【発明の詳細な説明】
衝撃部材とソレノイドとを備えた液体噴霧用弁装置
本発明は液体を小さな液滴に噴霧するための弁装置に関する。
液体を非常に小さな液滴にて噴霧する上で、噴霧の実質的部分が非常に狭い所
定のサイズ内に収まることは、多くの適用において非常に重要である。例えば、
吸引すべき液体の薬剤は効果を発揮させるために、上記のような小さな液滴に、
好ましくはフロンその他の気体推進剤を使用することなく噴霧しなければならな
い。更に、燃焼室内に、或いは、内燃エンジンや炉その他の燃焼室の吸気に噴射
される液体燃料は、また、その実質的な完全燃焼を確実にするために小さな液滴
に噴霧しなければならない。
問題となるタイプの液体噴霧弁は、例えば、EP-A-0036617，EP-B-0234642，EP
-B-0334018，WO 90/03512，US-A-4798188 に開示されている。
本発明は、液体を非常に小さな液滴に噴霧する液体噴霧弁装置を、噴霧された
液滴の主要な部分のサイズが狭い範囲分布を有するように改良することを目的と
している。
本発明は、液体を小さな液滴に噴霧するための弁装置において、環状の弁座が
形成されたハウジングと、弁座の下流方向に拡開する環状表面部を有する弁体で
あって、弁体が開放位置と閉鎖位置との間でハウジングに対して移動可能に設け
られており、開放位置において環状のノズル開口部が環状の拡開する表面部と弁
座との間に形成され、閉鎖位置において拡開する表面部が弁座に液密に係合する
ように構成された弁体と、弁体を開放位置と閉鎖位置との間で動作
させる手段と、液滴の所望のサイズ、かつ／または噴霧量を得るように弁体の動
作を制御する制御手段とを具備する弁装置を要旨とする。
噴霧すべき液体が、前記装置のノズル開口部に大気圧よりも高い圧力で供給さ
れ、弁体に往復動作または振動が与えられ、弁装置が短時間の開閉動作を行うよ
うに制御されると、弁体が開放位置に移動するたびに、少量の噴射されるべき液
体が多数の小さな液的に分割される。
好ましくは、弁体は、動作可能に取り付けられた弁体の固有振動数以外の振動
数で振動させられるのみならず、その開放位置と閉鎖位置との間の往復動作また
は振動動作は、所望の液滴のサイズと噴霧量が得られるように制御手段により制
御される。
制御手段は、好ましくは、弁体の行程が所望の液滴サイズと比較して相対的に
長くなるように、弁体の閉鎖位置と開放位置との間の往復動作を制御しなければ
ならない。本発明によれば、弁体が開放位置にあるとき、弁体の拡開する表面部
と弁座との間に形成される環状のノズル開口部の幅は、好ましくは、発生する液
滴の所望の直径の平均値（数分布において）より実質的に大きく形成される。弁
体が開放位置にあるときのノズル開口部の最小幅は、所望の液滴直径の平均値の
３から２０倍、好ましくは、５から１０倍である。
ノズル開口部の相対的に大きな流路面積が、液体の摩擦力によるエネルギ損失
を低減する。こうした流体エネルギの損失は、弁座を相対的に鋭利な環状縁部、
例えば０．２ｍｍより小さな幅、好ましくは０．１ｍｍよりも小さな幅を有する
環状縁部にて形成することによっても低減される。こうした鋭利な縁部または狭
い環状の弁座により、厳格な液密を得るために必要な閉鎖圧力も低減される。
弁体が開放位置にある間にノズル開口部から噴出される液体は、
円錐台形状に拡開する表面部に沿って膜状の液体として移動する。こうした液体
が円錐台形状の表面部の先端の周囲を通過し、大きな液体を形成することを防止
するために、弁体は、更に、収縮する表面部を有している。この収縮する表面部
は、拡開する表面部の下流に延びると共に、好ましくは、弁体の下流側先端に先
端点を形成している。円錐台形状の拡開する表面部と円錐形状の収縮する表面部
との間に環状の縁部が好ましく形成される。
環状のノズル開口部から噴射された液体は中空の液体フィルムを形成する。
中空の液体フィルムの直径を大きくして、中空の液体フィルムが潰れることを
抑制するために、好ましくは、弁座の直径は相対的に大きな値が選択される。と
言うのは、中空の液体フィルムが潰れると、望ましくない相対的に大きな液滴が
形成されるからである。然しながら、反対に、往復動作する弁体は可能な限り軽
量に形成することが望ましい。両者を勘案して、弁座の直径は１から５ｍｍ、好
ましくは、２．５から３ｍｍとする。
拡開する表面部と収縮する表面部との間に形成された環状の縁部の直径は、弁
座と拡開する表面部との間の液密を得るために、弁座の直径よりも大きくなけれ
ばならない。本発明によれば、拡開する表面部と収縮する表面部との間に形成さ
れた環状の縁部の直径は、０．３から１ｍｍ、好ましくは、環状のノズル開口部
の外径よりも大きな０．５ｍｍとする。
円錐台形状の拡開する表面部により形成される角度は、環状の弁座にくい込む
ことを防止するために、所定の最小値よりも大きくなければならない。拡開する
表面部により形成される角度は２６から５０度、好ましくは、３２から４０度、
例えば約３６度とする。収縮する表面部は、６０から１２０度、好ましくは、９
０度の角度を
形成する円錐形とすることができる。本発明による弁装置は、更に、噴霧すべき
液体を大気圧よりも高い圧力、２００から７００ｋＰａ、好ましくは、３００か
ら４００ｋＰａの圧力にて弁ハウジングに供給するための液体供給手段を具備し
ていてもよい。
原理的には弁体は、適切な機械的または電気的動作手段により、その閉鎖位置
と開放位置との間で動作させることができる。然しながら、好ましい実施例では
、弁体を動作させる動作手段は電磁的手段を具備している。弁体が完全に開放位
置に到達するまで、ノズル開口部を通過する液体の流れが殆ど開始されないよう
に、弁体が、その閉鎖位置から開放位置に急速に移動することが重要である。こ
うした急速開放動作を得るために、動作手段は、更に、第１の衝撃部材を具備す
ることができる。この第１の衝撃部材は、電磁的手段により加速され弁体に衝撃
荷重を与え、そして、これにより弁体は急速に開く。次いで、弁体は、例えば、
電磁的手段により所望の時間開放位置に保持される。望ましい場合には、動作手
段は、更に第２の衝撃部材を具備することができる。この第２の衝撃部材は、前
記電磁的手段により加速され、弁体の開放位置から閉鎖位置への急速な動作が得
られるように、弁体に衝撃荷重を与える。
然しながら、好ましい実施例では、弁体はバネ手段により閉鎖位置に向けて付
勢される。すなわち、電磁的手段による開放位置への付勢が終了したとき、バネ
の影響により弁体は閉鎖位置に復帰する。
弁体が完全に開いている時間を低減すると共に、弁体の開放速度と閉鎖速度を
高い値に選定することにより、液体の噴霧効果が改善される。弁体が高速で開く
ことにより、弁体の開放位置からの反動が生じ、この反動により、動作手段によ
り弁体に与えられる駆動力を増加させることなく、劇的に弁体の閉鎖動作速度が
増加する。
好ましくは、動作手段は、０．５ｍ／ｓｅｃを超過する平均速度
で弁体を閉鎖位置から開放位置に移動させる。
液体の望ましい噴霧は、更に、弁ハウジング内部、および／または、外部にお
いて液体に超音波振動を与える振動手段により改善される。こうした超音波振動
は、例えば、弁体のステム部、弁体の拡開する表面部、弁体の収縮する表面部、
弁座、および／または、弁座の内側の弁室を形成する他のハウジング部品に与え
ることができる。超音波振動を発生させる振動手段は、例えば、ピエゾセラミッ
クスを含む従来のタイプにより構成することができる。
弁座と、これと協働する弁体の拡開する表面部との間に厳格な液密を得るため
に、こうした関連する部品は非常に円滑で、好ましくは、０．４μｍより小さな
Ｒａ値（表面粗度）を有している。更に、協働する表面は、完全に円形の断面形
状を有していること、すなわち、環状のノズル開口部の幅（つまり、弁座と弁体
の拡開する表面部との間に形成される通路の最小幅）が、ノズル開口部の周方向
に沿って非常に一様であることが重要である。
弁体が開放位置にあるときノズル開口部の幅が望ましく一様になるように、弁
体は、該弁体が弁座の中心軸に沿って正確に移動できるように取り付けられなけ
ればならない。弁体のステム部は、適当な方法にて、例えば、支承手段、および
／または、薄膜またはダイヤフラムにより取り付けられ、かつ、弁体のステム部
は、弁体の開放位置を決定するように、弁ハウジングに形成された相補形の表面
に当接、係合する当接面を有することができる。上記２つの表面は、ノズル開口
部に対して弁体を確実に位置決めするように形成される。当接面と、これに対し
て相補形の表面は、例えば、相補形の円錐または円錐台形状の表面とすることが
できる。
弁装置の開放位置にある弁体の、拡開する表面部に形成される液体フィルムの
均一性を改善するために、弁装置は、更に、弁座を通
過する液体に、弁座および弁体の拡開する表面部の中心軸まわりの回転動作を与
える手段を弁座の上流側に設けることができる。こうした回転動作を与える手段
は、少なくとも１つの実質的に直線状の液体供給通路またはチャンネルを含むこ
とができる。この液体供給通路は、弁体の長手の軸線に対して概ね直角に、かつ
、長手の軸線に向けて内方に向けられ、そこから僅かに横断方向に間隔を以て形
成されている。
本発明は、また、上記の弁装置の作用を制御する方法に関する。本発明によれ
ば、噴霧された液体の液滴の平均サイズ、および／または、噴霧された液体の噴
霧量は、弁体の動作の周波数、動作数または動作パルス、行程、弁体の往復動作
の開放時間かつ／または閉鎖時間を制御することにより制御される。既に説明し
たように、弁体の開放動作、および、好ましくは閉鎖動作が相対的に急速となる
ように、弁体の動作を制御することにより、液滴の平均サイズが小さくなる。更
に、液滴の平均サイズは、また、振動する弁体の動作の振幅または行程によって
も影響される。そして、既述したように、振幅は、ノズル開口部が所望の液滴の
直径の３から２０倍、好ましくは５から１０倍となるように設定される。弁体の
開放時間にノズルから噴出された液体の噴霧量は相対的に一定であるので、所望
の噴霧量を得るために、弁体の開放動作の必要回数を得るように、ある時間に対
してある特定の周波数においてノズルを操作することにより所望の噴霧量が得ら
れる。
