(57)【要約】電磁弁（４）によって燃料噴射が制御されるように構成された燃料噴射装置（１）において、電磁弁（４）が、電磁石（４３）と、ボール（４２）とプレート部材（４１Ａ）が取り付けられておりばね部材（４８）によって弁閉鎖方向にばね付勢されているアーマチュアボルト（４１）と、ボール（４２）の最大ストロークを制限するためプレート部材（４１Ａ）の運動を制限するストッパ部材（４９）と、アーマチュアボルト（４１）に通されようにして設けられ電磁弁（４）と協働するアーマチュアプレート（４４）とを備えて成り、アーマチュアプレート（４４）とプレート部材（４１Ａ）との間の接触面積（Ｓ２）をプレート部材（４１Ａ）とストッパ部材（４９）との間の接触面積（Ｓ１）よりも大きくした。
2004109092.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルホルダにノズルボディと電磁弁とが取り付けられて成り、前記電磁弁によって前記ノズルボディからの燃料噴射が制御されるように構成された燃料噴射装置において、
前記電磁弁が、磁極を備えた電磁石と、一端側には弁体が取り付けられ他端側にはヘッド部が形成されているアーマチュアボルトと、該アーマチュアボルトを前記磁極に対し接近、離反運動可能なように支持、案内するための支持・案内部材と、前記弁体を弁閉鎖方向にばね付勢させておくためのばね部材と、前記弁体の最大ストロークを制限するため前記ヘッド部に対向して配置されたストッパ部材と、前記ヘッド部と前記弁体との間に位置するよう前記アーマチュアボルトに通されており前記電磁石と協働して前記アーマチュアボルトを前記ばね部材のばね力に抗して前記ストッパ部材に向けて運動させるためのアーマチュアプレートとを備えて成り、前記アーマチュアプレートと前記ヘッド部との間の接触面積が前記ヘッド部と前記ストッパ部材との間の接触面積よりも大きくなっていることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項２】
前記ストッパ部材が前記磁極に取り付けられた筒状部材であり、該筒状部材の一端面が前記ヘッド部と当接して前記弁体の開弁方向の最大変位を与えている請求の範囲第１項記載の燃料噴射装置。
【請求項３】
前記筒状部材が、前記磁極内に形成された筒状の空間内に配設されている請求の範囲第２項記載の燃料噴射装置。
【請求項４】
前記ばね部材がコイルばねであり、該コイルばねが前記筒状部材内に収容されるようにして配設されている請求の範囲第３項記載の燃料噴射装置。
【請求項５】
前記アーマチュアプレートを前記ヘッド部に圧接させるため、前記ばね部材より小さい力の弾発コイルばねをさらに備えた請求の範囲第１項記載の燃料噴射装置。
【請求項６】
前記弾発コイルばねが、前記アーマチュアプレートと前記支持・案内部材との間に設けられている請求の範囲第５項記載の燃料噴射装置。
【請求項７】
前記ヘッド部が、前記アーマチュアボルトの他端側に設けられたプレート部材である請求の範囲第５項記載の燃料噴射装置。
【請求項８】
前記アーマチュアプレートの一部が前記プレート部材と圧接するようになっている請求の範囲第７項記載の燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、内燃機関に燃料を噴射供給するのに用いられる電磁作動式の燃料噴射装置に関するものである。
【背景技術】  コモンレールシステムの如く、内燃機関の気筒内へ燃料を直接噴射供給するためのシステムに用いられる燃料噴射装置として、例えば特開昭６４−３６９７０に開示されている型式の燃料噴射装置が公知である。この燃料噴射装置は、電磁弁を通電させて開くことによって装置本体内の背圧室を低圧部に連通させ、これによりバルブピストンの背圧を除去してノズルニードルをリフトさせて燃料噴射を開始させ、所定の時間経過後に電磁弁の通電を停止させて背圧室と低圧部との連通状態を解除することによって、バルブピストンに所定の背圧を作用させてノズルニードルを押し下げ、これにより燃料噴射を終了させるように構成されている。
したがって、この種の燃料噴射装置において燃料噴射を迅速、且つ正確に制御するには、電磁弁の電気的作動特性を改善する必要がある。その一つの方法として、電磁弁のアーマチュアプレートの磁気的特性を向上させるため、アーマチュアプレートの材料として硬度の比較的小さい材料を選ぶことが挙げられる。
