DE19940300A1

DE19940300A1 - Steuerventil für einen Injektor

Info

Publication number: DE19940300A1
Application number: DE19940300A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Boecking
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-08-25
Filing date: 1999-08-25
Publication date: 2001-03-01
Also published as: US6371438B1; GB2353568A; KR100693254B1; JP2001082295A; KR20010021389A; GB0020138D0; GB2353568B

Abstract

Bei einem Steuerventil für einen Injektor, mit einem Ventilkörper (40, 42), in welchem ein Ventilsitz (32) ausgebildet ist, und einem Steuerkolben (30), der verschiebbar in dem Ventilkörper angeordnet ist und eine Ventilfläche (33) aufweist, die mit dem Ventilsitz (32) zusammenwirken kann, soll mit geringem Aufwand die Möglichkeit eröffnet werden, einen hydraulischen Übersetzungsraum (64) vorzusehen, wobei gleichzeitig die Montierbarkeit des Ventils gewährleistet bleiben muß. Zu diesem Zweck ist vorgesehen, daß der Steuerkolben (30) mit einem Führungsansatz (46) versehen ist, dessen Außendurchmesser etwa gleich dem Durchmesser des Ventilsitzes (32) oder geringfügig kleiner ist, und daß in dem Ventilkörper eine Führungsbuchse angeordnet ist, in der der Führungsansatz (46) des Steuerkolbens (30) verschiebbar aufgenommen ist, wobei der Außendurchmesser der Führungsbuchse (56) größer oder gleich dem Außendurchmesser des Steuerkolbens (30) ist.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Steuerventil für einen Injektor, mit einem Ventilkörper, in welchem ein Ventilsitz ausgebildet ist, und einem Steuerkolben, der verschiebbar in dem Ventilkörper angeordnet ist und eine Ventilfläche aufweist, die mit dem Ventilsitz zusammenwirken kann.

Ein solches Steuerventil ist beispielsweise aus der DE 197 27 896 A1 bekannt und dient dazu, das Öffnen einer Ventilnadel hervorzurufen, um Kraftstoff in einen Zylinder einer Verbrennungskraftmaschine einzuspritzen. Damit die auf den Steuerkolben des Steuerventils wirkenden Kräfte möglichst gering sind, werden kraftausgeglichene Steuerventile verwendet, bei denen das geschaltete Arbeitsmedium, das unter einem hohen Druck steht, in der Summe keine oder nur geringe Kräfte auf den Steuerkolben ausübt.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Steuerventil mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 hat den Vorteil, daß es in besonders einfacher Weise montiert werden kann, obwohl aufgrund der Geometrie von Steuerkolben und Führungsansatz ein ausgeglichenes Steuerventil verwirklicht ist. Obwohl der Steuerkolben einen größeren Durchmesser haben muß als der Führungsansatz und der Ventilsitz, damit ein zuverlässiges Abdichten des Ventilsitzes gewährleistet ist, ist eine problemlose Montage des Steuerventils aufgrund der Führungsbuchse möglich. Von der Führungsbuchse können gleichzeitig weitere Aufgaben erfüllt werden, beispielsweise eine Abdichtfunktion.

Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des in Anspruch 1 angegebenen Steuerventils möglich.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß der Steuerkolben auf seiner vom Führungsansatz abgewandten Seite mit einem Zentrieransatz versehen ist, der verschiebbar in einer Bohrung im Ventilkörper aufgenommen ist. Der Zentrieransatz verbessert die Positionierung des Steuerkolbens relativ zum Ventilsitz, so daß eine optimale Dichtigkeit gewährleistet ist.

Weiterhin ist vorgesehen, daß zwischen dem Zentrieransatz und dem Boden der Bohrung eine Druckfeder angeordnet ist, daß eine Ablaufbohrung von einem Raum abgeht, der zwischen dem Ventilsitz und dem Zentrieransatz ausgebildet ist, und daß eine Zufuhrbohrung in einem Raum mündet, der zwischen der Führungsbuchse und dem Ventilsitz ausgebildet ist. Die Druckfeder drückt den Steuerkolben vom Ventilsitz, so daß, wenn eine entsprechende Gegenkraft fehlt, das Öffnen des Ventils hervorgerufen wird. Durch die Anordnung der Ablaufbohrung und der Zufuhrbohrung ergibt sich eine insgesamt kompakte Gestaltung.

