本發(fā)明涉及用于內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射閥，特別涉及通過使電流在線圈中流動(dòng)來在包括動(dòng)子與固定鐵芯的磁路中產(chǎn)生磁通，使將動(dòng)子吸引至固定鐵芯一側(cè)的磁吸引力發(fā)揮作用來進(jìn)行閥體的開閉的電磁式燃料噴射閥。

背景技術(shù)：

為了降低內(nèi)燃機(jī)的廢氣，要求正確測(cè)量給發(fā)動(dòng)機(jī)供給燃料的燃料噴射閥(噴射器)的噴射量并抑制不能控制的燃料噴射。因此，噴射器需要降低由于閉閥時(shí)的閥體與閥座的彈跳導(dǎo)致噴射的燃料的噴射量。

現(xiàn)有技術(shù)中，已知利用由線圈的通電產(chǎn)生的磁吸引力從噴孔噴射燃料的燃料噴射閥。這種燃料噴射閥中，對(duì)線圈通電時(shí)，固定鐵芯與可動(dòng)鐵芯之間產(chǎn)生磁吸引力。與可動(dòng)固定鐵芯構(gòu)成為一體的閥體由于在可動(dòng)鐵芯與固定鐵芯之間產(chǎn)生的磁吸引力，可動(dòng)鐵芯被吸引到固定鐵芯一側(cè)，向閥體傳遞力，使閥體在離開閥座的方向上運(yùn)動(dòng)。一體的可動(dòng)鐵芯和閥體通過與固定鐵芯碰撞，移動(dòng)被限制，停止位置被決定。此時(shí)，與閥體一體的可動(dòng)鐵芯與固定鐵芯碰撞，由碰撞的沖擊導(dǎo)致可動(dòng)鐵芯從固定鐵芯回跳。中止對(duì)線圈的通電時(shí)，可動(dòng)鐵芯和固定鐵芯之間作用的磁吸引力消失，減小為小于對(duì)閥體施力的彈性部件的彈性力時(shí)，閥體開始向閥座一側(cè)即閉閥方向運(yùn)動(dòng)。閥體和可動(dòng)鐵芯通過閥體與閥座碰撞，移動(dòng)被限制，靜止位置被決定。此時(shí)，閥體與閥座碰撞，因此碰撞的沖擊導(dǎo)致閥體在離開閥座的方向上運(yùn)動(dòng)，閥體與閥座之間產(chǎn)生間隙時(shí)，不能控制的燃料，從噴射孔向外部噴射。

為了抑制這樣的不能控制的燃料噴射，如專利文獻(xiàn)1所公開的那樣，提出了將可動(dòng)鐵芯與閥體分開單獨(dú)設(shè)置的結(jié)構(gòu)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2010-14214號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的技術(shù)問題

然而，燃料噴射閥在閥體與閥座碰撞后，由于閉閥的過程中蓄積的動(dòng)能的影響，閥體伸縮，發(fā)生彈性變形。然后，碰撞過程中蓄積的彈性能轉(zhuǎn)換為開閥方向的動(dòng)能，在閥體與閥座離開的方向上起作用，導(dǎo)致彈跳。在分割了可動(dòng)鐵芯與閥部件的結(jié)構(gòu)中，雖然能夠減小閥體的初始能量，但還不能抑制由于閥體的伸縮而發(fā)生的彈跳現(xiàn)象，需要降低閥體的伸縮所致的閥體的彈跳(回跳)。

因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種降低閥體與閥座碰撞時(shí)發(fā)生的閥體的伸縮導(dǎo)致的彈跳的燃料噴射閥。

