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JP2003232268A - 電磁式燃料噴射弁 - Google Patents

電磁式燃料噴射弁

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Publication number
JP2003232268A
JP2003232268A JP2002031717A JP2002031717A JP2003232268A JP 2003232268 A JP2003232268 A JP 2003232268A JP 2002031717 A JP2002031717 A JP 2002031717A JP 2002031717 A JP2002031717 A JP 2002031717A JP 2003232268 A JP2003232268 A JP 2003232268A
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JP
Japan
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injection valve
fuel injection
seal ring
electromagnetic fuel
mover
Prior art date
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Pending
Application number
JP2002031717A
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English (en)
Inventor
Kiyotaka Ogura
清隆 小倉
Atsushi Sekine
篤 関根
Noriyuki Maekawa
典幸 前川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Hitachi Astemo Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi Car Engineering Co Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd, Hitachi Car Engineering Co Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Priority to EP02023636A priority patent/EP1335127A3/en
Priority to US10/274,379 priority patent/US6783109B2/en
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Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【課題】応答性の向上した電磁式燃料噴射弁を提供する
ことにある。 【解決手段】電磁式燃料噴射弁１００は、弁体５を有す
る可動子１２と、電磁コイル２と、電磁コイル２の励磁
により可動子１２を開弁側に磁気吸引する磁気回路とを
有する。磁気回路は、噴射弁本体の軸方向の燃料通路を
構成する中空筒型の固定コア１と、非磁性材若しくは弱
磁性材からなる中空のシールリング１９と、中空のノズ
ルハウジング１３と、可動子１２の一部を構成する可動
コア１０とから構成される。固定子コア１とノズルハウ
ジング１３は、シールリング１９を介して結合される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関用の電磁
式燃料噴射弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、自動車等の内燃機関において
は、エンジン制御ユニットからの電気信号により駆動す
る電磁式の燃料噴射弁が広く用いられている。従来の燃
料噴射弁は、中空筒型の固定コア（センターコア）の周
りに電磁コイルおよびヨークが配置され、電磁コイルを
収納するヨークの下部には、弁体を有する可動子を内装
したノズルボディが取付けられ、この可動子が戻しバネ
の力を受けて弁座側に付勢される構造となっている。
【０００３】従来の電磁式燃料噴射弁としては、例え
ば、特開平１０−３３９２４０号公報に記載されるよう
に、部品点数の削減や組立性を向上させるために、複合
磁性材料で形成した１本のパイプを磁性化するととも
に、その中間部のみを誘導加熱などにより非磁性化する
ことで、磁性の燃料コネクタ部、非磁性の中間パイプ部
及びバルブボディ部を一体形成したものが知られてい
る。この電磁式燃料噴射弁においては、燃料コネクタ部
内に円筒状の固定鉄心を圧入し、バルブボディ部に弁体
付の可動コアを内装している。また、パイプの中間外周
部に電磁コイルを配置し、電磁コイルの外側にヨークを
配置している。電磁コイルを通電すると、ヨーク，燃料
コネクタ部，固定コア，可動コア，バルブボディ部，ヨ
ークに磁気回路が形成され、可動コアが固定コア側に磁
気吸引される。非磁性部は、燃料コネクタ部とバルブボ
ディ部間の磁束の短絡を防止するために用いられてい
る。
【０００４】
【問題が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
１０−３３９２４０号公報に記載されるように、パイプ
の中間に、非磁性の中間パイプ部では、十分な磁束の漏
れを防止することができず、磁束の漏れによる可動コア
を吸引する磁気力が低下し、応答性が低下するという問
題があった。
【０００５】特に、近年、ガソリンエンジンにおいても
燃料を内燃機関のシリンダ内に直接噴射させる燃料噴射
弁が実用化されている。直接噴射式の燃料噴射弁におい
ては、ヨーク下部に設けるノズルボディを細身で長めに
