JP2000161177A - 燃料噴射機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】弁座と弁体との固着を容易に解除できる燃料噴
射機構を提供すること 【解決手段】噴射通路に弁座および弁体が設けられ、弁
座に弁体を押圧することにより噴射通路を遮断し、弁体
を弁座から離間させることにより噴射通路を開いて気体
燃料を噴射する燃料噴射機構において、弁体を弁座に選
択的に押圧する駆動手段と、弁体を弁座から離間させる
力を弁体および弁座間に与えると共に、発熱して弁体が
弁座を押圧する部分を外側から加熱する螺旋体とを有す
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、内燃機関に気体燃
料を噴射するのに適した燃料噴射機構に関するものであ
り、特に、噴射弁を構成する弁座と弁体が張り付くため
に生じる開弁不良に対して対策が施された燃料噴射機構
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】燃料噴射装置に関する技術として特開平
８−１４４８５９号に記載されたものがある。この公開
公報には、開弁動作特性の向上を目的とした燃料噴射装
置が記載されている。すなわち、低温時に燃料噴射機構
（インジェクタ）の噴射弁における弁体と弁座とが張り
付いて開弁不良になることがあるが、これを防止するた
めに、最初のエンジン始動時において張り付き条件を満
たすと、インジェクタのリフト荷重を制御するピーク電
流値を高め、リフト荷重を通常時よりも大きくするとい
う技術が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ピーク電流値
の増大には限界があり、極低温の環境の中で閉じた状態
が長時間続いた場合などは、弁体と弁座との張り付きが
強固となり、これを解除できないことがあった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の燃料噴射機構
は、このような課題を解決するためになされたものであ
り、噴射通路に弁座および弁体が設けられ、弁座に弁体
を押圧することにより噴射通路を遮断し、弁体を弁座か
ら離間させることにより噴射通路を開いて気体燃料を噴
射する燃料噴射機構において、弁体を弁座に選択的に押
圧する駆動手段と、弁体を弁座から離間させる力を弁体
および弁座間に与えると共に、発熱して弁体が弁座を押
圧する部分を外側から加熱する螺旋体とを有することを
特徴とする。

【０００５】この燃料噴射機構によれば、螺旋体が弁座
と弁体と暖めつつ両者に対して離間させる力を付与する
ので、固着を確実に解消することができる。

【０００６】駆動手段は、弁体を弁座に押圧する押圧手
段と、この押圧手段に抗して弁体を弁座から離間させる
電磁駆動手段とを備えるものであることが望ましい。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１は本発明の燃料噴射機構の一
実施形態を示す断面図であり、図２は図１の燃料噴射機
構を用いた燃料噴射装置の全体構成を示す図である。

【０００８】はじめに、図２を用いて本実施形態が適用
される燃料噴射装置の構成を簡単に説明する。

【０００９】天然ガスエンジン２９は天然ガスを燃料と
して駆動する４気筒の内燃機関であり、各気筒に天然ガ
スを噴射する燃料噴射機構（インジェクタ）２１が設け
られている。天然ガスは燃料タンク２２に圧縮されて貯
蔵されており、電磁バルブ２３、圧力変換部２４、電磁
バルブ２５、コンプレッサ２６、デリバリパイプ２７を
介して、各インジェクタ２１に供給される。

【００１０】電磁バルブ２３、２５、コンプレッサ２６
およびインジェクタ２１は、電子制御装置（ＥＣＵ）２
８により制御される。エンジン２９が駆動している間
は、電磁バルブ２３、２５は開成されており、燃料タン
ク２２の高圧天然ガスは圧力変換部２４で一旦低圧に変
換され、その後、低圧天然ガスはコンプレッサ２６でイ
ンジェクタ２１における最適な燃料噴射を行うために加
圧される。エンジン２９の停止時には、電磁バルブ２
３、２５は閉成される。

