WO2024127558A1 - 電磁式燃料噴射弁 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an electromagnetic fuel injection valve suitable for a direct injection injector that employs a hammering mechanism.
- valve disc and the opening stopper overshoot due to their inertia.
- the compressive deformation of the return spring increases, causing a further overshoot return due to the repulsive force of the return spring.
- the valve disc that has made the overshoot return is then settled into the opening position when the movable core is pulled back again by the fixed core.
- the object of the present invention is to suppress overshoot and overshoot return in an electromagnetic fuel injection valve. Another object of the present invention is to reduce the fluid pressure acting on the valve body as much as possible.
- the electromagnetic fuel injection valve of the present invention comprises: a valve housing having a fuel injection hole and a valve seat; a valve body that is lifted from a valve-closing position in contact with the valve seat to a valve-open position in response to excitation of a coil to enable injection of fuel from the fuel injection hole; a return spring for returning the valve body to the valve closing position,
- a lift of the valve body to the valve open position is achieved by stabilizing an overshoot and an overshoot return that occur upon the lift
- the return spring is an unequal pitch coil spring having a small pitch portion and a large pitch portion
- the small pitch section is characterized in that it exhibits a fully compressed state when the lift amount of the valve body is equal to or greater than a first lift amount which is smaller than the valve opening lift amount corresponding to the valve open position, and the large pitch section acts when the lift amount is equal to or greater than a second lift amount which is equal to or less than 1/2 of the valve opening lift amount.
- valve disc when the coil is not energized, the valve disc is positioned in a closed position by the return spring. When the coil is energized, the valve disc is lifted to an open position. This lift is achieved by settling the overshoot and overshoot return that occurs during the lift.
- the lift amount of the valve disc increases, and until it reaches the first lift amount, the small pitch section of the return spring, which has a small spring constant, functions to quickly increase the lift amount.
- the small pitch section becomes fully compressed and stops functioning.
- the large pitch section which has a large spring constant, comes into play.
- the small pitch section can be made to function until the lift amount reaches the first lift amount, and then the large pitch section can be made to function immediately.
- the large pitch section which has a large spring constant, suppresses an increase in the lift amount of the valve body even before overshoot occurs. Therefore, overshoot and overshoot return can be effectively suppressed.
- the spring constant of the large pitch section may be seven times or more the spring constant of the small pitch section.
- the pressing force of the large pitch section which is seven times or more the pressing force of the small pitch section, can more effectively suppress overshoot and overshoot return, and more effectively reduce the variation in the flow rate.
- the large pitch portion may be located upstream of the return spring. This allows fuel supplied from the upstream side toward the inside of the return spring to flow more quickly to the outside of the return spring through the large pitch interval of the upstream large pitch portion. This more effectively reduces the fluid pressure applied to the valve body, making it possible to more effectively improve the maximum operating fuel pressure of the electromagnetic fuel injection valve.
- FIG. 1 is a cross-sectional view of an electromagnetic fuel injection valve according to a first embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a portion of FIG. 1 in a closed state of the valve.
- FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a portion of FIG. 1 in an open state.
- 1 is a graph showing the relationship between load and deflection in a return spring with an uneven pitch.
- 4 is a graph showing the relationship between the number of turns and the spring constant of a return spring.
- FIG. 2 is a front view showing a specific example of a return spring used in the electromagnetic fuel injection valve of FIG. 1 .
- 4 is a graph showing a change in the lift amount of a valve body with respect to time when the electromagnetic fuel injection valve of FIG. 1 is in an open state.
- FIG. 7B is an enlarged view of a portion of the graph in FIG. 7A.
- Fig. 1 shows an electromagnetic fuel injection valve according to one embodiment of the present invention.
- this electromagnetic fuel injection valve 1 comprises a valve housing 4 in which a fuel nozzle 2 (fuel injection hole) and a valve seat 3 are formed, a valve body 6 that enables fuel injection from the fuel nozzle 2 by lifting it from a closed position in contact with the valve seat 3 to an open position in response to excitation of a coil 5, and a return spring 7 that returns the valve body 6 to the closed position in contact with the valve seat 3.
- the lift of the valve body 6 to the open position is achieved by settling the overshoot and overshoot return that occur during the lift.
- the valve body 6 is composed of a rod 9 connected to a valve portion 8 that cooperates with the valve seat 3.
