DE3743644A1

DE3743644A1 - Electrovalve, especially for injection nozzles of internal-combustion engines

Info

Publication number: DE3743644A1
Application number: DE19873743644
Authority: DE
Inventors: Mario Montuschi
Original assignee: Iveco Fiat SpA
Current assignee: Iveco SpA
Priority date: 1987-02-25
Filing date: 1987-12-22
Publication date: 1988-09-08
Also published as: IT8753064V0; FR2611250A1; IT210505Z2

Abstract

A valve for fuel-injection nozzles possesses a movable member, the opening of which is controlled by an electromagnet. The movable member possesses a cavity, in which is mounted a piston which, under the effect of the fuel pressure, causes the return of the movable member into the closing position when the electromagnet is deenergised.

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventil, insbesondere für Kraft stoff-Einspritzdüsen von Brennkraftmaschinen, das im Bereich der Leitung zur Zuführung des unter Druck stehenden Kraft stoffs einsetzbar ist, mit einem Körper mit einem Sitz für ein Ventil zur Unterbrechung der Kraftstoffströmung, mit einem im Innern des Körpers montierten Elektromagneten, sowie mit einem dem Elektromagneten zugewandten beweglichen Organ mit einem Abschnitt, der im Zusammenwirken mit dem Ventilsitz als Verschlußglied dienen kann und unter der Einwirkung des Elektromagneten aus einer ersten Position, in der das Ventil geöffnet ist, in eine zweite Position bewegbar ist, in der das Druckregelventil geschlossen ist.The invention relates to a valve, in particular for power fabric injectors of internal combustion engines operating in the field the line for supplying the pressurized force is usable with a body with a seat for a valve to interrupt the fuel flow, with an electromagnet mounted inside the body, as well as with a movable one facing the electromagnet Organ with a section that works in conjunction with the Valve seat can serve as a closure member and under the Action of the electromagnet from a first position, in which the valve is open, in a second position is movable in which the pressure control valve is closed.

Bei Ventilen dieser Art wird die Rückkehr des beweglichen Organs aus der zweiten Position in die erste Position bei der Aberregung des Elektromagneten von Rückholmitteln bewirkt, die üblicherweise aus einer Schraubenfeder beste hen, welche in zentraler Position koaxial zur Wicklung des Elektromagneten angeordnet ist. Diese Feder, die die Rück kehrbewegung des beweglichen Ankers des Elektromagneten sicherstellt, ist ein kritisches Bauteil des Ventils, da sie eine recht präzise Tarierung erfordert und - im Fall eines Bruchs - das Schließen des Ventils unmöglich macht. Außerdem können, insbesondere beim Betrieb mit hoher Frequenz, Resonanzerscheinungen in der Feder auftreten, die Probleme für das Ansprechverhalten des Ventils mit sich bringen.In valves of this type, the return of the movable member from the second position to the first position when the electromagnet is de-energized is caused by return means which usually consist of a helical spring which is arranged in a central position coaxially with the winding of the electromagnet. This spring, which ensures the return movement of the movable armature of the electromagnet, is a critical component of the valve, since it requires a fairly precise taring and - in the event of a break - makes it impossible to close the valve. In addition, particularly when operating at high frequency, resonance phenomena can occur in the spring, which pose problems for the response behavior of the valve.

Ein weiteres Problem, daß sich bei der Verwendung von Ven tilen der oben beschriebenen Art in Einspritzdüsen stellt, betrifft den in dem Luftspalt zwischen dem Elektromagneten und dem beweglichen Organ verbleibenden Kraftstoff, für eine gute Funktion der Einspritzdüse erforderlich ist. Bei eini gen bisher realisierten Einspritzdüsen ist es erforderlich, einen kontrollierten Durchtritt von Kraftstoff zwischen dem beweglichen Organ und dem Körper der Einspritzdüse vorzuse hen, eine Vorkehrung, die nicht immer leicht und auf ökono mische Weise realisierbar ist.Another problem is that when using Ven tiles of the type described above in injection nozzles, relates to that in the air gap between the electromagnet and fuel remaining in the movable member, for one good injector function is required. With some In contrast to the injection nozzles previously realized, it is necessary a controlled passage of fuel between the movable organ and the body of the injector hen, a precaution that is not always easy and economically mixing way is feasible.

Um die oben beschriebenen Nachteile zu vermeiden, wurden andere Federarten geschaffen, darunter Federn mit variabler Ganghöhe oder mehrgängige Federn, oder man hat die Feder durch einen Permanentmagneten ersetzt, der dieselbe Funktion ausübt. Diese Lösungen haben jedoch noch nicht wirklich befriedigen können, obwohl sie sowohl die Funk tionssicherheit als auch das Masse/Härte-Verhältnis der Feder verbessert haben.In order to avoid the disadvantages described above, created other types of springs, including springs with variable Pitch or multi-start springs, or you have the spring replaced by a permanent magnet, the same Function. However, these solutions don't have yet can really satisfy, even though they are both the funk tion security as well as the mass / hardness ratio of the Spring have improved.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventil zu schaffen, daß die oben beschriebenen Nachteile nicht auf weist und sich einfach und ökonomisch hergestellen läßt. The invention has for its object a valve create that the disadvantages described above do not arise points and can be manufactured easily and economically.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß daß das bewegliche Organ einen Hohlraum aufweist, der mit der Kraftstoffzufuhrleitung in Verbindung steht und in dem ein Kolben montiert ist, der im wesentlichen koaxial zu dem beweglichen Organ verschiebbar ist und eine erste Fläche aufweist, die der Einwirkung des Drucks des in dem Hohlraum vorhandenen Kraftstoffs ausgesetzt ist, sowie eine der ersten Fläche entgegengesetzte zweite Fläche, die zum Anschlag an einem mit dem Körper fest verbundenen Anschlag element bestimmt ist,This object is achieved in that that the movable member has a cavity which communicates with the fuel supply line and in to which a piston is mounted, which is essentially coaxial the movable member is displaceable and a first surface having the effect of the pressure of the in the cavity existing fuel is exposed, as well as one of the first surface opposite second surface leading to Stop on a stop firmly attached to the body element is determined

und daß der Kolben bei der Aberregung des Elektromagne ten unter der Einwirkung des in dem Hohlraum herrschenden Drucks die Rückführung des beweglichen Organs aus der zwei ten Position in die erste Position bewirkt.and that the piston in the excitation of the electromagnetic ten under the influence of the prevailing in the cavity Pressure the return of the mobile organ from the two position in the first position.

Aufgrund dieser Merkmale verbessert sich das dynamische Ver halten in der Rückkehrphase des beweglichen Organs. Irgend welche Tarierungen sind nicht erforderlich, und es besteht auch nicht die Gefahr, daß das Ventil geöffnet bleibt. Wei tere Vorteile sind: das einfache Ändern der Vorspannung bei der Herstellung durch Ersetzen des Kolbens durch einen solchen mit anderem Durchmesser, die geringe Trägheit des Systems im Vergleich zu herkömmlichen federgesteuerten Systemen sowie bei der Verwendung in Kraftstoffeinspritz düsen ein wirksames und konstantes Füllen des Luftspalts mit Kraftstoff, indem dem die Passungstoleranz zwischen Kolben und beweglichem Organ in geeigneter Weise gewählt wird.Due to these features, the dynamic ver stop in the return phase of the mobile organ. Any what buoyancy is not required and it exists there is also no danger that the valve remains open. Wei Other advantages are: simply changing the preload at the manufacture by replacing the piston with one those with a different diameter, the low inertia of the Systems compared to conventional spring-controlled Systems and when used in fuel injection an effective and constant filling of the air gap with Fuel by giving the fit tolerance between pistons and movable organ is selected in a suitable manner.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß durch Eliminierung der koaxial zu dem Elektromagneten angeordneten Schrauben feder für den Magneten und seinen beweglichen Anker ein größerer Raum zur Verfügung steht, so daß man den Elektro magneten entweder stärker ausbilden und damit die Öffnungs geschwindigkeit des Ventils verbessern kann oder bei glei cher Stärke des Elektromagneten das Ventil insgesamt kompak ter ausbilden kann.Another advantage is that by elimination the screws arranged coaxially to the electromagnet spring for the magnet and its movable armature larger space is available so that you can use the electro either make the magnets stronger and thus the opening speed of the valve can improve or at the same Cher strength of the electromagnet the valve overall compact ter can train.

