JP2006097659A - Fuel injection valve - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料噴射装置に用いられる燃料噴射弁に関する。 The present invention relates to a fuel injection valve used in a fuel injection device.
従来、特表2002−528672号公報に開示されているような燃料噴射弁が知られている(特許文献1)。 Conventionally, a fuel injection valve as disclosed in JP-T-2002-528672 has been known (Patent Document 1).
この従来技術の燃料噴射弁は、電磁コイル100、ステータ110、アーマチャ120、アーマチャ120をステータ110方向に押し付けるスプリング130、弁体140を有するニードル150、およびニードル150を噴孔160側に押し付けるスプリング170から成っている。そして、このニードル150には、アーマチャ120がニードル150に形成されている第1ストッパ180と第2ストッパ190との間に往復移動可能に配置されている(図4参照)。
This prior art fuel injection valve includes an
この燃料噴射弁では、電磁コイル100が通電されていない閉弁時、アーマチャ120は、スプリング130の付勢力によって第1ストッパ180に当接された状態となっている。電磁コイル100が通電されると、アーマチャ120と第1ストッパ180の当接を維持したまま、ニードル150がステータ110方向に移動する。すると、弁座体200から弁体140が離座し、弁座体200に形成されている噴孔160が開いて燃料が噴射される。
上記従来の燃料噴射弁のように、ニードル150を移動させ、弁座体200から弁体140を離座させ、噴孔160を開いて燃料を噴射させる形式の燃料噴射弁では、弁体140が弁座体200から離座するときに形成される弁体140と弁座体200との隙間の面積が噴孔160の通路面積よりも小さい期間(以下、これを開弁初期と呼ぶ)、十分な圧力をもった燃料が噴孔160まで到達できないので、実噴射圧が低くなり、噴孔160からの燃料の噴射速度が遅くなってしまう。すると、この期間の噴射燃料の粒径が比較的大きいものになってしまう。この状態の弁体140が弁座体200から離座するときに形成される弁体140と弁座体200との隙間のことをシート絞りと呼ぶ。
In the fuel injection valve of the type in which the
従って、このシート絞りの面積が噴孔160の通路面積の方が小さい開弁初期の期間が長ければ長いほど比較的粒径の大きい噴射燃料が噴射される期間が長くなり、噴射一回あたりの噴射燃料の平均粒径が大きくなってしまうという問題があった。
Therefore, the longer the initial valve opening period, the smaller the area of the seat restriction is in the passage area of the
本発明は、上記問題点に鑑みてなされており、燃料噴射弁の噴射燃料の微粒化を向上させる燃料噴射弁を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the said problem, and it aims at providing the fuel injection valve which improves atomization of the injection fuel of a fuel injection valve.
上記目的を達成するために、請求項1では、内燃機関の燃料噴射装置用の燃料噴射弁であって、通電によって磁力を発生する電磁コイルと、この電磁コイルの発生する磁力が与えられて電磁石となる固定子と、電磁コイルおよび固定子を収容するボディと、軸方向に移動可能に支持され、磁力が与えられた固定子に吸引される固定子側端面および反固定子側端面を有する可動子と、可動子を貫通し、かつ軸方向に移動可能に支持されるニードルと、固定子側端面と対向するように、ニードルに形成されている第1拡径部と、固定子から離れる方向に可動子を付勢する第1付勢手段とを備え、閉弁時、第1付勢手段によって可動子の固定子側端面と第1拡径部との間に隙間を形成させることを特徴とする。 In order to achieve the above object, in claim 1, a fuel injection valve for a fuel injection device of an internal combustion engine, an electromagnetic coil that generates a magnetic force when energized, and an electromagnet provided with the magnetic force generated by the electromagnetic coil A movable body having a stator-side end face and an anti-stator-side end face that are supported so as to be movable in the axial direction and are attracted to the stator to which magnetic force is applied. A needle, a needle that penetrates the mover and is supported so as to be movable in the axial direction, a first enlarged-diameter portion formed on the needle so as to face the stator side end surface, and a direction away from the stator And a first urging means for urging the mover, and when the valve is closed, the first urging means forms a gap between the stator side end surface of the mover and the first enlarged diameter portion. And
