RU2468244C2

RU2468244C2 - Control valve for fuel injector, as well as fuel injector

Info

Publication number: RU2468244C2
Application number: RU2010101642/06A
Authority: RU
Inventors: Штефан ХАУГ; Надя АЙЗЕНМЕНГЕР; Ханс-Кристоф МАГЕЛЬ
Original assignee: Роберт Бош Гмбх
Priority date: 2007-06-21
Filing date: 2008-06-10
Publication date: 2012-11-27
Also published as: JP5345612B2; CN101688508B; CN101680413A; WO2008155275A1; CN101680413B; RU2010101642A; RU2010101640A; CN101688508A; WO2008155260A1; DE102007044355A1; EP2171258B1; EP2171257A1; EP2171257B1; JP2010530492A; DE102007044357A1; EP2171258A1; RU2480616C2

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: control valve for fuel injector has control bushing that restricts the increased pressure cavity and that is installed in movable manner in longitudinal direction and has a sealing surface on its edge, by means of which it interacts with its seat made on valve part and having the shape of outside flattened cone. Apex angle of the cone being the shape of the above seat is 120 to 170°. The corresponding fuel injector is described as well.

EFFECT: invention allows reducing the wear of control bushing and seat of control valve of fuel injector.

10 cl, 2 dwg

Description

Уровень техникиState of the art

Настоящее изобретение относится к управляющему клапану для топливной форсунки согласно ограничительной части п.1 формулы изобретения, а также к топливной форсунке согласно п.10 формулы изобретения.The present invention relates to a control valve for a fuel injector according to the preamble of claim 1, as well as to a fuel injector according to claim 10.

Из ЕР 1612403 А1 известна топливная форсунка с уравновешенным по давлению в осевом направлении управляющим клапаном. Управляющий клапан имеет перемещаемую в осевом направлении электромагнитным приводом между закрытым положением и открытым положением управляющую втулку, направляющей для которой при ее перемещении служит охватываемый ею направляющий стержень. Направляющий стержень выполнен при этом за одно целое с клапанной деталью, на которой выполнено также седло управляющей втулки управляющего клапана. Недостаток известного управляющего клапана состоит в сложности изготовления седла из-за затрудненного доступа к нему, а также в том, что направляющий стержень для придания ему достаточной прочности приходится выполнять с имеющим сравнительно большую величину минимальным диаметром, поскольку отвод топлива из управляющей полости происходит по предусмотренному в клапанной детали сливному каналу, пересекаемому проходящими перпендикулярными ему в направляющем стержне поперечными отверстиями.A fuel nozzle with axially balanced pressure control valve is known from EP 1612403 A1. The control valve has an axial displacement axially displaceable electromagnetic drive between the closed position and the open position, the guide for which, when moving, is the guide rod it covers. The guide rod is made integral with the valve part, on which the saddle of the control sleeve of the control valve is also made. A disadvantage of the known control valve is the difficulty in manufacturing the seat due to the difficult access to it, and also that the guide rod must be made with a relatively large minimum diameter to give it sufficient strength, since the fuel is removed from the control cavity in accordance with valve parts drain channel crossed by passing transverse perpendicular to it in the guide rod.

Фирмой Robert Bosch GmbH был разработан известный из ее внутреннего уровня техники оптимизированный управляющий клапан. Такой также уравновешенный по давлению в осевом направлении управляющий клапан имеет управляющую втулку, охватывающую работающий на сжатие стержень, который уплотняет в осевом направлении расположенную внутри управляющей втулки, сообщающуюся с управляющей полостью полость повышенного давления. Работающий на сжатие стержень выполнен не за одно целое с клапанной деталью, на которой расположено также седло управляющей втулки управляющего клапана, а в виде детали, отдельной от клапанной детали и опирающейся, прежде всего с подпружиниванием, в осевом направлении на отстоящую от седла форсуночную деталь. Благодаря этому обеспечивается лучший доступ к седлу управляющей втулки управляющего клапана, а тем самым и упрощается изготовление такого седла. Помимо этого удается избежать проблем с прочностью. По результатам испытаний подобного управляющего клапана было установлено, что при ударе управляющей втулки о свое седло при ее опускании на него вне зависимости от того, выполнено ли седло в виде конического седла с углом при вершине конуса 90° или в виде плоского седла (угол при вершине конуса составляет 180°), управляющая втулка перемещается перпендикулярно своей продольной протяженности относительно седла. При этом отмечалось, что при выполнении седла в виде конического седла с углом при вершине конуса 90° тот участок управляющей втулки, на котором расположена ее уплотнительная поверхность, упруго смещается радиально наружу, т.е. расширяется, тогда как при выполнении седла в виде плоского седла указанный участок упруго смещается радиально внутрь. Такое скольжение управляющей втулки по ее седлу приводит к повышенному износу управляющей втулки и ее седла и тем самым к образованию ступени давления на управляющей втулке и появлению по этой причине нежелательного, действующего на управляющую втулку в направлении ее открытия усилия.Robert Bosch GmbH has developed an optimized control valve that is known from its state of the art. Such an axially balanced pressure control valve also has a control sleeve covering a compression rod that seals axially located inside the control sleeve and communicates with the control cavity of the pressure chamber. The compression working rod is not made in one piece with the valve part, on which the seat of the control sleeve of the control valve is located, but in the form of a part separate from the valve part and supported, primarily with springing, in the axial direction on the nozzle part spaced from the seat. This provides better access to the seat of the control sleeve of the control valve, and thereby simplifies the manufacture of such a seat. In addition, it is possible to avoid problems with strength. According to the results of tests of such a control valve, it was found that when the control sleeve hits its saddle when it is lowered onto it, regardless of whether the saddle is made in the form of a conical saddle with an angle at the apex of the cone of 90 ° or in the form of a flat saddle (angle at the apex cone is 180 °), the control sleeve moves perpendicular to its longitudinal extent relative to the saddle. It was noted that when the saddle is made in the form of a conical saddle with an angle of 90 ° at the tip of the cone, that portion of the control sleeve on which its sealing surface is located elastically shifts radially outward, i.e. expands, while when the saddle is made in the form of a flat saddle, this section elastically moves radially inward. Such sliding of the control sleeve over its seat leads to increased wear of the control sleeve and its seat and thereby the formation of a pressure step on the control sleeve and, therefore, an undesired force acting on the control sleeve in the direction of its opening.

Краткое изложение сущности изобретенияSummary of the invention

Задача изобретенияObject of the invention

В основу настоящего изобретения была положена задача разработать управляющий клапан (сервоклапан) с уменьшенным до минимально возможного износом управляющей втулки и ее седла. Еще одна задача изобретения состояла в разработке соответственно оптимизированной топливной форсунки.The basis of the present invention was the task of developing a control valve (servo valve) with reduced to the minimum possible wear of the control sleeve and its seat. Another objective of the invention was to develop an appropriately optimized fuel injector.

Решение положенной в основу изобретения задачиThe solution laid the basis of the invention of the problem

В отношении управляющего клапана положенная в основу изобретения задача решается с помощью отличительных признаков, представленных в п.1 формулы изобретения, а в отношении топливной форсунки - с помощью отличительных признаков, представленных в п.10 формулы изобретения. Различные предпочтительные варианты осуществления изобретения приведены в зависимых пунктах формулы изобретения. В объем изобретения включены также все возможные комбинации из по меньшей мере двух отличительных особенностей изобретения, представленных в описании, в формуле изобретения и/или на чертежах.With respect to the control valve, the problem underlying the invention is solved with the help of the distinguishing features presented in claim 1, and with respect to the fuel injector with the help of the distinctive features presented in claim 10. Various preferred embodiments of the invention are given in the dependent claims. The scope of the invention also includes all possible combinations of at least two distinctive features of the invention presented in the description, in the claims and / or in the drawings.

Основная идея изобретения состоит в том, чтобы путем выбора угла при вершине наружного усеченного конуса, форму которого имеет седло управляющей втулки управляющего клапана, минимизировать или в идеальном случае полностью исключить обусловленное ударом управляющей втулки о свое седло при ее опускании на него скольжение того участка управляющей втулки, на котором расположена ее уплотнительная поверхность, относительно седла. При создании изобретения неожиданно было установлено, что выполнение конического седла управляющей втулки управляющего клапана с углом при вершине конуса в пределах от примерно 120 до примерно 170° позволяет получить положительный эффект с точки зрения минимизации обусловленного ударом управляющей втулки о свое седло при ее опускании на него скольжения управляющей втулки перпендикулярно ее продольной протяженности относительно седла. Подобный эффект может быть обусловлен тем, что при выполнении конического седла с углом при вершине конуса в пределах от примерно 120 до примерно 170°, конкретное значение какового угла должно выбираться в зависимости от размеров и геометрической формы уплотнительного участка управляющей втулки, на котором расположена ее уплотнительная поверхность, на этом уплотнительном участке управляющей втулки появляется действующая радиально наружу составляющая силы, препятствующая скольжению уплотнительного участка радиально внутрь, наблюдаемому при работе управляющего клапана с плоским седлом. Благодаря выполнению конического седла с углом при вершине конуса не менее 120° появляющаяся, действующая радиально наружу составляющая силы оказывается меньше, чем при выполнении конического седла с углом при вершине конуса 90°, в результате чего неожиданно удается избежать (слишком большого) происходящего в направлении радиально наружу упругого деформирования, соответственно смещения управляющей втулки на ее уплотнительном участке относительно седла. Под углом при вершине конуса согласно настоящему изобретению при этом подразумевается угол, заключенный между двумя отрезками боковой поверхности (наклонными участками) конического седла, лежащими в одной плоскости, в которой лежит также продольная ось этого седла. Иными словами, угол при вершине конуса равен удвоенному углу между боковой поверхностью имеющего форму усеченного конуса седла управляющей втулки управляющего клапана и продольной осью этого седла.The main idea of the invention is that by selecting the angle at the apex of the outer truncated cone, the shape of which has the seat of the control sleeve of the control valve, minimize or, ideally, completely eliminate the sliding of that section of the control sleeve due to the impact of the control sleeve on its seat when it is lowered onto it on which its sealing surface is located relative to the seat. When creating the invention, it was unexpectedly found that the execution of the conical seat of the control sleeve of the control valve with an angle at the top of the cone in the range from about 120 to about 170 ° allows you to get a positive effect in terms of minimizing the impact of the control sleeve on its seat when it is lowered onto it the control sleeve perpendicular to its longitudinal extent relative to the saddle. A similar effect may be due to the fact that when performing a conical seat with an angle at the top of the cone in the range from about 120 to about 170 °, the specific value of what angle should be selected depending on the size and geometric shape of the sealing section of the control sleeve on which its sealing the surface, on this sealing section of the control sleeve there is a force component acting radially outward, preventing the sliding of the sealing section radially inward, it is observed y for the control valve with a flat seat. Due to the implementation of the conical saddle with an angle at the apex of the cone of at least 120 °, the emerging force component acting radially outward is less than when the conical saddle with the angle at the apex of the cone is 90 °, as a result of which it is unexpectedly possible to avoid (too large) what is happening in the direction outward elastic deformation, respectively, the displacement of the control sleeve on its sealing portion relative to the saddle. Under the angle at the apex of the cone according to the present invention, it is meant the angle enclosed between two segments of the lateral surface (inclined sections) of the conical saddle lying in one plane, in which also lies the longitudinal axis of this saddle. In other words, the angle at the apex of the cone is equal to twice the angle between the side surface of the truncated cone-shaped seat of the control valve control sleeve and the longitudinal axis of this saddle.

