JP4653446B2 - アキュムレータ燃料噴射系用の調圧弁 - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関用のアキュムレータ燃料噴射系において用いられて燃料アキュムレータにおける圧力を調整するために働く調圧弁であって、孔内を軸方向移動可能に案内されるピストン状の弁部材が設けられていて、該弁部材が閉鎖エレメントに閉鎖方向で作用し、該閉鎖エレメントが弁座に圧着可能であり、弁部材が、給電可能な電磁石の可動子を形成している形式のものに関する。
可動子を備えた電磁石は、さらに種々様々な使用分野においてアクチュエータとして利用される。
調圧弁は種々様々な構成のものが公知である。調圧弁は、該調圧弁が流入部を介して接続されている燃料アキュムレータにおける圧力を調整するために働く。調圧弁は、孔内において軸方向摺動可能に案内されたピストン状の弁部材を有しており、この弁部材は、有利には電磁石における電流によって弁部材に作用する力に抗して、運動することができる。この力は閉鎖方向に作用するので、弁部材は調圧弁の閉鎖エレメントに押し付けられ、そして弁座に圧着させられる。弁部材は、力制御のために給電可能な電磁石の可動子を形成している。
給電によって弁部材を介して閉鎖エレメントは、規定された力で弁座に押し付けられるが、この際に、燃料アキュムレータ内における圧力によって生ぜしめられる力が、弁部材を介して閉鎖エレメントに加えられる力を上回っている場合には、閉鎖エレメントは、該閉鎖エレメントに作用する燃料アキュムレータ内における圧力によって、弁座から持ち上げられてしまう。このような場合に燃料は燃料アキュムレータから流入部を通って開放された調圧弁を介して放圧室に流出してしまう。
燃料アキュムレータにおいて高い圧力が調節される場合には、電磁石における電流が増大させられ、その結果閉鎖力が高められ、ひいては閉鎖エレメントは、燃料アキュムレータにおけるより高い圧力の際に初めて、弁座から持ち上がり、燃料が燃料アキュムレータから放圧室に流出することができる。
電磁石が給電されていない場合には、弁部材は単にその自重によってしか弁座に押し付けられない。さらに機械式のばねを設けることも可能であり、このばねは弁部材をそのばね力で閉鎖エレメント及び弁座に押圧する。このばね力は、電磁石への給電とは無関係である。
従来技術における欠点としては次のことが挙げられる。すなわち公知の構成では、例えば相応なコネクタの弛みによって、電磁石における電流供給に不具合が発生し、ひいては電磁石による閉鎖力が得られない場合に、燃料は低圧下で放圧室に侵入し、ひいては噴射が不可能になるおそれがある。このような場合には、走行運転がもはや不可能になる。
また付加的な圧力が機械式のばねによって生ぜしめられる構成では、確かに緊急時走行が可能であるが、しかしながら弁部材に作用するばね力はコントロール不能である。
ゆえに本発明の課題は、冒頭に述べた形式の従来公知の調圧弁を改良して、一方では電流供給の故障時にも十分に高い圧力を弁出口において生ぜしめ、ひいては調整されない緊急時走行運転が可能であり、かつ他方では給電されている場合にはすべての圧力範囲にわたって調整が可能である調圧弁を提供することである。
この課題を解決するために第１の発明の構成では、電磁石の可動子が永久磁石として形成されていて、給電されていない状態でも磁力が弁部材に作用するようにした。また第２の発明の構成では、可動子を取り囲む電磁石が、同様に可動子に作用する永久磁石と結合されていて、給電されていない状態でも磁力が弁部材に作用するようにした。
本発明のように調圧弁を構成することによって、調圧弁の電流調整なしでも噴射動作が可能になり、ひいては緊急時走行及び全圧力範囲にわたる圧力の調整が可能になる。
燃料アキュムレータ内における圧力によって、調圧弁の弁部材に力が作用する。液圧によって生ぜしめられるこの力が、閉鎖方向において弁部材に作用する力よりも大きい場合には、弁部材は弁座から持ち上がり、調圧弁を開放する。電磁石に給電がなされていない場合も磁力が作用し、この磁力によって弁部材は閉鎖エレメント及び弁座に押し付けられる。
この力は、可動子自体が永久磁石であることによってか、又は可動子が永久磁石によって生ぜしめられた磁界内に位置していることによって生ぜしめられる。
永久磁石の磁化は、磁力ひいては閉鎖力が十分な大きさを有し、つまり燃料アキュムレータ内において噴射動作を可能にするのに十分に大きな圧力を形成することができるように、設計される。
噴射圧の調整は、電磁石への給電によって行われる。そのために電磁石は、電流上昇時に極性に応じて磁力が液圧力の方向で作用するように、調節されており、つまり弁の閉鎖力は減じられるか又は閉鎖方向における磁力が生ぜしめられるようになっている。
これによって弁の閉鎖力は、全圧力範囲（Druckspektrum）にわたって調整可能である。
調整される圧力間隔（Druckintervall）が所定されている場合には、制御電流によって生ぜしめられる磁力は、汎用の調圧弁に比べて小さな圧力範囲だけをカバーすればよい。従って小さな制御電流しか必要なく、ひいては系内への熱伝達（Waermeeintrag）も僅かになる。
このことは特に、高い圧力が弁に対して加えられるような領域において重要である。このような場合には膨張する燃料が同様に高圧下で弁を貫流し、高い熱伝達を生ぜしめる。極端な場合には、永久磁石の磁化は次のように、すなわち最大閉鎖力が付加的な給電なしに生ぜしめられるように、選択されていることができ、このような場合には給電は、燃料による熱伝達が僅かである低い圧力を調整するためにしか必要ない。
高い燃料圧と相応に高い熱伝達の場合に、閉鎖圧を電磁石への給電によって増大させる必要がないので、電磁石のコイルにおける電流の流れによる熱伝達も生じない。このことは、永久磁石によって生ぜしめられる圧力を減じることが望まれている場合に、初めて行われ、このような場合に燃料は低い圧力で流れ、かつ相応に僅かな熱しか伝達しない。
電磁石への給電による熱伝達はつまり有利には、燃料による熱伝達に合わせることが可能であり、これによって弁に対する熱負荷は全体として減じられる。
永久磁石が存在している場合には電磁石によって圧力差だけを調整すればよいので、電磁石は、汎用の調圧弁における電磁石に比べて小さく設計することができる。このことは例えば、少数の巻条を有するコイルが使用できることを意味し、これによって場合によっては構造寸法全体を減じることができる。
極端な場合には、永久磁石によって必要な最大閉鎖圧の半分が生ぜしめられる。このような場合には電磁石によって、汎用の調圧弁に比べて、閉鎖力の半分だけをもたらせばよいことになる。流れ方向の逆転によって、永久磁石によって生ぜしめられる圧力は減じられ、圧力は全圧力インターバルにわたって、最小の閉鎖圧から最大の閉鎖圧まで調整可能である。
次に図面を参照しながら本発明による調圧弁について詳説する。
図１には、燃料アキュムレータ２に配置することができる調圧弁１が縦断面図で略示されている。
調圧弁１自体は、図示されていない弁体を有しており、この弁体には、コイル巻線４を備えた電磁石３が配置されている。コイルは、例えば変圧器積層薄板（Transformatorblech）のような軟磁性材料に埋め込まれている。
軸方向の切欠きには、電磁石３の可動子５が配置されており、この可動子５は同時に弁部材６として、閉鎖エレメント７及び弁座８に圧着可能である。可動子５は永久磁石として形成されているので、コイル４に給電されていない場合でも、磁束線９が電磁石３を通って流れ、この磁束線９は、閉鎖エレメント７及び弁座８に向かって弁部材６を移動させる力を生ぜしめる。
電磁石３への給電によって、液圧力１０の作用方向における磁力が生ぜしめられ、又はコイル４における電流の方向を逆転させることによって、逆方向の磁力が生ぜしめられる。調整流の上昇時には、流れ方向に応じて弁部材６は弱く又は強く閉鎖エレメント７及び弁座８に圧着される。
１ 調圧弁、 ２ 燃料アキュムレータ、 ３ 電磁石、 ４ コイル巻線、 ５ 可動子、 ６ 弁部材、 ７ 閉鎖エレメント、 ８ 弁座、 ９ 磁束線、 １０ 液圧力
Claims (2)
- 内燃機関用のアキュムレータ燃料噴射系において用いられて燃料アキュムレータにおける圧力を調整するために働く調圧弁であって、孔内を軸方向移動可能に案内されるピストン状の弁部材が設けられていて、該弁部材が閉鎖エレメントに作用し、該閉鎖エレメントが弁座に圧着可能であり、弁部材が、給電可能な電磁石の可動子を形成している形式のものにおいて、電磁石（３）の可動子（５）が永久磁石として形成されていて、給電されていない状態でも磁力が弁部材（６）に作用するようになっており、永久磁石の磁力は、該永久磁石が燃料アキュムレータ（２）における所望の最大圧力のための閉鎖圧を生ぜしめるように、設計されており、永久磁石の磁化は、磁力ひいては閉鎖力が十分な大きさを有し、つまり燃料アキュムレータ（２）内において噴射動作を可能にするのに十分に大きな圧力を形成することができるように、設計されており、さらに電磁石（３）への給電は、電流上昇時に極性に応じて磁力が液圧力の方向で作用するように、調節されていて、この磁力によって、弁の閉鎖力は減じられるか又は閉鎖方向における磁力が生ぜしめられるようになっていることを特徴とする、アキュムレータ燃料噴射系用の調圧弁。
- 内燃機関用のアキュムレータ燃料噴射系において用いられて燃料アキュムレータにおける圧力を調整するために働く調圧弁であって、孔内を軸方向移動可能に案内されるピストン状の弁部材が設けられていて、該弁部材が閉鎖エレメントに作用し、該閉鎖エレメントが弁座に圧着可能であり、弁部材が、給電可能な電磁石の可動子を形成している形式のものにおいて、可動子（５）を取り囲む電磁石（３）が、同様に可動子（５）に作用する永久磁石と結合されていて、給電されていない状態でも磁力が弁部材（６）に作用するようになっており、永久磁石の磁力は、該永久磁石が燃料アキュムレータ（２）における所望の最大圧力のための閉鎖圧を生ぜしめるように、設計されており、永久磁石の磁化は、磁力ひいては閉鎖力が十分な大きさを有し、つまり燃料アキュムレータ（２）内において噴射動作を可能にするのに十分に大きな圧力を形成することができるように、設計されており、さらに電磁石（３）への給電は、電流上昇時に極性に応じて磁力が液圧力の方向で作用するように、調節されていて、この磁力によって、弁の閉鎖力は減じられるか又は閉鎖方向における磁力が生ぜしめられるようになっていることを特徴とする、アキュムレータ燃料噴射系用の調圧弁。
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