JP2013007387A - 電磁的に操作される燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】従来技術の欠点を克服した、電磁的に操作される弁を提供すること。
【解決手段】弁長手軸と、磁気コイルと、内極と、外部の磁気回路構成部分と、運動可能なアンカーとを弁閉鎖体を動かすために備えている電磁回路の形態の励起されるアクチュエータとを有しており、弁閉鎖体は、弁座体に設けられている弁座面と協働する形式のものにおいて、ガイド体が、アンカーの内部の長手方向穿孔内および内極の内部の流れ穿孔内に設けられており、ガイド体はアンカー内または内極に固定ベアリングを用いて固定されており、各別の構成部分において固定せずにガイドされ、回転止めが多角形の形で設けられており、回転止めは、アンカーの内部の長手方向穿孔または内極の内部の流れ穿孔およびガイド体に取り付けられている、電磁的に操作される燃料噴射弁。
【選択図】図３

Description

先行技術
本発明は、独立請求項の上位概念に記載されている電磁的に操作される弁に関する。

図１および２には、従来技術の燃料噴射弁の形の、既知の、電磁的に操作される弁が示されている。この弁は、可動アンカーの外周を囲っているガイド群（Fuehrungsbundes）の通常の構造を有している。自身の軸運動の間に、アンカーは弁スリーブの内部開口部内の自身のガイド群によって、弁スリーブ内で案内されている限りは、自身の内壁に沿って移動する。これによって、アンカーが傾斜するまたは斜めになること（Verkanten）が回避される。

電磁的に操作される燃料噴射弁の可動アンカーのガイドの別の形態が同じように公知である。従って、独国特許出願公開第４１３７９９４号明細書から、少なくとも部分的に周囲を囲んでいるガイド突出部が、ノズル担体内に構成されることが読み取れる。ここでこのガイド突出部も、その外周でのアンカーの案内に寄与する。これに加えて、円周にわたって分配されている複数のガイド突出部を、長手方向に延在している弁体の磁気的な絞り箇所の領域において、鋳造することが公知である。これは自身のアンカー運動の間にアンカーを案内する（独国特許出願公開第１９５０３８２０号明細書）。独国特許出願第１００５１０１６号明細書から既に、燃料噴射弁が公知である。ここでは、アンカーの外周に、ガイド群セグメントが形成されている。これは、最も強い、半径方向磁気流の領域内にある。

独国特許出願公開第４１３７９９４号明細書 独国特許出願公開第１９５０３８２０号明細書 独国特許出願第１００５１０１６号明細書

従来技術の欠点を克服した、電磁的に操作される弁を提供すること。

上述の課題は、電磁的に操作される、内燃機関の燃料噴射装置に対する燃料噴射弁であって、弁長手軸（１０）と、磁気コイル（１）と、内極（２）と、外部の磁気回路構成部分（５）と、運動可能なアンカー（１７）とを弁閉鎖体（１９）を動かすために備えている電磁回路の形態の励起されるアクチュエータとを有しており、当該弁閉鎖体（１９）は、弁座体（１５）に設けられている弁座面（１６）と協働する形式のものにおいて、ガイド体（６２）が、前記アンカー（１７）の内部の長手方向穿孔（２３）内および前記内極（２）の内部の流れ穿孔（２８）内に設けられており、前記ガイド体（６２）はアンカー（１７）内または内極（２）に固定ベアリングを用いて固定されており、各別の構成部分において固定せずにガイドされ、回転止めが多角形の形で設けられており、当該回転止めは、前記アンカー（１７）の内部の長手方向穿孔（２３）または内極（２）の内部の流れ穿孔（２８）およびガイド体（６２）に取り付けられている、ことを特徴とする、電磁的に操作される燃料噴射弁によって解決される。

電磁的に操作される弁が、従来技術の燃料噴射弁の形状で示されている。 公知の燃料噴射弁の図１の部分図ＩＩを示している。これは発明にとって重要な領域をあらわしている。 本発明の弁の部分図。 アンカーの第１の実施形態を備えた、図３での線ＩＶ−ＩＶに沿った断面。 アンカーの第２の実施形態を備えた、図３における線Ｖ−Ｖに沿った断面。

発明の利点
請求項１の特徴部分に記載された構成を有する本発明の電磁的に操作される弁は、構造様式がコンパクトである、という利点を有している。この弁は殊に低コストで製造可能である。なぜなら、アンカーのガイドが殊に容易に、かつ低コストに実現されるからである。本発明では、ガイド体は、アンカーの内部長手方向穿孔内および内極の内部流れ穿孔内に設けられる。ここでガイド体はアンカー内または内極に固定されており、各別の構成部分内では取り外し可能にガイドされている。ガイドに用いられるコンタクト面は、従来技術のソリューションと比べて有利には低減されている。ガイドは、より小さい直径レベル上で行われる。ガイドの無い、アンカーの外周によって、欠点となる半径力が回避される限りは、機能改善が得られる。

