JP2017020470A - Flow control valve - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関に用いられる流量制御弁であって、電圧又は電流を印可することにより、弁体を引き上げるもしくは押し下げることにより、弁座と流路を形成し、そこから燃料を噴出させる構成の流量制御弁に関する。特に、燃料噴射弁に多く用いる装置である。 The present invention relates to a flow control valve used in an internal combustion engine, which is configured to form a valve seat and a flow path by pulling up or pushing down a valve body by applying voltage or current, and jetting fuel therefrom. The present invention relates to a flow control valve. In particular, the apparatus is frequently used for fuel injection valves.
本発明の従来技術の流量制御弁として特許文献1に記載のものがある。この特許文献1には、通電の開始により圧電素子の伸びを直接弁体に伝えて、弁体を押すとき弁体先端部が弁座から離れることにより、燃料流路を形成し、ここから燃料を噴射し、通電が終了すると弁体に備えられたスプリングの力により、弁体は引き戻され、弁座と当接し、燃料流路が閉鎖して燃料噴射を終了する構造を有した流量制御弁について記載されている。
There exists a thing of
しかしながら、圧電素子は電圧を印加すると伸長する構造であるために、弁体を押すことにより燃料を噴射する構造となる。弁体先端は円錐形状が一般的であり、生成される噴霧は傘状噴霧となる。通電により弁体を引き上げて燃料を多噴孔より噴霧する流量制御弁と比較すると、噴霧レイアウトの自由度が少ない。 However, since the piezoelectric element has a structure that expands when a voltage is applied, the fuel is injected by pushing the valve body. The tip of the valve body is generally conical, and the generated spray is an umbrella spray. Compared with a flow control valve that pulls up the valve body by energization and sprays fuel from the multi-holes, the degree of freedom in spray layout is small.
本発明の目的は、ノズル先端外周部に弁体と当接する弁座と弁座と当接することで燃料通路を閉じ、弁座から離れることによって燃料通路を形成するように稼働する弁体を備える流量制御弁において、簡単な構造にて多噴孔から噴出させることを可能とした流量制御弁を提供することにある。 An object of the present invention is provided with a valve seat that contacts a valve body at a nozzle tip outer peripheral portion, and a valve body that operates so as to form a fuel passage by closing the fuel passage by coming into contact with the valve seat and leaving the valve seat. An object of the present invention is to provide a flow rate control valve that can be ejected from multiple injection holes with a simple structure.
上記目的を達成するために本発明の燃料噴射弁は、軸方向に移動する弁体と、前記弁体が上流側に移動した場合に着座する弁座と、前記弁体が前記弁座から下流側に移動した場合に前記弁座の下流側で、かつ、前記弁体の外周側に形成される燃料通路と、前記燃料通路の下流側に形成される噴射孔と、を備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a fuel injection valve according to the present invention includes a valve body that moves in an axial direction, a valve seat that is seated when the valve body moves upstream, and the valve body that is downstream from the valve seat. A fuel passage formed on the downstream side of the valve seat and the outer peripheral side of the valve body when moved to the side, and an injection hole formed on the downstream side of the fuel passage. And
本発明によれば、流量制御弁の構造を簡略化でき、噴霧を任意に指向できるオリフィスと弁体を構成することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the structure of a flow control valve can be simplified and it becomes possible to comprise the orifice and valve body which can direct spraying arbitrarily.
以下に、本発明の構造が多く用いられる燃料噴射弁の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。 Embodiments of a fuel injection valve in which the structure of the present invention is often used will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1は、本実施例の燃料噴射弁の全体の断面図を示す。
弁体2の先端部に通常時(電圧未印加時)閉とする制御弁である。流量制御弁の上方の燃料供給口8から燃料が供給され、二重円管のすきまの流路を流れノズル3と弁体2のすきまから、弁座部へと到達する。駆動素子6は電圧又は電流に比例して伸長する素子である。なお、この駆動素子は、素線を円周上に巻いたコイル等のソレノイドでもよい。この場合は、コイルに通電したときに、磁気吸引力により弁体2を押し下げる構造とする。駆動素子6の下方端部には、弁体2の先端部が当接しており、駆動素子6の動作によりこれを直接動作させる。弁座1はノズル3先端外周部に形成されている。ノズル3の先端部にキャップ部品12が設けられている。駆動素子6が動作することにより、当接している弁体2が下方に押し下げられ、弁座1から弁体2が離れ、シート部燃料流路10を形成して、キャップ部品12に開口している噴射孔11より燃料を噴射する。通電が終了すると弁体2に設けられたスプリング4の力により弁体2と弁座1が当接し、これにより生じるすきまがシート部燃料流路10を閉塞し噴射が終了する。
FIG. 1 shows a cross-sectional view of the entire fuel injection valve of the present embodiment.