弁装置が、例えば、内燃エンジンの燃焼室へ燃料を噴射するための燃料噴射弁
装置である場合には、弁装置の作用態様は、起動モードから定常モードへ適宜に
シフトされる。起動モードでは、相対的に小さな液滴が噴射され、定常モードで
はより大きな液滴が噴射される。冷えた内燃エンジンが起動する時には、液滴が
簡単に蒸発す
るように、液体燃料が雲状に噴霧されることが重要である。内燃エンジンが所定
の時間作動して暖まると、弁装置は、より大きな液滴をエンジンの暖まった吸気
弁に向けて噴射し、これにより大きな液滴が蒸発し吸気弁が冷却される。
以下、添付図面を参照して本発明を更に説明するが、添付図面において、
図１は、本発明によるノズルを実施したプロトタイプの吸引器の平面図である
。
図２は、本発明によるノズルを実施したプロトタイプの吸引器の側面図である
。
図３は、本発明による噴霧ノズルまたは弁装置の第１の実施例の拡大断面図で
ある。
図４は、ノズルの変形実施例の一部の断面図である。
図５は、噴霧ノズルを制御する電子制御回路の線図である。
図６は、本発明による弁装置の大２の実施例の長手方向断面図である。
図１、２に示す吸引器は噴霧ノズル装置１０を具備している。噴霧ノズル装置
は、噴出口１２を備えた吸引器ハウジング１１内に配設されており、噴霧された
液体の薬剤がノズル装置から噴出口１２を通過して噴出される。この吸引器は手
持ち式の装置であり、加圧された液体の薬剤をノズル装置１０に供給するための
液薬剤供給源と、ノズル装置に駆動電力を供給するための電池その他の電源とを
内蔵している。代替的に、ハウジング１１内に設けられた薬剤容器を加圧するた
めに、供給管路１４によりハウジング１１内のノズル装置１０を外部の加圧され
た空気またはガス源に接続すると共に、
電源、制御ケーブル１５によりノズル装置を外部の電源および制御装置に接続し
てもよい。
図３に示すように、ノズル装置１０はノズルハウジング１６を具備しており、
このノズルハウジングは、その一端が弁座部材１７により閉鎖されている。弁座
部材１７はネジ１８によりハウジング１６に取り付けられている。ハウジングの
反対側の端部は、ノズルハウジング１６の外周面に形成された外ネジ２０と係合
する内ネジを有するネジキャップ１９により閉鎖されている。
ステム部とヘッド２３とを含む弁体２１が、ハウジングと、弁座部材１７に形
成されたボアと、ネジキャップ１９とを貫通して延設されている。弁体のヘッド
２３には、円錐台部２４と、先端２６を有する円錐部２５とが形成されている。
鋭い環状の縁部２７が、円錐台部２４と円錐部２５との間に形成されている。ス
テム部２２の周囲にはスリーブ２８が設けられている。スリーブ２８はハウジン
グ１６に設けられたネジ式の連結手段によりステム部２２に取着されている。ス
テム２２は、弁座部材１７に内方に延びるように形成された中空の延長部を貫通
して延在している。中空の延長部２９の内側の端部に形成された凹状の円錐台形
当接面３０が、スリーブ２８の先端に隣接して相補形に形成された凸状の円錐台
形当接面と協働する。ヘッド２３に形成された円錐台部２４は、弁座部材１７の
外表面に鋭いエッジ状に形成された弁座３２と係合する。ヘッド２３の円錐台部
２４は、戻りバネ３３により弁座３２に向けて付勢されている。戻りバネは、コ
イルバネなどにより構成され、中空の延長部２９の内側の端部と、スリーブ２８
に対設された肩部３４との間に配設されている。弾性材料から形成されたホース
部３５が、戻りバネ３３の両側のスリーブ２８と中空の延長部２９の外表面に密
封するように係合している。噴霧すべき加圧された液体が、加圧
された供給源または容器（図示せず）から横断ボア３６に供給される。横断ボア
３６は弁座部材２７に形成されており、かつ、弁体２１を受承する軸方向のボア
と連通している。横断ボア３６は、連結ボア３７を介して戻りバネ３３を受承し
ている空間と接続されている。
ステム部２２の周囲に設けられた環状の衝撃部材３８が、ダイヤフラムまたは
薄膜３９に取り付けられている。ダイヤフラムの外側のリムは、ノズルハウジン
グ１６とネジキャップ１９との間に挟持されている。衝撃部材３８は、スリーブ
２８の一端から軸方向に近傍において、ダイヤフラム３９が弾性材料から成るＯ
リングと係合する位置と、衝撃部材３８がスリーブ２８の端面と係合する位置と
の間で軸方向に移動できるように配設されている。ハウジング１６において弁体
２１と同心にソレノイド４１が設けられている。導体４２を電源（図示せず）に
接続してソレノイドを励磁すると、衝撃部材３８および弁体２１は、ソレノイド
により遊動された磁力によりスリーブ２８の方向に付勢される。ソレノイド４１
への電力供給を遮断すると、衝撃部材３８は弾性のダイヤフラム３９により図３
に示す静止位置に戻る。
環状の端壁４３がソレノイド４１とネジキャップ１９との間において、ソレノ
イドと同心に設けられている。環状の端壁４３は鋭角に形成された内縁部４４を
有しており、この内縁部は、ソレノイド４１により発生する磁束が衝撃部材にお
いて集中するように、環状の衝撃部材３８と半径方向に並設されている。
弁体２１は、好ましくは金属、更に好ましくはステンレス鋼により形成されて
おり、弁座部材１７とスリーブ２８は、好ましくは、デルリン（derlin）などの
プラスチック材料により形成される。然しながら、衝撃部材３８とハウジング１
６は磁化可能な第１鉄材料
により形成されなければならない。
上記の噴霧ノズルの作用を説明する。
ノズルが作用していないときは、横断ボア３６と、連結ボア３７と、戻りバネ
３３を受承する環状の空間は、噴霧すべき液体が満たされており、かつ、加圧さ
れた液体の供給源に、例えば、図２に示す接続管路１４を介して連通している。
弁体１２は、戻りバネ３３により後退した閉鎖位置に保持されている。すなわち
、円錐台部２４が弁座３２に液密に係合している。ソレノイド４１が励磁される
と磁場が形成され、環状の衝撃部材３８が、ステム部２２に取着されたスリーブ
２８の端面に衝接するまで、図３において右方向に急激に移動する。これにより
スリーブ２８に伝達される衝撃荷重と、弁体２１に負荷される増加する磁力とに
より、弁体２１が高速にて開放位置に移動する。弁体２１が完全に開いた位置は
、相補形の円錐台面３０、３１の間の当接、係合により決定される。これらの面
の円錐台形状は弁体２１のヘッド２３を、環状の弁座３２に対して中心に位置決
めするように作用する。弁体２１の開放速度は、好ましくは、弁体２１が完全に
開くまで液体が殆ど噴射されないような速度である。この瞬間に、拡開する円錐
台部２４の表面に沿って液体フィルムが噴出され、その後、この液体フィルムは
破裂して殆ど小さな液滴になる。液体の僅かな一部が環状縁部２７を通過してヘ
ッド２３の円錐部２５の表面から噴出される。
弁体２１は、非常に短時間、例えば１２５マイクロ秒の間その開放位置にある
。すなわち、ソレノイド４１は、これと同様の短時間のみ励磁され、かつ、ソレ
ノイド４１が消磁されると、弁体２１は戻りバネ３３により閉鎖位置に戻り、次
いで、衝撃部材３８がダイヤフラム３９の弾性作用により静止位置に戻る。衝撃
部材３８とダイヤフラム３９の復帰動作は、反動動作を低減するためにＯリング
４０により停止させられる。上記の反動動作が停止したときのみ、弁体の次の開
放動作が開始される。当接面３０、３１の間の衝撃により強い反動が生じる。ソ
レノイドへのパルス状の電流は、弁体２１が完全に開放した位置に到達する前に
遮断される。すなわち、上記の反動により閉鎖動作が著しく加速され、戻りバネ
３３は比較的弱いバネを選択することができる。
弁体２１の開放動作および閉鎖動作の時間と、その周波数は、電源からソレノ
イド４１へ供給されるパルス状の電流を制御することにより、幅広く制御するこ
とができる。ノズルの作用は、好ましくは、ハウジング１１内に或いは外部に設
けられた制御回路、例えば図５に示すタイプの制御回路により制御される。
図４は、図３に示した噴霧ノズルの変形実施例の部分断面図である。図４に示
す実施例では、ディスク状の弁座部材１７が、ノズルハウジング１６と環状の背
当てディスク４５との間に挟持されている。弁座部材１７はプラスチック材料か
ら形成することができ、背当てディスク４５は、好ましくは金属材料から形成さ
れる。ピエゾセラッミクスから形成される環状ディスク４６が、弁座部材１７と
ハウジング１６との間に配設されている。
液体がノズル開口部から噴射される直前に、環状のピエゾセラミック部材４６
により超音波振動が前記液体に与えられる。これにより、噴霧された液体のサイ
ズを更に小さくすることが可能となる。弁体２１のヘッド２３の一部または全部
をピエゾセラミックスにより形成し、液体がノズルから噴射されたときに、ヘッ
ド２３に形成される液体膜に超音波振動を与えることもできる。また、噴霧すべ
き加圧された液体に気体、例えば二酸化炭素を溶解することにより液滴のサイズ
を小さくすることも可能である。更に、上記液体に表面張力を低減するために適
当な手段を加えることもできる。
図５は、噴霧ノズル１０の作用を制御する制御回路の一例を示している。この
制御回路は、ノズルの作動周波数を選定するためのプログラム可能な時刻発生器
５１を具備している。更に、所定時間内に所定の噴射量を得るために、制御回路
５１は、上記の時間内に必要なクロックサイクル数を発生するためにプログラム
されている。１クロックサイクル内にノズルの開放時間と閉鎖時間とを制御する
負荷サイクルを制御するために、回路５２がプログラムされる。回路５３は、弁
体が閉鎖位置から開放位置に移動するときに、接続導体４２に全出力が供給され
、ノズルが作動する間に消費される電力を低減する。これは、ノズルが開くシー
ケンスで使用される全てのトランジスタが同時に作動し、かつ、ノズルが閉じる
ときに、トランジスターの全てが同時に停止し、新たな開放シーケンスまで停止
状態を保持することを意味している。回路５４が供給電圧を発生すると共に、回
路５３と協働して確実に全電圧が接続導体４２に供給されるように作用する。ノ
ズルの急速な開放動作を得るために、電流が急速に立ち上がるように、回路５４
から供給される電圧が、ソレノイドの自己インダクタンスに関連することが重要
である。回路５５が、ソレノイド４１と共に１に概ね等しいＱ値を有する同調回
