WO2019215870A1 - 燃料噴射弁 - Google Patents
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- F02M61/14—Arrangements of injectors with respect to engines; Mounting of injectors
Definitions
- the present application relates to a fuel injection valve used for a fuel supply system of an internal combustion engine, and particularly relates to an improvement in mountability.
- a conventional fuel injection valve 1 is shown in FIGS. 10 and 11, and is mounted in a hollow portion of an engine head 2a, for example, which is an internal combustion engine mounting structure.
- a valve holder 4 is provided on the downstream side of the housing 3 of the fuel injection valve 1 and is disposed in the hollow portion of the engine head 2a.
- a valve body 5 and a ball 6 provided at a downstream end of the valve body 5 are disposed in the hollow portion of the valve holder 4.
- a valve seat 7 is provided at the downstream end inside the valve holder 4, and the ball 6 of the valve body 5 contacts and separates from the valve seat 7. *
- the engine head 2a which is an internal combustion engine mounting structure, has a sealing method that does not require fixing on the delivery side and is cost-effective.
- the grommet 8 is fitted to the upstream outer periphery of the valve holder 4, and the upstream seal surface 9a It is a type (hereinafter referred to as a grommet type) that uses a pressure-bonding seal member having a downstream seal surface 9b.
- FIGS. 12 and 13 another conventional fuel injection valve 1 is shown in FIGS. 12 and 13, and is mounted in a hollow portion of, for example, an intake manifold 2b which is an attachment structure of an internal combustion engine.
- the configuration of the valve holder 4 is the same.
- the intake manifold 2b which is a mounting structure for an internal combustion engine, is sealed on the delivery side, but has a high degree of freedom in mounting the fuel injection valve 1, and is attached to the outer peripheral surface of the valve holder 4 so as to contact the upstream seal surface 9a.
- An O-ring 10 is fitted, and the downstream seal positioning ring 11 is fitted to the outer peripheral surface of the valve holder 4 so as to contact the O-ring 10, and an annular seal member having seal portions on the inner peripheral side and the outer peripheral side is used.
- Type hereinafter referred to as O-ring type).
- the upstream seal surface 9a of the fuel injection valve 1 as shown in FIGS. 10 and 11 is used as a fixed surface of the O-ring 10, and only the downstream seal positioning ring 11 is retrofitted to change to the O-ring type.
- the fuel injection valve 1 as shown in FIGS. 12 and 13 is made possible and has a common fuel injection valve 1 body.
- the mounting position of the O-ring 10 is limited to the upstream seal surface 9a, so that there is a problem that the degree of freedom in the mounting layout is lost.
- the conventional fuel injection valve 1 is provided with an attachment that seals the outer periphery of the valve holder 4 with the upstream seal surface 9 a, and this attachment has an upstream and downstream seal positioning ring that fixes the O ring 10 and the O ring 10.
- this attachment has an upstream and downstream seal positioning ring that fixes the O ring 10 and the O ring 10.
- the fuel injection valve 1 is made common by press-fitting upstream and downstream seal positioning rings into the outer periphery of the valve holder 4 from the tip, and the degree of freedom of the seal position of the O-ring 10 is also provided. Some can be secured to some extent (see Patent Document 2). However, when the upstream seal positioning ring is press-fitted from the tip, contact wear occurs on the seal surface of the O-ring 10 on the outer peripheral surface of the valve holder 4. There is a problem that the seal surface may be damaged by this contact wear, and the O-ring 10 may be cut off after mounting.
- the present application discloses a technique for solving the above-described problems, and an object of the present application is to provide a fuel injection valve capable of easily and low-cost of a seal structure or a mounting position. It is.
- a fuel injection valve disclosed in the present application includes a valve holder disposed in a housing, a valve body disposed in the valve holder, and a valve seat disposed at a downstream end of the valve body.
- An upstream seal positioning ring that fits inside the groove, an annular seal member that is inserted into the outer peripheral surface of the valve holder and disposed below the upstream seal positioning ring, and is inserted into the outer peripheral surface of the valve holder And a downstream seal positioning ring disposed below the annular seal member.
- the annular groove is formed on the outer peripheral surface of the valve holder, and the upstream seal positioning ring is disposed at the position of the annular groove in a loosely fitted state on the outer peripheral surface of the valve holder.
- the seal positioning ring is compressed and part of the ring is fitted into the annular groove, the annular seal member is inserted below the upstream seal positioning ring on the outer peripheral surface of the valve holder, and the downstream seal positioning ring is inserted into the valve holder. Since the fuel injection valve main body can be made common by being inserted below the annular seal member on the outer peripheral surface, a fuel injection valve that can be performed easily and at low cost can be obtained.
- FIG. 1 is a front view showing a partial cross section of a fuel injection valve according to Embodiment 1.
- FIG. 1 is a front view showing a fuel injection valve according to Embodiment 1.
- FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 6 is a front view showing a fuel injection valve according to Embodiment 3.
- FIG. 6 is a front view showing a fuel injection valve according to Embodiment 3.
- FIG. 6 is an enlarged front view showing a main part of a fuel injection valve according to a third embodiment.
- FIG. 10 is a front view showing a fuel injection valve according to a fourth embodiment.
- FIG. 10 is a front view showing a fuel injection valve according to a fifth embodiment.
- FIG. 10 is a front view showing a fuel injection valve according to a fourth embodiment.
- FIG. 10 is an enlarged front view showing a main part of a fuel injection valve according to a sixth embodiment. It is a front view which shows the conventional fuel injection valve in a partial cross section. It is a front view which shows the conventional fuel injection valve. It is a front view which shows the other conventional fuel injection valve in a partial cross section. It is a front view which shows the other conventional fuel injection valve.
