CN110199108B - 燃料喷射阀 - Google Patents

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Abstract

燃料喷射阀具备:线圈(70)、固定芯(50)、可动构造体(M、M1、M2)、以及将可动构造体以能够移动的状态收容于内部并在内部形成有流通路的一部分的主体(B)。可动构造体具有将可动流通路的通路面积局部地减小来收缩流量的节流部(32a)。流通路包括由节流部形成的流通路即收缩流通路(F22)、以及形成于可动构造体与主体之间的其他流通路(F27s),其他流通路是独立于收缩流通路而使燃料流动的通路。其他流通路的通路面积小于收缩流通路的通路面积。与可动构造体的移动方向垂直的方向上的其他流通路的位置,与可动芯的最外周位置不同。

Description

燃料喷射阀
关联申请的相互参照
本申请基于2017年1月27日申请的日本专利申请2017-13369号、2017年3月3日申请的日本专利申请2017-40731号、2017年11月29日申请的日本专利申请2017-229426号,在此引用其记载内容。
技术领域
本申请涉及从喷孔喷射燃料的燃料喷射阀。
背景技术
以往的燃料喷射阀通过向线圈通电而产生的磁力使可动芯移动,利用安装于可动芯的阀芯使喷孔开闭。
阀芯的开阀速度越快,表示向线圈的通电时间与喷射量的关系的喷射量特性的斜率越大。特别是,为了缩短通电时间使喷射量微少,实施在阀芯达到全升程位置前开始闭阀动作的局部升程喷射的情况下,开阀速度对喷射量特性的斜率影响较大,喷射量相对于通电时间的差异变大。此外,阀芯的闭阀速度越快,阀芯在落座面越容易反跳,若产生反跳则产生不希望的喷射。因此需求适当控制阀芯的开阀速度以及闭阀速度的技术。
针对上述反跳的现象,在专利文献1中公开了在可动芯形成沿可动芯的移动方向贯通的贯通孔,在该贯通孔配置节流孔的内容。据此,在贯通孔中流通的燃料在节流孔处收缩,因此对可动芯作用制动力。因此,对闭阀动作的阀芯作用制动力,能够抑制阀芯在落座面反跳。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2016-48066号公报
发明内容
在上述的设置有节流孔的构造中,对于包含节流孔以及滑动面的边界面,区分成喷孔侧的压力区域(下游侧区域)与喷孔相反侧的压力区域(上游侧区域),在有穿过节流孔的流动时在两区域产生压力差。在以下的说明中,将可动芯从上游侧区域承受燃料的压力的面称作上游侧受压面,将从下游侧区域承受燃料的压力的面称作喷孔侧受压面。
根据上游侧受压面的面积乘以上游侧区域的压力得到的值、与下游侧受压面的面积乘以下游侧区域的压力得到的值的差分,确定作用于开闭动作时的阀芯的制动力。因此,若调整上游侧受压面以及下游侧受压面的面积、或节流孔的节流程度,则能够将上述制动力调整为所希望的大小。
然而,在专利文献1记载的燃料喷射阀的构造中,由于上述面积由可动芯的外径尺寸决定,因此欲调整上述面积则可动芯的外径尺寸改变,作用于可动芯的磁力大幅变化。因此,难以调整上述面积来调整制动力。为此,为了调整制动力只能使节流孔的节流程度发生变化,难以以同时满足压力损失、制动力、脉动所致的不希望的开阀等多个特性的方式来调整节流程度。
本申请的目的在于提供能够抑制对磁力的影响且能够调整作用于阀芯的制动力的燃料喷射阀。
本申请的第1方式的燃料喷射阀具有喷射燃料的喷孔、以及使燃料向喷孔流通的流通路,燃料喷射阀具备:线圈,利用通电产生磁通;固定芯,形成磁通的通路来产生磁力;可动构造体,具有通过磁力移动的可动芯、以及由可动芯驱动来将喷孔开闭的阀芯,该可动构造体在内部形成有成为流通路的一部分的可动流通路;以及主体,将可动构造体以能够移动的状态收容于内部,并在内部形成有流通路的一部分,可动构造体具有将可动流通路的通路面积局部地减小来收缩流量的节流部,流通路包括由节流部形成的流通路即收缩流通路、以及形成于可动构造体与主体之间的其他流通路,该其他流通路是独立于收缩流通路而使燃料流动的通路,其他流通路的通路面积小于收缩流通路的通路面积,与可动构造体的移动方向垂直的方向上的其他流通路的位置,与可动芯的最外周位置不同。
在第1方式中,收缩流通路与其他流通路独立,并且,其他通路的通路面积小于收缩流通路的通路面积。因此,流通路以节流部为边界被区分成上游侧区域与下游侧区域。上游侧区域是相对于节流部全升程喷射时的燃料流动上游侧的区域,下游侧区域是相对于节流部全升程喷射时的燃料流动下游侧的区域。并且,由于在可动构造体的移动时燃料的流量在收缩流通路中收缩,引起在两区域产生压力差。将可动构造体在闭阀侧从上游侧区域承受燃料的压力的面称作上游侧受压面,将在开阀侧从下游侧区域承受燃料的压力的面称作下游侧受压面。
并且在第1方式中,与可动构造体的滑动方向垂直的方向上的其他流通路的位置与可动芯的最外周位置不同。因此,能够抑制对磁力的影响,且能够调整上述的上游侧受压面以及下游侧受压面的面积。并且,如上所述,施加于移动的可动构造体的燃料的制动力基于上游侧受压面的面积、下游侧受压面的面积以及两区域的差压确定。
因此,根据第1方式,通过调整其他流通路的位置,能够抑制对磁力的影响且调整上游侧受压面的面积以及下游侧受压面的面积。因此,能够抑制作用于可动芯的磁力的变化且调整上述制动力。
本申请的第2方式的燃料喷射阀具有喷射燃料的喷孔、以及使燃料向喷孔流通的流通路,燃料喷射阀具备:线圈,利用通电产生磁通;固定芯,形成磁通的通路来产生磁力;可动构造体,具有通过磁力移动的可动芯、以及由可动芯驱动来将喷孔开闭的阀芯,该可动构造体在内部形成有成为流通路的一部分的可动流通路;以及主体,将可动构造体以能够移动的状态收容于内部,并在内部形成有流通路的一部分,可动构造体具有将可动流通路的通路面积局部地减小来收缩流量的节流部、以及与主体的滑动面,流通路包括由节流部形成的流通路即收缩流通路,与可动构造体的滑动方向垂直的方向上的滑动面的位置,与可动芯的最外周位置不同。
根据第2方式,流通路以节流部为边界被区分成上游侧区域与下游侧区域。上游侧区域是相对于节流部全升程喷射时的燃料流动上游侧的区域,下游侧区域是相对于节流部全升程喷射时的燃料流动下游侧的区域。并且,由于在可动构造体的移动时燃料的流量在收缩流通路中收缩,引起在两区域产生压力差。在以下的说明中,将可动构造体在闭阀侧从上游侧区域承受燃料的压力的面称作上游侧受压面,将在开阀侧从下游侧区域承受燃料的压力的面称作下游侧受压面。
并且在第2方式中,与可动构造体的滑动方向垂直的方向上的其他流通路的位置与可动芯的最外周位置不同。因此,能够抑制对磁力的影响,且能够调整上述的上游侧受压面以及下游侧受压面的面积。并且,如上所述,施加于移动的可动构造体的燃料的制动力基于上游侧受压面的面积、下游侧受压面的面积以及两区域的差压确定。
因此,根据第2方式,通过调整滑动面的位置,能够抑制对磁力的影响且调整上游侧受压面的面积以及下游侧受压面的面积。因此,能够抑制作用于可动芯的磁力的变化且调整上述制动力。
附图说明
本申请涉及的上述目的及其他目的、特征及优点,通过参照附图及下述详细的记叙,而更加明确。其附图为:
图1是本申请的第1实施方式的燃料喷射阀的截面图。
图2是将图1放大的截面图。
图3是第1实施方式的可动构造体M的截面图。
图4是本申请的第2实施方式的燃料喷射阀的截面图,是表示移动部件落座在固定部件的状态的截面图。
图5是第2实施方式的燃料喷射阀的截面图,是表示移动部件从固定部件离座的状态的截面图。
图6是本申请的第3实施方式的燃料喷射阀的截面图。
图7是本申请的第4实施方式的燃料喷射阀的截面图。
图8是本申请的第5实施方式的燃料喷射阀的截面图。
图9是本申请的第6实施方式的可动芯周边的放大图。
图10是图9的覆盖体周边的放大图。
图11是说明磁通的通路的图。
图12是说明覆盖体与燃料压力的关系的图。
图13是本申请的第7实施方式的图1的可动芯周边的放大图。
图14是本申请的第8实施方式的图1的可动芯周边的放大图。
图15是其他实施方式中的燃料喷射阀的截面图。
具体实施方式
以下,参照附图来说明用于实施本申请的多个方式。在各方式中,有时对于与在先方式中已说明的事项对应的部分赋予相同的附图标记并省略重复的说明。在各方式,仅说明构成的一部分时,对于构成的其他部分,能够参照并适用在先说明的其他方式。
(第1实施方式)
图1所示的燃料喷射阀搭载于点火式的内燃机(汽油发动机),向多气缸发动机的各燃烧室直接喷射燃料。向燃料喷射阀供给的燃料通过未图示的燃料泵压送,燃料泵通过发动机的旋转驱动力驱动。燃料喷射阀具备壳体10、喷嘴体20、阀芯30、可动芯40、固定芯50、非磁性部件60、线圈70、配管连接部80等。
壳体10为金属制,是沿线圈70的环状中心线C延伸的方向(以下,记载为轴线方向)延伸的圆筒形状。另外,线圈70的环状中心线C与壳体10、喷嘴体20、阀芯30、可动芯40、固定芯50以及非磁性部件60的中心轴线一致。
喷嘴体20为金属制,具有插入配置于壳体10内并与壳体10卡合的主体部21、以及从主体部21向壳体10外部延伸突出的喷嘴部22。喷嘴部22是沿轴线方向延伸的圆筒形状,在喷嘴部22的前端安装有喷孔部件23。
喷孔部件23为金属制,通过焊接固定于喷嘴部22。喷孔部件23是沿轴线方向延伸的有底圆筒形状,在喷孔部件23的前端形成有喷射燃料的喷孔23a。在喷孔部件23的内周面形成有阀芯30离座落座的落座面23s。
阀芯30为金属制,是沿轴线方向延伸的圆柱形状。阀芯30以能够沿轴线方向移动的状态组装于喷嘴体20的内部,在阀芯30的外周面30a与喷嘴体20的内周面22a之间,形成有沿轴线方向延伸的环状的流通路(下游通路F30)。在阀芯30的喷孔23a侧的端部形成有向落座面23s离座落座的环状的座面30s。
在阀芯30中的喷孔23a的相反侧(以下,记载为喷孔相反侧)的端部,通过焊接等固定安装有连结部件31。并且,在连结部件31的喷孔相反侧端部安装有形成了节流孔32a(节流部)的节流孔部件32以及可动芯40。
如图2所示,连结部件31是沿轴线方向延伸的圆筒形状,节流孔部件32通过焊接等固定于连结部件31的圆筒内周面,可动芯40通过焊接等固定于连结部件31的圆筒外周面。在连结部件31的喷孔相反侧端部形成有沿径向放大的扩径部31a。扩径部31a的喷孔侧端面与可动芯40卡合,从而防止连结部件31相对于可动芯40从喷孔侧脱出。
节流孔部件32是沿轴线方向延伸的圆筒形状,圆筒内部作为使燃料流通的流通路F21发挥功能。在节流孔部件32的喷孔侧端部形成有将流通路F21的通路面积局部减小来收缩流量的节流孔32a(节流部)。流通路F21中的通过节流孔32a收缩的部分称作收缩流通路F22。
收缩流通路F22位于阀芯30的中心轴线上。收缩流通路F22的流路长度比收缩流通路F22的直径短。在节流孔部件32的喷孔相反侧端部形成有沿径向放大的扩径部32b。扩径部32b的喷孔侧端面与连结部件31卡合,从而防止节流孔部件32相对于连结部件31向喷孔侧脱出。
