JP2003517141A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 内燃機関の燃料噴射装置用の燃料噴射弁（１）が、マグネットコイル（８）と、戻しばねによって閉鎖方向に負荷された可動子（２１）と、該可動子（２１）と摩擦力結合式に結合されている弁閉鎖体とからなっている。この弁閉鎖体（４）は弁座面と共働してシール座を形成しており、可動子（２１）は可動子当接面（４２）で磁石体（４３）の磁極面（４４）に当接するようになっている。可動子当接面（４２）は、内縁部（４７）に隣接していて内側に位置しているリング状の第１の縁部領域（３１ａ）を有していて、該第１の縁部領域（３１ａ）は、可動子（２１）の長手方向軸線（３０）に対して垂直な平面に対して内方に向かって傾けられており、可動子当接面（４２）はさらに、外縁部（４６）に隣接していて外側に位置しているリング状の第２の縁部領域（３１ｂ）を有していて、該第２の縁部領域（３１ｂ）は、可動子（２１）の長手方向軸線（３０）に対して垂直な平面に対して外方に向かって傾けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 従来の技術 本発明は、請求項１の上位概念部に記載された形式の燃料噴射弁に関する。

【０００２】 ドイツ連邦共和国特許公開第３５３５４３８号明細書に基づいて公知の、電磁
作動式の燃料噴射弁は、ケーシング内に、強磁性のコアを取り囲むマグネットコ
イルを有している。ケーシングに堅固に結合された弁座保持体とケーシングの端
面との間には、扁平可動子が配置されている。扁平可動子は２つの作業空隙を介
してケーシング及びコアと共働し、かつ、弁閉鎖部材を取り囲んでいてケーシン
グ固定に緊締されたガイドダイヤフラムを用いて半径方向で案内される。扁平可
動子と弁閉鎖部材との間の結合は、弁閉鎖部分を把持するリングを介して行われ
、このリングは扁平可動子と溶接されている。弁閉鎖部材はコイルばねを介して
閉鎖圧を負荷される。燃料通路及び扁平可動子のジオメトリ、特に、燃料通路に
隣接された領域の凹みは、燃料が可動子の周囲を流れることを可能にする。

【０００３】 ドイツ連邦共和国特許公開第３５３５４３８号明細書に基づいて公知の燃料噴
射弁における欠点としては、次のことが挙げられる。すなわちこの公知の燃料噴
射弁では、燃料によって貫流されてそこで流れや渦流が発生する大きな中空室に
基づいて、キャビテーション発生の傾向が強い。可動子の引付け時における燃料
の押し退けは、大きな流れ抵抗に基づいて遅延され、ひいては燃料噴射弁の開放
時間に対して不都合な影響を与える。キャビテーションはさらに、扁平可動子の
頂点にではなく、扁平可動子の側面に設けられている貫流開口の位置によって、
さらに強くなる。

【０００４】 ドイツ連邦共和国特許第３１４３８４９号明細書に開示された構成では、同様
に成形された扁平可動子が燃料噴射弁において使用されている。この公知の構成
では、貫流開口は扁平可動子の頂点に設けられているが、しかしながら流体力学
的な特性は、可動子の依然として高く引き上げられた縁部によって、ほとんど改
善されておらず、この場合縁部は、可動子当接面に対して平行に方向付けられて
いて、可動子の縁部領域への燃料の押し退けを不可能にしている。

【０００５】 ヨーロッパ特許第０６８３８６２号明細書に基づいて公知の電磁作動式の燃料
噴射弁では、その可動子は次のような特徴を有している。すなわちこの場合、燃
料噴射弁の開放時における液圧的な緩衝作用と、マグネットコイルを励起する電
流の遮断後における液体による粘着力とを最小に又は完全に排除するために、内
極に向けられた可動子当接面は僅かにくさび状に形成されている。さらに、蒸着
や窒化のような適宜な処置によって可動子の当接面は、耐摩耗性に構成されてお
り、その結果当接面は燃料噴射弁の耐用寿命全体にわたって等しい大きさを有し
、かつ燃料噴射弁の機能が損なわれることはない。

【０００６】 ヨーロッパ特許第０６８３８６２号明細書に基づいて公知の燃料噴射弁には次
にような欠点がある。すなわちこの公知の燃料噴射弁では、特に、可動子当接面
の最適化が実施されているにもかかわらず、可動子の引付け時には作業間隙にお
いて相変わらず液体による緩衝力が存在している。マグネットコイルに励磁電流
が供給されると、可動子は内極に向かって運動し、この際に内極と可動子との間
に存在する燃料を押し退ける。この際に摩擦と慣性の効果に基づいて、局部的な
圧力場が形成され、この圧力場は可動子当接面上において、可動子の運動方向に
抗して作用する液圧力を生ぜしめる。そしてこれによって、燃料噴射弁の解法時
間及び調量時間が延長されてしまう。

