DE102004025562B4

DE102004025562B4 - Kraftstoffeinspritzventil

Info

Publication number: DE102004025562B4
Application number: DE102004025562A
Authority: DE
Inventors: Norihisa Fukutomi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-11-07
Filing date: 2004-05-25
Publication date: 2011-02-03
Anticipated expiration: 2024-05-26
Also published as: US6981663B2; KR100584427B1; JP2005140048A; KR20050043595A; CN1614222A; JP3927534B2; FR2862094B1; FR2862094A1; DE102004025562A1; US20050098665A1

Abstract

Kraftstoffeinspritzventil, umfassend:
einen Ventilabschnitt (20) mit einem zylindrischen, sich bewegenden Eisenkern (22), der sich in einer axialen Richtung in Antwort auf ein Kraftstoffeinspritzsignal hin- und herbewegt; ein mit dem sich bewegenden Eisenkern (22) an einem Ende integriertes und mit einem Ventilsitz (24a) an dem anderen Ende ausgestattetes Ventilelement (21); und eine Platte (23) mit Mündungen, die geöffnet und geschlossen werden, wenn der Ventilsitz (24a) mit den Mündungen in Berührung kommt bzw. sich von diesen trennt; und
einen Solenoidabschnitt (10), umfassend einen stationären Eisenkern (11), der dem sich bewegenden Eisenkern (22) in der axialen Richtung zugewandt vorgesehen ist; ein zylindrisches Joch (16), das an dem äußeren Umfang des sich bewegenden Eisenkerns (22) vorgesehen ist; eine nicht-magnetische Metallhülse (17), an welcher der stationäre Eisenkern (11) und das Joch (16) in einen Körper durch Schweißen verbunden sind; ein Gehäuse (12), das eine magnetische Schleife mit dem stationären Eisenkern (11), dem sich...

Description

1. Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kraftstoffeinspritzventil, das hauptsächlich in einem Motor für ein Fahrzeug verwendet wird.
2. Stand der Technik
6 ist eine vertikale Schnittansicht, welche die gesamte Konstruktion eines herkömmlichen Kraftstoffeinspritzventils zeigt.
7 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht zum Erläutern der Konstruktion eines wesentlichen Teils (eines Magnetpfadabschnitts) des in 6 gezeigten Kraftstoffeinspritzventils. Eine den Schnitt anzeigende Schraffur ist in 7 weggelassen.
Wenn ein Mikrocomputer des Motors ein Betriebssignal zu einer Antriebsschaltung (in den Zeichnungen nicht gezeigt) des Kraftstoffeinspritzventils sendet, fließt ein elektrischer Strom durch eine Spule 13, wodurch magnetische Flüsse, welche durch die magnetischen Kraftlinien 100 angegeben sind, in einer magnetischen Schleife erzeugt werden, die durch einen stationären Eisenkern 11, einen sich bewegenden Eisenkern 22, ein Joch 16 und ein Gehäuse 12 gebildet ist. Dementsprechend wird der sich bewegende Eisenkern 22 durch eine elektromagnetische Anziehung, die größer ist als die Federkraft einer Druckfeder 14, zu dem stationären Eisenkern 11 angezogen.
Wenn der sich bewegende Eisenkern 22 zu dem stationären Eisenkern 11 angezogen wird, bewegt sich ein mit dem sich bewegenden Eisenkern integriertes Ventilelement 21 ebenso zu dem stationären Eisenkern 11, wodurch eine Kraftstoffeinspritzung in den Motor ausgeführt wird.
In 6 oder 7 bezeichnet Bezugszeichen 17 eine aus einem nicht magnetischem Metall hergestellte Hülse, die als Verbindungselement zum Verbinden des Jochs 16 und des stationären Eisenkerns 11 dient.
Diese Hülse 17 ist aus einem zylindrischen Teil, in welchen der stationäre Eisenkern 11 eingesetzt ist, und einem Ringteil, der ein ringförmiger Vorsprung ist, der an dem äußeren Umfang eines Endes dieses zylindrischen Teils auf der Seite des Jochs 16 gebildet ist, aufgebaut. 7 zeigt deutlich, dass die Hülse 17 einen L-förmigen Querschnitt besitzt.
Der Ringteil der Hülse 17 ist an dem Joch 16 angeschweißt, wobei der Ringteil in Kontakt mit dem Joch 16 ist, und der zylindrische Teil der Hülse 17 ist an dem in den zylindrischen Teil eingesetzten, stationären Eisenkern 11 angeschweißt.
Daher sind der stationäre Eisenkern 11 und das Joch 16 durch die Hülse 17 in ihrer Positionsbeziehung fixiert.
Bezugszeichen 17a bezeichnet einen Abschnitt, an welchem der Ringteil der Hülse 17 und das Joch 16 miteinander verschweißt sind, und Bezugszeichen 17b bezeichnet einen Abschnitt, an welchem der zylindrische Teil der Hülse 17 und der stationäre Eisenkern 11 miteinander verschweißt sind.
