JP2014055569A - ガス燃料用噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】ガス燃料の流れの剥離によるノイズがノズル孔内で発生しても，そのノイズの外部への漏れを抑えるようにして，静粛な前記燃料噴射弁を提供する。
【解決手段】ノズル部材２に，ガス燃料通路に臨む弁座７と，この弁座７の中心部を貫通していて，弁体１０及び弁座７の協働により開閉される弁孔８と，この弁孔８の出口に連なる第１絞り孔５０と，この第１絞り孔５０の出口に第１環状段部５１を介して連なる，第１絞り孔５０より大径のノズル孔５２とを形成したガス燃料用噴射弁であって，ノズル孔５２に，第１環状段部５１に対向する第２環状段部５３を介して連なる，ノズル孔５２より小径の第２絞り孔５４を設けた。
【選択図】 図２

Description

本発明は，内部をガス燃料通路とすると共に弁体を収容する弁ハウジングの前端部にノズル部材を固設し，このノズル部材に，前記ガス燃料通路に臨む弁座と，この弁座の中心部を貫通していて，弁体及び弁座の協働により開閉される弁孔と，この弁孔の出口に連なる絞り孔と，この絞り孔の出口に連なる，それより大径のノズル孔とを形成したガス燃料用噴射弁の改良に関する。

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。

特開平１１−３０３６８５号公報

特許文献１に開示されたガス燃料用噴射弁では，弁体の開弁時，ガス燃料通路内の高圧のガス燃料が弁座を通過し，絞り孔で計量された後，ノズル孔からエンジンに供給されるが，絞り孔及びノズル孔間での流路断面積の変化が急激であるため，ガス燃料が絞り孔からノズル孔へ急速に移行するとき，絞り孔及びノズル孔間の段部で流れの剥離に伴なう渦流が発生し，それが音源となるノイズがノズル孔から外部に漏れることがある。

本発明は，かゝる事情に鑑みてなされたもので，ガス燃料の流れの剥離によるノイズがノズル孔内で発生しても，そのノイズの外部への漏れを抑えるようにして，静粛な前記燃料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，内部をガス燃料通路とすると共に弁体を収容する弁ハウジングの前端部にノズル部材を固設し，このノズル部材に，前記ガス燃料通路に臨む弁座と，この弁座の中心部を貫通していて，弁体及び弁座の協働により開閉される弁孔と，この弁孔の出口に連なる第１絞り孔と，この第１絞り孔の出口に第１環状段部を介して連なる，該第１絞り孔より大径のノズル孔とを形成したガス燃料用噴射弁であって，前記ノズル孔に，前記第１環状段部に対向する第２環状段部を介して連なる，該ノズル孔より小径の第２絞り孔を設けたことを第１の特徴とする。尚，前記弁体は，後述する本発明の実施形態中の弁プランジャ１０に対応する。

また本発明は，第１の特徴に加えて，前記第１絞り孔の内径をＤ１，前記ノズル孔の内径をＤ２，前記第２絞り孔の内径をＤ３としたとき，
Ｄ１≦Ｄ３＜Ｄ２・・・・・・（１）
上記（１）式を満足させるように，前記第１絞り孔，前記ノズル孔及び前記第２絞り孔を形成したことを第２の特徴とする。

さらに本発明は，第１又は第２の特徴に加えて，前記第２環状段部及び第２絞り孔を，前記ノズル部材の前端部に結合される，前記ノズル部材とは別体の環状部材に形成したことを第３の特徴とする。尚，前記環状部材は，後述する本発明の実施形態中のカラー５５及び環状プレート５６に対応する。

本発明の第１の特徴によれば，ガス燃料用噴射弁の開弁時，ガス燃料は，第１絞り孔及び第２絞り孔を通過することにより，ノズル孔内で円錐状の流れを形成する。その際，第１絞り孔及びノズル孔間の第１環状段部で流れの剥離現象が生じ，それに伴ない渦流が発生しても，その渦流は，第２環状段部により遮断されることになり，その渦流によるノイズの発生を抑えることができ，静粛なガス燃料用噴射弁の提供に寄与し得る。

