燃料噴射閥的制作方法
【專利摘要】燃料噴射閥(1、2、3)具備：外殼(20)，具有噴孔(25)、閥座(243)及燃料通路(18)；針(30)，以能夠在外殼(20)的軸方向上往復移動的方式容納在外殼(20)內且對噴孔(25)進行開閉；偏差允許部件(40)，設置在線圈(39)、固定鐵芯(38)、可動鐵芯(37)、外殼(20)和內燃機(10)之間，允許組裝外殼(20)和內燃機(10)組裝時的組裝位置的偏差；摩擦降低部(402、45、452、454、55、552、56、562)，設置在內燃機(10)和偏差允許部件(40)之間，降低內燃機(10)和偏差允許部件(40)之間的摩擦。摩擦降低部(402、45、452、454、55、552、56、562)允許外殼(20)的與軸方向垂直的方向的移動。
【專利說明】燃料噴射閥
[0001 ]本發明以2014年2月5日提交的日本專利申請2014-20475號為基礎并援引其記載內容。
技術領域
[0002]本發明涉及向內燃機(以下稱作發動機)直接噴射燃料的燃料噴射閥。
【背景技術】
[0003]以往，向發動機的燃燒室內直接噴射燃料的燃料噴射閥，設置在與將燃料加壓的高壓栗連接的輸油管(delivery pipe)和發動機的氣缸頭之間。例如，在專利文獻I中記載了成為旋轉中心的部位設置在噴孔附近的燃料噴射閥，以能夠根據輸油管相對于氣缸頭的位置偏差進行旋轉運動。
[0004]現有技術文獻
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻1:日本特開2011-196293號公報
[0007]設置在輸油管和氣缸頭之間的燃料噴射閥，在將氣缸頭和燃料噴射閥組裝時，經由允許組裝位置的偏差的公差環(tolerance ring)被組裝到氣缸頭。另一方面，在比較低溫的環境下運行內燃機時，氣缸頭由于內燃機中的燃燒熱而膨脹，輸油管由于輸油管中流動的比較低溫的燃料而收縮。因此，在組裝時已經對準的輸油管相對于氣缸頭的位置出現偏差，具有噴孔的噴射部所連接的氣缸頭的部位和向燃料噴射閥內導入燃料的燃料導入管所連接的輸油管的部位的距離發生變化。在專利文獻I所記載的燃料噴射閥中，輸油管相對于氣缸頭的位置出現偏差時，以噴孔的附近為中心旋轉，所以可能跟不上該距離的變化而變形。此外，該距離的變化超出公差環的允許范圍的情況下，可能會發生燃料噴射閥變形而燃料噴射閥的噴射特性下降的問題。
【發明內容】
[0008]本發明的目的在于，提供一種防止燃料噴射特性下降的燃料噴射閥。
[0009]為了達成上述目的，本發明的I個方式是向內燃機所具有的燃燒室內直接噴射燃料的燃料噴射閥，其具備:具有噴孔的外殼;針，以能夠在外殼的軸方向上往復移動的方式容納在外殼內，對噴孔進行開閉；線圈；固定鐵芯;可動鐵芯;偏差允許部件，設置在外殼和內燃機之間，允許將外殼和內燃機組裝時的組裝位置的偏差；以及摩擦降低部，設置在內燃機和偏差允許部件之間。摩擦降低部降低內燃機和偏差允許部件之間的摩擦，允許與外殼的軸方向垂直的方向的移動。
[0010]本方式的燃料噴射閥具備摩擦降低部，該摩擦降低部在偏差允許部件和內燃機之間降低偏差允許部件和內燃機之間的摩擦。在燃料噴射閥實際使用時，由于輸油管相對于內燃機的位置偏差而對燃料噴射閥作用了可能發生變形的程度的力時，本方式的燃料噴射閥朝向與外殼的軸方向垂直的方向移動。在此，“垂直”不只是嚴格意義上的垂直，也包括目視觀察時看起來與外殼的軸方向垂直的程度的角度關系。由此，在本方式的燃料噴射閥中，能夠防止因輸油管相對于內燃機的位置偏差而燃料噴射閥變形。因此，能夠防止變形所導致的燃料噴射特性下降，防止燃料噴射閥損壞。