Wie oben beschrieben ist in dem herkömmlichen Kraftstoffeinspritzventil die aus einem nicht magnetischen Metall hergestellte Hülse 17 zwischen dem Joch 16 und dem stationären Eisenkern 11 vorgesehen, um eine magnetische Leckage zwischen dem stationären Eisenkern 11 und dem Joch 16 auf ein Minimum zu reduzieren. Das Joch 16 und die Hülse 17 sowie der stationäre Eisenkern 11 und die Hülse 17 sind miteinander durch Schweißen verbunden, um Kraftstoff abzudichten.
Insbesondere ist es erforderlich, dass das Ventilelement des Kraftstoffeinspritzventils für eine Zylindereinspritzung (d. h. ein Kraftstoffeinspritzventil für ein Fahrzeug) mit hoher Geschwindigkeit antwortet bzw. anspricht, und daher ist es erforderlich, in der Hülse 17 erzeugtem Wirbelstrom zu minimieren.
In einem solchen Kraftstoffeinspritzventil wird eine dicke t der Hülse 17 auf ein Minimum reduziert, um die Erzeugung von Wirbelstrom zu minimieren.
In dem herkömmlichen Kraftstoffeinspritzventil mit der obigen Konstruktion ist in dem Falle, in welchem die Hülse 17 dünn ist, der geschweißte Abschnitt 17a, an welchem die Hülse 17 und das Joch 16 miteinander verschweißt sind, nahe eines magnetischen Pfades (d. h. dem Pfad der magnetischen Kraftlinie 100) des Jochs 16 gelegen. Daher breitet sich der Abschnitt, an welchem die Temperatur infolge des Schweißens ansteigt, teilweise zu dem magnetischen Pfad des Jochs aus, und dieser Abschnitt (d. h. innerhalb eines durch gestrichelte Linie in 7 angegebenen Halbkreises) wird ein Abschnitt 16a, dessen magnetische Eigenschaften verändert sind (nachfolgend als ”Abschnitt mit veränderten magnetischen Eigenschaften” bezeichnet) und in welchem die magnetische Flussdichte vermindert ist.
Elektromagnetischer rostfreier Stahl, der hauptsächlich als Material für das Joch 16 in dem Kraftstoffeinspritzventil verwendet wird, neigt dazu, eine steile Abnahme der magnetischen Flussdichte aufzuweisen, wenn die Temperatur auf Werte von nicht weniger als 900°C wie in 8 gezeigt ansteigt (wenn beispielsweise die magnetische Flussdichte 1,1 T bei 900°C ist, nimmt sie bei 950°C auf 1,02 T ab), wodurch die in dem sich bewegenden Eisenkern 22 erzeugte, elektromagnetische Anziehung ebenso abnimmt.
In dem Falle, in welchem die Kraftstoffeinspritzventile in Massenproduktion hergestellt werden, hängen die magnetischen Eigenschaften des Abschnitts mit veränderten magnetischen Eigenschaften von der Variation der Schweißtemperatur und der Schweißposition ab, was möglicherweise dazu führt, dass die in sich bewegenden Kern erzeugte, elektromagnetische Anziehung ebenso variiert.
Daher besteht ein Problem dahingehend, dass die Einspritzmengeneigenschaften der hergestellten Kraftstoffeinspritzventile von einem Produkt zu anderen stark variieren.
9 ist eine graphische Darstellung, welche die Variation der Einspritzmengeneigenschaften herkömmlicher Kraftstoffeinspritzventile zeigt. In der Zeichnung bezeichnet die Abszissenachse eine Antriebspulsbreite (msec) eines an das Kraftstoffeinspritzventil gegebenen Einspritzsignals, und die Koordinatenachse zeigt eine Kraftstoffeinspritzmenge (mm³) pro Einspritzung.
Wie in 9 gezeigt, liegt die Variation der Einspritzmengeneigenschaften der herkömmlichen Kraftstoffeinspritzventile in einem Bereich von näherungsweise 10% zwischen der höchsten und der niedrigsten Einspritzmenge.
Aus der EP 1 347 170 A2 geht ein Kraftstoffeinspritzventil hervor, das einen von einem Solenoid umgebenen Kern aufweist. Das Ventilgehäuse ist vorderhalb des Kerns angeordnet. Der Kern und das Ventilgehäuse sind durch einen dünnwandigen Abschnitt verbunden, der eine große Härte aufweist und nicht magnetisch ist.
Schließlich geht aus der JP 11 247739 A ein Kraftstoffeinspritzventil hervor, das ein Ventilelement, einen Ventilsitz und einen in einem Ventilgehäuse beweglichen Kern aufweist. Ferner ist ein fester Kern vorgesehen, der dem beweglichen Kern gegenüberliegt, wobei die gegenüberliegenden Flächen der beiden Kerne aufgeraut und gehärtet sind.
