DE10065220A1 - Force-balanced control valve on the control chamber of a fuel injector - Google Patents
Force-balanced control valve on the control chamber of a fuel injectorInfo
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in die Brennräume einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Ventilkolben (26), der in einem Injektorgehäuse aufgenommen ist. Dieser ist mittels eines von einem druckentlastbaren Steuerraum (24) aufgenommenen Steuervolumen bewegbar. Der druckentlastbare Steuerraum (24) wird über eine Zulaufdrossel (28) mit einem Zulauf (30) vom Hochdrucksammelraum (Common Rail) kontinuierlich mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff beaufschlagt. Dem druckentlastbaren Steuerraum (24) ist ein Steuerventil (12) zugeordnet, dessen Steuerkolben (14) kraftausgeglichen ist.The invention relates to a device for injecting fuel into the combustion chambers of an internal combustion engine with a valve piston (26) which is accommodated in an injector housing. This can be moved by means of a control volume accommodated in a pressure-relieving control chamber (24). The pressure-relieved control chamber (24) is continuously supplied with fuel under high pressure via an inlet throttle (28) with an inlet (30) from the high-pressure collecting chamber (common rail). A control valve (12) is assigned to the pressure-relieved control chamber (24), the control piston (14) of which is force-balanced.
Description
Bei Einspritzsystemen zur Einspritzung von Kraftstoff in die Brennräume direkt einsprit zender Verbrennungskraftmaschinen wird die Freigabe bzw. das Verschließen eines Dü senzulaufes zur Einspritzdüse durch einen in ein Gehäuse bewegbares, elektrisch ansteuer bares Steuerelement herbeigeführt. Durch ein oberhalb des Steuerelementes im Gehäuse vorgesehenen Steuerraum wird die Bewegung des Steuerelementes ausgelöst. Der Steuer raum steht einerseits über eine Zulaufdrossel ständig mit der Hochdruckquelle, beispiels weise einem Hochdrucksammelraum (Common Rail) in Verbindung, so daß stets ein aus reichendes Kraftstoffvolumen im Steuerraum vorliegt. Der Steuerraum ist andererseits über ein ansteuerbares Absteuerelement druckentlastbar, so daß durch seine Druckentlastung ein Einfahren des Steuerelementes in diesen möglich und die Verbindung des Düsenzulaufs der Einspritzdüse mit dem Zulauf vom Hochdrucksammelraum (Common Rail) herstellbar ist.Inject fuel directly into the combustion chambers in injection systems zender internal combustion engines is the release or the closing of a nozzle flow to the injection nozzle by means of an electrically actuable housing brought about control. By one above the control element in the housing provided control room, the movement of the control element is triggered. The tax On the one hand, space is constantly connected to the high pressure source via an inlet throttle, for example as a high-pressure common room (connection), so that always one out there is sufficient fuel volume in the control room. The control room, on the other hand, is over a controllable control element can be relieved of pressure, so that by its pressure relief The control element can be retracted into this and the connection of the nozzle inlet the injector with the inlet from the high-pressure manifold (common rail) is.
DE 196 24 001 A1 bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftma schinen. Es wird eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen vorgeschla gen, bei dem ein Kraftstoffeinspritzventil einen von einem Einspritzventilglied betätigen den Stößel aufweist, der einen Steuerraum begrenzt. Dieser wird ständig über eine Drossel vom Kraftstoffhochdruck versorgt und kann über ein Steuerventil und einen Abflußkanal entlastet werden. Das Steuerventil weist dazu ein Ventilglied auf, daß von einem Pie zosteller derart betätigt wird, daß das Ventilglied beim Öffnen des Abflußkanales zum Steuerraum hin bewegt wird. In Schließstellung wird das Ventilglied durch den Druck im Steuerraum in Schließrichtung beaufschlagt.DE 196 24 001 A1 relates to a fuel injection device for internal combustion engines machines. A fuel injection device for internal combustion engines is proposed gene in which a fuel injector actuate one of an injector member has the plunger that delimits a control room. This is constantly a throttle supplied by high-pressure fuel and can via a control valve and a drain channel be relieved. For this purpose, the control valve has a valve member that a Pie zosteller is actuated in such a way that the valve member opens when the drain channel Control room is moved. In the closed position, the valve member is affected by the pressure in the Control room acted upon in the closing direction.
