专利名称：电磁式燃料喷射阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于内燃机的燃料喷射阀，其通过使电流在线圈中流动从而在包含可动元件和铁芯的磁回路中产生磁通，作用把可动元件朝铁芯侧吸引的磁吸引力，从而进行阀体的开闭。
背景技术：
在专利文献I中公开了一种燃料喷射阀，该燃料喷射阀由阀体把可动元件保持在能朝阀体的驱动方向相对位移的状态，具备第I加载机构、第2加载机构、限制机构，该第I加载机构把阀体朝与驱动力的朝向相反的方向加载，该第2加载机构以小于该加载机构的加载力把可动元件朝驱动力的朝向加载，该限制机构对可动元件相对于阀体在驱动力的朝向的相对位移进行限制。在该燃料喷射阀中，在开阀时能够提高阀体的响应性，在闭阀时能 够对阀体的回跳造成燃料喷射而形成的二次喷射进行抑制。而且，公开了由于可动元件与阀体分离所以能够抑制开阀时的可动元件的不稳定的回跳，容易进行微小的燃料喷射量的控制的燃料喷射阀。而且，专利文献2中公开了一种内燃机的燃料喷射装置，其在压缩空气通路的一端形成喷嘴口并在压缩空气通路的中途形成燃料供给口，阀体的前端部起到对喷嘴口进行开闭的作用，把阀体的后端与可动元件的一端卡合，通过朝与驱动力的朝向相反的方向加载的加载机构(第I加载机构)把阀体朝可动元件加载而对喷嘴口进行闭阀，而且，通过朝驱动力的朝向加载的加载机构(第2加载机构)把可动元件向阀体加载，使可动元件通过电磁驱动而抵抗把阀体朝与驱动力的朝向相反的方向加载的加载机构的加载力进行位移从而将喷嘴口闭阀，把从燃料供给口供给到压缩空气通路内的燃料通过压缩空气从喷嘴口喷出，其中，当阀体的质量为M1、可动元件的质量为M2、在喷嘴口闭阀状态下朝与驱动力的朝向相反的方向加载的加载机构(第I加载机构)的加载力为F1、以及在喷嘴口闭阀状态下朝驱动力的朝向加载的加载机构(第2加载机构)的加载力为F2时，通过(F1ZiF2-I) XM2AM1 +M2)计算出的值为O. 3以下。在该燃料喷射阀中，上述计算出的值为O. 3以下，由此，通过降低对可动元件施加的运动能，一旦将喷嘴口闭阀之后，可以减小因可动元件过度动作后与阀体的再次碰撞而产生的阀体的位移量。现有技术为文献专利文献专利文献I :日本特开2007-218204号公报专利文献2 日本特开平3-074568号公报
发明内容
发明要解决的课题在专利文献I记载的燃料喷射阀中，可动元件与阀体分离，因此，当可动元件回跳时，成为在可动元件上仅仅作用作为驱动力的磁吸引力和朝驱动力的朝向加载的加载机构(第2加载机构)的加载力的状态，可动元件容易稳定地与铁芯紧贴，可以抑制开阀时的可动元件的不稳定的回跳。而且，在闭阀时可以抑制因阀体的回跳而造成的燃料喷射，即2次喷射。但是，并没有公开在开阀时抑制可动元件的回跳，进而在闭阀时尽快使可动元件过度动作后的可动元件的运动稳定，用来抑制再次与阀体碰撞所产生的2次喷射的、朝驱动力的朝向加载的加载机构(第2加载机构)的加载力的设定方法。而且，在专利文献2记载的燃料喷射阀中，通过把由阀体质量、可动元件质量、朝与驱动力的朝向相反的方向加载的加载力、以及朝驱动力的朝向加载的加载力计算出的值设定成上述数值范围，来抑制在闭阀时因与可动元件过度动作后的阀体的再次碰撞所产生的2次喷射。但是，在专利文献2记载的方法中，并没有把阀体的提升量作为参数包含在内。尤其是在近来的缸内喷射用的燃料喷射阀中，由于用高的燃料压力进行告诉喷射，所以必须 把提升量设定成比上述现有公知的燃料喷射阀的小。为此，必须加大提升量对喷射量的感度，对应于喷射量来改变提升量。上述2次喷射的产生条件，受到阀体的闭阀速度的影响，所以，即使在提升量小、数值改变的情况下，也必须导出防止2次喷射的条件。于是，并没有公开在小的行程中对行程改变的条件设定适当的加载力的方法。而且，从抑制内燃机的排放气体的观点出发，已知把喷射在一个行程中分割地进行是有效的。在如此地把喷射分割进行的情况下，必须在闭阀后的短时间内再次将其开阀，而在专利文献I及2中，并没有公开用来稳定而迅速地进行再次开阀的加载力的设定方法。本发明提供一种燃料喷射阀，其不仅能抑制开阀时的可动元件的不稳定的回跳，而且可以防止闭阀时的2次喷射的发生。本发明还提供一种燃料喷射阀，其能够通过使闭阀后的可动元件迅速稳定，而进行微小的燃料喷射量的控制，能进行短的喷射间隔的分割多段喷射。解决课题的技术手段根据本发明的第一方式，电磁式燃料喷射阀设有通过与阀座抵接而将燃料通路关闭、通过从阀座离开而将燃料通路打开的阀体；作为上述阀体的驱动部设置的具有线圈及磁铁芯的电磁铁；在能相对于上述阀体朝上述阀体的驱动力方向进行相对位移的状态下被上述阀体保持的可动元件；对上述阀体朝与上述驱动部产生的驱动力的朝向相反的方向加载的第一加载部；以小于上述第一加载部施加的加载力的加载力对上述可动元件朝上述驱动力的朝向加载的第二加载部；以及限制部，该限制部用来限制上述可动元件相对于上述阀体朝上述驱动力的朝向的相对位移。根据本发明的第二方式，优选为，在第一方式的电磁式燃料喷射阀中，上述第二加载部的加载力(N)被设定成，小于阀体的闭阀速度(m/s)与可动元件的质量(kg)之积乘以-7. 5X IO3所得到的值跟可动元件的质量与阀体的质量之和(kg)乘以2. 6X IO3所得到的值之和。根据本发明第三方式，在第二方式的电磁式燃料喷射阀中，第二加载部的加载力(N)被设定为，大于把阀体的闭阀速度(m/s)与可动元件的质量(kg)之积除以在进行2次以上的喷射时能分别独立地存在连续的喷雾的最小的喷射间隔(s)后的值，与2. O相乘所得到的值。发明效果根据本发明，不仅能抑制2次喷射，而且可以使闭阀后的可动元件迅速稳定化。由此，可以进行微小的燃料喷射量的控制，在进行2次以上的喷射时能分别独立地存在连续的喷雾的最小的喷射间隔以下能够进行分割多段喷射。
图I是表示本发明涉及的燃料喷射阀的实施方式的截面图。图2是本发明的第一实施例涉及的燃料喷射阀的可动元件及阀体的碰撞部近旁的放大截面图。图3是表示本发明的第一实施例涉及的燃料喷射阀的开阀时的可动元件及阀体 的运动的样子示意图。图4是表示本发明的第一实施例涉及的燃料喷射阀的闭阀时的可动元件及阀体的运动的样子的示意图。图5是表示本发明的第一实施例涉及的燃料喷射阀的零点位置弹簧产生的加载力与阀体闭阀速度的设定范围的图。图6是表示本发明的第一实施例涉及的燃料喷射阀的分割多段喷射间隔与透穿度(日文 才、卜>一'> 3 >)的关系的图。图7是表示本发明的第一实施例涉及的燃料喷射阀的开闭阀动作的图表。
具体实施例方式以下说明的燃料喷射阀，不仅能抑制开阀时的可动元件的不稳定的回跳，而且能够防止闭阀时的2次喷射的发生，再则，通过使闭阀后的可动元件迅速稳定，从而能够进行微小的燃料喷射量的控制，提供能以短的喷射间隔进行分割多段喷射的燃料喷射阀。以下，说明实施方式。图I是本发明涉及的燃料喷射阀100的截面图，图2是放大表示产生磁吸引力的磁铁芯101 (也称作固定铁芯，或简称为铁芯)与可动元件102 (也称作可动铁芯)的近旁放大图。图I及图2所示的燃料喷射阀是通常时关闭型的电磁阀(电磁式燃料喷射阀)，在未对线圈105通电的状态下，通过弹簧106使形成于阀体103的前端部的座部103a与形成于喷嘴111的阀座Illa紧贴，阀成为关闭的状态(闭阀状态)。在该闭阀状态下，可动元件102被零点位置弹簧108朝开阀方向加载，与阀体103的碰撞面201 (参照图2，也称作抵接面)接触，成为在可动元件102与磁铁芯101间具有间隙的状态。