CN103154490A - 气体燃料用喷射阀 - Google Patents

Abstract

一种气体燃料用喷射阀，在阀柱塞（10）的前端面形成有圆形凹部（51），该圆形凹部（51）被成为阀柱塞（10）的外周部的环状台肩部（50）围绕，并且使该圆形凹部（51）的内周面（51b）形成为从该圆形凹部（51）的底面（51a）朝向环状台肩部（50）扩径的锥状，另一方面，从内周面（51b）到环状台肩部（50）的部位与落座部件（17）接合，形成落座于阀座（7）的环状唇（53），并且将落座部件（17）的环状唇（53）配置成其顶部的环状脊线（R）在阀柱塞（10）的轴向投影面上位于内周面（51b）上。由此，使落座部件的环状唇的高度尽量低，从而防止阀柱塞的反跳、环状唇的初期塑性变形、以及环状唇向阀座的粘附等情况，实现燃料喷射量特性的稳定化，同时环状唇能够良好地发挥对阀柱塞的闭阀冲击的缓和功能。

Description

气体燃料用喷射阀

技术领域

本发明涉及将CNG（Compressed Natural Gas：压缩天然气）、LPG（LiquefiedPetroleum Gas：液化石油气）等天然气作为燃料供给至内燃机的气体燃料用喷射阀，特别涉及下述的气体燃料用喷射阀的改良，该气体燃料用喷射阀构成为具备：阀体，其具有喷嘴部件、筒状的阀套、和固定铁芯，所述喷嘴部件具有阀座以及贯通该阀座的中心部的喷嘴孔，所述阀套由磁性体构成，并连接设置在该喷嘴部件的后端，所述固定铁芯配置在该阀体的后方；阀柱塞（valve plunger），其以能够自如滑动的方式配合安装在所述阀套内周的滑动引导面，该阀柱塞在前端接合有落座于所述阀座而封闭喷嘴孔的橡胶制成的落座部件；回动弹簧，其压缩设置在所述固定铁芯和所述阀柱塞之间，对该阀柱塞向所述阀座侧施力；以及线圈，其配置成围绕所述固定铁芯，在通电时，通过产生的磁力将所述阀柱塞吸引至所述固定铁芯使所述阀柱塞从所述阀座离开。

背景技术

所述气体燃料用喷射阀已知有如下述专利文献1所公开的气体燃料用喷射阀。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-40245号公报

发明内容

发明要解决的课题

关于所述气体燃料用喷射阀，其与液体燃料用喷射阀相比，燃料喷射流量大，因此阀柱塞的工作行程也大，所以闭阀冲击也大。因此，在以往的所述气体燃料用喷射阀中，在与阀柱塞的平坦的前端面接合的橡胶制成的落座部件，形成有落座于阀座的截面为半圆状的环状唇，通过该环状唇来确保阀柱塞的闭阀性，同时缓和其闭阀冲击。

然而，当环状唇的高度过高时，环状唇落座于阀座时压缩变形量过大而引发阀柱塞的反跳（bounce），反而妨碍了闭阀性，存在使燃料喷射流量特性不稳定的情况，而且，环状唇的初始塑性变形（永久应变）也变大，这就增加了环状唇与阀座的接触面积而产生向阀座的粘附，妨碍了开阀响应性，并且还由于阀柱塞在开阀时的开度增加，而成为导致燃料喷射量的无用的增加的原因。为了避免这样的不良情况，需要降低环状唇的高度，但高度过低的话，则会导致环状唇的对阀柱塞的闭阀冲击的缓和功能的降低。

本发明正是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种气体燃料用喷射阀，其使落座部件的环状唇的高度尽量低，从而防止阀柱塞的反跳、环状唇的初始塑性变形（永久应变）、以及环状唇向阀座的粘附等，实现燃料喷射量特性的稳定化，同时环状唇能够良好地发挥对阀柱塞的闭阀冲击的缓和功能。

用于解决课题的手段

为了达成上述目的，本发明为一种气体燃料用喷射阀，其构成为具备：阀体，其具有喷嘴部件、筒状的阀套、和固定铁芯，所述喷嘴部件具有阀座以及贯通该阀座的中心部的喷嘴孔，所述阀套由磁性体构成，并连接设置在该喷嘴部件的后端，所述固定铁芯配置在该阀套的后方；阀柱塞，其以能够自如滑动的方式配合安装在所述阀套内周的滑动引导面，该阀柱塞在前端接合有通过落座于所述阀座而封闭喷嘴孔的橡胶制成的落座部件；回动弹簧，其压缩设置在所述固定铁芯和所述阀柱塞之间，对该阀柱塞向所述阀座侧施力；以及线圈，其配置成围绕所述固定铁芯，在通电时，通过产生的磁力将所述阀柱塞吸引至所述固定铁芯，使所述阀柱塞从所述阀座离开，所述气体燃料用喷射阀的第一特征在于，在所述阀柱塞的前端面形成有圆形凹部，该圆形凹部被成为所述阀柱塞的外周部的环状台肩部围绕，并且该圆形凹部的内周面形成为从该圆形凹部的底面朝向所述环状台肩部扩径的锥状，另一方面，在所述落座部件形成有环状唇，该环状唇接合于所述内周面和所述环状台肩部，并落座于所述阀座，并且该环状唇配置成其顶部的环状脊线在所述阀柱塞的轴向投影面上位于所述内周面上。

并且，本发明在第一特征的基础上，本发明的第二特征在于，在所述落座部件形成有平坦部，该平坦部与所述环状唇的内周端一体相连，并接合于所述底面。

发明效果

根据本发明的第一特征，在阀柱塞的闭阀状态下，落座部件的环状唇受到来自阀座的反作用力而被压缩，但由于环状唇的顶部的环状脊线在阀柱塞的轴向投影面上位于阀柱塞的圆形凹部的锥状内周面上，因此环状唇不仅受到轴向的压缩载荷，还受到沿锥状内周面的缩径方向的压缩载荷，环状唇在上述两个方向被压缩变形。因此，即使将环状唇的自阀柱塞的环状台肩部起的高度设定得足够低，也能够借助环状唇的上述两个方向的压缩变形来有效地缓和阀柱塞的闭阀冲击。而且这样，能够将环状唇的高度设定得足够低，由此能够防止阀柱塞的反跳、环状唇的初始塑性变形（永久应变）、和环状唇在阀座的粘附等，从而实现燃料喷射量特性的稳定化。

根据本发明的第二特征，当环状唇向缩径方向被压缩变形时，该变形传递到与阀柱塞的圆形凹部的底面接合的平坦部，但由于该平坦部抵抗环状唇向缩径方向的压缩变形，因此能够防止环状唇向缩径方向的过度压缩变形。

附图说明

图1为本发明的气体燃料用喷射阀的纵向剖视图。（第一实施例）

图2为图1的阀柱塞周边部的放大图。（第一实施例）

图3为图2的落座部件周边部的放大图。（第一实施例）

图4为图3的向着箭头4方向的视图。（第一实施例）

标号说明

I：气体燃料用喷射阀；

R：脊线；

1：阀体；

2：喷嘴部件；

3：阀套；

5：固定铁芯；

7：阀座；

8：喷嘴孔；

10：阀柱塞；

14c：环状槽；

17：落座部件；

22：线圈；

34：弹簧座；

35：回动弹簧；

50：环状台肩部；

51：圆形凹部；

51a：底面；

51b：内周面；

52：平坦部；

53：环状唇。

具体实施方式

下面基于附图对本发明的实施方式进行说明。

实施例1

首先在图1和图2中，本发明的气体燃料用喷射阀I的前端部安装于在发动机的进气管E的管壁设置的安装孔Ea，在发动机的进气行程时，将气体燃料喷射到进气管E内。该喷射阀I的阀体1由如下部分构成：圆筒状的喷嘴部件2；中空圆筒状的阀套3，其由磁性体构成，该阀套3的前端部通过配合以及焊接而与该喷嘴部件2的后端的凸缘部2a的外周面结合；中空圆筒状的固定铁芯5，其经非磁性圆筒体4而一体地连接设置在该阀套3的后端；以及中空圆筒状的燃料入口筒6，其一体地连接设置在该固定铁芯5的后端。固定铁芯5形成为其内径比阀套3的内径小，前端的吸引面5b与阀套3的后述的阀柱塞10对置。

喷嘴部件2具有：平坦的阀座7，其面向阀套3内；以及喷嘴孔8，其贯通阀座7的中心部并在喷嘴部件2的前端面开口，在喷嘴部件2和阀套3之间夹装有调整该阀座7的位置的环状的垫片9。

阀套3的内周面为滑动引导面3a，由磁性体构成的阀柱塞10以能够自如滑动的方式配合安装于该滑动引导面3a。

该阀柱塞10构成为从前端侧起如下部分依次呈同轴状地一体相连：短轴部11；第一轴颈部13，其直径比所述短轴部11的直径大，该第一轴颈部13以能够自如滑动的方式与所述滑动引导面3a配合；长轴部12，其直径比短轴部11的直径小、长度比短轴部11长；以及第二轴颈部14，其直径比短轴部11的直径大，该第二轴颈部14以能够自如滑动的方式与所述滑动引导面3a配合，能够落座于所述阀座7的橡胶制成的落座部件17如下述那样通过熔接而接合于阀柱塞10的短轴部11的前端面。

如图2和图3所示，在短轴部11的前端面即阀柱塞10的前端面，形成有圆形凹部51，该圆形凹部51被成为阀柱塞10的外周部的环状台肩部50围绕。该圆形凹部51由平坦的底面51a和锥状的内周面51b划定而成，所述底面51a与阀柱塞10的轴线Y正交，所述内周面51b从圆形凹部51的底面51a朝向环状台肩部50扩径。落座部件17接合于该环状台肩部50和底面51a。

上述落座部件17由圆形的平坦部52和环状唇53构成，所述平坦部52与所述底面51a接合且厚度恒定，所述环状唇53与该平坦部52的外周一体相连，并接合于所述内周面51b和环状台肩部50，所述环状唇53具有内周侧斜面53a和外周侧斜面53b，所述内周侧斜面53a从环状的顶部朝向平坦部52以与所述内周面51b大致平行的方式下降，所述外周侧斜面53b从上述顶部朝向所述环状台肩部50下降，从而该环状唇53的截面形成为大致三角形。而且，上述环状唇53形成为，特别是其顶部的环状脊线R在阀柱塞10的轴向投影面上位于锥状的所述内周面51b上。于是，环状脊线R的直径D1小于锥状的所述内周面51b的大径侧直径D2。并且，环状唇53的自环状台肩部50起的高度H设定为以往的落座部件的环状唇的高度的大致二分之一。具体地说，如果以往的落座部件的环状唇的高度为0.8mm，则本发明的环状唇53的自环状台肩部50起的高度H设定为0.4mm。并且，该环状唇53的高度H设定为与落座部件17的平坦部52的厚度T大致相等。并且，优选内周侧斜面53a的相对于阀柱塞10的轴线Y的角度θ设定为大致65°。

再次回到图1和图2中，与固定铁芯5的吸引面5b对置且由橡胶制成的环状的缓冲部件18通过熔接而接合于第二轴颈部14的后端面、即阀柱塞10的后端面。在该缓冲部件18和固定铁芯5的对置面之间，在落座部件17落座于阀座7时设定有预定间隙，该预定间隙与阀柱塞10的开阀行程对应。

第二轴颈部14的轴向宽度比第一轴颈部13的轴向宽度形成得大，该第二轴颈部14的外周面由以下部分构成：第一滑动面14a，其在固定铁芯5侧以能够自如滑动的方式与阀套3的滑动引导面3a配合；第二滑动面14b，其在长轴部12侧以能够自如滑动的方式与上述滑动引导面3a配合；以及环状槽14c，其使所述第一和第二滑动面14a、14b之间分离。这时，环状槽14c的槽底径形成得比长轴部12的外径足够大。在阀柱塞10的外周面涂覆有氟树脂制成的覆膜19。

从阀套3的配合有第二轴颈部14的区域到固定铁芯5配设有围绕它们的线圈组装体20。该线圈组装体20由绕线管21和线圈22构成，所述绕线管21与阀套3、非磁性圆筒体4以及固定铁芯5的外周配合，所述线圈22卷绕在该绕线管21的外周，在该线圈组装体20的外周配设有覆盖线圈组装体20的为磁性体的线圈壳体23。在该线圈壳体23的前端具有端壁23a，该端壁23a支承线圈组装体20的前端面并与阀套3的外周配合，与该端壁23a的前表面抵接的前部轭凸缘24一体地突出设置在阀套3的外周面，并且后部轭凸缘25一体地突出设置在固定铁芯5的外周面，该后部轭凸缘25与线圈组装体20的后端面抵接并与线圈壳体23的后端部内周面配合。这样，线圈组装体20和线圈壳体23被安装到阀体1。而且，形成有连续覆盖前部轭凸缘24、线圈壳体23以及燃料入口筒6的外周面的树脂模制层26，在该树脂模制层26一体形成有联接器28，该联接器28向树脂模制层26的一侧突出，用于保持与线圈22相连的通电用端子27。

