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技術 内燃機関のためのインジェクタの真空排気

出願人 ローベルトボツシユゲゼルシヤフトミツトベシユレンクテルハフツング
発明者 クラウスバリング
出願日 2003年9月29日 (15年3ヶ月経過) 出願番号 2004-570021
公開日 2006年4月27日 (12年8ヶ月経過) 公開番号 2006-514212
状態 未査定
技術分野 燃料噴射装置
主要キーワード 運転準備状態 運転準備完了 リーク流 不動部分 機能室 専門工 テスト媒体 自動車製造者
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この項目の情報は公開日時点(2006年4月27日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (4)

課題・解決手段

内燃機関のための噴射弁、例えばコモンレールインジェクタ運転準備状態にするための方法であって、前記噴射弁には運転開始時に最初は少なくとも部分的に空気が充填されていて、液状の媒体が、燃料供給のための通常の接続部を介して供給される形式のものにおいて、噴射弁の内室を、通常の運転時よりも低い圧力にし、この場合、存在している気泡体積を、通常の運転時の体積よりも大きくし、上記内室に含まれる前記媒体を少なくともほぼ同じに保たれている低い圧力下で排出し、選択的にこの過程を複数回繰り返す。インジェクタの内側の液状媒体内に最初に気体の空気が含まれているにも関わらず、これによりインジェクタの運転準備状態は迅速に得られる。相応の装置も開示されている。

概要

背景

概要

内燃機関のための噴射弁、例えばコモンレールインジェクタ運転準備状態にするための方法であって、前記噴射弁には運転開始時に最初は少なくとも部分的に空気が充填されていて、液状の媒体が、燃料供給のための通常の接続部を介して供給される形式のものにおいて、噴射弁の内室を、通常の運転時よりも低い圧力にし、この場合、存在している気泡体積を、通常の運転時の体積よりも大きくし、上記内室に含まれる前記媒体を少なくともほぼ同じに保たれている低い圧力下で排出し、選択的にこの過程を複数回繰り返す。インジェクタの内側の液状媒体内に最初に気体の空気が含まれているにも関わらず、これによりインジェクタの運転準備状態は迅速に得られる。相応の装置も開示されている。

目的

本発明の課題は、インジェクタのニューマチック充填・ハイドロリック充填の際にこのインジェクタの内部において液状の媒体に含まれる気体の空気があるにも関わらず、インジェクタの運転準備が迅速に行えるようにすることである

効果

実績

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請求項1

内燃機関のための噴射弁、例えばコモンレールインジェクタ運転準備状態にするための方法であって、前記噴射弁には運転開始時に最初は少なくとも部分的に空気が充填されていて、液状の媒体が、燃料供給のための通常の接続部を介して供給される形式のものにおいて、噴射弁の内室を、通常の運転時よりも低い圧力にし、この場合、存在している気泡体積を、通常の運転時の体積よりも大きくし、上記内室に含まれる前記媒体を少なくともほぼ同じに保たれている低い圧力下で排出し、選択的にこの過程を複数回繰り返すことを特徴とする、内燃機関のための噴射弁を運転準備する機械のための方法。

請求項2

噴射弁に噴射弁を開閉するための制御信号を送る、請求項1記載の方法。

請求項3

前記媒体の排出を噴射弁の通過後に低圧媒体の供給により補助する、請求項1または2記載の方法。

請求項4

請求項1から3までのいずれか1項記載の方法を実行するための装置であって、噴射弁の低圧接続部またはリーク接続部に接続されるアダプタヘッド(14)が設けられており、該アダプタヘッドは真空ポンプ(16)に接続可能であって、高圧下で媒体を供給するための装置が、噴射弁の、このために標準的に設けられている接続部に設けられていることを特徴とする、請求項1から3までのいずれか1項記載の方法を実行するための装置。

請求項5

アダプタヘッド(14)が、排出媒体のための低圧接続部に接続されている接続部を有している、請求項4記載の装置。

請求項6

戻し流量のための戻しタンク(20)がアダプタヘッド(14)に接続されている、請求項4または5記載の装置。

請求項7

少なくとも1つの切替弁(V1,V2,V3,V4)が、装置の時間的経過を制御するために設けられている、請求項4から6までのいずれか1項記載の装置。

請求項8

少なくとも1つの切替弁(V1,V2,V3,V4)の制御接続部に接続されている制御装置を有している、請求項7記載の装置。

請求項9

制御装置がインジェクタ電気的な接続部に連結されている、請求項8記載の装置。

技術分野

0001

本発明は、請求項1の上位概念に記載の形式の方法に関する。

0002

本発明は特に、コモンレールインジェクタにおいて重要である。このような形式のインジェクタは、それ自体が圧力を高めることはなく、エンジン、特にディーゼルエンジンへの噴射のために圧力下にある燃料が直接的に供給されるもので、インジェクタによって処理される媒体における空気成分に対して敏感に反応する。この媒体は、運転準備完了状態のディーゼルエンジンの場合はディーゼル燃料である。これに対して、テスト領域でインジェクタの測定とテストを行う際のテスト媒体は通常ディーゼル燃料ではなく、液圧的に類似の物質であって、有利には不燃性のものである。運転開始前に媒体の充填時に存在しているインジェクタ内の空気含有物は、通常の運転中に例えばリーク量及び/又は制御弁の操作部から生じる媒体の戻し量の体積流を介してインジェクタの低圧接続部(リーク接続部)に向かって排出(洗い流し)される。

0003

気体として存在している空気は、液状の媒体よりも極めて大きな圧縮率を有していて、これにより、インジェクタ、特に電磁弁における動力学的な減衰特性再現不能に影響され、噴射量に直接影響する。これにより、テスト領域では測定が困難になる。ディーゼルエンジンを備えた運転準備完了状態にある車両で、例えば工場でインジェクタが取り替えられたばかりで、初めてディーゼル燃料が充填される車両では、気体の空気が存在していると同様に再現不能な噴射過程が行われることとなり、このことは短時間、不快な運転感覚や、必要な排ガス値を守れない結果となる恐れがある。媒体に含まれる溶けた空気は、本発明の使用例では、この空気がインジェクタの全運転状態において溶けたままであり、気体でないならば不都合なものとはみなさない。

0004

上記電磁弁は特に、流出絞りを介して、噴射過程を行わせるために行程制御されたインジェクタの制御室からの媒体の流出を解放し、噴射過程を終了させるために遮断する制御弁である。電磁弁の種々様々な可動部分および不動部分(例えば図2に示したように可動子、少なくとも1つのばね、流出流の解放のための操作される閉鎖エレメント、可動子の不動ガイド)は1つの機能室に配置されている。この機能室はと、この機能室内に保持される制御弁の部分とは多くの縁部と突起とを有していて、これらは気泡を、それが所定のサイズを越えてない場合は引き留め、これにより、通常の運転時にはこの機能室が内燃機関の機能もしくは測定を実質的に妨げない程度に僅かな気体の状態の空気しか有さないようになるまでには著しい時間(数秒から約1分)がかかる傾向にある。

0005

機能室は、インジェクタの低圧接続部に、一般的に直接に、即ち特別な遮断機構を介在せずに接続されている。簡単には1bar(絶対圧)、もしくは0bar(相対圧)の周囲圧力におけるインジェクタの運転の際に、内燃機関はしばしば低圧接続部において、周囲圧力よりも少なくとも僅かな過圧(例えば0.5bar)が維持され、リーク導管からの排出が防止される。運転中に、インジェクタの低圧接続部において著しく高い圧力(例えば10bar)が形成される内燃機関がある。例えば、制御弁がピエゾアクチュエータによって、有利には油圧増幅部液圧カプラ)を介して操作されるインジェクタである。このような形式のインジェクタでも、本発明による空気抜きは有利である。

0006

本発明の課題は、インジェクタのニューマチック充填・ハイドロリック充填の際にこのインジェクタの内部において液状の媒体に含まれる気体の空気があるにも関わらず、インジェクタの運転準備が迅速に行えるようにすることである。

0007

発明の効果
請求項1に記載の本発明の方法の特徴により、気体の空気が圧力降下のため、インジェクタにおけるいかなる形式の突起にも引っかからないような大きさの気泡を形成するようになる。これにより空気はほぼ取り除かれ、インジェクタの一義的に再現可能な充填状態がテスト領域におけるテストの際に、または自動車の運転時に迅速に得られる。

0008

圧力降下は、液状の媒体またはその部分の蒸気圧に達するほど、またはこれを下回るほど大きくない。気泡により増大された戻し量の迅速な導出は、コモンレール圧よりも著しく低い圧力下で空気のない媒体によりそそぎ流すことにより加速される。自動車ではこの媒体は、燃料タンクから直接出る燃料である。

0009

請求項4記載の本発明による装置は、インジェクタを媒体の高圧源と負圧接続部へと接続するための装置を有している。有利には、制御装置切替弁制御接続部に、さらに有利には、インジェクタの噴射開口開閉のための制御回路に連結されている。

0010

実施例の説明
図1に示した装置1には、この装置に組み付けられた、コモンレール運転のためのインジェクタ2が概略的に示されていて、このインジェクタ2は、気体の空気を含まない液体のテスト媒体のための高圧接続部3を有している。このテスト媒体は、高圧下でテスト媒体が供給される接続部5から導管6を介して供給される。インジェクタ2はテスト領域で完全に空の、即ち空気しか充填されていない状態で、図示の装置1に装着される、または例えば再テストの際には混合充填物(空気とテスト媒体)も充填されている。

0011

インジェクタ2は、磁気的な制御弁8を電気的に制御するために例えば接続部7を有しており、制御弁8は、制御の際に流出絞り9を介して、制御室10(図2)における圧力を減少させて、弁ピストン12による噴射開口11の開放を制御する。

0012

リーク量、およびインジェクタ2の構成によっては運転に応じて生じるインジェクタの大きな戻し流量は、インジェクタ2の接続部13(低圧接続部、リーク接続部)を介して流出する。この実施例ではこの接続部13は、例えば燃料タンクへの戻し案内のために働く導管に直接に接続されているのではなく、接続部13を装置の別の接続部に接続させることができるアダプタヘッド14に接続されている。

0013

このアダプタヘッド14には真空ポンプ16が配属されている。この真空ポンプ16は導管17と管分岐部18とを介して、アダプタヘッド14に接続された導管19に接続されている。さらに、上記戻し流量を収容するためのタンク20が、導管21を介して管分岐部18に接続されている。さらに、ここでは排出(そそぎ流し)媒体と言われる低圧媒体のための低圧接続部22が設けられていて、これは導管24と絞り25とを介して、アダプタヘッド14の前記導管19とは反対側に位置する接続部に供給される。これにより排出媒体が、インジェクタ2からアダプタヘッド14に到った気泡30を図面の左方向へと排出する(流し出す)。装置全体の機能は切替弁により制御される。即ち導管17における切換弁V1、導管24における切替弁V2、導管21における切替弁V3、導管6における切替弁V4によって制御される。切替弁の電気的な制御接続部は、この方法の経過を制御する制御装置に接続されている。

0014

図3に示した曲線は、基準線がそれぞれ対応する切替弁の閉じられた状態を示していて、基準線の上方に延びる線が、開かれた状態を示しているもので、作用の経過を示している。

0015

まず最初に全ての切替弁V1〜V4が遮断されている。次いで切替弁V1とV4が開放される。即ち、低圧が装置にかけられ、同時に高圧下(通常のインジェクタでは例えば1600bar)にある媒体がインジェクタ2の接続部3に供給される。

0016

真空ポンプ16によって生ぜしめられた負圧は、アダプタヘッド14を介してインジェクタの接続部13に作用し、その液圧的な内部体積にも作用する。接続部13に接続されているならば特に、制御弁が位置している室に作用する。同時に真空は、導管17と19と、アダプタヘッド14と、接続部13とを介してテスト媒体をインジェクタから吸引する。この場合、まず最初に第1の過程では、恐らくまだ極めて多くの気泡の形ではない空気が存在しているだろう。もし、もともと気泡が存在しているならば、その気泡は、真空によってもともとの状態よりも拡大され(例えば圧力が1barから0.1barに減少すると直径はほぼ2倍になる)、もはや突出部にひっかかり易いことはなく、これはインジェクタの常に生じる戻り量により排出される。

0017

電気的な接続部7には、上記制御装置に連結された制御回路7′を介して制御信号が送られる。この制御信号によりインジェクタが例えば内燃機関の運転時に通常行われるように制御され、例えば1分間に1000の電気パルスで制御され、これにより制御弁8が1分につき1000回開閉過程を行う。(これは例えば制御弁2の切換周期よりもずっと速い。)この間、接続部13を通って、弁ピストン12の行程時に生じるリーク流体と制御流体が流出し、制御弁の領域に存在する負圧の結果、通常の運転時よりも拡大された気泡を排出する。排出された気泡はアダプタヘッド14に到り、ここで方法の有利な実施例では、弁V2から図示の実施例では全部で3回放出される排出媒体によってアダプタヘッド14から流し出され、これにより空気をインジェクタの近傍から取り除くのが支援される。

0018

真空ポンプ16は装置の操作を簡単にするために、空気も生じた媒体または燃料も吸引するように形成されている。方法および装置の別の実施例では、真空ポンプ16は単に空気のみを吸引し、導管17を通って例えば鉛直方向で上方に向かって流れる気泡と液状媒体とから成る混合物は、なお真空下で上方から、液状媒体が集められる捕集タンクへと到る。真空ポンプは捕集タンクの上方に接続されていて、従って液状媒体に接触していない。上記捕集タンクは時間によって空にしなければならない。

0019

既に説明したように、図示した装置1が例えば数秒間運転された後、切換弁V1(真空)は再びしばらく閉じられる。この実施例では、これに続き、さらに一度だけの排出過程が行われる。切換弁4を介して行われるテスト媒体の高圧供給はさらに維持され、切換弁V3が開放され、これによりインジェクタ2の低圧接続部13でさらに流出する、今や十分空気が抜けた媒体が、弁V4による高圧接続部3への媒体のさらなる供給下で捕集タンク20に、自動車の通常運転の場合のように供給され、必要に応じて測定(計量)できる。

0020

弁の動作のここに記載した時間経過に続いて、テスト領域では、インジェクタの特性の測定が行われる。または、燃料噴射弁が内燃機関で新たに使用される場合には、これは空気抜きされていて、空気抜きにするために使用される内燃機関の装置は、その停止後に取り出され、測定装置を取り付けるために外さなければならなかった内燃機関の標準的な接続が再び行われる。

0021

図1にはさらに、真空、低圧排出媒体、高圧テスト媒体のための測定装置または測定個所指針機器としてシンボル的に示されている。これにより、装置の動作が監視され、その測定値プロトコルに記録される。

0022

図3には時点t1〜t6が示されていて、t1は弁V1とV4の開放直後に位置しており、t6はV1の閉鎖直後である。しかしこの場合V2はまだ開いており(液体を通すことができ)、その他の時点はそれぞれ弁V2の開放されたまたは遮断された状態に対応している。これらの時点t1〜t6では、インジェクタ2の低圧接続部13の領域において次のような絶対圧が形成されており、制御弁8の領域における個々の気泡のこの絶対圧に対応する相対的なサイズを体積として記載する。

0023

t1:絶対圧0.1bar、気泡体積10;
t2:絶対圧2.6bar、気泡体積0.38;
t3:絶対圧0.1bar、気泡体積10;
t4:絶対圧2.6bar、気泡体積0.38;
t5:絶対圧0.1bar、気泡体積10;
t6:絶対圧4bar、気泡体積0.25;
図3は単に略図として理解されるものであって、実際は複数の排出過程であったり(または唯1つの排出過程ではない)、図示した過程が複数回繰り返されたりすることができる。

0024

本発明の方法の実施例と本発明による装置の動作では、常に新しい、空気のない媒体が接続部3に供給されるので、インジェクタに存在している気泡の数、特にその総体積は徐々に減少し、短時間後、いずれにせよ数秒後に、インジェクタは実際に空気なしになり、インジェクタにおける測定を正確に行うことができる。

0025

例えば新たな、従ってまだ空気の充填されていないインジェクタを内燃機関に組み込むために、図示した装置1が例えば自動車技術専門業者で使用されるならば、上述した装置部分をインジェクタに接続するだけで良く、即ち真空ポンプが接続されているアダプタヘッドをインジェクタに接続するだけで良い。高圧媒体の供給、即ち、この場合ディーゼル燃料の供給は、既に自動車側で特別な手段なしに行われているものである。この場合、低圧排出媒体、即ち同様にディーゼル燃料を準備するのは困難であるかもしれない。このような場合は、専門工場での使用するためのアダプタヘッドが、排出媒体の接続部を有していないか、またはこの接続部が閉じられている。

0026

別のインジェクタ、例えば、組み込まれた圧縮機を介して燃料を比較的低い圧力から噴射圧にまで高めるインジェクタを本発明により空気接続部から解放すると有利である。

0027

例えば空気の影響による電磁弁の可動子の開放運動遅れや、所望の状態よりも速い開放運動は、可動子に作用する磁力の遅れた上昇もしくは加速された上昇に通じ、電磁弁の機能への影響は特に大きいので、上述したような電磁弁における気泡の影響は特に大きな妨げである。

0028

本発明は他の形式の制御弁でも有効に使用することができる。特に例えば、ピエゾアクチュエータによって操作される制御弁では、たとえ上述したような電磁弁における連結効果がないために、気泡の存在によりその機能が大きく影響されることがないとしても本発明を使用することができる。上記の両形式の弁では、特に、ほぼ空気が充填された噴射弁運転開始後にまず最初に制御弁の可動部分が存在している領域で気泡が発生すると特に妨げとなり、ひいては測定が困難になり、または不可能になる。油圧増幅部(ハイドロリックカプラ)が設けられていて、リーク接続部において約10barの保持圧が通常の運転の際に必要であるようなインジェクタは、ここに記載した形式で含有空気を取り除くことができ、この場合、通常は、それほど長い時間は使用されない0.1barの上記低圧力がかけられる。

図面の簡単な説明

0029

コモンレールインジェクタから含有空気を取り除くための装置の液圧回路図であって、この場合この装置は、自動車製造者では噴射システムの最初の運転開始の際にテスト領域で使用され、または自動車技術の修理業者でも使用される。
電磁弁を備えたディーゼル燃料のための行程制御された公知のインジェクタの縦断面図であって、この電磁弁は流出絞りを介して制御室の圧力を、噴射開口の開閉のために弁ピストンを操作するために制御する。
弁V1〜V4の制御の時間経過を示すグラフである。

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