CN110337539A - 燃料喷射阀及燃料喷射系统 - Google Patents

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Abstract

燃料喷射阀具备:线圈(70),通过通电而产生磁通;固定铁芯(50、51),形成磁通的通路而产生磁力;以及可动构造体(M),具备被磁力向固定铁芯吸引的第1吸引面(42a)及第2吸引面(43a),通过利用吸引进行移动来对喷射燃料的喷孔(23a)进行开闭;第1吸引面及第2吸引面在可动构造体的移动方向上设置于相互不同的位置,可动构造体具备:可动铁芯(41),具有第1吸引面及第2吸引面;和长轴构件(30,31),呈与可动铁芯相比移动方向更长的形状,长轴构件的纵弹性系数比可动铁芯的纵弹性系数大。

Description

燃料喷射阀及燃料喷射系统
关联申请的相互参照:本发明以2017年3月3日提交的日本专利申请2017-40728号、2017年11月7日提交的日本专利申请2017-214957号为基础并援引其记载内容。
技术领域
本发明涉及从喷孔喷射燃料的燃料喷射阀及燃料喷射系统。
背景技术
从喷孔喷射燃料的以往的燃料喷射阀具备固定铁芯及可动铁芯,该固定铁芯及可动铁芯形成通过向线圈通电而产生的磁通的通路。在可动铁芯形成有与固定铁芯对置的吸引面,通过在吸引面与固定铁芯之间形成的气隙,使得磁力作用于可动铁芯而使可动铁芯移动。由此,安装于可动铁芯的阀体以对喷孔进行开闭的方式进行动作,控制燃料的喷射和停止。
近年来,所要求的喷射压力变得越来越高,随着这样的燃料的高压化,可动铁芯的移动所需的磁力也变大。因此,在专利文献1中,通过在可动铁芯形成2个吸引面来实现对可动铁芯作用的磁力的增大。2个吸引面在可动铁芯的移动方向上设置于相互不同的位置,在磁通通路中从一方的吸引面进入的磁通从另一方的吸引面出去。
也就是说,在具有1个吸引面的可动铁芯的情况下,从吸引面进入的磁通从可动铁芯的侧面出去,该侧面不作为吸引面发挥功能。与此相对,在专利文献1记载的那样的具有2个吸引面的可动铁芯的情况下,相对于可动铁芯进入的磁通和出来的磁通的双方所产生的磁力使可动铁芯移动,因此,能够发挥出可应对高压化的大磁力。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:特开平10-196486号公报
发明内容
然而,在如上述那样将吸引面设为2个、将这些吸引面在移动方向上设置于相互不同的位置的情况下,与将吸引面设为1个的情况相比可动铁芯大型化,因此,具有对喷孔进行开闭的阀体和可动铁芯的可动构造体的质量变大。作为其结果,在使可动构造体进行闭阀动作而使阀体向阀座落座时,容易产生阀体反复进行与阀座碰撞并反弹的动作的冲击现象。
本发明的目的在于提供一种能够兼顾磁力增大和冲击抑制的燃料喷射阀及燃料喷射系统。
本发明的一方式的燃料喷射阀具备:线圈,通过通电而产生磁通;固定铁芯,形成磁通的通路而产生磁力;以及可动构造体,具备被磁力向固定铁芯吸引的第1吸引面及第2吸引面,通过利用吸引进行移动,来对喷射燃料的喷孔进行开闭;第1吸引面及第2吸引面在可动构造体的移动方向上设置于相互不同的位置,可动构造体具备:可动铁芯,具有第1吸引面及第2吸引面;和长轴构件,呈与可动铁芯相比移动方向更长的形状,长轴构件的纵弹性系数比可动铁芯的纵弹性系数大。
在此,在可动构造体冲击时的振动模型中,可动构造体的固有频率越大则振动的衰减所需的时间越短,对于冲击抑制是有效的。并且,固有频率为,振动方向长度越长则越小,且纵弹性系数越大则越大。因此,对可动构造体中的振动方向长度较长的部分较大地设定纵弹性系数,这对于缩短振动衰减时间、抑制冲击是有效的。
根据鉴于该点的上述方式,由于长轴构件的纵弹性系数比可动铁芯的纵弹性系数大,因此,与使可动构造体的整体与可动铁芯的纵弹性系数相同的情况相比能够抑制冲击。并且,对于形成第1吸引面及第2吸引面的可动铁芯而言,不必受到较大地设定纵弹性系数这样的制约,能够采用磁通容易穿过的强磁性体,因此,实现了磁力提高和冲击抑制的兼顾。
附图说明
通过参照附图在下面进行详细的描述,本发明的上述目的及其他目的、特征及优点会更加清楚。
图1是本发明的第1实施方式的燃料喷射阀的截面图,
图2是图1的可动铁芯周边的放大图,
图3是图1的覆盖体周边的放大图,
图4是对磁通的通路进行说明的图,
图5是对覆盖体与燃料压力之间的关系进行说明的图,
图6是针对试样的线圈示出磁通的分布的俯视图,
图7是针对图6所示的线圈示出磁场强度的分布的截面图,
图8是表示可动构造体的振动的数值解析中使用的模型的图,
图9是表示图8的模型下的振动波形的图,
图10是本发明的第2实施方式的燃料喷射阀的截面图,
图11是其他实施方式的燃料喷射阀的截面图。
具体实施方式
以下,基于附图对本发明的的多个实施方式进行说明。另外,对于在各实施方式中对应的构成要素赋予相同的附图标记,有时省略重复的说明。在各实施方式中仅对构成的一部分进行说明的情况下,该构成的其他部分能够应用之前说明过的其他实施例的构成。此外,不仅限于各实施方式的说明中明示的构成的组合,如果对组合没有产生特别妨碍的话,那么即便没有明示也能够将多个实施方式的构成彼此进行部分性的组合。并且,多个实施方式及变形例所记载的构成彼此的未明示的组合,也包含在通过以下的说明所公开的范围内。
(第1实施方式)
图1所示的燃料喷射阀1搭载于作为点火式内燃机的汽油发动机,向多缸发动机的各燃烧室直接喷射燃料。具体地说,在形成燃烧室2的气缸头3之中与气缸的轴线C一致的位置,形成有供燃料喷射阀1插入的安装孔4。向燃料喷射阀1供给的燃料由未图示的燃料泵压送,燃料泵通过发动机的旋转驱动力而进行驱动。燃料喷射阀1具备外壳10、喷嘴躯体20、阀体30、可动铁芯41、固定铁芯50、51、非磁性构件60、线圈70及配管连接部80等。
外壳10为金属制,呈沿线圈70的环状中心线C的延伸方向即轴线方向延伸的圆筒形状。另外,线圈70的环状中心线C与外壳10、喷嘴躯体20、阀体30、可动铁芯41、固定铁芯50、51及非磁性构件60的中心轴线一致。
喷嘴躯体20为金属制,具有:躯体主体部21,插入配置于外壳10内,且与外壳10卡合;以及喷嘴部22,从躯体主体部21向外壳10外部延伸突出。躯体主体部21及喷嘴部22均呈沿轴线方向延伸的圆筒形状,在喷嘴部22的前端安装有喷孔构件23。
喷孔构件23为金属制,通过焊接而被固定于喷嘴部22。喷孔构件23呈沿轴线方向延伸的有底的圆筒形状,在喷孔构件23的前端形成有用于喷射燃料的喷孔23a。在喷孔构件23的内周面形成有阀体30离座/落座的落座面23s。
阀体30为金属制,呈沿着轴线方向延伸的圆柱形状。阀体30以能够沿轴线方向移动的状态被组装于喷嘴躯体20的内部,在阀体30的外周面30a与喷嘴躯体20的内周面20a之间,形成有沿轴线方向延伸的环状的流通路。将该流通路称作下游通路F30。在阀体30的喷孔23a侧的端部,形成有相对于落座面23s离座/落座的环状的坐面30s。
在阀体30的与喷孔23a相反一侧即喷孔相反侧的端部,通过焊接等而固定安装有连结构件31。而且,在连结构件31的喷孔相反侧端部安装有锐孔构件32及可动铁芯41。
如图2、图3所示,连结构件31呈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F23发挥功能。锐孔构件32通过焊接等而被固定于连结构件31的圆筒内周面,可动铁芯41通过焊接等而被固定于连结构件31的圆筒外周面。在连结构件31的喷孔相反侧端部形成有沿径向扩大的扩径部31a。通过扩径部31a的喷孔侧端面与可动铁芯41卡合,从而防止连结构件31相对于可动铁芯41向喷孔侧拔出。
锐孔构件32呈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。在锐孔构件32的喷孔侧端部形成有使流通路F21的通路面积局部地变窄而对流量进行节流的作为节流部的锐孔32a。将流通路F21之中的被锐孔32a进行了节流的部分称作节流流通路F22。
节流流通路F22位于阀体30的中心轴线上。节流流通路F22的通路长度比节流流通路F22的直径短。在锐孔构件32的喷孔相反侧端部形成有沿径向扩大的扩径部32b。通过扩径部32b的喷孔侧端面与连结构件31卡合,从而防止锐孔构件32相对于连结构件31向喷孔侧拔出。
可动构造体M具有移动构件35及按压用弹性构件SP2。移动构件35以能够相对于锐孔构件32沿轴线方向移动的状态,配置于连结构件31的内部的流通路F23。
移动构件35呈沿轴线方向延伸的金属制的圆柱形状,配置于锐孔构件32的下游侧。在移动构件35的圆柱中心部分,形成有沿轴线方向贯通的贯通孔。该贯通孔为流通路F的一部分,与节流流通路F22连通,作为通路面积比节流流通路F22小的副节流流通路38发挥功能。移动构件35具有:密封部36,形成有覆盖节流流通路F22的密封面36a;以及卡合部37,与按压用弹性构件SP2卡合。
卡合部37与密封部36相比为小径,线圈形状的按压用弹性构件SP2嵌入于卡合部37。由此,按压用弹性构件SP2的沿径向的移动被卡合部37限制。按压用弹性构件SP2的一端被支撑于密封部36的下端面,按压用弹性构件SP2的另一端被支撑于连结构件31。按压用弹性构件SP2在轴线方向上弹性变形而将弹力赋予给移动构件35,移动构件35的密封面36a被弹力向锐孔构件32的下端面按压而与其紧贴。
可动铁芯41为金属制的圆环状构件。可动铁芯41具有可动内侧部42及可动外侧部43,均呈圆环状。可动内侧部42形成可动铁芯41的内周面,可动外侧部43配置于可动内侧部42的径向外侧。可动铁芯41具有朝喷孔相反侧的可动上表面41a,可动上表面41a形成可动铁芯41的上端面。在可动上表面41a形成有阶梯差。具体地说,可动外侧部43具有朝喷孔相反侧的可动外侧上表面43a,可动内侧部42具有朝喷孔相反侧的可动内侧上表面42a,可动外侧上表面43a比可动内侧上表面42a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及可动外侧上表面43a均与轴线方向正交。
