CN100497930C - 可变吐出量燃料供给装置用电磁阀 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可改善减压性能和应答性、使电磁阀小型化、减小使用电流、提高应答性的可变吐出量燃料供给装置用电磁阀，阀座具有相对阀的移动方向、位于大致直角的平面内的阀座面，阀具有在阀内部形成的流路以及将阀内部围住、与阀座面接合以将流路关闭的大致环状的着座面。电磁阀也可将阀的外部作为高压侧、将阀内部的流路作为低压侧，也可将阀的着座面和阀座的阀座面制成环状，使阀和阀座只能在阀的着座面的外径与阀座的阀座面的内径之间进行接触，又，流路也可在阀的下游处与电磁螺线管旁边连通。并且，也可将阀内的流路贯通阀而延伸至螺线管线圈旁边，与形成于阀外周面与阀保持架内周面之间并连通于低压侧的燃料流路连接，具有阀座面的阀座也可采用与所述阀保持架接合的、不与所述阀保持架一体的构件。阀的着座面形成于所述阀的外周面与在全周形成的段状内周面之间。

Description

可变吐出量燃料供给装置用电磁阀
技术领域
本发明涉及可变吐出量燃料供给装置用电磁阀，具体涉及一种可调节来自燃料泵的高压燃料流量进行供给的可变吐出量燃料供给装置用电磁阀。
背景技术
燃料喷射型的汽车用内燃机中的燃料供给系统通常是如图13所示的结构，燃料箱1内的燃料2通过低压泵3从燃料箱1送出，经过过滤器4并由低压调节器5调压后，向高压泵即燃料供给装置6供给。燃料由燃料供给装置6只将燃料喷射所必需的流量形成高压并供给至内燃机(未图示)的公用栏条9内。剩下的燃料则在从电磁阀17至低压气流调节器12和吸入阀13之间进行减压。又，其所需的流量由控制组件(未图示)决定，也进行电磁阀17的控制。如此供给的高压燃料从与公用栏条9连接的燃料喷射阀10形成高压雾状向内燃机的缸体(未图示)内喷射。过滤器7和高压减压阀8在公用栏条9内形成异常压力(高压减压阀开阀压力)时开阀，防止公用栏条9的破损。
作为高压泵的燃料供给装置6具有：对供给的燃料进行过滤的过滤器11、吸收低压燃料脉动的低压气流调节器12、以及对通过吸入阀13供给的燃料进行加压并通过吐出阀14和燃压保持阀15吐出高压燃料的泵16。由泵16的柱塞100、套筒101、平板102、吸入阀13、吐出阀14构成的燃料加压室103通过电磁阀17连接于低压气流调节器12与吸入阀13之间。由于燃料的吐出量通过电磁阀17的调节而可以变化，因此这种燃料供给装置6成了可变吐出量燃料供给装置，使用这种燃料供给装置的电磁阀17即是可变吐出量燃料供给装置用电磁阀。
图14具体表示这种可变吐出量燃料供给装置的传统结构。图14中，高压泵即燃料供给装置6一体地包括：壳体21；设在壳体21内的柱塞泵即泵16；连接于由泵16的柱塞100、套筒101、平板102、吸入阀13、吐出阀14构成的燃料加压室103的电磁阀17；以及低压气流调节器12。电磁阀17的详细结构如图15所示，通过向电磁阀17的螺线管22赋能，在泵16的吐出行程中，当吐出了控制组件(未图示)所要求的流量之时，电磁阀17开阀，通过将燃料加压室103内的燃料放出到低压气流调节器12与吸入阀13(图13)之间的低压侧，使燃料加压室103内的压力下降至公用栏条9压力以下，吐出阀14开阀。其后，电磁阀17的阀门一直开至泵16移行到吸入行程为止。通过对该电磁阀17进行开阀定时的控制，就可调节向公用栏条9吐出的燃料量。
