JP2002544426A - 燃料噴射弁 - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M51/00—Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
- F02M51/06—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
- F02M51/0603—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using piezoelectric or magnetostrictive operating means
-
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-
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- F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
- F02M2200/30—Fuel-injection apparatus having mechanical parts, the movement of which is damped
Abstract
(57)【要約】
燃料噴射弁（１）、特に内燃機関の燃料噴射装置のための噴射弁であって、圧電式または磁気ひずみ式アクチュエータ（２１）と、該アクチュエータ（２１）によって弁ニードル（４）を介して操作可能な弁閉鎖体（５）とが設けられており、該弁閉鎖体（５）が弁座面（７）と協働してシール座を形成している。この場合、弁ニードル（４）の運動を緩衝するための電磁的な緩衝装置（４０，４１）が設けられている。
Description
【０００１】 背景技術 本発明は、請求項１の上位概念に記載の形式の燃料噴射弁を起点としている。
【０００２】 ＷＯ８９／１０４７８号明細書により請求項１の上位概念に記載の形式の燃料
噴射弁が公知である。この印刷物に記載の緩衝装置は、ポット状に形成された緩
衝部材と、低いばね係数を有した弱い圧縮ばねと、高いばね係数を有した強い圧
縮ばねとから成っている。両圧縮ばねは互いに軸方向でずらされて配置されてい
て、弁ニードルを所定の区分で取り囲んでいる。ポット状に形成された緩衝部材
は両ばねの間に配置されており、両圧縮ばねはポット状に形成された緩衝部材に
反対方向に作用し、ポット状に形成された緩衝部材とは反対の側でそれぞれ、弁
ニードルに取り付けられた支持部材に支持されている。弱い圧縮ばねは燃料噴射
弁の閉鎖のために働き、強い圧縮ばねは燃料噴射弁の開放のために反作用する。
緩衝部材の縁部と弁ケーシングの内壁との間には、軸方向で延びる狭い環状のギ
ャップが設けられていて、このギャップに燃料が充填されている。従って、緩衝
部材が運動する際に、緩衝部材の縁部と、弁ケーシングの内壁との間に燃料流体
において剪断応力が生じる。この剪断応力により、緩衝部材の運動に反作用する
摩擦力が生じる。圧縮ばねとの協働のもとでこのようにして弁ニードルの緩衝が
行われる。
噴射弁が公知である。この印刷物に記載の緩衝装置は、ポット状に形成された緩
衝部材と、低いばね係数を有した弱い圧縮ばねと、高いばね係数を有した強い圧
縮ばねとから成っている。両圧縮ばねは互いに軸方向でずらされて配置されてい
て、弁ニードルを所定の区分で取り囲んでいる。ポット状に形成された緩衝部材
は両ばねの間に配置されており、両圧縮ばねはポット状に形成された緩衝部材に
反対方向に作用し、ポット状に形成された緩衝部材とは反対の側でそれぞれ、弁
ニードルに取り付けられた支持部材に支持されている。弱い圧縮ばねは燃料噴射
弁の閉鎖のために働き、強い圧縮ばねは燃料噴射弁の開放のために反作用する。
緩衝部材の縁部と弁ケーシングの内壁との間には、軸方向で延びる狭い環状のギ
ャップが設けられていて、このギャップに燃料が充填されている。従って、緩衝
部材が運動する際に、緩衝部材の縁部と、弁ケーシングの内壁との間に燃料流体
において剪断応力が生じる。この剪断応力により、緩衝部材の運動に反作用する
摩擦力が生じる。圧縮ばねとの協働のもとでこのようにして弁ニードルの緩衝が
行われる。
【０００３】 公知の燃料噴射弁では次のような欠点が生じる。ばね力と剪断力により緩衝力
が不動に規定されていて、従って内燃機関の運転特性量に適合させることができ
ず、特に時間的に可変に調節することができない。シール座の方向での燃料供給
が緩衝プレートによって影響されるので、燃料において渦流が生じ、これにより
燃料流出の成形可能性が悪化される。ＷＯ８９／１０４７８号明細書に選択的に
提案されている、緩衝プレートの下方での燃料流入は実用的ではない。何故なら
ばこれにより流出側の弁ケーシングの構成サイズが著しく大きくなるからである
。付加的な機械的な構成部分により燃料噴射弁は、特に緩衝力が緩衝部材の縁部
と弁ケーシングの内壁との間に形成されたギャップの幅に応じたものであるので
、さらに摩耗しやすくなる。
が不動に規定されていて、従って内燃機関の運転特性量に適合させることができ
ず、特に時間的に可変に調節することができない。シール座の方向での燃料供給
が緩衝プレートによって影響されるので、燃料において渦流が生じ、これにより
燃料流出の成形可能性が悪化される。ＷＯ８９／１０４７８号明細書に選択的に
提案されている、緩衝プレートの下方での燃料流入は実用的ではない。何故なら
ばこれにより流出側の弁ケーシングの構成サイズが著しく大きくなるからである
。付加的な機械的な構成部分により燃料噴射弁は、特に緩衝力が緩衝部材の縁部
と弁ケーシングの内壁との間に形成されたギャップの幅に応じたものであるので
、さらに摩耗しやすくなる。
【０００４】 米国特許第５２３６１７３号明細書により、弁座体と、弁座体が取り付けられ
る弁座支持体との間に、皿ばねの形状の緩衝ばねが設けられており、これにより
、弁座体に形成された弁座面において弁閉鎖体がソフトに当接することが公知で
