JP2021124067A - 気体燃料用インジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】従来の開閉弁の弁体内部に燃料通路を設けることで小型化を図る気体燃料用インジェクタにおいて、動圧が弁体に掛かることにより生じる通路抵抗による圧力損失をなくして、燃料通路面積から想定される燃料を効率よく燃料通路へ導くことを可能にする。【解決手段】弁部材２０の内部に形成された燃料通路２１の先端壁２４の内面に、傾斜面５１を有する整流体５０を設けて前記燃料通路２１からの燃料を燃料室１６へ効率よく導くことにより、弁部材２０に発生する圧力損失を軽減し、燃料通路面積から想定される燃料供給を可能にする。【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンが要求する流量の例えばＬＰＧなどの気体燃料を噴射するインジェクタに関し、殊に、開閉弁（燃料調量バルブ）の弁体内部に燃料通路が設けられた電磁駆動式の気体燃料用インジェクタに関する。

従来、エンジンの運転状態に応じて電子式制御装置から送られる電気信号により電磁コイルに通電して励磁させることにより可動鉄心を吸引して非通電時に戻しばねの付勢力により閉弁している開閉弁を開弁させる動作を繰り返して行わせることで所要量の燃料をエンジンの吸気管に噴射する気体燃料用インジェクタが知られている。

ところで、前記従来の気体燃料用インジェクタにおいて、電気信号による作動時間が０．００１〜０．０２秒程度の単位に設定され、きわめて短い作動時間の繰返しによって燃料を正確に制御することが求められているとともに、近年は大型車エンジンを主体に搭載されることが多いため、求められる流量も大きくなってきている。

また、一般的に気体燃料を噴射するインジェクタは、液体燃料と同じエンジン出力を得ようとすると、液体燃料より大きな燃料通過面積を必要とし、さらに流量をより多くするためにはインジェクタの大型化は避けられないが、例えば、実開昭６１−１０５７５６号公報、特開２００９−９１９９８号公報などに開示されているように、開閉弁の弁体内部に燃料通路を設けることで小型化が図れることができる。

しかしながら、開閉弁の弁体内部に燃料通路を設ける場合は、動圧が弁体に掛かることから、通路抵抗による圧力損失によって、燃料通路面積から想定される燃料を供給できない問題が発生する恐れがある。

実開昭６１−１０５７５６号公報 特開２００９−９１９９８号公報

本発明は、前記従来の開閉弁の弁体内部に燃料通路を設けることで小型化を図る気体燃料用インジェクタにおいて、動圧が弁体に掛かることにより生じる通路抵抗による圧力損失をなくして、燃料通路面積から想定される燃料を効率よく燃料通路へ導くことを可能にする気体燃料用インジェクタを提供することを課題とする。

前記課題を解決するためになされた本発明である気体燃料用インジェクタは、電磁コイルの中心に配置された固定コアに対向して可動コアが前記電磁コイルに吸着可能に配置されているとともに、前記可動コアには中央内部に燃料通路を有するとともに通常は付勢部材により先端側に押されて先端側に配置される噴出孔に通じる弁座のシール面に密着保持される弁体が配置された筒状の弁部材が付設されており、前記電磁コイルへの非通電時に前記弁部材または前記可動コアに備えた付勢部材により前記弁体が前記弁座のシール面に密着保持される燃料室を形成しており、前記電磁コイルへの通電時に前記電磁コイルに電流を流して励磁させることで前記可動コアを吸引させて前記付勢部材の付勢力に抗してその軸線方向に前記弁部材を移動させることにより前記弁体を前記シール面から離脱させた開弁状態とし、前記燃料通路から供給される気体燃料を前記弁部材の前記先端部の周壁に形成した通孔を介して前記燃料室から前記噴出孔に噴出する気体燃料用インジェクタであって、前記弁部材の内部に形成された燃料通路の先端壁の内面に円錐体または多角錐体である整流体を設けることにより燃料通路抵抗を減少させて気体燃料を効率よく導入することを特徴とする。

また、本発明において、前記通孔が複数形成されているとともに、前記整流体の形状が前記各通孔に対応して配置される傾斜面を有する多角錐体であると、気体燃料を各通孔を介して燃料室へと円滑に効率よく導入することが可能である。