した，いわゆる、ロングノズルタイプのインジェクタが
提案されている。ロングノズルインジェクタは、シリン
ダヘッドに取付ける場合に、シリンダヘッド付近に吸気
弁，吸気管等の部品が密集している場合に、スペースの
取らない細身のノズルボディだけをシリンダヘッド上に
位置させ、ヨークやコネクタモールドなどの大径の胴体
部分は他の部品やシリンダヘッドと干渉しないように離
して設置できるので、取付の自由度が高い利点がある。
しかしながら、ノズルボディが長くなる分、可動コアに
よって駆動されるノズルが長くなり、重量も増加するた
め、磁気力低下による応答遅れが顕著な問題となる。
【０００６】本発明の目的は、応答性の向上した電磁式
燃料噴射弁を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】（１）上記目的を達成す
るために、本発明は、弁体を有する可動子と、電磁コイ
ルと、この電磁コイルの励磁により上記可動子を開弁側
に磁気吸引する磁気回路とを有する電磁式燃料噴射弁に
おいて、上記磁気回路は、噴射弁本体の軸方向の燃料通
路を構成する中空筒型の固定コアと、非磁性材若しくは
弱磁性材からなる中空のシールリングと、中空のノズル
ハウジングと、上記可動子の一部を構成する可動コアと
から構成され、上記固定子コアと上記ノズルハウジング
は、上記シールリングを介して結合されるようにしたも
のである。かかる構成により、磁束漏れを低減して、磁
気力を向上でき、応答性を向上し得るものとなる。
【０００８】（２）上記（１）において、好ましくは、
上記シールリングは、下部にフランジを有するととも
に、上記シールリングの上部に、上記固定コアの下部が
圧入嵌合され、溶接により燃料シールされ、上記シール
リングのフランジ部が、上記ノズルハウジングの上端部
のインロー部に圧入嵌合され、溶接により燃料シールさ
れるようにしたものである。
【０００９】（３）上記（２）において、好ましくは、
上記固定コアの下端外周には、上記シールリングに圧入
するためのガイド曲面となるアール部もしくはテーパ部
を設け、上記固定コアの下端面から上記アール部もしく
はテーパ部にかけて形成された硬質皮膜を備えるように
したものである。
【００１０】（４）上記（２）において、好ましくは、
上記シールリングは、上記シールリングのフランジ部の
上端部近傍に上記可動子と上記固定コアの接触面が設け
るようにしたものである。
【００１１】（５）上記（１）において、好ましくは、
上記シールリングは、内径下端部において、外周方向へ
の緩やかな拡大径を有し、上記シールリングの下端部の
内径は、上記ノズルハウジング内径よりも大きくしたも
のである。
【００１２】（６）上記（１）において、好ましくは、
上記可動コアの下部に、薄肉部を有するようにしたもの
である。
【００１３】（７）上記（１）において、好ましくは、
上記可動子は、上記可動コアと、弁体と、上記可動コア
と上記弁体とを連結するジョイントとから構成され、上
記ジョイントは、上筒部と、この上筒部より小径の下筒
部と、上記上筒部と上記下筒部を連結する流線抵抗の小
さなテーパ状若しくは球状の連結部とから構成するよう
にしたものである。
【００１４】（８）上記（７）において、好ましくは、
上記ジョイントの連結部は、ばね性を有するようにした
ものである。
【００１５】（９）上記（８）において、好ましくは、
上記可動コアと上記ジョイントの間に配置された板ばね
を備えるようにしたものである。
【００１６】（１０）上記（７）において、好ましく
は、上記ジョイントの連結部は、燃料が通過する孔が設
けられ、この孔の総断面積は、上記可動子に設けられた
燃料が通過する軸孔の断面積よりも大きくしたものであ
る。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、図１〜図１２を用いて、本
発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁の構成につい
て説明する。最初に、図１を用いて、本実施形態による
電磁式燃料噴射弁の全体構成について説明する。図１
は、本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁の全体
構成を示す縦断面図である。
【００１８】図１に示すように、燃料噴射弁１００は、
開弁時に噴射弁本体の上部から燃料が流入し、軸方向に
流れて、噴射弁下端に設けたオリフィス１６より燃料が
噴射される，いわゆるトップフィード式のものが例示さ
れている。
【００１９】燃料噴射弁１００の軸方向の燃料通路は、
主として、燃料導入のための中空筒型である固定コア１
と、下部にフランジを有する中空のシールリング１９
と、外周にテーパを有する中空のノズルハウジング１３
と、ノズルホルダ１４と、弁座付きオリフィスプレート
１６とを各要素から構成される。
【００２０】ここで、図２を用いて、本実施形態による
電磁式燃料噴射弁の一部の構成について説明する。図２
は、本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁の一部
の断面図である。図２（Ａ）は、第１の例の断面図であ
り、図２（Ｂ）は、他の例の断面図である。
【００２１】図２（Ａ）に示すように、シールリング１
９は、上端部は、符号Ｗ１で示される箇所で、固定コア
１と圧入嵌合し、溶接されている。また、シールリング
１９の下端部にはフランジ１９ａが設けられ、符号Ｗ２
で示される箇所にて、ノズルハウジング１３と圧入嵌合
し、溶接されている。この溶接は、円周方向に行われ、
噴射弁組立前に予め結合されている。即ち、シールリン
グ１９と固定コア１の間、及びシールリング１９のフラ
ンジ１９とノズルハウジング１３の間は、圧入嵌合によ
り固定される。なお、両者の間を円周方向に溶接するの
は、上述したように、固定コア１と、シールリング１９
と、ノズルハウジング１３とは、燃料通路を形成するた
め、燃料の漏れを防止するためである。従って、シール
リングを固定コアやノズルハウジングと溶接だけにより
固定する場合に比べて、圧入嵌合後シールリングのため
に溶接した場合には、溶接による熱歪みの影響を低減す
ることができる。また、本実施形態では、ノズルハウジ
ング１３の内径ｒ１に比べて、シールリング１９の内径
ｒ２を大きくしている（ｒ２＞ｒ１）。
【００２２】次に、図１に示すように、ノズルホルダ１
４は、ストローク調整リング１７を介して、ノズルハウ
ジング１３の下部に収納される。ノズルハウジング１３
の下端部は、塑性流動結合によるメタルフローにより、
ノズルホルダ１４に固定されている。プランジャロッド
ガイド１８は、ノズルホルダ１４内部に、圧入により、
固定されている。
【００２３】以上のようにして、固定コア１，シールリ
ング１３，ノズルハウジング１３，ストローク調整リン
グ１８，ノズルホルダ１４とが一連に結合されて、一つ
の燃料通路組立体が構成されている。
【００２４】燃料通路組立体の内部には、円筒型の可動
コア１０，細長の弁体５，ジョイントパイプ１１，質量
体８，戻しバネ７，Ｃリングパイプ６等が組み込まれて
いる。弁体５には、弁ロッドが含まれている。可動コア
１０と、弁体５と、ジョイントパイプ１１とは結合さ
れ、可動子１２を構成している。戻しバネ７は、可動子
１２を弁座１６ａ側に付勢している。Ｃリングパイプ６
は、横断面がＣリング形状であり、戻しバネ７のバネ力
を調整する部材である。
【００２５】固定コア１及びシールリング１９との圧入
嵌合する位置の外周には、電磁コイル２が配置され、そ
の外側には、ヨーク４が配置される。固定コア１には、
プレートハウジング２４が圧入嵌合され、ヨーク４上端
部と溶接結合されており、電磁コイル２を収納する組立
体が構成されている。
【００２６】燃料噴射弁１００は、電磁コイル２に通電
すると、ヨーク４，固定コア１，可動コア１０，ノズル
ハウジング１３，プレートハウジング２４により、磁気
回路を形成し、それによって、可動子１０が戻しバネ７
の力に抗して吸引されることで、開弁動作が行われる。
電磁コイル２の通電を止めると、戻しバネ７の付勢力に
より、図４に示すように、可動子１２が弁座１６ａに当
接し、弁が閉じる。本例では、固定コア１の下端面が開
弁動作時に可動子１２を受け止めるストッパとしての役
割をなしている。
【００２７】次に、本実施形態の燃料噴射弁１００に用
いられる各部品の特徴について説明する。固定コア１
は、磁性ステンレス鋼であり、プレス加工及び切削によ
る細長の中空円筒型に形成されている。固定コア１の中
空部は燃料通路となり、内周部に断面がＣの字状のＣリ
ングピン６が圧入されている。Ｃリングピン６の圧入量
により、戻しバネ７の荷重が調整される。また、Ｃリン
グピン６の上部には、燃料フィルタ２５が装着されてい
る。
【００２８】シールリング１９は、非磁性金属からな
る。なお、弱磁性金属を用いることもできる。シールリ
ング１９は、図２（Ａ）に示すように、下端部のような
フランジ部１９ａを有しており、断面の形状はＬ字型を
なしている。固定コア１とノズルハウジング１３とは、
シールリング１９を介して結合されている。この時、固
定コア１の下端面とノズルハウジング１３の上端面の位
置は、概ね一致している。
【００２９】ここで、シールリング１９のフランジ部１
９ａは、ノズルハウジング１３の上端部に形成されたザ
グリ１３ｂに収納される。フランジ部１９ａの高さ及び
ノズルハウジング１３のザグリ１３ｂの深さともに、１
〜２ｍｍ程度が適当であり、シールリング１９のフラン
ジ部１９ａは、コイル２にて発生した磁束を遮断し、ノ
ズルハウジング１３，可動コア１０，固定コア１へと効
率よく導く構造となっている。従来の構造では、ノズル
ハウジング１３とシールリング１９とが一体化されてい
るような構造であり、シールリング１９に相当する部分
を非磁性化処理しているため、磁束の遮断が十分でな
く、磁束の漏れが生じていたため、磁気力が低下してい
る。それに対して、上述の構造とすることにより、磁気
回路であるノズルハウジング１３，可動コア１０，固定
コア１に磁束を集中させることが可能となり、可動子１
２を吸引するために必要な磁気力を発生することが可能
となる。従って、開弁時の応答性を向上することができ
る。
【００３０】なお、図２（Ｂ）に示すのように、シール
リング１９ｃを非磁性金属及び弱磁性金属で中空円筒型
として、ノズルハウジング１３及び固定コア１を結合す
ることでも、可動子５を吸引するための磁気回路に漏れ
磁束が生じるのを防止することができる。
【００３１】次に、図２（Ａ）に示すように、ノズルハ
ウジング１３は、磁性材からなり、外周部にはテーパ部
を有している。さらに、ノズルハウジング１３は、座ぐ
り１３ｂ，１３ｃを備えている。座ぐり１３ｂは、シー
ルリング１９を収納し圧入嵌合するためのもので、圧入
嵌合した状態でにシールリングフランジ部１９ｂの上端
面がノズルハウジング１３の上端面よりもわずか突出る
形状となっている。この突出しは、溶接時における組立
誤差を極力防止するためである。
【００３２】シールリング１９とノズルハウジング１３
が結合された後、シールリング内周１９ｂは、コア１と
の圧入嵌合の為切削及び研削を行う。これによりノズル
ハウジング内周１３ａの径（ｒ１）に比べて、シールリ
ング内周１９ｂの径（ｒ２）が大きく設定され、加工に
よりシールリング内径１９ｂとノズルハウジング１３と
の同軸度を高精度に仕上げることが可能になるため、固
定コア１の組立誤差を極力少なく防止でき、噴射弁１０
０自体の動作を安定化するとともに、燃料シールである
Ｏリング２１及びバックアップリング２２を適正使用範
囲内にて使用することが可能である。
【００３３】シールリング１９は、固定コア１とノズル
ハウジング１３とを、符号Ｗ１，Ｗ２の位置の２箇所に
おいて溶接結合されるが、この溶接箇所により内周間を
シールすることにより、噴射弁本体１００を通過する燃