Согласно изобретению управляющая втулка для обеспечения ее направленного перемещения может иметь охватываемую своей внутренней боковой поверхностью направляющую и/или охватывающую ее наружную боковую поверхность направляющую. При этом в качестве направляющей, охватываемой внутренней боковой поверхностью управляющей втулки, можно использовать направляющий стержень, который выполнен за одно целое с деталью, на которой расположено седло управляющей втулки управляющего клапана, и который вставлен в управляющую втулку. В другом варианте в управляющей втулке можно расположить работающий на сжатие стержень, который выполнен в виде детали, отдельной от клапанной детали, на которой расположено седло управляющей втулки управляющего клапана, и который благодаря своему неподвижному положению может выполнять функцию направляющей для управляющей втулки. Предпочтителен вариант, в котором в управляющей втулке предусмотрен только работающий на сжатие стержень, который опирается на деталь, отстоящую от клапанной детали, на которой расположено седло управляющей втулки управляющего клапана, а управляющая втулка имеет охватывающую ее наружную боковую поверхность направляющую. Помимо этого для перемещения управляющей втулки между ее закрытым положением, в котором она прилегает к своему седлу, и удаленным от седла открытым положением, в котором управляющая полость сообщается с той зоной топливной форсунки, где преобладает низкое давление, согласно изобретению можно использовать либо пьезоэлектрический, либо электромагнитный привод.According to the invention, the control sleeve for providing its directional movement can have a guide covered by its inner side surface and / or a guide covering its outer side surface. Moreover, as a guide, covered by the inner lateral surface of the control sleeve, you can use the guide rod, which is made in one piece with the part on which the seat of the control sleeve of the control valve is located, and which is inserted into the control sleeve. Alternatively, in the control sleeve, it is possible to arrange a compression rod which is made in the form of a part separate from the valve part on which the seat of the control sleeve of the control valve is located, and which, due to its fixed position, can serve as a guide for the control sleeve. A preferred embodiment is that in the control sleeve only a compression rod is provided, which rests on a part spaced from the valve part, on which the seat of the control valve control sleeve is located, and the control sleeve has a guide covering its outer side surface. In addition, to move the control sleeve between its closed position in which it is adjacent to its seat and the open position remote from the seat, in which the control cavity communicates with the area of the fuel nozzle where low pressure prevails, either piezoelectric or electromagnetic drive.

В зависимости от геометрической формы управляющей втулки, прежде всего на ее уплотнительном участке, где расположена уплотнительная поверхность, оптимальный для конкретных условий применения угол при вершине конуса, форму которого имеет седло управляющей втулки управляющего клапана, следует выбирать в интервале значений от примерно 120 до примерно 170°. При создании изобретения было установлено, что указанный угол при вершине конуса более предпочтительно выбирать в интервале значений от 130 до 170°. Особенно же предпочтительно выбирать указанный угол при вершине конуса в интервале значений от 140 до 170°. При этом наиболее хорошие результаты при испытаниях были получены при диаметре седла (диаметре в месте плотного прилегания друг к другу двух взаимно соприкасающихся поверхностей) 2,5 мм и при угле при вершине конуса 140°. Наиболее предпочтительно выбирать угол при вершине конуса в интервале значений от 150 до 170°, преимущественно от 155 до 160°. Оптимальный прежде всего для седла с диаметром (диаметром в месте плотного прилегания друг к другу двух взаимно соприкасающихся поверхностей) 1,8 мм угол при вершине конуса, форму которого имеет такое седло, составляет 160°.Depending on the geometric shape of the control sleeve, especially on its sealing section, where the sealing surface is located, the angle at the top of the cone, the shape of which has a seat on the control sleeve of the control valve, that is optimal for the particular application, should be selected in the range of values from about 120 to about 170 °. When creating the invention, it was found that the specified angle at the apex of the cone is more preferable to choose in the range of values from 130 to 170 °. It is particularly preferable to choose the specified angle at the apex of the cone in the range from 140 to 170 °. Moreover, the best test results were obtained with a diameter of the saddle (diameter at the place of close contact of two mutually touching surfaces) 2.5 mm and at an angle of 140 ° at the tip of the cone. It is most preferable to choose the angle at the apex of the cone in the range from 150 to 170 °, preferably from 155 to 160 °. First of all, the optimum angle for a saddle with a diameter (diameter at the place of two mutually contacting surfaces tightly adjoining each other) is 1.8 mm, the angle at the top of the cone, the shape of which has such a saddle, is 160 °.

В одном из предпочтительных вариантов уплотнительная поверхность, взаимодействующая с имеющим форму наружного конуса седлом управляющей втулки управляющего клапана, выполнена на имеющем форму внутреннего конуса торцевом участке управляющей втулки, т.е. сама уплотнительная поверхность имеет форму внутреннего конуса. Этот вариант позволяет дополнительно минимизировать износ управляющей втулки и ее седла.In one embodiment, the sealing surface cooperating with the outer cone-shaped seat of the control sleeve of the control valve is formed on the inner cone-shaped end portion of the control sleeve, i.e. the sealing surface itself has the shape of an inner cone. This option further minimizes the wear of the control sleeve and its seat.

Для образования уплотняющей кромки с минимальной радиальной протяженностью предпочтителен вариант, в котором угол при вершине внутреннего конуса, форму которого имеет участок, на котором расположена уплотнительная поверхность, (несколько) больше угла при вершине наружного усеченного конуса, форму которого имеет седло управляющей втулки управляющего клапана.To form a sealing lip with a minimum radial extension, a variant is preferred in which the angle at the apex of the inner cone, the shape of which has a section on which the sealing surface is located, is (somewhat) greater than the angle at the apex of the outer truncated cone, the shape of which has the seat of the control valve control sleeve.

При создании изобретения было установлено, что разность между углом при вершине внутреннего конуса, форму которого имеет участок управляющей втулки, на котором расположена уплотнительная поверхность, и углом при вершине наружного конуса, форму которого имеет седло управляющей втулки управляющего клапана, особенно предпочтительно должна составлять от примерно 1 до примерно 10°. Наиболее же предпочтительно, чтобы угол при вершине внутреннего конуса, форму которого имеет участок управляющей втулки, на котором расположена уплотнительная поверхность, был больше угла при вершине конуса, форму которого имеет седло управляющей втулки управляющего клапана, на величину в пределах примерно от 2 до 9°. Оптимальные результаты с точки зрения минимизации износа управляющей втулки и ее седла и герметичности управляющего клапана в его закрытом состоянии были получены при разности между углом при вершине внутреннего конуса, форму которого имеет участок управляющей втулки, на котором расположена уплотнительная поверхность, и углом при вершине конуса, форму которого имеет седло управляющей втулки управляющего клапана, в пределах от 3 до 6°.When creating the invention, it was found that the difference between the angle at the apex of the inner cone, the shape of which has a portion of the control sleeve on which the sealing surface is located, and the angle at the top of the outer cone, the shape of which has a saddle for the control sleeve of the control valve, should particularly preferably be from about 1 to about 10 °. Most preferably, the angle at the apex of the inner cone, the shape of which is the portion of the control sleeve on which the sealing surface is located, is greater than the angle at the top of the cone, the shape of which has the seat of the control sleeve of the control valve, by about 2 to 9 ° . Optimal results from the point of view of minimizing the wear of the control sleeve and its seat and the tightness of the control valve in its closed state were obtained with a difference between the angle at the apex of the inner cone, the shape of which has a section of the control sleeve on which the sealing surface is located, and the angle at the apex of the cone, the shape of which is the seat of the control sleeve of the control valve, ranging from 3 to 6 °.

Предлагаемый в изобретении управляющий клапан наиболее предпочтительно выполнять в виде уравновешенного по давлению в осевом направлении клапана, т.е. в виде клапана, на управляющую втулку которого в закрытом состоянии в осевом направлении не действуют никакие результирующие перестановочные усилия. Обеспечить это позволяет прежде всего вариант, в котором уплотнительная поверхность с торцевой стороны непосредственно примыкает к внутренней боковой стенке управляющей втулки и проходит от этой стенки радиально наружу, а также в осевом направлении, т.е. в направлении седла управляющей втулки управляющего клапана. Иными словами, посадочная линия (линия плотного прилегания друг к другу двух взаимно соприкасающихся поверхностей), по которой управляющая втулка взаимодействует со своим имеющим форму наружного усеченного конуса седлом, примыкает к внутренней боковой поверхности управляющей втулки. Внутренний диаметр линии плотного прилегания друг к другу двух взаимно соприкасающихся поверхностей соответствует при этом внутреннему диаметру управляющей втулки.The control valve according to the invention is most preferably implemented as a pressure balanced valve in the axial direction, i.e. in the form of a valve, on the control sleeve of which, in the closed state in the axial direction, no resulting permutation forces act. First of all, this can be ensured by the option in which the sealing surface from the end side directly adjoins the inner side wall of the control sleeve and extends radially outward from this wall, as well as in the axial direction, i.e. in the direction of the seat of the control sleeve of the control valve. In other words, the landing line (the line of close contact between two mutually contacting surfaces) along which the control sleeve interacts with its outer truncated cone-shaped saddle is adjacent to the inner side surface of the control sleeve. The inner diameter of the line of close contact with each other of two mutually contacting surfaces corresponds to the inner diameter of the control sleeve.

Ограничить максимальную протяженность увеличивающейся с течением времени в результате износа уплотнительной поверхности позволяет еще один предпочтительный вариант, в котором к участку управляющей втулки, на котором расположена уплотнительная поверхность, в радиальном направлении примыкает кольцевая поверхность, которая предпочтительно лежит в воображаемой, расположенной поперечно продольной протяженности управляющей втулки плоскости. При этом такая ограничивающая максимальную протяженность уплотнительной поверхности кольцевая поверхность образует с воображаемой, расположенной поперечно продольной протяженности управляющей втулки плоскостью угол в пределах от примерно -20 до примерно +20°.To limit the maximum length of the sealing surface that increases over time as a result of wear and tear, another preferred embodiment is possible in which an annular surface is adjacent in the radial direction to the part of the control sleeve on which the sealing surface is located, which preferably lies in an imaginary transverse longitudinal extension of the control sleeve the plane. Moreover, such an annular surface limiting the maximum extent of the sealing surface forms an angle in the range from about -20 to about + 20 ° with an imaginary laterally extending length of the control sleeve.

