DE60035804T2

DE60035804T2 - Elektromagnetisch betriebenes brennstoffeinspritzventil

Info

Publication number: DE60035804T2
Application number: DE60035804T
Authority: DE
Inventors: Yasunaga Hitachinaka-shi HAMADA; Yasuo Hitachinaka-shi NAMAIZAWA
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Car Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
Priority date: 2000-03-08
Filing date: 2000-03-08
Publication date: 2008-04-30
Anticipated expiration: 2020-03-09
Also published as: WO2001066933A1; US6834844B1; EP1270926A1; EP1270926A4; EP1270926B1; DE60035804D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektromagnetische Kraftstoffeinspritzvorrichtung für einen Verbrennungsmotor.
Beschreibung des Standes der Technik
Bei einem elektromagnetischen Kraftstoffeinspritzventil (manchmal als Einspritzventil bezeichnet) wird die Öffnungs- und Schließbetätigung durch Steuern einer elektromagnetischen Spule bei Erregung mit Strom und Unterbrechen durchgeführt, und während das Ventil geöffnet ist, wird Kraftstoff zu einem Ansaugluftdurchgang, einer Ansaugöffnung oder einer Verbrennungskammer eingespritzt.
Als eine derartige Einspritzvorrichtung gelangt ein System zur praktischen Verwendung, bei dem zur Verbesserung von Anstiegscharakteristika, während ein Ventil geöffnet ist, eine hohe Spannung erzeugt wird, indem eine Antriebsschaltung mit einer Spannungserhöhungsschaltung bereitgestellt wird, und während die hohe Spannung auf eine Spule der Einspritzvorrichtung aufgedrückt wird, eine Stromsteuerungsschaltung verwendet wird und erzwungen wird, dass ein großer Strom in kurzer Zeit fließt (beispielsweise JP-A 6-241137 ). Bei dem System wird eine Batteriespannung (beispielsweise 12V) während des Öffnens des Ventils angehoben (beispielsweise 70V). Insbesondere gibt es als angewandte Einspritzvorrichtung eine Einspritzvorrichtung bei einem System zur Einspritzung in einen Zylinder, bei welcher der Kraftstoffdruck hoch und die Last in einer Rückholfeder groß ist (eine Einspritzvorrichtung, bei welcher der Kraftstoff direkt in eine Verbrennungskammer eines Benzinmotors eingespritzt wird).
Bei einer Einspritzvorrichtung, die eine Spannungserhöhungsschaltung verwendet, wenn ein Ventil geöffnet wird, wie bereits beschrieben, fließt, während eine große Spannung auf eine elektromagnetische Spule aufgedrückt wird, ein großer Strom in der Spule.
Nachdem das Ventil geöffnet worden ist, erfordert, da der Kraftstoffdruck innerhalb der Einspritzvorrichtung abnimmt und eine Rückholfeder nicht im Zustand einer eingestellten Last ist, die Kraft zum Halten des geöffneten Ventils keine mit dem Fall des Ventilöffnens vergleichbare magnetische Spannung. Demgemäß wird, während das geöffnete Ventil gehalten wird, die Spannung zu der Spule von der Spannungserhöhungsschaltung in die Batteriespannung geändert, und durch Verwendung einer Stromsteuerungsschaltung wird bewirkt, dass in der Spule ein relativ kleiner Strom fließt, der ausreicht, um das geöffnete Ventil zu halten.
Weiterhin ist in den vergangenen Jahren eine Technologie vorgeschlagen worden, bei der keine Spannungserhöhungsschaltung verwendet wird und die Anstiegscharakteristika während des Öffnens des Ventils durch ein System verbessert werden, das eine Batterie aufdrückt (beispielsweise JP-A 11-148439 ). Bei diesem System werden zwei Arten elektromagnetischer Spulen mit unterschiedlichem Drahtdurchmesser und unterschiedlicher Windungszahl der Spulen gefertigt. Von diesen wird die erste Spule hauptsächlich während der Anstiegsbetätigung verwendet, während das Ventil geöffnet wird (der Betätigung, bei der sich das Ventil von der geschlossenen Position zu der vollständig geöffneten Position bewegt), und als Charakteristikum wird die Zeitveränderungsgeschwindigkeit der magnetischen Spannung groß gemacht. Deshalb wird bei der ersten Spule der Draht durchmesser relativ groß gemacht (der Spulenwiderstand wird klein gemacht) und die Windungszahl klein gemacht und ein großer Strom fließt in der Spule mit gutem Ansprechverhalten. Außerdem wird, da der Strom groß gemacht wird, die magnetische Spannung angehoben.
Die zweite Spule wird hauptsächlich verwendet, um den Zustand zu halten, nachdem das Ventil geöffnet worden ist. Dementsprechend ist nicht die Ansprecheigenschaft wie im Fall der ersten Spule erforderlich, und die große magnetische Spannung wie im Fall des Öffnens des Ventils ist nicht erforderlich. Die Zeitveränderungsgeschwindigkeit der magnetischen Spannung kann klein sein. Dementsprechend wird bei der zweiten Spule der Drahtdurchmesser relativ klein gemacht (wird der Spulenwiderstand groß gemacht) und die Windungszahl groß gemacht, und es wird die magnetische Spannung erhalten, die fähig ist, das geöffnete Ventil sogar bei einem kleinen Strom zu halten.
Bei dem Batterie spannungsantriebssystem sind eine Spannungserhöhungsschaltung und eine Stromsteuerungsschaltung, wie oben beschrieben, nicht erforderlich. Demgemäß ist das System dahingehend vorteilhaft, dass eine Kostensenkung angestrebt werden kann.
Wie oben beschrieben, wird bei dem elektromagnetischen Kraftstoffeinspritzventil zur Steigerung der Ausgabecharakteristika und der Ansprecheigenschaft vorgeschlagen, dass die auf die Spule aufgedrückte Spannung erhöht und der Spulenstrom groß gemacht wird oder dass zwei Arten elektromagnetischer Spulen mit unterschiedlichen Charakteristika verwendet werden. Im Zusammenhang damit ist weiterhin die Gegenmaßnahme gegen eine in der Spule erzeugte Wärme erforderlich. Insbesondere verschlechtert eine intensive Wärme der Spule in dem heftigen Zustand der Hochtemperaturumgebungen, wie etwa dem Inneren des Motorraums, den Zustand des Isolier films und des Spulenkörpers der Spule und führt zur Verkürzung der Lebensdauer. Dementsprechend ist die Gegenmaßnahme gegen die in der Spule erzeugte intensive Wärme notwendig.
Neben der Gegenmaßnahme gegen die intensive Wärme nimmt die Zahl der Spulenanschlüsse zu, wenn die erste Spule und die zweite Spule mit den unterschiedlichen Charakteristika wie oben beschrieben gefertigt werden. Deshalb bleiben die Probleme, wie diese Anschlüsse und andere Teile intensiv und rationalisiert gemacht werden können und wie die Einspritzvorrichtung mit einem kompakten Aufbau und zu niedrigen Kosten verwirklicht werden kann.
JP-A-6-2225760 beschreibt ein elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil, das für die Bereitstellung einer stabilen elektromagnetischen Kraft optimiert ist. Das Einspritzventil hat einen Spulenkörper, der durch eine Spulenkörperabdeckung überdeckt ist, die als ein Spulengehäuseelement fungiert, in dem eine elektromagnetische Spule gelagert ist. Die Spulenkörperabdeckung ist aus einem hochwärmeleitenden Nylonkunstharz hergestellt, das ein elektromagnetisches, elektrisch isolierendes und korrosionsbeständiges Metall enthält, um einen Magnetflussverlust zu verhindern. Im Ergebnis wird eine in der elektromagnetischen Spule erzeugte Joule-Wärme effektiv abgestrahlt, so dass verhindert wird, dass die Temperatur der Spule steigt, was die Stabilisierung der von der Spule erzeugten elektromagnetischen Kraft sicherstellt.
DE 19629589 A1 beschreibt ein Kraftstoffeinspritzventil mit einer Magnetspule oder einem wärmeleitenden Spulenträger, die mit einem von der Spule umschlossenen Wärmeaustauschabschnitt des Kraftstoffzuführkanals thermisch gekoppelt sind. Der Spulenträger umschließt den Wärmeaustauschabschnitt eng durch eine Metallhülse, die mit der Magnetspule umwickelt ist. Der Wärmeaustauschab schnitt hat eine Wandung aus einem wärmeleitenden Material. Die von der Spule abgestrahlte Wärme wird benutzt, um den durch die Einspritzwand strömenden Kraftstoff zu erwärmen.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Einspritzvorrichtung, bei der diese Probleme gelöst sind und die Wärmeabstrahlungseigenschaft der Spule der Einspritzvorrichtung, begleitet von einer Leistungsverbesserung, gesteigert ist und die der Umgebung intensiver Wärme vollständig standhalten kann und ihre lange Lebensdauer sicherstellt und die überdies anstreben kann, den kompakten Aufbau und die Kostensenkung zu erreichen.
Zur Lösung der vorhergehenden Aufgabe ist die vorliegende Erfindung wie in Anspruch 1 spezifiziert aufgebaut.
Eine ist eine Einspritzvorrichtung mit einer elektromagnetischen Spule zum Antreiben eines Ventils unter Berücksichtigung der Wärmeabstrahlungsleistung der Spule, bei der ein Spulenkörper zum Wickeln der Spule darauf durch ein Kunstharz gebildet wird, das einen Füllstoff mit guter Wärmeleitfähigkeit enthält.
Die Einspritzvorrichtung kann eine elektromagnetische Spule zum Antreiben eines Ventils mit zwei Arten von Spulen aufweisen, die unterschiedliche Charakteristika haben, und diese Spulen sind getrennt in Axialrichtung eines Spulenkörpers gewickelt, und von diesen Spulen ist der Wicklungsbereich einer Spule (der ersten Spule) nahe bei einem beweglichen Kern, wobei ein Ventilelement der Gegenstand der magnetischen Anziehung ist, und der Wicklungsbereich der anderen Spule (der zweiten Spule) ist entfernt von der beweglichen Spule, wobei der Spulenkörper einen Stufenunterschied des Außendurchmes sers aufweist, so dass der Außendurchmesser des Spulenkörpers in dem Bereich mit der darauf zu wickelnden zweiten Spule kleiner als der Außendurchmesser des Spulenkörpers in dem Bereich mit der darauf zu wickelnden ersten Spule ist, und wobei andererseits der Innendurchmesser des Spulenkörpers in dem Bereich mit der darauf zu wickelnden ersten Spule teilweise vergrößert ist und der Stufenunterschied des Innendurchmessers so gebildet ist, dass der ringförmige Raum zum Einfügen des Dichtungsrings sichergestellt wird.
Die erste Spule und die zweite Spule können, wie oben beschrieben, unterschiedliche Charakteristika aufweisen, um eine Vereinfachung und Rationalisierung der Teile anzustreben, wobei ein Steckverbindungsteil mit drei Anschlüssen bereitgestellt wird und die oben genannten ersten und zweiten Spulen mit der Leistungsquelle und zwei Schaltelementen zum Erregen der Steuerung über die drei Anschlüsse verbunden sind.
Damit die für die elektromagnetische Spule relevanten Teile intensiv und kompakt gemacht werden, kann eine Einspritzvorrichtung gemäß der Erfindung wie folgt aufgebaut sein.
Das heißt, dass bei einer elektromagnetischen Kraftstoffeinspritzvorrichtung, bei der, wie oben beschrieben, eine erste Spule und eine zweite Spule in Axialrichtung eines Spulenkörpers angeordnet sind, ein Steckverbindungsteil zum Verbinden von Anschlüssen dieser Spulen mit einer externen Leistungsquelle und ein Schaltelement so vorgesehen sind, dass sie seitlich an der Oberseite des Spulenkörpers, wie oben beschrieben, vorstehen.
Die mehreren Anschlüsse der ersten und zweiten Spule sind an der oberen Stirnfläche des Spulenkörpers angeordnet, und bei wenigstens einem dieser Anschlüsse ist das Basisteil auf der bezüglich der Axiallinie des Hauptkörpers der Einspritzvorrichtung gegenüberliegenden Seite des Steckverbindungsteils angeordnet, und dieser Anschluss hat einen auf dem Zwischenweg von dem Basisteil zu dem Steckverbindungsteil gebildeten gekrümmten Teil, so dass er der Axiallinie ausweicht.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1(a) ist eine Längsschnittansicht einer Einspritzvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, und (b) ist eine Vorderansicht eines Steckverbindungsteils der Einspritzvorrichtung;
2 ist eine perspektivische Ansicht der Einspritzvorrichtung;
3 ist eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht der Einspritzvorrichtung;
4 ist eine Vorderansicht, die ein elektromagnetisches Spulenmodul zur Verwendung in der Einspritzvorrichtung zeigt;
5 ist ein Antriebsschaltungsaufbaudiagramm einer elektromagnetischen Spule in der Ausführungsform;
6 ist ein Erläuterungsdiagramm, das einen Zustand zeigt, in dem ein Ventilöffnungssignal von einer Motorsteuerungseinheit zu einer Einspritzvorrichtung gesendet wird;
7 ist ein Zeitdiagramm, das eine Spulenerregungssteuerung einer Einspritzvorrichtung in der Ausführungsform zeigt;
8 ist eine sechsseitige Ansicht, die ein Beispiel für einen Spulenanschluss zur Verwendung in der Ausführungsform zeigt;
9 ist ein Diagramm, das einen Spulenverbindungsmodus in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zeigt; und
10 ist eine bruchstückartige auseinander gezogene perspektivische Ansicht eines Spulenmoduls in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Auf der Grundlage der Zeichnungen wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Zuerst wird unter Verwendung von 1 der Aufbau einer Einspritzvorrichtung 10 in der Ausführungsform beschrieben.
Die Einspritzvorrichtung 10 wird durch einen stationären Kern 11, elektromagnetische Spulen 12, 13, ein Joch 14, eine bewegliche Einheit (auch als beweglicher Kern, Kolben oder dergleichen bezeichnet) 19 mit einem Ventilelement 21, eine Düse 22, eine Rückholfeder 26, ein externes Harzformstück 34 mit einem Steckverbinder 34a und dergleichen gebildet.
Die bewegliche Einheit 19 umfasst bei dieser Ausführungsform einen zylindrischen beweglichen Kern 19', der Magnetismus aufweist, und eine einstückig verbundene Ventilstange 20.
Im Inneren des zylindrischen Jochs 14, das ein Körper der Einspritzvorrichtung ist, sind der stationäre Kern (mittlere Kern) 11, und die erste Spule 12 und die zweite Spule 13, die auf einen Spulenkörper 15 gewickelt sind, von der mittleren Position zur Außenseite hin an geordnet. Der Aufbau des Spulenkörpers 15 und Einzelheiten der Spulen 12, 13 werden später beschrieben.
Der stationäre Kern 11 ist in einem schlanken Hohlzylinder gebildet, und der hohle Teil ist ein Kraftstoffdurchgang 33. Ein Teil des Kerns 11 ist in der Mitte innerhalb des Jochs 14 positioniert, und der andere Teil steht von dem Joch 14 nach oben vor. An dem Außenumfangsteil des Kerns 11 ist ein Flansch 11a einstückig mit dem Kern 11 geformt. In dem Flansch 11a sind Anschlusslöcher 40 so angeordnet, dass mehrere Spulenanschlüsse 35 – 37, die auf dem Spulenkörper 15 vorgesehen sind, durch diese eingeschoben sind. Der Flansch 11a ist in die obere Öffnung des Jochs 14 eingepasst, und übt lokal Druck auf den Innenumfangsrand des Jochs 14 aus und erzeugt ein Metallfließen (plastisches Fließen). Somit ist der Flansch 11a fest mit dem Joch 14 verbunden. Die Bezugszeichen 14a in 1 bezeichnet eine Spur des Metallfließens.
Die bewegliche Einheit 19 ist einstückig mit dem kugelförmigen Ventilelement 21 verbunden und auf einer Linie mit dem Kern 11 in Axialrichtung angeordnet. Die Rückholfeder 26 befindet sich zwischen einem innerhalb des Hohlzylinders des Kerns 11 befestigten Federeinsteller 41 und einem Federschuh innerhalb der beweglichen Einheit 19 und bringt eine Federlast in Richtung der Ventilöffnung auf die bewegliche Einheit 19 auf. Wenn die elektromagnetischen Spulen 12, 13 nicht durch einen Strom erregt werden, wird das Ventilelement 21 durch die Federlast zu einer an der Düse 22 vorgesehenen Platte 22a geschoben und schließt eine Einspritzöffnung 25.
Wenn die elektromagnetische Spule mit Strom erregt wird, wird durch das Joch 14, den stationären Kern 11 und den beweglichen Kern 19' ein magnetischer Weg gebildet, und die bewegliche Einheit 19 wird der magnetischen Anziehung zu der Seite des Kerns 11 hin unterworfen und das Ventilelement 21 wird von dem Sitz 22a getrennt und kommt in den Zustand des geöffneten Ventils. Der Hub in der Ventilöffnungsrichtung ist darin beschränkt, dass ein Teil der beweglichen Einheit 19 (beispielsweise die Ventilstange 20) an einen Anschlag 27 stößt.
Während des Öffnens des Ventils geht ein unter Druck gesetzter Kraftstoff durch einen Filter 32, einen Durchgang 33 und einen Durchgang 33, der an der Seite der beweglichen Einheit vorgesehen ist, hindurch und geht vom Inneren der Düse 22 durch eine Nut 24a, die längs von der Seite zum Boden in einem Wirbler (einem Kraftstoffwirbelelement) 24 gebildet ist, und dann wird er verwirbelt und von der Nut zwischen dem Ventilelement 21 und dem Sitz 22a eingespritzt. Die Ausgangsseite der Nut 24a ist zur Innenumfangsfläche des Wirblers 24 so geöffnet, dass sie in Tangentialrichtung bezüglich der Wirblermittelachse verschoben ist. Somit verwirbelt der Kraftstoff und fließt aus der Nut 24a zu dem Wirblermittelloch.
Als ein Beispiel für die Einspritzvorrichtung gemäß der Ausführungsform ist dasjenige eines Direkteinspritzsystems beispielhaft gezeigt, bei dem die Einspritzöffnung 25 dem Inneren des Zylinders (der Verbrennungskammer) des Verbrennungsmotors zugewandt ist und der Hochdruckkraftstoff direkt in den Zylinder eingespritzt wird. Die elektromagnetische Spule wird durch eine erste Spule (hier als "Ventilöffnungsspule" bezeichnet) 12, die hauptsächlich während des Öffnens des Ventils zu verwenden ist, um das Ventilelement 21 von der Sitzposition auf die vorherbestimmte Öffnungshubposition anzuheben (der Öffnungshub ist durch den Anschlag 27 beschränkt, und die Öffnungshubbetätigung wird als "Ventilöffnungsbetätigung" bezeichnet), und durch eine zweite Spule (hier als "Haltespule" bezeichnet) 13 gebildet, die zu verwenden ist, um den nachfolgenden Ventilöffnungszustand zu halten.
Bei dem Direkteinspritzsystem muss, da die Einspritzvorrichtung in der Verbrennungskammer geöffnet und geschlossen wird, während des Schließens des Ventils bewirkt werden, dass sich das Ventil nicht durch den Druck während des Explosionsvorgangs öffnet. Außerdem muss während des Schließens des Ventils der Kraftstoff in die Hochdruckatmosphäre beim Verdichtungsvorgang eingespritzt werden. Dementsprechend sind im Vergleich zu dem System, bei dem der Kraftstoff in den Ansaugdurchgang eingespritzt wird, die große Einstelllast der Rückholfeder und der hohe Kraftstoffdruck erforderlich. Während der Ventilöffnungsbetätigung sind die Anstiegscharakteristika erforderlich, bei denen die magnetische Anziehungskraft (magnetische Spannung) zum Überschreiten des Kraftstoffdrucks und der Einstelllast mit gutem Ansprechverhalten erzeugt wird.
Zur Erzielung derartiger Anstiegscharakteristika während des Öffnens des Ventils gibt es die zwei folgenden Systeme. Eines ist ein System, bei dem eine große Spannung (beispielsweise etwa 70 V) unter Verwendung einer Spannungserhöhungsschaltung auf eine elektromagnetische Spule aufgedrückt wird und unter Verwendung einer Stromsteuerungsschaltung bewirkt wird, dass in kurzer Zeit ein großer Strom (beispielsweise etwa 8 A) in der Spule fließt. Das andere ist ein System, bei dem keine Spannungserhöhungsschaltung und keine Stromsteuerungsschaltung verwendet werden, sondern die Windungszahl relativ klein gemacht wird und der Drahtdurchmesser einer Spule groß gemacht (der Spulenwiderstand klein gemacht) und eine Batteriespannung direkt auf die Spule aufgedrückt wird. Somit wird bewirkt, dass in kurzer Zeit ein großer Strom in der Spule fließt.
Bei dieser Ausführungsform wird das letztere System (das sogenannte Batteriespannungsaufdrücksystem) eingesetzt. Die Spule, bei der der Spulendrahtdurchmesser groß und die Windungszahl relativ klein ist, entspricht der Ventilöffnungseinheit 12. Die Zeitveränderungsgeschwindigkeit der magnetischen Spannung ist groß. Der spezifische Modus des Spulendrahtdurchmessers, der Windungszahl oder dergleichen wird später beschrieben.
Wenn das geöffnete Ventil gehalten werden soll, wird, da der Kraftstoff bereits eingespritzt ist, der Kraftstoffdruck verringert und der Luftspalt zwischen der beweglichen Einheit 19 und dem Kern 11 wird klein. Demgemäß kann bei der Betätigung zum Halten des geöffneten Ventils die bewegliche Einheit 19 in einer kleineren magnetischen Spannung als derjenigen während der Ventilöffnungsbetätigung zu dem offenen Zustand gehalten werden.
In dem Öffnungsventilhaltezustand wird bei dem System der Ausführungsform (Batteriespannungsaufdrücksystem) der Haltespule 13 mit dem Spulendrahtdurchmesser von weniger als demjenigen der Ventilöffnungsspule 12 (Spule 13 hat einen großen Widerstand) und mit relativ großer Windungszahl die Batteriespannung aufgedrückt (in diesem Fall können die Haltespule 12 und die Ventilöffnungsspule 13 in Reihe verbunden sein, und beide Spulen können mit Strom erregt werden, und in der Ausführungsform geschieht dies derart, wie später beschrieben). Somit wird der in die elektromagnetische Spule fließende Strom auf den Wert verringert, der ausreichend ist, damit die magnetische Spannung das geöffnete Ventil hält (beispielsweise etwa 3 A). Zusätzlich wird bei dem die Spannungserhöhungsschaltung verwendenden System, wie oben beschrieben, in dem Zustand des Haltens des geöffneten Ventils die auf die Spule aufgedrückte Spannung zu der Batteriespannung geändert und der Spulenstrom unter Verwendung der Stromsteuerungsschaltung klein gemacht.
