JP2018059647A - Gas fuel supply device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料容器から供給先へ供給されるガス燃料の流量を調節するためにリニアソレノイドを用いたガス燃料供給装置に関するものである。 The present invention relates to a gas fuel supply apparatus that uses a linear solenoid to adjust the flow rate of gas fuel supplied from a fuel container to a supply destination.
ガス燃料供給装置として、燃料容器から供給先へ供給されるガス燃料の流量を調節するためにリニアソレノイドを用いた装置がある。このような装置に使用されるリニアソレノイドとして、例えば、特許文献1に記載されたものがある。このリニアソレノイドは、コイルと、コイル内に設けられる固定鉄心と、固定鉄心と同軸上で対向する可動鉄心とを備えており、固定鉄心の可動鉄心側端部に、可動鉄心に向かって広がるテーパ状の凹部が形成されている第1吸引部と、第1吸引部より可動鉄心側に設けられる環状の第2吸引部とを有し、第2吸引部には凹部の側面と連続している筒状の内周面が形成されている。このような構成により、特許文献1に記載のリニアソレノイドは、図7に示すように、一定電流のもとで可動鉄心の移動変位(ストローク)に影響されないフラットな吸引特性を持っている。 As a gas fuel supply device, there is a device using a linear solenoid for adjusting the flow rate of gas fuel supplied from a fuel container to a supply destination. As a linear solenoid used in such a device, for example, there is one described in Patent Document 1. This linear solenoid includes a coil, a fixed iron core provided in the coil, and a movable iron core that is coaxially opposed to the fixed iron core, and a taper that extends toward the movable iron core at the end of the fixed iron core. A first suction part in which a concave part is formed, and an annular second suction part provided closer to the movable iron core than the first suction part, the second suction part being continuous with the side surface of the concave part A cylindrical inner peripheral surface is formed. With such a configuration, as shown in FIG. 7, the linear solenoid described in Patent Document 1 has a flat suction characteristic that is not affected by the movement displacement (stroke) of the movable iron core under a constant current.
しかしながら、リニアソレノイドをガス燃料供給装置に用いた場合、燃料ガスのガス荷重の影響により、開弁に必要となる開弁力が増加してしまう。特に、高圧のガス燃料の場合、開弁力の増加が顕著である。そして、ガス燃料供給装置では、ガス燃料のガス荷重が開弁方向へ作用するため(なお、ばね荷重は閉弁方向へ作用する)、図8に示すように、リニアソレノイドで発生する吸引力Fsとガス荷重Fgの合力Fが、ばね荷重Fkを上回るとガス燃料供給装置が開弁してガス燃料が供給される。すなわち、図8に示す開弁位置でガス燃料供給装置が開弁する。なお、ばね荷重Fkは開弁後に全開となるまで徐々に大きくなり、ガス荷重Fgは開弁後に全開となるまで徐々に小さくなる。そして、ばね荷重Fkの最大値(可動コアの移動変位100%)と合力Fとが等しくなる位置で弁開度が全開となる。すなわち、図8に示す全開位置でガス燃料供給装置が全開となる。
However, when the linear solenoid is used in the gas fuel supply device, the valve opening force required for valve opening increases due to the influence of the gas load of the fuel gas. In particular, in the case of high-pressure gas fuel, the increase in valve opening force is significant. In the gas fuel supply apparatus, since the gas load of the gas fuel acts in the valve opening direction (the spring load acts in the valve closing direction), as shown in FIG. 8, the suction force Fs generated by the linear solenoid is shown. When the resultant force F of the gas load Fg exceeds the spring load Fk, the gas fuel supply device opens and gas fuel is supplied. That is, the gas fuel supply device is opened at the valve opening position shown in FIG. The spring load Fk gradually increases until the valve is fully opened after the valve is opened, and the gas load Fg gradually decreases until the valve is fully opened after the valve is opened. Then, the valve opening is fully opened at a position where the maximum value of the spring load Fk (moving displacement of the
そして、上記のリニアソレノイドでは、コイルに通電する電流値に比例して吸引力Fsが変化するため、ガス荷重Fgによって開弁時に必要な合力Fが大きくなると、開弁した後、少しの電流値の増加で全開状態になってしまう。このように、上記のリニアソレノイドをガス燃料供給装置に用いた場合、ガス燃料供給装置における弁開度の制御範囲(分解能)が小さくなってしまい、流量の制御精度が悪化するという問題がある。 In the above linear solenoid, the suction force Fs changes in proportion to the current value supplied to the coil. Therefore, when the resultant force F required at the time of valve opening increases due to the gas load Fg, a small current value is obtained after the valve is opened. It will be in the fully open state with the increase of. As described above, when the above linear solenoid is used in the gas fuel supply device, the control range (resolution) of the valve opening degree in the gas fuel supply device becomes small, and there is a problem that the flow rate control accuracy deteriorates.
そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、リニアソレノイドによる弁開度の制御範囲を拡大する(分解能を高める)ことにより、流量の調整精度を向上させることができるガス燃料供給装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problems, and the flow rate adjustment accuracy can be improved by expanding the control range of the valve opening degree by the linear solenoid (increasing the resolution). An object is to provide a gas fuel supply device.
上記課題を解決するためになされた本発明の一形態は、コイルと、固定コアと、前記コイルへの通電により前記固定コアに吸引される可動コアと、前記可動コアを前記固定コアから離れる方向へ付勢するばねと、前記コイルを覆うヨークとを有するリニアソレノイド部を備え、前記リニアソレノイド部により、前記可動コアとともに移動する弁体とハウジングに固定された弁座との距離を変化させてガス燃料の流量を調節するガス燃料供給装置において、前記固定コアは、前記可動コア側の端部に、前記可動コアが移動可能であって前記可動コア側に向かって狭くなるテーパ状の凹部を備え、前記弁体が前記弁座に当接している状態で、前記可動コアの角部と前記テーパ状の凹部の角部とが最も近接していることを特徴とする。 One form of this invention made | formed in order to solve the said subject is a coil, a fixed core, the movable core attracted | sucked by the said fixed core by the electricity supply to the said coil, and the direction which leaves | separates the said movable core from the said fixed core A linear solenoid part having a spring that biases the coil and a yoke that covers the coil, and the linear solenoid part changes a distance between a valve body that moves together with the movable core and a valve seat fixed to the housing. In the gas fuel supply apparatus that adjusts the flow rate of the gas fuel, the fixed core has a tapered recess that is movable toward the movable core and narrows toward the movable core at the end of the movable core. And the corner of the movable core and the corner of the tapered recess are closest to each other when the valve body is in contact with the valve seat.
このガス燃料供給装置では、弁体が弁座に当接している状態で、可動コアの角部と固定コアのテーパ状の凹部の角部とが最も近接しているため、開弁時(開弁位置)において、可動コアを軸方向へ吸引する軸方向吸引力を最大にすることができる。そして、固定コアは、可動コア側の端部に、可動コアが移動可能であって可動コア側に向かって狭くなるテーパ状の凹部を備えている。これにより、可動コアが固定コア側に移動するにしたがって可動コアと固定コアとのギャップが広がるため、固定コアが可動コアを吸引する吸引力が低下する。従って、コイルに通電する電流値が一定の場合、吸引力は、開弁位置で(開弁時に)最大になり、可動コアが固定コア側に移動するにしたがって減少していく。 In this gas fuel supply device, when the valve element is in contact with the valve seat, the corner of the movable core and the corner of the tapered recess of the fixed core are closest to each other. In the valve position, the axial suction force for sucking the movable core in the axial direction can be maximized. And the fixed core is provided with the taper-shaped recessed part which can move a movable core and becomes narrow toward the movable core side in the edge part by the side of a movable core. Thereby, since the gap between the movable core and the fixed core widens as the movable core moves toward the fixed core, the suction force that the fixed core sucks the movable core decreases. Accordingly, when the value of the current applied to the coil is constant, the suction force becomes maximum at the valve opening position (when the valve is opened), and decreases as the movable core moves toward the fixed core.