В изобретении предлагается также топливная форсунка для впрыскивания топлива в камеру сгорания в двигателе внутреннего сгорания (ДВС). Такая топливная форсунка имеет предлагаемый в изобретении, предпочтительно уравновешенный по давлению в осевом направлении управляющий клапан с управляющей втулкой, которая взаимодействует со своим седлом, имеющим форму наружного усеченного конуса с углом при его вершине в пределах от 120 до 170°. При открытии управляющего клапана, т.е. при приподнятии его управляющей втулки со своего седла, управляющая полость, которая ограничена цельным или составным клапанным элементом топливной форсунки, соединяется с предусмотренным у нее присоединением сливного топливопровода, в результате чего давление топлива в управляющей полости быстро падает, вследствие чего клапанный элемент топливной форсунки приподнимается со своего седла, открывая путь прохождения топлива через по меньшей мере одно распылительное отверстие в камеру сгорания в ДВС. При этом предпочтителен вариант, в котором управляющая втулка кинематически связана с плоским якорем, т.е. выполнена за одно целое с ним либо соединена с ним, прежде всего с геометрическим замыканием, при этом такой плоский якорь для перемещения управляющей втулки взаимодействует с электромагнитным приводом.The invention also provides a fuel injector for injecting fuel into a combustion chamber in an internal combustion engine (ICE). Such a fuel nozzle has a control valve of the invention, preferably axially balanced in pressure, with a control sleeve that interacts with its seat having the shape of an external truncated cone with an angle at its apex in the range from 120 to 170 °. When opening the control valve, i.e. when lifting its control sleeve from its seat, the control cavity, which is limited by an integral or integral valve element of the fuel injector, is connected to the drain fuel line provided for it, as a result of which the fuel pressure in the control cavity rapidly drops, as a result of which the valve element of the fuel nozzle rises from of his saddle, opening the path of the fuel through at least one spray hole into the combustion chamber in the internal combustion engine. In this case, a variant is preferred in which the control sleeve is kinematically connected with a flat armature, i.e. made in one piece with it or connected to it, primarily with a geometric circuit, while such a flat armature to move the control sleeve interacts with an electromagnetic drive.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Другие преимущества, отличительные особенности и частности изобретения более подробно рассмотрены в последующем описании на примере предпочтительных вариантов осуществления изобретения со ссылкой на прилагаемые к описанию чертежи, на которых показано:Other advantages, distinguishing features and particularities of the invention are described in more detail in the following description by way of example preferred embodiments of the invention with reference to the accompanying drawings, on which is shown:

на фиг.1 - схематичный вид топливной форсунки с управляющим клапаном, имеющим управляющую втулку, иfigure 1 is a schematic view of a fuel injector with a control valve having a control sleeve, and

на фиг.2 - увеличенный вид выполненного по одному из возможных вариантов седла управляющего клапана.figure 2 is an enlarged view of a control valve made according to one of the possible variants of the seat.

Описание вариантов осуществления изобретенияDescription of Embodiments

На чертежах одинаковые по своей конструкции и выполняющие одинаковую функцию детали и элементы обозначены одними и теми же позициями.In the drawings, parts and elements that are identical in construction and perform the same function are indicated by the same positions.

На фиг.1 схематично в продольном разрезе показана топливная форсунка, выполненная в виде форсунки для системы "common rail" (системы впрыскивания топлива с общей топливной магистралью), вместе с ее топливоподводящими компонентами. Топливная форсунка имеет корпус 1 и распылитель 2, которые скреплены между собой накидной или стяжной гайкой 3. Внутри корпуса 1 и распылителя 2 подвижно в продольном направлении установлен состоящий из двух частей клапанный элемент 3 топливной форсунки. Такой клапанный элемент 3 состоит из иглы 4, которая подвижно в продольном направлении установлена в корпусе распылителя 2, и управляющего стержня 5, который подвижно в продольном направлении установлен в корпусе 1.Figure 1 schematically in longitudinal section shows a fuel injector made in the form of an injector for the common rail system (fuel injection system with a common fuel line), together with its fuel supply components. The fuel nozzle has a housing 1 and a spray 2, which are fastened together by a union or tightening nut 3. Inside the housing 1 and the spray 2, two-part valve element 3 of the fuel nozzle is movably mounted in the longitudinal direction. Such a valve element 3 consists of a needle 4, which is movably mounted in the longitudinal direction in the housing of the atomizer 2, and a control rod 5, which is movable in the longitudinal direction, is installed in the housing 1.

Игла 4 при своем продольном перемещении управляет открытием по меньшей мере одного распылительного отверстия 6. Топливо подводится к распылительным отверстиям 6 из кольцевой полости 7, охватывающей иглу 4 и заполняемой находящимся под высоким давлением топливом по подводящему каналу 8. При перемещении иглы 10 от распылительных отверстий 6 в свое открытое положение топливо, находящееся в основном под давлением, преобладающим в топливной магистрали, впрыскивается из кольцевой полости 7 через распылительные отверстия 6 в не показанную на чертеже камеру сгорания в ДВС. При нахождении же иглы 10 в своем закрытом положении, т.е. в положении, в котором она прилегает к седлу, она перекрывает распылительные отверстия 6.The needle 4, during its longitudinal movement, controls the opening of at least one spray hole 6. The fuel is supplied to the spray holes 6 from the annular cavity 7, which surrounds the needle 4 and is filled with high-pressure fuel through the feed channel 8. When the needle 10 is moved from the spray holes 6 in its open position, the fuel, which is mainly under the pressure prevailing in the fuel line, is injected from the annular cavity 7 through the spray holes 6 into not shown the combustion chamber in the internal combustion engine. When the needle 10 is in its closed position, i.e. in the position in which it is adjacent to the saddle, it blocks the spray holes 6.