【附圖說明】
[0011]通過一邊參照附圖一邊進行下面的詳細說明，本發明的上述目的及其他目的、特征和優點能夠變得更加明確。
[0012]圖1是第I實施方式的燃料噴射閥的截面圖。
[0013]圖2是圖1的II部擴大圖。
[0014]圖3是說明第I實施方式的燃料噴射閥的組裝時和實際使用時的氣缸頭與輸油管的位置關系的示意圖，圖3(a)表示在制造工序中將氣缸頭、燃料噴射閥、輸油管組裝時的位置關系，圖3(b)表示在比較低溫的環境下驅動發動機時的位置關系。
[0015]圖4是表示第I實施方式的燃料噴射閥的燃料噴射特性的特性圖。
[0016]圖5是第2實施方式的燃料噴射閥的截面圖。
[0017]圖6是圖5的VI部擴大圖。
[0018]圖7是第3實施方式的燃料噴射閥的截面圖。
[0019]圖8是圖7的VIII部擴大圖。
【具體實施方式】
[0020]以下基于【附圖說明】多個實施方式。
[0021](第!實施方式)
[0022]圖1、2表示第I實施方式的燃料噴射閥I。燃料噴射閥I設置在作為“內燃機”發動機10的氣缸頭100，向發動機10的未圖示的“燃燒室”即氣缸內直接噴射作為在輸油管90中流動的燃料的汽油。另外，圖1中示出了針30從閥座243離開的方向即開閥方向、以及針30抵接到閥座243的方向即閉閥方向。
[0023]首先說明燃料噴射閥I的構造。燃料噴射閥I具備:外殼20、針30、可動鐵芯37、固定鐵芯38、線圈39、彈簧26、28、作為“偏差允許部件”的公差環40、作為“摩擦降低部”的墊片45等。
[0024]如圖1所示，外殼20由第I筒部件21、第2筒部件22、第3筒部件23、以及噴嘴24構成。第I筒部件21、第2筒部件22及第3筒部件23均形成為大致圓筒狀，按照第I筒部件21、第2筒部件22、第3筒部件23的順序同軸地配置且相互連接。
[0025]第I筒部件21及第3筒部件23例如由鐵素體系不銹鋼等磁性材料形成，被實施磁穩定化處理。另一方面，第2筒部件22例如由奧氏體系不銹鋼等非磁性材料形成。
[0026]噴嘴24設置在第I筒部件21的與第2筒部件22相反一側的端部。噴嘴24例如由馬氏體系不銹鋼等金屬形成為有底筒狀。噴嘴24由噴射部241及筒部242形成。
[0027]噴射部241具有將外殼20的內部和外部連通的多個噴孔25。在噴孔25的外殼20的內部側的開口即內側開口的邊緣部形成環狀的閥座243。
[0028]筒部242形成為大致筒狀。筒部242與噴射部241的徑方向外側連接，設置在噴射部241和第I筒部件21之間。
[0029]針30例如由馬氏體系不銹鋼等金屬形成。針30被實施淬火處理，以成為與噴嘴24大體同等的硬度。針30容納在外殼20內。針30由軸部31、密封部32、以及大徑部33等構成。軸部31、密封部32及大徑部33—體地形成。
[0030]軸部31形成為圓筒棒狀。在軸部31的密封部32的附近形成有滑接部35。滑接部35形成為大致圓筒狀，外壁351的一部分被倒角。滑接部35中，外壁351的未倒角的部分能夠與噴嘴24的筒部242的內壁滑動接觸。由此，針30的閥座243側的前端部的往復移動被引導。在軸部31形成有將軸部31的內壁和外壁連接的孔311。
[0031]密封部32設置在軸部31的閥座243側的端部，能夠與閥座243抵接。當密封部32從閥座243離開或者與閥座243抵接時，針30對噴孔25進行開閉，將外殼20的內部和外部連通或者隔斷。