これにより、開弁時、上記隙間分の距離を移動することにより可動子に蓄えられる運動エネルギーと電磁コイルが発生する磁力による力をニードルに伝達させることで、ニードルの開弁初期の速度を従来の燃料噴射弁のニードルの速度よりも速くすることが可能となり、シート絞りが形成されている時間を従来よりも短縮することが可能となる。シート絞りが形成されている時間が短縮されるので、比較的粒径の大きい噴射燃料が噴射される期間が短くなり、噴射燃料の微粒化が向上させることが可能となる。 As a result, when the valve is opened, the kinetic energy stored in the mover and the magnetic force generated by the electromagnetic coil are transmitted to the needle by moving the distance corresponding to the gap. The speed of the needle of the fuel injection valve can be made faster, and the time during which the seat restriction is formed can be shortened than before. Since the time during which the sheet restriction is formed is shortened, the period during which the injected fuel having a relatively large particle diameter is injected is shortened, and the atomization of the injected fuel can be improved.
請求項2では、ニードルには、可動子の反固定子側端面と対向する位置に第2拡径部が形成されていることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, the needle is formed with a second enlarged diameter portion at a position facing the end surface on the side opposite to the stator of the mover.
これにより、燃料噴射弁の閉弁時、固定子側端面と固定子との隙間を適正な距離に保つことができる。 Thereby, when the fuel injection valve is closed, the gap between the stator side end face and the stator can be kept at an appropriate distance.
請求項3では、第1拡径部の固定子側端面に対向する面は、ニードルの移動方向に対して略垂直な面であることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, the surface of the first enlarged diameter portion that faces the stator side end surface is a surface that is substantially perpendicular to the moving direction of the needle.
これにより、可動子が第1拡径部に当接して、可動子のもつエネルギーをニードルに伝達する際、エネルギーを効率よく伝達することができる。 Thereby, when a needle | mover contact | abuts to a 1st enlarged diameter part and the energy which a needle | mover has transmits to a needle, energy can be transmitted efficiently.
請求項4では、第1拡径部および第2拡径部のそれぞれ固定子側端面および反固定子側端面に対向する面は、曲面もしくは傾斜面であることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, the surfaces facing the stator side end surface and the anti-stator side end surface of the first enlarged diameter portion and the second enlarged diameter portion are curved surfaces or inclined surfaces, respectively.
これにより、可動子が第1拡径部、第2拡径部に当接するときの第1拡径部、第2拡径部とニードルとの境界部分にかかる応力を分散させることができるので、ニードルの寿命を長く維持することが可能となる。 As a result, the stress applied to the boundary between the first diameter-expanded portion and the second diameter-expanded portion and the needle when the mover contacts the first diameter-expanded portion and the second diameter-expanded portion can be dispersed. The life of the needle can be maintained for a long time.
請求項5では、固定子から離れる方向にニードルを付勢する第2付勢手段を備え、第1付勢手段の付勢力は、第2付勢手段の付勢力よりも弱いことを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, the second urging means for urging the needle in a direction away from the stator is provided, and the urging force of the first urging means is weaker than the urging force of the second urging means. .
第1付勢手段の付勢力は、閉弁時、可動子が内燃機関の振動によって動かない程度であればよいので、可動子の移動時、第1付勢手段の付勢力によって生じる上記運動エネルギーの損失を可能な限り抑えることができる。 Since the urging force of the first urging means may be such that the movable element does not move due to vibration of the internal combustion engine when the valve is closed, the kinetic energy generated by the urging force of the first urging means when the movable element moves. Loss can be suppressed as much as possible.
(一実施形態)
以下、本発明の一実施形態を、図1、図2に基づいて説明する。なお、本実施形態においては、燃料、特にガソリンを内燃機関(以下、エンジンと呼ぶ)の燃焼室に直接噴射するための燃料噴射弁について説明する。しかし、本発明による燃料噴射弁は、いわゆるポート噴射用のガソリンエンジンにも適用することができる。
(One embodiment)
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. In the present embodiment, a fuel injection valve for directly injecting fuel, particularly gasoline, into a combustion chamber of an internal combustion engine (hereinafter referred to as an engine) will be described. However, the fuel injection valve according to the present invention can also be applied to a gasoline engine for so-called port injection.
図1は、本発明の一実施形態による燃料噴射弁を示す断面図である。図2は、図1の範囲Iの部分を拡大した部分断面図である。 FIG. 1 is a sectional view showing a fuel injection valve according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an enlarged partial cross-sectional view of a region I in FIG.
この図1において、燃料タンク(図示しない)内に貯蔵された燃料は、サプライポンプ(図示しない)に内蔵されたフィードポンプ(図示しない)によってサプライポンプへ吸引され、このサプライポンプにて高圧に圧縮された後にデリバリパイプ(図示しない)に供給される。このデリバリパイプには、エンジンの各気筒に対して1つの燃料噴射弁1が接続されており、各燃料噴射弁1は電子制御ユニット(以下、ECUと呼ぶ:図示しない)からの駆動信号にしたがって噴射作動を行う。 In FIG. 1, fuel stored in a fuel tank (not shown) is sucked into a supply pump by a feed pump (not shown) built in a supply pump (not shown) and compressed to a high pressure by the supply pump. And then supplied to a delivery pipe (not shown). This delivery pipe is connected with one fuel injection valve 1 for each cylinder of the engine, and each fuel injection valve 1 is in accordance with a drive signal from an electronic control unit (hereinafter referred to as ECU: not shown). Perform the injection operation.
以下、燃料噴射弁1の構成を詳しく説明する。 Hereinafter, the configuration of the fuel injection valve 1 will be described in detail.
燃料噴射弁1のケーシングは、いずれも円筒状に形成されたボディ2と弁ボディ3から成り、それらはリング8を介してリテーニングナット6の締め付けにより一体化されている。このケーシングの内部には、先端に弁閉鎖体13が形成されている長尺状のニードル10が収容されている。リング8は、ニードル10のストローク量を調整するためのもので、その調整は、リング8の厚さを変更することにより行うことができる。ボディ2の内壁と弁ボディ3の外壁との間には、シールリング9が設けられている。
The casing of the fuel injection valve 1 is composed of a
弁ボディ3の先端部には、有底円筒状に形成されている弁座体4が設けられている。その弁座体4の底部には、噴孔5が形成されている。燃料は、燃料噴射弁1のケーシング内をとおり、この噴孔5から噴射される。弁座体4に形成されている弁座面に弁閉鎖体13を着座させることにより、噴孔5が閉じ、弁閉鎖体13を弁座面から離座させることにより、噴孔5が開くようになっている。
A valve seat body 4 formed in a bottomed cylindrical shape is provided at the tip of the valve body 3. A nozzle hole 5 is formed at the bottom of the valve seat body 4. The fuel passes through the casing of the fuel injection valve 1 and is injected from the injection hole 5. The nozzle hole 5 is closed by seating the
