JP2017066955A

JP2017066955A - 流量制御弁

Info

Publication number: JP2017066955A
Application number: JP2015192525A
Authority: JP
Inventors: 仁古舘; Hitoshi Furudate; 三冨士　政徳; Masanori Mifuji; 政徳三冨士; 石川　亨; Toru Ishikawa; 石川　　亨
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2015-09-30
Filing date: 2015-09-30
Publication date: 2017-04-06

Abstract

【課題】
弁体に直接燃料遮蔽部材を溶接等により、接合しているために、溶接等による影響で弁体が変形して、ノズル部との摺動が出来なる可能性がある。また、燃料遮蔽部材をノズル部に配置しているために、ノズル外径が拡大するといった問題がある。
【解決手段】
軸方向に移動する弁体と、前記弁体を駆動する駆動素子と、を備えた流量制御弁において、前記駆動素子と燃料通路を遮蔽するシール部材を前記駆動素子の下面に、かつ前記弁体の上部に設けた。
【選択図】図２

Description

本発明は流量制御弁に関する。

特許文献には、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の弁座の先端形状及び燃料流路を遮蔽する燃料遮蔽部材の取付け位置について記載されている。

特開２０１３−５１３１４１号公報

しかしながら、該特許文献の構造は、弁体に直接燃料遮蔽部材を溶接等により、接合しているために、溶接等による影響で弁体が変形して、ノズル部との摺動が出来なる可能性がある。また、燃料遮蔽部材をノズル部に配置しているために、ノズル外径が拡大するといった問題がある。

上記課題を解決するために本発明は、軸方向に移動する弁体と、前記弁体を駆動する駆動素子と、を備えた流量制御弁において、前記駆動素子と燃料通路を遮蔽するシール部材を前記駆動素子の下面に、かつ前記弁体の上部に設けた。

本発明によれば、流量制御弁の精度を向上させ、さらに内燃機関等への取り付けの自由度を向上させることが可能となる。

本発明の実施例の流量制御弁の全体図を示す。本発明の実施例の駆動素子を用いた弁体駆動機構の詳細を示す図である。

以下に、本発明の燃料噴射弁の実施形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、本実施形態にかかる流量制御弁を説明する図である。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に開口している噴口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。

駆動素子６に圧電素子を用いる場合、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圧電素子は伸びずに弁体２を押し下げる距離が相対的に短くなり、弁体２のストローク量が減少し、最終的には開弁しなくなる。

そのため、温度が上昇した場合は弁体１と圧電素子との間に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、弁体２と圧電素子の隙間が発生しない状態となる。なお、圧電素子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。

図２は第１の実施形態から第３の実施形態についての詳細を示した図である。金属製シール部材５ａの両端は金属製シール部材上流側金具５ｂ及び金属製シール部材下流側金具５ｃにそれぞれ圧入されており、圧入部は溶接等により接合させている。この箇所に燃料圧力が印加されるために、想定されうる燃料圧力以上の気密性の確保が必要である。

金属製シール部材５ａを金属製シール部材上流側金具５ｂ及び金属製シール部材下流側金具５ｃに接合した後、金属製シール部材下流側金具５ｃは、弁体２の先端部端面を金属製シール部材下流側金具圧入部５ｄに圧入し、金具圧入部の外周溶接等にて固定する。金属製シール部材上流側金具５ｂは、金属製シール部材下流側金具５ｃを弁体２に圧入、接合後に内側パイプ部品１１へ圧入し、内側パイプ部品１１の外周側より溶接等にて接合される。

金属製シール部材下流側金具５ｃの片側は棒上の形状であり、先端は球面となっている。これが金属製シール部材５ａの内部を貫通するように取り付けられている。この球面が駆動素子６の端面と接触するように構成されている。球面は組み立てられた状態において必ず金属製シール部材５ａより突出するように、筒の全長寸法を決定する。駆動素子６の先端側の端面には円錐状の溝が形成されており、この溝に金属製シール部材下流側金具５ｃの先端部球面が入り込み、当接する。これにより、接触面の面圧を低減することができる。なお、両者の材料硬度が高い場合は、円錐状の溝ではなく、平坦な面でもよい。

金属製シール部材下流側金具５ｃは駆動素子６の動きを弁体２に伝える。このとき、金属製シール部材上流側金具５ｂは内側パイプ部品１１に固定されているため、金属製シール部材５ａは伸縮性のある構造である。形状は蛇腹状で、この蛇腹部が伸縮して、金属製シール部材下流側金具５ｃの動きに追従する。なお、材料自体に伸縮性と必要強度が満足できれば、蛇腹形状ではない、筒状の部材でもよい。

弁体２の摺動部１３との距離をとることが可能なため、摺動部の変形を抑制することができ、弁体２の先端部からの洩れ量や噴霧のばらつきを低減が可能である。

以上のように本実施例では、ノズル３の先端の内周部に弁体２と当接する弁座を備え、弁体２がノズル３の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。そして、弁体２を駆動する駆動素子６と燃料流路を遮蔽するシール部材５を駆動素子６の下面に設け、かつ弁体２の上部に設けた。より具体的にはシール部材は金属製であり、駆動素子６の直下に配置され、かつ、弁体２の上端部に取り付けられる。

シール機構５は、弁体２の周囲の燃料流路と駆動素子６の側とをシールする金属製シール部材５ａにより構成される。この金属製シール部材５ａの内周側には弁体２に取り付けられる金属製シール部材下流側金具５ｃが配置され、金属製シール部材下流側金具５ｃの下面と金属製シール部材５ａの上面とが接触することで弁体２の周囲の燃料流路と駆動素子６の側とをシールする。

金属製シール部材下流側金具５ｃの上端は駆動素子６の下面と接触しており、駆動素子６が駆動するとこの駆動力が金属製シール部材下流側金具５ｃ、及び金属製シール部材５ａを介して弁体２に伝わる。金属製シール部材５ａと駆動素子６との間には金属製シール部材上流側金具５ｂが配置され、金属製シール部材下流側金具５ｃは金属製シール部材上流側金具５ｂの内周側を通って駆動素子６と接触する。このとき駆動素子６の下面は円錐形状の凹部が形成され、金属製シール部材下流側金具５ｃの上端がこの凹部と接触することが望ましい。

また、金属製シール部材５ａは弁体２と伸縮自在な蛇腹機構を有しており、駆動素子６が駆動すると、金属製シール部材下流側金具５ｃが付勢されて、このとき金属製シール部材５ａの蛇腹機構が伸びることで、駆動素子６の伸長を弁体２に伝達する。なお、金属製シール部材５ａと金属製シール部材下流側金具５ｃとは溶接で固定されるとともに、金属製シール部材下流側金具５ｃは弁体２の上部に被さって固定される。

燃料流路を遮蔽する金属製シール部材下流側金具５ｃの両側に弁体２の構成部材に取り付けうる金具を溶接等により接合されている。

１弁座
２弁体
３ノズル
４スプリング
５金属性シール部
５ａ金属製シール部材
５ｂ金属製シール部材上流側金具
５ｃ金属製シール部材下流側金具
５ｄ金属製シール部材下流側金具圧入部
６駆動素子
６ａ駆動素子端面溝部
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内側パイプ部品
１２溶接等接合箇所
１３摺動部

Claims

軸方向に移動する弁体と、
前記弁体を駆動する駆動素子と、を備えた流量制御弁において、
前記駆動素子と燃料通路を遮蔽するシール部材を前記駆動素子の下面に、かつ前記弁体の上部に設けたことを特徴とする流量制御弁。
請求項１に記載の流量制御弁において、
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前記燃料通路と、
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。
請求項１に記載の流量制御弁において、
前記シール部材は金属製であり、前記駆動素子の直下に配置され、かつ、前記弁体の上端部に取り付けられることを特徴とする流量制御弁。
請求項１に記載の流量制御弁において、
前記シール機構は、前記弁体の周囲の前記燃料通路と前記駆動素子の側とをシールする金属製シール部材により構成されることを特徴とする流量制御弁。
請求項４に記載の流量制御弁において、
前記金属製シール部材の内周側には前記弁体に取り付けられる金属製シール部材下流側金具が配置され、前記金属製シール部材下流側金具の下面と前記金属製シール部材の上面とが接触することで前記弁体の周囲の燃料通路と前記駆動素子の側とをシールすることを特徴とする流量制御弁。
請求項５に記載の流量制御弁において、
前記金属製シール部材と前記駆動素子との間には金属製シール部材上流側金具が配置され、前記金属製シール部材下流側金具は前記金属製シール部材上流側金具の内周側を通って前記駆動素子と接触することを特徴とする流量制御弁。
請求項４〜６の何れかに記載の流量制御弁において、
前記金属製シール部材は前記弁体と伸縮自在な蛇腹機構を有しており、前記駆動素子が駆動すると、金属製シール部材下流側金具が付勢されて、このとき金属製シール部材の蛇腹機構が伸びることで、前記駆動素子の伸長を前記弁体に伝達することを特徴とする流量制御弁。