- FIG. 1 is a front view showing the fuel injection valve according to the first embodiment in a partial cross section.
- FIG. 2 is a front view showing the fuel injection valve according to the first embodiment.
- 1 is a fuel injection valve
- 2b is an internal combustion engine mounting structure, for example, an intake manifold
- 3 is a housing
- 4 is a thin cylindrical valve holder
- 5 is a valve body
- 6 is a ball
- 7 is a valve.
- the seat is a fuel injection valve
- the fuel injection valve 1 is inserted into, for example, a hollow insertion port formed in the intake manifold 2b, and the fuel introduced from the fuel pipe is placed in the intake manifold 2b.
- the fuel injection valve 1 includes a valve holder 4 disposed in a housing 3, a valve body 5 disposed in the valve holder 4, a valve seat 7 disposed at a downstream end of the valve body 5, a valve
- the annular groove 12 formed on the outer peripheral surface of the holder 4 and the annular groove 12 are loosely fitted on the outer peripheral surface of the valve holder 4 and are disposed at the position of the annular groove 12 so that a part of the annular groove 12 is fitted inside the annular groove 12.
- An upstream seal positioning ring 13 made of resin and an annular seal member (hereinafter referred to as an O-ring) 14 made of, for example, an O-ring inserted in the outer peripheral surface of the valve holder 4 and disposed below the upstream seal positioning ring 13.
- a downstream seal positioning ring 15 that is inserted into the outer peripheral surface of the valve holder 4 and disposed below the annular seal member 14.
- the annular seal member 14 made of an O-ring has seal portions on the inner peripheral side and the outer peripheral side.
- the upstream seal positioning ring 13 can be inserted without contact with the seal surface of the outer peripheral surface of the valve holder 4 and can be fixed to the outer peripheral portion of the valve holder 4 with a tight fit in the vicinity of the annular groove formed in the outer peripheral surface of the valve holder 4
- a suitable shape and material may be selected.
- the upstream seal positioning ring 13 has an inner diameter that is smaller than the outer diameter of the valve holder 4 at room temperature, and that the inner diameter of the upstream seal positioning ring 13 is larger at a predetermined temperature or higher. 13 and the valve holder 4 are fixed with a tightening allowance, and further, the material of the upstream seal positioning ring 13 and the valve holder 4 is selected so that the allowance is secured in the operating temperature range of the fuel injection valve 1. That's fine.
- the mounting positions of the two upstream seal positioning rings 13 and the downstream seal positioning rings 15 are variable, and the O-ring 14 can be mounted at an arbitrary position on the outer periphery of the valve holder 4. Has the advantage of expanding.
- the upstream seal positioning ring 13 is formed into a shape and material that can be fixed to the outer peripheral surface of the valve holder 4 without being press-fitted into the outer peripheral surface of the valve holder 4 from the tip side. With a structure that does not damage the sealing surface, it is possible to suppress the risk of airtight leakage failure due to the O-ring 14 being cut after mounting.
- the upstream seal positioning ring 13 which is expanded by being heated from the tip of the valve holder 4 to a high temperature is inserted into the outer periphery of the valve holder 4, At the position, that is, in the vicinity of the annular groove 12, it is cooled to normal temperature and contracted, and the upper end portion of the inner periphery which is a part of the upstream seal positioning ring 13 is fitted into the annular groove 12 and is contracted. Secure with tight fit.
- downstream seal positioning ring 15 is press-fitted from the tip of the valve holder 4 of the fuel injection valve 1 and fixed at a predetermined position. Finally, the O-ring 14 inserted from the tip of the valve holder 4 of the fuel injection valve 1 is locked between the upstream seal positioning ring 13 and the downstream seal positioning ring 15, thereby providing an O-ring type seal structure. Become.
- T2 the dimensions and materials are set so that the following formula is satisfied. ⁇ D (1 + ⁇ 2 (T2-room temperature))> d (1 + ⁇ 1 (T2-room temperature)) ⁇ D (1 + ⁇ 2 (T1-room temperature))> d (1 + ⁇ 1 (T1-room temperature))
- the dimensions and materials are set so that the following formula is satisfied when the upstream seal positioning ring 13 is inserted into the valve holder 4 at room temperature in a high temperature T3 state that is lower than the heat resistance temperature. ⁇ D ⁇ d (1 + ⁇ 1 (T3-room temperature))
- the valve holder 4 uses stainless steel for fuel sealing and rust prevention, and the upstream seal positioning ring 13 has a large linear expansion coefficient compared to stainless steel, and is an inexpensive polyamide-based resin. Is used.
- the upstream seal positioning ring 13 can be inserted without contacting the seal surface of the outer peripheral surface of the valve holder 4, and the fuel injection valve 1 can be realized easily and at low cost. .
- the upstream seal positioning ring 13 made of resin can be fixed to the outer periphery of the valve holder 4 in the vicinity of the annular groove 12 formed on the outer peripheral surface of the valve holder 4 so that the upstream seal positioning ring 13 is dropped. Can be prevented. Specifically, if the press-fitting state is continued for a long time, there is a concern that the holding force due to the interference fit of the upstream seal positioning ring 13 may be reduced due to the looseness of the interference fit portion, and a part of the upstream seal positioning ring 13 is placed in the annular groove 12. By arranging them in a gap state, there is no occurrence of dimensional change in this portion, and the above-mentioned problem can be prevented because the portion is locked to the annular groove 12.
