(57)【要約】燃料噴射弁（１）、特に混合気圧縮型火花点火式の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が、可動子（２０）と共働するマグネットコイル（１０）と、磁気の内極（１３）と磁気の外極（９）とを有しており、可動子（２０）が燃料噴射弁（１）を操作するために弁ニードル（３）と摩擦力結合式に結合されていて、該弁ニードル（３）がその噴射側の端部に、弁座（６）と共働する弁閉鎖体（４）を有している。そして内極（１３）と外極（９）との間の結合領域に、少なくとも１つの永久磁石（３４）が配置されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射弁（１）、特に混合気圧縮型火花点火式の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であって、可動子（２０）と共働するマグネットコイル（１０）と、磁気の内極（１３）と磁気の外極（９）とが設けられており、可動子（２０）が燃料噴射弁（１）を操作するために弁ニードル（３）と摩擦力結合式に結合されていて、該弁ニードル（３）がその噴射側の端部に、弁座（６）と共働する弁閉鎖体（４）を有している形式のものにおいて、
内極（１３）と外極（９）との間の結合領域に、少なくとも１つの永久磁石（３４）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】
永久磁石（３４）が円筒形のリングとして形成されていて、外極（９）に配置されている、請求項１記載の燃料噴射弁。
【請求項３】
円形リングセグメント状に形成された複数の永久磁石（３４）が、外極（９）の周囲に配置されている、請求項１記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
直方体セグメント状に形成された複数の永久磁石（３４）が、外極（９）の周囲に配置されている、請求項１記載の燃料噴射弁。
【請求項５】
マグネットコイル（１０）の外極（９）が、内極（１３）に向かって管状の延長部（３５）を有している、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】
管状の延長部（３５）が可動子（２０）と内極（１３）とを取り囲んでいる、請求項５記載の燃料噴射弁。
【請求項７】
少なくとも１つの永久磁石（３４）が、管状の延長部（３５）の外側面（３７）に接触している、請求項６記載の燃料噴射弁。
【請求項８】
少なくとも１つの永久磁石（３４）がその磁力によって、管状の延長部（３５）の外側面（３７）に固定されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
【請求項９】
少なくとも１つの永久磁石（３４）が接着によって、管状の延長部（３５）の外側面（３７）に固定されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
【請求項１０】
少なくとも１つの永久磁石（３４）が両面接着テープによって、管状の延長部（３５）の外側面（３７）に固定されている、請求項９記載の燃料噴射弁。
【請求項１１】
少なくとも１つの永久磁石（３４）が直接、管状の延長部（３５）の外側面（３７）に接着されている、請求項９記載の燃料噴射弁。
【請求項１２】
少なくとも１つの永久磁石（３４）が周囲におけるプラスチックの射出成形によって、管状の延長部（３５）の外側面（３７）に固定されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
【請求項１３】
各永久磁石（３４）が組立ての前に磁化される、請求項１から１２までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
【請求項１４】
各永久磁石（３４）が、ネオジム・鉄・ホウ素化合物から成っている、請求項１から１３までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
【請求項１５】
各永久磁石（３４）が、希土類・コバルト化合物から成っている、請求項１から１３までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
【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の形式の燃料噴射弁に関する。
【０００２】
電磁作動式の燃料噴射弁の極の間において磁気を絞るために、通常は、燃料噴射弁の構造形式に応じて、非磁性の中間部材が挿入されるか又は、座保持体もしくは弁ケーシングに薄壁のカラーが絞りとして設けられる。絞り箇所においては、壁厚の薄い材料が存在していることによって、磁気回路は小さな磁束でも素早く飽和状態になる。
【０００３】
高圧・燃料噴射弁を運転するために、このようにして生じた機械的に弱い箇所を機械的に補強することを目的として、結合エレメント又は支持リングが絞り箇所の周りに設けられる（図１Ｂ参照）。
【０００４】
例えば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燃料噴射弁では、弁管の構成部材の数が減じられているので、接合兼結合箇所の数の減じられている。弁管全体は、導磁性の材料から製造されているので、非磁性の中間部材を省くことが可能である。コアと弁座保持体との間にはこの場合薄壁の絞り箇所が形成されている。
【０００５】
上記公知の燃料噴射弁における欠点としては特に、磁気的な絞りの箇所における弁ケーシングもしくは座保持体の機械的に弱い箇所を挙げることができる。燃料噴射弁が主として、混合気圧縮型火花点火式の内燃機関の燃焼室内に燃料を直接噴射するために設計されていることに基づいて、燃焼室及び燃料噴射弁においては高い圧力が発生し、このような高い圧力によって、運転中に燃料噴射弁の損傷するおそれがある。
【０００６】
通常ケーシングを補強するために使用される結合構成部材には、それが内極及び外極とは無関係に非強磁性の材料から製造されねばならない、という欠点がある。さらにまた結合構成部材の取付けにも、当該箇所において弱いケーシングの損傷を惹起するおそれがある。
【０００７】
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、磁気的な絞りが、燃料噴射弁の内極と外極との間における、通常の厚さもしくは強度で製造された結合領域に、永久磁石を取り付けることによって得られるという利点がある。永久磁石は外極の強磁性材料において一次磁束を生ぜしめ、この一次磁束は、マグネットコイルによって生ぜしめられる二次磁束のためには、減じられた横断面しか使用させない。
【０００８】
請求項１に記載された本発明による燃料噴射弁の有利な構成は、請求項２以下に記載されている。
【０００９】
本発明の有利な構成では、永久磁石の数及び間隔は任意に選択することができる。この場合ただ１つのリング状の永久磁石を使用すると、特に簡単に製造することができ、かつ組立ても容易である。
【００１０】
また、外極における永久磁石の固定に関しても種々様々な可能性があり、有利である。この場合永久磁石の磁力を固定のために利用すると、特に簡単かつ有利である。
【００１１】
また、取り付けられた永久磁石の周囲にプラスチックの外装を射出成形すると、ケーシングにおける確実な座着を達成することができる。
【００１２】
本発明の別の有利な構成では、永久磁石が円形リングセグメントの形で形成されていて、これらの円形リングセグメントが、適合するように選択された曲率半径によってケーシングに接触している。
【００１３】
特に、組立てもしくは取付け後に永久磁石を所望のように磁化することによって燃料噴射弁の特性に対して、影響を与えることができると有利である。
【００１４】
永久磁石を製造するための材料としては、例えば鉄・ネオジム・ホウ素又は希土類金属を含むコバルトから成る化合物のような、特に高いエネルギ含有の材料が有利である。
【００１５】
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。
【００１６】
図１は、従来技術による燃料噴射弁の１例を示す縦断面図である。
【００１７】
図１Ｂは、図１のＩＩで示された領域を拡大して示す断面図である。
【００１８】
図２は、図１Ｂと同じＩＩで示された領域を拡大して示すものであって、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。
【００１９】
図３は、図２に示された本発明による燃料噴射弁の実施例を、図２にＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って断面した断面図である。
【００２０】
実施例の記載
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１実施例を詳説する前に、本発明をより良好に理解するためにまず初めに、図１を参照しながら、本発明による固有の構成を抜いて実施例と同じ構成を有する公知の燃料噴射弁の主要な構成部材について、簡単に説明する。
【００２１】
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。
【００２２】
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とは狭窄部２６によって互いに隔てられていて、強磁性ではない結合部材２９によって互いに結合されている。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。
【００２３】
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。調節円板１５の他方の側には可動子２０が位置している。この可動子２０は第１フランジ２１を介して摩擦力結合式（ｋｒａｆｔｓｃｈｌｕｅｓｓｉｇ）に弁ニードル３と結合されており、この弁ニードル３は溶接シーム２２によって第１フランジ２１と結合されている。第１フランジ２１には戻しばね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。弁ニードルガイド１４及び可動子２０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、燃料管路（図示せず）に対してシールされている。
【００２４】
可動子２０の噴射側の面には、エラストマ材料から成っているリング状の緩衝エレメント３２が配置されている。この緩衝エレメント３２は第２のフランジ３１に載設されていて、このフランジ３１は溶接シーム３３を介して摩擦力結合式に弁ニードル３と結合されている。
【００２５】
燃料噴射弁１の休止状態において可動子２０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、戻しばね２３のばね力に抗して可動子２０を上方行程方向へと移動させる磁界を形成し、この場合この行程は、休止状態において内極１３と可動子２０との間に存在する作業間隙２７によって所定されている。可動子２０は、弁ニードル３と溶接されている第１のフランジ２１を、同様に上方行程方向で連行する。弁ニードル３と作用結合している弁閉鎖体４は、弁座面６から持ち上がり、そして燃料通路３０ａ〜３０ｃを介して案内された燃料は、噴射開口７を通して噴射される。
【００２６】
コイル電流が遮断されると、可動子２０は磁界が十分に消滅した後で、戻しばね２３の圧力によって内極１３から落下し、これによって弁ニードル３と結合されている第１のフランジ２１は、上昇行程方向とは逆向きに運動する。これによって弁ニードル３は同じ方向に移動し、その結果弁閉鎖体４は弁座面６に載着して、燃料噴射弁１は閉鎖される。
【００２７】
図１Ｂには、図１Ａの領域ＩＩを拡大した断面図が示されている。
【００２８】
内極１３と外極９との間に位置していて磁気的な絞りとして作用する狭窄部２６は、燃料噴射弁１の電位的で機械的に弱い箇所（Ｓｃｈｗａｃｈｓｔｅｌｌｅ）である。燃料噴射弁１は高圧下で運転されるので、狭窄部２６は結合部材２９によって補強されるのが通常であり、これによって燃料噴射弁１が運転中に、内部における高圧によって変形されたり破壊されたりすることは、防止される。
【００２９】
結合部材２９は通常リング状に形成されていて、狭窄部２６の領域において内極１３を取り囲んでおり、これによって燃料噴射弁１を安定化させることができる。狭窄部２６が磁気的な絞りとしての作用を失うことを防止するために、結合部材２９は、強磁性ではない材料から成っていなくてはならない。
【００３０】
このような結合部材２９の製造及び組立ては、付加的なコスト及び手間を伴い、さらに狭窄部２６における機械的に弱い箇所が結合部材２９の取付け時に損傷するおそれを惹起する。
【００３１】
図２には、図１Ｂと同じ領域における断面図で本発明による燃料噴射弁１の１実施例が示されている。説明を容易にするために、同一部材には同一符号が付けられている。
【００３２】
本発明による燃料噴射弁１は、図１Ａに示された燃料噴射弁と似た構造を有しているので、以下においては主要な特徴だけに絞って記載する。
【００３３】
図示の実施例で示された燃料噴射弁１は、内極１３と外極９との間における狭窄部２６の代わりに、外極９に管状の延長部３５を有しており、この延長部３５は溶接シーム３６を介して内極１３と結合されている。内極１３及び可動子２０は、外極９の管状の延長部３５と貫通係合している。管状の延長部３５の半径方向外側の面３７には、永久磁石３４が取り付けられている。この永久磁石３４は軸方向で見て、内部において可動子２０が案内されている外極９の領域から、作業間隙２７を介して内極１３にまで延びており、この内極１３は外極９の管状の延長部３５内に配置されている。
【００３４】
外極９の外側面３７に永久磁石３４が配置されていることによって、絞り効果が得られ、この絞り効果は永久磁石３４の磁界と、マグネットコイル１０によって発生する磁界との相互作用によって生ぜしめられる。永久磁石３４はこの場合、この永久磁石３４に接触している外極９の管状の延長部３５の材料において、局部的に制限された磁束を生ぜしめ、この磁束は規定された横断面を要求する。これによって、二次流のために燃料噴射弁１を操作することを目的とした、マグネットコイル１０への給電時には、減じられた横断面しか利用することができず、この減じられた横断面は、図１Ａ及び図１Ｂに示された従来技術による燃料噴射弁１における、内極１３と外極９との間の狭窄部２６と同様に、迅速に飽和状態になり、従って磁気的な絞りとして作用する。このようになっていると、機械的に弱い箇所はもはや存在しない。