Weiterhin kann ein Aktuator vorgesehen sein, der über einen hydraulischen Übersetzungsraum auf den Führungsansatz einwirken kann. Der hydraulische Übersetzungsraum ermöglicht es, die Betätigungskraft des Aktuators und dessen Betätigungshub in solche Werte umzusetzen, die zur Betätigung des Steuerkolbens geeignet sind. Die erforderliche Anpassung kann in einfacher Weise durch die Auswahl eines geeigneten Querschnittsverhältnisses zwischen dem Querschnitt des Führungsansatzes und des Querschnittes eines Betätigungskolbens des Aktuators erzielt werden.

Vorzugsweise steht der hydraulische Übersetzungsraum mit der Zufuhrbohrung in Verbindung. Dies kann beispielsweise durch einen geringen Leckstrom zwischen dem Führungsansatz und der Führungsbuchse erzielt werden. Auf diese Weise ist keine separate Versorgung für den hydraulischen Übersetzungsraum erforderlich.

Der Aktuator kann ein Piezo-Aktuator sein. Ein solcher Aktuator kann mit einer sehr geringen Leistung angesteuert werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß der Ventilkörper zweiteilig ausgeführt ist und die Führungsbuchse mit einem Bund versehen ist, der zwischen den beiden Teilen des Ventilkörpers abdichtet. Die Führungsbuchse wird bei dieser Gestaltung zum einen automatischen zwischen den beiden Teilen des Ventilkörpers festgelegt, ohne daß es einer gesonderten Befestigung bedarf. Zum anderen kann die Führungsbuchse dazu verwendet werden, die Abdichtung des hydraulischen Übersetzungsraumes zu gewährleisten.

Zeichnungen

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. In diesen zeigen:

Fig. 1 in einer schematischen Schnittansicht ein Steuerventil und einen Injektor;

Fig. 2 in einer vergrößerten Ansicht ein Steuerventil gemäß dem Stand der Technik, das bei dem Kraftstoffeinspritz ventil von Fig. 1 eingesetzt werden kann;

Fig. 3 in einem Längsschnitt ein erfindungsgemäßes Steuerventil; und

Fig. 4 in einer vergrößerten Ansicht einen Ausschnitt von Fig. 3.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Das erfindungsgemäße Steuerventil 10 dient zur Betätigung eines Injektors 12. Der Injektor besteht aus einer Ventilnadel 14, die mit einem Ventilsitz 16 zusammenwirkt, um das Einspritzen von zugeführtem Kraftstoff 18 in einen Zylinder einer Verbrennungskraftmaschine zu steuern. Das Öffnen der Ventilnadel 14 wird gesteuert mittels eines Steuerdruckraumes 20, in den ein Betätigungsteil 21 hineinragt, dessen eines Ende an der Ventilnadel 14 anliegt. Der Steuerdruckraum ist mit einer Eingangsleitung 22 für den Kraftstoff 18 versehen sowie mit einer Ausgangsleitung 24, die zu dem Steuerventil 10 führt.

Das Steuerventil 10 weist einen Steuerkolben 30 auf, der mit einer Ventilfläche 33 versehen ist, die mit einem Ventilsitz 32 zusammenwirkt. Es ist ein Aktuator 34 vorgesehen, der den Steuerkolben 30 verstellen kann.

Wenn der Steuerkolben 30 am Ventilsitz 32 anliegt, wird der Kraftstoff im Steuerdruckraum 20 aufgestaut, so daß auf das Betätigungsteil 21 ein Druck einwirkt, der die Ventilnadel 14 gegen den Ventilsitz 16 drückt. Wenn dagegen der Aktuator das Abheben des Steuerkolbens 30 vom Ventilsitz 32 hervorruft, strömt über die Auslaßleitung 24 der Kraftstoff aus dem Steuerdruckraum 20 ab, so daß dort der Druck absinkt. Der auf die Ventilnadel einwirkende Öffnungsdruck ist dann in der Lage, die Ventilnadel vom Ventilsitz abzuheben.

Anhand der Fig. 3 und 4 wird nun der Aufbau des erfindungsgemäßen Steuerventils beschrieben.

Das Steuerventil 10 weist zwei Ventilkörperteile 40, 42 auf, wobei in dem Ventilkörperteil 40 der Steuerkolben und im Ventilkörperteil 42 ein Betätigungskolben 44 angeordnet ist, der dem Aktuator zugeordnet ist.

Der Steuerkolben 30 ist mit einem Führungsansatz 46 versehen, der einen zylinderischen Querschnitt hat. Auf seiner vom Führungsansatz 46 abgewandten Seite ist der Steuerkolben 30 mit einem Zentrieransatz 48 versehen, der durch einen Verbindungsabschnitt 50 mit verringertem Querschnitt mit dem Steuerkolben 30 verbunden ist. Der Zentrieransatz 48 kann in einer Bohrung 52 gleiten. In dieser Bohrung ist auch eine Druckfeder 54 angeordnet, die sich am Boden der Bohrung sowie am Zentrieransatz 48 abstützt.