本発明の第２の特徴によれば，第１絞り孔の機能を保ちつゝ，ノイズの発生を効果的に抑えることができる。

本発明の第３の特徴によれば，環状部材をノズル部材の前端部に結合するだけで，第２環状段部及び第２絞り孔を簡単に形成することができ，製作性が良好である。

本発明の第１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。 本発明の第２実施形態を示す，図２との対応図。

本発明の実施の形態を添付図面に基づいて以下に説明する。

先ず，図１及び図２に示す本発明の第１実施例の説明より始める。

図１において，ガス燃料用噴射弁Ｉは，エンジンの吸気管Ｅの管壁に設けられる取り付け孔Ｅａに前端部が装着され，エンジンの吸気行程時，ガス燃料を吸気管Ｅ内に噴射する。この噴射弁Ｉの弁ボディ１は，円筒状のノズル部材２と，このノズル部材２の後端のフランジ部２ａの外周面に前端部が嵌合及び溶接により結合される，磁性体よりなる中空円筒状で内部をガス燃料通路とする弁ハウジング３と，この弁ハウジング３の後端に非磁性円筒体４を介して一体的に連設される中空円筒状の固定コア５と，この固定コア５の後端に一体に連設される中空円筒状の燃料入口筒６とよりなっている。固定コア５は，その内径が弁ハウジング３の内径より小となるように形成されていて，前端の吸引面５ｂが弁ハウジング３の後述する弁プランジャ１０に対向するようになっている。

図２に示すように，ノズル部材２には，弁ハウジング３内に臨む平坦な弁座７と，この弁座７の中心部を貫通する漏斗状の弁孔８と，この弁孔８の小径出口に連なる第１絞り孔５０と，この第１絞り孔５０の出口に第１環状段部５１を介して連なる，第１絞り孔５０より大径のノズル孔５２とが設けられる。

またノズル孔５２の出口には，前記第１環状段部５１と対向する第２環状段部５３を介して連なる，ノズル孔５２より小径で第１絞り孔５０と同軸上に配置される第２絞り孔５４が設けられる。図示例では，ノズル部材２の前端部内周面に，ノズル部材２とは別体のカラー５５が圧入され，このカラー５５の内端面で前記第２環状段部５３が構成され，カラー５５の内周面で前記第２絞り孔５４が構成される。

その際，第１絞り孔５０の内径をＤ１，ノズル孔５２の内径をＤ２，第２絞り孔５４の内径をＤ３としたとき，
Ｄ１≦Ｄ３＜Ｄ２・・・・・・（１）

上記（１）式を満足させるように，第１絞り孔５０，ノズル孔５２及び第２絞り孔５４が形成される。尚，（１）式において，Ｄ１＜Ｄ３＜Ｄ２とする方が望ましく，図２ではそのようになっている。

ノズル部材２及び弁ハウジング３間には，前記弁座７の位置を調整する環状のシム９が介装される。

再び図１において，弁ハウジング３の内周面は摺動案内面３ａとされ，この摺動案内面３ａには磁性体よりなる弁プランジャ１０が摺動自在に嵌装される。この弁プランジャ１０は，前端側から短軸部１１，この短軸部１１より大径で前記摺動案内面３ａに摺動自在に嵌合される第１ジャーナル部１３，短軸部１１より小径でそれより長い長軸部１２及び，長軸部１２より大径で前記摺動案内面３ａに摺動自在に嵌合される第２ジャーナル部１４を順次同軸状に一体に連ねて構成され，その短軸部１１の前端面には，前記弁座７に着座し得るゴム製の着座部材１７が焼き付けにより付設される。また第２ジャーナル部１４の後端面には，固定コア５の吸引面５ｂに対向するゴム製で環状のクッション部材１８が焼き付けにより付設され，このクッション部材１８及び固定コア５の対向面間には，着座部材１７の弁座７への着座時，弁プランジャ１０の開弁ストロークに相当する所定の間隙が設定される。

第２ジャーナル部１４は，その軸方向幅が第１ジャーナル部１３の軸方向幅より大となるように形成される。

弁ハウジング３の，第２ジャーナル部１４が嵌合する領域から固定コア５に亙り，それらを囲繞するコイル組立体２０が配設される。このコイル組立体２０は，弁ハウジング３，非磁性円筒体４及び固定コア５の外周に嵌合するボビン２１と，このボビン２１の外周に巻装されるコイル２２とで構成され，このコイル組立体２０の外周には，これを覆う磁性体のコイルハウジング２３が配設される。

