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技術 燃料噴射弁

出願人 日立オートモティブシステムズ株式会社
発明者 三冨士政徳石川亨
出願日 2011年5月19日 (9年6ヶ月経過) 出願番号 2011-111976
公開日 2012年12月10日 (7年11ヶ月経過) 公開番号 2012-241603
状態 特許登録済
技術分野 燃料噴射装置
主要キーワード 減衰エレメント 最大ストローク位置 中央隔壁 吸気弁装置 排気弁装置 アジャスタピン ハウジング内壁 中間リング
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2012年12月10日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (4)

課題

燃料噴射弁による遮音性能を向上することである。

解決手段

開弁時におけるプランジャロッド4aとストッパ15との接触位置(衝突音の発生位置)、すなわち、ストッパ15の下端面15aとプランジャロッド4aの外周面に設けた溝4dの段差面4eとの接触位置を、燃焼ガスシール16部または燃焼ガスシール16部よりエンジンの筒内(燃焼室)側に位置するよう構成する。

概要

背景

皿状に形成された減衰エレメントにより音響伝搬を減少させる手法が、特表2008−516133号公報に開示されている。この減衰エレメントでは、剛性的な2つのリングを有し、両リングの間には弾性的な中間リングを配置することで良好な音響減衰作用を得ている。

また、弁部材着座したときに発生する振動噴射弁内部で効果的に抑制し、外部に放射される衝突音を低減する手法が、特開2007−247422号公報に開示されている。この燃料噴射弁では弁部材が着座したときに発生する振動をハウジング内壁よりも内周側に突き出た防振部材により外部に放射される衝突音を低減する効果を得ている。

概要

燃料噴射弁による遮音性能を向上することである。開弁時におけるプランジャロッド4aとストッパ15との接触位置(衝突音の発生位置)、すなわち、ストッパ15の下端面15aとプランジャロッド4aの外周面に設けた溝4dの段差面4eとの接触位置を、燃焼ガスシール16部または燃焼ガスシール16部よりエンジンの筒内(燃焼室)側に位置するよう構成する。

目的

燃料噴射弁100の動作は、上記のように、噴射パルスに従って、弁体4のプランジャ4aの位置を開弁状態閉弁状態切り替え燃料供給量を制御することである

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

弁体開弁時における移動量を規制する部位が燃焼ガスシール部位または燃焼ガスシール部位よりも燃料噴射孔に近い側に設けられたことを特徴とする燃料噴射弁

請求項2

請求項1に記載の燃料噴射弁において、弁座面と燃料噴射孔とが形成されたノズル部材と、前記ノズル部材を保持するノズルホルダ部材とを備え、前記ノズルホルダ部材はアンカーを収容する大径部と前記大径部に対して燃料噴射孔が設けられた先端側に形成された小径部とを有し、前記燃焼ガスシール部位は前記ノズルホルダ部材の前記小径部に設けられたことを特徴とする燃料噴射弁。

請求項3

請求項2に記載の燃料噴射弁において、弁体の開弁時における移動量を規制する前記部位を規定するストッパ部材を有すると共に、前記ノズルホルダ部材の先端部に前記ノズル部材を収容固定する凹部を有し、前記ストッパ部材は前記ノズル部材に対して燃料の流れ方向において上流側に位置するように前記凹部の内側に収容されたことを特徴とする燃料噴射弁。

請求項4

請求項3に記載の燃料噴射弁において、前記ストッパ部材の前記弁体との衝突面は前記燃焼ガスシール部位よりも燃料の流れ方向において下流側に位置することを特徴とする燃料噴射弁。

技術分野

0001

本発明は内燃機関で使用される燃料噴射弁に関する。また、その噴霧形態が筒内に直接噴射する場合にあって、特に、有益な遮音結果となるように設計されている燃料噴射弁に関する。

背景技術

0002

皿状に形成された減衰エレメントにより音響伝搬を減少させる手法が、特表2008−516133号公報に開示されている。この減衰エレメントでは、剛性的な2つのリングを有し、両リングの間には弾性的な中間リングを配置することで良好な音響減衰作用を得ている。