ある。このような形式の緩衝はしかし欠点を有している。即ち、弁閉鎖体の当接
後、弁座体は噴射方向で振動されるが、弁閉鎖体は静止したままであるか、反発
パルスに基づき弁座体によって噴射方向に反して戻される。従って弁の衝突は、
燃料噴射弁がこのような形式で構成されている場合、さらに強力に起こり得る可
能性があるので、このような形式の緩衝は有効ではない。
る弁座支持体との間に、皿ばねの形状の緩衝ばねが設けられており、これにより
、弁座体に形成された弁座面において弁閉鎖体がソフトに当接することが公知で
ある。このような形式の緩衝はしかし欠点を有している。即ち、弁閉鎖体の当接
後、弁座体は噴射方向で振動されるが、弁閉鎖体は静止したままであるか、反発
パルスに基づき弁座体によって噴射方向に反して戻される。従って弁の衝突は、
燃料噴射弁がこのような形式で構成されている場合、さらに強力に起こり得る可
能性があるので、このような形式の緩衝は有効ではない。
【０００５】 発明の効果 これに対して請求項１記載の特徴を有する本発明による燃料噴射弁は、燃料噴
射弁を十分に緩衝できるという利点を有している。さらに電磁的な緩衝装置は、
圧縮ばねや皿ばねのような機械的に必要とされる構成部分を必要とせず、緩衝流
体も要さない。さらに緩衝装置は温度的に安定しており、可変の緩衝力を可能に
する。
射弁を十分に緩衝できるという利点を有している。さらに電磁的な緩衝装置は、
圧縮ばねや皿ばねのような機械的に必要とされる構成部分を必要とせず、緩衝流
体も要さない。さらに緩衝装置は温度的に安定しており、可変の緩衝力を可能に
する。
【０００６】 請求項２以下に記載された手段により、請求項１に記載した燃料噴射弁の有利
な別の構成が得られる。
な別の構成が得られる。
【０００７】 有利には燃料噴射弁は、緩衝装置が、磁界を生ぜしめるための励磁コイルと、
弁ニードルに配置された導電性のインダクションループとを有している。これに
より緩衝のために必要な電磁的なフィールドが簡単に形成できる。さらに緩衝力
は弁ニードルに直接に作用する。
弁ニードルに配置された導電性のインダクションループとを有している。これに
より緩衝のために必要な電磁的なフィールドが簡単に形成できる。さらに緩衝力
は弁ニードルに直接に作用する。
【０００８】 有利には、励磁コイルが燃料噴射弁の弁ケーシングに巻き付けられており、弁
ケーシングがこのために環状の溝を有している。これにより製造技術的に簡単に
励磁コイルを取り付けることができ、この場合、励磁コイルを良好に保護し、簡
単に交換することができる。
ケーシングがこのために環状の溝を有している。これにより製造技術的に簡単に
励磁コイルを取り付けることができ、この場合、励磁コイルを良好に保護し、簡
単に交換することができる。
【０００９】 有利にはさらに、インダクションループの導電性が、弁ニードルの導電性より
も大きい。これにより、インダクションループ内に誘導される環状の電圧内に、
インダクションループ内で案内される電気的な誘導電流が生じる。
も大きい。これにより、インダクションループ内に誘導される環状の電圧内に、
インダクションループ内で案内される電気的な誘導電流が生じる。
【００１０】 有利には、インダクションループが弁ニードルと電気的に絶縁されている。こ
れにより、電気モータ的な力は特に良好に利用される。
れにより、電気モータ的な力は特に良好に利用される。
【００１１】 さらに有利には、インダクションループがスリーブ状に形成されていて、弁ニ
ードルを所定の区分で取り囲んでいる。これにより、燃料噴射弁のジオメトリに
適合した、インダクションループの形状が形成され、この形状はさらに、弁ニー
ドルにおける簡単な固定を可能にする。
ードルを所定の区分で取り囲んでいる。これにより、燃料噴射弁のジオメトリに
適合した、インダクションループの形状が形成され、この形状はさらに、弁ニー
ドルにおける簡単な固定を可能にする。
【００１２】 有利には、弁軸線に沿ったインダクションループの軸方向の長さが、弁軸線に
沿った励磁コイルの軸方向の長さよりも小さい。これにより大きな環状の電圧が
スリーブにおいて誘導される。
沿った励磁コイルの軸方向の長さよりも小さい。これにより大きな環状の電圧が
スリーブにおいて誘導される。
【００１３】 有利には、制御装置が、励磁コイル及び／又はアクチュエータの電流調節され
た制御を行うために、電流調節装置を有している。これにより、弁ニードルに作
用する緩衝力の、正確かつ迅速に反応する制御が可能になる。
た制御を行うために、電流調節装置を有している。これにより、弁ニードルに作
用する緩衝力の、正確かつ迅速に反応する制御が可能になる。
【００１４】 有利には、励磁コイルが、アクチュエータの圧縮時に生じる摺動電流を利用す
るためにアクチュエータと直列に配置されている。これにより、アクチュエータ
内に蓄えられたエネルギを、弁ニードルの緩衝のために利用することができる。
るためにアクチュエータと直列に配置されている。これにより、アクチュエータ
内に蓄えられたエネルギを、弁ニードルの緩衝のために利用することができる。
【００１５】 実施例の説明 次に図面につき本発明の実施例を説明する。
【００１６】 図１には軸方向の部分的な断面図で本発明による燃料噴射弁１が示されている
。燃料噴射弁１は特に、燃料、特にガソリンを混合気圧縮型火花点火式の内燃機
関の燃焼室に直接噴射するために、いわゆるガソリン直接噴射弁として働く。し
かし本発明による燃料噴射弁１は別の使用例にも適している。
。燃料噴射弁１は特に、燃料、特にガソリンを混合気圧縮型火花点火式の内燃機
関の燃焼室に直接噴射するために、いわゆるガソリン直接噴射弁として働く。し
かし本発明による燃料噴射弁１は別の使用例にも適している。
【００１７】 燃料噴射弁１は内側開放式の燃料噴射弁１として形成されている。燃料噴射弁
１は弁ケーシング２と閉鎖プレート３とを有している。弁ケーシング２には、軸
方向で運動可能な弁ニードル４によって操作可能な弁閉鎖体５が位置している。