解決技術(shù)問題的技術(shù)方案

為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的燃料噴射閥，包括：與閥座接觸和分離開閉噴射孔的閥體；向上述閥座的方向?qū)λ鲩y體施力的彈性部件；與上述閥體接觸和分離的可動(dòng)鐵芯；與上述可動(dòng)鐵芯相對(duì)的固定鐵芯；和為了移動(dòng)上述可動(dòng)鐵芯產(chǎn)生電磁力的線圈，所述燃料噴射閥的特征在于，在向所述閥體傳遞彈性部件的施力的施力傳遞面和所述閥座與所述閥體接觸和分離的座部之間至少具有一個(gè)軸向上的每單位長(zhǎng)度的剛性小的低剛性部，在比所述閥體的軸向的中心點(diǎn)靠上游側(cè)的軸向上的剛性值與比所述中心點(diǎn)靠下游側(cè)的剛性值中，所述閥體的重心所在的一側(cè)的剛性值較小。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，能夠降低閥體與閥座碰撞時(shí)發(fā)生的閥體的伸縮導(dǎo)致的彈跳。

附圖說明

圖1是表示本發(fā)明第一實(shí)施例的燃料噴射閥的實(shí)施方式的截面圖。

圖2是表示本發(fā)明第一實(shí)施例的燃料噴射閥的閥體彈跳時(shí)的行為的圖。

圖3是表示本發(fā)明第一實(shí)施例的燃料噴射閥的閥體彈跳時(shí)的運(yùn)動(dòng)的圖。

圖4是表示本發(fā)明第一實(shí)施例的燃料噴射閥的的實(shí)施方式的閥體的截面圖。

圖5是表示本發(fā)明第一實(shí)施例的燃料噴射閥的閥體彈跳時(shí)的行為的圖。

圖6是表示本發(fā)明第一實(shí)施例的燃料噴射閥的閥體彈跳時(shí)的運(yùn)動(dòng)的圖。

圖7是表示本發(fā)明第二實(shí)施例的燃料噴射閥的實(shí)施方式的閥體的截面圖。

圖8是表示本發(fā)明第三實(shí)施例的燃料噴射閥的實(shí)施方式的閥體的截面圖。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

本發(fā)明構(gòu)成為，具有通過在閥體的一部分設(shè)置軸向上的每單位長(zhǎng)度的剛性比其他部位低的低剛性部而形成的振動(dòng)吸收部，在閥體的軸向上容易吸收振動(dòng)。

由此，在振動(dòng)吸收部中發(fā)生位移和力因?yàn)榕c閥體的座部以相同相位振動(dòng)，所以產(chǎn)生閥體的振動(dòng)所致的慣性所產(chǎn)生的力和反相的力。因此，能夠降低閥體的座部的位移，結(jié)果能夠降低彈跳。

進(jìn)而，通過構(gòu)成為在比所述閥體的軸向上的中心位置靠上游側(cè)的剛性值和比軸向上的中心位置靠下游側(cè)的剛性值中，重心所在的一側(cè)的剛性值較小，能夠從閥體的重心減小上游側(cè)的剛性與下游側(cè)的剛性值的差，由此閥體的軸向的一次固有振動(dòng)模式下的閥體的上游側(cè)和下游側(cè)的端點(diǎn)的固有向量成為相同程度的值。閥體的軸向的一次固有振動(dòng)模式為在上游側(cè)和下游側(cè)的端點(diǎn)反相的振動(dòng)，所以是在抑制彈跳的方向上振動(dòng)的振動(dòng)模式。因此，在閥體的閥座的接觸狀態(tài)下的振動(dòng)模式中，容易激發(fā)反相地振動(dòng)的振動(dòng)模式，能夠有效降低閥體的彈跳。由此能夠提供可精密地控制噴射量的燃料噴射閥。

另外，在上述說明中，以電磁式燃料噴射閥為例進(jìn)行了說明，但不限于電磁式，在利用壓電元件或超磁變形元件驅(qū)動(dòng)閥時(shí)也具有同樣的效果。

以下，參照附圖說明本實(shí)施方式。

實(shí)施例1

(燃料噴射閥的基本結(jié)構(gòu))

圖1是作為本發(fā)明的燃料噴射閥的例子示出電磁式燃料噴射閥的截面圖。圖1所示的電磁式燃料噴射閥為缸內(nèi)直噴式的面向汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的電磁式燃料噴射閥的例子，但對(duì)端口噴射式的面向汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的電磁式燃料噴射閥和利用壓電元件和磁變形元件驅(qū)動(dòng)的燃料噴射閥也有效。

(燃料噴射閥的基本動(dòng)作)

圖1中，燃料從燃料供給口112供給，并供給至燃料噴射閥的內(nèi)部。電磁式燃料噴射閥100在內(nèi)部具有閥體101，閥體101所相對(duì)的位置設(shè)有閥座102。閥座102上具有未圖示的燃料噴射孔。而且，閥體101在上游側(cè)具有凸緣部113，并且以與凸緣部113接觸的方式設(shè)有彈簧110。閥體101經(jīng)由設(shè)置在凸緣部113上的施力的傳遞面114在閉閥方向上施力。進(jìn)而，閥體101具有與閥座102接觸面形成密封座的座部115，采用在沒有給線圈108通電時(shí)，閥體101被彈簧110按壓在閥座102上來密封燃料的結(jié)構(gòu)。

其中，相對(duì)于燃料噴射閥100的軸向，將燃料噴射孔側(cè)作為上游側(cè)，閥座側(cè)作為下游側(cè)進(jìn)行說明。

通電至圖1所示的線圈108時(shí)，構(gòu)成電磁閥的磁路的固定鐵芯107、磁軛109、可動(dòng)鐵芯106中產(chǎn)生磁通，在具有空隙的固定鐵芯107與可動(dòng)鐵芯106之間產(chǎn)生磁吸引力。磁吸引力大于彈簧110的施力和燃料壓力所致的力時(shí)，閥體101由可動(dòng)鐵芯106吸引到固定鐵芯107側(cè)，成為開閥狀態(tài)。

另一方面，當(dāng)中止對(duì)線圈108的通電時(shí)，固定鐵芯107內(nèi)產(chǎn)生的磁通消失，本來作用于可動(dòng)鐵芯106的磁吸引力也減少，最終消失。結(jié)果是，作用于閥體101的施力彈簧110的力大于作用于可動(dòng)鐵芯106的磁吸引力時(shí)，閥體101移位至下游側(cè)，閥體101與座部件102接觸，成為閉閥狀態(tài)。

以上，對(duì)電磁式燃料噴射閥的基本動(dòng)作進(jìn)行了說明。燃料噴射閥控制對(duì)線圈108的通電時(shí)間，由此，控制閥體101處于開狀態(tài)的時(shí)間，進(jìn)行燃料噴射量的控制。

(技術(shù)問題和彈跳現(xiàn)象的說明)

但是，在像這樣切換線圈108的通電和斷電來開閉閥體101的燃料噴射閥中，閉閥時(shí)，閥體101與閥座102的碰撞所致的彈性變形，有時(shí)導(dǎo)致閥體101彈跳。利用圖2和圖3，對(duì)不利用本發(fā)明時(shí)的一般的燃料噴射閥的閥體的發(fā)生彈跳的現(xiàn)象進(jìn)行說明。圖2中的d1示出閥體101的凸緣部113的位移，d2示出閥體的座部115的位移。

如圖2和圖3所示，時(shí)刻t1處，與閥座102碰撞了的閥體的凸緣部113和座部115均向閥座102方向運(yùn)動(dòng)。然后，在時(shí)刻t2，閥體的凸緣部113的位移達(dá)到最小，到碰撞之前為止蓄積的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為閥體101的彈性能。

閥體101的凸緣113的位移達(dá)到最小后，凸緣113開始向從閥座102離開的方向即開閥方向運(yùn)動(dòng)。凸緣部113在彈簧110的施力和作用于座部115附近的燃料壓力的平衡的位置，在時(shí)刻t3達(dá)到最大速度，并通過閥體101的伸縮所致的復(fù)原力和座部115處的慣性所致的力，座部115離開閥座102，在時(shí)刻t4發(fā)生彈跳。彈跳量是座部115和閥座102的軸向的距離g1。通過分割可動(dòng)鐵芯113，雖然能夠降低閥體101的初始能量，但無法抑制閥體101的伸縮引起的彈跳現(xiàn)象的抑制，需要減少閥體101的伸縮所致的彈跳。

