專(zhuān)利名稱(chēng)：膨脹差吸收機(jī)構(gòu)和具有該膨脹差吸收機(jī)構(gòu)的燃料噴射閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及吸收部件間的熱膨脹差的膨脹差吸收機(jī)構(gòu)、以及具有該膨脹差吸收機(jī)構(gòu)的燃料噴射閥。
背景技術(shù)：
在具有較長(zhǎng)尺寸部件的機(jī)構(gòu)中，根據(jù)各部件的熱膨脹系數(shù)(材質(zhì))的不同和各部件的溫度的不同，而在各部件之間產(chǎn)生較大的熱膨脹差，產(chǎn)生無(wú)法得到期望的動(dòng)作的情況。作為這樣具有長(zhǎng)尺寸部件的機(jī)構(gòu)，例舉有安裝于發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸蓋等上的燃料噴射閥。
例如，如圖7所示，本發(fā)明人等開(kāi)發(fā)中的氣體燃料用燃料噴射閥100，具有液壓缸102，可滑動(dòng)地被收納在較長(zhǎng)尺寸的套筒101內(nèi)；活塞105，將液壓缸102內(nèi)劃分為上室103和下室104；粘性流體(用點(diǎn)表示)，分別充滿于上室103和下室104內(nèi)；致動(dòng)器106，用于使液壓缸102上升；以及針閥107，與活塞105相連結(jié)；該燃料噴射閥100是通過(guò)由致動(dòng)器106使液壓缸102上升，經(jīng)由下室104內(nèi)的粘性流體而使活塞105上升，從而使連結(jié)在活塞105上的針閥107上升，并打開(kāi)形成于套筒101的前端(下端)的噴射孔108。
詳細(xì)地說(shuō)，上述液壓缸102由液壓缸主體102a和液壓缸蓋102b構(gòu)成，該液壓缸主體102a被收納在套筒101內(nèi)且可在上下方向滑動(dòng)、并為有底筒體狀，該液壓缸蓋102b螺旋結(jié)合并覆蓋在液壓缸主體102a的上部。在液壓缸102內(nèi)，收納有在與液壓缸102相對(duì)于套筒101的滑動(dòng)方向相同方向(上下方向)上可滑動(dòng)的活塞105，在由活塞105隔開(kāi)的上室103和下室104內(nèi)充滿著非壓縮性粘性流體。粘性流體經(jīng)由未圖示的注入通路而被充滿，上室103和下室104內(nèi)被完全脫氣。粘性流體的注入通路在注入粘性流體后由栓塞住。
在活塞105的下面連結(jié)有針閥107，該針閥107貫通設(shè)于液壓缸主體102a的底壁上的貫通孔109、并向下方延伸。其下端與形成于套筒101的前端內(nèi)部的閥座部110相抵接。在上述貫通孔109設(shè)有液密封貫通孔109和針閥107之間的密封部件111(O形環(huán))。而且，從設(shè)于套筒101上端的燃料供給口122向套筒101內(nèi)供給的燃料通過(guò)各部件間而流入閥座部110。
在活塞105的上面設(shè)有桿112，該桿112可滑動(dòng)地被插入到形成于液壓缸蓋102b上的通孔113中，經(jīng)由中間部件114而由碟形彈簧115向下方被施力。在上述貫通孔113中設(shè)有液密封貫通孔113和桿112之間的閥座部件116(O形環(huán))。針閥107由碟形彈簧115向下方被施力，由此，針閥107的下端部被以預(yù)定的力就位于閥座部110上，將噴射孔108關(guān)閉。
致動(dòng)器106具有配置于針閥107的外側(cè)的磁致伸縮元件106a、以及配置于磁致伸縮元件106a的外側(cè)的線圈106b。磁致伸縮元件106a的上端經(jīng)由薄片117而與液壓缸主體102a的下面相抵接，下端經(jīng)由薄片118而與套筒101內(nèi)的階梯面部119相抵接。而且，在液壓缸102的上方配置有碟形彈簧120，該碟形彈簧120向下方對(duì)液壓缸102施加力，并經(jīng)由薄片117將液壓缸102按壓在磁致伸縮元件106a上。碟形彈簧120的作用力比碟形彈簧115的作用力大。
在未進(jìn)行從設(shè)于套筒101的外部端子121向線圈106b通電的情況下，由碟形彈簧115對(duì)針閥107向下方施力，因此，針閥107的下端部以預(yù)定壓力被按壓在閥座部110上而關(guān)閉噴射孔108。因此，燃料未到達(dá)噴射孔108，不進(jìn)行燃料噴射。
將預(yù)定電力供給到外部端子121時(shí)，線圈106b被磁化，對(duì)應(yīng)該磁力(磁場(chǎng))磁致伸縮元件106a伸長(zhǎng)。此時(shí)，由于磁致伸縮元件106a的下端經(jīng)由薄片118而與階梯面部119相抵接，因而磁致伸縮元件106a伸長(zhǎng)使得液壓缸102克服碟形彈簧120的作用力被上推到上方。液壓缸102被上推時(shí)，經(jīng)由下室104內(nèi)的粘性流體而使活塞105被提起，連結(jié)于活塞105上的針閥107上升，噴射孔108打開(kāi)，從而進(jìn)行燃料噴射。
這樣的燃料噴射閥100例如也在專(zhuān)利文獻(xiàn)1中被公開(kāi)。
上述燃料噴射閥100，為了確保針閥107所需的最大上升量，需要使磁致伸縮元件106a的長(zhǎng)度(上下方向尺寸)長(zhǎng)到一定程度。其結(jié)果，與磁致伸縮元件106a的尺寸相對(duì)應(yīng)，需要使套筒101、針閥107等的尺寸也較長(zhǎng)。
如上所述，在具有長(zhǎng)尺寸部件的機(jī)構(gòu)中，各部品間的熱膨脹差(由熱膨脹或熱收縮而產(chǎn)生的尺寸變化的差)成為問(wèn)題。特別是，在燃料噴射閥100中，由于針閥107的上升量、即致動(dòng)器106的變位量(磁致伸縮元件106a的伸長(zhǎng)量)等較小(數(shù)+μm)，因此會(huì)有很小的熱膨脹差影響工作的可能。
因此，在圖7所示的燃料噴射閥100中，產(chǎn)生各部件間的熱膨脹差時(shí)，粘性流體可通過(guò)液壓缸102的內(nèi)面和活塞105的外面之間微小的間隙而在上室103和下室104之間移動(dòng)。
例如，磁致伸縮元件106a比針閥107的熱膨脹大的情況下，液壓缸102以非常緩慢的速度上升，下室104內(nèi)的粘性流體的壓力上升速度極小。此時(shí)下室104內(nèi)的粘性流體通過(guò)液壓缸102和活塞105的間隙而向上室103移動(dòng)。由此，液壓缸102相對(duì)于活塞105向上方相對(duì)移動(dòng)，針閥107和磁致伸縮元件106a的熱膨脹差被吸收。其結(jié)果，活塞105和針閥107的位置不變，不會(huì)影響工作。
另一方面，應(yīng)從噴射孔108進(jìn)行燃料噴射而使磁致伸縮元件106a伸長(zhǎng)、使液壓缸102向上方上升時(shí)，由于以比上述速度快得多的速度使液壓缸102上升，因此，下室104內(nèi)的粘性流體的壓力上升速度比上述熱膨脹時(shí)的壓力上升速度大幅地提高。此時(shí)下室104內(nèi)的粘性流體起到固體的作用，并不通過(guò)液壓缸102和活塞105的間隙而向上室103移動(dòng)，活塞105和針閥107與液壓缸102一體上升，進(jìn)行燃料噴射。
專(zhuān)利文獻(xiàn)1日本專(zhuān)利特表2003-512555號(hào)公報(bào)然而，在上述燃料噴射閥100中，即使活塞105移動(dòng)了，液壓缸102內(nèi)的上室103和下室104的總?cè)莘e也是一定的。由此，粘性流體熱膨脹到液壓缸102以上的情況下，產(chǎn)生以下問(wèn)題，即、液壓缸102內(nèi)的粘性流體的壓力上升，密封部件111、116脫離、出現(xiàn)缺口等，從而粘性流體從上室103、下室104內(nèi)流出的問(wèn)題；或堵塞用于注入粘性流體的注入通路的栓脫離，粘性流體流出的問(wèn)題。
