JP2014518344A - コモンレール排出のため電磁弁 - Google Patents

Abstract

最低限の圧力を維持しつつ、コモンレールを放出するための電磁弁は、電磁コイルを備え、電磁コイルの内部に、ボール弁と係合して可動軸の変位を制御する可動プランジャーが配置されており、前記可動プランジャーが軸受けキャップ内に収められたばねによってボール弁が閉じる位置に押し動かされ、軸受けキャップの底壁部が可動プランジャーの外面を囲んでおり、プランジャーの外面と、軸受けキャップの内壁との間の隙間が燃料の薄膜で満たされており、プランジャーが開くように動くことにより、プランジャーの上部に位置する空間から、中に軸が配置されているボアへ燃料が流れるようになり、制御された厚さのスリーブが、前記燃料の薄膜の厚さを調節するように隙間の中でプランジャーの周りに配置されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関のための燃料送出システムに関する。

或る種の知られている内燃機関用燃料噴射システムは、高圧ポンプと、コモンレールと、複数の燃料噴射器とを備え、これらの各々は、エンジンのそれぞれの燃焼室と関連している。

高圧ポンプは、自動車の燃料タンクなどの燃料供給部から、低圧で燃料を受け取り、例えば２．０×１０^８パスカル（２０００バール）の高圧で燃料をコモンレールに送り込むように構成されている。コモンレールは、複数の燃料噴射器の各々に燃料を高圧で供給する。

コモンレールへの高圧での燃料送出をポンプの低圧側に位置する電磁弁（調量弁）によって制御することが知られている。高圧コモンレールの一方の端部に位置する第２の電磁弁は、エンジンが急減速したとき、もしくは、レール内の圧力がシステムの圧力要求を越えたときに、最低限の圧力を維持しつつコモンレールからの排出を行なう役割を果たす、または、エンジンが止まっているときにコモンレールを放出し、冷始動のために燃料を加熱するのを助ける役割を果たす。

このような知られている装置は弁を備え、この弁はボールを備え、ボールは、長手方向可動軸により一方の端部で支えられ、前記可動軸の他方の端部は、電磁コイルによって作動する可動プランジャーに取り付けられている。前記可動プランジャーは、少なくとも部分的に、磁気軸受けキャップ内に置かれている。

大きな隙間が可動プランジャーと、周囲を囲む磁性キャップとの間に配置されており、前記隙間は、キャップ内の可動プランジャーの変位を円滑にするように、燃料で満たされる。

しかしながら、現実には、プランジャーとキャップとの間に大きな燃料間隙があるために、プランジャーの動的運動が制御できなくなり、また、磁力が失われる。制振を行わなければ、圧力の制御が不安定になり、逆漏出圧力スパイク（ｂａｃｋ ｌｅａｋ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｐｉｋｅｓ）、およびシステムに関連する騒音が存在する。

本発明の目的は、上記の不都合を抑制することである。

一実施形態において、本発明は、最低限の圧力を維持しつつ、コモンレール排出を行なうための電磁弁を提供し、この電磁弁は、電磁コイルを備え、電磁コイルの内部に軸受けキャップおよび可動プランジャーが配置されており、前記可動プランジャーが、弁のボールまたはニードルと係合する可動軸の変位を制御し、前記可動プランジャーが軸受けキャップの内部に収められたばねによって押し動かされ、軸受けキャップの底壁が可動プランジャーの外面を取り囲んでおり、プランジャーの外面と、軸受けキャップの内壁との間の隙間が燃料の薄膜で満たされており、プランジャーが開くように動くことにより、プランジャーの上部に位置する空間から、中に軸が配置されているボアへ燃料が流れるようになり、制御された厚さのスリーブが、前記燃料の薄膜の厚さを設定するように隙間の中でプランジャーの周りに配置され、圧力がボールまたはニードルを弁の座部と関連させることにより制御され、スリーブがプランジャーの外面に当接するように配置され、スリーブの外面と、軸受けキャップの内壁との間の通路が、空間と、ボアとの間に燃料を流すための制限通路を構成する、またはスリーブが軸受けキャップの内面に当接するように配置され、スリーブの内面と、プランジャーの外壁との間の通路が、空間と、ボアとの間に燃料を流すための制限通路を構成する。

諸実施形態によれば、このような電磁弁は、以下の特徴のうちの１つまたは複数を備えることができる。

長手方向軸は、任意の断面形状例えば、円形、六角形、もしくは三葉形（ｔｒｉｌｏｂｉｃ）の断面、および／またはいくつかの平坦な表面を有することができる。

一実施形態では、追加のドリル孔が、弁本体を通って弁の座部空洞部からプランジャー空洞部まで設けられている。

導通部をプランジャーに通すように開けて、第２の制限通路を構成してもよい。

プランジャーは、任意の断面形状、例えば、円形、六角形、もしくは三葉形断面、および／または、いくつかの平坦な表面を有することができる。一実施形態において、プランジャーは、軸受けキャップの内壁と異なる断面形状を有することで、スリーブの周囲の第１の部分が軸受けキャップの内壁またはプランジャーの外面と滑り接触をして、軸受けキャップ内でプランジャーを案内し、スリーブの周囲の第２の部分が軸受けキャップの内壁またはプランジャーの外面から間隔を空けるように置かれて、空間と、ボアとの間の流体連通のための制限通路を作る。

一実施形態では、ばねにより、プランジャーが軸の端部に当たり、弁を閉じる位置に軸を押圧し、自然な圧力作動をする。代替実施形態では、ばねにより、プランジャーが軸受けキャップにおける、軸とは反対側の端壁部に当接し、通気圧力作動をする。

プランジャーを囲むスリーブは、滑り特性が良好な非磁性材料から作られていることが好ましい。

プランジャーを囲むスリーブは、スリーブとプランジャーとの間の流体薄膜の厚さを制御するために、調整可能な厚さを有する。

磁性キャップは、深絞りで作られ、それにより、製造コストが下がり、製造が容易になる。

ボールとその座部、または、ボールの代わりにニードル弁とその座部を関連させることによって圧力を制御してもよい。

一実施形態では、スリーブがプランジャーの表面または軸受けキャップの表面にコーティングを備える。

一実施形態では、スリーブが、軸受けキャップの側方壁部の延長上に置かれた管状部材の表面にコーティングを備える。

本発明の態様は、圧力と流量の両方を制御する高圧弁のプランジャーとキャップとの間に置かれた、摩擦特性が低く、非磁性のスリーブまたは箔を構成するという考えに基づいたものである。スリーブは、摩擦を低減し、調心効果があり、これにより側部の力を最小限にする。スリーブの厚さを調節して、プランジャーの運動の減衰を制御することができる。スリーブの材料は、非磁性金属、ＰＴＦＥ、または、鋼をコーティングしたものであってもよい。減衰をより効果的に調整するために、可動プランジャーに追加のドリル孔を通してもよい。

本発明のこれらの態様および他の態様は、図面を参照しながら、以下に例として記載する実施形態を参照すれば明らかであり、かつ明瞭となるであろう。

電磁弁の従来技術の実施形態の長手方向断面図である。 本発明による実施形態の長手方向断面図である。 図２の拡大した部分図である。 図３の実施形態の変更例を示す図である。

図１を参照すると、改善すべき知られている実施形態は弁本体１を備え、この弁本体１は長手方向内部ボア２を有し、長手方向軸３がこのボア２の中で動くことができる。ボア２と軸３との間の小さな隙間は、燃料で満たされている。

軸３は、一方の端部に、導通部７の開口部に載っているボール４を備え、他方の端部でプランジャー５に固定されている。

ばね６がプランジャー５を下方に押し、ボール４が導通部７の開口部を閉じた状態に保たれるようにしている。導通部７をコモンレールの端部プラグを通して配置して、コモンレールから燃料タンク（不図示）への排出を行なうことが可能になる。

ばね６は軸受けキャップ８によって保持されており、軸受けキャップ８は、プランジャー５を部分的に囲み、間隙または隙間は、燃料で満たされている。

この隙間は、プランジャーが自由に動くことができるように十分に大きい。

電磁コイル９を励磁して、ボールに下向きに加わる力を増大させる。コイル９がボールに加える力を小さくすると、流体の圧力が座部を通って燃料タンクへ解放される。プランジャーのこのような運動は、圧力降下を制御できなくする振動を回避するために制御される必要がある。

しかしながら、使用中に可動プランジャー５が変位できなくなることがあることが分かった。

さらに、軸３が、弁の上端部では弁の頭部８で、弁の下部ではボア２の下端部で軸方向に案内されているために、また、軸３の中央部分がプランジャー５に固定されているために、図１の弁装置では、弁本体１と弁頭部８との間に優れた同心性が必要であり、このために製造コストが高くなる。

図２は、改良した実施形態を示している。この図２では、図１と同じ要素に同じ参照番号が付されている。

この実施形態では、プランジャー５はもはや長手方向軸３に固定されておらず、ばね６の作用によって軸３に単に載っているだけであり、これにより、プランジャー５が動かなくなる一因を抑制している。

別の修正点は、プランジャー５の外面が、ナイロンまたはＰＴＦＥなどの摩擦特性のよい非磁性材料からなるスリーブ１１によって覆われている点であり、スリーブ１１の厚さは、可動プランジャー５と、キャップ８の内壁との間の燃料薄膜の厚さを正確に決めるために調整可能である。

非磁性材料から作られた別のスリーブ１２がキャップ８の側方壁部の延長上に置かれている。

ボア２内での長手方向軸３の案内は、軸３の長さによって得られる。軸３の案内を達成するのに、例えば、両方とも円形の形状になるように、軸３の断面を、対応するボア２の断面に十分に合わせることができる。この場合、ボア２を通って流体連通するのに利用できる空間は、弁が適切に作動するには不十分となりうる。図４で示すように、平衡状態を保つための追加のドリル孔１５を弁本体１を貫通するように設けて、弁の座部と、軸受けキャップ８の、プランジャー５が入っている空洞部との間の流体連通を確実にすることができる。

代替実施形態では、軸３の断面がボア２の断面と一致せず、したがって、ボア２を通って流体連通するためのいくらかの空間が軸３の周りに残る。例えば、ボア２が円形断面を有する一方で、軸３が六角形または三葉形の断面を有することであってもよい。プランジャー５がばね６に逆らって上へと移動すると、プランジャー５の外壁と、キャップ８の内壁との間に存在している燃料薄膜における燃料がボア２に向かって流れる。

前記流れは、燃料薄膜の厚さで制御され、燃料薄膜の厚さは、プランジャー５の外壁と、キャップ８の内壁との間の空間の重要性によって、したがって、スリーブ１１の厚さによって決まる。このスリーブ１１の厚さは、精密に制御し、選択することができる。

一実施形態では、プランジャー５の断面が、軸受けキャップ８の内部空間と同じ形状、例えば両方とも円形をしており、この結果、実質的に均一な厚さの燃料薄膜がプランジャー５の周り全体に存在する。

好ましい実施形態では、プランジャー５の断面が、軸受けキャップ８の内部空間と異なる形状を有し、例えば、六角形のプランジャーが円形の空間または他の空間の中にある。この結果、プランジャー５の周囲のいくつかの部分でスリーブ１１が軸受けキャップ８の内壁と滑り接触をしてプランジャー５を軸方向に案内する一方、プランジャー５の周囲の他の部分では、スリーブ１１が軸受けキャップ８の内壁から間隔を空けるように置かれて、空間１０とボア２との間の流体連通のための制限通路を作る。

流れの制御はまた、直径が精密に定められた追加の導通部１４を開け、ボア２と、プランジャー５の上に位置する空間１０とつながっているばね６のハウジングとを連結することによって実現しうる。

別の実施形態では、ばね６が、プランジャー５の反対側、例えば、弁本体１の凹部２０の中で軸３の端部の周りに配置された同様のばねと置き換えられる。この場合、コイル９が励磁されない限り、ばねがプランジャー５を、軸３の端部から少し離れたところにある軸受けキャップ８の方へ押圧し、これにより、軸３およびボール４を、コモンレール内に存在する圧力状態に応じて開いた状態と閉じた状態との間で浮動するままにしておく。この場合、静止状態では、弁を通る流量が導通部７の直径だけで制御される。

軸３の上端部分がプランジャー５に取り付けられていないという事実により、図１の実施形態に比べて、軸３の長さを短くすることができ、弁本体１と、弁頭部２１との間の同心性の要求を緩和することができる。

一実施形態では、スリーブ１１が、プランジャー５の外面でなく、軸受けキャップ８の側方壁部の内面に当接するように配置されている。スリーブ１１の機能は、この場合でも同じままである。

スリーブ１１は、弁の他の部品から独立して、例えば、ＰＴＦＥの箔という形態で作り、組立て中に弁に挿入することができる。あるいは、スリーブ１１は、プランジャー５または軸受けキャップ１１の表面に予め存在する、例えば、組立て前に、スリーブの材料を表面に吹き付けることによって得られたコーティングとして作ることもできる。

本発明は、記載の実施形態に限定されない。添付の特許請求の範囲は、当業者が思い浮かべうる全ての修正構造および代替構造を具体化するものと見なすべきであり、これらは、本明細書に記載の基本的な教示に当然含まれる。

動詞「備える」または「含む」およびこれらの活用形の使用は、特許請求の範囲で述べる以外の要素またはステップの存在を排除するものではない。さらに、要素またはステップの前に冠詞「ａ」または「ａｎ」を使用することは、このような要素またはステップが複数あることを排除するものではない。

特許請求の範囲において、括弧間に置かれたいずれの参照記号も特許請求の範囲の範囲を限定するものと解釈すべきではない。

Claims (12)

1. 最低限の圧力を維持しつつ、コモンレールからの排出を行なうための電磁弁であって、電磁コイル（９）を備え、前記電磁コイルの内部に軸受けキャップ（８）および可動プランジャー（５）が配置されており、前記可動プランジャーがボールまたはニードル（４）と係合する可動軸（３）の変位を制御し、前記可動プランジャー（５）が前記軸受けキャップ（８）の内部に収められたばね（６）によって押圧され、前記軸受けキャップの底壁が前記可動プランジャー（５）の外面を取り囲んでおり、前記プランジャー（５）の外面と、前記軸受けキャップ（８）の内壁との間の隙間が燃料の薄膜で満たされており、前記プランジャーが開くように動くことにより、前記プランジャー（５）の上部に位置する空間（１０）から、中に前記軸（３）が配置されているボア（２）へ燃料が流れるようになり、制御された厚さのスリーブ（１１）が、前記燃料の薄膜の厚さを設定するように前記隙間の中で前記プランジャー（５）の周りに配置され、前記圧力が前記ボールまたは前記ニードル（４）を前記弁の座部と関連させることにより制御される、電磁弁において、前記スリーブ（１１）が前記プランジャー（５）の外面に当接するように配置され、前記スリーブ（１１）の外面と、前記軸受けキャップ（８）の内壁との間の通路が、前記空間（１０）と前記ボア（２）との間に燃料を流すための制限通路を構成する、または前記スリーブ（１１）が前記軸受けキャップ（８）の内面に当接するように配置され、前記スリーブ（１１）の内面と、前記プランジャー（５）の外壁との間の通路が、前記空間（１０）と前記ボア（２）との間に燃料を流すための制限通路を構成することを特徴とする電磁弁。
2. 前記プランジャー（５）を通して開けられた導通部（１４）が燃料の流れを調整する第２の制限通路を構成する、請求項１に記載の電磁弁。
3. 前記プランジャー（５）が前記軸受けキャップ（８）の内壁と異なる断面形状を有することで、前記スリーブ（１１）の外周の第１の部分が前記軸受けキャップ（８）の内壁または前記プランジャー（５）の外面と滑り接触をして前記軸受けキャップ内で前記プランジャーを案内し、前記スリーブ（１１）の外周の第２の部分が前記軸受けキャップ（８）の内壁または前記プランジャー（５）の外面から間隔を空けるように配置されて、前記空間（１０）と前記ボア（２）との間の流体連通のための制限通路を作る、請求項１または２に記載の電磁弁。
4. 前記軸受けキャップ（８）の内壁が円形断面を有し、前記プランジャー（５）の外面が非円形断面を有する、請求項１から３のいずれか１項に記載の電磁弁。
5. 追加のドリル孔（１５）が、弁本体（１）を通して前記弁の座部空洞部からプランジャー空洞部まで設けられている、請求項１から４のいずれか１項に記載の電磁弁。
6. 前記ばね（６）が、前記プランジャー（５）を前記軸（３）の端部に当接させ、前記弁を閉じる位置に前記軸を押圧する、請求項１から５のいずれか１項に記載の電磁弁。
7. 前記ばね（６）が、前記プランジャー（５）を、前記軸受けキャップ（８）における、前記軸（３）とは反対側の端部壁に当接させ、請求項１から５のいずれか１項に記載の電磁弁。
8. 前記ばねが弁本体（１）の凹部（２０）の中で、前記軸（３）の周りに配置されている、請求項７に記載の電磁弁。
9. 前記スリーブ（１１）が良好な滑り特性を有する非磁性材料から作られている、請求項１から８のいずれか１項に記載の電磁弁。
10. 前記スリーブ（１１）が調整可能な厚さを有する、請求項１から９のいずれか１項に記載の電磁弁。
11. 前記スリーブ（１１）が前記プランジャー（５）の表面または前記軸受けキャップ（８）の表面のコーティングを備える、請求項１から１０のいずれか１項に記載の電磁弁。
12. 前記スリーブ（１１）が、前記軸受けキャップ（８）の側方壁の延長上に配置された管状部材（１２）の表面のコーティングを備える、請求項１から１１のいずれか１項に記載の電磁弁。

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