DE102007058766A1 - Control valve for a fuel injector - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein kraftausgeglichenes Steuerventil für einen Kraftstoffinjektor mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The The invention relates to a force-balanced control valve for a fuel injector having the features of the preamble of Claim 1.
Stand der TechnikState of the art
Servogesteuerte Kraftstoffinjektoren für Common-Rail-Systeme mit einer im Wesentlichen leckagefreien Düsennadelseite haben aufgrund einer fehlenden Niederdruckstufe eine sehr kurze Verzögerungszeit zwischen Ansteuerung und Einspritzung. Um bei derartigen Kraftstoffinjektoren sowohl eine Nullmenge als auch ein plateaufreies Mengenkennfeld sinnvoll realisieren zu können, ist ein schnell schaltendes Magnetventil unbedingt erforderlich. Aus diesem Grunde wurden Magnetventile kraft- bzw. druckausgeglichen ausgeführt, d. h., dass der zu schaltende Raildruck keine resultierende Druckkraft auf einen Ventilkolben des Magnetventils ausübt. Der Großteil des Kraftpotentials des Magnetventils kann somit für die Dynamik zum Schalten bereitgestellt werden und muss nicht als Schließkraft für das Steuerventil vorgehalten werden.servo-controlled Fuel injectors for common rail systems with a essentially leak-free nozzle needle side have due a lack of low pressure stage a very short delay time between control and injection. To such fuel injectors both a zero quantity and a platinum-free quantity map To realize meaningful, is a fast switching Solenoid valve required. For this reason, solenoid valves balanced in terms of force or pressure, d. h., that the to be switched rail pressure no resulting pressure force on a Valve piston of the solenoid valve exercises. The majority the force potential of the solenoid valve can thus for the Dynamics are provided for switching and does not have to be considered closing force be kept for the control valve.
Magnetventile, die zur Schaltung von Servokreisläufen von Kraftstoffinjektoren eingesetzt werden, haben üblicherweise eine gewisse Niederdruckabhängigkeit. Gerade die besagten druckausgeglichenen Magnetventile operieren auf einem niedrigen statischen Kraftniveau und sind daher besonders empfindlich gegen äußere Krafteinwirkungen. Die Niederdruckabhängigkeit ist hauptsächlich durch die ausströmende Steuermenge beim Öffnen des Magnetventils begründet, die eine Druckwelle im Niederdruckkreis auslöst. Durch die Druckschwingungen entstehen vor allem an den Ankerflächen des Magnetventils große hydraulische Kräfte, die die Schaltcharakteristik stark beeinflussen. Die Entstehung, Ausbreitung und Stärke der Druckwellen in einer Zwei-Phasen-Strömung aus Gas und Luft, wie sie im Ventilraum bzw. Rücklauf vorherrscht, sind nichtdeterministisch und unterliegen starken Schwankungen. Der hohe Gasanteil im Rücklauf ist hauptsächlich durch die kavitierende Ablaufdrossel begründet.Solenoid valves, for switching servo circuits of fuel injectors are used, usually have a certain low pressure dependence. Just the said pressure balanced solenoid valves operate at a low static force level and are therefore particularly sensitive against external forces. The low pressure dependence is mainly due to the outflowing tax when opening the solenoid valve justified, the one Pressure wave in the low pressure circuit triggers. Due to the pressure oscillations arise especially at the armature surfaces of the solenoid valve great hydraulic forces that greatly increase the switching characteristics influence. The genesis, spread and strength of Pressure waves in a two-phase flow of gas and air, as it prevails in the valve space or return are not deterministic and are subject to strong fluctuations. The high gas content in the return is mainly due to the cavitating outlet throttle founded.
Ein
Kraftstoffinjektor mit einem kraftausgeglichenen Steuerventil, das
von einem Magnetaktor betätigt wird, welches zur Steuerung
des Drucks in einem hydraulischen Steuerraum dient und dazu einen Ventilkolben
mit einem Flachsitz aufweist, ist aus
Zur
Verbesserung des dynamischen Verhaltens eines kraftausgeglichenen
Steuerventils wurde bereits in
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein kraftausgeglichenen Steuerventil für einen Kraftstoffinjektor zu schaffen, das sich durch eine extrem hohe Robustheit und eine geringere Niederdruckabhängigkeit auszeichnet.task It is the object of the present invention to provide a force balanced control valve to create for a fuel injector that is going through an extremely high robustness and a lower low-pressure dependence distinguished.
Darlegung der ErfindungPresentation of the invention
Die Aufgabe der Erfindung wird mit den kennzeichnenden Maßnahmen des Anspruchs 1 gelöst.The The object of the invention is with the characterizing measures of claim 1.
Dadurch, dass während des Schaltvorgangs des Magnetankers der Kraftstoff aus der Ankerraum in den Niederdruckanschluss abgesaugt wird, entsteht im Ankerraum ein niedriges Druckniveau. Aufgrund dessen wird ein hydraulisches Kleben des Magnetankers am Hubanschlag beim Schließvorgang des Luftspalts verhindert, weil im gesamten Ankerraum ein Unterdruck vorherrscht und kein Druckunterschied zwischen Ankeroberseite und Ankerunterseite auftreten kann, auch dann nicht, wenn durch die Schließbewegung am Hubanschlag in Folge eines Quetschspaltes ein Unterdruck entsteht. Zum anderen wird verhindert, dass ein durch die Absteuermenge aus dem Steuerraum bedingter Druckanstieg nur einseitig am Magnetanker vorliegt und so eine parasitäre Kraft auf den Magnetanker wirkt.Thereby, that during the switching operation of the armature of the fuel is sucked from the armature space in the low-pressure connection, arises in the anchor space a low pressure level. Because of this will be one Hydraulic bonding of the armature on the stroke stop during the closing of the Air gap prevents, because in the entire armature space, a negative pressure prevails and no pressure difference between anchor top and Anchor bottom can occur, even if not by the closing movement on the stroke stop as a result of a squish gap, a negative pressure is created. On the other hand it prevents one from the Absteuermenge the control chamber conditional pressure increase only one side of the armature is present and so a parasitic force on the armature acts.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Maßnahmen der Unteransprüche möglich.advantageous Further developments of the invention are by the measures the dependent claims possible.
Besonders vorteilhaft ist es, über die hydraulische Verbindung eine Saugwirkung im Ankerraum zu erzeugen. Dazu ist im Abströmkanal eine Strömungsverengung ausgebildet, in welche die hydraulische Verbindung mündet. Die Absaugung aus dem Ankerraum wird dabei vorteilhafterweise mittels eines Wirkdruckverfahrens realisiert. Dazu weist die Strömungsverengung die Funktion einer Venturi-Düse auf, so dass aufgrund der durch die erhöhte Strömungsgeschwindigkeit in der Strömungsverengung resultierenden Druckerniedrigung ein Wirkdruck entsteht, durch den über die hydraulischen Verbindung Kraftstoff aus dem Ankerraum heraus in den Abströmkanal abgesaugt wird.It is particularly advantageous to generate a suction effect in the armature space via the hydraulic connection. For this purpose, a flow constriction is formed in the outflow, in which the hydraulic connection opens. The suction from the armature space is advantageously realized by means of a differential pressure method. For this purpose, the flow constriction has the function of a Venturi nozzle, so that due to the pressure reduction resulting from the increased flow velocity in the flow constriction, an effective pressure is created by the hydraulic connection Fuel is sucked out of the armature space out into the outflow channel.
Gemäß einer Ausführungsform des Steuerventil ist der Abströmkanal von einer in der Ventilhülse ausgebildeten Durchgangsbohrung realisiert, wobei die Strömungsverengung als Durchmesserverengung der Durchgangsbohrung ausgebildet ist. Dazu ist es auch möglich, in die Durchgangsbohrung einen Einsatz einzusetzen, in welchem die Durchmesserverengung ausgebildet ist.According to one Embodiment of the control valve is the discharge channel from a through hole formed in the valve sleeve realized, wherein the flow constriction as diameter constriction the through hole is formed. It is also possible to insert into the through hole an insert in which the Diameter constriction is formed.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Steuerventil ist der Abströmkanal von einem Ringspalt gebildet, der einen in die Durchgangsbohrung eingesetzten Druckstift umgibt. Die Strömungsverengung wird hierbei durch einen vom Druckstift gebildeten, verengten Ringspalt ausgebildet. Der Druckstift begrenzt dabei mit einer steuerraumseitigen Stirnfläche die hochdruckseitige Ventilkammer. Der Ringraum ist über eine durch die Wandung der Ventilhülse geführten Querbohrung mit der niederdruckseitigen Ventilkammer hydraulisch verbunden.According to one Another embodiment of the control valve is the discharge channel formed by an annular gap, one inserted into the through hole Pressure pin surrounds. The flow constriction is here formed by a pin formed by the narrowed annular gap. The pressure pin limits this with a control room-side end face the high pressure side valve chamber. The annulus is over one guided by the wall of the valve sleeve Transverse bore with the low pressure side valve chamber hydraulically connected.
Zweckmäßigerweise ist die Ventilhülse am Außenumfang in einer an einem Gehäuseteil ausgebildeten Führung axial beweglich geführt, wobei die Führung den Ankerraum begrenzt. Außerdem ist es zweckmäßig, wenn zwischen Magnetanker und einer Magnetbaugruppe des Stellelements eine Anschlagscheibe zur Ausbildung eines Restluftspalts angeordnet ist. Dadurch, dass die Ventilhülse eine Verlängerung aufweist, mit der die Ventilhülse in eine benachbarte Federkammer hineinragt, bildet sich zwischen Federkammer und Verlängerung eine hydraulische Drossel aus, die permanent über den gesamten Hub der Ventilhülse wirkt.Conveniently, is the valve sleeve on the outer circumference in one a housing part formed guide axially movably guided, whereby the guidance the anchor space limited. It is also appropriate if between magnet armature and a magnetic assembly of the actuator arranged a stop plate for forming a residual air gap is. Because the valve sleeve is an extension having, with the valve sleeve in an adjacent spring chamber protrudes, forms between spring chamber and extension a hydraulic throttle that stays out permanently over the entire Stroke of the valve sleeve acts.
Ausführungsbeispieleembodiments
Die Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.The Embodiments of the invention are in the drawing shown and in the following description in more detail explained.
Es zeigen:It demonstrate:
Der
als Ausschnitt in den
Im
Gehäuseteil
Das
Steuerventil
Der
Ventilsitzes
Im
Gehäuseteil
Beim
Ausführungsbeispiel in
Beim
Ausführungsbeispiel gemäß
Beim
Ausführungsbeispiel gemäß
Zur
Ausbildung des Ventilsitzes
Das
Ausführungsbeispiel in
Beim
Ausführungsbeispiel gemäß
Beim
Kraftstoffinjektor gemäß
Auch
im geöffneten Zustand ist die Ventilhülse
Durch
die nach dem Venturi-Düsen-Prinzip arbeitende Strömungsverengung
Wird
der Magnetaktor
Die
Ventilhülse
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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- - DE 102007001554 [0005] - DE 102007001554 [0005]
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Legal Events
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |