DE19618163B4 - Electromagnetically controllable multi-jet injection nozzle, preferably for internal combustion engines with two intake ports per cylinder - Google Patents

Electromagnetically controllable multi-jet injection nozzle, preferably for internal combustion engines with two intake ports per cylinder Download PDF

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Abstract

Elektromagnetisch ansteuerbare Mehrstrahleinspritzdüse für Verbrennungsmotoren mit mindestens zwei Ansaugkanälen pro Zylinder mit
• einem Gehäuse (1), in dem eine zentrale Ventilnadel (7), zwei Ventileinrichtungen (100, 110) und ein Düsenkörper (9) mit mehreren Spritzkanälen (10, 11) sowie ein die Ventileinrichtungen (100, 110) betätigender Elektromagnet (2) angeordnet sind, wobei
• die die Spritzkanäle (10, 11) steuernden Ventileinrichtungen (100, 110) mittels des Elektromagneten (2) aufsteuerbar sind, wobei die Ventileinrichtungen (100, 110) von dem Elektromagneten (2) nacheinander durch den von der Magnetkraft abhängigen Hub der Ventilnadel (7) aufsteuerbar sind, und
• die Ventilnadel zwei Ventileinrichtungen (100, 110) aufweist, wobei zum Aufsteuern der ersten, zentralen Ventileinrichtung (100) die Ventilnadel (7) angehoben wird, so dass Kraftstoff zu dem Spritzkanal (10) gelangt,
dadurch gekennzeichnet, dass
• die zweite Ventileinrichtung (110) gebildet ist aus einer in die zentrale Ventilnadel (7) quer eingreifende Kugel (111) die mittels einer die Ventilnadel (7) durchdringenden, zum...Electromagnetically controllable multi-jet injection nozzle for internal combustion engines with at least two intake ports per cylinder with
A housing (1) in which a central valve needle (7), two valve devices (100, 110) and a nozzle body (9) with a plurality of spray channels (10, 11) and an electromagnet (2, 10) actuating the valve devices (100, 110) are provided ), wherein
• the injection ports (10, 11) controlling valve means (100, 110) by means of the electromagnet (2) are aufsteuerbar, wherein the valve means (100, 110) of the electromagnet (2) successively by the magnetic force dependent stroke of the valve needle ( 7) are aufsteuerbar, and
The valve needle has two valve devices (100, 110), the valve needle (7) being raised to open the first, central valve device (100) so that fuel reaches the injection channel (10),
characterized in that
• The second valve device (110) is formed from a in the central valve needle (7) transversely engaging ball (111) by means of a valve needle (7) penetrating, to the ...

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft elektromagnetisch ansteuerbare Mehrstrahleinspritzdüsen, vorzugsweise für Verbrennungsmotoren mit zwei Ansaugkanälen pro Zylinder, gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs 1.The The invention relates to electromagnetically controllable multi-jet injection nozzles, preferably for internal combustion engines with two intake channels per Cylinder, according to the generic term of the main claim 1.

Vorbekannt sind gattungsgemäße Mehrstrahleinspritzdüsen durch die Schrift DE 44 03 148 A1 . Die beschriebene Ausführung weist Ventilkörper mit sehr unterschiedlichen Massen und Differenzdruckflächen auf. Dies erfordert sehr unterschiedliche magnetische Betätigungskräfte zum Öffnen des einzeln öffenbaren Ventilkörpers und zum Öffnen beider Ventilkörper.Previously known multi-jet fuel injectors are by the document DE 44 03 148 A1 , The described embodiment has valve body with very different masses and differential pressure surfaces. This requires very different magnetic actuation forces to open the individually openable valve body and to open both valve body.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, elektromagnetisch ansteuerbare Mehrstrahleinspritzdüsen mit teilweise einzeln aufsteuerbaren Spritzkanälen mit wenig unterschiedlicher Dichtsitzfläche und einem leichteren zweiten Ventilkörper zu versehen. Erfindungsgemäß wird dies durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Merkmale erreicht.Of the Invention is based on the object electromagnetically controllable Multibeam injectors with partially individually controllable spray channels with little difference Sealing seat and to provide a lighter second valve body. According to the invention this is by the features stated in the characterizing part of the main claim reached.

