JP2003511604A - 燃料噴射弁 - Google Patents
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Abstract
Description
に操作可能な燃料噴射弁が公知である。この公知の燃料噴射弁では、電磁的に操
作するために、可動子が電気的に励磁可能な電磁コイルと協働し、可動子の行程
運動が弁ニードルを介して弁閉鎖体に伝えられる。弁閉鎖体は弁座面と協働して
シール座を形成する。可動子は弁ニードルに不動に固定されているのではなく、
弁ニードルに軸方向可動に配置されている。第1の戻しばねは弁ニードルを閉鎖
方向で負荷し、電流が通っておらず電磁コイルが励磁されていない状態で燃料噴
射弁を閉鎖状態に維持する。可動子は、第2の戻しばねによって上昇行程方向で
負荷されていて、これにより可動子が静止状態では、弁ニードルに設けられた第
1のストッパに当てつけられるようになっている。電磁コイルが励磁されると、
可動子は上昇行程方向で引き付けられ、第1のストッパを介して弁ニードルを連
行する。電磁コイルを励磁する電流が遮断されると、弁ニードルは第1の戻しば
ねによって閉鎖位置へと加速され、前記のストッパを介して可動子を連行する。
弁閉鎖体が弁座に当接するとすぐに、弁ニードルの閉鎖運動は突然に終了する。
弁ニードルに不動に結合されていない可動子の運動は、上昇行程方向に反して続
けられ、第2の戻しばねによって吸収される。即ち可動子は、第1の戻しばねに
比べて極めて弱いばね定数を有した第2の戻しばねに対して振動する。第2の戻
しばねは可動子を加速させ、最終的に再び上昇行程方向に移動させる。
体は再び弁座から短時間持ち上がり、燃料噴射弁は短時間開放される。ドイツ連
邦共和国特許出願公開第3314899号明細書によれば衝撃の減衰は不完全で
ある。さらに、可動子が弁ニードルに不動に結合されているコンベンショナルな
燃料噴射弁においても、ドイツ連邦共和国特許出願公開第3314899号明細
書で公知の燃料噴射弁においても欠点であるのは、電磁コイルから可動子に加え
られる磁力が、閉鎖方向に作用する力の合計を、即ち第1の戻しばねにより加え
られるばね閉鎖力と、圧力下にある燃料の液圧的な力とを超過するとすぐに、弁
ニードルの開放行程が行われることにある。このことは、電磁コイルを励磁する
電流が流されている場合に磁力が電磁コイルの自己誘導と、生じる渦電流により
最終値に達していない場合に不都合である。従って弁ニードルと弁閉鎖体とは開
放行程の開始時に、減じられた力によって加速されることになる。従って、全て
の使用例を満足させる開放時間は得られない。
付着し、残留磁化磁力に基づき比較的長い時間の後、初めて離れる。このことは
閉鎖時間を長くすることになる。
子により、燃料噴射弁の開閉時間が減じられ、燃料の調量精度が改善されるとい
う利点を有している。このことは、一体の部分から成る可動子と比較して極めて
迅速に行われる、内極からの可動子の解放により得られる。大きなばね定数を有
する戻しばねは、可動子部分の一方にしか直接的に作用しておらず、この可動子
部分だけが内極から解放されればよい。この可動子部分と内極とが形成するコン
タクト面は、2つの部分から成る可動子全体が内極と形成するコンタクト面全体
に関して著しく小さいので、この可動子部分は迅速に内極から解放され、閉鎖運
動が迅速に行われる。
良好に行われていれば、システムの衝撃を減衰することができる。即ち、この場
合、励磁電流が遮断される場合に、大きな可動子部分の加速度と小さな可動子部
分の加速度との間に存在する時間の差が、両可動子部分を互いに逆方向に向かわ
せる。これにより僅かに跳ね返って戻される可動子部分の衝撃をなくすことがで
き、これにより燃料噴射弁が不都合にも再び短時間開放してしまうようなことは
回避される。
な別の構成が得られる。
たは楔状に形成されていても有利である。楔状の表面形状により、可動子と内極
との間のコンタクト面は減じられ、ひいては可動子と内極との間に作用する粘着
力が減じられる。これにより、磁界が減じられると可動子はより迅速に内極から
離れ、これにより弁閉鎖時間は短縮される。
ンジとの間に存在する予備行程ギャップは、両可動子部分の予備加速を可能にす