可动铁芯41具有朝喷孔侧的可动下表面41b,该可动下表面41b以在径向上跨着可动内侧部42和可动外侧部43的状态,在可动铁芯41中形成平坦的下端面。在可动下表面41b,在可动内侧部42与可动外侧部43的边界部不形成阶梯差。在轴线方向上,可动外侧部43的高度尺寸比可动内侧部42的高度尺寸小,可动铁芯41成为可动外侧部43从可动内侧部42向外周侧突出的形状。
可动铁芯41与连结构件31、阀体30、锐孔构件32及滑动构件33一体地沿轴线方向移动。这些可动铁芯41、连结构件31、阀体30、锐孔构件32及滑动构件33相当于一体地沿轴线方向移动的可动构造体M。
滑动构件33虽与可动铁芯41分体,但是通过焊接等而被固定于可动铁芯41。通过将滑动构件33设为与可动铁芯41分体,从而能够容易地将滑动构件33实现成材质或材料与可动铁芯41不同的构成。可动铁芯41使用与滑动构件33相比为高磁性的材料,滑动构件33使用与可动铁芯41相比为高耐磨性的材料。
滑动构件33呈圆筒形状,滑动构件33的圆筒外周面作为相对于喷嘴躯体20侧的构件滑动的滑动面33a发挥功能。滑动构件33的喷孔相反侧的面通过焊接等而与可动铁芯41的喷孔侧的面接合,燃料不从滑动构件33与可动铁芯41之间通过。在滑动构件33的喷孔相反侧端部形成有沿径向缩小的缩径部33c。在躯体主体部21固定有支撑构件24,在支撑构件24形成有沿径向缩小的缩径部24a。滑动构件33与支撑构件24在轴线方向上并列地配置,随着可动构造体M的移动,滑动构件33与支撑构件24的分离距离增减。该分离距离在阀体30处于闭阀状态的情况下最小,即使在该情况下,滑动构件33也从支撑构件24向喷孔相反侧分离。
在可动构造体M设置相对于喷嘴躯体20使可动构造体M能够沿轴线方向移动、且在径向上对该可动构造体M进行支撑的引导部。引导部设置于轴线方向的2处,将在轴线方向上位于喷孔23a侧的引导部称作喷孔侧引导部30b(参照图1),将位于喷孔相反侧的引导部称作喷孔相反侧引导部31b。喷孔侧引导部30b形成于阀体30的外周面,以能够滑动的方式被支撑于喷孔构件23的内周面。喷孔相反侧引导部31b形成于连结构件31的外周面,以能够滑动的方式被支撑于支撑构件24的内周面。
固定铁芯50、51固定配置于外壳10的内部。固定铁芯50、51为绕着轴线方向延伸的环状的金属制。第1固定铁芯50设置于线圈70的内周侧,第1固定铁芯50的外周面与线圈70的内周面对置。第1固定铁芯50具有朝喷孔侧的第1下表面50a,该第1下表面50a形成第1固定铁芯50的下端面,与轴线方向正交。第1固定铁芯50设置于可动铁芯41的喷孔相反侧,第1下表面50a与可动铁芯41的可动内侧上表面42a对置。此外,第1固定铁芯50具有第1倾斜面50b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为第1固定铁芯50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固定铁芯50呈第1下表面50a与第1外表面50c的外角部分被第1倾斜面50b倒角的形状。
第2固定铁芯51设置于线圈70的喷孔侧,作为整体呈圆环状。第2固定铁芯51具有第2内侧部52及第2外侧部53,且第2内侧部52及第2外侧部53均呈圆环状。第2外侧部53形成第2固定铁芯51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固定铁芯51具有朝喷孔侧的第2下表面51a,第2下表面51a形成第2固定铁芯51的下端面,与轴线方向正交。在第2下表面51a形成有阶梯差。具体地说,第2内侧部52具有朝喷孔侧的第2内侧下表面52a,第2外侧部53具有朝喷孔侧的第2外侧下表面53a,第2内侧下表面52a比第2外侧下表面53a靠喷孔相反侧,从而在第2下表面51a形成有阶梯差。在轴线方向上,第2内侧部52的高度尺寸比第2外侧部53的高度尺寸小,第2固定铁芯51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固定铁芯51的第2内侧部52配置成比可动铁芯41的可动外侧部43靠喷孔相反侧,该第2内侧部52与可动外侧部43沿轴线方向并列。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固定铁芯51,第2外侧部53设置于躯体主体部21的喷孔相反侧。在此,躯体主体部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在躯体主体部21的上端面上从径向内侧的端部分离,从而在躯体主体部21的上端面形成阶梯差。躯体主体部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及主体内侧内表面21d,主体内侧上表面21a及主体外侧上表面21b朝喷孔相反侧,主体外侧内表面21c及主体内侧内表面21d朝径向内侧。主体外侧上表面21b为外侧延伸突出部211的上端面,主体外侧内表面21c为外侧延伸突出部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,为躯体主体部21的内周面。主体内侧上表面21a为躯体主体部21的上端面之中比主体外侧内表面21c靠径向内侧的部分。主体内侧上表面21a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固定铁芯51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,第2固定铁芯51与躯体主体部21通过激光焊接等焊接而接合。在进行焊接前的状态下,第2外侧下表面53a及主体外侧上表面21b被包含于第2固定铁芯51与躯体主体部21的边界部即固定边界部Q。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,这些第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的外周面及躯体主体部21的外周面分别与外壳10的内周面重叠。
第2固定铁芯51具有第2上表面51b及第2倾斜面51c。第2倾斜面51c从第2内侧部52的内周面即第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。该情况下,第2上表面51b及第2倾斜面51c形成第2固定铁芯51的上端面。第2倾斜面51c成为在径向上跨着第2内侧部52和第2外侧部53的状态。第2固定铁芯51呈第2上表面51b与第2内侧内表面52b的外角部分被第2倾斜面51c倒角的形状。
非磁性构件60为绕轴线方向延伸的环状的金属制构件,设置在第1固定铁芯50与第2固定铁芯51之间。非磁性构件60与固定铁芯50、51及可动铁芯41相比磁性弱,例如由非磁性体形成。躯体主体部21也与该非磁性构件60同样,与固定铁芯50、51及可动铁芯41相比磁性弱,例如由非磁性体形成。另一方面,固定铁芯50、51及可动铁芯41具有磁性,例如由强磁性体形成。
另外,能够将固定铁芯50、51及可动铁芯41称为容易成为磁通的通路的磁通通路构件,将非磁性构件60及躯体主体部21称为不易成为磁通的通路的磁通限制构件。特别是,非磁性构件60具有对磁通不穿过可动铁芯41而将固定铁芯50、51磁短路地穿过该固定铁芯50、51进行限制的功能,还能够将非磁性构件60称作短路限制构件。此外,也就是非磁性构件60还构成短路限制部。关于喷嘴躯体20,通过躯体主体部21及喷嘴部22由金属材料一体成型而成,使得躯体主体部21及喷嘴部22的双方的磁性变弱。
非磁性构件60具有上倾斜面60a及下倾斜面60b。上倾斜面60a与第1固定铁芯50的第1倾斜面50b重叠,这些上倾斜面60a与第1倾斜面50b通过焊接而接合。下倾斜面60b与第2固定铁芯51的第2倾斜面51c重叠,这些下倾斜面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各自的至少一部分沿轴线方向并列,非磁性构件60成为至少在轴线方向上进入到这些倾斜面50b、51c之间的状态。
在第1固定铁芯50的内周面,固定有圆筒形状且金属制的限位器55。限位器55是通过与可动构造体M的连结构件31抵接而限制可动构造体M向喷孔相反侧移动的构件,通过限位器55的下端面与连结构件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。限位器55比第1固定铁芯50向喷孔侧突出。因而,即使由限位器55对可动构造体M的移动进行了限制的状态下,也在固定铁芯50、51与可动铁芯41之间形成有规定的间隙。该间隙形成于第1下表面50a与可动内侧上表面42a之间、以及第2内侧下表面52a与可动外侧上表面43a之间。在图3等中,为了清楚地图示这些间隙,比实际情况更大地图示了第1下表面50a与可动内侧上表面42a之间的分离距离、以及第2内侧下表面52a与可动外侧上表面43a之间的分离距离。
在非磁性构件60及固定铁芯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呈以轴线方向为中心的圆筒形状。因此,线圈70配置成绕轴线方向延伸的环状。线轴71与第1固定铁芯50及非磁性构件60抵接。线轴71的外周侧的开口部、上端面及下端面被树脂制的罩72覆盖。
在罩72与外壳10之间设置有磁轭75。磁轭75配置于第2固定铁芯51的喷孔相反侧,与第2固定铁芯51的第2上表面51b抵接。磁轭75与固定铁芯50、51及可动铁芯41同样,具有磁性,例如由强磁性体形成。另外,固定铁芯50、51、可动铁芯41配置于形成流通路的位置等接触燃料的位置,具有耐油性。与此相对,磁轭75配置于不形成流通路的位置等不接触燃料的位置,不具有耐油性。因而,磁轭75具有比固定铁芯50、51及可动铁芯41更高的磁性。
另外,将外壳10之中收容线圈70的区域的部分称作线圈区域部。此外,将外壳10之中形成磁回路的区域的部分称作磁回路区域部。在图1的例子中,磁回路区域部之中的插入方向(图1的上下方向)的整体遍及整周地被安装孔4的内周面4a包围。此外,线圈区域部之中的插入方向(图1的上下方向)的整体遍及整周地被安装孔4的内周面4a包围。在外壳10的外周面与安装孔4的内周面4a之间形成间隙,磁回路区域部的外周面与安装孔4的内周面4a隔着间隙而对置。即,磁回路被气缸头3包围。气缸头3为导电体,因此,若向线圈70流动电流而在磁回路中产生磁通变化,则随着该磁通变化而在气缸头3中产生涡流。
