JP2013174172A - 電磁式燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】可動コアにおける磁路の有効面積を充分に確保しながら可動コアの軽量化を図ることで，弁体の開閉応答性向上をもたらし得る前記電磁式燃料噴射弁を提供する
【解決手段】磁性円筒体４内に軸方向移動可能に収容されて固定コア５前端の環状の吸引面５ａに対向させる可動コア１２と，可動コア１２に連結されて弁孔７を開閉する弁体１４とを備え，コイル３０の通電に伴ない固定コア５及び可動コア１２間に発生する磁気吸引力により弁体１４を開弁するようにした電磁式燃料噴射弁において，可動コア１２は，固定コア５の吸引面５ａ及び磁性円筒体４の内周面に対向する環状の磁路形成部１２ａを有し，この磁路形成部１２ａの前面を，前方に向かって拡径する漏斗状の凹面１８に形成した。
【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，前端部に弁孔を有し，その後方に磁性円筒体，非磁性円筒体，中空の固定コア及び燃料入口筒を順次連ねてなり内部を燃料流路とする弁ハウジングと，前記固定コアの外周に配設されるコイルと，このコイルを収容すると共に，前記磁性円筒体及び固定コア間を磁気的に接続するコイルハウジングと，前記磁性円筒体内に軸方向移動可能に収容されて前記固定コア前端の環状の吸引面に対向させる可動コアと，前記可動コアに連結されて前記弁孔を開閉する弁体とを備えてなり，前記コイルの通電に伴ない前記固定コア及び可動コア間に発生する磁気吸引力により前記弁体を開弁するようにした電磁式燃料噴射弁の改良に関する。

かゝ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。

特開２００４−２８５９２２号公報

従来のかゝる電磁式燃料噴射弁では，可動コアを，内部を燃料通路とした中空円筒状に形成している。こうした形状の可動コアにおいては，コイルの通電時，可動コアにおける磁路の充分な有効面積を得て，固定コア及び可動コア間に大なる磁気吸引力を発生させることができる。

しかしながら，上記中空円筒状の可動コアにおける磁束の分布状態を調べてみると，固定コア及び磁性円筒体側に寄った横断面が略三角をなす領域に磁束が集中し，その領域以外の部分は，可動コアの重量を増すだけのものであることが分かった。

本発明は，かゝる事情に鑑みてなされたもので，可動コアにおける磁路の充分な有効面積を確保しながら可動コアの軽量化を図ることで，弁体の開閉応答性向上をもたらし得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，前端部に弁孔を有し，その後方に磁性円筒体，非磁性円筒体，中空の固定コア及び燃料入口筒を順次連ねてなり内部を燃料流路とする弁ハウジングと，前記固定コアの外周に配設されるコイルと，このコイルを収容すると共に，前記磁性円筒体及び固定コア間を磁気的に接続するコイルハウジングと，前記磁性円筒体内に軸方向移動可能に収容されて前記固定コア前端の環状の吸引面に対向させる可動コアと，前記可動コアに連結されて前記弁孔を開閉する弁体とを備えてなり，前記コイルの通電に伴ない前記固定コア及び可動コア間に発生する磁気吸引力により前記弁体を開弁するようにした電磁式燃料噴射弁において，前記可動コアは，前記固定コアの吸引面及び前記磁性円筒体の内周面に対向する環状の磁路形成部を有し，この磁路形成部の前面を，前方に向かって拡径する漏斗状の凹面に形成したことを第１の特徴とする。

また本発明は，第１の特徴に加えて，前記凹面を截頭円錐面で構成したことを第２の特徴とする。

さらに本発明は，第１の特徴に加えて，前記凹面を，その軸方向中間部に向かって膨らむ湾曲面で構成したことを第３の特徴とする。

さらにまた本発明は，第１の特徴に加えて，前記可動コアの中心部に，前記弁体を支持する弁杆を連結し，この弁杆と環状の前記磁路形成部との間に前記固定コアの中空部に連通する燃料通孔を，前記弁杆を囲むように複数設けたことを第４の特徴とする。

本発明の第１の特徴によれば，可動コアの環状の磁路形成部の前面を，前方に向かって拡径する漏斗状の凹面に形成したことで，その凹面は，コイルの通電時，磁路形成部内を走る磁束の外側領域に副うことになり，可動コアにおける磁路の有効面積を充分に確保しつゝ，上記凹面の内側が空所となった分，可動コアの重量を軽減することができ，したがって可動コアにおける磁路の有効面積の確保と重量軽減とが相俟って可動コア，延いては可動コアに連結した弁体の開閉応答性の向上を図ることができる。また可動コアの重量軽減は，その素材の使用量を減少させるので，コストの低減にも寄与することになる。

本発明の第２の特徴によれば，可動コアの漏斗状の凹面を截頭円錐面で構成したことで，該凹面の成形もしくは切削加工を容易に行うことができる。

本発明の第３の特徴によれば，可動コアの漏斗状の凹面を，その軸方向中間部に向かって膨らむ湾曲面で構成したことで，上記凹面が可動コアにおける磁束の外側領域に一層副うようになり，それだけ該凹面の内側容積が大きくなり，可動コアの重量軽減を更に図ることができる。

本発明の第４の特徴によれば，可動コアの中心部に，前記弁体を支持する弁杆を連結し，この弁杆と環状の前記磁路形成部との間に前記固定コアの中空部に連通する燃料通孔を，前記弁杆を囲むように複数設けたことで，可動コアにおける磁路の有効面積を確保しながら，可動コアに大流量の燃料を流すことが可能である。

本発明の第１実施形態に係る電磁式燃料噴射弁の縦断面図。 図１の２部拡大図（図３の２−２線断面図）。 図２の３−３線断面図。 本発明の第２実施形態を示す，図２との対応図。

本発明の実施形態を添付図面に基づいて以下に説明する。

先ず，図１〜図３に示す本発明の第１実施形態の説明より始める。図１及び図２において，内燃機関用の電磁式燃料噴射弁（以下，単に燃料噴射弁という。）Ｉの弁ハウジング２は，円筒状の弁座部材３と，この弁座部材３の後端部に嵌合して液密に溶接される磁性円筒体４と，この磁性円筒体４の後端に突き当てゝ液密に溶接される非磁性円筒体６と，この非磁性円筒体６の内周面に前端部を嵌合して液密に溶接される円筒状の固定コア５と，この固定コア５の後端に同一素材をもって一体に連設される燃料入口筒９とで構成される。

図２に明示するように，弁座部材３には，その前端面に開口する弁孔７と，この弁孔７の内端に連なる円錐状の弁座８と，この弁座８の大径部に連なる弁案内孔１５と，この弁案内孔１５の後端にテーパ孔１６を介して接続される，弁案内孔１５より大径で円筒状の大径孔１７とが設けられる。

非磁性円筒体６の前端部には，固定コア５と嵌合しない部分が残され，その部分から弁座部材３に至る弁ハウジング２内に弁組立体Ｖが収容される。この弁組立体Ｖは，固定コア５の前端の吸引面５ａに対置される可動コア１２と，この可動コア１２の中心部に一体に連結されて前方に突出する弁杆１３と，この弁杆１３に溶接され，前記弁座８と協働して弁孔７を開閉するよう弁案内孔１５により摺動自在に支承される，鋼球よりなる球状の弁体１４とで構成される。この弁体１４の外周面には，弁案内孔１５の内周面との間に燃料通路を画成する複数の平坦部１４ａが形成される。

弁ハウジング２の外周には，固定コア５及び可動コア１２に対応してコイル組立体２８（図１及び図２参照）が嵌装される。このコイル組立体２８は，磁性円筒体４の後端部から固定コア５にかけてそれらの外周面に嵌合するボビン２９と，これに巻装されるコイル３０とからなっており，そのボビン２９の後端部には，その一側方に突出するカプラ端子３３の基端部が保持され，このカプラ端子３３にコイル３０の端末が接続される。

上記コイル組立体２８を収容保持する磁性体のコイルハウジング３１が弁ハウジング２に取り付けられる。このコイルハウジング３１は，コイル組立体２８を囲繞する胴部３１ａと，この胴部３１ａの両端から半径方向内方に屈曲してコイル組立体２８の前後両端面を支持する前後一対の端壁３１ｂ，３１ｂ′と，これら両端壁３１ｂ，３１ｂ′から軸方向外方に突出して磁性円筒体４及び固定コア５の各外周面に嵌合する前後一対の連結ボス３１ｃ，３１ｃ′とよりなっており，これら連結ボス３１ｃ，３１ｃ′の各先端薄肉部が磁性円筒体４及び固定コア５の各外周面に溶接により固着される。而して，コイルハウジング３１，磁性円筒体４，可動コア１２及び固定コア５により，コイル３０の通電時，固定コア５及び可動コア１２を励磁するための磁路３９が形成される。

磁性円筒体４の後半部から固定コア５の後端部に亙りそれらの外周面には，コイル組立体２８，コイルハウジング３１を埋封する合成樹脂製の被覆層３４がモールド成形される。その際，前記カプラ端子３３を収容，保持してコイル組立体２８の一側方に突出するカプラ３５が被覆層３４と一体成形される。