る。これにより上昇行程方向での初期衝動が得られる。このことは、電磁コイル
を励磁する電流が通されている場合に、自己誘導と渦電流に基づき磁力が、まだ
最終値に達していない場合に有利である。予備行程により得られる時間は、磁界
を完全に形成するのに十分である。弁ニードルと弁閉鎖体とは従って開放行程の
開始時に減じられない力によって加速される。このことは短時間で正確な開放時
間および調量時間をもたらす。
、本発明の理解を深めるため、まず最初に既に公知の燃料噴射弁の主要な構成部
分を図1につき簡単に説明する。
噴射弁として構成されている。この燃料噴射弁1は特に内燃機関の燃焼室(図示
せず)に燃料を直接噴射するために適している。
ル3がガイドされている。弁ニードル3は弁閉鎖体4と作用結合しており、この
弁閉鎖体4は、弁座体5に配置された弁座面6とシール座を形成するように協働
している。燃料噴射弁1は、この実施例では、内部開放型の燃料噴射弁1であっ
て、噴射開口7を有している。ノズル本体2はシール部材8によって、電磁コイ
ル10の、部分的に弁ケーシングを形成する外極9に対してシールされている。
電磁コイル10はコイルケーシング11内に封入されていて、コイル支持体32
に巻き付けられている。このコイル支持体32は電磁コイル10の内極12に接
触している。内極12と外極9とはギャップ26によって互いに分離されている
。この場合、両構成部分9と12は、非電磁的な結合構成部分29に結合されて
いる。電磁コイル10は導線19を介して、電気的な差込コンタクト部17を介
して供給可能な電流によって励磁される。差込コンタクト部17は、内極12に
射出成形により結合することができるプラスチック被覆体18によって取り囲ま
れている。磁束回路は帰還部体33によって閉じられている。
ドされている。行程を調節するために、対を成す調節プレート14が働く。調節
プレート14の上流側では弁ニードル3に可動子20が配置されている。この可
動子20は保持フランジ21を介して摩擦接続的に弁ニードル3に溶接シーム2
2によって結合されている。支持フランジ21には戻しばね23が支持されてい
る。この戻しばね23はこのような燃料噴射弁1の構成では調節スリーブ24に
よってプレロードをかけられている。
15a−15cが延びている。この燃料通路15a−15cが、中央の燃料供給
部16を介して供給され、フィルタエレメント25によって濾過された燃料を噴
射開口7に案内する。
に抗して負荷され、弁閉鎖体4が弁座6に密に当接しているように維持される。
電磁コイル10が励磁されている場合に磁界が形成され、この磁界により可動子
20が戻しばね23のばね力に抗して上昇行程方向で動かされる。この場合、行
程は、静止状態で内極12と可動子20との間に存在している作業ギャップ27
によって規定されている。可動子20は、弁ニードル3に溶接されている支持フ
ランジ21も上昇行程方向に連行する。弁ニードル3と作用結合している弁閉鎖
体4は弁座面6から持ち上がり、燃料が弁座6を通過して噴射開口7へと供給さ
れる。
ばねの圧力によって内極12から離れる。これにより弁ニードル3は上昇行程方
向とは逆に運動する。その結果、弁閉鎖体4は弁座面6に載着され、燃料噴射弁
1は閉鎖される。
実施例が示されている。拡大図では本発明において主要である構成部分だけが示
されている。その他の構成部分の構成は公知の燃料噴射弁1と、特に図1に示し
た燃料噴射弁1と同じである。既に記載したエレメントは同一の符号を付与し、
繰り返し説明はしない。
動子部分20aと第2の小さな可動子部分20bとに分割されている。小さな可
動子部分20bは大きな可動子部分20aの中央の切欠28内に配置されている
。大きな可動子部分20aは第1の強い戻しばね23aによって負荷されていて
、小さな可動子部分20bは第2の弱い戻しばね23bによって負荷されている
。戻しばね23aは、例えばスリーブ状の固定部分34の支持フランジ21に支
持されており、戻しばね23bは、支持フランジ21と可動部分20bとの間に
緊締されている。摩擦接続的に弁ニードル3に溶接されているフランジ36は、
大きな可動子部分20aが内極12から解放された後にこれを支持する下方の可