在本实施方式中,在第2固定铁芯51及躯体主体部21的内周侧设置对第2固定铁芯51与躯体主体部21的固定边界部Q进行覆盖的覆盖体90。覆盖体90为环状,在第2固定铁芯51的周向上覆盖固定边界部Q的整体。覆盖体90以沿轴线方向跨着固定边界部Q的状态,从第2固定铁芯51及躯体主体部21向径向内侧突出。在此,躯体主体部21具有主体切缺部N21,第2固定铁芯51具有第2切缺部N51,覆盖体90成为进入这些切缺部N21、N51的状态。
在躯体主体部21中,主体切缺部N21由主体外侧内表面21c及主体内侧上表面21a形成。主体切缺部N21在轴线方向上向喷孔侧敞开,并且向径向内侧敞开。主体切缺部N21具有将主体外侧内表面21c与主体内侧上表面21a连接的切缺倾斜面N21a,成为内角部分被该切缺倾斜面N21a倒角的形状。
在第2固定铁芯51中,第2切缺部N51由第2内侧下表面52a及第2外侧内表面53b形成。第2外侧内表面53b以朝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切缺部N51通过第2固定铁芯51的第2下表面51a的阶梯差而形成,在轴线方向上向喷孔相反侧敞开,并且向径向内侧敞开。第2切缺部N51具有将第2内侧下表面52a与第2外侧内表面53b连接的切缺倾斜面N51a,成为内角部分被该切缺倾斜面N51a倒角的形状。
覆盖体90在这些切缺部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。躯体主体部21的主体外侧内表面21c与第2固定铁芯51的第2外侧内表面53b在轴线方向上形成共面。覆盖体90的外周面即覆盖外表面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及第2外侧内表面53b的双方重叠。但是,覆盖外表面90a不与切缺倾斜面N21a、N51a重叠。
覆盖体90具有覆盖内侧部92及覆盖外侧部91。覆盖外侧部91形成覆盖外表面90a,覆盖内侧部92配置于覆盖外侧部91的径向内侧。覆盖内侧部92的高度尺寸H1比覆盖外侧部91的高度尺寸H2小(参照图4)。覆盖体90具有朝喷孔相反侧的覆盖上表面90b和朝喷孔侧的覆盖下表面90c。这些覆盖上表面90b和覆盖下表面90c成为相同的面积。
在覆盖上表面90b,通过覆盖内侧部92的喷孔相反侧的上端面比覆盖外侧部91的喷孔相反侧的上端面靠喷孔侧地配置,从而形成阶梯差。覆盖下表面90c形成覆盖体90的喷孔侧的平坦的下端面,在覆盖下表面90c,在覆盖内侧部92与覆盖外侧部91的边界部不形成阶梯差。
在覆盖体90,通过位于覆盖上表面90b的阶梯差形成了覆盖切缺部N90。可动铁芯41的喷孔侧且外周侧的外角部分进入到覆盖切缺部N90。该情况下,覆盖外侧部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,覆盖上表面90b从可动铁芯41的可动下表面41b及第2固定铁芯51的第2内侧下表面52a向喷孔侧分离,并且,覆盖下表面90c从躯体主体部21的主体内侧上表面21a向喷孔相反侧分离。覆盖外侧部91在径向上进入到第2外侧部53与可动外侧部43之间,覆盖内侧部92在轴线方向上进入到可动铁芯41与主体内侧上表面21a之间。
如图3所示,在轴线方向上,覆盖上表面90b与第2内侧下表面52a之间的分离距离H1a、以及覆盖下表面90c与主体内侧上表面21a之间的分离距离H1b是相同的。此外,在轴线方向上,固定边界部Q与第2内侧下表面52a之间的分离距离H2a、以及固定边界部Q与主体内侧上表面21a之间的分离距离H2b是相同的。这些情况下,在轴线方向上,覆盖外侧部91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2、图3中,在轴线方向上,覆盖内侧部92与可动铁芯41之间的分离距离随着可动构造体M的移动而增减,但是通过阀体30落座于落座面23s,使得这些覆盖内侧部92与可动铁芯41不接触。在本实施方式中,将覆盖上表面90b与可动铁芯41及第2固定铁芯51之间的空间称作覆盖上室S1,将覆盖下表面90c与躯体主体部21之间的空间称作覆盖下室S2。这些覆盖上室S1及覆盖下室S2是通过覆盖体90成为进入到主体切缺部N21及第2切缺部N51的内部的状态而形成的。覆盖上室S1被包含于流通路F26s,覆盖下室S2被包含于流通路F31。
覆盖体90由覆盖构件93及对置构件94形成。这些覆盖构件93及对置构件94均为金属制的圆环状构件,在覆盖构件93的内周侧设置有对置构件94。对置构件94成为嵌合于覆盖构件93的内周面的状态,这些对置构件94与覆盖构件93在彼此的边界部通过焊接等而接合。覆盖构件93具有被包含于覆盖外侧部91的靠近外周面的部分和被包含于覆盖内侧部92的靠近内周面的部分。与此相对,对置构件94的整体被包含于覆盖内侧部92。对置构件94构成对置部,由覆盖构件93支撑。
对置构件94具有对置内表面94a,在径向上配置于滑动构件33的外周侧。对置内表面94a在径向上与滑动构件33的滑动面33a对置,滑动构件33的滑动面33a相对于对置内表面94a滑动。该情况下,上述的在滑动面33a上滑动的喷嘴躯体20侧的构件成为对置构件94。对置内表面94a为对置构件94的内周面,在轴线方向上,对置内表面94a的高度尺寸比滑动面33a的高度尺寸小。对置内表面94a及滑动面33a均与轴线方向平行地延伸。滑动面33a的直径比对置内表面94a的直径稍小。即,与滑动构件33的滑动方向正交的方向上的滑动面33a的位置比对置内表面94a的最外周位置靠内侧、即位于靠环状中心线C侧。
对置构件94还作为通过滑动构件33在该对置构件94上滑动而对可动构造体M的移动方向进行引导的引导部发挥功能。该情况下,也能够将对置内表面94a称作导向面或引导面。此外,对置构件94构成导向部。
覆盖构件93及对置构件94与非磁性构件60、躯体主体部21同样,与固定铁芯50、51、可动铁芯41相比磁性弱,例如由非磁性体形成。因而,覆盖构件93及对置构件94不易成为磁通的通路。但是,对置构件94优选使用硬度、强度高的材料来形成,以便即使滑动构件33进行滑动也不易产生对置内表面94a的摩耗、变形。在本实施方式中,对置构件94的材料优先考虑硬度及强度的大小,与覆盖构件93、非磁性构件60、躯体主体部21相比,对置构件94的磁性强。该情况下,对置构件94虽然与覆盖构件93等相比容易成为磁通的通路,但是即便是这样,对置构件94的磁性与固定铁芯50、51、可动铁芯41的磁性相比较弱,从而相比于固定铁芯50、51等不易成为磁通的通路。
如上述那样,固定边界部Q被包含于第2固定铁芯51与躯体主体部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的外侧端部起至规定深度的范围为止的部分,在该焊接部96中,除了包含第2固定铁芯51及躯体主体部21的一部分之外,还包含覆盖体90的一部分。关于覆盖体90,覆盖构件93之中形成覆盖外侧部91的部分被包含于焊接部96。在径向上焊接部96的进深尺寸比固定边界部Q的宽度尺寸大出与包含覆盖构件93的一部分相当的量。焊接部96是第2固定铁芯51、躯体主体部21及覆盖构件93之中由于被加热而熔融、混合后受冷而固化的状态的部分。在焊接部96中,第2固定铁芯51、躯体主体部21及覆盖构件93这3个构件被接合。
关于焊接部96,在图3中通过网点进行图示,在该图3中,将固定边界部Q用虚拟线进行图示。另一方面,在图3以外的图2等中省略了焊接部96的图示,但实际上如图3所示,第2固定铁芯51、躯体主体部21及覆盖构件93的各一部分和固定边界部Q由于焊接部96而消失了。因而,覆盖体90从径向内侧覆盖的实际上不是固定边界部Q而是焊接部96,但在本实施方式中,将覆盖体90覆盖焊接部96、和覆盖体90覆盖固定边界部Q这两者作为同义进行记载。
返回图1的说明,在第1固定铁芯50的喷孔相反侧,配置有形成燃料的流入口80a而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,由与固定铁芯50一体的金属构件形成。由高压泵加压后的燃料从流入口80a向燃料喷射阀1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压入固定有压入构件81。
在压入构件81的喷孔侧配置有弹性构件SP1。弹性构件SP1为螺旋弹簧,呈线材绕环状中心线C以螺旋状延伸的线圈形状。弹性构件SP1的整体在轴向上比可动内侧上表面42a更靠喷孔23a的相反侧。即,弹性构件SP1与锐孔构件32的抵接面相对于可动内侧上表面42a位于喷孔相反侧。
弹性构件SP1的一端被支撑于压入构件81,弹性构件SP1的另一端被支撑于锐孔构件32的扩径部32b。因此,根据压入构件81的压入量、即轴线方向上的固定位置,确定阀体30开阀到全升程位置时、即连结构件31抵接于限位器55时的弹性构件SP1的弹性变形量。即,由弹性构件SP1赋予的作为设置负载的闭阀力通过压入构件81的压入量而被调整。
在配管连接部80的外周面配置有紧固构件83。通过将在紧固构件83的外周面形成的螺纹部与在外壳10的内周面形成的螺纹部进行紧固,从而紧固构件83被紧固于外壳10。通过由该紧固所产生的轴力,在外壳10的底面与紧固构件83之间夹住配管连接部80、固定铁芯50、51、非磁性构件60及躯体主体部21。
该配管连接部80、固定铁芯50、非磁性构件60、喷嘴躯体20及喷孔构件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的躯体B。也可以说,前面描述的可动构造体M以能够滑动的状态被收容在躯体B的内部。
接下来,对燃料喷射阀1的动作进行说明。
