燃料喷射阀的制作方法_3

文档序号:9672333阅读:来源:国知局
调零弹簧112后受到的反弹力也小,因此由于衔铁102自身的跳回现象,柱塞杆114A再度向开阀方向移动的现象不容易发生。于是乎,柱塞杆114A的跳回被抑制于最低限度,在停止对电磁线圈(104、105)通电后阀门打开,燃料不作为地喷射的所谓二次喷射现象得到抑制。
[0049]以下对本实施例的特征进行说明。在图2a的局部放大图中,柱塞杆114A的头部114C的下端面与衔铁102的上端面之间保持间隙G1。在压入到固定芯107内径部的行程挡板153的下端面与第二阀芯152的上端面确保间隙G2。固定芯107的下端面与衔铁102的上端面确保间隙G3。在阀芯114B闭阀时使可动元件114确保这样的部件构成和间隙,从而能够实现本实施例的燃流喷射阀的特征性动作。以下对动作的详细情况和效果进行说明。
[0050]图3是在燃料喷射阀的阀芯从开阀到闭阀的动作过程中以时间为横轴示意地示出对电磁线圈105施加的电流、作用于阀芯114B的力、动作的图。为了驱动燃料喷射阀,对燃料喷射阀的电磁线圈105施加图3a所示的电流。如图3b的F1所示,向固定芯方向吸引的力(磁吸引力)作用于衔铁102。另一方面,对于衔铁102,弹簧110的作用力F2通过第二阀芯152作用于将衔铁102从固定芯拉开的方向上。从而,为了使衔铁102向固定芯方向开始移动,以由电磁线圈产生的吸引力F1超过弹簧110的作用力F2作为其条件。
[0051 ]在图3C所示的时刻T1,磁吸引力F1超过弹簧作用力F2时,衔铁102就像图3c所示的线300那样开始向固定芯107移动。但是,衔铁102在与柱塞杆114A的头部114C之间形成的间隙G1变为0之前,不与柱塞杆114A—起运动。利用该磁吸引力F1只使衔铁102向固定芯方向移动的状态被称为预备行程。还有,在这里为了说明,将间隙G1、也就是预备行程的量假定为例如20um。
[0052]图2c表示在时刻T3,衔铁102移动20um,与柱塞杆114A的头部114C的下端面卡合的状态。衔铁102的上端面与柱塞杆114A的头部114C的下端面接触,从而衔铁102与柱塞杆114A—起移动,阀芯114B从孔杯116的阀座39离开,开始从喷射口 10向内燃机的燃烧室内喷射。将阀芯114B从阀座39尚开的状态设为主行程。
[0053]为了比较,图4表示现有的燃料喷射阀的阀芯114B处于闭阀状态时的燃料喷射阀的局部放大图。衔铁102的上端面与柱塞杆114A的头部114C的下端面卡合,没有形成间隙。
[0054]在阀芯114B闭阀时,利用孔杯116的阀座39将燃料密封。与燃料喷射阀内部的燃料压力、通往喷射孔10的外部的压力差和密封面积的乘积成正比的流体力(记为F3)作用于将阀芯114B向阀座39按压的方向(闭阀方向、图4的向下方向)。衔铁102的上端面与柱塞杆114A的头部114C的下端面卡合,没有形成间隙,因此也向衔铁102传递向下的流体力F3。因此,为了使衔铁102开始向固定芯方向移动,如图3b所示,条件是由电磁线圈产生的吸引力F1超过弹簧的作用力F2与流体力F3之和。从而,在以往的燃料喷射阀中,如图3c所示,衔铁102开始移动的时刻为T2,比应用本实施例的结构的燃料喷射阀的时刻T1慢。
[0055]根据以上所述,关于本实施例的燃料喷射阀,预备行程开始时刻T1不取决于燃料喷射阀内部的燃料压力。而在衔铁102与柱塞杆114A共同开始主行程的图3c的时刻T3,对柱塞杆114A施加磁吸引力,预备行程中的衔铁的运动量作为冲击力施加于头部114C。从而,以往的燃料喷射阀在时刻T2由电磁线圈产生的吸引力F1超过弹簧的作用力F2与流体力F3之和,衔铁102和柱塞杆114A开始本主行程时的衔铁102、柱塞杆114A的初速更大。从而,本实施例的燃料喷射阀的主行程结束的时刻为图3c的时刻T4,比以往的燃料喷射阀的时刻T5快。