弁閉鎖体５は図示の実施例では弁ニードル４と一体に形成されている。弁閉鎖体
５は円錐台形状に噴射方向で減径するように形成されている。弁閉鎖体５は弁座
体６に形成される弁座面７と協働してシール座を形成する。この場合、弁座体６
は弁ケーシング２の前方の部分に固定されている。
１は弁ケーシング２と閉鎖プレート３とを有している。弁ケーシング２には、軸
方向で運動可能な弁ニードル４によって操作可能な弁閉鎖体５が位置している。
弁閉鎖体５は図示の実施例では弁ニードル４と一体に形成されている。弁閉鎖体
５は円錐台形状に噴射方向で減径するように形成されている。弁閉鎖体５は弁座
体６に形成される弁座面７と協働してシール座を形成する。この場合、弁座体６
は弁ケーシング２の前方の部分に固定されている。
【００１８】 弁ケーシング２の突出部１１に形成されている内側の当接面１０には、当接部
材１２が載置されている。この場合、当接部材１２は可塑的または弾性的に変形
可能に形成されている。中間プレート１３はねじ部材１４によって燃料噴射弁１
の内室１６に固定されている。この場合、中間プレート１３はねじ部材１４によ
って当接部材１２に押し付けられ、これにより当接部材１２は変形する。このた
めに必要な力を付与するために、ねじ部材１４が、弁ケーシング２の内面に形成
された雌ねじ山１５にねじ込まれる。
材１２が載置されている。この場合、当接部材１２は可塑的または弾性的に変形
可能に形成されている。中間プレート１３はねじ部材１４によって燃料噴射弁１
の内室１６に固定されている。この場合、中間プレート１３はねじ部材１４によ
って当接部材１２に押し付けられ、これにより当接部材１２は変形する。このた
めに必要な力を付与するために、ねじ部材１４が、弁ケーシング２の内面に形成
された雌ねじ山１５にねじ込まれる。
【００１９】 中間プレート１３の流入側の端面２０には圧電式のアクチュエータ２１が接触
していて、中間プレート１３のシール座側の端面には圧縮ばね２３が接触してい
る。この場合、アクチュエータ２１と圧縮ばね２３とは管状のケーシング壁２４
によって取り囲まれている。管状のケーシング壁２４は切欠２５ａ，２５ｂを有
していて、この切欠を通って中間プレート１３が突出している。管状のケーシン
グ壁２４は流入側のケーシングプレート２５とシール座側のケーシングプレート
２６とに結合されている。管状のケーシング壁２４と、流入側のケーシングプレ
ート２５とシール座側のケーシングプレート２６とは一緒に内側ケーシング２４
，２５，２６を形成している。この場合、アクチュエータ２１は流入側のケーシ
ングプレート２５を介して内側ケーシング２４，２５，２６に作用し、圧縮ばね
２３は、シール座側のケーシングプレート２６を介して内側ケーシング２４，２
５，２６に作用する。シール座側のケーシングプレート２６には弁ニードル４が
固定されている。
していて、中間プレート１３のシール座側の端面には圧縮ばね２３が接触してい
る。この場合、アクチュエータ２１と圧縮ばね２３とは管状のケーシング壁２４
によって取り囲まれている。管状のケーシング壁２４は切欠２５ａ，２５ｂを有
していて、この切欠を通って中間プレート１３が突出している。管状のケーシン
グ壁２４は流入側のケーシングプレート２５とシール座側のケーシングプレート
２６とに結合されている。管状のケーシング壁２４と、流入側のケーシングプレ
ート２５とシール座側のケーシングプレート２６とは一緒に内側ケーシング２４
，２５，２６を形成している。この場合、アクチュエータ２１は流入側のケーシ
ングプレート２５を介して内側ケーシング２４，２５，２６に作用し、圧縮ばね
２３は、シール座側のケーシングプレート２６を介して内側ケーシング２４，２
５，２６に作用する。シール座側のケーシングプレート２６には弁ニードル４が
固定されている。
【００２０】 燃料は閉鎖プレート３に設けられた孔３０を介して燃料噴射弁１の内室１６へ
と案内される。ここから燃料は、中間プレート１３に設けられた少なくとも１つ
の孔３１を介して、弁座面７と弁閉鎖体５とから成るシール座の方向へ案内され
る。アクチュエータ２１の操作時にはアクチュエータ２１が膨張し、これにより
内側ケーシング２４，２５，２６が閉鎖プレート３の方向で摺動し、弁ニードル
４に固定された弁閉鎖体５が弁座面７から持ち上がりこれによりシール座が開放
される。弁座面７と弁座体５との間に生じる隙間を介して、燃料が噴射通路３２
へと到り、これにより燃料は、燃料噴射弁１から内燃機関の燃焼室への燃料の流
出部へと達する。燃料噴射弁１の閉鎖は、アクチュエータ２１とは反対の方向で
内側ケーシング２４，２５，２６に作用する圧縮ばね２３を介して行われる。こ
れにより内側ケーシング２４，２５，２６は弁座本体６の方向で摺動し、弁ニー
ドル４の弁閉鎖体５が、弁座体６の弁座面７に向かって摺動される。これにより
弁座面７と弁閉鎖体５とによって形成されるシール座が閉鎖される。
と案内される。ここから燃料は、中間プレート１３に設けられた少なくとも１つ
の孔３１を介して、弁座面７と弁閉鎖体５とから成るシール座の方向へ案内され
る。アクチュエータ２１の操作時にはアクチュエータ２１が膨張し、これにより
内側ケーシング２４，２５，２６が閉鎖プレート３の方向で摺動し、弁ニードル
４に固定された弁閉鎖体５が弁座面７から持ち上がりこれによりシール座が開放
される。弁座面７と弁座体５との間に生じる隙間を介して、燃料が噴射通路３２
へと到り、これにより燃料は、燃料噴射弁１から内燃機関の燃焼室への燃料の流
出部へと達する。燃料噴射弁１の閉鎖は、アクチュエータ２１とは反対の方向で
内側ケーシング２４，２５，２６に作用する圧縮ばね２３を介して行われる。こ
れにより内側ケーシング２４，２５，２６は弁座本体６の方向で摺動し、弁ニー
ドル４の弁閉鎖体５が、弁座体６の弁座面７に向かって摺動される。これにより
弁座面７と弁閉鎖体５とによって形成されるシール座が閉鎖される。
【００２１】 弁ニードル４の運動を緩衝するための、本発明による電磁的な緩衝装置はこの