[0032]大徑部33設置在軸部31的與密封部32相反的一側。大徑部33的外徑比軸部31的外徑更大地形成。大徑部33的閥座243側的端面與可動鐵芯37抵接。
[0033]關于針30，滑接部35被噴嘴24的內壁支承，軸部31經由可動鐵芯37被第2筒部件22的內壁支承，并且在外殼20的內部沿著外殼20的軸方向往復移動。
[0034]可動鐵芯37例如由鐵素體系不銹鋼等磁性材料形成為大致圓筒狀，表面被實施例如鍍鉻處理。可動鐵芯37被實施磁穩定化處理。可動鐵芯37的硬度比較低，與第I筒部件21及第3筒部件23的硬度大體同等。在可動鐵芯37的大致中央形成有貫通孔372。軸部31插通貫通孔372。
[0035]固定鐵芯38例如由鐵素體系不銹鋼等磁性材料形成為大致圓筒狀。固定鐵芯38被實施磁穩定化處理。固定鐵芯38的硬度與可動鐵芯37的硬度大體同等，但是為了確保可動鐵芯37的作為限位件的功能，對表面實施例如鍍鉻處理，確保必要的硬度。固定鐵芯38與第3筒部件23焊接，固定在外殼20的內側。
[0036]線圈39形成為大致圓筒狀，主要包圍第2筒部件22及第3筒部件23的徑方向外側。線圈39被供電時產生磁力。線圈39產生磁力時，在固定鐵芯38、可動鐵芯37、第I筒部件21及第3筒部件23形成磁路。由此，在固定鐵芯38和可動鐵芯37之間產生磁吸引力，可動鐵芯37被固定鐵芯38吸引。這時，抵接到可動鐵芯37的與閥座243側相反一側的面的針30，與可動鐵芯37—起向固定鐵芯38側、即開閥方向移動。
[0037]彈簧26被設置為，一端與大徑部33的彈簧抵接面331抵接。彈簧26的另一端與壓入固定到固定鐵芯38的內側的調節管11的一端抵接。彈簧26具有朝向外殼20的軸方向伸長的力。由此，彈簧26將針30與可動鐵芯37—起向閥座243的方向、即閉閥方向施力。
[0038]彈簧28被設置為，一端與可動鐵芯37的臺階371抵接。彈簧28的另一端與形成在第I筒部件21的內側的環狀的臺階面211抵接。彈簧28具有沿著外殼20的軸方向伸展的力。由此，彈簧28將可動鐵芯37與針30—起向閥座243的相反方向、即開閥方向施力。
[0039]在本實施方式中，設定為彈簧26的施加力比彈簧28的施加力更大。由此，在線圈39未被供電的狀態下，密封部32處于抵接于閥座243的狀態、即閉閥狀態。
[0040]在第3筒部件23的與第2筒部件22相反一側的端部，壓入并焊接著大致圓筒狀的燃料導入管12。在燃料導入管12的內側設置有過濾器13。過濾器13捕獲從燃料導入管12的導入口 14流入的燃料中含有的異物。
[0041]燃料導入管12及第3筒部件23的徑方向外側設置有由樹脂形成的模塑部15。在模塑部15的徑方向外側形成有連接器151。在連接器151上嵌入成形有用于向線圈39供電的端子16。此外，在線圈39的徑方向外側以覆蓋線圈39的方式形成有筒狀的第I保持件17。
[0042]接下來，說明第I實施方式的燃料噴射閥I所設置的位置。如圖1所示，燃料噴射閥I設置在氣缸頭100和輸油管90之間。
[0043]燃料噴射閥I的第I筒部件21側被插入到氣缸頭100所具有的貫通孔101。這時，如圖2所示，第I保持件17所具有的斜坡面171經由公差環40及墊片45等與形成貫通孔101的內壁102抵接。在燃料噴射閥I的制造工序中將燃料噴射閥I和氣缸頭100組裝時，公差環40吸收加工精度所造成的氣缸頭100和燃料噴射閥I的組裝位置的偏差而允許位置偏差。在墊片45的與公差環40抵接的第I抵接面451，形成有作為降低摩擦的“摩擦降低部”和“潤滑性的涂層”的潤滑膜452。此外，在墊片45的與氣缸頭100的內壁102抵接的第2抵接面453，形成有作為降低摩擦的“摩擦降低部”和“潤滑性的涂層”的潤滑膜454。發動機10所具有的氣缸的貫通孔101中的氣密通過設置于第I筒部件21的噴嘴24側的端部的徑方向外側的環狀的密封部件41來維持。
[0044]此外，燃料噴射閥I的燃料導入管12側插入到輸油管90的連接部91所具有的流通路911。這時，流通路911的液密通過設置于燃料導入管12的徑方向外側的環狀的密封部件42來維持。此外，在模塑部15的徑方向外側且與連接器151相反一側，設置有支承模塑部15并與輸油管90抵接的第2保持件19。第2保持件19的輸油管90側的端部191與連接部91的發動機10側的端面912抵接。
[0045]在燃料噴射閥I中，由輸油管90供給的燃料在導入口14、固定鐵芯38的徑內方向、調節管11的內部、大徑部33及軸部31的內側、固定鐵芯38、第I筒部件21與針30的軸部31之間的間隙中流通，被引導至噴嘴24的內部。即，從導入口 14到第I筒部件21與針30的軸部31之間的間隙為止，成為向噴嘴24的內部導入燃料的燃料通路18。
[0046]接下來，基于圖3說明第I實施方式的燃料噴射閥I的作用。圖3是示意性地示出氣缸頭100、多個燃料噴射閥及輸油管90的位置關系的圖，另外，在圖3中，為簡單起見，從紙面的左側起將多個燃料噴射閥設為燃料噴射閥6、7、8。
[0047]如圖3(a)所示，將氣缸頭100和燃料噴射閥6、7、8和輸油管90組裝時，多個燃料噴射閥6、7、8相對于氣缸頭100被組裝到規定的位置。這時，燃料噴射閥I相對于氣缸頭100和輸油管90的位置偏差通過公差環40來修正。
[0048]但是，如圖3(b)所示，在比較低溫的環境下驅動發動機10時，氣缸頭100由于氣缸中的燃燒而成為高溫，所以朝向空心箭頭Dl的方向伸展而膨脹。另一方面，輸油管90由于在內部流動的汽油為低溫，所以朝向空心箭頭D2的方向收縮。因此，在氣缸頭100和輸油管90之間產生位置偏差。
[0049]具體地說，如圖3(b)所示，三個燃料噴射閥5、6、7中的相對于氣缸頭100和輸油管90位于大致中央的燃料噴射閥6，不易受到氣缸頭100的膨脹和輸油管90的收縮的影響，不被作用使燃料噴射閥6的中心軸Φ 6傾斜的力。但是，位于燃料噴射閥6的左側的燃料噴射閥5被作用使中心軸Φ 5朝向燃料噴射閥6傾斜的力。此外，位于燃料噴射閥6的右側的燃料噴射閥7被作用使中心軸Φ 7朝向燃料噴射閥6傾斜的力。
[0050]此外，在燃料噴射閥中，在實際使用時，氣缸頭和公差環抵接的面由于第2保持件引起的來自輸油管的載荷、以及向燃料噴射閥供給的燃料的壓力即燃壓而被按壓到氣缸頭所具有的貫通孔的內壁。由于該按壓，公差環和氣缸頭之間的摩擦力變大，燃料噴射閥相對于氣缸頭的移動、特別是朝向與外殼的中心軸垂直的方向的移動變得困難。在此，“垂直”不僅包括嚴格意義上的垂直，也包括目視觀察時看起來與外殼的軸方向垂直的程度的角度關系。因此，由于氣缸頭與輸油管之間的位置偏差，向燃料噴射閥作用與燃料噴射閥的中心軸方向不同方向的力，燃料噴射閥的噴射特性下降。
