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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Technischer Bereich der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Solenoidventil zum Steuern einer
Durchflussrate eines Fluids, insbesondere ein Solenoideinlasssteuerventil, das
zum Einbau an einer Kraftstoffförderpumpe
eines Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystems
geeignet ist, um die von einer Förderpumpe
zu einer Kompressionskammer geförderte
Kraftstoffmenge zu steuern.
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Bei
einem Kraftstoffeinspritzsystem für einen Dieselverbrennungsmotor,
das als Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsytem
bekannt ist, wird ein Hochdruckkraftstoff in einer Common-Rail gespeichert
und bei einer vorbestimmten Zeitabstimmung zu Brennkammern in jeweiligen
Zylindern einer Brennkraftmaschine über eine Vielzahl von Injektoren
zugeführt,
die entsprechend den jeweiligen Zylindern montiert sind, Da es notwendig
ist, ständig
den Hochdruckkraftstoff entsprechend einem Kraftstoffeinspritzdruck
in der Common-Rail zu speichern, wird der Hochdruckkraftstoff in
die Common-Rail über
ein Kraftstoffrohr von einer Kraftstoffzufuhrpumpe zugeführt und
zu einer Kompressionskammer über
das Solenoidventil zugeführt.
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In
dieser Hinsicht wird die Rate der Kraftstoffeinspritzung von der
Kraftstoffzufuhrpumpe durch Einstellen einer Öffnungsfläche eines Kraftstoffdurchgangs
von einer Förderpumpe
zu der Kompressionskammer über
das Einlassventil so gesteuert, dass eine in die Kompressionskammer
von der Förderpumpe
aufgenommene Kraftstoffmenge gemäß einem
Pumpenantriebsstrom gesteuert wird, der zu einem Solenoidspulenabschnitt
des Solenoidventils geleitet wird. Ein solches Solenoidventil ist
beispielsweise in der japanischen ungeprüften Patentoffenlegungsschrift
Nr. 2002-106740 offenbart und weist ein Schieberventil mit einer
Ventilfunktion zum Ändern einer Öffnungsfläche eines
Strömungsdurchgangs durch
Verschieben in einer Gleitbohrung und einer Ankerfunktion zum Ausbilden
eines Magnetpfads sowie eine Ventileinfassung mit einer Zylinderfunktion zum
Unterbringen des Schieberventils auf eine verschiebbare Art und
Weise und einer Statorfunktion zum Ausbilden eines Magnetpfads.
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Bei
dem Solenoidventil mit einem solchen Gleitabschnitt, bei dem das
Schieberventil in der Ventileinfassung sich verschiebt, ist es wichtig,
dass Fremdstoffe nicht in den Gleitabschnitt eintreten. Während ein
Kraftstoffreiniger in einem Kraftstoffzufuhrsystem nach dem Stand
der Technik vorgesehen war, kann das Risiko bestehen, dass sehr
kleine Fremdstoffe, die nicht durch den herkömmlichen Reiniger entfernt
werden können,
in das Innere des Solenoidventils eintreten, um den Gleitwiderstand
des Gleitabschnitts erhöhen.
Eine solche Erhöhung
des Gleitwiderstands verschlechtert das Ansprechverhalten, senkt
die Steuerleistungsfähigkeit
des Solenoidventils ab und hat einen Einfluss auf Verbrennungsmotorcharakteristiken,
wie z. B. die Beschleunigung und anderes. Insbesondere ist es, da
es wahrscheinlich ist, dass Fremdstoffe in dem inneren Bereich der Ventileinfassung
verweilen, notwendig zu verhindern, dass die Fremdstoffe in den
inneren Bereich der Ventileinfassung eintreten.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die vorstehend erwähnten Probleme
nach dem Stand der Technik gemacht, und es ist eine Aufgabe, ein
Solenoidventil zu schaffen, das verhindern kann, dass Fremdstoffe
in den inneren Bereich der Ventileinfassung des Solenoidventils
eintreten, so dass sowohl eine stabile Gleitfähigkeit als auch das Ansprechverhalten
des Schieberventils sichergestellt werden.
