DE112018003625T5

DE112018003625T5 - Durchflussvolumen-Steuervorrichtung und Verfahren zum Herstellen einer Durchflussvolumen-Steuervorrichtung

Info

Publication number: DE112018003625T5
Application number: DE112018003625.1T
Authority: DE
Inventors: Takao Miyake; Masaru Kawai; Masashi SUGAYA; Yasuo Namaizawa
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2017-09-12
Filing date: 2018-07-17
Publication date: 2020-05-28
Also published as: WO2019054036A1; CN111065813A; US20200165998A1; JPWO2019054036A1

Abstract

Es werden eine Durchflussvolumen-Steuervorrichtung, die eine Festigkeit, die einem hohen Kraftstoffdruck widersteht, sicherstellen kann, und ein Verfahren zum Herstellen der Durchflussvolumen-Steuervorrichtung geschaffen.Ein Kraftstoffeinspritzventil 1 enthält ein bewegliches Element 102 und eine Düsenhalterung 101, die auf der äußeren Umfangsseite des beweglichen Elements 102 positioniert ist und das bewegliche Element 102 in einer radialen Richtung im Inneren hält. Die Düsenhalterung 101 ist unter Verwendung eines ausscheidungshärtenden rostfreien Stahls als ein Material geformt. Zusätzlich enthält das Herstellungsverfahren das Schmieden und Formen eines Materials durch das Schmieden unter Verwendung des ausscheidungshärtenden rostfreien Stahls als die Düsenhalterung 101, das Ausführen einer Lösungswärmebehandlung an dem Material nach dem Schmiede- und Formungsschritt und das Ausführen einer Ausscheidungshärtungs-Wärmebehandlung an dem Material nach der Lösungswärmebehandlung und die Endbearbeitung und das Formen des Materials nach der Ausscheidungshärtungs-Wärmebehandlung.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Durchflussvolumen-Steuervorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen der Durchflussvolumen-Steuervorrichtung.
Technischer Hintergrund
Die PTL 1 offenbart ein elektromagnetisch betreibbares Ventil, insbesondere für eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung einer Brennkraftmaschine. Das Ventil enthält einen Kern, der von einer Magnetspule umgeben ist, ein bewegliches Element, das den Ventilschließkörper betätigt, der mit einem stationären Ventilsitz zusammenarbeitet, und einen röhrenförmigen Verschlussabschnitt, der auf einer stromabwärts gelegenen Seite des Kerns angeordnet ist. Der Verschlussabschnitt umgibt teilweise das bewegliche Element in einer radialen Richtung. Der Kern und der Verschlussabschnitt sind miteinander verbunden, so dass ein Magnet direkt durch einen magnetischen Drosselklappenabschnitt gehen kann. Der Kern und der Verschlussabschnitt bilden eine gesamte Struktur von einem Abschnitt.
Liste der Entgegenhaltungen
Patentliteratur
PTL 1: JP 11-500509 A
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
In den letzten Jahren ist verlangt worden, dass eine Durchflussvolumen-Steuervorrichtung, wie z. B. ein Kraftstoffeinspritzventil, die in einer Brennkraftmaschine verwendet wird, und eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe, die der mit dem Kraftstoffeinspritzventil ausgerüsteten Brennkraftmaschine unter Druck stehenden Kraftstoff zuführt, in Übereinstimmung mit den Abgasvorschriften eine Antwort auf höhere Kraftstoffdrücke geben.
Insbesondere erfordern die neuesten Abgasvorschriften, dass die Menge und die Quantität des im Abgas erhaltenen Feinstaubs verringert sind. Sogar in einer Durchflussvolumen-Steuervorrichtung, die Benzin verwendet, kann der normale maximale Kraftstoffdruck bis etwa 35 MPa zunehmen. In einem Fall, in dem ein normaler maximaler Kraftstoffdruck 35 MPa beträgt, ist es erforderlich, dass das Kraftstoffeinspritzventil den Kraftstoff z. B. bis zu 55 MPa hält.
Falls der Kraftstoffdruck zunimmt, kann der Druck eine größere Beanspruchung in der Durchflussvolumen-Steuervorrichtung als vorher verursachen, wobei der Spielraum für die Festigkeit verringert werden kann.
Insbesondere in der Durchflussvolumen-Steuervorrichtung mit einem eingebauten Solenoid, das einen Kraftstoffkanal durch ein bewegliches Element, das elektromagnetisch angetrieben ist, öffnet und schließt, ist es notwendig, einem hohen Kraftstoffdruck zu widerstehen, wobei eine große magnetische Anziehungskraft erforderlich ist, um gegen diesen hohen Kraftstoffdruck zu arbeiten.
In Reaktion auf eine derartige Anforderung ist eine Durchflussvolumen-Steuervorrichtung, die von der in der PTL 1 beschriebenen Technik weiter verbessert ist, erwünscht.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Durchflussvolumen-Steuervorrichtung, die eine Festigkeit sicherstellen kann, die einem hohen Kraftstoffdruck widersteht, und ein Verfahren zum Herstellen der Durchflussvolumen-Steuervorrichtung zu schaffen.
Lösung für das Problem
Die Erfindung enthält mehrere Mittel zum Lösen der obigen Probleme. Als ein Beispiel enthält die Durchflussvolumen-Steuervorrichtung ein bewegliches Element und ein Metallelement, das an einer äußeren Umfangsseite des beweglichen Elements positioniert ist und das bewegliche Element in einer radialen Richtung im Inneren hält. Das Metallelement ist unter Verwendung eines ausscheidungshärtenden rostfreien Stahls als ein Material geformt.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der Erfindung ist es möglich, die Festigkeit sicherzustellen, die einem hohen Kraftstoffdruck widerstehen kann. Die Aufgaben, Konfigurationen und Wirkungen außer der obigen Beschreibung werden durch die Erklärung der folgenden Ausführungsformen offensichtlich.
Figurenliste

1 ist eine Querschnittsansicht eines Teils eines Kraftstoffeinspritzventils und einer Kraftstoffleitung gemäß einer Ausführungsform einer Durchflussvolumen-Steuervorrichtung der Erfindung.
2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht um ein bewegliches Element des Kraftstoffeinspritzventils gemäß der Ausführungsform.
3 ist ein Ablaufplan, der eine Herstellungsprozedur einer Düsenhalterung eines Kraftstoffeinspritzventils gemäß der Ausführungsform veranschaulicht.
4 ist eine graphische Darstellung, die eine Querschnittsansicht und eine Schmiedelinie in der Herstellungsprozedur der Düsenhalterung des Kraftstoffeinspritzventils gemäß der Ausführungsform veranschaulicht.
5 ist eine graphische Darstellung, die eine Querschnittsansicht und eine Schmiedelinie in der Herstellungsprozedur der Düsenhalterung des Kraftstoffeinspritzventils gemäß der Ausführungsform veranschaulicht.
6 ist eine graphische Darstellung, die eine Querschnittsansicht und eine Schmiedelinie in der Herstellungsprozedur der Düsenhalterung des Kraftstoffeinspritzventils gemäß der Ausführungsform veranschaulicht.
7 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines magnetischen Drosselklappenabschnitts der Düsenhalterung des Kraftstoffeinspritzventils gemäß der Ausführungsform.
8 ist eine graphische Darstellung, die eine Querschnittsansicht und eine Schmiedelinie in einer Herstellungsprozedur einer Düsenhalterung eines Kraftstoffeinspritzventils gemäß einer weiteren Ausführungsform der Ausführungsform veranschaulicht.