This is a control valve that is normally closed (when no voltage is applied) to the tip of the
図2は本実施例の燃料噴射弁の閉弁状態を示す図である。キャップ部品11には1つ以上の第一の噴射孔11aあり、これと同心円状に第二の噴射孔11bが開口している。なお、第二の噴射孔11bが開口していな場合もある。尚、第二の噴射孔径は第一の噴射孔径より大きく設定する。駆動素子6に通電されると、弁体2が押し下げられて、隙間が生じて、シート部10に燃料流路が形成される。燃料はシート部10より流出してキャップ部品隙間を通り、第一の噴射孔11aを通り、同心円状に第二の噴射孔11bより噴射される。が終了すると弁体2に設けられたスプリング4の力により弁体2と弁座1が当接し、これにより生じるすきまがシート部燃料流路10を閉塞し噴射が終了する。キャップ部品12には隙間13を有するために、燃料噴射終了から開始まで期間が長くなると、隙間に滞留している燃料が流出してしまうため、噴射期間の間隔(噴射開始から次の噴射開始までの期間)が0.5ms以下という高周波数での駆動条件が望ましい。
FIG. 2 is a view showing a closed state of the fuel injection valve of the present embodiment. The
以上のように本実施例の燃料噴射弁は軸方向に移動する弁体2と、弁体2が上流側に移動した場合に着座する弁座1と、弁体2が弁座1から下流側に移動した場合に弁座1の下流側で、かつ、弁体2の外周側に形成される燃料通路(シート部燃料流路10)と、を備える。そしてさらに燃料通路(シート部燃料流路10)の下流側に形成される複数の噴射孔と、を備えた。そして1回の噴射において弁体2の開弁時間と弁体2の閉弁時間の和、すなわち噴射期間の間隔が0.5m以下に設定されたことが望ましい。
As described above, the fuel injection valve of this embodiment includes the
また弁体2はノズル3の先端部より下流側に突出するように構成され、閉弁時にノズル3の先端部に形成された前記座部と当接する。また開弁時に弁体2が下流側に変位し、座部1より離れた場合に燃料通路(シート部燃料流路10)が形成され、ノズル3の先端部に複数の噴射孔が形成される中空のキャップ状部品が取り付けられる。
The
図3は本実施例の燃料噴射弁の開弁状態を示す図である。駆動素子6に通電され、噴射流量に必要なシート部断面積が得られるような、弁体のストローク量14となるように弁体2が押し下げられた場合、キャップ部品内側底面15にと弁体先端部2aに必ずクリアランスを設ける。つまりキャップ状部品の内径側先端部と開弁時の弁体先端部との間に隙間が形成される。これにより、弁体2の変形を防ぎ、安定して燃料を噴射孔11に流入させることが可能である。
FIG. 3 is a view showing the opened state of the fuel injection valve of the present embodiment. When the
図4は圧電素子を説明するための図である。駆動素子6に圧電素子16を用いる。流量制御弁を構成している金属部品(例えばステンレス鋼など)より圧電素子16の構成している部材は線膨張率が小さいものがある。このとき、温度が上昇すると、構成している金属は大きく伸びるが駆動素子6は伸びずに弁体2を押し下げる距離が相対的に短くなり、燃料のシールが出来ずに流出し続ける。そのため、温度が上昇した場合は弁座1と弁対隙間ができないようにダンパー7を設ける。ダンパー7にはシリンダとプランジャからなり、シリンダとプランジャの隙間にはオイルが封入されており、温度が高くなるとオイルが膨張し、シリンダが伸びる。この伸びにより、弁座1と弁体2の隙間が発生しない状態となる。なお、圧電素子16は防水密閉構造になっている又は耐燃料性がある場合は液中に設置することも可能である。圧電素子16は動作周期が非常に速いために、低噴射パルスでの駆動が可能であり、小流量で安定して噴射可能となる。
FIG. 4 is a diagram for explaining the piezoelectric element. A piezoelectric element 16 is used as the
図5は本実施例の燃料噴射弁のキャップ部品の固定方法を示す図である。ノズル3に圧入されたキャップ部品13は、固定と燃料漏れを防止するために、ノズル段差部3aに溶接又は接着を行う。燃料圧力が高い場合は、ノズル3の先端部外周とキャップ部品13の内径にねじ加工を行う。キャップ部品の端面を楔上にして、ノズル側の部品へと食い込ませて密着させて、加締めることにより、燃料の漏れを防ぐ。この場合、キャップ13とノズル3は硬度差を持つように、材料を選定する。又は、熱処理にて硬度差を有するようにしてもよい。
FIG. 5 is a view showing a method of fixing the cap part of the fuel injection valve of this embodiment. The
1 弁座
2 弁体
3 ノズル
4 スプリング
5 金属性シール部材
6 駆動素子
7 ダンパー
8 燃料供給口
9 電圧入力端子
10 シート部
10a シート部燃料流路
11 噴射孔
11a 第一の噴射孔
11b 第二の噴射孔
12 キャップ部品
13 キャップ部品隙間
14 弁体のストローク量
15 キャップ部品内側底面
16 圧電素子
17 接合箇所
18 加締め部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記弁体が上流側に移動した場合に着座する弁座と、