- the electromagnetic fuel injection valve 1 also includes a hollow fixed core 10 connected to the upstream end of the valve housing 4, a movable core 12 that faces an attraction surface 11 of the fixed core 10 and is slidably fitted onto the rod 9, and a valve-opening stopper 13 that is fixed to the rod 9 and comes into contact with the movable core 12 that is attracted to the attraction surface 11 when the coil 5 is energized, thereby opening the valve body 6.
- valve-closing stopper 14 is fixed to the rod 9 closer to the valve seat 3 than the valve-opening stopper 13.
- An auxiliary spring 15 is provided between the valve-opening stopper 13 and the movable core 12 to exert a spring force that moves the movable core 12 away from the valve-opening stopper 13 and into contact with the valve-closing stopper 14 when the coil 5 is not energized.
- the small pitch section 16 is in a fully compressed state when the lift amount of the valve body 6 is equal to or greater than a first lift amount that is smaller than the valve opening lift amount corresponding to the open valve position, and the large pitch section 17 is in operation when the lift amount is equal to or greater than a second lift amount that is equal to or less than half the valve opening lift amount.
- Figure 4 shows the relationship between load and deflection in such an unequal pitch return spring 7. As shown by the graph curve in Figure 4, when the load applied to the return spring 7 is equal to or less than the load L1 corresponding to the first lift amount at which the small pitch section 16 is fully compressed, only the small pitch section 16, which has a small spring constant, deflects, so the amount of deflection relative to the change in load is large.
- the load L2 corresponding to the second lift amount at which the large pitch section 17 functions is equal to or less than the load L1
- the large pitch section 17 which has a large spring constant, bends, so the amount of bending relative to the change in load becomes small. Therefore, the functions of the small pitch section 16 and the large pitch section 17 can be used in a continuous manner before and after the load L1.
- Figure 6 shows a more specific example of a return spring 7 configured by selecting the number of turns of the small pitch section 16 and the large pitch section 17 based on the relationship between the number of turns and spring constant in Figure 5.
- the small pitch section 16 of this return spring 7 is configured with 7.5 turns, with a spring constant of 20.57 N/mm and a pitch of 0.9985.
- the large pitch section 17 is configured with 1 turn, with a spring constant of 154.3 N/mm.
- the seat turns 18 on both sides of the return spring 7 are configured with 2 turns.
- the spring constant of the large pitch section 17 is more than seven times that of the small pitch section.
- the valve body 6 and the opening stopper 13 overshoot due to their inertia, but the overshooting stops when the closing stopper 14 integrated with the valve body 6 collides with the movable core 12.
- the opening stopper 13 moves away from the movable core 12 by an amount equal to the overshoot of the valve body 6, increasing the compressive deformation of the return spring 7, so that the repulsive force of the return spring 7 also suppresses the overshooting of the valve body 6.
- the repulsive force of the return spring 7 returns the valve opening stopper 13 to a position where it abuts against the movable core 12, which is in contact with the suction surface 11, and the valve body 6 is held in the specified open position.
- the biasing force of the auxiliary spring 15 is smaller than the biasing force of the return spring 7 which biases the valve body 6 in the valve closing direction, so the auxiliary spring 15 does not interfere with the attraction of the fixed core 10 to the movable core 12 and the abutment of the valve opening stopper 13 against the movable core 12 by the return spring 7 when the coil 5 is energized, and does not hinder the opening of the valve body 6 to the specified position.
- the impact force that the movable core 12 imparts to the suction surface 11 is divided into the impact force when only the movable core 12 first collides with the suction surface 11 and the impact force when the closing side stopper 14 subsequently collides with the movable core 12, so that the energy of each collision is relatively small, preventing wear at the contact points between the suction surface 11 and the movable core 12 and keeping collision noise low.
- the return spring 7 is deformed more than the amount of compressive deformation that occurs during normal valve opening, so that the return spring 7 absorbs the collision energy of the closing side stopper 14 with the movable core 12 and reduces the impact force.
- valve body 6 When the valve body 6 first sits on the valve seat 3, it bounces back due to the impact of the seating. However, the movable core 12, which descends with some delay, comes into contact with the closing stopper 14 fixed to the bouncing valve body 6, minimizing the amount of bouncing back of the valve body 6.
- valve body 6 When the rebound of the valve body 6 is suppressed, the valve body 6 is held in a closed state by the repulsive force of the return spring 7, stopping fuel injection, and the movable core 12 is held in contact with the closing side stopper 14 by the repulsive force of the auxiliary spring 15.
