(57)【要約】【課題】ノズル孔での定常波の発生を防ぐようにして，静粛なガス燃料用噴射弁を提供する。【解決手段】内部をガス燃料通路６とすると共に弁体１５を収容する弁ハウジング２の前端部に単一のノズル部材１１を固設し，このノズル部材１１に，ガス燃料通路６に臨む弁座１３と，この弁座１３の中心部を貫通していて，弁体１５及び弁座１３の協働により開閉される弁孔４５と，この弁孔４５の出口に連なる，それより小径の絞り孔４６と，この絞り孔４６の出口に連なる，それより大径のノズル孔４８と，絞り孔４６及びノズル孔４８間を接続するテーパ孔４９とを形成したガス燃料用噴射弁において，絞り孔４６及びノズル孔４８を，これらが相互に偏心するように配置した。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部をガス燃料通路（６）とすると共に弁体（１５）を収容する弁ハウジング（２）の前端部に単一のノズル部材（１１）を固設し，このノズル部材（１１）に，前記ガス燃料通路（６）に臨む弁座（１３）と，この弁座（１３）の中心部を貫通していて，弁体（１５）及び弁座（１３）の協働により開閉される弁孔（４５）と，この弁孔（４５）の出口に連なる，それより小径の絞り孔（４６）と，この絞り孔（４６）の出口に連なる，それより大径のノズル孔（４８）と，前記絞り孔（４６）及びノズル孔（４８）間を接続するテーパ孔（４９）とを形成したガス燃料用噴射弁において，
前記絞り孔（４６）及びノズル孔（４８）を，これらが相互に偏心するように配置したことを特徴とするガス燃料用噴射弁。
【請求項２】
請求項１記載のガス燃料用噴射弁において，
前記テーパ孔（４９）の傾斜角度をθとしたとき，
０°＜θ≧１５°・・・・・・・・（１）
上記（１）式を満足させるように前記テーパ孔（４９）を形成したことを特徴とするガス燃料用噴射弁。
【請求項３】
請求項１記載のガス燃料用噴射弁において，
前記絞り孔（４６）の内径をＤ１，同絞り孔（４６）の長さをＬ１，前記ノズル孔（４８）の内径をＤ２，同ノズル孔（４８）の長さをＬ２としたとき，
Ｌ１／Ｄ１＞１・・・・・・・・・（２）
１＜Ｄ２／Ｄ１≧１．２・・・・・（３）
上記（２）及び（３）式を満足させるように前記絞り孔（４６）及び前記ノズル孔（４８）を形成したことを特徴とするガス燃料用噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，ＣＮＧ，ＬＰＧ等の天然ガスを燃料として内燃機関に供給するガス燃料用噴射弁に関し，特に，内部をガス燃料通路とすると共に弁体を収容する弁ハウジングの前端部に単一のノズル部材を固設し，このノズル部材に，前記ガス燃料通路に臨む弁座と，この弁座の中心部を貫通していて，弁体及び弁座の協働により開閉される弁孔と，この弁孔の出口に連なる，それより小径の絞り孔と，この絞り孔の出口に連なる，それより大径のノズル孔と，前記絞り孔及びノズル孔間を接続するテーパ孔とを形成したガス燃料用噴射弁の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
かゝるガス燃料用噴射弁は，下記特許文献１に開示されるように既に知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３０３６８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のこの種のガス燃料用噴射弁では，弁体の開弁時，ガス燃料通路内の高圧のガス燃料が弁座を通過し，絞り孔で流量を計量された後，ノズル孔からエンジンに供給されるが，従来のものでは，絞り孔及びノズル孔間での流路断面積の変化が急激であるため，ガス燃料が絞り孔からノズル孔へ急速に移るとき，絞り孔及びノズル孔間の境界部で流れの剥離現象が生じ，この剥離現象が音源となって音波がノズル孔に伝播し，ノズル部材の固有振動数との相互作用により共振現象が起こり，これがユーザの耳触りなノイズの一因となる。
【０００５】
特に，絞り孔及びノズル孔が同軸上に配置されていたため，前記剥離現象部，即ち音源からノズル孔への入射波と，ノズル孔の出口からの反射波とが前記剥離現象部で重なり合ってノズル孔で定常波をつくり，これが前記共振現象を助長させていた。
【０００６】