由此可見，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，降低閥體101和閥座102碰撞時(shí)的彈性變形所引起的彈跳。為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的能夠降低彈跳的閥體200具有通過在閥體200的一部分設(shè)置柔軟的低剛性部206而形成的振動(dòng)吸收部208。由此，采用振動(dòng)吸收部208在閥體101的軸向即開閉閥方向上容易振動(dòng)的結(jié)構(gòu)。

(本發(fā)明的結(jié)構(gòu))

本發(fā)明中，為了降低閥體200的彈跳，閥體200的形狀采用圖4所示的形狀。能夠降低閥體200的彈跳的結(jié)構(gòu)是在將對(duì)閥體200施力的彈力傳遞到閥體的施力的傳遞面202和閥體200與閥座102接觸而密封燃料的座部205之間，具有軸向的每單位長(zhǎng)度的軸向的剛性比座部低的低剛性部206的結(jié)構(gòu)。而且，當(dāng)以閥體200的中心點(diǎn)210為基準(zhǔn)分成上游側(cè)和下游側(cè)時(shí)，閥體200的具有重心點(diǎn)201的一側(cè)的剛性值k1小于另一側(cè)的剛性值k2。通過這樣構(gòu)成，能夠減小相對(duì)于具有低剛性部206的閥體200的重心201靠上游側(cè)的剛性值k3與重心至座部的剛性值k4的差。而且，優(yōu)選例如通過設(shè)定低剛性部的長(zhǎng)度和寬度來使k3和k4成為同程度的剛性值。而且，閥體200的質(zhì)量的關(guān)系是，比低剛性部206靠上游側(cè)的振動(dòng)吸收部208的質(zhì)量m1優(yōu)選小于包括上述低剛性部206的下游側(cè)的質(zhì)量m2。

作為簡(jiǎn)單形成的如上所述的剛性較低的低剛性部的結(jié)構(gòu)，采用直徑小于在座部205的上游側(cè)出現(xiàn)的最初的極大值的極大點(diǎn)209的低剛性部206，具有連接上游側(cè)和下游側(cè)的連結(jié)部207a、207b，形成在具有至少一個(gè)拐點(diǎn)的曲面，將它們平滑連接。

(作用、效果)

如上所述，在施力的傳遞面202與座部205之間設(shè)置通過減少外徑來實(shí)現(xiàn)的低剛性部206，由此當(dāng)閥體200與閥座102碰撞時(shí)，能夠增大振動(dòng)吸收部208的變形量。振動(dòng)吸收部208的變形量增大時(shí)，在閉閥的過程中蓄積在閥體中的動(dòng)能容易轉(zhuǎn)換為振動(dòng)吸收部208的變形量，所以能夠減小座部205與閥座部102的碰撞位置處的變形量。減小該變形時(shí)，閥體200在要離開閥座102的方向上產(chǎn)生的座部205處的慣性所致的力變小，能夠抑制閥體的彈跳。進(jìn)而，將低剛性部206的長(zhǎng)度和寬度設(shè)定為使得閥體200的重心201至施力的傳遞面202的剛性值k3與重心201至座部205的剛性值k4成為相同程度的剛性值，即剛性值的差異為20％以內(nèi)時(shí)，改變碰撞時(shí)激發(fā)的固有振動(dòng)模式的貢獻(xiàn)率，能夠容易激發(fā)抑制彈跳的振動(dòng)模式。

在一般的燃料噴射閥的情況下，對(duì)閥體的彈跳貢獻(xiàn)率最高的振動(dòng)模式為施力的傳遞面114與閥體的座部115以同相位振動(dòng)的振動(dòng)模式。然而，閥體設(shè)有上述的低剛性部206，將長(zhǎng)度和寬度確定為使得閥體的重心201至施力的傳遞面202的剛性值k3和重心至座部的剛性值k4達(dá)到相同程度的剛性值時(shí)，成為閥體單體的軸向的一次固有振動(dòng)模式的固有向量的絕對(duì)值為相同程度的值且正負(fù)反轉(zhuǎn)的反相的振動(dòng)模式。

