JP5462143B2 - Fuel injection valve - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の燃料を噴射する燃料噴射弁に関する。 The present invention relates to a fuel injection valve that injects fuel for an internal combustion engine.
従来、ヨーク、ノズル部材、プランジャ、可動コア、固定コア、および、電磁コイルを備え、電磁コイルで発生する磁力によってプランジャを吸引する燃料噴射弁が知られている。例えば、特許文献1に記載された、燃料噴射弁では、開弁時の弁座とプランジャとの距離を十分に確保するには、プランジャのリフト量を増大する必要がある。また、プランジャのリフト量と、可動コアと固定コアとの間の磁気ギャップ量とは同じである。そのため、このプランジャのリフト量を増大させる場合、磁気ギャップ量が増大する。よって、電磁コイルに通電開始時の可動コアを吸引する吸引力を確保するための突入電流を増大させる必要がある。突入電流を増大させると、回路のコストが増大するとともに、回路の発熱量が大きくなる。
また、磁気ギャップ量が増大すると、可動コアのリフト量が増大し、リフト所要時間が長くなる。よって、可動コアの移動とともにリフトするプランジャの弁開閉時の安定性が低下し、弁の開閉サイクルの精度が低下するおそれがある。
2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a fuel injection valve that includes a yoke, a nozzle member, a plunger, a movable core, a fixed core, and an electromagnetic coil, and sucks the plunger by a magnetic force generated by the electromagnetic coil. For example, in the fuel injection valve described in
Further, when the magnetic gap amount is increased, the lift amount of the movable core is increased and the required lift time is lengthened. Therefore, the stability at the time of valve opening / closing of the plunger that lifts with the movement of the movable core is lowered, and the accuracy of the valve opening / closing cycle may be lowered.
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、弁開閉サイクルの精度の向上と回路のコストの低減とを両立可能な燃料噴射弁を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a fuel injection valve capable of achieving both improvement in accuracy of a valve opening / closing cycle and reduction in circuit cost.
請求項1に係る発明によると、燃料噴射弁は、ハウジング、ノズル部、固定コア、受動ピストン部、固定コア、ニードル、可動コア、シリンダ、第1付勢部材、第2付勢部材、および、コイルを備える。ハウジングは、筒状であり燃料通路を有する。ノズル部は、ハウジングの一方の端部に設けられ、燃料通路に連通する噴孔および弁座を有する。固定コアは、筒状であり、ハウジング内のノズル部とは反対側に設けられる。ニードルは、弁座に着座可能なシール部が一方の端部に形成された棒状の本体、および、本体の他方の端部から径方向外側に拡がって形成される受動ピストン部を有する。ニードルは、ハウジング内に往復移動可能に収容され、シール部が弁座から離座または弁座に着座することで前記噴孔を開閉する。可動コアは、ノズル部側の端部から径方向外側に拡がって形成される駆動ピストン部を有する。可動コアは、ハウジング内の固定コアとニードルとの間に往復移動可能に設けられる。シリンダは、内側に駆動ピストン部および受動ピストン部を収容可能な筒状に形成される。シリンダは、駆動ピストン部と受動ピストン部との間に形成されるとともに燃料通路の固定コア側およびノズル部側に連通する中間油室、駆動ピストン部の中間油室とは反対側に形成される第1油室、受動ピストン部の中間油室とは反対側に形成される第2油室、および、第1油室と第2油室とを連通する連通路を有する。第1付勢部材は、固定コアと可動コアとの間に設けられ、可動コアをニードルの閉弁方向に付勢する。第2付勢部材は、ニードルを閉弁方向に付勢する。コイルは、電力が供給されると磁力が発生し、可動コアを固定コア側に吸引する。
According to the invention of
本発明では、駆動ピストンの第1油室側の端面の面積は、受動ピストンの第2油室側の端面の面積より大きく形成されている。可動コアがニードルの開弁方向に移動すると、第1油室内の燃料が連通路に流出し、連通路の燃料が第2油室内に流入する。これにより、ニードルが開弁方向に移動する。また、可動コアがニードルの閉弁方向に移動すると、連通路の燃料が第1油室内に流入し、第2油室内の燃料が連通路に流入する。これにより、ニードルが閉弁方向に移動する。ここで、ニードルの開弁時、第1油室から連通路に流出する燃料の容積は、駆動ピストンの第1油室側の端面の面積と可動コアがニードルの開弁方向に移動する距離との積で表すことができる。一方、連通路から第2油室に流入する燃料の容積は、受動ピストンの第2油室側の端面の面積とニードルが開弁方向に移動する距離との積で表すことができる。第1油室から連通路に流出する燃料の容積と連通路から第2油室に流入する燃料の容積とは同じであり、駆動ピストンの第1油室側の端面の面積は受動ピストンの第2油室側の端面の面積より大きいため、可動コアがニードルの開弁方向に移動する距離は、ニードルが開弁方向に移動する距離より小さくなる。 In the present invention, the area of the end face on the first oil chamber side of the drive piston is formed larger than the area of the end face on the second oil chamber side of the passive piston. When the movable core moves in the needle opening direction, the fuel in the first oil chamber flows out into the communication passage, and the fuel in the communication passage flows into the second oil chamber. As a result, the needle moves in the valve opening direction. When the movable core moves in the needle closing direction, the fuel in the communication passage flows into the first oil chamber, and the fuel in the second oil chamber flows into the communication passage. Thereby, the needle moves in the valve closing direction. Here, when the needle is opened, the volume of the fuel flowing out from the first oil chamber to the communication passage is determined by the area of the end surface of the drive piston on the first oil chamber side and the distance that the movable core moves in the needle opening direction. It can be expressed by the product of On the other hand, the volume of the fuel flowing into the second oil chamber from the communication passage can be represented by the product of the area of the end surface of the passive piston on the second oil chamber side and the distance the needle moves in the valve opening direction. The volume of the fuel flowing out from the first oil chamber to the communication passage is the same as the volume of the fuel flowing into the second oil chamber from the communication passage, and the area of the end surface of the drive piston on the first oil chamber side is the same as that of the passive piston. 2 Since the area of the end face on the oil chamber side is larger, the distance that the movable core moves in the needle opening direction is smaller than the distance that the needle moves in the valve opening direction.
