(57)【要約】  本発明はバルブ（１６）に関する。バルブ（１６）において、バルブハウジング（１）内に設けられた流体入口開口は、流体経路（２）によって流体入口開口の下流にある流体出口開口（３）に接続される。バルブ閉鎖体（６）は、流体出口開口（３）を開放する第１位置とアクチュエータによって流体出口開口（３）を閉鎖する第２位置との間で移動され得る。バルブ閉鎖体（６）は、バルブハウジング（１）内に収納される。本発明によると、流体出口開口（３）の近傍の少なくとも１つの流体ドレイン開口（４）を介して流体経路（２）において分岐する少なくとも１つの流体ドレインチャネル（５）によって圧力波が回避され、かつ流体が中断せずに流体経路（２）を通って流れ得るように流体ドレイン開口（３）および流体出口開口（４）を交互に開放するための装置がバルブハウジング内に設けられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体入口開口が設けられたバルブハウジング（１）を有し、前記バルブハウジング（１）は、流体経路（２）を介して、前記流体入口開口の下流に設けられた少なくとも１つの流体出力開口（３）に接続され、かつバルブ閉鎖体（６）が前記バルブハウジング（１）内に収納され、前記バルブ閉鎖体（６）は、制御ユニットを介して、前記流体出力開口（３）を開放する第１位置から前記流体出力開口（３）を閉鎖する第２位置へ移動され得る、バルブであって、
少なくとも１つの流体ドレインチャネル（５）が前記流体経路（２）から、前記流体出力開口（３）の近傍に設けられた少なくとも１つの流体ドレイン開口（４）を介して分岐し、および
流体ドレイン開口（４）および流体出力開口（３）を交互に開放するためのユニットが、流体が前記流体経路（２）を通って中断せずに流れ得るようにバルブハウジング（１）内に設けられることを特徴とするバルブ。
【請求項２】
前記バルブ閉鎖体（６）は、前記流体経路（２）内に収納保持される、請求項１に記載のバルブ。
【請求項３】
前記バルブ閉鎖体（６）および前記流体ドレイン開口（４）は、前記バルブ閉鎖体（６）が前記第１位置において前記流体ドレイン開口（４）を閉鎖し、かつ前記第２位置において前記流体ドレイン開口（４）を開放するように、互いに対応して、設計される、請求項１または２に記載のバルブ。
【請求項４】
前記制御ユニットは、前記バルブ閉鎖体（６）を移動するための圧電アクチュエータまたは磁気コイルを有する、請求項１乃至３いずれか１項に記載のバルブ。
【請求項５】
前記流体ドレインチャネル（５）を冷却するためのユニットが設けられる、請求項１乃至４いずれか１項に記載のバルブ。
【請求項６】
前記バルブ（１６）は、可燃燃料注入バルブであり、かつ前記流体は、可燃液状燃料である、請求項１乃至５いずれか１項に記載のバルブ。
【請求項７】
前記バルブ（１６）は、空気バルブであり、かつ前記流体は、ガスである、請求項１乃至５いずれか１項に記載のバルブ。
【請求項８】
流体パルスを生成するための装置であって、請求項１に記載のバルブ（１６）の前記流体入口開口は、圧力源に第１ライン（１５）を介して接続され、かつ前記流体ドレインチャネル（５）は、流体供給源に、前記流体ドレイン開口（４）の下流に設けられた第２ライン（１７）を介して接続される、装置。
【請求項９】
前記流体供給源は、ガス格納装置または可燃燃料タンク（１１）である、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
流体パルスを生成するための装置であって、請求項１に記載のバルブ（１６）の前記流体入口開口は、圧力源に第１ライン（１５）を介して接続され、かつ前記流体ドレイン開口（３）は、圧力源に第２ライン（１７）を介して接続される、装置。
【請求項１１】
前記圧力源は、高圧ポンプ（１８）または圧力容器（１９）である、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記圧力源は、コンプレッサである、請求項１０または１１に記載の装置。
【請求項１３】
流体パルスを生成するための方法であって、
請求項１に記載のバルブ（１６）を提供するステップと、
流体が中断せずに前記流体経路(２)を通って流れるように前記流体ドレイン開口（４）および前記流体出力開口（３）を交互に開放するステップと
