JP4291918B2 - 燃料供給システムにおける制御安全バルブ構成 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は特許請求の範囲第１項の序文による燃料供給システムにおける制御安全バルブ構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【発明が解決しようとする課題】
内燃機関内に燃料を供給するための共通の加圧噴射システムあるいは共通のレールシステムにおいては、各種のバルブ装置が必要とされる。特に燃料として重油あるいはその類似物を用いる場合には、エンジンが起動する前に燃料の粘度を十分減少させて、燃料の気筒内への噴射を可能な状態にしなければならない。このことは、燃料を燃料供給システム内に循環させ、燃料を暖めることによって行われる。他方において、共通のレールシステムは、使用される圧力を抑制するためのバルブ機能と、エンジンを停止した場合あるいは緊急時に該システムを無圧力状態にすることのできるバルブとを必要としている。従って、これらの機能を持たせるためには、普通は３つの異なったバルブ機能と、そのための分離的なバルブが必要となる。
【０００３】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は構造的に有利な新しいバルブ構成を提供することにあり、それによって上述したバルブ機能は共通の構造物の中で少なくとも部分的に集積させることができ、全体としてコスト的にも有利なコンパクトな構造を得ることができる。本発明のさらなる目的は、該バルブ構成が特に燃料として重油を用いる燃料供給システムの中で用いることができるようにすることにある。
【０００４】
本発明の前記目的は特許請求の範囲第１項およびその他の請求項の中でもっと明らかに記載するようにして達成することができる。本発明による制御安全バルブ構成においては、畜圧器が分離的なリターンフローラインを介して燃料タンクに連結され、該リターンフローラインには互いに独立的に動作する２つの分離的な制御装置を有したバルブ装置が設けられ、従って、必要な時に該畜圧器を第１の制御装置によって分離的な制御圧力の下で燃料タンクに連結することができ、さらに該畜圧器内の圧力がある選択された制限値を越えた時に、第２の制御装置によって連結することができる。この解決手段によると、共通の構造物を用いることにより共通のレールシステムの中で必要とされる異なったバルブ機能を持たせることができる。
【０００５】
前記第１制御装置が前記制御圧力を制御するために予制御バルブ、好ましくはソレノイドバルブからなっている場合には、該制御圧力は必要に応じて急速かつ正確に伝達、遮断することができる。実際的には、該制御圧力は油圧として有効に供給することができ、従って例えばエンジンのサーボオイル回路の一部分として供給することができ、このことは一般的に燃料噴射バルブの動作を制御するためにとにかく必要とされることである。
【０００６】
前記第２の制御装置は単にバルブばねからなっており、該ばねのばね力および予応力が前記制限値に関する開放圧力を規定している。
【０００７】
前記バルブ装置が、前記畜圧器に固定されかつバルブチェンバーを有した共通のバルブユニット内に配置され、該ユニットを通って前記リターンフローラインが延在している場合には、スペースを節約したコンパクトな構造物が得られる。
【０００８】
本発明に有利な実施例においては、前記リターンフローラインには機能的に順次配置された２つのバルブが設けられており、流れ方向における第１のバルブが前記第１制御装置によって制御され、前記バルブチェンバー内に配置され、また流れ方向における第２の該バルブが前記第２制御装置によって制御され、該第２バルブの開放力が流れ方向における該第１バルブの開放力よりも小さい。従って、該第２バルブは該第１バルブの動作とは無関係な圧力制限バルブとして動作する。
【０００９】
前記第１バルブのバルブ部材は該バルブチェンバーを互いに隔離された２つの部分に分割するように構成され、該第１チェンバー部分が前記リターンフローラインの一部を構成し、該第２チェンバー部分はさらに前記予制御バルブによって制御される圧力に連結されており、前記第１バルブのバルブ部材はさらにチェンバーを有し、該チェンバーを一方で畜圧器に対して、さらに他方で前記第１チェンバー部分に対して連結することができ、また、前記第２バルブのバルブ部材と、該バルブのシート面と、バルブばねとが該バルブ部材における前記チェンバー内に配置され、通常時は該バルブ部材が畜圧器から前記第１チェンバー部分を介しての燃料タンクへの連結を閉じる。
【００１０】
本発明の他の実施例においては、前記バルブ装置はバルブ部材を有し、該バルブ部材が閉位置において前記リターンフローラインを閉じ、さらにこれが前記バルブチェンバー内に配置され、また、前記第１制御装置が、前記予制御バルブによって制御される圧力によって、前記バルブ部材を閉じる位置と該バルブ部材を開放する位置との間で移動可能なガイド部材を有し、さらに前記第２制御装置がバルブばねを有し、その力に対抗して前記バルブ部材を押すことができる。この場合には、有利なことに、前記バルブばねは前記バルブ部材とは反対の端部において前記ガイド部材に支持され、前記ガイド部材が該バルブばねを介して該バルブ部材に作用する。
【００１１】
前記ガイド部材は前記バルブばねの内側に配置されたシャフト部分を有し、該シャフト部分のバルブ部材の側における端部には、該バルブばねの予応力を調節するための回転ナットが設けられている。
【００１２】
前記バルブばねと前記ガイド部材とは該第２チェンバー内に配置され、該第２チェンバーが前記バルブ部材によって前記バルブチェンバーと分離されている。
【００１３】
以下に、添付図面を参照しながら、単なる例示として本発明を説明する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図において、１は、エンジンの燃料供給システム内に含まれる共通の畜圧器を示し、さらに該畜圧器から燃料が既知の方法によってエンジン（図示せず）の少なくとも２つの気筒の中へ噴射される。バルブチェンバー４を有するバルブユニット３は、ねじ込みボルト２によって前記共通の畜圧器１に固定されている。該共通の畜圧器１内の圧力空間１ａは、ダクト５を介してバルブチェンバー４に連結され、さらにそこからダクト６とパイプ７を介して燃料タンク（図示せず）の中に連結されている。このリターンフローラインに加えて、当然に前記圧力空間１ａは、燃料供給システムとそれに関連するポンプ装置等を介して、前記燃料タンクと連結されている。しかしながら、これらは本発明とは関係が無いので、それらはここでは示されていない。エンジンが稼働している時には、前記圧力空間１ａ内の圧力は、典型的には、例えば1200バール（1200ｄｙｎｅ／ｃｍ²）程度にまでなる。
【００１５】
図１の実施例においては、前記バルブチェンバー４は、バルブ部材８とバルブシート９とからなる第１バルブを収納している。該バルブ部材８は該バルブチェンバー４を２つの部分４ａと４ｂに分割しており、これらは互いに隔離されている。このバルブを制御するために、該チェンバー部分４ｂは、エンジンのサーボオイル回路１０に連結され、通常時にバルブを閉じるための制御圧力は、典型的には、100バール（100ｄｙｎｅ／ｃｍ²）程度である。バルブの開閉は予制御バルブ１１、好ましくはソレノイドバルブによって行われる。前記制御バルブ１１の操作位置に応じて、前記チェンバー部分４ｂは、制御圧力下にあって、バルブ部材８が図１に示したような閉位置になり、バルブが閉鎖される状態になるか、あるいは、チェンバー部分４ｂ内に圧力が存在せず、それによってバルブが開かれ、前記圧力空間１ａがチェンバー部分４ａを介してパイプ７と連結され、従って燃料タンク（図示せず）と連結される状態になる。
【００１６】
前記バルブ部材８はチェンバー１２を有し、該チェンバーはダクト１３を介して前記ダクト５および圧力空間１ａに連結され、さらにダクト１４を介してチェンバー部分４ａに連結され、またダクト６とパイプ７を介して燃料タンクに連結されている。前記チェンバー１２の中には別のバルブが存在し、そのバルブ部材１５がバルブばね１６によってチェンバー１２内のバルブシート１２ａに対して押しつけられている。このバルブは、前記バルブ部材１５にかかる圧力空間１ａ内の圧力の影響が、それに作用しているバルブばね１６の閉止力より小さい場合には、ダクト１３を閉じ、従って圧力空間１ａと燃料タンクとの連結を遮断する。従ってこのバルブは圧力制限バルブとして作用する。前記バルブばね１６のばね力は、それがチェンバー部分４ｂ内における通常時の圧力、従ってバルブ部材８にかかる圧力よりも小さくなるように選択され、従ってこの第２バルブは前記第１バルブよりも先に開放される。図１から明らかなように、各バルブは互いに独立的に開放される。
【００１７】
上述したものとは対照的に、図２の実施例は１つのバルブ部材１７しか有しておらず、これはバルブチェンバー４内に配置され、通常はリターンフローラインを介しての圧力空間１ａと燃料タンクとの連結を閉じている。前記バルブ部材１７に関連して２つの分離的な制御装置が設けられている。その第１の制御装置は、バルブユニット３のチェンバー１９内に配置され、かつ上述したようなアナログ的な方法で予制御バルブ１１によって制御される圧力によって、バルブの開位置と閉位置との間を移動可能になっているガイド部材１８とを有しいる。図２においては該ガイド部材１８は閉位置に位置されており、チェンバー１９内の肩部１９ａに対して押しつけられている。図示されてはいないが、開位置においては、該バルブ部材１８は肩部１９ａに押しつけられてはいない。
【００１８】
第２の制御装置はバルブばね２０からなっており、これは板状の要素２１を介して前記バルブ部材１７に作用する。該バルブばね２０の他端は前記ガイド部材１８に支持されている。従ってガイド部材１８は、バルブばね２０を介してバルブ部材１７に作用する。該ガイド部材１８は付属的にシャフト部分１８ａを有しており、その端部には回転ナット２２が配置されており、これによってバルブばね２０の予応力が調節される。
【００１９】
図２の実施例においても、バルブばね２０によって行われるバルブ部材１７の制御は他の制御装置とは完全に独立しており、圧力制限機能を与えるために利用することができる。前記ガイド部材１８はバルブばね２０を介してバルブ部材１７と単に間接的に連結されているが、予制御バルブ１１の制御によって分離的なバルブ機能を提供することができる。従って、チェンバー１９内に圧力が存在しない時には、ガイド部材１８は、ばね２０と、前記要素２１とバルブ部材１７とともに動作し、フローライン５、４、６、７を介しての圧力空間１ａと燃料タンクとの連結が開放される位置に位置される。予制御バルブ１１によってチェンバー１９内との連結が得られた後で、制御圧力によってガイド部材１８を肩部１９ａを押しつける閉位置へ動作させるために、チェンバー１９の上部部分にも図２に示したような小さな肩部が設けられていてもよい。
【００２０】
上述したことを基本にして、両方の実施例において圧力空間１ａ内の圧力は、それぞれバルブばね１６あるいは２０によって制限することが可能である。さらにエンジンを起動する前にエンジンを予熱するために燃料を循環させたり、また緊急状態において高圧の燃料系統を極めて迅速に、あるいは通常状態のエンジン停止における無圧力の状態にしたりするために、圧力空間１ａは予制御バルブ１１によってエンジンの燃料タンクに対して何時でも連結することができる。
【００２１】
図１の実施例においては、異なった直径の２つのフローラインが用いられているが、燃料を循環させたり、燃料供給システムを急速に無圧力状態にしなければならない場合のために、直径の大きい方のフローラインが有効に利用される。図２の実施例においては、その部品に関連して全てのバルブ動作が同一のフローラインを介して行われるので、フローラインの直径を選択する場合に、一方において燃料の循環の必要性に関し、他方において圧力制限機能に関し、バルブばねの堅さと空間の必要性に応じて妥協することができる。またその他に、この場合にはバルブ部材は単に１つ必要とするだけである。
【００２２】
本発明は図示した実施例だけに限定されるものではなく、添付した特許請求の範囲内において幾つかの修正が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるバルブ装置の１つの実施例の断面図。
【図２】本発明によるバルブ装置の他の実施例の断面図。
【符号の説明】
１，１ａ 畜圧器
３ 共通バルブユニット
４ バルブチェンバー
４ａ 第１チェンバー部分
４ｂ 第２チェンバー部分
５，６，７ リターンフローライン
８ バルブ部材
１０ サーボオイル回路
１１ 予制御バルブ
１２ チェンバー
１２ａ シート面
１５ バルブ部材
１６，２０ バルブばね
１７ バルブ部材
１８ ガイド部材
１８ａ シャフト部分
１９ 第２チェンバー
２２ 回転ナット

Claims (8)

1. 内燃機関、特に大型ディーゼルエンジン用の燃料供給システムにおける制御安全バルブ構成において、燃料が燃料タンクから少なくとも１つの共通の畜圧器（１）へポンプ送給され、該畜圧器から該エンジンの少なくとも２つの気筒に高圧状態で噴射するように供給され、しかして該畜圧器（１，１ａ）が分離的なリターンフローライン（５，６，７）を介して燃料タンクに連結され、該リターンフローラインには互いに独立的に動作する２つの分離的な制御装置を有したバルブ装置が設けられ、従って、必要な時に該畜圧器（１）を第１の制御装置によって分離的な制御圧力の下で燃料タンクに連結することができ、さらに該畜圧器（１）内の圧力がある選択された制限値を越えた時に、第２の制御装置によって連結することができ、前記制御圧力が、好ましくはエンジンのサーボオイル回路（１０）の一部分として油圧的に供給されることを特徴とする燃料供給システムにおける安全バルブ構成。
2. 前記バルブ装置が、前記畜圧器（１）に固定されかつバルブチェンバー（４）を有した共通のバルブユニット（３）内に配置され、前記リターンフローライン（５，６，７）には機能的に順次配置された２つのバルブが設けられており、流れ方向における第１のバルブが前記第１制御装置によって制御され、前記バルブチェンバー（４）内に配置され、また流れ方向における第２の該バルブが前記第２制御装置によって制御され、該第２バルブの開放力が流れ方向における該第１バルブの開放力よりも小さい請求項１に記載されたバルブ構成。
3. 前記第１バルブのバルブ部材（８）が該バルブチェンバー（４）を互いに隔離された２つの部分（４ａ，４ｂ）に分割するように構成され、該第１チェンバー部分（４ａ）が前記リターンフローライン（５，６，７）の一部を構成し、該第２チェンバー部分（４ｂ）が前記予制御バルブ（１１）によって制御される圧力に連結されている、請求項２に記載されたバルブ構成。
4. 前記第１バルブのバルブ部材（８）がチェンバー（１２）を有し、該チェンバーを一方で畜圧器（１，１ａ）に対して、さらに他方で前記第１チェンバー部分（４ａ）に対して連結することができ、また、前記第２バルブのバルブ部材（１５）と、該バルブのシート面（１２ａ）と、バルブばね（１６）とが該バルブ部材における前記チェンバー（１２）内に配置され、通常時は該バルブ部材が畜圧器（１，１ａ）から前記第１チェンバー部分（４ａ）を介しての燃料タンクへの連結を閉じる、請求項２または請求項３に記載されたバルブ構成。
5. 前記バルブ装置が、前記畜圧器（１）に固定されかつバルブチェンバー（４）を有した共通のバルブユニット（３）内に配置され、前記バルブ装置がバルブ部材（１７）を有し、該バルブ部材が閉位置において前記リターンフローライン（５，６，７）を閉じ、さらにこれが前記バルブチェンバー（４）内に配置され、また、前記第１制御装置が、前記予制御バルブ（１１）によって制御される圧力によって、前記バルブ部材（１７）を閉じる位置と該バルブ部材（１７）開放する位置との間で移動可能なガイド部材（１８）を有し、さらに前記第２制御装置がバルブばね（２０）を有し、その力に対抗して前記バルブ部材（１７）を押すことができる、請求項１に記載されたバルブ構成。
6. 前記バルブばね（２０）が前記バルブ部材（１７）とは反対の端部において前記ガイド部材（１８）に支持され、前記ガイド部材（１８）が該バルブばね（２０）を介して該バルブ部材（１７）に作用する請求項５に記載されたバルブ構成。
7. 前記ガイド部材（１８）が前記バルブばね（２０）の内側に配置されたシャフト部分（１８ａ）を有し、該シャフト部分のバルブ部材（１７）の側における端部には、該バルブばね（２０）の予応力を調節するための回転ナット（２２）が設けられている、請求項５または請求項６に記載されたバルブ構成。
8. 前記バルブばね（２０）と前記ガイド部材（１８）が第２チェンバー（１９）内に配置され、該第２チェンバーが前記バルブ部材（１７）によって前記バルブチェンバー（４）と分離されている請求項５から請求項７までのいずれか１項に記載されたバルブ構成。

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