CN107850022B - 燃料喷射阀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种燃料喷射阀，其具备：阀座以及阀芯，其协作开闭燃料通路；可动件，其一端部设有阀芯且另一端部设有可动铁芯(17a)；固定铁芯(25)，其与可动铁芯(27a)相对置，使磁引力作用于可动铁芯(27a)而进行吸引；筒状部件，其将固定铁芯(25)和可动铁芯(27a)包在内部；固定铁芯(25)在与可动铁芯(27a)相对置的一侧的外周面具有缩径部(25m)，可动铁芯(27a)在与固定铁芯(25)相对置的一侧的外周面具有缩径部(27am)。

Description

燃料喷射阀
技术领域
本发明涉及喷射燃料的燃料喷射阀。
背景技术
作为本技术领域的背景技术，已知的是在(日本)特开2005-207412号公报(专利文献1)中所记载的燃料喷射阀。该燃料喷射阀利用设置于线圈的内侧的筒状部件覆盖可动芯体以及固定芯体的外周，利用筒状部件和可动芯体以及固定芯体形成磁路。固定芯体在与可动芯体相对置的一侧设有锥部，在锥部的与可动芯体相反的一侧设有大径部。锥部的外径从与可动芯体相对置的端面侧朝向大径部变大。锥部的与可动芯体相对置的端面的外径与可动芯体的外径大致相等。固定芯体的大径部的外径比可动芯体的外径大,大径部的磁路面积比可动芯体的与固定芯体相对置的一侧的磁路面积大(以上参照摘要)。
由此,在专利文献1的燃料喷射阀中,将固定芯体的与可动芯体相反的一侧(大径部)的磁路面积设为比可动芯体(可动铁芯)的与固定芯体相对置的一侧的磁路面积大，使在可动芯体和固定芯体之间流动的磁通量增加,从而使开阀响应性提高(参照0029段)。另外,通过锥部来使固定芯体的与可动芯体相对置的端面侧沿径向内侧下凹，从而使与可动芯体相对置的对置端面的面积较小，抑制磁通的一部分在覆盖可动芯体的外周的部件和固定芯体之间流动(参照0030段)。进一步地，在专利文献1的燃料喷射阀中，通过使锥部作为集磁装置(日文：磁気絞り)起作用，能够防止在可动芯体和固定芯体之间超过需要的磁通的流动，能够降低饱和引力。这使闭阀时的残存磁通量减少，与闭阀响应性的提高相关联(参照0031段)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：(日本)特开2005－207412号公报
发明内容
发明所要解决的技术课题
在专利文献1的燃料喷射阀中，在固定芯体(固定铁芯)的外周面侧设有锥部，想要实现由磁通量的增加而提高开阀响应性、抑制在覆盖可动芯体的外周的部件和固定芯体之间流动的泄漏磁通,以及通过残存磁通量的减少而提高闭阀响应性。
但是,在专利文献1的燃料喷射阀中,没有考虑到在可动铁芯(可动芯体)侧设置集磁装置。通过不仅在固定铁芯、在可动铁芯侧也设置集磁装置，能够使由可动芯体以及固定芯体和覆盖可动芯体以及固定芯体的外周的筒状部件所形成的磁路(磁通路)成为使阀芯的动作为更适当的状态。
本发明的目的在于，提供一种能够提高阀芯动作的响应性的燃料喷射阀。
用于解决课题的方案
为了达到上述目的，本发明的燃料喷射阀具备：
阀座以及阀芯，其协作开闭燃料通路；
可动件，其一端部设有所述阀芯且另一端部设有可动铁芯；
固定铁芯，其与所述可动铁芯相对置，使磁引力作用于所述可动铁芯从而进行吸引；
筒状部件，其将所述固定铁芯和所述可动铁芯包在内部；
所述固定铁芯在与所述可动铁芯相对置的一侧的外周面具有缩径部，
所述可动铁芯在与所述固定铁芯相对置的一侧的外周面具有缩径部。
附图说明
图1是表示关于本发明的燃料喷射阀的一个实施例的、沿中心轴线1a的剖面的剖视图。
图2是将图1中所示的喷嘴部8的附近放大表示的剖视图。
图3是将图1中所示的可动铁芯27a以及固定铁芯25的附近放大表示的放大剖视图。
图4是将图3中所示的可动铁芯27a和固定铁芯25的对置部(IV部)放大表示的放大剖视图。
图5是将图3中所示的可动铁芯27a的附近(V部)放大表示的放大剖视图。
图6是表示关于本发明的一个实施例的、对脉冲波形的引力以及阀举动的响应的响应波形图。
图7是用于说明可动铁芯27a的锥面27am和固定铁芯25的锥面25m的剖视图。
图8是表示可动铁芯27a的锥面27am和固定铁芯25的锥面25m的变更例的剖视图。
图9是表示对于图3变更了非磁性部5c的结构的变更例的剖视图。
图10是关于本发明的比较例的、将可动铁芯27a和固定铁芯25的对置部放大表示的放大剖视图。
图11是搭载有燃料喷射阀1的内燃机的剖视图。
具体实施方式
使用图1至图3对本发明的实施例进行说明。
参照图1，对燃料喷射阀1的整体结构进行说明。图1是表示关于本发明的燃料喷射阀的一个实施例的、沿中心轴线1a的剖面的剖视图。需要说明的是，中心轴线1a与可动件(阀装配体)27的轴心(阀轴心)一致，并与筒状体5的中心轴线一致，所述可动件(阀装配体)27一体地设有阀芯27c、杆部(连接部)27b以及可动铁芯(可动芯体)27a。
在图1中，存在将燃料喷射阀1的上端部(上端侧)称作基端部(基端侧)、并将下端部(下端侧)称作前端部(前端侧)的情况。基端部(基端侧)以及前端部(前端侧)这种叫法，是基于燃料的流动方向或者燃料喷射阀1对于燃料配管的安装构造而言的。另外,本说明书中说明的上下关系以图1为基准，因此与将燃料喷射阀1搭载于内燃机的形态的上下方向没有关系。
