JP2010038109A - ガス燃料用噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】ガス燃料用噴射弁において，磁性プランジャの，弁ハウジング内周面に摺動自在に嵌合される摺動筒部の長さが，その外径よりも短く設定しても，磁性プランジャの傾きを防ぎ得るようにして，軸方向の短縮化を可能にする。
【解決手段】磁性プランジャ２５を，弁ハウジング２の摺動案内孔２１に嵌合され，軸方向長さＬが外径Ｄよりも短い摺動筒部２７と，その前端に連設され，前端面に着座部材２９を備える弁部２６とで構成し，この弁部２６と弁ハウジング２との対向周面間に弁座１１に連なる環状燃料室３６を画成し，磁性プランジャ２５に設けられる燃料通路を，一端を燃料入口７ａに連通させると共に他端を摺動筒部２７よりも前方にオフセットしたばね座３９とする有底の縦孔３７と，この縦孔３７を環状燃料室３６に開放する横孔３８とで構成し，その縦孔３７に弁ばね４２を収容して，その前端をばね座３９で支承した。
【選択図】 図２

Description

本発明は，ＣＮＧ，ＬＰＧ等の天然ガスを燃料として内燃機関に供給するガス燃料用噴射弁に関し，特に，前端部に弁座及びその中心部を貫通するノズル孔を，また後端部に燃料入口を有する弁ハウジングと，この弁ハウジングに摺動自在に嵌装され，前端面に前記弁座と協働して前記ノズル孔を開閉するゴム製の着座部材を有すると共に，内部に前記燃料入口及び前記弁座間を連通する燃料通路を設けた磁性プランジャと，弁ハウジングの一部を構成していて吸引面を磁性プランジャの後端面に対向させる固定コアと，この固定コア及び磁性プランジャ間に縮設されて磁性プランジャを前記弁座側に付勢する弁ばねと，弁ハウジングの外周に配設されるコイルとから構成され，そのコイルの励起時，固定コアが磁性プランジャを吸引して着座部材を弁座から離座させるようにしたものゝ改良に関する。

かゝるガス燃料用噴射弁は，下記特許文献１に開示されるように既に知られている。
特開２００７−４０２４５号公報

かゝるガス燃料用噴射弁では，磁性プランジャの前端に設けられる着座部材がゴム製であるため，それが弁ばねの付勢力で弁座に着座したとき，着座部材の弾性変形により磁性プランジャが傾くことがあり，このような磁性プランジャの傾きは，磁性プランジャの弁ハウジングに対する摺動抵抗を増加させ，その応答性を低下させることになる。

そこで，従来のものでは，磁性プランジャの，弁ハウジングの摺動案内孔に摺動自在に嵌合される摺動筒部の軸方向長さを，その外径より充分に長く設定して，磁性プランジャの傾きを防ぐようにしていたが，摺動筒部の軸方向長さを，その外径よりも充分に長く設定することにより，ガス燃料用噴射弁の長大化を余儀なくされていた。

本発明は，かゝる事情に鑑みてなされたもので，磁性プランジャの，弁ハウジング内周面に摺動自在に嵌合される摺動筒部の長さが，その外径よりも短く設定しても，磁性プランジャの傾きを防ぎ得るようにして，軸方向の短縮化を可能したガス燃料用噴射弁を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために，本発明は，前端部に弁座及びその中心部を貫通するノズル孔を，また後端部に燃料入口を有する弁ハウジングと，この弁ハウジングに摺動自在に嵌装され，前端面に前記弁座と協働して前記ノズル孔を開閉するゴム製の着座部材を有すると共に，内部に前記燃料入口及び前記弁座間を連通する燃料通路を設けた磁性プランジャと，弁ハウジングの一部を構成していて吸引面を磁性プランジャの後端面に対向させる固定コアと，この固定コア及び磁性プランジャ間に縮設されて磁性プランジャを前記弁座側に付勢する弁ばねと，弁ハウジングの外周に配設されるコイルとから構成され，そのコイルの励起時，固定コアが磁性プランジャを吸引して着座部材を弁座から離座させるようにしたガス燃料用噴射弁において，磁性プランジャを，弁ハウジングの摺動案内孔に嵌合され，軸方向長さが外径よりも短い摺動筒部と，この摺動筒部の前端に連設されていて，前端面に前記着座部材を備える弁部とで構成し，この弁部と弁ハウジングとの対向周面間に前記弁座に連なる環状燃料室を画成し，磁性プランジャに設けられる前記燃料通路を，一端を前記燃料入口に連通させると共に他端を前記摺動筒部よりも前方にオフセットしたばね座とする有底の縦孔と，この縦孔を前記環状燃料室に開放する横孔とで構成し，その縦孔に前記弁ばねを収容して，この弁ばねの前端を前記ばね座で支承したことを第１の特徴とする。