実施例ではスリーブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃと、励磁コイル４１とから成ってい
る。この励磁コイル４１は、環状の溝４２内で燃料噴射弁１の弁ケーシング２に
巻き付けられている。
実施例ではスリーブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃと、励磁コイル４１とから成ってい
る。この励磁コイル４１は、環状の溝４２内で燃料噴射弁１の弁ケーシング２に
巻き付けられている。
【００２２】 燃料噴射弁１の開放時に開放横断面を制限するために、弁ニードル４の運動は
通常のように適当なストッパによって制限されている。図示の実施例では、この
ような制限は簡単に、流入側のケーシングプレート２５がストッパ部材４３ａ，
４３ｂに当接することにより行われる。燃料噴射弁１の閉鎖の際には、弁ニード
ル４の弁閉鎖体５が弁座体６の弁座面７に当接する。本発明による緩衝装置４０
ａ，４０ｂ，４０ｃが設けられていなければ、開閉時に生じる運動パルスは、弁
ニードル４への衝撃となり、これによりシール座は、一定の開放横断面で開放さ
れず、もしくは急に閉鎖することもない。
通常のように適当なストッパによって制限されている。図示の実施例では、この
ような制限は簡単に、流入側のケーシングプレート２５がストッパ部材４３ａ，
４３ｂに当接することにより行われる。燃料噴射弁１の閉鎖の際には、弁ニード
ル４の弁閉鎖体５が弁座体６の弁座面７に当接する。本発明による緩衝装置４０
ａ，４０ｂ，４０ｃが設けられていなければ、開閉時に生じる運動パルスは、弁
ニードル４への衝撃となり、これによりシール座は、一定の開放横断面で開放さ
れず、もしくは急に閉鎖することもない。
【００２３】 本発明による緩衝装置の作用原理を以下に図３につき説明する。緩衝力を高め
るために、スリーブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、弁ニードル４に対して並びにそ
れぞれに対して互いに電気的に絶縁されている。このような絶縁は例えば、ラッ
カもしくは酸素層によって行われる。スリーブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃの周りの
室が燃料によって充填されている場合には、スリーブを燃料に対して適当にシー
ルすることができる。これとは選択的にスリーブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃを、弁
ニードル４よりも高い導電性を有した材料から製造することもできる。
るために、スリーブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、弁ニードル４に対して並びにそ
れぞれに対して互いに電気的に絶縁されている。このような絶縁は例えば、ラッ
カもしくは酸素層によって行われる。スリーブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃの周りの
室が燃料によって充填されている場合には、スリーブを燃料に対して適当にシー
ルすることができる。これとは選択的にスリーブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃを、弁
ニードル４よりも高い導電性を有した材料から製造することもできる。
【００２４】 図２には、アクチュエータ２１と励磁コイル４１との配線を簡単に示す回路図
が示されている。電気的な制御電圧によりアクチュエータ２１を負荷するために
、電気的な導線５０ａ，５０ｂが燃料噴射弁１のアクチュエータ２１へと案内さ
れている。さらに電気的な導線５０ｃ，５０ｄが燃料噴射弁１の励磁コイル４１
へと案内されている。電気的な導線５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄは制御装置
５１に接続されている。制御装置５１がコイル４１を電流調節するように制御す
るならば有利である。これにより、電気的な導線５０ｃ，５０ｄを介してコイル
４１に通じている制御装置５１による相応に高い電圧によって電流強さＩＬが変
化される場合に、コイルの誘導係数１１が反対に作用することができるからであ
る。電気的な導線５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄとコイル４１の巻線を熱的な
過負荷から保護するために、電流の調節が電流制限をするように行われるとさら
に有利である。制御装置５１により、弁ニードル４の衝撃を回避するために、内
燃機関の運転特性量に応じてアクチュエータ２１とコイル４１とを互いに調和さ
せて制御することができる。
が示されている。電気的な制御電圧によりアクチュエータ２１を負荷するために
、電気的な導線５０ａ，５０ｂが燃料噴射弁１のアクチュエータ２１へと案内さ
れている。さらに電気的な導線５０ｃ，５０ｄが燃料噴射弁１の励磁コイル４１
へと案内されている。電気的な導線５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄは制御装置
５１に接続されている。制御装置５１がコイル４１を電流調節するように制御す
るならば有利である。これにより、電気的な導線５０ｃ，５０ｄを介してコイル
４１に通じている制御装置５１による相応に高い電圧によって電流強さＩＬが変
化される場合に、コイルの誘導係数１１が反対に作用することができるからであ
る。電気的な導線５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄとコイル４１の巻線を熱的な
過負荷から保護するために、電流の調節が電流制限をするように行われるとさら
に有利である。制御装置５１により、弁ニードル４の衝撃を回避するために、内
燃機関の運転特性量に応じてアクチュエータ２１とコイル４１とを互いに調和さ
せて制御することができる。
【００２５】 図３には燃料噴射弁１の緩衝装置の作用原理を説明するための図が示されてい
