JP6706685B2 - Flow control valve - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関に用いられる流量制御弁であって、印加電圧により全長が伸縮する圧電素子を有し、前記素子の全長の伸縮により弁体の開閉を行う弁に関する。本発明の流量制御弁は、特に、燃料噴射弁に用いるのに好適である。 The present invention relates to a flow control valve used in an internal combustion engine, which has a piezoelectric element whose total length expands and contracts according to an applied voltage, and which opens and closes a valve element by expanding and contracting the total length of the element. The flow control valve of the present invention is particularly suitable for use as a fuel injection valve.
本発明の従来技術として、特開2002−31010号公報(特許文献1)に記載された燃料噴射器がある。特許文献1の燃料噴射器は、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に、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ている。この燃料噴射器は、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、弁体が引き戻されて弁座と当接し、燃料流路が閉鎖して燃料噴射を終了する。
As a conventional technique of the present invention, there is a fuel injector described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-31010 (Patent Document 1). The fuel injector of
しかしながら、特許文献1の燃料噴射器では、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射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, in the fuel injector of
本発明の目的は、電圧に比例して全長が伸長する駆動素子を備えた流量制御弁において、簡単な構造、駆動方法にて噴射孔から流体を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 to provide a flow rate control valve having a drive element whose total length extends in proportion to a voltage and which is capable of ejecting a fluid from an injection hole with a simple structure and drive method. To do.
上記目的を達成するために、
流体を噴射する噴射孔と、前記噴射孔に通じる流体通路の開閉を協働して行う弁体及び弁座と、通電により伸長して前記弁体を駆動する駆動素子と、前記弁体を前記駆動素子が伸長する向きとは逆向きに付勢する付勢部材と、を備えた流量制御弁において、
前記弁体は、当該弁体の外周から当該弁体の先端中心に向かって形成された弁体先端面により構成される下流側弁体シート部と、前記下流側弁体シート部の上流側に設けられる上流側弁体シート部と、を有し、
当該流量制御弁は、
前記弁体先端面と対向して前記噴射孔の入口が開口する内面を有する噴射孔形成部材を備えると共に、
前記噴射孔形成部材の前記内面により構成される下流側弁座と、前記下流側弁座の上流側に設けられる上流側弁座と、を備え、
前記弁体は、
前記駆動素子への通電が行われていない状態において、前記上流側弁体シート部が前記上流側弁座に当接して前記上流側弁体シート部と前記上流側弁座との間に構成される流体通路を閉じ、
前記駆動素子に第1電圧を通電した場合に、前記下流側弁体シート部が前記下流側弁座に当接して前記下流側弁体シート部と前記下流側弁座との間に構成される流体通路を閉じる。
In order to achieve the above purpose,
An injection hole for injecting a fluid, a valve element and a valve seat that cooperate with each other to open and close a fluid passage leading to the injection hole, a drive element that extends by energization to drive the valve element, and the valve element In a flow control valve including a biasing member that biases the drive element in a direction opposite to the extending direction,
The valve body includes a downstream-side valve body seat constituted by the valve body tip end surface from the outer periphery of the valve body is formed toward the tip center of the valve body, upstream of the downstream valve body seat And an upstream valve body seat portion provided,
The flow control valve is
Rutotomoni comprising an injection hole forming member having an inner surface which inlet opening of the valve body tip end surface opposed to the injection hole,
A downstream valve seat formed by the inner surface of the injection hole forming member, and an upstream valve seat provided upstream of the downstream valve seat,
The valve body is
In a state in which the drive element is not energized, the upstream side valve body seat portion abuts on the upstream side valve seat and is configured between the upstream side valve body seat portion and the upstream side valve seat. The fluid passage
When the drive element is energized with a first voltage, the downstream valve body seat portion comes into contact with the downstream valve seat and is configured between the downstream valve body seat portion and the downstream valve seat. close the fluid passage.
本発明によれば、流量制御弁の構造を簡略化でき、簡単な構造、駆動方法にて多噴孔から燃料を噴出させることができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 According to the present invention, the structure of the flow control valve can be simplified, and the fuel can be ejected from the multiple injection holes with a simple structure and driving method. Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of the embodiments.