また本発明は，第１の特徴に加えて，前記縦孔を，前記ばね座から立ち上がり弁ばねの前端部外周に適合する小径孔と，この小径孔より大径で，この小径孔から磁性プランジャの後端まで延びる大径孔とで構成すると共に，この大径孔に前記横孔の内端を開口させ，前記大径孔の内周面と弁ばねの外周面とで，その間に前記横孔に連なる筒状間隙を画成したことを第２の特徴とする。

本発明の第１の特徴によれば，弁ばねの可動端を支承するばね座は，摺動筒部よりも前方，即ち弁座側にオフセット配置されるので，ばね座に作用する弁ばねの荷重により摺動筒部に調心作用が働き，磁性プランジャを，常に傾きのない安定した姿勢に保持することができ，したがって摺動筒部の摺動案内孔での摺動を円滑にして，磁性プランジャの応答性を高め，着座部材の弁座に対する離着座のタイミングを的確にして，ガス燃料噴射特性を安定させることができる。これによって，磁性プランジャの摺動筒部の軸方向長さを，その外径よりも短く設定することが可能となり，ガス燃料用噴射弁の軸方向の短縮化を図ることができる。

本発明の第２の特徴によれば，磁性プランジャの縦孔を，ばね座から立ち上がり弁ばねの前端部外周に適合する小径孔と，この小径孔より大径で，この小径孔から磁性プランジャの後端まで延びる大径孔とで構成すると共に，この大径孔に前記横孔の内端を開口させたので，小径孔で弁ばねの前端部の半径方向の動きを拘束して，弁ばねの伸縮姿勢を安定させると共に，弁ばねの大径孔内周面との接触を防ぐことができる。しかも，大径孔に横孔の内端を開口させ，大径孔の内周面と弁ばねの外周面とで，その間に横孔に連なる筒状間隙を画成したので，縦孔に流入したガス燃料は，弁ばねの内側のみならず，その外側の筒状間隙をも通過して横孔へと流れることになり，縦孔の流路抵抗の低減に寄与し得る。

本発明の実施の形態を，添付図面に示す本発明の好適な実施例に基づいて以下に説明する。

図１は本発明の実施例に係るガス燃料用噴射弁の縦断面図，図２は図１の２部拡大図である。

図１において，ガス燃料用噴射弁Ｉは，エンジンの吸気路部材Ｐ１に設けられる取り付け孔１に前端部が装着され，エンジンの吸気行程時，ガス燃料を吸気路部材Ｐ１内に噴射することができる。

この噴射弁Ｉの弁ハウジング２は，その前端側からノズル部材３，磁性円筒体４，非磁性カラー５，固定コア６及び燃料入口筒７を同軸上に順次配置して，相互に液密に結合して構成される。

ノズル部材３は合成樹脂製であって，その中心部にはノズル孔１０が形成され，このノズル孔１０が開口する後端面は平坦な弁座８に形成される。このノズル部材３の外周には，ノズル部材３の後端部に位置する第１嵌合部１１，ノズル部材３の前端部に位置する第２嵌合部１２及び，これら第１及び第２嵌合部１２，１３間に位置する環状の連結凹部１３とが形成され，さらに第１及び第２嵌合部１２，１３の外周には環状の第１及び第２シール溝１４，１５がそれぞれ設けられる。これら第１及び第２シール溝１４，１５には，Ｏリング等の第１及び第２シール部材１６，１７がそれぞれ装着される。第２嵌合部１２の前端面は，第２シール溝１５に向かって大径となるテーパ面１２ａに形成され，このテーパ面１２ａは，第２シール部材１７を第２シール溝１５に装着する際，第２シール部材１７の拡径を誘導して，その装着をし易くする。

