WO2023233661A1 - 気体燃料噴射弁 - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
- F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
Definitions
- the present invention relates to a gaseous fuel injection valve in which a seating member having an annular protrusion is joined to the tip surface of a plunger.
- a seating member having an annular protrusion drives a plunger joined to the distal end surface of an electromagnetic device that repeats a closed state in which the annular protrusion contacts a valve seat and an open state in which the annular protrusion is separated from the valve seat.
- Valves are known (for example, see Patent Document 1).
- a conical recess extending outward from the center is provided on the tip surface of the flow rate limiting valve body as a plunger.
- the tip surface is provided with an annular convex portion having a shape substantially similar to the cross section of the annular protrusion of the seating member. Then, a rubber seating member is formed on the tip surface by injection molding so as to be firmly joined thereto.
- the collision portion of the flow of the rubber material during injection molding is concentrated at the outer peripheral end of the seating member. This prevents the formation of a weld at the apex of the annular protrusion that closes the valve seat. Furthermore, the conical recess or the annular convex portion increases the adhesive strength of the seating member to the distal end surface of the flow-limiting valve body.
- an object of the present invention is to provide a gaseous fuel injection valve in which a seating member is joined with sufficient strength to the tip surface of a plunger.
- the gaseous fuel injection valve of the present invention includes: A closed valve comprising a valve seat and a plunger having a distal end surface joined to a seating member having an annular protrusion protruding toward the valve seat, and by driving the plunger, the annular protrusion is seated on the valve seat.
- a closed valve comprising a valve seat and a plunger having a distal end surface joined to a seating member having an annular protrusion protruding toward the valve seat, and by driving the plunger, the annular protrusion is seated on the valve seat.
- the tip surface of the plunger includes an annular surface that extends radially outward from the annular protrusion
- the seating member extends radially outward from the outer periphery of the annular protrusion and is joined to the annular surface. It is characterized by having an annular reinforcing band.
- the annular surface of the plunger that expands radially outward from the annular protrusion has a radially outward extension from the outer periphery of the annular protrusion. Since the expanded annular reinforcing band is joined, it is possible to provide a gaseous fuel injection valve in which the seating member is joined with sufficient strength to the tip surface of the plunger.
- the seating member has an annular reinforcing band that extends radially outward from the outer periphery of the annular protrusion, when forming the seating member by injection molding, the weld line extends beyond the annular protrusion. It never occurs at the top of the . Therefore, compared to the case where the weld line exists at the top of the annular projection, the durability of the top of the annular projection that collides with the valve seat can be improved.
- the thickness of the annular reinforcing band may be smaller than the height of the annular protrusion from the annular surface. According to this, when the valve is opened, the flow of the gaseous fuel flowing between the annular reinforcing band and the annular protrusion and the valve seat is prevented as much as possible from being obstructed by the annular reinforcing band, thereby ensuring a smooth flow of the gaseous fuel. be able to.
- the thickness of the annular reinforcing band may be in the range of 30 to 50% of the height of the annular protrusion from the annular surface. According to this, it is possible to ensure a smooth flow of gaseous fuel between the seating member and the valve seat while ensuring sufficient bonding force of the seating member to the tip surface of the plunger.
- the ratio of the thickness of the annular reinforcing band to the height of the annular protrusion is 30% or more (for example, 0.23 mm)
- the injection pressure will not reach the outer periphery of the seating member when forming the seating member by injection molding. Therefore, sufficient bonding strength of the seating member to the tip surface of the plunger can be ensured.
- the above ratio is 50% or less (for example, 0.4 mm)
- the gaseous fuel will not be obstructed by the annular reinforcing band in the fuel flow path from the outer peripheral side of the annular reinforcing band to the annular protrusion. Flows smoothly. Therefore, gaseous fuel can be efficiently delivered and injected.
- FIG. 1 is a sectional view showing a gaseous fuel injection valve according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a cross-sectional view showing the tip end of the plunger and the seating member in the gaseous fuel injection valve of FIG. 1.