以下に、本発明に係る流量制御弁について、燃料噴射弁を例にとり、その実施例を、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、上流側及び下流側は、燃料の流れ方向における上流側及び下流側を表す。また、燃料噴射弁100A、100B,100Cの噴射孔11が設けられる側の端部を先端部(先端側の端部)と呼び、先端部に対して反対側の端部を基端部(基端側の端部)と呼ぶ。先端部は下流側の端部であり、基端部は上流側の端部である。また、説明の中で使用する上下方向を、図1に基づいて定義する。すなわち、基端部は先端部に対して上方にあり、先端部は基端部に対して下方にある。この上下方向は説明を簡便にするために定義するものであり、燃料噴射弁100A、100B,100Cの実装状態における上下方向とは関係が無い。また、上下方向は燃料噴射弁100A、100B,100Cの中心軸線100aに沿う方向及び弁体2の変位方向(開閉弁方向)に一致する。
Hereinafter, the flow rate control valve according to the present invention will be described with reference to the drawings, taking a fuel injection valve as an example and an embodiment thereof. In the following description, the upstream side and the downstream side represent the upstream side and the downstream side in the fuel flow direction. Further, the end of the
後述する実施例及び参照例では、燃料噴射弁に対して、弁体2に設けられる弁体シート部及び弁体シート部が当接する弁座がそれぞれ一つずつ設けられるもの100A,100Cと、弁体2に二つの弁体シート部が設けられ、二つの弁体シート部に対して弁座が一つずつ設けられるもの100Bがある。二つの弁体シート部及び弁座が設けられる実施例において、燃料噴射弁100Bの先端側に設けられる弁体シート部及び弁座をそれぞれ第1弁体シート部(下流側弁体シート部)及び第1弁座(下流側弁座)と呼び、燃料噴射弁100の基端側に設けられる弁体シート部及び弁座をそれぞれ第2弁体シート部(上流側弁体シート部)及び第2弁座(上流側弁座)と呼ぶ。弁体シート部及び弁座がそれぞれ一つずつ設けられる実施例においては、弁体シート部について、また弁座について、特に区別する必要はないが、便宜上、第1弁体シート部(下流側シート部)及び第1弁座(下流側弁座)と呼んで説明する場合がある。
In Examples and Reference Examples to be described later, a valve body seat portion provided on the
[実施例1]
図1は、本発明に係る流量制御弁の第一参照例(参照例1)を示す断面図である。図2は、開弁時の弁体及び弁座部の詳細断面図である。図3は、閉弁時の弁体及び弁座部の詳細断面図である。なお図2及び図3は、図1のA部(噴射孔シート部)の拡大図である。
[Example 1]
FIG. 1 is a sectional view showing a first reference example ( reference example 1) of a flow control valve according to the present invention. FIG. 2 is a detailed sectional view of the valve body and the valve seat portion when the valve is opened. FIG. 3 is a detailed sectional view of the valve body and the valve seat portion when the valve is closed. 2 and 3 are enlarged views of the portion A (injection hole sheet portion) of FIG.
