(57)【要約】内燃機関の燃料噴射装置用の燃料噴射弁（１）、特に内燃機関の燃焼室内に燃料を直接噴射するための燃料噴射弁（１）は、マグネットコイル（１０）と、戻しばね（２３）によって閉鎖方向に負荷された可動子（２０）と、該可動子（２０）と摩擦力結合式に結合されていて弁閉鎖体（４）を操作するための弁ニードル（３）とを有しており、弁閉鎖体（４）は弁座面（６）と共働してシール座を形成している。可動子（２０）は、第１可動子部分（２０ａ）と第２可動子部分（２０ｂ）とを有しており、第１可動子部分（２０ａ）には戻しばね（２３）が支持されていて、第２可動子部分（２０ｂ）は摩擦力結合式に弁ニードル（３）と結合されている。弁ニードル（３）は、戻しばね（２３）によって第１可動子部分（２０ａ）と第２可動子部分（２０ｂ）とを介して閉鎖方向において負荷されていて、弁閉鎖体（４）は弁座面（６）においてシール作用をもって接触状態に保たれるようになっている。
2004506132.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃料噴射装置用の燃料噴射弁（１）、特に内燃機関の燃焼室内に燃料を直接噴射するための燃料噴射弁（１）であって、マグネットコイル（１０）と、戻しばね（２３）によって閉鎖方向に負荷された可動子（２０）と、該可動子（２０）と摩擦力結合式に結合されていて弁閉鎖体（４）を操作するための弁ニードル（３）とが設けられており、弁閉鎖体（４）が弁座面（６）と共働してシール座を形成している形式のものにおいて、
可動子（２０）が、第１可動子部分（２０ａ）と、該第１可動子部分（２０ａ）に対して軸方向可動の第２可動子部分（２０ｂ）とを有しており、第１可動子部分（２０ａ）に戻しばね（２３）が支持されていて、第２可動子部分（２０ｂ）が摩擦力結合式に弁ニードル（３）と結合されており、
弁ニードル（３）が、戻しばね（２３）によって第１可動子部分（２０ａ）と第２可動子部分（２０ｂ）とを介して閉鎖方向において負荷されていて、マグネットコイル（１０）の消磁時には弁閉鎖体（４）が弁座面（６）においてシール作用をもって接触状態に保たれるようになっていることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
戻しばね（２３）が第１可動子部分（２０ａ）の供給側の面（３２）に支持されている、請求項１記載の燃料噴射弁。
【請求項３】
弁ニードル（３）が第２可動子部分（２０ｂ）と堅固に結合されている、請求項１又は２記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
第１可動子部分（２０ａ）の噴射側の面（３１）が、第２可動子部分（２０ｂ）の供給側の面（３２）に接触している、請求項１から３までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
【請求項５】
第１可動子部分（２０ａ）の噴射側の面（３１）と第２可動子部分（２０ｂ）の供給側の面（３２）とがそれぞれ、半径方向対称的でくさび形の表面を有している、請求項４記載の燃料噴射弁。
【請求項６】
第１可動子部分（２０ａ）と第２可動子部分（２０ｂ）とがそれぞれ、少なくとも１つの燃料通路（３０，３０ａ）を有している、請求項１から５までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
【請求項７】
マグネットコイル（１０）と、閉鎖方向に負荷された可動子（２０）と、該可動子（２０）と摩擦力結合式に結合されていて弁閉鎖体（４）を操作するための弁ニードル（３）とが設けられており、弁閉鎖体（４）が弁座面（６）と共働してシール座を形成しており、可動子（２０）が、第１可動子部分（２０ａ）と第２可動子部分（２０ｂ）とを有していて、第１可動子部分（２０ａ）に戻しばね（２３）が支持されていて、第２可動子部分（２０ｂ）が摩擦力結合式に弁ニードル（３）と結合されており、弁ニードル（３）が、戻しばね（２３）によって第１可動子部分（２０ａ）と第２可動子部分（２０ｂ）とを介して閉鎖方向において負荷されていて、弁閉鎖体（４）が弁座面（６）においてシール作用をもって接触状態に保たれるようになっている、内燃機関の燃料噴射装置用の燃料噴射弁（１）を運転する方法、特に内燃機関の燃焼室内に燃料を直接噴射するための燃料噴射弁（１）を運転する方法であって、