【０００７】 発明の利点 請求項１の特徴部に記載のように構成された本発明による燃料噴射弁は、従来
技術に対して次にような利点を有している。すなわち本発明による燃料噴射弁で
は、可動子を適宜な幾何学形状で構成することによって、液体による緩衝力が著
しく減じられ、これによって燃料噴射弁を素早く開放させることができ、ひいて
はより正確な調量時間及び調量量を実現することができる。

【０００８】 可動子当接面の有利なジオメトリは、可動子当接面の縁部領域の互いに逆向き
の傾斜によって達成される。可動子は２つのリング状の縁部領域を有しており、
この場合内側の縁部領域は内方に内径部に向かって傾けられており、これに対し
て外側の縁部領域は外方に外径部に向かって傾けられている。これによって可動
子当接面は傾けられた面によって制限されている。縁部面の傾斜角度は、作業間
隙内にある燃料の流れ特性に影響を与える。可動子当接面はこのような幾何学形
状によって小さくなり、これによって摩耗面も小さくなる。

【０００９】 請求項２以下に記載の構成によって、請求項１に記載された燃料噴射弁の有利
な実施態様が可能である。

【００１０】 特に、可動子内に軸方向通路を設けると有利であり、これによって、作業間隙
に存在する燃料は、可動子の操作時に可動子を貫いて流出することができるよう
になる。通路は有利には凹設部に配置されており、これによって、燃料が遅延な
しに可動子を貫いて逃げることができるので、流れ特性はさらに改善される。

【００１１】 同様な効果は、可動子の外縁部に規則的な間隔をおいて設けられた切欠きによ
っても得ることができる。この場合燃料は、可動子当接面の外方に向かって傾斜
した形状に基づいて、可動子を受容する燃料噴射弁の中央切欠きの外縁部に押し
退けられ、そして可動子における切欠きを通って流出することができる。

【００１２】 凹設部は斜めの面と垂直な面とによって制限されることができる。本発明の別
の構成では、傾けられた面によって形成されていて隆起したリング状の頂点のた
めに、異なった高さが与えられており、その結果さらに最小の面だけが可動子当
接面として働くことになる。

【００１３】 マグネットコイルの領域における磁石面にリング状の切欠きを設けることによ
って、作業間隙の局部的な増大に基づいて、液体緩衝にポジティブな影響を与え
ることができる。

【００１４】 図面 次に図面を参照しながら本発明の実施例について説明する。

【００１５】 図１は、従来技術による燃料噴射弁を示す、軸線を含む平面で断面された断面
図であり、 図２は、本発明による燃料噴射弁の可動子の第１実施例を拡大して示す断面図
であり、 図３は、図２に示された可動子の可動子当接面を上から見た平面図であり、 図４は、本発明による燃料噴射弁の可動子の第２実施例を拡大して示す断面図
であり、 図５は、本発明による燃料噴射弁の可動子の第３実施例を拡大して示す断面図
であり、 図６は、本発明による燃料噴射弁の可動子の第４実施例を拡大して示す断面図
であり、 図７は、本発明による燃料噴射弁の可動子の第５実施例を拡大して示す断面図
である。

【００１６】 実施例の記載 図２〜図７を参照しながら本発明による燃料噴射弁の可動子の複数の実施例を
詳説する前に、本発明のより良好な理解のために、まず初めに図１を参照しなが
ら既に公知の燃料噴射弁の主要な構成部材について簡単に説明する。

【００１７】 燃料噴射弁１は、混合気圧縮型火花点火式の内燃機関の燃料噴射装置のための
噴射弁の形で構成されている。燃料噴射弁１は特に、内燃機関の吸気管７内に燃
料を噴射するのに適している。以下において詳しく説明する、液圧式の可動子減
衰を減じるために処置は、しかしながら燃焼室に燃料を直接噴射する高圧噴射弁
においても同様に適している。

【００１８】 燃料噴射弁１はコア２５を有しており、このコア２５は該コアを取り囲むよう
に射出されたプラスチック周壁１６によって囲繞されている。弁ニードル３は弁
閉鎖体４と結合されていて、弁閉鎖体４は、弁座体５に配置された弁座面６と共
働してシール座を形成する。燃料噴射弁１は、図示の実施例では内方に向かって
開放する燃料噴射弁１であり、かつ吸気管７内に燃料を噴射する。コア２５は磁
束回路の内極１１を形成している。マグネットコイル８はプラスチック周壁１６
内にカプセル化されていて、コイル保持体１０に巻成されており、このコイル保
持体１０はコア２５に接触している。コア２５と外極として働くノズル体２とは
、間隙１２によって互いに隔てられていて、非磁性の結合部材１３に支持されて
いる。マグネットコイル８は導電体１４を介して、差込みコンタクト１５を介し
て供給可能な電流によって励磁される。磁束回路は、例えばヨーク形の帰路形成
体１７によって閉鎖される。

【００１９】 弁ニードル３には戻しばね１８が支持されており、この戻しばね１８は、燃料
噴射弁１の図示の構造形式では、スリーブ１９によって予負荷される。弁ニード
ル３は溶接シーム２０を介して摩擦力結合式（kraftschluessig）に可動子２１
と結合されている。

【００２０】 燃料は中央の燃料供給部２３を通してフィルタ２４を介して供給される。

【００２１】 燃料噴射弁１の休止状態において可動子２１は戻しばね１８によってその上昇
方向とは逆向きに負荷されて、弁閉鎖体４が弁座６にシール作用をもって接触状
態に保たれるようになっている。マグネットコイル８の励磁時に、マグネットコ
イル８は磁界を形成し、この磁界は可動子２１を戻しばね１８の戻し力に抗して
上昇方向に移動させる。可動子２１は弁ニードル３を同様に上昇方向で連行する
。弁ニードル３に結合されている弁閉鎖体４は、弁座面６から持ち上がり、燃料
は弁ニードル３における半径方向孔２２ａと、弁座体５における切欠き２２ｂと
、弁閉鎖体４における平らな面取り部２２ｃとを介してシール座に導かれる。

【００２２】 コイルの電流が遮断されると、可動子２１は磁界の十分な消滅後に、戻しばね
１８の圧力によって内極１１から離れ、これによって可動子２１と結合されてい
る弁ニードル３は上昇方向とは逆向きに運動し、弁閉鎖体４は弁座面６に載着し
、燃料噴射弁１は閉鎖される。

【００２３】 図２には、燃料噴射弁１の本発明による構成の第１実施例が、軸線を含む断面
図で概略的に示されている。この図２では、本発明にとって重要な構成要素だけ
が増大して示されている。その他の構成要素は、公知の燃料噴射弁１、例えば図
１に示された燃料噴射弁１と同一である。また、既に記載したエレメントには、
同一符号を付け、説明の繰り返しは省く。

【００２４】 既に図１において記載した可動子２１、つまり図１においていわゆるプランジ
ャ型可動子（Tauchanker）は、図２〜図７において扁平可動子（Flachanker）の
形で設けられている。図２〜図６においては、対称的な長手方向軸線３０の右側
における、可動子２１の半部だけがそれぞれ示されている。

【００２５】 可動子２１は図２において２つの縁部領域３１ａ，３１ｂを有しており、両縁
部領域３１ａ，３１ｂは互いに傾けられた面３２によって際立っている。この場
合内側の縁部領域３１ａの面３２は、中央の切欠き４８を制限する扁平可動子２
１の内縁部４７によって制限されていて、内縁部４７に向かって傾けられており
、これに対して外側の縁部領域３１ｂの面３２は、外縁部４６によって制限され
ていて、外縁部４６に向かって傾けられている。

【００２６】 縁部領域３１ａ，３１ｂの間には２つの凹設部３４が形成されており、両凹設
部３４はそれぞれ内方に向かって傾けられた２つの面３２によって際立っている
。凹設部３４は軸方向通路３５と接続されており、これらの軸方向通路３５は可
動子２１の長手方向軸線３０に対して平行に延びていて、可動子２１を貫通して
いる。

【００２７】 マグネットコイル８の領域には、磁石体４３の磁極面４４に切欠き３６が設け
られており、この切欠き３６はリング状に形成されていて、可動子当接面４２と
磁極面４４との間における作業間隙３７を局部的に増大させている。切欠き３６
はこの場合マグネットコイル８にまで延びていることができる。磁石体４３の代
わりに、マグネットコイル８を燃料から切り離す別の部材を設けることも可能で
ある。