そのため、コイルに通電する電流値の増加に対する吸引力の増加(傾き)を緩やかにすることができるので、ガス荷重によって開弁時に必要な力が大きくなっても、開弁した後、少しの電流値の増加で全開状態にはならない。すなわち、従来に比べて電流値の増加割合に対する吸引力の増加割合を小さくすることができる。これにより、リニアソレノイド部によるガス燃料供給装置における弁開度の制御範囲が拡大されている(分解能が高められている)。従って、ガス燃料供給装置における流量の調整精度を向上させることができる。 For this reason, the increase (slope) of the suction force with respect to the increase in the current value flowing through the coil can be made gentle, so even if the force required at the time of valve opening increases due to gas load, It will not be fully opened by increasing the value. That is, the increase rate of the attractive force with respect to the increase rate of the current value can be reduced as compared with the conventional case. Thereby, the control range of the valve opening degree in the gas fuel supply apparatus by the linear solenoid part is expanded (resolution is enhanced). Therefore, the flow rate adjustment accuracy in the gas fuel supply device can be improved.
また、上記課題を解決するためになされた本発明の別形態は、コイルと、固定コアと、前記コイルへの通電により前記固定コアに吸引される可動コアと、前記可動コアを前記固定コアから離れる方向へ付勢するばねと、前記コイルを覆うヨークとを有するリニアソレノイド部を備え、前記リニアソレノイド部により、前記可動コアとともに移動する弁体とハウジングに固定された弁座との距離を変化させてガス燃料の流量を調節するガス燃料供給装置において、前記可動コアは、前記固定コア側の端部に、前記固定コア側に向かって広くなるテーパ部を備え、前記固定コアは、前記テーパ部が移動可能な凹部を備えており、前記弁体が前記弁座に当接している状態で、前記テーパ部の角部と前記凹部の角部とが最も近接していることを特徴とする。 Another embodiment of the present invention made to solve the above-described problems includes a coil, a fixed core, a movable core attracted to the fixed core by energization of the coil, and the movable core from the fixed core. A linear solenoid portion having a spring that biases in a direction away from the yoke and a yoke that covers the coil is provided, and the linear solenoid portion changes a distance between a valve body that moves together with the movable core and a valve seat fixed to the housing. In the gas fuel supply device that adjusts the flow rate of the gas fuel, the movable core includes a tapered portion that is widened toward the fixed core side at an end portion on the fixed core side, and the fixed core includes the taper. The portion includes a movable recess, and the corner of the tapered portion and the corner of the recess are closest to each other in a state where the valve body is in contact with the valve seat. That.
このガス燃料供給装置でも、弁体が弁座に当接している状態で、可動コアのテーパ部の角部と固定コアの凹部の角部とが最も近接しているため、開弁時(開弁位置)において、可動コアを軸方向へ吸引する軸方向吸引力を最大にすることができる。そして、可動コアは、固定コア側の端部に、固定コア側に向かって広くなるテーパ部を備えている。これにより、可動コアが固定コア側に移動するにしたがって可動コアと固定コアとのギャップが広がるため、固定コアが可動コアを吸引する吸引力が低下する。従って、コイルに通電する電流値が一定の場合、吸引力は、開弁位置で(開弁時に)最大となり、可動コアが固定コア側に移動するにしたがって減少していく。 Even in this gas fuel supply device, when the valve element is in contact with the valve seat, the corner of the tapered portion of the movable core and the corner of the concave portion of the fixed core are closest to each other. In the valve position, the axial suction force for sucking the movable core in the axial direction can be maximized. And the movable core is equipped with the taper part which becomes wide toward the fixed core side in the edge part at the side of a fixed core. Thereby, since the gap between the movable core and the fixed core widens as the movable core moves toward the fixed core, the suction force that the fixed core sucks the movable core decreases. Accordingly, when the value of the current applied to the coil is constant, the attractive force becomes maximum at the valve opening position (when the valve is opened), and decreases as the movable core moves toward the fixed core.
そのため、コイルに通電する電流値の増加に対する吸引力の増加(傾き)を緩やかにすることができるので、ガス荷重によって開弁時に必要な力が大きくなっても、開弁した後、少しの電流値の増加で全開状態にはならない。すなわち、従来に比べて電流値の増加割合に対する吸引力の増加割合を小さくすることができる。これにより、リニアソレノイド部によるガス燃料供給装置における弁開度の制御範囲が拡大されている(分解能が高められている)。従って、ガス燃料供給装置における流量の調整精度を向上させることができる。 For this reason, the increase (slope) of the suction force with respect to the increase in the current value flowing through the coil can be made gentle, so even if the force required at the time of valve opening increases due to gas load, It will not be fully opened by increasing the value. That is, the increase rate of the attractive force with respect to the increase rate of the current value can be reduced as compared with the conventional case. Thereby, the control range of the valve opening degree in the gas fuel supply apparatus by the linear solenoid part is expanded (resolution is enhanced). Therefore, the flow rate adjustment accuracy in the gas fuel supply device can be improved.
