(57)【要約】【課題】  開弁時及び閉弁時における弁体のバウンドが低減された燃料噴射弁を提供する。【解決手段】  燃料噴射弁は、コア４、アマチュア６およびコイル５を有し、アマチュア６に接続されてともに移動する弁体８および弁体８が離接して開閉される弁座１１を備え、コイルハウジング１６を固定するためのリング１９と、コア４およびアマチュア６間に形成されるエアギャップ１５に連通した圧力室１８を設け、アマチュア６とリング１９との間の隙間の断面積よりもエアギャップ１５の断面積を大きくなるよう構成する。【選択図】        図２
2005155511.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子鉄心部分となるコアと、このコアとはエアギャップを介して対向配置されたアマチュアと、このアマチュアと一体に構成された弁体と、この弁体が離接して開閉される弁座と、コイルハウジングを固定するためのリングと、上記エアギャップに連通した圧力室とを備えた燃料噴射弁において、上記アマチュアと上記リングとの間の隙間の断面積よりも上記エアギャップの断面積を大きくなるように構成したことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
閉弁時の上記弁体のバウンドが最も小さくなるように上記アマチュアと上記リングとの間の隙間の長さを設定したことを特徴とする請求項１記載の燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の燃焼室内に燃料を直接噴射するための燃料噴射弁の構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の燃料噴射弁においては、コア端面とアマチュア端面との間に形成されたエアギャップ部に連通する圧力室を設けることにより、閉弁時にエアギャップ部で発生した圧力波が、圧力室内において圧力室固有の周波数に共鳴増幅された圧力波に変換されエアギャップ部に戻る。
これにより閉弁時における弁体のバウンドを低減し、噴射終了後の２次噴射を抑制するものがあった（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特願２００２−３５３７９２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の燃料噴射弁は以上のように構成されているので、閉弁時の弁体のバウンドは抑制されるが、圧力室がエアギャップ部に直接連通しているため、ニードル弁開弁終了直前に、エアギャップ部に挟み込まれた流体が容易に圧力室に流れ込んでしまう。
そのため流れを抑制する手段がなく、開弁終了直前のニードル弁速度が弱まらず、開弁時の衝撃が大きくなって、開弁時のバウンドが増幅されるという問題点があった。
【０００５】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、アマチュアとリングとの間で形成される隙間に連通した圧力室を設けることにより、閉弁時のみならず開弁時における弁体のバウンドを低減することを目的とする。
【０００６】
そして閉弁時のバウンドを抑制することで、噴射終了後の２次噴射が減少し、噴口付近におけるデポジットの付着を抑制することを目的とする。
更に開弁時のバウンドを抑制することで、流量特性を向上させ、コイルに流される電流のパルス幅を小さくしても噴射流量を安定させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の請求項１に係る燃料噴射弁は、固定子鉄心部分となるコアと、このコアとはエアギャップを介して対向配置されたアマチュアと、このアマチュアと一体に構成された弁体と、この弁体が離接して開閉される弁座と、コイルハウジングを固定するためのリングと、エアギャップに連通した圧力室とを備えたものであって、アマチュアとリングとの間の隙間の断面積よりもエアギャップの断面積を大きくなるように構成したものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明の請求項１に係る燃料噴射弁によれば、固定子鉄心部分となるコアと、このコアとはエアギャップを介して対向配置されたアマチュアと、このアマチュアと一体に構成された弁体と、この弁体が離接して開閉される弁座と、コイルハウジングを固定するためのリングと、エアギャップに連通した圧力室とを備えたものであって、アマチュアとリングとの間の隙間の断面積よりもエアギャップの断面積を大きくなるように構成したので、開弁時における弁体のバウンドを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による燃料噴射弁を示す断面図である。
