DE10252547B4 - Druckausgeglichenes, direktgesteuertes Ventil - Google Patents

Druckausgeglichenes, direktgesteuertes Ventil Download PDF

Info

Publication number
DE10252547B4
DE10252547B4 DE2002152547 DE10252547A DE10252547B4 DE 10252547 B4 DE10252547 B4 DE 10252547B4 DE 2002152547 DE2002152547 DE 2002152547 DE 10252547 A DE10252547 A DE 10252547A DE 10252547 B4 DE10252547 B4 DE 10252547B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
valve
side guide
pressure side
sleeve
needle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE2002152547
Other languages
English (en)
Other versions
DE10252547A1 (de
Inventor
Andreas Dutt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE2002152547 priority Critical patent/DE10252547B4/de
Priority to US10/513,994 priority patent/US7243902B2/en
Publication of DE10252547A1 publication Critical patent/DE10252547A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE10252547B4 publication Critical patent/DE10252547B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/0012Valves
    • F02M63/0031Valves characterized by the type of valves, e.g. special valve member details, valve seat details, valve housing details
    • F02M63/0033Lift valves, i.e. having a valve member that moves perpendicularly to the plane of the valve seat
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M59/00Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
    • F02M59/44Details, components parts, or accessories not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M59/02 - F02M59/42; Pumps having transducers, e.g. to measure displacement of pump rack or piston
    • F02M59/46Valves
    • F02M59/466Electrically operated valves, e.g. using electromagnetic or piezoelectric operating means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/168Assembling; Disassembling; Manufacturing; Adjusting
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/0012Valves
    • F02M63/0031Valves characterized by the type of valves, e.g. special valve member details, valve seat details, valve housing details
    • F02M63/004Sliding valves, e.g. spool valves, i.e. whereby the closing member has a sliding movement along a seat for opening and closing
    • F02M63/0042Sliding valves, e.g. spool valves, i.e. whereby the closing member has a sliding movement along a seat for opening and closing combined with valve seats of the lift valve type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/0012Valves
    • F02M63/0031Valves characterized by the type of valves, e.g. special valve member details, valve seat details, valve housing details
    • F02M63/0043Two-way valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/0012Valves
    • F02M63/0031Valves characterized by the type of valves, e.g. special valve member details, valve seat details, valve housing details
    • F02M63/0045Three-way valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/0012Valves
    • F02M63/007Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of the groups F02M63/0014 - F02M63/0059
    • F02M63/0071Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of the groups F02M63/0014 - F02M63/0059 characterised by guiding or centering means in valves including the absence of any guiding means, e.g. "flying arrangements"
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/0012Valves
    • F02M63/007Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of the groups F02M63/0014 - F02M63/0059
    • F02M63/0073Pressure balanced valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/80Fuel injection apparatus manufacture, repair or assembly
    • F02M2200/8023Fuel injection apparatus manufacture, repair or assembly the assembly involving use of quick-acting mechanisms, e.g. clips

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Lift Valve (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