9 ist eine graphische Darstellung, die eine Querschnittsansicht und eine Schmiedelinie in der Herstellungsprozedur einer Düsenhalterung eines Kraftstoffeinspritzventils gemäß einer weiteren Ausführungsform der Ausführungsform veranschaulicht.
10 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines magnetischen Drosselklappenabschnitts einer Düsenhalterung eines Kraftstoffeinspritzventils gemäß einer weiteren Ausführungsform der Ausführungsform.

Beschreibung der Ausführungsformen
Die Konfigurationen und Betriebswirkungen der Ausführungsformen einer Durchflussvolumen-Steuervorrichtung und eines Verfahrens zum Herstellen der Durchflussvolumen-Steuervorrichtung der Erfindung werden bezüglich der 1 bis 10 beschrieben.
Ferner wird in dieser Ausführungsform ein Kraftstoffeinspritzventil (eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung) als ein Beispiel der Durchflussvolumen-Steuervorrichtung beschrieben. Die Durchflussvolumen-Steuervorrichtung der Erfindung ist jedoch nicht auf die Ausführungsformen eingeschränkt und ist z. B. auf eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe anwendbar.
Ferner kann in den Zeichnungen die Größe der Komponenten und die Größe der Lücken von dem tatsächlichen Verhältnis übertrieben sein, um die Funktionen leicht verständlich zu machen, wobei unnötige Komponenten für die Erklärung der Funktionen weggelassen werden können.
Zuerst wird ein Umriss der Konfiguration des Kraftstoffeinspritzventils gemäß dieser Ausführungsform bezüglich der 1 und 2 beschrieben. 1 ist eine longitudinale Querschnittsansicht des Kraftstoffeinspritzventils und seiner Umfangsstruktur gemäß dieser Ausführungsform. 2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht um ein bewegliches Element des Kraftstoffeinspritzventils.
Eine Brennkraftmaschine enthält eine Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung 2, die eine Berechnung zum Umsetzen einer geeigneten Kraftstoffmenge, die einem Betriebszustand entspricht, in eine Einspritzzeit des Kraftstoffeinspritzventils ausführt und das Kraftstoffeinspritzventil, das den Kraftstoff zuführt, antreibt.
Wie in 1 veranschaulicht ist, ist ein Kraftstoffeinspritzventil 1 durch ein bewegliches Element 114, das ein zylindrisches bewegliches Element 102 enthält, und ein Nadelventil (Ventilelement) 114A, das in der Mitte des beweglichen Elements 102 positioniert ist, konfiguriert. Zwischen der Stirnfläche eines festen Kerns 107, der ein Kraftstoffeinleitungsloch zum Einleiten von Kraftstoff zu der Mitte aufweist, und der Stirnfläche des beweglichen Elements 102 und auf der äußeren Umfangsseite des festen Kerns 107 und des beweglichen Elements 102 ist eine Lücke vorgesehen. Es ist eine elektromagnetische Spule 105 (ein Solenoid) zum Zuführen eines magnetischen Flusses zu einem magnetischen Durchgangsabschnitt, der die Lücke enthält, vorgesehen. Mit anderen Worten, der feste Kern 107 ist so angeordnet, dass er dem oberen Endabschnitt des beweglichen Elements 102 zugewandt ist, wie in 1 veranschaulicht ist.
Das bewegliche Element ist durch eine zwischen der Stirnfläche des beweglichen Elements 102 und der Stirnfläche des festen Kerns 107 durch den magnetischen Fluss, der durch die Lücke geht, erzeugte magnetische Anziehungskraft angetrieben, um das bewegliche Element 102 in Richtung des festen Kerns 107 anzutreiben, und zieht das Nadelventil 114A weg von einem Ventilsitzabschnitt 39, um einen in dem Ventilsitzabschnitt 39 vorgesehenen Kraftstoffkanal zu öffnen. Mit anderen Worten, das bewegliche Element 102 treibt das Nadelventil 114A an.
Ein Kernabschnitt des Kraftstoffeinspritzventils 1 ist durch zwei Komponenten, den festen Kern 107 und eine Düsenhalterung (ein Metallelement) 101 konfiguriert. Die Düsenhalterung 101 ist aus einem Material mit einer höheren Fließspannung und einer höheren Zugfestigkeit als der feste Kern 107 hergestellt. Der feste Kern 107 ist aus einem Material mit hervorragenden magnetischen Eigenschaften hergestellt. Diese beiden Komponenten werden in der radialen Richtung eingepresst und dann an einem Stumpfschweißabschnitt 403 durch Stumpfschweißen befestigt. Mit den beiden Komponenten, die den Kernabschnitt bilden, ist es möglich, verschiedenen Eigenschaften, die für den Kernabschnitt erforderlich sind, leicht zu entsprechen.
Wie in 2 veranschaulicht ist, bildet der magnetische Fluss 151 einen geschlossenen Kreis um die elektromagnetische Spule 105. Der Weg ist der feste Kern 107, das bewegliche Element 102, ein Lagerabschnitt 23 für das bewegliche Element der Düsenhalterung 101 und ein Gehäuse 103.
Ein magnetischer Drosselklappenabschnitt 150 ist auf der äußeren Umfangsseite des Lagerabschnitts 23 für das bewegliche Element der Düsenhalterung 101 ausgebildet und weist eine kleinere Dicke als dessen Umfang auf. Ein derartiger magnetischer Drosselklappenabschnitt 150 vergrößert die magnetische Anziehungskraft, die zwischen dem festen Kern 107 und dem beweglichen Element 102 wirkt, durch das Verringern eines magnetischen Flusses 152, der nicht durch das bewegliche Element 102 geht, und das Vergrößern des magnetischen Flusses, der durch das bewegliche Element 102 geht.
Die Menge des eingespritzten Kraftstoffs ist hauptsächlich durch den Druckunterschied zwischen dem Kraftstoffdruck und dem Atmosphärendruck an dem Einspritzkanal des Kraftstoffeinspritzventils 1 und den Zeitraum, während dessen der Kraftstoff eingespritzt wird, während das Nadelventil 114A offengehalten wird, bestimmt.
Wenn die Erregung der elektromagnetischen Spule 105 gestoppt wird, verschwindet die auf das bewegliche Element 102 wirkende magnetische Anziehungskraft. Das Nadelventil 114A und das bewegliche Element 102 bewegen sich aufgrund des durch die Kraft der Feder 110, die das Nadelventil 114A in der Schließrichtung vorbelastet, und der Durchflussmenge des Kraftstoffs, der zwischen dem Nadelventil 114A und dem festen Kern 107 strömt, verursachten Druckabfalls in einer Schließrichtung. Wenn das Nadelventil 114A auf dem Ventilsitzabschnitt 39 sitzt, ist der Kraftstoffkanal geschlossen. Der Kraftstoff wird durch den Kontakt zwischen dem Nadelventil 114A und dem Ventilsitzabschnitt 39 abgedichtet, wobei verhindert wird, dass der Kraftstoff zu einem unbeabsichtigten Zeitpunkt aus dem Kraftstoffeinspritzventil 1 entweicht.
In den letzten Jahren sind vom Standpunkt der Verringerung des Kraftstoffverbrauchs durch das Verringern des Hubraums der Brennkraftmaschine in Kombination mit einem Lader und unter Verwendung eines wärmeeffizienten Betriebsbereichs Versuche unternommen worden, um die Menge des Kraftstoffs zu verringern, wenn ein Fahrzeug montiert wird. Dieser Versuch ist besonders wirksam, wenn er mit einer Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung in den Zylinder kombiniert wird, von der erwartet wird, dass sie die Einlassluft-Füllmenge durch das Verdampfen des Kraftstoffs verbessert und eine Klopffestigkeitseigenschaft verbessert.
