CN103291514B - 电磁式燃料喷射阀 - Google Patents

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Abstract

一种电磁式燃料喷射阀，通过在确保可动铁芯的磁路的充分的有效面积的同时实现可动铁芯的轻量化，能够改善阀芯的开闭响应性。该电磁式燃料喷射阀具备：可动铁芯（12），其以能够沿轴向移动的方式收纳于磁性圆筒体（4）内并与固定铁芯（5）前端的环状的吸引面（5a）对置；以及阀芯（14），其与可动铁芯（12）连接以开闭阀孔（7），利用伴随着线圈（30）的通电而在固定铁芯（5）与可动铁芯（12）之间产生的磁吸引力使阀芯（14）开阀，其中，可动铁芯（12）具有与固定铁芯（5）的吸引面（5a）和磁性圆筒体（4）的内周面对置的环状的磁路形成部（12a），该磁路形成部（12a）的前表面形成为朝向前方扩径的漏斗状的凹面（18）。

Description

电磁式燃料喷射阀
技术领域
本发明涉及主要在内燃机的燃料供给系统中使用的电磁式燃料喷射阀，特别涉及电磁式燃料喷射阀的改进，该电磁式燃料喷射阀具备：阀套，其在前端部具有阀孔，该阀套通过在所述阀孔的后方依次连接磁性圆筒体、非磁性圆筒体、中空的固定铁芯和燃料入口筒而成，且将内部作为燃料流路；线圈，所述线圈配设在所述固定铁芯的外周；线圈壳体，所述线圈壳体收纳所述线圈，并且将所述磁性圆筒体与固定铁芯之间磁连接；可动铁芯，所述可动铁芯以能够沿轴向移动的方式收纳在所述磁性圆筒体内，并与所述固定铁芯前端的环状的吸引面对置；以及阀芯，所述阀芯与所述可动铁芯连接，用于开闭所述阀孔，利用伴随着所述线圈的通电而在所述固定铁芯与可动铁芯之间产生的磁吸引力来使所述阀芯开阀。
背景技术
这种电磁式燃料喷射阀如下述专利文献1所公开的那样，已经被公知。
专利文献1：日本特开2004-285922号公报
在现有的这种电磁式燃料喷射阀中，将可动铁芯形成为内部作为燃料通路的中空圆筒状。在这样的形状的可动铁芯中，在线圈通电时，能够在可动铁芯中得到磁路的充分的有效面积，从而在固定铁芯与可动铁芯之间产生大的磁吸引力。
然而，研究上述中空圆筒状的可动铁芯中的磁通的分布状态可知：磁通集中在靠近固定铁芯和磁性圆筒体侧的横截面呈大致三角形的区域，该区域以外的部分仅增加了可动铁芯的重量。
发明内容
本发明正是鉴于所述情况而完成的，其目的在于提供一种所述电磁式燃料喷射阀，通过在确保可动铁芯中的磁路的充分的有效面积的同时实现可动铁芯的轻量化，从而能够改善阀芯的开闭响应性。
为了达成上述目的，本发明为一种电磁式燃料喷射阀，所述电磁式燃料喷射阀具备：阀套，其在前端部具有阀孔，该阀套通过在所述阀孔的后方依次连接磁性圆筒体、非磁性圆筒体、中空的固定铁芯和燃料入口筒而成，且将内部作为燃料流路；线圈，所述线圈配设在所述固定铁芯的外周；线圈壳体，所述线圈壳体收纳所述线圈，并且将所述磁性圆筒体与固定铁芯之间磁连接；可动铁芯，所述可动铁芯以能够沿轴向移动的方式收纳在所述磁性圆筒体内并与所述固定铁芯前端的环状的吸引面对置；以及阀芯，所述阀芯与所述可动铁芯连接，用于开闭所述阀孔，利用伴随着所述线圈的通电而在所述固定铁芯与可动铁芯之间产生的磁吸引力来使所述阀芯开阀，所述电磁式燃料喷射阀的第一特征在于，所述可动铁芯具有与所述固定铁芯的吸引面和所述磁性圆筒体的内周面对置的环状的磁路形成部，将所述磁路形成部的前表面形成为朝向前方扩径的漏斗状的凹面。
而且，本发明的第二特征在于，在第一特征的基础上，所述凹面由截头圆锥面构成。
并且，本发明的第三特征在于，在第一特征的基础上，所述凹面由朝向其轴向中间部鼓起的弯曲面构成。
并且，本发明的第四特征在于，在第一特征的基础上，支承所述阀芯的阀杆与所述可动铁芯的中心部连接，以包围所述阀杆的方式设置有多个燃料通孔，所述燃料通孔在所述阀杆与环状的所述磁路形成部之间连通于所述固定铁芯的中空部。
