燃料喷射阀以及发动机系统的制作方法

文档序号:25293329发布日期:2021-06-01 17:46阅读:223来源:国知局
燃料喷射阀以及发动机系统的制作方法

关联申请的相互参照

本申请基于2018年10月5日申请的日本专利申请2018-189966号,并要求其优先权,其公开的全部内容通过引用组入本申请。

本公开涉及燃料喷射阀以及发动机系统。



背景技术:

在国际公开第2016/058726号公报中公开有喷射器。该喷射器具有沿纵长方向轴线的流路、具有将流路开闭的阀功能的阀针、使阀针动作的电枢、以及使阀针的速度减速的衰减要素,通过阀针的动作对流路进行开闭,此时,通过衰减要素使阀针的速度衰减。



技术实现要素:

随着喷射器产生的压力成为高压,在闭阀时阀芯即阀针的前端向阀座碰撞的速度提高,担心针阀的反跳、抵接部的磨损。为了避免这些情况而考虑对流路设置节流。但是,若仅对流路设置节流,则存在由于闭阀时的水击作用,换句话说是由于闭阀而产生的开阀方向的压力波导致阀变得容易开阀这一课题。

根据本发明的一方式,提供具有喷射燃料的喷孔以及使所述燃料向所述喷孔流通的流路的燃料喷射阀。该燃料喷射阀具备:线圈,通过通电产生磁通;固定芯,形成所述磁通的通路并产生磁力;可动部,连结于通过所述磁力移动的可动芯以及由所述可动芯驱动而将所述喷孔开闭的阀针,并在内部形成有成为所述流路的一部分的可动流路;以及阀主体,以能够沿燃料喷射阀的轴线移动的状态在内部收容所述可动部,并且在内部形成有所述流路的一部分,所述可动部具有将所述可动流路的截面积缩小的第一节流部、以及与所述第一节流部分离设置并将所述可动流路的截面积缩小为所述第一节流部的截面积以上的截面积的第二节流部作为节流部,所述第一节流部与所述第二节流部的间隔比所述第二节流部的截面积的当量直径大。根据该方式,由于闭阀时的水击作用而产生的压力波分别到达第二节流部、第一节流部的时间改变。其结果,施加于各节流部的压力波而产生的开阀力相对于时间轴分散,因此能够抑制由于闭阀时的水击作用而产生的压力波导致阀针开阀。根据该方式,由于闭阀时的水击作用而产生的压力波分别到达第二节流部、第一节流部的时间改变。其结果,施加于各节流部的压力波而产生的开阀力相对于时间轴分散,因此能够抑制由于闭阀时的水击作用而产生的压力波导致阀针开阀。

附图说明

图1是表示发动机系统的概略构成的说明图,

图2是表示燃料喷射阀的控制系统的说明图,

图3是表示第一实施方式的燃料喷射阀的构成的说明图,

图4是将燃料喷射阀的喷射孔附近放大示出的说明图,

图5是将第一实施方式的燃料喷射阀的阀芯附近放大示出的说明图,

图6是示意地表示第一实施方式的节流与容积的关系的说明图,

图7是表示第一实施方式中的压力波的动向的说明图,

图8是表示比较例中的压力波的动向的说明图,

图9是表示第一实施方式的变形例中的压力波的动向的说明图,

图10是将第二实施方式的燃料喷射阀的阀芯附近放大示出的说明图,

图11是表示第二实施方式的燃料喷射阀的套筒的说明图,

图12是示意地表示第二实施方式的节流与容积的关系的说明图,

图13是表示第二实施方式中的压力波的动向的说明图,

图14是表示其他发动机系统的概略构成的说明图,

图15是将第二实施方式的变形例的燃料喷射阀的阀芯附近放大示出的说明图,

图16是将其他实施方式的燃料喷射阀的阀芯附近放大示出的说明图,

图17是表示其他实施方式的第二节流部的说明图。

具体实施方式

·第一实施方式:

使用图1对使用了燃料喷射阀40的发动机100进行说明。发动机100具备缸体10、活塞20、缸盖30、燃料喷射阀40、以及火花塞50。缸体10由铸铁、铝、或者铝合金等金属形成,是内壁为圆筒形的部件。活塞20在缸体10内能够往返运动地设置。活塞20通过连杆21连接于曲柄轴(未图示)。通过该构成,将活塞20的往返运动转换为旋转运动。缸盖30由铸铁、铝、或者铝合金等金属形成,以封闭缸体10的开口端的方式设置。作为用于使燃料燃烧的房间的燃烧室15由缸体10的内壁、缸盖30、活塞20包围而形成。

