JP2005500471A - 燃料噴射弁 - Google Patents

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Abstract

燃料噴射弁(1)、特に内燃機関の燃料噴射装置のための燃料噴射弁(1)は、弁座面(6)と共にシール座を成すように協働している弁ニードル(3)と、該弁ニードル(3)に係合した可動子(20)とを有しており、該可動子(20)が、弁ニードル(3)において軸方向に運動可能であり、且つエラストマから成る緩衝エレメント(32)により緩衝される。その際、緩衝エレメント(32)は可動子(20)の切欠き(34)内に、弁ニードル(3)に接して配置されており、弁ニードル(3)が緩衝エレメント(32)を介して半径方向で可動子(20)に結合されているようになっている。

Description

【0001】
背景技術
本発明は請求項1の上位概念に記載した燃料噴射弁に関する。
【0002】
アメリカ合衆国特許第4766405号明細書により既に公知の燃料噴射弁は、弁ニードルに結合された弁閉鎖体を有しており、弁閉鎖体は、弁座体に形成された弁座面と共にシール座を成すように協働している。燃料噴射弁を電磁的に操作するために、マグネットコイルが設けられており、マグネットコイルは、弁ニードルに力伝達式に結合されている可動子と協働する。可動子及び弁ニードルを取り囲んで、付加的な質量体が円筒状に設けられており、該質量体はエラストマ層を介して可動子に結合されている。
【0003】
この場合、特に付加的な構成部分を備えた手間のかかる構造が欠点である。さらに、大面積のエラストマリングは、磁界の走行にとって不都合であり、力線の閉鎖を困難にし、ひいては燃料噴射弁の開放運動時における高い吸着力の達成を難しくする。
【0004】
アメリカ合衆国特許第4766405号明細書に基づき公知の、燃料噴射弁の別の実施形では、緩衝および衝突減衰のために可動子及び弁ニードルの周囲に円筒形の別の質量体が設けられており、該質量体は2つのエラストマリングにより、その位置で運動可能に緊締されて保持される。弁ニードルがシール座に当接する際に、この第2の質量体は可動子と弁ニードルとに対して相対的に運動して弁ニードルの衝突を回避する。
【0005】
上述の実施形の欠点は付加的なコストと所要スペースである。さらに、可動子自体は切り離されておらず、それにより、可動子の運動量は弁ニードルにおいて衝突の傾向を増大させてしまう。
【0006】
アメリカ合衆国特許第5299776号明細書からは、弁ニードルと可動子とを備えた燃料噴射弁が公知であり、可動子は弁ニードル上で運動可能に案内されており、かつ弁ニードルのストローク方向での可動子の運動は第1のストッパにより制限され、かつ弁ニードルのストローク方向とは逆方向での運動は第2のストッパにより制限される。両ストッパにより規定された可動子の軸方向の運動遊び(Bewegungsspiel)はある限度内で、一方で弁ニードルの慣性質量と、他方で可動子の慣性質量との切り離しをもたらす。このことは、燃料噴射弁の閉鎖時における、弁座面からの弁ニードルの跳ね返りに対して、ある限度内での反作用を生ぜしめる。しかし、弁ニードルに関する可動子の軸方向の位置が、弁ニードルに対する可動子の自由な可動性により全く規定されていないために、衝撃は、ある制限された程度に回避されるにすぎない。特に、前記アメリカ合衆国特許第5299776号明細書により公知の燃料噴射弁の構造では、可動子が、燃料噴射弁の閉鎖運動時に弁閉鎖体側のストッパに当接して、それによりその運動量を瞬間的に弁ニードルへ伝達してしまうことは不可避である。この瞬間的な運動量伝達は弁閉鎖体の付加的な衝撃の原因となり得る。
【0007】
さらに実際の使用により知られていることは、弁ニードルに軸方向で運動可能に配置された可動子を、エラストマリングによりその位置で運動可能に緊締して留めることである。このために、可動子は2つのストッパの間に保持され、その場合、可動子と下方のストッパとの間に1つのエラストマリングが位置している。しかし、その際、弁座面へ燃料を供給するためには可動子を貫通する孔が必要とされるという問題が生じる。可動子を通る孔は弁ニードルの近傍に構成されるので、孔がエラストマリングにより覆われてしまう恐れがある。
【0008】
発明の利点
これに対して、請求項1に記載された特徴を備えた、本発明による燃料噴射弁が有する利点は、中空円筒状のエラストマ部分が弁ニードルに被せ嵌められ、かつ両構成部分が一緒に可動子の切欠き内に挿入されることにより、緩衝エレメントが可動子と弁ニードルとを半径方向で互いに緩衝することにある。このことにより、ニードル衝撃と可動子衝撃とが効果的に緩衝される。
【0009】
請求項2以下に記載された手段によれば、請求項1に記載された燃料噴射弁の有利な改善が可能である。
【0010】
有利には、エラストマから成る緩衝エレメントと、金属から成る構成部材である弁ニードルおよび可動子との間の良好な束縛もしくは固着を製作するために、緩衝エレメントの表面が加硫されている。
【0011】
特に有利なのは、燃料噴射弁を通る燃料通路を緩衝エレメントから隔てたことであり、これにより、緩衝エレメントは損傷されることなく維持されて、かつ燃料圧によりその位置から脱落してしまう恐れがなくて、このことにより、燃料噴射弁の耐用期間が増す。
【0012】
以下に図面を参照しながら本発明の実施例について詳説する。
【0013】
実施例の説明
本発明により形成された燃料噴射弁1の、図1に示した実施例は、混合気圧縮・火花点火式の内燃機関の燃料噴射装置のための燃料噴射弁の形式で構成されている。この燃料噴射弁1は特に、内燃機関の燃焼室(図示せず)内へ燃料を直接噴射するのに適している。
【0014】
燃料噴射弁1はノズルボディ2から成っており、ノズルボディ2内に弁ニードル3が配置されている。弁ニードル3は弁閉鎖体4と作用結合しており、弁閉鎖体4は、弁座体5に配置された弁座面6と共にシール座を成すように協働している。本実施例では燃料噴射弁1は噴射開口7を備えていて内向きに開く燃料噴射弁1である。ノズルボディ2はシール8によりマグネットコイル10の外極9に対してシールされている。マグネットコイル10は、コイルケーシング11内にカプセル状に収容されていると共にコイル支持体12に巻装されており、このコイル支持体12はマグネットコイル10の内極13に接して位置している。内極13と外極9とは狭窄部26により互いに分離されており、かつ互いに非強磁性の結合部材29により結合されている。マグネットコイル10はライン19を介して、電気的な差込コンタクト17を介して供給可能な電流により励磁される。差込コンタクト17はプラスチック被覆18により覆われており、このプラスチック被覆18は内極13に射出成形されてよい。