- the impact force that the valve disc 6 exerts on the valve seat 3 during the valve closing process is divided into the impact force when only the valve disc 6 first sits on the valve seat 3, and the impact force when the movable core 12 then collides with the closing stopper 14, so the collision energy of each is relatively small. Also, when the valve disc 6 first sits on the valve seat 3, it bounces off due to the seating impact, and then sits on the valve seat 3 again and exerts an impact, but the closing stroke of the valve disc 6 after bouncing off is much smaller than the closing stroke of the valve disc 6 from the normal open position, so the impact force on the valve seat 3 is very small. This prevents wear on the seating parts of the valve section 8 and the valve seat 3, and keeps seating noise low.
- Figure 7A shows the change in lift amount of the valve body 6 over time when the electromagnetic fuel injection valve 1 is in an open state as described above.
- Figure 7B shows an enlarged view of the rectangular box in Figure 7A.
- graph curve A shows the change in lift amount when the return spring 7 of this embodiment in Figure 6 is used.
- graph curve B shows the change in lift amount when a return spring with 7.5 turns, a spring constant of 20.57 N/mm, and a uniform pitch of 1.215 is used instead of the return spring 7.
- valve-opening stopper 13 When the valve is opened, the movable core 12 collides with the valve-opening stopper 13 in response to the passage of current through the coil 5. As shown in Figures 7A and 7B, the movable core 12 pushes up the valve-opening stopper 13 against the force of the return spring 7, increasing the lift of the valve body 6. When the movable core 12 reaches the valve-opening lift (valve-open position) at which it collides with the fixed core 10, the valve body 6 and the valve-opening stopper 13 leave the movable core 12 due to inertia, and move further upstream, taking the valve-closing stopper 14 with them, into an overshoot.
- the large pitch section 17 effectively suppresses overshoot and overshoot return when the valve is opened, stabilizing the operation of the valve body 6 and reducing variation in the flow rate.
- the spring constant of the large pitch section 17 is more than seven times that of the small pitch section 16, so that the appropriate pressing force of the large pitch section 17 can more effectively suppress overshoot and overshoot return, and further effectively reduce the variation in the flow rate.
- the large pitch section 17 is provided on the upstream side of the return spring, the fuel supplied to the inside of the return spring 7 can be circulated to the outside of the return spring 7 more quickly. This makes it possible to more effectively reduce the fluid pressure applied to the valve body 6 and more effectively improve the maximum operating fuel pressure of the electromagnetic fuel injection valve 1.
- the present invention is not limited to this.
- a hammering mechanism in which the movable core 12 is caused to collide with the valve-opening stopper 13 against the biasing force of the auxiliary spring 15 (hammering), and then the valve body 6 together with the valve-opening stopper 13 is pushed up to the valve-opening side against the biasing force of the return spring 7.
- hammering may be omitted and the valve body 6 may be directly pushed up to the valve-opening side by the movable core 12 against the biasing force of the return spring 7.
- SYMBOLS 1...electromagnetic fuel injection valve, 2...fuel nozzle, 3...valve seat, 4...valve housing, 5...coil, 6...valve body, 7...return spring, 8...valve portion, 9...rod, 10...fixed core, 11...suction surface, 12...movable core, 13...valve opening side stopper, 14...valve closing side stopper, 15...auxiliary spring, 16...small pitch portion, 17...large pitch portion, 18...seat turn, 19...fuel supply tube, 20...retainer, 21...hollow portion, 22...flat portion, 23...through hole, 24...flat portion, A, B...graph curves.