在阀柱塞10设置有：大径纵孔30，其从阀柱塞10的后端面开始到第一轴颈部13的前端面的近前终止；小径纵孔31，其从该大径纵孔30的底面开始到短轴部11的前端面近前终止；以及多个横孔32、32…，它们使该小径纵孔31向短轴部11的外周面开放，在小径纵孔31的底面中心部形成有圆锥状的整流突起33，该整流突起33用于引导气体燃料从小径纵孔31到多个横孔32、32…的分流。在长轴部12的外周面形成有沿其轴向延伸的多条加强肋12a、12a…。

大径纵孔30与固定铁芯5的中空部5a连通，在大径纵孔30和小径纵孔31之间形成的向后的环状台阶部为弹簧座34。这样，弹簧座34配置在比第一滑动面14a靠前方的位置。

另一方面，在固定铁芯5的中空部5a内周面安装有中空的保持器37，该保持器37由在与所述弹簧座34之间对回动弹簧35进行支撑的弹簧销构成，所述回动弹簧35对阀柱塞10向阀座7侧施力，并且在与固定铁芯5的中空部5a相连的燃料入口筒6的中空部6a的入口安装有燃料过滤器38。

在喷嘴部件2外周配合安装有划定出环状的前部密封槽40的前后一对合成树脂制成的环部件41、42，在前部密封槽40安装有前部O型环43，当将喷嘴部件2插入到发动机的吸气管E的安装孔Ea时，该O型环43与安装孔Ea的内周面紧密接触。

并且，在燃料入口筒6的后端部外周，由在燃料入口筒6的后端形成的凸缘46、和所述树脂模制层26的后端面来划定出环状的后部密封槽45，在该后部密封槽45安装有后部O型环47，当将燃料分配管D配合安装在燃料入口筒6的外周时，该后部O型环47与燃料分配管D的内周面紧密接触。

下面，对所述实施方式的作用进行说明。

在线圈22的消磁状态下，阀柱塞10被回动弹簧35的作用力向前方按压，使落座部件17落座于阀座7。在该状态下，从未图示的气体燃料箱输送到燃料分配管D的气体燃料流入燃料入口筒6，并通过燃料过滤器38而被过滤，然后通过中空的保持器37、阀柱塞10的大径纵孔30、小径纵孔31以及横孔32、32…并在阀套3内待机。

这时，回动弹簧35的设定载荷（セット荷重）和气体燃料的压力作为闭阀力而作用于阀柱塞10，将落座部件17向相对于阀座7的落座方向按压。因此，落座部件17的环状唇53受到来自阀座7的反作用力而被压缩，但由于环状唇53的截面形成为大致三角形状，并且使其顶部的环状脊线R在阀柱塞10的轴向投影面上位于阀柱塞10的圆形凹部51的锥状内周面51b上，因此环状唇53不仅受到轴向的压缩载荷a，而且还受到沿锥状内周面51b的缩径方向的压缩载荷b，环状唇53在上述两个方向被压缩变形。因此，虽然环状唇53的自阀柱塞10的环状台肩部50起的高度H设定为以往的环状唇的高度的大致二分之一而比较小，但通过环状唇53的上述两个方向的压缩变形，能够有效地缓和阀柱塞10的闭阀冲击。而且这样，能够将环状唇53的高度H设定得足够低，由此能够防止阀柱塞10的反跳、环状唇53的初始塑性变形（永久应变）、和环状唇53向阀座7的粘附等，从而实现燃料喷射量特性的稳定化。

并且，当环状唇53向缩径方向b压缩变形时，其变形传递到与阀柱塞10的圆形凹部51的底面51a接合的平坦部52，但该平坦部52抵抗环状唇53向缩径方向b的压缩变形，因此能够防止环状唇53向缩径方向b的过度压缩变形。

当对线圈22通电来励磁时，由此产生的磁通依次通过线圈壳体23、阀套3、第二轴颈部14、固定铁芯5、后部轭凸缘25以及线圈壳体23，阀柱塞10借助该磁力而克服回动弹簧35的设定载荷被吸引至固定铁芯5，阀柱塞10的橡胶制成的缓冲部件18与固定铁芯5的前端面抵接，由此限制落座部件17相对于阀座7的打开限度。

而且，如上述那样，第二轴颈部14的轴向宽度形成得比第一轴颈部13的轴向宽度大，该第二轴颈部14的外周面由下述部分构成：第一滑动面14a，其在固定铁芯5侧以能够自如滑动的方式与阀套3的滑动引导面3a配合；第二滑动面14b，其在长轴部12侧以能够自如滑动的方式与上述滑动引导面3a配合；以及环状槽14c，其使所述第一和第二滑动面14a、14b之间分离，因此，当磁通从阀套3流向第二轴颈部14时，从阀套3的滑动引导面3a向与其接触的第二轴颈部14的第一和第二滑动面14a、14b传递，并且使两滑动面14a、14b之间分离的环状槽14c的槽底与长轴部12的外周面相比极浅，在与滑动引导面3a之间形成微小间隙，因此，通过该微小间隙也能够将磁通从阀套3传递至第二轴颈部14。这样，能够在阀套3和第二轴颈部14之间确保比较大的磁路面积，提高阀柱塞10的开阀响应性。

而且，虽然第二轴颈部14的轴向宽度比第一轴颈部13的轴向宽度大，但由于第二轴颈部14的被环状槽14c分离开的第一和第二滑动面14a、14b具有与第一轴颈部13大致相同的比较窄的轴向宽度，因此即使导入至阀套3内的气体燃料中所混入的油侵入第一轴颈部13与滑动引导面3a之间、以及第一、第二滑动面14a、14b与滑动引导面3a之间而形成油膜，该油膜也会被阀柱塞10的借助于磁力而形成的开阀力容易地剪断，因此，阀柱塞10在滑动引导面3a的粘附被消除。而且此外，在阀柱塞10的外周面涂覆的氟树脂制成的覆膜19促进上述油膜的剪断。

这样，第二轴颈部14能够满足确保必要的磁路面积、和防止因油膜导致的粘附这样的相悖的要求，能够实现阀柱塞10的开阀响应性的提高。

并且，阀柱塞10在其开阀和闭阀时，使第一轴颈部13以及第二轴颈部14的第一、第二滑动面14a、14b相对于阀套3的滑动引导面3a滑动，从而能够始终保持稳定的姿态。

本发明不限于上述实施例，在不脱离其主旨的范围内能够进行各种设计变更。

Claims (2)

1.一种气体燃料用喷射阀，其构成为具备：阀体（1），其具有喷嘴部件（2）、筒状的阀套（3）、和固定铁芯（5），所述喷嘴部件（2）具有阀座（7）以及贯通该阀座（7）的中心部的喷嘴孔（8），所述阀套（3）由磁性体构成，并连接设置在该喷嘴部件（2）的后端，所述固定铁芯（5）配置在该阀套（3）的后方；阀柱塞（10），其以能够自如滑动的方式配合安装在所述阀套（3）内周的滑动引导面（3a），该阀柱塞（10）在前端接合有通过落座于所述阀座（7）而封闭喷嘴孔（8）的橡胶制成的落座部件（17）；回动弹簧（35），其压缩设置在所述固定铁芯（5）和所述阀柱塞（10）之间，对该阀柱塞（10）向所述阀座（7）侧施力；以及线圈（22），其配置成围绕所述固定铁芯（5），在通电时，通过产生的磁力将所述阀柱塞（10）吸引至所述固定铁芯（5），使所述阀柱塞（10）从所述阀座（7）离开，

所述气体燃料用喷射阀的特征在于，

在所述阀柱塞（10）的前端面形成有圆形凹部（51），该圆形凹部（51）被成为所述阀柱塞（10）的外周部的环状台肩部（50）围绕，并且该圆形凹部（51）的内周面（51b）形成为从该圆形凹部（51）的底面（51a）朝向所述环状台肩部（50）扩径的锥状，另一方面，在所述落座部件（17）形成有环状唇（53），该环状唇（53）接合于所述内周面（51b）和所述环状台肩部（50），并落座于所述阀座（7），并且该环状唇（53）配置成其顶部的环状脊线（R）在所述阀柱塞（10）的轴向投影面上位于所述内周面（51b）上。

2.根据权利要求1所述的气体燃料用喷射阀，其特征在于，

在所述落座部件（17）形成有平坦部（52），该平坦部（52）与所述环状唇（53）的内周端一体相连，并接合于所述底面（51a）。

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