DE102012204297A1

DE102012204297A1 - Injector

Info

Publication number: DE102012204297A1
Application number: DE201210204297
Authority: DE
Inventors: Ralf Kromer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-03-19
Filing date: 2012-03-19
Publication date: 2013-09-19
Also published as: EP2642112B1; EP2642112A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Einspritzventil, insbesondere zum Einspritzen von Brennstoff in einen Brennraum, umfassend ein Gehäuse mit zumindest einer Spritzöffnung, eine im Gehäuse linearbewegliche Ventilnadel, wobei die Ventilnadel in einer ersten Endposition die zumindest eine Spritzöffnung verschließt und in der zweiten Endposition einen maximalen Durchfluss des Brennstoffs durch die zumindest eine Spritzöffnung ermöglicht, und einen Aktor zum Bewegen der Ventilnadel zwischen den beiden Endpositionen, wobei die Ventilnadel zur zweiten Endposition hin anschlagsfrei abbremsbar ist und in der zweiten Endposition an keinem Anschlag anliegt.The present invention relates to an injection valve, in particular for injecting fuel into a combustion chamber, comprising a housing with at least one injection opening, a valve needle linearly movable in the housing, wherein the valve needle closes the at least one injection opening in a first end position and a maximum flow in the second end position allows the fuel through the at least one injection opening, and an actuator for moving the valve needle between the two end positions, wherein the valve needle to the second end position is abruptly abbremsbar and rests in the second end position of any stop.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Einspritzventil, insbesondere zum Einspritzen von Brennstoff in einen Brennraum.The present invention relates to an injection valve, in particular for injecting fuel into a combustion chamber.

Vorbekannte Einspritzventile, insbesondere Magneteinspritzventile, für Brennkraftmaschinen weisen eine linear bewegbare Ventilnadel auf, die je nach ihrer Stellung eine Spritzöffnung öffnet oder schließt. Dabei ist für die Ventilnadel ein Anschlag vorhanden, der den Öffnungsweg der Ventilnadel begrenzt. 1 zeigt ein Diagramm, indem auf der vertikalen Achse eine Masse 1 des eingespritzten Brennstoffs aufgetragen ist. Auf der horizontalen Achse ist eine Ansteuerdauer 2 der Ventilnadel aufgetragen. Das Diagramm zeigt einen Massenverlauf 3 der eingespritzten Masse 1 an Brennstoff über der Ansteuerdauer 2. Des Weiteren sind ein Teilhubbereich 4, ein Übergangsbereich 5 und ein Vollhubbereich 6 gekennzeichnet. Bei sehr kurzen Öffnungszeiten im Teilhubbereich 4 wird der Anschlag der Ventilnadel nicht erreicht. Bei längeren Öffnungszeiten im Vollhubbereich 6 liegt die Ventilnadel, nachdem sie den Anschlag erreicht hat und solange Spannung am entsprechenden Aktuator für die Ventilnadel anliegt, am Anschlag an. Zwischen dem Teilhubbereich 4 und dem Vollhubbereich 6 befindet sich der Übergangsbereich 5. In diesem Übergangsbereich 5 wird die Ventilnadel vom Anschlag zurückgeprellt und bewegt sich somit mit erhöhter Geschwindigkeit in Schließrichtung. Dies führt im Übergangsbereich bei vorbekannten Einspritzventilen zu einer mehr oder weniger ausgeprägten Abnahme im Masseverlauf 3.Previously known injection valves, in particular magnetic injection valves, for internal combustion engines have a linearly movable valve needle, which opens or closes an injection opening, depending on its position. In this case, there is a stop for the valve needle, which limits the opening travel of the valve needle. 1 shows a diagram by placing a mass on the vertical axis 1 of the injected fuel is applied. On the horizontal axis is a drive time 2 the valve needle applied. The diagram shows a mass course 3 the injected mass 1 on fuel over the drive time 2 , Furthermore, a Teilhubbereich 4 , a transition area 5 and a full-stroke range 6 characterized. For very short opening hours in the partial lift area 4 the stop of the valve needle is not reached. For longer opening hours in Vollhubbereich 6 the valve needle, after it has reached the stop and as long as voltage is applied to the corresponding actuator for the valve needle, at the stop. Between the partial lift area 4 and the full-stroke range 6 is the transition area 5 , In this transitional area 5 the valve needle is rebounded from the stop and thus moves at an increased speed in the closing direction. This leads in the transition region in previously known injection valves to a more or less pronounced decrease in the mass profile 3 ,

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Das erfindungsgemäße Einspritzventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 ermöglicht es nun, insbesondere bei einer über den tatsächlichen Öffnungs- und/oder Schließzeitpunkt geregelten Ansteuerung der Ventilnadel, im Übergangsbereich ein Abfallen des Masseverlaufs zu vermeiden. Durch das erfindungsgemäße Einspritzventil ohne den axialen Ventilnadelanschlag erhöht sich die Menge an eingespritztem Brennstoff stetig im Verlauf der Ansteuerungsdauer. Dies führt zu einem günstigen Regelverhalten. Die Störungen im Übergangsbereich entfallen dabei. Diese Vorteile werden erreicht durch ein Einspritzventil, insbesondere zum Einspritzen von Brennstoff in einen Brennraum, umfassend ein Gehäuse mit zumindest einer Spritzöffnung. Über diese zumindest eine Spritzöffnung wird der Brennstoff vom Einspritzventil in den entsprechenden Brennraum eingespritzt. Insbesondere handelt es sich hierbei um einen Brennraum einer Brennkraftmaschine. In dem Gehäuse ist eine linear bewegliche Ventilnadel vorgesehen, wobei die Ventilnadel in einer ersten Endposition die zumindest eine Spritzöffnung verschließt und in der zweiten Endposition einen maximalen Durchfluss des Brennstoffs durch die zumindest eine Spritzöffnung ermöglicht. Des Weiteren ist ein Aktor zum Bewegen der Ventilnadel zwischen den beiden Endpositionen vorgesehen. Das Einspritzventil ist dabei so ausgebildet, dass die Ventilnadel zur zweiten Endposition hin anschlagsfrei abbremsbar ist und in der zweiten Endposition an keinem, gegenüber dem Gehäuse ortsfesten Anschlag anliegt. Insbesondere entfällt erfindungsgemäß der vorbekannte axiale Endanschlag in der zweiten Endposition für die Ventilnadel. Dadurch wird vermieden, dass in einem Übergangsbereich zwischen einem Teilhubbereich und einem Vollhubbereich die Ventilnadel an dem axialen Anschlag abprallt. The injection valve according to the invention with the features of claim 1 now makes it possible, in particular in a controlled over the actual opening and / or closing timing control of the valve needle, to avoid a drop in the mass profile in the transition region. Due to the injector according to the invention without the axial valve needle stop, the amount of fuel injected increases steadily in the course of the driving time. This leads to a favorable control behavior. The disturbances in the transitional area are eliminated. These advantages are achieved by an injection valve, in particular for injecting fuel into a combustion chamber, comprising a housing with at least one injection opening. About this at least one injection port, the fuel from the injection valve is injected into the corresponding combustion chamber. In particular, this is a combustion chamber of an internal combustion engine. A linearly movable valve needle is provided in the housing, with the valve needle closing the at least one injection opening in a first end position and allowing a maximum flow of the fuel through the at least one injection opening in the second end position. Furthermore, an actuator for moving the valve needle between the two end positions is provided. The injection valve is designed so that the valve needle to the second end position is abruptly braked and abuts in the second end position at no, relative to the housing stationary stop. In particular, according to the invention eliminates the known axial end stop in the second end position for the valve needle. This avoids that in a transition region between a Teilhubbereich and a Vollhubbereich the valve needle rebounds at the axial stop.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The dependent claims show preferred developments of the invention.

Bevorzugt ist eine Bremseinrichtung zum anschlagsfreien Abbremsen der Ventilnadel an der zweiten Endposition vorgesehen. Mittels dieser Bremseinrichtung wird die Ventilnadel kurz vor Erreichen der zweiten Endposition über eine gewisse Nietstrecke hinweg abgebremst, so dass die Ventilnadel in der zweiten Endposition zum Stillstand kommt, ohne an einem axialen Anschlag anzuschlagen. Preferably, a braking device is provided for stop-free braking of the valve needle at the second end position. By means of this braking device, the valve needle is braked shortly before reaching the second end position over a certain Nietstrecke away, so that the valve needle comes to a standstill in the second end position, without hitting an axial stop.

Bevorzugt umfasst diese Bremseinrichtung eine Feder. Die Feder wird besonders bevorzugt als Spiralfeder ausgebildet und befindet sich auf einer der Spritzöffnung abgewandten Seite der Ventilnadel im Gehäuse. Kurz vor Erreichen der zweiten Endposition läuft die Ventilnadel auf diese Feder auf und wird somit abgebremst. Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass die Feder als progressive Feder ausgebildet ist. Dies ist beispielsweise durch eine variable Gestaltung der einzelnen Steigungen der Spiralfeder möglich.This braking device preferably comprises a spring. The spring is particularly preferably designed as a spiral spring and is located on a side remote from the injection opening of the valve needle in the housing. Shortly before reaching the second end position, the valve needle runs on this spring and is thus braked. Furthermore, it is preferably provided that the spring is designed as a progressive spring. This is possible for example by a variable design of the individual gradients of the coil spring.

Alternativ oder zusätzlich umfasst die Bremseinrichtung bevorzugt ein hydraulisches Polster. Dieses hydraulische Polster ist bevorzugt als eine mit Brennstoff gefüllte Kammer im Gehäuse des Einspritzventils ausgebildet. Bei einer Bewegung der Ventilnadel in Richtung der zweiten Endposition wird mittels der Bewegung der Ventilnadel das hydraulische Fluid, insbesondere der Brennstoff, im hydraulischen Polster verdrängt und somit die Ventilnadel abgebremst. Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass beim Verdrängen des Brennstoffes aus dem hydraulischen Polster der Brennstoff über ein Drosselventil aus der Kammer ausgeleitet wird.Alternatively or additionally, the braking device preferably comprises a hydraulic pad. This hydraulic pad is preferably designed as a fuel-filled chamber in the housing of the injection valve. During a movement of the valve needle in the direction of the second end position, the hydraulic fluid, in particular the fuel, in the hydraulic cushion is displaced by means of the movement of the valve needle and thus the valve needle is braked. In particular, it is provided that when displacing the fuel from the hydraulic cushion of the fuel is discharged via a throttle valve from the chamber.

Bei Verwendung der Bremseinrichtung, ausgebildet als Feder und/oder ausgebildet als hydraulisches Polster, läuft die Ventilnadel bei Bewegung in Richtung der zweiten Endposition auf die Feder bzw. auf das hydraulische Polster auf. Hierbei wird erfindungsgemäß nicht von einem axialen Anschlag gesprochen, da die Feder bzw. das hydraulische Polster, auf das die Ventilnadel aufläuft, in Axialrichtung beweglich und flexibel ist. Insbesondere weist die verwendete Feder oder das hydraulische Polster auch nach Erreichen der zweiten Endposition noch eine gewisse Beweglichkeit bzw. Flexibilität in axialer Richtung auf.When using the braking device, designed as a spring and / or designed as a hydraulic pad, the valve needle runs on movement in the direction of the second end position on the spring or on the hydraulic pad. In this case, the invention does not speak of an axial stop, since the spring or the hydraulic pad on which the valve needle runs, is movable and flexible in the axial direction. In particular, the spring or the hydraulic pad used still has a certain mobility or flexibility in the axial direction even after reaching the second end position.

Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass die Bremseinrichtung zum Ansteuern des Aktors ausgebildet ist und somit die Ventilnadel in der zweiten Endposition abbremsen kann.Furthermore, it is preferably provided that the braking device is designed to control the actuator and thus can decelerate the valve needle in the second end position.

Besonders bevorzugt ist das Einspritzventil als Magneteinspritzventil ausgebildet. Dementsprechend umfasst der Aktor eine Magnetspule zum Bewegen der Ventilnadel. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Bremseinrichtung die Magnetspule derart ansteuert, so dass eine Bremskraft auf die Ventilnadel wirkt. Particularly preferably, the injection valve is designed as a magnetic injection valve. Accordingly, the actuator comprises a solenoid for moving the valve needle. It is particularly preferably provided that the braking device controls the magnetic coil such that a braking force acts on the valve needle.

Dabei wird mittels einer speziellen Ansteuerkurve für die Magnetspule die Ventilnadel zur zweiten Endposition hin abgebremst.In this case, the valve needle is braked to the second end position by means of a special drive curve for the solenoid.

Bevorzugt ist es auch vorgesehen, die verschiedenen Ausbildungen der Bremseinrichtung, beispielsweise die Feder, das hydraulische Polster und/oder das Ansteuern des Aktuators, miteinander zu kombinieren.Preferably, it is also provided to combine the various configurations of the braking device, for example, the spring, the hydraulic pad and / or the driving of the actuator with each other.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. Dabei zeigt:Hereinafter, an embodiment of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Showing:

1 ein Diagramm mit einem Masseverlauf für ein Einspritzventil nach dem Stand der Technik, 1 a diagram with a mass profile for a fuel injection valve according to the prior art,

2 ein Diagramm mit einem Masseverlauf für ein erfindungsgemäßes Einspritzventil gemäß dem Ausführungsbeispiel, und 2 a diagram with a mass profile for an inventive injection valve according to the embodiment, and

3 ein erfindungsgemäßes Einspritzventil gemäß dem Ausführungsbeispiel. 3 an inventive injection valve according to the embodiment.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

2 zeigt für ein erfindungsgemäßes Einspritzventil 100, wie es in 3 dargestellt ist, ein Diagramm mit dem Masseverlauf 3. Auf der vertikalen Achse ist die Masse 1 des eingespritzten Brennstoffes aufgezeichnet. Auf der horizontalen Achse ist die Ansteuerdauer 2 der Ventilnadel aufgezeichnet. Der Masseverlauf 3 zeigt den jeweiligen Massedurchfluss an Brennstoff durch die zumindest eine Spritzöffnung des Einspritzventils. Des Weiteren sind ein Teilhubbereich 4, ein Übergangsbereich 5 und ein Vollhubbereich 6 gekennzeichnet. 2 shows for an inventive injection valve 100 as it is in 3 is shown, a diagram with the mass profile 3 , On the vertical axis is the mass 1 of the injected fuel recorded. On the horizontal axis is the drive time 2 recorded the valve needle. The mass course 3 shows the respective mass flow of fuel through the at least one injection opening of the injection valve. Furthermore, a Teilhubbereich 4 , a transition area 5 and a full-stroke range 6 characterized.

Wie einleitend beschrieben, schlagen die Ventilnadeln bei Einspritzventilen nach dem Stand der Technik in der zweiten Endposition gegen einen axialen, gegenüber dem Gehäuse ortsfesten Anschlag. Dadurch prallen die vorbekannten Ventilnadeln zurück und es entsteht der Knick im Masseverlauf 3 im Übergangsbereich 5 (siehe 1).As described in the introduction, the valve needles in injection valves according to the prior art in the second end position strike against an axial stop fixed relative to the housing. As a result, the previously known valve pins bounce back and there is the kink in the mass profile 3 in the transition area 5 (please refer 1 ).

Bei dem erfindungsgemäßen Einspritzventil entfällt der gegenüber dem Gehäuse ortsfeste axiale Anschlag in der zweiten Endposition der Ventilnadel. Dadurch wird das Rückprallen der Ventilnadel vermieden und es entsteht, wie in 2 gezeigt, ein kontinuierlicher Anstieg des Masseverlaufs 3 über die gesamte Ansteuerdauer 2.In the injection valve according to the invention, the stationary relative to the housing axial stop in the second end position of the valve needle deleted. As a result, the rebound of the valve needle is avoided and it arises, as in 2 shown a continuous increase in the mass profile 3 over the entire driving time 2 ,

Claims

Injection valve, in particular for injecting fuel into a combustion chamber, comprising A housing with at least one injection opening, - A valve needle linearly movable in the housing, wherein the valve needle in a first end position closes the at least one injection opening and in the second end position allows a maximum flow of the fuel through the at least one injection opening, and An actuator for moving the valve needle between the two end positions, - Wherein the valve needle to the second end position is abruptly abbremsbar and rests in the second end position of no stop.

Injection valve according to claim 1, characterized by a braking device for stop-free braking of the valve needle at the second end position.

Injection valve according to claim 1, characterized in that the braking device comprises a spring.

Injection valve according to claim 3, characterized in that the spring is designed as a spiral spring and is located on a side remote from the injection opening of the valve needle in the housing.

Injection valve according to one of claims 3 or 4, characterized in that the spring is designed as a progressive spring.

Injection valve according to one of claims 2 to 5, characterized in that the braking device comprises a hydraulic pad.

Injection valve according to claim 6, characterized in that the hydraulic pad as with Fuel-filled chamber is formed in the housing.

Injection valve according to one of claims 2 to 7, characterized in that the braking device is designed to drive the actuator.

Injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator comprises a magnetic coil for moving the valve needle.

Injection valve according to claims 8 and 9, characterized in that the braking device controls the solenoid such that a braking force acts on the valve needle.