JP2000515606A - 気化した燃料を調量して導入するための弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ラバル管を有する公知のタンク空気抜き弁では、貫流量を正確に制御するという課題が生じた。なぜならば、ラバル管の流入横断面が弁部材によって直接にカバーされるからである。本発明では、弁の弁座（３７）が弁座体（３１）に形成され、該弁座体（３１）が、弁部材（３６）によって閉鎖可能な少なくとも１つの開口（３４）を有しており、しかも少なくとも１つの開口（３４）の横断面が、ラバル管（５５）の、前記横断面に対して間隔をおいて配置された流入横断面（６０）より著しく小さく形成されている。本発明による弁は、混合気圧縮型の火花点火式の内燃機関の燃料タンクから気化した燃料を、内燃機関の吸気管内に調量して導入するために適している。

Description

【発明の詳細な説明】 気化した燃料を調量して導入するための弁 背景技術 本発明は、請求項１の上位概念に記載の形式の、内燃機関の燃料タンクから気 化した燃料を、内燃機関の吸気管内へ調量して導入するための弁に関する。既に 公知（ドイツ連邦共和国特許第４２２９１１０号明細書）のこのような形式の弁 は、ラバル管の流入横断面の縁部に形成された弁座を有しており、この流入横断 面には、電磁石によって操作可能な円筒状の弁部材が閉鎖位置で当接している。 従って弁座は、ラバル管の軸方向の制限部でもある。弁の規定の貫流量を維持し たままで比較的少ない流れ抵抗しか生ぜしめないようにするために、ノズルをラ バル管として形成することによって、比較的高い貫流速度を実現することができ る。この際、貫流量の正確な制御に問題が生じる。なぜならば、ラバル管の比較 的大きい流入横断面が常に弁部材によって直接にカバーされねばならないからで ある。さらに、規定の貫流量のために弁部材の規定の弁ストロークが要求されて おり、しかしこの弁部材は、ラバル管の構造設計、特にラバル管の最も狭小な横 断面の寸法設定に依存しているので、ラバル管形状を構造上変更することによっ てしか、弁の特性曲線を適 合させることができず、しかしながらこのような変更にはコストがかかる。 発明の利点 請求項１の特徴部に記載の構成を備えた本発明による弁は、前記欠点に対して 次のような利点を有している。つまり、高速の貫流時でさえも比較的少ない差圧 しか弁に要求されない点である。特に有利には、貫流を制御するために少ない弁 ストロークが要求されるに過ぎないので、特に迅速に切り換わる弁を実現するこ とができ、このような弁においてはさらに、貫流量のばらつきがほんの僅かにし か生ぜしめられない。有利には、差圧に応じて、すなわち小さい差圧の場合には 貫流特性曲線の急速な上昇が生ぜしめられ、かつ、大きい差圧の場合には一定の 貫流が生ぜしめられる、という弁特性が実現させられる。 請求項２以下に記載の構成によって、請求項１に記載の弁をさらに有利に形成 し、改良することが可能である。 特に有利には、本発明による弁の弁特性が簡単に変化させられる。 図面 以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。 第１図は、本発明による弁の長手方向断面図であり、 第２図は、第１実施例に応じた弁の弁座体の斜視図であり、 第３図は、第２実施例に応じた弁の弁座体を下方から見た図である。 実施例の説明 第１図に長手方向断面図で概略的に図示された弁１は、内燃機関の燃料タンク から気化した燃料を、内燃機関の吸気管内へ調量して導入するために使用され、 かつ、混合気圧縮型の火花点火式の内燃機関の燃料蒸発ガス排出制御システムの 部分である。このような燃料蒸発ガス排出制御システムの構造および機能は、例 えばボッシュ技術情報誌、モータマネージメント・モトロニック(Motormanageme nt Motronic)、第２号、１９９３年８月、第４８頁および第４９頁に見ることが できる。再生弁(Regenerierventil)または燃料タンク空気抜き弁とも呼ばれるこ のような弁１の構造および効果は専門家にとってはさらに、ドイツ連邦共和国特 許出願公開第４０２３０４４号明細書により公知であり、前記明細書の開示内容 が、当該特許出願における構成要素であると有利である。 弁１が、円筒状に段付けされたスリーブ形状の下方のケーシング部分４と、カ バー形状の上方のケーシング部分５との２部分から成る弁ケーシングを、弁長手 方向軸線２に同軸的に有している。上方のケーシング部分５は下方のケーシング 部分４に、例えば被せ嵌め られていて、この際、下方のケーシング部分４の外周面を取り囲んでいる。両ケ ーシング部分４，５は、有利にはプラスチックから成っており、例えば超音波溶 接によって分離不能に結合されるか、または例えば係止結合によって分離可能に 結合されている。下方のケーシング部分４は、内燃機関の燃料タンクに設けられ た空気抜き管片（詳しく図示せず）に接続するためか、またはこの空気抜き管片 に後置された吸着フィルタに接続するために流入管片８を支持している。吸着フ ィルタは、公知の形式では、燃料タンクから気化した燃料蒸発ガスを中間蓄えす るために使用され、例えば活性炭で以て充てんされている。上方のケーシング部 分５は、内燃機関の吸気管に接続するための流出管片９を有している。流入管片 ８および流出管片９は、ケーシング部分４；５にそれぞれ軸方向に、互いにほぼ 同列に並んで配置されている。下方のケーシング部分４の内部には電磁石１２が 配置されている。下方のケーシング部分４はポット状の磁石ケーシング１４を有 しており、磁石ケーシング１４は、この磁石ケーシング１４の底部２５を貫通す る同軸的な中空円筒状の磁心１５と円筒状の励磁コイル１６とを備えており、励 磁コイル１６はコイル支持体１７に装着され、かつ、磁心１５を取り囲んで磁石 ケーシング１４内に封入されている。磁石ケーシング１４の底部２５には、雌ね じ山１９を備えたねじ山付管片１８が外方に向かって 突出して一体的に形成されており、このねじ山付管片１８内には、中空円筒状の 磁心１５に設けられた雄ねじ山区分２０が螺合されている。磁心１５を回転させ ることによって、調節のために、この磁心１５を磁石ケーシング１４内で軸方向 に移動させることができる。磁心１５は、中空のこの磁心１５によって仕切られ た軸方向の貫通開口２１を有しているので、燃料蒸発ガスは流入管片８から流出 管片９へ貫通開口２１内を流れることができる。 磁心１５を備えた磁石ケーシング１４は、この磁石ケーシング１４の外周面２ ２と、下方のケーシング部分４の内壁２３との間に軸方向通路２４を維持するよ うに、下方のケーシング部分４内へ挿入されており、これらの軸方向通路２４は 、例えば周方向で互いに等しい角度でずらされており、従って第１図に図示され ているように、例えば２つの軸方向通路２４のみが見られる。軸方向通路２４は 、一方では、下方のケーシング部分４において磁石ケーシング１４の底部２５と 流入管片８との間に位置する環状室２７を介して流入管片８に接続し、他方では 、磁石ケーシング１４の開放端部の近傍でこの磁石ケーシング１４に設けられた 孔２８を介して、励磁コイル１６の下流側で磁石ケーシング１４の内部に接続し ている。流入管片８内へ進入した燃料蒸発ガスは、これらの軸方向通路２４を通 って磁石ケーシング１４の周囲を環流し、従ってこの 際、発生した熱を放出する。 磁石ケーシング１４は、折り曲げられた縁部２９を有しており、この縁部２９ はＵ字形状の弁座体３１のための支持フランジとして使用される。弁座体３１は 電磁石１２の逆止めヨーク(Rueckschlussjoch)を形成している。弁座体３１は磁 石ケーシング１４を部分的にカバーしており、第２図および第３図に図示された 少なくとも２つの嵌合穴４７を介して下方のケーシング部分４に固定されている 。縁部２９に支持された弁座体３１は、Ｕ字形の横断面を有する弾性的な環状の 支承収容部３２内に収容されており、この支承収容部３２自体は両ケーシング部 分４，５間に挟み込まれている。磁性材料から成る弁部材３６が同時に、電磁石 １２の可動子を形成していて、かつ板ばね３３に固定されており、板ばね３３は 縁部側で弁座体３１と縁部２９との間に締付け固定されている。弁座体３１は少 なくとも１つの弁開口３４を有している。本実施例ではスリット状の２つの弁開 口３４が設けられていて、これらの弁開口３４は、第２図に図示されているよう に、例えば半円環状の形を有し、かつ互いに向かい合って位置して設けられてお り、従って両弁開口３４は相補的に仮想の円形状を形成している。しかし、第３ 図における第２実施例に基づき形成された弁座体３１の平面図に示されているよ うに、弁開口３４をＵ字形に形成することも可能であり、これらの弁開口３４は 相補的に仮想の長方形を形成している。両方の弁開口３４は弁部材３６によって 閉鎖可能であるので、二重弁座３７が得られる。第１図に図示されているように 、弁部材３６内には、中空円筒状の磁心１５に同軸的に延びる貫通開口３８が設 けられており、流入管片８から磁心１５の貫通開口２１を介して流れる燃料は、 前記弁開口３８が開いた場合にはこの弁開口３８を通って流れることができる。 弁部材３６は、弁閉鎖ばね４３によって弁閉鎖方向で流出管片９の方向に負荷さ れていて、弁閉鎖ばね４３は、一方では弁部材３６に、他方では磁心１５の一方 のスリーブ状の端部４１に支持される。 弁部材３６の、二重弁座３７に面した側には、弾性材料、例えばエラストマか ら成るシールゴム４２が支持されている。このシールゴム４２は貫通開口３８も 内張りしており、かつ弁部材３６の、二重弁座３７とは反対の側を越えて幾分か 突出している。電磁石１２に電流が流れていない状態では、弁閉鎖ばね４３は弁 部材３６をシールゴム４２で以て二重弁座３７に押し当て、従って弁開口３４を 閉鎖する。電磁石１２に電流が流れている状態では、弁部材３６の、貫通開口３ ８から突出したシールゴム４２が、磁心１５の端部４１に対して押圧され、この 端部４１は弁部材３６のストローク運動のためのストッパを形成している。磁石 ケーシング１４のねじ山付管片１８の雌ねじ山１９と 、磁心１５の雄ねじ山区分２０とによって形成された調節ねじ山により、ストッ パ４４を軸方向に移動させることができ、ひいては弁部材３６が二重弁座３７か ら最大限に持ち上げられた場合の貫流量を規定することができる。弁閉鎖ばね４ ３は弱く設計されている。なぜならば、流出管片９と流入管片８との圧力勾配に よって、弁閉鎖方向で弁部材３６に向かって吸引作用が加えられ、かつ弁閉鎖ば ね４３の閉鎖作用が助成されるからである。内燃機関の運転時には、電磁石１２ は、詳しく図示されていない制御装置の制御電子工学によりクロック制御され、 このために上方のケーシング部分５に差込み接続部５０が設けられている。クロ ックレート周波数は内燃機関の運転状態によって規定されるので、流入管片８か ら弁開口３４を介して流出管片９に侵入する、気化した燃料蒸発ガスの貫流量が 、相応に調量可能である。 弁座体３１の、流出管片９に面した側面４９にシールリング５１が当接してお り、このシールリング５１は弁座体３１と上方のケーシング部分５との間の外側 の環状室５２を、流出管片９の、弁開口３４に接続している内室５３からシール している。流出管片９を貫通する通路はラバル管５５として形成されており、こ のラバル管５５は公知の形式では、収斂性の部分５６と、拡散性の部分５７とか ら構成される。この際、ラバル管５５は、下流方向で見て弁座体３１の近傍の第 １の流入横断面６０から狭小な横断面６１に向かって先細りになっており、なぜ ならば、狭小な横断面６１から、下流側の端部に設けられた端部横断面６２に向 かって拡開させるためである。これらの横断面６０，６１，６２は、流入横断面 ６０が端部横断面６２と少なくとも等しいか、または端部横断面６２より大きく なるように形成されている。有利には、流入横断面６０は端部横断面６２の1.1 〜２倍の大きさである。最も狭小な横断面６１は、有利には流入横断面６０の２ 〜４倍小さく形成されている。流入横断面６０と端部横断面６２との間を測定し た、ラバル管５５の長さは、流入横断面６０の直径より例えば３〜５倍大きい。 弁座体３１の側面４９は、流出管片９の、流入横断面６０を有する流入側に対し て、弁長手方向軸線２の方向で間隔をおいているので、側面４９と、流出管片９ の流入側と、シールリング５１との間に中間スペース６３が形成され、この中間 スペース６３は弁長手方向軸線２に対して垂直に、流入横断面６０の直径と等し い大きさの少なくとも１つの側方延在部を有しており、かつこの中間スペース６ ３内に弁開口３４が開口している。制御のために、弁部材３６によって弁座体３ １の両方の弁開口３４が覆われさえすればよいので、弁部材３６の弁ストローク を容易に変化させることによって、この弁ストロークをラバル管５５の最も狭小 な横断面に良好に適合させることが可能であり、この ためにラバル管５５の諸横断面の大きさの比率を変化させる必要がない。弁開口 ３４の両方の横断面は、ラバル管５５の流入横断面６０より著しく小さく形成さ れている。有利には、両横断面共に、流入横断面６０の約１０〜２０％の大きさ を有している。両方の弁開口３４の比較的小さい横断面に基づき、燃料流の中断 は弁部材３６によって高速で実施されるので、特に迅速に切り換わる弁を実現す ることができる。この際、弁１を所望の貫流量に適合させることは、弁ストロー クを簡単に変化させること、すなわち磁石ケーシング１４内で磁心１５を回転さ せることによって可能である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ティルマン ミーレ ドイツ連邦共和国 Ｄ―71394 ケルネン フリードリッヒシュトラーセ 20 (72)発明者 マンフレート ツィンマーマン ドイツ連邦共和国 Ｄ―74906 バート ラッペナウ ザリネンシュトラーセ ３ (72)発明者 マリア エスペリラ ドイツ連邦共和国 Ｄ―74336 マイムス ハイム アンゲルシュトラーセ 17

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．内燃機関の燃料タンクから気化した燃料蒸発ガスを、内燃機関の吸気管内 へ調量して導入するための弁であって、弁長手方向軸線と、燃料タンクに接続す るための、または該燃料タンクに後置された、気化した燃料のための吸着フィル タに接続するための流入管片を有する弁ケーシングと、吸気管に接続するための 流出管片と、前記弁ケーシングの内部において前記流入管片と前記流出管片との 間に取り付けられた、磁心を有する電磁石によって操作可能であり、かつ弁座体 に形成された弁座と協働する弁部材と、前記流出管片において形成されたノズル とが設けられており、該ノズルが、収斂した部分と、拡散した部分とを有してい る形式のものにおいて、 弁座（３７）と、ノズル（５５）の流入横断面（６０）とが、弁長手方向軸線 （２）の方向で互いに間隔を保っていることを特徴とする、気化した燃料を調量 して導入するための弁。 ２．弁座体（３１）および流出管片（９）が、別個の部分として形成されてい る、請求項１記載の弁。 ３．弁座体（３１）が電磁石（２１）の逆止めヨークを形成しており、かつノ ズル（５５）の流入横断面（６０）から間隔をおいて弁（１）内に取り付けられ ている、請求項１または２記載の弁。 ４．弁座体（３１）と流出管片（９）との間にシールリング（５１）が設けら れている、請求項２または３記載の弁。 ５．弁座体（３１）において弁座（３７）によって周囲を取り囲まれた少なく とも１つの開口（３４）の横断面が、ノズル（５５）の流入横断面（６０）より 著しく小さく形成されている、請求項１記載の弁。 ６．少なくとも１つの開口（３４）の横断面が、ノズル（５５）の流入横断面 （６０）の約１０〜２０％である、請求項５記載の弁。 ７．２つの開口（３４）が弁座体（３１）に設けられており、これらの開口（ ３４）が半円環形状またはＵ字形状を有している、請求項５または６記載の弁。 ８．ノズル（５５）の流入横断面（６０）が、前記ノズル（５５）の端部横断 面（６２）より、少なくとも 1.1〜２倍大きく生ぜしめられている、請求項１ 記載の弁。 ９．流入横断面（６０）と端部横断面（６２）との間を測定した、ノズル（５ ５）の長さが、前記流入横断面（６０）の直径より３〜５倍大きく生ぜしめられ ている、請求項１記載の弁。 １０．ノズル（５５）の横断面移行部が、互いに連続的に移行して形成されて いる、請求項１記載の弁。 １１．弁座体（３１）における弁部材（３６）の当接位置と、磁心（１５）に おける前記弁部材（３６） の当接位置との間に生じる、該弁部材（３６）の弁ストロークが、ノズル（５５ ）の最も狭小な横断面（６１）によって選定されている、請求項１記載の弁。 １２．弁部材（３６）の弁ストロークが磁心（１５）によって調節可能である 、請求項１１記載の弁。