Управляющий стержень 5 расположен в продольном отверстии 9 в корпусе 1. Управляющий стержень 5 прилегает к игле 4 через нажимной элемент 10, расположенный в полости 11 низкого давления, которая через не показанный на чертеже канал сообщается с предусмотренным у форсунки присоединением сливного топливопровода, и поэтому управляющий стержень 5 перемещается синхронно с иглой 4 в продольном направлении. На своем обращенном к распылителю 2 конце управляющий стержень 5 окружен закрывающей пружиной 12, которая с одной стороны опирается на уступ на корпусе 1, а с другой стороны - на нажимной элемент 10 и усилием которой нажимной элемент 10 поджимается в направлении иглы 4, которая в свою очередь поджимается в направлении своего закрытого положения.The control rod 5 is located in the longitudinal hole 9 in the housing 1. The control rod 5 is adjacent to the needle 4 through the pressure element 10 located in the low pressure cavity 11, which, through a channel not shown in the drawing, communicates with the drain fuel line connection provided for the nozzle, and therefore the control the rod 5 moves synchronously with the needle 4 in the longitudinal direction. At its end facing the spray gun 2, the control rod 5 is surrounded by a closing spring 12, which, on the one hand, rests on a ledge on the housing 1, and on the other hand, on the pressure element 10 and the force of which pressure element 10 is pressed in the direction of the needle 4, which the queue is tightened in the direction of its closed position.

Для подачи топлива под высоким давлением предусмотрен насос 13 высокого давления, которым топливо из содержащего его топливного бака 14 под давлением подается в общую топливную магистраль 15 ("rail"), в которой топливо находится под высоким давлением. По топливопроводу 16 высокого давления через выполненное на топливной форсунке присоединение 17 высокого давления находящееся под высоким давлением топливо подается в топливную форсунку и затем описанным выше способом впрыскивается через распылительные отверстия 6 в камеру сгорания в ДВС.To supply fuel under high pressure, a high pressure pump 13 is provided by which fuel from the containing fuel tank 14 is supplied under pressure to a common fuel line 15 ("rail"), in which the fuel is under high pressure. Through the high pressure fuel line 16 through the high pressure connection 17 made on the fuel nozzle, the high pressure fuel is supplied to the fuel nozzle and then, as described above, is injected through the spray holes 6 into the combustion chamber in the internal combustion engine.

Своим обращенным от иглы 4 торцом управляющий стержень 5 ограничивает управляющую полость 18, которая через входное отверстие 19 с предусмотренным в нем входным дросселем 20 сообщается с подводящим каналом 8. Управляющая полость 18 через сливной канал 21 с предусмотренным в нем сливным дросселем 22 сообщается с полостью 23 повышенного давления. Эта полость 23 повышенного давления расположена радиально внутри перемещающейся в осевом направлении управляющей втулки 24 управляющего клапана 25 (сервоклапана). Управляющая втулка 24 взаимодействует с имеющим форму наружного усеченного конуса седлом 27 управляющей втулки управляющего клапана, которое выполнено на клапанной детали 28. Внутри управляющей втулки 24 расположен работающий на сжатие стержень 29, который выполнен в виде детали, отдельной от клапанной детали 28, и который в осевом направлении сверху в плоскости чертеже опирается на не показанную на нем деталь. В рассматриваемом варианте работающий на сжатие стержень 29 служит осевой направляющей для управляющей втулки 24. Дополнительно к этому или альтернативно этому для управляющей втулки 24 может быть предусмотрена охватывающая ее наружную боковую поверхность направляющая.With its end facing away from the needle 4, the control rod 5 limits the control cavity 18, which, through the inlet 19 with the inlet choke 20 provided therein, communicates with the inlet channel 8. The control cavity 18 communicates with the cavity 23 through the drain channel 21 with the drain choke 22 provided therein high blood pressure. This overpressure cavity 23 is located radially inside the axially moving control sleeve 24 of the control valve 25 (servo valve). The control sleeve 24 interacts with the outer cone-shaped seat 27 of the control valve control sleeve, which is formed on the valve part 28. Inside the control sleeve 24, there is a compression rod 29, which is designed as a part separate from the valve part 28, and which the axial direction from above in the drawing plane rests on a part not shown on it. In the present embodiment, the compression rod 29 serves as an axial guide for the control sleeve 24. In addition to this or alternatively, for the control sleeve 24, a guide covering the outer side surface thereof can be provided.

В показанном на чертеже варианте управляющая втулка 24 выполнена за одно целое с плоским якорем 30, который взаимодействует с электромагнитным приводом 31 таким образом, что при подаче электрического тока на электромагнитный привод 31 плоский якорь 30, а тем самым и управляющая втулка 24 перемещаются вверх в плоскости чертежа, в результате чего топливо может из полости 23 повышенного давления перетекать в зону 32 топливной форсунки, где преобладает низкое давление, а оттуда - в сливной топливопровод 33, по которому обратно в топливный бак 14 поступает более подробно рассмотренное ниже управляющее количество топлива. Для закрытия управляющего клапана 25 прекращают подачу электрического тока на электромагнитный привод 31, в результате чего закрывающая пружина 34 управляющего клапана отжимает управляющую втулку 24 в осевом направлении вниз в плоскости чертежа к седлу 27.In the embodiment shown in the drawing, the control sleeve 24 is integral with the flat armature 30, which interacts with the electromagnetic drive 31 in such a way that when an electric current is supplied to the electromagnetic drive 31, the flat armature 30, and thereby the control sleeve 24 are moved up in the plane drawing, as a result of which the fuel can flow from the overpressure cavity 23 to the zone 32 of the fuel nozzle, where low pressure prevails, and from there to the drain fuel line 33, through which it returns to the fuel tank 14 There is a more detailed control amount of fuel discussed below. To close the control valve 25, the supply of electric current to the electromagnetic actuator 31 is stopped, as a result of which the closing spring of the control valve 34 pushes the control sleeve 24 in the axial direction downward in the plane of the drawing to the seat 27.

