DE102011078564A1 - Control valve for a fuel injector and fuel injector - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Steuerventil (10; 10a) für einen Kraftstoffinjektor (1), mit einem in einem Injektorgehäuse (11) angeordneten Ventilstück (25; 25a) und einem von einem Stellelement (43), vorzugsweise einer Magnetspule betätigbaren Magentanker (33), der axial beweglich geführt ist, und der mit einer Schließkraft gegen einen am Ventilstück (25; 25a) ausgebildeten Ventilsitz (30) drückt, wobei zwischen dem Magnetanker (33) und dem Ventilstück (25; 25a) eine Ventilkammer (35) ausgebildet ist, die über eine Ablaufbohrung (41) mit einem Steuerraum (20) für eine Düsennadel hydraulisch verbunden ist, wobei die Ventilkammer (35) über den Ventilsitz (30) in einen Niederdruckraum (21) druckentlastbar ist, und wobei der Magnetanker (33) in einem im Durchmesser verringerten, hülsenförmigen Bereich (26) von einem ringförmigen, wenigstens eine Durchlassöffnung aufweisenden Element umgeben ist, über das Kraftstoff in Richtung des Niederdruckraums (21) abströmt. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass das Element als ein mit dem hülsenförmigen Bereich (26) des Magnetankers (33) oder dem Ventilstück (25a) nicht verbundenes Abschirmelement (50; 50a) für den Kraftstoff ausgebildet ist, und dass die wenigstens eine Durchlassöffnung (52) als Drosselöffnung zwischen dem hülsenförmigen Bereich (26) des Magnetankers (33) oder dem Ventilstück (25a) und dem Abschirmelement (50; 50a) ausgebildet ist.The invention relates to a control valve (10; 10a) for a fuel injector (1) with a valve piece (25; 25a) arranged in an injector housing (11) and a gastronormer (33) which can be actuated by an actuating element (43), preferably a magnet coil. which is axially movably guided and which presses with a closing force against a valve seat (30) formed on the valve piece (25; 25a), wherein a valve chamber (35) is formed between the magnet armature (33) and the valve piece (25; which is hydraulically connected via a drain hole (41) to a control chamber (20) for a nozzle needle, wherein the valve chamber (35) via the valve seat (30) in a low pressure space (21) is pressure relieved, and wherein the armature (33) in one The sleeve-shaped region (26), which is reduced in diameter, is surrounded by an annular element having at least one passage opening, through which fuel flows in the direction of the low-pressure space (21). According to the invention, the element is designed as a shielding element (50; 50a) not connected to the sleeve-shaped region (26) of the magnet armature (33) or the valve piece (25a), and in that the at least one passage opening (52 ) is formed as a throttle opening between the sleeve-shaped region (26) of the magnet armature (33) or the valve piece (25a) and the shielding element (50; 50a).
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft ein Steuerventil für einen Kraftstoffinjektor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung einen Kraftstoffinjektor mit einem erfindungsgemäßen Steuerventil.The invention relates to a control valve for a fuel injector according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a fuel injector with a control valve according to the invention.
Ein derartiges Steuerventil ist aus der
Die bei dem bekannten Führungselement vorgesehenen Durchlassöffnungen sind insbesondere über den gesamten Querschnitt des Führungselementes gleichmäßig angeordnet, derart, dass der Kraftstoff das Führungselement in einer Richtung parallel zur Längsachse des Steuerventils durchströmen kann. Bei einem relativ geringen Abstand zwischen dem eine Ankerplatte aufweisenden Magnetanker und dem Führungselement hat sich herausgestellt, dass durch das Durchströmen der Durchlassöffnungen der Kraftstoff (axial) auf die Ankerplatte trifft und somit einen zusätzlichen Einfluss auf die Öffnungs- bzw. Schließgeschwindigkeit des Magnetankers ausübt. Dieser Einfluss ist umso größer, je geringer der Abstand zwischen dem Führungselement und der Ankerplatte ist. Durch diesen Effekt ergibt sich ein über die Ansteuerdauer des Steuerventils nichtlinearer Verlauf der Bewegung des Magnetankers, was wiederum zu einem nichtlinearen Verlauf im Mengenkennfeld (Menge der abgeführten Steuermenge über die Ansteuerdauer des Steuerventils) des Kraftstoffinjektors führen kann. The passage openings provided in the known guide element are uniformly arranged in particular over the entire cross section of the guide element, such that the fuel can flow through the guide element in a direction parallel to the longitudinal axis of the control valve. With a relatively small distance between the armature plate having a magnet armature and the guide element has been found that by flowing through the passage openings of the fuel (axially) meets the armature plate and thus exerts an additional influence on the opening and closing speed of the armature. This influence is greater, the smaller the distance between the guide element and the anchor plate. This effect results in a non-linear course of the movement of the magnet armature over the actuation period of the control valve, which in turn can lead to a non-linear course in the quantity map (amount of the discharged control quantity over the actuation period of the control valve) of the fuel injector.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Steuerventil für einen Kraftstoffinjektor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass der Einfluss des durch wenigstens eine Durchlassöffnung strömenden Kraftstoffs auf das Stellelement, insbesondere die Ankerplatte des Magnetankers, reduziert wird, um damit einen möglichst linearen Verlauf der Bewegung des Magnetanker zu ermöglichen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Steuerventil für einen Kraftstoffinjektor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass das beim Stand der Technik als Führungselement für den Magnetanker ausgebildete Element als mit dem Magnetanker nicht verbundenes Abschirmelement für den Kraftstoff ausgebildet ist, und dass die wenigstens eine Durchlassöffnung als Drosselöffnung zwischen dem Magentanker oder einem Ventilstück und dem Abschirmelement ausgebildet ist. Dadurch wird es erfindungsgemäß ermöglicht, den größten Teil des (plattenförmigen) Bereichs des Ankers vor dem direkten Auftreffen des Kraftstoffs beim Durchströmen der Durchlassöffnung zu schützen, wodurch die angesprochenen nichtlinearen Auswirkungen des Durchströmens der wenigstens einen Durchlassöffnung vermindert werden.Based on the illustrated prior art, the invention has the object, a control valve for a fuel injector according to the preamble of claim 1 such that the influence of flowing through at least one passage fuel to the actuator, in particular the armature plate of the armature is reduced in order to allow a linear as possible of the movement of the armature. This object is achieved in a control valve for a fuel injector with the features of claim 1, characterized in that the formed in the prior art as a guide element for the armature element is formed as not connected to the armature shielding element for the fuel, and that the at least one Passage opening is formed as a throttle opening between the gas tanker or a valve member and the shielding. This makes it possible according to the invention to protect most of the (plate-shaped) region of the armature from the direct impact of the fuel as it flows through the passage opening, whereby the non-linear effects of the flow through the at least one passage opening are reduced.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Steuerventils sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in den Ansprüchen, der Beschreibung und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.Advantageous developments of the control valve according to the invention are specified in the subclaims. All combinations of at least two of the features disclosed in the claims, the description and / or the figures fall within the scope of the invention.
In der einfachsten konstruktiven Ausgestaltung der wenigstens einen Durchlassöffnung ist diese als Ringspalt ausgebildet. Dadurch wird eine besonders einfache Herstellbarkeit des Abschirmelements sowie ein relativ großer Strömungsquerschnitt für den abströmenden Kraftstoff erzielt.In the simplest structural design of the at least one passage opening, this is formed as an annular gap. As a result, a particularly simple producibility of the shielding element and a relatively large flow cross section for the outflowing fuel are achieved.
Um insgesamt einen möglichst großen Strömungsquerschnitt für den durch das Abschirmelement durchströmenden Kraftstoff zu erzeugen ist es zusätzlich bzw. alternativ auch möglich, dass die wenigstens eine Durchlassöffnung in Bezug zur Längsachse des Steuerventils schräg angeordnet ist, so dass der durch die wenigstens eine Durchlassöffnung strömende Kraftstoff eine radiale Strömungskomponente aufweist. Hierbei ist der Einfluss des durchströmenden Kraftstoffs auf die Ankerplatte des Magnetankers desto geringer, je größer die radiale Strömungskomponente ist, d.h. desto schräger die wenigstens eine Durchlassöffnung in Bezug auf die Längsachse des Steuerventils angeordnet ist.In order to generate as large as possible a flow cross section for the fuel flowing through the shielding element, it is additionally or alternatively also possible for the at least one passage opening to be oblique with respect to the longitudinal axis of the control valve, so that the fuel flowing through the at least one passage opening forms a having radial flow component. In this case, the larger the radial flow component, the lower the influence of the fuel flowing through on the armature plate of the magnet armature, i. the more obliquely the at least one passage opening is arranged with respect to the longitudinal axis of the control valve.
Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, dass die wenigstens eine Durchlassöffnung in Ausrichtung mit dem zwischen dem Magnetanker und einem Gehäuseteil ausgebildeten Durchflussspalt ausgerichtet ist. Dadurch wird ebenfalls ein direktes Anströmen des Magnetankers vermindert bzw. verhindert.Alternatively or additionally, it is also possible for the at least one passage opening to be aligned in alignment with the flow gap formed between the magnet armature and a housing part. This also reduces or prevents a direct onflow of the magnet armature.
Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass das angesprochene Gehäuseteil einen Hinterschnitt ausbildet, und dass die wenigstens eine Durchlassöffnung in Ausrichtung mit dem Hinterschnitt angeordnet ist. Das bedeutet, dass der durch das Abschirmelement strömende Kraftstoff zunächst auf das Gehäuseteil im Bereich des Hinterschnitts auftrifft, bevor er auf den Magnetanker auftreffen kann. Alternatively, however, it is also possible that the addressed housing part forms an undercut, and that the at least one passage opening is arranged in alignment with the undercut. This means that the fuel flowing through the shielding element first impinges on the housing part in the region of the undercut, before it can impinge on the magnet armature.
Ganz besonders bevorzugt bei allen Varianten ist es vorgesehen, dass mehrere, vorzugsweise in gleich großen Winkelabständen angeordnete Durchlassöffnungen vorgesehen sind. Dadurch wird insgesamt gesehen ein besonders großer Durchflussquerschnitt für den Kraftstoff erzeugt, so dass die Strömungsgeschwindigkeit bzw. der Bewegungsimpuls des Kraftstoffs auf den Magnetanker relativ gering ist.Very particularly preferably in all variants, it is provided that several, preferably arranged at equal angular intervals passage openings are provided. As a result, as a whole, a particularly large flow cross-section is produced for the fuel, so that the flow velocity or the movement impulse of the fuel to the magnet armature is relatively low.
Um stets eine gezielte Ausrichtung der Durchlassöffnungen auch bei Druckschwankungen zu ermöglichen, ist es darüber hinaus bevorzugt vorgesehen, dass das Abschirmelement aus einem starren Material besteht.In order to always allow a targeted alignment of the passage openings even with pressure fluctuations, it is furthermore preferably provided that the shielding element consists of a rigid material.
Das Abschirmelement lässt sich besonders einfach und mit geringem Aufwand montieren, wenn es zwischen dem Ventilkörper oder dem Injektorgehäuse und einem den Magnetanker radial umgebenden Gehäuseteil axial eingespannt ist.The shielding is particularly easy and easy to assemble when it is clamped axially between the valve body or the injector and a magnet armature surrounding the housing part.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing.
Diese zeigt in:This shows in:
Gleiche Bauteile bzw. Bauteile mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.The same components or components with the same function are provided in the figures with the same reference numerals.
In den Figuren ist ein Ausschnitt eines Kraftstoffinjektors
Der Ventilkörper
Das Steuerventil
Das Stellelement
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die Ventilhülse
Alternativ ist es jedoch auch denkbar, dass das Abschirmelement
Zwischen dem Abschirmelement
In der
Das Abschirmelement
Bevorzugt ist es vorgesehen, dass mehrere Durchlassöffnungen
Das soweit beschriebene Steuerventil
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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