DE112019006724T5

DE112019006724T5 - Kraftstoffeinspritzventil

Info

Publication number: DE112019006724T5
Application number: DE112019006724.9T
Authority: DE
Inventors: Hideo Tsukada; Kouichi Mochizuki
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2019-01-17
Filing date: 2019-12-23
Publication date: 2021-10-07
Also published as: US11976619B2; JP7028197B2; WO2020149112A1; US20210340943A1; JP2020115002A

Abstract

Ein Kraftstoffeinspritzventil beinhaltet das Folgende: einem festen Kern (13), der einen Teil eines magnetischen Kreises bildet, durch den ein magnetischer Fluss fließt; einem beweglichen Kern (30), der einen Teil des magnetischen Kreises bildet und durch eine magnetische Anziehungskraft angetrieben wird, die in einem zwischen dem beweglichen Kern und dem festen Kern vorgesehenen Spalt erzeugt wird; einem Ventilkörper (20), um einen Ventilöffnungsvorgang auszuführen, der durch das Antreiben des beweglichen Kerns zum Öffnen eines Düsenlochs (11a) zum Einspritzen von Kraftstoff bewirkt wird; einem Joch (15), das einen Teil des magnetischen Kreises bildet und in dem der feste Kern angeordnet ist; einer Spule (17), die in einer zwischen dem festen Kern und dem Joch ausgebildeten Spulenkammer (R) angeordnet ist und den magnetischen Fluss durch Erregung erzeugt; und einem Füllharzelement (23), mit dem die Spulenkammer gefüllt ist und das eine elektrische Isolationseigenschaft aufweist. Der feste Kern beinhaltet das Folgende: einen zylindrischen Hauptkörperabschnitt (131), der eine dem beweglichen Kern zugewandte Oberfläche (131a) des Kerns bildet; und einen vorstehenden Abschnitt (132, 133, 134), der radial außen von einer äußeren peripheren Oberfläche des zylindrischen Hauptkörperabschnitts vorsteht und in Kontakt mit dem Joch steht, um zu bewirken, dass der magnetische Fluss durch diesen hindurchtritt. Ein Harzformströmungskanal (132h, 134h) ist in dem vorstehenden Abschnitt ausgebildet, um zu bewirken, dass geschmolzenes Harz, das als das Füllharzelement dient, in die Spulenkammer strömt. Eine Länge des vorstehenden Abschnitts in einer Richtung einer Zylindermittellinie des festen Kerns ist so eingestellt, dass sie in Richtung einer radial äußeren Seite des festen Kerns kürzer ist.

Description

QUERVERWEIS AUF ÄHNLICHE ANMELDUNG
Die vorliegende Anmeldung basiert auf der Japanischen Patentanmeldung mit der Nr. 2019-006270 , eingereicht am 17. Januar 2019, und beansprucht die Priorität daraus. Die vollständige Offenbarung aller oben genannten Anmeldungen ist hierin durch Verweis mit aufgenommen.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Kraftstoffeinspritzventil, das Kraftstoff einspritzt.
STAND DER TECHNIK
Ein Kraftstoffeinspritzventil, das in Patentliteratur 1 beschrieben ist, beinhaltet einen festen Kern, einen beweglichen Kern, einen Ventilkörper, ein Joch und eine Spule. Der feste Kern, der bewegliche Kern und das Joch bilden einen magnetischen Kreis, durch den ein durch Erregung der Spule erzeugter magnetischer Fluss fließt. Der bewegliche Kern wird durch eine magnetische Anziehungskraft angetrieben, die in einem zwischen dem beweglichen Kern und dem festen Kern vorgesehenen Spalt erzeugt wird, um den Ventilöffnungsvorgang in einem Ventilkörper durchzuführen, wodurch Kraftstoff aus einem Düsenloch eingespritzt wird.
Der feste Kern weist einen zylindrischen Hauptkörperabschnitt mit einer zylindrischen Form und einen vorstehenden Abschnitt auf, der eine radial äußere Seite von einer äußeren peripheren Oberfläche des zylindrischen Hauptkörperabschnitts vorsteht und in Kontakt mit dem Joch steht. Die Spule ist in einer Spulenkammer angeordnet, die zwischen dem festen Kern und dem Joch vorgesehen ist, und die Spulenkammer ist mit einem Füllharzelement gefüllt, das eine elektrische Isoliereigenschaft aufweist.
LITERATUR ZUM STAND DER TECHNIK
PATENTLITERATUR
PATENTLITERATUR 1: JP 2017-67055 A
Durch Vorsehen eines Harzformströmungskanals in dem vorstehenden Abschnitt und Füllen der Spulenkammer mit dem geschmolzenen Harz durch den Strömungskanal, um das geschmolzene Harz zu verfestigen, kann das Füllharzelement aus Harz geformt werden. In diesem Fall wird, wenn eine Länge (Höhenabmessung) des vorstehenden Abschnitts des festen Kerns in einer Zylindermittellinienrichtung verkürzt wird, der Harzformströmungskanal verkürzt, so dass der Druckverlust des geschmolzenen Harzes im Strömungskanal verringert werden kann und dadurch ein Einspritzdruck des zu füllenden geschmolzenen Harzes verringert werden kann. Durch die Verkürzung der Länge des vorstehenden Abschnitts ergeben sich Vorteile, dass der Harzformströmungskanal einfach verarbeitet werden kann und der Wärmeübergang des geschmolzenen Harzes, das an einer Strömungskanalwandoberfläche verloren geht, eingeschränkt werden kann.
Im Gegenteil, wenn die Höhenabmessung des vorstehenden Abschnitts reduziert wird, wird eine Magnetpfadquerschnittsfläche eines magnetischen Kreises in dem vorstehenden Abschnitt reduziert, so dass die magnetische Anziehungskraft, die den beweglichen Kern antreibt, reduziert wird.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, ein Kraftstoffeinspritzventil vorzusehen, das dazu in der Lage ist, eine Verringerung des Einspritzdrucks von geschmolzenem Harz zu realisieren, während eine Verringerung einer magnetischen Anziehungskraft eingeschränkt wird.
Kraftstoffeinspritzventil nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung, umfassend: einen festen Kern, der dazu konfiguriert ist, einen Teil eines magnetischen Kreises zu bilden, der bewirken soll, dass ein magnetischer Fluss hindurchfließt; einen beweglichen Kern, der dazu konfiguriert ist, einen Teil des magnetischen Kreises zu bilden, und dazu konfiguriert ist, durch eine magnetische Anziehungskraft angetrieben zu werden, die in einem Spalt zwischen dem beweglichen Kern und dem festen Kern erzeugt wird; einen Ventilkörper, der dazu konfiguriert ist, einen Ventilöffnungsvorgang auszuführen, der durch Antreiben des beweglichen Kerns bewirkt wird, um ein Düsenloch zu öffnen, um Kraftstoff einzuspritzen; ein Joch, das dazu konfiguriert ist, einen Teil des magnetischen Kreises zu bilden und den festen Kern aufzunehmen; eine Spule, die in einer Spulenkammer zwischen dem festen Kern und dem Joch angeordnet ist, und dazu konfiguriert ist, bei Erregung den magnetischen Fluss zu erzeugen; und ein Füllharzelement, mit dem die Spulenkammer gefüllt ist und das eine elektrische Isolationseigenschaft aufweist. Der feste Kern beinhaltet: einen zylindrischen Hauptkörperabschnitt, der eine dem beweglichen Kern zugewandte Oberfläche des Kerns aufweist; und einen vorstehenden Abschnitt, der radial nach außen von einer äußeren peripheren Oberfläche des zylindrischen Hauptkörperabschnitts vorsteht und in Kontakt mit dem Joch steht, um zu bewirken, dass der magnetische Fluss durch diesen hindurchgeht. Der vorstehende Abschnitt definiert einen Harzformströmungskanal, um zu bewirken, dass geschmolzenes Harz, das als das Füllharzelement dient, in die Spulenkammer strömt. Eine Länge (Höhenabmessung) des vorstehenden Abschnitts in einer Richtung einer Zylindermittellinie des festen Kerns ist so eingestellt, dass sie in Richtung einer radial äußeren Seite des festen Kerns kürzer ist.
Je kleiner die Höhenabmessung des vorspringenden Abschnitts bei einem bestimmten Durchmesser ist, desto kleiner ist die Magnetpfadquerschnittsfläche des vorstehenden Abschnitts. Auf der anderen Seite, da die Umfangslänge länger wird, wenn sich der Abschnitt auf der radial äußeren Seite des vorstehenden Abschnitts befindet, wenn die Höhenabmessung unabhängig von der Position in der radialen Richtung gleich ist, ist die Magnetpfadquerschnittsfläche größer, wenn sich der Abschnitt auf der radial äußeren Seite befindet. Daher kann eine ausreichende Magnetpfadquerschnittsfläche auch dann gesichert werden, wenn die Höhenabmessung um einen Betrag verkürzt wird, der der Zunahme der Umfangslänge zur radial äußeren Seite hin entspricht. Da bei dem auf diesen Punkt fokussierten Kraftstoffeinspritzventil die Höhenabmessung des vorstehenden Abschnitts zur radial äußeren Seite hin kürzer ist, ist die Länge des Harzformströmungskanals in Richtung der Zylindermittellinie kürzer als die Höhenabmessung des Basisendabschnitts des vorstehenden Abschnitts. Daher kann der Druckverlust und der Wärmeverlust des geschmolzenen Harzes, wenn das geschmolzene Harz durch den Harzformströmungskanal strömt, um die verkürzte Menge reduziert werden.
Da die Umfangslänge der Magnetpfadquerschnittsfläche an dem vorstehenden Abschnitt zu der radial äußeren Seite des festen Kerns hin länger wird, kann der minimale Wert der Magnetpfad-Querschnittsfläche innerhalb des vorstehenden Abschnitts unverändert beibehalten werden, selbst wenn die Höhenabmessung zu der radial äußeren Seite hin kleiner ist. Daher ist es möglich, eine Verringerung des Einspritzdrucks des geschmolzenen Harzes zu verwirklichen, das als Füllharzelement dient, und eine Verringerung des Wärmeverlusts des geschmolzenen Harzes zu verwirklichen, während eine Verringerung der magnetischen Anziehungskraft zum Antreiben des beweglichen Kerns begrenzt wird.
Figurenliste
Die oben genannten und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Es zeigt/es zeigen:

1 eine Querschnittsansicht eines Kraftstoffeinspritzventils nach einer ersten Ausführungsform.
2 eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts eines Magnetkreises von 1.
3 ist eine schematische Ansicht, die einen Betrieb des Kraftstoffeinspritzventils gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht, wobei in der Zeichnung Spalte (a) einen Ventilschließzustand, Spalte (b) einen Zustand, in dem ein beweglicher Kern, der durch eine magnetische Anziehungskraft bewegt wird, mit einem Ventilkörper kollidiert, und Spalte (c) einen Zustand, in dem der bewegliche Kern, der durch die magnetische Anziehungskraft weiter bewegt wird, mit einem Führungselement kollidiert, veranschaulicht.
4 eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts des Magnetkreises von 2.