Ventil für Hochdruckhydraulik mit einer in einem Ventilgehäuse (2) vorgesehenen Ventilbohrung (3), in welcher zumindest ein Ventilsitz (5) ausgebildet ist, der eine hochdruckseitige Führung (8) der Ventilbohrung (3) von einer niederdruckseitigen Führung (12) der Ventilbohrung (3) trennt, und mit einer von einem Aktor (4) direkt betätigbaren Ventilnadel (1), welche in der Ventilbohrung (3) geführt ist und zumindest eine Dichtkante (9) aufweist, die mit dem zumindest einem Ventilsitz (5) zusammen wirkt, wobei die Ventilnadel (1) mehrteilig aufgebaut ist und im Bereich der niederdruckseitigen Führung (12) zumindest eine erste Hülse (13) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil für Hochdruckhydraulik als 2/2-Wege-Ventil ausgebildet ist, wobei der die Dichtfläche (9) ausbildende Ventilsitz, die hochdruckseitige Führung (8) und die niederdruckseitige Führung (12) den gleichen Durchmesser aufweisen.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Zur Kraftstoffversorgung von Brennräumen in Verbrennungskraftmaschinen werden Einspritzsysteme zum Einspritzen von Kraftstoff verwendet, deren Injektoren bzw. Ventile höchsten Drücken ausgesetzt sind. Hierbei sind besonders die Ventile im Anwendungsbereich der Dieseleinspritztechnik so konzipiert, dass sie bei hohen hydraulischen Drücken dichthalten können. Derartige Dieselventile arbeiten entweder nach dem nach-innen-öffnendes-Prinzip oder nach den nach-außen-öffnendes-Prinzip und sind extrem schnell schaltend. Die Funktion, die ein Dichthalten gewährleistet, wird bei derartigen Dieselventilen im geschlossenen Zustand durch eine minimale Leckage und durch minimale hydraulische Kräfte, die auf die Ventilnadel wirken, bestimmt.
  • Wenn ein derartiges Ventil für eine Kraftstoffeinspritzpumpe der Verteilerbauart verwendet wird, dient es dazu, einen Pumpenarbeitsraum mit einem Niederdruckbereich zu verbinden, über den Kraftstoff zugeführt wird. Auf diese Weise steuert das Ventil sowohl die Zufuhr des Kraftstoffs zum Pumpenarbeitsraum während eines Saugens als auch das Einspritzende, in dem das Ventil durch Öffnen verhindert, dass im Pumpenarbeitsraum weiterer Druck aufgebaut wird.
  • Stand der Technik
  • Bei Dieseleinspritzventilen ist es allgemein bekannt, die in Öffnungsrichtung wirkenden hydraulischen Kräfte dadurch zu minimieren, dass die Druckangriffsflächen verringert werden, indem der Dichtdurchmesser gleich dem Führungsdurchmesser der Ventilbohrung ausgebildet wird.
  • Im geöffneten Zustand sind derartige Ventile jedoch nicht oder zumindest nur teilweise druckausgeglichen. Dies hat zur Folgen, dass Druckwellen, die sich beim Schalten der Ventile aufbauen, im Folgenden hydraulische Kräfte auf die Ventilnadel erzeugen. Durch diese undefinierten Kräfte wird unter Umständen das Schaltverhalten des Ventils geändert, wodurch sich gegebenenfalls ein Streuungsverhalten bei den Einspritzmengen einstellen kann.
  • Darüber hinaus ist das Auftreten von sogenannten Kavitationserosionen hinlänglich bekannt. Wenn das Ventil zur Beendigung der Kraftstoffförderung bzw. zur Bestimmung der Kraftstoffeinspritzmenge geöffnet wird, erfolgt ein Abbau des Drucks im Pumpenarbeitsraum, der zuvor auf einem sehr hohen Niveau war, beispielsweise 1000–1200 bar über die Ventilöffnung zum Niederdruckbereich hin, indem dort Kraftstoff abströmt. Bei diesem Abströmen kann es wegen der hohen Druckdifferenz zwischen dem Hochdruckbereich und dem Niederdruckbereich des Ventils zum Auftreten von Strömungsablösungen und sogenannten Strömungsrezirkulationszonen kommen. In diesen werden Gas- bzw. Dampfblasen im Kraftstoff gebildet. Dies hat seine Ursache darin, dass der statische Druck unter den Dampfdruck des Kraftstoff absinkt. Sobald der Druck wieder ansteigt, nämlich bei einer nachfolgenden Implosion, kondensiert der Dampf in den Dampfblasen, und der Kraftstoff schlägt mit hoher Geschwindigkeit auf das Ventilgehäuse und das Ventilglied. Dieser Effekt ist um so ausgeprägter, je mehr Turbulenzen in der Strömung vorliegen. Solche Turbulenzen entstehen insbesondere durch die plötzliche Querschnittserweiterung nach dem Ventilsitz, da dort die Strömung unter starker Wirbel- und Dampfblasenbildung abreißt. Insbesondere in der Nähe der umgebenden Wände kann dies unter Umständen zu einer Materialbeschädigung führen, der sogenannten Kavitationserosion, was insbesondere direkt hinter dem Ventilsitz in Erscheinung tritt. Dehnt sich diese Erosion auf den Ventilsitz selbst aus, führt dies langfristig zu Funktionsstörungen des Ventils.
  • Aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus der DE 197 17 494 A1 ist es bekannt, zur Verringerung der Gefahr von Kavitationsschäden, in dem Abströmkanal aus der hinter dem Ventilsitz liegenden Kammer einen verengten Querschnitt auszubilden. Ein solcher verengter Querschnitt soll gewährleisten, dass beim Einströmen des Mediums in die Kammer dieser schnell einen Druck aufbauen kann, so dass mögliche Wirbelströmungen und daraus resultierende Blasenbildungseffekte zumindest vermindert werden. Das aus dieser Druckschrift bekannte Ventil ist jedoch mit dem Nachteil behaftet, dass zur Ausbildung dieser Durchmesserverengung in der Kraftstoffverbindungsleitung, die in dem Ventilgehäuse ausgebildet ist, zusätzliche spanabhebende Arbeitsschritte notwendig sind, die die Kosten des Herstellungsverfahrens erhöhen.
  • Darüber hinaus ist aus der DE 199 40 296 A1 ein Ventil für eine Kraftstoffeinspritzpumpe der Verteilerbauart bekannt, bei welchem die Kavitationseffekte dadurch vermieden werden, dass die Ventilnadel mindestens eine Führungsfläche aufweist, die mit einer in der Ventilbohrung des Ventilgehäuses vorgesehenen mindestens einer Leitfläche im geöffneten Zustand des Ventils derart kooperiert, dass ein Strömungskanal ausgebildet ist, der sich in Strömungsrichtung, ausgehend von einem minimalen Querschnitt im Bereich des Ventilsitzes, mit einem konstanten Gradienten erweitert. Dieser Gradient bewirkt, dass der Druckanstieg auf einen Wert begrenzt ist, den die Strömungsgrenzschicht an dieser Leitfläche ohne Ablösungserscheinungen von Gasblasen noch aufzunehmen im Stande ist. Das derartige Ventil ist jedoch nicht in der Lage, die Kavitationseffekte vollständig auszuräumen und bedarf darüber hinaus aufwendiger und ausführlicher strömungstechnischer Evaluierungen. Damit einhergehend weist das Ventil eine komplizierte Formgebung auf, die nur unter erhöhten Kosten- und Zeitaufwand zu bewerkstelligen ist.
  • Aus DE 199 41 709 A1 ist ein Steuerventil für den Injektor eines Kraftstoffeinspritzsystems für Brennkraftmaschinen bekannt, dass einen Ringraum aufweist, der von einem Bund eines Steuerkolbens und einer Bohrung eines Gehäuses begrenzt ist. Der Ringraum weist an seinen Enden eine erste und eine zweite Ringnut auf, wobei der Steuerkolben in mindestens einer koaxial zur Bohrung verlaufenden ersten Führungsbohrung axial verschiebbar geführt ist. Ferner ist der Steuerkolben mit Mitteln zum Abdichten des Ringraumes von der ersten Ringnut und mit Mitteln zum Abdichten des Ringraumes der zweiten Ringnut versehen. Dabei sind die Mittel zum Abdichten des Ringraums von der zweiten Ringnut lösbar mit dem Steuerkolben verbunden.
  • Darstellung der Erfindung
  • Ausgehend vom Stand der Technik ergibt sich die Aufgabe, ein Ventil für eine Hochdruckhydraulik zur Verfügung zu stellen, in dem Kavitationseffekte vermieden werden und das einfach und wirtschaftlich hergestellt werden kann. Dabei ist ein hohes Maß an Betätigungspräzision einzuhalten.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Ventil für Hochdruckhydraulik mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst, des Weiteren wird die Aufgabe durch ein Ventil für Hochdruckhydraulik mit dem Merkmal des Patentanspruches 2 gelöst.
  • Mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung lassen sich Kavitationseffekte einerseits und undefinierte Kräfte auf die Ventilnadel andererseits vollständig vermeiden, wobei ein solches Ventil mit einem signifikant verringerten fertigungstechnischen Aufwand herstellbar ist. Da in Folge des mit diesem Ventil erzielbaren vollständigen Niederdruckausgleichs die hydraulischen Kräfte bei Öffnen des Ventils stark reduziert sind, ist das Schaltverhalten und damit die Einspritzmengengenauigkeit des Ventils erheblich verbessert.
  • Im Allgemeinen zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass die zur Verwendung kommende Ventilnadel einen mehrteiligen Aufbau aufweist, insbesondere derart, dass im Bereich der niederdruckseitigen Führung der Ventilbohrung des Ventils zumindest eine Hülse vorgesehen ist. Diese Hülse wird auf einen verringerten Durchmesser der Ventilnadel mit einem engen Elementspiel, vorzugsweise 1–2 μm, aufgeschoben, so dass diese leicht axiale Bewegungen vollführen kann. Gegenüber der Ventilbohrung ist die Hülse wiederum selbst mit einem geringen Elementspiel, ebenfalls vorzugsweise 1–2 μm, geführt. Die Hülse wird dabei gegenüber der Ventilnadel mittels zumindest eines elastischen Elements axial verspannt.
