の発生を抑制可能である。したがって、負圧発生に起因する可動子の移動開始から終了までの挙動時間、つまり弁の応答時間のばらつきを抑制することが可能である。
【０００９】
本発明の請求項１によれば、ストッパは、衝突面に略平行な横孔と、この横孔から衝突面に向けて開口する縦孔とを備え、縦孔は、衝突面に流体を導くことが可能な経路である。
【００１０】
これにより、横孔を通じて縦孔から流体を衝突面に導くことが容易となる。
【００１１】
さらに、衝突面に流体を導く経路を衝突面に形成する手段として、可動子に当接する衝突面の当接可能面積うちの一部を、縦孔を開ける開口部とすればよい。従って、ストッパの衝突面は、可動子と当接する有効面積の確保が容易である。つまり、応答時間ばらつきの抑制と、信頼性の向上とを図ることが可能である。
【００１７】
本発明の請求項２によれば、弁閉鎖体は、略カップ状に形成されており、弁座と弁閉鎖体とで区画される内部には、弁閉鎖体を前記可動子側に付勢する付勢スプリングが配置されている。
【００１８】
少なくとも、略カップ状に形成され、その開口端が弁座に当接、離間可能な弁閉鎖体を備えた電磁弁に好適である。これにより、例えば燃料噴射装置に本発明の電磁弁を用いる場合、内燃機関へ噴射される高圧燃料の噴射特性に係わる応答性の向上およびばらつき抑制が図れる。例えば、高圧流体、例えば高圧燃料の圧力を低下させることで燃料噴射を終了させる場合、弁閉鎖体のリフトが同一であっても、カップ状の開口端の大きさに応じて、高圧燃料の低下速度を変化させることが容易となる。
【００１９】
なお、弁座と弁閉鎖体とで区画される内部に配置される付勢スプリングは、弁閉鎖体を弁座と協働させるとともに、弁閉鎖体を操作する可動子の作動力発生手段を構成する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の電磁弁を、具体化した実施形態を図面に従って説明する。
【００２１】
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態の電磁弁の構成を表す断面図である。図２は、図１に示す発明の要部である可動子およびストッパ周りを示す部分拡大断面図である。
【００２２】
図１に示すように、電磁弁１は、内燃機関へ燃料噴射弁（図示せず）を介して高圧燃料を噴射供給する燃料噴射装置１００に取付けられている。なお、この電磁弁１は、高圧燃料を噴射供給する燃料噴射装置１００に限らず、高圧流体等の圧力媒体により駆動する駆動装置、あるいはその圧力媒体を供給する供給装置等に用いられてもよい。また、電磁弁１としては、高圧流体の圧力を所定圧力に減圧するもの、あるいは高圧流体の流量特性を調整するものでもよく、高圧流体の流量を調整するものであればいずれでもよい。
【００２３】
なお、本実施形態で説明する電磁弁１は、燃料噴射装置１００内部の図示しない圧送手段によって圧送された高圧燃料を、所定の燃料圧力（詳しくは、噴射圧特性）になるように、その燃料流量を調整するものとする。なお、燃料噴射装置１００には、電磁弁１を取付ける取付部（以下、弁ケーシング）１０２が設けられており、この弁ケーシング１０２は、電磁弁１を収容する収容室１２１、収容室１２１に接続される電磁弁１への流入側流体通路１２２、および流出側流体通路１２３を備えている。圧力媒体が流れる流入側流体通路２２と流出側流体通路２３とは、電磁弁１の収容室１２１（詳しくは、ガスケット６０を介してボディバルブ１１）への接触によって区画されている。さらに、電磁弁１と収容室１２１の螺合により発生する締付軸力を利用して気密に区画される。
【００２４】
次に、電磁弁１の構造について、以下説明する。電磁弁１は、略段付き円柱状体であって、高圧流体としての燃料を流通、遮断する弁部Ｂと、弁部Ｂを駆動する電磁駆動部Ｓとを含んで構成されている。弁部Ｂは、弁座としてのボディバルブ１１と、ボディバルブ１１に当接、離間可能な弁閉鎖体（以下、スプールバルブ）１２とを含んで構成されている。一方、電磁駆動部Ｓは、強磁性材料等の磁性材料からなるコア２１と、電磁コイル２２と、可動子としてのアーマチャ２３と、アーマチャ２３の一方方向へ移動を規制可能なストッパ２４とを含んで構成されている。
【００２５】
詳しくは、非磁性材料からなるハウジング５０が、略段付き円筒状に形成されている。ハウジング５０の下部側の外周には、収容室１２１に螺合可能なねじ部５１が形成されており、図１に示すように、ボディバルブ１１とガスケット６０を挟み込んで、収容室１２１に螺着している。また、ハウジング５０には、ねじ部５１と同一の軸心を有する弁部収容孔５２が形成されている。この弁部収容孔５２には、カップ状をなすスプールバルブ１２が収容されている。このスプールバルブ１２は、ハウジング５０によって定置されたボディバルブ１１と協働可能である。なお、スプールバルブ１２の開口端１２ａは、ボディバルブ１１のシート部１１ａに当接、離間することで、ボディバルブ１１内に形成される燃料通路１１ｂから導かれる燃料の流通、遮断をする。なお、スプールバルブ１２とボディバルブ１１とで区画されるばね室Ｓｂには、付勢スプリング４０が配設されている。開口端１１ａとシート部１２ａは、この付勢スプリング４０により常に離反する方向に付勢されている。なお、付勢スプリング４０は、スプールバルブ１２をアーマチャ２３側へ付勢するように配置されている。この付勢スプリング４０は、スプールバルブ１２をボディバルブ１１と協働可能にさせるとともに、スプールバルブ１２を操作するアーマチャ２３の作動力発生手段である（詳しくは、電磁コイル２２が非通電時）。
