JP5464167B2 - Fuel injection valve - Google Patents
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Description
本発明は、気体燃料を内燃機関の燃焼室に直接噴射する燃料噴射弁に関するものである。 The present invention relates to a fuel injection valve that directly injects gaseous fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine.
従来、気体燃料用燃料噴射弁を内燃機関の吸気系に配置したものが知られている(例えば、特許文献1参照)。そして、気体燃料は液体燃料よりも漏れ防止が容易でないため、この燃料噴射弁は、往復動する金属製のニードルに樹脂製のシール部材を設け、そのシール部材と金属製のバルブボデーのシート部とを接離させて燃料通路を開閉することにより、閉弁時のシール性を確保している。 2. Description of the Related Art Conventionally, a fuel injection valve for gaseous fuel arranged in an intake system of an internal combustion engine is known (for example, see Patent Document 1). And since the fuel fuel is not easier to prevent leakage than the liquid fuel, this fuel injection valve is provided with a resin seal member on a reciprocating metal needle, and the seat member of the seal member and the metal valve body. Is opened and closed to open and close the fuel passage to ensure sealing performance when the valve is closed.
しかしながら、上記した従来の燃料噴射弁を直噴用として用いた場合、高温の燃焼ガスの熱により樹脂製のシール部材が溶損してしまうという問題が発生する。 However, when the above-described conventional fuel injection valve is used for direct injection, there is a problem that the resin seal member is melted by the heat of the high-temperature combustion gas.
そこで、樹脂製のシール部材を廃止して、ニードルに金属のシート部を形成することが考えられるが、気体燃料は、粘度が小さく、分子の大きさも小さいことから、小さな隙間でも漏れが発生してしまう。そして、この漏れを防止するためには、シート部の加工精度を上げて隙間を極力小さくすればよいが、加工コストが非常に高くなるという問題が発生する。 Therefore, it is conceivable to eliminate the resin seal member and form a metal sheet portion on the needle. However, gas fuel has a low viscosity and a small molecular size, so leakage occurs even in small gaps. End up. In order to prevent this leakage, it is only necessary to increase the processing accuracy of the sheet portion to make the gap as small as possible. However, there arises a problem that the processing cost becomes very high.
本発明は上記点に鑑みて、気体燃料を内燃機関の燃焼室に直接噴射する燃料噴射弁において、樹脂製のシール部材の溶損を防止することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to prevent melting damage of a resin seal member in a fuel injection valve that directly injects gaseous fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine.
上記目的を達成するため、請求項1、7に記載の発明では、気体燃料が流通する燃料通路(27、230、231、240、250)を備え、往復動する金属製のニードル(23)が金属製のバルブボデー(24)と接離して燃料通路を開閉し、開弁時に気体燃料を内燃機関の燃焼室(13)に直接噴射する燃料噴射弁であって、ニードルには、樹脂製のシール部材(28)が設けられると共に、シール部材よりも燃料流れ下流側に下流側ニードルシート部(232)が形成され、バルブボデーには、シール部材との接離により燃料通路を開閉する上流側ボデーシート部(241)、および下流側ニードルシート部との接離により燃料通路を開閉する下流側ボデーシート部(242)が形成され、開弁状態から閉弁状態に移行するときには、シール部材と上流側ボデーシート部が当接した後に、下流側ニードルシート部と下流側ボデーシート部が当接するように構成されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, in the first and seventh aspects of the present invention, the metal needle (23) having a fuel passage (27, 230, 231, 240, 250) through which gaseous fuel flows and reciprocating is provided. A fuel injection valve that opens and closes a fuel passage by contacting and separating from a metal valve body (24) and directly injects gaseous fuel into the combustion chamber (13) of the internal combustion engine when the valve is opened. A seal member (28) is provided, and a downstream needle seat portion (232) is formed on the downstream side of the fuel flow with respect to the seal member. When the body seat portion (241) and the downstream body seat portion (242) that opens and closes the fuel passage by contact with and separation from the downstream needle seat portion are formed, and when the valve opening state is shifted to the valve closing state, After the seal member and the upstream body seat portion abut, the downstream needle seat portion and the downstream body seat portion abut on each other.
これによると、樹脂製のシール部材と上流側ボデーシート部とで構成される上流側弁部により、閉弁時の良好なシール性が確保される。また、下流側ニードルシート部と下流側ボデーシート部とで構成される下流側弁部の閉弁により、高温の燃焼ガスが上流側弁部に流れることが防止されるため、樹脂製のシール部材の溶損を防止することができる。すなわち、閉弁時の良好なシール性の確保と、樹脂製のシール部材の溶損防止とを、両立することができる。 According to this, good sealing performance at the time of valve closing is ensured by the upstream valve portion constituted by the resin seal member and the upstream body seat portion. Further, since the high-temperature combustion gas is prevented from flowing to the upstream valve portion by closing the downstream valve portion composed of the downstream needle seat portion and the downstream body seat portion, a resin seal member It is possible to prevent melting damage. That is, it is possible to ensure both good sealing performance when the valve is closed and prevention of melting damage of the resin seal member.