0003

また、弁部材着座したときに発生する振動噴射弁内部で効果的に抑制し、外部に放射される衝突音を低減する手法が、特開2007−247422号公報に開示されている。この燃料噴射弁では弁部材が着座したときに発生する振動をハウジング内壁よりも内周側に突き出た防振部材により外部に放射される衝突音を低減する効果を得ている。

先行技術

0004

特表2008−516133号公報
特開2007−247422号公報

発明が解決しようとする課題

0005

近年、低燃費および高出力を狙ったエンジンとして、筒内直接噴射式ガソリンエンジン(以下、筒内噴射エンジンと称する)が実用化されている。筒内噴射エンジンにおいても、エンジンの静音化の要求が高まって来ており、これに対応した燃料噴射弁の構造およびレイアウトなどが必要とされる。

0006

特許文献1の手法においては、減衰エレメントの厚みが薄く燃料噴射弁とシリンダヘッドとの間の距離が小さいため、燃料噴射弁からシリンダヘッドへ伝搬する燃料噴射弁の作動音を十分に低減することが難しかった。また、特許文献2では、弁部材が着座したときに発生する振動を噴射弁内部で効果的に抑制し、外部に放射される衝突音を低減する手法がとられているが、弁体開弁するときに外部に放射される衝突音が燃料噴射弁の固定保持面より上側(エンジンの筒内から離れる側)にあり、衝突音の発生箇所がシリンダヘッドから露出しているために弁体の衝突音がシリンダヘッドの外部へ放射される状態となっていた。

0007

本発明の目的は、燃料噴射弁の遮音性能を向上することにある。

課題を解決するための手段

0008

燃料噴射弁による遮音性能を向上するために、本発明では開弁時における弁体の衝突部が燃料噴射弁とシリンダヘッドとの間で燃焼ガスシールを行う燃焼ガスシール部または燃焼ガスシール部よりエンジンの筒内(燃焼室)側に位置するよう構成されている。すなわち、開弁時における弁体の衝突部が燃焼ガスシール部と燃料噴射孔が設けられた燃料噴射弁のノズル先端部との間に設けられている。これにより、開弁時における弁体の衝突音の発生源がシリンダヘッドの表面から奥深い位置に存在することになり、シリンダヘッドの外部に衝突音が伝わりにくくなる。また、衝突部を上記のように構成することにより、結果として衝突部を小さい半径で構成することになり、衝突部の面積を小さくすることができる。これにより、衝突音が伝播していく衝突音の伝播経路断面積を小さくすることができ、伝播する音圧または振動を抑えることが可能である。

発明の効果

0009

本発明によれば、燃料噴射弁による遮音性能を向上することができる。

図面の簡単な説明

0010

本発明に係る燃料噴射弁の第一実施例の構造を示す外観図である。
本発明に係る燃料噴射弁の第一実施例の取付け図である。
第一実施例の燃料噴射弁を筒内噴射式内燃機関に搭載した例を示す模式図である。

実施例

0011

以下、本発明に係る実施例を説明する。

0012

図1は、本発明の一実施例に係る燃料噴射弁を示す縦断面図である。

0013

ノズルホルダ部材5の内部には、プランジャロッド4aを有する弁体4と、プランジャロッド4aの外周面でプランジャロッド4aをガイドする第1のプランジャロッドガイド14および第2のプランジャロッドガイド12と、開弁時に弁体4と衝突することにより弁体4の開弁方向の移動を規制するストッパ15と、弁体4の先端部に形成された弁シート部4bが着座する弁座面7aと燃料噴射される燃料噴射孔7bとが形成されたノズル部材7が設けられており、このノズル部材7外周部は溶接等の方法によりノズルホルダ部材5へ固定されている。

0014

ノズルホルダ部材5の先端部にはノズル部材7を収容固定する凹部(内径が拡大された筒状部)が形成されており、ストッパ15はノズル部材7に対して燃料の流れ方向において上流側に位置し、かつ燃焼ガスシール(チップシール)16部位よりも下流側に位置するように、ノズル部材7を収容固定する凹部の内側に収容されている。

0015

ノズルホルダ部材5,内側固定鉄心コア2,筒状部材ハウジング3は溶接などの方法で結合されており、ノズルホルダ部材5の内部には、上記各部品のほかに、ゼロスプリング11,可動鉄心アンカー13が設けられている。筒状部材のハウジング3の内部にはコイル6が装着されており、内側固定鉄心のコア2の内部にはスプリング8とアジャスタピン9とフィルタ10とが装着されている。