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Abstract
オーバシュート及びオーバシュートリターンを抑制し、さらに弁体（６）に作用する流体圧力を極力軽減した電磁式燃料噴射弁（１）を提供する。電磁式燃料噴射弁（１）では、コイルの励磁に応じ、リターンスプリング（７）の付勢力に抗して行われる弁体（６）の開弁位置までのリフトは、その際に生じるオーバシュート及びオーバシュートリターンが整定されることによって達成される。リターンスプリング（７）の小ピッチ部（１６）は、弁体（６）のリフト量が、開弁位置に対応する開弁リフト量より小さい第１リフト量以上の場合に全圧縮状態を呈し、大ピッチ部（１８）は、該リフト量が該開弁リフト量の１／２以下の第２リフト量以上である場合に作用する。
Description
本発明は、ハンマリング機構を採用した直噴インジェクタに適した電磁式燃料噴射弁に関する。
従来、ハンマリング機構を採用した直噴インジェクタにおいては、開弁位置への弁体のリフトは、該リフトに際して生じるオーバシュート及びオーバシュートリターンが整定されることによって達成される（例えば、特許文献１参照）。
具体的には、特許文献１の電磁式燃料噴射弁では、閉弁状態にあるときにコイルに通電すると、それによって生じる磁力によって先ず可動コアが固定コアに吸引され、リターンスプリングより弱い補助ばねを圧縮しながら開弁側ストッパに当接する。この後、可動コアは、開弁側ストッパをリターンスプリングの付勢力に抗して移動させ、固定コアに衝突して停止する。この間、開弁側ストッパとともに弁体が弁座から離座し、開弁状態となる。
ただし、可動コアが固定コアに衝突すると、弁体及び開弁側ストッパが、その慣性によりオーバシュートする。このオーバシュート分だけ開弁側ストッパが可動コアから離れながら、リターンスプリングの圧縮変形を増加させるので、リターンスプリングの反発力によって、さらにオーバシュートリターンが生じる。オーバシュートリターンした弁体は、固定コアにより再度可動コアが引き戻されることによって開弁位置に整定される。
上記のオーバシュート及びオーバシュートリターンは、弁体の動作を不安定にさせ、噴射する燃料流量のばらつきを増大させる要因となる。したがって、かかるオーバシュート及びオーバシュートリターンを軽減できれば、流量のばらつきを抑制できると考えられる。一方、リターンスプリング内を燃料通路として用いる場合には、弁体の頂部に流体圧力が加わり、最高作動燃圧を低下させる要因となるという不都合もある。
本発明の目的は、かかる従来技術の課題に鑑み、電磁式燃料噴射弁において、オーバシュート及びオーバシュートリターンを抑制することにある。本発明の別の目的は、弁体に作用する流体圧力を極力軽減することにある。
本発明の電磁式燃料噴射弁は、
燃料噴射孔及び弁座を形成した弁ハウジングと、
コイルの励磁に応じて前記弁座に当接する閉弁位置から開弁位置までリフトさせることにより前記燃料噴射孔からの燃料の噴射を可能とする弁体と、
前記弁体を前記閉弁位置に復帰させるリターンスプリングとを備え、
前記開弁位置への前記弁体のリフトは、該リフトに際して生じるオーバシュート及びオーバシュートリターンが整定されることによって達成される電磁式燃料噴射弁において、
前記リターンスプリングは、ピッチが小さい小ピッチ部とピッチが大きい大ピッチ部とを有する不等ピッチコイルばねであり、
前記小ピッチ部は、前記弁体のリフト量が、前記開弁位置に対応する開弁リフト量より小さい第１リフト量以上の場合に全圧縮状態を呈し、前記大ピッチ部は、該リフト量が該開弁リフト量の１／２以下の第２リフト量以上である場合に作用することを特徴とする。
燃料噴射孔及び弁座を形成した弁ハウジングと、
コイルの励磁に応じて前記弁座に当接する閉弁位置から開弁位置までリフトさせることにより前記燃料噴射孔からの燃料の噴射を可能とする弁体と、
前記弁体を前記閉弁位置に復帰させるリターンスプリングとを備え、
前記開弁位置への前記弁体のリフトは、該リフトに際して生じるオーバシュート及びオーバシュートリターンが整定されることによって達成される電磁式燃料噴射弁において、
前記リターンスプリングは、ピッチが小さい小ピッチ部とピッチが大きい大ピッチ部とを有する不等ピッチコイルばねであり、
前記小ピッチ部は、前記弁体のリフト量が、前記開弁位置に対応する開弁リフト量より小さい第１リフト量以上の場合に全圧縮状態を呈し、前記大ピッチ部は、該リフト量が該開弁リフト量の１／２以下の第２リフト量以上である場合に作用することを特徴とする。
この構成において、コイルが励磁されていないときには、弁体は、リターンスプリングにより閉弁位置に位置している。コイルが励磁されると、これに応じて、弁体は、開弁位置までリフトされる。このリフトは、該リフトに際して生じるオーバシュート及びオーバシュートリターンが整定されることによって達成される。
