JPH02245468A - 断続的に燃料を供給するための弁 - Google Patents

断続的に燃料を供給するための弁

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JPH02245468A
JPH02245468A JP2032622A JP3262290A JPH02245468A JP H02245468 A JPH02245468 A JP H02245468A JP 2032622 A JP2032622 A JP 2032622A JP 3262290 A JP3262290 A JP 3262290A JP H02245468 A JPH02245468 A JP H02245468A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、内燃機関の吸気管内へ断続的に燃料を供給す
るための弁であって、弁ケーシング内に配置された、電
気的に作動可能な弁部材を有する形式のものに関する。
従来技術 ガス状の燃料、例えば水素を吹込む場合はもちろんのこ
と液状の燃料を噴射する場合にも、なくとも最大回転数
では、適正な燃焼を得るためには、第１図に示したよう
に、機関シリンダ内に流入する空気量と似た経過を有し
ていることが好ましい。この場合、曲線Ｖは全負荷運転
、破線で示した曲線Ｔは部分負荷運転を表す今日、普及
している噴射装置（例えば断続的な噴射を行なうＬ−Ｊ
ｅＬｒｏｎｉｃ）においては、弁は各運転方法において
２つの固定ストッパの間で切換えられる。弁開放位置で
はＱは一定である。アイドリング運転においては開放時
間はそれぞれきわめて小さいものでなければならない。
したがって全負荷横断面が小さいにも拘らず少量の正確
な決定が困難である。この関係は第２図において全負荷
運転と部分負荷運転とについて示されている。液状の燃
料の場合にもパリスティックスな着座式弁において上方
のストッパを省くことが既に提案されている。この場合
には第３図に示された１特性が生じる。噴射量が小さい
場合にはＱｋはより小さく、かＬも程度は少ないがより
小さくなる。これは印加した電圧の時間を適当に短縮す
ることで達成される。
これに対して公知の実現されている噴射システムにおい
ては時間だけが変化させられるので、このパリスティッ
クなシステムにおいては動的な欠点が生じるであろう。
必要な行程は拡大できるがこのシステムは前記理由から
使用することはできない。
供給された燃料量を第１図に示されたように空気量の経
過に合わせようとすると、弁が全負荷でほぼ１００％開
いてい゛ることができる従来の噴射システムに比較して
、著しく短い吸込み時間で同じ量が吸込まれなければら
ない。又、ガス状の燃料の場合には加えて、圧力がほぼ
同じである場合に液状の燃料よりも著しく大きい横断面
を開けなければならない。この場合には公知の弁は、特
に液状の燃料の緩衝作用と潤滑作用とがなくなるので運
動学的にきわめてきびしくなる。
ディーゼル噴射装置からは、時間的な調量がカム軸と同
期的な回転で行なわれるものが公知である。回転円筒体
の局面における第１の絞り系は第２の絞り系に向かって
回動させられる。
カム軸の相応の角度位置において第１の絞り系が第２の
絞り系の上に位置すると、弁は完全に開放される。他の
ディーゼル噴射ポンプにおいては量はピストンの吐出値
を介して与えられるので、行程あたりの充填は同じであ
る。しかしながらここで取り上げる価値のあるオツド機
関用の噴射システムにおいては絞を介して一定の圧力差
が生じ、これによってこのシステムにおいて充填あたり
吸込まれた量は回転数に逆比例することになる。この関
係を修正するためには巨大な費用がかかる。
発明の利点 これに対して請求項１の特徴部分に記載された特徴を有
する本発明の弁は弁の迅速な開閉により、噴射開始にお
いて量にきわめて急勾配の時間的な立ち上がりが与えら
れ、噴射終了において相応に急勾配の立ち下がりが与え
られる。
この場合、弁運動には第９図に示したほぼコサインの形
状が与えられる。このコサインの形状は第１図に示され
た、要求される燃料量供給の時間経過にほぼ相応する。
