(57)【要約】【課題】溝を形成する磁性部材が燃料通路内にある場合、燃料が通過する際に燃料の流れに乱れが生じて流れが不安定となり、流量特性を悪化させる。吸引面に溝を形成するため、吸引面よりも溝部が最小磁路面積となり、吸引力の不足が生じ大径化が必要となる。又、アマチュアの外周に形成した溝にフェライトを埋め込むものでは、フェライトが欠けて脱落する危険性があり、脱落した場合には燃料噴射弁が破損する。【解決手段】ハウジング、コア、このコアと対向配置されたアマチュア、及びハウジングと結合したホルダによって、ソレノイドコイルの磁気回路を構成し、コアとホルダとこのホルダで支持された弁本体とで燃料通路を構成し、アマチュアと一体に構成された弁体を、ソレノイドコイルの電磁力により往復動させる電磁式燃料噴射装置において、ソレノイドコイルと対面するコアの外周面又は／及びホルダの環状端面に、複数の溝を設けたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヨーク部を形成するハウジング、固定鉄心部分を形成するコア、このコアとエアギャップを介して対向配置され可動鉄心部分を形成するアマチュア、及び上記ハウジングと結合してヨーク部を形成するホルダによって、上記コアの外周部に巻装されたソレノイドコイルの磁気回路を構成し、
上記コアと上記ホルダとを、非磁性部材で形成されたリングで結合することにより、上記コアと上記ホルダとこのホルダで支持された弁本体とで燃料通路を構成し、
上記アマチュアと一体に構成され上記弁本体に内装された弁体を、上記弁本体内で上記ソレノイドコイルの電磁力により往復動させ燃料噴射口を開閉する電磁式燃料噴射装置において、
上記ソレノイドコイルと対面する上記コアの外周面又は／及びホルダの環状端面に、複数の溝を設けることにより渦電流の発生を抑制することを特徴とする電磁式燃料噴射装置。
【請求項２】
上記ホルダの環状端面内周縁と対面する上記コアの環状端面外周縁に、上記リングを嵌合する環状段差部を設け、且つ上記コアの外周面に、上記コアの環状段差部の段差より浅くした溝を複数設けることにより、渦電流の発生を抑制することを特徴とする請求項１記載の電磁式燃料噴射装置。
【請求項３】
上記コアの外周面に設けた溝は、上記ソレノイドコイル端部より長く設定したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電磁式燃料噴射装置。
【請求項４】
上記コアの環状端面外周縁と対面する上記ホルダの環状端面内周縁に、上記リングを嵌合する環状段差部を設け、且つ上記ソレノイドコイルと対面する上記ホルダの環状端面に、上記ホルダの環状段差部の段差より浅くした溝を上記ホルダの中心に対して放射状に複数設けることにより、渦電流の発生を抑制することを特徴とする請求項１記載の電磁式燃料噴射装置。
【請求項５】
上記ホルダの環状端面に設けた溝は、上記ホルダの中心に対して放射状に設けられ、且つコイル端部の長さより長く設定したことを特徴とする請求項４記載の電磁式燃料噴射装置。
【請求項６】
上記コアの外周面に設けた溝、又は上記ホルダの環状端面に設けた溝は、断面形状を台形とすることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の電磁式燃料噴射装置。
【請求項７】
上記コアの外周面に設けた溝の溝数をＮとし、上記コアの外径をＤとした場合に、
この溝の深さＬを、Ｌ＞π＊Ｄ／４＊Ｎに設定したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項又は請求項６に記載の電磁式燃料噴射装置。
【請求項８】
上記ホルダの環状端面内周縁と対面する上記コアの環状端面外周縁に、上記リングを嵌合する環状段差部を設け、且つ上記コアの環状端面外周縁と対面する上記ホルダの環状端面内周縁に、上記リングを嵌合する環状段差部を設け、
上記コアの外周面に、上記コアの環状段差部の段差より浅くした溝を複数設けると共に上記ソレノイドコイルと対面する上記ホルダの環状端面に、上記ホルダの環状段差部の段差より浅くした溝を上記ホルダの中心に対して放射状に複数設けることにより、渦電流の発生を抑制することを特徴とする請求項１記載の電磁式燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電磁式燃料噴射装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関における燃焼制御の幅を広げるため燃料噴射弁の流量制御性の向上が要求されており、その制御可能流量の小流量域拡大が求められている。燃料の流量は、燃料噴射弁に送られるパルス信号（開弁時間信号）の長さによって制御できるが、パルス信号の長さが短くなると弁の動きが不安定となり、流量が安定しなくなる。そこで、同じパルス長さで少ない流量を噴射できるようにバルブの応答性の向上が求められる。