この間、弁体のリフト量が増加し、第１リフト量に達するまでは、リターンスプリングのばね定数が小さい小ピッチ部が機能し、速やかにリフト量が増大する。リフト量が第１リフト量に達すると、小ピッチ部は、全圧縮状態となり、その機能を停止する。また、リフト量が開弁リフト量の１／２より以下の第２リフト量に達すると、ばね定数が大きい大ピッチ部が作用する。
したがって、第１リフト量を第２リフト量以上に設定しておくことにより、リフト量が第１リフト量に達するまでは小ピッチ部を機能させ、その後、直ちに大ピッチ部を機能させることができる。これにより、オーバシュートが生じる前から、大きいばね定数を有する大ピッチ部により、弁体のリフト量の増大が抑制される。したがって、オーバシュート及びオーバシュートリターンを効果的に抑制することができる。
また、本発明によれば、リターンスプリング内を燃料通路として用いる場合には、上流側からリターンスプリングの内側に向けて供給される燃料が、大ピッチ部の大きいピッチ間隔を通してリターンスプリングの外側に容易に流通させることができる。これにより、弁体の頂部に流体圧力が加わるのを極力回避し、電磁式燃料噴射弁の最高作動燃圧を向上させることができる。
本発明において、前記大ピッチ部のばね定数は、前記小ピッチ部のばね定数の7倍以上であってもよい。これによれば、小ピッチ部の7倍以上ある大ピッチ部の押圧力により、オーバシュート及びオーバシュートリターンをより効果的に抑制し、流量のばらつきをより効果的に低減させることができる。
本発明において、前記大ピッチ部は、前記リターンスプリングの上流側に位置してもよい。これによれば、上流側からリターンスプリングの内側に向けて供給される燃料をより速やかに上流側の大ピッチ部の大きいピッチ間隔を通してリターンスプリングの外側に流通させることができる。これにより、弁体に与える流体圧力がより効果的に低減するので、電磁式燃料噴射弁の最高作動燃圧をより効果的に向上させることができる。
以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る電磁式燃料噴射弁を示す。図１に示すように、この電磁式燃料噴射弁１は、燃料噴孔２（燃料噴射孔）及び弁座３が形成された弁ハウジング４と、コイル５の励磁に応じて弁座３に当接する閉弁位置から開弁位置までリフトさせることにより燃料噴孔２からの燃料の噴射を可能とする弁体６と、弁体６を弁座３に当接する閉弁位置に復帰させるリターンスプリング７とを備える。
開弁位置への弁体６のリフトは、該リフトに際して生じるオーバシュート及びオーバシュートリターンが整定されることによって達成される。弁体６は、弁座３と協働する弁部８にロッド９が連設されて成る。
また、電磁式燃料噴射弁１は、弁ハウジング４の上流側端部に連設される中空の固定コア１０と、固定コア１０の吸引面１１に対向すると共にロッド９に摺動可能に嵌装される可動コア１２と、ロッド９に固定され、コイル５の通電時に吸引面１１に吸引される可動コア１２と当接して弁体６を開弁作動させる開弁側ストッパ１３とを備える。
ロッド９には、閉弁側ストッパ１４が、開弁側ストッパ１３よりも弁座３側で固定される。開弁側ストッパ１３と可動コア１２との間には、コイル５の非通電時に可動コア１２を開弁側ストッパ１３から離反させて閉弁側ストッパ１４に当接させるばね力を発揮する補助ばね１５が設けられる。
図２及び図３は、図１の要部を拡大して示す。図２では、閉弁状態にあるときの様子が示されており、図３では開弁状態にあるときの様子が示されている。図２に示すように、リターンスプリング７は、不当ピッチスプリングで構成され、ピッチが小さい小ピッチ部１６とピッチが大きい大ピッチ部１７とを有する。
小ピッチ部１６は、弁体６のリフト量が、開弁位置に対応する開弁リフト量より小さい第１リフト量以上の場合に全圧縮状態を呈し、大ピッチ部１７は、該リフト量が開弁リフト量の１／２以下の第２リフト量以上である場合に作用する。
図４は、このような不等ピッチのリターンスプリング７における荷重と撓みの関係を示す。図４のグラフ曲線で示されるように、リターンスプリング７に負荷される荷重が、小ピッチ部１６が全圧縮状態となる第１リフト量に対応する荷重Ｌ１以下である場合には、ばね定数が小さい小ピッチ部１６のみが撓むので、荷重の変化に対する撓み量は大きい。
大ピッチ部１７が機能する第２リフト量に対応する荷重Ｌ２が荷重Ｌ１以下であるとすれば、荷重が荷重Ｌ１を超えて小ピッチ部１６が全圧縮状態になると、ばね定数が大きい大ピッチ部１７のみが撓むので、荷重の変化に対する撓み量が小さくなる。したがって、小ピッチ部１６と大ピッチ部１７の機能を、荷重Ｌ１の前後で引き継いで使用することができる。