  • Erfindungsgemäß weist die Ventilnadel an der hochdruckseitigen Führung der Ventilbohrung denselben Durchmesser wie an der niederdruckseitigen Führung der Ventilbohrung, wo die Hülse führend gelagert ist, auf. Hierdurch wird bewirkt, dass der Führungsdurchmesser und der Dichtdurchmesser gleich groß sind, womit ein vollständiger Hochdruckausgleich und Niederdruckausgleich gewährleistet ist.
  • Dies so vorgeschlagenen Ventilkonstruktionen eigenen sich vorzugsweise für Dieseleinspritzventile des 2/2- oder 3/2-Ventiltyps.
  • Es wird deutlich, dass durch die fertigungstechnisch einfache Realisierung eines mehrteiligen Aufbaus der Ventilnadel auf einfach Weise eine Festlegung der einzelnen Durchmesser bewerkstelligt werden kann, so dass die Effekte des Druckausgleiches im Hochdruckbereich und Niederdruckbereich sowohl bei geöffnetem als auch geschlossenem Ventil bewerkstelligt werden können. Die Erfindung verwendet dabei technisch einfach zu realisierende Funktionsprinzipien und Bauteile.
  • Zeichnung
  • Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.
  • Es zeigt:
  • 1 eine Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung eines 2/2-Ventiltyps,
  • 2 eine erste Ausführungsvariante eines 3/2-Ventiltyps,
  • 3 eine Ausführungsvariante eines 3/2-Ventiltyps, und
  • 4 eine dritte Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung eines 3/2-Ventiltyps.
  • Ausführungsvarianten
  • 1 zeigt ein 2/2-Ventil gemäß der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung, insbesondere ein 2/2-Dieseleinspritzventil. Dieses umfasst eine Ventilnadel 1, die in einer Ventilbohrung 3 eines Ventilgehäuses 2 axial geführt ist. Die Ventilnadel 1 wird von einem nicht näher dargestellten Aktor 4 direkt betätigt. Hierbei ist es möglich, dass die Ventilnadel 1 montageseitig mit dem Aktor fest verbunden ist, wobei sämtliche aus dem Stand der Technik bekannten Konstruktionsvarianten, wie beispielsweise Magnetaktor, Piezoaktor usw. zum Einsatz kommen können.
  • Die Ventilbohrung 3 weist einen nach-innen-öffnenden Ventilsitz 5 (I-Ventilsitz). Hierbei ist das in 1 gezeigte Ventil in seiner geöffneten Stellung gezeigt. Der I-Ventilsitz 5 trennt die Ventilbohrung 3 in einen Hochdruckbereich und einen Steuerdruck- bzw. Niederdruckbereich.
  • Der Hochdruckbereich weist einen ersten Kanal 6 auf, durch welchen Kraftstoff unter dem vorgesehenen Hochdruck in eine Hochdruckkammer 7 gespeist wird. Die Ventilbohrung 3 des Hochdruckbereichs bildet eine hochdruckseitige Führung 8 für die Ventilnadel 1 aus.
  • An der Ventilnadel 1 ergibt sich durch die Sitzwinkeldifferenz des Kegelwinkels gegenüber dem Ventilgehäuse 2 bzw. der Ventilbohrung 3 die Dichtkante 9 der Ventilnadel 1.
  • Der Niederdruckbereich des 2/2-Ventils weist einen zweiten Kanal 10 für den Steuerdruck auf, der in einen Steuerraum 11 mündet. Die Ventilbohrung 3 bildet in dem Niederdruckbereich eine niederdruckseitige Führung 12 aus.
  • Die Ventilnadel 1 weist in diesem Niederdruckbereich einen geringeren Durchmesser als im Hochdruckbereich auf. Auf diesen Abschnitt geringeren Durchmessers der Ventilnadel 1 ist eine Hülse 13 mit einem sehr geringen Spiel aufgeschoben, so dass minimalste relativ Bewegungen von der Hülse 13 durchgeführt werden können. Die Hülse 13 ist an einer Absatzrundung 14 der Ventilnadel 1 mittels eines elastischen Elements 15, beispielsweise einem Federring, gelagert. Diesem elastischem Element 15 gegenüberliegend stützt sich die Hülse 13 an einem Sprengring 16 ab, der in einer Nut in der Ventilnadel 1 eingefasst ist. Hierzu weist die Hülse 13 eine Fase 17 auf, so dass der Sprengring 16 von dieser aufgenommen ist derart, dass die Hülse 13 axial verspannt wird, wobei einerseits die Federkraft des elastischen Elements 15 und andererseits einen gegebenenfalls in dem Steuerraum 11 vorherrschender Druck diese axiale Verspannung bewirken.
  • Es ist zu erkennen, dass für den Hochdruckausgleich in einem geschlossenen Zustand des 2/2-Ventils die Dichtkante 9 des I-Ventilsitzes 5 denselben Durchmesser wie der Führungsdurchmesser der hochdruckseitigen Führung 8 der Ventilnadel 1 in der Ventilbohrung 3 aufweist, wohingegen für einen Niederdruckausgleich in einem geöffneten Zustand des 2/2-Ventils die Ventilnadel 1 denselben Durchmesser an der hochdruckseitigen Führung 8 und an der niederdruckseitigen Führung 12 inne hat. Letzteres wird dadurch bewerkstelligt, dass die Hülse 13 mit entsprechenden Abmessungen hierfür festgelegt wird.
