(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射弁（１）、特に内燃機関の燃料噴射装置用の燃料噴射弁（１）であって、マグネットコイル（２）と、閉鎖方向で第１の戻しばね（９）によって負荷されている可動子（３）と、該可動子（３）と結合されていて弁閉鎖体（１４）を操作するための弁ニードル（１３）とが設けられており、該弁ニードル（１３）が弁座面（１６）と一緒にシール座を形成している形式のものにおいて、
可動子（３）が軸方向に延びるポット形の延長部（７）を有していて、該延長部（７）内に少なくとも１つの開口（２０）が形成されており、延長部（７）がスリーブ（３２）と結合されていて、該スリーブ（３２）内に弁ニードル（１３）が摺動可能に配置されており、弁ニードル（１３）の供給側の端部（３６）がカラー（３３）を有していて、該カラー（３３）が流出側の可動子端面（３４）とスリーブ（３２）との間に配置されており、弁ニードル（１３）のカラー（３３）とスリーブ（３２）との間に、第２の戻しばね（２８）が配置されていることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
可動子（３）が内側の切欠き（８）を有していて、該切欠き（８）内に戻しばね（９）が挿入されている、請求項１記載の燃料噴射弁。
【請求項３】
第１の戻しばね（９）が弁ニードル（１３）のカラー（３３）に支持されている、請求項１又は２記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
弁ニードル（１３）が中空円筒形に形成されていて、かつ少なくとも２つの流出開口（３１）を有している、請求項１記載の燃料噴射弁。
【請求項５】
可動子（３）が電磁回路の一部である内極（４）と共働し、該内極（４）と可動子（３）とが各１つの内側の切欠き（１１，８）を有しており、可動子（３）の切欠き（８）の直径が、内極（４）の切欠き（１１）の直径に相当している、請求項１から４までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
【請求項６】
流出開口（３１）の横断面の総和が、可動子（３）の切欠き（８）の横断面よりも大きいか又は該横断面と少なくとも同じである、請求項４記載の燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
従来の技術
本発明は、請求項１の上位概念部に記載された形式の燃料噴射弁に関する。
【０００２】
ドイツ連邦共和国特許公開第１９６２６５７６号明細書に基づいて公知の、電磁作動式の燃料噴射弁では、電磁石による操作のために可動子が電気によって励磁されるマグネットコイルと共働し、可動子の行程が弁ニードルを介して弁閉鎖体に伝達されるようになっている。弁閉鎖体は弁座面と共働してシール座を形成する。可動子には複数の燃料通路が設けられている。可動子の戻しは戻しばねによって行われる。
【０００３】
ドイツ連邦共和国特許公開第１９５０３８２１号明細書に基づいて公知の、電磁作動式の燃料噴射弁においても同様に、可動子は電気によって励磁されるマグネットコイルと共働する。可動子の行程は、弁ニードルを介して弁閉鎖体に伝達される。
【０００４】
上記刊行物に基づいて公知の燃料噴射弁における欠点としては、次のことが挙げられる。すなわち公知の燃料噴射弁では特に、可動子の切欠き内に弁ニードルが配置されていることに基づいて、燃料のための自由な流れ空間が不足している。これによって、特に可動子の運動中に、圧力補償が妨げられることに起因して、可動子上側と可動子下側との間において大きな圧力差が発生する。燃料の貫流を可能にするために可動子内に設けられている孔の直径は、必要な可動子極面及び空間的に僅かな提供スペースに基づいて制限されている。
【０００５】
公知の燃料噴射弁における別の欠点としては次のことが挙げられる。すなわち公知の燃料噴射弁では、可動子に対して作用する燃料による液圧力によって、弁開放時間が大きくなり、これは相応に、調量される燃料量に対して影響を与えてしまう。また、例えば燃料噴射弁の異なった温度及びこれによって粘性に差が生じた場合に、圧力差の変動によって、燃料噴射弁の切換え時間にばらつきが発生し、このようなばらつきによって付加的に、不均一な大きさの燃料量を調量するための切換え時間が延長されてしまう。
【０００６】
発明の利点
請求項１の特徴部に記載のように構成された本発明による燃料噴射弁には、公知のものに比べて次のような利点がある。すなわち本発明による燃料噴射弁では、可動子のポット形の延長部内に設けられた開口及び大きな可動子孔を貫いて、燃料が妨げられることなしに、可動子を貫流することができる。理想的には可動子孔は、マグネットコイルの内極の内側の長手方向開口と等しい直径を有している。可動子内側と可動子下側との間における圧力差は、これによって任意に小さな値へと減少させることができる。大きな可動子孔によって、さらに有効な可動子面を減少させることができ、ひいては、可動子に対して作用する圧力を減じることができる。そしてこれによって、弁開放時間が短縮され、圧力差における変動による切換え時間のばらつきを減じることができる。
【０００７】
請求項１に記載された本発明による燃料噴射弁の別の有利な構成は、請求項２以下に記載されている。
【０００８】
可動子のポット形の延長部は可動子と一体的に形成されていても又は、別体の２つの部材から成っていてもよい。
【０００９】
延長部は有利には少なくとも２つの開口を有しており、これによって延長部における均一な貫流を達成することができる。しかしながらまた、それ以上の開口又はただ１つの開口を設けることも可能である。開口が複数設けられている場合、これらの開口は、中空円筒形に形成された延長部の、開口と同数の円形セグメントによって、互いに隔てられている。
【００１０】
本発明による処置が、同様に短縮された開放時間を可能にするいわゆる前行程原理と関連付けられると、有利である。
【００１１】
この原理を転換するために相応な部材はすべて、流出方向において可動子の後ろに配置されていると有利であり、このような配置形式では、可動子の貫流が妨げられることはなくなる。
【００１２】
特に有利な構成では、可動子の延長部内に軸方向摺動可能に配置されていて燃料によって貫流される、中空円筒形の弁ニードルが使用されている。
【００１３】
図面
次に図面を参照しながら本発明の実施例を説明する。
【００１４】
図１Ａは、本発明による燃料噴射弁の第１実施例を示す断面図である。
【００１５】
図１Ｂは、図１ＡのＩＢ−ＩＢ線に沿って断面した断面図である。
【００１６】
図２は、本発明による燃料噴射弁の第２実施例を示す断面図である。
【００１７】
図３は、本発明による燃料噴射弁の第３実施例を示す断面図である。
【００１８】
実施例の記載
図１には、本発明による燃料噴射弁１の第１実施例が、概略的に縦断面図で示されている。
【００１９】
燃料噴射弁１は、可動子３と共働するマグネットコイル２を有している。このマグネットコイル２は内極４及び外極５と共働する。外極５は流出側で弁ケーシング６において延長されている。
【００２０】
可動子３は延長部７を有しており、この延長部７は中空円筒形に形成されていて、可動子３の流出側の面３４に配置されている。延長部７は底部２４を有しており、この底部２４は延長部７を流出側において閉鎖している。可動子３及び延長部７内に形成されている内側の切欠き８内には、戻しばね９が配置されている。戻しばね９は、内極４の切欠き１１内において内極４に挿入されている調節スリーブ１０によって、予負荷をかけられる。
【００２１】
延長部７の流出側の端部１２には、弁ニードル１３が支持されている。弁ニードル１３は延長部７の底部２４に、有利には溶接によって固定されている。弁ニードル１３は流出側の端部３７に弁閉鎖体１４を有しており、この弁閉鎖体１４は弁座体１５に形成された弁座面１６と共働してシール座を形成している。
【００２２】
図１Ａに示された燃料噴射弁１は、内方に向かって開放する燃料噴射弁１である。弁座体１５には噴射開口１７が形成されている。燃料は中央の燃料供給部１８から供給され、内極４の切欠き１１及び延長部７の切欠き８を貫流し、図１Ｂに詳しく示されている開口２０を通って延長部７から流出する。その後で燃料は弁ケーシング６を貫いてシール座へと流れる。
【００２３】
燃料噴射弁１の休止状態において弁閉鎖体１４は、戻しばね９の予負荷によって弁座面１６においてシール接触状態で保たれる。燃料噴射弁１はこれによって閉鎖されている。マグネットコイル２に励磁電流が供給されると、可動子３は戻しばね９の力に抗して磁界の十分な形成後に内極４に向かって引っ張られる。作業間隙１９の寸法によって所定された可動子行程の通過後に、可動子３はその供給側の可動子端面２１で、内極４に形成された可動子ストッパ２２に当接する。燃料は中央の燃料供給部１８から切欠き１１，８及び開口２０を通ってシール座に向かって流れる。
【００２４】
マグネットコイル２を励磁する電流が遮断されると、磁界が十分に消滅した後で可動子３は戻しばね９の力によって内極４から落下し、これによって弁ニードル１３は流出方向において運動し、弁閉鎖体１４は弁座面１６に載着し、燃料噴射弁１は閉鎖される。
【００２５】
図１Ｂには、図１ＡのＩＢ−ＩＢに沿った断面図が概略的に示されている。
【００２６】
延長部７はその基本形状を中空円筒形に形成されていて、複数のセグメント２３、有利には少なくとも２つのセグメント２３から成っており、周方向で見てこれらのセグメント２３の間には、相応な数の開口２０が位置している。延長部７の周壁部を形成するセグメント２３は、有利には延長部７の底部２４と一体的に形成されている。底部２４には戻しばね９が支持されている。底部２４の、戻しばね９とは反対の側には、弁ニードル１３が支持されている（図１Ａ参照）。中央において流入する燃料は、延長部７の切欠き８及び開口２０を通って延長部７から流出する。切欠き８の寸法及びセグメント２３の間の開口２０の寸法によって、可動子３において問題になるような堰き止めを生ぜしめることなしに、燃料が燃料噴射弁１を貫流できることが保証される。
【００２７】
本発明による燃料噴射弁１は、いわゆる前行程原理（Vorhubprinzip）が使用される場合に、特に有利に運転可能である。この場合可動子３はまず初めに前加速（vorbeschleunigen）され、そして部分行程を進むが、この部分行程中には弁ニードル１３はまだ連行されない。第１の可動子ストッパへの到達後に初めて、弁ニードルは適宜な装置を介して、第２の戻しばねの力に抗して連行される。
【００２８】
付加的に燃料噴射弁１が次のように、すなわち部分行程を可能にする付加的な構成部材が流出方向において可動子３の後ろに配置されているように、構成されると、磁気回路が部分行程によって影響を受けることはない。これによって特に内極４の直径を小さく選択することができ、このようになっていると、効果的な磁極面が、ひいては作用する磁力が増大する。
【００２９】
次に図２及び図３を参照しながら、本発明による燃料噴射弁１の２つの実施例を、前行程原理との関連において詳説する。図１Ａにおいて用いられたのと同一の部材に対しては、図２及び図３においても同一符号で示されている。
【００３０】
図２には図１Ａに比べて幾分拡大された断面図で、本発明による燃料噴射弁１の第２実施例が示されている。
【００３１】
前行程の原理を使用できるようにするために、可動子３の延長部７は底部２４に切欠き２５を有しており、この切欠き２５は弁ニードル１３によって貫通係合される。弁ニードル１３はその供給側の端部３６にフランジ２６を有しており、このフランジ２６は張り出したカラー２７を有している。弁ニードル１３はフランジ２６と有利には溶接されているが、しかしながらまたフランジ２６と一体的に構成されていてもよい。フランジ２６のカラー２７には第１の戻しばね９が支持されている。カラー２７と底部２４との間においては、第２の戻しばね２８が緊縮されている。第２の戻しばね２８のばね定数はこの場合、第１の戻しばね９のばね定数に比べて著しく小さい。このようになっていると、可動子３の運動を弁ニードル１３なしに実施することができる。
【００３２】
燃料噴射弁１の休止状態において第１の戻しばね９は、弁ニードル１３をフランジ２６のカラー２７を介してシール座に押し付けている。可動子３はこの場合、弁ケーシング６にリング状に形成されている可動子支持部２９に接触している。図２には示されていないマグネットコイル２が給電されると、可動子３は内極４に向かって運動する。この時点では可動子３は単に第２の戻しばね２８の力に抗して運動すればよい。それというのは、第２の戻しばね２８のばね定数は、可動子３がその運動をほとんど妨げられないほど小さいからであり、弁ニードル１３はこの場合なお休止状態を占めている。延長部７の底部２４と弁ニードル１３のフランジ２６との間の前行程間隙３０の高さに相当する、前行程を実施した後で、延長部７の底部２４はフランジ２６に当接し、可動子３は弁ニードル１３をフランジ２６を介して第１の戻しばね９の力に抗して上昇行程方向で連行し、これによって燃料噴射弁１は開放される。
【００３３】
作業間隙１９が閉鎖されるや否や、可動子３は供給側の可動子端面２１は内極４の可動子ストッパ２２に当接する。マグネットコイル２が給電されている限りは、燃料噴射弁１は開放位置に留まる。マグネットコイル２への給電が遮断されると、可動子３は第１の戻しばね９の力によって、フランジ２６及びこのフランジ２６と摩擦力結合式（kraftschluessig）に結合されている弁ニードル１３と共に、内極４から落下する。閉鎖運動は一気に全行程にわたって行われ、これによって燃料噴射弁１は素早く閉鎖されることができる。
【００３４】
図３には、前行程原理に関連した、本発明による燃料噴射弁１の第３実施例が断面図で示されている。
【００３５】
図２に示された実施例とは異なり、弁ニードル１３は図３に示された実施例では中空円筒形に形成されており、これによって、単に基本的（rudimentaer）に形成された延長部７の機能を引き受けている。弁ニードル１３は横方向に延びる流出開口３１を有している。可動子３の延長部７は図示の実施例では底部２４なしに形成されており、その代わりにスリーブ３２と溶接されていて、このスリーブ３２は弁ニードル１３によって貫通されている。
【００３６】
弁ニードル１３はその供給側の端部にカラー３３を有しており、このカラー３３は、スリーブ３２とカラー３３との間において緊縮された第２の戻しばね２８によって、流出側の可動子端面３４に押し付けられる。可動子３の切欠き８内において第１の戻しばね９が案内されており、この第１の戻しばね９は弁ニードル１３の供給側の端部３６に支持されている。弁ニードル１３の、横方向に延びている流出開口３１の横断面の総和は、可動子３の切欠き８横断面よりも大きいか又は該横断面と同じであることが望ましい。
【００３７】
マグネットコイル２が給電されると、可動子３は図２の実施例のように、まず初めに前行程、つまりスリーブ３２と弁ニードル１３のカラー３３との間における前行程間隙３０の高さに相当する前行程を実行する。スリーブ３２がカラー３３に当接するや否や、可動子３は第１の戻しばね９の力に抗して弁ニードル１３を連行する。前行程の実行後もしくは、供給側の可動子端面２１と内極４の可動子ストッパ２２との間における作業間隙１９の閉鎖後に、可動子３は内極４に当接する。マグネットコイル２が給電されている限りは、燃料噴射弁１は開放された位置に留まる。
【００３８】
マグネットコイル２を励磁する電流が遮断されると、可動子３は磁界の十分な消滅後に、第１の戻しばね９の力によって内極４から落下し、燃料噴射弁１は閉鎖される。
【００３９】
弁ニードル１３の内側の切欠き３５の直径は、内極４の切欠き１１もしくは可動子３の切欠き８の直径よりも僅かに小さく形成されている。これによってカラー３３の上に、小さな堰き止め圧を形成することができ、この堰き止め圧は燃料噴射弁１の作用形式を閉鎖力のための小さな値によって助成する。
【００４０】
本発明は図示の実施例に制限されるものではなく、例えば外方に向かって開放する燃料噴射弁１のためにも使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】  本発明による燃料噴射弁の第１実施例を示す断面図である。
【図１Ｂ】  図１ＡのＩＢ−ＩＢ線に沿って断面した断面図である。
【図２】  本発明による燃料噴射弁の第２実施例を示す断面図である。
【図３】  本発明による燃料噴射弁の第３実施例を示す断面図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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