DE102006049533A1 - Piezoelectrically actuated injector for injection system i.e. common rail fuel injection system, has actuator, and control valve with valve unit with ball and pressure pin, where ball is guided in guiding borehole of valve housing - Google Patents
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Abstract
Description
Stand der TechnikState of the art
Injektoren für Kraftstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen sind hinlänglich bekannt. Insbesondere bei Common-Rail Kraftstoffeinspritzsystemen werden vorteilhafterweise Injektoren eingesetzt, bei denen das Steuerventil von Piezoaktoren geschaltet wird. Diese Steuerventile besitzen einen Ventilbolzen, der sehr genau geschliffen werden muss. Aus Platzgründen ist es jedoch nicht möglich, diesen Ventilbolzen in dem Ventilgehäuse zu führen, was zu erhöhtem Verschleiß führen kann.injectors for fuel injection systems of internal combustion engines are well known. Especially In common-rail fuel injection systems are advantageously Injectors are used in which the control valve of piezo actuators is switched. These control valves have a valve pin, which needs to be ground very precisely. For reasons of space is It is not possible, however Valve pin in the valve body to lead what to increased Can cause wear.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuerventil für einen Injektor bereitzustellen, dessen Bauteile einfacher und kostengünstiger herstellbar sind und bei dem der Verschleiß des Ventilglieds reduziert wird, so dass sich die Lebensdauer des Injektors erhöht.Of the Invention is based on the object, a control valve for a To provide injector whose components easier and cheaper can be produced and in which reduces the wear of the valve member so that the life of the injector increases.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Injektor für ein Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine, mit einer Düsennadel, mit einem Steuerventil und mit einem Aktuator, wobei das Steuerventil ein Ventilglied umfasst, und wobei das Steuerventil eine hydraulische Verbindung zwischen einem Steuerraum und einem Kraftstoffrücklauf steuert, dadurch gelöst, dass das Ventilglied eine Kugel und einen Druckbolzen umfasst, und dass die Kugel in einer Führungsbohrung eines Ventilgehäuses geführt ist.These Task is according to the invention in a Injector for an injection system of an internal combustion engine, with a nozzle needle, with a control valve and with an actuator, wherein the control valve a Valve member comprises, and wherein the control valve is a hydraulic Controls the connection between a control room and a fuel return, solved by that the valve member comprises a ball and a pressure pin, and that the ball is in a guide hole a valve housing guided is.
Bei dem erfindungsgemäßen Steuerventil kann das Ventilglied, insbesondere im Bereich der Kugel, in einer Führungsbohrung des Ventilgehäuses geführt werden. Dadurch hat das Ventilglied stets eine definierte Lage, so dass insbesondere beim Auftreffen des Ventilglieds auf einem Dichtsitz im Ventilgehäuse keine Relativbewegungen zwischen Ventilglied und Ventilsitz auftreten können, die einen Verschleiß des Ventilglieds und/oder des Ventilsitzes mit sich bringen.at the control valve according to the invention can the valve member, in particular in the region of the ball, in a guide bore be guided of the valve housing. As a result, the valve member always has a defined position, so that in particular when hitting the valve member on a sealing seat in the valve housing no relative movements between valve member and valve seat occur can, the wear of the Include valve member and / or the valve seat with it.
Da Kugeln aus gehärtetem Stahl in sehr großen Stückzahlen und mit extrem geringen Toleranzen sehr kostengünstig hergestellt werden können, wird durch die Verwendung einer zugekauften Kugel aus gehärtetem Stahl die Herstellung eines erfindungsgemäßen Ventilglieds sehr vereinfacht und dessen Herstellungskosten deutlich reduziert. Um aus einer zugekauften Kugel aus gehärtetem Stahl ein erfindungsgemäßes Ventilglied zu machen, ist es lediglich erforderlich, an der Kugel einen Druckbolzen, beispielsweise durch Schweißen, zu befestigen. Dieser Druckbolzen kann aus einem Stangenmaterial abgelängt werden und bedarf keiner besonderen Nachbearbeitung.There Balls of hardened Steel in very big numbers and can be produced very inexpensively with extremely low tolerances is by using a purchased ball of hardened steel the manufacture of a valve member according to the invention is greatly simplified and its production costs significantly reduced. To buy from an Ball of hardened Steel an inventive valve member it is only necessary to make a pressure pin on the ball, for example by welding, to fix. This pressure pin can be made of a bar material cut Be and requires no special post-processing.
Solche Kugeln werden beispielsweise bei den Herstellern von Kugellagern mit sehr kleinen Toleranzen in größten Stückzahlen hergestellt. Dadurch sind die Kosten trotz der großen Präzision und Qualität relativ gering. Da Kugellagerkugeln mit verschiedenen Toleranzlagen handelsüblich angeboten werden, ist es weiterhin möglich, die Führungsbohrung mit verhältnismäßig großen Toleranzen herzustellen und anschließend mit einem erfindungsgemäßen Ventilglied dessen Kugel den passenden Durchmesser hat, zu paaren. Dadurch werden die Herstellungskosten weiter reduziert, ohne bei der Qualität der Führung des Ventilglieds in der Führungsbohrung Abstriche vornehmen zu müssen.Such For example, balls are used by manufacturers of ball bearings manufactured with very small tolerances in largest quantities. Thereby are the costs in spite of the big ones precision and quality relatively low. Because ball bearing balls with different tolerance levels commercially are offered, it is still possible to use the guide bore relatively large tolerances and then with a valve member according to the invention whose ball has the appropriate diameter to mate. This will be the manufacturing costs further reduced, without compromising on the quality of the leadership of the Valve member in the guide bore smears to have to make.
Um das Abströmen von Kraftstoff bei geöffnetem Steuerventil zu erleichtern und in manchen Ausführungsfällen überhaupt erst zu ermöglichen, ist vorgesehen, dass eine linienförmige Kontaktfläche zwischen der Kugel und der Führungsbohrung durch mindestens eine erste Abflachung in der Kugeloberfläche unterbrochen ist. Dadurch kann der Kraftstoff zwischen Kugel und Führungsbohrung hindurchströmen, obwohl die Kugel in der Führungsbohrung geführt wird.Around the outflow of fuel with open Control valve and in some cases allow it in the first place, is provided that a linear contact surface between the ball and the guide hole interrupted by at least a first flattening in the spherical surface is. This allows the fuel between ball and guide bore flow through, although the ball in the guide hole guided becomes.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn beispielsweise drei erste Abflachungen gleichmäßig über den Umfang der Kugel verteilt vorgesehen werden. Dadurch wird die Kugel auch bei geöffnetem Steuerventil symmetrisch belastet und es treten nur geringe seitliche Kräfte an der Kugel auf.It has proven to be advantageous if, for example, three first Flattening evenly over the Scope of the ball be distributed. This will make the ball also with open control valve loaded symmetrically and there are only slight lateral forces on the Ball on.
Um das Ventilglied auf einfache Weise betätigen zu können, ist vorgesehen, den Druckbolzen in der Führungsbohrung anzuordnen, wobei der Druckbolzen vorteilhafterweise aus der Führungsbohrung hinausragt und an einem Aktuator, bevorzugt einem hydraulischen Koppler oder einem Piezoaktor, aber auch einem elektromagnetischen Aktuator, anliegt.Around to be able to operate the valve member in a simple manner is provided, the pressure pin in the guide hole to arrange, wherein the pressure pin advantageously protrudes from the guide bore and on an actuator, preferably a hydraulic coupler or a piezoactuator, but also an electromagnetic actuator, is applied.
Es hat sich weiter als vorteilhaft erwiesen, wenn die Führungsbohrung als gestufte Bohrung ausgeführt wird, und wenn ein Absatz in der Führungsbohrung als Anschlag und/oder als Dichtsitz für das Ventilglied dient. Dadurch ist es möglich, bei dem erfindungsgemäßen Steuerventil drei Schaltstellungen vorzusehen, was insbesondere im Zusammenhang mit einer oder mehreren Voreinspritzungen und geteilten Haupteinspritzungen beziehungsweise zusätzlichen Nacheinspritzungen von Vorteil sein kann.It has further proven to be advantageous when the guide bore designed as a stepped bore is, and if a paragraph in the guide hole as a stop and / or as a sealing seat for the Valve member is used. This makes it possible in the control valve according to the invention provide three switch positions, which in particular in connection with one or more pilot injections and split main injections or additional Post injections can be beneficial.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Führungsbohrung in einer Ventilplatte ausgebildet ist. Des Weiteren hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn an einem der Kugel abgewandten Ende des Druckbolzens eine Hülse an dem Druckbolzen befestigt ist, und wenn zwischen der Hülse und dem Injektorgehäuse, insbesondere der Ventilplatte, eine Druckfeder eingespannt ist. Dadurch ist es möglich, erstens Ventilplatte und Ventilglied vor der Montage in den Injektor als unverlierbare Baugruppe zu montieren. Andererseits dient die Druckfeder dazu, das Ventilglied bei drucklosem Injektor in eine definierte Schaltstellung zu bringen.It has proved to be advantageous if the guide bore is formed in a valve plate. Furthermore, it has proved to be advantageous if a sleeve is attached to the pressure bolt at one end remote from the ball, and when between the sleeve and the injector, in particular the valve plate, a compression spring is clamped. This makes it possible First, valve plate and valve member to mount before assembly in the injector as a captive assembly. On the other hand, the compression spring serves to bring the valve member in a defined switching position with a pressureless injector.
Insbesondere, wenn die Führungsbohrung und die Kugel des erfindungsgemäßen Ventilglieds miteinander gepaart werden sollen, um optimale Toleranzen zu erreichen, ist es von großem Vorteil, wenn nach dieser Paarung von Führungsbohrung und Ventilglied diese unlösbar miteinander und unverlierbar miteinander verbunden werden. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Hülse mit dem Druckbolzen verpresst wird.Especially, if the guide bore and the ball of the valve member according to the invention with each other paired to achieve optimal tolerances is it of great Advantage, if after this pairing of guide bore and valve member this insoluble be connected with each other and captive. It has proved to be advantageous when the sleeve is pressed with the pressure pin becomes.
Des Weiteren empfiehlt es sich, die Kugel und den Druckbolzen miteinander zu verschweißen. Dies ist fertigungstechnisch sehr einfach zu beherrschen und ergibt eine dauerhafte und belastbare Verbindung. Außerdem ist es möglich, den Druckbolzen an eine gehärtete Kugel so anzuschweißen, so dass die Kugeln im Bereich der Kontaktlinie auch noch dem Schweißvorgang noch ausreichend hart und verschleißfest ist. Auch dadurch sinkt die Zahl der erforderlichen Bearbeitungsschritte und infolgedessen auch die Herstellungskosten des erfindungsgemäßen Steuerventils.Of Furthermore, it is recommended that the ball and the pressure pin with each other to weld. This is manufacturing technology very easy to master and results in a durable and durable connection. It is also possible to use the Pressure pin to a hardened So to weld ball so that the balls in the area of the contact line also still the welding process still sufficiently hard and wear-resistant. This also decreases the number of processing steps required and, consequently, also the manufacturing cost of the control valve according to the invention.
In einer vorteilhaften weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Steuerventil als Flachsitzventil ausgebildet und weist die Kugel an einem dem Druckbolzen gegenüberliegenden Ende eine zweite Abflachung auf, wobei die zweite Abflachung mit einem Flachsitz des Steuerventils zusammenbleibt??In an advantageous further embodiment of the invention is Control valve designed as a flat seat valve and has the ball at a pressure pin opposite End a second flattening, with the second flattening with a flat seat of the control valve stays together ??
Dadurch ist es möglich, in herkömmlichen und handelsüblichen Injektoren, die Flachsitzventile aufweisen, durch Auswechseln der Ventilplatte und Einsetzen eines erfindungsgemäßen Steuerventils, das in einer Ventilplatte untergebracht ist, dieses neue und erfindungsgemäße Steuerventil ohne weitere Änderungen an bereits in Serie gefertigten Injektoren zu verbauen.Thereby Is it possible, in conventional and commercial Injectors, the flat seat valves, by replacing the Valve plate and inserting a control valve according to the invention, in a Valve plate is housed, this new and inventive control valve without further changes to be installed on already mass-produced injectors.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar. Alle in der Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.Further Advantages and advantageous embodiments of the invention are the subsequent drawing, the description and the claims can be removed. All features disclosed in the drawings, the description and the claims can be essential to the invention both individually and in any combination.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Es zeigen:It demonstrate:
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
In
Der
Injektor
Der
hydraulische Koppler
Mit
seinem Ventilkolben
Damit
die Rohrfeder
Wenn
die Rohrfeder
In
Aus
Ein
Ventilglied des erfindungsgemäßen Steuerventils
Die
Kugel
Da
die Kugel
Ein
Absatz
Oberhalb
des Absatzes
Oberhalb
der Führungsbohrung
In
der in
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