料の漏れを防止する。
【００３４】また、溶接部Ｗ１をシールリング１９の薄
肉部に溶接を行うことができ、溶接に必要とする熱エネ
ルギーの省力化を図り、また、それにより溶接の熱によ
り噴射弁本体の部品に熱変形が生じるのを防ぐことがで
きる。
【００３５】ノズルハウジング１３は、ノズルホルダ１
４の一部及びストローク調整リング１７を収納するため
の座ぐり１３ｃを備え、ノズルハウジング１３とノズル
ホルダ１４との結合するために必要な環状溝１３ｄを有
している。
【００３６】図１に示すノズルハウジング１３とノズル
ホルダ１４の結合は、ノズルハウジング１３の端面を押
圧し塑性変形させ、ノズルホルダ１４の最大外径部に形
成された２本の溝１４ａに流動させることで結合するメ
タルフローにより、ノズルホルダ１４の固定及び内周部
をシールすることにより、噴射弁本体１００を通過する
燃料の漏れを防止する。
【００３７】図２（Ａ）に示すように、ノズルハウジン
グ１３は、上端部外周部に段付部１３ｅを形成し、図１
に示した中空円筒形状ヨーク４とインローを構成する。
インローを構成することにより、電磁コイル２を収納し
た後、ヨーク４とノズルハウジング１３を溶接結合する
際の位置ずれを防止することができる。
【００３８】その後、ヨーク４の上端部にプレートハウ
ジング２４が接触するまで固定コア１の軸方向より圧入
し、ヨーク４の上端部とプレートハウジング２４との接
触面を、全周溶接により結合する。
【００３９】さらに、電磁コイルのピン端子２０は曲げ
られ、樹脂モールド２３が施され、ヨークブクミが形成
される。
【００４０】ここで、図３および図４を用いて、ヨーク
ブクミ５２の組立工程について説明する。図３は、本発
明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁の全体構成を示
す分解斜視図である。図４は、本発明の一実施形態によ
る電磁式燃料噴射弁に用いられる部品であるヨークブク
ミ５２の拡大図である。
【００４１】本実施形態におけるヨークブクミ５２の製
造工程の特徴的なことは、各部品を一方向から順次積層
していることである。すなわち、図４に示すヨークブク
ミ５２を製造するには、最初に、ノズルハウジング１３
の上部方向から、シールリング１９が圧入嵌合され、さ
らに、溶接される。次に、シールリング１９の上部方向
から、固定コア１が圧入嵌合され、溶接される。次に、
ノズルハウジング１３の上部方向から、ヨーク４が挿入
され、溶接結合される。次に、ヨーク４の内周側に、上
部方向から、電磁コイル２を収納し、さらに、ヨーク４
の上部方向から、プレートハウジング２４を固定コア１
の軸方向より圧入し、全周溶接により結合する。さら
に、電磁コイルのピン端子２０は曲げられ、樹脂モール
ド２３が施され、これによって、図４に示すようなヨー
クブクミ５２が形成される。
【００４２】以上のように、本実施形態によるヨークブ
クミ５２は、各部品を一方向から順次積み重ねて製造す
るため、ヨークブクミ５２の製造の自動化を容易に行う
ことができる。
【００４３】次に、図１に示すように、ノズルホルダ下
部１４ｂの外周には、シール部材取り付け用の溝１４ｃ
が設けられ、この溝１４ｃにシール部材２６，例えば、
チップシールが装着されている。ノズルホルダ下部１４
ｂは、従来のものよりも長くなっており、いわゆるロン
グノズル部を構成している。
【００４４】ここで、図５を用いて、燃料噴射弁１００
を用いた内燃機関の構成について説明する。
【００４５】図５は、本発明の一実施形態による電磁式
燃料噴射弁を用いた内燃機関の断面図である。
【００４６】図１に示した燃料噴射弁１００ののロング
ノズル部１４ｂは、エンジン１０５のシリンダヘッド１
０６に直接設ける噴射方式において、吸気弁１０１，吸
排気弁の駆動機構１０２，吸気管１０３等の実装密度が
高い場合に、大径の噴射弁胴体部をこれらの部品やシリ
ンダヘッド１０６から離した位置（干渉しない位置）に
置くことができ、取り付けの自由度を高める利点があ
る。また、従来は燃料噴射弁１００をシリンダヘッドに
取付けた場合、大径のヨーク底部とシリンダヘッドの間
にガスケットを配置してエンジンの燃焼ガス漏れを防い
でいたが、本実施形態では、細身のロングノズル部１４
ｂの外周に設けたシールリング２６により、ロングノズ
ル部１４ｂの外周とその挿入穴（シリンダヘッド１０６
側）の内周間をシールしてエンジンの燃焼ガス漏れを防
止するので、そのシール位置で燃焼受圧面積を小さくで
きるので、シール部材の小形簡易化，コスト低減を図る
ことができる。
【００４７】図１に示すように、ノズルホルダー１４の
下端（先端）には、オリフィスプレート１６と、燃料旋
回子（以下、「スワラー」と称する）１５とが設けられ
るが、これらの部材１４，１５，１６は別部材により成
形される。
【００４８】ここで、図６を用いて、オリフィスプレー
ト１６の構成について説明する。図６は、本発明の一実
施形態による電磁式燃料噴射弁に用いるオリフィスプレ
ート１５と可動子１２の先端部の構成を示す拡大図であ
る。
【００４９】図６に示すように、オリフィスプレート１
６は、例えばステンレス系の円板状のチップにより形成
され、その中央部に噴射孔（オリフィス）２７が設けら
れ、それに続く上流部に弁座１６ａが形成されている。
【００５０】そして、図１に示すように、オリフィスプ
レート１６は、ノズルホルダー１４の下端内周１４ｄに
圧入により、取付けられる。一方、スワラー１５は、焼
結合金により形成され、ノズルホルダー１４の下端内周
に嵌合される。
【００５１】ここで、図７を用いて、スワラー１５の構
成について説明する。図７は、本発明の一実施形態によ
る電磁式燃料噴射弁に用いるスワラー１５の構成を示す
拡大図である。図７（ａ）は上面図であり、図７（ｂ）
は、図７（Ａ）のＣ−Ｃ断面図であり、図７（ｃ）は下
面図である。
【００５２】図７（Ａ）に示すように、スワラー１５
