CN103925134A - 燃料喷射器和使用该燃料喷射器的燃料喷射装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种燃料喷射器和使用该燃料喷射器的燃料喷射装置，该燃料喷射器包括线圈（13）、定子芯（14）、可动芯（15）、与可动芯一起运动并且打开喷射口的气门体（12）以及弹力施加部分（SP1、SP2），弹力施加部分根据气门体的运动可弹性地变形以沿气门关闭方向对气门体施加弹力。弹力施加部分的弹性系数被设置成满足条件Ffc-Ffo≤L×K。在该情况下，在由燃料压力沿气门关闭方向施加给气门体的燃料压力气门关闭力之中，气门体被关闭时的燃料压力气门关闭力被称为Ffc，并且当气门体被运动到气门体被完全打开的位置时的燃料压力气门关闭力被称为Ffo。从气门体被关闭的时间点运动到气门体被完全打开的时间点的气门体的运动距离被称为L。弹性系数被称为K。

Description

燃料喷射器和使用该燃料喷射器的燃料喷射装置

技术领域

本发明涉及一种通过电磁力来打开或关闭的燃料喷射器以及一种使用该燃料喷射器的燃料喷射装置。

背景技术

JP-2011-214536A(US2013/0087639A1)公开了一种燃料喷射器，所述燃料喷射器包括通过给线圈通电来产生电磁力的定子芯、通过电磁力运动的可动芯以及与可动芯一起运动并打开喷射口的气门体（阀体，valve body）。沿气门(阀门，valve)关闭方向将弹簧的弹力和燃料压力施加至气门体。当根据线圈通电的引力（气门打开力）变得大于对应于弹力和燃料压力的关闭力时，气门体启动气门打开操作。

当给线圈通电以打开气门体时，可动芯运动到定子芯并与定子芯相撞。当碰撞速度较高时，可动芯可能从定子芯上被弹回。在该情况下，表示线圈通电时间ti与喷射量q之间的关系的ti-q线形成了波形，并且喷射量产生了变化。此外，可能出现可动芯或者定子芯的损坏。

发明内容

本发明的目的是提供一种燃料喷射器以及使用该燃料喷射器的燃料喷射装置，所述燃料喷射器可以降低可动芯的碰撞速度。

根据本发明的一方面，燃料喷射器包括线圈、定子芯、可动芯、气门体和弹力施加部分。

当通电时线圈产生磁通量。定子芯产生作为磁通量的通道的磁路的一部分，并且产生电磁力。可动芯通过电磁力运动。气门体与可动芯一起运动并且打开喷射口。弹力施加部分可根据气门体的运动而弹性变形，以在气门关闭方向上对气门体施加弹力。

弹力施加部分的弹性系数设置成满足Ffc-Ffo≤L×K的条件。在该情况下，在由燃料压力沿气门关闭方向施加给气门体的燃料压力气门关闭力之中，当气门体被关闭时的燃料压力气门关闭力被称为Ffc，并且当气门体运动到气门体被完全打开的位置时的燃料压力气门关闭力被称为Ffo。气门体从气门体被关闭的时间点运动到气门体被完全打开的时间点的运动距离被称为L。弹性系数被称为K。

因此，限制可动芯的回弹，可以减小喷射量的变化，并且可以限制可动芯和定子芯的损坏。

附图说明

本发明的上述及其他目的、特征和优点从以下参照附图的详细说明中将变得更显而易见。在附图中：

图1是显示根据本发明的第一实施例的燃料喷射装置的简图；

图2是显示根据第一实施例的燃料喷射器的轮廓的剖视图；

图3是图2的放大图，并且显示了气门体的落座面（seating surface）的剖视图；

图4是图2的另一放大图，并且显示了磁路的剖视图；

图5是显示根据第一实施例的弹力Fs1、Fs2与行程之间的关系的图表；

图6是显示根据第一实施例的施加于燃料喷射器的燃料压力气门关闭力与行程之间的关系的图表；

图7显示了当根据第一实施例来执行喷射控制时施加的电压、线圈电流、电磁引力和时间之间的关系的图表；以及

图8是显示根据本发明第二实施例的气门体的落座面的剖视图。

具体实施方式

下文将参照附图来描述本发明的实施例。在所述实施例中，可以给与先前实施例中描述过的事物对应的部分分配相同的附图标记，并且可以省去对所述部分的多余说明。当在一实施例中仅描述了结构的一部分时，可以将另一先前实施例应用于该结构的其他部分。即使没有明确描述所述部分可以被组合，所述部分仍可以组合。即使没有明确地描述所述实施例可以被组合，假设在组合中没有危害，所述实施例仍可以部分地组合。

下文中，将参照附图来描述本发明的实施例。

（第一实施例）

如图1中所示，燃料喷射器10安装在点燃式内燃发动机上，并且将燃料直接喷射到内燃发动机的燃烧室2中。例如，内燃发动机可以是汽油发动机。具体地说，沿汽缸的轴线C在汽缸盖（汽缸头，cylinder head）3中轴向地设置用于插入燃料喷射器10的附连孔4。通过由内燃发动机驱动的燃料泵P来泵送提供给燃料喷射器10的燃料。