Aus DE 197 27 896 A1 ist ein Kraftstoffeinspritzventil bekannt geworden. Dieses weist einen nach innen, entgegen der Kraftstoffaustrittsrichtung öffnendes Ventilglied auf, daß eine eine Einspritzöffnung steuernde Dichtfläche umfaßt. An diese schließt sich stromauf wärts ein Druckraum an, der ständig mit einer Kraftstoffhochdruckquelle verbunden ist und von einer Druckschulter am Ventilglied begrenzt ist. Diese ist durch den Druck im Druck raum entgegen einer Schließkraft in Öffnungsrichtung beaufschlagt. Ferner ist eine Druck fläche, die zur Betätigung des Ventilgliedes in Schließrichtung entgegen aufgebrachten Öffnungskräften dient, vorgesehen. Diese Druckfläche ist einem zwischen einem Arbeits druck oder einem Entlastungsdruck veränderbaren Steuerdruck in einem Steuerdruckraum ausgesetzt, wobei bei einem dort eingestellten Entlastungsdruck die Öffnungskräfte am Ventilglied überwiegen. Es ist ferner ein auf das Ventilglied wirkende Ausgleichsdruckflä che vorgesehen, die einen hydraulischen Raum einerseits begrenzt, der andererseits von einer ersten Kolbenfläche eines Kolbens begrenzt ist. Der Kolben hat eine der ersten Kol benfläche abgewandte zweite Kolbenfläche, die von einem Referenzdruck, vorzugsweise einem konstanten Druck in Schließrichtung des Ventilgliedes beaufschlagt ist.A fuel injection valve has become known from DE 197 27 896 A1. This points an inwardly against the fuel outlet opening valve member on that comprises a sealing surface controlling an injection opening. This is connected upstream a pressure chamber that is constantly connected to a high-pressure fuel source and is limited by a pressure shoulder on the valve member. This is due to the pressure in the print against a closing force in the opening direction. Furthermore, there is a pressure surface that counteracted to actuate the valve member in the closing direction Serves opening forces, provided. This printing area is one between one work pressure or a relief pressure variable control pressure in a control pressure chamber exposed, with a release pressure set there, the opening forces on Valve element predominate. It is also a compensation pressure surface acting on the valve member che provided, which limits a hydraulic space on the one hand, on the other hand by a first piston surface of a piston is limited. The piston has one of the first pistons second piston surface facing away from a reference pressure, preferably a constant pressure is applied in the closing direction of the valve member.
Mit dem erfindungsgemäß ausgeführten, einem Steuerraum eines Injektors zum Einsprit zen von Kraftstoff zugeordneten Steuerventil läßt sich das Kraftniveau, auf welchem das den Steuerraumdruck entlastende Steuerventil betätigbar ist, drastisch absenken. Dadurch wiederum lassen sich zur Druckentlastung eines Steuerraums in einem Hochdruckinjektor sehr schnelle, extrem klein bauende und schnellschaltende Magnetventile einsetzen. Wäh rend bei bisherigen Ansteuerungselementen zur Druckentlastung des Steuerraumes Kräfte in der Größenordnung von 1200 bis 2000 N aufzubringen waren, sind beim Einsatz des erfindungsgemäß ausgebildeten Steuerventiles zur Entlastung des Steuerraumes Kräfte im Bereich von maximal 100 N notwendig, die von kleinen, schnell schaltenden Magnetven tilen aufgebracht werden können.With the control chamber of an injector designed for injection according to the invention zen of fuel associated control valve can be the level of force at which the control valve relieving pressure from the control chamber can be actuated, drastically lower. Thereby in turn can be used to relieve pressure in a control room in a high pressure injector use very fast, extremely small and fast switching solenoid valves. currency rend with previous control elements to relieve pressure in the control room in the order of 1200 to 2000 N had to be applied when using the Control valve designed according to the invention to relieve the control chamber forces in Range of a maximum of 100 N necessary, that of small, fast-switching solenoid valves Til can be applied.
Die Kraftausgeglichenheit des Steuerkolbens läßt sich durch Anordnen eines Ausgleichs raumes oberhalb des Steuerkolbens erzielen. An der oberen Stirnfläche liegt ein als Ma gnetanker dienendes Druckelement an und durchsetzt dabei den oberhalb des Steuerkol bens vorgesehenen Ausgleichsraum. Das Quadrat des Durchmessers im Führungsbereich des Steuerkolbens entspricht der Differenz zwischen den Quadraten des Steuerkolben durchmessers und des Magnetankerzapfendurchmessers. Dadurch wird die Kraftausgegli chenheit des Steuerkolbens herbeigeführt, was geringste Stellkräfte bei der Betätigung des den Steuerraum druckentlastenden Steuerventiles zuläßt. Der Druckausgleich zwischen druckentlastbarem Steuerraum zur Bewegung eines Ventilkörpers innerhalb eines Kraft stoffinjektors und dem Ausgleichsraum erfolgt in einfacher Weise über eine sich durch den Steuerkolben erstreckende Ausgleichsbohrung. The force balance of the control piston can be arranged by arranging a compensation achieve space above the control piston. On the upper face is a Ma gnetanker serving pressure element and penetrates the above the control column provided compensation room. The square of the diameter in the guide area of the control piston corresponds to the difference between the squares of the control piston diameter and the magnet armature pin diameter. This balances the strength Chenheit of the control piston brought about, which smallest actuating forces when operating the the control chamber allows pressure-relieving control valves. The pressure balance between pressure relief control chamber for moving a valve body within a force substance injector and the compensation chamber is carried out in a simple manner through a Control piston extending compensating bore.
Von dieser kann in die kompakte Bauweise des Steuerventiles begünstigender Weise eine Ablaufdrossel abzweigen, die als Bohrung in den Steuerkolben integriert werden kann.This can favorably in the compact design of the control valve Branch the flow restrictor, which can be integrated as a hole in the control piston.
Neben einer kompakt bauenden Form des erfindungsgemäß konfigurierten Steuerventiles läßt sich auch eine gestreckte Bauform des Steuerventiles oberhalb eines druckentlastbaren Steuerraumes realisieren. Steht mehr Bauraum zur Verfügung läßt sich die Ablaufdrossel aus dem Steuerkolben unmittelbar in das Gehäuse oberhalb des druckentlastbaren Steuer raumes integrieren, was die Fertigungskosten günstig beeinflußt.In addition to a compact design of the control valve configured according to the invention can also be an elongated design of the control valve above a pressure relief Realize control room. If there is more installation space available, the outlet throttle can be used from the control piston directly into the housing above the pressure-releasable control integrate space, which affects the manufacturing costs favorably.
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend detaillierter erläutert.The invention is explained in more detail below with the aid of the drawing.
Es zeigt:It shows:
Fig. 1 Ein einem Steuerraum eines Ventilkolbens des Injektors zugeordnetes Steuerventil in kompakter Bauform. Fig. 1 A control valve associated with a valve piston of the injector in a compact design.
Fig. 2 ein einem Steuerraum eines Ventilkolben des Injektors zugeordnetes Steuerventil in gestreckter Bauform. Fig. 2 is a control chamber of a valve piston of the injector control valve in an elongated design.
Der Darstellung gemäß Fig. 1 ist ein einen Steuerraum eines Ventilkolbens eines Injektors zum Einspritzen von Kraftstoff in Brennräume einer Verbrennungskraftmaschine zugeord netes Steuerventil in kompakter Blauform entnehmbar.The illustration of FIG. 1 is an injector for injecting fuel into combustion chambers of an internal combustion engine zugeord scribed control valve in a compact blue form a removable a control chamber of a valve piston.
Das Gehäuse eines Injektors zum Einspritzen von unter hohem Druck stehenden Kraftstoff in die Brennräume einer Verbrennungskraftmaschine ist entlang einer Trennfuge 2 in ein erstes Gehäuseteil 1 und ein an diesem anliegendes zweites Gehäuseteil 23 geteilt. Im er sten Gehäuseteil 1 ist ein Steuerelement 3 aufgenommen. Das Steuerelement 3 gemäß der Darstellung in Fig. 1 kann insbesondere als schnell schaltendes Magnetventil beschaffen sein. Dazu ist in das erste Gehäuseteil 1 eine Magnetspule 5 integriert, welche einen hül senartigen Einsatz 4 umgibt. Der hülsenartige Einsatz 4 seinerseits umschließt ein Fe derelement 6, und bildet durch eine Umlaufkante eine Anschlagfläche für das umschlosse ne Federelment 6. Am gegenüberliegenden Ende des Federelementes 6 liegt diese auf ei nem tellerförmig ausgebildeten Magnetanker 7 an. Der Magnetanker 7 ist im ersten Gehäuseteil 1 innerhalb eines Hohlraumes in vertikale Richtung bewegbar. Am Magnetanker 7 ist ein in einem ersten Durchmesser 8 (d1) ausgeführter Zapfen angebracht, der über die Trennfuge 2 zwischen erstem Gehäuseteil 1 und zweitem Gehäuseteil 23 hinausragt.The housing of an injector for injecting fuel under high pressure into the combustion chambers of an internal combustion engine is divided along a parting line 2 into a first housing part 1 and a second housing part 23 abutting against it. In he most housing part 1 , a control element 3 is added. The control element 3 as shown in FIG. 1 can in particular be designed as a fast switching solenoid valve. For this purpose, a solenoid 5 is integrated in the first housing part 1 , which surrounds a sleeve-like insert 4 . The sleeve-like insert 4 in turn encloses a Fe derelement 6 , and forms a stop surface for the enclosed ne spring element 6 by a peripheral edge. At the opposite end of the spring element 6 , this rests on egg NEM plate-shaped armature 7 . The magnet armature 7 can be moved in the vertical direction in the first housing part 1 within a cavity. A pin with a first diameter 8 (d 1 ) is attached to the magnet armature 7 and protrudes beyond the joint 2 between the first housing part 1 and the second housing part 23 .