Для инициирования процесса впрыскивания топлива на электромагнитный привод 31 управляющего клапана 35 подается электрический ток. При этом управляющая втулка 24 приподнимается со своего имеющего форму наружного усеченного конуса седла 27, в результате чего топливо может из управляющей полости 18 через сливной канал 21 с предусмотренным в нем сливным дросселем 22 и через полость 23 повышенного давления перетекать радиально между нижним торцом управляющей втулки 24 и ее седлом в зону 32 низкого давления и тем самым к сливному топливопроводу 33. При этом проходные сечения сливного дросселя 22 и входного дросселя 20, через который топливо продолжает поступать в управляющую полость 18, взаимно согласованы таким образом, что происходит слив практически всего топлива из нее (управляющее количество топлива) в зону 32 низкого давления, а оттуда - в сливной топливопровод 33. Вследствие этого давление в управляющей полости 18 быстро снижается, в результате чего клапанный элемент 3 под действием преобладающего в кольцевой полости 7 высокого давления топлива перемещается в осевом направлении вверх в плоскости чертежа и открывает путь прохождения топлива через распылительные отверстия 6 в камеру сгорания в ДВС.To initiate the fuel injection process, an electric current is supplied to the electromagnetic actuator 31 of the control valve 35. In this case, the control sleeve 24 is lifted from its shaped outer truncated cone of the seat 27, as a result of which the fuel can flow radially between the lower end of the control sleeve 24 from the control cavity 18 through the drain channel 21 with the drain choke 22 provided therein and through the pressure cavity 23 and its saddle into the low pressure zone 32 and thereby to the drain fuel line 33. In this case, the flow sections of the drain throttle 22 and the inlet throttle 20, through which the fuel continues to flow into the control lanes b 18 are mutually agreed in such a way that practically all fuel is drained from it (control amount of fuel) into the low pressure zone 32, and from there into the fuel drain pipe 33. As a result, the pressure in the control cavity 18 decreases rapidly, as a result of which the valve element 3 under the action of the high pressure prevailing in the annular cavity 7, the fuel moves axially upward in the plane of the drawing and opens the path for fuel to pass through the spray holes 6 into the combustion chamber in the internal combustion engine.

Для завершения процесса впрыскивания подачу электрического тока на электромагнитный привод 31 прекращают, в результате чего управляющая втулка 24 под действием усилия закрывающей пружины 34 опускается на свое седло 27. В результате продолжающегося поступления топлива через входной дроссель 20 в управляющую полость 18 давление в ней быстро возрастает, вследствие чего клапанный элемент 3 перемещается вниз в плоскости чертежа до упора в свое седло и таким путем перекрывает путь прохождения топлива через распылительные отверстия 6.To complete the injection process, the supply of electric current to the electromagnetic drive 31 is stopped, as a result of which the control sleeve 24 is lowered to its seat 27 by the force of the closing spring 34. As a result of the continued flow of fuel through the inlet throttle 20 into the control cavity 18, the pressure therein increases rapidly, as a result, the valve element 3 moves down in the plane of the drawing all the way into its seat and thus blocks the path of fuel through the spray holes 6.

На фиг.2 в увеличенном масштабе показан возможный вариант выполнения управляющего клапана 25 в зоне седла его управляющей втулки. На этом чертеже показана управляющая втулка 24, охватывающая вставленный в нее работающий на сжатие стержень 29, который тем самым в осевом направлении сверху в плоскости чертежа уплотняет ограниченную радиально снаружи управляющей втулкой 24 полость 23 повышенного давления и воспринимает создаваемые давлением топлива сжимающие усилия. На чертеже показан далее торцевой уплотнительный участок 35 управляющей втулки 24 с его кольцевой уплотнительной поверхностью 36, которая взаимодействует с имеющим форму наружного усеченного конуса седлом 27.Figure 2 on an enlarged scale shows a possible embodiment of the control valve 25 in the area of the saddle of its control sleeve. In this drawing, a control sleeve 24 is shown, enclosing a compression rod 29 inserted into it, which thereby seals the pressurized cavity 23 bounded radially from the outside by the control sleeve 24 in the axial direction from above in the drawing plane and receives compressive forces created by the fuel pressure. The drawing further shows the end sealing portion 35 of the control sleeve 24 with its annular sealing surface 36, which interacts with the shape of the outer truncated cone of the saddle 27.

На чертеже показан далее сливной канал 21, по которому топливо из управляющей полости может перетекать в полость 23 повышенного давления. Угол α при вершине конуса, форму которого имеет седло 27, в показанном на чертеже варианте составляет примерно 120°. Более же предпочтительно выполнять коническое седло с еще большим углом при вершине конуса, прежде всего с углом при вершине конуса примерно 160°. Указанный угол лежит в пределах боковой поверхности 37 конического седла 27, а точнее говоря, равен углу между двумя ее отрезками, лежащими в одной плоскости, в которой лежит также продольная ось L седла управляющей втулки управляющего клапана. Путем выбора приемлемого угла α при вершине конуса удается по меньшей мере практически полностью предотвратить скольжение управляющей втулки 24 в радиальном направлении относительно седла 27 при ее ударе о него.The drawing further shows a drain channel 21, through which fuel from the control cavity can flow into the pressure chamber 23. The angle α at the apex of the cone, the shape of which has a seat 27, in the embodiment shown in the drawing is approximately 120 °. It is more preferable to perform a conical seat with an even greater angle at the apex of the cone, especially with an angle at the apex of the cone of about 160 °. The specified angle lies within the lateral surface 37 of the conical seat 27, and more precisely, is equal to the angle between its two segments lying in the same plane, which also lies the longitudinal axis L of the saddle of the control sleeve of the control valve. By choosing an acceptable angle α at the apex of the cone, it is possible to at least almost completely prevent the sliding of the control sleeve 24 in the radial direction relative to the seat 27 when it hits it.