は、正三角形に近い形で頂点に代わりＲを三方に設けた
形状をなすチップである。スワラー１５の中央には、可
動子１２の先端（弁体）を摺動案内するための中央孔
（ガイド）２７が設けられている。また、スワラー１５
の上面には、燃料を外周三辺の面取り１５′に導くため
の案内溝２８が環状溝２８′を中心に外側に向けて放射
状に形成されている。
【００５３】一方、図７（Ｃ）に示すように、スワラー
１５の下面には、その外周縁に環状の段差（流路）２９
が形成され、環状流路２９と中央孔２７との間に、燃料
旋回形成用の通路溝３０が複数、例えば６個配設されて
いる。通路溝３０は、スワラー１５の外径側から内径に
ほゞ接線方向に向けて形成され、通路溝３０から中央孔
２７の下端に向けて噴出する燃料に旋回力が生じるよう
に設定してある。環状段差２９は、燃料溜りとするため
に設けられている。
【００５４】また、図７（Ａ）に示すように、スワラー
１５の外周には、三辺の面取り１５′が形成されてい
る。面取り１５′は、スワラー１５をノズルホルダー１
４の先端に嵌合したときに、ノズルホルダー１４の内周
との間に燃料通路を確保すると共に、溝２８，３０等の
加工時に基準としている役割をなしている。スワラー１
５の外周に設けたＲ面は、ノズルホルダー１４の先端内
周に嵌まり合う。スワラー１５の形状を上記のようにＲ
をつけたほぼ正三角形に近い形とした場合には、それ以
上の多角辺のチップよりも燃料流量を充分に確保し得る
利点がある。
【００５５】図１に示すように、ノズルホルダー１４の
先端（燃料噴射側一端）には、スワラー１５とオリフィ
スプレート１６を装着するための受け面１４ｅ付きの内
周（段付き内周）１４ｄが設けられる。スワラー１５
は、ノズルホルダー１４の受け面１４ｅに受け止められ
るようにしてノズルホルダー内周に嵌め込まれ、一方、
オリフィスプレート１６は、スワラー１５を押し付ける
ようにして、内周１４ｄに圧入・溶接されている。符号
Ｗ３は、オリフィスプレート１６とスワラー１５の溶接
位置を示しており、オリフィスプレート１５の全周にか
けて溶接されている。
【００５６】このようにスワラー１５及びオリフィスプ
レート１６を装着することで、スワラー１５は、受け面
１４ｅとオリフィスプレート１６の間に挾持される。ス
ワラー１５の上面は、ノズルホルダー１４に設けた受け
面１４ｅに圧接するために、図７に示すように、燃料案
内溝２８を設けることで、スワラー上流側の燃料がこの
溝２８を介してスワラー１５外周の燃料流路３１に流れ
るようにしてある。
【００５７】ここで、図８を用いて、可動子１２の構成
について説明する。図８は、本発明の一実施形態による
電磁式燃料噴射弁に用いる可動子１２の側面図である。
【００５８】図８に示すように、可動子１２における可
動コア１０と弁体５とがばね機能を有するジョイント１
１を介して連結される。可動子１２には、可動コア１０
とジョイント１１との間に板ばね（ダンパープレート）
９が組み込まれている。
【００５９】また、図１に示すように、固定コア１の燃
料通路を構成する軸孔ｆから可動コア１０に設けた軸孔
にわたって、可動子１２と独立して軸方向に可動な質量
体（重錘，可動マスなどと称されることもある）８が配
置されている。質量体８は、戻しばね７と板ばね９との
間に位置する。したがって、戻しばね７のばね荷重は、
質量体８，板ばね９を介して、可動子１２に加わるよう
にしてある。
【００６０】図８に示すように、可動コア１０は、質量
体８の一部を導入するための上部軸孔１０ａと、この上
部軸孔１０ａよりも径を大きくした下部軸孔１０ｂとを
有する。
【００６１】ここで、図９を用いて、ジョイント１１の
構成について説明する。図９は、本発明の一実施形態に
よる電磁式燃料噴射弁に用いるジョイント１１の構成を
示す拡大図である。図９（Ａ）は、ジョイント１１の平
面図であり、図９（Ｂ）は、ジョイント１１の縦断面図
である。
【００６２】図９に示すように、ジョイント１１は、上
部筒部１１ａと、それよりも径を小さくした下部筒部１
１ｃと、上部筒部１１ａと下部筒部１１ｃ間のテーパ部
１１ｂを一体に形成したカップ形のパイプよりなる。テ
ーパ部１１ｂは、板ばねとしての機能を有している。
【００６３】そして、図８に示すように、上部筒部１１
ａは、可動コア１０の下部軸孔１０ｂに嵌合して、符号
Ｗ５の位置で可動コア１０と全周にわたり溶接され、こ
れによりジョイント１１と可動コア１０とが結合され
る。
【００６４】可動コア１０の上部軸孔１０ａ・下部軸孔
１０ｂ間の内径段差面１０ｃとジョイント１１の上部筒
部１１ａの上端面との間に板ばね９が介在する。ジョイ
ント１１の下部筒部１１ｃには、可動子の弁体（弁ロッ
ド）５の上部が符号Ｗ６に示す位置で、全周にわたり溶
接結合されている。
【００６５】ここで、図１０を用いて、板ばね９の構成
について説明する。図１０は、本発明の一実施形態によ
る電磁式燃料噴射弁に用いる板ばね９の構成を示す拡大
図である。図１０（Ａ）は、板ばね９の平面図であり、
図１０（Ｂ）は、板ばね９の縦断面図である。
【００６６】図１０に示すように、板ばね９は、環状で
その内側の符号５１で示す部分が打ち抜き個所となって
おり、この打ち抜きにより内側に向けて弾性片９ａが複
数突出形成され、これらの弾性片９ａは周方向に等間隔
に配設されている。この板ばね９の弾性片９ａによっ
て、円筒形の可動質量体８の下端が受け止められてい
る。
【００６７】また、図８に示すように、可動コア１０の
下側の外周部には、薄肉部１０ｄを全周に亘って設けて
ある。図１に示すシールリング１９は、非磁性体で構成
されているため、磁気回路は構成しないものであるが、
シールリング１９の下端のすぐ下に位置するノズルハウ
ジング１３と可動コア１０の部分が磁気回路を構成す
る。さらに、可動コア１０の下端部は、磁束密度が低下
するため、磁気回路としては機能しないものである。こ
の磁気回路しては機能しない可動コア１０の下端部に、
薄肉部１０ｄを設けてある。薄肉部１０ｄは磁気回路し