方法が下記のステップを有している：すなわち、
マグネットコイル（１０）に、第１の電流強さを有する電流を供給して、第１可動子部分（２０ａ）だけを引き付け、
次いでマグネットコイル（１０）に、第１の電流強さに比べて大きな第２の電流強さを供給して、第２可動子部分（２０ｂ）をも引き付け、
その後で、マグネットコイル（１０）を励磁する電流を遮断することを特徴とする、燃料噴射弁を運転する方法。
【請求項８】
第１の電流強さによる給電を、既に内燃機関の排気行程中に行う、請求項７記載の方法。
【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及び、請求項７の上位概念部に記載された、燃料噴射弁を運転する方法に関する。
【０００２】
ドイツ連邦共和国特許公開第３３１４８９９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、電磁石によって操作するために可動子は電気によって励磁可能なマグネットコイルと共働し、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。弁閉鎖体は弁座面と共働してシール座を形成している。可動子は弁ニードルに堅固に固定されているのではなく、弁ニードルに軸方向可動に配置されている。第１の戻しばねは弁ニードルを閉鎖方向に負荷していて、これによって、マグネットコイルの励磁されていないつまり無電流の消磁状態では、燃料噴射弁を閉鎖位置に保つ。可動子は第２の戻しばねを用いて上昇行程方向に負荷されていて、可動子は休止位置において弁ニードルに設けられた第１のストッパに接触するようになっている。マグネットコイルの励磁時に可動子は上昇行程方向において引き付けられ、第１のストッパを介して弁ニードルを連行する。マグネットコイルを励磁する電流の遮断時に、弁ニードルは第１の戻しばねを用いてその閉鎖位置に加速され、前記ストッパを介して可動子を連行する。弁閉鎖体が弁座に当接するや否や、弁ニードルの閉鎖運動は急に終了させられる。弁ニードルと堅固に結合されていない可動子の運動は、上昇行程方向とは逆向きにさらに続き、第２の戻しばねによって受け止められる。つまりこの場合可動子は、第１の戻しばねに比べて著しく小さなばね定数を有する第２の戻しばねに対して振動する。そして最終的に第２の戻しばねは可動子を新たに上昇行程方向に加速することになる。
【０００３】
可動子が弁ニードルのストッパに衝突すると、これによって、弁ニードルと結合された弁閉鎖体は弁座から短時間新たに上昇することがあり、ひいては燃料噴射弁を短時間開放させることがある。従ってドイツ連邦共和国特許公開第３３１４８９９号明細書に基づいて公知の燃料噴射弁では、衝突もしくはガタツキを回避すること（Ｅｎｔｐｒｅｌｌｕｎｇ）は、不完全にしか実施できない。さらに、可動子が弁ニードルと堅固に結合されている汎用の燃料噴射弁においても、ドイツ連邦共和国特許公開第３３１４８９９号明細書に基づいて公知の燃料噴射弁においても、次のような欠点がある。すなわちこれらの燃料噴射弁では、マグネットコイルによって可動子に加えられる磁力が、閉鎖方向に作用する力の総和を、つまり第１の戻しばねによって加えられるばね閉鎖力と圧力下にある燃料の液圧力との総和を上回るやいなや、弁ニードルの開放行程が直ちに始まってしまう。このことは、マグネットコイルを励磁する電流の投入接続時に磁力が、マグネットコイルの自己誘導及び発生する渦電流に基づいてその最終的な値に達しないという点で、不都合である。弁ニードル及び弁閉鎖体は従って、開放行程の開始時に、弱められた力によって加速され、ひいてはすべての使用例に対して満足のいく開放時間を得ることはできない。
【０００４】
閉鎖運動時に、公知の一体的な可動子は、磁化された内極に比較的長く固着し、残留磁気に基づいて比較的長い時間の経過後に初めて解離される。これによって閉鎖時間は長くなってしまう。