- FIG. 2 is a graph showing the effect of the gaseous fuel injection valve of FIG. 1.
- FIG. 2 is another graph showing the effect of the gaseous fuel injection valve of FIG. 1.
- FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view showing the vicinity of the annular protrusion in the gaseous fuel injection valve of FIG. 1 when the thickness t of the annular reinforcing band is 0.1 [mm].
- FIG. 2 is a cross-sectional view showing the vicinity of the annular protrusion in the gaseous fuel injection valve of FIG.
- FIG. 2 is a cross-sectional view showing the vicinity of the annular protrusion in the gaseous fuel injection valve of FIG. 1 when the thickness t of the annular reinforcing band is 0.4 [mm].
- FIG. 2 is a cross-sectional view showing how the seating member of the gaseous fuel injection valve of FIG. 1 is formed by injection molding.
- FIG. 1 shows a gaseous fuel injection valve according to one embodiment of the present invention.
- this gaseous fuel injection valve 1 includes a valve seat 2, a nozzle member 4 having a nozzle hole 3 passing through the center of the valve seat 2, and a nozzle member 4 connected to the upstream side from the periphery of the nozzle member 4.
- the valve housing 5 includes a cylindrical valve housing 5 made of a magnetic material, and a valve body 7 that is disposed behind the valve housing 5 and has a fixed core 6 on the front end side.
- a fuel passage 8 is provided within the valve body 7 through which the gaseous fuel to be injected passes.
- the inner peripheral surface of the valve housing 5 is a sliding guide surface 9, and a plunger 10 made of a magnetic material is slidably fitted into this sliding guide surface 9.
- a seat member 11 made of rubber is joined to the tip end surface of the plunger 10, and is seated on the valve seat 2 and closes the nozzle hole 3.
- a return spring 12 is installed between the fixed core 6 and the plunger 10 to urge the plunger 10 toward the valve seat 2 side.
- a coil 14 is arranged so as to surround the fixed core 6 so that the plunger 10 is attracted to the suction surface 13 of the fixed core 6 by the generated magnetic force and the seating member 11 is separated from the valve seat 2 when energized.
- the rear end portion of the valve body 7 is a hollow cylindrical fuel inlet cylinder portion 15 .
- a fuel filter 16 is attached to the fuel inlet cylinder portion 15 .
- the plunger 10 includes, from the tip side, a short shaft portion 17, a first journal portion 18 that has a larger diameter than the short shaft portion 17 and is slidably fitted into the sliding guide surface 9, and a small diameter portion that has a smaller diameter than the short shaft portion 17. 19, and a second journal part 20 which has a diameter larger than that of the short shaft part 17 and is slidably fitted to the sliding guide surface 9, are successively coaxially arranged and integrally constructed.
- a rubber annular cushion member 21 facing the suction surface 13 of the fixed core 6 is provided on the rear end surface of the second journal portion 20, that is, on the rear end surface of the plunger 10.
- the plunger 10 has a large diameter hole 22 that starts from the rear end surface and ends at the middle part of the second journal part 20, a small diameter hole 23 that starts from the bottom surface of the large diameter hole 22 and ends in front of the front end surface of the short shaft part 17, and a small diameter hole A plurality of horizontal holes 24 are provided, each opening 23 into the outer circumferential surface of the short shaft portion 17 .
- FIG. 2 shows the tip of the plunger 10 and the seating member 11.
- the tip surface of the plunger 10 includes a conical recess 25 provided at the center and an annular surface 26 surrounding the conical recess 25 and perpendicular to the axial direction of the plunger 10.
- the seating member 11 has an annular protrusion 27 that protrudes toward the valve seat 2 and is seated on the valve seat.
- the annular surface 26 extends further radially outward than the annular protrusion 27 .
- the seating member 11 has an annular reinforcing band 28 that extends radially outward from the outer periphery of the annular protrusion 27 and is joined to the annular surface 26 .
- the seating member 11 joined to the tip surface of the plunger 10 can be formed by injection molding. That is, as shown in FIG. 6, the surface extending from the conical recess 25 to the annular surface 26 on the tip surface and the molding surface 31 of the mold 30 constitute a cavity 32 for forming the seating member 11, and the mold It can be formed by injecting rubber for the seating member 11 from the center of the molding surface 31 of the molding surface 31 in the direction of arrow Y in the figure, and removing the mold 30 after the rubber is vulcanized.
- the seating member 11 formed in this manner is joined to the conical recess 25 and annular surface 26 by being individually attached to the conical recess 25 and annular surface 26 during vulcanization.
- the annular ridge line R at the top of the annular protrusion 27 is located at or slightly outside the boundary between the annular surface 26 and the conical recess 25 on the axial projection plane of the plunger 10.
- the thickness t of the annular reinforcing band 28 is smaller than the height h of the annular protrusion 27 from the annular surface 26 .
- the ratio of the thickness t of the annular reinforcing band 28 to the height h of the annular protrusion 27 is preferably in the range of 30 to 50%.
- the gaseous fuel waiting in the valve housing 5 flows from the outer circumferential side of the seating member 11 through between the seating member 11 and the valve seat 2 into the nozzle hole 3, and is injected into the intake pipe of the engine. .
- the annular protrusion 27 of the seating member 11 is placed in the closed valve state in which it is seated on the valve seat 2, and in the opened state in which it is separated from the valve seat 2. is repeated, and gaseous fuel is injected intermittently.
- the ratio of the thickness t of the annular reinforcing band 28 of the seating member 11 to the height h of the annular projection 27 is 50% or less, so the outer periphery of the annular projection 27 of the seating member 11 is The gaseous fuel flows smoothly on the side without being obstructed by the annular reinforcing band 28 and is efficiently delivered into the nozzle hole 3.
- the bonding strength of the annular reinforcing band 28 to the annular surface 26 of the plunger 10 is high, so that the annular reinforcing band 28 does not separate from the annular surface 26 and the gaseous fuel injection valve 1 Driving is performed.
- the seating member 11 joined to the distal end surface of the plunger 10 expands radially outward from the outer periphery of the annular protrusion 27 and joins to the annular surface 26 of the plunger 10. It has an annular reinforcing band 28. This improves the bonding strength of the seating member 11 to the distal end surface of the plunger 10, and also prevents weld lines from forming at the top of the annular protrusion 27 when forming the seating member 11 by injection molding. 27 durability can be improved.
- the thickness t of the annular reinforcing band 28 is smaller than the height h of the annular protrusion 27 from the annular surface 26, and the ratio of the thickness t to the height h is in the range of 30 to 50%. Therefore, it is possible to simultaneously ensure sufficient bonding strength of the seating member 11 to the distal end surface of the plunger 10 and smooth flow of gaseous fuel from around the seating member 11 to the nozzle hole 3 when the valve is opened.
- FIG. 3 and 4 are graphs showing this effect.
- the horizontal axis of the graph in FIG. 3 is the thickness t [mm] of the annular reinforcing band 28, and the vertical axis is the gaseous fuel injection valve 1 for each sample of the seating member 11 prepared in five pieces for each set thickness t.
- the number of samples in which peeling occurred in the annular reinforcing band 28 when driven by a certain amount is n [pieces].
- the horizontal axis of the graph in FIG. 4 is the thickness t [mm] of the annular reinforcing band 28, and the vertical axis is the mass flow rate [g/s] of the gaseous fuel when the valve is opened. From this graph, it can be seen that the mass flow rate with respect to the change in thickness t hardly changes when the thickness t is 0.4 [mm] (50% of the height h of the annular protrusion 27), but 0.4 [mm] or less. It can be seen that when it exceeds [mm], it decreases significantly.
- the ratio of the thickness t of the annular reinforcing band 28 to the height h of the annular protrusion 27 is 50% or less, the mass flow rate will hardly decrease and a smooth flow of gaseous fuel will be ensured. I understand.
- 5A to 5C show the vicinity of the annular protrusion 27 when the thickness t of the annular reinforcing band 28 is 0.1 [mm], 0.3 [mm], and 0.4 [mm]. . Thereby, the above effect can be further substantiated.
- the annular reinforcing band 28 becomes burr-like and thin. Therefore, when forming the seating member 11 by injection molding, the injection pressure is not transmitted to the outer periphery of the seating member 11, and the bonding strength of the annular reinforcing band 28 to the annular surface 26 of the plunger 10 is weak, resulting in peeling of the annular reinforcing band 28. It turns out it's easy.
- the annular reinforcing band 28 has a sufficient thickness, and the seating member 11 is formed by injection molding. It can be seen that the injection pressure is well transmitted to the outer periphery of the annular reinforcing band 28. Therefore, sufficient bonding strength between the plunger 10 and the annular reinforcing band 28 can be obtained. On the other hand, it can be seen that even in this case, the flow Y1 of the gaseous fuel is not obstructed by the annular reinforcing band 28 and is smooth.
- the seating member 11 joined to the distal end surface of the plunger 10 may be formed using a method other than injection molding as described above.
- a pre-formed seating member 11 may be bonded to the tip surface of the plunger 10 with an adhesive or welded.
- SYMBOLS 1 Gaseous fuel injection valve, 2... Valve seat, 3... Nozzle hole, 4... Nozzle member, 5... Valve housing, 6... Fixed core, 7... Valve body, 8... Fuel passage, 9... Sliding guide surface, 10 ...Plunger, 11...Seating member, 12...Return spring, 13...Suction surface, 14...Coil, 15...Fuel inlet cylinder section, 16...Fuel filter, 17...Short shaft section, 18...First journal section, 19...Small diameter Part, 20... Second journal part, 21... Cushion member, 22... Large diameter hole, 23... Small diameter hole, 24... Horizontal hole, 25... Conical recess, 26... Annular surface, 27... Annular protrusion, 28... Annular reinforcement Band, 29... coupler, 30... mold, 31... molding surface, 32... cavity, Y... arrow.
