DE19931026A1

DE19931026A1 - Damped fluid control valve assembly and hydraulically operated fuel injector using the same

Info

Publication number: DE19931026A1
Application number: DE1999131026
Authority: DE
Inventors: Satish K Pattanaik
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1998-07-06
Filing date: 1999-07-06
Publication date: 2000-03-02
Also published as: GB9913763D0; GB2339271A

Abstract

Eine gedämpfte Flüssigkeitssteuerventilanordnung vorzugsweise zur Anwendung bei einer hydraulisch betätigten Brennstoffeinspritzvorrichtung weist einen Ventilkörper auf, der einen ersten Durchlaß, einen zweiten Durchlaß und einen dritten Durchlaß definiert. Ein Ventilglied ist in dem Ventilkörper positioniert und ist um eine Distanz bewegbar zwischen einer ersten Position, in der der dritte Durchlaß offen zum ersten Durchlaß ist, und einer zweiten Position, in der der dritte Durchlaß zum zweiten Durchlaß hin offen ist. Der Ventilkörper und das Ventilglied definieren eine Dämpfungskammer, die bezüglich des Volumens verringert wird, wenn das Ventilglied sich zu seiner ersten Position hin bewegt. Die Dämpfungskammer wird mit einer Flüssigkeit gefüllt. Der Ventilkörper definiert einen Entlüftungsanschluß, der sich zwischen der Dämpfungskammer und einem Gebiet mit niedrigem Druck erstreckt. Der Entlüftungsanschluß ist ausreichend einschränkend für den Fluß, so daß eine Drucksteigerung in der Flüssigkeit in der Dämpfungskammer auftritt, wenn sich das Ventilglied seiner ersten Position nähert. Diese Drucksteigerung ist ausreichend hoch, daß das Ventilglied hydraulisch über einen letzten Teil seiner bewegbaren Distanz gebremst wird.A damped fluid control valve assembly, preferably for use with a hydraulically actuated fuel injector, has a valve body that defines a first passage, a second passage, and a third passage. A valve member is positioned in the valve body and is movable a distance between a first position in which the third passage is open to the first passage and a second position in which the third passage is open to the second passage. The valve body and valve member define a damping chamber that is reduced in volume as the valve member moves toward its first position. The damping chamber is filled with a liquid. The valve body defines a vent port that extends between the damping chamber and a low pressure area. The vent port is sufficiently restrictive to the flow that an increase in pressure in the liquid in the damping chamber occurs as the valve member approaches its first position. This pressure increase is sufficiently high that the valve member is braked hydraulically over a last part of its movable distance.

Description

Technical field

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ge dämpfte Flüssigkeitsventilanordnungen und insbesondere auf die Geräuschverringerung bei Hochgeschwindigkeits- Steuerventilanordnungen, wie beispielsweise jene, die in hydraulisch betätigten Brennstoffeinspritzvorrichtungen verwendet werden, die eine überlaufgesteuerte Ratenfor mungsvorrichtung besitzen.The present invention relates generally to ge damped fluid valve assemblies and in particular on noise reduction at high speed Control valve assemblies, such as those shown in hydraulically operated fuel injectors are used, which is an overflow-controlled Ratenfor owning device.

Technical background

Bei einer Klasse von Steuerventilanordnungen wird ein Ventilglied zwischen oberen und unteren Ventilsitzen wäh rend seines Betätigungszykluses bewegt. Beispielsweise weist bei vielen hydraulisch betätigten Brennstoffein spritzvorrichtungen eine Steuerventilanordnung ein Sitz ventilglied auf, welches zwischen oberen und unteren ko nischen Ventilsitzen durch einen Elektromagneten und eine Rückholfeder bewegt wird. Obwohl das Sitzventilglied sich um eine Distanz in der Größenordnung von nur ungefähr mehreren hundert Mikrometern bewegt, kann das Ventilglied eine beträchtliche Geschwindigkeit haben, wenn es auf ei nen der Sitze auftrifft. Es ist gewöhnlicher Weise nicht wünschenswert, daß das Ventilglied zwischen den oberen und unteren Ventilsitzen für irgend eine nennenswerte Zeitlänge schlingert. Somit sind gewöhnlicher Weise rela tiv hohe Beschleunigungen und Geschwindigkeiten wün schenswert, wenn sich das Ventilglied von einem Sitz zum anderen bewegt. Es ist jedoch auch typischer Weise wün schenswert, Auftreffgeschwindigkeiten zu besitzen, die keinen unnötigen Schaden an den Ventilsitzen bewirken, und auch kein unerwünschtes Geräusch.One class of control valve assemblies will use a Select valve member between upper and lower valve seats moved during its operating cycle. For example has many hydraulically operated fuels sprayers a control valve assembly a seat valve member, which between the upper and lower ko African valve seats by an electromagnet and a Return spring is moved. Although the poppet valve member by a distance of the order of approximately only The valve member can be moved several hundred micrometers have a considerable speed when it comes to egg hits the seats. It is not usually desirable that the valve member between the upper and lower valve seats for any noteworthy Time lurches. Thus, rela tively high accelerations and speeds worthwhile if the valve member moves from a seat to the other moves. However, it is typically wild worth hitting impact speeds that do not cause unnecessary damage to the valve seats, and no unwanted noise either.

