JPH01310165A - 電磁式燃料噴射弁 - Google Patents

電磁式燃料噴射弁

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JPH01310165A JP63139312A JP13931288A JPH01310165A JP H01310165 A JPH01310165 A JP H01310165A JP 63139312 A JP63139312 A JP 63139312A JP 13931288 A JP13931288 A JP 13931288A JP H01310165 A JPH01310165 A JP H01310165A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電磁式燃料噴射弁に係り、特に自動車用燃料供
給システムに用いられる燃料噴射弁に好適な電磁式燃料
噴射弁に関する。
〔従来の技術〕 従来の電磁式燃料噴射弁は、特公昭56−11071号
に記載のように磁性材料からなりフランジ部(9)を含
む固定鉄心(6)とケーシング(1)に囲まれた電磁コ
イル(4)に電流を流すことにより磁気回路を形成して
、それに生じる電磁力により接極子(12)を付勢し、
ニードル弁(13)を開閉するように構成されている。
そして主要部品である可動子は、接極子とロッドと弁体
とから構成され、該弁体は燃料中でバルブガイドと衝突
するため耐摩耗性と耐食性が必要となり、通常はJIS
のマルテンサイト系ステンレス5US440Cクラスの
高カーボン(C)量、高クローム(Cr)量の材料を焼
入れ、焼戻しをしてロックウェル硬度HRC60前後で
使用されている。同様にロッドもまた、ストッパと衝突
する−ため弁体と同じ性質が要求され、弁体と同系の材
料が使用されている。そして弁体とロッドは電気抵抗溶
接やレーザ溶接、プラズマ溶接或いは電子ビーム溶接な
どで接合されている。
一方接極子は固定鉄心及びケーシングと磁気回路を形成
するために材料は固定鉄心及びケーシングと同系の電磁
ステンレス鋼が用いられており、通常はリング状に旋盤
加工後、電磁気特性を得るために900〜1100℃の
温度で焼鈍を行ない内部の残留応力をなくし、結晶粒度
を粗大化させた後、接極子、ロッドと前述したレーザ溶
接や電子ビーム溶接、或いは圧入やプレス絞めなどによ
り結合しである。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記した従来技術において、接極子の材質は高い電磁気
特性を要求されるため、低カーボンで磁気特性を得るに
必要な高クローム及びシリコンを含む?!!磁スナステ
ンレス鋼い°、高温度で焼純を行なって材料内部の歪や
残留応力をなくシ、結晶粒の大きさを粗大化させて電磁
気特性を得ているのが一般的であったが、前記したロッ
ドとの結合により、接極子には大きな歪が生じ、残留応
力が発生するため特に保持力及び磁束密度の磁気特性が
低下する結果となる。
また、接極子の吸引力となる励磁力はニードル弁である
ロッド及びノズル体であるバルブガイドを介してケーシ
ングに至る漏洩磁路となる。従って、ロッドが周囲方向
に吸引され、上、不作動時に摩耗が生じるので、その吸
引力を減少させて耐摩耗性を上げる必要がある。
さらに、特公昭56−11071号に用いられるプレス
ばめは結合部分の結合強度を得るため必然的に長くなる
。従って小形化のためにはこの長さを短くする必要があ
る。
本発明の第1の目的は、小形軽景で応答性の高い可動子
を備えた電磁式燃料噴射弁を提供するにある。
本発明の第2の目的は、主励磁回路の漏洩磁束の影響を
受けることなく応答性の高い可動子(接極子とロッド)
を備えた電磁式燃料噴射弁を提供するにある。
本発明の第3の目的は、摩耗が少なく精度の高い可動子
を備えた電磁式燃料噴射弁を提供するにある。
本発明の第4の目的は、磁気吸引特性の安定した構造の
可動子を備えた電磁式燃料噴射弁を提供するにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記第1の目的は、接極子とロッドを一つの材料を加工
して一体に形成し、ストッパと衝突する部分を部分的に
硬化させることで達成される。
上記第2の目的は、接極子以外に漏洩する磁路を減少さ
せることにより達成される。好ましくは接極子とロッド
を一つの材料を加工して、バルブガイドと近接するロッ
ド部分の磁気抵抗を増大させる。
上記第3の目的は、接極子とロッドを磁気特性に優れ、
硬化処理可能な材料から一体に形成することにより達成
される。
上記第4の目的は、接極子とロッドを磁気特性に優れた
材料から一体に形成し、ロッドの周囲に係る磁気吸引力
を減少させることより達成される。
その他上記目的は、接極子とロッドに磁気特性の優れた
材料を選び一体に切削成形した後、ロッドのガイド部分
を硬化させることにより達成される。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図及び第2図に示すサイ
ドフィード方式いわゆる側面から燃料を供給する電磁式
燃料噴射弁について説明する。
図において1は中心部にバネ挿入孔1aを形成した略断
面T字状の固定子鉄心で、その管状外周にはオイルシー
ル2を介して合成樹脂の絶縁体3にモールドされた環状
の電磁コイル4が配置されている。前記固定子鉄心1の
フランジ部1b及び電磁コイルの外周部と下方側面部は
磁性材からなるケーシング5により覆われている。前記
固定鉄心1の中空先端には接極子6aを軸方向で対向さ
せた可動子6が配置されている。該可動子6のロッド6
bは前記ケーシング5の下方側面部を貫通して配置され
、そのガイド部6Cをケーシングの延長筒部5 aによ
って保持されるバルブガイド7の内径部に摺動自在に配
置されている。前記延長筒部5aの底面には組立性を考
慮した2分割ワッシャ8が配置され、+2 II子6a
が吸引された時のロッド6bのストッパにもなっている
。一方ロツドの先端には弁体(ボールバルブ)6dが固
定され、該弁体は先端にノズル8を固定したバルブガイ
ド7の弁座7aに対接させている。前記弁体6dは固定
鉄心1のバネ挿入孔1aから挿入されたコイルバネ9に
より常時下方に押圧され、電磁コイル4の吸引力が作用
した時のみ開放し、周囲の燃料通路10から燃料を供給
し、外方に噴射するように構成されている。
尚上記コイルバネ9は周知のとおりアジャスタスクリュ
ウ11によりそのバネ荷重が外部から調整される。
次に本発明の主要部となる可動子6について第2図に基
づき説明する。接極子6aとロッド6bとをNC等の機
械切削加工にて一体化とし、その先端に弁体となるボー
ル6dを抵抗溶接することとし、前記接極子のロッドの
ストッパと衝突するところは高周波焼入れ法により部分
的に硬化処理する構成としである。外観形状はこの種タ
イプの可動子と何ら変らない。材料の選定は、接極子6
aの磁気特性と高周波焼入れ性及び耐食性を考慮してJ
IS規格の5US420J2(0,26〜0.40%C
,12,OO〜14.0OCr系)を用いである。この
材料の■材(750〜850’Cでの焼純材)の磁気特
性は次の通りである。
次に高周波焼入れであるが、ストッパと衝突する面と、
一部外周摺動部を同時に出力10KV、周波数200K
Hz加熱時間0 、5 secで加熱し。
即刻冷却水により急冷した後、160℃X 90分の焼
戻しを行なった。この結果、表面部の硬さは、ストッパ
との衝突面及び外周部ともマイクロビッカース硬さでH
v 550〜620あり、有効硬化層深さも1 、0 
ntn 以上形成し、ストッパとの耐摩耗性も充分であ
ることが分かった。
次に弁体となるボールとの抵抗溶接であるが、抵抗溶接
機を用い、溶接電流2.7KA 、サイクルタイム0.
4 秒で溶接を行なったところ、溶接部の引張り荷重は
250 kg前後となり1強度的に従来品と同等で充分
な溶接強度で得られる。
以上の様にして製作した可動子は高周波焼入れした外周
部とストッパーが当る面を研削した後、全長を規定寸法
に入れるため接極子部端面を研削して燃料噴射弁本体に
組み込まれる。一体形とする材料は上述したような磁気
特性の他に、可動子の開弁時の位置を規制しているスト
ッパとの衝突部は耐摩耗性を要求されるため、硬化処理
が可能な材料であることが重要である。この点を考慮し
、磁気特性は保磁力Hc≦25(Oe)で望ましくはH
C≦10(Oe)、磁束密度はB5≧500(G)で望
ましくはB5≧1400(G)、B10≧1500(G
)で望ましくはBIO≧3000(G)、B r≧10
00(G)’?ニー望ましくはBr≧2000(G)テ
ある。また電気抵抗はρ≧30(μΩ■)で望ましくは
ρ≧50(μΩ(′M)である。一方、ストッパに衝突
する部分の硬化処理は、数種の方法があるが、簡便な方
法は、高周波焼入れ法である。その他に有効な手段とし
ては浸炭処理や室化処理。
或いはP、V、D法(Physical Vapor 
Deposition)によるセラミックコーティング
やイオン注入法による耐摩耗性の改善があるが、量産ベ
ースで部分的に処理を行なう必要があり、この点を考慮
しなければならない。この中で特に簡便に行なえるのが
、高周波焼入れ法である。表面硬度はマイクロビッカー
ス硬度でHv 550以上あれば充分である。
この様にして製作された本発明の電磁式燃料噴射弁の特
性を例えば、先行技術の持分56−11071号にある
従来品との比較を行なった結果を第3図に示す。これは
電磁コイルに印加する電流に対する可動子の吸引力を測
定したものであり、電磁式燃料噴射弁の基本特性をみる
に最も重要となる。
その結果、本発明品は従来品と比較し、各印加電流にお
いても吸引力は2割以上向上していることが判明した。
これは、本発明品の従来品に比べ可動子の接極子部の磁
気特性が優れていることを明確に示しているものである
。さらに、耐久試験として、1秒間に200サイクルで
1〜3億回の試験前後の流量特性変化(この場合は自動
車用ガソリンと同粘性を有するセルロースにて試験を行
なった)においても従来品と同等以上の特性が得られ、
また、ストッパと当る面及び接極子ロッド外周摺動部と
も摩耗はほとんど生じておらず、耐摩耗性においても充
分満足する状態である。
上記実施例は.サイドフイード方式について述べたが、
いわゆるトップフィード方式についても接極子とロッド
を同一材料にて一体化することは同等である。
次に現行の可動子(接極子とロッドの分前結合体)と、
本発明の一体加工したものとの可動子電磁吸引力を第4
図にて比較してみると.トツプフイードタイプ(上流か
ら燃料を供給するタイプ)(A)を基準にしてみると、
発明品(B)では7%程度変化率を大きく取れる。言い
換えればそれだけ接極子の吸引面積を小さくしても現行
と同等レベルの製品が得られることになる。これをff
lf面で置き換えれば、第5図の如く可動子そのものを
軽くすることができ、応答性の高い製品が得られる。
単純に比較すれば、現行と同じ機能の製品を得るには接
極子の吸引面積を小さくしてもよく、それだけ重量を軽
減できることになる。
一方、一般にバルブガイド7−ロッド部6cを介して漏
洩磁束は流れるため、ロッド6bをバルブガイド7の内
周に吸引して可動子自体の動きを悪くするが5本発明で
はガイド部6cが表面処理されることにより磁気抵抗を
増し、漏洩磁束が減少することになるため、可動子その
ものの応答性が軽量化と相埃って非常に良くなる。
更に可動子そのものはNC機構で切削加工されるので切
削性がよく、磁気特性の良い材料が選ばれ、その後耐摩
耗性の要求される部分にのみ硬化処理を加えるだけで要
求が満足する燃料噴射弁が得られる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、可動子を一つの素材から加工して形成
し、ロッドの耐摩耗性の必要とする部分に硬化処理を施
したので、小形軽量で応答性の高い電磁式燃料噴射弁が
提供される。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例における電磁式燃料噴射弁の縦
断面図、第2図は第1図における可動子を拡大した要部
断面図、第3回は本発明と従来品の電磁式燃料噴射弁の
吸引力比較特性図、第4図は第1図の可動子の吸引力特
性図、第5図は同可動子の重量比較図である。 6・・可動子、6a・・・接極子、6b・・・ロッド、
6c・・・ガイド部、6d・・弁体。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 1. 磁性体で形成されたケーシングの内部に電磁コイ
    ルと固定鉄心を同心状に配置し、該固定鉄心の一端を係
    止部として構成されたバネのバネ力と前記電磁コイルを
    作用させて発生する磁化力を利用し、先端に弁体を有す
    る可動子を燃料噴射用弁座と可動子停止板との間を往復
    運動させて噴射弁としての機能を得てなる電磁式燃料噴
    射弁において、前記可動子の弁体に続くロツドと固定鉄
    心に吸引される接極子が同一部材で一体成形されていて
    、かつ前記ロツドのガイド部及び停止板に当接する部分
    に硬化処理を施してあることを特徴とした電磁式燃料噴
    射弁。
  2. 2. 可動子のロツドと接極子の材質がC≦1.5%、
    1%≦Cr≦2.9%、0.1%≦Si≦5%の成分の
    磁性体である請求項1記載の電磁式燃料噴射弁。
  3. 3. 電磁気特性が保持力Hc≦25(De)、磁束密
    度B_5≧500(G)、B_1_0≧1500(G)
    、Br≧1000(G)、電気抵抗ρ≧30(μΩcm
    )の磁性体からなる可動子である請求項1又は請求項2
    記載の電磁式燃料噴射弁。
  4. 4. 硬化処理部分は、高周波焼入れにより行われる請
    求項1又は請求項2記載の電磁式燃料噴射弁。
  5. 5. 硬化処理部分は、浸炭処理により行われる請求項
    1又は請求項2記載の電磁式燃料噴射弁。
  6. 6. 硬化処理部分は、室化処理により行われる請求項
    1又は請求項2記載の電磁式燃料噴射弁。
  7. 7. トツプフイード方式である請求項1記載の電磁式
    燃料噴射弁。
  8. 8. サイドフイード方式である請求項1記載の電磁弁
  9. 9. 磁性体で形成されたケーシングの内部に電磁コイ
    ルと固定鉄心を同心状に配置し、該固定鉄心の一端を係
    止部として構成されたバネのバネ力と前記電磁コイルを
    作用させて発生する磁化力を利用し、先端に弁体を有す
    る可動子を燃料噴射用弁座と可動子停止板との間を往復
    運動させて噴射弁としての機能を得てなる電磁式燃料噴
    射弁において、前記可動子を構成する接極子の電磁吸引
    力は、前記接極子と連なるロツドを介して漏洩する漏洩
    磁束を減少させることによつて増加させている電磁式燃
    料噴射弁。
  10. 10. 前記可動子停止板は2分割され、ロツドを挟持
    しながらケーシングの延長筒部にバルブガイドを介して
    固設されている請求項1又は請求項9記載の電磁式燃料
    噴射弁。
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