【００２８】 マグネットコイル８に励磁電流が供給されると、可動子２１は磁石体４３に向
かって運動し、この際に作業間隙３７内に存在する燃料を押し退ける。燃料は傾
けられた面３２を介して通路３５内に、もしくは内縁部４７及び外縁部４６へと
押し退けられ、可動子２１を越えて流出することができる。可動子２１の通路３
５及び外側領域もしくは内側領域への燃料の分布によって、作業間隙３７内にお
ける液体、つまり燃料噴射弁１の開放動作を妨げない液体の迅速な流出が達成さ
れる。

【００２９】 図３には、燃料噴射弁１の本発明による構成の図２に示された実施例における
可動子２１が上から見た平面図で略示されている。

【００３０】 傾けられた面３２同士がそこで互いに隣接している、隆起した同心的な頂点３
３が、リング状の３つの残留可動子当接面３８を形成している。これによって可
動子２１は開放動作の終了時にもはや可動子当接面４２全体で磁石体４３に当接
するのではなく、頂点３３によって形成されたリング状の残留可動子当接面３８
だけによって磁石体４３に当接する。これによって閉鎖動作が加速される。それ
というのは、小さな残留可動子当接面３８は液体の粘着力を相応に僅かしか被ら
ず、従って可動子２１は容易に磁石体４３から解離するからである。

【００３１】 凹設された同心的な頂点３９は、凹設部３４に位置している。規則的な間隔を
おいて凹設部３４には通路３５が設けられており、これらの通路３５は可動子２
１の長手方向軸線３０に対して平行に可動子２１を貫通している。この場合通路
３５の直径もまた可変に構成することができ、その結果各凹設部３４において種
々異なる寸法で構成された通路３５が、直径の増大する引込み領域に相応して設
けられている。

【００３２】 通路３５の数及び寸法は燃料の流れ特性にかなりの影響を与える。従って図３
においては、可動子２１の外縁部４６の近傍に位置している凹設部３４には、大
きな直径をもつ通路３５が示されており、それよりも内側に位置している凹設部
３４には小さな直径をもつ通路３５が示されている。通路３５の特に有利な配置
形式では、これらの通路３５は半径方向において一列に位置している。

【００３３】 図４には、燃料噴射弁１の本発明による構成の第２実施例が、軸線を含む断面
図で略示されている。

【００３４】 図２とは異なりこの実施例では凹設部３４は、互いに隣接し合う傾けられた２
つの面３２から成るのではない。両方の凹設部３４はそれぞれ１つの傾けられた
面３２と、可動子２１の長手方向軸線３０に対して平行に延びる面４０とを有し
ている。通路３５及び、マグネットコイル８の領域に位置している磁石体４３の
リング状の切欠き３６は、図２に示された第１実施例におけるように構成されて
いる。凹設部３４ののこ歯状の構成は、可動子２１の特に簡単に製造可能な構成
である。

【００３５】 図５には、燃料噴射弁１の本発明による構成の第３実施例が、軸線を含む断面
図で略示されている。

【００３６】 図５に示された実施例は、図２に示された実施例を簡単化した変化実施例であ
る。この実施例においても可動子当接面４２は２つの縁部領域３１ａ，３１ｂを
有しており、両縁部領域３１ａ，３１ｂは互いに対して傾けられた各２つの面３
２によって制限されている。間に位置しているただ１つの凹設部３４には、通路
３５が設けられている。

【００３７】 図６には、燃料噴射弁１の本発明による構成の第４実施例が、軸線を含む断面
図で略示されている。

【００３８】 図５に示された変化実施例に対して、図６に示された形状は隆起した頂点３３
のうちの１つが低下していることによって際立っている。これによって、有効な
可動子当接面３８をさらに小さくすることができ、これによって可動子２１は頂
点３３のうちの１つにおいてしか当接せず、磁石体４３における可動子２１の粘
着性はさらに減じられる。隆起した１つの頂点３３を低下させることによって、
そこにおいて作業間隙３７をさらに増大させることができ、このことは、作業間
隙３７に存在する燃料の流れ特性に対して有利に作用する。

【００３９】 図７には、燃料噴射弁１の本発明による構成の第５実施例が、可動子当接面４
２を上から見た平面図で示されている。

【００４０】 作業間隙３７内に存在する燃料の良好な分配及び排出のために、可動子２１の
外縁部４６に切欠き４１が設けられている。このように外縁部４６に複数の切欠
き３６を設けることによっても同様に、有効な可動子当接面３８を減少させるこ
とができ、かつ縁部領域３１ｂの傾けられた面３２を介して燃料を縁部側でスム
ーズに押し退けることができる。

【００４１】 本発明は図示の実施例に制限されるものではなく、燃料噴射弁の他の様々な構
造形式においても実現可能である。特に本発明は、プランジャ型可動子２１にお
いても使用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来技術による燃料噴射弁を示す、軸線を含む平面で断面された断面図である
。

