DE19950224A1 - Double-switching regulator valve for fuel injector in IC engines has ball-shaped regulator member centered by sealing seats of valve housing - Google Patents
Double-switching regulator valve for fuel injector in IC engines has ball-shaped regulator member centered by sealing seats of valve housingInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein doppeltschaltendes Steuerventil für einen Injektor eines Kraftstoffeinspritzsystems für Brennkraftmaschinen mit einem von einem Aktor betätigten Stellglied, wobei das Stellglied und eine Bohrung eines Gehäuses einen ersten Ringraum bilden, der mit einem Kraftstoffrücklauf und mit einem Steuerraum in Verbindung steht, wobei das Stellglied mittels eines in einer ersten Führungsbohrung geführten Stößels axial verschiebbar ist, und wobei das Stellglied Mittel zum Abdichten des ersten Ringraums von dem Kraftstoffrücklauf und Mittel zum Abdichten des ersten Ringraums von dem Steuerraum aufweist und einen Injektor nach dem Oberbegriff des nebengeordneten Anspruchs 14.The invention relates to a double-switching control valve for an injector of a fuel injection system for Internal combustion engines with one actuated by an actuator Actuator, the actuator and a bore of a Housing form a first annulus that with a Fuel return and in connection with a control room stands, the actuator by means of a first Guide bore guided plunger is axially displaceable, and wherein the actuator means for sealing the first Annulus of the fuel return and means to Sealing of the first annular space from the control space and an injector according to the preamble of the sibling Claim 14.
Bei derartigen Steuerventilen nach dem Stand der Technik besteht das Stellglied aus einem Bund und an diesen anschließenden Dichtkegeln, wobei das Stellglied mindestens von einem Stößel geführt wird. Nachteilig an diesen Stellgliedern sind der hohe Fertigungsaufwand und die starke mechanische Beanspruchung am Übergang zwischen Stößel und Stellglied und an den Übergängen von Bund und Dichtkegeln.With such control valves according to the prior art the actuator consists of a collar and this subsequent sealing cones, the actuator at least is guided by a pestle. A disadvantage of this Actuators are the high manufacturing costs and the strong mechanical stress at the transition between Tappet and actuator and at the transitions from the collar and Sealing cones.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein doppeltschaltendes Steuerventil für einen Injektor eines Kraftstoffeinspritzsystems und einen Injektor bereitzustellen, welche einfach und kostengünstig herstellbar sind und besonders zuverlässig arbeiten.The invention is based on the object double switching control valve for one injector Fuel injection system and an injector provide which is simple and inexpensive are producible and work particularly reliably.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Steuerventil für den Injektor eines Kraftstoffeinspritzsystems für Brennkraftmaschinen mit einem von einem Aktor betätigten Stellglied, wobei das Stellglied und eine Bohrung eines Gehäuses einen ersten Ringraum bilden, der mit einem Kraftstoffrücklauf und mit einem Steuerraum in Verbindung steht, wobei das Stellglied mittels eines in einer ersten Führungsbohrung geführten Stößels axial verschiebbar ist, wobei das Stellglied Mittel zum Abdichten des ersten Ringraums von dem Kraftstoffrücklauf und Mittel zum Abdichten des ersten Ringraums von dem Steuerraum aufweist und wobei das Stellglied eine Kugel ist.According to the invention, this object is achieved by a Control valve for the injector one Fuel injection system for internal combustion engines with an actuator actuated by an actuator, the Actuator and a bore of a housing a first Form annulus that with a fuel return and with a control room is connected, the actuator by means of a guided in a first guide hole Ram is axially displaceable, the actuator means to seal the first annulus from the Fuel return and sealant for the first Has annulus of the control room and wherein Actuator is a ball.
Das erfindungsgemäße Steuerventil hat den Vorteil, dass das Stellglied eine besonders einfache Geometrie aufweist, die fertigungstechnisch unproblematisch ist, und die mangels Kerben odgl. mechanisch hoch belastbar ist. Durch die Kugelform des Stellglieds sind die Mittel zum Abdichten in das Stellglied integriert, so dass kein zusätzlicher Fertigungsaufwand erforderlich ist. Außerdem kann das Stellglied von den Dichtsitzen des Gehäuses zentriert werden, so dass sich Fluchtungsfehler der Dichtsitze nicht negativ auswirken.The control valve according to the invention has the advantage that Actuator has a particularly simple geometry that is technically unproblematic, and the lack Notches or the like is mechanically highly resilient. Through the Spherical shape of the actuator are the means of sealing in the actuator is integrated so that no additional Manufacturing effort is required. Besides, that can Actuator centered on the sealing seats of the housing so that there are no misalignments of the sealing seats have a negative impact.
Bei einer Variante der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Dichtfeder vorhanden ist, die auf die Kugel entgegen der Betätigungsrichtung des Aktors einwirkt, so dass die Dichtwirkung des Stellglieds zwischen Haupteinspritzung und Voreinspritzung verbessert wird. Außerdem bringt die Dichtfeder bei fehlendem Druck im Steuerraum das Steuerventil stets in eine definierte Schaltstellung.In a variant of the invention it is provided that a Sealing spring is present on the ball against the Actuating direction of the actuator, so that the Sealing effect of the actuator between the main injection and Pre-injection is improved. It also brings Sealing spring when there is no pressure in the control room Control valve always in a defined switching position.
Bei weiteren Ausgestaltungen der Erfindung stützt sich die Dichtfeder gegen einen Absatz einer in der Bohrung angeordneten Hülse und wirkt über einen in der Bohrung angeordneten Federkolben auf die Kugel einwirkt, so dass eine kurze und kompakt bauende Dichtfeder ermöglicht wird.In further embodiments of the invention, the Sealing spring against a shoulder in the bore arranged sleeve and acts via a in the bore arranged spring piston acts on the ball, so that a short and compact sealing spring is made possible.
In Ergänzung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Hülse einen Ablaufkanal und eine Ablaufdrossel aufweist, so dass eine kompakte Bauweise erreicht und die Herstellung erleichtert wird.In addition to the invention it is provided that the sleeve has a drain channel and a drain throttle, so that achieved a compact design and manufacture is facilitated.
Bei weiteren Ausgestaltungen der Erfindung weist die Hülse einem mit der Kugel zusammenwirkenden zweiten Dichtsitz auf und ist der Übergang zwischen der Bohrung und der ersten Führungsbohrung als mit der Kugel zusammenwirkender erster Dichtsitz ausgebildet ist, so dass der Platzbedarf des erfindungsgemäßen Steuerventils weiter verringert wird.In further embodiments of the invention, the sleeve a second sealing seat interacting with the ball and is the transition between the hole and the first Guide hole as the first to interact with the ball Sealing seat is designed so that the space required by the control valve according to the invention is further reduced.
In Ergänzung der Erfindung sind der erste Dichtsitz und der zweite Dichtsitz kegelstumpfförmig, so dass deren Herstellung einfach ist und über die gesamte Lebensdauer eine gute Dichtwirkung erzielt wird.In addition to the invention, the first sealing seat and second sealing seat frustoconical, so that their Manufacturing is simple and over the entire lifespan a good sealing effect is achieved.
Eine Variante der Erfindung sieht vor, dass die Mittel zum Abdichten des zweiten Ringraums vom Steuerraum und die Mittel zum Abdichten des ersten Ringraums vom Kraftstoffrücklauf auf der Oberfläche der Kugel verlaufende Dichtlinien sind, so dass ein besonders kompakter und einfacher Aufbau erreicht wird. A variant of the invention provides that the means for Sealing the second annulus from the control room and the Means for sealing the first annulus from Fuel return running on the surface of the ball Sealing lines are so that a particularly compact and simple construction is achieved.
In Ergänzung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Stößel mittels eines hydraulischen Übersetzers von dem Aktor betätigt wird, so dass das Steuerventil einfach an verschiedene Aktoren hinsichtlich Schließkraft und Stellweg adaptierbar ist.In addition to the invention it is provided that the plunger by means of a hydraulic translator from the actuator is operated so that the control valve simply turns on different actuators with regard to closing force and travel is adaptable.
Bei einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung begrenzen die der Kugel abgewandte Stirnseite des Stößels und ein von dem Aktor betätigter Kolben einen flüssigkeitsgefüllten Druckraum des hydraulischen Übersetzers begrenzen, so dass die Weg- oder Kraftübersetzung verlustarm sowie mit geringem Bauaufwand und Platzbedarf erfolgt.In an embodiment according to the invention limit the Ball facing end of the plunger and one of the Actuator operated piston a liquid-filled Limit the pressure range of the hydraulic translator so that the path or force transmission with little loss and with low construction costs and space requirements.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird das Steuerventil als 2/3-Steuerventil betrieben, so dass die Bemessung kleinster Voreinspritzmengen verbessert wird. Bei einer Variante der Erfindung ist der Aktor ein Piezo- Aktor, so dass große Stellkräfte und ein schnelles Ansprechen gewährleistet sind.In one embodiment of the invention Control valve operated as a 2/3 control valve, so that the Smallest pilot injection quantities are improved. In a variant of the invention, the actuator is a piezo Actuator so that large actuating forces and a fast Response are guaranteed.
In weiterer Ergänzung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Einspritzsystem ein Common-Rail-Einspritzsystem ist, so dass die Vorteile des erfindungsgemäßen Steuerventils auch diesen Einspritzsystemen zugute kommen.In a further addition to the invention it is provided that the injection system is a common rail injection system, so that the advantages of the control valve according to the invention also benefit from these injection systems.
Die eingangs genannte Aufgabe wird auch gelöst durch einen Injektor für ein Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen mit einem von einem Steuerventil gesteuerten Steuerraum wobei das Steuerventil ein von einem Aktor betätigtes Stellglied aufweist, wobei das Stellglied und eine Bohrung eines Gehäuses einen ersten Ringraum bilden, der mit einem Kraftstoffrücklauf und mit einem Steuerraum in Verbindung steht, wobei das Stellglied mittels eines in einer ersten Führungsbohrung geführten Stößels axial verschiebbar ist, wobei das Stellglied Mittel zum Abdichten des ersten Ringraums von dem Kraftstoffrücklauf und Mittel zum Abdichten des ersten Ringraums von dem Steuerraum aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied eine Kugel ist.The task mentioned at the outset is also achieved by a Injector for a fuel injection system for Internal combustion engines with one of a control valve controlled control room where the control valve is one of one Actuator actuated actuator, the actuator and a bore of a housing a first annulus form that with a fuel return and with a Control room is connected, the actuator by means of a guided in a first guide hole Ram is axially displaceable, the actuator means to seal the first annulus from the Fuel return and sealant for the first Has annular space from the control room, thereby characterized in that the actuator is a ball.
Der erfindungsgemäße Injektor hat den Vorteil, dass das Steuerventil eine besonders einfache, mechanisch hoch belastbare Geometrie aufweist.The injector according to the invention has the advantage that Control valve a particularly simple, mechanically high has resilient geometry.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar. Es zeigen:Further advantages and advantageous configurations are the following description, the drawing and the Removable claims. Show it:
Fig. 1 einen Injektor für ein Kraftstoffeinspritzsystem mit einem schematisiert dargestellten Steuerventil; FIG. 1 is an injector for a fuel injection system with a schematically illustrated control valve;
Fig. 2 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Steuerventils im Schnitt; und Figure 2 shows an embodiment of a control valve according to the invention in section. and
Fig. 3 ein Diagramm des zeitlichen Ablaufs einer Einspritzung. Fig. 3 is a diagram of the timing of an injection.
In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßer Injektor dargestellt. Über einen Hochdruckanschluss 1 wird Kraftstoff über einen Zulaufkanal 5 zu einer Einspritzdüse 7 sowie über eine Zulaufdrossel 9 in einen Steuerraum 11 geführt. Der Steuerraum 11 ist über einen Abflusskanal 12 und eine Ablaufdrossel 13, die durch ein Steuerventil 15 geöffnet werden kann, mit einem Kraftstoffrücklauf 17 verbunden.In Fig. 1, an injector according to the invention is shown. Via a high-pressure connection 1 , fuel is fed via an inlet duct 5 to an injection nozzle 7 and via an inlet throttle 9 into a control chamber 11 . The control chamber 11 is connected to a fuel return 17 via a drain channel 12 and an outlet throttle 13 , which can be opened by a control valve 15 .
Der Steuerraum 11 wird von einem Steuerkolben 19 begrenzt. An den Ventilkolben 19 schließt eine Düsennadel 21 an, die verhindert, dass der unter Druck stehende Kraftstoff zwischen den Einspritzungen in den nicht dargestellten Brennraum fließt. Die Düsennadel 21 weist eine Querschnittsänderung 23 von einem größeren Durchmesser 25 auf einen kleineren Durchmesser 27 auf. Mit ihrem größeren Durchmesser 25 ist die Düsennadel 21 in einem Gehäuse 29 geführt. Die Querschnittsänderung 23 begrenzt einen Druckraum 31 der Einspritzdüse 7.The control chamber 11 is delimited by a control piston 19 . A nozzle needle 21 connects to the valve piston 19 and prevents the pressurized fuel from flowing between the injections into the combustion chamber (not shown). The nozzle needle 21 has a cross-sectional change 23 from a larger diameter 25 to a smaller diameter 27 . With its larger diameter 25 , the nozzle needle 21 is guided in a housing 29 . The cross-sectional change 23 delimits a pressure space 31 of the injection nozzle 7 .
Bei geschlossener Ablaufdrossel 13 ist die auf eine Stirnfläche 33 des Ventilkolbens 19 wirkende hydraulische Kraft größer als die auf die Querschnittsänderung 23 wirkende hydraulische Kraft, weil die Stirnfläche 33 des Ventilkolbens 19 größer als die Ringfläche der Querschnittsänderung 23 ist. In Folge dessen wird die Düsennadel 21 in einen Düsennadelsitz 35 gepresst und dichtet den Zulaufkanal 5 zum nicht dargestellten Brennraum ab.When the discharge throttle 13 is closed, the hydraulic force acting on an end face 33 of the valve piston 19 is greater than the hydraulic force acting on the cross-sectional change 23 , because the end face 33 of the valve piston 19 is larger than the annular area of the cross-sectional change 23 . As a result, the nozzle needle 21 is pressed into a nozzle needle seat 35 and seals the inlet channel 5 to the combustion chamber, not shown.
Wenn die nicht dargestellte Hochdruckpumpe des Kraftstoffeinspritzsystems nicht angetrieben wird, weil der Motor steht, dann schließt eine auf einen Absatz 37 der Düsennadel 21 wirkende Düsenfeder 39 die Einspritzdüse 7 bzw. den Injektor.If the high-pressure pump (not shown) of the fuel injection system is not driven because the engine is stopped, then a nozzle spring 39 acting on a shoulder 37 of the nozzle needle 21 closes the injection nozzle 7 or the injector.
Wenn die Ablaufdrossel 13 bzw. das Steuerventil 15 geöffnet wird, sinkt der Druck im Steuerraum 11 und damit die auf die Stirnfläche 33 des Steuerkolbens 19 wirkende hydraulische Kraft. Sobald diese hydraulische Kraft kleiner ist als die auf die Querschnittsänderung 23 wirkende hydraulische Kraft, öffnet die Düsennadel 21, so dass der Kraftstoff 3 durch die nicht dargestellten Spritzlöcher in den Brennraum gelangen kann. Diese indirekte Ansteuerung der Düsennadel 21 über ein hydraulisches Kraftverstärkersystem ist notwendig, weil die zu einem schnellen Öffnen der Düsennadel 21 benötigten Kräfte mit dem Steuerventil 15 nicht direkt erzeugt werden können. Die dabei zusätzlich zu der in den Brennraum eingespritzten Kraftstoffmenge benötigte sogenannte "Steuermenge" gelangt über die Zulaufdrossel 9, den Steuerraum 11 und das Steuerventil 15 in den Kraftstoffrücklauf 17.When the outlet throttle 13 or the control valve 15 is opened, the pressure in the control chamber 11 drops and thus the hydraulic force acting on the end face 33 of the control piston 19 . As soon as this hydraulic force is less than the hydraulic force acting on the cross-sectional change 23 , the nozzle needle 21 opens, so that the fuel 3 can get into the combustion chamber through the spray holes (not shown). This indirect control of the nozzle needle 21 via a hydraulic power booster system is necessary because the forces required to quickly open the nozzle needle 21 cannot be generated directly with the control valve 15 . The additionally required to the fuel injected into the combustion chamber fuel quantity so-called "control amount" passes via the inlet throttle 9, the control chamber 11 and the control valve 15 in the fuel return 17th
Zusätzlich zur Steuermenge entsteht auch noch an der Düsennadelführung und der Ventilkolbenführung eine Leckage. Die Steuer- und die Leckagemengen können bis zu 50 mm3/Hub betragen. Sie werden über den Kraftstoffrücklauf 17 wieder in den nicht dargestellten Kraftstoffbehälter zurückgeführt. Zwischen den Einspritzungen wird die Ablaufdrossel 13 durch das Steuerventil 15 verschlossen.In addition to the control quantity, leakage also occurs at the nozzle needle guide and the valve piston guide. The control and leakage quantities can be up to 50 mm 3 / stroke. They are returned to the fuel tank (not shown) via the fuel return 17 . Between the injections, the outlet throttle 13 is closed by the control valve 15 .
Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Steuerventils. In dem Gehäuse 29 ist eine Bohrung 41 vorgesehen. Koaxial zur Bohrung 41 ist eine erste Führungsbohrung 43 vorhanden. Das Stellglied ist eine Kugel 45. Die Bohrung 41 und die Kugel 45 bilden einen ersten Ringraum 47. In axialer Richtung wird der erste Ringraum 47 durch zwei als Dichtsitze 49 und 51 ausgebildete Kegelstümpfe begrenzt. Wenn die Kugel 45 gegen einen der beiden Dichtsitze 49 oder 51 gepresst wird, ergeben sich auf der Kugel 45 nicht dargestellte kreisförmige Dichtlinien dort wo Kugel und erster oder zweiter Dichtsitz 49 oder 51 einander berühren. Der Kegelwinkel der Dichtsitze 49 und 51 bestimmt den Durchmesser der Dichtlinien. Durch die Wahl des Kegelwinkels kann somit die aus dem Druck im Steuerraum 11 resultierende Kraft auf die Kugel 45 bei geschlossenem Steuerventil beeinflusst werden. Fig. 2 shows an embodiment of a control valve according to the invention. A bore 41 is provided in the housing 29 . A first guide bore 43 is provided coaxially with the bore 41 . The actuator is a ball 45 . The bore 41 and the ball 45 form a first annular space 47 . In the axial direction, the first annular space 47 is delimited by two truncated cones designed as sealing seats 49 and 51 . If the ball 45 is pressed against one of the two sealing seats 49 or 51 , circular sealing lines (not shown) result on the ball 45 where the ball and the first or second sealing seat 49 or 51 touch each other. The cone angle of the sealing seats 49 and 51 determines the diameter of the sealing lines. The force of the ball 45 resulting from the pressure in the control chamber 11 can thus be influenced by the choice of the cone angle when the control valve is closed.
In der ersten Führungsbohrung 43 ist ein Stößel 53 geführt, der auf die Kugel 45 wirkt. Der Stößel 53 ist an seinem der Kugel 45 zugewandten Ende abgesetzt, so dass, wenn die Kugel 45 nicht auf dem ersten Dichtsitz 49 aufsitzt eine hydraulische Verbindung zwischen erstem Ringraum 47 und Kraftstoffrücklauf 17 besteht.A plunger 53 is guided in the first guide bore 43 and acts on the ball 45 . The plunger 53 is offset at its end facing the ball 45 , so that when the ball 45 is not seated on the first sealing seat 49 there is a hydraulic connection between the first annular space 47 and the fuel return 17 .
Der zweite Dichtsitz 51 ist Teil einer Hülse 55, die im gezeigten Ausführungsbeispiel in das Gehäuse 29 eingepresst ist. In die Hülse 55 sind auch noch der Ablaufkanal 12 und die Ablaufdrossel 13 integriert. Der Außendurchmesser der Hülse 55 weist einen Absatz 59 auf, der zusammen mit der Bohrung 41 einen zweiten Ringraum 61 bildet. In dem zweiten Ringraum 61 sind eine Dichtfeder 63 und ein geschlitzter Federkolben 65 angeordnet. Der Federkolben 65 ist axial verschiebbar in der Bohrung 41 geführt und wird von der Dichtfeder 63 gegen die Kugel 45 gepresst. Dabei ist das Spiel zwischen Federkolben 65 und Bohrung 41 ist so bemessen, dass in dem Teil des zweiten Ringraums 61 in dem sich die Dichtfeder 63 befindet, stets der gleiche Druck wie im ersten Ringraum 47 herrscht. Die auf die Kugel 45 wirkende Kraft der Dichtfeder 63 erhöht die Dichtheit zwischen Kugel 45 und erstem Dichtsitz 49, wenn das Steuerventil in die entsprechende Schaltstellung gesteuert ist.The second sealing seat 51 is part of a sleeve 55 which is pressed into the housing 29 in the exemplary embodiment shown. The outlet channel 12 and the outlet throttle 13 are also integrated in the sleeve 55 . The outer diameter of the sleeve 55 has a shoulder 59 which, together with the bore 41, forms a second annular space 61 . A sealing spring 63 and a slotted spring piston 65 are arranged in the second annular space 61 . The spring piston 65 is guided axially displaceably in the bore 41 and is pressed against the ball 45 by the sealing spring 63 . The play between the spring piston 65 and the bore 41 is dimensioned such that the part of the second annular space 61 in which the sealing spring 63 is located always has the same pressure as in the first annular space 47 . The force of the sealing spring 63 acting on the ball 45 increases the tightness between the ball 45 and the first sealing seat 49 when the control valve is controlled in the corresponding switching position.
Betätigt wird das Steuerventil durch einen nicht dargestellten Aktor, der auf den Stößel 53 über einen hydraulischen Übersetzer 69 einwirkt. Der Aktor ist mit einem Kolben 71 verbunden, der Druck auf die in dem Druckraum 73 des Übersetzers 69 befindliche Flüssigkeit ausübt. Zwischen Kolben 71 und Stößel 53 ist eine Tellerfeder 72 angeordnet, die dafür sorgt, dass der Aktor in seine Ausgangslage zurückbewegt wird und der hydraulische Übersetzer 69 funktionsfähig bleibt. Die beiden Absätze an den einander zugewandten Stirnseiten von Stößel 53 und Kolben 71 verhindern, dass die Tellerfeder 72 unzulässig zusammengedrückt wird.The control valve is actuated by an actuator, not shown, which acts on the tappet 53 via a hydraulic booster 69 . The actuator is connected to a piston 71 , which exerts pressure on the liquid located in the pressure chamber 73 of the translator 69 . A disc spring 72 is arranged between the piston 71 and the tappet 53 , which ensures that the actuator is moved back into its initial position and the hydraulic translator 69 remains functional. The two shoulders on the mutually facing end faces of the plunger 53 and piston 71 prevent the plate spring 72 from being compressed inadmissibly.
Wenn der Aktor ein Piezo-Aktor ist, kann der Aktor große Kräfte über einen kleine Weg aufbringen. In diesem Fall ist die gezeigte Konstellation des Übersetzers 69 sinnvoll, in der der Kolben 71 eine größeren Durchmesser als der Stößel 53 hat. Wenn der Aktor z. B. elektromagnetisch wirkt, können kleine Kräfte über einen großen Weg übertragen werden. In diesem Fall empfiehlt es sich, den Durchmesser des Kolbens 71 kleiner als den des Stößels 53 zu wählen.If the actuator is a piezo actuator, the actuator can apply large forces in a small way. In this case, the configuration of the translator 69 shown makes sense, in which the piston 71 has a larger diameter than the plunger 53 . If the actuator z. B. acts electromagnetically, small forces can be transmitted over a long way. In this case, it is advisable to choose the diameter of the piston 71 smaller than that of the plunger 53 .
Durch die Dichtfeder 63 ist auch sichergestellt, dass die Kugel 45 auch bei fehlendem Druck im Steuerraum 11 in eine erste Schaltstellung a gebracht wird. Außerdem ist der Aktor nur auf Druck belastet, was insbesondere bei der Verwendung von Piezo-Aktoren wichtig ist, da diese Aktoren in dieser Betriebsart besonders zuverlässig arbeiten.The sealing spring 63 also ensures that the ball 45 is brought into a first switching position a even in the absence of pressure in the control chamber 11 . In addition, the actuator is only loaded under pressure, which is particularly important when using piezo actuators, since these actuators work particularly reliably in this operating mode.
Das erfindungsgemäße Steuerventil wird idR als 2/3- Steuerventil eingesetzt. In der ersten Schaltstellung a wird der Kraftstoffrücklauf 17 von dem ersten Ringraum 47 hydraulisch getrennt. In einer zweiten Schaltstellung b wird der Steuerraum 11 von dem ersten Ringraum 47 hydraulisch getrennt.The control valve according to the invention is generally used as a 2/3 control valve. In the first switching position a, the fuel return 17 is hydraulically separated from the first annular space 47 . In a second switching position b, the control chamber 11 is hydraulically separated from the first annular space 47 .
In beiden Schaltstellungen a und b ist der Steuerraum 11 von dem Kraftstoffrücklauf 17 getrennt; d. h. die Einspritzdüse 7 ist geschlossen. Beim Übergang von erster Schaltstellung a zu zweiter Schaltstellung b ist für kurze Zeit eine hydraulische Verbindung zwischen Steuerraum 11 und Kraftstoffrücklauf 17 vorhanden; d. h. der Druck im Steuerraum 11 bricht mindestens teilweise zusammen und die Einspritzdüse 7 öffnet kurzzeitig. Dieses kurzzeitige Öffnen wird für eine Voreinspritzung genutzt. Die Voreinspritzmenge und -dauer kann durch die Auslegung des Aktors und der Ablaufdrossel 13 mit großer Wiederholgenauigkeit konstruktiv festgelegt werden. In der dritten Schaltstellung c nimmt die Kugel 45 eine Zwischenstellung zwischen erstem und zweitem Dichtsitz 49 und 51 ein. Diese Schaltstellung c löst die Haupteinspritzung aus.In both switch positions a and b, the control chamber 11 is separated from the fuel return 17 ; that is, the injector 7 is closed. During the transition from the first switching position a to the second switching position b, a hydraulic connection between the control chamber 11 and the fuel return 17 is present for a short time; ie the pressure in the control chamber 11 breaks down at least partially and the injector 7 opens briefly. This brief opening is used for a pre-injection. The pre-injection quantity and duration can be structurally determined with great repeatability by the design of the actuator and the flow restrictor 13 . In the third switching position c, the ball 45 assumes an intermediate position between the first and second sealing seats 49 and 51 . This switch position c triggers the main injection.
Fig. 3 zeigt den zeitlichen Verlauf des Hubs 95 der Düsennadel 21 in Abhängigkeit der drei Schaltstellungen a, b und c. In beiden Diagrammen 5a und 5b ist auf der Abszisse die Zeit t aufgetragen. Die Ordinate des Diagramms 5a zeigt die Schaltstellungen a, b, und c des Steuerventils, während die Ordinate des Diagramms 5b den Hub 95 der Düsennadel 21 darstellt. FIG. 3 shows the time course of the stroke 95 of the nozzle needle 21 as a function of the three switching positions a, b and c. In both diagrams 5 a and 5 b, the time t is plotted on the abscissa. The ordinate of diagram 5 a shows the switching positions a, b and c of the control valve, while the ordinate of diagram 5 b represents the stroke 95 of the nozzle needle 21 .
Ausgehend von der ersten Schaltstellung a wird das Steuerventil 15 vom Aktor in die zweite Schaltstellung b bewegt. Während des Übergangs zwischen beiden Schaltstellungen öffnet die Düsennadel 21 ein wenig.Starting from the first switching position a, the control valve 15 is moved by the actuator into the second switching position b. During the transition between the two switching positions, the nozzle needle 21 opens a little.
Dadurch wird die Voreinspritzmenge in den Brennraum eingespritzt. Um die Voreinspritzmenge zu erhöhen kann das Steuerventil 15 während der Voreinspritzung auch kurzzeitig in der dritten Schaltstellung c verharren. Diese Variante ist durch die gestrichelten Linien dargestellt.As a result, the pre-injection quantity is injected into the combustion chamber. In order to increase the pre-injection quantity, the control valve 15 can also remain briefly in the third switching position c during the pre-injection. This variant is shown by the dashed lines.
Die Haupteinspritzung erfolgt, indem das Steuerventil von der zweiten Schaltstellung b in die dritte Schaltstellung c gesteuert wird. Diese Schaltstellung wird solange aufrecht erhalten, bis die erforderliche Einspritzmenge eingespritzt wurde. Danach wird die Haupteinspritzung beendet, indem das Steuerventil in die erste Schaltstellung a gebracht wird. Anhand dieses Ablaufs wird auch ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Steuerventils deutlich: Der Aktor muss lediglich beim Übergang von der ersten Schalstellung a in die zweite Schaltstellung b Arbeit gegen den Druck im Steuerraum 11 verrichten, so dass der Bedarf an Antriebsenergie sehr gering ist. Außerdem führt der während dieses Übergangs sinkende Druck im Steuerraum zu einer geringen Leistungsanforderung.The main injection takes place by controlling the control valve from the second switching position b to the third switching position c. This switch position is maintained until the required injection quantity has been injected. The main injection is then ended by moving the control valve to the first switching position a. This sequence also shows another advantage of the control valve according to the invention: the actuator only has to do work against the pressure in the control chamber 11 during the transition from the first switch position a to the second switch position b, so that the need for drive energy is very low. In addition, the pressure in the control room that falls during this transition leads to a low power requirement.
Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.All in the description, the following claims and The features shown in the drawing can be both individually as well as in any combination with each other be essential to the invention.
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