本発明は，かゝる事情に鑑みてなされたもので，ノズル孔での定常波の発生を防ぐようにして，静粛なガス燃料用噴射弁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために，本発明は，内部をガス燃料通路とすると共に弁体を収容する弁ハウジングの前端部に単一のノズル部材を固設し，このノズル部材に，前記ガス燃料通路に臨む弁座と，この弁座の中心部を貫通していて，弁体及び弁座の協働により開閉される弁孔と，この弁孔の出口に連なる，それより小径の絞り孔と，この絞り孔の出口に連なる，それより大径のノズル孔と，前記絞り孔及びノズル孔間を接続するテーパ孔とを形成したガス燃料用噴射弁において，前記絞り孔及びノズル孔を，これらが相互に偏心するように配置したことを第１の特徴とする。
【０００８】
また，本発明は，第１の特徴に加えて，前記テーパ孔の傾斜角度をθとしたとき，
０°＜θ≧１５°・・・・・・・・（１）
上記（１）式を満足させるように前記テーパ孔を形成したことを第２の特徴とする。
【０００９】
さらに，本発明は，第１の特徴に加えて，前記絞り孔の内径をＤ１，同絞り孔の長さをＬ１，前記ノズル孔の内径をＤ２，同ノズル孔の長さをＬ２としたとき，
Ｌ１／Ｄ１＞１・・・・・・・・・（２）
１＜Ｄ２／Ｄ１≧１．２・・・・・（３）
上記（２）及び（３）式を満足させるように前記絞り孔及び前記ノズル孔を形成したことを第３の特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の第１の特徴によれば，テーパ孔４７は，ノズル孔に対して所定量偏心しているので，テーパ孔４７の内周面の，上記偏心方向で対向する部分では，テーパ孔４７の軸方向に一定距離オフセットすることになり，これら対向部分から，ガス燃料の流れの剥離に起因した音波が発生すると，これら対向部分からノズル孔に伝播される入射波間に位相のずれが生じ，それらの干渉により定常波の発生を防ぐことができ，ノズル孔からのノイズの放射を効果的に抑えることができ，静粛なガス燃料用噴射弁の提供に寄与し得る。
【００１１】
本発明の第２の特徴によれば，前記（１）式を満足させることにより，テーパ孔がガス燃料を絞り孔からノズル孔へ，剥離を抑えながらスムーズに受け渡すことができ，ノズル孔内でのノイズの発生をより効果的に防ぐことができる。
【００１２】
本発明の第３の特徴によれば，前記（２）式を満足させることにより，絞り孔でのガス燃料の流れを整流化し，燃料流量の計量を安定化させると共に，絞り孔からノズル孔へ移行する際，流れの剥離現象を極力抑えることができ，また前記（３）式を満足させることにより，ガス燃料が絞り孔からノズル孔へ移行する際，流れの剥離現象，延いてはキャビテーションを効果的に抑えることができ，ノズル孔内でのノイズの発生を一層効果的に防ぎことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例に係るガス燃料用噴射弁の縦断面図。
【図２】図１の２部拡大図。
【図３】テーパ孔の傾斜角度とノイズ音圧との関係のテスト結果を示す線図。
【図４】ノズル孔径の絞り孔径に対する比とノイズ音圧との関係のテスト結果を示す線図。
【図５】従来のガス燃料用噴射弁におけるノイズ発生メカニズムの説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施の形態を，添付図面に示す本発明の好適な実施例に基づいて以下に説明する。
【００１５】
先ず，図１及び図２に示す本発明の第１実施例の説明より始める。
【００１６】
図１において，本発明に係るガス燃料用噴射弁Ｉは，円筒状の第１ハウジング部３と，この第１ハウジング部３の後端のフランジ３ａに前端部がかしめ結合される，第１ハウジング部３より大径の円筒状の第２ハウジング部４と，この第２ハウジング部４の後端壁４ａに一体に連設される，第２ハウジング部４より小径の円筒状の第３ハウジング部５とからなる弁ハウジング２を備えており，この弁ハウジング２内はガス燃料通路６とされる。第１〜第３ハウジング部３〜５は何れも磁性材で構成される。
【００１７】
第１ハウジング部３は，その前端に開口する取り付け孔８と，その後端に開口する，取り付け孔８より大径で且つ長い案内孔９とが同軸状に形成されており，取り付け孔８には，環状シム１０と円板状のノズル部材１１とが順次嵌合されると共に，第１ハウジング部３の前端縁の内方へのかしめにより固着される。その際，ノズル部材１１の外周には，取り付け孔８の内周面に密接する環状のシール部材１２が装着される。環状シム１０は，その厚みの選定によりノズル部材１１の嵌合位置を調整するものである。