  • Auf Grund der Tatsache, dass die Hülse 13 in der niederdruckseitigen Führung 12 der Ventilbohrung 3 und auf dem entsprechenden Abschnitt der Ventilnadel 1 mit einem sehr engen Elementspiel geführt ist, wird eine Abdichtung des in dem Steuerraum 11 vorherrschenden Druckes zu einem Rücklauf 18 gewährleistet.
  • Die Ventilnadel 1 lässt sich von der Aktorseite her in die Ventilbohrung 3 einfügen, wobei im Anschluss von der Rücklaufseite her das elastische Element 15, die Hülse 13 und der Sprengring 16 montiert werden, wodurch einen einfache Montage der Gesamtanordnung des 2/2-Ventils umgesetzt werden kann.
  • Die 2 bis 4 zeigen verschiedene Ausführungsvarianten eines 3/2-Ventiltyps, insbesondere eines 3/2-Dieseleinspritzventils. Hierbei werden für funktionsgleiche Merkmale der unterschiedlichen Ausführungsvarianten identische Bezugszeichen verwendet.
  • 2 zeigt eine erste Ausführungsvariante eines 3/2-Ventiltyps. Dieses Ventil weist dabei einen zweiten Ventilsitz in der Form eines Schiebersitzes 19 im Niederdruckbereich auf. Demzufolge setzt sich der Öffnungsquerschnitt aus dem Gesamthub der Ventilnadel 1 abzüglich der Überdeckung des Schiebersitzes 19 in einem geschlossenen Zustand zusammen. In den Niederdruckbereich des Ventils mündet ein dritter Kanal 20 für den Rücklauf in den Steuerraum 11.
  • Im niederdruckseitigen Abschnitt weist die Ventilnadel 1 einen verlängerten Durchmesser auf. Auf diesen Abschnitt ist eine erste Hülse 21 unmittelbar an die Absatzrundung 14 anstoßend aufgeschoben. Des Weiteren ist eine zweite Hülse 22 vorgesehen, wobei zwischen der ersten Hülse 21 und der zweiten Hülse 22 das elastische Element 15, die Federscheibe, eingefügt ist. Die zweite Hülse 22 weist wiederum an dem dem elastischen Element 15 gegenüberliegenden Ende eine Fase 17 auf, in die der in einer Nut eingefasste Sprengring 16 auf der Ventilnadel 1 aufgenommen ist.
  • Die erste Hülse 21 und die zweite Hülse 22 sind in ihrem Außendurchmesser gleich und mit einem sehr engen Elementspiel, vorzugsweise 1–2 μm, auf den Abschnitt geringeren Durchmessers der Ventilnadel 1 aufgeschoben. Die erste Hülse 21 ist wiederum mit sehr engem Elementspiel in der Bohrung des Schiebers 19 führbar. Die zweite Hülse 22 ist darüber hinaus mit einen ebenso sehr engen Elementspiel in der niederdruckseitigen Führung 12 der Ventilbohrung 3 eingepasst. Die Leckage des geschlossenen Schiebersitzes 19 wird durch die axiale Überdeckung der Hülse 21 in der Bohrung dieses Schiebersitzes 19 und durch das sehr geringe Elementspiel bestimmt.
  • Für den vollständigen Hochdruckausgleich einerseits und Niederdruckausgleich andererseits des Schiebersitzes 19 ist der Außendurchmesser der Hülse 21 gleich dem Durchmesser der hochdruckseitigen Führung 8 der Ventilnadel 1 und gleich dem Außendurchmesser der zweiten Hülse 22.
  • Selbstverständlich ist diese Ausführungsvariante eines 3/2-Ventils auch mit nur einer einzigen Hülse denkbar, wie dies im Zusammenhang mit der in 1 beschriebenen Ausführung eines 2/2-Ventils beschrieben wurde.
  • In 3 ist ein 3/2-Ventil dargestellt, welches anstatt eines Schiebersitzes einen nach-außen-öffnenden Ventilsitz 23 (A-Ventilsitz) im Niederdruckbereich des Ventils aufweist.
  • Auf einem Abschnitt der Ventilnadel 1 mit einem verringerten Durchmesser ist eine erste Hülse 24 mit einem engen Führungsspiel geführt. Außenseitig ist diese erste Hülse 24 ebenfalls mit einem sehr engen Führungsspiel in der niederdruckseitigen Führung 12 der Ventilbohrung 3 eingepasst. Außerhalb der Ventilbohrung 3 ist eine zweite Hülse 25 vorgesehen, die wiederum eine Fase 17 zur Aufnahme des auf der Ventilnadel 1 in einer Nut angeordneten Sprengrings 16 dient. Zwischen dieser ersten Hülse 24 und dieser zweiten Hülse 25 ist eine U-förmige Scheibe 26 gesteckt, die in einer Buchse 27 axial geführt ist. Die Buchse 27 ist als separates Bauteil zu dem Ventilgehäuse 2 vorgesehen, kann jedoch aber auch Bestandteil des Ventilgehäuses 2 sein. Damit der Sprengring 16 bei einem Ventilnadelhub, der kleiner als die Länge der Fase 17 ist, montiert werden kann, werden die Hülsen 24 und 25 auf die Ventilnadel 1 aufgeschoben, der Sprengring 16 montiert und dann anschließend zwischen der ersten Hülse 24 und der zweiten Hülse 25 die U-förmige Scheibe 26 eingesteckt. Somit dient die Abmessung dieser U-förmigen Scheibe 26 vor allem der Einstellung des Ventilhubs.
  • Die Ventilbohrung 3 weist einen Abschnitt mit einem Dichtdurchmesser 29 auf, der identisch mit dem Durchmesser der hochdruckseitigen Führung 8 der Ventilnadel 1 ist, so dass bei einem geschlossenen A-Ventilsitz 23 ein vollständiger Hochdruckausgleich folgen kann. Zum Zweck eines Niederdruckausgleiches bei geschlossenem A-Ventilsitz 23 weist die erste Hülse 24 den selben Durchmesser wie der Dichtsitz des A-Ventilsitzes 23 auf.
  • Wie in der 3 zuerkennen ist, weist die erste Hülse 24 einen leicht größeren Durchmesser als der Durchmesser der hochdruckseitigen Führung 8 auf. Aus diesem Grund ist bei einem geschlossenen A-Ventilsitz 23 nur ein teilweiser Niederdruckausgleich möglich, da demzufolge auch der Durchmesser der ersten Hülse 24 etwas größer als der Dichtdurchmesser des I-Ventilsitzes 5 ist.
  • Der Druck in einer Kammer 30, aus welcher der dritte Kanal für den Rücklauf abzweigt und die mit dem Steuerraum 11 bei geöffneten A-Ventilsitz 23 in Verbindung steht, drückt die erste Hülse 24 und damit auch die zweite Hülse 25 zusammen mit der U-förmigen Scheibe 26 stets gegen den Sprengring 16. Bei einem geschlossenem A-Ventilsitz 23 wird dies durch die Gegenkraft an diesem A-Ventilsitz 23 bewerkstelligt. Die in 3 dargestellte Ausführungsvariante des 3/2-Ventils kann mit oder ohne elastisches Element 15 ausgeführt werden. Bei der in 3 dargestellten Ausführungsvariante wird bei geschlossenem A-Sitz 23 auf der Hochdruckseite ein vollständiger hydraulischer Druckausgleich erreicht, da der Dichtdurchmesser des A-Sitzes 23 gleich dem Durchmesser der hochdruckseitigen Führung 8 ist. Gleichzeitig lässt sich ein zumindest teilweise hydraulischer Niederdruckausgleich dadurch erreichen, dass der Durchmesser des A-Sitzes 23 im wesentlichen dem Durchmesser der niederdruckseitigen Führung 12 entspricht.
  • 4 zeigt eine dritte Ausführungsvariante eines 3/2-Ventils, die in ihren wesentlichen Merkmalen der in 3 beschriebenen Ausführungsvariante entspricht, mit dem Unterschied, dass die erste Hülse 24 denselben Durchmesser wie die hochdruckseitige Führung 8 aufweist, d. h. denselben Durchmesser wie der Dichtsitz des I-Ventilsitzes 5 und des A-Ventilsitz 23. Auf diese Art und Weise ist bei einem derartigen 3/2-Ventil sowohl ein vollständiger Hochdruckausgleich als auch vollständiger Niederdruckausgleich gewährleistet.
  • Die vorgeschlagenen Ausführungsvarianten können bei allen schnellschaltenden und mit Hochdruck beaufschlagten Ventilen zur Anwendung kommen, die bei selbstzündenden Verbrennungskraftmaschinen zum Einsatz gelangen. Die in den 1 bis 4 dargestellten Ventilvarianten zeichnen sich allesamt dadurch aus, dass diese alle von der Seite der hochdruckseitigen Führung 8 aus montierbar sind. Dadurch kann ein fest mit der Ventilnadel 1 verbundener Aktor eingesetzt werden, bei dem es sich sowohl um eine bereits vormontierte Magnetankerbaugruppe als auch um einen Piezosteller handeln kann. Die in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsvarianten eines Ventils zum Einsatz in der Hochdruckhydraulik sind hydraulisch druckausgeglichen, d. h. der Durchmesser beispielsweise eines nach-innen-öffnenden Ventilsitzes 5 entspricht einem Durchmesser der hochdruckseitigen Führung 8 in Bezug auf die Hochdruckseite. Zum Erzielen eines hydraulischen Niederdruckausgleichs entsprechen die Durchmesser eines Schiebersitzes 19 bzw. je nach Ausführungsvariante eines A-Sitzes 23 dem Durchmesser einer niederdruckseitigen Führung 12 der Ventilnadel 1.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Ventilnadel
    2
    Ventilgehäuse
    3
    Ventilbohrung
    4
    Aktor
    5
    nach-innen-öffnender Ventilsitz (I-Ventilsitz)
    6
    erster Kanal
    7
    Hochdruckkammer
    8
    hochdruckseitige Führung
    9
    Dichtkante
    10
    zweiter Kanal
    11
    Steuerraum
    12
    niederdruckseitige Führung
    13
    Hülse
    14
    Absatzrundung
    15
    elastisches Element
    16
    Sprengring
    17
    Phase
    18
    Rücklauf
    19
    Schiebersitz
    20
    dritter Kanal (Rücklauf)
    21
    erste Hülse
    22
    zweite Hülse
    23
    nach-außen-öffnender Ventilsitz (A-Ventilsitz)
    24
    erste Hülse
    25
    zweite Hülse
    26
    U-förmige Scheibe
    27
    Buchse
    28
    Dichtkante
    29
    Dichtdurchmesser
    30
    Kammer

Claims (15)

  1. Ventil für Hochdruckhydraulik mit einer in einem Ventilgehäuse (2) vorgesehenen Ventilbohrung (3), in welcher zumindest ein Ventilsitz (5) ausgebildet ist, der eine hochdruckseitige Führung (8) der Ventilbohrung (3) von einer niederdruckseitigen Führung (12) der Ventilbohrung (3) trennt, und mit einer von einem Aktor (4) direkt betätigbaren Ventilnadel (1), welche in der Ventilbohrung (3) geführt ist und zumindest eine Dichtkante (9) aufweist, die mit dem zumindest einem Ventilsitz (5) zusammen wirkt, wobei die Ventilnadel (1) mehrteilig aufgebaut ist und im Bereich der niederdruckseitigen Führung (12) zumindest eine erste Hülse (13) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil für Hochdruckhydraulik als 2/2-Wege-Ventil ausgebildet ist, wobei der die Dichtfläche (9) ausbildende Ventilsitz, die hochdruckseitige Führung (8) und die niederdruckseitige Führung (12) den gleichen Durchmesser aufweisen.
  2. Ventil für Hochdruckhydraulik mit einer in einem Ventilgehäuse (2) vorgesehenen Ventilbohrung (3), in welcher zumindest ein Ventilsitz (5; 19; 23) ausgebildet ist, der eine hochdruckseitige Führung (8) der Ventilbohrung (3) von einer niederdruckseitigen Führung (12) der Ventilbohrung (3) trennt, und mit einer von einem Aktor (4) direkt betätigbaren Ventilnadel (1), welche in der Ventilbohrung (3) geführt ist und zumindest eine Dichtfläche (9; 28) aufweist, die mit dem zumindest einem Ventilsitz (5; 19; 23) zusammen wirkt, wobei die Ventilnadel (1) mehrteilig aufgebaut ist und im Bereich der niederdruckseitigen Führung (12) zumindest eine erste Hülse (21, 24) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil für Hochdruckhydraulik als 3/2-Wege-Ventil ausgebildet ist, wobei der Durchmesser der Dichtkante (9) des eine Hochdruckkammer (7) verschließenden Ventilsitzes (5) und der Durchmesser der niederdruckseitigen Führung (12) sowie der Dichtdurchmesser des einen Steuerraum (11) verschließende Ventilsitz (19; 23) und der Durchmesser der hochdruckseitigen Führung (8) gleich sind.
  3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine erste Hülse (13, 21, 24) in der niederdruckseitigen Führung (12) und auf der Ventilnadel (1) mit einem engen Elementspiel geführt ist.
  4. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Hülse (13, 21, 22, 24, 25) an einer Absatzrundung (14) der Ventilnadel (1) mittels eines elastischen Elements (15) axial verspannt ist.
  5. Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Hülse (13, 21, 22, 24, 25) dem elastischen Element (15) gegenüberliegend eine Fase (17) aufweist, in die ein in einer Nut auf der Ventilnadel (1) angeordneter Sprengring (16) aufgenommen ist.
  6. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Hülse (22) vorgesehen ist, die mittels eines elastischen Elements (15) von der ersten Hülse (21) getrennt und mit der ersten Hülse (21) axial verspannt ist.
  7. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Hülse (25) vorgesehen ist, die mittels einer U-förmigen Scheibe (26) von der ersten Hülse (24) getrennt ist, wobei die U-förmige Scheibe (26) in einer mit dem Ventilgehäuse (2) in Verbindung stehenden Buchse (27) geführt ist.
  8. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil als 2/2-Ventil mit einem nach-innen-öffnenden Ventilsitz (5) ausgebildet ist.
  9. Ventil nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil als 3/2-Ventil mit einem nach-innen-öffnenden Ventilsitz (5) und mit einem Schiebersitz (19) ausgebildet ist.
  10. Ventil nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil als 3/2-Ventil mit einem nach-innen-öffnenden Ventilsitz (5) und mit einem nach-außen-öffnenden Ventilsitz (23) ausgebildet ist.
  11. Ventil nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ausgleich der am Ventilnadel (1) in Öffnungsrichtung angreifenden hydraulischen Kräfte die Ventilnadel (1) an der hochdruckseitigen Führung (8) und an der niederdruckseitigen Führung (12) denselben Durchmesser aufweist.
  12. Ventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zum teilweisen Ausgleich der an der Ventilnadel (1) in Öffnungsrichtung angreifenden hydraulischen Kräfte die Ventilnadel (1) an der hochdruckseitigen Führung (8) einen kleineren Durchmesser als an der niederdruckseitigen Führung (12) aufweist.
  13. Ventil gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilnadel (1) von der hochdruckseitigen Führungsseite (8) aus montierbar ist.
  14. Ventil gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchmesser am nach innen öffnenden Ventilsitz (5) dem Durchmesser der Ventilnadel (1) innerhalb der hochdruckseitigen Führung (8) entspricht, wodurch die Ventilnadel (1) druckausgeglichen ist.
  15. Ventil gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülsen (24, 25) über die Druckbelastung und/oder Schließkräfte bei geschlossenem nach-außen-öffnendem Ventilsitz (23) positioniert und gegen einen Sprengring (16) angestellt werden.
DE2002152547 2002-11-08 2002-11-08 Druckausgeglichenes, direktgesteuertes Ventil Expired - Fee Related DE10252547B4 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2002152547 DE10252547B4 (de) 2002-11-08 2002-11-08 Druckausgeglichenes, direktgesteuertes Ventil
US10/513,994 US7243902B2 (en) 2002-11-08 2003-11-11 Pressure-compensated, directly controlled valve