一方，磁性円筒体４の内周には，その前端側から嵌合連結孔１８，この嵌合連結孔１８の後端に環状段部１９を介して連なる，嵌合連結孔１８より小径の環状凹部２０と，この環状凹部２０の後端に連なる，それより小径の摺動案内孔２１とが設けられ，また磁性円筒体４の前端には，薄肉のカシメ筒部２２が形成される。その嵌合連結孔１８にはノズル部材３の前記第２嵌合部１２が嵌合され，その際，前記第１シール部材１６が嵌合連結孔２１の内周面に密接して嵌合連結孔２１をシールする。そして上記カシメ筒部２２がノズル部材３の前記連結凹部１３側にカシメられることにより，磁性円筒体４及びノズル部材３間が結合される。

その際，連結凹部１３は，カシメ工具の先端部を受け入れて，カシメ筒部２２の半径方向内方へのカシメ加工をし易くする。また磁性円筒体４の環状段部１９とノズル部材３の後端面との間には，第１嵌合部１１の嵌合連結孔１８への嵌合深さを規制して弁座８の軸方向位置を調整する環状のシム２３が挿入され，保持される。

ノズル部材３の前記第２嵌合部１２は，前記エンジンの吸気路部材Ｐ１の取り付け孔１に嵌合されるようになっており，その際，前記第２シール部材１７は，取り付け孔１の内周面に密接して取り付け孔１をシールする。

ノズル部材３の中心部を貫通するノズル孔１０は，前記弁座８に開口するオリフィス１０ａと，ノズル部材３の前端面に開口する，オリフィス１０ａより大径で且つそれより長い出口孔１０ｃと，これらオリフィス１０ａ及び出口孔１０ｃ間を連続的に接続するテーパ孔１０ｂとで構成される。オリフィス１０ａの，弁座８への開口縁にはファンネル状の丸み９（図２参照）が形成される。この丸み９の半径は，略０．５ｍに設定することが望ましい。またテーパ孔１０ｂの中心角θは，略６０°に設定することが望ましい。これらの設定によれば，同一径のオリフィス１０ａにおいて，最大の燃料流量を確保することができる。

上記ノズル孔１０，第１シール溝１４付きの第１嵌合部１１，第２シール溝１５付きの第２嵌合部１２及び連結凹部１３は，合成樹脂製のノズル部材３の射出成形時，同時に形成される。

上記磁性円筒体４内には磁性プランジャ２５が摺動可能に収容される。この磁性プランジャ２５は前端側から弁部２６及び摺動筒部２７を同軸状に一体に連ねて構成されるもので，その摺動筒部２７は，前記摺動案内孔２１に摺動自在に嵌合されると共に，後端面が非磁性カラー５の内側で前記固定コア６前端の吸引面に対向するように配置される。この摺動筒部２７は，摺動案内孔２１による軸方向支持長さＬが外径Ｄより短くなるように形成される。

弁部２６の外周には環状凹部２８が形成されており，この環状凹部２８は，磁性円筒体４の前記環状凹部２０との間に環状の燃料室３６を画成する。

また弁部２６の前端面にはゴム製の着座部材２９が焼き付けて結合される。この着座部材２９は，前記弁座８に着座したり離座することでノズル孔１０を開閉することができる。摺動筒部２７の後端面にはストッパゴム３０が焼き付けており，固定コア６が磁性プランジャ２５を吸引したとき，このストッパゴム３０が固定コア６の前端面に当接することで，着座部材２９が弁座８から所定ストローク離座するようになっている。