図1から図3に示す燃料噴射弁100Aは通常時(電圧未印加時)に開となる制御弁である。弁体2の先端部には弁体シート部(第1弁体シート部、下流側弁体シート部)2aが設けられ、噴射孔が形成された噴射孔形成部材1に下流側弁体シート部2aが当接する弁座(第1弁座、下流側弁座)1aが設けられている。このため、噴射孔形成部材1は弁座部材でもある。弁体2及び弁座1aは、協働して、噴射孔11に通じる流体通路の開閉を行う。下流側弁座1aと弁体2の下流側弁体シート部2aとは、噴射孔11の近傍で燃料の根枯れを遮断する噴射孔シート部(下流側シート部)19を構成する。
The
すなわち本参照例では、弁体2は、その先端側の端部に、径方向外周側から先端中心(中心軸線100a)側に向かって形成された径方向面(先端面)2sを有し、径方向面2sが下流側弁体シート部2aを構成している。一方、噴射孔形成部材1は、ノズル3の先端部を閉じるキャップ状に形成され、径方向面2sと対向するように形成された内面1sを有する。内面1sは、円錐形状(テーパ状)を成す弁座(下流側弁座)1aを構成する。弁体2の下流側弁体シート部2aと弁座1aとは相互に接触する円環状の接触部(当接部)20を有する。噴射孔形成部材1側の円環状の接触部20を弁座と呼ぶ場合もある。本実施例では、円環状の接触部20の直径(以下、シート径という)はSD1である。円環状の接触部の直径SD1は弁体2の先端側の端部の直径よりも小さい。また円環状の接触部20は、噴射孔11の入口開口よりも径方向外側に存在する。
That is, in the present reference example, the
燃料噴射弁100A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の外周面との間の隙間から、弁体シート部2aと弁座1aとの接触部20へと到達する。
Fuel is supplied from the fuel supply port 8 above the
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。駆動素子6は、通常は防水性を有しないために燃料がかからないように、二重円管の内側の燃料流路と隔離された箇所に設置されている。駆動素子6の下方端部には、弁体2の基端側の端部が当接しており、駆動素子6の伸長により弁体2を直接動作させる。すなわち、弁体2は駆動素子6が伸長した寸法分だけ開閉弁方向に変位する。
The
本参照例では、駆動素子6は通電時に伸長することによって弁体2を閉弁方向に駆動する。弁体2はスプリング4により開弁方向に付勢されており、駆動素子6の非通電時或いは駆動電圧又は駆動電流を低下させた状態ではスプリング4の付勢力により開弁方向に変位する。駆動素子6は、スプリング4の付勢力よりも大きな駆動力を発生して、弁体2を閉弁方向に駆動することができる。すなわち、スプリング4は弁体2を駆動素子6が伸長する向きとは逆向きに付勢する付勢部材である。
In the present reference example, the
弁座1aを形成する噴射孔形成部材1はノズル3の先端部にたとえば、外周を溶接等の接合方法にて固定されている。駆動素子6には構成している金属部品(例えばステンレス鋼など)より線膨張率が小さいものがある。この場合、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可能性がある。そのため、温度が上昇した場合に、弁座1aと弁体2の弁体シート部2aとの間に隙間ができないように、ダンパー7を設ける。
The injection
ダンパー7は、シリンダ7aとプランジャ7bとからなり、シリンダ7aとプランジャ7bとの隙間にはオイルが封入されている。温度が高くなるとオイルが膨張し、シリンダ7aが伸びる。この伸びにより、弁座1aと弁体2との隙間が発生しない状態となる。
The
次に、弁体2の駆動方法いついて説明する。
図2は非通電時(電圧未印加時)における弁体2の駆動状態を示している。電圧未印加時は、弁体2に設けられたスプリング4の付勢力により、弁体2の弁体シート部2aが弁座1aから離れており、弁体2は開弁状態にある。すなわちスプリング4は、弁体2を図1〜3上において上側(燃料噴射弁100Aの基端側)に向けて付勢している。これにより弁体シート部2aと弁座1aとの間に隙間が生じ、シート部燃料流路10が開かれた状態(開弁状態)となる。開弁状態において、燃料流路10を流れた燃料は噴射孔11を通過して燃料噴射弁100Aの外部に噴射され、噴霧が生成される。Next, a method of driving the
FIG. 2 shows the driving state of the
