JPH10288126A - 噴射弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】噴射する流体の種類に拘らない安定した開弁動
作を実現することにより品質性の向上を図った噴射弁を
提供すること。 【解決手段】弁棒７ｂは、バルブシートホルダ８奥側
（燃料流入側）の端面８ａを突き抜けるように延び、円
盤状のリテーナ１０をボディ２の端面２ａ近接した位置
に取り付けている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、供給される流体の
圧力により開弁して流体を噴射する噴射弁に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来から、この種の噴射弁として、例え
ば、内燃機関に燃料を供給するためのもの、特に、エン
ジンの吸気管内又はシリンダ内に燃料を噴射して混合気
を作成するための燃料噴射装置に備えられる噴射弁が一
般的に知られている。

【０００３】このような噴射弁は、エンジンを駆動させ
る混合気を作成する方式において、吸気管に燃料噴射弁
を設けて、エンジンの吸気タイミングに合わせて所定量
の燃料を噴射し、混合気を作成する方式がある。この燃
料噴射方式は、従来のキャブレター（気化器）方式に比
べて混合比調節の自由度が高く、エンジンの性能を向上
させることの可能なものである。

【０００４】噴射弁における噴射方式は、機械式と電子
制御式に大別される。

【０００５】機械式噴射弁は、流体の所定の圧力により
機械的に開弁する噴射弁であり、例えば、エンジンの回
転速度や空気流量に応じて燃料の供給流量を機械的に制
御し、燃料の所定の圧力で開弁する燃料噴射弁がある。

【０００６】また、電子制御式噴射弁は、ソレノイドを
制御することによって開弁する噴射弁であり、例えば、
エンジンの状態に応じた要求噴射量をコントロールユニ
ットで決定し、応答性の優れたソレノイド式の電磁燃料
噴射弁や一定の圧力で供給される流体を断続的に噴射す
る方法や要求噴射量に応じた流体を電磁弁により分配し
て所定の圧力で開弁し噴射する方法がある。

【０００７】図４は、従来の電子制御式噴射弁の例とし
て燃料噴射弁１００を説明する断面構成図である。燃料
噴射弁１００は燃料供給管１０２により所定の圧力で供
給される燃料をオリフィス１０３及び接続室１０４ａを
介して取り込むものである。燃料供給管１０２は、その
先端部を、Ｏリング１０２ａとプラグ１０２ｂにより、
シリンダ１０１の一方の端部に密封性を保って固定され
る。

【０００８】そして、シリンダ１０１の他方の端部に
は、燃料噴射弁１００の筒状のボディ１０４が圧入等の
方法により密封固定される。そしてボディ１０４の噴射
側の内径端部にはバルブシートホルダ１０７を挿入嵌合
し、そのバルブシートホルダ１０７には更にバルブシー
ト１０５を挿入嵌合して備えている。

【０００９】バルブシートホルダ１０７には、ノズルカ
バー１１０がかしめ固定され、ノズルを保護している。

【００１０】また、バルブシート１０５には、バルブシ
ート面１０５ａに当接する球状の鋼球弁体１０６ａとそ
れに接続するロッド１０６ｂからなる弁体部１０６が挿
通されている。そしてロッド１０６ｂの鋼球弁体１０６
ａの反対側は、やや径大となっている。この径大となっ
ているロッド１０６ｂ先端部は、スプリング１０８の一
端を保持するためのものであり、バルブシートホルダ１
０７の内向きフランジ部１０７ａがその他端の固定台座
部とされている。これにより、ロッド１０６ｂは、図に
おいて上方に付勢され、この付勢力により、鋼球弁体１
０６ａがバルブシート面１０５ａに当接して閉弁する。