このように、本発明では、可動コアのリフト量をニードルのリフト量より小さくすることができる。よって、可動コアの応答性が向上し、弁開閉サイクルの精度を高めることができる。また、可動コアのリフト量を小さくすることで、突入電流の増大を抑制し、回路のコストを低減することができる。 Thus, in the present invention, the lift amount of the movable core can be made smaller than the lift amount of the needle. Therefore, the responsiveness of the movable core is improved, and the accuracy of the valve opening / closing cycle can be increased. In addition, by reducing the lift amount of the movable core, it is possible to suppress an increase in inrush current and reduce the cost of the circuit.
請求項2に係る発明によると、燃料噴射弁は、ハウジング、ノズル部、固定コア、受動ピストン部、固定コア、ニードル、可動コア、シリンダ、第1付勢部材、第2付勢部材、および、コイルを備える。ハウジングは、筒状であり燃料通路を有する。ノズル部は、ハウジングの一方の端部に設けられ、燃料通路に連通する噴孔および弁座を有する。固定コアは、筒状であり、ハウジング内のノズル部とは反対側に設けられる。ニードルは、弁座に着座可能なシール部が一方の端部に形成された棒状の本体、および、本体の他方の端部から径方向外側に拡がって形成される受動ピストン部を有する。ニードルは、ハウジング内に往復移動可能に収容され、シール部が弁座から離座または弁座に着座することで前記噴孔を開閉する。可動コアは、ノズル部側の端部から径方向外側に拡がって形成される駆動ピストン部を有する。可動コアは、ハウジング内の固定コアとニードルとの間に往復移動可能に設けられる。シリンダは、駆動ピストン部および受動ピストン部を収容可能な筒状に形成される。シリンダは、内側に駆動ピストン部と受動ピストン部との間に形成されている中間油室、および、駆動ピストン部の中間油室とは反対側の燃料通路と受動ピストン部の中間油室とは反対側の燃料通路とを連通する連通路を有する。第1付勢部材は、固定コアと可動コアとの間に設けられ、可動コアをニードルの閉弁方向に付勢する。第2付勢部材は、ニードルを閉弁方向に付勢する。コイルは、電力が供給されると磁力が発生し、可動コアを固定コア側に吸引する。
According to the invention of
本発明では、駆動ピストン部は、中間油室側の端面の面積が、受動ピストン部の中間油室側の端面の面積よりも大きく形成されている。可動コアがニードルの開弁方向に移動すると、中間油室内の圧力が下がることでニードルが開弁方向に移動する。また、可動コアがニードルの閉弁方向に移動すると、中間油室内の圧力が上がることでニードルが閉弁方向に移動する。ここで、駆動ピストン部の中間油室側の端面の面積は、受動ピストン部の中間油室側の端面の面積よりも大きく形成されているため、可動コアのリフト量はニードルのリフト量より小さくなる。
これにより、請求項1に係る発明と比べ、より簡単な構成で、請求項1に係る発明と同様の効果を果たすことができる。
In the present invention, the drive piston portion is formed such that the area of the end surface on the intermediate oil chamber side is larger than the area of the end surface on the intermediate oil chamber side of the passive piston portion. When the movable core moves in the needle opening direction, the needle moves in the valve opening direction because the pressure in the intermediate oil chamber decreases. Further, when the movable core moves in the needle valve closing direction, the pressure in the intermediate oil chamber increases, so that the needle moves in the valve closing direction. Here, since the area of the end face on the intermediate oil chamber side of the drive piston part is formed larger than the area of the end face on the intermediate oil chamber side of the passive piston part, the lift amount of the movable core is smaller than the lift amount of the needle. Become.
Thereby, compared with the invention according to
請求項3に係る発明によると、受動ピストンとシリンダとの間で往復移動可能に設けられる筒状のアウタピストンをさらに備える。シリンダの内壁は、アウタピストンのシリンダに対する相対的な移動を規制する第1規制部を有する。受動ピストンの外壁は、アウタピストンの前記受動ピストンに対する開弁方向の相対的な移動を規制する第2規制部を有する。
可動コアがニードルの開弁方向に移動すると、第1油室および第2油室内の燃料の圧力変化、または、中間油室内の燃料の圧力変化によって、ニードルとアウタピストンとが開弁方向に移動する。アウタピストンが第1規制部に当接すると、ニードルとアウタピストンとは一旦停止する。そして、可動コアがさらにニードルの開弁方向に移動すると、ニードルのみ開弁方向に移動し、ニードルの最大リフト量までリフトする。
また、可動コアがニードルの閉弁方向に移動すると、第1油室および第2油室内の燃料の圧力変化、または、中間油室内の燃料の圧力変化によって、ニードルが開弁方向に移動する。受動ピストンの第2規制部がアウタピストンに当接すると、アウタピストンはニードルとともに閉弁方向に移動する。
According to the invention which concerns on
When the movable core moves in the needle opening direction, the needle and the outer piston move in the valve opening direction due to a change in fuel pressure in the first oil chamber and the second oil chamber or a change in fuel pressure in the intermediate oil chamber. To do. When the outer piston comes into contact with the first restricting portion, the needle and the outer piston are temporarily stopped. When the movable core further moves in the needle opening direction, only the needle moves in the valve opening direction and lifts up to the maximum lift amount of the needle.
Further, when the movable core moves in the valve closing direction of the needle, the needle moves in the valve opening direction due to a change in fuel pressure in the first oil chamber and the second oil chamber or a change in fuel pressure in the intermediate oil chamber. When the second restricting portion of the passive piston contacts the outer piston, the outer piston moves together with the needle in the valve closing direction.