しかしながら、アーマチュアプレートの材料を硬度の小さいものとすると、アーマチュアプレートがストッパに当たった場合の摩耗が大きくなり、装置の寿命の低下を招くという問題が生じる。これを解決するため、アーマチュアプレートとストッパとの接触面積を広くする構成を採用することが考えられる。しかし、この接触面積を広くすると、両者が接触しているときの係止状態が不安定となり、噴射特性のばらつきが拡大する傾向を生じる上に、ダンパ作用が大きくなるため動作速度が低下するという問題を生じることになる。
また、ストッパをボルトと別体にする構成によりこれらの問題を解決しようとする場合には、軸芯に対するブレの問題が生じ、マグネットコアとアーマチュアプレートとの平行度を所定のレベルに維持することが困難になるという問題を生じる。
本発明の目的は、従来技術における上述の問題を解決することができる改善された燃料噴射装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、アーマチュアプレートの材料の選定に大きな自由度を与えることができる燃料噴射装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、長寿命で電磁弁の電気的作動特性に優れた燃料噴射装置を提供することにある。
【発明の開示】
本発明によれば、アーマチュアプレートとアーマチュアボルトとを別体とした構造が採用され、この結果、アーマチュアボルトのストロークを制限するストッパの当接面積に対して、アーマチュアプレートとアーマチュアボルトとの当接面積を広くとることができる。
本発明の１つの特長は、ノズルホルダにノズルボディと電磁弁とが取り付けられて成り、前記電磁弁によって前記ノズルボディからの燃料噴射が制御されるように構成された燃料噴射装置において、前記電磁弁が、磁極を備えた電磁石と、一端側には弁体が取り付けられ他端側にはヘッド部が形成されているアーマチュアボルトと、該アーマチュアボルトを前記磁極に対し接近、離反運動可能なように支持、案内するための支持・案内部材と、前記弁体を弁閉鎖方向にばね付勢させておくためのばね部材と、前記弁体の最大ストロークを制限するため前記ヘッド部に対向して配置されたストッパ部材と、前記ヘッド部と前記弁体との間に位置するよう前記アーマチュアボルトに通されており前記電磁石と協働して前記アーマチュアボルトを前記ばね部材のばね力に抗して前記ストッパ部材に向けて運動させるためのアーマチュアプレートとを備えて成り、前記アーマチュアプレートと前記ヘッド部との間の接触面積が前記ヘッド部と前記ストッパ部材との間の接触面積よりも大きくなっていることにある。かくして、電磁弁の動作の応答性及び安定性を改善しうるアーマチュアプレートの材料の選定に大きな自由度を与えることができ、長寿命で電磁弁の電気的作動特性に優れた燃料噴射装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】  第１図は本発明の一実施例を示す断面図である。
第２図は第１図の電磁弁の要部を断面して詳細に示す要部詳細断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】  本発明をより詳細に説述するために、添付の図面に従ってこれを説明する。
第１図は本発明による燃料噴射装置の一実施例を示す断面図である。符号１で示されるのは、ディーゼル内燃機関に燃料を噴射供給するためのコモンレールシステム用の燃料噴射装置である。燃料噴射装置１は、図示しないディーゼル内燃機関の気筒に組み付けられ、図示しないコモンレールから供給される高圧燃料を気筒内に所要のタイミングで、所要の量だけ噴射供給するために用いられており、ノズルホルダ２にノズルボディ２６と電磁弁４とを設けて成っている。
ノズルホルダ２は、内部でプレッシャーピン２１が滑動する案内孔２２を有する中空体２３を備えている。中空体２３は、プレッシャーピン２１に接続されたノズルニードル２４の先端によって閉じられる噴孔２５が終端になっているノズルボディ２６に接続されている。