ボディ2には、ニードル10を軸方向に往復させる電磁アクチュエータが設けられている。この電磁アクチュエータは、電磁コイル18、固定子21(以下、ステータと呼ぶ)、および可動子25(以下、アーマチャと呼ぶ)から成っている。電磁コイル18は、細いエナメル線を巻回した筒状を呈するものであり、樹脂部材20にモールドされた状態でボディ2の外壁に配置され、筒状ナット7によりボディ2に固定される。樹脂部材20には、電磁コイル18のコイル端に接続された端子19がモールドされており、ECUによって通電されると、電磁コイル18に磁力が発生する。
The
ステータ21は、メインステータ22とサブステータ23から成り、図1に示すようにサブステータ23は、メインステータ22に形成されている貫通孔に差し込まれて固定されている。サブステータ23には、略中心部に燃料を通すための燃料通路24と、ニードル10とアーマチャ25とを噴孔5方向(ステータ21から離れる方向)にそれぞれ付勢する第1付勢手段としての第1コイルスプリング16と第2付勢手段としての第2コイルスプリング17とを保持する面が形成されている。
The
アーマチャ25は、固定子側端面26(以下、ステータ側端面と呼ぶ)と反固定子側端面27(以下、反ステータ側端面と呼ぶ)を有している。電磁コイル18に磁力が発生すると、ステータ21が電磁石となり、アーマチャ25は、そのステータ側端面26が対向するステータ21の端面に接触するまで引き寄せられる。
The
図1および、図2に示すようにニードル10の弁閉鎖体13の反対側の端部には、アーマチャ25のステータ側端面26と当接可能な第1拡径部としての第1ストッパ11と、反ステータ側端面27と当接可能な第2拡径部としての第2ストッパ12が形成されている。アーマチャ25は、これら第1、第2ストッパ11、12の間で軸方向に移動可能に設けられている。アーマチャ25は、第1コイルスプリング16によって所定の付勢力で噴孔5方向に押し付けられており、ニードル10は、第2コイルスプリング17によって所定の付勢力で噴孔5方向に押し付けられている。
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, a
電磁コイル18が通電されていないときは、これら第1、第2コイルスプリング16、17の付勢力によって、反ステータ側端面27は、第2ストッパ12に当接し、弁閉鎖体13は、弁座体4に着座している。このとき、ステータ側端面26と第1ストッパ11との間には、隙間30が形成されている。
When the
第2ストッパ12は、反ステータ側端面27が第2ストッパ12に当接されているとき、ステータ側端面26とステータ21との距離が所定の距離となる位置に形成されている。その距離は、上記隙間30より大きく、かつ、電磁コイル18が通電されたときに発生する磁力によってステータ21がアーマチャ25を引き寄せることができる距離となっている。なお、第2ストッパ12は、ニードル10に形成されていなくてもよい。例えば、ボディ2の内壁から中心に向って突き出ている突起であってもよい。
The
次に、この燃料噴射弁1の作動について説明する。 Next, the operation of the fuel injection valve 1 will be described.
(開弁時)
ECUから与えられる駆動信号により電磁コイル18が通電されると、電磁コイル18に磁力が発生し、ステータ21は、この磁力によって電磁石となり、第1コイルスプリング16の付勢力に抗してアーマチャ25を引き寄せる。アーマチャ25がステータ21に引き寄せられる初期段階では、ステータ側端面26と第1ストッパ11との間には、隙間30が形成されているので、アーマチャ25は、ステータ側端面26が第1ストッパ11に当接するまで単独で移動する。このとき、アーマチャ25には、電磁コイル18が発生する磁力、ステータ側端面26と第1ストッパ11との距離、およびアーマチャ25の質量に応じた運動エネルギーが蓄えられることになる。
(When the valve is opened)
When the
ステータ側端面26が第1ストッパ11に当接すると、アーマチャ25は、ニードル10と一体となって引き続きステータ21方向に移動する。ステータ側端面26が第1ストッパ11に当接する瞬間、ニードル10には、アーマチャ25が電磁コイル18に発生する磁力によって引き寄せられる力と、上記アーマチャ25の移動の初期段階で蓄えられた運動エネルギーとを合わせた力が伝達され、ニードル10は、ステータ21方向に移動する。
When the stator
本実施形態では、第1ストッパ11のステータ側端面26に対向する面は、ニードル10の移動方向に対して略垂直に形成されている、これにより、ステータ側端面26が第1ストッパ11に当接する際、上記運動エネルギーと上記磁力によって引き寄せられる力を効率よく伝達させることができる。
In the present embodiment, the surface of the
その後、ニードル10と一体となって移動するアーマチャ25は、ステータ21の端面に当接するまで移動し、アーマチャ25がステータ21に当接すると、開弁動作が終わり、それ以降は開弁状態が保持される。このアーマチャ25とニードル10とが共にステータ21方向に移動することによって弁閉鎖体13が弁座体4の弁座面から離座し、噴孔5が開いて燃料が噴孔5より噴射される。
Thereafter, the
また、本実施形態では、第1コイルスプリング16の付勢力は、第2コイルスプリング17の付勢力よりも弱いものとしている。第1コイルスプリング16は、閉弁時、アーマチャ25がエンジンの振動により移動しないようにするためのものであり、弁閉鎖体13を弁座体4に押し付ける第2コイルスプリング17とは役割が異なる。第1コイルスプリング16の付勢力を第2コイルスプリング17の付勢力よりも弱くすることで、第1コイルスプリング16の付勢力によって生じる上記運動エネルギーの損失を可能な限り抑えることができる。
In the present embodiment, the urging force of the
(閉弁時)
ECUから与えられる駆動信号により電磁コイル18の通電が停止されると、ステータ21によるアーマチャ25を引き寄せる力が無くなり、第1、第2コイルスプリング16、17の付勢力によってアーマチャ25とニードル10が噴孔5方向に移動する。そして、弁閉鎖体13が弁座体4の弁座面に当接すると、閉弁動作が終わり、それ以降は閉弁状態が保持される。そして、アーマチャ25の反ステータ側端面27が第2ストッパ12に当接される。このようにニードル10が噴孔5方向に移動して、弁閉鎖体13が弁座体4の弁座面に着座することで、噴孔5が閉じて燃料の噴射が停止される。
(When valve is closed)
When the energization of the
次に、この燃料噴射弁1の効果について説明する。 Next, the effect of the fuel injection valve 1 will be described.
従来の燃料噴射弁では、ECUから与えられる駆動信号により電磁コイル100が通電されると、ニードル150は、開弁初期からアーマチャ120と一体となってステータ110に引き寄せられる。このとき、ニードル150には、電磁コイル100が発生する磁力のみがステータ110方向に働くこととなる。
In the conventional fuel injection valve, when the
これに対し、本実施形態の燃料噴射弁1では、閉弁時、アーマチャ25のステータ側端面26と第1ストッパ11との間には、隙間30が形成されている。このため、ECUから与えられる駆動信号により電磁コイル18が通電されると、まず、アーマチャ25のみが電磁コイル18が発生する磁力によりステータ21方向に移動する。このとき、アーマチャ25には、隙間30の距離分の運動エネルギーが蓄えられることになる。次に、運動エネルギーをもったアーマチャ25が第1ストッパ11に当接すると、ニードル10には、アーマチャ25が電磁コイル18に発生する磁力によって引き寄せられる力と、アーマチャ25に蓄えられた運動エネルギーとを合わせた力が伝達され、ニードル10は、ステータ21方向に移動する。
On the other hand, in the fuel injection valve 1 of the present embodiment, a
本実施形態の燃料噴射弁1では、電磁コイル18に発生する磁力によってアーマチャ25を引き寄せる力とアーマチャ25に蓄えられた運動エネルギーとによってニードル10を移動させるので、ニードル10の開弁初期の速度を従来の燃料噴射弁のニードル150の速度よりも速くすることが可能となり、シート絞りが形成されている時間を従来よりも短縮することが可能となる。シート絞りが形成されている時間が短縮されるので、比較的粒径の大きい噴射燃料が噴射される期間が短くなり、噴射燃料の微粒化が向上させることが可能となる。
In the fuel injection valve 1 of the present embodiment, the
(変形例1)
次に、本発明の変形例1による燃料噴射弁1について図3に基づいて説明する。図3は、本発明の変形例1による燃料噴射弁1の要部を拡大した部分断面図である。なお、一実施形態と同一機能物は、同一符号を付して説明を省略する。
(Modification 1)
Next, the fuel injection valve 1 according to the first modification of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is an enlarged partial sectional view of a main part of the fuel injection valve 1 according to the first modification of the present invention. In addition, the same function thing as one Embodiment attaches | subjects the same code | symbol, and abbreviate | omits description.
変形例1の特徴は、図3に示すように第1ストッパ11とニードル10との境界部分を曲面14とし、ステータ側端面26のその曲面14に対向する部分をその曲面14と同じ曲率を有した曲面28としている。そして、第2ストッパ12とニードル10との境界部分も曲面15とし、反ステータ側端面27のその曲面15に対向する部分をその曲面15と同じ曲率を有した曲面29としている。
As shown in FIG. 3, the first modification is characterized in that the boundary portion between the
これにより、アーマチャ25が第1ストッパ11、第2ストッパ12に当接するときの第1ストッパ11、第2ストッパ12とニードル10との境界部分にかかる応力を分散させることができるので、ニードル10の寿命を長く維持することが可能となる。
As a result, the stress applied to the boundary between the
なお、これら、第1、第2ストッパ11、12に形成される曲面14、15は、傾斜面でもよい。
The curved surfaces 14 and 15 formed on the first and
1 燃料噴射弁
2 ボディ
3 弁ボディ
4 弁座体
5 噴孔
10 ニードル
11 第1ストッパ
12 第2ストッパ
13 弁閉鎖体
16 第1コイルスプリング(第1付勢手段)
17 第2コイルスプリング(第2付勢手段)
18 電磁コイル
21 ステータ
25 アーマチャ
26 ステータ側端面
27 反ステータ側端面
30 隙間
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
17 Second coil spring (second biasing means)
18
Claims (5)
通電によって磁力を発生する電磁コイルと、
この電磁コイルの発生する磁力が与えられて電磁石となる固定子と、
前記電磁コイルおよび前記固定子を収容するボディと、
軸方向に移動可能に支持され、磁力が与えられた前記固定子に吸引される固定子側端面および反固定子側端面を有する可動子と、
前記可動子を貫通し、かつ軸方向に移動可能に支持されるニードルと、
前記固定子側端面と対向するように、前記ニードルに形成されている第1拡径部と、
前記固定子から離れる方向に前記可動子を付勢する第1付勢手段とを備え、
閉弁時、前記第1付勢手段によって前記可動子の前記固定子側端面と前記第1拡径部との間に隙間を形成させることを特徴とする燃料噴射弁。 A fuel injection valve for a fuel injection device of an internal combustion engine,
An electromagnetic coil that generates a magnetic force when energized;
A stator that is provided with a magnetic force generated by the electromagnetic coil and becomes an electromagnet;
A body that houses the electromagnetic coil and the stator;
A mover having a stator-side end surface and an anti-stator-side end surface that are supported so as to be movable in the axial direction and attracted to the stator to which magnetic force is applied;
A needle that penetrates the mover and is supported so as to be movable in the axial direction;
A first enlarged diameter portion formed on the needle so as to face the stator side end surface;
First biasing means for biasing the mover in a direction away from the stator,
A fuel injection valve characterized in that when the valve is closed, a gap is formed between the stator-side end surface of the mover and the first diameter-expanded portion by the first urging means.
前記第1付勢手段の付勢力は、前記第2付勢手段の付勢力よりも弱いことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。 Second urging means for urging the needle in a direction away from the stator;
5. The fuel injection valve according to claim 1, wherein a biasing force of the first biasing unit is weaker than a biasing force of the second biasing unit.
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