Im Folgenden wird der Verbindungsaufbau der Ventilöffnungsspule 12 und der Haltespule 13 und die Beziehung zu der Spulenantriebsschaltung, wie oben, durch 5 und 6 beschrieben.
In der Ausführungsform ist im Wesentlichen ein Steckverbindungsteil 34a mit drei Anschlüssen (einem ersten Anschluss 36, einem zweiten Anschluss 35, einem dritten Anschluss 37) vorgesehen, wie in 1 und 3 bis 5 gezeigt. Durch die drei Anschlüsse sind die Ventilöffnungsspule (erste Spule) 12 und die Haltespule (zweite Spule) 13 mit einer Batterieleistungsquelle 53 und zwei Schaltelementen 51a, 51b zur Erregungssteuerung verbunden, wie in 5 gezeigt.
Der Anschluss 36 verbindet ein Ende der Ventilöffnungsspule 12 mit der Plusseite der Batterieleistungsquelle 53, und der Anschluss 35 verbindet das andere Ende der Ventilöffnungsspule 12 mit einem Schaltelement 51a zum Öffnen des Ventils und auch mit einem Ende der Haltespule 13, und der Anschluss 37 verbindet das andere Ende der Haltespule 13 mit dem Schaltelement 52a für das Halten des geöffneten Ventils.
Bei dem oben erwähnten Aufbau ist der Anschluss 35 der Anschluss zum Verbinden der Ventilöffnungsspule 12 mit dem Schaltelement 51a und dient auch als Zwischenanschluss zum Verbinden der Ventilöffnungsspule 12 und der Haltespule 13 in einem Reihenverbindungszustand (wenn das Schaltelement 51a abgeschaltet wird und das Schaltelement 52b eingeschaltet wird, kommen die Spulen 12 und 13 in einen Reihenverbindungszustand). Dementsprechend müssen Anschlüsse mit zwei Arten von Spulen mit unterschiedlichen Charakteristika nicht zu insgesamt vier Anschlüssen gemacht werden, und die Reduzierung der Anzahl der Teile kann angestrebt werden.
Zusätzlich ist in der Ausführungsform ein Ende (Minusseite) der Haltespule 13 durch eine Diode 50 mit dem Schaltelement 52a verbunden.
Diese Spulen 12, 13 befinden sich in derselben Richtung bei der Drahtwindungsrichtung, und die magnetische Spannung beider Spulen wird für einen in dieselbe Richtung fließenden Strom zusammenaddiert. Bei den Schaltelementen 51a, 52a kann beispielsweise ein Halbleiterschaltelement, wie etwa ein Leistungstransistor, verwendet werden.
Die Antriebsschaltungen 51, 52 werden durch Transistormodule gebildet, die jeweils mit den Schaltelementen 51a, 52a und den Überspannungsableiterdioden 51b, 52b versehen sind.
Das Schaltelement 51a wird zu einem Schaltsteuerungselement der Ventilöffnungsspule 12, und sein Kollektor ist mit dem Anschluss 35 verbunden, und sein Emitter ist mit der Masse 54 der Batterieleistungsquelle 53 verbunden. Seine Basis gibt ein Steuersignal von der Motorsteuerungseinheit (im Folgenden als "ECU" bezeichnet) 55 ein (siehe 5 und 6).
Das Schaltelement 52a wird hauptsächlich zu einem Erregungssteuerungselement der Haltespule 13, und sein Kollektor ist zur Hemmung eines Rückwärtsstroms durch die Diode 50 mit dem Anschluss 37 verbunden, und sein Emitter ist mit der Masse 54 der Batterieleistungsquelle 53 verbunden. Die Diode 50 zur Hemmung des Rückwärtsstroms kann zwischen der Antriebsschaltung 52 und der Masse 54 vorgesehen sein. Seine Basis gibt ein Steuersignal von der ECU 55 ein.
Hier wird ein spezifisches Beispiel für eine Erregungssteuerung der Spulen 12, 13 unter Bezugnahme auf 5 und 7 beschrieben.
7 ist ein Zeitdiagramm während der Ventilöffnungsbetätigung der Einspritzvorrichtung 100 und zeigt Wellenformen eines Einspritzbefehlssignals, eines Schaltelements für eine Ventilöffnungsspule, eines Schaltelements für eine Haltespule, eines Ventilöffnungsspulenstroms und eines Haltespulenstroms.
Falls das Einspritzbefehlssignal ansprechend auf einen Zustand des Motors durch die ECU 55 betätigt wird, wird das Schaltelement 52a nur zu derselben Zeit Ti wie das Einspritzbefehlssignal EIN-gesteuert. Andererseits wird das Schaltelement 51a nur in der kurzen Zeit Tc von dem Ausgabestart des Einspritzbefehlssignals an EIN-gesteuert. Dementsprechend kommt während der Zeit Tc jede der Ventilöffnungsspule 12 und der Haltespule 13 in einen Erregungszustand. Der Spulenwiderstand ist jedoch größer in der Spule 13 als auf der Seite der Spule 12. Deshalb fließt der meiste Strom von der Ventilöffnungsspule 12 zu der Seite des Schaltelements 51a.
Da in der Ventilöffnungsspule 12 der Spulenwiderstand und die Induktanz klein sind, fließt ein großer Strom schnell. Deshalb wird die für die Ventilöffnungsbetätigung notwendige magnetische Spannung mit gutem Ansprechverhalten erzeugt. Das heißt, die Ventilöffnungsspule 12 hat Charakteristika, bei denen die Zeitveränderungsgeschwindigkeit (der Anstieg) der magnetischen Spannung groß ist. Die Erregungszeit für das Fließen des Stroms in der Spule 12 ist auf eine kurze Zeit bis zur Ventilöffnungsbetätigung beschränkt, und überdies ist die Windungszahl klein. Somit kann die Erwärmung unterdrückt werden.
Während der Zeit Tc wird das Phänomen der gegenseitigen Induktion durch die gegenseitige Induktanz zwischen der Ventilöffnungsspule 12 und der Haltespule 13 erzeugt. Somit wird, wenn die Ventilöffnungsspule 12 in hohem Maße ansteigt, die elektromotorische Kraft in der Rückwärtsrichtung in der Haltespule 13 erzeugt.
Wenn eine derartige elektromotorische Kraft erzeugt wird, folgt, falls es keine Diode 50 gibt, dass der Rückwärtsstrom, wie durch die gestrichelte Linie in 7 gezeigt, von der Seite der Masse 54 durch die Überspannungsableiterdiode 52b in die Haltespule 13 fließt. Der Rückwärtsstrom erzeugt einen Magnetfluss in der Haltespule 13. Der Magnetfluss wird jedoch in der Richtung erzeugt, in der ein in der Ventilöffnungsspule 12 erzeugter Magnetfluss verringert wird. Falls der Rückwärtsstrom erlaubt wird, wird die erzeugte magnetische Spannung im Wesentlichen während des Öffnens des Ventils verringert. Um dies zu vermeiden, ist, wie in 5 gezeigt, die Diode 50 zum Verhindern eines Rückwärtsstroms zwischen dem Anschluss 37 und der Masse 54 vorgesehen.