【００１１】ＥＣＵ２８は、インジェクタ２１の噴射弁
の開閉制御を行い、エンジン駆動時の燃料噴射タイミン
グおよび燃料噴射量を調整すると共に、エンジン始動時
の噴射弁の固着解除を行う。

【００１２】つぎに、インジェクタ２１の構造を図１と
共に詳細に説明する。

【００１３】略円筒形状の噴射機構本体１の内径中央部
には、内方にせり出した環状カラー１ａが形成されてい
る。機構本体１の一方（図面上方）の開口からは、ソレ
ノイドコイル２が巻回されたコイルボビン３が環状カラ
ー１ａに当接するまで挿入されている。コイルボビン３
の内側には上方からコア本体４がはめ込まれている。コ
ア本体４には鍔４ａが形成されており、鍔４ａがコイル
ボビン３を押さえつけた状態で機構本体１の上端縁がカ
シメられ、これにより、コア本体４およびコイルボビン
３が機構本体１に固定されている。

【００１４】機構本体１の他端（図面下方）からは、弁
体９および噴射ノズル１１がはめ込まれている。弁体９
は皿バネ１０により機構本体１の中央部に位置決めされ
ると共に、上下方向にわずかに移動可能に保持されてい
る。弁体９は筒形状となっており、底部は外側にせり出
したフランジ部９ｂを構成している。このフランジ部９
ｂには内側と外側を連通する４方向に延びる通路９ａが
形成されている。上方から送り込まれる燃料ガスはこの
通路９ａを介して側面外方に放出される。弁体９の外側
底面には環状の溝が形成されており、弾性シール部材で
ある樹脂製のオーリング（Ｏリング）１６が埋め込まれ
ている。

【００１５】噴射ノズル１１は中央に噴射通路１２が形
成されており、機構本体１に固着されている。噴射ノズ
ル１１の上面はオーリング１６を受け止める弁座１３と
なっており、弁体９が上方に引き上げられてオーリング
１６と弁座１３との間が離間した状態が開弁状態であ
り、弁体９が下方に押しつけられてオーリング１６と弁
座１３とが圧接した状態が閉弁状態である。

【００１６】弁体９の内側には第１コイルバネ１４が配
置されている。第１コイルバネ１４は上端がコア本体４
の下部に当接し、下端が弁体９の内側底面に当接してお
り、弁体９を下方に押しつける力を弁体９に与えてい
る。また、弁体９のフランジ部９ｂの外周には螺旋体で
ある第２コイルバネ１５の上端が固定されている。第２
コイルバネ１５は、その下端が噴射ノズル１１の中段張
り出し部上面に当接しており、弁体９を上方に押し上げ
ようとする力を弁体９に与えている。

【００１７】第１コイルバネ１４の力は第２コイルバネ
１５の力に勝っているため、弁体９は定常的に下方へ押
圧され、閉弁状態となっている。ソレノイドコイル２に
電流が流れると、その電磁力により弁体９が第１コイル
バネ１４の付勢力に抗して上方向に引き込まれ、開弁す
る。このとき、第２コイルバネ１５の付勢力は電磁力を
アシストする力となる。

【００１８】第２コイルバネ１５は、高抵抗材料で構成
されており、通電することによりヒータとして機能す
る。第２コイルバネ１５自身を高抵抗材料で構成する代
わりに、内部にニクロム線等の金属抵抗線やセラミック
スヒータ等の電気発熱体を埋め込んだコイルバネを用い
てもよい。第２コイルバネ１５への発熱のための通電
は、ソレノイドコイル２への通電と同様に、電気コネク
タ部１８を介して行われる。

【００１９】つぎに、この気体燃料噴射機構の動作を説
明する。第１コイルバネ１４の押圧力と第２コイルバネ
１５の押圧力との差によって弁体９は下方に付勢されて
おり、ソレノイドコイル２への通電が行われていないと
きには、弁体９の下端部に設けられたオーリング１６が
弁座１３に押しつけられている。