ては機能しないため、肉薄形状としても、磁気回路の特
性に影響を与えないものであり、一方、薄肉化すること
により、可動コア１０の重量を軽減できるため、可動部
分である可動子１２の重量を低減して、開弁時の応答性
を向上することができる。
【００６８】以上説明したように、本実施形態では、板
ばね９が質量体（第１の質量体）８を受け、ジョイント
１１の板ばね部（テーパ部）１１ｂが可動コア（第２の
質量体）１０を受けるので、質量体及びそれを受ける板
ばね機能（ダンパー機能）が２重構造になる。
【００６９】そして、燃料噴射弁の閉弁動作時に、戻し
ばね７のばね力により可動子５が弁座１６ａに衝突した
時には、まず、その衝撃をジョイント１１のテーパ部１
１ｂで吸収し、さらに、可動子５の跳ね返りの運動エネ
ルギーを可動質量体８の慣性と板ばね９の弾性変形によ
り吸収して、はね返りを防止する。特に、以上のような
２重ダンパー構造にすることにより、戻しばね７のばね
荷重が大きい筒内噴射方式の燃料噴射弁であってもその
弁体の閉弁時の衝撃エネルギーを充分に減衰させて、跳
ね返りに伴う２次噴射を有効に防止することができる。
【００７０】また、図９に示すように、ジョイント１１
は、質量体８と共にその内部が燃料通路ｆとなり、テー
パ部１１ｂには、燃料をノズルホルダー１４側に通す穴
１１ｄが複数配設されている。
【００７１】本実施例では、燃料通過穴１１ｄの総断面
積は、固定コア１と質量体８との内部で規定される燃料
通路ｆの断面積より大きく設定される。燃料通路ｆの内
径を２φとするとき、燃料通過穴１１ｄの内径を１．５
φとすることにより、燃料通路ｆの断面積（３．１ｍｍ
２）に対し、４個ある燃料通過穴１１ｄの総断面積は
（７．１ｍｍ２）となる。これにより、燃料通路内にお
いてジョイント部の圧力損失を軽減することが可能とな
り、また極端な流量絞りとなることを避けることができ
る。その結果、可動弁１２の動作を安定して行うことが
でき、さらには、燃料噴射弁としての動作可能な燃料圧
力が高くすることができる。
【００７２】また、ジョイントリング１１は、上部筒部
１１ａと下部筒部１１ｃとの間を、テーパ部１１ｂで一
体に形成したカップ形のパイプとすることにより、流線
抵抗の少ない形状としている。従って、ジョイントリン
グ１１を含む可動子１２が移動する際の流体抵抗を小さ
くでき、閉弁時の応答性を向上している。なお、テーパ
部１１ｂの形状としては、テーパ状に限らず、半球状と
してもよいものである。
【００７３】また、図１に示すように、弁ロッド１２の
一部が可動側のガイド面となっている。また、プランジ
ャロッドガイド１８の内周１８ａが、弁ロッド１２を摺
動案内させるガイド面となり、スワラー１５の軸穴２５
の内周が、弁ロッド１２を摺動案内させるガイド面とな
っており、いわゆる２点支持ガイド方式を構成してい
る。
【００７４】図１に示したヨーク４は、磁性ステンレス
鋼をプレスもしくは切削加工したもので、電磁コイル２
を収容する円筒形状を有する。電磁コイル２は、ヨーク
４の上端を通して、収納される。ヨーク下部４ｃとノズ
ルハウジング１３の一部外周とが嵌合し、電磁コイル２
はシールリング上端面もしくはフランジ部１９ａにて位
置を規定される。
【００７５】本実施形態では、可動子１２のストローク
は、弁座１６ａと固定コア１の下端とによって規定され
る。そのため、固定コア１の下端面と可動コア１０の上
面とは閉弁時に衝突するので、図１１に示すように、固
定コア１の下端面と可動コア１０の上面に硬質被膜処
理，例えば、クロムめっき膜６０，６１を形成してい
る。図１１は、本発明の一実施形態による電磁式燃料噴
射弁に用いる固定コア１と可動コア１０の要部拡大図で
ある。
【００７６】図１１に示すように、固定コア１の下端部
１ｂには、シールリング１９への圧入のガイド曲面とな
るＲ部１ｃを設けている。Ｒ部１ｃは、図７の符号Ｌ１
で示す範囲で、本例では、Ｒ＝２．５ｍｍ程度の曲率で
ある。このように、固定コア１の下端部１ｂをガイド曲
面１ｃにより先細にすることで、固定コア１の下端部を
テーパ状の先細形状に形成した場合に較べて、スムーズ
な圧入を保証することができる。すなわち、テーパ状の
先細の場合には、テーパラインとそれに交わるストレー
トラインとの間の交わるところが広角エッジになるため
に、圧入時にこの広角エッジの位置でノズルホルダーの
圧入部にかじりが生じる可能性があるが、本例ではその
ような問題は生じないものである。なお、固定コア１の
下端面に施されるクロムめっき膜６０のような硬質被膜
処理は、固定コア１の下端側面にまで及ぶが、圧入に支
障のないように（硬質被膜処理の厚みを加えた固定コア
下端部外径が固定コア１のストレート部の外径よりも小
さくなるように）、固定コア１の下端面からＲ部（ガイ
ド曲面）１ｃ（符号Ｌ１の範囲を超えない）にかけて硬
質被膜が形成され、耐磨耗，耐衝撃が図られている。
【００７７】図６に示すように、可動子５の弁体１２
は、その先端が球面１２ａと円錐突起１２ｂとを組合わ
せた形状としている。これらの球面１２ａと円錐突起１
２ｂとは、符号１２ｃの部位において、不連続部を有し
ている。球面１２ａが、弁座１６ａに閉弁時に着座す
る。弁座１６ａに接触する面を球面１２ａにすることで
弁体が傾いても弁座と弁体間に隙間が生じることを防止
する。円錐突起１２ｂは、オリフィス２７のデッドボリ
ュームを少なくして燃料の整流作用をなす機能を有す
る。また、不連続部１２ｃを形成すると、円錐部と球面
部を連続させた場合よりも研磨仕上げを容易に精密仕上
げする利点がある。
【００７８】次に、図３を用いて、ノズルの組立工程に
ついて説明する。ノズルホルダー１４の先端にスワラー
１５を挟んでオリフィスプレート１６を圧入溶接し、図
１に示した可動子１２を構成する。これに、図８に示し
たように、予め組み立てた可動子１２を挿入する。図４
に示すように、可動子１２は、組み立てた後に、クロム
めっき膜６１が形成されている。このノズルホルダー１
