特表 2020-511608 燃料噴射システム用のバルブ配列、並びに、燃料噴射システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】特表2020-511608(P2020-511608A)

(43)【公表日】2020年4月16日

(54)【発明の名称】燃料噴射システム用のバルブ配列、並びに、燃料噴射システム

(51)【国際特許分類】

   F02M 59/46 20060101AFI20200319BHJP

   F16K 27/02 20060101ALI20200319BHJP

   F16K 17/04 20060101ALI20200319BHJP

   F16K 1/44 20060101ALI20200319BHJP

【ＦＩ】

   F02M59/46 E

   F02M59/46 U

   F16K27/02

   F16K17/04 C

   F16K1/44 Z

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2019-537811(P2019-537811)

(86)(22)【出願日】2018年3月1日

(85)【翻訳文提出日】2019年7月11日

(86)【国際出願番号】EP2018055117

(87)【国際公開番号】WO2018172038

(87)【国際公開日】20180927

(31)【優先権主張番号】102017204925.1

(32)【優先日】2017年3月23日

(33)【優先権主張国】DE

(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DJ,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JO,JP,KE,KG,KH,KN,KP,KR,KW,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT

(71)【出願人】

【識別番号】508097870

【氏名又は名称】コンチネンタル オートモーティヴ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】Ｃｏｎｔｉｎｅｎｔａｌ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ ＧｍｂＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100069556

【弁理士】

【氏名又は名称】江崎 光史

(74)【代理人】

【識別番号】100111486

【弁理士】

【氏名又は名称】鍛冶澤 實

(74)【代理人】

【識別番号】100173521

【弁理士】

【氏名又は名称】篠原 淳司

(74)【代理人】

【識別番号】100191835

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 真介

(72)【発明者】

【氏名】シェラー・マックス

【テーマコード（参考）】

3G066

3H051

3H052

3H059

【Ｆターム（参考）】

3G066AB02

3G066AC09

3G066AD05

3G066BA50

3G066BA67

3G066CA34

3G066CE13

3H051AA01

3H051BB01

3H051CC11

3H051FF05

3H052AA01

3H052BA25

3H052BA26

3H052CA12

3H052CC00

3H059AA08

3H059BB22

3H059BB30

3H059CA12

3H059CB12

3H059CC00

3H059CD05

3H059EE01

3H059FF13

3H059FF16

(57)【要約】

本発明は、第一フロー断面積（Ｑ１）を有する第一バルブユニット（４２）と第二フロー断面積（Ｑ２）を有する第二バルブユニット（４４）を備えた燃料噴射システム（１０）用のバルブ配列（２２）に関するが、該第二バルブユニット（４４）は、それぞれシングルバルブフロー断面積（ＱＥ）を有する少なくとも二つのシングルバルブ（４８）を有し、且つ、該第二フロー断面積（Ｑ２）は、シングルバルブフロー断面積（ＱＥ）の合計である。更に、本発明は、上記の如きバルブ配列（２２）を有する燃料噴射システム（１０）にも関する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも一つのバルブユニット（４２， ４４）のエレメントを取り付けるための一つのバルブハウジング（４６）を有する内燃機関の燃料噴射システム用の該バルブ配列であって、
該バルブハウジング（４６）内に、第一フロー断面積（Ｑ１）を有する第一バルブユニット（４２）と第二フロー断面積（Ｑ２）を有する第二バルブユニット（４４）が、収められ、
第一バルブユニット（４２）と第二バルブユニット（４４）が、互いに逆並列に配列され、
該第二バルブユニット（４４）が、油圧的に互いに分離され、並列に配列され、各々、シングルバルブフロー断面積（ＱＥ）を有する少なくとも二つのシングルバルブ（４８）を有し、
該第二バルブユニットの第二フロー断面積（Ｑ２）が、シングルバルブフロー断面積（ＱＥ）の合計である
ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射システム（１０）用のバルブ配列（２２）。

【請求項2】

該少なくとも二つのシングルバルブ（４８）が、互いに異なる大きさのシングルバルブフロー断面積（ＱＥ）、及び／或いは、互いに異なる開放圧力を有している
ことを特徴とする請求項１に記載のバルブ配列（２２）。

【請求項3】

第一バルブユニット（４２）が、ただ一つのシングルバルブ（４８）によって構成されている、及び／或いは、第二バルブユニット（４４）が、３から５個のシングルバルブ（４８）を有している
ことを特徴とする請求項１或いは２のうち何れか一項に記載のバルブ配列（２２）。