磁気回路の電磁力を使って開閉動作させ、内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射弁では、コイルの励磁を遮断することで閉弁動作を行っているが、そのコイルの励磁を遮断した際、磁気回路を形成する磁性部材に対し、磁束の流れに垂直な面に渦電流が発生するため磁気回路内に残留磁束が生じる。このためコイルの励磁を遮断後も、その残留磁束により吸引力が発生し閉弁動作に遅れが生じる問題が発生する。この閉弁遅れにより、燃料噴射弁の最小流量特性が悪化する。
バルブの応答性の向上策として、従来から、磁束の流入面に溝を形成することによって電気抵抗を増加させ渦電流の発生を抑制することが提案されている。
例えば特許文献１（実用新案登録第２５９９４６０号公報参照）では、コイルが挿貫された固定鉄心の外表面及び内表面の少なくとも一方に、その中心軸方向に沿って溝を構成し、コイルへの給電が遮断されたときに固定鉄心や外側鉄心に発生する渦電流を低減することによりバルブ応答性の改善が図られている。
又、特許文献２（特開２０００−１８１２４号公報参照）では、アマチュア外周に複数の溝を構成し、その溝の中にフェライトを埋め込むことで吸引力の低下の抑制及び渦電流の抑制による閉弁遅れの対策が採られバルブ応答性の改善が図られている。
【０００３】
【特許文献１】実用新案登録第２５９９４６０号公報
【特許文献２】特開２０００−１８１２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の電磁式燃料噴射装置では、次のような問題点があった。
すなわち、特許文献１では、溝を形成する磁性部材が燃料通路内にあり、燃料通路に面した箇所にあるため、溝の内部を燃料が通過する際に燃料の流れに乱れが生じて流れが不安定となり、燃料噴射弁の流量特性を悪化させる。又、燃料の流れにより溝のエッジが脱落した場合、異物となってバルブに噛み込む問題がある。さらに、吸引面に溝を形成するため、吸引面よりも溝部が最小磁路面積となり、吸引力の不足が生じ、そのため、吸引面積を確保するための大径化が必要となるなどの問題がある。
又、特許文献２では、アマチュア外周に複数の溝を形成しその溝にフェライトを埋め込むことで吸引力低下を抑制しているが、アマチュアが可動鉄心のため、加工時のバリに加えて、作動時常に衝撃がかかり、その衝撃によりフェライトが欠けて脱落する危険性があり、これが脱落した場合は燃料通路内のため燃料噴射弁が破損する。仮に脱落しなくても欠け等が発生してバルブに噛み込むなどの危険性があり、最悪の場合は燃料噴射弁を破損させる可能性がある。
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、内部に燃料通路を有する燃料噴射弁において、燃料通路に面せず、且つ吸引力が低下する等といった問題が生じさせること無く渦電流を低減し、コイルの励磁を遮断した際、速やかに閉弁動作が開始される電磁式燃料噴射弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明に係わる電磁式燃料噴射装置は、ヨーク部を形成するハウジング、固定鉄心部分を形成するコア、このコアとエアギャップを介して対向配置され可動鉄心部分を形成するアマチュア、及び上記ハウジングと結合してヨーク部を形成するホルダによって、上記コアの外周部に巻装されたソレノイドコイルの磁気回路を構成し、
上記コアと上記ホルダとを、非磁性部材で形成されたリングで結合することにより、上記コアと上記ホルダとこのホルダで支持された弁本体とで燃料通路を構成し、
上記アマチュアと一体に構成され上記弁本体に内装された弁体を、上記弁本体内で上記ソレノイドコイルの電磁力により往復動させ燃料噴射口を開閉する電磁式燃料噴射装置において、上記ソレノイドコイルと対面する上記コアの外周面又は／及びホルダの環状端面に、複数の溝を設けることにより渦電流の発生を抑制するものである。
【発明の効果】
【０００６】
