(57)【要約】  内燃式エンジン用のコモンレール重油噴射システムのための圧力制限機能を有する弁であって、弁担体１８と、弁担体１８内に可動に支持されて、弁が閉じている間に弁座２２と相互作用する弁ピストン２１と、弁ピストン２１に閉鎖方向に作用する圧縮力を与える圧縮バネ２４とを有する弁において、フラッシング機能を発揮するように弁を制御可能に開くために、弁ピストン２１に閉鎖方向に作用するピン３０が、作動構成要素の補助によって圧縮バネ２４の圧縮力に逆らって移動できるように配設される。
2013543551.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃式エンジン用のコモンレール重油噴射システムのための圧力制御機能を備えた弁であって、
弁支持体（１８）と、
前記弁支持体（１８）内に可動に配設されて、前記弁が閉じた状態で弁座（２２）と相互作用する弁ピストン（２１）と、
前記弁ピストン（２１）に閉鎖方向に圧縮力を与える圧縮バネ（２４）と
を有する弁において、
フラッシング機能を提供するように前記弁を制御可能に開くために、前記弁ピストン（２１）に前記閉鎖方向に作用するピン（３０）が、作動手段の補助によって前記圧縮バネ（２４）の前記圧縮力に逆らって可動となるように配設されていることを特徴とする弁。
【請求項２】
前記圧縮バネ（２４）が、前記介在ピン（３０）を介して前記閉鎖方向に前記弁ピストン（２１）に作用することを特徴とする請求項１に記載の弁。
【請求項３】
前記圧縮バネ（２４）が、前記ピン（３０）と反対の側で、介在調節ディスク（３１）を介して保持されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の弁。
【請求項４】
前記作動手段が作動ピストン（２６）を有し、前記作動ピストン（２６）はシリンダ（２５）内に可動に装着され、且つ前記作動ピストン（２６）は、前記圧縮バネ（２４）の前記圧縮力に逆らって前記ピン（３０）を変位させるために、前記ピン（３０）の接触面と動作可能に接続させることができることを特徴とする請求項１から３までのいずれか一項に記載の弁。
【請求項５】
前記弁の閉止状態において、前記ピン（３０）の前記接触面と、前記作動ピストン（２６）のそれぞれの対向面との間に軸方向間隙（ａ）が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の弁。
【請求項６】
前記作動ピストン（２６）がポット形状に設計され、その内周面上に前記ピン（３０）を軸方向に誘導するためのガイド面（２９）を備えることを特徴とする請求項４又は５に記載の弁。
【請求項７】
前記作動手段が、前記作動ピストン（２６）に開放方向に圧力を与える空気圧手段を有することを特徴とする請求項４、５又は６に記載の弁。
【請求項８】
圧力媒体、特に圧縮空気を充填可能なラインが、前記作動ピストン（２６）によって境界を定められるチャンバ（３４）であって、前記作動ピストン（２６）の、前記圧縮バネ（２４）とは反対を向いた側に配置されるチャンバ（３４）内に開口していることを特徴とする請求項４から７までのいずれか一項に記載の弁。
【請求項９】
前記作動ピストン（２６）に対して前記弁の前記閉鎖方向に直接的に作用するさらに別の圧縮バネ（２８）が設けられていることを特徴とする請求項４から８までのいずれか一項に記載の弁。
【請求項１０】
前記作動ピストン（２６）に作用する前記さらに別の圧縮バネ（２８）と、前記弁ピストン（２１）に作用する前記圧縮バネ（２４）とが同軸に配設されていることを特徴とする請求項９に記載の弁。
【請求項１１】
前記作動ピストン（２６）に作用する前記さらに別の圧縮バネ（２８）が、前記弁ピストン（２１）に作用する前記圧縮バネ（２４）を包囲していることを特徴とする請求項９又は１０に記載の弁。
【請求項１２】
前記弁座（２２）につながる高圧ボア（１９）と、少なくとも１つのフロー・オフ・チャネル（２３）とが、前記弁支持体（１８）内に形成されていることを特徴とする請求項１から１１までのいずれか一項に記載の弁。
【請求項１３】
前記弁支持体（１８）が、前記作動手段を有する構成要素に着脱可能に連結されていること、特にねじ込みされていることを特徴とする請求項１から１２までのいずれか一項に記載の弁。
【請求項１４】
内燃式エンジン用のコモンレール重油噴射システムのための燃料供給装置であって、
タンク（１）と、
前記タンク（１）から高圧ポンプ（５）へ重油を供給する前供給ポンプ（３）であって、前記高圧ポンプ（５）が、少なくとも１つの高圧ライン（１２）を介して、少なくとも１つの噴射器（８）に送給する高圧アキュムレータ（レール）（６）に連結されている前供給ポンプ（３）と
を有し、また
好ましくは別個の高圧ラインを経由して前記高圧アキュムレータ（６）に連結された弁（１３）であって、必要であれば少なくとも一部の量の前記重油を戻りダクト（１５）を経由して前記タンク（１）に排出するための弁（１３）
をさらに有する燃料供給装置において、
前記弁（１３）は、特に請求項１から１３までのいずれか一項に記載の圧力制御機能及びフラッシング機能を備える弁（１３）として構成されており、前記弁の両方の機能が、同一の弁座（２２）を使用して互いに独立して作動することを特徴とする燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃式エンジン用のコモンレール重油噴射システムのための圧力制御機能を備えた弁に関し、この弁は、弁支持体と、弁支持体内に可動に配設され、弁が閉じた状態において弁座と相互作用する弁ピストンと、弁ピストンに閉鎖方向に圧縮力を与える圧縮バネとを有する。
【０００２】
本発明はさらに、内燃エンジン用のコモンレール重油噴射システムのための燃料供給装置に関し、この燃料供給装置は、タンクと、タンクから高圧ポンプへ重油を供給する前供給ポンプであって、少なくとも１つの高圧ラインを介して少なくとも１つの噴射器に送給する高圧アキュムレータ（レール）に連結された前供給ポンプとを有し、さらに、別個の高圧ラインを介して高圧アキュムレータに連結された弁であって、必要であれば少なくとも一部の量の重油を戻りダクトを経由してタンクに排出するための弁を有する。
【背景技術】
【０００３】
初期に規定された種類の圧力制御弁は、高圧アキュムレータ（レール）内の圧力を制限する役割を果たし、同時に緊急時駆動機能を提供する。圧力制御弁は、概してレール上にねじ込まれ、シーリング・シートを介して、バネ荷重をかけられた弁ピンによって高度に圧縮された燃料と接触する。シーリング・シートの後側において、弁は、ラインを介して、コモンレール・システムの低圧戻りチャネルに連結されている。レール圧力が許容範囲内で変動するとき、弁は加えられたバネ力によって閉じたままであり、戻りチャネルに対して緊密である。誤りが発生して最大許容レール圧力を超えると、弁が開かれ、それによってシステム圧力を制限する。圧力制御弁は、例えば国際公開第２００４／０８３６９５Ａ１号に記載されている。
【０００４】
コストの理由から、超大型ディーゼル・エンジン、特に船舶用ディーゼル・エンジンには、例えば重油などの低品質燃料が使用されている。重油の特有の物理的性質のせいで、特殊な動作対策をとる必要がある。重油の粘度は、例えば通常のディーゼル燃料の粘度よりも実質的に高く、そのため重油のポンプ圧送を可能にするために、８０℃を超えて加熱することが要求される。
【０００５】
重油の粘度が高いことによって、ライン内で重油が凝固するのを防止するために、エンジンの停止時においても、ライン・システム内で定常的に燃料をポンプ圧送して循環させる必要がある。
【０００６】
このために、重油コモンレール噴射システムはフラッシュ弁を備え、このフラッシュ弁は、エンジンの動作中は閉じられ、それにより、それを経由して燃料を燃料タンクに戻すことのできる低圧側燃料戻りラインに対して、燃料システムの高圧側部品を、したがってレールも、閉じるようにされている。エンジンの停止時にはフラッシュ弁が開かれ、それによって、高圧側から、高圧ラインとレールを通して、弁を経由して低圧側へ、続いてタンク内へと燃料を再循環させることが可能であり、この場合、燃料は、ライン内での重油の凝固を防止するように、予熱装置によって適当な温度に維持される。
【０００７】
システム内の燃料を調整するために、フラッシュ弁は、再循環流の生成を可能にすることに加えて、緊急停止弁としても同時に機能する。フラッシュ弁を好適に制御することによって、緊急の場合に、噴射器自体を停止させる必要なしに、システム圧力を敏速に低下させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２００４／０８３６９５Ａ１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来型コモンレール・システムにおいて、圧力制御弁及びフラッシュ弁は、互いに別個の構成要素として構成されており、そのため異なる位置でレールに連結されている。このため高い構築費用及び生産費用が必要となる。したがって本発明は、弁の寿命又は動作安全性に影響を与えることなく、前述の欠点を回避することをねらいとしている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この課題を解決するために、本発明により初期に規定される種類の弁は、フラッシング機能が得られるように弁を制御可能に開くために、閉鎖方向において弁ピストンに作用するピンが、作動手段の補助によって、圧縮バネの圧縮力に逆らって可動となるように配設されるという効果までさらに展開されている。この弁はしたがって、圧力制御弁とフラッシュ弁の複合体を構成しながら、なおこれらの２つの弁は同一の弁座を使用して互いに独立に動作する。好ましい方法では、弁の圧縮バネは、弁の圧力制御機能の開放圧力を決定する圧縮バネとして、及びフラッシュ弁機能用の圧縮バネとして同時に作用する。圧縮バネは、特に閉鎖方向において介在ピンを介して弁ピストンに作用する。圧縮バネは、弁の弁ピストンに直接的に作用はせず、前記介在ピンを介して作用するということから、圧力制御機能に加えてフラッシング機能が可能になり、この場合に、前記作動手段は、弁ピストンが高圧側にかかる圧力によって弁座を離れて上昇し、フラッシング機能に要求される流れ横断面（flow cross section）を解放するのを可能にするように、圧縮バネに逆らって作用する力を加え、それによってピンを上昇させる役割を果たす。しかしながら弁の圧力制御機能は、作動手段が作動されない限り、完全に無影響のままである。したがって、例えば従来式に圧力制御弁の開放圧力を調節することも可能であり、そのためには、圧縮バネが、ピンと反対向きの側で、介在調節ディスクを介して保持されるように構成が考案されるのが好ましい。
【００１１】
原則的に、開放方向に、すなわち圧縮バネの力に逆らってピンを作動させる作動手段は、必要な作動力が確保される限りはいかなる形にでも構成することができる。例えば、作動力は、静水圧的、磁気的、又は空圧的に与えてもよく、基本的にピンに直接作用させることもできる。適切な作用力を与えるためには、概して、相応に大きな接触面が必要となり、したがって相応に大きなピンの質量を伴う。同時に、圧力制御機能の最適動作モードのために、弁の慣性を最小化するために、ピンの質量をできる限り低く保つことが求められている。上述した２つの矛盾する要件、すなわち適切な作動力を与えること、及びシステムの慣性を最小化することを考慮に入れる好ましい構成では、作動手段が、シリンダ内に可動に装着されて、圧縮バネの圧縮力に逆らってピンを変位させるためのピンの接触面と動作可能に接続させることのできる作動ピストンを備えることが企図される。圧縮バネに逆らってピンを作動させる力は、このように、直接的にピンにおいてではなく、圧力ピンを開放方向に連行する別個の作動ピストンにおいて効果を発揮する。逆に、ピンの運動によって、作動ピストンが運ばれることはない。
【００１２】
圧縮バネの力が完全には弁ピストンに作用しないようにして、作動ピストンが閉鎖方向においてピンと干渉するのを防止するために、さらに好ましい構成では、弁が閉じられた状態でピンの接触面とピストンのそれぞれの反対面との間に軸方向間隙を設けることが企図される。
【００１３】
有利な方法において、作動ピストンは、ポット形状（pot-shaped）に設計されており、その内周面上にピンを軸方向に誘導するためのガイド面を備える。
【００１４】
すでに指摘したように、作動ピストンの作動は、任意の方法で行うことができる。作動手段が、作動ピストンに開放方向に圧力を与える空気圧手段を備える点において、特に動作的に安全で、実証済の作動が行われる。この点において、特に圧力媒体、特に圧縮空気を充填することのできるラインが、作動ピストンによって境界を定められたチャンバであって、作動ピストンの、圧縮バネとは反対を向いた側に配置されるチャンバ内に開口するようにしてもよい。
【００１５】
作動ピストンを、それが変位した後に再設定することは、フラッシング横断面を解放するために必要であり、このことを確実にするために、弁の閉鎖方向において作動ピストンに直接的に作用する、さらに別の圧縮バネを設けることを企図するのが好ましい。この点において、作動ピストンに作用する、さらに別の圧縮バネと、弁ピストンに作用する圧縮バネとが同軸に配設にされることが、特に省スペース構造を達成するのが好ましい。特に圧縮バネは、作動ピストンに作用するさらに別の圧縮バネが、弁ピストンに作用する圧縮バネを包囲するように配設することができる。
【００１６】
高密度でモジュール式の構造によって、有利には、弁座につながる高圧ボアと、少なくとも１つのフロー・オフ・チャネルとが、弁支持体内に形成されることになる。特に弁支持体は、作動手段を含む構成要素に着脱可能に連結され、特にはねじ込まれる。
【００１７】
以下では、本発明を、図面において模式的に示された例示的実施例を用いてさらに詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、燃料供給装置を説明する図である。