如图2中所示，燃料喷射器10包括本体11、气门体12、第一线圈13、定子芯14、可动芯15和壳体16。本体11是由磁性金属材料制成的并且包括燃料通道11a。本体11形成了座靠面（seated surface）17b和喷射口17a。气门体12抵靠在座靠面17b上或者与座靠面17b分开。通过喷射口17a喷射燃料。

如图3中所示，本体11还包括具有座靠面17b的喷射口本体17和形成喷射口17a的喷射口板17p。气门体12的抵靠座靠面17b的那部分被称为落座面12a。具体地说，气门体12包括主体12b和端部12c，并且它们之间的边界起到了落座面12a的作用。主体12b是圆柱形的并且沿轴线C的方向延伸。端部12c是大致截头圆锥体形状，并且从主体12b的靠近喷射口17a的端部朝向喷射口17a延伸。因此，主体12b与端部12c之间边界的角对应于围绕轴线C的落座面12a。在该情况中，落座面12a是环形的。换句话说，落座面12a设置在气门体12的外周表面上。

当关闭气门体12以使落座面12a抵靠在座靠面17b上时，停止从喷射口17a处的喷射燃料。当打开（提起）气门体12以使落座面12a与座靠面17b分开时，从喷射口17a处喷射燃料。

通过缠绕由树脂制成的线轴13a构造第一线圈13。第一线圈13由线轴13a和树脂构件13b密封。因此，呈圆柱形的线圈本体是由第一线圈13、线轴13a和树脂构件13b构成的。

定子芯14是利用磁性金属材料成形的圆柱体。定子芯14具有燃料通道14a。定子芯14设置在本体11的内周表面上，并且线轴13a设置在本体11的外周表面上。壳体16覆盖树脂构件13b的外周表面。壳体16是利用磁性金属材料成形的圆柱体。由磁性金属材料制成的盖构件18放置在壳体16开口端部处。因此，线圈本体被本体11、壳体16和盖构件18围绕。

可动芯15是利用磁性金属材料成形的盘状，并且设置在本体11的内周表面上。本体11、气门体12、线圈本体、定子芯14、可动芯15和壳体16被如此设置，以使其各自的轴线沿相同方向设置。可动芯15放置在喷射口17a与定子芯14之间的一位置处。当使第一线圈13断电时，在可动芯15与定子芯14之间产生了一预定间隙。

当给第一线圈13通电以在定子芯14处产生电磁引力时，可动芯15通过所述电磁引力朝定子芯14运动。所述电磁引力对应于电磁力。因此，气门体12抵消了主弹簧SP1的弹力和燃料压力气门关闭力，并且被提起（气门打开操作）。当使第一线圈13断电时，气门体12与可动芯15一起通过主弹簧SP1的弹力运动（气门关闭操作）。

图4是图2的放大图，并且显示了燃料喷射器10插入到汽缸盖3的附连孔4中的附连状态。本体11、壳体16、盖构件18和定子芯14是由磁性材料制成的，并且产生了作为磁通量的通道的磁路。通过给第一线圈13通电来产生磁性。也就是说，如图4中所示的箭头一样，磁通量通过磁路流动。

壳体16的容纳第一线圈13的那部分被称为线圈部分16a。壳体16的形成磁路的那部分被称为磁路部分16b。换句话说，盖构件18的第一端面中比盖构件18的第二端面在插入方向上离喷射口17a更远的位置是磁路部分16b的边缘。如图4中所示，整个线圈部分16a和整个磁路部分16b在整个外周上沿插入方向被附连孔4的第一内周表面4a围绕。汽缸盖3的围绕在磁路的整个外周上的那部分对应于导电环3a。根据本实施例，导电环3a可对应于内燃发动机的预定位置。

如图1中所示，附连孔4的第二内周表面4b接触本体11的一部分的外周表面。在该情况中，本体11的该部分放置在喷射口17a与壳体16之间。如图4中所示，在壳体16的外周表面与附连孔4的第一内周表面之间形成了间隙CL。也就是说，磁路部分16b的外周表面与附连孔4的第一内周表面以间隙CL彼此相对。

如图2中所示，可动芯15形成了通孔15a。气门体12插入到通孔15a中以相对于可动芯15可滑动。气门体12包括位于与喷射口17a相反的端部处的锁定部分12d。当可动芯15朝着定子芯14运动时，因为锁定部分12d锁定可动芯15，所以使气门体12与可动芯15一起运动以执行气门打开操作。甚至当可动芯15接触定子芯14时，气门体12仍可相对于可动芯15滑动以被提起。

主弹簧SP1设置在气门体12的与喷射口17a相反的端部处。副弹簧SP2设置在可动芯15的靠近喷射口17a的端部处。主弹簧SP1和副弹簧SP2是螺旋形的并且可沿轴线C的方向弹性地变形。对应于主弹力Fs1的主弹簧SP1的弹力沿气门关闭方向施加到气门体12作为调节管101的反作用力。对应于副弹力Fs2的副弹簧SP2的弹力沿挤压方向施加到可动芯15作为本体11的凹入部分11b的反作用力。挤压方向是朝着锁定部分12挤压可动芯15的方向。主弹簧SP1和副弹簧SP2根据气门体12的运动可弹性地变形，以沿气门关闭方向向气门体12施加弹力。

气门体12设置在主弹簧SP1与座靠面17b之间。可动芯15设置在副弹簧SP2与锁定部分12d之间。副弹簧SP2的副弹力Fs2经由可动芯15被传递到锁定部分12d，并且沿气门打开方向施加到气门体12。因此，从主弹力Fs1中减去副弹力Fs2所计算出的弹力Fs沿气门关闭方向施加到气门体12。主弹簧SP1和副弹簧SP2对应于弹力施加部分。

图5中所示的横轴表示气门打开运动量。气门打开运动量对应于行程。当气门体12被关闭时，行程为零。图5中所示的纵轴表示施加到气门体12的弹力。大于零的弹力表示气门关闭力，并且小于零的弹力表示气门打开力。当提起气门体12时，增大了对应于弹性变形量的主弹簧SP1的压缩量，并且实线表示图5中所示的主弹力Fs1增大了。

在该情况中，减小了对应于弹性变形量的副弹簧SP2的压缩量，并且实线表示图5中所示的副弹力Fs2减小了。图5中所示的点划线表示计算出的弹力Fs，其为主弹力Fs1和副弹力Fs2的矢量和。

Fs=Fs1+Fs2

因为主弹力Fs1的数值大于副弹力Fs2的数值，所以计算出的弹力Fs被沿气门关闭方向施加至气门体12。此外，计算出的弹力Fs根据行程的增大而增大。

计算出的弹力Fs对应于弹力施加部分的弹力。因此，计算出的弹力Fs的弹性系数K是主弹簧SP1的弹性系数K1与副弹簧SP2的弹性系数K2的组合值。根据行程的增大，主弹簧SP1的弹性系数K1增大，并且副弹簧SP2的弹性系数K2减小。因此，弹性系数K根据弹性系数K1的增大而增大，并且根据弹性系数K2的减小而增大。

如图5中所示，当气门体12被关闭时，对应于主设定负载Fset1的主弹力Fs1大于对应于副设定负载Fset2的副弹力Fs2。在该情况中，计算出的弹力Fs小于主设定负载Fset1。如图2和图4中所示，在定子芯14中设置调整管101。根据调整管101的附连位置可调整所述主设定负载Fset1。

此外，图2中所示的端子102给第一线圈13供电。如图4中所示的箭头，由导电环3a围绕出磁路。当根据第一线圈13的通电而在磁路中产生磁通量时，从而在例如汽缸盖3的导体处产生涡电流。涡电流在沿本体11的外周的方向上流动。

图6中所示的横轴表示行程。图6中所示的纵轴表示施加给气门体12的气门关闭力。实线Fs表示计算出的弹力Fs，并且实线Ff表示通过燃料压力沿气门关闭方向挤压气门体12的燃料压力气门关闭力Ff。

沿气门关闭方向施加给气门体12的燃料挤压力大于沿气门打开方向施加给气门体12的燃料挤压力。因此，气门体12被燃料压力沿气门关闭方向挤压。当气门体12被关闭时，燃料压力不会挤压端部12c。当气门体12开始打开时，挤压在端部12c的燃料压力逐渐增大，并且增大了沿气门打开方向施加到端部12c的燃料挤压力。因此，减小了燃料压力气门关闭力Ff。如上所述，当气门体12被关闭时，燃料压力气门关闭力最大。然后，燃料压力气门关闭力根据气门体12的气门打开的运动量的增大而逐渐减小。

如图6中所示，点滑线表示计算出的气门关闭力F，其为计算出的弹力Fs与燃料压力气门关闭力Ff的矢量和。当气门体12被关闭时，燃料压力气门关闭力Ff被称为燃料压力气门关闭力Ffc，并且所计算出的弹力Fs被称为计算出的弹力Fsc。当气门体12被完全打开时，燃料压力气门关闭力Ff被称为燃料压力气门关闭力Ffo，并且所计算出的弹力Fs被称为计算出的弹力Fso。气门体12从气门体12被关闭的时间点运动到气门体12被完全打开的时间点的运动距离被称为运动距离L。气门体12从气门体12被关闭的时间点运动到气门体12被运到预定位置的时间点的运动距离被称为运动距离Lx。当气门体12运动到预定位置时的燃料压力气门关闭力被称为燃料压力气门关闭力Ffx。

