(57)【要約】      （修正有）【課題】噴射量のばらつきの調整、弁の摩耗の低減等を図るためのインジェクタを提供する。【解決手段】弁２は電磁アクチュエータ５と弁ニードル１５とを有する。電磁アクチュエータは、電磁コイル６と、電磁コイルにより操作可能なアーマチャ８であって、弁ニードルに配置された上記アーマチャとを有する。弁ニードルは、弁座面１９と協働してシール座を成す弁閉鎖体１６を操作する。アーマチャが当接する少なくとも１つのストッパ面３２、３３が設けられる。少なくとも操作過程において電磁コイルと電気的に接続される測定装置３が設けられる。アーマチャ、ストッパ面及び弁ニードルは、シール座の閉鎖後にアーマチャ変動が生成されるように構成される。測定装置は、シール座の閉鎖後に生成されたアーマチャ振動を、電磁コイルの電圧の振動の形態により検出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に内燃機関の燃料噴射弁（２）として機能する流体を調量する弁（２）を備えた構成（１）であって、
前記弁（２）は、電磁アクチュエータ（５）と、前記電磁アクチュエータ（５）により操作可能な弁ニードル（１５）と、を有し、
前記電磁アクチュエータ（５）は、電磁コイル（６）と、操作過程において前記電磁コイル（６）により操作可能なアーマチャ（８）であって前記弁ニードル（１５）に配置された前記アーマチャ（８）と、を有し、
前記弁ニードル（１５）は、弁座面（１９）と協働してシール座を成す弁閉鎖体（１６）を操作するために役立ち、前記操作過程において前記アーマチャ（８）が当接する少なくとも１つのストッパ面（３２、３３）が設けられる、前記構成（１）において、
少なくとも前記操作過程において前記電磁コイル（６）と電気的に接続される測定装置（３）が設けられ、
前記アーマチャ（８）及び／又は前記ストッパ面（３２、３３）及び／又は弁ニードル（１５）は、前記操作過程において前記シール座の閉鎖後に前記アーマチャ（８）のアーマチャ振動が生成されるように構成され、
前記測定装置（３）は、前記操作過程において前記シール座の閉鎖後に生成された前記アーマチャ振動を、前記電磁コイル（６）のコイル電圧（Ｕｎ）に生成された振動の形態により検出するよう構成されることを特徴とする、構成（１）。
【請求項２】
前記電磁コイル（６）の前記コイル電圧（Ｕｎ）に生成された振動の形態による、少なくとも実質的に前記アーマチャ振動に起因する、前記アーマチャ（８）と前記電磁アクチュエータ（５）の内極（７）との間の作業空隙（４４）の変化が生じさせられることを特徴とする、請求項１に記載の構成。
【請求項３】
前記アーマチャ（８）は、前記弁ニードル（１５）に対する前記アーマチャ（８）の傾動が可能となるように、前記弁ニードル（１５）に配置され、
前記アーマチャ（８）及び前記ストッパ面（３２、３３）は、前記アーマチャ（８）が前記ストッパ面（３２、３３）に当接した際又は前記ストッパ面（３２、３３）から離れる際に前記弁ニードル（１５）に対して傾動し又は傾動しているように、構成されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の構成。
【請求項４】
前記アーマチャ（８）の端面（３４、３５）及び／又は前記ストッパ面（３２、３３）は、前記アーマチャ（８）が前記ストッパ面（３２、３３）に当接する領域では、長手方向軸線（３７）に対して回転非対称的なストッパ形状に形成されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の構成。
【請求項５】
前記アーマチャ（８）の前記端面（３４、３５）の前記ストッパ形状、又は、前記ストッパ面（３２、３３）の前記ストッパ形状は、少なくとも１つの空所（５５）、及び／又は、少なくとも１つの溝（５５）、及び／又は、少なくとも１つの径方向の溝（５５）、及び／又は、少なくとも１つのステップ部（５８）、及び／又は、少なくとも１つの面取り部（５６）を有することを特徴とする、請求項４に記載の構成。
【請求項６】
前記アーマチャ（８）又は前記ストッパ面（３２、３３）の前記ストッパ形状は、非環形状のエッジ（５９）を有することを特徴とする、請求項４又は５に記載の構成。
【請求項７】
前記アーマチャ（８）又は前記ストッパ面（３２、３３）の前記ストッパ形状は、前記エッジ（５９）に、少なくとも１つの突出部（６０）、及び／又は、少なくとも１つの切欠き部（６１）、及び／又は、少なくとも１つの、少なくともほぼ直線的な部分（６１）を有することを特徴とする、請求項６に記載の構成。
【請求項８】
前記アーマチャ（８）及び／又は前記弁ニードル（１５）は、少なくとも１つのばね（６３）を介して連結された少なくとも２つの質量部（６４、６５）を有する系（６２）に対応して形成されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の構成。
【請求項９】
前記アーマチャ（８）は、第１のアーマチャ部分（６９）の形態による第１の質量部（６４）と、第２のアーマチャ部分（７０）の形態による少なくとも１つの第２の質量部（６５）と、前記第１のアーマチャ部分（６９）と前記第２のアーマチャ部分（７０）との間に設けられたエラストマ（７１）及び／又は螺旋コイル要素（６３）の形態による、前記第１の質量部（６４）と前記第２の質量部（６５）とを連結するばね（６３）と、を有することを特徴とする、請求項８に記載の構成。
【請求項１０】
前記弁ニードル（１５）は、前記アーマチャ（８）が固定的に又は浮動状態で配置されている第１のニードル部分（６６）と、第２のニードル部分（６７）と、を有し、前記第１のニードル部分（６６）と前記第２のニードル部分（６７）は互いに接合されており、前記第１のニードル部分（６６）は、弾性動的な構造振動が可能となるように形成されることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の構成。
【請求項１１】
前記アーマチャ（８）は、少なくとも１つの空所（７３、７４）を有する本体（７２）と、前記少なくとも１つの空所（７３、７４）に、前記弁ニードル（１５）に沿って遊隙を有して収められた少なくとも１つの物体（７５、７６）と、を有することを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の構成。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に内燃機関の燃料噴射弁として機能する流体を調量する弁を備えた構成に関する。特に、本発明は、好適に内燃機関の燃料室への燃料の直接噴射が行われる、自動車の燃料噴射装置のためのインジェクタ分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
独国特許出願公開第１９９５０７６１号明細書には、燃料噴射装置のための燃料噴射弁が開示されており、この燃料噴射弁は、弁座面と協働してシール座を成す弁ニードルを有する。燃料噴射弁は、弁ニードルに作用するアーマチャを有する。アーマチャは、可動的に弁ニードルに案内され、エラストマから成るエラストマリングによって減衰させられる。これにより、燃料噴射弁の閉鎖時に、弁座面からの弁ニードルの跳ね返りに対して対抗措置を取ることが可能である。なぜならば、弁ニードルの慣性質量とアーマチャの慣性質量とが切り離されて、弁ニードルとアーマチャのとの間の減衰が実現されるからである。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
請求項１の特徴を備えた本発明に係る構成には、改良された構成と、特に、特別な機能形態と、が可能となるという利点がある。従属請求項に記載された構成によって、請求項１に示す構成の有利な改良が可能である。
【０００４】
弁を構成する上で、ニードルの強い衝撃を防止するため、又は、アーマチャの跳ね返り介したシール座の望まれぬ再開放を防止するために、閉鎖時点での減衰が有利でありうる。この観点では、アーマチャの質量を分割して個々の質量物間の減衰を設け、対応する切り離しを実現することも有利でありうる。
【０００５】
