JP3767111B2

JP3767111B2 - 噴射弁

Info

Publication number: JP3767111B2
Application number: JP24760497A
Authority: JP
Inventors: 純一若林
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 1997-08-29
Filing date: 1997-08-29
Publication date: 2006-04-19
Anticipated expiration: 2017-08-29
Also published as: JPH1182240A

Description

【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の噴射を行う噴射弁に関し、噴射時の応答性を向上させ、簡易な構造で組立や調整をも容易化させる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりこの種の噴射弁としては、例えば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、加圧された燃料の圧力により弁体を開弁すると共に燃料を噴射する燃料噴射弁がある。
図５（ａ），（ｂ）は、この燃料噴射弁１０１の断面構成を説明する図であり、図５（ａ）には全体の構成が示され、図５（ｂ）は図５（ａ）のノズル先端部を拡大した図である。
【０００３】
燃料噴射弁１０１には、燃料噴射タイミングに合わせて所定の圧力に加圧される燃料が燃料供給管１０２により供給される。
【０００４】
燃料供給管１０２は、その先端部にフランジ状に突出する固定フランジ部１０２ａを備え、接続スリーブ１０３の一方の端部に設けられた接続孔１０３ａにＯリング１０４と固定プラグ１０５により密封性を保って固定される。
【０００５】
そして、接続スリーブ１０３の他方の端部に設けられた接続孔１０３ｂには、燃料噴射弁１０１の筒状のボディ１０６が圧入等の方法により密封固定されている。また、ボディ１０６の噴射側の内周にはスリーブ１０７が嵌合固定され、スリーブ１０７の内周にはバルブシート１０８が嵌合固定されている。
【０００６】
バルブシート１０８には、バルブシート面１０８ａに当接する球状の鋼球弁体１０９ａとそれに接続するロッド１０９ｂからなる弁体部１０９が挿通されている。
【０００７】
ロッド１０９ｂの鋼球弁体１０９ａの反対側には、スプリングリテーナ１０９ｃが固定されている。そして、スリーブ１０７の燃料供給管１０２側の端部を固定台座部としたスプリング１１０により、このスプリングリテーナ１０９ｃを図において上方に付勢することによって、鋼球弁体１０９ａの閉弁状態を保つようにしている。
【０００８】
バルブシート１０８の噴射側の端部には、先端に燃料を霧化噴射するための燃料噴射孔１１１ａを有するノズルプレート１１１が取り付けられている。１１２は、燃料噴射弁１０１の先端を保護する筒状のノズルキャップである。
【０００９】
この燃料噴射弁１０１の動作を簡単に説明すると、燃料供給管１０２により所定の圧力で供給される燃料は、スプリング１１０が収容される接続室１１３、スリーブ１０７、バルブシート１０８の内径部の通路１０８ｂを経て鋼球弁体１０９ａまで導かれ、所定の圧力により鋼球弁体１０９ａを押圧して開弁させ、燃料噴射孔１１１ａから噴射される。
【００１０】
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内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等を備えた分配装置により、燃料が断続的な圧力波を伴いながら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に対して分配・供給され、各燃料噴射弁から噴射される。
【００１１】
従って、この燃料噴射弁１０１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なわず、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ものである。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構成の燃料噴射弁１０１に対し、次のような問題を解決課題として製品の競争力を維持するためにさらなる改善が望まれている。
【００１３】
ａ）燃料噴射弁１０１の構成が複雑で大型化してしまうこと。
【００１４】
ｂ）弁体部１０９の組み立てが、スリーブ１０７にバルブシート１０８を圧入し、ロッド１０９ｂ及びスプリング１１０を組み合わせて装着した後に、ロッド１０９ｂの先端と鋼球弁体１０９ａをバルブシート１０８のバルブシート面１０８ａ近傍にて溶接するという方法で行なっているため、組み立て工程が複雑で難しく、組み立て性が低いこと。