[0051]圖4示出了使得燃料噴射閥能夠相對于氣缸頭移動的橫方向的載荷與燃壓的關系的實驗結果。圖4中，用記號?示出表示第I實施方式的燃料噴射閥I中的橫方向的載荷與燃壓的關系的實驗結果，用記號X示出表示作為比較例而在公差環和氣缸頭之間不具有墊片的燃料噴射閥中的橫方向的載荷與燃壓的關系的實驗結果。
[0052]如圖4所示，在燃料噴射閥中，燃壓變大時，使得燃料噴射閥能夠相對于氣缸頭移動的橫方向的載荷變大。即，燃壓變大時，燃料噴射閥相對于氣缸頭的移動變得困難。
[0053]比較第I實施方式的燃料噴射閥I的實驗結果和比較例的燃料噴射閥的實驗結果，在相同燃壓下，使得第I實施方式的燃料噴射閥I能夠移動的橫方向的載荷，使得與比較例的燃料噴射閥能夠移動的橫方向的載荷相比明顯更小。即，第I實施方式的燃料噴射閥與比較例的燃料噴射閥相比，即使燃壓變大，也能夠通過小的載荷橫向滑動。
[0054]像這樣，在第I實施方式的燃料噴射閥I中，通過設置在公差環40和氣缸頭100之間的墊片45，燃料噴射閥I相對于氣缸頭100容易移動。由此，由于氣缸頭100與輸油管90的位置偏差，通過燃料噴射閥I相對于氣缸頭100的移動而避免向燃料噴射閥I作用的力，防止因為該力而燃料噴射閥I變形。因此，能夠防止因為燃料噴射閥I的變形而燃料噴射閥I的燃料噴射特性下降。此外，能夠防止燃料噴射閥I損壞。
[0055](第2實施方式)
[0056]接下來，基于圖5、6說明第2實施方式的燃料噴射閥。第2實施方式的墊片數量與第I實施方式不同。另外，對于與第I實施方式實質上相同的部位附加同一符號，并省略說明。
[0057]在第2實施方式的燃料噴射閥2中，在公差環40和氣缸頭100的內壁102之間設置有2片作為“摩擦降低部”的墊片55、56。在墊片55的與公差環40抵接的第I抵接面551，形成有作為“摩擦降低部”和“潤滑性的涂層”的潤滑膜552。此外，在墊片56的與氣缸頭100的內壁102抵接的第2抵接面561，形成有作為“摩擦降低部”和“潤滑性的涂層”的潤滑膜562。
[0058]在燃料噴射閥2中，通過設置在公差環40和氣缸頭100之間的2個墊片55、56，燃料噴射閥2容易相對于氣缸頭100移動。由此，第2實施方式能夠實現與第I實施方式相同的效果O
[0059]此外，與由不銹鋼形成的公差環40相比，例如氣缸頭100由更柔軟的鋁形成的情況下，因為輸油管90供給的燃料的燃壓和第2保持件19引起的來自輸油管90的載荷，與墊片56抵接的氣缸頭100的內壁102變形，墊片56可能會埋沒。在第2實施方式的燃料噴射閥2中，SP使因為內壁102的變形而墊片56埋沒到氣缸頭100中，也因為墊片55而容易橫向滑動。由此，第2實施方式的燃料噴射閥2，即使氣缸頭100變形，也能夠防止因氣缸頭100與輸油管90的位置偏差而燃料噴射閥2的燃料噴射特性下降。
[0060](第3實施方式)
[0061]接下來，基于圖7、8說明第3實施方式的燃料噴射閥。第3實施方式與第I實施方式的不同點在于，在公差環形成有潤滑膜。另外，對于與第I實施方式實質上相同的部位附加同一符號，并省略說明。
[0062]在第3實施方式的燃料噴射閥3中，在第I保持件17和氣缸頭100之間設置有公差環40。在公差環40的與氣缸頭100的內壁102抵接的第3抵接面401，形成有作為“摩擦降低部”和“潤滑性的涂層”的潤滑膜402。
[0063]在第3實施方式的燃料噴射閥3中，通過形成在公差環40和氣缸頭100之間的潤滑膜402，燃料噴射閥3容易相對于氣缸頭100移動。由此，第3實施方式能夠實現與第I實施方式同樣的效果。
