JP2013540947A - 圧力制御弁 - Google Patents

Abstract

内燃機関に用いられる噴射装置用の高圧アキュムレータ（１２）の流出部を開閉する圧力制御弁（１０）が提案される。当該圧力制御弁（１０）は、弁エレメント（１８）を備え、該弁エレメント（１８）は電磁式アクチュエータ（１７）によって操作可能である。電磁式アクチュエータ（１７）はアーマチュア（３１）によって閉鎖エレメント（２９）に作用し、該閉鎖エレメント（２９）は前記高圧アキュムレータ（１２）から弁室（２６）に通じるハイドロリック的な接続部を閉鎖するか、または開放し、この場合、前記弁室（２６）は低圧接続部（１５）にハイドロリック的に接続されている。アーマチュア（３１）はアーマチュアプレート（３２）とアーマチュアピン（３３）とを有し、前記アーマチュアプレート（３２）はアーマチュア室（４４）内に可動に配置されている。アーマチュア室（４４）は戻し接続部（５０）を介して前記弁室（２６）にハイドロリック的に接続されている。

Description

本発明は、請求項１の上位概念部に記載の、内燃機関に用いられる噴射装置用の高圧アキュムレータの流出部を開閉する圧力制御弁、すなわち弁エレメントを備え、該弁エレメントは電磁式アクチュエータによって操作可能であり、該電磁式アクチュエータはアーマチュアによって閉鎖エレメントに作用し、該閉鎖エレメントは前記高圧アキュムレータから弁室に通じるハイドロリック的な接続部を閉鎖するか、または開放し、前記アーマチュアはアーマチュアプレートとアーマチュアピンとを有し、該アーマチュアピンは弁ハウジング内に軸方向可動に案内されており、前記アーマチュアプレートはアーマチュア室内に可動に配置されており、前記弁室は低圧接続部にハイドロリック的に接続されている圧力制御弁に関する。

背景技術
高圧アキュムレータ（コモンレール）を備えた自己着火式の内燃機関の運転中では、高圧アキュムレータ内の燃料系圧が、圧力制御弁によってほぼ一定に保持される。高圧アキュムレータ内の圧力が系圧を上回るやいなや、圧力制御弁は開弁し、高圧アキュムレータ内の圧力が再び系圧よりも下に低下すると、圧力制御弁は閉弁する。これにより、内燃機関のシリンダ内への燃料噴射が、不変の一定条件下に行われることが保証される。高圧アキュムレータ内の燃料圧が、燃料中に溶解した空気の蒸気圧よりも下に低下すると、空気は燃料内から分離するので、高圧アキュムレータ内には液状の燃料の他に、気相も含まれている。その場合、内燃機関の始動時では、高圧アキュムレータ内に運転のために必要な圧力を形成するために、高圧アキュムレータ内に含まれているガスが高圧ポンプによって圧縮されなければならない。運転のために必要な圧力を形成するためには、内燃機関の始動温度に関連して、複数回のエンジン回転が必要となり、これにより始動遅延が生じる。高圧アキュムレータ内に含まれた空気の逃出を可能にするためには、エンジンが停止された状態で圧力制御弁を、開弁された状態にセットすることが考えられる。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００４００２９６４号明細書に基づき公知の圧力制御弁では、内燃機関の停止状態において圧力制御弁が開弁されている。すなわち、高圧アキュムレータから低圧管路への接続が閉鎖エレメントによって開放される。このためには、圧力制御弁が電磁式アクチュエータを有する。この電磁式アクチュエータは、閉鎖エレメントを閉鎖するために通電され、この場合、アーマチュアによって閉鎖エレメントは弁座へ当て付けられる。閉鎖エレメントを開放するためには、ばねエレメントが設けられている。このばねエレメントは電磁式アクチュエータの磁力に抗して作用し、これによりアーマチュアと、このアーマチュアに固定されたアーマチュアピンとを開放方向に運動させ、これにより閉鎖エレメントは弁座から持ち上がって、高圧アキュムレータと低圧管路との間のハイドロリック的な戻し接続を開放する。低圧管路へのハイドロリック的な戻し接続は、弁座に後置された、つまり弁座の下流側に接続された弁室から行われる。この弁室からは半径方向で側方に分岐した複数の孔が設けられており、これらの孔は高圧アキュムレータのハウジングに設けられた低圧管路に開口している。

発明の開示
請求項１の特徴部に記載の特徴を有する本発明による圧力制御弁、すなわち前記アーマチュア室が戻し接続部を介して前記弁室にハイドロリック的に接続されていることを特徴とする圧力制御弁には、閉鎖エレメントが迅速な開弁行程を実施し、かつ開弁された位置の間、安定した状態に留まるという利点がある。このことは、アーマチュアの両側が等しい圧力にさらされており、したがってアーマチュアが圧力補償されていることにより可能となる。これにより、戻し管路内の圧力変動はアーマチュアに作用しなくなる。付加的に、アーマチュア室内にアーマチュアプレートが配置されることにより、開弁段階の間、アーマチュアの減衰が達成される。

請求項２以下に記載の特徴により、有利な実施態様が可能となる。

第１の実施態様では、ハイドロリック的な戻し接続部が、アーマチュアピンに形成された、前記弁室と前記アーマチュア室との間の接続孔によって形成されている。この接続孔は盲孔と、該盲孔から分岐した横方向孔として形成されていると好ましい。

第２の実施態様では、ハイドロリック的な戻し接続部が、前記弁ハウジングを貫いて案内された少なくとも１つの孔により実現されている。この孔の一方の端部は前記弁室に接続されており、他方の端部は前記アーマチュア室に接続されている。この場合、この孔は弁室とアーマチュア室とに間接的または直接的に開口していてよい。

第３の実施態様では、ハイドロリック的な戻し接続部が、ピストンガイドおよび／または前記アーマチュアピンに加工成形された少なくとも１つの通路によって形成されている。前記通路は、前記ピストンガイドおよび／または前記アーマチュアピンに加工成形された、軸方向に延びる少なくとも１つの溝によって特に簡単に形成され得る。前記アーマチュアピンに、全周にわたって均一に分配された、軸方向に延びる４つの溝が加工されていると有利である。これらの溝は軸方向に延びる通路を形成しており、この場合、２つの隣接した前記溝の間には、それぞれ１つのウェブが形成されており、該ウェブの外面が、前記ピストンガイド内部の案内面を形成している。

前記アーマチュア室に後置された、すなわち前記アーマチュア室の下流側に接続された流出絞りを配置することにより、弁室と低圧管路との間の流れ変動の作用が抑制可能となり、弁座もしくは閉鎖エレメントにおけるキャビテーションの発生が低減される。選択的に、流出部が弁室に直接後置されていてもよい、すなわち直接に弁室の下流側に接続されていてもよい。

実施形態の説明
以下に、本発明の実施形態を図面につき詳しく説明する。

本発明の第１実施形態による圧力制御弁の断面図である。 本発明の第２実施形態による圧力制御弁の断面図である。 本発明の第３実施形態による圧力制御弁の断面図である。 図３に示したＩＩ−ＩＩ線に沿って断面した圧力制御弁の断面図である。

図１、図２および図３に図示した圧力制御弁１０は、燃料噴射装置の高圧アキュムレータ１２のハウジング１１内に取り付けられており、この場合、圧力制御弁１０はハウジング１１に設けられた収容室１４内にねじ山付きスリーブ１３によって挿入されている。圧力制御弁１０は高圧アキュムレータ１２から低圧接続部１５へのハイドロリック的な接続を開閉する。低圧接続部１５は低圧管路（図示しない）に接続されており、この低圧管路は燃料リザーバタンク（同じく図示しない）に戻されている。

圧力制御弁１０は電磁式アクチュエータ１７と弁エレメント１８とを有する。電磁式アクチュエータ１７は弁エレメント１８を操作する。電磁式アクチュエータ１７と弁エレメント１８とは、弁ハウジング２０内に配置されており、この弁ハウジング２０はピストンガイド２２と弁部材収容部２３と接続部側の収容部２４とを有する。

弁部材収容部２３内には、弁エレメント１８が配置されている。弁エレメント１８は弁部材２５と閉鎖エレメント２９とを有する。弁部材２５はスペーサリングを介して弁室２６を画定している。この弁部材２５を貫いて、絞り孔２７が形成されており、この絞り孔２７は弁室２６を高圧アキュムレータ１２にハイドロリック的に、つまり液圧媒体が流通するように、接続している。弁部材２５には、さらに閉鎖エレメント２９のための弁座２８が形成されている。弁室２６は弁座２８に後置されており、つまり弁室２６は弁座２８の下流側に配置されており、この場合、閉鎖エレメント２９は弁室２６の内部に配置されている。

接続部側の収容部２４内には、電磁コイル３０とアーマチュア３１とを備えた電磁式アクチュエータ１７が配置されている。電磁コイル３０はアーマチュア３１に作用する。アーマチュア３１はアーマチュアプレート３２とアーマチュアピン３３とを備えて形成されており、この場合、アーマチュアピン３３はアーマチュアプレート３２に固く結合されていて、閉鎖エレメント２９に作用する。アーマチュアピン３３はピストンガイド２２内に軸方向移動可能に案内されており、この場合、ピストンガイド２２は弁ハウジング２０を貫いて軸方向に貫通案内されている。

電磁コイル３０は、弁ハウジング２０の、電磁コイル３０を取り囲むハウジング部分と共にマグネットコアを形成している。このマグネットコアはマグネットコア端面３４を備えており、このマグネットコア端面３４には、電磁コイル３０が通電された場合に、アーマチュアプレート３２のアーマチュア面３６が接触する。

接続部側の収容部２４内には、さらに接続フランジ４１を備えた接続部材４０がシールリング４２によってハイドロリック的に密に挿入されている。この場合、接続フランジ４１には低圧接続部１５が形成されている。接続部材４０とマグネットコア端面３４との間には、アーマチュア室４４が形成されている。このアーマチュア室４４内には、アーマチュアプレート３２が軸方向運動可能に配置されている。アーマチュア室４４は本実施形態では、流出絞り４５を介して低圧接続部１５にハイドロリック的に接続されている。しかし、弁室２６を低圧接続部１５に接続することも考えられる。アーマチュア室４４には、ばね室４６が隣接しており、このばね室４６はマグネットコア端面３４に加工成形されていて、圧縮ばね４７を収容している。この圧縮ばね４７は閉鎖エレメント２９の開放方向でアーマチュア３１に作用している。接続部材４０は、この接続部材４０を取り囲むように射出成形（インサート成形）された、電磁コイル３０用の電気的な差込みコンタクト４９を含む射出成形被覆体４８によって弁ハウジング２０に保持されている。

アーマチュア室４４および弁室２６の内部におけるアーマチュア３１の圧力補償された配置のためには、弁室２６とアーマチュア室４４との間にハイドロリック的な戻し接続部５０が設けられている。弁室２６とアーマチュア室４４との間のハイドロリック的な戻し接続部５０によって、アーマチュア室４４内部のアーマチュアプレート３２の互いに反対の側に位置する両端面と、弁室２６内部のアーマチュアピン３３とは、等しい圧力にさらされているので、アーマチュア３１は実質的に圧力補償されて軸方向に運動可能となる。

図１に示した実施形態では、ハイドロリック的な戻し接続部５０が、アーマチュアピン３３を貫いて案内された盲孔５１と、この盲孔５１から分岐した横方向孔５２とにより形成されている。盲孔５１は端面５３においてアーマチュア室４４に開口している。横方向孔５２は側方で弁室２６に開口している。これによって形成された戻し孔５０により、弁室２６はアーマチュア室４４を介して、戻し接続部１５に接続された戻し管路に接続される。

図２に示した実施形態では、ハイドロリック的な戻し接続部５０が、弁ハウジング２０をたとえば軸方向で貫いて案内された孔５５により実現されている。この孔５５の一方の端部は弁室２６に開口しており、他方の端部はマグネットコア端面３４においてアーマチュア室４４に開口している。しかし孔５５の他方の端部は、アーマチュア室４４にハイドロリック的に接続（液圧媒体である燃料が流通するように接続）されているばね室４６に開口していてもよい。これによって形成された戻し孔５０により、弁室２６はアーマチュア室４４を介して、戻し接続部１５に接続された戻し管路に接続される。

別の実施形態では、ハイドロリック的な戻し接続部５０が、ピストンガイド２２および／またはアーマチュアピン３３に加工成形された少なくとも１つの通路によって形成される。この通路は図３に示したように、アーマチュアピン３３に加工成形された、軸方向に延びる溝６１によって形成されている。図４に示した実施形態では、この通路が、アーマチュアピン３３に加工成形された４つの溝６３により形成されている。これらの溝６３はアーマチュアピン３３の表面に延びており、これによりピストンガイド２２もしくはアーマチュアピン３３を介して、弁室２６からばね室４６を介してアーマチュア室４４に通じるハイドロリック的な戻し接続部５０を形成している。軸方向に延びる４つの溝６３は、弁ピストン３３の周面にわたって均一に分配されて配置されている。２つの隣接し合った溝６３の間には、それぞれ１つのウェブ６４が形成されており、このウェブ６４の外面６５はピストンガイド２２内部の案内面を形成している。

Claims (11)

1. 内燃機関に用いられる噴射装置用の高圧アキュムレータ（１２）の流出部を開閉する圧力制御弁であって、弁エレメント（１８）を備え、該弁エレメント（１８）は電磁式アクチュエータ（１７）によって操作可能であり、該電磁式アクチュエータ（１７）はアーマチュア（３１）によって閉鎖エレメント（２９）に作用し、該閉鎖エレメント（２９）は前記高圧アキュムレータ（１２）から弁室（２６）に通じるハイドロリック的な接続部を閉鎖するか、または開放し、前記アーマチュア（３１）はアーマチュアプレート（３２）とアーマチュアピン（３３）とを有し、該アーマチュアピン（３３）は弁ハウジング（２０）内に軸方向可動に案内されており、前記アーマチュアプレート（３２）はアーマチュア室（４４）内に可動に配置されており、前記弁室（２６）は低圧接続部（１５）にハイドロリック的に接続されている圧力制御弁において、前記アーマチュア室（４４）は戻し接続部（５０）を介して前記弁室（２６）にハイドロリック的に接続されていることを特徴とする圧力制御弁。
2. 前記戻し接続部（５０）は、前記アーマチュアピン（３３）に形成された、前記弁室（２６）と前記アーマチュア室（４４）との間の接続孔によって形成されている、請求項１記載の圧力制御弁。
3. 前記接続孔は、盲孔（５１）と、該盲孔（５１）から分岐した横方向孔（５２）とによって形成されている、請求項２記載の圧力制御弁。
4. 前記戻し接続部（５０）は、前記弁ハウジング（２０）を貫いて案内された少なくとも１つの孔（５５）により実現されており、該孔（５５）の一方の端部は前記弁室（２６）に接続されており、他方の端部は前記アーマチュア室（４４）に接続されている、請求項１記載の圧力制御弁。
5. 前記戻し接続部（５０）は、ピストンガイド（２２）および／または前記アーマチュアピン（３３）に加工成形された少なくとも１つの通路によって形成されている、請求項１記載の圧力制御弁。
6. 前記通路は、前記ピストンガイド（２２）および／または前記アーマチュアピン（３３）に加工成形された、軸方向に延びる少なくとも１つの溝（６１）によって形成されている、請求項５記載の圧力制御弁。
7. 前記アーマチュアピン（３３）に、全周にわたって均一に分配された、軸方向に延びる４つの溝（６３）が形成されている、請求項６記載の圧力制御弁。
8. ２つの隣接した前記溝（６３）の間にそれぞれ１つのウェブ（６４）が形成されており、該ウェブ（６４）の外面（６５）が、前記ピストンガイド（２２）内部の案内面を形成している、請求項７記載の圧力制御弁。
9. 前記低圧接続部（１５）は前記アーマチュア室（４４）に接続されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の圧力制御弁。
10. 前記アーマチュア室（４４）の下流側に流出絞り（４５）が接続されており、該流出絞り（４５）は接続部材（４０）に設けられた接続フランジ（４１）に形成されている、請求項９記載の圧力制御弁。
11. 前記低圧接続部（１５）は直接に前記弁室（２６）に接続されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の圧力制御弁。

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