磁性円筒体４から固定コア６にかけて，それらの外周にコイル組立体３１が配設される。このコイル組立体３１は，磁性円筒体４から固定コア６にかけて，それらの外周面に嵌合されるボビン３２と，このボビン３２の外周に巻装されるコイル３３とからなっており，このコイル組立体３１の外周にはコイルハウジング３４が配設される。このコイルハウジング３４は磁性体であって，その前端には，磁性円筒体４の外周に圧入されてボビン３２の前端面を支承する内向きフランジ３４ａを有しており，このコイルハウジング３４の後端部内周面には，固定コア６の後端部外周面に圧入されてボビン３２の後端面に当接する環状のヨーク３５が嵌合される。

図２に示すように，磁性プランジャ２５には，その後端面から摺動筒部２７を軸方向に過ぎて弁部２６の前端面手前で終わる有底の縦孔３７と，この縦孔３７を前記燃料室３６に連通する複数の横孔３８，３８…とが設けられ，上記縦孔３７の底面はばね座３９に形成される。したがって，磁性プランジャ２５において，ばね座３９は，摺動筒部２７よりも前方にオフセット配置されることになる。

また前記固定コア６は，その中心を貫通する中空部６ａを有しており，その中空部６ａ内周面には，燃料入口筒７及び前記縦孔３７間を連通するパイプ状のリテーナ４１が嵌合して固着される。その際，このリテーナ４１及び前記弁座８間には，コイルばねより弁ばね４２が縮設され，これによって磁性プランジャ２５は，弁座８との着座方向に方向に付勢される。

前記縦孔３７は，ばね座３９から立ち上がり弁ばね４２の前端部外周に適合する小径孔３７ａと，この小径孔３７ａより大径で，小径孔３７ａの後端から磁性プランジャ２５の後端面まで延びる大径孔３７ｂとで構成され，大径孔３７ｂに前記横孔３８，３８…の内端が開口する。こうすることで，大径孔３７ｂの内周面と弁ばね４２の外周面とで，その間に前記横孔３８，３８…に連なる筒状間隙４３が画成される。また固定コア６の中空部６ａは，リテーナ４１に支承される弁ばね４２の後端部外周が適合するように形成される。

弁ハウジング２には，磁性円筒体４，コイルハウジング３４及び燃料入口筒７の外周面を覆うと共に，コイル組立体３１周りにまで浸透する樹脂モールド層４５が射出成形により形成され，その際，この樹脂モールド層４５に，前記コイル３３に連なる通電用端子４７を保持するカプラ４６が一体に形成される。

前記燃料入口筒７は後端にフランジ７ｆを有しており，このフランジ７ｆに重なるフランジ４８ｆを有する燃料フィルタ４８が燃料入口筒７後端部の燃料入口７ａに圧入により装着される。燃料入口筒７のフランジ７ｆと，前記樹脂モールド層４５の後端面との間に環状溝４９が画成され，それにシール部材５０が装着される。このシール部材５０は，燃料入口筒７をガス燃料分配管Ｐ２に挿入したとき，その内周面に密接するようになっている。

次に，この実施例の作用について説明する。

コイル３３の消磁状態では，磁性プランジャ２５は，弁ばね４２の付勢力により前方に押圧され，着座部材２９を弁座８に着座させている。この状態では，図示しないガス燃料タンクから分配管Ｐ２に送られたガス燃料は，燃料入口筒７に流入して燃料フィルタ４８で濾過され，そしてパイプ状のリテーナ４１内部，磁性プランジャ２５の縦孔３７及び横孔３８，３８…を通って磁性円筒体４内，特に燃料室３９内で待機する。

コイル３３を通電により励起すると，それにより生ずる磁束が固定コア６，ヨーク３５，コイルハウジング３４，磁性円筒体４及び磁性プランジャ２５を順次走り，その磁力により磁性プランジャ２５が弁ばね４２のセット荷重に抗して固定コア６に吸引され，磁性プランジャ２５のストッパゴム３０が固定コア６の前端面に当接することで，着座部材２９の弁座８に対する開き限界が規制される。すると磁性円筒体４内に待機していたガス燃料が弁座８を通過してノズル孔１０からエンジンの吸気路部材Ｐ１内に噴射される。

