(57)【要約】本発明は、燃料用の噴射系のための制御ユニットであって、制御部分（１）が設けられており、該制御部分（１）がケーシング（２９）内における孔（３２）のストッパ面（７）と弁座（６）との間において可動であり、高圧通路（２５）が、ケーシング（２９）を貫通していて制御部分（１）を受容する孔（３２）に開口している形式のものにおいて、制御部分（１）の、弁座（６）に向かい合って位置している制御面（２８）が、高い回転数領域においてケーシング（２９）内におけるポンプ室（９）を充填するための絞りエレメントとして働くようになっている。
2004532368.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料用の噴射系のための制御ユニットであって、制御部分（１）が設けられており、該制御部分（１）がケーシング（２９）内における孔（３２）のストッパ面（７）と弁座（６）との間において可動であり、高圧通路（２５）が、ケーシング（２９）を貫通していて制御部分（１）を受容する孔（３２）に開口している形式のものにおいて、制御部分（１）の、弁座（６）に向かい合って位置している制御面（２８）が、高い回転数領域においてポンプ室（９）を充填するための絞りエレメントとして働くことを特徴とする、燃料用の噴射系のための制御ユニット。
【請求項２】
制御部分（１）がケーシング（２９）内において制御可能な２つの操作機構（２，３）によって運動させられる、請求項１記載の制御ユニット。
【請求項３】
操作機構（２，３）が制御ユニット（２）を介して個々に制御可能である、請求項２記載の制御ユニット。
【請求項４】
制御部分（１）の運動が、制御部分（１）の操作機構（２，３）にそれぞれ配属された２つの蓄力器（４，５）によって助成される、請求項１記載の制御ユニット。
【請求項５】
制御部分（１）が閉鎖体（１３）とシリンダ（１４）とを備えている、請求項１記載の制御ユニット。
【請求項６】
高圧通路（２５）が、制御部分（１）をリング状に取り囲む制御室（１０）に開口している、請求項１記載の制御ユニット。
【請求項７】
蓄力器（４，５）が閉鎖体（１３）及びシリンダ（１４）の端面に作用する、請求項４又は５記載の制御ユニット。
【請求項８】
閉鎖体（１３）の直径（１３．１）が、シリンダ（４）の直径（１４．１）よりも大きく寸法設定されている、請求項５記載の制御ユニット。
【請求項９】
制御部分（１）の制御面（２８）が、閉鎖方向で見て、減少する横断面を備えて構成されている、請求項１記載の制御ユニット。
【請求項１０】
制御部分（１）が、該制御部分を貫通する貫通孔（３３）を備えていて、該貫通孔（３３）が開口（３４，３５）を介して、蓄力器（４，５）を取り囲む孔（３２）の中空室（２１）と接続されている、請求項１記載の制御ユニット。
【請求項１１】
蓄力器（４，５）を受容する孔（３２）の中空室（２１）のうちの１つが、戻し通路（２２）を介して燃料タンク（２３）に接続されている、請求項１０記載の制御ユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
技術分野
本発明は、大きな貫流横断面における大きな弁行程と、高回転数時における少ない噴射量とが要求される、大型ディーゼルアプリケーションにおける燃料噴射量を制御する制御装置の技術分野に関する。
【０００２】
従来の技術
従来技術に基づいて、乗用車及びトラックの使用例のために迅速に切り換えられる弁が公知であり、この場合弁を迅速に切り換える電磁石が設けられている。迅速な切換えを行う電磁石によって得られる切換え時間は、特に次のようなアプリケーションにおいて、すなわち燃料のために小さな貫流横断面が必要とされかつ弁行程が特に約０．３ｍｍ以下であるアプリケーションにおいて、得ることができる。例えば船舶などで使用される又は軍事目的のために装甲車において使用される大型ディーゼル機関では、必要な燃料噴射量が大きいので、大きな弁行程を実現することが必要である。大きな弁行程及び多くの燃料噴射量では、しかしながら電気的に制御可能な電磁石によって得られる、短い切換え時間に関する利点は消滅してしまう。それというのは電磁石は、大型ディーゼルアプリケーションにおいて越えられる制限された閉鎖力しかもたらすことができないからである。他方では、大型ディーゼル機関における使用例のためには、２ポート２位置制御弁は制限されてしか使用することができない。これらの嵩張る２ポート２位置制御弁は、低回転数時に必要な大きな噴射量を生ぜしめることができ、かつ制御スプールの制御縁における必要な高い閉鎖力をももたらす。他方においてこのような嵩張る２ポート２位置制御弁の切換え時間は長くかかる。それというのは、弁、可動子プレート及び閉鎖体における運動させられる質量は大きな慣性力を生ぜしめるからである。さらに弁行程は比較的長く、これは同様に切換え時間を延長することになる。
【０００３】
高回転数領域において大型ディーゼル機関は、調量された少量の燃料噴射量を必要とするが、このような燃料噴射量は、比較的ゆっくりとした切換え時間に基づいて緩慢に作動する２ポート２位置制御弁によっては得ることが困難である。これに対して制御弁を迅速に切り換える電磁弁は、制御縁のシールのために必要な高い閉鎖力をもたらさず、すなわちこのような弁構造形式では少量の燃料噴射量を得ることができない。
【０００４】
発明の開示
本発明による解決策によって有利な形式で、２ポート２位置制御弁の大きな貫流横断面における長い切換え時間及び長い行程距離を、電磁弁において得られる短い切換え時間及び高回転数時において調量される少量の燃料噴射量と組み合わせることができる。制御部分の調節運動を生ぜしめる２つの操作機構は、確実に個々に制御することができ、かつ制御部分を取り囲む吸込み室とリザーバとして働くポンプ室との接続を可能にするか又は、吸込み室に接続されていて高圧下にある燃料を制御ユニット導く高圧通路からのポンプ室の切り離しを可能にする。
【０００５】
高回転数領域への内燃機関の高回転時に必要になる、少量の燃料噴射量を伴って現れる短い弁切換え時間によって、わずかな燃料噴射量は次のことによって、すなわちケーシングの弁座と制御部分における制御面との間に形成されるリング間隙が絞りとして利用され、かつ燃料によるポンプ室の充填が阻止されることによって、達成することができる。ケーシングのポンプ室内における少量の燃料によって、噴射量は制御ユニットにおける大きな貫流横断面及び高回転数時における長い行程距離にもかかわらず、有効に制限されることができる。
【０００６】
制御部分の吐出振幅数の個々の調整は、制御ユニットと接続されていて該制御ユニットを介してそれぞれ個々に制御可能な操作機構によって、達成することができる。操作機構は有利には、電気的に操作可能な電磁エレメントとして形成されている。このような構成エレメントを単独で使用した場合、得られる閉鎖力は、要求される貫流横断面と大型ディーゼルアプリケーションにおいて吐出される燃料噴射量とにおいて不十分であるので、制御部分を移動させる操作機構は蓄力器によって助成されている。これによって閉鎖力を高め、閉鎖時間を著しく短縮することができる。高回転数時に要求されるわずかな噴射量との組合せで、大型ディーゼルアプリケーションにおける噴射パラメータは、そこで望まれている要求に対して正確に調節することができる。
【０００７】
ケーシング内において可動に構成された制御部分におけるシリンダと閉鎖体とを異なった直径で構成することによって、戻り側における蓄力器と共働する閉鎖体の大きな直径により、ポンプ室からの吐出の規定された終了を達成することができ、ポンプ室は、閉鎖体が該閉鎖体に配属されていてケーシング側の孔内に位置するストッパに当接することによって、再び高圧通路と接続されることができる。
【０００８】
制御部分には貫通孔が形成されており、この貫通孔は制御部分における開口を介してそれぞれ、蓄力器を受容する中空室と接続されている。この貫通孔は余剰燃料を、戻し通路を介して燃料タンクに戻す。すなわち制御ユニットのケーシング内における制御部分を取り囲む制御室には、オーバフロー通路が配属されており、このオーバフロー通路は、極めて高い系圧が発生した場合に、燃料タンクの前に配置された逆止弁によって保護されて、制御ユニットを損傷から守る。
【０００９】
図面
次に図面を参照しながら本発明の実施例を記載する。
【００１０】
図１は、大型ディーゼルアプリケーション用の２ポート２位置制御弁の本発明による構成を示すものであって、２ポート２位置制御弁が該制御弁を取り囲むケーシング内において、蓄力器によって助成された２つの操作機構によって制御される構成を示す断面図である。
【００１１】
実施例
２ポート２位置制御弁として形成された本発明による制御ユニットの実施例では、制御弁１を取り囲むケーシング２９には、制御部分１の両端部にそれぞれ操作機構２，３が配属されている。これらの操作機構２，３は有利には磁石エレメントとして形成されていて、制御ユニット１２を介してそれぞれ個々に制御可能である。そのためには２つの制御ライン１５，１６が働く。
【００１２】
２ポート２位置制御弁の制御ケーシング２９はコンパクトなユニットとして形成されており、この制御ケーシング２９はケーシング孔３２によって貫通されている。ケーシング孔３２内には制御弁が設けられており、この制御弁は有利には制御スプールとして形成されている。ケーシング２９は安価な材料から製造することができ、これに対して制御部分１は高価な材料から成っている。ケーシング２９のケーシング孔３２と制御部分１の外面との両嵌合面（Ｐａｓｓｆｌａｅｃｈｅ）は、狭い誤差をもって構成されており、したがってケーシング孔３２内における制御部分１の相対運動時におけるオーバーフロー漏れ損失は最小に制限されている。２ポート２位置制御弁のケーシング２９内には、さらに孔３０が設けられており、この孔３０はケーシング孔３２を噴射ノズル１１と接続している。図面を簡単化するためにここではただ１つの噴射ノズル１１しか示されていない。ケーシング２９内にはさらにポンプ室９が設けられており、このポンプ室９は同様に、ケーシング２９を貫通するケーシング孔３２と接続されている。２ポート２位置制御弁のケーシング２９の側部にはフランジが設けられており、これらのフランジはそれぞれ該フランジに緊締された操作エレメント２，３において中空室１７；１９を形成している。両中空室１７；１９内には可動子プレート１８；２０が受容されており、これらの可動子プレート１８；２０は有利には電磁石として形成された操作機構２，３と共働する。可動子プレート１８；２０は制御部分１の端部とねじ結合されていて、この場合ねじは、制御部分１における貫通孔３３を両端部に向かってシールしている。
【００１３】
ケーシング孔３２にはさらに吸込み室１０が形成されており、この吸込み室１０はケーシング孔３２の領域をリング状に拡大する。リング状に形成された吸込み室１０には高圧通路２５が開口している。高圧通路２５には、高圧ポンプ２４によってタンク２３から圧送された燃料が存在し、これによって燃料は、閉鎖体１３による吸込み室１０の開放後に、ケーシング２９内におけるポンプ室９もしくは孔３０内に流入することができる。吸込み室１０はさらにオーバーフロー通路２７と接続されており、このオーバーフロー通路２７は、逆止弁２６によって保護されてタンク２３に開口している。オーバーフロー通路２７を用いて２ポート２位置制御弁は、逆止弁２６によって調節可能なレリーズ圧によって圧力ピークにおける損傷に対して保護されることができる。
【００１４】
２ポート２位置制御弁のケーシング２９には、さらに無圧の戻し通路２２が形成されており、この戻し通路２２を介して余剰燃料を再び燃料タンク２３に戻すことができ、かつそこから高圧ポンプ２４を介して再び高圧通路２５内に圧送することができる。
【００１５】
ケーシング孔３２の端部領域には、直径を幾分増大された切欠きが設けられており、これらの切欠きはそれぞれ、有利にはコイルばねの形の蓄力器４，５を受容している。蓄力器４，５は一方では２ポート２位置制御弁のケーシング２９に支持されており、かつ他方では、制御部分１に形成されたシリンダ１４及び閉鎖体１３のリング面に支持されている。シリンダ１４は、閉鎖体１３の直径１３．１に比べて幾分小さな直径４．１をもって構成されている。閉鎖体１３は調節面２８を有しており、この調節面２８は、ケーシング２９に設けられた弁座６と共働する。制御面２８は有利には、無圧の戻し通路２２に向かって先細になる円錐面として、制御部分１に、例えば円錐又は円錐台として形成されている。
【００１６】
円錐台先細部２８を備えていて閉鎖体１３として作用する円錐体の行程距離は、一方では２ポート２位置制御弁のケーシング２９における弁座６によって制限され、かつ他方では、ケーシング孔３２内に設けられたスリーブ８のストッパ７によって制限されている。ストッパ６，７の間において、大型ディーゼル機関では０．３ｍｍよりも大きな調節距離を調節することができる。
【００１７】
制御部分１は貫通孔３３によって貫通されており、この貫通孔３３は、可動子プレート１８；２０を固定するねじによってそれぞれ制御部分１の端部においてシールされている。貫通孔３３は開口３４，３５を介してそれぞれ、蓄力器４，５を内蔵する中空室と接続されている。流出する燃料は、閉鎖体１３とケーシング孔３２との間の嵌合間隙を介して、蓄力器５の周りを延びる中空室に達する。開口３５と貫通孔３３とを介して燃料は、戻し側における蓄力器４を取り囲む中空室に流入し、この中空室にはタンク２３に通じる戻し通路２２が開口し、この戻し通路２２を介して燃料はタンク２３に戻される。
【００１８】
２ポート２位置制御弁の作用形式は以下の通りである。すなわち蓄力器４，５は次のように、すなわち電磁石２，３の非給電時に閉鎖体１３がその開放された位置に留まるように、寸法設定されている。低回転数では噴射は行われず、高回転数時に電磁石２，３が給電されていないと、弁座６と切換え面２８との間におけるリング間隙によって生じる絞り作用によって、高圧下にある燃料によるポンプ室９の充填が損なわれ、その結果全く又は極めて少量の燃料しか噴射ノズル１１に圧送されなくなってしまう。
【００１９】
これに対して通常の運転時では、制御装置１２によって制御ライン１５を介して電磁石３が給電され、その結果制御部分１はストッパ７に向かって移動させられ、そして蓄力器５を予負荷する。これによって弁座６と制御面２８との間のリング間隙が開放され、ポンプ室９は高圧下にある燃料によって満たされる。ポンプ圧送開始時に電磁石３への給電は制御ライン１５を介して制御ユニット１２によって終了され、これに対して制御部分１の戻し側における電磁石２は給電される。給電チェンジは約１ｍｓの時間で実行される。
【００２０】
蓄力器５の弛緩は弁座６と制御面２８との間のリング間隙の閉鎖を助成し、その結果、大型ディーゼルアプリケーションにおいて通常の０．３ｍｍよりも大きな行程距離においても、迅速に実行される閉鎖運動を行うことができる。これによって、高回転数時における比較的長い行程距離をも、極めて短い時間内で進むことができ、かつ必要な閉鎖力を効果的にもたらすことができる。
【００２１】
これに対して電磁石３が、例えば吐出終了時に制御ユニット１２によって再び給電される場合には、電磁石２は不作用状態になる。蓄力器４と蓄力器５に抗した液圧力とによって、閉鎖体１３は、ケーシング孔３２内に設けられたスリーブ８のストッパ７に向かって移動する。この移動運動はさらに、閉鎖体１３の直径１３．１が制御部分１におけるシリンダ１４の直径１４．１よりも幾分大きく寸法設定されていることによって助成される。これによって全体として蓄力器５の力を上回る力が生ぜしめられる。
【００２２】
制御部分１の開閉は、制御電流もしくは制御電圧の分析もしくは解析により制御ユニット１２によって認識することができる。これによって付加的な構成部材なしに簡単な機能診断を実施することができ、さらに噴射開始を内燃機関のシリンダの上死点に対して正確に対応させることができる。噴射量もまた、制御部分１の開放程度によって効果的に予め規定することができる。これによって、噴射系の吐出開始及び吐出終了を電子的に監視することができる。大型ディーゼルアプリケーション用の長い行程距離を備えた２ポート２位置制御弁用の本発明による解決策によって、切換え時間を著しく短縮すること及び噴射ノズルにおける噴射量を極めて正確に調量することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
大型ディーゼルアプリケーション用の２ポート２位置制御弁の本発明による構成を示すものであって、２ポート２位置制御弁が該制御弁を取り囲むケーシング内において、蓄力器によって助成された２つの操作機構によって制御される構成を示す断面図である。
【国際公開パンフレット】
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2004532368.tif 000013
2004532368.tif 000014
2004532368.tif 000015
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004532368.tif 000016
【国際調査報告】
2004532368.tif 000017
2004532368.tif 000018
2004532368.tif 000019
2004532368.tif 000020