Die Kugel der zweiten Dichtanordnung kann einen ähnlich bemessenen Sitz wie die Ventilnadel aufweisen. Beim Ausheben der Kugel durch radiales Verlagern aus dem kegeligen Sitz müssen die in Nadelhubrichtung resultierenden Kräfte, die wirkende Kraft der sie belastenden Feder und die vom Kraftstoffdruck auf die Kugel ausgeübte Kraft überwunden werden.The Ball of the second sealing arrangement may have a similar sized seat have the valve needle. When lifting the ball by radial displacement from the conical seat need the forces resulting in Nadelhubrichtung, the acting force of they stressing the spring and the fuel pressure on the ball practiced Force to be overcome.

Im geöffneten Zustand ist nur noch die in Nadelhubrichtung als resultierenden Kräfte wirkende Kraft der die Kugel belastenden Feder auszugleichen. Wesentlich ist bei zunehmendem Nadelhub nur der Kraftanstieg der die Ventilnadel belastenden Feder. Diese Verhältnisse ermöglichen, den Haltestrom des Elektromagneten bei geöffneten Ventileinrichtungen herabzusetzen, obwohl zum unmittelbaren Öffnen der zweiten Ventileinrichtung eine markant höhere Magnetkraft notwendig ist. Der Kräftesprung sichert ein sauberes Ansteuern auch nur der ersten Ventileinrichtung.in the open Condition is only in Nadelhubrichtung as resulting personnel compensate for the acting force of the ball loading spring. Essential is with increasing needle stroke only the increase in force of the valve needle stressing spring. These relationships enable, the holding current of the electromagnet with open valve devices reduce, although for immediate opening of the second valve device a significantly higher Magnetic force is necessary. The force jump ensures a clean Driving only the first valve device.

In der nachfolgenden Beschreibung wird die Ausführung der erfindungsgemäßen Mehrstrahldüse und deren Ausgestaltungen gemäß der Unteransprüche anhand einer Zeichnung erläutert.In the following description will be the execution of the multi-jet nozzle according to the invention and their Embodiments according to the subclaims explained a drawing.

Es zeigt:It shows:

1 den Gesamtaufbau einer erfindungsgemäßen Mehrstrahleinspritzdüse mit unterschiedlichen Ventileinrichtungen, dargestellt im Längsschnitt; 1 the overall structure of a multi-jet injection nozzle according to the invention with different valve devices, shown in longitudinal section;

2 ein Diagramm, welches die vom Elektromagneten aufzubringenden Kräfte zum Öffnen der Ventileinrichtungen bei einer erfindungsgemäßen Mehrstrahleinspritzdüse gemäß 1 zeigt. 2 a diagram showing the forces to be applied by the electromagnet for opening the valve means in a multi-jet injection nozzle according to the invention 1 shows.

In 1 ist eine erfindungsgemäße Mehrstrahleinspritzdüse mit unterschiedlichen Schließkörpern dargestellt.In 1 a multi-jet injection nozzle according to the invention is shown with different closing bodies.