この発明の電磁式燃料噴射装置によれば、燃料通路に面しない箇所に溝を形成しているため、溝による燃料の乱れが生じることがなく、流量性能と噴霧形状との悪化を避けることができ、燃料通路内に上述したような異物の脱落がないので、信頼性を損なうことがない。
又、最小磁気通路面積を減少させずに溝を設けることができ、渦電流発生の抑制による閉弁遅れの低減により流量特性の向上が図れる（最小流量域の拡大及びダイナミックレンジ拡大）。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面にもとづいて、この発明の各実施の形態を説明する。
なお、各図間において、同一符号は同一あるいは相当部分を示す。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１である電磁式燃料噴射装置を示し、この実施の形態１は、図８に示した従来装置の構成に実施したものである。図１（ａ）は、電磁式燃料噴射装置全体を示す側断面図、図１（ｂ）は、図１中、Ｈ部の拡大断面図、図１（ｃ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線を矢印方向に見たコア部分の断面図である。
まず、図８にもとづいて、従来装置の構成と動作を説明する。
図８において、燃料噴射弁１は、ソレノイド装置２と弁装置９とで構成されている。
ソレノイド装置２は、磁気回路のヨーク部でもあるハウジング３と、磁気回路の固定鉄心部分であるコア５と、このコアとエアギャップＳを介して対向配置され可動鉄心部分を形成するアマチュア８と、ハウジング３と結合してヨーク部を形成し且つ後述する弁装置９の弁本体１３を支持するホルダ４と、ハウジング３に内装されたコイルハウジング６ａと、このコイルハウジング６ａに納められ且つコア５の外周部側に巻装されて磁気回路を励磁するソレノイドコイル６と、ターミナル７と、非磁性部材で形成された断面Ｌ字型リング１７と、アマチュア８を弁装置９の方向に付勢する圧縮ばね１５と、この圧縮ばね１５のスプリング力を調整するロッド１６を備えている。
したがって、ソレノイド装置２の磁気回路は、ハウジング３、ホルダ４、コア５、ソレノイドコイル６、ターミナル７、可動鉄心であるアマチュア８で構成されている。
なお、コア５とホルダ４は、互いに対面するコア５の環状端面外周縁とホルダ４の環状端面内周縁に、それぞれ位置決め用の環状段差部４ａ、５ａを同心円状に有し、この両環状段差部４ａ、５ａに断面Ｌ字型リング１７の水平部と垂直部をそれぞれ嵌合することにより位置決めがなされ、さらに溶接部１７ａ、１７ｂで燃料シールすると共にコア５とホルダ４とを結合している。
このようにコア５とホルダ４間に非磁性部材の断面Ｌ字型リング１７を介在させることにより，コア５からホルダ４への磁気リークを防止している。又、コア５、ホルダ４、断面Ｌ字型リング１７の内面と後述する弁本体１３などで燃料通路を形成している。
【０００８】
弁装置９は、ホルダ４の内径部に圧入溶接して固定された弁本体１３と、アマチュア８と溶接で一体に構成され、弁本体１３に内挿され中心円筒部を貫通する弁体（ニードル）１０と、ホルダ４と弁本体１３に挟持され、アマチュア８とコア５との間に形成されるエアギャップＳの間隔を制約（弁体１０のリフト量を規制）するストッパ１４と、弁体１０に貫通され弁本体１３の先端に設けられた軸受け１１と、弁体１０の先端と離接して燃料の流路を閉開するバブルシート１２などを備えている。
弁体１０は、アマチュア８と共に圧縮ばね１５によりバルブシート１２に押圧され、且つ弁体の摺動部１０ｂで弁本体１３の内径部１３ａに案内されソレノイドコイル６の電磁力によりコア５に向って往復動（摺動）可能なように弁本体１３に取付られ燃料噴射口２１を開閉する。なお、１８はスペーサ、１９はラバーリング、２０は濾過網である。
【０００９】
次に動作について説明する。
図示しない制御コントローラの開弁動作信号により燃料噴射弁１のソレノイドコイル６が励磁され、ソレノイド装置２の磁気回路に磁束が発生する。その際、コア５とアマチュア８の対抗面で吸引力が発生し、吸引力が圧縮ばね１５のスプリング力以上となった時点でコア５がアマチュア８を吸引動作する。
吸引動作は、弁体１０がストッパ１４に当接するまで行われる。その時、弁体１０とバルブシート１２間が開口し燃料が噴射される。
次に、前記制御コントローラの閉弁動作信号によりソレノイド装置２の磁気回路に発生する磁束が消滅する。同時にアマチュア８に発生する吸引力も消滅し、圧縮ばね１５のスプリング力により弁体１０とバルブシート１２間が閉弁する（燃料噴射が停止する）。なお、弁体１０の移動量は、それぞれ開弁時はストッパ１４、閉弁時はバルブシート１２で規制する。