この場合には制御部材はきわめて迅速に制御縁を通り過
ぎる。これは制御縁の範囲が実地において正確に規定さ
れておらず、この範囲において間隙漏洩が正確に規定さ
れない、温度にも関連した影響を及ぼすからである。さ
らに制御縁の開放個所においては空気力も特に著しく変
化するので、ゆっくりと通過した場合には調節値は特に
大きな調節誤差を有することになる。公知の着座式弁の
場合にはストッパからの離反は着座式弁の付着が大きい
ためにコントロールしにくい。この欠点は本発明ではも
はや発生しない。
請求項２以下には請求項１に記載した弁の有利な実施態
様が記載されている。
調量運動の前置された部分は、制御縁を特に迅速に通過
しかつ時間的なの量立ち上がりもしくは量立ち下がりが
特に急勾配になるようにするためには調量運動の３０〜
５０％であると有利である。
滑り弁は行程調節型弁として構成され、弁部材に調量運
動を制御する直線的な最大行程を配属することができる
。この場合には弁部材は有利な形式で不作用位置へ戻す
ことが磁気的及び（又は）電磁的に行なわれる電磁式の
行程調節器と結合されている。これにより戻し力は確実
な閉鎖を達成するためにはすでに電流が流れていない状
態で開始する。しかしながら戻し力は付加的に動的に対
応電圧もしくは対応電流で助勢することもできる。
特に有利であることは滑り弁を回転滑り弁として構成す
ることである。この場合には弁部材には調量運動を制限
する最大の回転角度が配属されている。このためには弁
部材は特に２つの電気的に励起可能な磁極を有する同期
モータの形式の電気的な回転調節器を有している。これ
により作用する磁力により、電流が流れていない状態で
不作用位置が規定され、回転調整器を電気的に励磁した
場合には開放位置が規定され、両方の位置の間で振子運
動が与えられる。機械的な回転角度制限は原則的には不
要であるが、付加的に設けることも可能である。
弁部材を支承するためには有利には転がり軸受けが設け
られており、ガス状の燃料、例えば水素も問題なく使用
することもできる。液状の燃料で潤滑することは不要で
ある。
円筒孔内に気密にかつ回転可能に配置された弁部材は制
御切欠きを有し、この制御切欠きにより調量回転運動の
所定の部分の後で、少なくとも半径方向に円筒孔に開口
する供給通路が、弁の流出開口に向かって延びる少なく
とも１つの軸方向の通路と接続可能である。制御切欠き
と流入通路とを適正に形成することにより燃料調量を適
正化することができる。弁部材の交換により変化態様の
可能性が与えられる。
この場合には軸方向の通路は弁ケーシング内を弁部材に
沿って延び、円筒孔に向かって少なくとも部分的に開い
ていることができる。この場合には制御切欠きは弁部材
の外周の軸方向に延びる溝として構成されている。しか
しながら軸方向通路を弁部材に沿って又は弁部材内に延
びるように、特に弁部材に対して同心的に設け、制御切
欠きを弁部材の表面と接続された開口を有する軸方向通
路として構成することもできる。
特に正確な燃料調量は弁部材の位置を検出する位置セン
サが設けられていることにより達成される。このために
は有利な形式で弁部材又は弁部材の付加部を取囲む、弁
ケーシング内に配置されたセンサコイル装置が用いられ
る。この位置センサにより弁部材運動の調整、ひいては
噴射量経過の調整が可能である。この調整回路において
は位置センサの信号は実際値としてかつ所定の特性線は
目標値として用いられる。位置調整（第１図と第９図の
特性線）は第３図に示された公知の量経過に比べて以下
の欠点を有している。
１、位置調整は公知の弁座式弁の場合には不可能であっ
た制御縁の範囲においても可能である２、　　Ｃｏｕｌ
ｏｍｂ摩擦は運動方向の変化に際して前符号が逆に変化
せしめられる。結果として位置誤差は時間に関連し、位
置誤差は調節範囲における方向の変化の数に相当する。
これは第１図においては１度かつ第３図においては３度
発生する。
３、普通の運転では弁部材は閉鎖位置においてもストッ
パに当接しない。これは緩衝と潤滑が不足している場合
にきわめて重要である。
調節量としては有利な形式で２つの極性を有する、タイ
ミング制御された制御電圧が用いられる。この場合には
クロック制御により理想的な場合には損失なしに有効な
電流が所望の特性線に関連して調整することができる（
第９図）。
次に図面について本発明を説明する： 第１図から第３図に示された特性線は信号間隔、信号幅
等に関して必ずしも典型的な又は理想的な間隔を示すも
のではなく、単にそれぞれの特性線の経過を示すものに
過ぎない。実際の信号間隔は信号幅に較べて通常はもつ
と大きいものである。
実施例の説明 第４図から第７図までに示された実施例においては、弁
は回転対称的な弁ケーシング１０を有し、該弁ケーシン
グｌＯは中央に軸方向に延びる円筒形の孔１１を有して
いる。この孔１１内には弁部材１２と軸１３を介して弁
部材１２と結合された磁気的なロータ１４が２つの端面
側の球軸受１５．１６を介して回転可能に支承されてい
る。球軸受の代りにもちろん他の転がり軸受けを用いる
ことができる。弁部材１２とロータ１４から成るエレメ
ントは右側から孔に押込み可能である。この場合には弁
部材１２と弁ケーシングｌＯとの左側の端部範囲に所定
の形状を与えることにより、左側の球軸受１５の範囲に
ストッパが形成されている。孔１１は右側からねじ閉鎖
装置１７により緊密に閉鎖されている。このねじ閉鎖装
置は周方向溝に配置されたシールリング１８を有してい
る。右側の球軸受１６はばね部材１９を介してねじ閉鎖
装置に支えられている。この場合、この球軸受１６自体
は軸１３の先細部２０に配置され、左の方向でこの軸１
３に支えられている。弁部材１２の、球軸受１５により
支承された端部範囲は端縁に規則的な方形の切欠き２２
を有しており、この切欠き２２内には、取付けられた状
態で、孔開口の周方向範囲における幅の狭い突起２３が
係合する。これにより最大の調節角度が与えられる。
弁ケーシング１０は切断線Ａ−Ｂの範囲に、周方向に溝
状の成形部２４を有し、この場合には孔１１からこの成
形部２４の底まで、供給通路２５として構成された、互
いにそれぞれ１２０°ずらされた３つの半径方向の段付
き孔が延びている。弁部材１２は周面に同様に規則的に
配置された、軸方向に延びる、はぼ半円形の横断面を有
する３つの溝２６を有している。この場合、溝は左側に
向かって、孔１１の内側に緊密に接触するウェブ２７で
制限されている。
第５図と第６図によれば弁ケーシング１０には３６１１
に沿って同様にほぼ半円形の横断面を有する溝２８が形
成されている。この溝２８は軸方向で見て供給通路２５
の範囲を延びかつ供給通路２５の横に配置されている。
この溝２８の外側の範囲からは３つの軸方向の孔２９が
流出通路として弁の、第４図の左側の端面まで延びてい
る。
第６図においては弁は電気的に励起していない不作用状
態で示されている。供給通路２５は軸方向の孔２９から
弁部材１２により分離されており、したがって燃料が貫
流しないようになっている。弁を電気的ｉこ作動すると
弁部材１２は逆時計口りに回避しはじめる。この場合に
はこの調量運動の所定の角度範囲に及ぶ運動のあとで１
１１１２６の縁は供給通路２５の内側の開口の、近くに
位置する縁に達する。いまや燃料は供給通路２５、溝２
６、溝２８と弁の軸方向の孔２９を通って流過する。第
５図においては弁はほぼ完全に開いた状態で示されてい
る。電気的な励起の遮断時点もしくは電圧反転の時点に
関連して第６図に示された位置への戻り運動が行なわれ
る。これについては第９図と関連してさらに詳しく説明
する。
第７図に示された、第４図のＣ−Ｄ線に沿った断面図に
おいては弁部材１２のための位置センサが示されている
。弁ケーシングｌＯ内には孔１１の周囲に直列された２
つの３極センサコイル３０が配置されている。溝２６に
基づき、この範囲で銅めっきされた弁部材は２つの個所
で、３重の銅極を２つ備えたセンサロータを形成する。
このロータの位置に応じて高周波の交番電圧がセンサコ
イル３０に弁部材の位置に関連して、一方のコイルにお
ける減衰が増加すると他方のコイルにおける減衰が減少
するように減衰させられる。２つのセンサコイル３０は
別個に又は１つの共通の極で弁ケーシングから外へ導出
できる。このためには電気的な差込み装置３１が用いら
れる。
軸１３の上に配置された磁気ロータ１４は第４図には示
されていない磁気コイルと協働して弁ケーシングｌＯに
おいて同期モータの形式で構成されている。この場合に
は磁気コイルは電気的に励起可能な２つの磁極を有して
いる。電流の方向に応じて両方の回転方向に駆動モーメ
ントが生ぜしめられるので磁気ロータ１４、ひいては弁
部材１２は往復振動させられる。このような装置はＴｏ
ｒｑｕｅ−モータとも呼ばれる。このコイルに電流を供
給するためには電気的な差込み装置３２が用いられる。
第４図によればフィルタ管３３が左から弁ケーシングｌ
Ｏに被せ嵌められ、被せ嵌められた状態で成形部２４を
覆っている。この場合には接続部材３３の、内方に突出
する、リング状の突起３４は、弁ケーシングｌＯの周方
向溝３５に係止させられる。フィルタ管３３は中央範囲
に、燃料を流過させる開口３６を有している。
フィルタ管３３の両側ではリングシール３７゜３８が弁
ケーシングｌＯに接触している。フィルタ管３３を備え
ｔ；弁は図示されていない保持体に挿入され、該保持体
は内燃機関の吸気管にねじ込まれる。該保持体は弁リン
グ通路状に取囲む側方供給部を燃料のために有している
。リングシール３７，３８は吸気管に対するシールを行
なう。
第８因においては弁部材の択一的な構成が八−Ｂ線に沿
った断面図で示されている。軸１３と結合された弁部材
４０は弁の流出側の端部まで延びる中心孔４１を有して
いる。この中心孔４１は弁ケーシングｌＯにおける３つ
の半径方向の供給通路４２の範囲で制御開口４３を介し
てこの供給通路４２と接続可能である。第８図には弁が
閉じられた状態で示されている。弁部材４０が所定の角
度だけ回転すると制御開口４３は供給通路４２の位置に
達する。この結果、燃料の調量が行なわれる。
別の択一”的な構成の特徴は第５図及び第６図に示すよ
うに溝２６が弁の流出側まで延長させられており、これ
により溝２８と軸方向の孔とが省略されていることであ
る。
第９図に示された線図は磁気ロータ１４の磁気コイルを
励起するための励起電圧Ｕ及び励起電流１１このロータ
１４もしくは弁部材１２の回転速度ω並びに回転角ψの
関係を時間ｔに関連して示したものである。回転角ψを
示す曲線は破線で表わされている。切換え制御線Ｓは弁
の開放及び閉鎖を示している。つまり、回転角ψが下方
からこの切換え制御線Ｓと交差すると、弁の開放が開始
する。つまり、弁は時点（１に開放する。実線で示され
た方形の線は電圧経過Ｕを示し、−点鎖線は電流経過Ｉ
を示している。
時点ｔ６においては電圧Ｕが接続され、電流Ｉが上昇を
開始し、弁部材１２が相応に次第に速度を高めて回転速
度ωで回転角度を変化させる。回転角度の変化はほぼｔ
３に比例して行なわれる。所定の時点、特に位置センサ
を介して、達成された回転角度に関連して調整される時
点で、電圧Ｕはその極性を変化させかつ電流Ｉは低下す
る。
時点ｔ′においては溝２８と供給通路２５とにより形成
された制御縁により、燃料の流通が開放される。負の範
囲に延びる電流が低下するにも拘らず、回転角度は回転
エネルギに基づき回転速度ωの２乗に比例して引続き回
転し、吹込まれた量はこれに対して比例して増大する。
時点ｔ２とｔ３との間では負の電圧Ｕがクロック制御さ
れる。この場合、クロック制御は負の極性の最大値と零
値との間で行なわれる。このクロック制御はこの場合に
も調整されて行なわれ、これにより弁部材１２の停止及
び回転方向の変換が早すぎないようになっている。より
長くタロツク制御されるほど、吹込まれる燃料は高めら
れる。この場合、電流は負の値を中心として振動する。
時点ｔ３においては電圧Ｕが再びその極性を変化させ、
電流が再び上昇するが、しかし電流が再び正の範囲に達
するにはまだ所定の時間を必要とする。回転エネルギに
基づき弁部材１２は戻り運動を引続き行ない、（１＋Δ
ヒの時点で再び切換え線Ｓに達し、これによりそれ以上
の燃料の供給が中断される。最終的には弁部材１２は時
点ｔ４においてもっとも外側の戻り位置に達し、このサ
イクルがあらためて開始される。本来の開放までの前移
動と本来の閉鎖後の後移動とにより、切換え制御線Ｓは
きわめて迅速に通過せしめられ、所望の時点ｔ１におい