Darstellung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung dient zum Lösen der oben diskutierten Probleme, und es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kraftstoffeinspritzventil für ein Fahrzeug bereitzustellen, das in der Lage ist, die Variation der Einspritzmengeneigenschaften bei individuellen Produkten infolge des Abschnitts mit veränderten magnetischen Eigenschaften, der durch Wärme erzeugt ist, welche beim Verschweißen der Hülse und des Jochs erzeugt wird, zu unterdrücken.
Ein Kraftstoffeinspritzventil gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst: einen Ventilabschnitt, der aus einem zylindrischen, sich bewegenden Eisenkern, der sich in einer axialen Richtung in Antwort auf ein Kraftstoffeinspritzsignal hin- und herbewegt, einem mit dem sich bewegenden Eisenkern an einem Ende integrierten und an dem anderen Ende mit einem Ventilsitz ausgestatteten Ventilelement, und einer mit Mündungen ausgestatteten Platte, die geöffnet und geschlossen werden, wenn der Ventilsitz in Kontakt mit den Mündungen kommt und sich von diesem löst, besteht; einen Solenoidabschnitt, der aus einem zylindrischen, stationären Eisenkern, der dem sich bewegenden Eisenkern in einer axialen Richtung zugewandt vorgesehen ist, einem an dem äußeren Umfang des sich bewegenden Eisenkern vorgesehenen, zylindrischen Joch, einer nicht magnetischen Metallhülse, an welcher der stationäre Eisenkern und das Joch durch Schweißen in einen Körper verbunden sind, einem Gehäuse, das eine magnetische Schleife mit stationären Eisenkern, dem sich bewegenden Eisenkern und dem Joch bildet, einer Spule, die an dem äußeren Umfang des stationären Eisenkerns vorgesehen ist und eine axiale elektromagnetische Anziehung auf den sich bewegenden Eisenkern aufbringt, und eine Druckfeder zum Aufbringen einer Federkraft, welche das Ventilelement zu der Platte bewegt, besteht.
Ferner ist der sich bewegende Eisenkern des Kraftstoffeinspritzventils gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer radialen Vertiefung mit einer vorbestimmten Breite und einer vorbestimmten Tiefe an dem äußeren Umfang davon in einer Position vorgesehen, die einem Abschnitt mit veränderten magnetischen Eigenschaften zugewandt ist, der in dem Joch infolge von Wärme gebildet ist, die erzeugt wird, wenn die Hülse und das Joch miteinander verschweißt werden.
Da der sich bewegende Eisenkern mit einer radialen Vertiefung mit einer vorbestimmten Breite und einer vorbestimmten Tiefe an dem äußeren Umfang davon in der Position ausgestattet ist, welche dem Abschnitt mit veränderten magnetischen Eigenschaften in dem Joch zugewandt ist, der durch Wärme gebildet ist, die beim Verschweißen der Hülse und des Jochs erzeugt wird, werden bei dem Kraftstoffeinspritzventil gemäß der vorliegenden Erfindung die durch den sich bewegenden Eisenkern verlaufenden, magnetischen Flüsse abgelenkt und fließen durch die Unterseite der Vertiefung (d. h. auf der Seite, auf welcher der stationäre Eisenkern nicht vorgesehen ist).
Dies ermöglicht es, die Anzahl magnetischer Flüsse, welche durch den Abschnitt mit veränderten magnetischen Eigenschaften des Jochs verlaufen, zu vermindern und den Einfluss einer Variation der magnetischen Eigenschaften somit zu verhindern, und es ist möglich, die Variation der Einspritzmengeneigenschaften der Produkte, die durch den Abschnitt mit veränderten magnetischen Eigenschaften infolge der beim Verschweißen der Hülse und des Jochs erzeugten Wärme verursacht wird, zu unterdrücken.
Die vorhergehenden und weitere Aufgaben, Merkmale, Zielrichtungen und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen noch ersichtlicher werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Längsschnittansicht, die eine Konstruktion eines gesamten Kraftstoffeinspritzventils gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht zum Erläutern einer Konstruktion eines wesentlichen Teils des Kraftstoffeinspritzventils gemäß Ausführungsform 1.
3 ist eine graphische Darstellung, welche die Einspritzmengeneigenschaften des Kraftstoffeinspritzventils gemäß Ausführungsform 1 zeigt.
4 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht zum Erläutern einer Konstruktion eines wesentlichen Teils eines Kraftstoffeinspritzventils gemäß Ausführungsform 2.
5 ist eine graphische Darstellung zum Erläutern der Vorteile des Kraftstoffeinspritzventils gemäß Ausführungsform 2.