弁ハウジング３には，その外周面より突出してボビン２１の前端面を支承するヨークフランジ２４が一体に形成され，このヨークフランジ２４の外周面にコイルハウジング２３の前端部が嵌合される。またコイルハウジング２３の後端部には，ボビン２１及び固定コア５の後端面に当接する環状端壁２３ａと，この環状端壁２３ａの内周端より後方に突出して燃料入口筒６の前端部外周面に嵌合する円筒部２３ｂとが一体に形成される。こうしてコイル組立体２０及びコイルハウジング２３は弁ボディ１に取り付けられる。そして，ヨークフランジ２４，コイルハウジング２３及び燃料入口筒６の外周面には，それらを連続的に被覆する樹脂モールド層２６が形成され，この樹脂モールド層２６には，その一側方に突出して，コイル２２に連なる通電用端子２７を保持するカプラ２８が一体成形される。

弁プランジャ１０には，その後端面から始まり第１ジャーナル部１３の前端面の手前で終わる大径縦燃料孔３０と，この大径縦燃料孔３０の底面から始まり短軸部１１の前端面手前で終わる有底の小径縦燃料孔３１と，この小径縦燃料孔３１を短軸部１１の外周面，即ち弁ハウジング３内に開放する複数の横燃料孔３２，３２…とが設けられる。

大径縦燃料孔３０は固定コア５の中空部５ａと連通し，その大径縦燃料孔３０及び小径縦燃料孔３１間に形成される後向きの環状段部は，ばね座３４とされる。

一方，固定コア５の中空部５ａ内周面には，スプリングピンよりなる中空のリテーナ３７が装着され，このリテーナ３７と前記ばね座３４との間に，弁プランジャ１０を弁座７側に付勢する戻しばね３５が縮設される。また固定コア５の中空部５ａに連なる燃料入口筒６の中空部６ａの入口には燃料フィルタ３８が装着される。

ノズル部材２の外周には，環状の前部シール溝４０を画成する前後一対の合成樹脂製のリング部材４１，４２が嵌着され，前部シール溝４０には，ノズル部材２をエンジンの吸気管Ｅの取り付け孔Ｅａに挿入したとき，その内周面に密接する前部Ｏリング４３が装着される。

また燃料入口筒６の後端部外周において，燃料入口筒６の後端に形成されるフランジ４６と，前記樹脂モールド層２６の後端面とにより環状の後部シール溝４５が画成され，この後部シール溝４５には，燃料入口筒６の外周に燃料分配管Ｄを嵌装したとき，その内周面に密接する後部Ｏリング４７が装着される。

次に，この第１実施形態の作用について説明する。

コイル２２の消磁状態では，弁プランジャ１０は，戻しばね３５のセット荷重により前方に押圧され，着座部材１７を弁座７に着座させている。

コイル２２を通電により励起すると，それにより生ずる磁束がコイルハウジング２３，弁ハウジング３，第２ジャーナル部１４，固定コア５，コイルハウジング２３を順次走り，固定コア５及び弁プランジャ１０間に発生する磁力により弁プランジャ１０が戻しばね３５のセット荷重に抗して固定コア５に吸引され，着座部材１７を弁座７から離座させ，弁孔８を開く。このとき，弁プランジャ１０のゴム製のクッション部材１８が固定コア５の前端面に当接することで，弁プランジャ１０の開弁限界が規制される。

弁孔８が開くと，図示しないガス燃料タンクから燃料分配管Ｄに送られたガス燃料が，燃料入口筒６に流入して燃料フィルタ３８により濾過され，中空のリテーナ３７，弁プランジャ１０の大径縦燃料孔３０，小径縦燃料孔３１及び横燃料孔３２，３２…を通過して弁ハウジング３内に移り，弁孔８を通過し，第１絞り孔５０で絞られながら流量を計量され，そしてノズル孔５２において，ガス燃料の流れは円錐状の層流Ａとなる。次いで，その層流Ａの大部分は，第２絞り孔５４からエンジンの吸気管Ｅ内に噴射される。

ところで，第１絞り孔５０及びノズル孔５２間に第１環状段部５１が存在するので，第１環状段部５１で流れの剥離現象が生じ，それに伴ない渦流Ｂが発生するが，その渦流Ｂは，第２環状段部５３により遮断されることになるので，その渦流Ｂによるノイズの発生を抑えることができる。以上により，静粛なガス燃料用噴射弁Ｉを提供することができる。

その際，前記（１）式を満足させることにより，第１絞り孔５０の機能を保ちつゝ，ノイズの発生を効果的に抑えることができる。また前記（１）式において，Ｄ１＜Ｄ３＜Ｄ２とすれば，上記のノイズ遮断効果を達成しながら，ガス燃料の円錐状の層流Ａを効率良くエンジンの吸気管Ｅ内に噴射することができる。

またノズル部材２の前端部内周面に，ノズル部材２とは別体のカラー５５が圧入され，このカラー５５の内端面で前記第２環状段部５３が構成され，カラー５５の内周面で前記第２絞り孔５４が構成されるので，カラー５５をノズル部材２の前端部内周面に圧入するだけで，第２環状段部５３及び第２絞り孔５４を簡単に形成することができ，製作性が良好である。

次に，図３に示す本発明の第２実施形態について説明する。

この第２実施形態では，ノズル部材２の前端面に，ノズル部材２とは別体の環状プレート５６が環状のレーザ溶接等による溶接ビード５７により結合され，この環状プレート５６の内端面により前記第２環状段部５３が構成され，環状プレート５６の内周面により前記第２絞り孔５４が構成される。その他の構成は前記第１実施形態と同様であるので，図３中，第１実施形態に対応する部分には同一の参照符号を付して，重複する説明を省略する。

この第２実施形態においても，ノズル部材２の前端面に環状プレート５６を溶接することにより，第２環状段部５３及び第２絞り孔５４を簡単に形成することができ，特に環状プレート５６はプレス加工が可能であるので，製作性がより良好で，安価に得ることができる。

本発明は，上記各実施形態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。例えば，ノズル部材２の前端部にプレス加工により内向き鍔部を形成し，その内向き鍔部の中心孔で第２絞り孔５４を，内向き鍔部の内端面で第２環状段部５３をそれぞれ構成することもできる。

Ｉ・・・・・ガス燃料用噴射弁
２・・・・・ノズル部材
３・・・・・弁ハウジング
７・・・・・弁座
８・・・・・弁孔
１０・・・・弁体（弁プランジャ）
５０・・・・第１絞り孔
５１・・・・第１環状段部
５２・・・・ノズル孔
５３・・・・第２環状段部
５４・・・・第２絞り孔
５５・・・・環状部材（カラー）
５６・・・・環状部材（環状プレート）

Claims (3)

1. 内部をガス燃料通路とすると共に弁体（１０）を収容する弁ハウジング（３）の前端部にノズル部材（２）を固設し，このノズル部材（２）に，前記ガス燃料通路に臨む弁座（７）と，この弁座（７）の中心部を貫通していて，弁体（１０）及び弁座（７）の協働により開閉される弁孔（８）と，この弁孔（８）の出口に連なる第１絞り孔（５０）と，この第１絞り孔（５０）の出口に第１環状段部（５１）を介して連なる，該第１絞り孔（５０）より大径のノズル孔（５２）とを形成したガス燃料用噴射弁であって，
   前記ノズル孔（５２）に，前記第１環状段部（５１）に対向する第２環状段部（５３）を介して連なる，該ノズル孔（５２）より小径の第２絞り孔（５４）を設け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，
   前記第１絞り孔（５０）の内径をＤ１，前記ノズル孔（５２）の内径をＤ２，前記第２絞り孔（５４）の内径をＤ３としたとき，
   Ｄ１≦Ｄ３＜Ｄ２・・・・・・（１）
   上記（１）式を満足させるように，前記第１絞り孔（５０），前記ノズル孔（５２）及び前記第２絞り孔（５４）を形成したことを特徴とするガス燃料用噴射弁。
3. 請求項１又は２記載のガス燃料用噴射弁において，
   前記第２環状段部（５３）及び第２絞り孔（５４）を，前記ノズル部材（２）の前端部に結合される，前記ノズル部材（２）とは別体の環状部材（５５，５６）に形成したことを特徴とするガス燃料用噴射弁。

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