特許ウォッチ

公開番号2025079606
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-22
出願番号2023192393
出願日2023-11-10
発明の名称ガス燃料噴射弁
出願人株式会社デンソー
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類F02M 21/02 20060101AFI20250515BHJP(燃焼機関;熱ガスまたは燃焼生成物を利用する機関設備)
要約【課題】燃料噴射時の応答性を高め、かつガス燃料の大流量化を実現する。
【解決手段】燃料噴射弁10は、固定コア20に対向配置された第1可動コア31を有し、第1可動コア31の移動により連通孔13aを開閉する第1弁30と、固定コア20に対向配置された第2可動コア41を有し、第2可動コア41の移動により噴射孔14aを開閉する第2弁40と、を備える。燃料噴射弁10において、駆動用磁束の発生に伴い第1可動コア31が固定コア20に吸引されることで、第1弁30及び第2弁40が共に開弁側に移動し、第1弁30が第1リフト位置で停止した後に、駆動用磁束により第2可動コア34が固定コア20に吸引されることで、第2弁40が、第1リフト位置よりも弁体リフト量の大きい第2リフト位置まで移動する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ガス燃料を噴射するガス燃料噴射弁（１０）であって、
ガス燃料を通過させる燃料通路（１２）を有するとともに、当該燃料通路を上流側と下流側とに区画する区画部（１３）に設けられた上流側開口（１３ａ）と、前記燃料通路の最下流部に設けられた下流側開口（１４ａ）とを有する本体部（１１）と、
前記本体部に固定された固定コア（２０）と、
前記固定コアに対向配置された第１可動コア（３１）を有し、前記第１可動コアの移動により前記上流側開口を開閉する第１弁（３０）と、
前記固定コアに対向配置された第２可動コア（４１）を有し、前記第２可動コアの移動により前記下流側開口を開閉する第２弁（４０）と、
を備え、
駆動用磁束の発生に伴い前記第１可動コアが前記固定コアに吸引されることで、前記第１弁及び前記第２弁が共に開弁側に移動し、
前記第１弁が第１リフト位置で停止した後に、前記駆動用磁束により前記第２可動コアが前記固定コアに吸引されることで、前記第２弁が、前記第１リフト位置よりも弁体リフト量の大きい第２リフト位置まで移動する、ガス燃料噴射弁。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記駆動用磁束の発生後において、前記第１可動コアと前記固定コアとを通る第１磁束経路で磁気飽和を生じさせ、その磁気飽和により、前記第２可動コアと前記固定コアとを通る第２磁束経路の磁束量を増加させる、請求項１に記載のガス燃料噴射弁。
【請求項３】
前記第１可動コアは中空部を有する筒状をなし、前記中空部に前記第２可動コアが移動可能な状態で収容されており、
前記第１可動コア及び前記固定コアを囲むように、前記駆動用磁束を生じさせるソレノイドコイル（５１）が設けられている、請求項１に記載のガス燃料噴射弁。
【請求項４】
前記駆動用磁束の発生に伴い前記第１可動コアが前記固定コアに吸引される際の当該第１可動コアの移動量は、前記第１可動コアの移動後、前記第２可動コアが前記固定コアに吸引される際の当該第２可動コアの移動量よりも小さい、請求項１に記載のガス燃料噴射弁。
【請求項５】
前記第１弁を閉弁側に付勢する第１バネ（３４）と、
前記第２弁を閉弁側に付勢する第２バネ（４５）と、を備え、
前記駆動用磁束により前記固定コアに対して前記第１可動コアと前記第２可動コアとが吸引されている状態から前記駆動用磁束を消失させる際に、前記第１弁及び前記第２弁のうち第１弁が、前記第１バネの付勢力により閉弁位置に先に戻り、当該第１弁が閉弁位置に戻った後に、前記第２弁が、前記第２バネの付勢力により閉弁位置に戻る、請求項１～４のいずれか１項に記載のガス燃料噴射弁。
【請求項６】
前記第１可動コアは中空部を有する筒状をなし、前記中空部に前記第２可動コアが移動可能な状態で収容されており、
前記第２弁は、前記第２可動コアに一体に設けられた弁体（４２）が前記本体部の外側に移動することで開弁状態となる外開弁であり、
前記第１弁の開弁状態において、前記中空部に通じかつ前記第２可動コアの前記弁体とは反対側に面する背後空間にガス燃料が流入する一方、前記第１弁が開弁から閉弁に移行することで、前記背後空間が前記第１弁により閉鎖された閉空間となる、請求項５に記載のガス燃料噴射弁。
【請求項７】
前記駆動用磁束により前記固定コアに対して前記第１可動コアと前記第２可動コアとが吸引されている状態において、前記第１可動コアと前記固定コアとの間の離間距離が、前記第２可動コアと前記固定コアとの間の離間距離よりも大きい、請求項５に記載のガス燃料噴射弁。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
この明細書における開示は、ガス燃料噴射弁に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