【図２】 本発明による燃料噴射弁の可動子の第１実施例を拡大して示す断面図である。

【図３】 図２に示された可動子の可動子当接面を上から見た平面図である。

【図４】 本発明による燃料噴射弁の可動子の第２実施例を拡大して示す断面図である。

【図５】 本発明による燃料噴射弁の可動子の第３実施例を拡大して示す断面図である。

【図６】 本発明による燃料噴射弁の可動子の第４実施例を拡大して示す断面図である。

【図７】 本発明による燃料噴射弁の可動子の第５実施例を拡大して示す断面図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クリスティアン デーリング ドイツ連邦共和国 シュツツトガルト ロ ーベルト−ライヒト−シュトラーセ 55 (72)発明者 ユルゲン シュタイン ドイツ連邦共和国 イリンゲン ベルタ− フォン−ズットナー−ヴェーク 11 Ｆターム(参考） 3G066 AA01 AB02 BA19 BA51 CC68T CE22

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の燃料噴射装置用の燃料噴射弁（１）であって、マ
   グネットコイル（８）と、戻しばね（１８）によって閉鎖方向に負荷された可動
   子（２１）と、該可動子（２１）と摩擦力結合式に結合されている弁閉鎖体（４
   ）とが設けられており、該弁閉鎖体（４）が弁座面（６）と共働してシール座を
   形成しており、可動子（２１）が可動子当接面（４２）で磁極面（４４）に当接
   するようになっており、しかも可動子（２１）が外縁部（４６）と、中央の切欠
   き（４８）を制限する内縁部（４７）とを有している形式のものにおいて、 可動子当接面（４２）が、内縁部（４７）に隣接していて内側に位置している
   リング状の第１の縁部領域（３１ａ）を有していて、該第１の縁部領域（３１ａ
   ）が、可動子（２１）の長手方向軸線（３０）に対して垂直な平面に対して内方
   に向かって傾けられており、可動子当接面（４２）がさらに、外縁部（４６）に
   隣接していて外側に位置しているリング状の第２の縁部領域（３１ｂ）を有して
   いて、該第２の縁部領域（３１ｂ）が、可動子（２１）の長手方向軸線（３０）
   に対して垂直な平面に対して外方に向かって傾けられていることを特徴とする燃
   料噴射弁。
2. 【請求項２】 リング状の傾けられた縁部領域（３１ａ，３１ｂ）の間に、
   少なくとも１つの凹設部（３４）が形成されている、請求項１記載の燃料噴射弁
   。
3. 【請求項３】 各凹設部（３４）が２つの傾けられた面（３２）によって制
   限されており、両面（３２）が、可動子（２１）の長手方向軸線（３０）に対し
   て垂直な平面に対して互いに逆向きに傾けられている、請求項２記載の燃料噴射
   弁。
4. 【請求項４】 傾けられた縁部領域（３１ａ，３１ｂ）の間における各凹設
   部（３４）が、可動子（２１）の長手方向軸線（３０）に対して垂直な平面に対
   して傾けられた第１の傾けられた面（３２）と、可動子（２１）の長手方向軸線
   （３０）に対して平行に延びる第２の面（４０）とによって制限されている、請
   求項２記載の燃料噴射弁。
5. 【請求項５】 可動子当接面（４２）が、隆起した頂点（３３）と沈み込ん
   だ頂点（３９）とを有していて、隆起した頂点（３３）において可動子当接面（
   ４２）と磁極面（４４）との間の間隔が最小であり、沈み込んだ頂点（３９）に
   おいて可動子当接面（４２）と磁極面（４４）との間の間隔が最大である、請求
   項３又は４記載の燃料噴射弁。
6. 【請求項６】 沈み込んだ頂点（３９）に軸方向の通路（３５）が設けられ
   ていて、該通路（３５）が可動子（２１）を貫通している、請求項５記載の燃料
   噴射弁。
7. 【請求項７】 可動子当接面（４２）と磁極面（４４）との間の間隔が、隆
   起した頂点（３３）において異なっている、請求項６記載の燃料噴射弁。
8. 【請求項８】 可動子（２１）がその外縁部（４６）に少なくとも１つの切
   欠き（４１）を有している、請求項１から７までのいずれか１項記載の燃料噴射
   弁。
9. 【請求項９】 磁極面（４４）がマグネットコイル（８）の領域においてリ
   ング状の切欠き（３６）を有している、請求項１から８までのいずれか１項記載
   の燃料噴射弁。