根据本发明的第一特征，通过将可动铁芯的环状的磁路形成部的前表面形成为朝向前方扩径的漏斗状的凹面，在线圈通电时，所述凹面与穿过磁路形成部内的磁通的外侧区域相符，在充分确保可动铁芯中的磁路的有效面积的同时，能够使可动铁芯的重量减轻，减轻的重量与所述凹面的内侧的空缺部分对应，因此，可动铁芯中的磁路的有效面积的确保和减轻重量相结合，能够实现可动铁芯、进而与可动铁芯连接的阀芯的开闭响应性的改善。而且，可动铁芯的重量减轻使得其材料的使用量减少，因此也有利于成本的降低。
根据本发明的第二特征，可动铁芯的漏斗状的凹面由截头圆锥面构成，因此能够容易地进行该凹面的成形或切削加工。
根据本发明的第三特征，可动铁芯的漏斗状的凹面由朝向该凹面的轴向中间部鼓起的弯曲面构成，因此，上述凹面与可动铁芯中的磁通的外侧区域更加相符，相应地增大了所述凹面的内侧容积，能够进一步实现可动铁芯的重量减轻。
本发明的第四特征在于，支承所述阀芯的阀杆与可动铁芯的中心部连接，以包围所述阀杆的方式设置有多个燃料通孔，所述燃料通孔在所述阀杆与环状的所述磁路形成部之间与所述固定铁芯的中空部连通，从而能够在确保可动铁芯中的磁路的有效面积的同时使大流量的燃料流到可动铁芯。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式涉及的电磁式燃料喷射阀的纵剖视图。
图2是图1中的箭头2所指部分的放大图（沿图3的2-2线的剖视图）。
图3是沿图2的3-3线的剖视图。
图4是示出本发明的第二实施方式的、与图2对应的图。
标号说明
I：电磁式燃料喷射阀；
V：阀组装体；
f：磁通；
2：阀套；
3：阀座部件；
4：磁性圆筒体；
5：固定铁芯；
5a：固定铁芯的吸引面；
6：非磁性圆筒体；
7：阀孔；
12：可动铁芯；
12a：磁路形成部；
12b：燃料通路形成部；
12c：阀杆连接部；
18：凹面；
19：固定铁芯的中空部；
20：燃料通孔；
30：线圈；
31：线圈壳体。
具体实施方式
基于附图在下面说明本发明的实施方式。
首先，从图1～图3所示的本发明的第一实施方式的说明开始。在图1和图2中，内燃机用的电磁式燃料喷射阀（下面，简称作燃料喷射阀。）I的阀套2包括：圆筒状的阀座部件3；磁性圆筒体4，其与该阀座部件3的后端部嵌合并液密地焊接在一起；非磁性圆筒体6，其抵靠且液密地焊接在该磁性圆筒体4的后端；圆筒状的固定铁芯5，其前端部与该非磁性圆筒体6的内周面嵌合并液密地焊接在一起；以及燃料入口筒9，其以与固定铁芯5相同的材料一体地连续设置于该固定铁芯5的后端。
如图2所明示的那样，在阀座部件3设有：阀孔7，其开口于该阀座部件3的前端面；圆锥状的阀座8，其与该阀孔7的内端相连；阀引导孔15，其与该阀座8的大径部相连；以及圆筒状的大径孔17，其直径比阀引导孔15的直径大且经由锥形孔16而与该阀引导孔15的后端连接。
在非磁性圆筒体6的前端部留有未与固定铁芯5嵌合的部分，在从该部分到阀座部件3的阀套2内收纳阀组装体V。该阀组装体V包括：可动铁芯12，其与固定铁芯5的前端的吸引面5a对置；阀杆13，其与所述可动铁芯12的中心部一体地连接并向前方突出；以及由钢球构成的球状的阀芯14，其与所述阀杆13焊接在一起并由阀引导孔15支承为滑动自如，以便与所述阀座8协作来开闭阀孔7。在所述阀芯14的外周面形成有多个平坦部14a，所述多个平坦部14a用于在所述阀芯14的外周面与阀引导孔15的内周面之间划分出燃料通路。
在阀套2的外周，与固定铁芯5和可动铁芯12对应地嵌装有线圈组装体28（参照图1和图2）。该线圈组装体28由线圈骨架29和卷装于该线圈骨架29的线圈30构成，所述线圈骨架29在从磁性圆筒体4的后端部到固定铁芯5的范围与它们的外周面嵌合，在该线圈骨架29的后端部保持着向该线圈骨架29的一侧突出的联接器端子33的基端部，线圈30的终端与该联接器端子33连接。