На фиг.2 показано также, что уплотнительная поверхность 36, которая взаимодействует с боковой поверхностью 37 конического седла, расположена на имеющем форму внутреннего конуса участке 26 с углом β при вершине такого внутреннего конуса, составляющем в рассматриваемом варианте примерно 125°. Важное значение имеет то, что угол β при вершине внутреннего конуса, форму которого имеет участок 26, на котором расположена кольцевая уплотнительная поверхность 36 и который расположен на осевом продолжении 38 управляющей втулки, несколько больше угла α при вершине наружного усеченного конуса, форму которого имеет седло 27.Figure 2 also shows that the sealing surface 36, which interacts with the side surface 37 of the conical seat, is located on the inner cone-shaped portion 26 with an angle β at the apex of such an inner cone, which is approximately 125 ° in the present embodiment. It is important that the angle β at the apex of the inner cone, the shape of which has a portion 26 on which the annular sealing surface 36 is located and which is located on the axial extension 38 of the control sleeve, is slightly larger than the angle α at the apex of the outer truncated cone, the shape of which has a saddle 27.

На чертеже показано далее, что уплотнительная поверхность 36 располагается на кольцевом осевом продолжении 38 торца управляющей втулки 24, при этом уплотнительная поверхность 36 проходит, начиная непосредственно от внутренней окружной поверхности управляющей втулки 24 в радиальном и осевом направлениях. Осевое продолжение 38 с имеющим форму внутреннего конуса участком 26, на котором расположена уплотнительная поверхность 36, в направлении радиально наружу переходит с небольшой вогнутостью в торцевую кольцевую поверхность 39 управляющей втулки, лежащую при этом в перпендикулярной продольной оси L плоскости. Таким путем ограничивается максимальная протяженность увеличивающейся по мере износа уплотнительной поверхности 36.The drawing further shows that the sealing surface 36 is located on the annular axial extension 38 of the end face of the control sleeve 24, while the sealing surface 36 extends starting directly from the inner circumferential surface of the control sleeve 24 in the radial and axial directions. The axial extension 38 with the inner cone-shaped portion 26 on which the sealing surface 36 is located, passes radially outward with a slight concavity into the end annular surface 39 of the control sleeve lying in the plane perpendicular to the longitudinal axis L thereof. In this way, the maximum extent of the sealing surface 36 increasing with wear is limited.

Claims

1. The control valve for the fuel injector, having a control sleeve (24), which limits the cavity (23) of the increased pressure and which is mounted movably in the longitudinal direction and has at its end a sealing surface (36), which it interacts with its made on the valve part (28) a saddle (27) having the shape of an outer truncated cone, characterized in that the angle at the apex of the cone, the shape of which has the specified saddle (27), is from 120 to 170 °.

2. The control valve according to claim 1, characterized in that the angle at the apex of the cone, the shape of which has the specified seat (27), is from 130 to 170 °, especially from 140 to 170 °, preferably from 150 to 170 °, especially preferably from 155 to 165 °.

3. The control valve according to claim 1, characterized in that the angle at the apex of the cone is approximately 160 °.

4. The control valve according to claim 1, characterized in that the sealing surface (36) is made on the inner cone-shaped portion (26) of the control sleeve (24).

5. The control valve according to claim 4, characterized in that the angle at the apex of the inner cone, the shape of which has a portion (26) on which the sealing surface (36) is located, is greater than the angle at the apex of the cone, the shape of which has a control saddle (27) control valve bushings.

6. The control valve according to claim 5, characterized in that the angle at the apex of the inner cone is greater than the angle at the apex of the cone, the shape of which has a seat (27) of the control sleeve of the control valve, by an amount in the range from 1 to 10 °, primarily from 2 up to 9 °, preferably from 3 to 6 °.

7. The control valve according to claim 4, characterized in that the sealing surface (36) is adjacent to the inner side wall of the control sleeve (24) and extends radially outward and axially from this wall.

8. The control valve according to one of claims 4 to 7, characterized in that the sealing surface (36) is located on the end axial ring extension (38) of the control sleeve (24), to which the annular surface (39) is adjacent radially outwardly, which is located transversely to the longitudinal extent of the control sleeve (24) or forms an angle in the range from -20 to + 20 ° with an imaginary, located transversely longitudinal extent of the control sleeve (24).

9. The control valve according to claim 1, characterized in that the control sleeve (24), when it is adjacent to its seat (27), is balanced by pressure in the axial direction.

10. A fuel injector for injecting fuel into a combustion chamber in an internal combustion engine, in particular an injector for a common rail system having a control valve (25) according to one of claims 1 to 9, which makes it possible to influence the fuel pressure in the control cavity (18 ), limited by the valve element (3) of the fuel injector, moving depending on the fuel pressure in the control cavity (18) between the closed position and freeing the path of fuel into the combustion chamber in the open position.