缸盖30具备吸气歧管31与排气歧管33。吸气歧管31是用于向燃烧室15供给空气的流路,在吸气歧管31与燃烧室15之间设有吸气阀32。排气歧管33是用于排出由于燃料在燃烧室15中的燃烧而产生的废气的流路,在排气歧管33与燃烧室15之间设有排气阀34。

燃料喷射阀40配置于缸体10的吸气歧管31侧。燃料喷射阀40以规定的定时向燃烧室15直接喷射燃料的喷雾fo。火花塞50配置于缸盖30的吸气阀32与排气阀34之间,将燃烧室15内的燃料点火。

发动机100是依次进行进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程、排气冲程这四个冲程来作为燃烧冲程的四冲程发动机。在排气冲程之后执行进气冲程,并反复执行四个冲程。

进气冲程是将吸气阀32开阀,将排气阀34闭阀,通过曲柄轴的旋转使活塞20下降以向燃烧室15吸入空气的冲程。

压缩冲程是将吸气阀32以及排气阀34闭阀,通过曲柄轴的旋转将活塞20向上推来压缩燃烧室15的空气的冲程。

膨胀冲程是将吸气阀32以及排气阀34闭阀,通过使用火花塞50将燃烧室15的燃料点火而产生的燃料的燃烧,使燃烧室15内的气体的体积膨胀,并利用其体积膨胀,将活塞20向下推的冲程。由此,经由连杆21使曲柄轴旋转。

排气冲程是将吸气阀32闭阀,将排气阀34开阀,通过曲柄轴的旋转将活塞20向上推以从燃烧室15排出废气的冲程。

车辆用的发动机100通常是多缸发动机,在多缸发动机的情况下,各个缸的冲程在时间上错开执行。在本实施方式中,在进气冲程中,从燃料喷射阀40向燃烧室15喷射燃料。也可以在压缩冲程中,从燃料喷射阀40向燃烧室15喷射燃料。另外,也可以在进气冲程与压缩冲程这两方从燃料喷射阀40向燃烧室喷射燃料。此外,也可以在压缩冲程中,从燃料喷射阀40向燃烧室15喷射燃料2次以上。如此,也可以在燃烧冲程中从燃料喷射阀40向燃烧室15喷射燃料2次以上。

图2是表示燃料喷射阀40以及其控制部70的例子的说明图。向燃料喷射阀40供给的燃料储存于未图示的燃料箱。燃料箱内的燃料由低压泵汲取,并由高压泵60升压并被压送至输送管61。此时的高压泵60产生的压力为几十~100mpa。在输送管61连接有检测对燃料施加的压力的燃油压力传感器62。输送管61内的高压的燃料被分配供给各缸的燃料喷射阀40。

控制部70(简称“ecu70”)具备微计算机71(简称“微机71”)、驱动ic72、升压电路73、开关元件sw2、sw3、sw4等。

微机71具有中央运算装置、非易失性存储器(rom)以及易失性存储器(ram)等而构成,基于发动机100的负载以及发动机转速,计算燃料的请求喷射量qreq以及目标喷射开始时期tca。另外,预先试验来取得表示通电时间ti与喷射量q的关系的特性线,并按照该特性线以喷射量q成为请求喷射量qreq的方式,控制对燃料喷射阀40通电的通电时间ti。

驱动ic72具有控制开关元件sw2、sw3、sw4的动作的喷射驱动电路72a、以及控制升压电路73的动作的充电电路72b。这些电路72a、72b基于从微机71输出的喷射指令信号sq而动作。喷射指令信号sq是对燃料喷射阀40通电的通电状态下达指令的信号,基于上述的请求喷射量qreq以及目标喷射开始时期、以及后述的线圈电流检测值i,由微机71设定。

升压电路73具有线圈73a、电容器73b、二极管73c以及开关元件sw1。若充电电路72b以开关元件sw1反复进行接通动作与断开动作的方式控制开关元件sw1,则从电池batt施加的电池电压通过线圈73a而升压(boost),并向电容器73b蓄电。具体而言,若开关元件sw1接通,则电流从电池batt流经线圈73a,在线圈73a中储蓄电能。之后,若开关元件sw1断开,则在线圈73a中储蓄的电能经过二极管73c流向电容器73b,对电容器73b进行充电。通过反复开关元件sw1的接通与断开,电容器73b的电压上升。将该上升后的电压称作“升压(boost)电压”。