本発明では、可動コアの移動距離および移動速度を制御することでニードルのリフト量を調整することができる。可動コアの移動距離および移動速度は、コイルへ供給する電力の供給時間および電力の大きさを調節することで制御される。そのため、電力の供給時間および大きさを調節することにより、ニードルのリフトバリエーションを調整することができる。 In the present invention, the lift amount of the needle can be adjusted by controlling the moving distance and moving speed of the movable core. The moving distance and moving speed of the movable core are controlled by adjusting the supply time and the magnitude of the power supplied to the coil. Therefore, the lift variation of the needle can be adjusted by adjusting the power supply time and size.
以下、本発明の複数の実施形態を図に基づいて説明する。なお、複数の実施形態において、実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態による燃料噴射弁を図1に示す。燃料噴射弁1は、図示しない内燃機関に用いられ、燃料を内燃機関に噴射供給する。
Hereinafter, a plurality of embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that, in a plurality of embodiments, substantially the same components are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
(First embodiment)
A fuel injection valve according to a first embodiment of the present invention is shown in FIG. The
燃料噴射弁1は、ハウジング10、ノズル部20、固定コア30、ニードル40、可動コア50、シリンダ60、第1付勢部材としての第1スプリング71、第2付勢部材としての第2スプリング72、および、コイル80等を備えている。
The
図1に示すように、ハウジング10は、第1筒部材11、第2筒部材12、第3筒部材13、外周部材14および樹脂モールド部15から構成されている。第1筒部材11、第3筒部材13、および外周部材14は、例えばフェライト系ステンレス等の磁性材により形成され、磁気安定化処理が施されている。一方、第2筒部材12は、例えばオーステナイト系ステンレス等の非磁性材により形成されている。
As shown in FIG. 1, the
第1筒部材11、第2筒部材12および第3筒部材13は、いずれも略円筒状に形成され、第1筒部材11、第2筒部材12、第3筒部材13の順に同軸となるよう配置され、互いに接続している。外周部材14は、第1筒部材11、第2筒部材12、および第3筒部材13の径方向外側に設けられている。
The
ノズル部20は、例えばマルテンサイト系ステンレス等の金属により形成されている。ノズル部20は、略有底筒状に形成され、底部21および筒部22を有する。底部21は、筒部22の一方の端部を塞いでいる。底部21には、内壁と外壁とを接続する噴孔211が形成されている。また、底部21の内壁には、噴孔211を囲むようにして環状の弁座212が形成されている。
The
ノズル部20は、ハウジング10の第1筒部材11の第2筒部材12とは反対側の端部に設けられている。筒部22は、外壁が第1筒部材11の内壁に嵌合するようにして第1筒部材11に接続している。筒部12と第1筒部材11との嵌合箇所は溶接されている。
The
固定コア30は、例えばフェライト系ステンレス等の磁性材により略円筒状に形成されている。固定コア30は、磁気安定化処理が施されている。固定コア30は、ハウジング10の内側に設けられている。固定コア30とハウジング10の第3筒部材13とは溶接されている。
The fixed
ニードル40は、例えばマルテンサイト系ステンレス等の金属により棒状に形成されている。ニードル40の棒状の本体42の一方の端部には、弁座212に当接可能なシール部41が形成されている。また、本体42のシール部41とは反対側には、受動ピストン部43が設けられている。受動ピストン部43は、本体42のシール部41とは反対側の端部から径方向外側に拡がって形成される。
The
本実施形態では、受動ピストン部43は略円盤状に形成され、ノズル部20側に円環状の受動面431が形成されている。本実施形態の場合、受動面431は受動ピストン部43の軸方向に垂直となるよう形成されている。本実施形態の場合、ニードル40の受動ピストン部43側は、中空筒状に形成され、長孔44を有する。長孔44の内壁441と本体42の外壁421とは、穴45によって接続されている。
In this embodiment, the
ニードル40は、シール部41と弁座212とが当接可能に、ハウジング10内に軸方向へ往復移動可能に収容されている。ニードル40は、シール部41が弁座212から離間(離座)または弁座212に当接(着座)することで噴孔211を開閉する。以下、適宜、ニードル40が弁座212から離間する方向を開弁方向といい、ニードル40が弁座212に当接する方向を閉弁方向という。
The
図2に示すように、可動コア50は、例えばフェライト系ステンレス等の磁性材により断面が略「工」字状となるよう形成され、受力部51、駆動ピストン部53、および、連結部52を有する。
As shown in FIG. 2, the
受力部51は連結部52の一方の端部から径方向外側に拡がって形成される。受力部51の連結部52とは反対側の端面に、当接部512が形成されている。当接部512には、硬質被膜処理によって硬質被膜が形成されている。
The
駆動ピストン部53は連結部52の他方の端部から径方向外側に拡がって形成されている。よって、駆動ピストン部53には、受力部51に対向している駆動面531が形成されている。本実施形態の場合、駆動面531は、連結部52の軸方向に垂直となるよう形成されている。また、駆動面531の面積は受動面431の面積より大きく形成されている。
The
可動コア50は、内部が軸方向に沿って中空筒状に形成され、貫通孔54を有する。貫通孔54の内壁541と連結部52の外壁521とは、穴55によって接続されている。
The
