(57)【要約】【課題】ノズル先端外周部に弁体と当接する弁座と弁座と当接することで燃料通路を閉じ、弁座から離れることによって燃料通路を形成するように稼働する弁体を備える流量制御弁において、簡単な構造にて多噴孔から噴出させることを可能とした流量制御弁を提供する。【解決手段】  軸方向に移動する弁体と、前記弁体が上流側に移動した場合に着座する弁座と、前記弁体が前記弁座から下流側に移動した場合に前記弁座の下流側で、かつ、前記弁体の外周側に形成される燃料通路と、前記燃料通路の下流側に形成される噴射孔と、を備えた。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に移動する弁体と、
前記弁体が上流側に移動した場合に着座する弁座と、
前記弁体が前記弁座から下流側に移動した場合に前記弁座の下流側で、かつ、前記弁体の外周側に形成される燃料通路と、
前記燃料通路の下流側に形成される噴射孔と、を備えたことを特徴とする流量制御弁。
【請求項２】
ノズル先端部に形成される座部と、前記弁座から離れることによって燃料通路を形成する弁体と、前記ノズル先端部の下流側に形成される複数の噴射孔と、を備え、
１回の噴射において前記弁体の開弁時間と前記弁体の閉弁時間の和が0.5m以下に設定されたことを特徴とする流量制御弁。
【請求項３】
請求項２に記載の流量制御弁において、
前記弁体は前記ノズル先端部より下流側に突出するように構成され、
閉弁時に前記ノズル先端部に形成された前記座部と当接し、
開弁時に前記弁体が下流側に変位し、前記座部より離れた場合に燃料流路が形成され、
前記ノズル先端部に前記複数の噴射孔が形成されるキャップ状部品が取り付けられることを特徴とする流量制御弁。
【請求項４】
請求項２又は３の流量制御弁において、
前記ノズル先端部に前記複数の噴射孔が形成されるキャップ状部品が取り付けられ、
前記キャップ状部品の内径側先端部と開弁時の弁体先端部との間に隙間が形成されることを特徴とする流量制御弁。
【請求項５】
請求項１から４の何れかに流量制御弁において、
前記弁体を駆動する圧電素子を有していることを特徴とする流量制御弁。
【請求項６】
請求項３又は４に流量制御弁において、
前記ノズル先端部に前記キャップ状部品を溶接、接着、ねじ止め、または加締めにより結合することを特徴とする流量制御弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に用いられる流量制御弁であって、電圧又は電流を印可することにより、弁体を引き上げるもしくは押し下げることにより、弁座と流路を形成し、そこから燃料を噴出させる構成の流量制御弁に関する。特に、燃料噴射弁に多く用いる装置である。
【背景技術】
【０００２】
本発明の従来技術の流量制御弁として特許文献１に記載のものがある。この特許文献１には、通電の開始により圧電素子の伸びを直接弁体に伝えて、弁体を押すとき弁体先端部が弁座から離れることにより、燃料流路を形成し、ここから燃料を噴射し、通電が終了すると弁体に備えられたスプリングの力により、弁体は引き戻され、弁座と当接し、燃料流路が閉鎖して燃料噴射を終了する構造を有した流量制御弁について記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３１０１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、圧電素子は電圧を印加すると伸長する構造であるために、弁体を押すことにより燃料を噴射する構造となる。弁体先端は円錐形状が一般的であり、生成される噴霧は傘状噴霧となる。通電により弁体を引き上げて燃料を多噴孔より噴霧する流量制御弁と比較すると、噴霧レイアウトの自由度が少ない。
【０００５】
本発明の目的は、ノズル先端外周部に弁体と当接する弁座と弁座と当接することで燃料通路を閉じ、弁座から離れることによって燃料通路を形成するように稼働する弁体を備える流量制御弁において、簡単な構造にて多噴孔から噴出させることを可能とした流量制御弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために本発明の燃料噴射弁は、軸方向に移動する弁体と、前記弁体が上流側に移動した場合に着座する弁座と、前記弁体が前記弁座から下流側に移動した場合に前記弁座の下流側で、かつ、前記弁体の外周側に形成される燃料通路と、前記燃料通路の下流側に形成される噴射孔と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、流量制御弁の構造を簡略化でき、噴霧を任意に指向できるオリフィスと弁体を構成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施例の燃料噴射弁の全体の断面図を示す。
【図２】本実施例の燃料噴射弁の閉弁状態を示す図である。
【図３】本実施例の燃料噴射弁の開弁状態を示す図である。
【図４】本実施例の圧電素子を説明するための図である。
【図５】本実施例の燃料噴射弁のキャップ部品の固定方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明の構造が多く用いられる燃料噴射弁の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１は、本実施例の燃料噴射弁の全体の断面図を示す。  
