CN102105671B - 气体燃料用喷射阀 - Google Patents

Abstract

在气体燃料用喷射阀中，阀套(2)具备喷嘴部件(3)和与其结合的磁性圆筒体(4)，该喷嘴部件(3)具有平坦的阀座(8)和贯通阀座(8)的中心部的喷嘴孔(10)，喷嘴部件(3)为合成树脂制，并在其外周形成：第一嵌合部(11)，其嵌合于磁性圆筒体(4)的前端部的嵌合连结孔(18)；第二嵌合部(12)，其嵌合于发动机的进气通道部件(P1)的安装孔(1)；以及连结凹部(13)，其位于该两嵌合部(11、12)之间，通过将形成于磁性圆筒体(4)的前端的铆接筒部(22)铆接于连结凹部(13)侧，从而将磁性圆筒体(4)与喷嘴部件(3)相互结合，在第二嵌合部(12)的外周形成供与进气通道部件(P1)的安装孔(1)的内周面紧密连接的密封部件(17)安装的环状的密封槽(15)。由此，不使用特别的环状部件就能够形成供与发动机的进气通道部件的安装孔的内周面紧密连接的密封部件安装的密封槽。

Description

气体燃料用喷射阀

技术领域

本发明涉及以CNG(压缩天然气：compressed natural gas)、LPG(液化石油气：Liquefied petroleum gas)等天然气作为燃料供给到内燃机的气体燃料用喷射阀，特别地，涉及如下结构的气体燃料用喷射阀的改良：阀套具备：喷嘴部件，该喷嘴部件在前端部具有平坦的阀座和贯通阀座的中心部的喷嘴孔；磁性圆筒体，该磁性圆筒体与该喷嘴部件结合；以及固定铁芯，该固定铁芯连续设置于磁性圆筒体的后端侧，磁性柱塞(plunger)滑动自如地收纳在磁性圆筒体内，在磁性柱塞的前端附设有能够落座于所述阀座的弹性材料制的落座部件，当固定铁芯励磁时，该磁性柱塞动作，使得所述落座部件从阀座离开，在该磁性柱塞与固定铁芯之间，压缩设置对磁性柱塞向阀座侧施力的阀簧。 

背景技术

上述气体燃料用喷射阀如下述专利文献1所公开的那样，已被公知。 

专利文献1：日本特开2007-40245号公报 

在现有的上述气体燃料用喷射阀中，将圆板状的喷嘴部件整体嵌接于磁性圆筒体的前端部内周面，在磁性圆筒体的外周，安装隔出环状的密封槽的前后一对环状部件，在该密封槽装内安装有密封部件，该密封部件在将磁性圆筒体嵌合于发动机的进气通道部件的安装孔时、与该安装孔的内周面紧密连接。在这样的结构中，为了在磁性圆筒体的外周隔出密封槽，需要一对专用于此的环状部件，因此零部件个数和组装工时增加，这阻碍了成本降低。 

发明内容

本发明正是鉴于上述情况而作出的，其目的在于提供一种气体燃料用喷射阀，不使用特别的环状部件就能够形成用于安装与发动机的进气通道部件的安装孔的内周面紧密连接的密封部件的密封槽，从而能够削减零部件个数和组装工时，进而能够降低成本。 

为了达成上述目的，本发明的第一特征在于，一种气体燃料用喷射阀，其中，阀套具备：合成树脂制的喷嘴部件，该喷嘴部件在后端部具有平坦的阀座和贯通阀座的中心部的喷嘴孔；磁性圆筒体，该磁性圆筒体与该喷嘴部件结合；以及固定铁芯，该固定铁芯连续设置于磁性圆筒体的后端侧，磁性柱塞滑动自如地收纳在磁性圆筒体内，在磁性柱塞的前端附设有能够落座于所述阀座的弹性材料制的落座部件，当固定铁芯励磁时，该磁性柱塞动作，使得所述落座部件从阀座离开，在该磁性柱塞与固定铁芯之间，压缩设置有对磁性柱塞向阀座侧施力的阀簧，在该气体燃料用喷射阀中，所述喷嘴部件由以下部件构成：第一嵌合部，该第一嵌合部位于该喷嘴部件的后端部且嵌合于磁性圆筒体的前端部的嵌合连结孔；第二嵌合部，该第二嵌合部位于该喷嘴部件的前端部且嵌合于发动机的进气通道部件的安装孔；连结凹部，该连结凹部位于所述第一和第二嵌合部之间；环状的第一密封槽，该第一密封槽形成于所述第一嵌合部的外周，并用于安装与所述嵌合连结孔的内周面紧密连接的密封部件；以及环状的第二密封槽，该第二密封槽形成于所述第二嵌合部的外周，并用于安装与所述安装孔的内周面紧密连接的密封部件，在利用合成树脂注塑成形所述喷嘴部件时，同时形成所述喷嘴孔、带第一密封槽的所述第一嵌合部、带第二密封槽的所述第二嵌合部、以及所述连结凹部，气体燃料从所述喷嘴部件的喷嘴孔喷射到所述进气通道部件内。 