该间隙的大小与开阀时的阀体103的提升量一致，将其称作行程。对阀体103的座部103a与碰撞面201间的杆部103b进行引导的杆导向件104被固定在将阀体103内包的壳体110上，该杆导向件104构成零点位置弹簧108的弹簧座。另外，通过弹簧106施加的加载力，通过对被固定于磁铁芯101的内径(在轴线A方向贯通的通孔)IOla的弹簧紧固件107的紧固量在组装时进行调整来调整。线圈105和磁铁芯101构成作为阀体103的驱动部的电磁铁。成为第I加载部的弹簧106朝与驱动部产生的驱动力的朝向相反的方向对阀体103加载。而且作为第2加载部的零点位置弹簧108以小于加载弹簧106产生的加载力的加载力对可动元件102朝驱动力的朝向加载。当线圈105中流动电流时，在由磁铁芯101、可动元件102、轭铁109构成的磁回路中产生磁通，磁通在可动元件102与磁铁芯101间的间隙中也通过。其结果为，在可动元件102上作用磁吸引力，当所产生的磁吸引力与零点位置弹簧108产生的加载力之和超过燃料压力所产生的力与弹簧106所产生的加载力时，可动元件102朝铁芯101侧位移。当可动元件102位移时，力在可动元件102侧的碰撞面202 (参照图2，也称作抵接面)与阀体103侧的碰撞面201间传递，阀体103也同时进行位移，从而，阀体103成为开阀状态。当其成为开阀状态时，阀体103的座部103a从阀座Illa离开，燃料通过阀座Illa与座部103a的间隙被供给到燃料喷射孔111b，燃料从燃料喷射孔Illb喷射。当从开阀状态开始停止在线圈105中流动的电流时，在磁回路中流动的磁通减少，在可动元件102与铁芯101间作用的磁吸引力降低。于是，对阀体103作用的弹簧106所产生的加载力通过可动元件102侧的碰撞面201及阀体侧的碰撞面202传递到可动元件 102。为此，当磁吸引力与零点位置弹簧108所产生的加载力之和超过燃料压力产生的力与弹簧106所产生的加载力之和时，可动元件102及阀体103朝闭阀方向位移，阀成为闭阀状态。如图I及图2所示，阀体103被形成为带有台阶的杆状而形成阀体103侧的碰撞面201，而且，由于可动元件102侧在中心设有直径小于碰撞面201的外径的孔，从而形成可动元件102侧的碰撞面(也称作抵接面)202。其结果为，由于力在阀体103侧的碰撞面201与可动元件102侧的碰撞面202间进行传递，所以，即使在可动元件102与阀体103分离的单个部件的情况下，也可以进行电磁阀的基本的开闭动作。碰撞面201、202是对可动元件102相对于阀体103朝驱动力的朝向进行的相对位移加以限制的限制部。可动元件102侧的碰撞面202仅仅通过零点位置弹簧108所产生的加载力与阀体103侧的碰撞面201抵接。而且，可动元件102在从与阀座Illa抵接的静止状态受到驱动力的情况下，在开始动作之前，可动元件102侧的碰撞面202与阀体103侧的碰撞面201抵接。此时，对于阀体103从阀座Illa离开的朝向的移动没有特地设置止动件，在弹簧106变成收缩的状态时就限制了过多的移动。即，仅仅通过弹簧106来限制从阀座Illa离开的朝向上的移动。图3是表示燃料喷射阀100的阀体103及可动元件102的开阀动作的示意图。预先被弹簧106加载的阀体103被推压在阀座Illa上，阀出于关闭的状态(图3 (a))。磁吸引力在磁铁芯101与可动元件102间产生，当磁吸引力与零点位置弹簧108所产生的加载力之和强于弹簧106所产生的加载力与燃料压力所产生的力之和时，可动元件102与阀体103开始位移(图3 (b))。当可动元件102与磁铁芯101碰撞时无法过多地向上方位移，但是阀体103朝上方的移动仅仅被弹簧106限制因而继续进一步朝上方位移(图3(c))。