JP2010521621A - 圧力制御弁 - Google Patents

Abstract

本発明は、特に燃料噴射系の高圧アキュムレータボディ（７２）のための圧力制御弁（２０）に関する。この圧力制御弁（２０）は、ハウジング（２２）と、可動子プレート（３４）および可動子ピン（５０）を備えた可動子アッセンブリ（３２）とを有している。可動子プレート（３４）とハウジング（２２）の端面（３８）とは、高圧アキュムレータ（７２）から流出制御された媒体でもって充填可能な容積（４０）を画成している。この容積（４０）は、充填容量（４２）によって減じられている。

Description

この発明は、請求項１の上位概念部に記載の圧力制御弁、つまり特に燃料噴射系の高圧アキュムレータボディまたは高圧フィードポンプのための圧力制御弁であって、ハウジングと、可動子プレートおよび可動子ピンを備えた可動子アッセンブリとを有しており、可動子プレートとハウジングの端面とが、高圧アキュムレータボディから流出制御された媒体でもって充填可能な容積を形成している形式のものに関する。

背景技術
ＤＥ１０２１４０８４Ａ１は、燃料噴射系のための調節可能な圧力制御弁に関するものである。燃料噴射系は高圧アキュムレータ室を有しており、この高圧アキュムレータ室は高圧フィードユニットを介して高圧下の燃料で負荷されていて、燃料インジェクタに燃料を供給する。高圧フィードユニットには圧力制御弁が配属されており、この圧力制御弁は高圧側と低圧側との間に配置されていて、しかも電気的なアクチュエータを介して制御可能な弁エレメントを有している。この圧力制御弁はハウジング部材を有しており、このハウジング部材は変形可能な領域を含んでおり、この領域を介して、収容体内での圧力制御弁の組立ての際に、電気的に制御可能なアクチュエータアッセンブリの面の間の間隙Ｌが調節可能である。

ＤＥ１０２２２８９５Ａ１は、組み込まれた圧力制御弁を備えた、燃料噴射系のための高圧アキュムレータに関するものである。高圧アキュムレータ室は高圧フィードユニットを介して高圧下の燃料で負荷され、しかも燃料インジェクタに燃料を供給する。燃料噴射系は圧力制御弁を有しており、この圧力制御弁は高圧側と低圧側との間に配置されており、この圧力制御弁を介して弁エレメントが操作可能である。この圧力制御弁は電気的なアクチュエータを介して操作される。この圧力制御弁は低圧領域の端面でもって高圧アキュムレータ室に対して画成していて、低圧側のシール部材を介してシールされている。

圧力制御弁は極めて種々の用途に使用され、上述のＤＥ１０２１４０８４Ａ１およびＤＥ１０２２２８９５Ａ１に記載されているように、燃料噴射系（コモンレール）に使用される。これらの圧力制御弁は、その圧力流量特性マップもしくは制御範囲に不規則箇所と不安定部とを有している。特に戻し圧も、背景技術から公知の圧力制御弁の制御可能性もしくは得られる制御品質に対して強い影響を及ぼす。

本発明の課題は、冒頭に述べた形式の圧力制御弁を改良して、特に低圧側（戻し圧、背圧）における一定または変化する圧力の影響による不安定性の発生に対して、高い堅牢性を有するものを提供することである。

発明の開示
この課題を解決するために本発明の構成では、容積が、充填容量によって減じられているようにした。

本発明によって、高圧側から流出制御された媒体、たとえば燃料で充たされる、マグネット可動子とハウジング平滑面との間の容積を減じることが提案される。これによって圧力制御弁の、特に高められた背圧時における安定性が改善される。というのも、僅かな容積に基づいて、これまで使用されてきた背景技術より公知の圧力制御弁では不安定性の原因となる有効液圧力が減じられているからである。圧力制御弁の圧力流量特性線に影響を及ぼし、流出制御された媒体量が流入して液圧力が生じてしまう容積を減じるため、および僅かな残余空隙にもかかわらず容積をこれまで同様に形成することができるようにするために、マグネット可動子と上述のハウジング平滑面との間の容積は非磁性材料でもって充填される。これによって不安定性の発生に対する堅牢性がさらに高められる。

マグネット可動子と、圧力制御弁、特にマグネットコイルを収容するマグネットコアの、既に上述のハウジング平滑面との間の残余空隙の充填は、たとえばシートの取付けまたは挿入によって行われる。この他に被覆層を、可動子の、ハウジング平滑面に向いた側の端面とハウジング平滑面自体とに設けることもできる。本発明による解決策によれば、圧力制御弁の可動子アッセンブリの可動子プレートの周りの容積と、媒体、たとえば高圧領域から流出制御された系圧下の燃料が存在する容積との間の遮断部が形成される。

本発明による圧力制御弁は、上に簡単に述べた背景技術より公知の圧力制御弁に対して、マグネット可動子とハウジング平滑面との間の、高圧側から流出制御された媒体の流入する容積が減じられていて、しかもマグネット可動子とハウジング平滑面との間の既に減じられたこの容積が非磁性材料でもって充填されているか、またはマグネット可動子とハウジング平滑面との間の、高圧側から流出制御された媒体の流入する容積が減じられているか、またはマグネット可動子とハウジング平滑面との間のこの容積が非磁性材料でもって充填されているということによって優れている。このことはつまり、ハウジング平滑面とマグネット可動子の平滑面との間の減じられた容積が、理想的な場合では、弁が閉鎖されるとゼロになり、したがって不安定性を著しく減じることができるということである。

以下に本発明を図面につき詳述する。

背景技術による圧力制御弁の、約５バールの背圧が存在する場合の圧力流量特性マップである。 本発明による圧力制御弁の、５から６バールの間の背圧が存在する場合の圧力流量特性マップである。 本発明による圧力制御弁の断面図である。

実施例の説明
図１は、背景技術による圧力制御弁のための圧力流量特性マップを示している。

図１に示された圧力流量特性マップ１０には、高圧アキュムレータ噴射系の高圧アキュムレータ（コモンレール）を負荷している圧力、つまり系圧が、圧力制御弁の単位時間当たりの流量（ｌ／ｈ）に対して示されている。一定の圧力制御弁流のために、種々の特性線経過（流量に対する圧力）１２が示されており、これらの特性線経過はそれぞれ、不安定部１４の存在する領域によって際立っている。不安定部１４は、第１運転点Ａと第２運転点Ｂとに対して、１つの流量値に複数の系圧値が対応しているということによって特徴付けられており、つまり圧力制御弁の不明確な状態が存在している。

図２に示された圧力流量特性マップ１０は本発明による圧力制御弁のために掲載されている。図１と同様に、ここにも特性線経過１２が示されているが、これらの特性線経過１２は、図１に示した特性線経過１２における不安定部１４とは異なり、安定経過部１６によって際立っている。特性線の継続的な安定経過部が存在するので、少なくとも５バールの値の背圧が存在すると、系圧ｐのための１つの値に、概ね、相応する流量のための１つの値（ｌ／ｈ）が対応する。このことは、あらゆる系圧のための流量が、特性線経過１２に相応して正確に規定されているということであり、つまり本発明による圧力制御弁は、図１に示された特性線経過１２における不安定部を有する、背景技術より公知の圧力制御弁よりも極めて安定的に調整される。

図３は本発明による圧力制御弁の断面図を示している。

図３に断面図で示された圧力制御弁２０は、たとえば支持リング６８を介してハウジング２２に固定された、雄ねじを備えた取付けエレメント７４を有している。本発明による圧力制御弁２０のハウジング２２の周囲で支持リング６８を介して軸方向に固定されているこの取付けエレメント７４を用いて、圧力制御弁２０は、図３ではただ部分的にしか示されていない高圧アキュムレータボディ７２内で固定される。取付け位置における、高圧アキュムレータボディ７２内に設けられた雌ねじとの間のねじ固定に基づいて、本発明による圧力制御弁２０と高圧アキュムレータボディ７２（コモンレール）の内部との間の圧密式の結合が得られる。高圧アキュムレータボディ７２内には２０００バールまで、およびそれ以上の系圧が存在している。系圧ｐは、高圧アキュムレータボディ７２内で、図３には示されていない高圧フィードユニットによって、たとえば高圧ポンプを介して、燃料が供給される内燃機関の回転数とは無関係に維持される。

図３より、本発明による圧力制御弁２０のハウジング２２に、本発明による圧力制御弁２０の電気的に接触接続するための電気的接続部２４が形成されているのが判る。本発明による圧力制御弁２０のハウジング２２内にはインサート２６が位置している。このインサートは可動子アッセンブリ３２の可動子プレート３４の行程運動を制限しており、さらにこの可動子アッセンブリ３２は可動子ピン５０を有しており、この可動子ピン５０は、本発明による圧力制御弁２０のハウジング２２に設けられた可動子ピン孔５２を貫いて延びている。

インサート２６は、第１シール部材２８を介して本発明による圧力制御弁２０のハウジング２２に対してシールされている。可動子アッセンブリ３２の可動子ピン５０に受容された可動子プレート３４は平滑面３６を有しており、この平滑面３６は圧力制御弁２０のハウジング２２の端面３８に向いている。可動子アッセンブリ３２の可動子プレート３４の平滑面３６は押圧ばね３０によって負荷されており、この押圧ばね３０は圧力制御弁２０のハウジング２２の端面３８に設けられた孔内に収容されている。圧力制御弁２０のハウジング２２内にはさらにマグネットコイル４６が位置しており、このマグネットコイル４６は埋設部４４によって取り囲まれていて、圧力制御弁２０のハウジング２２内に埋設されている。図３に断面図で示された圧力制御弁は、可動子プレート３４の平滑面３６とハウジング２２の端面３８とによって画成されている容積が、減じられた容積４０であることによって際立っている。この減じられた容積４０は流出制御室を形成しており、この流出制御室内には、弁エレメント５４が開放した際に、高圧アキュムレータボディ７２の高圧領域から流出制御された媒体量が流入し、その結果この減じられた容積４０は満たされる。可動子アッセンブリ３２とハウジング２２の端面３８との間のこの容積を減少させることによって、かつこの容積を高圧側から流出制御された媒体でもって充填することによって、この容積への媒体の流入は確かに可能ではあるものの、このことによって、減じられた容積４０に基づいて、しかもこれによって減じられた液圧力に基づいて、圧力制御弁２０の、特に高められた背圧の場合における良好な安定性が得られる。このことは図２に示した圧力流量特性マップ１０の、それぞれ安定経過部１６を有している特性線１２から特に明確に看取される。本発明による圧力制御弁２０の圧力流量特性線を規定する非磁性の間隙４８を、極めて僅かな空隙にもかかわらず十分大きく形成するために、可動子プレート３４とハウジング２２の端面３８との間の減じられた容積４０は、有利には非磁性材料から成る充填容量４２でもって充填される。これによって、図１に示した特性線経過１２に関して示されているような不安定部１４が生じないように堅牢性をさらに高めることができる。圧力制御弁２０の閉鎖時では、理想的な場合には空隙は形成されず、非磁性の間隙４８全体は非磁性材料、つまり充填容量４２によって充填される。もっとも実際には、製造誤差に基づいて、圧力制御弁２０の閉鎖状態でも小さい空隙が残るが、しかしながらこの空隙は、背景技術に基づいた圧力制御弁において流出制御された燃料によって充填される容積を形成する空隙に比べて著しく減じられている。

図３に示されているように、可動子プレート３４の平滑面３６とハウジング２２の端面３８との間にこれまで存在していた空隙の、非磁性材料、つまり充填容量４２による充填は、可動子プレート３４の平滑面３６またはハウジング２２の端面３８にシートまたは被覆層を設けることによって実現することができる。この被覆層もしくはシートは、可動子プレート３４の平滑面３６および／またはハウジング２２の端面３８に設けることができる。これによって閉鎖された圧力制御弁２０において残る残余空隙は、極めて僅かな値をとることができる。

さらに図３より判るように、可動子アッセンブリ３２の可動子ピン５０は、本発明による圧力制御弁２０のハウジング２２内に設けられた可動子ピン孔５２を貫いて延びている。高圧アキュムレータボディ７２に向いた可動子ピン５２の先端は、円錐形に形成されていて、図３に示された本発明による圧力制御弁２０の構成では球として形成されている弁エレメント５４を操作する。可動子ピン５０を介して、本実施例では球形に形成された弁エレメント５４は、座部リング５８内に形成されている座部５６に押し込まれる。座部リング５８は本発明による圧力制御弁２０のハウジング２２の端部に形成されており、この端部は中空室、つまり系圧ｐによって負荷される高圧アキュムレータ５２の領域に対向している。座部リング５８を貫いて通路６０が延びており、この通路６０を介して、高圧アキュムレータボディ（コモンレール）の中空室から燃料がフィルタ濾過器６２を介して流入する。どれだけの系圧ｐが高圧アキュムレータボディ７２内部に存在するかに応じて、たとえば圧力脈動時に規定の最高圧を越えると、図３の断面図で示した圧力制御弁２０を介して、高圧アキュムレータボディ７２は放圧させられる。弁エレメント７４が開放させられると、通路６０と座部５６とを介して、流出制御管路７０内に流出制御された燃料量は、低圧側の戻し路を介して再び高圧アキュムレータ噴射系のタンクに供給される。燃料噴射系の別の構成では、戻し路がタンクに直接戻されず、場合によっては燃料噴射系内に設けられる、高い背圧を形成する前フィードポンプに向けて再び供給することもできる。

さらに図３より判るように、ここでは球形に形成された弁エレメント５４のための座部５６が形成されている座部リング５８に、製造誤差を調整するためにディスク６４を前置することができる。さらに圧力制御弁２０のハウジング２２の周面には、流出制御管路７０と組立エレメント７４を固定する支持リング６８との間に別の第２シール部材が位置している。

本発明による圧力制御弁２０では、高い堅牢性と、特性線経過１２における不規則箇所および不安定箇所１４の防止とは、これまで圧力制御弁２０に存在していた、可動子プレート３４の平滑面３６とハウジング２２の端面３８との間の容積を、有利には非磁性材料によって形成される充填容量４２によって減じることによって実現される。流出制御された媒体によってそれでもなお充たされてしまう減じられた容積４０に基づいて、さもなくば可動子プレート３４とハウジング２２の端面３８との間の容積内で作用してしまう液圧力を著しく減少させることが可能であり、このことは可動子アッセンブリ３２の操作の精確さに有利に働く。本発明による圧力制御弁２０の圧力流量特性線を決定する非磁性の間隙４８を、小さい空隙にもかかわらず十分大きく形成するために、可動子プレート３４の平滑面３６とハウジング２２の端面３８との間に残された減じられた容積４０は、非磁性材料から成る充填容量４２でもって充填される。この充填容量４２は、被覆層として、またはシートなどの挿入として実現することができる。本発明による圧力制御弁２０が閉鎖されている場合、ハウジング２２の端面３８と可動子プレート３４の平滑面３６との間に、残っている非磁性の間隙が存在し、この間隙は充填容量４２によって、液圧力が、圧力制御弁２０において図１について示された不安定部１４を生ぜしめることのないように減じられている。図３に示した本発明による圧力制御弁２０が開放した位置にあると、可動子ピン５０と可動子プレート３４とから成る可動子アッセンブリ３２は開放方向に移動させられているので、開放状態の圧力制御弁２０では、可動子プレート３４の平滑面３６と圧力制御弁２０のハウジング２２の端面３８との間に、幾分拡大された容積が生じる。しかしながらこの容積は著しく減じられている。本発明によれば、減じられた容積４０を形成するという措置は、可動子プレート３４の平滑面３６とハウジング２２の端面３８との間に充填容量４２を挿入することと一緒に講じることができるが、または、単に容積４０を減少させること、あるいは単に可動子プレートの平滑面３６とハウジング２２の端面３８との間に充填容量４２を挿入することも可能である。図３に示した２つのばね、つまり押圧ばね３０と可動子プレート３４を負荷するばねとの代わりに、これらの両ばねの一方、つまり押圧ばね３０か、または可動子プレート３４をその背後において負荷している、インサート２６内に挿入されたばねを設けるだけでもよい。図３では、可能な両方の取付け位置が示されている。

容積４０の減少ならびに非磁性材料から成る充填容量４２の挿入という本発明による構成は、それぞれ単独でも、または組み合わせても、たとえば高圧アキュムレータ噴射系（コモンレール）のような燃料噴射系における燃料インジェクタを操作するために使用される電磁弁において実現することができる。

Claims (10)

1. 特に燃料噴射系の高圧アキュムレータボディ（７２）または高圧フィードポンプのための圧力制御弁（２０）であって、ハウジング（２２）と、可動子プレート（３４）および可動子ピン（５０）を備えた可動子アッセンブリ（３２）とを有しており、前記可動子プレート（３４）と前記ハウジング（２２）の端面（３８）とが、前記高圧アキュムレータボディ（７２）から流出制御された媒体でもって充填可能な容積（４０）を形成している形式のものにおいて、
   前記容積（４０）が、充填容量（４２）によって減じられていることを特徴とする、圧力制御弁。
2. 前記充填容量（４２）が、非磁性材料である、請求項１記載の圧力制御弁。
3. 前記充填容量（４２）が、前記可動子プレート（３４）の平滑面（３６）と前記ハウジング（２２）の前記端面（３８）との間に挿入されている、請求項１記載の圧力制御弁。
4. 前記充填容量（４２）が、シートまたは被覆層として形成されている、請求項２記載の圧力制御弁。
5. シートまたは被覆層として形成された前記充填容量（４２）が、前記可動子プレート（３４）の前記平滑面（３６）に設けられているか、または前記平滑面（３６）と前記ハウジング（２２）の前記端面（３８）との間に挿入されている、請求項３記載の圧力制御弁。
6. シートまたは被覆層として形成された前記充填容量（４２）が、前記ハウジング（２２）の前記端面（３８）に設けられている、請求項３記載の圧力制御弁。
7. 前記充填容量（４２）と、前記可動子プレート（３４）の前記平滑面（３６）または前記ハウジング（２２）の前記端面（３８）との間に、非磁性の間隙（４８）が残るようになっている、請求項３記載の圧力制御弁。
8. 前記可動子アッセンブリ（３２）の前記可動子プレート（３４）を収容している前記ハウジング（２２）のインサート（２６）内の容積が、前記高圧アキュムレータボディ（７２）から流出制御された媒体が流入する減じられた前記容積（４０）から遮断されている、請求項１記載の圧力制御弁。
9. 前記高圧アキュムレータボディ（７２）内に、少なくとも１５００バールよりも大きな系圧ｐが存在している一方で、当該圧力制御弁（２０）の前記ハウジング（２２）内には、流出制御管路（７０）内における圧力が存在する、請求項１記載の圧力制御弁。
10. 燃料噴射系、特に高圧アキュムレータ噴射系内に配置されている、請求項１から９までのいずれか１項記載の圧力制御弁。

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