中空体２３は、図示しない高圧燃料供給ポンプに接続された取入具２７を接続するためのポート２８を有している。供給された燃料は油だまり２９に内部油路経由で導かれ、ノズルニードル２４には油だまり２９内の加圧燃料が作用するテーパ部３０が形成されている。ノズルスプリング３１はプレッシャーピン２１とノズルニードル２４とを下方に押すように作用する。
したがって、プレッシャーピン２１が下方に押されており、ノズルスプリング３１が圧縮されてノズルニードル２４がノズルボディ２６の噴孔２５を閉じる位置に保持されている場合には、燃料噴射装置１から燃料が噴射されない。
中空体２３には、案内孔２２と同軸で中空体２３の軸方向に延びているドレーン室３２を下向きに形成しているヘッド３３が形成されている。ヘッド３３には、半径方向の供給伝導路３４及び軸方向のドレーン伝導路３５と連通している制御室３７が形成されている。供給伝導路３４は中空体２３内の半径方向伝導路３６経由で取入具２７と連通しており、制御室３７の底部はプレッシャーピン２１の上部表面で形成されている。
油だまり２９には通路３８を通って高圧燃料が供給されている。一方、制御室３７にも高圧燃料が供給されているが、ドレーン伝導路３５が後述するように電磁弁４によって燃料低圧部に連通された場合には、制御室３７の燃料圧力は油だまり２９内の燃料圧力よりも低くなる構成である。テーパ部３０の表面と比較してプレッシャーピン２１の上部表面の面積の方が大きく形成されているので、電磁弁４によりドレーン伝導路３５が閉じられて制御室３７が高圧燃料で満たされている場合には、これによりノズルニードル２４に作用する背圧のために、ノズルニードル２４が噴孔２５を閉じる位置に保持され、燃料噴射が行われない。
一方、電磁弁４が開かれると、制御室３７の燃料圧力はドレーン伝導路３５を通って燃料低圧部に逃げ、制御室３７の燃料圧力は油だまり２９の燃料圧力よりも低くなるので、ノズルニードル２４に作用していた背圧が取り除かれ、ノズルニードル２４が後退し、噴孔２５を開く位置に保持されるので燃料噴射が行われる。
制御室３７の燃料圧力を制御して燃料の噴射開始、噴射終了を上述の如くして制御するため、電磁弁４がノズルホルダ２に一体に設けられている。
電磁弁４は、アーマチュアボルト４１の先端に弁体として働くよう保持されているボール４２によって、ドレーン伝導路３５の開口端を開閉するように構成されている。ここでは、電磁弁４に通電されていない場合には、ボール４２によってドレーン伝導路３５の開口端が塞がれており、これにより制御室３７は高圧燃料により満たされているので、プレッシャーピン２１によってノズルニードル２４が噴孔２５を閉じており、燃料噴射は行われない。
一方、電磁弁４が通電されると、ボール４２がドレーン伝導路３５の開口端から離れ、制御室３７内の高圧燃料をブッシュ（図示せず）及びドレーン取付部（図示せず）を通って低圧部に逃がし、制御室３７内燃料圧力を降下させて燃料噴射を行わせることができる。そして、電磁弁４の通電が切られると、ノズルニードル２４が再び噴孔２５を閉じる位置に戻されるため燃料噴射が終了する。
第２図には電磁弁４の要部が断面して詳細に示されている。電磁弁４は、ケーシング４０内に、電磁石４３と、アーマチュアプレート４４と、アーマチュアボルト４１とが図示の如く収容されて成っている。電磁石４３は、略筒状の形態の磁極４３Ａにソレノイドコイル４３Ｂを設けた公知の構成のものであり、ソレノイドコイル４３Ｂに励磁電流を供給することによりアーマチュアプレート４４を電磁吸引することができる構成となっている。
アーマチュアボルト４１は電磁石４３と同軸上に整列して配設されており、ケーシング４０に固定されている支持・案内部材４５によってその軸方向に運動可能なように、すなわち磁極４３Ａに対して接近、離反運動可能なように、支持、案内されている。アーマチュアボルト４１の一端側には、ドレーン伝導路３５を閉ぐためのボール４２がボールホルダ４６を用いて固定されている。ボール４２は弁体として働く部材であり、アーマチュアボルト４１への取り付けは適宜の手段によって行うことができる。
アーマチュアボルト４１の他端側にはヘッド部が形成されている。このヘッド部は、アーマチュアボルト４１の他端部にプレート部材４１Ａを螺着、溶接、或いは嵌め込み等の適宜の手段でしっかりと取り付けることにより形成されている。なお、アーマチュアボルト４１の他端側にヘッド部を一体形成する構成でもよいことは勿論である。
