JP5474192B2 - 燃料噴射装置のための燃料調量装置 - Google Patents

Description

本発明は請求項１の上位概念による内燃機関の燃料噴射装置のための燃料調量装置に関している。

そのような燃料調量装置は例えばＤＥ１０２００５０２５８７２Ａ１明細書から公知である。この種の内燃機関の燃料噴射装置の一部である燃料調量装置は、燃料ポンプの吸引側の供給量の制御に用いられている。公知の燃料調量装置は、電磁操作されるバルブピストンを備え制御バルブを有しており、この制御バルブによって燃料高圧ポンプの吸引側において様々な通流断面が設定され得る。それにより燃料ポンプの吐出量が制御される。電磁石はアーマチュアと可動なアーマチュアピンとを有しており、このピンがバルブピストンを操作している。前記アーマチュアピンと制御バルブは同軸的に相前後して配置されており、この場合アーマチュアは制御バルブに対向するアーマチュアピン端部に設けられている。燃料調量装置は通常は燃料を噴射する電磁弁部分と、有利にはスチール部材で形成された油圧制御部分とを含んでいる。

発明の開示
本発明による燃料調量装置によれば、ケーシングがプラスチックの射出成形によって製造されている。それによりこのケーシングは油圧制御回路のために拡張される。このケーシングは外部へ向けて燃料に関する密閉機能を担っている。それによりこの燃料調量装置は同じ機能性を保ったままよりコンパクトに低コストで製造可能となる。ここでは、技術的な特性、例えば可塑性、硬度、弾性、割れにくさ、耐熱性、燃料に対する耐性などが出発材料の選択、製造手法、添加物の混合などによってさらなる限界の中で設定され得る。そのため、あらゆる機械的要求及び／又は熱的要求をほぼ充たすことが可能である。その他にもプラスチックは金属に比べて比重が少なく、比較的低コストでもある。また磁束はプラスチックによる影響を受けない。

プラスチックによる実施は、標準タイプの調量ユニットの大量生産による低コストな製造も可能にするし、小規模な限定生産、例えば電気的な接触接続専用のソケットを大量生産とは別個に製造するような生産も可能にする。なぜならばそのようなソケットは後で、プラスチックケーシングとの溶接によって発生し得るようなコストに結び付けることができるからである。さらに、原材料に適した構成をとることによってプラスチック性調量装置の構造長を縮小することも可能である。

本発明にとって重要な特徴はさらに以下の明細書及び図面において説明する。なおこれらの特徴部分は、以下において特に断りがあるかないかにかかわらず、単独での使用においても、様々な組合わせによる使用においても、本発明にとって重要であることに変わりはない。有利な改善例は従属請求項にも記載されている。

本発明によれば有利には、ケーシングが、燃料調量装置の構成部材の挿入のための少なくとも１つの開口部を有し、この開口部がそのつどカバーによって遮蔽可能である。燃料調量装置が取付けられた後では、カバー（このカバーも同様に有利にはプラスチックから形成されている）がケーシングと密に結合され、有利にはレーザー溶接される。それにより当該のカバーを備えたケーシングは全体として完全密閉された一体的なユニットとして提供される。これにより、当該燃料調量装置の内部空間のあらゆるところから、基本的には漏れの形態で発生し得るプラスチック外部への燃料の流出が回避されるようになる。その他にもこのケーシングは振動に対して有利な減衰をもたらすことが可能である。

さらに有利には、操作装置のアーマチュアピンが少なくとも１つの支承部、有利には少なくとも１つの支承ブッシュによって軸方向で案内される。それによりこの軸方向の案内は、燃料調量装置の内部において２つの支承ブッシュを互いに比較的広い間隔をおいて配置することによって改善することが可能である。それによりアーマチュアの傾斜は避けられ、特に操作装置（例えば電磁石）からアーマチュアへ作用する半径方向の応力成分は吸収される。アーマチュアピン並びに支承ブッシュは、金属から製造されていてもよいし、プラスチックから製造されていてもよい。またアーマチュアピンと支承ブッシュは異なる材料から形成されていてもよい。

特に有利にはバルブピストンが別個の金属ブッシュ乃至金属スリーブにおいて軸方向に案内される。前記金属ブッシュによれば、摩擦の少ないバルブピストンの十分に良好な可動性が保証される。それに対して代替的にバルブピストンはケーシングのガイド部分において軸方向に案内されてもよい。ケーシングのプラスチック材料は非常にスムーズな構成が可能なので、ここではバルブピストンの良好な可動性も保証される。その他にもこの実施形態は非常に軽量となる。

さらに有利には、操作装置のマグネットコイルの内部領域における操作装置アーマチュアへの磁界の移行が行われる。それに伴ってアーマチュア支承部はマグネットコイル外に設ける必要がある。それ故有利には燃料調量装置の構造高さが最小化され得る。

その他にもケーシングには電気的な接触接続のためのプラグ収容部を設けることが可能であり、その場合のプラグ収容部は、有利にはプラスチックから製造された別個の部材として構成され、さらに前記プラグ収容部はケーシングと有利にはレーザー溶接によって密封接続される。また電気的な接触接続に対しては、前記プラグ収容部がプラスチックケーシングに集積された構成部材であってもよいし、このプラグ収容部が別個の構成部材を表わすものでもよい。それにより、標準タイプのケーシングには、燃料調量装置のための（異なる規格に応じた）様々なプラグ収容部が用いられてもよい。以下では図面に基づいて本発明の実施例を詳細に説明する。

本発明による調量装置の第１実施形態の縦断面図 本発明による調量装置の第２実施形態の縦断面図 本発明による調量装置の第３実施形態の縦断面図

実施例の説明
図１には本発明による調量装置１０の第１実施形態が縦断面図で示されている。この調量装置１０は有利には内燃機関の作動のための高圧燃料ポンプ（図示せず）に設けられている。

この調量装置１０は操作装置１２と集積された制御バルブ１４とを含んでいる。詳細には、前記操作装置１２は、実質的にマグネットコイル１６と、アーマチュアピン２０を備えたアーマチュア１８と、マグネットポット２２とからなっており、このマグネットポット２２はマグネットコイル１６とアーマチュア１８を部分的に取り囲んでいる。アーマチュアピン２０は金属から製造されていてもよいし、プラスチックから製造されていてもよい。マグネットポット２２は磁性ヨークとして用いられる。

図１にはマグネットコイル１６の下方にマグネットコーン２４が配設されている。アーマチュアピン２０は、第１の支承ブッシュ２６と第２の支承ブッシュ２８によって軸方向に案内されており、これらの支承ブッシュ２６及び２８はそれぞれアーマチュアピン２０の両端部領域に設けられている。これらの支承ブッシュ２６及び２８は、金属から製造されていてもよいし、プラスチックから製造されていてもよい。図１中、第２の支承ブッシュ２８の上方には残留エアギャップディスク３０が設けられている。図１においては、マグネットコイル１６が上方領域の右方側に電気的なコンタクト端３２を有しており、この電気的なコンタクト端３２には第１のコンタクトピン３４が接続されている。この第１のコンタクトピン３４は第２のコンタクトピン３６を介してプラグ収容部３８内へ電気的なコンタクトを導いている。調量装置１０の内部空間に対する第１のコンタクトピン３４の貫通箇所は、当該コンタクトピン３４を短絡から保護すると同時にプラグ収容部３８全体を腐食性の燃料から保護するために、Ｏリング４０によって封止されている。

制御バルブ１４はシフト可能なスリーブ状のバルブピストン４２を有し、このバルブピストン４２はアーマチュアピン２０に当接しており、当該アーマチュアピン２０によって操作されるものである。スリーブ状のバルブピストン４２の内部空間には圧縮バネ４４が設けられており、この圧縮バネ４４はアーマチュアピン２０を動かす操作装置１２の応力に対抗している。

前記調量装置１０全体（操作装置１２及び制御バルブ１４）はプラスチックケーシング４６によって取り囲まれている。このプラスチックケーシング４６はこの場合マグネットコイル１６、第１及び第２の支承ブッシュ２６，２８、プラグ収容部３８を有する電気的なコンタクトピン３４，３６を固定しており、可動のバルブピストン４２のためのガイド部として示されている。この場合プラスチックケーシング４６は射出成形によって製造された個別のケーシングであってもよいし、標準タイプのケーシング（汎用ケーシング）であってもよい。調量装置１０内部への構成部材の挿入のために、前記プラスチックケーシング４６は第１の取付け開口部４８を有している。また前記プラスチックケーシング４６は、電気的な第１のコンタクトピン３４の挿入と、第２のコンタクトピン３６との接続のために、第２の取付け開口部５０を有している。これらの取付け開口部４８及び５０は、蓋状のカバーキャップ５２及び５４によって閉鎖され、プラスチックケーシング４６と共にレーザー溶接される（符号５６及び５８参照）。それによりプラスチックケーシング４６はこれらのカバーキャップ５２及び５４と共に一体的な封止ユニットとなる。

圧縮スプリング４４の先端側はバルブピストン４２の底部６０を支持し、圧縮スプリング４４の後端側はプラスチックケーシング４６のバネ座６２として形成されている部分を支持している。このバネ座６２の中央部分は流入開口部６４を有しており、この開口部はバルブピストン４２の内部空間と図には示されていない内燃機関の燃料噴射システムの吐出ポンプとを接続している。その他にもプラスチックケーシング４６の側方領域では、図１中のバルブピストン４２の上方領域に、半径方向に向けて吐出開口部６６が、図には示されていない高圧燃料ポンプとの油圧接続のために設けられている。

また前記吐出開口部６６の領域には、流入開口部６４から流入した燃料の排出のためにバルブピストン４２の壁部に半径方向の貫通開口部（図示せず）が設けられている。この貫通開口部は、ほぼ任意の形態にレーザーカットされたスリット状のものであってもよいし、孔部として形成されていてもよい。図１では吐出開口部６６の上方に軸方向シールのためのＯリング６８が設けられており、また流入開口部６４の領域には半径方向シールのためにＯリング７０が設けられている。

調量装置１０においては図には示されていない逆の通流原理も適用可能であるその場合には前記開口部６４が高圧燃料ポンプと油圧接続され、それに対して前記開口部６６は吐出ポンプの圧力側と接続され、これによって調量装置１０への導入路が形成される。

調量装置１０は実質的に次のように機能する。マグネットコイル１６の通電によって発生した磁力はアーマチュアピン２０を介してバルブピストン４２に作用し、当該バルブピストン４２を圧縮バネ４４の抵抗に抗して制御バルブ１４を連続的に閉鎖位置に動かす。また前記圧縮バネ４４はこれとは反対に、マグネットコイル１６への通電を減少させてそのアーマチュア１８とアーマチュアピン２０に作用する磁力を相応に低減させることでバルブピストン４２を開放位置に連続的にシフトさせることも可能である。その場合にはバルブピストン４２の壁部の図には示されていない貫通開口部の通流断面が変化し、それに伴って燃料の通流量も変化する。この通流開口部の構成とバルブピストン４２の局所位置とによって当該調量装置１０の油圧特性曲線が制御可能となる。

図２には調量装置１０の第２実施形態が縦断面図で示されている。なお図２以下の図面において、図１の調量装置の構成要素乃至領域と機能的に同等の構成要素乃至領域には図１と同じ符号が付され、それらの詳細な説明の繰返しも省く。調量装置１０の第２実施形態においては、バルブピストン４２が金属性のスリーブ７２内を案内される。その他にもここでの調量装置１０は軸方向にシフト可能な設定素子７４を有している。この軸方向にシフト可能な設定素子は一方ではバネ座６２として機能し、他方では圧縮バネ４４の組み込みに応じて相応のプリロードが可能である。圧縮バネ４４の組み込み後はこの設定素子７４が分離不能に固定される。

図３には調量装置１０の第３実施形態が縦断面図で示されている。この描写では中心線７６の左方側は開放ポジションの調量装置１０を示し、中心線７６の右方側は遮蔽ポジションの調量装置１０を示している。この調量装置１０は当該第３実施形態ではプラスチック性の汎用ケーシング内に組み込まれている。この汎用ケーシングは、調量装置１０を高圧燃料ポンプに例えばねじ込みによって固定するためのスリーブ状のスペーサー７８を有している。但しこの汎用ケーシングには最初はプラグ収容部は含まれておらず、ただ別個の構成要素として規格化されたプラグ収容部３８をはめ込むためのパターン形態８０と、少なくとも第１の電気的なコンタクト３４をはめ込むための手段とを含んでいるだけである。そのためこの調量装置１０は様々なプラグシステムに適合化可能である。プラグ収容部３８はプラスチック性ケーシング４６とレーザー溶接され、その際には前記パターン形態８０も当該プラスチックケーシング４６の一部となる。

Claims (8)

1. ケーシング（４６）を備えた、内燃機関の燃料噴射装置のための燃料調量装置（１０）であって、
   操作装置（１２）によって操作されるバルブピストン（４２）を備えた制御バルブ（１４）を有しており、
   前記ケーシング（４６）が射出成形によってプラスチックから形成されており、
   前記ケーシング（４６）は、前記燃料調量装置（１０）の構成部材の前記ケーシング（４６）の内部への挿入のための少なくとも１つの開口部（４８，５０）を有しており、
   前記少なくとも１つの開口部（４８，５０）はそれぞれカバー（５２，５４）によって遮蔽される、
   ことを特徴とする燃料調量装置。
2. 前記ケーシング（４６）は、外部への燃料の流出を回避する封止機能を備えている、
   請求項１記載の燃料調量装置。
3. 前記少なくとも１つのカバー（５２，５４）が前記ケーシング（４６）と密に結合されている、
   請求項１または２記載の燃料調量装置。
4. 前記操作装置（１２）のアーマチュアピン（２０）が少なくとも１つの支承部によって軸方向に案内されている、
   請求項１から３いずれか１項記載の燃料調量装置。
5. 前記バルブピストン（４２）が、金属製スリーブ（７２）によって軸方向に案内されている、
   請求項１から４いずれか１項記載の燃料調量装置。
6. 前記バルブピストン（４２）が前記ケーシング（４６）のガイド部分で軸方向に案内されている、
   請求項１から４いずれか１項記載の燃料調量装置。
7. 前記ケーシング（４６）に電気的なコンタクト形成のためのプラグ収容部（３８）が設けられている、
   請求項１から６いずれか１項記載の燃料調量装置。
8. 前記プラグ収容部（３８）は、別個の部材として形成されており、
   前記プラグ収容部（３８）は、前記ケーシング（４６）と密に結合されている、
   請求項７記載の燃料調量装置。

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