根据以下条件来设置弹性系数K1和K2。条件（i）：Ffc-Ffo≤L×K。条件（ii）：F＝Ffx+Lx×K。在该情况下，所计算出的气门关闭力F在从运动距离变为运动距离Lx的时间点到运动距离变为运动距离L的时间点的时间周期期间连续地增大。条件（iii）：Fsc≥Ffc。

燃料压力气门关闭力Ff根据从燃料泵P供应至燃料喷射器10的燃料的燃料压力（供给压力）而变化。因为燃料泵P由内燃发动机驱动，所以燃料压力气门关闭力Ff根据内燃发动机的转速Ne而变化。当内燃发动机以空转运行时，弹性系数K1和K2设置成满足条件（i）和（ii）。当内燃发动机以大于或等于预定速度的转速Ne高速运转时，弹性系数K1和K2设置成不满足条件（i）和（ii）。

如图1中所示，对应于控制部分的电子控制单元（ECU）20包括微型计算机21、集成电路（IC）22、升压电路23和开关元件SW2、SW3及SW4。控制部分通过控制流过第一线圈13的电流（线圈电流）来控制从喷射口17a喷出的燃料的喷射状态。

微型计算机21包括中央处理器、非易失存储器（ROM）和易失性存储器（RAM）。微型计算机21根据内燃发动机的负载和内燃发动机的转速来计算目标喷射量和目标喷射开始时间。此外，通过试验来预先确定表示通电时间周期Ti与喷射量q之间的关系的喷射性能。因此，微型计算机21根据喷射性能来控制通电时间周期Ti以控制喷射量q。如图7中所示，在时间点（通电开始时间点）t1给第一线圈13通电，并且在时间点（通电停止时间点）t5使其断电。

IC22包括喷射驱动电路22a和充电电路22b。喷射驱动电路22a控制开关元件SW2、SW3和SW4。充电电路22b控制升压电路23。喷射驱动电路22a和充电电路22b根据从微型计算机21输出的喷射指令信号来操作。微型计算机21基于目标喷射量、目标喷射开始时间点和线圈电路值I来设置作为控制第一线圈13的通电状态的信号的喷射指令信号。喷射指令信号包括喷射信号、升压信号（boost signal）和电池信号。

升压电路23包括第二线圈23a、电容器23b、第一二极管23c和第一开关元件SW1。当充电电路22b重复地导通或者截止第一开关元件SW1时，从电池端子Batt施加的电池电压被第二线圈23a增大，并且聚积在电容器23b中。在该情况下，在被升压并聚积后的电池电压对应于升压电压。

当喷射驱动电路22a导通第二开关元件SW2和第四开关元件SW4两者时，升压电压被施加于第一线圈13。当喷射驱动电路22a导通第三开关元件SW3和第四开关元件SW4两者时，电池电压被施加于第一线圈13。当喷射驱动电路22a截止开关元件SW2、SW3和SW4时，无电压施加于第一线圈13。当导通第二开关元件SW2时，图1中所示的第二二极管24用于防止升压电压被施加于第三开关元件SW3。

设置分流电阻器25来检测流过第四开关元件SW4的电流，也就是说，设置分流电阻器25来检测线圈电流。微型计算机21基于分流电阻器25处发生的电压减小量来计算线圈电流值I。

下文中，将描述由线圈电流所产生的电磁引力（气门打开力）。

电磁引力根据定子芯14中产生的磁动势（安培匝数AT）的增大而增大。具体地说，在第一线圈13的匝数固定的情况下，电磁引力根据安培匝数AT的增大而增大。增大时间周期对于从第一线圈13被通电开始使引力饱和并变为最大是需要的。根据所述实施例，电磁引力的最大值被称为静态引力Fb。

另外，开始打开气门体12所需的电磁引力被称为所需的气门打开力Fa。所需的气门打开力根据供给至燃料喷射器10的燃料压力的增大而增大。此外，可根据例如燃料粘性的增大的各种情况增大所需的气门打开力。所需的气门打开力的最大值被称为所需的气门打开力Fa。

图7显示了在一旦进行燃料喷射的情况下施加于第一线圈13的电压的波形。在时间点t1处，通过喷射指令信号来将升压电压Vboost施加于第一线圈13，以使第一线圈13开始通电。如图7中所示，自第一时间点t1，将线圈电流增大至第一目标值I1。在线圈电流值I到达第一目标值I1的时间点t1处关掉通电。根据第一次通电，通过给第一线圈13施加升压电压Vboost，使线圈电流增大至第一目标值I1。在该情况下，微型计算机21对应于增加控制部分。

然后，将电池电压Vbatt施加于第一线圈13以将线圈电流保持为小于第一目标值I1的第二目标值I2。具体地说，执行占空控制，以使线圈电流值I与第二目标值I2之间的差值处于预定范围中。在所述占空控制中，自时间点t2起重复通-断电池电压Vbatt的通电以将线圈电流的平均值保持为第二目标值I2。在该情况中，微型计算机21对应于拾取（pick-up）控制部分。如此设置第二目标值I2，以使静态引力Fb大于或等于所需的气门打开力Fa。