図3は通電時(電圧印加時)における弁体2の駆動状態を示している。駆動素子6に通電することによって発生する歪みにより、駆動素子6が伸長し、駆動素子6に当接している弁体2が下方に押し下げられる。これにより、弁座1と弁体2とが当接し、シート部燃料流路10を閉塞する状態(閉弁状態)となり、燃料噴射が終了する。なお、駆動素子8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。本構造では、弁体2を直接駆動素子6にて駆動し、弁体2の先端面に設けられた弁体シート部2aと対向するように入口開口が設けられた多数の噴射孔11から任意の方向に噴霧を形成することが可能である。また、燃料噴射弁100Aの構造を非常に簡略化することが可能である。
FIG. 3 shows a driving state of the
すなわち本参照例の燃料噴射弁100A(流量制御弁)は、表面から連通して開口された1つ以上の噴射孔11を有する弁座1aと、弁座1aと当接することによってシート部燃料流路10(燃料通路)を閉じ、弁座1aから離れることによってシート部燃料流路10を形成する弁体2と、を備えている。そして弁体2が弁座1aに当接する場合に、駆動素子6に電圧を印加又は電流を流し、弁体2が弁座1aから離れる場合に駆動素子6への印加電圧を下げる又は電流を停止させて燃料流路10を形成するように構成した。
That is, the
また本実施例の燃料噴射弁100A(流量制御弁)は、弁体2の駆動手段として電圧又は電流に比例して全長が変位する駆動素子6を内蔵することが望ましい。
Further, it is desirable that the
図4は、本参照例の駆動素子に印加する電圧を示す図である。
駆動素子6に電圧が印加されている場合、図3に示すように弁座1aと弁体2とが当接し、燃料流路が閉塞されて、燃料は流出しない。このときの電圧は図4に示すように0V以上としなければならない。負の電圧を印加すると、駆動素子6が破損する可能性がある。このため、駆動電圧を0V以上とし、駆動素子6を破損から保護する。
FIG. 4 is a diagram showing a voltage applied to the drive element of this reference example.
When a voltage is applied to the
次に、図5を参照して、図1のA部の変更例について説明する。図5は、図1のA部の変更例を示す詳細断面図である。 Next, with reference to FIG. 5, a modification of the portion A of FIG. 1 will be described. FIG. 5 is a detailed cross-sectional view showing a modified example of the portion A in FIG.
弁体2は、上端部(基端側の端部)の一部に、径が細くなった小径部16が設けられている。小径部16の基端側の端部は駆動素子6の下端部に当接している。小径部16が形成された部分は、べローズ5の内側に挿通される弁体2の部分2bの上端部に形成されており、この弁体部分2bは弁体シート部2aが形成された弁体2の先端側部分と一体に形成されてもよいし、弁体2の先端側部分とは別体のものが弁体2の先端側部分に一体に組み付けられたものであってもよい。
The
固定部品14には弁体2の小径部16と摺動する穴部(貫通孔)14aを有しており、この穴部14aの下端部が開口する固定部品14の下端面15と、弁体小径部16と弁体2の先端側の大径部との間の段差面2cとが当接することにより、弁体2の上方(基端側)への移動が規制される。これにより、弁体2の開弁量(ストローク)が規定される。駆動素子6は温度により伸び量が異なるために、弁体2と固定部品14にて一定のストローク量となるよう設定する。これにより、弁体のストローク量が一定となり、流量のばらつきが低減する。
The
なお固定部品14は、駆動素子6を収容するケーシング21に一体に形成されており、駆動素子6の下方に、駆動素子6の下端部との間に間隔を有するように設けられている。固定部品14は、ケーシング21とは別体の部品で構成され、ケーシング21に一体に組み付けられたものであってもよい。固定部品14は弁体2の移動量を規制するストッパを構成する。
The fixed
[実施例]
図6は、本発明に係る流量制御弁の実施例(実施例)を示す断面図である。図7は、本発明に係る実施例の第2シート部(上流側シート部)を示す詳細断面図である。
[ Example]
Figure 6 is a cross-sectional view showing actual施例flow control valve according to the present invention (Example). FIG. 7 is a detailed sectional view showing the second seat portion (upstream seat portion) of the embodiment according to the present invention .