図５は、リターンスプリングにおける巻数とばね定数の関係を示す。この関係を用いて小ピッチ部１６と大ピッチ部１７における巻数を選定し、小ピッチ部１６及び大ピッチ部１７の適切なばね定数を設定することができる。例えば、図５の関係を用いて、大ピッチ部１７のばね定数が小ピッチ部１６のばね定数の7倍となるように、大ピッチ部１７及び小ピッチ部１６の巻数を設定することができる。
図６は、図５の巻数とばね定数の関係に基づいて小ピッチ部１６と大ピッチ部１７の巻数を選定して構成したリターンスプリング７のより具体的な例を示す。このリターンスプリング７の小ピッチ部１６は、７．５巻で構成され、ばね定数は２０．５７Ｎ／ｍｍ、ピッチは０．９９８５である。大ピッチ部１７は、１巻で構成され、ばね定数は１５４．３Ｎ／ｍｍである。リターンスプリング７の両側の座巻き１８は２巻で構成される。大ピッチ部１７のばね定数は、小ピッチ部の7倍以上である。
この構成において、コイル５の非通電状態では、図１、図２に示すように、弁体６は、リターンスプリング７の付勢力により弁座３に着座し、閉弁状態にある。可動コア１２は、補助ばね１５の付勢力により、閉弁側ストッパ１４と当接し、固定コア１０との間に所定の間隙を保っている。
この状態でコイル５に通電すると、それによって生じる磁力によって先ず可動コア１２が固定コア１０に吸引され、リターンスプリング７より弱い補助ばね１５を圧縮しながら開弁側ストッパ１３に当接する。
可動コア１２は、開弁側ストッパ１３に当接すると、開弁側ストッパ１３をリターンスプリング７の付勢力に抗して速やかに移動させ、吸引面１１に衝突して停止する。この間、開弁側ストッパ１３とともにロッド９が移動するので、ロッド９先端の弁体６が弁座３から離座し、開弁状態となる。
可動コア１２が衝撃的に吸引面１１に当接すると、弁体６及び開弁側ストッパ１３が、その慣性によりオーバシュートするが、その弁体６と一体化された閉弁側ストッパ１４が可動コア１２に衝突することで、オーバシュートは停止する。その間に、弁体６のオーバシュート分だけ開弁側ストッパ１３が可動コア１２から離れながら、リターンスプリング７の圧縮変形を増加させるので、リターンスプリング７の反発力によっても弁体６のオーバシュートは抑制される。
オーバシュートが停止すると、リターンスプリング７の反発力により、開弁側ストッパ１３が、吸引面１１との当接状態にある可動コア１２に当接する位置まで戻ることで、弁体６は所定の開弁位置に保持される。その際、補助ばね１５の付勢力は、弁体６を閉弁方向に付勢するリターンスプリング７の付勢力より小さいので、補助ばね１５は、コイル５の通電時、固定コア１０の可動コア１２に対する吸引と、リターンスプリング７による開弁側ストッパ１３の可動コア１２に対する当接には干渉せず、弁体６の所定位置への開弁を阻害しない。
このように、弁体６の開弁過程において、可動コア１２が吸引面１１に与える衝撃力は、可動コア１２のみが吸引面１１に最初に衝突したときの衝撃力と、その後で閉弁側ストッパ１４が可動コア１２に衝突したときの衝撃力とに分けられるので、それぞれの衝突エネルギは比較的小さくなり、吸引面１１及び可動コア１２相互の当接部の摩耗を防ぐとともに、衝突騒音を小さく抑えることができる。しかも閉弁側ストッパ１４の可動コア１２に対する衝突時には、リターンスプリング７を、通常の開弁時の圧縮変形量より多く変形させるので、リターンスプリング７が閉弁側ストッパ１４の可動コア１２に対する衝突エネルギを吸収し、その衝撃力を緩和することになる。
弁体６が開弁すると、図示しない燃料ポンプから燃料供給筒１９に圧送された燃料は、パイプ状のリテーナ２０の内部、固定コア１０の中空部２１、開弁側ストッパ１３周りの平面部２２、可動コア１２の通孔２３、弁ハウジング４の内部、弁部８周りの平面部２４を順次経て燃料噴孔２から内燃機関の燃焼室に直接噴射される。
次に、コイル５への通電が遮断されると、リターンスプリング７の反発力により、開弁側ストッパ１３が押動され、可動コア１２及び弁体６を伴なって弁座３側に移動し、弁部８を弁座３に着座させる。このとき可動コア１２は、固定コア１０との間の残留磁気の影響と、可動コア１２を前方へ下降させる補助ばね１５のセット荷重が比較的小さいことにより、弁部８の弁座３への着座から僅かに遅れて移動する。
ところで、弁体６は、弁座３に最初に着座したとき、その着座衝撃によって跳ね返るが、遅れて下降する可動コア１２が跳ね返る弁体６に固定された閉弁側ストッパ１４に当接することで、弁体６の跳ね返り量を最小限に抑えることができる。
弁体６の跳ね返りが抑えられると、弁体６はリターンスプリング７の反発力により閉弁状態に保持されて燃料噴射を停止し、可動コア１２は補助ばね１５の反発力により閉弁側ストッパ１４への当接状態に保持される。
