JP6800238B2 - 燃料噴射装置 - Google Patents
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Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
Claims (5)
- 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、
前記中間部材を開弁方向に付勢する中間部材用ばねと、
前記中間部材用ばねの一端を支持するストッパと、を備え、
前記ストッパは、前記可動鉄心に対して前記弁体の開閉方向に相対移動可能となっており、
前記中間部材用ばねは、前記弁体の開閉方向において前記ストッパと前記中間部材との間に配置されており、
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。 - 請求項1に記載の電磁弁において、
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。 - 請求項1に記載の電磁弁において、
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。 - 請求項1に記載の電磁弁において、
前記中間部材は、前記弁体の閉弁方向側側面と当接するとともに、前記可動鉄心の閉弁方向側側面と当接し、前記中間部材用ばねにより前記弁体及び前記可動鉄心を開弁方向に付勢するようになってい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、
前記ストッパと、前記弁体が接離する弁部を有するノズル体とは当接していることを特徴とする電磁弁。
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