本実施例の燃料噴射弁(流体制御弁)100Bは、第一参照例で説明した燃料噴射弁100Aの構成を備えており、以下で説明する構成が第一参照例の燃料噴射弁100Aの構成と相違している。燃料の流れも第一参照例とほぼ同様である。以下、第一参照例の燃料噴射弁100Aの構成と相違する部分について説明する。また、第一参照例の燃料噴射弁100Aと同様の構成(実質的に同じ構成を含む)には、第一参照例と同じ符号を付して説明する。
The fuel injection valve (fluid control valve) 100B of the present embodiment has the configuration of the
本実施例では、下流側弁座(第1弁座)1aと弁体2の下流側弁体シート部(第1弁体シート部)2aとにより、噴射孔シート部(下流側シート部)19が構成される。そして、噴射孔シート部19の上流側に、静止弁シート部(上流側シート部)23が設けられている。噴射孔シート部19の構成及び動作は第一実施例と同様である。
In this embodiment, the downstream side valve seat (first valve seat) 1a and the downstream side valve body seat portion (first valve body seat portion) 2a of the
静止弁シート部23は、上流側弁座(第2弁座)13と、下流側弁体シート部2aに対して弁体2の基端側に設けられた静止弁12と、により構成される。上流側弁座13は、弁体2及びスプリング4の外周側を囲むケーシング17に形成され、テーパー状を成している。静止弁12の上流側弁座13と対向する側の表面は、なだらかな球面を成し、上流側弁体シート部12aを構成する。
The stationary
静止弁シート部23では、上流側弁体シート部12aが上流側弁座13に当接することにより、両者の間に形成される燃料通路が閉じられ、燃料の流れが遮断される。また、上流側弁体シート部12aが上流側弁座13から離間することにより、両者の間に形成される燃料通路が開かれ、燃料の流れが許容される。上流側弁座13のシート面を球面とし、静止弁12の上流側弁体シート部12aをテーパー状にすることも可能である。
In the stationary
また本実施例では、スプリング4のスプリング押さえ部18は静止弁12に設けられている。すなわちスプリング押さえ部18は、静止弁12の上流側弁体シート部12aが形成された側とは反対側の端面に構成され、この端面にスプリング4が当接している。このために、静止弁12は弁体2の外周面から径方向外方に向かって鍔状に突出し、静止弁12の外径はスプリング4の内径よりも大きく、静止弁12の下端部から弁体2の先端部までの間における弁体2の軸部の直径よりも大きい。
Further, in this embodiment, the
機関停止により、電流又は電圧が未印加となると、弁体2と一体となっている静止弁12は、スプリング4の付勢力により上流方向へ押し上げられ、上流側弁体シート部12aが上流側弁座13に押し当てられ、燃料流路が閉塞される。すなわち、静止弁シート部23における燃料流れが遮断される。静止弁シート部23は上流側シート部を構成し、下流側シート部を構成する噴射孔シート部19よりも上流部に構成されているために、静止弁シート部23にて燃料が遮断されると、噴射孔シート部19からの燃料流出は防止される。
When current or voltage is not applied due to engine stop, the
図8は、駆動素子の印加電圧を示す図である。図9は、図1のA部及びB部の拡大図であり、下流側弁体シート部2aと下流側弁座2aとの位置関係及び静止弁12と上流側弁座13との位置関係を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a voltage applied to the drive element. FIG. 9 is an enlarged view of portions A and B of FIG. 1, showing the positional relationship between the downstream valve
本実施例では、電圧未印加時(機関停止時)は、弁体2に設けられたスプリング4の付勢力により弁体2の下流側弁体シート部(第1弁体シート部)2aと下流側弁座(第1弁座)1aとが離れた状態(開弁状態)である(図9の(3)の状態)。この場合、上流側弁座13に弁体2に設けられた静止弁12が当接した状態(閉弁状態)であり、これにより燃料を遮断する。すなわち本実施例では、燃料噴射弁100Bは弁体2を稼働させる圧電素子等の駆動素子6に電圧又は電流の印加が停止した場合、弁体2と一体又は別体として形成され、且つ、弁体2と同一の動作を生じる静止弁12が上流側弁座13に当接し、燃料の下流側弁座1a部への流入を遮断する。これにより、機関の停止時において、弁体2は必ず燃料流路を閉塞する構造であり、機関停止時の燃料洩れがなく、安全に機関を停止することが可能となる。すなわち、電圧未印加時(機関停止時)は、静止弁シート部23が閉弁することにより、燃料の流れが遮断される。
In this embodiment, when the voltage is not applied (when the engine is stopped), the downstream side valve body seat portion (first valve body seat portion) 2a of the