利用圖6和圖7對(duì)閥體200的反相的振動(dòng)模式降低彈跳的機(jī)制進(jìn)行說明。圖6示出碰撞時(shí)的閥體200的振動(dòng)吸收部208和座部205的位移d1、d2。而圖7示出碰撞中的某時(shí)刻的燃料噴射閥的可動(dòng)部的運(yùn)動(dòng)，箭頭表示運(yùn)動(dòng)方向。在時(shí)刻t1’，與閥座碰撞的閥體的振動(dòng)吸收部208和座部205的運(yùn)動(dòng)方向均為閥座102的方向。然后，在時(shí)刻t2’，閥體的振動(dòng)吸收部208的位移達(dá)到最小，到碰撞之前為止蓄積的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為閥體200的彈性能。閥體的振動(dòng)吸收部208的位移達(dá)到最小后，閥體的振動(dòng)吸收部208開始在離開閥座102的方向、即開閥方向上運(yùn)動(dòng)。在時(shí)刻t3’，振動(dòng)吸收部208在施力的彈性力和燃料壓力所致的平衡的位置達(dá)到最大速度。在時(shí)刻t3’，由于包括低剛性部206的下游側(cè)的質(zhì)量m2大于低剛性部206上游側(cè)的質(zhì)量m1，所以由于振動(dòng)吸收部208的振動(dòng)能，閥體200伸縮，能夠抑制座部205和閥座102分離。而且，閥體單體的軸向的一次固有振動(dòng)模式的振動(dòng)吸收部208和座部205的固有向量的絕對(duì)值為相同程度的值且反向，所以振動(dòng)吸收部208在達(dá)到最大速度的時(shí)刻t3’，閥體的座部205的運(yùn)動(dòng)方向與振動(dòng)吸收部208的相反方向的閉閥方向上運(yùn)動(dòng)。結(jié)果是，在時(shí)刻t4’，能夠抑制閥體200的彈跳。此時(shí)，座部205的慣性力和閥體200的復(fù)原力小于燃料壓力所致的力，則能夠完全抑制閥體的彈跳。另外，即使慣性力和閥體200的復(fù)原力大于燃料壓力所致的力，也由于座部205在抑制閥體200的彈跳的方向上運(yùn)動(dòng)，所以能夠降低閥體200的彈跳。

如上所述，具有低剛性部206的閥體200與閥座102碰撞時(shí)，容易激發(fā)反相的振動(dòng)模式。該反相的振動(dòng)模式在閥體200的上部即振動(dòng)吸收部208要在開閥方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，在座部115處，在促進(jìn)與開閥方向相反的閉閥方向上的運(yùn)動(dòng)的方向上起作用。結(jié)果是，在抑制閥體200的彈跳的方向上起作用，在低燃?jí)簵l件下也能夠降低彈跳。另外，連結(jié)低剛性部206的上游側(cè)和下游側(cè)的連結(jié)部207a、207b平滑地連接，所以能夠抑制由碰撞產(chǎn)生的應(yīng)力集中。

通過如上所述的結(jié)構(gòu)，抑制了彈跳，能夠抑制不能控制的燃料噴射。而且，由于能夠抑制彈跳，例如閥體200上施力的彈簧110的力增大，閥體200和閥座102的要碰撞前的速度即使提高，也能夠抑制彈跳，能夠提高響應(yīng)性，而且還通過提高施力所致的閉閥時(shí)的速度，閥體200的升程量小，壓力損失增大，能夠減少在燃料流速下降的區(qū)域發(fā)生的粗大顆粒。

結(jié)果是，能夠提供一種能夠降低從汽車排出的有害氣體的燃料噴射閥。另外，根據(jù)本結(jié)構(gòu)，振動(dòng)吸收部208吸收振動(dòng)，所以閥體200傳遞到閥座102的負(fù)荷得以減小。結(jié)果是，不僅能夠抑制閥體200與閥座108的碰撞所引起的磨損，還能夠提供降低燃料噴射閥所引起的噪聲的發(fā)動(dòng)機(jī)。