在燃料喷射阀1中，通过金属材料制的筒状体(筒状部件)5，在其内侧大致沿中心轴线1a地构成有燃料流路(燃料通路)3。筒状体5使用具有磁性的不锈钢等金属素材，通过深冲压加工等冲压加工在沿中心轴线1a的方向上形成为台阶的形状。由此，筒状体5的一端侧5a的径比另一端侧5b的径大。即，筒状体5的外周面以及内周面5e形成为圆筒形状。
在筒状体5的基端部设有燃料供应口2，在该燃料供应口2上安装有用于去除混入燃料中的异物的燃料过滤器13。
筒状体5的基端部形成有朝向径向外侧扩径地弯曲的凸边部(扩径部)5d,在由凸边部5d和树脂罩47的基端侧端部47a形成的环状凹部(环状槽部)4配设有O形环11。
在筒状体5的前端部构成有由阀芯27c和阀座部件15构成的阀部7。阀座部件15插入筒状体5的前端侧内侧,经由激光焊接而成的激光焊接部19固定于筒状体5。激光焊接部19从筒状体5的外周侧遍及整周地形成。在该情况下,也可以在将阀座部件15压入筒状体5的前端侧内侧的基础上，将阀座部件15通过激光焊接而固定于筒状体5。
在筒状体5的中间部配置有用于驱动阀芯27c的驱动部9。驱动部9由电磁促动器(电磁驱动部)构成。具体地,驱动部9由以下构成：固定于筒状体5的内部(内周侧)的固定铁芯(固定芯体)25、在筒状体5的内部相对于固定铁芯25配置在前端侧且能够沿中心轴线1a的方向移动的可动件(可动部件)27、构成于固定铁芯25和可动件27的可动铁芯(可动芯体)27a经由微小间隙δ1在相对置的位置处外插于筒状体5的外周侧的电磁线圈29、在电磁线圈29的外周侧覆盖电磁线圈29的轭33。
在筒状体5的内侧收纳有可动件27，筒状体5与可动铁芯27a的外周面相对置地围绕可动铁芯27a。筒状体5、阀座部件15以及固定铁芯25构成收纳可动件27的阀壳体。
可动铁芯27a、固定铁芯25和轭33构成通过向电磁线圈29通电而生成的磁通所流动的闭磁路(磁路)。磁通穿过微小间隙δ1，但为了减少在微小间隙δ1的部分处流过筒状体5的泄漏磁通，在筒状体5的与微小间隙δ1对应的位置(微小间隙δ1的外周侧)处，设有非磁性部或比筒状体5的其他部分的磁性弱的弱磁性部5c。以下，将该非磁性部或弱磁性部5c简单称为非磁性部5c来进行说明。非磁性部5c能够通过对相对于筒状体5具有磁性的筒状体5进行非磁性化处理而形成。这样的非磁性化处理能够通过例如热处理来进行。或者，能够通过在筒状体5的外周面形成环状凹部来将相当于非磁性部5c的部分薄壁化而构成。在本实施例中，示出了利用环状凹部构成非磁性部5c的例子。
电磁线圈29缠绕于由树脂材料形成为筒状的线圈架31，并外插于筒状体5的外周侧。电磁线圈29与设于连接装置41的终端43电连接。连接装置41连接有未图示的外部的驱动电路，驱动电流经由终端43向电磁线圈29通电。
固定铁芯25由磁性金属材料构成。固定铁芯25形成为筒状，具有沿中心轴线1a方向贯通中心部的贯通孔25a。固定铁芯25压入固定于筒状体5的小径部5b的基端侧，并位于筒状体5的中间部。通过在小径部5b的基端侧设有大径部5a，使固定铁芯25的装配变得容易。固定铁芯25可以通过焊接固定于筒状体5，也可以焊接和压入并用地固定于筒状体5。
可动件(阀装配体)27由可动铁芯27a、杆部(连接部)27b和阀芯27c构成。可动铁芯27a为圆环状的部件。阀芯27c为与阀座15b(参照图2)抵接的部件。阀座15b以及阀芯27c协作开闭燃料通路。杆部27b是细长的圆筒形状，是连接可动铁芯27a和阀芯27c的连接部。可动铁芯27a与阀芯27c连结，通过作用于可动铁芯27a和固定铁芯25之间的磁引力，在开闭阀方向上驱动阀芯27c。
在本实施例中，杆部27b和可动铁芯27a由一个部件构成，但也可以将由分别的部件构成的部件一体地装配。另外在本实施例中，杆部27b和阀芯27c由分别的部件构成，将阀芯27c固定于杆部27b。杆部27b和阀芯27c的固定通过压入或焊接来进行。杆部27b和阀芯27c也可以由一个部件一体化地构成。
杆部27b为圆筒形状，具有开口于杆部27b的上端并沿轴向延伸设置的孔27ba。在杆部27b形成有连通内侧和外侧的连通孔(开口部)27bo。在杆部27b的外周面和筒状体5的内周面之间形成有背压室37。固定铁芯25的贯通孔25a内的燃料通路3通过孔27ba以及连通孔27bo与背压室37连通。孔27ba以及连通孔27bo构成将贯通孔25a内的燃料通路3和背压室37连通的燃料流路3。
在固定铁芯25的贯通孔25a中设有线圈弹簧39。线圈弹簧39的一端与设于可动铁芯27a的内侧的弹簧座27ag(参照图3)抵接。线圈弹簧39的另一端部与配设于固定铁芯25的贯通孔25a的内侧的调整器(调整件)35抵接。线圈弹簧39以压缩状态配设于弹簧座27ag和调整器(调整件)35的下端(前端侧端面)之间。
线圈弹簧39作为沿阀芯27c与阀座15b(参照图2)抵接的方向(闭阀方向)对可动件27施力的施力部件起作用。通过在贯通孔25a内调整沿中心轴线1a的方向上的调整器35的位置,来调整根据线圈弹簧39的可动件27(即阀芯27c)的作用力。
调整器35具有沿中心轴线1a贯通中心部的燃料流路3。从燃料供应口2供应的燃料流过调整器35的燃料流路3以后,向固定铁芯25的贯通孔25a的前端侧部分的燃料流路3流动,并向构成于可动件27内的燃料流路3流动。