【００２６】
なお、燃料通路１１ｂは、ボディバルブ１１内にＴ字状に形成され、図１に示すばね室Ｓｂに開口している。さらに、下流側には、スプールバルブ１２と弁部収容孔５の間に燃料通路δが形成されており、燃料通路δは、図１の上方に示すアーマチャ室Ｓａと連通可能である。さらになお、燃料通路δの下流側には、ハウジング５０の下部を略径方向に貫通する内通路５４が形成されており、内通路５４は、流出側流体通路１２３に連通している。これにより、弁部Ｂが開弁時、流入側流体通路１２２から電磁弁１すなわち弁部Ｂに導入された燃料は、流出側流体通路１２３へ流出する。
【００２７】
一方、ハウジング５０の上部には、コア２１が配設され、このコア２１の上端側には、電磁コイル２２が収容されている。この電磁コイル２２とコア２１は、いわゆる電磁石Ｃを構成している。コア２１の中心部は中空となっており、図１の上下方向に延びるロッド２３ａが摺動自在に配置されている。このロッド２３ａの上端には、アーマチャ２３が一体的に取付けられ、下端はスプールバルブ１２に係合している。アーマチャ２３は、電磁コイル２２が励磁された状態で、コア２２の上端側に引き寄せられ、その結果、ロッド２３ａを介して付勢スプリング４０の付勢力に抗して、開口端１１ａとシート部１２ａを閉弁させる。一方、電磁コイル２２の励磁が解除された状態で、付勢スプリング４０の付勢力により開口端１１ａとシート部１２ａを開弁するとともに、アーマチャ２３は、スプールバルブと一体となって図１上方へ移動する。そして、アーマチャ２３の上端（詳しくは、当設部２３ｂ）は、ストッパ２４の衝突面２４ａに衝突することで、移動が規制される。なお、このストッパ２４は、電磁弁１の天井を形成するカバー５３に設けられている。
【００２８】
なお、電磁コイル２２の励磁が解除された状態で、アーマチャ２３が衝突するストッパ２４の詳細については、後述する。
【００２９】
なお、カバー５３は、電磁コイル２２から延びる端部（以下、ターミナルと呼ぶ）２２ａが突出して配置されており、カバー５３とターミナル２２ａは絶縁体５９でシールされている。一方、カバー５３の外周にはＯリング９１が配置され、このＯリング９１によってカバー５３は、ハウジング５０の上端と気密にシールされている。図１に示すアーマチャ室Ｓｂ内の燃料が気密に導入可能である。なお、このアーマチャ室Ｓａは、電磁コイル２２の励磁、励磁の解除（電磁コイル２２の通電、非通電）に応じて移動するアーマチャ２３の作動室を構成する。
【００３０】
次に、本発明の特徴であるアーマチャ２３およびストッパ２４回りの構成を、以下図１および図２に従って説明する。なお、図６は、本発明の効果を説明するための比較例である。図２および図６は、アーマチャ２３の移動状態を示す各過程（従来例で示す図５（ａ）から図５（ｄ）に対応）のうち、電磁コイル２２の励磁が解除され、ストッパ２４の衝突面２４ａからアーマチャ２３の当設部２３ｂが離間する直後の状態（図５（ｃ）に対応）を示す。
【００３１】
まず、図５に示す従来の電磁弁でのアーマチャ２３の挙動を説明する。電磁コイル２２が通電状態では、電磁石Ｃにアーマチャ２３を吸引する吸引力が発生しており、この吸引力によって、アーマチャ２３は、付勢スプリング４０の付勢力に抗してスプールバルブ１２を操作し、開口端１２ａとシート部１１ａが当接して閉弁している。次に電磁コイル２２への通電を停止すると、電磁コイル２２の励磁が解除され、電磁石Ｃは吸引力を失う。アーマチャ２３とスプールバルブ１２は、付勢スプリング４０の付勢力によって、一体的にストッパ２４側へ移動を開始し（図５（ａ）参照）、すなわち弁リフトを開始する。さらに、付勢力によってアーマチャ２３が図１上方へリフトすると、アーマチャ２３がストッパ２４に衝突する（図５（ｂ）参照）。これにより弁全開状態となる。このときの衝突による衝撃力は、アーマチャ２３およびスプールバルブ１２の運動エネルギーおよび付勢スプリング４０の付勢力によって発生する。この衝撃力によってアーマチャ２３の当接面２３ｂとストッパ２４の衝突面２４ａが弾性変形する。場合によっては、この弾性変形による反発力によってバウンズが発生し、反発力の低下とともにバウンズが収束する（図５参照）。その結果、その弾性変形に起因して当接面２３ｂと衝突面２４ａが全面密着して開弁動作が終了する。そして、所定の開弁期間つまり燃料噴射装置１００から燃料噴射される燃料噴射量が所望の噴射量となる開弁期間が経過すると、再び電磁コイル２２に通電を開始する。すなわち、電磁コイル２２は励磁され、電磁石Ｃの吸引力によって、ストッパ２４の衝突面２４ａからアーマチャ２３（詳しくは、当接部２３ｂ）を引き離そうとする（図５（ｃ）参照）。このとき、所定の開弁期間は約１μｓｅｃ程度であり、当接部２３ｂは衝突面２４ａに全面密着しており、当接部２３ｂの引き離し開始直後の微小隙間で負圧が発生する。このため、アーマチャ２３とストッパ２４の間で負圧による貼り付きが一時的に発生する。なお、この貼り付き時間は発生する負圧の大きさΔＰ（図６参照）によりばらつきを生じる。その結果、閉弁開始タイミングのばらつきが発生する（図５（ｅ）参照）。結果として、閉弁動作が終了する状態（図５（ｄ）参照）まで、その負圧によって生じた貼り付き時間に応じてばらつきの影響が及ぶ（図５（ｅ）参照）。つまり従来の電磁弁では閉弁応答時間のばらつきが生じる。
【００３２】