他方では、燃料噴射弁の駆動のためには動作点の検知が有利であり又は必要となりうる。特に重要なことは、各時点での弁の正確な閉鎖時点を検知することであり、即ち、ダイナミクス偏差（Ｄｙｎａｍｉｋａｂｗｅｉｃｈｕｎｇ）ひいては噴射量のばらつきを調整するため、及び／又は、閉鎖する弁を場合により再び駆動することを介して弁の摩耗及び／又は騒音放出を低減するために、各時点での弁の正確な閉鎖時点を検知することが特に重要である。閉鎖する弁の再駆動によって、或る意味では制動インパルスが生成されうる。このような場合、閉鎖時点の検出は、通常では数ミリ秒のレベルで正確に行われる必要がある。このことは、電磁コイルのコイル電圧に生成された振動の形態による、生成されたアーマチャ振動を検出することによって、コストが掛かる追加的なセンサ装置無しで、有利に、測定された電圧及び／又は測定された電流を評価することによって行われる。
【０００６】
従って、特に有利に、弁の各ダイナミクス（Ｄｙｎａｍｉｋ）が考慮されうる。即ち、例えば燃料噴射弁のダイナミクスは、弁ごとにばらつきがあり、目下の駆動条件に従って、及び摩耗によって変化することが判明している。駆動条件に関する重要な変化が、特に、温度、燃料に関して、特に、燃料の質又は燃料の成分、燃料圧力、及び、駆動時間に関して生じる。ダイナミクス変化は、弁の駆動中にも及び／又は弁の寿命に亘って有利に補正されうる。
【０００７】
これにより、弁の特別な特性も考慮することが可能であり、さらに、場合によりこれに伴う特別な困難も考慮することが可能である。このことは、例えば、弁ニードルから切り離されるソレノイドアーマチャ（そのために所謂アーマチャ自由経路が設けられている）を備えた電磁弁にも当てはまる。この場合、閉鎖過程は、電流推移における最大値としては検出されず、電圧における屈曲（Ｋｎｉｃｋ）として検出される。その際に、この屈曲は、弁ニードルに設けられたストッパ面から離れる前及びストッパ面から離れた後の、アーマチャの急速に変わる加速度と、液圧的な粘着（ｈｙｄｒａｕｌｉｓｃｈｅｓ  Ｋｌｅｂｅｎ）と、によって生じる。しかしながら、これを対象とする検出には問題がある。なぜならば、液圧的な粘着は、粘性に依存するからである。粘性には、利用される燃料、特に燃料の品質及び組成、燃料の温度、及び、アーマチャ（ソレノイドアーマチャ）と弁ニードルとの間の関与する面の微細な形状及び表面粗さが関わっている。従って、これに対して調整された検出にはコストが掛かる。なぜならば、これら全ての影響量を考慮して閉鎖時点を確実にかつ正確に決定するためには、特にコストが掛かる評価が必要であり、さらに場合によっては、追加的なセンサ装置が必要だからである。
【０００８】
提案される構成によって、有利に、弁の閉鎖時点を確実に検出するために、簡単な評価が行われうる。生成されたアーマチャ振動は、特にミクロレベルの運動としての小さな変位でも、例えば測定されたコイル電圧での振動として直接的に検知されうる。このコイル電圧自体は、簡単な手段によって、確実に（ｒｏｂｕｓｔ）評価可能であり、特に、機械的に励起されたアーマチャ振動として、使用される媒体、特に調量される流体、及び、特にその温度により特徴付けられる上記媒体の状況から、十分に独立している。
【０００９】
請求項２に係る発展形態には、コイル電圧への確実な作用が可能であるという利点があり、その際に、アーマチャを操作するために設けられた磁気回路は、基本的に構造を変更せずに利用可能である。
【００１０】
請求項３に係る発展形態は、アーマチャ振動を生成させるための有利な可能性を示している。ここでは、アーマチャの傾動の後に、摩擦及び横方向の力により、アーマチャ速度が急速に変化した後でガイド部に沿った均一な加速度が再び設定されうる。これにより、信号の正確な検出が可能である。
【００１１】
請求項４に係る発展形態では、周面に亘って様々な液圧的な粘着が生成され又は強化され、これにより、アーマチャ振動も生成されうる。このようなアーマチャ形状を形成するための有利な可能性が、請求項５、請求項６、及び請求項７に示されている。これにより、アーマチャ振動が、非対称的なストッパ形状によって引き起こされうる。その際には、個々の構成を組み合わせることによって、及び／又は、ストッパ形状の様々な周面位置に特定の構成を複数形成することによって、適切な調整が可能である。
【００１２】
請求項８に係る発展形態によって、特に信号生成が、アーマチャの揺動無しでも可能となる。これにより特に、アーマチャの揺動が起きた際に生じる運動インパルスの減衰が回避されうる。このようなばね−質量系（Ｆｅｄｅｒ‐Ｍａｓｓｅ‐Ｓｙｓｔｅｍ）の有利な構成が、請求項９及び請求項１０に示されている。請求項１１によれば、好適にシングルインパルスを介して、このようなばね−質量系を励起する可能性が示されている。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
本発明の好適な実施例が、以下の明細書の記載において、添付の図面を参照して詳細に解説される。図面では、対応する構成要素に符号が統一的に付されており、数式（１）について詳細に解説される。
【図１】本発明の第１の実施例に応じた、弁を備えた構成の一部を抜粋した概略的な断面図を示す。
【図２】本発明の第１の実施例に係る図１に示した構成の電気回路の概略図を示す。
【図３】操作過程における、本発明の第２の実施例に係る図１に示した構成の弁の、弁ニードルに案内されたアーマチャを抜粋した図を示す。
【図４】本発明の第３の実施例に応じた構成の弁の、弁ニードルに配置されたストッパ要素を示す。
【図５】本発明の第４の実施例に応じた構成の弁の、弁ニードルに配置されたストッパ要素を示す。
【図６】本発明の第５の実施例に応じた構成の弁の、弁ニードルに配置されたストッパ要素を示す。
【図７】本発明の第６の実施例に応じた構成の弁の、弁ニードルに配置されたストッパ要素を示す。
【図８】本発明の第７の実施例に応じた構成の弁の、弁ニードルに配置されたストッパ要素を示す。
【図９】本発明の第８の実施例に応じた構成の弁の、弁ニードルに配置されたストッパ要素を示す。
【図１０】本発明の第９の実施例に応じた構成の弁の、弁ニードルに配置されたアーマチャを示す。
【図１１】本発明の第１０の実施例に応じた構成の弁の、弁ニードルに配置されたアーマチャを示す。
【図１２】本発明の第１１の実施例に応じた構成の弁の、弁ニードルに配置されたアーマチャを示す。
【図１３】本発明の第１２の実施例に応じた構成の弁の、弁ニードルに配置されたアーマチャを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、第１の実施例に応じた弁２及び測定装置３を備えた構成１の一部を抜粋した概略的な断面図を示している。弁２は、流体を調量するために役立ち、特に、内燃機関のための燃料噴射弁２として機能しうる。弁２は、原則的に、液体又は気体流体のために適している。測定装置３は、制御装置３の構成要素でありうる。構成１のための好適な適用ケースは、弁２に対応して形成された複数の燃料噴射弁２が高圧噴射弁２として使用されかつ内燃機関の各対応付けられた燃焼室４への燃料の直接噴射のために用いられる燃料噴射装置である。
【００１５】
弁２は、アクチュエータ５を有し、アクチュエータ５は、電磁コイル６と、内極７と、アーマチャ８と、を備える。電磁コイル６に通電された状態において、磁気回路９が内極７を介して閉じられ、これにより、開放方向１０へのアーマチャ８の操作が行われる。ここでは、磁気回路９は、閉じた磁力線１１、１２によって概略的に示唆されている。
【００１６】
弁２は、弁ニードル１５と、弁ニードル１５により操作可能な弁閉鎖体１６と、を有する。弁閉鎖体１６は、弁ニードル１５と一体にも構成可能である。弁ニードル１５は、ニードルボディ１７を通って、当該ニードルボディ１７と接合された弁座体１８へと延びている。弁座体１８には、弁座面１９が形成されており、弁閉鎖体１６は、この弁座面１９と協働してシール座を成す。弁座体１８にはさらに噴口２０、２１が形成される。
【００１７】
ニードルボディ１７は、ハウジング部分２２と接合されている。その際に、磁気回路９は、ニードルボディ１７及び／又はハウジング部分２２を介して閉じられ、従って、ニードルボディ１７及びハウジング部分２２は、好適に少なくとも部分的に適切な材料で、特に強磁性物質で形成される。
【００１８】