Nach der Zeit Tc (nach dem Öffnen des Ventils) wird das Schaltelement 51a abgeschaltet und das Schaltelement 52a bleibt weiterhin im EIN-Zustand. Somit sind die Ventilöffnungsspule 12 und die Haltespule 13 in Reihe verbunden. Deshalb fließt der gleiche Strom in den Spulen 12, 13. Der Stromwert wird zu dem Wert, bei dem die Batteriespannung durch die Summe der Widerstandswerte in den Spulen 12, 13 geteilt ist. Die Windungszahl und der Widerstand der Haltespule 13 sind weiterhin größer als jene der Ventilöffnungsspule 12. Somit wird der Spulenstrom im Wesentlichen durch den Widerstand der Haltespule 13 bestimmt. In der Zeit von Tc zu Ti fließt Strom in der Haltespule 13 mit der relativ großen Windungszahl, und die magnetische Spannung wird groß, und Strom fließt ebenfalls in der Ventilöffnungsspule 12 mit der relativ kleinen Windungszahl. Bei einem solchen Aufbau kann im Vergleich zu dem Fall, in dem ein Strom nur in der Haltespule 13 fließt, insgesamt eine große magnetische Spannung erhalten werden. Zusätzlich kann eine derartige Spulenstruktur und Erregungssteuerung bei dem Direkteinspritzsystem ohne Verwendung der Spannungserhöhungsschaltung und der Stromsteuerungsschaltung verwirklicht werden. Somit ist ein solcher Aufbau von den Kosten her vorteilhaft und hat auch die Ansprecheigenschaft mit hoher Geschwindigkeit. Deshalb haben die vorliegenden Anmelder einen derartigen Aufbau bereits als frühere Patentanmeldung vorgeschlagen ( JP-A 11-100972 ).
Zum Bereitstellen der oben erwähnten Charakteristika wird in der Ausführungsform der Drahtdurchmesser der Ventilöffnungsspule 12 relativ groß gemacht, beispielsweise etwa ⌀0,45 – ⌀0,65 mm, und die Windungszahl lässt man 40 Windungen und den inneren Widerstand etwa 0,13 Ω betragen. Außerdem lässt man den Drahtdurchmesser der Haltespule 13 beispielsweise etwa ⌀0,15 mm und die Windungszahl 135 Windungen betragen, und den inneren Widerstand etwa 5,5 Ω.
Die Spulen 12, 13 sind getrennt in Axialrichtung auf einem Spulenkörper 15 angeordnet, wie in 1 gezeigt, und die Ventilöffnungsspule 12 befindet sich im Vergleich zu der Haltespule 13 nahe bei der beweglichen Einheit 19. Bei einem derartigen Aufbau kann während der Ventilöffnungsbetätigung der in der Spule 12 erzeugte Magnetfluss durch den beweglichen Kern 19' und den stationären Kern 11 mit einem geringen Verlust hindurchgehen, und die Anstiegscharakteristika der Ventilöffnungsbetätigung werden besser.
Wenn der in der elektromagnetischen Spule fließende Strom, wie oben beschrieben, groß wird, nimmt die Menge der erzeugten Wärme zu. Deshalb wird die Wärmeabstrahlungsmaßnahme notwendig.
Dementsprechend ist der Spulenkörper 15 durch ein Kunstharz gebildet, das einen Füllstoff mit guter Wärmeleitfähigkeit enthält.
In der Ausführungsform wird als Kunstharzmaterial für den Spulenkörper 15 PPS eingesetzt, das eine hervorragende Wärmebeständigkeitseigenschaft aufweist, und in dem PPS ist Eisenoxid als Füllstoff mit guter Wärmeleitfähigkeit enthalten. Beispielsweise beträgt das PPS 60 und einige Gew.-% bis 10 und einige Gew.-% und das Eisenoxid beträgt 30 – 80 Gew.-% und eine Glasfaser ist als einige Gew.-% bis 10 und einige Gew.-% vorhanden. In Bezug auf das PPS kann irgendeines vom Brückenbildungstyp oder geradkettigen Typ verwendet werden. Im Fall des geradkettigen Typs hat es eine hervorragende Stoßwiderstandseigenschaft und Schweißfestigkeit. Das PPS hat eine Wärmeleitfähigkeit von 0,4 W/mk und PA (Polyacetal)-Harz in der Nylon-6-Reihe, das im Stand der Technik bei einem solchen Spulenkörper in weitem Umfang verwendet wird, hat eine Wärmeleitfähigkeit von etwa 0,2 – 0,3 W/mk. Dementsprechend hat das PPS-Harz im Vergleich zu dem Spulenkörperharz im Stand der Technik eine gute Wärmeleitfähigkeit des Harzmaterials selbst. Wenn das Eisenoxid zu 30 Gew.-% in dem PPS-Harz enthalten ist, wird die Wärmeleitfähigkeit 1 W/mk. Außerdem wird, wenn das Eisenoxid zu 80 Gew.-% in dem PPS-Harz enthalten ist, die Wärmeleitfähigkeit 3 W/mk. Falls jedoch der Füllstoff zu 80 Gew.-% oder mehr enthalten ist, entsteht eine Schwierigkeit bei der Formung. Somit ist die Obergrenze des Füllstoffinhalts vorzugsweise geringer als dieser Wert.
Die vorliegenden Erfinder haben auf experimenteller Basis einen Artikel hergestellt und die Schätzprüfung des Artikels für den Fall durchgeführt, dass ein normales Arbeiten von zwanzig Jahren angenommen wurde und der obere Grenzwert der Wärmebeständigkeitstemperatur des Spulenfilms 242°C betragen gelassen wurde.

Ein Beispiel für die Prüfungsergebnisse ist nachstehend in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1

	Spezifikation						Temperaturanstieg (°C) (Auslastung 40%)
Nr.	Haltespule	Ventilöffnungsspule				Zwischen
	Drahtdurchmesser	Windungen	Widerstand	Drahtdurchmesser	Windungen	Widerstand	Spulenkörpermaterial	Kern und Spulenkörper	Ohne Kraftstoff	Mit Kraftstoff
1	⌀ 0,15	90	4,0 Ω	⌀ 0,65	40	0,13 Ω	PPS 0,4 w/mk	Kontakt	238,5	...
2	⌀ 0,15	90	3,7 Ω	⌀ 0,65	40	0,13 Ω	PPS+ gut wärmeleitendes Füllmaterial 3w/mk	Anschlussfläche	100,7	85,9
3	⌀ 0,15	90	3,7 Ω	⌀ 0,65	40	0,13 Ω	dito 1w/mk	leitendes Klebemittel	132,5	124,6
4	⌀ 0,15	180	7,7 Ω	0 0,65	40	0,13 Ω	dito 3w/mk	Kontakt	44,9	39,1
5	⌀ 0,15	180	7,7 Ω	⌀ 0,65	40	0,13 Ω	dito 1w/mk	leitendes Klebemittel	80,4	68,2
6	⌀ 0,15	180	7,7 Ω	⌀ 0,65	40	0,13 Ω	dito 1w/mk	Kontakt	106,0	97,2
7	⌀ 0,15	135	5,5 Ω	⌀ 0,65	40	0,13 Ω	dito 1w/mk	Kontakt	127,2	127,2
8	⌀ 0,15	90	3,7 Ω	⌀ 0,65	30	0,09 Ω	dito 3w/mk	Kontakt	128,9	128,9

Bei dem Experiment ließ man die Auslastung des Einspritzantriebs 40 Prozent betragen und die Einspritzvorrichtung wurde unter der Umgebungstemperatur angetrieben, welche die normale Temperatur (20°C) war, und die Spulentemperatur wurde gemessen. In der Tabelle bedeutet der Bereich zwischen dem Kern und dem Spulenkörper einen Modus zwischen dem Außenumfang des stationären Kerns 11 und dem Innenumfang des Spulenkörpers 15, und der "Kontakt" bedeutet den Fall, dass sowohl der Kern 11 als auch der Spulenkörper 15 in dem Zustand eines engen Kontakts kontaktiert sind, und das "leitende Klebemittel" bedeutet, dass beide, wie oben beschrieben, mit dem Klebemittel angehaftet sind, das die Wärmeleitfähigkeit aufweist, und die "Anschlussfläche" bedeutet, dass das wärmeleitende Material zwischen beide gefüllt ist, wie oben beschrieben.
Außerdem ist der Posten "Temperaturanstieg" in der Tabelle in "ohne Kraftstoff" und "mit Kraftstoff" aufgeteilt. "Ohne Kraftstoff" bedeutet, dass unter Annahme der Vergasung des Kraftstoffs innerhalb des stationären Kerns 11 die Einspritzvorrichtung in dem Zustand ohne Kraftstoff angetrieben wird und der Temperaturanstieg der Spule gemessen wird. Der Zustand, bei dem der Kraftstoff innerhalb des Kerns 11 vergast ist, bedeutet den Fall, bei dem, wenn das Innere des Motorraums in der Hochtemperaturumgebung von beispielsweise etwa 130°C ist (wenn die Temperatur so hoch wie im Hochsommer ist, das Arbeiten mit hoher Last kontinuierlich durchgeführt wurde und dann unmittelbar nach Abschalten des Motors ein derartiger Hochtemperaturzustand erzeugt wird) und auch die Einspritzvorrichtung in dem Anhaltezustand ist, ein derartiger vergaster Zustand erzeugt wird.
"Mit Kraftstoff" bedeutet den Fall, bei dem der Kraftstoff im verflüssigten Zustand innerhalb des stationären Kerns 11 ist. Die Einspritzvorrichtung gemäß Nr. 1 bedeutet eine Einspritzvorrichtung gemäß dem Vergleichsbeispiel, bei dem eine Glasfaser in dem PPS-Harz als Spulenkörper enthalten ist. Bei der Einspritzvorrichtung gemäß Nr. 2 oder später ist der Füllstoff mit guter Wärmeleitfähigkeit (hier Eisenoxid) in dem PPS-Harz als Spulenkörper enthalten (jedoch ist ein Glasfaserfüllstoff von einigen Gew.-% – zehn und einigen Gew.-% enthalten). Unter diesen ist die Wärmeleitfähigkeit von 3 W/mk der Fall, bei dem der Gehaltsanteil des Füllstoffs mit guter Wärmeleitfähigkeit 80 Gew.-% ist, und die Wärmeleitfähigkeit von 1 W/mk ist der Fall, bei dem der Gehaltsanteil des Füllmaterials mit guter Wärmeleitfähigkeit etwa 30 Gew.-% ist.
Als Ergebnis des Dauerprüfungsversuchs steigt in dem Fall von Nr. 1 in der Umgebung der normalen Temperatur (20°C) und "ohne Kraftstoff die Spulentemperatur auf 238,5°C an. In dem Fall, dass das Innere des Motorraums in der Hochtemperaturumgebung (130°C) ist, wird angenommen, dass die Spulentemperatur weiter um 110°C ansteigt (130°C – 20°C). Dementsprechend wird, wenn das Innere des Motorraums in der heftigen Hochtemperaturumgebung ist, die Spulentemperatur zu (238,5°C + 110°C), und dies überschreitet die Wärmebeständigkeitstemperatur von 242°C des Spulenfilms völlig.
Im Gegensatz dazu werden in dem Fall der Einspritzvorrichtung bei Nr. 2 oder später die Wärmeabstrahlungscharakteristika der Spulentemperatur durch den Spulenkörper verbessert. Deshalb bleibt die Spulentemperatur sogar in dem Fall "ohne Kraftstoff" in der Umgebung der normalen Temperatur höchstens etwa 132,5°C. Dementsprechend beträgt, sogar falls sich das Innere des Motorraums in der heftigen Hochtemperaturumgebung befindet, die Spulentemperatur etwa (132,5°C + 110°C). Abgesehen von dem Fall von Nr. 3 wird das Ergebnis erhalten, dass die Spulentemperatur geringer als die Spulenfilmbeständigkeitstemperatur von 242°C ist. Die Erwärmung der Spule wird in diesem Fall von dem Spulenkörper 15 durch den Kern 11 und das Joch 14 abgestrahlt.
Von diesen ist unter Berücksichtigung der Formungseigenschaft des Spulenkörpers, des Spulenwiderstands und des Kostengesichtspunkts jene von Nr. 7 synthetisch in gutem Gleichgewicht. Deshalb kann gemäß der Ausführungsform, sogar wenn die Spulenerwärmungstemperatur dadurch steigt, dass der Spulenerregungsstrom groß ist, zusammen mit der Verbesserung der Leistung der Einspritzvorrichtung, die hervorragende Wärmeabstrahlungsleistung gezeigt und die lange Lebensdauer der Einspritzvorrichtung sichergestellt werden.
Zusätzlich wird bei der Einspritzung in dem System, bei dem anstelle des Direkteinspritzsystems (DI-Systems) ein Kraftstoff an dem Ansaugdurchgang eingespritzt wird, der Spulenstrom nicht größer als bei dem DI-System. Deshalb kann in dem Fall sogar bei der Einspritzvorrichtungsspezifikation von Nr. 1 (wobei die Wärmeleitfähigkeit des Spulenkörpers 0,4 W/mk ist) in der oben erwähnten Tabelle die Wärmeabstrahlungsleistung im Vergleich zu der Einspritzvorrichtung eines ähnlichen Typs bis jetzt angehoben werden.
Weiterhin ist in der Ausführungsform zusätzlich zu der Wärmeabstrahlungseigenschaft der Spule der Spulenkörperaufbau eingesetzt, bei dem die Teile bei einem intensiven Verfahren rationell angeordnet werden können.
Hinsichtlich des Spulenkörpers 15 ist, wie in 1 gezeigt, der Stufenunterschied des Außendurchmessers so vorgesehen, dass der Spulenkörperaußendurchmesser in dem Bereich mit der darauf gewickelten Haltespule 13 kleiner als der Spulenkörperaußendurchmesser in dem Bereich mit der darauf gewickelten Ventilöffnungsspule 12 ist. Andererseits hat der Spulenkörperinnendurchmesser in dem Bereich mit der darauf gewickelten Ventilöffnungsspule 12 den Stufenunterschied des Innendurchmessers 153, bei dem ein Teil des Innendurchmessers groß wird, um den ringförmigen Raum S für das Einschieben des Dichtungsrings 18 mit der nichtmagnetischen Eigenschaft sicherzustellen.
Bei einem derartigen Aufbau kann der Dichtungsring 18 zwischen dem Außenumfang an dem oberen Ende des stationären Kerns 11 und dem inneren Boden des Jochs 14 in dem Zustand installiert werden, in dem der Spulenkörperinnenraum S effektiv genutzt wird. Überdies ist der Spulenkörper an der Position, an welcher der Dich tungsring 18 vorhanden ist, und an der Position, an der die Haltespule 13 vorhanden ist, verdünnt, und dadurch kann bewirkt werden, dass die Wärme der elektromagnetischen Spulen 12, 13 zu der Seite des Kerns 11 effizient entweicht (es kann bewirkt werden, dass ein Teil der Wärme durch den Dichtungsring 18 zu dem Kern 11 und dem Joch 14 entweicht).
Insbesondere wenn die Wärme der Spulen 12, 13 wie in der Ausführungsform durch den Spulenkörper 15 mit guter Wärmeleitfähigkeit zu dem Kern 11 und dem Joch 14 geleitet wird, wird, sogar falls ein Spalt zwischen der äußersten Außenseite bei der Spule und dem Joch 14 bleibt, wie es ist, die ausreichende Wärmeabstrahlung der Spule sichergestellt. Außerdem wird, da der Spalt bleibt, wie er ist, die Kostensenkung angestrebt, und überdies kann der Spalt als die Isolierspaltschicht zwischen der Spule und dem Joch benutzt werden.
Zusätzlich ist bei dem Dichtungsring 18 eine Stirnseite (Oberteilseite) durch das Metallfließen verbunden, und die untere Stirnseite hat eine Kantenform und ist in das Jochunterteil geschnitten.
Somit dichtet er zwischen der Spule 11 und dem Joch 14 ab.
Gemäß dem Spulenkörperaufbau hat die Einspritzvorrichtung die hervorragende Wärmeabstrahlungseigenschaft der Spulen 12, 13, und überdies werden das Teil der elektromagnetischen Spule und das Dichtungsteil intensiv und die Einspritzvorrichtung kompakt gemacht.
Als Nächstes wird der Anordnungsaufbau des Spulenanschlusses erläutert.
Bei dem Spulenanschluss der Ausführungsform wird, wie bereits beschrieben, der Aufbau mit drei Anschlüssen eingesetzt. Jeder der drei Anschlüsse ist an der oberen Stirnfläche des Spulenkörpers 15 angeordnet. In Spulenanschlüssen der Ausführungsform wird, wie bereits beschrieben, der Aufbau mit drei Anschlüssen eingesetzt. Jeder der drei Anschlüsse ist an der oberen Stirnfläche des Spulenkörpers 15 angeordnet. Von diesen sind die Anschlüsse 36, 37 auf der Axiallinie o des Hauptkörpers der Einspritzvorrichtung angeordnet, mit anderen Worten auf der Position nahe bei dem Steckverbindungsteil 34a bezüglich des Kerns 11. Der Anschluss 35 ist so angeordnet, dass sich das Basisteil 35a auf der dem Steckverbindungsteil 34a gegenüberliegenden Position befindet. Der Anschluss 35 ist, von der Seite des Steckverbindungsteils 34a aus gesehen, im Schatten des Kerns 11 versteckt. Wenn der Anschluss 35 geradlinig zu der Seite des Steckverbindungsteils 34a geführt werden soll, versperrt der Kern 11 demgemäß seinen Weg. Deshalb ist in der Ausführungsform hinsichtlich des Anschlusses 35 ein gekrümmtes Teil 35' von dem Basisteil 35a auf dem Zwischenweg zu dem Steckverbindungsteil 34a gebildet, um die Axiallinie, und somit den Kern 11, zu vermeiden.
In der Ausführungsform ist unter Berücksichtigung der Verarbeitbarkeit des Anschlusses 35 der Anschluss 35 in ein Basisteil 35a und einen Zuleitungsrahmen 35b aufgeteilt, und der Zuleitungsrahmen 35b ist an das Basisteil 35a geschweißt. Bei jedem der Anschlüsse 35, 36, 37 wird ein Ende zu einem Steckverbindungsanschluss.
Bei einem derartigen Aufbau wird, wenn mehrere Spulenanschlüsse auf der Spulenkörperstirnfläche angeordnet sind, das Maß an Freiheit erhöht, und überdies können drei oder mehr Steckverbindungsanschlüsse (Spulenanschlüsse) auf einem Steckverbinder bei einem intensiven Verfahren angeordnet werden, und die Einspritzvorrichtung wird kompakt gemacht.
Das Steckverbindungsteil 34a ist einstückig mit dem Harzformstück 34 verbunden, das das obere Außenteil der Einspritzvorrichtung bildet. Von dem Spulenkörper 15 aus gesehen steht das Steckverbindungsteil 34a zu der lateralen Seite des Harzformstücks an der oberen Seite vor. Bei den Anschlüssen 35 – 37 ist ein Teil mit Ausnahme des oberen Endes, das zum Steckverbindungsanschluss wird, in dem Harzformstück 34 umspritzt (eingebettet).
Nachfolgend wird das in der Einspritzvorrichtung der Ausführungsform zu verwendende Spulenmodul unter Verwendung von 4 und 8 erläutert.
8(a) – (e) zeigen eine Draufsicht, eine Vorderansicht, eine linksseitige Ansicht, eine rechtsseitige Ansicht und eine Unteransicht des Basisteils 35a bei dem Spulenanschluss 35. Das Basisteil 35 ist einstückig durch einen mittleren Stift 350 und seitlich am unteren Teil des mittleren Stifts 350 ausgedehnte Armteile 351, 352 geformt und durch Pressbearbeitung eines Bleches geformt. Bei dem Armteil 351 ist ein Teil 351a vorgesehen, der das gewundene abschließende Ende 12' der Ventilöffnungsspule 12 bindet (siehe 4), und bei einem Armteil 352 ist ein Teil 352a vorgesehen, der das gewundene Anfangsende 13' der Haltespule 13 bindet. Das Spulenende, das gebunden wird, wird durch die Bindeteile 351a, 352a und Biegeteile 351', 352' ergriffen und durch Verschmelzen mit dem Biegeteil zusammengefügt.
Eine Reihenverbindung der Ventilöffnungsspule 12 und der Haltespule 13 wird durch die Bindeteile 351a und 352a möglich, und eine Verbindung mit dem Schaltelement 51a für die Ventilöffnungsspule 12, wie bereits beschrieben, wird möglich.
Bei dem Basisteil 35a ist ein Teil mit einem Isolierharzformstück überzogen, wie in 8(b) in einer imaginären Linie (strichpunktierten Linie) 360 gezeigt. 1, 3 und 4 zeigen den Zustand, in dem ein Teil des Harzformstücks 360 von dem oberen Ende des Spulenkörpers 15 vorsteht. Das Harzformstück 360 enthält keinen Füllstoff aus Eisenoxid. Der Grund für die Anwendung des Harzformstücks 360 auf das Basisteil 360 ist wie folgt. Der Spulenkörper 15 hat in der Ausführungsform die Isoliereigenschaft, enthält aber Eisenoxid. Somit ist der Spulenkörper 15 im Punkt der Isoliereigenschaft nicht immer vollkommen. Deshalb wird von dem Basisteil 35a wenigstens ein in dem Spulenkörper 15 eingebetteter Teil mit einem Isolierharz überzogen, das kein Eisenoxid enthält, und die Isolierung des Anschlusses wird sichergestellt.
Die anderen Anschlüsse 36, 37 haben ein Armteil, das ein Ende der Spule nur an einer Seite bindet, obwohl dies nicht gezeigt ist. Gemäß dem oben beschriebenen Grund ist bei den Anschlüssen 36, 37 wenigstens ein in dem Spulenkörper eingebetteter Teil mit einem Isolierharzformstück 360 überzogen.
Wie in 4 gezeigt, ist der Spulenkörper 15 durch die Ventilöffnungsspule 12 und die Haltespule 13 umwickelt und sind die Anschlüsse 35, 36, 37 an der oberen Stirnfläche angeordnet. Somit wird das Spulenmodul gebildet.
Bei dem Armteil jedes Anschlusses von dem Spulenkörper 15 sind die jeweiligen Spulenenden gebunden und durch Verschmelzen zusammengefügt.
In 1 und 3 bezeichnet das Bezugszeichen 23 eine Wirblerschiebe-Einheit, Bezugszeichen 30 bezeichnet einen Flansch zum Anbringen der Einspritzvorrichtung, Bezugszeichen 31 bezeichnet eine Hülse, Bezugszeichen 32 bezeichnet einen Filter, Bezugszeichen 60 bezeichnet eine gewellte Abdichtung, Bezugszeichen 70 bezeichnet ein Entfernungsteil des Steckverbinders 34a, und Bezugszeichen 71 bezeichnet eine Steckverbinderführung.
Gemäß der Ausführungsform werden die folgenden Wirkungen erhalten.

(1) Die Wärmebeständigkeitseigenschaft des Spulenkörpers 15 wird verbessert und außerdem wird die Wärmeabstrahlungseigenschaft für die Spulenerwärmung gesteigert.
Dementsprechend kann sogar in dem Fall, dass die elektromagnetische Spule die Spulencharakteristika hat, bei denen die Umgebungstemperatur heftig und die Erwärmungstemperatur hoch ist, wie bei der Direkteinspritzung, die Zuverlässigkeit der Spule und des Spulenkörpers aufrechterhalten werden und kann die lange Lebensdauer der Einspritzung sichergestellt werden.
(2) Sogar wenn zwei Arten elektromagnetischer Spulen mit unterschiedlichen Charakteristika verwendet werden, werden drei Anschlüsse des Spulenmoduls verwendet.
Dementsprechend werden die Teile rationell und in einem intensiven Verfahren verwendet, und das Spulenmodul, und somit die Einspritzvorrichtung, werden kompakt gemacht und die Kostensenkung wird angestrebt.
(3) Auch wenn der Spulenanschluss 35 zu dem Steckverbindungsteil 34a gezogen wird, wird bei einem Teil des Anschlusses berücksichtigt, dass der Kern 11 vermieden wird. Dementsprechend kann das Maß an Freiheit bei der Konstruktion der Anschlussgestaltung erhöht werden, und überdies werden drei oder mehr Spulenanschlüsse auf einem Steckverbinder bei einem intensiven Verfahren angeordnet und kann die Einspritzvorrichtung kompakt gemacht werden.

Obwohl bei der oben erwähnten Ausführungsform Eisenoxid als Füllstoff mit guter Wärmeleitfähigkeit, der in dem Spulenkörper 15 enthalten sein soll, beispielhaft gezeigt ist, ist der Füllstoff mit guter Wärmeleitfähigkeit nicht darauf beschrnkt, sondern es können anderweitige Keramiken mit guter Wärmeleitung (beispielsweise Aluminiumoxid), BN (Bornitrid) oder dergleichen verwendet werden. Ein derartiges gut wärmeleitendes Material kann in einem Typ oder zwei oder mehr Typen vermischt sein.
Weiterhin kann die Verbindung der Ventilöffnungsspule 12 und der Haltespule 13 auf verschiedene Arten berücksichtigt sein.
Beispielsweise können, wie in 9 gezeigt, bei dem ersten Anschluss 36 ein Ende der Ventilöffnungsspule 12 und ein Ende der Haltespule 13 mit der Plusseite der Batterieleistungsquelle 53 verbunden sein, und bei dem zweiten Anschluss 35 kann das andere Ende der Ventilöffnungsspule 12 mit dem ersten Schaltelement 51a verbunden sein, und bei dem dritten Anschluss 37 kann das andere Ende der Haltespule 13 mit dem zweiten Schaltelement 52a verbunden sein. In diesem Fall kann die Erregungssteuerung der Spule ähnlich 7 sein. In der Ausführungsform kann auch der Steckverbinder mit drei Anschlüssen bei der Einspritzvorrichtung mit der Ventilöffnungsspule 12 und der Haltespule 13 verwirklicht werden.
Weiterhin kann bei der Einspritzvorrichtung mit der Ventilöffnungsspule 12 und der Haltespule 13, falls unabhängige Anschlüsse 35 bis 37 und 80 in jedem Spulenende gefertigt sind, eine Struktur mit vier Anschlüssen, wie in 10 gezeigt, eingesetzt werden. Außerdem sind in diesem Fall, wenn das Anschlussbasisteil auf der bezüglich der Axiallinie des Hauptkörpers der Einspritzvorrichtung dem Steckverbindungsteil gegenüberliegenden Seite angeordnet ist, bei einem Teil des Anschlusses gekrümmte Teile 35', 80' ausgebildet. Somit kann das Maß an Freiheit der Anschlussgestaltung und eine intensive Verwendung von mehreren Anschlüssen in einem Steckverbinder angestrebt werden.
In der Ausführungsform umfasst der Anschluss 80 das Basisteil 80a und den Zuleitungsrahmen 80b.
Industrielle Anwendbarkeit
Gemäß der vorliegenden Erfindung wie oben beschrieben wird die Wärmeabstrahlungseigenschaft der Spule der Einspritzvorrichtung, begleitet von der Leistungsverbesserung, gesteigert und die Einspritzvorrichtung kann der Umgebung mit hoher Wärme gut widerstehen und die lange Lebensdauer der Einspritzvorrichtung wird sichergestellt, überdies wird die Einspritzvorrichtung kompakt gemacht und die Kostensenkung kann angestrebt werden.

Claims

Elektromagnetische Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit – einem stationären Kern (11), der in der Mitte eines Hauptkörpers einer Einspritzvorrichtung (10) angeordnet ist, – einer elektromagnetischen Spule (13), die auf der Außenseite des stationären Kerns (11) durch einen Spulenkörper (15) mit der darauf gewickelten elektromagnetischen Spule (13) angeordnet ist, und – einem zylindrischen Joch (14), wobei ein Luftspalt zwischen der äußersten Oberfläche der elektromagnetischen Spule (13) und dem Innenumfang des Jochs (14) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenkörper (15) durch ein Kunstharz gebildet wird, das einen Füllstoff mit guter Leitwärmefähigkeit enthält, und Wärme der Spule (13) zu dem Kern (11) und dem Joch (14) geleitet wird, wobei das Joch (14) auf der Außenseite des elektromagnetischen Ventils angeordnet ist, so dass es den äußeren Körper der Einspritzvorrichtung bildet, durch den Wärme von dem Spulenkörper (15) zur Außenseite der Einspritzvorrichtung (10) abgestrahlt wird.
Elektromagnetische Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenkörper (15) mit der darauf gewickelten Spule (13) durch Polyphenylensulfid (PPS) gebildet wird, das Eisenoxid und/oder Aluminiumoxid als Füllstoff enthält.
Elektromagnetische Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenkör per (15) in 30-80 Gew.-% durch Eisenoxid und/oder Aluminiumoxid und weiterhin durch PPS und Glasfaser gebildet wird.
Elektromagnetische Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenkörper (15) mit der darauf gewickelten Spule (13) durch eine Harzformungsmasse mit einer Wärmeleitfähigkeit, die 0,4 W/mK oder mehr beträgt, gebildet wird.
Elektromagnetische Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenkörper (15) mit der darauf gewickelten Spule (13) durch eine Harzformungsmasse mit einer Wärmeleitfähigkeit im Bereich von 1,0 – 3,0 W/mK gebildet wird.
Elektromagnetische Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetische Spule (12, 13) mit einer ersten Spule, in der ein großer Erregungsstrom in kurzer Zeit während des Anstiegs einer Ventilöffnungsbetätigung fließt, um eine magnetische Spannung sicherzustellen, die notwendig ist, um ein Ventil hauptsächlich zu öffnen, und mit einer zweiten Spule versehen ist, in der ein relativ kleiner Erregungsstrom fließt, um eine magnetische Spannung sicherzustellen, um den Ventilöffnungszustand hauptsächlich zu halten, nachdem das Ventil geöffnet ist.
Elektromagnetische Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kontaktbereich zwischen dem Spulenkörper (15) und dem Joch (14) kleiner als derjenige zwischen dem Spulenkörper (15) und dem stationären Kern (11) ist.
System zum Einspritzen von Kraftstoff direkt in einen Zylinder eines Verbrennungsmotors mit einer elektromagnetischen Einspritzvorrichtung gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche.