JPH0320104A - 燃料噴射弁のリフト制御装置及び方法 - Google Patents

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、流体圧操作弁のスるローク制御のための方法
と装置であって、弁ハウジング内の駆動室を区画すると
ともに閉じ方向に圧力又はバネ付勢された駆動手段と圧
力源とを備えたものに関する。

［従来の技術］ この種の装置は、例えばヨーロッパ公開特許０２０４６
８７号から知られており、内燃機関のシリンダ内で外方
に開口している給気弁の弁体によって交換室が制御され
る。圧縮されたガスが、その際、動作サイクルの間シリ
ンダから取り出され、中間貯蔵され、続くサイクルにお
いて弁例のガス交換室に収容されている燃料とともに内
燃機関のシリンダに給気される。

給気装置の制御時間を負荷や回転数のような種々のエン
ジンパラメータに合わせるため、ヨーロッパ公開特許０
２０４６８７号から弁ロッドのストローク速度の制御や
ロンドストロークの変化を可能にしている実施形態が知
られている。これは、ロンドストロークが変化しない形
態のものに比較して低負荷や全負荷でのエンジン運転に
関して利点を持ち、第１に内燃機関の放射特性に好影響
を与えている。

弁ストロークを制御するための公知の形態では、弁ロン
ドの駆動手段として弁ハウジングとともに環状室を形成
する段部を備えたピストンが用いられている。この環状
室は逆止弁を介して適量吐出器からのシステム圧がかけ
られる。

調節弁のピストンが下方に動き、弁が開くとすぐに、環
状室が小さくなり、そこから燃料が押し出され、逆止弁
を介して弁例の交換室に噴射される。給気弁の弁体が、
適量吐出器によって送り出された噴射量に対応する以上
に開けられ、これによりエンジン負荷が大きくなるにつ
れて弁ストロークの量を大きくすることが実現される．
従って給気弁のロンドストロークは、この同時制御の際
噴射される燃料量に比例している。

給気弁及び噴射弁の制御時間の、内燃機関の負荷や回転
数に対する最適化のため、弁のストロークや開閉タイミ
ングの個別調節が噴射量から独立していることが必要で
あるが、このことは公知の装置や方法では実現不可能で
あった。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の課題は、流体圧操作される弁のストロークを弁
の制御時間に関係なく各動作サイクルに対して無段階に
変化させることができる装置と方法を提供することであ
り、その際弁や弁ハウジングの加工誤差や温度による寸
法変化が弁ストロークに影響してはいけないものである
．［課題を解決するための手段］ 上記課題の装置に関しては、シリンダ内を案内される浮
遊調節ピストンが備えられ、このピストンがシリンダ内
で圧力室を区画するとともにこの圧力室を前記ハウジン
グ内の駆動室から分離させており、かつ圧力源が弁によ
って制御され前記圧力室につながっている高圧流路と、
もう一つの弁によって制御され前記駆動室につながって
いる低圧流路とを備えており、前記調節ピストンが弁の
最大ストロークにおいてシリンダ内のストツパに接当す
ることにより解決される． 上記課題の方法に関しては、弁が閉じられた際、弁の駆
動手段と浮遊調節ピストンとの間に位置している駆動室
に低圧がかけられ、調節ピストンがストッパから低圧制
御弁が閉じるまで上昇し、所定のストロークが設定され
、前記調節ピストンが弁制御され高圧をかけられ、この
ことによって調節ピストンがそのストツパ位置まで動か
され、弁が駆動室の非圧縮性媒体により開けられ、かつ
低圧制御弁が開けられることによって駆動室が空になり
弁が駆動手段に作用している閉鎖力により閉じられるこ
とにより解決される． ［作用・効果］ 高圧流路と低圧流路の弁によって、この弁の開きタイξ
ングと閉じタイミングが制御されるとともに、それとは
関係なくそのストロークが無段階に制御される。弁の駆
動手段として、シリンダ内を案内されるピストン及び弁
の閉じ方向に圧力付勢又はバネ付勢された膜が考えられ
る．１Ｎ節ピストンが各動作サイクルの開始時に接当す
るシリンダ内のストッパの働きで、実用上各動作サイク
ルのために浮遊ピストンの出発位置がリセットされ、こ
のことにより加工誤差や温度変化による寸法変化が補償
される。

［その他の特徹］ 本発明の実施形態として、前記弁ハウジングと前記調節
ピストンを有するシリンダとが一体的に形成され、その
弁軸と調節ピストンの軸が一致しているものがある。ま
た、他の実施変形例も考えられるが、その場合、調節ピ
ストンが駆動室と圧力室との間に設けられ、駆動室の容
積が調節ピストンによって変化させることができること
に注意しなければならない。

