CN108005824A - 燃料喷射装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种燃料喷射装置，其具有可变行程机构。具备以能够滑动的方式设置的阀芯(106)、与上述阀芯协作的第一可动元件(107)、设置于与第二可动元件(105)对置的位置的内部固定铁芯(100)、外部固定铁芯(113)、以及线圈(115)，第二可动元件的升程量设定为比上述第一可动元件的升程量大，上述第二可动元件的一部分向上述第一可动元件内突出，从而利用由于对线圈通电的电流而在第一可动元件(107)、第二可动元件(105)产生的磁吸引力的差，来构成大小升程。

Description

燃料喷射装置
本发明是申请号为201480005608.1(国际申请号为PCT/JP2014/050272)、发明名称为“燃料喷射装置”、申请日为2014年1月10日的发明申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及用于向内燃机供给燃料的燃料喷射阀，尤其涉及同时实现低燃料消耗化和高输出化的燃料喷射阀。
背景技术
近年来，汽车的燃料消耗限制被强化起来，对汽车用内燃机要求低燃料消耗化。另一方面，也对内燃机要求高输出化。为了同时实现低燃料消耗化和高输出化，并为了适合发动机的宽广的工作范围，而需要扩大喷射量控制范围。因此，希望改变决定燃料喷射部的流路剖面积的阀芯的升程量(行程)。
作为用于实现上述要求的燃料喷射阀，专利文献1中公开了具有两个可动元件的结构。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004－225659号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而，在专利文献1中，各个可动元件操纵的对象不同，行程不为二段。
本发明的目的在于，为了扩大兼得低燃料消耗化和高输出化这样的发动机的宽广的工作范围所需要的燃料喷射量的控制范围，而提供能够使阀芯的行程量可变的燃料喷射阀。
用于解决课题的方案
为了解决上述课题，本发明采用如下结构。
燃料喷射阀具备：以能够滑动的方式设置的阀芯；与上述阀芯协作的可动元件；设置在与上述可动元件对置的位置的固定铁芯；形成有环状阀座的阀座部件；以及使上述可动元件位移并使上述阀芯相对于上述阀座离座或落座的线圈，上述燃料喷射阀的特征在于，多个上述可动元件与一个上述阀芯配合。
发明的效果
根据本发明的燃料喷射阀，通过构成多个行程，从而燃料喷射量的控制范围扩大，由此能够在发动机的宽广的工作范围中实现最适合的燃料喷射。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的燃料喷射阀的构造的剖视图。
图2(a)是从燃料喷射阀上方观察本发明的实施方式的第二可动元件的图。
图2(b)是本发明的实施方式的图1中的阀芯的正交方向的剖视图。
图2(c)是本发明的实施方式的组合了第二可动元件和阀芯的可动体的剖视图。
图3(a)是从燃料喷射阀上方观察本发明的实施方式的第一可动元件的俯视图。
图3(b)是图3(a)的A－A放大剖视图。
图4是本发明的实施方式的固定铁芯部的放大剖视图。
图5是本发明的实施方式的可动部的放大图。
图6(a)是本发明的实施方式的进行小行程时的可动部的放大图。
图6(b)是本发明的实施方式的进行小行程时的驱动电流波形以及阀芯位移图。
图7(a)是本发明的实施方式的小行程的可动部的放大图。
图7(b)是本发明的实施方式的进行大行程时的可动部的放大图。
图7(c)是本发明的实施方式的进行大行程时的驱动电流波形。
具体实施方式
实施例1
以下参照图1～图7对本发明的第一实施方式的燃料喷射阀进行说明。图1是表示本发明的实施方式的燃料喷射阀的构造的剖视图。图2至图3是本发明的实施方式的可动元件的说明图。图4是本发明的实施方式的固定铁芯部的放大剖视图。图5是本发明的实施方式的可动部的放大图。图6是本发明的实施方式的进行小行程时的可动部的放大图以及驱动电流波形。图7是本发明的实施方式的进行大行程时的可动部的放大图以及驱动电流波形。
首先，对燃料喷射阀1中的整体结构和燃料的流动进行说明。
燃料喷射阀1由具有喷射燃料的燃料喷射孔110’的喷射孔构成部件110、内置上下驱动的阀芯106的喷嘴体111、在通过端子119给予线圈115开阀信号的情况下成为磁路120的内部固定铁芯100、第一可动元件107、第二可动元件105、外部固定铁芯113、上部固定铁芯114构成。并且由上部弹簧116和下部弹簧108构成，该上部弹簧116在非通电时使力向阀芯106作用，将上方支承于弹簧止动销117且向下方产生力，该下部弹簧108被喷嘴体111的支承部111a支承，经由第一可动元件107给予向上方的力。