Im an der Trennfuge mit dem ersten Gehäuseteil 1 in Verbindung stehenden zweiten Ge häuseteil 23 ist oberhalb eines Steuerventiles 12 ein Ausgleichsraum 10 vorgesehen. Der Ausgleichsraum 10 ist einerseits durch eine Wandung des ersten Gehäuseteiles 1 begrenzt und andererseits von einer Stirnseite eines Steuerkolbens 14 des Steuerventiles 12. In den Ausgleichsraum 10 oberhalb des Steuerkolbens 14 ragt der Zapfen des Magnetankers 7 hinein, wobei der Zapfen in einem ersten Durchmesser d1 ausgebildet ist. Der von einer Bohrung 13 im zweiten Gehäuseteil 23 umschlossene Steuerkolben 14 ist im zweiten Durchmesser 15 (d2) ausgeführt. Der Steuerkolben 14 des Steuerventiles 12 ist gemäß der Darstellung in Fig. 1 von einer Ausgleichsbohrung 16 durchzogen, von der aus Gründen der Platz- und Bauraumersparnis eine Ablaufdrossel 22 als schrägliegende Bohrung ab zweigt. Über die Ausgleichsbohrung 16 sind der Ausgleichsraum 10 oberhalb des Steuer kolbens 14 und ein druckentlastbarer Steuerraum 24 miteinander verbunden.In the separating joint with the first housing part 1 in connection with the second housing part 23 Ge, a compensation chamber 10 is provided above a control valve 12 . The compensation chamber 10 is delimited on the one hand by a wall of the first housing part 1 and on the other hand by an end face of a control piston 14 of the control valve 12 . The pin of the magnet armature 7 projects into the compensation space 10 above the control piston 14 , the pin being designed in a first diameter d 1 . The control piston 14, which is enclosed by a bore 13 in the second housing part 23, has a second diameter 15 (d 2 ). The control piston 14 of the control valve 12 is, as shown in FIG. 1, traversed by a compensating bore 16 , from which an outlet throttle 22 branches off as an inclined bore for reasons of space and space savings. About the compensating bore 16 , the compensation chamber 10 above the control piston 14 and a pressure relief control chamber 24 are connected to each other.
Der Steuerkolben 14 des Steuerventiles 12 ist etwa mittig von einem Ringraum 17 umge ben, von dem an einer Mündung 18 eine Leckölbohrung 11 abzweigt. Die Leckölbohrung 11 verläuft bis zur Trennfuge 2 durch das zweite Gehäuseteil 23 und im ersten Gehäuseteil 1 bis in den Bereich des Hohlraumes, welcher den tellerförmig konfigurierten Magnetanker 7 umgibt. Im unteren Bereich des den Steuerkolben 14 umschließenden Ringraumes 17 ist im zweiten Gehäuseteil 23 ein gehäuseseitiger Sitz ausgebildet, welcher durch einen am Steuerkolben 14 ausgebildeten Sitzdurchmesser 32 verschließbar ist. An den Sitzdurch messer 32 schließt sich am Steuerkolben 14 eine Einschnürstelle 19 an, in der der Steuer kolben 14 eine Durchmesserverjüngung aufweist. Innerhalb der Einschnürstelle 19 mündet die von der Ausgleichsbohrung 16 abzweigende Ablaufdrossel 22.The control piston 14 of the control valve 12 is approximately in the middle of an annular space 17 , from which a leak oil bore 11 branches off at an opening 18 . The leakage oil bore 11 runs up to the parting line 2 through the second housing part 23 and in the first housing part 1 into the region of the cavity which surrounds the plate-shaped magnet armature 7 . In the lower area of the control piston 14 surrounding annular space 17, a housing-side seat is formed in the second housing part 23 which is closed by a formed on the control piston 14 seating diameter 32nd To the seat diameter 32, a constriction 19 closes on to the control piston 14, in which the control piston 14 has a diameter reduction. The outlet throttle 22 branching off from the compensating bore 16 opens within the constriction point 19 .
Mit einem sich an die Einschnürstelle 19 anschließenden Führungsabschnitt 20 ist der
Steuerkolben 14 des Steuerventiles 12 im zweiten Gehäuseteil 23 geführt. Der Führungsab
schnitt 20 ist in einem dritten Durchmesser 21 (d3) ausgeführt. Zur Erzielung der Kraftaus
geglichenheit des Steuerkolbens 14 des Steuerventiles 12 muß die nachfolgend wiederge
gebene Beziehung erfüllt sein:
The control piston 14 of the control valve 12 is guided in the second housing part 23 with a guide section 20 adjoining the constriction point 19 . The Guide section 20 is executed in a third diameter 21 (d 3 ). To achieve the force balance of the control piston 14 of the control valve 12 , the relationship given below must be fulfilled:
d3 2 = d2 2 - d1 2 d 3 2 = d 2 2 - d 1 2
Da, bedingt durch die Ausgleichsbohrung 16, welche den Steuerkolben 14 durchzieht, im Ausgleichsraum 10 und im druckentlastbaren Steuerraum 24 der gleiche Druck herrscht, kann durch diese Durchmesserauslegung eine Kraftausgeglichenheit des Steuerkolbens 14 des Steuerventiles 12 erzielt werden, so daß durch das Steuerelement 3 geringste Stellkräfte zur Verfügung zu stellen sind, die eine Betätigung, d. h. eine Druckentlastung des Steuer raumes 24 zulassen.Since, due to the compensating bore 16 which passes through the control piston 14 , the same pressure prevails in the compensating chamber 10 and in the pressure-relieving control chamber 24 , a force balance of the control piston 14 of the control valve 12 can be achieved by this diameter design, so that the control element 3 has the smallest actuating forces are to be provided, which allow actuation, ie a pressure relief of the control room 24 .
Der druckentlastbare Steuerraum 24 wird über eine im zweiten Gehäuseteil 23 vorgesehene Zulaufdrossel 28 stets mit unter hohem Druck stehendem Kraftstoff beaufschlagt. Die Zu laufdrossel 28 ist zwischen dem druckentlastbaren Steuerraum 24 und einem Zulauf 30 vom Hochdrucksammelraum (Common Rail) vorgesehen. Über den Zulauf 30 vom Hoch drucksammelraum (Common Rail) steht ebenfalls unter Hochdruck stehender Kraftstoff an einem hier nicht dargestellten Ventilraum des Injektors an. Der druckentlastbare Steuer raum 24 wird einerseits durch eine Wandung des zweiten Gehäuseteiles 23 begrenzt sowie durch Steuerraumseitenwände 27 im zweiten Gehäuseteil 23. Ferner ragt in den druckent lastbaren Steuerraum 24 eine Stirnfläche 25 eines Ventilkolbens 26 hinein, dessen Verti kalbewegung eine Verbindung zwischen einem hier nicht dargestellten Düsenraum, der eine Düsennadel des Injektors umgibt und den Zulauf 30 vom Hochdrucksammelraum (Common Rail) entweder freigibt oder verschließt.The pressure-relieved control chamber 24 is always acted upon by a fuel under high pressure via an inlet throttle 28 provided in the second housing part 23 . The throttle 28 is provided between the pressure-relieved control chamber 24 and an inlet 30 from the high-pressure plenum (common rail). Via the inlet 30 from the high-pressure accumulation chamber (common rail), fuel under high pressure is also present at a valve chamber of the injector, not shown here. The pressure relief control chamber 24 is limited on the one hand by a wall of the second housing part 23 and by control chamber side walls 27 in the second housing part 23 . Also protrudes into the pressure-relieved control chamber 24, an end face 25 of a valve piston 26 , the vertical movement of which connects a connection between a nozzle chamber (not shown here) which surrounds a nozzle needle of the injector and either releases or closes the inlet 30 from the high-pressure collecting chamber (common rail).
An der oberen Begrenzungswandung des druckentlastbaren Steuerraumes 24 im zweiten Gehäuseteil 23 ist ein hydraulischer Hubanschlag 31 ausgebildet, an welchen bei maxima ler Druckentlastung des Steuerraumes 24 durch Aufsteuerung des Steuerventiles 12 die Stirnfläche 25 des Ventilkolbens 26 anschlägt. Über die Ausgleichsbohrung 16, welche den Steuerkolben 14 des Steuerventiles 12 durchsetzt, steht der im druckentlastbaren Steuer raum 24 anstehende Hochdruck auch im Ausgleichsraum 10 oberhalb des Steuerkolbens 14 an, so daß sich durch die Auslegung der Durchmesser gemäß der oben stehenden Bezie hung eine Kraftausgeglichenheit am Steuerkolben 14 des Steuerventiles 12 einstellt. Waren bisher die Betätigungskräfte zur Druckentlastung des druckentlastbaren Steuerraumes 24 im Bereich zwischen 1200 und 2000 N notwendig, reduzieren sich diese bei einer Konfigu ration des den druckentlastbaren Steuerraum 24 entlastenden Steuerventiles 12 auf Kräfte in der Größenordnung von ca. 100 N.On the upper boundary wall of the pressure-releasable control chamber 24 in the second housing part 23 , a hydraulic stroke stop 31 is formed, against which the end face 25 of the valve piston 26 strikes when the pressure in the control chamber 24 is relieved by opening the control valve 12 . About the compensating bore 16 which passes through the control piston 14 of the control valve 12 , the pressure present in the pressure-relieving control chamber 24 is also present in the compensation chamber 10 above the control piston 14 , so that a balance of force on the design of the diameter according to the above relationship Control piston 14 of the control valve 12 adjusts. Until now, the actuation forces required to relieve pressure in the pressure-relieved control chamber 24 in the range between 1200 and 2000 N have been reduced to a configuration of approximately 100 N in a configuration of the control valve 12 relieving the pressure relievable control chamber 24 .
Die extrem kompakt bauende Form 33 eines den druckentlastbaren Steuerraum 24 entla stenden Steuerventiles 12 ist einerseits durch eine Integration eines Federelementes 6 in ein Steuerelement 3 ermöglicht und andererseits durch eine Integration des das Abströmen des Steuerraumvolumens im druckentlastbaren Steuerraum 24 kontrollierenden Ablaufdrosse lelementes 22 in den Steuerkolben 14 des Steuerventils 12. Der Umstand, daß der mittels des Steuerelements 3 betätigbare Steuerkolben 14 des Steuerventiles 12 kraftausgeglichen ist, erlaubt ferner den Einsatz eines relativ klein bauenden Federelementes 6, da zur Betätigung des kraftausgeglichen gestalteten Steuerkolbens 14 des Steuerventiles 12 lediglich geringe Kräfte erforderlich sind.The extremely compact construction form 33 of the druckentlastbaren control chamber 24 Entla Stenden control valve 12 is on the one hand possible by integration of a spring element 6 in a control element 3 and on the other hand, by integration of the discharge of the control chamber volume in druckentlastbaren control chamber 24 controlling Ablaufdrosse lelementes 22 in the control piston 14 of the control valve 12 . The fact that the operable by means of the control unit 3 control piston 14 is force-balanced of the control valve 12, also allows the use of a relatively small-sized spring element 6, as required for operation of the force balanced designed control piston 14 of the control valve 12, only small forces.
Aus der Darstellung gemäß Fig. 2 geht ein einen Steuerraum eines Ventilkolbens eines Injektors zum Einspritzen von unter hohem Druck stehenden Kraftstoff druckentlastendes Steuerventil in gestreckter Bauform näher hervor.From the view in Fig. 2, a a control chamber is a valve piston of an injector for injecting high-pressure fuel pressure relieving control valve in the extended design more apparent.
Die Ausführungsvariante, die in der Darstellung gemäß Fig. 2 wiedergegeben ist, unter scheidet sich von der in Fig. 1 wiedergegebenen Ausführungsvariante dadurch, daß der tellerförmig konfigurierte Magnetanker 7 mittels eines die Magnetspule 5 stempelartig durchsetzenden Elementes erfolgt, dessen Tellerfläche seinerseits über ein Federelement 6 beaufschlagt wird. Im Unterschied zur Darstellung gemäß Fig. 1 ist das Federelement 6 gemäß der Ausführungsvariante in Fig. 2 nicht in die Magnetspule 5 des Steuerelementes 3 integriert. Dadurch ergibt sich eine höher bauende, gestreckte Bauform 34 des einen druckentlastbaren Steuerraum 24 betätigenden Steuerventiles 12.The embodiment variant shown in the illustration according to FIG. 2 differs from the embodiment variant shown in FIG. 1 in that the plate-shaped magnet armature 7 takes place by means of an element which penetrates the magnet coil 5 in a stamp-like manner, the plate surface of which in turn is provided by a spring element 6 is applied. In contrast to the illustration according to FIG. 1, the spring element 6 according to the embodiment variant in FIG. 2 is not integrated in the magnet coil 5 of the control element 3 . This results in a taller, elongated design 34 of the control valve 12 actuating a pressure-relieving control chamber 24 .
Bei der Ausführungsvariante des der Erfindung zugrundeliegenden Gedankens gemäß Fig. 2 ist ferner die die Durchflußbegrenzung des Steuerventiles 12 steuernde Ablaufdrossel 22 nicht als schräg verlaufende Bohrung - von der Ausgleichsbohrung 16 des Steuerkol bens 14 abzweigende Bohrung in den Steuerkolben integriert, sondern gehäusefest ausge führt. Die Ablaufdrossel 22 liegt vielmehr oberhalb des hydraulischen Hubanschlages 31, der auch hier an der oberen Steuerraumbegrenzungswand innerhalb des zweiten Gehäuse teils 23 ausgebildeten ist.In the embodiment of the idea underlying the invention according to FIG. 2, the flow restriction of the control valve 12 controlling the flow restrictor 22 is not an inclined bore - integrated by the compensating bore 16 of the control piston ben 14 branching bore in the control piston, but leads out fixed to the housing. The outlet throttle 22 is rather above the hydraulic stroke stop 31 , which is also formed here on the upper control chamber boundary wall within the second housing part 23 .
Auch gemäß dieser Ausführungsvariante wird der druckentlastbare Steuerraum 24 durch einen Zulauf 30 vom Hochdrucksammelraum (Common Rail) mit einem unter hohem Druck stehenden Kraftstoffvolumen beaufschlagt, wobei zwischen einer seitlichen Steuer raumbegrenzungswand 27 und dem Zulauf 30 vom Hochdrucksammelraum (Common Rail) eine Zulaufdrossel 28 aufgenommen ist. Ferner zweigt vom Zulauf 30 vom Hoch drucksammelraum (Common Rail) ein Düsenzulauf 29, ab über welchen ein hier nicht dar gestellter gehäuseseitiger Ventilraum mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoffvolumen beaufschlagt wird, der durch das hier gemäß der Darstellung in Fig. 2 nicht vollständig wiedergegebene Ventilkolbenelement 26 freigebbar bzw. verschließbar ist.According to this embodiment variant as well, the pressure-relieved control chamber 24 is acted upon by an inlet 30 from the high-pressure accumulation chamber (common rail) with a high-pressure fuel volume, an inlet throttle 28 being accommodated between a lateral control space boundary wall 27 and the inlet 30 from the high-pressure accumulation chamber (common rail) , Furthermore branches off from the inlet 30 from the high-pressure accumulation chamber (common rail), a nozzle inlet 29 , from which a valve-side valve chamber, not shown here, is acted upon by a high-pressure fuel volume, which is caused by the valve piston element, which is not fully reproduced here as shown in FIG. 2 26 can be released or closed.
Neben der einen hydraulischen Hubanschlag 31 aufweisenden, im Gehäuse des Injektors im wesentlichen horizontal orientierten Wand sowie den im zweiten Gehäuseteil 23 vorge sehenen Steuerraumseitenwänden 27 ist der mittels des Steuerventiles 12 druckentlastbare Steuerram 24 von einer Stirnfläche 25 des Ventilkolbens 26 begrenzt. Die Druckentlastung des Steuerraumes 24 mittels des Steuerventiles 12 bewirkt eine Abnahme des Druckes in diesem, wodurch der Ventilkolben 26 nach oben in Richtung auf den hydraulischen Hu banschlag 31 hinzufährt und den Zulauf 30 vom Hochdrucksammelraum (Common Rail) mit einem hier nicht dargestellten Düsenraum verbindet, der eine im Injektorgehäuse be wegbare Düsennadel umschließt.In addition to the hydraulic stroke stop 31 having, in the housing of the injector, essentially horizontally oriented wall and the control chamber side walls 27 provided in the second housing part 23, the pressure relief valve 24 by means of the control valve 12 is limited by an end face 25 of the valve piston 26 . The pressure relief of the control chamber 24 by means of the control valve 12 causes a decrease in the pressure in the latter, as a result of which the valve piston 26 moves upwards in the direction of the hydraulic lifting stop 31 and connects the inlet 30 from the high-pressure collecting chamber (common rail) to a nozzle chamber (not shown here). which encloses a movable nozzle needle in the injector housing.
Im Unterschied zur Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Lösung gemäß Fig. 1 ist am Steuerkolben 14 unterhalb der der Ablaufdrossel 22 zuweisenden Stirnseite kein Füh rungsabschnitt 20 ausgebildet, sondern dort befindet sich ein Hohlraum über den das durch die Ablaufdrossel 22 aus dem druckentlastbaren Steuerraum 24 austretende Kraftstoffvo lumen einströmt und über die Ausgleichsbohrung 16 in den hydraulischen Ausgleichsraum 10 einströmt. Die Durchmesserverhältnisse der Durchmesser 8 des Sitzdurchmessers 32 sowie des Durchmessers 15 des Steuerkolbens 14 sind identisch mit den gemäß der Aus führungsvariante der erfindungsgemäßen Lösung nach Fig. 1. Daher ist auch der Steuer kolben 14 des Steuerventiles 12 gemäß der in Fig. 2 wiedergegebenen Ausführungsvari ante kraftausgeglichen, so daß über das Steuerelement 3 ebenfalls lediglich kleine Betäti gungskräfte in der Größenordnung von ca. 100 N aufzubringen sind, um den kraftausgegli chenen Steuerkolben 14 des Steuerventiles 12 oberhalb der Ablaufdrossel 22 zu betätigen. Über die Dimensionierung der Ablaufdrossel 22 wird das aus dem Druck entlastbaren Steuerraum 24 abströmende Steuerraumvolumen seiner Durchflußmenge begrenzt. Beim Aufsteuern des Steuerkolbens 14 des Steuerventiles 12 gelangt lediglich eine durch die Ablaufdrossel 22 begrenzte Durchflußmenge bei geöffnetem Steuerkolben 14 durch den diesen umgebenden Ringraum 17 in die dort mündende Leckölbohrung 11.In contrast to the variant of the solution according to the invention according to FIG. 1, no guide section 20 is formed on the control piston 14 below the end face assigned to the discharge throttle 22 , but there is a cavity through which the fuel volume emerging through the discharge throttle 22 from the pressure-relieved control chamber 24 flows and flows into the hydraulic compensation chamber 10 via the compensation bore 16 . The diameter ratios of the diameter 8 of the seat diameter 32 and the diameter 15 of the control piston 14 are identical to those according to the off design variant of the inventive solution according to FIG. 1. Therefore, also the control piston 14 of the control valve 12 according to the shown in Fig. 2 Ausführungsvari ante force-balanced, so that only small actuation forces in the order of approximately 100 N are also to be applied via the control element 3 in order to actuate the force-balanced control piston 14 of the control valve 12 above the flow restrictor 22 . The control chamber volume flowing out of the pressure-relieving control chamber 24 is limited in its flow rate by the dimensioning of the outlet throttle 22 . When the control piston 14 of the control valve 12 is opened , only a flow quantity limited by the outlet throttle 22 reaches the opened control piston 14 through the annular space 17 surrounding it and into the leakage oil bore 11 opening there.
Mit den Ausführungsvarianten der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung nach den Fig. 1 und 2 steht zur Druckentlastung eines druckentlastbaren Steuerraumes 24 in ei nem Kraftstoff einspritzenden Injektor ein Steuerventil 12 zur Verfügung, dessen Steuer kolben 14 druckausgeglichen ist. Das macht den Einsatz schnell schaltender kleiner Ma gnetventile möglich, da lediglich Stellkräfte in der Größenordnung von 100 N aufzubrin gen sind. Bisherige Druckentlastungsorgane von Steuerräumen an Hochdrucksammelraum- Injektoren benötigten zur Betätigung jeweils Betätigungskräfte in der Größenordnung zwi schen 1200 N und 2000 N. With the design variants of the solution proposed according to the invention according to FIGS. 1 and 2, a control valve 12, the control piston 14 of which is pressure-balanced, is available to relieve the pressure in a pressure-relieving control chamber 24 in an injector injecting a fuel. This enables the use of fast switching small solenoid valves, since only actuating forces of the order of 100 N have to be applied. Previous pressure relief devices of control rooms on high-pressure manifold injectors required actuation forces in the range between 1200 N and 2000 N for actuation.
11
Erstes Gehäuseteil
First housing part
22
Trennfuge
parting line
33
Steuerelement
control
44
Hülse
shell
55
Magnetspule
solenoid
66
Federelement
spring element
77
Magnetanker
armature
88th
Erster Durchmesser d1
First diameter d 1
99
Wandung
wall
1010
Ausgleichsraum
compensation space
1111
Leckölbohrung
Leak oil bore
1212
Steuerteil
control part
1313
Bohrung
drilling
1414
Steuerkolben
spool
1515
Zweiter Durchmesser d2
Second diameter d 2
1616
Ausgleichsbohrung
compensating bore
1717
Ringraum
annulus
1818
Mündung
muzzle
1919
Einschnürstelle
constriction
2020
Führungsabschnitt
guide section
2121
Dritter Durchmesser d3
Third diameter d 3
2222
Ablaufdrossel
outlet throttle
2323
Zweites Gehäuseteil
Second housing part
2424
Steuerraum
control room
2525
Stirnwand Ventilkolben
Valve piston end wall
2626
Ventilkolben
plunger
2727
Steuerraumwand
Control room wall
2828
Zulaufdrossel
inlet throttle
2929
Düsenzulauf
nozzle inlet
3030
Zulauf Hochdrucksammelraum (Common Rail)
Inlet of high-pressure manifold (common rail)
3131
Hydraulischer Hubanschlag
Hydraulic stroke stop
3232
Sitzdurchmesser
Seat diameter
3333
Kompakte Bauform
Compact design
3434
Gestreckte Bauform
Straight design
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