JPH04507125A - 電磁作動式の燃料噴射弁 - 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】 電磁作動式の燃料噴射弁 技術背景 本発明は請求項１の上位概念に記載した形式の電磁作動式の燃料噴射弁に関する 。米国特許第４６４６９７４号明細書に基づき既に公知の電磁作動式の燃料噴射 弁では、内極に設けられた弁長手方向軸線に対して同心的に延びる盲孔に、スト ッパビンが配置されている。固定の弁座と協働する弁ニードル、つまりその一方 の端部に可動子を有していて、他方の端部に弁閉鎖体を有しているような弁ニー ドルの開放移動距離は、この弁ニードルがその弁閉鎖体とは反対の側の端面でス トッパビンに接触することによって制限される。前記弁ニードルは大きな長さを 有しているので、燃料噴射弁は大きな構成容積を有している。さらに、前記弁ニ ードルの大きな質量は燃料噴射弁の悪い動的特性を生ぜしめてしまう。前記弁ニ ードルの場合によっては生じる傾斜位置においては、大きな長さに基づき互いに 異なった種々の開放行程の危険と、弁ニードルの締め付けの危険とが生じること を排除することができない。

発明の利点 請求項１の特徴部に記載の本発明による電磁作動式の燃料噴射弁は従来のものに 比べて、特にコンパクトな構成形状を有するという利点を有している。なぜなら ば、ストッパビンが、可動子に設けられた貫通孔に突入していて、直接に弁閉鎖 体に作用するようになっているからである。こうして実現された可動弁部分の軽 量でコンパクトな構造は燃料噴射弁の良好な動的特性と良好な連続運転特性とを 生ぜしめる。

弁閉鎖体と可動子とから成る可動弁部分の傾斜位置において弁閉鎖体の異なる開 放行程が生じる危険は、弁閉鎖体の開放位置で直接にこの弁閉鎖体に接触するス トッパビンによって阻止される。

請求項２以下に記載の手段によって、請求項１に記載の燃料噴射弁の有利な改良 が可能となる。

電磁コイルの前記可動子に向いた側に結合リングが配置されており、該結合リン グがその内側開口で前記内極と密に結合されていると有利である。これにより、 内極と結合リングとの間で燃料が電磁コイルに流入し得なくなる。

前記結合リングがその局面で、燃料噴射弁の弁周壁と密に結合されていると有利 である。これによって、電磁コイルは燃料に対して完全にシールされていて、燃 料と接触しなくなる。

しかし、電磁コイルの前記可動子に向いた側に環状室を構成する目的で、前記結 合リングがＬ字形の横断面を有していて、形成された環状室の半径方向に延びる 側面が、電磁コイルのコイル支持部分と前記結合リングの環状肩部とによって形 成されており、前記環状室の軸方向に延びる側面が、前記結合リングの周面と前 記弁周壁の長手方向開口とによって形成されていても同じく有利である。この環 状室にはシールリングが配置されている。こうして、結合リングと弁周壁、ひい ては電磁コイルとの間で燃料に対する確実で信頼性の良いシールが形成されてい る。

結合リングが、高い固有電気抵抗を有する非磁性の材料から構成されていると有 利である。これによって、磁界に対する結合リングの影響は極めて小さくなり、 付加的な渦電流損失の発生は阻止される。

結合リングが、非磁性であって、かつ高い固有電気抵抗を有しているようなセラ ミック材料から構成されていると特に有利である。

可動子が、球体として構成された弁閉鎖体と直接に結合されていると有利である 。これによって、特に軽量でコンパクトであってかつ簡単に製造に可能な可動弁 部分が得られる。この可動弁部分の小さな買置は燃料噴射弁の良好な動的特性と 良好な連続運転特性とを可能にする。

