JPH04502947A - カートリッジ型電磁燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 カートリッジ型電磁燃料噴射弁 本発明は内燃機関の吸気管内に燃料をバルクベンジェクシ１ン（ｂｕｌｋ　１ｎ ｊｅｃｔｉｏｎ）するために使用される小型電磁燃料噴射弁に関する。燃料圧は 有利に１〜４バールのオーダである。

従来の技術 内燃機関の吸気管内に燃料を噴射する目的の電磁燃料噴射弁は種々の形式で公知 である。これら電磁燃料噴射弁の共通の特徴は配量の精度が高いことにある。

配量の精度の高さは弁の開閉時間を著しく短くすることによってのみ達成される 。公知の一般の弁の開閉時間は電磁石のインピーダンスにもよるが、はぼ　０． ５〜１．５■Ｓである。所期の短い開閉時間は電気エネルギの可能なかぎり最低 のインプットによって達成されるべきである。

この種の弁の極めて一般的なものは軸方向に対称的に形成されている。この弁の 可動子は弁の中心軸線上に位置し、一般にはニードル形の弁閉鎖体に作用する、 この弁の外径は一般に２０〜２５ｗ＋ｏである。磁気帰路部材は普通内実の金属 ケーシングによって形成される。この金属ケーシングは磁極と弁座とのための基 盤を提供する。この金属ケーシングは磁極の不所望のずれ動きを阻止するように 正確に形成されなければならない。そのためには製作精度を著しく狭くするか又 は正確にフィツトする部品を使用しなければならず、いずれ！＝シてもその実現 は至難である。可動子の反跳を阻止し、短い２０−ティングタイムを得るために 、従来の噴射弁の行程は著しく短い。現代の噴射弁の行程は０．０５〜０．１＋ ａｍである。燃料の貫流特性の不所望な変動を阻止するために、この種の従来弁 の製作誤差は極めて小さい。さらにこの種の従来弁の調整過程は困難である。

本発明の目的は、製作費が著しく安価であると共に、可動子の反跳が少なく、低 い電気エネルギで作動する燃料噴射弁を提供することにある。

本発明の構成 本発明に基づく燃料噴射弁は、従来のものと異なり、非磁化性のケーシングを備 えており、このケーシングが磁極及び弁座に固定的に結合されており、かつ可動 子の半径方向の動きを阻止する案内部材としても役立つ。ケーシングはその内部 に収容した部品と共に弁ハウジングに取り付けられるカートリッジを形成してい る。それゆえ、カートリッジだけを正確に製作すればよく、弁ハウジングの製作 精度は悪くてよい。カートリッジの機能テストは初期の製作段階で他の取り付は 部品とは独立して行うことができる。このことにより、弁全体の製作が著しく簡 便化され、不良品が削減される。さらに、カートリッジの内部にシールは不要で ある。従来弁ではシールの必要が弁製作時の不良品多発の１因であった。噴射弁 のケーシングは有利にはプラスチックから成り、これにより製作費が削減される 。本燃料噴射弁の寸法は小さく、その外寸はほぼ１４〜１６ｍｍである。それゆ え本発明の弁は著しく変化の多い取り付は状態に適合される。

次に第】図について本発明の特別な機能を詳細に説明する。

第１因に示す噴射弁の磁気回路は磁極１０３、可動子１０６及びブラケット１０ ４を備える。磁極１０３及び可動子１０６はマグネットコイル１０７によって囲 われている。ブラケット１０４はカラー１０９で終わっており、ブラケット１０ ４は磁気回路のサイドボールを形成している。このカラー１０９によって、サイ ドボール領域が拡大されており、これにより、可動子１０６とブラケット１０４ との間の磁気抵抗が削減されている。励磁状態で可動子１０６は磁極１０３に直 に当接する。ｍ極１０３とブラケット１０４との間に付加的な永久空気隙間１０ ５が形成されており、この永久空気隙間１０５は升のダイナミック調整のために 使用される。磁極１０３のための支持体が非磁化性材料のケーシング１０１によ って形成されており、このケーシングは可動子１０６の半径方向の動きを阻止す る案内部材としても役立てられる。可動子１０８の内部に復帰ばね１０８が設け られている。可動子１０６は円錐形の弁閉鎖部材１１０で終わっている。ケーシ ング１０１は弁座ｉｌｌ及びノズル１１２を備えている。ケーシング１０１．磁 極１０３、可動子１０６、弁座１１１はケーシング１０１内で共に１つのカート リッジを形成しており、このカートリッジはその他の部品とは別個に製作される 。弁座への燃料搬送はケーシング内のサイドオリフィスによっておこなわれる。

弁座領域は図示しない弁ハウジングに対してガスケットリング１１３によってシ ールされている。

第１ｔ！Ｉの実施例が従来公知の弁１：対して有している利点は、まず第１に、 この実施例では正確な加工を要する部品が２つしかないこと、及び構造が複雑で ないことである。可動子の行程ひいては静的な流れ特性は磁極１０３の挿入深さ の関数であるに過ぎない。可動子の行程は弁ハウジング内での誤差変動によって も影響されない。磁極１０３及び弁座１１１に対する可動子１０６の正確なセン タリングはそれらをケーシング１０１内に配置するだけで得られる。同様に、空 気隙間１１４の領域内での磁極と可動子との軸方向の位置決めが容易に得られる 。弁がカートリッジ型に形成されているため、初期の加工段階で最初の作動テス トが可能となる。