收纳保持上述线圈组装体28的磁性体的线圈壳体31安装于阀套2。该线圈壳体31包括：主体部31a，其围绕线圈组装体28；前后一对的端壁31b、31b'，它们从所述主体部31a的两端向半径方向内侧弯曲并支承线圈组装体28的前后两端面；以及前后一对的连接凸台31c、31c'，它们从所述两端壁31b、31b′向轴向外侧突出并与磁性圆筒体4和固定铁芯5的各外周面嵌合，所述连接凸台31c、31c'的各末端薄壁部通过焊接而紧固于磁性圆筒体4和固定铁芯5的各外周面。并且，通过线圈壳体31、磁性圆筒体4、可动铁芯12和固定铁芯5，在线圈30通电时，形成用于使固定铁芯5和可动铁芯12励磁的磁路39。
在从磁性圆筒体4的后半部到固定铁芯5的后端部的范围，在它们的外周面通过模压成形形成合成树脂制的覆盖层34，该覆盖层34用于埋封线圈组装体28和线圈壳体31。此时，用于收纳、保持所述联接器端子33并向线圈组装体28的一侧突出的联接器35与覆盖层34一体成形。
在图2和图3中，固定铁芯5具有与燃料入口筒9的内部相连的中空部19，该固定铁芯5的环状的前端面成为吸引面5a。可动铁芯12由作为其外周部的环状的磁路形成部12a、作为半径方向中间部的环状的燃料通路形成部12b以及作为中心部的阀杆连接部12c构成。该环状的磁路形成部12a具有：与固定铁芯5的环状的吸引面5a对置的环状的吸引作用面12a'；和与所述磁性圆筒体4和非磁性圆筒体6的内周面对置的外周面，该磁路形成部12a的前表面形成为朝向前方扩径的漏斗状的凹面18。该凹面18以与线圈30通电时在可动铁芯12内流通的磁通f的最外侧的形状相符的方式形成，该凹面18由截头圆锥面构成。
在燃料通路形成部12b中，以围绕阀杆连接部12c的呈环状排列的状态设置有与固定铁芯5的中空部19连通的多个燃料通孔20、20…，所述阀杆13的根部与阀杆连接部12c连接。该阀杆13可以以相同材料与可动铁芯12一体成形，也可以将以其他材料成形的阀杆13通过压入或焊接等紧固在可动铁芯12的中心部。
在可动铁芯12的外周面形成有以滑动自如的方式支承于磁性圆筒体4的内周面的环状的轴颈部12j。因此，阀组装体V在与阀芯14嵌合的阀引导孔15和与可动铁芯12的轴颈部12j嵌合的磁性圆筒体4这两个彼此远离的点滑动自如地被支承，从而能够使阀组装体V的开闭姿势稳定。
在可动铁芯12的燃料通路形成部12b的后端面凹陷设置有圆形的弹簧座24。而且，在固定铁芯5的中空部19压入有带切槽的管状保持器23，在该保持器23与所述弹簧座24之间压缩设置有阀簧22，该阀簧22对可动铁芯12向阀芯14的闭阀侧施力。此时，通过保持器23相对于中空部19的嵌合深度来调整阀簧22的设定载荷。
在阀座部件3的前端面液密地焊接有钢板制的喷射板10，所述喷射板10具有与阀孔7的外端相面对且直径比阀孔7大的燃料扩散室25和使该燃料扩散室25向外部敞开的多个燃料喷孔11、11…。
而且，在燃料入口筒9的后端部的外周形成有用于装配O型圈等密封部件40的环状的密封槽41。该密封槽41的前端壁由压入燃料入口筒9的前部外周面的合成树脂制的套环42的后端的凸缘42a构成，而且该密封槽41的后端壁由压入燃料入口筒9的入口的燃料过滤器43的安装凸缘43a构成。在该燃料入口筒9的后端部外周嵌装有未图示的燃料供给管，所述密封部件40与所述燃料供给管的内周面紧密接触。
接着，对该实施例的作用进行说明。
从未图示的燃料泵经由未图示的燃料供给管压送到燃料入口筒9的高压燃料在由燃料过滤器43过滤后，充满阀套2的内部，即充满燃料入口筒9的内部、固定铁芯5的中空部19、可动铁芯12的燃料通孔20、20…、非磁性圆筒体6、磁性圆筒体4和阀座部件3的内部等。进而，在线圈30消磁的状态下，借助阀簧22的作用力将阀组装体V向前方推压，使阀芯14落座于阀座8而将阀孔7关闭。