另外，在本實(shí)施方式中，利用具有一個(gè)圖4所示的剛性低的部位的情況進(jìn)行了說明，但在多個(gè)部位剛性降低的情況也能夠獲得相同的效果。

實(shí)施例2

圖7是示出本發(fā)明的第二實(shí)施方式的閥體300的截面圖。其中，閥體的形狀與第一實(shí)施例不同。圖中，與第一實(shí)施例相同附圖標(biāo)記的部件省略說明。

第二實(shí)施例中，能夠降低閥體300的彈跳的結(jié)構(gòu)如下，在傳遞對(duì)閥體300施加的彈簧110的力的施力的傳遞面302和通過閥體300與閥座102接觸而密封燃料的座部205之間，在軸向的每單位長(zhǎng)度的軸向的剛性比座部小的閥體300處設(shè)置缺壁部306。另外，當(dāng)以閥體300的中心點(diǎn)310為基準(zhǔn)分為上游側(cè)和下游側(cè)時(shí)，閥體300的重心點(diǎn)301所在的一側(cè)的剛性值k1’小于另一側(cè)的剛性值k2’。通過這樣構(gòu)成，能夠減小相對(duì)于具有缺壁部306的閥體300的重心301靠上游側(cè)的剛性值k3’與重心至座部的剛性值k4’的差。而且優(yōu)選，通過設(shè)定低剛性部的例如長(zhǎng)度和寬度來使k3’和k4’成為同程度的剛性值，但不限于此。而且，閥體300的質(zhì)量的關(guān)系是，優(yōu)選質(zhì)量m2大于比缺壁部306靠上游側(cè)的振動(dòng)吸收部308的質(zhì)量m1。結(jié)果是，振動(dòng)吸收部308吸收碰撞時(shí)的能量，能夠抑制閥體300的彈跳。

實(shí)施例3

圖8是示出本發(fā)明的第三實(shí)施方式的閥體400的截面圖。其中，閥體的形狀與第一實(shí)施例和第二實(shí)施例不同。圖中，與第一實(shí)施例相同附圖標(biāo)記的部件省略說明。

第三實(shí)施例中，能夠降低閥體400的彈跳的結(jié)構(gòu)如下，在傳遞對(duì)閥體400施加的力傳遞到閥體的施力的傳遞面402和通過閥體400與閥座102接觸而密封燃料的座部405之間，設(shè)有彈性部件406。另外，當(dāng)以閥體400的中心點(diǎn)310為基準(zhǔn)分為上游側(cè)和下游側(cè)時(shí)，閥體400的具有重心點(diǎn)401的一側(cè)的剛性值k1”小于另一側(cè)的剛性值k2”。通過這樣構(gòu)成，能夠減小相對(duì)于具有彈性部件406的閥體400的重心401靠上游側(cè)的剛性值k3”與重心至座部的剛性值k4”的差。而且優(yōu)選，例如通過設(shè)定彈性部件406的剛性來使k3”和k4”成為同程度的剛性值，但不限于此。而且，閥體400的質(zhì)量的關(guān)系是，優(yōu)選質(zhì)量m2大于比彈性部件406靠上游側(cè)的振動(dòng)吸收部408的質(zhì)量m1。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，振動(dòng)吸收部408吸收碰撞時(shí)的能量，能夠抑制閥體400的彈跳。

附圖標(biāo)記說明

閥體…101、200、300、400

閥座…102

可動(dòng)鐵芯…106

固定鐵芯…107

線圈…108

磁軛…109

彈簧…110

燃料供給口…112

凸緣部…113

施力的傳遞面…114、202、302、402

座部…115、205、305、405

重心點(diǎn)…201、301、401

低剛性部…206、207a

連結(jié)部…207a、207b

振動(dòng)吸收部…208、308、408

中心點(diǎn)…210、310、410。