而且,若喷射驱动电路72a使开关元件sw2、sw4一并进行接通动作,则向燃料喷射阀40施加boost电压。另一方面,若切换为使开关元件sw2进行断开动作并使开关元件sw3进行接通动作,则向燃料喷射阀40施加电池电压。另外,在停止向燃料喷射阀40施加电压的情况下,使开关元件sw2、sw3、sw4进行断开动作。二极管74用于在开关元件sw2的接通动作时,防止boost电压向开关元件sw3施加。

分流电阻75用于检测流过开关元件sw4的电流,换句话说是流过燃料喷射阀40的电流(线圈电流),微机71基于在分流电阻75中产生的电位差,检测上述的线圈电流的大小(线圈电流值)i。

在本实施方式中,在燃料喷射阀40的开阀期间,开关元件sw4被设为接通状态,通过将开关元件sw2接通并施加boost电压来使燃料喷射阀40开阀。接着将开关元件sw3接通并施加电池电压,从而使燃料喷射阀40维持为开阀状态。而且,将开关元件sw2、sw3、sws4断开并结束向燃料喷射阀40的电压的施加,从而将燃料喷射阀闭阀。在以下的说明中,为了方便理解,设为通过从升压电路73施加电压从而将燃料喷射阀开阀,并通过结束电压的施加来将燃料喷射阀40闭阀进行说明。另外,在本实施方式中具备以下两个电路:在使开关元件sw4接通的燃料喷射阀40的开阀期间,在通过开关元件sw2接通而将燃料喷射阀40开阀时赋予boost电压的脉冲电压的电路;以及通过开关元件sw3接通,将一但开阀的燃料喷射阀40保持为开阀状态的电路,但只要能够使燃料喷射阀40进行接通/断开动作,则也可以是仅具备某一方的电路的构成。

使用图3至图5对燃料喷射阀40的概略构成进行说明。图3是整体图,图4是燃料喷射阀40的前端部的放大图。图5是将可动芯440附近放大示出的说明图。如图3所示,燃料喷射阀40将阀主体410、喷嘴体420、阀芯430、可动芯440、固定芯450、非磁性部件460、电磁线圈470、配管连接部480等,以各部件的中心轴c一致而同轴的方式组装而构成。

阀主体410由金属形成,具有沿燃料喷射阀40的中心轴c(也称作“轴线c”)方向延伸的圆筒形状。

喷嘴体420由金属形成,具有向阀主体410内插入配置并与阀主体410卡合的主体部421、以及从主体部421向阀主体410外部延伸突出的喷嘴部422。喷嘴部422具有沿轴线c方向延伸的圆筒形状,在喷嘴部422的前端安装有喷孔部件423。

喷孔部件423由金属形成,通过焊接固定于喷嘴部422。如图4所示,喷孔部件423具有沿轴线c方向延伸的有底的圆筒形状,在喷孔部件423的前端形成有喷射燃料的喷孔423a。在喷孔部件423的内周面形成有阀芯430离座落座的落座面423s。

阀芯430由金属形成,具有沿轴线c方向延伸的圆柱形状。由于阀芯430具有圆柱形状,因此也将阀芯430称作“阀针430”。阀芯430以能够在轴线c方向上移动的状态组装于喷嘴体420的内部,在阀芯430的外周面430a与喷嘴体420的内周面422a之间,形成有沿轴线c方向延伸,供燃料流通的环状的流路f30。在阀芯430的喷孔423a侧的端部形成有环状的环座面430s。通过阀芯430的开闭,阀芯430的环座面430s从喷孔部件423的落座面423s离座或向其落座。

如图5所示,在阀芯430的与喷孔423a的相反的一侧的端部安装有可动芯440。可动芯440由金属形成,具有圆盘形状。可动芯440收容配置于主体部421的圆筒内部。可动芯440与阀芯430以及以下说明的滑动部件434成为一体构成可动部m,可动部m在轴线c方向上移动。在可动部m形成有沿轴线c方向供燃料流通的可动流路f20。

固定芯450固定地配置于阀主体410的内部。固定芯450为绕轴线c方向延伸的环状的金属制。非磁性部件460为配置于固定芯450与主体部421之间的环状,与固定芯450以及可动芯440相比为磁性较弱的材质。另一方面,固定芯450、可动芯440以及主体部421由具有磁性的材质形成。

在非磁性部件460以及固定芯450的径向外侧配置有电磁线圈470。电磁线圈470卷绕于树脂制的线轴471。线轴471是以轴线c方向为中心的圆筒形状。因此,电磁线圈470配置为绕轴线c方向延伸的环状。

在固定芯450的与喷孔432a相反的一侧配置有配管连接部480,该配管连接部480形成燃料的流入口480a并与外部的配管连接。配管连接部480为金属制,由与固定芯450一体的金属部件形成。在高压泵60(图2)中加压后的燃料从流入口480a向燃料喷射阀供给。在配管连接部480的内部形成有沿轴线c方向延伸、供燃料流通的流路f10,在该流路f10压入固定有压入部件481。

在压入部件481的喷孔侧配置有弹性部件sp1。弹性部件sp1的一端支承于压入部件481,弹性部件sp1的另一端支承于可动芯440。因此,根据压入部件481的压入量、换句话说是轴线c方向上的固定位置,特定阀芯430开阀至全升程位置时的弹性部件sp1的弹性变形量。即,弹性部件sp1产生的闭阀力(设定负载)通过压入部件81的压入量来调整。

接下来,对燃料喷射阀40的动作进行说明。

若控制部70(图2)向燃料喷射阀40的电磁线圈470通电,则在电磁线圈470的周围产生磁场。即,伴随通电在固定芯450、可动芯440以及主体部421形成磁通穿过的通路即磁场回路,通过由磁路产生的磁力使可动芯440被向固定芯450一方吸引。弹性部件sp1产生的闭阀力、燃料压力产生的闭阀力、以及上述的磁力产生的开阀力作用于可动部m。在燃料喷射阀40中,由于设定为与上述闭阀力相比,通电时的开阀力较大,因此若伴随通电产生磁力,则可动芯440与阀芯430一同向固定芯450一侧移动。由此,阀芯430进行开阀动作,环座面430s从落座面423s离座,高压燃料被从喷孔423a喷射。

若控制部70停止向电磁线圈470通电,则上述的磁力产生的开阀力消失,因此通过弹性部件sp1产生的闭阀力与燃料压力产生的闭阀力,阀芯430与可动芯440一同进行闭阀动作,环座面430s向落座面423s落座。由此,阀芯430进行闭阀动作,来自喷孔423a的燃料喷射停止。此时,第一节流部442以及第二节流部432限制阀芯430的环座面430s向落座面423s落座的速度,抑制反跳、环座面430s与落座面423s的磨损。

在可动流路f20设置第一节流部442以及第二节流部432,将可动流路f20的截面积缩小。第一节流部442以及第二节流部432作为使闭阀时的阀芯430的速度减速来限制的衰减要素发挥功能。如图6所示,可动流路f20的截面积根据沿着轴线c的位置而增减。节流部意为,该截面积从减少转为增大的位置,即截面积为最小的部分。第一节流部442形成于轴线c上,但第二节流部432以非同轴的方式,在从轴线c上偏心的位置,由多个孔形成。第一节流部442与第二节流部432分离间隔l12而设。间隔l12是将形成第一节流部442的孔、以及形成第二节流部432的孔连结的最短距离。间隔l12大于第一节流部442的开口的截面积s1与第二节流部432的开口的截面积s2中的较大一方的截面积的当量直径。当量直径是指,表示流路的大小在流动方面与多大直径的圆管的集合等效的长度。在流路被分成多个的情况下,意为表示该多个流路的截面积之和与多大直径的圆管的集合等效的长度。将第一节流部442与第二节流部432之间的空间称作容积(volume)v1。

图6是示意地表示第一实施方式中的第一节流部442、第二节流部432以及容积v1的说明图。如图6所示,在第一节流部442与第二节流部432之间形成有容积v1。第二节流部432的截面积s2(当量直径d2)比第一节流部442的截面积s1(当量直径d1)大。这里,当量直径是指,表示流路的大小在流动方面与多大直径的圆管的集合等效的长度。在上述的例子中,截面积s1=π×(当量直径d1)2/4、截面积s2=π×(当量直径d2)2/4。此外,第一节流部442与第二节流部432之间的间隔l12比作为截面积较大的节流部的第二节流部432的当量直径d2大。

如上述那样,若控制部70停止向电磁线圈470通电,则上述的磁力产生的开阀力消失,因此通过弹性部件sp1产生的闭阀力以及燃料压力产生的闭阀力,阀芯430与可动芯440一同进行闭阀动作,阀芯430的环座面430s向落座面423s落座。在阀芯430落座时,产生压力波。

使用图7对产生压力波时的节流部的效果进行说明。在图7中,横轴表示燃料喷射阀40上的位置,右侧为上游侧,左侧为下游侧、即喷孔423a侧。纵轴表示压力波的大小。在图7中,将下游侧的第二节流部432中的压力波的反射率设为约25%,透射率设为约75%,将上游侧的第一节流部442中的压力波的反射率设为约33%,透射率设为约67%。这里,反射率、透射率表示在某大小的压力波到达时,将其中多大的压力波反射、透射。因此,第二节流部432将到达的压力波中的约25%的大小的压力波反射并将约75%的大小的压力波透射,第一节流部442将到达的压力波中的约33%反射并将约67%透射。将两者加起来,产生的压力波中的约50%的大小的压力波透射两个节流部432、442。这里,反射率、透射率的大小取决于节流部的截面积、或者当量直径。若减小节流部的截面积,则反射率变高而透射率降低。相反,若增大节流部的截面积,则反射率降低而透射率变高。通过形成节流部,能够控制阀芯430的开阀以及闭阀时的可动部m的动作速度。因此,根据可动部m的动作速度的目标值决定节流的大小。另外,图7以及说明所使用的反射率、透射率的值是方便说明而设定的值。

若阀芯430闭阀、喷孔423a关闭,则由于水击作用,产生高压的压力波,如图7所示,压力波从下游向上游移动。将此时的压力波的大小设为p。若压力波到达第二节流部432,则第二节流部432将压力波的约0.25p反射,并使约0.75p透射。在该第二节流部432反射压力波时,产生可动部m欲向上游侧移动而开阀的力。即,与反射的约0.25p大小的压力波对应的向上游侧的力f1施加于可动部m。之后,若透射第二节流部432的约0.75p大小的压力波到达第一节流部442,则第一节流部442将压力波的约0.25p反射,使约0.5p透射。此时也同样,与反射的约0.25p大小的压力波对应的向上游侧的力f2施加于可动部m。在本实施方式中,施加力f2的时间从施加力f1的时间起延迟压力波移动长度l12的时间量。即,不同时施加力f1与力f2而是具有时间差地施加,因此作用于可动部m的力难以比弹性部件sp1产生的闭阀力与燃料压力产生的闭阀力之和大。因此,能够抑制在闭阀时产生的水击作用导致阀芯430开阀这一现象的产生。如此,通过设置第二节流部432与第一节流部442,能够使由于压力波而欲使可动部m向上游移动而开阀的力相对于时间轴分散,能够抑制阀芯430由于水击作用而开阀。

作为比较例说明节流部为一个的情况。将节流部设置为一个时,采用仅具有图6的节流部442、432中的任一方的构成即可。在图8所示的比较例中,由于将透射节流部的压力波的大小设为与第一实施方式大致相同,因此将节流部中的反射率设为约50%,透射率设为约50%。在比较例中,若大小p的压力波到达节流部,则节流部将约0.5p大小的压力波反射,并使约0.5p大小的压力波透射。此时,由于节流部反射压力波时的反作用,产生可动部m欲向上游侧移动而开阀的力。即,与反射的约0.5p大小的压力波对应的向上游侧的力f3施加于可动部m。若该力f3的大小比弹性部件sp1产生的闭阀力与燃料压力产生的闭阀力之和大,则开阀。

对第一实施方式与比较例中的力f1、f2、f3的大小进行比较的话,则f2<f1<f3。因此,在第一实施方式中施加于可动部m的力f1、f2比在比较例中施加于可动部m的力f3小,可以说压力波导致的阀芯430的开阀难以产生。以往,在形成于可动部m的节流部为一个的情况下,在阀芯430的闭阀时产生的水击(压力波)到达节流部时,不能透射节流部而是反射的压力波作为开阀方向的力一下子作用于可动部m。本申请的目的在于兼顾将可动部m的动作速度降低至目标值、以及减少水击产生的作用于可动部m的开阀方向的力。如上述那样,为了降低可动部m的动作速度,需要在可动部形成节流部。然而,在为了减少作用于可动部m的开阀方向的力(水击产生的压力波)而在可动部m以外之处设置节流部的情况下,作为喷射器整体的燃料的压力损失变大。因此,在本申请中,通过在可动部m内将所需的节流量(用于降低可动部m的动作速度的节流量)分为多个来节流,从而仅通过降低可动部m的动作速度所需的节流量,也能够降低水击产生的力。

图9所示的其他实施方式具备两个节流部,将透射节流部的压力波的大小设为与第一实施方式大致相同。即,在该变形例中,两个节流部的反射率均为约30%,透射率均为约70%,两个节流部的截面积s1、s2大致相同。在变形例中,若p大小的压力波到达下游侧的第二节流部432,则第二节流部432将约0.3p大小的压力波反射,并使约0.7p大小的压力波透射。在该第二节流部442反射压力波时,产生可动部m欲向上游侧移动而开阀的力。即,与反射的约0.3p大小的压力波对应的向上游侧的力f4施加于可动部m。之后,若透射第二节流部432的约0.7p大小的压力波到达上游侧的第一节流部442,则第一节流部442将约0.2p大小的压力波反射,使约0.5p大小的压力波透射。此时也同样,与反射的约0.2p大小的压力波对应的向上游侧的力f5施加于可动部m。在第一实施方式中,施加力f5的时间从施加力f4的时间起延迟压力波移动长度l12的时间量。即,由于力f4与力f5不同时施加而是具有时间差地施加,因此作用于可动部m的力难以比弹性部件sp1产生的闭阀力与燃料压力产生的闭阀力之和大。因此,能够抑制在闭阀时产生的水击作用导致阀芯430开阀这一现象的产生。

另外,如图7中说明那样,在能够使力f1与力f2的大小大致相等,并能够将欲向上游侧移动的力平稳化(leveling)方面,优选的是使下游侧的第二节流部432的截面积s2(当量直径d2)比上游侧的第一节流部442的截面积s1(当量直径d1)大。

在第一实施方式中,使下游侧的第二节流部432的截面积s2比上游侧的第一节流部442的截面积s1大,在其他实施方式中,将第二节流部432的截面积s2与第一节流部442的截面积s1设为大致相同的大小,但也可以使上游侧的第一节流部442的截面积s1比下游侧的第二节流部432的截面积s2大。在该情况下,也是由于两个力f1、f2不同时施加而是具有时间差地施加于可动部m,因此作用于可动部m的力也难以比弹性部件sp1产生的闭阀力与燃料压力产生的闭阀力之和大。因此,能够抑制在闭阀时产生的水击作用导致阀芯430开阀这一现象的产生。

在第一实施方式中,多个第二节流部432设于从轴线c上偏心的位置,因此施加于第二节流部432的力f1的朝向成为与阀芯430的移动方向交叉的方向。因此,欲将阀芯430开阀的力仅为力f1的一部分。因此,能够进一步使阀芯430难以开阀。另外,也可以将第二节流部432设于轴线c的同轴上。能够使燃料喷射阀40较细。

在第一实施方式中,第二节流部432由多个孔形成。若第二节流部432由多个孔形成,则在受到压力波时,与一个孔的情况相比能够使阀芯430难以倾斜。这里,多个孔均等地配置,例如优选的是相对于轴线c配置于旋转对称位置。在受到压力波时,能够进一步使阀芯430难以倾斜。

在本实施方式中,第一节流部442的开口的截面积s1使可动流路f20的截面积最小,第二节流部432的开口的截面积s2使可动流路f20的截面积第二小。在使可动流路f20最窄处最能反射压力波。即,由于反射而作用于可动部m的水击的力最大。这里,通过将最小的节流部设为第一节流部442,由于第二节流部432而变小的压力波到达第一节流部442,因此能够减少作用于可动部m的水击产生的力。

·第二实施方式:

在图10中将阀芯附近放大示出的第二实施方式的燃料喷射阀41,与第一实施方式的燃料喷射阀40相比的话,在以下几点不同,即在与第二节流部442相比靠下游侧还形成容积v2,并且在容积v2的下游具备第三节流部493。容积v2是具有下侧开口的上部侧容积形成部件490、上侧以及下侧开口的下部侧容积形成部件491、以及被套筒492夹持而形成的大致圆环(torus)形状的空间。容积v1存在于轴线c上,容积v2以圆环形状包围容积v1的下游侧的方式形成。在套筒492形成有用于形成第三节流部493的孔。

如图11所示,套筒492具有三个节流部493,三个节流部493设于以轴线c为中心的旋转对称位置。另外,节流部493的数量不限于三个,也可以是其他数量,例如两个或者四个以上。此外,大小也可以不同。另外,图10是以图11的x-x截面将燃料喷射阀41切开时的截面视图。

图12是示意地表示第二实施方式中的第一节流部442、第二节流部432、第三节流部493以及容积v1、v2的说明图。关于第三节流部493,在图11中为三个,但在图12中,作为一个等效的节流部进行图示。此外,容积v2为大致圆环形状,但在图12中作为大致圆柱形状进行图示。如图12所示,在第一节流部442与第二节流部432之间形成容积v1,在第二节流部432与第三节流部493之间形成容积v2。第三节流部493的合计的截面积为s3,将其当量直径设为d3。第二节流部432与第三节流部493之间的间隔l23比第二节流部432的当量直径d2大。在图12的例子中,当量直径d3比当量直径d2小,但也可以大于或等于当量直径d2。在当量直径d3比当量直径d2大的情况下,第二节流部432与第三节流部493之间的间隔l23比第三节流部493的当量直径d3大。

