DE102007012706A1 - Valve for fuel injectors - Google Patents
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Abstract
Kraftstoffinjektor (10) mit einem Haltekörper (12), mit einem Düsenkörper (20), in dem ein mittels eines Betätigungsorgans (26), insbesondere mittels eines Magnetventils, betätigbares, bevorzugt nadelförmig ausgebildetes, Einspritzventilglied (24) aufgenommen ist, mit einer Ankerbaugruppe (44), die über das Betätigungsorgan (26), insbesondere ein Magnetventil, betätigbar ist, welches die Druckentlastung oder Druckbeaufschlagung eines Steuerraums (64) steuert, dadurch gekennzeichnet, dass in die Ankerbaugruppe (44) ein mit mindestens einem Sitz (50, 82) zusammenwirkendes Ventilelement (48) integriert ist.Fuel injector (10) having a holding body (12), with a nozzle body (20), in which a by means of an actuating member (26), in particular by means of a solenoid valve, actuated, preferably needle-shaped, injection valve member (24) is received, with an armature assembly ( 44) which can be actuated via the actuating member (26), in particular a solenoid valve, which controls the pressure relief or pressurization of a control chamber (64), characterized in that in the armature assembly (44) a with at least one seat (50, 82) cooperating valve element (48) is integrated.
Description
Stand der TechnikState of the art
Bei
bekannten Magnetventilen wirkt sich nachteilig das im Betrieb vorkommende
Schwingen des Ankers und/oder Prellen des Ventilgliedes aus. Durch
ein Nachschwingen der auf dem Ventilsitz auftreffenden Ankerplatte
nimmt diese eine undefinierte Lage ein. So kommt es bei nachfolgenden
Einspritzvorgängen bei gleicher Ansteuerung zu unterschiedlichen Öffnungszeiten
des Magnetventiles und somit zu einer Streuung des Zeitpunktes des
Einspritzbeginnes sowie der zu diesem Zeitpunkt eingespritzten Kraftstoffmenge.
Gemäß
Die bisher eingesetzten Typen von Kraftstoffinjektoren sind relativ aufwändig hergestellt. Es müssen ein Ventilsitz im Ventilstück in Kegelform, eine lange Führungsfläche entlang des Ankerbolzens, eine Führungsfläche in der Ankerführung sowie eine Führungsfläche in der Ankerplatte im Wege des spanabhebenden Fertigungsverfahrens, in der Regel des Schleifens, hergestellt werden. Zusätzlich ist die Qualität der Führung der Ankerplatte durch eine indirekte Führung über den Ankerbolzen relativ gering. Die Kraftübertragung von der Ankerplatte auf den Ankerbolzen erfolgt über eine Sichelscheibe. Durch die asymmetrisch erfolgende Kraftübertragung kommt es zu Verkippungen und zu Verschleißerscheinungen an der Kontaktstelle. Die Herstellung der auf Höhe geschliffenen Sichelscheibe ist weiterhin äußerst aufwändig und die von der Seite her erfolgende Montage sehr kompliziert.The Previously used types of fuel injectors are relative elaborately made. There must be a valve seat in the valve piece in conical shape, a long guide surface along the anchor bolt, a guide surface in the anchor guide and a guide surface in the anchor plate by means of the machining process, usually of grinding, are produced. additionally is the quality of the guide of the anchor plate through an indirect guidance over the anchor bolt relative low. The power transmission from the anchor plate on the Anchor bolt takes place via a sickle disk. By the asymmetrical taking place power transmission leads to tilting and to wear at the contact point. The production the height-ground sickle-disk remains extreme elaborate and the side taking place very much complicated.
Bei derzeitigen Serienprodukten tritt das Problem auf, dass die eine Schließkraft auf den Ankerbolzen ausübende Ventilfeder Querkraftanteile in die Baugruppe aus Ankerplatte und Ankerbolzen einleitet. Bedingt durch das Führungsspiel zwischen der Ankerführung und dem Ankerbolzen führt dies zu einer Verkippung des Ankerbolzens in der Ankerführung. Bei starker Querkraft kann diese Verkippung auch in der oberen Position des Ankerbolzens bei bestromtem Elektromagneten vorhanden sein. Damit wird ein Teil des zuvor aufwändig eingestellten Ankerhubes, d. h. die Bewegung des Ankerbolzens im Betrieb nicht vollständig ausgenutzt. Dies wiederum führt zu einer geringeren Einspritzmenge von Kraftstoff in den Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine. Hinzu kommt die Reibung des Ankerbolzens in der Ankerführung, die ebenfalls die Bewegung des Ankerbolzens beeinflusst. Diese Reibung nimmt mit größerem Kippwinkel zu, da der Hebelarm der auslösenden Kraft ebenfalls zunimmt. Der Angriffspunkt der Ventilfeder hat einen relativ großen Abstand zum oberen Ende der Ankerführung. Dadurch entstehen am oberen und am unteren Ende der Ankerführung sehr hohe punktuell wirkende Kräfte auf den Ankerbolzen, welche die Reibung zusätzlich verstärken und somit die Bewegung des Ankerbolzens verlangsamen. Die Geschwindigkeit jedoch, mit der sich der Ankerbolzen bewegt, d. h. das Öffnen und Schließen des Ventilelementes, hat einen sehr großen Einfluss auf die in den Brennraum der Verbrennungskraftmaschine jeweils eingebrachte Kraftstoffmenge.at current series products, the problem arises that the one Closing force on the anchor bolt performing valve spring Transverse force components in the assembly of anchor plate and anchor bolt initiates. Due to the guiding play between the anchor guide and the anchor bolt, this leads to a tilt of the Anchor bolt in the anchor guide. With strong lateral force This tilting can also be in the upper position of the anchor bolt be present at energized electromagnet. This will become a part the previously carefully set anchor stroke, d. H. the Movement of the anchor bolt in operation not complete exploited. This in turn leads to a lower injection quantity of fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine. In addition, the friction of the anchor bolt in the anchor guide, which also affects the movement of the anchor bolt. This friction increases with greater tilt angle, since the lever arm the triggering force is also increasing. The point of attack of Valve spring has a relatively large distance to the upper End of the anchor guide. This results in the upper and at the lower end of the anchor guide very high punctual acting Forces on the anchor bolts, which adds friction strengthen and thus slow down the movement of the anchor bolt. However, the speed at which the anchor bolt moves, d. H. the opening and closing of the valve element, has a huge impact on the combustion chamber the internal combustion engine respectively introduced amount of fuel.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Ventile, die in Zusammenhang mit Magnetventil betätigten Kraftstoffinjektoren eingesetzt werden, sind relativ teuer in ihrer Herstellung aufgrund der Vielzahl der Montage- und Fertigungsprozesse, um die geforderte Oberflächengüte zu erreichen.The known from the prior art valves associated with used with solenoid operated fuel injectors are relatively expensive in their manufacture due to the large number of Assembly and manufacturing processes to the required surface finish to reach.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung folgend, wird eine Ankerbaugruppe für einen mittels eines Magnetventils betätigten Kraftstoffinjektor vorgeschlagen, in welchem ein ein- oder doppelschaltendes Ventilelement integriert ist. In vorteilhafter Ausbildung des der Erfindung zugrunde liegenden Gedankens wird das Ventilelement kugelförmig gestaltet. Anstelle der Kugelform sind auch andere Ausgestaltungsmöglichkeiten des Ventilelementes denkbar, so zum Beispiel als Schieber, der ein oder mehrere Schiebersitzkanten im Ventilkörper überdeckt bzw. entsprechend seiner Schaltstellung freigibt.Following the solution proposed according to the invention, an armature assembly is proposed for a fuel injector actuated by means of a solenoid valve, in which a single or double-switching valve element is integrated. In an advantageous embodiment of the invention underlying idea, the valve element is designed spherical. Instead of the spherical shape, other design possibilities of the valve element are also conceivable, for example as a slide which covers one or more slide seat edges in the valve body or releases according to its switching position.
Bevorzugt wird die erfindungsgemäß vorgeschlagene Ankerbaugruppe als „gebautes Ventil" gefertigt, wobei einerseits am kugelförmig ausgebildeten Ventilkörper im Wege eines stoffschlüssigen Fügeverfahrens, wie zum Beispiel des Schweißens, eine Ankerplatte der Ankerbaugruppe angeschweißt werden kann und andererseits am kugelförmig ausgebildeten Ventilelement ein Führungskörper, der im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist, im Wege des Schweißens angebracht werden kann. In einer ersten Ausführungsform des der Erfindung zugrunde liegenden Gedankens wird eine sehr kompaktbauende Ankerbaugruppe enthalten, die neben der Ankerplatte, die über eine Schließfeder beaufschlagt ist bereits das Ventilelement in Kugelform enthält, über welches ein im Ventilkörper des Schaltventiles des Magnetventil betätigenden Kraftstoffinjektors ausgebildeter Sitz freigegeben oder verschlossen werden kann.Prefers becomes the anchor assembly proposed according to the invention manufactured as a "built valve", whereby on the one hand the spherical trained valve body in the way of a cohesive Joining method, such as welding, a Anchor plate of the armature assembly can be welded and on the other hand on the ball-shaped valve element a guide body which is substantially cylindrical is formed to be attached by means of welding can. In a first embodiment of the invention underlying idea is a very compact anchor assembly included, in addition to the anchor plate, which has a closing spring acted upon is already the valve element in spherical form, about which a in the valve body of the switching valve of the solenoid valve actuated fuel injector trained seat released or can be closed.
In einer weiteren Ausführungsform des der Erfindung zugrunde liegenden Gedankens, wird ebenfalls ein „gebautes Ventil" offenbart, welches eine Ankerbaugruppe aufweist, die neben dem auch in dieser Ausführungsform kugelförmig ausgebildeten Ventilelement einerseits einen Ankerbolzen und andererseits einen Führungskörper aufweist. Am Ankerbolzen ist die Ankerplatte der Ankerbaugruppe über eine Sicherungsscheibe befestigt, die einen Anschlag bildet, die ihrerseits durch eine Sicherungshülse übergriffen ist. Die Sicherungshülse, welche die Sicherungsscheibe am Ankerbolzen der Ankerbaugruppe überdeckt, weist zu dem einem federnd ausgebildeten Anschlag auf. Der federnd ausgebildete Anschlag ist in einer Durchgangsöffnung des Magnetkerns der Magnetventilbaugruppe aufgenommen, die ihrerseits in einem Hohlraum des Haltekörpers des Kraftstoffinjektors aufgenommen ist.In a further embodiment of the invention is based lying thought, will also be a "built valve" discloses which has an armature assembly, in addition to the also in this embodiment spherically formed Valve element on the one hand an anchor bolt and on the other hand a Has guide body. At the anchor bolt is the Anchor plate of the armature assembly via a lock washer attached, which forms a stop, which in turn by a Locking sleeve is overlapped. The locking sleeve, which covers the lock washer on the anchor bolt of the armature assembly, has to a spring-trained stop. The springy trained stop is in a through hole of the Magnetic core of the solenoid valve assembly added, in turn in a cavity of the holding body of the fuel injector is included.
Beiden Ausführungsführungsformen des der Erfindung zugrunde liegenden Gedankens ist gemeinsam, dass die Ankerbaugruppe des erfindungsgemäß vorgeschlagenen, mittels eines Magnetventils betätigbaren Kraftstoffinjektors aus mehreren Komponenten im Wege eines stoffschlüssigen Fügeverfahrens, wie zum Beispiel des Schweißens oder des Lötens aus Einzelkomponenten gefertigt ist. Die Ankerbaugruppe umfasst entweder ein Ventilelement, das einfachschaltend ausgebildet ist, oder ein Ventilelement, welches doppelschaltend ausgebildet ist und einen ersten und einen zweiten Sitz innerhalb des Ventilkörpers freigibt oder verschließt und auch in einer Zwischenstellung zwischen dem ersten und dem zweiten Sitz gehalten werden kann.Both Embodiments of the invention are based The common idea is that the armature assembly proposed by the invention, by means of a solenoid valve operable fuel injector from several components in the way of a cohesive Joining process, such as welding or soldering is made of individual components. The anchor assembly either comprises a valve element which is simply switching is, or a valve element which is double-switching and a first and a second seat within the valve body releases or closes and also in an intermediate position can be held between the first and the second seat.
Im Gegensatz zu heute eingesetzten Ankerbaugruppen – seien sie ein- oder mehrteilig ausgebildet – lässt sich durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung eine Fülle von Arbeitsgängen einsparen, insbesondere dann, wenn das Ventilelement kugelförmig ausgebildet werden kann. Wird das Ventilelement kugelförmig ausgebildet, so können bereits vorliegende Normteile eingesetzt werden, so dass die Herstellkosten der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Ankerbaugruppe erheblich herabgesetzt werden können und zudem ein sehr kompaktbauendes über ein Magnetventil zu betätigendes Schaltventil erhalten wird.in the Contrary to today used anchor assemblies - are she is one or more parts trained - can be by the solution proposed by the invention save a wealth of operations, in particular when the valve element is spherical can. If the valve element is spherical, then already existing standard parts can be used, so that the manufacturing costs of the invention proposed Armature assembly can be significantly reduced and In addition, a very kompaktbauendes about a solenoid valve to actuating switching valve is obtained.
Darüber hinaus kann bei der Ausführungsform der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Ankerbaugruppe unter Integration eines kugelförmig ausgebildeten Ventilelementes mit Doppelschaltfunktion eine Zwischenstellung des Ventilelementes zwischen einem ersten und einem zweiten Sitz erreicht werden. Dadurch lassen sich einerseits kleinere Voreinspritzmengen realisieren und andererseits ein schnelles Durchschalten des Ventilelementes bewirken, wobei die während der Haupteinspritzphase eingespritzte Kraftstoffmenge in der Mittelstellung des als doppelschaltendes Ventil ausgebildeten Ventilelementes erreicht werden.About that In addition, in the embodiment of the present invention proposed Anchor assembly integrating a spherically shaped Valve element with double switching function an intermediate position of Valve element achieved between a first and a second seat become. As a result, smaller pre-injection quantities can be achieved on the one hand realize and on the other hand a quick switching of the valve element cause the injected during the main injection phase Fuel quantity in the middle position of the double-switching Valve trained valve element can be achieved.
Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Schaltventil zur Betätigung mittels eines Magneten baut sehr kompakt und stellt eine schnellschaltende, kraftausgeglichene Lösung dar, die sich insbesondere „inline" einsetzen lasst.The According to the invention proposed switching valve for Actuation by means of a magnet builds very compact and provides a fast-switching, force-balanced solution which can be used in particular "inline".
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.Based In the drawings, the invention will be described below in more detail.
Es zeigt:It shows:
Ausführungsformenembodiments
Der
Darstellung gemäß
Aus
der Darstellung gemäß
Im
Hochdruckzulauf
Im
Hohlraum
Die
erfindungsgemäß vorgeschlagene Ankerbaugruppe
Das
in die Ankerbaugruppe
Wie
aus der Darstellung gemäß
Im
Ventilkörper
Der
im Hochdruckzulauf
Die
Funktionsweise der in
Bei Bestromung der Magnetspule
When the solenoid is energized
Dadurch
wird der Ablaufkanal
Wird
die Bestromung der Magnetspule
Das
in der ersten Ausführungsform des der Erfindung zugrunde
liegenden Lösung dargestellte Schaltventil mit der wie
oben beschrieben ausgebildeten Ankerbaugruppe
Der
Darstellung gemäß
Aus
In
der in
Im
Unterschied zur Ausbildung des Schaltventiles in
Im
Unterschied zur in
Aus
der Darstellung gemäß
Entsprechend
der Bestromung der Magnetspule
Im
geschlossenen Zustand ist das kugelförmig ausgebildete
Ventilelement
Wird
die Magnetspule
Von
der ersten Schaltstellung, d. h. dem Öffnen des ersten
Sitzes
Auch
bei der in
Detail
X (vergleiche
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- - DE 19708104 A1 [0002] - DE 19708104 A1 [0002]
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