- the upstream seal positioning ring 13 is affected by the negative pressure even when the holding force due to the interference fit is temporarily reduced. Therefore, it is possible to prevent the intake manifold 2b from being pulled in.
- FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 2 showing the fuel injection valve according to the second embodiment.
- the upstream seal positioning ring 13 is divided into two or more.
- FIG. 3 shows a case where the upstream seal positioning ring 13 is divided into two, for example, and is composed of a semi-disc-shaped upstream seal positioning ring 13a and an upstream seal positioning ring 13b. .
- the semicircular upstream seal positioning ring 13a and the upstream seal positioning ring 13b are joined at a predetermined position from the outer peripheral side of the valve holder 4 of the fuel injection valve 1 and fixed to the outer peripheral portion of the valve holder 4 in a tight fit state.
- the upstream seal positioning ring 13 is formed.
- the downstream seal positioning ring 15 is press-fitted from the tip of the valve holder 4 of the fuel injection valve 1 and fixed at a predetermined position. Finally, the O-ring 14 inserted from the tip of the valve holder 4 of the fuel injection valve 1 is locked between the upstream seal positioning ring 13 and the downstream seal positioning ring 15, thereby providing an O-ring type seal structure. Become.
- the inner diameter d of the upstream seal positioning ring 13 (at room temperature), the linear expansion coefficient ⁇ 1, the outer diameter D of the valve holder 4 (at room temperature), the linear expansion coefficient ⁇ 2, and the operating temperature range of the fuel injection valve 1 are T1. From T to T2, the dimensions and materials are set so that the following formula is satisfied. ⁇ D (1 + ⁇ 2 (T2-room temperature))> d (1 + ⁇ 1 (T2-room temperature)) ⁇ D (1 + ⁇ 2 (T1-room temperature))> d (1 + ⁇ 1 (T1-room temperature))
- the upstream seal positioning ring 13 formed by dividing and joining in two is set so that the inner diameter of the upstream seal positioning ring 13 is smaller than the outer diameter of the valve holder 4. What is necessary is just to select the material of the upstream seal positioning ring 13 and the valve holder 4 so that the holder 4 is fixed with a tightening margin, and further, the tightening margin is secured in the operating temperature range of the fuel injection valve 1.
- the processing time can be shortened by joining the upstream seal positioning ring 13 at a predetermined position on the outer periphery of the valve holder 4 in a state of being divided into two or more parts.
- this connection has an advantage in that the degree of freedom in the construction method such as welding and press fitting is high, and it is easy to select the optimum construction method according to the production quantity.
- FIG. 4 is a front view showing a fuel injection valve according to the third embodiment.
- FIG. 5 is a front view showing a fuel injection valve according to the third embodiment.
- FIG. 6 is an enlarged front view showing a main part of the fuel injection valve according to the third embodiment.
- a plurality of annular grooves 12 are provided on the outer periphery of the valve holder 4, and a first annular groove 12a, a second annular groove 12b, and a third annular groove 12c are arranged from the upstream side to the downstream side, respectively.
- a first annular groove 12a, a second annular groove 12b, and a third annular groove 12c are arranged from the upstream side to the downstream side, respectively.
- the upstream seal positioning ring 13 made of resin is disposed in the first annular groove 12a is shown, and a part of the upstream seal positioning ring 13 is engaged with the first annular groove 12a. It is said. Even when the holding force due to the interference fit is lowered, the upstream seal positioning ring 13 is prevented from being drawn into the intake manifold 2b due to the negative pressure.
- O-rings 14 can be installed at three locations.
- the upstream seal positioning ring 13 is inserted into the outer peripheral surface of the valve holder 4 at a high temperature from the tip of the valve holder 4 when the valve holder 4 of the fuel injection valve 1 is at room temperature.
- the upstream seal positioning ring 13 that has been expanded by heating is inserted into the outer periphery of the valve holder 4. Then, the upstream seal positioning ring 13 is further inserted to a predetermined upstream position, that is, a position in the vicinity of the first annular groove 12 a of the annular groove 12.
- the upstream seal positioning ring 13 is cooled to normal temperature and contracted, and the inner peripheral upper end portion which is a part of the upstream seal positioning ring 13 is fitted in the first annular groove 12a of the annular groove 12. Then, it is fixed and fixed in a tight fit state.
- a part of the upstream seal positioning ring 13 made of resin is locked on the back side of the first annular groove 12a by the dimension P1 to prevent the drop. Specifically, if the press-fit state is continued for a long period of time, there is a concern that the holding force due to the interference fitting of the upstream seal positioning ring 13 may be reduced due to the settling of the interference fitting portion, and a part of the upstream seal positioning ring 13 is formed in the first annular groove.
- By arranging it in the gap 12a so as to be in a gap state there is no occurrence of dimensional change in this portion, and since it is locked to the first annular groove 12a, the above-mentioned problem can be prevented. Further, by installing a plurality of annular grooves 12 on the outer periphery of the valve holder 4, it is possible to provide the O-ring 14 with the same degree of freedom as the number of the annular grooves 12 in the common fuel injection valve 1.
- the upstream seal positioning ring 13 can be inserted into the first annular groove 12a without coming into contact with the seal surface S on the outer peripheral surface of the valve holder 4, and the upstream seal positioning ring 13 can be inserted into the first annular groove without damaging the seal surface S. It can be locked to the groove 12a. Then, after inserting the downstream seal positioning ring 15 at a predetermined position on the outer peripheral surface of the valve holder 4, the O-ring 14 is inserted between the upstream seal positioning ring 13 and the downstream seal positioning ring 15. As a result, the O-ring 14 is not cut, and the risk of airtight leakage failure can be suppressed.
- FIG. 7 is a front view showing a fuel injection valve according to the fourth embodiment.
- the case where the upstream seal positioning ring 13 is fitted in the uppermost first annular groove 12a has been described, but in the fourth embodiment, the second second from the upstream side is described.
- the case where the upstream seal positioning ring 13 is fitted into the two annular grooves 12b is shown, and the same effects as those of the third embodiment described above are achieved.
- FIG. FIG. 8 is a front view showing a fuel injection valve according to the fifth embodiment.
- the upstream seal positioning ring 13 is fitted into the uppermost first annular groove 12a
- the second annular groove 12b that is the second from the upstream side is upstream.
- the seal positioning ring 13 is fitted has been described
- the case where the upstream seal positioning ring 13 is fitted into the third annular groove 12c on the most downstream side is shown, and the above-described implementation is performed. The same effects as those of the third and fourth embodiments are obtained.
- FIG. 9 is an enlarged front view showing a main part of the fuel injection valve according to the sixth embodiment.
- the outer diameter of the valve holder 4 is different between the upstream and downstream sides, and the outer diameter of the downstream valve holder 4 is smaller than the outer diameter of the upstream valve holder 4. It is set.
- the outer diameter dimension of the valve holder 4 on the downstream side of the annular groove 12 is larger than the outer diameter dimension of the valve holder 4 on the upstream side of the annular groove 12. It is set small.
- FIG. 9 shows, as an example, the relationship between the second annular groove 12b and the third annular groove 12c, and the downstream side of the third annular groove 12c with respect to the outer diameter dimension Q1 of the valve holder 4 on the downstream side of the second annular groove 12b.
- the outer diameter dimension Q2 of the valve holder 4 is in a relationship of Q1> Q2.
- the outer diameter dimension Q2 of the valve holder 4 on the downstream side of the third annular groove 12c is set to be smaller by P2 than the outer diameter dimension Q1 of the valve holder 4 on the downstream side of the second annular groove 12b.
- the outer diameter dimension Q2 of the downstream valve holder 4 is configured to be smaller than the outer diameter dimension Q1 of the upstream valve holder 4 has been described.
- the outer diameter dimension Q2 of the valve holder 4 on the downstream side may be a tapered shape having a smaller outer diameter dimension toward the downstream side, and the same effect is achieved.