若向线圈70通电,则在线圈70的周围产生磁场。例如,在图4中如虚线所示,伴随着通电而在固定铁芯50、51、可动铁芯41及磁轭75中形成磁通穿过的磁场回路,通过由磁回路产生的磁力,可动铁芯41被向固定铁芯50、51吸引。该情况下,通过第1固定铁芯50及可动铁芯41成为磁通的通路,从而第1下表面50a与可动内侧上表面42a被相互吸引。同样,通过第2固定铁芯51及可动铁芯41成为磁通的通路,从而第2内侧下表面52a与可动外侧上表面43a被相互吸引。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及可动外侧上表面43a分别称为吸引面。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,吸引方向与前述的轴线方向一致。第1吸引面及第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。
非磁性构件60通过不成为磁通的通路而防止第1固定铁芯50与第2固定铁芯51之间磁短路。可动铁芯41与第1固定铁芯50之间的吸引力通过从可动内侧上表面42a及第1下表面50a穿过的磁通而产生,可动铁芯41与第2固定铁芯51之间的吸引力通过从可动外侧上表面43a及第2下表面51a穿过的磁通而产生。另外,从固定铁芯50、51及可动铁芯41穿过的磁通中不仅包含从磁轭75穿过还包含从外壳10穿过的磁通。
此外,由于躯体主体部21及覆盖体90的磁性与固定铁芯50、51等相比较弱,因而抑制了磁通从躯体主体部21、覆盖体90穿过。如上述那样,关于对置构件94,由于优先考虑用于耐受滑动构件33进行滑动的硬度、强度而使磁性某种程度变强,但是由于覆盖构件93的磁性充分弱,因此,通过覆盖构件93抑制了从第2固定铁芯51穿过的磁通到达对置构件94。
可动构造体M中除了作用有上述的由磁通产生的吸引力之外,还作用有由弹性构件SP1产生的闭阀力、由燃料压力产生的闭阀力、上述的由磁力产生的开阀力。由于设定成与这些闭阀力相比开阀力更大,因此,若随着通电而产生磁力,则可动铁芯41与阀体30一起向喷孔相反侧移动。由此,阀体30进行开阀动作,坐面30s从落座面23s离座,从喷孔23a喷射高压燃料。
若停止向线圈70通电,则上述的由磁力产的开阀力消失,因此,利用由弹性构件SP1产生的闭阀力,阀体30与可动铁芯41一起进行闭阀动作,坐面30s落座于落座面23s。由此,阀体30进行闭阀动作,停止从喷孔23a喷射燃料。
接下来,参照图1及图2来说明从喷孔23a喷射燃料时的燃料的流动。
从高压泵向燃料喷射阀1供给的高压燃料从流入口80a流入,依次流过沿着配管连接部80的圆筒内周面的流通路F11、沿着压入构件81的圆筒内周面的流通路F12、以及收容有弹性构件SP1的流通路F13(参照图1)。将这些流通路F11、F12、F13通称为上游通路F10,上游通路F10在燃料喷射阀1的内部所存在的流通路F整体之中位于可动构造体M的外部且上游侧。此外,流通路F整体之中,将由可动构造体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是从流通路F13流出的燃料分支成主通路及副通路而流动的通路。主通路及副通路独立地配置。具体地说,主通路及副通路并列地配置,分别分支而流动的燃料在下游通路F30合流。
主通路是使燃料按照沿着锐孔构件32的圆筒内周面的流通路F21、由锐孔32a形成的节流流通路F22、沿着连结构件31的圆筒内周面的流通路F23的顺序流通的通路。并且,流通路F23的燃料经过沿径向贯通连结构件31的贯通孔,向沿着连结构件31的圆筒外周面的流通路F31即下游通路F30流入。下游通路F30具有覆盖体90的位于喷孔侧的覆盖下室S2,该覆盖下室S2与支撑构件24与滑动构件33之间的分离部分连通。
副通路是使燃料按照沿着锐孔构件32的圆筒外周面的流通路F24s、可动铁芯41与固定铁芯50之间的间隙即流通路F25s、在可动铁芯41的外周侧延伸的流通路F26s、沿着滑动面33a的滑动流通路F27s的顺序流通的通路。流通路F26s具有覆盖体90的位于喷孔相反侧的覆盖上室S1。在流通路F26s中包含有可动铁芯41与第1固定铁芯50、非磁性构件60、第2固定铁芯51及覆盖体90之间的间隙部分。在流通路F26s中,第1下表面50a与可动内侧上表面42a之间的间隙部分、以及第2内侧下表面52a与可动外侧上表面43a之间的间隙部分如上述那样也被包含于间隙。副通路形成于躯体主体部21与可动构造体M之间,躯体主体部21相当于形成副通路的通路形成部。
滑动流通路F27s也能够被称作分流通路,滑动流通路F27s的燃料向沿着连结构件31的圆筒外周面的流通路F31、即下游通路F30流入。滑动流通路F27s的通路面积比在可动铁芯41的外周侧延伸的流通路F26s的通路面积小。即,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。
在此,副通路的上游侧与节流流通路F22的上游侧连接。并且,副通路的下游侧与节流流通路F22的下游侧连接。即,副通路不经由节流流通路F22地将节流流通路F22的上游侧与下游侧连接。
从上游通路F10即流通路F13向可动流通路F20流入的燃料分支成主通路的上游端即流通路F21和副通路的上游端即流通路F24,并且,在下游通路F30即流通路F31合流。
此外,在可动铁芯41、连结构件31及锐孔构件32分别形成有沿径向贯通的贯通孔45。这些贯通孔45作为使沿着锐孔构件32的内周面的流通路F21与沿着可动铁芯41的外周面的流通路F26s连通的流通路F28s发挥功能。该流通路F28s是用于在连结构件31抵接于限位器55而使流通路F24s与流通路F25s的连通被切断的情况下确保滑动流通路F27s中流动的燃料的流量、即副通路的流量的通路。流通路F28s位于节流流通路F22的上游侧,从而流通路F25s、F26s、F28s成为上游侧区域,产生与下游侧区域之间的压力差。
从可动流通路F20流出的燃料向沿着连结构件31的圆筒外周面的流通路F31流入,之后,依次流过沿轴线方向贯通支撑构件24的缩径部24a的贯通孔即流通路F32、沿着阀体30的外周面的流通路F33(参照图2)。然后,若阀体30进行开阀动作,则流通路F33内的高压燃料从坐面30s与落座面23s之间经过,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的通路面积比节流流通路F22的通路面积小。即,滑动流通路F27s中的节流程度设定得比节流流通路F22中的节流程度大。并且,主通路中节流流通F22的通路面积最小,副通路中滑动流通路F27s的通路面积最小。
因此,在可动流通路F20内的主通路和副通路中,主通路更容易流动,主通路的节流程度由锐孔32a的节流程度确定,主通路的流量由锐孔32a调整。换言之,可动流通路F20的节流程度由锐孔32a的节流程度确定,可动流通路F20的流量由锐孔32a调整。
将流通路F之中坐面30s处的通路面积、且为阀体30向开阀方向最大移动的全升程状态下的通路面积称作坐通路面积。由锐孔32a形成的节流流通路F22的通路面积设定得比坐通路面积大。即,由锐孔32a产生的节流程度设定得比全升程时的坐面30s处的节流程度小。
此外,坐通路面积设定得比喷孔23a的通路面积大。即,由锐孔32a产生的节流程度及坐面30s处的节流程度设定得比喷孔23a中的节流程度小。另外,在喷孔23a形成有多个的情况下,坐通路面积设定得比全部喷孔23a的通路面积的合计大。
在此,对移动构件35进行说明。若随着阀体30向开阀方向移动,移动构件35的上游侧燃压比下游侧燃压高出规定以上,则移动构件35抵抗按压用弹性构件SP2的弹力而从锐孔构件32离座。若随着阀体30向闭阀方向移动,移动构件35的下游侧燃压比上游侧燃压高出规定以上,则移动构件35落座于锐孔构件32。
在移动构件35处于离座的状态下,在移动构件35的外周面与连结构件31的内周面之间的间隙形成燃料流动的流通路。外周侧流通路F23a与副节流流通路38并列地存在,在移动构件35处于离座的状态下,从节流流通路F22向流通路F23流出的燃料分支成副节流流通路38和外周侧流通路F23a而流动。将副节流流通路38和外周侧流通路F23a合起来的通路面积比节流流通路F22的通路面积大。由此,在移动构件35处于离座的状态下,可动流通路F20的流量由节流流通路F22中的节流程度确定。
另一方面,在移动构件35处于落座的状态下,从节流流通路F22向流通路F23流出的燃料在副节流流通路38中流动,在外周侧流通路F23a中不流动。并且,副节流流通路38的通路面积比节流流通路F22的通路面积小。由此,在移动构件35处于落座的状态下,可动流通路F20的流量由副节流流通路38中的节流程度确定。因此,移动构件35通过落座于锐孔构件32而覆盖节流流通路F22而增大节流程度,通过从锐孔构件32离座而使节流流通路F22敞开而减小节流程度。
如果是阀体30向开阀方向移动中的状态,则移动构件35的上游侧燃压比下游侧燃压高出规定以上、移动构件35离座的盖然性高。但是,如果阀体30成为向开阀方向最大程度进行了移动的全升程状态而阀体30停止了移动的状态,则移动构件35落座的盖然性高。
如果是阀体30向闭阀方向移动中的状态,则移动构件35的下游侧燃压比上游侧燃压高出规定以上、移动构件35落座的盖然性高。但是,在较短地设置开阀期间、减少从喷孔23a的喷射量的情况等时,阀体30未移动到全升程位置,作为从开阀动作切换为闭阀动作的喷射而有时实施部分升程喷射。该情况下,在刚切换成闭阀动作之后移动构件35离座的盖然性高。但是,在之后的即将闭阀之前的期间,移动构件35的下游侧燃压比上游侧燃压高出规定以上、移动构件35落座的盖然性高。
也就是说,在阀体30的开阀动作中移动构件35未必始终开阀,在阀体30向开阀方向移动的上升期间中的至少刚开阀之后的期间,移动构件35处于落座。此外,在阀体30的闭阀动作中移动构件35未必始终落座,在阀体30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,移动构件35处于落座。因此,在刚开阀之后的期间及即将闭阀之前的期间,移动构件35落座,燃料的全量在副节流流通路38中流通,因此,相比于移动构件35离座的期间,可动流通路F20中的节流程度更大。
接下来,参照图4~图6来说明可动构造体M移动时产生的压力。
在本实施方式中,节流流通路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节流流通路F22的通路面积小。因此,流通路F以锐孔32a及滑动流通路F27s为界限而被区分为上游侧区域与下游侧区域。
上游侧区域相对于锐孔32a是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。由此,可动流通路F20中的流通路F21、F24s、F25s、F26s、F28s、以及上游通路F10为上游侧区域。下游侧区域相对于锐孔32a,是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。由此,可动流通路F20中的流通路F23及下游通路F30为下游侧区域。
也就是说,若在节流流通路F22中流动燃料,则由于可动流通路F20中流动的燃料的流量被锐孔32a节流,因此上游侧区域的燃料压力即上游燃压PH与下游侧区域的燃料压力即下游燃压PL之间产生压力差(参照图4)。因此,在阀体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、以及阀体30被保持于全升程位置时,在节流流通路F22中流动燃料而产生上述压力差。
并且,阀体30的开阀所产生的上述压力差并不是与从开阀切换为闭阀同时变没,而是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切换为开阀,则在进行了该切换的时刻立刻产生上述压力差。
在可动构造体M向开阀方向移动的过程中,上游侧区域的燃料被可动构造体M按压而被压缩,因此上游燃压PH上升。另一方面,被可动构造体M按压的上游侧区域的燃料一边被锐孔32a节流一边被向下游侧区域压出,下游燃压PL变得比上游燃压PH低。在开阀动作时,在节流流通路F22中向喷孔侧流动燃料。
在可动构造体M向闭阀方向移动的过程中,下游侧区域的燃料被可动构造体M按压而被压缩,因此下游燃压PL上升。另一方面,被可动构造体M按压的下游侧区域的燃料一边被锐孔32a节流一边被向上游侧区域压出,因此,上游燃压PH变得比下游燃压PL低。在闭阀动作时,在节流流通路F22中向喷孔相反侧流动燃料。
在此,参照图5来说明覆盖体90与燃料压力之间的关系。在覆盖体90的位于喷孔相反侧的覆盖上室S1中,由于该覆盖上室S1被包含于上游侧区域,因此产生与上游燃压PH对应的上室向下燃压PHa及上室向上燃压PHb。上室向下燃压PHa是将覆盖体90朝喷孔侧向下按压的压力,被施加于覆盖外侧部91及覆盖内侧部92的双方。例如,覆盖上表面90b被向下按压。另一方面,上室向上燃压PHb是将第2固定铁芯51朝喷孔相反侧向上按压的压力,被施加于第2内侧部52。例如,第2内侧下表面52a被向上按压。
在覆盖体90的位于喷孔侧的覆盖下室S2,由于该覆盖下室S2被包含于下游侧区域,因此产生与下游燃压PL对应的下室向下燃压PLa及下室向上燃压PLb。下室向上燃压PLb是将覆盖体90朝喷孔相反侧向上按压的压力,在覆盖下室S2中被施加于覆盖外侧部91及覆盖内侧部92的双方。例如,覆盖下表面90c被向上按压。另一方面,下室向下燃压PLa是将躯体主体部21朝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,在覆盖体90的喷孔侧及喷孔相反侧分别产生了燃压PHa、PHb、PLa、PLb的情况下,上室向下燃压PHa与下室向上燃压PLb经由覆盖体90而相互抵消。同样,上室向上燃压PHb与下室向下燃压PLa经由第2固定铁芯51及躯体主体部21而相互抵消。因此,在覆盖上室S1及覆盖下室S2中,抑制了在第2固定铁芯51与躯体主体部21上下分离的朝向上作用压力。
例如,与本实施方式相反,在设有覆盖上室S1而未设有覆盖下室S2的构成中,将上室向下燃压PHa抵消的压力未被施加于覆盖体90,将上室向上燃压PHb抵消的压力未被施加于躯体主体部21。因而,上室向下燃压PHa在整个覆盖体90中将躯体主体部21朝喷孔侧向下按压,上室向上燃压PHb将第2固定铁芯51朝喷孔相反侧向上按压。该情况下,这些燃压PHa、PHb以使第2固定铁芯51与躯体主体部21分离的方式作用,对于适当地保持固定边界部Q处的第2固定铁芯51与躯体主体部21的接合状态而言是不优选的。与此相对,在本实施方式中,如上述那样,在覆盖上室S1及覆盖下室S2中产生的燃压PHa、PHb、PLa、PLb抵消,因此,对于适当地保持固定边界部Q处的第2固定铁芯51与躯体主体部21的接合状态而言是优选的。
接下来,说明覆盖上室S1的功能。如上述那样,可动构造体M向闭阀方向移动的过程中,燃料经过节流流通路F22从覆盖下室S2等流通路F31向覆盖上室S1流入。该情况下,在流通路F26s中,由于在覆盖上室S1的上游侧存在有流通路F24s、F25s等原因,因此从覆盖上室S1向流通路F21等主通路、流通路F13等上游通路F10不易流入燃料。换言之,为了从覆盖上室S1向主通路、上游通路F10流出燃料,需要抵抗由弹性构件SP1产生的闭阀力、在轴线方向上使可动铁芯41的可动下表面41b接近覆盖体90的覆盖上表面90b。这样,覆盖上室S1在可动构造体M向闭阀方向移动时,通过发挥阻尼功能而对可动构造体M作用制动力。因而,抑制了闭阀时阀体30冲击落座面23s,不易成为违反本意的喷射状态。
以下,对燃料喷射阀1的制造方法进行说明。在此,主要说明制造了各部件后的组装步骤。
首先,将支撑构件24安装于喷嘴躯体20的躯体主体部21。在此,在躯体主体部21的内侧插入支撑构件24,通过焊接等将这些躯体主体部21和支撑构件24固定。
接下来,在躯体主体部21安装覆盖体90。在此,向覆盖构件93的内侧插入对置构件94,通过焊接等将这些覆盖构件93和对置构件94固定,从而预先制造覆盖体90。然后,将覆盖体90插入到躯体主体部21的内部。该情况下,在覆盖体90中,进入躯体主体部21内的部分的轴向长度尺寸和从躯体主体部21突出的部分的轴向长度尺寸大致相同。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。
然后,将可动构造体M安装于喷嘴躯体20。可动构造体M是通过组装可动铁芯41、连结构件31、阀体30、锐孔构件32、滑动构件33、移动构件35及按压用弹性构件SP2而预先制造出的。在此,将阀体30向喷嘴部22的内部插入、并向覆盖体90的内侧插入滑动构件33,由此将可动构造体M安装于喷嘴躯体20。
接着,将固定铁芯50、51及非磁性构件60安装于喷嘴躯体20。在此,对非磁性构件60安装固定铁芯50、51,通过焊接等将该非磁性构件60与固定铁芯50、51固定,由此预先制造出铁芯单元。然后,通过将该铁芯单元安装于喷嘴躯体20,从而将第2固定铁芯51安装于躯体主体部21及覆盖体90。该情况下,使覆盖体90的端部进入到第2固定铁芯51的内侧、并使第2固定铁芯51的第2下表面51a与躯体主体部21的主体外侧上表面21b重叠。由此,在第2固定铁芯51与躯体主体部21之间存在固定边界部Q。
之后,在固定边界部Q的整周上,通过使用焊接用工具从外周侧进行焊接作业而形成焊接部96。该情况下,随着焊接而产生的熔渣、金属粒等溅射物可能会经过固定边界部Q飞溅到第2固定铁芯51或躯体主体部21的内部空间。与此相对,覆盖体90将固定边界部Q从内周侧覆盖,因此,即使随着焊接产生了溅射物,也会是溅射物被覆盖体90挡着而不再飞向其内周侧。因而,能够通过覆盖体90防止溅射物从固定边界部Q飞到内周侧。
该焊接以焊接部96越过固定边界部Q而到达覆盖体90的方式进行。在此,对于在为了焊接而施加了热时需要以什么温度以多长时间施加热才能使焊接部96越过固定边界部Q而到达覆盖体90,预先进行试验。然后,基于该试验结果,设定焊接时施加的热的温度、施加热的持续时间。由此,能够抑制焊接部96到达不了覆盖体90的情况。
在形成了焊接部96之后,将线圈70、磁轭75等安装于第1固定铁芯50等,将它们一并收容于外壳10中,这样就完成了燃料喷射阀1。
接下来,对以上说明的燃料喷射阀1所具备的更详细的构成进行说明。
可动铁芯41是可动构造体M之中具有可动内侧上表面42a(第1吸引面)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之中与可动铁芯41相比轴向更长的形状的部分称作长轴构件。在本实施方式中,阀体30及连结构件31相当于长轴构件。可动铁芯41的材质与长轴构件的材质不同。
具体地说,长轴构件的纵弹性系数比可动铁芯41的纵弹性系数大。此外,长轴构件的硬度比可动铁芯41的硬度高。此外,长轴构件与可动铁芯41相比比重小。此外,可动铁芯41与长轴构件相比磁性强,磁通容易穿过。此外,长轴构件与可动铁芯41相比耐摩耗性强,不易摩耗。
上述的纵弹性系数的不同能够通过拉伸试验来确认。例如,针对可动铁芯41、阀体30及连结构件31的每个,进行赋予拉伸负载而使其断裂的拉伸试验,该断裂的过程中得到的应力变形特性线在弹性区域的斜率表示纵弹性系数。在上述拉伸试验中,可以是,将可动铁芯41、阀体30及连结构件31分别切削加工成规定的样本形状,对该样本品赋予拉伸负载。或者也可以是,不进行上述切削加工,而直接对可动铁芯41、阀体30及连结构件31分别赋予拉伸负载。此外,对规定量n的样本品,通过拉伸试验来计测纵弹性系数,在将其平均值设为μ、将标准偏差设为σ的情况下,关于规定量n之中的μ±σ的范围内包含的全部纵弹性系数,长轴构件的纵弹性系数比可动铁芯41的纵弹性系数大。
接下来,对本实施方式采用的构成带来的作用及效果进行说明。
可动铁芯41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)及可动外侧上表面43a(第2吸引面)的带阶差形状。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、将磁通的朝向不同的2个吸引面在轴向上设置于相同位置的可动铁芯,能够提高磁吸引力。关于其理由,以下使用图6及图7进行说明。
