电磁阀的制作方法

本发明涉及在内燃机中使用的、主要喷射燃料的电磁阀。

背景技术：

作为本技术领域的背景技术，具有日本专利特开2012-97728号公报(专利文献1)。在该公报中，在燃料喷射喷嘴中设置可动限位块，该可动限位块与可动铁芯以及阀芯的两方滑动，且在闭阀状态下在可动铁芯与阀芯之间形成位移方向的间隙。由此，由于在开阀时可动铁芯撞上阀芯，因此能够缩短与打开喷孔所需要的距离相应的移动时间，在开闭阀后能够进行可动铁芯与阀的相对运动，提高喷射量的控制性。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本专利特开2012-97728号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

在燃料喷射装置中，要求促进喷雾的微粒化和喷射量的稳定化。喷雾微粒化恶化的主要原因是，在阀芯开始打开的低升程期间，燃料流速变慢。喷射量稳定化恶化的主要原因是开阀后的阀动作的收敛慢。因此，在燃料喷射装置中，需要在使开始打开陡峭的同时，使开阀后的阀芯的动作迅速地结束。在专利文献1中，在可动铁芯与阀芯上设置位移方向的间隙，由此在通电开始前仅使可动铁芯动作，在开阀时使朝向阀芯的碰撞时间点的冲击力产生作用，缩短低升程机关，在可动铁芯的阀芯之间设置限位块，由此能够进行阀芯与可动铁芯的相对运动，能够使喷射量稳定化。

然而，在闭阀后动子向下方持续位移，在向闭阀待机状态的恢复时动子的速度快，抬起阀芯上部的构件，因此具有在缩短喷射间隔的情况下，上述位移方向的间隙变小，开阀行为不稳定的问题。

在此，本发明的目的在于即使在缩短喷射间隔的情况下，也能够使阀芯的开阀行为稳定地进行。

解决问题的技术手段

为了达到上述目的，本发明的电磁阀具备：阀芯，其与阀座抵接、分离并密封燃料；可动铁芯，其与阀芯能够分离；以及固定铁芯，其与所述可动铁芯对置地配置，所述电磁阀的特征在于，具备：第1弹簧构件，其向所述阀座一侧对所述阀芯施力；第2弹簧构件，其向所述固定铁芯对所述可动铁芯施力；以及限位部，其相对于所述可动铁芯被配置在所述阀座一侧，并且在闭阀状态下与所述可动铁芯在位移方向上隔着间隙地配置，所述间隙被设定为在所述阀芯开阀后，所述可动铁芯在闭阀方向上进行位移时碰撞在所述限位部上。

发明的效果

根据本发明的构成，即使在缩短喷射间隔的情况下，也能够使阀芯的开阀动作稳定地进行。

附图说明

图1为表示本发明的第1实施例所涉及的燃料喷射装置结构的截面图，其为表示平行于中心轴线100a的切断面的纵截面图。

图2为放大显示图1所示的燃料喷射装置的电磁驱动部的截面图。

图3为对本发明的实施例中的、与喷射指令脉冲对应的、可动部的动作进行说明的图。

图4为表示本发明的第1实施例所涉及的发明的效果的图。

图5为表示本发明的第2实施例所涉及的燃料喷射装置的结构的截面图，其为放大显示燃料喷射装置的电磁驱动部的截面图。

具体实施方式

以下，对本发明所涉及的实施例进行说明。

实施例1

使用图1以及图3，对本发明所涉及的第1实施例即燃料喷射装置100(电磁阀)的构成进行说明。本实施例的目的在于，对于在开阀时阀芯从可动铁芯处受到冲击力、并且能够缩短开阀时的低升程期间的燃料喷射装置(电磁阀)，提供一种即使在缩短了喷射间隔的情况下，也能够提高开阀时的阀芯的动作的稳定性，促进喷射量的稳定化的结构。

图1为表示本发明的1实施例所涉及的燃料喷射装置的结构的截面图，其为表示平行于中心轴线100a的切断面的纵截面图。图2为放大显示图1所示的电磁驱动部400的截面图。图3为对可动部的动作进行说明的图。图3的(a)表示喷射指令脉冲的on-off状态，(b)以柱塞杆102的闭阀状态为位移0来表示柱塞杆102与可动铁芯404的位移。