４を、図４に示した予め組立てられたヨークブクミ５２
と組み込む際、ストローク調整リング１７の寸法を規定
することにより、可動子１２のストローク量を、容易に
設定することができる。その後、ノズルハウジング１３
とノズルホルダ１４とがメタルフローにて結合される。
最後の工程で、質量体８，戻しばね７，ばね調整部材
６，燃料フィルタ３１，Оリング３２，バックアップリ
ング３３が組み込まれる。
【００７９】次に、図１２を用いて、本実施形態による
燃料噴射弁の応答特性について説明する。図１２は、本
発明の一実施形態による燃料噴射弁の応答特性図であ
る。図１２の横軸は時間（ｍｓ）を示し、縦軸は可動子
の変位（μｍ）を示している。
【００８０】図１２は、時間０ｍｓに、燃料噴射弁１０
０に閉弁指令を与えた場合の、可動子の変位を示してい
る。図中、符号Ｘは、従来の燃料噴射弁の閉弁時の応答
特性を示し、閉弁まで約０．４２ｍｓだけ要している。
ここで、従来の燃料噴射弁とは、ノズルホルダの一部を
非磁性化処理したものである。一方、符号Ｙ，Ｚは、本
実施形態による燃料噴射弁の閉弁時の応答特性を示して
いる。符号Ｙで示す燃料噴射弁は、図３に示したよう
に、可動コア１０の下端部に薄肉部１０ｄを設けて、可
動子の重量を低減した場合の例である。応答時間は、
０．４０５ｍｓと、符号Ｘで示す従来のものより、応答
時間が短縮している。また、符号Ｚで示す燃料噴射弁
は、図３に示したように、可動コア１０の下端部に薄肉
部１０ｄを設けて、可動子の重量を低減するとともに、
図１に示した独立した非磁性体のシールリング１９を用
いることにより、磁束漏れを低減した場合の例である。
応答時間は、０．３７ｍｓと、符号Ｘで示す従来のもの
より、応答時間が短縮している。
【００８１】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、図４に示したように、燃料通路組立体は、ノズルハ
ウジング１３とシールリング１９とを溶接により一体結
合して構成される。さらに、この組立体と固定コア１と
を溶接により一体結合とする。このようにすれば、ノズ
ルホルダ１３と固定コア１の組立精度を損なうことなく
燃料噴射弁の製作が可能である。また、シールリング１
９にフランジ１９ａを有することで断面がＬ字形状とな
るが、非磁性もしくは弱磁性材を採用することにより磁
気回路の磁束漏れを極力なくして、磁束が固定コア１下
端と可動コア１０との間に集中的に流れ電磁弁の磁気吸
引特性を向上させることができる。したがって、閉弁時
の応答性を向上することができる。
【００８２】また、ノズルホルダ１４の一部をノズルハ
ウジング１３に収納結合する際に、可動弁１２のストロ
ークを規定するストローク調整リング１７を介すること
により、ストロークを規定量に決定でき、それにより燃
料噴射弁に要求される噴射量を満足することが可能であ
る。
【００８３】さらに、燃料噴射弁の閉弁時における衝撃
及び弁体の跳ね返りを二重ダンパー構造により有効に防
止するので、２次噴射を今まで以上に有効に防止でき
る。
【００８４】また、ヨークブクミは、各部品を順次同じ
方向から積み重ねる構造であるため、組立が容易であ
り、また、自動化も容易に行えるものである。
【００８５】なお、上述の説明では、筒内噴射方式の燃
料噴射弁について説明しているが、本発明は、吸気通路
に配置する燃料噴射弁にも適用できるものである。
【００８６】次に、図１３及び図１４を用いて、本発明
の他の実施形態による燃料噴射弁の構成について説明す
る。図１３及び図１４は、本発明の他の実施形態による
燃料噴射弁の可動子の構成を示す縦断面図である。な
お、図３と同一符号は、同一部分を示している。
【００８７】図１３に示す可動子１２Ａは、可動コア１
０と、ダンパープレート９と、ジョイント１１と、弁体
５Ａとから構成されている。図３に示した弁体５は、丸
棒を加工しているのに対して、弁体５Ａは、パイプによ
って構成されている。これによって、可動子１２Ａの重
量を低減して、応答性をさらに、向上することができ
る。パイプ状の弁体５Ａの内部にも燃料が流入するた
め、弁体５Ａの下方には、燃料の排出穴を設けている。
【００８８】また、図１４に示す可動子１２Ｂは、可動
コア１０と、ダンパープレート９と、ジョイント１１
と、弁体５Ｂとから構成されている。図３に示した弁体
５は、丸棒を加工しているのに対して、弁体５Ｂは、サ
イドにスリットが形成された割ピン形状としている。こ
れによって、可動子１２Ｂの重量を低減して、応答性を
さらに、向上することができる。弁体５Ｂは、サイドに
スリットが形成されるように、板状体を丸めることで、
容易に製造することができる。
【００８９】
【発明の効果】本発明によれば、電磁式燃料噴射弁の応
答性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁の
全体構成を示す縦断面図である。
【図２】本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁の
一部の断面図である。
【図３】本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁の
全体構成を示す分解斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁に
用いられる部品であるヨークブクミ５２の拡大図であ
る。
【図５】本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁を
用いた内燃機関の断面図である。
【図６】本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁に
用いるオリフィスプレート１５と可動子１２の先端部の
構成を示す拡大図である。
【図７】本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁に