从与未图示的燃料配管连接的燃料流入部100’流入的燃料沿燃料喷射阀的中心轴1’流动，通过位于阀芯106的上部中心的燃料通路106a以及向径向连通的横向燃料通路106b并通过喷嘴体111与阀芯106之间111’，通过位于燃料喷射阀1的前端的引导部件109的燃料通路部109a，到达阀芯106和喷射孔构成部件110落座的阀座部106c，通过通电时在阀座部106c产生的间隙，从燃料喷射孔110’喷射出燃料。
接下来，对作为可动部发挥作用的第一可动元件107、第二可动元件105、阀芯的结构进行说明。
图2(a)是从燃料喷射阀上方观察第二可动元件105的俯视图。图2(b)是图1中的阀芯106的正交方向的剖视图。图2(c)是组合了第二可动元件105和阀芯106的可动体201的剖视图。图3(a)是从燃料喷射阀上方观察第一可动元件107的俯视图。图3(b)是图3(a)的A-A剖视图。
本发明的特征在于，本发明中的第二可动元件105有作为磁吸引面的圆形部105a和从圆形部向外周延伸的外周延长部105b。另外，用于通过压入等与阀芯106的外径部成为一体的内径孔105c打开，作为一体化的可动体201动作。
第一可动元件107具有与内周侧和外周侧的固定铁芯相对的上表面107e，在其一部分具有突起部107f。突起部107f抑制由于在固定铁芯与第一可动元件的上表面107e之间存在的燃料而产生的粘着力。另外，第一可动元件107具有与可动体201中的第二可动元件的下表面105接触收纳的中面107a。中面107a具有与可动体201的接触时成为燃料的通路的轴向燃料通路107c、径向燃料通路107d，抑制由于燃料而产生粘着力。第一可动元件的下表面107b与下部弹簧108接触，产生上方向的力。另外，在第一可动元件107的中央，开有孔107g，可动体201中的阀芯106的外周部106d通过。
接下来，对吸引第一、第二可动元件的固定铁芯进行说明。在本发明的燃料喷射阀中，其特征在于，在内部固定铁芯100、外部固定铁芯113之间具有间隔件112。间隔件112对于内部固定铁芯100、外部固定铁芯113，有通过焊接接合的情况、或借助来自上方向的负载通过压扁部112a、b中的金属彼此的紧密结合而结合的情况。内部固定铁芯100、外部固定铁芯113是磁性材料，相对于此，间隔件112是非磁性材料。假设间隔件112是磁性材料，则由图1构成的磁路120由内部固定铁芯100、间隔件112、外部固定铁芯113、上部固定铁芯114构成，在第一可动元件107、第二可动元件105不产生磁吸引力。
以下，对本发明的特征亦即实现两个行程的动作原理进行说明。本动作的特征在于，利用通过对线圈通电的电流产生的在第一可动元件107、第二可动元件105产生的磁吸引力的差，构成大小升程。
图5是本发明的实施方式的可动部的闭阀状态的图。图6(a)是本发明的实施方式的小行程时的可动部的放大图，图6(b)是使小行程产生时的驱动电流波形以及阀芯的位移图。图7(a)(b)是本发明的实施方式的大行程时的可动部的放大图，图7(c)是使大行程产生时的驱动电流波形。而且，图7的峰值701设定得比图6(b)的峰值601大，保持电流值702设定得比图6(b)的保持电流值602大。上述图中的标注了与图1相同的编号的部件与图1中的部件相同，详细的说明省略，根据需要在本动作说明内引用。
首先，使用图5对闭阀状态下的结构进行说明。在本发明的燃料喷射阀闭阀的状态下，在内部固定铁芯100和外部固定铁芯113的下端面5100与第一可动元件107的上端面5107之间构成有间隙502，在与第二可动元件105的上端面5201之间构成有间隙503。上述间隙502、503为燃料喷射阀的升程量。上述间隙503构成为比上述间隙502大，构成本发明中的燃料喷射阀中的两个升程。在本实施例中，在第一可动元件107和第二可动元件105接触的状态下，通过各个的上端面5107与5201的高度的差而构成两个升程量的差σ，但也能够利用间隔件等来调整差。
接下来，以下对实现两个升程量中小的升程量时的结构进行说明。在本发明的燃料喷射阀中，若电流在线圈115通电，则第一可动元件107被向上方吸引，内部固定铁芯100和外部固定铁芯113的下端面5100与第一可动元件的上端面5107接触，构成小行程。若利用力的作用关系换句话说，则如下所述。
