Stand der TechnikState of the art
Die
Erfindung geht aus von einem Schaltventil für Injektoren,
insbesondere für Kraftstoffinjektoren, gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.The
Invention is based on a switching valve for injectors,
in particular for fuel injectors, according to
Preamble of claim 1.
Kraftstoffinjektoren
werden eingesetzt, um Brennräume einer Verbrennungskraftmaschine
mit Kraftstoff zu versorgen. Der Kraftstoff wird dabei unter hohem
Druck in die Brennräume eingespritzt. Insbesondere bei
selbstzündenden Verbrennungskraftmaschinen kommen Hochdruckspeichereinspritzsysteme
zur Anwendung, bei denen der Einspritzdruck unabhängig
von der Drehzahl und Last der Verbrennungskraftmaschine ist. Hierdurch
lassen sich die bei der Verbrennung entstehenden Schadstoffe reduzieren.
Um eine weitere Reduzierung der Schadstoffe zu erreichen, ist jedoch
eine signifikante Erhöhung des Einspritzdruckes notwendig.fuel injectors
are used to combustion chambers of an internal combustion engine
to supply fuel. The fuel is under high
Pressure injected into the combustion chambers. Especially at
self-igniting internal combustion engines come high-pressure accumulator injection systems
for use in which the injection pressure is independent
from the speed and load of the internal combustion engine. hereby
can reduce the pollutants produced during combustion.
However, to achieve a further reduction of pollutants, is
a significant increase in the injection pressure necessary.
Kraftstoffinjektoren,
die bei den geforderten Drücken eingesetzt werden können,
werden leckagefrei ausgeführt. Hierzu wird auf eine Niederdruckstufe verzichtet.
Durch das Fehlen der Niederdruckstufe stehen jedoch nur geringe
Nadelschließkräfte zur Verfügung. Dies
führt zu steilen Kennfeldern und somit zu einer schlechten
Kleinstmengenfähigkeit. Dieser Nachteil kann jedoch mit
sehr schnell schaltenden Ventilen kompensiert werden.fuel injectors,
which can be used at the required pressures,
be carried out leak-free. For this purpose, a low-pressure stage is dispensed with.
Due to the absence of the low-pressure stage, however, there are only a few
Needle closing forces available. This
leads to steep maps and thus to a bad one
Small-volume capability. This disadvantage can however with
be compensated very quickly switching valves.
Ein
Steuerventil für ein schnell schaltendes Kraftstoffeinspritzventil
ist zum Beispiel aus DE
10 2007 028 485 bekannt. Bei diesem wird ein Druckraum
von einer Steuerhülse begrenzt, die in ihrer Längsrichtung
beweglich gelagert ist. Die Steuerhülse weist an einer
Stirnseite eine Dichtfläche auf, mit der sie mit einem
Ventilsitz zusammenwirkt, der an einem Ventilkörper ausgebildet
ist. Im Ventilkörper ist eine Ausnehmung in der dem Druckraum
zugewandten Seite des Ventilkörpers ausgebildet. Die Steuerhülse
und die Ausnehmung im Ventilkörper sind so ausgebildet,
dass eine Verformung von Steuerhülse und Ventilkörper
durch den Druck im Druckraum zu keiner oder nur zu sehr geringer
Bewegung zwischen dem Ventilsitz und der Dichtfläche der
Steuerhülse führt.For example, a control valve for a fast-switching fuel injection valve is off DE 10 2007 028 485 known. In this, a pressure chamber is limited by a control sleeve which is movably mounted in its longitudinal direction. The control sleeve has on a front side on a sealing surface, with which it cooperates with a valve seat which is formed on a valve body. In the valve body, a recess in the pressure chamber facing side of the valve body is formed. The control sleeve and the recess in the valve body are designed so that a deformation of the control sleeve and valve body by the pressure in the pressure chamber to no or only very little movement between the valve seat and the sealing surface of the control sleeve leads.
Schnell
schaltende Ventile haben jedoch den Nachteil, dass aufgrund eines
Prellens Kennfeldwelligkeiten auftreten. Einerseits ergibt sich
ein Prellen des Schließelementes aufgrund eines harten
Anschlages in Verbindung mit einem schnellen Schließelement.
Der harte Anschlag resultiert aus dem Aufprellen von Metall auf
Metall. Diese Preller, die beim Aufschlagen des Schließelementes
auftreten, haben jedoch einen negativen Einfluss auf die Funktion
des Kraftstoffinjektors und führen im Allgemeinen zu großen
Hub/Hub-Streuungen. Bei magnetgesteuerten Schaltventilen wird am
oberen Hubanschlag zwischen Anker und Magnet ein Quetschspalt ausgebildet,
der den Anschlag dämpft und so das Prellen reduziert. Ein
solcher Quetschspalt kann jedoch am Ventilsitz aufgrund dessen Dichtfunktionen
nicht angebracht werden, um den Einschlagimpuls des Schließelementes
im Ventilsitz zu reduzieren.Fast
switching valves, however, have the disadvantage that due to a
Bounce characteristic map ripples occur. On the one hand results
a bouncing of the closing element due to a hard
Stop in connection with a fast closing element.
The hard stop results from the bouncing of metal on
Metal. This Preller, when striking the closing element
occur, but have a negative impact on the function
of the fuel injector and generally lead to large
Hub / Hub variations. For solenoid-operated switching valves, the
upper stroke stop between armature and magnet forms a nip,
which dampens the stop and thus reduces bouncing. One
however, such nip can be on the valve seat due to its sealing functions
not be attached to the impact of the closing element
to reduce in the valve seat.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Ein
erfindungsgemäß ausgebildetes Schaltventil für
Injektoren, insbesondere für Kraftstoff injektoren umfasst
ein Schließelement, mit dem ein Steuerraum zur Betätigung
eines Einspritzventilgliedes druckentlastbar ist, wobei das Schließelement
durch einen Magnetaktor, umfassend eine Magnetbaugruppe und einen
Anker, angesteuert wird. Mindestens ein Anschlagelement ist am Schließelement
geführt und das mindestens eine Anschlagelement und das Schließelement
umschließen jeweils einen Einstellraum, wobei der Einstellraum über
einen Kanal, der mit einem Leckagesammelraum verbunden ist, befüllbar
ist.One
According to the invention designed switching valve for
Comprises injectors, in particular for fuel injectors
a closing element with which a control room for actuation
an injection valve member is pressure relieved, wherein the closing element
by a magnetic actuator comprising a magnet assembly and a
Anchor, is controlled. At least one stop element is on the closing element
guided and the at least one stop element and the closing element
each enclosing a setting space, wherein the setting space on
a channel, which is connected to a leakage collecting space, filled
is.
Das
Anschlagelement wirkt als mechanische Einschlagsbegrenzung für
das Schließelement. Hierdurch wird ein Prellen des Schließelementes
verhindert und ein Ventilsitzverschleiß durch das Aufschlagen
des Schließelementes wird zumindest reduziert, da das als
mechanischer Anschlag wirkende Anschlagelement einen Großteil
des Schließimpulses des Schließelementes aufnimmt.The
Stop element acts as a mechanical impact limit for
the closing element. As a result, a bouncing of the closing element
prevents and a valve seat wear by the impact
of the closing element is at least reduced because that as
mechanical stop acting stop element a majority
receives the closing pulse of the closing element.
Um
zu vermeiden, dass das Schließelement verkantet oder sich
radial verschiebt, was zu einer Schädigung oder einem Ausfall
des Schaltventils und damit des Injektors führen kann,
ist das Schließelement vorzugsweise hülsenförmig
ausgebildet und auf einem Führungsstift geführt.Around
to avoid that the closing element is tilted or itself
radially displaced, resulting in damage or failure
the switching valve and thus the injector can lead
the closing element is preferably sleeve-shaped
trained and guided on a guide pin.
Vorzugsweise
ist der Leckagesammelraum zwischen einer ersten Führung
und einer zweiten Führung ausgebildet. In einer Ausführungsform
ist das Schließelement, das auf dem Führungsstift
geführt ist, hülsenförmig ausgebildet,
wobei der Leckagesammelraum ring förmig ausgebildet ist
und den Führungsstift zwischen der ersten Führung
und der zweiten Führung umschließt. Über
die erste Führung gelangt unter Druck stehende Flüssigkeit
in den Leckagesammelraum. Da die in den Leckagesammelraum gelangende
Flüssigkeit unter einem hohen Druck steht und der Leckagesammelraum über
einen Kanal mit dem Einstellraum verbunden ist, wird aufgrund des
Druckes der Flüssigkeit im Leckagesammelraum sichergestellt,
dass die im Einstellraum enthaltene Flüssigkeit frei von
Gasblasen ist. Dies wird dadurch realisiert, dass der Druck der
Flüssigkeit im Einstellraum höher ist als der
Dampfdruck der Flüssigkeit. Der Druck im Leckageraum wird
durch die Spaltmaße der ersten Führung und der
zweiten Führung eingestellt. Ein unterhalb dem Systemdruck
liegender Druck im Leckageraum wird dadurch erzielt, dass das Spaltmaß der
zweiten Führung, die den Leckageraum zu einem Niederdruckbereich
abschließt, größer ist als das der ersten
Führung.Preferably, the leakage collecting space is formed between a first guide and a second guide. In one embodiment, the closing element, which is guided on the guide pin, sleeve-shaped, wherein the leakage collecting space is formed ring-shaped and surrounds the guide pin between the first guide and the second guide. About the first guide passes under pressure fluid in the leakage collecting space. Since the liquid entering the leakage collecting space is under high pressure and the leakage collecting space is connected to the setting space via a passage, it is ensured that the liquid contained in the setting space is free of gas bubbles due to the pressure of the liquid in the leak collecting space. This is realized in that the pressure of the liquid in the setting space is higher than the vapor pressure of the liquid fluid. The pressure in the leakage chamber is adjusted by the gap dimensions of the first guide and the second guide. A lying below the system pressure pressure in the leakage chamber is achieved in that the gap of the second guide, which closes the leakage chamber to a low pressure region, is greater than that of the first guide.
Insbesondere
bei Einsatz des Schaltventils in Kraftstoffinjektoren, insbesondere
in Kraftstoffinjektoren in Hochdruckspeichereinspritzsystemen, wie
diese z. B. in selbstzündenden Verbrennungskraftmaschinen
eingesetzt werden, liegen im Hochdruckbereich des Injektors Drücke
von weit über 1000 bar, insbesondere bis zu 1800 bar an.
Auch wenn aufgrund der Drosselwirkung des Leckagespaltes am ersten
Anschlagelement im Leckagesammelraum ein niedrigerer Druck als der
Systemdruck herrscht, so ist dieser immer noch hoch genug, um ein
Sieden der Flüssigkeit im Einstellraum zu verhindern.Especially
when using the switching valve in fuel injectors, in particular
in fuel injectors in high-pressure accumulator injection systems, such as
these z. B. in self-igniting internal combustion engines
are used, are in the high pressure region of the injector pressures
from well over 1000 bar, in particular up to 1800 bar.
Even if due to the throttling effect of the leakage gap on the first
Stop element in the leakage collecting space a lower pressure than the
System pressure prevails, so this is still high enough to one
To prevent boiling of the liquid in the setting room.
In
einer bevorzugten Ausführungsform ist das Anschlagelement
ringförmig ausgebildet. Vorteil eines ringförmig
ausgebildeten Führungselementes ist es, dass nur ein Einstellraum
erforderlich ist. Somit braucht auch nur ein Kanal im Schließelement
ausgebildet werden, mit dem der Einstellraum befüllt wird.
Der Kanal wird vorzugsweise durch eine Laserbohrung oder ein Erodierverfahren
hergestellt. Alternativ ist es selbstverständlich auch
möglich, dass das Anschlagelement z. B. in Form von Stiften
oder Ringsegmenten ausgebildet ist. In diesem Fall ist an jedem
Anschlagelement ein Einstellraum vorzusehen, der jeweils über
einen Kanal mit dem Leckagesammelraum verbunden ist. Aus Gründen
der Fertigungstechnik ist es somit bevorzugt, dass das Anschlagelement
ringförmig ausgebildet ist.In
a preferred embodiment is the stop element
ring-shaped. Advantage of a ring-shaped
trained guide element is that only a Einstellraum
is required. Thus, only one channel in the closing element needs
are formed, with which the setting space is filled.
The channel is preferably by a laser drilling or an erosion process
produced. Alternatively, it goes without saying
possible that the stop element z. B. in the form of pins
or ring segments is formed. In this case is at everyone
Stop element to provide a setting space, respectively over
a channel is connected to the leakage collecting space. For reasons
Production technology, it is thus preferred that the stop element
is annular.
In
einer ersten Ausführungsform umschließt das Anschlagelement
das Schließelement hülsenförmig und ist
in axialer Richtung bewegbar. Durch die axiale Bewegbarkeit des
Führungselementes in Bezug auf das Schließelement
stellt sich das Anschlagelement auch bei Verschleiß am
Ventilsitz auf das Maß ein. Die Einstellung erfolgt dabei über
die Flüssigkeitsmenge im Einstellraum. Bei geschlossenem Schaltventil
liegen Anschlagelement und Dichtkante auf und haben so die richtige
Position zueinander, dass das Anschlagelement einen großen
Teil des Schließimpulses aufnehmen kann. Der Einstellraum wird
mit genau der notwendigen Flüssigkeitsmenge befüllt.
Auf diese Weise wird ein Überstehmaß bzw. Rückstehmaß des
Anschlagelementes in Bezug auf das Schließelement ausgeglichen.
Ein gleichzeitiges Anschlagen von Dichtkante und Anschlagelement wird
gewährleistet. Beim Öffnen des Schaltventils bewegt
sich das Schließelement in Richtung der Magnetbaugruppe.
Da die Flüssigkeit im Einstellraum inkompressibel ist,
führt die abnehmende Druckkraft im Einstellraum dazu, dass
auch das Anschlagelement in Richtung der Magnetbaugruppe bewegt
wird. Zum Schließen des Schaltventils werden Schließelement und
Anschlagelement wieder in Richtung des Ventilsitzes bewegt. Durch
die Position von Anschlagelement und Schließelement schlagen
das Anschlagelement und das Ventilelement gleichzeitig auf. Der
Impuls wird somit hauptsächlich durch das Anschlagelement
aufgenommen. Ein Prellen des Schließelementes wird verhindert.In
A first embodiment surrounds the stop element
the closing element is sleeve-shaped and
movable in the axial direction. Due to the axial mobility of the
Guide element with respect to the closing element
turns the stop element even with wear on
Valve seat on the measure. The setting is done via
the amount of liquid in the setting room. With closed switching valve
lie stop element and sealing edge and have the right one
Position to each other, that the stop element has a large
Part of the closing pulse can record. The setting room is
filled with exactly the necessary amount of liquid.
In this way, a Überstehmaß or Rückstehmaß the
Stop element balanced with respect to the closing element.
A simultaneous striking of sealing edge and stop element is
guaranteed. When opening the switching valve moves
the closing element in the direction of the magnet assembly.
Since the liquid in the setting chamber is incompressible,
leads the decreasing pressure force in the adjustment space that
also moves the stop element in the direction of the magnet assembly
becomes. To close the switching valve closing element and
Stop element moves again in the direction of the valve seat. By
hit the position of stop element and closing element
the stopper element and the valve element at the same time. Of the
Pulse is thus mainly by the stop element
added. Bouncing of the closing element is prevented.
In
einer bevorzugten Ausführungsform liegt das Anschlagelement
bei geschlossenem Schaltventil auf einem Ventilstück auf
und während des Schließens ist zwischen dem Anschlagelement
und dem Ventilstück ein Quetschspalt ausgebildet. Durch
den Quetschspalt zwischen dem Anschlagelement und dem Ventilstück
wird die Energie des Einschlages des Anschlagelementes zum größten
Teil vernichtet, wodurch zusätzlich ein Prellen verhindert
wird. Wenn der Quetschspalt vorgesehen ist, so wird vorzugsweise
am Anschlagelement eine scharfe Einstellkante ausgebildet, durch
die der Quetschspalt so eingestellt wird, dass bei aufliegendem
Anschlagelement ein Restspalt erhalten bleibt. Dieser ist notwendig, um
ein schleichendes Schließen des Schließelementes
zu verhindern.In
In a preferred embodiment, the stop element is located
with closed switching valve on a valve piece
and during closing is between the stopper member
and the valve piece is formed a squish gap. By
the nip between the stopper and the valve piece
the energy of the impact of the stop element is the largest
Part destroyed, which additionally prevents bouncing
becomes. If the nip is provided, it is preferred
formed on the stop element a sharp adjustment edge, through
the squeeze gap is set so that when lying on
Stop element remains a residual gap. This is necessary to
a creeping closing of the closing element
to prevent.
Zur
Positionierung des Anschlagelementes wird dieses vorzugsweise von
einem als Positionierfeder wirkenden Federelement umschlossen, wobei das
Federelement mit einer Seite auf eine Stirnfläche am Anschlagelement
und mit einer zweiten Seite gegen den Anker positioniert ist. Die
Federkraft des Federelementes ist dabei so ausgelegt, dass der Abstand
zwischen der Stirnfläche am Anschlagelement und dem Anker
auch bei öffnendem Schaltventil konstant bleibt. Das Federelement
ist vorzugsweise eine als Spiralfeder ausgeführte Druckfeder.to
Positioning of the stop element, this is preferably from
a spring element acting as a positioning spring enclosed, wherein the
Spring element with a side on an end face on the stop element
and is positioned with a second side against the anchor. The
Spring force of the spring element is designed so that the distance
between the end face on the stop element and the armature
remains constant even with opening switching valve. The spring element
is preferably a spring designed as a spiral spring.
In
einer alternativen Ausführungsform ist das mindestens eine
Anschlagelement in einer Nut im Schließelement geführt.
Das Anschlagelement stellt sich durch den Druck im Einstellraum
hydraulisch auf das Ventilsitzmaß ein. Hierzu ist ein leichter Überdruck
im Leckagesammelraum notwendig, der mit Hilfe der Drosselung am
ersten Führungsbereich und zweiten Führungsbereich
eingestellt werden kann. Dadurch dass das Anschlagelement in der
Nut im Schließelement geführt ist, ist eine Positionierung durch
ein als Positionierfeder wirkendes Federelement nicht erforderlich.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das mindestens
eine Anschlagelement in Form eines Stiftes ausgeführt,
der in einer Bohrung im Schließelement geführt
ist. Auch bei dieser Ausführungsform schlagen beim Schließen
des Schaltventils die Dichtkante des Schließelementes und
das Anschlagelement gleichzeitig an. Hierdurch wird ein Großteil
des Einschlagimpulses durch das Anschlagelement aufgenommen, wodurch
ein Prellen des Schließelementes und Sitzverschleiß verringert
wird. Durch den Einstellraum und das damit verbundene Einstellen
des Anschlagelementes auf das Ventilsitzmaß wird auch bei
Verschleiß am Ventilsitz die Funktion des Injektors gewährleistet.In an alternative embodiment, the at least one stop element is guided in a groove in the closing element. The stop element adjusts itself hydraulically to the valve seat dimension due to the pressure in the adjustment space. For this purpose, a slight overpressure in the leakage collecting space is necessary, which can be adjusted by means of throttling at the first guide area and second guide area. The fact that the stop element is guided in the groove in the closing element, a positioning by acting as a positioning spring element is not required. In a preferred embodiment, the at least one stop element is designed in the form of a pin, which is guided in a bore in the closing element. Also in this embodiment, when closing the switching valve strike the sealing edge of the closing element and the stop element at the same time. As a result, a large part of the impact pulse is absorbed by the stop element, whereby a bouncing of the Closing element and seat wear is reduced. Due to the adjustment space and the associated setting of the stop element on the valve seat dimension, the function of the injector is ensured even when worn on the valve seat.
In
einer weiteren Ausführungsform ist das Anschlagelement
auf einer Hülse geführt und weist oberhalb der
Hülse eine Durchmesserverengung auf. Das Schließelement
ist in der Hülse und einer von der Durchmesserverengung
gebildeten Führung geführt. Zwischen der Durchmesserverengung
des Anschlagelements und einer oberen Stirnfläche der Hülse
ist der Einstellraum ausgebildet. In dieser Ausführungsform
bleibt das Anschlagelement während eines Schaltvorgangs
des Schaltventils ortsfest. Beim Schließen des Schaltventils
wird das Schließelement, das mit dem Anker fest verbunden
ist, in seinen Sitz gestellt und gleichzeitig schlägt der
Anker am Anschlagelement an, wodurch ein Teil des Schließimpulses
vernichtet wird. Da das Anschlagelement beweglich auf der Hülse
positioniert ist, kann Verschleiß ausgeglichen werden.
Hierbei ändert sich entsprechend das Volumen des Einstellraumes.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist zwischen
dem Anker und einer oberen Stirnfläche des Ankerelements
ein Quetschspalt ausgebildet. Der Quetschspalt führt zu
einer Dämpfung des Anschlags des Ankers auf dem Anschlagelement.
Hierdurch werden sowohl ein Prellen als auch ein Verschleiß am
Ventilsitz vermieden. Weiterhin ist es auch möglich, dass
der Einstellraum derart ausgelegt wird, dass beim Schließvorgang
das Anschlagelement aufgrund der auf die obere Stirnfläche
wirkenden Kraft in Richtung der Hülse bewegt wird und so
das Volumen des Einstellraumes verkleinert wird. In diesem Fall
wirkt der Einstellraum ebenfalls als zusätzlicher Dämpfer.
Ein weiches Einschlagen der Dichtkante des Schließelementes
im Ventilsitz ist möglich und ein Prellen des Schließelementes
wird verhindert. Zudem lässt sich hierdurch der Quetschspalt
mit einer kleineren Fläche auslegen, wodurch einem Kleben
beim Ansteuern entgegengewirkt werden kann. Ein weiterer Vorteil
ist auch, dass das Schaltventil schneller schließt, da
weniger Flüssigkeit aus dem Quetschspalt verdrängt
werden muss.In
Another embodiment is the stop element
guided on a sleeve and points above the
Sleeve on a diameter constriction. The closing element
is in the sleeve and one of the diameter constriction
formed leadership. Between the diameter restriction
the stop element and an upper end face of the sleeve
the adjustment space is formed. In this embodiment
remains the stop element during a switching operation
the switching valve stationary. When closing the switching valve
is the closing element that is firmly connected to the anchor
is put in his seat and at the same time beats the
Anchor on the stop element, whereby a part of the closing pulse
is destroyed. Since the stop element is movable on the sleeve
is positioned, wear can be compensated.
In this case, the volume of the adjustment space changes accordingly.
In a particularly preferred embodiment is between
the armature and an upper end face of the anchor element
formed a nip. The nip leads to
a damping of the stop of the armature on the stop element.
This will both bounce and wear on
Valve seat avoided. Furthermore, it is also possible that
the setting space is designed such that during the closing process
the stopper member due to the on the upper end face
acting force is moved in the direction of the sleeve and so on
the volume of the adjustment space is reduced. In this case
The adjustment space also acts as an additional damper.
A soft impact of the sealing edge of the closing element
in the valve seat is possible and a bouncing of the closing element
will be prevented. In addition, this can be the nip
lay out with a smaller area, thereby gluing
can be counteracted when driving. Another advantage
is also that the switching valve closes faster because
less liquid displaced from the nip
must become.
Zur
Positionierung des Anschlagelementes ist dieses von einem als Positionierfeder
wirkenden Federelements umschlossen. Das Federelement ist mit einer
Seite gegen eine der oberen Stirnfläche gegenüberliegende
Fläche am Anschlagelement und mit einer zweiten Seite gegen
eine ortsfest im Injektorgehäuse aufgenommene Fläche
positioniert. Das Federelement ist vorzugsweise eine als Druckfeder ausgebildete
Spiralfeder. Die Federkraft des Federelementes wird so ausgelegt,
dass das Anschlagelement beim Öffnen des Schaltventils
nicht durch das Federelement in Richtung der Magnetbaugruppe gedrückt
wird.to
Positioning of the stop element is this of a positioning spring
enclosed by acting spring element. The spring element is with a
Side opposite to one of the upper end face opposite
Surface against the stop element and with a second side against
a stationary received in the injector housing surface
positioned. The spring element is preferably designed as a compression spring
Coil spring. The spring force of the spring element is designed so
that the stop element when opening the switching valve
not pressed by the spring element in the direction of the magnet assembly
becomes.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Ausführungsformen
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden
Beschreibung näher erläutert.embodiments
The invention is illustrated in the drawings and in the following
Description explained in more detail.
Es
zeigen:It
demonstrate:
1 einen
Kraftstoffinjektor mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten
Schaltventil in einer ersten Ausführungsform, 1 a fuel injector with a switching valve designed according to the invention in a first embodiment,
2 ein
Detail eines Anschlagelementes gemäß der Ausführungsform
in 1, 2 a detail of a stop element according to the embodiment in 1 .
3 einen
Kraftstoffinjektor mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten
Schaltventil in einer zweiten Ausführungsform, 3 a fuel injector with a switching valve designed according to the invention in a second embodiment,
4 einen
Kraftstoffinjektor mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten
Schaltventil in einer dritten Ausführungsform. 4 a fuel injector with a switching valve designed according to the invention in a third embodiment.
Ausführungsformen
der Erfindungembodiments
the invention
1 zeigt
eine schematische Darstellung eines Kraftstoffinjektors mit einem
erfindungsgemäß ausgebildeten druckausgeglichenen
Schaltventil. 1 shows a schematic representation of a fuel injector with a pressure-balanced switching valve designed according to the invention.
Ein
Kraftstoffinjektor 1 umfasst ein Einspritzventilglied 3,
mit dem mindestens eine, hier nicht dargestellte Einspritzöffnung
zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine
freigegeben oder verschlossen werden kann. Das Einspritzventilglied 3 ist
in einem Ventilstück 5 geführt und begrenzt
mit einer oberen Stirnfläche 7 einen Steuerraum 9.
Der Steuerraum 9 wird über eine Zulaufdrossel 11 mit
unter Systemdruck stehendem Kraftstoff befüllt. Die Zulaufdrossel 11 verbindet den
Steuerraum 9 mit einem Ringraum 13, der das Ventilstück 5 umschließt
und seinerseits mit einem hier nicht dargestellten Hochdruckspeicher über
einen Zulaufkanal 15 verbunden ist. Durch die Druckkraft
des unter Systemdruck stehenden Kraftstoffes im Steuerraum 9,
der auf die obere Stirnfläche 7 des Einspritzventilgliedes 3 wirkt,
wird dieses in einen hier nicht dargestellten Ventilsitz gestellt
und verschließt so die mindestens eine Einspritzöffnung.A fuel injector 1 includes an injection valve member 3 with which at least one, not shown here injection port for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine can be released or closed. The injection valve member 3 is in a valve piece 5 guided and limited with an upper end face 7 a control room 9 , The control room 9 is via an inlet throttle 11 filled with fuel at system pressure. The inlet throttle 11 connects the control room 9 with an annulus 13 that the valve piece 5 encloses and in turn with a high-pressure accumulator, not shown here via an inlet channel 15 connected is. Due to the pressure force of the fuel under system pressure in the control room 9 which is on the upper end face 7 of the injection valve member 3 acts, this is placed in a valve seat, not shown here, and thus closes the at least one injection port.
Um
die mindestens eine Einspritzöffnung freizugeben, wird
der Steuerraum 9 druckentlastet. Hierzu öffnet
ein Schaltventil 17, wodurch eine Verbindung aus einem
Ablaufkanal 19 zu einem Kraftstoffrücklauf 21 freigegeben
wird und Kraftstoff aus dem Steuerraum 9 aus strömen
kann. Der Druck im Steuerraum 9 sinkt und das Einspritzventilglied 3 hebt
sich aus seinem Ventilsitz und gibt die Einspritzöffnung
frei. Um Druckpulsationen zu reduzieren, ist im Ablaufkanal 19 ein
Drosselelement 23 ausgebildet.To release the at least one injection port, the control chamber 9 depressurized. For this purpose, a switching valve opens 17 , creating a connection from a drainage channel 19 to a fuel return 21 is released and fuel from the control room 9 can flow out. The pressure in the control room 9 decreases and the injection valve member 3 rises from its valve seat and releases the injection port. To reduce pressure pulsations is in the drainage channel 19 a throttle element 23 educated.
Um
den Einspritzvorgang zu beenden, schließt das Schaltventil
die Verbindung aus dem Ablaufkanal 19 zum Rücklauf 21. Über
die Zulaufdrossel 11 strömt unter Systemdruck
stehender Kraftstoff in den Steuerraum 9, der Druck im
Steuerraum 9 steigt an. Durch die zunehmende Druckkraft
wird das Einspritzventilglied 3 wieder in seinen Sitz gestellt
und verschließt die mindestens eine Einspritzöffnung.To end the injection process, the switching valve closes the connection from the drainage channel 19 to the return 21 , About the inlet throttle 11 Under system pressure, fuel flows into the control room 9 , the pressure in the control room 9 rises. Due to the increasing pressure force, the injection valve member 3 put back in his seat and closes the at least one injection port.
Die
Schließbewegung des Einspritzventilgliedes 3 wird
durch ein Federelement 25 unterstützt. Das Federelement 25 ist
vorzugsweise eine als Spiralfeder ausgebildete Druckfeder.The closing movement of the injection valve member 3 is by a spring element 25 supported. The spring element 25 is preferably designed as a coil spring compression spring.
Das
Ventilstück 5, in dem das Einspritzventilglied 3 geführt
ist, wird mit einer Ventilspannmutter 27 im Injektorgehäuse 29 montiert.The valve piece 5 in which the injection valve member 3 is performed, with a valve clamping nut 27 in the injector housing 29 assembled.
Das
Schaltventil 17, mit dem das Öffnen und Schließen
des Kraftstoffinjektors zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum
der Verbrennungskraftmaschine gesteuert wird, umfasst ein Schließelement 31.
Das Schließelement 31 weist eine Dichtkante 33 auf,
die zum Schließen in einen Ventilsitz 35 gestellt
wird. Alternativ ist es auch möglich, anstelle der Dichtkante 33 eine
Dichtfläche vorzusehen.The switching valve 17 with which the opening and closing of the fuel injector for injecting fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine is controlled comprises a closing element 31 , The closing element 31 has a sealing edge 33 on which is to close in a valve seat 35 is provided. Alternatively, it is also possible, instead of the sealing edge 33 to provide a sealing surface.
In
der in 1 dargestellten Ausführungsform ist das
Schaltventil 17 druckausgeglichen. Die Dichtkante 33 ist
ringförmig ausgebildet. Weiterhin weist das Schließelement 31 einen
konstanten Innendurchmesser 37 auf. Auf diese Weise wirkt
der Druck des unter Systemdruck stehenden Kraftstoffs nur in radiale
Richtung auf das Schließelement 31. Somit wirken
auf gegenüberliegende Flächen am Schließelement 31 immer
nur gleiche Druckkräfte. Das Schließelement 31 ist
druckausgeglichen.In the in 1 illustrated embodiment, the switching valve 17 pressure-balanced. The sealing edge 33 is annular. Furthermore, the closing element 31 a constant inside diameter 37 on. In this way, the pressure of the fuel under system pressure acts only in the radial direction on the closing element 31 , Thus act on opposite surfaces on the closing element 31 always the same pressure forces. The closing element 31 is pressure balanced.
Um
zu vermeiden, dass das Schließelement 31 kippt
oder in radiale Richtung verrutscht, ist dieses auf einem Führungsstift 39 geführt.
Der Führungsstift endet mit einer unteren Stirnfläche 41 oberhalb
dem Ablaufkanal 19 und begrenzt so zusammen mit dem Schließelement 31 einen
Druckraum 43. Mit der dem Druckraum 43 gegenüberliegenden
Seite liegt der Führungsstift 39 am Injektorgehäuse
an. Ein Verschieben des Führungsstiftes 39 wird
dadurch vermieden, dass dieser mit einem Federelement 45 gegen
das Injektorgehäuse gepresst wird. Das Federelement 45 ist
vorzugsweise eine als Druckfeder ausgebildete Spiralfeder. Mit einer
Seite wirkt das Federelement 45 gegen eine Stirnfläche
an einer Erweiterung 47 des Führungsstiftes 39 und
mit einer anderen Seite auf das Schließelement 31.To avoid the closing element 31 tilts or slips in the radial direction, this is on a guide pin 39 guided. The guide pin ends with a lower end face 41 above the drainage channel 19 and thus limited together with the closing element 31 a pressure room 43 , With the pressure room 43 opposite side is the guide pin 39 on the injector housing. A displacement of the guide pin 39 is avoided by this with a spring element 45 is pressed against the injector. The spring element 45 is preferably designed as a compression spring coil spring. With one side, the spring element acts 45 against an end face on an extension 47 of the guide pin 39 and with another side on the closing element 31 ,
Das
Schließelement 31 ist einstückig mit
einem Anker 49 verbunden. Der Anker 49 wirkt mit
einer Magnetbaugruppe 51 zusammen, durch die das Schaltventil 17 betätigt
wird. Die Magnetbaugruppe 51 umfasst eine als Magnet wirkende
Spule 53, die von einem Kern 55 umschlossen ist.The closing element 31 is integral with an anchor 49 connected. The anchor 49 acts with a magnet assembly 51 together, through which the switching valve 17 is pressed. The magnet assembly 51 comprises a coil acting as a magnet 53 that of a core 55 is enclosed.
Um
das Schaltventil 17 zu öffnen, wird die Spule 53 bestromt.
Hierdurch bildet sich ein Magnetfeld um die Spule 53 aus.
Das Magnetfeld bewirkt, dass der Anker 49 angezogen wird
und sich in Richtung der Magnetbaugruppe 51 bewegt. Da
der Anker 49 fest mit dem Schließelement 31 verbunden
ist, wird auf diese Weise gleichzeitig auch das Schließelement 31 in
Richtung der Magnetbaugruppe 53 bewegt. Die Dichtkante 33 hebt
sich aus dem Ventilsitz 35. Hierdurch wird eine Verbindung
vom Ablaufkanal 19 über einen Niederdruckraum 57 in
den Rücklauf 21 freigegeben. Ein Prellen des Ankers 49 wird
dabei dadurch vermieden, dass zwischen dem Anker 49 und
der Magnetbaugruppe 51 ein Quetschspalt 59 ausgebildet
ist. Der Quetschspalt 59 ist mit im Niederdruckraum 57 enthaltenem
Kraftstoff befüllt. Der Kraftstoff im Quetschspalt 59 wird
komprimiert und dämpft so die Bewegung des Ankers 49.
Hierdurch wird ein Anschlagen des Ankers 49 gedämpft
und das Rückprellen des Ankers 49 beim Öffnen
des Schaltventils 17 reduziert oder sogar verhindert.To the switching valve 17 to open, the coil becomes 53 energized. This creates a magnetic field around the coil 53 out. The magnetic field causes the anchor 49 is attracted and moving in the direction of the magnet assembly 51 emotional. Because the anchor 49 firmly with the closing element 31 is connected in this way, at the same time, the closing element 31 in the direction of the magnet assembly 53 emotional. The sealing edge 33 rises from the valve seat 35 , This will create a connection from the drainage channel 19 over a low pressure room 57 in the return 21 Approved. A bouncing of the anchor 49 is thereby avoided that between the anchor 49 and the magnet assembly 51 a nip 59 is trained. The nip 59 is in the low pressure room 57 contained fuel. The fuel in the nip 59 is compressed and thus dampens the movement of the anchor 49 , This will cause the anchor to strike 49 steamed and the rebounding of the anchor 49 when opening the switching valve 17 reduced or even prevented.
Um
das Schaltventil 17 wieder zu schließen, wird
die Bestromung der Spule 53 beendet. Das Magnetfeld löst
sich auf. Aufgrund der Federkraft des als Schließfeder
wirkenden Federelements 45 wird das Schließelement 3 von
der Magnetbaugruppe 51 wegbewegt und die Dichtkante 33 des
Schließelementes 31 wird in den Ventilsitz 35 gestellt.
Um ein Prellen und damit auch einen Sitzverschleiß am Ventilsitz 35 zu
verhindern, ist das Schließelement 31 von einem Anschlagelement 61 umschlossen.
Das Anschlagelement 61 ist an einer unteren Führung 63 und
einer oberen Führung 65 am Schließelement 31 geführt. Die
untere Führung 63 hat einen kleineren Innendurchmesser
als die obere Führung 65. Dies wird dadurch realisiert,
dass am Schließelement 31 eine stufenförmige
Erweiterung 67 und am Anschlagelement ein Kragen 69 ausgebildet
sind. Der Kragen 69 und die stufenförmige Erweiterung 67 sind
voneinander beabstandet, so dass zwischen der stufenförmigen Erweiterung 67 und
dem Kragen 69 ein Einstellraum 71 ausgebildet
wird. Der Einstellraum 71 ist mit gasfreier Flüssigkeit
befüllt. Hierzu ist der Einstellraum 71 über
einen Kanal 73 mit einem Leckagesammelraum 75 verbunden,
der den Führungsstift 39 zwischen einer zweiten
Führung 77 und einer ersten Führung 79 umschließt.
Das Schließelement 31 ist entlang der zweiten
Führung 77 und der ersten Führung 79 geführt.
Die erste Führung 79 wirkt als Leckagespalt, über
die unter Systemdruck stehende Flüs sigkeit aus dem Ablaufkanal 19 in
den Leckagesammelraum 75 gelangt. Der Druck der Flüssigkeit im
Leckagesammelraum 75 liegt oberhalb dem Dampfdruck der
Flüssigkeit, insbesondere des Kraftstoffes. Auf diese Weise
wird gewährleistet, dass der Druck der Flüssigkeit
im Einstellraum 71 ebenfalls so hoch ist, dass diese nicht
siedet und somit gasfrei ist. Der Druck wird über das Spaltmaß der
ersten Führung 79 und der zweiten Führung 77 eingestellt.
Die zweite Führung 77 weist üblicherweise
ein größeres Spaltmaß auf als die erste
Führung 79. Das Volumen des Einstellraums 71 ist
so bemessen, dass die Dichtkante 33 und eine Anschlagfläche 81 am
Anschlagelement 61 gleichzeitig anschlagen. Auf diese Weise
wird durch das Anschlagelement 61 ein großer Teil
des Schließimpulses aufgenommen und ein Rückprellen
des Schließelementes 31 verhindert.To the switching valve 17 Closing again, the energization of the coil 53 completed. The magnetic field dissolves. Due to the spring force of acting as a closing spring spring element 45 becomes the closing element 3 from the magnet assembly 51 moved away and the sealing edge 33 of the closing element 31 gets into the valve seat 35 posed. To a bouncing and thus a seat wear on the valve seat 35 To prevent is the closing element 31 from a stop element 61 enclosed. The stop element 61 is at a bottom guide 63 and an upper guide 65 on the closing element 31 guided. The bottom guide 63 has a smaller inner diameter than the upper guide 65 , This is realized by the closing element 31 a step-shaped extension 67 and a collar on the stop element 69 are formed. The collar 69 and the step-shaped extension 67 are spaced apart, so that between the stepped extension 67 and the collar 69 a setting room 71 is trained. The adjustment room 71 is filled with gas-free liquid. This is the adjustment space 71 over a canal 73 with a leak collection room 75 connected to the guide pin 39 between a second guide 77 and a first tour 79 encloses. The closing element 31 is along the second guide 77 and the first guide 79 guided. The first guide 79 acts as a leakage gap, via the fluid under system pressure from the flow channel 19 in the leak collection room 75 arrives. The pressure of the liquid in the leak collection room 75 is above the vapor pressure of the liquid, in particular of the fuel. In this way it is ensured that the pressure of the liquid in the setting room 71 is also so high that it does not boil and is therefore gas-free. The pressure is over the gap of the first guide 79 and the second guide 77 set. The second guide 77 usually has a greater gap than the first guide 79 , The volume of the adjustment space 71 is sized so that the sealing edge 33 and a stop surface 81 on the stop element 61 strike at the same time. In this way, by the stop element 61 recorded a large part of the closing pulse and a rebounding of the closing element 31 prevented.
Beim Öffnen
des Schaltventils 17 bewegt sich zunächst das
Schließelement 31. Hierdurch wird das Volumen
des Einstellraums 71 vergrößert. Dies führt
zu einer starken Druckabnahme der Flüssigkeit im Einstellraum 71.
Da die Flüssigkeit im Wesentlichen als inkompressibel betrachtet
werden kann, führt bereits eine minimale Volumenänderung
des Einstellraums 71 zu einer großen Druckänderung. Dies
resultiert darin, dass das Anschlagelement 69 gleichzeitig
mit dem Schließelement 31 in Richtung der Magnetbaugruppe 51 bewegt
wird. Die Position des Anschlagelementes 61 ändert
sich in Bezug auf das Schließelement 31 nicht.
Da der Einstellraum 71 über den Kanal 73 bei
geschlossenem Schaltventil 17 befüllt wird, ist
die Position des Anschlagelementes 61 zum Schließelement 31 derart,
dass beim Schließen des Schaltventils sowohl das Anschlagelement 61 als
auch das Schließelement 31 gleichzeitig anschlagen.
Wenn sich nun der Hub des Schließelementes 31 z.
B. durch Sitzverschleiß ändert, würde eine
starre Verbindung zwischen Anschlagelement 61 und Schließelement 31 dazu
führen, dass zwar das Anschlagelement 61 mit der
Anschlagfläche 81 anschlägt, jedoch ein
Spalt zwischen Dichtkante 33 und Ventilsitz 35 verbleibt.
Das Schaltventil 17 würde nicht mehr dicht schließen.
Im anderen Fall wäre es z. B. auch möglich, dass
das Schließventil 31 mit der Dichtkante 33 am
Ventilsitz 35 anschlägt, jedoch kein Anschlagen
der Anschlagfläche 81 des Anschlagelementes 61 erfolgt.
Dies würde dazu führen, dass der gesamte Schließimpuls
vom Ventilsitz 35 aufgenommen wird. Dies würde
zu einem Rückprellen des Schließelements 31 und
damit auch zu Sitzverschleiß führen. Durch die
axial bewegliche Lagerung des Anschlagelementes 31 stellt
sich der richtige Abstand zwischen Dichtkante 33 und Anschlagfläche 81 ein.
Wenn ein Überstehmaß der Anschlagfläche 81 gegenüber
der Dichtkante 33 auftritt, so schlägt zunächst
die Anschlagfläche 81 an. Das Anschlagelement 61 verbleibt
in seiner Position, während das Schließelement 31 durch
das als Schließfeder wirkende Federelement 45 weiter
in Richtung Ventilsitz 35 bewegt wird, bis die Dichtkante 33 im
Ventilsitz 35 steht. Da hierbei die Flüssigkeit
im Einstellraum 71 komprimiert wird, ist es notwendig,
dass ein Druckausgleich erfolgt. Dies erfolgt über einen
Leckagestrom entlang der oberen Führung 65.When opening the switching valve 17 first moves the closing element 31 , This will change the volume of the adjustment space 71 increased. This leads to a strong decrease in pressure of the liquid in the setting room 71 , Since the liquid can be considered substantially incompressible, already results in a minimal change in volume of the setting space 71 to a big pressure change. This results in that the stop element 69 simultaneously with the closing element 31 in the direction of the magnet assembly 51 is moved. The position of the stop element 61 changes with respect to the closing element 31 Not. Because the setting room 71 over the canal 73 with closed switching valve 17 is filled, is the position of the stop element 61 to the closing element 31 such that upon closing of the switching valve both the stop element 61 as well as the closing element 31 strike at the same time. If now the stroke of the closing element 31 z. B. by seat wear changes, a rigid connection between the stop element 61 and closing element 31 cause that while the stopper element 61 with the stop surface 81 abuts, but a gap between the sealing edge 33 and valve seat 35 remains. The switching valve 17 would not close tight. In the other case it would be z. B. also possible that the closing valve 31 with the sealing edge 33 at the valve seat 35 strikes, but no striking the stop surface 81 the stop element 61 he follows. This would cause the entire closing momentum from the valve seat 35 is recorded. This would cause a rebound of the closing element 31 and thus lead to seat wear. Due to the axially movable mounting of the stop element 31 the right distance between sealing edge 33 and stop surface 81 one. If a Überstehmaß the stop surface 81 opposite the sealing edge 33 occurs, so first suggests the stop surface 81 at. The stop element 61 remains in its position while the closing element 31 by acting as a closing spring spring element 45 continue in the direction of the valve seat 35 is moved until the sealing edge 33 in the valve seat 35 stands. Because in this case the liquid in the setting room 71 It is necessary that a pressure equalization takes place. This is done via a leakage flow along the upper guide 65 ,
Bei
einem Rückstehmaß der Anschlagfläche 81 in
Bezug auf die Dichtkante 33 würde zunächst das
Schließelement 31 anschlagen. Mit Hilfe eines als
Positionierfeder wirkenden Federelementes 83 und mit Hilfe
von über den Kanal 73 nachströmender Flüssigkeit
in den Einstellraum 71 wird das Anschlagelement 61 ebenfalls
weiter bewegt, bis die Anschlagfläche 81 anschlägt.
Somit nehmen Anschlagelement 61 und Schließelement 31 wieder
die richtige Position zueinander ein, so dass Anschlagfläche 81 und
Dichtkante 33 gleichzeitig aufschlagen und damit einen
Großteil des Schließimpulses durch das Anschlagelement 61 aufgenommen
wird.When a Rückstehmaß the stop surface 81 in relation to the sealing edge 33 First, the closing element 31 attacks. With the help of acting as a positioning spring element 83 and with the help of over the channel 73 inflowing liquid into the setting room 71 becomes the stopper element 61 also moved on until the stop surface 81 strikes. Thus take stop element 61 and closing element 31 again the right position to each other, so that stop surface 81 and sealing edge 33 simultaneously open and thus a large part of the closing pulse by the stop element 61 is recorded.
Das
als Positionierfeder wirkende Federelement 83 ist vorzugsweise
eine als Druckfeder ausgebildete Spiralfeder. Mit einer Seite ist
das Federelement 83 an eine Stirnfläche 85 des
Anschlagelementes 61 und mit der anderen gegen den Anker 49 positioniert.
Auf diese Weise unterstützt das Federelement 83 Die
Positionierung des Anschlagelementes 61 in Bezug auf das
Schließelement 31.The acting as a positioning spring element 83 is preferably designed as a compression spring coil spring. With one side is the spring element 83 to an end face 85 the stop element 61 and with the other against the anchor 49 positioned. In this way supports the spring element 83 The positioning of the stop element 61 in relation to the closing element 31 ,
Damit
sich die Position des Anschlagelementes 61 in Bezug auf
das Schließelement 31 bei geöffnetem
Schaltventil 17 nicht verändert, ist es notwendig,
den Kanal 73 so zu gestalten, dass während der Öffnungsbewegung
keine Flüssigkeit in den Einstellraum 71 strömt
oder aus dem Einstellraum 71 ausströmt. Das Volumen
des Einstellraums 71 muss konstant bleiben. Hierzu ist
es erforderlich, den Kanal 73 mit einem entsprechend kleinen
Querschnitt auszuführen. Dies wird zum Beispiel dadurch
erreicht, dass der Kanal 73 durch ein Laserbohrverfahren
oder ein Erodierverfahren hergestellt wird.So that the position of the stop element 61 in relation to the closing element 31 with open switching valve 17 not changed, it is necessary to the channel 73 to be designed so that during the opening movement no liquid in the setting space 71 flows or out of the adjustment space 71 flows. The volume of the adjustment space 71 must remain constant. This requires the channel 73 with a correspondingly small cross section. This is achieved, for example, by the fact that the channel 73 is produced by a laser drilling method or an erosion method.
In 2 ist
ein Ausschnitt des Anschlagelementes 61 im Detail dargestellt.In 2 is a section of the stop element 61 shown in detail.
Um
die Energie des Anschlags des Anschlagelementes 61 zu vernichten,
ist am Anschlagelement 61 im Bereich der Anschlagfläche 81 ein Quetschspalt 87 ausgebildet.
Der Quetschspalt 87 wirkt als zusätzlicher Dämpfer.
Der Quetschspalt 87 wird mit Hilfe einer Einstellkante 89,
die am Ventilstück 5 anschlägt, eingestellt.
Die Einstellung erfolgt so, dass ein Restspalt erhalten bleibt.
Dieser ist notwendig, um ein schleichendes Schließen des
Schließelementes 31 zu verhindern. Die Positionierung
von Anschlagelement 61 und Schließelement 31 ist
in diesem Fall derart, dass die Einstellkante 89 und die Dichtkante 33 beim
Schließen des Schaltventils 17 gleichzeitig anschlagen.To the energy of the stop of the stop element 61 to destroy, is on the stop element 61 in the area of the stop surface 81 a nip 87 educated. The nip 87 acts as an additional damper. The nip 87 is using a Einstellkante 89 at the valve piece 5 stops, set. The adjustment is made so that a residual gap is maintained. This is necessary to a creeping closing of the closing element 31 to prevent. The positioning of stop element 61 and closing element 31 is in this case such that the adjustment edge 89 and the sealing edge 33 when closing the switching valve 17 strike at the same time.
In 3 ist
ein Kraftstoffinjektor mit einem Schaltventil in einer zweiten Ausführungsform
dargestellt.In 3 a fuel injector is shown with a switching valve in a second embodiment.
Das
in 3 dargestellte Schaltventil unterscheidet sich
von dem in 1 dargestellten Schaltventil
derart, dass als Anschlagelement Stifte 91 vorgesehen sind,
die jeweils in einer Bohrung 93 geführt sind.
Die Bohrung 93, in der der Stift 91 geführt
ist, ist dabei jeweils länger als der Stift 91,
so dass sich oberhalb des Stiftes 91 in der Bohrung 93 der
Einstellraum 71 ausbildet. Auch in der in 3 dargestellten
Ausführungsform wird der Einstellraum 71 über
den Kanal 73, der mit dem Leckagesammelraum 75 verbunden
ist, befüllt. Der Leckagesammelraum 75 umschließt
auch in dieser Ausführungsform den Führungsstift 39 zwischen
der zweiten Führung 77 und der ersten Führung 79.
Die Stifte 91 sind jeweils entlang einer Führung 95 in
der Bohrung 93 geführt. Die Positionierung der
Stifte 91 erfolgt durch den Druck der Flüssigkeit
im Einstellraum 71. Hierzu ist ein leichter Überdruck
im Einstellraum 71 notwendig. Dieser Überdruck
kann mit Hilfe einer Drosselung entlang der zweiten Führung 77 eingestellt
werden. Aus dem Druckraum 43 gelangt unter Druck stehender
Kraftstoff entlang der ersten Führung 79 in den
Leckagesammelraum 75. Ein Teil des im Leckagesammelraum 75 gesammelten
Kraftstoffes strömt als Leckage über die zweite
Führung 77 in Richtung Rücklauf 21.
Durch das Spaltmaß an der zweiten Führung 77 kann
der Leckagestrom und damit der Druck im Leckagesammelraum 75 eingestellt
werden. Der Querschnitt des Kanals 73 ist auch in der in 3 dargestellten
Ausführungsform so zu wählen, dass eine Volumenänderung
im Einstellraum 71 durch nachströmenden Kraftstoff
bei geöffnetem Schaltventil 17 nicht erfolgt.This in 3 shown switching valve differs from that in 1 illustrated switching valve such that as a stop element pins 91 in front are seen, each in a hole 93 are guided. The hole 93 in which the pen 91 is guided, is in each case longer than the pen 91 so that is above the pin 91 in the hole 93 the setting room 71 formed. Also in the in 3 illustrated embodiment, the adjustment space 71 over the canal 73 that with the leak collection room 75 connected, filled. The leak collection room 75 also encloses the guide pin in this embodiment 39 between the second guide 77 and the first guide 79 , The pencils 91 are each along a guide 95 in the hole 93 guided. The positioning of the pins 91 takes place by the pressure of the liquid in the setting room 71 , This is a slight overpressure in the setting room 71 necessary. This overpressure can be controlled by throttling along the second guide 77 be set. From the pressure room 43 pressurized fuel passes along the first guide 79 in the leak collection room 75 , Part of the in the leak collection room 75 collected fuel flows as leakage over the second guide 77 in the direction of the return 21 , By the gap on the second guide 77 can the leakage current and thus the pressure in the leakage collecting space 75 be set. The cross section of the canal 73 is also in the in 3 illustrated embodiment to be chosen such that a change in volume in the setting room 71 by inflowing fuel with open switching valve 17 not happened.
Durch
den leichten Überdruck im Einstellraum 71 bei
geschlossenem Schaltventil 17 werden die Stifte 91,
die als Anschlagelement wirken, mit der Anschlagfläche 81 gegen
das Ventilstück 5 gestellt. Gleichzeitig liegt
das Schließelement 31 mit der Dichtkante 33 am
Ventilsitz 35 an. Wenn das Schaltventil 17 öffnet
wird der Anker von der bestromten Spule 53 angezogen und
das Schließelement 31 samt Anker 49 bewegt
sich in Richtung der Magnetbaugruppe 51. Die Dichtkante 33 hebt
sich aus dem Ventilsitz 35. Da die Flüssigkeit,
die im Einstellraum 71 aufgenommen ist, als inkompressibel
betrachtet werden kann, ändert sich das Volumen des Einstellraumes 71 nicht
und die Stifte 91 werden ebenfalls mitbewegt. Dies liegt
daran, dass bereits eine kleinste Änderung des Volumens
im Einstellraum 71 zu einer starken Druckänderung
führt, die jedoch wieder ausgeglichen wird. Es tritt kein
Unterdruck im Einstellraum 17 gegenüber dem Druck
im Niederdruckraum 57 auf. Beim Schließen des
Schaltventils bewegen sich Schließelement 31 und
Stifte 91 wieder von der Magnetbaugruppe 51 weg.
Die Stifte 91 und das Schließelement 31 schlagen
gleichzeitig an, so dass ein Großteil des Einschlagimpulses
durch die Stifte 91 aufgenommen wird. Hierdurch wird ein
Rückprellen des Schließelementes 31 verhindert.Due to the slight overpressure in the setting room 71 with closed switching valve 17 be the pins 91 , which act as a stop element, with the stop surface 81 against the valve piece 5 posed. At the same time lies the closing element 31 with the sealing edge 33 at the valve seat 35 at. When the switching valve 17 The armature is opened by the energized coil 53 attracted and the closing element 31 with anchor 49 moves in the direction of the magnet assembly 51 , The sealing edge 33 rises from the valve seat 35 , Because the liquid in the shed 71 is recorded as incompressible, the volume of the adjustment space changes 71 not and the pins 91 are also moved. This is because even a smallest change in the volume in the setting room 71 leads to a strong pressure change, which is however compensated again. There is no negative pressure in the setting room 17 opposite the pressure in the low-pressure space 57 on. When closing the switching valve to move closing element 31 and pins 91 again from the magnet assembly 51 path. The pencils 91 and the closing element 31 hit at the same time, leaving much of the impact pulse through the pins 91 is recorded. As a result, a rebounding of the closing element 31 prevented.
Alternativ
zu den Stiften 91 ist es auch möglich, das Anschlagelement
ringförmig auszubilden und in einer Nut im Schließelement 31 zu
führen. Auch kann das Anschlagelement jede beliebige andere
Geometrie einnehmen, die in einer entsprechend geformten Bohrung
oder Nut im Schließelement 31 geführt
ist.Alternative to the pens 91 it is also possible to form the stop element annular and in a groove in the closing element 31 respectively. Also, the stop member may take any other geometry, in a correspondingly shaped bore or groove in the closing element 31 is guided.
In 4 ist
ein Kraftstoffinjektor mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten
Schaltventil 17 in einer dritten Ausführungsform
dargestellt.In 4 is a fuel injector with a switching valve designed according to the invention 17 shown in a third embodiment.
Im
Unterschied zu den in den 1 und 3 dargestellten
Ausführungsformen ist bei der in 4 dargestellten
Ausführungsform das Anschlagelement 61 ortsfest
im Injektor 1 positioniert. Die Einschlagenergie des Schließelementes 31 wird
dadurch aufgenommen, dass das Schließelement 31 gleichzeitig
mit der Dichtkante 33 am Ventilsitz 35 und mit
dem Anker 49 am Anschlagelement 61 anschlägt.
Das Anschlagelement 61 wird mit Hilfe des als Positionierfeder
wirkenden Federelementes 83 bei geschlossenem Schaltventil 17 gegen
den Anker 49 gestellt. Weiterhin ist das Anschlagelement 61 auf eine
Hülse 97 geführt. Die Hülse 97 liegt
auf dem Ventilstück 5 auf. Auch ist es möglich,
dass die Hülse 97 einstückig mit dem
Ventilstück 5 ausgebildet ist oder kraft- bzw.
formschlüssig am Ventilstück 5 befestigt
ist. Das Anschlagelement 61 ist an einer Führung 99 auf
der Hülse 97 geführt. Oberhalb der Hülse 97 weist
das Anschlagelement 61 eine Durchmesserverengung 101 auf.
Das Schließelement 31 ist entlang einer inneren
Führung 103 in der Hülse 97 und einer
von der Durchmesserverengung 101 gebildeten Führung 105 im
Anschlagelement 61 geführt. Die Durchmesserverengung 101 und
die Hülse 97 sind derart bemessen, dass zwischen
der Hülse 97 und der Durchmesserverengung 101 der
Einstellraum 71 ausgebildet wird. Hierdurch ist eine Anpassung
der Position des Anschlagelementes 61 in Bezug auf das Schließelement 31 möglich.
