CN102575627B - 电磁式燃料喷射阀 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够将实施铬覆膜处理而形成的可动件的与固定铁芯的碰撞面及与阀芯的碰撞面形成为平坦面且抑制燃料喷射量的变化的电磁式燃料喷射阀。可动阀芯具备筒状结构的可动件、在可动件的中空部侧与可动件不同体地设置而往复移动的阀芯，可动件具有与固定铁芯的端面发生碰撞的第一碰撞面和与阀芯的端面发生碰撞的第二碰撞面，第一碰撞面及第二碰撞面由铬覆膜层覆盖，铬覆膜层通过在可动件的中心轴线上配置阳电极进行层叠而成，形成有第一碰撞面及第二碰撞面中的至少一方的可动件母材的端面上形成有倾斜面，该倾斜面相对于铬覆膜层的厚度朝向中心轴线而逐渐增加的倾斜面的倾斜量，具有相反的倾斜量，在该倾斜面上层叠铬覆膜层，使第一碰撞面及第二碰撞面中的至少一方形成为平坦面。

Description

电磁式燃料喷射阀
技术领域
本发明涉及在机动车等的内燃机中使用的电磁式燃料喷射阀。本发明的电磁式燃料喷射阀能够适用于在缸内喷射型的内燃机中使用的缸内喷射用电磁式燃料喷射阀。
背景技术
在机动车等的内燃机中，使用通过来自发动机控制单元的电信号来驱动的电磁式的燃料喷射阀。电磁式燃料喷射阀具有通过可动件的移动使在阀座上落座或离座的阀芯接触或分离的结构，以准确地进行向内燃机供给的燃料的流通及切断。由可动件及阀芯构成的可动阀芯通过在固定铁芯和可动件的周围配置的电磁线圈在固定铁芯与可动件之间产生磁吸引力而移动。
可动件与固定铁芯通过磁吸引力接触或分离，在可动件与固定铁芯接触时发生碰撞。并且，在基于磁吸引力产生的加速和对阀芯向落座方向施力的复位弹簧的作用下，可动件与阀芯彼此分开一次后还会发生碰撞。为了防止因上述碰撞引起的碰撞面的磨损，存在在碰撞面的表面设置硬质铬层等的情况。
尤其在专利文献1中公开了用铬覆膜来覆盖可动阀芯的包括碰撞面在内的端面，且在碰撞面的内周侧和外周侧形成锥面的方法，以减小固定铁芯与可动阀芯之间的液体密接力，防止碰撞面的磁化且实现响应性的提高。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-36696号公报
专利文献1所公开的电磁式燃料喷射阀在可动阀芯的碰撞面为一面，进一步而言为有限宽度的碰撞面时，能够有效地使铬覆膜表面比较平坦地形成，但在可动阀芯的可动件与阀芯为不同体且可动阀芯具有与固定铁芯发生碰撞的环状的碰撞面和在其内侧的可动件与阀芯发生碰撞的另一碰撞面的结构的电磁式燃料喷射阀中，需要在可动件的上部端面中的与固定铁芯发生碰撞的部位(以下称为上部碰撞面)和可动件的内部端面中的与阀芯发生碰撞的部位(以下称为内部碰撞面)这两方形成牢固的铬覆膜层。为了在可动件的上部碰撞面和内部碰撞面这两面上形成铬覆膜层，已知有如下方法：将阳电极插入可动件的中心轴，对可动件的上部碰撞面进行铬覆膜处理，并通过与上述工序不同的另一工序，将与上述电极不同的阳电极插入可动件的中心轴，对可动件的内部碰撞面进行铬覆膜处理。并且，还已知有在可动件的中心轴插入用于实施覆膜处理的单一的阳电极，利用同一工序对所述这两面进行铬覆膜处理的方法。
然而，在任一种处理方法中，电流密度都集中在距阳电极最近的碰撞端面的一部分，铬覆膜层的厚度变得不平坦，随着接近阳电极而铬覆膜层的厚度逐渐增加，而碰撞面成为倾斜面。若碰撞面不为平坦面，而变成铬覆膜层的厚度随着朝向可动件的中心轴逐渐增加的倾斜面，则可动件与固定铁芯或阀芯发生碰撞时的受压面积不足。当受压面积不足时，碰撞面发生塑性变形，因此可动件或阀芯沿轴向往复运动的距离发生变化，从而燃料的喷射量发生变化。
发明内容