Weitere Vorteile und Eigenschaften des Ventils gemäß der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnungen.Further advantages and properties of the valve according to the Invention result from the following description of a Embodiment with reference to the drawings.

Fig. 1 zeigt eine teilweise geschnittene Seitenteilansicht einer Einspritzdüse mit einem Ventil gemäß der Erfindung, Fig. 1 is a partially sectional side view showing part of an injection nozzle with a valve according to the invention,

Fig. 2 zeigt eine Einzelheit von Fig. 1 in größerem Maßstab. Fig. 2 shows a detail of Fig. 1 on a larger scale.

Mit 10 ist der Steuerteil einer Einspritzdüse bezeichnet, die auf dem Zylinderkopf eines (nicht dargestellten) Diesel motors montierbar ist. Der Teil 10 der Einspritzdüse dient zur Dosierung des von einem (nicht dargestellten) Hochdruck kollektors kommenden Kraftstoffs, der der Einspritzdüse über eine Leitung 10 zugeführt wird.With 10 the control part of an injection nozzle is designated, which can be mounted on the cylinder head of a (not shown) diesel engine. The part 10 of the injection nozzle is used to meter the fuel coming from a (not shown) high-pressure collector, which is supplied to the injection nozzle via a line 10 .

Die Einspritzdüse besitzt einen Körper 14 mit einem zylind rischen Hohlraum 14 a, in dem ein Elektromagnet 16 angeordnet ist. Dieser besitzt eine ringförmige Wicklung 16 b, die mit elektrischen Leitungen E verbunden ist, welche zu einer (nicht dargestellten) Steuereinheit führen.The injector has a body 14 with a cylindrical cavity 14 a , in which an electromagnet 16 is arranged. This has an annular winding 16 b , which is connected to electrical lines E , which lead to a control unit (not shown).

Der Elektromagnet 16 hat einen ebenen Endbereich 18, dem ein bewegliches Organ 20 gegenüberliegt, das von einem zentralen zylindrischen Schaft 20 a und einem ringförmigen Teil 20 b aus fermagnetischen Material gebildet ist. Der zentrale Schaft 20 a des beweglichen Organs 20 besitzt einen ersten Abschnitt 22, der an dem zylindrischen Teil 20 b befestigt ist, und einen zweiten Abschnitt 24, der unter Abdichtung in einer Bohrung 25 des Körpers 14 gleiten kann. Der Abschnitt 24 des Schafts 20 a des beweglichen Organs 20 besitzt außerdem eine Stirnfläche 26, die als Verschlußglied auf einen entspre chenden Ventilsitz 28 einwirken kann, der im Bereich einer Leitung R angebracht ist, die in dem Körper 14 der Ein spritzdüse 10 ausgebildet ist und über die unter Druck stehender Kraftstoff ankommt. Die Leitung R steht mit der Leitung P in Verbindung. Stromabwärts des Verschlußglieds 26 und des Sitztes 28, die zusammen ein mit V bezeichnetes Unterbrechungsventil bilden, befinden sich in dem Körper 14 der Einspritzdüse Leitungen S, über welche der Kraftstoff einem (nicht dargestellten) Zerstäuber zugeführt wird.The electromagnet 16 has a flat end region 18 , which is opposite a movable member 20 which is formed by a central cylindrical shaft 20 a and an annular part 20 b made of fermagnetic material. The central shaft 20 a of the movable member 20 has a first portion 22 which is fixed to the cylindrical part 20 b , and a second portion 24 which can slide under seal in a bore 25 of the body 14 . The section 24 of the shaft 20 a of the movable member 20 also has an end face 26 which can act as a closure member on a corre sponding valve seat 28 which is attached in the region of a line R which is formed in the body 14 of the injection nozzle 10 and through which pressurized fuel arrives. Line R is connected to line P. Downstream of the closure member 26 and the seat 28 , which together form an interruption valve designated V, are in the body 14 of the injection nozzle lines S , via which the fuel is supplied to an atomizer (not shown).