然后，将电池电压Vbatt施加于第一线圈13以将线圈电流保持为小于第二目标值I2的第三目标值I3。具体地说，执行占空控制，以使线圈电流值I与第三目标值I3之间的差值处于预定范围中。在所述占空控制中，自时间点t4起重复通-断电池电压Vbatt的通电以将线圈电流的平均值保持为第三目标值I3。在该情况中，微型计算机21对应于保持控制（hold control）部分。

如图7中所示，在从增大的开始时间点t0到完成拾取控制的时间点t3的时间周期期间连续地增大电磁引力。在从时间点t1至时间点t3的拾取控制时间周期期间的电磁引力的增加速率小于在从时间点t0至时间点t1的增大控制时间周期期间的电磁引力的增加速率。如此设置第一目标值I1、第二目标值I2和拾取控制时间周期，以使在从增大开始的时间点t0至时间点t3的时间周期期间所述引力大于所需的气门打开力Fa。

在从时间点t4到时间点t5的保持控制的时间周期期间将引力保持为预定值。如此设置第三目标值I3，以使气门打开的保持力Fc小于所述预定值。气门打开的保持力Fc是保持气门体12打开所必需的。气门打开的保持力Fc小于所需的气门打开力Fa。

喷射指令信号的喷射信号是指示通电时间周期Ti的脉冲信号。依据喷射延迟时间早于目标通电开始时间点将喷射信号的脉冲启动时间点设为时间点t0。将喷射信号的脉冲停止时间点设为自时间点t1已经过去通电时间周期Ti之后的通电停止时间点t5。通过所述喷射信号来控制第四开关元件SW4。

喷射指令信号的升高信号是指示升压电压Vboost的通电状态的脉冲信号。升高信号具有与喷射信号的脉冲开始时间点相同的脉冲开始时间点。然后，重复地导通或截止升高信号直到线圈电流值I达到第一目标值I1。通过所述升高信号来控制第二开关元件SW2。在增大控制时间周期期间将升压电压Vboost施加于第一线圈13。

在时间点t2处打开喷射指令信号的电池信号。在该情况下，时间点t2对应于拾取控制开始时间点。然后，在自通电开始时间点已经过去一预定时间的时间周期期间重复地导通或截止电池信号来执行反馈控制。在该情况下，反馈控制将线圈电流值I保持为第二目标值I2。然后，重复地导通或截止电池信号来执行反馈控制直到截止喷射信号。在该情况下，反馈控制将线圈电流值I保持为第三目标值I3。通过所述电池信号来控制第三开关元件SW3。

通过图1中所示的压力传感器30来检测供给至燃料喷射器10的燃料的压力（燃料压力）Pc。ECU20根据燃料压力Pc来确定是否执行拾取控制。例如，当燃料压力Pc大于或等于预定阈值Pth时，允许执行拾取控制。当燃料压力Pc小于预定阈值Pth时，在执行增大控制之后，执行保持控制而不是拾取控制。

根据上述说明，燃料喷射器具有以下特征。此外，将描述所述特征的作用。

(a)将对应于弹性系数K1和K2的弹性系数K设置成满足条件（1）：Ffc-Ffo≤L×K。

如图6中所示，条件（i）的左边（Ffc-Ffo）表示燃料压力气门关闭力从气门体12被关闭的时间点至气门体12被完全打开的时间点的减小量，并且条件（i）的右边（L×K）表示弹力从气门体12被关闭的时间点至气门体12被完全打开的时间的增大量。弹力的增大量大于或等于燃料压力气门关闭力的减小量。因为弹力的增大量补偿了燃料压力气门关闭力的减小量，所以可以限制当可动芯15与定子芯14碰撞时总气门关闭力Fo根据燃料压力气门关闭力Ff的减小而减小。总气门关闭力Fo是所计算出的弹力Fso与燃料压力气门关闭力Ffo之和。

可以限制当可动芯15与定子芯14碰撞时可动芯15从定子芯14处的回弹。防止喷射量q偏离喷射性能，并且可以减小喷射量q的变化。此外，因为可以限制总气门关闭力Fo的减小，所以可以限制可动芯15和定子芯14的损坏。

(b)将对应于弹性系数K1和K2的弹性系数K设置成满足条件（ii）:在从运动距离变为Lx的时间点至运动距离变为L的时间点的时间周期期间连续地增大所计算出的气门关闭力F。因为连续地增大对应于燃料压力气门关闭力Ff与弹力Fs之和的所计算的气门关闭力F直到气门体12被完全打开，所以可以减小可动芯15的碰撞速度。因此，限制可动芯的回弹，可以减小喷射量的变化，并且可以限制可动芯和定子芯的损坏。

(c)当内燃发动机以空转运行时，对应于弹性系数K1和K2的弹性系数K被设置成满足条件（i）和（ii）。

燃料压力气门关闭力Ff根据供应压力而变化。此外，因为燃料泵P由内燃发动机驱动，所以燃料压力气门关闭力Ff根据内燃发动机的转速Ne而变化。燃料压力气门关闭力的减小量根据转速Ne的减小而减小。

因为在燃料压力气门关闭力的减小量在空转时最小的情况下将弹性系数K1和K2设置成满足条件（i）和（ii），所以减小了可动芯的碰撞速度。另外，上述效果不限于空转。

需要减小可动芯在空转时的碰撞声音。因为实现了上述效果，所以可以减小碰撞声音。

在喷射量很小的情况下，必须将喷射量精确地控制在喷射性能的微量喷射范围内。因此，因为可以减小喷射量的变化，所以可以将喷射量精确地控制在微量喷射范围内。

(d)当内燃发动机以大于或等于预定速度的转速Ne高速运转时，对应于弹性系数K1和K2的弹性系数K设置成不满足条件（i）和（ii）。

因为高速运转时的一个燃烧周期比其他操作时的一个燃烧周期短，所以高速运转时的喷射的时间周期更短。因此，优选是，增大气门体12的气门打开速度。因此，优选是，减小弹性系数K来减小所计算的弹力Fs，并且从而减小所计算的气门关闭力F。因为在高速运转时将弹性系数K设置成不满足条件（i）和（ii），所以在高速运转时可以增大气门的打开速度。换句话说，优选是，在空转时减小可动芯15的碰撞速度，并且在高速运转时增大气门体12的气门打开速度。

(e)将弹性系数K设置成满足条件（iii）：所计算出的弹力Fsc大于或等于燃料压力气门关闭力Ffc。换句话说，将对应于所计算出的弹力Fsc的设定负载设置成较大。因此，缩短了从停止通电的时间点t5至关闭气门体12的时间点的气门关闭的延迟时间周期。甚至当通电时间周期Ti相同时，喷射量q变小。因此，对应于其中燃料喷射器10可以按完全提起状态喷射的完全提起范围的喷射性能的范围可扩大至微量喷射范围（微小范围）。在燃料喷射器10的完全提起状态，气门体12被完全打开。

在所述微小范围中，气门体12的行程很小，并且落座面12a的气门打开量很小。因此，在落座面12a附近燃料压力急剧地减小。优选是，完全提起范围扩大至所述微小范围。当燃料喷射器10以完全提起状态喷射时，可以扩大所述完全提起范围。

(f)将气门体12组装成可相对于可动芯15滑动。弹力施加部分包括主弹簧SP1和副弹簧SP2。主弹簧SP1是沿气门关闭方向对气门体12施加弹力的弹簧，并且设置成根据气门体12的行程的增大而沿气门关闭方向增大弹力。副弹簧SP2是沿气门打开方向经由可动芯15对气门体12施加弹力的弹簧，并且设置成根据气门体12的行程的增大而沿气门打开方向减小弹力。弹性系数K是主弹簧SP1的弹性系数K1与副弹簧SP2的弹性系数K2的组合值。

因为副弹簧SP2沿气门打开方向施加弹力，并且设置成根据行程的增大而沿气门打开方向减小弹力，所以表示点划线的斜度的弹性系数K大于表示实线Fs1的斜度的弹性系数K1，如图5中所示。

必要的是，其中满足条件（i）和（ii）的弹性系数K大于其中不满足条件（i）和（ii）的弹性系数K。必须增大缠绕螺旋弹簧的缠绕直径或者增大螺旋弹簧的线直径，以增大弹性系数K。螺旋弹簧对应于主弹簧SP1。因为燃料喷射器10中用于设置主弹簧SP1的空间受限制，所以对于增大弹性系数K存在限制。

因为弹性系数K大于弹性系数K1，所以即使弹性系数K1小于当弹力施加部分仅由主弹簧SP1构成时的弹性系数K1，弹性系数K1也可满足条件（i）和（ii）。因此，当用于设置主弹簧SP1的空间受限制时，可以容易地增大弹性系数K以满足条件（i）和（ii）。

(g)主弹簧SP1的弹性系数K1大于副弹簧SP2的弹性系数K2。

可根据调整管101的附连位置来调整所述主设定负载Fset1。通过本体11的凹入部分11b与可动芯15之间在轴线方向上的距离来设置副设定负载Fset2。换句话说，通过本体11的尺寸精度和可动芯15的尺寸精度来设置副设定负载Fset2。因此，可以比副设定负载Fset2更精确地调整主设定负载Fset1。

因为弹性系数K1大于弹性系数K2，所以弹性系数K1比弹性系数K2更容易影响弹性系数K。因此，主设定负载Fset1比副设定负载Fset2更容易影响所计算的设定负载Fset。在该情况下，通过以下公式来设定弹力施加部分的计算的设定负载Fset。

Fset＝Fset1-|Fset2|

因为主设定负载Fset1可精确地调整，所以与在其中弹性系数K1小于或等于弹性系数K2的情况下的计算的设定负载Fset相比，可以更精确地调整计算的设定负载Fset。