上記のように、弁体６の閉弁過程において、弁体６が弁座３に与える衝撃力は、弁体６のみが弁座３に最初に着座したときの衝撃力と、次いで可動コア１２が閉弁側ストッパ１４に衝突したときの衝撃力とに分けられるので、それぞれの衝突エネルギは比較的小さい。また弁体６は、弁座３に最初に着座したときは、その着座衝撃により跳ね返り、その後で再び弁座３に着座して衝撃を与えるが、弁体６の跳ね返り後の閉弁ストロークは、弁体６の通常の開弁位置からの閉弁ストロークより極めて小さいから、弁座３に及ぼす衝撃力は極めて小さい。これにより弁部８および弁座３相互の着座部の摩耗を防ぐとともに、着座騒音を小さく抑えることができる。
図７Ａは、上述のように電磁式燃料噴射弁１が開弁状態となるときの時間経過に対する弁体６のリフト量の変化を示す。図７Ｂは、図７Ａ中の四角枠内を拡大して示している。図７Ａ、図７Ｂにおいては、本実施形態の図６のリターンスプリング７を用いた場合のリフト量の変化がグラフ曲線Ａで示される。また、比較として、リターンスプリング７の代わりに、７．５巻で構成され、ばね定数が２０．５７Ｎ／ｍｍ、ピッチが１．２１５の等ピッチのリターンスプリングを用いた場合のリフト量の変化がグラフ曲線Ｂで示される。
開弁時には、コイル５への通電に応じて可動コア１２が開弁側ストッパ１３に衝突した後、図７Ａ、図７Ｂに示すように、リターンスプリング７の付勢力に抗して開弁側ストッパ１３を押し上げて弁体６のリフト量が増加してゆき、可動コア１２が固定コア１０に衝突する開弁リフト量（開弁位置）に達すると、慣性により弁体６及び開弁側ストッパ１３が可動コア１２を離れ、閉弁側ストッパ１４を引き連れて、さらに上流側に移動するオーバシュートに移行する。
ただし、本実施形態では図６のリターンスプリング７を用いているので、可動コア１２が、固定コア１０に衝突する開弁リフト量Ｌ（開弁位置；図７Ｂ参照）に達する前の第１リフト量に達したときにリターンスプリング７の小ピッチ部１６が全圧縮状態となる。このため、これ以後は、よりばね定数の大きい大ピッチ部１７が作用し、その反発力により、リフト量の増大速度（グラフ曲線Ａ参照）は、上記等ピッチのリターンスプリングを用いた場合（グラフ曲線Ｂ参照）に比べて、速やかに低下する。
この結果、本実施形態の図６のリターンスプリング７を用いた場合には、グラフ曲線Ａで示されるように、グラフ曲線Ｂで示される上記等ピッチのリターンスプリングを用いた場合よりも、オーバシュート及びオーバシュートリターンが効果的に抑制され、開弁リフト量Ｌ（開弁位置）に対して速やかに整定する。
以上説明したように、本実施形態によれば、開弁時のオーバシュート及びオーバシュートリターンが大ピッチ部１７により効果的に抑制されるので、弁体６の動作を安定させ、流量のばらつきを低減させることができる。
また、上流側からリターンスプリング７の内側に向けて供給される燃料が、大ピッチ部１７の大きいピッチ間隔を通してリターンスプリング７の外側に容易に流通するので、弁体６の頂部に流体圧力が加わるのを極力回避し、電磁式燃料噴射弁１の最高作動燃圧を向上させることができる。
また、大ピッチ部１７のばね定数は、小ピッチ部１６の7倍以上であるため、大ピッチ部１７の適切な押圧力により、オーバシュート及びオーバシュートリターンをより効果的に抑制し、流量のばらつきをさらに効果的に低減させることができる。
また、大ピッチ部１７を、リターンスプリングにおける上流側に設けたので、リターンスプリング７の内側に供給される燃料を、より速やかにリターンスプリング７の外側に流通させることができる。これにより、弁体６に加わる流体圧力をより効果的に減少させ、電磁式燃料噴射弁１の最高作動燃圧をより効果的に向上させることができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、本実施形態では、弁体６をリフトさせる際に、補助ばね１５の付勢力に抗して可動コア１２を開弁側ストッパ１３に衝突させてから（ハンマリング）、開弁側ストッパ１３とともに弁体６をリターンスプリング７の付勢力に抗して開弁側に押し上げるハンマリング機構を採用しているが、これに代えて、ハンマリングを省略し、可動コア１２により直接弁体６をリターンスプリング７の付勢力に抗して開弁側に押し上げるようにしてもよい。
１…電磁式燃料噴射弁、２…燃料噴孔、３…弁座、４…弁ハウジング、５…コイル、６…弁体、７…リターンスプリング、８…弁部、９…ロッド、１０…固定コア、１１…吸引面、１２…可動コア、１３…開弁側ストッパ、１４…閉弁側ストッパ、１５…補助ばね、１６…小ピッチ部、１７…大ピッチ部、１８…座巻き、１９…燃料供給筒、２０…リテーナ、２１…中空部、２２…平面部、２３…通孔、２４…平面部、Ａ、Ｂ…グラフ曲線。
Claims (3)
- 燃料噴射孔及び弁座を形成した弁ハウジングと、