0016

アジャスタピン9とスプリング8とは内側固定鉄心のコア2の内部に設けられており、アジャスタピン9はコア2の内部に固定されている。スプリング8はアジャスタピン9の下端部を固定端として圧縮状態で設けられている。本実施例では、2つのスプリングが設けられており、第1にスプリングは弁体4を閉弁方向に付勢するスプリング8であり、第2のスプリングはアンカー13を開弁方向に付勢するゼロスプリング11である。第1のスプリングであるスプリング8のスプリング力は、弁体4のプランジャロッド4a,可動鉄心のアンカー13,ゼロスプリング11,第1のプランジャロッドガイド14に伝達され、これに伴って、弁体4の弁シート部4bはノズル部材7の弁座面7aに押し付けられる。この状態では、燃料通路が閉じられているため、燃料は、燃料噴射弁100内部に留まり、複数個設けられている燃料噴射孔7bからの燃料噴射は行われない。

0017

ハウジング3,可動鉄心のアンカー13,内側固定鉄心のコア2によって、コイル6の周り一巡する磁気回路が構成される。

0018

噴射パルスオンの状態になると、コイル6に電流が流れ、可動鉄心13は内側固定鉄心のコア2に電磁力によって吸引され、弁体4のプランジャロッド4aはその先端寄りの外周面に設けた溝4dの段差面4eが一部切り欠きを有する円筒部材であるストッパ15の下端面15aに接触する位置まで移動する。このときアンカー13の上端面13cと内側固定鉄心のコア2の下端面2aとの間に隙間が形成されることになる。この開弁状態では弁シート部4bと弁座面7aとの間に隙間ができるため、燃料通路が開かれて複数個の燃料噴射孔7bから燃料が噴射される。

0019

噴射パルスがオフの状態になると、コイル6に電流が流れなくなり、電磁力が消滅するため、スプリング8のスプリング力によって弁体4は閉弁状態戻り、燃料の噴射が終わる。

0020

燃料噴射弁100の動作は、上記のように、噴射パルスに従って、弁体4のプランジャ4aの位置を開弁状態と閉弁状態に切り替え燃料供給量を制御することである。さらに、複数個の燃料噴射孔7bより噴射することにより、燃料粒径の小さい、すなわち微粒化の良好な燃料噴霧を形成することにある。

0021

開弁時におけるプランジャロッド4aとストッパ15との接触位置(衝突音の発生位置)、すなわち本実施例では、ストッパ15の下端面15aとプランジャロッド4aの外周面に設けた溝4dの段差面4eとの接触位置は、燃焼ガスシール16部または燃焼ガスシール16部よりエンジンの筒内(燃焼室)側に位置するよう構成されている。すなわち、開弁時における弁体4の衝突部が燃焼ガスシール16部と燃料噴射孔7bが設けられた燃料噴射弁100のノズル先端部との間に設けられている。尚、燃焼ガスシール16は燃料噴射弁100とシリンダヘッドとの間で燃焼ガスのシールを行う部材であり、通常、ハウジング3よりも先端側(燃料噴射孔7b側)のノズルホルダ部材5の途中であって、直径が細く絞られた小径部に設けられている。

0022

ストッパ15は、上記のように、ノズル部材7を収容固定する凹部(内径が拡大された筒状部)に収容されており、ノズル部材7に対して燃料の流れ方向において上流側に位置し、かつ燃焼ガスシール16部位よりも下流側に位置している。これにより、ストッパ15の弁体4との衝突面15aは燃焼ガスシール16の最も下流端側に位置する部位よりも更に下流側に位置することになる。

0023

ストッパ15が設けられていることにより、開弁時に弁体4及びアンカー13が最大ストローク位置に移動した状態でも、アンカー13の上端面13cとコア2の下端面2aとの間には間隙が存在しており、アンカー13の上端面13cとコア2の下端面2aとが衝突して衝突音を発生することはない。

0024

また、ノズルホルダ部材5はアンカー13を収容する大径部とこの大径部に対して先端側(燃料噴射孔7bが設けられた側)に形成された小径部とを有しており、燃焼ガスシール16部位はノズルホルダ部材5の小径部に設けられている。