【００１５】
ｃ）開弁時に可動部となる構成部材が、スプリング１１０，スプリングリテーナ１０９ｃ，ロッド１０９ｂ及び鋼球弁体１０９ａとなり、可動部の質量が大きくなってしまう。従って、圧力印加時の応答性が悪化し、特に短いパルス幅の時の噴射流量特性が低下する。
【００１６】
ところで、上記問題を解決するためには、まず燃料噴射弁の構成を簡素化することが考えられる。そこで、米国特許第４９３２３７４号を参照すると、図６に示されるようにダイアフラムを利用して噴射弁のノズル部２００を構成するものがある。
【００１７】
図６（ａ）はノズル部２００の要部断面構成図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＶ１０１−Ｖ１０１矢視図、図６（ｃ）はノズル部２００から燃料が噴射されている状態を説明する図である。
【００１８】
このノズル部２００の構成は、一方の端部２０１ａに中央部に連通孔２０２を有する閉塞端部２０３とした筒状のスリーブ２０１と、筒状のスリーブ２０１の閉塞端部２０３の外側を覆う薄い円板状部材からなるダイアフラム２０５とから構成されている。
【００１９】
ダイアフラム２０５は、連通孔２０２と対向しない外側位置に複数の噴射孔２０６を備えている。そして、スリーブ２０１に所定圧力の燃料が供給されると、燃料の供給圧力により、ダイアフラム２０５が図６（ｃ）のように外側に向かって膨らむように変形し、矢印Ａ１０１に示される経路によって噴射孔２０６から燃料を噴射する。
【００２０】
しかしながら、このノズル部２００の構成では、燃料を噴射しない時の連通孔２０２の閉鎖は、ダイアフラム２０５の中央部領域２０５ａにより行なうので、完全な閉弁状態とすることが難しく、燃料漏れを容易に発生してしまうことが懸念される。
【００２１】
また、開弁圧力は連通孔２０２からのダイアフラム２０５を変形させる燃料の圧力となるので、組み立て時あるいは組み立て後の段階で容易に開弁圧力を変更することが難しく、開弁圧力のバラツキが大きくなってしまうという問題があり、このままの構成では、図５の燃料噴射弁１０１の代替構成として使用することは不可能であった。
【００２２】
本発明は上記従来技術の問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、小型化が可能となる簡単な構成であると共に、組み立て性や調整作業性等の製造性を向上させること、噴射応答性や燃料漏れ防止等の機能特性を向上させること、を達成する噴射弁を提供することにある。
【００２３】
【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、
筒状のバルブシート部材の一端に形成されたシート面に当接する弁体と、この弁体を前記シート面に付勢して閉弁状態とする付勢手段とを備え、
バルブシート部材に供給される流体の圧力により、前記弁体が付勢手段の付勢力に抗して前記シート面から離間し開弁する噴射弁であって、
前記付勢手段は、弁体に向かって延びる支持腕とこの支持腕の輪郭に沿った開口部及び流体を噴射する噴射孔とを有する板バネであり、
前記板バネの開口部からの流体の漏れを防止するゴム状弾性膜を備えることを特徴とする。
【００２４】
これにより、弁体は板バネによる支持腕により付勢される。そして、流体の圧力により弁体が開弁すると、シート面と弁体との隙間から流出した流体は、板バネに備えられた噴射孔より外部に噴射される。
【００２５】
また、前記板バネは円板状であり、その支持腕は中央部から外周に向かう複数本の切り込みにより形成され、
前記ゴム状弾性膜は、板バネの少なくとも一方の面を覆うことを特徴とすることも好適である。
【００２６】
これにより、支持腕は弁体を安定して付勢し、またゴム状弾性膜により支持腕を形成するための切り込みを覆うことができる。
【００２７】
また、シート面に対する板バネの位置を変更することにより、前記支持腕の弁体への付勢力を調整可能とする板バネ保持部材を備えることを特徴とすることも好適である。
【００２８】
これにより、支持腕の弁体への付勢力が調整可能となり、噴射弁の開弁圧力を調整することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を適用した実施の形態の噴射弁を図１に基づいて説明する。噴射弁１は、例えば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設けられ、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を噴射するものとして使用される。
【００３０】