可动芯40是金属制的圆盘形状,收容配置于主体部21的圆筒内部。可动芯40与连结部件31、阀芯30、节流孔部件32、以及滑动部件33成为一体地沿轴线方向移动。该可动芯40、连结部件31、阀芯30、节流孔部件32以及滑动部件33成为一体而相当于沿轴线方向移动的可动构造体M。
滑动部件33独立于可动芯40,通过紧贴用弹性部件SP2的弹力而被紧贴地按压于可动芯40。像这样使滑动部件33与可动芯40独立,能够容易实现使滑动部件33的材质与可动芯40的材质不同。可动芯40使用与滑动部件33相比高磁性的材质,滑动部件33使用与可动芯40相比耐磨损性高的材质。
滑动部件33为圆筒形状,滑动部件33的圆筒外周面作为相对于主体部21的内周面滑动的滑动面33a发挥功能。滑动面33a的外径尺寸小于可动芯40的外径尺寸。换句话说,滑动面33a在与滑动部件33的滑动方向垂直的方向上的位置,与可动芯40的最外周位置相比更靠内侧、即环状中心线C一侧。
滑动部件33的喷孔相反侧的面与可动芯40的喷孔侧的面紧贴,作为以不使燃料通过的方式密封的密封面33b发挥功能。在滑动部件33的圆筒内部配置有线圈形状的紧贴用弹性部件SP2。紧贴用弹性部件SP2沿轴线方向弹性变形从而向滑动部件33赋予弹力,滑动部件33的密封面33b通过弹力被按压而紧贴于可动芯40的喷孔侧的面。
在滑动部件33的喷孔相反侧端部形成有沿径向缩小的缩径部33c。缩径部33c的上表面作为密封面33b的一部分发挥功能,缩径部33c的下表面支承紧贴用弹性部件SP2的一端。在主体部21的底面固定有支承部件24,在支承部件24形成有沿径向缩小的缩径部24a。在该缩径部24a支承紧贴用弹性部件SP2的另一端。
滑动部件33为能够相对于可动芯40沿径向相对移动的状态。在可动构造体M中的除了滑动部件33以外的部分,设置有使可动构造体M能够相对于喷嘴体20沿轴线方向移动地滑动且沿径向支承可动构造体M的引导部。引导部设置于轴线方向的2个位置,将位于轴线方向中的喷孔23a侧的引导部称作喷孔侧引导部30b,将位于喷孔相反侧的引导部称作喷孔相反侧引导部31b(参照图1、图2)。喷孔侧引导部30b形成于阀芯30的外周面,能够滑动地支承于喷孔部件23的内周面。喷孔相反侧引导部31b形成于连结部件31的外周面,能够滑动地支承于支承部件24的内周面。
固定芯50固定配置于壳体10的内部。固定芯50是绕轴线方向延伸的环状的金属制。非磁性部件60是配置于固定芯50与主体部21之间的环状,是与固定芯50以及可动芯40相比磁性较弱的材质。另一方面,固定芯50、可动芯40以及主体部21由具有磁性的材质形成。
在固定芯50的内周面固定有圆筒形状且金属制的挡块51。挡块51通过与连结部件31抵接从而限制连结部件31向喷孔相反侧移动。在连结部件31的扩径部31a的上端面与挡块51的下端面接触的状态下,固定芯50的下端面不与可动芯40的上端面接触,成为在该下端面与上端面之间形成了规定的间隙的状态。
在非磁性部件60以及固定芯50的径向外侧配置有线圈70。线圈70卷绕于树脂制的线轴71。线轴71是以轴线方向为中心的圆筒形状。因此,线圈70配置成为绕轴线方向延伸的环状。
在固定芯50的喷孔相反侧配置有形成燃料的流入口80a并与外部的配管连接的配管连接部80。配管连接部80为金属制,由与固定芯50一体的金属部件形成。被高压泵加压后的燃料从流入口80a向燃料喷射阀供给。在配管连接部80的内部形成有沿轴线方向延伸的燃料的流通路F11,在该流通路F11中压入固定有压入部件81。
在压入部件81的喷孔侧配置有弹性部件SP1。弹性部件SP1的一端支承于压入部件81,弹性部件SP1的另一端支承于节流孔部件32的扩径部32b。因此,根据压入部件81的压入量、换句话说轴线方向上的固定位置,在阀芯30开阀至全升程位置时,换句话说连结部件31与挡块51抵接时的弹性部件SP1的弹性变形量被确定。换句话说,弹性部件SP1的闭阀力(设定负载)通过压入部件81的压入量来调整。
在配管连接部80的外周面配置有紧固部件83。通过将形成于紧固部件83的外周面的螺纹部紧固于在壳体10的内周面形成的螺纹部,从而将紧固部件83紧固于壳体10。通过该紧固产生的轴力,配管连接部80、固定芯50、非磁性部件60以及主体部21被夹持在壳体10的底面与紧固部件83之间。
该配管连接部80、固定芯50、非磁性部件60、喷嘴体20以及喷孔部件23相当于具有使供给到流入口80a的燃料向喷孔23a流通的流通路F的主体B。前述的可动构造体M可以说是以能够在主体B的内部滑动的状态被收容。
接下来,说明燃料喷射阀的工作。
若向线圈70通电,则在线圈70的周围产生磁场。换句话说,磁通穿过固定芯50、可动芯40以及主体部21的磁场回路伴随通电而形成,通过由磁路产生的磁力,可动芯40被向固定芯50吸引。对于可动构造体M作用有弹性部件SP1所致的闭阀力、燃料压力所致的闭阀力、以及上述磁力所致的开阀力。由于设定为与这些闭阀力相比,开阀力一方较大,因此若伴随通电产生磁力,则可动芯40与阀芯30一同向固定芯50侧移动。由此,阀芯30进行开阀动作,座面30s从落座面23s离座,高压燃料被从喷孔23a喷射。
若停止向线圈70的通电,则上述的磁力所致的开阀力消失,因此通过弹性部件SP1所致的闭阀力,阀芯30与可动芯40一同进行闭阀动作,座面30s落座于落座面23s。由此,阀芯30进行闭阀动作,来自喷孔23a的燃料喷射被停止。
接下来,说明燃料被从喷孔23a喷射时的燃料的流动。
从高压泵向燃料喷射阀供给的高压燃料从流入口80a流入,按顺序流过沿着配管连接部80的圆筒内周面的流通路F11、沿着压入部件81的圆筒内周面的流通路F12、收容有弹性部件SP1的流通路F13(参照图1)。将这些流通路F11、F12、F13统称为上游通路F10,上游通路F10位于在燃料喷射阀的内部存在的流通路F整体中的可动构造体M的外部且上游侧。此外,将流通路F整体中的由可动构造体M形成的流通路称作可动流通路F20,将位于可动流通路F20的下游侧的流通路称作下游通路F30。
可动流通路F20使从流通路F13流出的燃料向主通路以及子通路分岔流动。主通路以及子通路独立地配置。具体而言主通路以及子通路并列配置,分别分岔流动的燃料在下游通路F30合流。
主通路是按沿着节流孔部件32的圆筒内周面的流通路F21、节流孔32a的收缩流通路F22、沿着连结部件31的圆筒内周面的流通路F23的顺序使燃料流通的通路。并且,流通路F23的燃料穿过沿径向贯通连结部件31的贯通孔,向沿着连结部件31的圆筒外周面的流通路F31即下游通路F30流入。
子通路是按沿着节流孔部件32的圆筒外周面的流通路F24s、可动芯40与固定芯50的间隙即流通路F25s、沿着可动芯40的外周面40a的流通路F26s、沿着滑动面33a的流通路的顺序使燃料流通的通路。并且,沿着滑动面33a的流通路被称作滑动流通路F27s或者其他流通路,滑动流通路F27s的燃料向沿着连结部件31的圆筒外周面的流通路F31即下游通路F30流入。在可动芯40的最外周与主体部21之间形成的流通路F26s的通路面积大于滑动流通路F27s的通路面积。换句话说,滑动流通路F27s中的节流程度设定得比流通路F26s中的节流程度大。
这里,子通路的上游侧与比收缩流通路F22更靠上游侧连接。具体而言,滑动流通路F27s(其他流通路)的喷孔相反侧的部分与收缩流通路F22的喷孔相反侧的流通路连接。并且,子流路的下游侧与收缩流通路F22的下游侧连接。具体而言,滑动流通路F27s(其他流通路)的喷孔侧的部分与收缩流通路F22的喷孔侧的流通路连接。即,子流路不经由收缩流通路F22地将收缩流通路F22的上游侧与下游侧连接。此外,滑动流通路F27s(其他流通路)与可动芯40相比设置于更靠喷孔侧。
简而言之,从作为上游通路F10的流通路F13向可动流通路F20流入的燃料向作为主通路的上游端的流通路F21与作为子通路的上游端的流通路F24s分岔,之后,在作为下游通路F30的流通路F31合流。
此外,分别在可动芯40、连结部件31以及节流孔部件32形成有沿径向贯通的贯通孔41。这些贯通孔41作为将沿着节流孔部件32的内周面的流通路F21与沿着可动芯40外周面的流通路F26s连通的流通路F28s发挥功能。该流通路F28s在连结部件31与挡块51抵接使流通路F24s与流通路F25s的连通被遮挡的情况下,确保在滑动流通路F27s中流动的燃料的流量、即子通路的流量的通路。由于流通路F28s位于收缩流通路F22的上游侧,从而流通路F25s、F26s、F28s成为上游侧区域,产生与下游侧区域的压力差。
从可动流通路F20流出的燃料向沿着连结部件31的圆筒外周面的流通路F31流入,之后,按顺序流过沿轴线方向贯通支承部件24的缩径部24a的贯通孔即流通路F32、沿着阀芯30的外周面的流通路F33(参照图2)。并且,若阀芯30进行开阀动作,则流通路F33内的高压燃料穿过座面30s以及落座面23s之间,被从喷孔23a喷射。
将上述的沿着滑动面33a的流通路称作滑动流通路F27s,滑动流通路F27s的通路面积小于收缩流通路F22的通路面积。换句话说,滑动流通路F27s中的节流程度设定得比收缩流通路F22中的节流程度大。并且,在主通路中,收缩流通路F22的通路面积最小,在子通路中,滑动流通路F27s中的通路面积最小。
因此,在可动流通路F20内的主通路与子通路中,主通路一方易于流动,主通路的节流程度根据节流孔32a处的节流程度确定,主通路的流量通过节流孔32a调整。换言之,可动流通路F20的节流程度根据节流孔32a处的节流程度确定,可动流通路F20的流量通过节流孔32a调整。
将流通路F中的座面30s处的通路面积、即阀芯30向开阀方向最大幅移动后的全升程状态下的通路面积称作阀座通路面积。节流孔32a的收缩流通路F22的通路面积设定得比阀座通路面积大。换句话说,节流孔32a的节流程度设定得比全升程时的座面30s处的节流程度小。
此外,阀座通路面积设定得比喷孔23a的通路面积大。换句话说,节流孔32a的节流程度以及座面30s处的节流程度设定得比喷孔23a处的节流程度小。另外,在形成有多个喷孔23a的情况下,阀座通路面积设定得比全部的喷孔23a的通路面积的合计大。
接下来,说明在可动构造体M移动时,可动构造体M从燃料受到的制动力。
在本实施方式中,收缩流通路F22与滑动流通路F27s并列,并且滑动流通路F27s的通路面积设定得比收缩流通路F22的通路面积小。因此,流通路F以节流孔32a(节流部)以及滑动流通路F27s为边界区分上游侧区域与下游侧区域。
上游侧区域是相对于节流孔32a位于喷射时的燃料流动上游侧的区域。另外,可动流通路F20中的滑动面33a的上游侧也属于上游侧区域。因此,可动流通路F20中的流通路F21、F24s、F25s、F26s、F28s以及上游通路F10相当于上游侧区域。下游侧区域是相对于节流孔32a位于喷射时的燃料流动下游侧的区域。另外,可动流通路F20中的滑动面33a的下游侧也属于下游侧区域。因此,可动流通路F20中的流通路F23以及下游通路F30相当于下游侧区域。