In einem mehrteiligen Gehäuse 1 sind ein Elektromagnet 2, dessen Kontaktanordnung zur Stromzuführung 3, Anschluss und Kanal 4 für die Speisung der Einspritzdüse mit Kraftstoff sowie spezifische Aufnahme-, Anschlags- und Dichtungsanordnungen enthalten. Den Anker 6 des Elektromagneten 2 bildet direkt oder indirekt eine Ventilnadel 7 oder ein anderes Verschlussteil, das durch eine im Gehäuse 1 abgestützte Feder 8 in Richtung des Düsenkörpers 9 gedrückt wird. Dem im Gehäuse 1 abgedichtet befestigten Düsenkörper 9 mit mehreren Spritzkanälen 10; 11 sind steuernde Ventileinrichtungen 100; 110 zugeordnet und er ragt entsprechend der zu erzielenden Strahlrichtung in den vorzugsweise zweiarmig verzweigten Ansaugkanal einer Zylindereinheit mit mehreren Ansaugventilen hinein. Die Ventileinrichtungen 100; 110 sind vom Elektromagneten 2 nacheinander durch den von der Magnetkraft abhängigen Hub des Elektromagneten 2 aufsteuerbar. Bei geringer Magnetkraft Pö 10 wird die Ventileinrichtung 100 aufgesteuert. Sie muss anfangs die aus dem Kraftstoffdruck resultierende Kraft und die Kraft P8 der Feder 8 überwinden, um die Ventilnadel 7 anzuheben, damit Kraftstoff zu dem Spritzkanal 10 gelangt.In a multi-part housing 1 are an electromagnet 2 , its contact arrangement for power supply 3 , Connection and channel 4 for fueling the injector with fuel as well as specific intake, stop and seal arrangements included. The anchor 6 of the electromagnet 2 directly or indirectly forms a valve needle 7 or another closure part, which by a in the housing 1 supported spring 8th in the direction of the nozzle body 9 is pressed. The in the case 1 sealed nozzle body 9 with several spray channels 10 ; 11 are controlling valve devices 100 ; 110 assigned and he projects according to the beam direction to be achieved in the preferably two-armed branched intake duct of a cylinder unit with a plurality of intake valves into it. The valve devices 100 ; 110 are from the electromagnet 2 successively by the magnetic force dependent stroke of the electromagnet 2 openable. At low magnetic force Pö 10, the valve device 100 turned on. It must initially be the force resulting from the fuel pressure and the force P8 of the spring 8th overcome the valve needle 7 to raise fuel to the spray port 10 arrives.

Im geöffneten Zustand ist die aus dem Kraftstoffdruck resultierende Kraft auf die Ventilnadel 7 ausgeglichen, und es wirkt alleine die Kraft P8 der Feder 8.When open, the force resulting from the fuel pressure is on the valve needle 7 balanced, and it alone affects the force P8 of the spring 8th ,

Die Ventileinrichtung 110 mit einer Kugel 111 und einem Dichtsitz 112 wird von einer Feder 12 und dem Kraftstoffdruck in Schließstellung gehalten. Die Feder 12 drückt einerseits die Kugel 111 in den Dichtsitz 112 und ist andererseits über ein einstellbares Widerlager, das eine radial im Düsenkörper 9 verlagerbare Schraube 95 bildet, abgestützt. Die Feder 12 greift durch eine Mitnahmebohrung 70 in der Düsennadel 7 an der Kugel 111 an.The valve device 110 with a ball 111 and a sealing seat 112 is from a spring 12 and the fuel pressure held in the closed position. The feather 12 on the one hand pushes the ball 111 in the seal seat 112 and, on the other hand, via an adjustable abutment, which is radially in the nozzle body 9 displaceable screw 95 forms, supported. The feather 12 engages through a driving hole 70 in the nozzle needle 7 at the ball 111 at.

Bei hoher Magnetkraft führt die Ventilnadel 7 einen größeren Hub aus. Die Kugel 111 wird bei diesem Vorgang von der dem Sitz der Ventilnadel 7 naheliegenden Kontur der Mitnahmebohrung 70 mitgenommen und aus dem Dichtsitz 112 herausgewälzt. Dabei wird einerseits die aus dem Kraftstoffdruck resultierende Kraft und die Kraft der Feder 8 an der Ventilnadel 7 überwunden und andererseits die Kugel 111 aus ihrem Dichtsitz 112 an der Ventileinrichtung 110 gegen die aus dem Kraftstoffdruck und der Feder 12 resultierenden Kräfte verlagert.At high magnetic force leads the valve needle 7 a larger stroke. The ball 111 In this process, the seat of the valve needle is used 7 nearby contour of the driving bore 70 taken away and from the sealing seat 112 Out rolled. In this case, on the one hand, the force resulting from the fuel pressure and the force of the spring 8th at the valve needle 7 overcome and on the other hand the ball 111 from her tight seat 112 at the valve device 110 against the fuel pressure and the spring 12 resulting forces shifted.

