JP4838482B2 - 燃料噴射弁 - Google Patents
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Description
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19626576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、電磁石による操作のために可動子が電気によって励磁されるマグネットコイルと共働し、可動子の行程が弁ニードルを介して弁閉鎖体に伝達されるようになっている。弁閉鎖体は弁座面と共働してシール座を形成する。可動子には複数の燃料通路が設けられている。可動子の戻しは戻しばねによって行われる。
【0003】
ドイツ連邦共和国特許公開第19503821号明細書に基づいて公知の、電磁作動式の燃料噴射弁においても同様に、可動子は電気によって励磁されるマグネットコイルと共働する。可動子の行程は、弁ニードルを介して弁閉鎖体に伝達される。
【0004】
上記刊行物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。すなわち公知の燃料噴射弁では特に、可動子の切欠き内に弁ニードルが配置されていることに基づいて、燃料のための自由な流れ空間が不足している。これによって、特に可動子の運動中に、圧力補償が妨げられることに起因して、可動子上側と可動子下側との間において大きな圧力差が発生する。燃料の貫流を可能にするために可動子内に設けられている孔の直径は、必要な可動子極面及び空間的に僅かな提供スペースに基づいて制限されている。
【0005】
公知の燃料噴射弁における別の欠点としては次のことが挙げられる。すなわち公知の燃料噴射弁では、可動子に対して作用する燃料による液圧力によって、弁開放時間が大きくなり、これは相応に、調量される燃料量に対して影響を与えてしまう。また、例えば燃料噴射弁の異なった温度及びこれによって粘性に差が生じた場合に、圧力差の変動によって、燃料噴射弁の切換え時間にばらつきが発生し、このようなばらつきによって付加的に、不均一な大きさの燃料量を調量するための切換え時間が延長されてしまう。
【0006】
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には、公知のものに比べて次のような利点がある。すなわち本発明による燃料噴射弁では、可動子のポット形の延長部内に設けられた開口及び大きな可動子孔を貫いて、燃料が妨げられることなしに、可動子を貫流することができる。理想的には可動子孔は、マグネットコイルの内極の内側の長手方向開口と等しい直径を有している。可動子内側と可動子下側との間における圧力差は、これによって任意に小さな値へと減少させることができる。大きな可動子孔によって、さらに有効な可動子面を減少させることができ、ひいては、可動子に対して作用する圧力を減じることができる。そしてこれによって、弁開放時間が短縮され、圧力差における変動による切換え時間のばらつきを減じることができる。
【0007】
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。
【0008】
可動子のポット形の延長部は可動子と一体的に形成されていても又は、別体の2つの部材から成っていてもよい。
【0009】
延長部は有利には少なくとも2つの開口を有しており、これによって延長部における均一な貫流を達成することができる。しかしながらまた、それ以上の開口又はただ1つの開口を設けることも可能である。開口が複数設けられている場合、これらの開口は、中空円筒形に形成された延長部の、開口と同数の円形セグメントによって、互いに隔てられている。
【0010】
本発明による処置が、同様に短縮された開放時間を可能にするいわゆる前行程原理と関連付けられると、有利である。
【0011】
この原理を転換するために相応な部材はすべて、流出方向において可動子の後ろに配置されていると有利であり、このような配置形式では、可動子の貫流が妨げられることはなくなる。
【0012】
特に有利な構成では、可動子の延長部内に軸方向摺動可能に配置されていて燃料によって貫流される、中空円筒形の弁ニードルが使用されている。
【0013】
図面
次に図面を参照しながら本発明の実施例を説明する。
【0014】
図1Aは、本発明による燃料噴射弁の第1実施例を示す断面図である。
【0015】
図1Bは、図1AのIB−IB線に沿って断面した断面図である。
【0016】
図2は、本発明による燃料噴射弁の第2実施例を示す断面図である。
【0017】
図3は、本発明による燃料噴射弁の第3実施例を示す断面図である。
【0018】
実施例の記載
図1には、本発明による燃料噴射弁1の第1実施例が、概略的に縦断面図で示されている。
【0019】
燃料噴射弁1は、可動子3と共働するマグネットコイル2を有している。このマグネットコイル2は内極4及び外極5と共働する。外極5は流出側で弁ケーシング6において延長されている。
【0020】
可動子3は延長部7を有しており、この延長部7は中空円筒形に形成されていて、可動子3の流出側の面34に配置されている。延長部7は底部24を有しており、この底部24は延長部7を流出側において閉鎖している。可動子3及び延長部7内に形成されている内側の切欠き8内には、戻しばね9が配置されている。戻しばね9は、内極4の切欠き11内において内極4に挿入されている調節スリーブ10によって、予負荷をかけられる。
【0021】
延長部7の流出側の端部12には、弁ニードル13が支持されている。弁ニードル13は延長部7の底部24に、有利には溶接によって固定されている。弁ニードル13は流出側の端部37に弁閉鎖体14を有しており、この弁閉鎖体14は弁座体15に形成された弁座面16と共働してシール座を形成している。
【0022】
図1Aに示された燃料噴射弁1は、内方に向かって開放する燃料噴射弁1である。弁座体15には噴射開口17が形成されている。燃料は中央の燃料供給部18から供給され、内極4の切欠き11及び延長部7の切欠き8を貫流し、図1Bに詳しく示されている開口20を通って延長部7から流出する。その後で燃料は弁ケーシング6を貫いてシール座へと流れる。
【0023】
燃料噴射弁1の休止状態において弁閉鎖体14は、戻しばね9の予負荷によって弁座面16においてシール接触状態で保たれる。燃料噴射弁1はこれによって閉鎖されている。マグネットコイル2に励磁電流が供給されると、可動子3は戻しばね9の力に抗して磁界の十分な形成後に内極4に向かって引っ張られる。作業間隙19の寸法によって所定された可動子行程の通過後に、可動子3はその供給側の可動子端面21で、内極4に形成された可動子ストッパ22に当接する。燃料は中央の燃料供給部18から切欠き11,8及び開口20を通ってシール座に向かって流れる。
【0024】
マグネットコイル2を励磁する電流が遮断されると、磁界が十分に消滅した後で可動子3は戻しばね9の力によって内極4から落下し、これによって弁ニードル13は流出方向において運動し、弁閉鎖体14は弁座面16に載着し、燃料噴射弁1は閉鎖される。
【0025】
図1Bには、図1AのIB−IBに沿った断面図が概略的に示されている。
【0026】
延長部7はその基本形状を中空円筒形に形成されていて、複数のセグメント23、有利には少なくとも2つのセグメント23から成っており、周方向で見てこれらのセグメント23の間には、相応な数の開口20が位置している。延長部7の周壁部を形成するセグメント23は、有利には延長部7の底部24と一体的に形成されている。底部24には戻しばね9が支持されている。底部24の、戻しばね9とは反対の側には、弁ニードル13が支持されている(図1A参照)。中央において流入する燃料は、延長部7の切欠き8及び開口20を通って延長部7から流出する。切欠き8の寸法及びセグメント23の間の開口20の寸法によって、可動子3において問題になるような堰き止めを生ぜしめることなしに、燃料が燃料噴射弁1を貫流できることが保証される。
【0027】
本発明による燃料噴射弁1は、いわゆる前行程原理(Vorhubprinzip)が使用される場合に、特に有利に運転可能である。この場合可動子3はまず初めに前加速(vorbeschleunigen)され、そして部分行程を進むが、この部分行程中には弁ニードル13はまだ連行されない。第1の可動子ストッパへの到達後に初めて、弁ニードルは適宜な装置を介して、第2の戻しばねの力に抗して連行される。
【0028】
付加的に燃料噴射弁1が次のように、すなわち部分行程を可能にする付加的な構成部材が流出方向において可動子3の後ろに配置されているように、構成されると、磁気回路が部分行程によって影響を受けることはない。これによって特に内極4の直径を小さく選択することができ、このようになっていると、効果的な磁極面が、ひいては作用する磁力が増大する。
【0029】
次に図2及び図3を参照しながら、本発明による燃料噴射弁1の2つの実施例を、前行程原理との関連において詳説する。図1Aにおいて用いられたのと同一の部材に対しては、図2及び図3においても同一符号で示されている。
【0030】
図2には図1Aに比べて幾分拡大された断面図で、本発明による燃料噴射弁1の第2実施例が示されている。
【0031】
前行程の原理を使用できるようにするために、可動子3の延長部7は底部24に切欠き25を有しており、この切欠き25は弁ニードル13によって貫通係合される。弁ニードル13はその供給側の端部36にフランジ26を有しており、このフランジ26は張り出したカラー27を有している。弁ニードル13はフランジ26と有利には溶接されているが、しかしながらまたフランジ26と一体的に構成されていてもよい。フランジ26のカラー27には第1の戻しばね9が支持されている。カラー27と底部24との間においては、第2の戻しばね28が緊縮されている。第2の戻しばね28のばね定数はこの場合、第1の戻しばね9のばね定数に比べて著しく小さい。このようになっていると、可動子3の運動を弁ニードル13なしに実施することができる。
【0032】
燃料噴射弁1の休止状態において第1の戻しばね9は、弁ニードル13をフランジ26のカラー27を介してシール座に押し付けている。可動子3はこの場合、弁ケーシング6にリング状に形成されている可動子支持部29に接触している。図2には示されていないマグネットコイル2が給電されると、可動子3は内極4に向かって運動する。この時点では可動子3は単に第2の戻しばね28の力に抗して運動すればよい。それというのは、第2の戻しばね28のばね定数は、可動子3がその運動をほとんど妨げられないほど小さいからであり、弁ニードル13はこの場合なお休止状態を占めている。延長部7の底部24と弁ニードル13のフランジ26との間の前行程間隙30の高さに相当する、前行程を実施した後で、延長部7の底部24はフランジ26に当接し、可動子3は弁ニードル13をフランジ26を介して第1の戻しばね9の力に抗して上昇行程方向で連行し、これによって燃料噴射弁1は開放される。
【0033】
作業間隙19が閉鎖されるや否や、可動子3は供給側の可動子端面21は内極4の可動子ストッパ22に当接する。マグネットコイル2が給電されている限りは、燃料噴射弁1は開放位置に留まる。マグネットコイル2への給電が遮断されると、可動子3は第1の戻しばね9の力によって、フランジ26及びこのフランジ26と摩擦力結合式(kraftschluessig)に結合されている弁ニードル13と共に、内極4から落下する。閉鎖運動は一気に全行程にわたって行われ、これによって燃料噴射弁1は素早く閉鎖されることができる。
【0034】
図3には、前行程原理に関連した、本発明による燃料噴射弁1の第3実施例が断面図で示されている。
【0035】
図2に示された実施例とは異なり、弁ニードル13は図3に示された実施例では中空円筒形に形成されており、これによって、単に基本的(rudimentaer)に形成された延長部7の機能を引き受けている。弁ニードル13は横方向に延びる流出開口31を有している。可動子3の延長部7は図示の実施例では底部24なしに形成されており、その代わりにスリーブ32と溶接されていて、このスリーブ32は弁ニードル13によって貫通されている。
【0036】
弁ニードル13はその供給側の端部にカラー33を有しており、このカラー33は、スリーブ32とカラー33との間において緊縮された第2の戻しばね28によって、流出側の可動子端面34に押し付けられる。可動子3の切欠き8内において第1の戻しばね9が案内されており、この第1の戻しばね9は弁ニードル13の供給側の端部36に支持されている。弁ニードル13の、横方向に延びている流出開口31の横断面の総和は、可動子3の切欠き8横断面よりも大きいか又は該横断面と同じであることが望ましい。
【0037】
マグネットコイル2が給電されると、可動子3は図2の実施例のように、まず初めに前行程、つまりスリーブ32と弁ニードル13のカラー33との間における前行程間隙30の高さに相当する前行程を実行する。スリーブ32がカラー33に当接するや否や、可動子3は第1の戻しばね9の力に抗して弁ニードル13を連行する。前行程の実行後もしくは、供給側の可動子端面21と内極4の可動子ストッパ22との間における作業間隙19の閉鎖後に、可動子3は内極4に当接する。マグネットコイル2が給電されている限りは、燃料噴射弁1は開放された位置に留まる。
【0038】
マグネットコイル2を励磁する電流が遮断されると、可動子3は磁界の十分な消滅後に、第1の戻しばね9の力によって内極4から落下し、燃料噴射弁1は閉鎖される。
【0039】
弁ニードル13の内側の切欠き35の直径は、内極4の切欠き11もしくは可動子3の切欠き8の直径よりも僅かに小さく形成されている。これによってカラー33の上に、小さな堰き止め圧を形成することができ、この堰き止め圧は燃料噴射弁1の作用形式を閉鎖力のための小さな値によって助成する。
【0040】
本発明は図示の実施例に制限されるものではなく、例えば外方に向かって開放する燃料噴射弁1のためにも使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1A】 本発明による燃料噴射弁の第1実施例を示す断面図である。
【図1B】 図1AのIB−IB線に沿って断面した断面図である。
【図2】 本発明による燃料噴射弁の第2実施例を示す断面図である。
【図3】 本発明による燃料噴射弁の第3実施例を示す断面図である。
Claims (6)
- 燃料噴射弁(1)、特に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(2)と、閉鎖方向で第1の戻しばね(9)によって負荷されている可動子(3)と、該可動子(3)と結合されていて弁閉鎖体(14)を操作するための弁ニードル(13)とが設けられており、該弁ニードル(13)が弁座面(16)と一緒にシール座を形成している形式のものにおいて、
可動子(3)が軸方向に延びるポット形の延長部(7)を有していて、該延長部(7)内に少なくとも1つの開口(20)が形成されており、延長部(7)がスリーブ(32)と結合されていて、該スリーブ(32)内に弁ニードル(13)が摺動可能に配置されており、弁ニードル(13)の供給側の端部(36)がカラー(33)を有していて、該カラー(33)が流出側の可動子端面(34)とスリーブ(32)との間に配置されており、弁ニードル(13)のカラー(33)とスリーブ(32)との間に、第2の戻しばね(28)が配置されていることを特徴とする燃料噴射弁。 - 可動子(3)が内側の切欠き(8)を有していて、該切欠き(8)内に戻しばね(9)が挿入されている、請求項1記載の燃料噴射弁。
- 第1の戻しばね(9)が弁ニードル(13)のカラー(33)に支持されている、請求項1又は2記載の燃料噴射弁。
- 弁ニードル(13)が中空円筒形に形成されていて、かつ少なくとも2つの流出開口(31)を有している、請求項1記載の燃料噴射弁。
- 可動子(3)が電磁回路の一部である内極(4)と共働し、該内極(4)と可動子(3)とが各1つの内側の切欠き(11,8)を有しており、可動子(3)の切欠き(8)の直径が、内極(4)の切欠き(11)の直径に相当している、請求項1から4までのいずれか1項記載の燃料噴射弁。
- 流出開口(31)の横断面の総和が、可動子(3)の切欠き(8)の横断面よりも大きいか又は該横断面と少なくとも同じである、請求項4記載の燃料噴射弁。
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