Von der Leitung R, über die der unter Druck stehende Kraft stoff ankommt, zweigt eine Hilfsleitung A ab, die mit einer Blindbohrung F in Verbindung steht, die koaxial zu dem Schaft 20 a angeordnet ist. In der Nähe des Elektromagneten 16 besitzt der Schaft, koaxial zu der Bohrung F, eine Buchse 30, die mit dem Schaft 20 a beispielsweise durch Einstemmen fest verbunden ist. In dieser Buchse 30 ist ein Kolben 32 gleitbar gelagert, der eine erste Fläche 32 a aufweist, die der Bohrung F zugewandt ist, und eine zweite Fläche 32 b, die dem Elektromagneten 16 zugewandt ist. Der Kolben 32 hat die Form eines Niets mit einem ersten Abschnitt 34, der in der Buchse 30 gleitbar angeordnet ist und einem zweiten Abschnitt 36, dessen Durchmesser größer ist als derjenige des Abschnitts 34 und der im Bereich der Fläche 32 b eine kalottenförmige Oberfläche besitzt. Auf der dem Kolben 34 zugewandten Seite besitzt der Elektromagnet 36 einen Einsatz I aus Hartmetall, und zwischen dem Elektromagneten 16 und dem beweglichen Organ 20 befindet sich ein als Luftspalt dienender Zwischenraum, der in Fig. 2 mit T bezeichnet ist.From the line R , via which the pressurized fuel arrives, branches off an auxiliary line A , which is connected to a blind bore F , which is arranged coaxially to the shaft 20 a . In the vicinity of the electromagnet 16 , the shaft, coaxial to the bore F , has a socket 30 which is firmly connected to the shaft 20 a, for example by caulking. In this bush 30 , a piston 32 is slidably mounted, which has a first surface 32 a , which faces the bore F , and a second surface 32 b , which faces the electromagnet 16 . The piston 32 has the shape of a rivet with a first section 34 , which is slidably arranged in the bush 30 and a second section 36 , the diameter of which is larger than that of the section 34 and which has a spherical surface in the area of the surface 32 b . On the side facing the piston 34 , the electromagnet 36 has an insert I made of hard metal, and between the electromagnet 16 and the movable member 20 there is an intermediate space which serves as an air gap and which is denoted by T in FIG. 2.

Wenn der Elektromagnet 16 aberregt wird, spannt der in der Leitung P bezw. in der mit der Bohrung V verbundenen Hilfs leitung A herrschende Druck (Größenordnung 600-1200 bar) den Kolben 32 mit seiner Fläche 32 a gegen den Einsatz I des Elektromagneten 16, (wobei die sphärische Oberfläche B mit großem Krümmungsradius die Kupplung zwischen dem Kolben 32 und dem Hartmaterialeinsatz I begünstigt). Gleichzeitig wird durch die Gegenkraft die Stirnfläche 36 des Schafts 20 a gegen den Ventilsitz 28 gedrückt, wodurch das Ventil V geschlossen gehalten wird. Die entsprechende Kraft hängt von der Größe der Fläche 32 a des Kolbens 32 ab und reicht aus, um eine perfekte Dichtigkeit des Ventils V selbst zu gewähr leisten.When the electromagnet 16 is de-energized, the tension in the line P or. pressure prevailing in the auxiliary line A connected to the bore V (in the order of magnitude 600-1200 bar), the piston 32 with its surface 32 a against the insert I of the electromagnet 16 (the spherical surface B with a large radius of curvature being the coupling between the piston 32 and the use of hard material I ). At the same time, the end face 36 of the stem 20 a is pressed against the valve seat 28 by the counterforce, as a result of which the valve V is kept closed. The corresponding force depends on the size of the surface 32 a of the piston 32 and is sufficient to ensure perfect tightness of the valve V itself.