6 ist eine Längsschnittansicht, die eine Konstruktion eines gesamten Kraftstoffeinspritzventils gemäß dem Stand der Technik zeigt.
7 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht zum Erläutern einer Konstruktion eines wesentlichen Teils des Kraftstoffeinspritzventils gemäß dem Stand der Technik.
8 ist eine graphische Darstellung, welche die Beziehung zwischen der magnetischen Flussdichte und der Temperatur des in einem Joch verwendeten, elektromagnetischen rostfreien Stahls zeigt.
9 ist eine graphische Darstellung, welche die Variation der Einspritzmengeneigenschaften des Kraftstoffeinspritzventils gemäß dem Stand der Technik zeigt.
Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung
Ausführungsform 1
1 ist eine vertikale Schnittansicht, die eine Konstruktion eines gesamten Kraftstoffeinspritzventils gemäß Ausführungsform 1 zeigt, und 2 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht zum Erläutern einer Konstruktion eines wesentlichen Teils (Magnetpfadabschnitt) des Kraftstoffeinspritzventils gemäß der in 1 gezeigten Ausführungsform 1. Eine Schraffierung, die einen Schnitt anzeigt, ist in 2 weggelassen.
Ein Kraftstoffeinspritzventil 1 gemäß dieser Ausführungsform umfasst einen Solenoidabschnitt 10 und einen Ventilabschnitt 20, wie in 1 gezeigt.
Diese Solenoidvorrichtung 10 umfasst eine Spule 13, einen stationären Eisenkern 11, ein Joch 16, ein Gehäuse 12, eine aus einem nicht magnetischen Material hergestellte Hülse 17, die als Verbindungselement zum Verbinden des stationären Eisenkerns 11 und des Jochs 16 dient, eine Druckfeder 16, um eine Federkraft aufzubringen, welche ein mit einem später beschriebenen, sich bewegenden Eisenkern integriertes Ventilelement beaufschlagt, eine Stange 15 zum Positionieren und Fixieren der Druckfeder 14 etc.
Die Ventilvorrichtung 20 umfasst ein Ventilelement 21, einen Ventilhauptkörper 24, in welchem das Ventilelement 21 fest aufgenommen ist, einen mit einem Ende des Ventilelements 21 integrierten, sich bewegenden Eisenkern 22, einen an einem Ende des Ventilhauptkörpers 24 vorgesehenen Ventilsitz 24a, eine Platte 23 mit einer Mehrzahl von Mündungen, etc.
Bezugszeichen 30 ist ein Kraftstoffzufuhrrohr zum Zuführen von Hochdruckkraftstoff (beispielsweise mit einem Druck von nicht weniger als 2 Mpa) zu dem Kraftstoffeinspritzventil, und Bezugszeichen 31 ist eine Kraftstoffströmungsöffnung des Kraftstoffzufuhrrohrs 30.
Da der Motor des Fahrzeugs mehrere Zylinder besitzt, sind mehrere Kraftstoffeinspritzventile in der die Zeichnung kreuzenden Richtung (d. h. der Richtung senkrecht zu der Zeichnung) jeweils passend zu den Zylindern angeordnet, und die Längsrichtung des Kraftstoffzufuhrrohrs 30 ist in einer die Zeichnung kreuzenden Richtung (d. h. der Richtung senkrecht zu der Zeichnung) angeordnet. Bezugszeichen 33 ist ein Netzabschnitt eines Filters, und Bezugszeichen 34 ist ein Filterhalteelement.
Das Kraftstoffeinspritzventil 1 ist zwischen dem Kraftstoffzufuhrrohr 30 und einem Zylinderkopf 40 des Motors mittels Dichtelementen 51 und 52 vorgesehen und auf einer Scheibe 53 durch eine axiale und nach unten gerichtete Last montiert.
Wenn ein Mikrocomputer des Motors ein Betriebssignal zu einer Antriebsschaltung (nicht gezeigt) des Kraftstoffeinspritzventils 1 sendet, fließt ein elektrischer Strom durch die Spule 13, und es werden magnetische Flüsse in einer magnetischen Schleife erzeugt, die den stationären Eisenkern 11, den sich bewegenden Eisenkern 22, das Joch 16 und das Gehäuse 12 umfasst. Als Ergebnis hieraus wird der sich bewegende Eisenkern 22 durch eine elektromagnetische Anziehungskraft, die größer ist als die Federkraft der Druckfeder 14, zu dem stationären Eisenkern 11 angezogen.
Wenn der sich bewegende Eisenkern 22 zu dem stationären Eisenkern 11 angezogen wird, trennt sich ein Ventilsitz 21a, der ein Ende des mit sich bewegenden Eisenkern 22 integrierten Ventilelements 21 ist, von der Ventilsitzfläche des Ventilhauptkörpers 24. Wenn ein Raum zwischen dem Ventilsitz 21a und der Ventilsitzfläche des Ventilhauptkörpers 24 gebildet wird, wird Hochdruckkraftstoff in die Zylinder des Motors durch die Mündungen der Platte 23 eingespritzt.