轭33由具有磁性的金属材料制成,并兼为燃料喷射阀1的壳体。轭33形成为具有大径部33a和小径部33b的台阶的筒状。大径部33a覆盖电磁线圈29的外周并为圆筒形状,在大径部33a的前端侧形成有比大径部33a的直径小的小径部33b。小径部33b被在筒状体5的小径部5b的外周压入或插入。由此，小径部33b的内周面与筒状体5的外周面紧密地接触。此时,小径部33b的内周面的至少一部分经由筒状体5与可动铁芯27a的外周面相对置,使形成于该对置部分的磁路的磁阻小。
在轭33的前端侧端部的外周面沿周向形成有环状凹部33c。在形成于环状凹部33c的底面的薄壁部中,轭33和筒状体5通过激光焊接部24遍及整周地接合。
在筒状体5的前端部外插有具有凸缘部49a的圆筒状的保护装置49,筒状体5的前端部被保护装置49保护。保护装置49覆盖在轭33的激光焊接部24之上。
通过保护装置49的凸缘部49a、轭33的小径部33b、轭33的大径部33a和小径部33b的台阶面来形成环状槽34,O形环46外插于环状槽34。O形环46作为在燃料喷射阀1安装于内燃机时、在形成于内燃机侧的插入口的内周面和轭33的小径部33b的外周面之间确保液密以及气密的密封部件起作用。
树脂罩47在从燃料喷射阀1的中间部到基端侧端部的附近的范围内模制而成。树脂罩47的前端侧端部遮盖轭33的大径部33a的基端侧的一部分。另外,通过形成树脂罩47的树脂而一体地形成有连接装置41。
接下来,参照图2，对喷嘴部8的结构详细地进行说明。图2是将图1中所示的喷嘴部8的附近放大表示的剖视图。
在阀座部件15中形成有在沿中心轴线1a的方向上贯通的贯通孔15d、15c、15v、15e。在该贯通孔的中途形成有朝向下游侧缩径的圆锥面15v。在圆锥面15v上构成有阀座15b，通过使阀芯27c与阀座15b分离、连接来进行燃料通路的开闭。需要说明的是，也存在将阀座15b所形成的圆锥面15v称作阀座面的情况。另外,将阀座15b和阀芯27c的与阀座15b抵接的部位称为密封部。
贯通孔15d、15c、15v、15e中的、从圆锥面15v开始上侧的孔部分15d、15c、15v构成收纳阀芯27c的阀芯收纳孔。在阀芯收纳孔15d、15c、15v的内周面形成有在沿中心轴线1a的方向上引导阀芯27c的引导面15c。
下游侧引导面15c和与该下游侧引导面15c滑动接触的阀芯27c的滑动接触面27cb构成引导可动件27的位移的下游侧引导部50A。
在引导面15c的上游侧，形成有朝向上游侧扩径的扩径部15d。扩径部15d的作用是使阀芯27c易于装配，并且增大燃料通路剖面。另一方面，阀芯收纳孔15d、15c、15v的下端部与燃料导入孔15e连接，燃料导入孔15e的下端面开口于阀座部件15的前端面15t。
在阀座部件15的前端面15t安装有喷嘴板21n。喷嘴板21n通过激光焊接部23固定于阀座部件15。激光焊接部23包围燃料喷射孔110所形成的喷射孔形成区域，并环绕于该喷射孔形成区域的周围。
另外,喷嘴板21n由板厚均一的板状部件(平板)构成，在中央部形成有朝向外方突出的突状部21na。突状部21na由曲面(例如球状面)形成。在突状部21na的内侧形成有燃料室21a。该燃料室21a与形成于阀座部件15的燃料导入孔15e连通，通过燃料导入孔15e向燃料室21a供应燃料。
在突状部21na形成有多个燃料喷射孔110。燃料喷射孔的形态没有特别限定。可以是在燃料喷射孔110的上游侧具有赋予燃料旋转力的旋转室的燃料喷射孔。燃料喷射孔的中心轴线110a可以相对于燃料喷射阀的中心轴线1a平行,也可以倾斜。另外,也可以是没有突状部21na的结构。
在本实施例中,开闭燃料喷射孔110的阀部7由阀座部件15和阀芯27c构成,决定燃料喷雾的形态的燃料喷射部21由喷嘴板21n构成。而且,阀部7和燃料喷射部21构成用于进行燃料喷射的喷嘴部8。即，本实施例中的喷嘴部8由喷嘴板21n接合于喷嘴部8的本体侧(阀座部件15)的前端面15t而构成。
另外,在本实施例中，阀芯27c使用呈球状的球阀。因此,在阀芯27c中的与引导面15c相对置的部位在周向上具有间隔地设有多个切口面27ca,通过该切口面27ca构成燃料通路。阀芯27c也可以由球阀以外的阀芯构成。例如、也可以使用针阀。
参照图3,对可动件27的可动铁芯27a的附近的结构详细地进行说明。图3是将图1中所示的可动铁芯27a以及固定铁芯25的附近放大表示的放大剖视图。需要说明的是，在图3中，示出了可动件27的中心轴线(阀轴心)271和燃料喷射阀1的中心轴线1a为一致的状态。
在本实施例中，可动铁芯27a和杆部27b由一个部件一体地形成。在可动铁芯27a的上端面27ab的中央部，形成有朝向下端侧凹陷的凹部27aa。在凹部27aa的底部，形成有弹簧座27ag，线圈弹簧39的一端支承于弹簧座27ag。进一步地，在凹部27aa的底部，形成有与杆部27b的内侧连通的开口部27af。开口部27af构成燃料通路，该燃料通路使从固定铁芯25的贯通孔25a流入到凹部27aa内的空间27ai的燃料向杆部27b的内侧的空间27bi。
可动铁芯27a的上端面27ab与固定铁芯25的下端面25b相对置。上端面27ab和下端面25b构成磁引力相互作用的磁气吸引面。可动铁芯27a的外周面27ac构成为沿筒状体5的内周面5e滑动。即内周面5e构成围绕可动铁芯27a并引导可动件27的开闭阀方向的移动的引导面。特别是，内周面5e构成供可动铁芯27a的外周面27ac滑动接触的上游侧引导面。上游侧引导面5e和可动铁芯27a的外周面27ac构成引导可动件27的位移的上游侧引导部50B。