また、閉弁する際に樹脂製のシール部材がダンパーの機能を発揮して、下流側ニードルシート部と下流側ボデーシート部の衝突速度を低下させるため、それらのシート部の磨耗を防止ないしは抑制することができる。 In addition, when the valve is closed, the resin seal member exerts the function of a damper to reduce the collision speed between the downstream needle seat part and the downstream body seat part, thereby preventing or suppressing wear of those seat parts. can do.
さらに、閉弁状態では下流側弁部がストッパとして機能して、樹脂製のシール部材の変形量を規定することができるため、樹脂製のシール部材の劣化を防止ないしは抑制することができる。 Furthermore, in the valve-closed state, the downstream valve portion functions as a stopper and the deformation amount of the resin seal member can be regulated, so that deterioration of the resin seal member can be prevented or suppressed.
請求項2、8に記載の発明では、気体燃料が流通する燃料通路(27、230、231、240、250)を備え、往復動する金属製のニードル(23)が金属製のバルブボデー(24)と接離して燃料通路を開閉し、開弁時に気体燃料を内燃機関の燃焼室(13)に直接噴射する燃料噴射弁であって、バルブボデーには、樹脂製のシール部材(28)が設けられると共に、シール部材よりも燃料流れ下流側に下流側ボデーシート部(242)が形成され、ニードルには、シール部材との接離により燃料通路を開閉する上流側ニードルシート部、および下流側ボデーシート部との接離により燃料通路を開閉する下流側ニードルシート部(232)が形成され、開弁状態から閉弁状態に移行するときには、シール部材と上流側ニードルシート部が当接した後に、下流側ニードルシート部と下流側ボデーシート部が当接するように構成されていることを特徴とする。 According to the second and eighth aspects of the present invention, the metal needle (23) including the fuel passage (27, 230, 231, 240, 250) through which the gaseous fuel circulates and the reciprocating metal valve body (24) is provided. ) To open and close the fuel passage, and when the valve is opened, the fuel injection valve directly injects gaseous fuel into the combustion chamber (13) of the internal combustion engine. The valve body has a resin sealing member (28). A downstream body seat portion (242) is formed on the downstream side of the fuel flow with respect to the seal member, and an upstream needle seat portion that opens and closes the fuel passage by contact with and separation from the seal member, and the downstream side A downstream needle seat portion (232) that opens and closes the fuel passage by contact with and separation from the body seat portion is formed, and the seal member and the upstream needle seat portion are moved when the valve opening state is shifted to the valve closing state. After the contact, the downstream needle seat portion and the downstream body seat portion are configured to contact each other.
これによると、樹脂製のシール部材と上流側ニードルシート部とで構成される上流側弁部により、閉弁時の良好なシール性が確保される。また、下流側ニードルシート部と下流側ボデーシート部とで構成される下流側弁部の閉弁により、高温の燃焼ガスが上流側弁部に流れることが防止されるため、樹脂製のシール部材の溶損を防止することができる。すなわち、閉弁時の良好なシール性の確保と、樹脂製のシール部材の溶損防止とを、両立することができる。 According to this, good sealing performance when the valve is closed is ensured by the upstream valve portion constituted by the resin seal member and the upstream needle seat portion. Further, since the high-temperature combustion gas is prevented from flowing to the upstream valve portion by closing the downstream valve portion composed of the downstream needle seat portion and the downstream body seat portion, a resin seal member It is possible to prevent melting damage. That is, it is possible to ensure both good sealing performance when the valve is closed and prevention of melting damage of the resin seal member.
また、閉弁する際に樹脂製のシール部材がダンパーの機能を発揮して、下流側ニードルシート部と下流側ボデーシート部の衝突速度を低下させるため、それらのシート部の磨耗を防止ないしは抑制することができる。 In addition, when the valve is closed, the resin seal member exerts the function of a damper to reduce the collision speed between the downstream needle seat part and the downstream body seat part, thereby preventing or suppressing wear of those seat parts. can do.
さらに、閉弁状態では下流側弁部がストッパとして機能して、樹脂製のシール部材の変形量を規定することができるため、樹脂製のシール部材の劣化を防止ないしは抑制することができる。 Furthermore, in the valve-closed state, the downstream valve portion functions as a stopper and the deformation amount of the resin seal member can be regulated, so that deterioration of the resin seal member can be prevented or suppressed.
請求項3、7に記載の発明のように、ニードル(23)における軸方向一端側にてニードルとバルブボデー(24)とを対向させ、シール部材(28)および各シート部を、ニードルとバルブボデーとの対向面に位置させ、シール部材と上流側ボデーシート部(241)とで構成される上流側弁部、および下流側ニードルシート部(232)と下流側ボデーシート部(242)とで構成される下流側弁部を、同心状に配置することができる。 As in the invention according to claim 3, 7, are opposed to the needle and the valve body (24) at one axial end of the two Doru (23), the sealing member (28) and the respective seat, and the needle An upstream valve portion that is located on a surface facing the valve body and includes a seal member and an upstream body seat portion (241), and a downstream needle seat portion (232) and a downstream body seat portion (242) Can be arranged concentrically.
