JP6571410B2

JP6571410B2 - 電磁弁

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Publication number: JP6571410B2
Application number: JP2015129463A
Authority: JP
Inventors: 義人安川; 明靖宮本; 威生三宅; 貴敏飯塚; 真士菅谷; 清隆小倉; 安部　元幸; 元幸安部
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Filing date: 2015-06-29
Publication date: 2019-09-04
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Description

本発明は、内燃機関に用いられ、主に燃料を噴射する電磁弁に関する。

本技術分野の背景技術として、特開２０１２−９７７２８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可動ストッパを設けている。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。

特開２０１２−９７７２８号公報

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ストッパ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。

しかしながら、閉弁後に可動子が下方向へ変位を続け、閉弁待機状態への復帰時に可動子の速度が速く、弁体上部の部材を持ち上げてしまうために、噴射間隔が短くなる場合に、上記変位方向の隙間が小さくなり、開弁挙動が安定しないという課題があった。

そこで、本発明の目的は、噴射間隔が短くなった場合でも、弁体の開弁動作を安定して行えるように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の電磁弁は、弁座と当接、離間して燃料を封止する弁体と、弁体と離間可能な可動鉄心と、前記可動鉄心と対向して配置される固定鉄心と、を備え、前記弁体を前記弁座の側に向かって付勢する第１ばね部材と、前記可動鉄心を前記固定鉄心に向かって付勢する第２ばね部材と、前記可動鉄心に対して前記弁座の側に配置され、閉弁状態において前記可動鉄心と変位方向に隙間を介して配置されるストッパ部と、を備え、前記隙間は、前記弁体の開弁後に、前記可動鉄心が閉弁方向に変位する際に、前記ストッパ部に衝突するように設定され、閉弁状態において、前記弁体と前記可動鉄心との間には変位方向の予備ストローク隙間が形成され、前記ストッパ部における前記可動鉄心と対向する対向面の面積は、前記可動鉄心の水平方向における面積の２５から６０％であり、前記可動鉄心と前記弁体とを内包する中空のノズル体を備え、前記ストッパ部は、前記弁体と前記ノズル体とで挟まれた空間において前記弁体よりも前記弁体に対向する前記ノズル体の内周面に近い外周側に設けられ、前記可動鉄心の前記水平方向における外周側の下面と衝突する。

本発明の構成によれば、噴射間隔が短くなった場合でも、弁体の開弁動作を安定して行えるようにすることが可能である。

本発明の第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１に示す燃料噴射装置の電磁駆動部を拡大して示す断面図である。本発明の実施例における、噴射指令パルスに対応した、可動部の動作を説明した図である。本発明の第１実施例に係る発明の効果を示す図である。本発明の第２実施例に係る燃料噴射装置の構造を示す断面図であり、燃料噴射装置の電磁駆動部を拡大して示す断面図である。

以下、本発明に係る実施例について説明する。

図１及び図３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（電磁弁）の構成について説明する。本実施例の目的は、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（電磁弁）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。

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は可動部の動作を説明した図である。図３（ａ）は噴射指令パルスのＯＮ−ＯＦＦ状態を示し、（ｂ）はプランジャロッド１０２の閉弁状態を変位０として、プランジャロッド１０２と可動鉄心４０４の変位を示している。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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部にストッパ部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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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を可動鉄心の凹部の底面４０４ｂ’と当接している。太径部の下面１０２ｃと可動鉄心凹部４０４ｂの底面４０４ｂ’の間には隙間ｇ１（予備ストローク隙間）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の上面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。可動鉄心４０４の下方にはノズル体３００ｂの一部でありノズル体３００ｂの外周側より内周側空洞部まで内周側へ３１１ａの径部までストッパ部３１１が構成されている。閉弁状態において、可動鉄心４０４の下面４０４ａとストッパ部３１１の間にはｇ３の隙間を有する。

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を下方向に付勢している。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を上方向に付勢している。

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。

（動作説明）
次に本実施例における燃料噴射装置１００の動作及び本実施例の特徴について説明する。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を用いて説明する。

（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を閉弁方向に付勢する第１ばね部材４０５と、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により、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の上端面４０４ｃと固定鉄心４０１の下端面４０１ｇとの間には、隙間ｇ２を有する。可動鉄心４０４の凹部４０４ｂの平面４０４ｂ’プランジャロッド太径部の下面１０２ｃとの間には隙間ｇ１を有する。ｇ１とｇ２の関係は、ｇ２＞ｇ１と構成されている。

閉弁状態において、可動鉄心４０４の下面４０４ａとストッパ部３１１の間にはｇ３の隙間を有する。ｇ３の隙間は、プランジャロッド１０２の開閉弁動作の後に、可動鉄心４０４のみが下方向に変位する際に、ストッパ部３１１に衝突するように設定されている。

すなわち本実施例の電磁弁（燃料噴射装置）は、弁座３０１ａと当接、離間して燃料を封止する弁体３０３と、弁体３０３と離間可能な可動鉄心４０４と、可動鉄心４０４と対向して配置される固定鉄心４０１と、を備える。また弁体３０３を弁座３０１ａの側に向かって付勢する第１ばね部材４０５と、可動鉄心４０４を固定鉄心４０１に向かって付勢する第２ばね部材４０７と、可動鉄心４０４に対して弁座３０１ａの側に配置され、閉弁状態において可動鉄心４０４と変位方向に閉弁状態隙間ｇ３を介して配置されるストッパ部３１１と、を備える。そして閉弁状態隙間ｇ３は、弁体３０３の開弁後に、可動鉄心４０４が閉弁方向に変位する際に、ストッパ部３１１に衝突するように設定される。

つまり本実施例の電磁弁は、閉弁状態において弁体３０３と軸方向に予備ストローク隙間ｇ１を介して配置され、開弁方向に移動することで弁体３０３と軸方向に接触する可動鉄心４０４と、可動鉄心４０４に対して弁シート部（弁座３０１ａ）の側に配置され、閉弁状態において可動鉄心４０４と軸方向に閉弁状態隙間ｇ３を介して配置されるストッパ部３１１と、を備えたものである。そして、この閉弁状態隙間ｇ３は、開弁後に可動鉄心４０４が閉弁方向に戻る際にストッパ部３１１に衝突するように設定されることを特徴とする電磁弁。

（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、プランジャロッドの太径部下面１０２ｃに当接するまでｇ１だけ変位する（４０４Ｄ１）。なお、この際、プランジャロッド１０２は動かない（１０２Ｄ１）。

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）。

その後、プランジャロッド１０２が、ｇ２-ｇ１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、プランジャロッド１０２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は上方へ（３Ｄ）可動鉄心４０４は下方へ（３Ｄ’）変位しその後ｇ２−ｇ１の変位に安定する（３Ｅ）。

（作用、効果）
本実施例において、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の凹部の面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は下方向へ運動するが、中間部材４１４及びプランジャロッド１０２は上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は下方向に（３Ｄ’）、プランジャロッド１０２は上方向に（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、可動子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。

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、下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、プランジャロッドは弁座３０１ａに当接して閉弁を完了する（１０２Ｄ２）。

可動鉄心４０４は、閉弁後に初期位置であるｇ１まで移動した後（４０４Ｄ２）さらに下方向へ変位し、ｇ３＋ｇ１の位置にてストッパ部３１１に衝突する。この衝突により、閉弁後の下方移動中に有する運動エネルギーが減じられ速度が小さくなり、跳ね返り、ｇ１の位置に停止する（４０４Ｄ３）。この作用により、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。つまり、開弁状態隙間ｇ３を使い、可動鉄心４０４がストッパ部３１１に接近した際のスクイズ効果、又は衝突によりエネルギー散逸を可能とする。これにより予備ストローク隙間ｇ１を確保できるので、短いパルス間隔においても噴射が可能となる。

閉弁状態において、可動鉄心４０４の下面４０４ａとストッパ部３１１の間にはｇ３の隙間を有している。そのため、可動鉄心４０４が開閉弁動作後の下方移動中にストッパ部３１１に衝突した時において、可動鉄心４０４の凹部４０４ｂの平面４０４ｂ’プランジャロッド太径部の下面１０２ｃとの間の隙間は、閉弁状態の隙間ｇ１より大きくなっている。このため、ｇ１の位置にまで戻るまでに、下方変位時に有していた運動エネルギーを散逸させる事が可能となり、ｇ１の位置に停止する事が可能となる。よって、隙間ｇ１が短くなる事が抑制されるため、開弁の動作の安定性が向上する。

なお、ストッパ部３１１が無い場合は、４０４Ｄ４に示されるように、下方への変位を続け、ｇ１に速度を有した状態で戻り、ｇ１では停止せず上方へ変位し、閉弁状態における可動鉄心４０４とプランジャロッド１０２の変位方向の隙間が小さい状態が発生する。

なお、本発明者らは、上記閉弁状態において、可動鉄心４０４の下面４０４ａとストッパ部３１１の間の隙間ｇ３は、式１以下になる必要がある事を見出した。式中の記号は、以下の物理量とした。閉弁状態における、第１ばね部材４０５の下方付勢力をＦｓｓｐ、第３ばね部材４０６の下方付勢力をＦｍｓｐ、第２ばね部材４０７の上方付勢力をＦｚｓｐ、閉弁状態に可動鉄心４０４、プランジャロッド１０２、中間部材４１４に作用するばね力の下方向を正とした合計をＦ、プランジャロッド１０２の質量をｍｐ、中間部材４１４の質量をｍｓ、可動鉄心４０４の質量をｍａとし、可動部品の質量の合計をＭとした。なお、ｇ１、ｇ２は前記の通り以下の関係となっている。ｇ１は可動鉄心４０４の凹部４０４ｂの平面４０４ｂ’プランジャロッド太径部の下面１０２ｃとの間の隙間、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。

ｇ３ < Ｆ/Ｍ * ｍａ/Ｆｚｓｐ * (ｇ２-ｇ１) - ｇ１・・・（１）

すなわち、ｇ３が可動鉄心４０４の閉弁後における下方変位長さよりも短く設定することで、可動鉄心４０４がストッパ部３１１に衝突することになり、閉弁後の下方変位中に有する運動エネルギーが減じられ、速度が小さくなり、ストッパ部３１１において跳ね返り、ｇ１の位置に停止する事が可能となる。この作用により、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。

さらには、本実施例の構成において、ストッパ部３１１における可動鉄心４０４の下面４０４ａと対向する対向面の水平方向の断面積は、可動鉄心４０４の下面４０４ａの水平方向の断面積の２５〜６０％であると良いということを本発明者らは見出した。

図４は、横軸にストッパ部３１１の面積と可動鉄心４０４の下面４０４ａの比、縦軸に閉弁後の可動鉄心４０４の下方変位開始時の速度に対しての速度低下率を１４００として示している。ストッパ部３１１の断面積が可動鉄心４０４の下面４０４ａの断面積に対して大きくなってくると、衝突時に流体ダンパの効果が働き、速度が低くなる。速度が低下した状態で、ストッパ部３１１に衝突し、可動鉄心４０４は閉弁待機状態であるｇ１に戻る。そのため、可動鉄心４０４と弁体１０２との閉弁状態における予備ストローク隙間ｇ１が短くなる事が抑制されるため、開弁の動作の安定性が向上する。

また、本実施例の構成において、ストッパ部３１１は可動鉄心４０４や弁体３０３を内包するノズル体３００ｂと一体で外周方向から内周方向に向かって形成されることにより、ノズル体３００ｂの加工により、閉弁状態における可動鉄心４０４とストッパ部３１１の閉弁状態隙間ｇ３を決定する事が可能であり、部品の追加等なく簡易な方法で性能を向上させる事が可能となる。