これに対して、本実施形態では、図１及び図２に示すように、衝突面２４ａに略平行な横孔２４ｃと、この横孔２４ｃから衝突面２４ａに向けて開口する縦孔２４ｂがスットパ２４に開けられている。すなわち、横孔２４ｃを通じて縦孔２４ｂから燃料を衝突面２４ａに導くことが容易となる。これにより、当接部２３ｂの引き離し開始直後の微小隙間が発生した段階で、その隙間の外周側からしか燃料の補填が行なえなかった従来の構成（図６参照）に比べて、隙間の内部からも燃料の補填を行なえるようになる。したがって、全面密着するストッパ２４からアーマチャ２３を引き離す際に生じる負圧の発生を抑制できる。その結果、上記閉弁応答時間のばらつきを抑制することが可能となる。
【００３３】
なお、本実施形態では、衝突面２４ａに燃料を導く経路として、衝突面２４ａに対して略平行な横孔２４ｃと開口する縦孔２４ｂを有する燃料通路としたが、衝突面２４ａに燃料を導く開口部を有する燃料通路であればよく、一つの曲がり孔で形成されるもの、あるいは一つの斜め孔で形成されるものであってもよい。
【００３４】
さらに、衝突面２４ａに燃料を導く燃料通路を形成する手段として、衝突面２４ａ上には、開口する縦孔２４ｂを形成するだけでよいので、衝突面２４ａ上に切欠き溝を延在させる場合等に比べて、アーマチャ２３に当接するストッパ２４の有効面積の低下を抑制することができる。したがって、有効面積の確保が容易となるので、信頼性の向上が図れる。
【００３５】
（第２の実施形態）
以下、本発明を適用した他の実施形態を説明する。なお、以下の実施形態においては、第１の実施形態と同じもしくは均等の構成には同一の符号を付し、説明を繰返さない。図３は、本実施形態の電磁弁の構成を表す断面図である。図４は、図３に示す要部である可動子およびストッパ周りを示す部分拡大断面図である。
【００３６】
第２の実施形態では、図３および図４に示すように、衝突面２４ａに凹部２４ｄを設ける。なお、凹部２４ｄは、衝突面２４ａの略中央に設ける。さらになお、この凹部２４ｄは、略中央側に向かってテーパ状に形成されていることが望ましい。
【００３７】
これにより、凹部２４ｄによって燃料を収容することが容易となる。しかも、凹部２４ｄを衝突面２４ａの略中央に設けるので、衝突面２４ａの内部から確実に燃料の補填が図れる。さらに、全面密着する状態を防止することが容易となる。さらになお、この凹部２４ｄを挟んで、スットパ２４とアーマチャ２３とが密着状態となったとしても、凹部２４ｄに収容可能な燃料の所定の体積に対し、微小な体積変化から所定の負圧を発生させるのは容易ではなく、したがって、負圧発生を回避可能である。
【００３８】
さらに、略中央の外側にある衝突面２４ａの部分は全周に渡って当接に有効な面積を確保することが容易となる。従って、ストッパ２４によるアーマチュア２３の位置規制の安定化が図れ、アーマチュア２３の位置規制に係わる信頼性の向上が図れる。
【００３９】
さらになお、凹部２４ｄの形状として、上記略中央側に向かってテーパ状に形成することで、ストッパ２４からアーマチャ２３を引き離す際に、ストッパ２４とアーマチャ２３の間に流入する燃料の流れは、凹部２４ｄのない従来の衝突面での燃料の流れとほぼ同じとなる。したがって、負圧発生の回避を図れるとともに、燃料の流れ等に起因したエロージョン等の信頼性低下の防止が図れる。
【００４０】
以上本実施形態で説明した衝突面２４ａに燃料を導く手段としては、第１の実施形態のように直接的に燃料を導く経路を設ける構成に限らず、第２の実施形態のように燃料を収容する経路であってもよく、燃料を導くことが可能な経路を有するものであればいずれでもよい。
【００４１】
さらになお、燃料を収容する経路を有する構成としては、第２の実施形態で説明したストッパ２４の衝突面２４ａ（詳しくは、凹部２４ｄ）をテーパ状に形成する構成に限らず、アーマチャ２３の上端面（詳しくは、当接部２３ｂ）をテーパ状に形成する構成としてもよい。この構成によっても、第２の実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００４２】
さらになお、本発明を適用する電磁弁として、少なくとも、略カップ状に形成され、その開口端１２ａがボディバルブ１１に当接、離間可能なスプールバルブ１２を備えたものに好適である。これにより、燃料噴射装置１００に本発明の電磁弁１を用いる場合、内燃機関へ噴射される高圧燃料の噴射特性に係わる応答性の向上およびばらつき抑制が図れる。例えば、高圧燃料の圧力を低下させることで燃料噴射を終了させる場合、スプールバルブ１２のリフトが同一であっても、開口端１２ａの大きさに応じて、高圧燃料の低下速度を変化させることが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の電磁弁の構成を表す断面図である。
【図２】図１に示す発明の要部である可動子およびストッパ周りを示す部分拡大断面図である。
【図３】第２の実施形態の電磁弁の構成を表す断面図である。
【図４】図２に示す可動子およびストッパ周りを示す部分拡大断面図である。
【図５】従来の電磁弁の動作、特に可動子およびストッパに係わる動作を示す図であって、図５（ａ）から図５（ｄ）は可動子の各移動の過程を示す断面図、図５（ｅ）は、電磁弁の開弁、閉弁の特性を、可動子のリフトによって示す弁リフト波形のグラフである。
【図６】図５に示す可動子およびストッパ周りを示す部分拡大断面図である。
【符号の説明】
１電磁弁
１１ボディバルブ（弁座）
１１ａシート部
１２スプールバルブ（弁閉鎖体）
１２ａ開口端
２１コア
２２電磁コイル
２３アーマチャ（可動子）
２３ａ当接部
２４ストッパ
２４ａ衝突面
２４ｂ、２４ｃ縦孔、横孔