如图6(a)所示，将由第二可动元件105和阀芯106构成的可动体201向下方按压的力是燃压＝Ff和上部弹簧116与下部弹簧108的差分力＝Fs。与此相对，将由第二可动元件105和阀芯106构成的可动体201向上方按压的力是作用于第一可动元件107的磁力＝Fa1和作用于第二可动元件105的磁力＝Fa2，Ff+Fs＜Fa1并且Ff+Fs＞Fa2时，阀芯106为小行程。此时，成为第二可动元件105不与内部固定铁芯100和外部固定铁芯113的下端面5100接触，而第一可动元件的中面107a与第二可动元件的下表面105d接触的状态。而且，由于对线圈115的通电而产生的磁通通过，构成了主要的磁路610。
如图6(b)所示，通过对线圈115通电的驱动电流波形的峰值601和比峰值601低的保持电流值602产生施加于第一可动元件的超过由于上部弹簧116与下部弹簧108的差而向下方向施加的力、以及由于燃料而下方向所接受的力那样的磁吸引力，仅使第一可动元件107驱动。此时，为了在第二可动元件105产生的磁吸引力低于由于上部弹簧116与下部弹簧108的差而向下方向施加的力、以及由于燃料而下方向所承受的力，而如上述说明那样，成为保持第一可动元件的中面107a与第二可动元件的下表面105d接触的状态。
使用图6(b)对阀芯106的位移进行说明。若施加对线圈115通电的驱动电流波形的峰值601，则阀芯106在a区间急剧地上升。然后，使驱动电流从峰值下降，在b区间使阀芯106的上升速度变缓，通过向线圈施加保持电流602从而阀芯106如c区间那样被保持在开阀状态。
接着，以下使用图7(a)～(c)对实现两个升程量中大的升程量时的结构进行说明。在本发明的燃料喷射阀中，若电流在线圈115通电，则第一可动元件107被向上方吸引，同时第二可动元件105也被吸引，内部固定铁芯100和外部固定铁芯113的下端面5100与第一可动元件的上端面5107、第二可动元件的上端面5201接触，构成大行程。此时，由于对线圈115的通电而产生的磁通通过，构成了主要的磁路710、711。
如图7(c)所示，在到达对线圈115通电的驱动电流波形的峰值701后，产生保持峰值电流的电流值701’，之后产生保持电流值702，从而施加于第二可动元件的超过由于上部弹簧116与下部弹簧108的差而向下方向施加的力、以及由于燃料而下方向所接受的力那样的磁吸引力产生，使第二可动元件与第一可动元件107一起驱动。若用力的作用的关系换句话说，则如下所述。
如图6所示将阀芯106向下方按压的力是燃压＝Ff和上部弹簧116与下部弹簧108的差分力＝Fs。与此相对，将阀芯106向上方按压的力是作用于第一可动元件107的磁力＝Fa1和作用于第二可动元件105的磁力＝Fa2，在Ff+Fs＜Fa1并且Ff+Fs＜Fa2时，阀芯106为大行程。
此时，如在图2中所述，成为以在第二可动元件105中具有从圆形部向外周延伸的外周延长部105b的方式扩展到外周侧的形状有以下的理由。
在进行大升程时，在第一可动元件107与第二可动元件105之间构成有间隙712。若燃料喷射阀遍及周向整周具有图7(a)的剖面，则从内部固定铁芯100进入第二可动元件105的磁通难以通向外部固定铁芯113，难以得到第二可动元件105所需的磁吸引力。然而，通过成为以在第二可动元件105中具有从圆形部向外周延伸的外周延长部105b的方式扩展到外周侧的形状，从而若周向的一部分具有图7(b)所示的剖面，则从内部固定铁芯100进入第二可动元件105的磁通通向外部固定铁芯113，得到第二可动元件105所需的磁吸引力。因为扩展到第二可动元件105的外周侧的部位越大，越使第一可动元件107的磁吸引面积降低，所以形状根据需要的吸引力、使用条件最适合地决定。另外，从抑制在燃料喷射阀的闭阀时产生的阀芯与阀座部的弹跳(bound)的观点来看，优选即使在产生相同的吸引力的情况下，也进行考虑减轻可动体201的全部重量的设计。
在本发明的升程量的调整方法中，首先决定是大的升程量或小的升程量的哪一个，之后通过第一可动元件107与第二可动元件105所成的高度的差，决定另一方的升程量。优选可以在首先决定了小的升程量之后，决定大的升程量。其理由是因为，升程量小的一方，对于升程的调整误差对应的燃料喷射阀的喷射量的差别的比例变大。
以下对在本发明的构成两个升程的燃料喷射阀中，在安装于未图示的内燃机的情况下，切换两个升程的场面进行说明。减小升程量需要小喷射量的场面主要是内燃机的转速低时、内燃机产生的转矩低时、燃料喷射压力低时。即，在以对吸入空气量进行传感检测的空气流量传感器、对转速进行传感检测的曲轴传感器、对燃料喷射压力进行传感检测的压力传感器的信息以基础跨越一定的阈值的情况下，切换为小行程用的波形。另外，优选在加速器开度大、转速高、转矩也高的工作状态下，突然减小加速器开度的情况下，即使燃压高，也向小行程的波形切换。
在本实施例中，为对吸入空气量、内燃机转速、燃料喷射压力、加速器开度进行传感检测，根据其阈值切换对燃料喷射阀通电的电流波形的情况，但即使使用其他的信息，也能够在得到相同的效果的情况下进行切换。
在本实施例中，第二可动元件105和阀芯106原本是分别独立的部件，通过压入等而成为一体化的构造，但即使原本是一体化的构造，只要被吸引向内部固定铁芯100以及外部固定铁芯113，而且能够在阀座部106c中密封燃料，则不管结构如何。
在本实施例中，作为在小行程时不保持峰值电流的电流波形，在大行程时保持峰值电流那样的波形进行了说明，但只要是可动元件构成两个行程的电流波形，则即使是其他的电流波形，也不会损害本发明的作用效果。
在本实施例中，作为非磁性部件的间隔件112构成为单一的部件，但即使由多个部件构成间隔件112，也不会损害本发明的作用效果。
符号说明
1—燃料喷射阀，100—内部固定铁芯，105—第二可动元件，106—阀芯，107—第一可动元件，108—下部弹簧，110—喷射孔构成部件，111—喷嘴体，112—间隔件，113—外部固定铁芯，116—上部弹簧。

Claims (16)

1.一种燃料喷射阀，具备：
阀芯；
线圈；
内部固定铁芯，其配置在上述线圈的内周侧；
外部固定铁芯，其配置在上述线圈的外周侧；以及
可动元件，其构成为被上述内部固定铁芯及上述外部固定铁芯吸引，
上述可动元件构成为与上述阀芯分体构成并且使上述阀芯移动。
2.根据权利要求1所述的燃料喷射阀，其特征在于，
具备非磁性间隔件，该非磁性间隔件配置在上述内部固定铁芯及上述外部固定铁芯之间，并与上述可动元件在燃料喷射阀的轴向上对置。
3.根据权利要求2所述的燃料喷射阀，其特征在于，
上述非磁性间隔件通过焊接而与上述内部固定铁芯及上述外部固定铁芯接合。
4.根据权利要求2所述的燃料喷射阀，其特征在于，
上述非磁性间隔件通过紧密结合而与上述内部固定铁芯及上述外部固定铁芯结合。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的燃料喷射阀，其特征在于，
在上述可动元件形成有供上述阀芯插通的孔。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的燃料喷射阀，其特征在于，
上述可动元件具有：上表面，其与上述内部固定铁芯及上述外部固定铁芯在燃料喷射阀的轴向上对置；以及凹部，其设置在上述上表面的径向内侧。
7.根据权利要求6所述的燃料喷射阀，其特征在于，
上述上表面的内径形成为比上述内部固定铁芯的内径大。
8.根据权利要求6或7所述的燃料喷射阀，其特征在于，
在上述可动元件形成有锥面，该锥面连接上述凹部的内周面和上述上表面。
9.一种燃料喷射阀，具备：
阀芯；
线圈；
内部固定铁芯，其配置在上述线圈的内周侧；
外部固定铁芯，其配置在上述线圈的外周侧；以及
可动元件，其构成为使上述阀芯移动，
上述可动元件具有：第一可动元件，其构成为被上述内部固定铁芯及上述外部固定铁芯吸引；以及第二可动元件，其构成为被上述内部固定铁芯吸引。
10.根据权利要求9所述的燃料喷射阀，其特征在于，
具备非磁性间隔件，该非磁性间隔件配置在上述内部固定铁芯及上述外部固定铁芯之间，并与上述可动元件在燃料喷射阀的轴向上对置。
11.根据权利要求9或10所述的燃料喷射阀，其特征在于，
在上述第一可动元件形成有供上述阀芯插通的孔。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的燃料喷射阀，其特征在于，
上述第一可动元件具有：上表面，其与上述内部固定铁芯及上述外部固定铁芯在燃料喷射阀的轴向上对置；以及凹部，其设置在上述上表面的径向内侧。
13.根据权利要求12所述的燃料喷射阀，其特征在于，
上述上表面的内径形成为比上述内部固定铁芯的内径大。
14.根据权利要求12或13所述的燃料喷射阀，其特征在于，
在上述第一可动元件形成有锥面，该锥面连接上述凹部的内周面和上述上表面。
15.根据权利要求9至14中任一项所述的燃料喷射阀，其特征在于，
构成为在闭阀状态下，上述第一可动元件与上述内部固定铁芯之间的间隙比上述第二可动元件与上述内部固定铁芯之间的间隙大。
16.根据权利要求9至15中任一项所述的燃料喷射阀，其特征在于，
构成为在上述第二可动元件与上述内部固定铁芯接触的状态下，在上述第一可动元件与上述第二可动元件之间形成轴向的间隙。
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