従属請求項に記載された構成によって、請求項１に記載された、電磁的に操作される弁を有利に発展および改善することができる。

ガイド体をスリーブ状にかつ壁が薄くなるようにかつオーステナイト組織を有する材料から製造するのは特に有利である。ここで殊に、深絞り部分としてのガイド体は低コストである。オーステナイト原材料は、内極とアンカーとの間に磁気的な短絡が生じないという利点を有している。

回転止めを設けるのは有利である。ここでは、相応する方法で、アンカーまたは内極およびガイド体に、回転安全性を構築する機能素子が取り付けられる。回転止めは有利には、弁の機能値の持続性のためであり、これは例えば流量および放射角および閉鎖特性である。

本発明の実施例が図面に概略的に示されており、以下でより詳細に説明する。

実施例の説明
図１では例として、電磁的に操作される弁が、従来技術に即した、混合方式の、外部点火型内燃機関の、燃料噴射装置用の燃料噴射弁の形状で示されている。

この弁は、磁石コイル１によって取り囲まれた、内極としてかつ部分的に燃料貫流口として用いられる、実質的に管状の中心部分２を有している。磁石コイル１は、外部の、スリーブ状かつ段状に構成されている、例えば強磁性の弁被覆部５によって、円周方向において完全に取り囲まれている。この弁被覆部は外極として用いられる、外部の磁気回路構成部分である。磁気コイル１、中心部分２および弁被覆部分５は協働して、電気的に励起される操作部材を構成する。

コイル体３内に埋設された磁石コイル１は巻き線４とともに、弁スリーブ６を外部から取り囲んでおり、中心部分２は、内部の、弁長手軸１０に対して同心状に延在する弁スリーブ６の開口部１１内に組み込まれている。弁スリーブ６は長手軸方向に延在して、かつ壁が薄く構成されている。開口部１１は、とりわけ、弁長手軸１０に沿って軸方向に動くバルブニードル１４のためのガイド開口部として構成されている。弁スリーブ６は軸方向において延在しており、例えば、燃料噴射弁の軸方向全長のほぼ半分にわたって延在している。

中心部分２とバルブニードル１４の他に、開口部１１内にさらに、弁座体１５が配置されている。弁座体は、弁スリーブ６に、例えば溶接継ぎ目８によって固定されている。弁座体１５は、弁座として、固定された弁座面１６を有している。バルブニードル１４は例えば、管状のアンカー１７、同じように管状のニードル部分１８および球状の弁閉鎖体１９から構成されている。ここで弁閉鎖体１９は例えば、溶接継ぎ目によって固定的に、ニードル部分１８と接続されている。弁座体１５の下流方向の端面には、例えば鉢状の、噴射孔ディスク２１が配置されている。このディスクの、取り囲まれており、かつ円周で取り囲んでいる保持縁部２０は、流れ方向に対して上方に配向されている。弁座体１５と噴射孔ディスク２１との固定結合は例えば、取り囲んでいる、密な溶接継ぎ目によって実現される。バルブニードル１４のニードル部分１８内には、１つまたは複数の横方向開口部２２が設けられている。従って、アンカー１７を内部の長手方向穿孔２３内で流れる燃料が外部へ流れ、弁閉鎖体１９、例えば平坦部分２４に沿って、弁座面１６まで流れる。

噴射弁の操作は、公知のように、電磁式で行われる。バルブニードル１４を軸方向に動かすために、およびこれによって、バルブニードル１４に作用する戻しばね２５のばね力に抗して開放するために、ないしは噴射弁を閉鎖するために、磁石コイル１、内部の中心部分２、外部の弁被覆部５およびアンカー１７を備えた電磁回路が用いられる。アンカー１７は、閉鎖体１９に離反する終端部で、中心部分２に合わせられている。中心部分２の代わりに、例えば、磁気回路を接続する内極として用いられるカバー部分を設けてもよい。

球状の弁閉鎖体１９は、流れ方向において円錐台状に先細っていく、弁座体１５の弁座面１６とともに作用する。この弁座面は軸方向において、ガイド開口部の下流方向で、弁座体１５内に構成されている。噴射孔ディスク２１は少なくとも１つの、例えば４つの、侵食、レーザ穿孔または押し曲げによって形成された噴出開口部２７を有している。

噴射弁内への中心部分２の押し込み深さは殊に、バルブニードル１４のストローク運動にとって重要である。ここで、バルブニードル１４の終端箇所は、磁石コイル１が励起されていない場合には、弁座体１５の弁座面１６での弁閉鎖体１９のレイアウトによって固定される。またバルブニードル１４の別の終端箇所は、磁石コイル１が励起されている場合に、下流の中心部分終端部でのアンカー１７のレイアウトによって生じる。ストローク調整は中心部分２の軸方向でのシフトによって行われる。これは、所望の位置に相応して後続して、弁スリーブ６と接続される。