5 eine Querschnittsansicht, die entlang einer Linie V - V von 1 aufgenommen ist.
6 eine Querschnittsansicht eines Kraftstoffeinspritzventils nach einer zweiten Ausführungsform.
7 eine Querschnittsansicht eines Kraftstoffeinspritzventils nach einer dritten Ausführungsform.
8 eine Draufsicht auf einen in 7 veranschaulichten äußeren vorstehenden Abschnitt, von einer Seite aus gesehen, die einem Düsenloch gegenüberliegt.
9 eine Unteransicht eines in 7 veranschaulichten inneren vorstehenden Abschnitts, von der Seite des Düsenloch aus gesehen.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend werden mehrere bzw. eine Mehrzahl von Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden. Eine doppelte Beschreibung kann weggelassen werden, indem den entsprechenden Konfigurationselementen in jeder Ausführungsform die gleichen Bezugszeichen zugewiesen werden. In einem Fall, bei welchem bei jeder Ausführungsform lediglich ein Teil der Konfiguration beschrieben wird, können die Konfigurationen der anderen vorstehend beschriebenen Ausführungsformen auf die anderen Teile der Konfiguration angewendet werden.
(Erste Ausführungsform)
Ein in 1 dargestelltes Kraftstoffeinspritzventil 1 ist ein Direkteinspritztyp, der an einem Zylinderkopf eines an einem Fahrzeug montierten Verbrennungsmotors vom Typ eines Zünders angebracht ist, um Kraftstoff direkt in eine Brennkammer 2 des Verbrennungsmotors einzuspritzen. In einem fahrzeuginternen Kraftstofftank gespeicherter flüssiger Benzinkraftstoff wird von einer Kraftstoffpumpe (nicht abgebildet) beaufschlagt und dem Kraftstoffeinspritzventil 1 zugeführt, und der zugeführte Hochdruckkraftstoff wird aus einem im Kraftstoffeinspritzventil 1 ausgebildeten Düsenloch 11a in die Brennkammer 2 eingespritzt.
Das Kraftstoffeinspritzventil 1 ist ein Mittelpunktanordnungs-Typ, der an einem Mittelpunkt der Brennkammer 2 angeordnet ist. Insbesondere befindet sich das Düsenloch 11a zwischen einer Ansaugmündung und einer Abgasmündung, wenn diese in einer Achslinienrichtung eines Kolbens der Maschine mit interner Verbrennung betrachtet werden. Das Kraftstoffeinspritzventil 1 ist an einem Zylinderkopf angebracht, sodass die Achslinienrichtung (vertikale Richtung in 1) des Kraftstoffeinspritzventils 1 parallel zu der Achslinienrichtung des Kolbens verläuft. Das Kraftstoffeinspritzventil 1 befindet sich auf der Achslinie des Kolbens oder in der Nähe einer Zündkerze, die sich auf der Achslinie des Kolbens befindet.
Der Betrieb des Kraftstoffeinspritzventils 1 wird durch eine Steuervorrichtung 90 gesteuert, die auf dem Fahrzeug montiert ist. Die Steuervorrichtung 90 weist zumindest eine Berechnungsverarbeitungsvorrichtung (Prozessor 90a) und zumindest eine Speichervorrichtung (Speicher 90b) als ein Speichermedium zum Speichern eines Programms, das durch den Prozessor 90a ausgeführt wird, und Daten auf. Das Kraftstoffeinspritzventil 1 und die Steuervorrichtung 90 stellen ein Kraftstoffeinspritzsystem bereit.
Die Steuervorrichtung und ein Verfahren davon, die in der vorliegenden Offenbarung beschrieben sind, können durch einen dedizierten Computer implementiert sein, der einen Prozessor konfiguriert, der dazu programmiert ist, eine oder mehrere Funktionen auszuführen, die durch ein Computerprogramm verkörpert werden. Alternativ können die Steuervorrichtung und das Verfahren davon, die in der vorliegenden Offenbarung beschrieben sind, durch eine dedizierte Hardware-Logikschaltung implementiert sein. Alternativ können die Steuervorrichtung und das Verfahren davon, die in der vorliegenden Offenbarung beschrieben sind, durch einen oder mehrere dedizierte Computer implementiert sein, die durch eine Kombination eines Prozessors, der ein Computerprogramm ausführt, und einer oder mehrerer Hardware-Logikschaltungen konfiguriert sind. Das Computerprogramm kann auch auf einem computerlesbaren nichtflüchtigen greifbaren Aufzeichnungsmedium als Anweisungen gespeichert sein, die durch einen Computer ausgeführt werden sollen.
Das Kraftstoffeinspritzventil 1 beinhaltet einen Düsenlochkörper 11, einen Hauptkörper 12, einen festen Kern 13, ein nicht-magnetisches Bauteil 14, eine Spule 17, ein Stützelement 18, einen Filter 19, ein erstes Federelement SP1 (elastisches Bauteil), einen Becher 50, ein Führungselement 60, einen beweglichen 2 und 3) und dergleichen. Der bewegliche Abschnitt M ist eine Baugruppe, in der eine Nadel 20 (Ventilkörper), ein beweglicher Kern 30, ein zweites Federelement SP2, eine Hülse 40 und der Becher 50 zusammengesetzt sind. Der Düsenlochkörper 11, der Hauptkörper 12, der feste Kern 13, das Stützelement 18 bzw. das Lagerelement 18, die Nadel 20, der bewegliche Kern 30, die Hülse 40, der Becher 50 und das Führungselement 60 bestehen aus Metall bzw. sind aus Metall hergestellt.
Der Düsenlochkörper 11 hat mehrere Düsenlöcher 11a zum Einspritzen von Kraftstoff. Das Düsenloch 11a wird durch Ausführen eines Laserprozesses auf dem Düsenlochkörper 11 ausgebildet. Die Nadel 20 befindet sich innerhalb des Düsenlochkörpers 11. Ein Kraftstoffdurchlass, der mit einer Einströmmündung des Düsenlochs 11a in Verbindung steht, ist zwischen einer äußeren Oberfläche der Nadel 20 und einer inneren Oberfläche des Düsenlochkörpers 11 ausgebildet.
Eine Sitzoberfläche 11s, bei der eine Sitzoberfläche 20s, die auf der Nadel 20 ausgebildet ist, sich von einer inneren peripheren Oberfläche des Düsenlochkörpers 11 löst und darauf sitzt. Die Sitzoberfläche 20s und die Sitzoberfläche 11s weisen eine Form auf, die sich ringförmig um eine Mittelachsenlinie (Achslinie C1) der Nadel 20 erstreckt. Wenn die Nadel 20 von der Sitzoberfläche 11s abgehoben und auf diese aufgesetzt wird, wird der Kraftstoffdurchlass geöffnet und geschlossen, und das Düsenloch 11a wird geöffnet und geschlossen. Die Nadel 20 entspricht einem „Ventilkörper“, der das Düsenloch 11a öffnet und schließt, indem er den Kraftstoffdurchlass öffnet und schließt, aus martensitischem Edelstahl besteht und eine Form hat, die sich in Richtung der Achse C1 erstreckt.
Wenn die Nadel 20 den Ventilschließbetrieb durchführt und die Sitzoberfläche 20s mit der Sitzoberfläche 11s in Kontakt kommt, stoßen die Sitzoberfläche 20s und die Sitzoberfläche 11s aneinander an. Danach werden die Nadel 20 und der Düsenlochkörper 11 durch die Drückkraft elastisch verformt und stoßen aneinander, wenn die Sitzoberfläche 20s durch eine elastische Kraft des ersten Federelements SP1 gegen die Sitzoberfläche 11s gedrückt wird. Ein Wert, der erhalten wird, indem die Druckkraft durch einen Oberflächenkontaktbereich dividiert wird, ist ein Sitzoberflächendruck, und das erste Federelement SP1 ist derart eingestellt, dass der Sitzoberflächendruck gleich oder höher als ein vorgegebener Wert gesichert ist.
Der Hauptkörper 12 und das nichtmagnetische Element 14 weisen eine zylindrische Form auf. Ein zylindrischer Endabschnitt des Hauptkörpers 12, der ein Abschnitt auf einer Seite (Düsenöffnungsseite) ist, die näher an der Düsenöffnung 11a liegt, wird an den Düsenlochkörper 11 geschweißt. Ein zylindrischer Endabschnitt des Hauptkörpers 12 auf einer Seite (dem Düsenloch gegenüberliegend), die von der Düsenöffnung 11a entfernt ist, wird verschweißt, um an dem zylindrischen Endabschnitt des nicht-magnetischen Elements 14 befestigt zu werden. Ein zylindrischer Endabschnitt des nichtmagnetischen Elements 14 auf der dem Düsenloch gegenüberliegenden Seite wird geschweißt, um am festen Kern 13 befestigt zu werden.
Eine äußere Umfangsfläche des festen Kerns 13 ist in einem Zustand, in dem das Joch 15 mit einem Verriegelungsabschnitt 12c des Hauptkörpers 12 verriegelt ist, pressgepasst und an einer inneren Umfangsfläche des Jochs 15 befestigt. Eine axiale Kraft, die durch diesen Presssitz erzeugt wird, erzeugt einen Oberflächendruck, der das Joch 15, den Hauptkörper 12, das nicht-magnetische Element 14 und den festen Kern 13 in der Richtung der Achslinie C1 (vertikale Richtung in 1) gegeneinander drückt.
Der Hauptkörper 12 ist aus einem magnetischen Material wie beispielsweise Edelstahl gebildet und weist einen Strömungskanal 12b auf, um zu bewirken, dass der Kraftstoff zu dem Düsenloch 11a strömt. Im Strömungskanal 12b ist die Nadel 20 in Achsrichtung C1 beweglich untergebracht. In der beweglichen Kammer 12a ist der bewegliche Abschnitt M (siehe 2 und 3), das die Baugruppe ist, in der die Nadel 20, der bewegliche Kern 30, das zweite Federelement SP2, die Hülse 40 und der Becher 50 in einem beweglichen Zustand untergebracht sind.
Der Strömungskanal 12b steht mit einer stromabwärtigen Seite der beweglichen Kammer 12a in Verbindung und weist eine Form auf, die sich in der Achslinie C1-Richtung erstreckt. Eine Mittellinie des Strömungskanals 12b und der beweglichen Kammer 12a fällt mit der Zylindermittellinie (Achslinie C1) des Hauptkörpers 12 zusammen. Ein Abschnitt der Nadel 20 auf der Seite des Düsenlochs ist gleitend durch eine Innenwandoberfläche 11c des Düsenlochkörpers 11 und ein Abschnitt der Nadel 20 auf der dem Düsenloch gegenüberliegenden Seite gleitend durch eine Innenwandoberfläche des Bechers 50 gelagert. Wie oben beschrieben, wird durch gleitendes Stützen von zwei Positionen eines stromaufwärtigen Endabschnitts und eines stromabwärtigen Endabschnitts der Nadel 20 eine Bewegung der Nadel 20 in einer radialen Richtung reguliert und eine Neigung der Nadel 20 in Bezug auf die Achslinie C1 des Hauptkörpers 12 reguliert.