【００１０】
次に、この発明の実施の形態１を図１〜図２にもとづいて説明する。なお、図８の従来装置と同一又は相当する部分については説明を省略する。
この発明の実施の形態１は、図８のコア５に相当するコア１０５の外周面（燃料通路の反対側の対面）すなわちソレノイドコイル６と対面する周面に、渦電流の発生を抑制するための溝１０５ａを複数条並列して設けたものである。
そして、この溝１０５ａは、後述するように溝の深さＬをコア１０５の環状段差部５ａのコア段差Ｔより浅く設定している。
この溝１０５ａは、特許文献１、特許文献２に記載の従来装置と同様に渦電流の抑制のために設けられたものであるが、最小磁路面積の確保のため、溝の深さＬは、以下に述べるように設定されるものである。
すなわち、図１（ｂ）に示すように、溝の深さＬ、コア側の環状段差部５ａのコア段差をＴとしたとき、
Ｔ＞Ｌ
となるよう設定することにより、燃料通路が従来装置と同じ構造のまま、噴霧特性と信頼性を確保した状態で渦電流の抑制が可能であり、結果として閉弁遅れの抑制による流量特性（特に最小流量域の拡大）を向上させることが可能となる。
【００１１】
次に、アマチュアに溝を形成したときに生じる応答遅れの影響とこの実施の形態１による効果について図２〜４にもとづいて説明する。
図２（ａ）は、図１のコア１０５の一部断面図、図２（ｂ）は、図１のコア１０５と比較するための従来装置コアの一部断面図、図３は、閉弁時間―渦電流経路（比率）の関係を示すグラフである。
図２において、コア１０５の外径Ｄ、溝数をＮとすると、従来装置コア５の渦電流経路長さ及び本実施の形態１のコア１０５の渦電流経路長さは、
従来装置の渦電流経路長さ＝πＤ
本実施の形態１の渦電流経路長さ＝πＤ+２Ｌ＊Ｎ
となるため、図３のグラフから、従来例の経路長さを１としたとき、この長さを1.5以上（渦電流経路比1.5以上）にすることによって、アマチュアに溝を形成した場合と同等レベルの渦電流抑制効果が得られることが分かる。このことから、
従来装置の渦電流経路長さ＊1.5＜本実施の形態１の渦電流経路長さ
とすると、
πＤ＊1.5＜（πＤ+２Ｌ＊Ｎ）
Ｌ＞π＊Ｄ／４＊Ｎ
という関係が得られる。
すなわち、この結果によれば、渦電流の経路の長さを従来装置に対し、Ｌ＞π＊Ｄ／４＊Ｎとすれば、アマチュアに溝を形成した場合とほぼ同等レベルの渦電流抑制効果が得られると共に、燃料の流れの乱れと信頼性の問題とを解決できる。
又以上のことから、仮にコア段差Ｔが小さく、溝の深さＬが浅くなったとしても溝数Ｎを増加させることで渦電流の抑制効果を得ることができる。
図４は、弁体の開閉過渡変化を示すグラフで、渦電流低減によりリフトのどの部分を改善したかを示し、残留磁気による閉弁遅れの改善を示している。
【００１２】
次に、実施の形態１では、コア１０５の外周面に設けた軸方向の溝１０５ａの上端部１０５ｐを、ソレノイドコイル６の上端部６ｐより上方にＰだけ長く延長させている。
この結果、ソレノイドコイル６からの磁束がコア側面に流入する際に、磁束がこの溝１０５ａを確実に通過することになるため、より有効な渦電流抑制効果が得られる。
【００１３】
実施の形態２．
図５は、この発明の実施の形態２の電磁式燃料噴射装置を示し、この実施の形態２は、図８に示した従来装置の構成に実施したものである。図５（ａ）は、電磁式燃料噴射装置全体を示す側断面図、図５（ｂ）は、図５中、Ｌ部の拡大断面図、図５（ｃ）は、図５のＢ−Ｂ線を矢印方向に見たホルダ１０６の平面図である。なお、図８の従来装置と同一又は相当する部分については説明を省略する。
この発明の実施の形態２は、図１の４に相当するホルダ１０４の環状端面に、溝１０４ａを、ホルダの中心に対して放射状に複数設けたものである。
この溝１０４ａは、溝の深さＧを環状段差部４ａのホルダ段差の幅Ｆより浅く設定している。
このように、Ｆ＞Ｇの設定とすることで、溝部が滋路部にかかることがないので滋路面積が減少せず、最小磁路面積の減少を防ぐことができ、又燃料通路に面していないため、燃料の流れを乱すことなく渦電流の抑制が可能となる。
【００１４】
次に、実施の形態２では、溝１０４ａの外方端部１０４ｑを、ソレノイドコイル６の端部６ｑより外方にＱだけ長く延長させている。
この結果、ソレノイドコイル６からの磁束がホルダ端面に流入する際に、磁束がこの溝１０４ａを確実に通過することになるため、より有効な渦電流抑制効果が得られる。
【００１５】
実施の形態３．
