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公開番号2025011061
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-23
出願番号2024110036
出願日2024-07-09
発明の名称2つの独立なコイルを有する電磁式燃料インジェクタ及び関連する制御方法
出願人マレッリヨーロッパソチエタペルアツィオニ
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類F02M 61/10 20060101AFI20250116BHJP(燃焼機関;熱ガスまたは燃焼生成物を利用する機関設備)
要約【課題】騒音レベルが低くかつ劣化(摩耗)が小さい電磁式燃料インジェクタを提供する。
【解決手段】電磁式インジェクタ1は、管形状の支持体4と、その端に配置された噴射ノズルと、噴射ノズル噴射ノズルに結合された噴射弁と、プランジャー8と、電磁アクチュエータ6で構成される。電磁アクチュエータは、主電磁石11と、二次電磁石12と、閉鎖バネを備えており、主電磁石が、アクティベートされているときに、プランジャーを噴射弁の開位置に向かって押す力を適用するように構成されており、二次電磁石は、アクティベートされているときに、プランジャーを噴射弁の閉位置に向かって押す力を適用するように構成され、閉鎖バネはプランジャーを噴射弁の閉位置に向かって押すように構成されている。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
燃料の電磁式インジェクタ（１）であって、前記電磁式インジェクタ（１）は、
管形状の支持体（４）と、
前記支持体（４）の端に配置された噴射ノズル（３）と、
前記噴射ノズル（３）に結合された噴射弁（７）と、
プランジャー（８）であって、前記噴射ノズル（３）を通る燃料流を調節するために、前記噴射弁（７）の閉位置と開位置の間で可動である、プランジャー（８）と、
電磁アクチュエータ（６）であって、前記電磁アクチュエータ（６）は、主電磁石（１１）を備えており、前記主電磁石（１１）は、アクティベートされているときに、前記プランジャー（８）を前記噴射弁（７）の前記開位置に向かって押す力を、前記プランジャー（８）に適用するように構成されており、かつ、前記電磁アクチュエータ（６）は、二次電磁石（１２）を備えており、前記二次電磁石（１２）は、アクティベートされているときに、前記プランジャー（８）を前記噴射弁（７）の前記閉位置に向かって押す力を、前記プランジャー（８）に適用するように構成されている、電磁アクチュエータ（６）と、
前記プランジャー（８）を前記噴射弁（７）の前記閉位置に向かって押すように構成されている、閉鎖ばね（１０）と、
制御ユニット（２０）であって、前記噴射弁（７）を開放するために、前記主電磁石（１１）が前記閉鎖ばね（１０）の弾性力に打ち勝って前記プランジャー（８）を前記開位置に向かって移動させる磁力を生成するように、前記主電磁石（１１）をアクティベートするように構成されている、制御ユニット（２０）と、
を備える、前記電磁式インジェクタ（１）において、前記制御ユニット（２０）は、前記噴射弁（７）を開放することの間かつ前記プランジャー（８）が前記開位置に近いときに、前記二次電磁石（１２）が前記開位置に向かう前記プランジャー（８）の移動を減速させる磁力を生成するように、前記二次電磁石（１２）をもアクティベートするように構成されている、ことを特徴とする、電磁式インジェクタ（１）。
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
前記電磁アクチュエータ（６）は、単一のアーマチュア（１９）を備えており、前記アーマチュア（１９）は、可動であり、前記プランジャー（８）に統合されており、かつ、それは両方の電磁石（１１、１２）によって生成された前記磁力を受けるので、両方の電磁石（１１、１２）によって共有されている、請求項１に記載の電磁式インジェクタ（１）。
【請求項３】
前記主電磁石（１１）は、前記支持体（４）に統合された主アーマチュア（１４）と、前記主アーマチュア（１４）の領域に配置された主コイル（１３）と、を備えており、
前記二次電磁石（１２）は、前記支持体（４）に統合された二次アーマチュア（１７）と、前記二次アーマチュア（１７）の領域に配置された二次コイル（１６）と、を備えており、かつ、
前記アーマチュア（１９）は、前記主アーマチュア（１４）と前記二次アーマチュア（１７）の間に配置されている、請求項２に記載の電磁式インジェクタ（１）。
【請求項４】
前記噴射弁（７）の前記閉位置は、前記噴射弁（７）のバルブシートに対する前記プランジャー（８）のシャッター（９）の接触によって決定され、かつ、
前記噴射弁（７）の前記開位置は、前記主アーマチュア（１４）に対する可動な前記アーマチュア（１９）の接触によって決定される、請求項３に記載の電磁式インジェクタ（１）。
【請求項５】
前記２つの電磁石（１１、１２）の前記２つのコイル（１３、１６）は、互いに対して直列又は並列に接続されてはおらず、かつ、
前記制御ユニット（２０）は、前記２つの電磁石（１１、１２）の前記２つのコイル（１３、１６）に、互いに独立に給電するように構成されている、請求項３に記載の電磁式インジェクタ（１）。
【請求項６】
前記制御ユニット（２０）は、前記噴射弁（７）を開放するために、
前記主電磁石（１１）が、前記アーマチュア（１９）を前記主アーマチュア（１４）に向かって引き付け、前記閉鎖ばね（１０）の前記弾性力に打ち勝ち、ひいては前記アーマチュア（１９）を前記開位置に向かって移動させる、磁力を生成するように、前記主電磁石（１１）をアクティベートするように、かつ、
前記アーマチュア（１９）が前記開位置に近いときに、前記二次電磁石（１２）が前記アーマチュア（１９）を前記二次アーマチュア（１７）に向かって引き付ける磁力を生成し、結果として前記開位置に向かう前記アーマチュア（１９）の移動を減速させるように、前記二次電磁石（１２）をアクティベートするようにも、構成されている、請求項３に記載の電磁式インジェクタ（１）。
【請求項７】
前記制御ユニット（２０）は、前記アーマチュア（１９）が前記開位置に到達する前に、前記二次電磁石（１２）をディアクティベートするように構成されている、請求項６に記載の電磁式インジェクタ（１）。
【請求項８】
前記制御ユニット（２０）は、前記噴射弁（７）を閉鎖するために、
前記アーマチュア（１９）が前記閉鎖ばね（１０）によって生成された前記弾性力によって前記閉位置に向かって押されるように、前記主電磁石（１１）をオフにするように、かつ、
前記アーマチュア（１９）が前記閉位置に近いときに、前記主電磁石（１１）が前記アーマチュア（１９）を前記主アーマチュア（１４）に向かって引き付ける磁力を生成し、結果として前記閉位置に向かう前記アーマチュア（１９）の移動を減速させるように、前記主電磁石（１１）をアクティベートするように、構成されている、請求項６に記載の電磁式インジェクタ（１）。
【請求項９】
前記制御ユニット（２０）は、前記アーマチュア（１９）が前記閉位置に到達する前に、前記主電磁石（１１）をディアクティベートするように構成されている、請求項８に記載の電磁式インジェクタ（１）。
【請求項１０】
前記制御ユニット（２０）は、前記プランジャー（８）が前記開位置に到達する前に、前記二次電磁石（１２）をディアクティベートするように構成されている、請求項１から９のうち一項に記載の電磁式インジェクタ（１）。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
（関連出願に対する相互参照）
本特許出願は、２０２３年７月１０日に出願されたイタリア国特許出願第１０２０２３００００１４３９４号に対する優先権を主張する。該出願の開示内容全体は、参照により本明細書に組み込まれる。
続きを表示（約 2,100 文字）【０００２】
本発明は、電磁式燃料インジェクタ及び関連する制御方法に関する。
【０００３】
本発明は、有利には、電磁式水素インジェクタに適用される。以下の議論は、電磁式水素インジェクタに対して明示的に言及するが、それによって一般性は失われない。
【背景技術】
【０００４】
概して、電磁式燃料インジェクタ（例えば、特許文献１に記載のもの）は、中央供給チャネルを有する円筒管状支持体を備えている。この円筒管状支持体は、燃料ダクトとして作用し、かつ、電磁アクチュエータによって制御される噴射弁によって調節される噴射ノズルで終わる。噴射弁はプランジャーを備えており、このプランジャーが、電磁アクチュエータの作用によって、プランジャーを閉位置に向かって押す閉鎖ばねの作用に抗して、噴射ノズルの閉位置と開位置の間で移動させられる。このプランジャーは、噴射弁のバルブシートに対してシールして着座するように適合された、シャッターヘッドで終わる。
【０００５】
この電磁式アクチュエータは、上記支持体の外側であり上記支持体の周囲である固定位置に配置された、（少なくとも１つの）コイルと、プランジャーに堅固に接続されておりかつ支持体の内部で可動であるように取付けられている、強磁性体材料で作製された可動アーマチュアと、支持体の内側でコイルの領域に配置されておりかつコイルが励磁されたときには該アーマチュアを磁気的に引き付けるように適合されている、強磁性体材料で作製された固定アーマチュア（又は底部）と、を備えている。
【０００６】
液体燃料が噴射されるとき、支持体内部における液体燃料の存在が、可動アーマチュアの移動に関連する障害を構成するのであり、事実上、可動アーマチュアの移動速度を制限する水圧ダンパーを形成する。一方では、気体燃料が噴射される（特に、極めて軽い気体である水素が噴射される）ときには、支持体内部における気体燃料の存在が可動アーマチュアの移動に関連する障害を構成することはなく、従って可動アーマチュアは高速で移動し、開放移動の最後には、アーマチュアに対して激しく衝突する。開放移動の最後におけるアーマチュアに対する可動アーマチュアの激しい衝突は、高い騒音レベル及び劣化（摩耗）の加速の両方を引き起こす。さらに、開放移動の最後におけるアーマチュアに対する可動アーマチュアの激しい衝突は、噴射される燃料の量に一定のランダム性の要素を導入する、関連する跳ね返り現象も引き起こす。
【０００７】
このような点で、水素は密度が低い（２つの水素原子のみから成る非常に単純な分子を有している）ので、従って、十分な量（質量）の水素を燃焼室に噴射することを可能にするためには、それに関連する対応した量の水素を噴射することが必要であり、このことは、特に噴射弁を通る水素の通過領域の面積が大きいことを必要とすることに（即ち、水素インジェクタを出るために水素が通過しなければならない開口は、大きくなければならないことに）注意することが、重要である。噴射弁を通る水素の大面積の通過領域を有するためには、プランジャーが（ひいては可動アーマチュアが）閉位置と開位置の間で長距離移動を有することが必要であり、このことは、開放移動の最後におけるアーマチュアに対する可動アーマチュアの衝突速度のさらなる増加を引き起こす。
【０００８】
開放移動の最後におけるアーマチュアに対する可動アーマチュアの衝突速度を制限するために、電磁アクチュエータのコイルを通過する特定の電流プロファイルが現在利用されており、これは、可動アーマチュアがアーマチュアに近いときには、可動アーマチュアをアーマチュアに向かって引き付ける磁力を減少させることを可能にすべきである。しかしながら、可動アーマチュアがアーマチュアに近いときの可動アーマチュアをアーマチュアに向かって引き付ける磁力の制御は、極めて複雑でありかつ精度もかなり高くない。というのも、この位置において、可動アーマチュアをアーマチュアに向かって引き付ける磁力は、強い非線形性を有している（即ち、可動アーマチュアとアーマチュアの間の空隙が非常に小さくなるときには、指数関数的に増加する）からである。
【０００９】
特許文献２は、ディーゼルエンジンのための燃料インジェクタを記載している。該燃料インジェクタは、噴射路を閉鎖するための絞りニードル弁と、該ニードル弁に取付けられたアーマチュアと、アーマチュアを噴射路の開位置に向かって移動させる誘導磁場をアーマチュアに適用するための開放用電動ソレノイドと、アーマチュアを噴射路の閉位置に向かって移動させる誘導磁場をアーマチュアに適用するための閉鎖用電動ソレノイドと、を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
欧州特許出願公開第１６１１３８４号明細書
独国特許出願公開第１０１０１０６０号明細書
【発明の概要】
（【００１１】以降は省略されています）

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