そして、このような用途に使用される場合の噴射弁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閉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は燃料の圧力に応じて開弁して燃料を噴射する。
【００３１】
（実施の形態１）
図１（ａ）は本発明を適用した第１の実施の形態の噴射弁１の断面構成説明図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のノズル先端部を拡大した図、図１（ｃ）は図１（ｂ）を矢視Ｖ１−Ｖ１から見た図である。
【００３２】
噴射弁１は、筒状のバルブシート部材２の一方の端部（図において上端側）に、燃料供給管３がＯリング４とプラグ５により密封性を保って接続・固定されている。そして、燃料は燃料供給管３によりバルブシート２の内径部２ａを経て他方の端部に形成されたシート面２ｂへと導入される。
【００３３】
シート面２ｂには鋼球弁体６が当接しており、鋼球弁体６の閉弁状態において流路を閉じている。
【００３４】
この鋼球弁体６は、付勢手段としての板バネ７により閉弁方向に付勢・支持されている。板バネ７は円板状を呈しており、両面を薄いゴム状弾性膜８により覆われている。
【００３５】
板バネ７は、図２（ａ）に示されるように、円板の中央部に円形打ち抜き部７ａがあり、この円形打ち抜き部７ａから外周方向に向かう４つの扇形の切り込み７ｂ（複数）が形成されている。そして、隣り合う扇形の切り込み７ｂの斜辺７ｃ（複数）の間を、鋼球弁体６を付勢する支持腕７ｄ（複数）としている。
【００３６】
各支持腕７ｄは、板バネ７の外周端部７ｅから鋼球弁体６に向かう軸方向に、先端部７ｆ（円形打ち抜き部７ａの輪郭の一部）がせり上がるように曲げられ、鋼球弁体６の開弁ストロークに対応させている。
【００３７】
また、外周端部７ｅと支持腕７ｄの根元の間の領域には、燃料を噴射するための噴射孔７ｇが、この実施の形態においては対向させて２個設けられている。尚、噴射孔７ｇを支持腕７ｄに設けることも可能であるが、噴射方向及び噴射形状を安定させるために、支持腕７ｄ以外の領域に設けることが好ましい。
【００３８】
ゴム状弾性膜８は、加硫成形や接着貼り付け等の方法により板バネ７の両面に一体的に成形され、板バネ７の開口部としての円形打ち抜き部７ａや扇形の切り込み７ｂを覆っている。但し、噴射孔７ｇの周囲だけは開口部８ａとして存在させていない。
【００３９】
従って、図１（ｃ）に示されるように噴射弁１のノズル先端側から見た場合には、斜線により示されたゴム状弾性膜８が表面に現れており、板バネ７は内部に隠された状態となり開口部８ａに位置する噴射孔７ｇ以外の箇所を直接的にみることはできない。
【００４０】
また、板バネ７は、板バネ保持部材としてのノズルスリーブ９の内向きフランジ部９ａにより外周端部７ｅ（ゴム状弾性膜８に覆われている）を支持されており、板バネ７の鋼球弁体６に対する付勢力（セット荷重）の調整を、ノズルスリーブ９のバルブシート部材２との軸方向の相対位置関係を調整することにより行なうことが可能となっている。この実施の形態では、組み立て時にノズルスリーブ９をバルブシート部材２に圧入嵌合する際の位置を定めている。
【００４１】
ノズルスリーブ９と板バネ７との接合部は、カシメ等の方法により密封されており、バルブシート部材２の端面２ｃと板バネ７との間の隙間１０に流入した燃料が噴射孔７ｇ以外より漏れることをなくしている。従って、この隙間１０はバルブシート部材２の端面２ｃと板バネ７及びノズルスリーブ９の軸方向壁９ｂにより密閉された室となっている。
【００４２】
このような構成の噴射弁１によると、板バネ７により閉弁方向に付勢されている鋼球弁体６が、噴射タイミングで加圧供給される燃料の圧力により付勢力に抗して噴射方向（図において下側）に移動して開弁すると、燃料がシート面２ｂから供給され、隙間１０を通過して噴射孔７ｇより噴射される。
【００４３】
噴射タイミング以外では供給される燃料の圧力は低く、板バネ７により鋼球弁体６は付勢され閉弁状態となっている。
【００４４】
従って、鋼球弁体６のシート面２ｂへの付勢保持を簡単な構成の板バネ７により行なうことができ、噴射弁１の構成が簡易なものとなり小型化することができる。それに伴い、組み立てやセット荷重の調整も簡単に行なうことができ製造性を向上させることが可能となる。
【００４５】
また、弁機構としては鋼球弁体６を使用することにより閉弁時の燃料漏れが少なく、開弁時にはシート面を通過する燃料の流れを阻害することなくスムーズな流れとなる。さらに、付勢手段が板バネ７により構成されているので、可動部の構成及び質量が低減し噴射応答性等の機能特性を向上することができる。
【００４６】
