WO2003040544A1 - Steuermodul für einen injektor eines speichereinspritzsystems - Google Patents

Steuermodul für einen injektor eines speichereinspritzsystems Download PDF

Info

Publication number
WO2003040544A1
WO2003040544A1 PCT/DE2002/004152 DE0204152W WO03040544A1 WO 2003040544 A1 WO2003040544 A1 WO 2003040544A1 DE 0204152 W DE0204152 W DE 0204152W WO 03040544 A1 WO03040544 A1 WO 03040544A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
control module
valve
control
valve body
chamber
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
PCT/DE2002/004152
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Willibald SCHÜRZ
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.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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 Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Priority to JP2003542773A priority Critical patent/JP2005508475A/ja
Priority to EP02782764A priority patent/EP1442209A1/de
Publication of WO2003040544A1 publication Critical patent/WO2003040544A1/de
Priority to US10/837,969 priority patent/US6978766B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • 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
    • F02M2547/00—Special features for fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M2547/003—Valve inserts containing control chamber and valve piston
    • 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
    • F02M59/00—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
    • F02M59/44—Details, components parts, or accessories not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M59/02 - F02M59/42; Pumps having transducers, e.g. to measure displacement of pump rack or piston
    • F02M59/46—Valves
    • F02M59/466—Electrically operated valves, e.g. using electromagnetic or piezoelectric operating means
    • F02M59/468—Electrically operated valves, e.g. using electromagnetic or piezoelectric operating means using piezoelectric operating means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/04—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series
    • F02M61/10—Other injectors with elongated valve bodies, i.e. of needle-valve type
    • F02M61/12—Other injectors with elongated valve bodies, i.e. of needle-valve type characterised by the provision of guiding or centring means for valve bodies