Dies ist insbesondere dann notwendig, wenn sich z. B. der Schließweg
des Schließelementes 31 durch Verschleiß ändert.Unlike the ones in the 1 and 3 illustrated embodiments is in the in 4 illustrated embodiment, the stop element 61 stationary in the injector 1 positioned. The impact energy of the closing element 31 is absorbed by the fact that the closing element 31 simultaneously with the sealing edge 33 at the valve seat 35 and with the anchor 49 on the stop element 61 strikes. The stop element 61 is using the acting as a positioning spring spring element 83 with closed switching valve 17 against the anchor 49 posed. Furthermore, the stop element 61 on a sleeve 97 guided. The sleeve 97 lies on the valve piece 5 on. Also, it is possible that the sleeve 97 integral with the valve piece 5 is formed or non-positive or positive fit on the valve piece 5 is attached. The stop element 61 is at a guided tour 99 on the sleeve 97 guided. Above the sleeve 97 has the stop element 61 a diameter constriction 101 on. The closing element 31 is along an inner guide 103 in the sleeve 97 and one of the diameter restriction 101 educated leadership 105 in the stop element 61 guided. The diameter restriction 101 and the sleeve 97 are sized such that between the sleeve 97 and the diameter narrowing 101 the setting room 71 is trained. As a result, an adjustment of the position of the stop element 61 in relation to the closing element 31 possible. This is especially necessary if z. B. the closing path of the closing element 31 changes due to wear.
Wie
in den anderen Ausführungsformen auch wird in der hier
dargestellten Ausführungsform der Einstellraum 71 mit
Flüssigkeit über den Kanal 73 befüllt.
Hierzu ist der Kanal 73 ebenfalls mit dem Leckagesammelraum 75 verbunden.
Der Leckagesammelraum 75 wird durch einen Leckagestrom
entlang der ersten Führung 79 am Führungsstift 39 mit
Kraftstoff befüllt.As in the other embodiments also in the embodiment shown here, the adjustment space 71 with liquid over the canal 73 filled. This is the channel 73 also with the leak collection room 75 connected. The leak collection room 75 is due to a leakage flow along the first guide 79 at the guide pin 39 filled with fuel.
Beim Öffnen
des Schaltventils 17 wird die Spule 53 bestromt
und durch das sich ausbildende Magnetfeld wird der Anker 49 angezogen.
Das mit dem Anker verbundene Schließelement 31 wird
mit der Dichtkante 33 aus dem Ventilsitz 35 gehoben
und gibt so die Verbindung vom Ablaufkanal 19 in den Rücklauf 21 frei.
Durch die im Einstellraum 71 enthaltene Flüssigkeit
bleibt das Anschlagelement 61 an seiner Position. Dies
wird insbesondere dadurch erreicht, dass der Querschnitt des Kanals 73 so
klein ist, dass während der Öffnungsbewegung des Schaltventils 17 kein
Kraftstoff in den Einstellraum 71 nachströmt.
Beim Schließen des Schaltventils 17 wird die Bestromung
der Spule 53 beendet und mit Hilfe des als Schließfeder
wirkenden Federelementes 45 werden Anker 49 und
Schließelement 31 wieder von der Magnetbaugruppe 51 wegbewegt,
bis die Dichtkante 33 am Ventilsitz 35 anschlägt.
Um die Anschlagenergie zu minimieren schlägt gleichzeitig
der Anker 49 am Anschlagelement 61 an. Eine Dämpfung
des Anschlags des Ankers 49 am Anschlagelement 61 kann
dadurch erzielt werden, dass vorzugsweise zwischen dem Anker 49 und
einer oberen Stirnfläche 107 des Anschlagelements 61 ein Quetschspalt 109 ausgebildet
ist. Der Quetschspalt 109 wirkt als hydraulischer Dämpfer.
Hierdurch wird ein Prellen und ein Verschleiß am Ventilsitz 35 vermieden.When opening the switching valve 17 becomes the coil 53 energized and by the forming magnetic field becomes the anchor 49 dressed. The closing element connected to the anchor 31 comes with the sealing edge 33 from the valve seat 35 lifted and thus gives the connection from the drainage channel 19 in the return 21 free. Through the in the adjustment room 71 contained liquid remains the stop element 61 in his position. This is especially because he enough that the cross section of the channel 73 so small is that during the opening movement of the switching valve 17 no fuel in the setting room 71 nachströmt. When closing the switching valve 17 is the energization of the coil 53 ended and with the help of acting as a closing spring spring element 45 become anchors 49 and closing element 31 again from the magnet assembly 51 moved away until the sealing edge 33 at the valve seat 35 strikes. To minimize the impact energy simultaneously beats the anchor 49 on the stop element 61 at. An attenuation of the stop of the anchor 49 on the stop element 61 can be achieved in that preferably between the anchor 49 and an upper end surface 107 the stop element 61 a nip 109 is trained. The nip 109 acts as a hydraulic damper. This will cause bouncing and wear on the valve seat 35 avoided.
In
einer bevorzugten Ausführungsform wird das Schließelement 31 mechanisch
weich ausgeführt. Hierdurch schwingt der Anker 49 beim
Einschlag der Dichtkante 33 am Ventilsitz 35 durch. Wenn
nun die hydraulische Lagerung des Anschlagelementes 61 so
ausgelegt wird, dass diese während des Einschlags des Ankers 49 und
der Dichtkante 33 als hydraulischer Dämpfer wirkt,
d. h. der Querschnitt des Kanals 73 so ausgelegt wird,
dass ein kleiner Teil der im Einstellraum 71 enthaltenen
Flüssigkeit in den Leckagesammelraum 75 entweichen
kann, kann ein Teil der hydraulischen Dämpfung vom Quetschspalt 109 in
den Einstellraum 71 verlegt werden. Hierdurch lässt
sich der Quetschspalt 109 mit einer kleineren Fläche
auslegen. Hierdurch kann einem Kleben des Ankers 49 am
Anschlagelement 61 entgegengewirkt werden. Es sind geringere
Kräfte zum Öffnen des Schaltventils 17 notwendig
und ein schnelleres Schließen ist möglich. Gleichzeitig
führt die Auslegung des Einstellraumes 71 derart,
dass beim Schließvorgang das Anschlagelement 61 in
den Einstellraum 71 bewegt wird, dazu, dass das Schaltventil 17 schneller
schließen kann. Dies ist darauf zurückzuführen,
dass weniger Flüssigkeit aus dem Quetschspalt 109 verdrängt
werden muss.In a preferred embodiment, the closing element 31 mechanically soft. This causes the anchor to swing 49 at the impact of the sealing edge 33 at the valve seat 35 by. If now the hydraulic bearing of the stop element 61 is designed so that this during the impact of the anchor 49 and the sealing edge 33 acts as a hydraulic damper, ie the cross section of the channel 73 is designed so that a small part of the setting room 71 contained liquid in the leakage collection room 75 can escape, part of the hydraulic damping of the nip 109 in the setting room 71 be moved. This allows the nip 109 lay out with a smaller area. This can be a sticking of the anchor 49 on the stop element 61 be counteracted. There are less forces to open the switching valve 17 necessary and a faster closing is possible. At the same time, the design of the adjustment space leads 71 such that during closing the stop element 61 in the setting room 71 is moved, to that the switching valve 17 close faster. This is due to the fact that less liquid from the nip 109 must be displaced.
Alternativ
zur kleineren Auslegung des Quetschspaltes 109 durch die
hydraulische Dämpfung mit Hilfe des Einstellraumes 71 kann
ein Kleben beim Ansteuern des Schaltventils 17 auch dadurch vermieden
werden, dass der im Niederdruckraum 57 enthaltene Kraftstoff
abgesaugt wird. Im Niederdruckraum 57 befindet sich dann
ein Gas-Flüssigkeits-Gemisch, wobei bei entsprechendem
Druck der Absaugung der größte Teil der enthaltenen
Flüssigkeit verdampft, so dass der Quetschspalt 109 bei
geschlossenem Schaltventil und abgesaugtem Niederdruckraum 57 weitgehend
flüssigkeitsfrei ist und so kein Kleben auftritt.Alternatively to the smaller design of the nip 109 through the hydraulic damping with the help of the adjustment space 71 may stick when driving the switching valve 17 also be avoided by that in the low-pressure space 57 contained fuel is sucked. In the low pressure room 57 then there is a gas-liquid mixture, wherein at a corresponding pressure of the suction most of the liquid contained evaporates, so that the nip 109 with closed switching valve and aspirated low-pressure chamber 57 is largely free of liquid and so no sticking occurs.
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- DE 102007028485 [0004] - DE 102007028485 [0004]