DE102004058184A1 - Valve for controlling injection of fuel in fuel injection system has step bore with three different sections of varying diameter and in between two adjacent sections there is valve seat on which pilot piston rests - Google Patents

Valve for controlling injection of fuel in fuel injection system has step bore with three different sections of varying diameter and in between two adjacent sections there is valve seat on which pilot piston rests Download PDF

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Andreas Dutt
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Abstract

A 3/2-way valve (8) has step bore with three sections, namely the first section, second section and third section of diameter D1, D2, D1 respectively and in between the first section and second section there is a first valve seat and in between the second section and third section there is a another valve seat and the pilot piston rests on these sealed valve seats.

Description

Die Erfindung betrifft ein 3/2-Wegeventil zur Steuerung der Einspritzung von Kraftstoff in einem Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine, mit einem in einer Stufenbohrung eines Gehäuses geführten Steuerkolben, wobei an dem Gehäuse ein erster Ventilsitz und ein zweiter Ventilsitz ausgebildet sind, die mit dem Steuerkolben zusammenwirken.The The invention relates to a 3/2-way valve for controlling the injection of fuel in an injection system of an internal combustion engine, with a guided in a stepped bore of a housing control piston, wherein at the housing a first valve seat and a second valve seat are formed, the interact with the control piston.

Ein derartiges 3/2-Wegeventil ist bspw. aus der DE 197 24 637 A1 bekannt. In Common-Rail-Einspritzsystemen fördert eine Hochdruckpumpe den Kraftstoff in den zentralen Hochdruckspeicher, der als Common-Rail bezeichnet wird. Von dem Rail führen Hochdruckleitungen zu den einzelnen Injektoren, die den Motorzylindern zugeordnet sind. Die Injektoren werden einzeln von der Motorelektronik angesteuert. Wenn das Steuerventil öffnet, gelangt mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff an der gegen die Vorspannkraft einer Düsenfeder abgehobenen Düsennadel vorbei in den Verbrennungsraum.Such a 3/2-way valve is, for example, from the DE 197 24 637 A1 known. In common-rail injection systems, a high-pressure pump delivers the fuel into the central high-pressure accumulator, which is referred to as a common rail. From the rail high pressure lines lead to the individual injectors, which are assigned to the engine cylinders. The injectors are controlled individually by the engine electronics. When the control valve opens, high-pressure fuel passes the nozzle needle lifted against the biasing force of a nozzle spring and passes into the combustion chamber.

Bei einem erfindungsgemäßen 3/2-Wegeventil zur Steuerung der Einspritzung von Kraftstoff in einem Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine, mit einem in einer Stufenbohrung eines Gehäuses geführten Steuerkolben, wobei an dem Gehäuse ein erster Ventilsitz und ein zweiter Ventilsitz ausgebildet sind, die mit dem Steuerkolben zusammenwirken, ist vorgesehen, dass die Stufenbohrung einen ersten Abschnitt, einen zweiten Abschnitt und einen dritten Abschnitt aufweist, dass der Durchmesser der Stufenbohrung im ersten Abschnitt dem Durchmesser der Stufenbohrung im dritten Abschnitt entspricht, dass der Durchmesser der Stufenbohrung im zweiten Abschnitt kleiner als der Durchmesser der Stufenbohrung im ersten und im dritten Abschnitt ist, dass an dem Übergang zwischen erstem Abschnitt und zweitem Abschnitt der Stufenbohrung ein erster Ventilsitz ausgebildet ist, dass an dem Übergang zwischen zweitem Abschnitt und drittem Abschnitt der Stufenbohrung ein zweiter Ventilsitz ausgebildet ist, und dass der Steuerkolben in dem ersten Abschnitt und in dem dritten Abschnitt der Stufenbohrung dichtend geführt ist.at a 3/2-way valve according to the invention for controlling the injection of fuel in an injection system an internal combustion engine, with a in a stepped bore of a Housing guided control piston, being on the housing a first valve seat and a second valve seat are formed, which cooperate with the control piston, it is provided that the Stepped bore a first section, a second section and a third portion having the diameter of the stepped bore in the first section the diameter of the stepped bore in the third Section corresponds to that of the diameter of the stepped bore in second section smaller than the diameter of the stepped bore in the first and in the third section is that at the transition between the first section and the second section of the stepped bore a first valve seat is formed that at the transition between the second section and the third section of the stepped bore a second valve seat is formed, and that the control piston in the first section and in the third section of the stepped bore sealingly guided is.

Vorteile der ErfindungAdvantages of invention

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung als Sitz/Sitz-Ventil ist das erfindungsgemäße 3/2-Wegeventil sowohl bezüglich des am Ventil anliegenden Hochdrucks als auch bezüglich des am Ventil anliegenden Niederdrucks vollständig ausgeglichen. Dadurch werden die Schaltzeiten und/oder die Stellkräfte verringert. Durch den Niederdruckausgleich ist das erfindungsgemäße Ventil unempfindlich gegenüber Druckschwingungen im Niederdruckbereich des Einspritzsystems, was sich vorteilhaft auf das Schaltverhalten und die Genauigkeit mit der eine vorgegebene Kraftstoffmenge eingespritzt werden kann auswirkt. Außerdem können die zu steuernden Zumess- bzw. Absteuerquerschnitte in weiten Grenzen frei gestaltet werden, so dass sich mit dem erfindungsgemäßen 3/2-Wege- Zumessventil kurze Steuerzeiten realisieren lassen.By the training of the invention as seat / seat valve is the inventive 3/2-way valve both in terms of high pressure applied to the valve as well as with respect to the voltage applied to the valve Low pressure completely balanced. As a result, the switching times and / or the restoring forces are reduced. Due to the low pressure compensation is the valve according to the invention insensitive to pressure oscillations in the low-pressure area of the injection system, which is advantageous on the switching behavior and accuracy with a given amount of fuel can be injected. In addition, the metering or Absteuerquerschnitte be designed freely within wide limits, so that short with the inventive 3/2-way metering To realize control times.

Der erfindungsgemäß sehr einfache Aufbau erlaubt eine kostengünstige und weitestgehend automatisierbare Fertigung. Dadurch können die erfindungsgemäßen 3/2-Wegeventile mit höchster Präzision und sehr geringer Streuung des Betriebsverhaltens hergestellt werden.Of the According to the invention very simple Construction allows a cost-effective and as far as possible automated production. This allows the 3/2-way valves according to the invention with the highest precision and very low dispersion of the operating behavior can be produced.

Bei einer Variante des erfindungsgemäßen 3/2-Wegeventils ist vorgesehen, dass der Steuerkolben in einer ersten Schaltstellung eine hydraulische Verbindung zwischen einem Injektor und einem Kraftstoffrücklauf freigibt, und dass der Steuerkolben in einer zweiten Schaltstellung eine hydraulische Verbindung zwischen Injektor und einem Kraftstoffhochdruckspeicher freigibt. Dies wird Vorteilhafterweise dadurch erreicht, dass ein Kraftstoffrücklauf in den ersten Abschnitt der Stufenbohrung mündet, dass ein Hochdruckanschluss des Injektors in den zweiten Abschnitt der Stufenbohrung mündet und dass zwischen dem dritten Abschnitt der Stufenbohrung und dem Kraftstoffhochdruckspeicher eine hydraulische Verbindung besteht. Dadurch übernehmen die verschiedenen Abschnitte der Stufenbohrung nicht nur die Führung des Steuerkolbens, sondern dienen gleichzeitig auch zur hydraulischen Schaltung der drei Anschlüsse des erfindungsgemäßen Ventils, was den Aufbau weiter vereinfacht.at a variant of the invention 3/2-way valve is provided that the control piston in a first switching position releases a hydraulic connection between an injector and a fuel return, and that the control piston in a second switching position, a hydraulic Connection between injector and a high-pressure fuel storage releases. This is advantageously achieved by having a Fuel return in the first section of the stepped bore opens, that a high-pressure connection of the injector opens into the second section of the stepped bore and that between the third portion of the stepped bore and the high-pressure fuel storage a hydraulic connection exists. As a result, the various take over Sections of the stepped bore not only the guidance of the control piston, but at the same time serve for the hydraulic connection of the three connections of the valve according to the invention, what the structure further simplified.

Um die Montage und Herstellung des erfindungsgemäßen 3/2-Wegeventils zu vereinfachen, ist in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung vorgesehen, dass der Steuerkolben eine Hülse umfasst, dass die Hülse in dem ersten Abschnitt der Stufenbohrung dichtend geführt wird und dass an der Hülse ein mit dem ersten Ventilsitz im Gehäuse zusammenwirkender Absatz vorhanden ist. Dadurch ist es möglich, den Hub des Steuerkolbens zwischen dem ersten Ventilsitz und dem zweiten Ventilsitz schon bei der Herstellung des Gehäuses, des Steuerkolbens und der Hülse festzulegen und auf eine Paarung geeigneter Bauteile in der Montage zu verzichten.Around to simplify the assembly and manufacture of the inventive 3/2-way valve, is in further advantageous embodiment provided that the control piston a sleeve includes that sleeve in the first portion of the stepped bore is sealingly guided and that on the sleeve a shoulder cooperating with the first valve seat in the housing is available. This makes it possible for the Stroke of the control piston between the first valve seat and the second Valve seat already in the manufacture of the housing, the control piston and the Determine sleeve and to dispense with a pairing of suitable components in the assembly.

Vorteilhafterweise kann ein Anker eines Elektromagneten, der zur Betätigung des erfindungsgemäßen 3/2-Wegeventils dient, fest mit dem Steuerkolben und/oder der Hülse verbunden sein. Diese Verbindung kann beispielsweise durch einen Umformprozess, durch Schälnieten, Schweißen oder eine Pressverbindung erfolgen.advantageously, can be an armature of an electromagnet used to operate the 3/2-way valve according to the invention serves, be firmly connected to the control piston and / or the sleeve. This connection For example, by a forming process, by peeling riveting, welding or a press connection done.