また、本実施例の構成において、中間部材の外径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を中間部材の段差高さ４１４ｈとプランジャロッド太径部の高さ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。

なお、本実施例において、可動鉄心凹部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の上下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。

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。

図５を用いて、本発明に関わる第２の実施例について説明する。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。

第１の実施例との差異は、ストッパ部材２４００がプランジャロッド１０２に接合されており、内周側から外周側へ向かいストッパ部２４００が構成されていることである。可動鉄心４０４の下面４０４ａとストッパ部２４００の上面２３１１で衝突することである。また、可動鉄心４０４を上方へ付勢する第２のばね部材２４０７の指示位置はノズル体３００ｂに設けられた平面部２３００ｄにより支持され、可動鉄心４０４を上方へ付勢している。

本実施例の構成にすることによって、可動鉄心４０４と衝突するストッパ部材２４００の位置を部品組立ての調整工程で決定する事ができるため、部品単体への精度の要求緩める事が可能となり、部品の簡素化が図れる。

本発明によっても、開閉弁動作の後に、可動鉄心４０４のみが下方に変位する間にストッパ部２４００と衝突する。この衝突により、閉弁後の下方移動中に有する運動エネルギーが減じられ速度が小さくなり、ｇ１の位置に停止することで、閉弁時の予備ストローク隙間ｇ１が短くなることがなく、噴射量の安定性を向上する事が可能となる。

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…ストッパ部
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

Claims

弁座と当接、離間して燃料を封止する弁体と、弁体と離間可能な可動鉄心と、前記可動鉄心と対向して配置される固定鉄心と、を備えた電磁弁において、
前記弁体を前記弁座の側に向かって付勢する第１ばね部材と、
前記可動鉄心を前記固定鉄心に向かって付勢する第２ばね部材と、
前記可動鉄心に対して前記弁座の側に配置され、閉弁状態において前記可動鉄心と変位方向に隙間を介して配置されるストッパ部と、を備え、
前記隙間は、前記弁体の開弁後に、前記可動鉄心が閉弁方向に変位する際に、前記ストッパ部に衝突するように設定され、
閉弁状態において、前記弁体と前記可動鉄心との間には変位方向の予備ストローク隙間が形成され、
前記ストッパ部における前記可動鉄心と対向する対向面の面積は、前記可動鉄心の水平方向における面積の２５から６０％であり、
前記可動鉄心と前記弁体とを内包する中空のノズル体を備え、
前記ストッパ部は、前記弁体と前記ノズル体とで挟まれた空間において前記弁体よりも前記弁体に対向する前記ノズル体の内周面に近い外周側に設けられ、前記可動鉄心の前記水平方向における外周側の下面と衝突することを特徴とする電磁弁。
請求項１に記載の電磁弁において、
前記ストッパ部は、前記第２ばね部材の外径よりも外側に設けられることを特徴とする電磁弁。
請求項１に記載の電磁弁において、
前記ストッパ部は前記ノズル体と一体に形成されることを特徴とする電磁弁。
請求項１に記載の電磁弁において、
前記隙間をｇ３、前記弁座の側への方向を正として可動部材へ作用する付勢力の合計をＦ、前記第２ばね部材の上方付勢力をＦｚｓｐ、前記可動部材の質量の合計をＭ、前記可動鉄心の質量をｍａ、閉弁状態における前記可動鉄心と前記固定鉄心の変位方向の隙間をｇ２、閉弁状態における前記弁体と前記可動鉄心の変位方向の隙間をｇ１とした場合に、
ｇ３ < Ｆ/Ｍ * ｍａ/Ｆｚｓｐ * (ｇ２-ｇ１) - ｇ１・・・（１）
となることを特徴とする電磁弁。
請求項１に記載の電磁弁において、
前記ストッパ部は前記ノズル体と一体で外周方向から内周方向に向かって形成されることを特徴とする電磁弁。