さらに、弁は磁気特性に関連して種々の特徴を備えている。磁気帰路部材はブラ ケット１０４によって形成されている。′ブラケット１０４は片側で開いており 、マグネットフィルの一部だけを取り囲んでおり、こレニヨリ、マグネットコイ ルの内部に存在する磁気回路の一部（磁極及び可動子）と、磁気回路の外部に存 在する部分（ブラケット）との間の磁気抵抗が増大する。これにより、磁気回路 の漂遊磁界が減少し、電気エネルギ変換の効率が向上する。さらに、磁界回路内 に若干の付加的な空気隙間が磁力線の流れ内にほぼ均一に分配されて設けられて いる。空気隙間１１４がマグネットコイルの内部に設けられており、調整空気隙 間１０５、非磁化性のケーシング１０１によって形成されｔニサイドギャップ１ １５はマグネットコイル１０７の外部に位置している。励起状態で可動子１０６ は直に磁極１０３に当接する。それゆえ、従来公知のものと異なり、本発明では 磁極１０３と可動子１０６との間に永久空気隙間か存在しない。この永久空気隙 間を形成しておくためには高精度の保守が必要である。

永久空気隙間の寸法は従来の弁では可動子の行程とほぼ同じ程度である。空気隙 間が設定値から僅かでもずれると復帰ばねの力を比較的大きく変化させてこのず れを補償しなければならない。しかし、ばねを設定値から著しく変化させるのは 不都合である。それというのは、その変化によって、トリガ電圧の変動時にダイ ナミック流れ特性が変化してしまうからである。第１図に示す空気隙間を無くす ことにより、電磁的な効率が改善される。励磁電流のカットオフ後の磁界の十分 迅速な消失が調整ギャップ１０５とサイドギャップ１１５によって実質的に促進 される。磁気回路の十分な磁気的な設計により、従来に比して磁気効率を低下さ せることなく磁気回路の寸法を削減することができる。これにより、小寸法の可 動子を使用することができ、要するに可動子の質量が減少する。水弁によれば、 電気エネルギ消費が少ないにもかかわらず弁の極めて迅速な作動が可能となる。

本発明によればさらに、ダイナミック調整のために付加的な調整ギャップ１０５ が設けられている。調整ギャップ１０５の変化は磁気回路内の磁気抵抗の変化を 生じる。調整ギャップの増大はピックアップの遅れ並びにドロップオフの減少を 生じる。このことにより、調整ギャップ１０５を所望の値に設定すれば、ダイナ ミック流れ特性の調整が可能となる。

調整ギャップ１０５によるダイナミック調整は種々の明瞭な利点を生じる。調整 できることによって、例えば復帰ばね１０８のばね弾性特性に関して大きな製作 誤差が許容される。さらに、この調整は励磁電圧が変化しても安定している。そ れというのは、ばね力は種々の弁でほぼ同じだからである。磁界内での各空気隙 間のほぼ均一な分配により、漂流磁気が減少し、電磁効率が向上する。

マグネットコイル１０７はブラケット１０４内へ側方向で挿入される。ブラケッ ト１０４は薄肉に形成されることができる。なぜならば、磁極１０３の支持機能 を有していないからである。これに対して従来の弁では、磁極の不所望なずれ動 きを阻止するために厚肉のブラケットが要求される。マグネットコイル１０７は 部分的にのみ囲われているため、コンタクトピンと一緒にプラスチッチ内に埋め 込むのに容易である◎埋込は可能な漏れを阻止し、マグネットフィルの熱伝達を 改善する。製作中の不良品損失は確実に排除される。安定したコンパクトなケー シング形状が得られ、このケーシング内でカートリッジ型の弁が機械的な損傷か ら良好に保護される。

噴射弁の調整は複数の分割された段階で行われる。

まずはじめに、復帰ばね１０８が可動子１０６内に挿入される。その場合、ばね 弾性に関連して比較的大きな誤差が許容される。一般に、ばね弾性に関して特別 な考慮は不要である。静的な燃料流特性又は可動子行程は、磁極をケーシング１ ０１内に所望深さまで押し込むことによってセットされる。ダイナミック調整は カートリッジ型弁を図示しない弁ハウジング内に所望深さまで押し込むことによ り達成される。このことは磁極１０３とブラケット１０４との間隔を変化させる さらに、本弁は油圧系に関して特別な特徴を有している。第１に、復帰ばね１０ ８が室１１６内に配置されている。この室は片側で開いていて可動子１０６の内 部に位置している。可動子１０６の環状の極面には可動子の運動性を減衰する液 圧緩衝スロットが形成されている。この液圧緩衝スロットは可動子が閉鎖位置に あるときでも燃料を室１１６内に流入せしめる。これにより、可動子１０６が液 体によって磁極１０３に付着するのが阻止される。液圧緩衝スロットはそれらの 間に３つの接触面が生じるように配置され、これらの接触面は可動子の環状の極 面に周方向で均一に分配されて位置する。接触面は半径方向では環状の極面１１ ７の全幅にわたって延びている。室１１６は液圧緩衝スロットの緩衝効果を強め る。液圧緩衝スロットの深さはほぼ１０〜２０ミクロンである。この深さで、復 帰段階での不所望な緩衝を生じることなく、可動子の閉鎖運動の液圧緩衝が良好 となる。実効空気隙間１１４内にこの液圧緩衝作用があることにより、この領域 に許容できない摩耗を生じることなく比較的柔らかい材料が使用できる。