そして、上記したガス供給装置において、前記ばねのばね定数を、前記可動コアを開弁方向へ移動させるために必要な力を越えない範囲で大きくすることにより、前記可動コアの移動変位に対する前記可動コアへ作用する前記ばねによるばね荷重の増加割合を、前記可動コアを移動させるために必要な力の増加割合に近づけるとよい。 In the gas supply apparatus described above, the spring constant of the spring is increased within a range that does not exceed the force required to move the movable core in the valve opening direction, thereby allowing the movable core to move with respect to the displacement of the movable core. The rate of increase in spring load by the spring acting on the core may be close to the rate of increase in force required to move the movable core.
このようにすることにより、可動コアの移動変位が最大(100%)になるときの可動コアに作用するばね荷重、つまりばね荷重の最大値が大きくなる。そして、全開位置は、ばね荷重の最大値(可動コアの移動変位が100%のときのばね荷重)と、可動コアを移動させるために必要な力(吸引力とガス荷重の合力)とが等しくなる位置となるため、全開位置での合力が大きくなる。従って、可動コアの移動変位が大きくなる。これにより、全開位置を開弁位置からより離れた位置にすることができるため、リニアソレノイド部によるガス燃料供給装置における弁開度の制御範囲をさらに拡大する(分解能を高める)ことができる。よって、ガス燃料供給装置における流量の調整精度をさらに向上させることができる。 By doing so, the spring load acting on the movable core when the displacement of the movable core reaches the maximum (100%), that is, the maximum value of the spring load is increased. In the fully open position, the maximum value of the spring load (the spring load when the moving displacement of the movable core is 100%) and the force necessary to move the movable core (the resultant force of the suction force and the gas load) are equal. Therefore, the resultant force at the fully open position increases. Accordingly, the displacement of the movable core is increased. Thereby, since the fully open position can be made a position further away from the valve opening position, the control range of the valve opening degree in the gas fuel supply device by the linear solenoid part can be further expanded (resolution is increased). Therefore, the flow rate adjustment accuracy in the gas fuel supply device can be further improved.
本発明に係るガス燃料供給装置によれば、リニアソレノイド部による弁開度の制御範囲が拡大される(分解能が高められる)ので、流量の調整精度を向上させることができる。 According to the gas fuel supply device of the present invention, the control range of the valve opening degree by the linear solenoid unit is expanded (resolution is increased), so that the flow rate adjustment accuracy can be improved.
<第1実施形態>
本実施形態では、本発明のガス燃料供給装置を、燃料噴射装置(インジェクタ)に適用した場合について説明する。この燃料噴射装置は、例えば、燃料電池車においてガス燃料(例えば、水素)を燃料電池(不図示)に供給するための装置である。そこで、まず、第1実施形態について説明する。
<First Embodiment>
In the present embodiment, a case where the gas fuel supply device of the present invention is applied to a fuel injection device (injector) will be described. This fuel injection device is a device for supplying gas fuel (for example, hydrogen) to a fuel cell (not shown) in a fuel cell vehicle, for example. Therefore, first, the first embodiment will be described.
第1実施形態の燃料噴射装置1は、図1に示すように、リニアソレノイド部10と、弁体12と、弁座14と、ハウジング16などを有する。
As shown in FIG. 1, the fuel injection device 1 according to the first embodiment includes a
リニアソレノイド部10は、コイル50と、固定コア52と、可動コア54と、圧縮ばね56と、軸受58,59と、ヨーク60などを備える。コイル50は、中空円筒状のコイルボビン51に導線が巻かれて形成されている。コイルボビン51の中空部に、固定コア52と可動コア54が配置されている。
The
固定コア52は、コイルボビン51の一端に配置されている。固定コア52は、略円筒状(真円筒状や楕円筒状などを含む)に形成され、テーパ状凹部70と、軸受保持凹部74を備えている。テーパ状凹部70は、可動コア54が移動可能であって可動コア54側に向かって狭くなるテーパ状に形成され、軸受保持凹部74より径が大きい凹部である。軸受保持凹部74の内側に、軸受58が配置されている。固定コア52は、軟磁性材料(例えば、電磁ステンレス鋼)により形成されている。
The fixed
可動コア54は、略円筒状(真円筒状や楕円筒状などを含む)に形成され、円筒部80と、軸部84と、弁体部86とを備えている。可動コア54は、軟磁性材料(例えば、電磁ステンレス鋼)により形成されている。可動コア54は、円筒部80の一部と弁体部86とがハウジング16内に配置され、軸部84が軸受58に配置されている。また、円筒部80及び軸部84は、コイルボビン51の中空部内に位置している。可動コア54は、弁体12が弁座14に当接している状態(図1に示す状態)において、円筒部80の角部である円筒部角部81が、テーパ状凹部70の角部である凹部角部71に対して最も近接している。
The
そして、可動コア54は、一端において軸部84が軸受58に摺動可能に支持され、他端において弁体部86が軸受59に摺動可能に支持されている。これにより、可動コア54は、固定コア52側において、円筒部80の端部がテーパ状凹部70内を移動するようになっている。また、弁体部86の端部に弁体12が一体形成されており、弁体12は可動コア54の移動に伴って移動するようになっている。
The
圧縮ばね56は、軸受58の内側であって固定コア52と可動コア54との間に配置されている。圧縮ばね56は、圧縮された状態となっており、弁体12(可動コア54)を弁座14に向けて付勢している。つまり、圧縮ばね56によって可動コア54に対しばね荷重Fkが閉弁方向へ作用する(図3参照)。
The
ヨーク60は、コイル50を取り囲むように配置されている。ヨーク60の開口部分には、蓋部材62が配置されている。これらヨーク60と蓋部材62は、軟磁性材料(例えば、電磁ステンレス鋼)により形成されており、リニアソレノイド部10のカバーを構成している。
The
弁体12は、可動コア54の弁体部86の端部に一体形成されている。弁体12は、弁座14に対してガス燃料の流れ方向の上流側に配置されている。弁体12は、その端面に略円板形状のシール部材13を備えている。このシール部材13が、弁座14(シート部15)に対し当接/離間する部分である。シール部材13は、ゴムや樹脂等の弾性体により形成されている。
The
弁座14は、ハウジング16に固定されており、外側がテーパ状に形成されたシート部15を備えている。このシート部15に対して、弁体12のシール部材13が弾性変形しつつ当接することにより、ガス燃料の供給停止時(閉弁時)におけるシール性が確保されている。そして、弁座14は、弁体12に対してガス燃料の流れ方向の下流側に配置されている。弁座14の中央部分には、吐出孔22が形成されている。この吐出孔22は、弁座14を軸方向に貫通する孔であり、ガス燃料の流路である。吐出孔22は、燃料配管を介して供給先(例えば、燃料電池)に接続されている。
The
ハウジング16は、略円筒状に形成され、弁体12(可動コア54の一部)と、弁座14と、軸受59などを収容している。このハウジング16は、軟磁性材料(例えば、電磁ステンレス鋼)により形成されている。そして、ハウジング16の内部には、ガス燃料が流れる燃料流路18が形成されている。また、ハウジング16は、燃料流路18に側方から連通する流入孔20を備えている。この流入孔20は、ハウジング16を径方向に貫通する孔であり、ガス燃料の流路である。流入孔20は、燃料配管を介して燃料容器(例えば、水素ボンベ)に接続されている。
The
ハウジング16の一部(可動コア54の円筒部80を収容する部分)は、コイルボビン51の中空部の他端(固定コア52と反対側)に配置されている。そして、ハウジング16の端部と固定コア52の端部と間に、非磁性体である環状部材64が配置されている。
A part of the housing 16 (portion that accommodates the
次に、燃料噴射装置1の作用(動作)について説明する。まず、コイル50に通電が行われていないとき、すなわち、閉弁時には、図1に示すように、圧縮ばね56の付勢力により、弁体12のシール部材13は、弁座14のシート部15に当接している。このとき、可動コア54には開弁方向へ燃料ガスのガス荷重Fgが作用しているが、ガス荷重Fgより大きい圧縮ばね56によるばね荷重Fkが閉弁方向へ作用している(図3参照)。そのため、弁座14の吐出孔22は、燃料流路18と遮断されている。従って、吐出孔22からガス燃料が燃料噴射装置1の外部へ放出されない。
Next, the operation (operation) of the fuel injection device 1 will be described. First, when the
一方、コイル50に通電が行われているとき、すなわち、開弁時には、コイル50の周辺に、磁束がヨーク60、ハウジング16、可動コア54、固定コア52、及び蓋部材62を流れてヨーク60に戻る磁気回路が形成される。そのため、固定コア52が可動コア54を吸引する吸引力が発生する。この吸引力により、可動コア54は、固定コア52側へ移動していく。そのため、弁体12のシール部材13は、弁座14のシート部15から離間する。これにより、弁座14の吐出孔22は、燃料流路18と連通する。