此时，朝向对在阀体103作用弹簧106所产生的加载力与燃料压力所产生的力，马上就开始阀体103朝下方的位移(图3 (d))。由于该阀体103的过度动作，在微小的燃料喷射区域中，会产生实际的行程值与所期望的行程值不一致的问题，微小的燃料喷射区域中的喷射量的控制性恶化。因此，为了改善微小的燃料喷射区域中的喷射量特性，必须使阀体103以短时间且小振幅终止过度动作，返回到所期望的行程位置。在此，最好对阀体103加大朝抑制过度动作的方向作用的弹簧106所产生的加载力，使阀体103的质量变轻。而且，由于弹簧106所产生的加载力是朝与驱动力相反的方向对阀体103作用的力，因此，通过加大弹簧106所产生的加载力，在闭阀时可以使阀体103迅速闭阀，也有望改善闭阀响应特性。而且，在开阀时，由于可动元件102与阀体103分离，所以，在可动元件102与磁铁芯101碰撞之后，与阀体103分离而朝下方回跳(图3(c))。此时，朝上对回跳了的可动元件102作用由零点位置弹簧108所产生的加载力与磁吸引力，马上就开始可动元件102朝上方的位移(图3 (d))。阀体103在开阀时的过度动作后，继续向下方位移，通过磁铁芯101的碰撞而回跳，通过与继续位移的可动元件102碰撞而对朝下方的位移加以限制(图3 (e))。在反复进行多次可动元件102与磁铁芯101间的碰撞、可动元件102与阀体103间的碰撞之后，可动元件102、磁铁芯101、阀体103达成静止了的稳定开阀状态(图3 (F))。这样的开阀时的可动元件102的回跳，使相对于喷射脉冲宽度的喷射量的特性从大致成比例的直线偏离，而且，有时成为偏差的主要原因。因此，在使喷射量特性接近直线，直至更 微小的喷射量进行控制的情况下，对可动元件102的回跳量进行抑制是有效的。S卩，为了使阀体103迅速稳定化，必须降低对阀体103朝下方的位移加以抑制的、可动元件102的回跳。于是，由于朝磁铁芯101的方向对进行回跳的可动元件302作用零点位置弹簧108所产生的加载力与磁吸引力，因此，将二者加大对于降低回跳量是有效的。尤其是，如果仅仅通过零点位置弹簧108就能降低回跳，由于能够与驱动回路、电流波形相独立地对特性进行改善，因而优选。因此，只要通过加大零点位置弹簧108所产生的加载力降低可动元件102的回跳即可。于是，由于磁吸引力的大小与磁铁芯101跟可动元件102的间隙的平方成反比，因此通过强化零点位置弹簧108、降低回跳量，就可以抑制回跳中的磁吸引力的降低，效果大。进而，通过加大零点位置弹簧108所产生的加载力，可以把弹簧106所产生的加载力设置得大，由此还有望实现降低开阀时的阀体103的过度动作这样的附加效果。而且，为了降低可动元件102的回跳，在短时间内使阀体103稳定化，最好使可动元件102与磁铁芯101的碰撞面203、204 (参照图2，也称作抵接面)及可动元件102与阀体103的碰撞面201、202确保耐久性，并使恢复系数小。进而，可动元件102的质量轻为好。而且，碰撞面203是磁铁芯101朝可动元件102侧的端面，碰撞面204是形成在朝向可动元件102的磁铁芯101侧的端面的凸部的顶面。设置在可动元件102上的凸部也可以设置在磁铁芯101侧。以上的结果为，通过加强零点位置弹簧108所产生的加载力，可以与驱动回路、电流波形相独立地抑制开阀时可动元件102的回跳，可以提供容易进行微小的燃料喷射量的控制的燃料喷射阀。图4是表示燃料喷射阀100的阀体103及可动元件102的闭阀动作的示意图。图4 Ca)是表示开阀状态下的阀的状态的图，通过在磁铁芯101与可动元件102间作用磁吸引力，使可动元件102朝上被牵拉。