JP2001082294A - 燃料噴射弁のための制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 制御弁によって切り換えられる、燃料噴射弁
に設けられたノズルニードルの開放工程の様々な経過を
可能にする種々異なる切換状態が可能となるような制御
弁を提供する。 【解決手段】 弁ニードル２８に絞りリング３４が配置
されており、該絞りリング３４に絞り孔３６が設けられ
ており、該絞り孔３６が、弁ニードル２８の長手方向軸
線に沿って平行に延びており、絞りリング３４と弁ニー
ドル２８との寸法が、弁ニードル２８の外壁と絞りリン
グ３６の内壁との間に流出通路４２が形成されているよ
うに選択されているようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料噴射弁のため
の制御弁であって、弁ニードルが設けられており、該弁
ニードルが、制御室内で位置調整可能であり、該制御室
に、流入通路と、流出通路と、弁座とが設けられている
形式のものに関する。

【０００２】

【従来の技術】このような制御弁は、たとえばドイツ連
邦共和国特許出願公開第１９７２７８９６号明細書に基
づき公知であり、内燃機関のシリンダ内へ燃料を噴射す
るために、噴射弁のノズルニードルの開放を行うために
使用される。

【０００３】ノズルニードルは、このノズルニードル
を、対応配置された弁座から持ち上げようとする開放圧
で常に負荷される。この開放圧は、制御圧力室内に形成
される閉鎖力に抗して作用する。制御圧力室内の圧力が
高いレベルで保持される限り、制御圧力室内で形成され
た閉鎖力は、ノズルニードルに作用する開放力よりも高
くなっているので、ノズルニードルは閉鎖されたままで
ある。これに対して、制御圧力室内の圧力ひいては制御
圧力室内で形成された閉鎖力も低下すると、開放力によ
って、ノズルニードルが弁座から持ち上げられる。こう
して、燃料が噴射され得る。

【０００４】制御圧力室内の圧力は、流出通路が開閉さ
れるように制御弁によって制御される。流出通路の閉鎖
によって、制御圧力室に供給された媒体（通常は燃料）
が滞留されると、制御圧力室内には、ノズルニードルを
閉鎖状態で保持する高い圧力が形成される。これに対し
て、制御弁が流出通路を開放すると、制御圧力室内の圧
力が低下し、これによって、ノズルニードルは開放する
ことができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、冒頭
で述べた形式の、燃料噴射弁のための制御弁を改良し
て、制御弁によって切り換えられる、燃料噴射弁に設け
られたノズルニードルの開放工程の様々な経過を可能に
する種々異なる切換状態が可能となるような制御弁を提
供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の構成では、弁ニードルに絞りリングが配置さ
れており、該絞りリングに絞り孔が設けられており、該
絞り孔が、弁ニードルの長手方向軸線に沿って平行に延
びており、絞りリングと弁ニードルとの寸法が、弁ニー
ドルの外壁と絞りリングの内壁との間に流出通路が形成
されているように選択されているようにした。

【０００７】

【発明の効果】請求項１の特徴部に記載の特徴を備えた
本発明による制御弁は、制御弁の、互いに異なる２つの
開放された状態、つまり、流体が制御圧力室から絞り孔
を通って逃げることができる部分的に開放された状態
と、絞り孔だけでなく流出通路も開放されている完全に
開放された状態とを僅かな手間で獲得することができる
という利点を有している。これらの両方の開放された状
態の間の切り換えは、弁ニードルの行程の制御によって
のみ行われる。こうして、種々異なる噴射形式、たとえ
ば、噴射特性線が傾斜型に増加する傾斜型噴射（Ｒａｍ
ｐｅｎ−Ｅｉｎｓｐｒｉｔｚｕｎｇ）または積み重ねら
れた噴射を獲得することができる。

【０００８】本発明の有利な構成では、弁ニードルにニ
ードルヘッドが設けられており、このニードルヘッド
が、絞りリングの内径よりも大きく寸法設定されてお
り、この絞りリングが、ニードルヘッドと弁座との間に
配置されている。この構成では、弁ニードルが，切換え
のために使用されるのと同時に絞りリングのためのガイ
ドとしても使用される。この絞りリングは、軸方向でニ
ードルヘッドと弁座との間に不変に保持されている。

【０００９】さらに、本発明の有利な構成では、制御室
内にばねが配置されており、このばねが、絞りリングを
弁座から離れる方向へニードルヘッドに向かって負荷す
るようになっており、また、制御室内に、絞りリングの
ためのストッパが設けられており、このストッパが、弁
座から離れる絞りリングの行程を制限している。ばねを
用いることによって、外部から制御される別個の操作エ
レメントを必要とすることなしに、絞りリングを制御室
の内部で特に簡単に位置調整することができる。さら
に、この構成によって、弁ニードルの位置許容差とは十
分に無関係に、制御弁の、部分的に開放された状態を獲
得することができる。つまり、絞りリングがすでに弁座
から持ち上げられているものの、まだストッパに接触し
ていない範囲内で許容範囲を形成することができる。全
ての許容範囲内で、弁ニードルの位置とはほぼ無関係
に、部分的に開放された状態である、絞り孔を通過する
流出横断面を獲得することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面につき詳しく説明する。

【００１１】図１には、制御弁（図２参照）を備えた従
来の燃料噴射弁が示してある。燃料噴射弁は弁体１０を
有しており、この弁体１０内には、ノズルニードル１２
が移動可能に取り付けられている。ノズルニードル１２
は、内燃機関（図示せず）のシリンダ内への燃料の噴射
を制御する。供給された燃料は、ノズルニードル１２に
開放力を及ぼす。この開放力は、ノズルニードル１２
と、このノズルニードル１２が支持されている操作部分
１４とを制御圧力室１６の方向へ位置調整するように努
めている。

【００１２】制御圧力室１６にも同様に燃料が供給され
る。この燃料は、制御圧力室１６内に形成された圧力に
基づき操作部分１４に閉鎖力を及ぼす。燃料は流入通路
１８を介して準備される。制御圧力室１６からは流出通
路２０が分岐しており、この流出通路２０は制御弁２４
の制御室２２へ続いている。制御弁２４にとっては、流
出通路２０が流入通路を成している。また、流出通路２
６が設けられており、この流出通路２６を通って燃料
は、制御圧力室１６と制御室２２とから流出することが
できる。

【００１３】制御弁２４は制御室２２内に、弁座３０と
協働する弁ニードル２８を有している。この弁ニードル
２８が弁座３０に接触している場合、制御弁２４は閉鎖
されているので、流入通路１８を介して制御圧力室１６
に供給された燃料は、この制御圧力室１６内に滞留され
る。こうして形成された高い圧力が、ノズルニードル１
２に作用する開放力よりも大きな閉鎖力を操作部分１４
に加える。したがって、燃料噴射弁は閉鎖されている。
これに対して、弁ニードル２８が弁座３０から持ち上げ
られる場合、燃料が、制御圧力室１６から制御室２２と
流出通路２６とを介して流出するので、制御圧力室１６
内の圧力が低下する。このときに減少した閉鎖力によっ
て、ノズルニードル１２の開放が可能となり、これによ
って、燃料が噴射される。

【００１４】以下に、本発明による制御弁を図３につき
詳しく説明する。弁ニードル２８にはニードルヘッド３
２が設けられている。また、弁ニードル２８には、複数
の絞り孔３６を装備した絞りリング３４が移動可能に配
置されている。複数の絞り孔３６は弁ニードル２８の長
手方向軸線に対して平行に延びていて、弁座３０への絞
りリング３４の接触によって絞り孔３６を閉鎖すること
ができるような半径で配置されている。

【００１５】弁座３０は、円筒状の突出部３７に形成さ
れており、この突出部３７の周りには圧縮ばね３８が配
置されている。この圧縮ばね３８は、絞りリング３４を
弁座３０から離れる方向へニードルヘッド３２に向かっ
て負荷する。

【００１６】制御室２２は、段部４０を備えて形成され
ている。この段部４０は、絞りリング３４の、圧縮ばね
３８とは反対の側でストッパとして絞りリング３４に向
かい合って位置していて、絞りリング３４の最大限の行
程を制限している。

【００１７】弁ニードル２８の外径と、絞りリング３４
の内径とは、弁ニードル２８と絞りリング３４との間に
流出通路４２が形成されていて、この流出通路４２を通
って燃料が、制御室２２から流出通路２６の方向へ流れ
ることができるように互いに規定されている。

【００１８】説明した制御弁は３つの異なる切換状態を
有している。図３に示した第１の状態では、弁ニードル
が上側の位置にある。この位置では、弁ニードル２８が
絞りリング３４を、圧縮ばね３８の作用に抗して弁座３
０の方向へ押圧している。この状態では制御弁は閉鎖さ
れている。なぜならば、ニードルヘッド３２が絞りリン
グ３４に接触していることによって、流出通路４２が閉
鎖されていると同時に、絞りリング３４が弁座３０に接
触していることによって、絞り孔３６が閉鎖されている
からである。

【００１９】制御弁は、部分的に開放された切換状態を
有している。この切換状態では、弁ニードル２８は、閉
鎖された状態を起点として、Δｈよりも小さな行程だけ
制御圧力室１６の方向へ位置調整されている。この状態
では、絞りリング３４は、圧縮ばね３８の作用を受けて
引き続きニードルヘッド３２には接触しているものの、
弁座３０からは離れている。したがって、燃料は、制御
室２２から絞り孔３６を通って流出通路２６へ逃げるこ
とができる。

【００２０】絞り孔３６によって、比較的小さな流出横
断面しか提供されないので、制御圧力室１６内の圧力は
相応にゆっくりと低下する。また、ノズルニードル１２
も徐々に運動し始める。したがって、ノズルニードル行
程の、噴射特性線が傾斜型である上昇が獲得される。

【００２１】第３の切換状態は、弁ニードル２８が、Δ
ｈよりも大きな行程を制御圧力室１６の方向へ実施する
ことによって獲得される。この大きな行程が絞りリング
３４によって実施されることはあり得ない。なぜなら
ば、絞りリング３４は予めストッパ４０に接触するから
である。したがって、流出通路４２が開放されている。
この流出横断面は、絞り孔３６によって形成された流出
横断面に加算されるので、いまや、大きな流出横断面が
提供される。この流出横断面は、制御圧力室１６内の迅
速な放圧のために役立つ。

【００２２】説明した制御弁は、弁ニードル２８が、短
い期間の間にΔｈよりも大きな行程を実施するように切
り換えることができる。そのときに開放される大きな流
出横断面は、制御圧力室１６の迅速な放圧のために役立
ち、これによって、ノズルニードルは弁座から迅速に持
ち上げられる。引き続きノズルニードルを不動状態で保
持するために、制御圧力室１６からの流出量は、流入通
路１８を介しての流入量が一定のままで減じられなけれ
ばならない。この目的のために、弁ニードル２８の行程
は、Δｈよりも小さな量に調整されるので、絞り孔３６
によって規定された流出横断面だけが引き続き使用され
る。こうして、積み重ねられた噴射（ブーツ型噴射）を
獲得することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の燃料噴射弁の概略図である。

【図２】図１に示した燃料噴射弁で使用することができ
る、公知先行技術による制御弁の拡大図である。

【図３】本発明による制御弁の横断面図である。

【符号の説明】

１０ 弁体、 １２ ノズルニードル、 １４ 操作部
分、 １６ 制御圧力室、 １８ 流入通路、 ２０
流出通路、 ２２ 制御室、 ２４ 制御弁、２６ 流
出通路、 ２８ 弁ニードル、 ３０ 弁座、 ３２
ニードルヘッド、 ３４ 絞りリング、 ３６ 絞り
孔、 ３７ 突出部、 ３８ 圧縮ばね、 ４０ 段部
またはストッパ、 ４２ 流出通路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料噴射弁のための制御弁であって、弁
   ニードル（２８）が設けられており、該弁ニードル（２
   ８）が、制御室（２２）内で位置調整可能であり、該制
   御室（２２）に、流入通路（２０）と、流出通路（２
   ６）と、弁座（３０）とが設けられている形式のものに
   おいて、弁ニードル（２８）に絞りリング（３４）が配
   置されており、該絞りリング（３４）に絞り孔（３６）
   が設けられており、該絞り孔（３６）が、弁ニードル
   （２８）の長手方向軸線に沿って平行に延びており、絞
   りリング（３４）と弁ニードル（２８）との寸法が、弁
   ニードル（２８）の外壁と絞りリング（３６）の内壁と
   の間に流出通路（４２）が形成されているように選択さ
   れていることを特徴とする、燃料噴射弁のための制御
   弁。
2. 【請求項２】 弁ニードル（２８）にニードルヘッド
   （３２）が設けられており、該ニードルヘッド（３２）
   が、絞りリング（３４）の内径よりも大きく寸法設定さ
   れており、該絞りリング（３４）が、ニードルヘッド
   （３２）と弁座（３０）との間に配置されている、請求
   項１記載の制御弁。
3. 【請求項３】 制御室（２２）内にばね（３８）が配置
   されており、該ばね（３８）が、絞りリング（３４）を
   弁座（３０）から離れる方向へニードルヘッド（３２）
   に向かって負荷するようになっており、また、制御室
   （２２）内に、絞りリング（３４）のためのストッパ
   （４０）が設けられており、該ストッパ（４０）が、弁
   座（３０）から離れる絞りリング（３４）の行程を制限
   している、請求項１または２記載の制御弁。