图6及图7示出了在铁心70y卷绕有线圈主体70x的试样。若对线圈主体70x流入电流,则磁通如图6中的点线所示那样分布,磁场如图7中的点线所示那样分布。在铁心70y的轴向上的中央部分W,如图7所示那样多个磁场重叠的数量较多,因此磁场强度变高。这意味着,由燃料喷射阀1所具备的线圈70产生的磁场强度在轴向上的线圈70的中央部分W处最高。
鉴于该点,在本实施方式中,在轴向上使第1吸引面比第2吸引面更接近线圈70侧地配置,因此,第1吸引面与磁场强度高的中央部分W接近地配置。因此,相比于第1吸引面与第2吸引面在轴向上设置于相同位置的可动铁芯,能够提高磁吸引力。
另外,若这样将可动铁芯41形成为带阶差形状,则可动铁芯41大型化,因此可动构造体M的质量变大。作为其结果,在使可动构造体M进行闭阀动作而使阀体30落座到落座面23s时,容易产生阀体30反复进行与落座面23s碰撞并反弹的动作这样的冲击现象。针对该现象,在本实施方式中,将阀体30(长轴构件)及连结构件31(长轴构件)的纵弹性系数设定得比可动铁芯41的纵弹性系数大。据此,相比于与本实施方式相反地、在可动铁芯41和长轴构件中将纵弹性系数设为相同的情况,能够减少冲击。关于其理由,以下使用图8及图9进行说明。
图8是针对可动构造体M冲击时的振动的举动示出了数值解析所使用的模型。图8中的数式所示的f表示固有频率,λ表示无维常量,L表示振动方向长度,E表示纵弹性系数。图9示出了由上述模型得到的振动波形,图9中的纵轴表示振动强度,横轴表示经过时间。在图9上段所示的固有频率大的模型的情况下,相比于下段所示的固有频率小的模型的情况,振动的衰减所需的时间短。因此,增大可动构造体M的固有频率对于冲击减少是有效的。并且,如图8中的数式所示,振动方向长度L越长则固有频率f越小,而另一方面,纵弹性系数E越大则固有频率f越大。因此,针对可动构造体M之中轴向长度较长的部分较大地设定纵弹性系数E,对于增大可动构造体M的固有频率f是有效的。
鉴于该点,在本实施方式中,对于与可动铁芯41相比轴向较长的形状的长轴构件,与可动铁芯41相比更大地设定了纵弹性系数E。因此,由于能够增大可动构造体M的固有频率f,因此能够缩短冲击振动的衰减所需的时间。由此,通过将可动铁芯41设为带阶差形状,从而能够实现磁吸引力提高和冲击减少的兼顾。并且,关于形成第1吸引面及第2吸引面的可动铁芯41,能够不受较大地设定纵弹性系数E这样的制约而采用磁通容易穿过的强磁性体,因此能够实现磁力提高和冲击抑制的兼顾。
而且,根据本实施方式,螺旋弹簧即弹性构件SP1的整体在轴向上比第1吸引面靠喷孔23a的相反侧。在此,在与本实施方式相反地、弹性构件SP1的一部分在轴向上比第1吸引面靠喷孔23a侧的情况下,通电所产生的磁通可能会从第1吸引面的气隙旁通而流向弹性构件SP1。并且,螺旋弹簧为非对称的形状,因此,在第1吸引面的圆周方向上产生吸引力存在差异,因此,将可动铁芯41维持于全升程位置的力变弱。作为其结果,可动构造体M的闭阀速度变快,导致冲击被促进。与此相对,在本实施方式中,弹性构件SP1的整体比第1吸引面靠喷孔相反侧,因此,能够抑制上述旁通,能够促进磁吸引力的提高。
而且,根据本实施方式,固定边界部Q被覆盖体90从内周侧覆盖。因而,在制造燃料喷射阀1时,能够防止随着焊接作业而产生的溅射物从外周侧经由固定边界部Q飞溅到第2固定铁芯51、躯体主体部21的内部空间。该情况下,能够抑制由于溅射物存在于流通路F26s、F31等而导致燃料从喷孔23a的喷射无法适当地进行。由此,能够实现即使通过焊接将第2固定铁芯51与躯体主体部21接合也能够适当地喷射燃料的构成。
而且,根据本实施方式,弹性构件SP1与锐孔构件32抵接。这样,用可动构造体M之中硬度最低的可动铁芯41以外的部分与弹性构件SP1抵接,因此,能够减少弹性构件SP1抵接给可动构造体M带来的摩耗。作为其结果,能够降低由上述摩耗引起的弹性构件SP1的弹性变形量降低,能够抑制由于弹力降低引起的开阀速度的增大。由此,在随着可动构造体M的开阀动作而扩径部31a碰撞了限位器55时,能够抑制扩径部31a反复连续地碰撞限位器55的现象(冲击)。
而且,根据本实施方式,对磁回路的周围被气缸头3包围的直喷式燃料喷射阀1应用带阶差铁芯形状的可动铁芯41。据此,相比于吸引面在轴向为1处的可动铁芯,能够减少气缸头3所产生的涡流。这是因为能够通过更少的磁通量获得所希望的吸引力。由此,能够提高通过向线圈70供给的电气能量产生磁吸引力的能量效率。此外,若磁通量能够较少,则能够抑制可动铁芯41即将与固定铁芯50抵接时的吸引力上升量。由此,能够减少碰撞速度,所以能够抑制开阀冲击。
而且,根据本实施方式,进行开阀动作的可动构造体M之中的扩径部31a与限位器55抵接,在该抵接的状态下,在可动铁芯41与固定铁芯之间形成间隙。因此,避免了可动铁芯41与固定铁芯碰撞,所以能够抑制可动铁芯41因碰撞引起的损伤。
而且,根据本实施方式,非磁性构件60具有上倾斜面60a及下倾斜面60b。因此,向第1固定铁芯50及第2固定铁芯51组装非磁性构件60时,能够高精度地实现同轴上的组装。因此,在可动构造体M进行开闭动作时,能够使可动构造体M所受到的燃料的阻力在周向上均匀。由此,能够避免可动铁芯41倾斜地碰撞,因此能够促进冲击抑制。
(第2实施方式)
如图10所示,在本实施方式中,去除上述第1实施方式的锐孔构件32、移动构件35及按压用弹性构件SP2,而将连结构件31与阀体30一体地成形。
在上述第1实施方式中,连结构件31通过焊接而被固定于可动铁芯41。即,长轴构件与可动铁芯41成为一体而进行冲击。与此相对,在本实施方式中,可动铁芯41以能够相对于连结构件31及阀体30在轴向上进行相对移动的状态组装于长轴构件。在可动铁芯41的喷孔侧的面与躯体主体部21之间夹持有弹性构件SP3。弹性构件SP3对可动铁芯41向喷孔相反侧赋予弹力。由此,可动铁芯41被夹持在扩径部31a与弹性构件SP3之间。
在可动构造体M进行闭阀动作而阀体30刚与落座面23s抵接时,可动铁芯41就抵抗弹性构件SP3的弹力而向喷孔侧移动。即,包含阀体30的长轴构件能够在可动铁芯41进行了相对移动的状态下进行冲击。
在可动内侧部42,形成有将可动内侧上表面42a与第1固定铁芯50之间的间隙、和可动铁芯41的喷孔侧连通的连通孔42h。连通孔42h呈沿轴向贯通可动铁芯41的形状,在可动铁芯41的周向上以等间隔配置有多个。
在可动铁芯41的表面之中可动内侧上表面42a(第1吸引面)与可动外侧上表面43a(第2吸引面)相连的连接面41c,形成有沿轴向贯通可动铁芯41的贯通孔43h。贯通孔43h呈沿轴向贯通可动铁芯41的形状,在可动铁芯41的周向上以等间隔配置有多个。在图10所示的例子中,在可动铁芯41的周向上,贯通孔43h与连通孔42h配置于相同位置,但是可以配置于不同位置。此外,在图10所示的例子中,贯通孔43h形成于可动外侧部43,但也可以形成于可动内侧部42。
在可动铁芯41被向第1固定铁芯50吸引而可动构造体M进行开阀动作时,位于可动内侧上表面42a与第1固定铁芯50之间的间隙的燃料被从连通孔42h向喷孔侧压出。并且,位于第2固定铁芯51或者非磁性构件60与连接面41c之间的燃料被从贯通孔43h向喷孔侧压出。
在可动内侧部42之中的喷孔侧的面,形成有向喷孔相反侧凹陷的形状的凹部42i。即,可动铁芯41的喷孔侧的面形成有长轴构件侧比长轴构件侧的相反侧更向喷孔相反侧凹陷的形状的凹部42i。凹部形成于包含轴中心的范围,从轴向观察时呈圆形的形状。弹性构件SP3的端部位于凹部42i,凹部42i限制弹性构件SP3沿径向移动。
在此,如上述那样从可动内侧上表面42a进入的磁通改变180度朝向之后从可动外侧上表面43a出去,由此,在可动铁芯41的内部磁通进行U形转向(即掉头)。然后,通过在可动铁芯41的喷孔侧的面形成有凹部42i,从而促进了磁通进行U形转向而改变朝向。换言之,可动铁芯41之中与进行U形转向的磁通路线无关的部分通过凹部42i而被除去,因此,提高了磁通流动的效率。其中,凹部42i的大小被设定成在包含第1固定铁芯50、第2固定铁芯51及可动铁芯41的磁回路整体中沿着可动铁芯41的凹部42i的部分不成为磁节流的程度。
此外,在与连接面41c对置的位置配置有非磁性构件60。换言之,以使在轴向上连接面41c所存在的范围的至少一部分与在轴向上非磁性构件60的内周面所存在的范围的至少一部分重复的方式配置了非磁性构件60。
此外,可动铁芯41的最外径尺寸比线圈70的内径尺寸大。换言之,可动铁芯41的外周面即可动外侧部43的外周面43i比线圈70的圆筒内周面70i靠径向外侧。此外,可动外侧上表面43a的一部分比线圈70的圆筒内周面70i靠径向外侧。
此外,线圈70的轴向长度L1比可动铁芯41的轴向长度短。所谓可动铁芯41的轴向长度是指,轴向上的从可动内侧部42的上表面起至可动外侧部43的下表面为止的距离。而且,在本实施方式中,线圈70的轴向长度L1比可动内侧部42的轴向长度短。
向线圈70的通电由电子控制装置(ECU10e)来控制。燃料喷射阀1及ECU10e提供燃料喷射系统,ECU10e提供燃料喷射控制装置。ECU10e具备升压电路11e、波形取得部12e、脉动检测部13e及推测部14e。而且,ECU10e具备作为运算处理装置发挥功能的处理器及作为存储装置的存储器。处理器根据存储器中存储的程序执行各种运算处理。
通过ECU10e控制向线圈70的通电时间,从而控制阀体30的开阀时间,控制1次的开阀所喷射的量(燃料喷射量)。将通电时间之中如阀体30到达全升程位置前使通电断开这样短的时间区域称作部分升程喷射区域,该情况下能够进行微少量的喷射。另外,将通电时间之中到达全升程位置以后使通电断开的时间区域称作全升程喷射区域。
ECU10e具备在部分升程喷射区域进行喷射控制的部分升程控制部(PL控制部15e)、以及在全升程喷射区域进行喷射控制的全升程控制部(FL控制部16e)。ECU10e根据所要求的燃料喷射量及向燃料喷射阀1供给的燃料压力,切换由哪个控制部来进行喷射控制而控制通电时间。而且,ECU10e具备以在1燃烧周期中执行多次喷射的方式控制向线圈70的通电的多级控制部17e。
升压电路11e对搭载于车辆的电池的电压进行升压而生成升压电压。ECU10e进行通电控制而使得:在向线圈70的通电开始起至电流上升到规定值为止的期间,向线圈70施加升压电压,然后,在至通电结束为止的期间,向线圈70施加电池电压。
