JP3768191B2 - 噴射インジェクタのためのサーボ制御弁 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、内燃機関の噴射インジェクタのためのサーボ制御弁に関する。
【０００２】
このような噴射インジェクタは、実務から公知であり、通常は、噴射ノズル、この噴射ノズルに付設された制御弁、この制御弁を作動させるサーボ制御弁、及び、大抵は磁気アクチュエータの形式の軸方向アクチュエータを有する。このような構成は、適当な大きさの磁気アクチュエータを介して制御弁に直接作用を与える場合、ほとんど必要な調整力を調達することができない。従って、いわば増幅器機能を有し、かつ段階付けられた絞りシステムで作動するサーボ制御弁が介在させられる。この場合、バネ負荷を受ける磁気アンカは、流出絞り横断面を制御するので、磁気アンカにその閉鎖位置へと負荷を与える調整バネによって、制御油圧及び磁気アンカを介して制御される流出絞りの横断面に依存して、磁気アンカがオーバーラップの際に流出横断面を遮断するのに必要な力が調達されなければならない。これにより、作動圧力に関しても、磁石が通電されてない場合に磁気アンカを介して覆うべき横断面に関しても制限が生じる。何故なら、磁気アンカに遮断位置を考慮して負荷を与えるバネは、通電された際に磁石によって調達すべき揚力よりも弱くなければならないからである。
【０００３】
本発明の基本にある課題は、予め与えられた制限があるにも係わらず、軸方向アクチュエータ、特に磁気アクチュエータを介して調達される調整力に関して、調達すべき必要な調整力が比較的高い場合でも高い調整速度を可能にする噴射インジェクタのためのサーボ制御弁を提供することにある。
【０００４】
これは、噴射インジェクタのためのサーボ制御弁においては、請求項１に従った形態によって得られ、その結果、サーボ制御弁として、十分に大きな制御横断面を可能にし、かつ、噴射インジェクタ内に統合されているにも係わらず、比較的簡単な構成を備える３方２位置弁が使用される。このため、インジェクタケースによって収容され、かつインジェクタケース内に密に圧入されて固定することができる弁案内挿入体によって、しかしながら同時に横断方向に分割された形成によって、高い精度のための良好な前提条件が、インジェクタ内への圧入に関しても可能にされる。同時に、高い調整速度が得られる。特に、本発明による形態は、弁案内挿入体を横断方向に分割することによって、また、弁案内挿入体の相手弁体として使用される部分を制御ピストン上に案内することによって、各弁部分による軸の構成及びこれらの弁部分の調整ピストンへの付設において生じる万が一の誤差を相殺し、並びに、サーボ制御弁内の通路経過及び接続部に対する通路経過を単純かつ大きな横断面で形成するという特に有利な前提条件も提供する。
【０００５】
噴射インジェクタにおける適用を除いて、横断方向に分割された弁案内挿入体を有する前記様式の弁は、その他の点でも有効であり得る。何故なら、制御ピストンを案内する部分と制御ピストンによって案内される部分とに弁挿入体を分配することによって、圧力補償型の弁としての構成に関する利点、半径方向に突出する制御カラーで形成された制御ピストンの場合は、構成及び組立てに関する利点が達成可能であるばかりでなく、場合によっては、サービスの目的のためにも、弁の内部部分への介入が容易にされ、それぞれ収容する部分に対する弁部分の調心を放棄もしくは解除しなければならないことはない。何故なら、ピストン上に案内された弁案内挿入体の部分を介するアクセスが可能となるからである。
【０００６】
本発明の更なる詳細及び特徴は、請求項から明らかである。更に、本発明を、以下に、実施例を基にして詳細に説明する。
【０００７】
各図は、噴射インジェクタ１からの切取り部分を示し、その際、２で制御弁２の部分領域が示されており、この制御弁の前には、サーボ制御弁３が支承されている。その前の作用連鎖にあっては、概略的に図示された磁気アンカ５を有する磁気アクチュエータ４の形式の軸方向アクチュエータが位置し、この磁気アンカは、サーボ制御弁３の方向にバネ６を介して負荷を受けている。磁気アクチュエータ４が通電された場合は、磁気アンカ５が、バネ６の力に抗して持ち上げられる。
【０００８】
磁気アンカ５は、弁案内挿入体８内に配設されている制御ピストン７に作用し、この弁案内挿入体は、磁気アクチュエータ４、サーボ制御弁３及び制御弁２の共通の調整軸９に関して横断方向に分割されており、弁案内挿入体の一方の部分は弁体１０として、また、弁案内挿入体の他方の部分は相手弁体１１として、軸方向に相並んで接続され、かつ向かい合って支持されており、その際、弁体１０は、サーボ制御弁３のための収容ケース内へと密に軸方向に圧入されている。弁案内挿入体８を包囲するケース領域は、１２で指示されており、噴射インジェクタ１のケース部分によって構成することができる。
【０００９】
弁体１０と相手弁体１１との間の分割面は、軸方向に隣接するシール縁部１４と１５との間に位置し、これらのシール縁部の内、シール縁部１４は弁体１０に、またシール縁部１５は相手弁体１１に付設されており、これらのシール縁部は、その間に弁室１６を収容する。弁室１６には、制御ピストン７の側に、制御縁部１８及び１９を備える環状カラー１７が付設されており、これらの制御縁部は、制御ピストン７の軸方向の変位経路に応じて、一方又は他方がその当接位置に来た場合に、弁室１６に対する環状カラー１７の比較的僅かな半径方向のオーバーラップ部において、弁室１６のシール縁部１４及び１５と協働する。
【００１０】
環状カラー１７の両側に、制御ピストン７は、直径が縮小された環状領域を環状空間２０及び２１として備え、その際、環状室２１は、相手弁体１１内に位置する制御ピストン７の端部の領域内で、案内カラー２２によって制限されており、この案内カラー上には、いわば調心カラーとして、相手弁体１１が案内されており、その際、相手弁体１１は、カップ状に形成されている場合、底部帯域２３を備え、この底部帯域は、制御ピストン７に下で係合し、またバネ２４のための支持部を構成し、このバネは、制御ピストン７の軸方向孔２５内に位置するようにその肩部２６に対して支持されている。
【００１１】
逆方向に、底部帯域２３は、バネ２７のための支持部を構成し、このバネは、加圧空間２８を橋渡しするように調整ピストン２９に作用し、この調整ピストンは、軸方向に摺動可能に制御弁２に付設されており、この制御弁の制御ピストンに対して支持される。
【００１２】
環状空間２０には、供給接続部３０が付設されており、この供給接続部は、半径方向孔によって構成されており、弁体１０及び接続するケース領域を貫通する。この実施例にあっては、供給接続部３０が高圧接続部であり、この高圧接続部を介して、制御油が供給される。この制御油は、磁気アンカ５がバネ６を介して制御ピストン７に相手弁体１１の方向に負荷を与え、シール縁部１５が制御縁部１９とシールするように協働する、示されたサーボ制御弁３の切替え位置で弁室１６に入り、そこから半径方向の越流横断面３１を介して加圧空間２８内に達する。この場合、半径方向の越流横断面３１は、環状間隙等として形成されており、これらの環状間隙は、例えば、相手弁体１１と弁体１０との間に、弁体１０及び／又は相手弁体１１の軸方向の突出部によって構成されているスペーサ要素が位置することによって構成されている。場合によっては、相応の越流横断面３１を解放する環状の挿入体を設けることもできる。
【００１３】
相手弁体１１は、案内カラー２２又は相応の案内面を介して制御ピストン７上に相手弁体が案内されることに基づいて、弁体１０のための収容孔３７の壁部に対して半径方向に間隔を置いて位置することができ、従って、越流横断面３１から出発して、加圧空間２８への軸方向の貫流経路３２が生じる。これにより、調整ピストン２９は、高圧供給接続部３０及びその加圧空間２８への接続部を介して、バネ２７に加えて圧力負荷を受けており、これにより、図示されてない制御弁の制御ピストンを、噴射ノズルの閉鎖位置に応じた位置に保持する。
【００１４】
磁石５が通電された場合、制御ピストン７は、シール縁部１４が制御縁部１８と協働する図示されてない上部の当接位置に逆転させられ、その結果、加圧空間２８は、越流横断面３１、環状空間２１、及び軸方向孔２５に合流する越流横断面を介して還流路３６に接続されている。応答させられる越流横断面は、図２に示されているように、半径方向孔３３によって、又は、環状カラーが、ピストン７に対して端面から軸方向穴２５への侵入を可能にする軸方向の透過開口部３４を備えることによっても、構成することができる。軸方向孔２５は、矢印３５によって図示されているように、還流通路３６と接続している。
【００１５】
流入路及び流出路のために、この解決策の場合は、比較的大きな横断面を実現することができるので、短い切替え時間が得られる。更に、制御ピストン７の両方の切替え位置の間の移行段階にあっては、流入路−接続部３０−に対する加圧室２８の短絡も、還流路−接続部３６−に対する加圧室２８の短絡も生じる。噴射弁が開放する場合、これは、磁石４の通電、及び、制御縁部１８及びシール縁部１４によって構成される図面において上部のそのシール限界に対する制御ピストン７の摺動による流入側の供給接続部３０の遮断に相当する。一連のこの逆転にあっては、流入側の接続部（供給接続部３０）が、還流側の接続部３６の解放と同時に増々遮断されるので、移行段階では既に加圧室２８内で圧力降下が開始し、その結果、噴射ノズルのノズルニードルのプレッシャショルダに対して相応の開放圧力となった場合に、この噴射ノズルのために迅速な開放を保証することができる。相応のことが、逆の方向にも当て嵌まる。その際、加圧空間内を圧力が支配しているにも係わらず、調整ピストン２９及び相手弁体１１は、バネ２７を介して支持されているの で、相手弁体１１は、その弁体１０に対する当接位置に保持される。磁気アクチュエータ４が通電された場合は、磁気アンカ５がバネ６に抗して持ち上げられ、制御ピストン７は、バネ２４を介して後押しされ、一方、逆方向には、即ち、磁気アクチュエータ４が遮断された際には、制御ピストン７が、バネ６を介して、バネ２４の力とは反対に摺動させられる。圧力作用を受ける制御ピストン７の面は、転向段階にあっては同じ大きさであり、従って、比較的僅かなバネ力で作動させることができる。
【００１６】
構造的に、本発明による制御弁構造は、この制御弁構造が、仕上げ技術的にも良好に抑制することができるように設計されている。何故なら、弁体１０のための、また相手弁体１１のための案内座及び当接面は、それぞれ固定装置において研磨することができ、従って、狭い公差が可能であるからである。相応のことが、制御ピストンのためにも、その案内面もしくは調心面及び座面に関して当て嵌まる。従って、有利な仕上げ以外に、高い精度も保証することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 著しく概略的な図に、噴射インジェクタからの切取り部分を示し、その際、この切取り部分は、本質的に、断面図におけるサーボ制御弁の図に限定されており、このサーボ制御弁は、磁気アクチュエータの形式の軸方向アクチュエータを介して応答させられ、またこのサーボ制御弁を介して、調整ピストン、特に制御弁の調整ピストンのための圧力作用が制御される。
【図２】 図１におけるＡに応じた切取り部分の拡大図を示す。
【符号の説明】
１ 噴射インジェクタ
２ 制御弁
３ サーボ制御弁
４ 磁気アクチュエータ
５ 磁気アンカ
６ バネ
７ 制御ピストン
８ 弁案内挿入体
９ 調整軸
１０ 弁体
１１ 相手弁体
１２ ハウジング領域
１４，１５ シール縁部
１６ 弁室
１７ 環状カラー
１８，１９ 制御縁部
２０，２１ 環状空間
２２ 案内カラー
２３ 底部帯域
２４ バネ
２５ 軸方向孔
２６ 肩部
２７ バネ
２８ 加圧空間
２９ 調整ピストン
３０ 供給接続部
３１ 越流横断面
３２ 貫流経路
３３ 半径方向孔
３４ 透過開口部
３５ 矢印
３６ 還流路
３７ 収容孔

Claims (23)

1. 内燃機関の噴射インジェクタのためのサーボ制御弁であって、このサーボ制御弁が、軸方向アクチュエータ（４）を介して作用を受ける制御ピストン（７）のための圧力補償型の３方２位置弁として、ケースに収容される横断方向に分割された弁案内挿入体（８）を備え、この弁案内挿入体の分割面が、半径方向の弁室（１６）のシール縁部（１４，１５）の間に位置し、これらのシール縁部と、制御ピストン（７）の制御縁部（１８，１９）が協働し、また、この弁案内挿入体の部分（１０，１１）の内、軸方向アクチュエータ（４）から離間して設けられた部分が、制御ピストン（７）上に案内された相手弁体（１１）として、後続の噴射インジェクタ（１）の調整ピストン（２９）に対してサーボ弁を介して供給を受ける加圧空間（２８）を介して支持されているサーボ制御弁。
2. 制御ピストン（７）の制御縁部（１８，１９）が、制御ピストン（７）の環状カラー（１７）に付設されていることを特徴とする請求項１に記載のサーボ制御弁。
3. 環状カラー（１７）が、その制御縁部（１８，１９）によって、弁室（１６）のシール縁部（１４，１５）に対する半径方向のオーバーラップ部内に位置し、この弁室の相手弁体（１１）に向かい合って位置するシール縁部（１４）が、案内部を制御ピストン（７）のために構成する弁案内挿入体（８）の部分としての弁体（１０）に付設されていることを特徴とする請求項２に記載のサーボ制御弁。
4. 相手弁体（１１）と弁体（１０）とが、軸方向に向かい合って支持されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のサーボ制御弁。
5. 相手弁体（１１）と弁体（１０）とが、分割面において軸方向に向かい合って支持されていることを特徴とする請求項４に記載のサーボ制御弁。
6. 相手弁体（１１）と弁体（１０）とが、間隙が生じるように向かい合って支持されていることを特徴とする請求項４又は５に記載のサーボ制御弁。
7. 相手弁体（１１）と弁体（１０）とが、スペーサ要素を介して向かい合って支持されていることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１つに記載のサーボ制御弁。
8. 制御ピストン（７）の環状カラー（１７）が、弁案内挿入体に対して環状空間（２０，２１）を構成する半径方向に縮小された環状領域の間に位置することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載のサーボ制御弁。
9. 環状空間（２０）が、制御ピストン（７）の制御縁部（１９）が弁室（１６）のシール縁部（１５）に当接する位置で、弁室（１６）に合流する接続部と接続していることを特徴とする請求項８に記載のサーボ制御弁。
10. 相手弁体（１１）内へと没入する制御ピストン（７）の端部が、相手弁体（１１）のための案内部として形成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載のサーボ制御弁。
11. 案内部が、隣接する制御ピストン（７）の制御縁部（１９）のために、環状空間（２１）の制限部を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１０に記載のサーボ制御弁。
12. 案内部が、調心カラーとして形成されていることを特徴とする請求項１０又は１１に記載のサーボ制御弁。
13. 相手弁体（１１）に付設された環状空間（２１）が、制御ピストン（７）を貫通する軸方向通路（軸方向孔２５）に接続されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つに記載のサーボ制御弁。
14. 軸方向通路（軸方向孔２５）に対する接続が、半径方向通路（３３）を介して行なわれるように構成されていることを特徴とする請求項１３に記載のサーボ制御弁。
15. 環状空間（２１）から軸方向通路（軸方向孔２５）に対する接続が、制御ピストン（７）の端面を介して行なわれるように構成されていることを特徴とする請求項１３に記載のサーボ制御弁。
16. 調整ピストン（２９）が、加圧空間を橋渡しするように相手弁体（１１）に対して弾性的に支持されていることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１つに記載のサーボ制御弁。
17. 制御ピストン（７）が、相手弁体（１１）に対して弾性的に支持されていることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１つに記載のサーボ制御弁。
18. 軸方向アクチュエータ（４）が、弾性的に制御ピストン（７）に負荷を与えることを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１つに記載のサーボ制御弁。
19. 軸方向アクチュエータ（４）が、磁気アクチュエータとして形成されており、この磁気アクチュエータのアンカ（５）が、制御ピストン（７）の方向にバネ負荷を受けていることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか１つに記載のサーボ制御弁。
20. 調整ピストン（２９）と相手弁体（１１）との間のバネ支持部の調整力が、磁気アンカ（５）に作用するバネ力よりも大きいことを特徴とする請求項１〜１９のいずれか１に記載のサーボ制御弁。
21. 磁気アンカ（５）から制御ピストン（７）に抗する負荷を受けるバネ（６）のバネ力が、相手弁体（１１）と制御ピストン（７）との間に配設された制御ピストン（７）を逆方向に支持するバネ装置（バネ２４）よりも大きいことを特徴とする請求項１〜２０のいずれか１つに記載のサーボ制御弁。
22. バネ（６；２４；２７）が、同軸に配設されていることを特徴とする請求項１〜２１のいずれか１つに記載のサーボ制御弁。
23. バネ（６；２４；２７）が、圧縮バネとして形成されていることを特徴とする請求項１〜２２のいずれか１つに記載のサーボ制御弁。

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