若詳述這一點(diǎn)，則由粘性流體的熱膨脹所致的容積變化、和由液壓缸102的熱膨脹所致的上室103和下室104的總?cè)莘e變化，實(shí)際上是接近兩位數(shù)的不同。因此，燃料噴射閥100的整體通過(guò)從汽缸蓋等受到的熱而成為高溫，粘性流體和液壓缸102的溫度例如上升到大致相同溫度時(shí)，粘性流體較大地?zé)崤蛎?，與此相對(duì)，液壓缸102沒(méi)有如此程度熱膨脹，因此，上室103和下室104的總?cè)莘e沒(méi)有增大到那樣的程度，基本上非壓縮性的粘性流體在上室103和下室104內(nèi)尋找逃避空間。
其中，由于上室103和下室104內(nèi)被完全脫氣，因而，液壓缸102的內(nèi)壓上升，由于使上室103和下室104內(nèi)形成為密閉空間，因而膨脹了的粘性流體破壞較弱的部分、即上述密封部件111、116或堵塞注入通路的栓等，而溢出。另外，使上室103和下室104內(nèi)完全脫氣的理由是，假若在上室103和下室104內(nèi)存在氣泡，則伸長(zhǎng)磁致伸縮元件106a并使液壓缸102上升時(shí)，氣泡被壓縮，活塞105未與液壓缸102一體地上升，針閥107的上升變得緩慢或困難。
作為防止由這樣的粘性流體的熱膨脹所致的溢流的對(duì)策，考慮到采用粘性流體和液壓缸102的熱膨脹系數(shù)大致相同的結(jié)構(gòu)，但這樣的情況實(shí)際上幾乎不存在。實(shí)際上，對(duì)于作為粘性流體和液壓缸102而使用的物質(zhì)、材質(zhì)，在粘性流體和液壓缸102之間存在至少一位的熱膨脹差。
另外，使粘性流體通過(guò)液壓缸102和活塞105的間隙而移動(dòng)的現(xiàn)有的燃料噴射閥100中，還存在各個(gè)體間(每個(gè)燃料噴射閥)的熱膨脹差吸收性能上產(chǎn)生差異的問(wèn)題。
作為其理由，例舉以下幾點(diǎn)理由1由于難以高精度地控制、管理液壓缸102的內(nèi)表面和活塞105的外表面的間隙，因而在各個(gè)體間間隙差變大。作為該對(duì)策，考慮到通過(guò)提高液壓缸102和活塞105的加工精度、或者測(cè)量液壓缸102和活塞105的尺寸來(lái)選定他們的組合，從而實(shí)現(xiàn)間隙的均一化，但在這些情況下，無(wú)法避免成本增加、工時(shí)增加等生產(chǎn)面的不良影響。
理由2液壓缸102的內(nèi)表面和活塞105的外表面的圓柱度(圓度)的偏差、液壓缸102和活塞105的同心度的偏差(偏移)、液壓缸102的中心軸和活塞105的中心軸的偏差(傾斜)等在各個(gè)體間存在差異，因此，結(jié)果會(huì)在各個(gè)體間產(chǎn)生間隙差。
理由3由液壓缸102和活塞105的滑動(dòng)等所致的隨著時(shí)間的尺寸變化在各個(gè)體中不同，因而，隨著不斷使用各個(gè)體間的間隙差會(huì)增大。
理由4由液壓缸102和活塞105的滑動(dòng)而產(chǎn)生的磨損粉末進(jìn)入粘性流體中，由此粘性流體的粘度變化，但該粘度變化在各個(gè)體間不同，因此，隨著不斷使用熱膨脹差的吸收性能上產(chǎn)生差異。

發(fā)明內(nèi)容
因此，為了解決上述課題，本發(fā)明的目的在于，提供一種熱膨脹差吸收機(jī)構(gòu)以及具有該機(jī)構(gòu)的燃料噴射閥，該熱膨脹差吸收機(jī)構(gòu)能減小各個(gè)體間的熱膨脹差吸收性能的差，且能可靠地得到合適的熱膨脹差吸收性能。
此外，本發(fā)明的另一個(gè)目的在于，提供一種熱膨脹差吸收機(jī)構(gòu)以及具有該機(jī)構(gòu)的燃料噴射閥，該熱膨脹差吸收機(jī)構(gòu)能解決上述問(wèn)題，防止粘性流體熱膨脹了時(shí)的從室內(nèi)的溢流。
為了達(dá)到上述目的，技術(shù)方案1涉及的發(fā)明，其具有液壓缸，可移動(dòng)地被收納在殼體內(nèi)；活塞，可移動(dòng)地被收納在該液壓缸內(nèi)、并將液壓缸內(nèi)分隔成2個(gè)室；粘性流體，被填充于上述2個(gè)室內(nèi)；致動(dòng)器，用于通過(guò)移動(dòng)上述液壓缸、而經(jīng)由上述粘性流體使上述活塞移動(dòng)；以及動(dòng)作部件，被連結(jié)在上述活塞上；該機(jī)構(gòu)用于吸收上述殼體、致動(dòng)器、和動(dòng)作部件等之間的熱膨脹差，其特征在于，具有密封部件，密封上述液壓缸和上述活塞之間；以及連通孔，形成于上述活塞上、將上述2個(gè)室相互連通，上述連通孔的尺寸和/或形狀被設(shè)定為由上述熱膨脹差，產(chǎn)生以比上述致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)速度慢的速度使上述液壓缸或活塞移動(dòng)的力時(shí)，上述粘性流體通過(guò)上述連通孔而在上述2個(gè)室間移動(dòng)，由此，上述液壓缸和上述活塞相對(duì)移動(dòng)，從而吸收上述熱膨脹差；另一方面，由上述致動(dòng)器，產(chǎn)生以比由上述熱膨脹差所致的力快的速度使上述液壓缸移動(dòng)的力時(shí)，上述粘性流體無(wú)法通過(guò)上述連通孔，而上述活塞和上述液壓缸一體移動(dòng)。
另外，技術(shù)方案2涉及的發(fā)明，其具有液壓缸，可移動(dòng)地被收納在套筒內(nèi)；活塞，可移動(dòng)地被收納在該液壓缸內(nèi)、并將液壓缸內(nèi)分隔成2個(gè)室；粘性流體，被填充于上述2個(gè)室內(nèi)；致動(dòng)器，用于使上述液壓缸移動(dòng)；以及針閥，被連結(jié)在上述活塞上，該燃料噴射閥通過(guò)由上述致動(dòng)器使上述液壓缸移動(dòng)，而經(jīng)由上述粘性流體和上述活塞使上述針閥移動(dòng)，其特征在于，該膨脹差吸收機(jī)構(gòu)具有密封部件，密封上述液壓缸和上述活塞之間；以及連通孔，形成于上述活塞上、將上述2個(gè)室相互連通，上述連通孔的尺寸和/或形狀被設(shè)定為由上述套筒、致動(dòng)器、和針閥等之間的熱膨脹差，產(chǎn)生以比上述致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)速度慢的速度使上述液壓缸或活塞移動(dòng)的力時(shí)，上述粘性流體通過(guò)上述連通孔而在上述2個(gè)室間移動(dòng)，由此，上述液壓缸和上述活塞相對(duì)移動(dòng)，從而吸收上述熱膨脹差；另一方面，由上述致動(dòng)器，產(chǎn)生以比由上述熱膨脹差所致的力快的速度使上述液壓缸移動(dòng)的力時(shí)，上述粘性流體無(wú)法通過(guò)上述連通孔，而上述活塞和針閥與上述液壓缸一體移動(dòng)。
技術(shù)方案3涉及的發(fā)明，上述致動(dòng)器也可以具有磁致伸縮元件或電致伸縮元件。
技術(shù)方案4涉及的發(fā)明，該燃料噴射閥也可以具有按壓上述液壓缸和上述致動(dòng)器的第一施力機(jī)構(gòu)，以及，對(duì)上述針閥向閉閥方向施力的第二施力機(jī)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明，能發(fā)揮可減小個(gè)體間的熱膨脹差吸收性能的差、且能可靠地得到合適的熱膨脹差吸收性能的優(yōu)良的效果。
技術(shù)方案5涉及的發(fā)明，其具有液壓缸，可滑動(dòng)地被收納在殼體內(nèi)；活塞，將該液壓缸內(nèi)分隔成2個(gè)室；以及粘性流體，分別被充滿于上述2個(gè)室內(nèi)；該機(jī)構(gòu)通過(guò)使上述液壓缸滑動(dòng)，而經(jīng)由上述粘性流體使上述活塞移動(dòng)，其特征在于，經(jīng)由節(jié)流部而將氣室與上述2個(gè)室中的使上述液壓缸或活塞滑動(dòng)時(shí)內(nèi)壓上升的室相連通，上述節(jié)流部的流路阻力被設(shè)定為在使上述液壓缸或活塞滑動(dòng)時(shí)而產(chǎn)生于上述室內(nèi)的、預(yù)定壓力上升速度以上的速度下，上述粘性流體不通過(guò)上述節(jié)流部；在通過(guò)上述粘性流體的熱膨脹而產(chǎn)生于上述室內(nèi)的、比上述速度慢的壓力上升速度下，膨脹了的粘性流體通過(guò)上述節(jié)流部。