- the outer diameter dimension of the downstream end portion of the valve holder 4 can be made smaller than the outer diameter dimension of the upstream valve holder 4, and the same effect can be obtained.
- the fuel injection valve 1 is attached to, for example, an intake manifold that is an internal combustion engine attachment structure.
- the fuel injection valve 1 is an internal combustion engine attachment structure, for example. It can be applied to the case where it is attached to the engine head, and has the same effect. That is, since the fuel injection valve 1 of the present application is shared by the intake manifold or the engine head, it can be realized easily and at low cost.
- the present application is suitable for realizing a fuel injection valve that can be performed easily and at low cost.
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Abstract
本願は、ハウジング(3)内に配置された弁ホルダー(4)と、前記弁ホルダー(4)の内部に配置された弁体(5)と、前記弁体(5)の下流側端部に配置された弁座(7)とを有する燃料噴射弁(1)であって、前記弁ホルダー(4)の外周面に形成された環状溝(12)と、前記弁ホルダー(4)の外周面に遊嵌状態で前記環状溝(12)の位置に配置され、縮着されて一部が前記環状溝(12)の内部に嵌合する上流側シール位置決め環(13)と、前記弁ホルダー(4)の外周面に挿入され、前記上流側シール位置決め環(13)の下方に配置された環状シール部材(14)と、前記弁ホルダー(4)の外周面に挿入され、前記環状シール部材(14)の下方に配置された下流側シール位置決め環(15)とを備えたものである。
Description
本願は、内燃機関の燃料供給系に使用される燃料噴射弁に関し、特に取り付け性の向上に関するものである。
従来の燃料噴射弁１は、図１０および図１１に示すようなものがあり、内燃機関の取り付け構造体である例えばエンジンヘッド２ａの中空部内に装着される。燃料噴射弁１のハウジング３の下流側には弁ホルダー４が設けられ、エンジンヘッド２ａの中空部内に配置される。弁ホルダー４の中空部内には弁体５と、弁体５の下流側端部に設けられたボール６とが配置されている。弁ホルダー４の内部の下流側端部に弁座７が設けられ、弁座７に弁体５のボール６が接離する。
内燃機関の取り付け構造体である例えばエンジンヘッド２ａのシール方式はデリバリ側の固定がいらずコスト性に優れ、弁ホルダー４の上流側の外周にグロメット８を嵌合し、上流側シール面９ａと下流側シール面９ｂを有した圧着シール部材を使用するタイプ（以下グロメットタイプ）である。
また、他の従来の燃料噴射弁１は、図１２および図１３に示すようなものがあり、内燃機関の取り付け構造体である例えばインテークマニホールド２ｂの中空部内に装着される。弁ホルダー４の構成は同様である。
内燃機関の取り付け構造体である例えばインテークマニホールド２ｂのシール方式はデリバリ側の固定はいるが燃料噴射弁１の取付け自由度が高く、上流側シール面９ａに接するように弁ホルダー４の外周面にＯリング１０を嵌合し、下流側シール位置決め環１１をＯリング１０に接するように弁ホルダー４の外周面に嵌合し、内周側と外周側にシール部を有した環状シール部材を使用するタイプ（以下Ｏリングタイプ）である。これらの二つのシール方式が主に採用されている。
上述した従来の燃料噴射弁においては、一般的に燃料噴射弁1は両方のシール構造を持つことが難しく、シールタイプごとに燃料噴射弁１の形状を変更しなければならないという問題があった。
また、図１０および図１１に示すような燃料噴射弁１の上流側シール面９ａをＯリング１０の固定面として流用し、下流側シール位置決め環１１だけを後付け装着することでＯリングタイプに変更可能とし、燃料噴射弁１本体を共通化したのが、図１２および図１３に示すような燃料噴射弁１である。しかし、このような構造ではＯリング１０の装着位置が上流側シール面９ａに限定されることで取付けレイアウトの自由度がなくなってしまうという問題があった。
また、従来の燃料噴射弁１には、弁ホルダー４の外周に上流側シール面９ａでシールするアタッチメントを装着し、このアタッチメントがＯリング１０およびＯリング１０を固定する上下流のシール位置決め環を有することでＯリング１０取付け位置の自由度を確保し、かつ燃料噴射弁１本体を共通化することが可能となる（特許文献１の図参照）。しかし、このような形状では、アタッチメントを弁ホルダー４の外周に被せるため燃料噴射弁１の先端径が拡大する問題、あるいはシール箇所が従来のグロメット８とＯリング１０の２カ所に増加することで管理コストが増大するという問題があった。
さらに、従来の燃料噴射弁１には、弁ホルダー４の外周に上下流側のシール位置決め環を先端からそれぞれ圧入することで燃料噴射弁１を共通化し、Ｏリング１０のシール位置の自由度もある程度確保できるものがある（特許文献２参照）。しかし、上流側シール位置決め環を先端から圧入すると弁ホルダー４の外周面にあるＯリング１０のシール面に接触摩耗が発生する。この接触摩耗によりシール面が傷つき、装着後にＯリング１０が切れる可能性があるという問題があった。
本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、その目的は、シール構造あるいは取り付け位置の自由度を容易かつ低コストに行うことができる燃料噴射弁を提供するものである。
本願に開示される燃料噴射弁は、ハウジング内に配置された弁ホルダーと、前記弁ホルダーの内部に配置された弁体と、前記弁体の下流側端部に配置された弁座とを有する燃料噴射弁であって、前記弁ホルダーの外周面に形成された環状溝と、前記弁ホルダーの外周面に遊嵌状態で前記環状溝の位置に配置され、縮着されて一部が前記環状溝の内部に嵌合する上流側シール位置決め環と、前記弁ホルダーの外周面に挿入され、前記上流側シール位置決め環の下方に配置された環状シール部材と、前記弁ホルダーの外周面に挿入され、前記環状シール部材の下方に配置された下流側シール位置決め環とを備えたものである。
本願に開示される燃料噴射弁によれば、弁ホルダーの外周面に環状溝を形成し、上流側シール位置決め環が弁ホルダーの外周面に遊嵌状態で環状溝の位置に配置され、上流側シール位置決め環が縮着されて一部が環状溝の内部に嵌合し、環状シール部材が弁ホルダーの外周面の上流側シール位置決め環の下方に挿入され、下流側シール位置決め環が弁ホルダーの外周面の環状シール部材の下方に挿入されるようにしたことにより、燃料噴射弁本体を共通化できるので、容易かつ低コストに行うことができる燃料噴射弁を得ることができる。
実施の形態１．
図１は実施の形態１による燃料噴射弁を一部断面で示す正面図である。図２は実施の形態１による燃料噴射弁を示す正面図である。
図１は実施の形態１による燃料噴射弁を一部断面で示す正面図である。図２は実施の形態１による燃料噴射弁を示す正面図である。
これら各図において、１は燃料噴射弁、２ｂは内燃機関の取り付け構造体である例えばインテークマニホールド、３はハウジング、４は薄肉円筒形状の弁ホルダー、５は弁体、６はボール、７は弁座である。
燃料噴射弁１は例えばインテークマニホールド２ｂに形成された中空状の挿入口に嵌挿され、燃料配管から導入された燃料をインテークマニホールド２ｂ内にするものであり、燃料噴射弁１とインテークマニホールド２ｂとの気密を保持するためのシール構造が配置される。
燃料噴射弁１は、ハウジング３内に配置された弁ホルダー４と、弁ホルダー４の内部に配置された弁体５と、弁体５の下流側端部に配置された弁座７と、弁ホルダー４の外周面に形成された環状溝１２と、弁ホルダー４の外周面に遊嵌状態で環状溝１２の位置に配置され、縮着されて一部が環状溝１２の内部に嵌合する樹脂製の上流側シール位置決め環１３と、弁ホルダー４の外周面に挿入され、上流側シール位置決め環１３の下方に配置された例えばＯリングからなる環状シール部材（以下、Ｏリングと称す）１４と、弁ホルダー４の外周面に挿入され、環状シール部材１４の下方に配置された下流側シール位置決め環１５とを備えている。Ｏリングからなる環状シール部材１４は内周側と外周側にシール部を有する。
上流側シール位置決め環１３を弁ホルダー４の外周面のシール面と接触することなく挿入でき、弁ホルダー４の外周面に形成した環状溝近傍で弁ホルダー４の外周部にしまり嵌め状態で固定可能な形状、材質を選択すればよい。
すなわち、上流側シール位置決め環１３の内径が常温状態では弁ホルダー４の外径より小さく、所定温度以上では上流側シール位置決め環１３の内径が大きくなる寸法設定とし、常温状態では上流側シール位置決め環１３と弁ホルダー４が締め代を持った状態で固定されていて、さらに燃料噴射弁１の使用温度範囲では締め代が確保されるよう上流側シール位置決め環１３と弁ホルダー４の材料を選定すればよい。
また、２つの上流側シール位置決め環１３、下流側シール位置決め環１５の取り付け位置は可変で、Ｏリング１４を弁ホルダー４の外周の任意の位置に装着できるため、燃料噴射弁１の取り付け自由度が拡大するという利点がある。
さらに、上流側シール位置決め環１３を先端側から弁ホルダー４の外周面に圧入することなく、弁ホルダー４の外周面としまり嵌め状態で固定可能な形状、材質としたことで、Ｏリング１４のシール面を傷つけない構造とし、これにより装着後のＯリング１４切れによる気密漏れ不良のリスクを抑制することができる。
上流側シール位置決め環１３の嵌挿について述べる。（図６を参照）燃料噴射弁１を常温下においた状態において、弁ホルダー４の先端から高温に熱して膨張させた上流側シール位置決め環１３を弁ホルダー４の外周部に挿入し、所定の位置、すなわち環状溝１２の近傍の位置で冷却して常温に戻して収縮させ、上流側シール位置決め環１３の一部である内周上端部が環状溝１２内に嵌合して縮着してしまり嵌め状態で固定する。
さらに、燃料噴射弁１の弁ホルダー４の先端から下流側シール位置決め環１５を圧入し、所定位置で固定する。最後に、燃料噴射弁１の弁ホルダー４の先端から挿入したＯリング１４を上流側シール位置決め環１３と下流側シール位置決め環１５との間に係止することで、Ｏリングタイプのシール構造となる。
また、ここで上流側位置決め環１３の内径ｄ（常温時）、線膨張係数α１、弁ホルダー４の外周径D（常温時）、線膨張係数α２、燃料噴射弁１の使用温度範囲をT1からT2とした場合、下記式が成立するよう寸法および材質をそれぞれ設定している。
・D（1+α2（T2-常温））＞ｄ（1+α1（T2-常温））
・D（1+α2（T1-常温））＞ｄ（1+α1（T1-常温））
・D（1+α2（T2-常温））＞ｄ（1+α1（T2-常温））
・D（1+α2（T1-常温））＞ｄ（1+α1（T1-常温））
また、上流側シール位置決め環１３の耐熱温度以下の高温T3状態で常温の弁ホルダー４に挿入する時には下記式が成立するよう寸法および材質をそれぞれ設定している。
・D＜ｄ（1+α1（T3-常温））
・D＜ｄ（1+α1（T3-常温））
上記３式の条件を満たす例として、弁ホルダー４は燃料封止と防錆上ステンレス鋼を使用し、上流側シール位置決め環１３はステンレス鋼に対して線膨張係数が大きく安価なポリアミド系の樹脂を用いる。
この実施の形態１によれば、上流側シール位置決め環１３を弁ホルダー４の外周面のシール面と接触することなく挿入でき、燃料噴射弁１を容易かつ低コストに実現することが可能である。
また、樹脂製の上流側シール位置決め環１３は弁ホルダー４の外周面に形成した環状溝１２近傍で弁ホルダー４の外周部にしまり嵌め状態で固定可能であり、上流側シール位置決め環１３の脱落を防止できる。具体的には圧入状態を長期間続けるとしまり嵌め部分のヘタリによって上流側シール位置決め環１３のしまり嵌めによる保持力が低下する懸念があり、上流側シール位置決め環１３の一部を環状溝１２中に配置して隙間状態とすることでこの部分の寸法変化の発生がなく、環状溝１２に係止されるため前記不具合を防止できる。
