DE102005024045A1 - Injector for a fuel injection system - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Injektor für ein Kraftstoffeinspritzsystem vorgeschlagen, dessen Betriebsverhalten insbesondere im Bereich kleiner und kleinster Einspritzmengen gegenüber herkömmlichen Injektoren verbessert ist.An injector for a fuel injection system is proposed, whose operating behavior is improved, in particular in the area of small and smallest injection quantities compared to conventional injectors.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Injektor für ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine, mit einem Steuerraum, wobei der Steuerraum über eine Ablaufdrossel und ein Steuerventil mit einem Kraftstoffrücklauf hydraulisch verbindbar ist, wobei das Steuerventil eine Führungsplatte zur Führung eines Stellglieds aufweist, und wobei die Steuermenge des Injektors durch die Führungsplatte hindurch in den Kraftstoffrücklauf abgeführt wird.The The invention is based on an injector for a fuel injection system an internal combustion engine, with a control chamber, wherein the control chamber via a Outflow throttle and a control valve with a fuel return hydraulic is connectable, wherein the control valve is a guide plate for guiding a Having actuator, and wherein the control amount of the injector by the guide plate through into the fuel return dissipated becomes.

Diese Injektoren arbeiten sehr zuverlässig. Die eingespritzte Kraftstoffmenge wird in Abhängigkeit der gewünschten Leistung und des Betriebspunkts der Brennkraftmaschine über die Ansteuerdauer der Injektoren eingestellt. Diese Art der Leistungsregelung arbeitet nur dann zufriedenstellend, wenn ein direkter Zusammenhang zwischen der Ansteuerdauer des Steuerventils und der eingespritzten Kraftstoffmenge besteht.These Injectors work very reliably. The injected fuel quantity is dependent on the desired Performance and the operating point of the internal combustion engine over the Control duration of the injectors set. This type of power regulation only works satisfactorily if a direct connection between the activation duration of the control valve and the injected fuel quantity consists.

Es hat sich jedoch gezeigt, dass in Einzelfällen dieser direkte Zusammenhang zwischen der Ansteuerdauer des Steuerventils und der eingespritzten Kraftstoffmenge nicht besteht. Dieser Effekt tritt vor allem im Bereich kleiner Ansteuerzeiten auf und hängt von der Toleranzlage der für den Bau des Injektors verwandten Bauteile ab.It However, it has been shown that in individual cases this direct connection between the activation duration of the control valve and the injected fuel quantity does not exist. This effect occurs especially in the smaller area Control times up and down from the tolerance of the for the construction of the injector related components.

In diesen Fällen stellt sich ein sogenanntes Plateau in der Kennlinie der Einspritzmenge ein. Dieses Plateau erschwert vor allem die genaue Zumessung kleiner und kleinster Einspritzmengen.In these cases there is a so-called plateau in the characteristic of the injection quantity one. Above all, this plateau complicates the exact metering smaller and smallest injection quantities.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Injektor bereitzustellen, dessen Kennlinie auch bei ungünstigster Toleranzlage der verwendeten Bauelemente stets einen direkten Zusammenhang zwischen der Ansteuerdauer und der Einspritzmenge hat und somit die genaue Zumessung der gewünschten Einspritzmengen über die gesamte Kennlinie des Injektors ermöglichen.Of the Invention has for its object to provide an injector, its characteristic even at the most unfavorable Tolerance of the components used always a direct relationship between the control duration and the injection quantity has and thus the exact Metering the desired Injection quantities over allow the entire characteristic of the injector.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Injektor für ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine, mit einem Steuerraum, wobei der Steuerraum über eine Ablaufdrossel und ein Steuerventil mit einem Kraftstoffrücklauf hydraulisch verbindbar ist, wobei das Steuerventil eine Führungsplatte zur Führung eines Stellglieds aufweist, und wobei die Steuermenge des Injektors durch die Führungsplatte in den Kraftstoffrücklauf abgeführt wird, dadurch gelöst, dass die Führungsplatte mindestens drei gleichmäßig über den Umfang verteilte Öffnungen aufweist, und dass die Steuermenge des Injektors durch die mindestens drei Öffnungen abgeführt wird.These Task is according to the invention in a Injector for a fuel injection system of an internal combustion engine, with a Control room, the control room via an outlet throttle and a control valve with a fuel return hydraulically connectable is, wherein the control valve is a guide plate for guiding a Having actuator, and wherein the control amount of the injector by the guide plate in the fuel return dissipated is solved by that the guide plate at least three evenly over the Circumference distributed openings and that the control amount of the injector through the at least three openings is dissipated.