本发明用于解决上述课题，其目的在于提供一种能够以低成本将实施铬覆膜处理而形成的可动件的与固定铁芯的碰撞面及与阀芯的碰撞面形成为平坦面且抑制燃料喷射量的变化的电磁式燃料喷射阀。
为了实现上述目的，本发明涉及的电磁式燃料喷射阀构成为固定铁芯的端面与可动阀芯的端面在开阀动作时的电磁吸引力的作用下发生碰撞，所述可动阀芯具备：筒状结构的可动件；与该可动件不同体且由该可动件的中空部侧支承，在电磁吸引力和复位弹簧的力的作用下与所述可动件一起往复移动的阀芯，其中，所述可动件具有与所述固定铁芯的端面发生碰撞的第一碰撞面、与所述阀芯的被支承面发生碰撞的第二碰撞面，所述第一碰撞面及第二碰撞面由铬覆膜层覆盖，所述电磁式燃料喷射阀的特征在于，
所述铬覆膜层由镀敷层构成，形成有所述第一碰撞面及第二碰撞面中的至少一方的可动件母材的端面上形成有倾斜面，该倾斜面相对于所述铬覆膜层的厚度朝向中心轴线而逐渐增加的倾斜面的倾斜量，具有相反的倾斜量，在该可动件母材的端面的倾斜面上设有所述铬覆膜层，使所述第一碰撞面及第二碰撞面中的至少一方形成为平坦面。
发明效果
根据本发明，能够将实施铬覆膜处理而形成的可动件的与固定铁芯的碰撞面及与阀芯的碰撞面形成为平坦面，且能够抑制燃料喷射量的变化。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式涉及的电磁式燃料喷射阀的整体结构的剖视图。
图2是表示图1的电磁式燃料喷射阀中的可动件的碰撞面附近的放大剖视图。
图3是表示本发明的第二实施方式涉及的电磁式燃料喷射阀的可动件的碰撞面附近的放大剖视图。
图4是表示本发明的第三实施方式涉及的电磁式燃料喷射阀的可动件的碰撞面附近的放大剖视图。
图5是表示本发明的第四实施方式涉及的电磁式燃料喷射阀的可动件的碰撞面附近的放大剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。
[第一实施方式]
图1是表示第一实施方式的电磁式燃料喷射阀的整体结构的剖视图。
电磁式燃料喷射阀为如下这样的燃料喷射阀，即，从燃料泵(未图示)将加压后的燃料经由燃料配管(未图示)向该燃料喷射阀的一端供给，并使燃料经由该燃料喷射阀的内部的燃料通路而从另一端喷射。如图1所示，电磁式燃料喷射阀具备壳体4、局部压入固定到壳体4上的喷嘴支架10。在壳体4内设有内部为燃料通路的长条的中空筒状的固定铁芯1，在喷嘴支架10内设有可动阀芯20，该可动阀芯20与固定铁芯1的中心轴同轴地配置且在喷嘴支架10内往复移动。可动阀芯20包括：与固定铁芯1的燃料出口侧的端面对置的筒状的可动件2；穿过可动件2的中空部内且与喷嘴支架10前端的阀座面12接触或分离的长条的阀芯3。可动件2与阀芯3彼此不同体地形成，在可动阀芯20的往复移动时彼此接触或分离。
在固定铁芯1及可动件2的外周设置用于对可动阀芯20产生驱动力的电磁线圈5。经由通过外装模制件14内而与外部的电源连接的端子13对电磁线圈5通电。在固定铁芯1的上方的燃料入口设有除去混入燃料中的异物的过滤器17、防止燃料泄漏的O形密封圈16及垫圈15。
在喷嘴支架10的前端设置形成有燃料喷射孔12a的孔罩(orifice cup)12。在孔罩12内部形成有供阀芯3落座的阀座面(座面)12b，通过阀芯3在阀座面12b上落座及离座来进行燃料通路的开闭，从而控制从燃料喷射孔12a喷射的燃料喷射量。
可动件2经由作为弹簧构件的第二复位弹簧8而由在可动件2的下方固定在喷嘴支架10内的杆引导件9来支承。在可动件2的中空部形成有对阀芯3进行支承的台阶部21，阀芯3与台阶部21的上表面抵接而被支承。在固定铁芯1的中空部压入调整销7，在调整销7与阀芯3之间夹有作为弹簧构件的第一复位弹簧6。第一及第二复位弹簧6、8在电磁线圈5未被通电而没有磁吸引力时，在使可动件2与阀芯3抵接的状态下将阀芯3紧压到阀座面12b上而闭阀。