Weil in einem weiten Bereich von Fahrzeugen eine große Verringerung des Kraftstoffverbrauchs erforderlich ist, nimmt zusätzlich ein Bedarf an einer Brennkraftmaschine des Typs mit Direkteinspritzung in den Zylinder zu. Ferner gibt es einen Bedarf, andere Vorrichtungen, die beim Verringern des Kraftstoffverbrauchs, wie z. B. die Rückgewinnung regenerativer Energie, wirksam sind, anzubringen, die in Kraftfahrzeugen verwendet werden. Zusätzlich wird die Kostenverringerung verschiedener Vorrichtungen vom Standpunkt des Verringerns der Gesamtkosten gefordert, wobei der Kostenverringerungsbedarf für das Kraftstoffeinspritzventil 1 für die Direkteinspritzung in den Zylinder außerdem zunimmt.
Andererseits ist es außerdem erforderlich, die im Abgas der Brennkraftmaschine enthaltenen Komponenten weiter zu verringern. Vom Standpunkt des Verringerns der Menge und Quantität des Feinstaubs sind insbesondere Versuche unternommen worden, den Kraftstoffeinspritzdruck von den herkömmlichen 20 MPa bis z. B. etwa 35 MPa zu vergrößern, um den Tröpfchendurchmesser des eingespritzten Kraftstoffs zu verringern und die Verdampfung zu fördern.
Der obere Teil der 1 veranschaulicht schematisch eine in der axialen Richtung des Kraftstoffeinspritzventils 1 durch den Kraftstoffdruck ausgeübte Last. Weil das Kraftstoffeinspritzventil 1 mit einer Kraftstoffleitung 211 verbunden ist und der Kraftstoff durch den O-Ring 212 abgedichtet ist, sind das Innere 213 der Kraftstoffleitung 213 und das Innere des Kraftstoffeinspritzventils 1 mit Hochdruckkraftstoff gefüllt.
Wenn der Kraftstoffdruck erhöht wird, nimmt die in dem Element, das den inneren Kraftstoffdruck bezüglich der Außenseite des Kraftstoffeinspritzventils 1 hält, erzeugte Beanspruchung zu. Um einen Spielraum der Festigkeit gegen die bei einem hohen Kraftstoffdruck erzeugte Beanspruchung zu schaffen, ist es notwendig, die Dicke zu vergrößern, um die Steifigkeit sicherzustellen, oder ein Material mit einer hohen Festigkeit zu verwenden.
Wie oben beschrieben worden ist, verringert jedoch der magnetische Drosselklappenabschnitt 150 den magnetischen Fluss 152, der nicht durch das bewegliche Element 102 geht, durch das Verringern der Dicke, während er den magnetischen Fluss, der durch das bewegliche Element 102 geht, vergrößert und dadurch die magnetische Anziehungskraft zwischen dem festen Kern 107 und dem beweglichen Element 102 vergrößert. Deshalb ist es schwierig, die Wanddicke zu vergrößern. Um einen Spielraum für die Festigkeit sogar bei einer hohen Beanspruchung aufrechtzuerhalten, ist es deshalb effektiv, ein Material auszuwählen, das eine hohe Fließspannung und eine hohe Zugfestigkeit aufweist.
Andererseits ist es möglich, den magnetischen Drosselklappenabschnitt 150 als ein getrenntes Element zu verwenden und ein Material mit einer hohen Festigkeit nur für den magnetischen Drosselklappenabschnitt 150 zu verwenden. In diesem Fall ist jedoch der magnetische Drosselklappenabschnitt 150 mit dem Lagerabschnitt 23 für das bewegliche Element der Düsenhalterung 101 verbunden. Deshalb gibt es Bedenken, dass die Festigkeit des verbundenen Abschnitts verringert werden kann und die Kosten erhöht werden können.
Ähnlich ist es möglich, die Wanddicke unter Verwendung des magnetischen Drosselklappenabschnitts 150 als ein getrenntes Element und unter Verwendung eines nichtmagnetischen Materials nur für den magnetischen Drosselklappenabschnitt 150 zu vergrößern. In diesem Fall ist jedoch der magnetische Drosselklappenabschnitt 150 notwendigerweise mit dem Lagerabschnitt 23 für das bewegliche Element der Düsenhalterung 101 verbunden. Deshalb gibt es Bedenken, dass die Festigkeit des verbundenen Abschnitts verringert werden kann und die Kosten erhöht werden können.
In einem Fall, in dem die Düsenhalterung 101 vollständig aus dem Stab ausgeschnitten ist, ist die Menge der Bearbeitung groß, treten eine Verschwendung von Materialien und eine Verschwendung von Bearbeitungszeit auf und ist es schwierig, die Kosten zu senken. Zusätzlich ist ein Material mit einer hohen Festigkeit im Allgemeinen schwierig zu bearbeiten, wobei die Bearbeitungszeit verlängert wird. Deshalb ist es schwierig, die Kosten zu senken.
Deshalb wird in der Erfindung eine als ein Rohlingmaterial nah bei der Form der endgültigen Düsenhalterung 101 bezeichnete Komponente durch das Schmieden stabartigen rostfreien Stahls, insbesondere durch Kaltschmieden, hergestellt. Danach wird die Düsenhalterung 101 mit der minimalen notwendigen Bearbeitung durch das Ausführen verschiedener Wärmebehandlungen und der Endbearbeitung an dem Rohlingmaterial hergestellt. Ferner werden durch das Integrieren des Lagerabschnitts 23 für das bewegliche Element und des magnetischen Drosselklappenabschnitts 150 in die Düsenhalterung 101 nutzlose verbundene Abschnitte verringert, wobei die Festigkeit aufrechterhalten werden kann.
Wie oben beschrieben worden ist, ist es notwendig, den magnetischen Fluss zu dem bewegliche Element 102 zu leiten, wie in 2 veranschaulicht ist, weil die Düsenhalterung 101 den Lagerabschnitt 23 für das bewegliche Element enthält, wobei das Material notwendigerweise magnetisiert wird. Wie oben beschrieben worden ist, ist es notwendig, den magnetischen Fluss 152, der von dem festen Kern 107 zu dem Lagerabschnitt 23 für das bewegliche Element fließt, ohne durch das bewegliche Element 102 zu gehen, zu verringern, um eine hohe magnetische Anziehungskraft an dem bewegliche Element 102 und dem festen Kern 107 zu erzeugen. Aus diesem Grund ist es erforderlich, den magnetischen Drosselklappenabschnitt 150 dünn zu machen.
Wenn hier der magnetische Drosselklappenabschnitt 150 dünner gemacht wird, nimmt eine Wahrscheinlichkeit zu, dass die Festigkeit aufgrund der Einschlüsse (anderer Komponenten als rostfreier Stahl), die im Allgemeinen in dem rostfreien Stahlmaterial vorhanden sind, verringert wird.
Deshalb wird in dieser Ausführungsform als ein Material der Düsenhalterung 101, in der der magnetische Drosselklappenabschnitt 150 ausgebildet ist, ein ausscheidungshärtender rostfreier Stahl verwendet, der magnetisch ist, eine hohe Festigkeit aufweist und eine hohe Korrosionsbeständigkeit aufweist. Insbesondere werden bevorzugt ein Stabmaterial, das aus einem rostfreien Stahl, der zu JIS-SUS630 (17-4PH usw.) äquivalent ist, hergestellt ist, oder ein Stabmaterial, das aus einem rostfreien Stahl, der zu JIS-SUS631 (17-7PH usw.) äquivalent ist, hergestellt ist, verwendet.
