DE112018000562B4

DE112018000562B4 - Kraftstoffeinspritzventil

Info

Publication number: DE112018000562B4
Application number: DE112018000562.3T
Authority: DE
Inventors: Makoto SAIZEN; Shuichi Matsumoto; Keita Imai; Moriyasu Goto
Original assignee: Denso Corp; Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 2017-01-27
Filing date: 2018-01-24
Publication date: 2022-03-31
Anticipated expiration: 2038-01-25
Also published as: US11319911B2; WO2018139469A1; US20190331076A1; DE112018000562T5

Abstract

Kraftstoffeinspritzventil mit einem Düsenloch (23a), das zum Einspritzen eines Kraftstoffs konfiguriert ist, und mit einem Strömungskanal (F), der konfiguriert ist, um zu bewirken, dass der Kraftstoff durch das Düsenloch fließt, wobei das Kraftstoffeinspritzventil das Folgende umfasst:eine Spule (70), die konfiguriert ist, um bei Erregung einen magnetischen Fluss zu erzeugen;einen stationären Kern (50), der konfiguriert ist, um einen Weg des Magnetflusses zu bilden, um eine Magnetkraft zu erzeugen;eine bewegliche Struktur (M, M1, M2), die einen beweglichen Kern (40), der durch die Magnetkraft beweglich ist, und einen Ventilkörper (30) beinhaltet, der konfiguriert ist, um durch den beweglichen Kern angetrieben zu werden, um das Düsenloch zu öffnen und zu schließen, wobei die bewegliche Struktur intern einen beweglichen Strömungskanal (F20) aufweist, der ein Teil des Strömungskanals ist; undeinen Körper (B), der die bewegliche Struktur intern in einem beweglichen Zustand aufnimmt und intern einen Teil des Strömungskanals aufweist, wobeidie bewegliche Struktur einen Drosselabschnitt (32a) beinhaltet, an dem ein Durchgangsbereich des beweglichen Strömungskanals teilweise gedrosselt wird, um einen Durchfluss zu regeln,der Strömungskanal einen durch den Drosselabschnitt definierten Drosselströmungskanal (F22) und einen separaten Strömungskanal (F27s) zwischen der beweglichen Struktur und dem Körper beinhaltet, um den Kraftstoff unabhängig vom Drosselströmungskanal fließen zu lassen,ein Durchgangsbereich des separaten Strömungskanals kleiner ist als ein Durchgangsbereich des Drosselströmungskanals, undeine Position des separaten Strömungskanals in einer Richtung senkrecht zu einer Bewegungsrichtung der beweglichen Struktur sich von einer äußersten Peripherieposition des beweglichen Kerns unterscheidet.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Kraftstoffeinspritzventil, das konfiguriert ist, um einen Kraftstoff aus einem Düsenloch einzuspritzen.
STAND DER TECHNIK
In einem herkömmlichen Kraftstoffeinspritzventil wird ein beweglicher Kern durch eine Magnetkraft bewegt, die durch die Erregung einer Spule erzeugt wird, und ein Düsenloch wird durch einen am beweglichen Kern befestigten Ventilkörper geöffnet und geschlossen.
Wenn die Ventilöffnungsgeschwindigkeit des Ventilkörpers höher wird, wird eine Steigung einer Einspritzmengencharakteristik, die eine Beziehung zwischen einer Einschaltdauer zur Spule und der Einspritzmenge darstellt, größer. Insbesondere bei der Durchführung einer Teilhubeinspritzung, bei der der Ventilschließvorgang gestartet wird, bevor der Ventilkörper eine Vollhubposition erreicht, um eine Einspritzmenge durch Verkürzung der Erregungszeit zu reduzieren, wirkt sich die Ventilöffnungsgeschwindigkeit stark auf die Steigung der Einspritzmengencharakteristik aus, und eine Variation der Einspritzmenge in Bezug auf die Erregungszeit wird groß. Weiterhin, wenn die Ventilschließgeschwindigkeit des Ventilkörpers höher wird, ist es wahrscheinlich, dass der Ventilkörper auf einer Sitzfläche abprallt und eine unbeabsichtigte Injektion erfolgt, wenn der Abprall stattfindet. Aus diesem Grund ist eine Technik erforderlich, um die Ventilöffnungsgeschwindigkeit und die Ventilschließgeschwindigkeit des Ventilkörpers entsprechend zu steuern.
Gegen das vorstehend beschriebene Abprallphänomen offenbart die Patentliteratur 1, dass im beweglichen Kern ein Durchgangsloch vorgesehen ist, das in eine Bewegungsrichtung des beweglichen Kerns eindringt, und dass im Durchgangsloch eine Öffnung vorgesehen ist. Gemäß der obigen Konfiguration wird ein Kraftstoff, der durch das Durchgangsloch fließt, von der Öffnung gedrosselt, so dass eine Bremskraft auf den beweglichen Kern wirkt. Dadurch ist es möglich, das Abprallen des Ventilkörpers auf der Sitzfläche durch die Wirkung der Bremskraft auf den Ventilkörper, der zum Schließen des Ventils betätigt wird, zu verhindern.
PATENTLITERATUR
PATENTLITERATUR 1: JP 2016-48066 A
In der Struktur, in der die Öffnung wie vorstehend beschrieben vorgesehen ist, wird eine Grenzfläche, die die Öffnung und eine Gleitfläche beinhaltet, in einen Druckbereich (stromabwärts gelegener Bereich) auf einer Düsenlochseite und einen Druckbereich (stromaufwärts gelegener Bereich) auf einer Gegendüsenlochseite unterteilt, und wenn eine Strömung durch die Öffnung erfolgt, wird eine Druckdifferenz zwischen diesen Bereichen erzeugt. In der folgenden Beschreibung wird eine Oberfläche des beweglichen bzw. bewegten Kerns zur Aufnahme eines Kraftstoffdrucks aus dem stromaufwärts gelegenen Bereich als stromaufwärts gelegene Druckaufnahmefläche bezeichnet, und eine andere Oberfläche des beweglichen Kerns zur Aufnahme des Kraftstoffdrucks aus dem stromabwärts gelegenen Bereich wird als druckaufnehmende Oberfläche auf der Düsenlochseite bezeichnet.
Die Bremskraft, die während des Öffnungs- und Schließvorgangs auf den Ventilkörper wirkt, wird entsprechend einer Differenz zwischen einem Wert, der durch Multiplikation einer Fläche der stromaufwärts gelegenen Druckaufnahmefläche mit einem Druck im stromaufwärts gelegenen Bereich erhalten wird, und einem Wert, der durch Multiplikation einer Fläche der stromabwärts gelegenen seitlichen Druckaufnahmefläche mit einem Druck im stromabwärts gelegenen Bereich erhalten wird, angegeben. Daher werden die Bereiche der stromaufwärts gelegenen Druckaufnahmefläche und der stromabwärts gelegenen Druckaufnahmefläche eingestellt, und es wird der Drosselgrad durch die Öffnung eingestellt und somit wird die Bremskraft auf eine gewünschte Größe eingestellt.
In einer in der Patentliteratur 1 offenbarten Struktur des Kraftstoffeinspritzventils ändern sich jedoch, da die Bereiche gemäß einer Außendurchmesserabmessung des beweglichen Kerns bestimmt werden, die Außendurchmesserabmessung des beweglichen Kerns beim Einstellen der Bereiche und die auf den beweglichen Kern wirkende Magnetkraft stark. Dies erschwert die Einstellung der oben genannten Bereiche zur Einstellung der Bremskraft. Aus diesem Grund muss zur Einstellung der Bremskraft der Drosselgrad der Öffnung geändert werden, und es ist schwierig, den Drosselgrad so einzustellen, dass er mehrere Merkmale bzw. Charakteristika wie Druckverlust, Bremskraft, unbeabsichtigte Ventilöffnung durch Pulsation und dergleichen gleichzeitig erfüllt.
Weiterer Stand der Technik ist offenbart in DE 10 2012 222 043 A1 , JP H04-12 165 A und JP 2002 - 21 675 A .
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, ein Kraftstoffeinspritzventil bereitzustellen, das in der Lage ist, eine auf einen Ventilkörper wirkende Bremskraft einzustellen und gleichzeitig einen Einfluss auf eine Magnetkraft zu reduzieren.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist ein Kraftstoffeinspritzventil ein Düsenloch auf, das zum Einspritzen eines Kraftstoffs konfiguriert ist, und einen Strömungskanal, der so konfiguriert ist, dass der Kraftstoff durch das Düsenloch strömt. Das Kraftstoffeinspritzventil umfasst eine Spule, die konfiguriert ist, um beim Einschalten einen magnetischen Fluss zu erzeugen. Das Kraftstoffeinspritzventil umfasst ferner einen stationären Kern, der konfiguriert ist, um einen Weg des Magnetflusses zu bilden, um eine Magnetkraft zu erzeugen. Das Kraftstoffeinspritzventil umfasst ferner eine bewegliche Struktur, die einen beweglichen Kern, der durch die Magnetkraft beweglich ist, und einen Ventilkörper beinhaltet, der konfiguriert ist, um durch den beweglichen Kern zum Öffnen und Schließen des Düsenlochs angetrieben zu werden. Die bewegliche Struktur weist intern einen beweglichen Strömungskanal auf, der ein Teil des Strömungskanals ist. Das Kraftstoffeinspritzventil umfasst ferner einen Körper, der die bewegliche Struktur intern in einem beweglichen Zustand aufnimmt und intern einen Teil des Strömungskanals aufweist. Die bewegliche Struktur beinhaltet einen Drosselabschnitt, an dem ein Kanalbereich bzw. ein Durchgangsbereich des beweglichen Strömungskanals teilweise gedrosselt wird, um eine Durchflussrate zu regeln. Der Strömungskanal beinhaltet einen durch den Drosselabschnitt definierten Drosselströmungskanal und einen separaten Strömungskanal zwischen der beweglichen Struktur und dem Körper, um den Kraftstoff unabhängig vom Drosselströmungskanal fließen zu lassen. Ein Durchgangsbereich bzw. eine Kanalfläche des separaten Strömungskanals ist kleiner als ein Durchgangsbereich des Drosselströmungskanals. Eine Position des separaten Strömungskanals in einer Richtung senkrecht zu einer Bewegungsrichtung der beweglichen Struktur unterscheidet sich von einer äußeren bzw. äußersten Peripherieposition des beweglichen Kerns.
Im ersten Aspekt sind der Drosselströmungskanal und der separate Strömungskanal unabhängig voneinander, und der Durchgangsbereich des separaten Durchgangs ist kleiner als der Durchgangsbereich des Drosselströmungskanals. Aus diesem Grund wird der Strömungskanal in den stromaufwärts gerichteten Bereich und den stromabwärts gerichteten Bereich mit dem Drosselabschnitt als Grenze unterteilt. Der stromaufwärts gelegene Bereich ist ein Bereich des Drosselabschnitts auf der stromaufwärts gelegenen Seite des Kraftstoffstroms zum Zeitpunkt einer Vollhubeinspritzung, und der stromabwärts gelegene Bereich ist ein Bereich des Drosselabschnitts auf der stromabwärts gelegenen Seite des Kraftstoffstroms zum Zeitpunkt der Vollhubeinspritzung. Beim Bewegen der beweglichen Struktur wird die Durchflussrate (auch: der Durchfluss) des Kraftstoffs im Drosselströmungskanal begrenzt, so dass eine Druckdifferenz zwischen den beiden Bereichen entsteht. Eine Oberfläche der beweglichen Struktur zum Empfangen des Kraftstoffdrucks vom stromaufwärts gelegenen Bereich zur Ventilschließseite wird als stromaufwärts gelegene Druckaufnahmefläche bezeichnet, und eine andere Oberfläche der beweglichen Struktur zum Empfangen des Kraftstoffdrucks vom stromabwärts gelegenen Bereich zur Ventilöffnungsseite wird als stromabwärts gelegene Druckaufnahmefläche bezeichnet.
Weiterhin unterscheidet sich gemäß dem ersten Aspekt die Position des separaten Strömungskanals in der Richtung senkrecht zur gleitfähigen Richtung der beweglichen Struktur von der äußersten Peripherieposition des beweglichen Kerns. Aus diesem Grund können die Bereiche der stromaufwärts gerichteten Druckaufnahmefläche und der stromabwärts gerichteten Druckaufnahmefläche bei gleichzeitiger Reduzierung des Einflusses auf die Magnetkraft eingestellt werden. Wie vorstehend beschrieben, wird die Bremskraft des Kraftstoffs, der auf die bewegliche Struktur aufgebracht wird, basierend auf der Fläche der stromaufwärts gelegenen Druckaufnahmefläche, der Fläche der stromabwärts gelegenen Druckaufnahmefläche und dem Differenzdruck zwischen den beiden Bereichen angegeben.
Daher wird gemäß dem ersten Aspekt die Position des separaten Strömungskanals eingestellt, wodurch der Bereich der stromaufwärts gelegenen Druckaufnahmefläche und der Bereich der stromabwärts gelegenen Druckaufnahmefläche angepasst und der Einfluss auf die Magnetkraft reduziert werden kann. Dadurch ist es möglich, die Bremskraft einzustellen und gleichzeitig eine Änderung der auf den beweglichen Kern wirkenden Magnetkraft zu reduzieren.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist ein Kraftstoffeinspritzventil ein Düsenloch auf, das zum Einspritzen eines Kraftstoffs konfiguriert ist, und einen Strömungskanal, der konfiguriert ist, um zu bewirken, dass der Kraftstoff durch das Düsenloch fließt. Das Kraftstoffeinspritzventil umfasst eine Spule, die konfiguriert ist, um beim Einschalten einen magnetischen Fluss zu erzeugen. Das Kraftstoffeinspritzventil umfasst ferner einen stationären Kern, der konfiguriert ist, um einen Weg des Magnetflusses zu bilden, um eine Magnetkraft zu erzeugen. Das Kraftstoffeinspritzventil umfasst ferner eine bewegliche Struktur, die einen beweglichen Kern, der durch die Magnetkraft beweglich ist, und einen Ventilkörper beinhaltet, der konfiguriert ist, um durch den beweglichen Kern zum Öffnen und Schließen des Düsenlochs angetrieben zu werden. Die bewegliche Struktur weist intern einen beweglichen Strömungskanal auf, der ein Teil des Strömungskanals ist. Das Kraftstoffeinspritzventil umfasst ferner einen Körper, der die bewegliche Struktur intern in einem gleitfähigen Zustand aufnimmt und intern einen Teil des Strömungskanals aufweist. Die bewegliche Struktur beinhaltet einen Drosselabschnitt, an dem ein Durchgangsbereich des beweglichen Strömungskanals teilweise gedrosselt wird, um eine Durchflussrate zu regeln, und eine Gleitfläche, die mit dem Körper gleitfähig ist. Der Strömungskanal beinhaltet einen Drosselströmungskanal, der durch die Drossel definiert ist. Eine Position der Gleitfläche in einer Richtung senkrecht zu einer gleitfähigen Richtung der beweglichen Struktur unterscheidet sich von einer äußeren Peripherieposition des beweglichen Kerns.
Gemäß dem zweiten Aspekt wird der Strömungskanal in einen stromaufwärts gerichteten Bereich und einen stromabwärts gerichteten Bereich unterteilt, wobei der Drosselabschnitt als Grenze dient. Der stromaufwärts gelegene Bereich ist ein Bereich des Drosselabschnitts auf der stromaufwärts gelegenen Seite des Kraftstoffstroms zum Zeitpunkt einer Vollhubeinspritzung, und der stromabwärts gelegene Bereich ist ein Bereich des Drosselabschnitts auf der stromabwärts gelegenen Seite des Kraftstoffstroms zum Zeitpunkt der Vollhubeinspritzung. Beim Bewegen der beweglichen Struktur wird die Durchflussrate (auch: der Durchfluss) des Kraftstoffs im Drosselströmungskanal begrenzt, so dass eine Druckdifferenz zwischen den beiden Bereichen entsteht. In der folgenden Beschreibung wird eine Oberfläche der beweglichen Struktur zur Aufnahme des Kraftstoffdrucks vom stromaufwärts gelegenen Bereich zur Ventilschließseite als stromaufwärts gelegene Druckaufnahmefläche und eine andere Oberfläche der beweglichen Struktur zur Aufnahme des Kraftstoffdrucks vom stromabwärts gelegenen Bereich zur Ventilöffnungsseite als stromabwärts gelegene Druckaufnahmefläche bezeichnet.
Im zweiten Aspekt unterscheidet sich die Position des separaten Strömungskanals in der Richtung senkrecht zur gleitfähigen Richtung der beweglichen Struktur von der äußersten Peripherieposition des beweglichen Kerns. Aus diesem Grund können die Bereiche der stromaufwärts gerichteten Druckaufnahmefläche und der stromabwärts gerichteten Druckaufnahmefläche bei gleichzeitiger Reduzierung des Einflusses auf die Magnetkraft eingestellt werden. Wie vorstehend beschrieben, wird die Bremskraft des Kraftstoffs, der auf die bewegliche Struktur aufgebracht wird, basierend auf der Fläche der stromaufwärts gelegenen Druckaufnahmefläche, der Fläche der stromabwärts gelegenen Druckaufnahmefläche und dem Differenzdruck zwischen den beiden Bereichen angegeben.
Daher wird gemäß dem zweiten Aspekt die Position der Gleitfläche eingestellt, wodurch die Fläche der stromaufwärts gelegenen Druckaufnahmefläche und die Fläche der stromabwärts gelegenen Druckaufnahmefläche angepasst und gleichzeitig der Einfluss auf die Magnetkraft reduziert werden kann. Dadurch ist es möglich, die Bremskraft einzustellen und gleichzeitig eine Änderung der auf den beweglichen Kern wirkenden Magnetkraft zu reduzieren.
Figurenliste
Die oben genannten und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren ersichtlich. In den Figuren ist das Folgende gezeigt:

1 ist eine Querschnittsansicht eines Kraftstoffeinspritzventils gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung,
2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht von 1,
3 ist eine Querschnittsansicht einer beweglichen Struktur M gemäß der ersten Ausführungsform,
4 ist eine Querschnittsansicht eines Kraftstoffeinspritzventils gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, die einen Zustand zeigt, in dem ein bewegliches Element auf einem fixierten Element (auf-)sitzt,
5 ist eine Querschnittsansicht des Kraftstoffeinspritzventils gemäß der zweiten Ausführungsform, die einen Zustand zeigt, in dem das bewegliche Element vom fixierten Element gelöst ist,
6 ist eine Querschnittsansicht eines Kraftstoffeinspritzventils gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung,
7 ist eine Querschnittsansicht eines Kraftstoffeinspritzventils gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung,
8 ist eine Querschnittsansicht eines Kraftstoffeinspritzventils gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung,
9 ist eine vergrößerte Ansicht eines Umfangs eines beweglichen Kerns gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung,
10 ist eine vergrößerte Ansicht eines Umfangs eines Abdeckungskörpers von 9,
11 ist ein Diagramm, das einen Weg eines magnetischen Flusses veranschaulicht,
12 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen dem Abdeckungskörper und einem Kraftstoffdruck veranschaulicht,
13 ist eine vergrößerte Ansicht eines Umfangs des beweglichen Kerns von 1 gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung,
14 ist eine vergrößerte Ansicht eines Umfangs des beweglichen Kerns von 1 gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, und
15 ist eine Querschnittsansicht eines Kraftstoffeinspritzventils gemäß einer anderen Ausführungsform.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden mehrere Ausführungsformen zur Ausführung der vorliegenden Offenbarung mit Bezug auf die Figuren beschrieben. In jeder Ausführungsform werden Abschnitte, die den in der vorstehenden Ausführungsform beschriebenen entsprechen, durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet, und in einigen Fällen können wiederholte Erläuterungen dessen weggelassen werden. In jedem Modus, wenn nur ein Teil der Konfiguration beschrieben ist, können die anderen Teile der Konfiguration mit Bezug auf die anderen oben beschriebenen Modi angewendet werden.
(Erste Ausführungsform)
Ein in 1 dargestelltes Kraftstoffeinspritzventil ist an einem zündfähigen Verbrennungsmotor (Benzinmotor) montiert und spritzt einen Kraftstoff direkt in jede Brennkammer eines Mehrzylindermotors. Der dem Kraftstoffeinspritzventil zuzuführende Kraftstoff wird von einer Kraftstoffpumpe gepumpt (nicht dargestellt), und die Kraftstoffpumpe wird von einer rotierenden Antriebskraft des Motors angetrieben. Das Kraftstoffeinspritzventil beinhaltet ein Gehäuse 10, einen Düsenkörper 20, einen Ventilkörper 30, einen beweglichen Kern 40, einen stationären Kern 50, ein nichtmagnetisches Element 60, eine Spule 70, einen Rohrverbindungsabschnitt 80 und dergleichen.
Das Gehäuse 10 ist aus Metall gefertigt und weist eine zylindrische Form auf, die sich in eine Richtung erstreckt (im Folgenden als Achslinienrichtung bezeichnet), entlang der sich eine ringförmige Mittellinie C der Spule 70 erstreckt. Die ringförmige Mittellinie C der Spule 70 stimmt mit den Mittelachsenlinien bzw. Mittellinien des Gehäuses 10, des Düsenkörpers 20, des Ventilkörpers 30, des beweglichen Kerns 40, des stationären Kerns 50 und des nichtmagnetischen Elements 60 überein.
Der Düsenkörper 20 besteht aus Metall und weist einen Hauptkörperabschnitt 21 auf, der in das Gehäuse 10 eingesetzt ist und in das Gehäuse 10 eingreift, und einen Düsenabschnitt 22, der sich vom Hauptkörperabschnitt 21 bis zur Außenseite des Gehäuses 10 erstreckt. Der Düsenabschnitt 22 weist eine zylindrische Form auf, die sich in Richtung der Achsenlinie erstreckt, und ein Düsenlochelement 23 ist an einer Spitze des Düsenabschnitts 22 befestigt.
Das Düsenlochelement 23 ist aus Metall gefertigt und wird durch Schweißen am Düsenabschnitt 22 befestigt. Das Düsenlochelement 23 weist eine untere zylindrische Form auf, die sich in Richtung der Achsenlinie erstreckt, und an einer Spitze des Düsenlochelements 23 ist ein Düsenloch 23a zum Einspritzen des Kraftstoffs vorgesehen. Eine Sitzfläche 23s, auf und von der aus der Ventilkörper 30 aufsitzt und nicht aufsitzt, ist auf einer inneren Umfangsfläche des Düsenlochelements 23 ausgebildet.
Der Ventilkörper 30 ist aus Metall gefertigt und hat eine zylindrische Form, die sich entlang der Achsenlinienrichtung erstreckt. Der Ventilkörper 30 ist innerhalb des Düsenkörpers 20 so montiert, dass er in Achsleitungsrichtung beweglich ist, und zwischen einer äußeren Umfangsfläche 30a des Ventilkörpers 30 und einer inneren Umfangsfläche 22a des Düsenkörpers 20 ist ein ringförmiger Strömungskanal (stromabwärts gerichteter Kanal F30) vorgesehen, der sich in Achsleitungsrichtung erstreckt. An einem Endabschnitt des Ventilkörpers 30 auf der Seite des Düsenlochs 23a ist eine ringförmige Sitzfläche 30s ausgebildet, so dass sie von der Sitzfläche 23s gelöst und auf dieser platziert wird.
Ein Kupplungselement 31 ist durch Schweißen oder dergleichen fest mit einem Endabschnitt des Ventilkörpers 30 gegenüber dem Düsenloch 23a (im Folgenden als ein Gegenteil einer Gegendüsenlochseite bezeichnet) verbunden. Weiterhin ist ein Öffnungselement 32 vorgesehen, in dem eine Öffnung 32a (Drosselabschnitt) vorgesehen ist und der bewegliche Kern 40 ist an einem Endabschnitt des Kupplungselements 31 auf der Gegendüsenlochseite befestigt.
Wie in 2 dargestellt, weist das Kupplungselement 31 eine zylindrische Form auf, die sich in Richtung der Achsenlinie erstreckt, das Öffnungselement 32 ist an einer zylindrischen Innenumfangsfläche des Kupplungselements 31 durch Schweißen oder dergleichen befestigt, und der bewegliche Kern 40 ist an einer zylindrischen Außenumfangsfläche des Kupplungselements 31 durch Schweißen oder dergleichen befestigt. Am Endabschnitt des Kupplungselements 31 auf der Gegendüsenlochseite wird ein in radialer Richtung expandierender, vergrößerter Durchmesserabschnitt 31a gebildet. Die düsenlochseitige Endfläche des Abschnitts 31a mit vergrößertem Durchmesser greift in den beweglichen Kern 40 ein, wodurch verhindert wird, dass das Kupplungselement 31 aus dem beweglichen Kern 40 in Richtung Düsenlochseite entweicht.
Das Öffnungselement 32 weist eine zylindrische Form auf, die sich in Richtung der Achsenlinie erstreckt, und die Innenseite des Zylinders fungiert als Strömungskanal F21, durch den der Kraftstoff strömt. Die Öffnung 32a (Drosselabschnitt) zum Drosseln der Durchflussrate durch teilweises Verengen der Durchgangsfläche des Strömungskanals F21 ist an einem Endabschnitt des Öffnungselements 32 auf der Düsenlochseite vorgesehen. Ein Abschnitt des von der Öffnung 32a gedrosselten Strömungskanals F21 wird als Drosselströmungskanal F22 bezeichnet.
Der Drosselströmungskanal F22 befindet sich auf einer Mittelachse des Ventilkörpers 30. Eine Strömungskanallänge des Drosselströmungskanals F22 ist kürzer als ein Durchmesser des Drosselströmungskanals F22. Ein vergrößerter Durchmesserabschnitt 32b, der sich in radialer Richtung ausdehnt, wird an einem Endabschnitt des Öffnungselements 32 auf der Gegendüsenlochseite gebildet. Eine düsenlochseitige Endfläche des Abschnitts 32b mit vergrößertem Durchmesser auf der düsenlochseitigen Seite greift in das Kupplungselement 31 ein, wodurch verhindert wird, dass das Öffnungselement 32 aus dem Kupplungselement 31 in Richtung der düsenlochseitigen Seite entweicht.
Der bewegliche Kern 40 ist scheibenförmig ausgebildet und besteht aus Metall und ist in einem Zylinder des Hauptkörperabschnitts 21 untergebracht und angeordnet. Der bewegliche Kern 40 bewegt sich in Achsrichtung integral mit dem Kupplungselement 31, dem Ventilkörper 30, dem Öffnungselement 32 und dem Gleitelement 33. Der bewegliche Kern 40, das Kupplungselement 31, der Ventilkörper 30, das Öffnungselement 32 und das Gleitelement 33 entsprechen einer beweglichen Struktur M, die sich integral in Richtung der Achsenlinie bewegt.
Das Gleitelement 33 ist vom beweglichen Kern 40 getrennt und wird durch eine elastische Kraft eines enganliegenden elastischen Elements SP2 in engen Kontakt mit dem beweglichen Kern 40 gedrückt. Das Gleitelement 33 ist auf diese Weise vom beweglichen Kern 40 getrennt, wodurch leicht erkannt werden kann, dass sich ein Material des Gleitelements 33 von einem Material des beweglichen Kerns 40 unterscheidet. Der bewegliche Kern 40 ist aus einem Material hergestellt, das eine höhere Magnetstärke aufweist als das Gleitelement 33, und das Gleitelement 33 ist aus einem Material hergestellt, das eine höhere Abriebfestigkeit aufweist als der bewegliche Kern 40.
Das Gleitelement 33 hat eine zylindrische Form, und die zylindrische Außenumfangsfläche des Gleitelements 33 fungiert als Gleitfläche 33a, die auf der inneren Umfangsfläche des Hauptkörperabschnitts 21 gleitet. Eine Außendurchmesserabmessung der Gleitfläche 33a ist kleiner als eine Außendurchmesserabmessung des beweglichen Kerns 40. Mit anderen Worten, die Position der Gleitfläche 33a in einer Richtung senkrecht zur gleitfähigen Richtung des Gleitelements 33 befindet sich auf einer Innenseite der äußersten Peripherieposition des beweglichen Kerns 40, also auf einer Seite der ringförmigen Mittellinie C.
Eine Oberfläche des Gleitelements 33 auf der Gegendüsenlochseite fungiert als Dichtfläche 33b, die in engem Kontakt mit einer Oberfläche des beweglichen Kerns 40 auf der Seite des Düsenlochs steht und die Oberfläche des beweglichen Kerns 40 so abdichtet, dass der Kraftstoff nicht durchgelassen wird. Ein spulenförmiges, enganliegendes elastisches Element SP2 befindet sich im Zylinder des Gleitelements 33. Das eng anliegende elastische Element SP2 verformt sich in Achsenlinienrichtung, um dem Gleitelement 33 eine elastische Kraft zu verleihen, und die Dichtfläche 33b des Gleitelements 33 wird elastisch gegen eine Oberfläche des beweglichen Kerns 40 auf der Düsenlochseite gedrückt und in engen Kontakt mit der Oberfläche des beweglichen Kerns 40 gebracht.
Am Endabschnitt des Gleitelements 33 auf der Gegendüsenlochseite ist ein in radialer Richtung reduzierter Durchmesserabschnitt 33c ausgebildet. Eine obere Oberfläche des Abschnitts 33c mit reduziertem Durchmesser fungiert als Teil der Dichtfläche 33b, und eine untere Oberfläche des Abschnitts 33c mit reduziertem Durchmesser trägt bzw. lagert ein Ende des elastischen Elements SP2 mit engem Kontakt bzw. welches eng anliegt. Ein Stützelement 24 ist an einer Unterseite des Hauptkörperabschnitts 21 befestigt, und in dem Stützelement 24 ist ein Abschnitt mit reduziertem Durchmesser 24a ausgebildet, der sich in radialer Richtung verringert. Das andere Ende des enganliegenden elastischen Elements SP2 wird durch den Abschnitt 24a mit reduziertem Durchmesser getragen.
Das Gleitelement 33 ist in einem Zustand der Beweglichkeit relativ zu dem beweglichen Kern 40 in radialer Richtung angeordnet. In einem Abschnitt der beweglichen Struktur M, der das Gleitelement 33 ausschließt, ist ein Führungsabschnitt vorgesehen, um die bewegliche Struktur M in radialer Richtung zu stützen, während die bewegliche Struktur M in der Richtung der Achslinie relativ zum Düsenkörper 20 beweglich verschoben wird. Die Führungsabschnitte sind an zwei Stellen in der Achsenlinienrichtung vorgesehen, und der Führungsabschnitt, der sich auf der Düsenloch 23a-Seite in der Achsenlinienrichtung befindet, wird als Düsenloch-Seitenführungsabschnitt 30b bezeichnet, und der Führungsabschnitt, der sich auf der Gegendüsenlochseite befindet, wird als gegendüsenlochseitiger Führungsabschnitt 31b bezeichnet (siehe 1 und 2). Der düsenlochseitiger Führungsabschnitt 30b ist auf einer äußeren Umfangsfläche des Ventilkörpers 30 ausgebildet und wird gleitend auf einer inneren Umfangsfläche des Düsenlochelements 23 gelagert. Der gegendüsenlochseitige Führungsabschnitt 31b ist auf einer äußeren Umfangsfläche des Kupplungselements 31 ausgebildet und wird gleitend auf einer inneren Umfangsfläche des Trägerelements 24 abgestützt.
Der stationäre Kern 50 ist fest im Inneren des Gehäuses 10 angeordnet. Der stationäre Kern 50 besteht aus einem ringförmigen Metall, das sich um die Achsenlinienrichtung erstreckt. Das nichtmagnetische Element 60 ist ein ringförmiges Element, das sich zwischen dem stationären Kern 50 und dem Hauptkörperabschnitt 21 befindet und aus einem Material hergestellt ist, das im Magnetismus niedriger ist als der stationäre Kern 50 und der bewegliche Kern 40. Andererseits sind der stationäre Kern 50, der bewegliche Kern 40 und der Hauptkörperabschnitt 21 aus einem Material mit Magnetismus hergestellt.
Ein zylindrischer Stopper 51 aus Metall ist an einer inneren Umfangsfläche des stationären Kerns 50 befestigt. Der Anschlag 51 steht in Kontakt mit dem Kupplungselement 31, um das Kupplungselement 31 von der Bewegung auf die Gegendüsenlochseite zu begrenzen. In einem Zustand, in dem eine obere Endfläche des Abschnitts 31a mit vergrößertem Durchmesser des Kupplungselements 31a mit einer unteren Endfläche des Anschlags 51 in Kontakt steht, ist eine untere Endfläche des stationären Kerns 50 nicht mit einer oberen Endfläche des beweglichen Kerns 40 in Kontakt, und ein vorbestimmter Spalt ist zwischen der unteren Endfläche und der oberen Endfläche definiert.
Die Spule 70 befindet sich an der radial äußeren Seite des nichtmagnetischen Elements 60 und des stationären Kerns 50. Die Spule 70 ist um einen Spulenkörper 71 aus Harz gewickelt. Der Spulenkörper 71 hat eine zylindrische Form, die in der Richtung der Achslinie zentriert ist. Daher befindet sich die Spule 70 in einer ringförmigen Form, die sich um die Achsenlinienrichtung erstreckt.
Auf der Gegendüsenlochseite des stationären Kerns 50 befindet sich der Rohrverbindungsabschnitt 80, der eine Einlassöffnung 80a des Kraftstoffs bereitstellt und mit einem externen Rohr verbunden ist. Der Rohrverbindungsabschnitt 80 ist aus Metall gefertigt und besteht aus einem mit dem stationären Kern 50 integrierten Metallelement. Der von einer Hochdruckpumpe unter Druck gesetzte Kraftstoff wird von der Einlassöffnung 80a dem Kraftstoffeinspritzventil zugeführt. Im Inneren des Rohrverbindungsabschnitts 80 ist ein in Achsrichtung verlaufender Strömungskanal F11 vorgesehen, und ein Pressfitting-Element 81 ist eingepresst und am Strömungskanal F11 befestigt.
Ein elastisches Element SP1 befindet sich auf der Düsenlochseite des Pressfitting-Elements 81. Ein Ende des elastischen Elements SP1 wird durch das Pressfitting-Element 81 und das andere Ende des elastischen Elements SP1 durch den Abschnitt mit vergrößertem Durchmesser 32b des Öffnungselements 32 getragen. Daher wird entsprechend der Einpressgröße des Pressfitting-Elements 81, d.h. der Fixierposition in Achslinienrichtung, eine elastische Verformungsgröße des elastischen Elements SP1 beim Öffnen des Ventilkörpers 30 in die Vollhubposition, d.h. wenn das Kupplungselement 31 am Anschlag 51 anliegt, angegeben. Mit anderen Worten, die Ventilschließkraft (eingestellte Last) durch das elastische Element SP1 wird um die Einpressgröße des Pressfitting-Elements 81 eingestellt.
Ein Befestigungselement 83 befindet sich an einer äußeren Umfangsfläche des Rohrverbindungsabschnitts 80. Das Befestigungselement 83 wird am Gehäuse 10 befestigt, indem ein Außengewindeabschnitt, der an der äußeren Umfangsfläche des Befestigungselements 83 ausgebildet ist, an einem Innengewinde befestigt wird, das an einer inneren Umfangsfläche des Gehäuses 10 ausgebildet ist. Der Rohrverbindungsabschnitt 80, der stationäre Kern 50, das nichtmagnetische Element 60 und der Hauptkörperabschnitt 21 sind zwischen einer Bodenfläche des Gehäuses 10 und dem Befestigungselement 83 durch eine durch die Befestigung erzeugte Axialkraft eingeklemmt.
Der Rohrverbindungsabschnitt 80, der stationäre Kern 50, das nichtmagnetische Element 60, der Düsenkörper 20 und das Düsenlochelement 23 entsprechen einem Körper B mit einem Strömungskanal F, damit der der Einlassöffnung 80a zugeführte Kraftstoff durch das Düsenloch 23a fließen kann. Die vorstehend beschriebene bewegliche Struktur M ist im Inneren des Körpers B in einem gleitfähigen Zustand untergebracht.
Anschließend wird die Funktionsweise des Kraftstoffeinspritzventils beschrieben.
Wenn die Spule 70 unter Spannung steht, wird ein Magnetfeld um die Spule 70 herum erzeugt. Das heißt, ein Magnetfeldkreis, in dem ein Magnetfluss durch den stationären Kern 50, den beweglichen Kern 40 und den Hauptkörperabschnitt 21 fließt, wird zusammen mit der Erregung gebildet, und der bewegliche Kern 40 wird durch eine vom Magnetkreis erzeugte Magnetkraft zum stationären Kern 50 angezogen. Die Ventilschließkraft durch das elastische Element SP1, die Ventilschließkraft durch den Kraftstoffdruck und die Ventilöffnungskraft durch die vorstehend beschriebene Magnetkraft wirken auf die bewegliche Struktur M. Da die Ventilöffnungskraft größer eingestellt ist als die Ventilschließkraft, bewegt sich der bewegliche Kern 40 bei Erzeugung der Magnetkraft in Verbindung mit der Erregung zusammen mit dem Ventilkörper 30 auf den stationären Kern 50 zu. Dadurch wird der Ventilkörper 30 geöffnet, die Sitzfläche 30s von der Sitzfläche 23s gelöst und der Hochdruckkraftstoff aus dem Düsenloch 23a eingespritzt.
Wenn die Erregung der Spule 70 gestoppt wird, wird die Ventilöffnungskraft aufgrund der vorstehend beschriebenen Magnetkraft eliminiert, so dass der Ventilkörper 30 zusammen mit dem beweglichen Kern 40 zum Schließen des Ventils durch die Ventilschließkraft aufgrund des elastischen Elements SP1 betätigt wird und die Sitzfläche 30s auf der Sitzfläche 23s sitzt. Dadurch wird der Ventilkörper 30 zum Schließen des Ventils betätigt und die Kraftstoffeinspritzung aus dem Düsenloch 23a gestoppt.
Als nächstes wird ein Durchfluss des Kraftstoffs beim Einspritzen des Kraftstoffs aus dem Düsenloch 23a beschrieben.
Der von der Hochdruckpumpe zum Kraftstoffeinspritzventil zugeführte Hochdruckkraftstoff strömt aus der Einlassöffnung 80a ein und strömt in der Reihenfolge durch den Strömungskanal F11 entlang einer Zylinderinnenumfangsfläche des Rohrverbindungsabschnitts 80, einen Strömungskanal F12 entlang einer Zylinderinnenumfangsfläche des Pressfitting-Elements 81 und einen Strömungskanal F13, in dem das elastische Element SP1 untergebracht ist (siehe 1). Diese Strömungskanäle F11, F12 und F13 werden zusammenfassend als stromaufwärts gerichteter Kanal F10 bezeichnet, und der stromaufwärts gerichtete Kanal F10 befindet sich außerhalb und stromaufwärts der beweglichen Struktur M in dem gesamten Strömungskanal F, der innerhalb des Kraftstoffeinspritzventils vorhanden ist. Der von der beweglichen Struktur M im gesamten Strömungskanal F bereitgestellte Strömungskanal wird als beweglicher Strömungskanal F20 bezeichnet, und der auf der stromabwärts gelegenen Seite des beweglichen Strömungskanals F20 wird als stromabwärts gelegener Kanal F30 bezeichnet.
Der bewegliche Strömungskanal F20 verzweigt den aus dem Strömungskanal F13 austretenden Kraftstoff in einen Hauptkanal und einen Subkanal. Der Hauptkanal und der Subkanal sind unabhängig voneinander angeordnet. Genauer gesagt, sind der Hauptkanal und der Subkanal parallel angeordnet, und der Kraftstoff verzweigt sich und fließt in den Hauptkanal und den Subkanal und vereinigt sich in den stromabwärts gelegenen Kanal F30.
Der Hauptkanal ist ein Kanal, durch den der Kraftstoff in der Reihenfolge des Strömungskanals F21 entlang einer inneren Zylinderumfangsfläche des Öffnungselements 32, des Drosselströmungskanals F22 durch die Öffnung 32a und eines Strömungskanals F23 entlang einer zylindrischen inneren Umfangsfläche des Kupplungselements 31 strömt. Der Kraftstoff im Strömungskanal F23 strömt in den stromabwärts gelegenen Kanal F30, der ein Strömungskanal F31 entlang der Zylinderaußenumfangsfläche des Kupplungselements 31 ist, durch das Durchgangsloch, das das Kupplungselement 31 in radialer Richtung durchdringt.
Der Subkanal ist ein Kanal, durch den der Kraftstoff in der Größenordnung eines Strömungskanals F24s entlang einer zylindrischen Außenumfangsfläche des Öffnungselements 32, eines Strömungskanals F25s, der ein Spalt zwischen dem beweglichen Kern 40 und dem stationären Kern 50 ist, eines Strömungskanals F26s entlang einer Außenumfangsfläche 40a des beweglichen Kerns 40 und eines Strömungskanals entlang der Gleitfläche 33a fließt. Der Strömungskanal entlang der Gleitfläche 33a wird als Gleitströmungskanal F27s bzw. gleitender Strömungskanal F27s oder als ein separater Strömungskanal bezeichnet, und der Kraftstoff im Gleitströmungskanal F27s fließt in den stromabwärts gelegenen Kanal F30, der der Strömungskanal F31 entlang der Zylinderaußenumfangsfläche des Kupplungselements 31 ist. Ein Durchgangsbereich des Strömungskanals F26s, der zwischen einem äußersten Umfang des beweglichen Kerns 40 und dem Hauptkörperabschnitt 21 vorgesehen ist, ist größer als ein Durchgangsbereich des Gleitströmungskanals F27s. Mit anderen Worten ist der Drosselgrad im Gleitströmungskanal F27s größer eingestellt als der Drosselgrad im Strömungskanal F26s.
In diesem Beispiel ist die stromaufwärts gerichtete Seite des Subkanals mit der stromaufwärts gerichteten Seite des Drosselströmungskanals F22 verbunden. Genauer gesagt, ist ein Abschnitt des Gleitströmungskanals F27s (separater Strömungskanal) auf der Gegendüsenlochseite mit dem Strömungskanal auf der Gegendüsenlochseite des Drosselströmungskanals F22 verbunden. Die stromabwärts gerichtete Seite des Teilstromkanals ist mit der stromabwärts gerichteten Seite des Drosselströmungskanals F22 verbunden. Insbesondere ist ein Abschnitt des Gleitströmungskanals F27s (separater Strömungskanal) auf der Düsenlochseite mit dem Strömungskanal auf der Düsenlochseite des Drosselströmungskanals F22 verbunden. Mit anderen Worten, der Subströmungskanal verbindet die stromaufwärts gerichtete Seite und die stromabwärts gerichtete Seite des Drosselströmungskanals F22, ohne den Drosselströmungskanal F22 zu passieren. Der Gleitströmungskanal F27s (separater Durchfluss) ist näher am Düsenloch als der bewegliche Kern 40 vorgesehen.
Kurz gesagt, der Kraftstoff, der in den beweglichen Strömungskanal F20 aus dem Strömungskanal F13, dem stromaufwärts gerichteten Kanal F10, eingeflossen ist, verzweigt sich in den Strömungskanal F21, der das stromaufwärts gerichtete Ende des Hauptkanals ist, und in den Strömungskanal F24s, der das stromaufwärts gerichtete Ende des Subkanals ist, und danach vereinigt sich der Kraftstoff in den Strömungskanal F31, der der stromabwärts gerichtete Kanal F30 ist.
Jeder der beweglichen Kerne 40, das Kupplungselement 31 und das Öffnungselement 32 sind mit einem Durchgangsloch 41 ausgebildet, die in radialer Richtung eindringt. Die Durchgangslöcher 41 fungieren als Strömungskanal F28s zum Verbinden des Strömungskanals F21 entlang der inneren Umfangsfläche des Öffnungselements 32 mit dem Strömungskanal F26s entlang der äußeren Umfangsfläche des beweglichen Kerns 40. Der Strömungskanal F28s ist ein Kanal, der die Durchflussrate des durch den Gleitströmungskanal F27s strömenden Kraftstoffs sicherstellt, d.h. die Durchflussrate des Subkanals, wenn das Kupplungselement 31 am Anschlag 51 anliegt, um die Verbindung zwischen dem Strömungskanal F24s und dem Strömungskanal F25s abzuschalten. Da sich der Strömungskanal F28s auf der stromaufwärts gerichteten Seite des Drosselströmungskanals F22 befindet, werden die Strömungskanäle F25s, F26s und F28s zu stromaufwärts gerichteten Bereichen, und es entsteht eine Druckdifferenz zum stromabwärts gerichteten Bereich.
Der aus dem beweglichen Strömungskanal F20 austretende Kraftstoff strömt in den Strömungskanal F31 entlang der Zylinderaußenumfangsfläche des Kupplungselements 31 und durchströmt dann einen Strömungskanal F32, der ein Durchgangsloch ist, das durch den Abschnitt 24a mit reduziertem Durchmesser des Stützelements 24a in Richtung der Achsenlinie verläuft, und einen Strömungskanal F33 entlang der Außenumfangsfläche des Ventilkörpers 30 in einer bestimmten Reihenfolge (siehe 2). Beim Öffnen des Ventilkörpers 30 fließt der Hochdruckkraftstoff im Strömungskanal F33 zwischen der Sitzfläche 30s und der Sitzfläche 23s und wird aus dem Düsenloch 23a eingespritzt.
Der oben beschriebene Strömungskanal entlang der Gleitfläche 33a wird als Gleitströmungskanal F27s bezeichnet, und ein Durchgangsbereich des Gleitströmungskanals F27s ist kleiner als ein Durchgangsbereich des Drosselströmungskanals F22. Mit anderen Worten ist der Drosselgrad im Gleitströmungskanal F27s größer eingestellt als der Drosselgrad im Drosselströmungskanal F22. Der Durchgangsbereich des Drosselströmungskanals F22 ist der kleinste im Hauptkanal und der Durchgangsbereich im Gleitströmungskanal F27s der kleinste im Subkanal.
Daher ist im Hauptkanal und im Subkanal im beweglichen Strömungskanal F20 der Hauptkanal leichter zu durchströmen, der Drosselgrad im Hauptkanal wird durch den Drosselgrad in der Öffnung 32a bestimmt, und der Durchfluss des Hauptkanals wird durch die Öffnung 32a eingestellt. Mit anderen Worten, der Grad der Drosselung im beweglichen Strömungskanal F20 wird durch den Grad der Drosselung in der Öffnung 32a bestimmt, und der Durchfluss des beweglichen Strömungskanals F20 wird durch die Öffnung 32a eingestellt.