て弁はきわめて迅速に開放されかつ規定されて大量の燃
料を供給する。これにより特性線は第１図に示された理
想的な特性線に近づく。制御電圧の極性の切換えも原理
的には時点ｔ２とｔ３との間だけではなく行なわれるク
ロック制御が位置センサにより調整されることにより、
実質的に実際値を目標値に理想的に適合させることが可
能になった。図示の特性線はモーメントが電流Ｉにほぼ
比例する調節機構のために画表まる。これは負の電流の
ためにも役立つ。他の調節機構の場合にはこれはどのよ
うな場合にも該当するとは限らないので、個々のケース
では単極電流だけを流したい場合もある。この場合には
付加的な前電流を使用することもできる。
さらに付言すれば本発明による弁は回転可能な弁部材の
代りに直動式の弁部材を設けることもできる。同期モー
タの形式の回転調節器の代りにこの場合には電磁式の往
復動調節器が使用される。さらにこのような実施例にお
いては切換制御線の通過が弁部材が所定の行程を移動し
たあとではじめて行なわれることが重要であるこの実施
例の場合にも弁部材の直線運動を検出する位置センサが
設けられていると有利である。
第４図には記述した弁のための調整回路４４が概略的に
示されている。この調整回路４４には差込み装置３１を
介してセンサ信号が供給されかつ差込み装置３２を介し
て調節量信号が弁に供給される。この調整回路４４はも
ちろん燃料噴射系の一部であるかもしくはその制御機能
に統合されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の複数の実施例を示すものであって、第１
図は内燃機関により吸い込まれた空気量Ｑ　を時間ｔに
関連して示した線図、第２図は２つのストッパを備えた
公知の噴射弁のための相応する線図、第３図は１つのス
トッパを備えた公知の弾道学的な著坐式弁のだめの相応
する線図、第４図は本発明の実施例としての噴射弁の側
面図（中央の弁部材を成す部分および燃料を供給するた
めの差嵌め部材は断面しである）、第５図と第６図は弁
を開放状態と閉鎖状態でＡ−Ｂ線に沿って断面して調量
開口と調量通路とを示した図、第７図は位置センサを示
すためにＣ−Ｄ線に沿った横断面図、第８図は弁ケーシ
ングにおける弁部材の別の実施例を示した図、第９図は
電圧Ｕと電流ｌとに関連して弁の運動を説明するための
線図である。 ＩＯ・・・弁ケーシング、１１・・・孔、１２・・・弁
部材、１３・・・軸、１４・・・ロータ、１５．１６・
・・球軸受、１７・・・ねじ閉鎖装置、１８・・・シー
ルリング、１９・・・ばね部材、２０・・・先細部、２
２・・・切欠き、２３・・・突起、２４・・・成形部、
２５・・・供給通路、２６・・・溝、２７・・・ウェブ
、２８・・・溝、２９・・・軸方向の孔、３０・・・セ
ンサコイル、３２・・・差込み装置、３３・・・フィル
タ管、３７．３８・・・シールリング、４０・・・弁部
材、４１・・・中心孔、４２・・・供給通路、４３・・
・制御開口Ｆｉｇ、　９

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 　１．内燃機関の吸気管内へ断続的に燃料を供給するた
    めの弁であって、弁ケーシング内に配置された、電気的
    に作動可能な弁部材を有する形式のものにおいて、弁が
    ほぼコサイン形状の調量運動をする滑り弁として構成さ
    れており、調量運動の所定の部分が弁部材（１２：４０
    ）の静止位置から経過してはじめて、開く調量通路（２
    ５，２６，２８，２９；４２，４３，４１）が設けられ
    ていることを特徴とする、断続的に燃料を供給するため
    の弁。
  2. 　２．前記所定の部分が調量運動のほぼ３０〜５０％で
    ある、請求項１記載の弁。
  3. 　３．滑り弁が行程調節弁として構成されていて、弁部
    材に調量運動を制限する直線的な最大行程が配属されて
    いる、請求項１又は２記載の弁。
  4. 　４．弁部材が静止位置への磁気的及び（又は）電磁的
    な戻し力を有する電磁的な行程調節器と結合されている
    、請求項３記載の弁。
  5. 　５．滑り弁が回転滑り弁として構成され、弁部材（１
    ２，４０）に調量運動を制限する最大回転角が配属され
    ている、請求項１又は２記載の弁。
  6. 　６．弁部材（１２，４０）が同期モータの形式の電磁
    的な回転調節器（１４）と結合されている、請求項５記
    載の弁。
  7. 　７．同期モータの形式で構成された回転調節器（１４
    ）が電気的に励起可能な２つの磁極を有している、請求
    項６記載の弁。
  8. 　８．弁部材（１２，４０）を軸受けする転がり軸受（
    １５，１６）が設けられている、請求項５から７までの
    いずれか１項記載の弁。
  9. 　９．円筒孔（１１）内に緊密にかつ回転可能に配置さ
    れた弁部材（１２，４０）が制御切欠き（２６，４３）
    を有し、この制御切欠き（２６，４３）が調量回転運動
    の所定の部分が経過したあとで、円筒孔（１１）に半径
    方向に開口する流入通路（２５，４２）を、弁の流出開
    口に向かって延びる少なくとも１つの軸方向通路（２９
    ；４１）と接続可能である、請求項５から８までのいず
    れか１項記載の弁。
  10. 　１０．軸方向通路（２９）が弁部材（１２）の横を弁
    ケーシング（１０）内で延びており、前記円筒孔（１１
    ）に向かって少なくとも部分的に開いている、請求項９
    記載の弁。
  11. 　１１．制御切欠き（２６）が軸方向に延びる溝として
    弁部材（１２）の周面に形成されている、請求項１０記
    載の弁。
  12. 　１２．軸方向通路（４１）が弁部材の（４０）内部又
    は弁部材（４０）の外面を延びている、請求項９記載の
    弁。
  13. 　１３．軸方向通路（４１）が弁部材（４０）内を同心
    的に延びており、制御切欠き（４３）が軸方向通路（４
    １）を弁部材（４０）の表面と接続する開口として構成
    されている、請求項１２記載の弁。
  14. 　１４．弁部材（１２；４０）を開放位置と閉鎖位置に
    制御するために制御流を遮断する手段及び（又は）反転
    する手段が設けられている、請求項１から１３までのい
    ずれか１項記載の弁。
  15. 　１５．弁部材（１２；４０）の位置を検出する位置セ
    ンサ（３０）が設けられている、請求項１から１４まで
    のいずれか１項記載の弁。
  16. 　１６．弁部材（１２）又は弁部材（１２）の延長部を
    取囲むセンサコイル装置（３０）が弁ケーシング内に設
    けられている、請求項１５記載の弁。
  17. 　１７．センサコイル装置（３０）が弁部材（１２）の
    制御切欠き（２６）又は軸方向通路の範囲に配置されて
    いる、請求項１６記載の弁。
  18. 　１８．調量運動を決める調整回路が設けられており、
    位置センサ（３０）の信号が実際値としてかつ所定の制
    御特性線が目標値として用いられる、請求項１５から１
    ７までのいずれか１項記載の弁。
  19. 　１９．調節量として２つの極性の間で変化するか又は
    零値に変化する電圧が使用されており、該電圧がクロッ
    ク制御可能である、請求項１８記載の弁。
  20. 　２０．クロック制御が少なくとも１つの極性の電圧値
    と零値との間で行なわれる、請求項１９記載の弁。
JP3262290A 1989-02-15 1990-02-15 断続的に燃料を供給するための弁 Expired - Lifetime JP2950882B2 (ja)

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US5058625A (en) 1991-10-22
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DE59000081D1 (de) 1992-05-21
EP0383065A1 (de) 1990-08-22
DE3904480A1 (de) 1990-08-16

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