直噴式ガスエンジンに用いられるガス燃料噴射弁として、例えば特許文献１に記載のガス調量弁が知られている。この特許文献１には、ガス調量弁の構成として、ガス室の流入開口を開放させる弁部材と、その弁部材の下流側、具体的には弁部材とガス室の流出開口との間に設けられた遮断弁とを有し、上流側の弁部材が、電磁石の磁気吸引力により開弁側に移動するとともに、下流側の遮断弁が、弁部材の開放後における圧力バランスにより開弁側に移動する構成が開示されている。また、特許文献１には、上流側の弁部材が電磁石の磁気吸引力により開弁側に移動する際において、弁部材に機械的に連動して下流側の遮断弁が開弁側に移動する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特表２０２３－５１３０６５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、上記特許文献１のガス調量弁において、上流側の弁部材が電磁石の磁気吸引力により開弁するとともに、下流側の遮断弁が弁部材の開放後における圧力バランスにより開弁する構成では、上流側の弁部材が開弁した後に下流側の遮断弁が開弁するまでに遅れが生じる。そのため、噴射指令に対する燃料噴射の遅延が大きくなることが懸念される。また、上流側の弁部材と下流側の遮断弁とが一体的に開弁する構成では、上流側の弁部材のリフト量と下流側の遮断弁のリフト量とが一致する。そのため、ガス燃料の大流量化を図ることが困難になる。
【０００５】
本開示は、上記事情に鑑みてなされたものであり、燃料噴射時の応答性を高め、かつガス燃料の大流量化を実現することができるガス燃料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】
【０００６】
本開示は、
ガス燃料を噴射するガス燃料噴射弁であって、
ガス燃料を通過させる燃料通路を有するとともに、当該燃料通路を上流側と下流側とに区画する区画部に設けられた上流側開口と、前記燃料通路の最下流部に設けられた下流側開口とを有する本体部と、
前記本体部に固定された固定コアと、
前記固定コアに対向配置された第１可動コアを有し、前記第１可動コアの移動により前記上流側開口を開閉する第１弁と、
前記固定コアに対向配置された第２可動コアを有し、前記第２可動コアの移動により前記下流側開口を開閉する第２弁と、
を備え、
駆動用磁束の発生に伴い前記第１可動コアが前記固定コアに吸引されることで、前記第１弁及び前記第２弁が共に開弁側に移動し、
前記第１弁が第１リフト位置で停止した後に、前記駆動用磁束により前記第２可動コアが前記固定コアに吸引されることで、前記第２弁が、前記第１リフト位置よりも弁体リフト量の大きい第２リフト位置まで移動するものとしている。
【０００７】
上記構成のガス燃料噴射弁は、燃料通路を上流側と下流側とに区画する区画部に設けられた上流側開口を開閉する第１弁と、燃料通路の最下流部に設けられた下流側開口を開閉する第２弁とを備える。そして、ガス燃料の噴射時において、駆動用磁束の発生に伴い第１可動コアが固定コアに吸引されることで、第１弁及び第２弁が共に開弁側に移動するとともに、第１弁及び第２弁が第１リフト位置で停止した後に、駆動用磁束により第２可動コアが固定コアに吸引されることで、第２弁が、第１リフト位置よりも弁体リフト量の大きい第２リフト位置まで移動するものとなっている。
【０００８】
ここで、下流側開口（すなわち噴射孔）を開閉する第２弁は、開弁当初において、固定コアに対する第１可動コアの吸引により第１弁と共に一体で開弁側に移動し、引き続いて、固定コアに対する第２可動コアの吸引により第２弁のみでさらに開弁側に移動する。つまり、第２弁は、第１可動コア及び第２可動コアが段階的に磁気吸引されることで、高応答で開弁動作する。また、第２弁は、２段階でリフト動作することで、１段リフトの構成に比べて下流側開口（噴射孔）の最大開度を大きくし、ひいては燃料体積の大きいガス燃料の大流量化が可能になっている。この場合、１段リフトの構成で噴射孔の最大開度を大きくしようとすると、駆動用磁束を発生させるソレノイドコイルの大型化が強いられる等の不都合が懸念されるが、かかる不都合を抑制できる。その結果、燃料噴射時の応答性を高め、かつガス燃料の大流量化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
燃料噴射弁の縦断面図。
燃料噴射弁の横断面図。
固定コアと各可動コアとの関係を示す説明図。
燃料噴射弁の開弁時における動作を説明するための図。
燃料噴射弁の開弁時における動作を説明するための図。
燃料噴射弁の閉弁時における動作を説明するための図。
燃料噴射弁の構成例を示す縦断面図。
燃料噴射弁の開閉時において第１弁及び第２弁のリフト量の変化と噴射率の変化とを示すタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本開示に係るガス燃料噴射弁を具体化した一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態のガス燃料噴射弁は、水素、ＣＮＧ（Compressed Natural Gas）、ＬＮＧ（Liquefied Natural Gas）等のガス燃料を使用する直噴式ガスエンジン（内燃機関）に適用されるものとなっており、ガス燃料噴射弁によりガスエンジンの燃焼室内にガス燃料が直接噴射される。ガスエンジンは、例えば車載エンジンである。本実施形態においてガス燃料噴射弁を備える燃料噴射システムは、数ＭＰａ程度に圧縮されたガス燃料が燃料噴射弁から燃焼室内に噴射される、いわゆる低圧直噴システムとなっている。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許