コイルの励磁に応じて前記弁座に当接する閉弁位置から開弁位置までリフトさせることにより前記燃料噴射孔からの燃料の噴射を可能とする弁体と、
前記弁体を前記閉弁位置に復帰させるリターンスプリングとを備え、
前記開弁位置への前記弁体のリフトは、該リフトに際して生じるオーバシュート及びオーバシュートリターンが整定されることによって達成される電磁式燃料噴射弁において、
前記リターンスプリングは、ピッチが小さい小ピッチ部とピッチが大きい大ピッチ部とを有する不等ピッチコイルばねであり、
前記小ピッチ部は、前記弁体のリフト量が、前記開弁位置に対応する開弁リフト量より小さい第１リフト量以上の場合に全圧縮状態を呈し、前記大ピッチ部は、該リフト量が該開弁リフト量の１／２以下の第２リフト量以上である場合に作用することを特徴とする電磁式燃料噴射弁。 - 前記大ピッチ部のばね定数は、前記小ピッチ部のばね定数の7倍以上であ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。
- 前記大ピッチ部は、前記リターンスプリングの上流側に位置す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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2022/046064 WO2024127558A1 (ja) | 2022-12-14 | 2022-12-14 | 電磁式燃料噴射弁 |
Applications Claiming Priority (1)
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| PCT/JP2022/046064 WO2024127558A1 (ja) | 2022-12-14 | 2022-12-14 | 電磁式燃料噴射弁 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2024127558A1 true WO2024127558A1 (ja) | 2024-06-20 |
Family
ID=91484594
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2022/046064 WO2024127558A1 (ja) | 2022-12-14 | 2022-12-14 | 電磁式燃料噴射弁 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2024127558A1 (ja) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63118376U (ja) * | 1987-01-27 | 1988-07-30 | ||
| JPH1030518A (ja) * | 1996-07-12 | 1998-02-03 | Zexel Corp | 電磁式燃料噴射弁 |
| JP2004169730A (ja) * | 2002-11-18 | 2004-06-17 | Isuzu Motors Ltd | 圧縮コイルばね |
| JP2010190178A (ja) * | 2009-02-20 | 2010-09-02 | Denso Corp | 燃料噴射装置 |
| JP2013096255A (ja) * | 2011-10-28 | 2013-05-20 | Toyota Motor Corp | 圧力制御装置および燃料供給装置 |
-
2022
- 2022-12-14 WO PCT/JP2022/046064 patent/WO2024127558A1/ja unknown
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63118376U (ja) * | 1987-01-27 | 1988-07-30 | ||
| JPH1030518A (ja) * | 1996-07-12 | 1998-02-03 | Zexel Corp | 電磁式燃料噴射弁 |
| JP2004169730A (ja) * | 2002-11-18 | 2004-06-17 | Isuzu Motors Ltd | 圧縮コイルばね |
| JP2010190178A (ja) * | 2009-02-20 | 2010-09-02 | Denso Corp | 燃料噴射装置 |
| JP2013096255A (ja) * | 2011-10-28 | 2013-05-20 | Toyota Motor Corp | 圧力制御装置および燃料供給装置 |
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