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Abstract
プランジャ（１０）の先端面に対して着座部材（１１）が十分な強度で接合した気体燃料噴射弁（１）を提供する。気体燃料噴射弁（１）は、弁座（２）と、環状突出部（２７）を有する着座部材（１１）が先端面に接合されたプランジャ（１０）とを備え、プランジャ（１０）を駆動することにより弁座（２）に該環状突出部が着座した閉弁状態と離座した開弁状態とを繰り返す。プランジャ（１０）の先端面は、環状突出部（２７）よりも径方向外方まで拡がった環状面（２６）を備え、着座部材（１１）は、環状突出部（２７）の外周から径方向外方に拡がって環状面（２６）に接合した環状補強帯（２８）を備える。
Description
本発明は、環状突出部を有する着座部材がプランジャの先端面に接合された気体燃料噴射弁に関する。
従来、環状突出部を有する着座部材が先端面に接合されたプランジャを駆動することにより、環状突出部が弁座に当接した閉弁状態と該弁座から離れた開弁状態とを繰り返す電磁弁が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１の電磁弁では、プランジャとしての流量制限弁体の先端面において、その中心から外方に向かう円錐凹部が設けられる。あるいは、該先端面には、着座部材の環状突出部の断面と略相似形状をなす環状凸部が設けられる。そして、該先端面に、これに固着して接合するように、ゴムの着座部材が、射出成形によって固着させつつ形成される。
これによれば、上記円錐凹部あるいは環状凸部の存在により、射出成形時におけるゴム材の流れの衝突部が着座部材の外周端部に集められる。これにより、弁座を閉塞する環状突出部の頂点におけるウエルドの発生が抑止される。また、円錐凹部あるいは環状凸部によって、流量制限弁体の先端面に対する着座部材の接着強度が増大される。
しかしながら、上記特許文献１の電磁弁では、環状突出部の径を縮小させる設計を行った場合、着座部材の流量制限弁体（プランジャ）に対する接合面の面積も小さくなるので、流量制限弁体に対する着座部材の接合強度が低下する。この接合強度の低下は、流量制限弁体の先端面から着座部材が剥離する原因となる。
本発明の目的は、かかる従来技術の課題に鑑み、プランジャの先端面に対して着座部材が十分な強度で接合した気体燃料噴射弁を提供することにある。
本発明の気体燃料噴射弁は、
弁座と、該弁座側に突出した環状突出部を有する着座部材が先端面に接合されたプランジャとを備え、該プランジャを駆動することにより該弁座に該環状突出部が着座した閉弁状態と離座した開弁状態とを繰り返す気体燃料噴射弁において、
前記プランジャの前記先端面は、前記環状突出部よりも径方向外方まで拡がった環状面を備え、前記着座部材は、前記環状突出部の外周から径方向外方に拡がって前記環状面に接合した環状補強帯を備えることを特徴とする。
弁座と、該弁座側に突出した環状突出部を有する着座部材が先端面に接合されたプランジャとを備え、該プランジャを駆動することにより該弁座に該環状突出部が着座した閉弁状態と離座した開弁状態とを繰り返す気体燃料噴射弁において、
前記プランジャの前記先端面は、前記環状突出部よりも径方向外方まで拡がった環状面を備え、前記着座部材は、前記環状突出部の外周から径方向外方に拡がって前記環状面に接合した環状補強帯を備えることを特徴とする。
本発明によれば、着座部材における環状突出部の径を小さく設計する場合でも、環状突出部よりも径方向外方に拡がったプランジャの環状面に、環状突出部の外周から径方向外方に拡がった環状補強帯が接合しているので、プランジャの先端面に対して着座部材が十分な強度で接合した気体燃料噴射弁を提供することができる。