On the other hand, when the
具体的には、吐出孔22は、弁体12のシール部材13と弁座14のシート部15との間の隙間を介して、燃料流路18と連通する。そのため、燃料流路18内を流れるガス燃料は、シール部材13とシート部15との間の隙間を通って、吐出孔22に流れ込む。これにより、吐出孔22からガス燃料が燃料噴射装置1の外部へ放出される。このとき、コイル50に流す電流値に応じて、可動コア54(弁体12)の移動量が変化する。そのため、コイル50に流す電流値を制御することにより、燃料噴射装置1の弁開度を調整してガス燃料の供給量を制御することができる。
Specifically, the
ここで、燃料噴射装置1では、コイル50への通電開始時、すなわち開弁開始時に、円筒部角部81と凹部角部71とが最も近接している。これにより、コイル50に通電する電流値が一定の場合、図2に示すように、開弁位置において、磁気回路によって発生する磁気吸引力が最大となる。
Here, in the fuel injection device 1, when energization of the
そして、固定コア52には、可動コア54側に向かって狭くなるテーパ状凹部70が形成されている。そのため、可動コア54が固定コア52側に移動するにしたがって可動コア54と固定コア52とのギャップが広がるので、固定コア52が可動コア54を吸引する吸引力が低下していく。従って、コイル50に通電する電流値が一定の場合、吸引力は、開弁位置で(開弁時に)最大になり、可動コア54が固定コア52側に移動するにしたがって減少していく特性となっている。
The fixed
そのため、燃料噴射装置1では、図3に示すように、従来例(図8参照)に比べて、電流値の増加に対する吸引力Fsの増加(傾き)が緩やかになる。なお、可動コア54に作用するばね荷重Fkとガス荷重Fgは、従来例と同じである。従って、開弁動作中において、電流値の増加に対する合力Fの増加(傾き)も、従来例に比べて緩やかになる。すなわち、従来例に比べて電流値の増加割合に対する合力Fの増加割合を小さくすることができる。なお、合力Fは、可動コア54を移動させるために必要な力であって、固定コア52が可動コア54を吸引する吸引力Fsとガス荷重Fgとの合力である。
Therefore, in the fuel injection device 1, as shown in FIG. 3, the increase (inclination) of the attractive force Fs with respect to the increase in the current value is moderate as compared with the conventional example (see FIG. 8). The spring load Fk and the gas load Fg acting on the
これにより、燃料噴射装置1によれば、開弁した後、従来例のように少しの電流値の増加で全開状態になることを回避することができる。その結果として、リニアソレノイド部10による燃料噴射装置1における弁開度の制御範囲が2倍以上に拡大される(分解能が高められる)ため、燃料噴射装置1における流量の調整精度が向上する。
Thereby, according to the fuel-injection apparatus 1, after opening a valve, it can avoid that it will be in a full open state by a slight increase in electric current value like a prior art example. As a result, the control range of the valve opening degree in the fuel injection device 1 by the
ここで、圧縮ばね56のばね定数を、可動コア54を開弁方向へ移動させるために必要な合力Fを越えない範囲で大きくすることにより、可動コア54の移動変位に対する可動コア54へ作用する圧縮ばね56によるばね荷重Fkの増加割合を、可動コア54を移動させるために必要な合力Fの増加割合に近づけてもよい。つまり、圧縮ばね56のばね定数を大きくして、図3に破線で示すように、ばね荷重Fkの傾きを合力Fに近づくように大きくしてもよい。
Here, by increasing the spring constant of the
このようにすることにより、可動コア54のストロークが最大(100%)になるときの可動コア54に作用するばね荷重Fk、つまりばね荷重Fkの最大値が大きくなる。そして、全開位置は、ばね荷重Fkの最大値と合力Fとが等しくなる位置となるため、全開位置における合力Fが大きくなる。その結果、可動コア54のストローク量が大きくなるため、全開位置を開弁位置からより離れた位置にすることができる。これにより、リニアソレノイド部10による燃料噴射装置1における弁開度の制御範囲をさらに拡大する(分解能を高める)ことができる。従って、燃料噴射装置1における流量の調整精度をさらに向上させることができる。
By doing so, the spring load Fk acting on the
以上、詳細に説明したように本実施形態に係る燃料噴射装置1によれば、固定コア52が、可動コア54側の端部に、可動コア54側に向かって狭くなるテーパ状凹部70を備えているため、従来に比べて電流値の増加割合に対する吸引力の増加割合を小さくすることができる。これにより、リニアソレノイド部10による燃料噴射装置1における弁開度の制御範囲が拡大される(分解能が高められる)ので、流量の調整精度を向上させることができる。
As described above in detail, according to the fuel injection device 1 according to the present embodiment, the fixed
<第2実施形態>
次に、第2実施形態について、図4を参照しながら説明するが、第1実施形態と同等の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略し、異なった点を中心に述べる。
Second Embodiment
Next, the second embodiment will be described with reference to FIG. 4, but the same components as those in the first embodiment will be denoted by the same reference numerals, the description thereof will be omitted, and different points will be mainly described. .
本実施形態の燃料噴射装置101では、図4に示すように、可動コア154の形状が、第1実施形態と異なっている。具体的には、可動コア154は、円筒部80の固定コア52側の端部に、固定コア52側に向かって広くなるテーパ部180を備えている。この可動コア154は、弁体12が弁座14に当接している状態(図4に示す状態)において、テーパ部180の角部であるテーパ部角部181が、固定コア52の凹部角部71に対して最も近接している。
In the
このような燃料噴射装置101では、コイル50への通電開始時、すなわち開弁開始時に、テーパ部角部181と凹部角部71とが最も近接している。これにより、コイル50に通電する電流値が一定の場合、図5に示すように、開弁位置において、磁気回路によって発生する磁気吸引力が最大となる。
In such a
そして、可動コア154には、円筒部80の固定コア52側の端部に、固定コア52側に向かって広くなるテーパ部180が形成されており、固定コア52には、可動コア154側に向かって狭くなるテーパ状凹部70が形成されている。そのため、可動コア154が固定コア52側に移動するにしたがって可動コア154と固定コア52とのギャップが第1実施形態よりも更に広がるので、固定コア52が可動コア154を吸引する吸引力が第1実施形態よりも更に低下していく。従って、コイル50に通電する電流値が一定の場合、吸引力は、開弁位置で(開弁時に)最大になり、可動コア154が固定コア52側に移動するにしたがって第1実施形態よりも大きく減少していく(傾きが大きくなる)特性となっている。
The
そのため、燃料噴射装置101では、電流値の増加に対する吸引力Fsの増加(傾き)が、第1実施形態よりも更に緩やかになる。従って、開弁動作中において、電流値の増加に対する合力Fの増加(傾き)も、第1実施形態よりも更に緩やかになる。すなわち、第1実施形態よりも電流値の増加割合に対する合力Fの増加割合を小さくすることができる。
Therefore, in the
従って、燃料噴射装置101によれば、リニアソレノイド部10による燃料噴射装置101における弁開度の制御範囲が更に拡大される(分解能が高められる)ため、燃料噴射装置101における流量の調整精度が更に向上する。
また、第1実施形態と同様に、圧縮ばね56のばね定数を大きくして、ばね荷重Fkの傾きを大きくすることにより、燃料噴射装置101における弁開度の制御範囲をより一層拡大する(分解能を高める)こともできる。その結果として、燃料噴射装置101における流量の調整精度を一層向上させることができる。
Therefore, according to the
Similarly to the first embodiment, the control range of the valve opening in the
なお、上記した実施形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。例えば、第2実施形態では、固定コア52の可動コア154側の凹部を内径が徐々に変化するテーパ状に形成したテーパ状凹部70としているが、図6に示すように、内径が変化しない(内径が一定の)凹部170にすることもできる。なお、この場合には、第1実施形態と同様の吸引力特性になるため、弁開度の制御範囲は第1実施形態と同程度の大きさとなる。
It should be noted that the above-described embodiment is merely an example, and does not limit the present invention in any way, and various improvements and modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, in the second embodiment, the concave portion on the
また、上記した燃料噴射装置は、水素以外のガス燃料(例えば、CNGなど)にも適用することができる。さらに、上記した実施形態では、ガス燃料の流れが流入孔20から燃料流路18を介して吐出孔22へ流れる場合を説明したが、ガス燃料の流れが逆、すなわち、吐出孔22から燃料流路18を介して流入孔20へ流れる場合にも本発明を適用することができる。
The fuel injection device described above can also be applied to gas fuels other than hydrogen (for example, CNG). Furthermore, in the above-described embodiment, the case where the flow of gas fuel flows from the
1 燃料噴射装置
10 リニアソレノイド部
12 弁体
13 シール部材
14 弁座
15 シート部
16 ハウジング
50 コイル
52 固定コア
54 可動コア
56 圧縮ばね
58 軸受
59 軸受
60 ヨーク
70 テーパ状凹部
71 凹部角部
80 円筒部
81 円筒部角部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
前記固定コアは、前記可動コア側の端部に、前記可動コアが移動可能であって前記可動コア側に向かって狭くなるテーパ状の凹部を備え、
前記弁体が前記弁座に当接している状態で、前記可動コアの角部と前記テーパ状の凹部の角部とが最も近接している
ことを特徴とするガス燃料供給装置。 Linear including a coil, a fixed core, a movable core that is attracted to the fixed core by energizing the coil, a spring that biases the movable core in a direction away from the fixed core, and a yoke that covers the coil In a gas fuel supply device comprising a solenoid part, and adjusting a flow rate of gas fuel by changing a distance between a valve body moving together with the movable core and a valve seat fixed to the housing by the linear solenoid part,
The fixed core includes, at an end portion on the movable core side, a tapered recess that is movable toward the movable core side and narrows toward the movable core side,
The gas fuel supply device, wherein a corner of the movable core and a corner of the tapered recess are closest to each other in a state where the valve body is in contact with the valve seat.
前記可動コアは、前記固定コア側の端部に、前記固定コア側に向かって広くなるテーパ部を備え、
前記固定コアは、前記テーパ部が移動可能な凹部を備えており、
前記弁体が前記弁座に当接している状態で、前記テーパ部の角部と前記凹部の角部とが最も近接している
ことを特徴とするガス燃料供給装置。 Linear including a coil, a fixed core, a movable core that is attracted to the fixed core by energizing the coil, a spring that biases the movable core in a direction away from the fixed core, and a yoke that covers the coil In a gas fuel supply device comprising a solenoid part, and adjusting a flow rate of gas fuel by changing a distance between a valve body moving together with the movable core and a valve seat fixed to the housing by the linear solenoid part,
The movable core includes a taper portion that widens toward an end of the fixed core toward the fixed core,
The fixed core includes a recess in which the tapered portion is movable,
The gas fuel supply device, wherein a corner portion of the tapered portion and a corner portion of the concave portion are closest to each other in a state where the valve body is in contact with the valve seat.
前記ばねのばね定数を、前記可動コアを開弁方向へ移動させるために必要な力を越えない範囲で大きくすることにより、前記可動コアの移動変位に対する前記可動コアへ作用する前記ばねによるばね荷重の増加割合を、前記可動コアを移動させるために必要な力の増加割合に近づけた
ことを特徴とするガス燃料供給装置。 In the gas fuel supply device according to claim 1 or 2,
The spring load of the spring acting on the movable core with respect to the displacement of the movable core by increasing the spring constant of the spring within a range not exceeding the force required to move the movable core in the valve opening direction. The gas fuel supply device is characterized in that the increase rate of the gas is close to the increase rate of the force required to move the movable core.
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