EP1327065B1 - Electromagnetic valve-actuated control module for controlling fluid in injection systems - Google Patents

Electromagnetic valve-actuated control module for controlling fluid in injection systems Download PDF

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Publication number
EP1327065B1
EP1327065B1 EP01978189A EP01978189A EP1327065B1 EP 1327065 B1 EP1327065 B1 EP 1327065B1 EP 01978189 A EP01978189 A EP 01978189A EP 01978189 A EP01978189 A EP 01978189A EP 1327065 B1 EP1327065 B1 EP 1327065B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
valve body
control module
control
valve
recesses
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP01978189A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP1327065A1 (en
Inventor
Nestor Rodriguez-Amaya
Uwe Schmidt
Ramon Junker
Hubert Greif
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1327065A1 publication Critical patent/EP1327065A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP1327065B1 publication Critical patent/EP1327065B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/0012—Valves
    • F02M63/0014—Valves characterised by the valve actuating means
    • F02M63/0015—Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid
    • F02M63/0017—Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid using electromagnetic operating means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M47/00—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/02—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
    • F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure

Definitions

  • An injection system configured to comply with legal requirements requires actuators which, on the one hand, must have a long service life and, on the other hand, a high level of operational reliability.
  • short control valve activation times must be able to be realized via the actuators;
  • piezo actuators are used in injection systems, short response and switching times for control valves of an injection system can be realized. However, it is still unclear whether the piezo actuators already used have the durability required for an injection system and whether the operational reliability is still present after prolonged operation.
  • the piezo actuators are exposed to the operation of internal combustion engines, especially when used on commercial vehicles internal combustion engines, the toughest conditions of use, such as temperature fluctuations and shocks.
  • Commercial vehicles are usually designed for a service life of 1 million and more kilometers, so that the durability of an injection system is also interpreted to this lifetime.
  • EP 0 823 549 A2 discloses an injector for an injection system on internal combustion engines.
  • Injektorgepatuse according to this technical solution are two consecutively lying control valves arranged, which are controlled by a magnet. The control of one of the two valves forcibly pulls the operation of the other valve after.
  • the advantage of this solution is the pressure balance of the needle control valve in all operating conditions, whereas this solution entails the disadvantage that a decoupling of the lifting operations of the two valves connected in series is not possible, so that the possibilities of influencing the formation of the injection curve are limited.
  • US 6,113,014 relates to an electronically controlled device, such as a fuel injector, having first and second electromagnets. These are attached to an injector body. An overflow valve and a needle valve are actuatable by the solenoids in the injector body, thereby causing pressure build-up or pressure relief of control chambers. The solenoids of the electromagnets are received in recesses of insert elements on the valve body.
  • US 4,856,713 has a fuel injector to the object, both to. Injecting fuel as well as for injecting solid particles contained in the fuel is suitable.
  • the fuel injector includes an actuator for injecting fuel and an actuator for injecting fuel containing the solid particles. Depending on the desired requirement, either one or the other actuator is activated.
  • EP 0987 430 is directed to a pump injector, wherein both an overflow valve and a control valve may be opened to stop the injection of fuel.
  • a relatively high pressure acts on a contact piston of the valve needle, so that it is in contact with its seat.
  • the contact piston partially limits a control chamber, while the control valve controls the connection between the pump chamber and the control chamber.
  • the spill valve and the control valve are moved by electromagnetic actuators which are arranged in an insert of the valve body.
  • US 5,771,865 relates to a fuel injector comprising an injector and a device to pressurize the fuel.
  • the pressurized fuel is supplied to the injector via a fuel path comprising a control space and optionally returned to a fuel tank via a return.
  • the fuel path has solenoid valves arranged in series or in parallel with each other, which control the start and the end of a fuel injection.
  • US 5,494,219 discloses a control valve device for a fuel injector. Includes a poppet valve which controls the flow of fluid through a valve seat. A pair of actuators that are selectively operable move the poppet valve between a closed and an open valve position. By a sequential or simultaneous actuation of the actuators a split fuel injection is possible.
  • the actuators are arranged in an insert element and connected to the valve body.
  • the solution proposed according to the invention offers the advantage of providing a compact control module by means of a miniaturized control sub-design.
  • the durability and reliability of electromagnets used as a switching device is an undisputed and generally accepted technical fact. Due to the miniaturization of the components with a corresponding flux density to be realized in the electromagnetic coil in cooperation with the magnet yoke surrounding the coil, such a degree of compactness of the control module is achieved in an injection system that the accommodation of such a control module in existing systems, for example on commercial vehicle engines without serious space changes is possible.
  • the actuators of the control module designed as electromagnets can be switched depending on the function so that both control valves of the control module are normally closed or switch both control valves to the open position without current. This is preferably done by on the Steuerventilkörpem the Control valves provided provided spring elements. However, it is also possible to keep one of the two control valves normally closed, and to put the other control valve de-energized in the opening state.
  • the application possibilities and the space requirement favorably influencing embodiment of the present invention proposed control module can be the magnetic yoke - the non-moving part of the solenoid - either in the valve body of the control module by appropriate recess to accommodate the coil.
  • the material of the valve body at the same time use as a magnetic conductor.
  • the solenoid coils receiving separate inserts are installed in the valve body of a control module, so they can connect to the valve body by various methods.
  • a pressing or pinching the cup-shaped, the magnetic coils surrounding insert elements in the valve body can be imagined.
  • a positive connection of the insert element, the recess for the magnetic coil receiving insert element with the valve body by fuel-efficient connection, such as soldering or welding done.
  • valve needles for both needles can be made in the same diameter.
  • identical manufacturing methods can be used, also can be influenced by the principle of the same parts inventory storage and the storage costs positive.
  • FIG. 1 shows in more detail a section through the control module proposed according to the invention with electromagnets actuated parallel thereto but offset in height from each other for the valve control bodies.
  • FIG. 1 shows that in a symmetrical to its symmetry axis 3 recorded valve body 2 of the control module 1, two mutually parallel control valves 5, 17 are added.
  • the valve needle 6 is designed as a rotationally symmetrical component, symmetrical to the symmetry line 11.
  • an annular armature 7 is received, the valve needle 6 above a this executed taper 8 encloses the entire surface.
  • a circumferential recess 9 is formed for receiving the magnetic coil of an electromagnet.
  • the area surrounding the recess 9 in the valve body 2 of the valve body 2 can therefore be regarded as the magnetic yoke of the electromagnet.
  • a leakage oil space 10 surrounding the constriction point of the valve needle 6 is formed.
  • valve body 2 Above the leakage oil chamber 10 is located in the valve body 2, which is closed by the seat surface of the valve needle 6 valve seat 12, via which the valve body 2 formed in the annular space 14 can be depressurized.
  • a dome 15 At the lower end of the valve needle 6, a dome 15 is formed, which serves as a guide surface for the first turns of a spring element 16, which is also mounted as a return element in the valve body 2.
  • a second control valve 17 is also included, which is arranged vertically offset with respect to the already described first control valve 5.
  • a bore 18 is received, in which an annular configured insert element 19 is inserted.
  • the annular configured insert element 19 which consists of a high-quality, soft magnetic material, there is a recess 20 for the coil of an electromagnet.
  • the annular configured insert element 19 is penetrated by a bore into which a sleeve is inserted.
  • a compression spring element is supported on the one hand on a ring 21 fastened to the sleeve and on the other hand is guided in a mandrel-shaped extension 22 which is formed on the valve needle 24 of the second control valve 17.
  • the valve needle 24 of the second control valve 17 is provided with a plate-shaped element, a valve plate 23, which can be moved up and down in the vertical direction by the electromagnet whose coil is received in the recess 20 of the insert element 19.
  • valve body 2 Coaxially to the axis of symmetry 3 of the valve body 2 is located in the valve body 2, an injector piston 31, the tapered end of which protrudes into a control space designated by reference numeral 30.
  • the control chamber 30 has an inlet, not shown, and a ring outlet 28, in which a throttle element 29 can be inserted.
  • the annular space drain 28 opens into the annular space 25, which surrounds the lower region of the valve needle 24 of the second control valve 17. From the annular space 25 branches off the flow 27, via which the control volume 30 exiting from the control chamber runs into a reservoir. 2, a control module according to FIG. 1 is shown in more detail, in which a separate receiving element for a magnetic coil in the valve body is embedded in one of the control valves.
  • the first control valve 5 activating solenoid, ie its magnetic coil in recesses 9 of an insert member 32 which is largely surrounded by the valve body 2.
  • the insert element 32 this can be made of high quality, soft magnetic material.
  • the material of serving as a magnetic yoke insert element can be 32 provided with slot-shaped extending in the axial direction recesses.
  • slot-shaped configured recesses can be formed on the insert element or in the valve body 2 in the region of the recesses 9 for receiving the magnet coils 4.
  • the insert element 32 as shown in FIG. 2 can either be screwed in the valve body 2, pressed into this, clamped in this or welded or soldered to this, to enter into a permanent connection with the valve body 2 of the control module 1.
  • a control space 30 is formed in a height offset 34 of the control valves 5 and 17, respectively, of an embodiment variant of the control module 1 according to the invention, in which the conically tapered end of an injector piston 31 protrudes.
  • the control chamber 30 in the valve body 2 can be relieved of pressure via the annular space inlet 28, the annular space 25, the second control valve 17 and the outlet 27 connected thereto.
  • the illustration according to FIG. 3 shows that the two control valves 5 and 17 accommodated in the valve body 2 of the control module 1 are exactly identical to one another.
  • the valve needles 6 and 24 of the first control valve 5 and the second control valve 17 are designed in the same diameter, so that a production of the inventively proposed control module according to the illustration of FIG. 3 can be realized according to the common part principle.
  • the use of identical parts is particularly easy to manufacture and helps to keep the production costs low.
  • a cup-shaped needle receiving element 36 is associated with the lower end, which is supported on the valve body 2 - not shown here - below.
  • FIG. 3 shows that the magnetic coils of the control valves 5 and 17 are actuated or activating electromagnets in recesses 9 of insert elements 32 are enclosed.
  • the magnetic coils are accommodated in separate internals in the valve body 2.
  • the insert elements 32 can be embedded side by side in the valve body 2. Both insert elements 32 can Be equal components, both insert elements 32 preferably consist of a magnetic yoke serving high quality, soft magnetic material.
  • the insert elements 32 in the recesses 9, the solenoid coils of the electromagnets are received, screwed to the valve body 2, pressed into this or jammed with this. Also, a positive connection between the valve body 2 and insert member 32, for example by welding and soldering, is conceivable.
  • the configuration of the annular spaces 14 and 25, the leakage oil chambers 10, the corresponding sealing seats 13 and 26 and the arrangement of injector piston 31, control chamber 30 in the valve body, as well as annulus inlet 28 and annulus 27 are identical to those already outlined in Figs configurations.
  • a particularly low-profile configuration of a control module 1 for fluid control can be realized, for example, in injection systems injecting high pressure fuel, in which the recesses 9 accommodating the magnetic coils are formed directly in the valve body 2.
  • the material of the valve body 2 can be used advantageously as a magnetic conductor.
  • the height of the valve body increasing insert elements 32 made of high quality, soft magnetic material can be omitted.
  • FIG. 4 shows a particularly compact design embodiment of a control module 1, wherein the recesses 9 for the solenoid of the valve needles 6 and 24 approximately centrally surrounding annular space 14 and 25, the adjoining sealing seat 12 and 26 and the thereto subsequent leakage oil spaces 10 are arranged particularly close to each other lying.
  • the injector piston is formed coaxially with the axis of symmetry 3 of the valve body 2.
  • the spring elements 16 are each located in the upper region of the valve body 2 in the embodiment variant according to FIG penetrated by the valve needles 6 and 24 and are to avoid kinking on the insides of holes in the insert elements 32 at.
  • the insert elements 32 have annularly extending recesses 9 which receive the magnetic coils of the control valves 5 and 17 actuated electromagnets.
  • the insert elements 32 can be made of high quality, soft magnetic material; Furthermore, the insert elements 32 according to the already mentioned methods of screwing, welding, soldering or pressing or jamming with the valve body 2 of the control module 1 permanently connect.
  • valve body 2 can be optimized such that the material surrounding the magnetic coils of the electromagnets can be selected optimally in terms of its magnetic properties independently of the material of the valve body 2.
  • the two control valves 5 and 17 are configured as equal components and do not differ from each other in terms of diameter and attachment parts. Only in the housing formed in the valve body 2 annular spaces 14 and 25, which surround the valve needles 6 and 24 in the lower region, differ through the mouth of an annular space inlet 28 and an annular space 27, which are associated with the annular space 25 of the second control valve 17 ,
  • FIGS. 3, 4 and 5 embodiments of a control module 1 are shown in more detail, in which the two control valves 5 and 17 contained therein are arranged symmetrically with respect to one another and have the same overall height. Furthermore, the two control valves 5 and 17, d. H. their valve needles 6 and 24 same production diameter, so that the same parts can be used.

Abstract

The invention relates to a control module for controlling fluid in injection systems. Said control module comprises a valve body (2), inside of which valve needles (6, 24) of control valves (5, 17) are accommodated. These control valves (5, 17) enable the influencing of pressure build-up and pressure relief of control spaces (30) or of nozzle spaces on injectors. The control valves (5, 17) inside the valve body (2) can be electromagnetically actuated, whereby magnet coils are accommodated in recesses (9, 20) of insert elements (19, 32) or in recesses (9) located inside the valve body itself.

Description

Technisches GebietTechnical area

Um den ständig steigenden gesetzlichen Anforderungen an den Kraftfahrzeugemissionsausstoß Rechnung zu tragen, ist es erforderlich, die in Verbrennungskraftmaschinen ablaufende Kraftstoffverbrennung über zu beeinflussende Einspritzverläufe so zu formen, daß ein hinsichtlich der Emissionen optimaler Verbrennungsverlauf erzielt werden kann. Dazu bedarf es eines Einspritzsystems, welches mit Betätigungsvorrichtungen ausgestattet ist, die kürzeste Ansprechzeiten aufweisen und den Steuerventilen eines Steuermodules in Einspritzsystemen genau definierte Hubwege aufprägen. An diese Betätigungsvorrichtungen sind hohe Anforderungen hinsichtlich der Dauerhaltbarkeit und der Betriebszuverlässigkeit zu richten.In order to take into account the ever-increasing legal requirements for the emission of motor vehicles, it is necessary to form the fuel combustion in internal combustion engines via injection profiles to be influenced in such a way that an optimum course of combustion with regard to emissions can be achieved. This requires an injection system, which is equipped with actuators, which have the shortest response times and impress the control valves of a control module in injection systems precisely defined strokes. These actuators have to meet high requirements in terms of durability and operational reliability.

