DE10046829C2 - Control valve for injection injectors of internal combustion engines - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Steuerventil für Einspritzinjektoren von Brennkraftmaschinen, insbesondere von mit Speicherdruckein spritzung arbeitenden, mit Diesel oder Schweröl betriebenen Brennkraftmaschinen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a control valve for injection injectors of internal combustion engines, especially those with storage pressure spraying, operated with diesel or heavy oil Internal combustion engines, according to the preamble of claim 1.
Steuerventile für Einspritzinjektoren sind in vielfältigen Bau formen bekannt, so beispielsweise über die EP 0 657 642 A2 in der Funktion als 3/2-Wegeventil, dem Anschlussverbindungen zum Druckspeicher, zur Einspritzdüse und zum Rücklauf zugeordnet sind und das schaltstellungsabhängig die Einspritzdüse mit dem Druckspeicher oder dem Rücklauf sowie, in einer Übergangsphase zwischen diesen beiden Schaltstellungen, Einspritzdüse, Druck speicher und Rücklauf verbindet. Die Düsennadel der Einspritz düse ist durch druckseitige Beaufschlagung mit Einspritzmedium in Richtung auf ihre Öffnungslage und durch rücklaufseitige Be aufschlagung in Richtung auf ihre Schließlage belastet, und sie öffnet bei geschalteter Anschlussverbindung zwischen Druckspei cher und Einspritzdüse. Bei rücklaufseitiger Beaufschlagung wird über den rücklaufseitig gegebenen Druck die über eine Schließfeder auf die Düsennadel ausgeübte Schließkraft druckab hängig verstärkt, und die Düsennadel dadurch in ihrer Schließ lage gehalten, solange sie nicht durch den bei Schaltung der Verbindung des Druckspeichers zur Einspritzdüse, und damit ab gesteuerter Verbindung zum Rücklauf, durch die druckseitige Be aufschlagung entgegen der Schließkraft der Feder in die vom Sitz abgehobene Öffnungslage gedrückt wird. Das Steuerventil ist bei dieser bekannten Lösung bezüglich der Druckangriffsflä chen so dimensioniert, dass es in beiden Hubrichtungen, in geöffnetem und geschlossenem Zustand, druckausgeglichen ist, so dass über die vom Steller aufzubringenden Kräfte lediglich die den Steuerkolben in Richtung auf seine die Verbindung zwischen Druckspeicher und Einspritzdüse absperrende Schließlage zu überwinden sind.Control valves for injection injectors are of diverse construction known forms, for example via EP 0 657 642 A2 in the function as a 3/2-way valve, the connection connections to the Pressure accumulator, assigned to the injector and to the return are and depending on the switch position the injector with the Pressure accumulator or the return as well, in a transition phase between these two switch positions, injector, pressure memory and return link. The injection nozzle needle Nozzle is exposed to the injection medium on the pressure side towards their opening position and through the return side loading impacted towards their closed position, and they opens when the connection between the print memory is switched cher and injector. When applied on the return side over the pressure given on the return side the one over Closing spring exerts pressure on the closing force exerted on the nozzle needle depending, and thereby the nozzle needle in its closing location as long as it is not by the when the Connection of the pressure accumulator to the injection nozzle, and thus off controlled connection to the return, through the pressure side loading impact against the closing force of the spring in the Seat lifted open position is pressed. The control valve is in this known solution with regard to the Druckangriffsflä Chen dimensioned so that it is open in both directions and closed state, is pressure balanced, so that about the forces to be applied by the actuator only the the spool towards its the connection between Closing position blocking the pressure accumulator and the injector are overcome.
Baulich geht der auf den Druckraum der Düsennadel ausmündende Kanal von einem die Aufnahmebohrung für den Steuerkolben erwei ternden Ringraum aus, auf den längs des Steuerkolbens verlau fende, hochdruckseitige und rücklaufseitige Ringkanäle ausmün den, die in Abhängigkeit von der Hubstellung des Steuerkolbens über einen Ringbund desselben zu überdecken und abzusperren sind, wobei der rücklaufseitige Ringkanal sich in einem durch eine zentrale Bohrung des Steuerkolbens gebildeten Kanalab schnitt fortsetzt. In Verbindung mit dem angestrebten Druckaus gleich ergibt sich bei einer derartigen Lösung für den Steuer kolben eine verhältnismäßig aufwendige Gestaltung.In terms of construction, the opening to the pressure chamber of the nozzle needle Channel from one of the receiving bore for the control piston ringing space on which along the control piston Open the fender, high-pressure and return-side ring channels which, depending on the stroke position of the control piston to cover and lock it over a ring collar are, with the return-side ring channel in one through channel formed from a central bore of the control piston cut continues. In connection with the desired printout the same applies to such a solution for the tax piston a relatively complex design.
Aus der Praxis sind des Weiteren Steuerventile für Einspritzin jektoren bekannt, deren Steuerkolben die Durchgangsverbindung zwischen zwei Kanalanschlüssen im Sinne eines 2/2-Wegeventiles steuert und im Hinblick auf einen Druckausgleich in beiden Hub richtungen, in geöffnetem und geschlossenem Zustand, mit einem Stützkolben versehen ist, der in einer zum Steuerkolben koaxia len Aufnahmebohrung liegt und gegen einen Anschlag abgestützt ist, gegenüber dem der Steuerkolben verschieblich ist. In der Aufnahmebohrung bildet der Stützkolben einen Teil der Abgren zung eines an die Durchgangsverbindung der Kanalanschlüsse an geschlossenen Raumes, so dass der in diesem Raum herrschende Druck den Steuerkolben und den Stützkolben in einander in ent gegengesetzten Richtungen beaufschlagt und über die Quer schnittsflächen des Stützkolbens bzw. der Aufnahmebohrung Un terschiede in den steuerkolbenseitig gegebenen Druckangriffs flächen ausgeglichen werden können. Control valves for injection are also practical ejectors known, the control piston the through connection between two duct connections in the sense of a 2/2-way valve controls and with a view to pressure equalization in both strokes directions, in open and closed condition, with one Support piston is provided, which is in a koaxia to the control piston len mounting hole is located and supported against a stop against which the control piston is displaceable. In the The support piston forms part of the recesses one to the through connection of the channel connections closed room, so that the ruling in this room Pressure the control piston and the support piston into each other opposed directions and across the cross cutting surfaces of the support piston or the receiving bore Un differences in the pressure attack on the control piston side areas can be compensated.
Analog zur EP 0 657 642 A2 zeigt auch die US 5 311 850 einen druckgesteuerten Einspritzinjektor, bei dem das Steuerventil über einen Steller beaufschlagt, den hochdruckseitigen Druck speicher mit der Druckkammer der Düsennadel verbindet und da durch letztere in ihrer Öffnungsstellung anhebt. Wird die Druckkammer über den Steuerkolben gegen die Hochdruckseite ab gesperrt, dann wird über den Steuerkolben ein weiterer Sperr kolben beaufschlagt, der in seiner Öffnungslage eine Querver bindung des gesteuerten, auf die Druckkammer ausmündenden Tei les der hochdruckseitigen Zuleitung auf den Federraum der Dü sennadel und über diese auf den Rücklauf freigibt. Insgesamt bedingt dies eine recht komplexe Konstruktion.Analogous to EP 0 657 642 A2, US 5 311 850 also shows one pressure-controlled injection injector, in which the control valve acted upon by an actuator, the high-pressure side pressure memory connects to the pressure chamber of the nozzle needle and there by lifting the latter in its open position. Will the Pressure chamber above the control piston against the high pressure side locked, then another lock is activated via the control piston piston acted upon in its open position a Querver binding of the controlled part opening onto the pressure chamber les the high pressure side supply to the spring chamber of the Dü sennadel and releases them on the return. All in all this requires a rather complex construction.
Bekannt sind weiter aus der JP 07 332 200 AA hubgesteuerte Einspritzinjektoren, deren Steuerventil als 3/2-Wegeventil mit einem Steuerkolben arbeitet, der über einen lagefest abgestütz ten Stützkolben druckausgeglichen ist. Der Steuerkolben und der Stützkolben bestimmen eine Dichtgrenze, die in der Verbindung eines rückseitig zur Düsennadel liegenden Druckraumes mit der Hochdruckseite liegt. Die Verbindung des Druckraumes mit dem niederdruckseitigen Rücklauf führt über eine Dichtgrenze zwi schen Steuerkolben und gehäuseseitiger Aufnahmebohrung, die im Bereich der Dichtgrenze zu einem Ringraum erweitert ist, von dem eine rücklaufseitige Kanalverbindung ausgeht. Dem Stützkol ben kommt lediglich eine Funktion als Flächenausgleichselement bezüglich des für das Steuerventil angestrebten Druckausglei ches sowie als eine Dichtfläche tragendes, schieberartiges Sperrelement zu, das in seiner Relativlage zum Steuerkolben hubabhängig die Verbindung zum rückseitig zur Düsennadel lie genden Druckraum freigibt oder absperrt, wobei in der Sperrlage durch die entsprechende Lage des Steuerschiebers der rückseiti ge Druckraum der Düsennadel an den Rücklauf angeschlossen ist.Further stroke-controlled are known from JP 07 332 200 AA Injection injectors, the control valve of which is a 3/2-way valve a control piston works, which is supported by a fixed position pressure piston is balanced. The control piston and the Support pistons determine a sealing limit in the connection a pressure chamber on the back of the nozzle needle with the High pressure side is. The connection of the pressure chamber with the low pressure side return leads over a sealing limit between control piston and housing-side mounting hole, which in the Area of the sealing limit is extended to an annulus, from which runs out a return-side channel connection. The supporting col ben only has a function as an area compensation element with regard to the pressure compensation aimed for by the control valve ches as well as a slide-like, bearing as a sealing surface Locking element to that in its relative position to the control piston depending on the stroke, the connection to the back of the nozzle needle releasing or blocking the pressure space in question, being in the blocked position by the corresponding position of the spool on the back pressure chamber of the nozzle needle is connected to the return.
Eine in der Funktion dem grundsätzlich entsprechende Gestaltung eines Steuerventils eines Einspritzinjektors ist aus der DE 196 05 277 A1, insbesondere Fig. 5 bekannt und im Oberbegriff des Anspruches 1 berücksichtigt. Der Steuerkolben weist eine zent rale Aufnahmebohrung für einen Stützkolben auf, die sich zu ei nem Ringraum erweitert und von der Kanalverbindungen zum hoch druck- und zum rücklaufseitigen Anschluss sowie zu einem Steu erraum ausgehen, der einen die Düsennadel rückseitig beauf schlagenden Steuerkolben aufnimmt. Über die dem Ringraum zuge ordnete Dichtgrenze zwischen Steuerkolben und Stützkolben wird die Verbindung zwischen Hochdruckseite und Steuerraum einer seits und Steuerraum und Rücklauf andererseits gesteuert, wobei der letztgenannten Steuerstellung eine Stellung des Steuerkol bens entspricht, in der dieser die Dichtgrenze zwischen hoch druckseitigem Anschluss und Steuerraum schließt, bei Freigabe einer umfangsseitigen Dichtgrenze zwischen Steuerkolben und Ge häuse, über die die Verbindung vom Steuerraum zum Rücklauf freigegeben ist. Auch hier hat der Stützkolben nur eine Funkti on im Hinblick auf die druckausgeglichene Gestaltung des Steu erkolbens sowie als Sperrglied in der entsprechenden Lage des Steuerventils.A functionally corresponding design of a control valve of an injection injector is known from DE 196 05 277 A1, in particular FIG. 5, and is taken into account in the preamble of claim 1. The control piston has a central receiving bore for a support piston, which widens into an annular space and starts from the channel connections to the high-pressure and return-side connection and to a control chamber which receives a control piston which acts on the back of the nozzle needle. The connection between the high-pressure side and the control chamber on the one hand and the control chamber and return on the other hand is controlled via the sealing limit assigned between the control piston and the support piston, the latter control position corresponding to a position of the control piston in which it closes the sealing limit between the high-pressure connection and the control chamber , when a circumferential sealing limit is released between the control piston and the housing, via which the connection from the control chamber to the return is released. Here too, the support piston has only one function with regard to the pressure-balanced design of the control piston and as a blocking element in the corresponding position of the control valve.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Steuerven til der eingangs genannten Art die konstruktiven Gestaltungs möglichkeiten zu erweitern und dadurch auch die Voraussetzung für funktionale Erweiterungen bei im Wesentlichen unveränderten Bauraumbedarf und Fertigungsaufwand zu schaffen.The invention is based, with a Steuererven the task til the type mentioned the constructive design to expand possibilities and thereby also the requirement for functional expansions with essentially unchanged To create space and manufacturing effort.
Erreicht wird dies durch die Merkmale des Anspruches 1, demzu folge der Stützkolben zusätzlich in den Verlauf der Kanalfüh rungen einbezogen wird, so dass sich über den Stützkolben im Ü bergang auf den Steuerkolben liegende Überströmquerschnitte er geben. Die Nutzung des Stützkolbens für Kanalführungen ermög licht diesbezügliche Vereinfachungen am Steuerkolben selbst und gibt zusätzliche Möglichkeiten in der Platzierung der Über strömquerschnitte sowie in der Anordnung weiterführender Kanä le. This is achieved by the features of claim 1, accordingly follow the support piston in the course of the duct guide is included, so that over the support piston in the Ü overflow cross sections lying on the control piston give. The use of the support piston for channel guides enables light simplifications in this regard on the control piston itself and are additional options in the placement of the over flow cross sections and in the arrangement of further channels le.
In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens eröffnet die Hubbeweglichkeit des Steuerkolbens gegenüber dem Stützkolben bei entsprechender Platzierung und Dimensionierung der Über strömquerschnitte auch eine hubabhängige Variabilität dieser Querschnitte, so dass sich Drosseleffekte ohne Zusatzaufwand realisieren lassen.In a further embodiment of the inventive concept, the Stroke mobility of the control piston in relation to the support piston with appropriate placement and dimensioning of the over flow cross sections also a stroke-dependent variability of these Cross sections, so that throttling effects without additional effort let it be realized.
Besonders vorteilhaft sind derartige Gestaltungsmöglichkeiten in Verbindung mit als 3/2-Wegeventilen ausgestalteten Steuer ventilen zur zusätzlichen Beeinflussung des Schließverhaltens der Düsennadel durch rückseitige Druckbeaufschlagung der Düsen nadel.Such design options are particularly advantageous in connection with tax designed as 3/2-way valves valves for additional influencing of the closing behavior the nozzle needle by pressurizing the nozzles on the back needle.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen. Ferner wird die Erfindung nachstehend an hand eines Ausführungsbeispieles mit weiteren Details erläu tert. Es zeigen:Further details and features of the invention emerge from the claims. Furthermore, the invention is set forth below hand of an embodiment with further details tert. Show it:
Fig. 1 eine schematisierte Schnittdarstellung, die den grundsätzlichen Aufbau eines Einspritzinjektors gemäß der Erfindung zeigt, Fig. 1 is a schematic sectional view showing the basic structure of Einspritzinjektors according to the invention,
Fig. 2 eine stark schematisierte Schnittdarstellung eines Ausschnitts des Einspritzinjektors im Steuerkolbenbe reich des Steuerventiles, wobei dieser Ausschnitt mit A in Fig. 1 angedeutet ist, und Fig. 2 is a highly schematic sectional view of a section of the injection injector in the control piston area of the control valve, this section being indicated by A in Fig. 1, and
Fig. 3 eine weitere Ausschnittsvergrößerung, nunmehr des Ausschnittes B in Fig. 2. Fig. 3 is a further enlarged, now of the cutout B in Fig. 2.
In den Figuren ist mit 1 der Einspritzinjektor bezeichnet, der, wie die Schemadarstellung gemäß Fig. 1 zeigt, eine Einspritz düse 2 mit einer Düsennadel 3 aufweist, die in Richtung auf ih re Schließlage über eine in einem Federraum 4 vorgesehene Fe deranordnung 5 belastet ist, wobei an den Federraum 4 in Gegen richtung zur Düsennadel 3 ein Druckraum 6 anschließt, in dem ein bei Druckbeaufschlagung die Federanordnung 5 in Richtung auf die Schließlage der Düsenadel 3 belastender Niederhaltekol ben 7 angeordnet ist.In the figures, with 1 the Einspritzinjektor referred to, which, as the schematic representation shown in FIG. 1, an injection nozzle 2 with a nozzle needle 3 has that the arrangement in the direction of ih re closed position over an opening provided in a spring chamber 4 Fe 5 is loaded wherein the nozzle needle 3, a pressure chamber 6 connects with the spring chamber 4 in the opposite direction, in which a spring assembly 5 in the direction of the closed position of the nozzle needle 3 burdensome Niederhaltekol ben 7 is disposed in pressurization.
Ferner umfasst der Einspritzinjektor 1 ein Steuerventil 8 mit einem Steuerkolben 9. Über das Steuerventil 8 werden die An schlüsse an die Hoch- und Niederdruckseite gesteuert, wobei der Einspritzinjektor 1 hochdruckseitig mit einem nicht dargestell ten Hochdruckspeicher verbunden ist, wie dies für Speicher drucksysteme, in Form von Common-Rail-Systemen beispielsweise, bekannt ist.The injection injector 1 further comprises a control valve 8 with a control piston 9 . On the control valve 8 , the connections to the high and low pressure side are controlled, the injection injector 1 being connected on the high pressure side to a high pressure accumulator, not shown, as is known for accumulator pressure systems, for example in the form of common rail systems.
Angesteuert wird das Steuerventil 8 über einen Magnetsteller 10, wobei im Ausführungsbeispiel zur Kraftverstärkung noch ein Servosteuerventil 11 zwischengeschaltet ist, wie es insbesonde re dann eingesetzt werden kann, wenn die erforderlichen Steuer kräfte über Magnetsteller 10 nicht zur Verfügung gestellt wer den können und/oder die Schaltvorgänge zu langsam ablaufen. Wird ein solches Servosteuerventil 11 eingesetzt, so ist diesem bevorzugt eine gesonderte Druckversorgung zugeordnet, worauf hier nicht näher eingegangen wird.The control valve 8 is controlled via a magnetic actuator 10 , a servo control valve 11 being interposed in the exemplary embodiment for power amplification, as can be used in particular when the required control forces cannot be made available via magnetic actuator 10 and / or which Switching operations are too slow. If such a servo control valve 11 is used, then a separate pressure supply is preferably assigned to it, which is not discussed in more detail here.
Die dem Steuerventil 8 zugeordneten und über den Steuerkolben 9 gesteuerten Versorgungskanalanschlüsse sind mit 12 bis 14 be zeichnet und insbesondere in Fig. 2 veranschaulicht, wobei der Kanalanschluss 12 für den hochdruckseitigen Zulauf steht und die Verbindung zum Hochdruckspeicher herstellt. Der Anschluss 13 liegt in der Verbindung zur Einspritzdüse 2, wobei der zuge hörige Kanal 15, wie in Fig. 1 schematisiert veranschaulicht, auf die Druckkammer 16 ausmündet, so dass über die Druckschul ter 17 der Düsennadel 3 letztere bei entsprechender Druckbeauf schlagung in Öffnungsrichtung entgegen der unter anderem durch die Federanordnung 5 aufgebrachten Schließkraft angehoben wird. The supply valve connections assigned to the control valve 8 and controlled via the control piston 9 are identified by 12 to 14 and are illustrated in particular in FIG. 2, the channel connection 12 standing for the high-pressure side inlet and establishing the connection to the high-pressure accumulator. The connection 13 is in the connection to the injection nozzle 2 , the associated channel 15 , as shown schematically in Fig. 1, opens onto the pressure chamber 16 , so that the pressure needle ter 17 of the nozzle needle 3 the latter with appropriate pressurization in the opening direction which is increased, inter alia, by the spring force 5 applied by the spring arrangement.
Über den Kanalanschluss 14 erfolgt der Rücklauf, wobei der zu gehörige Rücklaufkanal 18 über ein Druckhalteventil 19 auf ei nen nicht dargestellten Vorratsbehälter ausmündet und mit dem Druckraum 6 über eine Stichleitung 20 verbunden ist. Vom Druck raum 6 geht desweiteren ein zur Niederdruckseite führender Drosselkanal 21 aus, der niederdruckseitig zumindest bis zum Druckraum 6 einen vom Zufluß auf den Kanal 14 abhängigen und/oder, als kombiniertes Drosselventil, einen vorgegebenen Mindestdruck gewährleistet.The return flow takes place via the channel connection 14 , the associated return channel 18 opening out via a pressure holding valve 19 onto a storage tank (not shown) and being connected to the pressure chamber 6 via a spur line 20 . From the pressure chamber 6 is also a leading to the low-pressure side throttle channel 21 , the low-pressure side at least up to the pressure chamber 6 dependent on the inflow on the channel 14 and / or, as a combined throttle valve, a predetermined minimum pressure.
Der Steuerkolben 9 weist konzentrisch zur Kolbenachse 22 eine von seiner Stirnseite 23 ausgehende Aufnahmebohrung 24 auf, in der ein Stützkolben 25 axial verschieblich geführt ist, der sich gegen einen gehäusefesten, die Aufnahmebohrung 24 überbrü ckenden Stützbalken 26 abstützt, welcher seinerseits von Stütz fingern 27 des Stellkolbens 28 des Servosteuerventiles 11 über griffen ist, die sich gegen die Stirnseite 23 des Steuerkolbens 9 abstützen. Der Stützbalken 26 liegt im Übergang zwischen ei nem unteren Gehäuseteil 29, der die Aufnahme für den Steuerkol ben 9 bildet, und einem oberen Gehäuseteil 30. Die Gehäuseteile 29, 30 sind über eine Planfläche aneinander anliegend gegenein ander verspannt.The spool 9 has concentrically to the piston axis 22 a extending from its end face 23 engaging hole 24 in which a support piston 25 is guided axially displaceably, which is supported against a housing-fixed, the receiving bore 24 überbrü-bridging support beams 26 which in turn fingers of support 27 of the Actuating piston 28 of the servo control valve 11 is reached, which are supported against the end face 23 of the control piston 9 . The support beam 26 lies in the transition between egg nem lower housing part 29 , which forms the receptacle for the control piston 9 , and an upper housing part 30 . The housing parts 29 , 30 are braced against each other over a flat surface.
Dem Kanalanschluss 12 ist im Steuerkolben 9 ein im Durchmesser verringerter Ringraum 31 zugeordnet, der gegen die dem Kanalan schluss 13 zugeordnete Ventilkammer 32 über eine Dichtfläche 33 des Steuerkolbens 9 abgegrenzt ist, die als Dichtkante mit ei nem entsprechenden gehäuseseitigen Ventilsitz die Dichtgrenze zwischen den Kanalanschlüssen 12 und 13 bildet, welche bei in Richtung auf das Gehäuseoberteil 30 angehobenem Steuerkolben 9 die Verbindung zwischen den Kanalanschlüssen 12 und 13 freigibt und dadurch Einspritzmedium über den Kanal 15 der Druckkammer 16 zuführt, so dass die Düsennadel 3 gegen die Kraft der Feder anordnung 5 in Öffnungsrichtung angehoben wird. The channel connection 12 in the control piston 9 is assigned a reduced-diameter annular space 31 , which is delimited against the valve chamber 32 assigned to the channel connection 13 via a sealing surface 33 of the control piston 9 , which, as a sealing edge with a corresponding valve seat on the housing, the sealing limit between the channel connections 12 and 13 forms which, when the control piston 9 is raised in the direction of the upper housing part 30 , releases the connection between the channel connections 12 and 13 and thereby supplies injection medium via the channel 15 to the pressure chamber 16 , so that the nozzle needle 3 against the force of the spring arrangement 5 in the opening direction is raised.
Entsprechend dem Hub des Steuerkolbens 9 ergibt sich ein Axial versatz zwischen dem Steuerkolben 9 und dem in der Aufnahmeboh rung 24 angeordneten Stützkolben 25, der als Steuerschieber ausgebildet ist und die Verbindung zwischen der Ventilkammer 32 und dem rücklaufseitigen Kanalanschluss 14 steuert. Hierzu ist die über den Stützkolben 25 gegenüberliegend zum Stützbalken 26 in der Aufnahmebohrung 24 abgegrenzte Stützkammer 34, die über einen Querkanal 35 mit der Ventilkammer 32 in Verbindung steht, absteuerbar mit dem rücklaufseitigen Kanalanschluss 14 verbun den, wozu dem Stützkolben 25 als Steuerschieber eine im Ausfüh rungsbeispiel konische Dichtfläche 36 zugeordnet ist, der im Übergang auf den Querkanal 35 seitens der Aufnahmebohrung 24 eine Dichtfläche 37 als Sitzfläche entspricht, so dass bei in den Steuerkolben 9 in Richtung auf die Sitzfläche 37 der Auf nahmebohrung 24 eingefahrenen Stützkolben 25 die Durchflussver bindung zwischen der Ventilkammer 32 und dem Kanalanschluss 14 gesperrt ist. Die Stützkammer 34 ist bei geöffneter, durch die Dichtflächen 36 und 37 gebildeter Dichtgrenze über Verbindungs kanäle 38 mit einem Ringkanal 39 verbunden, der im Umfang des Stützkolbens 25 angeordnet ist und der im axialen Überdeckungs bereich zu radialen, auf die Kanalanschlüsse 14 auslaufenden Verbindungsbohrungen 40 liegt.According to the stroke of the control piston 9 , there is an axial offset between the control piston 9 and the support piston 25 arranged in the receiving bore 24 , which is designed as a control slide and controls the connection between the valve chamber 32 and the return-side channel connection 14 . For this purpose, the support chamber 34 , which is delimited via the support piston 25 opposite the support beam 26 in the receiving bore 24 and is connected to the valve chamber 32 via a transverse channel 35 , is controllably connected to the return-side channel connection 14 , for which purpose the support piston 25 as a control slide is one in execution approximately example conical sealing surface 36 is assigned, which in the transition to the transverse channel 35 on the part of the receiving bore 24 a sealing surface 37 corresponds to the seat surface, so that when the control piston 9 in the direction of the seat surface 37 of the on receiving bore 24 retracted support piston 25, the Durchflussver bond between the Valve chamber 32 and the channel connection 14 is blocked. The support chamber 34 is connected with an open, formed by the sealing surfaces 36 and 37 sealing border via connecting channels 38 with an annular channel 39 which is arranged in the circumference of the support piston 25 and which is in the axial overlap area to radial, on the channel connections 14 connecting holes 40 ,
Bezogen auf den Hub des Stützkolbens 25 als Steuerschieber ge genüber dem Steuerkolben 9 können bei der geschilderten Lösung der Öffnungsquerschnitt 41 im Bereich der durch die Dichtflä chen 36, 37 gebildeten Dichtgrenze und der Überdeckungsquer schnitt 42 des Ringkanales 39 zu den Verbindungsbohrungen 40 sowohl bezüglich ihrer maximalen Größe wie auch des hubabhängig jeweils freigegebenen Querschnittes zueinander variieren, so dass die Verbindung von der Ventilkammer 32 zum rücklaufseiti gen Anschluss 14 nicht nur gedrosselt, sondern auch bezüglich des Drosselgrades hubabhängig gesteuert werden kann, womit das Öffnungs- und Schließverhalten der Düsennadel 3 beim Umschalten des Steuerventiles 8 beeinflusst werden kann, insbesondere aber auch Einfluss auf das Öffnungs- und Schließverhalten der Düsen nadel 3 in der Umschaltphase genommen werden kann, wenn sowohl die Verbindung zwischen den Anschlüssen 12 und 13 wie auch zwi schen den Anschlüssen 13 und 14 freigegeben ist, so dass ein Kurzschlusszustand gegeben ist.Relative to the stroke of the support piston 25 as a control slide ge compared to the control piston 9 can in the solution described, the opening cross-section 41 in the area of the sealing surface formed by the sealing surfaces 36 , 37 and the overlap cross-section 42 of the annular channel 39 to the connecting bores 40 both with regard to their maximum Size as well as the stroke-dependent cross-section vary, so that the connection from the valve chamber 32 to the return-side connection 14 can not only be throttled, but can also be controlled with respect to the degree of throttling, which means that the opening and closing behavior of the nozzle needle 3 when switching the Control valves 8 can be influenced, but in particular also influence on the opening and closing behavior of the nozzle needle 3 can be taken in the switching phase if both the connection between the connections 12 and 13 and between the connections 13 and 14's released is so that a short circuit condition is given.
Hierbei ist davon auszugehen, dass beim Einleiten einer Ein spritzung der Steuerkolben 9 einen zunehmend größer werdenden Durchflussquerschnitt über die Dichtkante 33 freigibt, so dass der Druck im Kanal 13 bzw. 15 schnell ansteigt. Die Durchfluss verbindung zum niederdruckseitigen Anschluss 14 ist ebenfalls noch geöffnet, über das Druckhalteventil 19 und dem Drosselka nal 21 aber sichergestellt, dass der Niederhaltekolben 7 ent sprechend druckbeaufschlagt wird und damit, ergänzend zur Fe deranordnung 5, die Düsennadel 3 noch in ihrer Schließlage hält. Dies gilt auch bei anderen Betriebszuständen mit entspre chender Druckbeaufschlagung des Niederhaltekolbens 7, so auch, wenn die Funktion des nachstehend angesprochenen Mengenbegren zungsventils noch nicht aktiviert ist, dieses also noch nicht absperrt, sondern gegebenenfalls nur eine der Absperrstellung vorgelagerte reversible Zwischenstellung einnimmt.It can be assumed here that when an injection of the control piston 9 is initiated, an increasingly larger flow cross-section is released via the sealing edge 33 , so that the pressure in the channel 13 or 15 increases rapidly. The flow connection to the low-pressure side connection 14 is also still open, but via the pressure holding valve 19 and the Drosselka channel 21 it is ensured that the hold-down piston 7 is pressurized accordingly and thus, in addition to the arrangement 5 , the nozzle needle 3 still holds in its closed position. This also applies to other operating conditions with corresponding pressurization of the hold-down piston 7 , even if the function of the quantity-limiting valve mentioned below has not yet been activated, that is to say it has not yet shut off, but instead only assumes a reversible intermediate position upstream of the shut-off position.
Bei weiterem Hub des Steuerkolbens 9 vergrößert sich der Durch flussquerschnitt zwischen den Kanalanschlüssen 12 und 13, gleichzeitig wird aber die Verbindung zwischen den Kanalan schlüssen 13 und 14 durch den als Steuerschieber wirkenden Stützkolben 25 zunehmend abgesteuert. Entsprechend fällt der rücklaufseitige Druck ab und es verringert sich der über den Niederhaltekolben 7 aufgebrachte Schließkraft-Druckanteil. Da gleichzeitig der Druck im Kanal 15 steigt, kann die Düsennadel 3 abheben und die Einspritzung beginnen.With a further stroke of the control piston 9 , the flow cross-section between the channel connections 12 and 13 increases , but at the same time the connection between the channel connections 13 and 14 is increasingly controlled by the support piston 25 acting as a control slide. The return-side pressure drops accordingly and the closing force-pressure component applied via the hold-down piston 7 decreases. Since the pressure in the duct 15 rises at the same time, the nozzle needle 3 can lift off and the injection can begin.
Dieser Zeitpunkt (Einspritzbeginn) ist so gewählt und die ent sprechenden Querschnitte sind so abgestimmt, dass bei einem durch Fehlfunktion bedingten Verharren des Steuerkolbens 9 in einer entsprechenden Hubstellung, oder in einer darüber hinaus gehenden Zwischenhubstellung, und daraus folgender Dauerein spritzung, die durchfließende Kraftstoffmenge, bevorzugt ein schließlich des noch über den Rücklauf abfließenden Anteiles, größer ist als die Kraftstoffmenge, die bei funktionsgerecht gestakteter Einspritzung der höchstzulässigen Einspritzmenge anfallen würde, so dass ein im hochdruckseitigen Zulauf liegen des, nicht dargestelltes Mengenbegrenzungsventil ansprechen und den hochdruckseitigen Zulauf absperren würde. Durch Berücksich tigung des über den Rücklauf abfließenden Anteiles ist eine be sonders feinfühlige Steuerung möglich.This point in time (start of injection) is selected and the corresponding cross-sections are coordinated such that if the control piston 9 remains in a corresponding stroke position due to a malfunction, or in an intermediate stroke position that goes beyond it, and the consequent continuous injection, the fuel quantity flowing through, preferably, finally, the portion still flowing out via the return flow is greater than the amount of fuel that would result from the functionally timed injection of the maximum permissible injection amount, so that a flow control valve (not shown), which is located on the high-pressure side inlet, would respond and shut off the high-pressure side inlet. A particularly sensitive control is possible by taking into account the portion flowing off via the return.
Bei Beendigung der Einspritzung wird der Steuerkolben 9 feder belastet, in Fig. 2 durch die Feder 43 angedeutet, sowie durch den vom Servosteuerventil 11 aufgeschalteten Druck wieder in Richtung auf seine in den Zeichnungen dargestellte Ausgangslage verfahren, in der die Verbindung zwischen den Kanalanschlüssen 12 und 13 über die Dichtfläche 33 abgesteuert wird. Damit wird auch der Stützkolben 25 gegenüber dem Steuerkolben 9 verfahren, so dass über den niederdruckseitig erfolgenden Druckaufbau im Druckraum 6 der Niederhaltekolben 7 beaufschlagt wird und über lagert zur Kraft der Federanordnung 5 die Düsennadel 3 in Schließrichtung belastet, somit die Einspritzung absteuert.At the end of the injection, the control piston 9 is spring loaded, indicated in Fig. 2 by the spring 43 , and by the pressure applied by the servo control valve 11 again in the direction of its starting position shown in the drawings, in which the connection between the channel connections 12 and 13 is driven off via the sealing surface 33 . This also moves the support piston 25 relative to the control piston 9 , so that the hold-down piston 7 is acted upon by the pressure build-up in the pressure chamber 6 and superimposed on the force of the spring arrangement 5, the nozzle needle 3 is loaded in the closing direction, thus controlling the injection.
Bei der Erfindung wird der zum Ausgleich unterschiedlich großer druckbeaufschlagter Flächen des Steuerkolbens und daraus resul tierender Stellkräfte verwendete Stützkolben 25 als Steuer schieber genutzt, so dass über den Stützkolben 25 nicht nur in beiden Hubrichtungen, in geöffnetem und im geschlossenen Zu stand, ein Druckausgleich erreicht wird, sondern zugleich zu sätzliche Steuerfunktionen wahrgenommen werden, was zu einer vereinfachten Gesamtkonstruktion führt.In the invention, the support piston 25 used as a control slide to compensate for differently sized pressurized surfaces of the control piston and the resulting actuating forces, so that pressure balance is achieved via the support piston 25 not only in both stroke directions, in the open and in the closed position , but at the same time additional control functions are performed, which leads to a simplified overall construction.
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