DE102006007574A1

DE102006007574A1 - Steuerventil eines Einspritzinjektors für Schwerölbetrieb

Info

Publication number: DE102006007574A1
Application number: DE102006007574A
Authority: DE
Inventors: Ludwig Maier
Original assignee: MAN Diesel SE
Current assignee: Everllence SE
Priority date: 2006-02-18
Filing date: 2006-02-18
Publication date: 2007-08-30
Also published as: CN101025135A; FI20070072L; FI20070072A0; JP2007218251A; KR20070082861A; FI20070072A7

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Steuerventil eines Einspritzinjektors für Schwerölbetrieb, wobei oberhalb einer Düsennadel ein oberer Steuerraum (2) und unterhalb ein unterer Steuerraum ausgebildet sind, denen der Kraftstoff unter Druck zuführbar ist und zum Öffnen/Schließen der Düsennadel ein 2/2-Wegeventil (4) angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist zwischen oberem Steuerraum (2) und 2/2-Wegeventil (4) mindestens ein Verbindungskanal (6) mit mindestens 10 Millimeter Kanallänge (I) angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuerventil eines Einspritzinjektors für Schwerölbetrieb, wobei oberhalb einer Düsennadel ein oberer Steuerraum und unterhalb ein unterer Steuerraum ausgebildet sind, denen der Kraftstoff unter Druck zuführbar ist und zum Öffnen/Schließen der Düsennadel ein 2/2 Wegeventil angeordnet ist.

Aus dem Stand der Technik ist es sowohl bei hub- als auch bei druckgesteuerten Einspritzsystemen bekannt, die ohne Servoöl arbeiten, dass die Steuerung des Ventilöffnens beziehungsweise des Ventilschließens dadurch erfolgt, in dem die Düsennadel beziehungsweise ein 3/2 Wegeventil über den Druck des Kraftstoffes, der auf der Oberseite der Düsenadel wirkenden Kolbenstange oder auf das 3/2 Wegeventil wirkt und dieses Steuerbauteile in geschlossener Position hält.

Zur Einleitung der Einspritzung wird der Raum oberhalb der Steuerbauteile über ein 2/2 Wegeventil und eine so genannte Ablaufdrossel druckentlastet. Da der Kraftstoffzulauf über eine Zulaufdrossel, die im Querschnitt kleiner ist als die Ablaufdrossel, limitiert ist, sinkt der Druck in dieser Steuerkammer, so dass die Düsennadel beziehungsweise das 3/2 Wegeventil durch den auf der Unterseite wirkenden Kraftstoffdruck geöffnet wird. Zum Beenden der Einspritzung wird das 2/2 Wegeventil wieder geschlossen, der Druck im Steuerraum steigt wieder an und die Düsennadel beziehungsweise das 3/2 Wegeventil wird aufgrund der für den Druck zur Verfügung stehenden Flächenverhältnissen der Ober- zur Unterseite geschlossen.

Aus der DE 100 46 416 C2 ist beispielsweise eine Ventilausbildung für Steuerventile bekannt, bei der das Problem bei bekannten Common Rail Einspritzsystemen für HFO (= Heavy Fuel Oil = Schweröl), nämlich der Trennung von 2/2 Wegeventil und Magnet über eine Stange (Siehe Stange 9 in den Figuren) löst.

Besonders bei hubgesteuerten leckagefreien Common Rail Injektoren, bei denen sich das 2/2 Wegeventil unmittelbar über der Düsennadel befindet, muss entweder der Magnet sehr tief im Injektor eingebaut werden, was für Schwerölbetrieb wegen der Temperaturbelastung ungünstig ist. Wegen der Temperaturbelastung wird von anderen Herstellern eine verlängerte Ausführung der oben angesprochenen Druckstange realisiert, wodurch eine mechanische Verbindung zwischen dem tiefliegenden 2/2 Wegeventil und dem Magneten erreicht wird. Dies ist jedoch technische und mechanisch sehr aufwändig und mit Problemen wie Massen(trägheit), Führungseigenschaften und Gangbarkeit der Druckstange verbunden.

Hiervon ausgehend hat der Erfinder sich die Aufgabe gestellt, ein neues und verbessertes Steuerventil eines Einspritzinjektors für den Schwerölbetrieb zur Verfügung zu stellen.

Die Aufgabe wird durch ein Steuerventil eines Einspritzinjektors für Schwerölbetrieb gemäß Anspruch 1 gelöst.

Der Erfinder hat erkannt, dass es möglich ist den Steuerraum oberhalb der Düsennadel, der bisherigen Kolbenstange oder des 3/2 Wegeventils über einen hydraulischen Verbindungskanal, im Sinne einer „hydraulischen Stange", mit dem 2/2 Wegeventil zu verbinden.

Hierdurch wird eine räumliche Trennung von 3/2 Wegeventil, Kolbenstange oder Düsennadel und 2/2 Wegeventil ermöglicht. Es wird ein leckagefreier hubgesteuerter Injektor realisiert. Die bisher notwendige Druckstange beziehungsweise andere mechanische Verbindungen können nun entfallen.

Weiterhin kann der Schaltmagnet des 2/2 Wegeventils in Bezug auf die Einbaulage und auf die thermische Belastung in einem thermisch unkritischeren Bereich eingebaut werden.

Aus den gewonnenen Erkenntnissen heraus schlägt der Erfinder vor, ein Steuerventil eines Einspritzinjektors für Schwerölbetrieb, wobei oberhalb einer Düsennadel ein oberer Steuerraum und unterhalb ein unterer Steuerraum ausgebildet sind, denen der Kraftstoff unter Druck zuführbar ist und zum Öffnen/Schließen der Düsennadel ein 2/2 Wegeventil angeordnet ist, dahingehend zu verbessern, dass zwischen oberem Steuerraum und 2/2 Wegeventil mindestens ein Verbindungskanal mit mindestens 10 Millimeter Kanallänge angeordnet ist.

Dabei kann der Verbindungskanal ablaufseitig zum Steuerraum angeordnet sein. Es ist strömungstechnisch von Vorteil, wenn der Verbindungskanal geradlinig oder nahezu geradlinig ausgeführt ist.

Um im oberen Steuerraum den Druck durch Öffnen des 2/2 Wegeventils kontrolliert zu verringern, ist es von Vorteil, wenn zwischen 2/2 Wegeventil und Steuerraum zumindest eine Ablaufdrossel angeordnet ist. Hierbei kann die Ablaufdrossel entweder am Verbindungskanalanfang und/oder am Verbindungskanalende angeordnet sein, jeweils entweder in Richtung Steuerraum und/oder 2/2 Wegeventil.

Der Verbindungskanal kann einen Durchmesser im Bereich von vorzugsweise 0,5 Millimeter bis 8 Millimeter aufweisen. Außerdem kann der Verbindungskanal eine Länge im Bereich von vorzugsweise 10 Millimeter bis 200 Millimeter aufweisen.

Vorteilhafterweise ist die Länge des Verbindungskanals zwischen 15 Millimeter bis 150 Millimeter. Die Querschnittsfläche des Verbindungskanals kann eine Größe im Bereich von vorzugsweise 0,25 Quadratmillimeter bis 30 Quadratmillimeter aufweisen.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:
1: Teilschnittansicht durch bekanntes Steuerventil eines Einspritzinjektors für Schwerölbetrieb;
2: Teilschnittansicht durch neues Steuerventil;
3: Teilschnittansicht durch eine Ausführung des Verbindungskanals;
4: Teilschnittansicht durch eine weitere Ausführung des Verbindungskanals.
Nachfolgend wird die hier vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 beschrieben.
Die 1 zeigt eine Teilschnittansicht durch ein bekanntes Steuerventil eines Einspritzinjektors für Schwerölbetrieb. Um die Einleitung der Einspritzung vorzunehmen, wird der Steuerraum 2 mit einem 2/2 Wegeventil durch das Öffnen einer so genannten Ablaufdrossel 7.4 druckentlastet. Da der Kraftstoffzulauf über eine Zulaufdrossel, die im Querschnitt kleiner ist als die Ablaufdrossel, limitiert ist, sinkt der Druck in diesem Steuerraum 2, so dass die Düsennadel beziehungsweise das 3/2 Wegeventil durch den auf der Unterseite wirkenden Kraftstoffdruck geöffnet wird.
Der Kraftstoffzulauf, die Zulaufdrossel, die Düsennadel und das 3/2 Wegeventil sind in 1 nicht dargestellt.
Zum Öffnen der Ablaufdrossel 7.4 wird durch einen Magnet 3 ein nicht dargestelltes Federelement entlastet, wodurch die Stange 1 durch den Kraftstoffdruck im Steuerraum 2 sich nach oben hebt. Die Länge der Stange 1 wird dabei konstruktiv so gewählt, dass der Magnet 3 weit genug vom unteren Teil des Einspritzinjektors entfernt ist, um thermische Einflüsse möglichst gering zu halten und der Bauraum für den Magneten ausreichend groß ist.
Durch die Erfindung soll ein alternativer Aufbau eines Steuerventils gefunden werden, mit dem auf diese Stange, die quasi als thermischer Abstandhalter fungiert, verzichtet werden kann.
Die 2 zeigt eine Teilschnittansicht durch ein neues Steuerventil eines Einspritzinjektors für Schwerölbetrieb. Die Einleitung des Einspritzungsvorgangs wird analog zu 1 durch Druckentlasten des Steuerraumes 2 vorgenommen. Der Kraftstoff wird über eine Kraftstoffzufuhrleitung mit Zulaufdrossel 7.1 dem Steuerraum 2 zugeführt. Um den Steuerraum 2 vom (Kraftstoff-)druck zu entlasten, wodurch sich die Düsennadel öffnet, wird mit einem Magnet 3 ein gespanntes Federelement 3.1 entlastet. Hierdurch kann der im Steuerraum 2 befindliche Kraftstoffdruck über eine Ablaufdrossel 7.2 am Anfang eines Verbindungskanals 6 ein 2/2 Wegeventil öffnen und entweichen.
Der Bereich des Verbindungskanals 6 mit Länge l, die Ablaufdrossel 7.2 und das 2/2 Wegeventil 4 sind in 2 gestrichelt eingerahmt. Das 2/2 Wegeventil 4 ist in dieser Ausführung als eine Kugel ausgeführt, die ein Öffnung freigibt oder schließt.
Dieser Verbindungskanal 6 mit Länge l dient dazu, den Magnet 3 zum Schalten des 2/2 Wegeventils 4 thermisch vom unteren Bereich des Injektors, der durch die Verbrennungsprozess erwärmt wird, zu trennen. Als weiterer Vorteil erweist sich gegenüber der Stange 1 (aus 1), dass Leckagen an der Stangenaußenwandung vermieden werden. Das 2/2 Wegeventil 4 kann im thermisch entlasteten Bereich besser abdichten.
Die 3 zeigt eine weitere mögliche Anordnung der Ablaufdrossel 7.3, die hier am Ende des Verbindungskanals 6 in Richtung des 2/2 Wegeventils angeordnet ist.
Die 4 zeigt einen Teilschnittansicht durch eine weitere Ausführung des Verbindungskanals 6. In dieser Ausführung ist am Anfang als auch am Ende des Verbindungskanals 6 jeweils eine Ablaufdrossel 7.2 und 7.3 angeordnet.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten Merkmale und die Merkmale der Ansprüche nicht nur in den jeweils angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

1: Stange
2: Steuerraum
3: Magnet
3.1: Federelement
4: 2/2 Wegeventil
5: 3/2 Wegeventil
6: Verbindungskanal
7.1: Zulaufdrossel
7.2: Ablaufdrossel am Anfang des Verbindungskanals
7.3: Ablaufdrossel (am Ende des Verbindungskanals
7.4: Ablaufdrossel
l: Länge Verbindungskanal

Claims

Steuerventil eines Einspritzinjektors für Schwerölbetrieb, wobei oberhalb einer Düsennadel ein oberer Steuerraum (2) und unterhalb ein unterer Steuerraum ausgebildet sind, denen der Kraftstoff unter Druck zuführbar ist und zum Öffnen/Schließen der Düsennadel ein 2/2 Wegeventil (4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen oberem Steuerraum (2) und 2/2 Wegeventil (4) mindestens ein Verbindungskanal (6) mit mindestens 10 Millimeter Kanallänge (l) angeordnet ist.
Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskanal (6) ablaufseitig zum Steuerraum (2) angeordnet ist.
Steuerventil nach einem oder beiden der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskanal (6) geradlinig oder nahezu geradlinige ausgeführt ist.
Steuerventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen 2/2 Wegeventil (4) und Steuerraum (2) zumindest eine Ablaufdrossel (7.2–7.4) angeordnet ist.
Steuerventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet dass die Ablaufdrossel (7.2) am Verbindungskanalanfang in Richtung Steuerraum (2) angeordnet ist.
Steuerventil nach einem oder beiden der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablaufdrossel (7.3) am Verbindungskanalende in Richtung 2/2 Wegeventil (4) angeordnet ist.
Steuerventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskanal (6) einen Durchmesser im Bereich von vorzugsweise 0,5 Millimeter bis 8 Millimeter aufweist.
Steuerventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskanal (6) eine Länge (l) im Bereich von vorzugsweise 10 Millimeter bis 200 Millimeter aufweist.
Steuerventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskanal (6) eine Länge (l) im Bereich von vorzugsweise 15 Millimeter bis 150 Millimeter aufweist.
Steuerventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskanal (6) eine Querschnittsfläche im Bereich von vorzugsweise 0,25 bis 30 Quadratmillimeter aufweist.