請求項4、8に記載の発明のように、ニードル(23)における軸方向一端側にてニードルとバルブボデー(24)とを対向させ、シール部材(28)および各シート部を、ニードルとバルブボデーとの対向面に位置させ、シール部材と上流側ニードルシート部とで構成される上流側弁部、および下流側ニードルシート部(232)と下流側ボデーシート部(242)とで構成される下流側弁部を、同心円状に配置することができる。 As in the invention according to claim 4, 8, are opposed to the needle and the valve body (24) at one axial end of the two Doru (23), the sealing member (28) and the respective seat, and the needle It is located on the surface facing the valve body, and is composed of an upstream valve portion composed of a seal member and an upstream needle seat portion, and a downstream needle seat portion (232) and a downstream body seat portion (242). The downstream valve portion can be arranged concentrically.
請求項5、9に記載の発明では、シール部材(28)の内周側および外周側に、閉弁時のシール部材の変形を許容する逃がし空間(233、234)が形成されていることを特徴とする。 In the invention described in claim 5, 9, on the inner peripheral side and outer peripheral side of the sheet seal member (28), the relief space Deformable seal member when the valve is closed (233, 234) is formed It is characterized by that.
これによると、閉弁する際に樹脂製のシール部材が容易に変形することができるため、下流側ニードルシート部(232)と下流側ボデーシート部とを小さい力で確実に当接させることができる。 According to this, since the resin seal member can be easily deformed when the valve is closed, the downstream needle seat portion (232) and the downstream body seat portion can be reliably brought into contact with a small force. it can.
請求項6、7、8に記載の発明では、下流側ボデーシート部(242)に、複数のリング状の溝(243)が同心円状に形成されていることを特徴とする。 In the invention described in claim 6, 7, 8, on the lower stream side body seat (242), and a plurality of ring-shaped groove (243) is formed concentrically.
これによると、燃料噴射時に気体燃料がリング状の溝の部位を通過する際に、膨張冷却により気体燃料の温度が低下し、低温の気体燃料や結露水がリング状の溝に溜められる。したがって、閉弁時に高温の燃焼ガスの一部が下流側弁部を通過して上流側弁部に流れたとしても、下流側弁部を通過する燃焼ガスはリング状の溝に溜まった低温の気体燃料や結露水により冷却されるため、樹脂製のシール部材の溶損をより確実に防止することができる。 According to this, when the gaseous fuel passes through the ring-shaped groove portion during fuel injection, the temperature of the gaseous fuel decreases due to expansion and cooling, and low-temperature gaseous fuel or condensed water is accumulated in the ring-shaped groove. Therefore, even when a part of the high-temperature combustion gas passes through the downstream valve portion and flows to the upstream valve portion when the valve is closed, the combustion gas passing through the downstream valve portion does not accumulate in the ring-shaped groove. Since it is cooled by gaseous fuel or condensed water, it is possible to more reliably prevent melting damage of the resin seal member.
請求項1、2に記載の発明では、シール部材(28)は、ニードル(23)またはバルブボデー(24)に樹脂を吹き付けた後、切削して形成されていることを特徴とする。
In the invention according to
これによると、シール部材の厚みが小さい場合でも、シール部材を容易に形成することができる。 According to this, even when the thickness of the seal member is small, the seal member can be easily formed.
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the same or equivalent parts are denoted by the same reference numerals in the drawings.
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態について説明する。図1は第1実施形態に係る燃料噴射弁を備える内燃機関の模式的な断面図である。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an internal combustion engine including a fuel injection valve according to the first embodiment.
図1に示すように、内燃機関は、シリンダヘッド10、シリンダブロック11、およびピストン12によって、燃焼室13が形成されている。シリンダヘッド10には、燃焼室13に混合気を導く吸気ポート14、および燃焼室13で燃焼したガスの出口となる排気ポート15が形成されている。シリンダヘッド10には、吸気ポート14を開閉する吸気弁16および排気ポート15を開閉する排気弁17が配置されている。
As shown in FIG. 1, in the internal combustion engine, a