図において、燃料噴射弁１は、ソレノイド装置２、磁気回路のヨーク部分となるハウジング３，磁気回路の固定鉄心部分であるコア４、コイル５、磁気回路の可動鉄心部分となるアマチュア６及び弁装置７から構成されている。
【００１０】
弁装置７は弁体（ニードルバルブ）８と中空状の弁本体９とスワラー１０と弁座１１及びストッパ１２で構成されている。
そして弁本体９はホルダ１３の内径部に圧入後、溶接することにより両者は結合されている。
アマチュア６は弁体８に溶接部６ａにおいて溶接されることにより両者は結合されている。
スワラー１０は弁本体９の内径部に圧入され、更に弁座１１は弁本体９の内径部に圧入された後、溶接部１１ａにおいて溶接されることにより弁本体９に結合される。
【００１１】
次に動作について説明する。
エンジンのマイコンより燃料噴射弁１の駆動回路に動作信号が送られると、燃料噴射弁１のコイル５に電流が流され、アマチュア６、コア４、ハウジング３、ホルダ１３で構成される磁気回路に磁束が発生し、アマチュア６はコア４側へ吸引動作され、アマチュア６と一体に構成されている弁体８が弁座シート部１１ｃから離れて弁体８と弁座１１の間に間隙が形成される。
そして高圧の燃料は弁本体９の内部から弁座シート部１１ｃと弁体８の隙間を通って弁座１１の噴射口１１ｂに流入したのち、エンジン筒内に噴射される。
【００１２】
次にエンジンのマイコンより燃料噴射弁１の駆動回路に動作の停止信号が送られると、コイル５への電流の通電が停止し、磁気回路中の磁束が減少して、弁体８を閉弁方向に押している圧縮ばね１４の付勢力により弁体８は押圧され、弁体８と弁座シート部１１ｃ間の隙間は閉じられた状態となり、燃料噴射が終了する。
弁体８と弁本体９との摺動部８ａ及び弁体８とスワラー１０との摺動部８ｂが弁体８と弁本体９とのガイド部となって摺動動作し、開弁状態では弁体８のフランジ上面８ｃがストッパ１２の下面と当接する。
【００１３】
摺動部８ｂは弁座シート部１１ｃに対する弁体８の径方向の非同軸度（振れ）を規制するために設けられているので、弁体８とスワラー１０との間のクリアランスはなるべく小さく設定されるのが好ましく、本発明では弁体８の耐磨耗性を考慮して、１０μｍ以下（片側隙間５μｍ以下）としている。
燃料は弁体８と弁座１１の隙間部分を通って噴射口１１ｂに到達する。
更に燃料は噴射口１１ｂを通って外部へ噴射される。
【００１４】
図２はコア４とアマチュア６との間のエアギャップ１５部を示す拡大断面図であり、図において、導入通路１７に連通する圧力室１８が設けられており、又コイルハウジング１６を固定するためにリング１７が設けられている。
リング仕切壁２０とホルダ仕切壁２１との間隔をＧ、圧力室１８の深さをＷ、ホルダ仕切壁２０の内径をＭ、外形をＮ、更に圧力室１８の外周壁１８ｂの内径をＲとする。
【００１５】
また、導入通路１７の長さをＬ（リング仕切壁２０とホルダ仕切壁２１の対向する面が径方向に重なっている部分の長さ）、導入通路１７の断面積Ｓ、圧力室１８の内容積をＶ（リング仕切壁２０の外壁面２０ａ、ホルダ仕切り壁２１の外壁面２１ａ、圧力室１８の外周壁１８ｂ、圧力室１８の下端面１８ｃ、リング１９の下端面１９ａで囲まれた容積）とした場合、Ｓは（（２×π×（Ｍ＋Ｎ）／２）×Ｇ）となり、Ｖは（π×（Ｒ２−Ｎ２）×Ｗ）となる。
又、アマチュア６とリング１９との間の隙間２２の軸方向の長さ（隙間２２を形成するリング１９の下端面とアマチュア６の上端面との距離）をТとする。
【００１６】
次に、圧力室１８およびアマチュア６とリング１９との間の隙間２２の形状の具体的な設定方法について説明する。
閉弁を行ってエアギャップ１５に発生する圧力波を計測して、圧力波の周波数Ｆｐ（ＨＺ）を求める。一方、導入通路１７と圧力室１８からなるいわゆるヘルムホルツ共鳴器の共鳴周波数Ｆｈ（ＨＺ）を求める。