Wenn der Mikrocomputer aufhört, das Betriebssignal von der Antriebsschaltung (nicht gezeigt) des Kraftstoffeinspritzventils 1 zu senden, fließt kein elektrischer Strom durch die Spule 13, und die Anziehungskraft, welche den sich bewegenden Eisenkern 22 zu dem stationären Eisenkern 11 angezogen hat, verschwindet.
Als Ergebnis hieraus wird das Ventilelement 21 durch die Federkraft der Druckfeder 14 beaufschlagt, um sich zu der Platte 23 zu bewegen, und der Ventilsitz 21a wird gegen die Ventilsitzfläche des Ventilhauptkörpers 24 geschoben, und daher wird die Kraftstoffeinspritzung unterbrochen.
Unter Bezugnahme auf 2 ist Bezugszeichen 61 ein Längsluftspalt (Axialluftspalt). In diesem Abschnitt (d. h. in dem Längsluftspalt 61) arbeitet eine elektromagnetische Anziehungskraft zwischen dem stationären Eisenkern 11 und dem sich bewegenden Eisenkern 22, und der stationäre Eisenkern 11 zieht den sich bewegenden Eisenkern 22 an.
Da sich der bewegende Eisenkern 22 um einen bestimmten Abstand in der Axialrichtung bewegt, ist erforderlich, dass der Längsluftspalt 61 länger ist als ein Bewegungsabstand des sich bewegenden Eisenkerns 22.
Bezugszeichen 62 ist ein Radialluftspalt, und dieser Luftspalt ist zwischen dem sich bewegenden Eisenkern 22 und dem Joch 16 sichergestellt, um zu verhindern, dass der sich bewegende Eisenkern 22 das Joch 16 bei der Bewegung des sich bewegenden Eisenkerns 22 in der Axialrichtung berührt.
Wie beim Stand der Technik zu der Erfindung beschrieben, umfasst die aus einem nicht magnetischen Material hergestellte Hülse 17 einen zylindrischen Teil, in welchen der stationäre Eisenkern 11 eingesetzt ist, und einen Ringteil, der einen an dem äußeren Umfang eines Endes des zylindrischen Teils auf der Seite des Jochs 16 gebildeten, ringförmigen Vorsprung bildet. Als Ergebnis hieraus ist die Hülse 17 in einer sich durch die Achse A erstreckenden Ebene im Querschnitt L-förmig.
Der Ringteil der Hülse 17 ist mit dem Joch 16 durch Laserschweißen verbunden, wobei der Ringteil in Kontakt mit einer Endfläche des Jochs 16 auf der Seite des stationären Eisenkerns 11 ist, und der zylindrische Teil der Hülse 17 ist mit dem darin eingesetzten, stationären Eisenkern 11 durch Laserschweißen verbunden.
Dementsprechend ist die Positionsbeziehung zwischen dem stationären Eisenkern 11 und dem Joch 16 durch die Hülse 17 fixiert.
Zusätzlich bezeichnet Bezugszeichen 17a einen Abschnitt, an welchem der Ringteil der Hülse 17 und das Joch 16 miteinander verschweißt sind, und Bezugszeichen 17b bezeichnet einen Abschnitt, an welchem der zylindrische Teil der Hülse 17 und der stationäre Eisenkern 11 miteinander verschweißt sind. Laserschweißen verbindet diese verschweißten Abschnitte, so dass Kraftstoff dicht eingeschlossen werden kann. Austenitischer rostfreier Stahl, der ein nicht magnetisches Material mit geringer Permeabilität ist, wird als Hülse 17 verwendet, um Rost zu verhindern und eine magnetische Leckage zwischen dem stationären Eisenkern 11 und dem Joch 16 auf ein Minimum zu reduzieren.
Die Dicke t der Hülse 17 ist auf ein Minimum reduziert, da es erforderlich ist, die Erzeugung von Wirbelstrom in der Hülse 17 so stark wie möglich zu vermindern, um ein schnelles Ansprechen der in der magnetischen Schleife erzeugten magnetischen Flüsse zu erzielen, wobei die magnetische Schleife aus dem stationären Eisenkern 11, dem sich bewegenden Eisenkern 22, dem Joch 16 und dem Gehäuse 12 besteht.
Die Schmelztemperatur des geschweißten Abschnitts 17a, in welchem die Hülse 17 und das Joch 16 miteinander verschweißt sind, ist höher als 1540°C, was der Schmelzpunkt von Eisen ist, und die Temperatur des Abschnitts nahe des geschweißten Abschnitts 17a des Jochs 16 (des durch einen gestrichelten Halbkreis in 2 umgebenden Abschnitts) nimmt ebenso auf näherungsweise 1000°C durch die Wärmeleitung des Metalls zu.