駆動素子6に対する中間電圧(第2電圧)の印加時は、駆動素子6に発生する歪みにより、駆動素子6が伸長する。このときの駆動素子6による弁体2に対する駆動力はスプリング4の付勢力よりも大きく、弁体2を先端側(下流側弁座1a側)に向けて変位させる。これにより下流側弁座1aと弁体2の下流側弁体シート部2aとが離れた状態(開弁状態)になり、且つ、上流側弁座13と弁体2の上流側弁体シート部12aとが離れた状態(開弁状態)になる(図9の(2)の状態)。これにより、上流側弁座13と弁体2の上流側弁体シート部12aとの間の燃料流路(上流側燃料通路)を流下した燃料はシート部燃料流路(下流側燃料通路)10に流れ、シート部燃料流路10を流下した燃料が噴射孔11から噴射され、燃料噴霧が生成される。
When the intermediate voltage (second voltage) is applied to the
この場合の中間電圧の値は、図9の(1)における燃料噴射遮断時の電圧(大電圧又は高電圧)より低く、かつ0V以上とする。 The value of the intermediate voltage in this case is lower than the voltage (large voltage or high voltage) when the fuel injection is cut off in (1) of FIG. 9 and is 0 V or more.
図9の(1)では、中間電圧の値よりも大きな大電圧(高電圧、第1電圧)を駆動素子6に通電する。この場合に駆動素子6に発生する歪みにより、駆動素子6が図9の(2)の状態からさらに伸長して弁体2がさらに下方(下流側弁座1a側)に押し下げられる。その結果、弁体2の下流側弁体シート部2aが下流側弁座1aに当接した状態(閉弁状態)となり、シート部燃料流路10を閉塞して燃料噴射を停止させる。このとき、静止弁12の上流側弁体シート部12aは上流側弁座13から離れた状態(開弁状態)である。
In (1) of FIG. 9, a large voltage (high voltage, first voltage) larger than the value of the intermediate voltage is applied to the
機関が稼働している状態では、図9の(1)の状態と(2)の状態とが繰り返され、燃料の噴射状態と噴射停止状態とが繰り返される。そして、機関が停止した場合は、駆動素子6への印加電圧を0Vとすることで図9の(3)の状態に戻り、スプリング4の付勢力により静止弁12と上流側弁座13とを当接させて燃料流路を閉塞することにより、燃料の流出を防止する。
In a state where the engine is operating, the state (1) and the state (2) in FIG. 9 are repeated, and the fuel injection state and the injection stop state are repeated. When the engine is stopped, the voltage applied to the
静止弁12の上流側弁体シート部12aと上流側弁座13とは相互に接触する円環状の接触部(当接部)22を有する。静止弁シート部13側の円環状の接触部22を弁座と呼ぶ場合もある。
The upstream valve
本実施例では、円環状の接触部22の直径(以下、シート径という)はSD2である。そして、円環状の接触部22のシート径SD2は、下流側弁体シート部2aと弁座1aとの円環状の接触部20の直径(シート径)SD1よりも大きい。これにより、静止弁12の上流側弁体シート部12aと上流側弁座13との間の間隔寸法が弁体2の下流側弁体シート部2aと下流側弁座1aとの間の間隔寸法と同じである場合に、上流側弁体シート部12aと上流側弁座13との間の燃料通路断面積を、下流側弁体シート部2aと下流側弁座1aとの間の燃料通路断面積よりも大きくすることができる。このため、弁体2の変位量を必要以上に大きくすることなく、上流側から下流側に向けて燃料を安定して供給することができる。
In this embodiment, the diameter of the annular contact portion 22 (hereinafter referred to as the sheet diameter) is SD2. The seat diameter SD2 of the
上述したように、本実施例においても、第一実施例と同様に、駆動素子6の駆動電圧は0V以上としている。
As described above, also in the present embodiment, the drive voltage of the
駆動素子6は、圧電素子のほか、コイルを用いた電磁石等を用いてもよい。しかし駆動素子6は、通電時に伸長する素子の場合に、本実施例の構成を有効に用いることができる。
The
[参照例2]
図10は、第二参照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1a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1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1a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1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1a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。すなわち、弁座1及び弁体2は噴射孔11に通じる流体通路の開閉を協働して行う。またスプリング4は、駆動素子6が伸長する向きとは逆向きに、弁体2を付勢する付勢部材である。
[ Reference example 2 ]
FIG. 10 is a sectional view of the entire fuel injection valve of the second reference example.