【００３５】
永久磁石を製造するための材料としては、例えば鉄・ネオジム・ホウ素又は、希土類元素金属を有するコバルトから成る化合物のような、高いエネルギ単位をもつ材料が適している。
【００３６】
この場合永久磁石３４の極性は、マグネットコイル１０によって生ぜしめられる磁界と同じであっても逆であってもよい。永久磁石３４の磁化は、燃料噴射弁１における取付けの前に行うことも、後で行うこともできる。
【００３７】
また、永久磁石３４の形状及び数に関しては種々様々な変化実施例が可能である。最も簡単な構成では永久磁石３４は、外極９の管状の延長部３５に差し嵌められる閉鎖されたリングとして形成されている。この場合リングの差し嵌め後に、前製造されたマグネットコイル１０を装着することができる。
【００３８】
材料ひいては重量を節減するためにリングは、複数の個々の永久磁石３４に分割されていてもよく、これらの永久磁石３４は、外極９の管状の延長部３５と同じ曲率半径を有する円形リングセグメント、つまり扇面の形を有している。永久磁石３４の数はこの場合ほぼ任意であるが、対称的に配置する関係上、例えば４つのようなある所定の最低数を下回らないことが望ましい。また、直方体セグメント状の形状も可能である。
【００３９】
特に、直方体セグメント形又は円形リングセグメント形の永久磁石３４を外極９の適正な箇所に留まらせるためには、種々様々な固定形式が可能である。
【００４０】
一方では永久磁石３４は外極９の強磁性材料に基づいて、直接永久磁石３４の磁力によって外極９に保持されることができる。他方では、直接的な接着や両面テープによる固定のような接着結合を用いることができる。また、外極９に磁気的に固着する永久磁石３４の周りにプラスチックを射出することによって、より良好な固定を行うことも可能である。
【００４１】
図３には、図２に縦断面図で示された本発明による燃料噴射弁１の実施例を、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って断面した上述の変化実施例が示されている。
【００４２】
弁ニードル３には可動子２０が配置されており、この可動子２０は燃料のために少なくとも１つの孔３０ａを備えている。可動子２０は外極９の管状の延長部３５内を案内されている。管状の延長部３５の外側面３７には、図示の実施例では円形リングセグメント形の４つの永久磁石３４が接触しており、これらの永久磁石３４は同じ数の切欠き３８によって互いに隔てられている。この場合永久磁石３４とその間に位置する切欠き３８は、それぞれ約４５°のほぼ等しい角度をおいて位置している。マグネットコイル１０は永久磁石３４の半径方向外側に配置されており、コイルケーシング１１によって外側に向かって閉鎖されている。
【００４３】
永久磁石３４は絞り効果に加えて、組立ての終了した燃料噴射弁１において相応な磁化によって燃料噴射弁１の特性を所望のように変化させることができるという可能性をも提供する。この場合特に、燃料噴射弁１を通る燃料の動的な貫流量の調節に対して、影響を与えることができる。
【００４４】
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や、例えば扁平可動子のようなその他の可動子形状のような、その他の任意の燃料噴射弁構造形式のためにも使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術による燃料噴射弁の１例を示す縦断面図である。
【図１Ｂ】図１のＩＩで示された領域を拡大して示す断面図である。
【図２】図１Ｂと同じＩＩで示された領域を拡大して示すものであって、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。
【図３】図２に示された本発明による燃料噴射弁の実施例を、図２にＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って断面した断面図である。
【図１】
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【図１Ｂ】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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