EP1577541A1 - Control valve for a fuel injection system - Google Patents

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EP1577541A1
EP1577541A1 EP04006632A EP04006632A EP1577541A1 EP 1577541 A1 EP1577541 A1 EP 1577541A1 EP 04006632 A EP04006632 A EP 04006632A EP 04006632 A EP04006632 A EP 04006632A EP 1577541 A1 EP1577541 A1 EP 1577541A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
control valve
valve body
valve
injection
switching
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP04006632A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Timo Hochholzer
Marcel Schenk
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dualon International Holding SA
Original Assignee
Dualon International Holding SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dualon International Holding SA filed Critical Dualon International Holding SA
Priority to EP04006632A priority Critical patent/EP1577541A1/en
Publication of EP1577541A1 publication Critical patent/EP1577541A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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

Definitions

  • the present invention relates to a control valve for an injection system, in particular for internal combustion engines.
  • an injection can be made with the valve or from the fuel storage, the fuel is directed to the return.
  • the disadvantage here is that the switching valve is located in the main injection flow and thus large Injection quantities can only be achieved by large switching strokes.
  • control valves for injectors in which by means of a solenoid a valve body is switched to overflow the movement of an injector needle one arranged adjacent to a control piston of an injection valve needle Control pressure chamber.
  • the control valve By means of the control valve, the pressure in the pressure chamber briefly reduced, so that the injection valve needle by means of the control valve in the open position is moved. It is between the high pressure port and the pressure space provided a throttle to a short-term pressure drop to ensure in the pressure chamber.
  • This is the opening movement and the closing movement is not freely adjustable and can be used for the combustion process not be optimized.
  • a control valve for an injection valve to create that is suitable for high pressure applications and in which the Shifting optimized as possible with regard to the switching time and the switching time can be adjusted and is also suitable for large injection quantities.
  • the control valve comprises a housing, on which one with a Einspitzventil and the control valve connected high pressure port provided is that of both the injector and the associated control valve with under supplied high pressure fluid.
  • the control valve includes a in arranged in the housing in an axial direction movable valve body, the in a first position, the high pressure port with a pressure chamber for control the movement of the injection valve and in a second position the pressure chamber connects to a diversion port. This does not require it in to provide a throttle for the connection between valve body and high-pressure connection, which extends the required switching time and thus the maximum Switching frequency limited.
  • valve body with low forces between two Positions is movable, in which the fluid optionally flows to the pressure chamber or flows from there, the required switching time can be kept very short. Accordingly, with the control valve then the injection valve needle of an injection valve be moved for an intermittent liquid injection.
  • the stand out the fluid acting on the valve body compressive forces in the axial direction in the essentially in the first and second positions.
  • the control valve is special good for high pressures of, for example, over 1500 bar used, otherwise at axial pressure forces through the fluid required for the switching process Shift forces can affect negatively.
  • control valve as a 3/2-way valve preferably surrounds connected to the high-pressure port annular annular channel the valve body and in a first position, the channel is arranged with a valve body Switching chamber in conjunction and in the second position is the channel of the Switching chamber separated. Further, the valve body in the first position a Disconnect the switching chamber from the Abêtan gleich and in the second position the Connect the switching chamber to the shut-off connection. During the first and the second position is then the switching chamber each with the pressure chamber for control connected to the movement of the injection valve.
  • the discharge line can on one side with the Abêtan gleich and on the other side with a Chamber adjacent to the end face of the valve body in communication.
  • a throttle for reducing the amount of flowing fluid during Opening and / or closing of the control valve may be provided. It can too a plurality of throttles provided on the valve body or on the channels to the valve body be.
  • the illustrated control valve is used to control an injection system for fuel injection in the combustion chamber of an internal combustion engine, wherein the Injection system, an injection valve 10 for the liquid injection, in particular for internal combustion engines such as diesel engines, where the fuel with injection pressures of e.g. more than 1,500 bar takes place to pollutant emissions to keep low.
  • the injection valve 10 comprises an axially movable injection valve needle, closed by means of one or more injection openings are.
  • the injection system comprises a control valve by means of the movement the injection valve needle is controlled.
  • the control valve comprises a magnet 1 controlled by electrical impulses, by means of which a biased by a spring 2 valve body 3 is movable.
