DE19826795A1 - Valve control unit for a fuel injector - Google Patents

Valve control unit for a fuel injector

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Abstract

The invention relates to a valve control unit (1) for a fuel injection valve, comprising two continuously communicating valve control chambers (7, 8). An end member (3) of a sliding valve control piston can be displaced in the first control chamber (7) which is connected to a fuel supply channel (10). The second control chamber (8) is connected to a discharge channel (6) which can be closed off. In the area of the free flow area of a fuel stream, which area is delimited by an upper side (14) of the end member (3) and an upper wall face (15) of the first valve control chamber (7), the invention provides for an open groove (13) which enlarges the flow area. The travelling speed of the valve control piston can be increased during main fuel injection.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einer Ventilsteuereinheit für ein Kraftstoffeinspritzventil, insbesondere für einen Common-Rail-Injektor, nach der Gattung des Patentanspruchs 1.The invention relates to a valve control unit for a fuel injector, especially for one Common rail injector, according to the preamble of the claim 1.

Eine derartige Ventilsteuereinheit ist beispielsweise aus der EP 0 661 442 A1 bekannt.Such a valve control unit is, for example, out of EP 0 661 442 A1.

Derartige Ventilsteuereinheiten sind dazu vorgesehen, den Einspritzvorgang bei der Vor- und Haupteinspritzung von Kraftstoff (Dieselkraftstoff) bei Common-Rail-Injektoren zu kontrollieren. Mittels der Ventilsteuereinheit wird die Druckbeaufschlagung eines Endes eines verschieblich gelagerten Ventilsteuerkolbens der Ventilsteuereinheit beeinflußt. Das andere Ende des Ventilsteuerkolbens kann auf eine Düsennadel einwirken, so daß die Düsennadel entweder eine Einspritzöffnung abdichtet oder aber den Austritt von Kraftstoffaus der Einspritzöffnung zuläßt.Such valve control units are provided for Injection process for the pre and main injection of Fuel (diesel fuel) in common rail injectors too check. By means of the valve control unit Pressurizing one end of a slidable mounted valve control piston of the valve control unit influenced. The other end of the valve spool can act on a nozzle needle so that the nozzle needle  either seals an injection opening or the Allows fuel to escape from the injection port.

Bei der bekannten Ventilsteuereinheit wird die Druckbeaufschlagung des Ventilsteuerkolbens bzw. der Düsennadel durch Änderung der Druckverhältnisse innerhalb eines ersten Ventilsteuerraums durchgeführt, der über einen Zulaufkanal mit einem Hochdruckspeicher (common rail) verbunden ist. Beim Ansteuern der Ventilsteuereinheit wird ein Ablaufkanal geöffnet, der an einen zweiten mit dem ersten Ventilsteuerraum durchgängig verbundenen Ventilsteuerraum angeschlossen ist. Infolge der Öffnung des Ablaufkanals sinkt der Druck im ersten Ventilsteuerraum und damit die hydraulische Kraft auf den Ventilsteuerkolben. Ein druckbeaufschlagtes mit dem Ventilsteuerkolben verbundenes Endglied kann sich in Richtung des zweiten Ventilsteuerraums bewegen, so daß ein hydraulischer Anschlag für das Endglied zustande kommt. Kraftstoff kann aus dem ersten Ventilsteuerraum über einen Spalt zwischen der Oberseite des Endglieds und einer oberen Wandfläche des ersten Ventilsteuerraums in den zweiten Ventilsteuerraum strömen.In the known valve control unit Pressurization of the valve control piston or the Nozzle needle by changing the pressure conditions inside of a first valve control chamber carried out via a Inlet channel with a high pressure accumulator (common rail) connected is. When the valve control unit is activated a drain channel opened that connects to a second with the first Valve control room consistently connected valve control room connected. As a result of the opening of the drain channel decreases the pressure in the first valve control chamber and thus the hydraulic force on the valve spool. A pressurized connected to the valve spool End member can move towards the second valve control chamber move so that a hydraulic stop for the end member comes about. Fuel can come from the first Valve control room through a gap between the top of the End member and an upper wall surface of the first Flow valve control room in the second valve control room.

Der Strömungsquerschnitt für Kraftstoff wird durch die Beabstandung des Endglieds von der Wandfläche bestimmt, indem sich dort ein Spalt ausbildet. Dieser Spalt besitzt die Funktion einer Drosselung des Kraftstoffstroms. Aufgrund der Ausgestaltung von Zulaufkanal und Ventilsteuerräumen wirkt der Spalt als Drossel ab einem bestimmten Hub des Ventilsteuerkolbens. Die Drosselung des Kraftstoffstroms ist weiterhin von den Strömungsquerschnitten des Ablaufkanals und Zulaufkanals abhängig. Der Spalt bestimmt beim Öffnen des Ablaufkanals und der Bewegung des Ventilsteuerkolbens, welches Kraftstoffvolumen aus dem ersten Ventilsteuerraum hinausgedrängt werden kann.The flow cross section for fuel is determined by the Distance of the end link from the wall surface determined, by forming a gap there. This gap has the function of throttling the fuel flow. Due to the design of the inlet channel and Valve control rooms, the gap acts as a throttle from one certain stroke of the valve control piston. The throttling of the Fuel flow is still from the Flow cross-sections of the drainage channel and inlet channel dependent. The gap determines when the drain channel is opened and the movement of the valve control piston, which  Volume of fuel from the first valve control room can be pushed out.

Nachteiligerweise ist der Strömungsquerschnitt bei der bekannten Ventilsteuereinheit zu gering, so daß bei der Bewegung des Ventilsteuerkolbens der Druck innerhalb des ersten Ventilsteuerraums nach der Öffnung des Ablaufkanals ansteigt. Dies verhindert eine erhöhte Bewegungsgeschwindigkeit des Ventilsteuerkolbens und damit auch der Düsennadel bei der Haupteinspritzung.The flow cross-section is disadvantageous at known valve control unit too low, so that the Movement of the valve spool the pressure within the first valve control room after opening the drain channel increases. This prevents an increased Movement speed of the valve control piston and thus also the nozzle needle for the main injection.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die erfindungsgemäße Ventilsteuereinheit für ein Kraftstoffeinspritzventil, insbesondere für einen Common-Rail-Injektor, weist zur Erhöhung der Bewegungsgeschwindigkeit des Ventilsteuerkolbens bei der Haupteinspritzung die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 auf.The valve control unit according to the invention for a Fuel injection valve, especially for one Common rail injector, points to increasing the Movement speed of the valve control piston at the Main injection the distinctive features of the Claim 1 on.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, den durch die Verschiebung des Ventilsteuerkolbens zwischen dem Endglied und einer Wandfläche des ersten Ventilsteuerraums entstehenden Spalt gezielt zu erweitern. Die Erweiterung besteht in der Ausbildung einer Nut, die entweder in der Oberseite des Endglieds oder aber in der gegenüberliegenden oberen Wandfläche des ersten Ventilsteuerraums ausgebildet sein kann. Ebenso kann auch die geometrische Nutform verschieden ausgeführt sein. Wenn sich das Endglied nach Öffnung des Ablaufkanals nach oben verschiebt, beeinflußt die Nut den Strömungsquerschnitt für Kraftstoff positiv, weil Kraftstoff auch innerhalb der Nut strömen kann. Ein Druckanstieg, der die Bewegungsgeschwindigkeit des Ventilsteuerkolbens bei der Haupteinspritzung vermindert, wird reduziert. Beim Endanschlag des Endglieds an einem hydraulischen Anschlag (Kraftstoffpolster innerhalb des Spalts zwischen der Oberseite des Endglied und der oberen Wandfläche des ersten Ventilsteuerraums), ist auch die Nut abgedichtet, so daß keine erhöhte Leckrate an Kraftstoff vorliegt, der über den Ablaufkanal abfließen kann.According to the invention it is proposed by the Displacement of the valve control piston between the end link and a wall surface of the first valve control space to expand the resulting gap. The extension consists in the formation of a groove that is either in the Top of the end link or in the opposite formed top wall surface of the first valve control chamber can be. The geometric groove shape can also be used be executed differently. If the end link after Opening of the drain channel is shifted upwards, influenced the groove has a positive flow cross-section for fuel,  because fuel can also flow inside the groove. A Pressure increase, which is the speed of movement of the Valve spool reduced during main injection, is reduced. At the end stop of the end link on one hydraulic stop (fuel cushion inside the Gap between the top of the end link and the top Wall area of the first valve control chamber), is also the groove sealed so that no increased fuel leakage rate is present, which can flow off via the drain channel.

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 invention relates to the description of Drawing and the claims can be removed.

Zeichnungdrawing

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Ventilsteuereinheit ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert.An embodiment of the invention Valve control unit is shown in the drawing and in the following description explains.

Die Figur zeigt einen Längsschnitt durch einen oberen Teil einer erfindungsgemäßen Ventilsteuereinheit.The figure shows a longitudinal section through an upper part a valve control unit according to the invention.

Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment

Das Ausführungsbeispiel einer Ventilsteuereinheit 1 befindet sich in einem Ruhezustand, bei dem die Einspritzöffnung geschlossen ist, die in der Figur nicht gezeigt ist. The exemplary embodiment of a valve control unit 1 is in an idle state in which the injection opening is closed, which is not shown in the figure.

Die Ventilsteuereinheit 1 umfaßt einen Gehäusekörper 2, in dem ein Endglied 3 eines Ventilsteuerkolbens oder einer Düsennadel verschieblich gelagert ist, der in der Figur nicht näher dargestellt ist. Es kann anstelle des Ventilsteuerkolbens auch die Rückseite der Düsennadel druckbeaufschlagt werden, wenn keine zusätzliche Druckstufe zwischen Nadelführung und Endglied vorgesehen ist. Der Ventilsteuerkolben kann in Pfeilrichtung 4 bewegt werden, so daß die Einspritzöffnung mittels der Düsennadel entweder abgedichtet oder freigegeben wird. Wenn eine Ventilkugel 5 eines nicht gezeigten Magnetventils angesteuert wird, kann ein Ablaufkanal in Form einer Ablaufdrossel 6 geöffnet werden. Folglich kann Kraftstoff aus einem ersten Ventilsteuerraum 7 und einem zweiten Ventilsteuerraum 8 in Pfeilrichtung 9 aus strömen, weil die Ventilsteuerräume 8 und 9 und die Ablaufdrossel 6 durchgängig miteinander verbunden sind. Der erste Ventilsteuerraum 7 ist über einen Zulaufkanal in Form einer Zulaufdrossel 10 an einen Hochdruckspeicher (common rail) für Kraftstoff angeschlossen.The valve control unit 1 comprises a housing body 2 , in which an end member 3 of a valve control piston or a nozzle needle is slidably mounted, which is not shown in the figure. Instead of the valve control piston, the back of the nozzle needle can also be pressurized if no additional pressure stage is provided between the needle guide and the end member. The valve control piston can be moved in the direction of arrow 4 , so that the injection opening is either sealed or released by means of the nozzle needle. If a valve ball 5 of a solenoid valve, not shown, is activated, an outlet channel in the form of an outlet throttle 6 can be opened. As a result, fuel can flow out of a first valve control chamber 7 and a second valve control chamber 8 in the direction of arrow 9 , because the valve control chambers 8 and 9 and the flow restrictor 6 are continuously connected to one another. The first valve control chamber 7 is connected via an inlet duct in the form of an inlet throttle 10 to a high-pressure accumulator (common rail) for fuel.

Wenn der Ablaufkanal 6 geöffnet wird, sinkt zunächst eine Druckbeaufschlagung eines Kopfendes 11 des Endglieds 3. Das Endglied 3 kann sich in Pfeilrichtung 9 verschieben. Aus diesem Grund verringert sich ein Spalt 12, der den Strömungsquerschnitt für Kraftstoff aus dem ersten Ventilsteuerraum 7 in den zweiten Ventilsteuerraum 8 bestimmt. Um zu vermeiden, daß es innerhalb dieses Ventilsteuerraums 7 aufgrund einer Verkleinerung des freien Volumens zu einer Druckerhöhung kommen kann, ist eine Nut 13 vorgesehen. Die Nut 13 erweitert den Spalt 12 beziehungsweise den Strömungsquerschnitt für Kraftstoff, da der Drosselquerschnitt einem definiert größeren Durchmesser aufweist. Der Ventilsteuerkolben kann sich bei der Haupteinspritzung mit einer hohen Geschwindigkeit bewegen.When the drain channel 6 is opened, pressure on a head end 11 of the end member 3 first decreases. The end member 3 can move in the direction of arrow 9 . For this reason, a gap 12 is reduced, which determines the flow cross section for fuel from the first valve control chamber 7 into the second valve control chamber 8 . In order to prevent a pressure increase within this valve control chamber 7 due to a reduction in the free volume, a groove 13 is provided. The groove 13 widens the gap 12 or the flow cross section for fuel, since the throttle cross section has a defined larger diameter. The valve spool can move at high speed during the main injection.

Der Spalt 12 definiert einen hydraulischen Anschlag für das Endglied 3, weil sich in dem Spalt ein Kraftstoffpolster aufbauen kann. Eine Oberseite 14 des Endglieds 3 kann auf dem Kraftstoffpolster zwischen der Oberseite 14 und einer Wandfläche 15 des ersten Ventilsteuerraums 7 anliegen. Bei diesem Endanschlag des Endglieds 3 ist die Nut 13 abgedichtet, weil ein Absatz 16 ebenfalls hydraulisch an der Wandfläche 15 anschlägt. Der Absatz 16 könnte in Verbindung mit einer Nutflanke 17 der Nut 13 auch derart gestaltet sein, daß es zur Ausbildung einer Dichtkante in diesem Bereich kommt. Voraussetzung ist aber die Ausbildung einer Ausnehmung in der Dichtkante quer zur Nut 13, so daß Kraftstoff beim Schließen des Endglieds 3 aus dem Ventilsteuerraum 7 in den Ventilsteuerraum 8 fließen kann.The gap 12 defines a hydraulic stop for the end member 3 because a fuel cushion can build up in the gap. An upper side 14 of the end member 3 can rest on the fuel cushion between the upper side 14 and a wall surface 15 of the first valve control chamber 7 . At this end stop of the end member 3 , the groove 13 is sealed because a shoulder 16 also strikes the wall surface 15 hydraulically. The shoulder 16 could also be designed in connection with a groove flank 17 of the groove 13 in such a way that a sealing edge is formed in this area. The prerequisite is the formation of a recess in the sealing edge transverse to the groove 13 so that fuel can flow from the valve control chamber 7 into the valve control chamber 8 when the end member 3 is closed.

Es soll nicht unerwähnt bleiben, daß die Nut 13 auch in der Wandfläche 15 anstelle der Oberseite 14 ausgebildet sein könnte. Ebenso sind unterschiedliche geometrische Querschnittsformen für die Nut 13 möglich.It should not go unmentioned that the groove 13 could also be formed in the wall surface 15 instead of the top 14 . Different geometric cross-sectional shapes are also possible for the groove 13 .

Durch die Ausbildung der Nut 13 an der Oberseite 14 des Endglieds 3 vergrößert sich der Spalt 12. Die Vergrößerung des Spalts 12 wirkt sich nicht auf die Voreinspritzung aus, sondern macht sich erst bei der Haupteinspritzung durch eine mögliche höhere Bewegungsgeschwindigkeit des Ventilsteuerkolbens bemerkbar. Die Drosselung des Kraftstoffstroms durch den Spalt 12 ist abhängig vom Strömungsquerschnitt des Ablaufkanals 6, des Zulaufkanals 10 und dem Hub des Ventilsteuerkolbens. Diese Drosselung des Kraftstoffstroms bestimmt beim Öffnen der Einspritzöffnung das Ausschieben des Kraftstoffvolumens aus dem ersten Ventilsteuerraum 7.By forming the groove 13 on the top 14 of the end member 3 , the gap 12 increases . The enlargement of the gap 12 does not have an effect on the pre-injection, but only becomes noticeable in the main injection by a possible higher speed of movement of the valve control piston. The throttling of the fuel flow through the gap 12 is dependent on the flow cross section of the outlet channel 6 , the inlet channel 10 and the stroke of the valve control piston. This throttling of the fuel flow determines the pushing out of the fuel volume from the first valve control chamber 7 when the injection opening is opened.

Claims (5)

1. Ventilsteuereinheit für ein Kraftstoffeinspritzventil,
mit zwei miteinander durchgängig verbundenen Ventilsteuerräumen (7, 8), in deren erstem mit einem Zulaufkanal (10) für Kraftstoff verbundenen Ventilsteuerraum (7) ein Endglied (3) eines verschieblichen Ventilsteuerkolbens oder einer Düsennadel verfahrbar ist, und wobei der zweite Ventilsteuerraum (8) mit einem verschließbaren Ablaufkanal (6) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des durch eine Oberseite (14) des Endglieds (3) und eine obere Wandfläche (15) des ersten Ventilsteuerraums (7) begrenzten freien Strömungsquerschnitts eines Kraftstoffstroms eine offene Nut (13) zur Erweiterung des Strömungsquerschnitts vorgesehen ist.
1. valve control unit for a fuel injection valve,
with two valve control chambers ( 7 , 8 ) connected to one another in a continuous manner, in the first valve control chamber ( 7 ) connected to an inlet channel ( 10 ) for fuel, an end member ( 3 ) of a displaceable valve control piston or a nozzle needle can be moved, and the second valve control chamber ( 8 ) is connected to a closable drainage channel ( 6 ), characterized in that in the area of the free flow cross-section of a fuel flow delimited by an upper side ( 14 ) of the end member ( 3 ) and an upper wall surface ( 15 ) of the first valve control chamber ( 7 ), an open groove ( 13 ) is provided for expanding the flow cross section.
2. Ventilsteuereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Endglied (3) an seiner Oberseite (14) die Nut (13) aufweist, wobei die Nut (13) in Richtung des zweiten Ventilsteuerraums (8) hin offen ist. 2. Valve control unit according to claim 1, characterized in that the end member ( 3 ) on its upper side ( 14 ) has the groove ( 13 ), the groove ( 13 ) in the direction of the second valve control chamber ( 8 ) is open. 3. Ventilsteuereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (13) in der oberen Wandfläche (15) des ersten Ventilsteuerraums (7) ausgebildet ist, wobei die Nut (13) zum ersten Ventilsteuerraum (7) hin offen ist.3. Valve control unit according to claim 1, characterized in that the groove ( 13 ) in the upper wall surface ( 15 ) of the first valve control chamber ( 7 ) is formed, the groove ( 13 ) to the first valve control chamber ( 7 ) being open. 4. Ventilsteuereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut als Ringnut ausgebildet ist.4. Valve control unit according to one of the preceding Claims, characterized in that the groove as Ring groove is formed. 5. Ventilsteuereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Flankenende einer Nutflanke (17) derart gestaltet ist, daß dieses Flankenende (17) zur Ausbildung einer Dichtkante geeignet ist, wenn das Endglied (3) an einem Anschlag im Bereich des Durchgangs vom ersten Ventilsteuerraum (7) zum zweiten Ventilsteuerraum (8) anliegt, wobei im Bereich der Dichtkante eine quer zur Nut (13) angeordnete Ausnehmung zum Durchlaß von Kraftstoff ausgebildet ist.5. Valve control unit according to one of the preceding claims, characterized in that a flank end of a groove flank ( 17 ) is designed such that this flank end ( 17 ) is suitable for forming a sealing edge when the end member ( 3 ) at a stop in the region of the passage is applied from the first valve control space (7) to the second valve control space (8) being formed in the region of the sealing edge transversely to the groove (13) arranged recess for the passage of fuel.
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