図６は、この発明の実施の形態３の電磁式燃料噴射装置を示し、この実施の形態３は、図８に示した従来装置の構成に実施したものである。図６（ａ）は、電磁式燃料噴射装置全体を示す側断面図、図６（ｂ）は、図６中のＫ部の拡大断面図である。なお、図８の従来装置と同一又は相当する部分については説明を省略する。
図６に示された実施の形態３の電磁式燃料噴射装置は、コア２０５とホルダ２０４の両方すなわちソレノイドコイル６と対面するコア２０５の外周面及びホルダ２０４の環状端面に、複数の溝２０５ａ、２０４ａをそれぞれ設けることにより渦電流の発生を抑制するものである。
すなわち、図６において、ホルダ２０４の環状端面内周縁と対面するコア２０５の環状端面外周縁に、リング１７を嵌合する環状段差部５ａを設け、コア２０５の外周面に、コアの環状段差部５ａの段差より浅くした溝２０５ａを複数設けたものである。
又、コア２０５の環状端面外周縁と対面するホルダ２０４の環状端面内周縁に、リング１７を嵌合する環状段差部４ａを設け、ソレノイドコイル６と対面するホルダ２０４の環状端面に、ホルダの環状段差部４ａの段差より浅くした溝２０４ａをホルダ２０４の中心に対して放射状に複数設けたものである。
このように、コアとホルダのそれぞれで溝深さが十分確保できない場合には、両方に溝を形成しても良い。
【００１６】
実施の形態４．
図７（ａ）（ｂ）は、この発明の実施の形態４を示し、図１（ｃ）のコア部分の断面図に相当する断面図とその拡大図である。
図７において、コア３０５に設けられた溝３０５ａは、溝１０５ａ（図１）又は溝１０４ａ（図５）に相当し、その溝形状の加工性を向上させるために台形形状にしたもので、この場合も、渦電流の低減効果を同様に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の実施の形態１である電磁式燃料噴射装置の全体構成を示す断面図で、（ａ）は、電磁式燃料噴射装置全体を示す側断面図、（ｂ）は、図１中、Ｈ部の拡大断面図、（ｃ）は、図１のＡ−Ａ線を矢印方向に見たコア部分の断面図である。
【図２】（ａ）は、図１に示されたコア１０５の一部断面図、（ｂ）は、図１に示されたコア１０５と比較するための従来装置コアの一部断面図である。
【図３】閉弁時間―渦電流経路（比率）の関係を示すグラフである。
【図４】弁体の開閉過渡変化を示すグラフである。
【図５】この発明の実施の形態２の電磁式燃料噴射装置を示し、（ａ）は、電磁式燃料噴射装置全体を示す側断面図、（ｂ）は、Ｌ部の拡大断面図、（ｃ）は、Ｂ−Ｂ線を矢印方向に見たホルダ１０６の平面図である。
【図６】この発明の実施の形態３の電磁式燃料噴射装置を示し、（ａ）は、電磁式燃料噴射装置全体を示す側断面図、（ｂ）は、Ｋ部の拡大断面図である。
【図７】この発明の実施の形態４を示し、（ａ）は図１（ｃ）のコア部分の断面図に相当する断面図、（ｂ）はその拡大図である。
【図８】従来の電磁式燃料噴射装置の全体構成を示す側断面図である。
【符号の説明】
【００１８】
１  燃料噴射弁                      ２  ソレノイド装置
３  ハウジング                      ４  ホルダ
４ａ  環状段差部                    ５ａ  環状段差部
１０５  コア                      １０５ａ  溝
６  ソレノイドコイル              ６ａ  コイルハウジング
７  ターミナル                      ８  アマチュア
９  弁装置                        １０  弁体（ニードル）
１０ｂ  弁体の摺動部                  １１  軸受け
１２  バブルシート                  １３  弁本体
１３ａ  内径部                        １４  ストッパ
１５  圧縮ばね                      １６  ロッド
１７  断面Ｌ字型リング            １７ａ  溶接部
１７ｂ  溶接部
【図１】
2007285282.tif 000003
【図２】
2007285282.tif 000004
【図３】
2007285282.tif 000005
【図４】
2007285282.tif 000006
【図５】
2007285282.tif 000007
【図６】
2007285282.tif 000008
【図７】
2007285282.tif 000009
【図８】
2007285282.tif 000010