JPS61244837A - 圧電式に制御される弁装置 - Google Patents

圧電式に制御される弁装置

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JPS61244837A
JPS61244837A JP61088365A JP8836586A JPS61244837A JP S61244837 A JPS61244837 A JP S61244837A JP 61088365 A JP61088365 A JP 61088365A JP 8836586 A JP8836586 A JP 8836586A JP S61244837 A JPS61244837 A JP S61244837A
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pressure
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    • F02M41/123Fuel-injection apparatus with two or more injectors fed from a common pressure-source sequentially by means of a distributor the distributor and pumping elements being combined pump pistons acting as the distributor the pistons rotating to act as the distributor characterised by means for varying fuel delivery or injection timing
    • F02M41/125Variably-timed valves controlling fuel passages
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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、燃料噴射装置の分配式噴射ポンプのための、
圧電式に制御される弁装置であって。
圧電式の調節部材と、制御スライダによって制御される
弁流入通路及び弁流出通路を備えたスライド弁と、前記
調節部材と制御スライダとの間に配置された、調節部材
の調節行程を制御スライダの調節行程に液圧式に移し換
えるための制御室とを有している形式のものに関する。
従来の技術 このような形式の公知の弁装#(ヨーロツ・ξ特許公開
第0074550号明細書参照)においては、液圧制御
室は、調節部材によって操作された調節ピストンによっ
て、液圧によって常にプレロードのかけられた2つの圧
力室に仕切られている。調節ピストンは2つの絞りギャ
ップを有しており、これら2つの絞りギャップを介して
2つの圧力室が液圧式のゾレロード圧に接続されている
。スライド弁は、制御スライダの端面側に配置された2
つの制御室を有しており、これら2つの制御室は液圧制
御室の2つの圧力室のうちのそれぞれ一方に接続されて
いる。
圧電式の調節部材のための励磁電圧が入れられると、こ
の調節部材は伸びて調節ピストンをずらす。一方の圧力
室内の圧力は急撃に上昇し、他方の圧力室内の圧力は同
様に急撃に下降する。
同じような形式でスライド弁の制御室内の圧力が変化す
る。この圧力差によって制御スライダは調節され、弁は
開放する。励磁電圧がしゃ断されると、調節ピストンは
他方の方向にずらされる。2つの圧力室の圧力比及びひ
いては制御室内の圧力比は交換し、制御スライダは再び
弁開放位置にもたらされる。
発明が解決しようとする問題点 前記のような圧電・液圧式制御ブロックとも呼ばれる弁
装置は構造的に非常に高価であってしかも、例えばスト
ッパポイント箇所における緩衝されない振動によって、
圧電制御パルスとスライド弁の制御スライダの調節行程
との間の釣合いが狂うことがある。
問題点を解決するための手段 前記問題点を解決した本発明によれば、弁流入通路又は
流出通路に負荷軽減弁が配置されており、該負荷軽減弁
が制御されない非作業状態で前記弁流入通路又は流出通
路に通じる負荷軽減口を閉鎖し、調節部材の励磁電圧が
しゃ断されることによって前記負荷軽減口を開放するよ
うになっている。
実施態様 特許請求の範囲第9項記載の有利な実施態様によれば、
軸方向で移動する調節ピストンを用いなくてよいので、
軸方向移動可能な調節ピストンに付随するすべての欠点
は除かれる。調節ピストンを制限壁にはめ込む必要はな
いので製造費用は安価になる。また制限壁における調節
ピストンのはめ込み精度が狂うと、μm(マイクロメー
トル)範囲の調節行程において調節ピストンと制限壁と
の間に潤滑油膜が形成されないので早期の摩耗が惹起さ
れるという欠点もある。この実施態様によればさらに、
液圧室のシールも完全に良好に行なわれる。全体的に見
て調節部材は製造費用が安価で確実に作動し、有利には
弁装置に作用する。
さらに特許請求の範囲第11項記載の実施態様によれば
、燃料噴射装置によって駆動される内燃機関の最大回転
数において不御合な高圧を生せしめることなしに、分配
式噴射ポンプの供給圧は下側の回転数範囲で上昇せしめ
られる。この高い供給圧によって、噴射ノズルによる燃
料の良好な噴霧が得られる。
実施例及び作用 次に図面に示した実施例について本発明の構成及び作用
を具体的に説明する。
第1図の断面図で示した、内燃機関の燃料噴射装置の分
配式噴射ポンプ用の圧電式に制御される弁装置は、分配
式噴射ポンプのケーシングに従来通りに組み込まれてい
るか、一部だけが分配式噴射ポンプのケーシングに組み
込まれている。図示の実施例では、弁装置は弁ケーシン
グ1oと、この弁ケーシング10に取り付けられた調節
装置ケーシング11とを有している。
2つのケーシング10.11の互いに突き合う端面側1
2.13には、各ケーシング11,12に設けられたそ
れぞれ2つの制御室14,15が開口しており、これら
2つの制御室14゜15は、ケーシング10,11の組
み立てられた状態で互いに同列に並んでいる。。制御室
14゜15は組み立てられた状態で、弁ケーシング10
と調節装置ケーシング11とによって端面側12.13
に緊締されたプレート16によって互いに仕切られてい
る。プレート16は、いわゆる固体・エラストマー体接
続プレートとして構成されている。このプレート16は
金属円板17とこの金属円板17に対して同軸的な金属
リング18とによって構成されており、これらの金属円
板17と金属リング18とはこれらの間に介在された同
軸的なエラストマーリング19を介して互いに接続され
ている。このエラストマーリング19の軸方向の厚さは
半径方向の幅よりも大きく設計されている。金属円板1
7は中央孔2oを有している。この中央孔2oを貫通す
る固定ねじ21はプレート16と圧電式の調節部材22
とを接続する。調節部材22は、引張りばねとして作用
する外側に存在する外周部ばね24を有する柱状圧電素
子又は積層圧電素子23より成っている。積層圧電素子
23は制御室15の底部で調節装置ケーシング11に支
持されている。接続導線25を介して積層圧電素子23
には励磁電圧が生ぜしめられ、これによって積層圧電素
子23の軸方向長さが変化する。
弁ケーシング10内でプレート16によって閉鎖された
制御室14は液体1例えば燃料によって満たされている
。漏れ損失は逆止弁26を介して、供給圧力下にある供
給導管によって補償される。液体で満たされた制御室1
4は、弁ケーシング10内に配置された長手方向スライ
ド弁27のための液圧制御室を形成している。
長手方向スライド弁27は調節部材22の調節行程、つ
まり積層圧電素子23の長さ変化を長手方向スライド弁
270制御スライダ28の調節行程に置き換える。弁ケ
ーシング10は、半径方向の吸入口30と排出口31と
を備えた制御室14内に開口する孔29を有している。
この孔29内で制御スライダ28が軸方向でしゆう動可
能にガイドされている。制御スライダ28の一方の端面
側32は内室若しくは液圧制御室14内に突入していて
、制御スライダ28の他方の端面側33と孔29の底部
との間で支えられているばね34の作用を受けてストッ
パ35に当っている。非制御状態で吸入口30と排出口
31とは互いに接続されている。制御スライダ28の一
方の端面側32が圧力で負荷されると、制御スライダ2
8内の制御縁36を介して、吸入口30と排出口31と
の間の接続はしゃ断される。吸入口30は、弁ケーシン
グ10内に配置された2つの穴37a、37bより成る
流入通路37に接続されていて、排出口31は流出通路
38に接続されている。
流入通路37内には負荷軽減通路○が配置されており、
この負荷軽減弁4oはその非制御状態で流入通路37内
の負荷軽減口39を閉鎖する。負荷軽減弁4oは座付き
弁として構成されており、この座付き弁は負荷軽減口3
9を環状に取り囲む弁座41と円筒形の弁部材42とを
有している。この弁部材42の円すい形外周面  47
は弁閉鎖ばね43のばね作用を受けて弁座41に当てつ
けられている。弁部材42は、負荷軽減口39に対して
同軸的な孔44内で軸方向でガイドされている。この孔
44は同様に弁ケーシング10の内室又は制御室14内
に開口している。制御室14内で突起部48で支えられ
ている弁閉鎖ばね43によって負荷された、弁部材42
の端面側45は制御室14内で液体によって負荷された
、第1の制御面を形成しており、円すい形外周面47は
、流入通路37内で圧力によって負荷される第2の制御
面を形成している。負荷軽減口39から、弁ケーシング
10内に延びる負荷軽減通路46が長手方向スライド弁
27の流出通路38に通じている。座付き弁又は負荷軽
減弁4oの弁行程は長手方向スライド弁270制御スラ
イダ28のスライド行程よりも小さい。従って、負荷軽
減弁4oの弁部材42の第1の制御面45は、同様に制
御スライダ280制御面を形成する一方の端面側32よ
りも著しく大きく設計されている。弁部材42の第2の
制御面又は円すい形外周面47は第1の制御面45より
も著しく小さく設計されている。弁閉鎖部材43の戻し
力は、流入通路37内に生じる圧力によって弁部材42
の第2の制御面47に作用する開放力よりも著しく小さ
く設計されている。
図示の実施例による圧電式に制御される弁装置の作用形
式は以下の通りである。
図示の弁装置が、例えばヨーロッパ特許出願公開第00
74550号明細書に記載された燃料噴射装置の分配式
噴射ポンプと協働する場合、流入通路37は分配式噴射
弁の高圧作業室に接続され、この高圧にさらされる燃料
で満たされる。流出通路38は、分配式噴射ポンプの燃
料供給装置に通じる戻し導管に接続されている。
圧電式の調節部材22の非励磁状態において長手方向ス
ライド弁27及び座付き弁又は負荷軽減弁40は制御さ
れず、それぞれ第1図に示した位置を占める。この位置
で長手方向スライド弁27は開放し負荷軽減弁4oは閉
鎖される。
燃料は流入通路37を通って開放された長手方向スライ
ド弁27を介して流出通路38に流れパ込み、分配式噴
射ポンプのポンプ室は掃気される。噴射開始時点におい
て、圧電式の調節部材22に、定電圧パルスの形状の励
磁定電圧が、噴射時間と同じ時間だけ作用する。積層圧
電素子230寸法は長くなり、制御室14内で制御圧が
μS (マイクロセカンド)で急撃に高められる。と、
の制御圧は長手方向スライド弁27の謁御スライダ28
を弁閉鎖方向に押しやる。制御縁36が吸入口30と排
出口31とをしゃ断すると高圧作業室内及びひいては流
入通路37内の圧力が上昇し始める。制御室14内の制
御圧は弁部材42の大きい方の第1の制御面45によっ
て負荷軽減弁40を高圧に対して確実に閉鎖する。直流
ノξルスは噴射終了時点でしゃ断され、積層圧電素子2
3はその元の位置を占め、内室又は液圧制御室14内の
圧力は元の値つまりほぼ零になる。流入通路37内の高
い噴射圧は負荷軽減弁40に当るので、この時点で流入
通路37は開放する負荷軽減口39を介して負荷軽減通
路46及びひいては燃料戻し回路に接続される。これに
よって分配式噴射弁の高圧室内の圧力は急撃に下降し、
噴射過程は終了する。
長手方向スライド弁27及び負荷軽減弁40は第1図に
示した基本位置に戻る。
第2図に示した圧電式に制御される弁装置は分配式噴射
ポンプのポンプケーシング150に組み込まれているの
で、第1図におけるような弁ケーシング1oは省略され
ており、その代わり分配式噴射ポンプのポンプケーシン
グ150が設けられている。分配式噴射ポンプは公知の
形式で、ポンプケーシング150の円筒形孔151内で
ガイドされた分配ピストン152を有している。この分
配ピストン152は分配式噴射ポンプの高圧室153を
制限している。燃料はポンプの図示していない内室から
流入孔15壬及び逆止弁155を介して高圧室153内
に達する。回転する分配ピストン152はカムリングの
カムに溢って転動することによって回転・昇降運動を行
なう。この回転運動によって、分配ピストン152の分
配孔156は、ポンプケーシング150内で分配ピスト
ン152に対して半径方向に配置されたそれぞれ1つの
排出孔159に接続される。各排出孔159は圧力弁1
57を介して燃料噴射ポンプの図示していない噴射ノズ
ルに通じている。分配ぎストン152の昇降運動によっ
て、高圧室153内に吸い込まれた燃料は高圧下にさら
され、ポンプケーシング150の接続導管158を介し
て分配孔156に供給される。
ポンプケーシング150に組み込まれた圧電式に制御さ
れる弁装置は、第1図に示した弁装置に対してやや変え
られているだけなので、同一の構造部には同じ符号に1
00を足して示しである。この弁装置から長手方向スラ
イド弁127が接続導管158に直接はめ込まれている
つまり導管区分158aが吸入口130に接続されてい
て、導管区分158b(流出通路)が排出口131に接
続されている。長手方向スライド弁127は第1図のも
のに対して次の点で異なっている。つまり、この長手方
向スライド弁127はその制御されない非作業位置で吸
入口130と排出口131との間の接続が中断され、長
手方向スライド弁127がその閉鎖位置を占める。第1
図の実施例と同様に座付き弁として構成された負荷軽減
弁140はこの実施例では弁排出側に配置されていて、
導管区分158bに設けられた負荷軽減口139を制御
する・この負荷軽i口139は、逆流孔160を介して
分配式噴射ポンプの燃料戻し流に接続されている。負荷
軽減弁140は第1図と同様に構成されているので、そ
の詳しい説明は省略する。
圧電式の調節部材122は、液圧制御室11牛を制限す
るプレート116以外は第1図のものと同様に構成され
ている。プレート116はこの実施例では一体的な金属
円板である。この金属円板は、調節部材22とは反対側
でoリング161を介在させて、制御室114に対し同
軸的な環状の当接ショルダ162に突き当っている。0
リング161はプレート116のスライド運動を許容す
るだけではなく、液体の満たされた制御室114をシー
ルするためにも用いられる。制御室114はこの実施例
でも有利には燃料が充てんされており、図示していない
流入孔を介して、供給圧の作用下にある分配式噴射ポン
プの内室に接続されている。
分配式噴射ポンプと連絡した弁装置の作用形式の以下の
通りである。
逆止弁155を介して燃料を吸い込んでから、カム上昇
釦よって生ぜしめられる分配ピストン152の行程開始
に伴って直ちに、閉鎖した長手方向スライド弁127に
向かって燃料の圧縮が開始される。噴射開始に伴って、
前記実施例と同じ形式で定電圧ノξルスが圧電式の調節
部材122に作用する。積層圧電素子123が膨張する
ことによって、制御室114内に制御圧が形成され、こ
の制御圧は一方では高められた閉鎖ガを負荷軽減弁14
0に加え、他方では長手7j向スライド弁127の制御
スライダ128を開放方向で運動させる。長手方向スラ
イド弁が開放されると、接続導管158を介して、高圧
下にある燃料が分配孔156及び圧力弁157を介して
噴射ノズルへ流れる。
噴射終了時に、圧電式の調節部材122における定電圧
パルスの作用が中止される。積層圧電素子123はその
出発位置に戻り、液圧制御室114内の制御圧が再び供
給圧に下降する。
接続導管158内の高圧は、第1図に記載された形式で
負荷軽減弁140を急撃に開放するので、高圧室153
は、接続導管158及び逆流孔160を介して分配噴射
ポンプの戻し導管に接続される。これによって、分配式
噴射弁の高圧室153内で自然な圧力降下が生じ、噴射
過程が終了する。このような弁装置の作業形式によって
、最高回転数時に許容できない程度に高いポンプ圧が形
成されることなしに、低回転数範囲内のポンプ圧は高め
られる。また、高いポンプ圧及びひいては高い噴射圧に
よって、噴射ノズルに燃料の良好な噴霧が得られる。閉
鎖した長手方向スライド弁127によって噴射開始前に
既して所定の燃料圧縮が得られる。回転数の上昇に伴っ
て、噴射開始時点は、カムリングが回転することによっ
て分配ピストンの行程カムのカム角度に関連して早めら
れるので、カム角度に関連したポンプ圧は高められる。
しかしながらこれによって、前圧縮を行なうために提供
されるカム角度範囲は狭められるので、無負荷回転数に
おける噴射開始前の圧力上昇と最大回転数における圧力
上昇とはほぼ同じ大きさである。場合によっては、分配
式噴射ポンプの高圧室153は圧力貯蔵器及び/又は高
圧オーツモーフロー弁に接続される。
負荷軽減弁として作用する、第1図に示しだ座付き弁ヰ
○若しくは第2図に示した座付き弁140は、必要であ
れば、第2図の負荷軽減弁140の変化実施例として第
3図に概略的に示されているように、圧力又は部分圧力
を補償する構造で構成することもできる。このために、
負荷軽減弁1400弁部材142は第3の制御面163
を有している。この第3の制御面163は導管区分15
8b内の圧力によって負荷され、弁部材142の端面側
145によって形成された第1の制御面と同じように作
用する。円すい形外周面147によって形成された第2
の制御面に対する第3の制御面163の大きさをどの程
度にするかに応じて、部分圧力補償又は圧力補償が得ら
れる。第3図に示した負荷軽減弁140のその他の部分
は第2図のものと同様に構成されている。
効果 本発明による圧電式に制御される弁装置は、構造が非常
に簡単であって、その制御時点、つまり開放及び閉鎖時
点が相互に反動し合うことがないという利点を有してい
る。圧電式の制御・ξルスとスライド弁の制御スライダ
のスライド行程とは互いに正確に比例している。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による圧電式に制御される弁装置の第1
実施例の概略的な縦断面図、第2図は、第2実施例によ
る圧電式に制御される弁装置の組み込まれた分配式噴射
ポンプの概略的な断面図、第3図は第2図に示した弁制
御装置の変化実施例を示した部分図である。 10・・・弁ケーシング、11・・・調節装置ケーシン
グ、12.13・・・端面、14,15;114・・・
制御室、16;116・・・プレート、17・・・金属
円板、18・・・金属リング、19・・・エラストマー
リング、20・・・中央孔、21・・・固定ねじ、22
 ; 122・・・調節部材、23 ; 123・・・
積層圧電素子、24・・・外周部ばね、25・・・接続
導線、26・・・逆止弁、27;127・・・長手方向
スライド弁、28;128・・・制御スライダ、29・
・・孔、30;130・・・吸入口、31 ; 131
・・・排出口、32.33・・・端面側、34・−・ば
ね、35・・・ストッパ、36・・・制御縁、37・・
・流入通路、37a。 37b・・・穴、38・・・流出通路、39 ; 13
9・・・負荷軽減口、40 ; 140・・・負荷軽減
弁、41・・・弁座、”42;142・・・弁部材、’
、 + 3・・・弁閉鎖ばね、44・・・孔、45;1
45・・・端面側、46・・・負荷軽減通路、47;1
47・・・円すい形外周面、48・・・突起部、150
・・・ポンプケーシング、151・・・円筒形孔、15
2・・・分配ピスト12.153・・・高圧室、154
・・・流入孔、155・・・逆止弁、156・・・分配
孔、157・・・圧力弁、158・・・接続導管、15
8a 、158b・・・導管区分、159・・・排出口
、160・・・逆流孔、161・・・0リング、162
・・・当接ショルダ、163・・・制御面 27・・・スライド弁     40・・・負荷軽減弁
28−0.制御スライダ 144・・・制御室       128・・・制御ス
ライダ、158b・・・弁122・・・圧電式の調節部
材  139・・・負荷軽減口    流出通路127
・・・スライド弁     140・・・負荷軽減弁1
14・・・制御室 140・・・負荷軽減弁 158b・・・弁流量通路 り女1

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.燃料噴射装置の分配式噴射ポンプのための圧電式に
    制御される弁装置であつて、圧電式の調節部材(22;
    122)と、制御スライダ(28;128)によつて制
    御される弁流入通路及び弁流出通路(37;158b)
    を備えたスライド弁(27;127)と、前記調節部材
    (22;122)と制御スライダ(28;128)との
    間に配置された、調節部材(22;122)の調節行程
    を制御スライダ(28;128)の調節行程に液圧式に
    移し換えるための制御室(14,15;114)とを有
    している形式のものにおいて、弁流入通路又は流出通路
    (37;158b)に負荷軽減弁(40;140)が配
    置されており、該負荷軽減弁(40;140)が制御さ
    れない非作業状態で前記弁流入通路又は流出通路(37
    ;158b)に通じる負荷軽減口(39;139)を閉
    鎖し、調節部材(22;122)の励磁電圧がしや断さ
    れることによつて前記負荷軽減口(39;139)を開
    放することを特徴とする、圧電式に制御される弁装置。
  2. 2.負荷軽減弁(40;140)が、互いに逆方向に作
    用する2つの制御面(45,47;145,147)を
    備えた弁部材(42;142)を有しており、前記2つ
    の制御面(45,47;145,147)のうちの第1
    の制御面(45;145)が制御室(14;114)内
    の圧力によつて負荷され、第2の制御面(47;147
    )が弁流入通路又は弁流出通路(37;158a)内の
    圧力によつて負荷される、特許請求の範囲第1項記載の
    弁装置。
  3. 3.第1の制御面(45;145)が第2の制御面(4
    7;147)よりも著しく大きい、特許請求の範囲第2
    項記載の弁装置。
  4. 4.弁部材(42;142)が弁閉鎖ばね(43;14
    3)によつて閉鎖位置で保持され、この弁閉鎖ばね(4
    3;143)の閉鎖力に対する開放力の比が、弁流入又
    は流出通路(37;158b)内の圧力によつて負荷さ
    れる第2の制御面(47;147)に対する弁流入又は
    流出通路(37;158b)内の最大圧力の比よりも著
    しく小さく選定されている、特許請求の範囲第2項又は
    第3項記載の弁装置。
  5. 5.第1の制御面(45;145)が長手方向スライド
    弁(27;127)の制御スライダ(28;128)の
    制御面(32;132)よりも大きく、弁部材(42;
    142)のスライド行程が制御スライダ(28;128
    )のスライド行程よりも小さく選定されている、特許請
    求の範囲第2項から第4項までのいずれか1項記載の弁
    装置。
  6. 6.負荷軽減弁(40;140)が座付き弁として構成
    されており、弁部材(42;142)の円すい形外周面
    (47;147)が、弁閉鎖ばね(43;143)のば
    ね作用を受けて負荷軽減口(39;139)を取り囲む
    弁座(41;141)に載設しており、前記円すい形外
    周面(47;147)が第2の制御面を形成していて、
    この第2の制御面に対して軸方向で向き合う、弁部材(
    42;142)の端面側(45;145)が第1の制御
    面を形成している、特許請求の範囲第2項から第4項ま
    でのいずれか1項記載の弁装置。
  7. 7.負荷軽減弁(140)が第3の制御面(163)を
    有しており、この第3の制御面(163)が第1の制御
    面(145)と同じ作用を有し、弁流入又は流出通路(
    158b)内の圧力によつて負荷される、特許請求の範
    囲第2項から第6項までのいずれか1項記載の弁装置。
  8. 8.制御室(14;114)がケーシング(10;15
    0)とプレート(16;116)とによつて制限されて
    おり、このプレート(16;116)の裏側に圧電式の
    調節部材(22;122)が作用する、特許請求の範囲
    第1項から第7項までのいずれか1項記載の弁装置。
  9. 9.プレート(16)が固体・エラストマー体接続プレ
    ート(17,18,19)として構成されていて、ケー
    シング(10,11)の終端側でしつかりと緊締されて
    いる、特許請求の範囲第8項記載の弁装置。
  10. 10.プレート(116)が、調節部材(122)とは
    反対側で、Oリング(161)を介在させてケーシング
    側の当接シヨルダ(162)に当接している、特許請求
    の範囲第8項記載の弁装置。
  11. 11.スライド弁(127)が、分配式噴射ポンプの分
    配ピストン(152)内の分配孔(156)とポンプ作
    業室(153)との間の接続部に挿入されていて、スラ
    イド弁(127)の弁流入通路がポンプ作業室(153
    )へ通じる部分接続部(158a)を形成し、スライド
    弁(127)の弁流出通路が分配孔(156)へ通じる
    部分接続部(158b)を形成しており、スライド弁(
    127)が、制御スライダの制御されない非作業位置で
    閉鎖されるように構成されており、調節部材の励磁電圧
    のスイッチオン及びスイッチオフ時点が噴射開始時点及
    び噴射終了時点と同期化されている、特許請求の範囲第
    1項から第10項までのいずれか1項記載の弁装置。
  12. 12.負荷軽減弁(140)が、分配ピストン(152
    )の分配孔(156)へ通じる、スライド弁(127)
    の弁流出通路(168b)内に配置されている、特許請
    求の範囲第11項記載の弁装置。
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