Der Führungsansatz 46 ist verschiebbar in einer Führungsbuchse 56 aufgenommen, die mit einem Bund 58 versehen ist. Dieser ist so in dem ersten Ventilkörperteil 40 aufgenommen, daß die Außenfläche der Führungsbuchse geringfügig über die Außenfläche des ersten Ventilkörperteils 40 hervorsteht.

Der Durchmesser d1 des Führungsansatzes 46 ist gleich dem Durchmesser d2 des Ventilsitzes 32 oder geringfügig kleiner gewählt. Auf diese Weise ergibt sich ein kraftausgeglichenes Steuerventil. Der Außendurchmesser d3 der Führungsbuchse 56 ist gleich dem Außendurchmesser d4 des Steuerkolbens 30 oder geringfügig größer. Auf diese Weise ist die problemlose Montage des Steuerkolbens 30 im ersten Ventilkörperteil 40 möglich.

Eine Zulaufbohrung 60 für das zu schaltende Arbeitsmedium mündet in einem Raum zwischen dem Ventilsitz 32 und der Führungsbuchse 56, und eine Ablaufbohrung 62 für das zu schaltende Medium mündet in einem Raum zwischen dem Ventilsitz 32 und dem Zentrieransatz 48.

Zwischen dem Führungsansatz 46 und dem Betätigungskolben 44 ist ein hydraulischer Übersetzungsraum 64 gebildet, der zum Umsetzen der Betätigungskraft und des Betätigungshubes des Betätigungskolbens 44 dient. Der hydraulische Übersetzungsraum 64 wird abgedichtet mittels des Bundes 58 der Führungsbuchse 56, der zwischen den beiden Ventilkörperteilen 40, 42 mit zwei Dichtflächen 66 wirkt. Der Übersetzungsraum 64 wird durch einen Leckstrom zwischen dem Führungsansatz 46 und der Führungsbuchse 56 hindurch aus dem mit der Zufuhrbohrung 60 verbundenen Raum gewährleistet. Bei dieser Konstruktion ist also weder ein separater, aufwendig abzudichtender Übersetzungsraum noch eine separate Zufuhr für diesen Übersetzungsraum erforderlich.

Claims

1. Steuerventil für einen Injektor, mit einem Ventilkörper (40, 42), in welchem ein Ventilsitz (32) ausgebildet ist, und einem Steuerkolben (30), der verschiebbar in dem Ventilkörper angeordnet ist und eine Ventilfläche (33) aufweist, die mit dem Ventilsitz (32) zusammenwirken kann, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben mit einem Führungsansatz (46) versehen ist, dessen Außendurchmesser etwa gleich dem Durchmesser des Ventilsitzes (32) oder geringfügig kleiner ist, und daß in dem Ventilkörper eine Führungsbuchse (56) angeordnet ist, in der der Führungsansatz (46) des Steuerkolbens (30) verschiebbar aufgenommen ist, wobei der Außendurchmesser der Führungsbuchse (56) größer oder gleich dem Außendurchmesser des Steuerkolbens (30) ist.

2. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (30) auf seiner vom Führungsansatz (46) abgewandten Seite mit einem Zentrieransatz (48) versehen ist, der verschiebbar in einer Bohrung (52) im Ventilkörper aufgenommen ist.

3. Steuerventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Zentrieransatz (48) und dem Boden der Bohrung eine Druckfeder (54) angeordnet ist, daß eine Ablaufbohrung (62) von einem Raum abgeht, der zwischen dem Ventilsitz (32) und dem Zentrieransatz (48) ausgebildet ist, und daß eine Zufuhrbohrung (60) in einem Raum mündet, der zwischen der Führungsbuchse (56) und dem Ventilsitz (32) ausgebildet ist.

4. Steuerventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Aktuator (34) vorgesehen ist, der über einen hydraulischen Übersetzungsraum (64) auf den Führungsansatz (46) einwirken kann.

5. Steuerventil nach Anspruch 3 und Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der hydraulische Übersetzungsraum (64) mit der Zufuhrbohrung (60) in Verbindung steht.

6. Steuerventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator ein Piezo-Aktuator ist.

7. Steuerventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (40, 42) zweiteilig ausgeführt ist und die Führungsbuchse (56) mit einem Bund (58) versehen ist, der zwischen den beiden Teilen (40, 42) des Ventilkörpers abdichtet.