図２及び図３において，固定コア５は，燃料入口筒９の内部に連なる中空部１９を有し，この固定コア５の環状の前端面が吸引面５ａとなる。可動コア１２は，その外周部となる環状の磁路形成部１２ａと，半径方向中間部となる環状の燃料通路形成部１２ｂと，中心部となる弁杆連結部１２ｃとよりなっている。その環状の磁路形成部１２ａは，固定コア５の環状の吸引面５ａに対向する環状の吸引作用面１２ａ′と，前記磁性円筒体４及び非磁性円筒体６の内周面に対向する外周面とを有し，その前面は，前方に向かって拡径する漏斗状の凹面１８に形成される。この凹面１８は，コイル３０の通電時，可動コア１２内を走る磁束ｆの最外側の形状に副うように形成されるもので，截頭円錐面で構成される。

燃料通路形成部１２ｂには，固定コア５の中空部１９に連通する複数の燃料通孔２０，２０…が弁杆連結部１２ｃを囲む環状配列の状態で設けられ，弁杆連結部１２ｃには，前記弁杆１３の根元が連結される。この弁杆１３は，同一素材をもって可動コア１２と一体成形してもよく，または別の素材で成形したものを可動コア１２の中心部に，圧入や溶接等により固着してもよい。

可動コア１２の外周面には，磁性円筒体４の内周面に摺動自在に支承される環状のジャーナル部１２ｊが形成される。したがって，弁組立体Ｖは，弁体１４が嵌合する弁案内孔１５と，可動コア１２のジャーナル部１２ｊが嵌合する磁性円筒体４との互いに大きく離れた２点で摺動自在に支持され，弁組立体Ｖの開閉姿勢を安定させることができる
可動コア１２の燃料通路形成部１２ｂの後端面には，円形のばね座２４が凹設される。また固定コア５の中空部１９にはすり割り付きパイプ状のリテーナ２３が圧入され，このリテーナ２３と上記ばね座２４との間に可動コア１２を弁体１４の閉弁側に付勢する弁ばね２２が縮設される。その際，リテーナ２３の中空部１９への嵌合深さにより弁ばね２２のセット荷重が調整される。

弁座部材３の前端面には，弁孔７の外端が臨む，それより大径の燃料拡散室２５と，この燃料拡散室２５を外部に開放する複数の燃料噴孔１１，１１…とを有する鋼板製のインジェクタプレート１０が液密に溶接される。

また燃料入口筒９の後端部の外周には，Ｏリング等のシール部材４０を装着する環状のシール溝４１が形成される。このシール溝４１の前端壁は，燃料入口筒９の前部外周面に圧入される合成樹脂製のカラー４２の後端のフランジ４２ａで構成され，またその後端壁は，燃料入口筒９の入口に圧入される燃料フィルタ４３の取り付けフランジ４３ａで構成される。その燃料入口筒９の後端部外周には，図示しない燃料供給管が嵌装され，その内周面に前記シール部材４０が密接するようになっている。

次に，この実施例の作用について説明する。

図示しない燃料ポンプから図示しない燃料供給管を介して燃料入口筒９に圧送される高圧燃料は燃料フィルタ４３で濾過された後，弁ハウジング２の内部，即ち燃料入口筒９の内部，固定コア５の中空部１９，可動コア１２の燃料通孔２０，２０…，非磁性円筒体６，磁性円筒体４及び弁座部材３の内部等を満たす。そしてコイル３０を消磁した状態では，弁ばね２２の付勢力で弁組立体Ｖは前方に押圧され，弁体１４を弁座８に着座させて弁孔７を閉じている。

コイル３０を通電により励磁すると，それにより生ずる磁束がコイルハウジング３１，磁性円筒体４，可動コア１２，固定コア５，コイルハウジング３１へと順次走り，両コア５，１２間に発生する磁気吸引力により可動コア１２が弁ばね２２のセット荷重に抗して固定コア５に吸引され，弁体１４が弁座８から離座するので，弁孔７が開放され，弁座部材３の内部を満たしていた高圧燃料が弁孔７を出て燃料拡散室２５で半径方向に拡散し，そして複数の燃料噴孔１１，１１…から，この燃料噴射弁Ｉを装着した図示しない内燃機関の燃焼室又は吸気路に噴射される。

ところで，可動コア１２の環状の磁路形成部１２ａの前面は，その軸方向中間部から前端にわたり前方に向かって拡径する漏斗状の凹面１８に形成されるので，その凹面１８は，コイル３０の通電時，磁路形成部１２ａ内を走る磁束ｆの外側領域に副うことになり，可動コア１２における磁路の有効面積を充分に確保しつゝ，上記凹面１８の内側が空所となった分，可動コア１２の重量を軽減することができる。このような可動コア１２における磁路の有効面積の確保と重量軽減とが相俟って可動コア１２，延いては弁体１４の開閉応答性の向上を図ることができる。また可動コア１２の重量軽減は，その素材の使用量を減少させるので，コストの低減にも寄与することになる。

しかも前記漏斗状の凹面１８を，截頭円錐面で構成したことで，該凹面１８の成形もしくは切削加工が容易となる。

また可動コア１２の中心部には，弁体１４を支持する弁杆１３を連結し，この弁杆１３と環状の前記磁路形成部１２ａとの間に固定コア５の中空部１９に連通する燃料通孔２０を，弁杆連結部１２ｃを囲むように，即ち弁杆１３を囲むように複数設けたので，可動コア１２における磁路の有効面積を確保しながら，可動コア１２内に大流量の燃料を流すことができる。

次に，図４に示す本発明の第２実施形態について説明する。

この第２実施形態では，可動コア１２における磁路形成部１２ａの漏斗状の凹面１８が軸方向中間部に向かって膨らむ湾曲面で構成される。その他の構成は，前実施形態と同様であるので，図４中，前実施形態と対応する部分には同一の参照符号を付して，重複する説明を省略する。

この第２実施形態によれば，漏斗状の凹面１８を構成する湾曲面は，可動コア１２における磁束ｆの外側領域に一層副うようになり，それだけ該凹面１８の内側容積が大きくなり，可動コア１２の重量軽減を更に図ることができる。

以上，本発明の実施形態について説明したが，本発明はそれに限定されることなく，その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。

Ｉ・・・・・電磁式燃料噴射弁
Ｖ・・・・・弁組立体
ｆ・・・・・磁束
２・・・・・弁ハウジング
３・・・・・弁座部材
４・・・・・磁性円筒体
５・・・・・固定コア
５ａ・・・・固定コアの吸引面
６・・・・・非磁性円筒体
７・・・・・弁孔
１２・・・・可動コア
１２ａ・・・磁路形成部
１２ｂ・・・燃料通路形成部
１２ｃ・・・弁杆連結部
１８・・・・凹面
１９・・・・固定コアの中空部
２０・・・・燃料通孔
３０・・・・コイル
３１・・・・コイルハウジング

Claims (4)

1. 前端部に弁孔（７）を有し，その後方に磁性円筒体（４），非磁性円筒体（６），中空の固定コア（５）及び燃料入口筒（９）を順次連ねてなり内部を燃料流路とする弁ハウジング（２）と，前記固定コア（５）の外周に配設されるコイル（３０）と，このコイル（３０）を収容すると共に，前記磁性円筒体（４）及び固定コア（５）間を磁気的に接続するコイルハウジング（３１）と，前記磁性円筒体（４）内に軸方向移動可能に収容されて前記固定コア（５）前端の環状の吸引面（５ａ）に対向させる可動コア（１２）と，前記可動コア（１２）に連結されて前記弁孔（７）を開閉する弁体（１４）とを備えてなり，前記コイル（３０）の通電に伴ない前記固定コア（５）及び可動コア（１２）間に発生する磁気吸引力により前記弁体（１４）を開弁するようにした電磁式燃料噴射弁において，
   前記可動コア（１２）は，前記固定コア（５）の吸引面（５ａ）及び前記磁性円筒体（４）の内周面に対向する環状の磁路形成部（１２ａ）を有し，この磁路形成部（１２ａ）の前面を，前方に向かって拡径する漏斗状の凹面（１８）に形成したことを特徴とする電磁式燃料噴射弁。
2. 請求項１記載の電磁式燃料噴射弁において，
   前記凹面（１８）を截頭円錐面で構成したことを特徴とする電磁式燃料噴射弁。
3. 請求項１記載の電磁式燃料噴射弁において，
   前記凹面（１８）を，その軸方向中間部に向かって膨らむ湾曲面で構成したことを特徴とする電磁式燃料噴射弁。
4. 請求項１記載の電磁式燃料噴射弁において，
   前記可動コア（１２）の中心部に，前記弁体（１４）を支持する弁杆（１３）を連結し，この弁杆（１３）と環状の前記磁路形成部（１２ａ）との間に前記固定コア（５）の中空部（１９）に連通する燃料通孔（２０）を，前記弁杆（１３）を囲むように複数設けたことを特徴とする電磁式燃料噴射弁。

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