２４ｄ凹部
４０付勢スプリング
１００燃料噴射装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electromagnetic valve, and more particularly to an electromagnetic valve used in a fuel injection device that supplies high-pressure fuel to an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
As an electromagnetic valve, for example, an electromagnetic valve that is used in a fuel injection pump as a fuel injection device of a diesel engine and performs injection control of high-pressure fuel injected into an internal combustion engine is known. In recent years, this type of solenoid valve requires high responsiveness in order to increase the pressure of the injected fuel and satisfy its injection characteristics due to social demands such as exhaust gas purification.
[0003]
The solenoid valve is configured to include a valve portion that circulates and shuts off the high-pressure fuel and an electromagnetic drive portion that drives the valve portion. In order to improve the responsiveness of opening and closing the valve portion, the electromagnetic drive portion , That is, the movement speed of the armature as a mover constituting the electromagnetic drive unit is improved (see FIG. 5). When the armature hits a stopper that regulates the lift when the valve portion is opened, the impact force that the armature exerts on the stopper increases as the moving speed increases.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the configuration according to the prior art, there is a problem that the contact portion between the armature and the stopper is elastically deformed by the impact force, and as a result, both contact portions are in close contact with each other. As a result, when the armature is to be separated from the stopper by closing the valve, that is, by exciting the electromagnetic coil, negative pressure may be generated on the entire contact surface. When the negative pressure is generated, the armature to be separated from the stopper is stuck by the negative pressure, resulting in variations in the timing of starting the valve closing and fully closing the valve. As a result, there is a problem that response time varies (see FIG. 5E).
[0005]
The present invention has been made in view of such circumstances. Accordingly, an object of the present invention is to provide an electromagnetic valve capable of improving responsiveness and suppressing variation in response time.