Der Durchgangsbereich des Strömungskanals F im Vollhubzustand, in dem sich der Ventilkörper 30 am meisten in Ventilöffnungsrichtung bewegt hat, d.h. der Durchgangsbereich des Strömungskanals F auf der Sitzfläche 30s, wird als Sitzkanalbereich bezeichnet. Der Durchgangsbereich des Drosselströmungskanals F22 durch die Öffnung 32a ist so eingestellt, dass er größer als der Sitzkanalbereich ist. Mit anderen Worten, der Grad der Drosselung durch die Öffnung 32a ist kleiner eingestellt als der Grad der Drosselung an der Sitzfläche 30s zum Zeitpunkt des Vollauftriebs.
Der Sitzkanalbereich ist so eingestellt, dass er größer ist als der Kanalbereich bzw. die Kanalfläche des Düsenlochs 23a. Mit anderen Worten, der Grad der Drosselung durch die Öffnung 32a und der Grad der Drosselung an der Sitzfläche 30s sind kleiner eingestellt als der Grad der Drosselung durch das Düsenloch 23a. Wenn mehrere Düsenlöcher 23a vorgesehen sind, ist der Sitzkanalbereich bzw. Sitzdurchgangsbereich größer eingestellt als eine Gesamtkanalfläche aller Düsenlöcher 23a.
Als nächstes wird eine Bremskraft beschrieben, die die bewegliche Struktur M beim Bewegen der beweglichen Struktur M vom Kraftstoff erhält.
In der vorliegenden Ausführungsform sind der Drosselströmungskanal F22 und der Gleitströmungskanal F27s parallel angeordnet, und der Durchgangsbereich des Gleitströmungskanals F27s ist kleiner eingestellt als der Durchgangsbereich des Drosselströmungskanals F22. Aus diesem Grund wird der Strömungskanal F in einen stromaufwärts gerichteten Bereich und einen stromabwärts gerichteten Bereich mit der Öffnung 32a (Drosselabschnitt) und dem Gleitströmungskanal F27s als Grenze unterteilt.
Der stromaufwärts gerichtete Bereich ist ein Bereich auf der stromaufwärts gerichteten Seite der Öffnung 32a im Kraftstoffstrom zum Zeitpunkt der Einspritzung. Die stromaufwärtige Seite der Gleitfläche 33a im beweglichen Strömungskanal F20 gehört ebenfalls zum Anströmbereich. Daher entsprechen die Strömungskanäle F21, F24s, F25s, F26s, F28s des beweglichen Strömungskanals F20 und des stromaufwärts gelegenen Kanals F10 einem stromaufwärts gelegenen Bereich. Der stromabwärts gelegene Bereich ist ein Bereich auf der stromabwärts gelegenen Seite der Öffnung 32a im Kraftstoffstrom zum Zeitpunkt der Einspritzung. Die stromabwärts gerichtete Seite der Gleitfläche 33a im beweglichen Strömungskanal F20 gehört ebenfalls zum stromabwärts gerichteten Bereich. Daher entsprechen der Strömungskanal F23 und der stromabwärtige Kanal F30 des beweglichen Strömungskanals F20 dem stromabwärtigen Bereich.
Kurz gesagt, wenn der Kraftstoff durch den Drosselströmungskanal F22 strömt, wird der Durchfluss des durch den beweglichen Strömungskanal F20 strömenden Kraftstoffs durch die Öffnung 32a gedrosselt, so dass eine Druckdifferenz zwischen dem Kraftstoffdruck im stromaufwärts liegenden Bereich (d.h. einem stromaufwärts liegenden Kraftstoffdruck PH) und dem Kraftstoffdruck im stromabwärts liegenden Bereich (d.h. einem stromabwärts liegenden Kraftstoffdruck PL) entsteht. Daher strömt der Kraftstoff beim Wechsel des Ventilkörpers 30 von einem Ventilschließzustand in einen Ventilöffnungszustand, beim Wechsel des Ventilkörpers 30 vom Ventilöffnungszustand in den Ventilschließzustand und beim Halten des Ventilkörpers 30 in der Vollhubstellung durch den Drosselströmungskanal F22 und die Druckdifferenz wird erzeugt.
Die durch das Öffnen des Ventilkörpers 30 verursachte Druckdifferenz wird nicht gleichzeitig mit dem Umschalten des Ventils vom geöffneten in den geschlossenen Zustand beseitigt, und wenn nach dem Schließen des Ventils eine vorbestimmte Zeit vergeht, werden der stromaufwärtige Kraftstoffdruck PH und der stromabwärtige Kraftstoffdruck PL gleich. Wird das Ventil dagegen in einem Zustand, in dem die Druckdifferenz nicht auftritt, vom geschlossenen in den geöffneten Zustand geschaltet, tritt die Druckdifferenz sofort zum Zeitpunkt der Schaltung auf.
Wie in 3 dargestellt, wird bei einer Bewegung der beweglichen Struktur M eine Oberfläche der beweglichen Struktur M, die den stromaufwärts gerichteten Kraftstoffdruck PH auf der Ventilschließseite aufnimmt, als stromaufwärts gerichtete Druckaufnahmefläche SH bezeichnet, und eine Oberfläche der beweglichen Struktur M, die den stromabwärts gerichteten Kraftstoffdruck PL auf der Ventilöffnungsseite aufnimmt, als stromabwärts gerichtete Druckaufnahmefläche SL bezeichnet.
Eine scheinbare stromaufwärtsseitige Druckaufnahmefläche SH1 entspricht den oberen Stirnflächen des beweglichen Kerns 40, des Kupplungselements 31 und des Öffnungselements 32, die im stromaufwärts gelegenen Bereich freiliegen. Da sich jedoch die Gleitfläche 33a, die als Grenze zwischen diesen beiden Bereichen dient, auf der radial inneren Seite der äußeren Umfangsfläche 40a des beweglichen Kerns 40 befindet, empfängt eine Druckaufnahmefläche SH2, die außerhalb der Gleitfläche 33a der unteren Endfläche des beweglichen Kerns 40 liegt, den Kraftstoffdruck PH stromaufwärts in Ventilöffnungsrichtung. Daher ist es denkbar, dass ein Bereich, der durch Subtraktion der Fläche der Druckaufnahmefläche SH2, die den Kraftstoffdruck in Ventilöffnungsrichtung empfängt, von der scheinbaren Fläche der stromaufwärts gelegenen Druckaufnahmefläche SH1 erhalten wird, ein wesentlicher Bereich der stromaufwärts gelegenen Druckaufnahmefläche SH ist.
Die stromabwärtsseitige Druckaufnahmefläche SL entspricht den unteren Stirnflächen des Gleitelements 33, des Kupplungselements 31 und des Öffnungselements 32, die Oberflächen von Abschnitten sind, die im stromabwärts gelegenen Bereich freigelegt sind. Die Fläche der stromabwärts gelegenen Druckaufnahmefläche SL ist die gleiche wie die der stromaufwärts gelegenen Druckaufnahmefläche SH.
Ein Wert, der durch Multiplizieren der stromaufwärts gelegenen Druckaufnahmefläche SH mit dem stromaufwärts gelegenen Kraftstoffdruck PH erhalten wird, entspricht einer Kraft, die auf die bewegliche Struktur M auf der Ventilschließseite wirkt, und ein Wert, der durch Multiplizieren der stromabwärts gelegenen Druckaufnahmefläche SL mit dem stromabwärts gelegenen Kraftstoffdruck PL erhalten wird, entspricht einer Kraft, die auf die bewegliche Struktur M auf der Ventilöffnungsseite wirkt. Eine Differenz zwischen diesen Kräften wirkt als Bremskraft auf die bewegliche Struktur M.
Während der Bewegung der beweglichen Struktur M in Ventilöffnungsrichtung wird der Kraftstoff im stromaufwärts gelegenen Bereich durch die bewegliche Struktur M gedrückt und komprimiert, so dass der stromaufwärts gelegene Kraftstoffdruck PH ansteigt. Andererseits, da der Kraftstoff im stromaufwärts gelegenen Bereich, der durch die bewegliche Struktur M gedrückt wird, unter Drosselung durch die Öffnung 32a in den stromabwärts gelegenen Bereich gedrückt wird, wird der stromabwärts gelegene Kraftstoffdruck PL niedriger als der stromaufwärts gelegene Kraftstoffdruck PH. Daher wirkt die Bremskraft aufgrund einer Druckdifferenz ΔP zwischen den beiden Bereichen in eine Richtung, in der die in Ventilöffnungsrichtung bewegte bewegliche Struktur M in Ventilschließrichtung zurückgedrückt wird. Kurz gesagt, zum Zeitpunkt der Ventilöffnung strömt der Kraftstoff durch den Drosselströmungskanal F22 zur Düsenlochseite, und eine Kraft, die durch Multiplikation der durch die damalige Drosselung erzeugten Druckdifferenz ΔP mit dem Bereich S der stromaufwärts gelegenen Druckaufnahmefläche SH oder der stromabwärts gelegenen Druckaufnahmefläche SL erhalten wird, wirkt als Bremskraft auf die bewegliche Struktur M ein.
Während der Bewegung der beweglichen Struktur M in Ventilschließrichtung wird der Kraftstoff im stromabwärts liegenden Bereich durch die bewegliche Struktur M gedrückt und verdichtet, so dass der stromabwärts gelegene Kraftstoffdruck PL ansteigt. Andererseits, da der Kraftstoff im stromabwärts gelegenen Bereich, der durch die bewegliche Struktur M gedrückt wird, in den stromaufwärts gelegenen Bereich gedrückt wird, während er durch die Öffnung 32a gedrosselt wird, wird der stromaufwärts gelegene Kraftstoffdruck PH niedriger als der stromabwärts gelegene Kraftstoffdruck PL. Daher wirkt die Bremskraft aufgrund der Druckdifferenz ΔP zwischen den beiden Bereichen in eine Richtung, in der die in Ventilschließrichtung bewegte bewegliche Struktur M in Ventilöffnungsrichtung zurückgedrückt wird. Kurz gesagt, zum Zeitpunkt des Ventilschließvorgangs strömt der Kraftstoff durch den Drosselströmungskanal F22 zur Gegendüsenlochseite, und eine Kraft, die durch Multiplikation der durch die damalige Drosselung erzeugten Druckdifferenz ΔP mit dem Bereich S erhalten wird, wirkt als Bremskraft auf die bewegliche Struktur M.
Daher wird mindestens einer der Drosselungsgrade durch die Öffnung 32a und die Fläche S eingestellt, wodurch die Bremskraft eingestellt werden kann. Eine Größe der Fläche S kann durch Einstellen eines Durchmessermaßes der Gleitfläche 33a eingestellt werden.
Als nächstes werden die Funktionsweise und die Auswirkungen der in der vorliegenden Ausführungsform verwendeten Konfiguration beschrieben.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind der Drosselströmungskanal F22 und der Gleitströmungskanal F27s parallel angeordnet, und der Durchgangsbereich des Gleitströmungskanals F27s ist kleiner eingestellt als der Durchgangsbereich des Drosselströmungskanals F22. Aus diesem Grund wird der Strömungskanal F in einen stromaufwärts gerichteten Bereich und einen stromabwärts gerichteten Bereich mit der Öffnung 32a (Drosselabschnitt) als Grenze unterteilt. Zum Zeitpunkt der Bewegung der beweglichen Struktur M wird der Durchfluss des Kraftstoffs im Drosselströmungskanal F22 gedrosselt, so dass zwischen den beiden Bereichen eine Druckdifferenz ΔP entsteht und die Bremskraft aufgrund der Druckdifferenz ΔP auf die bewegliche Struktur M wirkt.
Da die Bremskraft auf die bewegliche Struktur M wirkt, die zum Schließen des Ventils betätigt wird, kann der Ventilkörper 30 gegen ein Aufspringen auf die Sitzfläche 23s gehindert werden, und die Möglichkeit eines nicht vorgesehenen Einspritzzustandes kann reduziert werden. Da die Bremskraft auf die bewegliche Struktur M wirkt, die zum Öffnen des Ventils betätigt wird, kann zudem ein Abprall beim Zusammenstoß des Kupplungselements 31 mit dem Stopper 51 gemildert und der Verschleiß des Kupplungselements 31 und des Stoppers 51 reduziert werden.
Darüber hinaus unterscheidet sich gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Position der Gleitfläche 33a in der Richtung senkrecht zur gleitfähigen Richtung (d.h. in der radialen Richtung) der beweglichen Struktur M von der äußersten Peripherieposition des beweglichen Kerns 40. Aus diesem Grund können ein Bereich S der stromaufwärtsseitigen Druckaufnahmefläche SH und die stromabwärtsseitige Druckaufnahmefläche SL eingestellt werden, ohne die äußerste Peripherieposition des beweglichen Kerns 40 zu verändern. Daher wird die Position der Gleitfläche 33a eingestellt, wodurch der obige Bereich S erreicht werden kann, ohne die äußerste Peripherieposition des beweglichen Kerns 40 zu verändern. Somit kann die Bremskraft eingestellt werden, ohne dass sich die auf den beweglichen Kern 40 wirkende Magnetkraft stark ändert.
Weiterhin ist in der vorliegenden Ausführungsform das Durchgangsloch 41 im beweglichen Kern 40 vorgesehen, um den stromaufwärtigen Abschnitt des Drosselströmungskanals F22 mit dem stromaufwärtigen Abschnitt des Gleitströmungskanals F27s zu verbinden. Aus diesem Grund kann der Kraftstoff auch dann, wenn das Öffnungselement 32 mit dem Stopper 51 in Kontakt kommt und eine Verbindung zwischen dem Strömungskanal F24s und dem Strömungskanal F25s unterbrochen wird, an die Druckaufnahmefläche SH2 gesendet werden, die den stromaufwärts gerichteten Kraftstoffdruck PH in Ventilöffnungsrichtung durch das Durchgangsloch 41 aufnimmt. Dadurch kann die Zuverlässigkeit der Einstellung des wesentlichen Bereichs der stromaufwärtigen Druckaufnahmefläche SH auf eine gewünschte Größe verbessert werden.
Weiterhin unterscheidet sich in der vorliegenden Ausführungsform ein Material des die Gleitfläche 33a bildenden Gleitelements 33 von einem Material des beweglichen Kerns 40. Aus diesem Grund kann die Gleitfläche 33a aus einem Material mit hoher Lebensdauerpriorität und der bewegliche Kern 40 aus einem Material mit niedriger magnetischer Widerstandspriorität hergestellt werden.
Weiterhin befindet sich in der vorliegenden Ausführungsform der Drosselströmungskanal F22 auf der Mittellinie des Ventilkörpers 30. Gemäß der obigen Konfiguration wirkt selbst wenn die Position der Öffnung 32a (Drosselabschnitt) in der Richtung senkrecht zur Mittelachse (d.h. in radialer Richtung) von der gewünschten Position abweicht, ein von der Öffnung 32a empfangener Fluidwiderstand an einer Position nahe der Mittelachsenlinie. Werden dagegen im Gegensatz zur vorliegenden Ausführungsform mehrere Drosselströmungskanäle an Positionen platziert, die von der Mittelachse abweichen, wirkt ein Fluidwiderstand aufgrund einer Positionsabweichung der Drosselströmungskanäle als Kippkraft auf die bewegliche Struktur M. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform, in der der Drosselströmungskanal F22 auf der Mittelachse des Ventilkörpers 30 positioniert ist, kann daher die auf die bewegliche Struktur M wirkende Kippkraft reduziert werden.
Weiterhin beinhaltet die bewegliche Struktur M in der vorliegenden Ausführungsform ein enganliegendes elastisches Element SP2, das das die Gleitfläche 33a bildende Gleitelement 33a gegen den beweglichen Kern 40 in enger Kontaktform drückt. Da der Spalt zwischen dem Gleitelement 33 und dem beweglichen Kern 40 abgedichtet werden kann, ohne das Gleitelement 33 am beweglichen Kern 40 zu befestigen, kann das Gleitelement 33 den Strömungskanal F in den stromaufwärts gerichteten Bereich und den stromabwärts gerichteten Bereich in einem Zustand teilen, der in radialer Richtung relativ zum beweglichen Kern 40 beweglich ist. Wenn das Gleitelement 33 entgegen der vorliegenden Ausführungsform am beweglichen Kern 40 befestigt ist, müssen die Achsmitte des Gleitelements 33 und die Achsmitte des beweglichen Kerns 40 mit hoher Genauigkeit übereinstimmen. Da die Befestigung jedoch nicht erforderlich ist, kann nach der vorliegenden Ausführungsform die für die bewegliche Struktur M erforderliche Maßhaltigkeit gelockert werden.
Darüber hinaus ist der Ventilkörper 30 gemäß der vorliegenden Ausführungsform in einem relativ unbeweglichen Zustand am beweglichen Kern 40 befestigt. Im Gegensatz zur vorliegenden Ausführungsform ergibt sich folgende Möglichkeit, wenn der Ventilkörper an den beweglichen Kern in einem Zustand der Beweglichkeit gegenüber dem beweglichen Kern 40 montiert wird. Mit anderen Worten, obwohl das Abprallen weniger wahrscheinlich ist, weil sich der bewegliche Kern unmittelbar nach dem Schließen des Ventils relativ bewegt, kann die nächste Injektion nicht gestartet werden, bis sich der bewegliche Kern relativ zum Stillstand bewegt, was die Realisierung der Injektion in einem kurzen Intervall behindern kann.
Andererseits kann in der vorliegenden Ausführungsform, da der Ventilkörper 30 in einem Zustand, in dem die Relativbewegung deaktiviert ist, am beweglichen Kern 40 befestigt ist, verhindert werden, dass das kurze Intervall behindert wird, indem gewartet wird, bis die Relativbewegung des beweglichen Kerns aufhört. Da zudem die oben genannten Effekte, dass die Bremskraft durch Einstellen der Position der Gleitfläche 33a in radialer Richtung, die sich von der äußersten Peripherieposition des beweglichen Kerns 40 unterscheidet, eingestellt werden kann, dargestellt werden, kann auch eine Sprungreduzierung des Ventilkörpers 30 erreicht werden. Mit anderen Worten, sowohl das kurze Intervall als auch die Abprallreduzierung können erreicht werden.
Weiterhin ist gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Außendurchmessermaß der Gleitfläche 33a kleiner als das Außendurchmessermaß des beweglichen Kerns 40. Mit anderen Worten, der Gleitströmungskanal F27s ist innerhalb der äußersten Peripherieposition des beweglichen Kerns 40 vorgesehen. In den letzten Jahren gab es eine Tendenz zur Erhöhung des Drucks des dem Kraftstoffeinspritzventil zugeführten Kraftstoffs, und dementsprechend steigt ein auf das Ventilkörper 30 wirkender Hydraulikdruck, der wiederum dazu neigt, die zum Öffnen des Ventils erforderliche magnetische Anziehungskraft zu erhöhen. Aus diesem Grund neigt ein Außendurchmessermaß des beweglichen Kerns 40 dazu, vergrößert zu werden. Wenn daher im Gegensatz zu der vorliegenden Ausführungsform die Position des beweglichen Kerns 40 mit dem äußersten Durchmesser als Gleitfläche fungiert, kann die Fläche der stromabwärts gelegenen seitlichen Druckaufnahmefläche SL größer als erforderlich und die Bremskraft größer als erforderlich werden. Andererseits kann in der vorliegenden Ausführungsform, da die Gleitfläche 33a an einer Position vorgesehen ist, die sich von der Position des beweglichen Kerns 40 mit dem äußersten Durchmesser unterscheidet, und die Abmessung des äußersten Durchmessers der Gleitfläche 33a so eingestellt ist, dass sie kleiner als die Abmessung des äußersten Durchmessers des beweglichen Kerns 40 ist, die obige Möglichkeit reduziert werden.
(Zweite Ausführungsform)
Eine bewegliche Struktur M1 eines Kraftstoffeinspritzventils gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist einen variablen Drosselmechanismus auf, der den Grad der Regulierung einer Durchflussrate in einem Strömungskanal F ändert. Der variable Drosselmechanismus beinhaltet das Öffnungselement 32 (ein fixiertes Element) ähnlich dem der ersten Ausführungsform, ein bewegliches Element 100 und ein elastisches Druckelement SP3. Das bewegliche Element 100 befindet sich im Strömungskanal F23 innerhalb des Kupplungselements 31, so dass es relativ zum Öffnungselement 32 in der Achsenlinienrichtung beweglich ist.
Das bewegliche Element 100 besteht aus Metall und ist in einer zylindrischen Form ausgebildet, die sich in Richtung der Achsenlinie erstreckt, und befindet sich auf der stromabwärts gelegenen Seite des Öffnungselements 32. In einem zylindrischen Mittelabschnitt des beweglichen Elements 100 ist ein Durchgangsloch vorgesehen, die in Richtung der Achslinie eindringt. Das Durchgangsloch ist ein Teil des Strömungskanals F, kommuniziert mit dem Drosselströmungskanal F22 und fungiert als Teildrosselströmungskanal 103 mit einer kleineren Durchgangsfläche als der des Drosselströmungskanals F22. Das bewegliche Element 100 weist einen Dichtungsabschnitt 101 auf, der mit einer Dichtfläche 101a ausgebildet ist, die den Drosselströmungskanal F22 abdeckt, und einen Eingriffsabschnitt 102, der mit einem elastischen Druckelement SP3 in Eingriff steht.
Der Eingriffsabschnitt 102 hat einen kleineren Durchmesser als der des Dichtungsabschnitts 101, und in den Eingriffsabschnitt 102 ist ein spulenförmiges bzw. spiralförmiges elastisches Druckelement SP3 eingesetzt. Dadurch wird eine Bewegung in radialer Richtung des elastischen Druckelements SP3 durch den Eingriffsbereich 102 begrenzt. Ein Ende des Druckelastikelements SP3 wird durch eine untere Stirnfläche des Dichtungsabschnitts 101 und das andere Ende des Druckelastikelements SP3 durch das Kupplungselement 31 getragen. Das drückende elastische Element SP3 wird elastisch in der Achsenlinienrichtung verformt, um dem beweglichen Element 100 eine elastische Kraft zu verleihen, und die Dichtfläche 101a des beweglichen Elements 100 wird elastisch gegen eine untere Stirnfläche des Öffnungselements 32 gedrückt und kommt in engen Kontakt miteinander.
Wenn ein stromaufwärtiger Kraftstoffdruck des beweglichen Elements 100 um einen vorbestimmten Betrag oder mehr höher wird als ein stromabwärtiger Kraftstoffdruck, wenn sich der Ventilkörper 30 in Richtung der Ventilöffnungsrichtung bewegt, wird das bewegliche Element 100 von dem Öffnungselement 32 gegen eine elastische Kraft des elastischen Druckelements SP3 getrennt (siehe 5). Wenn der stromabwärtsseitige Kraftstoffdruck des beweglichen Elements 100 um einen vorbestimmten Betrag oder mehr höher wird als der stromaufwärtsseitige Kraftstoffdruck, während sich der Ventilkörper 30 in Ventilschließrichtung bewegt, sitzt das bewegliche Element 100 auf dem Öffnungselement 32 (siehe 4).
Wenn das bewegliche Element 100 nicht eingesetzt ist, ist ein Strömungskanal (äußerer Peripherieströmungskanal F23a), durch den der Kraftstoff strömt, in einem Spalt zwischen der äußeren Umfangsfläche des beweglichen Elements 100 und der inneren Umfangsfläche des Kupplungselements 31 vorgesehen. Wenn der äußere Peripherieströmungskanal F23a und der Teildrosselströmungskanal 103 parallel angeordnet sind und das bewegliche Element 100 ungesetzt ist, strömt der Kraftstoff aus dem Drosselströmungskanal F22 in den Strömungskanal F23 und mündet in den Teildrosselströmungskanal 103 und den äußeren Peripherieströmungskanal F23a. Der durch die Kombination des Teildrosselströmungskanals 103 und des äußeren Peripherieströmungskanals F23a erhaltene Durchgangsbereich ist größer als der Durchgangsbereich des Drosselströmungskanals F22. Daher wird in einem Zustand, in dem das bewegliche Element 100 nicht eingesetzt ist, eine Durchflussrate des beweglichen Strömungskanals F20 durch den Grad der Drosselung im Drosselströmungskanal F22 vorgegeben.
Andererseits, wenn das bewegliche Element 100 eingesetzt ist, strömt der aus dem Drosselströmungskanal F22 in den Strömungskanal F23 ausfließende Kraftstoff durch den Teildrosselströmungskanal 103, und der Kraftstoff strömt nicht in den äußeren Peripherieströmungskanal F23a. Der Durchgangsbereich des Teildrosselströmungskanals 103 ist kleiner als der Durchgangsbereich des Drosselströmungskanals F22. Daher wird in einem Zustand, in dem das bewegliche Element 100 sitzt, die Durchflussrate des beweglichen Strömungskanals F20 durch den Grad der Drosselung im Teildrosselströmungskanal 103 bestimmt. Daher sitzt das bewegliche Element 100 auf dem Öffnungselement 32, um den Drosselströmungskanal F22 abzudecken, um den Grad der Drosselung zu erhöhen, und wird vom Öffnungselement 32 gelöst, um den Drosselströmungskanal F22 zu öffnen, um den Grad der Drosselung zu verringern.
Wenn sich der Ventilkörper 30 in Ventilöffnungsrichtung bewegt, besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass der stromaufwärtsseitige Kraftstoffdruck des beweglichen Elements 100 um einen vorbestimmten Wert oder mehr höher ist als der stromabwärtsseitige Kraftstoffdruck und das bewegliche Element 100 nicht sitzt. Befindet sich der Ventilkörper 30 jedoch im Vollhubzustand, in dem der Ventilkörper 30 am stärksten in Ventilöffnungsrichtung bewegt wird und der Ventilkörper 30 sich nicht mehr bewegt, besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass das bewegliche Element 100 sitzt.
Wenn sich der Ventilkörper 30 in Ventilschließrichtung bewegt, besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass der stromabwärtsseitige Kraftstoffdruck des beweglichen Elements 100 um einen vorbestimmten Wert oder mehr höher wird als der stromaufwärtsseitige Kraftstoffdruck, und das bewegliche Element 100 sitzt. In einigen Fällen, wenn jedoch eine Ventilöffnungszeit verkürzt wird, um die Einspritzmenge aus dem Düsenloch 23a zu reduzieren, wird die Einspritzung (Teilhubeinspritzung) durchgeführt, bei der der Ventilkörper 30 von der Ventilöffnungsoperation auf die Ventilschließoperation umgeschaltet wird, ohne in die Vollhubposition zu gehen. In diesem Fall besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass das bewegliche Element 100 unmittelbar nach dem Umschalten auf den Ventilschließvorgang gelöst wird. In einem Zeitraum unmittelbar vor dem Schließen des Ventils besteht jedoch eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass der stromabwärtsseitige Kraftstoffdruck des beweglichen Elements 100 um einen vorbestimmten Wert oder mehr höher wird als der stromaufwärtsseitige Kraftstoffdruck, und das bewegliche Element 100 sitzt.
Kurz gesagt, das bewegliche Element 100 wird während des Ventilöffnungsvorgangs des Ventilkörpers 30 nicht immer geöffnet, und das bewegliche Element 100 sitzt mindestens in einer Zeitspanne unmittelbar nach dem Ventilöffnungsvorgang in einer aufsteigenden Periode, in der sich das Ventilkörper 30 in Ventilöffnungsrichtung bewegt. Darüber hinaus sitzt das bewegliche Element 100 nicht immer während des Ventilschließvorgangs des Ventilkörpers 30 und das bewegliche Element 100 mindestens in einer Periode unmittelbar vor dem Ventilschließvorgang in einer absteigenden Periode, in der sich das Ventilkörper 30 in Ventilschließrichtung bewegt. Daher wird in der Zeit unmittelbar nach dem Öffnen des Ventils und in der Zeit unmittelbar vor dem Schließen des Ventils das bewegliche Element 100 eingesetzt und die gesamte Kraftstoffmenge strömt durch den Teildrosselströmungskanal 103, so dass der Drosselgrad im beweglichen Strömungskanal F20 größer wird als in der Zeit, in der das bewegliche Element 100 nicht sitzt.
Wie vorstehend beschrieben, weist die bewegliche Struktur M1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform den variablen Drosselmechanismus zum Ändern des Drosselgrades der Durchflussrate im Strömungskanal F auf. Aus diesem Grund kann die Bremskraft durch den auf die bewegliche Struktur M1 wirkenden Kraftstoff verändert werden.
Weiterhin wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Grad der Drosselung durch den variablen Drosselmechanismus größer als der im Vollhubzustand in mindestens einer Zeitspanne unmittelbar vor dem Ventilschließvorgang in der Ventilschließbetriebszeit, in der sich der Ventilkörper 30 in Ventilschließrichtung bewegt. Aus diesem Grund steigt in der Zeit unmittelbar vor dem Schließen des Ventils, da die Druckdifferenz zwischen den beiden Bereichen durch die Erhöhung des Drosselgrades zunimmt, die Bremskraft und eine Ventilschließgeschwindigkeit des Ventilkörpers 30, wodurch die Möglichkeit, dass der Ventilkörper 30 auf die Sitzfläche 23s prallt, reduziert werden kann. Andererseits wird bei Vollhubventilöffnung der Drosselgrad klein, so dass ein Druckverlust in einer Einspritzzeit reduziert werden kann.
Weiterhin wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Grad der Drosselung durch den variablen Drosselmechanismus größer als der Grad der Drosselung im Vollhubzustand in mindestens einer Zeitspanne unmittelbar nach dem Öffnen des Ventils in der Betriebszeit der Ventilöffnung, in der sich der Ventilkörper 30 in Ventilöffnungsrichtung bewegt. Aus diesem Grund steigt in der Zeit unmittelbar nach dem Öffnen des Ventils, da die Druckdifferenz zwischen den beiden Bereichen durch die Erhöhung des Drosselgrades zunimmt, die Bremskraft und die Ventilöffnungsgeschwindigkeit des Ventilkörpers. Daher kann bei der vorstehend beschriebenen Teilhubeinspritzung die Einspritzmenge aus dem Düsenloch 23a in Bezug auf eine Erregungszeit der Spule 70 reduziert werden. Aus diesem Grund kann die Schwankung der Eigenschaften der Einspritzmenge in Bezug auf die Erregungszeit reduziert werden.
Weiterhin beinhaltet der variable Drosselmechanismus in der vorliegenden Ausführungsform das Öffnungselement 32 (fixiertes Element), in dem die Öffnung 32a (Drosselabschnitt) ausgebildet ist, und das bewegliche Element 100, das sich relativ zu dem Öffnungselement 32 bewegt. Das bewegliche Element 100 sitzt auf dem Öffnungselement 32, um den Drosselströmungskanal F22 abzudecken, um den Grad der Drosselung zu erhöhen, und wird vom Öffnungselement 32 gelöst, um den Drosselströmungskanal F22 zu öffnen, um den Grad der Drosselung zu verringern. Da der Grad der Drosselung durch Lösen und Setzen des beweglichen Elements 100 variabel gestaltet werden kann, kann der variable Drosselmechanismus mit einer einfachen Struktur realisiert werden.
Weiterhin befindet sich in der vorliegenden Ausführungsform das bewegliche Element 100 auf der stromabwärts gelegenen Seite des Öffnungselements 32. Wenn sich der Ventilkörper 30 in Ventilöffnungsrichtung bewegt, wird der stromaufwärtsseitige Kraftstoffdruck des beweglichen Elements 100 um einen vorbestimmten Wert oder mehr höher als der stromabwärtsseitige Kraftstoffdruck, wodurch das bewegliche Element 100 vom Sitz gelöst wird. Wenn sich der Ventilkörper 30 in Ventilschließrichtung bewegt, wird der stromabwärtsseitige Kraftstoffdruck um einen vorbestimmten Wert oder mehr höher als der stromaufwärtsseitige Kraftstoffdruck, so dass das bewegliche Element sitzt. Gemäß der obigen Konfiguration ist ein Stellglied zum Bewegen des beweglichen Elements 100 nicht erforderlich, und das bewegliche Element 100 wird bewegt, um den Grad der Drosselung zu variieren.
Weiterhin ist das bewegliche Element 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform mit dem Teildrosselströmungskanal 103 versehen, der ein Teil des Strömungskanals F ist, und der Durchgangsbereich des Teildrosselströmungskanals 103 ist kleiner als der Durchgangsbereich des Drosselströmungskanals F22. Im Gegensatz zu der vorliegenden Ausführungsform besteht für den Fall, dass der Teildrosselströmungskanal 103 nicht vorgesehen ist, die Möglichkeit, dass das bewegliche Element 100 an dem Öffnungselement 32 befestigt und weniger wahrscheinlich abgezogen wird und das bewegliche Element 100 weniger wahrscheinlich ist, dass es sich löst. Andererseits kann in der vorliegenden Ausführungsform, da der Teildrosselströmungskanal 103 im beweglichen Element 100 vorgesehen ist, die Möglichkeit des Anhaftens reduziert werden.
Da das Pulsieren im stromabwärtigen Kraftstoffdruck PL unmittelbar nach dem Aufsetzen des Ventilkörpers 30 auf die Sitzfläche 23s und Schließen auftritt, besteht, wenn der Teildrosselströmungskanal 103 nicht entgegen der vorliegenden Ausführungsform vorgesehen ist, die Gefahr eines Klappems, bei dem das bewegliche Element 100 wiederholt übereinstimmend mit der Pulsation aufgesetzt und abgesetzt wird. Andererseits kann nach der vorliegenden Ausführungsform, da der Teildrosselströmungskanal 103 im beweglichen Element 100 vorgesehen ist, die Möglichkeit des oben genannten Klapperns reduziert werden.
(Dritte Ausführungsform)
Während der Teildrosselströmungskanal 103 im beweglichen Element 100 der beweglichen Struktur M1 gemäß der zweiten Ausführungsform vorgesehen ist, ist im beweglichen Element 100A einer beweglichen Struktur M2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform kein Teildrosselströmungskanal 103 vorgesehen, wie in 6 dargestellt.
Wenn das bewegliche Element 100A nicht eingesetzt ist, strömt daher die gesamte Kraftstoffmenge, die aus dem Drosselströmungskanal F22 in den Strömungskanal F23 austritt, durch den äußeren Peripherieströmungskanal F23a. Ein Durchgangsbereich des äußeren Peripherieströmungskanals F23a ist größer als ein Durchgangsbereich des Drosselströmungskanals F22. Daher wird in einem Zustand, in dem das bewegliche Element 100A nicht eingesetzt ist, eine Durchflussrate des beweglichen Strömungskanals F20 durch den Grad der Drosselung im Drosselströmungskanal F22 vorgegeben.
Andererseits schließt das bewegliche Element 100A in einem Zustand, in dem das bewegliche Element 100A sitzt, den Drosselströmungskanal F22, und der Kraftstoff strömt nicht vom Drosselströmungskanal F22 zum Strömungskanal F23 innerhalb des Kupplungselements 31. Daher wird in einem Zustand, in dem das bewegliche Element 100A sitzt, die Durchflussrate des beweglichen Strömungskanals F20 Null und der Grad der Drosselung ist maximal. Daher sitzt das bewegliche Element 100A auf dem Öffnungselement 32, wodurch der Drosselströmungskanal F22 blockiert wird und eine Strömung des beweglichen Strömungskanals F20 gestoppt wird, so dass der Grad der Drosselung maximiert wird. Andererseits öffnet das bewegliche Element 100A den Drosselströmungskanal F22, indem es vom Öffnungselement 32 gelöst wird, so dass der Kraftstoff durch den beweglichen Strömungskanal F20 strömt und der Grad der Drosselung aus einem Maximalzustand reduziert wird.
Wie vorstehend beschrieben, kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform, da das bewegliche Element 100A den Drosselströmungskanal F22 im Zustand des Sitzens auf dem Öffnungselement 32 schließt, ein stromabwärtiger Kraftstoffdruck PL zum Zeitpunkt des Sitzens des beweglichen Elements 100A erhöht werden. Daher kann eine Druckdifferenz ΔP zwischen einem stromaufwärts gelegenen Bereich und einem stromabwärts gelegenen Bereich mit der Öffnung 32a als Grenze erhöht werden. Aus diesem Grund ist die Bremskraft im sitzenden Zustand des beweglichen Elements 100A größer als diejenige, wenn der Teildrosselströmungskanal 103 im beweglichen Element 100 vorgesehen ist. Dadurch kann eine Reduzierung der Ventilschließgeschwindigkeit des Ventilkörpers 30 reduziert und der Effekt der Reduzierung des Abprallens des Ventilkörpers 30 verbessert werden.
(Vierte Ausführungsform)
In der ersten Ausführungsform ist das Gleitelement 33 vom beweglichen Kern 40 getrennt und befindet sich in einem Zustand der Beweglichkeit gegenüber dem beweglichen Kern 40 in radialer Richtung. Im Gegensatz dazu wird in der vorliegenden Ausführungsform, die in 7 dargestellt ist, das Gleitelement 33 durch Schweißen oder dergleichen mit einem beweglichen Kern 40 verbunden. Dementsprechend werden in der vorliegenden Ausführungsform ein eng anliegendes elastisches Element SP2 und das Stützelement 24 eliminiert.
Wenn das Gleitelement 33 vom beweglichen Kern 40 getrennt und in radialer Richtung wie in der ersten Ausführungsform beweglich gemacht wird, ist in einem Abschnitt der beweglichen Struktur M ohne das Gleitelement 33 ein gegendüsenlochseitiger Seitenführungsabschnitt vorgesehen. Andererseits ist in der vorliegenden Ausführungsform, in der das Gleitelement 33 mit dem beweglichen Kern 40 verbunden ist, ist ein gegendüsenlochseitiger Führungsabschnitt am Gleitelement 33 vorgesehen. Mit anderen Worten, die Gleitfläche 33a des Gleitelements 33 fungiert als gegendüsenlochseitiger Führungsabschnitt.
(Fünfte Ausführungsform)
In der ersten Ausführungsform ist die Öffnung 32a in dem Öffnungselement 32 vorgesehen, und das Öffnungselement 32 ist mit dem beweglichen Kern 40 verbunden. Im Gegensatz dazu wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Öffnungselement 32 eliminiert, und die Öffnung 32a ist direkt in einem beweglichen Kern 40 vorgesehen, wie in 8 dargestellt.
Gemäß der ersten Ausführungsform wird der von dem Durchgangsloch 41 bereitgestellte Strömungskanal F28s aus drei Komponenten des beweglichen Kerns 40, des Kupplungselements 31 und des Öffnungselements 32 gebildet, während in der vorliegenden Ausführungsform das Durchgangsloch 41 von einer Komponente des beweglichen Kerns 40 bereitgestellt wird. Das Durchgangsloch 41 kommuniziert mit dem Strömungskanal F21, der sich auf einer Innendurchmesserseite des beweglichen Kerns 40 befindet, und einem Strömungskanal F26s, der sich auf einer Außenformseite des beweglichen Kerns 40 befindet.
Unter den Mittellöchern, die sich in einer Achsenlinienrichtung in der Mitte des beweglichen Kerns 40 erstrecken, entspricht der Strömungskanal F21, der ein Abschnitt ist, der mit der Öffnung 32a auf einer Gegendüsenlochseite verbunden ist, einem Kommunikationsströmungskanal, der mit dem Drosselströmungskanal F22 und dem Durchgangsloch 41 verbunden ist. Ein Durchgangsbereich des Drosselströmungskanals F22 ist kleiner als ein Durchgangsbereich des Kommunikationsströmungsdurchgangs. Ein Durchgangsbereich eines Gleitströmungskanals F27s ist kleiner als ein Durchgangsbereich des Drosselströmungskanals F22. Der Durchgangsbereich in der vorliegenden Offenbarung bezieht sich auf einen Bereich mit einem Querschnitt, der durch Schneiden eines entsprechenden Durchgangs in einer Richtung orthogonal zu einer Kraftstoffströmungsrichtung erhalten wird.
Der bewegliche Kern 40 gemäß der ersten Ausführungsform weist eine angezogene Oberfläche auf, die von einer Anziehungsfläche eines stationären Kerns 50 angezogen wird, und die angezogene Oberfläche ist eine Oberfläche, die sich senkrecht zur Achsenlinienrichtung erstreckt. Andererseits weist der bewegliche Kern 40 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zwei angezogene Oberflächen auf, d.h. eine erste angezogene Oberfläche 401a und eine zweite angezogene Oberfläche 402a. Die erste angezogene Oberfläche 401a befindet sich gegenüber einer ersten Anziehungsfläche 501a, die von einem ersten stationären Kern 501 gebildet wird, und wird von einem magnetischen Fluss angezogen, der durch einen Luftspalt mit der ersten Anziehungsfläche 501a fließt. Die zweite angezogene Oberfläche 402a befindet sich gegenüber der zweiten Anziehungsfläche 502a, die durch einen zweiten stationären Kernabschnitt 502 gebildet wird, und wird durch einen Magnetfluss angezogen, der durch einen Luftspalt mit der zweiten Anziehungsfläche 502a verläuft.
Die erste angezogene Fläche 401a und die zweite angezogene Fläche 402a sind in radialer Richtung an unterschiedlichen Positionen voneinander angeordnet und befinden sich auch in Achsrichtung an unterschiedlichen Positionen voneinander. Insbesondere befindet sich die erste angezogene Oberfläche 401a auf der radialen Innenseite der zweiten Anziehungsfläche 402a und auf der Gegendüsenlochseite in Richtung der Achsenlinie. Kurz gesagt, der bewegliche Kern 40 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist in einer gestuften Form mit zwei Anziehungsflächen gebildet, die an verschiedenen Positionen in radialer Richtung und in der Achsenlinienrichtung angeordnet sind.
Ein Abschnitt einer äußeren Umfangsfläche des beweglichen Kerns 40, der sich bis zur ersten Anziehungsfläche 401a fortsetzt, wird als erste äußere Umfangsfläche 401b bezeichnet, und ein Abschnitt der äußeren Umfangsfläche des beweglichen Kerns 40, der bis zur zweiten Anziehungsfläche 402a verläuft, wird als zweite äußere Umfangsfläche 402b bezeichnet. Die erste äußere Umfangsfläche 401b befindet sich auf der radial inneren Seite der zweiten äußeren Umfangsfläche 402b. Ein Ende des Durchgangslochs 41 befindet sich auf der ersten äußeren Umfangsfläche 401b.
Das nichtmagnetische Element 60 befindet sich zwischen dem ersten stationären Kern 501 und dem zweiten stationären Kernabschnitt 502. Aus diesem Grund sind eine Ausrichtung eines Magnetflusses, der durch die erste angezogene Oberfläche 401a und die erste anziehende Oberfläche 501a bzw. Anziehungsfläche 501a verläuft, und eine Ausrichtung eines Magnetflusses, der durch die zweite angezogene Oberfläche 402a und die zweite angezogene Oberfläche 502a verläuft, einander gegenübergestellt angeordnet.
Eine Stirnfläche des zweiten stationären Kernabschnitts 502 und eine Stirnfläche des Hauptkörperabschnitts 21 sind durch Schweißen miteinander verbunden. Ein gestrichelter Abschnitt in 8 zeigt einen Abschnitt (Schweißabschnitt Y) an, der durch Schweißen geschmolzen und verfestigt wurde. Eine zylindrische Schweißabdeckung 201 ist an den inneren Umfangsflächen des zweiten stationären Kernabschnitts 502 und des Hauptkörperabschnitts 21 befestigt. Der Schweißdeckel 201 wird durch den Schweißabschnitt Y verschweißt. Ein Gleitelement 202 wird durch Montieren an einer inneren Umfangsfläche des Schweißdeckels 201 befestigt. Eine innere Umfangsfläche des Gleitelements 202 trägt eine äußere Umfangsfläche (Gleitfläche 33a) des Gleitelements 33 in radialer Richtung in einem gleitfähigen Zustand. Eine innere Umfangsfläche des Gleitelements 33 fungiert als Passfläche 33d zum Anbringen an den beweglichen Kern 40.
Der Schweißdeckel 201, das Gleitelement 202, das Gleitelement 33 und der bewegliche Kern 40 sind aus verschiedenen Materialien gefertigt. Insbesondere ist der bewegliche Kern 40 aus einem hochmagnetischen Material, das Gleitelement 33 und der Gleitelementbereich 202 aus einem Material mit hoher Härte und ausgezeichneter Abriebfestigkeit und der Schweißdeckel 201 aus einem schweißfreundlichen Material gefertigt.
Unter Wegfall des vorstehend beschriebenen Öffnungselements 32 ist der Ventilkörper 30 direkt mit dem beweglichen Kern 40 verbunden. Insbesondere wird ein Endabschnitt des Ventilkörpers 30 auf der Gegendüsenlochseite an einem Aussparungsabschnitt befestigt, der auf einer Fläche (untere Endfläche) des beweglichen Kerns 40 auf der Seite des Düsenlochs durch Einpassen vorgesehen ist. Der Strömungskanal F23 ist im Endabschnitt des Ventilkörpers 30 auf der Gegendüsenlochseite vorgesehen. Der Strömungskanal F23 im Inneren des Ventilkörpers 30 kommuniziert mit dem Strömungskanal F31, dem stromabwärts gerichteten Kanal F30, durch ein im Ventilkörper 30 vorgesehenes Durchgangsloch 30h.
Ein Widerlagerelement 34 ist fest mit einem Aussparungsabschnitt verbunden, der auf einer Oberfläche des beweglichen Kerns 40 auf der Gegendüsenlochseite (obere Endfläche) vorgesehen ist. Wenn der Ventilkörper 30 geöffnet wird und eine volle Hubposition erreicht, stützt sich das Widerlager 34 gegen den Anschlag 51, um zu verhindern, dass der bewegliche Kern 40 gegen den stationären Kern 50 stößt. Das Abstützelement 34 dient auch als Element zum Tragen eines elastischen Elements SP1.
In diesem Beispiel kann im Gegensatz zur vorliegenden Ausführungsform, z.B. in dem Fall, dass das Öffnungselement 32 mit der Öffnung 32a fest an den beweglichen Kern 40 angepresst ist, die Öffnung 32a durch den Pressverband verformt werden und sich ein Durchgangsbereich des Drosselströmungskanals F22 von einem Sollwert ändern kann. Bei dieser Verformung der Öffnung 32a weicht eine durch die Druckdifferenz ΔP zwischen dem stromaufwärtigen Kraftstoffdruck PH und dem stromabwärtigen Kraftstoffdruck PL verursachte Bremskraft von einem Sollwert bzw. gewünschten Wert ab. Um mit der obigen Angelegenheit fertig zu werden, ist gemäß der vorliegenden Ausführungsform der von der Öffnung 32a vorgesehene Drosselströmungskanal F22 im beweglichen Kern 40 vorgesehen. Da die Verformung der Öffnung 32a durch die Einpressverformung vermieden werden kann, kann die Abweichung der Bremskraft durch die Druckdifferenz ΔP reduziert werden.
In diesem Beispiel besteht im Gegensatz zu der vorliegenden Ausführungsform, wenn beispielsweise der von dem Durchgangsloch 41 bereitgestellte Strömungskanal F28s durch drei Komponenten des beweglichen Kerns 40, des Kupplungselements 31 und des Öffnungselements 32 bereitgestellt wird, die Möglichkeit, dass der Kraftstoff in dem Durchgangsloch 41 aus den Anlageflächen der jeweiligen Elemente austritt. Bei einer solchen Leckage weicht die Bremskraft aufgrund der Druckdifferenz ΔP vom Sollwert ab. Zur Bewältigung der obigen Aufgabe sind gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Drosselströmungskanal F22 und der Strömungskanal F21 (Kommunikationsströmungskanal) im beweglichen Kern 40 vorgesehen, und der Kommunikationsströmungskanal befindet sich auf der Gegendüsenlochseite des Drosselströmungskanals F22 und kommuniziert mit dem Drosselströmungskanal F22 und dem Durchgangsloch 41. Da das Durchgangsloch 41 (Strömungskanal F28s) von einem Teil der beweglichen Kerne 40 bereitgestellt wird, kann daher das Austreten von Kraftstoff aus dem Durchgangsloch 41, die mit dem kommunizierenden Strömungskanal kommuniziert, vermieden und die Abweichung der Bremskraft durch die Druckdifferenz ΔP reduziert werden.
(Sechste Ausführungsform)
Wie in den 9 und 10 dargestellt, ist ein beweglicher Kern 40 ein torisches Element aus Metall. Der bewegliche Kern 40 weist einen beweglichen Innenabschnitt 42 und einen beweglichen Außenabschnitt 43 auf, die beide torisch sind. Der bewegliche Innenabschnitt 42 bildet eine innere Umfangsfläche des beweglichen Kerns 40, und der bewegliche Außenabschnitt 43 befindet sich auf der radial äußeren Seite des beweglichen Innenabschnitts 42. Der bewegliche Kern 40 weist eine bewegliche Oberseite 41a auf, die der Gegendüsenlochseite zugewandt ist, und die bewegliche Oberseite 41a bildet eine obere Endfläche des beweglichen Kerns 40. Auf der beweglichen Oberseite 41a ist eine Stufe ausgebildet. Insbesondere weist der bewegliche Außenabschnitt 43 eine bewegliche Außenfläche 43a auf, die der Gegendüsenlochseite zugewandt ist, der bewegliche Innenabschnitt 42 weist eine bewegliche Innenfläche 42a auf, die der Gegendüsenlochseite zugewandt ist, und die bewegliche Außenfläche 43a befindet sich auf der Seite des Düsenlochs in Bezug auf die bewegliche Innenfläche 42a, so dass eine Stufe auf der beweglichen Außenfläche 41a gebildet wird. Die bewegliche innere Oberseite 42a und die bewegliche äußere Oberseite 43a sind beide senkrecht zur Achsenlinienrichtung.
Der bewegliche Kern 40 weist eine bewegliche Unterseite 41b auf, die der Düsenlochseite zugewandt ist, und die bewegliche Unterseite 41b bildet eine flache untere Endfläche im beweglichen Kern 40 in einem Zustand, der sich über den beweglichen Innenabschnitt 42 und den beweglichen Außenabschnitt 43 in radialer Richtung erstreckt. In der beweglichen Unterseite 41b ist an dem Grenzabschnitt zwischen dem beweglichen Innenabschnitt 42 und dem beweglichen Außenabschnitt 43 keine Stufe ausgebildet. In der Achsenlinienrichtung ist eine Höhenabmessung des beweglichen Außenabschnitts 43 kleiner als eine Höhenabmessung des beweglichen Innenabschnitts 42, und der bewegliche Kern 40 ist so geformt, dass der bewegliche Außenabschnitt 43 vom beweglichen Innenabschnitt 42 zur äußeren Umfangsseite vorsteht. Das Gleitelement 33 wird durch Schweißen oder dergleichen am beweglichen Kern 40 befestigt.
Der stationäre Kern 50 ist fest im Inneren des Gehäuses 10 angeordnet. Der stationäre Kern 50 besteht aus einem ringförmigen Metall, das sich um die Achsenlinienrichtung erstreckt. Der stationäre Kern 50 beinhaltet den ersten stationären Kern 501 und einen zweiten stationären Kern 502. Der erste stationäre Kern 501 ist auf einer inneren Umfangsseite der Spule 70 vorgesehen, und eine äußere Umfangsfläche des ersten stationären Kerns 501 und die innere Umfangsfläche der Spule 70 stehen einander gegenüber. Der erste stationäre Kern 501 weist eine erste untere Oberfläche 50a auf, die der Düsenlochseite zugewandt ist, und die erste untere Oberfläche 50a bildet eine untere Endfläche des ersten stationären Kerns 501 und ist orthogonal zur Achsenlinienrichtung. Der erste stationäre Kern 501 ist auf der Gegendüsenlochseite des beweglichen Kerns 40 vorgesehen, und die erste untere Oberfläche 50a weist auf die bewegliche innere Oberseite 42a des beweglichen Kerns 40. Der erste stationäre Kern 501 weist eine erste geneigte Oberfläche 50b und eine erste Außenfläche 50c auf. Die erste geneigte Oberfläche 50b erstreckt sich schräg von einem äußeren peripheren Seitenendabschnitt der ersten unteren Oberfläche 50a in Richtung der Gegendüsenlochseite. Die erste Außenfläche 50c ist eine Außenumfangsfläche des ersten stationären Kerns 501 und erstreckt sich in Achsenlinienrichtung von einem oberen Endabschnitt der ersten geneigten Fläche 50b auf der Gegendüsenlochseite. Der erste stationäre Kern 501 ist so geformt, dass ein ausgehender Eckabschnitt der ersten unteren Fläche 50a und der ersten äußeren Fläche 50c durch die erste geneigte Fläche 50b angefast wird.
Der zweite stationäre Kern 502 ist auf der Düsenlochseite der Spule 70 vorgesehen und hat insgesamt eine torische Form. Der zweite stationäre Kern 502 weist einen zweiten Innenabschnitt 52 und einen zweiten Außenabschnitt 53 auf, die beide torisch sind. Der zweite Außenabschnitt 53 bildet eine äußere Umfangsfläche des zweiten stationären Kerns 502, und der zweite Innenabschnitt 52 befindet sich auf einer inneren Umfangsseite des zweiten Außenabschnitts 53. Der zweite stationäre Kern 502 weist eine zweite untere Oberfläche 51a auf, die der Düsenlochseite zugewandt ist, und die zweite untere Oberfläche 51a bildet eine untere Endfläche des zweiten stationären Kerns 502 und ist orthogonal zur Achsenlinienrichtung. Auf der zweiten unteren Fläche 51a wird eine Stufe gebildet. Insbesondere weist der zweite innere Abschnitt 52 eine zweite innere untere Oberfläche 52a auf, die der Düsenlochseite zugewandt ist, der zweite äußere Abschnitt 53 eine zweite äußere untere Oberfläche 53a, die der Düsenlochseite zugewandt ist, und die zweite innere untere Oberfläche 52a befindet sich auf der Gegendüsenlochseite der zweiten äußeren unteren Oberfläche 53a, so dass ein Schritt auf der zweiten unteren Oberfläche 51a gebildet wird. In der Achsenlinienrichtung ist eine Höhendimension des zweiten inneren Abschnitts 52 kleiner als eine Höhendimension des zweiten äußeren Abschnitts 53, und der zweite stationäre Kern 502 ist so geformt, dass der zweite innere Abschnitt 52 vom zweiten äußeren Abschnitt 53 zur inneren Umfangsseite vorsteht.
Der zweite Innenabschnitt 52 des zweiten stationären Kerns 502 befindet sich auf der Gegendüsenlochseite des beweglichen Außenabschnitts 43 des beweglichen Kerns 40, und der zweite Innenabschnitt 52 und der bewegliche Außenabschnitt 43 sind in der Achsenlinienrichtung ausgerichtet. In diesem Fall stehen sich die zweite innere untere Fläche 52a und die bewegliche äußere obere Fläche 43a in Achsenlinienrichtung gegenüber.
Im zweiten stationären Kern 502 ist der zweite Außenabschnitt 53 auf der Gegendüsenlochseite des Hauptkörperabschnitts 21 vorgesehen. In diesem Beispiel weist der Hauptkörperabschnitt 21 einen äußeren, sich erstreckenden Abschnitt 211 auf, der sich von einem Endabschnitt in der radial äußeren Seite zur Gegendüsenlochseite erstreckt. Der äußere sich erstreckende Abschnitt 211 ist von einem Endabschnitt auf der radial inneren Seite in einer oberen Endfläche des Hauptkörperabschnitts 21 beabstandet und bildet dadurch eine Stufe auf der oberen Endfläche des Hauptkörperabschnitts 21. Der Hauptkörperabschnitt 21 beinhaltet eine obere Fläche 21a innerhalb des Hauptkörpers, eine obere Fläche 21b außerhalb des Hauptkörpers, eine innere Fläche 21c außerhalb des Hauptkörpers und eine innere Fläche 21d innerhalb des Hauptkörpers. Die obere Fläche 21a innerhalb des Hauptkörpers und die obere Fläche 21a außerhalb des Hauptkörpers liegen der Gegendüsenlochseite gegenüber, und die innere Fläche 21c außerhalb des Hauptkörpers und die innere Fläche 21d innerhalb des Hauptkörpers sind radial nach innen gerichtet. Die obere Fläche 21b außerhalb des Hauptkörpers ist eine obere Endfläche des äußeren Verlängerungsabschnitts 211, und die innere Fläche 21c außerhalb des Hauptkörpers ist eine innere Umfangsfläche des äußeren Verlängerungsabschnitts 211. Die obere Fläche 21a innerhalb des Hauptkörpers erstreckt sich von einem Endabschnitt auf der radial inneren Seite des Hauptkörpers innerhalb der Oberseite 21a in Richtung der Düsenlochseite und ist eine innere Umfangsfläche des Hauptkörperabschnitts 21. Die obere Fläche 21a innerhalb des Hauptkörpers ist ein Abschnitt der oberen Endfläche des Hauptkörperabschnitts 21, der eine radial innere Seite der inneren Fläche 21c außerhalb des Hauptkörpers ist. Die obere Fläche 21a innerhalb des Hauptkörpers und die obere Fläche 21a außerhalb des Hauptkörpers sind orthogonal zueinander in der Richtung der Achsenlinie, und die innere Fläche 21c außerhalb des Hauptkörpers erstreckt sich parallel zur Richtung der Achsenlinie.
Im zweiten stationären Kern 502 ist die zweite äußere untere Oberfläche 53a mit der oberen Fläche 21a außerhalb des Hauptkörpers überlagert, und der zweite stationäre Kern 502 und der Hauptkörperabschnitt 21 werden durch Schweißen, wie beispielsweise Laserschweißen am überlagerten bzw. überlappenden Abschnitt, miteinander verbunden. In einem Zustand vor dem Schweißen sind die zweite äußere untere Oberfläche 53a und die obere Fläche 21a außerhalb des Hauptkörpers in einem festen Begrenzungsabschnitt Q enthalten, der ein Begrenzungsabschnitt zwischen dem zweiten stationären Kern 502 und dem Hauptkörperabschnitt 21 ist. In radialer Richtung sind eine Breitenabmessung der zweiten äußeren unteren Fläche 53a und eine Breitenabmessung der oberen Fläche 21a außerhalb des Hauptkörpers gleich, und die zweite äußere untere Fläche 53a und der Hauptkörper außerhalb der oberen Fläche 21b überlappen vollständig miteinander. Die äußere Umfangsfläche des zweiten Außenabschnitts 53 und die äußere Umfangsfläche des Hauptkörperabschnitts 21 überlappen sich jeweils mit der inneren Umfangsfläche des Gehäuses 10.
Der zweite stationäre Kern 502 weist eine zweite obere Oberfläche 51b und eine zweite geneigte Oberfläche 51c auf. Die zweite geneigte Oberfläche 51c erstreckt sich diagonal von einer zweiten inneren Innenfläche 52b, die eine innere Umfangsfläche des zweiten inneren Abschnitts 52 ist, zur Gegendüsenlochseite, und die zweite obere Oberfläche 51b erstreckt sich radial von einem oberen Endabschnitt der zweiten geneigten Oberfläche 51c. In diesem Fall bilden die zweite Oberseite 51b und die zweite geneigte Oberfläche 51c eine obere Endfläche des zweiten stationären Kerns 502. Die zweite geneigte Oberfläche 51c erstreckt sich über den zweiten Innenabschnitt 52 und den zweiten Außenabschnitt 53 in radialer Richtung. Der zweite stationäre Kern 502 ist so geformt, dass die zweite geneigte Oberfläche 51c und die äußere Umfangsfläche durch die zweite obere Oberfläche 51b angefasst werden.
Das nichtmagnetische Element 60 ist aus einem ringförmigen Metallelement gebildet, das sich um die Achsenlinienrichtung erstreckt, und ist zwischen dem ersten stationären Kern 501 und dem zweiten stationären Kern 502 vorgesehen. Das nichtmagnetische Element 60 ist magnetisch niedriger bzw. geringerwertig als der stationäre Kern 50 und der bewegliche Kern 40 und besteht beispielsweise aus einem nichtmagnetischen Material. Ähnlich wie das nichtmagnetische Element 60 ist auch der Hauptkörperabschnitt 21 magnetisch niedriger als der stationäre Kern 50 und der bewegliche Kern 40 und besteht beispielsweise aus einem nichtmagnetischen Material. Andererseits haben der stationäre Kern 50 und der bewegliche Kern 40 Magnetismus und bestehen beispielsweise aus einem ferromagnetischen Material.
Der stationäre Kern 50 und der bewegliche Kern 40 können als Magnetflusskanal bezeichnet werden, der wahrscheinlich einen Magnetflussweg bildet, und das nichtmagnetische Element 60 und der Hauptkörperabschnitt 21 können als Magnetflussregelelement bezeichnet werden, das weniger wahrscheinlich einen Magnetflussweg bildet. Insbesondere hat das nichtmagnetische Element 60 die Funktion, den Magnetfluss vom Durchgang durch den stationären Kern 50 zu begrenzen, ohne durch den beweglichen Kern 40 zu gehen, indem es magnetisch kurzgeschlossen wird, und das nichtmagnetische Element 60 kann auch als Kurzschlussregelelement bezeichnet werden. Darüber hinaus bildet das nichtmagnetische Element 60 einen Kurzschlussregelabschnitt. In Bezug auf den Düsenkörper 20, da der Hauptkörperabschnitt 21 und der Düsenabschnitt 22 integral aus einem Metallmaterial geformt sind, werden sowohl der Hauptkörperabschnitt 21 als auch der Düsenabschnitt 22 magnetisch abgesenkt.
Das nichtmagnetische Element 60 weist eine obere geneigte Oberfläche 60a und eine untere geneigte Oberfläche 60b auf. Die obere geneigte Fläche 60a ist der ersten geneigten Fläche 50b des ersten stationären Kerns 501 überlagert, und die obere geneigte Fläche 60a und die erste geneigte Fläche 50b sind durch Schweißen miteinander verbunden. Die untere geneigte Fläche 60b ist der zweiten geneigten Fläche 51c des zweiten stationären Kerns 502 überlagert, und die untere geneigte Fläche 60b und die zweite geneigte Fläche 51c sind durch Schweißen miteinander verbunden. Mindestens ein Teil jeder der ersten geneigten Oberfläche 50b und der zweiten geneigten Oberfläche 51c ist in der Achsenlinienrichtung ausgerichtet, und das nichtmagnetische Element 60 tritt zwischen den geneigten Oberflächen 50b und 51c mindestens in der Achsenlinienrichtung ein.
Ein zylindrischer Stopper 51 aus Metall ist an einer inneren Umfangsfläche des ersten stationären Kerns 501 befestigt. Der Anschlag 51 ist ein Element, das die bewegliche Struktur M daran hindert, sich auf die Gegendüsenlochseite zu bewegen, indem es an dem Kupplungselement 31 der beweglichen Struktur M anliegt, und die Bewegung der beweglichen Struktur M wird durch eine untere Endfläche des Anschlags 51 begrenzt, die an einer oberen Endfläche des Abschnitts 31 a des Kupplungselements 31a mit vergrößertem Durchmesser anliegt. Der Anschlag 51 ragt zur Seite des Düsenlochs aus dem ersten stationären Kern 501 heraus. Aus diesem Grund ist auch in einem Zustand, in dem die Bewegung der beweglichen Struktur M durch den Stopper 51 begrenzt ist, ein vorgegebener Spalt zwischen dem stationären Kern 50 und dem beweglichen Kern 40 definiert. In diesem Fall ist der Spalt zwischen der ersten unteren Fläche 50a und der beweglichen inneren oberen Fläche 42a oder zwischen der zweiten inneren unteren Fläche 52a und der beweglichen äußeren oberen Fläche 43a vorgesehen. In 10 und dergleichen werden zur eindeutigen Veranschaulichung dieser Lücken ein Trennungsabstand zwischen der ersten unteren Fläche 50a und der beweglichen inneren oberen Fläche 42a und ein Trennungsabstand zwischen der zweiten inneren unteren Fläche 52a und der beweglichen äußeren oberen Fläche 43a als größer als tatsächlich dargestellt.
Die Spule 70 befindet sich an der radial äußeren Seite des nichtmagnetischen Elements 60 und des stationären Kerns 50. Die Spule 70 ist um den Spulenkörper 71 aus Harz gewickelt. Der Spulenkörper 71 hat eine zylindrische Form, die in der Richtung der Achslinie zentriert ist. Daher befindet sich die Spule 70 in einer ringförmigen Form, die sich um die Achsenlinienrichtung erstreckt. Der Spulenkörper 71 steht in Kontakt mit dem ersten stationären Kern 501 und dem nichtmagnetischen Element 60. Ein Öffnungsabschnitt, eine obere Endfläche und eine untere Endfläche auf einer äußeren Umfangsseite des Spulenkörpers 71 sind mit einer Abdeckung 72 aus Harz abgedeckt.
Zwischen der Abdeckung 72 und dem Gehäuse 10 ist ein Joch 75 vorgesehen. Das Joch 75 befindet sich auf der Gegendüsenlochseite des zweiten stationären Kerns 502 und stützt sich auf die zweite Oberseite 51b des zweiten stationären Kerns 502. Das Joch 75 weist wie der stationäre Kern 50 und der bewegliche Kern 40 einen Magnetismus auf und besteht beispielsweise aus einem ferromagnetischen Material. Der stationäre Kern 50 und der bewegliche Kern 40 befinden sich an Positionen, die mit dem Kraftstoff in Berührung kommen, wie z.B. einen Strömungskanal, und weisen eine Ölbeständigkeit auf. Andererseits befindet sich das Joch 75 an einer Position, die nicht mit dem Kraftstoff in Berührung kommt, z.B. keinen Strömungskanal vorsieht, und weist keine Ölbeständigkeit auf. Aus diesem Grund weist das Joch 75 einen höheren Magnetismus auf als der stationäre Kern 50 und der bewegliche Kern 40.
In der vorliegenden Ausführungsform ist auf der inneren Umfangsseite des zweiten stationären Kerns 502 und des Hauptkörperabschnitts 21 ein Abdeckungskörper 90 vorgesehen, der den festen Begrenzungsabschnitt Q zwischen dem zweiten stationären Kern 502 und dem Hauptkörperabschnitt 21 abdeckt. Der Abdeckungskörper 90 ist ringförmig und bedeckt den gesamten festen Begrenzungsabschnitt Q in Umfangsrichtung des zweiten stationären Kerns 502. Der Abdeckungskörper 90 ragt radial nach innen aus dem zweiten stationären Kern 502 und dem Hauptkörperabschnitt 21 in einem Zustand, in dem er sich über den festen Begrenzungsabschnitt Q in Richtung der Achsenlinie erstreckt. In diesem Beispiel weist der Hauptkörperabschnitt 21 einen Hauptkörper-Kerbenabschnitt N21 auf, der zweite stationäre Kern 502 weist einen zweiten Kerbenabschnitt N51 auf und der Abdeckungskörper 90 befindet sich in einem Zustand des Einsetzens in die Kerbenabschnitte N21 und N51.
Im Hauptkörperabschnitt 21 wird der Hauptkörper-Kerbenabschnitt N21 durch die innere Fläche 21c außerhalb des Hauptkörpers und den die obere Fläche 21a innerhalb des Hauptkörpers gebildet. Der Hauptkörper-Kerbenabschnitt N21 wird zur Düsenlochseite in Achsrichtung und zur radialen Innenseite geöffnet. Der Hauptkörper-Kerbenabschnitt N21 weist eine gekerbte geneigte Oberfläche N21a auf, die die innere Fläche 21c außerhalb des Hauptkörpers und die obere Fläche 21a innerhalb des Hauptkörpers verbindet, und ist so geformt, dass eine Ecke durch die gekerbte geneigte Oberfläche N21a angefasst wird.
Im zweiten stationären Kern 502 wird der zweite Kerbenabschnitt N51 durch die zweite innere untere Oberfläche 52a und eine zweite äußere innere Oberfläche 53b gebildet. Die zweite äußere Innenfläche 53b erstreckt sich in der Achsenlinienrichtung in einem Zustand der Ausrichtung in radialer Einwärtsrichtung und bildet eine innere Umfangsfläche des zweiten Außenabschnitts 53. Der zweite Kerbenabschnitt N51 wird durch einen Schritt der zweiten unteren Oberfläche 51a des zweiten stationären Kerns 502 gebildet und zur Gegendüsenlochseite in Richtung der Achsenlinie geöffnet und zur radial inneren Seite geöffnet. Der zweite Kerbenabschnitt N51 weist eine gekerbte geneigte Oberfläche N51a auf, die die zweite innere untere Oberfläche 52a und die zweite äußere innere Oberfläche 53b verbindet, und ist so geformt, dass eine Ecke durch die gekerbte geneigte Oberfläche N51a angefasst wird.
Der Abdeckungskörper 90 befindet sich zwischen der zweiten inneren unteren Fläche 52a und der obere Fläche 21a innerhalb des Hauptkörpers in den Kerbenabschnitten N21 und N51. Die innere Fläche 21c außerhalb des Hauptkörpers des Hauptkörperabschnitts 21 und die zweite äußere Innenfläche 53b des zweiten stationären Kerns 502 sind auf der gleichen Ebene in Richtung der Achslinie angeordnet. Eine Abdeckungsaußenfläche 90a, die eine Außenumfangsfläche des Abdeckungskörpers 90 ist, ist sowohl mit der inneren Fläche 21c außerhalb des Hauptkörpers als auch mit der zweiten äußeren Innenfläche 53b in einem Zustand überlagert, in dem der feste Begrenzungsabschnitt Q von innen abgedeckt ist. Die Außenfläche der Abdeckung 90a überlappt jedoch nicht mit den gekerbten bzw. nutaufweisenden geneigten Flächen N21a und N51a.
Der Abdeckungskörper 90 weist einen Abdeckungsinnenabschnitt 92 und einen Abdeckungsaußenabschnitt 91 auf. Der Abdeckungsaußenabschnitt 91 bildet die Abdeckungsoberseitenfläche 90a, und der Abdeckungsinnenabschnitt 92 befindet sich auf der radial inneren Seite des Abdeckungsaußenabschnitts 91. Ein Höhenmaß H1 des Abdeckungsinnenabschnitts 92 ist kleiner als ein Höhenmaß H2 des Abdeckungsaußenabschnitts 91 (siehe 11). Der Abdeckungskörper 90 weist eine Abdeckungsoberseitenfläche 90b auf, die der Gegendüsenlochseite zugewandt ist, und eine Abdeckungsunterseitenfläche 90c, die der Seite des Düsenlochs zugewandt ist. Die Abdeckungsoberseitenfläche 90b und die Abdeckungsunterseitenfläche 90c haben die gleiche Fläche.
Auf der Abdeckungsoberseitenfläche 90b befindet sich auf der Düsenlochseite eine obere Endfläche des Abdeckungsinnenabschnitts 92 auf der Gegendüsenlochseite auf der Düsenlochseite von der oberen Endfläche des Abdeckungsaußenabschnitts 91 auf der Gegendüsenlochseite und bildet so einen Schritt. Die Abdeckungsunterfläche 90c bildet eine flache untere Stirnfläche auf der Düsenlochseite des Abdeckungskörpers 90, und in der Abdeckungsunterfläche 90c ist an einem Grenzabschnitt zwischen dem Abdeckungsinnenabschnitt 92 und dem Abdeckungsaußenabschnitt 91 kein Schritt ausgebildet.
Im Abdeckungskörper 90 wird durch eine Stufe auf der Abdeckungsoberseitenfläche 90b ein Abdeckungskerbenabschnitt N90 bzw. ein Abdeckungsnutabschnitt gebildet. Der Abdeckungskerbenabschnitt N90 weist eine Auslaufecke auf der Düsenlochseite und der äußeren Umfangsseite des beweglichen Kerns 40 auf. In diesem Fall befindet sich ein Endabschnitt des Abdeckungsaußenabschnitts 91 auf der Gegendüsenlochseite zwischen dem beweglichen Außenabschnitt 43 und dem zweiten Außenabschnitt 53 in radialer Richtung. Der Abdeckungsinnenabschnitt 92 befindet sich auf der Düsenlochseite des zweiten Außenabschnitts 53 in Richtung der Achsenlinie.
Im Abdeckungskörper 90 ist die Abdeckungsoberseitenfläche 90b von der beweglichen Unterseite 41b des beweglichen Kerns 40 und der zweiten inneren Unterseite 52a des zweiten stationären Kerns 502 zur Düsenlochseite getrennt, und die Abdeckungsunterseitenfläche 90c ist von der obere Fläche 21a innerhalb des Hauptkörpers des Hauptkörperabschnitts 21 zur Gegendüsenlochseite getrennt. Der Abdeckungsaußenabschnitt 91 der Abdeckung wird zwischen dem zweiten äußeren Abschnitt 53 und dem beweglichen äußeren Abschnitt 43 in radialer Richtung eingesetzt, und der innere Abschnitt 92 der Abdeckung wird zwischen dem beweglichen Kern 40 und der oberen Fläche 21a innerhalb des Hauptkörpers in der Achsenlinienrichtung eingesetzt.
Wie in 10 dargestellt, ist ein Trennungsabstand H1a zwischen der Abdeckungsoberseitenfläche 90b und der zweiten inneren Unterseite 52a in Achsenlinienrichtung gleich mit einem Trennungsabstand H1b zwischen der Abdeckungsunterseitenfläche 90c und der oberen Fläche 21a innerhalb des Hauptkörpers. In der Achsenlinienrichtung ist ein Trennungsabstand H2a zwischen dem festen Begrenzungsabschnitt Q und der zweiten inneren unteren Fläche 52a gleich einem Trennungsabstand H2b zwischen dem festen Begrenzungsabschnitt Q und der oberen Fläche 21a innerhalb des Hauptkörpers. In diesen Fällen befinden sich in der Achslinienrichtung der Abdeckungsaußenabschnitt 91 und der feste Begrenzungsabschnitt Q in den mittleren Positionen der zweiten inneren unteren Fläche 52a und der oberen Fläche 21a innerhalb des Hauptkörpers.
In den 9 und 10 vergrößert oder verkleinert sich der Trennungsabstand zwischen dem Abdeckungsinnenabschnitt 92 und dem beweglichen Kern 40 in Achsrichtung mit der Bewegung der beweglichen Struktur M, wobei der Ventilkörper 30 jedoch auf der Sitzfläche 23s sitzt, so dass der Abdeckungsinnenabschnitt 92 und der bewegliche Kern 40 nicht miteinander in Kontakt kommen. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Raum zwischen der Abdeckungsoberseitenfläche 90b und dem beweglichen Kern 40 und dem zweiten stationären Kern 502 als Abdeckungsoberkammer S1 bezeichnet, und ein Raum zwischen der Abdeckungsunterseitenfläche 90c und dem Hauptkörperabschnitt 21 wird als Abdeckungsunterkammer S2 bezeichnet. Die obere Abdeckungskammer S1 und die untere Abdeckungskammer S2 sind in einem Zustand ausgebildet, in dem der Abdeckungskörper 90 in den Kerbenabschnitt N21 und den zweiten Kerbenabschnitt N51 des Hauptkörpers eintritt. Die obere Abdeckungskammer S1 ist im Strömungskanal F26s und die untere Abdeckungskammer S2 ist im Strömungskanal F31 enthalten.
Der Abdeckungskörper 90 ist aus einem Abdeckungselement 93 und einem gegenüberliegenden Element 94 gebildet. Jedes der Abdeckungselemente 93 und des gegenüberliegenden Elements 94 ist ein torisches Element aus Metall, und das gegenüberliegende Element 94 ist auf einer inneren Umfangsseite des Abdeckungselements 93 vorgesehen. Das gegenüberliegende Element 94 ist an der inneren Umfangsfläche des Abdeckungselements 93 angebracht, und das gegenüberliegende Element 94 und das Abdeckungselement 93 sind an einem Grenzabschnitt zwischen diesen Elementen durch Schweißen oder dergleichen miteinander verbunden. Das Abdeckungselement 93 weist einen Abschnitt nahe einer äußeren Umfangsfläche auf, die in dem Abdeckungsaußenabschnitt 91 der Abdeckung enthalten ist, und einen Abschnitt nahe einer inneren Umfangsfläche, die in dem Abdeckungsinnenabschnitt 92 der Abdeckung enthalten ist. Andererseits ist das gegenüberliegende Element 94 vollständig in den Abdeckungsinnenabschnitt 92 der Abdeckung integriert. Das gegenüberliegende Element 94 konfiguriert einen Vorsatzbereich und wird durch das Abdeckungselement 93 getragen.
Das gegenüberliegende Element 94 weist eine gegenüberliegende Innenfläche 94a auf und befindet sich auf einer äußeren Umfangsseite des Gleitelements 33 in radialer Richtung. Die gegenüberliegende Innenfläche 94a ist der Gleitfläche 33a des Gleitelements 33 in radialer Richtung zugewandt, und die Gleitfläche 33a des Gleitelements 33 gleitet auf der zugewandten Innenfläche 94a. In diesem Fall wird ein Element auf der Seite des Düsenkörpers 20, das die oben beschriebene Gleitfläche 33a verschiebt, aus dem gegenüberliegenden Element 94 gebildet. Die gegenüberliegende Innenfläche 94a ist eine innere Umfangsfläche des gegenüberliegenden Elements 94, und eine Höhendimension der zugewandten Innenfläche 94a ist kleiner als eine Höhendimension der Gleitfläche 33a in Richtung der Achsenlinie. Sowohl die gegenüberliegende Innenfläche 94a als auch die Gleitfläche 33a erstrecken sich parallel zur Achsenlinienrichtung. Ein Durchmesser der Gleitfläche 33a ist etwas kleiner als ein Durchmesser der gegenüberliegenden Innenfläche 94a. Mit anderen Worten, eine Position der Gleitfläche 33a in einer Richtung orthogonal zu einer gleitfähigen Richtung des Gleitelements 33 befindet sich auf einer Innenseite einer äußersten Peripherieposition der gegenüberliegenden Innenfläche 94a, d.h. auf der Seite der ringförmigen Mittellinie C.
Das gegenüberliegende Element 94 fungiert auch als Führungsabschnitt zum Führen der Bewegungsrichtung der beweglichen Struktur M durch Verschieben des Gleitelements 33 auf dem gegenüberliegenden Element 94. In diesem Fall kann die gegenüberliegende Innenfläche 94a als Führungsfläche oder führende Fläche bezeichnet werden. Das gegenüberliegende Element 94 konfiguriert einen Führungsabschnitt.
Wie das nichtmagnetische Element 60 und der Hauptkörperabschnitt 21 sind das Abdeckungselement 93 und das gegenüberliegende Element 94 magnetismusärmer als der stationäre Kern 50 und der bewegliche Kern 40 und bestehen beispielsweise aus einem nichtmagnetischen Material. Aus diesem Grund ist es weniger wahrscheinlich, dass das Abdeckungselement 93 und das gegenüberliegende Element 94 magnetische Flüsse ausbilden. Das gegenüberliegende Element 94 besteht jedoch vorzugsweise aus einem Material mit hoher Härte und Festigkeit, so dass die gegenüberliegende Innenfläche 94a auch beim Gleiten des Gleitelements 33 weniger stark abgenutzt oder verformt wird. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden die hohe Härte und Festigkeit dem Material des gegenüberliegenden Elements 94 vorgezogen, und der Magnetismus des Vorsatzelements 94 ist höher als der des Abdeckungselements 93, des nichtmagnetischen Elements 60 und des Hauptkörperabschnitts 21. In diesem Fall ist es wahrscheinlicher, dass das gegenüberliegende Element 94 einen Weg des Magnetflusses bildet als das Abdeckungselement 93 und so weiter. Der Magnetismus des gegenüberliegenden Elements 94 ist jedoch geringer als der des stationären Kerns 50 oder des beweglichen Kerns 40 und bildet weniger wahrscheinlich einen Weg des Magnetflusses als der des stationären Kerns 50, usw..
Wie vorstehend beschrieben, ist der feste Begrenzungsabschnitt Q in einem Abschnitt enthalten, in dem der zweite stationäre Kern 502 und der Hauptkörperabschnitt 21 miteinander verschweißt sind, und der Abschnitt wird als Schweißabschnitt 96 bezeichnet. Der Schweißabschnitt 96 befindet sich in einem Abschnitt, der sich von einem äußeren Endabschnitt des festen Begrenzungsabschnitts Q in radialer Richtung bis zu einem vorbestimmten Tiefenbereich erstreckt, und der Schweißabschnitt 96 beinhaltet einen Teil des Abdeckungskörpers 90 zusätzlich zu Teilen des zweiten stationären Kerns 502 und des Hauptkörperabschnitts 21. In Bezug auf den Abdeckungskörper 90 ist ein Abschnitt des Abdeckungselements 93, der den Abdeckungsaußenabschnitt 91 der Abdeckung bildet, in dem geschweißten Abschnitt 96 enthalten. Eine Tiefenabmessung des Schweißabschnitts 96 in radialer Richtung ist größer als eine Breitenabmessung des festen Begrenzungsabschnitts Q um einen Betrag, der einen Teil des Abdeckungselements 93 beinhaltet. Der geschweißte Abschnitt 96 ist ein Abschnitt des zweiten stationären Kerns 502, des Hauptkörperabschnitts 21 und des Abdeckungselements 93, der durch Erwärmen geschmolzen und gemischt und dann gekühlt und verfestigt wird. Im Schweißabschnitt 96 sind drei Elemente, die den zweiten stationären Kern 502, den Hauptkörperabschnitt 21 und das Abdeckungselement 93 beinhalten, miteinander verbunden.
Der Schweißabschnitt 96 ist in 10 in Rasterpunkten dargestellt, wobei der feste Begrenzungsabschnitt Q in 10 in einer virtuellen Linie dargestellt ist. Andererseits verschwindet in 9 und dergleichen, anders als in 10, obwohl die Darstellung des Schweißabschnitts 96 weggelassen wird, in Wirklichkeit, wie in 10 dargestellt, jeder Teil des zweiten stationären Kerns 502, der Hauptkörperabschnitt 21 und das Abdeckungselement 93 und der feste Begrenzungsabschnitt Q durch den Schweißabschnitt 96. Aus diesem Grund bedeckt der Abdeckungskörper 90 tatsächlich den geschweißten Abschnitt 96 von der radial inneren Seite und nicht vom festen Begrenzungsabschnitt Q, aber in der vorliegenden Ausführungsform wird synonym beschrieben, dass der Abdeckungskörper 90 den geschweißten Abschnitt 96 bedeckt und der Abdeckungskörper 90 den festen Begrenzungsabschnitt Q bedeckt.
Das elastische Element SP1 ist eine Schraubenfeder und hat eine Schraubenform, in der sich ein Draht spiralförmig um eine ringförmige Mittellinie C erstreckt. Die Gesamtheit des elastischen Elements SP1 befindet sich auf der gegenüberliegenden Seite des Düsenlochs 23a von der beweglichen inneren Oberseite 42a in axialer Richtung. Mit anderen Worten befindet sich eine Anschlag- bzw. Auflagefläche zwischen dem elastischen Element SP1 und dem Öffnungselement 32 auf der Gegendüsenlochseite in Bezug auf die bewegliche innere Oberseite 42a.
Als nächstes wird die Funktionsweise des Kraftstoffeinspritzventils 1 beschrieben.
Wenn die Spule 70 unter Spannung steht, wird ein Magnetfeld um die Spule 70 herum erzeugt. Wie beispielsweise durch eine gestrichelte Linie in 11 dargestellt, wird ein Magnetfeldkreis, in dem ein Magnetfluss durch den stationären Kern 50, den beweglichen Kern 40 und das Joch 75 fließt, mit Erregung gebildet, und der bewegliche Kern 40 wird durch eine vom Magnetkreis erzeugte Magnetkraft zum stationären Kern 50 angezogen. In diesem Fall werden die erste untere Fläche 50a und die bewegliche innere obere Fläche 42a im ersten stationären Kern 501 und der bewegliche Kern 40 durch einen Weg des Magnetflusses voneinander angezogen. Ebenso werden der zweite stationäre Kern 502 und der bewegliche Kern 40 durch die zweite innere untere Fläche 52a und die bewegliche äußere obere Fläche 43a, die als Durchgang für den Magnetfluss dient, voneinander angezogen. Daher können die erste untere Oberfläche 50a, die bewegliche innere obere Oberfläche 42a, die zweite innere untere Oberfläche 52a und die bewegliche äußere obere Oberfläche 43a als anziehende Oberflächen bzw. Anziehungsfläche bezeichnet werden. Insbesondere entspricht die bewegliche innere Oberseite 42a einer ersten Anziehungsfläche und die bewegliche äußere Oberseite 43a einer zweiten Anziehungsfläche. Eine Anziehungsrichtung stimmt mit der oben beschriebenen Achsenlinienrichtung überein. Die erste Anziehungsfläche und die zweite Anziehungsfläche sind an Positionen vorgesehen, die sich in Bewegungsrichtung der beweglichen Struktur M voneinander unterscheiden.
Das nichtmagnetische Element 60 verhindert, dass der erste stationäre Kern 501 und der zweite stationäre Kern 502 magnetisch kurzgeschlossen werden, indem sie nicht als Weg des Magnetflusses dienen. Eine Anziehungskraft zwischen dem beweglichen Kern 40 und dem ersten stationären Kern 501 wird durch den Magnetfluss erzeugt, der durch die bewegliche innere Oberseite 42a und die erste Unterseite 50a verläuft, und eine Anziehungskraft zwischen dem beweglichen Kern 40 und dem zweiten stationären Kern 502 wird durch den Magnetfluss erzeugt, der durch die bewegliche äußere Oberseite 43a und die zweite Unterseite 51a verläuft. Der durch den stationären Kern 50 und den beweglichen Kern 40 fließende Magnetfluss beinhaltet nicht nur das Joch 75, sondern auch den durch das Gehäuse 10 gehenden Magnetfluss.
Darüber hinaus wird verhindert, dass der Magnetfluss durch den Hauptkörperabschnitt 21 und den Abdeckungskörper 90 fließt, da der Magnetismus des Hauptkörperabschnitts 21 und des Abdeckungskörpers 90 niedriger ist als der des stationären Kerns 50 und dergleichen. Wie vorstehend beschrieben, wird der Magnetismus im gegenüberliegenden Element 94 bis zu einem gewissen Grad höher, indem der Härte und Festigkeit Vorrang eingeräumt wird, die dem Gleiten des Gleitelements 33 standhalten können. Da der Magnetismus des Abdeckungselements 93 jedoch ausreichend niedrig ist, verhindert das Abdeckungselement 93, dass der durch den zweiten stationären Kern 502 fließende Magnetfluss das gegenüberliegende Element 94 erreicht.
Anschließend wird eine Beziehung zwischen dem Abdeckungskörper 90 und dem Kraftstoffdruck mit Bezug auf 12 beschrieben.
In der Abdeckungsoberkammer S1 auf der Gegendüsenlochseite des Abdeckungskörpers 90 werden ein Oberkammerabwärts-Kraftstoffdruck PHa und ein Oberkammeraufwärts-Kraftstoffdruck PHb entsprechend dem stromaufwärtigen Kraftstoffdruck PH erzeugt, da die Abdeckungsoberkammer S1 im stromaufwärtigen Bereich enthalten ist. Der Kraftstoffdruck PHa in der oberen Kammer nach unten ist ein Druck, der den Abdeckungskörper 90 nach unten in Richtung der Düsenlochseite drückt und sowohl auf den Abdeckungsaußenabschnitt 91 der Abdeckung als auch auf den Abdeckungsinnenabschnitt 92 der Abdeckung angewendet wird. So wird beispielsweise die Abdeckungsoberseitenfläche 90b nach unten gedrückt. Andererseits ist der obere Kammeraufwärts-Kraftstoffdruck PHb ein Druck, der den zweiten stationären Kern 502 nach oben zur Gegendüsenlochseite schiebt und auf den zweiten Innenabschnitt 52 angewendet wird. So wird beispielsweise die zweite innere Unterseite 52a nach oben geschoben bzw. gedrückt.
In der Abdeckungsunterkammer S2 auf der Düsenlochseite des Abdeckungskörpers 90, da die Abdeckungsunterkammer S2 im Downstream-Bereich enthalten ist, werden ein niedrigerer Kammerabwärts-Kraftstoffdruck PLa und ein niedrigerer Kammeraufwärts-Kraftstoffdruck PLb entsprechend dem stromabwärts liegenden Kraftstoffdruck PL erzeugt. Der Kraftstoffdruck PLb der unteren Kammer nach oben ist ein Druck, der den Abdeckungskörper 90 nach oben in Richtung der Gegendüsenlochseite drückt und sowohl auf den Abdeckungsaußenabschnitt 91 der Abdeckung als auch auf den Abdeckungsinnenabschnitt 92 der Abdeckung in der unteren Kammer S2 der Abdeckung wirkt. So wird beispielsweise die Abdeckungsunterseitenfläche 90c nach oben geschoben bzw. gedrückt. Andererseits ist der untere Kammerabwärts-Kraftstoffdruck PLa ein Druck, der den Hauptkörperabschnitt 21 nach unten zur Düsenlochseite drückt. So wird beispielsweise die oberen Fläche 21a innerhalb des Hauptkörpers nach unten gedrückt.
Wie vorstehend beschrieben, wenn die Kraftstoffdrücke PHa, PHb, PLa und PLb auf der Düsenlochseite und der Gegendüsenlochseite des Abdeckungskörpers 90 auftreten, heben sich der Kraftstoffdruck PHa der oberen Kammer nach unten und der Kraftstoffdruck PLb der unteren Kammer nach oben durch den Abdeckungskörper 90 auf. Ebenso heben sich der obere Kammeraufwärtskraftstoffdruck PHb und der untere Kammerabwärtskraftstoffdruck PLa durch den zweiten stationären Kern 502 und den Hauptkörperabschnitt 21 auf. Daher wird in der oberen Abdeckungskammer S1 und der unteren Abdeckungskammer S2 verhindert, dass der Druck in die Richtung wirkt, in der der zweite stationäre Kern 502 und der Hauptkörperabschnitt 21 vertikal voneinander getrennt sind.
So wird beispielsweise in der Konfiguration, in der die obere Abdeckungskammer S1 gebildet wird, aber die untere Abdeckungskammer S2 nicht gebildet wird, der Druck zum Abbrechen des unteren Kraftstoffdrucks PHa der oberen Kammer nicht auf den Abdeckungskörper 90 und der Druck zum Abbrechen des oberen Kammeraufwärts-Kraftstoffdrucks PHb nicht auf den Hauptkörperabschnitt 21 angewendet. Aus diesem Grund drückt der nach unten gerichtete Kraftstoffdruck PHa der oberen Kammer den Hauptkörperabschnitt 21 zusammen mit dem Abdeckungskörper 90 nach unten zur Düsenlochseite und der nach oben gerichtete Kraftstoffdruck PHb der oberen Kammer den zweiten stationären Kern 502 nach oben zur Gegendüsenlochseite. In diesem Fall wirken die Kraftstoffdrücke PHa und PHb so, dass sie den zweiten stationären Kern 502 und den Hauptkörperabschnitt 21 voneinander trennen, was nicht vorzuziehen ist, um einen gemeinsamen Zustand zwischen dem zweiten stationären Kern 502 und dem Hauptkörperabschnitt 21 am festen Begrenzungsabschnitt Q ordnungsgemäß aufrechtzuerhalten. Andererseits ist in der vorliegenden Ausführungsform, da die in der oberen Abdeckungskammer S1 und der unteren Abdeckungskammer S2 erzeugten Kraftstoffdrücke PHa, PHb, PLa und PLb sich gegenseitig aufheben, wie vorstehend beschrieben, die vorliegende Ausführungsform vorzuziehen, um den Verbindungszustand zwischen dem zweiten stationären Kern 502 und dem Hauptkörperabschnitt 21 am festen Begrenzungsabschnitt Q ordnungsgemäß aufrechtzuerhalten.
Anschließend wird die Funktion der Abdeckungsoberkammer S1 beschrieben. Wie vorstehend beschrieben, strömt der Kraftstoff während der Bewegung der beweglichen Struktur M in Ventilschließrichtung aus dem Strömungskanal F31 in die obere Abdeckungskammer S1, wie beispielsweise die untere Abdeckungskammer S2 durch den Drosselströmungskanal F22. In diesem Fall ist es in dem Strömungskanal F26s aufgrund des Vorhandenseins der Strömungskanäle F24s und F25s auf der stromaufwärts gelegenen Seite der oberen Abdeckungskammer S1 weniger wahrscheinlich, dass der Kraftstoff aus der oberen Abdeckungskammer S1 in den Hauptkanal wie den Strömungskanal F21 und den stromaufwärts gelegenen Kanal F10 wie den Strömungskanal F13 strömt. Mit anderen Worten, damit der Kraftstoff aus der oberen Abdeckungskammer S1 in den Hauptkanal oder den stromaufwärts gerichteten Kanal F10 abfließen kann, muss sich die bewegliche Unterseite 41b des beweglichen Kerns 40 der Abdeckungsoberseitenfläche 90b des Abdeckungskörpers 90 in Achsrichtung entgegen der Ventilschließkraft des elastischen Elements SP1 nähern. Auf diese Weise übt die obere Abdeckungskammer S1 bei Bewegung der beweglichen Struktur M in Ventilschließrichtung eine Dämpferfunktion aus, um eine Bremskraft auf die bewegliche Struktur M auszuüben. Aus diesem Grund wird der Ventilkörper 30 beim Schließen des Ventils vom Springen auf die Sitzfläche 23s zurückgehalten, so dass der Einspritzzustand kaum gegen die Absicht verursacht wird.
Als nächstes wird im Folgenden ein Verfahren zur Herstellung des Kraftstoffeinspritzventils 1 beschrieben. In diesem Beispiel wird hauptsächlich ein Montageverfahren nach der Herstellung jeder Komponente beschrieben.
Zunächst wird das Lagerelement 24 am Hauptkörperabschnitt 21 des Düsenkörpers 20 befestigt. In diesem Beispiel wird das Lagerelement 24 in den Hauptkörperabschnitt 21 eingesetzt, und der Hauptkörperabschnitt 21 und das Lagerelement 24 werden durch Schweißen oder dergleichen miteinander verbunden.
Anschließend wird der Abdeckungskörper 90 am Hauptkörperabschnitt 21 befestigt. In diesem Beispiel wird der Abdeckungskörper 90 im Voraus hergestellt, indem das gegenüberliegende Element 94 in das Abdeckungselement 93 eingesetzt und das Abdeckungselement 93 und das gegenüberliegende Element 94 durch Schweißen oder dergleichen befestigt werden. Anschließend wird der Abdeckungskörper 90 in den Hauptkörperabschnitt 21 eingesetzt. In diesem Fall werden in dem Abdeckungskörper 90 eine axiale Längenabmessung des Abschnitts, der in den Hauptkörperabschnitt 21 eingetreten ist, und eine axiale Längenabmessung des Abschnitts, der aus dem Hauptkörperabschnitt 21 herausragt, im Wesentlichen gleich eingestellt. Eine Längenabmessung des eingesetzten Abschnitts entspricht einem Trennungsabstand H2b, und eine Längenabmessung des vorstehenden Abschnitts entspricht einem Trennungsabstand H2a.
Danach wird die bewegliche Struktur M auf dem Düsenkörper 20 montiert. Die bewegliche Struktur M wird im Voraus hergestellt, indem der bewegliche Kern 40, das Kupplungselement 31, der Ventilkörper 30, das Öffnungselement 32, das Gleitelement 33, das bewegliche Element 100 und das elastische Druckelement SP3 zusammengefügt werden. In diesem Beispiel wird die bewegliche Struktur M am Düsenkörper 20 befestigt, indem das Gleitelement 33 in den Abdeckungskörper 90 eingesetzt wird, während der Ventilkörper 30 in den Düsenabschnitt 22 eingesetzt wird.
Anschließend werden der stationäre Kern 50 und das nichtmagnetische Element 60 am Düsenkörper 20 befestigt. In diesem Beispiel ist der stationäre Kern 50 auf dem nichtmagnetischen Element 60 montiert, und das nichtmagnetische Element 60 und der stationäre Kern 50 werden durch Schweißen oder dergleichen aneinander befestigt, wodurch die Kerneinheit im Voraus hergestellt wird. Der zweite stationäre Kern 502 wird am Hauptkörperabschnitt 21 und am Abdeckungskörper 90 befestigt, indem die Kerneinheit am Düsenkörper 20 befestigt wird. In diesem Fall wird die zweite untere Fläche 51a des zweiten stationären Kerns 502 mit der oberen Fläche 21a außerhalb des Hauptkörpers des Hauptkörperabschnitts 21 überlagert, während der Endabschnitt des Abdeckungskörpers 90 in die Innenseite des zweiten stationären Kerns 502 eingesetzt wird. Infolgedessen existiert der feste Begrenzungsabschnitt Q zwischen dem zweiten stationären Kern 502 und dem Hauptkörperabschnitt 21.
Danach wird ein Schweißvorgang am gesamten Umfang des festen Begrenzungsabschnitts Q von der äußeren Umfangsseite aus unter Verwendung eines Schweißwerkzeugs zum Bilden des Schweißabschnitts 96 durchgeführt. In diesem Fall besteht die Befürchtung, dass durch Schweißen erzeugte Sputter wie Schlacke oder Metallkörner durch den festen Begrenzungsabschnitt Q in einen Innenraum des zweiten stationären Kerns 502 oder des Hauptkörperabschnitts 21 hineinstreuen können. Da der Abdeckungskörper 90 dagegen den festen Begrenzungsabschnitt Q von der inneren Umfangsseite abdeckt, auch wenn durch Schweißen eine Sputterung auftritt, kontaktiert der Sputter den Abdeckungskörper 90 und fliegt nicht weiter zur inneren Umfangsseite. Aus diesem Grund verhindert der Abdeckungskörper 90, dass der Sputter vom festen Begrenzungsabschnitt Q zur inneren Umfangsseite vorsteht.
Das Schweißen wird so durchgeführt, dass sich der Schweißabschnitt 96 über den festen Grenzabschnitt Q hinaus bis zum Abdeckungskörper 90 erstreckt. In diesem Beispiel wird geprüft, wie viel Temperatur und wie lange eine Wärme zugeführt wird, wenn die Wärme zum Schweißen aufgebracht wird, so dass der geschweißte Abschnitt 96 den Abdeckungskörper 90 über den festen Grenzabschnitt Q hinaus erreicht. Anschließend werden basierend auf dem Prüfergebnis die Temperatur der zum Zeitpunkt des Schweißens aufzubringenden Wärme und eine Dauer der abzugebenden Wärme eingestellt. Dadurch wird verhindert, dass der Schweißabschnitt 96 keinen Abdeckungskörper 90 erreicht.
Nach dem Bilden des Schweißabschnitts 96 sind die Spule 70, das Joch 75 und dergleichen auf dem ersten stationären Kern 501 montiert, und diese Komponenten sind gemeinsam im Gehäuse 10 untergebracht, um das Kraftstoffeinspritzventil 1 abzuschließen.
Als nächstes wird eine detailliertere Konfiguration des oben beschriebenen Kraftstoffeinspritzventils 1 beschrieben.
Der bewegliche Kern 40 ist ein Abschnitt der beweglichen Struktur M mit der beweglichen inneren Oberseite 42a (erste Anziehungsfläche) und der beweglichen äußeren Oberseite 43a (zweite Anziehungsfläche). Ein Abschnitt der beweglichen Struktur M, der in axialer Richtung länger ist als der bewegliche Kern 40, wird als langes Achsenelement bezeichnet. In der vorliegenden Ausführungsform entsprechen der Ventilkörper 30 und das Kupplungselement 31 einem Langachsenelement. Das Material des beweglichen Kerns 40 unterscheidet sich vom Material des Langachsenelements.
Insbesondere ist der Längselastizitätsmodul des Langachsenelements größer als der Längselastizitätsmodul des beweglichen Kerns 40. Die Härte des Langachsenelements ist höher als die Härte des beweglichen Kerns 40. Weiterhin ist eine spezifische Dichte des Langachsenelements kleiner als die des beweglichen Kerns 40. Weiterhin ist der bewegliche Kern 40 im Magnetismus höher als das langachsige Element und wird wahrscheinlich den Magnetfluss passieren lassen. Darüber hinaus ist das lange Achsglied in seiner Abriebfestigkeit höher als der bewegliche Kern 40 und weniger anfällig für Verschleiß.
Die oben beschriebene Differenz des Längselastizitätsmoduls kann durch einen Zugversuch bestätigt werden. So wird beispielsweise für jeden der beweglichen Kerne 40, des Ventilkörpers 30 und des Kupplungselements 31 ein Zugversuch durchgeführt, um eine Bruchlast zu erzeugen, und eine Steigung im elastischen Bereich einer Spannungsdehnungskennlinie, die während eines Bruchs erhalten wurde, zeigt einen Längselastizitätsmodul an. Im Zugversuch kann jeder der beweglichen Kerne 40, der Ventilkörper 30 und das Kupplungselement 31 in eine vorgegebene Probenform geschnitten und eine Zugbelastung auf ein Musterprodukt aufgebracht werden. Alternativ kann auf jeden der beweglichen Kerne 40, des Ventilkörpers 30 und des Kupplungselements 31 direkt eine Zugbelastung aufgebracht werden, ohne den vorstehend beschriebenen Schneidevorgang durchzuführen. Wenn der Längselastizitätsmodul für eine vorgegebene Anzahl n von Musterprodukten durch einen Zugversuch gemessen wird und ein Mittelwert des Längselastizitätsmoduls als µ und eine Standardabweichung des Längselastizitätsmoduls als σ definiert ist, ist der Längselastizitätsmodul des Längsachsträgers größer als der Längselastizitätsmodul des beweglichen Kerns 40 für den gesamten in einem Bereich von µ±3σ enthaltenen Längselastizitätsmodul unter der vorgegebenen Anzahl n.
Als nächstes werden die Funktionsweise und die Auswirkungen der in der vorliegenden Ausführungsform verwendeten Konfiguration beschrieben.
Wie in 10 dargestellt, unterscheidet sich eine Position der Gleitfläche 33a in einer Richtung senkrecht zur gleitfähigen Richtung der beweglichen Struktur M (d.h. in radialer Richtung) von der äußersten Peripherieposition des beweglichen Kerns 40. Insbesondere befindet sich die Gleitfläche 33a auf der Innendurchmesserseite der äußeren Umfangsfläche des beweglichen Außenabschnitts 43 und auf der Innendurchmesserseite der äußeren Umfangsfläche des beweglichen Innenabschnitts 42. Aus diesem Grund können ein Bereich S der stromaufwärtsseitigen Druckaufnahmefläche SH und die stromabwärtsseitige Druckaufnahmefläche SL eingestellt werden, ohne die äußerste Peripherieposition des beweglichen Kerns 40 zu verändern. Daher wird die Position der Gleitfläche 33a eingestellt, wodurch der obige Bereich S erreicht werden kann, ohne die äußerste Peripherieposition des beweglichen Kerns 40 zu verändern. Somit kann die Bremskraft eingestellt werden, ohne dass sich die auf den beweglichen Kern 40 wirkende Magnetkraft stark ändert.
Weiterhin ist der bewegliche Kern 40 gemäß der vorliegenden Ausführungsform in einer gestuften Form mit der beweglichen inneren Oberseite 42a (erste Anziehungsfläche) und der beweglichen äußeren Oberseite 43a (zweite Anziehungsfläche) ausgebildet, die an Positionen vorgesehen sind, die sich in axialer Richtung voneinander unterscheiden. Die Richtungen der Magnetflüsse der ersten anziehenden Oberfläche und der zweiten anziehenden Oberfläche sind unterschiedlich. Gemäß der obigen Konfiguration kann im Gegensatz zur vorliegenden Ausführungsform die magnetische Anziehungskraft gegenüber einem beweglichen Kern verbessert werden, bei dem zwei Anziehungsflächen mit unterschiedlichen magnetischen Flussrichtungen an der gleichen Position in axialer Richtung vorgesehen sind. Der Grund dafür wird im Folgenden beschrieben.
Eine von der Spule 70 erzeugte Magnetfeldstärke ist im mittleren Abschnitt der Spule 70 in axialer Richtung am höchsten. In Anbetracht dieses Punktes ist in der vorliegenden Ausführungsform, da die erste Anziehungsfläche näher an der Spule 70 angeordnet ist als die zweite Anziehungsfläche in axialer Richtung, die erste Anziehungsfläche näher an dem zentralen Abschnitt angeordnet, wo die Magnetfeldstärke hoch ist. Aus diesem Grund kann die magnetische Anziehungskraft gegenüber dem beweglichen Kern verbessert werden, bei dem die erste Anziehungsfläche an der gleichen Stelle in axialer Richtung wie die zweite Anziehungsfläche vorgesehen ist.
Wenn der bewegliche Kern 40 auf diese Weise in einer gestuften Form gebildet wird, vergrößert sich der bewegliche Kern 40, so dass eine Masse der beweglichen Struktur M zunimmt. Wenn die bewegliche Struktur M zum Schließen des Ventils betätigt wird und der Ventilkörper 30 auf der Sitzfläche 23s sitzt, ist es wahrscheinlich, dass ein Abprallphänomen auftritt, bei dem der Ventilkörper 30 wiederholt mit der Sitzfläche 23s kollidiert und zurückprallt. Im Gegensatz zu dem obigen Phänomen ist in der vorliegenden Ausführungsform ein Längselastizitätsmodul des Ventilkörpers 30 (Langachsenelement) und des Kupplungselements 31 (Langachsenelement) größer eingestellt als der Längselastizitätsmodul des beweglichen Kerns 40. Gemäß der obigen Konfiguration kann im Gegensatz zur vorliegenden Ausführungsform der Bounce bzw. das Abprallen reduziert werden, verglichen mit dem Fall, dass der Längselastizitätsmodul des beweglichen Kerns 40 und des langen Achsgliedes auf den gleichen Wert eingestellt ist. Der Grund dafür wird im Folgenden beschrieben.
Durch die numerische Analyse des Schwingungsverhaltens beim Abprall der beweglichen Struktur M wird die Zeit zur Schwingungsdämpfung mit zunehmender Eigenfrequenz eines Schwingungsmodells kürzer. Daher ist die Erhöhung der Eigenfrequenz der beweglichen Struktur M wirksam, um den Sprung zu reduzieren. Da eine Vibrationsrichtungslänge L des Vibrationsmodells länger ist, wird eine Eigenfrequenz f kürzer, während ein Längselastizitätsmodul E des Vibrationsmodells größer ist, wird die Eigenfrequenz f größer. Aus diesem Grund ist es wirksam, die Eigenfrequenz f der beweglichen Struktur M zu erhöhen, um den Längselastizitätsmodul E eines Teils der beweglichen Struktur M mit einer langen axialen Länge zu erhöhen.
In Anbetracht dessen wird in der vorliegenden Ausführungsform der Längselastizitätsmodul E des Langachsenelements mit einer Form, die in axialer Richtung länger ist als die des beweglichen Kerns 40, größer eingestellt als die des beweglichen Kerns 40. Aus diesem Grund kann durch die Erhöhung der Eigenfrequenz f der beweglichen Struktur M eine Zeit zur Dämpfung der Abprallschwingung verkürzt werden. Daher kann der bewegliche Kern 40 in einer gestuften Form geformt werden, um sowohl eine Verbesserung der magnetischen Anziehungskraft als auch eine Reduzierung des Abprallens durchführen zu können. Da der bewegliche Kern 40, der die erste Anziehungsfläche und die zweite Anziehungsfläche bildet, ein ferromagnetisches Material verwenden kann, das den Weg des Magnetflusses ohne Einschränkung durch Erhöhung des Längselastizitätsmoduls E ermöglicht, kann sowohl eine Verbesserung der Magnetkraft als auch eine Reduzierung des Abprallens durchgeführt werden.
Weiterhin befindet sich gemäß der vorliegenden Ausführungsform das gesamte elastische Element SP1, das eine gewundene Spiralfeder ist, auf einer gegenüberliegenden Seite des Düsenlochs 23a von der ersten Anziehungsfläche in axialer Richtung. Wenn in diesem Beispiel im Gegensatz zur vorliegenden Ausführungsform ein Teil des elastischen Elements SP1 näher am Düsenloch 23a als die erste Anziehungsfläche in axialer Richtung positioniert ist, besteht die Befürchtung, dass der durch die Erregung erzeugte Magnetfluss zum elastischen Element SP1 strömt, während ein Luftspalt in der ersten Anziehungsfläche umgangen wird. Da die Schraubenfeder eine asymmetrische Form hat, wird außerdem eine Differenz in der Anziehungskraft in Umfangsrichtung der ersten Anziehungsfläche erzeugt, so dass die Kraft zum Halten des beweglichen Kerns 40 in einer vollen Hubposition bzw. Vollhubposition gesenkt wird. Dadurch erhöht sich die Ventilschließgeschwindigkeit der beweglichen Struktur M, und der Sprung wird gefördert. Andererseits kann in der vorliegenden Ausführungsform, da sich das gesamte elastische Element SP1 auf der Gegendüsenlochseite der ersten Anziehungsfläche befindet, die vorstehend beschriebene Umgehung reduziert und eine Verbesserung der magnetischen Anziehungskraft gefördert werden.
Weiterhin wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform der feste Begrenzungsabschnitt Q von der inneren Umfangsseite durch den Abdeckungskörper 90 abgedeckt. Aus diesem Grund kann zum Zeitpunkt der Herstellung des Kraftstoffeinspritzventils 1 das durch den Schweißvorgang von der äußeren Umfangsseite erzeugte Sputtern daran gehindert werden, sich in einem Innenraum des zweiten stationären Kerns 502 oder des Hauptkörperabschnitts 21 durch den festen Begrenzungsabschnitt Q zu streuen. In diesem Fall kann die Einspritzung des Kraftstoffs aus dem Düsenloch 23a durch das Vorhandensein des Sputters im Strömungskanal F26s, F31 oder dergleichen verhindert werden. Dadurch kann der Kraftstoff auch dann richtig eingespritzt werden, wenn der zweite stationäre Kern 502 und der Hauptkörperabschnitt 21 durch Schweißen miteinander verbunden werden.
Weiterhin weist das nichtmagnetische Element 60 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die obere geneigte Oberfläche 60a und die untere geneigte Oberfläche 60b auf. Aus diesem Grund kann bei der Montage des nichtmagnetischen Elements 60 auf den ersten stationären Kern 501 und den zweiten stationären Kern 502 eine koaxiale Anordnung mit hoher Genauigkeit realisiert werden. Aus diesem Grund kann beim Öffnen und Schließen der beweglichen Struktur M ein Widerstand des von der beweglichen Struktur M aufgenommenen Kraftstoffs in Umfangsrichtung gleichmäßig gemacht werden. Da der Öffnungs- und Schließvorgang der beweglichen Struktur M reibungslos verläuft, ermöglicht ein schneller Start des Öffnungs- und Schließvorgangs, eine Erhöhung der Fahrgeschwindigkeit zu reduzieren, und somit die Reduzierung des Abprallens zu fördern.
(Siebte Ausführungsform)
In der sechsten Ausführungsform wird das Gleitelement 33 durch Schweißen am beweglichen Kern 40 befestigt. Andererseits wird in der vorliegenden Ausführungsform die oben genannte Schweißnaht eliminiert und das Gleitelement 33 durch eine elastische Kraft eines eng anliegenden elastischen Elements SP2, wie in 13 dargestellt, gegen einen beweglichen Kern 40 gedrückt. Kurz gesagt, in der vorliegenden Ausführungsform wird die in 2 dargestellte Struktur mit dem eng anliegenden elastischen Element SP2 mit dem beweglichen Kern 40 mit einer gestuften Form kombiniert.
(Achte Ausführungsform)
In der siebten Ausführungsform wird die bewegliche Struktur M an zwei Stellen in axialer Richtung aus der radialen Richtung abgestützt. Insbesondere wird die bewegliche Struktur M an zwei Positionen getragen, d.h. der gegendüsenlochseitige Führungsabschnitt 31b des Kupplungselements 31 und der seitliche Führungsabschnitt 30b des Ventilkörpers 30. Andererseits wird in der vorliegenden Ausführungsform, wie in 14 dargestellt, das Stützelement 24, das den gegendüsenlochseitigen Führungsabschnitt 31b lagert, eliminiert, und ein Führungselement 34 ist in einer beweglichen Struktur M vorgesehen. Die bewegliche Struktur M wird an zwei Positionen getragen, nämlich dem Führungselement 34 und dem seitlichen Führungsabschnitt 30b des Düsenlochs.
Das Führungselement 34 hat eine zylindrische Form, die an einem oberen Ende des beweglichen Kerns 40 montiert ist, und eine zylindrische Innenseite eines Strömungskanals F13 fungiert als interner Strömungskanal F13. Das Führungselement 34 weist einen Führungsabschnitt 34a und einen festen Abschnitt 34b auf. Der feste Abschnitt 34b ist durch Schweißen an einem beweglichen Innenabschnitt 42 befestigt, und der Führungsabschnitt 34a befindet sich auf einer Gegendüsenlochseite des festen Abschnitts 34b. Die äußere Umfangsfläche des Führungsabschnitts 34a ist darauf beschränkt, sich in radialer Richtung zu bewegen, während sie auf einer inneren Umfangsfläche des Stoppers 51 gleitet. Eine Oberfläche des festen Abschnitts 34b auf der Gegendüsenlochseite stößt auf eine Stirnseite des Anschlags 51 auf der Seite des Düsenlochs, wodurch die Bewegung der beweglichen Struktur M auf die Gegendüsenlochseite beschränkt wird.
Kurz gesagt hat das Führungselement 34 sowohl eine Stützfunktion durch den gegendüsenlochseitigen Führungsabschnitt 31b gemäß der ersten Ausführungsform als auch eine Stopperfunktion durch den Abschnitt 31a mit vergrößertem Durchmesser. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Kupplungselement 31 integral mit dem Ventilkörper 30 ausgebildet und der Abschnitt 31a mit vergrößertem Durchmesser wird aus dem Kupplungselement 31 entfernt. Darüber hinaus wird in der vorliegenden Ausführungsform die Stirnfläche des eng anliegenden elastischen Elements SP2 durch den Hauptkörperabschnitt 21 in Verbindung mit der Beseitigung des Lagerelements 24 getragen.
(Andere Ausführungsformen)
Obwohl die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung vorstehend beschrieben wurden, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und kann durch verschiedene Modifikationen implementiert werden, wie im Folgenden veranschaulicht wird. Nicht nur Kombinationen von Portionen, die deutlich darauf hinweisen, dass bestimmte Kombinationen in den jeweiligen Ausführungsformen möglich sind, sondern auch Teilkombinationen der Ausführungsformen sind möglich, auch wenn die Kombinationen nicht klar angegeben sind, es sei denn, es besteht ein Problem insbesondere bei den Kombinationen.
In der ersten Ausführungsform ist das Gleitelement 33 in einem Zustand installiert, in dem es sich relativ zum beweglichen Kern 40 in radialer Richtung bewegen kann. Andererseits kann das Gleitelement 33 durch eine Maßnahme wie z. B. Schweißen am beweglichen Kern 40 befestigt und in einen relativ unbeweglichen Zustand versetzt werden.
In der ersten Ausführungsform werden der bewegliche Kern 40 und das Kupplungselement 31 separat geschnitten und als separate Teile hergestellt, und dann werden der bewegliche Kern 40 und das Kupplungselement 31 kombiniert und durch Schweißen oder dergleichen miteinander integriert. Andererseits können der bewegliche Kern 40 und das Kupplungselement 31 integral als ein Teil hergestellt werden. So kann beispielsweise ein metallisches Grundmaterial geschnitten werden, um den beweglichen Kern 40 und das Kupplungselement 31 integral zu bilden.