内極の前記弁閉鎖体に向いた端部にフランジが構成されており、該フランジがそ の局面で前記結合リングと密に結合されていると特に有利である。ストッパビン を収容するための盲孔しか有しない段付けされた内極は、磁気要件に制限された 小さな内極直径を可能にするので、小さなコイル直径と、内極の大きな極面とが 得られると同時に、電磁コイルの励磁時には高い磁力が生じるようになる。さら に、段付けされた内極は燃料噴射弁をコンパクトに構成することにも役立つ。

管状のノズル支持体が前記弁周壁と結合されており、前記ノズル支持体に設けら れた収容孔に、固定の弁座を有するノズルボディーが配置されており、前記結合 リングと、前記ノズル支持体の前記電磁コイルに向いた端面との間に、軸方向で 、非磁性の少なくとも１つのスペーサ板が配置されていると有利である。非磁性 の少なくとも１つのスペーサ板は弁閉鎖体の行程の簡単な調節と、ひいては燃料 噴射弁の前記弁閉鎖体の開放行程時と閉鎮行程時とに噴射される動的な燃料量の 調節とを可能にし、しかもスペーサ板によって磁気回路が影響を受ける危険は生 じない。

この場合に、前記スペーサ板が、非磁性のセラミック材料から構成されていると 有利である。

電磁コイルの上方で半径方向において、前記弁周壁と前記内極との間に円環状の ケーシングカバーが配置されており、該ケーシングカバーが外側で前記弁周壁と 、内側で前記内極とそれぞれ結合されていると有利である。これによって、燃料 噴射弁の上側での確実な閉鎖が得られる。

前記ケーシングカバーが、深絞り成形されたフェライト性の薄板から構成されて いて、電磁コイルと接触接続するコンタクトラグのための打ち抜き成形された貫 通案内部を有していると特に有利である。これによって、ケーシングカバーを簡 単かつ廉価に構成することができる。

同様の理由から、前記ケーシングカバーが、Ｕ字形の横断面を存しており、該横 断面の底部が電磁コイルに向けられていると同じく有利である。

前記内極に設けられた盲孔から突出したストッパビンの周面に、管状の充てん部 分が配置されていると有利である。この充てん部分は戻しばねを案内するために 働き、噴射開口の上流側で燃料によって通流される室を減少させる。

図面 以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。第１図は本発明により構 成された燃料噴射弁の第１実施例を示しており、第２図は本発明により構成され た燃料噴射弁の第２実施例を示している。

実施例の説明 Ｉ［１図に示した混合気圧縮形の火花点火式内燃機関の燃料噴射装置に用いられ る電磁作動式の燃料噴射弁は、強磁性材料から成る段付けされた内極１を有して おり、この内極はコイル区分９において電磁コイル２によって部分的に取り囲ま れている。前記内極の下側の極端部３には、フランジ４が構成されており、この フランジは弁長手方向軸線５に対して同心的に盲孔６を有している。内極１の段 付けされた形状はフランジ４に比べて小さくかつ磁気要件にまで制限された前記 コイル区分９の横断面を可能にするので、電磁コイル２の直径も小さく保たれ、 これによって燃料噴射弁がコンパクトに構成され得る。

コイル支持部分７を備えた電磁コイル２は弁周壁８によって取り囲まれており、 この弁周壁は軸方向で内極ｌのフランジ４を越えて延びている。内極１のフラン ジ４とは反対の側の端部では、電磁コイル２の上方で半径方向において内極１と 弁周壁８との間に円環状のケーシングカバー１０が配置されている。このケーシ ングカバーは外部で弁周壁８と、内部で内極ｌと、たとえば溶接またはろう接に よって結合されているので、燃料噴射弁の上側での確実な閉鎖が生ぜしめられる 。ケーシングカバー１０はたとえば深絞り成形されたフェライト薄板から構成さ れていて、打ち抜き加工された貫通案内部１１を有している。この貫通案内部を 通って、コンタクトラグ１２が延びており、このコンタクトラグは電気的な接続 プラグ１４から出発して電磁コイル２に電気的に接触している。Ｕ字形の横断面 を有する円環状のケーシングカバー１０は底部１５で電磁コイル２もしくはコイ ル支持部分７に向けられている。

ノズル支持体１８は上側のフランジ区分１９で、弁周壁８に弁長手方向軸線５に 対して同心的に構成された長手方向開口２０の前記ケーシングカバーＩＯとは反 対の側の端部に突入している。フランジ区分１９は、たとえば弁用壁８の横断面 減小部２４に延びる溶接継ぎ目２５を介して弁用壁８と結合されている。ノズル 支持体１８は弁長手方向軸線５に対して同心的に構成された収容孔２１に、電磁 コイル２とは反対の側でノズルボディー２２を有している。このノズルボディー はたとえば溶接によって、ノズル支持体１８の前記電磁コイル２とは反対の側の 端面２３で前記ノズル支持体と結合されている。ノズルボディー２２はたとえば ２つの噴射開口２６を有しており、これらの噴射開口は固定の弁座２７の下流側 に構成されている。

ノズルボディー１８に設けられた収容孔２１には、内極１の極端部３と協働する 管状の可動子３０が突入している。この可動子３０は弁座２７に向いた端部で、 たとえば溶接またはろう接によって球状の弁閉鎖体３１と直接に結合されており 、この弁閉鎖体は弁座２７と協働する。管状の可動子３０と球体として構成され た弁閉鎖体３１とから成るコンパクトでかつ極めて軽量の可動弁部分は燃料噴射 弁の良好な動的特性と良好な連続運転特性とを可能にするだけではなく、燃料噴 射弁の特に短くてコンパクトな構成形状をも可能にする。

可動子３０と弁閉鎖体３１とから成る可動弁部分をノズル支持体１８の収容開口 ２１に案内するためには、ノズルボディー２２とは反対の側の端部で収容開口２ １に設けられた保持段部３２に接触してガイドリング３３が配置されている。こ のガイドリングは非磁性の、たとえばセラミック性の材料から構成されているの で、燃料噴射弁の磁界は影響を受けない。ガイドリング３３はたとえばろう接を 用いてノズル支持体１８の保持段部３２に結合されている。可動子３０の局面は 少な（とも前記可動弁部分の行程運動時にガイドリング３３によって接触される 範囲に耐摩耗性層を備えている。

ガイドリング３３は軸方向で小幅に構成されていて、弁長手方向軸Ｊｉ５に対し て同心的なガイド開口３９を有しており、前記可動子３０はこのガイド開口を僅 かな遊びを持って貫通している。

管状の可動子３０の段付けされた貫通孔３４は内極１とは反対の側の端部にばね 段部３５を有している。

このばね段部には、戻しばね３６の一方の端部が支持されている。この戻しばね の他方の端部は内極ｌに設けられたフランジ４の端面３７に接触している。フラ ンジ４に設けられた盲孔６には、ストッパビン３８が配置されており、このスト ッパビンは可動子３０に設けられた貫通孔３４に突入している。燃料噴射弁の開 放位置においては、弁閉鎖体３１がストッパビン３８の端面４１に接触するので 、弁閉鎖体３１の開放行程は簡単に制限される。良好な連続運転特性を保証する ためには、弁閉鎖体３１だけでなく、少なくとも前記ストッパビン３８の端面４ １も、高い表面品質を備えた硬化された表面を有している。

球状の弁閉鎖体３１は弁座２７の上流側でノズルボディー２２に構成された滑り 孔４０に滑動可能に支承されている。燃料案内のためには、滑り孔４０の壁が燃 料通路４２によ）て中断されており、この燃料通路は収容孔２１から弁座２７へ の燃料の流れを可能にする。

電磁コイル２の前記ノズル支持体１８に向いた側では、半径方向で内極１と弁用 壁８との間に結合リング４３が配置されている。この結合リングは高い固有電気 抵抗を有する非磁性の材料、たとえばオーステナイト鋼またはセラミック材料か ら構成されている。こうして、燃料噴射弁の磁界に対する結合リング４３の影響 を極めて小さく保持し、付加的な渦電流損失の発生を阻止することができる。結 合リング４３はたとえばろう接によって、周壁で弁長手方向軸線５に対して同心 的に延びる前記周壁８の長手方向開口２０と結合されていて、内側開口４５で内 極１のフランジ４の周面とそれぞれ密に結合されている。こうして、電磁コイル ２が燃料と接触することは阻止される。

軸方向において、結合リング４３とフランジ区分１９との間では、電磁コイル２ に向いた前記ノズル支持体１８の端部にたとえばセラミック材料から構成された 非磁性の少なくとも１つのスペーサ板４８が配置されている。このスペーサ板４ ８の軸方向の寸法４９は弁閉鎖体３１の行程を、ひいては開放過程時と閉鎖過程 時に噴射される燃料噴射弁の動的な燃料量を規定している。

ノズル支持体１８の局面には、噴射開口２６に向かってフランジ区分１９に直接 に続いて支持リング５２が配置されている。この支持リングは組付けのために、 ノズルボディー１８の周面で端面２３に向いたその端部に構成された半径方向外 側を向いた保持段部２８を越えて軸方向で２つの部分に分割されて構成されてい る。支持リング５２は燃料フィルタ５３を有しており、この燃料フィルタを介し て、燃料は燃料源から横方向開口５４に流入することができる。この横方向開口 ５４はノズル支持体１８の周壁を貫通しており、この場合、弁座２７に通じた前 記収容孔２１によって取り囲まれた内室への燃料流が可能となる。

弁用壁８の少な（とも一部とケーシングカバ−１０全体はプラスチック被覆体５ ０によって取り囲まれており、このプラスチック被覆体には、電気的な接続プラ グ１４も一体成形されている。この接続プラグを介して電気的な接触接続と、ひ いては電磁コイル２の励磁とが行なわれる。プラスチック被覆体５０は注型成形 または前記弁用壁と前記ケーシングカバーとをプラスチックで取り囲むように行 なう射出成形によって得ることができる。

第２図には、本発明の第２実施例が示されている。

同じ作用を有する同一の構成部分は第１図の第１実施例と同じ符号によって示さ れている。電磁コイル２の前記ノズル支持体１８に向いた側に配置された結合リ ング４３はＬ字形の横断面を有していて、その内側開口４５で、たとえばろう接 によって内極工のフランジ４の局面と密に結合されている。結合リング４３の環 状肩部６４はスペーサ板４８の前記電磁コイル２に向いた端面６５に接触してい る。結合リング４３はたとえばオーステナイト鋼またはセラミック材料から構成 されているので、磁界に対する結合リング４３の影響は高い固有電気抵抗を有す る前記結合リング４３の非磁性の材料に基づき極めて小さくなる。外方に向けら れたＬ字形の横断面形状を有する結合リング４３にょフて、軸方向において電磁 コイル２のコイル支持部分７とスペーサ板４８との間には環状室６６が構成され ている。この環状室６６の半径方向に延びる側面はコイル支持部分７の端面６８ と、結合リング４３の環状肩部６４の前記電磁コイル２に向いた端面６９とによ って形成されており、前記環状室の軸方向に延びる側面は結合リング４３の周面 と、弁理壁８の長手方向開口２９とによって形成されている。電磁コイル２を燃 料に対してシールするためには、環状室６６に、弁理ｇ１８と結合リング４３と の間に位置するシールリング７０が配置されているので、電磁コイル２の容易に 製造可能で信頼性の良い確実なシールが保証されている内極１に設けられた盲孔 ６から突出したストッパビン３８の局面には、管状の、たとえば中空円筒状の充 てん部分７５が配置されている。この充てん部分７５は、たとえばストッパビン ３８の横断面減小部７６によってストッパビン３８に保持されていて、たとえば ストッパビン３８の局面にプラスチックを射出成形することによって製造されて いる。しかし、充てん部分７５がロック結合またはスナップ結合によってストッ パビン３８に保持されるようにすることも可能である。

充てん部分７５は局面で行なわれる戻しばね３６の案内の他に、弁座２７の上流 側での燃料を充てんされる容積を減少させるために働く。

ノズル支持体１８に弁長手方向軸線５に対して同心的に構成された収容孔２１は ノズル支持体１８の端面２３に向かって、前記収容孔２１に構成された半径方向 内側に向いた保持段部６０によって制限される。ノズルボディー２２は保持段部 ６０とは反対の側からノズル支持体１８の収容孔２１に組み込まれており、この 場合、ノズルボディー２２の前記弁閉鎖体３１とは反対の側の端面６１は保持段 部６０に接触していて、この保持段部とたとえば溶接によって結合されている。

開放行程時と閉鎖行程時とに噴射される動的な燃料量の調節は、軸方向で結合リ ング４３とノズル支持体１８のフランジ区分１９との間に配置された少なくとも １つのスペーサ板４８を用いて弁閉鎖体３１の行程を変化させることによって行 なわれる。

第１実施例に示した弁理壁８とノズル支持体１８のフランジ区分１９との溶接の 代わりに、第２実施例に示したように、弁理壁８がそのケーシングカバー１０と は反対の側の端部でフランジ区分１９を取り囲んでいて、減径された直径を有す るその端区分７７で縁曲げによってフランジ区分１９と固くかつ信頼性良く結合 されていることも可能である。この目的のためには、フランジ区分１９が横方向 開口５４に向かって弁長手方向軸線５の方向に円錐状に先細りになるように構成 されている。

本発明による燃料噴射弁は、内極１の中心に配置されて管状の可動子３０の貫通 孔３４に突入したストッパビン３８を備えており、このストッパビンには、燃料 噴射弁の開放位置において弁閉鎖体３１が接触するようになっている。このよう な燃料噴射弁は燃料噴射弁の特に短くてコンパクトな構成を可能にする。管状の 可動子３０と、球体として構成された弁閉鎖体３１とが直接的に結合されている ことに基づき、可動子３０と弁閉鎖体３１とから成る特にコンパクトで軽量の可 動弁部分が生ぜしめられるので、本発明による燃料噴射弁は良好な動的特性と、 良好な連続運転特性とを有している。

要　約　誉 既に公知の電磁作動式の燃料噴射弁では、弁ニードルの開放移動距離がストッパ ビンによって制限されるようになっており、このストッパビンは燃料噴射弁の開 放位置において、弁ニードルの前記弁座とは反対の側の端面に接触する。このよ うに構成された燃料噴射弁は高い構成長さと、弁ニードルの高い質量に基づいた 悪い動的特性とを有している。

本発明による燃料噴射弁は、段付けされた内極（１）の音孔（６）にストッパビ ン（３８）を有しており、このストッパビンは管状に構成された可動子（３０） に設けられた貫通孔（３４）に突入している。燃料噴射弁の開放位置では、球状 の弁閉鎖体（３１）が前記ストッパビン（３８）に接触する。可動子（３０）は 直接に前記弁閉鎖体（３１）と結合されているので、極めて短い可動弁部分が得 られる。本発明による燃料噴射弁は良好な動的特性だけではなく、短くてコンパ クトな構成形状をも有している。

本発明による燃料噴射弁は特に混合気圧縮形の火花点火式内燃機関の燃料噴射装 置に適している。

国際調査報告 ｒ−鴫−ｍ　Ａ−ｍ−ｍ、　ＰＣＩ’／ＤＥ　９１１００２５０国際調査報告

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. １．混合気圧縮形の火花点火式内燃機関の燃料噴射装置に用いられる電磁作動式 の燃料噴射弁であって、電磁コイルによって取り囲まれた内極と、該内極に面し た可動子とが設けられていて、該可動子が、固定の弁座と協働する弁閉鎖体に結 合されており、さらに該弁閉鎖体の開放移動距離を制限するストッパピンが設け られていて、該ストッパピンが、弁長手方向軸線に対して同心的に、前記内極に 設けられた盲孔に配置されている形式のものにおいて、前記可動子（３０）が管 状に構成されていて、貫通孔（３４）を有しており、該貫通孔（３４）に前記ス トッパピン（３８）が突入しており、該ストッパピン（３８）に前記弁閉鎖体（ ３１）が開放位置で接触するようになっていることを特徴とする、電磁作動式の 燃料噴射弁。
2. ２．電磁コイルの前記可動子（３０）に向いた側に結合リング（４３）が配置さ れており、該結合リングがその内側開口（４５）で前記内極（１）と密に結合さ れている、請求項１記載の燃料噴射弁。
3. ３．前記結合リング（４３）がその周面で、燃料噴射弁の弁周壁（８）と密に結 合されている、請求項２記載の燃料噴射弁。
4. ４．前記結合リング（４３）がＬ字形の横断面を有している、請求項２記載の燃 料噴射弁。
5. ５．電磁コイル（２）の前記可動子（３０）に向いた側に環状室（６６）が構成 されており、該環状室の半径方向に延びる側面が、電磁コイル（２）のコイル支 持部分（７）と前記結合リング（４３）の環状肩部（６４）とによって形成され ており、前記環状室の軸方向に延びる側面が、前記結合リング（４３）の周面と 前記弁周壁（８）の長手方向開口（２０）とによって形成されている、請求項４ 記載の燃料噴射弁。
6. ６．前記環状室（６６）にシールリング（７０）が配置されている、請求項５記 載の燃料噴射弁。
7. ７．前記結合リング（４３）が、高い固有電気抵抗を有する非磁性の材料から構 成されている、請求項２から６までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
8. ８．前記結合リング（４３）がセラミック材料から構成されている、請求項７記 載の燃料噴射弁。
9. ９．前記可動子（３０）が、球体として構成された弁閉鎖体（３１）と直接に結 合されている、請求項１記載の燃料噴射弁。
10. １０．内極（１）の前記弁閉鎖体（３１）に向いた端部にフランジ（４）が構成 されており、該フランジがその周面で前記結合リング（４３〕と密に結合されて いる、請求項２から９までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
11. １１．管状のノズル支持体（１８）が前記弁周壁（８）と結合されており、前記 ノズル支持体に設けられた収容孔（２１）に、固定の升座（２７）を有するノズ ルボディー（２２）が配置されており、前記結合リング（４３）と、前記ノズル 支持体（１８）の前記電磁コイル（２〕に向いた端面との間に、軸方向で、非磁 性の少なくとも１つのスペーサ板（４８）が配置されている、請求項１から１０ までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
12. １２．前記スペーサ板（４８）がセラミック材料から構成されている、請求項１ １記載の燃料噴射弁。
13. １３．電磁コイル（２）の上方で半径方向において、前記弁周壁（８）と前記内 極（１）との間に円環状のケーシングカバー（１０〕が配置されており、該ケー シングカバーが外側で前記弁周壁（８）と、内側で前記内極（１）とそれぞれ結 合されている、請求項１記載の燃料噴射弁。
14. １４．前記ケーシングカバー（１０）が、深絞り成形されたフェライト性の薄板 から構成されていて、電磁コイル（２）と接触接続するコンタクトラグ（１２） のための打ち抜き成形された貫通案内部（１１）を有している、請求項１３記載 の燃料噴射弁。
15. １５．前記ケーシングカバー（１０）が、Ｕ字形の横断面を有しており、該横断 面の底部（１５）が電磁コイル（２）に向けられている、請求項１３または１４ 記載の燃料噴射弁。
16. １６．前記内極（１）に設けられた盲孔（６）から突出したストッパピン（３８ ）の周面に、管状の充てん部分（７５）が配置されている、請求項１記載の燃料 噴射弁。