在本实施例中，可动件27在以下两点处引导开闭阀方向的移动：构成于阀座部件15的引导面(下游侧引导面)15c、以及利用筒状体5的内周面构成的上游侧引导面5e。即可动件27在上游侧引导部50B和下游侧引导部50A(参照图1)这二点处被引导从而沿中心轴线1a方向往复动作。在该情况下,可动件27的阀芯27c被下游侧引导面15c引导，可动铁芯27a的外周面27ac被上游侧引导面5e引导。
参照图3至图5，对本发明的固定铁芯25以及可动铁芯27a的特征进行具体地说明。图4是将图3中所示的可动铁芯27a和固定铁芯25的对置部(IV部)放大表示的放大剖视图。图5是将图3中所示的可动铁芯27a的附近(V部)放大表示的放大剖视图。
在固定铁芯25的与可动铁芯27a相对置的对置端面25b侧，在外周部形成有集磁部25m。在本实施例中，集磁部25m由锥面(锥部)构成。锥面25m的外径形成为从与可动铁芯27a相对置的一侧的相反侧(以下，称为可动铁芯相反侧)朝向对置端面25b逐渐减小。即，在锥面25m中，外径从可动铁芯相反侧朝向对置端面25b缩径。因此，在固定铁芯25的外周侧处，在筒状体5的内周面5e和固定铁芯25之间形成有间隙25s。间隙25s形成为内周面5e和固定铁芯25的间隔从可动铁芯相反侧朝向对置端面25b(可动铁芯27a)扩大。
在固定铁芯25的对置端面25b的内周部进行去角的倒角加工。在本实施例中，通过倒角加工，将对置端面25b的内周的角部斜切，形成窄幅的倾斜面25n。
在可动铁芯27a的与固定铁芯25相对置的对置端面27ab侧，在外周部形成有集磁部27am。在本实施例中，集磁部27am由锥面(锥部)构成。锥面27am的外径形成为从与固定铁芯25相对置的一侧的相反侧(以下，称为固定铁芯相反侧)朝向对置端面27ab逐渐减小。即，在锥面27am中，外径从固定铁芯相反侧朝向对置端面27ab缩径。因此，在可动铁芯27a的外周侧处，在筒状体5的内周面5e和可动铁芯27a之间形成有间隙27as。间隙27as形成为内周面5e和可动铁芯27a的间隔从固定铁芯相反侧朝向对置端面27ab(固定铁芯25)扩大。
在可动铁芯27a的对置端面27ab的内周部进行去角的倒角加工。在本实施例中，通过倒角加工，将对置端面27ab的内周的角部斜切，形成窄幅的倾斜面27an。
在图3至图5中，将各部的尺寸定义为如下。需要说明的是，以下的尺寸是将闭阀时的可动件27的位置作为基准而定义的。
·S11：固定铁芯25的与可动铁芯27a的对置端面25b的面积。
·S12：线圈29的沿中心轴线1a的方向上的中心位置的固定铁芯25的截面积。
·L11：固定铁芯25的锥面25m的沿中心轴线1a的方向上的长度。
·L12：从线圈29的沿中心轴线1a的方向上的中心位置到固定铁芯25的与可动铁芯27a的对置端面25b为止的长度。
·L3：固定铁芯25的倾斜面25n的沿中心轴线1a的方向上的长度。
·S21：可动铁芯27a的与固定铁芯25的对置端面27ab的面积。
·S22：在与筒状体5的内周面5e相对置的范围内的可动铁芯27a的最大截面积(与中心轴线1a垂直的截面积)。
·L21：可动铁芯27a的锥面27am的沿中心轴线1a的方向上的长度。
·L22：从轭33和筒状体5的结合部的上端位置到可动铁芯27a的与固定铁芯25的对置端面27ab为止的长度。
·L4：可动铁芯27a的倾斜面27an的沿中心轴线1a的方向上的长度。
·δ1：相互对置的固定铁芯25的端面25b和可动铁芯27a的端面27ab之间的间隙长度。该间隙长度与闭阀时的最大间隙长度、即闭阀时的磁性体间间隙相等。
·G1：在固定铁芯25的对置端面25b的外周和筒状体5的内周面5e之间形成的间隙长度。该间隙长度G1是固定铁芯25以及筒状体5的内周面5e的半径方向上的长度。
·G2：在可动铁芯27a的对置端面27ab的外周和筒状体5的内周面5e之间形成的间隙长度。该间隙长度G2是可动铁芯27a以及筒状体5的内周面5e的半径方向上的长度。
但是，在上述尺寸的定义中，需要留意以下几点。
·在可动铁芯27a的与固定铁芯25相对置的对置端面27ab上，如图5所示，存在设有凸形状部27ap的情况。凸形状部27ap是为了防止可动铁芯27a的对置端面27ab与固定铁芯25的对置端面25b的粘着而设置的，凸形状部27ap的高度H27ap通常为50μm。在该情况下,面积S21、长度L21以及长度L22是视作没有凸形状部27ap而被定义的。即，面积S21是在将对置端面27ab向与中心轴线1a垂直的平面投影的情况下，作为被对置端面27ab的内周缘(内径)和外周缘(外径)包围的投影面积而被定义的。另外，长度L21以及长度L22为到不包含凸形状部27ap的对置端面27ab为止的长度。
·存在取代将凸形状部27ap设在可动铁芯27a的对置端面27ab，而设在固定铁芯25的对置端面25b的情况。在该情况下,面积S11、长度L11以及长度L12视作没有凸形状部27ap，与可动铁芯27a的长度L21以及长度L22同样地被定义。
·在可动铁芯27a的与筒状体5的内周面5e相对置的外周面27ac上，如图5所示，存在设有凸形状部27aq的情况。凸形状部27aq构成相对于筒状体5的内周面5e滑动的滑动部。在该情况下,截面积S22为不包含凸形状部27aq的截面积。