Bei der Erregung des Elektromagneten 16 übt dieser auf das bewegliche Organ 20 eine solche Anzugskraft aus, daß die von der Wirkung des Kolbens 32 verursachte Rückstoßkraft überwunden wird und das Ventil V öffnet, so daß der Kraft stoff aus der Leitung V in die Leitungen S strömen kann (Einspritzphase). Wenn das Ventil V geöffnet ist, schlägt die an dem Schaft 20 a befestigte Buchse 30 frontal gegen den Abschnitt 36 des Kolbens 32 an.When the electromagnet 16 is energized, it exerts such a tightening force on the movable member 20 that the recoil force caused by the action of the piston 32 is overcome and the valve V opens, so that the fuel flows from the line V into the lines S. can (injection phase). When the valve V is opened, proposes to the shaft 20 a bushing 30 fixed frontally against the portion 36 of the piston at the 32nd

Bei der Aberregung des Elektromagneten 16 bewirkt der in der Bohrung F herrschende Druck wiederum eine Verschiebung des Kolbens 32 innerhalb der Buchse 30 und damit das Entfernen des beweglichen Organs 20 von dem Elektromagneten 16, so daß das Ventil V wiederum geschlossen wird.When the electromagnet 16 is de-energized, the pressure prevailing in the bore F in turn causes a displacement of the piston 32 within the bush 30 and thus the removal of the movable member 20 from the electromagnet 16 , so that the valve V is closed again.

Die Montagetoleranz des Kolben 32 in der Buchse 20 ist so gewählt, daß ein vorbestimmter Kraftstoffdurchfluß aus der Bohrung F in den Luftspalt T erfolgen kann, so daß eine sichere Funktion der Einspritzdüse ermöglicht ist.The mounting tolerance of the piston 32 in the bushing 20 is selected so that a predetermined fuel flow can take place from the bore F into the air gap T , so that a reliable function of the injection nozzle is made possible.

Um eine Schließkraft des Ventil V von 50 Newton bei einem Kraftstoffspeisedruck von 1000 bar zu erreichen, wurde ein Kolben 32 verwendet, bei dem die der Bohrung F zugewandte Fläche 32 a eine Größe von 0,5 mm² (Durchmesser 0,8 mm) hatte.In order to achieve a closing force of the valve V of 50 Newtons at a fuel feed pressure of 1000 bar, a piston 32 was used in which the surface 32 a facing the bore F had a size of 0.5 mm ² (diameter 0.8 mm) .

Claims

1. valve, in particular for fuel injection nozzles of internal combustion engines, which can be used in the area of the line for supplying the pressurized fuel, with a body with a seat for a valve to interrupt the fuel flow,
with an electro magnet mounted inside the body,
and with an electromagnet facing movable union organ with a portion that can serve in cooperation with the valve seat as a closure member and under the action of the electromagnet from a first position in which the valve is open, can be moved into a second position, in the pressure control valve is closed,
characterized,
that the movable member ( 20 ) has a cavity ( F ) which is connected to the fuel supply line ( P , R ) and in which a piston ( 32 ) is mounted which is substantially coaxial with the movable member ( 20 ) ver is slidable and has a first surface ( 32 a ), which is exposed to the action of the pressure of the fuel present in the cavity ( F ), and an opposite surface of the first surface ( 32 b ), which stops at one with the Body ( 14 ) fixed stop element ( I , 16 ) is determined
and that the piston ( 32 ) causes the return of the movable member ( 20 ) from the second position to the first position when the electromagnet ( 16 ) is de-energized under the action of the pressure prevailing in the cavity ( F ).

2. Valve according to claim 1, characterized in that the cavity is formed by a blind bore ( F ) which extends coaxially to the movable member ( 20 ) and has an opening in which a bushing ( 30 ) is fixed coaxially in which said piston ( 32 ) is slidably disposed.

3. Valve according to claim 1, characterized in that the stop element is formed by an insert ( I ) made of hard material, which is fixed in the central region of the electromagnet ( 16 ).

4. Valve according to claim 1 and 2, characterized in that the piston ( 32 ) has a first section ( 34 ) which can slide in said bush ( 30 ) and a second, larger diameter section ( 36 ) which on the insert ( I ) hard material can stop.

5. Valve according to claim 4, characterized in that the surface of the second section ( 36 ) of the piston ( 32 ), which can come to a stop on the insert ( I ) made of hard material, has a substantially spherical shape ( B ).

6. Valve according to one of the preceding claims, in which an air gap is provided between the movable member and the electromagnet, characterized in that a predetermined play is provided between the piston ( 32 ) and the movable member ( 20 ), which the passage of the Allows fuel from the cavity ( F ) of the movable member ( 20 ) to the air gap ( T ).