その際，ノズル孔１０におけるガス燃料の流量は，ノズル孔１０の上流部を構成するオリフィス１０ａにより一定に規制される。しかも，そのオリフィス１０ａを通過したガス燃料は，テーパ孔１０ｂを経て，オリフィス１０ａより大径で長い出口孔１０ｃへと流れるので，その流れがスムーズで乱流が発生せず，したがって吸気路部材Ｐ１への燃料噴射量を安定させることができる。１回の燃料噴射量は，磁性プランジャ２５の開弁時間により制御される。

ところで，磁性プランジャ２５において，弁ばね４２の可動端を支承するばね座３９は，摺動筒部２７よりも前方，即ち弁座８側にオフセット配置されるので，ばね座３９に作用する弁ばね４２の荷重により摺動筒部２７に調心作用が働き，磁性プランジャ２５を，常に傾きのない安定した姿勢に保持することができ，したがって摺動筒部２７の摺動案内孔２１での摺動を円滑にして，磁性プランジャ２５の応答性を高め，着座部材２９の弁座８に対する離着座のタイミングを的確にして，ガス燃料噴射特性を安定させることができる。これによって，磁性プランジャ２５の摺動筒部２７の軸方向長さＬを，その外径Ｄよりも短く設定することが可能となり，ガス燃料用噴射弁の軸方向の短縮化を図ることができる。

但し，テストによれば，摺動筒部２７の，摺動案内孔２１による軸方向支持長さＬは，図示例のように，その外径Ｄの略１／２とすることが，摺動筒部２７の軸方向短縮化の限界であり，それ以下とすると，磁性プランジャ２５の摺動安定性が低下し，好ましくない。

また，弁ばね４２の前後両端部は，これらに適合する磁性プランジャ２５の小径孔３７ａと，固定コア６の中空部６ａとで半径方向の動きが拘束させるので，弁ばね４２の伸縮姿勢が安定すると共に，弁ばねの大径孔３７ｂ内周面との接触を防ぐことができる。

しかも，磁性プランジャ２５の大径孔３７ｂに横孔３８，３８…の内端が開口し，大径孔３７ｂの内周面と弁ばね４２の外周面とで，その間に横孔３８，３８…に連なる筒状間隙４３が画成されるので，縦孔３７に流入したガス燃料は，弁ばね４２の内側のみならず，その外側の筒状間隙４３をも通過して横孔３８，３８…へと流れることになり，縦孔３７の流路抵抗の低減に寄与し得る。

また，合成樹脂製のノズル部材３は，その外周に，ノズル部材３の後端部に位置して磁性円筒体４の前端部の嵌合連結孔１８に嵌合される第１嵌合部１１と，このノズル部材３の前端部に位置してエンジンの吸気路部材Ｐ１の取り付け孔１に嵌合される第２嵌合部１２と，これら第１及び第２嵌合部１２，１３間に位置する連結凹部１３とを形成し，磁性円筒体４の前端に形成したカシメ筒部２２を連結凹部１３側にカシメることにより磁性円筒体４及びノズル部材３が相互に結合されるので，カシメ工具の先端部を，第２嵌合部１２に干渉されることなく連結凹部１３に受け入れて，カシメ筒部２２の連結凹部１３側へのカシメ加工を容易に行うことができて，磁性円筒体４及びノズル部材３の結合を確実に行うことができる。その際，第１嵌合部１１外周の環状の第１シール溝１４には，磁性円筒体４の嵌合連結孔１８の内周面に密接する第１シール部材１６が装着されるので，嵌合連結孔１８をシールして，磁性円筒体４及びノズル部材３間からのガス燃料のリークを確実に防ぐことができる。

また第２嵌合部１２外周の環状の第２シール部材１７には，第２嵌合部１２をエンジンの吸気路部材Ｐ１の取り付け孔１に嵌合したとき，取り付け孔１の内周面に密接する第２シール部材１７が装着されるので，前記取り付け孔１をシールして，吸気路部材Ｐ１及び噴射弁Ｉ間からガス燃料のリークを確実に防ぐことができる。しかも，磁性円筒体４に支持されてその前方に突出するノズル部材３自体の第２嵌合部１２に，第２シール部材１７を装着する第２シール溝１５を形成したことで，第２シール溝１５を画成するための特別なリングは不要となり，これにより部品点数及び組立工数の削減，延いてはコストの低減をもたらすことができる。