简而言之,若燃料在收缩流通路F22中流动,则由于在可动流通路F20中流动的燃料的流量被节流孔32a收缩,产生上游侧区域的燃料压力(换句话说上游燃压PH)与下游侧区域的燃料压力(换句话说下游燃压PL)的压力差。因此,在阀芯30从闭阀状态向开阀状态变化时、从开阀状态向闭阀状态变化时、以及阀芯30保持在全升程位置时,在收缩流通路F22中燃料流动而产生上述压力差。
并且,由于阀芯30的开阀而产生的上述压力差并非与从开阀向闭阀切换同时消除,从闭阀起经过规定时间后,上游燃压PH与下游燃压PL成为相同。另一方面,若在未产生上述压力差的状态下从闭阀向开阀切换,则在其切换时刻立即产生上述压力差。
如图3所示,在可动构造体M移动时,将可动构造体M中的在闭阀侧受到上游燃压PH的面称作上游侧受压面SH,将在开阀侧受到下游燃压PL的面称作下游侧受压面SL。
视觉上的上游侧受压面SH1是可动芯40、连结部件31以及节流孔部件32的上端面,相当于在上游侧区域露出的部分的面。但是,成为两区域的边界的滑动面33a与可动芯40的外周面40a相比位于更靠径向内侧,因此可动芯40的下端面中的位于滑动面33a的外侧的受压面SH2在开阀方向受到上游燃压PH。因此,视觉上的上游侧受压面SH1的面积减去在开阀方向受到燃压的受压面SH2的面积而得的面积,可以说是实际的上游侧受压面SH的面积。
下游侧受压面SL是滑动部件33、连结部件31以及节流孔部件32的下端面,相当于在下游侧区域露出的部分的面。下游侧受压面SL的面积与上游侧受压面SH相同。
上游侧受压面SH乘以上游燃压PH而得的值,相当于在闭阀侧对可动构造体M作用的力,下游侧受压面SL乘以下游燃压PL而得的值相当于在开阀侧对可动构造体M作用的力。这些力之差对于移动的可动构造体M作为制动力发挥作用。
可动构造体M在向开阀方向移动中,由于上游侧区域的燃料被向可动构造体M按压而压缩,因此上游燃压PH上升。另一方面,按压于可动构造体M的上游侧区域的燃料被节流孔32a收缩且向下游侧区域压出,因此下游燃压PL低于上游燃压PH。因此,两区域中的压力差ΔP所致的制动力作用向将向开阀方向移动的可动构造体M向闭阀方向推回的朝向。简而言之,在开阀动作时燃料在收缩流通路F22中向喷孔侧流动,此时收缩而产生的压力差ΔP乘以上游侧受压面SH或者下游侧受压面SL的面积S而得的力作为制动力作用于可动构造体M。
在可动构造体M向闭阀方向移动中,下游侧区域的燃料被向可动构造体M按压而压缩,因此下游燃压PL上升。另一方面,按压于可动构造体M的下游侧区域的燃料被节流孔32a收缩且向上游侧区域压出,因此上游燃压PH低于下游燃压PL。因此,两区域中的压力差ΔP所致的制动力作用向将向闭阀方向移动的可动构造体M向开阀方向推回的朝向。简而言之,在闭阀动作时燃料在收缩流通路F22中向喷孔相反侧流动,此时收缩而产生的压力差ΔP乘以上述面积S而得的力作为制动力作用于可动构造体M。
因此,只要调整节流孔32a的节流程度以及上述面积S的至少一方,便能够调整上述制动力。并且上述面积S的大小能够通过调整滑动面33a的直径尺寸来调整。
接下来,说明本实施方式采用的构成的作用以及效果。
根据本实施方式,收缩流通路F22与滑动流通路F27s并列,且滑动流通路F27s的通路面积设定得比收缩流通路F22的通路面积小。因此,流通路F以节流孔32a(节流部)为边界区分成上游侧区域与下游侧区域。并且,在可动构造体M的移动时,燃料的流量在收缩流通路F22处收缩,引起在两区域产生压力差ΔP,由于该压力差ΔP使制动力作用于可动构造体M。
因此,由于对闭阀动作的可动构造体M作用制动力,从而能够抑制阀芯30在落座面23s反跳,能够减轻变成与意图相反的喷射状态的担忧。此外,由于对开阀动作的可动构造体M作用制动力,能够缓和连结部件31与挡块51碰撞时的冲击,能够抑制连结部件31以及挡块51的磨损。
并且,在本实施方式中,相对于可动构造体M的滑动方向垂直的方向(换句话说径向)上的滑动面33a的位置,与可动芯40的最外周位置不同。因此,能够不变更可动芯40的最外周位置地调整上游侧受压面SH以及下游侧受压面SL的面积S。因此,通过调整滑动面33a的位置,能够不变更可动芯40的最外周位置地调整上述面积S。因此,能够不导致作用于可动芯40的磁力较大变化地调整上述制动力。
并且在本实施方式中,在可动芯40形成有将收缩流通路F22的上游部分与滑动流通路F27s的上游部分连通的贯通孔41。因此,即使在节流孔部件32与挡块51抵接使流通路F24s与流通路F25s的连通被遮挡的情况下,也能够通过贯通孔41向在开阀方向受到上游燃压PH的受压面SH2输送燃料。因此,能够提高将实际的上游侧受压面SH的面积设为所希望的大小的可靠性。
并且在本实施方式中,形成滑动面33a的滑动部件33的材质与可动芯40的材质不同。因此,滑动面33a能够采用高耐用性优先的材质,可动芯40能够采用低磁阻优先的材质。
并且在本实施方式中,收缩流通路F22位于阀芯30的中心轴线上。据此,相对于中心轴线垂直的方向(换句话说径向)上的节流孔32a(节流部)的位置假使从所希望的位置偏离,节流孔32a受到的流体阻力也作用于距离中心轴线较近的位置。另一方面,与本实施方式相反,若在从中心轴线偏离的位置以成为对象的方式配置多个收缩流通路,则收缩流通路的位置偏移引起流体阻力作为倾倒力作用于可动构造体M。因此,根据使收缩流通路F22位于阀芯30的中心轴线上的本实施方式,能够减小作用于可动构造体M的上述倾倒力。
并且在本实施方式中,可动构造体M具备按压形成滑动面33a的滑动部件33使其紧贴于可动芯40的紧贴用弹性部件SP2。据此,能够不将滑动部件33固定于可动芯40地将其与可动芯40之间密封,因此滑动部件33能够以相对于可动芯40能够沿径向相对移动的状态,将流通路F区分成上游侧区域与下游侧区域。并且,假设与本实施方式相反地将滑动部件33固定于可动芯40,则要求以高精度使滑动部件33的轴中心与可动芯40的轴中心一致。然而,根据本实施方式,能够不需要上述固定,因此能够放松对可动构造体M要求的尺寸精度。
并且在本实施方式中,阀芯30以不能相对移动的状态固定于可动芯40。这里,若与本实施方式相反,采用以相对于可动芯40能够相对移动的状态将阀芯组装于可动芯的构成,则产生以下的可能性。即,虽然在刚刚闭阀后可动芯相对移动因此难以产生反跳,但至相对移动的可动芯静止为止无法开始下一喷射,因此可能妨碍短实现间隔的喷射。
与此相对在本实施方式中,以不能相对移动的状态使阀芯30固定于可动芯40,因此能够避免由于等待至可动芯的相对移动静止为止而妨碍短间隔化。而且,由于发挥了通过使径向上的滑动面33a的位置与可动芯40的最外周位置不同,由此能够调整制动力这一上述效果,因此还能够实现阀芯30的反跳抑制。换句话说,能够实现短间隔化与反跳抑制的兼顾。
并且在本实施方式中,滑动面33a的最外径尺寸小于可动芯40的最外径尺寸。换句话说,滑动流通路F27s与可动芯40的最外周位置相比设置于更靠内侧。近年来,呈现对燃料喷射阀供给的燃料的高压化发展的趋势,伴随于此,呈现作用于阀芯30的油压力变大,进而开阀所需的磁吸引力变大的趋势。因此,可动芯40的最外径尺寸也呈现大型化的趋势。因此,若与本实施方式相反,使可动芯40的最外径位置作为滑动面发挥功能,则担忧下游侧受压面SL的面积变大到必要以上,制动力变大到必要以上。与此相对,在本实施方式中,由于在不同于可动芯40的最外径位置的位置设置滑动面33a,使滑动面33a的最外径尺寸小于可动芯40的最外径尺寸,因此能够抑制上述可能性。
(第2实施方式)
本实施方式的燃料喷射阀的可动构造体M1具有使流通路F中的流量的节流程度变化的可变节流机构。可变节流机构具有与第1实施方式相同的节流孔部件32(固定部件)、移动部件100以及按压用弹性部件SP3。移动部件100以相对于节流孔部件32能够沿轴线方向相对移动的状态,配置于连结部件31内部的流通路F23。
移动部件100是沿轴线方向延伸的金属制的圆柱形状,配置于节流孔部件32的下游侧。在移动部件100的圆柱中心部分形成有沿轴线方向贯通的贯通孔。该贯通孔是流通路F的一部分且与收缩流通路F22连通,作为通路面积小于收缩流通路F22的子收缩流通路103发挥功能。移动部件100具有形成有覆盖收缩流通路F22的密封面101a的密封部101、以及与按压用弹性部件SP3卡合的卡合部102。
卡合部102的直径小于密封部101,线圈形状的按压用弹性部件SP3嵌入卡合部102。由此,按压用弹性部件SP3向径向的移动被卡合部102限制。按压用弹性部件SP3的一端支承于密封部101的下端面,按压用弹性部件SP3的另一端支承于连结部件31。按压用弹性部件SP3沿轴线方向弹性变形从而向移动部件100赋予弹力,移动部件100的密封面101a被弹力按压而紧贴于节流孔部件32的下端面。
若伴随阀芯30向开阀方向移动,移动部件100的上游侧燃压高于下游侧燃压规定以上,则移动部件100对抗按压用弹性部件SP3的弹力从节流孔部件32离座(参照图5)。若伴随阀芯30向闭阀方向移动,移动部件100的下游侧燃压高于上游侧燃压规定以上,则移动部件100向节流孔部件32落座(参照图4)。
在移动部件100离座的状态下,在移动部件100的外周面与连结部件31的内周面的缝隙形成燃料流动的流通路(外周侧流通路F23a)。外周侧流通路F23a与子收缩流通路103并列,在移动部件100离座的状态下,从收缩流通路F22向流通路F23流出的燃料分岔流向子收缩流通路103与外周侧流通路F23a。子收缩流通路103与外周侧流通路F23a合计的通路面积大于收缩流通路F22的通路面积。因此,在移动部件100离座的状态下,可动流通路F20的流量根据收缩流通路F22中的节流程度确定。
另一方面,在移动部件100落座的状态下,从收缩流通路F22向流通路F23流出的燃料在子收缩流通路103中流动,不在外周侧流通路F23a中流动。并且,子收缩流通路103的通路面积小于收缩流通路F22的通路面积。因此,在移动部件100落座的状态下,可动流通路F20的流量根据子收缩流通路103中的节流程度确定。因此,移动部件100通过落座于节流孔部件32来覆盖收缩流通路F22以增大节流程度,通过从节流孔部件32离座来打开收缩流通路F22以减小节流程度。
若阀芯30处于向开阀方向移动中的状态,则移动部件100的上游侧燃压高于下游侧燃压规定以上、移动部件100离座的可能性较高。但是,若阀芯30成为向开阀方向最大幅移动的全升程状态、阀芯30处于移动停止的状态,则移动部件100落座的可能性较高。
若阀芯30处于向闭阀方向移动中的状态,则移动部件100的下游侧燃压高于上游侧燃压规定以上、移动部件100落座的可能性较高。但是,存在缩短开阀期间来减少从喷孔23a的喷射量的情况等,实施阀芯30不移动至全升程位置便从开阀动作向闭阀动作切换的喷射(局部升程喷射)的情况。此时,刚刚向闭阀动作切换后,移动部件100离座的可能性较高。但是,在之后的即将闭阀前的期间,移动部件100的下游侧燃压高于上游侧燃压规定以上、移动部件100落座的可能性较高。
简而言之,在阀芯30的开阀动作中,移动部件100不一定总是开阀,在阀芯30向开阀方向移动的上升期间中的至少刚刚开阀后的期间中,移动部件100落座。此外,在阀芯30的闭阀动作中,移动部件100不一定总是落座,在阀芯30向闭阀方向移动的下降期间中的至少即将闭阀前的期间中,移动部件100落座。因此,在刚刚开阀后的期间以及即将闭阀前的期间中,移动部件100落座,燃料的全部量在子收缩流通路103中流通,因此与移动部件100离座的期间相比,可动流通路F20中的节流程度变大。
根据以上所述,根据本实施方式,可动构造体M1具有使流通路F中的流量的节流程度变化的可变节流机构。因此,能够使作用于可动构造体M1的燃料所致的制动力变化。
并且根据本实施方式,在阀芯30向闭阀方向移动的闭阀动作期间中的至少即将闭阀前的期间,与全升程状态时相比,可变节流机构进行的节流程度变大。因此,在即将闭阀前的期间中,两区域的压力差由于节流程度变大而变大,因此制动力增大,阀芯30的闭阀动作速度变慢,能够降低阀芯30在落座面23s反跳的可能性。另一方面,在全升程开阀期间中,由于节流程度变小,能够降低喷射期间中的压力损失。
并且根据本实施方式,在阀芯30向开阀方向移动的开阀动作期间中的至少刚刚开阀后的期间,与全升程状态时相比,可变节流机构进行的节流程度变大。因此,在刚刚开阀后的期间中,两区域的压力差由于节流程度变大而变大,因此制动力增大,阀芯的开阀速度变慢。因此,在上述的局部升程喷射时,能够减少相对于向线圈70的通电时间的来自喷孔23a的喷射量。因此,能够降低喷射量相对于通电时间的特性出现差异。
并且在本实施方式中,可变节流机构具有形成有节流孔32a(节流部)的节流孔部件32(固定部件)、以及相对于节流孔部件32相对移动的移动部件100。移动部件100通过落座于节流孔部件32从而覆盖收缩流通路F22、增大节流程度,通过从节流孔部件32离座从而打开收缩流通路F22、减小节流程度。因此,能够通过移动部件100的离座落座使节流程度可变,因而能够以简单的构造实现可变节流机构。
并且在本实施方式中,移动部件100配置于节流孔部件32的下游侧。并且,伴随阀芯30向开阀方向移动,移动部件100的上游侧燃压高于下游侧燃压规定以上,从而移动部件100离座。此外,伴随阀芯30向闭阀方向移动,下游侧燃压高于上游侧燃压规定以上,从而移动部件落座。据此,无需使移动部件100移动的促动器,且能够使移动部件100移动来改变节流程度。
并且在本实施方式中,在移动部件100形成作为流通路F的一部分的子收缩流通路103,子收缩流通路103的通路面积小于收缩流通路F22的通路面积。在与本实施方式相反地未形成子收缩流通路103的情况下,担心移动部件100贴附在节流孔部件32而难以剥离,移动部件100难以离座。与此相对,在本实施方式中,由于在移动部件100形成有子收缩流通路103,因此能够抑制上述贴附的可能性。
此外,在阀芯30落座于落座面23s而刚刚闭阀后,在下游燃压PL产生脉动,因此在与本实施方式相反地未形成子收缩流通路103的情况下,担心与上述脉动对应地产生移动部件100反复落座与离座的抖动。与此相对,在本实施方式中,由于在移动部件100形成有子收缩流通路103,因此能够抑制上述抖动的可能性。
(第3实施方式)
在上述第2实施方式的可动构造体M1的移动部件100形成有子收缩流通路103,与此相对在本实施方式的可动构造体M2的移动部件100A,如图6所示未形成子收缩流通路103。
因此,在移动部件100A离座的状态下,从收缩流通路F22向流通路F23流出的燃料的全部量在外周侧流通路F23a中流动。外周侧流通路F23a的通路面积大于收缩流通路F22的通路面积。因此,在移动部件100A离座的状态下,可动流通路F20的流量根据收缩流通路F22中的节流程度确定。
另一方面,在移动部件100A落座的状态下,移动部件100A将收缩流通路F22封堵,燃料不再从收缩流通路F22向连结部件31的内部的流通路F23流动。因此,在移动部件100A落座的状态下,可动流通路F20的流量为零,也可以说是节流程度最大的状态。因此,移动部件100A通过落座于节流孔部件32来封堵收缩流通路F22,停止可动流通路F20的流动,可以说是节流程度为最大的状态。另一方面,移动部件100A通过从节流孔部件32离座来打开收缩流通路F22,使燃料在可动流通路F20中流动,可以说是节流程度由最大的状态设为小的状态。
根据以上所述,根据本实施方式,移动部件100A在落座于节流孔部件32的状态下将收缩流通路F22封堵,因此能够提高移动部件100A的落座时的下游燃压PL。因此,能够增大将节流孔32a设为边界的上游侧区域与下游侧区域的压力差ΔP。因此,移动部件100A的落座状态下的制动力与在移动部件100形成有子收缩流通路103的情况相比变大。因此,能够促使阀芯30的闭阀动作速度变慢,提高阀芯30的降低反跳的效果。
(第4实施方式)
在上述第1实施方式中,滑动部件33与可动芯40独立,以相对于可动芯40能够沿径向相对移动的状态配置。与此相对,在图7所示的本实施方式中,滑动部件33通过焊接等与可动芯40接合。伴随于此,在本实施方式中弃用紧贴用弹性部件SP2以及支承部件24。
此外,在如第1实施方式那样使滑动部件33与可动芯40独立地沿径向能够移动的情况下,在可动构造体M中的除去滑动部件33的部分设置有喷孔相反侧引导部。与此相对,在滑动部件33与可动芯40接合的本实施方式中,在滑动部件33设置有喷孔相反侧引导部。换句话说,使滑动部件33的滑动面33a作为喷孔相反侧引导部发挥功能。
(第5实施方式)
在上述第1实施方式中,在节流孔部件32形成节流孔32a,将该节流孔部件32组装于可动芯40。与此相对在本实施方式中,弃用节流孔部件32,如图8所示将节流孔32a直接形成于可动芯40。
此外,在上述第1实施方式中,基于贯通孔41的流通路F28s由可动芯40、连结部件31以及节流孔部件32这3个部件形成,与此相对在本实施方式中,由可动芯40这1个部件形成贯通孔41。贯通孔41与位于可动芯40的内径侧的流通路F21、以及位于可动芯40的外径侧的流通路F26s连通。
在可动芯40的中心沿轴线方向延伸的中心孔中的、与节流孔32a的喷孔相反侧连通的部分即流通路F21,相当于与收缩流通路F22以及贯通孔41连通的连通流通路。收缩流通路F22的通路面积小于连通流通路的通路面积。滑动流通路F27s的通路面积小于收缩流通路F22的通路面积。另外,本申请中的通路面积是指将对应的通路沿与燃料流动方向正交的方向切断的截面的面积。
此外,上述第1实施方式的可动芯40具有被固定芯50的吸引面吸引的被吸引面,该被吸引面是相对于轴线方向垂直扩展的一个面。与此相对本实施方式的可动芯40具有第1被吸引面401a以及第2被吸引面402a这2个被吸引面。第1被吸引面401a与由第1固定芯部501形成的第1吸引面501a对置配置,通过磁通穿过与第1吸引面501a的空气隙而被吸引。第2被吸引面402a与由第2固定芯部502形成的第2吸引面502a对置配置,通过磁通穿过与第2吸引面502a的空气隙而被吸引。
第1被吸引面401a以及第2被吸引面402a在径向上配置于相互不同的位置,并且在轴线方向上也配置于相互不同的位置。具体而言,第1被吸引面401a与第2被吸引面402a相比配置于径向内侧且轴线方向上的喷孔相反侧。简而言之,本实施方式的可动芯40形成为具有配置在径向以及轴线方向上不同的位置的2个被吸引面的阶梯形状。
将可动芯40的外周面中的与第1被吸引面401a相连的部分称作第1外周面401b,将与第2被吸引面402a相连的部分称作第2外周面402b。第1外周面401b与第2外周面402b相比位于更靠径向内侧。贯通孔41的一端位于第1外周面401b。
在第1固定芯部501与第2固定芯部502之间配置有非磁性部件60。因此,穿过第1被吸引面401a以及第1吸引面501a的磁通的朝向、与穿过第2被吸引面402a以及第2吸引面502a的磁通的朝向为相反朝向。
第2固定芯部502的端面与主体部21的端面通过焊接固定。图8中的附加了圆点的部分表示通过焊接熔融固化的部分(焊接部Y)。在第2固定芯部502以及主体部21的内周面固定有圆筒形状的焊接罩201。焊接罩201通过焊接部Y焊接。被滑动部件202通过嵌合固定于焊接罩201的内周面。被滑动部件202的内周面以能够滑动状态的沿径向支承滑动部件33的外周面(滑动面33a)。另外,滑动部件33的内周面作为与可动芯40嵌合的嵌合面33d发挥功能。
焊接罩201、被滑动部件202、滑动部件33以及可动芯40分别由不同的材质形成。具体而言,可动芯40使用高磁性的材质,滑动部件33以及被滑动部件202使用耐磨损性优的高硬度的材质,焊接罩201使用利于焊接的材质。
如上所述,伴随弃用节流孔部件32,阀芯30直接安装于可动芯40。具体而言,阀芯30的喷孔相反侧端部通过嵌合固定于在可动芯40中的喷孔侧的面(下端面)形成的凹部。在阀芯30的喷孔相反侧端部的内部形成有流通路F23。阀芯30内部的流通路F23通过形成于阀芯30的通路孔30h与作为下游通路F30的流通路F31连通。
抵接部件34通过嵌合固定于在可动芯40中的喷孔相反侧的面(上端面)形成的凹部。若阀芯30进行开阀动作达到全升程位置,则抵接部件34与挡块51抵接,避免了可动芯40与固定芯50抵接。此外,抵接部件34也作为支承弹性部件SP1的部件发挥功能。
这里,在与本实施方式相反地,例如将形成有节流孔32a的节流孔部件32压入固定于可动芯40的情况下,担心节流孔32a由于压入而变形,收缩流通路F22的通路面积从所希望的值变化。若像这样节流孔32a变形,则上述的上游燃压PH与下游燃压PL的压力差ΔP所致的制动力偏离所希望的值。针对该情况在本实施方式中,在可动芯40形成由节流孔32a形成的收缩流通路F22。因此,能够避免上述压入变形导致的节流孔32a的变形,能够降低基于压力差ΔP的制动力的上述偏离。
这里,在与本实施方式相反地,例如基于贯通孔41的流通路F28s由可动芯40、连结部件31以及节流孔部件32这3个部件形成的情况下,贯通孔41内的燃料有可能从各部件的抵接面漏出。若发生这样的漏出,则上述的压力差ΔP所致的制动力偏离所希望的值。针对该情况在本实施方式中,在可动芯40形成有收缩流通路F22以及流通路F21(连通流通路),该连通流通路位于收缩流通路F22的喷孔相反侧,将收缩流通路F22以及贯通孔41连通。因此,成为由可动芯40这1个部件形成贯通孔41(流通路F28s),从而能够避免燃料从与连通流通路连通的贯通孔41漏出,能够降低基于压力差ΔP的制动力的上述偏离。
(第6实施方式)
如图9、图10所示,可动芯40是金属制的圆环状部件。可动芯40具有可动内侧部42以及可动外侧部43,均为圆环状。可动内侧部42形成可动芯40的内周面,可动外侧部43配置于可动内侧部42的径向外侧。可动芯40具有朝向喷孔相反侧的可动上表面41a,可动上表面41a形成可动芯40的上端面。在可动上表面41a形成有阶梯差。具体而言,可动外侧部43具有朝向喷孔相反侧的可动外侧上表面43a,可动内侧部42具有朝向喷孔相反侧的可动内侧上表面42a,通过可动外侧上表面43a与可动内侧上表面42a相比位于更靠喷孔侧,从而在可动上表面41a形成阶梯差。可动内侧上表面42a以及可动外侧上表面43a均与轴线方向正交。