Der Becher 50 weist einen Scheibenabschnitt 52 in einer Scheibenform und einen zylindrischen Abschnitt 51 in einer zylindrischen Form auf. Der Scheibenabschnitt 52 weist ein Durchgangsloch 52a auf, das in der Achsrichtung C1 verläuft. Eine Fläche des Scheibenabschnitts 52 auf der dem Düsenloch gegenüberliegenden Seite fungiert als eine Federanschlagsoberfläche, die gegen das erste Federelement SP1 anliegt. Eine Oberfläche des Scheibenabschnitts 52 auf der Seite des Düsenlochs fungiert als Anschlagsfläche zur Übertragung der Ventilschließkraft-Übertragungskraft-Übertragung 52c, die an der Nadel 20 anliegt und eine erste elastische Kraft (elastische Kraft zur Übertragung der Ventilschließung) überträgt. Der zylindrische Abschnitt 51 hat eine zylindrische Form, die sich von einem äußeren Umfangsende des Scheibenabschnitts 52 zur Seite des Düsenlochs hin erstreckt. Eine düsenlochseitige Endoberfläche des zylindrischen Abschnitts 51 fungiert als eine Kernanschlag-Endoberfläche 51a, die an dem beweglichen Kern 30 anliegt. Eine Innenwandoberfläche des zylindrischen Abschnitts 51 gleitet mit einer äußeren peripheren Oberfläche der Nadel 20.
Der feste Kern 13 ist aus einem magnetischen Material wie beispielsweise Edelstahl gebildet und hat einen Strömungskanal 13a an einer Innenseite davon, um zu bewirken, dass der Kraftstoff zu dem Düsenloch 11a fließt. Der Strömungskanal 13a kommuniziert mit einer stromaufwärtigen Seite eines internen Durchgangs 20a (siehe 2), der innerhalb der Nadel 20 und der beweglichen Kammer 12a ausgebildet ist, und hat eine Form, die sich in Richtung der Achslinie C1 erstreckt. Das Führungselement 60, das erste Federelement SP1 und das Stützelement 18 sind in dem Strömungskanal 13a untergebracht.
Das Stützelement 18 hat eine zylindrische Form oder einen C-förmigen Querschnitt mit einer Kerbe und ist an die Innenwandoberfläche des festen Kerns 13 eingepresst und an dieser fixiert. Das erste Federelement SP1 ist eine Spulenfeder, die auf der stromabwärts gelegenen Seite des Stützelements 18 angeordnet ist und in der Achsrichtung C1 elastisch verformt ist. Eine Endfläche auf der stromaufwärtigen Seite des ersten Federelements SP1 wird durch das Stützelement 18 gelagert und eine Endfläche auf der stromabwärtigen Seite des ersten Federelements SP1 wird durch den Becher 50 gelagert. Der Becher 50 wird durch eine Kraft (erste elastische Kraft), die durch die elastische Verformung des ersten Federelements SP1 erzeugt wird, zur stromabwärtigen Seite gedrängt. Durch Einstellen eines Einpressbetrags des Stützelements 18 in der Achslinie C1-Richtung wird eine Größe (eine erste eingestellte Last) der elastischen Kraft zum Drängen des Bechers 50 eingestellt.
Der Filter 19 fängt Fremdstoffe ein, die in dem Kraftstoff enthalten sind, welcher dem Kraftstoffeinspritzventil 1 zugeführt wird. Das Filter 19 wird an einen stromaufwärtigen Abschnitt des Stützelements 18 in der Innenwandoberfläche des festen Kerns 13 eingepresst und fixiert.
Wie in 2 veranschaulicht, hat das Führungselement 60 eine zylindrische Form, die aus martensitischem rostfreiem Material oder dergleichen gebildet wird, und ist an den festen Kern 13 pressgepasst und daran fixiert. Eine düsenlochseitige Endfläche des Führungselements 60 fungiert als Stopper-Anschlagsendfläche 61a, die an dem beweglichen Kern 30 anliegt. Eine Innenwandoberfläche des Führungselements 60 gleitet mit einer äußeren peripheren Oberfläche 51d des zylindrischen Abschnitts 51 des Bechers 50. Kurz gesagt weist das Führungselement 60 eine Führungsfunktion zum Gleiten der äußeren peripheren Oberfläche des Bechers 50, der sich in der Achslinie C1 -Richtung bewegt, und eine Stopperfunktion zum Begrenzen der Bewegung des beweglichen Kerns 30 in Richtung der Seite gegenüber dem Düsenloch durch Anstoßen an den beweglichen Kern 30, der sich in der Achslinie C1-Richtung bewegt, auf.
Ein Harzelement 16 ist auf der äußeren Umfangsfläche des festen Kerns 13 vorgesehen. Das Harzelement 16 weist ein Steckergehäuse 16a auf, und ein Anschluss 16b ist im Steckergehäuse 16a untergebracht. Der Anschluss 16b ist elektrisch mit der Spule 17 verbunden. Ein externer Steckverbinder (nicht abgebildet) ist mit dem Steckergehäuse 16a verbunden, und die Spule 17 wird über den Anschluss 16b mit Strom versorgt. Die Spule 17 ist um einen Spulenkörper 17a gewickelt, der eine elektrische Isoliereigenschaft hat, so dass eine zylindrische Form entsteht, und ist radial außerhalb des festen Kerns 13, des nichtmagnetischen Elements 14 und des beweglichen Kerns 30 angeordnet. Der feste Kern 13, das Joch 15, der Hauptkörper 12 und der bewegliche Kern 30 bilden einen magnetischen Kreis aus, durch den ein unter Zufuhr von Energie (Erregung) zu der Spule 17 erzeugter magnetischer Fluss fließt (siehe gestrichelter Pfeil in 2).
Die Spule 17 ist zusammen mit dem Spulenkörper 17a in einer Spulenkammer R angeordnet. Die Spulenkammer R hat eine zylindrische Form, die durch Umgeben von dem festen Kern 13, dem Joch 15, dem Hauptkörper 12 und dem nichtmagnetischen Element 14 gebildet wird. Die Spulenkammer R, in der die Spule 17 und der Spulenträger 17a angeordnet sind, ist mit einem Füllharzelement 23 mit der elektrischen Isolationseigenschaft gefüllt.
Wie in 2 dargestellt, ist der bewegliche Kern 30 in Bezug auf den festen Kern 13 auf der Düsenlochseite angeordnet und in der beweglichen Kammer 12a in einem beweglichen Zustand in der Achslinie C1-Richtung untergebracht. Der bewegliche Kern 30 weist einen äußeren Kern 31 und einen inneren Kern 32 auf. Der äußere Kern 31 hat eine zylindrische Form aus einem magnetischen Material wie Edelstahl, und der innere Kern 32 hat eine zylindrische Form aus Edelstahl oder dergleichen. Der äußere Kern 31 wird eingepresst und an einer äußeren Umfangsfläche des inneren Kerns 32 fixiert. Eine Mehrzahl von Durchgangslöchern 31a ist in dem äußeren Kern 31 ausgebildet (vergleiche 2). Die Durchgangslöcher 31a weisen einen kreisförmigen Querschnitt auf, der sich in der Achslinie C1 erstreckt, und diese Durchgangslöcher 31a sind in gleichen Abständen in einer Umfangsrichtung um die Achslinie C1 herum angeordnet.
Die Nadel 20 wird eingeführt, um innerhalb des Zylinders des inneren Kerns 32 angeordnet zu sein. Der innere Kern 32 ist an der Nadel 20 in einem gleitbaren Zustand in der Achslinie C1-Richtung in Hinblick auf die Nadel 20 angebracht. Der innere Kern 32 stößt an das Führungselement 60 als Stopperelement, den Becher 50 und die Nadel 20. Daher wird ein Material, das einen höheren Härtegrad aufweist als das des äußeren Kerns 31, für den inneren Kern 32 verwendet. Der äußere Kern 31 weist eine dem festen Kern 13 gegenüberliegende Kernfläche 31c auf, und zwischen der Kernfläche 31c und dem festen Kern 13 ist ein Spalt ausgebildet. Daher wirkt in einem Zustand, in dem der magnetische Fluss durch Erregung der Spule 17 wie oben beschrieben fließt, die magnetische Anziehungskraft, die vom festen Kern 13 angezogen wird, auf den äußeren Kern 31, indem der Spalt gebildet wird.
Die Hülse 40 ist an die Nadel 20 pressgepasst und an dieser fixiert und lagert die düsenlochseitige Endfläche des zweiten Federelements SP2. Das zweite Federelement SP2 ist eine in der Achsrichtung C1 elastisch verformte Spulenfeder. Die gegenüberliegende düsenlochseitige Endfläche des zweiten Federelements SP2 der Düsenöffnung wird durch den äußeren Kern 31 gestützt. Der äußere Kern 31 wird durch eine Kraft (zweite elastische Kraft), die durch die elastische Verformung des zweiten Federelements SP2 erzeugt wird, auf die dem Düsenloch gegenüberliegende Seite gedrängt. Durch Einstellen eines Einpressbetrags der Hülse 40 in der Achslinie C1-Richtung wird eine Größe der zweiten elastischen Kraft (zweite eingestellte Last) zum Drücken des beweglichen Kerns 30 zum Zeitpunkt des Ventilschließens eingestellt. Die zweite Stelllast des zweiten Federelements SP2 ist kleiner als die erste Stelllast des ersten Federelements SP1.
<Beschreibung des Betriebs>
Als nächstes wird ein Betrieb bzw. ein Verfahren des Kraftstoffeinspritzventils 1 unter Bezugnahme auf 3 beschrieben werden.
Wie in Spalte (a) in 3 veranschaulicht, wird die magnetische Anziehungskraft nicht in einem Zustand erzeugt, in dem die Erregung der Spule 17 ausgeschaltet wird, sodass die zur Ventilöffnungsseite hin getriebene magnetische Anziehungskraft nicht auf den beweglichen Kern 30 wirkt. Der Becher 50, der durch die erste elastische Kraft des ersten Federelements SP1 zur Seite des Ventilschließens gedrängt wird, stößt zum Zeitpunkt des Ventilschließens und des inneren Kerns 32 an die Anschlagfläche 21b des Ventilkörpers (siehe 2) der Nadel 20 an und überträgt die erste elastische Kraft.
Der bewegliche Kern 30 wird durch die erste elastische Kraft des ersten Federelements SP1, die vom Becher 50 übertragen wird, zur Ventilschließseite hin gedrängt, und durch die zweite elastische Kraft des zweiten Federelements SP2 wird er zur Ventilöffnungsseite hin gedrängt. Da die erste elastische Kraft größer als die zweite elastische Kraft ist, befindet sich der bewegliche Kern 30 in einem Zustand, in dem er durch den Becher 50 geschoben und in Richtung des Düsenlochs bewegt (nach unten gehoben) wird. Die Nadel 20 wird durch die erste elastische Kraft, die von dem Becher 50 übertragen wird, in Richtung der Ventilschließseite gedrängt und befindet sich in einem Zustand, in dem sie durch den Becher 50 geschoben wird und in Richtung des Düsenlochs bewegt (nach unten gehoben) wird, d. h. in einem Zustand, in dem sie auf der Sitzfläche 11s sitzt, um das Ventil zu schließen. In diesem Ventilschließzustand ist ein Spalt zwischen der Ventilkörperanschlagsfläche 21a (siehe 2) der Nadel 20, wenn das Ventil geöffnet ist, und dem inneren Kern 32 ausgebildet, und eine Länge des Spalts in der Richtung der Achslinie C1 in dem Ventilschließzustand wird als ein Spaltbetrag L1 bezeichnet.
Wie in Spalte (b) in 3 dargestellt, wirkt in einem Zustand unmittelbar nach dem Umschalten der Erregung der Spule 17 von aus auf ein die magnetische Anziehungskraft, die in Richtung der Ventilöffnungsseite getrieben wird, auf den beweglichen Kern 30, so dass der bewegliche Kern 30 eine Bewegung zu der Ventilöffnungsseite einleitet. Wenn sich der bewegliche Kern 30 bewegt, während der Becher 50 nach oben geschoben wird, und ein Betrag seiner Bewegung den Spaltbetrag L1 erreicht, kollidiert der innere Kern 32 mit der Ventilkörper-Anschlagsoberfläche 21a der Nadel 20, wenn das Ventil geöffnet ist. Zu der Zeit der Kollision wird ein Spalt zwischen dem Führungselement 60 und dem inneren Kern 32 ausgebildet, und eine Länge des Spalts in der Achslinien C1-Richtung wird als ein Hubbetrag L2 bezeichnet.
Während eines Zeitraums bis zum Zeitpunkt der Kollision wird keine Ventilschließkraft durch einen auf die Nadel 20 aufgebrachten Kraftstoffdruck auf den beweglichen Kern 30 aufgebracht, so dass eine Kollisionsgeschwindigkeit des beweglichen Kerns 30 entsprechend erhöht werden kann. Da eine solche Kollisionskraft zur magnetischen Anziehungskraft addiert und als Ventilöffnungskraft der Nadel 20 verwendet wird, kann die Nadel 20 den Ventilöffnungsvorgang auch mit dem Hochdruck-Kraftstoff durchführen, wobei eine Erhöhung der zum Ventilöffnen erforderlichen magnetischen Anziehungskraft begrenzt wird.
Nach der Kollision bewegt sich der bewegliche Kern 30 durch die magnetische Anziehungskraft weiter, und wenn der Betrag der Bewegung nach der Kollision den Hubbetrag L2 erreicht, wie in Spalte (c) in 3 veranschaulicht, kollidiert der innere Kern 32 mit dem Führungselement 60, um die Bewegung zu stoppen. Ein Trennabstand zwischen der Sitzoberfläche 11s und der Sitzoberfläche 20s in der Achslinie C1 -Richtung zum Zeitpunkt des Anhaltens dieser Bewegung entspricht einem vollen Hubbetrag der Nadel 20 und stimmt mit dem oben beschriebenen Hubbetrag L2 überein.
Danach, wenn die Erregung der Spule 17 von ein zu aus umgeschaltet wird, nimmt die magnetische Anziehungskraft ebenfalls ab, wenn ein Antriebsstrom abnimmt, und der bewegliche Kern 30 initiiert die Bewegung zu der Ventilschließseite zusammen mit dem Becher 50. Die Nadel 20 wird durch den Druck des zwischen der Nadel 20 und dem Becher 50 eingefüllten Kraftstoffs gedrückt, um das Abheben (Ventilschließvorgang bzw. -betrieb) gleichzeitig mit dem Einleiten der Bewegung des beweglichen Kerns 30 zu initiieren.
Danach, wenn die Nadel 20 durch den Hubbetrag L2 nach unten gehoben wird, sitzt der ventilkörperseitige Sitz 20s auf dem gehäuseseitigen Sitz 11s und das Düsenloch 11a wird geschlossen. Danach bewegt sich der bewegliche Kern 30 zusammen mit dem Becher 50 weiter hin zu der Ventilschließseite, und wenn der Becher 50 an der Nadel 20 anliegt, stoppt die Bewegung des Bechers 50 hin zu der Ventilschließseite. Danach bewegt sich der bewegliche Kern 30 durch eine Trägheitskraft weiter zur Ventilschließseite (Trägheitsbewegung), und bewegt sich dann durch die elastische Kraft des zweiten Federelements SP2 zur Ventilöffnungsseite (Rückprall). Danach stößt der bewegliche Kern 30 mit dem Becher 50 zusammen und bewegt sich zusammen mit dem Becher 50 zur Ventilöffnungsseite hin (prallt zurück), wird aber durch die elastische Schließkraft des Ventils schnell zurückgeschoben, um in einen Ausgangszustand zu gelangen, der in Spalte (a) in 3 dargestellt ist.
Je kleiner der Rückprall und je kürzer die für die Konvergenz erforderliche Zeit, desto kürzer ist daher die Zeit, ab dem Ende der Einspritzung in den Ausgangszustand zurückzukehren. Daher kann bei der Ausführung einer mehrstufigen Einspritzung, bei der Kraftstoff mehrmals pro Verbrennungszyklus des Verbrennungsmotors eingespritzt wird, ein Intervall zwischen den Einspritzungen verkürzt und die Anzahl der in der mehrstufigen Einspritzung enthaltenen Einspritzungen erhöht werden. Durch die oben beschriebene Verkürzung der Konvergenzzeit ist es möglich, die Einspritzmenge mit hoher Genauigkeit zu steuern, wenn eine unten beschriebene Teilhubeinspritzung ausgeführt wird. Bei der Teilhubeinspritzung wird eine geringe Menge zu einer kurzen Ventilöffnungszeit eingespritzt, indem die Erregung der Spule 17 gestoppt und der Ventilschließvorgang bzw. -betrieb eingeleitet wird, bevor die Nadel 20, die den Ventilöffnungsvorgang bzw. -betrieb durchführt, die Vollhubposition (maximale Ventilöffnungsposition) erreicht.
Die vorstehend beschriebene Ein/Aus-Steuerung der Erregung wird durch den Prozessor 90a gesteuert, der ein Programm ausführt, das in dem Speicher 90b gespeichert ist. Im Grunde werden auf Grundlage der Last und der Drehgeschwindigkeit der Maschine mit interner Verbrennung die Kraftstoffeinspritzmenge, der Einspritzzeitpunkt und die Anzahl von Einspritzungen, welche die mehrstufige Einspritzung in einem Verbrennungszyklus betreffen, durch den Prozessor 90a berechnet. Der Prozessor 90a führt verschiedene Programme aus, um eine mehrstufige Einspritzsteuerung, eine Teilhub-Einspritzsteuerung (partial lift injection control - PL-Einspritzsteuerung), eine Kompressionshub-Einspritzsteuerung und eine Drucksteuerung auszuführen, die nachstehend beschrieben werden. Wenn diese diese Steuerungen ausführt, entspricht die Steuervorrichtung 90 einer mehrstufigen Einspritzsteuereinheit 91, einer Teilhub-Einspritzsteuereinheit (PL-Einspritzsteuereinheit 92), einer Kompressionshub-Einspritzsteuereinheit 93 und einer Drucksteuereinheit 94, die in 1 veranschaulicht wird.
Die Steuereinheit 91 der mehrstufigen Einspritzung steuert das Ein- und Ausschalten der Erregung der Spule 17, um während eines Verbrennungszyklus der Brennkraftmaschine mehrmals Kraftstoff aus dem Düsenloch 11a einzuspritzen. Die PL-Einspritzsteuereinheit 92 steuert die Erregung der Spule 17 an/aus, so dass der Ventilschließvorgang bzw. -betrieb eingeleitet wird, nachdem die Nadel 20 von der Sitzoberfläche 11s abgehoben ist und bevor die Nadel 20 die Vollhubposition erreicht. Zum Beispiel wird die Einspritzmenge von einer Einspritzung sehr klein, so dass in einem Fall einer derart kleinen Einspritzmenge die PL-Einspritzsteuerung ausgeführt wird, so wie die Anzahl der mehrstufigen Einspritzungen zunimmt.
Die Kompressionshub-Einspritzsteuereinheit 93 steuert die Ein-/Ausschaltung der Erregung der Spule 17, um so den Kraftstoff aus dem Düsenloch 11a in einer Dauer einzuspritzen, welche einen Teil der Kompressionshub-Dauer der Maschine mit interner Verbrennung beinhaltet. In einem Fall, in dem der Kraftstoff in der Kompressionshub-Dauer in die Brennkammer 2 eingespritzt wird, ist die Zeit ab dem Einspritzstartzeitpunkt bis zum Zündzeitpunkt kurz, so dass die Zeit zum ausreichenden Mischen von Kraftstoff und Luft kurz ist. Daher ist es erforderlich, dass das Kraftstoffeinspritzventil 1 dieses Typs den Kraftstoff ausgehend von dem Düsenloch 11a in einem Zustand hoher Eindringkraft einspritzt, um eine Vermischungseigenschaft des Kraftstoffs und der Luft zu fördern. Es ist auch erforderlich, den Einspritzdruck zu erhöhen, um den Sprühstrahl in einer kurzen Zeit aufzubrechen.
Die Drucksteuereinheit 94 steuert den Druck (Zufuhrkraftstoffdruck) des Kraftstoffs, welcher dem Kraftstoffeinspritzventil 1 zugeführt wird, auf einen optionalen Solldruck innerhalb einer vorgegebenen Spanne. Genauer gesagt wird der Zufuhrkraftstoffdruck gesteuert, indem die Kraftstoffabführmenge durch die oben beschriebene Kraftstoffpumpe gesteuert wird.
<Detaillierte Beschreibung des festen Kerns 13>
Nachfolgend wird der feste Kern 13 unter Bezugnahme auf die 4 und 5 detailliert erläutert werden. In den 4 und 5 ist das Kraftstoffeinspritzventil 1 in einem Zustand veranschaulicht, in dem das Kunstharzelement 16 und das Füllharzelement 23 nicht bereitgestellt sind.
Der feste Kern 13 weist einen zylindrischen Hauptkörperabschnitt 131 und einen vorstehenden Abschnitt 132 auf. Der zylindrische Hauptkörperabschnitt 131 hat eine zylindrische Form, die sich in der Antriebsrichtung des beweglichen Kerns 30 erstreckt, das heißt in der Achslinie C1-Richtung. Das erste Federelement SP1, das Stützelement 18 und der Filter 19 sind innerhalb eines Zylinders des zylindrischen Hauptkörperabschnitts 131 angeordnet. Eine Zylinderendfläche des zylindrischen Hauptkörperabschnitts 131 weist eine dem Kern zugewandte Fläche 131a auf, die der dem Kern zugewandten Fläche 31c des beweglichen Kerns 30 zugewandt ist. Zwischen den kernzugewandten Flächen 31c und 131a des beweglichen Kerns 30 und des festen Kerns 13 ist ein Spalt vorgesehen, und der bewegliche Kern 30 wird zu dem festen Kern 13 angezogen und durch eine magnetische Anziehungskraft angetrieben, die in dem Spalt erzeugt wird.
Der vorstehende Abschnitt 132 ragt zur radial äußeren Seite von einer äußeren peripheren Oberfläche des zylindrischen Hauptkörperabschnitts 131 vor und stößt gegen das Joch 15 an. Daher kommuniziert zwischen dem festen Kern 13 und dem Joch 15 ein magnetischer Fluss. Der vorstehende Abschnitt 132 ragt nicht von der gesamten äußeren peripheren Oberfläche des zylindrischen Hauptkörperabschnitts 131 in der Achsenlinie C1-Richtung vor, sondern ragt von einem Teil der äußeren peripheren Oberfläche davon (siehe 4). Der vorstehende Abschnitt 132 steht nicht von der gesamten äußeren peripheren Oberfläche des zylindrischen Hauptkörperabschnitts 131 in der Umfangsrichtung vor, sondern steht von einem Abschnitt vor, der eine Anschlusskammer Ra ausschließt, in der ein sich erstreckender Anschlussabschnitt 16c und ein Isolationselement 16d angeordnet sind (siehe 5).
Der Anschlusserstreckungsabschnitt 16c ist ein Abschnitt des Anschlusses 16b, der sich in der Achslinie C1-Richtung erstreckt, ist ein Abschnitt, der mit der Spule 17 verbunden ist, und ist mit dem Isolationselement 16d aus Harz bedeckt. Ein Teil der Anschlusskammer Ra ist zwischen der äußeren Umfangsfläche des zylindrischen Hauptkörperabschnitts 131 des festen Kerns 13 und der inneren Umfangsfläche des Jochs 15 vorgesehen. Ein Abschnitt des Isolationselements 16d, der sich außerhalb der Anschlusskammer Ra befindet, ist mit dem festen Kern 13 und dem Harzelement 16 bedeckt.
Die vorstehende Endfläche 132a, die die äußere Umfangsfläche des vorstehenden Abschnitts 132 ist, wird in die innere Umfangsfläche des Jochs 15 eingepresst. Die vorstehende Endfläche 132a hat eine Form, die sich parallel zur Achslinie C1-Richtung erstreckt. Eine vorstehende obere Fläche 132b des vorstehenden Abschnitts 132, die eine Fläche (obere Fläche) auf der Seite ist, die der Spulenkammer R gegenüberliegt, weist eine sich verjüngende Form auf, die sich in einer Querschnittsansicht, die die Achslinie C1 beinhaltet, linear in einer Richtung erstreckt, die in Bezug auf die Achslinie C1 geneigt ist. Eine vorstehende Bodenfläche 132c des vorstehenden Abschnitts 132, die eine Fläche (Bodenfläche) auf der Seite ist, auf der die Spulenkammer R ausgebildet ist, weist eine horizontale Form auf, die sich in einer Querschnittsansicht, die die Achslinie C1 beinhaltet, linear in einer Richtung senkrecht zu der Achslinie C1 erstreckt.
Die Höhenabmessung, welche die Länge des vorstehenden Abschnitts 132 in der Achsrichtung C1 ist, ist in Richtung der radial äußeren Seite des festen Kerns 13 kürzer. Daher ist eine Höhenabmessung H2 der vorstehenden Endfläche 132a kleiner als eine Höhenabmessung H1 eines Grenzabschnitts (Basisendabschnitts) des hervorstehenden Abschnitts 132 mit dem zylindrischen Hauptkörperabschnitt 131.
Die Spulenkammer R und die Anschlusskammer Ra sind durch den vorstehenden Abschnitt 132 unterteilt. Der vorstehende Abschnitt 132 ist mit einem Harzformströmungskanal 132h ausgebildet, um zu bewirken, dass das geschmolzene Harz, das als das Füllharzelement 23 dient, in die Spulenkammer R fließt. Der Harzformströmungskanal 132h hat eine Form, die sich parallel zur Achslinie C 1 erstreckt. Der Harzformströmungskanal 132h ist zwischen einem Kerbenabschnitt 132d, der in der vorstehenden Endoberfläche 132a des vorstehenden Abschnitts 132 bereitgestellt ist, und der inneren peripheren Oberfläche des Jochs 15 unterteilt.
Um die Achslinie C1 herum sind mehrere Harzformströmungskanäle 132h bereitgestellt. Mehrere Harzformströmungskanäle 132h sind in gleichen Intervallen um die Achslinie C1 angeordnet. Genauer gesagt sind, wie in 5 veranschaulicht, mehrere Harzformströmungskanäle 132h in gleichen Intervallen in der Umfangsrichtung in einem Bereich angeordnet, in dem der vorstehende Abschnitt 132 in einem Bereich vorgesehen ist, der die Abschlusskammer Ra ausschließt. Die Form des Harzformströmungskanals 132h in einem Querschnitt senkrecht zu der Achslinie C1-Richtung ist eine halbkreisförmige Form, wie in 5 veranschaulicht. Das heißt, dass der Kerbenabschnitt 132d in der Querschnittsansicht eine Bogenform aufweist.
Die innere Umfangsfläche des Spulenkörpers bzw. Spulenkörpers 17a, die in der Spulenkammer R angeordnet ist, ist so angeordnet, dass sie den äußeren Umfangsflächen des zylindrischen Hauptkörperabschnitts 131, des nichtmagnetischen Elements 14 und des Hauptkörpers 12 zugewandt ist. In der Spulenkammer R ist ein erster Bereich R1 zwischen den äußeren Umfangsflächen des Spulenkörpers 17a und der Spule 17 und der inneren Umfangsfläche des Jochs 15 definiert, ein zweiter Bereich R2 ist zwischen der oberen Fläche des Spulenkörpers 17a und der vorstehenden unteren Fläche 132c definiert und ein dritter Bereich R3 ist zwischen der unteren Fläche des Spulenkörpers 17a und dem Joch 15 definiert. Der erste Bereich R1, der zweite Bereich R2 und der dritte Bereich R3 sind mit dem Füllharzelement 23 gefüllt. Der Harzformströmungskanal 132h ist an einer Position angeordnet, die sich mit der ersten Region R1 überlappt, wenn in der Achslinie C1-Richtung betrachtet.
<Definition der Magnetpfadquerschnittsfläche>
Als nächstes wird die Magnetpfadquerschnittsfläche jedes den Magnetkreis bildenden Abschnitts erläutert werden. Eine Magnetpfadquerschnittsfläche ist eine Fläche einer Oberfläche, die senkrecht zu der Magnetflussrichtung verläuft, und zum Beispiel entspricht einer Fläche bzw. ein Bereich (Spitzenbereich) der vorstehenden Endfläche 132a des festen Kerns 13 der Magnetpfadquerschnittsfläche. Ein Bereich des Kerbenabschnitts 132d ist nicht in der Magnetpfadquerschnittsfläche enthalten, da er nicht in Kontakt mit dem Joch 15 steht, und ein Bereich eines Abschnitts des vorstehenden Abschnitts 132, der in Kontakt mit dem Joch 15 durch Presspassung steht, entspricht dem Magnetpfadquerschnittsbereich. Ein Bereich bzw. eine Fläche des Grenzabschnitts des vorstehenden Abschnitts 132 mit dem zylindrischen Hauptkörperabschnitt 131, das heißt der Bereich bzw. die Fläche (Basisendbereich) an dem Abschnitt der Höhenabmessung H1, der in 4 veranschaulicht ist, entspricht der Magnetpfadquerschnittsfläche.
Ein Spitzenbereich (bzw. dessen Fläche) ist größer eingestellt als der Basisendbereich (bzw. dessen Fläche). Diese Bereiche sind durch die Höhenabmessungen H1 und H2 sowie die Umfangslänge vorgegeben. Die Umfangslänge des Spitzenbereichs ist länger als die Umfangslänge des Basisendbereichs und die Höhenabmessung H2 des Spitzenbereichs ist kleiner als die Höhenabmessung H1 des Basisendbereichs. Die Umfangslänge des Spitzenbereichs weist keinen Abschnitt auf, der nicht in Kontakt mit dem Joch 15 steht. Insbesondere sind eine Nut 132e und der Kerbenabschnitt 132d, der die Anschlusskammer Ra bildet, nicht in Kontakt mit dem Joch 15, sie sind nicht in der Umfangslänge des Spitzenbereichs enthalten. Ein Abschnitt des vorstehenden Abschnitts 132, der mit dem Joch 15 durch Einpressen in Kontakt steht, ist ein Gegenstand der oben genannten Umfangslänge.
Die Fläche der dem Kern zugewandten Fläche 31c des beweglichen Kerns 30 und die Fläche (kernzugewandte Fläche) der kernzugewandten Fläche 131a des festen Kerns 13 entsprechen der magnetischen Wegquerschnittsfläche. In dem Bereich der dem Kern zugewandten Fläche 131a ist ein Bereich eines Abschnitts, der das Durchgangsloch 31a des beweglichen Kerns 30 ausschließt, nicht in der Magnetpfadquerschnittsfläche enthalten, weil er dem beweglichen Kern 30 nicht zugewandt ist. Die Magnetpfadquerschnittsfläche (Spitzenfläche) der vorstehenden Endfläche 132a ist derart eingestellt, dass sie größer ist als die Magnetpfadquerschnittsfläche der dem Kern zugewandten Fläche 131a des festen Kerns 13.
<Beschreibung des Herstellungsverfahrens>
Als nächstes wird ein Herstellungsverfahren des Kraftstoffeinspritzventils 1 erläutert werden.
Zuerst werden die Nadel 20, der bewegliche Kern 30, das zweite Federelement SP2, die Hülse 40 und der Becher 50 zusammengebaut, um den beweglichen Abschnitt M zu bilden. Nachdem das nichtmagnetische Element 14 und der Düsenlochkörper 11 mit dem Hauptkörper 12 verschweißt sind, wird der bewegliche Abschnitt M in den Hauptkörper 12 eingebaut, und dann werden der Hauptkörper 12 und der feste Kern 13 zusammengebaut und verschweißt.
Andererseits ist die Spule 17 um den Spulenkörper 17a gewickelt, der Endabschnitt der Spule 17 ist mit dem Anschlusserstreckungsabschnitt 16c verbunden, und das Isolationselement 16d ist mit dem Anschlusserstreckungsabschnitt 16c zusammengebaut, um eine Spulenbaugruppe zu bilden. Die Spulenanordnung wird nach dem Schweißen an den festen Kern 13 montiert und dann wird das Joch 15 in den festen Kern 13 eingepresst.
Danach wird eine Form zum Formen des Harzelements 16 nach dem Einpressen mit dem festen Kern 13 zusammengefügt und geschmolzenes Harz wird unter einem vorbestimmten Druck zwischen die Form und den festen Kern 13 eingespritzt. Das so eingespritzte geschmolzene Harz strömt durch den Harzformströmungskanal 132h in die Anschluss- bzw. Endkammer Ra und dann in die Spulenkammer R. Danach wird das geschmolzene Harz abgekühlt, verfestigt und die Form entnommen. Daher ist die Spulenkammer R mit dem Füllharzelement 23 gefüllt, und der Harzformströmungskanal 132h und die Endkammer Ra sind ebenfalls mit dem Harzelement gefüllt.
Als nächstes werden das erste Federelement SP1 und das Stützelement 18 zusammengebaut, um die erste Last einzustellen, und dann wird der Filter 19 an dem festen Kern 13 zusammengebaut. Wie oben beschrieben, wird das Kraftstoffeinspritzventil 1 hergestellt.
<Effekte>
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform hat der feste Kern 13 den zylindrischen Hauptkörperabschnitt 131, der mit der dem beweglichen Kern 30 zugewandten Oberfläche 131a des Kerns ausgebildet ist, und der vorstehende Abschnitt 132 ragt radial außen von der Außenumfangsfläche des zylindrischen Hauptkörperabschnitts 131 vor und stößt an das Joch 15 an. Der vorstehende Abschnitt 132 ist mit einem Harzformströmungskanal 132h ausgebildet, um zu bewirken, dass das geschmolzene Harz, das als das Füllharzelement 23 dient, in die Spulenkammer R fließt. Die Länge (Höhenabmessung) des hervorstehenden Abschnitts 132 in der Richtung der Zylindermittellinie (Richtung der Achslinie C1) des festen Kerns 13 ist kürzer (kleiner) in Richtung der radial äußeren Seite des festen Kerns 13. Daher ist die Länge des Harzformströmungskanals 132h in der Achslinie C1-Richtung kürzer als die Höhenabmessung H1 des Basisendabschnitts des vorstehenden Abschnitts 132. Daher kann der Druckverlust, wenn das geschmolzene Harz durch den Harzformströmungskanal 132h strömt, um die verkürzte Menge reduziert werden, und ferner kann der Wärmeverlust des geschmolzenen Harzes, das auf die Wandoberfläche des Harzformströmungskanals 132h übertragen wird, reduziert werden.
Da der Durchmesser der Magnetpfadquerschnittsfläche an dem vorstehenden Abschnitt 132 zur radial äußeren Seite des festen Kerns 13 hin zunimmt, kann ein minimaler Wert der Magnetpfadquerschnittsfläche innerhalb des vorstehenden Abschnitts 132 unverändert beibehalten werden, selbst wenn die Höhenabmessung zur radial äußeren Seite hin abnimmt. Daher kann die Verringerung des Einspritzdrucks des geschmolzenen Harzes verwirklicht werden, während die Verringerung der magnetischen Anziehungskraft zum Antreiben des beweglichen Kerns 30 eingeschränkt wird.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der vorstehende Abschnitt 132 in das Joch 15 pressgepasst. Insbesondere wird die vorstehende Endfläche 132a in die innere Umfangsfläche des Jochs 15 eingepresst. Daher ist gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration, bei der die Höhenabmessung des vorstehenden Abschnitts 132 derart eingestellt ist, dass sie zur radial äußeren Seite hin kleiner ist, die Länge der vorstehenden Endfläche 132a in der Richtung der Achslinie C1, die die zu pressende Fläche ist, kürzer als die Höhenabmessung H1 des Basisendabschnitts des vorstehenden Abschnitts 132. Daher kann die für den Einpresssitz erforderliche Belastung um den verkürzten Betrag reduziert werden.
In der vorliegenden Ausführungsform nimmt die Länge des vorstehenden Abschnitts 132 in der Richtung der Achslinie C1 von der radialen Innenseite zur Außenseite des festen Kerns 13 allmählich ab. Daher bewegt sich das geschmolzene Harz leicht in der radialen Richtung entlang des vorstehenden Abschnitts 132. Daher ist es möglich, den Einspritzdruckabfall des geschmolzenen Harzes zu begünstigen.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Harzformströmungskanal 132h zwischen dem Joch 15 und dem Kerbenabschnitt 132d ausgebildet, der an der vorstehenden Endfläche 132a des vorstehenden Abschnitts 132 bereitgestellt ist. Daher kann ein Prozess, der für den vorstehenden Abschnitt 132 erforderlich ist, im Vergleich zu einem Fall erleichtert werden, in dem ein Durchgangsloch in dem vorstehenden Abschnitt 132 ausgebildet ist und das Durchgangsloch zu einem Harzformströmungskanal wird.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Magnetpfadquerschnittsfläche (Spitzenfläche) des Magnetkreises an dem Kontaktabschnitt zwischen dem vorstehenden Abschnitt 132 und dem Joch 15 größer als die Magnetpfadquerschnittsfläche (dem Kern zugewandte Fläche) auf der kernzugewandten Fläche 131a. Daher kann der magnetische Fluss durch den Spitzenbereich im gesamten magnetischen Kreis eingeschränkt werden. Das heißt, es ist möglich, eine Situation zu vermeiden, in der der magnetische Fluss nicht an der dem Kern zugewandten Fläche 131a und der magnetische Fluss an der vorstehenden Endfläche 132a sättigt. Daher ist es möglich zu verhindern, dass sich die magnetische Anziehungskraft aufgrund des Verringerns der Höhenabmessung des vorstehenden Abschnitts 132 verringert.
In der vorliegenden Ausführungsform sind mehrere Harzformströmungskanäle 132h in gleichen Abständen um den zylindrischen Hauptkörperabschnitt 131 in der Richtung der Zylindermittellinie (Richtung der Achslinie C1) angeordnet. Daher ist es möglich, die gleichmäßige Verteilung des geschmolzenen Harzes zu fördern, wenn das geschmolzene Harz auf mehrere Harzformströmungskanäle 132h verteilt wird.
Zweite Ausführungsform
Das Kraftstoffeinspritzventil 1 gemäß der ersten Ausführungsform beinhaltet den beweglichen Kern 30, der eine dem Kern zugewandte Oberfläche 31c aufweist (siehe 2). Aufgrund dieser Konfiguration sind der magnetische Fluss (eingehender magnetischer Fluss), der in den beweglichen Kern 30 eintritt, und der magnetische Fluss (ausgehender magnetischer Fluss), der aus dem beweglichen Kern 30 austritt, in unterschiedlichen Richtungen ausgerichtet (siehe den gestrichelten Pfeil in 2). Das heißt, einer ausgewählt aus dem eingehenden magnetischen Fluss und dem ausgehenden magnetischen Fluss ist ein magnetischer Fluss, der in der Achslinie C1-Richtung eintritt und austritt, um eine Ventilöffnungskraft auf den beweglichen Kern 30 anzuwenden, während der andere ausgewählt aus dem eingehenden magnetischen Fluss und dem ausgehenden magnetischen Fluss ein magnetischer Fluss ist, der in der radialen Richtung des beweglichen Kerns 30 eintritt und austritt und nicht als die Ventilöffnungskraft beiträgt.
Andererseits beinhaltet ein Kraftstoffeinspritzventil 1A der vorliegenden Ausführungsform, die in 6 veranschaulicht wird, einen beweglichen Kern 30A, der zwei dem Kern zugewandte Oberflächen, das heißt eine erste dem Kern zugewandte Oberfläche 31c1 und eine zweite dem Kern zugewandte Oberfläche 31c2, aufweist. Das Kraftstoffeinspritzventil 1A beinhaltet ferner einen ersten festen Kern 135, der eine Anziehungsoberfläche aufweist, die der ersten dem Kern zugewandten Oberfläche 31cl zugewandt angeordnet ist, und einen zweiten festen Kern 136, der eine Anziehungsoberfläche aufweist, die der zweiten dem Kern zugewandten Oberfläche 31c2 zugewandt angeordnet ist. Ein nichtmagnetisches Element 14 ist zwischen dem ersten festen Kern 135 und dem zweiten festen Kern 136 angeordnet. Bei dieser Konfiguration treten sowohl der eingehende magnetische Fluss als auch der ausgehende magnetische Fluss in der Richtung der Achslinie C1 ein und diese treten aus, um ein magnetischer Fluss zu werden, welcher bewirkt, dass die Ventilöffnungskraft auf den beweglichen Kern 30A wirkt (siehe einen gestrichelten Pfeil in 6). Der bewegliche Kern 30A und die Nadel 20 sind durch ein Kopplungselement 70 verbunden, und ein Blendenelement 71 ist an dem Kopplungselement 70 angebracht.
Wenn die Spule 17 erregt wird, um die Nadel 20 zu veranlassen, den Ventilöffnungsvorgang durchzuführen, wird der bewegliche Kern 30A durch sowohl die erste dem Kern zugewandte Oberfläche 31c1 als auch die zweite dem Kern zugewandte Oberfläche 31c2 an die festen Kerne 135 und 136 angezogen. Daher führt die Nadel 20 zusammen mit dem beweglichen Kern 30A, dem Kopplungselement 70 und dem Blendenelement 71 den Ventilöffnungsbetrieb durch. In der Vollhubposition der Nadel 20 liegt das Kopplungselement 70 an dem Stopper 135a an, der an dem ersten festen Kern 135 fixiert ist, und die erste dem Kern zugewandte Oberfläche 31c1 und die zweite dem Kern zugewandte Oberfläche 31c2 liegen nicht an den festen Kernen 135 und 136 an.
Wenn die Erregung der Spule 17 gestoppt wird, um zu bewirken, dass die Nadel 20 einen Ventilschließvorgang ausführt, wird die elastische Kraft des zweiten Federelements SP2, die auf den beweglichen Kern 30 ausgeübt wird, auf das Blendenelement 71 ausgeübt. Daher führt die Nadel 20 zusammen mit dem beweglichen Kern 30A, dem Kopplungselement 70 und dem Blendenelement 71 den Ventilschließbetrieb durch.
Das Gleitelement 72 ist an dem beweglichen Kern 30A befestigt und wird zum Öffnen und Schließen zusammen mit dem beweglichen Kern 30A betrieben. Das Gleitelement 72 gleitet in der Achslinie C1 in Hinblick auf die Abdeckung 136a, die an dem zweiten festen Kern 136 fixiert ist. Kurz gesagt kann gesagt werden, dass die Nadel 20, welche zum Öffnen und Schließen zusammen mit dem beweglichen Kern 30A, dem Gleitelement 72, dem Kopplungselement 70 und dem Blendenelement 71 betrieben wird, in der radialen Richtung durch das Gleitelement 72 gelagert ist.
Der Kraftstoff, der in den Strömungskanal 13a strömt, der innerhalb des festen Kerns 13 ausgebildet ist, strömt durch einen internen Durchlass 71a des Blendenelements 71, eine Blende 71b, die in dem Blendenelement 71 ausgebildet ist, und eine Blende 73a, die in dem Bewegungselement 73 in dieser Reihenfolge ausgebildet ist, und strömt in den Strömungskanal 12b. Das Bewegungselement 73 ist ein Bauteil, das sich in Richtung der Achslinie C1 bewegt, um so die Blende 71b zu öffnen und schließen, und wenn das Bewegungselement 73 die Blende 71b öffnet und schließt, wird ein Grad einer Drosselung des Strömungskanals zwischen dem Strömungskanal 13a und dem Strömungskanal 12b verändert.