【００１１】この燃料噴射弁１００の動作を簡単に説明
すると、燃料供給管１０２から所定の圧力で供給される
燃料は、オリフィス１０３で所定量に絞られた後、接続
室１０４ａ、内向きフランジ部１０７ａの内径部１０７
ｂ、バルブシート１０５の通路１０５ｂを経て鋼球弁体
１０６ａまで導かれ、燃料の圧力により鋼球弁体１０６
ａを押圧して開弁させるように作用する。

【００１２】尚、エンジンの状態に応じた噴射タイミン
グや噴射量は、不図示のコントロールユニットで決定さ
れる。そして燃料加圧ポンプ、加圧された燃料の圧力を
一定の範囲に調整するプレッシャレギュレータ及び流量
調節を行う電磁弁を備えた分配装置等により、エンジン
の型式や気筒数に応じた所定本数の燃料供給管１０２に
対して、燃料が断続的な圧力波を伴いながら供給され、
各燃料噴射弁から噴射される。

【００１３】従って、燃料噴射弁１００は供給される燃
料の圧力により開弁するもので燃料が所定の圧力以下の
場合に弁を閉弁方向に保持して燃料の噴射を行わなず、
供給される燃料の圧力が高い時のみ開弁して燃料噴射を
行う。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、噴射し
ようとする流体の種類によっては、噴射弁の弁体とバル
ブシートが固着してしまうことがあり得る。

【００１５】例えば上記した燃料噴射弁について言え
ば、粗悪ガソリンに多く含まれている”ガム質”（べた
つきを起こす粘着成分）によって、鋼球弁体１０６ｂが
バルブシート面１０５ａに面固着を起こすことがあっ
た。

【００１６】このように、固着を起こした噴射弁は、開
弁時に弁体が受ける力に対して固着力の方が大きい場合
には開弁圧が変化し、最悪の場合開弁しない場合があっ
た。

【００１７】本発明は上記の従来技術の課題を解決する
ためになされたもので、その目的とするところは、噴射
する流体の種類に拘らない安定した開弁動作を実現する
ことにより品質性の向上を図った噴射弁を提供すること
にある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明にあっては、 貫通孔を有する筒状のバルブシ
ートと、このバルブシートの内径部の一方の端部に形成
されたシート面に対し接離自在に設けられた弁体と、該
弁体に接続すると共に前記貫通孔に挿通される弁棒と、
この弁体を前記シート面に付勢して閉弁させる付勢手段
とを備え、前記バルブシートの内径部に供給される流体
の圧力により、弁体が前記付勢手段に抗して開弁し流体
を噴射する噴射弁において、流体の圧力が前記弁体に及
ぼす力以上の力を、前記流体から受けて、弁体の開弁を
補助する補助弁体を、前記弁棒に設けたことを特徴とす
る。

【００１９】したがって、弁体とシート面とが固着して
いるような状態でも、通常の流体圧で、弁体を開弁する
ことができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して、この発明
の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただ
し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、
材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載が
ないかぎりは、この発明の範囲をそれらのみに限定する
趣旨のものではない。

【００２１】図１に本発明を適用した実施の形態におけ
る噴射弁の概略構成図を示す。

【００２２】この噴射弁１は、エンジンを駆動させるた
めの混合気を作成するために、エンジンの吸気部に備え
られ、不図示のコントロールユニットで決定されるエン
ジンの状態に応じた噴射タイミングや噴射量となるよう
に流体としての燃料（ガソリン等）を吸気部の内部に噴
射するものである。

【００２３】そして、このように使用される場合には噴
射弁１には、不図示の燃料加圧ポンプ及びプレッシャレ
ギュレータにより一定圧に加圧されると共に、所定のタ
イミングで開弁する電磁弁により断続的な圧力波を伴う
燃料が供給される。そして、噴射弁１はそのように制御
された燃料の圧力により開弁して燃料を噴射する。

【００２４】噴射弁１は、筒状のボディ２を備え、その
内径部にスリーブ５を同軸的に嵌合し、スリーブ５の内
径部にはバルブシートホルダ８を同軸的に嵌合し、バル
ブシートホルダ８の内径部にはバルブシート６を同軸的
に嵌合している。