弁長手方向軸１０に対して同心状に延在する、中心部分２の流れ穿孔２８内で、戻しばね２５の外側に、調整部材が、調整スリーブ２９の形状で押し込まれている。ここでこの流れ穿孔は、燃料を弁座面１６の方向で供給するためのものである。調整スリーブ２９は、調整スリーブ２９に加わる戻しばね２５のばねバイアスを調整するために用いられる。これは同じように、自身の対向する面によって、アンカー１７の領域でバルブニードル１４に支持される。ここで、ダイナミックな噴出量の調整も、この調整スリーブ２９によって行われる。燃料フィルタ３２は、この調整スリーブ２９の上方でバルブスリーブ６内に配置されている。

弁の流れ込み側の終端部は、金属製の燃料流入用接続ソケット４１によって構成されている。このソケットは、ソケットを安定させ、保護し、取り囲むプラスチック包囲射出成形部４２によって取り囲まれている。弁長手軸１０に対して同心状に延在する、燃料流入用接続パイプ４１の管４４の流れ穿孔４３は燃料流入部として用いられる。プラスチック包囲射出成形部４２は例えば次のように射出される。すなわち、プラスチックが、バルブスリーブ６並びにバルブ被覆部５の部分を直接的に取り囲むように射出される。確実な密閉はここで例えば、弁被覆部５の周囲での入り組んだ密閉部４６を介して実現される。プラスチック包囲射出成形部４２には、共に射出された電気的な接続プラグ５６も属する。

図２は従来技術の既知の燃料噴射弁を示している図１の部分図ＩＩを示している。これは、発明にとって重要な領域を示している。ここでは殊にアンカー１７のガイド領域が明確にされている。外周では、可動アンカー１７は公知のように、取り囲んでいるガイド群６０または、円周にわたって分配されている複数のネップ状ないしは突起状のガイド群６０を有している。これによってアンカーは、弁スリーブ６内で確実に、かつ傾斜することなくガイドされる。逆に、１つまたは複数のガイド群６０が、バルブスリーブ６に形成されてもよい。この場合には、アンカー１７の外周は、一定の直径で円筒状に構成される。戻しばね２５は相応に、中心部分２における流れ穿孔２８の壁部に対して、ないしはアンカー１７内の長手方向穿孔２３の壁部に対して明確な遊びを有している。

図３は本発明による弁の部分図を示している。ここではアンカー１７のガイド部は、自身の外周から、長手方向穿孔２３内に移されている。本発明では、アンカー１７は、自身の軸方向の長手軸運動の間、スリーブ状のガイド体６２によってガイドされる。スリーブ状のガイド体６２の壁は薄く、ここでガイド体６２では、低コストで製造可能であるので、殊に深絞り部分である。有利には、ガイド体６２は、オーステナイト組織を有する材料から製造される。これによって、中心部分２とアンカー１７との間で磁気的な短絡は生じない。さらにオーステナイト材料は、渦巻き状の流れを回避するために、高い特別な電気的抵抗を備えた材料に従った要求を満たす。

ガイド体６２の２つの固定様式が考えられる。第１の様式では、ガイド体６２は、図３に示されているように、固定して、中心部分２の流れ穿孔２８内に取り付けられている。また、軸方向運動が可能なアンカー１７は、ガイド体６２に沿って動くことができる。これは、アンカー１７の内部長手方向穿孔２３内に設けられている。磁石コイル１が励起されている場合には、アンカー１７は、中心部分２の方向において、中心部分の当接面まで引きつけられる。移動すべきこのような動作隙間６３の大きさを介して、バルブニードル１４のストロークが定められる。弁が閉じられている場合、すなわち、弁座面１６に弁閉鎖体１９が位置している場合には、この動作隙間６３の大きさは最大である。このような程度で、ガイド体６２が少なくとも、アンカー１７の長手方向穿孔２３内に入り込むことができなくてはならない。すなわち、ガイド体６２の使用可能な相対的な運動長は長手方向穿孔２３内で、最大動作隙間６３と同じまたはそれよりも大きい。この実施形態では固定ベアリング（Festlager）は中心部分２内に位置している；ガイド部、すなわち可動ベアリング（Loslager）はアンカー１７内に位置している。