In 2 zeigt ein Diagramm die vom Elektromagneten 2 aufzubringenden Magnetkräfte zum Öffnen der Ventileinrichtungen 100 und 110 bei einer erfindungsgemäßen Mehrstrahleinspritzdüse gemäß 1.In 2 shows a diagram of the electromagnet 2 applied magnetic forces to open the valve devices 100 and 110 in a multi-jet injection nozzle according to the invention according to 1 ,

Soweit ausschließlich die Ventileinrichtung 100 mit einem Hub < ΔF = 0,1 öffnen soll, genügt für den Elektromagneten 2 ein Stromfluss, der eine Anzugskraft Pö 10 größer der Summe von Vorspannkraft der Feder 8 und der Kraft aus der hydraulischen Beaufschlagung mit Kraftstoff bewirkt. Soll sowohl die Ventileinrichtung 100 als auch die Ventileinrichtung 110 öffnen, bei einem Hub > ΔF = 0,1, so muss der Elektromagnet 2 einen so starken Stromfluss aufweisen, dass er eine Anzugkraft Pö 10 + 11 größer der Summe aus der Kraft P8 der Feder 8 und den resultierenden Kräften (P12r + Pkr) von der Federkraft P12r und der wirkenden Kraft Pkr aus der hydraulischen Beaufschlagung mit Kraftstoff am Dichtsitz 112 aufbringt.So far only the valve device 100 with a lift <ΔF = 0.1 open, is sufficient for the electromagnet 2 a current flow that has a tightening force Po 10 greater than the sum of the biasing force of the spring 8th and the force from the hydraulic application of fuel causes. If both the valve device 100 as well as the valve device 110 open, with a hub> ΔF = 0.1, so must the electromagnet 2 have such a strong current flow that it has a tightening force Pö 10 + 11 greater than the sum of the force P8 of the spring 8th and the resultant forces (P12r + Pkr) from the spring force P12r and the acting force Pkr from the hydraulic pressurization of the seal seat 112 applies.

Durch den sich ergebenden signifikanten Kräftesprung zum Öffnen der zweiten Ventileinrichtung 110 ist eine sichere Auswahl zwischen ein und zwei zu öffnenden Ventileinrichtungen 100 und 110 durch eine Stromsteuerung für den Elektromagneten 2 möglich.Due to the resulting significant force jump for opening the second valve device 110 is a safe choice between one and two opening valve devices 100 and 110 by a current control for the electromagnet 2 possible.

Eine gleichartige Magnetfunktion lässt sich erreichen, wenn die Ventilnadel 7 von zwei einzeln oder gemeinsam einschaltbaren, parallel geschalteten Magnetspulen ansteuerbar ist. Diese mögliche Ausführung ist nicht dargestellt, baulich entspricht sie der 1, jedoch weist der Elektromagnet 2 zwei Magnetspulen und entsprechende Anschlüsse auf.A similar magnet function can be achieved when the valve needle 7 of two individually or jointly switchable, parallel-connected solenoid coils can be controlled. This possible embodiment is not shown, structurally it corresponds to the 1 but the electromagnet is pointing 2 two magnetic coils and corresponding connections.

Claims (3)

