JPS6267276A - 液体又は気体を調量するための調量弁 - Google Patents

液体又は気体を調量するための調量弁

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JPS6267276A
JPS6267276A JP61217360A JP21736086A JPS6267276A JP S6267276 A JPS6267276 A JP S6267276A JP 61217360 A JP61217360 A JP 61217360A JP 21736086 A JP21736086 A JP 21736086A JP S6267276 A JPS6267276 A JP S6267276A
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metering
damping piston
piezoelectric
liquid
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デイートリツヒ・トラハテ
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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、液体又は気体を調量するための調量弁、特に
、例えば直接噴射式のディーゼルエンジンのような内燃
機関における燃料噴射装置のための噴射弁であって、調
量開口を有する弁ケーシングと、調量開口を制御する弁
ニードルと、調量開口を遮断する閉鎖位置へ前記弁ニー
ドルを戻し案内するための弁閉鎖ばねと、圧電式の調節
部材とを有しており、該調節部材の、制御電圧の作用の
もとで長手方向に移動可能な圧電積層体が一端では弁ニ
ードルに、かつ他端では液体で充たされた緩衝室を制限
している緩衝ピストンに結合されていて、該緩衝ピスト
ンが圧電積層体の軸線方向で見て軸方向移動可能に案内
されていて、圧電積層体の長さの変化が制御電圧によっ
て生じた場合に緩衝ピストンが弁ケーシングに対して相
対的に不動に位置している形式のものに関する。
従来の技術 この形式の公知の調量弁（英国特許出願公開第２０５６
５５９号明細書）においては、調量開口を開くために圧
電積層体の収縮によって弁ニードルが弁座から持ち上げ
られるように圧電式の調節部材が構成されている。弁ニ
ードルを弁閉鎖位置へ戻し案内するためにケーシング側
に支持されている弁閉鎖ばねは、緩衝ピストンの、圧電
積層体とは反対側の後ろ側に作用しかつ燃料供給部に結
合された緩衝室内にある。緩衝ピストンの重量と緩衝室
内における燃料の緩衝作用とは、圧電積層体の短い１収
縮相の間に緩衝ピストンが静止して定置にあり、弁閉鎖
ばねの作用のもとでは弁閉鎖位置へ動かないような大き
さに設定されている。これによって、各調量相において
は弁ニードルが等しい開放行程運動を行なっている。弁
が閉じられている状態では特に圧電積層体における長さ
の変化が温度の変動にもとづいて緩衝ピストンの移動を
もたらす。同様にして、摩耗と製作誤差とも、弁ニード
ルと圧電積層体と緩衝ピストンによって形成された操作
機構において補償される。従ってこれらの現象は弁ニー
ドルの、調量開口に対して相対的な調節行程に影響を与
えることはできない０ 圧電積層体が調量相中に一時的に弁ケーシング側で静止
するというこの構造原理は長さの範囲全体が弁ニードル
の作動のために用いられている圧電式の調節部材へは転
用するととができないことはわかっている。このような
場合には圧電積層体の伸延時に緩衝ピストンに作用する
圧力が、典型的には３０μｍという圧電積層体の比較的
に小さい全調節行程に比較して、緩衝ピストンが著しく
大きく移動するように作用する。特に、緩衝室内にある
燃料の部分量がほとんど絞られず、ひいては結合導管を
介して燃料供給部へ著しく急速に押しのけられることが
ある。仮に、燃料流出を大きく絞ったとしても、圧電積
層体の伸延による緩衝ピストンの一時的な移動は緩衝ピ
ストンの重量が著しく大きい場合にのみある程度回避さ
れるだけである。しかしながら、緩衝ピストンがこのよ
うに大きいことによって必然的に比較的に大きい構造空
間が必要とされ、さらに、このことが所望されている調
量弁の小型化にとって妨げとなっている。
仮に調世相の間に圧電積層体のケーシング側での静止が
極めてわずかにずれた場合でも、圧電積層体の調節行程
がわずかな状態では精度の高い確実に再生できる調量は
得られない。
発明が解決しようとする課題 本発明が解決しようとする課題は、圧電式の調節部材を
使用した場合でも温度の作用と摩耗と製作誤差を補償し
ながら極めて高い精度で確実に弁ニードル行程に伝達で
き、ひいては著しくわずかな調量をも可能にする小型の
緩衝機構によって構造容積も小さい調量弁を提供するこ
とである。
課題を解決するための手段 前述の課題を解決する本発明の構成は、緩衝ピストンの
端面によって制限される緩衝室が少なくとも１つの絞り
間隙を介して補償室と連通していて、緩衝室と絞り間隙
と補償室とに与えられた容積が液体によって充たされて
密閉されていることである。
発明の効果 本発明による調量弁の利点は圧電積層体の伸延によって
調節行程を生じる圧電式の調節部材を使用することにお
いても、温度の作用と摩耗と製作誤差とを補償するとい
う利点を維持しながら全く等しい弁ニードル行程の極め
て高い精度ととりわけ確実な再現性とが得られたことで
ある。これによって、例えば内燃機関の燃料噴射機構に
おいて要求されるような著しくわずかな調量体積でも極
めて正確に調量することが実施できる。液体クッション
と、該液体クッションに著しく小さい絞り間隙を介して
結合された補償室とを有する封入された液体緩衝機構に
よっては、励発電圧を印加したときに圧電積層体の伸延
によって惹起されるような短時間の動的ることかできる
。従って、緩衝ピストンと、ひいては圧電積層体とが弁
の作動状態において定置に固定されている。この場合、
緩衝ピストンは特別な機能を果、ださないので、緩衝ピ
ストンは比較的に小さく設計され、ひいては調量弁の構
造容積もわずかに抑えることができる。これに対して、
圧電積層体や弁ニードル又は緩衝ピストンが温度の作用
と摩耗と製作誤差とによって長さを変化させるような準
静的な過程は、絞り間隙を通って液体が押しのけられる
ことによって、緩衝ピストンの移動ひいては補償作用な
生ぜしめるので、この準静的な過程によって圧電積層体
の一定の調節行程は影響されることはない。
実施態様 特許請求の範囲第２項以下に記載された構成によって、
本発明による調量弁の有利な実施態様が可能である。
特許請求の範囲第２項に記載された実施態様は、特許請
求の範囲第３項以下に示された他の実施態様と関連して
、小さい構造容積の調量弁を可能にする圧電積層体のた
めの緩衝機構の有利な実現化を提供している。
実施例 液体又は気体を調量するための調量弁の実施例として図
面に縦断面図によって示された直接噴射式のディーゼル
エンジンのための噴射弁は２つの部分から成る弁ケーシ
ング１０を有している。この弁ケーシング１０の上部１
０１は下部１０２に差し込まれている。土部１０１と下
部１０２との間には弁体１１が保持されている。
弁体１１は軸線方向の貫通孔１２を有していて、該貫通
孔１２は弁体１１の、下部１０２から突出している端部
のところで調量開口又は弁開口１３を開口させている。
弁開口１３は弁座１４によって取囲まれていて、この弁
座１４が弁開口１３を開放もしくは閉鎖するために貫通
孔１２内を案内された弁ニードルの、きのこ顆状に構成
されたヘラｒ１５１と協働している。ヘラＰ１５１と弁
開口１３とは約１５０°の噴射角度を成していて、この
噴射角度を形成しながら燃料が内燃機関の燃焼室内に噴
射される。
弁＝−ｒル１５の、弁体１１から大きく突出している、
弁座１４とは反対側の端部は、弁ニードル１５を軸線方
向で移動可能なスリーブ］６内を案内されており、この
スリーブ１６が一体！　　　的なリングフランツ１６１
を支持している。スリーブ１６のリングフランジ１６１
と弁体１１との間には圧縮ばねとして構成された弁閉鎖
ばね１７が支持さねている。これによって、スリーブ１
６は支持円板１８を介して弁ニードル１５の厚みをつけ
られた端部１５２に当接している。
弁閉鎖ばね１７からスリーブ１６と支持円板１８とを介
して弁ニードル１５へもたらされる圧力によって、弁ニ
ードル１５はヘラｌ’　１５１でもって弁座１４に圧着
されて弁開口１３を閉鎖する。
弁ケーシング１０の上部１０１は大区分１９１と、減径
された大区分１９２とを有する直径において段階づけさ
れた袋穴１９を有している。
減径された大区分１９２は窓底部１９３によって閉じら
れている。大区分１９１には、通常の場合、多数の円板
から成る圧電式の調節部材２１の圧電積層体２０が入っ
ている。減径された大区分１９２には緩衝ピストン２２
が侵入する。
この緩衝ピストン′２２の直径は、この緩衝ピストン２
２の円筒壁と大区分１９２の孔壁との間に絞り間隙とし
て極めて小さいリング間隙２３が残るように設定されて
いる。緩衝ピストン２２は段状に配置されたリングフラ
ンジ２４．２５を介して圧電積層体２０の一端に当接し
ている。
比較的に大きい直径を有するリングフランジ２４のリン
グ肩２６と、大区分１９１，１９２の移行部に設けられ
たリング状のケーシング肩２７との間には、圧電積層体
２ｏを弁ニードル１５の方向に向かって負荷している圧
縮ばね２８が支持されている。圧電積層体２００反対側
の端部は中央の切欠き３０を有するキャップ２９を支持
している。切欠き３０と厚みをつけられた端部１５２と
の間には伝達ピン３１が支持されているので、圧電積層
体２０は弁ニードル１５と常時係合されている。圧縮ば
ね２８のばね力は弁閉鎖ばね１７のばね力よりも著しく
小さいので、弁閉鎖ばね１７が弁開口１３を確実に閉鎖
状態に保っている。
緩衝ピストン２２の、直径の比較的に小さいリングフラ
ンジ２５のリング肩３２には、リング状のダイヤフラム
３３の一端が当接し、ケーシング肩２７にはリング状の
ダイヤフラム３３の他端が当接している。この場合、圧
縮ばね２８の、ケーシング肩２７上での支持は、ダイヤ
フラム３３の、ケーシング肩２７上にある縁部な介して
行なわれている。ダイヤフラム３３により緩衝ピストン
２２に向かって取囲まれている空間は補償室３４であり
、緩衝ピストン２２の端面２２１と窓底部１９３との間
には緩衝室３５が設けられている。緩衝室３５と補償室
３４とはリング間隙２３を介して互いに連通している。
リング間隙２３は絞り箇所の作用を有している。
緩衝室３５とリング間隙２３と補償室３４とは液体によ
って充たされて密閉されている。
比較的に大きい直径の大区分１９１は、燃料のための貯
蔵部を形成しており、弁ケーシング１０の上部１０１に
おける供給孔３６を介して供給接続部３７と結合されて
いる。環状室３８は弁開口１３によって直接制限されて
いる。
発明の作用 前述の噴射弁の作用は次に示すとおりである。
弁が閉じられた状態では燃料が制御圧でもつて、弁ニー
ドル１５によって閉じられた弁開口１３のところでとど
まっている。制御電圧が圧電積層体２０にかけられたな
らば、圧電積層体２ｏが例えば２０μｍに達する予め定
められた分だけ軸線方向の長さを伸延する。この長さの
変化は著しく迅速に行なわれて、キャップ２９と伝達ビ
ン３１とを介して弁ニードル１５を適当に移動させる。
これによって、弁ニードル１５のヘラＦ′１５１が圧電
積層体２０の長さに正確に対応する。それというのは、
圧電積層体２０が緩衝ピストン２２を介して緩衝室３５
内の液体クッションに支持されているからである。圧電
積層体２０の接続時間が短い場合には絞りを行なってい
るリング間隙２３を介して液体が緩衝室３５から押し出
されない。
エンジンの温度上昇にもとづいて圧電積層体２０におい
て生じる長さの変化は緩衝ピストン２２によって補償さ
れる。温度変化にもとづ（圧電積層体２０の長さの変化
は緩慢に経過する準静的な過程である。この場合、緩衝
ピストン２２にかかる圧力においては、緩衝室３５内の
液体クッションが、長期間にわたって大きく絞りを行な
うリング間隙２３を介して補償室３４内に流動する可能
性を有している。補償過程が終了した後では、補償室３
４内の圧力と緩衝室３５内の圧力とが等しい大きさであ
り、圧電積層体２０が長さ変化を修正しながら再びケー
シング側に固定される。これからさらに圧電積層体２ｏ
が励発された場合には、圧電積層体２０の予め与えられ
た２０μｍのコンスタントな調節行程が弁ニードル１５
に伝達される。従って、温度変化にもとづいて圧電積層
体２０の長さの変化がこの調節行程に及ぼす影響は、確
実に排除される。同様にして、緩衝ピストン２２と圧電
積層体２０とキャップ２９と伝達ビン３１の軸線方向の
長さの変化につながる摩耗又は製作誤差も補償される。
貯蔵室として用いられる大区分１９１は噴射過程におい
て過度に強い圧力低下を回避している。噴射弁の閉鎖は
燃料圧に抗して行なわれるので、又ぽ容積減少、又は漏
出は生じない。弁開口１３１によって調量した直後に燃
料を噴射できることによって燃料の良好な噴霧化が補償
される。
【図面の簡単な説明】
第１図は直接噴射式のディーゼルエンジンのための本発
明による噴射弁の縦断面図である。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. １．　液体又は気体を調量するための調量弁であつて、
    調量開口を有する弁ケーシングと調量開口を制御する弁
    ニードルと、調量開口を遮断している閉鎖位置へ前記弁
    ニードルを戻し案内するための弁閉鎖ばねと、圧電式の
    調節部材とを有しており、該調節部材の、制御電圧の作
    用のもとで長手方向に移動可能な圧電積層体が一端では
    弁ニードルに、かつ他端では液体で充たされた緩衝室を
    制限している、緩衝ピストンに結合されていて、該緩衝
    ピストンが圧電積層体の軸線方向で見て軸方向移動可能
    に案内されていて、圧電積層体の長さの変化が制御電圧
    によつて生じた場合に緩衝ピストンが弁ケーシングに対
    して相対的に不動に位置している形式のものにおいて、
    緩衝ピストン（２２）の端面（２２１）によつて制限さ
    れる緩衝室（３５）が少なくとも１つの絞り間隙を介し
    て補償室（３４）と連通していて、緩衝室（３５）と絞
    り間隙と補償室（３４）とに与えられた容積が液体によ
    つて充たされて密閉されていることを特徴とする液体又
    は気体を調量するための調量弁。
  2. ２．　弁ケーシング（１０）が直径において段をつけら
    れた軸線方向の袋穴（１９）を有していて、穴底部（１
    ９３）を有する減径された穴区分（１９２）内を緩衝ピ
    ストン（２２）が移動可能に案内されていて、緩衝室（
    ３５）が前記穴底部（１９３）と緩衝ピストン（２２）
    の、前記穴底部（１９３）に向かう端面（２２１）とに
    よつて制限されて、絞り箇所が軸線方向のリング間隙（
    ２３）によつて緩衝ピストン（２２）と穴壁との間に形
    成されていて、緩衝ピストン（２２）が比較的に大きい
    直径を有する穴区分（１９１）に突入していて、ダイヤ
    フラム（３３）が、一方では２つの穴区分（１９１，１
    ９２）の移行部に設けられたケーシング肩（２７）に、
    他方では緩衝ピストン（２２）に、それぞれ液密に当接
    している、特許請求の範囲第１項記載の調量弁。
  3. ３．　緩衝ピストン（２２）が圧電積層体（２０）に向
    けられた端部に段状に配置された２つのリング肩（２６
    ，３２）を有しており、外側のリング肩（２６）とケー
    シング肩（２７）との間には圧電積層体（２０）が弁ニ
    ードル（１５）を圧縮する圧縮ばね（２８）に支持され
    ていて、内側のリング肩（３２）には一方のダイヤフラ
    ム縁部が固定されている、特許請求の範囲第２項記載の
    調量弁。
  4. ４．　圧縮ばね（２８）の支持がケーシング肩（２７）
    のところでもう一方のダイヤフラム縁部を間にはさんで
    行なわれている、特許請求の範囲第３項記載の調量弁。
  5. ５．　ケーシング側で支持されている弁閉鎖ばね（１７
    ）が、弁ニードル（１５）の調量開口（１３）とは反対
    側の端部において弁ニードル（１５）と係合している支
    持円板（１８）に対して、圧電積層体（２０）に向かつ
    てかけられる圧着力によつて当接している、特許請求の
    範囲第３項または第４項記載の調量弁。
  6. ６．　比較的に大きい直径を有する穴区分（１９１）が
    圧電積層体（２０）を、液体貯蔵室を形成しながら収容
    しており、該液体貯蔵室が一方では供給孔（３６）に、
    かつ他方では調量開口（１３）に液体の流動方向で見て
    前側にある環状室（３８）に結合されている、特許請求
    の範囲第２項から第５項までのいずれか１つの項に記載
    の調量弁。
JP61217360A 1985-09-17 1986-09-17 液体又は気体を調量するための調量弁 Pending JPS6267276A (ja)

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DE3533085.6 1985-09-17
DE19853533085 DE3533085A1 (de) 1985-09-17 1985-09-17 Zumessventil zur dosierung von fluessigkeiten oder gasen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS6267276A true JPS6267276A (ja) 1987-03-26

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ID=6281147

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JP61217360A Pending JPS6267276A (ja) 1985-09-17 1986-09-17 液体又は気体を調量するための調量弁

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US (1) US4725002A (ja)
EP (1) EP0218895B1 (ja)
JP (1) JPS6267276A (ja)
DE (2) DE3533085A1 (ja)

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