Es ist dieser Abschnitt, der als Abschnitt 16a mit veränderten magnetischen Eigenschaften wirkt, an welchem die magnetische Flussdichte niedrig wird, und dessen magnetischen Eigenschaften von einem Produkt zum anderen variieren.
In dieser Ausführungsform ist die Anzahl der durch den Abschnitt 16a mit veränderten magnetischen Eigenschaften verlaufenden, magnetischen Flüsse (d. h. die Anzahl der magnetischen Kraftlinien 100) vermindert, wodurch eine Variation der magnetischen Eigenschaften in dem Abschnitt 16a mit veränderten magnetischen Eigenschaften des Jochs 16 weniger Einfluss auf die Variation der Anzahl der gesamten magnetischen Flüsse ergibt. Dementsprechend ist die Anordnung derart, dass die Variation der in dem sich bewegenden Eisenkern 22 erzeugten, elektromagnetischen Anziehung unterdrückt wird.
Zu diesem Zweck ist ein Abschnitt mit einem großen magnetischen Widerstand durch Bilden einer Vertiefung (einer nut) 22a mit einer vorbestimmten Breite und einer vorbestimmten Tiefe an dem äußeren Umfang des sich bewegenden Eisenkerns 22 in einer Position, welche dem Abschnitt 16a mit veränderten magnetischen Eigenschaften zugewandt ist, gebildet.
Als Ergebnis hieraus werden die durch den sich bewegenden Eisenkern 22 verlaufenden, magnetischen Flüsse abgelenkt und schließen durch die Unterseite der Vertiefung 22a (d. h. auf der Seite, auf welcher der stationäre Eisenkern 11 nicht vorhanden ist), und dies ermöglicht es, die Anzahl der magnetischen Flüsse zu vermindern, welche durch den Abschnitt 16a mit veränderten magnetischen Eigenschaften des Jochs 16 verlaufen, und den Einfluss der Variation der magnetischen Eigenschaften in diesem Abschnitt zu vermeiden.
Zusätzlich ist es wünschenswert, dass die Breite der Vertiefung (Nut) 22a größer ist als die axiale Länge des Abschnitts 16a mit veränderten magnetischen Eigenschaften.
Es ist ferner erforderlich, die radiale Tiefe der Vertiefung (Nut) 22a derart vorzusehen, dass eine Abnahme der elektromagnetischen Kraft infolge einer Verminderung der Anzahl magnetischer Flüsse, die durch das Vorsehen der Vertiefung (Nut) 22a an dem äußeren Umfang des sich bewegenden Eisenkerns 22 verursacht wird, keine Probleme entstehen lässt, wenn das Kraftstoffeinspritzventil in praktischen Gebrauch genommen wird.
3 ist eine graphische Darstellung, welche die Einspritzmengeneigenschaften des Kraftstoffeinspritzventils gemäß dieser Ausführungsform zeigt. In dieser Darstellung zeigt die Abzissenachse eine Antriebspulsbreite (msec) eines an das Kraftstoffeinspritzventil gegebenen Einspritzsignals, und die Koordinatenachse zeigt eine Kraftstoffeinspritzmenge (mm³) pro Einspritzung.
Im Vergleich zu 9, während die Variation der Einspritzmengeneigenschaften der herkömmlichen Kraftstoffeinspritzventile im Bereich von näherungsweise 10% zwischen der größten und der geringsten Einspritzmenge liegen, ist der Variationsbereich auf ein Ausmaß von nur 6% bei den Kraftstoffeinspritzventilen gemäß dieser Ausführungsform verbessert.
Gemäß Ausführungsform 1 ist die Variation der Einspritzmengeneigenschaft, die bei jedem einzelnen Produkt der in Massenproduktion hergestellten Kraftstoffeinspritzventile variiert, vermindert, was es ermöglicht, Kraftstoffeinspritzventile mit einer stabilisierten und gleichmäßigen Qualität herzustellen.
Wie oben beschrieben umfasst das Kraftstoffeinspritzventil gemäß der Erfindung: einen Ventilabschnitt 20 mit einem zylindrischen, sich bewegenden Eisenkern 22, der sich in einer axialen Richtung in Antwort auf ein Kraftstoffeinspritzsignal hin- und herbewegt; ein mit dem sich bewegenden Eisenkern 22 an einem Ende integriertes und mit einem Ventilsitz 24a an dem anderen Ende ausgestattetes Ventilelement 21; und eine Platte 23 mit Mündungen, die geöffnet und geschlossen werden, wenn der Ventilsitz 24a mit den Mündungen in Berührung kommt bzw. sich von diesen trennt; und einen Solenoidabschnitt 10, umfassend einen stationären Eisenkern 11, der dem sich bewegenden Eisenkern 22 in der axialen Richtung zugewandt vorgesehen ist; ein zylindrisches Joch 16, das an dem äußeren Umfang des sich bewegenden Eisenkerns 22 vorgesehen ist; eine nicht-magnetische Metallhülse 17, an welcher der stationäre Eisenkern 11 und das Joch 16 in einem Körper durch Schweißen verbunden sind; ein Gehäuse 12, das eine magnetische Schleife mit dem stationären Eisenkern 11, dem sich bewegenden Eisenkern (22) und dem Joch 16 bildet; eine Spule 13, die an dem äußeren Umfang des stationären Eisenkerns 11 vorgesehen ist und auf den sich bewegenden Eisenkern 22 eine axiale, elektromagnetische Anziehung ausübt; und eine Druckfeder 14 zum Aufbringen einer Federkraft, welche das Ventilelement 21 zu der Platte 23 bewegt.