また、環状突出部の外周から径方向外方に拡がった環状補強帯を着座部材が有するので、プランジャの先端面に着座部材を射出成形で固着させつつ形成する際に、ウェルドラインが環状突出部の頂部に生じることはない。したがって、ウェルドラインが環状突出部の頂部に存在する場合に比べて、弁座と衝突する環状突出部の頂部の耐久性を向上させることができる。
この場合、前記環状補強帯の厚さは、前記環状面からの前記環状突出部の高さより小さくてもよい。これによれば、開弁時に、環状補強帯及び環状突出部と弁座との間を流れる気体燃料の流れが環状補強帯により妨げられるのを極力防止し、気体燃料のスムーズな流れを確保することができる。
また、この場合、前記環状補強帯の厚さは、前記環状面からの前記環状突出部の高さの３０～５０％の範囲の厚さであってもよい。これによれば、プランジャの先端面に対する着座部材の十分な接合力を確保しつつ、着座部材と弁座との間におけるスムーズな気体燃料の流れを確保することができる。
すなわち、環状突出部の高さに対する環状補強帯の厚さの割合が３０％（例えば、０．２３ｍｍ）以上であれば、着座部材を射出成形で形成する際に射出圧が着座部材の外周まで伝わるので、プランジャの先端面に対する着座部材の十分な接合強度を確保することができる。また、上記割合が５０％（例えば、０．４ｍｍ）以下であれば、環状補強帯の外周側から環状突出部に至る部分の燃料流路において、気体燃料が環状補強帯に妨害されることなくスムーズに流れる。したがって、気体燃料を効率良く送出して噴射することができる。
以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る気体燃料噴射弁を示す。図１に示すように、この気体燃料噴射弁１は、弁座２と、弁座２の中心部を貫通するノズル孔３を有するノズル部材４と、ノズル部材４の周囲から上流側に連設され、磁性体で形成された筒状の弁ハウジング５と、弁ハウジング５の後方に配置され、固定コア６を前端側に有する弁ボディ７とを備える。
弁ボディ７内には、噴射される気体燃料が通る燃料通路８が設けられる。弁ハウジング５の内周面は摺動案内面９となっており、この摺動案内面９に、磁性体で形成されたプランジャ１０が摺動自在に嵌装される。プランジャ１０の先端面には、弁座２に着座してノズル孔３を閉じるゴム製の着座部材１１が接合される。
固定コア６及びプランジャ１０間には、プランジャ１０を弁座２側に付勢する戻しばね１２が縮設される。通電時、発生磁力によりプランジャ１０を固定コア６の吸引面１３に吸引させて着座部材１１を弁座２から離座させるコイル１４が、固定コア６を囲繞するように配置される。弁ボディ７の後端部は、中空円筒状の燃料入口筒部１５となっている。燃料入口筒部１５には、燃料フィルタ１６が装着される。
プランジャ１０は、先端側から短軸部１７、この短軸部１７より大径で摺動案内面９に摺動自在に嵌合される第１ジャーナル部１８、短軸部１７より小径の小径部１９、及び短軸部１７より大径で摺動案内面９に摺動自在に嵌合される第２ジャーナル部２０を順次同軸上に連ねて一体的に構成される。第２ジャーナル部２０の後端面、すなわちプランジャ１０の後端面には、固定コア６の吸引面１３に対向するゴム製で環状のクッション部材２１が設けられる。
プランジャ１０には、その後端面から始まり第２ジャーナル部２０の中間部で終わる大径孔２２と、大径孔２２の底面から始まり短軸部１７の前端面手前で終わる小径孔２３と、小径孔２３を短軸部１７の外周面に開放する複数の横孔２４とが設けられる。
図２は、プランジャ１０の先端部及び着座部材１１を示す。図２に示すように、プランジャ１０の先端面は、中央に設けられた円錐凹部２５と、この円錐凹部２５を囲繞し、プランジャ１０の軸方向に垂直な環状面２６とで構成される。着座部材１１は、弁座２側に突出して弁座に着座する環状突出部２７を有する。環状面２６は、環状突出部２７よりも径方向外方まで拡がっている。着座部材１１は、環状突出部２７の外周から径方向外方に拡がって環状面２６に接合した環状補強帯２８を有する。
プランジャ１０の先端面に接合した着座部材１１は、射出成形で形成することができる。すなわち、図６に示すように、該先端面における円錐凹部２５から環状面２６に亙る面と、金型３０の成形面３１とで着座部材１１を形成するためのキャビティ３２を構成し、金型３０の成形面３１の中央部から図中の矢印Yのように着座部材１１用のゴムを射出し、ゴムが加硫した後、金型３０を取り外すことにより形成することができる。このようにして形成される着座部材１１は、加硫時に円錐凹部２５及び環状面２６に個着することによって、円錐凹部２５及び環状面２６に接合される。