In den meisten Fällen kann ein Schaden an den Ventilsit zen durch eine geeignete Konstruktion und durch die An wendung von geeigneten Materialien angesprochen werden. Jedoch kann das Problem der Reduzierung des Geräusches, welches durch das Auftreffen des Ventilgliedes auf einem seiner Sitze erzeugt wird, sich oft als viel problemati scher erweisen. Während das Geräusch oft nicht die Lei stung einer Ventilanordnung verschlechtert, kann ein Kun de ein Problem auf Grund der Anwesenheit des Geräusches wahrnehmen. Dieses Geräusch zeigt sich gewöhnlicher Weise als lautes Klicken, welches nicht nur ärgerlich ist son dern oft auch das Vertrauen des Anwenders in die Ventile unterminiert, da das Geräusch einer mit einem gegebenen System nicht vertrauten Person manchmal den Eindruck ver leiht, daß das Ventil nicht ordnungsgemäß arbeitet.In most cases, the valve can be damaged zen by a suitable construction and by the approach using suitable materials. However, the problem of reducing noise, which by the impact of the valve member on a of its seats is often found to be a lot of problemati show shear. While the noise is often not the lei deterioration of a valve assembly, a customer en a problem due to the presence of the noise perceive. This sound is usually seen as a loud click, which is not only annoying but often also the trust of the user in the valves undermined since the sound of one with a given System unfamiliar person sometimes gives the impression borrows that the valve is not working properly.

Da das Auftreffgeräusch direkt proportional zum Quadrat der Auftreffgeschwindigkeit ist, kann eine relativ ge ringfügige Verringerung der Auftreffgeschwindigkeit eine relativ große Verringerung des Auftreffgeräusches zur Folge haben. Beispielsweise wird eine 30%ige Verringerung der Annäherungsgeschwindigkeit einer mehr als 50%igen Verringerung des Auftreffgeräusches entsprechen. Während es wünschenswert sein kann, die Auftreffgeschwindigkeit zu verringern, ist es oft schwierig, dies zu tun, ohne die Ventilleistung zu unterminieren. Anders gesagt ist es schwierig durchzuführen, die Auftreffgeschwindigkeit zu verringern ohne wesentlich die Zeit zu steigern, die man braucht, um das Ventilglied zwischen seinen Sitzen zu be wegen.Because the impact noise is directly proportional to the square the impact speed is a relatively high slight reduction in impact speed relatively large reduction in impact noise Have consequence. For example, a 30% reduction the speed of approach of a more than 50% Corresponding reduction in impact noise. While it may be desirable to hit speed to decrease, it is often difficult to do so without to undermine valve performance. In other words, it is difficult to perform, the impact speed too decrease without significantly increasing the amount of time you spend needs to be the valve member between its seats because of.

Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, diese und andere Probleme zu überwinden, die mit der Reduzierung der Ventilgliedauftreffgeschwindigkeiten assoziiert sind, ohne sonst die Ventilleistung zu unterminieren.The present invention is directed to this and overcome other problems with reduction the valve member impact speeds are associated, without otherwise undermining the valve performance.

Disclosure of the invention

Gemäß eines Aspektes weist eine gedämpfte Flüssigkeits steuerventilanordnung einen Ventilkörper auf, der einen ersten Durchlaß, einen zweiten Durchlaß und einen dritten Durchlaß definiert. Ein Ventilglied ist in dem Ventilkör per positioniert und ist um eine Distanz beweglich zwi schen einer ersten Position, in der der dritte Durchlaß zum ersten Durchlaß hin offen ist und einer zweiten Posi tion, in der der dritte Durchlaß zum zweiten Durchlaß hin offen ist. Der Ventilkörper und das Ventilglied definie ren eine Dämpfungskammer, die an Volumen abnimmt, wenn sich das Ventilglied zu seiner ersten Position hin be wegt. Die Dämpfungskammer wird mit einer Flüssigkeit ge füllt. Der Ventilkörper definiert einen Entlüftungsan schluß, der sich zwischen der Dämpfungskammer und einem Gebiet mit niedrigem Druck erstreckt. Der Entlüftungsan schluß ist ausreichend einschränkend für den Durchfluß, daß eine Drucksteigerung in der Flüssigkeit in der Dämp fungskammer auftritt, wenn sich das Ventilglied seiner ersten Position nähert, und diese Drucksteigerung ist ausreichend hoch, daß das Ventilglied hydraulisch über einen letzten Teil der bewegbaren Distanz gebremst wird.In one aspect, a damped liquid exhibits Control valve assembly on a valve body, the one first passage, a second passage and a third Passage defined. A valve member is in the valve body positioned and is movable by a distance between a first position in which the third passage is open to the first passage and a second position tion, in which the third passage towards the second passage is open. The valve body and the valve member define a damping chamber that decreases in volume when the valve member moves to its first position moves. The damping chamber is ge with a liquid fills. The valve body defines a venting device conclusion, which is between the damping chamber and a Low pressure area extends. The venting device conclusion is sufficiently restrictive for the flow, that an increase in pressure in the liquid in the damper tion chamber occurs when the valve member of its approaching first position, and this pressure increase is sufficiently high that the valve member is hydraulically over a last part of the movable distance is braked.

Gemäß eines weiteren Aspektes weist eine hydraulisch be tätigte Brennstoffeinspritzvorrichtung einen Einspritz vorrichtungskörper auf, der einen Düsenauslaß, einen Be tätigungsströmungsmitteleinlaß, einen Betätigungsströ mungsmittelablauf und einen Betätigungsdurchlaß defi niert, der sich in eine Kolbenbohrung öffnet. Ein Steuer ventilglied ist in dem Ventilkörper positioniert und um eine Distanz beweglich, und zwar zwischen einer ersten Position, in der der Betätigungsdurchlaß zum Betätigungs strömungsmittelablauf hin geöffnet wird, und einer zwei ten Position, in der der Betätigungsdurchlaß zum Betäti gungsströmungsmitteleinlaß hin offen ist. Ein Kolben, der in der Kolbenbohrung positioniert ist, besitzt eine Hy draulikoberfläche, die dem Strömungsmittel im dritten Durchlaß ausgesetzt ist und ist zwischen einer zurückge zogenen Position und einer vorgeschobenen Position beweg lich. Der Ventilkörper und das Steuerventilglied definie ren eine Dämpfungskammer, die an Volumen abnimmt, wenn sich das Steuerventilglied zu seiner ersten Position hin bewegt. Der Ventilkörper definiert einen Entlüftungsan schluß, der sich zwischen der Dämpfungskammer und einem Gebiet mit niedrigen Druck erstreckt. Der Entlüftungsan schluß ist ausreichend einschränkend für den Fluß, so daß eine Drucksteigerung in der Flüssigkeit in der Dämpfungs kammer auftritt, wenn sich das Steuerventilglied seiner ersten Position nähert. Weiterhin ist diese Drucksteige rung ausreichend hoch, daß das Steuerventilglied hydrau lisch über einen letzten Teil der beweglichen Distanz ge bremst wird.According to a further aspect, a hydraulic device actuated fuel injector device body on which a nozzle outlet, a loading actuation fluid inlet, an actuation stream medium flow and an actuation passage defi kidney that opens into a piston bore. A tax valve member is positioned in the valve body and around moving a distance between a first one Position in which the actuation passage for actuation fluid outlet is opened, and one two position in which the actuating passage to the actuator Fluid fluid inlet is open. A piston that positioned in the piston bore has a Hy draulic surface which is the fluid in the third Passage is exposed and is between a zurückge drawn position and an advanced position Lich. The valve body and the control valve member define a damping chamber that decreases in volume when the control valve member moves toward its first position emotional. The valve body defines a venting device conclusion, which is between the damping chamber and a Area with low pressure stretches. The venting device conclusion is sufficiently restrictive for the river so that an increase in pressure in the fluid in the damping chamber occurs when the control valve member of his approaching first position. Furthermore, this pressure crates tion sufficiently high that the control valve member hydrau over a last part of the moving distance is braked.

Brief description of the drawings

Fig. 1 ist eine geschnittene diagrammartige Seitenan sicht einer hydraulisch betätigten Brennstoffe inspritzvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Fig. 1 is a sectional diagrammatic view of a hydraulically actuated fuel Seitenan inspritzvorrichtung according to the present invention.

Fig. 2 ist eine vergrößerte geschnittene diagrammarti ge Seitenansicht des Steuerventilanordnungs teils der in Fig. 1 gezeigten Brennstoffein spritzvorrichtung. Fig. 2 is an enlarged sectional diagrammatic side view of the control valve assembly part of the fuel injector shown in Fig. 1.

Best way to carry out the invention

Mit Bezug auf die Fig. 1 und 2 weist eine hydraulisch betätigte Brennstoffeinspritzvorrichtung 10 einen Ein spritzvorrichtungskörper 12 auf, der aus einer Vielzahl von Komponenten aufgebaut ist, die aneinander in einer in der Technik wohl bekannten Weise angebracht sind. Ein Teil des Einspritzvorrichtungskörpers 12 ist ein Ventil körper 13, der eine Steuerventilanordnung 11 aufweist. Ein Elektromagnet 14 ist am Einspritzvorrichtungskörper 12 angebracht und weist einen Anker 15 auf, der an einem Sitzventilglied 16 mit einem nicht-hohlen Befestigungs mittel 17 angebracht ist. Das Sitzventilglied 16 ist nor malerweise nach unten vorgespannt, um den Hochdrucksitz 23 durch ein Sitzelement Vorspannfeder 28 zu schließen. Wenn der Elektromagnet 14 erregt wird, zieht der Anker 15 das Sitzventilglied 16 nach oben entlang der Mittellinie 18, um den Hochdrucksitz 23 zu öffnen und den Nieder drucksitz 24 zu schließen. Somit weist das Sitzventil glied 16 ein Paar von chronischen Ventiloberflächen 30 und 31 auf, die sich zwischen dem Hochdrucksitz 23 bezie hungsweise dem Niederdrucksitz 24 bewegen. Die Distanz, über die sich das Steuerventilglied 16 zwischen diesen Sitzpositionen bewegt, ist im allgemeinen in der Größen ordnung von mehreren hundert Mikrometern bei einer Brenn stoffeinspritzvorrichtung dieser Bauart. Der Einspritz vorrichtungskörper 12 definiert einen Betätigungsströ mungsmittelhohlraum 22, der sich in einer Kolbenbohrung 40 öffnet. Wenn der Elektromagnet 14 entregt bzw. ausge schaltet wird, wird der Betätigungsströmungsmittelhohl raum 20 zu einem Niederdruckreservoir 37 geöffnet und zwar über einen Ablaufdurchlaß 36 und einen Betätigungs strömungsmittelablauf 21 über den Niederdrucksitz 24. Wenn der Elektromagnet 14 erregt bzw. eingeschaltet ist, wird der Betätigungsströmungsmittelhohlraum 22 zu einer Quelle von Hochdruckbetätigungsströmungsmittel 35 geöff net, und zwar über einen Hochdruckversorgungsdurchlaß 34 und einen Betätigungsströmungsmitteleinlaß 20 über einen Hochdrucksitz 23.With reference to FIGS. 1 and 2, 10 comprises a hydraulically-actuated fuel injector includes an A spraying device body 12 which is constructed of a plurality of components which are attached to one another in a manner well known in the art. A part of the injector body 12 is a valve body 13 having a control valve assembly 11 . An electromagnet 14 is attached to the injector body 12 and has an armature 15 which is attached to a seat valve member 16 with a non-hollow fastening means 17 . The seat valve member 16 is normally biased downward to close the high pressure seat 23 by a seat biasing spring 28 . When the solenoid 14 is energized, the armature 15 pulls the poppet valve member 16 upward along the center line 18 to open the high pressure seat 23 and close the low pressure seat 24 . Thus, the poppet valve member 16 has a pair of chronic valve surfaces 30 and 31 that move between the high pressure seat 23 and the low pressure seat 24 , respectively. The distance over which the control valve member 16 moves between these sitting positions is generally in the order of several hundred microns in size in a fuel injection device of this type. The injector body 12 defines an actuating flow medium cavity 22 that opens in a piston bore 40 . When the solenoid 14 is de-energized or switched out, the actuating fluid cavity 20 is opened to a low-pressure reservoir 37 , namely via an outlet passage 36 and an actuating fluid outlet 21 via the low-pressure seat 24 . When the solenoid 14 is energized, the actuation fluid cavity 22 is opened to a source of high pressure actuation fluid 35 via a high pressure supply passage 34 and an actuation fluid inlet 20 via a high pressure seat 23 .

Um die Trägheit des Sitzventilgliedes 16 zu senken und seine Bewegung zwischen den Ventilsitzen 23 und 24 zu be schleunigen, ist es bearbeitet bzw. ausgeführt, so daß es ein hohles Inneres 29 aufweist. Um eine ordnungsgemäße Abdichtung an den Sitzen sicherzustellen, wird das Sitz ventilglied 16 in seiner Auf- und Abbewegung entlang der Mittellinie 18 durch eine Sitzelementführungsbohrung 25 geführt, die durch einen Teil des Ventilkörpers 13 defi niert wird. Das hohle Innere 29 und ein Teil der Füh rungsbohrung 25 werden kombiniert, um eine Dämpfungskam mer 26 zu definieren, die an Volumen abnimmt, wenn das Sitzventilglied 16 sich nach unten zum Hochdrucksitz 23 hin bewegt. Die Dämpfungskammer 26 ist vorzugsweise mit der gleichen Flüssigkeit gefüllt, die als das Hydraulik medium verwendet wird, was typischer Weise Motorschmieröl ist. Wegen dem engen Spiel zwischen dem Sitzventilglied 16 und der Führungsbohrung 25 ist die Dämpfungskammer 26 ein im wesentlichen geschlossenes Volumen außer bei einem Entlüftungsanschluß 27 mit kleinem Durchmesser, der mit einem Gebiet 19 mit niedrigem Druck in Verbindung steht. Der Entlüftungsanschluß 27 besitzt vorzugsweise einen zy lindrisch geformten Querschnitt, der in der Größenordnung von ungefähr einem Millimeter Durchmesser ist. Der Ent lüftungsanschluß 27 erstreckt sich zwischen der Dämp fungskammer 26 und dem Niederdruckgebiet 19, welches in diesem Beispiel die Außenseite des Einspritzvorrichtungs körpers 11 ist.In order to reduce the inertia of the seat valve member 16 and to accelerate its movement between the valve seats 23 and 24 , it is machined or executed so that it has a hollow interior 29 . In order to ensure a proper seal on the seats, the seat valve member 16 is guided in its up and down movement along the center line 18 through a seat element guide bore 25 , which is defined by part of the valve body 13 . The hollow interior 29 and part of the guide bore 25 are combined to define a damping chamber 26 which decreases in volume as the poppet valve member 16 moves down to the high pressure seat 23 . The damping chamber 26 is preferably filled with the same liquid that is used as the hydraulic medium, which is typically engine lubricating oil. Because of the close play between the poppet valve member 16 and the guide bore 25 , the damping chamber 26 is a substantially closed volume except for a small diameter vent port 27 which communicates with a low pressure region 19 . The vent port 27 preferably has a cylindrical cross-section which is on the order of approximately one millimeter in diameter. The vent port 27 extends between the damping chamber 26 and the low pressure region 19 , which in this example is the outside of the injector body 11 .

Wenn das Sitzventilglied 16 während eines Einspritzereig nisses nach oben bewegt wird, wird ein Vakuum innerhalb der Dämpfungskammer 26 erzeugt, und zusätzliche Flüssig keit wird durch den Entlüftungsanschluß 27 in die Dämp fungskammer 26 gezogen. Wenn sich das Sitzventil 16 nach unten zum Ende eines Einspritzereignisses hin bewegt, wird die Flüssigkeit innerhalb der Dämpfungskammer 26 zum Niederdruckraum 19 durch den Entlüftungsanschluß 27 ver drängt bzw. verschoben. Abhängig von solchen Faktoren wie beispielsweise der Komprimierbarkeit der Flüssigkeit in nerhalb der Dämpfungskammer 26, die Einschränkung des Flusses des Entlüftungsanschlusses 27 auf Grund seiner Länge und seines Durchmessers und das Volumen der Dämp fungskammer 26, kann das Sitzventilglied hydraulisch ge bremst werden, wenn es sich dem Hochdrucksitz 23 nähert. Die vorliegende Erfindung führt dies durch ohne wesent lich die restlichen Teile der Bewegung des Ventilgliedes während eines Einspritzereignisses zu unterminieren. An ders gesagt kann der Entlüftungsanschluß 27 eine Flußein schränkung für die Verschiebung bzw. Verdrängung des Strömungsmittels aus der Dämpfungskammer 26 erzeugen, wenn sich das Sitzventilglied 16 nahe seiner maximalen Geschwindigkeit bewegt, wenn es sich dem Hochdrucksitz 23 am Ende eines Einspritzereignisses nähert. Jedoch ist der Entlüftungsanschluß 27 vorzugsweise so bemessen, daß er keine Flußeinschränkung darstellt, wenn sich das Sitzven tilglied 16 langsamer über den Hauptteil der Distanz zwi schen dem Niederdrucksitz 24 und dem Hochdrucksitz 23 be wegt.When the poppet valve member 16 is moved up during an injection event, a vacuum is created within the damping chamber 26 and additional liquid speed is drawn through the vent port 27 into the damping chamber 26 . When the poppet valve 16 moves downward toward the end of an injection event, the liquid within the damping chamber 26 is displaced or displaced ver through the vent connection 27 to the low-pressure chamber 19 . Depending on such factors as, for example, the compressibility of the liquid within the damping chamber 26 , the restriction of the flow of the vent connection 27 due to its length and its diameter and the volume of the damping chamber 26 , the seat valve member can be hydraulically braked if it does so High pressure seat 23 approaches. The present invention does this without significantly undermining the remaining parts of the movement of the valve member during an injection event. In other words, the vent port 27 can create a flow restriction for the displacement of the fluid from the damping chamber 26 when the poppet valve member 16 moves near its maximum speed as it approaches the high pressure seat 23 at the end of an injection event. However, the vent port 27 is preferably such that it does not constitute a flow restriction when the Sitzven valve member 16 moves more slowly over the main part of the distance between the low pressure seat 24 and the high pressure seat 23 be.

Außer den Merkmalen der Steuerventilanordnung 11 weist die Brennstoffeinspritzvorrichtung 10 einen sich hin und her bewegenden Kolben 41 auf, der in der Kolbenbohrung 40 positioniert ist und beweglich ist zwischen einer zurück gezogenen Position wie gezeigt und einer nach unten vor geschobenen Position. Der Kolben 41 weist eine Hydraulik oberfläche 42 auf, die dem Strömungsmitteldruck in dem Betätigungsströmungsmittelhohlraum 22 ausgesetzt ist. Die Brennstoffeinspritzvorrichtung 10 weist auch einen Stößel 43 auf, der sich in einer Stößelbohrung 44 zwischen einer zurückgezogenen Position wie gezeigt und einer nach unten vorgeschobenen Position bewegt. Der Kolben 41 und der Stößel 43 sind verbunden, um sich zusammen zu bewegen, und beide sind normalerweise zu ihren jeweiligen zurück gezogenen Positionen durch eine Rückstellfelder 55 vorge spannt. Wenn der Stößel 43 nach unten durch den Kolben 41 gedrückt wird, wird der Brennstoff innerhalb einer Brenn stoffdruckkammer 45 auf relativ hohe Einspritzdrücke an gehoben. Dieser Hochdruckbrennstoff wird entlang des Dü senversorgungsdurchlasses 50 in die Düsenkammer 54 und schließlich aus dem Düsenauslaß 51 während eines Ein spritzereignisses gedrückt. Der Hochdruckbrennstoff hebt hydraulisch das Nadelventilglied 52 in eine offene Posi tion gegen die Wirkung einer Nadelvorspannfeder 53 wäh rend eines Einspritzereignisses. Zwischen Einspritzereig nissen spannt die Nadelrückstellfeder 53 das Nadelventil glied 52 nach unten vor, um den Düsenauslaß 51 zu bloc kieren. Zwischen den Einspritzereignissen wird frischer Brennstoff in die Brennstoffdruckkammer 45 aus der Brenn stoffquelle 48 gezogen, wenn sich der Stößel 43 zurück zieht, weiter durch den Brennstoffversorgungsdurchlaß 47 in den Brennstoffeinlaß 46 und über das Rückschlagventil 49. Vorzugsweise sind die Brennstofflüssigkeit und das Hydraulikmedium andere Flüssigkeiten, wie beispielsweise destillierter Dieselbrennstoff bzw. Schmieröl.In addition to the features of the control valve assembly 11 , the fuel injector 10 has a reciprocating piston 41 that is positioned in the piston bore 40 and is movable between a retracted position as shown and a downwardly advanced position. The piston 41 has a hydraulic surface 42 that is exposed to the fluid pressure in the actuation fluid cavity 22 . The fuel injector 10 also includes a plunger 43 that moves in a plunger bore 44 between a retracted position as shown and a downwardly advanced position. The piston 41 and the plunger 43 are connected to move together, and both are normally biased to their respective retracted positions by a reset panel 55 . When the plunger 43 is pressed down by the piston 41 , the fuel is raised to a relatively high injection pressure within a fuel pressure chamber 45 . This high pressure fuel is pressed along the nozzle supply passage 50 into the nozzle chamber 54 and finally out of the nozzle outlet 51 during an injection event. The high pressure fuel hydraulically lifts the needle valve member 52 into an open position against the action of a needle bias spring 53 during an injection event. Between injection events, the needle return spring 53 biases the needle valve member 52 downward to block the nozzle outlet 51 . Between the injection events, fresh fuel is drawn into the fuel pressure chamber 45 from the fuel source 48 as the plunger 43 retracts, further through the fuel supply passage 47 into the fuel inlet 46 and through the check valve 49 . The fuel liquid and the hydraulic medium are preferably other liquids, such as, for example, distilled diesel fuel or lubricating oil.

Industrial applicability

Zwischen Einspritzereignissen wird der Elektromagnet 14 entregt, das Sitzventilglied 16 wird aufgesetzt, um den Hochdrucksitz 23 zu schließen und den Niederdrucksitz 24 zu öffnen, wobei der Kolben 41 und der Stößel 43 in ihren zurückgezogenen Positionen sind wie gezeigt, und wobei das Nadelventilglied 52 in seiner nach unten geschlosse nen Position ist. Jedes Einspritzereigniss wird eingelei tet durch Erregung des Elektromagneten 14. Dies bewegt das Sitzventilglied 16 nach oben um den Hochdrucksitz 23 zu öffnen und den Niederdrucksitz 24 zu schließen. Da das Sitzventil 16 sich um einen gewissen Endabstand bewegen muß, um diese Aufgabe durchzuführen, muß der Hochdruck einlaß 20 notwendigerweise zum Niederdruckablauf 21 sein, wenn das Sitzventilglied 16 sich zwischen seinen Sitzen bewegt. Um ordnungsgemäß zu arbeiten und unnötige Verlu ste zu vermeiden, wird der Elektromagnet 14 vorzugsweise bemessen, um schnell das Sitzventilglied 60 nach oben zu bewegen, um das Einspritzereignis einzuleiten.Between injection events, the solenoid 14 is de-energized, the poppet valve member 16 is fitted to close the high pressure seat 23 and open the low pressure seat 24 with the piston 41 and plunger 43 in their retracted positions as shown, and with the needle valve member 52 in its closed position is down. Each injection event is initiated by energizing the electromagnet 14 . This moves seat valve member 16 upward to open high pressure seat 23 and close low pressure seat 24 . Since the poppet valve 16 must move a certain amount of distance to perform this task, the high pressure inlet 20 must necessarily be to the low pressure outlet 21 when the poppet valve member 16 moves between its seats. To operate properly and avoid unnecessary losses, the solenoid 14 is preferably sized to quickly move the poppet valve member 60 up to initiate the injection event.

Wenn sich der Hochdrucksitz 24 öffnet, fließt Hochdruck betätigungsströmungsmittel durch den Betätigungshohlraum 22 und wirkt auf die Hydraulikoberfläche 42, um den Ab wärtshub 41 und den Stößel 43 zu beginnen. Dies bewirkt, daß der Druck des Brennstoffs innerhalb der Brennstoff druckkammer 45 schnell steigt. Wenn der Brennstoffdruck einen Ventilöffnungsdruck überschreitet, der ausreicht, um die Nadelvorspannfeder zu überwinden, bewegt sich das Nadelventilglied 52 nach oben in seine offene Position und Brennstoff beginnt, aus dem Düsenauslaß 51 zu sprü hen.When the high pressure seat 24 opens, high pressure actuation fluid flows through the actuation cavity 22 and acts on the hydraulic surface 42 to begin the downward stroke 41 and the plunger 43 . This causes the pressure of the fuel within the fuel pressure chamber 45 to rise rapidly. When the fuel pressure exceeds a valve opening pressure sufficient to overcome the needle bias spring, the needle valve member 52 moves up to its open position and fuel begins to spray from the nozzle outlet 51 .

Wenn es erwünscht ist, das Einspritzereignis zu beenden, wird der Elektromagnet 14 entregt. Dies bewirkt, daß das Sitzventilglied 16 sich nach unten bewegt, um den Hoch drucksitz 23 unter der Wirkung der Rückstellfeder 28 zu schließen. In den meisten Fällen beginnt das Sitzventil glied 16 seine Abwärtsbewegung aus einer Rast- bzw. Ruhe position in Kontakt mit dem Niederdrucksitz 24. Jedoch kann bei manchen Fällen, insbesondere im Leerlauf die Elektromagnet-an-Zeit so kurz sein, daß das Sitzventil glied 16 niemals zur Ruhe gegen den Niederdrucksitz 24 kommt. In manchen ungewöhnlicheren Fällen springt das Sitzventilglied 16 tatsächlich weg vom Niederdrucksitz und bewegt sich nach unten zum Hochdrucksitz 23 mit einer viel höheren Rate. In irgendeinem Fall, wenn das Sitzven tilglied 16 den Hochdrucksitz 23 berührt, wird ein Auf treffgeräusch erzeugt, und die Quelle von Hochdruckbetä tigungsströmungsmittel wird geschlossen. Wenn dies auf tritt hören der Kolben 41 und der Stößel 43 ihre Abwärts bewegung auf, was einen plötzlichen Abfall des Brenn stoffdruckes zur Folge hat. Wenn der Brennstoffdruck un ter einen Ventilverschlußdruck fällt, drückt die Rück stellfeder 53 das Nadelventilglied 52 nach unten, um wie derum den Düsenauslaß 51 zu schließen und das Einspritz ereignis zu beenden.When it is desired to end the injection event, the solenoid 14 is de-energized. This causes the poppet valve member 16 to move down to close the high pressure seat 23 under the action of the return spring 28 . In most cases, the seat valve member 16 begins its downward movement from a rest position in contact with the low pressure seat 24 . However, in some cases, especially when idling, the solenoid on time may be so short that the seat valve member 16 never comes to rest against the low pressure seat 24 . In some more unusual cases, the seat valve member 16 actually jumps away from the low pressure seat and moves down to the high pressure seat 23 at a much higher rate. In any case, when the seat valve member 16 contacts the high pressure seat 23 , an impact sound is generated and the source of high pressure actuation fluid is closed. When this occurs, the piston 41 and the plunger 43 stop moving downward, resulting in a sudden drop in fuel pressure. When the fuel pressure falls below a valve closure pressure, the return spring 53 pushes the needle valve member 52 downward to again close the nozzle outlet 51 and end the injection event.

Um das Geräusch zu senken, welches erzeugt wird, wenn das Sitzventilglied 16 auf den Hochdrucksitz auftrifft, ver wendet die vorliegende Erfindung eine ordnungsgemäß be messene Dämpfungskammer 26 zusammen mit einem ordnungsge mäß bemessenen Entlüftungsanschluß 27. Wie zuvor bemerkt sinkt das Volumen der Dämpfungskämmer 26, wenn das Ven tilglied 16 sich nach unten bewegt. Dies wiederum erfor dert, daß eine gewisse Menge von Strömungsmittel aus dem Entlüftungsanschluß 27 geschoben wird. Die Rate, mit der das Strömungsmittel durch den Entlüftungsanschluß 27 ge schoben wird, steht in Beziehung mit der Rate, mit der das Sitzventilglied 16 sich nach unten bewegt. Da die einzigen Kräfte, die auf das Sitzventilglied 16 wirken, wenn es sich nach unten bewegt, werden von der Rückholfe der 28 und einer entsprechenden Hydraulikkraft auf der Unterseite des Veutilgliedes 16 erzeugt, und zwar auf Grund des Strömungsmitteldruckes in der Dämpfungskammer 26. Wenn somit der Druck in der Dämpfungskammer 26 aus reichend hoch wird, wird die Bewegung des Sitzventilglie des 16 hydraulisch gebremst. Der Fachmann wird erkennen, daß die Feder 28 dazu tendieren wird, das Sitzventil 16 über die vollständige Distanz zu beschleunigen, außer wenn es in Kontakt mit dem unteren Sitz 23 kommt. Somit wird das Sitzventilglied 16 dazu tendieren, nahe seiner höchsten Geschwindigkeit zu sein, wenn es sich dem unte ren Sitz nähert. Durch ordnungsgemäße Bemessung des Ent lüftungsanschlusses 27 kann eine Flußeinschränkung auf treten, wenn diese höheren Geschwindigkeiten erreicht werden, so daß der Druck in der Dämpfungskammer 26 ge steigert wird und das Sitzventil 16 hydraulisch gebremst wird, wenn es sich seinem Hochdrucksitz 23 nähert. Jedoch ist der Entlüftungsanschluß 27 vorzugsweise ausreichend bemessen, das er keinen wichtigen Teil bei der Verlangsa mung der Bewegung des Sitzventils 16 darstellt, wenn es sich mit langsameren Geschwindigkeiten über einen Haupt teil einer Distanz zwischen dem Niederdrucksitz 24 und dem Hochdrucksitz 23 bewegt.To reduce the noise generated when the poppet valve member 16 hits the high pressure seat, the present invention uses a properly sized damping chamber 26 together with a properly sized vent port 27 . As previously noted, the volume of the damping chambers 26 decreases as the valve member 16 moves downward. This in turn requires that a certain amount of fluid is pushed out of the vent port 27 . The rate at which the fluid is pushed through the vent port 27 is related to the rate at which the poppet valve member 16 moves down. Since the only forces acting on the poppet valve member 16 as it moves downward, the return means 28 and a corresponding hydraulic force generate on the underside of the valve member 16 due to the fluid pressure in the damping chamber 26 . Thus, when the pressure in the damping chamber 26 is sufficiently high, the movement of the poppet valve 16 is hydraulically braked. Those skilled in the art will recognize that spring 28 will tend to accelerate seat valve 16 the full distance unless it contacts lower seat 23 . Thus, the seat valve member 16 will tend to be near its highest speed as it approaches the lower seat. By properly dimensioning the vent port 27 , a flow restriction can occur when these higher speeds are reached, so that the pressure in the damping chamber 26 is increased ge and the poppet valve 16 is hydraulically braked when it approaches its high-pressure seat 23 . However, the vent port 27 is preferably sufficiently sized that it is not an important part in the slowdown of movement of the seat valve 16 when it moves at slower speeds over a major part of a distance between the low pressure seat 24 and the high pressure seat 23 .

Wenn an den Enden der Entlüftungsanschluß 27 vollständig eliminiert würde, würde das Sitzventilglied 16 hydrau lisch verriegelt werden und sich nicht nach unten bewegen können. Wenn andererseits der Entlüftungsanschluß 27 zu groß gemacht werden würde, könnte sich das Sitzventil glied 16 mit nahezu irgendeiner Rate bewegen, ohne ir gendeine signifikante Flußeinschränkung zu erzeugen. Zu sätzlich spielt das Gesamtvolumen der Dämpfungskammer 26 eine wichtige Rolle dahingehend, daß die Flüssigkeit dar in eine gewisse Fähigkeit hat, sich zu komprimieren, wenn Druck aufgebracht wird. Wenn somit das Dämpfungsglied 26 zu groß ist, könnte keine hydraulische Abbremsung auftre ten, da die Druckpegel nicht beträchtlich mit der kleinen Veränderung des Volumens ansteigen könnten, welche auf tritt, wenn sich das Sitzventilglied 16 zwischen den Sit zen bewegt. Wenn andererseits die Dämpfungskammer 26 zu klein gemacht werden würde, können die Dämpfungscharakte ristiken überempfindlich für die Größe und Form des Ent lüftungsanschlusses 27 werden, was die Fähigkeit untermi nieren würde, Ventile mit konsistenter Leistung in Masse zu produzieren. Um die Konsistenz und die Ergebnisse zwi schen mehreren erzeugten Einspritzvorrichtungen zu ver bessern, besitzt der Entlüftungsanschluß 27 einen gleich förmigen Durchmesser der unter Verwendung von bekannten und zuverlässigen Bearbeitungstechniken hergestellt wird. Die Computermodellierung sagt voraus, daß ein Entlüf tungsanschluß mit einem Durchmesser von ungefähr einem Millimeter die Annäherungsgeschwindigkeiten in der veran schaulichten Brennstoffeinspritzvorrichtung um ungefähr 30 Prozent verringern kann. Dies entspricht einer Auf treffgeräuschverringerung von mehr als 50 Prozent. Diese Geräuschverringerungen wurden für eine Brennstoffein spritzvorrichtung mit einer überlaufgesteuerten Ratenfor mungsvorrichtung vorhergesagt. If at the ends of the vent port 27 were completely eliminated, the poppet valve member 16 would be locked hydraulically and would not be able to move downward. On the other hand, if the vent port 27 were made too large, the poppet valve member 16 could move at almost any rate without creating any significant flow restriction. In addition, the total volume of the damping chamber 26 plays an important role in that the liquid has a certain ability to compress when pressure is applied. Thus, if the damper 26 is too large, hydraulic braking could not occur since the pressure levels could not increase significantly with the small change in volume that occurs when the poppet valve 16 moves between the seats. On the other hand, if the damping chamber 26 were made too small, the damping characteristics could become oversensitive to the size and shape of the vent port 27 , which would undermine the ability to mass produce valves with consistent performance. In order to improve the consistency and the results between several injection devices produced, the vent connection 27 has a uniform diameter which is produced using known and reliable machining techniques. Computer modeling predicts that a vent port approximately one millimeter in diameter can reduce approach speeds in the illustrative fuel injector by approximately 30 percent. This corresponds to a reduction in impact noise of more than 50 percent. These noise reductions have been predicted for a fuel injector with an overflow controlled rate forming device.

Die obige Beschreibung ist nur zu Veranschaulichungszwec ken vorgesehen und soll nicht den Umfang der vorliegenden Erfindung in irgendeiner Weise einschränken. Verschiedene Modifikationen und Veränderungen können an dem offenbar ten Ausführungsbeispiel vorgenommen werden, ohne vom Kern und dem beabsichtigten Umfang der Erfindung abzuwlichen, wie sie in den unten dargelegten Ansprüchen definiert wird.The above description is for illustrative purposes only ken provided and is not intended to be the scope of the present Limit invention in any way. Various Modifications and changes can be made to the apparently th embodiment can be made without the core and the intended scope of the invention, as defined in the claims set out below becomes.

Claims

1. A damped fluid control valve assembly comprising:
a valve body defining a first passage, a second passage and a third passage;
a valve member which is positioned in the valve body and is movable a distance between a first position in which the third passage is open to the first passage and a second position in which the third passage is open to the second passage is;
wherein the valve body and valve member define a damping chamber that decreases in volume as the valve member moves toward the first position and the damping chamber is filled with a liquid;
wherein the valve body de defines a vent port extending between the damping chamber and a pressure surface;
wherein the vent connection is sufficiently restrictive for the flow so that an increase in pressure in the liquid in the damping chamber occurs when the valve member moves in the first position, and the increase in pressure is sufficiently high that the valve member is hydraulically above the last Part of the distance is braked.

2. Control valve assembly according to claim 1, wherein the Valve member is a seat valve member, which is between a first seat and a second seat emotional.

3. Control valve assembly according to claim 1, wherein the he passage is a high pressure passage;
the second passage being a low pressure passage; and
the third passage being a fluid cavity that contains a liquid in contact with a reciprocating piston.

4. Control valve assembly according to claim 1, wherein the of liquid displaced in the damping chamber the vent connection is running.

5. Control valve assembly according to claim 1, which further has a compression spring, the operational positio is niert to the valve member to the first position or the second position.

6. Control valve assembly according to claim 1, wherein, the Vent port a cylindrically shaped Passage has.

7. Control valve assembly according to claim 1, which further has an electromagnet on the valve body is attached, and the further an anchor has, which is attached to the valve member.

8. Hydraulically driven piston and damped control valve assembly comprising:
a valve body defining a first passage, a second passage and a third passage opening to a piston bore;
a valve member which is positioned in the valve body and is movable a distance between a first position in which the third passage is open to the second passage and a second position in which the third passage is towards the first passage is open;
a piston positioned in the piston bore and having a hydraulic surface exposed to the fluid in the third passage and movable between a retracted position and an advanced position;
wherein the valve body and valve member define a damping chamber that decreases in volume as the valve member moves toward the first position and the damping chamber is filled with a liquid;
wherein the valve body defines a vent port extending between the damping chamber and a low pressure area;
wherein the vent port is sufficiently restrictive for the flow that an increase in pressure in the liquid in the mentioned damping chamber occurs when the valve member approaches the first position, and wherein the pressure increase is sufficiently high that the valve member is hydraulically over the last part the distance is braked.

9. Hydraulically driven piston and damped steering The valve assembly of claim 8, wherein the valve is a poppet valve member, which is between a high pressure seat and a low pressure seat moves.

10. Hydraulically driven piston and damped steering The valve assembly of claim 8, wherein the first Passage is a high pressure passage; and the second passage being a low passage.

11. Hydraulically driven piston and damped steering The valve assembly of claim 8, wherein the of the Damping chamber displaced or displaced liquid speed runs through the vent connection.

12. A control valve assembly according to claim 8, which further has a compression spring, the operational positio is niert to the valve member to the first position or the second position.

13. Control valve assembly according to claim 8, the further has an electromagnet on the valve body is attached.

14. Hydraulically actuated fuel injection device, comprising:
an injector body that defines a nozzle outlet, an actuation fluid inlet, an actuation fluid drain, and an actuation fluid cavity that opens toward a piston bore;
a control valve member positioned in the injector body and movable a distance between a first position in which the actuation fluid cavity is open to the actuation fluid drain and a second position in which the actuation fluid cavity is open to the actuation fluid inlet;
a piston positioned in the piston bore and having a hydraulic surface that communicates with the fluid in the actuation fluid cavity;
is exposed, and is movable between a retracted position and an advanced position;
wherein the injector body and the control valve member define a damping chamber that decreases in volume as the control valve member moves toward the first position;
wherein the injector body defines a vent port extending between the damping chamber and a low pressure area;
wherein the vent port is sufficiently restrictive for the flow so that an increase in pressure in the liquid in the damping chamber occurs when the control valve member approaches its first position, and wherein the increase in pressure is sufficiently high that the control valve member is hydraulically over the last Part of the distance is braked.

15. Hydraulically operated fuel injector The claim 14, wherein the control valve member is a Seat valve member, which is between a High pressure seat and a low pressure seat moves.

16. Hydraulically operated fuel injector of claim 15, further comprising a compression spring points, which is operationally positioned to the Control valve member to the first position or the biased towards the second position.

17. The hydraulically actuated fuel injector of claim 16, wherein the injector body defines a fuel inlet that is connected to the source of fuel fluid; and
wherein the actuation fluid inlet is connected to a source of actuation fluid that is different from the fuel fluid.

18. Hydraulically operated fuel injector of claim 17, wherein the of the damping chamber displaced or displaced liquid by the Vent connection is running.

19. Hydraulically operated fuel injector according to claim 17, further comprising an electromagnet having in the injector body is brought, and which has an anchor attached to the control valve member is attached.

20. Hydraulically operated fuel injector The claim 17, wherein the control valve member is a Seat valve member is.