動子ストッパとして働く。
されると、第1の可動子部分20aと第2の可動子部分20bとを同時に加速さ
せ、内極12に引き付ける磁界が形成される。本発明による2つの部分から成る
可動子20a,20bの作用形式は、この点では一体に形成された可動子20と
は相違しない。
3aによって負荷された大きな可動子部分20aが内極12から離れ、閉鎖方向
で加速される。可動子部分20aの、一体の可動子20に比べて小さい端面31
により、可動子部分20aは、一体の可動子20の場合よりも極めて短い時間で
既に内極12から解放される。何故ならば磁束は面積に比例して、かつ時間に指
数関数的に減少するからである。
り強化できる。数μmのオーダで斜めに面取りするだけで、内極12と大きな可
動子部分20aの端面31ならびに小さな可動子部分20bの端面35との間の
付着力は一部減じられる。このことは閉鎖時間をさらに短縮させる。第2の弱い
戻しばね23bによって負荷されている小さな可動子部分20bは、なお僅かな
時間、内極12に残されて、これにより燃料噴射弁1の迅速な閉鎖過程を損なう
ことはない。端面31,35の楔形状が、大きい可動子部分20aの端面31が
、小さな可動子部分20bの端面35よりも大きく傾斜されるように選択されて
いるならば、一方では、両可動子部分20a,20bの内極12における付着力
は弱められ、大きな可動子部分20aは即ち極めて迅速に内極12から離れる。
また他方では、小さな可動子部分20bの端面35の楔形状が小さいことにより
、付着力の減少は比較的小さく、小さな可動子部分20bは、大きな可動子部分
20aの後で遅れて内極12から離れる。即ち、可動子部分20が2つの部分か
ら成ることにより、閉鎖時間が著しく短くなり、ひいては燃料のために短い調量
時間が得られれ正確な調量が行われる。
に対して改善されている。このことは一方では、両可動子部分20a,20bの
質量が減じられたことにより得られる。何故ならば可動子質量が小さいと弱く衝
突するからである。付加的に、可動子部分20aと20bとの質量比を適当に選
択することにより、小さな可動子部分20bが内極から離れ、前もって離れ、下
方の可動子ストッパとして働いているフランジ36から既にはね返っている可動
子部分20aに対向し、対峙するように向けられた衝撃はほぼ相殺される。この
ことにより、跳ね返る大きな可動子部分20aによる燃料噴射弁1の不都合な短
時間の開放が防止される。フランジ36と弁ニードル3とが不動に結合されてい
ることによっても燃料噴射弁1がさらに短時間開放されることが回避される。何
故ならば可動子部分20aは閉鎖方向でフランジ36に当接し、弁閉鎖体4への
圧力は減じられずに増加されるからである。
実施例が示されている。既に記載したエレメントは同一の符号を付与し、繰り返
し説明はしない。
ジ21との間に位置する予備行程ギャップ30を有している。この予備行程ギャ
ップ30は両可動子部分20a,20bの前加速を可能にする。これにより、可
動子部分20aが支持フランジ21に当接する際に既に、上昇行程方向での衝撃
が存在し、この衝撃は支持フランジ21を介して弁ニードル3に伝えられ、燃料
噴射弁1の開放時間に関して有利に作用する。このことは電磁コイル10を励磁
する電流が通されている場合に磁力が、電磁コイル10の自己誘導と渦電流に基
づきまだ最終値に達していない場合に有利である。可動子部分20bが支持フラ
ンジ21に当接するまでにかかる時間は、磁界が完全に形成されるのに十分であ
る。従って弁ニードル3と弁閉鎖体4とは、開放行程の開始時から、減じられて
いない力によって加速される。これにより短時間でかつ正確な開放時間及び調量
時間が得られる。
れていた下方の可動子ストッパは、第2の実施例ではリング37として形成され
ていて、ノズル本体2の上流側に存在している。リング37のケーシングに不動
に設けられた位置は、弁ニードル3に結合されたフランジ36よりも有利である
。何故ならば、弁ニードル3は大きな可動子部分20aが跳ね返る際に自由に振
動することができ、衝撃は弁ニードルに伝えられないからである。
図で示されている。第1の大きい可動子部分20aは、第2の小さい可動子部分
