燃料喷射阀的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及使用于内燃机的燃料喷射阀，特别是涉及利用电磁驱动的可动元件对燃料通路进行开闭的阀门。
【背景技术】
[0002]在内燃机中具备进行将与运行状态相应的合适的燃料量变换为燃料喷射阀的喷射时间的运算并且驱动提供燃料的燃料喷射阀的燃料喷射控制装置。燃料喷射阀利用通过流入内部螺线管的电流而产生的磁力来使构成燃料喷射阀的可动元件进行动作，使阀芯开闭，从而喷射燃料。所喷射的燃料量主要根据燃料压力与燃料喷射阀的喷口部的气氛的压力之间的压差、以及将阀芯维持于打开状态而进行燃料喷射的时间来确定。
[0003]近年来，从降低燃料消耗量的考虑出发，在不需要内燃机的输出的情况下进行不喷射燃料的切断燃料的机会增加，同时再度开始喷射燃料的频度也在增加。在再度开始喷射燃料时，有必要喷射相当于无负荷的少量燃料。而且，以增加输出、提高排气性能为目的进行分割喷射。这是想要通过将本来1次喷射所需要的燃料分割成多次，在适当的时期喷射，从而提高内燃机的性能，并且要求减少每1次的燃料喷射量。
[0004]另外，对内燃机也尝试实施通过小型化减少装载于车辆时的燃料消耗量。在这种情况下，由于吸入空气过多等原因而要求提高比功率，因此要求在不增加最小喷射量或使其减少的基础上增加最大喷射量。因而燃料喷射阀所要求的动态范围(最大喷射量除以最小喷射得到的值)有增加的倾向。
[0005]关于燃料喷射阀，例如，可动元件由圆筒状的衔铁(anchor)与位于该衔铁的中心部的柱塞杆(Plunger rod)、以及设置于柱塞杆前端的阀芯构成，在中心部具有引导燃料的燃料导入孔的固定芯的端面与衔铁的端面之间设置了磁隙，而且具备对包含该磁隙的磁路提供磁通的电磁线圈。构成为利用由于通过磁隙的磁通而在衔铁的端面与固定芯的端面之间产生的磁吸引力将衔铁向固定芯一侧吸引，驱动可动元件，将阀芯从阀座上拉开，打开设置于阀座的燃料通路。
[0006]在这样构成的现有的燃料喷射阀中，在阀芯处于闭阀位置时，利用基座(seat)部上游的燃料压力与基座下游的气氛的压力之差，始终施加将阀芯按压到阀座的力，在对所述电磁线圈通电后也存在可动元件和阀芯的开阀动作慢这样的问题。近年来汽油内燃机中搭载的燃料喷射阀的使用燃料压力也有增加倾向，这种开阀延迟也增大。
[0007]原因是由于构成为由于作用于阀芯的基座部的燃料压力与气氛气压之差而形成的力经由柱塞杆而始终传递到衔铁。
[0008]在现有技术中公开了下述技术，即为了缓和上述问题，采用在闭阀状态下在柱塞杆与衔铁之间设置间隙的结构，在电磁线圈开始通电而对固定元件与衔铁产生磁吸引力、衔铁开始移动的初期，不施加由于对阀芯的基座部施加的燃料压力与气氛压力之差而形成的力。
[0009]作为现有技术的一个例子，可动元件在到达设置于阀针的第1挡板之前、即带走阀针之前首先预备加速，可动元件在带走阀针前，已经达到可动元件传递给阀针的冲力(impulse)。已知相比于可动元件与阀针刚性结合的燃料喷射阀、或可动元件相对于阀针可动但是在不起作用的位置与阀针的挡板接触的燃料喷射阀，能够实现显著短的敞开时间，进而实现更准确的燃料计量。(参照例如专利文献1)。
[0010]而且，在现有的燃料喷射阀中，存在着这样的问题，即在阀芯完全到达开阀位置后，衔铁的端面与固定芯的端面之间的碰撞面相互粘贴，即使在为了使阀芯返回闭阀位置而停止对电磁线圈通电、磁路的磁力消失之后，衔铁回到初始位置、即两者完全分离而阀芯被按压到阀座的状态的时间也变长。
[0011]其原因之一是例如在衔铁的端面与固定芯的端面开始分离而磁吸引间隙慢慢扩大时，在衔铁的端面与固定芯的端面之间产生流体性贴紧现象。
[0012]具体地说，存在着要将衔铁贴紧到固定芯的流体力的大小与衔铁的移动速度成比例、与流体间隙的大小的3次方成反比的性质。刚从开阀状态切换为开始闭阀状态之后，流体间隙小，因此燃料不容易从外部流入到该流体间隙内，并且由于围绕衔铁的流体的惯性质量而衔铁以非常微小的移动速度移动，由于上述理由，所以受上述现象的影响，显示出衔铁的端面与固定芯的端面贴紧的变动。
[0013]为了缓和这种现象，不阻碍在衔铁的端面与固定芯的端面之间以及衔铁周围产生的燃料的流动，进而助长其流动是很重要的。
[0014]在现有技术中，公开了如下技术:为缓和上述存在问题，将衔铁端面与固定芯端面之间的碰撞面设为部分接触面，使贴紧现象不容易发生来防止粘连。
[0015]作为现有技术之一例，已知有这样的燃料喷射阀，即设置于可动元件的至少1个碰撞分区具有仅形成芯的端面与可动元件的端面的相互抵接的区域的一部分的宽度b，该碰撞分区的宽度b在20μπι?500μπι之间，处于比碰撞分区低的位置的台阶分区具有台阶底部，该台阶分区处于比碰撞分区低5μπι?15μπι的位置(参照例如专利文献1)。在这种燃料喷射阀中，相互碰撞的构成部分中的至少某一方构成为在形成耐磨损表面后，碰撞面在经过长时间运行后也不会因磨损而不合适地扩大，由于形成这样的结构，可动元件被固定芯吸引而移动的时间以及可动元件从固定芯的吸引力作用下被释放而向离开固定芯的方向移动的时间大致维持恒定，能够得到的磁方面或液压方面的最佳性能。
[0016]作为另一种现有技术的一个例子，已知有这样的燃料喷射阀，即在衔铁上具有在衔铁的中央部形成于面对固定芯的燃料导入孔的端部的位置的凹处、在衔铁的端面上分散地形成于周方向上并且与固定芯的端面接触的凸部区域、在衔铁的端面形成于凸部区域的余留部分的凹部区域、以及在该凹部区域中一端开口而另一端在衔铁的反固定芯侧端面向所述柱塞周围开口的多个贯通孔(参照例如专利文献2)。在这种燃料喷射阀中，在可动元件从开阀位置向闭阀动作转移的状态下的衔铁周围的燃料流动平稳，能够对衔铁端面与固定芯端面之间的间隙迅速供应燃料，能够迅速将衔铁从固定芯拉开，因此能够缩短闭阀延迟时间。
[0017]现有技术文献
[0018]专利文献1:日本特表2003 — 511602号公报
[0019]专利文献2:日本特开2007 —187167号公报
[0020]专利文献3:日本国际公开2008/038395号说明书
【发明内容】
[0021]发明要解决的技术问题
[0022]为了高精度地从燃料喷射阀喷射适量的燃料，有必要使阀芯的开闭动作迅速而且尽可能偏差小地实施，但在燃料喷射阀开、闭阀时，由于磁通、流体的作用，使得响应迟滞，因而燃料喷射控制装置比真正想要开、闭阀的时间还延迟，而且带有偏差地完成阀的开、闭阀动作。
[0023]作为改善这样的响应迟滞的一种手段，采用例如在磁吸引力产生的初期不向衔铁传递在阀芯基座部产生的流体力的结构。
[0024]但是，在专利文献1公开的结构中存在这样的问题，即不能够同时减小在芯与衔铁的流体间隙中产生的挤压力，不能够减小闭阀的响应迟滞。
[0025]解决技术问题的技术手段
[0026]为了解决上述课题，本发明做成如下构造:电磁式燃料喷射阀的阀芯由在闭阀时与衔铁抵接的第2阀芯和在开阀中途与衔铁抵接的第1阀芯构成，规定第1阀芯与第2阀芯的长度，以使得在开阀时第2阀芯与配置于固定芯的内周的行程挡板抵接，在开阀时固定芯与衔铁也不直接抵接地确保间隙，废除固定芯与衔铁的镀层处理。
[0027]发明效果
[0028]本发明提供了如下的燃料喷射阀的内部结构:虽然为提高燃料喷射阀的阀芯的响应性能，采用在磁吸引力产生的初期不向衔铁传递在阀芯基座部处产生的流体力的结构，但也能够在闭阀时使衔铁端面与固定芯端面的紧贴现象不容易发生，防止发生粘连，能够实现与以往相比响应更快而且偏差更小