In dem erwähnten Kraftstoffeinspritzventil gemäß der Erfindung ist der sich bewegende Eisenkern 22 mit einer radialen Vertiefung 22a mit einer vorbestimmten Breite und einer vorbestimmten Tiefe an dem äußeren Umfang davon in einer Position vorgesehen, welche einem Abschnitt 16a mit veränderten magnetischen Eigenschaften zugewandt ist, der in dem Joch 16 infolge von Wärme hergestellt ist, die erzeugt wird, wenn die Hülse 17 und das Joch 16 miteinander verschweißt sind.
Als Ergebnis hieraus werden die durch den sich bewegenden Eisenkern 22 verlaufenden, magnetischen Flüsse abgelenkt und fließen durch die Unterseite der an dem äußeren Umfang des sich bewegenden Eisenkerns 22 (d. h. auf der Seite, auf welcher der stationäre Eisenkern nicht vorgesehen ist) vorgesehenen Vertiefung. Dies ermöglicht, die Anzahl der durch den Abschnitt mit veränderten magnetischen Eigenschaften des Jochs 16 verlaufenden, magnetischen Flüsse zu vermindern und den Einfluss der Variation der magnetischen Eigenschaften zu verhindern, und es ist möglich, die Variation der Einspritzmengeneigenschaft der Produkte zu unterdrücken, welche durch den Abschnitt 16a mit veränderten magnetischen Eigenschaften infolge der beim Verschweißen der Hülse 17 und des Jochs 16 erzeugten Wärme verursacht wird.
Ausführungsform 2
4 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht zum Erläutern einer Konstruktion eines wesentlichen Teils (Magnetpfadabschnitt) eines Kraftstoffeinspritzventils gemäß Ausführungsform 2. Eine Schraffierung, die einen Schnitt anzeigt, ist in 4 weggelassen.
In dem Kraftstoffeinspritzventil gemäß der vorhergehenden Ausführungsform 1, da der sich bewegende Eisenkern 22 mit einer Vertiefung 22a mit einer vorbestimmten Breite und einer vorbestimmten Tiefe an dem äußeren Umfang davon ausgestattet ist und eine radial des sich bewegenden Eisenkerns 22 vermindert ist, gibt es einen Nachteil dahingehend, dass in diesem Abschnitt magnetische Flüsse blockiert werden und die elektromagnetische Kraft abnimmt.
Dieser Nachteil wird in dem Kraftstoffeinspritzventil gemäß Ausführungsform 2 durch Einsetzen eines magnetischen Materials als Ventilelement 21 überwunden, so dass die magnetischen Kraftlinien 100 ebenso durch den oberen Teil des Ventilelements 21 verlaufen.
Daher wirken der obere Teil des Ventilelements 21 und der sich bewegende Eisenkern 22 als parallele magnetische Pfade, was es ermöglicht, eine Abnahme der Anzahl magnetischer Flüsse infolge des Vorsehens der Vertiefung 22a an dem äußeren Umfang des sich bewegenden Eisenkerns 22 zu verhindern.
Zusätzlich kommt der Ventilsitz 24a an dem unteren Teil des Ventilhauptkörpers 24 in Kontakt mit der mit den Mündungen ausgestatteten Platte 23, und daher wird ein martensitischer, rostfreier Stahl, bei dem es sich um ein abriebwiderstandsfähiges, magnetisches Material handelt, als Ventilsitz 24a eingesetzt.
5 ist eine graphische Darstellung zum Erläutern der Vorteile des Kraftstoffeinspritzventils gemäß Ausführungsform 2.
In dem Kraftstoffeinspritzventil gemäß der vorhergehenden Ausführungsform 1, wird die Variation der Einspritzmengeneigenschaften der in Massenproduktion hergestellten Kraftstoffeinspritzventile durch Vorsehen einer Vertiefung 22a an dem äußeren Umfang des sich bewegenden Eisenkerns 22 vermindert, und hierdurch wird verhindert, dass die magnetischen Flüsse durch den Abschnitt 16a mit veränderten magnetischen Eigenschaften des Jochs 16 verlaufen.
Allerdings ist, wie in 5 gezeigt, die elektromagnetische Kraft des Solenoidabschnitts 10 um etwa 20% geringer als diejenige des herkömmlichen Ventils, und zwar infolge der Verminderung der Anzahl magnetischer Flüsse, welche durch den magnetischen Pfad verlaufen.
Andererseits ist in dem Kraftstoffeinspritzventil gemäß Ausführungsform 2 das Ventilelement 21 aus einem magnetischen Material hergestellt, wodurch der obere Teil des Ventilelements 21 und der sich bewegende Eisenkern 22 als parallele magnetische Pfade wirken. Daher wird eine Abnahme der Anzahl magnetischer Flüsse verhindert. Als Ergebnis hieraus, wie in 5 gezeigt, weist der Solenoidabschnitt 10 eine Wiedergewinnung der elektromagnetischen Kraft um näherungsweise 16% verglichen mit derjenigen der vorhergehenden Ausführungsform 1 auf.
Wie oben beschrieben wird bei dem Kraftstoffeinspritzventil gemäß Ausführungsform 2 die Variation der Einspritzmengeneigenschaften der in Massenproduktion hergestellten Kraftstoffeinspritzventile durch Vorsehen der Vertiefung 22a an dem äußeren Umfang des sich bewegenden Eisenkerns 22 vermindert, wodurch verhindert wird, dass die magnetischen Flüsse durch den Abschnitt 16a mit veränderten magnetischen Eigenschaften des Jochs 16 verlaufen. Ferner verhindern das Einsetzen eines magnetischen Materials an das Ventilelement 21 und das Verwenden des Oberteils des Ventilelements 21 und des sich bewegenden Eisenkerns 22 als parallele magnetische Pfade eine Abnahme der Anzahl magnetischer Flüsse. Dies führt zu einer ziemlich geringen Abnahme (näherungsweise 4%) der elektromagnetischen Kraft des Solenoidabschnitts 10.
Dementsprechend ist in Ausführungsform 2 möglich, ein Kraftstoffeinspritzventil zu erhalten, bei welchem eine Variation der Einspritzmengeneigenschaften gering und eine Abnahme der elektromagnetischen Kraft des Solenoidabschnitts sehr gering ist.
Während die gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben worden sind, ist zu beachten, dass diese Offenbarungen nur zum Zwecke der Veranschaulichung dienen, und dass verschiedene Veränderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.

Claims

Kraftstoffeinspritzventil, umfassend: einen Ventilabschnitt (20) mit einem zylindrischen, sich bewegenden Eisenkern (22), der sich in einer axialen Richtung in Antwort auf ein Kraftstoffeinspritzsignal hin- und herbewegt; ein mit dem sich bewegenden Eisenkern (22) an einem Ende integriertes und mit einem Ventilsitz (24a) an dem anderen Ende ausgestattetes Ventilelement (21); und eine Platte (23) mit Mündungen, die geöffnet und geschlossen werden, wenn der Ventilsitz (24a) mit den Mündungen in Berührung kommt bzw. sich von diesen trennt; und einen Solenoidabschnitt (10), umfassend einen stationären Eisenkern (11), der dem sich bewegenden Eisenkern (22) in der axialen Richtung zugewandt vorgesehen ist; ein zylindrisches Joch (16), das an dem äußeren Umfang des sich bewegenden Eisenkerns (22) vorgesehen ist; eine nicht-magnetische Metallhülse (17), an welcher der stationäre Eisenkern (11) und das Joch (16) in einen Körper durch Schweißen verbunden sind; ein Gehäuse (12), das eine magnetische Schleife mit dem stationären Eisenkern (11), dem sich bewegenden Eisenkern (22) und dem Joch (16) bildet; eine Spule (13), die an dem äußeren Umfang des stationären Eisenkerns (11) vorgesehen ist und auf den sich bewegenden Eisenkern (22) eine axiale, elektromagnetische Anziehung ausübt; und eine Druckfeder (14) zum Aufbringen einer Federkraft, welche das Ventilelement (21) zu der Platte (23) bewegt; dadurch gekennzeichnet, dass der sich bewegende Eisenkern (22) mit einer radialen Vertiefung (22a) mit einer vorbestimmten Breite und einer vorbestimmten Tiefe an dem äußeren Umfang davon in einer Position ausgestattet ist, die einem Abschnitt (16a) mit veränderten magnetischen Eigenschaften zugewandt ist, welcher in dem Joch (16) infolge von Wärme hergestellt ist, die erzeugt wird, wenn die Hülse (17) und das Joch (16) miteinander verschweißt werden.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (21), dessen eines Ende mit dem sich bewegenden Eisenkern (22) integriert ist, aus einem magnetischen Material hergestellt ist.