【請求項4】

第二バルブユニット（４４）と第一バルブユニット（４２）のシングルバルブ（４８）が、バルブハウジング（４６）のバルブハウジング縦軸（５０）に対して鉛直な断面（４９）上において、該バルブハウジング縦軸（５０）に対して対象に配列されている
ことを特徴とする請求項１から３のうち何れか一項に記載のバルブ配列（２２）。

【請求項5】

第二バルブユニット（４４）のシングルバルブ（４８）が、バルブハウジング（４６）のバルブハウジング縦軸（５０）に対して鉛直な断面（４９）上において、該バルブハウジング縦軸（５０）に対して対象に、特に好ましくは、第一バルブユニット（４２）の周りに、環状に配列されている
ことを特徴とする請求項１から４のうち何れか一項に記載のバルブ配列（２２）。

【請求項6】

各々のそこに納められるシングルバルブ（４８）用に、バルブハウジング（４６）が、帰属されるバルブ穴（５４）を有しており、それらのバルブ穴（５４）が、油圧的に互いに隔離され、且つ、互いに並列に配置され、特に好ましくは、袋穴穿孔（７０）として実施されている
ことを特徴とする請求項１から５のうち何れか一項に記載のバルブ配列（２２）。

【請求項7】

第一バルブユニット（４２）の該バルブ穴（５４）が、第一バルブユニット（４２）のバルブユニット縦軸（６８）に対してラジアルに配列されている流出バルジ（６６）を有し、
第二バルブユニット（４４）のシングルバルブ（４８）に帰属する各バルブ穴（５４）が、それぞれ二つの流出バルジ（６６）間に配列されている
ことを特徴とする請求項６に記載のバルブ配列（２２）。

【請求項8】

各バルブ穴（５４）が、閉鎖エレメント（６２）用のバルブシート（６０）、又は、バルブスプリング（５２）用の支持ジオメトリ（５８）を構成するための段（５８）を有している
ことを特徴とする請求項６或いは７のうち何れか一項に記載のバルブ配列（２２）。

【請求項9】

− その内部において、燃料（１２）に高圧をかけるためにポンプピストン（３０）が作動している加圧室（３２）を有する燃料用高圧ポンプ（１８）；
− 燃料用高圧ポンプ（１８）内において高圧がかけられた燃料（１２）を蓄えておくための高圧ストレージ（２６）；並びに、
− 請求項１から８のうち何れか一項に記載の高圧ストレージ（２６）の加圧室（３２）と接続されたバルブ配列（２２）、但し、該バルブ配列（２２）は、それに対して高圧ストレージ（２６）から作用する圧力を遮断するための出力バルブユニット（４０）、及び、該加圧室から作用する圧力を遮断するための圧力制限バルブユニット（３２）を有している；
を包含する、燃料噴射システムであって、
該出力バルブユニット（２４）が、第一バルブユニット（４２）から、そして、該圧力制限バルブユニット（４０）が、第二バルブユニット（４４）から構成されている、或いは、
該圧力制限バルブユニット（４０）が、第一バルブユニット（４２）から、そして、該出力バルブユニット（２４）が、第二バルブユニット（４４）から構成されている
ことを特徴内燃機関用の燃料噴射システム（１０）。

【請求項10】

加圧室（３２）と高圧ストレージ（２６）との間に、その中にバルブ配列（２２）が配置されている接続穿孔（３６）を有し、
該接続穿孔（３６）の壁領域（７４）が、バルブ配列のバルブハウジング（４６）を構成している
或いは、
該バルブ配列（２２）が、燃料噴射システム（１０）の外において、接続穿孔（３６）内に固定されるカートリッジハウジング（７２）の内部に予め構成されている、
ことを特徴とする請求項９に記載の燃料噴射システム（１０）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内燃機関用の燃料噴射システム用バルブ配列、並びに、この様なバルブ配列を有する燃料噴射システムに関する。

【背景技術】

【0002】

所謂「コモンレール式燃料噴射システム」では、内燃機関内において燃焼される燃料における圧力発生及び内燃機関の燃焼室への該燃料の噴射は、分離されている。その際、燃料用高圧ポンプが、例えば、タンクなど低圧領域から供給された燃料に加圧する。続いて、燃料用高圧ポンプの出力側から加圧された燃料が一定容積流分、そこから該加圧された燃料が内燃機関の燃焼室に噴射される高圧ストレージである所謂「コモンレール」に送られる。該燃料用高圧ポンプは、例えば、燃料がガソリンである場合は、燃料に１５０ｂａｒから４００ｂａｒの範囲で加圧し、燃料が軽油である場合は、燃料に１５００ｂａｒから３０００ｂａｒの範囲で加圧する。各々の燃料は、該高圧ストレージ内においてこの様に発生された高い圧力下にあり、該高圧ストレージから噴射バルブを介して、内燃機関の燃焼室に供給される。