技術(shù)方案6涉及的發(fā)明，其具有液壓缸，可滑動(dòng)地被收納在套筒內(nèi)；活塞，將該液壓缸內(nèi)分隔成2個(gè)室；粘性流體，分別被充滿于上述2個(gè)室內(nèi)；致動(dòng)器，使上述液壓缸滑動(dòng)；以及針閥，被連結(jié)在上述活塞上；該燃料噴射閥是通過(guò)由上述致動(dòng)器使上述液壓缸滑動(dòng)，而經(jīng)由上述粘性流體和活塞使上述針閥上升，其特征在于，經(jīng)由節(jié)流部將氣室與上述2個(gè)室中的通過(guò)上述致動(dòng)器使上述液壓缸滑動(dòng)時(shí)內(nèi)壓上升的室相連通，上述節(jié)流部的流路阻力被設(shè)定為在通過(guò)上述致動(dòng)器使上述液壓缸滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生于上述室內(nèi)的預(yù)定壓力上升速度下，上述粘性流體不通過(guò)上述節(jié)流部；在通過(guò)上述粘性流體的熱膨脹而產(chǎn)生于上述室內(nèi)的、比上述速度慢的壓力上升速度下，膨脹了的粘性流體通過(guò)上述節(jié)流部。
技術(shù)方案7涉及的發(fā)明，上述致動(dòng)器使上述液壓缸向上方滑動(dòng)，上述活塞將上述液壓缸內(nèi)上下分隔成上室和下室，上述氣室被配置在該上室的上方，上述節(jié)流部包括將上述下室和上室相連通的第1節(jié)流部、和將上述上室和氣室相連通的第2節(jié)流部，上述第1節(jié)流部的流路阻力被設(shè)定為在通過(guò)上述致動(dòng)器使上述液壓缸滑動(dòng)時(shí)而產(chǎn)生于上述下室內(nèi)的壓力上升速度下，上述粘性流體不通過(guò)上述第1節(jié)流部；在通過(guò)上述粘性流體的熱膨脹而產(chǎn)生于上述各室內(nèi)的、比上述速度慢的壓力上升速度下，膨脹了的粘性流體通過(guò)上述第1節(jié)流部。
技術(shù)方案8涉及的發(fā)明，上述第1節(jié)流部的流路阻力被設(shè)定成比上述第2節(jié)流部的流路阻力小。
技術(shù)方案9涉及的發(fā)明，上述節(jié)流部和氣室被設(shè)置在上述液壓缸和/或上述活塞的內(nèi)部。
技術(shù)方案10涉及的發(fā)明，上述致動(dòng)器具有磁致伸縮元件或電致伸縮元件。
技術(shù)方案11涉及的發(fā)明，具有第一施力機(jī)構(gòu)，用于向?qū)⑸鲜鲆簤焊紫蛏鲜鲋聞?dòng)器按壓的方向施力；以及第二施力機(jī)構(gòu)，對(duì)上述針閥向其閉閥方向施力。
根據(jù)本發(fā)明，能發(fā)揮可防止粘性流體熱膨脹時(shí)的來(lái)自室內(nèi)的溢流的優(yōu)良的效果。


圖1是具有本發(fā)明的一實(shí)施例涉及的膨脹差吸收機(jī)構(gòu)的燃料噴射閥的剖面圖。
圖2是圖1的局部放大剖面圖。
圖3是具有本發(fā)明的另一實(shí)施例涉及的膨脹差吸收機(jī)構(gòu)的燃料噴射閥的剖面圖。
圖4是圖3的部分放大剖面圖。
圖5是表示節(jié)流部和氣室的變形例的剖面圖。
圖6是表示其他的變形例的部分放大剖面圖(與圖4相當(dāng))。
圖7是本發(fā)明人以前開(kāi)發(fā)的燃料噴射閥的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1下面，參照附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明較佳的一實(shí)施例。
本實(shí)施例，是將本發(fā)明的膨脹差吸收機(jī)構(gòu)適用于燃料噴射閥的實(shí)施例，該燃料噴射閥用于向發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室內(nèi)噴射壓縮天然氣(CNG)、丙烷氣、或氫等氣體燃料。
圖1是具有本實(shí)施例的膨脹差吸收機(jī)構(gòu)的燃料噴射閥的剖面圖，圖2是圖1的局部放大剖面圖。
如圖1所示，本實(shí)施例的燃料噴射閥1具有液壓缸(腔室)3，可移動(dòng)地被收納在較長(zhǎng)尺寸的套筒(殼體)2內(nèi)；活塞7，可移動(dòng)地被收納在該液壓缸3內(nèi)、并將液壓缸3內(nèi)劃分為上室5和下室6；非壓縮性的粘性流體，被填充于上室5和下室6內(nèi)；致動(dòng)器9，用于使液壓缸3上升(移動(dòng))；以及針閥10，一體地被安裝在活塞7上；該燃料噴射閥是通過(guò)由致動(dòng)器9使液壓缸3上升，而經(jīng)由下室6內(nèi)的粘性流體和活塞7使針閥10上升的，使形成于套筒2的前端(下端)的噴射孔(orifice)11開(kāi)放，從而噴射燃料。
套筒2具有套筒主體2a、經(jīng)由鎖緊螺母12而被安裝在套筒主體2a的下端的尖端(チツプ)2b、以及螺紋結(jié)合在套筒主體2a的上端的蓋部2c。在尖端2b的下端放射狀地形成有多個(gè)燃料的噴射孔11，在蓋部2c上形成有用于將燃料導(dǎo)入到套筒主體2a內(nèi)的燃料導(dǎo)入口13。
液壓缸3被保持在套筒主體2a內(nèi)、并可在長(zhǎng)度方向(上下方向)上滑動(dòng)。該液壓缸3由有底圓筒狀的液壓缸主體3a、和螺旋結(jié)合于液壓缸主體3a的上端的液壓缸蓋3b構(gòu)成。液壓缸主體3a和液壓缸蓋3b之間由密封部件33(在此為O形環(huán))密封。
活塞7被收納于液壓缸3內(nèi)、并可在與液壓缸3的滑動(dòng)方向相同的方向(上下方向)上滑動(dòng)，由該活塞7將液壓缸3內(nèi)的空間劃分為上室5和下室6。在上室5和下室6內(nèi)填充著非壓縮性的粘性流體(例如硅油等)。
在活塞7的下端連接有針閥10，該針閥10具有貫通液壓缸主體3a的底壁、并向下方延伸的桿10a、和一體地安裝于桿10a的下端的針10b。在活塞7的上端一體形成有貫通液壓缸蓋3b并向上方延伸的大徑桿15、和從大徑桿15的上端向上方延伸的小徑桿16。針閥10的桿10a和液壓缸主體3a之間、以及大徑桿15和液壓缸蓋3b之間分別由閥座部件17、19(在此為O形環(huán))密封。
在針閥10和套筒主體2a之間設(shè)有致動(dòng)器9，該致動(dòng)器9具有配置在針閥10的桿10a的周部的磁致伸縮元件9a、和配置在該磁致伸縮元件9a周部的線圈9b。磁致伸縮元件9a的下端經(jīng)由薄片22而與套筒主體2a的底壁相抵接，上端經(jīng)由薄片23而與液壓缸3的下表面相抵接。
在液壓缸3的上表面和蓋部2c之間設(shè)有第一施力部件25(在此為螺旋彈簧)，用于向下方對(duì)液壓缸3施力并按壓薄片23和磁致伸縮元件9a；和第二施力部件26(在此為螺旋彈簧)，用于經(jīng)由大徑桿15和活塞7而向下方(閉閥方向)對(duì)針閥10施力。這些彈簧25、26被設(shè)定為由蓋部2c以預(yù)定載重被壓縮的狀態(tài)。
接著，參照?qǐng)D2對(duì)本實(shí)施例的燃料噴射閥1的特征點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明。
如圖所示，本實(shí)施例的燃料噴射閥1具有完全密封液壓缸3(液壓缸主體3a)的內(nèi)表面和活塞7的外表面之間的密封部件27。即，在該燃料噴射閥1中，粘性流體通過(guò)液壓缸3和活塞7的間隙而在上室5和下室6之間移動(dòng)被完全禁止。密封部件27，密封液壓缸3和活塞7之間的同時(shí)，只要是容許液壓缸3和活塞7的相對(duì)移動(dòng)的部件，則所有類(lèi)型的均可使用。例如，可使用橡膠O形環(huán)、襯墊(packing)、金屬密封件、或隔膜(diaphragm)/波紋管式密封件等。