Es hat sich bei Prüfstandsversuchen herausgestellt, dass das Betriebsverhalten des Steuerventils und mit ihm das Betriebsverhalten des Injektors vor allem im Bereich kleiner Ansteuerdauer und demzufolge auch kleinster Kraftstoffeinspritzmengen signifikant verbessert wird, wenn die Leckage und Steuermenge des Injektors an mindestens durch drei gleichmäßig über den Umfang verteilten Öffnungen der Führungsplatte abfließen kann.It has participated in test bench trials proved that the performance of the control valve and with him the operating behavior of the injector especially in the field small driving time and consequently also the smallest fuel injection quantities is significantly improved when the leakage and control amount of Injector on at least three evenly distributed over the circumference openings of the guide plate flow away can.

Durch den in der Summe großen Querschnitt der Öffnungen kann die Steuermenge besonders rasch abgeführt werden. Wegen des rotationssymmetrischen Aufbaus der Führungsplatte wirken keine Seitenkräfte auf das Ventilglied, so dass sich dessen Betriebsverhalten verbessert.By the big one in total Cross section of the openings the tax amount can be dissipated very quickly. Because of the rotationally symmetric Structure of the guide plate do not affect lateral forces on the valve member, so that improves its performance.

Außerdem können durch die mindestens drei Öffnungen Druckwellen, die durch die Stellbewegung des Ventilglieds entstehen, rasch abgebaut werden, so dass die Neigung des Ventilglieds zum Prellen vermindert wird. Die Öffnungen wirken gleichzeitig als Dämpfungselement für die Druckwellen.In addition, through the at least three openings Pressure waves that arise due to the adjusting movement of the valve member, be rapidly degraded, so that the inclination of the valve member to Bouncing is reduced. The openings simultaneously act as a damping element for the Pressure waves.

Vorteile der ErfindungAdvantages of invention

Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Führungsplatte ist vorgesehen, dass vier Öffnungen in der Führungsplatte vorgesehen sind und diese vier Öffnungen in einem Winkel von 90° zueinander angeordnet sind.at a particularly advantageous embodiment of the guide plate according to the invention is provided that four openings provided in the guide plate are and these four openings at an angle of 90 ° to each other are arranged.

Es hat sich als vorteilhaft und unter fertigungstechnischen Gesichtspunkten als günstig erwiesen, wenn die Öffnungen in der Führungsplatte als kreisrunde Bohrungen ausgeführt sind.It has proven to be advantageous and from a manufacturing point of view as cheap proved when the openings in the guide plate as circular holes carried out are.

Besonders vorteilhaft ist der Einsatz der erfindungsgemäß ausgestalteten Führungsplatte, wenn das Ventilglied des Steuerventils als Kugel ausgebildet ist, weil durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Führungsplatte seitliche Auslenkungen des Ventilglieds vermieden werden.Especially advantageous is the use of the inventively designed guide plate, if the valve member of the control valve is formed as a ball, because by the embodiment according to the invention the guide plate lateral deflections of the valve member can be avoided.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist das Ventilglied als Ankerbolzen ausgeführt, wobei der Ankerbolzen in einer Hülse der Führungsplatte geführt wird.In Another advantageous embodiment is the valve member as an anchor bolt executed the anchor bolt in a sleeve the guide plate guided becomes.