当断开朝线圈105的通电、在磁铁芯101与可动元件102间作用的吸引力变小时，由弹簧106使阀体103受到加载力，与可动元件102 —起朝闭阀方向开始动作(图4 (b))。进而当阀体103继续位移时，如图4 (c)所示，阀体103马上与座部Illa碰撞。由于阀体103与可动元件102是能分离的构造，因此，碰撞后，相对于阀体103因回跳而朝上方的位移，可动元件102继续朝下方位移。此时，向下对回跳了的阀体103作用弹簧106所产生的加载力与燃料压力所产生的力，阀体103的质量小，因而立即向下方进行位移而进行闭阀(图4(d))。为了抑制该闭阀后的阀体103的回跳，对阀体103加大朝抑制回跳的方向作用的弹簧106所产生的加载力、使阀体103的质量轻是有效的。而且，阀体103与座部Illa的碰撞面最好确保耐久性，并使恢复系数小。—方面，在继续向下方位移的可动元件102上，朝上作用了零点位置弹簧108所产生的加载力，于是开始朝上方的的位移(图4 (d))。继续朝上方位移的可动元件102，通过继续进行回跳后的位移或与已经成为稳定闭阀状态的阀体103碰撞从而对朝上方的位移进行限制(图4 (e))。在反复进行多次阀体103与座部Illa间的碰撞、可动元件102与阀体103间的碰撞之后，可动元件102、阀体103达到静止的稳定闭阀状态(图4 (f))。此时可动元件102与零点位置弹簧108间行程弹簧块系统(日文〃' 彳、-7 7系)进行运动。当零点位置弹簧108所产生的加载力足够小时，即使可动元件102回到图4 (f)所示的位置，阀体103也无法再度被打开，或者即便再度打开也可以使影响轻微。其结果为，能够对闭阀后的阀体103与可动元件102的再次碰撞所造成的回跳产生的燃料喷射，即2次喷射进行 抑制。在此，为了在闭阀时，对可动元件102的过度动作后的阀体103的再次碰撞中的、能够降低阀体103的回跳的零点位置弹簧108的加载力进行设定，对闭阀后，从过度动作到阀体103的再次碰撞为止的可动元件102的动作进行了探讨。首先，考虑闭阀后，可动元件102的过度动作中的运动方程式。此时，作用在可动元件102上的力，仅仅为零点位置弹簧108所产生的加载力Fz (N)0因此，当可动元件102的质量为％ (kg)、加速度为B1 (m/s2)时，运动方程式如下Fz = IHi^a1... (I)在此，由于把对各参数与2次喷射的相关关系的倾向进行把握作为主要目的，所以，忽略各滑动部的摩擦阻力、流体阻力等。接着，对过度动作后的可动元件102再度与阀体103进行碰撞时的非弹性碰撞进行考虑。此时，设阀体103的质量为mp (kg)、碰撞前的可动元件102与阀体103的速度分别为vA1 (m/s)、vP1 (m/s)、碰撞后的速度分别为vA2 (m/s)、vP2 (m/s),贝U非弹性碰撞时的力的累积的式子由下式表示。于是，可动元件102与阀体103的恢复系数为ei。G1 = - ( Va2-Vp2 ) / (VA「VP1) ... (2)Fz、Δ t = ma (vA2-vA1) + mp (vP2-vP1) ... (3)Δ t为可动元件102与与阀体103碰撞时的碰撞时间(S)，表示零点位置弹簧108所产生的加载力通过可动元件102作用到阀体103的时间。考虑到可动元件102的再次碰撞前阀体103已经稳定化，阀体103的速度Vpi为零，进而，基于过度动作中的能量守恒定律，碰撞前的可动元件102的速度vA1与可动元件102、阀体103的闭阀速度Vtl (m/s)相等。将(2)、(3)式联立求解，关于零点位置弹簧108所产生的加载力Fz进行整理而成为下面的式子。Fz = - (ma (I + G1) / Δ t) V0 + ((ma + mp) / At) vP2... (4)在(4)式中，与2次喷射的发生相关的项仅仅为碰撞后的阀体103的速度vP2，判明了为了使2次喷射不发生，零点位置弹簧108的加载力与闭阀速度Vtl存在线性关系。