JP5064638B2 - 燃料噴射弁 - Google Patents

Description

【０００１】
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燃料噴射弁は、マグネット可動子の領域に絞り状の狭窄部を有している。この場合燃料は次のように、すなわち燃料が絞り状の狭窄部を、噴射開口から離れる方向に向けられた流れ成分をもって貫流するように、案内される。これによって弁ニードル又は該弁ニードルと摩擦力結合式に結合された可動子に対しては、少なくとも部分的に補償される対抗力が加えられる。
【０００３】
前記特許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、特に構造形態が複雑であり、これによって構成部材の製造時における手間もしくはコストが増大するということが挙げられる。
【０００４】
さらに前記燃料噴射弁においては、可動子において作用する燃料堰き止め圧を所望のように使用することによって、閉鎖時間を最適化させることができず、これにより燃料噴射弁の開放時間もまた改善の余地がある。それというのは、燃焼室圧に対して燃料噴射弁をシールするために戻しばねは高い閉鎖力を有しなくてはならないからである。
【０００５】
既に公知の燃料噴射弁では、調量箇所の領域に渦流溝又は渦流孔が設けられている。これらの渦流溝又は渦流孔の領域における燃料流の絞りによって、弁ニードルに対して閉鎖方向における力成分が生じる。このことは弁特性に不都合な影響を与えることがある。
【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、一方では液圧力を燃料噴射弁の閉鎖時間の短縮のために利用することができる。それというのは、可動子と内極との間に設けられた絞り箇所によって可動子に対して作用する小さな堰き止め圧が形成され、かつ他方では開放時における衝突特性が、発生する液圧力に基づいて可動子ストッパにおける緩衝によって改善されるからである。
【０００７】
請求項１に記載された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】
絞り箇所における隆起部がくさび形の形状を有していると、可動子がストッパに液圧的に接着することが回避され、有利である。
【０００９】
また、絞り作用を軽減するために可動子に設けられる孔は、それぞれ所望の箇所に容易に設けることができ、有利である。
【００１０】
負荷軽減処置は特に、可動子の中央の切欠きによって特に簡単に実施可能である。それというのは、中央の切欠きは単に可動子の製造時に幾分大きな直径で穿孔するだけでよいからである。
【００１１】
別の有利な構成では、隆起部が内極の可動子ストッパ面に形成されており、このような構成によっては可動子形状をなんら変える必要がないので、有利である。
【００１２】
さらにまた、内極の排出側の面に肩部を絞り箇所として設ける構成も有利である。それというのは、このような構成は特に簡単に製造できるからである。
【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１は、従来技術による燃料噴射弁の１例を示す縦断面図である。
【００１５】
図２は、図１のＩＩで示された領域を拡大して示すものであって、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。
【００１６】
図３Ａは、絞り軽減処置のために孔が設けられている、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３Ｂは、絞り軽減処置のために孔が設けられている、本発明による燃料噴射弁の第３実施例及び第４実施例を示す断面図である。
【００１８】
図３Ｃは、ストッパ絞り軽減処置を施された、本発明による燃料噴射弁の第５実施例及び第６実施例を示す断面図である。
【００１９】
実施例の記載
図２及び図３Ａ〜Ｃを参照しながら本発明による燃料噴射弁１の実施例を詳説する前に、本発明をより良好に理解するためにまず初めに、図１を参照しながら、本発明による固有の構成を抜いて実施例と同じ構成を有する公知の燃料噴射弁１の主要な構成部材について、簡単に説明する。
【００２０】
燃料噴射弁１は、混合気圧縮型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で構成されている。燃料噴射弁１は特に、内燃機関の燃焼室（図示せず）内に燃料を直接噴射するために適している。
【００２１】
燃料噴射弁１は、内部に弁ニードル３が案内されているノズル体２から成っている。弁ニードル３は弁閉鎖体４と作用結合されており、この弁閉鎖体４は、弁座体５に配置された弁座面と共働してシール座を形成している。燃料噴射弁１は、この実施例では１つの噴射開口７を有していて内方に向かって開放する燃料噴射弁１である。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はコイルケーシング１１内にカプセル化されていて、コイル坦体１２に巻き付けられており、このコイル坦体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とは互いに磁気的に隔てられていて、結合部材２９に支持されている。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、例えば内極１３に射出成形されているプラスチック周壁１８によって取り囲まれている。
【００２２】
弁ニードル３は、円板形に形成された弁ニードルガイド１４において案内されている。行程調節のためには、対になった調節円板１５が働く。調節円板１５の他方の側には可動子２０が位置している。この可動子２０は第１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フランジ２１と結合されている。第１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の図示に構成態様では、スリーブ２４によって予負荷をかけられている。
【００２３】
弁ニードル３と溶接シーム３３を介して結合されている第２フランジ３１は、下側の可動子ストッパとして働く。第２フランジ３１に載置されている弾性的な中間リング３２は、燃料噴射弁１の閉鎖時における衝突を回避する。
【００２４】
弁ニードルガイド１４及び可動子２０並びに弁座体５において延びている燃料通路３０ａ〜３０ｃは、中央の燃料供給部１６を介して供給されてフィルタエレメント２５によって濾過される燃料を、噴射開口７に導く。燃料噴射弁１はシール部材２８によって、燃料管路（図示せず）に対してシールされている。
【００２５】
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、上方行程方向とは逆向きに負荷されており、これによって弁閉鎖体４は弁座６にシール作用をもって接触する状態に保たれる。マグネットコイル１０はその励磁時に、戻しばね２３のばね力に抗して可動子２０を上方行程方向へと移動させる磁界を形成し、この場合この行程は、休止状態において内極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と溶接されているフランジ２１を、同様に上方行程方向で連行する。弁ニードル３と作用結合している弁閉鎖体４は、弁座面６から持ち上がり、そして燃料通路３０ａ〜３０ｃを介して噴射開口７に案内された燃料は噴射される。
【００２６】
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は同じ方向に移動し、その結果弁閉鎖体４は弁座面６に載着して、燃料噴射弁１は閉鎖される。
【００２７】
図２には、図１のＩＩで示された区分における、本発明による燃料噴射弁１の第１実施例が断面図で示されている。
【００２８】
図２にはこの場合可動子２０の周りの領域が示されており、この領域は、燃料噴射弁１が休止状態にある場合に、概略的に示された第２フランジ３１に支持されている。第２フランジ３１は溶接シーム３３を介して弁ニードル３と作用結合されている。可動子２０の供給側には、戻しばね２３が支持されている第１フランジ２１が位置している。第１フランジ２１はまた、溶接シーム２２を介して弁ニードル３と作用結合されている。
【００２９】
可動子２０の周囲における燃料流を本発明のように絞るために、供給側の可動子面３４には段状の小さな隆起部３５が形成されている。この隆起部３５は供給側の可動子面３４においてリング状に延びている。これによって、可動子２０の周りを流れる燃料流が絞られる。絞り作用の強さはこの場合特に、隆起部３５によって取り囲まれた面４６に関連している。隆起部３５のところの絞り箇所３６における絞り効果は、可動子２０の外周面側における側部の絞り間隙２６によって既に生ぜしめられている絞り効果を、さらに高める。
【００３０】
燃料流を絞ることによって可動子２０の上には僅かな堰き止め圧が発生する。そしてこの堰き止め圧によって、マグネットコイル１０を励磁するコイル電流の遮断時に可動子２０を内極１３からより迅速に解離することができるようになる。この動作は、隆起部３５に制限されて存在する可動子ストッパ面を小さくすることによって、さらに助成される。これによって可動子２０と内極１３との間における接着力が減じられる。そして両方の効果が相俟って、弁閉鎖時間が短縮される。これによってさらに、戻しばね２３を弱くもしくは小さく寸法設定することが可能になる。さらにまた燃料噴射弁１の開放特性が改善される。それというのは、戻しばね２３の力とは逆向きに方向付けられた磁力は、可動子２０を容易に内極１３に向かって引き付けることができるからである。
【００３１】
隆起部３５は図２において誇張して示されている。この場合可動子２０が内極１３に液圧的に接着することを回避するために、隆起部３５の横断面は方形又は幾分くさび形である。上に述べた効果を達成するためには、隆起部３５が、平らに延びている残りの供給側の可動子面３４に対して数マイクロメータ高くなっているだけで十分である。隆起部３５のためには、例えば供給側の可動子面３４における凹設部のフライス加工や金属相の蒸着のような種々様々な製造方法が、可能である。
【００３２】
このような絞り箇所３６を備えた燃料噴射弁１の運転は、比較的強い変動によって影響される。絞り作用は、ジオメトリ、液圧及び熱的なパラメータによって強く影響される。それというのは、例えば燃料の粘性ひいては流速は温度によって影響を受けるからである。その結果系は種々異なった運転状態を有することがある。例えば液圧による緩衝が極めて強いために、可動子２０が内極１３に当接しない場合、運転は弾道学的もしくは弾道的（ballistisch）である。これは確かに動力学的には望ましいが、しかしながらコントロールしにくい運転状態である。可動子２０が遅延して内極１３に当接すると、燃料噴射弁１の開放時間は長くなる。
【００３３】
障害パラメータ（Stoerparameter）を減じるためには、系を所望のように絞らないようにすることができる。この場合特に、可動子２０に孔を設けることによって絞り作用が減じられ、これによって液圧による閉鎖力の影響が減じられる。絞りに軽減が十分である場合には、系は弾道学的もしくは弾道的でない運転に移行する。
【００３４】
図３Ａには、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。この場合隆起部３５は供給側の可動子面３４にではなく、排出側の可動子ストッパ面３７に設けられている。弁ニードル３からの絞り箇所３６の距離もしくは、隆起部３５によって取り囲まれた面４６が同じままである限り、堰き止め圧の作用もまた変化しない。
【００３５】
可動子２０には、絞り効果を所望のように減じるために孔３８が設けられている。この孔３８は、該孔がリング状の隆起部３５によって取り囲まれた面の内部に位置するように配置されており、このような配置されていると、絞り効果は、絞り箇所３６を通って流れる僅かな燃料量によって減じられる。これによって一方では障害ファクタを減じることができ、他方では、供給側の可動子面３４に対して作用する液圧力を依然として十分に利用することができる。
【００３６】
図３Ｂには、所望のように系の絞り作用を減少させるための第３実施例及び第４実施例が、図３Ａと同様な図示で示されている。
【００３７】
図示の実施例において孔３８として形成された絞り作用軽減処置は、図３Ｂにおける弁ニードル３の左側領域に示されているように、可動子２０の中央の切欠き３９の溝状の拡大部として形成することも可能である。この構成には、絞り作用軽減溝を大きな手間をかけることなしに可動子２０の中央の切欠き３９によって製造することができ、しかもその他の孔３８を可動子２０に設ける必要がない、という利点がある。
【００３８】
図３Ｂにおいて右側に示された第４実施例は、同様に溝状の切欠きの形で弁ニードル３に形成されている。この実施例も簡単な製造形式の点で傑出しており、例えば切欠き４０は旋削又はフライス加工によって特に流れに有利な丸みを付けられた縁部４４を備えて、弁ニードル３に形成することができる。
【００３９】
図３Ｃには、それぞれいわゆるストッパ絞り軽減処置を施された本発明による燃料噴射弁１の第５及び第６実施例が断面図で示されている。
【００４０】
図３Ｃにおいて左側に示された実施例では可動子２０は次のように構成されている。すなわちこの場合供給側の可動子面３４には、例えば半径方向に延びる溝の形をした凹設部４１が設けられ、この凹設部４１は、供給側の可動子面３４の外壁４５のところでリング状に延びていて縁部に設けられた隆起部４２によって、閉鎖される。連続的に縁部に設けられた隆起部４２と、それに対応する内極１３の肩部４３との間に形成された絞り箇所３６の絞り作用は、凹設部４１の長さに関連した値によって軽減され、弱められる。この実施例においても、凹設部４１側の縁部４７は、流れに有利なような斜めに面取りされているが又は丸みをつけて形成されている。
【００４１】
これによって特に、可動子ストッパ４２，４３のところにおける絞り間隙３６の長さが減じられ、しかもこの場合堰き止め圧のために有効な面積が著しく減じられることはない。運転時にこの配置形式は、弾道学的もしくは弾道的な領域に留まる傾向がある。
【００４２】
図３Ｃの右側には、同様にストッパ絞り軽減処置を有する、本発明による燃料噴射弁１の第６実施例が示されている。
【００４３】
原理的にはこの実施例は、図３Ａに示された実施例に似ているが、孔３８はリング状の隆起部３５の内側に位置しているのではなく、可動子２０において半径方向でさらに外側に移動させられている。これによって同様に絞り間隙３６の長さが減じられる。
【００４４】
本発明は図示の実施例に制限されるものではなく、その他多数の別の構造形式による燃料噴射弁においても実現可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来技術による燃料噴射弁の１例を示す縦断面図である。
【図２】 図１のＩＩで示された領域を拡大して示すものであって、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３Ａ】 絞り軽減処置のために孔が設けられている、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３Ｂ】 絞り軽減処置のために孔が設けられている、本発明による燃料噴射弁の第３実施例及び第４実施例を示す断面図である。
【図３Ｃ】 ストッパ絞り軽減処置を施された、本発明による燃料噴射弁の第５実施例及び第６実施例を示す断面図である。

Claims (2)

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た可動子（２０）と、該可動子（２０）と結合されていて弁閉鎖体（４）を操作するための弁ニードル（３）とが設けられており、弁閉鎖体（４）が弁座面（６）と共働してシール座を形成しており、可動子（２０）が供給側の可動子面（３４）でマグネットコア（１３）に当接する形式のものにおいて、
   供給側の可動子面（３４）に燃料流を絞る絞り箇所（３６）が形成されていて、該絞り箇所（３６）が、マグネットコア（１３）の排出側の可動子ストッパ面（３７）における段状のリング状の隆起部（３５）によって形成されており、絞り箇所（３６）の絞り作用が、供給側の可動子面（３４）に対して作用する液圧力を依然として利用することができる程度に、可動子（２０）における孔（３８）によって減じられており、さらに該孔（３８）が、隆起部（３５）によって取り囲まれた面（４６）の内部において開口していることを特徴とする燃料噴射弁。
2. 隆起部（３５）がくさび形又は方形に形成されている、請求項１記載の燃料噴射弁。

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