シリンダヘッド10には、燃焼室13における径方向中心部に臨む位置に、点火プラグ18が配置されている。この点火プラグ18は、図示しない点火回路から所定のタイミングにて高電圧が印加されることにより放電火花を発生し、燃焼室13の混合気に点火するようになっている。
A
シリンダヘッド10には、燃焼室13における外周部に臨む位置に、燃料噴射弁2が配置されている。この燃料噴射弁2は、燃料供給装置3から供給される気体燃料を燃焼室13に直接噴射するようになっている。
In the
燃料供給装置3は、水素やCNG(圧縮天然ガス)等の燃料を燃料ボンベ(図示せず)に気体状態で貯え、その気体燃料を所定の圧力に調整して燃料噴射弁2に供給するようになっている。
The fuel supply device 3 stores fuel such as hydrogen or CNG (compressed natural gas) in a gas state in a fuel cylinder (not shown), adjusts the gaseous fuel to a predetermined pressure, and supplies the fuel to the
図2は図1の燃料噴射弁単体の断面図である。この図2に示すように、燃料噴射弁2は、耐食性に富む磁性体金属(例えばステンレス)製の円筒状のケース20と樹脂製のカバー21とにより形成される空間に、通電時に磁界を形成する円筒状のコイル22が収容されている。
FIG. 2 is a sectional view of the single fuel injection valve of FIG. As shown in FIG. 2, the
なお、ケース20、コイル22、および、後述するニードル23、バルブボデー24、コア25は、同軸状に配置されており、以下、それらの共通軸線を単に軸線といい、それらの共通軸線の方向を単に軸方向といい、それらの共通軸線に対して直交する方向を単に径方向という。
The
ケース20内において、コイル22の内周側に、耐食性に富む磁性体金属(例えばステンレス)製の有底円筒状のニードル23が配置されている。このニードル23は、ケース20に摺動自在に保持されて、軸方向に往復動可能になっている。
In the
ニードル23には、軸方向に延びる燃料通路としてのニードル縦穴230、および径方向に延びると共にニードル縦穴230と連通する燃料通路としてのニードル横穴231が形成されている。
The
ニードル23の軸方向一端側に、耐食性に富む金属(例えばステンレス)製の円筒状のバルブボデー24が配置されている。このバルブボデー24は、ケース20に固定されている。また、バルブボデー24には、軸方向に貫通する燃料通路としてのバルブボデー縦穴240が形成されている。このバルブボデー縦穴240は、径方向中心部に位置している。
A
ニードル23の軸方向他端側に、耐食性に富む磁性体金属(例えばステンレス)製の円筒状のコア25が配置されている。このコア25は、一端側がコイル22の内周側に挿入され、他端側がカバー21から突出している。また、コア25は、コイル22とカバー21によって挟持されている。さらに、コア25には、軸方向に貫通する燃料通路としてのコア縦穴250が形成されている。
On the other end side in the axial direction of the
ニードル23とコア25との間には、ニードル23をバルブボデー24に向かって(すなわち閉弁向きに)付勢するスプリング26が配置されている。
A
ニードル23におけるバルブボデー24側の外周面とケース20の内周面との間には、燃料通路としての流通空間27が形成されている。この流通空間27は、ニードル横穴231と常時連通し、開弁時にバルブボデー縦穴240と連通する。
A
そして、燃料供給装置3(図1参照)から供給される気体燃料は、コア縦穴250から流入した後に、ニードル縦穴230、ニードル横穴231、流通空間27、バルブボデー縦穴240の順に流れて、燃焼室13(図1参照)に噴射されるようになっている。
The gaseous fuel supplied from the fuel supply device 3 (see FIG. 1) flows from the core
図3は図2の燃料噴射弁における要部の拡大断面図である。より詳細には、図3(a)は開弁状態を示す断面図、図3(b)は上流側弁部が閉弁した状態を示す断面図、図3(c)は下流側弁部も閉弁した状態を示す断面図である。 FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the fuel injection valve of FIG. More specifically, FIG. 3 (a) is a cross-sectional view showing a valve open state, FIG. 3 (b) is a cross-sectional view showing a state in which an upstream valve portion is closed, and FIG. 3 (c) is a view showing a downstream valve portion. It is sectional drawing which shows the state which valve-closed.
図2、図3に示すように、ニードル23における軸方向一端側(すなわちニードル23の底部側)にて、ニードル23とバルブボデー24とが対向している。因みに、本実施形態の燃料噴射弁では、ニードル23とバルブボデー24との対向面間を燃料が通過する際、燃料は径方向外側から内側に向かって流れる。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
そして、ニードル23におけるバルブボデー24に対向する面には、リング状で且つ断面形状が矩形のシール部材28が設けられている。このシール部材28は、ニードル23に圧入されて一体化されている。
A
シール部材28は、耐熱性に富む樹脂よりなり、具体的には、フッ素ゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)、フッ素樹脂、四フッ化エチレン(PTFE)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)等を用いることができる。
The
また、ニードル23におけるバルブボデー24に対向する面には、シール部材28の内周側(すなわち、シール部材28よりも燃料流れ下流側)に、下流側ニードルシート部232が形成されている。この下流側ニードルシート部232は、軸線に対して垂直な平面になっている。
A downstream
ニードル23におけるシール部材28が装着された装着面235は、下流側ニードルシート部232よりも反バルブボデー側に位置している。換言すると、下流側ニードルシート部232と装着面235は、軸方向にずれている。そして、シール部材28におけるバルブボデー24側の端面は、下流側ニードルシート部232よりもバルブボデー24側に突出している。
The mounting
バルブボデー24におけるシール部材28および下流側ニードルシート部232に対向する面は、軸線に対して垂直な平面になっている。
A surface of the
そして、バルブボデー24におけるシール部材28に対向する面が、シール部材28との接離により燃料通路を開閉する上流側ボデーシート部241となり、シール部材28と上流側ボデーシート部241は本発明の上流側弁部を構成する。
The surface of the