[0064]以上說明了上述實施方式的變形例。在第I實施方式中，在墊片的第I抵接面及第2抵接面形成有潤滑膜。在第2實施方式中，在公差環側的墊片的第I抵接面及氣缸頭側的墊片的第2抵接面形成有潤滑膜。但是，也可以在這些抵接面不形成潤滑膜。
[0065]在第I實施方式中，墊片設置了I片。在第2實施方式中，墊片設置了2片。但是，設置的墊片數量不限于此。也可以像第3實施方式那樣沒有墊片，也可以設置3片以上。
[0066]本發明不限于這樣的實施方式，在不脫離主旨的范圍內，能夠以各種方式來實施。
[0067]本發明基于實施例進行了說明，但是本發明不限于該實施例和構造。本發明也包含各種變形例和均等范圍內的變形。此外，各種組合或方式、以及包括僅一個要素或更多更少的要素的其他組合和方式，也包含在本發明的范疇和思想范圍內。
【主權項】
1.一種燃料噴射閥(1、2、3)，向內燃機(10)所具有的燃燒室內直接噴射燃料，其特征在于，具備: 筒狀的外殼(20)，具有:形成在軸方向的一端且噴射燃料的噴孔(25)、形成在所述噴孔(25)的周圍的閥座(243 )、以及朝向所述噴孔(25)的燃料所流通的燃料通路(18); 針(30)，以能夠在所述外殼(20)的軸方向上往復移動的方式容納在所述外殼(20)內，從所述閥座(243)離開或者與所述閥座(243)抵接時，將所述噴孔(25)開閉； 線圈(39)，被通電時產生磁場； 固定鐵芯(38)，在所述外殼(20)內被固定在由所述線圈(39)產生的磁場內； 可動鐵芯(37)，以能夠在所述外殼(20)的軸方向上往復移動的方式設置在所述固定鐵芯(38)的所述閥座(243)側，所述線圈(39)被通電時，所述可動鐵芯(37)被朝向所述固定鐵芯(38)的方向吸引； 偏差允許部件(40)，設置在所述外殼(20)和所述內燃機(10)之間，允許將所述外殼(20)和所述內燃機(10)組裝時的組裝位置的偏差；以及 摩擦降低部(402、45、452、454、55、552、56、562)，設置在所述內燃機(10)和所述偏差允許部件(40)之間，降低所述內燃機(10)和所述偏差允許部件(40)之間的摩擦， 所述摩擦降低部(402、45、452、454、55、552、56、562)允許與所述外殼(20)的軸方向垂直的方向上的移動。2.如權利要求1所述的燃料噴射閥(1、2)，其特征在于， 所述摩擦降低部(45、55、56)是墊片(45、55、56)。3.如權利要求2所述的燃料噴射閥(2)，其特征在于， 所述墊片(55、56)設置有多個。4.如權利要求2或3所述的燃料噴射閥(1、2)，其特征在于， 所述墊片(45、55、56)在所述墊片(45、55)的所述偏差允許部件(40)和所述墊片(45、55)抵接的第I抵接面(451、551)、以及所述墊片(45、56)的所述內燃機(10)和所述墊片(45、56)抵接的第2抵接面(453、561)的至少一方具有潤滑性的涂層(452、454、552、562)。5.如權利要求1所述的燃料噴射閥(3)，其特征在于， 所述摩擦降低部(402)是在所述偏差允許部件(40)的所述內燃機(10)和所述偏差允許部件(40)抵接的第3抵接面(401)上形成的潤滑性的涂層(402)。
【文檔編號】F02M61/14GK105960524SQ201580006854
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2015年2月4日
【發明人】山本辰介, 伊藤榮次, 三村榮二
【申請人】株式會社電裝