【００２５】バルブシートホルダ８の外径部にはノズル
カバー１１がカシメ固定され、ノズルである弁体を保護
している。

【００２６】ボディ２はシリンダハウジング（不図示）
の接続端部に圧入等の方法で密封性を保持した状態で嵌
合・固定され、シリンダハウジングに接続する燃料供給
管３により所定の圧力で供給される燃料がボディ２の内
部に取り込まれる。

【００２７】バルブシート６は筒状で貫通孔を有してお
り、その内径部６ｂを弁棒７ｂが挿通し、内径部６ｂの
一端に形成されたシート面６ａには弁棒７ｂに接続する
弁体７ａが当接している。

【００２８】弁棒７ｂは、バルブシートホルダ８奥側
（燃料流入側）の端面８ａを突き抜けるように延び、円
盤状のリテーナ１０をボディ２の端面２ａ近接した位置
に取り付けている。リテーナ１０と端面２ａとはできる
だけ近接していることが望ましいが、接触してしまう
と、弁体７ａとシート面６ａとのシールが十分に行なわ
れなくなるため、接触をしない範囲にとどめておく必要
がある。

【００２９】リテーナ１０と弁棒７ｂは圧入や溶接等に
より結合されている。

【００３０】このリテーナ１０とバルブシートホルダ８
の内向きフランジ部８ｂとの間には、伸び方向の付勢力
を伴う付勢手段として、テーパ状のスプリング９が介在
している。そしてこのスプリング９により弁体７ａは図
において上向きに付勢されてシート面６ａに当接し、燃
料供給管３により供給される燃料の圧力が所定値よりも
低い時には燃料噴射を行わないように噴射弁１を閉弁さ
せている。

【００３１】この噴射弁１の動作を簡単に説明すると、
燃料供給管３から所定の圧力で供給される燃料は、オリ
フィス４で所定量に絞られた後、燃料通路２ｂ内に導か
れる。この燃料通路２ｂは従来よりも径大に設けられて
おり、弁体７ａの直前の燃料通路６ｃに比しても大きい
ため、従来の開弁圧力以下でリテーナ１０は図中下方に
移動し、弁体７ａは開弁する。

【００３２】すなわち、同じ流体圧力で燃料が供給され
ても、リテーナ１０が受ける下向きの力は、弁体７ａが
受ける下向きの力に比べ、その直前の燃料通路（２ｂ，
６ｃ）の断面積に比例して大きい。これにより、従来で
は弁体が固着していた場合に開弁圧が著しく高くなった
り、最大流体圧力でも開弁しなかったりしたものが、通
常の流体圧力で容易に開弁可能となる。

【００３３】次に、上記噴射弁をモデル化した図２
（ａ）を用いてその動作について詳細に説明する。

【００３４】燃料通路２ｂ内の圧力をｐ１、燃料通路６
ｃ内の圧力をｐ２、噴射後の燃料通路１１ａ内の圧力を
ｐ３、リテーナ１０が流体圧力を受ける面積をｓ１、弁
体７ａが流体圧力を受ける面積をｓ２としたとき、リテ
ーナ及び弁体に加えられる下向きの力は以下のように表
される。

【００３５】 リテーナ：（ｐ１−ｐ２）ｓ１・・・（１） 弁体 ：（ｐ２−ｐ３）ｓ２・・・（２） ここで、エンジンが長期間使用されず、バルブシート６
ａと弁体７ａとが固着を起こすような状態では、リテー
ナ１０と、ボディ２の端面２ａの間のクリアランスによ
り、ｐ１とｐ２が等しくなっている。この時ｐ１＝ｐ２
＝Ａ，ｐ３＝Ｂとする。

【００３６】開弁時にはｐ１のみが急上昇し、リテーナ
１０及び弁体７ａに加えられた下向きの力がスプリング
９による付勢力ｆと等しくなった時点で開弁する（図２
（ｂ））。この時のｐ１＝Ｃとすると、 ｆ＝（Ｃ−Ａ）ｓ１＋（Ａ−Ｂ）ｓ２・・・（３） となる。

【００３７】そして、更にｐ１が上昇して、開弁状態に
なると、ｐ１とｐ２が等しくなり、リテーナ１０はほと
んど力を受けず、 ｆ＜（ｐ２−Ｂ）ｓ２・・・（４） となっている（ただし、ｐ２＞Ｃ）。

【００３８】閉弁時には、ｐ１及びｐ２が同様に低下
し、弁体７ａに加えられる下向きの力がスプリング９の
付勢力ｆと等しくなった時点で閉弁する（同）。この
時、ｐ１＝ｐ２＝Ｄとすると、 ｆ＝（Ｄ−Ｂ）ｓ２・・・（５） となる。

【００３９】その後、再び開弁させるが、一般にその間
隔が短く（１／１００〜１／１０秒程度）、ボディ２の
端面２ａの間のクリアランスも非常に小さいので、閉弁
中ｐ２はほとんど変化しない。

【００４０】すなわち、ｐ２＝Ｄのままであるため、 ｆ＝（ｐ１−Ｄ）ｓ１＋（Ｄ−Ｂ）ｓ２・・・（６） を満たすｐ１で開弁する。この式と上記閉弁時の式
（５）と比較すると、ｐ１＝Ｄで開弁することが分かる
（同）。

【００４１】このように、開弁及び閉弁を繰り返す噴射
弁中の流体の圧力ｐ１，ｐ２，ｐ３の変化を図２（ｂ）
に示す。

【００４２】図のように、リテーナ１０は開弁時の初期
にのみ弁体７ａの開弁を補助し、固着力の影響を小さく
することができる。

【００４３】そして、一旦駆動を開始し、１００Ｈｚ程
度で開弁・閉弁を繰り返すと、その間は従来通りの開弁
圧で動作する。

【００４４】尚、本実施の形態では付勢手段として円錐
状コイルスプリングを用いたが（図３（ａ））、円筒状
コイルスプリングを用いてもよい（図３（ｂ））。

【００４５】

【発明の効果】流体の圧力が弁体に及ぼす力以上の力を
流体から受けて、弁体の開弁を補助する補助弁体を、前
記弁棒に設けたので、弁体とバルブシートの固着を通常
の流体圧力で解除することができ、噴射する流体の種類
に拘らない安定した開弁動作を実現することにより品質
性の向上を図った噴射弁を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の実施の形態に係る噴射弁の概略
構成断面図である。

【図２】図２の内（ａ）は図１をモデル化した図、
（ｂ）はでその各部の圧力変化を示す図である。

【図３】図３は本発明の実施の形態に係る噴射弁の要部
拡大構成図である。

【図４】図４は従来技術に係る噴射弁の概略構成断面図
である。

【符号の説明】

１ 噴射弁 ２ ボディ ３ 燃料供給管 ４ オリフィス ５ スリーブ ６ バルブシート ７ａ 弁体 ７ｂ 弁棒 ８ バルブシートホルダ ９ スプリング １０ リテーナ １１ ノズルカバー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】貫通孔を有する筒状のバルブシートと、こ
   のバルブシートの内径部の一方の端部に形成されたシー
   ト面に対し接離自在に設けられた弁体と、該弁体に接続
   すると共に前記貫通孔に挿通される弁棒と、この弁体を
   前記シート面に付勢して閉弁させる付勢手段とを備え、 前記バルブシートの内径部に供給される流体の圧力によ
   り、弁体が前記付勢手段に抗して開弁し流体を噴射する
   噴射弁において、 流体の圧力を受けて、弁体の開弁を補助する補助弁体
   を、前記弁棒に設けたことを特徴とする噴射弁。