0025

これにより、開弁時における弁体の衝突音の発生源がシリンダヘッドの表面から奥深い位置に存在することになり、シリンダヘッドの外部に衝突音が伝わりにくくなる。また、衝突部を上記のように構成することにより、結果として衝突部を小さい半径で構成することになり、衝突部の面積を小さくすることができる。これにより、衝突音が伝播していく衝突音の伝播経路の断面積を小さくすることができ、伝播する音圧または振動を抑えることが可能である。

0026

本実施例では、アンカー13がプランジャロッド4aに対して相対変位可能に構成している。この構成では、プランジャロッド4aに拡径部4cを設け、プランジャロッド4aをスプリング8で閉弁方向に付勢し、アンカー13をゼロスプリング11で開弁方向に付勢することにより、プランジャロッド4aの拡径部4cの下端面とアンカー13に設けた凹部13aの底面13bとが係合するようにする。少なくとも閉弁時及び開弁時の静的な状態にあっては、拡径部4cの下端面とアンカー13に設けた凹部13aの底面13bとが係合している。

0027

アンカー13とプランジャロッド4aとの構成は本実施例に限られるものではなく、アンカー13はプランジャロッド4aに固定されたものであってもよい。この場合は、第2のスプリングであるゼロスプリング11は不要である。

0028

図2は、本発明に係る燃料噴射弁100の取付け状態を示す図である。

0029

燃料噴射弁100の上部は燃料配管21の内部にOリング22,バックアップリング23が装着されており、燃料配管21側から供給される燃料をシールする方式となっている。一方、燃料噴射弁100の下部はノズルホルダ部材5の下方にチップシール27があり、燃焼室内で発生する燃焼ガスをシールする方式となっている。

0030

燃料噴射弁100は主にコネクタモールド部24,ボディ部25,ノズルホルダ部材5の3つの部材で構成されている。燃料噴射弁100のボディ部25とノズルホルダ部材5とはシリンダヘッド28の内部に納まるようレイアウトされており、またリング29(リング状部材又は筒状体ともいう)がボディ部25とシリンダヘッド28との間に配置されているため、燃料噴射弁100のノズルホルダ部材5,ボディ部25で発生した振動または音はシリンダヘッド28へ伝搬する構成となっている。

0031

燃料噴射弁による遮音性能を向上するために、本発明では開弁時にノズルホルダ部材5の内部で発生する衝突音または振動の発生位置が燃焼ガスシール部であるチップシール16の取付け面またはこの取付け面よりエンジンの筒内(燃焼室)側に位置するよう構成している。

0032

これにより開弁時に弁体4の衝突部で発生する衝突音または振動がシリンダヘッドの外部に伝播しにくくなる。また、衝突音または振動の伝播経路の断面積を小さくすることができ、シリンダヘッドの外部に伝播する衝突音または振動を抑えることが可能である。

0033

次に、燃料噴射弁100が筒内噴射式内燃機関101に取付けられる例を説明する。図3は燃料噴射弁100が筒内噴射式内燃機関101に取付けられる例を示しており、102は燃焼室、103はピストン、104はピストンに形成されるキャビティ、105はシリンダ、106はシリンダヘッド、107は吸気ポート108を開閉する吸気弁装置、109は排気弁装置、110は点火装置である。また、111は吸気ポート108を分離する中央隔壁を有し上流側において連通する吸気通路である。

0034

1モールド
2コア
3ハウジング
4弁体
5ノズルホルダ部材
6コイル
7ノズル部材
8スプリング
9アジャスタピン
10フィルタ
11 ゼロスプリング
12 第2のプランジャロッドガイド
13アンカー
14 第1のプランジャロッドガイド
15ストッパ
16燃焼ガスシール(チップシール)
17コネクタ
21燃料配管
22 Oリング
23バックアップリング
24 コネクタモールド部
25 ボディ部
26ノズル
28,106シリンダヘッド
29 リング
101筒内噴射式内燃機関
102燃焼室
103ピストン
104ピストンキャビティ
105シリンダ
107吸気弁装置
108吸気ポート
109排気弁装置
110点火プラグ
111 吸気通路

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