It is a control valve that is normally closed (when no voltage is applied) to the tip of the
図11は本参照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1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10Aに燃料流路が形成される。燃料はシート部10A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。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。キャップ部品1には隙間213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. 11 is a diagram showing a closed state of the fuel injection valve of this reference example.
The
以上のように本参照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1aと、弁体2が弁座1aから下流側に移動した場合に弁座1a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以下に設定されることが望ましい。
As described above, in the fuel injection valve of this reference example, 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1a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11が形成される中空のキャップ状部品1が取り付けられる。キャップ状部品1はノズル3の先端部を閉じる部品であり、噴射孔11が形成された噴射孔形成部材である。
Further, the
図12は本参照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214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215と弁体先端部2dとの間に必ずクリアランスを設ける。つまりキャップ状部品1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. 12 is a view showing a valve open state of the fuel injection valve of this reference example.
When the
図13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216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216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216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216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. 13 is a diagram for explaining the piezoelectric element.
The
図14A及び図14Bは第二参照例の燃料噴射弁のキャップ部品の固定方法の一例を示す図である。
ノズル3に圧入されたキャップ部品1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217(図14A)又は接着218(図14B)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1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1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。また、溶接部217又は接着部218等の固定部は加締めによる固定部に変えてもよい。
14A and 14B are views showing an example of a method of fixing the cap component of the fuel injection valve of the second reference example.
The
本発明に係る各実施例によれば、電圧に比例して全長が伸長する駆動素子を用いた流量制御弁において、流量制御弁の構造を簡略化でき、噴霧を任意の方向を指向するように噴射することができる噴孔及び弁体を構成することができる。 According to the respective embodiments of the present invention, in the flow control valve using the drive element whose total length extends in proportion to the voltage, the structure of the flow control valve can be simplified and the spray can be directed in any direction. An injection hole and a valve body that can inject can be configured.
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、実施例の構成の一部を他の参照例の構成に置き換えることが可能であり、また、実施例の構成に他の参照例の構成を加えることも可能である。また、実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 The present invention is not limited to the actual施例described above, but includes various modifications. For example, the above-described embodiments have been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and are not necessarily limited to those having all configurations. Further, it is possible to replace a part of the real施例configuration to the configuration of the other reference example, it is also possible to add a configuration of another reference example to the structure of the real施例. Further, it is possible to add/delete/replace other configurations with respect to a part of the configurations of the embodiment.
1 噴射孔形成部材(キャップ部品)
1a 弁座(第1弁座、下流側弁座)
2 弁体
2a 弁体シート部(第1弁体シート部、下流側弁体シート部)
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 シート部燃料流路
10A シート部
11 噴射孔
11a 第一の噴射孔
11b 第二の噴射孔
12 静止弁
13 上流側弁座(第2弁座)
13a 静止弁表面
14 固定部品
15 穴部端面
16 弁体小径部
17 ケーシング
18 スプリング押さえ部品
19 噴射孔シート部(下流側シート部)
23 静止弁シート部(上流側シート部)
100A,100B 燃料噴射弁
213 キャップ部品隙間
214 弁体のストローク量
215 キャップ部品内側底面
216 圧電素子
217 溶接箇所
218 接着部1 Injection hole forming member (cap part)
1a valve seat (first valve seat, downstream valve seat)
2
3
13a
23 Stationary valve seat (upstream seat)
100A, 100B
Claims (4)
前記弁体は、当該弁体の外周から当該弁体の先端中心に向かって形成された弁体先端面により構成される下流側弁体シート部と、前記下流側弁体シート部の上流側に設けられる上流側弁体シート部と、を有し、
当該流量制御弁は、
前記弁体先端面と対向して前記噴射孔の入口が開口する内面を有する噴射孔形成部材を備えると共に、
前記噴射孔形成部材の前記内面により構成される下流側弁座と、前記下流側弁座の上流側に設けられる上流側弁座と、を備え、
前記弁体は、
前記駆動素子への通電が行われていない状態において、前記上流側弁体シート部が前記上流側弁座に当接して前記上流側弁体シート部と前記上流側弁座との間に構成される流体通路を閉じ、
前記駆動素子に第1電圧を通電した場合に、前記下流側弁体シート部が前記下流側弁座に当接して前記下流側弁体シート部と前記下流側弁座との間に構成される流体通路を閉じることを特徴とする流量制御弁。 An injection hole for injecting a fluid, a valve element and a valve seat that cooperate with each other to open and close a fluid passage leading to the injection hole, a drive element that extends by energization to drive the valve element, and the valve element In a flow control valve including a biasing member that biases the drive element in a direction opposite to the extending direction,
The valve body includes a downstream-side valve body seat constituted by the valve body tip end surface from the outer periphery of the valve body is formed toward the tip center of the valve body, upstream of the downstream valve body seat And an upstream valve body seat portion provided,
The flow control valve is
Rutotomoni comprising an injection hole forming member having an inner surface which inlet opening of the valve body tip end surface opposed to the injection hole,
A downstream valve seat formed by the inner surface of the injection hole forming member, and an upstream valve seat provided upstream of the downstream valve seat,
The valve body is
In a state in which the drive element is not energized, the upstream side valve body seat portion abuts on the upstream side valve seat and is configured between the upstream side valve body seat portion and the upstream side valve seat. The fluid passage
When the drive element is energized with a first voltage, the downstream valve body seat portion comes into contact with the downstream valve seat and is configured between the downstream valve body seat portion and the downstream valve seat. A flow control valve characterized by closing a fluid passage .
前記駆動素子に印加する電圧は0V以上とし、
前記駆動素子への通電期間中に、0Vよりも大きく前記第1電圧よりも小さい第2電圧を前記駆動素子に印加することにより、前記下流側弁体シート部と前記下流側弁座との間に構成される前記流体通路と、前記上流側弁体シート部と前記上流側弁座との間に構成される前記流体通路と、の両方が開いた状態となるように、前記弁体を変位させることを特徴とする流量制御弁。 The flow control valve according to claim 1 ,
The voltage applied to the drive element is 0 V or higher,
By applying a second voltage larger than 0V and smaller than the first voltage to the drive element during the energization period of the drive element, the space between the downstream valve seat portion and the downstream valve seat is reduced. The valve body is displaced so that both the fluid passage configured as described above and the fluid passage configured between the upstream valve body seat portion and the upstream valve seat are in an open state. A flow control valve, which is characterized by:
前記上流側弁体シート部と前記上流側弁座とは環状の上流側当接部を構成し、
前記下流側弁体シート部と前記下流側弁座とは環状の下流側当接部を構成し、
前記上流側当接部の直径は前記下流側当接部の直径よりも大きいことを特徴とする流量制御弁。 The flow control valve according to claim 2 ,
The upstream valve body seat portion and the upstream valve seat constitute an annular upstream contact portion,
The downstream valve body seat portion and the downstream valve seat constitute an annular downstream contact portion,
The flow control valve, wherein the diameter of the upstream contact portion is larger than the diameter of the downstream contact portion.
前記弁体は、前記上流側弁体シート部と前記下流側弁体シート部との間に軸部を備えると共に、前記軸部の上流側端部の外周面から径方向外方に突出した突出部を備え、
前記上流側弁体シート部は前記突出部の上流側の面に構成されたことを特徴とする流量制御弁。 The flow control valve according to claim 3 ,
The valve body includes a shaft portion between the upstream side valve body seat portion and the downstream side valve body seat portion, and a protrusion protruding radially outward from an outer peripheral surface of an upstream end portion of the shaft portion. Section,
The flow control valve according to claim 1, wherein the upstream valve body seat portion is formed on an upstream surface of the protruding portion.
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