波形取得部12e检测向线圈70流动的电流(线圈电流)或者电压(线圈电压),并且,取得表示该检测值的时间变化的检测波形。其中,在随着可动构造体M的开闭动作而可动铁芯41移动的过程中,在线圈70产生感应电流。并且,在开闭动作结束、可动铁芯41停止了移动的定时,感应电流产生变化,因此在检测波形中出现脉动。
因此,闭阀动作结束而喷射结束的定时或者闭阀动作开始的定时与检测波形中出现脉动的定时之间的相关性高。此外,开阀动作开始而喷射开始的定时或者开阀动作结束而到达全升程位置的定时与检测波形中出现脉动的定时之间相关性高。
脉动检测部13e检测这样的脉动在检测波形中出现的定时,推测部14e基于检测到的出现定时,推测喷射开始或者喷射结束的定时。例如,将脉动出现定时与喷射开始或者喷射结束的定时之间的相关性预先存储于ECU10e。并且,推测部14e根据由脉动检测部13e检测到的定时与上述相关性之间的对应关系,推测喷射开始或者喷射结束的定时。进而,推测部14e基于喷射开始的定时及喷射结束的定时的至少一方,推测1次开阀动作所喷射的燃料的量。
如以上那样,根据本实施方式,将可动铁芯41之中以包含第1吸引面的方式沿移动方向(轴向)延伸的部分设为可动内侧部42,在可动内侧部42之中的喷孔侧的面,形成向喷孔相反侧凹陷的形状的凹部42i。因此,在可动铁芯41的内部磁通容易进行U形转向,能够提高磁通流动的效率。由此,能够与效率提高相应地减小吸引面,能够实现可动铁芯41的轻型化,而且,能够与通过凹部42i而被去除掉的量相应地使可动铁芯41轻型化,因此能够促进可动构造体M的冲击抑制。
而且,根据本实施方式,可动铁芯41以能够相对于长轴构件沿移动方向(轴向)相对移动的状态组装于长轴构件。因此,在进行闭阀动作的可动构造体M抵接于落座面23s时,可动铁芯41相对于阀体30向喷孔侧进行相对移动,因此能够减少振动系统的质量,能够抑制阀体30的冲击。此外,进行开阀动作的可动构造体M抵接于第1固定铁芯50时,阀体30相对于可动铁芯41向喷孔相反侧进行进行相对移动,因此能够减少振动系统的质量,能够抑制可动铁芯41的冲击。
而且,根据本实施方式,在可动铁芯41与长轴构件以能够相对移动的状态而构成的情况下,能够配置成在非动作状态下在可动铁芯41与长轴构件之间在动作方向上确保恒定的距离。由此,能够抑制在闭阀后可动铁芯41进行了相对运动后再次碰撞长轴构件而导致再开阀的情况。
而且,根据本实施方式,对具备带阶差形状的可动铁芯41的燃料喷射阀1,应用具备波形取得部12e、脉动检测部13e、推测部14e的燃料喷射系统。波形取得部12e取得表示线圈70中流动的电流或者电压的时间变化的检测波形。脉动检测部13e检测随着可动构造体M将喷孔23a开闭而在检测波形中出现脉动的定时。推测部14e基于由脉动检测部13e检测到的定时,推测从喷孔23a的燃料的喷射开始或者喷射结束的定时。在带阶差形状的可动铁芯41的情况下,随着可动铁芯41的移动,磁通的流入、流出的双方的吸引面间隙同时变化,因此所产生的磁通变化变多,所以上述脉动大幅地出现。由此,根据对带阶差形状的可动铁芯41应用开闭定时推测装置的本实施方式,能够提高开闭定时的推测精度。
在此,在如本实施方式那样采用带阶差形状的可动铁芯41的情况下,位于第1吸引面与第2吸引面相连的连接面41c与固定铁芯之间的燃料的流动性变差。这是因为,位于此处的燃料如果在闭阀动作时没能通过第1吸引面及第2吸引面的话,那么燃料就无法向连接面41c的外侧流出,如果在开阀动作时没能通过第1吸引面及第2吸引面的话,那么燃料就无法从连接面41c的外侧流入。在可动铁芯41在流动性这么差的燃料中移动的情况下,可动铁芯41的表征上的质量增大,作为其结果,导致可动构造体M的冲击被促进。
在鉴于该点的在本实施方式中,在可动铁芯41的表面之中第1吸引面与第2吸引面相连的连接面41c,形成有沿移动方向贯通可动铁芯41的贯通孔43h。因此,能够提高上述的燃料的流动性,能够抑制可动铁芯41的表征上的质量增大,因此能够实现可动构造体M的冲击抑制。
在此,在如本实施方式那样采用带阶差形状的可动铁芯41的情况下,由于在轴向上不同的位置存在有2个吸引面,因而磁回路内的磁阻变大。由此,向线圈70的通电开始起至阀体30开始开阀动作为止的响应时间变长,并且,随着可动铁芯41的移动而产生的磁阻变化也变大。因此,在可动铁芯41即将到达全升程位置时吸引力急剧上升,因此导致冲击被促进。
在鉴于该点的在本实施方式中,在通电开始起的初期期间,向线圈70施加由升压电路11e升压的升压电压,因此,能够减小即将到达全升程位置时的磁阻与开阀开始时的磁阻之差,能够减小随着可动铁芯41的移动而产生的磁阻变化。由此,能够抑制在即将到达全升程位置时吸引力急剧上升,能够实现可动构造体M的冲击抑制。
在此,在吸引力的上升速度迟缓的情况下,吸引力上升的时间在通电时间中所占比例变大。特别是在执行部分升程喷射区域中的喷射控制的情况下,吸引力上升时间所占的上述比例变大,因此,相对于通电时间的偏差而言的喷射量的偏差变大。在鉴于该点的在本实施方式中,对具备带阶差形状的可动铁芯41的燃料喷射阀1应用部分升程喷射区域中的喷射控制。据此,可动铁芯41为带阶差形状而磁效率良好,因此,能够加快吸引力的上升速度,所以能够减小吸引力上升时间所占的上述比例,能够抑制喷射量的偏差。
此外,在未到达全升程而开始闭阀的部分升程区域中,能够缩短可动构造体M的至落座为止的助跑期间。由此,通过对本发明的构造灵活运用部分升程而抑制了作为课题的闭阀冲击。此外,部分升程中,不会与固定铁芯50抵接,因此能够根本性地解决开阀冲击,对于本发明的构造的冲击的课题是有效的。
在此,在执行多级喷射的情况下,喷射间的间隔变短,因此,要求在喷射结束后磁回路的残留磁迅速地消散。并且,在如本实施方式那样采用带阶差形状的可动铁芯41的情况下,能够使残留磁迅速消散,因此,能够抑制相对于通电时间的喷射量受到残留磁的影响而变化。此外,通过进行多级喷射而能够较小地设定每1次喷射的喷射量。由此,能够以更高频度使用部分升程区域,所以能够抑制因开阀冲击引起的喷射量偏差。
在此,线圈70所产生的磁场强度在轴向上的线圈70的中央部分W处最高,对此之前使用图7已进行了描述,在径向上也是在线圈70的中央部分磁场强度最高。在鉴于该点的在本实施方式中,第2吸引面的至少一部分比线圈70的圆筒内周面70i靠径向外侧。因此,相比于第2吸引面的整体比圆筒内周面70i靠径向内侧的情况,在轴方向上的线圈70的中央部分,接近地配置有第2吸引面,因此能够提高磁吸引力。此外,这样,能够与提高磁吸引力相应地实现可动铁芯41的小型化及轻型化,因此能够促进冲击抑制。
而且,根据本实施方式,在可动铁芯41的表面之中与第1吸引面与第2吸引面相连的连接面41c对置的位置,配置有非磁性构件60。据此,能够抑制从第1吸引面及第2吸引面的一方向可动铁芯41进入的磁通从另一方旁通而向固定铁芯进入这样的磁通短路。由此,能够提高磁吸引力,与此相应地能够实现可动铁芯41的小型化及轻型化,能够促进冲击抑制。
(其他实施方式)
以上,对本发明的多个实施方式进行了说明,但是本发明不限定解释为上述实施方式,能够在不脱离本发明的要旨的范围内应用于各种实施方式及组合。
在上述各实施方式中,将长轴构件的纵弹性系数比可动铁芯41的纵弹性系数更大地设定,但是,也可以将长轴构件的纵弹性系数比可动铁芯41的纵弹性系数更小地设定,也可以将彼此的纵弹性系数设定为相同。
在上述第1实施方式中,将与可动铁芯41相比纵弹性系数设定得更大的长轴构件,设为连结构件31及阀体30。与此相对,可以将除了连结构件31之外的阀体30的部分作为长轴构件而设定纵弹性系数,也可以将除了阀体30之外的连结构件31的部分作为长轴构件而设定纵弹性系数。此外,可以将阀体30的纵弹性系数设定成比连结构件31的纵弹性系数大,也可以相反地设定。
图10所示的贯通孔43h呈与轴向平行地延伸的形状,但是也可以是相对于轴向倾斜延伸的形状。此外,也可以是,在上述各实施方式的非磁性构件60中采用具有磁性的金属材料,以成为磁节流的方式较小地设定截面积。
在上述各实施方式中,将喷嘴躯体20的落座面23s及阀体30的坐面30s设为平坦形状。与此相对,也可以将落座面23s及坐面30s的至少一方设为球面或者截面圆弧形状。据此,坐面30s从落座面23s受到的面压减少,因此,能够减少阀体30落座于落座面23s时的阀体30的弹性变形量,能够减少可动构造体M的冲击。
在上述各实施方式中,优选为,对喷嘴躯体20的落座面23s及阀体30的坐面30s的至少一方,涂覆与喷嘴躯体20及阀体30相比为高硬度的硬质膜。作为硬质膜的具体例,能够举出由烃或碳的同素体构成的非晶(非晶体)的纳米级薄膜。据此,能够针对落座面23s与坐面30s的摩擦提高润滑性,因此能够减少可动构造体M的冲击。
上述各实施方式中,对点火着火式的汽油发动机应用本发明,对由燃料喷射阀1喷射的燃料应用汽油。与此相对,也可以应用于与汽油相比能量密度低的燃料、例如乙醇、甲醇等生物燃料。在喷射能量密度低的燃料的情况下,为了获得与汽油同等的燃烧能量而必须加大喷射量,因此,不得不加大阀体30的升程量,作为其结果,可能导致产生可动构造体M的冲击。但是,根据前述的具备冲击减少的构成的本发明,能够发挥冲击抑制的效果,因此,在以能量密度低的燃料为对象的情况下能够良好地发挥上述效果。
上述第1实施方式中,构成覆盖部的覆盖构件93及构成导向部的对置构件94由与躯体主体部21独立的单独构件形成,但是也可以是覆盖部及导向部由躯体主体部21的一部分来形成。
也可以是,关于上述各实施方式的可动铁芯41,可动外侧上表面43a不是配置于比可动内侧上表面42a靠喷孔侧,而是配置于喷孔相反侧。
上述各实施方式中,设置了覆盖上室S1,但是也可以将该覆盖上室S1取消。例如,在上述第1实施方式中,也可以是,覆盖体90的覆盖上表面90b和第2固定铁芯51的第2下表面51a重叠,覆盖体90的覆盖下表面90c和躯体主体部21的上端面重叠。
上述第1实施方式中,在躯体主体部21及第2固定铁芯51设置有收容覆盖体90的主体切缺部N21及第2切缺部N51,但是也可以不设置这些切缺部N21、N51。
上述第1实施方式中,覆盖构件93、对置构件94及躯体主体部21的双方由非磁性体形成,但是这些覆盖构件93或对置构件94、躯体主体部21也可以由磁性体形成,而不是非磁性体。但是,覆盖构件93及躯体主体部21中的一方优选由与可动铁芯41、第2固定铁芯51相比磁性低的非磁性体等形成。