路を形成する。これは、ソレノイド４１内のエネルギを非常に急速に引き出すこ
とが可能であるあるので、ノズルの急速閉鎖動作を得るために重要である。
図６は、内燃エンジンの、吸気マニフォールドまたは燃焼室に、液体燃料を微
小に噴霧された状態で噴射するための噴霧ノズルを示している。図６に示す実施
例において、図３に示す実施例の対応する部品は同じ参照番号にて支持されてい
る。
燃料噴霧装置５６のハウジング１６は中空の外側ハウジング部材５７を具備し
ている。外側ハウジング部材５７は、好ましくは、焼
きなまし鋼などの金属により形成される。ハウジング１６は、更に、外側ハウジ
ング部材５７の一端に設けられた噴出口部材５８と、弁座部材１７とを具備して
いる。弁座部材１７はステンレス鋼または銅などの金属から形成される。外側ハ
ウジング部材５７の反対側の端部は、液体入口６０が形成されている液体入口部
材５９により閉鎖されている。液体入口部材と外側ハウジング部材５７の端部に
隣接した部分は、取付ブロック６１に埋設されている。液体入口部材５９は、好
ましくは、黄銅などの磁化不能な材料から形成される。図２、３に示したような
ヘッド２３とステム部とを有する弁体２１が、弁座部材により形成される弁座と
協働する。弁座部材は、好ましくは、焼き入れされたステンレス鋼により形成さ
れる。液体入口６０と弁体２１は、軸方向に一直線状に並設されており、噴霧装
置５６の反対側に配設されている。
弁体２１のステム部２２の周囲にはスリーブ２８が設けられており、ステム部
２２はナット６２によりネジ式にスリーブ２８に取着されている。スリーブは、
好ましくはアルミニウム合金などの磁化不能な金属により形成される。ステム部
２２は、噴出口部材５８内において弁座部材１７と中空の磁気コア６４との間に
配設された案内部材６３を貫通して延設されている。磁気コア６４は、入口６０
と弁体２１と同心にて延在している。磁気コア６４の周囲にはソレノイド４１が
配設されている。ソレノイド４１は、外側ハウジング部材５７と中空の内側ハウ
ジング部材６５との間に形成された環状室内に密封されている。焼きなまし鋼な
どの磁化可能な材料から形成される磁気コア６４は、周方向に間隔おいて、配設
され長手方向に延びる複数のスリットまたはスロット６６、例えば周方向に等間
隔に形成された４つのスロットを有している。スロット６６の各々は、磁気コア
６４の外表面から半径方向に中空のコアの内部ボアか
は半径方向に近接する所定位置まで延びている。スロット６６は、電気的接続部
材６７を介して電源（図示せず）からソレノイド４１に供給される制御されたパ
ルス状の電流により磁場が急速に変化するとき、コア内の渦電流の発生を抑制す
る。
焼きなまし鋼などの磁化可能な材料から成る環状の衝撃部材３８が、ダイヤフ
ラムまたは薄膜３９に取り付けられている。このダイヤフラムは、液体入口部材
５９と環状のスペーサ６８との間に挟持された外側リムを有している。環状のス
ペーサは、液体入口部材と内側ハウジング部材６５の端部との間に配設されてい
る。磁気コア６４の内部ボアに駆動力伝達部材の一端が受承されている。駆動力
伝達部材は、好ましくは鋼により薄肉にて形成され、細長い開口部７０が形成さ
れている。駆動力伝達部材６９は衝撃部材３８とカラー部材７１との間に延在し
ている。カラー部材７１はスリーブ２８の外表面に取り付けられている。衝撃部
材３８は、コイルバネなどのバネ７２により液体入口部材５９の方向に後退位置
に向けて付勢されている。バネ７２は、衝撃部材３８と磁気コア６４の端部の間
に作用する。衝撃部材３８が後退位置にあるとき、駆動力伝達部材６９の反対側
の端部はカラー７１から軸線方向に離反しており、ダイヤフラム３９はＯリング
４０に係合している。Ｏリングは弾性材料から形成され、弾性当接部材を構成し
ている。衝撃部材３８と、これに取着された駆動力伝達部材６９は、後退位置と
前進位置との間で移動できるように構成されている。前進位置において、駆動力
伝達部材の先端はカラー７１の側面に係合する。カラー７１は、コイルバネ７３
の付勢力に対抗してスーブ２８に対して軸方向に僅かに移動してもよい。図３に
示した実施例に関連して説明したように、スリーブ２８の周囲に設けられた弁体
２１は戻りバネ３３により閉鎖位置に向けて付勢され、かつ、弁の開放位置にお
いて弁体２１は、
協働する円錐台形の当接面３０、３１により弁座３２に対して正確に中心に軸位
置に保持される。
図６に示す噴霧ノズルの作用を説明する。
外側ハウジング部材６５の内面の内側に形成された空間、例えば磁気コア６４
の内部ボアや、それに形成された外側スロットが噴霧すべき液体により満たされ
、かつ、高圧ポンプと制御装置（図示せず）などの加圧された液体の供給源と連
通するように、液体燃料などの加圧された液体が液体入口６０を介して供給され
る。上記の内部空間に満たされた液体は、Ｏリングなどの種々の密封手段により
密封される。上記の内部空間は、衝撃部材３８に形成された複数の貫通開口部７
４と、駆動力伝達部材６９の側壁に形成された細長いスロット７０と、カラー７
１に形成された１つ或いはそれ以上の開口部またはボア７５と、案内部材６３に
形成された回転発生ディスク部材７７に形成された開口部に連通する複数の開口
部またはボア７６とを介してノズル開口部に相互に接続されている。すなわち、
弁またはノズル装置の可動部品の全ては、液体が満たされた空間に配設され、そ
して、既述のように、この空間が開口部により相互に接続されているので、種々
の弁部品の動作は周囲の液体により実質的に妨害される。
原理的に、図６に示した噴霧ノズル装置は、既述した図３の装置と同様に作用
する。従って、ソレノイド４１が消磁されている間は、弁部材２１は、戻りバネ
３３により後退した閉鎖位置に保持される。駆動力伝達部材６９を有する衝撃部
材３８は、バネ７２により後退位置に付勢される。ソレノイド４１が励磁される
と、磁場が形成され、駆動力伝達部材６９を有する環状の衝撃部材３８が、バネ
７２の付勢力に対抗して図６において右方向に急激に移動する。衝撃部材および
駆動力伝達部材６９の前進動作は、衝撃部材が当接リング
７８を打擲したときに停止する。当接リング７８はスペーサ６８と内側ハウジン
グ部材６５との間に配設されている。駆動力伝達部材６９の軸方向の急激な移動
が、カラー７１を介してスリーブ２８と弁体２１に伝達される。こうして、弁体
２１のヘッドが閉鎖位置が開放位置に高速で移動する。不正確な調節のために、
衝撃部材３８が当接リング７８を打擲する以前に、スリーブ２８が案内部材６３
を打擲する場合には、バネ７３はノズル開口部に隣接する弁部品に過剰な力が伝
達されることを防止するために、バネ７３が降伏する。
非常に短時間の後、ソレノイド４１が消磁されると、衝撃部材３８がバネ７２
により後退位置に復帰し、弁体２１およびスリーブ２８は戻りバネ３３により閉
鎖位置に復帰する。弁体２１が開放位置にあるとき、ディスク部材７７の下流側
表面に形成された液体チャンネルにより、ノズル開口部を通過する液体に回転動
作が与えることもできる。与えない場合には、図６の噴霧ノズル装置は、既述し
た図３の装置と実質的に同様に作用する。
図６の液体燃料噴霧ノズルは、既述した図５のタイプの制御回路により制御す
ることができる。こうした制御装置は、少なくとも２つの異なるモードにて、噴
霧ノズルを作動させるように適宜に適合させることができる。例えば、噴霧ノズ
ルは、起動モードで作動させることができる。起動モードでは、例えば弁体２１
を振動させるために非常に短い開放時間を高い周波数で使用して非常に小さな噴
霧液滴を発生させる。噴霧された液体燃料が、起動させるべき冷えた内燃エンジ
ンに供給されるとき、こうした起動モードが利用される。エンジンがある時間作
動して暖まったら、噴霧ノズルは第２のモードまたは定常モードに移行し、より
大きなサイズの液滴を発生させるように、より長い開放時間を低い振動数で利用
する。然しながら、入口弁に導かれエンジンの暖まった燃焼室に噴射されると、
大きな液滴は簡単に蒸発する。
例
３００ｋｐａのエタノールが図３に示すノズルに供給され、３０度の頂角を有
する円錐台部２４を有する弁体２１の動作が、０から１０００Ｈｚの周波数レン
ジ内で制御された。弁体２１が、閉鎖位置から完全に開いた開放位置へ移動する
ための時間は６０から７０マイクロ秒であり、開放位置から閉鎖位置に移動する
ための時間は６０から９５マイクロ秒であった。弁体の開放時間（弁体の開放動
作と閉鎖動作をする間に、弁体が開放位置と閉鎖位置の間の途中にある時間とし
て定義される時間）は１２５マイクロ秒であった。弁体２１の行程は６０μｍで
、各々の行程において噴射される液体の体積は０．１１μｌ（マイクロリットル
）であった。液体のサイズ(volume distribution)は４０から５０μｍで、平均
直径数分布(mean diameter number distribution)は、噴射の周波数にもよるが
３μｍより小さかった。最も大きな液滴は、周波数にもよるが１４０から１７０
μｍであった。噴射量の再現性は１％よりも良好であった。
本発明の範囲内で実施例の種々の変向と改良とが可能であることは理解されよ
う。例えば、可撓性のホース部３５は液体が重点された剛性のハウジングにより
置換されよう。そしてその内部に衝撃部材３８とダイヤフラム３９が配設される
。更に、既述の噴霧ノズルは、吸引器と内燃エンジンのみではなく、液体を正確
な体積で小さな液滴に噴霧することが望ましい他の目的にも使用することができ
る。本発明によるノズルが液体燃料を噴霧するために使用される場合には、この
液体は、内燃エンジンのマニフォールド或いは吸気通路に、或いは、あらゆるタ
イプの燃焼室に、所定噴射量を以て非常に小さな液滴の噴霧状にて噴射される。Detailed Description of the Invention
Liquid atomizing valve device including impact member and solenoid
The present invention relates to a valve device for atomizing a liquid into small droplets.
When spraying liquid with very small droplets, where the substantial part of the spray is very narrow
Being within a certain size is very important in many applications. For example,
In order to exert the effect, the liquid drug to be inhaled into the small droplets as described above,
Must preferably be sprayed without the use of CFCs or other gas propellants
Yes. Further, the fuel is injected into the combustion chamber or the intake air of the internal combustion engine, furnace or other combustion chamber.
The liquid fuel that is used also has small droplets to ensure its substantially complete combustion.
Must be sprayed on.
Liquid spray valves of the type in question are, for example, EP-A-0036617, EP-B-0234642, EP.
-B-0334018, WO 90/03512, US-A-4798188.
The present invention nebulizes a liquid atomizing valve device that atomizes liquid into very small droplets.
Aiming to improve the size of the major part of the droplet to have a narrow range distribution
doing.
The present invention relates to a valve device for atomizing a liquid into small droplets, wherein an annular valve seat is provided.
With a formed housing and a valve body having an annular surface portion that expands in the downstream direction of the valve seat.
The valve body is movable relative to the housing between an open position and a closed position.
In the open position, the annular nozzle opening has an annular expanding surface and valve.
A surface formed between the seat and which expands in the closed position engages the valve seat in a fluid-tight manner
Configured to move the valve between an open position and a closed position
And the movement of the valve body so as to obtain a desired size of droplets and / or spray amount.
The gist is a valve device including a control means for controlling the operation.
The liquid to be sprayed is supplied to the nozzle opening of the device at a pressure higher than atmospheric pressure.
When the valve element is reciprocated or vibrated, the valve device opens and closes in a short time.
Controlled so that each time the valve body moves to the open position, a small amount of liquid to be injected is injected.
The body is divided into many small liquids.
Preferably, the valve body has a vibration other than the natural frequency of the operably mounted valve body.
Not only can it be vibrated by a number, but it can also reciprocate between its open and closed positions.
The oscillating motion is controlled by the control means to obtain the desired droplet size and spray volume.
Is controlled.
The control means is preferably such that the stroke of the valve body is relatively large compared to the desired droplet size.
The reciprocating motion between the closed position and the open position of the valve body must be controlled so that it will be longer.
I won't. According to the present invention, when the valve body is in the open position, the expanding surface portion of the valve body
And the width of the annular nozzle opening formed between the valve seat and the valve seat is preferably
It is formed to be substantially larger than the mean value (in the number distribution) of the desired diameter of the drops. valve
The minimum width of the nozzle opening when the body is in the open position is the average of the desired droplet diameters.
It is 3 to 20 times, preferably 5 to 10 times.
The relatively large flow path area of the nozzle opening causes energy loss due to the frictional force of the liquid.
To reduce. Such loss of fluid energy causes the valve seat to have a relatively sharp annular edge,
For example, 0. Width less than 2 mm, preferably 0. Has a width less than 1 mm
It is also reduced by forming at the annular edge. These sharp edges or narrow
The annular valve seat also reduces the closing pressure required to obtain a tight liquid tightness.
The liquid ejected from the nozzle opening while the valve body is in the open position is
It moves as a membranous liquid along the surface portion that spreads in a truncated cone shape. Such liquid
Prevents a large liquid from forming around the tip of the frustoconical surface
In order to do so, the valve body further has a contracting surface portion. This contracting surface
Extends downstream of the expanding surface portion, and preferably precedes the downstream end of the valve body.
It forms the end point. Frustum-shaped expanding surface and cone-shaped contracting surface
An annular edge is preferably formed between and.
The liquid ejected from the annular nozzle opening forms a hollow liquid film.
Increase the diameter of the hollow liquid film to prevent the hollow liquid film from collapsing.
For restraining, a relatively large value for the diameter of the valve seat is preferably selected. When
This means that when a hollow liquid film is crushed, it creates undesirably large droplets.
Because it is formed. However, on the contrary, the reciprocating valve body is as light as possible.
It is desirable to form a quantity. Considering both, the diameter of the valve seat is 1 to 5 mm,
More preferably, 2. 5 to 3 mm.
The diameter of the annular edge formed between the expanding and contracting surfaces is
Must be larger than the diameter of the valve seat to obtain liquid tightness between the seat and the expanding surface.
Must. According to the present invention, it is formed between the expanding surface portion and the contracting surface portion.
The diameter of the annular edge formed is 0. 3 to 1 mm, preferably annular nozzle opening
Larger than the outer diameter of 0. 5 mm.
The angle formed by the frusto-conical diverging surface makes the annular valve seat difficult to fit
Must be greater than a predetermined minimum value to prevent this. Expand
The angle formed by the surface portion is 26 to 50 degrees, preferably 32 to 40 degrees,
For example, it is about 36 degrees. The shrinking surface portion is 60 to 120 degrees, preferably 9
0 degree angle
It can be conical to form. The valve device according to the invention should also be atomized.
Liquid above atmospheric pressure, 200 to 700 kPa, preferably 300
Liquid supply means for supplying to the valve housing at a pressure of 400 kPa
May be.
In principle, the valve body is in its closed position by suitable mechanical or electrical actuation means.
Between the open position and the open position. However, in the preferred embodiment,
The operating means for operating the valve body comprises electromagnetic means. The valve is completely open
The liquid flow through the nozzle opening is almost uninitiated until the
Moreover, it is important that the valve body move rapidly from its closed position to its open position. This
To obtain such a quick opening operation, the operating means further comprises a first impact member.
Can be This first impact member is accelerated by electromagnetic means and impacts the valve body.
A load is applied, which causes the valve body to open rapidly. Then, the valve body, for example,
It is held in the open position for a desired time by electromagnetic means. If desired, move hands
The step may further comprise a second impact member. This second impact member is
Accelerated by electromagnetic means, rapid movement from the open position of the valve body to the closed position can be obtained.
As described above, an impact load is applied to the valve body.
However, in the preferred embodiment, the valve body is biased toward the closed position by spring means.
Energized. That is, when the biasing to the open position by the electromagnetic means is completed, the spring
The valve body returns to the closed position due to the influence of.
It reduces the time it takes for the valve disc to fully open, while increasing the opening and closing speed of the valve disc.
By selecting a high value, the spraying effect of the liquid is improved. The valve body opens at high speed
This causes a reaction from the open position of the valve body, and this reaction causes the operation means to move.
The valve closing speed is dramatically increased without increasing the driving force applied to the valve body.
To increase.
Preferably, the operating means is 0. Average speed exceeding 5m / sec
Move the valve body from the closed position to the open position with.
The desired spray of liquid can also be provided inside and / or outside the valve housing.
It is improved by vibrating means for applying ultrasonic vibration to the liquid. Such ultrasonic vibration
Is, for example, the stem portion of the valve body, the surface portion where the valve body expands, the surface portion where the valve body contracts,
To the valve seat and / or other housing parts forming the valve chamber inside the valve seat
Can be A vibration means for generating ultrasonic vibration is, for example, a piezo ceramic
It can be constructed by any conventional type including a box.
To obtain strict liquid tightness between the valve seat and the expanding surface of the valve body with which it cooperates
In particular, these associated parts are very smooth, and preferably have a thickness of 0. Smaller than 4 μm
It has a Ra value (surface roughness). Furthermore, the cooperating surfaces have a perfectly circular cross-section.
That is, that is, the width of the annular nozzle opening (that is, the valve seat and the valve body).
The minimum width of the passage formed between the surface of the nozzle and the
It is important to be very uniform along.
The valve should have a uniform width across the nozzle opening when the valve body is in the open position.
The body must be mounted so that the valve body can be moved precisely along the central axis of the valve seat.
I have to. The stem portion of the valve body may be provided in any suitable manner, for example by a bearing means, and
/ Or attached by thin film or diaphragm and stem part of valve body
Is a complementary surface formed on the valve housing to determine the open position of the valve body.
Can have an abutment surface that abuts and engages with. The above two surfaces are nozzle openings
It is formed to surely position the valve body with respect to the portion. Abutment surface and
The complementary surface may be, for example, a complementary cone or frustoconical surface.
it can.
Of the liquid film formed on the expanding surface of the valve body in the open position of the valve device
In order to improve the homogeneity, the valve device is also fitted with a valve seat.
The liquid passing over is given a rotational motion about the central axis of the valve seat and the surface of the valve body where the valve body expands.
Means can be provided upstream of the valve seat. Means for imparting such rotational movement
Includes at least one substantially linear liquid supply passage or channel.
Can be. This liquid supply passage is approximately perpendicular to the longitudinal axis of the valve body, and
, Oriented inwardly towards the longitudinal axis and slightly transversely spaced therefrom
Has been established.
The invention also relates to a method of controlling the operation of the above valve device. According to the present invention
For example, the average size of the droplets of atomized liquid and / or the jet of atomized liquid.
The amount of fog is the frequency of operation of the valve element, the number of operations or operation pulse, stroke, and reciprocating operation of the valve element.
Controlled by controlling the opening and / or closing times of the. Already explained
As described above, the opening operation and preferably the closing operation of the valve body are relatively rapid.
Thus, by controlling the operation of the valve body, the average size of the droplets is reduced. Change
In addition, the average droplet size also depends on the amplitude or stroke of the oscillating valve body motion.
Is also affected. Then, as described above, the amplitude of the desired droplet is determined by the nozzle opening.
The diameter is set to 3 to 20 times, preferably 5 to 10 times. Valve body
Since the amount of liquid sprayed from the nozzle during the opening time is relatively constant,
In order to obtain the required number of valve opening operations in order to obtain the spray amount of
The desired amount of spray can be obtained by operating the nozzle at a specific frequency.
It is.
A valve device, for example, a fuel injection valve for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine.
In the case of a device, the operation mode of the valve device is appropriately changed from the start mode to the steady mode.
Will be shifted. In start-up mode, relatively small droplets are ejected and in steady-state mode
Will eject larger droplets. When the cold internal combustion engine starts up, droplets
Evaporate easily
As such, it is important that the liquid fuel be atomized in a cloud. Predetermined internal combustion engine
When activated and warmed up for a period of
It is jetted towards the valve, which causes large droplets to evaporate and cool the intake valve.
Hereinafter, the present invention will be further described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a plan view of a prototype aspirator implementing a nozzle according to the present invention.
.
FIG. 2 is a side view of a prototype aspirator implementing a nozzle according to the present invention.
.
FIG. 3 is an enlarged sectional view of a first embodiment of a spray nozzle or valve device according to the present invention.
is there.
FIG. 4 is a partial cross-sectional view of a modified embodiment of the nozzle.
FIG. 5 is a diagram of an electronic control circuit that controls the spray nozzle.
FIG. 6 is a longitudinal sectional view of two large embodiments of the valve device according to the invention.
The aspirator shown in FIGS. 1 and 2 comprises a spray nozzle device 10. Spray nozzle device
Is placed in an aspirator housing 11 with a spout 12 and is atomized
The liquid medicine is ejected from the nozzle device through the ejection port 12. This aspirator is a hand
A hand-held device for supplying pressurized liquid medication to the nozzle device 10.
Provide a liquid chemical supply source and a battery or other power source for supplying driving power to the nozzle device.
Built-in. Alternatively, the drug container provided in the housing 11 may be pressurized.
In order to externally pressurize the nozzle device 10 in the housing 11 by the supply line 14.
Connected to an air or gas source
Connect the nozzle device to an external power supply and control device with a power supply and control cable 15.
May be.
As shown in FIG. 3, the nozzle device 10 includes a nozzle housing 16,
The nozzle housing is closed at one end by a valve seat member 17. valve seat
The member 17 is attached to the housing 16 by screws 18. Housing
The opposite end is engaged with the external screw 20 formed on the outer peripheral surface of the nozzle housing 16.
It is closed by a screw cap 19 having an internal thread.
A valve body 21 including a stem portion and a head 23 is formed on the housing and the valve seat member 17.
It extends through the formed bore and the screw cap 19. Valve head
A truncated cone portion 24 and a conical portion 25 having a tip 26 are formed in 23.
A sharp annular edge 27 is formed between the truncated cone 24 and the cone 25. S
A sleeve 28 is provided around the system portion 22. Sleeve 28 is a housing
It is attached to the stem portion 22 by a screw type connecting means provided on the shaft 16. S
The system 22 penetrates a hollow extension formed in the valve seat member 17 so as to extend inward.
Has been extended. A concave frustoconical shape formed on the inner end of the hollow extension 29
A convex truncated cone whose abutment surface 30 is formed in a complementary shape adjacent to the tip of the sleeve 28.
Cooperating with the shape abutment surface. The truncated cone portion 24 formed on the head 23 is provided on the valve seat member 17.
It engages with a valve seat 32 formed on the outer surface in the shape of a sharp edge. Frustum of the head 23
24 is biased toward the valve seat 32 by the return spring 33. The return spring is
The inner end of the hollow extension 29 and the sleeve 28 are formed of il springs or the like.
Is disposed between the shoulder portion 34 and the shoulder portion 34 opposed to the above. Hose made of elastic material
The parts 35 are sealed to the outer surfaces of the sleeve 28 and the hollow extension 29 on both sides of the return spring 33.
Engage in a sealing manner. Pressurized liquid to be sprayed is
The transverse bore 36 is supplied from an isolated source or container (not shown). Transverse bore
36 is formed on the valve seat member 27 and receives the valve body 21 in an axial bore.
Is in communication with. The transverse bore 36 receives the return spring 33 via the connecting bore 37.
Is connected to the space.
An annular impact member 38 provided around the stem portion 22 serves as a diaphragm or
It is attached to the thin film 39. The outer rim of the diaphragm is a nozzle housing.
It is sandwiched between the plug 16 and the screw cap 19. The impact member 38 is a sleeve.
The diaphragm 39 is made of an elastic material in the vicinity of one end of the shaft 28 in the axial direction.
A position for engaging the ring and a position for the impact member 38 to engage with the end surface of the sleeve 28.
It is arranged so as to be movable in the axial direction between the two. Valve body in housing 16
A solenoid 41 is provided concentrically with 21. Conductor 42 to power source (not shown)
When the solenoid is connected to excite the solenoid, the impact member 38 and the valve body 21 are connected to the solenoid.
Is urged toward the sleeve 28 by the magnetic force loosened by. Solenoid 41
When the power supply to the impact member 38 is cut off, the impact member 38 is moved by the elastic diaphragm 39 shown in FIG.
Return to the rest position shown in.
An annular end wall 43 is provided between the solenoid 41 and the screw cap 19 so that the solenoid
It is concentric with Id. The annular end wall 43 has an inner edge 44 formed at an acute angle.
This inner edge has a magnetic flux generated by the solenoid 41 on the impact member.
So as to be concentrated, they are arranged in parallel with the annular impact member 38 in the radial direction.
The valve body 21 is preferably made of metal, more preferably stainless steel.
And the valve seat member 17 and sleeve 28 are preferably made of derlin or the like.
Made of plastic material. However, the impact member 38 and the housing 1
6 is a magnetizable ferrous material
Must be formed by.
The operation of the above spray nozzle will be described.
When the nozzle is not working, the transverse bore 36, the connecting bore 37 and the return spring
The annular space receiving 33 is filled with the liquid to be sprayed and is pressurized.
The liquid supply source is communicated with the liquid supply source through, for example, the connection conduit 14 shown in FIG.
The valve body 12 is held in the closed position retracted by the return spring 33. Ie
The truncated cone portion 24 is fluid-tightly engaged with the valve seat 32. Solenoid 41 is excited
And the magnetic field is formed, and the annular impact member 38 is attached to the stem portion 22.
It rapidly moves to the right in FIG. 3 until it abuts against the end face of 28. This
The impact load transmitted to the sleeve 28 and the increasing magnetic force applied to the valve body 21
As a result, the valve body 21 moves to the open position at high speed. The position where the valve body 21 is completely opened
, The abutment and engagement between the complementary frustoconical surfaces 30, 31. These faces
The frustoconical shape of the position of the head 23 of the valve body 21 is centered with respect to the annular valve seat 32.
It acts like a target. The opening speed of the valve body 21 is preferably such that the valve body 21 is completely
The speed is such that almost no liquid is ejected until it is opened. A cone that expands at this moment
The liquid film is ejected along the surface of the table portion 24, and thereafter, the liquid film is
Explodes into almost tiny droplets. A small portion of the liquid passes through the annular edge 27 and
It is jetted from the surface of the conical portion 25 of the pad 23.
The valve body 21 is in its open position for a very short time, for example 125 microseconds.
. That is, the solenoid 41 is excited only for a short time like this, and the solenoid 41
When theoid 41 is demagnetized, the valve body 21 returns to the closed position by the return spring 33, and
Then, the impact member 38 returns to the rest position by the elastic action of the diaphragm 39. impact
The returning operation of the member 38 and the diaphragm 39 is performed by the O-ring in order to reduce the recoil operation.
It is stopped by 40. Only when the above reaction is stopped, the next opening of the valve body
Release operation is started. A strong reaction occurs due to the impact between the contact surfaces 30 and 31. So
The pulsed current to the renoid is before the valve body 21 reaches the completely opened position.
Be cut off. That is, due to the above reaction, the closing operation is significantly accelerated and the return spring
For 33, a relatively weak spring can be selected.
The time of the opening and closing operations of the valve body 21 and the frequency of the opening and closing operations are determined by the
Wide control is possible by controlling the pulsed current supplied to the id 41.
Can be. The action of the nozzle is preferably provided inside or outside the housing 11.
Control circuit, for example, a control circuit of the type shown in FIG.
FIG. 4 is a partial sectional view of a modified embodiment of the spray nozzle shown in FIG. As shown in FIG.
In the embodiment, the disc-shaped valve seat member 17 is provided with the nozzle housing 16 and the annular back.
It is sandwiched between the contact disk 45. Is the valve seat member 17 a plastic material?
The backing disc 45 is preferably made of a metallic material.
It is. An annular disc 46 formed of piezoceramics and valve seat member 17
It is disposed between the housing 16.
Immediately before the liquid is ejected from the nozzle opening, the annular piezoelectric ceramic member 46 is
Gives ultrasonic vibration to the liquid. This allows the size of the atomized liquid to be
It is possible to further reduce the gap. Part or all of the head 23 of the valve body 21
Is made of piezo ceramics, and when the liquid is ejected from the nozzle,
Ultrasonic vibration can be applied to the liquid film formed on the electrode 23. Also, spray
Droplet size by dissolving a gas such as carbon dioxide in a pressurized liquid
Can also be made smaller. Furthermore, it is suitable for the above liquids to reduce the surface tension.
Appropriate means can be added.
FIG. 5 shows an example of a control circuit that controls the operation of the spray nozzle 10. this
The control circuit includes a programmable time generator for selecting the operating frequency of the nozzle.
It has 51. Further, in order to obtain a predetermined injection amount within a predetermined time, a control circuit
51 is programmed to generate the required number of clock cycles within the above time
Have been. Control nozzle opening and closing times within one clock cycle
Circuit 52 is programmed to control the duty cycle. Circuit 53 is a valve
Full power is supplied to connecting conductor 42 as the body moves from the closed position to the open position.
, Reduce the power consumed while the nozzle is operating. This is the seal that the nozzle opens
All transistors used in the can work simultaneously and the nozzle closes
Sometimes all of the transistors stop at the same time and stop until a new opening sequence
It means to keep the state. Circuit 54 generates the supply voltage and
It cooperates with the path 53 to ensure that the full voltage is supplied to the connecting conductor 42. No
In order to obtain the rapid opening action of the cheat, the circuit 54
It is important that the voltage supplied by the solenoid is related to the self-inductance of the solenoid
It is. The circuit 55, together with the solenoid 41, has a tuning circuit with a Q value approximately equal to 1.
Form a road. This draws the energy in the solenoid 41 very quickly.
Since it is possible, it is important to obtain a quick closing action of the nozzle.
FIG. 6 illustrates the use of liquid fuel in the intake manifold or combustion chamber of an internal combustion engine.
It shows a spray nozzle for spraying in a small sprayed state. Implementation shown in FIG.
In the example, corresponding parts of the embodiment shown in FIG. 3 are supported by the same reference numbers.
You.
The housing 16 of the fuel spray device 56 comprises a hollow outer housing member 57.
ing. The outer housing member 57 is preferably baked.
It is made of metal such as annealed steel. The housing 16 further includes an outer housing
A jet member 58 provided at one end of the sealing member 57 and a valve seat member 17 are provided.
I have. The valve seat member 17 is made of metal such as stainless steel or copper. Outside c
The opposite end of the housing member 57 has a liquid inlet 60 where a liquid inlet 60 is formed.
It is closed by the material 59. At the end of the liquid inlet member and the outer housing member 57
Adjacent portions are embedded in the mounting block 61. The liquid inlet member 59 is preferably
Preferably, it is made of a non-magnetizable material such as brass. As shown in FIGS.
A valve body 21 having a head 23 and a stem portion is a valve seat formed by a valve seat member.
Collaborate. The valve seat member is preferably made of hardened stainless steel.
It is. The liquid inlet 60 and the valve body 21 are arranged side by side in a straight line in the axial direction.
It is arranged on the opposite side of the table 56.
A sleeve 28 is provided around the stem portion 22 of the valve body 21.
The nut 22 is screwed to the sleeve 28 with a nut 62. The sleeve is
It is preferably formed of a non-magnetizable metal such as an aluminum alloy. Stem part
22 is provided between the valve seat member 17 and the hollow magnetic core 64 in the ejection member 58.
The guide member 63 is provided so as to extend therethrough. The magnetic core 64 has an inlet 60
And extends concentrically with the valve body 21. A solenoid 41 is provided around the magnetic core 64.
It is arranged. The solenoid 41 includes an outer housing member 57 and a hollow inner housing.
It is sealed in an annular chamber formed between the sealing member 65 and the sealing member 65. Annealed steel
The magnetic cores 64 made of any magnetizable material are arranged at intervals in the circumferential direction.
A plurality of longitudinally extending slits or slots 66, eg circumferentially equidistant
It has four slots formed at intervals. Each of the slots 66 has a magnetic core
The inner bore of the hollow core radially from the outer surface of 64
Extend to a predetermined position in the radial direction. Slot 66 is an electrical connection
A controlled power supplied from a power source (not shown) to the solenoid 41 through the material 67.
Suppresses the generation of eddy currents in the core when the magnetic field changes rapidly due to the loose current.
You.
An annular impact member 38 made of a magnetizable material such as annealed steel is used as a diaphragm.
It is attached to a ram or membrane 39. This diaphragm is a liquid inlet member
It has an outer rim sandwiched between 59 and an annular spacer 68. Ring-shaped
The pacer is disposed between the liquid inlet member and the end of the inner housing member 65.
You. One end of the driving force transmission member is received in the inner bore of the magnetic core 64. Driving force
The transmission member is preferably thin-walled with steel and has an elongated opening 70 formed therein.
Have been. The driving force transmission member 69 extends between the impact member 38 and the collar member 71.
ing. The collar member 71 is attached to the outer surface of the sleeve 28. Impact part
The material 38 is retracted toward the liquid inlet member 59 by a spring 72 such as a coil spring.
Is urged towards. The spring 72 is provided between the impact member 38 and the end of the magnetic core 64.
Act on. When the impact member 38 is in the retracted position, the opposite side of the driving force transmission member 69
The end of is separated from the collar 71 in the axial direction, and the diaphragm 39 is an O-ring.
40 is engaged. The O-ring is made of an elastic material and constitutes an elastic contact member.
ing. The impact member 38 and the driving force transmission member 69 attached thereto are at the retracted position.
It is configured to be movable to and from the forward position. Driving force in forward position
The tip of the transmission member engages with the side surface of the collar 71. The collar 71 is a coil spring 73.
It may be slightly moved in the axial direction with respect to the souve 28 against the biasing force of the. In FIG.
A valve body around the sleeve 28 as described in connection with the illustrated embodiment.
21 is urged by return spring 33 towards the closed position and at the valve open position.
The valve body 21 is
Accurate centering relative to valve seat 32 by cooperating frustoconical abutment surfaces 30, 31
Be held in place.
The operation of the spray nozzle shown in FIG. 6 will be described.
A space formed inside the inner surface of the outer housing member 65, for example, the magnetic core 64.
The inner bore of the chamber and the outer slots formed in it are filled with the liquid to be sprayed.
And a source of pressurized liquid such as a high pressure pump and controller (not shown).
A pressurized liquid, such as liquid fuel, is supplied through the liquid inlet 60 so that
You. The liquid filled in the above-mentioned inner space is sealed by various sealing means such as an O-ring.
Sealed. The internal space is defined by a plurality of through openings 7 formed in the impact member 38.
4, an elongated slot 70 formed in the side wall of the driving force transmission member 69, and a collar 7
The one or more openings or bores 75 formed in one and the guide member 63.
A plurality of openings communicating with the openings formed in the formed rotation generating disk member 77.
Interconnected to the nozzle opening via a section or bore 76. That is,
All the moving parts of the valve or nozzle device are placed in a liquid-filled space and
Then, as described above, since this space is connected to each other by the opening,
The operation of the valve components of is substantially disturbed by the surrounding liquid.
In principle, the spray nozzle device shown in FIG. 6 works in the same way as the device of FIG. 3 already described.
I do. Therefore, while the solenoid 41 is demagnetized, the valve member 21 is
It is held in the retracted closed position by 33. Impact part having driving force transmission member 69
The material 38 is biased to the retracted position by the spring 72. Solenoid 41 is excited
And a magnetic field is formed, and the annular impact member 38 having the driving force transmission member 69 is a spring.
Against the biasing force of 72, it suddenly moves to the right in FIG. Impact member and
When the driving force transmission member 69 moves forward, the impact member contacts the contact ring.
Stop when you hit 78. The abutment ring 78 includes a spacer 68 and an inner housing.
It is arranged between the plug member 65 and the plug member 65. Abrupt movement of the driving force transmission member 69 in the axial direction
Are transmitted to the sleeve 28 and the valve body 21 via the collar 71. Thus, the valve body
The head of 21 moves from the closed position to the open position at high speed. For incorrect adjustment,
Before the impact member 38 hits the abutment ring 78, the sleeve 28 is guided by the guide member 63.
When striking, the spring 73 causes excessive force to be transmitted to the valve component adjacent to the nozzle opening.
The spring 73 yields to prevent it from being reached.
When the solenoid 41 is demagnetized after a very short time, the impact member 38 causes the spring 72 to
The valve 21 and the sleeve 28 are closed by the return spring 33.
Return to chain position. Downstream of the disc member 77 when the valve body 21 is in the open position
A liquid channel formed on the surface rotates the liquid passing through the nozzle opening.
The work can also be given. If not given, the spray nozzle device of FIG.
And operates substantially similarly to the device of FIG.
The liquid fuel spray nozzle shown in FIG. 6 is controlled by the control circuit of the type shown in FIG.
Can be Such a controller can be used in at least two different modes.
It can be suitably adapted to activate the fog nozzle. For example, spray noz
The module can be operated in a startup mode. In the starting mode, for example, the valve body 21
A very small jet using a very short opening time at a high frequency to vibrate the
Generates fog droplets. The atomized liquid fuel causes the cold internal combustion engine to start.
These startup modes are utilized when supplied to the computer. Time work with engine
Once moving and warming up, the spray nozzle will transition to the second or steady mode
Use longer open times at lower frequencies to generate larger droplet sizes
I do. However, when it is guided to the inlet valve and injected into the warm combustion chamber of the engine,
Large droplets evaporate easily.
An example
300 kpa of ethanol was supplied to the nozzle shown in FIG. 3 and had an apex angle of 30 degrees.
The operation of the valve body 21 having the truncated cone part 24 is performed in a frequency range of 0 to 1000 Hz.
Controlled within Ji. The valve body 21 moves from the closed position to the fully open position.
The time to move is 60 to 70 microseconds and moves from the open position to the closed position
The time to run was 60 to 95 microseconds. Opening time of valve body (opening movement of valve body
The time during which the valve body is halfway between the open position and the closed position during the operation and closing operations.
Was defined as 125 microseconds. The stroke of the valve body 21 is 60 μm.
, The volume of liquid injected in each stroke is 0. 11 μl (microliter
)Met. Liquid volume distribution is 40 to 50 μm, average
The mean diameter number distribution depends on the injection frequency,
It was smaller than 3 μm. The largest droplets are 140 to 170 depending on the frequency.
was μm. The reproducibility of the injection quantity was better than 1%.
It should be understood that various modifications and improvements of the embodiments are possible within the scope of the present invention.
U. For example, the flexible hose 35 may be a rigid housing with a liquid focus.
Will be replaced. Further, the impact member 38 and the diaphragm 39 are arranged inside thereof.
. In addition, the atomizing nozzle described above not only allows the suction device and the internal combustion engine to
It can also be used for other purposes where it is desirable to spray small droplets of varying volume.
You. When the nozzle according to the invention is used for atomizing liquid fuel, this
Liquids can flow into the manifold or intake passages of an internal combustion engine, or any
It is injected into the combustion chamber of the ip in the form of a spray of very small droplets with a predetermined injection amount.
【手続補正書】特許法第１８４条の８
【提出日】１９９４年７月１４日
【補正内容】
請求の範囲
１．弁装置により液体を小さな液滴に噴霧する方法において、
前記弁装置が、
環状の弁座が形成されたハウジングと、
弁座の下流方向に拡開する環状表面部を有する弁体であって、弁体が開放位置
と閉鎖位置との間でハウジングに対して移動可能に設けられており、開放位置に
おいて環状のノズル開口部が環状の拡開する表面部と弁座との間に形成され、閉
鎖位置において拡開する表面部が弁座に液密に係合するように構成された弁体と
、
弁体を開放位置と閉鎖位置との間で動作させる手段と、
弁体の動作を制御する制御手段とを具備し、
前記方法が、
弁体が開放位置にあるとき、弁体の拡開する表面部と弁座との間に形成された
環状のノズル開口部の最小幅が、発生した液滴の平均直径（数分布にて測定して
）よりも実質的に大きくなるように、前記弁体の行程が制御され、かつ、噴射さ
れる液体が前記ノズル開口部に２００から７００ｋＰａの圧力にて供給されるこ
とを特徴とする方法。
２．弁体が開放位置にあるとき、ノズル開口部の最小幅が所望の液滴の直径の平
均値の３から２０倍となっている請求項１に記載の方法。
３．ノズル開口部の最小幅が所望の液滴の直径の平均値の５から１０倍となって
いる請求項２に記載の方法。
４．弁座が比較的鋭利な環状縁部により形成されている請求項１から３の何れか
１項に記載の方法。
５．環状の弁座の軸方向の幅が０．２ｍｍより小さく、好ましくは
０．１ｍｍより小さい請求項４に記載の方法。
６．弁体が、更に、拡開する表面部の下流に収縮する表面部と、
拡開する表面部と収縮する表面部との間に環状の相対的に鋭利な縁部を有して
いる請求項１から５の何れか１項に記載の方法。
７．収縮する表面部が、弁体の先端に先端点を形成する請求項６に記載の方法。
８．拡開する表面部と収縮する表面部の各々が、円錐台形の表面部と円錐形の表
面部である請求項６または７に記載の方法。
９．弁座の直径が１から５ｍｍ、好ましくは２．５から３ｍｍである請求項１か
ら９の何れか１項に記載の方法。
１０．拡開する表面部と収縮する表面部との間の環状の縁部の直径が０．３から
１ｍｍ、好ましくは弁座の直径よりも大きく約０．５ｍｍである請求項６から９
の何れか１項に記載の方法。
１１．拡開する表面部が角度２６から５０度、好ましくは３２から４０度の、例
えば約３６度の円錐台表面部である請求項１から１０の何れか１項に記載の方法
。
１２．収縮する表面部が、角度が６０から１２０度、好ましくは約９０度の円錐
形表面部である請求項７から１１の何れか１項に記載の方法。
１３．噴霧すべき液体を、３００から４００ｋＰａの所定圧力にて弁ハウジング
に供給するための液体供給手段を具備する請求項１から１２の何れか１項に記載
の方法。
１４．電磁的手段により、弁体が閉鎖位置と開放位置との間で動作させられる請
求項１から１３の何れか１項に記載の方法。
１５．前記弁装置が、更に、
電磁的手段により加速され衝撃荷重を弁体に与えて、弁体を閉鎖位置から開放
位置に急速に動作させる第１の衝撃部材を具備する請
求項１４に記載の方法。
１６．弁体がバネ手段により閉鎖位置に付勢される請求項１４または１５に記載
の方法。
１７．前記弁装置が、更に、
電磁手段により加速され、弁体に衝撃荷重を与えて開放位置から閉鎖位置に急
速に動作させる第２の衝撃部材を具備する請求項１から１６の何れか１項に記載
の方法。
１８．弁体が閉鎖位置から解放位置に、平均速度０．５ｍ／ｓｅｃで動作する請
求項１から１７の何れか１項に記載の方法。
１９．弁座と、それに協働する弁体の拡開した表面部が非常に円滑で、Ｒａ値が
０．４μｍよりも小さい値である請求項１から１８の何れか１項に記載の方法。
２０．環状のノズル開口部の幅が、ノズル開口部の周方向に非常に一様に形成さ
れている請求項１から１９の何れか１項に記載の方法。
２１．弁体が、ノズル開口部を貫通しハウジング内に延びるステム部を具備する
請求項１から２０の何れか１項に記載の方法。
２２．弁体の解放位置は、弁体のステム部に形成された当接面と、弁ハウジング
に形成された相補形状の表面との当接、係合により決定され、上記２つの表面が
、弁体をノズル開口部に対して位置決めするように形成されている請求項２１に
記載の方法。
２３．前記方法が、更に、
弁座の上流に設けられ、弁座を通過する液体に、弁座と弁体の拡開する環状表
面部の中心軸周りに回転動作を与えることを含んで成る請求項１から２２の何れ
か１項に記載の方法。
２４．噴霧された液体の平均サイズ、および／または噴霧された液体の噴霧量が
、往復動作する弁体の周波数、動作の数、開放時間、および／または閉鎖時間を
制御することにより制御される請求項１
から２３の何れか１項に記載の方法。
２５．弁体の、閉鎖位置から開放位置への移動および復帰が、弁体の往復動作の
１サイクルの１／５より短く、好ましくは、１／１０よりも短くなるように制御
される請求項２４に記載の方法。
２６．弁体が、開放位置と閉鎖位置との間で１０から２０００Ｈｚの周波数、好
ましくは、５０から５００Ｈｚの周波数で振動させられる請求項２５または２６
に記載の方法。
２７．弁装置が燃料噴射弁装置であり、その作動の態様が起動モードから定常モ
ードにシフトするように構成されており、起動モードにおいて相対的に小さな液
滴が発生され、起動モードにおいてより大きな液滴が発生される請求項２４から
２６の何れか１項に記載の方法。
２８．起動モードにおいて雲状の液滴が発生され、起動モードにおいてより大き
な液滴が、該燃料噴射装置が使用される内燃エンジンの吸気弁に向けて噴射され
る請求項２７に記載の方法。
２９．液体を小さな液滴に噴霧するための弁装置において、
環状の弁座が形成されたハウジングと、
弁座の下流方向に拡開する環状表面部を有する弁体であって、弁体が開放位置
と閉鎖位置との間でハウジングに対して移動可能に設けられており、開放位置に
おいて環状のノズル開口部が環状の拡開する表面部と弁座との間に形成され、閉
鎖位置において拡開する表面部が弁座に液密に係合するように構成された弁体と
、
弁体を開放位置と閉鎖位置との間で動作させる手段と、
弁体の動作を制御する制御手段とを具備し、
弁座が、軸方向の幅が０．２ｍｍより小さな比較的鋭利な環状縁部により形成
され、液体供給手段が、噴射される液体を前記ノズル開口部に２００から７００
ｋＰａの圧力にて供給するように構成さ
れていることを特徴とする弁装置。
３０．弁座の軸方向の幅が０．１ｍｍより小さく形成されている請求項２９に記
載の弁装置。
３１．弁体が、更に、拡開する表面部の下流に収縮する表面部と、
拡開する表面部と収縮する表面部との間に環状の相対的に鋭利な縁部を有して
いる請求項２９から３０の何れか１項に記載の弁装置。
３２．収縮する表面部が、弁体の先端に先端点を形成する請求項３１に記載の弁
装置。
３３．拡開する表面部と収縮する表面部の各々が、円錐台形の表面部と円錐形の
表面部である請求項３１または３２に記載の弁装置。
３４．弁座の直径が１から５、好ましくは２．５から３ｍｍである請求項２９か
ら３３の何れか１項に記載の弁装置。
３５．拡開する表面部と収縮する表面部との間の環状の縁部の直径が０．３から
１ｍｍ、好ましくは弁座の直径よりも大きく約０．５ｍｍである請求項３１から
３４の何れか１項に記載の弁装置。
３６．拡開する表面部が角度２６から５０度、好ましくは３２から４０度の、例
えば約３６度の円錐台表面部である請求項２９から３５の何れか１項に記載の弁
装置。
３７．収縮する表面部が、角度が６０から１２０度、好ましくは約９０度の円錐
形表面部である請求項３１から３６の何れか１項に記載の弁装置。
３８．弁体を動作させる手段が、弁体を閉鎖位置と開放位置との仇で動作させる
ための電磁的手段と、
電磁的手段により加速され衝撃荷重を弁体に与えて、弁体を閉鎖位置から開放
位置に急速に動作させる第１の衝撃部材とを具備する請求項２９から３７の何れ
か１項に記載の弁装置。
３９．弁体がバネ手段により閉鎖位置に付勢される請求項３８に記
載の弁装置。
４０．弁座と、それに協働する弁体の拡開した表面部が非常に円滑で、Ｒａ値が
０．４μｍよりも小さい値である請求項２９から３９の何れか１項に記載の弁装
置。
４１．弁体が、ノズル開口部を貫通しハウジング内に延びるステム部を具備して
おり、弁体のステム部が、弁体の解放位置を決定するように、弁ハウジングに形
成された相補形状の表面と当接、係合する当接面を有し、上記２つの表面が、弁
体をノズル開口部に対して位置決めするように形成されている請求項２９または
４０に記載の弁装置。
４２．前記弁装置が、更に、
弁座の上流に設けられ、弁座を通過する液体に、弁座と弁体の拡開する環状表
面部の中心軸周りに回転動作を与えるための手段を具備している請求項２９から
４１の何れか１項に記載の弁装置。
４３．弁座が、ステンレス鋼または銅から形成されている請求項２９から４２の
何れか１項に記載の弁装置。[Procedure of Amendment] Article 184-8 of the Patent Act
[Submission date] July 14, 1994
[Correction contents]
The scope of the claims
1. In the method of spraying a liquid into small droplets with a valve device,
The valve device is
A housing having an annular valve seat,
A valve body having an annular surface portion that expands in the downstream direction of the valve seat, the valve body being in the open position.
Movably with respect to the housing between a closed position and an open position
An annular nozzle opening is formed between the annular expanding surface and the valve seat, and is closed.
A valve body having a surface portion that expands in a chain position so as to fluid-tightly engage a valve seat;
,
Means for operating the valve body between an open position and a closed position;
And a control means for controlling the operation of the valve body,
The method is
Formed between the expanding surface of the valve body and the valve seat when the valve body is in the open position
The minimum width of the annular nozzle opening is the average diameter of the generated droplets (measured by number distribution
) Is controlled to be substantially larger than
Liquid is supplied to the nozzle opening at a pressure of 200 to 700 kPa.
And the method characterized by the above.
2. When the valve body is in the open position, the minimum width of the nozzle opening is equal to the desired droplet diameter.
The method according to claim 1, wherein the average value is 3 to 20 times.
3. The minimum width of the nozzle opening is 5 to 10 times the average value of the diameter of the desired droplet.
The method according to claim 2, wherein
4. 4. The valve seat according to claim 1, wherein the valve seat is formed by a relatively sharp annular edge.
Item 2. The method according to item 1.
5. The axial width of the annular valve seat is less than 0.2 mm, preferably
The method of claim 4, wherein the method is smaller than 0.1 mm.
6. The valve body further contracts downstream of the expanding surface part;
It has an annular relatively sharp edge between the expanding surface and the contracting surface.
The method according to any one of claims 1 to 5, wherein:
7. The method of claim 6, wherein the contracting surface portion forms a tip point at the tip of the valve body.
8. Each of the expanding and contracting surfaces has a frustoconical surface and a conical surface.
The method according to claim 6 or 7, which is a face portion.
9. A valve seat having a diameter of 1 to 5 mm, preferably 2.5 to 3 mm.
10. The method according to any one of 9 to 9.
10. The diameter of the annular edge between the expanding surface and the contracting surface is from 0.3
1 mm, preferably greater than the diameter of the valve seat and about 0.5 mm.
The method according to any one of 1.
11. Examples where the expanding surface has an angle of 26 to 50 degrees, preferably 32 to 40 degrees
11. A method according to any one of the preceding claims, wherein the surface is a frusto-conical surface of about 36 degrees.
.
12. The constricting surface has a cone with an angle of 60 to 120 degrees, preferably about 90 degrees
A method according to any one of claims 7 to 11 which is a contoured surface.
13. Valve housing for liquid to be sprayed at a predetermined pressure of 300 to 400 kPa
13. A liquid supply means for supplying the liquid to the liquid according to claim 1.
the method of.
14． A contract that allows the valve body to be operated between a closed position and an open position by electromagnetic means.
The method according to any one of claims 1 to 13.
15. The valve device further comprises
The valve body is opened from the closed position by applying an impact load to the valve body, which is accelerated by electromagnetic means.
Contractor with first impact member for rapid movement into position
The method according to claim 14.
16. 16. The valve body according to claim 14 or 15, wherein the valve body is biased to a closed position by a spring means.
the method of.
17． The valve device further comprises
It is accelerated by the electromagnetic means and gives a shock load to the valve body, and suddenly moves from the open position to the closed position
17. A second impact member that operates at a high speed is provided, and the second impact member is included.
the method of.
18. Contract that the valve body moves from the closed position to the open position at an average speed of 0.5 m / sec
The method according to any one of claim 1 to claim 17.
19. The valve seat and the expanded surface of the valve body that cooperates with it are very smooth, and the Ra value is
The method according to any one of claims 1 to 18, which has a value smaller than 0.4 µm.
20. The width of the annular nozzle opening is very uniform in the circumferential direction of the nozzle opening.
20. The method according to any one of claims 1 to 19, wherein
21. The valve body includes a stem portion that extends through the nozzle opening and extends into the housing.
The method according to any one of claims 1 to 20.
22. The release position of the valve disc depends on the contact surface formed on the stem of the valve disc and the valve housing.
Is determined by abutment and engagement with the surfaces of complementary shapes formed on
22. Formed so as to position the valve element with respect to the nozzle opening.
The described method.
23. The method further comprises
An annular surface that is installed upstream of the valve seat and expands the valve seat and valve body to the liquid that passes through the valve seat.
23. Any of claims 1 to 22 comprising imparting rotational movement about a central axis of the face portion.
The method according to item 1.
24. The average size of the atomized liquid and / or the amount of atomized liquid sprayed
, The frequency of the reciprocating valve body, the number of movements, the opening time and / or the closing time
Claim 1 controlled by controlling
24. The method according to any one of items 23 to 23.
25. The movement and return of the valve body from the closed position to the open position depends on the reciprocal movement of the valve body.
Controlled to be shorter than 1/5 of one cycle, preferably shorter than 1/10
25. The method of claim 24 which is performed.
26. The valve body has a frequency of 10 to 2000 Hz between the open position and the closed position, preferably
More preferably, it is vibrated at a frequency of 50 to 500 Hz.
The method described in.
27. The valve device is a fuel injection valve device, and the mode of operation is from the start mode to the steady mode.
Configured to shift to a relatively small liquid in startup mode.
25. Drops are generated and in the start mode larger droplets are generated.
The method according to any one of 26.
28. Cloud-shaped droplets are generated in the start-up mode and are larger than those in the start-up mode.
Droplets are injected towards the intake valve of the internal combustion engine in which the fuel injector is used.
28. The method of claim 27, wherein
29. In a valve device for atomizing a liquid into small droplets,
A housing having an annular valve seat,
A valve body having an annular surface portion that expands in the downstream direction of the valve seat, the valve body being in the open position.
Movably with respect to the housing between a closed position and an open position
An annular nozzle opening is formed between the annular expanding surface and the valve seat, and is closed.
A valve body having a surface portion that expands in a chain position so as to fluid-tightly engage a valve seat;
,
Means for operating the valve body between an open position and a closed position;
And a control means for controlling the operation of the valve body,
The valve seat is formed by a relatively sharp annular edge with an axial width of less than 0.2 mm
Then, the liquid supply means supplies the ejected liquid to the nozzle opening portion by 200 to 700.
Configured to supply at a pressure of kPa
A valve device characterized by being provided.
30. The axial seat width of the valve seat is formed to be smaller than 0.1 mm.
On-board valve device.
31. The valve body further contracts downstream of the expanding surface part;
It has an annular relatively sharp edge between the expanding surface and the contracting surface.
31. The valve device according to claim 29, wherein
32. The valve according to claim 31, wherein the contracting surface portion forms a tip point at the tip of the valve body.
apparatus.
33. Each of the expanding and contracting surfaces has a frustoconical surface and a conical surface.
The valve device according to claim 31 or 32, which is a surface portion.
34. 30. The diameter of the valve seat is 1 to 5, preferably 2.5 to 3 mm.
33. The valve device according to any one of 33 to 33.
35. The diameter of the annular edge between the expanding surface and the contracting surface is from 0.3
32. 1 mm, preferably about 0.5 mm greater than the diameter of the valve seat.
34. The valve device according to any one of 34.
36. Examples where the expanding surface has an angle of 26 to 50 degrees, preferably 32 to 40 degrees
The valve according to any one of claims 29 to 35, which has a frusto-conical surface portion of, for example, about 36 degrees.
apparatus.
37. The constricting surface has a cone with an angle of 60 to 120 degrees, preferably about 90 degrees
The valve device according to any one of claims 31 to 36, which is a shaped surface portion.
38. A means for operating the valve element operates the valve element in a closed position and an open position.
Electromagnetic means for
The valve body is opened from the closed position by applying an impact load to the valve body, which is accelerated by electromagnetic means.
38. Any of claims 29-37, comprising a first impact member that is rapidly moved into position.
The valve device according to item 1.
39. 39. The valve according to claim 38, wherein the valve body is biased to the closed position by spring means.
On-board valve device.
40. The valve seat and the expanded surface of the valve body that cooperates with it are very smooth, and the Ra value is
The valve device according to any one of claims 29 to 39, which has a value smaller than 0.4 μm.
Place.
41. The valve body has a stem portion that extends through the nozzle opening and extends into the housing.
And the stem portion of the valve body is shaped on the valve housing to determine the release position of the valve body.
Has a contact surface for contacting and engaging with a complementary surface formed by the two surfaces,
30. Formed to position the body relative to the nozzle opening.
40. The valve device according to item 40.
42. The valve device further comprises
An annular surface that is installed upstream of the valve seat and expands the valve seat and valve body to the liquid that passes through the valve seat.
30. From claim 29, comprising means for imparting rotational movement about the central axis of the face.
41. The valve device according to any one of 41.
43. 43. The valve seat of claim 29, wherein the valve seat is formed of stainless steel or copper.
The valve device according to any one of claims.
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(51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ
Ｆ０２Ｍ 61/08 9429−3Ｇ Ｆ０２Ｍ 61/08 Ｐ
(81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，
ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ
Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ
，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，
ＴＤ，ＴＧ)，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＣＡ，ＣＺ，
ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，Ｌ
Ｋ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＲＯ，ＲＵ
，ＳＤ，ＳＫ，ＵＡ，ＵＳ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI F02M 61/08 9429-3G F02M 61/08 P (81) Designated country EP (AT, BE, CH, DE, DK) , ES, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, ML, MR, NE, SN) , TD, TG), AU, BB, BG, BR, CA, CZ, DE, DK, ES, FI, HU, JP, KP, KR, LK, MG, MN, MW, NO, NZ, PL, RO. , RU, SD, SK, UA, US