Auch im Kraftstoffeinspritzventil 1A nach der vorliegenden Ausführungsform ist die Länge (Höhenabmessung) des vorstehenden Abschnitts 132 in der Richtung der Achslinie C1 so eingestellt, dass sie zur radial äußeren Seite des festen Kerns 13 hin kürzer ist. Daher kann die Reduzierung des Einspritzdrucks des geschmolzenen Harzes unter Einschränkung der Reduzierung der magnetischen Anziehungskraft realisiert werden. Da die vorstehende Endfläche 132a des vorstehenden Abschnitts 132 in das Joch 15 eingepresst ist, kann die Verringerung der Einpresslast auch realisiert werden, während die Verringerung der magnetischen Anziehungskraft eingeschränkt wird.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die Magnetpfadquerschnittsfläche (Spitzenfläche bzw. -bereich) an dem Kontaktabschnitt zwischen dem vorstehenden Abschnitt 132 und dem Joch 15 größer als die Magnetpfadquerschnittsfläche in der ersten dem Kern zugewandten Fläche 31c1. Der Spitzenbereich ist größer als die Magnetpfadquerschnittsfläche in der zweiten dem Kern zugewandten Fläche 31c2. Daher kann der magnetische Fluss durch den Spitzenbereich im gesamten magnetischen Kreis eingeschränkt werden.
(Dritte Ausführungsform)
Bei dem Kraftstoffeinspritzventil 1 nach der ersten Ausführungsform sind der zylindrische Hauptkörperabschnitt 131 und der vorstehende Abschnitt 132 einstückig ausgebildet. Insbesondere ist ein Basismaterial geschnitten, um den zylindrischen Hauptkörperabschnitt 131 und den vorstehenden Abschnitt 132 zu bilden, die miteinander integriert sind. Andererseits sind bei der vorliegenden Ausführungsform, wie in 7 veranschaulicht, der zylindrische Hauptkörperabschnitt 131 und der vorstehende Abschnitt getrennt ausgebildet, und der vorstehende Abschnitt ist an dem zylindrischen Hauptkörperabschnitt 131 montiert. Der vorstehende Abschnitt ist durch Kombination zweier Elemente gebildet. Einer ist ein äußerer vorstehender Abschnitt 134, der in 8 veranschaulicht wird, und der andere ist ein innerer hervorstehender Abschnitt 133, der in 9 veranschaulicht wird.
Der innere vorstehende Abschnitt 133 und der äußere vorstehende Abschnitt 134 sind aus dem gleichen Material hergestellt, und diese vorstehenden Abschnitte sind aus dem gleichen Material wie das des zylindrischen Hauptkörperabschnitts 131 hergestellt. Der innere vorstehende Abschnitt 133 und der äußere vorstehende Abschnitt 134 weisen keine Form auf, die sich in einer ringförmigen Form um die Achslinie C1 erstreckt, sondem weisen eine Form auf, die sich in einer Bogenform an einem Abschnitt erstreckt, der die Anschlusskammer Ra ausschließt (siehe 8 und 9). Die Länge (Höhenabmessung) des inneren vorstehenden Abschnitts 133 und des äußeren vorstehenden Abschnitts 134 in der Achslinien C1-Richtung ist unabhängig von der Position in der radialen Richtung konstant.
Der innere vorstehende Abschnitt 133 wird in den zylindrischen Hauptkörperabschnitt 131 eingepresst. Durch diese Presspassung wird der innere vorstehende Abschnitt 133 an dem zylindrischen Hauptkörperabschnitt 131 gestützt und fixiert und wird in Bezug auf den zylindrischen Hauptkörperabschnitt 131 positioniert. Eine Innenumfangsoberfläche 133a des inneren vorstehenden Abschnitts 133 steht in engem Kontakt mit einer Außenumfangsoberfläche des zylindrischen Hauptkörperabschnitts 131. Eine äußere periphere Oberfläche 133c des inneren vorstehenden Abschnitts 133 ist von der inneren peripheren Oberfläche des Jochs 15 getrennt.
Der äußere vorstehende Abschnitt 134 wird in das Joch 15 eingepresst. Durch diese Presspassung wird der äußere vorstehende Abschnitt 134 gestützt und an dem Joch 15 befestigt und in Bezug auf das Joch 15 positioniert. Eine äußere periphere Oberfläche 134a des äußeren vorstehenden Abschnitts 134 steht in engem Kontakt mit der inneren peripheren Oberfläche des Jochs 15. Eine innere periphere Oberfläche 134c des äußeren vorstehenden Abschnitts 134 ist von der äußeren peripheren Oberfläche des zylindrischen Hauptkörperabschnitts 131 getrennt.
Der äußere vorstehende Abschnitt 134 ist mit einem Harzformströmungskanal 134h ausgebildet, um zu bewirken, dass das geschmolzene Harz, das als das Füllharzelement 23 dient, in die Spulenkammer R fließt. Der Harzformströmungskanal 134h hat eine Form, die sich parallel zur Achslinie C1 erstreckt. Der Harzformströmungskanal 134h ist zwischen einem Kerbenabschnitt 134d, der an der äußeren Umfangsfläche 134a des äußeren vorstehenden Abschnitts 134 bereitgestellt ist, und der inneren Umfangsfläche des Jochs 15 unterteilt.
In der Achsrichtung C1 ist der innere vorstehende Abschnitt 133 auf der dem Düsenloch des äußeren vorstehenden Abschnitts 134 gegenüberliegenden Seite angeordnet. Eine untere Fläche 133b des inneren vorstehenden Abschnitts 133 steht in engem Kontakt mit einer oberen Fläche 134b des äußeren vorstehenden Abschnitts 134.
Der zylindrische Hauptkörperabschnitt 131, der innere vorstehende Abschnitt 133, der äußere vorstehende Abschnitt 134 und das Joch 15 stehen in engem Kontakt miteinander, wie oben beschrieben, wodurch ein magnetischer Kreis gebildet wird, durch den ein magnetischer Fluss fließt (siehe einen gestrichelten Pfeil in 7). Die Bereiche der Abschnitte, die in engem Kontakt miteinander stehen, entsprechen der oben definierten Magnetpfadquerschnittsfläche. Das heißt, die Fläche (Basisendfläche) der inneren Umfangsfläche 133a des inneren vorstehenden Abschnitts 133 und die Fläche (Spitzenfläche) der äußeren Umfangsfläche 134a des äußeren vorstehenden Abschnitts 134 entsprechen der Magnetpfadquerschnittsfläche. Von der unteren Fläche 133b des inneren vorstehenden Abschnitts 133 und der oberen Fläche 134b des äußeren vorstehenden Abschnitts 134 entspricht ein Bereich (Zwischenbereich) von Abschnitten, die in engem Kontakt miteinander stehen, ebenfalls der Magnetpfadquerschnittsfläche.
Die Umfangslänge des Spitzenbereichs weist keinen Abschnitt auf, der nicht in Kontakt mit dem Joch 15 steht. Insbesondere sind ein Abschnitt, der die Anschlusskammer Ra und den Kerbenabschnitt 134d bildet, nicht in Kontakt mit dem Joch 15, sie sind nicht in der Umfangslänge des Spitzenbereichs enthalten. Ein Abschnitt des äußeren vorstehenden Abschnitts 134, der mit dem Joch 15 durch Einpressen in Kontakt steht, ist das Ziel der oben genannten Umfangslänge.
Ein Spitzenbereich ist größer eingestellt als der Basisendbereich. Diese Bereiche sind durch die Höhenabmessungen H1a und H2a sowie die Umfangslänge vorgegeben. Die Umfangslänge des Spitzenbereichs ist länger als die Umfangslänge des Basisendbereichs und die Höhenabmessung H2a des Spitzenbereichs ist kleiner als die Höhenabmessung H1a des Basisendbereichs. Der Spitzenbereich ist größer eingestellt als der Zwischenbereich.
In der Achslinie C1-Richtung ist die Länge (Höhenabmessung) der inneren Umfangsfläche 133a des inneren vorstehenden Abschnitts 133 kürzer (kleiner) als die Länge (Höhenabmessung) der äußeren Umfangsfläche 134a des äußeren vorstehenden Abschnitts 134. Daher kann der Druckverlust, wenn das geschmolzene Harz durch den Harzformströmungskanal 134h strömt, durch das Verkürzen reduziert werden, und ferner kann der Wärmeverlust des geschmolzenen Harzes, das auf die Wandoberfläche des Harzformströmungskanals 134h übertragen wird, reduziert werden.
Ferner nimmt der Durchmesser der Magnetpfadquerschnittsfläche an dem vorstehenden Abschnitt, der durch den inneren vorstehenden Abschnitt 133 und den äußeren vorstehenden Abschnitt 134 gebildet wird, zu der radial äußeren Seite des festen Kerns 13 hin zu. Somit kann auch bei einer Verringerung der Höhenabmessung zur radial äußeren Seite hin der minimale Wert der Magnetpfadquerschnittsfläche im gesamten vorstehenden Abschnitt unverändert beibehalten werden. Daher kann die Verringerung des Einspritzdrucks des geschmolzenen Harzes verwirklicht werden, während die Verringerung der magnetischen Anziehungskraft zum Antreiben des beweglichen Kerns 30 eingeschränkt wird.
(Andere Ausführungsformen)
Obwohl mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung vorstehend beschrieben worden sind, können nicht nur die Kombinationen der Konfigurationen, die in der Beschreibung jeder Ausführungsform ausdrücklich veranschaulicht werden, sondern auch die Konfigurationen der mehreren Ausführungsformen teilweise kombiniert werden, selbst wenn sie nicht ausdrücklich veranschaulicht werden, falls die Kombination insbesondere kein Problem darstellt. Nicht spezifizierte Kombinationen der Konfigurationen, die bei mehreren Ausführungsformen beschrieben werden, sowie die Modifikationen werden ebenfalls in der folgenden Beschreibung offenbart.
In jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird der Harzformströmungskanal 132h durch den Kerbenabschnitt 132d gebildet, der in der vorstehenden Endfläche 132a gebildet ist. Andererseits kann der Kerbenabschnitt 132d eliminiert werden, ein Durchgangsloch, das sich in der Richtung der Achslinie C1 erstreckt, kann in dem vorstehenden Abschnitt 132 gebildet werden, und dieses Durchgangsloch kann als der Harzformströmungskanal 132h verwendet werden.
Bei der ersten Ausführungsform ist der Spitzenbereich des vorstehenden Abschnitts 132 größer eingestellt als der Basisendbereich. Andererseits kann der Spitzenbereich derselbe sein wie der Basisendbereich, oder der Spitzenbereich kann kleiner sein als der Basisendbereich.
In dem Beispiel, das in 2 veranschaulicht ist, ist das Durchgangsloch 31a in dem beweglichen Kern 30 ausgebildet, aber das Durchgangsloch 31a kann eliminiert sein. In dem in 5 veranschaulichten Beispiel weist der Kerbenabschnitt 132d eine Bogenform auf, wenn er in der Richtung der Achslinie C1 betrachtet wird, kann jedoch eine Dreiecksform oder eine viereckige Form aufweisen.
In dem Beispiel, das in 4 veranschaulicht wird, weist die vorstehende obere Fläche 132b eine sich verjüngende Form auf, und die vorstehende untere Fläche 132c weist eine horizontale Form auf. Andererseits kann die vorstehende obere Fläche 132b eine horizontale Form aufweisen und die vorstehende untere Fläche 132c kann eine konische Form aufweisen.
In dem in 4 veranschaulichten Beispiel ist der fixierte Kern 13 pressgepasst und an dem Joch 15 fixiert, kann jedoch durch Schraubbefestigung anstelle des Presssitzes fixiert werden. Beispielsweise können sowohl die innere periphere Oberfläche des Jochs 15 als auch die vorstehende Endoberfläche 132a miteinander verschraubt und verschraubt sein.
In der ersten Ausführungsform nimmt die Länge des vorstehenden Abschnitts 132 allmählich von der radial inneren Seite zur äußeren Seite des festen Kerns 13 ab. Andererseits kann eine Struktur verwendet werden, bei der eine Größe schrittweise reduziert wird. Anstatt zum Beispiel die vorstehende obere Fläche 132b in einer sich verjüngenden Form auszubilden, kann die vorstehende obere Fläche 132b in einer Stufenform ausgebildet sein. In einem Fall einer derartigen Stufenform, wie in 7 veranschaulicht, kann diese durch einen vorstehenden Abschnitt verwirklicht werden, der von dem zylindrischen Hauptkörperabschnitt 131 getrennt ist, oder kann durch einen vorstehenden Abschnitt verwirklicht werden, der einstückig mit dem zylindrischen Hauptkörperabschnitt 131 ausgebildet ist.
In dem Beispiel, das in 7 veranschaulicht wird, ist der vorstehende Abschnitt, der separat von dem zylindrischen Hauptkörperabschnitt 131 gebildet wird, aus zwei Elementen konfiguriert. Andererseits kann der vorstehende Abschnitt, der von dem zylindrischen Hauptkörperabschnitt 131 getrennt ist, aus einem Element gebildet sein. In dem in 7 veranschaulichten Beispiel ist der innere vorstehende Abschnitt 133 auf der Seite gegenüber dem Düsenloch des äußeren vorstehenden Abschnitts 134 angeordnet, aber der innere vorstehende Abschnitt 133 kann auf der Seite der Düsenöffnung des äußeren vorstehenden Abschnitts 134 durch Umkehren dieser Anordnung angeordnet werden.
Der Harzformströmungskanal 134h kann an einem Abschnitt ausgebildet sein, an dem der innere vorstehende Abschnitt 133 und der äußere vorstehende Abschnitt 134 in engem Kontakt miteinander stehen. Insbesondere kann eine Kerbe in einer von der unteren Fläche 133b des inneren vorstehenden Abschnitts 133 und der oberen Fläche 134b des äußeren vorstehenden Abschnitts 134 ausgebildet sein, und ein Harzformströmungskanal kann durch die Kerbe ausgebildet sein. Alternativ kann zusätzlich dazu, dass der Harzformströmungskanal 134h an der äußeren Umfangsfläche 134a des äußeren vorstehenden Abschnitts 134 gebildet wird, ein Harzformströmungskanal an einem Abschnitt gebildet werden, an dem der innere vorstehende Abschnitt 133 und der äußere vorstehende Abschnitt 134 in engem Kontakt miteinander stehen. Auch in diesem Fall ist es wünschenswert, den Spitzenbereich größer als den Zwischenbereich einzustellen.
In der ersten Ausführungsform ist die Querschnittsfläche des magnetischen Pfads an dem Kontaktabschnitt zwischen dem vorstehenden Abschnitt 132 und dem Joch 15 größer als die Querschnittsfläche des magnetischen Pfads in der dem Kern zugewandten Fläche 131a, aber die Größenbeziehung kann umgekehrt sein.
In dem in 5 veranschaulichten Beispiel sind die Harzformströmungskanäle 132h in gleichen Intervallen in der Umfangsrichtung angeordnet, können jedoch in ungleichen Intervallen angeordnet sein. Die Anzahl der Harzformströmungskanäle 132h ist nicht auf mehrere beschränkt und kann eins sein.
In der ersten Ausführungsform ist der bewegliche Abschnitt M in der radialen Richtung an zwei Positionen des Abschnitts (Nadelspitzenabschnitt) der Nadel 20, der der Innenwandoberfläche 11c des Düsenlochkörpers 11 zugewandt ist, und der äußeren peripheren Oberfläche 51d des Bechers 50 gelagert. Andererseits kann der bewegliche Abschnitt M auch in der radialen Richtung an zwei Positionen der äußeren peripheren Oberfläche des beweglichen Kerns 30 und des Nadelspitzenabschnitts gelagert sein.
In der ersten Ausführungsform ist der innere Kern 32 aus dem nicht-magnetischen Material ausgebildet, kann aber auch aus dem magnetischen Material ausgebildet sein. In einem Fall, bei dem der innere Kern 32 aus dem magnetischen Material gebildet ist, kann der innere Kern 32 aus einem schwach magnetischen Material gebildet sein, das schwächer magnetisch ist als das des äußeren Kerns 31. Auf ähnliche Weise können die Nadel 20 und das Führungselement 60 aus einem schwachen magnetischen Material gebildet sein, das einen schwächeren Magnetismus aufweist als das des äußeren Kerns 31.
In der ersten Ausführungsform wird der Becher 50 zwischen dem ersten Federelement SP1 und dem beweglichen Kern 30 eingeschoben, um die Kern-Verstärkungs-Struktur zu verwirklichen, bei welcher der bewegliche Kern 30 an der Nadel 20 anliegt, um den Ventilöffnungsbetrieb bzw. -vorgang zu initiieren, wenn der bewegliche Kern 30 um einen vorgegebenen Betrag bewegt wird. Andererseits kann der Becher 50 eliminiert werden, es kann ein drittes Federelement vorgesehen sein, das sich von dem ersten Federelement SP1 unterscheidet, und es kann eine Kern-Verstärkungs-Struktur eingesetzt werden, bei welcher der bewegliche Kern 30 durch das dritte Federelement zu der Seite des Düsenlochs gedrängt wird.
Bei jeder der vorstehenden Ausführungsformen ist die Nadel 20 dazu konfiguriert, bezüglich des beweglichen Kerns 30 beweglich zu sein, aber der bewegliche Kern 30 und die Nadel 20 können integral konfiguriert sein, um nicht bezüglich einander beweglich zu sein. Wenn die zweite und nachfolgende Einspritzungen der unterteilten Einspritzung durchgeführt werden, ist es notwendig, dass der bewegliche Kern 30 auf die Ausgangsposition zurückkehrt. Allerdings wird die Nadel 20 in einem Fall, bei welchem der bewegliche Kern 30 und die Nadel 20 integral ausgebildet sind, wie vorstehend beschrieben wird, schwer und der Ventilschließabprall wird einfach. Daher wird der Effekt, dass das Abprallen eingeschränkt wird, indem der Aufsitzwinkel 0 auf 90 Grad oder weniger eingestellt wird, in dem Fall der vorstehend dargelegten integrierten Struktur geeignet vorgewiesen.
In der ersten Ausführungsform ist das Kraftstoffeinspritzventil 1 ein Mittelpositionstyp, der an einem Abschnitt des Zylinderkopfs angebracht ist, der sich in der Mitte der Brennkammer 2 befindet, um den Kraftstoff von oberhalb der Brennkammer 2 in der Mittellinienrichtung des Kolbens einzuspritzen. Andererseits kann das Kraftstoffeinspritzventil ein Kraftstoffeinspritzventil vom Typ mit Seitenanordnung sein, welches an einem Abschnitt des Zylinderblocks angebracht ist, der sich auf der Seite der Brennkammer 2 befindet, um den Kraftstoff von der Seite der Brennkammer 2 einzuspritzen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2019006270 [0001]
JP 2017067055 A [0005]

Claims

Kraftstoffeinspritzventil, aufweisend: einen festen Kern (13), welcher dazu konfiguriert ist, einen Teil eines magnetischen Kreises zu bilden, welcher bewirken soll, dass ein magnetischer Fluss durch ihn fließt, einen beweglichen Kern (30), der dazu konfiguriert ist, einen Teil des magnetischen Kreises zu bilden, und der dazu konfiguriert ist, durch eine magnetische Anziehungskraft angetrieben zu werden, die in einem Spalt zwischen dem beweglichen Kern und dem festen Kern erzeugt wird; einen Ventilkörper (20), der dazu konfiguriert ist, einen Ventilöffnungsvorgang auszuführen, der durch Antreiben des beweglichen Kerns zum Öffnen eines Düsenlochs (11a) zum Einspritzen von Kraftstoff verursacht wird; ein Joch (15), das dazu konfiguriert ist, einen Teil des Magnetkreises zu bilden und den festen Kern aufzunehmen; eine Spule (17), die in einer Spulenkammer (R) zwischen dem festen Kern und dem Joch angeordnet und die dazu konfiguriert ist, bei Erregung den magnetischen Fluss zu erzeugen; und ein Füllharzelement (23), mit dem die Spulenkammer gefüllt ist und das eine elektrische Isoliereigenschaft aufweist, wobei der feste Kern das Folgende umfasst: einen zylindrischen Hauptkörperabschnitt (131), der eine dem beweglichen Kern zugewandte Oberfläche (131a) aufweist; und einen vorstehenden Abschnitt (132, 133, 134), der von einer äußeren peripheren Oberfläche des zylindrischen Hauptkörperabschnitts radial nach außen vorsteht und in Kontakt mit dem Joch steht, um zu bewirken, dass der magnetische Fluss durch ihn hindurchgeht, wobei der vorstehende Abschnitt einen Harzformströmungskanal (132h, 134h) definiert, um zu bewirken, dass geschmolzenes Harz, das als das Füllharzelement dient, in die Spulenkammer strömt, und wobei eine Länge des vorstehenden Abschnitts in einer Richtung einer Zylindermittellinie des festen Kerns so eingestellt ist, dass sie in Richtung einer radial äußeren Seite des festen Kerns kürzer ist.
Kraftstoffeinspritzventil gemäß Anspruch 1, wobei der vorstehende Abschnitt in einer Richtung des Antriebs mit dem Joch verpresst ist.
Kraftstoffeinspritzventil gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Länge des vorstehenden Abschnitts in der Richtung der Zylindermittellinie allmählich von einer radial inneren Seite zu der radial äußeren Seite des festen Kerns abnimmt.
Kraftstoffeinspritzventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Harzformströmungskanal zwischen einem Kerbenabschnitt (132d, 134d), der sich in einer vorstehenden Endoberfläche (132a, 134a) des vorstehenden Abschnitts befindet, und dem Joch ausgebildet ist.
Kraftstoffeinspritzventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Magnetpfadquerschnittsfläche des Magnetkreises an einem Kontaktabschnitt zwischen dem vorstehenden Abschnitt und dem Joch größer ist als eine Magnetpfadquerschnittsfläche des Magnetkreises in der dem Kern zugewandten Fläche.
Kraftstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Harzformströmungskanal eine Mehrzahl der Harzformströmungskanäle beinhaltet, die in gleichen Intervallen um die Zylindermittellinie des zylindrischen Hauptkörperabschnitts platziert sind.