このとき、前記通孔が互いに水平方向に９０度に配置された４個からなるとともに、前記整流体の形状が前記各通孔に対応して配置される傾斜面を有する四角錐であることが特に望ましい。

また、前記整流体が弾性樹脂材またはゴム材により成型されていることにより、切削加工や鍛造に比べ安価に製造することができる。

更に、本発明において、前記整流体が前記弁体と一体に形成された１つの部材として構成されている場合には、更に部品点数の減少が図れるので製造価格の安価と製造工程の簡略化を図ることができる。

本発明によると、円錐体または多角錐体である整流体によって弁部材の内部に形成した燃料通路からの燃料を燃料室へ効率よく導くことにより、弁部材に発生する圧力損失を軽減し、燃料通路面積から想定される燃料供給を可能にすることができる。

本発明の好ましい実施の形態である気体燃料用インジェクタの閉弁状態を示す縦断面部分図。 図１に示した実施の形態における要部分解斜視図。 図１に示した実施の形態である気体燃料用インジェクタの開弁状態を示す説明図。 本発明の異なる実施の形態である気体燃料用インジェクタにおける要部分解斜視図。

以下に、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は本発明の好ましい実施の形態におけるインジェクタ１の弁体２と弁座３からなる開閉弁４を中心とした縦断面部分の概略を示すものであり、全体の構成は基本的には従来の弁部材２０内に燃料通路２１を配置した気体燃料用インジェクタとほぼ同様であり、電磁コイル７の中心に配置された固定コア８に対向して可動コア９がロワープレート１０に支持されて、前記電磁コイル７に吸着可能に配置されている。

そして、前記可動コア９の下流側には、中央内部に燃料通路２１を有するとともに通常は弁部材２０のストローク方向に対し直角に設けられた一対の円盤状の板ばねからなる付勢部材１１，１１と弁部材２０の上方に設けられたコイルばねからなる付勢部材１２により弁ストローク方向に移動可能、且つ先端側に押されて先端側に配置される噴出孔１３に通じる弁座３のシール面３１に密着保持される円板状の弁体２を備えた筒状の弁部材２０が付設されている。

また、本実施の形態では前記板ばねからなる付勢部材１１，１１は、中心部が前記弁部材２０の外周に配置した環状のインナーカラー１４を介して前記弁部材２０とこの弁部材２０に固着された可動コア９とに挟み込まれて固定されており、外周縁が噴射孔形成部材である弁座３とその内周に添って配置した環状のアウターカラー１５により前記弁部材５のストロークに対して直角方向に支持されており、特に、インナーカラー１４とアウターカラー１５は同一高さに形成されており互いに所定の間隔を有して並設されている。

更に、本実施の形態では、従来のこの種の気体燃料用インジェクタと同様に前記弁部材２０の中央内部に形成された燃料通路２１を形成する周壁２２の先部に複数の通孔２３が形成されている。

前記通孔２３は、本実施の形態では、互いに水平方向に直角（９０度）に交差する４個が形成されている。また、本実施の形態では、前記弁部材２０の内部に形成された燃料通路２１の先端壁２４の内面に、傾斜面５１を有する円錐体である整流体５０が設けられている。

本実施の形態では、前記整流体５０は、弾性樹脂材またはゴム材により形成されているので例えば射出成型やコンプレッション成型などにより容易且つ迅速に形成が可能であり、切削や鋳造などに比べて安価に製造可能であるとともに、前記整流体５０を前記弁体２と円柱状の支持部５２を介して一体に形成したことで部品点数の削減が図れ、且つ前記支持部５２を前記弁部材２０の内部に形成された燃料通路２１の先端壁２４の中央に形成された取付孔２５に密接嵌合させることで整流体５０および弁体２を弁部材２０の先端に簡単に組付けられるので製造工程の簡略化を図ることもできる（図２参照）。

このように前記整流体５０を角のない円錐体としたことで、例えば射出成型やコンプレッション成型などに用いる金型の製造およびメンテナンスにおいて有利であり、製造性を向上させることができる利点を有する。