本実施形態の場合、可動コア50は、受力部51が固定コア30側に位置し、駆動ピストン部53がニードル40側に位置するよう、ハウジング10内に往復移動可能に設けられている。可動コア50は、固定コア30によって開弁方向の移動が規制され、第1筒部材11の内壁に設けられている突出部111によって閉弁方向の移動が規制される。また、コイル80に電力が供給されていないとき、可動コア50と固定コア30との間には軸方向に所定距離を有するギャップGが形成されている。
In the case of this embodiment, the
シリンダ60は、有底の筒状であり、第1底部61、第2底部62、および、筒部63を有する。第1底部61は中央に第1摺動穴611を有し、第2底部は中央に第2摺動穴621を有する。筒部63は、第1底部61側よりも第2底部62側が肉厚となるよう形成され、内壁に段差部631が形成されている。
シリンダ60は、第1底部61と第2底部62との間に、筒部63に囲まれた収容油室64を有する。シリンダ60は第1筒部材11と溶接されている。
The
The
ここで、駆動ピストン部53および受動ピストン部43は、筒部63の内壁面と摺動可能に収容油室64に収容されている。よって、駆動ピストン部53と第1底部61との間には第1油室641が形成され、受動ピストン部43と第2底部62との間には第2油室642が形成される。また、駆動ピストン部53と受動ピストン部43との間には中間油室643が形成される。本実施形態の場合、第1油室641と第2油室642とは筒部63に形成されている連通路632によって連通されている。中間油室643は、貫通孔54および穴55によりシリンダ60の固定コア30側の空間と連通し、孔44によりシリンダ60のノズル部20側の空間と連通する。
Here, the
コイル80は、略円筒状に形成され、第2筒部材12および第3筒部材13の径方向外側を囲むようにして設けられている。また、第2筒部材12、第3筒部材13および外周部材14とコイル80との間には樹脂モールド部15が充填されている。樹脂モールド部15は、周方向の一部が外周部材14から外側に突出し、コイル80と電気的に接続された通電ターミナル81が内部に配されたコネクタ部82を形成している。コイル80は、コネクタ部82を介して電力が供給されると磁力を生じる。
The
コイル80に磁力が生じると、固定コア30、可動コア50、第1筒部材11、第3筒部材13および外周部材14に磁気回路が形成される。これにより、可動コア50は、固定コア30に吸引される。
When a magnetic force is generated in the
第1スプリング71は、一端が固定コア30に係止され、他端が可動コア50の当接部512に当接するよう設けられている。第1スプリング71は、軸方向に伸びる力を有している。これにより、第1スプリング71は、可動コア50を閉弁方向に付勢している。
The
第2スプリング72は、一端がシリンダ60の第2底部62の外壁に当接し、他端がニードル40の係止部46に当接するよう設けられている。第2スプリング72は、軸方向に伸びる力により、ニードル40を閉弁方向に付勢している。
One end of the
第3筒部材13の第2筒部材12とは反対側の端部には、略円筒状の燃料導入パイプ16が圧入および溶接されている。
燃料導入パイプ16の導入口から流入した燃料は、固定コア30の内側、可動コア50の貫通孔54、中間油室643、長孔44、穴45、第1筒部材11とニードル40との間、および、ニードル40のシール部41とノズル部20の弁座212との間を流通し、噴孔211に導かれる。つまり、ハウジング10の内側には、燃料が流通する燃料通路101が形成されている。
A substantially cylindrical
The fuel that has flowed in from the inlet of the
次に、本実施形態の燃料噴射弁1の作動について説明する。
コイル80に電力が供給されると、コイル80に生じる磁力によって、可動コア50は、固定コア30に吸引され、第1スプリング71の付勢力に抗して開弁方向に移動する。
このとき、駆動ピストン部53が開弁方向へ移動することによって第1油室641の容積が縮小し、第1油室641内の燃料の一部が連通路632に流出し、連通路632内の燃料の一部が第2油室642に入る。よって、第2油室642内の燃料の圧力が高まる。そのため、ニードル40は、第2油室642内の燃料の圧力によって、第2スプリング72の付勢力に抗して開弁方向に移動する。ニードル40のシール部41が弁座212から離座すると噴孔211が開口し、燃料の噴射が開始される。
Next, the operation of the
When power is supplied to the
At this time, the volume of the
コイル80への電力供給が停止すると、可動コア50を吸引する吸引力がなくなり、可動コア50は第1スプリング71の付勢力によって閉弁方向に押され閉弁方向に移動する。 このとき、第1油室641は駆動ピストン部53の閉弁方向への移動によって容積が拡大する。よって、連通路632内の燃料の一部が第1油室641内に流入し、第2油室642内の燃料の一部が連通路632内に流入する。これにより、第2油室642内の燃料の圧力は小さくなり、ニードル40は第2スプリング72の付勢力によって閉弁方向に移動する。ニードル40のシール部41が弁座212に着座すると噴口211が閉じられ、燃料の噴射が停止する。
When the power supply to the
ここで、駆動ピストン部53の駆動面531の面積をS1とし、受動ピストン部43の受動面431の面積をS2とすると
S1>S2 ・・・式1
である。
また、ニードル40の開弁時、可動コア50が開弁方向に移動するときの移動距離をL1とし、ニードル40が開弁方向に移動するときの移動距離をL2とすると、第1油室641から流出する燃料の体積V1、および、第2油室642に流入する燃料の体積V2は、下記式1および式2で表される。
V1=S1×L1 ・・・式2
V2=S2×L2 ・・・式3
Here, if the area of the
It is.
Further, when the
V1 = S1 ×
V2 = S2 ×
本実施形態の場合、第1油室641と第2油室642とは連通路632によって連通しているため、V1=V2である。よって、
S1×L1=S2×L2 ・・・式4
である。
上記式1および式4より、可動コア50が開弁方向に移動する移動距離L1は、ニードル40が開弁方向に移動する移動距離L2よりも小さくなる。よって、可動コア50と固定コア30との軸方向の距離Gを、ニードル40のリフト量よりも小さく設定しても、開弁時の弁座212とシール部41との距離を確保することができる。また、可動コア50と固定コア30との軸方向の距離Gを小さくすることで、可動コア50の応答性を向上させ、ニードル40の弁開閉サイクルの精度を高めることができる。また、可動コア50のリフト量を小さくすることで、突入電流の増大を抑制し、回路のコストを低減することができる。
In the present embodiment, since the
S1 × L1 = S2 × L2 Equation 4
It is.
From the
(第2実施形態)
第2実施形態の燃料噴射弁を図3に示す。上記形態と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
図3に示すように、本実施形態では、可動コア56の受力部51側は中空筒状に形成され、通路57を有する。また、通路57は受力部51と駆動ピストン部53との間に穴55を有する。
(Second Embodiment)
The fuel injection valve of 2nd Embodiment is shown in FIG. Constituent parts that are substantially the same as in the above embodiment are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
As shown in FIG. 3, in the present embodiment, the
ニードル47は、中実円筒状である。本実施形態では、受動ピストン部43の中間油室644側の端面432の面積が、可動コア56の駆動ピストン部53の中間油室644側の端面532の面積より小さく形成されている。
シリンダ65は、筒状であり、内壁に段差部631が形成されている。また、シリンダ65は連通路633を有する。
The
The
ここで、可動コア56の駆動ピストン部53とニードル47の受動ピストン部43との間にはシリンダ65に囲まれた中間油室644が形成されている。中間油室644は、駆動ピストン部53と受動ピストン部43とシリンダ65に囲まれた密閉空間である。中間油室644は、駆動ピストン部53、または、受動ピストン部43の移動により容積が拡大または縮小可能である。
Here, an
燃料導入パイプ16の導入口から流入した燃料は、固定コア30、可動コア56の通路57、連通路633、第1筒部材11とニードル47との間、および、ニードル47のシール部41とノズル部20の弁座212との間を流通し、噴孔211に導かれる。つまり、ハウジング10の内側には、燃料が流通する燃料通路102が形成されている。
The fuel that has flowed from the introduction port of the
ここで、シリンダ65の連通路633は、一端が駆動ピストン部53の中間油室644とは反対側に開口され、他端が受動ピストン部43の中間油室644とは反対側に開口されている。連通路633は、燃料通路102のうち、駆動ピストン部53の中間油室644とは反対側と、受動ピストン部43の中間油室644とは反対側とを連通する。
Here, one end of the
次に、本実施形態の燃料噴射弁2の作動について説明する。
コイル80に電力が供給されると、コイル80に生じる磁力によって、可動コア56は、固定コア30に吸引され、第1スプリング71の付勢力に抗して開弁方向に移動する。
このとき、中間油室644の容積が拡大することで、中間油室644内の燃料の圧力が下がると、ニードル47は燃料通路102内の燃料圧力によって第2スプリング72の付勢力に抗して開弁方向に移動する。これにより、ニードル47のシール部41が弁座212から離座することによって噴孔211が開口し、燃料の噴射が開始される。
Next, the operation of the
When power is supplied to the
At this time, when the pressure of the fuel in the
コイル80への電力供給が停止すると、可動コア56を吸引する吸引力がなくなり、可動コア56は第1スプリング71の付勢力によって閉弁方向に押され閉弁方向に移動する。
このとき、中間油室644の容積が縮小することで、中間油室644内の燃料の圧力が上がると、ニードル47は、中間油室644内の燃料圧力および第2スプリング72の付勢力によって、閉弁方向に移動する。ニードル47のシール部41が弁座212に着座すると噴口211が閉じられ、燃料の噴射が停止する。
When the power supply to the
At this time, when the pressure of the fuel in the
ここで、駆動ピストン部53の中間油室644側の端面532の面積をS3とし、ニードル47の受動ピストン部43の中間油室644側の端面432の面積をS4とすると
S3>S4 ・・・式5
である。
また、ニードル47の開弁時、可動コア56が開弁方向に移動するときの移動距離をL3とし、ニードル47が開弁方向に移動するときの移動距離をL4とすると、中間油室644の容積のうち、駆動ピストン部53の移動によって変化する容積V3、および、受動ピストン部43の移動によって変化する容積V4は、下記式6および式7で表される。
S3×L3=V3 ・・・式6
S4×L4=V4 ・・・式7
Here, assuming that the area of the
It is.
When the
S3 × L3 =
S4 × L4 = V4 Expression 7
本実施形態では、中間油室644は密閉空間であるため、V3=V4である。よって、
S3×L3=S4×L4 ・・・式8
である。
上記式5および式6より、可動コア56が開弁方向に移動する移動距離L3は、ニードル47が開弁方向に移動する移動距離L4よりも小さくなる。よって、可動コア56と固定コア30との軸方向の距離Gは、ニードル47のリフト量より小さく設定することができる。
In the present embodiment, since the
S3 × L3 = S4 × L4 Equation 8
It is.