Vorteilhafterweise umfasst das Steuerventil einen Elektromagnet, der in bestromtem Zustand den Ankerbolzen gegen eine Federkraft anzieht und so das Ventilglied in seine Offen-Stellung bringt.advantageously, the control valve comprises an electromagnet which is in energized Condition attracts the anchor bolt against a spring force and so the Valve member brings into its open position.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar. Alle in der Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.Further advantages and advantageous embodiments of the invention are the following drawings, their description and the patent claims chen removable. All of the features disclosed in the drawing, the description and the claims can be essential to the invention both individually and in any combination with one another.

Zeichnungendrawings

Es zeigen:It demonstrate:

1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Injektors im Schnitt, 1 An embodiment of an injector according to the invention in section,

2 ein Detail aus 1, 2 a detail from 1 .

3 eine erfindungsgemäß ausgestaltete Führungsplatte in zwei Ansichten, 3 an inventively designed guide plate in two views,

4 die Kennlinie eines Injektors nach dem Stand der Technik, und 4 the characteristic of an injector according to the prior art, and

5 die Kennlinie eines erfindungsgemäßen Injektors. 5 the characteristic of an injector according to the invention.

Beschreibung der Ausführungsbeispieledescription the embodiments

In 1 ist ein in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 versehener Injektor im Schnitt dargestellt.In 1 is a reference in its entirety 1 provided injector shown in section.

In einem Gehäuse 2 des Injektors sind ein Steuerkolben 3 sowie eine Düsennadel 5 in axialer Richtung verschiebbar geführt und gelagert. An seinem der Düsennadel 5 abgewandten Ende mündet der Steuerkolben 3 in einen Steuerraum 7. Zwischen dem Steuerraum 7 und einem Kraftstoffrücklauf 9 sind eine Ablaufdrossel 11 und ein in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 13 versehenes Steuerventil angeordnet.In a housing 2 of the injector are a control piston 3 and a nozzle needle 5 Slidably guided and stored in the axial direction. At his the nozzle needle 5 remote from the end of the control piston 3 in a control room 7 , Between the control room 7 and a fuel return 9 are an outlet throttle 11 and in its entirety by the reference numeral 13 provided control valve arranged.

In 2 ist der Bereich zwischen Steuerraum 7 und Kraftstoffrücklauf 9 stark vergrößert und im Detail dargestellt. Anhand der 2 wird dieser Bereich des Injektors nachfolgend noch ausführlich erläutert.In 2 is the area between control room 7 and fuel return 9 greatly enlarged and shown in detail. Based on 2 This area of the injector will be explained in detail below.

Der Bereich des Injektors 1, der den Steuerkolben 3 und die Düsennadel 5 umfasst, wird nicht näher erläutert, da die Funktionsweise eines Injektors jedem Fachmann auf dem Gebiet der Einspritztechnik bekannt ist.The area of the injector 1 that the control piston 3 and the nozzle needle 5 is not explained in detail, since the operation of an injector any person skilled in the art of injection technology is known.

Wie aus 2 ersichtlich, umfasst das Steuerventil 13 ein Ventilglied 15, das bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel als Kugel ausgeführt ist. Dieses Ventilglied 15 wird von einem Ankerbolzen 17 in einen Ventilsitz 19 gepresst. Diese Position ist in 2 dargestellt und stellt die Schließstellung des Steuerventils 3 dar. In dieser Schließstellung ist auch die Düsennadel 5 des Injektors 1 geschlossen.How out 2 can be seen, includes the control valve 13 a valve member 15 that at the in 2 illustrated embodiment is designed as a ball. This valve member 15 is from an anchor bolt 17 in a valve seat 19 pressed. This position is in 2 shown and represents the closed position of the control valve 3 In this closed position is also the nozzle needle 5 of the injector 1 closed.