可动芯40具有朝向喷孔侧的可动下表面41b,该可动下表面41b以在径向上跨可动内侧部42与可动外侧部43的状态,在可动芯40中形成平坦的下端面。在可动下表面41b中,未在可动内侧部42与可动外侧部43的边界部形成阶梯差。在轴线方向上,可动外侧部43的高度尺寸小于可动内侧部42的高度尺寸,可动芯40呈可动外侧部43从可动内侧部42向外周侧突出的形状。另外,滑动部件33通过焊接等固定于可动芯40。
固定芯50固定配置于壳体10的内部。固定芯50是绕轴线方向延伸的环状的金属制。固定芯50具有第1固定芯501与第2固定芯502。第1固定芯501设置于线圈70的内周侧,第1固定芯501的外周面与线圈70的内周面对置。第1固定芯501具有朝向喷孔侧的第1下表面50a,该第1下表面50a形成第1固定芯501的下端面,与轴线方向正交。第1固定芯501设置于可动芯40的喷孔相反侧,第1下表面50a与可动芯40的可动内侧上表面42a对置。此外,第1固定芯501具有第1倾斜面50b以及第1外表面50c。第1倾斜面50b从第1下表面50a的外周侧端部朝向喷孔相反侧倾斜地延伸。第1外表面50c是第1固定芯501的外周面,从第1倾斜面50b的喷孔相反侧的上端部沿轴线方向延伸。第1固定芯501呈第1下表面50a与第1外表面50c的外角部分通过第1倾斜面50b倒角后的形状。
第2固定芯502设置于线圈70的喷孔侧,作为整体呈圆环状。具有第2内侧部52以及第2外侧部53,均呈圆环状。第2外侧部53形成第2固定芯502的外周面,第2内侧部52配置于第2外侧部53的内周侧。第2固定芯502具有朝向喷孔侧的第2下表面51a,第2下表面51a形成第2固定芯502的下端面,与轴线方向正交。在第2下表面51a形成有阶梯差。具体而言,第2内侧部52具有朝向喷孔侧的第2内侧下表面52a,第2外侧部53具有朝向喷孔侧的第2外侧下表面53a,通过第2内侧下表面52a与第2外侧下表面53a相比位于更靠喷孔相反侧,从而在第2下表面51a形成阶梯差。在轴线方向上,第2内侧部52的高度尺寸小于第2外侧部53的高度尺寸,第2固定芯502呈第2内侧部52从第2外侧部53向内周侧突出的形状。
第2固定芯502的第2内侧部52与可动芯40的可动外侧部43相比配置于更靠喷孔相反侧,该第2内侧部52与可动外侧部43排列在轴线方向上。在该情况下,在轴线方向上第2内侧下表面52a与可动外侧上表面43a对置。
在第2固定芯502中,第2外侧部53设置于主体部21的喷孔相反侧。这里,主体部21具有从径向外侧的端部朝向喷孔相反侧延伸的圆环状的外侧延伸突出部211。外侧延伸突出部211通过在主体部21的上端面中,与径向内侧的端部分离,从而在主体部21的上端面形成阶梯差。主体部21具有主体内侧上表面21a、主体外侧上表面21b、主体外侧内表面21c、以及主体内侧内表面21d,主体内侧上表面21a以及主体外侧上表面21b朝向喷孔相反侧,主体外侧内表面21c以及主体内侧内表面21d朝向径向内侧。主体外侧上表面21b是外侧延伸突出部211的上端面,主体外侧内表面21c是外侧延伸突出部211的内周面。主体内侧内表面21d从主体内侧上表面21a的径向内侧的端部朝向喷孔侧延伸,是主体部21的内周面。主体内侧上表面21a是主体部21的上端面中的与主体外侧内表面21c相比更靠径向内侧的部分。主体内侧上表面21a以及主体外侧上表面21b与轴线方向正交,主体外侧内表面21c与轴线方向平行地延伸。
在第2固定芯502中,第2外侧下表面53a与主体外侧上表面21b重叠,在该重叠的部分中,第2固定芯502与主体部21通过激光焊接等焊接而接合。在进行焊接前的状态中,第2外侧下表面53a以及主体外侧上表面21b包含在作为第2固定芯502与主体部21的边界部的固定边界部Q中。在径向上,第2外侧下表面53a的宽度尺寸与主体外侧上表面21b的宽度尺寸相同,该第2外侧下表面53a与主体外侧上表面21b各自的整体相互重叠。第2外侧部53的外周面以及主体部21的外周面分别与壳体10的内周面重叠。
第2固定芯502具有第2上表面51b以及第2倾斜面51c。第2倾斜面51c从作为第2内侧部52的内周面的第2内侧内表面52b朝向喷孔相反侧倾斜地延伸,第2上表面51b从第2倾斜面51c的上端部沿径向延伸。在该情况下,第2上表面51b以及第2倾斜面51c形成第2固定芯502的上端面。第2倾斜面51c成为在径向上跨第2内侧部52与第2外侧部53的状态。第2固定芯502呈第2倾斜面51c与外周面的外角部分通过第2上表面51b倒角后的形状。
非磁性部件60是绕轴线方向延伸的环状的金属制部件,设置于第1固定芯501与第2固定芯502之间。非磁性部件60与固定芯50、可动芯40相比磁性较弱,例如由非磁性体形成。与该非磁性部件60同样地,主体部21与固定芯50、可动芯40相比磁性也较弱,例如由非磁性体形成。另一方面,固定芯50以及可动芯40具有磁性,例如由强磁性体形成。
另外,能够将固定芯50以及可动芯40称作容易成为磁通的通路的磁通通路部件,将非磁性部件60以及主体部21称作不易成为磁通的通路的磁通限制部件。特别是,非磁性部件60具有对磁通不穿过可动芯40而是将固定芯50磁短路地穿过进行限制的功能,也能够将非磁性部件60称作短路限制部件。此外,非磁性部件60也构成短路限制部。对于喷嘴体20,通过主体部21以及喷嘴部22由金属材料一体成型,主体部21以及喷嘴部22双方的磁性较弱。
非磁性部件60具有上倾斜面60a以及下倾斜面60b。上倾斜面60a与第1固定芯501的第1倾斜面50b重叠,该上倾斜面60a与第1倾斜面50b通过焊接而接合。下倾斜面60b与第2固定芯502的第2倾斜面51c重叠,该下倾斜面60b与第2倾斜面51c通过焊接而接合。第1倾斜面50b与第2倾斜面51c各自的至少一部排列在轴线方向上,非磁性部件60成为至少在轴线方向上进入该倾斜面50b、51c之间的状态。
在第1固定芯501的内周面固定有圆筒形状且金属制的挡块51。挡块51是通过与可动构造体M的连结部件31抵接从而限制可动构造体M向喷孔相反侧移动的部件,通过挡块51的下端面与连结部件31的扩径部31a的上端面抵接,从而限制可动构造体M的移动。挡块51与第1固定芯501相比向喷孔侧突出。因此,即使在通过挡块51限制可动构造体M的移动的状态下,也在固定芯50与可动芯40之间形成规定的间隙。在该情况下,该间隙形成于第1下表面50a与可动内侧上表面42a之间、第2内侧下表面52a与可动外侧上表面43a之间。在图10等中,为了明确图示这些间隙,大于实际地对第1下表面50a与可动内侧上表面42a的分离距离、第2内侧下表面52a与可动外侧上表面43a的分离距离进行图示。
在非磁性部件60以及固定芯50的径向外侧配置有线圈70。线圈70卷绕于树脂制的线轴71。线轴71是以轴线方向为中心的圆筒形状。因此,线圈70配置为绕轴线方向延伸的环状。线轴71与第1固定芯501以及非磁性部件60抵接。线轴71的外周侧的开口部、上端面以及下端面被树脂制的罩72覆盖。
在罩72与壳体10之间设置有磁轭75。磁轭75配置于第2固定芯502的喷孔相反侧,与第2固定芯502的第2上表面51b抵接。磁轭75与固定芯50、可动芯40同样具有磁性,例如由强磁性体形成。另外,固定芯50、可动芯40配置于形成流通路等与燃料接触的位置,具有耐油性。与此相对,磁轭75配置于未形成流通路等不与燃料接触的位置,不具有耐油性。因此,磁轭75与固定芯50、可动芯40相比具有更高的磁性。
在本实施方式中,覆盖第2固定芯502与主体部21的固定边界部Q的覆盖体90设置于第2固定芯502以及主体部21的内周侧。覆盖体90为环状,在第2固定芯502的周向上覆盖固定边界部Q的整体。覆盖体90以沿轴线方向跨固定边界部Q的状态从第2固定芯502以及主体部21向径向内侧突出。这里,主体部21具有主体切口部N21,第2固定芯502具有第2切口部N51,覆盖体90成为进入该切口部N21、N51的状态。
在主体部21中,主体切口部N21由主体外侧内表面21c以及主体内侧上表面21a形成。主体切口部N21在轴线方向上向喷孔侧开放且向径向内侧开放。主体切口部N21具有将主体外侧内表面21c与主体内侧上表面21a连接的切口倾斜面N21a,呈通过该切口倾斜面N21a使内角部分被倒角后的形状。
在第2固定芯502中,第2切口部N51由第2内侧下表面52a以及第2外侧内表面53b形成。第2外侧内表面53b以朝向径向内侧的状态沿轴线方向延伸,形成第2外侧部53的内周面。第2切口部N51由第2固定芯502的第2下表面51a的阶梯差形成,在轴线方向上向喷孔相反侧开放且向径向内侧放。第2切口部N51具有将第2内侧下表面52a与第2外侧内表面53b连接的切口倾斜面N51a,呈通过该切口倾斜面N51a使内角部分被倒角后的形状。
覆盖体90在该切口部N21、N51中配置于第2内侧下表面52a与主体内侧上表面21a之间。主体部21的主体外侧内表面21c与第2固定芯502的第2外侧内表面53b在轴线方向上位于相同平面上。作为覆盖体90的外周面的覆盖体外表面90a以从内侧覆盖固定边界部Q的状态与主体外侧内表面21c以及第2外侧内表面53b双方重叠。但是,覆盖体外表面90a不与切口倾斜面N21a、N51a重叠。
覆盖体90具有覆盖体内侧部92以及覆盖体外侧部91。覆盖体外侧部91形成覆盖体外表面90a,覆盖体内侧部92配置于覆盖体外侧部91的径向内侧。覆盖体内侧部92的高度尺寸H1小于覆盖体外侧部91的高度尺寸H2(参照图11)。覆盖体90具有朝向喷孔相反侧的覆盖体上表面90b、以及朝向喷孔侧的覆盖体下表面90c。该覆盖体上表面90b与覆盖体下表面90c为相同的面积。
在覆盖体上表面90b,通过覆盖体内侧部92的喷孔相反侧的上端面与覆盖体外侧部91的喷孔相反侧的上端面相比配置于更靠喷孔侧从而形成阶梯差。覆盖体下表面90c形成覆盖体90的喷孔侧的平坦下端面,在覆盖体下表面90c中,在覆盖体内侧部92与覆盖体外侧部91的边界部未形成阶梯差。
在覆盖体90中,通过位于覆盖体上表面90b的阶梯差形成覆盖体切口部N90。可动芯40的喷孔侧且外周侧的外角部分进入覆盖体切口部N90。在该情况下,覆盖体外侧部91的喷孔相反侧的端部在径向上配置于可动外侧部43与第2外侧部53之间。此外,覆盖体内侧部92在轴线方向上配置于第2外侧部53的喷孔侧。
在覆盖体90中,覆盖体上表面90b从可动芯40的可动下表面41b以及第2固定芯502的第2内侧下表面52a向喷孔侧分离,并且覆盖体下表面90c从主体部21的主体内侧上表面21a向喷孔相反侧分离。覆盖体外侧部91在径向上进入第2外侧部53与可动外侧部43之间,覆盖体内侧部92在轴线方向上进入可动芯40与主体内侧上表面21a之间。
