DE10164393A1

DE10164393A1 - Fuel injection valve for IC engine has control face of valve piston acting against conical valve seat aound outside of coaxial discharge bore

Info

Publication number: DE10164393A1
Application number: DE2001164393
Authority: DE
Inventors: Andreas Gaudl; Andreas Rettich
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-12-28
Filing date: 2001-12-28
Publication date: 2003-07-17

Abstract

The fuel injection valve (1) has a valve piston (11) controlling the opening and closing movement of a valve element (4) and having a control face (14) forming part of a control pressure space (15), cooperating with a conical valve seat around the outside of a coaxial discharge bore (18), receiving a pin (23) of the valve piston in the closed position.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einem Kraftstoffeinspritzventil nach der Gattung des Patentanspruchs 1. The invention is based on a fuel injection valve according to the preamble of claim 1.

Bei einem solchen, z. B. aus der EP 0 916 842 A1 bekannten Kraftstoffeinspritzventil wird mit einer Düsennadel die Einspritzöffnung des Einspritzventils geöffnet oder geschlossen, um eine gezielte Einspritzung von mit Hochdruck beaufschlagtem Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine zu ermöglichen. Die Düsennadel hat im Bereich des Druckraumes eine Druckschulter, an welcher der zugeführte Kraftstoff im Öffnungssinn an der Düsennadel angreift. Die Bewegung der Düsennadel wird dabei mittels eines axial auf die Düsennadel wirkenden Ventilkolbens gesteuert, dessen der Einspritzöffnung abgewandtes Ende einen Steuerdruckraum begrenzt und darin mit einem Ventilsitz zusammenwirkt. Der Öffnungshub des Ventilglieds ist durch Anlage des Ventilkolbens am Ventilsitz begrenzt, wobei gleichzeitig der Ventilkolben mit einer Dichtfläche den Ventilsitz verschließt. Bei verschlossenem Ventilsitz steigt der Druck im Steuerdruckraum wieder an, so daß der Ventilkolben hydraulisch vom Ventilsitz abgehoben wird. Der dadurch wieder steigende Druck im Druckraum drängt den Ventilkolben wieder in Richtung Ventilsitz. Die so entstehenden Schwingungen des Ventilkolbens führen, da die Ventilkolbenbewegung direkt auf die Düsennadel übertragen wird und somit die Einspritzmenge direkt beeinflußt, zu einem relativ stark schwingenden Einspritzmengenverlauf. In such, e.g. B. known from EP 0 916 842 A1 The fuel injector is fitted with a nozzle needle Injector opening of the injector opened or closed to a targeted injection of high pressure fuel in the combustion chamber To enable internal combustion engine. The nozzle needle has in the range of Pressure chamber a pressure shoulder on which the supplied Fuel attacks the nozzle needle in the opening direction. The Movement of the nozzle needle is caused by an axial movement controlled the valve needle acting valve piston, the end facing away from the injection opening Control pressure space limited and with a valve seat interacts. The opening stroke of the valve member is by system of the valve piston on the valve seat, where at the same time the valve piston with a sealing surface the valve seat closes. When the valve seat is closed, it increases Pressure in the control pressure chamber again, so that the Valve piston is lifted hydraulically from the valve seat. The result again increasing pressure in the pressure chamber is pushing the Valve piston back towards the valve seat. The resulting Vibrations of the valve piston cause the Valve piston movement is transmitted directly to the nozzle needle and thus directly influencing the injection quantity, to one relatively strongly oscillating injection quantity curve.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Einspritzventils besteht in einem reduzierten bzw. minimierten Gesamtvolumen von Steuerdruckraum und Ablaufbohrung. Gegenüber bekannten Einspritzventilen mit einem Gesamtvolumen von Steuerdruckraum und Ablaufbohrung, d. h. ohne die Volumina von Z- und A-Drosseln, von ca. 13 mm³ bis ca. 19 mm³ ist beim erfindungsgemäßen Einspritzventil dieses Gesamtvolumen um mehr als 30% reduziert. Versuche am erfindungsgemäßen Einspritzventil haben gezeigt, daß dieses reduzierte Gesamtvolumen das Öffnungs- und Schließverhalten des Einspritzventils vorteilhaft beeinflußt und den Einspritzmengenverlauf beruhigt bzw. glättet. The advantage of the injection valve according to the invention consists in a reduced or minimized total volume of the control pressure chamber and drain hole. Compared to known injection valves with a total volume of control pressure chamber and drain hole, ie without the volumes of Z and A throttles, from approx. 13 mm ³ to approx. 19 mm ³ , this total volume is reduced by more than 30% in the injection valve according to the invention. Tests on the injection valve according to the invention have shown that this reduced total volume advantageously influences the opening and closing behavior of the injection valve and calms or smoothes the course of the injection quantity.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstands der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar. Further advantages and advantageous configurations of the The subject of the invention are the description, the drawing and removable from the claims.

drawing

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Einspritzventils ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: An embodiment of the invention Injector is shown in the drawing and is shown in the following description explained in more detail. Show it:

Fig. 1 das erfindungsgemäße Einspritzventil bei verschlossenen Einspritzöffnungen in einer schematischen Gesamtdarstellung; Figure 1 shows the injection valve according to the invention with closed injection openings in a schematic overall view.

Fig. 2 eine vergrößerte Detailansicht des Einspritzventils der Fig. 1 im Bereich eines Steuerdruckraums; FIG. 2 shows an enlarged detailed view of the injection valve of FIG. 1 in the area of a control pressure chamber;

Fig. 3 das Einspritzventil der Fig. 1 bei geöffneten Einspritzöffnungen in einer Darstellung analog zu Fig. 1; und . FIG. 3 shows the injector of Figure 1 in the open injection openings in a representation analogous to FIG. 1; and

Fig. 4 eine vergrößerte Detailansicht des Einspritzventils der Fig. 3 in einer Darstellung analog zu Fig. 2. FIG. 4 shows an enlarged detail view of the injection valve of FIG. 3 in a representation analogous to FIG. 2.

Description of the embodiments

Das in Fig. 1 und Fig. 3 gezeigte Kraftstoffeinspritzventil 1 ist in einer mit Hochdruck beaufschlagten Einspritzleitung 2 des Kraftstoffs angeordnet und ragt in den Brennraum der zu versorgenden Brennkraftmaschine. The fuel injection valve 1 shown in FIG. 1 and FIG. 3 is arranged the fuel in a highly pressurized injection line 2 and projects into the combustion chamber of the internal combustion engine to be supplied.

In einer axialen Führungsbohrung 3 des Einspritzventils 1 ist ein kolbenförmiges Ventilglied (Düsennadel) 4 mit einer konischen Ventildichtfläche 5 verschiebbar gelagert, welche durch eine Schließfeder 6 gegen eine konische Ventilsitzfläche 7 des Ventilgehäuses gedrückt wird und die dort vorgesehenen Einspritzöffnungen 8 verschließt. Die Einspritzleitung 2 mündet im Einspritzventil 1 in einen ringförmigen Druckraum 9, von dem ein zwischen Führungsbohrung 3 und Ventilglied 4 verlaufender Ringspalt bis zur Ventilsitzfläche 7 führt. Das Ventilglied 4 hat im Bereich des Druckraumes 9 eine als Druckschulter ausgebildete Steuerfläche 10, an welcher der über die Einspritzleitung 2 zugeführte Kraftstoff im Öffnungssinn am Ventilglied 4 angreift. A piston-shaped valve member (nozzle needle) 4 with a conical valve sealing surface 5 is slidably mounted in an axial guide bore 3 of the injection valve 1 , which is pressed by a closing spring 6 against a conical valve seat surface 7 of the valve housing and closes the injection openings 8 provided there. The injection line 2 terminates in the injection valve 1 in an annular pressure chamber 9 from which an extending between the guide bore 3 and valve member 4 annular gap leads to the valve seat. 7 In the area of the pressure chamber 9, the valve member 4 has a control surface 10 designed as a pressure shoulder, on which the fuel supplied via the injection line 2 acts on the valve member 4 in the opening direction.

Die Öffnungs- und Schließbewegung des Ventilglieds 4 wird durch einen Ventilkolben 11 gesteuert, der in einer axialen Führungsbohrung 12 des Ventilgehäuses 13 verschiebbar geführt ist und mit seinem einen Ende auf die der Ventildichtfläche 5 abgewandte Stirnseite des Ventilglieds 4axial einwirkt. Das andere Ende des Ventilkolbens 11 bildet eine Steuerfläche 14, die einen Steuerdruckraum 15 begrenzt und in Ventilschließrichtung wirkt. Über eine Z-Drossel 16 und einen Zulaufkanal 17 ist der Steuerdruckraum 15 mit der Einspritzleitung 2 verbunden. Vom Steuerdruckraum 15 geht koaxial zum Ventilkolben 11 eine Ablaufbohrung 18 ab, die über eine A-Drossel 19 und ein 2/2-Wege-Magnetventil 20 mit einer Entlastungsleitung (Lecköl) 21 verbindbar ist. The opening and closing movement of the valve member 4 is controlled by a valve piston 11 which is slidably guided in an axial guide bore 12 of the valve housing 13 and axially acts with its one end on the end face of the valve member 4 facing away from the valve sealing surface 5 . The other end of the valve piston 11 forms a control surface 14 which delimits a control pressure chamber 15 and acts in the valve closing direction. The control pressure chamber 15 is connected to the injection line 2 via a Z throttle 16 and an inlet channel 17 . A discharge bore 18 extends from the control pressure chamber 15 coaxially to the valve piston 11 and can be connected to a relief line (leak oil) 21 via an A throttle 19 and a 2/2-way solenoid valve 20 .