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Gemäß dem erfindungsgemäßen Solenoidventil
weist ein Solenoidventil eine Ventileinfassung 2 mit einer
Gleitbohrung 21, die in die axiale Richtung ausgebildet
ist, einem Einlasseinschluss 21a zum Einführen von
Fluid in die Gleitbohrung 21 und einem Austrittsanschluss 22 zum
Ausstoßen
von Fluid aus der Gleitbohrung 21; ein Schieberventil 1,
das in der Gleitbohrung 21 untergebracht ist, um darin
zum Steuern einer Durchflussrate des Fluids hin- und herbewegbar
zu sein; und einen Solenoidspulenabschnitt 4 auf, der eine
magnetomotorische Kraft erzeugt, wenn ein Strom zu diesem zugeführt wird,
und der das Schieberventil 1 in die axiale Richtung relativ zu
dem Austrittsabschnitt 22 der Ventileinfassung 2 bewegt,
wobei eine Filtervorrichtung 6 in dem Inneren des Schieberventils 1 oder
stromaufwärts
von dem Einlasseinschluss 21a vorgesehen ist, um zu verhindern,
dass Fremdstoffe tief in die Ventileinfassung 2 eintreten.
Somit ist es möglich
zu verhindern, dass Fremdstoffe in das Innere des Schieberventils oder
zu der stromaufwärtigen
Seite des Einlassanschlusses 21a eintreten. Dadurch ist
es möglich
zu verhindern, dass Fremdstoffe in den tieferen Bereich des Solenoidventils
eintreten, was eine stabile Verschiebbarkeit und ein Ansprechverhalten
des Schieberventils 1 zur Folge hat.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Solenoidventil ist
die Filtervorrichtung 6 an einer Position in einer vorderen
Region der Gleitbohrung 21 in der Ventileinfassung 2 angeordnet
und ist bei dem erfindungsgemäßen Solenoidventil
die Filtervorrichtung 6 in einem Einlassdurchgang 76 eines
Pumpengehäuses 7 angeordnet,
das mit dem Einlassanschluss 21a des Solenoidventils verbunden
ist. In beiden Fällen
ist es möglich,
zu verhindern, dass Fremdstoffe in das Innere des Solenoidventils
eintreten, um die stabile Verschiebbarkeit und das Ansprechverhalten
des Schieberventils sicherzustellen.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Solenoidventil weist
die Filtervorrichtung 6 einen zylindrischen Führungskörper 61,
der eine Einlassöffnung 61a und eine
Austrittsöffnung 61b,
einen Filter 62, der in dem Führungskörper 61 angeordnet
ist, um in die axiale Richtung bewegbar zu sein, und eine Feder 63 zum Vorspannen
des Filters 62 in die Richtung zum Schließen der
Einlassöffnung 61a auf,
wobei dann, wenn der Filter 62 einem Druck ausgesetzt wird,
der einen vorbestimmten Wert übersteigt,
der Filter 62 sich so bewegt, dass das Fluid um den Filter 62 und in
eine tiefere Region der Ventileinfassung 2 strömt. Demgemäß ist es
möglich,
die Unannehmlichkeit zu beseitigen, dass der Kraftstoff nicht in
eine tiefere Region der Ventileinfassung 2 bewegbar ist,
wenn der Filter 62 vollständig während der Öffnung des Schieberventils 2 verstopft
wird, wodurch das Schieberventil 2 nicht zurücklaufen
kann und der Anschluss sich nicht schließt.
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Die
vorliegende Erfindung wird vollständiger unter Bezugnahme auf
die beigefügten
Zeichnungen und die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung
verstanden.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Seitenschnittansicht, die einen Gesamtaufbau eines Solenoidventils
gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung darstellt;
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2A und 2B sind
Seitenschnittansichten des Solenoidventils gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung, wenn es geschlossen bzw. geöffnet ist;
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3 ist
eine schematische Darstellung, die einen Aufbau einer Filtervorrichtung
zeigt, wobei (a) einen unnormalen Zustand eines Filters erklärt und (b)
die Filtervorrichtung mit einer zugefügten Versagensschutzfunktion
erklärt;
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4 ist
eine Seitenschnittansicht, die einen Gesamtaufbau eines Solenoidventils
gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung darstellt; und
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5 ist
eine Seitenschnittansicht, die einen Gesamtaufbau eines Solenoidventils
gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung darstellt.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Solenoidventile
gemäß dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben. Das erfindungsgemäße Solenoidventil
ist geeignet zur Verwendung für
eine Common-Rail-Kraftstoffeinspritzvorrichtung für einen
Dieselverbrennungsmotor, deren Aufbau wie folgt ist. Eine Kraftstoffzufuhrpumpe
nimmt einen Niederdruckkraftstoff aus einem Kraftstofftank auf und
leitet ihn nach hohem Komprimieren des Niederdruckkraftstoffs zu
einer Common-Rail.
Die Common-Rail speichert den Hochdruckkraftstoff bei einem Kraftstoffeinspritzdruck.
Die Kraftstoffzufuhrpumpe ist beispielsweise eine Dreifach-Kompressionspumpe
mit drei Kompressionskammern zum Steuern einer Kraftstoffeinspritzrate
in drei Systemen durch ein Solenoidventil, das in einem Kraftstoffeinlassabschnitt
davon angeordnet ist, um eine Durchflussrate zu steuern. In dieser
Hinsicht wird der Kraftstoffdruck in der Common-Rail durch eine
gut bekannte elektronische Steuereinheit (ECU) gesteuert, um eine
Einspritzrate der Kraftstoffzufuhrpumpe so zu bestimmten, dass der
Common-Rail-Druck optimal ist. Somit wird das Solenoidventil entsprechend
damit gesteuert. Auf diese Art und Weise wird der Hochdruckkraftstoff,
der in der Common-Rail gespeichert ist, in die Brennkammern in den
jeweiligen Zylindern des Verbrennungsmotors über eine Vielzahl von Injektoren
(Solenoidkraftstoffeinspritzventile) eingespritzt, die gemäß den jeweiligen
Zylindern moniert sind.
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1 ist
eine Seitenschnittansicht eines Solenoidventils gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Das Solenoidventil weist eine manschettenförmige Ventileinfassung 2,
die mit einem Pumpengehäuse 7 (siehe 5)
fixiert ist, ein Schieberventil 1 zum Einstellen einer Öffnungsfläche eines
Strömungsdurchgangs
in jedem der Austrittsanschlüsse 22,
die sich in eine radiale Öffnung
der Ventileinfassung 2 öffnet,
ein Linearsolenoidstellglied A zum Antreiben des Schieberventils 1 in
die Ventilöffnungsrichtung
und eine Rückstellfeder 3 zum
Vorspannen des Schieberventils 1 in die Ventilschließrichtung
auf.
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Das
Solenoidventil ist ein normalerweise geschlossenes Durchflussmengensteuerventil
zum Einstellen einer Kraftstoffmenge, die in eine Kompressionskammer
einer Kraftstoffzufuhrpumpe (nicht gezeigt) gesaugt wird, indem
es elektronisch aufgrund eines Pumpenantriebsstroms gesteuert wird,
der von einer ECU über
einen (nicht gezeigten) Pumpenantriebsschaltkreis aufgebracht wird.
Das Solenoidventil bewegt nämlich
das Schieberventil 1 in die Hubrichtung proportional zu
der Größe eines
Pumpenantriebsstroms, der auf das Linearsolenoidstellglied A auf über den
Pumpenantriebsschaltkreis aufgebracht wird, um die Öffnungsfläche des
Strömungsdurchgangs
in dem Austrittsanschluss 22 der Ventileinfassung 2 zu
steuern, der auf halbem Weg in einem Kraftstoffeinlassdurchgang
vorgesehen ist. Dadurch wird die Kraftstoffeinlassmenge, die von
der Förderpumpe
in die Kompressionskammer über
den Kraftstoffeinlassdurchgang und ein Einlassventil gesaugt wird
gesteuert. Demgemäß wird die
Rate der Kraftstoffeinspritzung von der Kompressionskammer der Kraftstoffzufuhrpumpe
in die Common-Rail (nicht gezeigt) auf einen optimalen Wert entsprechend
der Antriebsbedingung des Verbrennungsmotors (wie z. B. die Drehzahl
des Verbrennungsmotors, einen Betätigungsbetrag eines Beschleunigers
oder eine Anweisungseinspritzmenge) gesteuert, wodurch ein Kraftstoffdruck
in der Common-Rail entsprechend dem Druck des Kraftstoffs, der von
dem Injektor in die Brennkammer des jeweiligen Zylinders in dem
Verbrennungsmotor eingespritzt wird, insbesondere der Common-Rail-Druck
geändert
wird.
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Das
Linearsolenoidstellglied A weist einen mit einem Boden versehenen
rohrförmigen
Statorabschnitt (Statorkern) 23, der einstückig mit
der Ventileinfassung 2 an dem rechten Ende davon mit Sicht auf
die Zeichnung vorgesehen ist, einen Ankerabschnitt (Anker) 11,
der einstückig
mit dem Schieberventil 1 an dem rechten Ende davon mit
Sicht auf die Zeichnung vorgesehen ist, einen Harzspulenkörper 41,
der an einem zylindrischen Umfang des Spulenkörpers 41 gehalten
ist, einen Solenoidspulenabschnitt 4, der um den Umfang
des Spulenkörpers 41 gewickelt
ist, einen Anschluss 42, der elektrisch mit einer Anschlussleitung
des Solenoidspulenabschnitts 4 verbunden ist, und ein zylindrisches
Gehäuse 43 auf,
das den Umfang des Solenoidspulenabschnitts 4 abdeckt,
In dieser Hinsicht hat der Statorabschnitt 23 der Ventileinfassung 2 einen
Anziehungsabschnitt 23a, der zu einem Solenoid wird, wenn
dem Solenoidspulenabschnitt 3 ein elektrischer Strom zugeführt wird,
und den Ankerabschnitt 11 des Schieberventils 1 anzieht.