[0006]
Another object is to provide an electromagnetic valve capable of improving responsiveness and suppressing variation in response time and improving reliability.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to claim 1 of the present invention, a core made of a magnetic material, an electromagnetic coil, a mover, and a stopper capable of restricting movement of the mover are provided, and the mover cooperates with a stationary valve seat. An electromagnetic valve that collides toward the collision surface of the stopper when the valve closing body is operated and the excitation of the electromagnetic coil is released, and the stopper can guide the fluid to the collision surface that contacts the mover It has a simple route.
[0008]
As a result, when the mover collides with the stopper, it is possible to avoid the entire contact surface of the collision surface contacting the mover. Even if the entire surface is in close contact, it is possible to suppress the generation of negative pressure generated when the mover is pulled away from the stopper that is in close contact with the entire surface by the fluid guided to the path provided on the collision surface. Therefore, it is possible to suppress variations in the behavior time from the start to the end of movement of the mover, that is, the response time of the valve, due to the generation of negative pressure.
[0009]
According to the first aspect of the present invention, the stopper includes a horizontal hole substantially parallel to the collision surface and a vertical hole that opens from the horizontal hole toward the collision surface, and the vertical hole guides the fluid to the collision surface. Is a possible route.
[0010]
Thereby, it becomes easy to guide the fluid from the vertical hole to the collision surface through the horizontal hole.
[0011]
Furthermore, as a means for forming a path for guiding fluid to the collision surface on the collision surface, a part of the contactable area of the collision surface that contacts the movable element may be an opening that opens a vertical hole. Therefore, it is easy to secure an effective area that makes the collision surface of the stopper contact the movable element. That is, it is possible to suppress variation in response time and improve reliability.
[0017]
According to the second aspect of the present invention, the valve closing body is formed in a substantially cup shape, and the valve closing body is urged toward the movable element in the interior defined by the valve seat and the valve closing body. A biasing spring is arranged.
[0018]
It is suitable for an electromagnetic valve having a valve closing body which is formed at least in a substantially cup shape and whose open end is in contact with and can be separated from the valve seat. Thereby, for example, when the solenoid valve of the present invention is used in a fuel injection device, it is possible to improve responsiveness and suppress variations in the injection characteristics of high-pressure fuel injected into the internal combustion engine. For example, when fuel injection is terminated by reducing the pressure of a high-pressure fluid, such as high-pressure fuel, the high-pressure fuel is reduced according to the size of the cup-shaped opening end even if the lift of the valve closing body is the same. It becomes easy to change the speed.
[0019]
The urging spring disposed inside the valve seat and the valve closing body causes the valve closing body to cooperate with the valve seat and constitutes an operating force generating means for the mover that operates the valve closing body. To do.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The embodiment which actualized the solenoid valve of the present invention is described according to a drawing.
[0021]
(First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the electromagnetic valve of the present embodiment. FIG. 2 is a partial enlarged cross-sectional view showing the periphery of the mover and the stopper, which is the main part of the invention shown in FIG.
[0022]
As shown in FIG. 1, the solenoid valve 1 is attached to a fuel injection device 100 that injects and supplies high-pressure fuel to an internal combustion engine via a fuel injection valve (not shown). The electromagnetic valve 1 is not limited to the fuel injection device 100 that injects and supplies high-pressure fuel, but may be used in a drive device that is driven by a pressure medium such as a high-pressure fluid or a supply device that supplies the pressure medium. . Further, the electromagnetic valve 1 may be one that depressurizes the pressure of the high-pressure fluid to a predetermined pressure, or one that adjusts the flow rate characteristic of the high-pressure fluid, and any one that adjusts the flow rate of the high-pressure fluid.
[0023]
The electromagnetic valve 1 described in the present embodiment is configured so that the high-pressure fuel pumped by a pumping means (not shown) inside the fuel injection device 100 has a predetermined fuel pressure (specifically, injection pressure characteristics). The flow rate shall be adjusted. The fuel injection device 100 is provided with a mounting portion (hereinafter referred to as a valve casing) 102 to which the electromagnetic valve 1 is attached. The valve casing 102 is connected to the storage chamber 121 and the storage chamber 121 for storing the electromagnetic valve 1. An inflow side fluid passage 122 and an outflow side fluid passage 123 to the solenoid valve 1 are provided. The inflow side fluid passage 22 and the outflow side fluid passage 23 through which the pressure medium flows are partitioned by contact with the accommodation chamber 121 of the electromagnetic valve 1 (specifically, the body valve 11 via the gasket 60). Furthermore, the electromagnetic valve 1 and the storage chamber 121 are partitioned in an airtight manner by using a tightening axial force generated by screwing.