Definitions

  • the present invention relates to a control module for an injector of a storage injection system for controlling and simultaneously guiding an injector valve body.
  • Injectors for storage injection systems are known in various configurations. Such a known injector is shown for example in Figure 4.
  • fuel is fed into the surrounding area of the nozzle needle 36 via a high-pressure feed line 30.
  • the nozzle needle 36 is in contact with a control piston 31, which is arranged at one end in a control chamber 32.
  • the pressure in the control chamber 32 can be controlled in a known manner via a control valve 33, so that the control chamber 32 can be connected to a tank T.
  • the side of the control piston 31 opposite the control chamber 32 is in contact with a low pressure chamber 34 which is connected to the tank T via a low pressure outlet 35.
  • the nozzle needle 36 can lift off its seat in a known manner and an injection can take place.
  • this results in a large pressure drop in the control chamber 33 which can lead to cavitation problems and longer closing times due to gas bubbles.
  • injectors have become known in the prior art which have a bypass in order to connect directly to enable fertilization between the high pressure supply line and the control valve. This enables faster switching times to be achieved.
  • the bypass in order to connect directly to enable fertilization between the high pressure supply line and the control valve.
  • the losses during the injection are not negligible.
  • the control module according to the invention for an injector of a storage injection system enables a permanent leak-free injector in that all functional elements for controlling and guiding the valve body of the injector are combined in one component.
  • the high-pressure sealing surfaces are designed only as levels, which are relatively easy to seal.
  • the cylindrical guide surfaces used in the prior art on which there is always a permanent leak due to the gap present, can be dispensed with.
  • the provision of a bypass can be dispensed with in accordance with the invention without there being any disadvantages with regard to the switching times. This can be achieved since, according to the invention, an optimized design of the throttle cross sections of the various throttles of the control module is possible.
  • the control module comprises a high-pressure inlet for supply lead of fuel, a guide device for guiding the valve body of the injector, a control chamber, a control valve and a valve chamber. Furthermore, an inlet throttle and a first and a second outlet throttle are provided.
  • the control chamber which is connected to one end of the valve body, is only connected to the valve chamber via a first outlet throttle. Furthermore, the inlet throttle connects the high pressure supply line to the valve chamber. Starting from the valve chamber, a second outlet throttle goes to the control valve.
  • the control room is only connected to the high pressure line via the first outlet throttle and the valve chamber as well as the inlet throttle. Thus, when the control valve opens, fluid flows out of the
  • Control chamber via the first outlet throttle and when the control valve closes the control chamber is also refilled by the first outlet throttle, the direction of flow reversing in the first outlet throttle. Due to the use of an additional valve chamber according to the invention, the pressure level in the control chamber is still higher when the control valve is open. As a result, there is no longer any risk of cavitation bubbles forming which, in addition to damage to the components, also lead to delays in closing the nozzle needle in the prior art. The volume flow flowing through the control valve when the nozzle needle is opened is also lower, as a result of which the required control cross section on the control valve is reduced in order to avoid throttling effects on the control valve.
  • the injector when the injector is open, there is only one switching leak due to a volume flow through the inlet throttle, the valve chamber and the control valve to the low pressure area.
  • a greater design latitude for the individual throttle cross sections can be obtained in order to be able to meet the requirements with regard to the smallest representable injection quantity of the injection nozzle into the combustion chamber and the minimum nozzle opening pressure.
  • the throttle cross-sections are larger than in the prior art. This reduces the sensitivity with regard to the manufacturing tolerances, so that the manufacturing costs can be reduced.
  • the high-pressure inlet is preferably connected to the inlet throttle via an annular channel.
  • the ring channel is particularly preferably formed in a nozzle body (injector housing) and / or in the control module.
  • the guide device is designed as a cylindrical extension on the control module.
  • the valve body of the injector is preferably guided in a bore in the guide device and the control chamber at the end of the bore is preferably arranged in the form of a stepped bore.
  • connection area is preferably provided on the outer circumference of the guide device or on the inner circumference of the nozzle body. This connecting area connects the high pressure inlet to a high pressure area on the valve body of the injector in order to supply fuel for an injection.
  • connection area is preferably formed by one or more recesses on the guide device and / or on the nozzle body.
  • the connection area can preferably be produced particularly simply by grinding peripheral areas on the cylindrical guide device.
  • the guide device for guiding the valve body preferably has a recess. This recess is particularly preferably designed as a blind hole in the cylindrical guide device.
  • a nozzle spring for resetting the valve body is supported on the one hand on the guide device and on the other hand on a spring plate arranged on the valve body.
  • one or more centering surfaces for centering the control module in the nozzle body are preferably formed on the guide device.
  • the valve body of the injector is particularly preferably designed as a nozzle needle.
  • the control module for an injector according to the invention is preferably used in accumulator injection systems such as common rail injectors for diesel engines. Since the control module according to the invention combines all the necessary elements for controlling and guiding the valve body in one component, the injector can be manufactured in a particularly compact and cost-effective manner. In this way, permanent leakage can be prevented, since there is only a flat sealing surface between the control module and the adjacent further components of the injector, which is relatively easy to seal. In this way, the functional test of the component can also be significantly simplified since no complex assembly of several components is necessary. Furthermore, the pressure loss and the volume of the control chamber can be limited to a small value, so that very short control times are possible with the injector according to the invention.
  • the invention is described below on the basis of a preferred exemplary embodiment in conjunction with the drawing. In the drawing is:
  • Figure 1 is a schematic sectional view of an injector with a control module according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a sectional view taken along line A-A of Figure 1;
  • FIG 3 is an enlarged schematic sectional view of the control module shown in Figure 1;
  • Figure 4 shows an injector for a memory injection system according to the prior art.
  • FIGS. 1 to 3 An exemplary embodiment according to the present invention is described below with reference to FIGS. 1 to 3.
  • control module 1 for an injector of a storage injection system is very compact.
  • the control module 1 comprises a high-pressure inlet 2 in order to supply fuel from a high-pressure pump (not shown) to the injector.
  • the control module 1 further comprises a cylindrical guide device 3 for guiding a valve body 8 of the injector. For this purpose, a blind hole 21 is formed in the cylindrical guide device 3.
  • control module 1 comprises a control chamber 4, a valve chamber 9 and a control valve 10.
  • the control chamber 4, as shown in FIG. 1, is connected to one end of the valve body 8. Furthermore, the control chamber 4 is connected to the valve chamber 9 via a first outlet throttle 6. The valve chamber 9 is in turn above a second drain throttle 7 with the control valve 10 in connection.
  • the high-pressure supply line 2 is connected to the valve chamber 9 via an inlet throttle 5 via an annular channel 14.
  • valve chamber 9 is formed by a lateral bore in the control module 1, which is closed in a fluid-tight manner by means of a grub screw 13.
  • the function of the injector according to the invention is as follows: If the control valve 10 is actuated by an actuator, such as a piezo actuator, in such a way that a control valve member 11 of the control valve 10 is lifted from a valve seat 12, the valve chamber 9 is above the second Flow restrictor 7 with a low valve connected downstream of the control valve pressure area connected. The pressure in the valve chamber 9 thus drops. As a result, fluid flows out of the control chamber 4 via the first outlet throttle 6 and the valve chamber 9 likewise into the low-pressure region. As a result, the pressure in the control chamber 4 drops, so that the valve body 8 is moved upward in the direction of the control module 1 against the spring force of the spring 18, so that the injection openings 20 are opened and fuel is injected into a combustion chamber.
  • an actuator such as a piezo actuator
  • control valve 10 While the control valve 10 is in the open state, only a volume limited by the inlet throttle 5 can flow from the high-pressure inlet 2 via the annular channel 14, the inlet throttle 5, the valve chamber 9 and the second outlet throttle 7 to the low-pressure region. Furthermore, the inventive design of the control module also prevents permanent leakage, since the control module according to the invention has no further connections to the low-pressure area.
  • the control module according to the invention has only one flat sealing surface D on the control module 1 between the high-pressure inlet 2 and the low-pressure region.
  • control valve 10 When the injection is to be ended, the control valve 10 is closed again via the actuator, so that the original pressure can build up again in the valve chamber 9.
  • the control chamber 4 is refilled from the valve chamber 9 via the first outlet throttle 6.
  • the direction of flow in the first outlet throttle 6 is reversed.
  • the original pressure builds up again in the control chamber 4, so that the valve body 8 moves downward into its starting position and the injection openings 20 are closed again and the injection is ended.
  • valve body 8 is designed as a one-piece nozzle needle, one end of which with the
  • the present invention thus relates to a control module 1 for an injector of a storage injection system for controlling and guiding a valve body 8, comprising a high-pressure inlet 2 for supplying fuel, a guide device 3 for guiding the valve body 8 and a control chamber 4.
  • a control valve 10 is one Inlet throttle 5, a first outlet throttle 6 and a second outlet throttle 7 are provided.
  • the inlet throttle 5 provides a connection between the high-pressure inlet 2 and a valve chamber 9.
  • the first outlet throttle 6 connects the control chamber 4, which is connected to one end of the valve body 18, to the valve chamber 9.
  • the second outlet throttle 7 connects the valve chamber 9 to the control valve 10.
  • the present invention is not restricted to the exemplary embodiment shown. Various deviations and changes can be carried out without leaving the scope of the invention.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Steuermodul (1) für einen Injektor zur Steuerung und Führung eines Ventilkörpers (8), mit einem Hochdruckzulauf (2), einer Führungsvorrichtung (3) zur Ventilkörperführung, einem Steuerraum (4), einem Steuerventil (10), einer Zulaufdrossel (5), einer ersten und zweiten Ablaufdrossel (6, 7). Die Zulaufdrossel stellt eine Verbindung zwischen dem Hochdruckzulauf (2) und einem Ventilraum (9) bereit. Die erste Ablaufdrossel (6) verbindet den mit einem Ende des Ventilkörpers in Verbindung stehenden Steuerraum mit dem Ventilraum (9). Die zweite Ablaufdrossel (7) verbindet den Ventilraum (9) mit dem Steuerventil (10).

Description

Beschreibung
Steuermodul für einen Injektor eines Speichereinspritzsystems
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuermodul für einen Injektor eines Speichereinspritzsystems zur Steuerung und gleichzeitigen Führung eines Injektorventilkörpers.
Injektoren für Speichereinspritzsysteme sind in unterschied- liehen Ausgestaltungen bekannt. Ein derartiger bekannter Injektor ist beispielsweise in Figur 4 dargestellt. Hierbei wird über eine Hochdruckzuleitung 30 Kraftstoff in den Umgebungsbereich der Düsennadel 36 zugeführt. Die Düsennadel 36 steht mit einem Steuerkolben 31 in Kontakt, welcher mit einem Ende in einem Steuerraum 32 angeordnet ist. Über ein Steuerventil 33 kann der Druck im Steuerraum 32 in bekannter Weise gesteuert werden, so dass der Steuerraum 32 mit einem Tank T verbindbar ist. Die dem Steuerraum 32 entgegengesetzte Seite des Steuerkolbens 31 ist mit einem Niederdruckraum 34 in Kon- takt, welcher über einen Niederdruckablauf 35 mit dem Tank T verbunden ist. Dadurch kann die Düsennadel 36 in bekannter Weise von ihrem Sitz abheben und eine Einspritzung erfolgen. Hierdurch ergibt sich allerdings eine große Druckabsenkung im Steuerraum 33, welche zu Kavitationsproblemen und längeren Schließzeiten infolge von Gasblasen führen kann.
Bei dem in Figur 4 gezeigten Injektorkonzept tritt sowohl in der Düsennadelführung 37 und in der Führung 38 des Steuerkolbens 31 eine Dauerleckage auf, da die mit Hochdruck beauf- schlagten Räume über Dichtspalte mit dem Niederdruckraum 34 in Verbindung stehen. Somit strömt eine Kraftstoffmenge vom Hochdruckbereich über die beiden Führungen 37 und 38 zum Niederdruckraum 34. Diese Dauerleckage verursacht jedoch einen nicht zu vernachlässigenden Wirkungsgradverlust.
Weiterhin sind im Stand der Technik Injektoren bekannt geworden, welche einen Bypass aufweisen, um eine direkte Verbin- düng zwischen der Hochdruckzuleitung und dem Steuerventil zu ermöglichen. Dadurch können schnellere Schaltzeiten realisiert werden. Allerdings ist während der Einspritzung sowohl eine Verbindung von der Hochdruckleitung über den Bypass zum Niederdruckbereich als auch von der Hochdruckleitung über die Zulaufdrossel und den Steuerraum zum Niederdruckbereich vorhanden. Dadurch sind die Verluste während der Einspritzung nicht unerheblich. Weiterhin besteht bei diesem System ebenfalls die unerwünschte Dauerleckage über den Steuerkolben.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einfachem Aufbau und einfacher, kostengünstiger Herstellbarkeit ein dauerleckagefreies Steuermodul bzw. einen dauerleckage- freien Injektor für Speichereinspritzsysteme bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch ein Steuermodul für einen Injektor mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 bzw. einen Injektor mit den Merkmalen des Patentanspruches 11 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Das erfindungsgemäße Steuermodul für einen Injektor eines Speichereinspritzsystems ermöglicht einen dauerleckagefreien Injektor dadurch, dass alle Funktionselemente zur Steuerung und Führung des Ventilkörpers des Injektors in einem Bauteil zusammengefasst sind. Dadurch kann eine minimale Anzahl von Hochdruckdichtflächen erreicht werden. Die Hochdruckdichtflächen sind dabei nur als Ebenen ausgebildet, welche relativ einfach abdichtbar sind. Somit kann auf die im Stand der Technik verwendeten zylinderförmigen Führungsflächen, an wel- chen aufgrund des vorhandenen Spalts immer eine Dauerleckage vorhanden ist, verzichtet werden. Weiterhin kann erfindungsgemäß auf das Vorsehen eines Bypasses verzichtet werden, ohne dass dadurch Nachteile hinsichtlich der Schaltzeiten vorhanden wären. Dies kann erreicht werden, da erfindungsgemäß eine optimierte Auslegung der Drosselquerschnitte der verschiedenen Drosseln des Steuermoduls möglich ist. Das erfindungsgemäße Steuermodul umfasst dabei einen Hochdruckzulauf zum Zu- führen von Kraftstoff, eine Führungsvorrichtung zur Führung des Ventilkörpers des Injektors, einen Steuerraum, ein Steuerventil und einen Ventilraum. Weiterhin ist eine Zulaufdros- sel und eine erste und eine zweite Ablaufdrossel vorgesehen. Der Steuerraum, welcher mit einem Ende des Ventilkörpers in Verbindung steht, ist dabei nur noch über eine erste Ablauf- drossel mit dem Ventilraum verbunden. Weiterhin verbindet die Zulaufdrossel die Hochdruckzuleitung mit dem Ventilraum. Ausgehend vom Ventilraum geht eine zweite Ablaufdrossel zum Steuerventil. Im Gegensatz zum Stand der Technik ist keine direkte Verbindung zwischen dem Steuerraum und der Hochdruckzuleitung vorhanden. Der Steuerraum ist nur noch über die erste Ablaufdrossel und den Ventilraum sowie die Zulaufdrossel mit der Hochdruckleitung verbunden. Somit erfolgt beim Öffnen des Steuerventils ein Abströmen von Fluid aus dem
Steuerraum über die erste Ablaufdrossel und beim Schließen des Steuerventils wird der Steuerraum ebenfalls durch die erste Ablaufdrossel wieder befüllt, wobei sich die Strömungsrichtung in der ersten Ablaufdrossel umkehrt. Durch die er- findungsgemäße Verwendung eines zusätzlichen Ventilraums ist weiterhin das Druckniveau im Steuerraum bei geöffnetem Steuerventil höher. Dadurch besteht keine Gefahr mehr einer Bildung von Kavitationsblasen, welche neben Beschädigungen der Bauteile auch zu Verzögerungen beim Schließen der Düsennadel im Stand der Technik führen. Ebenfalls ist der beim Düsenna- delöffnen abströmende Volumenstrom durch das Steuerventil geringer, wodurch der erforderliche Steuerquerschnitt am Steuerventil zur Vermeidung von Drosselungswirkungen am Steuerventil reduziert ist. Darüber hinaus besteht bei geöffnetem Injektor nur eine Schaltleckage aufgrund eines Volumenstroms durch die Zulaufdrossel, den Ventilraum und das Steuerventil zum Niederdruckbereich. Weiterhin kann erfindungsgemäß ein größerer Auslegungsspielraum für die einzelnen Drosselquerschnitte erhalten werden, um die Anforderungen hinsichtlich einer kleinsten darstellbaren Einspritzmenge der Einspritzdüse in den Brennraum und den minimalen Düsenöffnungsdruck erfüllen zu können. Dadurch können bei einem vorgegebenen, ma- ximal zulässigen Volumenstrom am Steuerventilsitz die Drosselquerschnitte größer als im Stand der Technik ausgeführt werden. Dadurch reduziert sich die Sensibilität hinsichtlich der Fertigungstoleranzen, so dass die Fertigungskosten ge- senkt werden können.
Um eine besonders günstige Herstellbarkeit des erfindungsgemäßen Steuerventils bereitzustellen, ist der Hochdruckzulauf mit der Zulaufdrossel vorzugsweise über einen Ring- kanal verbunden. Der Ringkanal ist dabei besonders bevorzugt in einem Düsenkörper (Injektorgehäuse) und/oder im Steuermodul ausgebildet.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfin- düng ist die Führungsvorrichtung als zylinderförmiger Ansatz am Steuermodul ausgebildet. Vorzugsweise ist dabei der Ventilkörper des Injektors in einer Bohrung in der Führungsvorrichtung geführt und der Steuerraum am Ende der Bohrung vorzugsweise in Form einer abgestuften Bohrung angeordnet.
Um ein besonders kompakt aufgebautes Steuermodul bzw. einen besonders kompakten Injektor bereitzustellen, ist vorzugsweise am Außenumfang der Führungsvorrichtung oder am Innenumfang des Düsenkörpers ein Verbindungsbereich vorgesehen. Dieser Verbindungsbereich verbindet den Hochdruckzulauf mit einem Hochdruckbereich am Ventilkörper des Injektors, um Kraftstoff für eine Einspritzung zuzuführen.
Um eine besonders einfache und kostengünstige Herstellbarkeit zu ermöglichen, ist der Verbindungsbereich dabei vorzugsweise durch eine oder mehrere Ausnehmungen an der Führungsvorrichtung und/oder am Düsenkörper gebildet. Dabei kann der Verbindungsbereich vorzugsweise besonders einfach durch Abschleifen von Umfangsbereichen an der zylinderförmigen Füh- rungsvorrichtung hergestellt werden. Vorzugsweise weist die Führungseinrichtung zur Führung des Ventilkörpers eine Ausnehmung auf. Besonders bevorzugt ist diese Ausnehmung als Sacklochbohrung in der zylinderförmigen Führungsvorrichtung ausgebildet.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung stützt sich eine Düsenfeder zur Rückstellung des Ventilkörpers einerseits an der Führungsvorrichtung und andererseits an einem am Ventilkörper ange- ordneten Federteller ab.
Um eine hohe Genauigkeit der Bewegung des Ventilkörpers während des Einspritzvorgangs von Kraftstoff zu erhalten, ist an der Führungsvorrichtung vorzugsweise eine oder mehrere Zent- rierflächen zur Zentrierung des Steuermoduls im Düsenkörper ausgebildet .
Besonders bevorzugt ist dabei der Ventilkörper des Injektors als Düsennadel ausgebildet.
Das erfindungsgemäße Steuermodul für einen Injektor wird vorzugsweise bei Speichereinspritzsystemen wie z.B. Common-Rail- Injektoren für Dieselmotoren verwendet. Da das erfindungsgemäße Steuermodul alle notwendigen Elemente zur Steuerung und Führung des Ventilkörpers in einem Bauteil vereinigt, kann der Injektor besonders kompakt und kostengünstig hergestellt werden. Dabei kann eine Dauerleckage verhindert werden, da nur eine ebene Dichtfläche zwischen dem Steuermodul und den angrenzenden weiteren Bauteilen des Injektors vorhan- den ist, welche relativ einfach abzudichten ist. Dadurch kann auch die Funktionsprüfung des Bauteils deutlich vereinfacht werden, da keine aufwendige Montage mehrerer Bauteile notwendig ist. Weiterhin kann der Druckverlust und das Volumen des Steuerraums auf einen kleinen Wert begrenzt werden, so dass mit dem erfindungsgemäßen Injektor sehr geringe Steuerzeiten möglich sind. Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung ist:
Figur 1 eine schematische Schnittdarstellung eines Injektors mit einem Steuermodul gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Figur 2 eine Schnittansicht entlang der Linie A-A von Figur 1 ;
Figur 3 eine vergrößerte schematische Schnittansicht des in Figur 1 gezeigten Steuermoduls; und
Figur 4 ein Injektor für ein Speichereinspritzsystem gemäß dem Stand der Technik.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 3 ein Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung be- schrieben.
Wie insbesondere in Figur 1 gezeigt, ist das erfindungsgemäße Steuermodul 1 für einen Injektor eines Speichereinspritzsystems sehr kompakt aufgebaut. Das Steuermodul 1 umfasst ei- nen Hochdruckzulauf 2, um Kraftstoff von einer nicht dargestellten Hochdruckpumpe zum In ektor zuzuführen. Weiterhin umfasst das Steuermodul 1 eine Zylinderförmige Führungseinrichtung 3 zur Führung eines Ventilkörpers 8 des Injektors. Hierzu ist in der zylinderförmigen Führungseinrichtung 3 eine Sacklochbohrung 21 ausgebildet.
Darüber hinaus umfasst das Steuermodul 1 einen Steuerraum 4, einen Ventilraum 9 sowie ein Steuerventil 10. Der Steuerraum 4 steht, wie in Figur 1 gezeigt, mit einem Ende des Ventil- körpers 8 in Verbindung. Weiterhin ist der Steuerraum 4 über eine erste Ablaufdrossel 6 mit dem Ventilraum 9 verbunden. Der Ventilraum 9 steht seinerseits über eine zweite Ablauf- drossel 7 mit dem Steuerventil 10 in Verbindung. Über einen Ringkanal 14 ist die Hochdruckzuleitung 2 über eine Zulaufdrossel 5 mit dem Ventilraum 9 verbunden.
Wie insbesondere aus Figur 3 ersichtlich ist, ist der Ventilraum 9 durch eine seitliche Bohrung im Steuermodul 1 gebildet, welche mittels einer Madenschraube 13 fluiddicht verschlossen ist.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Zulauf- bzw. Ablaufdrosseln 5, 6, 7 kann der Steuerraum 4 dabei ein minimales Volumen aufweisen, welches sich vorteilhaft auf die Realisierung minimaler Schaltzeiten zum Öffnen bzw. Schließen des Ventilkörpers auswirkt.
Aus den Figuren 2 und 3 ist weiter der Verbindungsbereich 15 zwischen der Hochdruckzuleitung 2 und einem Hochdruckbereich 22 am Ventilkörper 8 gezeigt. Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, besteht der Verbindungsbereich 15 aus vier abgeflachten Bereichen am Außenumfang der zylinderförmigen Führungseinrichtung 3. Zwischen den einzelnen Verbindungsbereichen 15 sind jeweils Zentrierflächen 16 (in Figur 3 ist nur eine bezeichnet) ausgebildet, welche eine sichere Zentrierung des Steuermoduls 1 im Düsenkörper 17 ermöglichen.
Wie weiterhin aus Figur 1 ersichtlich ist, ist für die Rückstellung des Ventilkörpers 8 eine Feder 18 vorgesehen, welche sich einerseits am ringförmigen Ende der Führungseinrichtung 3 und andererseits an einem am Ventilkörper 8 befestigten Fe- derteller 19 abstützt.
Die Funktion des erfindungsgemäßen Injektors ist dabei wie folgt: Wenn das Steuerventil 10 durch einen Aktor, wie z.B. einen Piezoaktor, derart betätigt wird, dass ein Steuer- ventilglied 11 des Steuerventils 10 von einem Ventilsitz 12 abgehoben wird, ist der Ventilraum 9 über die zweite Ablaufdrossel 7 mit einem dem Steuerventil nachgeschalteten Nieder- druckbereich verbunden. Somit sinkt der Druck im Ventilraum 9. Dadurch strömt Fluid aus dem Steuerraum 4 über die erste Ablaufdrossel 6 und den Ventilraum 9 ebenfalls in den Niederdruckbereich ab. Dadurch sinkt der Druck im Steuerraum 4, so dass der Ventilkörper 8 nach oben in Richtung des Steuermoduls 1 entgegen der Federkraft der Feder 18 bewegt wird, so dass die Einspritzöffnungen 20 freigegeben werden und eine Einspritzung von Kraftstoff in einen Brennraum ermöglicht wird. Während des geöffneten Zustandes des Steuerventils 10 kann dabei nur noch ein durch die Zulaufdrossel 5 begrenztes Volumen vom Hochdruckzulauf 2 über den Ringkanal 14, die Zulaufdrossel 5, den Ventilraum 9 und die zweite Ablaufdrossel 7 zum Niederdruckbereich strömen. Weiterhin kann durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Steuermoduls auch eine Dauerleckage verhindert werden, da das erfindungsgemäße Steuermodul keine weiteren Verbindungen zum Niederdruckbereich aufweist. Das erfindungsgemäße Steuermodul weist nur eine e- bene Dichtfläche D am Steuermodul 1 zwischen dem Hochdruckzulauf 2 und dem Niederdruckbereich auf.
Wenn die Einspritzung beendet werden soll, wird das Steuerventil 10 über den Aktor wieder geschlossen, so dass sich im Ventilraum 9 wieder der ursprüngliche Druck aufbauen kann. Der Steuerraum 4 wird dabei ausgehend vom Ventilraum 9 über die erste Ablaufdrossel 6 wieder befüllt. Dabei kehrt sich die Strömungsrichtung in der ersten Ablaufdrossel 6 um. Somit baut sich im Steuerraum 4 wieder der ursprüngliche Druck auf, so dass sich der Ventilkörper 8 nach unten in seine Ausgangsposition bewegt und die Einspritzöffnungen 20 wieder ver- schließt und die Einspritzung beendet ist.
Da im Vergleich mit dem Stand der Technik das Druckniveau im Steuerraum 4 bei geöffnetem Steuerventil 10 größer ist, kann ein schnelles Schließen des Injektors erreicht werden. Wie- terhin ist aufgrund des höheren Drucks eine Bildung von Kavi- tationsblasen an der ersten Ablaufdrossel 6 bzw. am Steuerraum 4 unterbunden . Der erfindungsgemäße Injektor kommt somit mit einer Kleinstmenge an Volumen zum Öffnen bzw. Schließen des Ventilkörpers 8 aus, wodurch sich ein vergrößerter Auslegungsspielraum für die Drosselquerschnitte der beiden Ablaufdrossel 6 und 7 und der Zulaufdrossel 5 ergibt. Insbesondere können dabei bei einem vorgegebenen maximal zulässigen Volumenstrom am Ventilsitz 12 die Drosselquerschnitte größer ausgeführt werden, wodurch sich die Fertigungskosten deutlich reduzieren lassen. Dabei weist das erfindungsgemäße Steuermodul einen besonders kompakten Aufbau auf, da mehrere Funktionen gleichzeitig durch das Steuermodul 1 erfüllt werden.
Wie in Figur 1 gezeigt, ist der Ventilkörper 8 als ein- stückige Düsennadel ausgebildet, deren eines Ende mit dem
Steuerräum 4 in Verbindung steht und deren anderes Ende Einspritzöffnungen 20 freigibt bzw. verschließt.
Aufgrund des minimalen Volumens des Steuerraums 4 ist es wei- terhin möglich, dass erfindungsgemäß auch Kleinstmengen von Kraftstoff sehr genau eingespritzt werden können, da der Ventilkörper 8 dadurch sehr genau positioniert werden kann.
Somit betrifft die vorliegende Erfindung ein Steuermodul 1 für einen Injektor eines Speichereinspritzsystems zur Steuerung und Führung eines Ventilkörpers 8, umfassend einen Hochdruckzulauf 2 zum Zuführen von Kraftstoff, eine Führungsvorrichtung 3 zur Führung des Ventilkörpers 8 und einen Steuerraum 4. Weiterhin ist ein Steuerventil 10, eine Zulauf- drossel 5, eine erste Ablaufdrossel 6 und eine zweite Ablauf- drossel 7 vorgesehen. Die Zulaufdrossel 5 stellt eine Verbindung zwischen dem Hochdruckzulauf 2 und einem Ventilraum 9 bereit. Die erste Ablaufdrossel 6 verbindet den Steuerraum 4, welcher mit einem Ende des Ventilkörpers 18 in Verbindung steht, mit dem Ventilraum 9. Die zweite Ablaufdrossel 7 verbindet den Ventilraum 9 mit dem Steuerventil 10. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Es können verschiedene Abweichungen und Änderungen ausgeführt werden, ohne den Erfin- dungsumfang zu verlassen.

Claims

Patentansprüche
1. Steuermodul für einen Injektor eines Speichereinspritz- systems zur Steuerung und Führung eines Ventilkörpers (8) , umfassend einen Hochdruckzulauf (2) zum Zuführen von Kraftstoff, eine Führungsvorrichtung (3, 21) zur Führung des Ventilkörpers (8) , einen Steuerraum (4) , ein Steuerventil (10) , einen Ventilraum (9) , eine Zulaufdrossel (5) , eine erste Ablaufdrossel (6) und eine zweite Ablaufdrossel (7), wobei die Zulaufdrossel eine Verbindung zwischen dem Hochdruckzulauf
(2) und dem Ventilraum (9) bereitstellt, die erste Ablaufdrossel (6) eine Verbindung zwischen dem Steuerraum (4), welcher mit einem Ende des Ventilkörpers (8) in Verbindung steht, und dem Ventilraum (9) bereitstellt, und die zweite Ablaufdrossel (7) den Ventilraum (9) mit dem Steuerventil (10) verbindet.
2. Steuermodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochdruckzulauf (2) mit der Zulauf- drossel (5) über einen Ringkanal (14) verbunden ist.
3. Steuermodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkanal (14) in einem Düsenkörper (17) und/oder im Steuermodul (1) ausgebildet ist.
4. Steuermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Führungsvorrichtung
(3) als zylinderförmiger Ansatz ausgebildet ist.
5. Steuermodul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass am Außenumfang der Führungsvorrichtung (3) und/oder am Innenumfang des Düsenkörpers (17) ein Verbindungsbereich (15) vorgesehen ist, welcher den Hochdruckzulauf (2) mit einem Hochdruckbereich (22) am Ventilkörper (8) ver- bindet.
6. Steuermodul nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsbereich (15) durch eine o- der mehrere Ausnehmungen an der Führungsvorrichtung (3) und/oder am Düsenkörper (17) gebildet ist.
7. Steuermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinrichtung zur Führung des Ventilkörpers (8) eine Ausnehmung (21) aufweist .
8. Steuermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Federelement (18) zur Rückstellung des Ventilkörpers (8) einerseits an der Führungsvorrichtung (3) und andererseits an einem am Ventil- körper (8) angeordneten Federteller (19) abstützt.
9. Steuermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Führungsvorrichtung (3) Zentrierflächen (16) zur Zentrierung des Steuermoduls (1) im Düsenkörper (17) ausgebildet sind.
10. Steuermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (8 ) als Düsennadel ausgebildet ist.
11. Injektor für ein Speichereinspritzsystem mit einem Steuermodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
PCT/DE2002/004152 2001-11-09 2002-11-08 Steuermodul für einen injektor eines speichereinspritzsystems Ceased WO2003040544A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003542773A JP2005508475A (ja) 2001-11-09 2002-11-08 蓄圧式噴射システムのインジェクタのための制御モジュール
EP02782764A EP1442209A1 (de) 2001-11-09 2002-11-08 Steuermodul für einen injektor eines speichereinspritzsystems
US10/837,969 US6978766B2 (en) 2001-11-09 2004-05-03 Control module for a storage-type injection system injector

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10155254 2001-11-09
DE10155254.8 2001-11-09

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US10/837,969 Continuation US6978766B2 (en) 2001-11-09 2004-05-03 Control module for a storage-type injection system injector

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2003040544A1 true WO2003040544A1 (de) 2003-05-15

Family

ID=7705307

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2002/004152 Ceased WO2003040544A1 (de) 2001-11-09 2002-11-08 Steuermodul für einen injektor eines speichereinspritzsystems

Country Status (4)

Country Link
US (1) US6978766B2 (de)
EP (1) EP1442209A1 (de)
JP (1) JP2005508475A (de)
WO (1) WO2003040544A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009016004A1 (de) * 2007-07-31 2009-02-05 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffinjektor mit einer auf dem kegelventilsitz einer düsennadel aufsitzenden zentrierhülse als führung für die düsennadel
WO2009033964A1 (de) * 2007-09-12 2009-03-19 Robert Bosch Gmbh Leckagefreier kraftstoffinjektor mit langer düsennadel

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8690075B2 (en) 2011-11-07 2014-04-08 Caterpillar Inc. Fuel injector with needle control system that includes F, A, Z and E orifices

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4566416A (en) * 1981-07-31 1986-01-28 Stanadyne, Inc. Accumulator nozzle fuel injection system
CH668621A5 (de) * 1986-01-22 1989-01-13 Dereco Dieselmotoren Forschung Kraftstoffeinspritzanlage fuer eine brennkraftmaschine.
EP0450532A1 (de) * 1990-04-06 1991-10-09 ELASIS SISTEMA RICERCA FIAT NEL MEZZOGIORNO Società Consortile per Azioni Elektromagnetisch betätigte Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine
CH689282A5 (de) * 1994-03-29 1999-01-29 Christian Dipl-Ing Eth Mathis Einspritzventil fuer eine insbesondere als Dieselmotor vorgesehene Brennkraftmaschine.
US6305355B1 (en) * 1998-05-07 2001-10-23 Daimlerchrysler Ag Control device for a high-pressure injection nozzle for liquid injection media
DE10063083A1 (de) * 2000-12-18 2002-08-01 Siemens Ag Kraftstoffinjektor
EP1273791A2 (de) * 2001-07-03 2003-01-08 CRT Common Rail Technologies AG Brennstoffeinspritzventil für Verbrennungskraftmaschinen

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4446269A1 (de) 1994-12-23 1996-06-27 Fev Motorentech Gmbh & Co Kg Kraftstoff-Einspritzventil
JP3653882B2 (ja) * 1996-08-31 2005-06-02 いすゞ自動車株式会社 エンジンの燃料噴射装置
JPH10339239A (ja) 1997-06-04 1998-12-22 Denso Corp 蓄圧式燃料噴射装置
DE19822503C1 (de) * 1998-05-19 1999-11-25 Siemens Ag Steuerventil für Kraftstoffeinspritzventil
DE19859484A1 (de) * 1998-12-22 2000-07-06 Bosch Gmbh Robert Kraftstoff-Einspritzventil für eine Hochdruckeinspritzung
DE19949527A1 (de) 1999-10-14 2001-04-19 Bosch Gmbh Robert Injektor für ein Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen mit in den Ventilsteuerraum ragender Düsennadel
US6499467B1 (en) * 2000-03-31 2002-12-31 Cummins Inc. Closed nozzle fuel injector with improved controllabilty

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4566416A (en) * 1981-07-31 1986-01-28 Stanadyne, Inc. Accumulator nozzle fuel injection system
CH668621A5 (de) * 1986-01-22 1989-01-13 Dereco Dieselmotoren Forschung Kraftstoffeinspritzanlage fuer eine brennkraftmaschine.
EP0450532A1 (de) * 1990-04-06 1991-10-09 ELASIS SISTEMA RICERCA FIAT NEL MEZZOGIORNO Società Consortile per Azioni Elektromagnetisch betätigte Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine
CH689282A5 (de) * 1994-03-29 1999-01-29 Christian Dipl-Ing Eth Mathis Einspritzventil fuer eine insbesondere als Dieselmotor vorgesehene Brennkraftmaschine.
US6305355B1 (en) * 1998-05-07 2001-10-23 Daimlerchrysler Ag Control device for a high-pressure injection nozzle for liquid injection media
DE10063083A1 (de) * 2000-12-18 2002-08-01 Siemens Ag Kraftstoffinjektor
EP1273791A2 (de) * 2001-07-03 2003-01-08 CRT Common Rail Technologies AG Brennstoffeinspritzventil für Verbrennungskraftmaschinen

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009016004A1 (de) * 2007-07-31 2009-02-05 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffinjektor mit einer auf dem kegelventilsitz einer düsennadel aufsitzenden zentrierhülse als führung für die düsennadel
WO2009033964A1 (de) * 2007-09-12 2009-03-19 Robert Bosch Gmbh Leckagefreier kraftstoffinjektor mit langer düsennadel

Also Published As

Publication number Publication date
EP1442209A1 (de) 2004-08-04
US6978766B2 (en) 2005-12-27
US20040200908A1 (en) 2004-10-14
JP2005508475A (ja) 2005-03-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0657642B1 (de) Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen
DE102014005741B4 (de) Dual-brennstoffeinspritzvorrichtung mit f-, a- und z-zumessöffnungssteuerung
EP0900332A1 (de) Ventil zum steuern von flüssigkeiten
EP0898650A1 (de) Kraftstoffeinspritzeinrichtung für brennkraftmaschinen
EP0657644A2 (de) Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen
EP3535486B1 (de) Brennstoffeinspritzventil zum einspritzen eines gasförmigen und/oder flüssigen brennstoffs
EP1342005B1 (de) Kraftstoffeinspritzsystem für brennkraftmaschinen
DE10060812A1 (de) Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen
EP1287253A1 (de) Einspritzanordnung für ein kraftstoff-speichereinspritzsystem einer verbrennungsmaschine
DE102005059437A1 (de) Kraftstoffinjektor
EP2206912B1 (de) Kraftstoff-Injektor
EP1402170B1 (de) Steuermodul für einen injektor eines speichereinspritzsystems
EP1144842A1 (de) Injektor für ein kraftstoffeinspritzsystem für brennkraftmaschinen mit in den ventilsteuerraum ragender düsennadel
DE10046416A1 (de) Ventilausbildung für Steuerventile
EP2249024B1 (de) Kraftstoffinjektor
DE102006009659A1 (de) Kraftstoff-Einspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Kraftstoff-Direkteinspritzung
EP1442209A1 (de) Steuermodul für einen injektor eines speichereinspritzsystems
DE10132248C2 (de) Kraftstoffinjektor mit 2-Wege-Ventilsteuerung
DE10043625C2 (de) Hydraulisch übersetztes Ventil
DE10357873A1 (de) Einspritzventil
DE19936943A1 (de) Brennstoffeinspritzventil
DE10042309A1 (de) Zumessventil
EP1709321B1 (de) Kraftstoffeinspritzventil für brennkraftmaschinen
DE10050599B4 (de) Einspritzventil mit einem Pumpkolben
DE102005023179B3 (de) Einspritzventil mit einem erhöhten Druck im Ablaufraum

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): JP US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE SK TR

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2002782764

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 10837969

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2003542773

Country of ref document: JP

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 2002782764

Country of ref document: EP

WWR Wipo information: refused in national office

Ref document number: 2002782764

Country of ref document: EP

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Ref document number: 2002782764

Country of ref document: EP