この装置の低圧系に関しても多くの実施形態が考えられ
るが、ここでは特に減圧弁を介して圧力源に接続されて
いる低圧流路に電磁操作される２方向弁が設けられ、前
記減圧弁と２方向弁との間に圧力保持手段を備えた戻り
流路が設けられているものを提示する。減圧弁と２方向
弁との間に設けられた戻り流路は弁の開き動作と閉じ動
作の後に存在する過剰な燃料を駆動室から燃料タンクに
戻す。

さらに、本発明によれば、圧力保持手段を袋タンクとし
て形或することも考えられる。この全ての実施変形例に
おいて、油圧源の高圧部と低圧部との間には、弁の閉じ
力を越える圧力差の分だけが存在する， さらに、本発゛明では、前記高圧流路に電磁操作される
３方向弁が設けられ、その一つの出口が前記圧力室に接
続され、その他方の出口が絞りを備えた戻り流路につな
がっているものがある。この弁では、圧力室には高圧が
かけられ、このことにより弁は弁の駆動室と浮遊ピスト
ンとの間の非圧縮性媒体によって開けられ、つまり圧力
室が燃料タンクに対して開放される。

本発明の、特に好ましい適用は内燃機関の給気弁の制御
であり、そこでは、外方に開口している弁が弁ハウジン
グ内に設けられた交換室を制御し、この交換室が適量吐
出器を介して圧力源と接続されている。従って、交換室
に噴射される燃料量の適量吐出は完全に弁制御とは独立
して行なわれるという利点が生じる． 本発明の、さらに別な好ましい適用は、内燃機関の噴射
弁の制御に関するものであり、ここでは、内方に開口し
ている弁が弁ハウジング内に設けられた燃料室を制御し
、この燃料室が圧力流路を介して圧力源と接続されてい
る。

〔実施例］ 第１図に示された弁のストローク制御のための装置は給
気弁ｌであり、その外方に開口した弁部２は閉じ方向に
バネ付勢された駆動手段つまりピストン４を備えたロッ
ド３によって操作される。シリンダ６は弁ハウジング５
と一体的に形或され、その中を浮遊調節ピストン７が案
内される。シリンダ６内のストッパ８まで軸方向に自由
移動できる調節ピストン７は弁ハウジング５のピストン
４によって区画された駆動室９とシリンダ６内の圧力室
１０とを分離している。調節ピストン７の軸７゛と弁部
２の軸２′がこの実施例では一致している。弁部２は、
ここでバネ１１によって閉じられているが、バネ１１を
収容している室１２に流体圧をかけるように構或するこ
とも本発明の枠内で可能である。

この装置の圧力源１３は燃料タンク１４に接続された高
圧ボンブ１５を備えており、その圧力は絞り弁ｌ６によ
って調節可能である。過剰燃料は戻り流路１７を通って
燃料タンク１４に戻される。圧力源１３は、ｔ磁操作３
方向弁１９を介してシリンダ５の圧力室１０に給油する
高圧流路１８を備えている。３方向弁１９の一つの切換
位置において圧力室ｌＯが絞り３０を有する戻り流路２
９を介して燃料タンク１４に対して開放される。さらに
圧力源１３から一方向減圧弁２０を介して低圧流路２１
に給油される。

この低圧流路２１は電磁操作２方向弁２２を介して駆動
室９と接続されている。減圧弁２０と２方向弁２２との
間に圧力保持手段を有する戻り流路２３が設けられてお
り、この圧力保持手段はここでは圧力保持弁２４として
形或され、燃料タンク１４への接続流路２６を備えてい
る。

圧力流路１８から分岐している流路２６は、適量吐出手
段２７につながれており、これは弁ハウジング５に設け
られたガス交換室２８のための燃料量を作り出す． 第１図とその装置の制御ダイヤグラムを示している第４
図を用いて、その作用を詳説する。

時間位置Ｏ〜５がダイヤグラムの横軸に記載されている
。曲線Ｉは給気弁１のストロークを、曲線■は調整ピス
トン７のストッパ８からのストロークを、示している。

曲線■は３方向弁１９の切換状態を示しており、縦軸の
Ｈの位置では圧力室ＩＯに高圧がかかっており、Ｒの位
置では開放されている。曲線■は２方向弁２２の切換え
状態を示しており、０の位置で開いており、Ｓの位置で
閉じている。

タイムポイントＯ： ストローク調節サイクルの開始前において、２方向弁２
２と３方向弁ｌ９は、ボンブ１５によって作り出される
高圧（２０〜１００バール）が圧力室ｌＯに、そして浮
遊調節ピストン７にかけられ、これにより浮遊調節ピス
トン７がストッパ８に押しつけられるように設定されて
いる。

給気弁部２はバネ１１の力によって閉じられている。

タイムポイントｌ： タイムポイント１で３方向弁１９が切り換えられ、圧力
室ｌＯとボンブ１５との接続が遮断され、なお圧力室１
０に残っている燃料の戻しのために戻り流路２９が絞り
３０を介して燃料タンク１４に開放される。これにより
圧力室１０の圧力が低下し、駆動室９内で浮遊ピストン
７の下側にかかっている圧力（２〜１０バール）が働く
こととなり、この浮遊ピストン７がストッパ８から上昇
し始める。

第１図による実施例では、このために要求される量の燃
料は一方向滅圧弁２０を介して流れ込み、その際ボンプ
ｌ５によって作り出される高圧が上述の低圧に下げられ
る。ここでは、戻り流路２３の圧力保持弁２４がかかっ
ている低圧では開かないように調節されにいることが重
要である。

タイムポイント２： タイムポイント２では、２方向弁２２が遮断状態となる
．従って、ピストン７のストローク動作が終了する。タ
イムポイント１と２との間の時間間隔は駆動室９内に満
たされる燃料量を決定し、これにより調節ピストン７が
移動したストロークの大きさとその結果として給気弁ｌ
の弁部２のストロークが決まってくる。

タイムポイント３： タイムポイント３では、３方向弁ｌ９によって戻り流路
２９が閉鎖され、圧力室１０が高圧流路１８に接続され
る。従って、調節ピストン７の上側に高圧がかかる．２
方向弁２２が閉じているので、駆動室９に入っている燃
料量が一定に保たれ、その非圧縮性により調節ピストン
７がピストン４と準固定的な連結関係をもつ。

その高圧がバネ１１の力を上回り、ロッド３を介してピ
ストン４と連結されている給気弁ｌの弁部２が開くこと
になる。調節ピストン７がストッパ８に達すると、この
過程は終了する．従って、弁部２はこのサイクルにおけ
る最大ストロークとなり、タイムポイント４までこの位
置を保つ。タイムポイント３と４の間の時間間隔は給気
弁ｌの給気時間と再充填時間となる．タイムポイント４
： タイムポイント４では、２方向弁２２が開く．これによ
り駆動室９に入っている燃料が圧力保持弁２４を介して
排出される。高圧がかかっている調節ピストン７はその
位置を維持するに対し、ピストン４はバネ１１によって
上昇し、これにより給気弁ｌは閉じる。第１図による実
施例では、弁バネによって生み出される低圧流路２１の
燃料圧によって圧力保持弁２４が開き、ピストン４によ
って押し出された燃料が燃料タンク１４に排出される． タイムポイント５： 弁部２の閉鎖後、１サイクルが完了し、再び出発状態（
タイムポイント０）となり、次のサイクルが始まる．第
４図に記載された点線Ｉ”■′そしては、２方向弁２２
を早目に閉じた場合、つまりタイムポイント２゜で閉じ
た場合の動作状態を示しており、これにより弁部２と調
節ピストン７のストロークが小さくなっている。

第２図による実施例は、圧力保持手段が袋タンク３１と
して形成されていることだけが第１図によるものと異な
っている。この実施例では、タイムポイントｌにおいて
、袋タンク３１が調節ピストン７の上昇のために必要な
量の燃料を供給する．低圧部のもれによって袋タンク３
１の燃料量が、そしてその結果低圧部の圧力が所定の下
限値を上回った場合に減圧弁が開く。

第２図による実施例では、タイムポイント４で六ネ１１
の圧力が袋タンク３１の対抗圧を越え、押し出された燃
料分が袋タンク３１に収容される。

第３図による実施例では、弁ストロークの制御のための
装置が噴射弁３２に応用されている．第１図と第２図に
よる実施例に対応する部材は同じ参照図番がつけられて
いる。ここでは内方に開口している弁部２が備えられて
おり、この弁部２が弁ハウジング５内に設けられた燃料
室３３を制御する．圧力源１３への接続は流路２６を介
して行なわれている．この実施例では、圧力室１０は駆
動室９と燃料室３３との間に設けられており、このこと
からストッパ８まで移動可能な！Ｊｆｌピストン７が弁
部２のロッド３のための貫通孔３４を備えていなければ
ならない。

実施変形例として、第３ａ図に示されるものも考えられ
るが、ここでは１１節ピストン７を備えたシリンダ６が
弁ハウジング５の側方に配設され、このために貫通孔３
４が不必要となっている．調節ピストン７の軸７“と弁
軸部２の軸２゜は、ここでは互いに直交している。調節
ピストン７のためのストツパ８は弁ハウジング５の壁に
よって直接形成されている。

この種の噴射弁では、噴射される燃料量が弁の開き時間
とストロークによって決定されるという利点をもつ．ス
トロークが小さいと噴射量が小さくても良好な噴霧状態
が得られ、噴射時間を長くすることによって燃料拡散を
向上させることができる． 尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にするた
めに符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構
造に限定されるものではない． ４

【図面の簡単な説明】

図面は本発明による流体圧操作弁のストローク制御のた
めの装置の実施例を示し、第１図は内燃機関の給気弁の
概略図、第２図は第１図の実施変形例の概略図、第３図
は内燃機関の噴射弁の概略図、第３ａ図は第３図の実施
変形例の概略図、第４図は本発明による弁の制御のタイ
ミングチャート図である。 （２）・・・・・・弁、（５）・・・・・・ハウジング
、（６）・・・・・・シリンダ、（７）・・・・・・浮
遊ＳＪｉ　節ピストン、（８）・・・・・・ストツパ、
（９）・・・・・・駆動室、（１０）・・・・・・圧力
室、（１３）・・・・・・圧力源、（１８）・・・・・
・高圧流路、（１９）・・・・・・弁、（２１）・・・
・・・低圧流路、（２２）・・・・・・弁第ｌ頁の続き ■Ｉｎｔ．ＣＩ．’ Ｆ　１５　Ｂ　　１５／００ 識別記号 Ａ 鵠明者 フオルカー●ビツヒル ＠発 明 者 ヘルビツヒ●オフナー 庁内整理番号 ９０２６−３Ｈ オーストリア国　８０２０ ４／９ オーストリア国　８１１４ チュービング　１１１ グラーツ ラーラレットガツセ シュチュービング クラインシュ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、流体圧操作弁のストローク制御のための装置であっ
   て、弁ハウジング内の駆動室を区画するとともに閉じ方
   向に圧力又はバネ付勢された駆動手段と圧力源とを備え
   たものにおいて、シリンダ（６）内を案内される浮遊調
   節ピストン（７）が備えられ、このピストンがシリンダ
   （６）内で圧力室（１０）を区画するとともにこの圧力
   室（１０）を前記ハウジング（５）内の駆動室（９）か
   ら分離させており、かつ前記圧力源（１３）が弁（１９
   ）によって制御され前記圧力室（１０）につながってい
   る高圧流路（１８）と、もう一つの弁（２２）によって
   制御され前記駆動室（９）につながっている低圧流路（
   ２１）とを備えており、前記調節ピストン（７）が弁（
   ２）の最大ストロークにおいてシリンダ（６）内のスト
   ッパ（８）に接当することを特徴とする装置。 ２、前記弁ハウジング（５）と前記調節ピストン（７）
   を有するシリンダ（６）とが一体的に形成され、その弁
   軸（２’）と調節ピストン（７）の軸（７’）が一致し
   ていることを特徴とする請求項１に記載の装置。 ３、減圧弁（２０）を介して圧力源（１３）に接続され
   ている低圧流路（２１）に電磁操作される２方向弁（２
   ２）が設けられ、前記減圧弁（２０）と２方向弁（２２
   ）との間に圧力保持手段（２４；３１）を備えた戻り流
   路（２３）が設けられていることを特徴とする請求項１
   に記載の装置。 ４、前記圧力保持手段が袋タンク（３１）として形成さ
   れていることを特徴とする請求項３に記載の装置。 ５、前記高圧流路（１８）に電磁操作される３方向弁（
   １９）が設けられ、その一つの出口が前記圧力室（１０
   ）に接続され、その他方の出口が絞り（３０）を備えた
   戻り流路（２９）につながっていることを特徴とする請
   求項１に記載の装置。 ６、内燃機関の給気弁を制御するための請求項１から５
   のいずれかに記載の装置において、外方に開口している
   弁（２）が弁ハウジング（５）内に設けられた交換室（
   ２８）を制御し、この交換室が適量吐出器（２７）を介
   して圧力源（１３）と接続されていることを特徴とする
   装置。 ７、内燃機関の噴射弁を制御するための請求項１から５
   のいずれかに記載の装置において、内方に開口している
   弁（２）が弁ハウジング（５）内に設けられた燃料室（
   ３３）を制御し、この燃料室（３３）が圧力流路（２６
   ）を介して圧力源（１３）と接続されていることを特徴
   とする装置。 ８、その駆動手段が閉じ方向に圧力又はバネ付勢されて
   いる流体圧操作弁のストローク制御のための方法におい
   て、 弁が閉じられた際、弁の駆動手段と浮遊調節ピストンと
   の間に位置している駆動室に低圧がかけられ、調節ピス
   トンがストッパから低圧制御弁が閉じるまで上昇し、こ
   のことにより所定のストロークが設定され、前記調節ピ
   ストンが弁制御され高圧をかけられ、このことによって
   調節ピストンがそのストッパ位置まで動かされ、弁が駆
   動室の非圧縮性媒体により開けられ、かつ低圧制御弁が
   開けられ、このことによって駆動室が空になり弁が駆動
   手段に作用している閉鎖力により閉じられることを特徴
   とする方法。