尚、板バネ７の鋼球弁体６に対するセット荷重や付勢ストロークを変更する必要がある場合には、支持腕７ｄの太さを変化させたり、あるいは図２（ｂ）に示されるように、円形打ち抜き部７ａ’から周方向に折れ曲がる切り込み溝７ｂ’により、Ｕ字状の支持腕７ｄ’を形成することも可能である。この場合においても、開口部となる切り込み溝７ｂ’はゴム状弾性膜により覆われており、切り込み溝７ｂ’から燃料が漏れることはない。
【００４７】
（実施の形態２）
図３は、第２の実施の形態の噴射弁２１のノズル先端部の構成を表わす要部断面構成図である。この図において第１の実施の形態と同様の構成部材には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００４８】
この実施の形態においては、板バネ２７の表面を覆うゴム状弾性部材２８が鋼球弁体６と反対側の面にのみ形成されている。
【００４９】
従って、鋼球弁体６は板バネ２７の支持腕２７ｄに直接接触しているので、長期間の使用による鋼球弁体６と接触する部位のゴム状弾性部材２８の劣化や変形あるいは破損に伴う、問題を防ぐことが可能となる。
【００５０】
即ち、セット荷重が安定することで開弁圧力は安定し、また噴射される燃料の噴射形状も一定とすることができる。その他の作用・効果は第１の実施の形態の噴射弁１と同様である。
【００５１】
（実施の形態３）
図４は、第３の実施の形態の噴射弁３１のノズル先端部の構成を表わす要部断面構成図である。この図において第１の実施の形態と同様の構成部材には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００５２】
この第３の実施の形態の噴射弁３１においては、鋼球弁体６を付勢する板バネ３７の曲がり方向が、第１及び第２の実施の形態とは反対に、噴射方向に膨らむ断面形状となっている。
【００５３】
板バネ３７の表面を覆うゴム状弾性部材３８は、鋼球弁体６と反対側の面全面と、鋼球弁体６の面の外周部に形成されている。又、噴射孔３７ｇはシート面２ｂに接近した位置で、支持腕３７ｄ上に形成されている。
【００５４】
このように、板バネ３７の曲がり方向を外向きとすることで、バルブシート部材２の端面２ｃと板バネ３７との間の隙間１０’の容積を小さく設定することができ、燃料のデッドソーク量の低減を図ることができる。また、圧力損失の少ない領域に噴射孔３７ｇが設けられているので、整った燃料の噴射形状とすることができる。
【００５５】
【発明の効果】
本発明によると、弁体の付勢保持を簡単な構成の板バネにより行なうことができ、噴射弁の構成が簡易なものとなり小型化することができる。
【００５６】
それに伴い、組み立てやセット荷重の調整も簡単に行なうことができ製造性を向上させることが可能となる。
【００５７】
また、弁機構としては弁体を閉弁させるので閉弁時の燃料漏れが少なく、可動部の構成及び質量も低減し噴射応答性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は第１の実施の形態の噴射弁の断面構成説明図であり、図１（ｂ）はそのノズル部を拡大した図、図１（ｃ）は矢視Ｖ１−Ｖ１図である。
【図２】図２は板バネの図。
【図３】図３は第２の実施の形態の噴射弁のノズル部の拡大断面図。
【図４】図４は第３の実施の形態の噴射弁のノズル部の拡大断面図。
【図５】図５は従来の噴射弁の断面構成説明図。
【図６】図６は従来の噴射弁のノズル部の断面構成説明図。
【符号の説明】
１，２１，３１噴射弁
２バルブシート部材
２ａ内径部
２ｂシート面
３燃料供給管
４Ｏリング
５プラグ
６鋼球弁体（弁体）
７板バネ（付勢手段）
７ａ円形打ち抜き部
７ｂ扇形の切り込み
７ｃ斜辺
７ｄ支持腕
７ｅ外周端部
７ｆ先端部
７ｇ噴射孔
８ゴム状弾性膜
８ａ開口部
９ノズルスリーブ（板バネ保持部材）
９ａフランジ部
９ｂ軸方向壁
１０隙間

Claims

筒状のバルブシート部材の一端に形成されたシート面に当接する弁体と、この弁体を前記シート面に付勢して閉弁状態とする付勢手段とを備え、
バルブシート部材に供給される流体の圧力により、前記弁体が付勢手段の付勢力に抗して前記シート面から離間し開弁する噴射弁であって、
前記付勢手段は、弁体に向かって延びる支持腕とこの支持腕の輪郭に沿った開口部及び流体を噴射する噴射孔とを有する板バネであり、
前記板バネの開口部からの流体の漏れを防止するゴム状弾性膜を備えることを特徴とする噴射弁。
前記板バネは円板状であり、その支持腕は中央部から外周に向かう複数本の切り込みにより形成され、
前記ゴム状弾性膜は、板バネの少なくとも一方の面を覆うことを特徴とする請求項１に記載の噴射弁。
シート面に対する板バネの位置を変更することにより、前記支持腕の弁体への付勢力を調整可能とする板バネ保持部材を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の噴射弁。