图15中，可变吐出量燃料供给装置用电磁阀17包括：组装在燃料供给装置6的壳体21内、在内部具有燃料流路23的电磁阀本体24；设在该电磁阀本体24的燃料流路23内的阀座25；在电磁阀本体24内、相对阀座25进行分合来开闭燃料流路的阀26；以及将阀26向阀座25进行推压的压缩弹簧27。
这种可变吐出量燃料供给装置用电磁阀17通过设在未图示的发动机凸轮轴的同轴上的驱动凸轮沿图14中的上下方向驱动柱塞活塞，对燃料进行吸入或吐出。此时，通过在向公用栏条9内吐出了某一定量燃料之时打开电磁阀17，使燃料加压室103的高压燃料在低压的吸入侧减压(释放)，通过对该电磁阀17进行开阀定时的控制，就可调节控制来自燃料供给装置的吐出量使其可变化。
图16为表示电磁阀17的阀26相对阀座25处于开位置状态的概略部分剖视图。图17为表示同一电磁阀17的阀26相对阀座处于闭位置状态的概略部分剖视图。传统的电磁阀17采用的是球密封，阀座25一侧呈圆锥形，阀26一侧呈球形，高压侧位于与弹簧27对向的方向上。这种电磁阀17的开口面积(mm2)相对阀升程(mm)用图16的公式来表示，并按图18的图表进行变化。又，改变阀座直径(mm)时所需的弹力(N)的大小用图17的公式来表示，并按图19的图表进行变化(泵内压为12MPa的场合)。
由此，对于可变吐出量燃料供给装置用电磁阀17，为了获得所需的减压性能，必须在传统的电磁阀17中增加阀的升程量，并扩大阀座直径。为了增加阀的升程量，因阀座部呈圆锥形，故开口面积相对阀升程量特性的斜度由圆锥形状所左右(参照图16的公式)。又，为了扩大阀座直径，弹力相对阀座直径特性的斜度是阀座直径越大，则弹力成倍增大(参照图17的公式)。
为此，在传统装置中，若提高减压性能，由于上述的原因，就会产生电磁阀17的大型化或者由此引起的电流消耗的增加和应答性下降的问题。并可能使电磁阀17的螺线管线圈22发热增大，因电线间短路、断线等造成电磁阀的动作不良，最坏时造成吐出流量的控制不良。
为此，本发明目的在于提供一种可改善减压性能和应答性、使电磁阀小型化、减小使用电流、提高应答性的可变吐出量燃料供给装置用电磁阀。
发明内容
本发明的可变吐出量燃料供给装置用电磁阀包括：具有与燃料供给装置连接的燃料流路的电磁阀本体；设在所述燃料流路内的阀座；在所述电磁阀本体内相对所述阀座进行分合来开闭所述燃料流路的阀；以及使所述阀相对所述阀座进行移动的弹簧及电磁螺线管，将来自所述燃料供给装置的燃料吐出量维持在所定值，所述阀座具有相对所述阀的移动方向并位于大致直角的平面内的阀座面，所述阀具有在所述阀内部形成的所述流路以及将所述阀内部围住、与所述阀座面接合以将所述流路关闭的大致环状平面的着座面，所述阀的所述着座面形成于所述阀的外周面与在全周形成的段状内周面之间。
可变吐出量燃料供给装置用电磁阀与所述燃料供给装置连接，以使所述阀的外部成为高压侧、所述阀内部的所述流路成为低压侧。
也可使所述阀的着座面呈环状，所述阀座的所述阀座面呈环状，所述阀和所述阀座只能在所述阀的所述着座面的外径与所述阀座的所述阀座面的内径之间进行接触。
所述流路也可在所述阀的下游处与所述电磁螺线管旁边连通。
又，也可将阀内的流路贯通阀而延伸，直至到达螺线管线圈旁边，与形成于阀外周面与阀保持架内周面之间并连通于低压侧的燃料流路连接。
具有所述阀座面的所述阀座也可为与上述阀保持架接合的与上述阀保持架分开的构件。
附图简单说明
图1为表示本发明的可变吐出量燃料供给装置用电磁阀结构的纵剖视图。
图2为表示图1的电磁阀的阀相对阀座处于开位置状态的概略部分剖视图。
图3为表示图1的电磁阀的阀相对阀座处于闭位置状态的概略部分剖视图。
图4为表示电磁阀的开口面积(mm2)相对阀升程(mm)的图。
图5为表示改变阀座直径(mm)时所需的弹力(N)大小的图。
图6为表示本发明实施形态的剖视图。
图7为表示本发明另一实施形态的剖视图。
图8为表示本发明又一可变吐出量燃料供给装置用电磁阀实施形态的剖视图。
图9为沿图8的A—A线的剖视图。
图10为沿图8的B—B线的剖视图。
图11为表示本发明又一可变吐出量燃料供给装置用电磁阀实施形态的剖视图。
图12为沿图11的E—E线的剖视图。
图13为表示本发明可适用的可变吐出量燃料供给装置用电磁阀的一般性燃料供给系统的概略图。
图14为传统的可变吐出量燃料供给装置的概略图。
图15为表示图14的可变吐出量燃料供给装置用电磁阀结构的纵剖视图。
图16为表示传统的电磁阀的阀相对阀座处于开位置状态的概略部分剖视图。
图17为表示传统的电磁阀的阀相对阀座处于闭位置状态的概略部分剖视图。
图18为表示传统的电磁阀的开口面积(mm2)相对阀升程(mm)的图。
图19为表示改变传统的电磁阀的阀座直径(mm)时所需的弹力(N)大小的图。
实施本发明的最佳形态
图1所示的本发明可变吐出量燃料供给装置用电磁阀30包括：具有与燃料供给装置即高压泵6(图13)连接的燃料流路31的电磁阀本体32；设在燃料流路31内的阀座33；在电磁阀本体32内相对阀座33进行分合来开闭燃料流路31的阀34；以及使阀34相对阀座33进行移动的电磁螺线管35，将来自燃料供给装置6的燃料吐出量维持在所定值。
图1所示的可变吐出量燃料供给装置用电磁阀30用安装凸缘39紧固在燃料供给装置壳体21上，该安装凸缘39是用0形环37液体密封式地插入燃料供给装置中形成的大致圆筒状的电磁阀本体32的圆筒孔36内并由紧固螺柱38将其固定。在电磁阀本体32的内端侧设有圆筒状的中心孔，阀保持架40被嵌入该中心孔内并通过铆接进行固定。在阀保持架40的中心处形成有如后所述的由平坦的板状阀座33沿轴向将内端关闭的流路31，在该流路31内插入有大致中空圆筒状的阀34，形成可沿轴向滑动且前端面与平坦的阀座33的内面接触的形态。在圆筒状的阀34的轴向另一端设有压缩弹簧35，当卷绕在电磁阀本体32上紧固的铁心周围的螺线管线圈41赋能时，阀34利用电磁力来抵抗压缩弹簧35的作用力，可从阀座33离开移到开位置。螺线管线圈41的端子42通过铁心后被导出，位于树脂成型的插件43内，可与未图示的外路回路连接。
如图2和图3所示，电磁阀本体32的阀保持架40的内端虽然被平板状阀座33轴向关闭，但在前端旁边的稍许离开阀座33的图中的上方位置的周壁面上设有多个向阀34轴向的直角方向开口的开口44，该开口44与由高压泵即燃料供给装置6的柱塞100、套筒101、平板102、吸入阀13、吐出阀14构成的燃料加压室103连通，并在吐出行程中成为高压侧。
当阀34处于图2所示的开位置时，从燃料加压室103通过开口44流入阀34内部的燃料流路31的燃料向图1的上方沿轴向流入阀34内部，从贯通设置在阀34中间位置旁边的管壁上的径向流路45，贯通阀保持架40和电磁阀本体32的圆筒壁后分别经过径向延伸的径向流路46、47，终于贯通电磁阀本体32的周壁并在低压侧的燃料流路中进行减压(释放)。
如图2和图3所示，本发明的可变吐出量燃料供给装置用电磁阀30的阀座33具有圆形的阀座面36，该阀座面36相对阀34的轴心方向即移动方向并位于大致直角的平面内，阀34具有形成于阀34内部的流路37，并在该前端具有将该流路37围住、在与阀座面36接合的闭位置上相对高压侧将流路37关闭的大致环状的着座面38。