を含む方法。
【請求項１４】
前記流体フローは、前記流体ドレイン開口（４）および前記流体出力開口（３）を交互に開放することによって交互に方向転換される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記バルブ閉鎖体（６）は、前記流体ドレイン開口（４）および前記流体出力開口（３）を交互に開放するために使用される、請求項１３または１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記バルブ閉鎖体（６）は、前記流体ドレイン開口（４）および前記流体出力開口（３）を交互に開放するために、前記流体出力開口（３）へ向かう方向に第１位置および第２位置との間で往復移動される、請求項１３乃至１５いずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
圧電アクチュエータまたは磁気コイルが前記バルブ閉鎖体（６）を移動するための制御ユニットとして使用される、請求項１３乃至１６いずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
前記流体ドレインチャネル（５）は、冷却される、請求項１３乃至１７いずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バルブ、ならびにそのバルブを使用して流体パルスを生成するための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
可燃燃料を燃焼機関の燃焼室に注入するための従来のバルブ（いわゆる可燃燃料注入バルブ）は、可燃燃料注入バルブに供給される可燃燃料が可燃燃料注入バルブ上に設けられた可燃燃料注入開口を通ってのみ燃焼室に導入されるように通常構築される。複数の可燃燃料注入バルブとともに、入力ラインに加え、気泡の排出を可能にするかまたは圧力制御ユニットとともに動作する可燃燃料帰還ラインも設けられる。
【０００３】
上記のようなバルブは、特許文献１から公知である。これに関連して、可燃燃料注入バルブとして設計されたバルブは、段状差し込み穴内に設置される。可燃燃料入力および可燃燃料排出チャネルは、可燃燃料注入バルブと段状差し込み穴との間に形成された環状空間状可燃燃料室に接続される。可燃燃料室から、可燃燃料は、フィルタ体を通って可燃燃料注入バルブへ流れる。可燃燃料フィードバックチャネルは、可燃燃料室において生成されている圧力が燃焼室内の空気圧に応じて調整されるのに用いられる圧力調整器に接続される。
【０００４】
特許文献２は、上記の可燃燃料注入バルブの装着および電気的接触の可能性を記載する。
【０００５】
特許文献３から、磁気コイルを有する可動ピストンが可燃燃料注入バルブ内に設けられた注入システムが公知である。流体経路がピストン内に設けられる。その流体経路を通って流体は、可燃燃料入力開口から注入開口へ流れる。可燃燃料帰還チャネルは、可燃燃料入力開口に低圧ポンプを介して接続される。
【０００６】
特許文献４は、バルブ閉鎖体の移動が圧電アクチュエータを用いて起動される油圧系によって制御されるのに用いられる可燃燃料注入バルブを記載する。
【０００７】
さらなる可燃燃料注入バルブが特許文献５および特許文献６から公知である。これに関連して、可燃燃料入力開口に接続された燃料投入室は、注入開口の近傍に配置される。さらに、ガス抜きラインが不要な気泡が可燃燃料投入室に集まらないように可燃燃料投入室に接続される。
【０００８】
特許文献７は、燃料によって冷却され得る注入ジェットを有する燃料注入システムを記載する。これに関連して、ジェット開口の近傍において分岐する帰還ラインが冷却のために設けられる。帰還ラインは、高圧ポンプにロック可能な遮断バルブを介して接続される。遮断バルブは、ジェットが開放される前に閉鎖される。このため、高圧ポンプによって生成される圧力は、ジェット開口を閉鎖するジェットニードルが持ち上がる程度に上昇する。この手順中は、ジェット開口の近傍に設けられた帰還ラインの開口が常に開放されたままとなる。このため、また、高圧ポンプによって生成された圧力は、帰還ラインの全領域に作用する。帰還ラインまたは帰還システムは、所定の弾性を有する。このため、注入された燃料の体積流量は、精度よくは制御され得ない。このため、特に複数回の注入中に比較的大きな誤差が生じ得る。