用いるスワラー１５の構成を示す拡大図である。
【図８】本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁に
用いる可動子１２の側面図である。
【図９】本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁に
用いるジョイント１１の構成を示す拡大図である。
【図１０】本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁
に用いる板ばね９の構成を示す拡大図である。
【図１１】本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁
に用いる固定コア１と可動コア１０の要部拡大図であ
る。
【図１２】本発明の一実施形態による燃料噴射弁の応答
特性図である。図１２
【図１３】本発明の他の実施形態による燃料噴射弁の可
動子の構成を示す縦断面図である。
【図１４】本発明の他の実施形態による燃料噴射弁の可
動子の構成を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１…固定コア ２…電磁コイル ３…コイル用樹脂モールド ４…ヨーク １２…可動子 ７…戻しばね ８…質量体 ９…板ばね（ダンパープレート）、 １０…可動コア １１…ジョイント １４…ノズルホルダー １６…オリフィスプレート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｍ 51/06 Ｆ０２Ｍ 51/06 Ｔ Ｕ 51/08 51/08 Ｍ Ｈ０１Ｆ 7/16 Ｈ０１Ｆ 7/16 Ｅ Ｄ Ｒ (72)発明者 関根 篤 茨城県ひたちなか市高場2477番地 株式会 社日立カーエンジニアリング内 (72)発明者 前川 典幸 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 Ｆターム(参考） 3G066 AA02 AB02 AD12 BA19 BA47 BA49 BA61 BA67 CC06U CC14 CC43 CD04 CD10 CD14 CD30 CE23 CE24 CE25 CE26 CE31 CE34 5E048 AB01 AD07 CA02

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】弁体を有する可動子と、電磁コイルと、こ
    の電磁コイルの励磁により上記可動子を開弁側に磁気吸
    引する磁気回路とを有する電磁式燃料噴射弁において、 上記磁気回路は、 噴射弁本体の軸方向の燃料通路を構成する中空筒型の固
    定コアと、 非磁性材若しくは弱磁性材からなる中空のシールリング
    と、 中空のノズルハウジングと、 上記可動子の一部を構成する可動コアとから構成され、 上記固定子コアと上記ノズルハウジングは、上記シール
    リングを介して結合されることを特徴とする電磁式燃料
    噴射弁。
  2. 【請求項２】請求項１記載の電磁式燃料噴射弁におい
    て、 上記シールリングは、下部にフランジを有するととも
    に、 上記シールリングの上部に、上記固定コアの下部が圧入
    嵌合され、溶接により燃料シールされ、 上記シールリングのフランジ部が、上記ノズルハウジン
    グの上端部のインロー部に圧入嵌合され、溶接により燃
    料シールされることを特徴とする電磁式燃料噴射弁。
  3. 【請求項３】請求項２記載の電磁式燃料噴射弁におい
    て、 上記固定コアの下端外周には、上記シールリングに圧入
    するためのガイド曲面となるアール部もしくはテーパ部
    を設け、 上記固定コアの下端面から上記アール部もしくはテーパ
    部にかけて形成された硬質皮膜を備えたことを特徴とす
    る電磁式燃料噴射弁。
  4. 【請求項４】請求項２記載の電磁式燃料噴射弁におい
    て、 上記シールリングは、上記シールリングのフランジ部の
    上端部近傍に上記可動子と上記固定コアの接触面が設け
    られていることを特徴とする電磁式燃料噴射弁。
  5. 【請求項５】請求項１記載の電磁式燃料噴射弁におい
    て、 上記シールリングは、内径下端部において、外周方向へ
    の緩やかな拡大径を有し、 上記シールリングの下端部の内径は、上記ノズルハウジ
    ング内径よりも大きくしたことを特徴とする電磁式燃料
    噴射弁。
  6. 【請求項６】請求項１記載の電磁式燃料噴射弁におい
    て、 上記可動コアの下部に、薄肉部を有することを特徴する
    電磁式燃料噴射弁。
  7. 【請求項７】請求項１記載の電磁式燃料噴射弁におい
    て、 上記可動子は、 上記可動コアと、 弁体と、 上記可動コアと上記弁体とを連結するジョイントとから
    構成され、 上記ジョイントは、上筒部と、この上筒部より小径の下
    筒部と、上記上筒部と上記下筒部を連結する流線抵抗の
    小さなテーパ状若しくは球状の連結部とから構成される
    ことを特徴とする電磁式燃料噴射弁。
  8. 【請求項８】請求項７記載の電磁式燃料噴射弁におい
    て、 上記ジョイントの連結部は、ばね性を有することを特徴
    とする電磁式燃料噴射弁。
  9. 【請求項９】請求項８記載の電磁式燃料噴射弁におい
    て、 上記可動コアと上記ジョイントの間に配置された板ばね
    を備えたこと特徴とする電磁式燃料噴射弁。
  10. 【請求項１０】請求項７記載の電磁式燃料噴射弁におい
    て、 上記ジョイントの連結部は、燃料が通過する孔が設けら
    れ、 この孔の総断面積は、上記可動子に設けられた燃料が通
    過する軸孔の断面積よりも大きいことを特徴とする電磁
    式燃料噴射弁。
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