前記弁体が前記弁座から下流側に移動した場合に前記弁座の下流側で、かつ、前記弁体の外周側に形成される燃料通路と、
前記燃料通路の下流側に形成される噴射孔と、を備えたことを特徴とする流量制御弁。 A valve body that moves in the axial direction;
A valve seat to be seated when the valve body moves upstream;
A fuel passage formed on the downstream side of the valve seat and on the outer peripheral side of the valve body when the valve body moves downstream from the valve seat;
A flow rate control valve comprising: an injection hole formed on a downstream side of the fuel passage.
1回の噴射において前記弁体の開弁時間と前記弁体の閉弁時間の和が0.5m以下に設定されたことを特徴とする流量制御弁。 A seat portion formed at the nozzle tip portion, a valve body that forms a fuel passage by separating from the valve seat, and a plurality of injection holes formed on the downstream side of the nozzle tip portion,
A flow rate control valve characterized in that the sum of the valve opening time and the valve closing time of the valve body in one injection is set to 0.5 m or less.
前記弁体は前記ノズル先端部より下流側に突出するように構成され、
閉弁時に前記ノズル先端部に形成された前記座部と当接し、
開弁時に前記弁体が下流側に変位し、前記座部より離れた場合に燃料流路が形成され、
前記ノズル先端部に前記複数の噴射孔が形成されるキャップ状部品が取り付けられることを特徴とする流量制御弁。 The flow control valve according to claim 2,
The valve body is configured to protrude downstream from the nozzle tip,
Abuts the seat formed at the nozzle tip when the valve is closed;
When the valve body is displaced downstream when the valve is opened, a fuel flow path is formed when the valve body is separated from the seat,
A flow rate control valve characterized in that a cap-like component in which the plurality of injection holes are formed is attached to the nozzle tip.
前記ノズル先端部に前記複数の噴射孔が形成されるキャップ状部品が取り付けられ、
前記キャップ状部品の内径側先端部と開弁時の弁体先端部との間に隙間が形成されることを特徴とする流量制御弁。 The flow control valve according to claim 2 or 3,
A cap-shaped part in which the plurality of injection holes are formed at the nozzle tip is attached,
A flow rate control valve characterized in that a gap is formed between an inner diameter side front end portion of the cap-shaped part and a valve body front end portion when the valve is opened.
前記弁体を駆動する圧電素子を有していることを特徴とする流量制御弁。 In the flow control valve according to any one of claims 1 to 4,
A flow rate control valve having a piezoelectric element for driving the valve body.
前記ノズル先端部に前記キャップ状部品を溶接、接着、ねじ止め、または加締めにより結合することを特徴とする流量制御弁。 In the flow control valve according to claim 3 or 4,
The flow rate control valve, wherein the cap-shaped component is coupled to the nozzle tip by welding, bonding, screwing, or caulking.
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