[0024]
Next, the structure of the electromagnetic valve 1 will be described below. The electromagnetic valve 1 is a substantially stepped columnar body, and includes a valve part B that circulates and shuts off fuel as a high-pressure fluid, and an electromagnetic drive part S that drives the valve part B. The valve portion B includes a body valve 11 as a valve seat, and a valve closing body (hereinafter referred to as a spool valve) 12 that can come into contact with and separate from the body valve 11. On the other hand, the electromagnetic drive unit S includes a core 21 made of a magnetic material such as a ferromagnetic material, an electromagnetic coil 22, an armature 23 as a mover, and a stopper 24 that can restrict movement of the armature 23 in one direction. It consists of
[0025]
Specifically, the housing 50 made of a nonmagnetic material is formed in a substantially stepped cylindrical shape. A screw portion 51 that can be screwed into the accommodation chamber 121 is formed on the outer periphery of the lower side of the housing 50. As shown in FIG. 1, the body valve 11 and the gasket 60 are sandwiched and screwed into the accommodation chamber 121. is doing. Further, the housing 50 is formed with a valve portion accommodation hole 52 having the same axis as the screw portion 51. The valve portion accommodation hole 52 accommodates the spool valve 12 having a cup shape. The spool valve 12 can cooperate with the body valve 11 placed by the housing 50. Note that the opening end 12a of the spool valve 12 abuts and separates from the seat portion 11a of the body valve 11 so that the fuel guided from the fuel passage 11b formed in the body valve 11 is circulated and blocked. An urging spring 40 is disposed in the spring chamber Sb defined by the spool valve 12 and the body valve 11. The opening end 11a and the seat portion 12a are always urged by the urging spring 40 in a direction away from each other. The urging spring 40 is arranged to urge the spool valve 12 toward the armature 23 side. This urging spring 40 is a means for generating an operating force of the armature 23 that operates the spool valve 12 while allowing the spool valve 12 to cooperate with the body valve 11 (specifically, when the electromagnetic coil 22 is not energized).
[0026]
The fuel passage 11b is formed in a T shape in the body valve 11 and opens into the spring chamber Sb shown in FIG. Further, on the downstream side, a fuel passage δ is formed between the spool valve 12 and the valve portion housing hole 5, and the fuel passage δ can communicate with the armature chamber Sa shown in the upper part of FIG. Furthermore, an inner passage 54 that penetrates the lower portion of the housing 50 in a substantially radial direction is formed downstream of the fuel passage δ, and the inner passage 54 communicates with the outflow side fluid passage 123. Thus, when the valve portion B is opened, the fuel introduced from the inflow side fluid passage 122 into the electromagnetic valve 1, that is, the valve portion B flows out to the outflow side fluid passage 123.
[0027]
On the other hand, the core 21 is disposed on the upper portion of the housing 50, and the electromagnetic coil 22 is accommodated on the upper end side of the core 21. The electromagnetic coil 22 and the core 21 constitute a so-called electromagnet C. The central portion of the core 21 is hollow, and a rod 23a extending in the vertical direction in FIG. 1 is slidably disposed. An armature 23 is integrally attached to the upper end of the rod 23a, and the lower end is engaged with the spool valve 12. The armature 23 is attracted to the upper end side of the core 22 in a state where the electromagnetic coil 22 is excited. As a result, the opening end 11a and the seat portion 12a are resisted against the biasing force of the biasing spring 40 via the rod 23a. Is closed. On the other hand, the opening end 11a and the seat portion 12a are opened by the urging force of the urging spring 40 in a state where the excitation of the electromagnetic coil 22 is released, and the armature 23 is integrated with the spool valve and moves upward in FIG. Moving. The movement of the upper end of the armature 23 (specifically, the contact portion 23b) is restricted by colliding with the collision surface 24a of the stopper 24. The stopper 24 is provided on a cover 53 that forms the ceiling of the electromagnetic valve 1.
[0028]
The details of the stopper 24 with which the armature 23 collides in a state where the excitation of the electromagnetic coil 22 is released will be described later.
[0029]
The cover 53 has an end portion (hereinafter referred to as a terminal) 22 a extending from the electromagnetic coil 22 so as to protrude, and the cover 53 and the terminal 22 a are sealed with an insulator 59. On the other hand, an O-ring 91 is disposed on the outer periphery of the cover 53, and the cover 53 is hermetically sealed from the upper end of the housing 50 by the O-ring 91. The fuel in the armature chamber Sb shown in FIG. 1 can be introduced in an airtight manner. The armature chamber Sa constitutes a working chamber of the armature 23 that moves in response to excitation and de-energization of the electromagnetic coil 22 (energization and non-energization of the electromagnetic coil 22).
[0030]
Next, the structure around the armature 23 and the stopper 24, which is a feature of the present invention, will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a comparative example for explaining the effect of the present invention. 2 and FIG. 6 show that the movement of the armature 23 (corresponding to FIG. 5 (a) to FIG. 5 (d) shown in the conventional example), the excitation of the electromagnetic coil 22 is released, and the stopper 24 A state immediately after the contact portion 23b of the armature 23 is separated from the collision surface 24a (corresponding to FIG. 5C) is shown.
