JP2003120464A - 液体を制御するための弁 - Google Patents

液体を制御するための弁

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JP2003120464A
JP2003120464A JP2002267025A JP2002267025A JP2003120464A JP 2003120464 A JP2003120464 A JP 2003120464A JP 2002267025 A JP2002267025 A JP 2002267025A JP 2002267025 A JP2002267025 A JP 2002267025A JP 2003120464 A JP2003120464 A JP 2003120464A
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ベッキング フリードリッヒ
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 弁を迅速に閉鎖することができると同時にコ
ンパクトに形成することができるようにする。 【解決手段】 ノズルニードル２０の運動が、制御弁１
１を介して制御されるようになっており、制御室２１
が、第１の流入絞り２２を介して高圧管路１９に接続さ
れていて、絞り２３を介して弁室１２に接続されてお
り、ノズルニードル２０の迅速な閉鎖を可能にするため
に、弁室１２が、第２の流入絞り２４を介して高圧管路
１９に接続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、液体を制御するた
めの弁、特に蓄圧噴射システムに用いられる燃料噴射弁
であって、ピエゾアクチュエータと、ピエゾアクチュエ
ータ行程を変換するための変換器と、内方に開放する制
御弁とが設けられており、該制御弁が、弁室内に配置さ
れていて、第１の弁座で低圧管路への接続を閉鎖してお
り、さらに、制御室内に配置されたノズルニードルが設
けられている形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】液体を制御するための弁は、多様な構成
で公知先行技術に基づき公知である。この公知の弁は特
に、弁の閉鎖速度を増加させるために、第２の流入通路
を備えて形成されている。この流入通路によって、弁の
制御弁のより迅速な閉鎖が可能となり、これによって、
噴射弁の閉鎖速度も増加させられる。
【０００３】しかし、公知の構成には、この構成を、従
来、ピエゾアクチュエータと制御弁とが同じ方向に作業
する、外方に開放する弁でしか使用することができない
という欠点がある。しかし、これによって、公知の弁は
比較的大きな構造高さを有しているので、弁は全体的に
比較的大きな長手方向延在長さを有している。特にエン
ジンルーム内には、その都度比較的小さな組込み室しか
提供されないので、よりコンパクトな噴射弁が提供され
ることが望ましい。
【０００４】
【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、液体を制御するための弁を改良して、
弁を迅速に閉鎖することができると同時にコンパクトに
形成することができるようにすることである。
【０００５】
【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、ノズルニードルの運動が、制御弁
を介して制御されるようになっており、制御室が、第１
の流入絞りを介して高圧管路に接続されていて、絞りを
介して弁室に接続されており、ノズルニードルの迅速な
閉鎖を可能にするために、弁室が、第２の流入絞りを介
して高圧管路に接続されているようにした。
【０００６】
【発明の効果】請求項１の特徴を備えた、液体を制御す
るための本発明による弁は公知先行技術に比べて、弁が
特別に短い閉鎖時間を有しており、この場合、制御弁
が、内方に開放する弁として形成されているという利点
を有している。これによって、本発明による弁は極めて
コンパクトに形成することができ、比較的僅かな長手方
向延在長さしか有していない。したがって、本発明によ
る弁では、ピエゾアクチュエータの操作方向と制御弁の
操作方向とが逆方向に向けられている。すなわち、ピエ
ゾアクチュエータが制御され、一方に伸長すると、弁の
制御弁は、低圧領域との接続の形成によって弁の開放を
可能にするために、ピエゾアクチュエータの操作方向と
は逆方向に運動させられ、これによって、弁部材を弁座
から持上げるように、制御弁が操作される。この場合、
弁の迅速な閉鎖を可能にするためには、第２の流入絞り
が設けられている。この第２の流入絞りは制御弁の弁室
に接続されている。この場合、第２の流入絞りは弁室を
高圧管路に直接接続している。
【０００７】制御弁の、第１の弁座とは反対の側に第２
の弁座が設けられており、これによって、制御弁の開放
状態において、弁室から高圧管路への第２の流入絞りを
介した接続が、第２の弁座で閉鎖されていると有利であ
る。これによって、制御弁の開放時の漏れ損失を最小限
に抑えることができる。
【０００８】制御弁に第２の弁座の閉鎖のためにプレー
ト状のエレメントが設けられており、第２の弁座が、平
面座として形成されていると有利である。これによっ
て、制御弁を特に単純にかつコンパクトに形成すること
ができる。
【０００９】可能な限り少ない部材数を有するために
は、第２の弁座の閉鎖のためのプレート状のエレメント
が、同時に制御弁の開放ばねのためのばね座としても形
成されている。
【００１０】本発明の特に有利な構成によれば、液体を
制御するための弁の変換器が、液圧的な変換器として形
成されている。この場合、液圧的な変換器は、第１のピ
ストンと、第２のピストンと、作用方向で両ピストンの
間に配置された流体室とを有している。念のために付言
しておくと、液圧的な変換器は、ピエゾアクチュエータ
行程の変換を提供せず、ピエゾアクチュエータの、温度
に基づく長さ変化しか補償しない液圧的なカプラとして
さえ形成されていてもよい。
【００１１】両ピストンが、互いに逆の運動方向を有す
るように、液圧的な変換器が形成されていると特に有利
である。これによって、ピエゾアクチュエータの運動と
は逆方向の制御弁の運動の実施を特に簡単に実現するこ
とができる。
【００１２】特に廉価に製作可能となるようにするため
には、第２のピストンにブシュが配置されており、この
ブシュが、液圧的な変換器の流体室に接続されている。
この場合、ブシュは、たとえばプレス嵌めによって第２
のピストンに固く結合されている。念のために付言して
おくと、ブシュの代わりに、異なる直径を備えた段付け
されたピストンとして形成された一体のピストンが使用
されてもよい。
【００１３】第２のピストンのブシュもしくは段付けさ
れた第２のピストンが、同時に液圧的な変換器のシール
ばねのためのばね座としても形成されていると特に有利
である。
【００１４】液圧的な変換器のシールばねが、同時にア
クチュエータのための予荷重ばねもしくはプレロードば
ねとしても使用されると有利である。このためには、第
１のピストンをポット状のピストンとして形成すること
ができ、このピストンの内側の底面にシールばねが作用
しており、外側の底面がピエゾアクチュエータに結合さ
れていると特に有利である。さらに、この場合、液圧的
な変換器の第２のピストンが、第１のピストンの円筒状
の内壁に案内されていると有利である。これによって、
本発明による弁の特にコンパクトな構造を達成すること
ができる。
【００１５】本発明による弁が、蓄圧噴射システムにお
ける燃料噴射弁として使用されると特に有利である。こ
の場合、本発明による弁のコンパクトな構造と迅速な閉
鎖速度とによって、燃料消費率と排ガスエミッションと
に有利に影響を与えることができる。
【００１６】
【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。
【００１７】図１には、本発明の実施例による、蓄圧噴
射システムに用いられる燃料噴射弁が示してある。
【００１８】図１に示したように、弁１はピエゾアクチ
ュエータ２を有している。このピエゾアクチュエータ２
は液圧的な変換器３を介して制御弁１１に結合されてい
る。液圧的な変換器３は、第１のピストン４と、第２の
ピストン５と、流体室６と、ブシュ７とを有している。
このブシュ７はプレス嵌めによって第２のピストン５に
結合されている。さらに、液圧的な変換器３にはシール
ばね９が設けられている。このシールばね９はブシュ７
に支持されている。シールばね９をセンタリングするた
めには、第２のピストン５にナット８が螺合されてい
る。液圧的な変換器３で生ぜしめられた漏れ損失は充填
管路１０を介して補償することができる。
【００１９】図１に示したように、第１のピストン４は
ほぼポット状に形成されている。この場合、第１のピス
トン４の外側の底部領域はピエゾアクチュエータ２に結
合されている。ポット状の第１のピストン４の内側の底
部領域にはシールばね９が支持されている。さらに、第
１のピストン４の内側の円筒状の壁面は第２のピストン
５のための案内装置として働く。この場合、液圧的な変
換器３の流体室６は、一方で第１のピストン４の円筒環
状の縁部にかつ他方でブシュ７の、同じく円筒環状の端
部領域に接続されているように配置されている（図１参
照）。第１のピストン４とブシュ７との、それぞれ選択
された円筒環状の端面に関連してピエゾアクチュエータ
２の行程を変換することができる。
【００２０】図１に示したように、第２のピストン５は
制御弁１１に直接結合されている。より厳密には、第２
のピストン５はプレート状のエレメント１５に結合され
ている。このエレメント１５には制御弁１１の弁部材１
３が配置されている。制御弁１１は第１の弁座１４と第
２の弁座１６とを有している。両弁座１４，１６は、そ
れぞれ弁部材１３の反対の側に配置されている。さら
に、制御弁１１はばね１７を有している。このばね１７
は制御弁１１の開放動作を助成する。この場合、図１に
示したように、制御弁１１は弁室１２内に配置されてい
る。
【００２１】弁室１２は、一方では流出絞り２３を介し
て弁１の制御室２１に接続されていて、他方では環状室
２５と第２の流入絞り２４とを介して高圧管路１９に接
続されている。第１の流入絞り２２は高圧管路１９を制
御室２１に接続している。さらに、公知の形式で制御室
２１内にノズルニードル２０が配置されている。このノ
ズルニードル２０は弁１の弁座を開閉する。
【００２２】ピエゾアクチュエータの、図１に示した操
作されていない状態では、制御弁１１が第１の弁座１４
を閉鎖している。
【００２３】いま、燃料の噴射を行いたい場合には、ピ
エゾアクチュエータ２が制御され、これによって、ピエ
ゾアクチュエータ２が制御弁１１の方向に伸長し、この
場合、第１のピストン４を下方に運動させる。下方への
第１のピストン４の運動によって、流体室６内の規定さ
れた量の流体が押し退けられ、これによって、ブシュ７
と共に第２のピストン５がシールばね９のばね力に抗し
て上方に運動させられる。上方への第２のピストン５の
この運動によって、制御弁１１の弁部材１３も同じく上
方に運動させられる。この場合、弁部材１３の運動はば
ね１７によって助成される。弁部材１３はその第１の弁
座１４から持ち上げられているので、制御室２１と、低
圧管路１８に通じる弁室１２との間に流出絞り２３を介
して接続が形成されている。これによって、制御室２１
内の圧力が減少し、ノズルニードル２０が上方に運動さ
せられ、これによって、燃料の噴射を行うことができ
る。
【００２４】上述したように、本発明による弁１では、
ピエゾアクチュエータ２の運動方向と制御弁１１の運動
方向とが逆方向に向けられている。なぜならば、制御弁
１１が、内方に開放する弁として形成されており、液圧
的な変換器３がピエゾアクチュエータ２の行程を逆方向
に変換するからである。
【００２５】図１に示したように、制御弁１１の開放と
同時に弁室１２と第２の流入絞り２４との間の接続も閉
鎖され得る。なぜならば、制御弁１１のプレート状のエ
レメント１５が第２の弁座１６に当て付けられて、第２
の流入絞り２４に通じる環状室２５に対する接続を閉鎖
しているからである。これによって、特に制御弁１１の
開放時の漏れ損失を少なく保つことができる。
【００２６】弁１を閉鎖し、したがって、燃料の噴射を
終了させたい場合には、ピエゾアクチュエータ２が再び
制御され、これによって、ピエゾアクチュエータ２がそ
の本来の長さをとる。この場合、第１のピストン４と第
２のピストン５とがシールばね９によって再び出発位置
にもたらされ、これによって、制御弁１１が再び第１の
弁座１４に接触する。これによって、制御室２１内に再
び、より高い圧力が形成される。この場合、制御室２１
内の増圧は、一方では第１の流入絞り２２を介してかつ
他方では第２の流入絞り２４と、環状室２５と、弁室１
２と、流出絞り２３とを介して行われる。この場合、こ
の流出絞り２３内の流れ方向は、開放される制御弁１１
に比べて逆転されている。この構成によって、より迅速
な閉鎖が達成される。なぜならば、制御室２１内の増圧
を両流入絞り２２，２４を介して、より迅速に行うこと
ができるからである。制御室２１内の増圧によって、ノ
ズルニードル２０は再び公知の形式で下方に運動させら
れ、したがって、燃料の噴射が終了する。
【００２７】したがって、本発明によれば、内方に開放
する制御弁１１の使用と、液圧的な変換器３の別の構成
部材が配置されたポット状の第１のピストン４を備えた
液圧的な変換器３の構成とによって、特に弁１の長手方
向に対する特にコンパクトな構造が達成される。この場
合、第２の流入絞り２４の有利な構成によって、特に本
発明による弁１の迅速な閉鎖も可能となる。
【００２８】本発明による実施例の前述した説明は、単
に本発明の図解目的のためだけにしか役立たず、本発明
を限定するものではない。本発明の枠内では、本発明の
範囲ならびに本発明の等価を逸脱することなしに、種々
異なる変更および修正が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による、液体を制御するための
弁の部分断面図である。
【符号の説明】
１ 弁、 ２ ピエゾアクチュエータ、 ３ 変換器、
４ ピストン、 ５ピストン、 ６ 流体室、 ７
ブシュ、 ８ ナット、 ９ シールばね、１０ 充填
管路、 １１ 制御弁、 １２ 弁室、 １３ 弁部
材、 １４弁座、 １５ エレメント、 １６ 弁座、
１７ ばね、 １８ 低圧管路、１９ 高圧管路、
２０ ノズルニードル、 ２１ 制御室、 ２２ 流入
絞り、 ２３ 流出絞り、 ２４ 流入絞り、 ２５
環状室

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 液体を制御するための弁であって、ピエ
    ゾアクチュエータ（２）と、ピエゾアクチュエータ行程
    を変換するための変換器（３）と、内方に開放する制御
    弁（１１）とが設けられており、該制御弁（１１）が、
    弁室（１２）内に配置されていて、第１の弁座（１４）
    で低圧管路（１８）への接続を閉鎖しており、さらに、
    制御室（２１）内に配置されたノズルニードル（２０）
    が設けられている形式のものにおいて、ノズルニードル
    （２０）の運動が、制御弁（１１）を介して制御される
    ようになっており、制御室（２１）が、第１の流入絞り
    （２２）を介して高圧管路（１９）に接続されていて、
    絞り（２３）を介して弁室（１２）に接続されており、
    ノズルニードル（２０）の迅速な閉鎖を可能にするため
    に、弁室（１２）が、第２の流入絞り（２４）を介して
    高圧管路（１９）に接続されていることを特徴とする、
    液体を制御するための弁。
  2. 【請求項２】 制御弁（１１）に第２の弁座（１６）が
    設けられており、これによって、制御弁（１１）の第１
    の弁座（１４）の開放時に、弁室（１２）から高圧管路
    （１９）への第２の流入絞り（２４）を介した接続が、
    第２の弁座（１６）で閉鎖可能である、請求項１記載の
    弁。
  3. 【請求項３】 第２の弁座（１６）が、平面座として形
    成されており、該平面座が、プレート状のエレメント
    （１５）によって閉鎖可能である、請求項２記載の弁。
  4. 【請求項４】 プレート状のエレメント（１５）が、同
    時に制御弁（１１）の開放ばね（１７）のためのばね座
    としても形成されている、請求項３記載の弁。
  5. 【請求項５】 変換器（３）が、第１のピストン（４）
    と、第２のピストン（５）と、流体室（６）とを備えた
    液圧的な変換器として形成されている、請求項１から４
    までのいずれか１項記載の弁。
  6. 【請求項６】 第１のピストン（４）が、第２のピスト
    ン（５）とは逆の運動方向を有するように、液圧的な変
    換器が形成されている、請求項５記載の弁。
  7. 【請求項７】 第２のピストン（５）にブシュ（７）が
    配置されており、該ブシュ（７）が、流体室（６）に接
    続されている、請求項６記載の弁。
  8. 【請求項８】 第２のピストン（５）が、段付けされた
    一体のピストンとして形成されている、請求項６記載の
    弁。
  9. 【請求項９】 ブシュ（７）もしくは段付けされた一体
    のピストンが、同時に液圧的な変換器の戻しばね（９）
    のためのばね座としても形成されている、請求項７また
    は８記載の弁。
  10. 【請求項１０】 戻しばね（９）が、同時にピエゾアク
    チュエータ（２）のためのプレロードばねとしても形成
    されている、請求項９記載の弁。
JP2002267025A 2001-09-15 2002-09-12 液体を制御するための弁 Ceased JP2003120464A (ja)

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