燃料喷射装置100由供给燃料的燃料供给部200、在顶端部设有允许或是遮断燃料的流通的阀部300a的喷嘴部300、以及驱动阀部300a的电磁驱动部400构成。在本实施例中，将以汽油作为燃料的内燃机用的电磁式燃料喷射装置作为例子进行说明。此外，燃料供给部200、阀部300a、喷嘴部300以及电磁驱动部400是针对图1所记载的截面指代符合的部分，并不是表示单独的部件。

在本实施例的燃料喷射装置100中，在图面的上端侧构成有燃料供给部200，在下端侧构成有喷嘴部300，在燃料供给部200与喷嘴部300之间构成电磁驱动部400。即，沿着中心轴线100a方向，按顺序配置燃料供给部200、电磁驱动部400以及喷嘴部300。

燃料供给部200的相对于喷嘴部300相反一侧的端部连接在未图示的燃料配管上。喷嘴部300的相对于燃料供给部200相反一侧的端部插入未图示的进气管或者在内燃机的燃烧室形成构件(汽缸体、汽缸头等)上形成的安装孔(插入孔)中。电磁式燃料喷射装置100通过燃料供给部200从燃料配管接受燃料的供给，从喷嘴部300的顶端部将燃料喷射至进气管或者燃烧室内。在燃料喷射装置100的内部，从燃料供给部200的所述端部到喷嘴部300的顶端部为止，以燃料大致沿着电磁式燃料喷射装置100的中心轴线100a方向流动的方式，构成了燃料通路101(101a～101f)。

在以下的说明中，对于燃料喷射装置100的沿着中心轴线100a的方向的两端部，将相对于喷嘴部300位于相反一侧的燃料供给部200的端部或者端部侧称为基端部或者基端侧，将相对于燃料供给部200位于相反一侧的喷嘴部300的端部或者端部侧称为顶端部或者顶端侧。另外，以图1的上下方向为基准，对构成电磁式燃料喷射装置的各部赋予“上”或者“下”进行说明。这是为了容易理解说明而进行的，并不是将针对内燃机的电磁式燃料喷射装置的安装形态限定于该上下方向。

(构成说明)

以下，对于燃料供给部200、电磁驱动部400以及喷嘴部300的构成进行详细地说明。

燃料供给部200由燃料管201构成。在燃料管201的一端部(上端部)设有燃料供给口201a，在燃料管201的内侧，燃料通路101a以贯通沿着中心轴线100a的方向的方式而被形成。燃料管201的另一端部(下端部)被接合在固定铁芯401的一端部(上端部)。

在燃料管201的上端部的外周侧设有o形环202和垫圈203。o形环202在燃料供给口201a安装在燃料配管时，作为防止燃料泄漏的密封环而发挥功能。另外，垫圈203是用于支承o形环202的构件。垫圈203有时也层叠多个环状构件而构成。在燃料供给口201a的内侧配设有将混入燃料中的异物过滤掉的过滤器204。

喷嘴部300具备喷嘴体300b，在喷嘴体300b的顶端部(下端部)构成有阀部300a。喷嘴体300b为中空的筒状体，在阀部300a的上游侧构成有燃料通路101f。另外，在电磁驱动部400的下方燃料通路部101e部构成有限位部311。此外，在喷嘴体300b的顶端部外周面，设有搭载在内燃机上时维持气密性的叶端密封103。

阀部300a具备喷射孔形成构件301、导引构件302、以及设置在柱塞杆102的一端部(下端侧顶端部)的阀芯303。喷射孔形成构件301由与阀芯连接而密封燃料的阀座301a、喷射燃料的燃料喷射孔301b构成。喷射孔形成构件301被插入固定在喷嘴体300b的顶端部所形成的凹部内周面300ba。此时，对喷射孔形成构件301的顶端面的外周与喷嘴体300b的顶端面内周进行焊接，密封燃料。

导引部302位于喷射孔形成构件301的内周侧，构成柱塞杆102的顶端侧(下端侧)的导引面，对沿着中心轴线100a的方向(开闭阀方向)的柱塞杆102的移动进行导向。