Elektromagnetisch ansteuerbare Mehrstrahleinspritzdüse für Verbrennungsmotoren mit mindestens zwei Ansaugkanälen pro Zylinder mit • einem Gehäuse (1), in dem eine zentrale Ventilnadel (7), zwei Ventileinrichtungen (100, 110) und ein Düsenkörper (9) mit mehreren Spritzkanälen (10, 11) sowie ein die Ventileinrichtungen (100, 110) betätigender Elektromagnet (2) angeordnet sind, wobei • die die Spritzkanäle (10, 11) steuernden Ventileinrichtungen (100, 110) mittels des Elektromagneten (2) aufsteuerbar sind, wobei die Ventileinrichtungen (100, 110) von dem Elektromagneten (2) nacheinander durch den von der Magnetkraft abhängigen Hub der Ventilnadel (7) aufsteuerbar sind, und • die Ventilnadel zwei Ventileinrichtungen (100, 110) aufweist, wobei zum Aufsteuern der ersten, zentralen Ventileinrichtung (100) die Ventilnadel (7) angehoben wird, so dass Kraftstoff zu dem Spritzkanal (10) gelangt, dadurch gekennzeichnet, dass • die zweite Ventileinrichtung (110) gebildet ist aus einer in die zentrale Ventilnadel (7) quer eingreifende Kugel (111) die mittels einer die Ventilnadel (7) durchdringenden, zum Düsenkörper (9) hin abgestützten Druckfeder (12) in einem Dichtsitz (112) im Düsenkörper (9) gehalten ist, wobei die Kugel (111) durch radiales Verlagern aus dem Dichtsitz (112) ausgewälzt wird, wobei • die Ventilnadel (7) eine zur Achse der zweiten Ventileinrichtung (110) so versetzte Kugelführung (70) größeren Durchmessers als die Kugel (111) aufweist, dass erst nach einem bestimmten Nadelhub die Kugel (111) in Richtung des Nadelhubs verlagert wird, so dass die zweite Ventileinrichtung (110) geöffnet wird.Electromagnetically controllable multi-jet injection nozzle for internal combustion engines with at least two intake ports per cylinder with a housing ( 1 ), in which a central valve needle ( 7 ), two valve devices ( 100 . 110 ) and a nozzle body ( 9 ) with several spray channels ( 10 . 11 ) as well as the valve devices ( 100 . 110 ) actuating electromagnet ( 2 ), wherein • the injection channels ( 10 . 11 ) controlling valve devices ( 100 . 110 ) by means of the electromagnet ( 2 ) are aufsteuerbar, wherein the valve devices ( 100 . 110 ) of the electromagnet ( 2 ) successively by the magnetic force dependent stroke of the valve needle ( 7 ) are aufsteuerbar, and • the valve needle two valve devices ( 100 . 110 ), wherein for controlling the first, central valve device ( 100 ) the valve needle ( 7 ) is raised so that fuel to the injection channel ( 10 ), characterized in that • the second valve device ( 110 ) is formed from a into the central valve needle ( 7 ) transversely engaging ball ( 111 ) by means of a valve needle ( 7 ) penetrating to the nozzle body ( 9 ) supported compression spring ( 12 ) in a sealing seat ( 112 ) in the nozzle body ( 9 ), the ball ( 111 ) by radial displacement from the sealing seat ( 112 ), wherein • the valve needle ( 7 ) one to the axis of the second valve device ( 110 ) so offset ball guide ( 70 ) larger diameter than the ball ( 111 ) that only after a certain needle stroke the ball ( 111 ) is displaced in the direction of the needle stroke, so that the second valve device ( 110 ) is opened. Elektromagnetisch ansteuerbare Mehrstrahleinspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der die Ventilnadel (7) betätigende Elektromagnet (2) mit unterschiedlichem Stromfluss ansteuerbar ist, wobei ein erster niedriger Stromfluss nur einen solchen geringen Nadelhub einstellt, dass die Kugelführung (70) die Kugel (111) nicht mitnimmt, jedoch ein zweiter hoher Stromfluss einen größeren Nadelhub bewirkt, wobei vermittels der Kugelführung (70) die Kugel (111) aus der zweiten Ventileinrichtung (110) gehoben wird.Electromagnetically controllable multi-jet injection nozzle according to claim 1, characterized in that the valve needle ( 7 ) actuating electromagnet ( 2 ) with different current flow is controllable, wherein a first low current flow sets only such a small needle stroke, that the ball guide ( 70 ) the ball ( 111 ) does not entrain, but a second high current flow causes a larger needle stroke, whereby by means of the ball guide ( 70 ) the ball ( 111 ) from the second valve device ( 110 ) is lifted. Elektromagnetisch ansteuerbare Mehrstrahleinspritzdüse, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromagnet (2) zwei Magnetspulen aufweist, so dass die Ventilnadel (7) von zwei einzeln oder gemeinsam einschaltbaren Magnetspulen ansteuerbar ist.Electromagnetically controllable multi-jet injection nozzle, according to claim 1, characterized in that the electromagnet ( 2 ) has two magnetic coils, so that the valve needle ( 7 ) can be controlled by two solenoid coils that can be switched on individually or together.
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