【図２】図２は、本発明による弁を通過する横断面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１において、コモンレール重油噴射システムが模式的に図示されている。タンク１から、予熱装置２によって加熱された燃料は、前供給ポンプ３によって、燃料フィルタ４及び燃料ライン１１を経由して、少なくとも１つの高圧ポンプ５へと供給され、そこで燃料は、１．４×１０８Ｐａ（１４００バール）を超えるシステム圧力まで圧縮される。圧縮された燃料は、高圧ライン１２を経由して、とりわけ、少なくとも１つの圧力制御／フラッシュ弁１３とレール圧力センサ７とを装備した、少なくとも１つのレール６に到達する。レール６内の圧力は、制御装置１０を使用して、高圧ポンプ５によって高圧ライン１２中に配送される燃料量を制御することによって調節される。レール６から出発して、燃料は、流量制限器（flow restrictor）９を経由し、高圧ライン１４を通過して、噴射器８に到達し、この噴射器は、制御装置１０によって同様に制御される。噴射器８の機能に対して必要な燃料量が、低圧ライン１５を経由してタンク１に戻される。エンジンの停止中においてもライン・システム内での燃料の循環を確実にできるようにするため、低圧ラインは、一部の量の燃料を低圧ライン１５を経由してタンク１中に直接的に戻すことを可能にするように、圧力制御／フラッシュ弁１３からタンク１へとつながる。
【００２０】
図２は、本発明による圧力制御／フラッシュ弁１３を詳細に示す図である。弁１３は、固定ねじ１７を備え、この固定ねじによってレール６にねじ込むことが可能であり、弁支持体１８は、高圧供給ライン１９をレール６に連結するためのシーリング・コーン（sealing cone）２０を備える。弁１３の弁ピストンは、２１で示してあり、圧縮バネ２４の補助によって弁座２２に対して押し付けることができる。レール６内で所定の圧力を超えると、弁ピストン２１が弁座２２から離れて上昇し、燃料がフロー・オフ・チャネル２３を経由して排出される。この圧力制御機能の構成に関しては、やはり国際公開ＷＯ２００４／０８３６９５  Ａ１号に記載された圧力制御弁を参照されたい。
【００２１】
フラッシング機能のために、シリンダ２５が追加で設けられており、このシリンダ内で、ポット（深鍋）形に設計された作動ピストン２５が、軸方向に可動となるように誘導される。外部ピストン・シール３２及び内部ピストン・シール３３が、シーリングのために設けられている。作動ピストン２６は、蓋２７の肩部に支持されている圧縮バネ２８の作用を受ける。ピン３０は、作動ピストン２６の円筒状ガイド面２９上を軸方向に可動式に誘導され、前記ピン３０は、圧縮バネ２４によって作動状態にされており、この圧縮バネ２４は、介在調節ディスク３１を介して蓋２７の上に支持されている。
【００２２】
弁１３の組立は、最初に、弁支持体１８を、弁ピストン２１その他を含む事前仕上げユニットとして、シリンダ２５中に適当なトルクでねじ込む方法で達成される。この後に、作動ピストン２６が、事前装着のシール３２及び３３と共に、シリンダ２５中に挿入される。続いて、圧縮バネ２４及び２８が挿入される。調節ディスク３１の補助によって、圧力制御弁の開放圧力を調節した後に、蓋２７が最後にねじ込まれる。
【００２３】
フラッシング機能のために、圧縮空気が開口３５を経由してチャンバ３４に流されて、これによって作動ピストン２６を開放方向に駆動する。軸方向間隙ａによって規定されるアイドル・ストロークを通り抜けた後に、作動ピストン２６は、ピストン・ストロークｂを通り抜けながら、ストローク・ストップに達するまでピン３０を上方に持ち上げる。このために、作動ピストン２６は、拡大された直径を有するように構成されたディスク３６の下側に形成された停止面と相互作用する。その際、弁ピストン２１は、フラッシング動作のために適当な横断面が得られるように、弁座２２から完全に離れて持ち上げられる。作動ピストン２６が空気によって駆動されなくなると、２つの圧縮バネ２４及び２８が、最初に、ピン３０及び弁ピストン２１を開始位置に押し込み、次いで、圧縮バネ２８が作動ピストンを開始位置に押し込む。
【００２４】
圧力制御機能のために、圧縮バネ２４だけが有効となる。従来型圧力制御弁との差異は単に、圧縮バネ２４が、介在ピン３０を介して弁ピストン２１に作用することのみである。
【００２５】
シリンダ２５の内部容積は、重油で充填される。重油の流出のための漏洩開口が、３７で示されている。
【００２６】
このように、本発明は、圧力制御弁とフラッシュ弁の複合化を可能にする。結果として、その利点としては、高密度の構造様式、低コスト、及び高圧連結が１つだけ必要であることが含まれる。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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2013543551.tif 000006
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2013543551.tif 000008
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