上述第1实施方式中,覆盖体90由覆盖构件93及对置构件94这2个构件构成,但是也可以是仅由覆盖构件93构成覆盖体90。
上述各实施方式中设成了在可动构造体M向闭阀方向移动的情况下覆盖上室S1发挥阻尼功能的构成,但是也可以设为覆盖上室S1不发挥阻尼功能的构成。例如,关于滑动构件33的滑动面33a,设为不是使其周向整体在对置构件94上滑动、而是在周向上局部地在对置构件94上滑动的构成。
上述各实施方式中,固定边界部Q的整体被包含于焊接部96,但是在焊接部96中只要至少包含固定边界部Q的径向外侧的端部即可。该构成中,焊接部96中包含有躯体主体部21的一部分及第2固定铁芯51的一部分,而不包含覆盖构件93。即,焊接部96未将覆盖构件93固定于躯体主体部21及第2固定铁芯51。
在上述第1实施方式的覆盖体90中,覆盖构件93及对置构件94的双方由非磁性体形成,但对置构件94也可以由磁性体形成。
上述各实施方式中,关于固定边界部Q,随着焊接而形成了焊接部96,但是也可以不形成焊接部96。即,第2固定铁芯51与躯体主体部21也可以不被焊接。
上述各实施方式中,限位器55中比第1固定铁芯50更向喷孔侧突出的部分成为用于在固定铁芯50、51与可动铁芯41之间确保间隙的凸部,但是凸部也可以设置于可动构造体M。例如,如图11所示,在可动构造体M中设为连结构件31比可动铁芯41更向喷孔相反侧突出、该突出部分成为凸部的构成。该构成中,限位器55不比第1固定铁芯50更向喷孔侧突出。因而,在通过连结构件31与限位器55抵接而限制了可动构造体M的移动的情况下,固定铁芯50、51与可动铁芯41之间间隙可确保与连结构件31从可动铁芯41突出的长度相当的量。
在上述各实施方式中,将第1吸引面与固定铁芯之间的间隙、以及第2吸引面与固定铁芯之间的间隙,可以设定为相同大小,也可以设定为不同大小。在设定为不同大小的情况下,优选为,第1吸引面及第2吸引面之中穿过的磁通的量较少的一方的吸引面比另一方的吸引面更大地设置间隙。以下说明其理由。
在固定铁芯与吸引面之间以薄膜状充满了燃料的状态下,由于联结(linking)作用,导致吸引面不易从固定铁芯拉开剥离。并且,固定铁芯与吸引面之间的间隙越小则联结作用越大,导致对通电断开的闭阀动作开始的响应性变差。但是,若为了实现联结作用减少而增大间隙,则反而导致吸引力变小。鉴于该点,关于磁通量少的一方的吸引面,即使减少间隙,对于吸引力提高也无较大助益,因此,加大间隙来期待联结作用减少更有效。
如以上那样,优选为,使第1吸引面及第2吸引面中的磁通量少的一方的吸引面与另一方的吸引面相比更大地设置间隙。另外,在上述各实施方式的例子中,从位于径向外侧的吸引面(第2吸引面)穿过的磁通量比从位于径向内侧的吸引面(第1吸引面)穿过的磁通量少。由此,将第2吸引面的间隙设定成比第1吸引面的间隙大。
具有马氏体组织的金属与具有奥氏体组织的金属相比,纵弹性系数容易变大。鉴于该点,优选为,将具有马氏体组织的金属用于长轴构件,将具有奥氏体组织的金属用于可动铁芯41。据此,能够容易地实现将长轴构件的纵弹性系数设定得比可动铁芯41的纵弹性系数大。此外,优选对长轴构件及可动铁芯41采用不锈钢。例如,优选为,将马氏体系的不锈钢用于长轴构件,将奥氏体系的不锈钢用于可动铁芯41。
优选为,对长轴构件及可动铁芯41采用含有铬Cr的钢材、特别是含有铬的不锈钢。此外,优选为,对长轴构件采用与可动铁芯41所采用的钢材相比铬含有量少的钢材。据此,能够容易地实现将长轴构件的纵弹性系数设定得比可动铁芯41的纵弹性系数大。例如,优选为,将长轴构件的铬含有量设为不足16%,将可动铁芯41的铬含有量设为16%以上。更优选为,将长轴构件的铬含有量设为12%以上且不足16%。
优选为,将长轴构件设为与可动铁芯41相比为高硬度。据此,能够容易地实现将长轴构件的纵弹性系数设定得比可动铁芯41的纵弹性系数大。例如,优选为,将长轴构件的表面盈都设为维氏硬度600以上,将可动铁芯41的表面硬度设为不足维氏硬度600。
本发明基于实施例进行了说明,但是本发明不限于该实施例和构造。本发明也包含各种变形例和均等范围内的变形。此外,各种组合或方式、以及包括仅一个要素或更多更少的要素的其他组合和方式,也包含在本发明的范畴和思想范围内。

Claims (21)

1.一种燃料喷射阀,其中,具备:
线圈(70),通过通电而产生磁通;
固定铁芯(50、51),形成所述磁通的通路而产生磁力;以及
可动构造体(M),具备被所述磁力向所述固定铁芯吸引的第1吸引面(42a)及第2吸引面(43a),通过利用所述吸引进行移动来对喷射燃料的喷孔(23a)进行开闭;
所述第1吸引面及所述第2吸引面在所述可动构造体的移动方向上设置于相互不同的位置,
所述可动构造体具备:可动铁芯(41),具有所述第1吸引面及所述第2吸引面;和长轴构件(30,31),呈与所述可动铁芯相比在所述移动方向上更长的形状,
所述长轴构件的纵弹性系数比所述可动铁芯的纵弹性系数大。
2.如权利要求1所述的燃料喷射阀,
所述第2吸引面在所述移动方向上比所述第1吸引面更靠所述喷孔侧,并且在与所述移动方向垂直的方向上比所述第1吸引面更靠所述长轴构件的相反侧,
所述可动铁芯的所述喷孔侧的面形成有呈所述长轴构件侧比所述长轴构件侧的相反侧更向所述喷孔的相反侧凹陷的形状的凹部(42i)。
3.如权利要求1或者2所述的燃料喷射阀,
所述可动铁芯以能够相对于所述长轴构件在所述移动方向上进行相对移动的状态组装于所述长轴构件。
4.如权利要求1~3中任一项所述的燃料喷射阀,
在所述可动铁芯的表面之中所述第1吸引面与所述第2吸引面相连的连接面(41c),形成有沿所述移动方向贯通所述可动铁芯的贯通孔(43h)。
5.如权利要求1~4中任一项所述的燃料喷射阀,
具备对所述可动构造体向闭阀侧赋予弹力的螺旋弹簧(SP1),
所述第1吸引面在所述移动方向上比所述第2吸引面更靠所述喷孔的相反侧,
所述螺旋弹簧的整体在所述移动方向上比所述第1吸引面更靠所述喷孔的相反侧。
6.如权利要求1~5中任一项所述的燃料喷射阀,
所述第2吸引面在所述移动方向上比所述第1吸引面更靠所述喷孔侧,并且在与所述移动方向垂直的方向上比所述第1吸引面更靠所述长轴构件的相反侧,
所述线圈卷绕成圆筒形状,
所述第2吸引面的至少一部分比所述线圈的圆筒内周面更靠径向外侧。
7.如权利要求1~6中任一项所述的燃料喷射阀,
所述第1吸引面与所述第2吸引面的磁通的流入方向不同。
8.如权利要求1~7中任一项所述的燃料喷射阀,
具备与所述长轴构件抵接而对所述可动构造体向闭阀侧赋予弹力的螺旋弹簧(SP1),
所述长轴构件与所述可动铁芯相比为高硬度。
9.如权利要求1~8中任一项所述的燃料喷射阀,
所述燃料喷射阀插入至形成于内燃机的安装孔(4)并向所述内燃机的燃烧室(2)直接喷射燃料,
在所述燃料喷射阀中具备收容所述线圈的外壳(10),
所述外壳之中的收容所述线圈的区域的部分的整体由所述安装孔的内周面(4a)包围。
10.如权利要求1~9中任一项所述的燃料喷射阀,
在所述固定铁芯固定有通过与所述可动构造体抵接来限制所述可动构造体向喷孔相反侧移动的限位器(55),
在所述可动构造体抵接于所述限位器的状态下,在所述可动铁芯与所述固定铁芯之间形成有间隙。
11.如权利要求1~10中任一项所述的燃料喷射阀,
所述固定铁芯具有与所述第1吸引面对置的第1固定铁芯(50)、以及与所述第2吸引面对置的第2固定铁芯(51),
所述燃料喷射阀具备设置于所述第1固定铁芯与所述第2固定铁芯之间且磁性比所述固定铁芯弱的非磁性构件(60)。
12.如权利要求11所述的燃料喷射阀,
所述第1固定铁芯具有使与所述移动方向垂直的面倾斜的形状的第1倾斜面(50b),该第1倾斜面是与所述非磁性构件接合的面,
所述第2固定铁芯具有使与所述移动方向垂直的面倾斜的形状的第2倾斜面(51c),该第2倾斜面是与所述非磁性构件接合的面。
13.如权利要求11或12所述的燃料喷射阀,
所述非磁性构件配置于可动铁芯的表面之中与所述第1吸引面与所述第2吸引面相连的连接面(41c)对置的位置。
14.如权利要求1~13中任一项所述的燃料喷射阀,
所述线圈的所述移动方向上的长度比所述可动铁芯的所述移动方向上的长度短。
15.如权利要求1~14中任一项所述的燃料喷射阀,
具备形成有落座面(23s)的喷孔构件(23),所述长轴构件的坐面(30s)相对于所述落座面(23s)进行离座/落座,
所述落座面及所述坐面的至少一方呈球面形状或者截面圆弧形状。
16.如权利要求1~15中任一项所述的燃料喷射阀,
具备形成有落座面(23s)的喷孔构件(23),所述长轴构件的坐面(30s)相对于所述落座面(23s)进行离座/落座,
在所述落座面及所述坐面的至少一方涂覆有硬质膜。
17.如权利要求1~16中任一项所述的燃料喷射阀,
从所述喷孔喷射能量密度比汽油低的燃料。
18.一种燃料喷射系统,其中,具备:
权利要求1~17中任一项所述的燃料喷射阀;
波形取得部(12e),检测向所述线圈流入的电流或者电压,并且取得表示其检测值的时间变化的检测波形;
脉动检测部(13e),检测由于所述可动铁芯的移动停止而引起的脉动在所述检测波形中出现的定时;以及
推测部(14e),基于由所述脉动检测部检测到的定时,推测从所述喷孔的喷射开始或者喷射结束的定时。
19.一种燃料喷射系统,其中,具备:
权利要求1~17中任一项所述的燃料喷射阀;以及
升压电路(11e),对电池电压进行升压而生成升压电压,
至少在向所述线圈的通电开始起至电流上升到规定值为止的期间,对所述线圈施加所述升压电压。
20.一种燃料喷射系统,其中,具备:
权利要求1~17中任一项所述的燃料喷射阀;以及
部分升程控制部(15e),以在所述可动构造体到达全升程位置前将向所述线圈的通电断开的方式控制向所述线圈的通电时间。
21.一种燃料喷射系统,其中,具备:
权利要求1~17中任一项所述的燃料喷射阀;
多级控制部(17e),以在内燃机的1个燃烧周期中执行多次喷射的方式控制向所述线圈的通电。
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