JP5101705B2 - 燃料噴射弁 - Google Patents

Description

背景技術
本発明は、請求項１の上位概念部に記載の形式の燃料噴射弁、すなわち弁長手方向軸線と、励磁可能なアクチュエータとが設けられており、該アクチュエータが、電磁コイルと、外側の磁気回路構成部分と、弁座ボディに設けられた弁座と協働する弁閉鎖体を作動させるための運動可能なアーマチュアとを備えた電磁回路の形に形成されている形式のものに関する。

欧州特許出願公開第０４８７１９９号明細書に基づき、既に内燃機関の燃料噴射装置に用いられる燃料噴射弁が公知である。この燃料噴射弁は励磁可能なアクチュエータを有しており、このアクチュエータは電磁コイルと、外側の磁気回路構成部分と、弁座ボディに設けられた弁座と協働する弁閉鎖体を作動させるための運動可能なアーマチュアとを備えた電磁回路の形に形成されている。たいていの別の公知の燃料噴射弁（欧州特許出願公開第０４８７１９９号明細書の図１）とは異なり、この燃料噴射弁は燃料流入管片および内側磁極として働く、電磁コイルによって取り囲まれた管状のコアを有していない。その代わりに、外側の磁気回路構成部分はポット形に形成されており、この場合、この外側の磁気回路構成部分は、この磁気回路構成部分が電磁コイルに被せられるように弁に取り付けられている。電磁回路は閉鎖部分によって閉じられる。この閉鎖部分は下方から磁気回路構成部分に押し込まれている。可動のアーマチュアはコイル枠体もしくは閉鎖部分に設けられた内側の開口内に案内されている。アクチュエータ全体はプラスチック射出成形被覆体によって取り囲まれており、このプラスチック射出成形被覆体は流入側の接続管片をも形成している。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９７１２９２２号明細書に基づき公知の燃料噴射弁では、燃料流入管片および内側磁極として働く、電磁コイルによって取り囲まれている管状のコアが不要にされている。この燃料噴射弁は、流入側の接続管片も、弁座支持体として働く接続部分も、深絞り成形された金属薄板部分として形成されていることによりすぐれている。これらの金属薄板部分は、この材料の降伏点を超えた変形負荷によって成形されていて、弁ハウジングの形成のために結合ピンによって互いに結合されている。

発明の利点
請求項１の特徴部に記載の特徴を有する本発明による燃料噴射弁、すなわち電磁コイルのためのコイル室が、外側の磁気回路構成部分と、カバー部分と、内方に対して肉薄のスリーブボディとによって画定されていることを特徴とする、内燃機関の燃料噴射装置に用いられる燃料噴射弁には、次のような利点がある。すなわち、磁気回路の範囲ならびに磁気回路の上流側および下流側の範囲においても、特にコンパクトな構造が簡単にかつ廉価に実現可能となるので、極めて小型の扱い易い噴射弁が得られる。本発明によれば、単純な構造上の解決手段が与えられている。この解決手段を用いると、コイルシールのための閉鎖された密なコイル室が提供されており、この場合、磁気回路のインナポールもしくは内側磁極として働くディスク形のカバー部分が、外側の磁気回路構成部分内に挿入されており、カバー部分も外側の磁気回路構成部分も、肉薄のスリーブボディに固く結合されている。スリーブボディはこの場合、電磁コイルのためのコイル室を内方に対して画定している。電磁回路の構成部分ならびに磁気回路構成部分に結合された接続部分が、極めて単純なジオメトリ（幾何学的形状）を有していてかつ廉価なデザインを有しているので、当該燃料噴射弁は個別部分の製造および組付けの点で特に廉価となる。極めて短い磁気回路は僅かな損失を伴うだけで極めて効率良く働き、その限りでは最良の機能特性を有している。本発明による構造により、＜３０ｍｍの全長を有する燃料噴射弁を製作することが可能となる。

請求項２以下に記載の手段により、請求項１に記載の燃料噴射弁の有利な改良および改善が可能となる。

スリーブボディが、金属製の非磁性の中間部分として形成されているか、または磁気回路内の磁気的な絞り個所のためのフェライト系の構成部分として形成していると特に有利である。スリーブボディは横断面Ｌ字形または円筒状に形成されていてよいので、カバー部分との種々の固定手段が得られる。

本発明による燃料噴射弁の長さバリエーションは、種々の長さの、特殊に成形された接続管片、弁座支持体、弁ニードルおよびスペーサ部材により大きな個数で極めて簡単に製造可能となる。

以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。

本発明の２つの実施例による燃料噴射弁を電磁回路の範囲で示す断面図である。

実施例の説明
図１に例示的に図示した電磁作動式の弁は、混合気圧縮型の火花点火式の内燃機関の燃料噴射装置に用いられる噴射弁の形に形成されている。この弁は電磁回路を有している。この電磁回路は電磁コイル１を備えており、この電磁コイル１は、一般にこのような噴射弁の場合にそうであるように、燃料流入管片および内側磁極として働く管状のコアを取り囲んではいない。それどころか、電磁コイル１は肉薄な円筒状のスリーブボディ２を取り囲んでいる。電磁コイル１の巻成層はコイル枠体３によって収容されており、この場合、コイル枠体３は直接にスリーブボディ２の外壁に接触している。プラスチックから成るコイル枠体３は、一緒に一体射出成形された電気的な接続コネクタ５（詳しくは図示しない）へ直接に移行している。この接続コネクタ５を介して電磁コイル１の電気的なコンタクティングが行われる。

スリーブボディ２は弁長手方向軸線１０に対して同心的に配置されている。この場合、スリーブボディ２は、たとえば特殊鋼から製作されている金属製の非磁性の中間部分を成しているか、またはフェライト系の構成部分として磁気回路内の磁気的な絞り個所を形成している。電磁コイル１を備えたコイル枠体３は、弁ハウジングの一部である外側のポット状の磁気回路構成部分１１によって取り囲まれている。磁気回路構成部分１１の構成部分底部１２には、スリーブボディ２が第１の溶接シーム１３によって密にかつ固く結合されている。構成部分底部１２とは反対の側では、磁気回路構成部分１１内にカバー部分１４が挿入されている。このカバー部分１４は磁気回路のインナポール、つまり内側磁極として働く。カバー部分１４はスリーブボディ２に第２の溶接シーム１５によって密にかつ固く結合されている。こうして、カバー部分１４とスリーブボディ２と外側の磁気回路構成部分１１とを用いて、閉鎖された密なコイル室が提供されている。このコイル室は電磁コイル１の電気的なコンタクティング部の範囲においてのみ、カバー部分１４に設けられた切欠き１６によって中断されている。

第１実施例（図１の左側）では、スリーブボディ２が横断面Ｌ字形の形状を有している。この場合、周方向に円筒状に延びる本体部分から環状つば９が折り曲げられている。相応して、溶接シーム１５，１５ａ（図１の左側）をカバー部分１４の水平な端面１７に設置することができる。この第１実施例では、カバー部分１４が、十分に扁平な、つまりフラットなディスクとして延びている。第２実施例（図１の右側）では、カバー部分１４が、同じくディスク形に形成されているが、しかし円筒状の突出部８を備えている。この突出部８はスリーブボディ２内に突入しており、これによりカバー部分１４の突出部８の軸平行な周面１８に溶接シーム１５，１５ｂを設けることが可能になる。

磁気回路構成部分１１の下流側では、肉薄の管状の接続部分が延びている。この接続部分はこの場合、弁座支持体１９として形成されている。弁座支持体１９は第３の溶接シーム２０を介して磁気回路構成部分１１に固く結合されている。磁気回路構成部分１１の構成部分底部１２は環状突出部２２を有している。この環状突出部２２は、第３の溶接シーム２０がこの範囲において電磁コイル１または別の構成部分を損なうことなしに弁座支持体１９との結合のために設けられ得るように磁気回路構成部分１１から突出している。弁座支持体１９内には、軸方向に運動可能な弁ニードル２１が配置されている。弁ニードル２１の下流側の端部２３には、金属またはセラミックスから成る球形の弁閉鎖体２４が設けられている。

噴射弁の作動は電磁的に行われる。弁ニードル２１を軸方向に運動させ、ひいては戻しばね２６のばね力に抗して噴射弁を開放するか、もしくは噴射弁を閉鎖するためには、電磁コイル１と外側の磁気回路構成部分１１とカバー部分１４とアーマチュア２７とを備えた電磁回路が働く。ポット形のアーマチュア２７は、たとえば弁ニードル軸部２１ａと一体に形成されている（図１の右側）か、または弁ニードル軸部２１ａに設けられた段部２８に挿入されていて、この場所で弁ニードル軸部２１ａに固く結合されている（図１の左側）。アーマチュア２７の軸方向運動時におけるアーマチュア２７の案内は、スリーブボディ２の内壁に沿って行われる。弁座支持体１９の、電磁コイル１とは反対の側の、下流側に位置する端部には、固定の弁座３０を有する円筒状の弁座ボディ２９が溶接によって密に組み付けられている。弁座ボディ２９は金属またはセラミックスから製作されていて、シールリング３１によってシールされている。

弁ニードル２１の球形の弁閉鎖体２４は、弁座ボディ２９の、流れ方向で円錐台形状に先細りになった弁座３０と協働する。弁座ボディ２９の下側の端面は、たとえばフラットに形成された噴射孔付きディスク３４と、たとえばポット形に形成された保持ディスク３５とに固くかつ密に、たとえばレーザによって形成された溶接シームにより結合されている。噴射孔付きディスク３４には、浸食加工または打抜き加工により加工成形された少なくとも１つの、たとえば４つの噴射開口３９が設けられている。弁座３０にまでの燃料供給を保証するためには、弁座ボディ２９に設けられた案内区分の範囲において周方向に複数の通流溝４０が設けられている。

外側の磁気回路構成部分１１およびスリーブボディ２におけるカバー部分１４の配置は、弁ニードル２１の行程を決定する。この場合、弁ニードル２１の一方の終端位置は、電磁コイル１が励磁されていない状態において弁座ボディ２９の弁座３０に弁閉鎖体２４が当て付けられることによって規定されており、弁ニードル２１の他方の終端位置は、電磁コイル１が励磁された状態でカバー部分１４の下端部にアーマチュア２７が当て付けられることによって得られる。カバー部分１４はこの下端部に摩耗保護層を備えている。

燃料噴射弁の組付けは、磁気回路の範囲において以下の順序で行われる。まず、スリーブボディ２とカバー部分１４とが、溶接シーム１５，１５ａ，１５ｂを介して互いに固く結合される。それと同時に、またはその後に、電磁コイル１を備えたコイル枠体３が、外側の磁気回路構成部分１１内へ持ち込まれる。その後に、前記両構成アッセンブリが互いに嵌め合わされ、その結果、カバー部分１４は磁気回路構成部分１１内に適正に位置決めされて配置される。スリーブボディ２と磁気回路構成部分１１の構成部分底部１２との固い結合が、第１の溶接シーム１３によって行われる。引き続き、弁座支持体１９が第３の溶接シーム２０によって磁気回路構成部分１１に固定される。

流入側では、カバー部分１４が第４の溶接シーム３８によって肉薄な接続管片４１に固く結合されている。この接続管片４１は管状に延びていて、図１から判るように、内径に関して意図的に種々異なる位置における段部を介して成形されていてよい。接続管片４１のための可変の長さが使用可能となる。接続管片４１はカバー部分１４に設けられた溝３６内に係合している（図１の左側）か、またはカバー部分１４の内側の孔と面一に整合するように肩部３７に載着されている（図１の右側）。接続管片４１に設けられた、弁座３０の方向に燃料を供給するために働く、弁長手方向軸線１０に対して同心的に延びる流れ孔４２内には、戻しばね２６の他に調節エレメント４３が圧入されている。調節エレメント４３は、この調節エレメント４３に接触した戻しばね２６のばねプリロード（ばね予荷重）を調節するために働く。戻しばね２６は調節エレメント４３とは反対の側ではアーマチュア２７に支持されている。この場合、調節エレメント４３を用いて動的な噴射量の調節も行われる。調節エレメント４３内には、直接に燃料フィルタ４４が組み込まれている。

本発明による燃料噴射弁は、磁気回路の範囲ならびに磁気回路の上流側および下流側の範囲における特にコンパクトな構造によりすぐれている。これにより、極めて小型の扱い易い噴射弁が得られる。スリーブボディ２は、たとえば僅か約３．５ｍｍの長さしか有していない。接続管片４１も弁座支持体１９も、肉薄な深絞り成形された構成部分として形成されており、これらの構成部分は折り曲げられた環状つば４５，４６を備えており、これらの環状つば４５，４６によって燃料噴射弁を流入側および流出側で画定している。これらの環状つば４５，４６は、それぞれ環状溝４７，４８の輪郭を画定する一方の輪郭画定部を形成している。環状溝４７，４８内には、燃料噴射弁を外部（フューエルレール、吸気管）に対してシールするためのＯリングの形の各１つのシールリング４９，５０が嵌め込まれている。

環状溝４７，４８の輪郭を画定するそれぞれ他方の輪郭画定部はスペーサ部材５２，５３によって規定されている。スペーサ部材５２，５３は周方向で接続管片４１もしくは弁座支持体１９に押し被されている。スペーサ部材５２，５３は、たとえばプラスチックから成形されていて、外方へ向かって延びるコーム状の中空室に基づき高度に安定的であって、しかも極めて質量少なく形成されている構造を有している。図１には、本発明による燃料噴射弁の２つの変化実施例が図示されている。燃料噴射弁の長さバリエーションは、種々の長さを有しかつ特殊に成形された接続管片４１、弁座支持体１９、弁ニードル２１およびスペーサ部材５２，５３によって大きな個数で極めて簡単に製造可能となる。相応して着色されたスペーサ部材５２，５３を介して燃料噴射弁の色識別が極めて簡単に可能となる。燃料噴射弁を被覆するように射出成形されるプラスチック射出成形被覆体を不要にすることができる。

Claims (7)

1. 内燃機関の燃料噴射装置に用いられる燃料噴射弁であって、弁長手方向軸線（１０）と、励磁可能なアクチュエータとが設けられており、該アクチュエータが、電磁コイル（１）と、外側の磁気回路構成部分（１１）と、弁座ボディ（２９）に設けられた弁座（３０）と協働する弁閉鎖体（２４）を作動させるための運動可能なアーマチュア（２７）とを備えた電磁回路の形に形成されている形式のものにおいて、電磁コイル（１）のためのコイル室が、外側の磁気回路構成部分（１１）と、カバー部分（１４）と、内方に対して肉薄のスリーブボディ（２）とによって画定されており、該スリーブボディ（２）が、金属製の非磁性の中間部分を成しているか、またはフェライト系の構成部分として磁気回路内の磁気的な絞り個所を形成しており、カバー部分（１４）が、溶接シーム（１５）によって、スリーブボディ（２）に結合されており、スリーブボディ（２）が、横断面Ｌ字形の形状を有しており、該横断面Ｌ字形の形状の周方向に円筒状に延びる本体部分から環状つば（９）が折り曲げられていて、カバー部分（１４）の水平な端面（１７）に溶接シーム（１５，１５ａ）が設置されていることを特徴とする、内燃機関の燃料噴射装置に用いられる燃料噴射弁。
2. 外側の磁気回路構成部分（１１）が、ポット状に形成されていて、構成部分底部（１２）を有しており、該構成部分底部（１２）の範囲で外側の磁気回路構成部分（１１）が、溶接シーム（１３）によって、スリーブボディ（２）に結合されている、請求項１記載の燃料噴射弁。
3. アーマチュア（２７）の軸方向運動時の該アーマチュア（２７）の案内がスリーブボディ（２）の内壁に沿って行われるようにスリーブボディ（２）の内壁が加工成形されている、請求項１または２記載の燃料噴射弁。
4. 外側の磁気回路構成部分（１１）が、弁座支持体（１９）として形成されている管状の接続部分に、溶接シーム（２０）によって固く結合されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
5. 外側の磁気回路構成部分（１１）の構成部分底部（１２）が、環状突出部（２２）を有しており、該環状突出部（２２）は、該環状突出部（２２）に溶接シーム（２０）が設置されるように外側の磁気回路構成部分（１１）から突出している、請求項４記載の燃料噴射弁。
6. 電磁コイル（１）を埋め込んでいるコイル枠体（３）が、スリーブボディ（２）の外壁に直接に接触している、請求項１から５までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
7. 当該燃料噴射弁が、＜３０ｍｍの全長を有している、請求項１から６までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。

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