磁気コイル６は、電気線２３、２４を介して測定装置３と接続されている。構成１の構造に従って、例えば適切なプラグを介して測定装置３と弁２との接続を可能にするインタフェース２５が設けられてもよい。但し、測定装置３が弁２に組み込まれていることも構想されうる。その場合には、対応する測定信号が、例えば、別体の制御装置へと案内されうる。さらに、測定装置３のために設けられた機能が別の場所に実現されることも構想されうる。
【００１９】
これにより、構成１の構造は、測定装置３が弁２に組み込まれている場合を含む。
【００２０】
弁ニードル１５には、ストッパ要素３０、３１が設けられており、このストッパ要素３０，３１は、弁ニードル１５に固定的に接合され、従って弁ニードル１５に定置されている。ストッパ要素３０は、ストッパ面３２を有する。ストッパ要素３１は、ストッパ面３３を有する。アーマチャ８には、端面３４、３５が形成されている。アーマチャ８は貫通孔３６をさらに有し、この貫通孔３６は本実施例では、或る程度の遊隙を持ってアーマチャ８が弁ニードル１５に案内されるように構成され、上記遊隙によって、弁ニードルの長手方向軸線３７に対するアーマチャ８の傾動が可能となる。ストッパ面３２、３３の間に、アーマチャ８が本実施例では浮動状態で支承されている。その際に、アーマチャ８には、ばね３８によって、開放方向１０に逆らって、図１に示す初期ポジションへと負荷を加えられている。初期ポジションにおいて、アーマチャ８は、その端面３５がストッパ面３３に当接している。さらに戻りばね３９が設けられ、この戻りばね３９は、弁ニードル１５に対して、図１に示す初期ポジションへと負荷を加え、この初期ポジションにおいて、弁閉鎖体１６と弁座面１９との間のシール座が閉鎖されている。
【００２１】
磁気コイル６に通電された状態において、磁気回路９を介して開放力がアーマチャ８に及ぼされ、従って、アーマチャ８は最初にアーマチャ自由経路４０を通過するが、シール座は未だ閉鎖されたままである。続いて、アーマチャ８がストッパ要素３０のストッパ面３２に当接し、これにより、開放インパルスが弁ニードル１５に伝達されて、シール座が開放される。これにより、内部空間４１から噴口２０、２１を介して燃焼室４への燃料の噴射が行われる。
【００２２】
アーマチャ８の開放運動は、内極７のストッパ面４２によって制限される。但し、アーマチャ８がストッパ面４２に当接した場合には、さらに、開放方向１０に向かって及び開放方向１０に逆らって、弁ニードル１５の或る程度の揺り戻しが起こりうる。
【００２３】
磁気コイル６への通電が切られた場合、弁２の閉鎖が起こる。なぜならば、その場合には、戻りばね３９及びストッパ要素３０を介して、アーマチャ８と弁ニードル１５の両方の戻り運動が引き起こされるからである。この戻り運動の際に弁閉鎖体１６が弁座面１９に当接し次第、アーマチャ８がストッパ面３２から離れて、ストッパ要素３１のストッパ面３３の方向に移動する。
【００２４】
本実施例では、ストッパ要素３０のストッパ面３２について、傾動角度又は傾斜角度４３とも呼ばれる角度４３が予め設定されている。ストッパ面３２は、本実施例では平坦に形成され、ストッパ面３２の法線ベクトル５７（図６）が、長手方向軸線３７とともに角度４３を成す。
【００２５】
従って、アーマチャ８の端面３４が、ストッパ面３２に対して面で当接する場合には、長手方向軸線３７対して又は図１に示すその初期ポジションに対して、角度４３の分のアーマチャ８の傾動が起きる。これにより、弁２のダイナミクス（Ｄｙｎａｍｉｋ）に基づいて、弁ニードル２の閉鎖後に、アーマチャ８の縦揺れ又は揺動が起きる。アーマチャ８と内極７との間の遊隙４４が、これにより変更される。
【００２６】
図２は、図１に示した第１の実施例による構成の電気回路５０の概略図を示している。ここでは、測定装置３及び磁気回路９が電気回路５０に含まれている。理想的な図において、遊隙４４は、長さｘを有する作業空隙として表されている。その際に、作業空隙４４における媒体の影響は、対応する変数によって、特に長さｘについての増倍率によって考慮されうる。ここでは、磁気回路９は、長さｌにより特徴付けられる。さらに、磁気回路９を特徴付ける横断面Ａが示されている。さらに、導磁率μＲが示されている。磁気回路９では、磁気コイル６を通って流れる電流ｉからの磁束φが生じる。磁気コイル６は、ここでは測定コイルとしても機能し、その際に、電流ｉは測定信号も含む。電流ｉは、磁気コイル６のｎ回の巻回数に対して印加される電圧Ｕｎから得られ、この電圧Ｕｎは、モデルによれば、オーム抵抗Ｒで降下した電圧ＵＲと、磁気コイル６の誘導抵抗で降下したＵｉと、に分けられる。
【００２７】
例えば測定装置３により測定信号として検出される電圧Ｕｎは、数式（１）に対応して表される。例えば、弁２を閉鎖するために、例えば電磁コイルに印加される６０Ｖの電圧Ｕｎに設定された保持電流レベルからスタートして、電流ｉが急速に下げられて、電流ｉ＝０が印加されうる。上記通電のこの段階において、端子電圧Ｕｎを介して、特にアーマチャ８のアーマチャ速度、又は、アーマチャ８と内極７との間の遊隙４４の変化量が測定されうる。数式（１）に示されるように、電圧降下ＵＲ＝Ｒｉは、ゼロに向かっていく。さらに、電流の変化も、急速な電流低下及び電流ｉ＝０の印加の後にゼロに向かっていき、従って、電流ｉの時間的伝導が少なくとも近似的に消える。これにより、数式（１）に示される式の右側には、時間ｔに関して遊隙４４の長さｘの変化量に依存する第３の項が残る。
【００２８】
この段階において、即ち電流ｉ＝０が印加された場合に、弁２の閉鎖が行われ、その際には、弁閉鎖体１６が弁座体１８に当接し、アーマチャ８は最初に、切り離された質量部として移動し続ける。アーマチャ８が傾動させられるという図１に記載した構造的措置によって、アーマチャ速度の調整が行われ又は長さｘの調整が行われる。この調整によって、次数がより高い成分がもたらされ、即ち、一定ではない速度の項ｄｘ／ｄｔがもたらされる。弁が閉鎖された際の不均一なアーマチャ速度は、平均値分の変動、繰り返される急激な変化、又は、より高い次数による他の変化量を有しうる。これにより、上記の調整は、ばね３８、３９又は流動抵抗により引き起こされるアーマチャの移動に対する通常の影響とは異なっている。アーマチャ速度の調整は、非常に小さな変位においても、特にミクロレベルの運動においても、測定された電流ｉ又は測定された電圧Ｕｎでの振動として直接的に検出されうる。従って、アーマチャ速度の変動は、簡単な手段によって確実に評価可能であり、特に機械的に励起されたアーマチャ振動として、使用される媒体、特に、温度等の媒体の現在の状況からは独立している。
【００２９】
図１により記載したアーマチャ振動の生成は、他のやり方でも行われうる。従って、閉鎖時のアーマチャ８の機械的なアーマチャ振動の生成は、様々なやり方で行われ、その際に、更なる別の可能性が詳細に記載される。その際に、記載される構成は、個別に又は組み合わせても実現されうる。
【００３０】
図３は、操作過程における、第２の実施例に係る図１に示した構成１の弁２の、弁ニードル１５に案内されたアーマチャ８を抜粋した図を示している。本実施例では、長手方向軸線３７に対する、ストッパ要素３１のストッパ面３３の傾斜が設けられる。従って、閉鎖過程において、アーマチャ８の端面３５がストッパ面３３に衝突した際に、アーマチャ８の傾動が起こり、続いて、アーマチャ８の縦揺れ又は揺動が起こる。その際には、開放方向１０へのアーマチャ８の或る程度の揺り戻しも起こりうる。
【００３１】
従って、アーマチャ８の振動は、ガイド部周辺に設けられる実施例に従って、以下のように生成されうる。即ち、アーマチャ８は、一方の側で合目的的に、弁ニードル１５のストッパ面３２から離間してストッパ面３２に対して傾き、さらにガイド部に少し傾いた状態で配置される。その後、アーマチャ８は、対向する側ではストッパ面３３から離間し、異なる方向に傾く。これにより、アーマチャの速度が急激に変化し、その後、摩擦及び横方向の力により、アーマチャ８はガイド部に沿って均一な加速を経験し、又はアーマチャ８が静止する。図１及び図３で示した傾斜が付けられたストッパ面３２、３３の構成は、組み合わせて実現することも可能であり、その際には、アーマチャ８が互いに逆方向に傾動することが構想されうる。
【００３２】
このような挙動は、周面に亘る様々な液圧的な粘着によっても生成され又は強化されうる。以下では、これに関する構成が、図４〜図９を用いて例示的に記載される。その際に、このような構成は、個別で又は組み合わせて、ストッパ要素３０及び／又はストッパ要素３１に実現されうる。図４は、第３の実施例に応じた構成１の弁２の、弁ニードル１５に配置されたストッパ要素３０、３１を示している。ここでは、ストッパ面３２、３３に、径方向の溝５５が形成される。これにより、ストッパ面３２、３３は平坦ではなく、さらに、対称的な円錐形状に実現されていない。
【００３３】
溝５５は、ここでは、空所５５の考えられる構成である。その際に、複数の空所５５、特に径方向の溝５５が設けられてもよい。さらに、溝５５は、他の形態で延びていてもよく、即ち、径方向に延びていなくてもよい。
【００３４】
図５は、第４の実施例に応じたストッパ要素３０、３１を示している。本構成では、面取り部５６が、ストッパ面３２、３３に形成されている。これにより、ストッパ面３２、３３は部分的に面取りされている。
【００３５】
図６は、第５の実施例に応じたストッパ要素３０、３１を示している。本実施例では、ストッパ面３２、３３が、長手方向軸線３７に対して傾いており、従って、ストッパ面３２、３３の法線ベクトル５７が、長手方向軸線３７とともに、傾動角度４３又は傾斜角度４３とも呼ばれる角度４３を成す。このことは、図１又は図３に記載した状況に対応している。
【００３６】
図７は、第６の実施例に応じたストッパ要素３０、３１を示している。本実施例では、ステップ部５８が、ストッパ面３２、３３に設けられている。
【００３７】
図８は、第７の実施例に応じたストッパ要素３０、３１を示している。本実施例では、ストッパ面３２、３３は、非環形状のエッジ５９を有する。特に、本実施例では、突出部６０が、ストッパ面３２、３３に設けられる。
【００３８】
図９は、第８の実施例に応じたストッパ要素３０、３１を示している。本実施例では、エッジ５９の直線的な部分６１により実現された切欠き部６１が設けられる。
【００３９】
図８、図９により記載した構成では、エッジ５９の形状は、対応して変更された環形状のエッジに基づいている。但し、エッジ５９のための他のエッジ形状も実現されうる。
【００４０】
さらに、径方向に対称的な構成から外れた液圧的特徴、特に、液圧的な粘着特性を実現するために、ストッパ面３２、３３の様々なミクロ構造及び表面粗さを実現することも可能である。これにより、弁２の構成に従って、アーマチャ８の振動が引き起こされ又は強化されうる。
【００４１】
これにより有利なやり方で、アーマチャ８の機械的な振動を引き起こす、ストッパ面３２、３３の回転非対称的な形状が実現されうる。アーマチャ８の機械的な振動によって、結果的に、より高い次数による、作業空隙４４の長さｘの変化量が生じる。特に、２次の又は２次より高い次数による長さｘの変化量が実現されうる。
【００４２】
図１０は、第９の実施例に応じた構成１の弁２の、弁ニードル１５に配置されたアーマチャ８を示している。本実施例では、アーマチャ８及び弁ニードル１５は、ばね要素６３を介して連結された２つの質量部６４、６５を有する系６２に対応して構成されている。ここでは、アーマチャ８は、弁ニードル１５に固定的に接合されている。弁ニードル１５は、本実施例では、第１のニードル部分６６と、第２のニードル部分６７と、に分けられている。これらニードル部分６６、６７は、接合スリーブ６８を介して互いに接合されている。アーマチャ８は、第１にニードル部分６６に固定的に接合されている。第１のニードル部分６６は、長手方向軸線３７に沿った弾性動的な構造振動が可能であるように、構成されている。その際に、第１のニードル部分６６が、モデルに合ったばね要素６３を実現するために寄与し、さらに部分的に、質量部６４を実現するために寄与することに注意されたい。閉鎖時に弁閉鎖体１６が弁座面１９に当接した場合には、ばね質量系６２においてアーマチャ８の振動が起きる。その際には、適切な調整が可能である。
【００４３】
アーマチャ８による、又は閉鎖時及び閉鎖後に移動し続ける質量部による、上記系６２の振動は、それ自身の周囲でも、即ち上記系６２の固有の重心の周囲でも生じうる。このような振動によって、軸方向の磁気的な作業空隙４４の測定可能な速度変化を生じさせるために、重心は、アーマチャ８の、作用する端面３４から可能な限り離れたところに存在するべきであり、さらに、振動可能な系６２の固有振動数は、５０ＫＨｚより大きくないべきであろう。これらのことは、外開式の弁２（図１に示した内開式の弁２を対応して変更する必要がある）の場合は、アーマチャ８が、ニードル部分６３と固定的に接合されることで実現され、ニードル部分６３は、弁の閉鎖後に最初に、弾性的に振動する質量部として動き続け、第１のニードル部分６６の弾性動的な構造振動を引き起こす。
【００４４】
図１１は、第１０の実施例に応じた構成１の弁２の、弁ニードル１５に配置されたアーマチャ８を示している。本実施例では、アーマチャ８は、浮動するアーマチャ８として、弁ニードル１５に配置されている。内開式又は外開式の弁２のアーマチャ８は、本実施例では、第１のアーマチャ部分６９と、第２のアーマチャ部分７０と、第１のアーマチャ部分６９と第２のアーマチャ部分７０との間に設けられたエラストマと、で構成される。第１のアーマチャ部分６９は、上記系６２の第１の質量部６４であり、この第１の質量部６４は、ばね６３として機能するエラストマ６１を介して、第２のアーマチャ部分７０により形成された第２の質量部６５と連結されている。アーマチャ８がストッパ面３２、３３に衝突した際、又はアーマチャ８がストッパ要素３０、３１のストッパ面３２、３３から離れた際には、ばね−質量系６２の振動が励起される。
【００４５】
アーマチャ部分６９、７０は、他の形態で構成されたばね６３を介しても、特に螺旋コイル要素６３を介しても互いに連結されうる。
【００４６】
図１２は、第１１の実施例に応じた構成１の弁２の、弁ニードル１５に配置されたアーマチャ８を示している。本実施例では、アーマチャ８は、浮動するアーマチャ８として第１のニードル部分６６に配置されている。これにより、図１０に示した質量部６４の代わりに、第２の質量部６４Ａ、６４Ｂへの分離が実現される。ここでは、質量部６４Ｂは、少なくとも１つの他の質量部６４Ａとの断続的な接触を介して制動される。本実施例では、第１のニードル部分６６が、アーマチャ８に衝突し、このようにして、断続的なアーマチャの運動を引き起こす。これにより、複数構成要素から成る系６２の振動が、固定的に接合されておらず浮動し続ける質量部６４Ａ、６４Ｂにより実現されうる。
【００４７】
図１３は、第１２の実施例に応じた構成１の弁２の、弁ニードル１５に配置されたアーマチャ８を示している。本実施例では、アーマチャ８は、浮動するアーマチャ８として弁ニードル１５に配置されている。アーマチャ８は、本実施例では本体７２を有し、本体７２は、少なくとも１つの空所７３、７４と、当該少なくとも１つの空所７３、７４内に、弁ニードル１５に沿って遊隙を有して収められた物体７５、７６と、を有する。ここでは、アーマチャの振動は、遊隙を持って収められた物体７５、７６とアーマチャ８自体の本体７２との衝突により生ぜられる。物体７５、７６の収容は、本実施では、本体７２に接合されたプレートであって、例えば本体７２に溶接された上記プレートによって実現される。
【００４８】
これにより、構造的な措置によって、移動する複数の質量部６４、６５を有する電磁弁２が実現可能であり、このことにより、電圧波形において簡単に検出される信号が生成され又は増幅され、上記検出される信号を介して、弁２の閉鎖時点が簡単かつ正確に検出されうる。その際には、使用される燃料、特に、当該燃料の品質及び組成、燃料の温度、及び周囲温度からの、少なくとも十分な独立性が獲得される。これにより、堅牢で簡単な実現が可能となる。このことにより適用範囲が広がる。特に、アーマチャ８は、平形アーマチャ又はソレノイドプランジャ８として構成されうる。好適な実装は、ガソリンの噴射のためである。
【００４９】
本発明は、上記の実施例には限定されない。
【図１】
2018003840.tif 000003
【図２】
2018003840.tif 000004
【図３】
2018003840.tif 000005
【図４】
2018003840.tif 000006
【図５】
2018003840.tif 000007
【図６】
2018003840.tif 000008
【図７】
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【図８】
2018003840.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2018003840.tif 000012
【図１１】
2018003840.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年7月24日(2017.7.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を調量する弁（２）を備えた構成（１）であって、
前記弁（２）は、電磁アクチュエータ（５）と、前記電磁アクチュエータ（５）により操作可能な弁ニードル（１５）と、を有し、
前記電磁アクチュエータ（５）は、電磁コイル（６）と、操作過程において前記電磁コイル（６）により操作可能なアーマチャ（８）であって前記弁ニードル（１５）に配置された前記アーマチャ（８）と、を有し、
前記弁ニードル（１５）は、弁座面（１９）と協働してシール座を成す弁閉鎖体（１６）を操作するために役立ち、前記操作過程において前記アーマチャ（８）が当接する少なくとも１つのストッパ面（３２、３３）が設けられる、前記構成（１）において、
少なくとも前記操作過程において前記電磁コイル（６）と電気的に接続される測定装置（３）が設けられ、
前記アーマチャ（８）及び／又は前記ストッパ面（３２、３３）及び／又は弁ニードル（１５）は、前記操作過程において前記シール座の閉鎖後に前記アーマチャ（８）のアーマチャ振動が生成されるように構成され、
前記測定装置（３）は、前記操作過程において前記シール座の閉鎖後に生成された前記アーマチャ振動を、前記電磁コイル（６）のコイル電圧（Ｕｎ）に生成された振動の形態により検出するよう構成されることを特徴とする、構成（１）。
【請求項２】
前記電磁コイル（６）の前記コイル電圧（Ｕｎ）に生成された振動の形態による、少なくとも実質的に前記アーマチャ振動に起因する、前記アーマチャ（８）と前記電磁アクチュエータ（５）の内極（７）との間の作業空隙（４４）の変化が生じさせられることを特徴とする、請求項１に記載の構成。
【請求項３】
前記アーマチャ（８）は、前記弁ニードル（１５）に対する前記アーマチャ（８）の傾動が可能となるように、前記弁ニードル（１５）に配置され、
前記アーマチャ（８）及び前記ストッパ面（３２、３３）は、前記アーマチャ（８）が前記ストッパ面（３２、３３）に当接した際又は前記ストッパ面（３２、３３）から離れる際に前記弁ニードル（１５）に対して傾動し又は傾動しているように、構成されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の構成。
【請求項４】
前記アーマチャ（８）の端面（３４、３５）及び／又は前記ストッパ面（３２、３３）は、前記アーマチャ（８）が前記ストッパ面（３２、３３）に当接する領域では、長手方向軸線（３７）に対して回転非対称的なストッパ形状に形成されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の構成。
【請求項５】
前記アーマチャ（８）の前記端面（３４、３５）の前記ストッパ形状、又は、前記ストッパ面（３２、３３）の前記ストッパ形状は、少なくとも１つの空所（５５）、及び／又は、少なくとも１つの溝（５５）、及び／又は、少なくとも１つの径方向の溝（５５）、及び／又は、少なくとも１つのステップ部（５８）、及び／又は、少なくとも１つの面取り部（５６）を有することを特徴とする、請求項４に記載の構成。
【請求項６】
前記アーマチャ（８）又は前記ストッパ面（３２、３３）の前記ストッパ形状は、非環形状のエッジ（５９）を有することを特徴とする、請求項４又は５に記載の構成。
【請求項７】
前記アーマチャ（８）又は前記ストッパ面（３２、３３）の前記ストッパ形状は、前記エッジ（５９）に、少なくとも１つの突出部（６０）、及び／又は、少なくとも１つの切欠き部（６１）、及び／又は、少なくとも１つの、少なくともほぼ直線的な部分（６１）を有することを特徴とする、請求項６に記載の構成。
【請求項８】
前記アーマチャ（８）及び／又は前記弁ニードル（１５）は、少なくとも１つのばね（６３）を介して連結された少なくとも２つの質量部（６４、６５）を有する系（６２）に対応して形成されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の構成。
【請求項９】
前記アーマチャ（８）は、第１のアーマチャ部分（６９）の形態による第１の質量部（６４）と、第２のアーマチャ部分（７０）の形態による少なくとも１つの第２の質量部（６５）と、前記第１のアーマチャ部分（６９）と前記第２のアーマチャ部分（７０）との間に設けられたエラストマ（７１）及び／又は螺旋コイル要素（６３）の形態による、前記第１の質量部（６４）と前記第２の質量部（６５）とを連結するばね（６３）と、を有することを特徴とする、請求項８に記載の構成。
【請求項１０】
前記弁ニードル（１５）は、前記アーマチャ（８）が固定的に又は浮動状態で配置されている第１のニードル部分（６６）と、第２のニードル部分（６７）と、を有し、前記第１のニードル部分（６６）と前記第２のニードル部分（６７）は互いに接合されており、前記第１のニードル部分（６６）は、弾性動的な構造振動が可能となるように形成されることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の構成。
【請求項１１】
前記アーマチャ（８）は、少なくとも１つの空所（７３、７４）を有する本体（７２）と、前記少なくとも１つの空所（７３、７４）に、前記弁ニードル（１５）に沿って遊隙を有して収められた少なくとも１つの物体（７５、７６）と、を有することを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の構成。
【請求項１２】
前記流体を調量する弁（２）が内燃機関の燃料噴射弁（２）であることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の構成。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に内燃機関の燃料噴射弁として機能する流体を調量する弁を備えた構成に関する。特に、本発明は、好適に内燃機関の燃料室への燃料の直接噴射が行われる、自動車の燃料噴射装置のためのインジェクタ分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
独国特許出願公開第１９９５０７６１号明細書には、燃料噴射装置のための燃料噴射弁が開示されており、この燃料噴射弁は、弁座面と協働してシール座を成す弁ニードルを有する。燃料噴射弁は、弁ニードルに作用するアーマチャを有する。アーマチャは、可動的に弁ニードルに案内され、エラストマから成るエラストマリングによって減衰させられる。これにより、燃料噴射弁の閉鎖時に、弁座面からの弁ニードルの跳ね返りに対して対抗措置を取ることが可能である。なぜならば、弁ニードルの慣性質量とアーマチャの慣性質量とが切り離されて、弁ニードルとアーマチャのとの間の減衰が実現されるからである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
弁を構成する上で、ニードルの強い衝撃を防止するため、又は、アーマチャの跳ね返り介したシール座の望まれぬ再開放を防止するために、閉鎖時点での減衰が有利でありうる。この観点では、アーマチャの質量を分割して個々の質量物間の減衰を設け、対応する切り離しを実現することも有利でありうる。
【０００４】
他方では、燃料噴射弁の駆動のためには動作点の検知が有利であり又は必要となりうる。特に重要なことは、各時点での弁の正確な閉鎖時点を検知することであり、即ち、ダイナミクス偏差（Ｄｙｎａｍｉｋａｂｗｅｉｃｈｕｎｇ）ひいては噴射量のばらつきを調整するため、及び／又は、閉鎖する弁を場合により再び駆動することを介して弁の摩耗及び／又は騒音放出を低減するために、各時点での弁の正確な閉鎖時点を検知することが特に重要である。閉鎖する弁の再駆動によって、或る意味では制動インパルスが生成されうる。このような場合、閉鎖時点の検出は、通常では数ミリ秒のレベルで正確に行われる必要がある。このことは、電磁コイルのコイル電圧に生成された振動の形態による、生成されたアーマチャ振動を検出することによって、コストが掛かる追加的なセンサ装置無しで、有利に、測定された電圧及び／又は測定された電流を評価することによって行われる。
【０００５】
従って、特に有利に、弁の各ダイナミクス（Ｄｙｎａｍｉｋ）が考慮されうる。即ち、例えば燃料噴射弁のダイナミクスは、弁ごとにばらつきがあり、目下の駆動条件に従って、及び摩耗によって変化することが判明している。駆動条件に関する重要な変化が、特に、温度、燃料に関して、特に、燃料の質又は燃料の成分、燃料圧力、及び、駆動時間に関して生じる。ダイナミクス変化は、弁の駆動中にも及び／又は弁の寿命に亘って有利に補正されうる。
【０００６】
これにより、弁の特別な特性も考慮することが可能であり、さらに、場合によりこれに伴う特別な困難も考慮することが可能である。このことは、例えば、弁ニードルから切り離されるソレノイドアーマチャ（そのために所謂アーマチャ自由経路が設けられている）を備えた電磁弁にも当てはまる。この場合、閉鎖過程は、電流推移における最大値としては検出されず、電圧における屈曲（Ｋｎｉｃｋ）として検出される。その際に、この屈曲は、弁ニードルに設けられたストッパ面から離れる前及びストッパ面から離れた後の、アーマチャの急速に変わる加速度と、液圧的な粘着（ｈｙｄｒａｕｌｉｓｃｈｅｓ  Ｋｌｅｂｅｎ）と、によって生じる。しかしながら、これを対象とする検出には問題がある。なぜならば、液圧的な粘着は、粘性に依存するからである。粘性には、利用される燃料、特に燃料の品質及び組成、燃料の温度、及び、アーマチャ（ソレノイドアーマチャ）と弁ニードルとの間の関与する面の微細な形状及び表面粗さが関わっている。従って、これに対して調整された検出にはコストが掛かる。なぜならば、これら全ての影響量を考慮して閉鎖時点を確実にかつ正確に決定するためには、特にコストが掛かる評価が必要であり、さらに場合によっては、追加的なセンサ装置が必要だからである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の特徴を備えた本発明に係る構成には、改良された構成と、特に、特別な機能形態と、が可能となるという利点がある。従属請求項に記載された構成によって、請求項１に示す構成の有利な改良が可能である。
【０００８】
提案される構成によって、有利に、弁の閉鎖時点を確実に検出するために、簡単な評価が行われうる。生成されたアーマチャ振動は、特にミクロレベルの運動としての小さな変位でも、例えば測定されたコイル電圧での振動として直接的に検知されうる。このコイル電圧自体は、簡単な手段によって、確実に（ｒｏｂｕｓｔ）評価可能であり、特に、機械的に励起されたアーマチャ振動として、使用される媒体、特に調量される流体、及び、特にその温度により特徴付けられる上記媒体の状況から、十分に独立している。
【０００９】
請求項２に係る発展形態には、コイル電圧への確実な作用が可能であるという利点があり、その際に、アーマチャを操作するために設けられた磁気回路は、基本的に構造を変更せずに利用可能である。
【００１０】
請求項３に係る発展形態は、アーマチャ振動を生成させるための有利な可能性を示している。ここでは、アーマチャの傾動の後に、摩擦及び横方向の力により、アーマチャ速度が急速に変化した後でガイド部に沿った均一な加速度が再び設定されうる。これにより、信号の正確な検出が可能である。
【００１１】
請求項４に係る発展形態では、周面に亘って様々な液圧的な粘着が生成され又は強化され、これにより、アーマチャ振動も生成されうる。このようなアーマチャ形状を形成するための有利な可能性が、請求項５、請求項６、及び請求項７に示されている。これにより、アーマチャ振動が、非対称的なストッパ形状によって引き起こされうる。その際には、個々の構成を組み合わせることによって、及び／又は、ストッパ形状の様々な周面位置に特定の構成を複数形成することによって、適切な調整が可能である。
【００１２】
請求項８に係る発展形態によって、特に信号生成が、アーマチャの揺動無しでも可能となる。これにより特に、アーマチャの揺動が起きた際に生じる運動インパルスの減衰が回避されうる。このようなばね−質量系（Ｆｅｄｅｒ‐Ｍａｓｓｅ‐Ｓｙｓｔｅｍ）の有利な構成が、請求項９及び請求項１０に示されている。請求項１１によれば、好適にシングルインパルスを介して、このようなばね−質量系を励起する可能性が示されている。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
本発明の好適な実施例が、以下の明細書の記載において、添付の図面を参照して詳細に解説される。図面では、対応する構成要素に符号が統一的に付されており、数式（１）について詳細に解説される。
【図１】本発明の第１の実施例に応じた、弁を備えた構成の一部を抜粋した概略的な断面図を示す。
【図２】本発明の第１の実施例に係る図１に示した構成の電気回路の概略図を示す。
【図３】操作過程における、本発明の第２の実施例に係る図１に示した構成の弁の、弁ニードルに案内されたアーマチャを抜粋した図を示す。
【図４】本発明の第３の実施例に応じた構成の弁の、弁ニードルに配置されたストッパ要素を示す。
【図５】本発明の第４の実施例に応じた構成の弁の、弁ニードルに配置されたストッパ要素を示す。
【図６】本発明の第５の実施例に応じた構成の弁の、弁ニードルに配置されたストッパ要素を示す。
【図７】本発明の第６の実施例に応じた構成の弁の、弁ニードルに配置されたストッパ要素を示す。
【図８】本発明の第７の実施例に応じた構成の弁の、弁ニードルに配置されたストッパ要素を示す。
【図９】本発明の第８の実施例に応じた構成の弁の、弁ニードルに配置されたストッパ要素を示す。
【図１０】本発明の第９の実施例に応じた構成の弁の、弁ニードルに配置されたアーマチャを示す。
【図１１】本発明の第１０の実施例に応じた構成の弁の、弁ニードルに配置されたアーマチャを示す。
【図１２】本発明の第１１の実施例に応じた構成の弁の、弁ニードルに配置されたアーマチャを示す。
【図１３】本発明の第１２の実施例に応じた構成の弁の、弁ニードルに配置されたアーマチャを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、第１の実施例に応じた弁２及び測定装置３を備えた構成１の一部を抜粋した概略的な断面図を示している。弁２は、流体を調量するために役立ち、特に、内燃機関のための燃料噴射弁２として機能しうる。弁２は、原則的に、液体又は気体流体のために適している。測定装置３は、制御装置３の構成要素でありうる。構成１のための好適な適用ケースは、弁２に対応して形成された複数の燃料噴射弁２が高圧噴射弁２として使用されかつ内燃機関の各対応付けられた燃焼室４への燃料の直接噴射のために用いられる燃料噴射装置である。
【００１５】
弁２は、アクチュエータ５を有し、アクチュエータ５は、電磁コイル６と、内極７と、アーマチャ８と、を備える。電磁コイル６に通電された状態において、磁気回路９が内極７を介して閉じられ、これにより、開放方向１０へのアーマチャ８の操作が行われる。ここでは、磁気回路９は、閉じた磁力線１１、１２によって概略的に示唆されている。
【００１６】
弁２は、弁ニードル１５と、弁ニードル１５により操作可能な弁閉鎖体１６と、を有する。弁閉鎖体１６は、弁ニードル１５と一体にも構成可能である。弁ニードル１５は、ニードルボディ１７を通って、当該ニードルボディ１７と接合された弁座体１８へと延びている。弁座体１８には、弁座面１９が形成されており、弁閉鎖体１６は、この弁座面１９と協働してシール座を成す。弁座体１８にはさらに噴口２０、２１が形成される。
【００１７】
ニードルボディ１７は、ハウジング部分２２と接合されている。その際に、磁気回路９は、ニードルボディ１７及び／又はハウジング部分２２を介して閉じられ、従って、ニードルボディ１７及びハウジング部分２２は、好適に少なくとも部分的に適切な材料で、特に強磁性物質で形成される。
【００１８】
磁気コイル６は、電気線２３、２４を介して測定装置３と接続されている。構成１の構造に従って、例えば適切なプラグを介して測定装置３と弁２との接続を可能にするインタフェース２５が設けられてもよい。但し、測定装置３が弁２に組み込まれていることも構想されうる。その場合には、対応する測定信号が、例えば、別体の制御装置へと案内されうる。さらに、測定装置３のために設けられた機能が別の場所に実現されることも構想されうる。
【００１９】
これにより、構成１の構造は、測定装置３が弁２に組み込まれている場合を含む。
【００２０】
弁ニードル１５には、ストッパ要素３０、３１が設けられており、このストッパ要素３０，３１は、弁ニードル１５に固定的に接合され、従って弁ニードル１５に定置されている。ストッパ要素３０は、ストッパ面３２を有する。ストッパ要素３１は、ストッパ面３３を有する。アーマチャ８には、端面３４、３５が形成されている。アーマチャ８は貫通孔３６をさらに有し、この貫通孔３６は本実施例では、或る程度の遊隙を持ってアーマチャ８が弁ニードル１５に案内されるように構成され、上記遊隙によって、弁ニードルの長手方向軸線３７に対するアーマチャ８の傾動が可能となる。ストッパ面３２、３３の間に、アーマチャ８が本実施例では浮動状態で支承されている。その際に、アーマチャ８には、ばね３８によって、開放方向１０に逆らって、図１に示す初期ポジションへと負荷を加えられている。初期ポジションにおいて、アーマチャ８は、その端面３５がストッパ面３３に当接している。さらに戻りばね３９が設けられ、この戻りばね３９は、弁ニードル１５に対して、図１に示す初期ポジションへと負荷を加え、この初期ポジションにおいて、弁閉鎖体１６と弁座面１９との間のシール座が閉鎖されている。
【００２１】
磁気コイル６に通電された状態において、磁気回路９を介して開放力がアーマチャ８に及ぼされ、従って、アーマチャ８は最初にアーマチャ自由経路４０を通過するが、シール座は未だ閉鎖されたままである。続いて、アーマチャ８がストッパ要素３０のストッパ面３２に当接し、これにより、開放インパルスが弁ニードル１５に伝達されて、シール座が開放される。これにより、内部空間４１から噴口２０、２１を介して燃焼室４への燃料の噴射が行われる。
【００２２】
アーマチャ８の開放運動は、内極７のストッパ面４２によって制限される。但し、アーマチャ８がストッパ面４２に当接した場合には、さらに、開放方向１０に向かって及び開放方向１０に逆らって、弁ニードル１５の或る程度の揺り戻しが起こりうる。
【００２３】
磁気コイル６への通電が切られた場合、弁２の閉鎖が起こる。なぜならば、その場合には、戻りばね３９及びストッパ要素３０を介して、アーマチャ８と弁ニードル１５の両方の戻り運動が引き起こされるからである。この戻り運動の際に弁閉鎖体１６が弁座面１９に当接し次第、アーマチャ８がストッパ面３２から離れて、ストッパ要素３１のストッパ面３３の方向に移動する。
【００２４】
本実施例では、ストッパ要素３０のストッパ面３２について、傾動角度又は傾斜角度４３とも呼ばれる角度４３が予め設定されている。ストッパ面３２は、本実施例では平坦に形成され、ストッパ面３２の法線ベクトル５７（図６）が、長手方向軸線３７とともに角度４３を成す。
【００２５】
従って、アーマチャ８の端面３４が、ストッパ面３２に対して面で当接する場合には、長手方向軸線３７対して又は図１に示すその初期ポジションに対して、角度４３の分のアーマチャ８の傾動が起きる。これにより、弁２のダイナミクス（Ｄｙｎａｍｉｋ）に基づいて、弁ニードル２の閉鎖後に、アーマチャ８の縦揺れ又は揺動が起きる。アーマチャ８と内極７との間の遊隙４４が、これにより変更される。
【００２６】
図２は、図１に示した第１の実施例による構成の電気回路５０の概略図を示している。ここでは、測定装置３及び磁気回路９が電気回路５０に含まれている。理想的な図において、遊隙４４は、長さｘを有する作業空隙として表されている。その際に、作業空隙４４における媒体の影響は、対応する変数によって、特に長さｘについての増倍率によって考慮されうる。ここでは、磁気回路９は、長さｌにより特徴付けられる。さらに、磁気回路９を特徴付ける横断面Ａが示されている。さらに、導磁率μＲが示されている。磁気回路９では、磁気コイル６を通って流れる電流ｉからの磁束φが生じる。磁気コイル６は、ここでは測定コイルとしても機能し、その際に、電流ｉは測定信号も含む。電流ｉは、磁気コイル６のｎ回の巻回数に対して印加される電圧Ｕｎから得られ、この電圧Ｕｎは、モデルによれば、オーム抵抗Ｒで降下した電圧ＵＲと、磁気コイル６の誘導抵抗で降下したＵｉと、に分けられる。
【００２７】
例えば測定装置３により測定信号として検出される電圧Ｕｎは、下記の数式（１）に対応して表される。例えば、弁２を閉鎖するために、例えば電磁コイルに印加される６０Ｖの電圧Ｕｎに設定された保持電流レベルからスタートして、電流ｉが急速に下げられて、電流ｉ＝０が印加されうる。上記通電のこの段階において、端子電圧Ｕｎを介して、特にアーマチャ８のアーマチャ速度、又は、アーマチャ８と内極７との間の遊隙４４の変化量が測定されうる。数式（１）に示されるように、電圧降下ＵＲ＝Ｒｉは、ゼロに向かっていく。さらに、電流の変化も、急速な電流低下及び電流ｉ＝０の印加の後にゼロに向かっていき、従って、電流ｉの時間的伝導が少なくとも近似的に消える。これにより、数式（１）に示される式の右側には、時間ｔに関して遊隙４４の長さｘの変化量に依存する第３の項が残る。
【００２８】
【数１】
2018003840.tif 000016
【００２９】
この段階において、即ち電流ｉ＝０が印加された場合に、弁２の閉鎖が行われ、その際には、弁閉鎖体１６が弁座体１８に当接し、アーマチャ８は最初に、切り離された質量部として移動し続ける。アーマチャ８が傾動させられるという図１に記載した構造的措置によって、アーマチャ速度の調整が行われ又は長さｘの調整が行われる。この調整によって、次数がより高い成分がもたらされ、即ち、一定ではない速度の項ｄｘ／ｄｔがもたらされる。弁が閉鎖された際の不均一なアーマチャ速度は、平均値分の変動、繰り返される急激な変化、又は、より高い次数による他の変化量を有しうる。これにより、上記の調整は、ばね３８、３９又は流動抵抗により引き起こされるアーマチャの移動に対する通常の影響とは異なっている。アーマチャ速度の調整は、非常に小さな変位においても、特にミクロレベルの運動においても、測定された電流ｉ又は測定された電圧Ｕｎでの振動として直接的に検出されうる。従って、アーマチャ速度の変動は、簡単な手段によって確実に評価可能であり、特に機械的に励起されたアーマチャ振動として、使用される媒体、特に、温度等の媒体の現在の状況からは独立している。
【００３０】
図１により記載したアーマチャ振動の生成は、他のやり方でも行われうる。従って、閉鎖時のアーマチャ８の機械的なアーマチャ振動の生成は、様々なやり方で行われ、その際に、更なる別の可能性が詳細に記載される。その際に、記載される構成は、個別に又は組み合わせても実現されうる。
【００３１】
図３は、操作過程における、第２の実施例に係る図１に示した構成１の弁２の、弁ニードル１５に案内されたアーマチャ８を抜粋した図を示している。本実施例では、長手方向軸線３７に対する、ストッパ要素３１のストッパ面３３の傾斜が設けられる。従って、閉鎖過程において、アーマチャ８の端面３５がストッパ面３３に衝突した際に、アーマチャ８の傾動が起こり、続いて、アーマチャ８の縦揺れ又は揺動が起こる。その際には、開放方向１０へのアーマチャ８の或る程度の揺り戻しも起こりうる。
【００３２】
従って、アーマチャ８の振動は、ガイド部周辺に設けられる実施例に従って、以下のように生成されうる。即ち、アーマチャ８は、一方の側で合目的的に、弁ニードル１５のストッパ面３２から離間してストッパ面３２に対して傾き、さらにガイド部に少し傾いた状態で配置される。その後、アーマチャ８は、対向する側ではストッパ面３３から離間し、異なる方向に傾く。これにより、アーマチャの速度が急激に変化し、その後、摩擦及び横方向の力により、アーマチャ８はガイド部に沿って均一な加速を経験し、又はアーマチャ８が静止する。図１及び図３で示した傾斜が付けられたストッパ面３２、３３の構成は、組み合わせて実現することも可能であり、その際には、アーマチャ８が互いに逆方向に傾動することが構想されうる。
【００３３】
このような挙動は、周面に亘る様々な液圧的な粘着によっても生成され又は強化されうる。以下では、これに関する構成が、図４〜図９を用いて例示的に記載される。その際に、このような構成は、個別で又は組み合わせて、ストッパ要素３０及び／又はストッパ要素３１に実現されうる。図４は、第３の実施例に応じた構成１の弁２の、弁ニードル１５に配置されたストッパ要素３０、３１を示している。ここでは、ストッパ面３２、３３に、径方向の溝５５が形成される。これにより、ストッパ面３２、３３は平坦ではなく、さらに、対称的な円錐形状に実現されていない。
【００３４】
溝５５は、ここでは、空所５５の考えられる構成である。その際に、複数の空所５５、特に径方向の溝５５が設けられてもよい。さらに、溝５５は、他の形態で延びていてもよく、即ち、径方向に延びていなくてもよい。
【００３５】
図５は、第４の実施例に応じたストッパ要素３０、３１を示している。本構成では、面取り部５６が、ストッパ面３２、３３に形成されている。これにより、ストッパ面３２、３３は部分的に面取りされている。
【００３６】
図６は、第５の実施例に応じたストッパ要素３０、３１を示している。本実施例では、ストッパ面３２、３３が、長手方向軸線３７に対して傾いており、従って、ストッパ面３２、３３の法線ベクトル５７が、長手方向軸線３７とともに、傾動角度４３又は傾斜角度４３とも呼ばれる角度４３を成す。このことは、図１又は図３に記載した状況に対応している。
【００３７】
図７は、第６の実施例に応じたストッパ要素３０、３１を示している。本実施例では、ステップ部５８が、ストッパ面３２、３３に設けられている。
【００３８】
図８は、第７の実施例に応じたストッパ要素３０、３１を示している。本実施例では、ストッパ面３２、３３は、非環形状のエッジ５９を有する。特に、本実施例では、突出部６０が、ストッパ面３２、３３に設けられる。
【００３９】
図９は、第８の実施例に応じたストッパ要素３０、３１を示している。本実施例では、エッジ５９の直線的な部分６１により実現された切欠き部６１が設けられる。
【００４０】
図８、図９により記載した構成では、エッジ５９の形状は、対応して変更された環形状のエッジに基づいている。但し、エッジ５９のための他のエッジ形状も実現されうる。
【００４１】
さらに、径方向に対称的な構成から外れた液圧的特徴、特に、液圧的な粘着特性を実現するために、ストッパ面３２、３３の様々なミクロ構造及び表面粗さを実現することも可能である。これにより、弁２の構成に従って、アーマチャ８の振動が引き起こされ又は強化されうる。
【００４２】
これにより有利なやり方で、アーマチャ８の機械的な振動を引き起こす、ストッパ面３２、３３の回転非対称的な形状が実現されうる。アーマチャ８の機械的な振動によって、結果的に、より高い次数による、作業空隙４４の長さｘの変化量が生じる。特に、２次の又は２次より高い次数による長さｘの変化量が実現されうる。
【００４３】
図１０は、第９の実施例に応じた構成１の弁２の、弁ニードル１５に配置されたアーマチャ８を示している。本実施例では、アーマチャ８及び弁ニードル１５は、ばね要素６３を介して連結された２つの質量部６４、６５を有する系６２に対応して構成されている。ここでは、アーマチャ８は、弁ニードル１５に固定的に接合されている。弁ニードル１５は、本実施例では、第１のニードル部分６６と、第２のニードル部分６７と、に分けられている。これらニードル部分６６、６７は、接合スリーブ６８を介して互いに接合されている。アーマチャ８は、第１にニードル部分６６に固定的に接合されている。第１のニードル部分６６は、長手方向軸線３７に沿った弾性動的な構造振動が可能であるように、構成されている。その際に、第１のニードル部分６６が、モデルに合ったばね要素６３を実現するために寄与し、さらに部分的に、質量部６４を実現するために寄与することに注意されたい。閉鎖時に弁閉鎖体１６が弁座面１９に当接した場合には、ばね質量系６２においてアーマチャ８の振動が起きる。その際には、適切な調整が可能である。
【００４４】
アーマチャ８による、又は閉鎖時及び閉鎖後に移動し続ける質量部による、上記系６２の振動は、それ自身の周囲でも、即ち上記系６２の固有の重心の周囲でも生じうる。このような振動によって、軸方向の磁気的な作業空隙４４の測定可能な速度変化を生じさせるために、重心は、アーマチャ８の、作用する端面３４から可能な限り離れたところに存在するべきであり、さらに、振動可能な系６２の固有振動数は、５０ＫＨｚより大きくないべきであろう。これらのことは、外開式の弁２（図１に示した内開式の弁２を対応して変更する必要がある）の場合は、アーマチャ８が、第１のニードル部分６６と固定的に接合されることで実現され、第１のニードル部分６６は、弁の閉鎖後に最初に、弾性的に振動する質量部として動き続け、第１のニードル部分６６の弾性動的な構造振動を引き起こす。
【００４５】
図１１は、第１０の実施例に応じた構成１の弁２の、弁ニードル１５に配置されたアーマチャ８を示している。本実施例では、アーマチャ８は、浮動するアーマチャ８として、弁ニードル１５に配置されている。内開式又は外開式の弁２のアーマチャ８は、本実施例では、第１のアーマチャ部分６９と、第２のアーマチャ部分７０と、第１のアーマチャ部分６９と第２のアーマチャ部分７０との間に設けられたエラストマ７１と、で構成される。第１のアーマチャ部分６９は、上記系６２の第１の質量部６４であり、この第１の質量部６４は、ばね６３として機能するエラストマ７１を介して、第２のアーマチャ部分７０により形成された第２の質量部６５と連結されている。アーマチャ８がストッパ面３２、３３に衝突した際、又はアーマチャ８がストッパ要素３０、３１のストッパ面３２、３３から離れた際には、ばね−質量系６２の振動が励起される。
【００４６】
アーマチャ部分６９、７０は、他の形態で構成されたばね６３を介しても、特に螺旋コイル要素６３を介しても互いに連結されうる。
【００４７】
図１２は、第１１の実施例に応じた構成１の弁２の、弁ニードル１５に配置されたアーマチャ８を示している。本実施例では、アーマチャ８は、浮動するアーマチャ８として第１のニードル部分６６に配置されている。これにより、図１０に示した質量部６４の代わりに、第２の質量部６４Ａ、６４Ｂへの分離が実現される。ここでは、質量部６４Ｂは、少なくとも１つの他の質量部６４Ａとの断続的な接触を介して制動される。本実施例では、第１のニードル部分６６が、アーマチャ８に衝突し、このようにして、断続的なアーマチャの運動を引き起こす。これにより、複数構成要素から成る系６２の振動が、固定的に接合されておらず浮動し続ける質量部６４Ａ、６４Ｂにより実現されうる。
【００４８】
図１３は、第１２の実施例に応じた構成１の弁２の、弁ニードル１５に配置されたアーマチャ８を示している。本実施例では、アーマチャ８は、浮動するアーマチャ８として弁ニードル１５に配置されている。アーマチャ８は、本実施例では本体７２を有し、本体７２は、少なくとも１つの空所７３、７４と、当該少なくとも１つの空所７３、７４内に、弁ニードル１５に沿って遊隙を有して収められた物体７５、７６と、を有する。ここでは、アーマチャの振動は、遊隙を持って収められた物体７５、７６とアーマチャ８自体の本体７２との衝突により生ぜられる。物体７５、７６の収容は、本実施では、本体７２に接合されたプレートであって、例えば本体７２に溶接された上記プレートによって実現される。
【００４９】
これにより、構造的な措置によって、移動する複数の質量部６４、６５を有する電磁弁２が実現可能であり、このことにより、電圧波形において簡単に検出される信号が生成され又は増幅され、上記検出される信号を介して、弁２の閉鎖時点が簡単かつ正確に検出されうる。その際には、使用される燃料、特に、当該燃料の品質及び組成、燃料の温度、及び周囲温度からの、少なくとも十分な独立性が獲得される。これにより、堅牢で簡単な実現が可能となる。このことにより適用範囲が広がる。特に、アーマチャ８は、平形アーマチャ又はソレノイドプランジャ８として構成されうる。好適な実装は、ガソリンの噴射のためである。
【００５０】
本発明は、上記の実施例には限定されない。
【外国語明細書】
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