【0003】

該燃料噴射システムの作動を確実なものとするために、場合によっては更に、特別な要求を満たすために、該燃料噴射システムは、通常、二種類のバルブ、即ち、出力バルブと圧力制限バルブを有している。該出力バルブは、高圧バルブとして、機能し - 例えば、該燃料用高圧ポンプが、ピストン式ポンプとして実施されている場合は - 該ポンプピストンが上昇する際に、燃料を高圧ストレージに供給するために、開放する。該ポンプピストンが降下している間は、該出力バルブが、閉鎖することにより、加圧された燃料が、高圧ストレージから加圧室へ逆流することを防止している。

【0004】

該圧力制限バルブの機能は、高圧ストレージ内の過度な圧力上昇を防止する役割を果たしている。高圧ストレージ内の圧力が、一定値以上に上がった場合、該圧力制限バルブが、一定容積流分の燃料を、高圧領域へ、乃至、低圧領域へと開放する。

【0005】

上記各々のバルブ - 出力バルブと圧力制限バルブ - は、例えば、燃料用高圧ポンプのハウジングに別々に設けられている。そのため非常に大きな取付け空間が必要となり、燃料用高圧ポンプの効率が下がり、システム圧をより高くしたい場合、該燃料用高圧ポンプとの接続が困難、乃至、不可能になる。

【0006】

代案的に、圧力制限バルブと出力バルブが直線的に並べて設けられている例も既知であるが、この場合は、流体である燃料を、方向転換しながら、非連続的に誘導しなければならなくなるため、望まれない減圧が発生したり、キャビテーションや侵食により耐久性が低下したりすることが懸念される。

【0007】

一般的に出力バルブと圧力制限バルブは、同程度大きな取付け空間を必要としている。上記の第一バリエーション、即ち、双方のバルブが隣接する平面並列配置では、モジュールが大きくなるが、必要に応じた流量は実現できる。しかしながらそのような大きなモジュールの取り付けには、技術的にも、価格的にも制限がある。

【0008】

幾何学的には直列配列であるが、機能的には、並列配列であり、第二のバリエーションにおいて記述されているものは、油圧的欠点も有している。即ち、バルブへの流入を確保するためには、高い圧力損失と部分的に、流速が高まる原因となってしまう穿孔交差が、必要である。しかしこれら双方は、バルブだけでなく燃料用高圧ポンプ系全体の耐久性をも損なう要因となる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

よって本発明の課題は、燃料噴射システム用の改善されたバルブ配列を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

該課題は、請求項１記載の特徴の組合せを有するバルブ配列によって達成される。

【0011】

この様なバルブ配列を有する燃料噴射システムは、並置された独立請求項の対象である。

【0012】

本発明の有利な形態は、従属請求項の対象である。

【0013】

内燃機関の燃料噴射システム用の該バルブ配列は、少なくとも一つのバルブユニットのエレメントを取り付けるための一つのバルブハウジングを有しているが、該バルブハウジング内には、第一フロー断面積を有する第一バルブユニットと第二フロー断面積を有する第二バルブユニットが、収められている。該第一バルブユニットと該第二バルブユニットは、互いに逆並列に配列されている。該第二バルブユニットは、油圧的に互いに分離され、並列に配列され、各々、シングルバルブフロー断面積を有する少なくとも二つのシングルバルブを有している。該第二バルブユニットの第二フロー断面積は、シングルバルブフロー断面積の合計である。

【0014】

第二バルブユニットを、それらのシングルバルブフロー断面積が、第二バルブユニットの総第二フロー断面積を形成している複数の小さなシングルバルブに分割することにより、該第一及び第二バルブユニットが納められているバルブハウジング内の使用可能な取付け空間を、最も有効利用することが可能になる。要するに、これらバルブのうちの一つが複数のシングルバルブに分割されているため、例えば、燃料噴射システム内の出力バルブと圧力制限バルブが、略同等に大きな取付け空間を必要とすると言う欠点に対処できる。

【0015】

ここで言う「フロー断面積」とは、それぞれのバルブユニット内を通過する流体、例えば、燃料が、該バルブユニットが、最大の開放ポジションにある時に、該バルブユニット内を流れるために使用できる断面積であると解釈することができる。尚、該フロー断面積は、個々のシングルバルブにおいて形成されている必要は無く、複数のシングルバルブフロー断面積から、単純な加算によって構成されることができる。

【0016】

また、ここで言う「逆並列」や「並列」と言う用語は、以下のように解釈することができる：一つのバルブユニットは、一つのバルブユニットを閉じるバルブエレメントによって互いに分離されている一つの流入領域と一つの流出領域を有している。よって、該バルブユニットは、二つのサイド、即ち、流入領域と流出領域を有している。二つのバルブユニットの逆並列配列では、バルブエレメントを基準に、一つのバルブの流入領域が、他のバルブの流出領域に隣接し、その逆も真となる様に配列されている。一方、「並列」配列では、双方のバルブユニットの双方の流入領域と、双方のバルブユニットの双方の流出領域が、直接的に互いに隣接するように配列されている。

【0017】

該バルブ配列のある可能な実施形態では、少なくとも二つのシングルバルブが、互いに異なる大きさのシングルバルブフロー断面積を有している。但し、代案的には、少なくとも二つのシングルバルブが、同じ大きさのシングルバルブフロー断面積を有していることも可能である。ここで重要なのは、少なくとも二つのシングルバルブのシングルバルブフロー断面積の合計が、望まれている第二バルブユニットの第二フロー断面積になると言うことのみである。該第一代案においては、あるシングルバルブが、もう一つの、或いは、他の複数のシングルバルブよりも大きなシングルバルブフロー断面積を有しているため、意図的に、第二バルブユニットを流れる流体のフロー方向を、該特定のシングルバルブに集中させることも可能である。これにより流体は、該一つのシングルバルブに優先的に流れる。一方、第二代案では、それらが同じシングルバルブフロー断面積を有しているので、流体は、それぞれのシングルバルブに均等に分かれて流れる。

【0018】

好ましくは、少なくとも二つのシングルバルブは、互いに異なる開放圧力を有している。即ち、例えば、第二バルブユニットが、圧力制限バルブを介して、燃料噴射システム内に形成されている場合は、それぞれのシングルバルブを、様々な圧力タイミングにおいて開放することにより、燃料噴射システム内の様々な過圧状況に対応できるようになる。シングルバルブが、例えば、単にスプリングによってプリロードされたバルブエレメントを有する逆流防止弁として構成されている場合は、各シングルバルブの開放圧力は、それぞれのばね定数によって、即ち、例えば、異なるばね定数を有するプリロードスプリングを、各シングルバルブに使用することによって、設定できる。

【0019】

尚、第一バルブユニットは、ただ一つのシングルバルブから構成されていることが好ましい。

【0020】

更に、第二バルブユニットは、３から５個のシングルバルブを有していることが好ましい。このように、第一バルブユニットが、ただ一つのシングルバルブによって構成されている、即ち、総第一フロー断面積が、この一つのシングルバルブから提供されているため、該シングルバルブは、第二バルブユニットの複数のシングルバルブと比較して有意に大きいものである。そのため、第二バルブユニットの各々の小さなシングルバルブは、いずれにせよ第一バルブユニットの大きなシングルバルブ用に提供されなければならないが、完全に使用されることはないバルブハウジングの取付け空間内に納められることができる。即ち、バルブハウジング内の取付け空間の使用されていない部分を有意に小さくすることができる。

【0021】

好ましくは、第二バルブユニットと第一バルブユニットのシングルバルブは、バルブハウジングのバルブハウジング縦軸に対して鉛直な断面上において、該バルブハウジング縦軸に対して対象に配列されている。

【0022】

特に好ましくは、第二バルブユニットのシングルバルブは、バルブハウジングのバルブハウジング縦軸に対して鉛直な断面上において、第一バルブユニットの周りに対象に、環状に配列されている。

【0023】

これにより、特に、いずれにせよ第一バルブユニットのためにバルブハウジング内に用意されなければならない第一バルブユニットの周りの取付け空間が、第二バルブユニットのシングルバルブを配列するために、好ましく使用されることができる。なぜなら、唯一のシングルバルブとして構成されている第一バルブユニットのバルブハウジング内の周りには、３から５個の小さなシングルバルブを問題なく配列することができるからである。

【0024】

第二バルブユニット、乃至、第一バルブユニットを構成するシングルバルブの対称な配列により、バルブ配列内において、安定した流体流を達成でき、バルブ配列内における浸食やキャビティを低減することができる。

【0025】

バルブユニットの対称な配列により、バルブ配列のモジュール構成が、簡略化される。なぜなら、バルブ配列の用途に応じて、第二バルブユニットのシングルバルブの数を変更することも可能だからである。この際、バルブハウジングを変更する必要は無く、各々の用途において必要とされる丁度の数のシングルバルブを、バルブハウジング内に納め、少ない数のみが必要とされる場合は、余分なシングルバルブは、単に省かれる。

【0026】

各々の納められるシングルバルブ用に、該バルブハウジングが、それぞれ帰属されるバルブ穴を有していることが好ましいが、該バルブ穴は、油圧的にそれぞれ隔離され互いに並列に配置されている。これにより、穴の交差を回避し、バルブ穴を通過する流体の改善された油圧的ガイドにより、該流体の圧力損失と部分的に高い流速を回避することができる。

【0027】

尚、該バルブ穴は、袋穴穿孔として実施されることが好ましい。

【0028】

好ましくは、第一バルブユニットの該バルブ穴は、第一バルブユニットのバルブユニット縦軸に対してラジアルに配列されている流出バルジを有している。その際、第二バルブユニットのシングルバルブに帰属する各バルブ穴は、それぞれ二つの流出バルジ間に配列されている。これらの流出バルジにより、第一バルブユニット内を流体が流れるのに十分にフリーな断面が、得られる。配列次第では、例えば、流出バルジが花状に配列されている場合は、流出バルジを構成するには必要ではあるが、第一バルブユニットが用いることはできないバルブハウジングの領域が残される。そのため、使用可能な取付け空間の有効使用率の改善を達成するために、正にこの領域に第二バルブユニットのシングルバルブを取り付けることが可能である。

【0029】

好ましくは、該バルブ穴は、閉鎖エレメント用のバルブシート、又は、バルブスプリング用の支持ジオメトリを構成するための段を有している。それぞれ他のバルブ穴によっては構成されていないエレメント - バルブシート、又は、支持ジオメトリ - は、対応するスリーブによって構成されることができる。但し、双方の内一方のエレメントが、段としてバルブ穴内に形成されている場合、他のスリーブは、有利なことに、使用する必要が無い。

【0030】

内燃機関用の燃料噴射システムは、その内部において、燃料に高圧をかけるためにポンプピストンが作動している加圧室を有する燃料用高圧ポンプを有している。更に、該燃料噴射システムは、燃料用高圧ポンプ内において高圧がかけられた燃料を蓄えておくための高圧ストレージも包含している。付加的に、上記の様なバルブ配列は、加圧室と高圧ストレージとを接続するために用意されていても良い。該バルブ配列は、それに対して高圧ストレージから作用する圧力を遮断するための出力バルブユニット、並びに、該加圧室から作用する圧力を遮断するための圧力制限バルブユニットも有している。

【0031】

第一実施形態では、その際、出力バルブユニットを第一バルブユニットによって、圧力制限バルブユニットを第二バルブユニットによって構成することができる。

【0032】

しかし、代案的には、圧力制限バルブユニットを第一バルブユニットによって、出力バルブユニットを第二バルブユニットによって構成することも可能である。

【0033】

好ましくは、該燃料噴射システムは、加圧室と高圧ストレージとの間に、その中にバルブ配列が配置されている接続穿孔を有している。

【0034】

その際、該接続穿孔は、例えば、燃料用高圧ポンプのポンプハウジング内、或いは、ポンプハウジングと高圧ストレージとの間を接続しているエレメントを構成している高圧接続内に設けられていることができる。しかしながら、該接続穿孔が、双方のエレメント - ポンプハウジングと高圧接続 - に及んでいることも可能である。

【0035】

ある可能な実施形態では、該接続穿孔の壁領域が、バルブ配列のバルブハウジングを構成している。即ち、バルブシート、プリロードスプリング、閉鎖エレメントなど、バルブユニットのエレメントは、各々、適宜構成された接続穿孔内に配置されている。該エレメントは、その際、例えば、圧入や圧着によって、或いは、溶接によって、接続穿孔内に固定することができる。

【0036】

代案的には、バルブ配列を、燃料噴射システム外において予め組み立てられたカートリッジハウジング内に構成して置くことも可能であり、この場合は、該カートリッジハウジング全体が、接続穿孔内に固定される。固定は、この場合も、圧入や圧着、或いは、溶接によって実施することが可能である。

【0037】

尚、該バルブ配列は、燃料用高圧ポンプのポンプハウジングに配置され、バルブ配列内のバルブ穴は実質、燃料用高圧ポンプのポンプピストンの移動軸に対して垂直に配置されていることが好ましい。

【0038】

また、高圧接続内に該バルブ穴が配置されている場合は、該高圧接続は、バルブ穴と交差するメイン穿孔を有するように構成されていることが好ましい。

【0039】

以下、本発明の好ましい実施形態を、図面に基づいてより詳しく説明する。

【図面の簡単な説明】

【0040】

【図1】これらの間にバルブ配列が配置された燃料用高圧ポンプと高圧ストレージを備えた燃料噴射システムの模式的概要図

【図2】図１の燃料噴射システムの一部領域の断面図であるが、高圧ストレージと燃料用高圧ポンプの加圧室との間の接続穿孔及びその内部に配置されているバルブ配列も描かれている

