JP3768189B2 - 弁装置 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念による蓄積圧力で作動する内燃機関のための弁装置に関する。
【０００２】
前記の様式の弁装置は、独国特許第１９６ ４５ ２４３号明細書から公知である。この弁装置は、アキュムレータと関連して、いわゆるコモンレールとして形成されたこのアキュムレータと低圧空間との間に位置する流出弁を有し、この流出弁は、加熱された重油の循環のために内燃機関の静止状態時間の間に開放されており、内燃機関のスタートの際、並びにその作動の間に閉鎖されている。このため、流出弁の弁成分は、圧力下にある制御媒体を介して、その閉鎖位置の方向に負荷を受け、この閉鎖位置に保持され、しかも、アキュムレータ内に残留する圧力に抗して、また弁成分の開放方向に作用するバネの力に抗して保持され、このバネは、弁成分を、制御圧力が減損した際に開放位置へと押圧する。即ち、弁成分の閉鎖位置を維持するためには、常時残留する閉鎖維持エネルギが必要であり、この閉鎖維持エネルギは、圧力下にある制御媒体の形で調達される。これにより、確かに、閉鎖機能と、圧力下にある制御媒体の存在に関する監視機能が結び付いているが、これに伴う費用は、支配すべき圧力を考慮すれば些細ではない。
【０００３】
本発明の基本にある課題は、冒頭で述べた様式の弁装置を閉鎖成分の閉鎖位置の維持に関して改善することにある。
【０００４】
本発明によれば、これは、請求項１による弁装置によって達成される。この弁装置は、直接の方法では、アキュムレータ内で作動圧力下にある噴射媒体を、流出弁の弁成分に流出方向に作用させ、これによりその閉鎖位置に固定するために利用する。閉鎖位置への移行は、弁成分と接続された調整ピストンの圧力作用によって導入又は行なうことができ、又は、他の調整装置を介して、従って、例えばマグネットアクチュエータを介しても導入又は行なうことができる。何故なら、この方法では、相応の閉鎖力は、短時間しか調達する必要がないからである。特に流体の作用を受ける調整ピストンの形をしたアクチュエータと関連して、大径ピストン内燃機関の始動の際に、特に重油で作動する大径ピストン内燃機関の始動の際に使用される始動圧搾空気が、調整ピストンへも案内され、従って、始動工程と同時に弁成分もその閉鎖位置へと引かれるように、圧力媒体として例えば圧搾空気を使用することが有効であると分かった。アクチュエータとしてマグネットが設けられている場合は、例えば、エンジンを電気的にスタートさせるべきである場合に、始動電圧がこのマグネットを操作するためにも考慮され、両方の場合、その閉鎖位置の方向への閉鎖成分の組み合わされた作用は、スタート工程の際のアキュムレータの充填と結びつき、この充填は、その閉鎖位置の方向へと弁成分に圧力の作用を与えるためのアキュムレータ 内の圧力の増加を伴い、従って、必要なシール力は、内燃機関の正規の作動を開始する際には既に、もはやアクチュエータを介して調達する必要がなく、スタート工程の終了と共に、アクチュエータによるその閉鎖位置の方向の弁成分への負荷も、省略することができる。
【０００５】
従って、弁装置は、本発明による解決策においては、他の開閉要素を用いることなく作動中にその閉鎖位置に保持され、スタート工程のためには、アクチュエータを操作するためのそれぞれのスタートエネルギの無視可能な割合を流用することだけを必要とする。しかしながら、当然、本発明は、解決策に拘束されているのではなく、アクチュエータ及びスタート作動が同じエネルギ源に、但し、これは電圧供給部又は圧搾空気発生部とすべきであるが、拘束されている解決策に制限されている。
【０００６】
流出弁の構造的な形態にあっては、流出弁に、アキュムレータに隣接して弁成分を付設し、この弁成分に向かい合って位置するようにアクチュエータを設けることが有効であると分かり、その際、アクチュエータ、特にその調整ピストン又は調整アンカと、弁成分の弁ステムとの間のピストンロッド接続は、有効に、流出経路の統合を可能にする形で構成されており、その際、加圧空間が付設されている弁装置の頭部部分には、加圧空間への供給のための接続部も、流出側への供給のための接続部も同時に付設することができる本発明による形態は、有効であると分かった。
【０００７】
特に、流出弁が、本質的に互いにオーバーラップするシリンダ状のブッシュ又はスリーブ部分からハウジング側が構成されており、従って、単純な回転部分に係合させることができる本発明による流出弁の構造は有効である。
【０００８】
本発明の更なる詳細及び特徴は、特許請求の範囲より明らかである。更に、更なる特徴を有する本発明を、図面を基にして詳細に説明する。
【０００９】
図１による図には、いわゆるコモンレールの形をしたアキュムレータ１が示されており、このアキュムレータは、弁装置２に関して、ブッシュ３によって密閉されるように包囲されており、このブッシュは、ブッシュ頸部４の担体であり、このブッシュ頸部は、流出弁５のための収容部として使用される。
【００１０】
流出弁５は、特に図２が示すように、コニカルニップル６を有し、このコニカルニップルは、キャップナット７で、中間部材８の環状突出部９に対して緊張されており、この中間部材は、コニカルニップル６と同軸に位置し、環状突出部９からコニカルニップル６への移行部内でこのコニカルニップルと共に弁室１０を制限し、この弁室内には、弁成分４０の弁頭部１１が位置する。弁頭部１１は、弁成分４０の弁ステム１２の端部側に位置し、この弁ステムは、同軸にピストンロッド１３にネジ留めされており、このピストンロッドは、流出弁５の頭部部分１５のガイド頸部１４を貫通し、この頭部部分自体は、中間部材８のガイド孔１６内に位置し、しかも、環状突出部９に向かい合って位置するように位置し、その際、中間部材８は、環状突出部９に隣接して、直径が拡大されたラジアルカラー１７を備える。
【００１１】
従って、ガイド孔１６の領域内では、中間部材８がガイド頸部１４のための収容スリーブ１８を構成し、その際、収容スリーブ１８の外径は、環状突出部９の外径と同様に、ラジアルカラー１７の外径よりも小さく、このラジアルカラーを介して、中間部材８は、ブッシュ頸部４内に案内されている。これに対して横断するように延在する頭部部分１５へのガイド頸部１４の移行部内では、頭部部分１５がストッパカラー１９を備えており、このストッパカラーには、相手部材として収容スリーブ１８の自由な端面が付設されている。
【００１２】
ブッシュ頸部４に対するカバー領域内では、但し、このブッシュ頸部に対して、収容スリーブ１８は比較的小さい直径を備えるが、収容スリーブ１８とブッシュ頸部４との間に中間スリーブ２０が位置し、この中間スリーブは、軸方向にはラジアルカラー１７に載置されており、半径方向には収容スリーブ１８に対して、ラジアルカラー１７とは反対の上の領域内でこの収容スリーブに対して密接した状態で、環状通路２１を制限し、その際、環状通路２１の半径方向の深さは、この実施例では、収容スリーブ１８が、図２から明らかなように、外径が縮小された領域２２を備えることによって設定されている。環状通路２１の大きな半径方向の深さが望まれている場合には、これは、中間スリーブ２０の内径の相応の直径拡大によって達成することができる。
【００１３】
図１が示すように、アキュムレータ１は、その壁部内に流出孔２３を備えており、この流出孔は、半径方向に外に向かって収容テーパ部２４へと拡大し、この収容テーパ部には、コニカルニップル６が対応する。コニカルニップル６は、軸方向に収容テーパ部２４内へと嵌入され、その際、相応の緊張が中間スリーブ２０を介して得られ、この中間スリーブは、部分領域にわたってネジ付きスリーブとして形成されているが、ブッシュ頸部４内へと、ネジ結合部としての２５によって図示されているように、ねじ込まれており、軸方向に中間部材８のラジアルカラー１７上で支持され、この中間部材自体は、環状突出部９を介して軸方向にコニカルニップル６に作用し、その際、環状突出部９からコニカルニップル６への移行部内に構成される弁室１０のシール部は、キャップナット７を介した環状突出部９に対するコニカルニップル６の軸方向の緊張によって保証されている。コニカルニップル６は、弁室１０を起点として孔２６を備えており、この孔は孔２３に通じる。
【００１４】
弁室１０を、軸方向に延在する通路２７は起点とし、これらの通路は、環状通路２１に接続し、しかもその下の領域内で接続する。上に向かって収容スリーブ１８に中間スリーブ２０を密閉するように当接させることによって閉鎖されている環状通路２１の上部の領域内では、収容スリーブ１８が横断孔２８を備え、これらの横断孔は、環状通路２９へと合流し、この環状通路は、ガイド頸部１４の外周に刻み込まれており、この環状通路から通路３０が分岐し、この通路は、流出側の供給接続部３１へと合流する。この供給接続部３１は、頭部部分１５に付設されており、この頭部部分は、特にガイド頸部１４のきのこ形の拡幅部によって構成されている。頭部部分１５には、更にピストンロッド１３と同軸に加圧空間３２を有するアクチュエータ４１が付設されており、この加圧空間内には、調整ピストン３３が配設されており、この調整ピストンは、弁室１０の方向にバネ負荷を受けており、即ち、この実施例では、バネ３４を介してバネ負荷を受けている。加圧空間３２には、圧力側の供給接続部３５が付設されており、この供給接続部を介して、調整ピストン３３は、バネ３４の力とは反対に、圧力下にある流体の作用を受けることができ、その際、圧搾空気を介して始動される大径ピストン内燃機関と関連して、特に圧搾空気が使用される。
【００１５】
バネ３４を支持するため、頭部部分１５には、キャップ状のカバーが付設されており、このカバーは３６で指示されており、加えてこのカバーは、キャップ面を介してバネの他にピストン３３を頭部部分１５内へと組み込むことを可能にする。このピストン自体は、同様にネジ留め部等を介してキャップ面を起点としてピストンロッド１３と接続することができる。このピストンロッド自身は、弁ステム１２にネジ留めされており、その際、ネジ留め部は、特に軸方向にガイド頸部１４の下に位置する収容孔１６の自由領域内に位置し、従って、ネジ留め領域は、直径が、ガイド頸部１４を貫通するピストンロッド１３のための収容孔よりも大きく構成することができる。
【００１６】
従って、ピストンロッド１３と弁ステム１２を接続した後、ガイド頸部１４がピストンロッド１３上に通され、同時に収容スリーブ１８内へと通され、次に頭部部分１５は、中間部材８に、収容スリーブ１８とガイド頸部１４との間のネジ結合部３７を介して緊張される。
【００１７】
従って、流出弁５は、単純に組み付けるべきコンポーネントユニットを構成し、このコンポーネントユニットは、有利な方法で中間スリーブ２０を介してブッシュ４に対してネジ結合部２５を介して緊張することができ、その際、図に示された個々の部分の間のシール部は、示された全体構造が、相互のシール部の単純な形状のための良好な前提も可能にすることを示す。
【００１８】
弁頭部１１は、図１及び２による図では、弁室１０内で、その下の、バネ３４を介した負荷によって予め与えられた開放位置に図示されており、この開放位置では、バネ３４の力に対する支持が、孔２６への移行部を介して位置する弁室１０の円錐形の制限面３８に当接させることによって行なわれる。弁頭部１１には、横断溝３９又は同様の切欠き部が設けられており、これらは、図示された支持位置では、流出弁の開放位置に対応する制限面３８に対して、弁室１０を介した通路２７への、またそこから更に排出側の供給接続部３１への孔２６の接続部を解放する。調整ピストン３３が供給接続部３５を介して圧搾流体の作用を受ける場合は、弁頭部１１が、その図示されてない上の当接位置へと移動し、弁室１０を流出側に対して密閉するように制限する。
【００１９】
アキュムレータ１内に圧力が残留する場合は、弁頭部１１も、この圧力を介してその閉鎖位置の方向に作用を受けており、従って、弁頭部１１の開放方向に作用するバネ３４を、アキュムレータ１内の圧力に依存した、その閉鎖位置にある弁頭部１１を閉鎖方向に、即ち逆方向に負荷を与える圧縮力に相応に調整した場合には、弁頭部１１がアキュムレータ１内に残留する圧力を介してその閉鎖位置に保持される限界圧力を確定することができる。
【００２０】