In der ersten Ausführungsform werden das Kupplungselement 31 und der Ventilkörper 30 separat bearbeitet und als separate Teile hergestellt, und dann werden das Kupplungselement 31 und der Ventilkörper 30 kombiniert und durch Schweißen oder dergleichen miteinander integriert. Andererseits können das Kupplungselement 31 und der Ventilkörper 30 integral als ein Teil hergestellt werden. So können beispielsweise das Kupplungselement 31 und der Ventilkörper 30 durch Schneiden eines metallischen Grundmaterials integral gebildet werden.
In der ersten Ausführungsform sind der bewegliche Kern 40, das Kupplungselement 31 und der Ventilkörper 30 separat bearbeitet und als separate Teile gefertigt, wobei der bewegliche Kern 40, das Kupplungselement 31 und der Ventilkörper 30 integral als ein Teil hergestellt werden können. So kann beispielsweise ein metallisches Grundmaterial geschnitten werden, um den beweglichen Kern 40, das Kupplungselement 31 und den Ventilkörper 30 integral zu bilden.
In der ersten Ausführungsform ist der Ventilkörper 30 durch eine Maßnahme wie z. B. Schweißen am beweglichen Kern 40 befestigt und axial unbeweglich montiert. Andererseits kann sich der Ventilkörper 30 in einem Zustand befinden, in dem er sich relativ zum beweglichen Kern 40 in Achsrichtung bewegen kann. In diesem Fall wird auch nach dem Eingriff des Ventilkörpers 30 in den beweglichen Kern 40 eine Antriebskraft des beweglichen Kerns 40 auf den Ventilkörper 30 übertragen, und der bewegliche Kern 40 wird vom stationären Kern 50 angezogen und stoppt beim Öffnen des Ventils, der Ventilkörper 30 ist relativ beweglich. Wenn der Ventilkörper 30 durch das elastische Element SP1 gedrückt wird, um den Ventilschließvorgang durchzuführen, greift der Ventilkörper 30 in den beweglichen Kern 40 ein, eine Ventilschließkraft des Ventilkörpers 30 wird auf den beweglichen Kern 40 übertragen, und auch nachdem der Ventilkörper 30 eingesetzt ist und der Ventilschließvorgang gestoppt wurde, ist der bewegliche Kern 40 relativ beweglich.
In jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen befindet sich der Drosselströmungskanal F22 in der Mitte der Achse der beweglichen Struktur M. Andererseits kann der Drosselströmungskanal F22 an einer von der Mitte der Achse der beweglichen Struktur M abweichenden Position angeordnet sein. In diesem Fall kann anstelle der Bereitstellung des Drosselströmungskanals F22 in das Öffnungselement 32 der Drosselströmungskanal F22 im beweglichen Kern 40, im Kupplungselement 31 oder im Ventilkörper 30 vorgesehen sein. Darüber hinaus kann sich der Drosselströmungskanal F22 in der Mitte der Achse befinden und ein weiterer Drosselströmungskanal kann vorgesehen werden. So kann beispielsweise neben dem Drosselströmungskanal F22 im beweglichen Kern 40 ein weiterer Drosselströmungskanal vorgesehen werden.
Wenn sich der Drosselströmungskanal F22 wie vorstehend beschrieben außerhalb der axialen Mitte befindet, ist es wünschenswert, die mehreren Drosselströmungskanäle F22 an symmetrischen Positionen zur Achsmitte der beweglichen Struktur M anzuordnen. Gemäß der vorstehenden Konfiguration kann die auf die bewegliche Struktur M wirkende Bremskraft daran gehindert werden, von der Achsmitte aus vorgespannt zu werden, und eine auf die bewegliche Struktur M wirkende Kippkraft kann reduziert werden.
In der ersten Ausführungsform befindet sich die Position der Gleitfläche 33a in der Richtung senkrecht zur gleitfähigen Richtung des Gleitelements 33 (in radialer Richtung) innerhalb der äußersten Peripherieposition des beweglichen Kerns 40, d.h. auf der Seite der ringförmigen Mittellinie C. Andererseits kann die Position der Gleitfläche 33a außerhalb der äußersten Peripherieposition des beweglichen Kerns 40 liegen.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist ein Gleitabschnitt, in dem die Gleitfläche 33a gleitet, im Düsenkörper 20 ausgebildet, der ein Abschnitt des Körpers B ist, der die bewegliche Struktur M aufnimmt. Alternativ kann der vorstehende Gleitabschnitt an einer anderen, vom Düsenkörper 20 verschiedenen Komponente ausgebildet sein, und die andere Komponente kann mit dem Düsenkörper 20 gekoppelt sein.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist der Strömungskanal F33 zwischen der Gleitfläche 33a und dem Körper B vorgesehen, der Kraftstoff darf jedoch nicht fließen. Alternativ kann der Kraftstoff, der durch den Strömungskanal F33 strömt, präzise bewerkstelligt werden. Der präzise Kraftstoff ist beispielsweise ein Kraftstoff, der aus einem Schiebespalt herausgedrückt wird, wenn die Gleitfläche 33a mit dem Körper B gleitet.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen kann, obwohl die Gleitfläche 33a und der Körper B verschoben sind, der Strömungskanal F33 ohne zu gleiten vorgesehen werden. Mit anderen Worten, die bewegliche Struktur M kann eine Struktur sein, die im Körper B untergebracht ist, während sie in axialer Richtung beweglich ist, ohne den Körper B zu berühren, und der Gleitströmungskanal F27s kann ein Strömungskanal (separater Strömungskanal) sein, der nicht gleitet.
In der zweiten und dritten Ausführungsform wird das bewegliche Element 100 durch die Druckdifferenz ΔP zwischen dem stromabwärts liegenden Kraftstoffdruck PL und dem stromaufwärts liegenden Kraftstoffdruck PH und der Elastizität des elastischen Elements SP3 geöffnet und geschlossen. Andererseits kann das bewegliche Element 100 durch ein elektrisches Stellglied geöffnet und geschlossen werden. Alternativ kann das bewegliche Element 100 an sich zum Öffnen und Schließen elastisch verformt werden, wodurch das elastische Druckelement SP3 entfällt.
In dem in 4 gezeigten Beispiel ist eine Durchgangslänge des Teildrosselströmungskanals 103 (Länge in Achsrichtung) länger als ein Durchmesser des Teildrosselströmungskanals 103, kann aber kürzer als der Durchmesser sein. Anstatt beispielsweise die gesamte Länge in der Achsenlinienrichtung des beweglichen Elements 100 als Teildrosselströmungskanal 103 zu bilden, kann ein Durchmesser eines Teils der Durchgangslänge reduziert werden, um als Teildrosselströmungskanal zu fungieren.
In der vierten Ausführungsform ist das Gleitelement 33 mit dem beweglichen Kern 40 verbunden, kann aber mit dem Kupplungselement 31 verbunden sein oder mit dem beweglichen Kern 40 und dem Kupplungselement 31. In der vierten Ausführungsform ist das separat vom beweglichen Kern 40 verarbeitete Gleitelement 33 mit dem beweglichen Kern 40 verbunden, wobei das Gleitelement 33 jedoch integral mit dem beweglichen Kern 40 verarbeitet werden kann. So kann beispielsweise ein metallisches Grundmaterial geschnitten werden, so dass der bewegliche Kern 40 in einer Form mit einem Abschnitt (Gleitabschnitt), der als Gleitelement 33 fungiert, geformt werden kann. Auch in diesem Fall ist eine der Gleitfläche 33a entsprechende Oberfläche des beweglichen Kerns 40 an einer Position vorgesehen, die sich von der äußersten Peripherieposition des beweglichen Kerns 40 unterscheidet.
In der fünften Ausführungsform ist die Öffnung 32a direkt im beweglichen Kern 40 vorgesehen, und der von dem Durchgangsloch 41 vorgesehene Strömungskanal F28s ist als ein Teil des beweglichen Kerns 40 vorgesehen. Andererseits kann die Öffnung 32a direkt in den beweglichen Kernen 40 vorgesehen werden, und der von den Durchgangslöchern 41 vorgesehene Strömungskanal F28s kann durch mehrere Komponenten bereitgestellt werden. In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist der Gleitströmungskanal F27s (separater Strömungskanal) auf der Düsenlochseite in Bezug auf die beweglichen Kerne 40 vorgesehen, kann aber auch auf der Gegendüsenlochseite vorgesehen werden.
Der bewegliche Kern 40 des Kraftstoffeinspritzventils gemäß der sechsten bis achten Ausführungsform weist eine Stufenform auf, in der die erste Anziehungsfläche und die zweite Anziehungsfläche an unterschiedlichen Positionen in axialer Richtung vorgesehen sind. Andererseits kann der bewegliche Kern eine Form aufweisen, in der die erste Anziehungsfläche und die zweite Anziehungsfläche an der gleichen Stelle in axialer Richtung vorgesehen sind. So kann beispielsweise der bewegliche Kern eine flache Plattenform aufweisen, in der sich die erste Anziehungsfläche und die zweite Anziehungsfläche auf derselben Ebene befinden, und die Ausrichtung des durch die erste Anziehungsfläche fließenden Magnetflusses und die Ausrichtung des durch die zweite Anziehungsfläche fließenden Magnetflusses sind unterschiedlich.
In jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird ein Abschnitt des Anschlags 51, der vom ersten stationären Kern 501 zur Düsenlochseite hin vorsteht, durch den Vorsprungsabschnitt gebildet, der den Spalt zwischen dem stationären Kern 50 und dem beweglichen Kern 40 sichert, wobei der Vorsprungsabschnitt jedoch in der beweglichen Struktur M vorgesehen sein kann. So ragt beispielsweise, wie in 15 dargestellt, in der beweglichen Struktur M das Kupplungselement 31 vom beweglichen Kern 40 zur Gegendüsenlochseite heraus und der vorspringende Abschnitt bildet einen Vorsprungsabschnitt. In der obigen Konfiguration ragt der Stopper 51 nicht aus dem ersten stationären Kern 501 in Richtung der Düsenlochseite heraus. Wenn daher die Bewegung der beweglichen Struktur M durch das Widerlager zwischen dem Kupplungselement 31 und dem Stopper 51 eingeschränkt ist, wird ein Spalt zwischen dem stationären Kern 50 und dem beweglichen Kern 40 um eine Länge gesichert, die dem Vorsprung des Kupplungselements 31 aus dem beweglichen Kern 40 entspricht.
In jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen kann der Spalt zwischen der ersten Anziehungsfläche und dem stationären Kern und der Spalt zwischen der zweiten Anziehungsfläche und dem stationären Kern auf die gleiche Größe oder verschiedene Größen eingestellt werden. Im Falle der Einstellung der oben genannten Gasps auf verschiedene Größen ist es wünschenswert, den Spalt zwischen einer der ersten Anziehungsflächen und der zweiten Anziehungsfläche, die in der Menge des Magnetflusses, der durch jede Anziehungsfläche fließt, kleiner ist, so einzustellen, dass sie größer ist als die der anderen Anziehungsfläche. Der Grund dafür wird im Folgenden beschrieben.
In einem Zustand, in dem ein dünner Kraftstofffilm zwischen dem stationären Kern und der anziehenden Oberfläche gefüllt ist, ist es unwahrscheinlicher, dass die anziehende Oberfläche durch eine Verbindungsaktion vom stationären Kern abgezogen wird. Da der Spalt zwischen dem stationären Kern und der anziehenden Oberfläche kleiner ist, ist die Verknüpfungsaktion größer, und eine Reaktionsfähigkeit des Beginns des Ventilschließvorgangs auf die Abschaltung wird verringert. Wird jedoch der Spalt vergrößert, um die Verkettungsaktion zu reduzieren, wird die Anziehungskraft als ein Umkehrspiel reduziert. In Anbetracht des obigen Punktes ist es effektiv, den Spalt zu vergrößern, um die Verknüpfungsaktion zu reduzieren, da die anziehende Oberfläche, die in Bezug auf den Magnetfluss der anziehenden Oberfläche kleiner ist, nicht wesentlich zu einer Verbesserung der Anziehungskraft beiträgt, auch wenn der Spalt verringert wird.
Wie vorstehend beschrieben, ist es wünschenswert, dass der Spalt zwischen einer der ersten anziehenden Oberfläche bzw. ersten Anziehungsfläche und der zweiten anziehenden Oberfläche bzw. Anziehungsfläche, die in Bezug auf die Menge des magnetischen Flusses kleiner ist, größer eingestellt ist als der der anderen anziehenden Oberfläche. In den Beispielen der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist die Menge des Magnetflusses, der durch die Anziehungsfläche (zweite Anziehungsfläche) auf der radial äußeren Seite fließt, kleiner als die Menge des Magnetflusses, der durch die Anziehungsfläche (erste Anziehungsfläche) auf der radial inneren Seite fließt. Daher ist der Spalt der zweiten anziehenden Oberfläche so eingestellt, dass er größer ist als der Spalt der ersten anziehenden Oberfläche.
Obwohl die vorliegende Offenbarung mit Bezug auf deren Ausführungsformen beschrieben wurde, ist zu verstehen, dass die Offenbarung nicht auf die Ausführungsformen und Konstruktionen beschränkt ist. Die vorliegende Offenbarung soll verschiedene Änderungen und gleichwertige Regelungen abdecken. Darüber hinaus liegen auch die verschiedenen Kombinationen und Konfigurationen, andere Kombinationen und Konfigurationen, einschließlich mehr, weniger oder nur eines einzigen Elements, im Sinne und Umfang der vorliegenden Offenbarung.

Claims

Kraftstoffeinspritzventil mit einem Düsenloch (23a), das zum Einspritzen eines Kraftstoffs konfiguriert ist, und mit einem Strömungskanal (F), der konfiguriert ist, um zu bewirken, dass der Kraftstoff durch das Düsenloch fließt, wobei das Kraftstoffeinspritzventil das Folgende umfasst: eine Spule (70), die konfiguriert ist, um bei Erregung einen magnetischen Fluss zu erzeugen; einen stationären Kern (50), der konfiguriert ist, um einen Weg des Magnetflusses zu bilden, um eine Magnetkraft zu erzeugen; eine bewegliche Struktur (M, M1, M2), die einen beweglichen Kern (40), der durch die Magnetkraft beweglich ist, und einen Ventilkörper (30) beinhaltet, der konfiguriert ist, um durch den beweglichen Kern angetrieben zu werden, um das Düsenloch zu öffnen und zu schließen, wobei die bewegliche Struktur intern einen beweglichen Strömungskanal (F20) aufweist, der ein Teil des Strömungskanals ist; und einen Körper (B), der die bewegliche Struktur intern in einem beweglichen Zustand aufnimmt und intern einen Teil des Strömungskanals aufweist, wobei die bewegliche Struktur einen Drosselabschnitt (32a) beinhaltet, an dem ein Durchgangsbereich des beweglichen Strömungskanals teilweise gedrosselt wird, um einen Durchfluss zu regeln, der Strömungskanal einen durch den Drosselabschnitt definierten Drosselströmungskanal (F22) und einen separaten Strömungskanal (F27s) zwischen der beweglichen Struktur und dem Körper beinhaltet, um den Kraftstoff unabhängig vom Drosselströmungskanal fließen zu lassen, ein Durchgangsbereich des separaten Strömungskanals kleiner ist als ein Durchgangsbereich des Drosselströmungskanals, und eine Position des separaten Strömungskanals in einer Richtung senkrecht zu einer Bewegungsrichtung der beweglichen Struktur sich von einer äußersten Peripherieposition des beweglichen Kerns unterscheidet.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, wobei ein Düsenloch-Seitenabschnitt des separaten Strömungskanals mit einem Strömungskanal verbunden ist, der näher an dem Düsenloch liegt als der Drosselströmungskanal, und ein Abschnitt des separaten Strömungskanals auf einer dem Düsenloch gegenüberliegenden Gegendüsenlochseite mit einem Strömungskanal auf der Gegendüsenlochseite des Drosselströmungskanals verbunden ist.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, wobei der separate Strömungskanal näher am Düsenloch liegt als der bewegliche Kern.
Kraftstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der separate Strömungskanal auf der radial inneren Seite eines äußersten Umfangs des beweglichen Kerns vorgesehen ist.
Kraftstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein Material eines Elements, das den separaten Strömungskanal in der beweglichen Struktur definiert, sich von einem Material des beweglichen Kerns unterscheidet.
Kraftstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der bewegliche Kern ein Durchgangsloch (41) aufweist, das einen Abschnitt des Drosselströmungskanals auf der dem Düsenloch gegenüberliegenden Gegendüsenlochseite mit einem Abschnitt des separaten Strömungskanals auf der Gegendüsenlochseite verbindet.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 6, wobei der bewegliche Kern den Drosselströmungskanal und einen Kommunikationsströmungskanal (F21) aufweist, und der Kommunikationsströmungskanal sich auf der Gegendüsenlochseite des Drosselströmungskanals befindet und mit dem Drosselströmungskanal und dem Durchgangsloch kommuniziert.
Kraftstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Drosselströmungskanal im beweglichen Kern definiert ist.
Kraftstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein Durchgangsbereich eines Strömungskanals zwischen einem äußersten Umfang des beweglichen Kerns und dem Körper größer ist als ein Durchgangsbereich des separaten Strömungskanals.
Kraftstoffeinspritzventil mit einem Düsenloch (23a), das zum Einspritzen eines Kraftstoffs konfiguriert ist, und mit einem Strömungskanal (F), der konfiguriert ist, um zu bewirken, dass der Kraftstoff durch das Düsenloch fließt, wobei das Kraftstoffeinspritzventil das Folgende umfasst: eine Spule (70), die konfiguriert ist, um bei Erregung einen magnetischen Fluss zu erzeugen; einen stationären Kern (50), der konfiguriert ist, um einen Weg des Magnetflusses zu bilden, um eine Magnetkraft zu erzeugen; eine bewegliche Struktur (M, M1, M2), die einen beweglichen Kern (40), der durch die Magnetkraft beweglich ist, und einen Ventilkörper (30) beinhaltet, der konfiguriert ist, um durch den beweglichen Kern angetrieben zu werden, um das Düsenloch zu öffnen und zu schließen, wobei die bewegliche Struktur intern einen beweglichen Strömungskanal (F20) aufweist, der ein Teil des Strömungskanals ist; und einen Körper (B), der die bewegliche Struktur intern in einem gleitfähigen Zustand aufnimmt und intern einen Teil des Strömungskanals aufweist, wobei die bewegliche Struktur einen Drosselabschnitt (32a) beinhaltet, an dem ein Durchgangsbereich des beweglichen Strömungskanals teilweise gedrosselt wird, um eine Durchflussrate zu regeln, und diese eine Gleitfläche (33a) beinhaltet, die mit dem Körper gleitfähig ist, der Strömungskanal einen Drosselströmungskanal (F22) beinhaltet, der durch die Drossel definiert ist, und eine Position der Gleitfläche in einer Richtung senkrecht zu einer gleitfähigen Richtung der beweglichen Struktur sich von einer äußersten Peripherieposition des beweglichen Kerns unterscheidet.
Kraftstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Drosselströmungskanal auf einer Mittelachsenlinie des Ventilkörpers angeordnet ist.
Kraftstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die bewegliche Struktur einen variablen Drosselmechanismus (100, 100A, SP3) aufweist, der konfiguriert ist, um einen Regelgrad einer Durchflussrate im Strömungskanal zu ändern.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 12, wobei der Grad der Drosselung durch den variablen Drosselmechanismus mindestens in einer Zeitspanne unmittelbar vor dem Schließen des Ventils in einer absteigenden Zeitspanne, in der sich der Ventilkörper in einer Ventilschließrichtung bewegt, größer ist als in einem Vollhubzustand, in dem sich der Ventilkörper am meisten in einer Ventilöffnungsrichtung bewegt.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 12 oder 13, wobei der Grad der Drosselung durch den variablen Drosselmechanismus mindestens in einer Zeitspanne unmittelbar nach dem Öffnen des Ventils in einer aufsteigenden Zeitspanne, in der sich der Ventilkörper in eine Ventilöffnungsrichtung bewegt, größer ist als in dem Vollhubzustand, in dem sich der Ventilkörper am meisten in die Ventilöffnungsrichtung bewegt.
Kraftstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei der variable Drosselmechanismus ein fixiertes Element (32) mit dem darin ausgebildeten Drosselabschnitt und ein bewegliches Element (100, 100A), das relativ zu dem fixierten Element beweglich ist, beinhaltet und das bewegliche Element konfiguriert ist, um auf dem fixierten Element zu sitzen, um den Drosselströmungskanal abzudecken, um den Grad der Drosselung zu erhöhen, und um vom fixierten Element gelöst zu werden, um den Drosselströmungskanal zu öffnen, um den Grad der Drosselung zu verringern.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 15, wobei das bewegliche Element auf einer stromabwärts gelegenen Seite des fixierten Elements angeordnet ist, und das bewegliche Element konfiguriert ist, um gelöst zu werden, wenn ein stromaufwärtsseitiger Kraftstoffdruck des beweglichen Elements um einen vorbestimmten Wert oder mehr höher als ein stromabwärtsseitiger Kraftstoffdruck wird, sowie sich der Ventilkörper in der Ventilöffnungsrichtung bewegt, und das bewegliche Element so konfiguriert ist, dass es aufsitzt, wenn der stromabwärtsseitige Kraftstoffdruck um einen vorbestimmten Wert oder mehr höher als der stromaufwärtsseitige Kraftstoffdruck wird, wenn sich der Ventilkörper in Ventilschließrichtung bewegt.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 15 oder 16, wobei das bewegliche Element mit einem Teildrosselströmungskanal (103) versehen ist, der ein Teil des Strömungskanals ist, und ein Durchgangsbereich des Teildrosselströmungskanals kleiner ist als ein Durchgangsbereich des Drosselströmungskanals.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 15 oder 16, wobei das bewegliche Element den Drosselströmungskanal in einem Zustand schließt, in dem es auf dem fixierten Element aufsitzt.
Kraftstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei die bewegliche Struktur ein Gleitelement (33) mit einer mit dem Körper gleitfähigen Gleitfläche (33a) und einem eng anliegenden elastischen Element (SP2) beinhaltet, das das Gleitelement gegen den beweglichen Kern drückt, um in engem Kontakt mit dem beweglichen Kern zu sein.
Kraftstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei wenn ein Durchgangsbereich des Strömungskanals auf einer Sitzfläche (30s), von und auf der der Ventilkörper konfiguriert ist, um gelöst und aufgesetzt zu sein, und der ein Durchgangsbereich in einem Vollhubzustand ist, in dem sich der Ventilkörper am meisten in einer Ventilöffnungsrichtung bewegt hat, als ein Sitzkanalbereich definiert ist, ein Durchgangsbereich des Drosselströmungskanals größer als der Sitzkanalbereich ist.
Kraftstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei der bewegliche Kern eine erste Anziehungsfläche (42a) und eine zweite Anziehungsfläche (43a) aufweist, die konfiguriert sind, um durch die Magnetkraft an den stationären Kern angezogen zu werden, und eine Ausrichtung eines Magnetflusses, der durch die erste Anziehungsfläche fließt, und eine Ausrichtung des Magnetflusses, der durch die zweite Anziehungsfläche fließt, unterschiedlich sind.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 21, wobei die erste Anziehungsfläche und die zweite Anziehungsfläche an unterschiedlichen Positionen voneinander in Bewegungsrichtung der beweglichen Struktur vorgesehen sind.