磁極４３Ａの中心部には円筒状の空間４７が形成されており、空間４７内にはばね部材４８とストッパ部材４９とが設けられている。ばね部材４８は、ここでは弾発コイルばねとなっており、弁体であるボールホルダ４６を弁閉鎖方向にばね付勢させておくための手段として空間４７の肩部４７Ａとプレート部材４１Ａとの間に設けられている。
ストッパ部材４９は空間４７内に嵌め込まれた耐磨耗性の高い金属製のスリーブ状の部材である。ストッパ部材４９の下端面４９Ａは、磁極４３Ａから僅かに突出するように磁極４３Ａに取り付けられている。ストッパ部材４９は、ボール４２がドレーン伝導路３５を塞ぐ第１図の位置状態にあるときに、ストッパ部材４９の下端面４９Ａとプレート部材４１Ａの上端面４１Ａａとの間に所定長さの間隙が生じるように設けられている。これにより、ボール４２のストローク、すなわちアーマチュアボルト４１のストロークがこの所定長さに制限される構成となっている。すなわち、ストッパ部材４９は、ボールホルダ４６の最大ストロークを制限するため、プレート部材４１Ａに対向して配置されたストッパ部材となっている。
アーマチュアプレート４４は、プレート部材４１Ａとボール４２との間に位置するようアーマチュアボルト４１に通されており、アーマチュアプレート４４はアーマチュアボルト４１に沿ってその軸方向に運動可能となっている。そして、支持・案内部材４５に取り付けられた座金５０とアーマチュアプレート４４との間には弾発コイルばね５１が設けられている。弾発コイルばね５１のばね力はばね部材４８のばね力よりも小さく、アーマチュアプレート４４をプレート部材４１Ａの下端面４１Ａｂに対して圧接させておくために必要なばね力を有するものであり、ばね部材４８の作用を妨げることのない程度の小さなばね力のものである。
そして、ストッパ部材４９の下端面４９Ａとプレート部材４１Ａの上端面４１Ａａとの間の接触面積Ｓ１は、プレート部材４１Ａの下端面４１Ａｂとアーマチュアプレート４４との間の接触面積Ｓ２よりも小さくなるように構成されている。
電磁弁４は以上のように構成されているので、ソレノイドコイル４３Ｂに励磁電流が供給されていない場合には、アーマチュアボルト４１はばね部材４８によりばね付勢され、ボールホルダ４６がドレーン伝導路３５の開口に密着して電磁弁４は閉弁状態になっている。このとき、アーマチュアプレート４４は弾発コイルばね５１のばね力でプレート部材４１Ａの下端面４１Ａｂに圧接されている。
ソレノイドコイル４３Ｂに励磁電流が流れると、電磁石４３の電磁吸引力によりアーマチュアプレート４４は電磁石４３に向けて移動し、このときアーマチュアボルト４１を電磁石４３に向けて移動させる。アーマチュアプレート４４は、プレート部材４１Ａの上端面４１Ａａがストッパ部材４９の下端面４９Ａと接触するまでアーマチュアボルト４１を電磁石４３に向けて移動させ、これにより、ボール４２がドレーン伝導路３５の開口から上記所定長さだけ離れ、電磁弁４は開弁状態となる。
上述した通り、接触面積Ｓ１は接触面積Ｓ２より小さく設定されている。したがって、アーマチュアプレート４４として硬度の軟らかい材質のもの、例えば低炭素の軟磁性材料、あるいは電磁ステンレス等を使用することによって電磁弁４としての電気的特性の改善を図っても、プレート部材４１Ａとストッパ部材４９との間における磨耗による影響に比べて、プレート部材４１Ａとアーマチュアプレート４４との間の磨耗による影響をそれと同程度か又はそれより小さくすることができる。
この結果、アーマチュアプレート４４の材質として磁気的特性に優れた硬度の軟らかい材質のものを用いても、ストッパ部分における２箇所の磨耗を上述の如く、バランスのとれた磨耗状態とすることが可能となる。この結果、電磁弁４の動作の応答性及び安定性を改善しうるアーマチュアプレート４４の材料の選定に大きな自由度を与えることができる。また、個体バラツキの低減や最小燃料噴射量の確保が容易になるという利点を得ることができる。
【産業上の利用可能性】  以上のように、本発明による燃料噴射装置は、アーマチュアプレートの材料の選定に大きな自由度を与えることができ、燃料噴射装置の特性改善に役立つ。
【図１】
2004109092.tif 000003
【図２】
2004109092.tif 000004
【国際調査報告】
2004109092.tif 000005
2004109092.tif 000006