Dann wird nach dem Glühen dieses ausscheidungshärtenden rostfreien Stahls entlang der Form des Lagerabschnitts 23 für das bewegliche Element und des magnetischen Drosselklappenabschnitts 150 ein Kaltschmieden ausgeführt, um ein Rohlingmaterial herzustellen. Unter diesen wird der magnetische Drosselklappenabschnitt 150 auf der äußeren Umfangsseite des Zwischenabschnitts zwischen dem bewegliche Element 102 und dem festen Kern 107 geformt.
Danach wird durch das Ausführen einer Lösungswärmebehandlung eine Verformung der Metallstruktur während des Kaltschmiedens entfernt. Insbesondere werden die magnetischen Eigenschaften des Lagerabschnitts 23 für das bewegliche Element verbessert. Danach wird eine Ausscheidungshärtungs-Wärmebehandlung ausgeführt, um die Festigkeit zu verbessern.
Schließlich werden der gesamte innere Umfang der Düsenhalterung 101 (der den Federlagerabschnitt 112A formt und außerdem einen Raum zum Einsetzen des Nadelventils 114A und eines Einspritzlochbechers 116 formt) und der gesamte äußere Umfang (der magnetische Drosselklappenabschnitt 150 und eine Nut, die eine Chip-Dichtung 131 hält) geschnitten, um fertiggestellt zu werden. Bezüglich des magnetischen Drosselklappenabschnitts 150 ist dessen Dicke festgelegt, um zu bewirken, dass der aus dem festen Kern 107 zu dem Lagerabschnitt 23 für das bewegliche Element entweichende magnetische Fluss 152 ausreichend klein ist, um die magnetische Anziehungskraft zu verbessern.
Durch die obigen Prozeduren ist es möglich, das Kraftstoffeinspritzventil 1 zu schaffen, das eine hohe Festigkeit und eine hohe magnetische Anziehungskraft bei geringen Kosten verwirklichen kann.
Als Nächstes wird die Konfiguration des Kraftstoffeinspritzventils 1 gemäß der Ausführungsform der Erfindung bezüglich der 1 bis 5 ausführlich beschrieben.
Zuerst wird der Betrieb des Kraftstoffeinspritzventils 1 bezüglich der 1 und 2 beschrieben. Die Düsenhalterung 101 enthält einen zylindrischen Abschnitt 22 mit kleinem Durchmesser, der einen kleinen Durchmesser aufweist, und den Lagerabschnitt 23 für das bewegliche Element, der einen großen Durchmesser aufweist. Der Einspritzlochbecher 116, der einen Führungsabschnitt 115 und ein Kraftstoffeinspritzloch 117 aufweist, ist in das distale Ende des zylindrischen Abschnitts 22 mit kleinem Durchmesser eingesetzt oder eingepresst, wobei alles des äußeren Umfangsrandes des Einspritzlochbechers 116 geschweißt ist. Folglich ist der Einspritzlochbecher 116 an dem zylindrischen Abschnitt 22 mit kleinem Durchmesser befestigt. Der Führungsabschnitt 115 weist eine Funktion des Führens des äußeren Umfangs auf, wenn sich ein Ventilkörper-Spitzenabschnitt 114B, der an der Spitze des Nadelventils 114A des Elements 114 des beweglichen Elements vorgesehen ist, in der axialen Richtung des Kraftstoffeinspritzventils 1 auf und ab bewegt.
Der kegelförmige Ventilsitzabschnitt 39 ist in dem Einspritzlochbecher 116 auf der stromabwärts gelegenen Seite des Führungsabschnitts 115 ausgebildet. Der Ventilkörper-Spitzenabschnitt 114B, der an der Spitze des Nadelventils 114A vorgesehen ist, gelangt mit dem Ventilsitzabschnitt 39 in Kontakt oder trennt sich von dem Ventilsitzabschnitt 39 und blockiert dadurch die Strömung des Kraftstoffs oder führt dadurch den Kraftstoff zu dem Kraftstoffeinspritzloch. Im äußeren Umfang der Düsenhalterung 101 ist eine Nut ausgebildet, wobei ein Verbrennungsgas-Dichtungselement, das durch eine aus einem Hartz hergestellte Chip-Dichtung 131 typisiert ist, in die Nut eingepasst ist.
Ein Nadelventil-Führungsabschnitt 113, der das Nadelventil 114A des beweglichen Elements 102 führt, ist am inneren Umfangsabschnitt am unteren Ende des festen Kerns 107 vorgesehen. Das Nadelventil 114A ist mit einem Führungsabschnitt 127 versehen, wobei der Führungsabschnitt 127 teilweise mit einem abgeschrägten Abschnitt versehen ist, um den Kraftstoffkanal zu bilden. Das langgestreckte Nadelventil 114A ist an einer radialen Position durch den Nadelventil-Führungsabschnitt 113 definiert und ist geführt, um sich in der axialen Richtung gerade hin und her zu bewegen. Ferner ist eine Ventilöffnungsrichtung eine Aufwärtsrichtung der Ventilwelle, während eine Ventilschließrichtung eine Abwärtsrichtung der axialen Richtung des Ventils ist.
Ein Kopf 114C eines abgestuften Abschnitts 129, der einen Außendurchmesser aufweist, der größer als der Durchmesser des Nadelventils 114A ist, ist an dem Ende vorgesehen, das dem Ende gegenüberliegt, wo der Ventilkörper-Spitzenabschnitt 114B des Nadelventils 114A vorgesehen ist. Eine Sitzfläche der Feder 110, die das Nadelventil 114A in der Ventilschließrichtung drängt, ist an der oberen Stirnfläche des abgestuften Abschnitts 129 vorgesehen und hält die Feder 110 zusammen mit dem Kopf 114C.
Das Element 114 des beweglichen Elements enthält das bewegliche Element 102, das mit einem Durchgangsloch 128 versehen ist, durch das das Nadelventil 114A geht. Eine Nullfeder (bewegliche Feder) 112, die das bewegliche Element 102 zwischen dem beweglichen Element 102 und dem Nadelventil-Führungsabschnitt 113 in der Ventilöffnungsrichtung drängt, ist in dem Federlagerabschnitt 112A gehalten.
Weil der Durchmesser des Durchgangslochs 128 kleiner als der Durchmesser des abgestuften Abschnitts 129 des Kopfs 114C ist, befinden sich die obere Seitenfläche des beweglichen Elements 102, das durch die Nullfeder 112 gehalten ist, und die untere Stirnfläche des abgestuften Abschnitts 129 des Nadelventils 114A in Kontakt miteinander, wobei sich beide gemäß der Vorbelastungskraft der Feder 110, die das Nadelventil 114A in Richtung des Ventilsitzes des Einspritzlochbechers 116 drückt, oder der Schwerkraft in Eingriff befinden.
Im Ergebnis arbeiten die obere Stirnfläche und die untere Stirnfläche bezüglich der Aufwärtsbewegung des beweglichen Elements 102 gegen die drängende Kraft der Nullfeder 112 oder die Schwerkraft oder der Abwärtsbewegung des Nadelventils 114A entlang der drängenden Kraft der Nullfeder 112 oder der Schwerkraft zusammen. Wenn jedoch die Kraft, um das Nadelventil 114A nach oben zu bewegen, oder die Kraft, um das bewegliche Element 102 nach unten zu bewegen, beide ungeachtet der drängenden Kraft oder der Schwerkraft der Nullfeder 112 unabhängig auf die obere und die untere Stirnfläche wirken, können sich beide Oberflächen in verschiedenen Richtungen bewegen.
Der feste Kern 107 ist in den inneren Umfangsabschnitt des Lagerabschnitts 23 für das bewegliche Element der Düsenhalterung 101 eingepresst und an einer Presspassungs-Kontaktposition (dem Stumpfschweißungsabschnitt 403) verschweißt. Die zwischen dem inneren Abschnitt des Lagerabschnitts 23 für das bewegliche Element der Düsenhalterung 101 und der Umgebungsluft ausgebildete Lücke ist durch das Schweißen abgedichtet. In der Mitte des festen Kerns 107 ist ein Durchgangsloch 107D mit einem Durchmesser φCn als ein Kraftstoffeinleitungskanal vorgesehen.
Mit anderen Worten, die Unterseite (die stromabwärts gelegene Oberfläche) des festen Kerns 107 und die Oberseite (die stromaufwärts gelegene Oberfläche) des Befestigungsabschnitts 401 der Düsenhalterung 101 stoßen direkt aneinander und sind eingepresst, so dass der feste Kern 107 und die Düsenhalterung 101 befestigt sind.
Die untere Stirnfläche des festen Kerns 107 und die obere Stirnfläche und die Kollisionsstirnfläche des beweglichen Elements 102 können galvanisch beschichtet sein, um die Haltbarkeit zu verbessern. Sogar in einem Fall, in dem ein weichmagnetischer rostfreier Stahl für das bewegliche Element 102 verwendet wird, können die Haltbarkeit und die Zuverlässigkeit unter Verwendung der Hartverchromung oder der stromlosen Vernickelung sichergestellt werden.
Das untere Ende der Anfangslast-Einstellfeder 110 befindet sich mit einer Federaufnahmefläche in Kontakt, die auf der oberen Stirnfläche des abgestuften Abschnitts 129 ausgebildet ist, der an dem Kopf 114C des Nadelventils 114A vorgesehen ist. Das andere Ende der Feder 110 ist durch einen Einsteller 54 gestoppt. Bei dieser Konfiguration ist die Feder 110 zwischen dem Kopf 114C und dem Einsteller 54 gehalten. Die Anfangslast, mit der die Feder 110 das Nadelventil 114A gegen den Ventilsitzabschnitt 39 drückt, kann durch das Einstellen der Befestigungsposition des Einstellers 54 eingestellt werden.
Das becherförmige Gehäuse 103 ist am äußeren Umfang des Lagerabschnitts 23 für das bewegliche Element der Düsenhalterung 101 befestigt. In der Mitte des Bodens des Gehäuses 103 ist ein Durchgangsloch vorgesehen, wobei der Lagerabschnitt 23 für das bewegliche Element der Düsenhalterung 101 durch das Durchgangsloch eingesetzt ist.
Die in einer Ringform gewickelte elektromagnetische Spule 105 ist in einem durch das Gehäuse 103 ausgebildeten zylindrischen Raum angeordnet. Die elektromagnetische Spule 105 ist aus einem ringförmigen Spulenkörper 104 ausgebildet, dessen Querschnitt eine U-förmige Nut ist, die sich in der radialen Richtung nach außen öffnet, wobei ein Kupferdraht in der Nut gewickelt ist. Ein starrer Leiter 109 ist am Anfang und am Ende der Wicklung der elektromagnetischen Spule 105 befestigt und aus einem in dem festen Kern 107 vorgesehenen Durchgangsloch herausgezogen.
Der Leiter 109, der feste Kern 107 und der äußere Umfang des Lagerabschnitts 23 für das bewegliche Element der Düsenhalterung 101 sind durch das Einspritzen eines isolierenden Harzes vom inneren Umfang der Öffnung am oberen Ende des Gehäuses 103 geformt und mit dem aus einem Hartz geformten Körper 121 abgedeckt. Folglich ist um die elektromagnetische Spule 105 ein ringförmiger magnetischer Durchgang ausgebildet.
Ein Stecker zum Zuführen von Leistung von einer Hochspannungs-Leistungsquelle und einer Batterieleistungsquelle ist mit einem Verbinder 43A, der am distalen Ende des Leiters 109 ausgebildet ist, verbunden, wobei die Erregung/Nicht-Erregung durch die Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung 2 gesteuert ist. Während die elektromagnetische Spule 105 erregt ist, wird eine magnetische Anziehungskraft zwischen dem beweglichen Element 102 des Elements 114 des beweglichen Elements und dem festen Kern 107 in einer magnetisch anziehenden Lücke durch den magnetischen Fluss erzeugt, der durch den Magnetkreis 140M geht, wobei das bewegliche Element 102 durch eine Kraft, die eine festgelegte Last der Feder 110 übersteigt, angesaugt wird, um sich nach oben zu bewegen.
Zu diesem Zeitpunkt befindet sich das bewegliche Element 102 mit dem Kopf 114C des Nadelventils 114A in Eingriff, wobei es sich zusammen mit dem Nadelventil 114A nach oben bewegt und sich bewegt, bis die obere Stirnfläche des beweglichen Elements 102 mit der unteren Stirnfläche des festen Kerns 107 zusammenstößt. Im Ergebnis ist der Ventilkörper-Spitzenabschnitt 114B an der Spitze des Nadelventils 114A von dem Ventilsitzabschnitt 39 getrennt. Der Kraftstoff geht durch den Kraftstoffkanal und wird von dem Kraftstoffeinspritzloch 117 an der Spitze des Einspritzlochbechers 116 in die Brennkammer der Brennkraftmaschine ausgestoßen.
Während der Ventilkörper-Spitzenabschnitt 114B an der Spitze des Nadelventils 114A von dem Ventilsitzabschnitt 39 getrennt ist und nach oben gezogen wird, wird das langgestreckte Nadelventil 114A durch zwei Stellen, einen Nadelventil-Führungsabschnitt 113 und den Führungsabschnitt 115 des Einspritzlochbechers 116, geführt, um gerade entlang der axialen Richtung des Ventils zurückzukehren.
Wenn die Erregung der elektromagnetischen Spule 105 ausgeschaltet wird, verschwindet der magnetische Fluss und verschwindet die magnetische Anziehungskraft in der magnetisch anziehenden Lücke. In diesem Zustand überwindet die Federkraft der Anfangslast-Einstellfeder 110, die den Kopf 114C des Nadelventils 114A in der entgegengesetzten Richtung schiebt, die Kraft der Nullfeder 112, wobei sie auf das gesamte Element 114 des beweglichen Elements (das bewegliche Element 102, das Nadelventil 114A) wirkt. Im Ergebnis wird das bewegliche Element 102 durch die Federkraft der Feder 110 zu der Ventilschließposition zurückgeschoben, wo der Ventilkörper-Spitzenabschnitt 114B an den Ventilsitzabschnitt 39 anstößt.
Während sich der Ventilkörper-Spitzenabschnitt 114B an der Spitze des Nadelventils 114A mit dem Ventilsitzabschnitt 39 in Kontakt befindet und sich an der Ventilschließposition befindet, ist das langgestreckte Nadelventil 114A nur durch den Nadelventil-Führungsabschnitt 113 geführt, wobei es nicht an den Führungsabschnitt 115 des Einspritzlochbechers 116 anstößt.
Zu diesem Zeitpunkt stößt der abgestufte Abschnitt 129 des Kopfs 114C an die Oberseite des beweglichen Elements 102 an, wobei er die Kraft der Nullfeder 112 überwindet, um das bewegliche Element 102 in Richtung der Seite des Nadelventil-Führungsabschnitts 113 zu bewegen. Wenn der Ventilkörper-Spitzenabschnitt 114B mit dem Ventilsitzabschnitt 39 zusammenstößt, wird das bewegliche Element 102 von dem Nadelventil 114A getrennt, wobei es sich deshalb aufgrund der Trägheitskraft weiter in der Richtung des Nadelventil-Führungsabschnitts 113 bewegt. Zu diesem Zeitpunkt tritt eine Reibung aufgrund des Fluids zwischen dem äußeren Umfang des Nadelventils 114A und dem inneren Umfang des beweglichen Elements 102 auf, wobei die Energie des Nadelventils 114A, das von dem Ventilsitzabschnitt 39 in der Ventilöffnungsrichtung zurückprallt, absorbiert wird.
Weil das bewegliche Element 102 mit einer großen Trägheitsmasse von dem Nadelventil 114A getrennt ist, ist die Rückprallenergie selbst verringert. Ferner verringert das bewegliche Element 102, das die Rückprallenergie des Nadelventils 114A absorbiert, die Trägheitskraft um diesen Betrag, wobei die nach dem Zusammendrücken der Nullfeder 112 empfangene abstoßende Kraft außerdem verringert wird. Deshalb ist es durch das Rückprallphänomen des beweglichen Elements 102 weniger wahrscheinlich, dass ein Phänomen, dass das Nadelventil 114A abermals in der Ventilöffnungsrichtung bewegt wird, auftritt. Folglich ist das Zurückprallen des Nadelventils 114A minimiert, wobei ein sogenanntes sekundäres Einspritzphänomen unterdrückt wird, bei dem sich das Ventil öffnet, nachdem die Erregung der elektromagnetischen Spule 105 ausgeschaltet ist, und der Kraftstoff zufällig eingespritzt wird.
Wie in 2 veranschaulicht ist, wird, weil der magnetische Drosselklappenabschnitt 150 dünner als sein Umfangsabschnitt ist, ein ausscheidungshärtender rostfreier Stahl als ein Material der Düsenhalterung 101 mit der Priorität auf der Festigkeit ausgewählt. Unter Verwendung des ausgewählten Materials mit der Priorität auf der Festigkeit kann es der bei einem Kraftstoffdruck von 35 MPa erzeugten Beanspruchung widerstehen. Weil der feste Kern 107 einen Magnetkreis bildet, gibt es keinen dünnen Abschnitt. Deshalb wird ein Material mit einem hervorragenden Magnetismus für den festen Kern 107 ausgewählt. Infolge der großen Dicke kann es der bei einem Kraftstoffdruck von 35 MPa erzeugten Beanspruchung widerstehen, selbst wenn ein Material mit geringer Festigkeit ausgewählt ist.
Der Befestigungsabschnitt 401 der Düsenhalterung 101 des Kraftstoffeinspritzventils 1 und der Befestigungsabschnitt 402 des festen Kerns 107 befinden sich in radialen Kontakt miteinander, sind eingepresst und durch den Stumpfschweißungsabschnitt 403 stumpf verschweißt, um den Kraftstoff abzudichten. Weil der Befestigungsabschnitt 401 der Düsenhalterung 101 und der Befestigungsabschnitt 402 des festen Kerns 107 vor dem Schweißen eingepresst und befestigt werden, kann verhindert werden, dass die Düsenhalterung 101 aufgrund der während des Schweißens erzeugten Verformung geneigt wird.
Dadurch wird das Stumpfschweißen des Befestigungsabschnitts 402 und des Befestigungsabschnitts 401 ermöglicht, wobei beide bei geringen Kosten hergestellt und fest befestigt werden können. Weil das für die Düsenhalterung 101 verwendete Material stärker als der feste Kern 107 ist, ist es sinnvoll, das Material auf der äußeren Umfangsseite anzuordnen, wo die Beanspruchung hoch ist. Zusätzlich weist das Material mit einer hohen Festigkeit einen Vorteil auf, dass es dünner gemacht und leicht geschweißt werden kann.
Als Nächstes wird ein Verfahren zum Herstellen des Kraftstoffeinspritzventils 1 gemäß dieser Ausführungsform beschrieben.
Zuerst wird jede Komponente einschließlich der bezüglich der 1 und 2 beschriebenen Düsenhalterung 101 des Kraftstoffeinspritzventils 1 (der feste Kern 107, der dem oberen Endabschnitt des beweglichen Elements 102 zugewandt ist, die elektromagnetische Spule 105, die auf der äußeren Umfangsseite des festen Kerns 107 angeordnet ist, ein Nadelventil 114A, das sich mit dem beweglichen Element 102 in Eingriff befinden) hergestellt. Unter den Komponenten des Kraftstoffeinspritzventils 1 können die Komponenten mit Ausnahme der Düsenhalterung 101 gemäß ihren Spezifikationen durch verschiedene bekannte Verfahren hergestellt werden. Die Düsenhalterung 101 wird durch ein Herstellungsverfahren hergestellt, das in der im Folgenden beschriebenen 3 veranschaulicht ist. Die Einzelheiten werden später beschrieben.
Als Nächstes werden die Komponenten einschließlich der hergestellten Düsenhalterung 101 zusammengebaut, einer geeigneten Untersuchung als ein fertiggestelltes Produkt unterworfen und zu einer Prozedur bewegt, in der sie an dem Kraftstoffeinspritzventil 1 montiert werden.
Als Nächstes wird ein Verfahren zum Herstellen der Düsenhalterung 101 gemäß dieser Ausführungsform bezüglich der 3 und 10 beschrieben.
3 ist ein Ablaufplan, der ein Beispiel der Herstellungsprozedur der Düsenhalterung 101 in dem Verfahren zum Herstellen des Kraftstoffeinspritzventils 1 in dieser Ausführungsform veranschaulicht. Die 4 bis 6 sind graphische Darstellungen, die die Querschnittsansichten und die Schmiedelinien in der Herstellungsprozedur der Düsenhalterung des Kraftstoffeinspritzventils 1 gemäß dieser Ausführungsform veranschaulichen. 7 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht des magnetischen Drosselklappenabschnitts 150 der Drosselklappenhalterung des Kraftstoffeinspritzventils 1 gemäß dieser Ausführungsform. Die 8 und 9 sind graphische Darstellungen, die die Querschnittsansichten und die Schmiedelinien in der Herstellungsprozedur der Düsenhalterung des Kraftstoffeinspritzventils 1 gemäß einem weiteren Aspekt dieser Ausführungsform veranschaulichen. 10 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht des magnetischen Drosselklappenabschnitts 150 der Drosselklappenhalterung des Kraftstoffeinspritzventils 1 gemäß einem weiteren Aspekt dieser Ausführungsform.
Wie in 3 veranschaulicht ist, wird zuerst als ein Material der Düsenhalterung 101 ein Stabmaterial, das aus einem rostfreien Stahl, der zu JIS-SUS630 (17-4PH usw.) äquivalent ist, der ein ausscheidungshärtender rostfreier Stahl ist, hergestellt ist, oder ein Stab, der aus einem rostfreien Stahl, der zu JIS-SUS631 (17-7PH usw.) äquivalent ist, hergestellt ist, hergestellt (Schritt S259). Im Folgenden wird die Beschreibung über ein Beispiel in einem Fall gegeben, in dem SUS630 verwendet wird.
