JP2851426B2 - 電磁作動式の燃料噴射弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術背景 本発明は請求項１の上位概念に記載した形式の電磁作
動式の燃料噴射弁に関する。米国特許第4646974号明細
書に基づき既に公知の電磁作動式の燃料噴射弁では、内
極に設けられた弁長手方向軸線に対して同心的に延びる
盲孔に、ストッパピンが配置されている。固定の弁座と
協働する弁ニードル、つまりその一方の端部に可動子を
有していて、他方の端部に弁閉鎖体を有しているような
弁ニードルの開放移動距離は、この弁ニードルがその弁
閉鎖体とは反対の側の端面でストッパピンに接触するこ
とによって制限される。前記弁ニードルは大きな長さを
有しているので、燃料噴射弁は大きな構成容積を有して
いる。さらに、前記弁ニードルの大きな質量は燃料噴射
弁の悪い動的特性を生ぜしめてしまう。前記弁ニードル
の場合によっては生じる傾斜位置においては、大きな長
さに基づき互いに異なった種々の開放行程の危険と、弁
ニードルの締め付けの危険とが生じることを排除するこ
とができない。

発明の利点 請求項１の特徴部に記載の本発明による電磁作動式の
燃料噴射弁は従来のものに比べて、特にコンパクトな構
成形状を有するという利点を有している。なぜならば、
ストッパピンが、可動子に設けられた貫通孔に突入して
いて、直接に弁閉鎖体に作用するようになっているから
である。こうして実現された可動弁部分の軽量でコンパ
クトな構造は燃料噴射弁の良好な動的特性と良好な連続
運転特性とを生ぜしめる。

弁閉鎖体と可動子とから成る可動弁部分の傾斜位置に
おいて弁閉鎖体の異なる開放行程が生じる危険は、弁閉
鎖体の開放位置で直接にこの弁閉鎖体に接触するストッ
パピンによって阻止される。

請求項２以下に記載の手段によって、請求項１に記載
の燃料噴射弁の有利な改良が可能となる。

電磁コイルの前記可動子に向いた側に結合リングが配
置されており、該結合リングがその内側開口で前記内極
と密に結合されていると有利である。これにより、内極
と結合リングとの間で燃料が電磁コイルに流入し得なく
なる。

前記結合リングがその周面で、燃料噴射弁の弁周壁と
密に結合されていると有利である。これによって、電磁
コイルは燃料に対して完全にシールされていて、燃料と
接触しなくなる。

しかし、電磁コイルの前記可動子に向いた側に環状室
を構成する目的で、前記結合リングがＬ字形の横断面を
有していて、形成された環状室の半径方向に延びる側面
が、電磁コイルのコイル支持部分と前記結合リングの環
状肩部とによって形成されており、前記環状室の軸方向
に延びる側面が、前記結合リングの周面と前記弁周壁の
長手方向開口とによって形成されていても同じく有利で
ある。この環状室にはシールリングが配置されている。
こうして、結合リングと弁周壁、ひいては電磁コイルと
の間で燃料に対する確実で信頼性の良いシールが形成さ
れている。

結合リングが、高い固有電気抵抗を有する非磁性の材
料から構成されていると有利である。これによって、磁
界に対する結合リングの影響は極めて小さくなり、付加
的な渦電流損失の発生は阻止される。

結合リングが、非磁性であって、かつ高い固有電気抵
抗を有しているようなセラミック材料から構成されてい
ると特に有利である。

可動子が、球体として構成された弁閉鎖体と直接に結
合されていると有利である。これによって、特に軽量で
コンパクトであってかつ簡単に製造に可能な可動弁部分
が得られる。この可動弁部分の小さな質量は燃料噴射弁
の良好な動的特性と良好な連続運転特性とを可能にす
る。

内極の前記弁閉鎖体に向いた端部にフランジが構成さ
れており、該フランジがその周面で前記結合リングと密
に結合されていると特に有利である。ストッパピンを収
容するための盲孔しか有しない段付けされた内極は、磁
気要件に制限された小さな内極直径を可能にするので、
小さなコイル直径と、内極の大きな極面とが得られると
同時に、電磁コイルの励磁時には高い磁力が生じるよう
になる。さらに、段付けされた内極は燃料噴射弁をコン
パクトに構成することにも役立つ。

管状のノズル支持体が前記弁周壁と結合されており、
前記ノズル支持体に設けられた収容孔に、固定の弁座を
有するノズルボディーが配置されており、前記結合リン
グと、前記ノズル支持体の前記電磁コイルに向いた端面
との間に、軸方向で、非磁性の少なくとも１つのスペー
サ板が配置されていると有利である。非磁性の少なくと
も１つのスペーサ板は弁閉鎖体の行程の簡単な調節と、
ひいては燃料噴射弁の前記弁閉鎖体の開放行程時と閉鎖
行程時とに噴射される動的な燃料量の調節とを可能に
し、しかもスペーサ板によって磁気回路が影響を受ける
危険は生じない。

この場合に、前記スペーサ板が、非磁性のセラミック
材料から構成されていると有利である。

電磁コイルの上方で半径方向において、前記弁周壁と
前記内極との間に円環状のケーシングカバーが配置され
ており、該ケーシングカバーが外側で前記弁周壁と、内
側で前記内極とそれぞれ結合されていると有利である。
これによって、燃料噴射弁の上側での確実な閉鎖が得ら
れる。

前記ケーシングカバーが、深絞り成形されたフェライ
ト性の薄板から構成されていて、電磁コイルと接触接続
するコンタクトラグのための打ち抜き成形された貫通案
内部を有していると特に有利である。これによって、ケ
ーシングカバーを簡単かつ廉価に構成することができ
る。

同様の理由から、前記ケーシングカバーが、Ｕ字形の
横断面を有しており、該横断面の底部が電磁コイルに向
けられていると同じく有利である。

前記内極に設けられた盲孔から突出したストッパピン
の周面に、管状の充てん部分が配置されていると有利で
ある。この充てん部分は戻しばねを案内するために働
き、噴射開口の上流側で燃料によって通流される室を減
少させる。

図面 以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明す
る。第１図は本発明により構成された燃料噴射弁の第１
実施例を示しており、第２図は本発明により構成された
燃料噴射弁の第２実施例を示している。

実施例の説明 第１図に示した混合気圧縮形の火花点火式内燃機関の
燃料噴射装置に用いられる電磁作動式の燃料噴射弁は、
強磁性材料から成る段付けされた内極１を有しており、
この内極はコイル区分９において電磁コイル２によって
部分的に取り囲まれている。前記内極の下側の極端部３
には、フランジ４が構成されており、このフランジは弁
長手方向軸線５に対して同心的に盲孔６を有している。
内極１の段付けされた形状はフランジ４に比べて小さく
かつ磁気要件にまで制限された前記コイル区分９の横断
面を可能にするので、電磁コイル２の直径も小さく保た
れ、これによって燃料噴射弁がコンパクトに構成され得
る。

コイル支持部分７を備えた電磁コイル２は弁周壁８に
よって取り囲まれており、この弁周壁は軸方向で内極１
のフランジ４を越えて延びている。内極１のフランジ４
とは反対の側の端部では、電磁コイル２の上方で半径方
向において内極１と弁周壁８との間に円環状のケーシン
グカバー10が配置されている。このケーシングカバーは
外部で弁周壁８と、内部で内極１と、たとえば溶接また
はろう接によって結合されているので、燃料噴射弁の上
側での確実な閉鎖が生ぜしめられる。ケーシングカバー
10はたとえば深絞り成形されたフェライト薄板から構成
されていて、打ち抜き加工された貫通案内部11を有して
いる。この貫通案内部を通って、コンタクトラグ12が延
びており、このコンタクトラグは電気的な接続プラグ14
から出発して電磁コイル２に電気的に接触している。Ｕ
字形の横断面を有する円環状のケーシングカバー10は底
部15で電磁コイル２もしくはコイル支持部分７に向けら
れている。

ノズル支持体18は上側のフランジ区分19で、弁周壁８
に弁長手方向軸線５に対して同心的に構成された長手方
向開口20の前記ケーシングカバー10とは反対の側の端部
に突入している。フランジ区分19は、たとえば弁周壁８
の横断面減小部24に延びる溶接継ぎ目25を介して弁周壁
８と結合されている。ノズル支持体18は弁長手方向軸線
５に対して同心的に構成された収容孔21に、電磁コイル
２とは反対の側でノズルボディー22を有している。この
ノズルボディーはたとえば溶接によって、ノズル支持体
18の前記電磁コイル２とは反対の側の端面23で前記ノズ
ル支持体と結合されている。ノズルボディー22はたとえ
ば２つの噴射開口26を有しており、これらの噴射開口は
固定の弁座27の下流側に構成されている。

ノズルボディー18に設けられた収容孔21には、内極１
の極端部３と協働する管状の可動子30が突入している。
この可動子30は弁座27に向いた端部で、たとえば溶接ま
たはろう接によって球状の弁閉鎖体31と直接に結合され
ており、この弁閉鎖体は弁座27と協働する。管状の可動
子30と球体として構成された弁閉鎖体31とから成るコン
パクトでかつ極めて軽量の可動弁部分は燃料噴射弁の良
好な動的特性と良好な連続運転特性とを可能にするだけ
ではなく、燃料噴射弁の特に短くてコンパクトな構成形
状をも可能にする。

可動子30と弁閉鎖体31とから成る可動弁部分をノズル
支持体18の収容開口21に案内するためには、ノズルボデ
ィー22とは反対の側の端部で収容開口21に設けられた保
持段部32に接触してガイドリング33が配置されている。
このガイドリングは非磁性の、たとえばセラミック性の
材料から構成されているので、燃料噴射弁の磁界は影響
を受けない。ガイドリング33はたとえばろう接を用いて
ノズル支持体18の保持段部32に結合されている。可動子
30の周面は少なくとも前記可動弁部分の行程運動時にガ
イドリング33によって接触される範囲に耐摩耗性層を備
えている。ガイドリング33は軸方向で小幅に構成されて
いて、弁長手方向軸線５に対して同心的なガイド開口39
を有しており、前記可動子30はこのガイド開口を僅かな
遊びを持って貫通している。

管状の可動子30の段付けされた貫通孔34は内極１とは
反対の側の端部にばね段部35を有している。このばね段
部には、戻しばね36の一方の端部が支持されている。こ
の戻しばねの他方の端部は内極１に設けられたフランジ
４の端面37に接触している。フランジ４に設けられた盲
孔６には、ストッパピン38が配置されており、このスト
ッパピンは可動子30に設けられた貫通孔34に突入してい
る。燃料噴射弁の開放位置においては、弁閉鎖体31がス
トッパピン38の端面41に接触するので、弁閉鎖体31の開
放行程は簡単に制限される。良好な連続運転特性を保証
するためには、弁閉鎖体31だけでなく、少なくとも前記
ストッパピン38の端面41も、高い表面品質を備えた硬化
された表面を有している。

球状の弁閉鎖体31は弁座27の上流側でノズルボディー
22に構成された滑り孔40に滑動可能に支承されている。
燃料案内のためには、滑り孔40の壁が燃料通路42によっ
て中断されており、この燃料通路は収容孔21から弁座27
への燃料の流れを可能にする。

電磁コイル２の前記ノズル支持体18に向いた側では、
半径方向で内極１と弁周壁８との間に結合リング43が配
置されている。この結合リングは高い固有電気抵抗を有
する非磁性の材料、たとえばオーステナイト鋼またはセ
ラミック材料から構成されている。こうして、燃料噴射
弁の磁界に対する結合リング43の影響を極めて小さく保
持し、付加的な渦電流損失の発生を阻止することができ
る。結合リング43はたとえばろう接によって、周壁で弁
長手方向軸線５に対して同心的に延びる前記周壁８の長
手方向開口20と結合されていて、内側開口45で内極１の
フランジ４の周面とそれぞれ密に結合されている。こう
して、電磁コイル２が燃料と接触することは阻止され
る。

軸方向において、結合リング43とフランジ区分19との
間では、電磁コイル２に向いた前記ノズル支持体18の端
部にたとえばセラミック材料から構成された非磁性の少
なくとも１つのスペーサ板48が配置されている。このス
ペーサ板48の軸方向の寸法49は弁閉鎖体31の行程を、ひ
いては開放過程時と閉鎖過程時に噴射される燃料噴射弁
の動的な燃料量を規定している。

ノズル支持体18の周面には、噴射開口26に向かってフ
ランジ区分19に直接に続いて支持リング52が配置されて
いる。この支持リングは組付けのために、ノズルボディ
ー18の周面で端面23に向いたその端部に構成された半径
方向外側を向いた保持段部28を越えて軸方向で２つの部
分に分割されて構成されている。支持リング52は燃料フ
ィルタ53を有しており、この燃料フィルタを介して、燃
料は燃料源から横方向開口54に流入することができる。
この横方向開口54はノズル支持体18の周壁を貫通してお
り、この場合、弁座27に通じた前記収容孔21によって取
り囲まれた内室への燃料流が可能となる。

弁周壁８の少なくとも一部とケーシングカバー10全体
はプラスチック被覆体50によって取り囲まれており、こ
のプラスチック被覆体には、電気的な接続プラグ14も一
体成形されている。この接続プラグを介して電気的な接
触接続と、ひいては電磁コイル２の励磁とが行われる。
プラスチック被覆体50は注型成形または前記弁周壁と前
記ケーシングカバーとをプラスチックで取り囲むように
行なう射出成形によって得ることができる。