如图10所示,在轴线方向上,覆盖体上表面90b与第2内侧下表面52a的分离距离H1a、覆盖体下表面90c与主体内侧上表面21a的分离距离H1b相同。此外,在轴线方向上,固定边界部Q与第2内侧下表面52a的分离距离H2a、固定边界部Q与主体内侧上表面21a的分离距离H2b相同。在该情况下,在轴线方向上,覆盖体外侧部91以及固定边界部Q配置于第2内侧下表面52a与主体内侧上表面21a的中央位置。
在图9、图10中,在轴线方向上覆盖体内侧部92与可动芯40的分离距离随着可动构造体M的移动而增减,但通过阀芯30落座于落座面23s,这些覆盖体内侧部92与可动芯40不接触。在本实施方式中,将覆盖体上表面90b与可动芯40以及第2固定芯502之间的空间称作覆盖上室S1,将覆盖体下表面90c与主体部21之间的空间称作覆盖下室S2。该覆盖上室S1以及覆盖下室S2通过成为覆盖体90进入主体切口部N21以及第2切口部N51的内部的状态而形成。覆盖上室S1包含于流通路F26s,覆盖下室S2包含于流通路F31。
覆盖体90由覆盖部件93以及对置部件94形成。该覆盖部件93以及对置部件94均为金属制的圆环状部件,在覆盖部件93的内周侧设置对置部件94。对置部件94成为与覆盖部件93的内周面嵌合的状态,该对置部件94与覆盖部件93在彼此的边界部中通过焊接等而接合。覆盖部件93具有包含于覆盖体外侧部91的靠外周面的部分、以及包含于覆盖体内侧部92的靠内周面的部分。与此相对,对置部件94其整体包含于覆盖体内侧部92。对置部件94构成对置部,由覆盖部件93支承。
对置部件94具有对置内表面94a,在径向上配置于滑动部件33的外周侧。对置内表面94a在径向上与滑动部件33的滑动面33a对置,滑动部件33的滑动面33a相对于对置内表面94a滑动。在该情况下,上述的使滑动面33a滑动的喷嘴体20侧的部件成为对置部件94。对置内表面94a是对置部件94的内周面,在轴线方向上,对置内表面94a的高度尺寸小于滑动面33a的高度尺寸。对置内表面94a以及滑动面33a均与轴线方向平行地延伸。滑动面33a的直径稍小于对置内表面94a的直径。换句话说,滑动部件33在与滑动方向正交的方向上的滑动面33a的位置,与对置内表面94a的最外周位置相比更靠内侧,换句话说位于更靠环状中心线C一侧。
对置部件94通过滑动部件33在该对置部件94滑动从而也发挥作为引导可动构造体M的移动方向的引导部的功能。在该情况下,也能够将对置内表面94a称作引导面、导向面。此外,对置部件94构成引导部。
覆盖部件93以及对置部件94与非磁性部件60、主体部21同样,与固定芯50、可动芯40相比磁性较弱,例如由非磁性体形成。因此,覆盖部件93以及对置部件94难以成为磁通的通路。但是,对置部件94优选使用硬度、强度较高的材料形成,以便即使滑动部件33进行滑动也难以产生对置内表面94a的磨损、变形。在本实施方式中,对于对置部件94的材料,以硬度、强度高为优先,与覆盖部件93、非磁性部件60、主体部21相比,对置部件94的磁性较强。在该情况下,虽然对置部件94与覆盖部件93等相比,容易成为磁通的通路,但即便如此,对置部件94的磁性与固定芯50、可动芯40的磁性相比也较弱,与固定芯50等相比则不易成为磁通的通路。
如上所述,固定边界部Q包含于第2固定芯502与主体部21被焊接的部分,将该部分称作焊接部96。焊接部96在径向上配置于从固定边界部Q的外侧端部至规定的深度的范围的部分,在该焊接部96中除了第2固定芯502以及主体部21的一部分以外,还包含覆盖体90的一部分。关于覆盖体90,覆盖部件93中的形成覆盖体外侧部91的部分包含于焊接部96。在径向上焊接部96的进深尺寸比固定边界部Q的宽度尺寸大包含有覆盖部件93的一部分的量。焊接部96是第2固定芯502、主体部21以及覆盖部件93中的、在通过加热而熔融混合后冷却固化后的状态的部分。在焊接部96中,第2固定芯502、主体部21以及覆盖部件93这3个部件接合。
对于焊接部96,如图10中网点所示,在该图10中用假想线图示出固定边界部Q。另一方面,在图10以外的图9等中,省略了焊接部96的图示,但实际上,如图10所示,第2固定芯502、主体部21以及覆盖部件93的各一部分与固定边界部Q由于焊接部96而消失。因此,虽然覆盖体90实际上从径向内侧覆盖焊接部96而非固定边界部Q,但在本实施方式中,将覆盖体90覆盖焊接部96、与覆盖体90覆盖固定边界部Q记载为相同意义。
接下来,弹性部件SP1是螺旋弹簧,是线材绕环状中心线C呈螺旋状延伸的线圈形状。弹性部件SP1的整体在轴向上与可动内侧上表面42a相比位于喷孔23a的相反侧。换句话说,弹性部件SP1与节流孔部件32的抵接面相对于可动内侧上表面42a位于喷孔相反侧。
接下来,说明燃料喷射阀1的工作。
若向线圈70通电,则在线圈70的周围产生磁场。例如,如图11中虚线所示,磁通穿过固定芯50、可动芯40以及磁轭75的磁场回路伴随通电而形成,通过由磁路产生的磁力,可动芯40被向固定芯50吸引。在该情况下,对于第1固定芯501以及可动芯40,第1下表面50a与可动内侧上表面42a因成为磁通的通路而相互吸引。同样,对于第2固定芯502以及可动芯40,第2内侧下表面52a与可动外侧上表面43a因成为磁通的通路而相互吸引。因此,也能够将该第1下表面50a、可动内侧上表面42a、第2内侧下表面52a以及可动外侧上表面43a分别称作吸引面。特别是,可动内侧上表面42a相当于第1吸引面,可动外侧上表面43a相当于第2吸引面。此外,吸引方向与上述的轴线方向一致。第1吸引面以及第2吸引面在可动构造体M的移动方向上设置于相互不同的位置。
非磁性部件60不成为磁通的通路,从而防止第1固定芯501与第2固定芯502磁短路。可动芯40与第1固定芯501的吸引力由于穿过可动内侧上表面42a以及第1下表面50a的磁通而产生,可动芯40与第2固定芯502的吸引力由于穿过可动外侧上表面43a以及第2下表面51a的磁通而产生。另外,穿过固定芯50以及可动芯40的磁通中不仅包含穿过磁轭75的磁通还包括穿过壳体10的磁通。
此外,由于主体部21以及覆盖体90的磁性与固定芯50等相比较弱,从而抑制磁通穿过主体部21、覆盖体90。如上所述,对于对置部件94,由于使能够承受滑动部件33的滑动的硬度、强度优先,从而磁性在某种程度上增强。但是,由于覆盖部件93的磁性足够弱,因此通过覆盖部件93抑制了穿过第2固定芯502的磁通到达对置部件94。
接下来,参照图12说明覆盖体90与燃料压力的关系。
在处于覆盖体90的喷孔相反侧的覆盖上室S1中,由于该覆盖上室S1包含于上游侧区域,因而产生与上游燃压PH对应的上室下朝向燃压PHa以及上室上朝向燃压PHb。上室下朝向燃压PHa是将覆盖体90朝向喷孔侧向下按压的压力,施加于覆盖体外侧部91以及覆盖体内侧部92双方。例如,覆盖体上表面90b被向下按压。另一方面,上室上朝向燃压PHb是将第2固定芯502朝向喷孔相反侧向上按压的压力,施加于第2内侧部52。例如,第2内侧下表面52a被向上按压。
在处于覆盖体90的喷孔侧的覆盖下室S2中,由于该覆盖下室S2包含于下游侧区域,因而产生与下游燃压PL对应的下室下朝向燃压PLa以及下室上朝向燃压PLb。下室上朝向燃压PLb是将覆盖体90朝向喷孔相反侧向上按压的压力,在覆盖下室S2中施加于覆盖体外侧部91以及覆盖体内侧部92双方。例如,覆盖体下表面90c被向上按压。另一方面,下室下朝向燃压PLa是将主体部21朝向喷孔侧向下按压的压力。例如,主体内侧上表面21a被向下按压。
这样,分别在覆盖体90的喷孔侧以及喷孔相反侧中产生燃压PHa、PHb、PLa、PLb时,上室下朝向燃压PHa与下室上朝向燃压PLb经由覆盖体90相互抵消。同样,上室上朝向燃压PHb与下室下朝向燃压PLa经由第2固定芯502以及主体部21相互抵消。因此,在覆盖上室S1以及覆盖下室S2中,抑制压力向第2固定芯502与主体部21上下分离的朝向动作。
例如,在与本实施方式相反地形成有覆盖上室S1且未形成有覆盖下室S2的构成中,不对覆盖体90施加将上室下朝向燃压PHa抵消的压力,不对主体部21施加将上室上朝向燃压PHb抵消的压力。因此,上室下朝向燃压PHa将覆盖体90和主体部21朝向喷孔侧向下按压,上室上朝向燃压PHb将第2固定芯502朝向喷孔相反侧向上按压。在该情况下,这些燃压PHa、PHb以分离第2固定芯502与主体部21的方式动作,在适当保持固定边界部Q中的第2固定芯502与主体部21的接合状态方面不优选。与此相对,在本实施方式中,如上所述那样在覆盖上室S1以及覆盖下室S2产生的燃压PHa、PHb、PLa、PLb抵消,因此在适当保持固定边界部Q中的第2固定芯502与主体部21的接合状态方面优选。
接下来,说明覆盖上室S1的功能。如上所述,在可动构造体M向闭阀方向移动中,燃料穿过收缩流通路F22从覆盖下室S2等流通路F31流入覆盖上室S1。在该情况下,在流通路F26s中,由于在覆盖上室S1的上游侧存在流通路F24s、F25s等,因而燃料难以从覆盖上室S1流入流通路F21等主通路、流通路F13等上游通路F10。换言之,对于燃料从覆盖上室S1向主通路、上游通路F10流出,需要对抗弹性部件SP1的闭阀力,在轴线方向上可动芯40的可动下表面41b接近覆盖体90的覆盖体上表面90b。这样,覆盖上室S1在可动构造体M向闭阀方向移动时,通过发挥缓冲器功能从而对可动构造体M作用制动力。因此,抑制在闭阀时阀芯30在落座面23s反跳,难以成为与意图相反的喷射状态。
接下来,以下对燃料喷射阀1的制造方法进行说明。这里,主要说明制造各部件后的组装顺序。
首先,向喷嘴体20的主体部21安装支承部件24。这里,向主体部21的内侧插入支承部件24,通过焊接等固定该主体部21与支承部件24。
接下来,向主体部21安装覆盖体90。这里,向覆盖部件93的内侧插入对置部件94,通过焊接等固定该覆盖部件93与对置部件94,从而预先制造覆盖体90。然后,向主体部21的内部插入覆盖体90。在该情况下,在覆盖体90中,进入主体部21内的部分的轴向长度尺寸、与从主体部21突出的部分的轴向长度尺寸设置为几乎相同。另外,进入的部分的长度尺寸与分离距离H2b对应,突出的部分的长度尺寸与分离距离H2a对应。
之后,向喷嘴体20安装可动构造体M。对于可动构造体M,通过组装可动芯40、连结部件31、阀芯30、节流孔部件32、滑动部件33、移动部件100以及按压用弹性部件SP3来预先制造。这里,通过向喷嘴部22的内部插入阀芯30,且向覆盖体90的内侧插入滑动部件33,从而向喷嘴体20安装可动构造体M。
接着,向喷嘴体20安装固定芯50以及非磁性部件60。这里,向非磁性部件60安装固定芯50,通过焊接等固定该非磁性部件60与固定芯50,从而预先制造芯单元。然后,通过向喷嘴体20安装该芯单元,从而向主体部21以及覆盖体90安装第2固定芯502。在该情况下,一边使覆盖体90的端部进入第2固定芯502的内侧,一边使第2固定芯502的第2下表面51a与主体部21的主体外侧上表面21b重叠。由此,在第2固定芯502与主体部21之间存在固定边界部Q。
之后,对于固定边界部Q的整周上,使用焊接用工具从外周侧进行焊接作业来形成焊接部96。在该情况下,担心伴随焊接而产生的熔渣、金属粒等的溅射穿过固定边界部Q飞溅到第2固定芯502、主体部21的内部空间中。与此相对,由于覆盖体90从内周侧覆盖固定边界部Q,因此即使伴随焊接产生了溅射,溅射也会与覆盖体90碰撞而不会进一步向内周侧飞出。因此,通过覆盖体90防止溅射从固定边界部Q向内周侧飞出。
该焊接以焊接部96超过固定边界部Q到达覆盖体90的方式进行。这里,在为了焊接而加热时,对于以何种温度加热多长时间则焊接部96超过固定边界部Q到达覆盖体90,进行了试验。并且,基于该试验结果,设定在焊接时施加的热的温度、加热的持续时间。由此,能够抑制焊接部96未到达覆盖体90的情况。
在形成焊接部96后,向第1固定芯501等安装线圈70、磁轭75等,通过将其一并收容于壳体10,来完成燃料喷射阀1。
接下来,对以上说明的燃料喷射阀1具备的更详细的构成进行说明。
可动芯40是具有可动构造体M中的可动内侧上表面42a(第1吸引面)以及可动外侧上表面43a(第2吸引面)的部分。并且,将可动构造体M中的与可动芯40相比轴向较长的形状的部分称作长轴部件。在本实施方式中,阀芯30以及连结部件31相当于长轴部件。可动芯40的材质与长轴部件的材质不同。
具体而言,长轴部件的纵向弹性模量大于可动芯40的纵向弹性模量。此外,长轴部件的硬度比可动芯40的硬度更高。此外,长轴部件与可动芯40相比,比重较小。此外,可动芯40与长轴部件相比磁性较强,易穿过磁通。此外,长轴部件与可动芯40相比耐磨损性较强,不易磨损。
上述的纵向弹性模量的差异通过拉伸试验得到了确认。例如,分别对可动芯40、阀芯30以及连结部件31,进行施加拉伸载荷使其断裂的拉伸试验,在其断裂的过程中得到的应力变形特性线在弹性域中的斜率表示纵向弹性模量。在上述拉伸试验中,也可以分别将可动芯40、阀芯30以及连结部件31切削加工成规定的样本形状,并对其样本件施加拉伸载荷。或者,也可以不实施上述切削加工,分别对可动芯40、阀芯30以及连结部件31直接施加拉伸负载。此外,对于规定量n的样本件通过拉伸试验计测纵向弹性模量,并将其平均值设为μ、标准偏差设为σ时,对于规定量n中的μ±3σ的范围中包含的全部的纵向弹性模量,长轴部件的纵向弹性模量大于可动芯40的纵向弹性模量。
接下来,说明本实施方式采用的构成的作用以及效果。
如图10所示,与可动构造体M的滑动方向垂直的方向(换句话说径向)上的滑动面33a的位置,与可动芯40的最外周位置不同。具体而言,滑动面33a与可动外侧部43的外周面相比位于更靠内径侧且与可动内侧部42的外周面相比位于更靠内径侧。因此,能够不变更可动芯40的最外周位置地调整上游侧受压面SH以及下游侧受压面SL的面积S。因此,通过调整滑动面33a的位置,能够不变更可动芯40的最外周位置地调整上述面积S。因此,能够不导致作用于可动芯40的磁力较大变化地调整上述制动力。
并且在本实施方式中,可动芯40形成为具有在轴向上设置于相互不同位置的可动内侧上表面42a(第1吸引面)以及可动外侧上表面43a(第2吸引面)的阶梯形状。此外,在第1吸引面与第2吸引面中磁通的朝向不同。据此,相比于与本实施方式相反地在轴向上相同的位置设置磁通的朝向不同的2个吸引面的可动芯,能够提高磁吸引力。以下说明其原因。
由线圈70产生的磁场强度在轴向上的线圈70的中央部分最高。鉴于该点,在本实施方式中,由于在轴向上与第2吸引面相比将第1吸引面靠近线圈70侧配置,因此第1吸引面与磁场强度较高的中央部分接近地配置。因此,与第1吸引面设置于轴向上与第2吸引面相同的位置的可动芯相比,能够提高磁吸引力。
接下来,若像这样将可动芯40形成为阶梯形状,则可动芯40大型化,因此可动构造体M的质量变大。其结果,在使可动构造体M进行闭阀动作、使阀芯30落座于落座面23s时,容易产生阀芯30反复与落座面23s碰撞而反弹的反跳现象。对于该现象,在本实施方式中,将阀芯30(长轴部件)以及连结部件31(长轴部件)的纵向弹性模量设定得比可动芯40的纵向弹性模量大。据此,相比于与本实施方式相反地在可动芯40与长轴部件中将纵向弹性模量设为相同的情况,能够降低反跳。以下说明其原因。
对于可动构造体M反跳时的振动的举动进行数值解析的结果是振动模式的固有频率越大,则振动的衰减所需时间越短。因此,增大可动构造体M的固有频率有助于反跳降低。并且,振动模式的振动方向长度L越长则固有频率f越小,另一方面,振动模式的纵向弹性模量E越大则固有频率f越大。因此,对于可动构造体M中的轴向长度较长的部分增大纵向弹性模量E,在增大可动构造体M的固有频率f上有效。
鉴于该点,在本实施方式中,对于与可动芯40相比轴向较长的形状的长轴部件,与可动芯40相比增大纵向弹性模量E。因此,由于能够增大可动构造体M的固有频率f,从而能够缩短反跳振动的衰减所需的时间。因此,将可动芯40设为阶梯形状能够兼顾提高磁吸引力、以及反跳降低。并且,对于形成第1吸引面以及第2吸引面的可动芯40,能够不受增大纵向弹性模量E的限制,采用磁通容易穿过的强磁性体,因此能够实现磁力提高与反跳抑制的兼顾。
并且根据本实施方式,作为螺旋弹簧的弹性部件SP1的整体在轴向上位于与第1吸引面相比靠喷孔23a的相反侧。这里,在与本实施方式相反地使弹性部件SP1的一部分在轴向上位于与第1吸引面相比靠喷孔23a侧的情况下,担心由通电产生的磁通从第1吸引面中的空气隙中绕行而流入弹性部件SP1。并且,由于螺旋弹簧是非对称的形状,因此在第1吸引面的周向上产生的吸引力中出现差异,所以使可动芯40维持在全升程位置的力减弱。其结果,可动构造体M的闭阀速度变快,反跳加剧。与此相对在本实施方式中,弹性部件SP1的整体与第1吸引面相比位于喷孔相反侧,因此能够抑制上述绕行,能够促进磁吸引力的提高。
并且根据本实施方式,固定边界部Q被覆盖体90从内周侧覆盖。因此,在燃料喷射阀1的制造时,能够防止伴随从外周侧的焊接作业而产生的溅射穿过固定边界部Q飞散至第2固定芯502、主体部21的内部空间中。在该情况下,能够抑制由于溅射存在于流通路F26s、F31等而从喷孔23a的燃料的喷射不能适当进行。由此,即使通过焊接接合第2固定芯502与主体部21,也能够适当地喷射燃料。
并且根据本实施方式,非磁性部件60具有上倾斜面60a以及下倾斜面60b。因此,在向第1固定芯501以及第2固定芯502组装非磁性部件60时,能够在同轴上以高精度实现组装。因此,在可动构造体M开闭动作时,能够使可动构造体M承受的燃料的阻力在周向上均匀。由此,可动构造体M的开闭动作变得顺畅,从而能够抑制由于急剧开始开闭动作而使移动速度变快,进而能够促进反跳抑制。
(第7实施方式)
在上述第6实施方式中,通过焊接将滑动部件33固定于可动芯40。与此相对在本实施方式中,弃用上述焊接,如图13所示通过紧贴用弹性部件SP2的弹力,将滑动部件33按压于可动芯40。简而言之,在本实施方式中,将使用了紧贴用弹性部件SP2的图2所示的构造、以及阶梯形状的可动芯40组合。
(第8实施方式)
在上述第7实施方式中,在可动构造体M中的轴向的两个位置从径向进行支承。具体而言,在连结部件31的喷孔相反侧引导部31b、以及阀芯30的喷孔侧引导部30b这2个位置支承可动构造体M。与此相对在本实施方式中,如图14所示,弃用支承喷孔相反侧引导部31b的支承部件24,使可动构造体M具备引导部件34。并且,在引导部件34与喷孔侧引导部30b这2个位置支承可动构造体M。
引导部件34是组装于可动芯40的上端的圆筒形状,关于流通路F13,圆筒内部作为内部流通路F13发挥功能。引导部件34具有引导部34a以及固定部34b。固定部34b通过焊接固定于可动内侧部42,引导部34a位于固定部34b的喷孔相反侧。引导部34a的外周面相对于挡块51的内周面滑动,且向径向的移动被限制。通过固定部34b的喷孔相反侧的面与挡块51的喷孔侧的端面抵接,从而限制可动构造体M向喷孔相反侧的移动。
简而言之,引导部件34具有上述第1实施方式的喷孔相反侧引导部31b的支承功能、以及扩径部31a的挡块功能双方。另外,在本实施方式中,连结部件31与阀芯30一体形成,扩径部31a被从连结部件31削除。此外,在本实施方式中伴随弃用支承部件24,通过主体部21支承紧贴用弹性部件SP2的端面。
(其他实施方式)
以上,说明了本申请的优选实施方式,本申请毫不限制于上述的实施方式,如以下例示那样能够进行各种变形来实施。不仅是在各实施方式中具体明示出能够组合的部分彼此的组合,只要组合无障碍,则未明示也能够将实施方式彼此部分组合。
在上述第1实施方式中,滑动部件33以相对于可动芯40能够沿径向相对移动的状态设置。与此相对,滑动部件33也可以通过焊接等方式固定于可动芯40,以不能相对移动的状态设置。
在上述第1实施方式中,将可动芯40与连结部件31分别切削加工来作为单独的部件制造,之后,分别通过焊接等组合而使其一体化。与此相对,也可以将可动芯40与连结部件31作为1个部件来一体制造。例如,也可以对一个金属母材切削加工,将可动芯40与连结部件31一体形成。
在上述第1实施方式中,将连结部件31与阀芯30分别切削加工来作为单独的部件制造,之后,分别通过焊接等组合而使其一体化。与此相对,也可以将连结部件31与阀芯30作为1个部件来一体制造。例如,也可以对一个金属母材切削加工,将连结部件31与阀芯30一体形成。
在上述第1实施方式中,将可动芯40、连结部件31以及阀芯30分别切削加工来作为单独的部件制造,但可动芯40、连结部件31以及阀芯30也可以作为1个部件来一体制造。例如,也可以对一个金属母材切削加工,将可动芯40、连结部件31以及阀芯30一体形成。
在上述第1实施方式中,阀芯30通过焊接等方式固定于可动芯40,以不能沿轴线方向相对移动的状态设置。与此相对,阀芯30也可以以相对于可动芯40能够沿轴线方向相对移动的状态设置。在该情况下,在开阀动作时,阀芯30与可动芯40卡合,可动芯40的驱动力向阀芯30传递,在可动芯40被固定芯50吸引而停止后,阀芯30也能够相对移动。此外,在闭阀动作时,通过弹性部件SP1按压阀芯30而进行闭阀动作时,阀芯30与可动芯40卡合,阀芯30的闭阀力向可动芯40传递,在阀芯30落座而停止闭阀动作后,可动芯40也能够相对移动。
在上述各实施方式,收缩流通路F22配置于可动构造体M的轴中心。与此相对,收缩流通路F22也可以配置于从可动构造体M的轴中心偏离的位置。在该情况下,代替将收缩流通路F22形成于节流孔部件32,既可以形成于可动芯40,也可以形成于连结部件31,或还可以形成于阀芯30。此外,也可以将收缩流通路F22配置于轴中心且进一步设置其他的收缩流通路。例如,除了收缩流通路F22,还可以在可动芯40形成收缩流通路。
此外,如上述那样在从轴中心偏离配置收缩流通路F22的情况下,优选在相对于可动构造体M的轴中心对称的位置配置多个收缩流通路F22。据此,能够抑制作用于可动构造体M的制动力相对于轴中心偏斜,能够抑制作用于可动构造体M的倾倒力。
