JP2006509140A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

本発明は、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（１０）と、戻しばね（２３）によって閉鎖方向に負荷される可動子（２０）と、可動子（２０）に摩擦力結合式に結合されている弁ニードル（３）とが設けられており、該弁ニードル（３）に、弁座面（６）と一緒にシール座を形成する弁閉鎖体（４）が形成されており、可動子（２０）が可動子当接面（３８）で、マグネットコイル（１０）の内極（１３）のストッパ面（３９）に当接し、かつ可動子当接面（３８）が被覆層（４０）を備えている形式のものに関する。本発明の構成では、このような形式の燃料噴射弁において、被覆層（４０）が特定の表面構造（４１）を有している。

Description

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。

ヨーロッパ特許第０６８３８６２号明細書に基づいて公知の電磁操作式の燃料噴射弁では、該燃料噴射弁の可動子が次のように特徴付けられている。すなわちこの公知の構成では内極に向けられた可動子当接面は僅かに楔状に形成されており、これによって燃料噴射弁の開放時における液体による緩衝及び、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を、減少する又は完全に消滅させることができるようになっている。さらに気相めっき及び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、その結果ストッパ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、燃料噴射弁の機能が損なわれることはない。

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おける欠点としては、特に、最適化された可動子当接面にもかかわらず、以前と同様に、可動子の引付け時に作業間隙において液体による緩衝力が存在しているということが挙げられる。励起電流がマグネットコイルに供給されると、可動子は内極に向かって移動し、この際に内極と可動子との間に存在している燃料を押し退ける。摩擦効果及び慣性効果に基づいて、局部的な圧力場が形成され、この圧力場は可動子当接面において、可動子の運動方向とは逆向きに作用する液圧力を生ぜしめる。これによって燃料噴射弁の開放時間及び調量時間が長くなってしまう。

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、公知のものに比べて次の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、可動子に被着された被覆層の表面構造の構成によって、一方では可動子当接面が効果的に保護され、かつ他方では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迅速に開放することができ、その結果正確な調量時間及び調量量並びにより高い耐久強度が得られる。

本発明の有利な構成では、被覆層が、凸設領域と凹設領域と有しており、凸設領域と凹設領域との間における高低差は、凹設領域が長時間運転の後でもなお凸設領域の下に留まっているように設定されている。請求項１に記載された本発明による燃料噴射弁の別の有利な構成は請求項２以下に記載されている。

上に述べた高低差は有利には５μｍ〜１０μｍの間であり、この寸法は慣らし運転段階（Einlaufphase）後における通常の摩耗の値を上回っている。

被覆層は有利には単数又は複数のクロム層から形成されている。

図面
次に図面を参照しながら本発明の１実施例を説明する。

図１は、先行技術による燃料噴射弁を示す縦断面図であり、
図２Ａは、本発明による燃料噴射弁の新たに被覆された可動子の１実施例を、断面して示す拡大図であり、
図２Ｂは、長い慣らし運転の後における、図２Ａに示された可動子の実施例を、拡大して概略的に示す図である。

実施例の記載
図２Ａ及び図２Ｂを用いて本発明による燃料噴射弁の可動子の１実施例を詳説する前に、本発明の理解を良好にするためにまず初めに、図１を参照しながら、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。

図１に示された燃料噴射弁１の実施例は、混合気圧縮型火花点火式の内燃機関の燃料噴射装置用の燃料噴射弁１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のに適している。

燃料噴射弁１はノズル体２から成っており、このノズル体２内には弁ニードル３が配置されている。この弁ニードル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と共働してシール座を形成している。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、噴射開口７を有している。ノズル体２はシール部材８によってマグネットコイル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はコイルハウジング１１内にカプセル化されて収容されていて、コイル保持体１２に巻き付けられており、このコイル保持体１２はマグネットコイル１０の内極１３に接触している。内極１３と外極９とは狭窄部２６によって互いに隔てられていて、かつ非強磁性の結合部材２９によって互いに結合されている。マグネットコイル１０は導体１０を介して、電気的な差込み接点１７を介して供給可能な電流によって励磁される。差込み接点１７はプラスチック周壁１８によって取り囲まれていて、このプラスチック周壁１８は例えば内極１３に射出成形されている。

弁ニードル３は弁ニードルガイド１４において案内されていて、この弁ニードルガイド１４は円板状に形成されている。行程調節のためには、対を成した調節円板１５が働く。調節円板１５の他方の側には、可動子２０が設けられている。この可動子２０は第１のフランジ２１を介して摩擦力結合式（kraftschluessig）に弁ニードル３と結合されており、この弁ニードル３は溶接シーム２２によって第１のフランジ２１と結合されている。第１のフランジ２１には戻しばね２３が支持されており、この戻しばね２３は燃料噴射弁１の図示の構造形態ではスリーブ２４によって予負荷される。

弁ニードルガイド１４、可動子２０及びガイドエレメント３６には燃料通路３０，３１，３２が設けられている。燃料は中央の燃料供給部１６を介して供給され、フィルタエレメント２５によって濾過される。燃料噴射弁１はシール部材２８によって燃料分配導管（図示せず）に対してシールされ、かつ別のシール部材３７によってシリンダヘッド（図示せず）に対してシールされている。

可動子２０の噴射側には、エラストマ材料から成るリング状の緩衝エレメント３３が配置されている。この緩衝エレメント３３は第２のフランジ３４に第２のフランジ３４に載置されていて、この第２のフランジ３４は溶接シーム３５を介して摩擦力結合式に弁ニードル３と結合されている。

燃料噴射弁１の休止状態において、可動子２０は戻しばね２３によってその上昇方向とは逆向きに負荷されていて、弁閉鎖体４は弁座面６にシール作用をもって接触させられている。マグネットコイル１０はその励起時に磁界を形成し、この磁界は可動子２０を戻しばね２３のばね力に抗して上昇方向に移動させ、この際に行程は、休止位置において内極１３と可動子２０との間に存在する作業間隙２７によって所定されている。可動子２０は、弁ニードル３と溶接されている第１のフランジ２１を、同様に上昇方向において連行する。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、燃料通路３０，３１，３２を介して案内される燃料は、噴射開口７を通して噴射される。

コイル電流が遮断されると、可動子２０は磁界が十分に消滅した後で、戻しばね２３の圧力によって内極１３から落下し、これによって弁ニードル３に結合されている第１のフランジ２１は上昇方向とは逆向きに移動する。弁ニードル３はこれにより同じ方向に移動し、その結果弁閉鎖体４は弁座面６に載着し、燃料噴射弁１は閉鎖される。

図２Ａには、燃料噴射弁１の内極１３に向けられた可動子当接面３８の一部が、概略的に示されている。可動子２０は、図１において既に詳しく述べた燃料噴射弁１におけるように形成されていることができる。

可動子当接面３８は本発明によれば被覆層４０を備えており、この被覆層４０は一方では可動子当接面３８と対応する内極１３におけるストッパ面３９とを摩耗から保護し、かつ他方ではその特殊な表面構造４１によって、マグネットコイル１０への給電時に可動子２０が引き付けられた際に燃料がスムーズに流出できるようにするのに、ひいては燃料噴射弁１の開放動作が妨げられないようにするのに役立つ。さらに、燃料が乱流もしくは渦流を生ぜしめないことに基づいて、可動子当接面３８と内極１３のストッパ面３９とのキャビテーションが減じられる。

表面構造４１はこの場合凸設領域４２と凹設領域４３とを有しており、これらの領域４２，４３は相応な被覆法によって得られる。有利には被覆層４０のためにはクロムが使用され、クロムは複数層で可動子２０の可動子当接面３８に被着される。これによって特に半球状に盛り上がった凸設領域４２が形成され、これらの凸設領域４２の間に凹設領域４３が形成される。

交番する凸設領域４２と凹設領域４３とによって可動子当接面３８として利用できる面積は、閉鎖された可動子当接面３８よりも小さいので、燃料噴射弁１の閉鎖時に可動子当接面３８と内極１３のストッパ面３９との間には減じられた液体による接着作用を観察することができる。

さらに表面構造４１は、図２Ｂに示されているように、開始段階の後、継続運転中にかなりすり減り、その結果、以降は極めて僅かしか摩耗しない安定した表面構造４１が生ぜしめられ（慣らし運転（Einlaufen））、この安定した表面構造４１はそれでも以前と同様に、燃料を逃がすために働く凹設領域４３を有している。慣らし運転の前に凸設領域４２と凹設領域４３との間に存在していた高低差は、５〜１０μｍであり、これは約４〜５μｍの典型的な摩耗深さに減じられる。これによって可動子当接面３８における効果的な燃料逃がし効果と、可動子当接面３８と内極１３のストッパ面３９との間における大きな接触面とが同時に保証される。

本発明は図示の実施例に制限されるものではなく、燃料噴射弁のその他の多数の構造形式においても実現可能である。被覆層４０は例えば択一的に又は付加的に内極１３のストッパ面３９にも設けることができる。

先行技術による燃料噴射弁を示す縦断面図である。 本発明による燃料噴射弁の新たに被覆された可動子の１実施例を、断面して示す拡大図である。 長い慣らし運転の後における、図２Ａに示された可動子の実施例を、拡大して概略的に示す図である。

Claims (6)

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（１０）と、戻しばね（２３）によって閉鎖方向に負荷される可動子（２０）と、可動子（２０）に摩擦力結合式に結合されている弁ニードル（３）とが設けられており、該弁ニードル（３）に、弁座面（６）と一緒にシール座を形成する弁閉鎖体（４）が形成されており、可動子（２０）が可動子当接面（３８）で、マグネットコイル（１０）の内極（１３）のストッパ面（３９）に当接し、かつ可動子当接面（３８）及びストッパ面（３９）又はそのいずれか一方が被覆層（４０）を備えている形式のものにおいて、
   被覆層（４０）が、凸設領域（４２）と凹設領域（４３）とを備えた表面構造（４１）を有していることを特徴とする燃料噴射弁。
2. 凸設領域（４２）が半球状に形成されている、請求項１記載の燃料噴射弁。
3. 凸設領域（４２）と凹設領域（４３）との間における高低差が、負荷によって生じる凸設領域（４２）の摩耗よりも大きく設定されている、請求項１又は２記載の燃料噴射弁。
4. 高低差が５μｍ〜１０μｍの間である、請求項３記載の燃料噴射弁。
5. 被覆層（４０）がクロムから成っている、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. 被覆層（４０）が複数のクロム層から構成されている、請求項５記載の燃料噴射弁。

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