当借助通电而对线圈30进行励磁时，由此产生的磁通依次穿过线圈壳体31、磁性圆筒体4、可动铁芯12、固定铁芯5、线圈壳体31，利用在两铁芯5、12之间产生的磁吸引力使可动铁芯12克服阀簧22的设定载荷而被固定铁芯5吸引，阀芯14从阀座8离开，从而阀孔7敞开，充满阀座部件3内部的高压燃料从阀孔7流出而在燃料扩散室25向半径方向扩散，并从多个燃料喷孔11、11…向装配有该燃料喷射阀I的未图示的内燃机的燃烧室或进气通道喷射。
另外，可动铁芯12的环状的磁路形成部12a的前表面在从其轴向中间部到前端的范围形成为朝向前方扩径的漏斗状的凹面18，因此，该凹面18与线圈30通电时在磁路形成部12a内流通的磁通f的外侧区域相符，既充分确保了可动铁芯12中的磁路的有效面积，又能够减轻可动铁芯12的重量，减轻的重量与上述凹面18的内侧的空缺部分对应。这样的可动铁芯12的磁路的有效面积的确保和重量减轻相结合，能够实现可动铁芯12、进而阀芯14的开闭响应性的改善。而且，可动铁芯12的重量减轻使得其材料的使用量减少，因此也有利于成本的降低。
而且，所述漏斗状的凹面18由截头圆锥面构成，由此，该凹面18的成形或切削加工变得容易。
而且，将支承阀芯14的阀杆13与可动铁芯12的中心部连接，以包围阀杆连接部12c的方式、即包围阀杆13的方式设置多个燃料通孔20，所述燃料通孔20在所述阀杆13与环状的所述磁路形成部12a之间与固定铁芯5的中空部19连通，从而能够在确保可动铁芯12中的磁路的有效面积的同时使大流量的燃料流到可动铁芯12内。
接着，对图4所示的本发明的第二实施方式进行说明。
在该第二实施方式中，可动铁芯12的磁路形成部12a的漏斗状的凹面18由朝向轴向中间部鼓起的弯曲面构成。其他的结构与前述实施方式相同，因此在图4中对与前述实施方式对应的部分标以相同的参考标号并省略重复的说明。
根据该第二实施方式，构成漏斗状的凹面18的弯曲面与可动铁芯12的磁通f的外侧区域更加相符，相应地增大了该凹面18的内侧容积，能够进一步实现可动铁芯12的重量减轻。
以上，说明了本发明的实施方式，然而本发明并不限定于此，能够在不脱离其主旨的范围内进行各种设计变更。

Claims (1)

1.一种电磁式燃料喷射阀，所述电磁式燃料喷射阀具备：阀套(2)，其在前端部具有阀孔(7)，该阀套通过在所述阀孔(7)的后方依次连接磁性圆筒体(4)、非磁性圆筒体(6)、中空的固定铁芯(5)和燃料入口筒(9)而成，且将内部作为燃料流路；线圈(30)，所述线圈(30)配设在所述固定铁芯(5)的外周；线圈壳体(31)，所述线圈壳体(31)收纳所述线圈(30)，并且将所述磁性圆筒体(4)与固定铁芯(5)之间磁连接；可动铁芯(12)，所述可动铁芯(12)以能够沿轴向移动的方式收纳在所述磁性圆筒体(4)内并与所述固定铁芯(5)前端的环状的吸引面(5a)对置；以及阀芯(14)，所述阀芯(14)与所述可动铁芯(12)连接，用于开闭所述阀孔(7)，利用伴随着所述线圈(30)的通电而在所述固定铁芯(5)与可动铁芯(12)之间产生的磁吸引力来使所述阀芯(14)开阀，
所述电磁式燃料喷射阀的特征在于，
所述可动铁芯(12)具有与所述固定铁芯(5)的吸引面(5a)和所述磁性圆筒体(4)的内周面对置的环状的磁路形成部(12a)，将该磁路形成部(12a)的前表面形成为朝向前方扩径的漏斗状的凹面(18)，并且该凹面(18)由截头圆锥面构成，
支承所述阀芯(14)的阀杆(13)与所述可动铁芯(12)的中心部连接，
所述阀杆(13)与环状的所述磁路形成部(12a)之间的半径方向中间部为环状的燃料通路形成部(12b)，以包围所述阀杆(13)的方式在该燃料通路形成部(12b)设置有多个燃料通孔(20)，所述多个燃料通孔(20)连通于所述固定铁芯(5)的中空部(19)，并且，在所述燃料通路形成部(12b)的后端面凹陷设置有对所述可动铁芯施力的阀簧(22)的弹簧座(24)。
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