闭阀速度％对应于阀提升量、加载弹簧的设定进行改变。因此，即使阀提升量、弹簧的设定发生改变，只要针对闭阀速度设定零点位置弹簧108的加载力即可。图5的实线，实际上，是在把可动元件102的质量及阀体103的质量鉴定为Ikg的情况下，对闭阀速度％与零点位置弹簧108的加载力Fz及2次喷射是否发生的相关性进行调查的结果，实线表示2次喷射是否发生的边界线。实线的上侧为发生2次喷射、下侧为不发生2次喷射。图中表示，如(4)式所示那样，能够按闭阀速度进行整理。因此，从防止发生2次喷射观点出发，只要把零点位置弹簧108所产生的加载力Fz设定在实线所表示的关系式的下侧即可。于是，把图5的实线数式化，就可以得出下面的关系。Fz = -7. 5X IO3XmaXv0 + 2. 6X103X (ma + mp) ... (5)本式中的系数7. 5 X 103，基于(4)式，是可动元件102、阀体103的恢复系数与碰撞时间的参数构成的系数，系数2. 6 X 103，是由可动元件102、阀体103的碰撞后的阀体103的速度与碰撞时间的参数构成的系数。(4)式表明了，用于使2次喷射不发生的、零点位置弹簧108所产生的加载力能够通过闭阀速度进行整理，因此，能够把包含恢复系数、碰撞时间这样的现实中难以进行测定的项目的关系式如(5)式那样求出。 如上所述，通过使零点位置弹簧108所产生的加载力Fz在从(5)式设定的值以下，可以抑制闭阀时因阀体103的可动元件102的再次碰撞所产生的回跳，可以降低因本回跳而发生的2次喷射量。另外，必须把点位置弹簧108所产生的加载力Fz设定成在非通电状态下能维持可动元件102的碰撞面202与阀体103的碰撞面201的状态的大小。为此，把零点位置弹簧108所产生的加载力Fz设定成大于可动元件102的质量与重力加速度g(9. Sm/S2)之积的值。而且，为了抑制闭阀时的可动元件102与阀体103的再次碰撞所产生的二次喷射，确保可动元件102与阀体103的碰撞面的耐久性并较小地设定恢复系数也是有效的。从防止2次喷射的观点出发，零点位置弹簧108所产生的加载力如上述那样较小为好，但是，另一方面，从分割多段喷射的观点出发则希望其较大。以下，从多段喷射的观点出发，对闭阀后从可动元件102的过度动作到阀体103的再次碰撞为止的动作进行探讨。当前，在发动机的降低尺寸化(日文夕化)的进行中，在高负荷燃烧时燃料附着在燃烧室壁面上而产生的碳成为了问题。为了对该问题加以抑制，缩短燃料喷射时的透穿度、降低燃烧室壁面附着量是有效的。然而，当需要燃烧时的燃料喷射量时，以单喷射是难以降低透穿度的。但是，通过在发动机的一个行程中把燃料分割成多次进行喷射的分割多段喷射，能够确保需要的燃料喷射量并能够降低一次喷射的燃料喷射量，因此，可以缩短透穿度。而且，由于进行第二次以后的喷射时要从之前的喷射空开一定间隔，所以阻力比单喷射的场合要大，透穿度得以缩短。因此，为了缩短透穿度，分割多段喷射化是有效的。然而，在进行分割多段喷射时，如果在进行第二次以后的喷射时距之前的喷射比一定时间间隔接近过多的话，会产生等同于单喷射的现象，而无法获得由分割多段喷射带来的缩短透穿度的效果。图6是表示分割多段喷射间隔与透穿度缩短效果的相关关系的图。从本图可知，对应于多段喷射间隔的透穿度降低效果被分成3个区域。首先，在多段喷射间隔非常短的(A)区域(喷射间隔为h以下)，由于喷射间隔非常短，所以，即使进行多段喷射也跟进行单喷射的举动几乎相同，没有缩短透穿度的效果。接着在(B)区域(喷射间隔为h以上t2以下)中，由于喷射间隔比(A)区域大，所以，表现出穿透度缩短的效果，但是效果有限。