る。励磁コイル４１に流れる電流ＩＬにより、半径方向で対称的な磁界Ｂが形成
される。この磁界Ｂはコイル電流ＩＬに比例する。軸方向でのコイル４１の最終
長さＩＬが有限であることにより不均一な磁界Ｂが生じ、この場合、コイル４１
の長さＩＬの大きさにおける場所変更の際にコイル軸線５５上で磁界Ｂが著しく
変化する。磁界Ｂにはインダクションループ５６が存在し、このインダクション
ループ５６は必ずしも扁平ではない面Ａの縁部を成す。面Ａの両面の一方が、任
意に外面として規定され、これにより面Ａの一方の方向５７が設定される。面Ａ
の方向５７によりインダクションループ５６の循環方向５８が規定される。面Ａ
を貫通する磁界Ｂにより、インダクションループ５６を通る磁束Φが生ぜしめら
れる。コイル電流ＩＬの変化4及び／又はインダクションループ５６の運動によ
り、インダクションループ５６を通る磁束Φは変化される。ファラデーの電磁誘
導の法則により、インダクションループ５６を流れる磁束Φの時間的な変化によ
り、インダクションループ５６において、インダクションループ５６の循環方向
５８とは反対方向の電気的な環状の電圧が生じる。この環状の電圧は、磁束Φの
時間的な変化に比例する。環状の電圧によりインダクションループ５６において
、磁束Φが増大する際に循環方向５８とは逆方向に向けられる電流が発生する。
これにより磁界Ｂ′が生じる。磁束Φが時間的に増大（減少）する際に、磁界Ｂ
′は磁界Ｂと反対の（同一の）方向に向けられる。反対の方向に向けられた磁界
Ｂ，Ｂ′ではインダクションループ５６が励磁コイル４１から反発し、同じ方向
に向けられた磁界Ｂ，Ｂ′では、インダクションループ５６が励磁コイル４１に
よって引き付けられる。
る。励磁コイル４１に流れる電流ＩＬにより、半径方向で対称的な磁界Ｂが形成
される。この磁界Ｂはコイル電流ＩＬに比例する。軸方向でのコイル４１の最終
長さＩＬが有限であることにより不均一な磁界Ｂが生じ、この場合、コイル４１
の長さＩＬの大きさにおける場所変更の際にコイル軸線５５上で磁界Ｂが著しく
変化する。磁界Ｂにはインダクションループ５６が存在し、このインダクション
ループ５６は必ずしも扁平ではない面Ａの縁部を成す。面Ａの両面の一方が、任
意に外面として規定され、これにより面Ａの一方の方向５７が設定される。面Ａ
の方向５７によりインダクションループ５６の循環方向５８が規定される。面Ａ
を貫通する磁界Ｂにより、インダクションループ５６を通る磁束Φが生ぜしめら
れる。コイル電流ＩＬの変化4及び／又はインダクションループ５６の運動によ
り、インダクションループ５６を通る磁束Φは変化される。ファラデーの電磁誘
導の法則により、インダクションループ５６を流れる磁束Φの時間的な変化によ
り、インダクションループ５６において、インダクションループ５６の循環方向
５８とは反対方向の電気的な環状の電圧が生じる。この環状の電圧は、磁束Φの
時間的な変化に比例する。環状の電圧によりインダクションループ５６において
、磁束Φが増大する際に循環方向５８とは逆方向に向けられる電流が発生する。
これにより磁界Ｂ′が生じる。磁束Φが時間的に増大（減少）する際に、磁界Ｂ
′は磁界Ｂと反対の（同一の）方向に向けられる。反対の方向に向けられた磁界
Ｂ，Ｂ′ではインダクションループ５６が励磁コイル４１から反発し、同じ方向
に向けられた磁界Ｂ，Ｂ′では、インダクションループ５６が励磁コイル４１に
よって引き付けられる。
【００２６】 要するに磁束Φが高められると、インダクションループ５６が励磁コイル４１
から反発し、磁束Φが減じられると、インダクションループ５６が励磁コイル４
１によって引き付けられる。これに伴う力Ｋ０は本発明によれば弁ニードル４の
緩衝のために使用される。
から反発し、磁束Φが減じられると、インダクションループ５６が励磁コイル４
１によって引き付けられる。これに伴う力Ｋ０は本発明によれば弁ニードル４の
緩衝のために使用される。
【００２７】 図４には、本発明による燃料噴射弁１の緩衝装置の作用形式を説明する図が示
されている。横軸にはそれぞれ時間ｔが、縦軸には燃料噴射弁１の種々様々な運
転特性量が示されている。以下では簡単にするために燃料噴射弁１の閉鎖過程の
みを扱う。燃料噴射弁１の緩衝装置の作用形式は、これに応じて開放過程に転用
できる。燃料噴射弁１の開放状態では、アクチュエータ２１が時点ｔａまで電気
的な作動電圧ＵＡで負荷されている。作動電圧ＵＡが時点ｔａまで一定であるの
で、弁ニードル４の位置も変化しない。このことは弁ニードル行程ｈが一定であ
ることに相応する。燃料噴射弁１を閉鎖するために、作動電圧ＵＡが時点ｔａで
時点ｔｂまでに値ＵＡ（ｔａ）から値ＵＡ（ｔｂ）＝０に減じられる。時点ｔｂ 以降アクチュエータ２１は遮断される。時点ｔａから時点ｔｂまでに燃料噴射弁
１は閉鎖され、これにより弁ニードル４の行程ｈが減じられる。燃料噴射弁１が
緩衝されない場合には弁ニードル４は衝突し、これにより弁ニードル４はシール
座から持ち上げられる。これは付加的な行程運動６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０
ｄに相当する。
されている。横軸にはそれぞれ時間ｔが、縦軸には燃料噴射弁１の種々様々な運
転特性量が示されている。以下では簡単にするために燃料噴射弁１の閉鎖過程の
みを扱う。燃料噴射弁１の緩衝装置の作用形式は、これに応じて開放過程に転用
できる。燃料噴射弁１の開放状態では、アクチュエータ２１が時点ｔａまで電気
的な作動電圧ＵＡで負荷されている。作動電圧ＵＡが時点ｔａまで一定であるの
で、弁ニードル４の位置も変化しない。このことは弁ニードル行程ｈが一定であ
ることに相応する。燃料噴射弁１を閉鎖するために、作動電圧ＵＡが時点ｔａで
時点ｔｂまでに値ＵＡ（ｔａ）から値ＵＡ（ｔｂ）＝０に減じられる。時点ｔｂ 以降アクチュエータ２１は遮断される。時点ｔａから時点ｔｂまでに燃料噴射弁
１は閉鎖され、これにより弁ニードル４の行程ｈが減じられる。燃料噴射弁１が
緩衝されない場合には弁ニードル４は衝突し、これにより弁ニードル４はシール
座から持ち上げられる。これは付加的な行程運動６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０
ｄに相当する。
【００２８】 時点ｔ１（時点ｔ１≦時点ｔａであってもよい）では弁ニードル４の緩衝のた
めに励磁コイル４１に電流ＩＬが接続される。励磁コイル４１の接続時に作用す
る緩衝力はこの場合、アクチュエータ２１の作動力に比べてとるに足らないもの
である。時間間隔ｔ２３において励磁コイル４１によって一定の磁界Ｕが生ぜし
められるので、スリーブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃによって形成されるインダクシ
ョンループ５６の運動により、弁ニードル４の緩衝が行われる。これにより緩衝
された弁ニードル４の行程ｈ′のために、衝突なしに行われる、即ち付加的な弁
ニードル行程６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄを有していない閉鎖過程が行われ
る。時間間隔ｔ３４では励磁コイル４１の電流ＩＬがゆっくりと減じられ、弁ニ
ードルに力のピークは伝えられない。
めに励磁コイル４１に電流ＩＬが接続される。励磁コイル４１の接続時に作用す
る緩衝力はこの場合、アクチュエータ２１の作動力に比べてとるに足らないもの
である。時間間隔ｔ２３において励磁コイル４１によって一定の磁界Ｕが生ぜし
められるので、スリーブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃによって形成されるインダクシ
ョンループ５６の運動により、弁ニードル４の緩衝が行われる。これにより緩衝
された弁ニードル４の行程ｈ′のために、衝突なしに行われる、即ち付加的な弁
ニードル行程６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄを有していない閉鎖過程が行われ
る。時間間隔ｔ３４では励磁コイル４１の電流ＩＬがゆっくりと減じられ、弁ニ
ードルに力のピークは伝えられない。
【００２９】 図５には本発明による燃料噴射弁１の配線のための選択的な回路が図示されて
いる。この回路では、アクチュエータ２１の圧縮時に生じる摺動電流を利用する
ために励磁コイル４１がアクチュエータ２１に直列に接続されている。励磁コイ
ル４１のためには、損失のない誘導係数Ｌと損失抵抗ＲＬとから成る等価回路図
が示されており、アクチュエータ２１のためには損失のない容量Ｃと損失抵抗Ｒ Ａ とから成る等価回路図が示されている。
いる。この回路では、アクチュエータ２１の圧縮時に生じる摺動電流を利用する
ために励磁コイル４１がアクチュエータ２１に直列に接続されている。励磁コイ
ル４１のためには、損失のない誘導係数Ｌと損失抵抗ＲＬとから成る等価回路図
が示されており、アクチュエータ２１のためには損失のない容量Ｃと損失抵抗Ｒ Ａ とから成る等価回路図が示されている。
【００３０】 この場合、外部電圧Ｕが印加される際には励磁コイル４１の誘導係数Ｌにより
まず最初に、外部電力Ｕの一部だけがアクチュエータ２１に作用し、アクチュエ
ータ２１において減じられた電圧は徐々に外部電圧Ｕに近づく。近づく時間スケ
ールはこの場合、励磁コイル４１の誘導係数Ｌと、アクチュエータ抵抗ＲＡとコ
イル抵抗ＲＬの和との商から求められる。アクチュエータ２１の圧縮時にはアク
チュエータ２１の容量が変化し、これによりアクチュエータ２１に付与される電
荷が変化し、これにより電気的な摺動電流となる。アクチュエータ２１の長さが
変化する際に生じる電流が通常極めて大きいので、励磁コイル４１に相応に大き
な磁界が生じる。
まず最初に、外部電力Ｕの一部だけがアクチュエータ２１に作用し、アクチュエ
ータ２１において減じられた電圧は徐々に外部電圧Ｕに近づく。近づく時間スケ
ールはこの場合、励磁コイル４１の誘導係数Ｌと、アクチュエータ抵抗ＲＡとコ
イル抵抗ＲＬの和との商から求められる。アクチュエータ２１の圧縮時にはアク
チュエータ２１の容量が変化し、これによりアクチュエータ２１に付与される電
荷が変化し、これにより電気的な摺動電流となる。アクチュエータ２１の長さが
変化する際に生じる電流が通常極めて大きいので、励磁コイル４１に相応に大き
な磁界が生じる。
【００３１】 図６に示したグラフにより図５に示したように配置された場合の、本発明の緩
衝装置の機能が示されている。この実施例では燃料噴射弁１の開放が示されてい
る。しかしこの作用原理は燃料噴射弁１の閉鎖にも転用できる。このグラフでは
横軸で時間ｔが示されている。
衝装置の機能が示されている。この実施例では燃料噴射弁１の開放が示されてい
る。しかしこの作用原理は燃料噴射弁１の閉鎖にも転用できる。このグラフでは
横軸で時間ｔが示されている。
【００３２】 燃料噴射弁１の開放のために電圧Ｕが時点ｔ１から時点ｔ２まで高められる。
これにより弁ニードル４の行程ｈが増大する。燃料噴射弁１が緩衝されていない
場合は、燃料噴射弁１の開放後に弁ニードル４は衝突する。これにより付加的な
弁行程６０ａ，６０ｂ，６０ｃが生じる。これによりインダクションループ５６
、即ちスリーブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃにおいて誘導電流が生じる。誘導電流Ｉ ｉｎｄ により弁ニードル４は緩衝される。従って弁ニードル４の行程ｈ′の時間
的な経過において、弁ニードル４の衝突によって生じる付加的な弁ニードル行程
６０ａ，６０ｂ，６０ｃは生じない。場合によっては弱く形成される付加的な弁
ニードル行程６０ｅが生じる程度である。
これにより弁ニードル４の行程ｈが増大する。燃料噴射弁１が緩衝されていない
場合は、燃料噴射弁１の開放後に弁ニードル４は衝突する。これにより付加的な
弁行程６０ａ，６０ｂ，６０ｃが生じる。これによりインダクションループ５６
、即ちスリーブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃにおいて誘導電流が生じる。誘導電流Ｉ ｉｎｄ により弁ニードル４は緩衝される。従って弁ニードル４の行程ｈ′の時間
的な経過において、弁ニードル４の衝突によって生じる付加的な弁ニードル行程
６０ａ，６０ｂ，６０ｃは生じない。場合によっては弱く形成される付加的な弁
ニードル行程６０ｅが生じる程度である。
【００３３】 本発明は記載の実施例に制限されるものではない。特に本発明は、外側開放式
の燃料噴射弁１にも適している。緩衝装置は必ずしも直接弁ニードル４に作用し
なければならないのではなく、燃料噴射弁１に別の形式で配置されていてもよい
。弁ニードル４にはインダクションループ５６の代わりに、励磁コイル４１とと
もに電磁的な緩衝装置を形成する永久磁石が配置されていてもよい。インダクシ
ョンループ５６はスリーブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃではなく巻かれたコイルによ
って形成されていてもよい。
の燃料噴射弁１にも適している。緩衝装置は必ずしも直接弁ニードル４に作用し
なければならないのではなく、燃料噴射弁１に別の形式で配置されていてもよい
。弁ニードル４にはインダクションループ５６の代わりに、励磁コイル４１とと
もに電磁的な緩衝装置を形成する永久磁石が配置されていてもよい。インダクシ
ョンループ５６はスリーブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃではなく巻かれたコイルによ
って形成されていてもよい。
【図１】 内側に向かって開放するように構成された、本発明による燃料噴射弁の第１の
実施例の部分的な縦断面図である。
実施例の部分的な縦断面図である。
【図２】 本発明による燃料噴射弁の制御装置の実施例を示す図である。
【図３】 本発明による燃料噴射弁の実施例の機能形式を説明する原理を示す図である。
【図４】 本発明による燃料噴射弁の実施例を説明するグラフである。
【図５】 本発明による燃料噴射弁の実施例のための配線図である。
【図６】 本発明による燃料噴射弁の実施例を説明するグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G066 AA02 AB02 AD12 BA09 BA10 BA22 CC05U CC14 CE23 CE24 CE27 CE29 CE34
Claims (11)
- 【請求項１】 燃料噴射弁（１）、特に内燃機関の燃料噴射装置のための噴
射弁であって、圧電式または磁気ひずみ式アクチュエータ（２１）と、該アクチ
ュエータ（２１）によって弁ニードル（４）を介して操作可能な弁閉鎖体（５）
とが設けられており、該弁閉鎖体（５）が弁座面（７）と協働してシール座を形
成し、弁ニードル（４）の運動を緩衝するための緩衝装置が設けられている形式
のものにおいて、 緩衝装置（４１，５６）が電磁的に働くことを特徴とする燃料噴射弁。 - 【請求項２】 緩衝装置（４１，５６）が、磁界を生ぜしめるための励磁コ
イル（４１）と、弁ニードルに配置された導電性のインダクションループ（５６
，４０ａ，４０ｂ，４０ｃ）とを有している、請求項１記載の燃料噴射弁。 - 【請求項３】 励磁コイル（４１）が燃料噴射弁（１）の弁ケーシング（２
）に巻き付けられており、弁ケーシング（２）がこのために環状の溝（４２）を
有している、請求項２記載の燃料噴射弁。 - 【請求項４】 インダクションループ（５６，４０ａ，４０ｂ，４０ｃ）の
導電性が、弁ニードル（４）の導電性よりも大きい、請求項２または３記載の燃
料噴射弁。 - 【請求項５】 インダクションループ（５６，４０ａ，４０ｂ，４０ｃ）が
弁ニードル（４）と電気的に絶縁されている、請求項２または３記載の燃料噴射
弁。 - 【請求項６】 インダクションループ（４０ａ，４０ｂ，４０ｃ）がスリー
ブ状に形成されていて、弁ニードル（４）を所定の区分で取り囲んでいる、請求
項２から５までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。 - 【請求項７】 弁軸線に沿ったスリーブ状のインダクションループ（４０ａ
，４０ｂ，４０ｃ）の長さが、弁軸線に沿った励磁コイル（４１）の長さよりも
小さい、請求項６記載の燃料噴射弁。 - 【請求項８】 インダクションループ（５６）が、短絡されたインダクショ
ンコイルから成っている、請求項２から５までのいずれか１項記載の燃料噴射弁
。 - 【請求項９】 励磁コイル（４１）及び／又はアクチュエータ（２１）が制
御装置（５１）を介して制御される、請求項２から８までのいずれか１項記載の
燃料噴射弁。 - 【請求項１０】 制御装置（５１）が、励磁コイル（４１）及び／又はアク
チュエータ（２１）の電流調節された制御を行うために、電流調節装置を有して
いる、請求項９記載の燃料噴射弁。 - 【請求項１１】 励磁コイル（４１）が、アクチュエータ（２１）の圧縮時
に生じる摺動電流を利用するためにアクチュエータ（２１）と直列に配置されて
いる、請求項２から１０までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19921489.1 | 1999-05-08 | ||
| DE19921489A DE19921489A1 (de) | 1999-05-08 | 1999-05-08 | Brennstoffeinspritzventil |
| PCT/DE1999/003869 WO2000068564A1 (de) | 1999-05-08 | 1999-12-02 | Brennstoffeinspritzventil |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002544426A true JP2002544426A (ja) | 2002-12-24 |
Family
ID=7907576
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000617320A Pending JP2002544426A (ja) | 1999-05-08 | 1999-12-02 | 燃料噴射弁 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6612539B1 (ja) |
| EP (1) | EP1095215B1 (ja) |
| JP (1) | JP2002544426A (ja) |
| DE (2) | DE19921489A1 (ja) |
| WO (1) | WO2000068564A1 (ja) |
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| DE10153630A1 (de) * | 2001-10-31 | 2003-07-10 | Bosch Gmbh Robert | Brennstoffeinspritzventil |
| US7131423B2 (en) * | 2004-10-06 | 2006-11-07 | Point-Man Aeronautics, L.L.C. | Fuel injection spark ignition system |
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| WO2009158147A1 (en) * | 2008-06-27 | 2009-12-30 | Cameron International Corporation | Systems and devices including valves coupled to electric devices and methods of making, using, and operating the same |
| US8069836B2 (en) * | 2009-03-11 | 2011-12-06 | Point-Man Aeronautics, Llc | Fuel injection stream parallel opposed multiple electrode spark gap for fuel injector |
| US20130068200A1 (en) * | 2011-09-15 | 2013-03-21 | Paul Reynolds | Injector Valve with Miniscule Actuator Displacement |
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| EP2860386A1 (en) * | 2013-10-10 | 2015-04-15 | Continental Automotive GmbH | Injector for a combustion engine |
| US9157349B2 (en) * | 2014-03-04 | 2015-10-13 | Ali Farzad Farzaneh | High power two cycle engine (without oil and gasoline/benzene mixing) |
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|---|---|---|---|---|
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| JPS61167364A (ja) * | 1985-01-18 | 1986-07-29 | Diesel Kiki Co Ltd | 高速電磁弁 |
| DE3533975A1 (de) * | 1985-09-24 | 1987-03-26 | Bosch Gmbh Robert | Zumessventil zur dosierung von fluessigkeiten oder gasen |
| JPS63143361A (ja) * | 1986-12-04 | 1988-06-15 | Aisan Ind Co Ltd | インジエクタ用バルブの制御方法 |
| US4878650A (en) * | 1988-04-29 | 1989-11-07 | Allied-Signal Inc. | Armature with shear stress damper |
| DE3833093A1 (de) * | 1988-09-29 | 1990-04-12 | Siemens Ag | Fuer verbrennungskraftmaschine vorgesehene kraftstoff-einspritzduese mit steuerbarer charakteristik des kraftstoffstrahls |
| US4994698A (en) * | 1990-06-13 | 1991-02-19 | General Electric Company | Vibratory linear motor system |
| DE19546033A1 (de) | 1995-12-09 | 1997-06-12 | Bosch Gmbh Robert | Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen |
| DE19735232A1 (de) * | 1997-08-14 | 1999-02-18 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zur Dämpfung eines Brennstoffeinspritzventiles und Brennstoffeinspritzventil |
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1999
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