From the
本実施形態では、上記第1実施形態と同様の効果を果たすことができる。さらに、本実施形態では、上記第1実施形態と比べ、より簡単な構造のシリンダ65を備えることにより、部品コストを低減することができる。
In the present embodiment, the same effects as in the first embodiment can be achieved. Furthermore, in this embodiment, compared with the said 1st Embodiment, component cost can be reduced by providing the
(第3実施形態)
第3実施形態の燃料噴射弁を図4に示す。上記第1実施形態と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。本実施形態では、シリンダ66とニードル48との間には、筒状のアウタピストン90が設けられている。
(Third embodiment)
The fuel injection valve of 3rd Embodiment is shown in FIG. Components that are substantially the same as those in the first embodiment are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted. In the present embodiment, a cylindrical
図4に示すように、シリンダ66は、上記第1実施形態と同様の第1底部61、第2底部62、および、筒部63を有する。シリンダ66の筒部63の内壁には、第1規制部634が径方向内側に突出して形成されている。第1規制部634は第1底部61よりも軸方向のノズル部20側に形成されている。ここで、アウタピストン90は、第1規制部634のノズル部20側に設けられている。アウタピストン90は、外壁がシリンダ66の内壁と摺動可能であり、内壁が受動ピストン43の外壁と摺動可能に設けられている。
ニードル48は、受動ピストン部43の本体42とは反対側の端部から径方向外側に拡がって形成されている第2規制部433を有する。
As shown in FIG. 4, the
The
次に、図4および図5に基づいて、本実施形態の燃料噴射弁3の作動について説明する。
アウタピストン90の断面積をSaとし、閉弁時のニードル40を閉弁方向に作用する合力をFcとすると、第1油室641および第2油室642内の燃料の圧力(以下、「作動油圧」という)Pは下記式9を満たす。ここで、駆動油圧Pがニードル40に作用する開弁方向の力をFpとする。
P×(S2+Sa)=Fp<Fc ・・・式9
Next, the operation of the
If the sectional area of the
P × (S2 + Sa) = Fp <Fc Equation 9
図5は、本実施形態のニードル48のリフト量が時間推移によって変化するグラフを示す。図5に示すように、指令値がONとなり、突入電流指令値および定電流制御指令値がONとなると、コイル80には突入電流および定電流が供給される。可動コア50は、固定コア30に吸引され、時刻T0でスプリング71の付勢力に抗して開弁方向に移動し始める。
FIG. 5 shows a graph in which the lift amount of the
このとき、駆動ピストン部53が開弁方向へ移動することによって第1油室641の容積が縮小する。よって、作動油圧Pが高まり、受動ピストン部43およびアウタピストン90は第2油室642内の燃料の圧力によって開弁方向に付勢される。作動油圧Pが下記の式10を満たすと、ニードル40は、第2油室642内の燃料の圧力によって、時刻T1で第2スプリング72の付勢力に抗して開弁方向に移動する。
P×(S2+Sa)=Fp>Fc>Fo ・・・式10
At this time, the volume of the
P × (S2 + Sa) = Fp>Fc>
ニードル40のシール部41が弁座212から離座すると噴孔211が開口し、燃料の噴射が開始される。ここで、作動油圧Pが下記式11を満たすため、アウタピストン90が、シリンダ66の第1規制部634に当接すると、ニードル48およびアウタピストン90は時刻T2で一旦停止する。ここで、Foは開弁時のニードル40を閉弁方向に作用する合力である。
P×S2=Fp<Fo ・・・式11
可動コア50の開弁方向の移動により作動油圧Pが下記式12を満たすと、ニードル48は時刻T3で再び開弁方向に移動し始める。
P×S2=Fp>Fo ・・・式12
可動コア50と固定コア30とが当接すると、ニードル48は時刻T4で最大リフト量までリフトする。
When the
P × S2 = Fp <
When the hydraulic pressure P satisfies the following
P × S2 = Fp>
When the
指令値がOFFとなり、定電流制御指令値がOFFとなると、コイル80への電力供給が停止する。よって、可動コア50を吸引する吸引力がなくなり、可動コア50は時刻T5で第1スプリング71の付勢力によって閉弁方向に押され閉弁方向に移動する。
When the command value is turned off and the constant current control command value is turned off, the power supply to the
このとき、駆動ピストン部53が閉弁方向への移動することによって第1油室641の容積が拡大し、作動油圧Pが下がる。よって、受動ピストン部43は、中間油室643内の燃料圧力および第2スプリング72の付勢力によって閉弁方向に付勢される。作動油圧Pが上記式11を満たすと、ニードル40は時刻T6で閉弁方向に移動する。受動ピストン部43の第2規制部433が、時刻T7でアウタピストン90に当接すると、アウタピストン90はニードル48とともに閉弁方向に移動する。ニードル48のシール部41が時刻T8で弁座212に着座すると噴孔211が閉じられる。
At this time, the
本実施形態では、ニードル48とシリンダ66との間にアウタピストン90が設けられている。これにより、ニードル48のリフト量を段階的に制御することができる。図5に示すように、ニードルは、T1でリフトし始め、T2で一旦停止する。そして、ニードルは、T3で再びリフトし始め、T4で最大リフト量までリフトする。このように、本実施形態の燃料噴射弁3は、ニードルがT2とT3との間で一旦停止することで、微小噴射を行うことができる。
In the present embodiment, an
図6は、指令値のONの時間を短縮することでニードル48のリフト量の制御を行うとき、ニードル48のリフト量が時間推移によって変化するグラフを示している。図6に示すように、指令値のONの時間を短縮した場合、ニードル48は、時刻T11でリフトし始め、時刻T12で一旦停止する。そして、ニードル48は、時刻T13で下がり始める。つまり、この例では、ニードル48は、時刻T12と時刻T13との間で一旦停止し、最大リフト量に達することなく閉弁する。これにより、燃料の微小噴射を行うことができる。
FIG. 6 shows a graph in which the lift amount of the
また、図7は、突入電流を増大することでニードル48のリフト量に対して制御を行うとき、ニードル48のリフト量が時間推移によって変化するグラフを示す。図7に示すように、突入電流を増大した場合、ニードル48は、時刻T21でリフトを開始し、時刻T22で一旦停止し、時刻T23で再びリフトし始め、時刻T24で最大リフト量までリフトする。この例では、ニードル48は、時刻T22と時刻T23との間で一旦停止し、突入電流を増大しない場合に比べ、ニードル48の一旦停止する時間が短縮される。よって、突入電流を増大することで、ニードル48が最大リフト量までリフトする時間を短縮することができる。
FIG. 7 shows a graph in which the lift amount of the
このように、本実施形態では、指令値のONの時間および突入電流の大きさを調整することでニードル48のリフト量を調整することができる。よって、指令値およびソレノイド電流を調整することで、燃料噴射弁3の噴射の仕方に、異なるバリエーションをもたせることができる。
Thus, in this embodiment, the lift amount of the
(第4実施形態)
第4実施形態の燃料噴射弁を図8に示す。上記第2実施形態および第3実施形態と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。図8に示すように、本実施形態では、シリンダ67とニードル47との間に、筒状のアウタピストン90が設けられている。
(Fourth embodiment)
The fuel injection valve of 4th Embodiment is shown in FIG. Constituent parts that are substantially the same as those of the second and third embodiments are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted. As shown in FIG. 8, in the present embodiment, a cylindrical
シリンダ67は、略筒状であり、内壁に第1規制部634が形成されている。アウタピストン90は、軸方向の第1規制部634のノズル部20側に、シリンダ67およびニードル47と摺動可能に設けられている。
The
シリンダ67のノズル部20側の端部と第1筒部材11との間には、スプリング止部材73が設けられている。第2スプリング72は、スプリング止部材73と係止部46との間に設けられ、ニードル47を閉弁方向に付勢する。
A
次に、本実施形態の燃料噴射弁4の作動について説明する。
コイル80に電力が供給されると、可動コア56は、固定コア30に吸引され、第1スプリング71の付勢力に抗して開弁方向に移動する。
Next, the operation of the fuel injection valve 4 of this embodiment will be described.
When electric power is supplied to the
このとき、中間油室644の容積が拡大することで、中間油室644内の燃料の圧力が下がる。ニードル47は燃料通路102内の燃料圧力によって第2スプリング72の付勢力に抗してアウタピストン90とともに開弁方向に移動する。これにより、ニードル48のシール部41が弁座212から離座すると噴孔211が開口し、燃料の噴射が開始される。ここで、アウタピストン90が、シリンダ67の第1規制部634に当接すると、ニードル47およびアウタピストン90は一旦停止する。中間油室644内の燃料の圧力がさらに下がると、燃料通路102内の燃料圧力によってニードル47のみ再び開弁方向に移動し始める。
At this time, the volume of the
コイル80への電力供給が停止すると、可動コア56を吸引する吸引力がなくなり、可動コア56は第1スプリング71の付勢力によって閉弁方向に押され閉弁方向に移動する。
このとき、中間油室644の容積が縮小することで、中間油室644内の燃料の圧力が上がると、ニードル47は、中間油室644内の燃料圧力および第2スプリング72の付勢力によって、閉弁方向に移動する。受動ピストン部43の第2規制部433が、アウタピストン90に当接すると、アウタピストン90はニードル47とともに閉弁方向に移動する。ニードル47のシール部41が弁座212に着座すると噴口211が閉じられ、燃料の噴射が停止する。
When the power supply to the
At this time, when the pressure of the fuel in the
本実施形態では、上記第2実施形態と同様、上記第1実施形態と比べ、より簡単な構造のシリンダ67を備えることにより、部品コストを低減することができる。
また、本実施形態では、上記第3実施形態と同様、指令値のONの時間および突入電流の大きさを調整することで、燃料噴射弁4の噴射の仕方に、異なるバリエーションをもたせることができる。
In the present embodiment, as in the second embodiment, the component cost can be reduced by providing the
Further, in the present embodiment, as in the third embodiment, by adjusting the ON time of the command value and the magnitude of the inrush current, it is possible to have different variations in the injection method of the fuel injection valve 4. .
以上説明した本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。 The present invention described above is not limited to the above-described embodiment, and can be applied to various embodiments without departing from the gist thereof.
1 ・・・燃料噴射弁
10 ・・・ハウジング
20 ・・・ノズル部
30 ・・・固定コア
40 ・・・ニードル
41 ・・・シール部
42 ・・・本体
43 ・・・受動ピストン部
50 ・・・可動コア
60 ・・・シリンダ
71 ・・・第1スプリング
72 ・・・第2スプリング
80 ・・・コイル
101 ・・・燃料通路
211 ・・・噴孔
212 ・・・弁座
643 ・・・中間油室
641 ・・・第1油室
642 ・・・第2油室
632 ・・・連通路
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記ハウジングの一方の端部に設けられ、前記燃料通路に連通する噴孔および弁座を有するノズル部と、
前記ハウジング内の前記ノズル部とは反対側に設けられる筒状の固定コアと、
前記ハウジング内に往復移動可能に収容され、前記弁座に着座可能なシール部が一方の端部に形成された棒状の本体、および、前記本体の他方の端部から径方向外側に拡がって形成される受動ピストン部を有し、前記シール部が前記弁座から離座または前記弁座に着座することで前記噴孔を開閉するニードルと、
前記ハウジング内の前記固定コアと前記ニードルとの間に往復移動可能に設けられ、前記ノズル部側の端部から径方向外側に拡がって形成される駆動ピストン部を有する可動コアと、
内側に前記駆動ピストン部および前記受動ピストン部を収容可能な筒状に形成され、前記駆動ピストン部と前記受動ピストン部との間に形成されるとともに前記燃料通路の前記固定コア側および前記ノズル部側に連通する中間油室、前記駆動ピストン部の前記中間油室とは反対側に形成される第1油室、前記受動ピストン部の前記中間油室とは反対側に形成される第2油室、および、前記第1油室と前記第2油室とを連通する連通路を有するシリンダと、
前記固定コアと前記可動コアとの間に設けられ、前記可動コアを前記ニードルの閉弁方向に付勢する第1付勢部材と、
前記ニードルを閉弁方向に付勢する第2付勢部材と、
電力が供給されると磁力が発生し、前記可動コアを前記固定コア側に吸引するコイルとを備え、
前記駆動ピストンの前記第1油室側の端面の面積は、前記受動ピストンの前記第2油室側の端面の面積より大きく形成され、
前記可動コアが前記ニードルの開弁方向に移動すると、前記第1油室内の燃料が前記連通路を経由して前記第2油室内に流れ込むことで前記ニードルが開弁方向に移動し、
前記可動コアが前記ニードルの閉弁方向に移動すると、前記第2油室内の燃料が前記連通路を経由して前記第1油室内に流れ込むことで前記ニードルが閉弁方向に移動することを特徴とする燃料噴射弁。 A cylindrical housing having a fuel passage;
A nozzle portion provided at one end of the housing and having a nozzle hole and a valve seat communicating with the fuel passage;
A cylindrical fixed core provided on the opposite side to the nozzle portion in the housing;
A rod-shaped main body that is accommodated in the housing so as to be reciprocally movable and can be seated on the valve seat is formed at one end, and is formed to extend radially outward from the other end of the main body. A needle that opens and closes the nozzle hole when the seal portion is separated from the valve seat or seated on the valve seat;
A movable core having a drive piston portion that is provided so as to be reciprocally movable between the fixed core and the needle in the housing and is formed to extend radially outward from an end portion on the nozzle portion side;
It is formed in the inside which can accommodate the drive piston part and the passive piston part inside, and is formed between the drive piston part and the passive piston part, and the fixed core side of the fuel passage and the nozzle part An intermediate oil chamber communicating with the side, a first oil chamber formed on the opposite side of the drive piston portion from the intermediate oil chamber, and a second oil formed on the opposite side of the passive piston portion from the intermediate oil chamber. A cylinder, and a cylinder having a communication passage communicating the first oil chamber and the second oil chamber;
A first biasing member that is provided between the fixed core and the movable core and biases the movable core in the valve closing direction of the needle;
A second urging member for urging the needle in the valve closing direction;
A magnetic force is generated when electric power is supplied, and a coil for attracting the movable core to the fixed core side is provided.