20bによって環状に取り囲まれている。この場合、第1の可動子部分20aは
この実施例では内側で、第2の可動子部分20bは外側で内極12に接している
。
でも実現可能である。例えば第2の戻しばね23bが内極12またはケーシング
構成部分に支持されていてもよい。
を拡大して示した図である。
を拡大して示した図である。
Claims (12)
- 【請求項1】 特に燃料を内燃機関の燃焼室に直接噴射するための、内燃機
関の燃料噴射装置のための燃料噴射弁(1)であって、電磁コイル(10)と、
該電磁コイル(10)によって閉鎖方向で第1の戻しばね(23a)によって負
荷される可動子(20)と、該可動子(20)に摩擦接続的に結合される、弁閉
鎖体(4)を操作するための弁ニードル(3)とが設けられており、該弁ニード
ル(3)が、弁座面(6)と協働してシール座を形成し、この場合、可動子(2
0)が付加的に第2の戻しばね(23b)によって負荷されている形式のものに
おいて、 可動子(20)が、第1の可動子部分(20a)と第2の可動子部分(20b
)とに分割されていて、第1の可動子部分(20a)が閉鎖方向で第1の戻しば
ね(23a)によって負荷されていて、第2の可動子部分(20b)が閉鎖方向
で第2の戻しばね(23b)によって負荷されており、これらの戻しばね(23
a,23b)のばね力が異なっていることを特徴とする燃料噴射弁。 - 【請求項2】 第1の可動子部分(20a)が中央の切欠(28)を有して
おり、該切欠(28)に第2の可動子部分(20b)が案内されている、請求項
1記載の燃料噴射弁。 - 【請求項3】 第1の可動子部分(20a)が、支持フランジ(21)に摩
擦接続的に結合しており、該支持フランジ(21)が弁ニードル(3)に不動に
結合されている、請求項2記載の燃料噴射弁。 - 【請求項4】 支持フランジ(21)が、スリーブ状の固定部分(34)に
形成されていて、弁ニードル(3)が、支持フランジ(21)の中央の切欠を貫
通して突出している、請求項3記載の燃料噴射弁。 - 【請求項5】 第1の可動子部分(20a)が、第1の戻しばね(23a)
によって、弁ニードル(3)に設けられた支持フランジ(21)を介して負荷さ
れている、請求項3または4記載の燃料噴射弁。 - 【請求項6】 第2の可動子部分(20b)が、第2の戻しばね(23b)
を介して支持フランジ(21)に摩擦接続的に結合されている、請求項3記載の
燃料噴射弁。 - 【請求項7】 両可動子部分(20a,20b)が、電磁コイル(10)が
励磁されている場合に一緒に、閉鎖方向に抗して内極(12)に向かって移動さ
せられる、請求項1から6までのいずれか1項記載の燃料噴射弁。 - 【請求項8】 電磁コイル(10)が遮断されている場合、第1の可動子部
分(20a)が、第1の戻しばね(23a)の戻し力によって内極(12)から
離れ、第2の可動子部分(20b)とは無関係に出発位置に戻される、請求項7
記載の燃料噴射弁。 - 【請求項9】 第2の可動子部分(20b)が、磁界がさらに減少した後、
第2の戻しばね(23b)によって出発位置に戻される、請求項8記載の燃料噴
射弁。 - 【請求項10】 少なくとも第1の可動子部分(20a)が、内極(12)
に面した端面(31)を有しており、該端面(31)が楔形状を有している、請
求項7から9までのいずれか1項記載の燃料噴射弁。 - 【請求項11】 第1の可動子部分(20a)が楔状の端面(31)を有し
ており、第2の可動子部分(20b)が、内極(12)に面した端面(35)を
有しており、該端面(35)も同様に楔形状を有しており、第1の可動子部分(
20a)の端面(31)の楔形状が、第2の可動子部分(20b)の端面(35
)の楔形状よりも大きい、請求項10記載の燃料噴射弁。 - 【請求項12】 支持フランジ(21)と第1の可動子部分(20a)との
間に、第1の可動子部分(20a)が支持フランジ(21)を介して弁ニードル
(3)に作用する前に、第1の可動子部分(20a)の前加速を可能にする予備
行程ギャップ(30)が設けられている、請求項3から6までのいずれか1項記
載の燃料噴射弁。
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