【００２０】ソレノイドコイル２に電流を流すと、この
通電により発生した電磁力により弁体９が上方に吸引さ
れ、弁体９のフランジ部９ｂが環状カラー１ａの下面に
設けられたスペーサ１９に当接するまで引き込まれる。
これにより、オーリング１６が弁座１３から離れ、開弁
状態となる。

【００２１】開弁状態では、コア本体４に形成された通
路４ｂにフィルタ２０を介して流入する気体燃料が、弁
体９の中央通路９ｃおよび下部通路９ａを介して第２コ
イルバネ１５が配置されている空間、すなわち、機構本
体１と噴射ノズル１１と弁体９とで囲まれた空間に放出
され、さらに、弁体９と弁座１８との間隙を経て噴射通
路１２から噴射される。

【００２２】ソレノイドコイル２への通電を断てば、コ
イル２による弁体９に対する吸引力がなくなり、直ちに
閉弁する。

【００２３】ところで、この燃料噴射機構の使用を続け
ると、気体燃料に含まれる水分やコンプレッサーオイル
が弁座１３やオーリング１６に付着する。この付着物
は、その粘性のために、着座状態（閉弁状態）における
オーリング２２を弁座１３に固着しようとする働きがあ
る。特に、低温時には粘性が高いので、その固着力は強
いものとなり、開弁動作の妨げとなる。

【００２４】しかし、本実施形態の気体燃料噴射機構に
よれば、開弁をアシストする第２コイルバネ１５に電流
を流すことにより、第２コイルバネ１５が発熱し、弁座
１３やオーリング１６に付着している水分やコンプレッ
サーオイルの粘性を低下させることができる。

【００２５】すなわち、寒冷地での始動時のように、燃
料噴射機構が冷却された状態でも、弁座１３とオーリン
グ１６との接触面を局部的に昇温することができ、付着
物により両者が固着されていても、直ちにこれを解除で
きる。

【００２６】第２コイルバネ１５に対する通電は、冷間
始動時だけでなく、気体燃料噴射機構の作動中常時行っ
てもよいし、状況に応じて選択的に行ってもよい。

【００２７】また、この実施形態では弁体９を下方に常
時押圧し、ソレノイドコイル２への通電により選択的に
上方に引き上げることで、弁の開閉を行っているが、逆
に、弁体を上方に常時押圧し、ソレノイドコイル２への
通電により選択的に下方に引き下げる構成としてもよ
い。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の燃料噴射
機構によれば、螺旋体が弁座と弁体と暖めつつ両者に対
して離間させる力を付与するので、固着を確実に解消す
ることができる。また、螺旋体が、弁体と弁座に対する
離間力付与手段と加熱手段とを兼ねているので、両手段
を個別に配置する場合に比べて、配置空間が狭くてよ
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態である燃料噴射機構の構造
を示す断面図。

【図２】図１の燃料噴射機構の適用例である燃料噴射装
置の構成を示す図。

【符号の説明】

１…機構本体、２…ソレノイドコイル、４…コア本体、
９…弁体、１１…噴射ノズル、１３…弁座、１４…第１
コイルバネ、１５…第２コイルバネ（螺旋体）、１６…
オーリング。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】噴射通路に弁座および弁体が設けられ、前
   記弁座に前記弁体を押圧することにより前記噴射通路を
   遮断し、前記弁体を前記弁座から離間させることにより
   前記噴射通路を開いて気体燃料を噴射する燃料噴射機構
   において、 前記弁体を前記弁座に選択的に押圧する駆動手段と、 前記弁体を前記弁座から離間させる力を前記弁体および
   前記弁座間に与えると共に、発熱して前記弁体が前記弁
   座を押圧する部分を外側から加熱する螺旋体とを有する
   ことを特徴とする燃料噴射機構。
2. 【請求項２】前記駆動手段は、前記弁体を前記弁座に押
   圧する押圧手段と、この押圧手段に抗して前記弁体を前
   記弁座から離間させる電磁駆動手段とを備えることを特
   徴とする請求項１に記載の燃料噴射機構。