The area of the end surface on the first oil chamber side of the drive piston is formed larger than the area of the end surface on the second oil chamber side of the passive piston,
When the movable core moves in the valve opening direction of the needle, the fuel in the first oil chamber flows into the second oil chamber through the communication path, so that the needle moves in the valve opening direction,
When the movable core moves in the valve closing direction of the needle, the fuel in the second oil chamber flows into the first oil chamber through the communication path, so that the needle moves in the valve closing direction. Fuel injection valve.
前記ハウジングの一方の端部に設けられ、前記燃料通路に連通する噴孔および弁座を有するノズル部と、
前記ハウジング内の前記ノズル部とは反対側に設けられる筒状の固定コアと、
前記ハウジング内に往復移動可能に収容され、前記弁座に着座可能なシール部が一方の端部に形成された棒状の本体、および、前記本体の他方の端部から径方向外側に拡がって形成される受動ピストン部を有し、前記シール部が前記弁座から離座または前記弁座に着座することで前記噴孔を開閉するニードルと、
前記ハウジング内の前記固定コアと前記ニードルとの間に往復移動可能に設けられ、前記ノズル部側の端部から径方向外側に拡がって形成される駆動ピストン部を有する可動コアと、
内側に前記駆動ピストン部および前記受動ピストン部を収容可能な筒状に形成され、前記駆動ピストン部と前記受動ピストン部との間に形成される中間油室、および、前記駆動ピストン部の前記中間油室とは反対側の前記燃料通路と前記受動ピストン部の前記中間油室とは反対側の前記燃料通路とを連通する連通路を有するシリンダと、
前記固定コアと前記可動コアとの間に設けられ、前記可動コアを前記ニードルの閉弁方向に付勢する第1付勢部材と、
前記ニードルを閉弁方向に付勢する第2付勢部材と、
電力が供給されると磁力が発生し、前記可動コアを前記固定コア側に吸引するコイルとを備え、
前記駆動ピストン部は、前記中間油室側の端面の面積が、前記受動ピストン部の前記中間油室側の端面の面積よりも大きく形成され、
前記可動コアが前記ニードルの開弁方向に移動すると、前記中間油室内の圧力が下がることで前記ニードルが開弁方向に移動し、
前記可動コアが前記ニードルの閉弁方向に移動すると、前記中間油室内の圧力が上がることで前記ニードルが閉弁方向に移動することを特徴とする燃料噴射弁。 A cylindrical housing having a fuel passage;
A nozzle portion provided at one end of the housing and having a nozzle hole and a valve seat communicating with the fuel passage;
A cylindrical fixed core provided on the opposite side to the nozzle portion in the housing;
A rod-shaped main body that is accommodated in the housing so as to be reciprocally movable and can be seated on the valve seat is formed at one end, and is formed to extend radially outward from the other end of the main body. A needle that opens and closes the nozzle hole when the seal portion is separated from the valve seat or seated on the valve seat;
A movable core having a drive piston portion that is provided so as to be reciprocally movable between the fixed core and the needle in the housing and is formed to extend radially outward from an end portion on the nozzle portion side;
An intermediate oil chamber formed between the drive piston portion and the passive piston portion, formed in a cylindrical shape capable of accommodating the drive piston portion and the passive piston portion on the inside, and the middle of the drive piston portion A cylinder having a communication passage communicating the fuel passage on the side opposite to the oil chamber and the fuel passage on the side opposite to the intermediate oil chamber of the passive piston portion;
A first biasing member that is provided between the fixed core and the movable core and biases the movable core in the valve closing direction of the needle;
A second urging member for urging the needle in the valve closing direction;
A magnetic force is generated when electric power is supplied, and a coil for attracting the movable core to the fixed core side is provided.
The drive piston part is formed such that the area of the end face on the intermediate oil chamber side is larger than the area of the end face on the intermediate oil chamber side of the passive piston part,
When the movable core moves in the valve opening direction of the needle, the needle moves in the valve opening direction as the pressure in the intermediate oil chamber decreases,
The fuel injection valve according to claim 1, wherein when the movable core moves in the valve closing direction of the needle, the needle moves in the valve closing direction due to an increase in pressure in the intermediate oil chamber.
前記シリンダの内壁は、前記アウタピストンの前記シリンダに対する相対的な移動を規制する第1規制部を有し、
前記受動ピストンの外壁は、前記アウタピストンの前記受動ピストンに対する開弁方向の相対的な移動を規制する第2規制部を有することを特徴とする請求項1または2に記載の燃料噴射弁。 A cylindrical outer piston provided to be reciprocally movable between the passive piston and the cylinder;
The inner wall of the cylinder has a first restricting portion that restricts relative movement of the outer piston relative to the cylinder,
3. The fuel injection valve according to claim 1, wherein an outer wall of the passive piston has a second restricting portion that restricts relative movement of the outer piston in the valve opening direction with respect to the passive piston.
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