Die Ablaufbohrung 18 ist vom Steuerdruckraum 15 durch einen Ventilsitz getrennt, mit dessen konischer Ventilsitzfläche 22 (Fig. 2) die konisch ausgebildete Steuerfläche 14 des Ventilkolbens 11 zusammenwirkt. Die Steuerflächen 10, 14 und die Schließfeder 6 sind so ausgelegt, daß bei geschlossenem Ventil 20, d. h. bei gleichem Druck im Druckraum 9 und im Steuerdruckraum 15, das Ventilglied 4 die Einspritzöffnungen 8 verschließt und der Ventilsitz geöffnet ist (Fig. 2). Die Z-Drossel 16 ist kleiner als die A- Drossel 19, so daß bei geöffnetem Ventil 20 der im Steuerdruckraum 15 herrschende Druck über die Entlastungsleitung 21 abgebaut wird und der im Druckraum 12 herrschende Druck nun ausreicht, um das Ventilglied 4 gegen die Wirkung der Schließfeder 9 aufzusteuern. Der Öffnungshub des Ventilglieds 4 ist durch die Anlage des Ventilkolbens 11 am Ventilsitz begrenzt, wobei der Ventilkolben 11 gleichzeitig mit seiner Steuerfläche 14 den Ventilsitz verschließt (Fig. 4). The drain hole 18 is separated from the control pressure chamber 15 by a valve seat, with the conical valve seat surface 22 ( FIG. 2) of which the conical control surface 14 of the valve piston 11 interacts. The control surfaces 10 , 14 and the closing spring 6 are designed such that when the valve 20 is closed, ie at the same pressure in the pressure chamber 9 and in the control pressure chamber 15 , the valve member 4 closes the injection openings 8 and the valve seat is open ( FIG. 2). The Z-throttle 16 is smaller than the A-throttle 19 , so that when the valve 20 is open, the pressure prevailing in the control pressure chamber 15 is reduced via the relief line 21 and the pressure prevailing in the pressure chamber 12 is now sufficient to counteract the action of the valve member 4 Open spring 9 . The opening stroke of the valve member 4 is limited by the valve piston 11 bearing on the valve seat, the valve piston 11 simultaneously closing the valve seat with its control surface 14 ( FIG. 4).

Am Ventilkolbenende ist ein über die Steuerfläche 14 vorstehender Zapfen 23 vorgesehen, der bereits bei geöffnetem Ventilsitz (Fig. 2) in die Ablaufbohrung 18 hineinragt. At the valve piston end, a pin 23 protruding above the control surface 14 is provided, which protrudes into the drain hole 18 when the valve seat is open ( FIG. 2).

Der Zapfen 23 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel rund mit einem Durchmesser von z. B. 1,2 mm ausgebildet und taucht beim Öffnungshub (ca. 0,2 mm) des Ventilkolbens 11 weiter in die Ablaufbohrung 11 (Durchmesser z. B. 1,5 mm) ein. Durch den Zapfen 23 ist das Gesamtvolumen des Steuerdruckraums 14 und der Ablaufbohrung 18, d. h. ohne die Volumina von Z- und A-Drosseln 16, 19, um ca. 50% reduziert. Dieses reduzierte bzw. minimierte Gesamtvolumen führt, wie Versuche bestätigt haben, zu einem beruhigten bzw. geglätteten Einspritzmengenverlauf des Einspritzventils 1. The pin 23 is round in the embodiment shown with a diameter of z. B. 1.2 mm and immerses in the opening stroke (about 0.2 mm) of the valve piston 11 further into the drain hole 11 (diameter z. B. 1.5 mm). The total volume of the control pressure chamber 14 and the drain hole 18 , ie without the volumes of Z and A throttles 16 , 19 , is reduced by approximately 50% by means of the pin 23 . As tests have confirmed, this reduced or minimized total volume leads to a calmed or smoothed injection quantity curve of the injection valve 1 .

Claims

1. fuel injection valve ( 1 ) for an internal combustion engine, with a valve piston ( 11 ) controlling the opening and closing movement of a valve member ( 4 ), which limits a control pressure chamber ( 15 ) with a control surface ( 14 ) acting in the valve closing direction, and with a valve seat, which separates a drain bore ( 18 ) which extends from the control pressure chamber ( 15 ) coaxially to the valve piston ( 11 ) and an inlet channel ( 17 ) which opens into the control pressure chamber ( 15 ) and with which the control surface ( 14 ) interacts, characterized in that the valve piston ( 11 ) has a pin ( 23 ) which projects into the drain hole ( 18 ) at least when the valve seat is closed.

2. Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the total volume of the control pressure chamber ( 14 ) and drain hole ( 18 ) through the pin ( 23 ) is reduced by at least approximately 30%, preferably by at least approximately 50%.

3. Fuel injection valve according to claim 1 or 2, characterized in that the diameter of the pin ( 23 ) is at least about 50%, preferably at least about 75% of the diameter of the drain hole ( 18 ).

4. Fuel injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that the pin ( 23 ) projects into the drain hole ( 18 ) when the valve seat is open.