在上述第1实施方式中,滑动部件33在相对于滑动方向垂直的方向(径向)上的滑动面33a的位置与可动芯40的最外周位置相比更靠内侧,换句话说位于更靠环状中心线C一侧。与此相对,滑动面33a的位置也可以与可动芯40的最外周位置相比更靠外侧。
此外,在上述实施方式中,在主体B中的收容可动构造体M的部分即喷嘴体20,形成滑动面33a滑动的滑动部分。与此相对,也可以是在与喷嘴体20不同的其他部件形成上述滑动部分,将该其他部件与喷嘴体20结合的构造。
此外,在上述实施方式中,在滑动面33a与主体B之间设置流通路F33,但也可以不使燃料流动。或者,使在流通路F33中流动的燃料微少。微少的燃料是指,例如伴随滑动面33a与主体B的滑动,从滑动缝隙被压出的燃料。
此外,在上述实施方式中,使滑动面33a与主体B滑动,但也可以不使其滑动地设置流通路F33。换句话说,也可以是可动构造体M不与主体B接触地以能够沿轴向移动的状态收容于主体B的构造,也可以将滑动流通路F27s设为不滑动的流通路(其他流通路)。
在上述第2以及第3实施方式中,通过下游燃压PL与上游燃压PH的压力差ΔP、以及按压用弹性部件SP3的弹力,移动部件100以离座落座的方式进行开闭动作。与此相对,也可以通过电动促动器使移动部件100进行开闭动作。此外,也可以是移动部件100本身弹性变形来进行开闭动作,弃用按压用弹性部件SP3。
在图4所示的例中,子收缩流通路103的通路长度(轴线方向长度)比子收缩流通路103的直径长,但也可以比上述直径短。例如,也可以代替将移动部件100的轴线方向长度的整体设为子收缩流通路103,对于通路长度的一部分将直径减小来作为子收缩流通路发挥功能。
在上述第4实施方式中,滑动部件33与可动芯40接合,但既可以与连结部件31接合,也可以与可动芯40以及连结部件31双方接合。此外,在上述第4实施方式中,与可动芯40独立加工的滑动部件33与可动芯40接合,但也可以是滑动部件33与可动芯40一体加工。例如,也可以通过将一个金属母材切削加工,使可动芯40形成为具有作为滑动部件33发挥功能的部分(滑动部)的形状。在该情况下,可动芯40中的相当于滑动面33a的面也设置于与可动芯40的最外周位置不同的位置。
在上述第5实施方式中,将节流孔32a直接形成于可动芯40,并且,由可动芯40这1个部件形成基于贯通孔41的流通路F28s。与此相对,也可以将节流孔32a直接形成于可动芯40,通过多个部件形成基于贯通孔41的流通路F28s。在上述各实施方式中,滑动流通路F27s(其他流通路)与可动芯40相比设置于更靠喷孔侧,但也可以设置于喷孔相反侧。
上述第6~8实施方式的燃料喷射阀所具备的可动芯40是第1吸引面以及第2吸引面在轴向上设置于不同位置的阶梯形状。与此相对,也可以是第1吸引面以及第2吸引面在轴向上设置于相同位置的形状的可动芯。例如,也可以是第1吸引面以及第2吸引面位于相同平面上,以穿过第1吸引面的磁通的朝向与穿过第2吸引面的磁通的朝向相互不同的方式构成的平板形状的可动芯。
在上述各实施方式中,在挡块51中与第1固定芯501相比向喷孔侧突出的部分成为在固定芯50与可动芯40之间确保间隙的凸部,但凸部也可以设置于可动构造体M。例如,如图15所示,设为在可动构造体M中连结部件31与可动芯40相比向喷孔相反侧突出,该突出部分成为凸部的构成。在该构成中,挡块51与第1固定芯501相比向喷孔侧突出。因此,在通过连结部件31与挡块51抵接来限制可动构造体M的移动的情况下,在固定芯50与可动芯40之间确保连结部件31从可动芯40突出的长度量的间隙。
在上述各实施方式中,既可以将第1吸引面与固定芯的间隙、第2吸引面与固定芯的间隙设定为相同的大小,也可以设定为不同的大小。设定为不同的大小时,对于第1吸引面以及第2吸引面中的穿过的磁通的量较少一方的吸引面,优选与另一方的吸引面相比增大间隙。以下说明其原因。
在燃料以薄膜状充满固定芯与吸引面之间的状态下,通过结合(Linking)作用,吸引面难以从固定芯剥离。并且,越减小固定芯与吸引面的间隙则结合作用越大,针对通电断开的闭阀动作开始的响应性变差。然而,若为了实现降低结合作用而增大间隙,则吸引力反之减小。鉴于该点,对于磁通量较少一方的吸引面,即使减小间隙对于吸引力提高也无较大帮助,因此增大间隙实现结合作用降低较为有效。
根据以上所述,对于第1吸引面以及第2吸引面中的磁通量较少一方的吸引面,优选与另一方的吸引面相比增大间隙。另外,在上述各实施方式的例子中,穿过位于径向外侧的吸引面(第2吸引面)的磁通量少于穿过位于径向内侧的吸引面(第1吸引面)的磁通量。因此,将第2吸引面的间隙设定得比第1吸引面的间隙大。
本申请以实施例为基准进行了记叙,但应理解为本申请不限于该实施例及构造。本申请也包含各种变形例及均等范围内的变形。并且,各种组合、形态进而包含仅一要素、其以上或其以下的其他组合、形态也落入本发明的范畴及思想范围内。

Claims (22)

1.一种燃料喷射阀,具有喷射燃料的喷孔(23a)、以及使燃料向所述喷孔流通的流通路(F),所述燃料喷射阀的特征在于,具备:
线圈(70),利用通电产生磁通;
固定芯(50),形成所述磁通的通路来产生磁力;
可动构造体(M、M1、M2),具有通过所述磁力移动的可动芯(40)、以及由所述可动芯驱动来将所述喷孔开闭的阀芯(30),该可动构造体在内部形成有成为所述流通路的一部分的可动流通路(F20);以及
主体(B),将所述可动构造体以能够移动的状态收容于内部,并在内部形成有所述流通路的一部分,
所述可动构造体具有将所述可动流通路的通路面积局部地减小来收缩流量的节流部(32a),
所述流通路包括由所述节流部形成的流通路即收缩流通路(F22)、以及形成于所述可动构造体与所述主体之间的其他流通路(F27s),该其他流通路是独立于所述收缩流通路而使燃料流动的通路,
所述其他流通路的通路面积小于所述收缩流通路的通路面积,
与所述可动构造体的移动方向垂直的方向上的所述其他流通路的位置,与所述可动芯的最外周位置不同。
2.如权利要求1所述的燃料喷射阀,其中,
所述其他流通路的喷孔侧部分与比所述收缩流通路靠喷孔侧的流通路连接,
所述其他流通路的与喷孔侧相反的喷孔相反侧的部分,与所述收缩流通路的所述喷孔相反侧的流通路连接。
3.如权利要求1或2所述的燃料喷射阀,其中,
所述其他流通路与所述可动芯相比设置于更靠喷孔侧。
4.如权利要求1或2所述的燃料喷射阀,其中,
所述其他流通路与所述可动芯的最外周相比设置于更靠径向内侧。
5.如权利要求1或2所述的燃料喷射阀,其中,
所述可动构造体中的形成所述其他流通路的部件的材质与所述可动芯的材质不同。
6.如权利要求1或2所述的燃料喷射阀,其中,
在所述可动芯上形成有贯通孔(41),该贯通孔将所述收缩流通路的与喷孔侧相反的喷孔相反侧的部分、与所述其他流通路的所述喷孔相反侧的部分连通。
7.如权利要求6所述的燃料喷射阀,其中,
在所述可动芯上形成有:
所述收缩流通路;以及
连通流通路(F21),位于所述收缩流通路的喷孔相反侧,将所述收缩流通路以及所述贯通孔连通。
8.如权利要求1或2所述的燃料喷射阀,其中,
所述收缩流通路形成于所述可动芯。
9.如权利要求1或2所述的燃料喷射阀,其中,
在所述可动芯的最外周与所述主体之间所形成的流通路的通路面积,大于所述其他流通路的通路面积。
10.一种燃料喷射阀,具有喷射燃料的喷孔(23a)、以及使燃料向所述喷孔流通的流通路(F),所述燃料喷射阀的特征在于,具备:
线圈(70),利用通电产生磁通;
固定芯(50),形成所述磁通的通路来产生磁力;
可动构造体(M、M1、M2),具有通过所述磁力移动的可动芯(40)、以及由所述可动芯驱动来将所述喷孔开闭的阀芯(30),该可动构造体在内部形成有成为所述流通路的一部分的可动流通路(F20);以及
主体(B),将所述可动构造体以能够移动的状态收容于内部,并在内部形成有所述流通路的一部分,
所述可动构造体具有将所述可动流通路的通路面积局部地减小来收缩流量的节流部(32a)、以及与所述主体的滑动面(33a),
所述流通路包括由所述节流部形成的流通路即收缩流通路(F22),
与所述可动构造体的滑动方向垂直的方向上的所述滑动面的位置,与所述可动芯的最外周位置不同。
11.如权利要求1或10所述的燃料喷射阀,其中,
所述收缩流通路位于所述阀芯的中心轴线上。
12.如权利要求1或10所述的燃料喷射阀,其中,
所述可动构造体具有改变所述流通路中的流量的节流程度的可变节流机构(100、100A、SP3)。
13.如权利要求12所述的燃料喷射阀,其中,
在所述阀芯向闭阀方向移动的下降期间中的至少即将闭阀之前的期间,与所述阀芯向开阀方向最大幅移动的全升程状态时相比,所述可变节流机构的所述节流程度变大。
14.如权利要求12所述的燃料喷射阀,其中,
在所述阀芯向开阀方向移动的上升期间中的至少刚刚开阀之后的期间,与所述阀芯向开阀方向最大幅移动的全升程状态时相比,所述可变节流机构的所述节流程度变大。
15.如权利要求12所述的燃料喷射阀,其中,
所述可变节流机构具有形成有所述节流部的固定部件(32)、以及相对于所述固定部件相对移动的移动部件(100、100A),
所述移动部件通过落座于所述固定部件来覆盖所述收缩流通路,增大所述节流程度,通过从所述固定部件离座来打开所述收缩流通路,减小所述节流程度。
16.如权利要求15所述的燃料喷射阀,其中,
所述移动部件配置于所述固定部件的下游侧,
伴随所述阀芯向开阀方向移动,所述移动部件的上游侧燃压比下游侧燃压高规定以上,从而所述移动部件离座,伴随所述阀芯向闭阀方向移动,所述下游侧燃压比所述上游侧燃压高规定以上,从而所述移动部件落座。
17.如权利要求15所述的燃料喷射阀,其中,
在所述移动部件上形成有作为所述流通路的一部分的子收缩流通路(103),
所述子收缩流通路的通路面积小于所述收缩流通路的通路面积。
18.如权利要求15所述的燃料喷射阀,其中,
所述移动部件在落座于所述固定部件的状态下将所述收缩流通路封堵。
19.如权利要求1或10所述的燃料喷射阀,其中,
所述可动构造体具有:滑动部件(33),形成与所述主体的滑动面(33a);以及紧贴用弹性部件(SP2),将所述滑动部件向所述可动芯按压并紧贴。
20.如权利要求1或10所述的燃料喷射阀,其中,
将所述流通路中的所述阀芯离座落座的座面(30s)处的通路面积、且所述阀芯向开阀方向最大幅移动的全升程状态下的通路面积设为阀座通路面积,
所述收缩流通路的通路面积大于所述阀座通路面积。
21.如权利要求1或10所述的燃料喷射阀,其中,
所述可动芯具有被所述磁力向所述固定芯吸引的第1吸引面(42a)以及第2吸引面(43a),
穿过所述第1吸引面的磁通的朝向与穿过所述第2吸引面的磁通的朝向互不相同。
22.如权利要求21所述的燃料喷射阀,其中,
所述第1吸引面以及所述第2吸引面在所述可动构造体的移动方向上设置于互不相同的位置。
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