【0015】
弁ニードル3は弁ニードルガイド14内で案内されており、弁ニードルガイド14はディスク状に構成されている。ストローク調節のために、ペア状に配置された調節ディスク15が働いている。調節ディスク15の他方の側には可動子20が位置している。この可動子20は第1のフランジ21を介して、力伝達式(kraftschluessig)に、つまり力が伝達されるように弁ニードル3に結合されており、弁ニードル3は溶接シーム22により第1のフランジ21に結合されている。第1のフランジ21には戻しばね23が支持されており、戻しばね23は燃料噴射弁1の本実施形ではスリーブ24によりプレロードがかけられている。可動子20の流出側には第2のフランジ31が配置されており、このフランジ31は溶接シーム33により、力伝達式に、つまり力が伝達されるように弁ニードル3に結合されていて、下方の可動子ストッパとして働いている。
【0016】
弁ニードルガイド14内と、可動子20内と、弁座体5とには燃料通路30a〜30cが延びている。燃料は中央の燃料供給部16を介して供給され、かつフィルタエレメント25により濾過される。燃料噴射弁1はシール28により燃料管路(図示せず)に対してシールされている。
【0017】
本発明によれば、燃料噴射弁1は可動子20の切欠き34内に緩衝エレメント32を有しており、緩衝エレメント32は、中空円筒状に形成されていて、弁ニードル3により貫通係合されており、つまり弁ニードル3は緩衝エレメント32を通って突入している。緩衝エレメント32はエラストマ、例えばゴムから成っていることができ、この緩衝エレメント32は加硫法により一方で可動子20に他方で弁ニードル3に力伝達式(kraftschluessig)に、つまり力が伝達されるように結合されており、それによって、上記の構成部分の軸方向の運動が互いに緩衝されるようになっている。このことにより、可動子当接衝撃、つまり可動子の当接により生ぜしめられる反発(バウンス)は、燃料噴射弁1の開放時における可動子20の上方のストローク位置においても、閉鎖時における下方のストローク位置においても回避され得る。
【0018】
本発明による手段は図2に詳細に示されており、これについて以下に詳説する。
【0019】
燃料噴射弁1の休止状態では、可動子20は戻しばね23によりそのストローク方向とは逆向きに、弁閉鎖体4が弁座6においてシール接触を保つように圧力負荷されている。マグネットコイル10を励磁すると、マグネットコイル10は磁界を形成し、その磁界が可動子20を戻しばね23のばね力に抗してストローク方向へ運動させる。この際、ストロークは、休止位置において内極12と可動子20との間に存在する作業ギャップ27により予め規定されている。可動子20は、弁ニードル3に溶接されている第1のフランジ21を同様にストローク方向に連行する。弁ニードル3に結合された弁閉鎖体4が弁座面6から持上げられて、燃料が噴射開口7を通して噴射される。
【0020】
コイル電流が遮断されると、可動子20は磁界の充分な消失後に戻しばね23の圧力により内極から落下し、このことにより、弁ニードル3に結合された第1のフランジ21がストローク方向とは逆向きに運動する。このことにより、弁ニードル3は同じ方向に運動し、これにより、弁閉鎖体4が弁座面6に載着し、燃料噴射弁1が閉鎖される。
【0021】
図2は抜粋的な断面図で図1の領域IIを拡大して示す。可動子20が緩衝エレメント32と弁ニードル3の流入側の端部と共に図示されている。この領域内に存在するその他の構成部分の図示は明瞭性のために省略された。
【0022】
既に上述したように、燃料噴射弁1はその有利な実施形で、可動子20の軸方向の切欠き34内に配置されている緩衝エレメント32を有している。
【0023】
緩衝エレメント32は中空円筒状に形成されており、かつ有利にはエラストマ材料、例えばゴムから製作されている。緩衝エレメント32を可動子20と弁ニードル3とに、力伝達式に、つまり力が伝達されるように結合するために、緩衝エレメント32には、加硫された層35a,35bが設けられており、これらの層35a,35bは可動子20の切欠き34及び弁ニードル3に接して位置しており、かつ圧力又は静摩擦力(Haftreibungskraft)により可動子20と弁ニードル3との間の弾性的な結合を提供している。緩衝エレメント32はその軸方向の長さに関して、可動子20の切欠き34の軸方向の長さによってのみ制限されている。その場合、緩衝エレメント32の長さ及び壁厚の選択は、主に製作技術と、組込技術と、継続運転における維持性との観点で実施される。
【0024】
弾性的な結合により可動子20と弁ニードル3との運動は互いに効果的に緩衝されることができ、このことにより、可動子衝撃は、燃料噴射弁1の開放時には第1のスリーブ21において、燃料噴射弁1の閉鎖時には第2のスリーブ31において回避される。同様に、弁ニードル3の運動も緩衝されているので、他方ではシール座における弁ニードル衝撃も生じない。結果として、燃料噴射弁1のダイナミクスもしくは動的特性が改善されるので、より短い開放時間及び閉鎖時間が、より迅速な切換サイクルと、より少量かつより正確な調量とに関連して実現可能である。
【0025】
燃料噴射弁1を通る燃料流路、つまり燃料通路30aを通して可動子20を通流する燃料流路を、可動子20の切欠き34内の緩衝エレメント32から分離したことにより、緩衝エレメント32がアグレッシブな燃料により損傷されることはない。さらに、緩衝エレメント32が、支配する燃料圧により可動子20の切欠き34から外れて、次いで損傷されてしまう恐れも生じない。これに対して、弁ニードル3に沿った僅かな摺動が機能を損なうことはない。
【0026】
本発明は図示の実施例に制限されず、かつ例えば外向きに開く燃料噴射弁1のためにも適している。
【図面の簡単な説明】
【図1】
本発明により形成された燃料噴射弁の1実施例を概略的に断面して全体図で示す図である。
【図2】
本発明により形成された燃料噴射弁の図1に示す領域IIの範囲内を概略的に縦断面した図である。