而且，在喷射间隔t2以上的区域(C)中，由于能充分确保喷射间隔，所以可以发挥降低透穿度的效果。于是初次发现，在进行2次以上的喷射时，由于可以充分确保喷射间隔，所以在连续的喷雾能分别独立存在的区域中，能够充分发挥分割多段喷射的效果。如上所述，在发动机使用中希望尽可能缩短多段喷射间隔，另一方面，透穿度降低效果，则是进行2次以上的喷射时在连续的喷雾所能分别独立存在的最小的喷射间隔t2以上时有效。因此，作为燃料喷射阀，希望直至喷射间隔t2以下都能具有多段喷射所能发挥的性能。但是，能够作为燃料喷射阀稳定地应对的多段喷射间隔，依存于从闭阀后的可动元件102的过度动作开始的恢复时间。因此，由于在过度动作时对可动元件102作用的力仅仅为零点位置弹簧所产生的加载力，所以为了缩短多段喷射间隔必须强化零点位置弹簧108所产生的加载力。于是，过度动作时的可动元件的运动方程式由(I)式表示，过度动作量y Cm)以过度动作时间为t (s)由下式表示。 y = v0Xt- (1/2) Xa1Xt2…(6)而且，当可动元件102在过度动作后再度与阀体103碰撞时，为了使在该第一次碰撞中可动元件102的动作大致稳定化，可动元件只要以比喷射间隔短的时间在过度动作后恢复，就可以进行多段喷射。在此，在过度动作时间t中代入分割多段喷射有效的喷射间隔t2 (s)，把O作为过度动作量y代入，将(1)、(6)式联立进行求解，于是零点位置弹簧108所产生的加载力Fz由下式表示。Fz = 2. OXma/t2XV0…(7)因此，通过把零点位置弹簧108所产生的加载力Fz设定成(7)式以上，能够使分割多段喷射间隔为t2以下。图5的虚线表示在假定可动元件102的质量为Ikg的情况下的闭阀速度％与零点位置弹簧108的加载力Fz及t2以下的区域的关系。在虚线上侧的区域，能够与分割多段喷射间隔t2以下对应。如上所述，在图5中，通过在实线下侧区域、且虚线上侧区域设定零点位置弹簧108所产生的加载力，可以防止2次喷射的发生，并能实线与分割多段喷射间隔t2以下相对应的燃料喷射阀。把以上，从阀体103、可动元件102开阀时开始动作起，到闭阀后，达到稳定状态为止的一系列动作以图表形式描画成的图为图7。随着相对于喷射控制脉冲的输入(时刻a)稍迟的时间，如时刻b那样可动元件102、阀体103都开始位移，当可动元件102达到规定的行程St时，可动元件102通过磁铁芯101的碰撞如时刻c那样进行回跳。此时阀体在如时刻c d那样过度动作之后，如时刻d那样与可动元件102碰撞，与可动元件102 —起返回行程位置(时刻e)。于是，再次与初期开阀时同样地，通过可动元件102与磁铁芯101碰撞，当阀体103过度动作时，可动元件102的回跳如时刻e f那样反复进行，最终成为时刻g那样的稳定开阀状态。当喷射控制脉冲终了时(时刻h)，阀体与可动元件同时开始向闭阀方向位移。通过在时刻i阀体与座部接触，从而以规定量回跳，其后停止位移。可动元件过度动作后，通过零点位置弹簧的加载力，马上与阀体碰撞，二者进行回跳(时刻j)。通过反复多次进行碰撞，最终阀体及可动元件成为静止的稳定闭阀状态。于是，通过把零点位置弹簧108所产生的加载力设定成更大的值，可以降低图7所示的可动元件的回跳量(A)，并缩短直至回跳终了为止所要的时间(时刻c g)。而且，当闭阀时的可动元件102过度动作时，朝抑制过度动作的方向作用零点位置弹簧108所产生的加载力，因此，降低了过度动作量(A)，并缩短了直至过度动作终了为止所要的时间(时刻i j)。进而，通过加大零点位置弹簧108所产生的加载力，可以加大弹簧106所产生的加载力，由此，可以降低开阀时的阀体103的过度动作量(B)及闭阀时的阀体103与座部Illa的碰撞产生的回跳量(B )，缩短其周期。