此外，本发明的第二特征在于，在第一特征的基础上，通过将形成于磁性圆筒体的前端的铆接筒部铆接于所述连结凹部侧，从而将磁性圆筒体与喷嘴部件相互结合。 

进而，本发明的第三特征在于，在第一特征的基础上，将所述第二嵌合部的前端面形成为朝着该第二嵌合部外周的所述密封槽而直径增大的锥形面。 

进而，本发明的第四特征在于，在第一特征的基础上，喷嘴部件的喷嘴孔由以下部分构成：锐孔，该锐孔开口于所述阀座；出口孔，该出口孔开口于喷嘴部件的前端面，比所述锐孔的直径大且比所述锐孔长；以及锥形孔，该锥形孔将所述锐孔和出口孔之间连续地连接起来。 

根据本发明的第一特征，在喷嘴部件的第一嵌合部外周的环状的密封槽内，安装与磁性圆筒体的嵌合连结孔的内周面紧密连接的密封部件，因此能够密封嵌合连结孔，可靠地防止气体燃料从磁性圆筒体和喷嘴部件之间泄漏。 

此外，在第二嵌合部外周的环状的密封部件内安装有密封部件，该密封部件在将第二嵌合部嵌合于发动机的进气通道部件的安装孔时与安装孔的内周面紧密连接， 因此能够将所述安装孔密封，可靠地防止气体燃料从进气通道部件与喷射阀之间泄漏。而且，通过在由磁性圆筒体支撑并向其前方突出的喷嘴部件自身的第二嵌合部形成用于安装所述密封部件的密封槽，因此，无需用于隔出密封槽的特殊的环，由此能够削减零部件个数和组装工时，进而能够降低成本。 

并且，由于合成树脂制的喷嘴部件在其成形时能够同时形成喷嘴孔、第一嵌合部、第二嵌合部，因此几乎无需成形后的后加工，能够进一步降低成本。 

根据本发明的第二特征，将喷嘴部件的第一嵌合部嵌合于磁性圆筒体的前端部的嵌合连结孔，并将磁性圆筒体的铆接筒部铆接于喷嘴部件的连结凹部侧而将磁性圆筒体与喷嘴部件相互结合，此时，使铆接工具的末端部不与第二嵌合部干涉地收入连结凹部，从而能够容易地进行铆接筒部到连结凹部侧的铆接加工，因此能够可靠地进行磁性圆筒体与喷嘴部件的结合。 

根据本发明的第三特征，由于在将密封部件安装于第二嵌合部外周的密封槽时，第二嵌合部前端的锥形面引导密封部件扩径，因此能够使其安装性良好。 

根据本发明的第四特征，在从气体燃料用喷射阀向发动机的进气通道部件喷射气体燃料时，能够借助构成喷嘴孔的上游部的锐孔将喷嘴孔中的气体燃料的流量限制为一定。而且，通过该锐孔的气体燃料经由锥形孔向比锐孔的直径大且比锐孔长的出口孔流动，因此其流动顺畅，不会发生紊流，由此能够使燃料喷射量稳定。 

附图说明

图1是本发明的实施例涉及的气体燃料用喷射阀的纵剖视图。(第一实施例) 

图2是图1的2部放大图。(第一实施例) 

标号说明 

I：气体燃料用喷射阀；P1：进气通道部件；1：安装孔；2：阀套；3：喷嘴部件；4：磁性圆筒体；6：固定铁芯；8：阀座；10：喷嘴孔；10a：锐孔(orifice)；10b：锥形孔；10c：出口孔；11：第一嵌合部；12：第二嵌合部；13：连结凹部；14：第一嵌合部外周的密封槽(第一密封槽)；15：第二嵌合部外周的密封槽(第二密封槽)；16：安装于第一嵌合部外周的密封槽的密封部件(第一密封部件)；17：安装于第二嵌合部外周的密封槽的密封部件(第二密封部件)；22：铆接筒部；25：磁性柱塞(plunger)；29：落座部件；42：阀簧。 

具体实施方式

下面，基于附图所示的本发明的优选实施例对本发明的实施方式进行说明。 

实施例1 

在图1中，气体燃料用喷射阀I的前端部安装在设于发动机的进气通道部件P1的安装孔1中，在发动机的进气行程时，气体燃料用喷射阀I能够向进气通道部件P1内喷射气体燃料。 

该喷射阀I的阀套2是通过从其前端侧开始依次同轴配置喷嘴部件3、磁性圆筒体4、非磁性环(collar)5、固定铁芯6以及燃料入口筒7并使它们相互液密地结合而构成。 

喷嘴部件3为合成树脂制，在喷嘴部件3的中心部形成喷嘴孔10，该喷嘴孔10开口的后端面形成于平坦的阀座8。在该喷嘴部件3的外周形成有位于喷嘴部件3的后端部的第一嵌合部11、位于喷嘴部件3的前端部的第二嵌合部12、以及位于所述第一嵌合部11和第二嵌合部12之间的环状的连结凹部13，进而在第一嵌合部11和第二嵌合部12的外周分别设有环状的第一密封槽14和第二密封槽15。在所述第一密封槽14和第二密封槽15中，分别安装有O型圈等第一密封部件16和第二密封部件17。第二嵌合部12的前端面形成为朝着第二密封槽15而直径增大的锥形面12a，在将第二密封部件17安装于第二密封槽15时，该锥形面12a引导第二密封部件17扩径，从而使其安装变得容易。 

另一方面，在磁性圆筒体4的内周，从其前端侧开始设有嵌合连结孔18、隔着环状台阶部19与该嵌合连结孔18的后端相连且直径比嵌合连结孔18小的环状凹部20、与该环状凹部20的后端相连且直径比该环状凹部20小的滑动引导孔21，此外，在磁性圆筒体4的前端形成薄壁的铆接筒部22。喷嘴部件3的所述第一嵌合部11嵌合于该嵌合连结孔18，此时，所述第一密封部件16与嵌合连结孔18的内周面紧密连接而对嵌合连结孔18进行密封。接着，通过将上述铆接筒部22铆接于喷嘴部件3的所述连结凹部13侧，从而将磁性圆筒体4和喷嘴部件3之间结合。 

此时，连结凹部13收纳铆接工具的末端部，从而使铆接筒部22的向半径方向内方的铆接加工变得容易。此外，在磁性圆筒体4的环状台阶部19与喷嘴部件3的后端面之间插入并保持有环状的隔片23，该隔片23限制第一嵌合部11向嵌合连结 孔18嵌合的嵌合深度而调整阀座8的轴向位置。 

喷嘴部件3的所述第二嵌合部12形成为要嵌合到所述发动机的进气通道部件P1的安装孔1，此时，所述第二密封部件17与安装孔1的内周面紧密连接而对安装孔1进行密封。 

贯通喷嘴部件3的中心部的喷嘴孔10由以下部分构成：锐孔10a，其开口于所述阀座8；出口孔10c，其开口于喷嘴部件3的前端面，比锐孔10a的直径大且比锐孔10a长；锥形孔10b，其在上述锐孔10a和出口孔10c之间连续地连接。在锐孔10a的向阀座8开口的开口缘形成漏斗(funnel)状的圆角9(参照图2)。优选该圆角9的半径设为大约0.5m。此外，优选锥形孔10b的中心角θ设定为大约60°。通过这些设定，能够在相同直径的锐孔10a中确保最大的燃料流量。 

上述喷嘴孔10、带第一密封槽14的第一嵌合部11、带第二密封槽15的第二嵌合部12、以及连结凹部13是在合成树脂制的喷嘴部件3的注塑成形时同时形成的。 

磁性柱塞25以能够滑动的方式收纳在上述磁性圆筒体4内。该磁性柱塞25是通过从前端侧开始同轴状地一体连接阀部26和滑动筒部27而构成，该滑动筒部27滑动自如地嵌合于所述滑动引导孔21，并且该滑动筒部27的后端面以在非磁性环5的内侧与所述固定铁芯6前端的吸引面对置的方式配置。该滑动筒部27以被滑动引导孔21轴向支撑的长度L比外径D短的方式形成。 

在阀部26的外周形成环状凹部28，该环状凹部28与磁性圆筒体4的所述环状凹部20之间隔出环状的燃料室36。 

此外，在阀部26的前端面，烧焊(焼き付けて)结合有橡胶制的落座部件29。该落座部件29能够通过落座于所述阀座8或者从所述阀座8离开来开闭喷嘴孔10。在滑动筒部27的后端面烧焊有制动橡胶30，在固定铁芯6吸引磁性柱塞25时，通过该制动橡胶30抵接于固定铁芯6的前端面，从而落座部件29从阀座8以预定行程离开。 

在从磁性圆筒体4到固定铁芯6的它们的外周配设有线圈组装体31。该线圈组装体31由嵌合于从磁性圆筒体4到固定铁芯6的它们的外周面的绕线管32和卷绕在该绕线管32的外周的线圈33构成，在该线圈组装体31的外周配设有线圈壳34。该线圈壳34是磁性体，在其前端具有压入磁性圆筒体4的外周并支撑绕线管32的前端面的内向凸缘34a，在该线圈壳34的后端部内周面嵌合有环状的轭部35，该轭部35被压入到固定铁芯6的后端部外周面并与绕线管32的后端面相抵接。

如图2所示，在磁性柱塞25设有有底的纵孔37和使该纵孔37与所述燃料室36连通的多个横孔38、38...，所述纵孔37从磁性柱塞25的后端面开始沿轴向经过滑动筒部27并结束于阀部26的前端面跟前，上述纵孔37的底面形成为弹簧座39。因此，在磁性柱塞25中，弹簧座39被比滑动筒部27靠前地错开配置。 

此外，所述固定铁芯6具有贯通其中心的中空部6a，在该中空部6a的内周面，嵌合并固定连接有将燃料入口筒7与所述纵孔37之间连通的管状的保持器(retainer)41。此时，在该保持器41与所述阀座8之间压缩设置有由螺旋弹簧构成的阀簧42，由此，磁性柱塞25被向落座于阀座8的方向施力。 

所述纵孔37由小径孔37a和直径比该小径孔37a大的大径孔37b构成，并且所述横孔38、38...的内端开口于大径孔37b，所述小径孔37a从弹簧座39立起并与阀簧42的前端部外周匹配，所述大径孔37b从小径孔37a的后端延伸至磁性柱塞25的后端面为止。由此，通过大径孔37b的内周面与阀簧42的内周面在它们之间隔出与所述横孔38、38...相连的筒状间隙43。此外，固定铁芯6的中空部6a形成为与被支撑于保持器41的阀簧42的后端部外周匹配。 

在阀套2通过注塑成形形成树脂塑模层45，该树脂塑模层45覆盖磁性圆筒体4、线圈壳34和燃料入口筒7的外周面，并且浸透至线圈组装体31周围为止，此时，在该树脂塑模层45一体地形成联接器46，该联接器46保持与所述线圈33相连的通电用端子47。 

所述燃料入口筒7在后端具有凸缘7f，具有与该凸缘7f重叠的凸缘48f的燃料过滤器48，通过压入而安装于燃料入口筒7后端部的燃料人口7a。在燃料入口筒7的凸缘7f和所述树脂塑模层45的后端面之间隔出环状槽49，在该环状槽49安装有密封部件50。在将燃料入口筒7插入气体燃料分配管P2时，该密封部件50与该气体燃料分配管P2的内周面紧密连接。 

接下来，对本实施例的作用进行说明。 

在线圈33的消磁状态下，磁性柱塞25被阀簧42的弹力向前方按压，使落座部件29落座于阀座8。在该状态下，从未图示的气体燃料箱输送至分配管P2的气体燃料流入燃料入口筒7并由燃料过滤器48过滤，接着通过管状的保持器41内部、磁性柱塞25的纵孔37以及横孔38、38...并在磁性圆筒体4内、尤其是燃料室36内待机。 

当线圈33通过通电而励磁时，由此产生的磁通依次穿过固定铁芯6、轭部35、线圈壳34、磁性圆筒体4以及磁性柱塞25，借助于该磁力，磁性柱塞25克服阀簧42的设定载荷并被固定铁芯6吸引，通过磁性柱塞25的制动橡胶30与固定铁芯6的前端面抵接，限制了落座部件29相对于阀座8的打开界限。这样，在磁性圆筒体4内待机的气体燃料通过阀座8并从喷嘴孔10喷射到发动机的进气通道部件P1内。 

此时，喷嘴孔10中的气体燃料的流量由构成喷嘴孔10的上游部的锐孔10a限制为一定。而且，通过所述锐孔10a的气体燃料经由锥形孔10b向比锐孔10a的直径大且比锐孔10a长的出口孔10c流动，因此该流动顺畅且不会发生紊流，因此，能够使向进气通道部件P1的燃料喷射量稳定。一次燃料喷射量由磁性柱塞25的开阀时间控制。 

不过，在磁性柱塞25中，支撑阀簧42的可动端的弹簧座39被错开配置得比滑动筒部27靠前方、即阀座8侧，因此，借助于阀簧42作用于弹簧座39的载荷对滑动筒部27发挥调心作用，能够使磁性柱塞25总是保持不倾斜的稳定的姿势，由此，使得滑动筒部27在滑动引导孔21中的滑动顺畅，提高了磁性柱塞25的响应性，使得落座部件29相对于阀座8的落座和离开的时机准确，能够使气体燃料喷射特性稳定。由此，能够将磁性柱塞25的滑动筒部27的轴向长度L设定得比其外径D短，能够实现气体燃料用喷射阀在轴向上的缩短化。 

然而，根据测试，滑动筒部27的由滑动引导孔21沿轴向支撑的长度L如图示例子所示，是其外径D的大致1/2，这是滑动筒部27的轴向缩短化的界限，低于该界限的话，磁性柱塞25的滑动稳定性降低，并不优选。 

此外，阀簧42的前后两端部由与它们匹配的磁性柱塞25的小径孔37a和固定铁芯6的中空部6a限制了半径方向的移动，因此能够使阀簧42的伸缩姿势稳定，并且能够防止阀簧与大径孔37b内周面的接触。 

而且，横孔38、38...的内端开口于磁性柱塞25的大径孔37b，通过大径孔37b的内周面和阀簧42的外周面，在它们之间隔出与横孔38、38...相连的筒状间隙43，因此，流入纵孔37的气体燃料不仅流到阀簧42的内侧，而且也通过其外侧的筒状间隙43流向横孔38、38...，有助于纵孔37的流路阻力的降低。 

此外，合成树脂制的喷嘴部件3在其外周形成：第一嵌合部11，该第一嵌合部11位于喷嘴部件3的后端部并嵌合于磁性圆筒体4的前端部的嵌合连结孔18；第二 嵌合部12，该第二嵌合部12位于该喷嘴部件3的前端部并嵌合于发动机的进气通道部件P1的安装孔1；以及连结凹部13，该连结凹部13位于所述第一嵌合部11和第二嵌合部12之间，通过将形成于磁性圆筒体4的前端的铆接筒部22铆接于连结凹部13侧，使磁性圆筒体4与喷嘴部件3相互结合，由此铆接工具的末端部不与第二嵌合部12干涉地收入连结凹部13，能够容易地进行铆接筒部22向连结凹部13侧的铆接加工，能够可靠地进行磁性圆筒体4与喷嘴部件3的结合。此时，在第一嵌合部11外周的环状的第一密封槽14中，安装有与磁性圆筒体4的嵌合连结孔18的内周面紧密连接的第一密封部件16，因此能够密封嵌合连结孔18，可靠地防止气体燃料从磁性圆筒体4和喷嘴部件3之间泄漏。 

此外，在第二嵌合部12外周的第二密封槽15中，安装有第二密封部件17，该第二密封部件17在将第二嵌合部12嵌合于发动机的进气通道部件P1的安装孔1时与安装孔1的内周面紧密连接，因此能够密封所述安装孔1，从而能够可靠地防止气体燃料从进气通道部件P1和喷射阀I之间泄漏。而且，通过在由磁性圆筒体4支撑并向其前方突出的喷嘴部件3自身的第二嵌合部12、形成用于安装第二密封部件17的第二密封槽15，因此无需用于隔出第二密封槽15的特殊的环，由此能够削减零部件个数和组装工时，进而能够降低成本。 

而且，由于合成树脂制的喷嘴部件3在其成形时能够同时形成喷嘴孔10、带第一密封槽14的第一嵌合部11、带第二密封槽15的第二嵌合部12和连结凹部13，因此几乎无需成形后的后加工，能够进一步降低成本。 

本发明并不限于上述实施例，能够在不脱离其主旨的范围内进行各种设计变更。 

Claims (2)

1.一种气体燃料用喷射阀，其中，阀套（2）具备：合成树脂制的喷嘴部件（3），该喷嘴部件（3）在后端部具有平坦的阀座（8）和贯通阀座（8）的中心部的喷嘴孔（10）；磁性圆筒体（4），该磁性圆筒体（4）与该喷嘴部件（3）结合；固定铁芯（6），该固定铁芯（6）连续设置于磁性圆筒体（4）的后端侧；以及燃料入口筒（7），磁性柱塞（25）滑动自如地收纳在磁性圆筒体（4）内，在磁性柱塞（25）的前端附设有能够落座于所述阀座（8）的弹性材料制的落座部件（29），当固定铁芯（6）励磁时，该磁性柱塞（25）动作，使得所述落座部件（29）从阀座（8）离开，在该磁性柱塞（25）与固定铁芯（6）之间，压缩设置有对磁性柱塞（25）向阀座（8）侧施力的阀簧（42），在气体燃料分配管（P2）中插入有所述燃料入口筒（7），该气体燃料用喷射阀的特征在于，

所述喷嘴部件（3）由以下部件构成：第一嵌合部（11），该第一嵌合部（11）位于该喷嘴部件（3）的后端部且嵌合于磁性圆筒体（4）的前端部的嵌合连结孔（18）；第二嵌合部（12），该第二嵌合部（12）位于该喷嘴部件（3）的前端部且嵌合于发动机的进气通道部件（P1）的安装孔（1）；连结凹部（13），该连结凹部（13）位于所述第一嵌合部（11）和第二嵌合部（12）之间；环状的第一密封槽（14），该第一密封槽（14）形成于所述第一嵌合部（11）的外周，并用于安装与所述嵌合连结孔（18）的内周面紧密连接的密封部件（16）；以及环状的第二密封槽（15），该第二密封槽（15）形成于所述第二嵌合部（12）的外周，并用于安装与所述安装孔（1）的内周面紧密连接的密封部件（17），在利用合成树脂注塑成形所述喷嘴部件（3）时，同时形成所述喷嘴孔（10）、带第一密封槽（14）的所述第一嵌合部（11）、带第二密封槽（15）的所述第二嵌合部（12）、以及所述连结凹部（13），气体燃料从所述喷嘴部件（3）的喷嘴孔（10）喷射到所述进气通道部件（P1）内，通过将形成于磁性圆筒体（4）的前端的铆接筒部（22）铆接于所述连结凹部（13）侧，从而将磁性圆筒体（4）与喷嘴部件（3）相互结合，所述喷嘴孔（10）由以下部分构成：锐孔（10a），该锐孔（10a）开口于所述阀座（8）；出口孔（10c），该出口孔（10c）开口于所述喷嘴部件（3）的前端面，并且比所述锐孔（10a）的直径大且比所述锐孔（10a）长；以及锥形孔（10b），该锥形孔（10b）将所述锐孔（10a）和出口孔（10c）之间连续地连接起来。

2.根据权利要求1所述的气体燃料用喷射阀，其特征在于，

所述第二嵌合部（12）的前端面形成为朝着该第二嵌合部（12）外周的所述密封槽（15）而直径增大的锥形面（12a）。

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