接下来,参照图6，对固定铁芯25的锥面25m以及可动铁芯27a的锥面27am的作用效果进行说明。图6是表示关于本发明的一个实施例的、对于脉冲波形的引力以及阀举动的响应的响应波形图。
在图6中，示出了根据燃料的喷射时间从无(OFF)切换至有(ON)的脉冲61、根据脉冲61而作用于可动铁芯27a(可动件27)的引力(磁引力)62a、62b、被引力(磁引力)62a、62b驱动的可动件27的举动(阀举动)63a、63b。引力62a以及阀举动63a示出了在固定铁芯25以及可动铁芯27a上设有锥面25m以及锥面27am的本实施例的特性。引力62b以及阀举动63b示出了在固定铁芯25以及可动铁芯27a上未设有锥面25m以及锥面27am的与本发明的比较例(例如图10中所示的结构)的特性。另外,在阀举动的图中，“开阀”的意思是可动件27被提拉了最大行程从而开阀的状态(位置)。具体地，是可动铁芯27a的端面27ab与固定铁芯25的端面25b抵接的状态(位置)。
(1)开阀响应性的改善
通过在固定铁芯25以及可动铁芯27a上设置锥面25m以及锥面27am，能够使本实施例的引力62a的上升相对于比较例的引力62b的上升得到改善。
这个的意思是，通过将固定铁芯25以及可动铁芯27a的对置的对置端面25b、27ab的面积S11、S21设定为比固定铁芯25以及可动铁芯27a的最大截面积S12、S22小，在低电压时(最小驱动电压时)，能够使磁通集中在固定铁芯25以及可动铁芯27a的对置面，从而增大磁引力。这与从闭阀状态到变为开阀状态为止的开阀动作时间的缩短相关联。即，提高开阀时的响应性。
当增大低电压时的磁引力时，能够将线圈弹簧39的设定负荷设定为较大。
图6的阀举动63a示出了线圈弹簧39的设定负荷设定为比阀举动63b大的状态的阀举动。因此，阀举动63a的上升相对于阀举动63b的上升为没有差异的状态。但是，通过将线圈弹簧39的设定负荷设定为较大，能够改善后述的闭阀时的阀举动63b。将线圈弹簧39的设定负荷设定为与阀举动63b中的设定负荷相同的话，就能改善阀举动63a的上升从而变快。
(2)闭阀响应性的改善
通过在固定铁芯25以及可动铁芯27a上设置锥面25m以及锥面27am，能够减小固定铁芯25以及可动铁芯27a的对置的对置端面25b、27ab的面积S11、S21，从而能够抑制并减小最大磁通量(饱和磁通量)。在图6中，本实施例的引力62a的最大值比比较例的引力62b的最大值更小。
通过减小最大磁通量，能够减小最大引力，从而能够缩短对线圈29不通电(通电OFF)时(脉冲61无(OFF)时)的消磁时间。由此，能够使引力62a比引力62b更快地消失。这与从开阀状态到变为闭阀状态为止的闭阀动作时间的缩短相关联。即，提高闭阀时的响应性。
进一步地，通过如前所述将线圈弹簧39的设定负荷设定为较大，失去了磁引力的可动件27比比较例的情况下更快地达到闭阀状态。在图6中，示出了最大磁通量的降低效果和线圈弹簧39的设定负荷的增加效果相叠加，从而本实施例的阀举动63a比比较例的阀举动63b更快地达到闭阀状态的状况。
如以上所说明的，在本实施例的燃料喷射阀中,通过在固定铁芯25以及可动铁芯27a上设置锥面25m以及锥面27am，能够使磁通集中在固定铁芯25以及可动铁芯27a的对置端面25b、27ab。特别是，通过将锥面25m以及锥面27am设于固定铁芯25以及可动铁芯27a的外周面侧，能够使经过固定铁芯25以及可动铁芯27a的外周面附近的磁通朝向径向内侧，从而使磁通高效地集中在固定铁芯25以及可动铁芯27a的对置端面25b、27ab。而且，本实施例的燃料喷射阀能够提高开阀时以及闭阀时的响应性。
在本实施例中，将图3至图5中定义的上述尺寸的范围设定为以下这样。
·固定铁芯25的锥面25m的长度L11设定为L3≤L11≤L12的范围。这是由于在线圈29的沿中心轴线1a的方向上的中心位置处磁场最强，因此将L11的上限设定为L12。另外,倒角尺寸L3通常比0.3mm小。因此L11设定为0.3mm≤L11≤L12的范围。
·可动铁芯27a的锥面27am的长度L21设定为L4≤L21≤L22的范围。这是由于当使L21比L22大时，构成于轭33和可动铁芯27a之间的磁路构成为在锥面27am的间隙迂回，因此磁阻增加。通过设为L21≤L22，构成于轭33和可动铁芯27a之间的磁路变为直线，从而能够防止磁阻的增加。另外,倒角尺寸L4通常比0.3mm小。因此L21设定为0.3mm≤L21≤L22的范围。
·在固定铁芯25的端面25b的外周和筒状体5的内周面5e之间形成的间隙长度G1设定为δ1≤G1的范围即可。另外,在可动铁芯27a的端面27ab的外周和筒状体5的内周面5e之间形成的间隙长度G2设定为δ1≤G2的范围即可。通过将间隙长度G1以及间隙长度G2设为比构成于固定铁芯25和可动铁芯27a之间的间隙δ1大，能够使磁通难以从固定铁芯25和可动铁芯27a的对置部(间隙δ1部)向筒状体5侧泄漏。
·固定铁芯25的对置端面25b的面积S11设定为0.5≤S11/S12≤0.8的范围即可。另外,可动铁芯27a的对置端面27ab的面积S21设定为0.5≤S21/S22≤0.8的范围即可。由此，能够使磁通高效地集中在固定铁芯25以及可动铁芯27a的对置端面25b、27ab。