In dieser Weise ist es bei der Verwendung irgendeines von SUS630, SUS631, 17-4PH und 17-7PH als den ausscheidungshärtenden rostfreien Stahl möglich, eine Zunahme der Materialkosten der Düsenhalterung 101 zu unterdrücken, wobei das Kraftstoffeinspritzventil 1 bei geringen Kosten geschaffen werden kann.
Als Nächstes wird, wie in 4 veranschaulicht ist, das durch das Stabmaterial zugeführte Material in eine vorgegebene Länge geschnitten (Schritt S260). Die gestrichelte Linie in 4 gibt eine Schmiedelinie 410 an. Bei der Herstellungsprozedur des Stabmaterials wird der Klumpen des rostfreien Stahls allmählich in der Längsrichtung des Stabmaterials gedehnt, wobei er folglich die Schmiedelinie 410 in der in 4 veranschaulichten Richtung bildet. Es ist allgemein bekannt, dass eine sehr kleine Menge von Einschlüssen, die normalerweise in dem Metall enthalten sind, außerdem entlang der Schmiedelinie 410 vorhanden ist.
Als Nächstes wird ein Glühen ausgeführt (Schritt S261). Die Glühbedingung enthält z. B. 830 °C x 90 Minuten, schnelles Abkühlen usw., wobei dies aber ein Beispiel ist, weil die Bedingung von dem Material abhängt.
Danach wird ein Kaltschmieden an dem Stab aus ausscheidungshärtendem rostfreien Stahl ausgeführt (Schritt S262), wobei eine plastische Bearbeitung in eine Rohlingform ausgeführt wird, wie in 5 veranschaulicht ist. Die Form zu diesem Zeitpunkt ist durch das Kaltschmieden entlang den Formen des Lagerabschnitts 23 für das bewegliche Element und des magnetischen Drosselklappenabschnitts 150 charakterisiert. Durch das Kaltschmieden des Materials in eine Form entlang dem Lagerabschnitt 23 für das bewegliche Element und dem magnetischen Drosselklappenabschnitt 150 wird die Schmiedelinie 411 in dem Material außerdem in einer Form entlang dem äußeren Umfang des Lagerabschnitts 23 für das bewegliche Element und des magnetischen Drosselklappenabschnitts 150 gebildet, wie in 5 veranschaulicht ist.
Danach wird eine Lösungswärmebehandlung (z. B. 1020 ± -5 °C schnelle Abkühlung) ausgeführt (Schritt S263), wobei ein Element (z. B. ein Kupferelement), das durch das Glühen vor dem Kaltschmieden abgeschieden wird, abermals erstarrt. Weil die Lösungswärmebehandlung z. B. bis zu etwa 1020 °C ausgeführt wird, gibt es ferner eine Wirkung des Abschwächens der Verformung der Metallstruktur während des Kaltschmiedens. Weil insbesondere der Lagerabschnitt 23 für das bewegliche Element als ein Magnetweg zwischen dem Gehäuse 103 und dem beweglichen Element 102 dient, können die magnetischen Eigenschaften durch diese Lösungswärmebehandlung verbessert werden.
Danach wird die Ausscheidungshärtungs-Wärmebehandlung (z. B. 580 ± 10 °C Luftkühlung) ausgeführt (Schritt S264), um die Elemente abzuscheiden und die Festigkeit zu verbessern.
Schließlich werden alle Teile der Düsenhalterung 101 einschließlich des magnetischen Drosselklappenabschnitts 150 fertig bearbeitet (Schritt S265). Bei dieser Endbearbeitung wird der magnetische Drosselklappenabschnitt 150 endgültig durch Schneiden geformt. Zusätzlich wird der Federlagerabschnitt 112A der Düsenhalterung 101 geformt, wobei ein Raum zum Einsetzen des Nadelventils 114A und des Einspritzlochbechers 116 durch Schneiden geformt wird. Ferner wird eine Nut zum Halten der Chip-Dichtung 131 durch Schneiden geformt.
In dieser Weise wird die Endbearbeitung nach aller Wärmebehandlung ausgeführt, um die Wirkung der Verformung aufgrund der Wärmebehandlung zu vermeiden, wobei die Form und die Dicke des Presspassungsabschnitts und des magnetischen Drosselklappenabschnitts 150 mit anderen Komponenten, die Abmessungen in hoher Genauigkeit erfordern, mit guter Genauigkeit fertiggestellt werden können.
Zusätzlich kann bei dieser Endbearbeitung und diesem Formen der magnetische Drosselklappenabschnitt 150 durch das Formen des magnetischen Drosselklappenabschnitts 150 durch Schneiden mit höherer Genauigkeit geformt werden.
Weiterhin wird bei der Endbearbeitung und dem Formen das bewegliche Element 102 durch das Formen des Federlagerabschnitts 112A zum Lagern der Nullfehler 112, die das bewegliche Element 102 in der Richtung des festen Kerns 107 vorbelastet, in der Richtung des festen Kerns 107 im hohen Grade genau vorbelastet. Die Ventilöffnungsgenauigkeit kann weiter verbessert werden.
Durch das Schmieden im Schritt S262 und die Endbearbeitung im Schritt S265 wird die Düsenhalterung 101 mit einer Schmiedelinie 412 in der radialen Richtung entlang der Bodenfläche in einem Abschnitt der Bodenfläche des Lagerabschnitts 23 für das bewegliche Element, der das bewegliche Element 102 hält, gebildet. Zusätzlich ist es im hohen Grade wahrscheinlich, dass die Einschlüsse, die entlang der Schmiedelinie 412 vorhanden sein können, ähnlich zu der Schmiedelinie 412 das Innere der fertiggestellten Düsenhalterung 101 schließen. Es ist möglich, ein Risiko extrem zu verringern, dass die Außenseite mit der Innenseite verbunden ist, wo der Hochdruckkraftstoff vorhanden ist.
Weiterhin werden die Einschlüsse, die in dem magnetischen Drosselklappenabschnitt 150 vorhanden sein können, durch das Schmieden in der Längsrichtung der Düsenhalterung 101 zerkleinert, wie durch die Einschlüsse 420 in 7 veranschaulicht ist. Es ist möglich, ein Risiko zu verringern, dass die Einschlüsse 420 nach der Endbearbeitung auf der Oberfläche erscheinen.
Bei den obigen Wirkungen ist es möglich, die Düsenhalterung 101 für das Kraftstoffeinspritzventil 1 zu schaffen, das eine hohe Festigkeit und eine hohe magnetische Anziehungskraft bei geringen Kosten verwirklichen kann.
Die 8 und 9 veranschaulichen die Prozeduren in dem Fall des Schneidens der Düsenhalterung 101 aus einem Stab durch Schneiden als ein Vergleichsbeispiel in einem Fall, in dem insbesondere das Kaltschmieden und nur das Schneiden ausgeführt werden. In einem Fall, in dem das fertiggestellte Produkt der Düsenhalterung 101 von einem Stab abgeschnitten wird, wird die Schmiedelinie 310, wenn sie mit dem in 8 veranschaulichten Stab zugeführt wird, die Schmiedelinie 311, die durch das Innere und das Äußere geht, wie in 9 veranschaulicht ist. Weil ferner der Einschluss 421 nicht zerkleinert ist, gibt es im Vergleich zu dem in den 4 bis 7 veranschaulichten Fall eine starke Möglichkeit, dass der Einschluss zu den Oberflächen eines Lagerabschnitts 23A für das bewegliche Element und eines magnetischen Drosselklappenabschnitts 150A freigelegt ist, wie in 10 veranschaulicht ist. Deshalb ist es erforderlich, durch verschiedene Untersuchungen zu prüfen, dass derartige Einschlüsse nicht vorhanden sind. Es gibt eine Möglichkeit, dass die Wirkung des Verringerns der Untersuchungskosten im Vergleich zum Stand der Technik im Vergleich zu dem in den 4 bis 7 veranschaulichten Fall verringert werden kann.
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Ferner ist diese Erfindung nicht auf die obigen Ausführungsformen eingeschränkt, wobei verschiedene Modifikationen und Anwendungen möglich sind. Die oben beschriebenen Ausführungsformen sind für ein klares Verständnis der Erfindung ausführlich beschrieben worden, wobei sie nicht notwendigerweise auf jene eingeschränkt sind, die alle der beschriebenen Konfigurationen aufweisen.
In der obigen Ausführungsform ist z. B. die Beschreibung darüber gegeben worden, dass das Schmieden im Schritt S262 in 3 ein Kaltschmieden ist, wobei aber das Schmieden im Schritt S262 in 3 anstelle des Kaltschmiedens ein Warmschmieden sein kann. Bei der Verwendung des Kaltschmiedens ist es jedoch möglich, das Schmieden im Vergleich zum Warmschmieden bei geringen Kosten auszuführen, wobei es möglich ist, das Kraftstoffeinspritzventil 1 bei geringen Kosten zu schaffen. Deshalb ist es erwünscht, das Kaltschmieden zu verwenden.
Zusätzlich ist das Kraftstoffeinspritzventil 1 des Typs, der den Kraftstoffkanal durch das elektromagnetisch angetriebene bewegliche Element 102 öffnet und schließt, als ein Beispiel beschrieben worden. Die Erfindung kann jedoch auf ein Kraftstoffeinspritzventil des Typs angewendet werden, der ein piezoelektrisches Element (Piezoelement) als das Kraftstoffeinspritzventil verwendet. In einem Fall, in dem die Düsenhalterung eines derartigen Kraftstoffeinspritzventils des Typs eines piezoelektrischen Elements verwendet wird, ist der magnetische Drosselklappenabschnitt 150 nicht erforderlich.
Bezugszeichenliste

1: Kraftstoffeinspritzventil
23, 23A: Lagerabschnitt für das bewegliche Element
101: Düsenhalterung (Metallelement)
102: bewegliches Element
105: elektromagnetische Spule
107: fester Kern
107D: Durchgangsloch (Kraftstoffkanal)
110: Feder
112: Nullfeder
112A: Federlagerabschnitt
114A: Nadelventil
140M: Magnetkreis
150,: 150A magnetischer Drosselklappenabschnitt
403: Stumpfschweißabschnitt
310, 311, 410, 411, 412: Schmiedelinie
420, 421: Einschluss

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 11500509 A [0003]

Claims

Durchflussvolumen-Steuervorrichtung, die Folgendes umfasst: ein bewegliches Element; und ein Metallelement, das an einer äußeren Umfangsseite des beweglichen Elements positioniert ist und das bewegliche Element in einer radialen Richtung im Inneren hält, wobei das Metallelement unter Verwendung eines ausscheidungshärtenden rostfreien Stahls als ein Material geformt ist.
Durchflussvolumen-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, die ferner umfasst: einen festen Kern, der so angeordnet ist, dass er dem beweglichen Element zugewandt ist, wobei das Metallelement einen magnetischen Drosselklappenabschnitt enthält, der auf einer äußeren Umfangsseite eines Zwischenabschnitts zwischen dem beweglichen Element und dem festen Kern ausgebildet ist.
Durchflussvolumen-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Metallelement unter Verwendung von irgendeinem von SUS630, SUS631, 17-4PH und 17-7PH als der ausscheidungshärtende rostfreie Stahl hergestellt ist.
Durchflussvolumen-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Metallelement so hergestellt ist, dass eine Schmiedelinie in einer radialen Richtung entlang einer Bodenfläche in einem Abschnitt der Bodenfläche eines Lagerabschnitts für das bewegliche Element, der das bewegliche Element hält, ausgebildet ist.
Durchflussvolumen-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, die ferner umfasst: einen festen Kern, der einem oberen Endabschnitt des beweglichen Elements zugewandt ist; ein Solenoid, das an einer äußeren Umfangsseite des festen Kerns angeordnet ist; und einen Ventilkörper, der sich mit dem beweglichen Element in Eingriff befindet, wobei durch das Erregen des Solenoids eine magnetische Anziehungskraft erzeugt wird, um das bewegliche Element in Richtung des festen Kerns anzuziehen und den Ventilkörper zu öffnen.
Verfahren zum Herstellen einer Durchflussvolumen-Steuervorrichtung, die ein bewegliches Element und ein Metallelement, das an einer äußeren Umfangsseite des beweglichen Elements positioniert ist und das bewegliche Element in einer radialen Richtung im Inneren hält, enthält, wobei das Verfahren umfasst: Schmieden und Formen eines Materials unter Verwendung eines ausscheidungshärtenden rostfreien Stahls als ein Material des Metallelements; Ausführen einer Lösungswärmebehandlung an dem Material nach dem Schmieden und dem Formen; Ausführen einer Ausscheidungshärtungs-Wärmebehandlung an dem Material nach der Lösungswärmebehandlung; und Endbearbeitung und Formen des Materials nach der Ausscheidungshärtungs-Wärmebehandlung, um das Metallelement zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Durchflussvolumen-Steuervorrichtung ferner einen festen Kern enthält, der so angeordnet ist, dass er dem beweglichen Element zugewandt ist, wobei bei dem Schmieden und Formen ein Drosselklappenabschnitt zum Bilden eines magnetischen Drosselklappenabschnitts auf einer äußeren Umfangsseite eines Zwischenabschnitts zwischen dem beweglichen Element und dem festen Kern des Materials geformt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei bei der Endbearbeitung und dem Formen der magnetische Drosselklappenabschnitt abschließend geformt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Schmieden und das Formen ein Kaltschmieden ist.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei einer von SUS630, SUS631, 17-4PH und 17-7PH als das Material verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei bei der Endbearbeitung und dem Formen der magnetische Drosselklappenabschnitt durch Schneiden geformt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Metallelement so hergestellt wird, dass eine Schmiedelinie in einer radialen Richtung entlang einer Bodenfläche in einem Abschnitt der Bodenfläche eines Lagerabschnitts für das bewegliche Element, der das bewegliche Element hält, gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Durchflussvolumen-Steuervorrichtung ferner einen festen Kern, der einem oberen Endabschnitt des beweglichen Elements zugewandt ist, ein Solenoid, das auf einer äußeren Umfangsseite des festen Kerns angeordnet ist, und einen Ventilkörper, der sich mit dem beweglichen Element in Eingriff befindet, enthält, und wobei eine magnetische Anziehungskraft durch das Erregen des Solenoids erzeugt wird, um das bewegliche Element in Richtung des festen Kerns anzuziehen und den Ventilkörper zu öffnen.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei bei der Endbearbeitung und dem Formen ein Lagerabschnitt, der eine Feder des beweglichen Elements lagert, die das bewegliche Element in Richtung des festen Kerns vorbelastet, in dem Material geformt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei nach der Endbearbeitung und dem Formen ein äußerer Umfangsabschnitt des festen Kerns und ein innerer Umfangsabschnitt eines zylindrischen Abschnitts des Metallelements verbunden werden.