第２の実施形態ではガイド体６２は固定して、アンカー１７の長手方向穿孔部２３内に取り付けられている。この場合には軸方向で運動可能なアンカー１７は、ガイド体６２とともに動く。このガイド体は中心部分２の内部流れ穿孔部２８内に設けられている。磁気コイル１が励起されている場合には、アンカー１７は、中心部分２への方向において、中心部分の当接面まで引きつけられる。弁が閉じられている場合、すなわち、弁座面１６に弁閉鎖体１９が位置している場合には、この動作隙間６３の大きさは最大である。このような程度で、ガイド体６２は少なくとも、中心部分２の流れ穿孔２８内に入り込むことができなくてはならない。すなわち、ガイド体６２の使用可能な自由運動長は流れ穿孔２８内で、最大動作隙間６３と同じまたはそれよりも大きい。この実施形態では固定ベアリングはアンカー１７内に位置している；ガイド部、すなわち可動ベアリングは、中心部分２内に位置している。２つの説明した形態ではガイド体６２は、固定ベアリング側に、例えば押し込むことによって固定される。

図４は、アンカー１７の第１の実施形態を備えた、図３における線ＩＶ−ＩＶに沿った断面を示している。ここでスリーブ状ガイド体６２は環状に構成されており、これは同じように環状の、アンカー１７の長手方向穿孔２３内に入れられている、またはその内部に固定されている。

しかし、アンカー１７内または中心部分２内に回転止めを設けることもできる。この回転止めは、その軸運動の間、アンカー１７の回転確実な位置を保証する。図５は、アンカー１７の第２の実施形態を備えた、図３における線Ｖ−Ｖに沿った断面を示している。これは例として示された回転止めを含んでいる。ガイド体６２のガイド部分はここでは例えば六角形として構成されている。これはアンカー１７の相応に成形された長手方向穿孔２３内に入れられている。アンカー１７が固定ベアリング面を構成する場合には、回転止めは中心部分２内に比較可能なように設けられる。回転止めが択一的に、他の方法の平坦化、多角形、凹部または、相応の方法で、アンカー１７または中心部分２内に、およびガイド体６２に取り付けられている構造体を介して実現されてもよい。回転止めは一般的に有利には、弁の機能値を持続させるためのものであり、これは例えば流量および放射角度および閉鎖特性である。

１ 磁気コイル、 ２ 内極、 ５ 磁気回路構成部分、 １０ 弁長手軸、 １５ 弁座体、 １６ 弁座面、 １７ アンカー、 １９ 弁閉鎖体、 ２３ 長手方向穿孔、 ２８ 流れ穿孔、 ６２ ガイド体

Claims (8)

1. 電磁的に操作される、内燃機関の燃料噴射装置に対する燃料噴射弁であって、
   弁長手軸（１０）と、
   磁気コイル（１）と、内極（２）と、外部の磁気回路構成部分（５）と、運動可能なアンカー（１７）とを弁閉鎖体（１９）を動かすために備えている電磁回路の形態の励起されるアクチュエータとを有しており、当該弁閉鎖体（１９）は、弁座体（１５）に設けられている弁座面（１６）と協働する形式のものにおいて、
   ガイド体（６２）が、前記アンカー（１７）の内部の長手方向穿孔（２３）内および前記内極（２）の内部の流れ穿孔（２８）内に設けられており、
   前記ガイド体（６２）はアンカー（１７）内または内極（２）に固定ベアリングを用いて固定されており、各別の構成部分において固定せずにガイドされ、
   回転止めが多角形の形で設けられており、当該回転止めは、前記アンカー（１７）の内部の長手方向穿孔（２３）または内極（２）の内部の流れ穿孔（２８）およびガイド体（６２）に取り付けられている、
   ことを特徴とする、電磁的に操作される燃料噴射弁。
2. 前記ガイド体（６２）はスリーブ状に構成されている、請求項１記載の電磁的に操作される燃料噴射弁。
3. 前記ガイド体（６２）は、オーステナイト組織を備えた材料から製造される、請求項１または２記載の電磁的に操作される燃料噴射弁。
4. 内極（２）内に固定されたガイド体（６２）の使用可能な相対的な運動長は、前記アンカー（１７）の長手方向穿孔（２３）において、内極（２）とアンカー（１７）との間の最大動作隙間（６３）と等しいまたはそれよりも長い、請求項１から３までのいずれか１項記載の電磁的に操作される燃料噴射弁。
5. アンカー（１７）内に固定されたガイド体（６２）の使用可能な自由運動長は、前記内極（２）の流れ穿孔（２８）において、内極（２）とアンカー（１７）との間の最大動作隙間（６３）に等しいまたはそれよりも長い、請求項１から３までのいずれか１項記載の電磁的に操作される燃料噴射弁。
6. 前記ガイド体（６２）は、前記固定ベアリング側で、押し込みによって固定されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の電磁的に操作される燃料噴射弁。
7. 前記ガイド体（６２）は環状に構成されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の電磁的に操作される燃料噴射弁。
8. 前記アンカー（１７）の外周にはガイド群が設けられていない、請求項１から７までのいずれか１項記載の電磁的に操作される燃料噴射弁。

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