电磁驱动部400由固定铁芯401、线圈402、壳体403、可动铁芯404、中间构件414、柱塞帽410、第1弹簧构件405、第3弹簧构件406、以及第2弹簧构件407构成。固定铁芯401也称为定子铁芯。可动铁芯404称为动子铁芯、动子或是转子。

固定铁芯401在中心部具有燃料通路101c，并具有与燃料管201的接合的接合部401a。固定铁芯401的外周面401b与喷嘴体300b的大径内周部300c嵌合接合，通过相比外周面401b直径较大的外周面401e与外周侧固定铁芯401d嵌合接合。在固定铁芯401以及筒状构件的大径部300c的外周侧卷绕有线圈402。

壳体403以包围线圈402的外周侧的方式进行设置，构成电磁式燃料喷射装置100的外周。壳体403的上端侧内周面403a被连接在与固定铁芯401的外周面401e接合的外周侧固定铁芯401d的外周面401f上。

在固定铁芯401的下端面401g一侧，配置有可动铁芯404。可动铁芯404的上端面404c在闭阀状态下，与固定铁芯401的下端面401g具有间隙g2地对置。另外，可动铁芯404的外周面与喷嘴体300b的大径部300c的内周面隔着一点点间隙地对置，可动铁芯404以能够沿着中心轴线100a的方向移动方式被设置在筒状构件的大径部300c的内侧。

以磁通量向固定铁芯401、可动铁芯404、壳体403、筒状构件的大径部300c绕圈的方式形成磁路。通过由在固定铁芯401的下端面401g与可动铁芯404的上端面404c之间流通的磁通量产生的磁力来向固定铁芯401方向吸引可动铁芯404。

在可动铁芯404的中央部形成有从上端面404c侧向下端面404a侧下洼的凹部404b。在上端面404c与凹部404b的底面形成有燃料通路孔404d，作为在沿着中心轴线100a的方向上贯通至下端面404a侧为止的燃料通路101d。另外，在凹部404b的底面构成有在沿着中心轴线100a的方向上贯通至下端面404a侧为止的贯通孔404e。以插通贯通孔404e的方式设置柱塞杆102。

在柱塞杆102上，通过嵌合固定有柱塞帽410，并且具有大径部102a。中间构件414为具有在内外周上成为阶梯差的凹部的筒状构件，并且将内周侧的表面414a与柱塞杆大径部102a上表面102b抵接，将外周侧的表面414b与可动铁芯的凹部的底面404b’抵接。在大径部的下表面102c与可动铁芯凹部404b的底面404b’之间具有间隙g1(预行程间隙)。从中间构件414的凹部阶梯差的高度414h减去柱塞杆大径部的上表面102b与下表面102c形成的高度h而得到的长度成为上述间接g1。在可动铁芯404的下方构成有限位部311，限位部311是喷嘴体300b的一部分，并且从喷嘴体300b的外周侧到内周侧空洞部为止且向内周侧到311a的直径部为止地构成。在闭阀状态下，可动铁芯404的下表面404a与限位部311之间具有g3的间隙。

第1弹簧构件405的上端部与弹簧力调整构件106的下端面抵接，第1弹簧构件405的下端部与柱塞帽410的上部弹簧支座410a抵接，经由柱塞帽410向下方对柱塞杆102施力。第3弹簧构件406的上端部与柱塞帽410的下方弹簧支座部410b抵接，第3弹簧构件406的下端部与中间构件414的上表面414c抵接并向下方对中间构件414施力。第2弹簧407的上端部与可动铁芯404的下表面404a抵接，第2弹簧407的下端部与喷嘴体300b的阶梯部300d抵接并向上方对可动铁芯404施力。

线圈402以卷绕在绕线管上的状态被组装在固定铁芯401以及筒状构件大径部300b的外周侧，在其周围铸型有树脂材料。通过该铸型所使用的树脂材料，一体地形成具有从线圈402引出的接线柱104的连接器105。

(动作说明)

随后，对本实施例中的燃料喷射装置100的动作以及本实施例的特征进行说明。主要使用电磁驱动部400的放大图即图2以及对可动部的动作进行说明的图3来说明。

(闭阀状态定义、间隙说明)

在未对线圈402进行通电的闭阀状态下，通过从对柱塞杆102向闭阀方向施力的第1弹簧构件405与第2弹簧构件407的作用力减去第3弹簧构件406的作用力而得的力，柱塞杆102与阀座301a抵接而闭阀。将该状态称为闭阀静止状态。此时，可动铁芯404与中间构件414的外周侧阶梯部414b抵接而被配置在闭阀位置上。此外，在本实施例的燃料喷射装置的闭阀状态中，开阀动作所涉及的、关系到可动部件的间隙构成如下。

在可动铁芯404的上端面404c和固定铁芯401的下端面401g之间，具有间隙g2。在可动铁芯404的凹部404b的平面404b’与柱塞杆大径部的下表面102c之间具有间隙g1。g1与g2的关系构成为g2＞g1。

在闭阀状态下，在可动铁芯404的下表面404a与限位部311之间具有g3的间隙。g3的间隙以在柱塞杆102的开闭阀动作之后，仅可动铁芯404向下方位移时碰撞在限位部311上的方式进行设定。

即本实施例的电磁阀(燃料喷射装置)具备：阀芯303，其与阀座301a抵接、分离并密封燃料；可动铁芯404，其能够与阀芯303分离；以及固定铁芯401，其与可动铁芯404相对地配置。另外本实施例的电磁阀具备：第1弹簧构件405，其朝向阀座301a一侧对阀芯303施力；第2弹簧构件407，其朝向固定铁芯401对可动铁芯404施力；以及限位部311，其相对于可动铁芯404被配置在阀座301a一侧，并且在闭阀状态下与可动铁芯404在位移方向上隔着闭阀状态间隙g3而配置。而且闭阀状态间隙g3以在阀芯303的开阀后，可动铁芯404在闭阀方向上进行位移时碰撞在限位部311上的方式进行设定。

即本实施例的电磁阀具备：可动铁芯404，其在闭阀状态下与阀芯303在轴向上隔着预行程间隙g1地配置，并且通过在开阀方向上移动而与阀芯303在轴向上接触；以及限位部311，其相对于可动铁芯404被配置在阀座部(阀座301a)一侧，并且在闭阀状态下与可动铁芯404在轴向上隔着闭阀状态间隙g3地配置。而且，电磁阀的特征在于，该闭阀状态间隙g3以在开阀后可动铁芯404朝闭阀方向返回时碰撞在限位部311上的方式进行设定。

(通电后动作)

在向线圈402的通电后(p1)，通过由固定铁芯401、线圈402以及壳体403构成的电磁铁产生磁动势。通过该磁动势，流通在磁路上转圈的磁通量，该磁路由以包围线圈402的方式构成的固定铁芯401、壳体403、喷嘴体的大径部300d、可动铁芯404构成。此时，磁引力作用在可动铁芯404的上端面404c与固定铁芯401的下端面401g之间，可动铁芯404与中间构件414朝向固定铁芯401位移。随后，可动铁芯404进行与g1相应的位移直至与柱塞杆的大径部下表面102c抵接(404d1)。此外，在此时，柱塞杆102不动(102d1)。

随后，当在t1时刻可动铁芯404与柱塞杆的大径部下表面102c抵接时，柱塞杆102从可动铁芯404受到冲击力而被抬起，柱塞杆102离开阀座301a。由此在阀座部上构成间隙，打开燃料通路。由于受到冲击力开始开阀，因此柱塞杆102的上升变得陡峭(3a)。

随后，柱塞杆102进行与g2-g1相应的位移，当在t2时刻可动铁芯404的上表面404c与固定铁芯401的下表面401g抵接时，柱塞杆102向上方位移(3b)，且可动铁芯404向下方位移(3b’)，再次接触之后(3c)再次分离，柱塞杆向上方(3d)位移可动铁芯404向下方(3d’)位移，随后稳定为g2-g1的位移(3e)。

(作用、效果)

在本实施例中，在使弹簧力产生于可动铁芯404和柱塞杆102上的第3弹簧406的下方具有中间构件414，并且与可动铁芯404的凹部的表面404b’和柱塞杆102的大径部的上表面102b抵接地配置。因此，在可动铁芯404、柱塞杆102、中间构件414进行开阀动作，在时刻t2可动铁芯404与固定铁芯401碰撞时，可动铁芯404向下方运动，但是中间构件414以及柱塞杆102向上方持续运动。