Stand der TechnikState of the art

Ein zur Erfüllung der gesetzlichen Vorgaben konfiguriertes Einspritzsystem benötigt Betätigungsvorrichtungen, die einerseits eine lange Lebensdauer und andererseits eine hohe Betriebszuverlässigkeit aufweisen müssen. Daneben müssen über die Betätigungsvorrichtungen kurze Steuerventilansteuerzeiten realisierbar sein; ferner ist anzustreben, die Ventilsteuerkörper der Steuerventile in verschiedene Stellungen zu steuern, um den Einspritzdruck auf- oder kontrolliert abzubauen.An injection system configured to comply with legal requirements requires actuators which, on the one hand, must have a long service life and, on the other hand, a high level of operational reliability. In addition, short control valve activation times must be able to be realized via the actuators; Furthermore, it is desirable to control the valve control body of the control valves in different positions in order to increase or decrease the injection pressure controlled.

Werden Piezo-Aktoren bei Einspritzsystemen eingesetzt, so lassen sich kurze Ansprech- und Schaltzeiten für Steuerventile eines Einspritzsystems realisieren. Es ist jedoch noch offen, ob die bereits eingesetzten Piezo-Aktoren die für ein Einspritzsystem geforderte Dauerhaltbarkeit aufweisen und ob nach längerem Betrieb die Betriebszuverlässigkeit noch gegeben ist.If piezo actuators are used in injection systems, short response and switching times for control valves of an injection system can be realized. However, it is still unclear whether the piezo actuators already used have the durability required for an injection system and whether the operational reliability is still present after prolonged operation.

Die Piezo-Aktoren sind beim Betrieb an Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere bei an Nutzfahrzeugen eingesetzten Verbrennungskraftmaschinen, härtesten Einsatzbedingungen, wie Temperaturschwankungen und Erschütterungen, ausgesetzt. Nutzfahrzeuge sind meist auf eine Lebensdauer von 1 Million und mehr Kilometern ausgelegt, so daß die Dauerhaltbarkeit eines Einspritzsystemes ebenfalls auf diese Lebensdauer auszulegen ist.The piezo actuators are exposed to the operation of internal combustion engines, especially when used on commercial vehicles internal combustion engines, the toughest conditions of use, such as temperature fluctuations and shocks. Commercial vehicles are usually designed for a service life of 1 million and more kilometers, so that the durability of an injection system is also interpreted to this lifetime.

Aus EP 0 823 549 A2 ist ein Injektor für eine Einspritzanlange an Brennkraftmaschinen bekannt. Im Injektorgehäuse gemäß dieser technischen Lösung sind zwei hintereinander liegende Steuerventile angeordnet, die durch einen Magneten angesteuert werden. Die Ansteuerung eines der beiden Ventile zieht zwangsweise die Betätigung des weiteren Ventiles nach sich. Der Vorteil dieser Lösung ist die Druckausgeglichenheit des Nadelsteuerventiles in allen Betriebszuständen, wohingegen diese Lösung den Nachteil nach sich zieht, daß eine Entkopplung der Hubvorgänge der beiden hintereinandergeschalteten Ventile nicht möglich ist, so daß die Möglichkeiten der Einflußnahme zur Formung des Einspritzverlaufes eingeschränkt sind.EP 0 823 549 A2 discloses an injector for an injection system on internal combustion engines. In Injektorgehäuse according to this technical solution are two consecutively lying control valves arranged, which are controlled by a magnet. The control of one of the two valves forcibly pulls the operation of the other valve after. The advantage of this solution is the pressure balance of the needle control valve in all operating conditions, whereas this solution entails the disadvantage that a decoupling of the lifting operations of the two valves connected in series is not possible, so that the possibilities of influencing the formation of the injection curve are limited.

US 6,113,014 bezieht sich auf eine elektronisch gesteuerte Vorrichtung' wie eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die einen ersten und einen zweiten Elektromagneten aufweist. Diese sind an einem Einspritzvorrichtungskörper angebracht. Ein Überströmventil und ein Nadelventil sind durch die Elektromagneten in dem Einspritzvorrichtungskörper betätigbar, wodurch der Druckaufbau oder die Druckentlastung von Steuerräumen herbeigeführt werden. Die Magnetspulen der Elektromagneten sind in Ausnehmungen von Einsatzelementen am Ventilkörper aufgenommen.US 6,113,014 relates to an electronically controlled device, such as a fuel injector, having first and second electromagnets. These are attached to an injector body. An overflow valve and a needle valve are actuatable by the solenoids in the injector body, thereby causing pressure build-up or pressure relief of control chambers. The solenoids of the electromagnets are received in recesses of insert elements on the valve body.

US 4,856,713 hat einen Kraftstoffinjektor zum Gegenstand, der sowohl zum. Einspritzen von Kraftstoff als auch zum Einspritzen von Feststoffpartikeln, die im Kraftstoff enthalten sind, geeignet ist. Der Kraftstoffinjektor umfasst einen Aktor zum Einspritzen von Kraftstoff und einen Aktor zum Einspritzen von Kraftstoff, welcher die Feststoffpartikel enthält. Ja nach gewünschter Anforderung wird entweder der eine oder der andere Aktor angesteuert.US 4,856,713 has a fuel injector to the object, both to. Injecting fuel as well as for injecting solid particles contained in the fuel is suitable. The fuel injector includes an actuator for injecting fuel and an actuator for injecting fuel containing the solid particles. Depending on the desired requirement, either one or the other actuator is activated.

EP 0987 430 hat ein Pumpeneinspritzventil zum Gegenstand, wobei sowohl ein Überströmventil als auch ein Steuerventil geöffnet werden können, um die Einspritzung von Kraftstoff zu beenden. Somit wirkt ein relativ hoher Druck auf einen Anlagekolben der Ventilnadel, so dass diese in Anlage zu ihrem Sitz steht. Der Anlagekolben begrenzt teilweise einen Steuerraum, während das Steuerventil die Verbindung zwischen Pumpenkammer und Steuerraum steuert. Das Überströmventil und das Steuerventil werden von elektromagnetischen Aktoren bewegt, welche in einem Einsatz des Ventilkörpers angeordnet sind.EP 0987 430 is directed to a pump injector, wherein both an overflow valve and a control valve may be opened to stop the injection of fuel. Thus, a relatively high pressure acts on a contact piston of the valve needle, so that it is in contact with its seat. The contact piston partially limits a control chamber, while the control valve controls the connection between the pump chamber and the control chamber. The spill valve and the control valve are moved by electromagnetic actuators which are arranged in an insert of the valve body.

US 5,771,865 bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die einen Injektor und eine Vorrichtung umfasst, mit der der Kraftstoff mit Druck beaufschlagt wird. Der unter Druck stehende Kraftstoff wird über einen Kraftstoffweg, der einen Steuerraum umfasst, dem Injektor zugeleitet und über einen Rücklauf gegebenenfalls in einen Kraftstoffbehälter zurückgeführt. Der Kraftstoffweg weist in Reihe oder parallel zueinander angeordnete Magnetventile auf, welche den Beginn und das Ende einer Kraftstoffeinspritzung steuern.US 5,771,865 relates to a fuel injector comprising an injector and a device to pressurize the fuel. The pressurized fuel is supplied to the injector via a fuel path comprising a control space and optionally returned to a fuel tank via a return. The fuel path has solenoid valves arranged in series or in parallel with each other, which control the start and the end of a fuel injection.

US 5,494,219 offenbart eine Steuerventilvorrichtung für einen Kraftstoffinjektor. Umfasst ist ein Tellerventil, welches die Fluidströmung durch einen Ventilsitz steuert. Ein Paar Aktoren, die selektiv betätigbar sind, bewegen das Tellerventil zwischen einer geschlossenen und einer geöffneten Ventilstellung. Durch eine sequenzielle oder gleichzeitige Betätigung der Aktoren ist eine geteilte Kraftstoffeinspritzung möglich. Die Aktoren sind in einem Einsatzelement angeordnet und mit dem Ventilkörper verbunden.US 5,494,219 discloses a control valve device for a fuel injector. Includes a poppet valve which controls the flow of fluid through a valve seat. A pair of actuators that are selectively operable move the poppet valve between a closed and an open valve position. By a sequential or simultaneous actuation of the actuators a split fuel injection is possible. The actuators are arranged in an insert element and connected to the valve body.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung bietet den Vorteil, durch eine miniaturisierte Steuerteilbauform ein kompaktes Steuermodul zu schaffen. Daneben ist die Dauerhaltbarkeit sowie die Zuverlässigkeit von als Schaltvorrichtung eingesetzten Elektromagneten ein unumstrittener und allgemein anerkannter technischer Fakt. Durch die Miniaturisierung der Bauteile bei entsprechender zu realisierender Flußdichte in der Elektromagnetspule in Zusammenwirkung mit dem die Spule umgebenden Magnetjoch, wird ein solcher Grad an Kompaktheit des Steuermoduls in einem Einspritzsystem erzielt, daß die Unterbringung eines solchen Steuermoduls in bestehende Systeme, beispielsweise an Nutzkraftfahrzeugmotoren, ohne gravierende Bauraumveränderungen möglich ist.The solution proposed according to the invention offers the advantage of providing a compact control module by means of a miniaturized control sub-design. In addition, the durability and reliability of electromagnets used as a switching device is an undisputed and generally accepted technical fact. Due to the miniaturization of the components with a corresponding flux density to be realized in the electromagnetic coil in cooperation with the magnet yoke surrounding the coil, such a degree of compactness of the control module is achieved in an injection system that the accommodation of such a control module in existing systems, for example on commercial vehicle engines without serious space changes is possible.

Es lassen sich sogar Bauraumvorteile durch eine verkleinerte Ausführung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Steuermodules erzielen, da die bei Piezo-Aktoren notwendigen seitlichen Anbauten an den Injektor zum Einspritzen von unter hohem Druck stehenden Kraftstoff in die Brennräume einer Verbrennungskraftmaschine vollständig entfallen können.It can even space advantages achieved by a reduced version of the present invention proposed control module, since the need for piezo actuators lateral attachments to the injector for injecting high-pressure fuel into the combustion chambers of an internal combustion engine can be completely eliminated.

Die als Elektromagneten ausgeführten Betätigungsorgane des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Steuermodules können je nach Funktion so geschaltet werden, daß beide Steuerventile des Steuermodules stromlos geschlossen sind oder beide Steuerventile stromlos in geöffnete Position schalten. Dies wird vorzugsweise durch an den Steuerventilkörpem der Steuerventile vorgesehene Federelemente erzielt. Es ist jedoch auch möglich, eines der beiden Steuerventile stromlos geschlossen zu halten, und das andere Steuerventil stromlos in den öffnenden Zustand zu stellen.Depending on the function, the actuators of the control module designed as electromagnets can be switched depending on the function so that both control valves of the control module are normally closed or switch both control valves to the open position without current. This is preferably done by on the Steuerventilkörpem the Control valves provided provided spring elements. However, it is also possible to keep one of the two control valves normally closed, and to put the other control valve de-energized in the opening state.

Die Einsatzmöglichkeiten und die Bauraumanforderung günstig beeinflussende Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Steuermodules läßt sich das Magnetjoch - der nicht bewegliche Teil des Elektromagneten - entweder im Ventilkörper des Steuermodules durch entsprechende Aussparung zur Unterbringung der Spule anordnen. Dadurch läßt sich, was zur Kosteneinsparung beiträgt, der Werkstoff des Ventilkörpers gleichzeitig als magnetischer Leiter verwenden. Ferner ist es möglich, die die Magnetspulen im Ventilkörper aufnehmenden Ausnehmungen in separaten Bauteilen anzuordnen, die beispielsweise aus einem hochwertigen, weichmagnetischen Werkstoff gefertigt sein können. Auch eine Kombination dieser beiden Anordnungs- bzw. Unterbringungsmöglichkeiten der Magnetspulen eines Elektromagneten sind möglich.The application possibilities and the space requirement favorably influencing embodiment of the present invention proposed control module can be the magnetic yoke - the non-moving part of the solenoid - either in the valve body of the control module by appropriate recess to accommodate the coil. As a result, what contributes to the cost savings, the material of the valve body at the same time use as a magnetic conductor. Further, it is possible to arrange the magnetic coils in the valve body receiving recesses in separate components, which may be made for example of a high-quality, soft magnetic material. A combination of these two arrangement or accommodation possibilities of the magnetic coils of an electromagnet are possible.

Werden in den Ventilkörper eines Steuermodules die Magnetspulen aufnehmende separate Einsätze eingebaut, so lassen sich diese mit dem Ventilkörper durch verschiedene Methoden verbinden. Einerseits ist es möglich, die die Magnetspulen aufnehmenden, mit ringförmigen Ausnehmungen versehenen Einsatzelemente in den Ventilkörper einzuschrauben; daneben läßt sich andererseits auch ein Einpressen oder ein Einklemmen der topfförmig, die Magnetspulen umgebenden Einsatzelemente in den Ventilkörper vorstellen. Ferner kann eine formschlüssige Verbindung des Einsatzelementes die Ausnehmung für die Magnetspule aufnehmenden Einsatzelement mit dem Ventilkörper durch stofflüssige Verbindung, wie beispielsweise Löten oder Schweißen, erfolgen.If the solenoid coils receiving separate inserts are installed in the valve body of a control module, so they can connect to the valve body by various methods. On the one hand, it is possible to screw the magnetic coils receiving, provided with annular recesses insert elements into the valve body; In addition, on the other hand, a pressing or pinching the cup-shaped, the magnetic coils surrounding insert elements in the valve body can be imagined. Further, a positive connection of the insert element, the recess for the magnetic coil receiving insert element with the valve body by fuel-efficient connection, such as soldering or welding done.

In die Herstellkosten vorteilhaft begünstigender Weise lassen sich die Ventilnadeln für beide Nadeln in gleichem Durchmesser fertigen. Dadurch können identische Fertigungsmethoden eingesetzt werden, ferner lassen sich durch das Prinzip der Gleichteileverwendung Lagerhaltungs- sowie die Bevorratungskosten positiv beeinflussen.Favorable in the manufacturing cost way, the valve needles for both needles can be made in the same diameter. As a result, identical manufacturing methods can be used, also can be influenced by the principle of the same parts inventory storage and the storage costs positive.

Zeichnungdrawing

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.Reference to the drawings, the invention will be explained in more detail below.

Es zeigt:

Figur 1
ein Steuermodul mit parallel aufgenommenen, jedoch höhenversetzt zueinander aufgenommenen Ausnehmungen für Magnetspulen,
Fig. 2
ein Steuermodul gemäß Fig. 1, bei dem an einem der Steuerteile ein separates Aufnahmeelement für die Magnetspule im Ventilkörper eingelassen ist,
Fig. 3
die parallele Anordnung zweier Steuerteile im Ventilkörper mit separaten Aufnahmeeinsätzen zur Aufnahme der Magnetspulen,
Fig. 4
die parallele Anordnung zweier Steuerventile im Steuermodul, deren Betätigungsmagnetspulen beide in Ausnehmungen im Ventilkörper aufgenommen sind und
Fig. 5
eine Variante eines Steuermodules mit Steuerventilen, bei denen Druckfedern die Steuerventilkörper in deren oberen Bereich umschließend angeordnet sind.
It shows:
FIG. 1
a control module with parallel recorded, but offset from each other recorded recesses for magnetic coils,
Fig. 2
a control module according to FIG. 1, in which a separate receiving element for the magnetic coil is embedded in the valve body at one of the control parts,
Fig. 3
the parallel arrangement of two control parts in the valve body with separate receiving inserts for receiving the magnetic coils,
Fig. 4
the parallel arrangement of two control valves in the control module, the actuating solenoid coils are both received in recesses in the valve body and
Fig. 5
a variant of a control module with control valves, in which compression springs, the control valve body are arranged in the upper region surrounding.

Ausführungsvariantenvariants

Aus Figur 1 geht ein Schnitt durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Steuermodul mit parallel in diesem aufgenommenen, jedoch höhenversetzt zueinander angeordneten Ausnehmungen für die Ventilsteuerkörper betätigende Elektromagneten näher hervor.FIG. 1 shows in more detail a section through the control module proposed according to the invention with electromagnets actuated parallel thereto but offset in height from each other for the valve control bodies.

Die Schnittdarstellung gemäß Fig. 1 zeigt, daß in einen symmetrisch zu seiner Symmetrieachse 3 aufgenommenen Ventilkörper 2 des Steuermodules 1 zwei parallel zueinander wirkende Steuerventile 5, 17 aufgenommen sind. Das erste Steuerventil 5 umfaßt eine sich im wesentlichen in vertikale Richtung erstreckende Ventilnadel 6. Die Ventilnadel 6 ist als rotationssymmetrisches Bauteil ausgeführt, symmetrisch zur Symmetrielinie 11. Im oberen Bereich der Ventilnadel 6 ist ein ringförmiger Magnetanker 7 aufgenommen, der die Ventilnadel 6 oberhalb einer an dieser ausgeführten Verjüngung 8 vollflächig umschließt.The sectional view of FIG. 1 shows that in a symmetrical to its symmetry axis 3 recorded valve body 2 of the control module 1, two mutually parallel control valves 5, 17 are added. The valve needle 6 is designed as a rotationally symmetrical component, symmetrical to the symmetry line 11. In the upper part of the valve needle 6, an annular armature 7 is received, the valve needle 6 above a this executed taper 8 encloses the entire surface.

Im unter der radialen Erstreckung des Magnetankers 7 befindlichen Teil des Ventilkörpers 2 ist eine umlaufende Ausnehmung 9 zur Aufnahme der Magnetspule eines Elektromagneten ausgebildet. Der die Ausnehmung 9 im Ventilkörper 2 umgebende Bereich des Ventilkörpers 2 kann daher als das Magnetjoch des Elektromagneten angesehen werden. Im unteren Bereich des ersten Steuerventiles ist ein um die Einschnürstelle der Ventilnadel 6 umgebender Leckölraum 10 ausgebildet.In located below the radial extent of the magnet armature 7 part of the valve body 2, a circumferential recess 9 is formed for receiving the magnetic coil of an electromagnet. The area surrounding the recess 9 in the valve body 2 of the valve body 2 can therefore be regarded as the magnetic yoke of the electromagnet. In the lower region of the first control valve, a leakage oil space 10 surrounding the constriction point of the valve needle 6 is formed.

Oberhalb des Leckölraumes 10 befindet sich im Ventilkörper 2, der durch die Sitzfläche der Ventilnadel 6 verschlossene Ventilsitz 12, über welchen der im Ventilkörper 2 ausgebildete Ringraum 14 druckentlastet werden kann. Am unteren Ende der Ventilnadel 6 ist ein Dom 15 ausgebildet, der als Führungsfläche für die ersten Windungen eines Federelementes 16 dient, welches ebenfalls als Rückstellelement im Ventilkörper 2 gelagert ist.Above the leakage oil chamber 10 is located in the valve body 2, which is closed by the seat surface of the valve needle 6 valve seat 12, via which the valve body 2 formed in the annular space 14 can be depressurized. At the lower end of the valve needle 6, a dome 15 is formed, which serves as a guide surface for the first turns of a spring element 16, which is also mounted as a return element in the valve body 2.

Im Ventilkörper 2 ist darüber hinaus ein zweites Steuerventil 17 aufgenommen, welches in bezug auf das bereits beschriebene erste Steuerventil 5 höhenversetzt angeordnet ist. Im Ventilkörper 2 des Steuermoduls 1 ist eine Bohrung 18 aufgenommen, in welcher ein ringförmig konfiguriertes Einsatzelement 19 eingelassen ist. Im ringförmig konfigurierten Einsatzelement 19, welches aus einem hochwertigen, weichmagnetischen Werkstoff besteht, befindet sich eine Ausnehmung 20, für die Spule eines Elektromagneten. Das ringförmig konfigurierte Einsatzelement 19 ist von einer Bohrung durchsetzt, in welches eine Hülse eingelassen ist. Ein Druckfederelement stützt sich einerseits an einem an der Hülse befestigten Ring 21 ab und ist andererseits in einem dornförmigen Fortsatz 22 geführt, welcher an der Ventilnadel 24 des zweiten Steuerventiles 17 ausgebildet ist. Unterhalb des Doms 22 ist die Ventilnadel 24 des zweiten Steuerventiles 17 mit einem tellerförmigen Element, einer Ventilplatte 23 versehen, welche das durch den Elektromagneten, dessen Spule in der Ausnehmung 20 des Einsatzelementes 19 aufgenommen ist, in vertikaler Richtung auf- und abbewegt werden kann.In the valve body 2, a second control valve 17 is also included, which is arranged vertically offset with respect to the already described first control valve 5. In the valve body 2 of the control module 1, a bore 18 is received, in which an annular configured insert element 19 is inserted. In the annular configured insert element 19, which consists of a high-quality, soft magnetic material, there is a recess 20 for the coil of an electromagnet. The annular configured insert element 19 is penetrated by a bore into which a sleeve is inserted. A compression spring element is supported on the one hand on a ring 21 fastened to the sleeve and on the other hand is guided in a mandrel-shaped extension 22 which is formed on the valve needle 24 of the second control valve 17. Below the dome 22, the valve needle 24 of the second control valve 17 is provided with a plate-shaped element, a valve plate 23, which can be moved up and down in the vertical direction by the electromagnet whose coil is received in the recess 20 of the insert element 19.

Im unteren Bereich des zweiten Steuerventils 17 befindet sich ein ringförmig die Ventilnadel 24 umschließender Ringraum 25. Am unteren Ende der Ventilnadel 24 ist der Ventilsitz 26 ausgebildet, welcher den die Ventilnadel 24 umgebenden Ringraum 25 öffnet bzw. verschließt.In the lower region of the second control valve 17 there is an annular annular space 25 surrounding the valve needle 24. At the lower end of the valve needle 24, the valve seat 26 is formed, which opens or closes the annular space 25 surrounding the valve needle 24.

Koaxial zur Symmetrieachse 3 des Ventilkörpers 2 befindet sich im Ventilkörper 2 ein Injektorkolben 31, dessen konisch zulaufendes Ende in einen mit Bezugszeichen 30 bezeichneten Steuerraum hineinragt. Der Steuerraum 30 weist einen nicht gezeigten Zulauf und einen Ringablauf 28 auf, in welchen ein Drosselelement 29 eingelassen sein kann. Der Ringraumablauf 28 mündet in den Ringraum 25, der den unteren Bereich der Ventilnadel 24 des zweiten Steuerventiles 17 umschließt. Vom Ringraum 25 zweigt der Ablauf 27 ab, über welchen das aus dem Steuerraum 30 austretende Steuervolumen in ein Reservoir abläuft.
Aus der Darstellung gemäß Fig. 2 geht ein Steuermodul gemäß Fig. 1 näher hervor, bei dem an einem der Steuerventile ein separates Aufnahmeelement für eine Magnetspule im Ventilkörper eingelassen ist.Coaxially to the axis of symmetry 3 of the valve body 2 is located in the valve body 2, an injector piston 31, the tapered end of which protrudes into a control space designated by reference numeral 30. The control chamber 30 has an inlet, not shown, and a ring outlet 28, in which a throttle element 29 can be inserted. The annular space drain 28 opens into the annular space 25, which surrounds the lower region of the valve needle 24 of the second control valve 17. From the annular space 25 branches off the flow 27, via which the control volume 30 exiting from the control chamber runs into a reservoir.
2, a control module according to FIG. 1 is shown in more detail, in which a separate receiving element for a magnetic coil in the valve body is embedded in one of the control valves.

Aus einem Vergleich der bereits beschriebenen Fig. 1 und Fig. 2 geht hervor, daß der rechts der Symmetrielinie 3 des Ventilkörpers 2 liegende Teil, d. h. das zweite Steuerventil 17 der Fig. 2 identisch mit dem Steuerventil 17 aus Fig. 1 ist. Einziger Unterschied ist lediglich der, daß im Ringraumzulauf 28 gemäß der Konfiguration in Fig. 2 kein Drosselelement 29 vorhanden ist.From a comparison of FIGS. 1 and 2 already described, it can be seen that the part lying to the right of the line of symmetry 3 of the valve body 2, that is to say the right-hand side of FIG. H. the second control valve 17 of FIG. 2 is identical to the control valve 17 of FIG. The only difference is only that in the annular space inlet 28 according to the configuration in Fig. 2, no throttle element 29 is present.

Im Unterschied zur in Fig. 1 beschriebenen Ausführungsvariante des ersten Steuerventiles 5 befindet sich der das erste Steuerventil 5 aktivierende Elektromagnet, d. h. seine Magnetspule in Ausnehmungen 9 eines Einsatzelementes 32, welches vom Ventilkörper 2 weitestgehend umschlossen ist. In bevorzugter Ausgestaltungsmöglichkeit des Einsatzelementes 32 kann dieses aus hochwertigem, weichmagnetischem Werkstoff gefertigt sein. Zur Verbesserung der Schaltdynamik läßt sich der Werkstoff des als Magnetjoch dienenden Einsatzelementes 32 mit schlitzförmig sich in axiale Richtung erstreckenden Ausnehmungen versehen. Vorzugsweise können am Einsatzelement oder auch im Ventilkörper 2 im Bereich der Ausnehmungen 9 zur Aufnahme der Magnetspulen 4 schlitzförmig konfigurierte Ausnehmungen ausgebildet werden. Das Einsatzelement 32 gemäß der Darstellung aus Fig. 2 kann im Ventilkörper 2 entweder verschraubt, in diesen eingepreßt, in diesen eingeklemmt oder mit diesem verschweißt oder verlötet werden, um eine dauerhafte Verbindung mit dem Ventilkörper 2 des Steuermodules 1 einzugehen.In contrast to the embodiment described in Fig. 1 of the first control valve 5 is the first control valve 5 activating solenoid, ie its magnetic coil in recesses 9 of an insert member 32 which is largely surrounded by the valve body 2. In a preferred embodiment possibility of the insert element 32, this can be made of high quality, soft magnetic material. To improve the switching dynamics, the material of serving as a magnetic yoke insert element can be 32 provided with slot-shaped extending in the axial direction recesses. Preferably, slot-shaped configured recesses can be formed on the insert element or in the valve body 2 in the region of the recesses 9 for receiving the magnet coils 4. The insert element 32 as shown in FIG. 2 can either be screwed in the valve body 2, pressed into this, clamped in this or welded or soldered to this, to enter into a permanent connection with the valve body 2 of the control module 1.

Analog zur Darstellung gemäß Fig. 1 ist in einen Höhenversatz 34 der Steuerventile 5 bzw. 17 zueinander darstellenden Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Steuermodules 1 ein Steuerraum 30 ausgebildet, in welchen das konisch zulaufende Ende eines Injektorkolbens 31 hineinragt. Der Steuerraum 30 im Ventilkörper 2 ist über den Ringraumzulauf 28, den Ringraum 25, des zweiten Steuerventiles 17 und den mit diesen in Verbindung stehenden Ablauf 27 druckentlastbar.Analogously to the illustration according to FIG. 1, a control space 30 is formed in a height offset 34 of the control valves 5 and 17, respectively, of an embodiment variant of the control module 1 according to the invention, in which the conically tapered end of an injector piston 31 protrudes. The control chamber 30 in the valve body 2 can be relieved of pressure via the annular space inlet 28, the annular space 25, the second control valve 17 and the outlet 27 connected thereto.

Aus der Darstellung gemäß Fig. 3 geht die parallele Anordnung zweier Steuerventile im Ventilkörper mit Einsatzelementen zur Aufnahme der Magnetspulen von Elektromagneten näher hervor.From the illustration of FIG. 3, the parallel arrangement of two control valves in the valve body with insert elements for receiving the magnetic coils of electromagnets is apparent in more detail.

Die Darstellung gemäß Fig. 3 zeigt, daß die beiden im Ventilkörper 2 des Steuermodules 1 aufgenommenen Steuerventile 5 bzw. 17 exakt baugleich zueinander sind. Die Ventilnadeln 6 bzw. 24 des ersten Steuerventiles 5 bzw. des zweiten Steuerventiles 17 sind im gleichen Durchmesser ausgeführt, so daß sich eine Fertigung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Steuermoduls gemäß der Darstellung aus Fig. 3 nach dem Gleichteileprinzip realisieren läßt. Die Verwendung von Gleichteilen ist fertigungstechnisch besonders einfach und hilft, die Herstellkosten niedrig zu halten.The illustration according to FIG. 3 shows that the two control valves 5 and 17 accommodated in the valve body 2 of the control module 1 are exactly identical to one another. The valve needles 6 and 24 of the first control valve 5 and the second control valve 17 are designed in the same diameter, so that a production of the inventively proposed control module according to the illustration of FIG. 3 can be realized according to the common part principle. The use of identical parts is particularly easy to manufacture and helps to keep the production costs low.

Bei den Ventilnadeln 6 bzw. 24 der beiden Steuerventile 5, 17, die im Ventilkörper aufgenommen sind, ist am unteren Ende ein topfförmiges Nadelaufnahmeelement 36 zugeordnet, welches über eine sich am Ventilkörper 2 - hier nicht weiter dargestellt - unten abstützt. Dadurch ist den Ventilnadeln 6 bzw. 24 des ersten Steuerventils bzw. des zweiten Steuerventiles 17 eine Rückstellkraft aufprägbar.In the valve needles 6 and 24 of the two control valves 5, 17 which are received in the valve body, a cup-shaped needle receiving element 36 is associated with the lower end, which is supported on the valve body 2 - not shown here - below. As a result, the valve needles 6 and 24 of the first control valve and the second control valve 17, a restoring force aufprägbar.

Aus der Darstellung gemäß Fig. 3 geht hervor, daß die Magnetspulen der die Steuerventile 5 bzw. 17 betätigenden oder aktivierenden Elektromagneten in Ausnehmungen 9 von Einsatzelementen 32 umschlossen sind. In dieser Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Steuermodules werden die Magnetspulen in separaten Einbauten im Ventilkörper 2 aufgenommen. Analog zu in Fig. 2 dargestellten Anordnungen können die Einsatzelemente 32 nebeneinanderliegend in den Ventilkörper 2 eingelassen sein. Beide Einsatzelemente 32 können Gleichbauteile sein, beide Einsatzelemente 32 bestehen vorzugsweise aus einem als Magnetjoch dienenden hochwertigen, weichmagnetischen Werkstoff.From the illustration of FIG. 3 shows that the magnetic coils of the control valves 5 and 17 are actuated or activating electromagnets in recesses 9 of insert elements 32 are enclosed. In this embodiment of the control module according to the invention, the magnetic coils are accommodated in separate internals in the valve body 2. Analogous to arrangements shown in FIG. 2, the insert elements 32 can be embedded side by side in the valve body 2. Both insert elements 32 can Be equal components, both insert elements 32 preferably consist of a magnetic yoke serving high quality, soft magnetic material.

Auch bei dieser Ausgestaltungsform des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Steuermoduls 1 können die Einsatzelemente 32, in deren Ausnehmungen 9 die Magnetspulen der Elektromagnete aufgenommen werden, mit dem Ventilkörper 2 verschraubt, in diesen eingepreßt oder mit diesem verklemmt werden. Auch eine formschlüssige Verbindung zwischen Ventilkörper 2 und Einsatzelement 32, beispielsweise durch Verschweißen und Verlöten, ist denkbar. Die Konfiguration der Ringräume 14 bzw. 25, der Leckölräume 10, der entsprechenden Dichtsitze 13 bzw. 26 sowie die Anordnung von Injektorkolben 31, Steuerraum 30 im Ventilkörper, sowie Ringraumzulauf 28 und Ringraumablauf 27 sind identisch mit den bereits in Fig. 1 und 2 skizzierten Konfigurationen.Also in this embodiment of the inventively proposed control module 1, the insert elements 32, in the recesses 9, the solenoid coils of the electromagnets are received, screwed to the valve body 2, pressed into this or jammed with this. Also, a positive connection between the valve body 2 and insert member 32, for example by welding and soldering, is conceivable. The configuration of the annular spaces 14 and 25, the leakage oil chambers 10, the corresponding sealing seats 13 and 26 and the arrangement of injector piston 31, control chamber 30 in the valve body, as well as annulus inlet 28 and annulus 27 are identical to those already outlined in Figs configurations.

Aus der Darstellung gemäß Fig. 4 geht die parallele Anordnung zweier Steuerventile näher hervor, deren Betätigungsmagnetspulen beide in Ausnehmungen eines Ventilkörpers aufgenommen sind.From the illustration of FIG. 4, the parallel arrangement of two control valves is more apparent, the actuating solenoid coils are both received in recesses of a valve body.

Gemäß dieser Konfiguration läßt sich eine besonders niedrig bauende Konfiguration eines Steuermodules 1 zur Fluidkontrolle, beispielsweise bei unter hohem Druck stehenden Kraftstoff einspritzenden Einspritzsystemen realisieren, in dem die die Magnetspulen aufnehmenden Ausnehmungen 9 unmittelbar im Ventilkörper 2 ausgebildet werden. Damit läßt sich das Material des Ventilkörpers 2 in vorteilhafter Weise als magnetischer Leiter verwenden. Ferner können die die Bauhöhe des Ventilkörpers erhöhenden Einsatzelemente 32 aus hochwertigem, weichmagnetischen Werkstoff entfallen. Die an den Ventilnadeln 6 bzw. 24 aufgenommenen ringförmigen Magnetanker 7 leiten die axiale Hubbewegung, die beim Beschalten der Magnetspulen, die in den Ausnehmungen 9 des Ventilkörpers 2 aufgenommen sind erzeugt werden, in vertikale Hubbewegungen der Ventilnadeln 6 bzw. 24 um. Fig. 4 zeigt eine besonders kompakt bauende Ausführungsform eines Steuermoduls 1, bei dem die Ausnehmungen 9 für die Magnetspule der die Ventilnadeln 6 bzw. 24 etwa mittig umgebende Ringraum 14 bzw. 25, der sich daran anschließende Dichtsitz 12 bzw. 26 sowie die sich daran anschließenden Leckölräume 10 besonders dicht hintereinander liegend angeordnet sind.According to this configuration, a particularly low-profile configuration of a control module 1 for fluid control can be realized, for example, in injection systems injecting high pressure fuel, in which the recesses 9 accommodating the magnetic coils are formed directly in the valve body 2. Thus, the material of the valve body 2 can be used advantageously as a magnetic conductor. Furthermore, the height of the valve body increasing insert elements 32 made of high quality, soft magnetic material can be omitted. The annular magnet armature 7 accommodated on the valve needles 6 and 24, respectively, conduct the axial lifting movement, which is generated when the magnet coils, which are received in the recesses 9 of the valve body 2, into vertical strokes of the valve needles 6 and 24. Fig. 4 shows a particularly compact design embodiment of a control module 1, wherein the recesses 9 for the solenoid of the valve needles 6 and 24 approximately centrally surrounding annular space 14 and 25, the adjoining sealing seat 12 and 26 and the thereto subsequent leakage oil spaces 10 are arranged particularly close to each other lying.

Auch bei dieser Ausfiihrungsform ist der Injektorkolben koaxial zur Symmetrieachse 3 des Ventilkörpers 2 ausgebildet.Also in this embodiment, the injector piston is formed coaxially with the axis of symmetry 3 of the valve body 2.

Aus der Ausführungsvariante gemäß Fig. 5 geht eine Variante eines Steuermodules mit Steuerventilen hervor, bei denen Federelemente die Steuerventilkörper in deren oberen Bereich umschließend ausgeführt sind.From the embodiment according to FIG. 5, a variant of a control module with control valves emerges, in which spring elements the control valve bodies are designed to enclose their upper area.

Im Unterschied zu den in Fig. 3 und 4 gezeigten parallelen Anordnungen der Steuerventile 5 bzw. 17 im Ventilkörper 2 des Steuermodules 1 befinden sich in der Ausführungsvariante gemäß Fig. 5 die Federelemente 16 jeweils im oberen Bereich des Ventilkörpers 2. Die Federelemente 16 werden einerseits von den Ventilnadeln 6 bzw. 24 durchsetzt und liegen zur Vermeidung von Knicken an den Innenseiten von Bohrungen in den Einsatzelementen 32 an. Die Einsatzelemente 32 weisen sich ringförmig erstreckende Ausnehmungen 9 auf, welche die Magnetspulen der die Steuerventile 5 bzw. 17 betätigenden Elektromagnete aufnehmen. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel des der Erfindung zugrundeliegenden Gedankens lassen sich die Einsatzelemente 32 aus hochwertigem, weichmagnetischen Werkstoff fertigen; ferner lassen sich die Einsatzelemente 32 gemäß der bereits aufgeführten Methoden des Verschraubens, des Verschweißens, des Verlötens oder des Einpressens oder Verklemmens mit dem Ventilkörper 2 des Steuermoduls 1 dauerhaft verbinden. Im oberen Bereich der Ventilnadel 6 bzw. 24 ist diese von einem ringförmigen Magnetanker 7 umschlossen, wobei der den Magnetanker 7 aufnehmende Bereich der Ventilnadel 6 bzw. 24 als Anschlagfläche für die die Bohrung im Einsatzelement 32 durchsetzende Druckfeder bildet. Andererseits stützt sich die Druckfeder 16, vom Einsatzelement 32 umschlossen, auf einem Ring ab, der seinerseits plan am Ventilkörper 2 anliegt. Mit dieser Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Steuermodules 1 läßt sich der Ventilkörper 2 dahingehend optimieren, daß das die Magnetspulen der Elektromagneten umgebenden Material hinsichtlich seiner magnetischen Eigenschaften unabhängig vom Material des Ventilkörpers 2 in optimaler Weise gewählt ausgewählt werden kann.In contrast to the parallel arrangements of the control valves 5 and 17 shown in FIGS. 3 and 4 in the valve body 2 of the control module 1, the spring elements 16 are each located in the upper region of the valve body 2 in the embodiment variant according to FIG penetrated by the valve needles 6 and 24 and are to avoid kinking on the insides of holes in the insert elements 32 at. The insert elements 32 have annularly extending recesses 9 which receive the magnetic coils of the control valves 5 and 17 actuated electromagnets. Also in this embodiment of the invention underlying idea, the insert elements 32 can be made of high quality, soft magnetic material; Furthermore, the insert elements 32 according to the already mentioned methods of screwing, welding, soldering or pressing or jamming with the valve body 2 of the control module 1 permanently connect. In the upper region of the valve needle 6 or 24, this is surrounded by an annular armature 7, wherein the magnet armature 7 receiving portion of the valve needle 6 and 24 forms a stop surface for the bore in the insert member 32 passing through compression spring. On the other hand, the compression spring 16, enclosed by the insert element 32, is supported on a ring, which in turn rests flat against the valve body 2. With this embodiment variant of the control module 1 proposed according to the invention, the valve body 2 can be optimized such that the material surrounding the magnetic coils of the electromagnets can be selected optimally in terms of its magnetic properties independently of the material of the valve body 2.

Aus der Darstellung gemäß Fig. 5 geht hervor, daß die beiden Steuerventile 5 bzw. 17 als Gleichbauteile konfiguriert sind und sich hinsichtlich von Durchmesser sowie Anbauteilen nicht voneinander unterscheiden. Lediglich die im Gehäuse im Ventilkörper 2 ausgebildeten Ringräume 14 bzw. 25, welche die Ventilnadeln 6 bzw. 24 im unteren Bereich umgeben, unterscheiden sich durch die Mündung eines Ringraumzulaufs 28 bzw. eines Ringraumablaufes 27, welche dem Ringraum 25 des zweiten Steuerventiles 17 zugeordnet sind.From the illustration according to FIG. 5, it can be seen that the two control valves 5 and 17 are configured as equal components and do not differ from each other in terms of diameter and attachment parts. Only in the housing formed in the valve body 2 annular spaces 14 and 25, which surround the valve needles 6 and 24 in the lower region, differ through the mouth of an annular space inlet 28 and an annular space 27, which are associated with the annular space 25 of the second control valve 17 ,

Aus den Darstellungen gemäß der Fig. 3, 4 und 5 gehen Ausführungsvarianten eines Steuermodules 1 näher hervor, bei denen die beiden in diesem enthaltenen Steuerventile 5 bzw.-17 symmetrisch zueinander angeordnet sind und eine gleiche Bauhöhe aufweisen. Ferner weisen die beiden Steuerventile 5 bzw. 17, d. h. deren Ventilnadeln 6 bzw. 24 gleiche Fertigungsdurchmesser auf, so daß Gleichteile verwendet werden können.From the representations according to FIGS. 3, 4 and 5, embodiments of a control module 1 are shown in more detail, in which the two control valves 5 and 17 contained therein are arranged symmetrically with respect to one another and have the same overall height. Furthermore, the two control valves 5 and 17, d. H. their valve needles 6 and 24 same production diameter, so that the same parts can be used.

Aus den Darstellungen gemäß Fig. 1 und 2 geht hervor, daß innerhalb eines Ventilkörpers 2 eines Steuermodules 1 an einem ersten Steuerventil 5 die Spule eines Elektromagneten im in Ventilkörper 2 ausgeführten Ausnehmungen 8 aufgenommen werden kann, während der Elektromagnet des weiterhin im Ventilkörper 2 aufgenommenen zweiten Steuerventiles 17 des Steuermodules 1 von einem Einsatz aus hochwertigem, weichmagnetischen Werkstoff in einer Bohrung 18 umschlossen sein kann. Gleiches gilt für die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsvariante, bei welcher analog zu Fig. 1 ein Höhenversatz der beiden Steuerventile 5 bzw. 17 zueinander erkennbar ist.From the illustrations according to FIGS. 1 and 2 it is apparent that within a valve body 2 of a control module 1 at a first control valve 5, the coil of an electromagnet can be accommodated in the recesses 8 executed in the valve body 2, while the electromagnet of the second control valve 17 of the control module 1, which is further received in the valve body 2, can be enclosed in a bore 18 by an insert of high-quality, soft-magnetic material. The same applies to the embodiment variant shown in Fig. 2, in which analogous to Fig. 1, a height offset of the two control valves 5 and 17 is visible to each other.

Claims (9)

  1. Control module for controlling fluids in injection systems having a valve body (2) in which valve needles (6, 24) are held by control valves (5, 17) with which the pressure increase and the pressure relief of control spaces (30) or nozzle spaces and injectors can be influenced, it being possible to actuate the control valves (5, 17) in the valve body (2) electromagnetically, and the solenoids being held in recesses (9) in the valve body (2) or in recesses (9, 20) in insertion elements (19, 32) on the valve body (2), characterized in that the recesses (9, 20) have multiple slits in order to improve the switching dynamics of the solenoids.
  2. Control module according to Claim 1, characterized in that the solenoids which actuate the control valves (5, 17) are held in recesses (9) in the valve body (9) of the control module.
  3. Control module according to Claim 1, characterized in that the solenoids which actuate the control valves (5, 17) are held in recesses (9, 20) of insertion elements (19, 32) serving as a magnetic yoke, on the valve body (2).
  4. Control module according to Claim 3, characterized in that the insertion elements (19, 32) serving as a magnetic yokes of the valve body (2) are fabricated from high quality, soft magnetic material.
  5. Control module according to Claim 1, characterized in that the slits are embodied as continuous slits which extend in the axial direction.
  6. Control module according to Claim 5, characterized in that preferably four slits are formed in the valve body (2) or insertion elements (19, 32).
  7. Control module according to Claim 1, characterized in that the insertion elements (19, 32) are clamped, pressed in or held in a frictionally locking or positively locking fashion in the valve body (2).
  8. Control module according to Claim 2, characterized in that magnets which actuate the recesses (9) which hold the solenoids in the two control valves (5, 17) are arranged with the vertical offset (34) with respect to one another in the valve body (2).
  9. Control module according to Claims 2 or 3, characterized in that the control valves (5, 17) and the magnets which actuate them are embodied parallel to one another and at an identical overall height.
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