第２図には、本発明の第２実施例が示されている。同
じ作用を有する同一の構成部分は第１図の第１実施例と
同じ符号によって示されている。電磁コイル２の前記ノ
ズル支持体18に向いた側に配置された結合リング43はＬ
字形の横断面を有していて、この内側開口45で、たとえ
ばろう接によって内極１のフランジ４の周面と密に結合
されている。結合リング43の環状肩部64はスペーサ板48
の前記電磁コイル２に向いた端面65に接触している。結
合リング43はたとえばオーステナイト鋼またはセラミッ
ク材料から構成されているので、磁界に対する結合リン
グ43の影響は高い固有電気抵抗を有する前記結合リング
43の非磁性の材料に基づき極めて小さくなる。外方に向
けられたＬ字形の横断面形状を有する結合リング43によ
って、軸方向において電磁コイル２のコイル支持部分７
とスペーサ板48との間には環状室66が構成されている。
この環状室66の半径方向に延びる側面はコイル支持部分
７の端面68と、結合リング43の環状肩部64の前記電磁コ
イル２に向いた端面69とによって形成されており、前記
環状室の軸方向に延びる側面は結合リング43の周面と、
弁周壁８の長手方向開口29とによって形成されている。
電磁コイル２を燃料に対してシールするためには、環状
室66に、弁周壁８と結合リング43との間に位置するシー
ルリング70が配置されているので、電磁コイル２の容易
に製造可能で信頼性の良い確実なシールが保証されてい
る。

内極１に設けられた盲孔６から突出したストッパピン
38の周面には、管状の、たとえば中空円筒状の充てん部
分75が配置されている。この充てん部分75は、たとえば
ストンパピン38の横断面減小部76によってストッパピン
38に保持されていて、たとえばストッパピン38の周面に
プラスチックを射出成形することによって製造されてい
る。しかし、充てん部分75がロック結合またはスナップ
結合によってストッパピン38に保持されるようにするこ
とも可能である。充てん部分75は周面で行なわれる戻し
ばね36の案内の他に、弁座27の上流側での燃料を充てん
される容積を減少させるために働く。

ノズル支持体18に弁長手方向軸線５に対して同心的に
構成された収容孔21はノズル支持体18の端面23に向かっ
て、前記収容孔21に構成された半径方向内側に向いた保
持段部60によって制限される。ノズルボディー22は保持
段部60とは反対の側からノズル支持体18の収容孔21に組
み込まれており、この場合、ノズルボディー22の前記弁
閉鎖体31とは反対の側の端面61は保持段部60に接触して
いて、この保持段部とたとえば溶接によって結合されて
いる。開放行程時と閉鎖行程時とに噴射される動的な燃
料量の調節は、軸方向で結合リング43とノズル支持体18
のフランジ区分19との間に配置された少なくとも１つの
スペーサ板48を用いて弁閉鎖体31の行程を変化させるこ
とによって行なわれる。

第１実施例に示した弁周壁８とノズル支持体18のフラ
ンジ区分19との溶接の代わりに、第２実施例に示したよ
うに、弁周壁８がそのケーシングカバー10とは反対の側
の端部でフランジ区分19を取り囲んでいて、減径された
直径を有するその端区分77で縁曲げによってフランジ区
分19と固くかつ信頼性良く結合されていることも可能で
ある。この目的のためには、フランジ区分19が横方向開
口54に向かって弁長手方向軸線５の方向に円錐状に先細
りになるように構成されている。

本発明による燃料噴射弁は、内極１の中心に配置され
て管状の可動子30の貫通孔34に突入したストッパピン38
を備えており、このストッパピンには、燃料噴射弁の開
放位置において弁閉鎖体31が接触するようになってい
る。このような燃料噴射弁は燃料噴射弁の特に短くてコ
ンパクトな構成を可能にする。管状の可動子30と、球体
として構成された弁閉鎖体31とが直接的に結合されてい
ることに基づき、可動子30と弁閉鎖体31とから成る時に
コンパクトで軽量の可動弁部分が生ぜしめられるので、
本発明による燃料噴射弁は良好な動的特性と、良好な連
続運転特性とを有している。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−134370（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−112962（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−150069（ＪＰ，Ａ) 特表 平４−503550（ＪＰ，Ａ) 米国特許4306683（ＵＳ，Ａ) 西独国特許公開2212908（ＤＥ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02M 51/06 - 51/08 F02M 61/16

Claims (16)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】混合気圧縮形の火花点火式内燃機関の燃料
   噴射装置に用いられる電磁作動式の燃料噴射弁であっ
   て、電磁コイルによって取り囲まれた内極と、該内極に
   面した可動子とが設けられていて、該可動子が、固定の
   弁座と協働する弁閉鎖体に結合されており、さらに該弁
   閉鎖体の開放移動距離を制限するストッパピンが設けら
   れていて、該ストッパピンが、弁長手方向軸線に対して
   同心的に、前記内極に設けられた盲孔に配置されている
   形式のものにおいて、前記可動子（30）が管状に構成さ
   れていて、貫通孔（34）を有しており、該貫通孔（34）
   に前記ストッパピン（38）が突入しており、該ストッパ
   ピン（38）に前記弁閉鎖体（31）が開放位置で接触する
   ようになっていることを特徴とする、電磁作動式の燃料
   噴射弁。
2. 【請求項２】電磁コイルの前記可動子（30）に向いた側
   に結合リング（43）が配置されており、該結合リングが
   その内側開口（45）で前記内極（１）と密に結合されて
   いる、請求項１記載の燃料噴射弁。
3. 【請求項３】前記結合リング（43）がその周面で、燃料
   噴射弁の弁周壁（８）と密に結合されている、請求項２
   記載の燃料噴射弁。
4. 【請求項４】前記結合リング（43）がＬ字形の横断面を
   有している、請求項２記載の燃料噴射弁。
5. 【請求項５】電磁コイル（２）の前記可動子（30）に向
   いた側に環状室（66）が構成されており、該環状室の半
   径方向に延びる側面が、電磁コイル（２）のコイル支持
   部分（７）と前記結合リング（43）の環状肩部（64）と
   によって形成されており、前記環状室の軸方向に延びる
   側面が、前記結合リング（43）の周面と前記弁周壁
   （８）の長手方向開口（20）とによって形成されてい
   る、請求項４記載の燃料噴射弁。
6. 【請求項６】前記環状室（66）にシールリング（70）が
   配置されている、請求項５記載の燃料噴射弁。
7. 【請求項７】前記結合リング（43）が、高い固有電気抵
   抗を有する非磁性の材料から構成されている、請求項２
   から６までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
8. 【請求項８】前記結合リング（43）がセラミック材料か
   ら構成されている、請求項７記載の燃料噴射弁。
9. 【請求項９】前記可動子（30）が、球体として構成され
   た弁閉鎖体（31）と直接に結合されている、請求項１記
   載の燃料噴射弁。
10. 【請求項１０】内極（１）の前記弁閉鎖体（31）に向い
    た端部にフランジ（４）が構成されており、該フランジ
    がその周面で前記結合リング（43）と密に結合されてい
    る、請求項２から９までのいずれか１項記載の燃料噴射
    弁。
11. 【請求項１１】管状のノズル支持体（18）が前記弁周壁
    （８）と結合されており、前記ノズル支持体に設けられ
    た収容孔（21）に、固定の弁座（27）を有するノズルボ
    ディー（22）が配置されており、前記結合リング（43）
    と、前記ノズル支持体（18）の前記電磁コイル（２）に
    向いた端面との間に、軸方向で、非磁性の少なくとも１
    つのスペーサ板（48）が配置されている、請求項１から
    10までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
12. 【請求項１２】前記スペーサ板（48）がセラミック材料
    から構成されている、請求項11記載の燃料噴射弁。
13. 【請求項１３】電磁コイル（２）の上方で半径方向にお
    いて、前記弁周壁（８）と前記内極（１）との間に円管
    状のケーシングカバー（10）が配置されており、該ケー
    シングカバーが外側で前記弁周壁（８）と、内側で前記
    内極（１）とそれぞれ結合されている、請求項１記載の
    燃料噴射弁。
14. 【請求項１４】前記ケーシングカバー（10）が、深絞り
    成形されたフェライト性の薄板から構成されていて、電
    磁コイル（２）と接触接続するコンタクトラグ（12）の
    ための打ち抜き成形された貫通案内部（11）を有してい
    る、請求項13記載の燃料噴射弁。
15. 【請求項１５】前記ケーシングカバー（10）が、Ｕ字形
    の横断面を有しており、該横断面の底部（15）が電磁コ
    イル（２）に向けられている、請求項13または14記載の
    燃料噴射弁。
16. 【請求項１６】前記内極（１）に設けられた盲孔（６）
    から突出したストッパピン（38）の周面に、管状の充て
    ん部分（75）が配置されている、請求項１記載の燃料噴
    射弁。