另一方面，通过把零点位置弹簧108所产生的加载力(N :牛顿)设定成，小于阀体103的闭阀速度(m/s :米每秒)与可动元件102的质量(kg :千克)之积乘以-7. 5X IO3所得到的值跟可动元件102的质量与阀体103的质量之和(kg :千克)乘以2. 6X IO3所得到的值之和，从而，可以降低图7所示的阀体103与可动元件102的碰撞产生的回跳量(C)，并能缩短直至回跳终了所需要的时间，不发生2次喷射。而且，通过对零点位置弹簧108所产生的加载力(N :牛顿)进行强化，可以缩短从闭阀时的可动元件102的过度动作开始的恢复时间(图7-i 图7-j)，通过把其设定成，大于阀体103的闭阀速度(m/s :米每秒)与可动元件102的质量(kg :千克)之积除以进行2次 以上的喷射时能够分别独立地存在连续的喷雾的最小的喷射间隔t2 (s :秒)后再乘以2. O所得到的值，从而，在喷射间隔t2以下，能够在内燃机的一个行程中进行2次以上的喷射。根据以上的实施方式，可以进行开阀时稳定了的阀体的动作，在闭阀时可以抑制阀体103的再次回跳、抑制二次喷射。因此，能够精密地进行微小燃料喷射量的控制，能够放大燃料喷射量的可控制范围。进而，能使闭阀后的可动元件102的动作迅速稳定，通过实现多段喷射，从而在实用中能够对燃烧积炭的产生加以抑制。上述中，说明了各种实施方式以及变型例，但是本发明不限于这些内容。在本发明的技术思想的范围内加以思考的其它实施方式也包含在本发明的范围内。以下的优先权基础申请的公开内容作为引用文献被引入。日本国专利申请2010年第84778号(2010年4月I日申请)
权利要求
1.一种电磁式燃料喷射阀，其特征在于，设有 通过与阀座抵接而将燃料通路关闭、通过从阀座离开而将燃料通路打开的阀体； 作为上述阀体的驱动部设置的具有线圈及磁铁芯的电磁铁； 在能相对于上述阀体朝上述阀体的驱动力方向进行相对位移的状态下被上述阀体保持的可动元件； 对上述阀体朝与上述驱动部产生的驱动力的朝向相反的方向加载的第一加载部； 以小于上述第一加载部施加的加载力的加载力对上述可动元件朝上述驱动力的朝向加载的第二加载部；以及 限制部，该限制部用来限制上述可动元件相对于上述阀体朝上述驱动力的朝向的相对位移。
2.如权利要求I所述的电磁式燃料喷射阀，其特征在于 上述第二加载部的加载力(N)被设定成，小于阀体的闭阀速度(m/s)与可动元件的质量(kg)之积乘以-7. 5X IO3所得到的值跟可动元件的质量与阀体的质量之和(kg)乘以2.6 X IO3所得到的值之和。
3.如权利要求2所述的电磁式燃料喷射阀，其特征在于第二加载部的加载力(N)被设定为，大于把阀体的闭阀速度(m/s)与可动元件的质量(kg)之积除以在进行2次以上的喷射时能够分别独立地存在连续的喷雾的最小的喷射间隔(s)后再乘以2. O所得到的值。
全文摘要
本发明的电磁式燃料喷射阀，具有通过与阀座抵接而将燃料通路关闭、通过从阀座离开而将燃料通路打开的阀体；具有作为阀体的驱动部设置了的线圈及磁铁芯的电磁铁；在能相对于阀体朝阀体的驱动力方向进行相对位移的状态下被阀体保持的可动元件；对阀体朝与驱动部产生的驱动力的朝向相反的方向加载的第一加载部；以小于第一加载部所产生的加载力的加载力对可动元件朝驱动力的朝向加载的第二加载部；以及对可动元件相对于阀体在驱动力的朝向上的相对位移进行限制的限制部。
文档编号F02M51/06GK102822499SQ20118001566
公开日2012年12月12日 申请日期2011年4月1日 优先权日2010年4月1日
发明者中居裕贵, 安部元幸, 石川亨, 生井泽保夫, 小林信章, 吉井清, 古馆仁 申请人:日立汽车系统株式会社