【０００５】
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及び、請求項７の特徴部に記載された本発明による、燃料噴射弁を運転する方法には、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及び方法では、２部分から成る可動子によって燃料噴射弁の開閉時間を減じることができ、これによって燃料の調量精度をより高めることができる。
【０００６】
請求項１記載の燃料噴射弁及び請求項７記載の方法の別の有利な構成は、請求項２以下の従属請求項に記載されている。
【０００７】
特に、戻しばねが直接、第１可動子部分に支持されていて、弁ニードルが第２可動子部分に溶接されていると、有利である。それというのは、このようになっていると、本発明による燃料噴射弁を簡単かつ安価に製造することができるからである。
【０００８】
別の有利な構成では、第１可動子部分及び第２可動子部分の互いに接触している２つの面が、幾分くさび形の形状を有しており、このようになっていると、液体によって接着を回避することができ、開放動作をさらに加速することができる。
【０００９】
両方の可動子部分内に適宜に寸法設定された燃料通路を設けることによって、一方ではシール座への妨げられない燃料の貫流が保証され、他方では、両可動子部分を介して軽い液圧的な堰き止め圧を形成することができ、この堰き止め圧は開放運動に対してはほとんど影響を及ぼさないが、閉鎖運動を助成する。
【００１０】
マグネットコイルもしくは第１可動子部分を、内燃機関の排気行程中、つまり一方では燃焼室圧が低下しかつ他方では次の噴射動作の準備のために十分な時間がある排気行程中に、予磁化すると有利である。
【００１１】
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。
【００１２】
図１は、本発明による燃料噴射弁の１実施例を示す縦断面図である。
【００１３】
実施例の記載
図１には、燃料を直接噴射する本発明による方法を実施する、本発明による燃料噴射弁１の１実施例が断面図で示されている。
【００１４】
燃料噴射弁１は、混合気圧縮型火花点火式の内燃機関の燃料噴射装置のための燃料噴射弁の形で構成されている。燃料噴射弁１は特に、内燃機関の燃焼室（図示せず）内に燃料を直接噴射するために適している。
【００１５】
燃料噴射弁１は、内部に弁ニードル３が配置されているノズル体２から成っている。弁ニードル３は弁閉鎖体４と作用結合されており、この弁閉鎖体４は、弁座体５に配置された弁座面と共働してシール座を形成している。燃料噴射弁１は、この実施例では１つの噴射開口７を有していて内方に向かって開放する燃料噴射弁１である。ノズル体２はシール部材８によって、マグネットコイル１０の外極９に対してシールされている。マグネットコイル１０はコイルケーシング１１内にカプセル化されていて、コイル坦体１２に巻き付けられており、このコイル坦体１２はマグネットコイル１０の内極１３に接触している。内極１３と外極９とは互いに隔てられていて、結合部材２９に支持されている。マグネットコイル１０はライン１９を介して、電気的な差込み接点１７を介して供給可能な電流によって励磁される。差込み接点１７は、例えば内極１３に射出成形されているプラスチック周壁１８によって取り囲まれている。
【００１６】
弁ニードル３は、円板形に形成された弁ニードルガイド１４において案内されている。行程調節のためには、対になった調節円板１５が働く。
【００１７】
調節円板１５の他方の側には、２部分から成る可動子２０が配置されている。この可動子２０は、第１可動子部分２０ａと第２可動子部分２０ｂとに分けられている。第２可動子部分２０ｂは、溶接シーム２２を介して摩擦力結合式（ｋｒａｆｔｓｃｈｌｕｅｓｓｉｇ）に弁ニードル３と結合されている。第１可動子部分２０ａに戻しばね２３が支持されており、この戻しばね２３は燃料噴射弁１の図示に構成態様では、スリーブ２４によって予負荷をかけられている。
【００１８】