·固定铁芯25的对置端面25b的外径和可动铁芯27a的对置端面27ab的外径相等。由此，能够使磁通高效地集中在固定铁芯25以及可动铁芯27a的对置端面25b、27ab。
此处,参照图10，对本实施例的锥面25m以及锥面27am和比较例的倒角部25r以及27ar的差异进行说明。图10是本发明的比较例的、将可动铁芯27a和固定铁芯25的对置部放大表示的放大剖视图。
通常，在固定铁芯25的对置端面25b的外周部设有倒角部(倾斜面)25r。另外,在可动铁芯27a的对置端面27ab的外周部设有倒角部(倾斜面)27ar。这些倒角部25r、27ar以与图4以及图5中所示的倒角部(倾斜面)25n、27an相同的形状以及尺寸设置。即，倒角部25r、27ar的沿中心轴线1a、271的方向上的长度以与图4以及图5中所示的倒角部(倾斜面)25n、27an相等的长度L3、L4而设置。另外,倒角部25r、27ar相对于中心轴线1a以45度的角度设置的情况较多，倒角部25r、27ar的径向的尺寸与长度L3、L4相等。利用在这样微小的范围中设置的倒角部25r、27ar无法得到使磁通集中在固定铁芯25以及可动铁芯27a的对置端面25b、27ab的实质性的效果。
在本实施例中，锥面25m以及锥面27am的长度L11、L12、L21、L22具有比倒角部25r、27ar的长度尺寸L3、L4实质性长的尺寸。此处,比倒角部25r、27ar的长度尺寸L3、L4实质性长的尺寸的意思是，如上所述，能够得到使磁通集中在固定铁芯25以及可动铁芯27a的对置端面25b、27ab的效果的长度尺寸。
此处,参照图7，对固定铁芯25以及可动铁芯27a的锥面25m以及锥面27am进行补充说明。图7是用于说明可动铁芯27a的锥面27am和固定铁芯25的锥面25m的剖视图。
在本实施例中，开阀时的、锥面25m的上端部(可动铁芯相反侧的端部)和锥面27am的下端部(固定铁芯相反侧的端部)的间隔(中心轴线1a方向上的长度)Wa形成为比中心轴线1a方向上的非磁性部5c的长度Wb长。
另外,锥面25m的上端部位于比非磁性部5c的上端部靠上侧，锥面27am的下端部至少在开阀时位于比非磁性部5c的下端部靠下侧。
由此，锥面25m以及锥面27am能够提高通过构成于筒状体5的非磁性部5c的泄漏磁通的降低效果。
接下来,参照图8，对固定铁芯25以及可动铁芯27a的锥面25m以及锥面27am的变更例进行说明。图8是表示可动铁芯27a的锥面27am和固定铁芯25的锥面25m的变更例的剖视图。
在本变更例中,取代固定铁芯25的锥面25m，使用圆筒面25ma来构成集磁部25m。另外,取代可动铁芯27a的锥面27am，使用圆筒面27ama来构成集磁部27am。圆筒面25ma以及圆筒面27ama由与筒状体5的内周面5e平行的圆筒面构成。
为了构成集磁部25m，圆筒面25ma构成将固定铁芯25的外径缩径的缩径部。另外，为了构成集磁部27am，圆筒面27ama构成将可动铁芯27a的外径缩径的缩径部。
在圆筒面25ma的可动铁芯相反侧,形成有将圆筒面25ma与成为固定铁芯25的最大径的外周面部分连接的倾斜面(锥面)25mb。即，在固定铁芯25的形成于圆筒面(缩径部)25ma的可动铁芯相反侧的大径部和圆筒面25ma之间,从大径部朝向圆筒面25ma形成有固定铁芯25的外径以锥状缩径的倾斜面25mb。
在圆筒面27ama的固定铁芯相反侧,形成有将圆筒面27ama与成为可动铁芯27a的最大径的外周面部分连接的倾斜面(锥面)27amb。
即，在可动铁芯27a的形成于圆筒面(缩径部)27ama的固定铁芯相反侧的大径部和圆筒面27ama之间,从大径部朝向圆筒面27ama形成有可动铁芯27a的外径以锥状缩径的锥面。
圆筒面25ma以及倾斜面25mb一起形成缩径部从而构成集磁部25m,圆筒面27ama以及倾斜面27amb一起形成缩径部从而构成集磁部27am。
圆筒面25ma和圆筒面27ama平行。另外,圆筒面25ma与筒状体5的内周面5e平行,圆筒面27ama与筒状体5的内周面5e平行。
在本变更例中,通过形成于固定铁芯25的外周部的圆筒面25ma以及倾斜面25mb,也能够得到与形成于固定铁芯25的外周部的锥面25m相同的效果。另外,通过形成于可动铁芯27a的外周部的圆筒面27ama以及倾斜面27amb,能够得到与形成于可动铁芯27a的外周部的锥面27am相同的效果。
但是,由于圆筒面25ma以及圆筒面27ama平行,与锥面25m以及锥面27am的情况相比,在固定铁芯25以及可动铁芯27a的对置端面25b、27ab部使磁通朝向径向内侧的效果有变小的可能性。
在本变更例中,各部的尺寸也构成为如上所述。
在本变更例中,也可以使集磁部25m或集磁部27am的任意一方由图3至图5中说明的锥面构成。
接下来,参照图9,对非磁性部5c的变更例进行说明。图9是表示对于图3变更了非磁性部5c的结构的变更例的剖视图。
在本实施例中，使用非磁性材料或弱磁性材料构成非磁性部5c。在本变更例中,也适用利用图7说明的Wa以及Wb的尺寸关系。
另外,也可以使用圆筒面25ma、27ama来构成集磁部25m或集磁部27am的任意一方或双方。
筒状体5可以如本变更例这样通过在非磁性部5c中使用非磁性材料或弱磁性材料而利用多个部件构成，也可以如上述的实施例这样包含非磁性部5c在内利用由磁性材料构成的一个部件构成。