【００１８】
図２に示すように，ノズル部材１１には，ガス燃料通路６に臨む弁座１３と，この弁座１３の中心部を貫通する弁孔４５と，この弁孔４５の出口に連なる，それより小径の絞り孔４６と，この絞り孔４６の出口にテーパ孔４７を介して連なる，絞り孔４６より大径のノズル孔４８とが設けられる。
【００１９】
その際，テーパ孔４７及びノズル孔４８は，それらの軸線Ａ１，Ａ２が相互に所定量ｅ偏心するように配置される。その所定量ｅとは，ノズル孔４８で後述する定常波の発生抑制をもたらす量である。
【００２０】
さらに，上記テーパ孔４７の傾斜角度をθ，上記絞り孔４６の内径をＤ１，同絞り孔４６の長さをＬ１，上記ノズル孔４８の内径をＤ２，同ノズル孔４８の長さをＬ２としたとき，
０°＜θ≧１５°・・・・・・・・（１）
Ｌ１／Ｄ１＞１・・・・・・・・・（２）
１＜Ｄ２／Ｄ１≧１．２・・・・・（３）
上記（１）（２）及び（３）式を満足させるように，前記絞り孔４６及び前記ノズル孔４８は形成される。
【００２１】
再び図１において，一方，前記案内孔９には弁体１５が摺動可能に収容，保持される。この弁体１５は前端側からフランジ部１６，短軸部１７1 ，第１ジャーナル部１８1 ，長軸部１７2 及び第２ジャーナル部１８2 を同軸状に一体に連ねてなるプランジャ１９と，上記フランジ部１６の前端面に焼き付けて結合されるゴム製の着座部材２０とで構成され，この着座部材２０が前記弁座１３に着座したり離座することで前記弁孔４５を開閉することができる。プランジャ１９は，可動コアを兼ねるべく磁性材製とされる。
【００２２】
上記プランジャ１９において，短軸部１７1 及び長軸部１７2 は，第１及び第２ジャーナル部１８1 ，１８2 よりも充分小径に形成され，第１及び第２ジャーナル部１８1 ，１８2 は，共に案内孔９に摺動自在に支承される。
【００２３】
第２ハウジング部４にはコイル組立体２３が収容される。このコイル組立体２３は，ボビン２４と，このボビン２４の外周に巻装されるコイル２５と，このコイル２５をボビン２４に埋封する樹脂モールド部２６とからなっており，ボビン２４と前記第１ハウジング部３のフランジ３ａとの間には環状のシール部材２７が介装される。
【００２４】
第２ハウジング部４の後端壁４ａには，ボビン２４の内周面に嵌合する円筒状の固定コア２９が一体に形成されており，それらの嵌合部をシールするシール部材２８がボビン２４及び固定コア２９間に介装される。前記プランジャ１９は，その後端部をボビン２４内に突入させて，固定コア２９の前端面に対向させている。
【００２５】
プランジャ１９には，その後端面からフランジ部１６の手前で終わる縦孔３０と，この縦孔３０を，短軸部１７1 の外周面に連通する複数の横孔３１…とが設けられる。その際，縦孔３０の途中には，固定コア２９側を向いた環状のばね座３２が形成される。
【００２６】
一方，固定コア２９から第３ハウジング部５の前半部に亙り，それらの中心部には，前記縦孔３０と連通する支持孔３５が形成され，また第３ハウジング部５の後半部には，上記支持孔３５に連なる，それより大径の入口孔３６が設けられる。支持孔３５には，弁体１５を弁座１３側に付勢する戻しばね３３を前記ばね座３２との間で支持するパイプ状のリテーナ３７が挿入され，その挿入深さを加減して戻しばね３３のセット荷重を調整した後，リテーナ３７は，第３ハウジング部５の外周からのかしめにより第３ハウジング部５に固着される。符号３８は，そのかしめ部を示す。入口孔３６には，燃料フィルタ３９が装着される。第３ハウジング部５の後端部にはガス燃料分配管（図示せず）が接続され，入口孔３６にガス燃料が分配されるようになっている。前記ノズル部材１１には，エンジンの適所にノズル孔４８からの噴射燃料を誘導するガス燃料導管５０が接続される。
【００２７】
第２ハウジング部４の後端部から第３ハウジング部５の前半部に亙り，それらの外周面を覆うと共に，一側にカプラ４０を一体に備える樹脂モールド部４１が形成され，そのカプラ４０は，前記コイル２５に連なる通電用端子４２を保持する。
【００２８】
また弁体１５の後端面には，固定コア２９の前端面に対向するゴム製で環状のクッション部材５２が焼き付けにより接合される。
【００２９】
次に，この実施例の作用について説明する。
【００３０】