その上，合成樹脂製のノズル部材３は，その成形時に，ノズル孔１０，第１シール溝１４付きの第１嵌合部１１，第２シール溝１５付きの第２嵌合部１２及び連結凹部１３を一挙に形成し得るので，成形後の後加工が殆ど不要であり，更なるコスト低減をもたらすことができる。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく，その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。

本発明の実施例に係るガス燃料用噴射弁の縦断面図。 図１の２部拡大図。

符号の説明

Ｉ・・・・・ガス燃料用噴射弁
２・・・・・弁ハウジング
６・・・・・固定コア
７ａ・・・・燃料入口
１０・・・・ノズル孔
１１・・・・弁座
２１・・・・摺動案内孔
２５・・・・磁性プランジャ
２６・・・・弁部
２７・・・・摺動筒部
２９・・・・着座部材
３３・・・・コイル
３６・・・・燃料室
３７・・・・縦孔
３７ａ・・・小径孔
３７ｂ・・・大径孔
３８・・・・横孔
３９・・・・ばね座
４２・・・・弁ばね
４３・・・・筒状間隙

Claims (2)

1. 前端部に弁座（１１）及びその中心部を貫通するノズル孔（１０）を，また後端部に燃料入口（７ａ）を有する弁ハウジング（２）と，この弁ハウジング（２）に摺動自在に嵌装され，前端面に前記弁座（１１）と協働して前記ノズル孔（１０）を開閉するゴム製の着座部材（２９）を有すると共に，内部に前記燃料入口（７ａ）及び前記弁座（１１）間を連通する燃料通路を設けた磁性プランジャ（２５）と，弁ハウジング（２）の一部を構成していて吸引面を磁性プランジャ（２５）の後端面に対向させる固定コア（６）と，この固定コア（６）及び磁性プランジャ（２５）間に縮設されて磁性プランジャ（２５）を前記弁座（１１）側に付勢する弁ばね（４２）と，弁ハウジング（２）の外周に配設されるコイル（３３）とから構成され，そのコイル（３３）の励起時，固定コア（６）が磁性プランジャ（２５）を吸引して着座部材（２９）を弁座（１１）から離座させるようにしたガス燃料用噴射弁において，
   磁性プランジャ（２５）を，弁ハウジング（２）の摺動案内孔（２１）に嵌合され，軸方向長さ（Ｌ）が外径（Ｄ）よりも短い摺動筒部（２７）と，この摺動筒部（２７）の前端に連設されていて，前端面に前記着座部材（２９）を備える弁部（２６）とで構成し，この弁部（２６）と弁ハウジング（２）との対向周面間に前記弁座（１１）に連なる環状燃料室（３６）を画成し，磁性プランジャ（２５）に設けられる前記燃料通路を，一端を前記燃料入口（７ａ）に連通させると共に他端を前記摺動筒部（２７）よりも前方にオフセットしたばね座（３９）とする有底の縦孔（３７）と，この縦孔（３７）を前記環状燃料室（３６）に開放する横孔（３８）とで構成し，その縦孔（３７）に前記弁ばね（４２）を収容して，この弁ばね（４２）の前端を前記ばね座（３９）で支承したことを特徴とするガス燃料用噴射弁。
2. 請求項１記載のガス燃料用噴射弁において，
   前記縦孔（３７）を，前記ばね座（３９）から立ち上がり弁ばね（４２）の前端部外周に適合する小径孔（３７ａ）と，この小径孔（３７ａ）より大径で，この小径孔（３７ａ）から磁性プランジャ（２５）の後端まで延びる大径孔（３７ｂ）とで構成すると共に，この大径孔（３７ｂ）に前記横孔（３８）の内端を開口させ，前記大径孔（３７ｂ）の内周面と弁ばね（４２）の外周面とで，その間に前記横孔（３８）に連なる筒状間隙（４３）を画成したことを特徴とするガス燃料用噴射弁。

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