環状突出部２７の頂部の環状稜線Ｒは、プランジャ１０の軸方向投影面上で、環状面２６と円錐凹部２５との境界又はややその外側に位置する。環状補強帯２８の厚さｔは、環状面２６からの環状突出部２７の高さｈより小さい。具体的には、環状突出部２７の高さｈに対する環状補強帯２８の厚さｔの割合は３０～５０％の範囲であることが好ましい。
すなわち、上記割合が、５０％（例えば、ｔ＝０．４[ｍｍ]）以下であれば、環状補強帯２８の周囲から環状突出部２７にかけて開弁時に形成される気体燃料の流路において、気体燃料がスムーズに流れる。また、上記割合が３０％（例えば、ｔ＝０．２３[ｍｍ]）以上であれば、プランジャ１０の環状面２６に対する環状補強帯２８の十分な接合強度が得られる。
この構成において、コイル１４の消磁状態では、プランジャ１０は、戻しばね１２の付勢力により前方に押圧されており、これにより着座部材１１が弁座２に着座し、閉弁状態となっている。この状態では、図示しない気体燃料タンクから燃料分配管を介して送られた気体燃料が、燃料入口筒部１５に流入して燃料フィルタ１６により濾過され、そして燃料通路８、プランジャ１０の大径孔２２、小径孔２３及び横孔２４を通って弁ハウジング５内で待機する。
このとき、プランジャ１０には、戻しばね１２のセット荷重と、気体燃料の圧力とが閉弁力として作用し、この閉弁力により、着座部材１１が弁座２に対して着座方向に押圧されている。
この状態において、カプラ２９を介した通電によりコイル１４を励起すると、それにより生ずる磁束が、弁ハウジング５、第２ジャーナル部２０、固定コア６などを励磁し、その磁力によりプランジャ１０が戻しばね１２のセット荷重に抗して固定コア６に吸引される。このとき、プランジャ１０のゴム製のクッション部材２１が固定コア６の吸引面１３に当接することによって、着座部材１１の弁座２に対する開き度合いが規制される。
これにより、弁ハウジング５内で待機していた気体燃料が、着座部材１１の外周側から着座部材１１と弁座２との間を経てノズル孔３に流入し、エンジンの吸気管内に噴射される。このようにして、コイル１４の通電を制御してプランジャ１０を駆動することにより、着座部材１１の環状突出部２７が弁座２に着座した閉弁状態と弁座２から離れた開弁状態とが繰り返され、気体燃料の噴射が断続的に行われる。
この間、開弁状態にあるときには、環状突出部２７の高さｈに対する着座部材１１の環状補強帯２８の厚さｔの割合が５０％以下であるため、着座部材１１の環状突出部２７の外周側を、気体燃料が、環状補強帯２８に妨害されることなくスムーズに流れて、ノズル孔３内に効率良く送出される。
また、上記割合が３０％以上であるため、プランジャ１０の環状面２６に対する環状補強帯２８の接合強度が高いので、環状補強帯２８が環状面２６から剥離することなく、気体燃料噴射弁１の駆動が行われる。
以上説明したように、本実施形態によれば、プランジャ１０の先端面に接合される着座部材１１が、環状突出部２７の外周から径方向外方に拡がってプランジャ１０の環状面２６に接合した環状補強帯２８を有する。これにより、プランジャ１０の先端面に対する着座部材１１の接合強度を向上させるとともに、着座部材１１を射出成形で形成する際にウェルドラインが環状突出部２７の頂部に生じるのを防止し、環状突出部２７の耐久性を向上させることができる。
また、環状補強帯２８の厚さｔは、環状面２６からの環状突出部２７の高さｈより小さく、高さｈに対する厚さｔの割合は３０～５０％の範囲である。このため、プランジャ１０の先端面に対する着座部材１１の十分な接合強度と、開弁時における着座部材１１周囲からノズル孔３への気体燃料のスムーズな流れとを両立させつつ確保することができる。
図３及び図４はこの効果を示すグラフである。図３のグラフの横軸は環状補強帯２８の厚さｔ[ｍｍ]であり、縦軸は、設定した各厚さｔ毎に５個ずつ用意した着座部材１１のサンプルについて気体燃料噴射弁１を一定量駆動させた場合に環状補強帯２８に剥離が発生したサンプルの個数ｎ[個]である。