弁ニードルガイド１４及び可動子部分２０ａ，２０ｂ並びに弁座体５において延びている燃料通路３０ａ〜３０ｃは、中央の燃料供給部１６を介して供給されてフィルタエレメント２５によって濾過される燃料を、噴射開口７に導く。燃料噴射弁１はシール部材２８によって、燃料分配管路（図示せず）に対してシールされている。
【００１９】
燃料噴射弁１の休止状態において第１可動子部分２０ａは、戻しばね２３によって、上方行程方向とは逆向きに負荷されており、これによって第１可動子部分２０ａは第２可動子部分２０ｂに接触していて、これによって弁ニードル３は負荷され、その結果弁閉鎖体４は弁座６にシール作用をもって接触する状態に保たれる。マグネットコイル１０はその励磁時に、内方から外方に向かって磁界を形成し、この磁界は第１可動子部分２０ａを戻しばね２３のばね力に抗して上方行程方向へと移動させ、この場合この行程は、休止状態において内極１３と第１可動子部分２０ａとの間に存在する作業間隙２７によって所定されている。
【００２０】
燃料噴射弁１は予磁化（Ｖｏｒｍａｇｎｅｔｉｓｉｅｒｕｎｇ）のこの段階において、今なお閉鎖されたままである。それというのは、燃料噴射弁１を貫流する燃料の圧力は、第１可動子部分２０ａの供給側に対して今なお十分な高さを有していて、弁ニードル３をシール座に押し込み、ひいては燃料噴射弁１を閉鎖状態に保つことができるからである。予磁化の段階が内燃機関の排気行程中に既に導入されると有利である。それというのはこの段階において燃焼室内には高圧が存在しておらず、従って燃料噴射弁１は、第１可動子部分２０ａが既に引き付けられている場合でも、燃料の堰き止め圧によって閉鎖されたままだからである。
【００２１】
第２可動子部分２０ｂの供給側の面３２及び第１可動子部分２０ａの噴射側の面３１を半径方向対称的なくさび形に構成することによって、この場合次のこと、すなわち第２可動子部分２０ｂが液圧的に第１可動子部分２０ａに接着することひいては早期に上昇行程方向に引き付けられることが、確実に防止される。
【００２２】
既に再び燃焼室内において圧力が形成されている開放段階の第２ステップにおいては、マグネットコイル１０に高い電流が供給され、これによって磁界が第２可動子部分２０ｂにも拡大し、第２可動子部分２０ｂを、第２可動子部分２０ｂの供給側の面３２に対して作用する液圧による閉鎖力に抗して上昇行程方向で、第１可動子部分２０ａへと引き付ける。これによって弁閉鎖体４は弁座面６から持ち上がり、燃料通路３０ａ〜３０ｃを介して噴射開口７に案内された燃料は、噴射開口７を通して噴射される。
【００２３】
弁ニードル３の運動は、この開放段階において極めて迅速に行うことができる。それというのはこの場合、単に第２可動子部分２０ｂだけを加速し、かつ付加的に液圧によって閉鎖力だけを克服すればよいからである。
【００２４】
マグネットコイル１０を励磁する電流が遮断されると、第１可動子部分２０ａは戻しばね２３の力と、同方向に作用する液圧的な閉鎖力とによって、内極１３から落下し、これによって第２可動子部分２０ｂ及び弁ニードル３も上昇行程方向とは逆向きに運動させられる。これによってさらに、弁閉鎖体４は弁座面６に載着し、燃料噴射弁１は閉鎖される。
【００２５】
燃料噴射弁１が噴射動作後に再び閉鎖されると、戻しばね２３のばね力と燃料の液圧的な堰き止め圧との総和は、内燃機関の圧縮行程及び燃焼行程中に再び高められ、燃料噴射弁１を燃焼室圧に対してシールするのに十分になる。燃焼室圧が低下する排気行程中に、再び、次の噴射動作に対する準備のために予磁化を始めることができ、しかもこの場合時間的に長い予磁化が燃料噴射弁１の開放時間に対して不都合に作用することはない。
【００２６】
本発明は図示の実施例に制限されるものではなく、かつ例えば外方に向かって開放する燃料噴射弁にも適している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による燃料噴射弁の１実施例を示す縦断面図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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