参照图11，对搭载了本发明的燃料喷射阀1的内燃机进行说明。
图11是搭载有燃料喷射阀1的内燃机的剖视图。
在内燃机100的发动机组101中形成有缸体102，在缸体102的顶部设有进气口103和排气口104。在进气口103设有开闭进气口103的进气阀105，另外，在排气口104设有开闭排气口104的排气阀106。在形成于发动机组101并与进气口103连通的进气流路107的入口侧端部107a连接有进气管108。
在燃料喷射阀1的燃料供应口2(参照图1)上连接有燃料配管110。
在进气管108上形成有燃料喷射阀1的安装部109，在安装部109上形成有插入燃料喷射阀1的插入口109a。插入口109a贯通至进气管108的内壁面(进气流路)，从插入于插入口109a的燃料喷射阀1喷射的燃料向进气流路内喷射。在双向喷雾的情况下，将在发动机组101设有两个进气口103的形态的内燃机作为对象，各自的燃料喷雾指向各进气口103(进气阀105)并喷射。
需要说明的是，本发明并限定于上述的实施例，也可以删除一部分的结构或追加未记载的其他结构。另外,上述的实施例和其变更例在各自的说明中所记载的结构在不矛盾的范围内可相互适用。
作为基于以上说明的实施方式的燃料喷射阀，可以想到的是例如以下所述的方式的燃料喷射阀。
即，该燃料喷射阀在其一个方式中，具备：阀座以及阀芯，其协作开闭燃料通路；可动件，其一端部设有所述阀芯且另一端部设有可动铁芯；固定铁芯，其与所述可动铁芯相对置，使磁引力作用于所述可动铁芯而进行吸引；筒状部件，其将所述固定铁芯和所述可动铁芯包在内部；所述固定铁芯在与所述可动铁芯相对置的一侧的外周面具有缩径部，所述可动铁芯在与所述固定铁芯相对置的一侧的外周面具有缩径部。
在所述燃料喷射阀的优选的方式中，所述固定铁芯的与所述可动铁芯相对置的对置端面的外径和所述可动铁芯的与所述固定铁芯相对置的对置端面的外径相等。
在其他的优选的方式中，在所述燃料喷射阀的任意一个方式中，所述固定铁芯的所述缩径部形成为所述固定铁芯的外径朝向所述可动铁芯逐渐减小的锥状。
在更加其他的优选的方式中，在所述燃料喷射阀的任意一个方式中，所述固定铁芯的所述缩径部由与所述筒状部件的内周面平行的圆筒面构成。
在更加其他的优选的方式中，在所述燃料喷射阀的任意一个方式中，在所述固定铁芯的形成于所述缩径部的可动铁芯相反侧的大径部和所述圆筒面之间，从所述大径部朝向所述圆筒面具有所述固定铁芯的外径以锥状缩径的锥面。
在更加其他的优选的方式中，在所述燃料喷射阀的任意一个方式中，所述可动铁芯的所述缩径部形成为所述可动铁芯的外径朝向所述固定铁芯逐渐减小的锥状。
在更加其他的优选的方式中，在所述燃料喷射阀的任意一个方式中，所述可动铁芯的所述缩径部由与所述筒状部件的内周面平行的圆筒面构成。
在更加其他的优选的方式中，在所述燃料喷射阀的任意一个方式中，在所述可动铁芯的形成于所述缩径部的固定铁芯相反侧的大径部和所述圆筒面之间，从所述大径部朝向所述圆筒面具有所述可动铁芯的外径以锥状缩径的锥面。
在更加其他的优选的方式中，在所述燃料喷射阀的任意一个方式中，所述固定铁芯具有形成于与所述可动铁芯相对置的所述对置端面的内周缘的倒角，所述可动铁芯具有形成于与所述固定铁芯相对置的所述对置端面的内周缘的倒角，所述固定铁芯的所述缩径部的、沿燃料喷射阀的中心轴线的方向上的长度尺寸比形成于所述固定铁芯的所述倒角以及形成于所述可动铁芯的所述倒角的、沿所述中心轴线的方向上的长度尺寸大。
在更加其他的优选的方式中，在所述燃料喷射阀的任意一个方式中，所述筒状部件由磁性材料构成，所述磁性材料在所述固定铁芯的所述对置端面和所述可动铁芯的所述对置端面对置的对置部的外周部具有非磁性部或弱磁性部，所述可动铁芯的所述缩径部形成为，沿所述可动件的中心轴线的方向上的长度尺寸比形成于所述固定铁芯的所述倒角以及形成于所述可动铁芯的所述倒角的、沿所述中心轴线的方向上的长度尺寸大，在所述阀芯与所述阀座抵接从而处于闭阀的状态的情况下，所述固定铁芯的所述缩径部的可动铁芯相反侧的端部和所述可动铁芯的所述缩径部的固定铁芯相反侧的端部之间的间隔比所述非磁性部或弱磁性部的沿所述燃料喷射阀的所述中心轴线的方向上的长度尺寸大。
在更加其他的优选的方式中，在所述燃料喷射阀的任意一个方式中，所述固定铁芯具有形成于与所述可动铁芯相对置的所述对置端面的内周缘的倒角，所述可动铁芯具有形成于与所述固定铁芯相对置的所述对置端面的内周缘的倒角，所述可动铁芯的所述缩径部的、沿所述可动件的中心轴线的方向上的长度尺寸比形成于所述固定铁芯的所述倒角以及形成于所述可动铁芯的所述倒角的、沿所述中心轴线的方向上的长度尺寸大。
在更加其他的优选的方式中，在所述燃料喷射阀的任意一个方式中，所述筒状部件由磁性材料构成，所述磁性材料在所述固定铁芯的所述对置端面和所述可动铁芯的所述对置端面对置的对置部的外周部具有非磁性部或弱磁性部，所述固定铁芯的所述缩径部形成为，沿燃料喷射阀的中心轴线的方向上的长度尺寸比形成于所述固定铁芯的所述倒角以及形成于所述可动铁芯的所述倒角的、沿所述中心轴线的方向上的长度尺寸大，在所述阀芯与所述阀座抵接从而处于闭阀的状态的情况下，所述固定铁芯的所述缩径部的可动铁芯相反侧的端部和所述可动铁芯的所述缩径部的固定铁芯相反侧的端部之间的间隔比所述非磁性部或弱磁性部的沿所述燃料喷射阀的所述中心轴线的方向上的长度尺寸大。