在经由端子13对电磁线圈5进行通电时，产生磁通且将固定铁芯1、壳体4、可动件2作为磁路而通过，在固定铁芯1、壳体4与可动件2之间产生磁吸引力。由此，可动件2和由可动件2支承的阀芯3向离开阀座面12b的方向(图1上侧)发生变位，可动件2的上部端面与固定铁芯1抵接。进而，开阀时从可动件2获得了加速度的阀芯3在可动件2的上部端面与固定铁芯1的下端面相接时，进一步向从可动件2的台阶部21离开的方向(图1上侧)发生变位，从而在复位弹簧6的载荷和燃料压力的作用下可动件2与阀芯3再次接触。由此，从燃料喷射孔12a喷射必要燃料量。可动件2与固定铁芯1的抵接、及可动件2与阀芯3的再次接触为由磁吸引力和弹簧力所引起的碰撞。
图2是表示图1的电磁式燃料喷射阀中的可动件2的碰撞面附近的放大剖视图。
如图2所示，可动件2在供阀芯3插入的中空部具备环状的台阶部21。在阀芯3上形成有卡合部31，该卡合部31位于台阶部21的上方(第一复位弹簧6侧)，形成为比台阶部21的内径大，与台阶部21的上表面卡合来对阀芯3进行支承。可动件2的环状的上端面与固定铁芯1的下端面1a对置，成为在可动件2的往复移动时与固定铁芯的下端面(以下称为“固定铁芯的碰撞面1a”)发生碰撞的第一碰撞面(以下称为“上部碰撞面2a”)。台阶部21的上端面与阀芯3的卡合部31的下端面3a对置，成为在可动件2及阀芯3的往复移动时与卡合部31的下端面(以下称为“阀芯3的碰撞面3a”)发生碰撞的第二碰撞面(以下称为“内部碰撞面2b”)。
在本实施方式中，可动件2的外径D1约为10.4mm，中空部的小径部的直径(比台阶部21靠下侧的孔径)D2约为2.1mm，中空部的大径部的直径(比台阶部21靠上侧的孔径)D3约为5.4mm。对于上部碰撞面2a而言，在可动件2的环状的上端面中，距最内侧的宽度为0.35mm左右的部分形成得比其外侧稍高(后述的铬覆膜层层叠后的高度h约为0.02mm)，将该稍高的面作为上部碰撞面2a。对于下部碰撞面2b而言，在台阶部21的环状的上表面中，将距最内侧0.99mm左右的部分作为与阀芯3发生碰撞的内部碰撞面2b。
可动件2中，在由铁氧体系电磁不锈钢(例如KM35FL)形成的可动件母材22的作为上部碰撞面2a及内部碰撞面2b的面上设有牢固的铬覆膜层(例如硬质铬层)40。固定铁芯1中，在由铁氧体系电磁不锈钢(例如KM35FL)形成的固定件母材11的构成碰撞面1a的面上设有牢固的铬覆膜层(例如硬质铬层)41。铬覆膜层40、41的设置用于防止因可动件2与固定铁芯1的碰撞及可动件2与阀芯3的碰撞引起的磨损。使用铬来作为构成用于提高耐磨损性的覆膜层的材料，由此提高可动件母材22与固定母材11的密接性。在本实施方式中，铬覆膜层40的厚度为5～10μm。需要说明的是，阀芯3由不会因与可动件2的碰撞而产生磨损的程度的硬质的不锈钢(例如SUS420J2)形成，因此在阀芯3的碰撞面3a未设置铬覆膜层。
作为铬覆膜处理法，使用电镀法。电镀通过在可动件母材22的中心轴C上配置阳电极(未图示)且将可动件母材22与阴极侧连接来进行。其中，在通电前预先对比台阶部21靠下侧的内壁21a施加掩膜，以免形成铬覆膜40。对电极间进行通电时，利用同一工序在可动件母材22的上部端面及台阶部21的上表面层叠铬覆膜层40。需要说明的是，固定铁芯的碰撞面1a的铬覆膜处理通过与可动件2的铬覆膜处理工序不同的工序，将平板状的阳电极与固定铁芯1的碰撞面1a对置地配置来进行。
其中，可动件2的上部碰撞面2a及内部碰撞面2b的铬覆膜40的膜厚越接近阳电极变得越厚。尤其在可动件母材22的上部端面与内壁的边界即角部2e、及台阶部21的上表面与内壁的边界即角部2f处，电流密度集中而导致膜厚进一步变厚。
因此，在本实施方式中，在铬覆膜处理前的可动件母材22中，预先将在铬覆膜处理后成为上部碰撞面2a及内部碰撞面2b的面2c、2d形成为倾斜面。该可动件母材22的倾斜面2c、2d构成为相对于朝向可动件2的中心轴C而铬覆膜层40的厚度逐渐增加的倾斜面的倾斜量(膜厚的斜度)，具有相反的倾斜量。即，以使铬覆膜处理后的上部碰撞面2a及内部碰撞面2b变得平坦的方式在可动件母材22的端面形成倾斜面2c、2d。
倾斜面2c、2d的倾斜量根据距配置在中心轴C的阳电极的距离、及上部碰撞面2a及内部碰撞面2b上的电流密度分布来算出。
可动件母材22的倾斜面2c、2d形成为从外径侧朝向内径侧而向下倾斜的锥形形状。并且，由于更为接近阳电极的内部碰撞面2b(倾斜面2d)的电流密度比上部碰撞面2a(倾斜面2c)的电流密度大，因此内部碰撞面2b上的铬覆膜40的厚度的斜度比上部碰撞面2a上的铬覆膜40的厚度的斜度大。因此，倾斜面2c的角度θ1与倾斜面2d的角度θ2的关系为θ1＜θ2。在本实施方式中，θ2为θ1的大致两倍左右。由此，即使对上部碰撞面2a和内部碰撞面2b这两面同时实施铬覆膜处理，也能够将两方的碰撞面2a、2b形成为平坦面。
并且，各角部2e、2f构成为具有平缓的曲率的倒角形状。由此，能够缓和电流密度向上部碰撞面2a侧的角部2e及内部碰撞面2b侧的角部2f的集中，防止铬覆膜层40的膜厚在角部2e、2f处局部地增大。
以上，根据本实施方式的电磁式燃料喷射阀，将可动件母材22的成为上部碰撞面2a和内部碰撞面2b的面2c、2d形成为相对于朝向可动件2的中心轴C而铬覆膜层40的厚度逐渐增加的倾斜面的倾斜量，具有相反的倾斜量，且在该倾斜面2c、2d上设置铬覆膜层40而将上部碰撞面2a及内部碰撞面2b形成为平坦面，由此能够防止碰撞面2a、2b的塑性变形，抑制燃料喷射量的变化。并且，在本实施方式中，在同一覆膜处理工序中对上部碰撞面2a和内部碰撞面2b同时进行铬覆膜处理，将可动件2的上部碰撞面2a和内部碰撞面2b这两面形成为平坦面，由此能够以低成本构成平坦的碰撞面。
需要说明的是，在本实施方式中，说明了在可动件2的中心轴C插入单一的阳电极而在同一工序中进行铬覆膜处理的方法，但也可以是利用不同的阳电极来对可动件2的上部碰撞面2a和内部碰撞面2b分别进行铬覆膜处理的方法。
[第二实施方式]
图3是表示本发明的第二实施方式的电磁式燃料喷射阀的可动件的碰撞面附近的结构的剖视图。本实施方式的电磁式燃料喷射阀具有与图1及图2所说明的电磁式燃料喷射阀基本上相同的结构。但是，如图3所示，可动件母材23的倾斜面的形状与图2所说明的倾斜面不同。
在本实施方式的电磁式燃料喷射阀中，形成上部碰撞面2a及内部碰撞面2b的可动件母材23的倾斜面2g、2h形成为具有平缓的曲率的曲面形状。在本实施方式中，也与图2所说明的可动件2同样，能够在同一覆膜处理工序中将可动件2的上部碰撞面2a和内部碰撞面2b这两面形成为平坦面，能够以低成本抑制燃料喷射量的变化。
[第三实施方式]
图4是表示本发明的第三实施方式的电磁式燃料喷射阀的可动件的碰撞面附近的结构的剖视图。本实施方式的电磁式燃料喷射阀具有与图1及图2所说明的电磁式燃料喷射阀基本上相同的结构。但是，如图4所示，可动件母材24的倾斜面的形状与图2所说明的倾斜面不同。
在本实施方式的电磁式燃料喷射阀中，形成上部碰撞面2a及内部碰撞面2b的可动件母材24的倾斜面2i、2j中，在上部碰撞面2a侧形成为锥形形状，在内部碰撞面2b侧形成为具有平缓的曲率的曲面形状。在本实施方式中，也与图2所说明的可动件2同样，能够在同一覆膜处理工序中将可动件2的上部端面的碰撞面2a和内部端面的碰撞面2b这两面形成为平坦面，能够以低成本抑制燃料喷射量的变化。
需要说明的是，也可以与本实施方式的可动件母材24的倾斜面形状的组合相反，将可动件母材24的上部碰撞面2a侧的倾斜面形成为曲面形状，且将内部碰撞面2b侧的倾斜面形成为锥形形状。
[第四实施方式]
图5是表示本发明的第四实施方式的电磁式燃料喷射阀的可动件的碰撞面附近的结构的剖视图。本实施方式的电磁式燃料喷射阀具有与图1及图2所说明的电磁式燃料喷射阀基本上相同的结构。但是，如图5所示，可动件25的形状与图1及图2所说明的可动件2不同。
如图5所示，可动件25中，与固定铁芯1发生碰撞的第一碰撞面(上部碰撞面)2a和与阀芯3的卡合部31发生碰撞的第二碰撞面(内部碰撞面)2b形成在同一面上。即，可动件25形成为不具备台阶部的大致圆筒形，第二碰撞面2b在可动件25的上端面处同轴环状地配置在第一碰撞面2a的内周侧。其中，形成在可动件母材26上的倾斜面2k仅形成在成为第二碰撞面2b的圆筒上端面的最内侧，可动件母材26的形成第一碰撞面2a的部位平坦地形成。
在本实施方式中，也与图2所说明的可动件2同样，能够在同一覆膜处理工序中将可动件2的上部碰撞面2a和内部碰撞面2b这两面形成为平坦面，能够以低成本抑制燃料喷射量的变化。
符号说明：
1固定铁芯
2可动件
3阀芯
2a上部碰撞面
2b内部碰撞面
2c上部碰撞面侧的可动件母材的倾斜面
2d内部碰撞面侧的可动件母材的倾斜面
2e上部碰撞面侧的角部
2f内部碰撞面侧的角部

Claims (6)

1.一种电磁式燃料喷射阀，其构成为固定铁芯的端面与可动阀芯的端面在开阀动作时的电磁吸引力的作用下发生碰撞，所述可动阀芯具备：筒状结构的可动件；与该可动件不同体且由该可动件的中空部侧支承，在电磁吸引力和复位弹簧的力的作用下与所述可动件一起往复移动的阀芯，其中，所述可动件具有与所述固定铁芯的端面发生碰撞的第一碰撞面、与所述阀芯的被支承面发生碰撞的第二碰撞面，所述第一碰撞面及第二碰撞面由铬覆膜层覆盖，所述电磁式燃料喷射阀的特征在于，
所述铬覆膜层由镀敷层构成，形成有所述第一碰撞面及第二碰撞面的可动件母材的端面上都形成有倾斜面，该倾斜面相对于所述铬覆膜层的厚度朝向中心轴线而逐渐增加的倾斜面的倾斜量，具有相反的倾斜量，在该可动件母材的端面的倾斜面上设有所述铬覆膜层，使所述第一碰撞面及第二碰撞面中的至少一方形成为平坦面，
所述可动件在筒状结构的中空部具有形成为环状且通过端面对所述阀芯进行支承的台阶部，
利用同一工序在所述可动件母材的上部端面及台阶部的上表面层叠所述铬覆膜层，
所述可动件母材的构成所述第二碰撞面的倾斜面的倾斜角度比构成所述第一碰撞面的倾斜面的倾斜角度大。
2.根据权利要求1所述的电磁式燃料喷射阀，其特征在于，
所述阀芯具有与所述台阶部的所述端面卡合的卡合部，所述第一碰撞面配置于可动件的外周侧的上端面，所述第二碰撞面配置在所述台阶部的端面上。
3.根据权利要求1所述的电磁式燃料喷射阀，其特征在于，
所述可动件的所述第一碰撞面和第二碰撞面形成在与所述固定铁芯对置的同一端面上。
4.根据权利要求1所述的电磁式燃料喷射阀，其特征在于，
所述可动件母材的构成所述第一碰撞面及第二碰撞面中的至少一方的端面的内壁侧的角部形成为具有平缓的曲率的倒角形状。
5.根据权利要求1所述的电磁式燃料喷射阀，其特征在于，
所述可动件母材的倾斜面形成为锥形形状。
6.根据权利要求1所述的电磁式燃料喷射阀，其特征在于，
所述可动件母材的倾斜面形成为朝向可动件的内周侧而逐渐变低的曲面。
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