【図3】図２のバルブ配列の第一実施形態の遠近法的描写

【図4】図３のバルブ配列の遠近法的断面図

【図5】第二実施形態における図２に係るバルブ配列の上視図

【図6】図５のバルブ配列の切断された遠近法的な描写

【発明を実施するための形態】

【0041】

図１は、タンク１６から供給ポンプ１４により燃料１２が、燃料用高圧ポンプ１８に供給される燃料噴射システム１０の模式的概要図である。該燃料用高圧ポンプ１８では、燃料１２に高圧がかけられるが、該燃料用高圧ポンプ１８によって圧力がかけられる燃料１２の量は、適宜な能動的制御によって作動されるインテークバルブ２０によって設定される。圧力がかけられた燃料１２は、続いて、出力バルブユニット２４を有するバルブ配列２２を介して、インジェクション２８に配置され、圧力がかけられた状態でストレージされている燃料１２がそこから内燃機関の燃焼室に噴射される高圧ストレージ２６に供給される。

【0042】

該燃料用高圧ポンプ１８は、燃料噴射システム１０の部分領域の断面図として、図２により詳細に示されている。本実施形態では、ピストン式ポンプとして実施されており、そのため、燃料用高圧ポンプ１８の加圧室３２内を作動中、移動軸３４に沿って直線的に上下動するポンプピストン３０を有している。この動きにより加圧室３２内にある燃料１２には圧力がかけられ、加圧状態となる。本実施形態では、燃料用高圧ポンプ１８のポンプハウジング３８内に配置されている接続穿孔３６を介して加圧された燃料１２は、続いて、加圧室３２から高圧ストレージ２６に到達する。

【0043】

高圧ストレージ２６内にある燃料１２に望まれる圧力を与えるために、接続穿孔３６内には、図３に遠近法的に描写されている第一実施形態のバルブ配列２２が、配置されている。

【0044】

該バルブ配列２２は、望まれる圧力がかかった燃料１２だけが、加圧室３２から高圧ストレージ２６の方向に排出されるようにしている出力バルブユニット２４を包含している。更にこれは、ポンプピストン３０が降下し負圧が発生する際に、加圧された燃料１２が、加圧室３２に逆流することも防止している。

【0045】

また、該バルブ配列２２は、圧力制限バルブユニット４０も包含している。該圧力制限バルブユニット４０は、高圧ストレージ２６内の圧力が、特定の値を超えた場合に、該圧力制限バルブユニット４０から一定の容積流の燃料１２が加圧室３２に戻るように制御することで、高圧ストレージ２６内における過度な圧力上昇を防止している。

【0046】

図３と図４に示されている第一実施形態では、該出力バルブユニット２４は、バルブ配列２２内の第一バルブユニット４２を、そして、圧力制限バルブユニット４０は、第二バルブユニット４４を構成している。双方のバルブユニット４２， ４４は、共に、バルブハウジング４６内に収められている。該圧力制限バルブユニット４０が、加圧室３２からの高圧に対して遮断し、出力バルブユニット２４が、高圧ストレージ２６からの高圧に対して遮断しているため、第一バルブユニット４２と第二バルブユニット４４は、互いに逆並列に配列されている。

【0047】

該第一バルブユニット４２は、唯一のシングルバルブ４８から構成されているが、第二バルブユニット４４は、複数の、即ち。四つのシングルバルブ４８から構成されていることが、見て取れる。第二バルブユニット４４の該シングルバルブ４８は、油圧的に互いに隔離されており、同じ高圧、即ち、加圧室３２から作用している高圧を遮断するために、第二バルブユニット４４のシングルバルブ４８は、並列に配列されている。

【0048】

第一バルブユニット４２のシングルバルブ４８と第二バルブユニット４４のシングルバルブ４８は、各々個別のシングルバルブフロー断面積ＱＥを有している。その際、「断面積」とは、対象とされる其々のシングルバルブ４８が全開状態である時に、該シングルバルブ４８を流れる燃料１２が使用できる面積であると解釈できる。

【0049】

第一バルブユニット４２は、ただ一つのシングルバルブ４８のみしか有していないため、シングルバルブフロー断面積ＱＥは、同時に、第一バルブユニット４２の全第一フロー断面積Ｑ１でもある。一方、第二バルブユニット４４は、それぞれ独自のシングルバルブフロー断面積ＱＥを有する複数の小さなシングルバルブ４８から構成されている。これらのシングルバルブ４８は、油圧的に並列に配列されているため、第二バルブユニット４４のシングルバルブ４８のシングルバルブフロー断面積ＱＥの合計が、第二フロー断面積Ｑ２となる。

【0050】

図３と図４に示されている配列によれば、大量の燃料１２を、過圧時、高圧ストレージ２６から、第二バルブユニット４４を介して排出できるが、第一バルブユニット４２の様にただ一つの、例えば、第一バルブユニット４２のシングルバルブ４８の横に配置される、シングルバルブ４８から第二バルブユニット４４が、構成されていたとした場合に比べれば、それほど大きな取付け空間は、必要ない。そして、それ以上に重要な点は、第二バルブユニット４４が、第一バルブユニット４２の周囲の、いずれにせよ第一バルブユニット４２のために必要とされる取付け空間に分散して配置されている複数の小さなシングルバルブ４８に分割されていることである。

【0051】

これにより、出力バルブユニット２４と圧力制限バルブユニット４０の双方を有するバルブ配列２２のコンパクトな構造が、達成されている。

【0052】

図３と図４に示されている実施形態では、例えば、圧力制限バルブユニット４０は、四つの小さな圧力制限バルブ４１に分割されており、これら四つの小さな圧力制限バルブ４１は、出力バルブユニット２２の使用されていない取付け空間内に、内蔵されている。

【0053】

バルブハウジング４６の取付け空間を最適に有効利用するため、双方のバルブユニット４２， ４４のシングルバルブ４８は、バルブハウジング縦軸５０に対して鉛直な断面４９上において、バルブハウジング縦軸５０に対して対称に配置されている。特に好ましくは、第二バルブユニット４４の該シングルバルブ４８は、対象、即ち、第一バルブユニット４２の周りに円状に配置されている。

【0054】

バルブ配列２２のこの実施形態、及び、後述の実施形態では、該第一バルブユニット４２は、出力バルブユニット２４によって形成されており、一方の第二バルブユニット４４は、圧力制限バルブユニット４０によって形成されている。しかしながらその逆、即ち、第一バルブユニット４２を、圧力制限バルブユニット４０によって、第二バルブユニット４４を、出力バルブユニット２４によって形成することも可能である。

【0055】

該第二バルブユニット４４のシングルバルブ４８は、図４に示されている実施形態では、同様に構成されている。要するに、これらは、同じシングルバルブフロー断面積ＱＥを有している。代案的には、第二バルブユニット４４のシングルバルブ４８のシングルバルブフロー断面積ＱＥを、バルブ配列２２に対する要求に応じて互いに異なる様にすることも可能である。付加的には、第二バルブユニット４４のシングルバルブ４８が、異なる開放圧力を有するようにし、高圧ストレージ２６内、乃至、加圧室３２内の異なる圧力関係において開放するようにすることも考え得る。

【0056】

示されている全ての実施形態においては、第一バルブユニット４２と第二バルブユニット４４のシングルバルブ４８は、堅牢なボール・ボール逆流防止弁によって構成されており、シリンダー状乃至円錐状のバルブスプリング５２を有している。但し、代案的な実施形態も可能である。

【0057】

図３と図４に示されている如く、各々の納められるシングルバルブ４８用に、該バルブハウジング４６は、帰属されるバルブ穴５４を有しているが、該バルブ穴５４は、油圧的にそれぞれ隔離され、且つ、互いに並列に配置されている。これにより、取付け空間のバルブハウジング縦軸５０に沿って、最適に有効使用し、且つ、燃料噴射システム１０の効率とバルブ配列２２の構成部品の耐久性に関して問題となり得る穿孔の交差も、回避することができる。

【0058】

第二バルブユニット４４のシングルバルブ４８のバルブ穴５４は、それぞれ対象となっているシングルバルブ４８のバルブスプリング５２のサポートジオメトリ５８を提供する段５６をそれぞれ形成している。

【0059】

第一バルブユニット４２でも、帰属しているバルブ穴５４は、段５６を形成しているが、これは、バルブスプリング５２のサポートジオメトリ５８ではなく、第二バルブユニット４４の閉鎖エレメント６２用のバルブシート６０を提供するものである。

【0060】

第二バルブユニット４４では、バルブシート６０は、それぞれ、対応するスリーブ６４によって形成されており、一方の第一バルブユニット４２内のバルブスプリング５２用のサポートジオメトリ５８は、同様のスリーブ６４によって提供されている。

【0061】

図３から明らかなように、第一バルブユニット４２は、流出ジオメトリを、バルブ穴５４内に形成され、第一バルブユニット４２のバルブユニット縦軸６８に対してラジアルに形成されている流出バルジ６６として有している。その際、該流出バルジ６６は、バルブユニット縦軸６８に対して実質的に鉛直に、花状に形成されている。その内部に第二バルブユニット４４のシングルバルブ４８が配置されている該バルブ穴５４は、それぞれ二つの流出バルジ６６の間に配置されている。これにより、バルブハウジング４６の取付け空間の最大限な有効利用が実現している。

【0062】

図５と図６は、第二バルブ配列４４が、複数のシングルバルブ４８ではなく、二つだけのシングルバルブ４８から構成されているバルブ配列の第二実施形態を示している。しかしながら、ここでも、双方のバルブ配列４２， ４４のシングルバルブ４８は、バルブハウジング縦軸５０の周りに、三角形状に配置されている。

【0063】

図６では、各々のシングルバルブ４８が、各々の袋穴穿孔７０として形成されているバルブ穴５４に配置されていることがわかる。

【0064】

図３と４に係る第一実施形態と図５と６に係る第二実施形態との本質的な相違は、第一実施形態では、バルブ配列２２が、燃料噴射システム１０の外部において、完全にプリアッセンブルされ、検査されることができる独立したモジュールを形成しているカートリッジハウジング７２内に形成されており、これを接続穿孔３６内に固定するには、該カートリッジハウジング７２を、例えば、圧入や圧着、或いは、溶接さえすればよいことである。一方、それらの内部に第一及び第二バルブユニット４２， ４４のシングルバルブ４８が納められる各々のバルブ穴５４は、図５と図６に係る第二実施形態では、高圧ストレージ２６を加圧室３２と接続している接続穿孔３６の壁領域７４として形成されている。

【0065】

図６に係る本実施形態では、接続穿孔３６は、その中に個々のバルブ穴５４が設けられているメイン穿孔７８を有する高圧接続７６内に生成されている。これを特に容易に実現できるようにするためには、好ましくは、個々のバルブ穴５４は、袋穴穿孔７０として形成されている。

【0066】

よって、個々のバルブ穴５４は、燃料用高圧ポンプ１８から燃料１２を排出させるための、基本的には、主にカスタマー仕様の、或いは、規格に合わせた排出穿孔を提供する高圧接続７６のメイン穿孔７８と交差している。該高圧接続７６は、好ましくは、ポンプハウジング３８と溶接接続されている。とは言え、ずれ防止手段を備えたネジ式接続手段も、固定手段として除外されるものではない。該高圧接続７６が、少なくとも移動軸３４に対して鉛直にポンプハウジング３８に固定されているため、結果として、各バルブ穴５４も移動軸３４に対して鉛直に配置されている。

【0067】

該バルブ配列２２の第一実施形態と第二実施形態は、異なるシステムの異なる流量要求並びに圧力要求用にそれぞれ構成されている。例えば、所謂ＨＰエマージェンシ要求の無い６気筒エンジンでは、出力バルブユニット２４内に二つのシングルバルブ４８のみが、そして、圧力制限バルブユニット４０内に一つのシングルバルブ４８のみが必要とされている。これは、図５と図６の第二実施形態に示されている。一方、厳格なＨＰエマージェンシ要求を有する３気筒エンジンでは、出力バルブユニット２４には、一つのシングルバルブ４８しか必要ないが、圧力制限バルブユニット４０には、複数のシングルバルブ４８が必要とされている。これは、図３と図４の第一実施形態に示されている。

【0068】

高圧接続７６乃至カートリッジハウジング７２では、バルブユニット４２， ４４の想定されている配置は、バルブユニット４２， ４４内のシングルバルブ４８の数が、用途次第で変化できるようにデザインされている。これにより、カスタマーの要望に柔軟に答えることができるモジュールアプローチが可能である。ここでは、シングルバルブ４８用のバルブ穴５４に必要な空間は、バルブハウジング４６内に用意されているが、シングルバルブ４８の最大限可能な数が必要とされない場合、これらのバルブ穴５４は、穿孔されない。要求があれば、付加的なバルブ穴５４を加え、要求される付加的なシングルバルブ４８を取り付けることができる。

【0069】

それにおいて第一バルブユニット４２と第二バルブユニット４４が、それぞれ、出力バルブユニット２４、及び、圧力制限バルブユニット４０として構成されている燃料噴射システム１０における上述のバルブ配列２２の採用は、実施形態の単なる例として解釈される。この様なバルブ配列２２は、内蔵されたリリーフバルブを備えた全てのポンプ、例えば、オイルポンプにおいて使用されることが可能である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【国際調査報告】