图2为表示电磁阀30的阀34相对阀座33处于开位置状态的概略部分剖视图。图3为表示同一燃料流路的阀34相对阀座33处于闭位置状态的概略部分剖视图。本发明的电磁阀30采用的是平面状密封，阀座33一侧是平面状的大致圆形的座面，阀34一侧呈位于平面内的圆环状，高压侧成为与弹簧35的对向侧。
这种电磁阀30的开口面积S(mm2)相对阀升程I(mm)用图2的公式来表示，按照图4的图表进行变化。又，改变阀座直径(mm)时所需的弹力(N)的大小用图3的公式来表示，按照图5的图表进行变化(泵内压为12MPa的场合)。从这些图表中可以看出，可理论上将开口面积S相对阀升程I的增加比例设定为最大，由此，可将所需的阀升程相对开口面积设定为最小。又，相对于阀座直径扩大时的弹力增加，通过变更阀座部的内径尺寸设定可抑止因阀座直径的扩大而引起的弹力增加。
这样，采用本发明的可变吐出量燃料供给装置用电磁阀，可在不用加大整体尺寸的情况下提供极大改善了减压性能和应答性的可变吐出量燃料供给装置用电磁阀。
另外，在本发明的可变吐出量燃料供给装置用电磁阀30中，由于针对阀34的轴心方向即弹簧35的作用力，沿直角方向附加了燃料的高压，因此，从图1的活塞一阀本体间的微小间隙中产生微量的泄漏。为此，必须适当设定上述间隙及其密封长度，将该微量的泄漏量控制在不影响可变吐出量燃料供给装置的泵吐出量那种程度。
图6是本发明的可变吐出量燃料供给装置用电磁阀另一实施形态的、在开位置上表示电磁阀的阀58与阀座33关系的概略部分剖视图。该阀50的着座面51是一种圆环状且处在平面内的着座面，被形成于从阀50前端的外周面52逐渐向内减小直径的锥状外周面53(前端部直径d3)与从阀50前端的内周面54呈段状加大直径的段状内周面55(直径d2)之间。阀座33的阀座面56是一种直径大于阀50的着座面51的同心的圆形平面。由此，该阀50及其阀座33间的阀座面积就是直径d3的圆与直径d2的圆之间形成的圆环状部分的面积。采用这种阀50，可容易且正确地控制阀座面积，提高加工性，降低产品价格。
图7是本发明的可变吐出量燃料供给装置用电磁阀又一实施形态的、在开位置上表示电磁阀的阀58与阀座59关系的概略部分剖视图。该阀58的着座面60是一种圆环状且处在平面内的着座面，被形成于从阀58前端的外周面逐渐向内减小直径的锥状外周面53(直径d3)与从阀58前端的内周面54之间。阀座59在直径大于阀58的着座面60的同心的圆形平面的中央部形成有圆形的孔61，该圆形孔的直径(直径d4)比阀58的内周面54的直径大，但比锥状外周面53的直径小。换言之，阀座部外径由阀侧(锥状外周面53)决定，内径由阀座侧(圆形孔61)决定。阀座59的阀座面62呈环状，阀58和阀座59只能在阀的着座面60的外径与阀座59的阀座面62的内径之间进行接触。由此，该阀的阀座面积就是直径d3的圆与直径d4的圆之间形成的圆环状部分的面积。若采用这种阀的前端，可容易且正确地控制阀座面积，提高加工性，降低产品价格。又，在图6的实施形态中，为了减小阀座面积，一旦减薄阀前端部，有时会因高压而变形，但采用本实施形态的结构，因不会降低活塞侧的刚性，故可防止高压时的变形，使高压时的密封性稳定。
在图8至图10所示的实施形态的可变吐出量燃料供给装置用电磁阀65中，不设置图1至图7中已作过说明的几个实施形态的、设置在中空圆筒状的阀34、50、58的中央部的圆筒周壁上的径向贯通流路45(参照图1)，而是将阀66内的流路延伸至管状阀66的图中的上端。阀66的上端部的外周面如图9所示将圆筒面的一部分切开或削去，在与阀保持架67的内周面之间形成了2个对向的分别呈半月形剖面的燃料通路68。如图10所示，该燃料通路68被设置在阀保持架67上，并与连接于低压侧燃料供给路的径向流路69连通。由此，燃料通过阀66内的流路向上方流动后从上端流出，再从设有延伸至螺线管线圈41内部的弹簧35的空间70通过外周部的切口燃料通路68流入阀保持架67的径向流路69，其后在低压侧进行减压。
采用本实施形态，由于燃料的流路延伸至阀66的上端，在阀66的下游侧形成了与电磁螺线管41旁边连通的延伸形态，因此可利用燃料来冷却螺线管线圈41产生的热，具有冷却电磁阀65的效果。又，由于无需在圆筒状的阀66上形成径向的贯通孔，而只要在外周的一部分形成切口部分68即可，故阀66的制造容易。
在图11和图12所示的实施形态中，提供平坦的座面的阀座73是一种不与阀保持架74一体的构件，通过焊接等进行接合。在图示的例子中，阀座73是大致正四方形的板状构件，4个角被紧固在阀保持架74的内周面上，在相当于正四方形边的部分与阀保持架74的内周面之间形成有燃料流路75，同时提供与阀66的着座面对应的平坦的阀座面76。采用这种结构，可容易制造加工电磁阀66，使燃料流路单纯，降低成本，并可提高可靠性。
产业上应用的可能性
综上所述，本发明的可变吐出量燃料供给装置用电磁阀可用作燃料喷射型的汽车用内燃机的燃料供给系统中的、对来自燃料供给装置即高压泵的高压燃料的吐出量进行可变化控制的装置。

Claims (6)

1、一种可变吐出量燃料供给装置用电磁阀，包括：具有与燃料供给装置的高压侧与低压侧之间连接的燃料流路的电磁阀本体；设在所述燃料流路内的阀座；在所述电磁阀本体内相对所述阀座进行分合来开闭所述燃料流路的阀；以及使所述阀相对所述阀座进行移动的弹簧及电磁螺线管，将来自所述燃料供给装置的燃料吐出量维持在所定值，所述阀座具有相对所述阀的移动方向而位于大致直角的平面内的阀座面，所述阀具有在所述阀内部形成的所述流路以及将所述阀内部的所述流路围住、与所述阀座面接合以将所述流路关闭的大致环状平面的着座面，
其特征在于，所述阀的所述着座面形成于所述阀的外周面与在全周形成的段状内周面之间。
2、如权利要求1所述的可变吐出量燃料供给装置用电磁阀，其特征在于，所述电磁阀与所述燃料供给装置连接，以使所述阀的外部成为高压侧，所述阀内部的所述流路成为低压侧。
3、如权利要求1所述的可变吐出量燃料供给装置用电磁阀，其特征在于，所述阀的着座面呈环状，所述阀座的所述阀座面呈环状，所述阀和所述阀座只能在所述阀的所述着座面的外径与所述阀座的所述阀座面的内径之间进行接触。
4、如权利要求1所述的可变吐出量燃料供给装置用电磁阀，其特征在于，所述流路在所述阀的下游处与所述电磁螺线管旁边连通。
5、如权利要求1所述的可变吐出量燃料供给装置用电磁阀，其特征在于，所述阀内的流路贯通阀而延伸至到达螺线管线圈旁边，与形成于阀外周面与阀保持架内周面之间并连通于低压侧的燃料流路连接。
6、如权利要求1所述的可变吐出量燃料供给装置用电磁阀，其特征在于，具有所述阀座面的所述阀座为与所述阀保持架接合的、不与所述阀保持架一体的构件。
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