In jedem Fall wird durch eine fertigungstechnisch einfach beherrschbare Verbindung der Anker an einer geeigneten Position so an der Hülse oder dem Steuerkolben befestigt, dass der Steuerkolben von einer ersten Schaltstellung in eine zweite Schaltstellung bewegt werden kann und ein gegebenenfalls erforderlicher Restluftspalt zur Wicklung des Elektromagneten eingehalten wird. Gleichzeitig wird dadurch auch die Hülse am Ventilglied fixiert. Auch diese Ausgestaltung erlaubt eine einfache und vollständig automatisierbare Fertigung und Montage.In each case is easily manageable by a manufacturing technology Connection of the anchor at a suitable position so on the sleeve or the Control piston attached to the control piston from a first switching position can be moved to a second switching position and an optionally required Residual air gap is maintained for winding the electromagnet. At the same time thereby the sleeve is fixed to the valve member. This embodiment also allows a simple and completely automatable Manufacturing and assembling.

Damit der Steuerkolben bei stromlos geschaltetem Elektromagneten stets eine definierte Schaltstellung einnimmt, kann zwischen dem Gehäuse und dem Steuerkolben eine Feder, insbesondere eine Druckfeder, vorgesehen sein, die den Steuerkolben mit einer Kraft beaufschlagt, welche den Steuerkolben in Richtung des ersten Ventilsitzes zu bewegen sucht.In order to the control piston with de-energized solenoid always assumes a defined switching position, can between the housing and the control piston, a spring, in particular a compression spring provided be, which acts on the control piston with a force which to move the control piston in the direction of the first valve seat examined.

Wegen des vollständigen Druckausgleichs des erfindungsgemäßen 3/2-Wegeventils können Vorspannung und Federrate dieser Druckfeder sehr klein sein.Because of of the complete Pressure equalization of the 3/2-way valve according to the invention can bias and spring rate of this compression spring to be very small.

Um die Vorspannung bestmöglich einzustellen, kann erfindungsgemäß zwischen Gehäuse und Druckfeder eine Einstellplatte vorgesehen sein. Über die Dicke dieser Einstellplatte kann die Vorspannung der Druckfeder eingestellt sein.Around the preload best possible can be adjusted according to the invention between casing and compression spring be provided an adjustment plate. About the Thickness of this adjustment plate can be the preload of the compression spring be set.

Alternativ kann das erfindungsgemäße 3/2-Wegeventil auch von einem Piezoaktor oder hydraulisch gesteuert werden.alternative can the inventive 3/2-way valve also be controlled by a piezoelectric actuator or hydraulically.

Das erfindungsgemäße 3/2-Wegeventil kann bevorzugt in Verbindung mit einem Injektor, einer Pumpe-Düse-Einheit, einer Pumpe-Leitung-Düse-Einheit oder einer Einspritzdüse verwendet werden.The 3/2-way valve according to the invention may preferably be used in conjunction with an injector, a pump-nozzle unit, a pump-line-nozzle unit or an injection nozzle be used.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen sind der nachfolgenden Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar. Alle in der Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen beschriebenen Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.Further Advantages and advantageous embodiments are the following Drawing, the description and the claims can be removed. All in the drawing, the description and the claims described Features can be both individually as well as in any combination with each other invention essential be.

Zeichnungendrawings

Es zeigen:It demonstrate:

1 die schematische Darstellung eines Common-Rail-Einspritzsystems; 1 the schematic representation of a common rail injection system;

2 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen 3/2-Wegeventils und 2 an embodiment of a 3/2-way valve according to the invention and

3 ein Detail aus 2 3 a detail from 2

Beschreibung der Ausführungsbeispieledescription the embodiments

In 1 ist ein Common-Rail-Einspritzsystem schematisch dargestellt. Aus einem Kraftstofftank 1 wird Kraftstoff mit Hilfe einer Pumpeinheit 2 in einen Kraftstoffhochdruckspeicher 3 gefördert und mit Hochdruck beaufschlagt. Der mit Hochdruck beaufschlagte Kraftstoff wird dann bedarfsabhängig den einzelnen Zylindern der zu versorgenden Brennkraftmaschine zugeteilt. Die Einspritzung des mit Hochdruck beaufschlagten Kraftstoffs erfolgt durch Injektoren 4, 5, 6 und 7.In 1 a common rail injection system is shown schematically. From a fuel tank 1 will fuel with the help of a pump unit 2 in a high-pressure fuel storage 3 promoted and subjected to high pressure. The high-pressure fuel is then allocated as needed to the individual cylinders of the engine to be supplied. The injection of the high-pressure fuel is carried out by injectors 4 . 5 . 6 and 7 ,