以上の構成を有する本実施の形態は、従来のこの種のインジェクタと同様に、電磁コイル７に通電して励磁させることにより固定コア８に磁力を生じさせて磁性体である可動コア９を吸引して前記付勢部材１１,１２の付勢力に抗して開閉弁４の開閉を行うことにより、前記燃料通路２１からの燃料を通孔２３を介して燃料室１６に導入し、その後噴出孔１３に噴出するものであるが、前記燃料通路２１における先端壁２４の内側に、傾斜面５１を有する整流体５０を配置したことで、燃料通路２１からの燃料を燃料室１６へ効率よく導くことができ、インジェクタ１に求められる高度の応答性や耐久性を備えて正確な開閉を行わせることが可能である（図３参照）。

図４は、本発明の異なる実施の形態である気体燃料用インジェクタを示す要部分解斜視図であり、この図に示すように、整流体６０の形状が多角錐体である点で、前記好ましい実施の形態における円錐状の整流体５０と異なる。

この多角錐体である整流体６０は、前記弁部材２０の内部に形成された燃料通路２１の先端壁２４の内面に配置されており、前記弁部材２０の前記周壁２２に形成した４個の通孔２３・・２３に対応した傾斜面６１・・６１を有する四角錐体の形状を呈する。

このように、前記通孔２３・・２３に対応した傾斜面６１・・６１を有する四角錐体の整流体６０を設けたことで、前記円錐体である整流体５０と同等またはそれ以上の性能で、燃料通路２１の抵抗による圧力損失を解消して燃料通路面積から想定される燃料を供給することができるものである。

尚、本実施の形態では、整流体６０がその底面を形成する各底辺を前記弁部材２０における周壁２２に形成した互いに水平方向に直角（９０度）に交差する４個の通孔２３・・２３に沿わして配置される底面正方形を有する四角錐体に形成したが、これに限るものでなく、例えば前記通孔２３が互いに水平方向に６０度に交差する６個であれば底面正六角形を有する六角錐体とするように（図示せず）、実際の燃料通路の内径などに応じて適宜多角錐体の側面数を選択することができるものである。

１ インジェクタ、２ 弁体、３ 弁座、４ 開閉弁、７ 電磁コイル、８ 固定コア、９ 可動コア、１０ ロワープレート、１１，１２ 付勢部材、１３ 噴出孔、１４ インナーカラー、１５ アウターカラー、１６ 燃料室、２０ 弁部材、２１ 燃料通路、２２ 周壁、２３ 通孔、２４ 先端壁、２５ 取付孔、３１ シール面、５０，６０ 整流体、５１，６１ 傾斜面、５２，６２ 支持部

Claims (5)

1. 電磁コイルの中心に配置された固定コアに対向して可動コアが前記電磁コイルに吸着可能に配置されているとともに、前記可動コアには中央内部に燃料通路を有するとともに通常は付勢部材により先端側に押されて先端側に配置される噴出孔に通じる弁座のシール面に密着保持される弁体が配置された筒状の弁部材が付設されており、
   前記電磁コイルへの非通電時に前記弁部材または前記可動コアに備えた付勢部材により前記弁体が前記弁座のシール面に密着保持される燃料室を形成しており、前記電磁コイルへの通電時に前記電磁コイルに電流を流して励磁させることで前記可動コアを吸引させて前記付勢部材の付勢力に抗してその軸線方向に前記弁部材を移動させることにより前記弁体を前記シール面から離脱させた開弁状態とし、前記燃料通路から供給される気体燃料を前記弁部材の前記先端部の周壁に形成した通孔を介して前記燃料室から前記噴出孔に噴出する気体燃料用インジェクタであって、
   前記弁部材の内部に形成された燃料通路の先端壁の内面に円錐体または多角錐体である整流体を設けることにより燃料通路抵抗を減少させて気体燃料を効率よく導入することを特徴とする気体燃料用インジェクタ。
2. 前記通孔が複数形成されているとともに、前記整流体の形状が前記各通孔に対応して配置される傾斜面を有する多角錐体であることを特徴とする請求項１記載の気体燃料用インジェクタ。
3. 前記通孔が互いに水平方向に９０度に配置された４個からなるとともに、前記整流体の形状が前記各通孔に対応して配置される傾斜面を有する四角錐であることを特徴とする請求項２記載の気体燃料用インジェクタ。
4. 前記整流体が弾性樹脂材またはゴム材により成型されていることを特徴とする請求項１，２または３記載の気体燃料用インジェクタ。
5. 前記整流体が前記弁体と一体に形成された１つの部材として構成されていることを特徴とする請求項１，２，３または４記載の気体燃料用インジェクタ。

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