【０００９】
特許文献８は、同様の注入ジェットを記載する。フロー制御バルブを介して高圧ラインに接続されたバイパスラインも含まれる。バイパスラインは、ここで分岐するが、ジェット開口からは比較的遠くに離れている。またここで、バイパスラインは、ジェットが開放されている間、開放されたままである。この程度に、特許文献７と同じ問題が存在する。
【００１０】
可燃燃料注入開口の開閉中に、圧力の波が従来の可燃燃料注入バルブを有するラインおよびポンプシステム全体に生じる。特に注入時間が短く、かつ注入頻度が高い場合、圧力波によって生じる圧力変動が非常に強いので、注入手順中に注入される可燃燃料の量は、精度よくは制御され得なくなる。
【００１１】
従来の可燃燃料注入バルブを用いると、静止した可燃燃料がまず注入手順中に加速され、そして可燃燃料開口を通って放出される。可燃燃料を加速するためには、慣性力に打ち克たなければならない。このため、最大質量流量で可燃燃料が可燃燃料開口を通って移送されるまで時間遅延が生じる。この時間遅延は、可燃燃料注入バルブに対する開放時間のさらなる短縮を制限する。そのような開放時間の短縮ができれば、特に、燃焼機関の１サイクル中に複数回の注入を可能にする。理論的および実験的研究によって、燃焼プロセスがそのような複数回の注入によってさらに最適化され得ることが示されてきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】独国特許出願公開第４２２２６２８号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第４３３２１１８号明細書
【特許文献３】米国特許第６８７７６７９号明細書
【特許文献４】米国特許第６４１２７０４号明細書
【特許文献５】米国特許第５０４０７２７号明細書
【特許文献６】米国特許第６０２９９０２号明細書
【特許文献７】独国特許出願公開第１９８４７３８８号明細書
【特許文献８】独国特許第１９６３９１４９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、当該技術分野の技術水準における欠点を解消することである。特に、流体パルス時間が非常に短い場合でも、流体出力開口が開放された直後に移送される流体の高い質量流量が達成され得る、流体パルスを生成するためのバルブ、装置および方法が特定される。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この目的は、請求項１、８、１０および１３の特徴によって達成される。本発明の有用な実施形態は、請求項２〜７、９、１１および１２ならびに１４〜１８の特徴から得られる。
【００１５】
本発明の規定によると、上記バルブにおいて、少なくとも１つの流体ドレインチャネルが流体出力開口の近傍に設けられた少なくとも１つの流体ドレイン開口を介して流体経路から分岐し、かつ流体ドレイン開口および流体出力開口を交互に開放するためのユニットがバルブハウジングに設けられて、流体が流体経路を中断して流れ得るようになることが提供される。
【００１６】
上記教示のバルブを用いると、流体ドレイン開口が開放かつ流体出力開口が閉鎖の場合と、流体ドレイン開口が閉鎖かつ流体出力開口が開放の場合が交互に切り替えられる。教示のバルブは、交互に開閉される主バルブおよび帰還バルブを備えるダブルバルブと同様の動作を行う。これにより、確実に、流体は流体経路を中断せずにかつ実質的に一定速度で流れる。本発明によって提供される流体ドレイン開口および流体出力開口を交互に開放するためのユニットは、流体ドレイン開口および流体出力開口を交互に通って流体経路を流れ出る流体を方向転換させるだけである。このため、流体は、流体出力開口を通る際に加速され得なくなる。このため、圧力波の形成が回避され得る。著しく短縮された開放時間が実現され得る。ここで、流体出力開口が開放された直後に高い質量流量が達成され得る。１流体パルス中に流体出力開口を通って移送される流体の量が非常に正確に再現され得る。
【００１７】
特に簡単な実施形態によると、バルブ閉鎖体が流体経路に収納されることが提供される。
【００１８】
本発明のさらなる好適な実施形態において、バルブ閉鎖体および流体ドレイン開口は、バルブ閉鎖体が流体ドレイン開口を第１の位置において閉鎖し、および第２の位置において流体ドレイン開口を開放するように、互いに対応する。これにより、１つの制御ユニットを介して流体ドレイン開口および流体出力開口を交互に開放するように制御することが可能になる。
【００１９】
制御ユニットは、好適には、バルブ閉鎖体を移動するための圧電アクチュエータまたは磁気コイルを有する。いくつかの圧電アクチュエータ、または１つの圧電アクチュエータおよび油圧補助ユニットの組み合わせがバルブ閉鎖体を移動するための制御ユニットとして設けられ得る。そのような制御ユニットは、短い開放時間および高い開放頻度を可能にする。
【００２０】
流体ドレインチャネルを冷却するためのユニットが通常設けられる。これに関連して、このユニットは、上記流体または特別な冷却流体が流れて熱を奪い去る、少なくとも１つまたは複数の冷却チャネルを含み得る。熱を奪い去る上記流体または冷却流体も流体ドレインチャネルを介して運び去られ得る。また、冷却のためにペルチェ素子が設けられ得る。ペルチェ素子は、流体ドレイン開口チャネルの領域に設けられるか、または流体ドレインチャネルの一部である。
【００２１】
本発明によって提供されるバルブは、可燃燃料注入バルブであり得る。この場合、上記流体は、可燃液状燃料である。
【００２２】
また、本発明によって提供されるバルブは、空気バルブであり得る。この場合、上記流体は、ガス、好ましくは空気である。本発明によって提供されるバルブは、非常に短い圧縮空気パルスを生成するための空気制御バルブとして特に適している。
【００２３】
本発明のさらなる規定によると、流体パルスを生成するための装置であって、本発明によって提供されるバルブの流体入口開口が圧力源に第１ラインを介して接続される、装置が提供される。ここで、流体ドレインチャネルは、流体供給源に流体ドレイン開口の下流に設けられる第２ラインを介して接続される。
【００２４】
特定の流速で流体経路を通る中断のない流体フローが達成されるように、圧力源と流体供給源との間に適切な圧力降下が設定される。適切な圧力降下の設定は、従来の遮断バルブなどを用いて実装され得る。遮断バルブが第２ラインに挿入された場合、これにより、開放された流体出力開口を用いたのと同様な圧力降下が生成され、好適なことがわかる。これにより、確実に、流体出力開口または流体ドレイン開口がその時点で開放されているか否かにかかわらず、およそ同じ圧力が常に流体経路に存在する。
【００２５】
流体供給源を用いる場合、流体供給源は、例えば、液体ガス容器または大気などのガス格納装置であり得る。装置が可燃燃料注入システムとして設計される場合は、流体供給源は、例えば、可燃燃料タンクである。
【００２６】
上記教示の装置は、低圧フィードバックを用いて流体パルスを生成するための従来の装置に相当する。
【００２７】
本発明のさらなる規定によると、流体パルスを生成するための装置であって、本発明によって提供されるバルブの流体入口開口が圧力源に第１ラインを介して接続され、かつ流体ドレイン開口が圧力源に第２ラインを介して接続される、装置が提供される。
【００２８】
圧力源を用いる場合、圧力源は、高圧ポンプまたは圧力容器であり得る。上記装置が空気装置として設計される場合、圧力源はコンプレッサでもあり得る。
【００２９】
また、この場合、圧力降下が第１ラインと第２ラインとの間に生成され、この圧力降下が流体経路を通る中断のないフローを可能にする。圧力降下は、例えば、第２ラインを圧力源の低圧側に接続することによって生成され得る。
【００３０】
上記教示の装置は、高圧フィードバックの原理に基づいて設計された、流体パルスを生成するための従来の装置に相当する。
【００３１】
好適には、制御装置は、バルブ閉鎖体を移動するために電子制御ユニットを備える。この電子制御ユニットを用いて、バルブの開放時間および開放頻度が制御され得る。この制御は、測定されたかまたは予め設定されたパラメータに基づいて行われ得る。電子制御ユニットは、特に、燃焼機関の１サイクル中に流体出力開口を複数回開閉し得るように設計され得る。
【００３２】
本発明のさらなる規定によると、以下のステップを有する流体パルスを生成するための方法が提供される。
【００３３】
本発明によって提供されるバルブを提供するステップ、流体が流体経路を中断せずに流れるように流体ドレイン開口および流体出力開口を交互に開放するステップである。
【００３４】
上記教示の方法を用いると、流体パルスを生成するための装置において圧力波が生成されるのが回避され得る。さらに、バルブ閉鎖体が開放された直後に、この方法を使用して高い質量流量（特に、最大質量流量）の流体を流体出力開口を通って移送し得る。これによって、開放時間が著しく低減される。この方法を使用して、特に、可燃燃料注入システムを用いた複数回注入を実装し得、かつ燃焼機関における燃焼がさらに最適化され得る。
【００３５】
一好適な実施形態によると、流体フローは、流体ドレイン開口および流体出力開口を交互に開放することを介して交互に方向転換される。このように、流体出力開口を通って移送されるべき流体は、流体パルスの生成中に独立して加速されてはいけない。流体フローを方向転換することによって、流体フロー内に含まれる運動エネルギーが直ちに利用され得、かつ流体パルスがこの運動エネルギーを用いて生成され得る。上記教示の流体の方向変換は、流体パルスを生成するための装置における不要な圧力波の生成を回避するための簡単な方法である。
【００３６】
上記方法のさらなる実施形態によると、バルブ閉鎖体は、流体ドレイン開口および流体出力開口を交互に開放するために使用される。加えて、バルブ閉鎖体は、第１位置および第２位置との間を流体出力開口の方向に往復移動され得る。上記教示の方法のステップは、流体パルスを生成するための方法または装置を行うために適したバルブを実装するための特に簡単な方法を提供する。
【００３７】
さらなる好適な実施形態によると、圧電アクチュエータまたは磁気コイルがバルブ閉鎖体を移動するための制御ユニットとして使用される。そのような制御ユニットは、特に短い開放時間を可能にする。
【００３８】
最後に、本発明によって提供される方法のさらなる特徴によって定義されるように、流体ドレインチャネルは、冷却される。
【００３９】
それぞれ流体出力開口、流体ドレインチャネルおよび流体ドレイン開口を有する、流体パルスを生成するためのバルブ、装置および方法を上記した。当然ながら、複数の流体出力開口が１つのバルブに設けられることも可能である。流体出力開口は、バルブプレートまたは円錐状形態のバルブ閉鎖体を用いてロックされることも可能である。上記少なくとも１つの流体出力開口に対して、従来のバルブ、特に可燃燃料注入バルブ用に公知の実施形態が可能である。
【００４０】
それぞれ流体ドレイン開口および流体ドレインチャネルを有する、流体パルスを生成するためのバルブ、装置および方法を上記した。当然ながら、本発明の構成内で、１つの流体ドレインチャネルが１分岐として設計され、かつ流体経路に複数の流体ドレイン開口を介して接続されることも可能である。また、流体ドレイン開口は、少なくとも１つの流体ドレインチャネルに接続されるリングチャネルとして設計され得る。当然ながら、複数の流体ドレイン開口を有する複数の流体ドレインチャネルが流体経路に接続されることも可能である。例えば、２、３、４または５つの流体ドレイン開口が設けられ得る。流体ドレインチャネルを通る流体ドレインを通る最小全断面は通常、流体出力開口の最大スループット断面よりも大きい。これにより、確実に、流体の十分な流速が常に得られ得る。要するに、流体パルスを生成するための装置全体において、流体が通る開口は、特定の所望の圧力が流体出力開口内に存在するように、流体が通る断面において互いに調整されなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】第１位置に位置するバルブ閉鎖体を有するバルブを示す図
【図２】図１に示すバルブであって、ここでバルブ閉鎖体が第２位置に位置する、バルブを示す図
【図３】図２のバルブを上から見た図
【図４】さらなるバルブの模式図
【図５】当該分野の技術水準にしたがうバルブについての質量流量の時間経過を示す図
【図６】当該分野の技術水準にしたがうバルブについての質量流量の時間経過と本発明によって提供されるバルブについての質量流量の時間経過とを比較する図
【図７】高圧フィードバックを用いて流体パルスを生成するための装置を示す図
【図８】低圧フィードバックを用いて流体パルスを生成するための装置を示す図
【図９】冷却ステップを有する図８に示すような装置を示す図
【発明を実施するための形態】
【００４２】
ここで、本発明を図面に基づく実施例を使用してより詳細に説明する。
【００４３】
図１〜３は、流体出力開口３を有する流体経路２を設けられたバルブハウジング１を示す。流体出力開口３の近傍において、流体経路２に接続された２つの流体ドレインチャネル５が流体ドレイン開口４を介して分岐する。
【００４４】
制御ユニット（図示せず）によって軸方向に往復移動され得るバルブ閉鎖体６が流体経路２に設けられる。図１に示すように、バルブ閉鎖体６は、その自由端に、ここでは、円錐状の第１閉鎖面７を有する。第１閉鎖面７は、流体出力開口３がバルブ閉鎖体６の第１位置において閉鎖され得るようにバルブハウジング１上の第２閉鎖面８に対応する。
【００４５】
さらに、バルブ閉鎖体６は、半径方向に延びる突起９（その上に第３閉鎖面１０が設けられる）を有する。第３閉鎖面１０は、第１閉鎖面７に隣接するか、または第１閉鎖面７の近くに配置される。突起９またはその上に設けられる第３閉鎖面１０は、バルブ閉鎖体６の下部にわたって軸方向に延びるだけである。
【００４６】
図１は、流体出力開口３が閉鎖され、かつ同時に流体ドレイン開口４が開放される第１位置におけるバルブ閉鎖体６を示す。第１位置において、流体ドレイン開口４は、開放され、そして流体は、流体経路２を通って流体ドレインチャネル５中へ流れる。
【００４７】
図２は、第１閉鎖面７および第２閉鎖面８が互いに離される第２位置におけるバルブ閉鎖体６を示す。第２位置において、第３閉鎖面１０は、流体ドレイン開口４を閉鎖する。この場合、流体２は、流体経路２および流体出力開口３を通って流れる。
【００４８】
図３は、図２のバルブを上から見た図である。この図からわかるように、流体経路２は、少なくとも断面的には、少なくともバルブ閉鎖体６の領域内に環状空間状に設計される。
【００４９】
図１〜３には示していないが、流体を入力するための流体入口開口が流体経路２の上流でバルブハウジング１に設けられることは言うまでもない。
【００５０】
図４は、さらなるバルブの模式図を示す。これに関して、流体経路２は、第１ブランチａ１に分岐する。第１ブランチａ１の一端において流体出力開口が設けられる。第２ブランチａ２は、流体経路２の軸Ａを中心にして第１ブランチａ１と対称となるように配置される。言い換えると、第１ブランチａ１の第１軸Ａ１と軸Ａとの間の第１角度α１は、軸Ａと第２ブランチａ２の第２軸Ａ２との間の第２角度α２とちょうど同じ大きさである。流体ドレイン開口４は、流体ドレインチャネル（ここでは別途図示せず）の下流に配置される。流体出力開口３および流体ドレイン開口４にはそれぞれ、流体出力開口および流体ドレイン開口が交互に開閉され得るように用いられるバルブ（図示せず）が設けられる。この教示のさらなるバルブは、ブランチａ１、ａ２が流体経路２を中心にして対称に配置されているので、流体経路の下流のフロー抵抗が、流体出力または流体ドレイン開口がその時点で開放しているか否かにかかわらず、容易に非常に一定に維持され得る。このため、どのような圧力波のいかなる生成であれ、特に簡単な方法で回避され得る。
【００５１】
図５は、当該分野の技術水準にしたがうバルブに対する質量流量の時間経過の数値シミュレーションを示す。曲線ｌｉｔ．ａは、流体を入力するための流体入口開口に接続された第１ラインにおける質量流量の時間経過を与える。曲線ｌｉｔ．ｂは、流体出力開口３の直前に配置された流体経路２の一区間における質量流量の時間経過を与える。曲線ｌｉｔ．ａから特に明らかなように、圧力波が従来のバルブを有する第１ラインに生じる。曲線ｌｉｔ．ｂから明らかなように、質量流量は、流体出力開口３が開放された後、最大値まで連続して上昇する。言い換えると、流体出力開口の開放直後には最大質量流量に達しない。この効果は、流体出力開口の開放直前は、流体が静止しているのでまず加速されなければならないという現在わかっている知見にしたがって説明される。加速によって、流体出力開口を通って移送される流体の速度に有限の変化が生じる。流体出力開口が開放されると、実際の流体加速に対抗する負圧波が生じる。
【００５２】
図６は、従来のバルブの質量流量の時間経過と本発明によって提供されるバルブとの比較を示す。曲線ｌｉｔ．ｃは、従来のバルブの質量流量の時間経過を示し、曲線ｌｉｔ．ｄは、本発明によって提供されるバルブの質量流量の時間経過を示す。図６から明らかなように、本発明によって提供されるバルブの流体出力開口を開放した直後における質量流量は、当該分野の技術水準にしたがうバルブを用いた場合よりも、はるかに大きい。本発明によって提供されるバルブを用いると、質量流量の最大値は、流体出力開口の開放した１ミリ秒後にはすでに達成される。このため、特に高い質量流量が著しく短縮された開放時間とともに再現性よく実装され得る。したがって、開放時間は、著しく短縮される。これにかかわらず、流体出力開口が開放した直後の実用的な短時間内に最大質量流量を達成することが可能である。本発明によって提供されるバルブの好適な効果は、流体出力開口の開放前に流体が加速される必要がなくなるという事実に起因し得る。特に流体経路２中に存在する流体フローがバルブ閉鎖体６の移動によって方向転換されるだけである。
【００５３】
図７および８は、上記可燃液状燃料のための可燃燃料注入システムの例に基づく流体パルスを生成するための装置を示す。図７に示すデバイスは、高圧フィードバックを有する可燃燃料注入システムである。燃料ポンプ１２が燃料タンク１１内に設けられる。燃料フィルタ１３および圧力調整器１４を途中で接続させながら、燃料ポンプは、第１ライン１５を介して、参照符合１６を用いて一般に指定される可燃燃料注入バルブの流体入口開口に接続される。さらに、圧力調整器１４は、ラムジェットポンプ１４ａを途中で接続させながら、燃料ポンプ１２に接続される。第２ライン７は、流体ドレイン開口／開口群に流体ドレインチャネル／チャネル群を介して接続される。第２ライン１７は、上流の高圧ポンプ１８に接続される。次いで、高圧ポンプ１８は、第１ライン１５において接続された高圧容器１９に接続される。
【００５４】
図８は、低圧フィードバックを有する可燃燃料注入システムを示す。これに関連して、第２ライン１７は、燃料タンク１１に直接接続される。第１ライン１５において接続される高圧容器は１つもない。
【００５５】
上記２種類の可燃燃料注入システムを用いると、流体が中断せずにバルブ１６を通って移送される。これに関連して、流体は、連続して、必要な注入圧力または流体パルスを生成するための圧力下にある。
【００５６】
上記教示の流体パルスを生成するための装置は、特にガソリンまたはディーゼル機関などの燃焼機関を有する、可燃液状燃料を注入するための可燃燃料注入システムとして使用され得る。しかし、上記教示の流体パルスを生成するための本発明によって提供されるバルブは、空気ユニット用にも使用され得る。この場合、ガス（例えば、圧縮空気）が上記流体として使用される。上記教示のバルブは、非常に短い開放時間の生成を可能にし、したがって、特に空気装置を高速かつ高精度に制御可能にする非常に短いバルブパルスの生成を可能にする。
【００５７】
図９は、図８に示したような可燃燃料注入システムの１種類を示す。これに関連して、冷却ユニット２０が第２ライン１７において設けられる。冷却ユニット２０は、燃料タンク１１に帰還される流体（特に、可燃液状燃料）を冷却する。これにより、燃料タンクにおける燃料の不要な加熱が防止される。
【００５８】
冷却ユニット２０は、例えば、熱交換器などの従来の冷却ユニットであり得る。
【符号の説明】
【００５９】
１  バルブハウジング
２  流体経路
３  流体出力開口
４  流体ドレイン開口
５  流体ドレインチャネル
６  バルブ閉鎖体
７  第１閉鎖面
８  第２閉鎖面
９  突起
１０  第３閉鎖面
１１  燃料タンク
１２  燃料ポンプ
１３  燃料フィルタ
１４  圧力調整器
１４ａ  ラムジェットポンプ
１５  第１ライン
１６  バルブ
１７  第２ライン
１８  高圧ポンプ
１９  高圧容器
２０  冷却ユニット
α１、α２  第１、第２ユニット
Ａ  軸
Ａ１  第１軸
Ａ２  第２軸
ａ１  第１ブランチ
ａ２  第２ブランチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年8月28日(2008.8.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体入口開口が設けられたバルブハウジング（１）を有し、前記バルブハウジング（１）は、流体経路（２）を介して、前記流体入口開口の下流に設けられた少なくとも１つの流体出力開口に接続され、かつバルブ閉鎖体（６）が前記バルブハウジング（１）内に収納され、前記バルブ閉鎖体（６）は、圧電アクチュエータまたは磁気コイルを有する制御ユニットを介して、流体出力開口（３）を開放する第１位置から前記流体出力開口（３）を閉鎖する第２位置へ移動され得る、バルブであって、少なくとも１つの流体ドレインチャネル（５）が前記流体経路（２）から、前記流体出力開口（３）の近傍に設けられた少なくとも１つの流体ドレイン開口（４）を介して分岐し、前記バルブ閉鎖体（６）および前記流体ドレイン開口（４）は、前記バルブ閉鎖体（６）が前記第１位置において前記流体ドレイン開口（４）を閉鎖し、かつ前記第２位置において前記流体ドレイン開口（４）を開放するように、互いに対応し、流体が中断せずかつ実質的に一定の流速で前記流体経路（２）を通って流れる、バルブ。
【請求項２】
前記バルブ閉鎖体（６）は、前記流体経路（２）内に収納される、請求項１に記載のバルブ。
【請求項３】
前記流体ドレインチャネル（５）を冷却するためのユニットが設けられる、請求項１または２に記載のバルブ。
【請求項４】
前記バルブ（１６）は、可燃燃料注入バルブであり、かつ前記流体は、可燃液状燃料である、請求項１乃至３いずれか１項に記載のバルブ。
【請求項５】
前記バルブ（１６）は、空気バルブであり、かつ前記流体は、ガスである、請求項１乃至４いずれか１項に記載のバルブ。
【請求項６】
流体パルスを生成するための装置であって、請求項１に記載のバルブ（１６）の前記流体入口開口は、圧力源に第１ライン（１５）を介して接続され、かつ前記流体ドレインチャネル（５）は、流体供給源に、前記流体ドレイン開口（４）の下流に設けられた第２ライン（１７）を介して接続される、装置。
【請求項７】
前記流体供給源は、ガス格納装置または可燃燃料タンク（１１）である、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
流体パルスを生成するための装置であって、請求項１に記載のバルブ（１６）の前記流体入口開口は、圧力源の高圧側に第１ライン（１５）を介して接続され、かつ前記流体ドレイン開口（３）は、圧力源の低圧側に第２ライン（１７）を介して接続される、装置。
【請求項９】
前記圧力源は、高圧ポンプ（１８）または圧力容器（１９）である、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記圧力源は、コンプレッサである、請求項８または９に記載の装置。
【請求項１１】
流体パルスを生成するための方法であって、
請求項１に記載のバルブ（１６）を提供するステップと、
流体が中断せずに前記流体経路(２)を通って実質的に一定の流速で流れるように前記流体ドレイン開口（４）および前記流体出力開口（３）を交互に開放するステップと
を含む方法。
【請求項１２】
前記流体フローは、前記流体ドレイン開口（４）および前記流体出力開口（３）を交互に開放することによって交互に方向転換される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記流体ドレインチャネル（５）は、冷却される、請求項１１または１２のうちの１つに記載の方法。
【請求項１４】
前記バルブ（１６）の流体入口開口は、圧力源に第１ライン（１５）を介して接続され、かつ前記流体ドレインチャネル（５）は、流体供給源に前記流体ドレイン開口（４）の下流に設けられた第２ライン（１７）を介して接続される、請求項１１乃至１３いずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
実質的に一定の流速を制御するために遮断バルブが前記第２ライン（１７）において接続され、かつ前記遮断バルブは、前記流体出力開口（３）が開放された場合と同様の圧力降下が生成されるように設計される、請求項１４に記載の方法。
【国際調査報告】
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