与图7相同,使用图13对节流部的效果进行说明。将第三节流部493中的压力波的反射率设为约20%,透射率设为约80%,将第二节流部432中的压力波的反射率设为约10%,透射率设为约90%,将第一节流部442中的压力波的反射率设为约30%,透射率设为约70%,透射节流部的压力波的大小设为与第一实施方式大致相同。

由于闭阀时的水击作用,产生规定大小p的压力波,若该大小p的压力波到达第三节流部493,则第三节流部493将压力波中的约0.2p大小的压力波反射,并使约0.8p大小的压力波透射。此时,在第三节流部493反射压力波时,产生可动部m欲向上游侧移动而开阀的力f6。若穿过第三节流部493的压力波到达第二节流部432,则第二节流部432将约0.1p大小的压力波反射,并使约0.7p大小的压力波透射。此时,在第二节流部432反射压力波时,产生可动部m欲向上游侧移动而开阀的力f7。接着,若穿过第二节流部432的压力波到达第一节流部442,则第一节流部442将约0.2p大小的压力波反射,并使约0.5p大小的压力波透射。此时,在第一节流部442反射压力波时,产生可动部m欲向上游侧移动而开阀的力f8。在第二实施方式中,施加力f7的时间从施加力f6的时间起延迟压力波移动长度l23的时间量,施加力f8的时间从施加力f7的时间起延迟压力波移动长度l12的时间量。即,三个力f6、f7、f8不同时施加而是具有时间差地施加,因此作用于可动部m的力难以比弹性部件sp1产生的闭阀力与燃料压力产生的闭阀力之和大。因此,能够抑制在闭阀时产生的水击作用导致阀芯430开阀这一现象的产生。

在第二实施方式中,容积v1存在于轴线c上,具有大致圆柱形状,容积v2具有包围容积v1的下游侧的圆环形状。因此,流经第二节流部432的压力的朝向为与轴线c大致垂直的方向,通过压力波产生的力f7的朝向并非是沿着轴线c的朝向,试图将阀芯430开阀的力仅为力f7的一部分。因此,能够进一步使阀芯430难以开阀。另外,也可以与容积v1同样地将容积v2设于轴线c上,并以具有大致圆柱形状的方式形成。在该情况下,能够将燃料喷射阀41较细地形成。因此,如图14所示,也能够适用于将燃料喷射阀41与火花塞50相邻地配置的发动机101。

在上述的第一、第二实施方式中,第一节流部442、第二节流部432具有固定的长度极小的形状。如图15所示,第一节流部442、第二节流部432也可以具有锥形状。在图15所示的例子中,第一节流部442具有下游侧变窄的锥形状,第二节流部432具有上游侧变窄的锥形状。在这种情况下,节流部442、432在狭义上,意指锥形状的最窄的部分、即截面积最小的部分。但是,也可以将包含截面积最小的部分的锥部整体称作节流部。

在上述第一、第二实施方式中,未提及相对于节流部442、432、482的燃料的流动方向垂直的截面形状,但截面的形状优选的是圆形。圆形与其他形状相比容易加工。此外,圆形与其他形状相比,每截面积的周长较短,因此不易受到流动的燃料的粘性的影响。

在上述第一、第二实施方式中,可动部m包括作为阀针的阀芯430,阀芯430与可动部m一体地动作。在该情况下,在闭阀时,包括阀芯430的可动部整体停止,水击作用较大。如第一、第二实施方式中说明那样,若设置节流部442、432、482,则即使在阀芯430与可动部m一体地动作、水击作用较大的情况下,也能够使压力波产生的开阀力相对于时间轴分散,因此能够抑制阀芯430的开阀。

在技术方案中记载了节流部的截面积按照第一节流部、第二节流部、第三节流部的顺序变大,但如实施方式中说明那样,第一节流部442、第二节流部432、第三节流部493的截面积的大小的顺序是任意的。因此,也存在技术方案中的第一节流部与实施方式的第一节流部442对应的情况,但并非一定对应。对于第二节流部、第三节流部也同样。

在上述各实施方式中,在压力波反射三次以上的情况下,例如也存在由第一节流部442反射的压力波由第二节流部432反射,并且再次由第一节流部442反射的情况,但第二次以后由反射产生的力,与由最初的反射产生的力相比极其小,因此能够忽略。

·其他实施方式:

图16所示的其他实施方式的燃料喷射阀42是第二节流部432设于可动芯440与阀芯430的边界的例子。在该实施方式中,如图17所示,大致半圆形的第二节流部432设于可动芯440与阀芯430的边界的四次旋转对称位置。第一节流部442与第一实施方式相同,设于可动芯440的中心轴c。在该实施方式中,能够仅在可动部m设置流路f20以及节流部442、432。另外,第二节流部432不限于4次旋转对称位置,也可以设于n次旋转对称位置(n为2以上的自然数)。

本发明不限于上述的实施方式,在不脱离其主旨的范围内能够以各种构成实现。例如,为了解决上述课题的一部分或者全部、或者为了实现上述效果的一部分或者全部,发明内容一栏所记载的各方式中的技术特征所对应的实施方式的技术特征能够适当替换、组合。此外,该技术特征只要未在本说明书中作为必须项进行说明,则能够适当删除。

本发明能够作为以下方式实现。

根据本发明的一方式,提供具有喷射燃料的喷孔(423a)以及使所述燃料向所述喷孔流通的流路(f10、f20、f30)的燃料喷射阀(40)。该燃料喷射阀具备:通过通电产生磁通的线圈(470);形成所述磁通的通路并产生磁力的固定芯(450);连结于通过所述磁力移动的可动芯(440)以及由所述可动芯驱动而将所述喷孔开闭的阀针(430)、并在内部形成有成为所述流路的一部分的可动流路(f20)的可动部(m);以及以能够沿燃料喷射阀的轴线(c)移动的状态在内部收容所述可动部、并且在内部形成有所述流路的一部分的阀主体(410),所述可动部具有将所述可动流路的截面积(s1)缩小的第一节流部(442)、以及与所述第一节流部分离设置并将所述可动流路的截面积(s2)缩小为所述第一节流部的截面积以上的截面积的第二节流部(432)作为节流部,所述第一节流部与所述第二节流部的间隔(l12)比所述第二节流部的截面积(s2)的当量直径(d2)大。

在上述方式中,也可以是所述第一节流部在所述可动流路中开口的截面积最小。根据该方式,能够将可动流路中的开口的截面积最小之处设为第一节流部。

在上述方式中,也可以是所述可动部在所述节流部还具备将所述可动流路的截面积缩小的第三节流部,所述第三节流部的截面积为所述第二节流部的截面积以上。根据该方式,由于施加于各节流部的压力波而产生的开阀力能够相对于时间轴进一步分散,因此能够抑制由于闭阀时的水击作用而产生的压力波导致阀针开阀。

在上述方式中,也可以是所述节流部从沿着所述可动芯移动的轴线的方向观察时,存在于重叠在所述轴线上的位置,所述节流部的中心与所述轴线同轴。根据该方式,能够将燃料喷射阀(41)较细地形成,因此容易适用于将燃料喷射阀与火花塞相邻配置的发动机。

在上述方式中,从沿着所述可动芯移动的轴线的方向观察时,所述节流部中的一部分节流部也可以位于所述节流部的中心从所述轴线偏心的位置。根据该方式,施加于一部分节流部的力的朝向成为与阀针的移动方向交叉的方向。因此,欲将阀针开阀的力仅为力的一部分,因此能够进一步使阀针难以开阀。

在上述方式中,关于所述可动流路在所述节流部处的截面积,也可以是配置于所述可动流路的下游侧的节流部与配置于上游侧的节流部相比较大。根据该方式,能够使在下游侧的节流部中施加的开阀的力的大小、与在上游侧的节流部中施加的开阀的力的大小平稳化,因此能够进一步使阀针难以开阀。

在上述方式中,也可以是所述节流部中的至少一个包括多个孔,多个孔配置于相对于所述轴线旋转对称的位置。根据该方式,在受到压力波时,能够使阀针难以倾斜。

在上述方式中,所述节流部的形状也可以是圆形的孔。圆形的孔与其他形状的孔相比容易加工。此外,圆形的孔与其他形状相比每截面积的周长较短,因此能够不易受到流经燃料喷射阀的燃料的粘性的影响。

根据本发明的一方式,提供发动机系统。该发动机系统具备:发动机(100);向所述发动机直接喷射燃料的上述方式中的某一个所记载的燃料喷射阀(40);以及在所述发动机的燃烧冲程中,对所述燃料喷射阀执行两次以上的燃料喷射的控制部70。在进行第二次以后的燃料喷射的情况下,由于以高压力进行喷射,因此闭阀时的水击作用较大。本发明在这种情况下有效。

在上述方式中,也可以是所述燃料喷射阀与对所述燃料点火的火花塞相邻地配置,所述控制部在压缩冲程时从所述燃料喷射阀喷射所述燃料。

另外,本发明能够以各种方式实现,例如除了燃料喷射阀之外,能够通过发动机系统、发动机系统的控制方法等实现。

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