在这种状态下，不产生作用在可动铁芯404与柱塞杆102之间的弹簧力，成为弹簧力被分开的状态。因此，伴随着可动铁芯404的运动而变化的弹簧力不被传递至柱塞杆102，反过来伴随着柱塞杆102的运动而变化的弹簧力不传递至可动铁芯404，相互之间独立地进行伴随着碰撞的振动(3b，3b’)。另外，进行再次碰撞时(3c)也再次为可动铁芯404向下方(3d’)弹跳，柱塞杆102向上方(3d)弹跳，但相互之间不授受力，没有使伴随相互的运动而变化的弹簧力产生作用地进行运动，并且柱塞杆102与可动铁芯404具有的力很小。因此，与伴随着相互的运动而变化的弹簧力产生作用的情况相比，可动部件的弹跳的收敛变快(3e)。由于该效果，能够使燃料喷射量稳定化。

另外，在闭阀状态下，由中间构件414的凹部高度414h与柱塞杆大径部的高度h(102a的上表面102b与下表面102c形成的高度h)的差分构成动子404位移的间隙g1，因此由部件尺寸决定，因此不需要在组装工序的调整，能够将组装工序简单化。

当在时刻t3，向线圈402的通电被遮断(p2)时，磁力一消失，由于下方的弹簧的作用力进行闭阀动作。在t4时刻柱塞杆102的位移变为0之后，柱塞杆与阀座301a抵接完成闭阀(102d2)。

可动铁芯404在闭阀后移动到初始位置即g1之后(404d2)进一步向下方位移，在g3+g1的位置碰撞到限位部311。通过该碰撞，闭阀后的下方移动中所具有的运动能量减少，速度变小，回弹并停止在g1的位置(404d3)。通过该作用，抑制间隙g1变短的状态，因此提高开阀动作的稳定性。即，使用开阀状态间隙g3，能够实现可动铁芯404接近限位部311时的挤压效果，或是由碰撞引起的能量散失。由此能够确保预行程间隙g1，即使在短的脉冲间隔也能够喷射。

在闭阀状态下，在可动铁芯404的下表面404a与限位部311之间具有g3的间隙。因此，可动铁芯404在闭阀动作后的下方移动中碰撞至限位部311时，可动铁芯404的凹部404b的平面404b’与柱塞杆大径部的下表面102c之间的间隙大于闭阀状态的间隙g1。因此，到返回至g1的位置为止，能够使下方位移时所具有的运动能量散失，能够停止在g1的位置。由此，抑制间隙g1变短，提高开阀的动作的稳定性。

此外，没有限位部311的情况如404d4所示，持续向下方的位移，以具有速度的状态返回g1，不在g1停止而向上方位移，产生闭阀状态下的可动铁芯404与柱塞杆102的位移方向的间隙较小的状态。

此外，本发明的发明人发现，在上述闭阀状态下，可动铁芯404的下表面404a与限位部311之间的间隙g3需要成为式1以下。式中的符号为以下的物理量。将闭阀状态下的、第1弹簧构件405的下方作用力设为fssp，第3弹簧构件406的下方作用力设为fmsp，第2弹簧构件407的上方作用力设为fzsp，将闭阀状态下作用在可动铁芯404、柱塞杆102、中间构件414上的弹簧力的以下方为正的合计设为f，将柱塞杆102的质量设为mp，中间构件414的质量设为ms，可动铁芯404的质量设为ma，将可动部件的质量的合计设为m。此外，g1、g2如下所述成为以下的关系。g1为可动铁芯404的凹部404b的平面404b’与柱塞杆大径部的下表面102c之间的间隙，g2为可动铁芯404的上端面404c与固定铁芯401的下端面401g之间的间隙。

g3<f/m*ma/fzsp*(g2-g1)-g1···(1)

即，将g3设定得比可动铁芯404的闭阀后的下方位移长度短，由此可动铁芯404碰撞至限位部311，从而能够削减在闭阀后的下方位移中具有的运动能量，速度变小，在限位部311上回弹，停止在g1的位置上。通过该作用，由于抑制了隙間g1变短的状态，因此提高了开阀动作的稳定性。

进而，本发明的发明人发现，在本实施例的构成中，限位部311中的与可动铁芯404的下表面404a对置的对置面的水平方向的截面积优选为可动铁芯404的下表面404a的水平方向的截面积的25％～60％。

图5中，横轴为限位部311的面积与可动铁芯404的下表面404a的比，纵轴为相对于闭阀后的可动铁芯404的下方位移开始时的速度的速度降低率，示出1400。当限位部311的截面积相对于可动铁芯404的下表面404a的截面积变大时，碰撞时流体阻尼的效果产生作用，速度降低。在速度已降低的状态下，碰撞至限位部311，可动铁芯404返回为闭阀待机状态的g1。因此，由于抑制可动铁芯404与阀芯102的闭阀状态下的预行程间隙g1变短，开阀的动作的稳定性提高。

另外，在本实施例的构成中，限位部311与内包可动铁芯404、阀芯303的喷嘴体300b一体地从外周方向朝向内周方向地形成，因此通过喷嘴体300b的加工，能够决定闭阀状态下的可动铁芯404与限位部311的闭阀状态间隙g3，能够通过无部件的增加等简单的方法使性能提高。

另外，在本实施例的构成中，中间构件的外径414d设为小于固定铁芯的内径401d。因此，在组装燃料喷射装置时，在通过中间构件的阶梯差高度414h与柱塞杆大径部的高度h确定间隙g1之后，在没有插入弹簧力调整构件106和第1弹簧构件405的状态下，能够使柱塞帽410、柱塞杆102、第3弹簧构件406、中间构件414预先一体地组装在燃料喷射装置内，因此组装变得容易，并且能够进行稳定的间隙g1的管理。在本实施例中，中间构件414的大径部414d以小于固定铁芯401的内径401d的方式进行设定，但是只要是预先组装的构件的最外直径为小即可，在柱塞帽410的最外直径大于中间构件的最外直径414d的情况下，使所述柱塞帽410的最外直径小于固定铁芯401的内径401d即可。

此外，在本实施例中，即使是与404c相同的表面而没有可动铁芯凹部404b，也能够得到与本实施例相同的作用效果。通过设置可动铁芯的凹部404b，能够将中间构件414配置在更下侧，能够缩短柱塞杆102的上下方向的长度，能够构成高精度的柱塞杆102。

此外，本发明并不限定于上述的各实施例之中，包含有各种变形例。例如，上述的实施例为了容易地理解地说明本发明进行了详细地说明，并不是限定必须具备全部的构成。另外，能够将某实施例的构成的一部分置换为其他实施例的构成，另外，也能够在某实施例的构成上增加其他实施例的构成。另外，对于各实施例的构成的一部分，能够进行其他构成的增加、删除、置换。

实施例2

使用图5，对本发明所涉及的第2实施例进行说明。图中，对于与第1实施例赋予的数字相同的部件，由于构成作用效果没有差异，故省略了说明。

与第1实施例的差异在于，限位构件2400接合在柱塞杆102上，并从内周侧朝向外周侧构成限位部2400。在可动铁芯404的下表面404a与限位部2400的上表面2311发生碰撞。另外，向上方对可动铁芯404施力的第2弹簧构件2407的指示位置被喷嘴体300b上所设置的平面部2300d支承，向上方对可动铁芯404施力。

通过设为本实施例的构成，由部件组装的调整工序决定与可动铁芯404碰撞的限位构件2400的位置，因此能够缓和对部件单体的精度的要求，能够谋求部件的简单化。

根据本发明，在开闭阀动作之后，仅可动铁芯404在向下方位移期间与限位部2400碰撞。由于该碰撞，闭阀后的下方移动中所具有的运动能量被削减，速度变小，停止在g1的位置，由此闭阀时的预行程间隙g1不会变短，能够提高喷射量的稳定性。

符号说明

100…燃料喷射装置

101…燃料通路

102…柱塞杆

200…燃料供给部

300…喷嘴部

301a…阀座

301b…燃料喷射孔

311…限位部

400…电磁驱动部

401…固定铁芯

402…线圈

403…壳体

404…可动铁芯

405…第1弹簧构件

406…第3弹簧构件

407…第2弹簧构件

414…中间构件。