また、樹脂製の上流側シール位置決め環１３の一部が環状溝１２に係止する構造としているので、仮にしまり嵌めによる保持力が低下した場合においても上流側シール位置決め環１３が負圧の影響でインテークマニホールド２ｂ内に引き込まれることを防止できる。
実施の形態２．
図３は実施の形態２による燃料噴射弁を示す図２Ａ－Ａ線における断面図である。
図３は実施の形態２による燃料噴射弁を示す図２Ａ－Ａ線における断面図である。
上流側シール位置決め環１３は２つ以上に分割され、図３は例えば２つに分割した場合を示し、半円盤状の上流側シール位置決め環１３ａと上流側シール位置決め環１３ｂとで構成されている。
燃料噴射弁１の弁ホルダー４の外周側から半円盤状の上流側シール位置決め環１３ａと上流側シール位置決め環１３ｂとを所定位置で結合し、弁ホルダー４の外周部としまり嵌め状態で固定することで上流側シール位置決め環１３を形成している。
燃料噴射弁１の弁ホルダー４の先端から下流側シール位置決め環１５を圧入し、所定位置で固定する。最後に、燃料噴射弁１の弁ホルダー４の先端から挿入したＯリング１４を上流側シール位置決め環１３と下流側シール位置決め環１５との間に係止することで、Ｏリングタイプのシール構造となる。
また、ここで上流側シール位置決め環１３の内径ｄ（常温時）、線膨張係数α１、弁ホルダー４の外周径D（常温時）、線膨張係数α２、燃料噴射弁１の使用温度範囲をT1からT2とした場合、下記式が成立するよう寸法および材質をそれぞれ設定している。
・D（1+α2（T2-常温））＞ｄ（1+α1（T2-常温））
・D（1+α2（T1-常温））＞ｄ（1+α1（T1-常温））
・D（1+α2（T2-常温））＞ｄ（1+α1（T2-常温））
・D（1+α2（T1-常温））＞ｄ（1+α1（T1-常温））
このように、例えば２つに分割され結合することで形成される上流側シール位置決め環１３の内径が弁ホルダー４の外周径より小さくなる寸法設定とし、常温状態では上流側シール位置決め環１３と弁ホルダー４が締め代を持った状態で固定されていて、さらに燃料噴射弁１の使用温度範囲では締め代が確保されるよう上流側シール位置決め環１３と弁ホルダー４の材料を選定すればよい。
この実施の形態２によれば、上流側シール位置決め環１３を２つ以上のパーツに分割した状態で弁ホルダー４の外周の所定位置で結合することにより、加工時間を短縮できる。また、この結合は溶接、圧入など工法自由度が高く生産数量に合わせて最適な工法を選択し易い利点がある。
実施の形態３．
図４は実施の形態３による燃料噴射弁を示す正面図である。図５は実施の形態３による燃料噴射弁を示す正面図である。図６は実施の形態３による燃料噴射弁の要部を示す拡大正面図である。
図４は実施の形態３による燃料噴射弁を示す正面図である。図５は実施の形態３による燃料噴射弁を示す正面図である。図６は実施の形態３による燃料噴射弁の要部を示す拡大正面図である。
弁ホルダー４の外周部に複数の環状溝１２を設け、上流側から下流側に向けてそれぞれ第１環状溝１２ａ、第２環状溝１２ｂ、第３環状溝１２ｃを配置している。この実施の形態３においては樹脂製の上流側シール位置決め環１３が第１環状溝１２ａに配置される場合を示し、上流側シール位置決め環１３の一部が第１環状溝１２ａに係止する構造としている。仮にしまり嵌めによる保持力が低下した場合においても上流側シール位置決め環１３が負圧の影響でインテークマニホールド２ｂ内に引き込まれることを防止する。
また、予め弁ホルダー４の外周に複数の環状溝１２を設置しておくことで共通の燃料噴射弁１で複数のＯリング１４の装着位置を確保できる。この場合には３か所にＯリング１４を設置可能となる。
上流側シール位置決め環１３の弁ホルダー４の外周面への嵌挿は、図６に示すように、燃料噴射弁１の弁ホルダー４を常温下においた状態において、弁ホルダー４の先端から高温に熱して膨張させた上流側シール位置決め環１３を弁ホルダー４の外周部に挿入する。そして、上流側シール位置決め環１３を上流側の所定の位置、すなわち環状溝１２の第１環状溝１２ａの近傍の位置までさらに挿入さる。この状態において、上流側シール位置決め環１３を冷却して常温に戻して収縮させ、上流側シール位置決め環１３の一部である内周上端部が環状溝１２の第１環状溝１２ａ内に嵌合して縮着してしまり嵌め状態で固定される。
樹脂で形成された上流側シール位置決め環１３の一部がＰ１寸法だけ第１環状溝１２ａの奥側で係止されることで脱落を防止している。具体的には圧入状態を長期間続けるとしまり嵌め部分のヘタリによって上流側シール位置決め環１３のしまり嵌めによる保持力が低下する懸念があり、上流側シール位置決め環１３の一部を第１環状溝１２ａ中に配置して隙間状態とすることでこの部分の寸法変化の発生がなく、第１環状溝１２ａに係止されるため前記不具合を防止できる。また、複数の環状溝１２を弁ホルダー４の外周に設置することで共通の燃料噴射弁１において環状溝１２の数だけＯリング１４の取付け自由度を持たせることができる。
また、上流側シール位置決め環１３を第１環状溝１２ａに弁ホルダー４の外周面のシール面Ｓと接触することなく挿入でき、シール面Ｓを傷つけることなく上流側シール位置決め環１３を第１環状溝１２ａに係止させることができる。そして、下流側シール位置決め環１５を弁ホルダー４の外周面の所定の位置に挿着した後、Ｏリング１４を上流側シール位置決め環１３と下流側シール位置決め環１５との間に嵌挿させることにより、Ｏリング１４が切れることがなくなり、気密漏れ不良などのリスクを抑制することができる。
実施の形態４．
図７は実施の形態４による燃料噴射弁を示す正面図である。上述した実施の形態３においては、一番上の第１環状溝１２ａに上流側シール位置決め環１３が嵌合される場合について述べたが、この実施の形態４においては上流側から二番目の第２環状溝１２ｂに上流側シール位置決め環１３が嵌合される場合を示し、上述した実施の形態３と同様の効果を奏する。