In 1 ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nur der Injektor 7 dargestellt. Die Versorgung des Injektors 7 mit Kraftstoff erfolgt über ein Zumess- oder Steuerventil 8. Das Zumessventil 8 kann, unabhängig von der gewählten Ausführungsform, als eigenständige Baugruppe ausgelegt sein. Dadurch ist es möglich, das Ventil beliebig zwischen dem Kraftstoffhochdruckspeicher und einem Düsenhalter anzubauen, wodurch eine freie Wahl der Leitungslängen zwischen Kraftstoffhochdruckspeicher und Zumessventil und zwischen Zumessventil und Düsenhalter besteht. Alternativ kann das Zumessventil 8 auch in den Injektor 7 integriert werden.In 1 For reasons of clarity, only the injector is used 7 shown. Supply of the injector 7 with fuel via a metering or control valve 8th , The metering valve 8th can be designed as an independent assembly, regardless of the chosen embodiment. This makes it possible to arbitrarily grow the valve between the high-pressure fuel storage and a nozzle holder, whereby a free choice of line lengths between high-pressure fuel storage and metering and between metering valve and nozzle holder. Alternatively, the metering valve 8th also in the injector 7 to get integrated.

Bei dem Zumessventil 8 handelt es sich um ein 3/2-Wegeventil, das beispielsweise elektromagnetisch betätigt wird. Der Hochdruckanschluss 10 des Injektors 7 ist in der in 1 dargestellten ersten Schaltstellung des 3/2-Wegeventils 8 mit einem Kraftstoffrücklauf 9 verbunden. Außerdem ist in der ersten Schaltstellung die Verbindung zwischen dem Kraftstoffhochdruckspeicher 3 und einem Hochdruckanschluss 10 des Injektors 7 unterbrochen. Die Hochdruckleitung zwischen dem Kraftstoffhochdruckspeicher 3 und dem 3/2-Wegeventil 8 hat in 1 das Bezugszeichen 15.At the metering valve 8th it is a 3/2-way valve, which is for example actuated electromagnetically. The high pressure connection 10 of the injector 7 is in the in 1 shown first switching position of the 3/2-way valve 8th with a fuel return 9 connected. In addition, in the first switching position, the connection between the high-pressure fuel storage 3 and a high pressure connection 10 of the injector 7 interrupted. The high-pressure line between the high-pressure fuel storage 3 and the 3/2-way valve 8th has in 1 the reference number 15 ,

Wenn das Zumessventil 8 von einem nicht dargestellten Steuergerät in geeigneter Weise angesteuert wird, schaltet es in die zweite, in 1 nicht dargestellte, Schaltstellung um. In der zweiten Schaltstellung ist der Hochdruckanschluss 10 des Injektors 7 über die Hochdruckleitung 15 mit dem Kraftstoffhochdruckspeicher 3 verbunden. In der zweiten Schaltstellung gelangt mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff aus dem Kraftstoffhochdruckspeicher 3 über den Hochdruckanschluss 10 in einen Druckraum 11, der in dem Injektor 7 ausgebildet ist, hebt eine gegen eine Düsenfeder 13 vorgespannte Düsennadel 12 von ihrem Sitz ab und mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff wird in den Brennraum 14 der zu versorgenden Brennkraftmaschine eingespritzt.If the metering valve 8th is controlled in a suitable manner by a control unit, not shown, it switches to the second, in 1 not shown, switching position to. In the second switching position is the high pressure port 10 of the injector 7 over the high pressure line 15 with the high-pressure fuel storage 3 connected. In the second switching position reaches high-pressure fuel from the high-pressure fuel storage 3 over the high pressure connection 10 in a pressure room 11 in the injector 7 is formed, lifts one against a nozzle spring 13 preloaded nozzle needle 12 from their seat and high pressure fuel is injected into the combustion chamber 14 the injected to be supplied internal combustion engine.

In 2 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen 3/2-Wegeventils 8 dargestellt. Das 3/2-Wegeventil 8 umfasst ein zweiteiliges Gehäuse 20a und 20b. In dem Gehäuseteil 20a ist eine Stufenbohrung 22 vorhanden, die unter anderem einen ersten Abschnitt 24, einen zweiten Abschnitt 26 und einen dritten Abschnitt 28 aufweist. Die Durchmesser des ersten Abschnitts 24 und des dritten Abschnitts 28, die in 2 mit dem Bezugszeichen D1 versehen wurden, sind gleich. Demgegenüber ist der Durchmesser D2 des zweiten Abschnitts 26 der Stufenbohrung 22 kleiner als der Durchmesser D1.In 2 is an embodiment of a 3/2-way valve according to the invention 8th shown. The 3/2-way valve 8th includes a two-part housing 20a and 20b , In the housing part 20a is a stepped bore 22 present, among other things, a first section 24 , a second section 26 and a third section 28 having. The diameters of the first section 24 and the third section 28 , in the 2 have been provided with the reference character D 1 , are the same. In contrast, the diameter D 2 of the second section 26 the stepped bore 22 smaller than the diameter D 1 .

Die Durchmesserveränderung beim Übergang vom ersten Abschnitt zum zweiten Abschnitt und beim Übergang vom zweiten Abschnitt zum dritten Abschnitt sind als Ventilsitze ausgebildet. An dem Übergang zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt 26 ist ein erster Ventilsitz 30 im Gehäuse 20a ausgebildet. Am Übergang zwischen zweitem Abschnitt 26 und drittem Abschnitt 28 ist ein zweiter Ventilsitz 32 ausgebildet.The change in diameter in the transition from the first section to the second section and the transition from the second section to the third section are formed as valve seats. At the transition between the first section and the second section 26 is a first valve seat 30 in the case 20a educated. At the transition between the second section 26 and third section 28 is a second valve seat 32 educated.

In der Stufenbohrung 22 ist ein Steuerkolben 34 angeordnet. Zu dem Steuerkolben 34 gehört auch eine Hülse 36, die fest mit dem Steuerkolben 34 verbunden ist.In the stepped bore 22 is a control piston 34 arranged. To the control piston 34 also includes a sleeve 36 firmly with the control piston 34 connected is.

Im Bereich des dritten Abschnitts 28 ist der Steuerkolben 34 direkt in der Stufenbohrung 22 dichtend geführt, während der Steuerkolben im Bereich des ersten Abschnitts und des ersten Abschnitts 24 über die Hülse 36 in der Stufenbohrung 22 dichtend, aber dennoch beweglich geführt ist.In the area of the third section 28 is the control piston 34 directly in the stepped bore 22 guided while the control piston in the area of the first section and the first section 24 over the sleeve 36 in the stepped bore 22 sealing, but still maneuverable.

Im Bereich des zweiten Abschnitts 26 hat der Steuerkolben 34 einen Durchmesser, der kleiner ist als der Durchmesser D2 des zweiten Abschnitts 26. Das Ende der Hülse 36 an dem Übergang zwischen dem ersten Abschnitt 24 und dem zweiten Abschnitt 26 wirkt mit dem ersten Ventilsitz 30 im Gehäuse 20a zusammen. Die Durchmesseränderungen des Steuerkolbens 34 im Bereich des Übergangs zwischen dem zweiten Abschnitt 26 und dem dritten Abschnitt 28 wirkt mit dem zweiten Ventilsitz im Gehäuse 20a zusammen.In the area of the second section 26 has the spool 34 a diameter smaller than the diameter D 2 of the second portion 26 , The end of the sleeve 36 at the transition between the first section 24 and the second section 26 acts with the first valve seat 30 in the case 20a together. The diameter changes of the control piston 34 in the region of the transition between the second section 26 and the third section 28 acts with the second valve seat in the housing 20a together.

Oberhalb des ersten Ventilsitzes 30 ist im Bereich des ersten Abschnitts 24 der Stufenbohrung 22 ein erster Ringraum 38 vorgesehen, der eine Verbindung zu dem Kraftstoffrücklauf 9 aufweist.Above the first valve seat 30 is in the range of the first section 24 the stepped bore 22 a first annulus 38 provided, which connects to the fuel return 9 having.

Ein zweiter Ringraum 40, der von dem zweiten Abschnitt 26 der Stufenbohrung 22 begrenzt wird, ist hydraulisch mit dem Hochdruckanschluss 10 des Injektors 7 verbunden.A second annulus 40 from the second section 26 the stepped bore 22 is hydraulically connected to the high pressure port 10 of the injector 7 connected.

Im Bereich des dritten Abschnitts 28 der Stufenbohrung 22 ist ein dritter Ringraum 42 vorhanden, der hydraulisch mit der Hochdruckleitung 15 und dem Kraftstoffhochdruckspeicher 3 verbunden ist.In the area of the third section 28 the stepped bore 22 is a third annulus 42 Available hydraulically with the high pressure line 15 and the high-pressure fuel storage 3 connected is.

Alternativ kann die hydraulische Anbindung des 3/2-Wegeventils 8 auch getauscht werden. Dann wird der erste Ringraum 38 mit dem Hochdruckanschluss 10 und der dritte Ringraum 42 mit dem Kraftstoffrücklauf 9 verbunden.Alternatively, the hydraulic connection of the 3/2-way valve 8th also be exchanged. Then the first annulus 38 with the high pressure connection 10 and the third annulus 42 with the fuel return 9 connected.

Im unteren Teil 20b des Gehäuses ist eine Druckfeder 44 vorgesehen, die sich über eine Einstellplatte 46 einenends am Gehäuse 20b und anderenends an dem Steuerkolben 34 abstützt. Der im unteren Teil 20b ausgesparte Teil der Stufenbohrung 22, welcher zur Aufnahme der Druckfeder 44 und der Einstellplatte 46 dient, ist mit dem Kraftstoffrücklauf 9 verbunden, so dass eventuell aufgetretene Leckagemengen abgeführt werden können.In the lower part 20b the housing is a compression spring 44 provided, which is about a Einstellplatte 46 one end at the housing 20b and at the other end to the spool 34 supported. The one in the lower part 20b recessed part of the stepped bore 22 , which for receiving the compression spring 44 and the adjustment plate 46 serves is with the fuel return 9 connected, so that any leakages may be discharged.

An dem in 2 oberen Ende der Stufenbohrung 22 ist ein Elektromagnet 48 vorgesehen. Dieser Elektromagnet 48 weist eine Magnetscheibe 52, eine Spule 54, einen Magnettopf 56 und einen Anker 50 auf. Der Anker 50 ist fest mit dem Steuerkolben 34 verbunden und sorgt gleichzeitig dafür, dass die Hülse 36 auf dem Steuerkolben 34 fixiert wird. Die elektrischen Kontakte des Elektromagneten 48 sind in 2 mit dem Bezugszeichen 58 versehen. Der Elektromagnet 48 wird, mit Ausnahme des Ankers 50, durch eine Unterlegscheibe 60 und eine Tellerfeder 62 in der Stufenbohrung 22 fixiert.At the in 2 upper end of the stepped bore 22 is an electromagnet 48 intended. This electromagnet 48 has a magnetic disk 52 , a coil 54 , a magnet pot 56 and an anchor 50 on. The anchor 50 is fixed to the control piston 34 connected while ensuring that the sleeve 36 on the control piston 34 is fixed. The electrical contacts of the electromagnet 48 are in 2 with the reference number 58 Mistake. The electromagnet 48 is, with the exception of the anchor 50 through a washer 60 and a plate spring 62 in the stepped bore 22 fixed.

Das erfindungsgemäße 3/2-Wegeventil arbeitet wie folgt:
Wenn der Elektromagnet 48 stromlos geschaltet ist, bewegt die Druckfeder 44 den Steuerkolben 34 in 2 nach oben, bis der Durchmessersprung am Übergang zwischen drittem Abschnitt 28 und zweitem Abschnitt 26 an dem zweiten Ventilsitz 32 aufliegt. Dadurch ist die hydraulische Verbindung zwischen dem Kraftstoffhochdruckspeicher 3 und dem Hochdruckanschluss 10 des Injektors unterbrochen. Da in dieser ersten Schaltstellung die Hülse 36 nicht am ersten Ventilsitz 30 aufliegt, ist eine hydraulische Verbindung zwischen dem Hochdruckanschluss 10 des Injektors und dem Kraftstoffrücklauf 9 hergestellt. In anderen Worten: Der Injektor 7 ist in dieser Schaltstellung drucklos.The 3/2-way valve according to the invention operates as follows:
When the electromagnet 48 de-energized, moves the compression spring 44 the control piston 34 in 2 up, until the diameter jump at the transition between the third section 28 and second section 26 at the second valve seat 32 rests. As a result, the hydraulic connection between the high-pressure fuel storage 3 and the high pressure port 10 of the injector interrupted. Since in this first switching position, the sleeve 36 not at the first valve seat 30 rests, is a hydraulic connection between the high pressure port 10 of the injector and the fuel return 9 produced. In other words: the injector 7 is depressurized in this switching position.

Sobald der Elektromagnet 48 bestromt wird, wirkt eine elektromagnetische Kraft auf den Anker 50. Diese Kraft überträgt der Anker auf den Steuerkolben 34 und bewegt ihn entgegen der Vorspannkraft der Druckfeder 44 in 2 nach unten. Diese Bewegung wird so lange fortgeführt, bis die Hülse 34 auf dem ersten Ventilsitz 30 aufliegt und somit die hydraulische Verbindung zwischen Hochdruckanschluss 10 des Injektors 7 und Kraftstoffrücklauf 9 unterbrochen wird. Gleichzeitig führt diese Bewegung des Steuerkolbens dazu, dass eine hydraulische Verbindung zwischen dem Kraftstoffhochdruckspeicher 3 und dem Hochdruckanschluss 10 des Injektors 7 hergestellt wird, weil der Steuerkolben 34 vom zweiten Ventilsitz 32 abhebt. Durch den hohen Druck, der sich nun im Injektor 7 einstellt, wird die Düsennadel 12 geöffnet und Kraftstoff wird in den Brennraum 14 eingespritzt.As soon as the electromagnet 48 energized, an electromagnetic force acts on the armature 50 , This force is transmitted by the armature to the control piston 34 and moves it against the biasing force of the compression spring 44 in 2 downward. This movement is continued until the sleeve 34 on the first valve seat 30 rests and thus the hydraulic connection between the high pressure port 10 of the injector 7 and fuel return 9 is interrupted. At the same time this movement of the control piston causes a hydraulic connection between the high-pressure fuel storage 3 and the high pressure connection 10 of the injector 7 is made because of the control piston 34 from the second valve seat 32 takes off. Due to the high pressure, which is now in the injector 7 adjusts the nozzle needle 12 opened and fuel is in the combustion chamber 14 injected.

Um die Einspritzung zu beenden, wird der Elektromagnet 48 wieder stromlos geschaltet, so dass die Druckfeder 44 den Steuerkolben 34 in die in 2 dargestellte erste Schaltstellung bringt.To stop the injection, the electromagnet is turned on 48 switched off again, so that the compression spring 44 the control piston 34 in the in 2 shown first switching position brings.

Da das erfindungsgemäße 3/2-Wegeventil 8 sowohl hochdruckseitig als auch niederdruckseitig vollständig druckausgeglichen ist, genügen sehr kleine Stellkräfte, um das 3/2-Wegeventil 8 sehr schnell von einer Schaltstellung in die andere zu bringen. Dadurch ergeben sich eine sehr kompakte Bauweise und sehr kurze Steuerzeiten. Wegen des Druckausgleichs, insbesondere im Niederdruckbereich, können auch Druckschwingungen im Kraftstoffrücklauf 9 das Betriebsverhalten des erfindungsgemäßen 3/2-Wegeventils nicht negativ beeinflussen.As the inventive 3/2-way valve 8th Both high pressure side and low pressure side is completely pressure balanced, are sufficient very small actuating forces to the 3/2-way valve 8th to move from one switch position to the other very quickly. This results in a very compact design and very short control times. Because of the pressure balance, especially in the low pressure range, can also pressure oscillations in the fuel return 9 the operating behavior of the inventive 3/2-way valve does not adversely affect.

Im Ergebnis ist mit dem erfindungsgemäßen 3/2-Wegeventil 8 eine sehr schnelle und präzise Ansteuerung des Injektors 7 möglich. Außerdem ist das erfindungsgemäße 3/2-Wegeventil 8 sehr einfach aufgebaut, so dass es in großen Stückzahlen zu günstigen Kosten und weitestgehend vollautomatisch hergestellt und montiert werden kann.As a result, with the inventive 3/2-way valve 8th a very fast and precise control of the injector 7 possible. In addition, the inventive 3/2-way valve 8th very simple, so that it can be produced and assembled in large numbers at low cost and largely fully automatic.

Wegen der geringen Stellkräfte ist in der Regel eine hydraulische Betätigung des 3/2-Wegeventils nicht erforderlich. Trotzdem kann das erfindungsgemäße 3/2-Wegeventil bei Bedarf auch hydraulisch oder durch einen Piezoaktor (beides nicht dargestellt) betätigt werden.Because of the low control forces is usually a hydraulic actuation of the 3/2-way valve not mandatory. Nevertheless, the inventive 3/2-way valve as needed also hydraulically or by a piezoelectric actuator (both not shown) actuated become.

Claims (9)

3/2-Wegeventil zur Steuerung der Einspritzung von Kraftstoff in einem Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine, mit einem in einer Stufenbohrung (22) eines Gehäuses (20a, b) geführten Steuerkolben (34), wobei an dem Gehäuse (20a) ein erster Ventilsitz (30) und ein zweiter Ventilsitz (32) ausgebildet sind, die mit dem Steuerkolben (34) zusammenwirken, dadurch gekennzeichnet, dass die Stufenbohrung (22) einen ersten Abschnitt (24), einen zweiten Abschnitt (26) und einen dritten Abschnitt (28) aufweist, dass der Durchmesser (D1) der Stufenbohrung (22) im ersten Abschnitt (24) dem Durchmesser (D1) der Stufenbohrung (22) im dritten Abschnitt (28) entspricht, dass der Durchmesser (D2) der Stufenbohrung (22) im zweiten Abschnitt (26) kleiner als der Durchmesser (D1) der Stufenbohrung (22) im ersten und im dritten Abschnitt (24, 28) ist, dass der erste Ventilsitz (30) an dem Übergang zwischen erstem Abschnitt (24) und zweitem Abschnitt (26) der Stufenbohrung (22) ausgebildet ist, dass der zweite Ventilsitz (32) an dem Übergang zwischen zweitem Abschnitt (26) und drittem Abschnitt (28) der Stufenbohrung (22) ausgebildet ist, und dass der Steuerkolben (34) in dem ersten Abschnitt (24) und in dem dritten Abschnitt (28) der Stufenbohrung (22) dichtend geführt ist.3/2-way valve for controlling the injection of fuel in an injection system of an internal combustion engine, with one in a stepped bore ( 22 ) of a housing ( 20a , b) guided control piston ( 34 ), wherein on the housing ( 20a ) a first valve seat ( 30 ) and a second valve seat ( 32 ) are formed, which with the control piston ( 34 ), characterized in that the stepped bore ( 22 ) a first section ( 24 ), a second section ( 26 ) and a third section ( 28 ), that the diameter (D 1 ) of the stepped bore ( 22 ) in the first part ( 24 ) the diameter (D 1 ) of the stepped bore ( 22 ) in the third section ( 28 ) corresponds to the diameter (D 2 ) of the stepped bore ( 22 ) in the second section ( 26 ) smaller than the diameter (D 1 ) of the stepped bore ( 22 ) in the first and third sections ( 24 . 28 ) is that the first valve seat ( 30 ) at the transition between the first section ( 24 ) and second section ( 26 ) of the stepped bore ( 22 ) is formed, that the second valve seat ( 32 ) at the transition between the second section ( 26 ) and third section ( 28 ) of the stepped bore ( 22 ) is formed, and that the control piston ( 34 ) in the first section ( 24 ) and in the third section ( 28 ) of the stepped bore ( 22 ) is guided sealing. 3/2-Wegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (34) in einer ersten Schaltstellung eine hydraulische Verbindung zwischen einem Injektor (7) und einem Kraftstoffrücklauf (9) freigibt, und dass der Steuerkolben (34) in einer zweiten Schaltstellung eine hydraulische Verbindung zwischen Injektor (7) und einem Kraftstoffhochdruckspeicher (3) freigibt.3/2-way valve according to claim 1, characterized in that the control piston ( 34 ) in a first switching position, a hydraulic connection between an injector ( 7 ) and a fuel return ( 9 ) and that the control piston ( 34 ) in a second switching position, a hydraulic connection between the injector ( 7 ) and a high-pressure fuel storage ( 3 ) releases. 3/2-Wegeventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoffrücklauf (9) in den ersten Abschnitt (24) der Stufenbohrung (22) mündet, dass ein Hochdruckanschluss (10) des Injektors (7) in den zweiten Abschnitt (24) der Stufenbohrung (22) mündet, und dass zwischen dem dritten Abschnitt (28) der Stufenbohrung (22) und dem Kraftstoffhochdruckspeicher (3) eine hydraulische Verbindung (15) besteht.3/2-way valve according to claim 1 or 2, characterized in that the fuel return ( 9 ) in the first section ( 24 ) of the stepped bore ( 22 ), that a high-pressure connection ( 10 ) of the injector ( 7 ) in the second section ( 24 ) of the stepped bore ( 22 ), and that between the third section ( 28 ) of the stepped bore ( 22 ) and the high-pressure fuel storage ( 3 ) There is a hydraulic connection (15). 3/2-Wegeventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (34) eine Hülse (36) umfasst, dass die Hülse (36) in dem ersten Abschnitt (24) der Stufenbohrung (22) geführt wird, und dass an der Hülse (36) ein mit dem ersten Ventilsitz (30) im Gehäuse (20a) zusammenwirkender Absatz vorhanden ist.3/2-way valve according to one of the preceding claims, characterized in that the control piston ( 34 ) a sleeve ( 36 ) includes that the sleeve ( 36 ) in the first section ( 24 ) of the stepped bore ( 22 ) and that on the sleeve ( 36 ) with the first valve seat ( 30 ) in the housing ( 20a ) co-operating paragraph is present. 3/2-Wegeventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anker (50) eines Elektromagneten (48) fest mit dem Steuerkolben (34) und/oder der Hülse (36) des Steuerkolbens (34) verbunden ist.3/2-way valve according to one of the preceding claims, characterized in that an armature ( 50 ) of an electromagnet ( 48 ) firmly with the control piston ( 34 ) and / or the sleeve ( 36 ) of the control piston ( 34 ) connected is. 3/2-Wegeventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (34), der Anker (48) und/oder der Steuerkolben (34) durch einen Umformprozess, durch Schälnieten, Schweißen oder eine Pressverbindung miteinander verbunden sind.3/2-way valve according to one of the preceding claims, characterized in that the sleeve ( 34 ), the anchor ( 48 ) and / or the control piston ( 34 ) are connected together by a forming process, by peel riveting, welding or a press connection. 3/2-Wegeventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Gehäuse (20b) und dem Steuerkolben (34) eine Feder, insbesondere eine Druckfeder (44), vorgesehen ist, und dass die Feder den Steuerkolben (34) mit einer Kraft beaufschlagt, die den Steuerkolben (34) in Richtung des ersten Ventilsitzes (30) zu bewegen sucht.3/2-way valve according to one of the preceding claims, characterized in that between the housing ( 20b ) and the control piston ( 34 ) a spring, in particular a compression spring ( 44 ), and that the spring is the control piston ( 34 ) is acted upon by a force that the control piston ( 34 ) in the direction of the first valve seat ( 30 ) to move. 3/2-Wegeventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das 3/2-Wegeventil von einem Piezoaktor oder hydraulisch gesteuert wird.3/2-way valve according to one of the preceding claims, characterized in that the 3/2-way valve by a piezoelectric actuator or hydrau is controlled. 3/2-Wegeventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung in Verbindung mit einem Injektor (7), einer Pumpe-Düse-Einheit, einer Pumpe-Leitung-Düse-Einheit oder einer Einspritzdüse.3/2-way valve according to one of the preceding claims, characterized by the use in conjunction with an injector ( 7 ), a pump-nozzle unit, a pump-line-nozzle unit or an injection nozzle.
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