本噴射弁はさらに安定状態特性にすぐれており、励磁されｔ；可動子の液圧的な 復帰力は休止位置における可動子の場合に比して大きい、安定状態特性がよけれ ば可動子のドロップオフタイムは著しく短くなる。このことを達成するために、 可動子１０６の弁閉鎖体１１０はほぼ１／１００＋ａｍの半径方向の遊びをもっ てケーシング１０１の内部で案内される。これにより、弁閉鎖体１１０の周りに 環状のギャップが生じる。このギャップ内では圧力低下が生じ、これは流れ増大 につれて成長する。従って可動子の行程が増加する。圧力が低下しかつ可動子の 行程が増加するために、磁力に逆らう液圧が生じる。弁閉鎖体の半径方向の遊び は、励磁されｔ；可動子のために静的な燃料圧の１０〜２０％の圧力低下が環状 ギャップの後方に常時生じるように設定される。この環状ギャップの径は弁座１ １１の径の２〜３倍大きく選ばれる。このような寸法にすれば、弁閉鎖体は液圧 的にセンタリングされ、弁座への弁閉鎖体の衝撃が緩衝される。弁閉鎖体と弁座 とのためｌ；焼入れされｔ；材料を使用することは上記の寸法では考慮されなく てよい。復帰運動を緩衝することにより、可動子の反跳が著しく軽減される。弁 閉鎖体はさらに、定常の圧力低下を増大するとともにこの圧力低下を環状ギャッ プの周方向に均一に分配するための溝１１８を備えている。

液圧的な復帰の特徴並びに規定された安定状態特性は、各機関シリンダにそれぞ れ別個の燃料噴射弁で別個に燃料を供給する形式のマルチポイントインジェクシ ョンでは特に効果的である。このマルチポイントインジェクションは弁座１１１ が小径であることによってすでに達成されることのできる燃料流の最小量のみを 要求する。弁座の径は１〜２１ｍｍより大きくする必要はない。上記寸法は弁閉 鎖体が３〜４　ａｍの径を有することを考慮すれば妥当な寸法である。

本発明に基づく液圧的な復帰の原理を使用すれば、フ　不所望に長い復帰時間を 結果することなく、復帰ばね１０８を完全に排除することもできる。しかし、復 帰ばねが無いと弁座領域に漏れが生じるおそれがある。

［それというのは、弁閉鎖位置では液圧が低いからである。それゆえ、実際の使 用例では弁閉鎖位置での漏れ）　を阻止するために復帰ばねを設けるのが一般で ある。

し　次ぎｌ；、本発明の種々の実態例を以下に詳細に説明第２図に示す噴射弁は プラスチック製の弁ハウジング２２２を備えている。マグネットコイル２１２及 び結合ピン２２３並び°にブラケット２１３は噴射弁を埋込んだプラスチックに よって囲われている。弁ハウジＬ　ング２２２の上部はねじ孔２２５を備えてお り、この１　ねじ孔内にカートリッジ型弁がねじはめられている。

弁の磁気回路は可動子２０１．磁極２２１及びブラケ巨　フト２１３から成る。

磁気回路のこれらの部品は強磁り　性材料から成る。磁極２２１は非磁化性のケ ーシング２０８内に取り付けられている。取り付けはプレスばめとレーザ溶接上 によつておこなわれている。ケーシング２０８のｔＥｓには弁支持体２０３がプ レスばめされて溶接されている。復帰ばね２１６は可動子２０１の内部に配置さ れている。復帰ばれは弁ニードル２０「　２上に位置しており、弁ニードルは可 動子にプレスばめされている。復帰ばめは磁極２２＋と可動子とに形成された室 ２３０によって保持されており、この室は励磁されｔ；可動子のために側方へ閉 鎖されている。室の上方に貫通されたオリフィス２１７が形成されており、この オリアイスは室２３０を外部に連通せしめている。オリフィス２】７は室２３０ の上方の気泡を減少せしめると共に、液体によって可動子が磁極２２１に付着す る可能性を削減する。さらに、可動子の運動に対する付加的な緩衝効果を得るた めに、オリフィス２１７の径が　０−２−０．４　１１ｍまで減少されており、 その結果、室２３０からの燃料の流出が可動子運動の終了に向かって妨げられる 。可動子の端面には環状の緩衝スロット２３１が設けられており、この緩衝スロ ットが可動子の運動を減衰させる。この緩衝スロットは付加的ｌ；可動子の液圧 的な平行な案内を結果する。

この液圧的な平行な案内により、弁座のところの流れ状態が簡単に再現性を有す るようになり、弁座領域内での弁ニードルのための半径方向の案内が不要となる 。弁ニードルの径はほぼ’ｌ　ｍｍであり、可動子の径はほぼ４　ｍｎ＋である 。円錐形の弁座２０７は弁支持体２０３に形成されている。弁支持体はディフュ ーザ２０５内のノズル板２０４の取り付は場所としても役立ち、両者は所定位置 に固定的に締め付けられる。弁には連続的に燃料が供給される。燃料はサイドオ リフィス２１０を介して弁ハウジング２２２の下部に流入する。ここから燃料は さらにケーシング内のサイドパッセージ２０９を介して弁座２０７に達する。ケ ーシング２０８とこれを取り囲む弁ハウジング２２２との間には燃料通路として 役立つ環状のチャンネル２３２が形成されている。さらに、この環状のチャンネ ルはカートリッジ型弁の遊動を結果し、これにより、弁ハウジングからの半径方 向の力が弁に作用しない。燃料は弁の下部から通路２１８，２１９．２２０を介 してケーシング内部に達する。ここから、燃料はオリアイス２２６を介して周方 向の環状のチャンネル２２７に達し、さらにここから燃料リサイクルに達する。

弁ハウジング２２２はガスケットリング２１１によって取り付は孔内でンールさ れている。弁は弁支持体２０３上に位置するガスケットリング２２６によって弁 ノ翫つジングに対してンールされている。弁ハウジング２２２は図示しない燃料 フィルタによって囲われている。

弁のダイナミック調整は弁ハウジングに対する弁の軸方向の位置の変化によって 行われる。位置ぎめは弁を所望深さまでねじ込むことｌ；よって行われる。弁の 実際の位置が変化すると、マグネットコイルに対する磁極の位置とサイドギャッ プ２１４，２１５の領域内でのオーバラップ量が変化する。この位置ぎり過程中 に調整のために２つの磁気パラメータが使用される。

その１つは、磁極とマグネットコイルとの相対位置による漂遊磁界の変化であり 、他の１つはサイドギャップのオーバラップの変化による磁気抵抗の変化である 。この場合、第１図の調整空気隙間１０５の軸方向の配置に比して、上方の空気 隙間２１５の半径方向の配置が感度の低下を結果する。それゆえ、ダイナミック 調整の等しい変化を得るためには第２図の実施例では軸方向の移動量が大きいこ とが必要である。このことは、弁の位置の可能な変化に対する弁の感度を低くす る。この種の変化は例えば老化現象又は不手際な操作によって生じる。さらに、 このことは弁ハウジング領域内での大きな誤差を可能ならしめる。

磁気的並びに運動学的な原理に関して可動子ならびに弁ニードルの一層有利な構 成が第３図に示されている。この実施例は１２図に示されｔ；形式の弁のために 効果的に使用される。この場合、管状の可動子３０２が弁ニードル３０１内に直 にプレスばめされている。

可動子は当接ピン３０３によって磁極に当接する。弁ニードル３０１の径はほぼ ２ＩＩＩｒｎである。当接ビン３０３はほぼｌ　ｍｍの径を有している。復帰ば ねは可動子内で当接ピン３０３に取り付けられている。可動子は弁ニードルにプ レスばめされており、かつさらに溶接ビード３０９によって移動不能に固定され ている。

当接ピン３０３の接触面は磁極面３０７を越えてほぼ２０ミクロン突出している 。

第３図に示す実施例の利点は液体による可動子の付着が最小であると共に可動子 の当接運動を効果的に緩衝することにある。この緩衝効果は液体を可動子の内部 の環状の室３１０から押し退けることによって生じ、これによって著しく大きな 緩衝効果が得られる。当接ピン３０３の当接面が著しく小さいため、液体による 可動子の付着が排除される。さらに、第２図の実施例と異なり、磁極領域内に制 限ストッパが存在しないことも有利である。それというのは、励磁電流が遮断さ れた後、磁界が迅速ｌ；消失するからである。

第４図に示す実施例は特に小型に形成されており、かつ球状の可動子を備えてい る。可動子の径は有利にはほぼ２．５〜３ｍｍである。弁ハウジングの径はほぼ １４＋ａｍである。磁気的な特徴は第１図のものと同じである。この弁の磁気回 路は可動子４１２、磁極４０８及びブラケット４０２から成る。磁気回路の実効 空気隙間はコイルのほぼ中央に位置している。可動子４１２の周りに付加的なサ イドポールが配置されている。

２つの互いに異なる実施例が第４図に示されている。

第４図の右半分に示す実施例では、サイドポール４１７が非磁化性のケーシング ４２３にプレスばめされている。この構成は安価であるが、しかし、磁性的には 若干不利である。この場合、高い磁気抵抗を有する空気隙間が、可動子とサイド ポールとの間に位置する非磁化性のケーシング４２３によって形成される。この 高い磁気抵抗はサイドポール４１７に面した球状の可動子の特に小さな側面によ って生ぜしめられる。この種の小寸法の可動子のためには、第４図の左半分に示 した実施例が磁気的には有利である。この場合、サイドポール４１８は可動子４ １２の近くまで延びてしする。可動子の復帰は復帰ばね４０９によって行われて しλる。復帰ばね４０９の上端はプレスばめされた小さな管に支持されており、 下端は加圧ビン４１１　ｉ：支持されている。この加圧ビンは磁極４０８の孔４ ２４内Ｃ；収容されている。第４図の右半分番；示す実施例で（よ、磁極４０８ は直に弁支持体４１３に取り付Ｃすられており、弁座４１６と磁極４０８の取り 付はスペースと力（弁支持体４１３に直に加工されてしする。第４図の左半分に 示す実施例では、磁極４０８が昇磁イヒ性のケーシング４１９に取り付けられて おり、このケーシング１まサイドポール４１８に結合されてしする。サイドポー ルは弁支持体に結合されている。ノズル板４１５　＋１弁支持体４１３内のディ フューザ４１４１：よってつ力）まれている。燃料供給は環状のチャンネル４０ ６を介してフィルタを通して弁／＼ウジング４０１の内部へ行われる。さらにそ こから燃料は弁の外面龜；沿ってオリアイス４２０を経て弁座４１６に達する。

ブラケット４０２、マグネットコイル４０３及び結合ビン４０４１よ弁ハウジン グ４０１の成形時に射出成形されｔニブラスチック内に埋め込まれる。ダイナミ ック調整＋１カート１ノツジ塁弁の挿入深さによって行われ、これによって調整 空気隙間４２５が変化する。弁１誌ガスケット４２１によってシールされ、弁ハ ウジング（よガスケット４０５．４２２によってシールされてしする。

第５図に示す実施例では、可動子の復帰が永久磁石によって行われる。これによ れば、復帰ばねを省くことができる。弁のダイナミック調整は外部に形成される 交番磁界によって行われる。

弁の電磁回路は可動子５１４、実効磁極５０５、帰路キャップ５０３、サイドポ ール５０６から成る。電磁回路はマグネットコイル５０４を備える。永久磁石回 路は可動子５１４、サイドポール５０６、永久磁石５０８、磁極固定部材５０９ 及びレスティングボール５２８から成る。レスティングボール５２８は弁支持体 ５１０に形成されている。可動子５１４は弁ニードル５１３にプレスばめされて いる。マグネットコイル５０４の非励磁状態では、可動子５１４は永久磁極の磁 界の影響でレスティングボール５２８へ向かって引っ張られる。この場合、弁ニ ードル５１３は弁座５３０に当接する。弁閉鎖時には永久磁石の空気隙間５２７ は可動子５１４とレスティングボール５２８との間に留まる。この空気隙間の寸 法は可動子の行程と同じ大きさであり、かつ少なくともＱ　、　］　＋ｍｍであ る。空気隙間の寸法がこれより少ないと、行程運動の終端部分での当接力が大き すぎる。このように著しく増大する当接力は弁のダイナミック特性のためには不 都合である。さらに、永久磁石５０８の漂遊磁界も存在し、これが電磁回路に影 響する。磁界の一部が永久磁石の空気隙間５２６を通過すると、この領域ｌ；常 時引つ張力が生じる。この引っ張力を可動子の励磁時に最小にするためには、冑 効ギャップ５２６の領域に永久残留空気隙間が必要である。この永久残留空気隙 間がないと、液体によって可動子が磁極５０５に付着する。磁極のところでのこ の永久残留空気隙間の幡はわずかに１０〜２０ミクロンである。このように、永 久残留空気隙間の寸法がわずかであるため、その機能は液圧的な緩衝スロット５ ３１によって完遂される。この緩衝スロットは可動子の運動を液圧的に抑制する のにも役立つ。弁ニードル５１３の半径方向の動きは内側の弁支持体５１０によ って行われる。この弁支持体５１０はさらにノズル板５１２を備えており、この ノズル板はディフューザ５１１によって締め付は固定されている。弁支持体５１ ０は磁極固定部材５０９内にねじ込まれている。非磁化性のケーシング５０７は 弁支持体５１Ｏにプレスばめされて、磁極５０５のための取り付は基盤を形成し ている。燃料供給はオリフィス５１９を介して弁ハウジング５０１の下部へ行わ れる。そこから燃料は細いチャンネル５１８を通って環状のチャンネル５２３へ 、さらにそこから弁の外側に沿って弁ハウジングの上部へ達する。可動子の領域 はサイドパッセージ５２４．５２５を介して外部に連通している。このオリフィ スは、可動子の遊動を付加的に抑制するために比較的小径に形成される。燃料は 弁ハウジングの上部から半径方向のチャンネル５１６を介して燃料リサイクルに 達する。弁はガスケットリング５２１によって弁ハウジングに対してシールされ る。電磁回路の外側の部分はマグネットコイル５０４及び結合ビン５０２と一緒 に射出成形されたプラスチック内に埋込まれる。

永久磁石５０．９は操作簡便のため非磁化状態で組み立てられる。磁石を磁化す るために磁化回路の磁極が帰路キャップ５０３及び磁極固定部材の近くに取り付 けられる。これにより、永久磁石と磁化装置とから成る磁気回路が形成される。

次いで永久磁石５０８が外部の磁界によって磁化される。

弁の調整は若干の連続した段階で行われる。まず第１に、弁ニードルを備えｔ； 適当な可動子が弁支持体に適合され、これにより、レストボール領域に予定の永 久空気隙間５２７が形成される。この永久空気隙間が比較的大きいため、複数の 部材の適合は比較的大きな誤差で行われる。磁極５０５は、可動子の所望の行程 が得られるようにケーシング５０７内にプレスばめされる。

弁のダイナミックな調整は組み立て後に行われる。

このことのために、適当な装置によって交番磁界が永久磁石に与えられ、これに よって永久磁石の磁気が弱められ、それと同時に磁気特性が安定する。永久磁石 の磁気を弱めすぎると可動子の復帰時間が長くなる。

永久磁石をこのように弱める場合、マグネットコイル５０４を流れる電流の方向 に依存してピックアップタイムを短く又は長くすることができる。永久磁石を弱 めることの効果は可動子の復帰時間に関して著しく大きく、これにより所望の調 整を得ることができる。弁を最も効果的に作動させるｔ；めには、可動子を励起 する場合にマグネットコイル５０４に流す電流の方向はマグネットコイルによっ て励起される磁界が永久磁石の磁界と同じ方向となるように選ばれなければなら ない。可動子のドロップオフはこれと逆のパルスで加速される。

第６図に示す実施例では、可動子の復帰が永久磁石によって行われる。第Ｓ図に 示す実施例と異なり、この実施例では永久磁石の近くに付加的なマグネットフィ ル６１０が配置されている。この弁は互いに逆の磁界を有する２の磁気回路を備 えている。一般の分極可能な磁気回路と異なり、永久磁石６０７は片側だけに配 置されており、単安定的な挙動を示す。単安定的な挙動は、励磁電流が遮断され た場合に電気的な逆のパルスを必要とせずに弁が閉鎖位置へ自動的に戻ることに よって特徴づけられる。単安定的なこの挙動は噴射弁にとって安全であり、電気 的なトリガ回路ｊこなんらかの故障が生じた場合に弁の閉鎖が保証される。本発 明による噴射弁のカートリッジ状のｌ１ｌｆｉｔにより、特に構造温水かつ安価 な磁気回路が形成される。弁の動的な挙動に関しては、従来の弁に対比して電気 エネルギ消費が著しくわずかである。

弁の上方の磁気回路は冥効磁極６０４、可動子６０５及び帰路キャップ６１４か ら成る。下方の磁気回路は可動子６０５、サイドボール６１１、帰ｉ１ヤップ６ １４及びレストボール６０６から成る。上方の磁気回路はマグネットコイル６０ ９を囲んでおり、下方の磁気回路はマグネットコイル６１０を囲んでいる。永久 磁石回路は下方の磁気回路に対して並列である。永久磁石回路は永久磁石６０７ 、磁極固定部材６０８、レストポール６０６、可動子６０５、サイドボール６１ １及び帰路キャップ６１４から成る。帰路キャップが部分的にしか図示されてい ないのは穴を備えているからである。レストポール６０６と帰路キャップ６１４ との間にはサイドギャップが設けられており、このサイドギャップは永久磁石の 消磁特性の安定に役立つ。磁気回路全体は磁気的にソフトな材料から成る。弁の 非励磁状態では永久磁石が非対称的に配置されているために、可動子とレストポ ールとの間に強磁界が形成され、この磁界が弁の閉鎖を生ぜしめる。実効空気隙 間領域では永久磁石の比較的わずかな漂遊磁界しか生じない。非励磁状態の弁の 液体による可動子の付着が永久空気隙間６２７によって阻止される。この永久空 気隙間は同様に液圧的緩衝スロットとして形成されている。レスティングギャッ プ６２６は有利にほぼ２０ミクロンの長さを有している。実際的な理由からもう すこし長くてもよい。可動子の径はほぼ４　ａｒｍである。磁気回路は励磁状態 で上方のマグネットコイル６０９の磁界が永久磁石の磁界と同じ向きになり、か つ下方のマグネットコイル６］０の磁界が永久磁石の磁界と逆の方向となるよう に接続されている。可動子の復帰は逆のパルスによって著しく加速される。この 種の逆のパルスはコンデンサをトリガ回路ｊ；並列に接続することによって特別 筒単に生じる。

可動子６０５は弁ニードル６３０にプレスばめされていて付加的に溶接されてい る。弁ニードルはレストポール６０６内で半径方向で案内されている。レストポ ール６０６は弁支持体６１６にプレスばめされて溶接されている。レスティング ギャップ６２６はレストポール６０６を対応する深さまで弁支持体内にプレスば めすることにより規定される。非磁化性のケーシング６１３はレストポール６１ ３に固定され、実効磁極６０４のｔ；めの取り付は基盤を形成している。実効磁 極６０４は緩衝通路６２１を備えており、この緩衝通路から燃料が流入して可動 子領域へ流出する。磁気回路の外部領域はコンタクトビン６０２及びマグ不フト コイルと共に弁ハウジングの形成時に射出成形されたプラスチック内に完全に埋 込まれている。プラスチックの通流を許容するために、磁気回路の各部品は大き な穴を備えている。永久磁石は複数の部分から成り、これらの部分間にオリフィ スが設けられており、これは燃料の入口として役立つ１．燃料は弁の外側に沿っ て弁ハウジングの上方部分へ流入し、そこからサイドパッセージ６０３を経てリ サイクルに達する。弁はガスケットリング６．１９．６２０によって取り付は開 口内でシールされている。下方のガスケットリング６１９は直に弁支持体６１６ に設けられており、弁ハウジング６０１に対する弁の別のシールを不要にしてい る。

弁は下方の磁極固定部材６０８内にねじこまれており、弁ハウジング６０１内で 遊動的に取り付けられている。

永久磁石の磁化並びに弁の調整は第５図の９１１例でと同様である。ダイナミッ ク調整は交番磁界の負荷によってる永久磁石の磁界を弱めることによりおこなわ れる。交番磁界は交流により弁のマグネットコイルを励磁することによって生じ ることができる。

＄７図に示す実施例は、分極した磁気回路を有している。磁気回路の基本構造は 一般的である。この種の公知磁気回路はマグネットコイルの下方に２つの永久空 気隙間を備えている。この磁気回路は、増大した感度が可動子のジャミングを生 じるという欠点を有している。さらにこの弁では、２つの磁極の磁気抵抗が大き いためとＢ１極の位置が磁気的に不都合である二ととによって漂遊磁界が大きい 、磁極が２つあるために、１可動子の行程増大に伴い永久磁石の磁力が不所望に 普しく減少する。これに対して本願発明によれば、弁は１つの永久空気隙間しか 有しておらず、しかもこの空気隙間はマグネットコイルの内部に位置している。

永久空気隙間が１つしかないために、磁気回路の磁気抵抗が軽減する。この結果 、漂遊磁気が減少し、磁気効率が改停される。可動子の行程増大に伴う永久磁力 の不所望なドロップオフが削減される。磁気効率の改警により、外径の特に小さ な可動子を使用することができる。可動子はほぼ２．５〜３ｆｌｌＩ１１で実質 的に弁ニードルの径を有し、弁の構造を著しく簡単にする。さらにこの実施例で も、外部から負荷される交番磁界によりダイナミックな調整がおこなわれるため 、製作が簡単である。

本実施例の弁の電磁回路は、磁極７０８、可動子７１Ｏ１帰路ブラケツト７０４ 及び磁極固定部材から成る。可動子の径はほぼ２．５〜３ｍｍである。電磁回路 はマグ不フトコイル７０９を備えている。永久磁石回路は電磁回路に対して並列 に接続されている。永久磁石回路は永久磁石７０６、磁極固定部材７０７、ブラ ケット７０４及び磁気的に効果的なサイドエアギャップ７２４から成る。このサ イドエアギャップ７２４は電磁界の影響で永久磁界が常時弱められるのを阻止す るのに必要である。マグネットフィルが励磁されていない場合、可動子７１０は 並列に接続された永久磁界の影響で磁極７０８へ向かって引っ張られる。可動子 ７１０は弁ニードル７１１と一緒に弁ピンを形成している。弁ピンは案内つば７ ２６、プロポーシ叢ニングスロット７２１及び閉鎖体７２５を備えている。弁ビ ンは表面焼入れされているか又は耐摩耗性の被覆を備える。又は弁ピンは第７１ ！ｌの左側Ｊこ示したようｌこプレスばめされた別体の可動子と弁ニードルとか ら成っていてもよい。可動子と弁ニードルとが別体に構成されている場合には、 可動子を軟性材料から製作することができる。組み立て時に弁ピンは下方から収 容孔７２７内へ挿入される。その際、サイドスペーサ７１６が弁ビンの滑落を阻 止する。開弁時に弁ピンはカラー７２８によってサイドスペーサ７１６に座着す る。このサイドスペーサは、液体Ｉ；よる可動子の付着を阻止するために液圧緩 衝スロットを備えることができる。弁ビンの行程は適当な厚さを有するスペーサ リングによって規定される。サイドスペーサ７１６は非磁化性のケーシング７１ ５のねじはめによって滑落から阻止されている。磁極７０８はケーシング７１５ 内にプレスばめされる。磁極７０８と可動子７１０との間！＝は閉弁時に永久空 気隙間７２９が残される。この永久空気隙間はできるだけ小さく形成される。弁 をカートリッジ型に形成したことによって、過度の加工上の問題なしに永久空気 隙間を極めて小さくすることができる。

弁は下方から弁ハウジング７０１内に挿入されてブラケット７０４内でねじはめ 固定される。これにより、磁極７０８が磁極固定部材７０７上に座着する。燃料 供給はサイドオープニング７１７．７１８を介して行われる。次いで燃料は弁の 外側に沿って弁ハウジング７０１のの上部内に達する。弁の内部からは燃料が中 央通路７２２及びスロット７２３を介して弁ハウジング７）の上部に達する。そ こから、燃料は図示されていない通路を通って外側の環状通路７０５に達する。

弁の外部に配置されている磁気回路部分は弁ハウジング製作時にマグネットコイ ル７０９及びフンタクトピン７０２と一緒に、射出成形されたプラスチック内に 埋込まれる。弁は取り付は孔内のガスケットリング７１３．７０３によってシー ルされる。ダイナミック調整は外部から負荷されＩ；磁界によって行われる。こ れの寅施のために、磁化装置のＩｉ１極がプラグ−／　ドア　０４及び磁極固定 部材の近くに接続される。

本発明の弁はさらに、中実軸線内に位置し燃料供給装置として役立つ結合片を備 えることができる。その場合、マグ不フトコイルのＩ；めのコンタクトビンは側 方へ移動する。この種の実施例の外形は公知のニードル塁噴射弁に類似するため 、水弁は従来のこの弁と互換可能である。磁極に直に中央燃料コネクタを取り付 けることができるが、しかし、これは弁の高い負荷を招く。それゆえ、中央燃料 コネクタを設ける場合でも、弁への機械的な負荷を軽減するために、これを弁ハ ウジングに直に結合するのが効果的である。このように機械的に均衡された構成 では、弁の非磁化性のケーシングが０．２ｍｍより薄い肉厚で形成される。この ようにできるだけ薄い肉厚でケーシングを構成することは、磁気的観点から有利 である。さらに、本明細書に記載しＩ；寸法並びに結合形式は適切であるが、た んなる例にすぎない。例えば、プレスばめの代わりに、ねじはめ結合を採用する こともできる。さらに例えば、ケーシング内部で磁極または弁支持体をねじはめ 結合し、かつ、可動子の行程を対応するねじはめの深さによって規定するのが連 光である。さらに、燃料フィルタは常時弁の一部であり、別個に設ける必要はな い。

国際調査報告 国際調査報告　ＰＣＴ／ＵＳ　８９１０４３２５ＴＩＩＩＴ６ｍｇ−＋ｍｐ−電 ず１−噴１−−−−１岬−−鴫一一電ｍ＊＋ｉ＊１＋−電ｈｅｐｍ−啼−噌−− ４１−甲一−ｉ陶−ＣＣ１噌{ｄｊ＋１ｗ−・−一′−−−−Ｎ−櫂１−−−− 電ヂ叩１−−菅−・−＃惨−−ＡＩ？Ｐ＋ｌ＋ｘ　ｍ　ｗｗ　Ｍ　ｔｗｗｍ　Ｉ ｌｌ　１１＋１　ｒｗｅｐｒ綽１°ｗｎｓ　ｔｙｖｔ　ｒ＋＋ｒ　陽呻、　０８ ／１１／８９η−１Ｌ−ｍ　Ｐａ＋１ｇｌ１ｌｆｆ＋ｒｅ　＊　＃　ｍ−町−１ １１１４１ｂｙ−！１１＋ｃ＋＋１ｍ＜　＋−ｉ岬ｍｎｋ　Ｉｌｌ　Ｍ　Pｗ　 ＋ｈ＋　ｐｙｐｗｙ　＋Ｉ　ｗａＬｗｍｍ＋＋＋

Claims (41)

【特許請求の範囲】
1. １．電磁石、可動子、磁極及び弁ハウジングを備えた内燃機関用の電磁燃料噴射 弁において、前記電磁石を支持するカートリッジを備えており、このカートリッ ジが非磁化性の部分と弁座とを備えていることを特徴とする電磁燃料噴射弁。
2. ２．前記カートリッジが可動子の半径方向の案内として役立っており、かつ、可 動子が磁極に直に当接する請求項１記載の電磁燃料噴射弁。
3. ３．前記カートリッジが少なくとも１つのマグネットコイルによって囲われてお り、このマグネットコイルが２つのコンタクトピンに結合されており、かつ、少 なくとも１つの磁気帰路部材によって取り囲まれている請求項１記載の電磁燃料 噴射弁。
4. ４．磁気帰路部材がプラケットから成る請求項３記載の電磁燃料噴射弁。
5. ５．磁気帰路部材が、片側で開いたキャツプによって少なくとも部分的に形成さ れている請求項３記載の電磁燃料噴射弁。
6. ６．マグネットコイルが磁気帰路部材の片側内に挿入されている請求項４記載り 電磁燃料噴射弁。
7. ７．マグネットコイルがコンタクトビン及び磁気帰路部材と一緒にプラスチック 材料内に埋込まれており、このプラスチック材料がカートリッジを取り囲むハウ ジングを形成している請求項３記載の電磁燃料噴射弁。
8. ８．弁ハウジングが燃料供給のための通路を備えており、かつ少なくとも１つの 燃料フイルタを有している請求項７記載の電磁燃料噴射弁。
9. ９．カートリッジ型弁が弁ハウジング内にプレスばめされている請求項８記載の 電磁燃料噴射弁。
10. １０．カートリッジの、ハウジング内に突入した部分があらゆる側から燃料によ って取り囲まれている請求項９記載の電磁燃料噴射弁。
11. １１．カートリッジ型弁が燃料流入のためのかつ弁の息抜きの通気のための通路 を備えている請求項１記載の電磁燃料噴射弁。
12. １２．カートリッジ型弁が弁座領域にシールガスケットを備えている請求項１記 載の電磁燃料噴射弁。
13. １３．非磁化性のケーシングの肉厚が０．２〜０．４ｍｍである請求項１記載の 電磁燃料噴射弁。
14. １４．可動子が３〜４ｍｍ径の球形に形成されており、この可動子の外周が磁気 帰路部材を備えている請求項１記載の電磁燃料噴射弁。
15. １５．可動子が円筒形に形成されて弁ニードルを備えており、可動子の径がほぼ ４ｍｍであり、可動子の極面が１０ｍｍ２よりも小さく、その質量が０．５〜１ ｇであり、かつ、可動子の行程が有利に０．１〜０．２ｍｍである請求項１記載 の電磁燃料噴射弁。
16. １６．実効空気隙間がマグネットコイルの内部で中心に位置している請求項１５ 記載の電磁燃料噴射弁。
17. １７．可動子が内部に緩衝室を備えており、この緩衝室が少なくとも１つの緩衝 スロットを介して周囲のスペースに連通しており、この緩衝スロットの深さが有 利にほぼ２０ミクロンである請求項１５記載の電磁燃料噴射弁。
18. １８．緩衝室がその内部に復帰ばねを備えている請求項１５記載の電磁燃料噴射 弁。
19. １９．復帰ばねがほぼ１〜２ｍｍ径の位置ぎめピンを内部に備えている請求項１ ５記載の電磁燃料噴射弁。
20. ２０．弁ニードルが可動子を貫通して延びており、かつ磁極に直に当接しており 、その当接面がほぼ１〜２ｍｍ２である請求項１５記載の電磁燃料噴射弁。
21. ２１．可動子の端面が２０ミクロンを越える深さの単数又は複数の緩衝スロット を備えている請求項１５記載の電磁燃料噴射弁。
22. ２２．噴射弁のダイナミック調整のための少なくとも１つの付加的な空気隙間が カートリッジ型弁の外側に設けられている請求項１記載の電磁燃料噴射弁。
23. ２３．ダイナミック調整がカートリッジ型弁の軸方向の移動によって行われる。
24. ２４．ダイナミック調整がマグネットコイルに対するるカートリッジ型井の軸方 向の移動によって行われる請求項１記載の電磁燃料噴射弁。
25. ２５．前記弁閉鎖体が環状スロットによって取り囲まれており、この環状スロッ ト内に弁全開のために１０〜２０％の圧力低下が生じ、その際、環状スロットの 径が弁座の径のほぼ２〜３倍大きい請求項１記載の電磁燃料噴射弁。
26. ２６．環状スロット領域に少なくとも１つの溝が設けられている請求項２５記載 の電磁燃料噴射弁。
27. ２７．可動子が軸方向で対向して位置する２つの磁極面を備えている請求項１記 載の電磁燃料噴射弁。
28. ２８．弁復帰のための手段が設けられており、この手段が、軸方向で対向して位 置する磁極面の領域内に非対称的な磁界を生じる永久磁石から成る請求項２７記 載の電磁燃料噴射弁。
29. ２９．永久磁石が軸方向に分極された複数の部分から成る請求項２７記載の電磁 燃料噴射弁。
30. ３０．２つの結合されたマグネットコイルを備えた単安定型の分極された磁気回 路が設けられている請求項２７記載の電磁燃料噴射弁。
31. ３１．外側へ開く弁閉鎖体が設けられており、この弁閉鎖体が円筒形の可動子と 共に弁ピンを形成しており、この弁ピンが、最小の半径方向の遊びで案内通路内 で案内されており、可動子の径がこの案内通路の径とほぼ同じであり、可動子の 実効空気隙間がマグネットコイル及び可動子の復帰のための永久磁石の内部に位 置している請求項１記載の電磁燃料噴射弁。
32. ３２．弁ピンが溝を備えており、この溝が開弁のために位置ぎめディスクに座着 しており、この位置ぎめディスクが片側にスロットを有しており、この位置ぎめ ディスクは可動子の行程を調整するのに役立つ請求項３１記載の電磁燃料噴射弁 。
33. ３３．可動子の径がほぼ２．５〜３ｍｍである請求項３１記載の電磁燃料噴射弁 。
34. ３４．組み込んだ永久磁石の磁化が外部から供給される磁界によって行われる請 求項２７記載の電磁燃料噴射弁。
35. ３５．弁のダイナミック調整が永久磁石の磁界を弱める交番磁界によって行われ る請求項２７記載の電磁燃噴射弁。
36. ３６．弁電流の遮断時にカウンターパルスを発生するための電子トリガー回路に 対して並列にコンデンサが接続されている請求項２７記載の電磁燃料噴射弁。
37. ３７．升座を備えた磁極が非磁化性のケーシングにねじはめ固定されている請求 項１記載の電磁燃料噴射弁。
38. ３８．可動子の行程の調整が磁極のねじはめ深さに依存して行われる請求項３７ 記載の電磁燃料噴射弁。
39. ３９．ねじはめを行う領域に遊びを排除するためのばね装置が配置されている請 求項３８記載の電磁燃料噴射弁。
40. ４０．軸方向中央への燃料供給のために、磁極に燃料結合片が直に固定されてい る請求項１記載の電磁燃料噴射弁。
41. ４１．弁の外径がほぼ１４〜１６ｍｍである請求項１記載の電磁燃料噴射弁。