弁体２の先端部に通常時（電圧未印加時）閉とする制御弁である。流量制御弁の上方の燃料供給口８から燃料が供給され、二重円管のすきまの流路を流れノズル３と弁体２のすきまから、弁座部へと到達する。駆動素子６は電圧又は電流に比例して伸長する素子である。なお、この駆動素子は、素線を円周上に巻いたコイル等のソレノイドでもよい。この場合は、コイルに通電したときに、磁気吸引力により弁体２を押し下げる構造とする。駆動素子６の下方端部には、弁体２の先端部が当接しており、駆動素子６の動作によりこれを直接動作させる。弁座１はノズル３先端外周部に形成されている。ノズル３の先端部にキャップ部品１２が設けられている。駆動素子６が動作することにより、当接している弁体２が下方に押し下げられ、弁座１から弁体２が離れ、シート部燃料流路１０を形成して、キャップ部品１２に開口している噴射孔１１より燃料を噴射する。通電が終了すると弁体２に設けられたスプリング４の力により弁体２と弁座１が当接し、これにより生じるすきまがシート部燃料流路１０を閉塞し噴射が終了する。
【００１１】
図２は本実施例の燃料噴射弁の閉弁状態を示す図である。キャップ部品１１には１つ以上の第一の噴射孔１１ａあり、これと同心円状に第二の噴射孔１１ｂが開口している。なお、第二の噴射孔１１ｂが開口していな場合もある。尚、第二の噴射孔径は第一の噴射孔径より大きく設定する。駆動素子６に通電されると、弁体２が押し下げられて、隙間が生じて、シート部１０に燃料流路が形成される。燃料はシート部１０より流出してキャップ部品隙間を通り、第一の噴射孔１１ａを通り、同心円状に第二の噴射孔１１ｂより噴射される。が終了すると弁体２に設けられたスプリング４の力により弁体２と弁座１が当接し、これにより生じるすきまがシート部燃料流路１０を閉塞し噴射が終了する。キャップ部品１２には隙間１３を有するために、燃料噴射終了から開始まで期間が長くなると、隙間に滞留している燃料が流出してしまうため、噴射期間の間隔（噴射開始から次の噴射開始までの期間）が0.5ms以下という高周波数での駆動条件が望ましい。
【００１２】
以上のように本実施例の燃料噴射弁は軸方向に移動する弁体２と、弁体２が上流側に移動した場合に着座する弁座１と、弁体２が弁座１から下流側に移動した場合に弁座１の下流側で、かつ、弁体２の外周側に形成される燃料通路（シート部燃料流路１０）と、を備える。そしてさらに燃料通路（シート部燃料流路１０）の下流側に形成される複数の噴射孔と、を備えた。そして１回の噴射において弁体２の開弁時間と弁体２の閉弁時間の和、すなわち噴射期間の間隔が0.5m以下に設定されたことが望ましい。
【００１３】
また弁体２はノズル３の先端部より下流側に突出するように構成され、閉弁時にノズル３の先端部に形成された前記座部と当接する。また開弁時に弁体２が下流側に変位し、座部１より離れた場合に燃料通路（シート部燃料流路１０）が形成され、ノズル３の先端部に複数の噴射孔が形成される中空のキャップ状部品が取り付けられる。
【００１４】
図３は本実施例の燃料噴射弁の開弁状態を示す図である。駆動素子６に通電され、噴射流量に必要なシート部断面積が得られるような、弁体のストローク量１４となるように弁体２が押し下げられた場合、キャップ部品内側底面１５にと弁体先端部２ａに必ずクリアランスを設ける。つまりキャップ状部品の内径側先端部と開弁時の弁体先端部との間に隙間が形成される。これにより、弁体２の変形を防ぎ、安定して燃料を噴射孔１１に流入させることが可能である。
【００１５】
図４は圧電素子を説明するための図である。駆動素子６に圧電素子１６を用いる。流量制御弁を構成している金属部品（例えばステンレス鋼など）より圧電素子１６の構成している部材は線膨張率が小さいものがある。このとき、温度が上昇すると、構成している金属は大きく伸びるが駆動素子６は伸びずに弁体２を押し下げる距離が相対的に短くなり、燃料のシールが出来ずに流出し続ける。そのため、温度が上昇した場合は弁座１と弁対隙間ができないようにダンパー７を設ける。ダンパー７にはシリンダとプランジャからなり、シリンダとプランジャの隙間にはオイルが封入されており、温度が高くなるとオイルが膨張し、シリンダが伸びる。この伸びにより、弁座１と弁体２の隙間が発生しない状態となる。なお、圧電素子１６は防水密閉構造になっている又は耐燃料性がある場合は液中に設置することも可能である。圧電素子１６は動作周期が非常に速いために、低噴射パルスでの駆動が可能であり、小流量で安定して噴射可能となる。
【００１６】
図５は本実施例の燃料噴射弁のキャップ部品の固定方法を示す図である。ノズル３に圧入されたキャップ部品１３は、固定と燃料漏れを防止するために、ノズル段差部３ａに溶接又は接着を行う。燃料圧力が高い場合は、ノズル３の先端部外周とキャップ部品１３の内径にねじ加工を行う。キャップ部品の端面を楔上にして、ノズル側の部品へと食い込ませて密着させて、加締めることにより、燃料の漏れを防ぐ。この場合、キャップ１３とノズル３は硬度差を持つように、材料を選定する。又は、熱処理にて硬度差を有するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００１７】
１  弁座
２  弁体
３  ノズル
４  スプリング
５  金属性シール部材
６  駆動素子
７  ダンパー
８  燃料供給口
９  電圧入力端子
１０  シート部
１０ａ  シート部燃料流路
１１  噴射孔
１１ａ  第一の噴射孔
１１ｂ  第二の噴射孔
１２  キャップ部品
１３  キャップ部品隙間
１４  弁体のストローク量
１５  キャップ部品内側底面
１６  圧電素子
１７  接合箇所
１８  加締め部
【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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