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2002152547 DE10252547B4 (de) 2002-11-08 2002-11-08 Druckausgeglichenes, direktgesteuertes Ventil

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10252547A1 DE10252547A1 (de) 2004-05-27
DE10252547B4 true DE10252547B4 (de) 2014-12-24

Family

ID=32185520

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2002152547 Expired - Fee Related DE10252547B4 (de) 2002-11-08 2002-11-08 Druckausgeglichenes, direktgesteuertes Ventil

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10252547B4 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013222149A1 (de) * 2013-10-31 2015-04-30 Robert Bosch Gmbh Hydraulisches Ventil mit Anbauteil am Steuerschieber

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19717494A1 (de) * 1997-04-25 1998-10-29 Bosch Gmbh Robert Kraftstoffeinspritzpumpe der Verteilerbauart
DE19940296A1 (de) * 1999-08-25 2001-03-01 Bosch Gmbh Robert Ventil
DE19941709A1 (de) * 1999-09-02 2001-03-15 Bosch Gmbh Robert Gebautes Steuerventil für einen Injektor eines Kraftstoffeinspritzsystems für Brennkraftmaschinen

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19717494A1 (de) * 1997-04-25 1998-10-29 Bosch Gmbh Robert Kraftstoffeinspritzpumpe der Verteilerbauart
DE19940296A1 (de) * 1999-08-25 2001-03-01 Bosch Gmbh Robert Ventil
DE19941709A1 (de) * 1999-09-02 2001-03-15 Bosch Gmbh Robert Gebautes Steuerventil für einen Injektor eines Kraftstoffeinspritzsystems für Brennkraftmaschinen

Also Published As

Publication number Publication date
DE10252547A1 (de) 2004-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2171255B1 (de) Drossel an einer ventilnadel eines kraftstoffeinspritzventils für brennkraftmaschinen
DE10123775B4 (de) Kraftstoff-Einspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen, insbesondere Common-Rail-Injektor, sowie Kraftstoffsystem und Brennkraftmaschine
EP3478957B1 (de) Ventil zum eindüsen von gasförmigem kraftstoff
EP1990532A1 (de) Kraftstoffinjektor für eine Brennkraftmaschine mit Common-Rail-Einspritzsystem
EP1853813A1 (de) Einspritzdüse
DE102016221547A1 (de) Brennstoffeinspritzventil zum Einspritzen eines gasförmigen und/oder flüssigen Brennstoffs
EP1910663B1 (de) Kraftstoff-einspritzvorrichtung für eine brennkraftmaschine mit kraftstoff-direkteinspritzung
EP0910738A1 (de) Kraftstoffeinspritzpumpe der verteilerbauart
EP1574701A1 (de) Common-Rail Injektor
DE102012220027A1 (de) Schaltventil für einen Kraftstoffinjektor
EP3025048B1 (de) Schaltventil für einen kraftstoffinjektor
DE10252547B4 (de) Druckausgeglichenes, direktgesteuertes Ventil
EP2511514B1 (de) Brennstoffeinspritzventil
EP2147206B1 (de) Kraftstoffinjektor mit magnetventil
EP2167808A1 (de) Hochdruck-einspritzinjektor für brennkraftmaschinen mit einer knicklaststeigernden steuerstangenabstützung über unter hochdruck stehendem kraftstoff
DE102007010498A1 (de) Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine
EP1483499A1 (de) Einrichtung zur druckmodulierten formung des einspritzverlaufes
DE102015223168A1 (de) Kraftstoffinjektor
EP2126333B1 (de) Kraftstoffinjektor mit koppler
DE102006050033A1 (de) Injektor, insbesondere Common-Rail-Injektor
EP1694957A1 (de) Druckausgeglichenes, direktgesteuertes ventil
EP2256332B1 (de) Kraftstoffinjektor mit Druckverstärkerkolben
DE102008000596A1 (de) Injektor
DE10338946A1 (de) Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen
DE102007001365A1 (de) Injektor mit Steuer- und Schaltkammer

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee