(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のための燃料噴射装置のための圧力制限弁であって、高圧接続部（１１）と戻し接続部（１２）とを備えたケーシング（１０）と、高圧接続部（１１）に面した弁座（１６）と戻し接続部（１２）に面したストッパ（２０）との間のケーシング孔（１４）内で、弁座（１６）の方向へ作用するばね（４０）のばね力に抗して軸方向に摺動可能であるカップ状のピストン（３０）とを有しており、このピストンが、カップ状のピストン（３０）の内側をケーシング孔（１４）に連通させる少なくとも１つの通流口（３３）を有している形式のものにおいて、燃料の流れ方向で弁座（１６）の手前およびまたは後方に少なくとも１つの絞りエレメント（５０；５３）が配置されており、カップ状のピストン（３０）内に同軸的に別の１つのピストン（８０）が配置されており、この別のピストンに、前記ばねまたは別の１つのばね（４０）が、カップ状のピストン（３０）に形成された別の弁座（８１）の方向へばね力を作用しており、かつ、この別のピストンが、別の弁座（８１）からの別のピストン（８０）の持上がりによって加圧下の燃料により負荷される別の少なくとも１つの絞りエレメント（８２；８３）を有していることを特徴とする圧力制限弁。
【請求項２】
絞りエレメント（５０）が高圧接続部内に配置されていることを特徴とする請求項１記載の圧力制限弁。
【請求項３】
絞りエレメント（５３）が少なくとも１つの通流口（３３）内に配置されていることを特徴とする請求項１記載の圧力制限弁。
【請求項４】
別の絞りエレメント（８２）が別のピストン（８０）内の通通過可能な開口であることを特徴とする請求項１記載の圧力制限弁。
【請求項５】
別の絞りエレメント（８３）が、別の弁座のところに予め調整された単数または複数の非シール部であることを特徴とする請求項４記載の圧力制限弁。
【請求項６】
弁座が円錐座（１６）であることを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項記載の圧力制限弁。
【請求項７】
弁座が球座であることを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項記載の圧力制限弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
背景技術
本発明は内燃機関のための燃料噴射装置のための圧力制限弁であって、高圧接続部と戻し接続部とを備えたケーシングと、高圧接続部に面した弁座と戻し接続部に面したストッパとの間のケーシング孔内で、弁座の方向へ作用するばねのばね力に抗して軸方向に摺動可能であるカップ状のピストンとを有しており、このピストンが、カップ状のピストンの内側をケーシング孔に連通させる少なくとも１つの通流口を有している形式のものに関する。
【０００２】
この種の圧力制限弁は久しい以前から公知であり、かつ例えばドイツ連邦共和国刊行物“ディーゼル・アキュムレータ式噴射機構・コモンレール，技術試験，ボッシュ社，ＮＯ．１９８７７２２０５４；ＫＨ／ＶＤＴ−０９９７−ＤＥ”に記載されている。
【０００３】
この種の圧力制限弁の役割は大体において過圧弁に相応している。この圧力制限弁は、圧力調整装置の故障時に過負荷による破損から構成部分を保護することにある。圧力制限弁は高すぎる負荷時に弁座から持ち上がって通流口を開放することで圧力集合タンク、いわゆるレール内の圧力を制限する。従来技術から公知の、かつ上述の刊行物に記載されている圧力制限弁は、圧力集合室内に短時間に１５００Ｈｐａの最大圧力を許容せしめる。
【０００４】
このことにより、燃料噴射機構の高すぎる圧力にもとづく万一の機構損傷時に燃料噴射機構の構成部分が損傷を被ることが排除される。例えば連続的なフル搬送につながる故障、要するに例えば非常時プログラムがそうであるような極めて高い系圧をまねく故障が発生すると、圧力制限弁によって燃料をタンクへ排出することにより、燃料噴射機構内の圧力は、燃料噴射機構のなんらかの構成部分の損傷が排除されると共に燃料噴射ノズルの開放ひいては走行運転が可能となるような圧力に調整される。
【０００５】
この種の非常時運転は弁座の領域内の弁のみならずばねの耐用性に対する高い要求を課する。例えば非常時運転で極めて高くなった圧力により圧力制限弁が負荷された際に、例えばピストンが弁座に食い込みまたはばねの振動破壊が生じる。
【０００６】
それゆえ本発明の課題は、冒頭に記載した形式の圧力制限弁を改良して、第１に予め規定された限界内ではすべての運転状況で圧力制限弁内に脈動的な圧力が生じないようにすると共に、弁座内での／弁座およびストッパのところでのピストンの衝突およびまたは食い込みが生じないようにすることにある。
【０００７】
発明の利点
この課題は冒頭に記載した形式の圧力制限弁において、本発明によれば、燃料の流れ方向で弁座の手前およびまたは後方に絞りエレメントが配置されていることにより解決される。
【０００８】
燃料の流れ方向で弁座の手前およびまたは後方に絞りエレメントを配置したことの特別大きな利点は、系圧がこの絞りエレメントにより通流量に依存して調整されることにある。その上、絞りエレメントにより圧力制限弁内で流れに好都合な燃料の案内が可能となる。
【０００９】
絞りエレメントの配置に関連して種々の実施形が考えられる。有利な１実施形では、絞りエレメントが高圧接続部内に配置されている。この場合には、絞りエレメントが弁座の手前に配置されて、弁座に作用する系圧を絞る。
【００１０】
別の１実施形では、絞りエレメントが少なくとも１つの通流口内に配置されている。絞りエレメントのこのような配置によれば、弁座へのピストンの衝突または衝撃が効果的に回避される。
【００１１】
特別有利な１実施形では、カップ状のピストン内に同軸的に別の１つのピストンが配置されており、この別のピストンに、前記ばねまたは別の１つのばねが、カップ状のピストンに形成された別の弁座の方向へばね力を作用しており、かつ、別のピストンが別の少なくとも１つの絞りエレメントを有しており、この絞りエレメントが別の弁座からの別のピストンの持上がりによって加圧下の燃料により負荷される。この２段階的に形成された圧力制限弁が有する大きな利点は、予め規定された圧力を上回る圧力が生じた際に圧力制限弁が開放されると共に、開放圧に無関係に選択可能な“保持圧”が調整可能であることにある。この場合、圧力制限弁は、例えば非常時運転の場合がそうであるよに限度を越えた大きな圧力が生じた際にはじめて開放される。圧力制限弁の開放後に支配するこの保持圧により、圧力制限弁の開放時に燃料噴射装置の構成部分が連続的に高い開放圧により負荷されることが回避される。その場合、保持圧は別の絞りエレメントとばねのばね力との選択により、予め規定された値に固定される。
【００１２】
別のピストン内の別の絞りエレメントの構成に関しては純原理的に種々の実施形が考えられる。有利な１実施形では、別の絞りエレメントが別のピストン内の通流可能な開口である。有利なさらに別の１実施形では、別の絞りエレメントが別の弁座のところで予め調整された単数または複数の非シール部である。
【００１３】
弁座は種々の形式で形成されることができる。
【００１４】
有利な１実施形では、弁座が円錐座として形成されている。
【００１５】
有利なさらに別の１実施形では、弁座が球座として形成されている。
【００１６】
上述の２段階的な圧力制限弁ではその場合、例えば両方の弁座が円錐座としてまたは球座として、または交互に円錐座および球座として形成されることができる。
【００１７】
実施例の説明
図１に示された圧力制限弁の１実施例は圧力接続部１１と戻し接続部１２とを備えたケーシング１０を有している。このケーシング内には段状に形成された１つのケーシング孔１４が設けられており、ケーシング孔はその高圧接続部１１に面した側で弁座１６内で終わっており、かつ、ケーシング孔１４内にはその戻し接続部１２に面した側にストッパ２０、例えば図示されたようにケーシング孔１４内に設けられたねじ山内にねじはめられたねじ込み体が配置されている。ストッパ２０は図１に示されているように、例えばＨｅｌｉ‐Ｃｏｉｌ２２により確保されることができる。
【００１８】
ストッパ２０と弁座１６との間ではピストン３０が圧力制限弁の軸方向でばね４０のばね力に抗して摺動可能である。ピストン３０はカップに類似した構造物の形状を有しており、その内室にはばね４０が案内されていて支持されている。ストッパ２０は同様にカップの形状を有しており、その内部にはばね４０がその戻し接続部１２に面した側で案内されていて支持されている。この場合、ばね４０の予負荷の調整のためにストッパ２０内にワッシャ２２を設けることができ、このワッシャは軸方向で移動可能かつ位置固定可能である。
【００１９】
ストッパ２０はその戻し接続部１２に面した側に通流口２４を有している。
【００２０】
ピストン３０はその弁座１６に面した側に同様に通流口３３を有しており、これらの通流口はケーシング孔１４とカップ状のピストン３０の内部とを連通せしめている。
【００２１】
図１に示す圧力制限弁では弁座１６が円錐座として形成されており、その場合、カップ状のピストン３０はその弁座１６に面した側で円錐状に形成されている。
【００２２】
弁座１６へのカップ状のピストン３０の食い込みによる摩耗を阻止するために、弁座のシール箇所は弁の開放のための有効直径と合致しており、その結果、弁座１６へのピストン３０の可能な食い込みがこの有効直径を増大せしめない。その場合、有利にはピストン３０の円錐状の端部と弁座１６との間の可能な限り小さな円錐角差が選択される。このことは弁座１６へのピストンの可能な食い込み時に大きな接触面、ひいては食い込みを抑制する小さな面圧を生じる。
【００２３】
高圧接続部１１内には絞り孔５１を備えた絞りエレメント５０が設けられており、この絞りエレメントは高圧下で高圧接続部１１を通流する燃料を絞る。その場合、絞りエレメント５０内に設けた絞り孔５１の直径は、図１に示したように、ケーシング１０内の流入孔１９に比して若干大きくてもよい。もちろん、絞り孔５１の直径は流入孔１９の直径に比して同じかまたは小さくてもよい。いずれにせよ、加圧下で流れる燃料の絞りこみはいかなる場合でも絞りエレメント５０により生じる。この絞りエレメント５０により、圧力制限弁の内部に脈動する圧力が生じてこれがばね４０の振動および場合により振動破壊を生じることが阻止される。
【００２４】
絞りエレメント５０、要するにその長さおよびその絞り孔５１の直径は、ピストンがストッパ２０にも弁座１６にも衝突しないように調整される。絞りエレメント５０は例えば、ピストンがほぼストッパ２０の下方で“浮遊状態”で保持されるように調整される。
【００２５】
図１および特に図２に示されているように、圧力制限弁のシールはいわゆる“食い込みエッジ”１３により行われる。このバイトエッジのシール原理は圧力制限弁のケーシング１０の塑性変形またはこのケーシングが接触する平らな面７０の塑性変形のいずれかにもとづいている。
【００２６】
図３に示す第２実施例では第１実施例のエレメントと同じエレメントが同じ符号で示され、その結果、その説明は完全に第１実施例の説明に内容的に関連している。
【００２７】
第１実施例に対比して、絞りエレメントは弁座の手前ではなく後方に配置されている。図３から分かるように、それぞれ通流口３３内に絞りエレメント５３が配置されている。この絞りエレメント５３によりピストン３０の運動が緩衝され、その結果、ピストンはストッパ２０にも弁座１６にも衝突しない。
【００２８】
さらに、図３に示された実施例では、弁座１６は円錐座ではなく、むしろ球座として形成されており、その場合、円錐状の部分にシール球１６ａが配置されており、このシール球１６ａはそれにピストン３０が突き当たった際に流入孔１９を閉鎖する。
【００２９】
図４に示す実施例では第２実施例のエレメントと同じエレメントが同じ符号を備えており、従って、その説明は完全に第２実施例の説明に内容的に関連している。
【００３０】
第２実施例に対比して、図４に示された実施例では、カップ状のピストン３０の内部に、弁座１６の方向へ作用するばね４０のばね力に抗して作用する別のピストン８０が配置されており、このピストン８０は軸方向に摺動可能である。カップ状のピストン３０に対して同軸的に配置されたこの別のピストン８０内には、図面の左半分に図示されているように、孔８２の形状の絞りエレメントが設けられている。さらに、図４の右半分に示されているように、予め規定された非シール部の形状の絞りエレメントが別の弁座８１のところに設けられることができ、この非シール部はピストン内の開口８４に連通している。カップ状のピストン３０内の絞りエレメント５３は、別の弁座８１に面した側で例えば円錐状に形成された別のピストン８０により閉鎖可能である。
【００３１】
次に、図４に示された圧力制限弁の機能を説明する。
【００３２】
高圧接続部１１内の圧力が、ばね４０の戻し力と流入孔１９の開放横断面とにより設定可能である予め規定可能な圧力を越えて上昇すると、孔１４内で摺動可能なカップ状のピストン３０は弁座１６から持上げられて弁座１６を開放する。その際、カップ状のピストン３０は、それがストッパ２０に当接するまで軸方向に摺動する。
【００３３】
高圧下にある燃料は絞りエレメント５３を通って、別のピストン８０の、弁座８１に当接した円錐状の端部へ流れる。その場合、この別のピストン８０の開放圧は所望圧力に、例えば非常時運転プログラム時の例えば６００ＨＰａの高さに設計されている。この場合、調整は第２のピストン８０の手前の受圧面とばね４０のばね予負荷力とにより行われる。別のピストン８０が別の弁座８１から持上げられた後に、これによりカップ状のピストン３０内の絞りエレメント５３が開放されると、加圧下の燃料は別のピストン８０内に配置された絞りエレメント８２もしくは８３により絞られてカップ状のピストン３０の内部へ、かつストパ２０内に設けられた開口２４と戻し接続部１２とを介して内燃機関の例えば（図示されていない）タンク内へ流出する。絞りエレメント８２，８３の大きさは、圧力制限弁が調整弁として作動すると共に燃料噴射装置内の通流量に依存せずに例えば６００ＨＰａの高さの所望圧力を保つように設定される。
【００３４】
図４に示された圧力制限弁の圧力‐時間経過が図５に略示されている。
【００３５】
まず、圧力制限弁が高い圧力ｐ（開放圧）で開かれると、圧力は別のピストン８０が別の弁座８１から持ち上げられることにより短時間で圧力ｐ（保持圧）へ降下する。別のピストン８０内に設けられた絞りエレメント８２，８３の調整により、圧力は所望の値ｐ（保持圧）に保たれる。
【００３６】
この種のある程度２段階形式の圧力制限弁の図４に示された実施例の有する大きな利点は、カップ状のピストン３０と別のピストン８０とが１つのばね４０のばね力により負荷されることにある。この場合、圧力制限弁の特別低い製作コストと、小さな構造スペースと、簡単な組立が有利である。
【００３７】
しかし、ただ１つのばねの代わりに２つのばね、要するにカップ状のピストン３０のための１つのばねと、別のピストン８０のための別の１つのばねとを設けることができるのはもちろんである。この場合には、ある程度互いに内外に同軸的に配置された両方の弁の開放圧が互いに無関係に調整されることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による圧力制限弁の断面を示す図である。
【図２】  図１にＩＩで示した箇所の詳細拡大を示す図である。
【図３】  本発明による圧力制限弁の別の実施例の断面を示す図である。
【図４】  本発明によるさらに別の２つの実施例の断面を示す図である。
【図５】  図４に示された圧力制限弁における時間的な圧力経過を示す図である。
【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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