(h)控制部分包括增大控制部分和拾取控制部分。增大控制部分对第一线圈13施加电压以使线圈电流增大至第一目标值I1。在线圈电流被增大控制部分增大之后，拾取控制部分对第一线圈13施加电压以将线圈电流保持为小于第一目标值I1的第二目标值I2。用于启动打开气门体12所需的电磁引力的最大值被称为所需的气门打开力Fa，通过将线圈电流保持为第二目标值I2所充分供应（饱和：saturate）的电磁引力被称为静态引力Fb。如此设置第二目标值I2，以使静态引力Fb大于或等于所需的气门打开力Fa。

在通过增大控制增大了电磁引力之后，在拾取控制时间周期也增大了电磁引力，并且所述电磁引力大于或等于拾取控制时间周期期间所需的气门打开力Fa。因此，可以在拾取控制时间周期期间打开气门体12。

因为弹性系数K被设置成满足条件（i）和（ii），所以弹性系数K大于传统技术的弹性系数。因此，从气门体被开始打开的时间点至气门体被完全关闭的时间点的时间周期变得更长了。结果，线圈电流在增大控制时间周期期间变得过大，并且当气门体被完全打开时的电磁引力变得过大。可动芯15的碰撞速度可能未被充分减小。

因为气门体可以在拾取控制时间周期期间被打开，所以增大控制时间周期未被增大，虽然从气门体被开始打开的时间点至气门体被完全打开的时间点的时间周期由于弹性系数K设置成满足条件（i）和（ii）而变得更长。因此，可以限制电磁引力变得过大。此外，可动芯15的碰撞速度可以被充分减小。

（第二实施例）

根据第一实施例，主体12b与端部12c之间的边界起到落座面12a的作用。根据第二实施例，如图8中所示，端部12e是大致球形的并且从主体12b处朝喷射口17a延伸。此外，端部12e的抵靠座靠面17b的那部分起到落座面120a的作用。换句话说，落座面120a替代了落座面12a。如图8中所示，落座面120a具有弯曲部分。根据第一实施例，落座面12a具有倾斜段。

燃料压力气门关闭力Ffo与燃料压力气门关闭力Ffc的比值被称为节流比（throttle ratio）Tr。

Tr=Ffo／Ffc

因为燃料压力气门关闭力Ffo根据节流比Tr的增大而减小，可以限制当气门体12被提起时燃料压力气门关闭力的逐渐减小。

因为落座面120a具有弯曲部分，所以该节流比Tr小于具有倾斜段的落座面12a的节流比。当使用落座面120a时，可以限制燃料压力气门关闭力Ffo变小，并且当气门体12被提起时逐渐减小燃料压力气门关闭力。因此，弹性系数K可以设为一更小的值以满足条件（i）和（ii），并且易于将弹性系数K设置成较大的值。

（其他实施例）

本发明不限于上述实施例，并且可以如下变化。此外，上述实施例的特征的各种组合也在本发明的精神和范围内。

(a)如图2中所示，在燃料喷射器10中，相对于可动芯15可滑动地装配气门体12，并且弹力施加部分包括两个弹簧SP1和SP2。然而，例如，可以将气门体12设置成固定到可动芯15上。备选地，弹力施加部分仅包括主弹簧SP1。此外，可以取消副弹簧SP2。

(b)根据第一实施例，如此设置弹性系数K，以使当气门体12被完全打开时的总气门关闭力Fo大于气门体12被关闭时的总气门关闭力FFc。然而，即使总气门关闭力Fo小于或等于总气门关闭力FFc，但是只要满足条件（ii）就可以使用本发明。备选地，只要满足条件（i）就可以使用本发明。

(c)根据第一实施例，当通过增大控制使线圈电流增大至第一目标值I1时，线圈电流减小至第二目标值I2。然而，在通过增大控制使线圈电流增大至第一目标值I1之后，可以将线圈电流保持为第一目标值I1，并且然后可以使其减小至第三目标值I3。换句话说，在第一实施列中可以将第二目标值I2设置成等于第一目标值I1。

虽然已经参见其实施例描述了本发明，但是应理解，发明不限于所述实施例和结构。本发明旨在包括各种改进和同等配置。另外，虽然所述各种组合和结构是优选的，但是包括更多、更少或仅单一元件的其他组合和结构也在本发明的精神和范围内。

Claims (11)

1.一种燃料喷射器，包括：

线圈（13），当被通电时其产生磁通量；

定子芯（14），其产生作为所述磁通量的通道的磁路的一部分，所述定子芯产生电磁力；

可动芯（15），通过所述电磁力运动；

气门体（12），与所述可动芯一起运动，所述气门体打开喷射口（17a）；以及

弹力施加部分（SP1、SP2），根据所述气门体的运动可弹性地变形以沿气门关闭方向对所述气门体施加弹力，其中

所述弹力施加部分的弹性系数被设置成满足以下条件：Ffc-Ffo≤L×K，其中在由燃料压力沿气门关闭方向施加于所述气门体的燃料压力气门关闭力之中，当所述气门体被关闭时的燃料压力气门关闭力被称为Ffc，当所述气门体被运动到其中所述气门体被完全打开的位置时的燃料压力气门关闭力被称为Ffo，所述气门体从所述气门体被关闭的时间点至所述气门体被完全打开的时间点的运动距离被称为L，并且所述弹性系数被称为K。

2.根据权利要求1所述的燃料喷射器，其特征在于

所述弹性系数K被设置成满足以下条件：在从所述运动距离变为Lx的时间点至所述运动距离变为L的时间点的时间周期期间（Ffx+Lx×K）的值连续地增大，其中当所述气门体运动到预定位置时的燃料压力气门关闭力被称为Ffx，并且从所述气门体被关闭的时间点至所述气门体运动到预定位置的时间点的所述气门体的运动距离被称为Lx。

3.一种燃料喷射器，包括：

线圈（13），当被通电时其产生磁通量；

定子芯（14），其产生作为所述磁通量的通道的磁路的一部分，所述定子芯产生电磁力；

可动芯（15），通过所述电磁力运动；

气门体（12），与所述可动芯一起运动，所述气门体打开喷射口（17a）；以及

弹力施加部分（SP1、SP2），根据所述气门体的运动可弹性地变形以沿气门关闭方向对所述气门体施加弹力，其中

所述弹力施加部分的弹性系数设置成满足以下条件：在从所述运动距离变为Lx的时间点至所述运动距离变为L的时间点的时间周期期间（Ffx+Lx×K）的值连续地增大，其中在通过燃料压力沿所述气门关闭方向施加于所述气门体的燃料压力气门关闭力之中，当所述气门体被运动到预定位置时的燃料压力气门关闭力被称为Ffx，从所述气门体被关闭的时间点至所述气门体运动到预定位置的时间点所述气门体的运动距离被称为Lx，从所述气门体被关闭的时间点至所述气门体被完全打开的时间点的所述气门体的运动距离被称为L，并且所述弹性系数被称为K。

4.根据权利要求1到3中任一项所述的用于燃烧系统的燃料喷射器，所述燃烧系统具有根据从所述喷射口喷射出的燃料的燃烧而运转的内燃发动机和由所述内燃发动机驱动并产生燃料压力的燃料泵，其中

当所述内燃发动机以空转运行时，将所述弹性系数K设置成满足所述条件。

5.根据权利要求4所述的燃料喷射器，其特征在于

当所述内燃发动机以所述内燃发动机的转速大于或等于一预定速度的高速运转运行时，将所述弹性系数K设置成不满足所述条件。

6.根据权利要求1到3中任一项所述的燃料喷射器，其特征在于

当所述气门体被关闭时，所述弹力施加部分的弹力被称为Fsc，所述弹力施加部分的弹力被称为Ffc，并且所述弹性系数K被设置成满足条件Fsc≥Ffc。

7.根据权利要求1到3中任一项所述的燃料喷射器，其特征在于

所述气门体相对于所述可动芯可滑动，

所述弹力施加部分具有

主弹簧（SP1），其是沿气门关闭方向对所述气门体施加弹力的弹簧，并且设置成根据所述气门体的行程的增大而增大沿气门关闭方向的弹力，以及

副弹簧（SP2），其是经由所述可动芯沿所述气门打开方向对所述气门体施加弹力的弹簧，并且设置成根据所述气门体的行程的增大而减小沿所述气门打开方向的弹力，以及

所述弹性系数K是所述主弹簧的弹性系数K1与所述副弹簧的弹性系数K2的组合值。

8.根据权利要求7所述的燃料喷射器，其特征在于

所述弹性系数K1大于所述弹性系数K2。

9.根据权利要求1到3中任一项所述的燃料喷射器，其特征在于，还包括：

落座面（12a、120a），呈环形并且设置在所述气门体的外周表面上；以及

本体（11），限定出所述喷射口，所述本体具有座靠面（17b），其中

所述落座面抵靠在所述座靠面上以关闭所述喷射口。

10.根据权利要求9所述的燃料喷射器，其特征在于

所述落座面具有弯曲部分。

11.一种燃料喷射装置，包括：

根据权利要求1到3中任一项所述的燃料喷射器；

控制部分（20），通过控制流过线圈的线圈电流来控制从喷射口喷出的燃料的喷射状态，其中

所述控制部分具有

增大控制部分（21），对所述线圈施加电压以使所述线圈电流增大至第一目标值（I1），以及

拾取控制部分（21），在所述线圈电流通过所述增大控制部分增大之后，对所述线圈施加电压以将所述线圈电流保持为小于或等于第一目标值的第二目标值（I2），

启动打开所述气门体所需的电磁力的最大值被称为所需的气门打开力（Fa），通过将所述线圈电流保持为第二目标值而充分供应的电磁力被称为静态引力（Fb），以及

如此设置第二目标值，以使所述静态引力大于或等于所需的气门打开力。