共鳴周波数Ｆｈは導入通路１７の長さＬおよび断面積Ｓ、圧力室１８の内容積Ｖから求めることができる。
【００１７】
有効質量Ｍａは（ρ×Ｌ）／Ｓ、コンプライアンスＣａはＶ／（ρ×Ｃ２）である。
なお、ここではρは燃料の密度（ｋｇ／ｍ３）、Ｃは圧力波の燃料中の伝搬速度（ｍ／Ｓ）である。
共鳴周波数Ｆｈは１／２π（Ｍａ×Ｃａ）１／２）として求められる。
このヘルムホルツ共鳴周波数Ｆｈがエアギャップ１５が広がるときに発生する圧力波の周波数Ｆｐとほぼ等しくなるように導入通路１７および圧力室１８の形状、即ち上記のＬ、Ｓ、Ｖを設計する。
又、圧力室１８で発生した圧力波１７ａがエアギャップ１５に到達する時間を隙間２２の軸方向の長さТを変化させることにより調整し、閉弁時の弁体８のバウンドが最も小さくなるように設定する。
【００１８】
閉弁動作時には、エアギャップ１５の容積が急激に拡大するために、エアギャップ１５にある燃料は膨張させられ、エアギャップ１５の周囲にある燃料の圧力より低い圧力の圧力波、即ち負の圧力波１５ａ（図２に矢印で示す）が外側に向かって伝播する。
この負の圧力波１５ａはアマチュア６とリング１９との間の隙間２２から圧力室１８への導入通路１７を経由し、圧力室１８に移動する。ここで前述のように、通路１７と圧力室１８はエアギャップ１５で発生する圧力波１５ａと共鳴するように設計されているので、圧力波１５ａはいわゆるヘルムホルツ共鳴器と共鳴して、圧力室入口（開放端）１８ａで、図３に示すように位相反転して周囲の燃料の圧力より高い圧力の圧力波、即ち正の圧力波１７ａとして跳ね返される。
【００１９】
そしてエアギャップ１５の圧力が周囲の燃料の圧力より高くなり、弁体８は閉弁方向へ燃料からの力が作用して、弁体８と弁座１１との間の隙間が開かなくなる。
このように正の圧力波１７ａが閉弁終了直後に再びエアギャップ１５に戻るような有効導入通路１７の長さＬ、圧力室１８の容積Ｖに設定することにより、図４のＡ部に示すように閉弁バウンドを低減することができる。
このように閉弁時のバウンドを抑制することにより、噴射終了後の２次噴射が減少し、噴射口１１ｂ付近に付着するデポジットの量を少なくすることができる。
【００２０】
実施の形態２．
上記実施の形態１においては、閉弁時における弁体８のバウンドを低減することを目的としていたが、本実施形態は開弁時における弁体８のバウンドを低減することを目的とするものである。
図２において、エアギャップ１５における断面積をＣ、アマチュア６とリング１９との隙間の断面積をＤとした場合、Ｃ＞Ｄとなるように構成するものである。
【００２１】
開弁動作時には、エアギャップ１５の容積が圧縮され、エアギャップ１５に存在していた流体はアマチュア６とリング１９との間の隙間２２に流れ込む。
このとき、Ｃ＞Ｄとなるように構成されているので、アマチュア６とリング１９との間の隙間２２に流れ込む流体の抵抗が増加し、流体がアマチュア６とリング１９との間の隙間２２で絞られるので、開弁終了直前の弁体８の速度が弱まり、図４のＢ部に示すように開弁バウンドを低減することができる。
このとき、アマチュア６とリング１９との間の隙間２２の断面積Ｄは圧力波２２ａの伝播に影響しない。
【００２２】
以上のように本実施形態によれば、開弁時の弁体８のバウンドを抑制することで、流量特性を向上させ、コイル５に流される電流のパルス幅を小さくしても噴射流量を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の実施の形態１による燃料噴射弁を示す断面図である。
【図２】図１のエアギャップ、圧力室の詳細断面図である。
【図３】図１のエアギャップ、圧力室の燃料圧力の経時変化を示す。
【図４】図１の弁体の開閉過渡変化を示す。
【符号の説明】
【００２４】
４  コア
６  アマチュア
８  弁体
１１  弁座
１５  エアギャップ
１６  コイルハウジング
１８  圧力室
１９  リング
【図１】
2005155511.tif 000003
【図２】
2005155511.tif 000004
【図３】
2005155511.tif 000005
【図４】
2005155511.tif 000006