コイル２５の消磁状態では，弁体１５は，戻しばね３３の付勢力により前方に押圧され，着座部材２０を弁座１３に着座させている。この状態では，図示しないガス燃料タンクから分配管に送られたガス燃料は，弁ハウジング２の入口孔３６に流入して燃料フィルタ３９で濾過され，そしてパイプ状のリテーナ３７内部，弁体１５の縦孔３０及び横孔３１…を通って案内孔９内に待機する。
【００３１】
コイル２５を通電により励起すると，それにより生ずる磁束が固定コア２９，第２ハウジング部４及びフランジ３ａ，弁体１５を順次走り，その磁力により弁体１５が戻しばね３３のセット荷重に抗して固定コア２９に吸引され，弁体１５のゴム製のクッション部材５２が固定コア２９の前端面に当接することで，着座部材２０の弁座１３に対する開き限界が規制される。
【００３２】
こうして，弁体１５が開弁すると，案内孔９に待機していたガス燃料が弁座１３を通過し，絞り孔４６で流量を計量された後，テーパ孔４７を経てノズル孔４８へと急速に流れ，ガス燃料導管５０を通してエンジンに供給される。
【００３３】
このとき，テーパ孔４７の内面に対してガス燃料の流れの剥離が生じ，それに起因した音波が発生したとする。そのテーパ孔４７は，ノズル孔４８に対して所定量ｅ偏心しているので，テーパ孔４７の内周面の，上記偏心方向で対向する部分４７ａ，４７ｂでは，テーパ孔４７の軸方向に一定距離ｓオフセットすることになり，これら対向部分４７ａ，４７ｂからノズル孔４８に伝播される入射波ａ，ｂ間に一定距離ｓ分の位相ずれが生じ，それらの干渉により定常波の発生を防ぐことができ，ノズル孔４８からのノイズの放射を効果的に抑えることができる。したがって，ノズル孔４８内でのノイズの発生を防ぎ，静粛なガス燃料用噴射弁Ｉの提供に寄与し得る。
【００３４】
しかも，テーパ孔４９の傾斜角度θは，前記（１）式，即ち０°＜θ≧１５°を満足させるように設定されるので，テーパ孔４９でのガス燃料の流れの剥離を生じさせ難くし，ノイズの発生をより抑えることができる。
【００３５】
図３は，前記θと，ノズル部材１１の出口で測定したノイズ音圧との関係を調べてテスト結果を示す。そのテスト結果から明らかなように，音圧は，θが０°〜１５°の範囲では極めて低いが，θが１５°を超えると急に上昇する。即ち，θが０°〜１５°の範囲では，テーパ孔４９がガス燃料を絞り孔４６からノズル孔４８へ，剥離を殆ど生じさせずにスムーズに受け渡すことで音圧が極めて低く，テーパ孔４９が１５°を超えると，テーパ孔４９のスムーズな誘導機能が失われて流れの剥離を生じ，ノイズ音圧を高めることになる。またθ＝０°では，絞り孔４６の計量機能が失われる。前記（１）式は，このテスト結果を根拠としている。
【００３６】
さらに，絞り孔４６及び前記ノズル孔４８は，前記（２）式，即ちＬ１／Ｄ１＞１を満足させるように形成されるので，絞り孔４６でのガス燃料の流れを整流化し，燃料流量の計量を安定化させると共に，テーパ孔４７で生じる流れの剥離現象を極力抑えることができる。
【００３７】
さらにまた，絞り孔４６及び前記ノズル孔４８は，前記（３）式，即ち１＜Ｄ２／Ｄ１≧１．２を満足させるように形成されるので，テーパ孔４７で生じる流れの剥離現象，延いてはキャビテーションを効果的に抑えることができる。
【００３８】
図４は，前記Ｄ２／Ｄ１と，ノズル部材１１の出口で測定したノイズ音圧との関係を調べてテスト結果を示す。そのテスト結果から明らかなように，ノイズ音圧は，Ｄ２／Ｄ１が１．０〜１．２の範囲では比較的低いが，Ｄ２／Ｄ１が１．２を超えると上昇する。またＤ２／Ｄ１＝１では，絞り孔４６の計量機能が失われる。上記（３）式は，このテスト結果を根拠としている。
【００３９】
尚，図４中，前実施例と同様構成の部分には，それと同一の参照符号を付して，重複する説明を省略する。
【００４０】
本発明は上記実施例に限定されるものではなく，その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。
【符号の説明】
【００４１】
Ｉ・・・・・ガス燃料用噴射弁
ｅ・・・・・テーパ孔及びノズル孔間の偏心量
２・・・・・弁ハウジング
６・・・・・ガス燃料通路
１１・・・・ノズル部材
１３・・・・弁座
１４・・・・ノズル孔
１５・・・・弁体
４５・・・・弁孔
４６・・・・絞り孔
４７・・・・テーパ孔
４８・・・・ノズル孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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