Der Anziehungsabschnitt 23a ist mit einem im wesentlichen
zylindrischen Aufnahmeabschnitt 24 zum Aufnehmen des Schieberventils 1 auf
eine verschiebbare Art und Weise über einen zylindrischen dünnen Wandabschnitt 23c und einen
zylindrischen Abschnitt 23b gekoppelt.
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Der
Solenoidspulenabschnitt 4 wird durch mehrfaches Wickeln
eines leitfähigen
Drahts, der mit einem Isolationswerkstoff beschichtet ist, ausgebildet,
so dass eine magnetomotorische Kraft, die dadurch erzeugt wird,
dass ein Strom zugeführt
wird, um den Statorabschnitt 23 der Ventileinfassung 2 und zum
Magnetisieren, und der Ankerabschnitt 11 des Schieberventils 1 zieht
den Ankerabschnitt 11 in die Hubrichtung an (nach rechts
in die axiale Richtung mit Sicht auf die Zeichnung). Der Solenoidspulenabschnitt 4 hat
einen Spulenabschnitt, der zwischen einem Paar Flansche des Spulenkörpers 41 gewickelt ist,
und ein Paar Anschlussleitungsdrähte,
die aus dem Spulenabschnitt geführt
sind. Das Gehäuse 43 ist
einstückig
mit einem Elektroisolationsharzwerkstoff ausgebildet und mit einem
zylindrischen Abschnitt versehen, der den Umfang des Solenoidspulenabschnitts 4 abdeckt,
und einem rohrförmigen Verbinderabschnitt 43a zum
Halten des Anschlusses 42. An dem Umfang des Gehäuses 43 ist
ein zylindrischer Träger 44 vorgesehen
und an einem im Wesentlichen ringförmigen Flanschabschnitt fixiert,
der an der Umfangsseite der Ventileinfassung 2 durch Einstämmen oder Ähnliches
ausgebildet wird. Der im Wesentlichen ringförmige Flanschabschnitt 44a,
der an der Umfangsseite des Trägers 44 ausgebildet
ist, ist an der Außenwandfläche des
Pumpengehäuses 4 der
Kraftstoffzufuhrpumpe durch Befestigungsmittel wie z. B. Schrauben
fixiert.
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Die
Ventileinfassung 2 des Solenoidventils weist einen Aufnahmeabschnitt 24 mit
einer Zylinderfunktion zum Aufnehmen des Schieberventils 1 auf eine
verschiebbare Art und Weise und den Statorabschnitt 23 mit
einer Statorfunktion zum Ausbilden des magnetischen Pfads auf. Um
zu gestatten, dass die Ventileinfassung 2 als Stator wirkt,
ist sie aus einem weichen magnetischen Werkstoff, wie z. B. einem ferritischen
Edelstahl (SUS 13) ausgebildet. Es ist unmöglich, dieses
weiche magnetische Material in einer Wärmebehandlung, wie z. B. Härten zu unterziehen,
da die Wärmebehandlung
seine magnetische Eigenschaft verschlechtert. Da es notwendig ist,
die Abnutzungsbeständigkeit
ebenso wie die Flächenhärte zu verbessern,
um die Ventileinfassung 2 mit der Zylinderfunktion zu versehen,
die dessen inhärente
Funktion ist, wird eine harte Schicht, die durch Mittelphosphorplattieren
oder Ähnliches
erhalten wird, auf eine Innenwandfläche einer Gleitbohrung (Schieberbohrung) 21 in
der Ventileinfassung 1 aufgebracht. In dieser Hinsicht
bildet die Innenwandfläche
der Gleitbohrung 21 in der Ventileinfassung 2 einen
zylindrischen Führungsabschnitt
zum Führen des
Schieberventils 1 in die axiale Richtung (die Hubrichtung).
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Ein
linkes Ende der Ventileinfassung 2, das in der Zeichnung
gezeigt ist, ist in einen Eingriffseinschnitt 73 (siehe 5)
pressgepasst, der an der Außenwandfläche des
Pumpengehäuses 7 in
der Kraftstoffzufuhrpumpe vorgesehen ist, und ein Abdichtungselement 8,
wie z. B. ein O-Ring, zum Verhindern des Kraftstoffaustritts ist
zwischen der Innenwandfläche
des Eingriffseinschnitts 73 in dem Pumpengehäuse 7 und
der Außenumfangsfläche eines
linken Endes der Ventileinfassung 2 vorgesehen, wie in
der Zeichnung gezeigt ist. An dem linken Ende der Ventileinfassung 2 ist
ein Einlassanschluss (ein Einströmanschluss) 21a ausgebildet
und steht in Verbindung mit einem Kraftstoffreservoir, dem Kraftstoff
von der Förderpumpe
zugeführt
wird. In dieser Hinsicht öffnen
sich vier Austrittsanschlüsse
(Ausströmanschlüsse) 22 in
der Ventileinfassung 2 zu einem Verbindungsdurchgang 72,
der eine hintere Hälfte
eines Kraftstoffansaugdurchgangs bildet, der mit zwei Kompressionskammern über zwei
Ansaugventile in Verbindung steht. Ein Strömungsdurchgangsdurchmesser
des Austrittsanschlusses 22 ist kleiner an der Einlassseite
als an der Austrittsseite. An der rechten Seite der Gleitbohrung 21 der
Ventileinfassung 2 ist ein innerer Strömungsdurchgang (ein erster
innerer Strömungsdurchgang) 25 ausgebildet,
der mit dem Einlassanschluss 21a über einen inneren Strömungsdurchgang
(einen zweiten Strömungsdurchgang) 12 in
Verbindung steht, der in dem Inneren des Schieberventils 1 ausgebildet
ist. Der erste innere Strömungsdurchgang 25 funktioniert
ebenso als Federkammer zum Aufnehmen einer Rückstellfeder 3.
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Das
Schieberventil 1 in dem Solenoidventil ist ein manschettenartiges
Schieberventil mit einem Gleitabschnitt 13 an seinem Umfang,
der in Gleitkontakt mit der Innenwandfläche der Gleitbohrung 21 in der
Ventileinfassung 2 gebracht wird. Das Schieberventil 1 steuert
eine Kraftstoffdurchflussrate (Kraftstoffansaugmenge), die in die
zwei Kompressionskammern gesaugt wird, über die zwei Ansaugventile durch Ändern einer Öffnungsfläche des
Strömungsdurchgangs
der Austrittsanschlüsse 22 durch
den Gleitabschnitt 13. Das Schieberventil 1 hat
sowohl die inhärente
Ventilfunktion zum Ändern
der Öffnungsfläche des
Strömungsdurchgangs
der Austrittsanschlüsse 22 durch
Verschieben in der Gleitbohrung 21 der Ventileinfassung 2 und
die Ankerfunktion (Ankerabschnitt 11) zum Ausbilden des
magnetischen Pfads. Um zu gestatten, dass das Schieberventil 1 als
Anker arbeitet, besteht das Schieberventil 1 aus einem
weichen magnetischen Werkstoff wie z. B. reinem Eisen oder Niedrigkohlenstoffstahl.
Es ist unmöglich,
einen derartigen weichen magnetischen Werkstoff einer Wärmebehandlung
wie z. B. Härten zu
unterziehen, da die Wärmebehandlung
dessen magnetische Eigenschaft verschlechtern. Jedoch muss zum Betreiben
des Solenoidventils als Schieberventil 1 die Beständigkeit
gegenüber
der Abnutzung und die Flächenhärte verbessert
werden. Zu diesem Zweck wird eine harte Schicht, die durch Nickelphosphorplattieren
oder Ähnliches
erhalten wird, auf einen Umfang des Gleitabschnitts 13 bei
dem Schieberventil 1 aufgebracht.
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Eine
Ausgangsposition des Schieberventils 1 wird durch einen
ringförmigen
Anschlag definiert, der in den inneren Umfang eines linken Endes
der Ventileinfassung 2 mit Sicht auf die Zeichnung pressgepasst
ist. Das Schieberventil 1 wird ständig durch eine Rückstellfeder 3 vorgespannt,
die in dem ersten inneren Strömungsdurchgang 25 untergebracht
ist. Demgemäß wird die
Versetzung des Schieberventils 1, wenn es geschlossen ist,
durch eine Position beschränkt,
an der ein vorderes Ende davon an den ringförmigen Anschlag anstößt. Ebenso
ist an einem rechten Ende des Schieberventils 1 ein zylindrischer Anker 11 entgegengesetzt
zu dem Statorabschnitt 23 der Ventileinfassung 2 einstückig mit
Letztgenanntem mit einem vorbestimmten Luftspalt versehen. Ferner
ist in dem Inneren des Schieberventils 1 der zweite innere
Strömungsdurchgang 12 vorgesehen, um
den Einlassanschluss 21a mit der Ventileinfassung 2 mit
dem ersten inneren Strömungsdurchgang 25 in
Verbindung zu bringen. Ein Innendurchmesser des zweiten inneren
Strömungsdurchgangs 12 ist kleiner
an der rechten Seite als an der linken Seite mit Sicht auf die Zeichnung,
wodurch das Schieberventil 1 in die axiale Richtung bewegt
wird, indem Kraftstoff von dem ersten inneren Strömungsdurchgang 25 abgegeben
oder in diesen eingegeben wird.
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Es
gibt eine ringförmige
Kraftstoffsteuervertiefung (ringförmiger Strömungsdurchgang) 14,
eine ringförmige
Ausrichtungsvertiefung 15 und eine Vielzahl von ringförmigen Ölvertiefungen 16 an
dem äußeren Umfang
des Gleitabschnitts 13 in dem Schieberventil 1.
Die Kraftstoffsteuervertiefung 14, die in eine Umfangsrichtung
an dem Gleitabschnitt 13 vorgesehen ist, ist mit den zweiten
inneren Strömungsdurchgang 12 über Verbindungslöcher 17 in
Verbindung, die einen Durchmesser haben, der kleiner als die Breite
der Kraftstoffsteuervertiefung 14 ist. Vier Verbindungslöcher 17 öffnen sich
zu der Kraftstoffsteuervertiefung 14. Die Ausrichtungsvertiefung 15, die
in Umfangsrichtung an dem Gleitabschnitt 13 vorgesehen
ist, ist flacher als die Kraftstoffsteuervertiefung 14 und
erstreckt sich entlang dem Gleitabschnitt 13 mehr als die
Kraftstoffsteuervertiefung 14 in die axiale Richtung. Die
Vielzahl der ringförmigen Ölvertiefungen 16 ist
geeignet, von einem rechten Ende (einem hinteren Ende) oder einem
linken Ende (einem vorderen Ende) des Schieberventils 1 ausgetretenen
Kraftstoff entlang der Gleitbohrung 21 der Ventileinfassung 2 aufzunehmen
und einen Ölfilm
zwischen der Innenwandfläche
und der Gleitbohrung 21 in der Ventileinfassung 2 und
dem äußeren Umfang des
Gleitabschnitts 13 in dem Schieberventil 1 auszubilden.
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Als
Nächstes
wird die Charakteristik dieses Ausführungsbeispiels nachstehend
beschrieben. In diesem Ausführungsbeispiel
ist eine Filtervorrichtung 6 in dem Inneren des Schieberventils 1 vorgesehen. Die
Filtervorrichtung 6 ist nämlich an einer Position auf
der rechten Seite von den Verbindungslöchern 17 in dem zweiten
inneren Strömungsdurchgang
des Schieberventils 1 mit Sicht auf die Zeichnung gelegen.
Somit wird verhindert, dass Fremdstoffe, die in dem Kraftstoff gemischt
sind, in den ersten inneren Strömungsdurchgang 25 in
eine tiefere Region der Ventileinfassung 2 eintreten und
daher wird ein stabiles Verschieben bzw. Gleiten des Schieberventils 1 sichergestellt.
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3 stellt
einen Gesamtaufbau der Filtervorrichtung 6 dar. Abschnitt
(a) erklärt
einen Zustand, in dem Kraftstoff aufgrund der Verstopfung des Filters nicht
strömt;
und Abschnitt (b) erklärt
einen Zustand, bei dem Kraftstoff noch strömt, auch wenn der Filter verstopft
ist. Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel wird
der Filtervorrichtung 6 eine Ventilfunktion aufgeprägt. Die
Filtervorrichtung 6 weist nämlich einen zylindrischen Führungskörper 61 mit
einer Einlassöffnung 61a und
einer Austrittsöffnung 61b,
einen Filter 62, der in dem Führungskörper 61 gelegen ist,
um in die axiale Richtung bewegbar zu sein, und eine Feder 63 auf,
die in dem Führungskörper 61 angeordnet ist,
um den Filter 62 in die Richtung zum Schließen der
Einlassöffnung 61a vorzuspannen.
Zum Vermeiden eines Unfalls, bei dem dann, wenn der Filter 62 vollständig verstopft
ist, Kraftstoff nicht in den ersten Strömungsdurchgang 25 der
Ventileinfassung 2 strömt
und das Schieberventil 1 sich nicht zurückstellt, um das Schließen des
Austrittsanschlusses 22 zu stören, wie in (3a) gezeigt
ist, hat die Feder 63 eine Vorspannkraft, die gestattet,
dass der Filter 62 sich in die Richtung zum Öffnen der
Einlassöffnung 61a bewegt,
wenn ein Druck, der einen vorbestimmten Wert übersteigt, auf den Filter 62 aufgebracht
wird, wie in 3(b) gezeigt ist. Dadurch
tritt auch dann, wenn der Filter 62 verstopft ist, der
Kraftstoff durch die Einlassöffnung 61a,
während
sie um den Filter 62 herumgeführt wird und somit in den ersten
inneren Strömungsdurchgang 25 eintritt.
Somit stellt sich das Schieberventil 1 zurück, um den
Austrittsanschluss 22 zu schließen. Die Filtervorrichtung 6 hat
nämlich
eine Versagensschutzfunktion, bei der dann, wenn ein unnormaler
Zustand auftritt, die Filtervorrichtung 6 den Austrittsanschluss 22 durch
die Rückstellung
des Schieberventils 1 schließen kann und den Verbrennungsmotor
durch Abschalten des Kraftstoffs sicher anhalten kann.
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Die 2A und 2B sind
Seitenschnittansichten des erfindungsgemäßen Solenoidventils, wenn es
geöffnet
bzw. geschlossen ist. Wie in 2A gezeigt
ist, befindet sich dann, wenn kein Strom zu der Solenoidspule 4 zugeführt wird,
das Schieberventil 1 auf einer Position in Kontakt mit
dem Anschlag 5 aufgrund der Vorspannung der Rückstellfeder 3,
während
die Kraftstoffsteuervertiefung 14 des Schieberventils 1 nicht
mit dem Austrittsanschluss 22 der Ventileinfassung 2 ausgerichtet
ist, und ist somit der Austrittsanschluss 22 geschlossen. In
dieser Hinsicht ist, da das Schieberventil 1 angepasst
ist, so dass kein Kraftstoffdruck statisch auf dieses in die Verschieberichtung
des Schieberventils 1 aufgebracht wird, ein stabiler Betrieb
des Schieberventils 1 möglich.
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Wenn,
wie in 2B gezeigt ist, der Strom auf
den Solenoidspulenabschnitt 4 zugeführt wird, bewegt sich das Schieberventil 1 gegen
die Vorspannung der Rückstellfeder 3,
um das Ventil zu öffnen, wodurch
die Kraftstoffsteuervertiefung 14 mit dem Austrittsanschluss 22 der
Ventileinfassung 2 in Verbindung steht. Zu diesem Zeitpunkt
wird an einem Punkt, an dem die Anziehungskraft, die auf das Schieberventil 1 von
dem Statorabschnitt 23 der Ventileinfassung 2 aufgebracht
wird, im Gleichgewicht mit der Vorspannung der Rückstellfeder 3 steht,
ein Bewegungsbereich des Schieberventils 1 an der Ventilöffnungsseite
begrenzt. In dieser Hinsicht wird eine Position des Schieberventils 1 durch
einen Wert des auf den Solenoidspulenabschnitt 4 aufgebrachten
Strom bestimmt, so dass dann, wenn der Stromwert sich vergrößert, eine Öffnungsfläche, insbesondere
die Strömungsdurchgangsfläche zwischen
der Kraftstoffsteuervertiefung 14 und dem Austrittsanschluss 22 sich
vergrößert.
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4 ist
eine Seitenschnittansicht eines Solenoidventils nach einem weiteren
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Während
die Filtervorrichtung 6 in dem Inneren des Schieberventils 1 bei
dem Solenoidventil in dem vorherigen Ausführungsbeispiel vorgesehen ist,
ist die Filtervorrichtung 6 in dem Einlassanschluss 21a angeordnet,
der ein vorderer Abschnitt der Gleitbohrung 21 in der Ventileinfassung 2 ist,
anstelle in dem Inneren des Schieberventils in diesem Ausführungsbeispiel.
Somit ist es möglich,
vollständig
zu verhindern, dass in dem Kraftstoff gemischte Fremdstoffe in das
Solenoidventil eintreten. Die anderen Strukturen davon sind die gleichen
wie die in dem vorherigen Ausführungsbeispiel
und ihre Erklärung
wird an dieser Stelle nicht angegeben.
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5 ist
eine Seitenschnittansicht eines Solenoidventils gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Filtervorrichtung 6 in
dem Pumpengehäuse 2 der
Kraftstoffpumpe angeordnet. Ein Eingriffeinschnitt 73 zum
Halten des Solenoidventils ist nämlich
in dem Pumpengehäuse 7 vorgesehen und
das Solenoidventil ist in dieses pressgepasst. Der Eingriffseinschnitt 73 steht
in Verbindung mit einem Einlassdurchgang 71 und einem Austrittsdurchgang 72,
die in dem Pumpengehäuse 7 ausgebildet sind.
Wenn das Solenoidventil in den Eingriffseinschnitt 73 pressgepasst
wird, stehen der Einlassdurchgang 71 und der Austrittsdurchgang 72 mit
dem Einlassanschluss 21a bzw. dem Austrittsanschluss 22 bei
dem Solenoidventil in Verbindung. Demgemäß ist in diesem Ausführungsbeispiel
die Filtervorrichtung 6 in dem Einlassdurchgang 71 des
Pumpengehäuses 7 angeordnet.
Ebenso ist es in diesem Fall möglich,
zu verhindern, dass Fremdstoffe in das Solenoidventil eintreten.
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Wie
vorher beschrieben ist, ist es gemäß der vorliegenden Erfindung
möglich,
zu verhindern, dass sehr kleine Fremdstoffe, die nicht durch einen
Filter nach dem Stand der Technik entfernbar sind, in die Ventileinfassung
eintreten, um die Verschiebbarkeit und das Ansprechverhalten des
Schieberventils sicherzustellen, wodurch ein Einfluss auf die Verbrennungsmotorcharakteristiken,
wie z. B. die Beschleunigungsleistungsfähigkeit, vermeidbar ist. Ebenso
ist es, da die Filtervorrichtung eine Versagensschutzfunktion hat,
möglich,
den Verbrennungsmotor auch dann sicher anzuhalten, wenn eine unnormale
Situation auftritt, wie z. B. die Filterverstopfung, in dem das Schieberventil
zum Schließen
des Anschlusses zurückgestellt
wird und die Kraftstoffzufuhr abgeschaltet wird.
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Während ein
Solenoiddurchflussratensteuerventil einer normalerweise geschlossenen
Bauart, das geschlossen ist, wenn der Strom zu der Solenoidspule
nicht zugeführt
wird, in der vorstehenden Beschreibung verwendet wird, kann ein
Solenoiddurchflussratensteuerventil einer normalerweise offenen Bauart
verwendet werden, das offen ist, wenn der Strom zu der Solenoidspule
zugeführt
wird.
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Während ebenso
die vorstehende Beschreibung unter Verwendung eines Solenoidventils
angegeben wurde, das für
eine Kraftstoffzufuhrpumpe bei einem Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem verwendet
wird, kann das erfindungsgemäße Solenoidventil
geeignet als Durchflussratensteuerventil zum Steuern einer Durchflussrate
einer Flüssigkeit
verwendet werden, die eine andere als Kraftstoff ist, wie z. B.
eines Schmiermittels, eines Arbeitsöls oder Wasser oder eines Gases,
wie z. B. Luft, eines Abgases oder eines Rückführabgases.
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Während die
Erfindung unter Bezugnahme auf die spezifischen Ausführungsbeispiele
beschrieben wurde, die zum Zweck der Darstellung ausgewählt sind,
ist es offensichtlich, dass vielzählige Abwandlungen daran durch
den Fachmann ohne Abweichen von dem Grundkonzept und dem Anwendungsbereich
der Erfindung vorgenommen werden können.
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Das
Solenoidventil weist somit eine Ventileinfassung 2, die
eine Gleitbohrung 21, die in die axiale Richtung ausgebildet
ist, und einen Austrittsanschluss 22 hat, der sich auf
einer Position in der Mitte in der Gleitbohrung öffnet, ein Schieberventil 1,
das gleitfähig
in der Ventileinfassung zum Steuern der Durchflussrate eines Fluids
untergebracht ist, und einen Solenoidspulenabschnitt 4 auf,
der das Schieberventil in die axiale Richtung aufgrund einer magnetomotorischen
Kraft bewegt, die durch einen Strom erzeugt wird, wobei eine Filtervorrichtung 6 zum
Verhindern, dass Fremdstoffe in einen inneren Strömungsdurchgang 12 eintreten,
in dem Inneren des Schieberventils vorgesehen ist. Die Filtervorrichtung 6 weist
einen Führungskörper 61,
einen Filter 62 und eine Feder 63 auf und hat
eine Versagensschutzfunktion.