DE10337630A1 - Fuel injection valve with integrated ignition plug has hollow valve body holding high voltage electrode that ends approximately flush with valve body, ignition transformer with primary and secondary windings in housing - Google Patents

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M57/00—Fuel-injectors combined or associated with other devices
    • F02M57/06—Fuel-injectors combined or associated with other devices the devices being sparking plugs

Abstract

The device has an actuator arranged in a housing that moves a cylindrical valve body (4) against spring action to control a fuel outlet and an integrated ignition plug that generates an ignition spark in the region of a fuel outlet opening between a high voltage electrode (11) and an earth electrode. The valve body is hollow and holds the high voltage electrode, which ends approximately flush with the valve body and an ignition transformer (14) with primary and secondary windings (15,16) is arranged in the housing (3).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Brennstoff-Einspritzventil mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Patentanspruch 1.The The invention relates to a fuel injection valve with the Features of the preamble of claim 1.

Ein derartiges Einspritzventil ist aus der EP 861 371 B1 bekannt. Die beiden Elektroden der Zündkerze sind außermittig und in einer gewissen Entfernung zur Kraftstoff-Austrittsöffnung angeordnet. Insbesondere bei mageren Kraftstoff-Luftgemischen können sich dabei Zündprobleme bei stark wechselnden Betriebsbedingungen ergeben.Such injection valve is from the EP 861 371 B1 known. The two electrodes of the spark plug are arranged off-center and at a certain distance from the fuel outlet opening. In particular, with lean fuel-air mixtures can thereby ignition problems arise under widely varying operating conditions.

Die Hochspannungszuführung erfolgt über einen an der Außenseite des Einspritzventils angeordneten Hochspannungsanschluss. Daraus resultieren insbesondere bei dünnen Einspritzventilen Isolationsprobleme, da die Hochspannungsleitung innerhalb des Einspritzventils in der Nähe des Kraftstoffs verläuft.The High voltage supply done via a on the outside the injection valve arranged high voltage terminal. from that result especially in thin Injectors isolation problems, as the high voltage line within the injector near the fuel.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Einspritzventil der eingangs genannten Art zu schaffen, das unter allen Betriebsbedingungen funktions- und störungssicher ist.Of the Invention is based on the object, an injection valve of the beginning of this kind, which functions under all operating conditions. and fail-safe is.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Mitteln des Patentanspruchs 1.The Invention solves This object with the means of claim 1.

Nunmehr wird der Zündfunken in dem Bereich erzeugt, in dem auch der Kraftstoffaustritt erfolgt. Durch die Integration des Zündtransformators im Einspritzventil lässt sich die Länge der Hochspannungsleitung kurz halten und damit die Gefahr eines Funkenüberschlags im Ventil weitgehend vermeiden.Now becomes the spark generated in the area in which the fuel outlet occurs. Due to the integration of the ignition transformer in the Injector leaves the length keep the power line short and thus the risk of a sparkover largely avoid in the valve.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Patentansprüchen angegeben.advantageous Embodiments of the invention are specified in the further claims.

Der Aktuator kann wie bei der eingangs genannten EP 861 371 B1 auf elektromagnetischer oder vorzugsweise auf piezoelektrischer Basis arbeiten. Zwar ist aus der US 4,095,580 A ein derartiger Aktuator im Prinzip bekannt. Es ist dabei aber nicht vorgesehen, den Aktuator gegen die Wirkung einer Feder arbeiten zu lassen. Nur durch sie ist ein dichter Sitz des Ventils unter allen mechanischen und thermischen Bedingungen gewährleistet.The actuator can as in the aforementioned EP 861 371 B1 operate on electromagnetic or preferably piezoelectric base. Although is out of the US 4,095,580 A Such an actuator in principle known. However, it is not intended to let the actuator work against the action of a spring. Only through them is a tight fit of the valve ensured under all mechanical and thermal conditions.

Die Masseelektrode kann wie ebenfalls aus der EP 861 371 B1 bekannt zusätzlich oder vorzugsweise ebenfalls im Ventilkörper angeordnet sein. Dadurch wird der Bauraum weiter verringert.The ground electrode can as well as from the EP 861 371 B1 be known additionally or preferably also be arranged in the valve body. As a result, the space is further reduced.

Dieses Ziel der Bauraumverkleinerung wird optimal erreicht, wenn der Ventilkörper zumindest teilweise selbst die Masseelektrode bildet.This The goal of space reduction is optimally achieved when the valve body at least partially itself forms the ground electrode.

Weitere Verbesserungen der Erfindung beschäftigen sich mit dem Aufbau und der Lage des Zündtransformators. Hierfür können die Primär- und die Sekundärwicklung konzentrisch zueinander angeordnet sein und/oder auf einem Spulenkörper sitzen, der einen Kern aus Weicheisenmaterial besitzt.Further Improvements of the invention are concerned with construction and the location of the ignition transformer. Therefor can the primary and the secondary winding be concentric with each other and / or sit on a bobbin, which has a core of soft iron material.

Der Spulenkörper selbst kann auf einem Schaft sitzen, der sich zwischen dem Aktuator und dem Ventilkörper befindet. Die zuletzt genannten Ausführungen des Ventils zeichnen sich durch einen minimalen Platzbedarf bei gleichzeitig hoher Betriebssicherheit aus.Of the bobbins itself can sit on a shaft that extends between the actuator and the valve body located. Draw the last-mentioned designs of the valve through a minimum space requirement while maintaining high reliability out.

Schließlich kann die Kraftstoffzufuhr im Bereich des Ventilkörpers so gewählt sein, dass der Kraftstoff die Masseelektrode umströmt. Der Kraftstoff kühlt damit den Ventilkörper.Finally, can the fuel supply in the region of the valve body can be selected that the fuel flows around the ground electrode. The fuel cools with it the valve body.

Die Erfindung ist an Hand der Zeichnung weiter erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur ein erfindungsgemäßes Einspritzventil mit integrierter Zündkerze und integrierter Zündspule im Schnitt.The The invention is further explained with reference to the drawing. The only one shows Figure an injection valve according to the invention with integrated spark plug and integrated ignition coil on average.

Das in der Zeichnung dargestellte Brennstoff-Einspritzventil 1 besitzt einen piezoelektrischen Aktuator 2, der in einem in einem Metall-Gehäuse 3 angeordnet ist. Das Gehäuse 3 dient zum Einschrauben und zur Ableitung der von der Kraftstoff-Verbrennung aufgenommenen Wärme.The fuel injection valve shown in the drawing 1 has a piezoelectric actuator 2 standing in a metal case 3 is arranged. The housing 3 serves to screw in and to dissipate the heat absorbed by the fuel combustion.

Der Aktuator 2 dehnt sich bei Anlegen einer Spannung (nicht dargestellt) und bewegt einen zylindrischen Ventilkörper 4 in einer feststehenden Ventilhülse 5 gegen die Wirkung einer Feder 6 und steuert damit den Austritt von Kraftstoff über eine Öffnung 7, der von einer nicht dargestellten Hochdruckpumpe ausgehend in einen Mantelbereich 8 des Gehäuses 2 eingespeist und innerhalb des Ventils 1 in einen weiteren Mantelbereich 9 zwischen Ventilhülse 5 und Ventilkörper 4 übergeleitet wird. Der Kraftstoff umströmt den Ventilkörper 4.The actuator 2 expands upon application of a voltage (not shown) and moves a cylindrical valve body 4 in a fixed valve sleeve 5 against the action of a spring 6 and thus controls the escape of fuel through an opening 7 starting from a high-pressure pump, not shown, starting in a jacket region 8th of the housing 2 fed and within the valve 1 in another coat area 9 between valve sleeve 5 and valve body 4 is transferred. The fuel flows around the valve body 4 ,

Innerhalb des Ventils 1 ist eine Zündkerze 10 integriert. Sie besitzt eine Hochspannungselektrode 11, die von einer als Isolator dienenden Keramik 12 umgeben ist. Die Keramik befindet sich innerhalb der Ventilhülse und schließt mit dieser zum Brennraum hin (nicht dargestellt) bündig ab. Als Masseelektrode der Zündkerze 10 dienen der aus Metall bestehende Ventilkörper 4 und die ebenfalls metallene Ventilhülse 5, die beide auf Massepotential liegen. Die Zündkerze 10 erzeugt im Bereich der Öffnung 13 zwischen der Hochspannungselektrode 11 und dem Ventilkörper 4 einen Zündfunken.Inside the valve 1 is a spark plug 10 integrated. It has a high voltage electrode 11 that of a ceramic serving as an insulator 12 is surrounded. The ceramic is located inside the valve sleeve and closes with this towards the combustion chamber (not shown) flush. As earth electrode of the spark plug 10 serve the valve body made of metal 4 and the likewise metal valve sleeve 5 Both are at ground potential. The spark plug 10 generated in the area of the opening 13 between the high voltage electrode 11 and the valve body 4 a spark.

Hierzu dient ein Zündtransformator 14 mit einer Primärwicklung 15 und einer Sekundärwicklung 16, die konzentrisch zueinander im Gehäuse angeordnet sind. Die beiden Wicklungen sitzen auf konzentrischen Spulenkörpern 17 und 18. Der Spulenkörper 18 besitzt einen Kern 19 aus Weicheisenmaterial und sitzt auf einem Schaft 20, der sich zwischen dem Aktuator 2 und dem Ventilkörper 4 befindet.An ignition transformer is used for this purpose 14 with egg ner primary winding 15 and a secondary winding 16 , which are arranged concentrically with each other in the housing. The two windings sit on concentric bobbins 17 and 18 , The bobbin 18 has a core 19 Made of soft iron material and sits on a shaft 20 that is between the actuator 2 and the valve body 4 located.