進(jìn)而，燃料噴射閥1具有連通孔29，該連通孔29在上下方向上貫通活塞7而形成、并連通上室5和下室6。在本實(shí)施例中，連通孔29在活塞7的圓周方向上間隔180°地設(shè)有2個(gè)。即，取代完全封閉(密封)液壓缸3和活塞7的間隙，而在活塞7內(nèi)另外形成粘性流體的移動(dòng)通路(連通孔29)。
連通孔29的尺寸和/或形狀被設(shè)定為，通過(guò)由套筒2、致動(dòng)器9(特別是磁致伸縮元件9a)、和針閥10等部件間的溫度差或熱膨脹系數(shù)差(材質(zhì)不同)而產(chǎn)生的熱膨脹差(由熱膨脹或熱收縮產(chǎn)生的尺寸變化的差)，產(chǎn)生以比致動(dòng)器9的驅(qū)動(dòng)速度(磁場(chǎng)變化所致的磁致伸縮元件9a的伸長(zhǎng)速度)慢的速度使液壓缸3或活塞7移動(dòng)的力時(shí)，粘性流體能通過(guò)連通孔29而在上室5和下室6之間移動(dòng)，并且，由致動(dòng)器9，產(chǎn)生以比上述膨脹差所致的力快的速度使液壓缸3移動(dòng)的力時(shí)，粘性流體不能通過(guò)連通孔29。連通孔29的尺寸、形狀、個(gè)數(shù)等基于致動(dòng)器9的驅(qū)動(dòng)特性(驅(qū)動(dòng)速度等)或粘性流體的特性(粘度等)等而被適當(dāng)?shù)卦O(shè)定。
以下，說(shuō)明本實(shí)施例的燃料噴射閥1的作用。
從蓋部2c的燃料導(dǎo)入口13導(dǎo)入到套筒主體2a內(nèi)的燃料，通過(guò)小徑桿16和蓋部2c的間隙、液壓缸3和套筒主體2a的間隙、針閥10和磁致伸縮元件9a的間隙、以及針閥10和尖端2b的間隙等而流入到尖端2b的閥座部30。該供給燃料的壓力例如是100～250Bar左右。
由于致動(dòng)器9未進(jìn)行對(duì)線圈9b的通電時(shí)，由彈簧26向下方對(duì)針閥10施力，因而針閥10的下端部以預(yù)定壓力被按壓在尖端2b的閥座部30上而關(guān)閉噴射孔11。因此，燃料未到達(dá)噴射孔11，不進(jìn)行燃料噴射。
另一方面，由未圖示的控制器(ECU等)控制為所期望值的電力，經(jīng)由端子31而被供給到線圈9b時(shí)，線圈9b產(chǎn)生與供給電力相對(duì)應(yīng)強(qiáng)度的磁場(chǎng)。
線圈9b被磁化時(shí)，磁致伸縮元件9a在上下方向僅伸長(zhǎng)與該磁場(chǎng)強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度。此時(shí)，磁致伸縮元件9a的下端經(jīng)由薄片22而與套筒主體2a的底壁相抵接，因而磁致伸縮元件9a伸長(zhǎng)使得液壓缸3克服彈簧25的作用力而向上方被推壓。磁致伸縮元件9a的伸長(zhǎng)速度，即由致動(dòng)器9所致的液壓缸3的驅(qū)動(dòng)速度比較迅速(例如，數(shù)μm/μs左右)。如上所述，設(shè)定連通孔29的尺寸和/或形狀，以便由致動(dòng)器9驅(qū)動(dòng)液壓缸3時(shí)、粘性流體無(wú)法流入連通孔29內(nèi)，因此，當(dāng)磁致伸縮元件9a使液壓缸3上升時(shí)，非壓縮性的粘性流體起到固體的作用。因此，由磁致伸縮元件9a上推液壓缸3時(shí)，經(jīng)由下室6內(nèi)的粘性流體而一體舉起(上升)活塞7和針閥10，使彈簧26彎曲。由此，針閥10的下端離開(kāi)尖端2b的閥座部30而打開(kāi)噴射孔11，被供給到閥座部30的高壓燃料從噴射孔11成為噴霧而向外部(燃燒室內(nèi))噴射。
然而，存在由于經(jīng)由線圈9b的發(fā)熱、或尖端2b而被傳遞的燃燒室內(nèi)的熱等而在各部件間產(chǎn)生溫度差或者由于各部件間的熱膨脹系數(shù)的不同等，而在部件間產(chǎn)生熱膨脹差的情況；以及產(chǎn)生使液壓缸3或活塞7以與致動(dòng)器9的驅(qū)動(dòng)速度相比非常緩慢的速度(例如，數(shù)μm/min左右)相對(duì)于彈簧25、26的作用力而移動(dòng)的力的情況。
例如，磁致伸縮元件9a比針閥10的熱膨脹大的情況下，產(chǎn)生使液壓缸3以非常緩慢的速度向上方移動(dòng)的力。此時(shí)，下室6內(nèi)的壓力變高，下室6內(nèi)的粘性流體通過(guò)連通孔29而向上室5一側(cè)移動(dòng)。其原因是，如上所述，設(shè)定連通孔29的尺寸和/或形狀，以便由部件間的熱膨脹差產(chǎn)生緩慢的驅(qū)動(dòng)力時(shí)、粘性流體流入到連通孔29內(nèi)。其結(jié)果，液壓缸3相對(duì)于活塞7向上方相對(duì)移動(dòng)，由該相對(duì)移動(dòng)吸收熱膨脹差。因此，活塞7和針閥10的位置不變，不會(huì)執(zhí)行誤噴射等，不會(huì)對(duì)工作給予不良影響。另外，由于液壓缸3和活塞7之間由密封部件27密封，因而粘性流體不會(huì)通過(guò)它們之間而移動(dòng)。
另一方面，與上述相反，針閥10比磁致伸縮元件9a的熱膨脹大時(shí)，產(chǎn)生使活塞7以非常緩慢的速度上升的力。于是，上室5內(nèi)的粘性流體通過(guò)連通孔29而向下室6一側(cè)移動(dòng)。由此，活塞7相對(duì)于液壓缸3而向上方作相對(duì)移動(dòng)，能吸收熱膨脹差。
這樣，在本實(shí)施例的燃料噴射閥1中，產(chǎn)生了部件間的熱膨脹差時(shí)，通過(guò)形成于活塞7上的連通孔29而使粘性流體移動(dòng)，因而能較容易且高精度地控制、管理粘性流體的流路面積(連通孔29的剖面積)。因此，能減小各個(gè)體間(每個(gè)燃料噴射閥)的熱膨脹差吸收性能的差異，且能可靠地得到合適的熱膨脹差吸收性能。
下面，使用具體數(shù)值來(lái)說(shuō)明各個(gè)體間的熱膨脹差吸收性能的差變小的理由。
首先，在圖7所示的現(xiàn)有的燃料噴射閥100中，例如，若將液壓缸102的內(nèi)徑和活塞105的外徑的標(biāo)稱(chēng)(基準(zhǔn))徑設(shè)為Φ16mm，將液壓缸102的加工精度設(shè)為Φ16mm+10～20μm(16.015mm±5μm)，將活塞105的加工精度設(shè)為Φ16mm-0～-5μm(15.9975mm±2.5μm)，則徑向的兩者間隙成為17.5μm±7.5μm(10～25μm)。其中，計(jì)算間隙的總面積，將此換算為一個(gè)孔的面積的情況下，該孔的直徑在最小間隙(10μm)時(shí)為Φ0.566mm，在最大間隙(25μm)時(shí)為Φ0.895mm。即，替換本實(shí)施例的燃料噴射閥1的連通孔29時(shí)，會(huì)產(chǎn)生直徑大約0.25mm的制造誤差。勿庸置疑，若提高液壓缸102和活塞105的加工精度則誤差會(huì)減小，但制造成本會(huì)大幅上升，也存在精度的界限。
另外，在本實(shí)施例的燃料噴射閥1中，將連通孔29的標(biāo)稱(chēng)徑設(shè)為0.5mm時(shí)，使用一般的加工裝置，例如以0.5mm±0.05mm左右的精度加工是比較容易的。實(shí)際上，柴油電動(dòng)機(jī)的燃料噴射閥的噴射孔等是以更高的精度進(jìn)行加工的。此時(shí)，連通孔29的制造誤差為0.10mm，是現(xiàn)有的燃料噴射閥100的一半以下。這樣，與現(xiàn)有的燃料噴射閥100相比，能大大減小本實(shí)施例的燃料噴射閥1中粘性流體的通路面積的誤差。該理由是，與現(xiàn)有的燃料噴射閥100需要液壓缸102和活塞105這兩個(gè)部件的尺寸管理相對(duì)，本實(shí)施例的燃料噴射閥1中僅管理連通孔29的尺寸即可。其結(jié)果，各個(gè)體間的熱膨脹差吸收性能的差就變小。
另外，作為參考可知，將上述連通孔29的誤差(0.5mm±0.05mm)換算為現(xiàn)有的燃料噴射閥100的間隙誤差時(shí)，將液壓缸102和活塞105的標(biāo)稱(chēng)徑設(shè)為Φ16mm時(shí)，成為4μm(±2μm)左右，從該點(diǎn)也可知各個(gè)體間的差減小。
而且，在本實(shí)施例的燃料噴射閥1中，能以高精度加工連通孔29的剖面積(粘性流體的通路面積)，因而，能可靠地得到適合致動(dòng)器9和粘性流體的特性的通路面積。因此，能可靠且有效地得到熱膨脹差吸收性能。另外，在如圖7所示的現(xiàn)有的燃料噴射閥100中，由于間隙的制造誤差較大，因而在間隙和致動(dòng)器106以及粘性流體的特性上產(chǎn)生失配，有無(wú)法得到充分的熱膨脹差吸收性能的可能。
進(jìn)而，在本實(shí)施例的燃料噴射閥1中，由密封部件27密封液壓缸3和活塞7的間隙，因而，能降低液壓缸3和活塞7的加工精度、從而降低制造成本。
而且，由于沒(méi)有將液壓缸3和活塞7的間隙作為粘性流體的移動(dòng)通路而使用，因而，液壓缸3和活塞7的圓柱度(圓度)的偏移，液壓缸3和活塞7的同心度的偏差(偏移)、液壓缸3的中心軸和活塞7的中心軸的偏差(傾斜)等不會(huì)對(duì)熱膨脹差吸收性能產(chǎn)生影響。從這一點(diǎn)來(lái)看也可知，各個(gè)體間的熱膨脹差吸收性能的差變小。
而且，由于沒(méi)有將液壓缸3和活塞7的間隙作為粘性流體的移動(dòng)通路而使用，因而，由液壓缸3和活塞7的滑動(dòng)等所致的隨著時(shí)間的尺寸變化不會(huì)影響熱膨脹差吸收性能。從這一點(diǎn)來(lái)看也可知，各個(gè)體間的熱膨脹差吸收性能的差變小。
而且，液壓缸3和活塞7的滑動(dòng)經(jīng)由密封部件27來(lái)進(jìn)行，因而不會(huì)產(chǎn)生磨損粉末。因此，也不會(huì)產(chǎn)生伴隨磨損粉末的混入所致的粘性流體的粘度變化的熱膨脹差吸收性能的差。
進(jìn)而，液壓缸3和活塞7的滑動(dòng)經(jīng)由閥座部件27而進(jìn)行，因而能避免由磨損粉末或粘合等所致的動(dòng)作不良的產(chǎn)生。
而且，在現(xiàn)有的燃料噴射閥100中，活塞105的外表面需要發(fā)揮作為滑動(dòng)部的功能、和形成粘性流體的移動(dòng)通路的功能，因而，需要某種程度地增加活塞105的長(zhǎng)度(上下方向尺寸)，但在本實(shí)施例的燃料噴射閥1中，活塞7的外表面僅起到作為滑動(dòng)部的功能即可，因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，可以縮短其長(zhǎng)度。因此，能實(shí)現(xiàn)燃料噴射閥1的小型化、輕量化。
而且，在本實(shí)施例的燃料噴射閥1中，由彈簧25經(jīng)由薄片23而將液壓缸3向磁致伸縮元件9a按壓，因此，能總是將液壓缸3和磁致伸縮元件9a維持在適當(dāng)?shù)奈恢藐P(guān)系。例如，即使在由隨時(shí)間的尺寸變化(疲勞等)而使磁致伸縮元件9a的長(zhǎng)度縮短的情況下，也能由彈簧25的作用力而使液壓缸3追隨、移動(dòng)，從而吸收尺寸變化。
本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例。
例如，連通孔29的數(shù)目不限于2個(gè)，也可以是1個(gè)或3個(gè)以上。
而且，致動(dòng)器9不限于使用磁致伸縮元件9a的致動(dòng)器，也可以是使用與供給電力相對(duì)應(yīng)地伸長(zhǎng)的電致伸縮元件等的致動(dòng)器。
而且，各密封部件33、17、19、27不限于O形環(huán)，也可以使用其他的密封部件。
另外，第一施力機(jī)構(gòu)25和第二施力機(jī)構(gòu)26不限于螺旋彈簧，也可以使用碟形彈簧等其他的施力機(jī)構(gòu)。
而且，在上述實(shí)施例中，表示了適用于氣體燃料用的燃料噴射閥的例子，但是，勿庸置疑，本發(fā)明也可適用于輕油、汽油用的燃料噴射閥等。
進(jìn)而，上述的膨脹差吸收機(jī)構(gòu)也可用于吸收燃料噴射閥以外的機(jī)構(gòu)的熱膨脹差。
實(shí)施例2下面，參照附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的另一實(shí)施例。
本實(shí)施例是將本發(fā)明的膨脹差吸收機(jī)構(gòu)適用于燃料噴射閥的實(shí)施例，該燃料噴射閥用于向發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室內(nèi)噴射壓縮天然氣(CNG)、丙烷氣、或氫等氣體燃料。
圖3是具有本發(fā)明實(shí)施例的膨脹差吸收機(jī)構(gòu)的燃料噴射閥的剖面圖，圖4是圖3的局部放大圖。
如圖3所示，本實(shí)施例的燃料噴射閥1具有液壓缸(腔室chamber)3，可移動(dòng)地被收納在較長(zhǎng)尺寸的套筒(殼體)2內(nèi)；活塞7，可移動(dòng)地被收納在該液壓缸3內(nèi)、并將液壓缸3內(nèi)劃分為上室5和下室6；非壓縮性的粘性流體，填充于上室5和下室6內(nèi)；致動(dòng)器9，用于使液壓缸3上升(移動(dòng))；以及針閥10，與活塞7相連結(jié)，其是通過(guò)由致動(dòng)器9使液壓缸3上升，從而經(jīng)由下室6內(nèi)的粘性流體和活塞7來(lái)使針閥10上升的，使形成于套筒2的前端(下端)的噴射孔(orifice)11開(kāi)放，并噴射燃料。
套筒2大致筆直地被配置在未圖示的發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸蓋上，具有套筒主體2a、經(jīng)由鎖緊螺母12而一體地被安裝在套筒主體2a的下端的尖端(チツプ)2b、以及螺紋結(jié)合在套筒主體2a的上端的蓋部2c。在尖端2b的下端放射狀地形成有多個(gè)燃料的噴射孔11，在蓋部2c上形成有用于將燃料導(dǎo)入到套筒主體2a內(nèi)的燃料導(dǎo)入口13。
液壓缸3被保持在套筒主體2a內(nèi)、并可在長(zhǎng)度方向(上下方向)上滑動(dòng)。該液壓缸3由有底圓筒狀的液壓缸主體3a、和螺紋結(jié)合于液壓缸主體3a的上端的液壓缸蓋3b構(gòu)成。液壓缸主體3a和液壓缸蓋3b之間由密封部件33(在此為O形環(huán))液密封。
活塞7被收納于液壓缸3內(nèi)、并可在與液壓缸3的滑動(dòng)方向相同的方向(上下方向)上滑動(dòng)，由該活塞7將液壓缸3內(nèi)的空間劃分為上室5和下室6。在上室5和下室6內(nèi)填充著非壓縮性的粘性流體(例如硅油等)。
該針閥10與活塞7的下端相連結(jié)，其具有貫通形成于液壓缸主體3a的底壁上的貫通孔14、并向下方延伸的桿10a、和一體地安裝于桿10a的下端的針10b。針10b的下端部與形成于尖端2b內(nèi)的閥座部30相抵接。在貫通孔14上設(shè)有液密封貫通孔14和桿10a之間的密封部件17(在此為O形環(huán))。
在活塞7的上端一體形成有貫通形成于液壓缸蓋3b上的貫通孔18并向上方延伸的大徑桿15、和從該大徑桿15的上端向上方延伸的小徑桿16。在貫通孔18上設(shè)有液密封貫通孔18和大徑桿15之間的密封部件19(在此為O形環(huán))。
在針閥10和套筒主體2a之間設(shè)有致動(dòng)器9。該致動(dòng)器9具有從桿10a相隔預(yù)定間隙地被配置在針閥10的桿10a的周部的磁致伸縮元件9a、和從磁致伸縮元件9a相隔預(yù)定間隙地被配置在磁致伸縮元件9a周部的線圈9b。磁致伸縮元件9a的下端經(jīng)由薄片22而與套筒主體2a內(nèi)的階梯面部20相抵接，上端經(jīng)由薄片23而與液壓缸3的下表面抵接。
在液壓缸3的上表面和蓋部2c之間設(shè)有第一施力部件25(在此為螺旋彈簧)，用于向下方對(duì)液壓缸3施力并按壓薄片23和磁致伸縮元件9a；和第二施力部件26(在此為螺旋彈簧)，用于對(duì)大徑桿15向下方施力、經(jīng)由活塞7而對(duì)針閥10向下方(閉閥方向)施力。這些彈簧25、26被設(shè)定為由蓋部2c以預(yù)定載重被壓縮的狀態(tài)，彈簧25的作用力比彈簧26的作用力大。
接著，參照?qǐng)D4對(duì)本實(shí)施例的特征進(jìn)行說(shuō)明。
在上述上室5的上方配置有氣室40，該氣室40經(jīng)由節(jié)流部41而與下室6相連通。下室6是2個(gè)室5、6中在使液壓缸3向上方滑動(dòng)時(shí)、粘性流體被壓縮、內(nèi)壓上升一側(cè)的室。在氣室40中，經(jīng)由后述的節(jié)流部41而收納有室5、6內(nèi)的熱膨脹了的粘性流體的一部分。
詳述氣室40和節(jié)流部41時(shí)，氣室40被形成在液壓缸蓋3b的厚壁內(nèi)。另外，節(jié)流部41包括與下室6和上室5相連通地形成于活塞7上的第1節(jié)流部41a(細(xì)孔)、以及為了連通上室5和氣室40而形成于液壓缸蓋3b上的第2節(jié)流部41b(細(xì)孔)。
第2節(jié)流部41b經(jīng)由中間孔42而與氣室40相連通。即，在液壓缸蓋3b上，形成有與上室5相連通的第2節(jié)流部41b，并且形成有與第2節(jié)流部41b相連接、直徑比第2節(jié)流部41b的直徑大的中間孔42，進(jìn)而，與中間孔42相連接、直徑比中間孔42的直徑大的螺紋孔43被形成為在液壓缸蓋3b的上面開(kāi)口。
在螺紋孔43上螺旋結(jié)合有在下面形成有氣室40的塞子(栓)44。由此，氣室40經(jīng)由中間孔42和第2節(jié)流部41b而與上室5相連接。上述上室5內(nèi)的粘性流體(用點(diǎn)表示)侵入到第2節(jié)流部41b、中間孔42、和螺紋孔43的一部分，但由于重力作用粘性流體不侵入到比其更位于上方的氣室40內(nèi)。
如上所述地在活塞7上形成第1節(jié)流部41a，因此，下室6經(jīng)由第1節(jié)流部41a而與上室5相連通，進(jìn)而經(jīng)由第2節(jié)流部41b而與氣室40相連通。
上述第1節(jié)流部41a和第2節(jié)流部41b在圖例中是相隔180度而形成2個(gè)的。
而且，在活塞7的外周面和液壓缸主體3a的內(nèi)周面之間，設(shè)有液密封它們之間的密封部件27。由此，上室5內(nèi)的粘性流體和下室6內(nèi)的粘性流體只通過(guò)第1節(jié)流部41a來(lái)回。
第1節(jié)流部41a的流路阻力(尺寸、形狀)被設(shè)定為，上室5和下室6內(nèi)的粘性流體熱膨脹時(shí)、以產(chǎn)生于各室5、6內(nèi)的較慢的壓力上升速度膨脹了的粘性流體通過(guò)第1節(jié)流部41a，并且通過(guò)致動(dòng)器9(磁致伸縮元件9a)使液壓缸3上升時(shí)，在產(chǎn)生于下室6內(nèi)的比上述速度快的壓力上升速度下，下室6內(nèi)的粘性流體不通過(guò)第1節(jié)流部41a。實(shí)際上，第1節(jié)流部41a的尺寸、形狀、個(gè)數(shù)等，可基于致動(dòng)器9的驅(qū)動(dòng)特性(驅(qū)動(dòng)速度等)或粘性流體的特性(粘度等)由適當(dāng)?shù)脑囼?yàn)或模擬等來(lái)決定。
第1節(jié)流部41a的流路阻力被設(shè)定為比第2節(jié)流部41b的流路阻力小。具體來(lái)說(shuō)，第1節(jié)流部41a的孔徑比第2節(jié)流部41b的孔徑大。
說(shuō)明粘性流體向液壓缸3內(nèi)的注入方法時(shí)，筆直地放置液壓缸主體3a，粘性流體充滿上室5和下室6內(nèi)，使粘性流體充滿液壓缸主體3a的同時(shí)，螺旋結(jié)合沒(méi)有在螺紋孔43安裝塞子44的液壓缸蓋3b。由此，上室5和下室6內(nèi)的氣泡的存在機(jī)會(huì)幾乎為零。其后，從螺紋孔43向上室5內(nèi)追加注入粘性流體，進(jìn)行液壓缸3內(nèi)的完全脫氣。最后，將塞子44螺旋結(jié)合在螺紋孔43上進(jìn)行固定。由此，液壓缸3和活塞7的裝配體(安裝體)完成。
下面，對(duì)于上述燃料噴射閥1的噴射和各部件的熱膨脹差的吸收進(jìn)行說(shuō)明。
從圖3所示的蓋部2c的燃料導(dǎo)入口13導(dǎo)入到套筒主體2a內(nèi)的燃料，通過(guò)小徑桿16與蓋部2c的間隙、液壓缸3與套筒主體2a的間隙、針閥10與磁致伸縮元件9a的間隙、以及針閥10與尖端2b的間隙等而流入到尖端2b的閥座部30。該供給燃料的壓力例如是100～250Bar左右。
由于未進(jìn)行對(duì)致動(dòng)器9的線圈9b的通電時(shí)，由彈簧26向下方對(duì)針閥10施力，因而針閥10的下端部以預(yù)定壓力被按壓在尖端2b的閥座部30上而關(guān)閉噴射孔11。因此，燃料未到達(dá)噴射孔11，不進(jìn)行燃料噴射。
另一方面，由未圖示的控制器(ECU等)控制為期望值的電力，經(jīng)由設(shè)于套筒主體2a上的外部端子31而供給線圈9b時(shí)，線圈9b產(chǎn)生與供給電力相對(duì)應(yīng)強(qiáng)度的磁場(chǎng)。
線圈9b被磁化時(shí)，磁致伸縮元件9a在上下方向僅伸長(zhǎng)與該磁場(chǎng)強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度。此時(shí)，磁致伸縮元件9a的下端經(jīng)由薄片22而與套筒主體2a的階梯面部20相抵接，因而磁致伸縮元件9a伸長(zhǎng)，使得液壓缸3克服彈簧25、26的作用力而被向上方推壓。磁致伸縮元件9a的伸長(zhǎng)速度，即由致動(dòng)器9所致的液壓缸3的驅(qū)動(dòng)速度比較迅速(例如，數(shù)μm/μs左右)。
這種情況下，如上所述，下室6內(nèi)的壓力上升速度成為預(yù)定值以上，下室6內(nèi)的粘性流體不通過(guò)第1節(jié)流部41a，而起固體的作用。因此，由磁致伸縮元件9a上推液壓缸3時(shí)，經(jīng)由下室6內(nèi)的粘性流體而一體舉起(上升)活塞7和針閥10，使彈簧25、26彎曲。由此，針閥10的下端離開(kāi)尖端2b的閥座部30而打開(kāi)噴射孔11，被供給到閥座部30的高壓燃料成為噴霧從噴射孔11向外部(燃燒室內(nèi))噴射。
而且，在各部件產(chǎn)生熱膨脹差，例如，磁致伸縮元件9a的熱膨脹比針閥10的熱膨脹大的情況下，由磁致伸縮元件9a的熱膨脹產(chǎn)生使液壓缸3上升的力，下室6內(nèi)的壓力緩慢(以由致動(dòng)器9所致的壓力上升速度以下的速度)上升。此時(shí)，下室6內(nèi)的粘性流體，通過(guò)第1節(jié)流部41a而流出到上室5，活塞7的位置不移動(dòng)，只有液壓缸3上升。由此，與活塞7相連結(jié)的針閥10不會(huì)由于磁致伸縮元件9a和針閥10的熱膨脹差而上升。
以下，說(shuō)明本實(shí)施例涉及的燃料噴射閥1的作用。
例如，燃料噴射閥1的整體從汽缸蓋等受熱而被加熱時(shí)，液壓缸3及其內(nèi)部的粘性流體被加熱到大致相同溫度。于是，粘性流體(Si油等)的熱膨脹系數(shù)大約比液壓缸3(鐵系金屬)大兩位數(shù)左右，因而，粘性流體的容積無(wú)法被完全收容到上室5和下室6的容積內(nèi)，上室5和下室6的內(nèi)壓緩慢上升。
其中，上室5和下室6經(jīng)由比第2節(jié)流部41b直徑大的第1節(jié)流部41a而被連通，因此，上室5和下室6內(nèi)的粘性流體大致一體地?zé)崤蛎?，上?和下室6的內(nèi)壓緩慢上升。這樣，上室5和下室6內(nèi)的壓力上升速度較慢的情況下，如上所述地膨脹了的粘性流體的一部分通過(guò)第2節(jié)流部41b而侵入到氣室40中。由此，由于放掉上室5和下室6內(nèi)的壓力，因而，能避免由粘性流體的熱膨脹所致的密封部件17、19或塞子44的損壞。
另一方面，應(yīng)打開(kāi)針閥10而通過(guò)磁致伸縮元件9a使液壓缸3上升時(shí)，下室6內(nèi)的粘性流體的壓力以比由上述粘性流體的熱膨脹所致的壓力上升速度快的速度快速上升。于是，如上所述，下室6內(nèi)的粘性流體不通過(guò)第1節(jié)流部41a，活塞7與液壓缸3一體上升。由此，此時(shí)在上室5內(nèi)幾乎不產(chǎn)生壓力上升，上室5內(nèi)的粘性流體不會(huì)經(jīng)由第2節(jié)流部41b而流出到氣室40。
然而，粘性流體熱膨脹了時(shí)，在上室5和下室6的內(nèi)壓上產(chǎn)生差的情況下，上室5和下室6內(nèi)的粘性流體通過(guò)第1節(jié)流部41a而流動(dòng)以平衡上下內(nèi)壓差，大致同時(shí)通過(guò)第2節(jié)流部41b而流出到氣室40。其中，由于第1節(jié)流部41a的直徑比第2節(jié)流部41b的直徑大、容易流過(guò)，因此流量變多，由通過(guò)第1節(jié)流部41a所致的內(nèi)壓差的平衡比通過(guò)第2節(jié)流部41b所致的熱膨脹的吸收優(yōu)先完成。由此，能避免由上述內(nèi)壓差產(chǎn)生的針閥10的上升或者針閥10的下降(針閥10的向閥座部30的過(guò)度按壓)。
而且，組裝液壓缸3和活塞7的裝配體(assembly)的情況下，在使粘性流體從螺紋孔43無(wú)氣泡地充滿上室5和下室6內(nèi)的狀態(tài)下，將塞子44旋入螺紋孔43中以密閉粘性流體，因此，上室5和下室6內(nèi)的粘性流體通過(guò)塞子44的氣室40內(nèi)的空氣而被密閉，上室5和下室6內(nèi)的粘性流體的壓力能就各個(gè)體(液壓缸、活塞、裝配體(assembly))進(jìn)行大致一定的管理。
若說(shuō)明這一點(diǎn)，則，如背景技術(shù)一欄中所說(shuō)明的圖7所示的類(lèi)型，由于預(yù)先在液壓缸102內(nèi)充滿粘性流體(非壓縮性)，用栓蓋住注入通路，因而若要完全脫氣而蓋住，則必須在液壓缸102內(nèi)存在內(nèi)壓的狀態(tài)下蓋住。在將栓安裝在注入通路的工序中，由可通過(guò)栓密封粘性流體的內(nèi)壓的密封開(kāi)始點(diǎn)的偏差，該內(nèi)壓分別在每一個(gè)體(液壓缸、活塞、裝配)中不同。由此，由粘性流體和液壓缸102的熱膨脹差所致的粘性流體的溢流界限溫度就產(chǎn)生偏差。
與此相對(duì)，在本實(shí)施例中，由于是經(jīng)由上述氣室40內(nèi)的空氣而密閉粘性流體的，因而各個(gè)體的液壓缸3內(nèi)的內(nèi)壓的偏差通過(guò)適當(dāng)壓縮氣室40內(nèi)的空氣而被吸收，對(duì)于各個(gè)體實(shí)現(xiàn)大致一定的粘性流體的內(nèi)壓。由此，上述溢流界限溫度的管理變得容易。另外，在如上所述地由致動(dòng)器9使液壓缸3上升時(shí)，氣室40內(nèi)的空氣不會(huì)影響到活塞7和針閥10的上升。
圖5表示氣室40和第2節(jié)流部41b的變形例。
該變形例是，在液壓缸蓋3b上形成作為第2節(jié)流部41b’的細(xì)孔，并且在第2節(jié)流部41b’的上部形成螺紋孔43’，在該螺紋孔43’上旋入形成有與第2節(jié)流部41b’相連接的細(xì)孔45和氣室40’的塞子44’。上室5內(nèi)的粘性流體的一部分侵入到上述第2節(jié)流部41b’、細(xì)孔45和氣室40’內(nèi)的一部分。該變形例的其他結(jié)構(gòu)與上述實(shí)施例相同，因而能起到與上述實(shí)施例相同的作用效果。
圖6表示其他的變形例。
該變形例只有一點(diǎn)與圖4所示的實(shí)施方式不同，即，其是將圖4所示的實(shí)施例的第2節(jié)流部41b、中間孔42、螺紋孔43、和塞子44形成在活塞7的大徑桿15內(nèi)，而不是形成在液壓缸蓋3b上。在該變形例中也能起到與上述實(shí)施例相同的作用效果。
本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式。例如，也可以使圖4～圖6所示的第2節(jié)流部41b和氣室40不與上室5相連接，而是與下室6相連接， 或者與上室5和下室6兩者相連接。
這樣，將直接第2節(jié)流部41b和氣室40直接連接到下室6(通過(guò)致動(dòng)器9使液壓缸3滑動(dòng)到上方時(shí)內(nèi)壓上升一側(cè)的室6)的情況下，也可以將第2節(jié)流部41b的流路阻力(尺寸、形狀等)設(shè)定為與圖4和圖6所示的第1節(jié)流部41a的流路阻力相等。能起到圖4和圖6所示的實(shí)施方式相同的作用、效果。
而且，第1節(jié)流部41a和第2節(jié)流部41b的數(shù)目不限于2個(gè)，也可以是1個(gè)或3個(gè)以上。另外，在圖7所示的活塞105上形成第1節(jié)流部41a的類(lèi)型也能適用于本發(fā)明，該情況下，活塞105和液壓缸102之間的間隙與第1節(jié)流部41a相當(dāng)。即，省略形成于圖3、圖4、和圖6所示的活塞7上的第1節(jié)流部41a和密封部件27，并且在活塞7和液壓缸3之間設(shè)定預(yù)定的間隙，可以將該間隙作為技術(shù)方案3所述的第1節(jié)流部41a。
而且，致動(dòng)器9不限于使用磁致伸縮元件9a的致動(dòng)器，也可以是使用與所供給電力相對(duì)應(yīng)地伸長(zhǎng)的電致伸縮元件等的致動(dòng)器。而且，各密封部件33、17、19、27不限于O形環(huán)，也可以使用其他的密封部件。另外，第一施力機(jī)構(gòu)25和第二施力機(jī)構(gòu)26不限于螺旋彈簧，也可以使用碟形彈簧等其他的施力機(jī)構(gòu)。
而且，在上述實(shí)施方式中，表示了適用于氣體燃料用的燃料噴射閥的例子，但是，勿庸置疑，本發(fā)明也可適用于輕油、汽油用的燃料噴射閥等。進(jìn)而，上述的膨脹差吸收機(jī)構(gòu)也可用于吸收燃料噴射閥以外的機(jī)構(gòu)的熱膨脹差。
權(quán)利要求
1.一種膨脹差吸收機(jī)構(gòu)，其具有液壓缸，可移動(dòng)地被收納在殼體內(nèi)；活塞，可移動(dòng)地被收納在該液壓缸內(nèi)、并將液壓缸內(nèi)分隔成2個(gè)室；粘性流體，被填充于上述2個(gè)室內(nèi)；致動(dòng)器，用于通過(guò)移動(dòng)上述液壓缸、而經(jīng)由上述粘性流體使上述活塞移動(dòng)；以及動(dòng)作部件，被連結(jié)在上述活塞上；該機(jī)構(gòu)用于吸收上述殼體、致動(dòng)器、和動(dòng)作部件等之間的熱膨脹差，其特征在于，具有密封部件，密封上述液壓缸和上述活塞之間；以及連通孔，形成于上述活塞上、將上述2個(gè)室相互連通，上述連通孔的尺寸和/或形狀被設(shè)定為由上述熱膨脹差，產(chǎn)生以比上述致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)速度慢的速度使上述液壓缸或活塞移動(dòng)的力時(shí)，上述粘性流體通過(guò)上述連通孔而在上述2個(gè)室間移動(dòng)，由此，上述液壓缸和上述活塞相對(duì)移動(dòng)，從而吸收上述熱膨脹差；另一方面，由上述致動(dòng)器，產(chǎn)生以比由上述熱膨脹差所致的力快的速度使上述液壓缸移動(dòng)的力時(shí)，上述粘性流體無(wú)法通過(guò)上述連通孔，而上述活塞和上述液壓缸一體移動(dòng)。
2.一種具有膨脹差吸收機(jī)構(gòu)的燃料噴射閥，其具有液壓缸，可移動(dòng)地被收納在套筒內(nèi)；活塞，可移動(dòng)地被收納在該液壓缸內(nèi)、并將液壓缸內(nèi)分隔成2個(gè)室；粘性流體，被填充于上述2個(gè)室內(nèi)；致動(dòng)器，用于使上述液壓缸移動(dòng)；以及針閥，被連結(jié)在上述活塞上，該燃料噴射閥通過(guò)由上述致動(dòng)器使上述液壓缸移動(dòng)，而經(jīng)由上述粘性流體和上述活塞使上述針閥移動(dòng)，其特征在于，該膨脹差吸收機(jī)構(gòu)具有密封部件，密封上述液壓缸和上述活塞之間；以及連通孔，形成于上述活塞上、將上述2個(gè)室相互連通，上述連通孔的尺寸和/或形狀被設(shè)定為由上述套筒、致動(dòng)器、和針閥等之間的熱膨脹差，產(chǎn)生以比上述致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)速度慢的速度使上述液壓缸或活塞移動(dòng)的力時(shí)，上述粘性流體通過(guò)上述連通孔而在上述2個(gè)室間移動(dòng)，由此，上述液壓缸和上述活塞相對(duì)移動(dòng)，從而吸收上述熱膨脹差；另一方面，由上述致動(dòng)器，產(chǎn)生以比由上述熱膨脹差所致的力快的速度使上述液壓缸移動(dòng)的力時(shí)，上述粘性流體無(wú)法通過(guò)上述連通孔，而上述活塞和針閥與上述液壓缸一體移動(dòng)。
3.如權(quán)利要求2所述的具有膨脹差吸收機(jī)構(gòu)的燃料噴射閥，其特征在于，上述致動(dòng)器具有磁致伸縮元件或電致伸縮元件。
4.如權(quán)利要求2或3所述的具有膨脹差吸收機(jī)構(gòu)的燃料噴射閥，其特征在于，具有按壓上述液壓缸和上述致動(dòng)器的第一施力機(jī)構(gòu)，以及，對(duì)上述針閥向閉閥方向施力的第二施力機(jī)構(gòu)。
5.一種膨脹差吸收機(jī)構(gòu)，其具有液壓缸，可滑動(dòng)地被收納在殼體內(nèi)；活塞，將該液壓缸內(nèi)分隔成2個(gè)室；以及粘性流體，分別被充滿于上述2個(gè)室內(nèi)；該機(jī)構(gòu)通過(guò)使上述液壓缸滑動(dòng)，而經(jīng)由上述粘性流體使上述活塞移動(dòng)，其特征在于，經(jīng)由節(jié)流部而將氣室與上述2個(gè)室中的使上述液壓缸或活塞滑動(dòng)時(shí)內(nèi)壓上升的室相連通，上述節(jié)流部的流路阻力被設(shè)定為在使上述液壓缸或活塞滑動(dòng)時(shí)而產(chǎn)生于上述室內(nèi)的、預(yù)定壓力上升速度以上的速度下，上述粘性流體不通過(guò)上述節(jié)流部；在通過(guò)上述粘性流體的熱膨脹而產(chǎn)生于上述室內(nèi)的、比上述速度慢的壓力上升速度下，膨脹了的粘性流體通過(guò)上述節(jié)流部。
6.一種具有膨脹差吸收機(jī)構(gòu)的燃料噴射閥，其具有液壓缸，可滑動(dòng)地被收納在套筒內(nèi)；活塞，將該液壓缸內(nèi)分隔成2個(gè)室；粘性流體，分別被充滿于上述2個(gè)室內(nèi)；致動(dòng)器，使上述液壓缸滑動(dòng)；以及針閥，被連結(jié)在上述活塞上；該燃料噴射閥是通過(guò)由上述致動(dòng)器使上述液壓缸滑動(dòng)，而經(jīng)由上述粘性流體和活塞使上述針閥上升，其特征在于，經(jīng)由節(jié)流部將氣室與上述2個(gè)室中的通過(guò)上述致動(dòng)器使上述液壓缸滑動(dòng)時(shí)內(nèi)壓上升的室相連通，上述節(jié)流部的流路阻力被設(shè)定為在通過(guò)上述致動(dòng)器使上述液壓缸滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生于上述室內(nèi)的預(yù)定壓力上升速度下，上述粘性流體不通過(guò)上述節(jié)流部；在通過(guò)上述粘性流體的熱膨脹而產(chǎn)生于上述室內(nèi)的、比上述速度慢的壓力上升速度下，膨脹了的粘性流體通過(guò)上述節(jié)流部。
7.如權(quán)利要求6所述的具有膨脹差吸收機(jī)構(gòu)的燃料噴射閥，其特征在于，上述致動(dòng)器使上述液壓缸向上方滑動(dòng)，上述活塞將上述液壓缸內(nèi)上下分隔成上室和下室，上述氣室被配置在該上室的上方，上述節(jié)流部包括將上述下室和上室相連通的第1節(jié)流部、和將上述上室和氣室相連通的第2節(jié)流部，上述第1節(jié)流部的流路阻力被設(shè)定為在通過(guò)上述致動(dòng)器使上述液壓缸滑動(dòng)時(shí)而產(chǎn)生于上述下室內(nèi)的壓力上升速度下，上述粘性流體不通過(guò)上述第1節(jié)流部；在通過(guò)上述粘性流體的熱膨脹而產(chǎn)生于上述各室內(nèi)的、比上述速度慢的壓力上升速度下，膨脹了的粘性流體通過(guò)上述第1節(jié)流部。
8.如權(quán)利要求7所述的具有膨脹差吸收機(jī)構(gòu)的燃料噴射閥，其特征在于，上述第1節(jié)流部的流路阻力被設(shè)定成比上述第2節(jié)流部的流路阻力小。
9.如權(quán)利要求6～8的任一項(xiàng)所述的具有膨脹差吸收機(jī)構(gòu)的燃料噴射閥，其特征在于，上述節(jié)流部和氣室被設(shè)置在上述液壓缸和/或上述活塞的內(nèi)部。
10.如權(quán)利要求6～9的任一項(xiàng)所述的具有膨脹差吸收機(jī)構(gòu)的燃料噴射閥，其特征在于，上述致動(dòng)器具有磁致伸縮元件或電致伸縮元件。
11.如權(quán)利要求6～10的任一項(xiàng)所述的具有膨脹差吸收機(jī)構(gòu)的燃料噴射閥，其特征在于，具有第一施力機(jī)構(gòu)，用于向?qū)⑸鲜鲆簤焊紫蛏鲜鲋聞?dòng)器按壓的方向施力；以及第二施力機(jī)構(gòu)，對(duì)上述針閥向其閉閥方向施力。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可減小個(gè)體間的熱膨脹差吸收性能的差、且能可靠地得到適合的熱膨脹差吸收性能的熱膨脹差吸收機(jī)構(gòu)、以及具有該機(jī)構(gòu)的燃料噴射閥。燃料噴射閥通過(guò)由致動(dòng)器(9)使液壓缸(3)移動(dòng)，而經(jīng)由粘性流體和活塞(7)移動(dòng)針閥(10)，其具有密封部件(27)，密封液壓缸(3)和活塞之間；以及連通孔(29)，形成于活塞上、相互連通2個(gè)室(5、6)，連通孔的尺寸和/或形狀被設(shè)定為，由各部件間的熱膨脹差產(chǎn)生以比致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)速度慢的速度使液壓缸或活塞移動(dòng)的力時(shí)，粘性流體通過(guò)連通孔而在2個(gè)室間移動(dòng)；另一方面，由致動(dòng)器，產(chǎn)生以比由熱膨脹差所致的力快的速度使液壓缸移動(dòng)的力時(shí)，粘性流體無(wú)法通過(guò)連通孔。
文檔編號(hào)F02M51/00GK1690402SQ20051006749
公開(kāi)日2005年11月2日 申請(qǐng)日期2005年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月26日
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