また、バルブボデー24における下流側ニードルシート部232に対向する面が、下流側ニードルシート部232との接離により燃料通路を開閉する下流側ボデーシート部242となり、下流側ニードルシート部232と下流側ボデーシート部242は本発明の下流側弁部を構成する。なお、上流側弁部と下流側弁部は同心状に配置されている。
Further, the surface of the
図3(c)に示すように、シール部材28の内周面と下流側ニードルシート部232との間(すなわち、シール部材28の内周側)には、閉弁時のシール部材28の変形を許容する内周側逃がし空間233が形成されている。また、シール部材28の外周側には、閉弁時のシール部材28の変形を許容する外周側逃がし空間234が形成されている。
As shown in FIG. 3C, the
次に、上記構成になる燃料噴射弁の作動について説明する。まず、コイル22に通電すると、電磁力によりニードル23がコア25側に吸引される。これにより、図3(a)に示すように、シール部材28と上流側ボデーシート部241が離れて上流側弁部が開弁状態になると共に、下流側ニードルシート部232と下流側ボデーシート部242が離れて下流側弁部も開弁状態になり、気体燃料がバルブボデー縦穴240から燃焼室13(図1参照)に噴射される。
Next, the operation of the fuel injection valve configured as described above will be described. First, when the
コイル22への通電が停止されると、ニードル23はスプリング26によりバルブボデー24に向かって(すなわち閉弁向きに)付勢される。ここで、シール部材28におけるバルブボデー24側の端面は、下流側ニードルシート部232よりもバルブボデー24側に突出しているため、上流側弁部が下流側弁部よりも先に閉弁する。すなわち、図3(b)に示すように、シール部材28と上流側ボデーシート部241が当接して上流側弁部が閉弁状態になり、気体燃料の噴射が停止される。そして、シール部材28は樹脂製であるため、閉弁時の良好なシール性が確保される。
When energization of the
シール部材28と上流側ボデーシート部241が当接すると、ニードル23は気体燃料の圧力とスプリング26によりバルブボデー24に向かって付勢されることになり、図3(c)に示すように、シール部材28が軸方向に圧縮されて、下流側ニードルシート部232と下流側ボデーシート部242が当接し、下流側弁部も閉弁状態になる。
When the
ここで、気体燃料を燃焼室13に直接噴射する形式の内燃機関では、通常、噴射終了後に点火プラグ18により点火して燃料を燃焼させるので、燃焼ガスが燃料噴射弁の内部へ流入しようとする時には、下流側弁部が閉弁状態となっている。したがって、下流側弁部の閉弁により、高温の燃焼ガスが上流側弁部に流れることが防止され、シール部材28の溶損が防止される。
Here, in the internal combustion engine of the type in which gaseous fuel is directly injected into the
因みに、燃料噴射中に点火されて燃焼する形式の内燃機関の場合、燃焼ガス圧よりも気体燃料の供給圧力のほうが高く設定されるので、燃焼ガスはシール部材28に到達できない。また、下流側弁部は、閉弁中であっても多少の漏れが許容される。なぜなら、燃焼ガスは漏れようとする際に膨張して温度が下がり、高温であった燃焼ガスもシール部材28に達する時は非常に温度が低い状態になっているので、シール部材28を溶損させることはない。
Incidentally, in the case of an internal combustion engine that is ignited and burned during fuel injection, the supply pressure of the gaseous fuel is set higher than the combustion gas pressure, so that the combustion gas cannot reach the
また、上流側弁部のみが閉弁した状態(図3(b)の状態)から下流側弁部も閉弁した状態(図3(c)の状態)になるまでの間は、シール部材28は軸方向に圧縮されつつ径方向に膨張するが、内周側逃がし空間233および外周側逃がし空間234が形成されているため、シール部材28の径方向への膨張が妨げられない。したがって、シール部材28は容易に変形することができ、下流側弁部を確実に閉弁させることができる。
Further, the
さらに、上記のようにシール部材28が軸方向に圧縮されつつ径方向に膨張することにより、シール部材28がダンパーの機能を発揮して、下流側ニードルシート部232と下流側ボデーシート部242の衝突速度を低下させるため、それらのシート部の磨耗を防止ないしは抑制することができる。
Furthermore, as described above, the
さらにまた、下流側弁部が閉弁した状態では、下流側弁部がストッパとして機能して、シール部材28の変形量を規定することができるため、シール部材28の劣化を防止ないしは抑制することができる。
Furthermore, when the downstream valve portion is closed, the downstream valve portion functions as a stopper and can regulate the deformation amount of the
なお、上記実施形態においては、断面形状が矩形のシール部材28を用いたが、図4に示す第1変形例のように、断面形状が三角形のシール部材28を用いてもよいし、図5に示す第2変形例のように、断面形状が円形または楕円形のシール部材28を用いてもよい。この場合、シール部材28と上流側ボデーシート部241が当接した後、少ない力でシール部材28を変形させることができるため、スプリング26の付勢力を小さく設定することできる。
In the above embodiment, the sealing
また、上記実施形態においては、下流側ニードルシート部232および下流側ボデーシート部242を共に平面にしたが、図6に示す第3変形例のように、下流側ニードルシート部232および下流側ボデーシート部242のうちいずれか一方を、リング状で且つ断面形状が三角形のシート部にしてもよいし、図7に示す第4変形例のように、下流側ニードルシート部232および下流側ボデーシート部242のうちいずれか一方を、リング状で且つ断面形状が略半円形のシート部にしてもよい。この場合、下流側弁部は、閉弁時の面圧が高くなるためシール性が向上する。
In the above-described embodiment, the downstream
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態について説明する。図8は第2実施形態に係る燃料噴射弁における要部の断面図である。以下、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
(Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 is a cross-sectional view of a main part of the fuel injection valve according to the second embodiment. Only the parts different from the first embodiment will be described below.
図8に示すように、下流側ボデーシート部242に、複数のリング状の溝243が同心円状に形成されている。
As shown in FIG. 8, a plurality of ring-shaped
これによると、燃料噴射時に気体燃料が溝243の部位を通過する際に、膨張冷却により気体燃料の温度が低下し、低温の気体燃料や結露水が溝243に溜められる。したがって、閉弁時に高温の燃焼ガスの一部が下流側弁部を通過して上流側弁部に流れたとしても、下流側弁部を通過する燃焼ガスは溝243に溜まった低温の気体燃料や結露水により冷却されるため、シール部材28の溶損をより確実に防止することができる。
According to this, when the gaseous fuel passes through the portion of the
(第3実施形態)
本発明の第3実施形態について説明する。図9は第3実施形態に係る燃料噴射弁の断面図、図10は図9の燃料噴射弁における要部の拡大断面図である。以下、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
(Third embodiment)
A third embodiment of the present invention will be described. FIG. 9 is a cross-sectional view of the fuel injection valve according to the third embodiment, and FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view of the main part of the fuel injection valve of FIG. Only the parts different from the first embodiment will be described below.
図9、図10に示すように、ニードル23は、ニードル横穴231が廃止され、ニードル縦穴230が軸方向に貫通している。このニードル縦穴230は、径方向中心部に位置している。バルブボデー24には、径方向中心部からずれた位置にバルブボデー縦穴240が複数個形成されている。因みに、本実施形態の燃料噴射弁では、ニードル23とバルブボデー24との対向面間を燃料が通過する際、燃料は径方向内側から外側に向かって流れる。
As shown in FIGS. 9 and 10, the
ニードル23におけるバルブボデー24に対向する面には、ニードル縦穴230の開口端部を囲むようにして、シール部材28が設けられている。シール部材28の内周面はニードル縦穴230に連なっており、ニードル縦穴230が内周側逃がし空間を兼ねるようになっている。また、下流側ニードルシート部232は、シール部材28の外周側(すなわち、シール部材28よりも燃料流れ下流側)に形成されている。
A
一方、バルブボデー24においては、シール部材28と接離する上流側ボデーシート部241が、下流側ニードルシート部232と接離する下流側ボデーシート部242の内周側に形成されている。
On the other hand, in the
また、ニードル23とケース20との摺動部隙間を介して燃焼ガスがコイル22側に流入するのを防止するために、ニードル23におけるバルブボデー24側の外周面とケース20の内周面との間には、金属製のダイアフラム29が設けられている。このダイアフラム29は、ニードル23およびバルブボデー24に溶接にて接合されている。なお、このダイアフラム29にスプリング機能を持たせることにより、スプリング26を省略することができる。
Further, in order to prevent combustion gas from flowing into the
さらに、ニードル横穴231とともに流通空間27も廃止されており、したがって、気体燃料は、コア縦穴250から流入した後に、ニードル縦穴230、バルブボデー縦穴240の順に流れて、燃焼室13(図1参照)に噴射されるようになっている。
Furthermore, the
本実施形態によると、第1実施形態と同様の効果が得られる。すなわち、シール部材28は樹脂製であるため、閉弁時の良好なシール性が確保される。また、下流側弁部の閉弁により、高温の燃焼ガスが上流側弁部に流れることが防止され、シール部材28の溶損が防止される。さらに、シール部材28の径方向への膨張が妨げられないため、シール部材28は容易に変形することができ、下流側弁部を確実に閉弁させることができる。さらにまた、シール部材28がダンパーの機能を発揮して、下流側ニードルシート部232と下流側ボデーシート部242の磨耗を防止ないしは抑制することができる。さらにまた、下流側弁部がストッパとして機能して、シール部材28の変形量を規定することができるため、シール部材28の劣化を防止ないしは抑制することができる。
According to this embodiment, the same effect as the first embodiment can be obtained. That is, since the sealing
(他の実施形態)
上記各実施形態では、シール部材28をニードル23に圧入したが、シール部材28は接着剤にてニードル23に接着してもよい。この場合、シール部材28とニードル23とを容易に一体化することができる。
(Other embodiments)
In each of the above embodiments, the
また、上記各実施形態では、シール部材28をニードル23に圧入したが、シール部材28はインサート成形によって形成してもよい。この場合、シール部材28を容易に形成することができると共に、シール部材28とニードル23とを強固に結合することができる。
Moreover, in each said embodiment, although the sealing
さらに、上記各実施形態では、シール部材28をニードル23に圧入したが、シール部材28は、ニードル23に樹脂を吹き付けた後、切削して形成してもよい。この場合、シール部材28の厚みが小さい場合でも、シール部材28を容易に形成することができる。
Furthermore, in each said embodiment, although the sealing
さらにまた、上記各実施形態では、シール部材28をニードル23に装着したが、シール部材28をバルブボデー24に装着してもよい。この場合、ニードル23におけるシール部材28に対向する面が、シール部材28との接離により燃料通路を開閉する上流側ニードルシート部となり、シール部材28と上流側ニードルシート部は本発明の上流側弁部を構成する。
Furthermore, in each of the above embodiments, the
また、上記各実施形態は、実施可能な範囲で任意に組み合わせが可能である。 Moreover, each said embodiment can be arbitrarily combined in the range which can be implemented.