[0031]
First, the behavior of the armature 23 in the conventional solenoid valve shown in FIG. 5 will be described. When the electromagnetic coil 22 is energized, an attractive force that attracts the armature 23 is generated in the electromagnet C, and the armature 23 operates the spool valve 12 against the urging force of the urging spring 40 by this attraction force. The open end 12a and the seat portion 11a are in contact with each other and are closed. Next, when the energization to the electromagnetic coil 22 is stopped, the excitation of the electromagnetic coil 22 is released, and the electromagnet C loses its attractive force. The armature 23 and the spool valve 12 integrally start to move toward the stopper 24 by the biasing force of the biasing spring 40 (see FIG. 5A), that is, start the valve lift. Further, when the armature 23 is lifted upward in FIG. 1 by the urging force, the armature 23 collides with the stopper 24 (see FIG. 5B). As a result, the valve is fully opened. The impact force due to the collision at this time is generated by the kinetic energy of the armature 23 and the spool valve 12 and the biasing force of the biasing spring 40. Due to this impact force, the contact surface 23b of the armature 23 and the collision surface 24a of the stopper 24 are elastically deformed. In some cases, bounce is generated by the repulsive force due to this elastic deformation, and the bounce converges as the repulsive force decreases (see FIG. 5). As a result, the contact surface 23b and the collision surface 24a are brought into close contact with each other due to the elastic deformation, and the valve opening operation is completed. Then, when a predetermined valve opening period, that is, a valve opening period in which the fuel injection amount injected from the fuel injection device 100 becomes a desired injection amount, energization of the electromagnetic coil 22 is started again. That is, the electromagnetic coil 22 is excited and tries to pull away the armature 23 (specifically, the contact portion 23b) from the collision surface 24a of the stopper 24 by the attractive force of the electromagnet C (see FIG. 5C). At this time, the predetermined valve opening period is about 1 μsec, the contact portion 23b is in close contact with the collision surface 24a, and a negative pressure is generated in a minute gap immediately after the start of the separation of the contact portion 23b. For this reason, sticking due to negative pressure temporarily occurs between the armature 23 and the stopper 24. The sticking time varies depending on the magnitude of the negative pressure ΔP (see FIG. 6). As a result, the valve closing start timing varies (see FIG. 5E). As a result, until the valve closing operation is finished (see FIG. 5D), the influence of the variation is affected according to the sticking time caused by the negative pressure (see FIG. 5E). That is, in the conventional solenoid valve, the valve closing response time varies.
[0032]
On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, a horizontal hole 24c substantially parallel to the collision surface 24a and a vertical hole 24b that opens from the horizontal hole 24c toward the collision surface 24a are stopped. 24 is open. That is, it becomes easy to guide the fuel from the vertical hole 24b to the collision surface 24a through the horizontal hole 24c. As a result, compared to the conventional configuration (see FIG. 6) in which the fuel can be replenished only from the outer peripheral side of the gap at the stage where the minute gap immediately after the start of the separation of the contact portion 23b is generated, Will be able to refuel. Therefore, it is possible to suppress the generation of negative pressure that occurs when the armature 23 is pulled away from the stopper 24 that is in close contact with the entire surface. As a result, it is possible to suppress variations in the valve closing response time.
[0033]
In the present embodiment, the fuel passage having the lateral hole 24c and the vertical hole 24b that opens substantially parallel to the collision surface 24a is used as the path for guiding the fuel to the collision surface 24a. However, the fuel is guided to the collision surface 24a. It may be a fuel passage having an opening, and may be formed by one bent hole or one oblique hole.
[0034]
Further, as a means for forming a fuel passage for guiding the fuel to the collision surface 24a, it is only necessary to form the open vertical hole 24b on the collision surface 24a, so that a notch groove is extended on the collision surface 24a. Compared to the above, it is possible to suppress a decrease in the effective area of the stopper 24 that contacts the armature 23. Therefore, it is easy to secure an effective area, and thus reliability can be improved.
[0035]
(Second Embodiment)
Hereinafter, other embodiments to which the present invention is applied will be described. In the following embodiments, the same or equivalent components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated. FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the electromagnetic valve of the present embodiment. FIG. 4 is a partially enlarged cross-sectional view showing the periphery of the mover and the stopper, which are the main parts shown in FIG.
[0036]
In the second embodiment, as shown in FIG. 3 and FIG. 4, a recess 24d is provided in the collision surface 24a. The recess 24d is provided at the approximate center of the collision surface 24a. Furthermore, it is desirable that the recess 24d is formed in a tapered shape substantially toward the center side.
[0037]
Thereby, it becomes easy to accommodate the fuel by the recess 24d. In addition, since the recess 24d is provided at substantially the center of the collision surface 24a, fuel can be reliably compensated from the inside of the collision surface 24a. Furthermore, it becomes easy to prevent a state where the entire surface is in close contact. Furthermore, even if the stopper 24 and the armature 23 are in close contact with the recess 24d, a predetermined negative pressure is generated from a minute volume change with respect to a predetermined volume of fuel that can be accommodated in the recess 24d. Therefore, it is not easy to cause the negative pressure to be generated.
[0038]
Furthermore, it becomes easy to ensure an effective area for contact of the portion of the collision surface 24a located substantially outside the center over the entire circumference. Therefore, the position regulation of the armature 23 by the stopper 24 can be stabilized, and the reliability related to the position regulation of the armature 23 can be improved.
[0039]
Furthermore, by forming the concave portion 24d into a tapered shape toward the substantially central side, when the armature 23 is pulled away from the stopper 24, the flow of fuel flowing between the stopper 24 and the armature 23 is reduced to the concave portion 24d. This is almost the same as the flow of fuel at the conventional collision surface without 24d. Therefore, generation of negative pressure can be avoided, and reliability such as erosion caused by fuel flow can be prevented from being lowered.
[0040]
As described above, the means for guiding the fuel to the collision surface 24a described in the present embodiment is not limited to the configuration in which the fuel guiding path is directly provided as in the first embodiment, but the fuel as in the second embodiment. The path may be a housing path, and any path may be used as long as it has a path capable of guiding the fuel.
[0041]
Furthermore, the configuration having the path for accommodating the fuel is not limited to the configuration in which the collision surface 24a (specifically, the concave portion 24d) of the stopper 24 described in the second embodiment is formed in a tapered shape. It is good also as a structure which forms an end surface (specifically contact part 23b) in a taper shape. Also with this configuration, the same effect as in the second embodiment can be obtained.
[0042]
Furthermore, the electromagnetic valve to which the present invention is applied is suitable for at least a substantially cup-shaped solenoid valve having an open end 12 a that can contact and separate from the body valve 11. As a result, when the solenoid valve 1 of the present invention is used in the fuel injection device 100, it is possible to improve the responsiveness and suppress variations in the injection characteristics of the high-pressure fuel injected into the internal combustion engine. For example, when the fuel injection is terminated by reducing the pressure of the high-pressure fuel, even if the lift of the spool valve 12 is the same, the rate of decrease of the high-pressure fuel can be changed according to the size of the opening end 12a. It becomes easy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a solenoid valve according to a first embodiment of the present invention.
2 is a partial enlarged cross-sectional view showing the periphery of a mover and a stopper which are the main parts of the invention shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a solenoid valve according to a second embodiment.
4 is a partially enlarged cross-sectional view showing the periphery of the mover and stopper shown in FIG.
FIG. 5 is a view showing the operation of a conventional solenoid valve, particularly the operation related to the mover and the stopper, and FIGS. 5 (a) to 5 (d) are sectional views showing the process of each movement of the mover; FIG. 5E is a graph of a valve lift waveform showing the characteristics of the opening and closing of the electromagnetic valve by the lift of the mover.
6 is a partially enlarged cross-sectional view showing the periphery of the mover and stopper shown in FIG.
[Explanation of symbols]
1 Solenoid valve 11 Body valve (valve seat)
11a Seat part 12 Spool valve (valve closing body)
12a Open end 21 Core 22 Electromagnetic coil 23 Armature (movable element)
23a Contact part 24 Stopper 24a Collision surface 24b, 24c Vertical hole, Horizontal hole 24d Recess 40 Energizing spring 100 Fuel injection device

Claims

磁性材料よりなるコアと、電磁コイルと、可動子と、前記可動子の移動を規制可能なストッパとを備え、
前記可動子が、定置の弁座と協働する弁閉鎖体を操作し、前記電磁コイルの励磁が解除された状態で前記ストッパの衝突面に向かって衝突する電磁弁であって、
前記ストッパは、
前記可動子に当接する前記衝突面に、流体を導くことが可能な経路を備えるものであって、
前記衝突面に略平行な横孔と、前記横孔から前記衝突面に向けて開口する縦孔とを備えており、
前記縦孔は、前記衝突面に流体を導くことが可能な前記経路であることを特徴とする電磁弁。A core made of a magnetic material, an electromagnetic coil, a mover, and a stopper capable of restricting movement of the mover;
The mover is a solenoid valve that operates a valve closing body that cooperates with a stationary valve seat and collides toward a collision surface of the stopper in a state where excitation of the electromagnetic coil is released,
The stopper is
A path capable of guiding fluid to the collision surface contacting the mover ;
A horizontal hole substantially parallel to the collision surface, and a vertical hole opening from the horizontal hole toward the collision surface,
The electromagnetic valve according to claim 1, wherein the vertical hole is the path through which a fluid can be guided to the collision surface .

前記弁閉鎖体は、略カップ状に形成されており、
前記弁座と前記弁閉鎖体とで区画される内部には、前記弁閉鎖体を前記可動子側に付勢する付勢スプリングが配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。 The valve closing body is formed in a substantially cup shape,
2. The electromagnetic wave according to claim 1, wherein a biasing spring that biases the valve closing body toward the movable element is disposed in an interior defined by the valve seat and the valve closing body. valve.