図７は実施の形態４による燃料噴射弁を示す正面図である。上述した実施の形態３においては、一番上の第１環状溝１２ａに上流側シール位置決め環１３が嵌合される場合について述べたが、この実施の形態４においては上流側から二番目の第２環状溝１２ｂに上流側シール位置決め環１３が嵌合される場合を示し、上述した実施の形態３と同様の効果を奏する。
実施の形態５．
図８は実施の形態５による燃料噴射弁を示す正面図である。上述した実施の形態３においては、一番上の第１環状溝１２ａに上流側シール位置決め環１３が嵌合され、実施の形態４においては上流側から二番目の第２環状溝１２ｂに上流側シール位置決め環１３が嵌合される場合について述べたが、この実施の形態５においては最下流側の第３環状溝１２ｃに上流側シール位置決め環１３が嵌合される場合を示し、上述した実施の形態３、実施の形態４と同様の効果を奏する。
図８は実施の形態５による燃料噴射弁を示す正面図である。上述した実施の形態３においては、一番上の第１環状溝１２ａに上流側シール位置決め環１３が嵌合され、実施の形態４においては上流側から二番目の第２環状溝１２ｂに上流側シール位置決め環１３が嵌合される場合について述べたが、この実施の形態５においては最下流側の第３環状溝１２ｃに上流側シール位置決め環１３が嵌合される場合を示し、上述した実施の形態３、実施の形態４と同様の効果を奏する。
実施の形態６．
図９は実施の形態６による燃料噴射弁の要部を示す拡大正面図である。この実施の形態６においては、弁ホルダー４の上流側と下流側でその外径寸法が異なり、かつ下流側の弁ホルダー４の外径寸法が上流側の弁ホルダー４の外径寸法よりも小さく設定している。
図９は実施の形態６による燃料噴射弁の要部を示す拡大正面図である。この実施の形態６においては、弁ホルダー４の上流側と下流側でその外径寸法が異なり、かつ下流側の弁ホルダー４の外径寸法が上流側の弁ホルダー４の外径寸法よりも小さく設定している。
すなわち、弁ホルダー４の外周部に複数設けたすべての環状溝１２において、環状溝１２の下流側の弁ホルダー４の外径寸法を環状溝１２の上流側の弁ホルダー４の外径寸法よりも小さく設定している。
図９は一実施例として第２環状溝１２ｂと第３環状溝１２ｃの関係において、第２環状溝１２ｂの下流側の弁ホルダー４の外径寸法Ｑ１に対し、第３環状溝１２ｃの下流側の弁ホルダー４の外径寸法Ｑ２はＱ１＞Ｑ２の関係となる。第３環状溝１２ｃの下流側の弁ホルダー４の外径寸法Ｑ２は第２環状溝１２ｂの下流側の弁ホルダー４の外径寸法Ｑ１よりもＰ２だけ小さく設定している。
このような状態において、下流側シール位置決め環１５を第２環状溝１２ｂの下流側の弁ホルダー４の外周部に圧入する際に、第３環状溝１２ｃの下流側の弁ホルダー４の外径寸法Ｑ２はＰ２だけ小さい外径寸法となっている。そして、下流側シール位置決め環１５の内周面と第３環状溝１２ｃの下流側の弁ホルダー４の外周面とは間隙があり、不要な圧入部とすることができ、下流側シール位置決め環１５の嵌挿時間の短縮あるいは圧入かじりを抑制することができる。
ところで、上述した実施の形態においては、上流側の弁ホルダー４の外径寸法Ｑ１よりも下流側の弁ホルダー４の外径寸法Ｑ２を小さく構成する場合について述べたが、これに限定されるものではなく、下流側の弁ホルダー４の外径寸法Ｑ２は下流側に向かって小さい外径寸法となるテーパー形状としてもよく、同様の効果を奏する。
また、弁ホルダー４の下流側端部の外径寸法をその上流側の弁ホルダー４の外径寸法よりも小さくすることもでき、同様の効果を奏する。
なお、上述した各実施の形態においては、燃料噴射弁１が内燃機関の取り付け構造体である例えばインテークマニホールドに取り付けられる場合について述べたが、燃料噴射弁１が内燃機関の取り付け構造体である例えばエンジンヘッドに取り付けられる場合にも適用でき、同様の効果を奏する。すなわち、本願の燃料噴射弁１はインテークマニホールドあるいはエンジンヘッドに共通化させているので、容易かつ低コストを実現できる。
本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
本願は、容易かつ低コストに行うことができる燃料噴射弁の実現に好適である。
１ 燃料噴射弁、３ ハウジング、４ 弁ホルダー、５ 弁体、７ 弁座、１２ 環状溝、１２ａ 第１環状溝、１２ｂ 第２環状溝、１２ｃ 第３環状溝、１３ 上流側シール位置決め環、１４ 環状シール部材（Ｏリング）、１５ 下流側シール位置決め環
Claims (5)
- ハウジング内に配置された弁ホルダーと、前記弁ホルダーの内部に配置された弁体と、前記弁体の下流側端部に配置された弁座とを有する燃料噴射弁であって、前記弁ホルダーの外周面に形成された環状溝と、前記弁ホルダーの外周面に遊嵌状態で前記環状溝の位置に配置され、縮着されて一部が前記環状溝の内部に嵌合する上流側シール位置決め環と、前記弁ホルダーの外周面に挿入され、前記上流側シール位置決め環の下方に配置された環状シール部材と、前記弁ホルダーの外周面に挿入され、前記環状シール部材の下方に配置された下流側シール位置決め環とを備えたことを特徴とする燃料噴射弁。
- 前記上流側シール位置決め環は、常温状態で前記上流側シール位置決め環の内径が前記弁ホルダーの外径よりも小さく、前記燃料噴射弁の使用温度範囲以上の高温状態で前記上流側シール位置決め環の内径が前記弁ホルダーの外径よりも大きく構成され、前記燃料噴射弁の使用温度範囲では前記上流側シール位置決め環の一部が前記環状溝に嵌合していることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
- 前記上流側シール位置決め環は、複数に分割されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料噴射弁。
- 前記弁ホルダーの外周面に形成された前記環状溝は、複数配置され、前記上流側シール位置決め環の一部が前記環状溝のいずれかに嵌合されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の燃料噴射弁。
- 前記弁ホルダーの外周面に形成された前記環状溝の上下流で前記弁ホルダーの外径が異なり、下流側の前記弁ホルダーの外径が上流側の前記弁ホルダーの外径よりも小さく構成したことを特徴とする請求項４に記載の燃料噴射弁。
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