蓄積圧力の噴射で作動する内燃機関に関して、但し、この内燃機関においては、２０００ｂａｒの大きさに至るまでの蓄積圧力で作動させられ、また噴射の機能のためには比較的高い最低圧力レベルが必要であるが、これは、弁頭部１１が、内燃機関が作動している場合、アキュムレータ１内に残留する圧力を介してその閉鎖位置に保持されていること、また、この圧力を構成するためのスタート段階のためだけに、弁頭部を、調整ピストン３３を介してバネ３４の力とは反対にその閉鎖位置へと持ち上げ、かつ、説明したようにアキュムレータ１内に相応の作動圧力が構成されるまで、この閉鎖位置に保持しなければならないことを意味する。
【００２１】
内燃機関が、但し、この内燃機関が本発明による弁装置を装備されている場合に、圧搾空気始動で作動する場合、加圧室３２を供給側が始動段階の間に相応の圧搾空気源と接続し、従って始動のために必要なエネルギの少ない部分を閉鎖維持機能のために流用することが考えられる。この方法で十分なアキュムレータ内の圧力レベルが構成されている場合は、その閉鎖位置に弁頭部１１を残留させるために、アキュムレータ１内の圧力が十分であり、常時残留する更なる閉鎖維持エネルギは何ら必要でない。
【００２２】
逆に、アキュムレータ１内の圧力が所定の下限を下回り次第、流出弁５がその開放位置に戻り、従って、安全機能も保証されている。
【００２３】
前述の様式の弁装置によって、特に重油で作動する内燃機関において必要な洗浄作業も有利な方法で実施することができる。この作動段階では、弁頭部が、その開放位置に存在し、加熱された洗浄媒体は、特に加熱された重油は、循環回路内を噴射システムによって循環することができ、この噴射システムは、これにより、内燃機関のスタート及び作動が可能である温度レベルに上昇させる。
【００２４】
この実施例では、アクチュエータとして調整ピストンシステムが設けられている。しかしながら、当然、本発明の枠内には、加えるべき力を可能にする限りは、マグネットアクチュエータ又はその他の調整システムによっても作動させることができ、その際、マグネットアクチュエータは、特に、内燃機関が電気による始動で作動される場合に考えられ、従って、マグネットアクチュエータは、始動の際に、共に応答させられ、相応に制御される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 コモンレールの形をしたアキュムレータに付設した遮断弁を断面図に示す。
【図２】 流出弁自体を分離した拡大図を示す。
【符号の説明】
１ アキュムレータ
２ 弁装置
３ ブッシュ
４ ブッシュ頸部
５ 流出弁
６ コニカルニップル
７ キャップナット
８ 中間部材
９ 環状突出部
１０ 弁室
１１ 弁頭部
１２ 弁ステム
１３ ピストンロッド
１４ ガイド頸部
１５ 頭部部分
１６ ガイド孔
１７ ラジアルカラー
１８ 収容スリーブ
１９ ストッパカラー
２０ 中間スリーブ
２１ 環状通路
２２ 領域
２３ 流出孔
２４ 収容テーパ部
２５ ネジ結合部
２６ 孔
２７ 通路
２８ 横断孔
２９ 環状通路
３０ 通路
３１ 供給接続部
３２ 加圧空間
３３ 調整ピストン
３４ バネ
３５ 供給接続部
３６ カバー
３７ ネジ結合部
３８ 制限面
３９ 横断溝
４０ 弁成分
４１ アクチュエータ

Claims (17)

1. 蓄積圧力で作動する内燃機関のための弁装置であって、この弁装置においては、作動中に作動圧力下にある噴射媒体、特にディーゼル油又は重油によって作用を受けるアキュムレータに、流出経路内に位置する弁成分を有する圧力制御された流出弁が付設されており、この弁成分が、内燃機関が作動させられてない場合には開放されており、内燃機関が作動させられている場合には閉鎖されている弁装置において、
   流出弁（５）の弁成分（４０）が、開放方向にバネ負荷を受けており、弁装置に、弁成分（４０）を閉鎖位置へと切り替えるアクチュエータ（４１）が配設されており、流出弁（５）の弁成分（４０）が、アクチュエータ（４１）によって流出方向に閉鎖され、その後、アキュムレータ（１）内で作動圧力下にある噴射媒体を介して閉鎖位置に保持されることを特徴とする弁装置。
2. アクチュエータ（４１）が、流体圧によって作用可能であることを特徴とする請求項１に記載の弁装置。
3. アクチュエータ（４１）が、空気圧によって作用可能であることを特徴とする請求項２に記載の弁装置。
4. アクチュエータ（４１）が調整ピストン（３３）を有し、この調整ピストンが、その加圧空間（３２）と向かい合って位置する側でバネ負荷を受けていることを特徴とする請求項２又は３に記載の弁装置。
5. 調整ピストン（３３）並びに流入側及び流出側の供給接続部（３１，３５）のためのガイド部を有する加圧空間（３２）が、弁装置（２）の頭部部分（１５）に付設されていることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１つに記載の弁装置。
6. 頭部部分（１５）が、Ｔ形、特にきのこ形の基本形状の横断面である場合に、そのアキュムレータ（１）に面したガイド頸部（１４）を介してアキュムレータ（１）と接続されていることを特徴とする請求項５に記載の弁装置。
7. ガイド頸部（１４）が、弁成分（４０）への移行部内に位置するピストンロッド（１３）によって貫通されていることを特徴とする請求項６に記載の弁装置。
8. 弁頭部（１１）内に延在する弁成分（４０）が、弁軸（１２）を介してピストンロッド（１３）と接続されていることを特徴とする請求項７に記載の弁装置。
9. 弁頭部（１１）が弁室（１０）の領域内に位置し、この弁室が、アキュムレータ（１）への移行部内で、コニカルニップル（６）内へと入るように構成されていることを特徴とする請求項８に記載の弁装置。
10. コニカルニップル（６）が、シールテーパ部（２４）内へと係合し、このシールテーパ部が、アキュムレータ（１）の壁部に付設されており、かつアキュムレータ（１）への接続孔（２６）を備えることを特徴とする請求項９に記載の弁装置。
11. アキュムレータ（１）のチューブ状の部分への、特にチューブ状のアキュムレータへの流出弁（５）の係留が、このチューブ状の部分を包囲するブッシュ（３）を介して行なわれ、このブッシュが、ブッシュ頸部（４）内で延在し、このブッシュ頸部が、流出弁（５）のための収容部を、コニカルニップル（６）とガイド頸部（１４）との間の移行部内で構成するように形成されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の弁装置。
12. ガイド頸部（１４）が、中間部材（８）の孔（１６）内へと係合し、この中間部材が、ガイド頸部（１４）に向かい合って位置するように環状突出部（９）を備え、この環状突出部に対してコニカルニップル（６）が緊張されていることを特徴とする請求項１１に記載の弁装置。
13. 環状突出部（９）とコニカルニップル（６）とが、環状突出部（９）上にネジ留めされるキャップナット（７）を介して接続されていることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の弁装置。
14. キャップナット（７）に向かい合って位置するように中間部材（８）が、中間スリーブ（２０）によって包囲されていること、また、中間スリーブ（２０）が、中間部材（８）に対して軸方向通路を、特に環状通路（２１）を制限するように構成されていることを特徴とする請求項１３に記載の弁装置。
15. 中間部材（８）が、環状突出部（９）に向かい合って位置するように、ラジアルカラー（１７）に対して直径を制限された領域（２２）を備え、この領域が、中間スリーブ（２０）によってカバーされていることを特徴とする請求項１４に記載の弁装置。
16. 中間スリーブ（２０）が、中間部材（８）のカバー領域及びブッシュ頸部（４）内へと係合するように構成されていることを特徴とする請求項１４又は１５に記載の弁装置。
17. 弁室（１０）から、流出弁（５）の頭部部分（１５）に付設された流出側の供給接続部（３１）への貫流接続部が、中間スリーブ（２０）と中間部材（８）との間の環状通路（３２）を介して延在することを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１つに記載の弁装置。

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