DE112013000923T5

DE112013000923T5 - Kraftstoffeinspritzventil

Info

Publication number: DE112013000923T5
Application number: DE112013000923.4T
Authority: DE
Inventors: c/o Hitachi Automotive Systems Takaoku Atsushi; c/o Hitachi Automotive Systems Ehara Hideharu; c/o Hitachi Car Engineering Co Soma Masahiro; c/o Hitachi Automotive Systems L Namaizawa Yasuo
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2012-02-10
Filing date: 2013-01-16
Publication date: 2014-10-23
Also published as: JP5921240B2; US9765740B2; WO2013118542A1; US20140367498A1; JP2013164027A

Abstract

Es wird ein Kraftstoffeinspritzventil geschaffen, das Schwankungen der Hublänge durch Verringern der Verziehung während des Schweißens verringern kann und das folglich Schwankungen des Durchflusses des eingespritzten Kraftstoffs verringern kann. Das Kraftstoffeinspritzventil weist auf: eine Düse 101; ein festes Ventil 116, das in eine Spitze der Düse 101 eingepresst ist und das einen Kraftstoffeinspritzkanal 116A aufweist, von dem der Kraftstoff eingespritzt wird; und ein bewegliches Element 114, das dadurch, dass es an dem festen Ventil 116 anliegt, einen Kraftstoffabdichtabschnitt bildet und den Kraftstoffeinspritzkanal 116A öffnet und schließt. Das feste Ventil 116 und die Düse 101 sind wegen der Presspassung durch Schweißen an einer Stelle ohne einen Zwischenraum an ihrer Stelle befestigt. In einer Fortsetzung eines geschweißten Abschnitts, der durch Schweißen in dem festen Ventil 116 und in der Düse 101 gebildet ist, ist eine Rille 301 vorgesehen, die als ein Leerraum dient.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kraftstoffeinspritzventil, das in einer Brennkraftmaschine verwendet wird, und insbesondere auf ein Kraftstoffeinspritzventil, das in einer Zylindereinspritzungs-Kraftmaschine für ein Kraftfahrzeug verwendet wird.
Stand der Technik
Ein elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil, das in einer Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Zylinderkraftstoffeinspritzsystem, verwendet wird, muss einem Kraftmaschinenzylinder eine ausreichende Kraftstoffeinspritzmenge zuführen, um Vorschriften und Anforderungen für Emissionen und für die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu erfüllen. Zu dieser Zeit führen starke Schwankungen des Durchflusses für jede Einspritzung zu unterschiedlichen Verbrennungszuständen zwischen den Zylindern, was wiederum zu starker Kraftmaschinenschwingung und zu starker Kraftmaschinenschall führt und ferner die Erzeugung von unverbranntem Kohlenwasserstoff und Ruß in den Emissionen verursacht. In den letzten Jahren haben die Marktanforderungen für die Emissionssteuerung und für die ausgezeichnete Kraftstoffwirtschaftlichkeit zugenommen und wird eine weitere Verbesserung der Schwankungen des Durchflusses gefordert.
Als ein Grund für die Schwankungen des Durchflusses kann ein Einfluss einer Änderung eines Kraftstoffwegs, die durch Schwankungen der Hublänge eines beweglichen Elements verursacht wird, erwähnt werden. Die Hublänge des beweglichen Elements ist durch eine axiale Entfernung zwischen einem festen Kern und einem festen Ventil, die mit einer Düse verbunden sind, und durch eine Gesamtlänge des beweglichen Elements einschließlich eines beweglichen Kerns bestimmt. Das feste Ventil ist durch Laserschweißen mit der Düse verbunden. Falls sich das feste Ventil wegen einer Verziehung in der Zeit in einer axialen Richtung bewegt, wird eine Entfernung davon zu dem festen Kern geändert und wird die Hublänge ebenfalls geändert. Eine größere Änderung des Hubs erhöht die Schwankungen der Hublänge weiter.
Um das Obige zu behandeln, ist herkömmlich eine Struktur bekannt, in der in einem geschweißten Abschnitt ein Raum vorgesehen ist, um eine Spannungskonzentration in einem durch Schweißen durchschweißten Abschnitt zu mildern, um die Verziehung durch Schweißen zu verringern (siehe z. B. PTL 1).
Entgegenhaltungsliste
Patentliteratur

PTL 1: JP-A-2007-120375

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Falls wie in PTL 1 beschrieben in einem geschweißten Abschnitt der Raum vorgesehen ist, ist allerdings ein Durchschweißungsbetrag erforderlich, um den Raum zu füllen. Insbesondere im Fall des Laserschweißens ist eine noch stärkere Laserausgangsleistung erforderlich, da ein Strahl durch den Raum gestreut wird. Dies führt nicht nur zu einer Zunahme der Produktionskosten, sondern auch zu der großen Verziehung, da ein durch Schweißen aufgelöster Abschnitt erhöht wird und da dadurch ein Betrag der Schwindung erhöht wird.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kraftstoffeinspritzventil zu schaffen, das Schwankungen der Hublänge durch Verringern der Verziehung während des Schweißens verringern kann und das folglich Schwankungen des Durchflusses des eingespritzten Kraftstoffs verringern kann.
Lösung des Problems

(1) Zur Lösung der obigen Aufgabe enthält ein Kraftstoffeinspritzventil gemäß der Erfindung: eine Düse; ein festes Ventil, das in eine Spitze der Düse eingepresst ist und das einen Kraftstoffeinspritzkanal aufweist, von dem Kraftstoff eingespritzt wird; und ein bewegliches Element, das dadurch, dass es an dem festen Ventil anliegt, einen Kraftstoffabdichtabschnitt bildet und das den Kraftstoffeinspritzkanal öffnet und schließt. Das feste Ventil und die Düse sind durch Schweißen an einer Stelle ohne Zwischenraum wegen der Presspassung an ihrer Stelle befestigt, wobei das Kraftstoffeinspritzventil in der Fortsetzung eines geschweißten Abschnitts, der durch die Schweißung in dem festen Ventil und in der Düse gebildet ist, einen Leerraum enthält.
Wegen dieser Konfiguration können Schwankungen der Hublänge durch Verringern der Verziehung während des Schweißens verringert werden. Im Ergebnis können Schwankungen des Durchflusses des eingespritzten Kraftstoffs verringert werden.
(2) In dem Obigen (1) ist der geschweißte Abschnitt vorzugsweise eine Oberfläche am unteren Ende eines Presspassungsabschnitts in der Düse und in dem festen Ventil und ist der Leerraum durch eine Rille konfiguriert, die an einer Berührungsfläche zwischen einem Außenumfang des festen Ventils und einem Innenumfang der Düse in dem festen Ventil gebildet ist.
(3) In dem Obigen (2) reicht die Rille vorzugsweise bis zu einem oberen Ende des festen Ventils nach oben.
(4) In dem Obigen (1) ist der geschweißte Abschnitt vorzugsweise der Presspassungsabschnitt in der Düse und in dem festen Ventil, befindet er sich vorzugsweise an einer Stelle an dem Außenumfang der Düse und ist er mit einem durchschweißten Abschnitt in der Weise, dass er von der Düse zu dem festen Ventil durchschweißt ist, gebildet und ist der Leerraum vorzugsweise durch eine Rille konfiguriert, die in dem festen Ventil gebildet ist.
(5) In dem Obigen (4) reicht die Düse vorzugsweise bis zu dem oberen Ende des festen Ventils nach oben.
(6) In dem Obigen (2) oder (4) ist der Presspassungsabschnitt vorzugsweise in der Fortsetzung des durch die Schweißung durchschweißten Abschnitts vorgesehen.
(7) In dem Obigen (7) ist der Leerraum vorzugsweise die Rille, die in der Düse gebildet ist.

Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
In Übereinstimmung mit der Erfindung können die Schwankungen der Hublänge durch Verringern des Verziehens während des Schweißens verringert werden und können im Ergebnis die Schwankungen des Durchflusses des eingespritzten Kraftstoffs verringert werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Querschnittansicht zur Darstellung einer Gesamtkonfiguration eines Kraftstoffeinspritzventils in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung.
2 ist eine vergrößerte Querschnittansicht zur Darstellung der Konfiguration von Hauptkomponenten des Kraftstoffeinspritzventils in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der Erfindung.
3 ist eine vergrößerte Querschnittansicht zur Darstellung der Konfiguration von Hauptkomponenten eines geschweißten Abschnitts des Kraftstoffeinspritzventils in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der Erfindung.
4 ist eine erläuternde Ansicht einer Rille, die in dem geschweißten Abschnitt des Kraftstoffeinspritzventils in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der Erfindung vorgesehen ist.
5 ist eine erläuternde Ansicht eines Falls, in dem die Rille nicht vorgesehen ist, für eine vergleichende Erläuterung.
6 ist eine erläuternde Darstellung der Verformung einer Düse in dem geschweißten Abschnitt des Kraftstoffeinspritzventils in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der Erfindung.
7 ist eine erläuternde Ansicht der Verformung der Düse in dem geschweißten Abschnitt des Kraftstoffeinspritzventils in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der Erfindung.
8 ist eine Querschnittsansicht zur Darstellung einer zweiten Form der Rille, die in dem geschweißten Abschnitt des Kraftstoffeinspritzventils in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der Erfindung vorgesehen ist.
9 ist eine Querschnittsansicht zur Darstellung einer dritten Form der Rille, die in dem geschweißten Abschnitt des Kraftstoffeinspritzventils in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der Erfindung vorgesehen ist.
10 ist eine Querschnittsansicht zur Darstellung der dritten Form der Rille, die in dem geschweißten Abschnitt des Kraftstoffeinspritzventils in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der Erfindung vorgesehen ist.
11 ist eine Querschnittsansicht zur Darstellung einer vierten Form der Rille, die in dem geschweißten Abschnitt des Kraftstoffeinspritzventils in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der Erfindung vorgesehen ist.
12 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht zur Darstellung der Konfiguration der Hauptkomponenten des Kraftstoffeinspritzventils in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der Erfindung.
13 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht zur Darstellung der Konfiguration der Hauptkomponenten des Kraftstoffeinspritzventils in einem Vergleichsbeispiel.
14 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht zur Darstellung der Konfiguration der Hauptkomponenten in einem zweiten Konfigurationsbeispiel des Kraftstoffeinspritzventils in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der Erfindung.
15 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht zur Darstellung der Konfiguration der Hauptkomponenten in einem dritten Konfigurationsbeispiel des Kraftstoffeinspritzventils in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der Erfindung.
Beschreibung von Ausführungsformen
Im Folgenden wird unter Verwendung der 1 bis 10 eine Beschreibung einer Konfiguration eines Kraftstoffeinspritzventils in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung gegeben.
Zunächst wird unter Verwendung von 1 eine Gesamtkonfiguration des Kraftstoffeinspritzventils in Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform beschrieben. 1 ist eine Querschnittsansicht zur Darstellung der Gesamtkonfiguration des Kraftstoffeinspritzventils in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der Erfindung.
In dem oberen Abschnitt des festen Kerns 107 sind eine Hochdruckpumpe, die nicht gezeigt ist, zur Druckbeaufschlagung und zum Zuführen von Kraftstoff und ein Rohrleitungssystem zum Verbinden der Hochdruckpumpe und eines oberen Abschnitts eines festen Kerns 107 angeordnet. Der Kraftstoff, der von der Hochdruckpumpe zugeführt wird, wird in einem mit Druck beaufschlagten Zustand einer Durchgangsbohrung 107A zugeführt, die ein Kraftstoffweg in der Mitte des festen Kerns 107 ist. Der Kraftstoff wird über einen Kraftstoffweg, der in einem beweglichen Kern 102 vorgesehen ist, und über einen Kraftstoffweg, der in einer Führung 113 eines beweglichen Elements vorgesehen ist, dem Innenraum einer Düse 101 zugeführt.
An einer oberen Stirnfläche eines beweglichen Elements 114 ist eine Sitzoberfläche einer Feder 110 vorgesehen. Ein Einstellelement 54 liegt an einer oberen Stirnfläche der Feder 110, die sich auf einer gegenüberliegenden Seite des beweglichen Elements 114 befindet, an. Eine Triebkraft der Feder 110 auf das bewegliche Element 114 kann durch Drehen des Einstellelements 54 zum Ändern der Stärke, mit der die Feder 110 in einer axialen Richtung zusammengedrückt wird, geändert werden. Nach der Einstellung der Triebkraft wird das Einstellelement 54 an dem festen Kern 107 befestigt.
Das bewegliche Element 114 wird durch ein Führungselement 115 und durch die Führung 113 des beweglichen Elements in der Weise gehalten, dass es sich vertikal hin und her bewegen kann. In einem Zustand des geschlossenen Ventils, in dem eine elektromagnetische Spule 105 nicht mit Strom versorgt wird, liegt das bewegliche Element 114 durch die Triebkraft der Feder 110 an einem festen Ventil 116 an. Die Düse 101 weist eine zylindrische Form auf. Das feste Ventil 116 weist eine zylindrische Form mit einem Boden (eine Napfform) auf. Das feste Ventil 116 wird durch Schweißen befestigt, nachdem es in ein offenes Ende der Düse 101 eingepresst worden ist. An einer Spitze des festen Ventils 116 sind mehrere Kraftstoffeinspritzkanäle 116A gebildet. In dem Zustand des geschlossenen Ventils, in dem die elektromagnetische Spule 105 nicht mit Strom versorgt wird, liegt die Spitze des beweglichen Elements 114 an dem Kraftstoffeinspritzkanal 116A an und schließ ihn und sperrt dadurch eine Strömung des von der Hochdruckpumpe zugeführten Kraftstoffs.
Die elektromagnetische Spule 105 ist an einem Außenumfang des festen Kerns 107 angeordnet und ist mit einem torusförmigen Magnetweg, der durch einen Pfeil MP bezeichnet ist, durch ein Gehäuse 103, durch die Düse 101 und durch den beweglichen Kern 102 gebildet. Der bewegliche Kern 102 weist mit dem beweglichen Element 114 eine integrierte Struktur auf.
Mit einem Verbinder 121, der an einer Spitze eines Leiters 109 gebildet ist, ist ein Stecker zum Zuführen elektrischer Leistung durch eine Batteriespannung verbunden. Der Leiter 109 ist mit der elektromagnetischen Spule 105 verbunden. Über den Leiter 109 wird die Stromversorgung/Stromunterbrechung der elektromagnetischen Spule 105 durch einen Controller, der nicht gezeigt ist, gesteuert.
Während der Stromversorgung der elektromagnetischen Spule 105 wird wegen eines Magnetflusses, der über den Magnetweg MP geht, zwischen dem beweglichen Kern 102 und dem festen Kern 107 eine magnetische Anziehungskraft erzeugt. Der bewegliche Kern 102 wird angezogen und bewegt sich somit nach oben, bis er auf eine untere Stirnfläche des festen Kerns 107 trifft. Im Ergebnis wird das bewegliche Element 114 von dem festen Ventil 116 getrennt, um einen Zustand eines geöffneten Ventils zu veranlassen, und wird der von der Durchgangsbohrung, d. h. von dem Kraftstoffweg in der Mitte des festen Kerns 107, zugeführte Kraftstoff von dem Einspritzkanal 116A in eine Verbrennungskammer der Kraftmaschine eingespritzt.
Wenn die Stromversorgung der elektromagnetischen Spule 105 abgeschaltet wird, verschwindet der Magnetfluss auf dem magnetischen Weg MP und verschwindet die magnetische Anziehungskraft ebenfalls. In diesem Zustand wird auf das bewegliche Element 114 eine Federkraft der Feder 110 ausgeübt, die das bewegliche Element 114 in einer Schließrichtung des Ventils schiebt. Im Ergebnis wird das bewegliche Element 114 in eine Ventilschließstellung, in der es das feste Ventil 116 berührt, zurückgeschoben. Mit anderen Worten, das Kraftstoffeinspritzventil dieser Ausführungsform ist ein Kraftstoffeinspritzventil vom normalerweise geschlossenen Typ.
Nachfolgend wird unter Verwendung von 2 eine Konfiguration von Hauptkomponenten des Kraftstoffeinspritzventils in Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform beschrieben.
2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht zur Darstellung der Konfiguration der Hauptkomponenten des Kraftstoffeinspritzventils in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der Erfindung. Dieselben Bezugszeichen wie die in 1 verwendeten bezeichnen dieselben Komponenten. Außerdem sind Dimensionen und ein Betrag der Verformung zur Erläuterung auf überhöhte Weise gezeigt.
Das Führungselement 115 ist mit einem Kraftstoffweg versehen, der nicht gezeigt ist und der zwischen einer einlassseitigen Oberfläche und einer auslassseitigen Oberfläche des Führungselements 115 in Verbindung herstellt. Auf einer Auslassseite des beweglichen Elements 114 ist eine Sitzoberfläche 114B auf der Seite des beweglichen Elements in einer Kugelform angeordnet. Außerdem ist in dem festen Ventil 116 eine Sitzoberfläche 116B auf der Seite des festen Ventils in einer konischen Form angeordnet. Um die Sitzoberfläche 116B zu bilden, ist eine axiale Länge des festen Ventils 116, die eine Gesamtlänge davon ist, angesichts der Verarbeitbarkeit und Produktivität begrenzt.
In dem Zustand des geschlossenen Ventils berühren sich die Sitzoberfläche 114B auf der Seite des beweglichen Elements und die Sitzoberfläche 116B auf der Seite des festen Elements, um einen kreisförmigen Sitzabschnitt zu bilden, um eine Zufuhr des Kraftstoffs von der Einlassseite zu dem Einspritzkanal 116A anzuhalten.
Eine Bewegungsstrecke des beweglichen Elements 114 von einer wie oben beschriebenen Stellung in dem Zustand des geschlossenen Ventils zu einer Stellung, in der es auf die untere Stirnfläche des festen Kerns 107 trifft, nachdem das Ventil geöffnet worden ist, wird als eine Hublänge festgesetzt. Da der Kraftstoffweg in der Nähe des Sitzabschnitts schmal ist und somit einen hohen Fluidwiderstand aufweist, weist die Hublänge einen starken Einfluss auf einen Durchfluss während eines Vollhubs auf. Somit wird die Hublänge mit Submikrometergenauigkeit eingestellt. Die Hublänge wird durch Einstellen eines Presspassungsbetrags, wenn das feste Ventil 116 in die Düse 101 eingepresst wird, eingestellt. Außerdem wird eine Sollhublänge in der Weise eingestellt, dass ein gewünschter Durchfluss für die Spezifikation der zu verwendenden Kraftmaschine erhalten werden kann.
Ein für das feste Ventil 116 und für die zylindrische Düse 101 verwendetes Material ist hier rostfreier Stahl.
Nachdem das feste Ventil 116 so eingestellt worden ist, dass die Sollhublänge erzielt wird, wird ein gesamter Umfang davon in einem Schweißabschnitt WP geschweißt, werden das feste Ventil 116 und die Düse 101 befestigt und wird der Kraftstoff dadurch abgedichtet. Um die Verziehung durch das Schweißen zu minimieren, wird für das Schweißen ein Laser verwendet.
Das feste Ventil 116 ist dafür konfiguriert, in die Düse 101 eingepresst zu werden. Um die Montage während des Einpressens zu erleichtern, ist ein oberes Ende des festen Ventils 116 mit einer Führung 117 des festen Elements versehen, deren Durchmesser etwas größer als ein äußerster Durchmesser des festen Ventils 116 ist. Außerdem weist eine Öffnung des geschweißten Abschnitts WP zwischen dem festen Ventil 116 und der Düse 101 eine abgerundete Form auf.
Da ein durch das Schweißen durchschweißter Abschnitt (in der axialen Richtung) tiefer ist, ist die Verbindungsfestigkeit zwischen dem festen Ventil 116 und der Düse 101 erhöht. Da eine Breite des durchschweißten Abschnitts (in einer radialen Richtung) erhöht ist, ist währenddessen eine Schwindungsrate davon in der radialen Richtung erhöht und die Verziehung in radialer Richtung erhöht.
Unter Verwendung von 3 wird hier eine Beschreibung der Konfiguration von Hauptkomponenten des geschweißten Abschnitts des Kraftstoffeinspritzventils in Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform gegeben.
3 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht zur Darstellung der Konfiguration der Hauptkomponenten des geschweißten Abschnitts des Kraftstoffeinspritzventils in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der Erfindung. Dieselben Bezugszeichen wie die in 1 und 2 verwendeten bezeichnen dieselben Komponenten. Außerdem sind die Dimensionen und der Betrag der Verformung zur Erläuterung auf überhöhte Weise gezeigt.
Da das Schweißen in dem geschweißten Abschnitt WP in einem Presspassungsabschnitt ohne Zwischenraum ausgeführt wird, weist ein Querschnitt des geschweißten Abschnitts WP, wie in 3(A) gezeigt ist, nach dem Schweißen eine durchschweißte Weinschalenform auf, die, wie in der Zeichnung gezeigt ist, durch eine Tiefe Da eines durchschweißten Abschnitts 210 angegeben ist.
In dem Laserschweißen wird ein mit einem Laser bestrahlter Abschnitt in Abhängigkeit von Bedingungen wie etwa der Ausgangsleistung und einer Bewegungsgeschwindigkeit verdampft und wird er mit einer Vertiefung gebildet, wenn auf einen geschmolzenen Abschnitt ein Dampfdruck ausgeübt wird.
Wie in 3(B) gezeigt ist, wird außerdem ein Laserstrahl LL in der Vertiefung wiederholt reflektiert und absorbiert, wodurch die tiefe Durchschweißungsform erhalten werden kann, deren Breite nicht breiter als näherungsweise 0,2 bis 0,4 mm ist und ebenfalls konstant ist. Ein so tiefer durchschweißter Abschnitt mit einer schmalen und konstanten Breite wird als ein ”Schlüsselloch” bezeichnet.
In diesem Beispiel ist der geschweißte Abschnitt WP so konfiguriert, dass er eine Presspassungsstruktur ohne Zwischenraum annimmt, um das Laserschweißen mit einer Schlüssellochform auszuführen, wobei ein Bereich mit einer Tiefe Db in einem oberen Abschnitt des durchschweißten Abschnitts 210, der in 4 durch eine Strichlinie angegeben ist, als das Schlüsselloch dient.
Wie in 2 gezeigt ist, ist hier das feste Ventil 116 in dieser Ausführungsform mit einer Rille 301 versehen, so dass die Rille als ein Leerraum in der Fortsetzung des geschweißten Abschnitts WP dient. Die Rille 301 ist in dieser Ausführungsform neu vorgesehen, um die Verziehung durch das Schweißen zu verringern. Herkömmlich ist die Rille 301 nicht vorgesehen. Eine Rillenbreite Wg der Rille 301 wird geeignet auf das Doppelte einer Dicke t der Düse 101 eingestellt und eine Tiefe Dg davon wird auf näherungsweise 20% der Dicke t eingestellt. Es wird angemerkt, dass ein Maximalwert der Rillenbreite Wg der Rille 301 durch die Gesamtlänge des festen Ventils 116 und der Führung 117 des festen Ventils näherungsweise auf das Doppelte einer Dicke t beschränkt ist.
Unter Verwendung von 4 und 5 wird hier eine Beschreibung einer Funktion der Rille gegeben, die in dem geschweißten Abschnitt des Kraftstoffeinspritzventils in Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform vorgesehen ist.
4 ist eine erläuternde Ansicht der Rille, die in dem geschweißten Abschnitt des Kraftstoffeinspritzventils in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der Erfindung vorgesehen ist. 5 ist eine erläuternde Ansicht eines Falls, in dem die Rille nicht vorgesehen ist, für eine vergleichende Erläuterung. Dieselben Bezugszeichen wie die in 1 bis 3 verwendeten bezeichnen dieselben Komponenten. Außerdem sind die Dimensionen und der Betrag der Verformung zur Erläuterung auf überhöhte Weise gezeigt.
4 ist hier eine vergrößerte Ansicht des geschweißten Abschnitts in einem Fall, in dem die in 2 gezeigte Rille 301 vorgesehen ist. Andererseits ist 5 eine vergrößerte Ansicht des geschweißten Abschnitts in einem Fall, in dem die in 2 gezeigte Rille 301 nicht vorgesehen ist. Der durchschweißte Abschnitt 210 ist durch eine durchgezogene Gerade simuliert.
Die Spitze der Düse 101 ist hier in einem in 4 und 5 gezeigten Bereich von x durch einen Betrag der Schwindung y in der radialen Richtung nach dem Schweißen verformt.
Unter Verwendung von 6 und 7 wird nachfolgend eine Beschreibung einer Wirkung der Rille, die in dem geschweißten Abschnitt des Kraftstoffeinspritzventils in Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform vorgesehen ist, gegeben.
6 und 7 sind erläuternde Ansichten der Verformung der Düse in dem geschweißten Abschnitt des Kraftstoffeinspritzventils in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der Erfindung.
Zunächst wird unter Verwendung von 6(A) das Aussehen der Verformung der Düse 101 während des Schweißens beschrieben. Eine dicke durchgezogene Linie in 6(A) repräsentiert die Düse, wobei die Spitze der Düse 101 wie in 4 in dem Bereich der Länge x mal dem Betrag der Schwindung y verformt ist. Zu dieser Zeit bewegt sich die Spitze der Düse 101 um Δx nach oben. Wegen dieser Bewegung bewegt sich das feste Ventil 116, das durch das Schweißen mit der Düse 101 verbunden wird, ebenfalls um Δx nach oben.
Der Betrag der Bewegung Δx ist geometrisch durch die Länge x und durch den Betrag der Schwindung y definiert und stellt eine Beziehung in einer Gleichung (1) auf.
6(B) zeigt hier die Beziehung zwischen x und Δx in der Gleichung (1), wenn eine Schweißbedingung konstant ist und wenn der Betrag der Schwindung y in der radialen Richtung als konstant angesehen wird. Wenn die Länge x erhöht wird, wird der Betrag der Bewegung Δx schnell verringert. Um den Betrag der Bewegung Δx zu verringern, ist es somit wirksam, die Länge x zu erhöhen.
Da in dieser Ausführungsform, wie in 4 gezeigt, die Rille 301 vorgesehen ist, wird ein Anfangspunkt der Verformung der Düse 101 ans obere Ende der Rille 301 bewegt und ist der Bereich x größer als in dem Fall, in dem die Rille 301 nicht vorgesehen ist. 4 zeigt schematisch den Zustand, in dem die Spitze der Düse 101 verformt ist.
7 zeigt das Ergebnis einer Berechnung der Wirkung der Rille 301 und einen Einfluss eines Falls, in dem die Rillenbreite und die Rillentiefe der Rille 301 durch ein Finite-Elemente-Verfahren geändert werden.
In 7 repräsentiert eine horizontale Achse die Rillentiefe x und repräsentiert eine vertikale Achse den Betrag der Schwindung Δx. Aus Sicht der Verarbeitbarkeit wird die Rillentiefe x am kleinsten, wenn sie 20% der Dicke t der Düse 101 beträgt. Ein Grund dafür ist, dass eine Rille mit einer Tiefe von 20% oder kleiner, d. h. 0,1 mm oder kleiner, schwierig zu verarbeiten ist, wenn die Dicke t der Rille 101 z. B. 0,5 mm beträgt. Allerdings zeigt 7 ebenfalls ein Ergebnis einer Berechnung in einem Fall, in dem die Rillentiefe flach ist und 20% oder weniger beträgt. Außerdem sind für die Rillenbreite zwei Standards von einmal oder zweimal der Dicke t eingestellt. ”Mal” bezieht sich hier auf ein Verhältnis zu der Dicke der Düse.
Das Ergebnis in 7 zeigt eine Tendenz, dass Δx klein sein kann, wenn die Rillenbreite groß ist und wenn die Rillentiefe klein ist. In einem Bereich der Berechnung, innerhalb eines Bereichs, in dem die Rillentiefe 0 bis 60% der Dicke t beträgt, ist Δx kleiner als in dem Fall, dass die Rille nicht vorgesehen ist. Allerdings wird ein Problem der Verarbeitung verursacht, wenn die Rillentiefe 20% oder kleiner ist. Dementsprechend ist ein Bereich von 20 bis 60% geeignet, wenn dieser Punkt in Betracht gezogen wird. Falls die Rillenbreite einmal ist und die Rillentiefe 60% übersteigt, neigt der Betrag der Änderung Δx dazu, im Vergleich zu dem Fall, dass die Rille nicht vorgesehen ist, wieder erhöht zu sein. Es wird angenommen, dass dies daran liegt, dass die Verformung wegen einer verringerten Festigkeit des festen Ventils 116 auftritt.
Nachfolgend wird unter Verwendung von 8 eine Beschreibung einer zweiten Form der Rille gegeben, die in dem geschweißten Abschnitt des Kraftstoffeinspritzventils in Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform vorgesehen ist.
8 ist eine Querschnittsansicht zur Darstellung der zweiten Form der Rille, die in dem geschweißten Abschnitt des Kraftstoffeinspritzventils in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der Erfindung vorgesehen ist. Dieselben Bezugszeichen wie die in 1 bis 5 verwendeten bezeichnen dieselben Komponenten.
Wie in 8 gezeigt ist, ist in diesem Beispiel in der Fortsetzung des durchschweißten Abschnitts 210 ein Presspassungsabschnitt 212 vorgesehen.
Die durch die Schwindung des geschweißten Abschnitts erzeugte Spannung ist wesentlich größer als die Fließgrenze des Materials, so dass das Material ein plastisches Gebiet erreicht und erheblich verformt wird. Somit wird der gesamte Presspassungsabschnitt 212 zusammen mit der Schwindung des durchschweißten Abschnitts 210 erheblich verformt, wenn der Presspassungsabschnitt 212 wegen der Schwindung des Schweißens in einem Bereich hoher Spannung ist. Mit anderen Worten, wenn der Presspassungsabschnitt 212 ausreichend kurz ist, wird der Anfangspunkt der Verformung der Düse 101, wie in 4 gezeigt ist und wie im Fall des ersten Beispiels, auf das obere Ende der Rille 301 eingestellt, so dass im Vergleich zu dem Fall, dass die Rille 301 nicht vorgesehen ist, der große Bereich x erhalten werden kann.
In dem in 6 gezeigten Ergebnis einer Berechnung erreicht der Bereich, in dem die wegen der Schwindung durch die Schweißung erzeugte Spannung höher als die Fließgrenze des Materials ist, 80% der Durchschweißungstiefe Da. Dementsprechend kann der Presspassungsabschnitt 212 in einem Fall dieses Beispiels 80% oder weniger der Durchschweißungstiefe Da sein. In dem in 3(a) gezeigten Fall ist der Presspassungsabschnitt 212 nicht vorgesehen und entspricht der Bereich 0%.
Nachfolgend wird unter Verwendung von 9 und 10 eine Beschreibung einer dritten Form der Rille, die in Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform in dem geschweißten Abschnitt des Kraftstoffeinspritzventils vorgesehen ist, gegeben.
9 und 10 sind Querschnittsansichten zur Darstellung der dritten Form der Rille, die in dem geschweißten Abschnitt des Kraftstoffeinspritzventils in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der Erfindung vorgesehen ist. Dieselben Bezugszeichen wie die in 1 bis 5 verwendeten bezeichnen dieselben Komponenten.
Im Vergleich zu dem in 2 gezeigten ersten Beispiel erreicht eine Rille 301A in diesem wie in 9 gezeigten Beispiel die Oberfläche am oberen Ende des festen Ventils 116.
Wie in 10 gezeigt ist, kann der Bereich x in diesem Fall im Vergleich zu dem ersten Beispiel weiter erhöht werden.
Außerdem weist die Rille 301A in diesem Beispiel eine Funktion der Führung 117 des festen Ventils, d. h. im Fall des ersten Beispiels, auf, so dass das feste Ventil 116 weiterhin leicht an der Düse 101 montiert werden kann.
Nachfolgend wird unter Verwendung von 11 eine Beschreibung einer vierten Form der Rille gegeben, die in Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform in dem geschweißten Abschnitt des Kraftstoffeinspritzventils vorgesehen ist.
11 ist eine Querschnittsansicht zur Darstellung der vierten Form der Rille, die in dem geschweißten Abschnitt des Kraftstoffeinspritzventils in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der Erfindung vorgesehen ist. Dieselben Bezugszeichen wie die in 1 bis 5 verwendeten bezeichnen dieselben Komponenten.
In dem in 2 gezeigten ersten Beispiel ist die Rille 301 in dem festen Ventil 116 vorgesehen. Im Vergleich dazu ist in diesem Beispiel eine Rille 302, deren Rillenbreite doppelt so groß wie die Dicke t ist und deren Rillentiefe 20% der Dicke t beträgt, an einem Innenumfang der Düse 101, der einer Außenumfangsoberfläche des festen Ventils 116 gegenüberliegt, vorgesehen, um als ein Leerraum in der Fortsetzung des geschweißten Abschnitts zu dienen. Die Wirkung des Leerraums in der Fortsetzung des geschweißten Abschnitts ist dieselbe wie in dem ersten Beispiel. Außerdem kann in den anderen oben beschriebenen Beispielen dieselbe Wirkung durch Bereitstellung des Leerraums in der Fortsetzung des geschweißten Abschnitts auf der Seite der Düse 101 erhalten werden.
Darüber hinaus kann der Leerraum in der Fortsetzung des geschweißten Abschnitts durch Kombinieren der obenerwähnten Rille 301 oder der Rille 302 konfiguriert sein.
In Übereinstimmung mit dieser oben beschriebenen Ausführungsform kann eine Änderung der Hublänge des beweglichen Elements dadurch verringert werden, dass die Verziehung während des Schweißens und der Betrag der Bewegung des festen Ventils in der axialen Richtung wegen der Verziehung verringert werden. Da die Schwankungen der Hublänge verringert werden, können im Ergebnis die Schwankungen des Durchflusses verringert werden.
Nachfolgend wird unter Verwendung von 12 bis 15 eine Beschreibung der Konfiguration des Kraftstoffeinspritzventils in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der Erfindung gegeben. Die Gesamtkonfiguration des Kraftstoffeinspritzventils in Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform ist dieselbe, wie sie in 1 gezeigt ist.
Nachfolgend wird unter Verwendung von 12 eine Beschreibung einer Konfiguration der Hauptkomponenten des Kraftstoffeinspritzventils in Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform gegeben. 13 zeigt eine Konfiguration in einem Vergleichsbeispiel.
12 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht zur Darstellung der Konfiguration der Hauptkomponenten des Kraftstoffeinspritzventils in Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. 12(B) ist eine vergrößerte Ansicht der Hauptkomponenten in 12(A) zur Erläuterung des Betrags der Verformung der Düse. 13 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht zur Darstellung der Konfiguration der Hauptkomponenten des Kraftstoffeinspritzventils in dem Vergleichsbeispiel. 13(B) ist eine vergrößerte Ansicht der Hauptkomponenten in 13(A) zur Erläuterung des Betrags der Verformung der Düse. Dieselben Bezugszeichen wie die in 1 und 2 verwendeten bezeichnen dieselben Komponenten. Außerdem sind die Dimensionen und der Betrag der Verformung zur Erläuterung auf überhöhte Weise gezeigt.
Nachdem das feste Ventil 116 in die Düse 101 eingepresst worden ist, wird in dieser Ausführungsform, wie in 12(A) und 12(B) gezeigt ist, an einer Stelle in dem Schweißabschnitt WP an der Außenumfangsseite der Düse 101 die Schweißung ausgeführt. Die Düse 101 und das feste Ventil 116 werden durch die Durchschweißung von der Düse 101 zu dem festen Ventil 116 durch Schweißen befestigt.
Wie in 12(A) gezeigt ist, ist die Rille 301, die als der Leerraum dient, in dieser Ausführungsform von dem geschweißten Abschnitt WP in einer Richtung nach oben fortlaufend vorgesehen. Die Rille 301 ist in der Weise eingestellt, dass die Rillenbreite doppelt so groß wie die Dicke t der Düse 101 ist und dass die Rillentiefe 20% der Dicke t beträgt.
12(B) zeigt den Bereich x der Verformung und den Betrag der Schwindung y in der radialen Richtung der Düse 101, der 12(A) entspricht. Eine Beziehung zwischen dem Betrag der Änderung Δx, die eine Änderung der Hublänge zeigt, dem Bereich x und dem Betrag der Schwindung y ist dieselbe wie in den oben beschriebenen Beispielen, wobei der Betrag der Änderung Δx verringert werden kann, während der Bereich x vergrößert wird.
13 zeigt eine herkömmliche Konfiguration, in der die in 12 gezeigte Rille 301 nicht vorgesehen ist. Wie in 13(B) gezeigt ist, ist der Bereich x in diesem Fall kleiner als der in 12(B) gezeigte. Mit anderen Worten, wenn die Rille 301 wie in dieser in 12(B) gezeigten Ausführungsform vorgesehen ist, kann der Bereich x im Vergleich zu einem in 13(B) gezeigten herkömmlichen Fall, in dem die Rille nicht vorgesehen ist, erhöht werden.
Nachfolgend wird unter Verwendung von 14 eine Beschreibung der Konfiguration der Hauptkomponenten in einem zweiten Konfigurationsbeispiel des Kraftstoffeinspritzventils in Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform gegeben.
14 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht zur Darstellung der Konfiguration der Hauptkomponenten in dem zweiten Konfigurationsbeispiel des Kraftstoffeinspritzventils in Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. 14(B) ist eine vergrößerte Ansicht der Hauptkomponenten in 14(A) zur Erläuterung des Betrags der Verformung der Düse.
Wie in 14(A) gezeigt ist, ist in diesem Beispiel die Rille 301A bis zu dem oberen Ende des festen Ventils 116 vorgesehen, um als der Leerraum zu dienen, der von dem geschweißten Abschnitt WP in der Richtung nach oben fortlaufend ist. In diesen Fall hat die Rille 301A die Rillentiefe, die 20% der Dicke t beträgt.
Wie in 14(B) gezeigt ist, ist außerdem eine Beziehung zwischen dem Betrag der Änderung Δx, der die Änderung der Hublänge zeigt, dem Bereich x und dem Betrag der Schwindung y dieselbe wie die in den oben beschriebenen Beispielen und kann der Betrag der Änderung Δx verringert werden, während der Bereich x vergrößert wird.
Nachfolgend wird unter Verwendung von 15 eine Beschreibung der Konfiguration der Hauptkomponenten in einem dritten Konfigurationsbeispiel des Kraftstoffeinspritzventils in Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform gegeben.
15 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht zur Darstellung der Konfiguration der Hauptkomponenten in dem dritten Konfigurationsbeispiel des Kraftstoffeinspritzventils in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der Erfindung. 15(B) ist eine vergrößerte Ansicht der Hauptkomponenten in 15(A) zur Erläuterung des Betrags der Verformung der Düse.
Wie in 15(A) gezeigt ist, sind in diesem Beispiel die Rille 301A und eine Rille 301B vorgesehen. Die Rille 301A ist bis zu dem oberen Ende des festen Ventils 116 vorgesehen, um als der Leerraum zu dienen, der von dem geschweißten Abschnitt WP in der Richtung nach oben fortlaufend ist. Die Rille 301B ist bis zu dem unteren Ende des festen Ventils 116 vorgesehen, um als der Leerraum zu dienen, der von dem geschweißten Abschnitt WP in einer Richtung nach unten fortlaufend ist. In diesem Fall weist die Rille 301A die Rillentiefe von 20% der Dicke t auf.
Wie in 15(B) gezeigt ist, ist außerdem eine Beziehung zwischen dem Betrag der Änderung Δx, der die Änderung der Hublänge zeigt, dem Bereich x und dem Betrag der Schwindung y dieselbe wie in den oben beschriebenen Beispielen und kann der Betrag der Änderung Δx verringert werden, während der Bereich x vergrößert wird.
Es wird angemerkt, dass der Presspassungsabschnitt in den in 12, 14 und 15 gezeigten Beispielen in der Fortsetzung des durchschweißten Abschnitts durch den Schweißabschnitt WP, wie in 8 gezeigt, vorgesehen sein kann.
Wie in 11 gezeigt ist, kann die Rille darüber hinaus auf der Seite der Düse 101 vorgesehen sein.
In Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform, die bisher beschrieben worden ist, kann die Änderung der Hublänge des beweglichen Elements ebenfalls durch Verringern der Verziehung während des Schweißens und des Betrags der Bewegung des festen Ventils in der axialen Richtung wegen der Verziehung verringert werden. Im Ergebnis können die Schwankungen des Durchflusses verringert werden, da die Schwankungen der Hublänge verringert werden.
Bezugszeichenliste

54: Einstellelement
101: Düse
102: beweglicher Kern
103: Gehäuse
105: elektromagnetische Spule
107: fester Kern
110: Feder
113: Führung des beweglichen Elements
114: bewegliches Element
114B: Sitzoberfläche auf der Seite des beweglichen Elements
115: Führungselement
116: festes Ventil
116A: Kraftstoffeinspritzkanal
116B: Sitzoberfläche auf der Seite des festen Ventils
117: Führung des festen Ventils
121: Verbinder
MP: magnetischer Weg
210: durch Schweißen durchschweißter Abschnitt
WP: geschweißter Abschnitt
301, 302: Rille

Claims

Kraftstoffeinspritzventil, das umfasst: eine Düse; ein festes Ventil, das in eine Spitze der Düse eingepresst ist und das einen Kraftstoffeinspritzkanal aufweist, von dem Kraftstoff eingespritzt wird; und ein bewegliches Element, das dadurch, dass es an dem festen Ventil anliegt, einen Kraftstoffabdichtabschnitt bildet und das den Kraftstoffeinspritzkanal öffnet und schließt, in dem das feste Ventil und die Düse durch Schweißen an einer Stelle ohne Zwischenraum wegen der Presspassung an ihrer Stelle befestigt sind, wobei das Kraftstoffeinspritzventil in der Fortsetzung eines durch die Schweißung in dem festen Ventil und in der Düse gebildeten geschweißten Abschnitts einen Leerraum umfasst.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, wobei der geschweißte Abschnitt eine Oberfläche am unteren Ende eines Presspassungsabschnitts in der Düse und in dem festen Ventil ist und der Leerraum durch eine Rille konfiguriert ist, die an einer Berührungsfläche zwischen einem Außenumfang des festen Ventils und einem Innenumfang der Düse in dem festen Ventil gebildet ist.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 2, wobei die Rille bis zu einem oberen Ende des festen Ventils nach oben reicht.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, wobei der geschweißte Abschnitt ein Presspassungsabschnitt in der Düse und in dem festen Ventil ist, sich an einer Stelle an dem Außenumfang der Düse befindet und mit einem durchschweißten Abschnitt in der Weise, dass er von der Düse zu dem festen Ventil durchschweißt ist, gebildet ist, und der Leerraum durch eine Rille konfiguriert ist, die in dem festen Ventil gebildet ist.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 4, wobei die Rille bis zu einem oberen Ende des festen Ventils nach oben reicht.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 2, wobei der Presspassungsabschnitt in der Fortsetzung eines durch die Schweißung durchschweißten Abschnitts vorgesehen ist.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, wobei der Leerraum eine Rille ist, die in der Düse gebildet ist.