Wenn das Steuerventil 13 geschlossen ist, findet in der aus dem Stand der Technik bekannten Weise über eine Zulaufdrossel 21 ein Druckausgleich zwischen dem Steuerraum 7 und den übrigen mit Hochdruck beaufschlagten Bereichen des Injektors 1 statt.When the control valve 13 is closed, takes place in the manner known from the prior art via an inlet throttle 21 a pressure equalization between the control room 7 and the other high pressure areas of the injector 1 instead of.

Der Ankerbolzen 17 wird in einer Hülse 23, die Teil einer Führungsplatte 25 ist, axial verschiebbar geführt. An dem in 2 oberen Ende des Ankerbolzens 17 ist eine Ankerplatte 27 auf den Ankerbolzen 17 auf gepresst und mit Hilfe eines Sicherungsrings 29 in axialer Richtung fixiert.The anchor bolt 17 is in a sleeve 23 that part of a guide plate 25 is guided axially displaceable. At the in 2 upper end of the anchor bolt 17 is an anchor plate 27 on the anchor bolts 17 pressed on and with the help of a circlip 29 fixed in the axial direction.

Der Ankerbolzen 17 wird von einer Schließfeder 31 in die Schließstellung gedrückt. Der Hub h des Ankerbolzens 17 wird durch einen Absatz 33 am Ankerbolzen 17 begrenzt.The anchor bolt 17 is from a closing spring 31 pressed into the closed position. The stroke h of the anchor bolt 17 is through a paragraph 33 at the anchor bolt 17 limited.

Zwischen der Führungsplatte 25 und der Ankerplatte 27 ist eine Druckfeder 35 eingespannt, welche die Ankerplatte 27 in Anlage an dem Sicherungsring 29 hält. Die Federrate und die Vorspannung der Druckfeder 35 ist sehr viel kleiner als die der Schließfeder 31, so dass die von der Schließfeder 31 auf den Ankerbolzen 17 ausgeübte Schließkraft größer ist als die dieser Schließkraft entgegenwirkende Kraft der Druckfeder 35.Between the guide plate 25 and the anchor plate 27 is a compression spring 35 clamped, which the anchor plate 27 in contact with the circlip 29 holds. The spring rate and the preload of the compression spring 35 is much smaller than the closing spring 31 , so that by the closing spring 31 on the anchor bolts 17 applied closing force is greater than the force acting against this closing force of the compression spring 35 ,

In 2 ist oberhalb der Ankerplatte 27 ein Elektromagnet 37 angeordnet, der in bestromtem Zustand die Ankerplatte 27 und mit ihr den Ankerbolzen 17 gegen die Kraft der Schließfeder 31 anzieht und somit das Steuerventil 13 öffnet.In 2 is above the anchor plate 27 an electromagnet 37 arranged in the energized state, the anchor plate 27 and with her the anchor bolt 17 against the force of the closing spring 31 attracts and thus the control valve 13 opens.

In der Führungsplatte 25, die in 3 detailliert dargestellt ist, sind vier Öffnungen 39 vorgesehen, die jeweils zueinander einen Winkel von 90° einschließen.In the guide plate 25 , in the 3 is shown in detail, are four openings 39 provided, each including an angle of 90 °.

Dadurch, dass die vier Öffnungen 39 über den gesamten Umfang der Führungsplatte 25 verteilt sind, wird ein besonders gutes Betriebsverhalten des Steuerventils 13 und mit ihm des Injektors 1 erzielt. Dieses Betriebsverhalten, vor allem im Bereich kleinster Einspritzmengen, wird dadurch verbessert, dass einerseits über den in Summe großen Querschnitt der von Öffnungen 39 die Steuermenge rasch aus dem Steuerraum 7, der Ablaufdrossel 11 sowie dem Ventilglied 15 abgeführt werden kann. Dadurch öffnet das Steuerventil 13 schnell, was sich positiv auf die Zumessung kleinster Kraftstoffeinspritzmengen auswirkt.Because of the four openings 39 over the entire circumference of the guide plate 25 distributed, is a particularly good performance of the control valve 13 and with him the injector 1 achieved. This operating behavior, especially in the field of smallest injection quantities, is improved by the fact that on the one hand on the overall large cross section of the openings 39 the tax amount quickly from the control room 7 , the outlet throttle 11 and the valve member 15 can be dissipated. This opens the control valve 13 fast, which has a positive effect on the metering of smallest fuel injection quantities.

Weil die Öffnungen 39 gleichzeitig eine Dämpfungswirkung haben, werden die von der Stellbewegung des Steuerventils 13 ausgelösten Druckwellen an der Führungsplatte 25 nicht oder nur in sehr geringem Umfang reflektiert,. Größtenteils wird die in den Druckwellen vorhandene Energie an den Öffnungen 39 dissipiert. Dadurch wird das sogenannte Prellen beziehungsweise ein instabiles Verhalten des Ventilglieds 15 wirksam unterbunden, was sich ebenfalls positiv auf das Betriebsverhalten des Steuerventils 13 und des Injektors 1 auswirkt.Because the openings 39 At the same time have a damping effect, the of the Stell movement of the control valve 13 triggered pressure waves on the guide plate 25 not or only to a very limited extent reflected. For the most part, the energy present in the pressure waves is at the openings 39 dissipated. As a result, the so-called bouncing or unstable behavior of the valve member 15 effectively prevented, which also has a positive effect on the performance of the control valve 13 and the injector 1 effect.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf Führungsplatten 25 mit vier Öffnungen 39 beschränkt. Es sind auch andere Zahlen von Öffnungen 39 möglich. Vor allem ist jedoch von Bedeutung, dass mindestens drei Öffnungen 39 gleichmäßig über den Umfang verteilt sind.Of course, the invention is not on guide plates 25 with four openings 39 limited. There are also other numbers of openings 39 possible. Above all, however, it is important that at least three openings 39 evenly distributed over the circumference.

In 4 ist die Kennlinie eines herkömmlichen Injektors aufgetragen. Auf der X-Achse ist die Ansteuerdauer TA aufgetragen, während in der Ordinate die Einspritzmenge in mm3 pro Einspritzung E aufgetragen ist. Aus dieser Kennlinie gemäß 4 wird deutlich, dass die Kennlinie im Bereich von etwa 0,8 mm3/Einspritzung ein Plateau aufweist. Dieses Plateau ist dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzmenge auch bei geänderter Ansteuerdauer TA nahezu konstant bleibt. Dies bedeutet, dass im Bereich des Plateaus durch eine Änderung der Ansteuerdauer TA die Einspritzmenge nicht beeinflusst werden kann. Daraus ergeben sich Beeinträchtigungen des Betriebsverhaltens des Injektors und die Streuung des Betriebsverhaltens verschiedener Exemplare eines in Serie gefertigten Injektors nimmt stark zu.In 4 the characteristic of a conventional injector is plotted. The control period T A is plotted on the X axis, while the ordinate represents the injection quantity in mm 3 per injection E. From this characteristic according to 4 it becomes clear that the characteristic has a plateau in the range of approximately 0.8 mm 3 / injection. This plateau is characterized in that the injection quantity remains almost constant even when the drive duration T A is changed. This means that in the area of the plateau the injection quantity can not be influenced by a change in the activation time T A. This results in impairments of the performance of the injector and the dispersion of the performance of different copies of a mass-produced injector increases sharply.

Bei dem erfindungsgemäßen Injektor, dessen Kennlinie exemplarisch in 5 dargestellt ist, fehlt das zuvor beschriebene Plateau vollständig. Es ist vielmehr so, dass jeder Ansteuerdauer TA eine bestimmte Einspritzmenge zugeordnet werden kann. Dadurch ist es möglich, über die Ansteuerdauer TA des Steuerventils 13 jede gewünschte Einspritzmenge mit sehr großer Genauigkeit anzusteuern. Daraus ergeben sich insbesondere im Bereich kleiner und kleinster Einspritzmengen Vorteile des erfindungsgemäßen Injektors gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Injektoren, die sich nicht zuletzt in einem besseren Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine und verringerten Emissionen positiv bemerkbar macht.In the injector according to the invention, whose characteristic is exemplified in 5 is shown missing the plateau described above completely. Rather, it is the case that each actuation period T A can be assigned a specific injection quantity. This makes it possible, over the control period T A of the control valve 13 to control any desired injection quantity with very high accuracy. This results in particular in the field of small and smallest injection quantities advantages of the injector according to the invention over known from the prior art injectors, which makes positive not least in a better performance of the internal combustion engine and reduced emissions.

Claims (6)

Injektor für ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine, mit einem Steuerraum (7), wobei der Steuerraum (7) über eine Ablaufdrossel (11) und ein Steuerventil (13) mit einem Kraftstoffrücklauf (9) hydraulisch verbindbar ist, wobei das Steuerventil (13) eine Führungsplatte (25) zur Führung eines Stellglieds (17) aufweist, und wobei die Steuermenge des Injektors durch die Führungsplatte (25) in den Kraftstoffrücklauf (9) abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsplatte (25) mindestens drei gleichmäßig über den Umfang verteilte Öffnungen (39) aufweist, und dass die Steuermenge des Injektors durch die mindestens drei Öffnungen (39) abgeführt wird.Injector for a fuel injection system of an internal combustion engine, having a control chamber ( 7 ), whereby the control room ( 7 ) via an outlet throttle ( 11 ) and a control valve ( 13 ) with a fuel return ( 9 ) is hydraulically connectable, wherein the control valve ( 13 ) a guide plate ( 25 ) for guiding an actuator ( 17 ), and wherein the control amount of the injector through the guide plate ( 25 ) into the fuel return ( 9 ) is discharged, characterized in that the guide plate ( 25 ) at least three evenly distributed over the circumference openings ( 39 ), and that the control amount of the injector through the at least three openings ( 39 ) is discharged. Injektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vier Öffnungen (39) in der Führungsplatte (25) vorgesehen sind, und dass die vier Öffnungen (39) in einem Winkel von 90° zueinander angeordnet sind.Injector according to claim 1, characterized in that four openings ( 39 ) in the guide plate ( 25 ) are provided, and that the four openings ( 39 ) are arranged at an angle of 90 ° to each other. Injektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens drei Öffnungen (39) in der Führungsplatte (25) als kreisrunde Bohrungen ausgeführt sind.Injector according to claim 1, characterized in that the at least three openings ( 39 ) in the guide plate ( 25 ) are designed as circular holes. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das ein Ventilglied (15) des Steuerventils (13) als Kugel ausgeführt ist.Injector according to one of the preceding claims, characterized in that the one valve member ( 15 ) of the control valve ( 13 ) is designed as a ball. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied als Ankerbolzen (17) ausgeführt ist, und dass der Ankerbolzen (17) in einer Hülse (23) der Führungsplatte (25) geführt wird.Injector according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator as an anchor bolt ( 17 ) is executed, and that the anchor bolt ( 17 ) in a sleeve ( 23 ) of the guide plate ( 25 ) to be led. Injektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil einen Elektromagnet (37) umfasst, und dass der Elektromagnet (37) in bestromtem Zustand das Ventilglied (17) gegen eine Schließfeder (31) anzieht.Injector according to claim 5, characterized in that the control valve is an electromagnet ( 37 ), and that the electromagnet ( 37 ) in energized state, the valve member ( 17 ) against a closing spring ( 31 ).
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