  • a biased by a spring 2 valve body 3 is movable.
  • the Valve body 3 is formed substantially bolt-shaped and for a switching operation slightly movable in the axial direction.
  • the valve body 3 is within a housing 20 of the control valve received.
  • a high pressure port 6 is provided, on the one hand with the control valve and on the other hand communicates with the injection valve.
  • the injector is controllable by a valve needle to be intermittent Make liquid injection into a room of an internal combustion engine.
  • the valve needle is via a control piston 9 in the axial direction movable, whose movement is controlled by the control valve. The default is done by a nozzle needle spring 16th
  • a switching chamber 7 is formed on the valve body, which is annular a recess on the valve body 3 surrounds and outwardly from an inner wall of the housing 20 is limited.
  • the control valve connects the high pressure port 6 with a pressure space 23 which is adjacent to an end face of the control piston 9 for the injection valve is arranged.
  • the high pressure port 6 with a annular chamber 22 around the valve body 3 in conjunction and in the in FIG 1, a high-pressure switching side 5 is opened, i. there is a gap formed between the annular chamber 22 and the switching chamber 7.
  • the Switching chamber 7 is connected via a control line 8 to the pressure chamber 23 in connection.
  • a Abgresseite 4 is closed, wherein between the housing 20 and a widening of the valve body 3 is formed a corresponding valve seat is.
  • the Abgresseite 4 separates in this position, the switching chamber 7 of a Abêtan gleich 11, with a return line to the memory for the fluid can be connected.
  • the valve needle By connecting the high pressure port 6 with the Pressure chamber 23, the valve needle via the control piston 9 in the closed Position pressed.
  • control solenoid 1 To close the control valve, the control solenoid 1 is de-energized.
  • the Spring 2 moves the valve body 3 back to the starting position and the Pressure chamber 23 is again connected to the high pressure port 6 and through the corresponding pressure increase closes the valve needle again the injector 10th
  • the control valve shown operates on the 3/2-switching principle, each connects two out of three connections.
  • a hydraulic medium is preferably the fuel already available under high pressure, optionally also a control oil, such as engine lubricating oil used is.
  • valve body 3 In order to leave no pressure forces acting in the axial direction on the valve body 3, is in the valve body recessed a discharge line 13, which on a Side over transverse bores connected to the Abschan gleich 11 and on the other side with an adjacent to an end face of the valve body 3 arranged Chambers 24 is in communication. This affects the valve body 3 in both end positions on the axial end faces only compressive forces on prevail the Abberichtan gleich 11.
  • a throttle 12 is provided between switching chamber 7 and 4 Abgresseite. Depending on the throttle cross-section, this influences the speed of the opening movement the injection nozzle 10 and thus also the pressure increase in the combustion chamber at the beginning of combustion.
  • a switching operation graphically over time t and the volume Q of injected fluid over time being represented.
  • the switching operation 14 is the switching time when opening and Closing the injector minimized.
  • a throttle 12 it is possible to modify a flank of the injection course, for example when the Pressure increase at the beginning of combustion should be made somewhat slower. Then, a switching curve can be generated by a throttle 12, as he with the dashed line 15 is shown. Due to the design of the control valve and The geometry of one or more throttles can thus have an optimal injection behavior be generated.
  • valve body In the valve body is only a small in the first and second position Switching force required to move it. Because even with the high pressure forces of the fluid ensures that the compressive forces acting in the axial direction essentially cancel each other out. Due to the low switching forces and the short response time of the control valve are accurate and fast switching movements reaches the injection nozzle 10 and thus the combustion process, the Emission behavior and fuel consumption can be optimized. Furthermore, can even with an optimized switching position, the noise and NOx emissions of the internal combustion engine are minimized.
  • connection to the high pressure port in the second switching position separates, is compared with injectors, the control valve only one throttle between the pressure chamber and the high pressure port is provided, the efficiency is improved.
  • the throttle 12 may also have a different geometry as needed or several throttles may be formed on the valve body 3. Furthermore, it is possible to provide a throttle in the control line 8 if required.

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Abstract

The control valve for an injection system, especially for internal combustion engines, has a casing (20) with a high pressure connection (6) connected to an injection valve and to the control valve, and a valve component (3) installed in the casing and movable in the axial direction. In a first position the valve component connects the HP connection to a pressure chamber (23) for the control of the movement of the injection valve, and in a second position connects the pressure chamber to a control connection (11).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuerventil für ein Einspritzsystem, insbesondere für Verbrennungskraftmaschinen.The present invention relates to a control valve for an injection system, in particular for internal combustion engines.

Aus der DE 101 03 089 ist ein 3/2-Wegeventil zur Steuerung der Einspritzung von Kraftstoff in einem Common-Rail-Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine bekannt, bei dem in einer ersten Schaltstellung, in der eine Einspritzdüse mit einem Kraftstoffrücklauf in Verbindung steht, und einer zweiten Schaltstellung, in der die Einspritzdüse mit einem Kraftstoffhochdruckspeicher in Verbindung steht. Dadurch kann mit dem Ventil wahlweise eine Einspritzung vorgenommen werden oder von dem Kraftstoffspeicher wird der Kraftstoff zu dem Rücklauf geleitet. Nachteil ist hier, dass das Schaltventil im Haupteinspritzstrom liegt und damit große Einspritzmengen nur durch große Schalthübe erreicht werden können.From DE 101 03 089 a 3/2-way valve for controlling the injection of Fuel in a common rail injection system of an internal combustion engine known in which in a first switching position, in which an injection nozzle with a Fuel return is in communication, and a second switching position in which the Injector is in communication with a high-pressure fuel storage. Thereby Optionally, an injection can be made with the valve or from the fuel storage, the fuel is directed to the return. The disadvantage here is that the switching valve is located in the main injection flow and thus large Injection quantities can only be achieved by large switching strokes.

Ferner gibt es Steuerventile für Einspritzventile, bei denen mittels eines Solenoids ein Ventilkörper geschaltet wird, um die Bewegung einer Einspritzventilnadel über einen benachbart zu einem Steuerkolben einer Einspritzventilnadel angeordneten Druckraum zu steuern. Mittels des Steuerventils wird der Druck in dem Druckraum kurzzeitig vermindert, sodass die Einspritzventilnadel mittels des Steuerventils in die geöffnete Stellung bewegt wird. Dabei ist zwischen dem Hochdruckanschluss und dem Druckraum eine Drossel vorgesehen, um einen kurzfristigen Druckabfall in der Druckkammer gewährleisten zu können. Dadurch ist die Öffnungsbewegung und die Schließbewegung nicht frei einstellbar und kann für den Verbrennungsprozess nicht optimiert werden.There are also control valves for injectors, in which by means of a solenoid a valve body is switched to overflow the movement of an injector needle one arranged adjacent to a control piston of an injection valve needle Control pressure chamber. By means of the control valve, the pressure in the pressure chamber briefly reduced, so that the injection valve needle by means of the control valve in the open position is moved. It is between the high pressure port and the pressure space provided a throttle to a short-term pressure drop to ensure in the pressure chamber. This is the opening movement and the closing movement is not freely adjustable and can be used for the combustion process not be optimized.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Steuerventil für ein Einspritzventil zu schaffen, dass für Hochdruckanwendungen geeignet ist und bei dem der Schaltvorgang hinsichtlich der Schaltzeit und der Schaltdauer möglichst optimiert eingestellt werden kann und weiterhin auch für große Einspritzmengen geeignet ist.It is therefore an object of the present invention, a control valve for an injection valve to create that is suitable for high pressure applications and in which the Shifting optimized as possible with regard to the switching time and the switching time can be adjusted and is also suitable for large injection quantities.

Diese Aufgabe wird mit einem Steuerventil für ein Einspritzventil mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.This object is achieved with a control valve for an injection valve with the features of claim 1 solved.

Gemäß der Erfindung umfasst das Steuerventil ein Gehäuse, an dem ein mit einem Einspitzventil und dem Steuerventil verbundener Hochdruckanschluss vorgesehen ist, der sowohl das Einspritzventil als auch das zugehörige Steuerventil mit unter hohem Druck stehendem Fluid versorgt. Das Steuerventil umfast dabei einen in dem Gehäuse angeordneten in eine axiale Richtung bewegbaren Ventilkörper, der in einer ersten Stellung den Hochdruckanschluss mit einem Druckraum zur Steuerung der Bewegung des Einspritzventils und in einer zweiten Stellung den Druckraum mit einem Absteueranschluss verbindet. Dadurch ist es nicht erforderlich, in der Verbindung zwischen Ventilkörper und Hochdruckanschluss eine Drossel vorzusehen, die die erforderliche Schaltzeit verlängert und damit auch die maximale Schaltfrequenz begrenzt. Da der Ventilkörper mit geringen Kräften zwischen zwei Stellungen bewegbar ist, in denen das Fluid wahlweise zu dem Druckraum strömt oder von dort abströmt, kann die benötigte Schaltzeit sehr kurz gehalten werden. Entsprechend kann mit dem Steuerventil dann die Einspritzventilnadel eines Einspritzventils für eine intermittierende Flüssigkeitseinspritzung bewegt werden.According to the invention, the control valve comprises a housing, on which one with a Einspitzventil and the control valve connected high pressure port provided is that of both the injector and the associated control valve with under supplied high pressure fluid. The control valve includes a in arranged in the housing in an axial direction movable valve body, the in a first position, the high pressure port with a pressure chamber for control the movement of the injection valve and in a second position the pressure chamber connects to a diversion port. This does not require it in to provide a throttle for the connection between valve body and high-pressure connection, which extends the required switching time and thus the maximum Switching frequency limited. Since the valve body with low forces between two Positions is movable, in which the fluid optionally flows to the pressure chamber or flows from there, the required switching time can be kept very short. Accordingly, with the control valve then the injection valve needle of an injection valve be moved for an intermittent liquid injection.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung heben sich die durch das Fluid auf den Ventilkörper wirkenden Druckkräfte in axialer Richtung in der ersten und zweiten Stellung im Wesentlichen auf. Dann ist das Steuerventil besonders gut für hohe Drücke von beispielsweise über 1500 bar einsetzbar, da ansonsten bei axialen Druckkräften durch das Fluid sich die für den Schaltvorgang erforderlichen Schaltkräfte negativ auswirken können.According to a preferred embodiment of the invention, the stand out the fluid acting on the valve body compressive forces in the axial direction in the essentially in the first and second positions. Then the control valve is special good for high pressures of, for example, over 1500 bar used, otherwise at axial pressure forces through the fluid required for the switching process Shift forces can affect negatively.

Für die Ausbildung des Steuerventils als 3/2-Wegeventil umgibt vorzugsweise ein mit dem Hochdruckanschluss verbundner ringförmiger Kanal den Ventilkörper und in einer ersten Stellung ist der Kanal mit einer am Ventilkörper angeordneten Schaltkammer in Verbindung und in der zweiten Stellung ist der Kanal von der Schaltkammer getrennt. Ferner kann der Ventilkörper in der ersten Stellung eine Schaltkammer von dem Absteueranschluss trennen und in der zweiten Stellung die Schaltkammer mit dem Absteueranschluss verbinden. Während der ersten und der zweiten Stellung ist dann die Schaltkammer jeweils mit dem Druckraum zur Steuerung der Bewegung des Einspritzventils verbunden.For the formation of the control valve as a 3/2-way valve preferably surrounds connected to the high-pressure port annular annular channel the valve body and in a first position, the channel is arranged with a valve body Switching chamber in conjunction and in the second position is the channel of the Switching chamber separated. Further, the valve body in the first position a Disconnect the switching chamber from the Absteueranschluss and in the second position the Connect the switching chamber to the shut-off connection. During the first and the second position is then the switching chamber each with the pressure chamber for control connected to the movement of the injection valve.

Um bei einer Bewegung des Ventilkörpers auftretende Axialkräfte durch Druckunterschiede zu vermeiden, ist vorzugsweise in dem Ventilkörper eine in axiale Richtung sich erstreckende Entlastungsleitung vorgesehen. Die Entlastungsleitung kann dabei an einer Seite mit dem Absteueranschluss und auf der anderen Seite mit einer Kammer benachbart zu der Stirnfläche des Ventilkörpers in Verbindung stehen.To occur during a movement of the valve body axial forces by pressure differences to avoid, is preferably in the valve body in the axial direction provided extending discharge line. The discharge line can on one side with the Absteueranschluss and on the other side with a Chamber adjacent to the end face of the valve body in communication.

Für eine definierte Gestaltung des Schaltvorganges und der Schaltzeit kann an dem Ventilkörper eine Drossel zur Verringerung der Menge an strömendem Fluid beim Öffnen und/oder Schließen des Steuerventils vorgesehen sein. Es können auch mehrere Drosseln am Ventilkörper oder an den Kanälen zu dem Ventilkörper vorgesehen sein.For a defined design of the switching process and the switching time can on the Valve body, a throttle for reducing the amount of flowing fluid during Opening and / or closing of the control valve may be provided. It can too a plurality of throttles provided on the valve body or on the channels to the valve body be.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1
eine geschnittene Detailansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Steuerventils, und
Figur 2
eine grafische Darstellung des Schaltvorgangs des Steuerventils der Figur 1.
The invention will be explained in more detail below with reference to an embodiment with reference to the accompanying drawings. Show it:
FIG. 1
a sectional detail view of an embodiment of a control valve according to the invention, and
FIG. 2
a graphical representation of the switching operation of the control valve of Figure 1.

Das dargestellte Steuerventil dient zur Steuerung eines Einspritzsystems zur Kraftstoffeinspritzung in den Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine, wobei das Einspritzsystem ein Einspritzventil 10 für die Flüssigkeitseinspritzung, insbesondere für Verbrennungskraftmaschinen wie Dieselmotoren, bei denen der Kraftstoff mit Einspritzdrucken von z.B. mehr als 1.500 bar erfolgt, um die Schadstoffemissionen gering zu halten. Das Einspritzventil 10 umfasst eine axial bewegliche Einspritzventilnadel, mittels der ein oder mehrere Einspritzöffnungen verschließbar sind. Ferner umfasst das Einspritzsystem ein Steuerventil mittels der die Bewegung der Einspritzventilnadel gesteuert wird.The illustrated control valve is used to control an injection system for fuel injection in the combustion chamber of an internal combustion engine, wherein the Injection system, an injection valve 10 for the liquid injection, in particular for internal combustion engines such as diesel engines, where the fuel with injection pressures of e.g. more than 1,500 bar takes place to pollutant emissions to keep low. The injection valve 10 comprises an axially movable injection valve needle, closed by means of one or more injection openings are. Furthermore, the injection system comprises a control valve by means of the movement the injection valve needle is controlled.

Das Steuerventil umfasst einen durch elektrische Impulse gesteuerten Magneten 1, mittels dem ein durch eine Feder 2 vorgespannter Ventilkörper 3 bewegbar ist. Der Ventilkörper 3 ist im Wesentlichen bolzenförmig ausgebildet und für einen Schaltvorgang geringfügig in axiale Richtung bewegbar. Der Ventilkörper 3 ist dabei innerhalb eines Gehäuses 20 des Steuerventils aufgenommen.The control valve comprises a magnet 1 controlled by electrical impulses, by means of which a biased by a spring 2 valve body 3 is movable. Of the Valve body 3 is formed substantially bolt-shaped and for a switching operation slightly movable in the axial direction. The valve body 3 is within a housing 20 of the control valve received.

An dem Steuerventil ist ein Hochdruckanschluss 6 vorgesehen, der einerseits mit dem Steuerventil und andererseits mit dem Einspritzventil in Verbindung steht. Das Einspritzventil ist durch eine Ventilnadel steuerbar, um eine intermittierende Flüssigkeitseinspritzung in einen Raum einer Verbrennungskraftmaschine vorzunehmen. Die Ventilnadel ist dabei über einen Steuerkolben 9 in axiale Richtung bewegbar, dessen Bewegung durch das Steuerventil gesteuert wird. Die Rückstellung erfolgt durch eine Düsennadelfeder 16.On the control valve, a high pressure port 6 is provided, on the one hand with the control valve and on the other hand communicates with the injection valve. The injector is controllable by a valve needle to be intermittent Make liquid injection into a room of an internal combustion engine. The valve needle is via a control piston 9 in the axial direction movable, whose movement is controlled by the control valve. The default is done by a nozzle needle spring 16th

Hierfür ist an dem Ventilkörper eine Schaltkammer 7 ausgebildet, die ringförmig eine Aussparung an dem Ventilkörper 3 umgibt und nach außen hin von einer Innenwand des Gehäuses 20 begrenzt wird.For this purpose, a switching chamber 7 is formed on the valve body, which is annular a recess on the valve body 3 surrounds and outwardly from an inner wall of the housing 20 is limited.

In einer ersten Stellung verbindet das Steuerventil den Hochdruckanschluss 6 mit einem Druckraum 23, der benachbart zu einer Stirnfläche des Steuerkolbens 9 für das Einspritzventil angeordnet ist. Hierfür ist der Hochdruckanschluss 6 mit einer ringförmigen Kammer 22 um den Ventilkörper 3 in Verbindung und in der in Figur 1 dargestellten Position ist eine Hochdruckschaltseite 5 geöffnet, d.h. ein Spalt ist zwischen der ringförmigen Kammer 22 und der Schaltkammer 7 ausgebildet. Die Schaltkammer 7 ist über eine Steuerleitung 8 mit der Druckkammer 23 in Verbindung. Eine Absteuerseite 4 ist verschlossen, wobei zwischen dem Gehäuse 20 und einer Aufweitung an dem Ventilkörper 3 ein entsprechender Ventilsitz ausgebildet ist. Die Absteuerseite 4 trennt in dieser Position die Schaltkammer 7 von einem Absteueranschluss 11, der mit einer Rückführleitung zu dem Speicher für das Fluid verbunden sein kann. Durch die Verbindung des Hochdruckanschlusses 6 mit der Druckkammer 23 wird die Ventilnadel über den Steuerkolben 9 in die geschlossene Position gedrückt.In a first position, the control valve connects the high pressure port 6 with a pressure space 23 which is adjacent to an end face of the control piston 9 for the injection valve is arranged. For this purpose, the high pressure port 6 with a annular chamber 22 around the valve body 3 in conjunction and in the in FIG 1, a high-pressure switching side 5 is opened, i. there is a gap formed between the annular chamber 22 and the switching chamber 7. The Switching chamber 7 is connected via a control line 8 to the pressure chamber 23 in connection. A Absteuerseite 4 is closed, wherein between the housing 20 and a widening of the valve body 3 is formed a corresponding valve seat is. The Absteuerseite 4 separates in this position, the switching chamber 7 of a Absteueranschluss 11, with a return line to the memory for the fluid can be connected. By connecting the high pressure port 6 with the Pressure chamber 23, the valve needle via the control piston 9 in the closed Position pressed.

Wird der Steuermagnet 1 bestromt bewegt sich der Ventilkörper 3 mit einer Zugkraft eines Ankers 21 gegen die Kraft der Feder 2 nach oben, wodurch die Hochdruckschaltseite 5 verschlossen wird, d.h. es ist kein Spalt mehr zwischen der Kammer 22 und der Schaltkammer 7 ausgebildet. Im oberen Bereich wird die Absteuerseite 4 hingegen geöffnet und eine Verbindung zwischen der Schaltkammer 7 und dem Absteueranschluss 11 hergestellt. Dadurch kann das Fluid von der Druckkammer 23, die Steuerleitung 8, die Schaltkammer 7 zu dem Absteueranschluss 11 strömen und somit kann der Druck in der Druckkammer 23 abgebaut werden, wodurch sich der Steuerkolben 9 mit der Ventilnadel des Einspritzventils nach oben bewegt um die Einspritzdüse 10 zu öffnen.When the control magnet 1 is energized, the valve body 3 moves with a pulling force an armature 21 against the force of the spring 2 upwards, whereby the high-pressure switching side 5 is closed, i. there is no gap between the Chamber 22 and the switching chamber 7 is formed. In the upper area is the Absteuerseite 4, however, open and a connection between the switching chamber. 7 and the diversion port 11. This allows the fluid from the pressure chamber 23, the control line 8, the switching chamber 7 to the Absteueranschluss 11th flow and thus the pressure in the pressure chamber 23 can be reduced, whereby the control piston 9 with the valve needle of the injection valve upwards moved to open the injection nozzle 10.

Zum Schließen des Steuerventils wird der Steuermagnet 1 stromlos geschaltet. Die Feder 2 bewegt den Ventilkörper 3 wieder in die Ausgangslage zurück und die Druckkammer 23 ist wieder mit dem Hochdruckanschluss 6 verbunden und durch den entsprechenden Druckanstieg schließt die Ventilnadel wieder die Einspritzdüse 10.To close the control valve, the control solenoid 1 is de-energized. The Spring 2 moves the valve body 3 back to the starting position and the Pressure chamber 23 is again connected to the high pressure port 6 and through the corresponding pressure increase closes the valve needle again the injector 10th

Das so dargestellte Steuerventil arbeitet nach dem 3/2-Schaltprinzip, das jeweils zwei von drei Anschlüssen miteinander verbindet. Als Hydraulikmedium wird vorzugsweise der bereits unter hohem Druck zur Verfügung stehende Kraftstoff verwendet, wobei optional auch ein Steueröl, beispielsweise Motorschmieröl einsetzbar ist. The control valve shown operates on the 3/2-switching principle, each connects two out of three connections. As a hydraulic medium is preferably the fuel already available under high pressure, optionally also a control oil, such as engine lubricating oil used is.

Um keine Druckkräfte in axiale Richtung auf den Ventilkörper 3 einwirken zu lassen, ist in dem Ventilkörper eine Entlastungsleitung 13 ausgespart, die auf einer Seite über Querbohrungen mit dem Absteueranschluss 11 verbunden ist und auf der anderen Seite mit einer benachbart zu einer Stirnfläche des Ventilkörpers 3 angeordneten Kammern 24 in Verbindung steht. Dadurch wirken auf den Ventilkörper 3 in beiden Endstellungen an den axialen Stirnseiten nur Druckkräfte, die an dem Absteueranschluss 11 herrschen.In order to leave no pressure forces acting in the axial direction on the valve body 3, is in the valve body recessed a discharge line 13, which on a Side over transverse bores connected to the Absteueranschluss 11 and on the other side with an adjacent to an end face of the valve body 3 arranged Chambers 24 is in communication. This affects the valve body 3 in both end positions on the axial end faces only compressive forces on prevail the Absteueranschluss 11.

Optional ist zwischen Schaltkammer 7 und Absteuerseite 4 eine Drossel 12 vorgesehen. Diese beeinflusst je nach Drosselquerschnitt die Geschwindigkeit der Öffnungsbewegung der Einspritzdüse 10 und damit auch den Druckanstieg im Brennraum bei Verbrennungsbeginn. Wie in Figur 2 zu sehen ist, kann ein Schaltvorgang grafisch über die Zeit t und das Volumen Q an eingespritzem Fluid über die Zeit dargestellt werden. Bei dem Schaltvorgang 14 ist die Schaltzeit beim Öffnen und Schließen des Einspritzventils minimiert. Mittels einer Drossel 12 ist es möglich, eine Flanke des Einspritzverlaufes zu modifizieren, beispielsweise wenn der Druckanstieg bei Verbrennungsbeginn etwas langsamer ausgestaltet werden soll. Dann kann durch eine Drossel 12 ein Schaltverlauf erzeugt werden, wie er mit der gestrichelten Linie 15 dargestellt ist. Durch die Ausbildung des Steuerventils und der Geometrie von ein oder mehreren Drosseln kann somit ein optimales Einspritzverhalten erzeugt werden.Optionally, a throttle 12 is provided between switching chamber 7 and 4 Absteuerseite. Depending on the throttle cross-section, this influences the speed of the opening movement the injection nozzle 10 and thus also the pressure increase in the combustion chamber at the beginning of combustion. As can be seen in Figure 2, a switching operation graphically over time t and the volume Q of injected fluid over time being represented. In the switching operation 14 is the switching time when opening and Closing the injector minimized. By means of a throttle 12 it is possible to modify a flank of the injection course, for example when the Pressure increase at the beginning of combustion should be made somewhat slower. Then, a switching curve can be generated by a throttle 12, as he with the dashed line 15 is shown. Due to the design of the control valve and The geometry of one or more throttles can thus have an optimal injection behavior be generated.

Bei dem Ventilkörper ist in der ersten und zweiten Position nur eine geringe Schaltkraft erforderlich, um diesen zu bewegen. Denn auch bei den hohen Druckkräften des Fluides ist sichergestellt, dass die in axiale Richtung wirkenden Druckkräfte sich im Wesentlichen aufheben. Aufgrund der geringen Schaltkräfte und der kurzen Ansprechzeit des Steuerventils werden exakte und schnelle Schaltbewegungen der Einspritzdüse 10 erreicht und somit kann der Verbrennungsvorgang, das Emissionsverhalten und der Kraftstoffverbrauch optimiert werden. Ferner kann auch bei einer optimierten Schaltstellung die Geräuschentwicklung und der NOx-Ausstoß des Verbrennungsmotors minimiert werden.In the valve body is only a small in the first and second position Switching force required to move it. Because even with the high pressure forces of the fluid ensures that the compressive forces acting in the axial direction essentially cancel each other out. Due to the low switching forces and the short response time of the control valve are accurate and fast switching movements reaches the injection nozzle 10 and thus the combustion process, the Emission behavior and fuel consumption can be optimized. Furthermore, can even with an optimized switching position, the noise and NOx emissions of the internal combustion engine are minimized.

Nachdem der Ventilkörper 3 die Verbindung zu dem Hochdruckanschluss in der zweiten Schaltstellung trennt, wird verglichen mit Einspritzventilen, beim Steuerventil lediglich eine Drossel zwischen der Druckkammer und dem Hochdruckanschluss vorgesehen ist, der Wirkungsgrad verbessert.After the valve body 3, the connection to the high pressure port in the second switching position separates, is compared with injectors, the control valve only one throttle between the pressure chamber and the high pressure port is provided, the efficiency is improved.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Beispielsweise kann die Drossel 12 je nach Bedarf auch eine andere Geometrie aufweisen oder es können mehrere Drosseln an dem Ventilkörper 3 ausgebildet sein. Ferner ist es möglich, auch in der Steuerleitung 8 bei Bedarf eine Drossel vorzusehen.The invention is not limited to the illustrated embodiment. For example For example, the throttle 12 may also have a different geometry as needed or several throttles may be formed on the valve body 3. Furthermore, it is possible to provide a throttle in the control line 8 if required.

Claims (9)

Steuerventil für ein Einspritzsystem, insbesondere für Verbrennungskraftmaschinen, mit einem Gehäuse (20), an dem ein mit einem Einspritzventil und dem Steuerventil verbundener Hochdruckanschluss (6) vorgesehen ist, und einem in dem Gehäuse angeordneten in eine axiale Richtung bewegbaren Ventilkörper (3), der in einer ersten Stellung den Hochdruckanschluss (6) mit einem Druckraum (23) zur Steuerung der Bewegung des Einspritzventils (10) und in einer zweiten Stellung den Druckraum (23) mit einem Absteueranschluss (11) verbindet.Control valve for an injection system, in particular for internal combustion engines, with a housing (20) on which a with an injection valve and the high pressure port (6) connected to the control valve is provided, and a in the housing arranged in an axial direction movable valve body (3), in a first position the high pressure port (6) with a Pressure chamber (23) for controlling the movement of the injection valve (10) and in a second position, the pressure chamber (23) with a Absteueranschluss (11) connects. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die durch das Fluid auf den Ventilkörper (3) wirkenden Druckkräfte in axiale Richtung sich in der ersten und zweiten Stellung im Wesentlichen aufheben.Control valve according to claim 1, characterized in that the forces acting on the valve body (3) by the fluid pressure forces in the axial direction cancel each other in the first and second position substantially. Steuerventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit dem Hochdruckanschluss (6) verbundener ringförmiger Kanal (22) den Ventilkörper (3) umgibt und in der ersten Stellung der Kanal (22) mit einer am Ventilkörper (3) angeordneten Schaltklammer (7) in Verbindung steht und in der zweiten Stellung der Kanal (22) von der Schaltkammer (7) getrennt ist.Control valve according to Claim 1 or 2, characterized in that an annular channel (22) connected to the high-pressure connection (6) surrounds the valve body (3) and, in the first position, the channel (22) with a switching clip (3) arranged on the valve body (3). 7) is in communication and in the second position, the channel (22) is separated from the switching chamber (7). Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (3) in der ersten Stellung eine Schaltkammer (7) von dem Absteueranschluss (11) trennt und in der zweiten Stellung die Schaltkammer (7) mit dem Absteueranschluss (11) verbindet.Control valve according to one of claims 1 to 3, characterized in that the valve body (3) in the first position a switching chamber (7) from the Absteueranschluss (11) separates and in the second position, the switching chamber (7) with the Absteueranschluss (11) combines. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Ventilkörper (3) eine in axiale Richtung sich erstreckende Entlastungsleitung (13) vorgesehen ist.Control valve according to one of claims 1 to 4, characterized in that in the valve body (3) extending in the axial direction relief line (13) is provided. Steuerventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlastungsleitung (13) an einer Seite mit dem Absteueranschluss (11) in Verbindung steht und auf der anderen Seite mit einer Kammer (24) benachbart zur Stirnfläche des Ventilkörpers (3) in Verbindung steht.Control valve according to claim 5, characterized in that the relief line (13) communicates on one side with the diversion port (11) and on the other side communicates with a chamber (24) adjacent to the end face of the valve body (3). Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Schaltkammer (7) und Absteuerseite (4) eine Drossel (12) zur Verringerung der Menge an strömendem Fluid bei einem Schaltvorgang zum Öffnen und/oder Schließen des Steuerventils vorgesehen ist.Control valve according to one of claims 1 to 6, characterized in that between the switching chamber (7) and the Absteuerseite (4) is provided a throttle (12) for reducing the amount of flowing fluid in a switching operation for opening and / or closing the control valve. Steuerventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel (12) in einer Schaltkammer (7) des Ventilkörpers (3) angeordnet ist und nur beim Öffnen des Einspritzventils wirksam ist.Control valve according to claim 7, characterized in that the throttle (12) in a switching chamber (7) of the valve body (3) is arranged and is effective only when opening the injection valve. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Steuerventils eine intermittierende Flüssigkeitseinspritzung bei Drücken von mehr als 1500 bar steuerbar ist.Control valve according to one of claims 1 to 8, characterized in that by means of the control valve, an intermittent liquid injection at pressures of more than 1500 bar is controllable.
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