Claims (8)

  1. 燃料噴射弁(1)、特に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、弁座面(6)と共にシール座を成すように協働する弁ニードル(3)と、該弁ニードル(3)に係合した可動子(20)とが設けられており、該可動子(20)が、弁ニードル(3)に沿って軸方向で運動可能であり、且つエラストマから成る緩衝エレメント(32)により緩衝される形式のものにおいて、緩衝エレメント(32)が可動子(20)の切欠き(34)内に、弁ニードル(3)に接して配置されており、それにより、弁ニードル(3)が緩衝エレメント(32)を介して半径方向で可動子(20)に結合されているようになっていることを特徴とする燃料噴射弁。
  2. 緩衝エレメント(32)が中空円筒状に形成されている、請求項1記載の燃料噴射弁。
  3. 弁ニードル(3)が緩衝エレメント(32)を貫通して係合している、請求項1または2記載の燃料噴射弁。
  4. 弁ニードル(3)が、該弁ニードル(3)に被せ嵌められた緩衝エレメント(32)と共に、可動子(20)の切欠き(34)内へ挿入可能である、請求項1から3までのいずれか1項記載の燃料噴射弁。
  5. 可動子(20)が、加硫された第1の層(35a)により、緩衝エレメント(32)に力伝達式に結合されている、請求項1から4までのいずれか1項記載の燃料噴射弁。
  6. 弁ニードル(3)が、加硫された第2の層(35b)により、緩衝エレメント(32)に力伝達式に結合されている、請求項5記載の燃料噴射弁。
  7. 緩衝エレメント(32)の軸方向の長さが、可動子(20)の切欠き(34)の軸方向の長さよりも小さいか、または最も長くても同じ長さである、請求項1から6までのいずれか1項記載の燃料噴射弁。
  8. 可動子(20)が少なくとも1つの軸方向の燃料通路(30a)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。
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