Bei Anlegen einer Spannung von beispielsweise 12 V an der Primärwicklung 14 über eine nach außen geführte Zuleitung 21 erhöht sich der Strom in dieser Wicklung während der Ladezeit bis zum gewünschten Primärstrom. Entsprechend steigt die im Zündtransformator 14 gespeicherte elektrische Energie. Wird der Primärstrom mit einem nicht dargestellten externen Schalter unterbrochen, wird in der Sekundärwicklung 15 eine Hochspannung induziert, die zu einem Zündfunken mittels Bogen- und/oder Glimmentladung führt und das Kraftstoff-Luftgemisch in der Brennkammer entflammt (nicht dargestellt).When applying a voltage of, for example, 12 V to the primary winding 14 via an outgoing lead 21 increases the current in this winding during the charging time to the desired primary current. Accordingly, this increases in the ignition transformer 14 stored electrical energy. If the primary current is interrupted by an external switch (not shown), it will be in the secondary winding 15 induced a high voltage, which leads to a spark by arc and / or glow discharge and ignited the fuel-air mixture in the combustion chamber (not shown).

Der Zündtransformator 14 erzeugt die Hochspannung direkt an der Zündkerze 10. Dadurch entfällt das Isolationsproblem, wie es andernfalls bei einer Hochspannungsleitung, die durch das Ventil 1 geführt wird, auftreten würde.The ignition transformer 14 generates the high voltage directly at the spark plug 10 , This eliminates the insulation problem, as it would otherwise with a high voltage line passing through the valve 1 is performed, would occur.

Claims (8)

Brennstoff-Einspritzventil mit in einem Gehäuse angeordneten Aktuator, der einen zylindrischen Ventilkörper gegen die Wirkung einer Feder bewegt und damit einen Kraftstoffaustritt steuert, und mit einer integrierten Zündkerze, die im Bereich einer Kraftstoffaustritts-Öffnung zwischen ein Hochspannungs- und einer Masseelektrode einen Zündfunken erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (4) hohl ist und die Hochspannungselektrode (11) aufnimmt, die zumindest annähernd mit dem Ventilkörper bündig abschließt, und dass ein Zündtransformator (14) mit Primär- und Sekundärwicklung (15, 16) im Gehäuse (3) angeordnet ist.Fuel injection valve with actuator disposed in a housing, which moves a cylindrical valve body against the action of a spring and thus controls a fuel outlet, and with an integrated spark plug, which generates a spark in the region of a fuel discharge opening between a high voltage and a ground electrode, characterized in that the valve body ( 4 ) is hollow and the high voltage electrode ( 11 ), which is at least approximately flush with the valve body, and that an ignition transformer ( 14 ) with primary and secondary winding ( 15 . 16 ) in the housing ( 3 ) is arranged. Einspritzventil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen piezoelektrischen Aktuator (2).Injection valve according to claim 1, characterized by a piezoelectric actuator ( 2 ). Einspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Masseelektrode ebenfalls im Ventilkörper (4) angeordnet ist.Injection valve according to claim 1 or 2, characterized in that the ground electrode likewise in the valve body ( 4 ) is arranged. Einspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (4) zumindest teilweise selbst die Masseelektrode bildet.Injection valve according to claim 1 or 2, characterized in that the valve body ( 4 ) at least partially forms the ground electrode itself. Einspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Primär- und Sekundärwicklung konzentrisch zueinander angeordnet sind.Injection valve according to one of claims 1 to 4, characterized in that primary and secondary winding are arranged concentrically with each other. Einspritzventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Primär- und Sekundärwicklung auf einem Spulenkörper (18) mit einem Kern aus Weicheisenmaterial sitzen.Injection valve according to claim 5, characterized in that primary and secondary windings on a bobbin ( 18 ) sit with a core of soft iron material. Einspritzventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenkörper auf einem Schaft (20) sitzt, der sich zwischen dem Aktuator (2) und dem Ventilkörper (4) befindet.Injection valve according to claim 6, characterized in that the bobbin on a shaft ( 20 ), which is located between the actuator ( 2 ) and the valve body ( 4 ) is located. Einspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffzufuhr im Bereich des Ventilkörpers so gewählt ist, dass der Kraftstoff die Masseelektrode (4, 5) umströmt.Injection valve according to one of claims 1 to 7, characterized in that the fuel supply in the region of the valve body is selected so that the fuel is the ground electrode ( 4 . 5 ) flows around.
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