13 燃焼室
23 ニードル
24 バルブボデー
27 流通空間(燃料通路)
28 シール部材
230 ニードル縦穴(燃料通路)
231 ニードル横穴(燃料通路)
232 下流側ニードルシート部
240 バルブボデー縦穴(燃料通路)
241 上流側ボデーシート部
242 下流側ボデーシート部
250 コア縦穴(燃料通路)
13
28
231 Needle lateral hole (fuel passage)
232
241
Claims (9)
前記ニードルには、樹脂製のシール部材(28)が設けられると共に、前記シール部材よりも燃料流れ下流側に下流側ニードルシート部(232)が形成され、
前記バルブボデーには、前記シール部材との接離により前記燃料通路を開閉する上流側ボデーシート部(241)、および前記下流側ニードルシート部との接離により前記燃料通路を開閉する下流側ボデーシート部(242)が形成され、
開弁状態から閉弁状態に移行するときには、前記シール部材と前記上流側ボデーシート部が当接した後に、前記下流側ニードルシート部と前記下流側ボデーシート部が当接するように構成されており、
前記シール部材は、前記ニードルまたは前記バルブボデーに樹脂を吹き付けた後、切削して形成されていることを特徴とする燃料噴射弁。 A fuel passage (27, 230, 231, 240, 250) through which gaseous fuel flows is provided, and a reciprocating metal needle (23) contacts and separates from the metal valve body (24) to open and close the fuel passage. A fuel injection valve for directly injecting gaseous fuel into the combustion chamber (13) of the internal combustion engine when the valve is opened,
The needle is provided with a resin seal member (28), and a downstream needle seat portion (232) is formed on the fuel flow downstream side of the seal member.
The valve body includes an upstream body seat portion (241) that opens and closes the fuel passage by contact and separation with the seal member, and a downstream body that opens and closes the fuel passage by contact and separation with the downstream needle seat portion. A sheet portion (242) is formed,
When shifting from the open state to the closed state, the downstream needle seat and the downstream body seat are in contact with each other after the sealing member and the upstream body seat are in contact with each other. ,
The fuel injection valve , wherein the seal member is formed by cutting resin after spraying the needle or the valve body .
前記バルブボデーには、樹脂製のシール部材(28)が設けられると共に、前記シール部材よりも燃料流れ下流側に下流側ボデーシート部(242)が形成され、
前記ニードルには、前記シール部材との接離により前記燃料通路を開閉する上流側ニードルシート部、および前記下流側ボデーシート部との接離により前記燃料通路を開閉する下流側ニードルシート部(232)が形成され、
開弁状態から閉弁状態に移行するときには、前記シール部材と前記上流側ニードルシート部が当接した後に、前記下流側ニードルシート部と前記下流側ボデーシート部が当接するように構成されており、
前記シール部材は、前記ニードルまたは前記バルブボデーに樹脂を吹き付けた後、切削して形成されていることを特徴とする燃料噴射弁。 A fuel passage (27, 230, 231, 240, 250) through which gaseous fuel flows is provided, and a reciprocating metal needle (23) contacts and separates from the metal valve body (24) to open and close the fuel passage. A fuel injection valve for directly injecting gaseous fuel into the combustion chamber (13) of the internal combustion engine when the valve is opened,
The valve body is provided with a resin seal member (28), and a downstream body seat portion (242) is formed on the fuel flow downstream side of the seal member,
The needle includes an upstream needle seat portion that opens and closes the fuel passage by contact and separation with the seal member, and a downstream needle seat portion that opens and closes the fuel passage by contact and separation with the downstream body seat portion (232). ) Is formed,
When shifting from the open state to the closed state, the downstream needle seat portion and the downstream body seat portion are in contact with each other after the sealing member and the upstream needle seat portion are in contact with each other. ,
The fuel injection valve , wherein the seal member is formed by cutting resin after spraying the needle or the valve body .
前記シール部材(28)および前記各シート部は、前記ニードルと前記バルブボデーとの対向面に位置し、
前記シール部材と前記上流側ボデーシート部(241)とで構成される上流側弁部、および前記下流側ニードルシート部(232)と前記下流側ボデーシート部(242)とで構成される下流側弁部は、同心状に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の燃料噴射弁。 The needle and the valve body (24) face each other at one axial end side of the needle (23),
The seal member (28) and the seat portions are located on the opposing surfaces of the needle and the valve body,
An upstream valve portion constituted by the seal member and the upstream body seat portion (241), and a downstream side constituted by the downstream needle seat portion (232) and the downstream body seat portion (242). The fuel injection valve according to claim 1, wherein the valve portions are arranged concentrically.
前記シール部材(28)および前記各シート部は、前記ニードルと前記バルブボデーとの対向面に位置し、
前記シール部材と前記上流側ニードルシート部とで構成される上流側弁部、および前記下流側ニードルシート部(232)と前記下流側ボデーシート部(242)とで構成される下流側弁部は、同心円状に配置されていることを特徴とする請求項2に記載の燃料噴射弁。 The needle and the valve body (24) face each other at one axial end side of the needle (23),
The seal member (28) and the seat portions are located on the opposing surfaces of the needle and the valve body,
An upstream valve portion constituted by the seal member and the upstream needle seat portion, and a downstream valve portion constituted by the downstream needle seat portion (232) and the downstream body seat portion (242) are: The fuel injection valve according to claim 2, wherein the fuel injection valves are arranged concentrically.
前記ニードルには、樹脂製のシール部材(28)が設けられると共に、前記シール部材よりも燃料流れ下流側に下流側ニードルシート部(232)が形成され、 The needle is provided with a resin seal member (28), and a downstream needle seat portion (232) is formed on the fuel flow downstream side of the seal member.
前記バルブボデーには、前記シール部材との接離により前記燃料通路を開閉する上流側ボデーシート部(241)、および前記下流側ニードルシート部との接離により前記燃料通路を開閉する下流側ボデーシート部(242)が形成され、The valve body includes an upstream body seat portion (241) that opens and closes the fuel passage by contact and separation with the seal member, and a downstream body that opens and closes the fuel passage by contact and separation with the downstream needle seat portion. A sheet portion (242) is formed,
開弁状態から閉弁状態に移行するときには、前記シール部材と前記上流側ボデーシート部が当接した後に、前記下流側ニードルシート部と前記下流側ボデーシート部が当接するように構成されており、When shifting from the open state to the closed state, the downstream needle seat and the downstream body seat are in contact with each other after the sealing member and the upstream body seat are in contact with each other. ,
前記ニードルにおける軸方向一端側にて前記ニードルと前記バルブボデーとが対向し、The needle and the valve body face each other at one axial end side of the needle,
前記シール部材および前記各シート部は、前記ニードルと前記バルブボデーとの対向面に位置し、The seal member and each seat portion are located on opposing surfaces of the needle and the valve body,
前記シール部材と前記上流側ボデーシート部とで構成される上流側弁部、および前記下流側ニードルシート部と前記下流側ボデーシート部とで構成される下流側弁部は、同心状に配置されており、The upstream valve portion constituted by the seal member and the upstream body seat portion, and the downstream valve portion constituted by the downstream needle seat portion and the downstream body seat portion are arranged concentrically. And
前記下流側ボデーシート部に、複数のリング状の溝(243)が同心円状に形成されていることを特徴とする燃料噴射弁。A fuel injection valve characterized in that a plurality of ring-shaped grooves (243) are concentrically formed in the downstream body seat portion.
前記バルブボデーには、樹脂製のシール部材(28)が設けられると共に、前記シール部材よりも燃料流れ下流側に下流側ボデーシート部(242)が形成され、The valve body is provided with a resin seal member (28), and a downstream body seat portion (242) is formed on the fuel flow downstream side of the seal member,
前記ニードルには、前記シール部材との接離により前記燃料通路を開閉する上流側ニードルシート部、および前記下流側ボデーシート部との接離により前記燃料通路を開閉する下流側ニードルシート部(232)が形成され、The needle includes an upstream needle seat portion that opens and closes the fuel passage by contact and separation with the seal member, and a downstream needle seat portion that opens and closes the fuel passage by contact and separation with the downstream body seat portion (232). ) Is formed,
開弁状態から閉弁状態に移行するときには、前記シール部材と前記上流側ニードルシート部が当接した後に、前記下流側ニードルシート部と前記下流側ボデーシート部が当接するように構成されており、When shifting from the open state to the closed state, the downstream needle seat portion and the downstream body seat portion are in contact with each other after the sealing member and the upstream needle seat portion are in contact with each other. ,
前記ニードルにおける軸方向一端側にて前記ニードルと前記バルブボデーとが対向し、The needle and the valve body face each other at one axial end side of the needle,
前記シール部材および前記各シート部は、前記ニードルと前記バルブボデーとの対向面に位置し、The seal member and each seat portion are located on opposing surfaces of the needle and the valve body,
前記シール部材と前記上流側ニードルシート部とで構成される上流側弁部、および前記下流側ニードルシート部と前記下流側ボデーシート部とで構成される下流側弁部は、同心円状に配置されており、The upstream valve portion constituted by the seal member and the upstream needle seat portion, and the downstream valve portion constituted by the downstream needle seat portion and the downstream body seat portion are arranged concentrically. And
前記下流側ボデーシート部に、複数のリング状の溝(243)が同心円状に形成されていることを特徴とする燃料噴射弁。A fuel injection valve characterized in that a plurality of ring-shaped grooves (243) are concentrically formed in the downstream body seat portion.
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