図３に示すように、厚さｔ＝０．１[ｍｍ]、０．２[ｍｍ]の場合、それぞれ５個、４個のサンプルに剥離が生じたが、厚さｔ＝０．２３[ｍｍ]（環状突出部２７の高さｈの３０％）以上の場合、剥離が生じなかった。したがって、環状突出部２７の高さｈに対する環状補強帯２８の厚さｔの割合が３０％以上であれば、環状補強帯２８の剥離を効果的に防止することができる。
図４のグラフの横軸は環状補強帯２８の厚さｔ[ｍｍ]であり、縦軸は開弁時の気体燃料の質量流量[ｇ／ｓ]である。このグラフから、厚さｔの変化に対する質量流量は、厚さｔが０．４[ｍｍ]（環状突出部２７の高さｈの５０％）以下の場合にはほとんど変化しないが、０．４[ｍｍ]を超えると大きく低下することがわかる。したがって、環状突出部２７の高さｈに対する環状補強帯２８の厚さｔの割合は５０％以下であれば、質量流量をほとんど低下させることはなく、気体燃料のスムーズな流れが確保されることがわかる。
図５Ａ～図５Ｃは、環状補強帯２８の厚さｔが０．１[ｍｍ]、０．３[ｍｍ]、０．４[ｍｍ]の各場合における環状突出部２７の近傍の様子を示す。これにより、上記効果をさらに裏付けることができる。
すなわち、図５Ａのように、環状補強帯２８の厚さｔが０．１[ｍｍ]の場合には、環状補強帯２８がバリ状の薄いものとなる。したがって、着座部材１１を射出成形で形成する際に射出圧が着座部材１１の外周まで伝わらず、プランジャ１０の環状面２６に対する環状補強帯２８の接合強度が弱く、環状補強帯２８の剥離が生じ易いことがわかる。
図５Ｂのように、環状補強帯２８の厚さｔが０．３[ｍｍ]の場合には、環状補強帯２８が十分な厚さを有しており、着座部材１１を射出成形で形成する際に射出圧が環状補強帯２８の外周まで良好に伝わることがわかる。このため、プランジャ１０の環状補強帯２８に対する十分な接合強度が得られる。一方、この場合においても、気体燃料の流れＹ１は、環状補強帯２８により阻害されることなくスムーズであることがわかる。
図５Ｄのように、環状補強帯２８の厚さｔが０．４[ｍｍ]になると、プランジャ１０の環状補強帯２８に対する十分な接合強度が得られるとしても、気体燃料の流れＹ２は環状補強帯２８により阻害され、スムーズでないことがわかる。
以上，本発明の実施形態について説明したが，本発明はこれに限定されない。例えば、プランジャ１０の先端面に接合した着座部材１１の形成は、上述のような射出成形以外の方法を用いて行ってもよい。例えば、予め形成された着座部材１１を、プランジャ１０の先端面に、接着剤で接着したり、溶着により接合したりして形成してもよい。
１…気体燃料噴射弁、２…弁座、３…ノズル孔、４…ノズル部材、５…弁ハウジング、６…固定コア、７…弁ボディ、８…燃料通路、９…摺動案内面、１０…プランジャ、１１…着座部材、１２…戻しばね、１３…吸引面、１４…コイル、１５…燃料入口筒部、１６…燃料フィルタ、１７…短軸部、１８…第１ジャーナル部、１９…小径部、２０…第２ジャーナル部、２１…クッション部材、２２…大径孔、２３…小径孔、２４…横孔、２５…円錐凹部、２６…環状面、２７…環状突出部、２８…環状補強帯、２９…カプラ、３０…金型、３１…成形面、３２…キャビティ、Ｙ…矢印。
Claims (3)
- 弁座と、該弁座側に突出した環状突出部を有する着座部材が先端面に接合されたプランジャとを備え、該プランジャを駆動することにより該弁座に該環状突出部が着座した閉弁状態と離座した開弁状態とを繰り返す気体燃料噴射弁において、
前記プランジャの前記先端面は、前記環状突出部よりも径方向外方まで拡がった環状面を備え、前記着座部材は、前記環状突出部の外周から径方向外方に拡がって前記環状面に接合した環状補強帯を備えることを特徴とする気体燃料噴射弁。 - 前記環状補強帯の厚さは、前記環状面からの前記環状突出部の高さよりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の気体燃料噴射弁。
- 前記環状補強帯の厚さは、前記環状面からの前記環状突出部の高さの３０～５０％の範囲の厚さであることを特徴とする請求項２に記載の気体燃料噴射弁。
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- 2022-06-03 WO PCT/JP2022/022660 patent/WO2023233661A1/ja unknown
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