[0056]根据以上所述,本实施例的燃料喷射阀使燃料压力的变化造成的预备行程动作开始时刻的偏差减小,而且能够使基于主行程的阀芯114B的开阀动作快速进行。
[0057]下面说明在制造燃料喷射阀时形成图2a的局部放大图所示的各部件间的间隙G1、G2、G3的方法之一例。在柱塞杆114A的头部114C的下端面与衔铁102的上端面之间,间隙G1由第二阀芯152的凹部的深度与柱塞杆114A的头部114C的厚度来规定。还有,该间隙G1等于预备行程量。
[0058]在固定芯107的下端面与衔铁102的上端面之间,间隙G3由在将行程挡板153插入固定芯107之前将孔杯116压入喷嘴支架101的小直径筒状部22时的移动量来规定。详细地说,对电磁线圈105施加电流而使其产生磁吸引力,使固定芯107的下端面与衔铁102的上端面碰撞。由于第二阀芯152也与衔铁102协作,所以通过测定从固定芯贯通孔107D起的第二阀芯152的移动量,反馈到孔杯116的移动量,从而能够规定所希望的间隙G3。
[0059]被压入固定芯107内径部的行程挡板153的下端面与第二阀芯152的上端面的间隙G2在将行程挡板153插入固定芯107时,通过对电磁线圈105施加电流,产生磁吸引力,使行程挡板153的下端面与第二阀芯152的上端面碰撞。测定从固定芯贯通孔107D起的第二阀芯152的移动量,反馈到行程挡板153的移动量,从而能够规定所希望的间隙G2。还有,该间隙G2与主行程量相等。
[0060]图5是以往的燃料喷射阀中的固定芯107与衔铁102的放大图。在本图中表示对电磁线圈105通电并且衔铁102的上端面与固定芯107的下端面相接的状态。在以往的燃料喷射阀中,在芯107的下端面、衔铁102的上端面形成镀层501,提高了碰撞部的耐用性。借助于此,在衔铁102、固定芯107采用比较软的软磁性不锈钢的情况下,也能够通过镀硬质铬等,确保固定芯107与衔铁102的碰撞部位的耐用可靠性。
[0061]但是,为了确保碰撞部位的耐用可靠性,有必要使固定芯107和衔铁102上附着的镀层501有某一恒定尺寸以上的厚度。由于镀层为非磁性材料,即使在固定芯107与衔铁102接触的情况下,两部件间的磁隙为流体间隙136加上镀层厚度而得到的502,作用于两部件间的磁吸引力比不附着镀层502的情况更低。
[0062]另一方面,针对燃料喷射阀,要求能够对所输入的开阀信号迅速作出响应而打开阀门。也就是说,缩短从开阀脉冲信号的上升到实际形成开阀状态的延迟时间(开阀延迟时间)、从开阀脉冲信号结束到实际形成闭阀状态的延迟时间(闭阀延迟时间),这一点从使最小的可控制喷射量(最小喷射量)更小的考虑出发是很重要的。特别是知道了闭阀延迟时间的缩短对最小喷射量的降低是有效的。缩短闭阀延迟时间的方法之一是增大将使阀芯114B从开状态转移到闭状态的力赋予到可动元件114的弹簧110的设定负荷,但是一旦将该力加大,在开阀时需要大的磁吸引力F1,出现电磁线圈大型化的相反问题。因此设计上受到限制,只用这个方法不能够充分缩短开阀延迟时间。
[0063]以往对减小闭阀延迟的手段有各种考虑,作为有效的手段,有如下方法:在衔铁102上设置凸部503,即使在固定芯107与衔铁102接触的状态下也形成流体间隙136。已知有这样的手段,即闭阀时被固定芯107的电磁吸引力吸引了的衔铁102被弹簧110按下时,利用固定芯107的下端面与衔铁102的上端面之间的流体间隙136的负压状态,由于衔铁102移动而被推开的燃料从燃料通路118迅速流入流体间隙136、衔铁侧面的间隙(侧间隙)130,减小在固定芯107的下端面与衔铁102的上端面之间产生的挤压效应所引起的附着力(挤压力),以此缩短闭阀延迟。
[0064]图6示出本实施例的燃料喷射阀的开阀状态的放大示意图。第二阀芯152的上端面插入到固定芯107的内径部,与被固定
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