在更加其他的优选的方式中，在所述燃料喷射阀的任意一个方式中，所述筒状部件的所述非磁性部或弱磁性部由与利用所述磁性材料构成的筒状部件不同的部件构成。
附图标记说明
1 燃料喷射阀
1a 中心轴线
5 筒状体
5e 筒状体5的内周面(上游侧引导面)
25 固定铁芯
25b 固定铁芯25的下端面(与可动铁芯27a相对置的端面)
25m 集磁部或锥面
25n 倾斜面
25s 在筒状体5的内周面5e和固定铁芯25之间形成的间隙
27 可动件
27a 可动铁芯
27ab 可动铁芯27a的上端面(与固定铁芯25相对置的端面)
27ac 可动铁芯27a的外周面
27ad 可动铁芯27a的下端面
27am 集磁部或锥面
27an 倾斜面
27as 在筒状体5的内周面5e和可动铁芯27a之间形成的间隙
27c 阀芯
271 可动件27的中心轴线
33 轭
33a 轭33的大径部
33b 轭33的小径部
33c 轭33的阶梯部
50A 下游侧引导部
50B 上游侧引导部

Claims (13)

1.一种燃料喷射阀，其特征在于，具备：
阀座以及阀芯，其协作开闭燃料通路；
可动件，其一端部设有所述阀芯且另一端部设有可动铁芯；
固定铁芯，其与所述可动铁芯相对置，使磁引力作用于所述可动铁芯从而进行吸引；
筒状部件，其将所述固定铁芯和所述可动铁芯包在内部，所述筒状部件由磁性材料构成，所述磁性材料在所述固定铁芯和所述可动铁芯相对置的对置部的外周部具有非磁性部或弱磁性部；
所述固定铁芯在与所述可动铁芯相对置的一侧的外周面具有缩径部，
所述可动铁芯在与所述固定铁芯相对置的一侧的外周面具有缩径部，
所述固定铁芯的所述缩径部的可动铁芯相反侧的端部位于相比所述非磁性部或弱磁性部的可动铁芯相反侧的端部更靠可动铁芯相反侧的位置，
所述可动铁芯的所述缩径部的固定铁芯相反侧的端部在开阀时，位于相比所述非磁性部或弱磁性部的固定铁芯相反侧的端部更靠固定铁芯相反侧的位置。
2.如权利要求1所述的燃料喷射阀，其特征在于，
所述固定铁芯的与所述可动铁芯相对置的对置端面的外径和所述可动铁芯的与所述固定铁芯相对置的对置端面的外径相等。
3.如权利要求1所述的燃料喷射阀，其特征在于，
所述固定铁芯的所述缩径部形成为所述固定铁芯的外径朝向所述可动铁芯逐渐减小的锥状。
4.如权利要求1所述的燃料喷射阀，其特征在于，
所述固定铁芯的所述缩径部由与所述筒状部件的内周面平行的圆筒面构成。
5.如权利要求4所述的燃料喷射阀，其特征在于，
在所述固定铁芯的形成于所述缩径部的可动铁芯相反侧的大径部和所述圆筒面之间，从所述大径部朝向所述圆筒面具有所述固定铁芯的外径以锥状缩径的锥面。
6.如权利要求1所述的燃料喷射阀，其特征在于，
所述可动铁芯的所述缩径部形成为所述可动铁芯的外径朝向所述固定铁芯逐渐减小的锥状。
7.如权利要求1所述的燃料喷射阀，其特征在于，
所述可动铁芯的所述缩径部由与所述筒状部件的内周面平行的圆筒面构成。
8.如权利要求7所述的燃料喷射阀，其特征在于，
在所述可动铁芯的形成于所述缩径部的固定铁芯相反侧的大径部和所述圆筒面之间，从所述大径部朝向所述圆筒面具有所述可动铁芯的外径以锥状缩径的锥面。
9.如权利要求1所述的燃料喷射阀，其特征在于，
所述固定铁芯具有形成于与所述可动铁芯相对置的对置端面的内周缘的倒角，
所述可动铁芯具有形成于与所述固定铁芯相对置的对置端面的内周缘的倒角，
所述固定铁芯的所述缩径部的、沿燃料喷射阀的中心轴线的方向上的长度尺寸比形成于所述固定铁芯的所述倒角以及形成于所述可动铁芯的所述倒角的、沿所述中心轴线的方向上的长度尺寸大。
10.如权利要求9所述的燃料喷射阀，其特征在于，
所述可动铁芯的所述缩径部形成为，沿所述可动件的中心轴线的方向上的长度尺寸比形成于所述固定铁芯的所述倒角以及形成于所述可动铁芯的所述倒角的、沿所述中心轴线的方向上的长度尺寸大，
在所述阀芯与所述阀座抵接从而处于闭阀的状态的情况下，所述固定铁芯的所述缩径部的可动铁芯相反侧的端部和所述可动铁芯的所述缩径部的固定铁芯相反侧的端部之间的间隔比所述非磁性部或弱磁性部的沿所述燃料喷射阀的所述中心轴线的方向上的长度尺寸大。
11.如权利要求1所述的燃料喷射阀，其特征在于，
所述固定铁芯具有形成于与所述可动铁芯相对置的对置端面的内周缘的倒角，
所述可动铁芯具有形成于与所述固定铁芯相对置的对置端面的内周缘的倒角，
所述可动铁芯的所述缩径部的、沿所述可动件的中心轴线的方向上的长度尺寸比形成于所述固定铁芯的所述倒角以及形成于所述可动铁芯的所述倒角的、沿所述中心轴线的方向上的长度尺寸大。
12.如权利要求11所述的燃料喷射阀，其特征在于，
所述固定铁芯的所述缩径部形成为，沿燃料喷射阀的中心轴线的方向上的长度尺寸比形成于所述固定铁芯的所述倒角以及形成于所述可动铁芯的所述倒角的、沿所述中心轴线的方向上的长度尺寸大，
在所述阀芯与所述阀座抵接从而处于闭阀的状态的情况下，所述固定铁芯的所述缩径部的可动铁芯相反侧的端部和所述可动铁芯的所述缩径部的固定铁芯相反侧的端部之间的间隔比所述非磁性部或弱磁性部的沿所述燃料喷射阀的所述中心轴线的方向上的长度尺寸大。
13.如权利要求10或12所述的燃料喷射阀，其特征在于，
所述筒状部件的所述非磁性部或弱磁性部由与利用所述磁性材料构成的筒状部件不同的部件构成。
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