EP0351631A1 - Steuereinrichtung für eine Kraftstoff-Einspritzdüse - Google Patents

Steuereinrichtung für eine Kraftstoff-Einspritzdüse Download PDF

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EP0351631A1 EP89112156A EP89112156A EP0351631A1 EP 0351631 A1 EP0351631 A1 EP 0351631A1 EP 89112156 A EP89112156 A EP 89112156A EP 89112156 A EP89112156 A EP 89112156A EP 0351631 A1 EP0351631 A1 EP 0351631A1
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    • F02M2200/703—Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger hydraulic

Definitions

  • the invention relates to a control device for a fuel injection nozzle of an internal combustion engine, in particular a diesel engine, with a displaceably guided valve body controlled by a drive element, which forms a valve seat and has an interior, and with a pressure space between an inlet and the valve seat, wherein at closed valve seat in the pressure chamber builds up an injection pressure for the injection nozzle and when the valve seat is open there is pressure equalization between the pressure chamber and an outlet.
  • the drive element for example electronically controlled, emits a force-displacement pulse with which the valve seat is closed. This is in a fuel return line. By closing the valve seat, a desired, high injection pressure builds up on the injection nozzle of the relevant cylinder of the internal combustion engine.
  • valve seat is provided at the end of the valve body near the drain.
  • the volume of the pressure chamber is correspondingly large.
  • a large-volume pressure chamber is unfavorable, however, since a correspondingly large fuel volume must be pressurized when the valve seat is closed.
  • the valve seat is opened, the fuel must flow outside the valve body. A comparatively high flow resistance is to be expected, which delays the pressure equalization.
  • the object of the invention is to improve a control device of the type mentioned in such a way that, on the one hand, the pressure build-up takes place quickly when the valve seat is closed and, on the other hand, the pressure equalization takes place quickly when the valve seat is open.
  • the above object is achieved in a control device of the type mentioned at the outset in that the valve seat is formed by the end of the valve body which is close to the inlet, that when the valve seat is open, the pressure chamber communicates with the interior of the valve body via the valve seat and that the interior is connected to the valve body Process is open.
  • the volume of the pressure chamber which lies between the inlet and the valve seat, is comparatively small. Accordingly, only a small volume of fuel needs to be pressurized to open the injector. This accelerates the pressure build-up.
  • the pressure chamber communicates with the comparatively large-volume interior of the valve body.
  • the flow resistance during pressure equalization is low, so that pressure equalization takes place quickly.
  • valve body has a comparatively small, moving mass. It has a tubular shape and does not need any outside Area where the fuel flows out when the pressure is equalized. Overall, the control characteristic of the control device is improved by the measures described.
  • valve seat diameter on the valve body is smaller than its guide diameter.
  • a tubular valve body (2) is slidably mounted in a valve housing (1).
  • the guide diameter of the valve body (2) in the valve housing (1) is designated D1.
  • a valve seat (4) is formed between one end edge (3) of the valve body (2) and the valve housing (1).
  • the valve seat diameter is designated D2. This is slightly smaller than the guide diameter D1.
  • the valve body (2) forms an interior (5).
  • the valve seat (4) is shown in its open position in the figure.
  • the compression spring (7) presses the valve body (2) with its end edge (8) facing away from the end edge (3) against a stop ring (9) via the snap ring (6).
  • cup part (10) On the front edge (8) there is a cup part (10) which is connected to a membrane (11).
  • the cup part (10) is provided with openings (12) which lead to an outlet (13) to lead.
  • the interior (5) is thus open to the drain (13).
  • a play compensation element (15) is arranged in an upper part (14) of the valve housing (1), which on the one hand abuts the cup part (10) and on the other hand is acted upon by a drive element (16).
  • An inlet (17) is provided on the valve body (2).
  • An annular pressure chamber (18) is formed between this and the valve seat (4).
  • the valve housing (1) is inserted into a base body (19). It is held in this by means of a screw sleeve (20).
  • the sequence (13) continues in the base body (19).
  • a further outlet (21) is provided on the valve body (2) in the area of the interior (5). This is assigned to a corresponding opening (22) in the base body (19).
  • the base body (19) is designed so that only one of the processes (13, 21) is effective.
  • the drain (13 or 21) is connected to the low pressure side of an injection pump, not shown.
  • An injection nozzle, not shown, and the inlet (17) are located on the high-pressure side thereof.
  • Fuel is supplied by the injection pump through the inlet (17), the pressure chamber (18), the valve seat (4), the interior (5) and the outlet (13 or 21) connected in each case. No pressure builds up in the pressure chamber (18), so that the injection nozzle is closed.
  • the compression spring (7) keeps the valve seat (4) open.
  • the drive element (16) If the drive element (16) is actuated, for example electronically controlled, then it presses the cup part (10) onto the valve body (2) via the play compensation element (15) so that the valve seat (4) counteracts the force of the compression spring (7). closes.
  • a high pressure for example 1000 bar, builds up in the pressure chamber (18) and opens the injection nozzle.
  • the locking force to be transmitted to the valve seat (4) is comparatively low, since the valve seat diameter (D2) and the guide diameter (D1) are essentially the same size.
  • valve body (2) moves under the action of the compression spring (7).
  • the opening effect is supported by the fact that the valve seat diameter (D2) is slightly smaller than the guide diameter (D1).

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Abstract

Bei einer Steuereinrichtung für eine Kraftstoff-Einspritzdüse eines Verbrennungsmotors ist ein Druckraum(18) zwischen einem Zulauf(17) und einem Ventilsitz(4) vorgesehen. Bei geschlossenem Ventilsitz(4) baut sich im Druckraum(18) ein Einspritzdruck für die Einspritzdüse auf. Um den Druckaufbau und den Druckausgleich zu verbessern, ist der Ventilsitz(4) von dem dem Zulauf(17) nahen Ende eines Ventilkörpers(2) gebildet. Der Druckraum(18) steht bei geöffnetem Ventilsitz(4) mit dem Innenraum(5) des Ventilkörpers(2) in Verbindung. Der Innenraum(5) ist zum Ablauf(13) offen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für eine Kraftstoff-Einspritzdüse eines Verbrennungsmotors, insbesondere Dieselmotors, mit einem verschieblich geführten, von einem Antriebselement gesteuerten Ventilkörper, der einen Ventilsitz bildet und einen Innenraum aufweist, und mit einem Druckraum zwischen einem Zulauf und dem Ventilsitz, wobei sich bei geschlossenem Ventilsitz im Druckraum ein Einspritzdruck für die Einspritzdüse aufbaut und bei geöffnetem Ventilsitz ein Druckausgleich zwischen dem Druckraum und einem Ablauf erfolgt.
  • Eine derartige Steuereinrichtung ist in der Patentanmeldung P 37 04 743 beschrieben. Das Antriebselement gibt, beispielsweise elektronisch gesteuert, einen Kraft-Weg-Impuls ab, mit dem der Ventilsitz geschlossen wird. Dieser liegt in einer Kraftstoff-Rückführungsleitung. Durch das Schließen des Ventilsitzes baut sich an der Einspritzdüse des betreffenden Zylinders des Verbrennungsmotors ein gewünschter, hoher Einspritzdruck auf.
  • Bei der Patentanmeldung P 37 04 743 ist der Ventilsitz an dem dem Ablauf nahen Ende des Ventilkörpers vorgesehen. Dementsprechend groß ist das Volumen des Druckraums. Ein großvolumiger Druckraum ist jedoch ungünstig, da in diesem beim Schließen des Ventilsitzes ein entsprechend großes Kraftstoffvolumen unter Druck gesetzt werden muß. Außerdem muß beim Öffnen des Ventilsitzes der Kraftstoff außen an dem Ventilkörper abfließen. Dabei ist mit einem vergleichsweise hohen Strömungswiderstand zu rechnen, der den Druckausgleich verzögert.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Steuereinrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß einerseits der Druckaufbau bei geschlossenem Ventilsitz und andererseits der Druckausgleich bei geöffnetem Ventilsitz schnell erfolgt.
  • Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei einer Steuereinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Ventilsitz von dem dem Zulauf nahen Ende des Ventilkörpers gebildet ist, daß bei geöffnetem Ventilsitz der Druckraum über den Ventilsitz mit dem Innenraum des Ventilkörpers in Verbindung steht und daß der Innenraum zum Ablauf offen ist.
  • Dadurch ist das Volumen des Druckraums, der zwischen dem Zulauf und dem Ventilsitz liegt, vergleichsweise klein. Dementsprechend braucht zum Öffnen der Einspritzdüse nur ein geringes Kraftstoffvolumen unter Druck gesetzt zu werden. Dadurch wird der Druckaufbau beschleunigt.
  • Beim Öffnen des Ventilsitzes steht der Druckraum mit dem vergleichsweise großvolumigen Innenraum des Ventilkörpers in Verbindung. Der Strömungswiderstand beim Druckausgleich ist gering, so daß der Druckausgleich schnell vor sich geht.
  • Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der Ventilkörper eine vergleichsweise kleine, bewegte Masse aufweist. Er hat rohrförmige Gestalt und benötigt außen keinen Bereich, an dem der Kraftstoff beim Druckausgleich abfließt. Insgesamt ist durch die beschriebenen Maßnahmen die Steuercharakteristik der Steuereinrichtung verbessert.
  • In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist der Ventilsitzdurchmesser am Ventilkörper kleiner als dessen Führungsdurchmesser. Dadurch wirkt der Druck des Druckraums so, daß er das Öffnen des Ventilsitzes unterstützt.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Die Figur zeigt eine Steuereinrichtung im Schnitt.
  • In einem Ventilgehäuse(1) ist ein rohrförmiger Ventilkörper(2) verschieblich gelagert. Der Führungsdurchmesser des Ventilkörpers(2) im Ventilgehäuse(1) ist mit D1 bezeichnet.
  • Zwischen der einen Stirnkante(3) des Ventilkörpers(2) und dem Ventilgehäuse(1) ist ein Ventilsitz(4) ausgebildet. Der Ventilsitzdurchmesser ist mit D2 bezeichnet. Dieser ist geringfügig kleiner als der Führungsdurchmesser D1.
  • Der Ventilkörper(2) bildet einen Innenraum(5). Innen am Ventilkörper(2) sitzt ein Sprengring(6), an dem sich eine Druckfeder(7) abstützt. In der Figur ist der Ventilsitz(4) in seiner Offenstellung gezeigt. Dabei drückt die Druckfeder(7) über den Sprengring(6) den Ventilkörper(2) mit seiner der Stirnkante(3) abgewandten Stirnkante(8) gegen einen Anschlagring(9).
  • Auf der Stirnkante(8) steht ein Becherteil(10) auf, das mit einer Membran(11) verbunden ist. Das Becherteil(10) ist mit Öffnungen(12) versehen, die zu einem Ablauf(13) führen. Der Innenraum(5) ist dadurch zum Ablauf(13) hin offen.
  • In einem Oberteil(14) des Ventilgehäuses(1) ist ein Spiel-Ausgleichselement(15) angeordnet, das einerseits an dem Becherteil(10) ansteht und das andererseits von einem Antriebselement(16) beaufschlagt ist.
  • Am Ventilkörper(2) ist ein Zulauf(17) vorgesehen. Zwischen diesem und dem Ventilsitz(4) ist ein ringförmiger Druckraum(18) ausgebildet.
  • Das Ventilgehäuse(1) ist in einen Grundkörper(19) eingesetzt. Es ist in diesem mittels einer Schraubhülse(20) gehalten.
  • Der Ablauf(13) setzt sich im Grundkörper(19) fort. Am Ventilkörper(2) ist im Bereich des Innenraums(5) ein weiterer Ablauf(21) vorgesehen. Dieser ist einer entsprechenden Durchbrechung(22) des Grundkörpers(19) zugeordnet. Im Regelfall ist der Grundkörper(19) so gestaltet, daß nur einer der Abläufe(13,21) wirksam ist.
  • Der Ablauf(13 bzw. 21) ist mit der Niederdruckseite einer nicht näher dargestellten Einspritzpumpe verbunden. An deren Hochdruckseite liegen eine nicht näher dargestellte Einspritzdüse und der Zulauf(17).
  • Die Funktionsweise der beschriebenen Einrichtung ist ausgehend von der in der Figur dargestellten Stellung etwa folgende:
  • Von der Einspritzpumpe wird durch den Zulauf(17), den Druckraum(18), den Ventilsitz(4), den Innenraum(5) und den jeweils angeschlossenen Ablauf(13 oder 21) Kraftstoff gefördert. Dabei baut sich im Druckraum(18) kein Druck auf, so daß die Einspritzdüse geschlossen ist. Die Druckfeder(7) hält den Ventilsitz(4) offen.
  • Wird nun das Antriebselement(16), beispielsweise elektronisch gesteuert, betätigt, dann drückt es über das Spielausgleichselement(15) das Becherteil(10) auf den Ventilkörper(2), so daß der Ventilsitz(4) gegen die Kraft der Druckfeder(7) schließt. Im Druckraum(18) baut sich ein hoher Druck, beispielsweise 1000 bar, auf, der die Einspritzdüse öffnet.
  • Die auf den Ventilsitz(4) zu übertragende Zuhaltekraft ist vergleichsweise gering, da der Ventilsitzdurchmesser(D2) und der Führungsdurchmesser(D1) im wesentlichen gleich groß sind.
  • Solange der Ventilkörper(2) in Schließstellung gehalten ist, tritt zwangsläufig längs der Außenfläche(2′) des Ventilkörpers(2) Kraftstoff aus dem Druckraum(18) in den Ablauf(13). Die Schließstellung bleibt dabei jedoch aufrechterhalten.
  • Schaltet das Antriebselement(16) ab, dann verschiebt sich der Ventilkörper(2) unter der Wirkung der Druckfeder(7). Die Öffnungswirkung ist dadurch unterstützt, daß der Ventilsitzdurchmesser(D2) geringfügig kleiner als der Führungsdurchmesser(D1) ist. Beim öffnen des Ventilsitzes(4) baut sich der im Druckraum(18) herrschende Druck schnell über den Innenraum(5) ab.

Claims (7)

1. Steuereinrichtung für eine Kraftstoff-Einspritzdüse eines Verbrennungsmotors, insbesondere Dieselmotors, mit einem verschieblich geführten, von einem Antriebselement gesteuerten Ventilkörper, der einen Ventilsitz bildet und einen Innenraum aufweist, und mit einem Druckraum zwischen einem Zulauf und dem Ventilsitz, wobei sich bei geschlossenem Ventilsitz im Druckraum ein Einspritzdruck für die Einspritzdüse aufbaut und bei geöffnetem Ventilsitz ein Druckausgleich zwischen dem Druckraum und einem Ablauf erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz(4) von dem dem Zulauf nahen Ende(3) des Ventilkörpers(2) gebildet ist, daß bei geöffnetem Ventilsitz(4) der Druckraum(18) über den Ventilsitz(4) mit dem Innenraum(5) des Ventilkörpers(2) in Verbindung steht und daß der Innenraum(5) zum Ablauf(13 bzw. 21) offen ist.
2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitzdurchmesser(D2) am Ventilkörper(2) kleiner als der Führungsdurchmesser(D1) des Ventilkörpers(2) ist.
3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper(2) rohrförmig gestaltet ist.
4. Steuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich am Ventilkörper(2) über einen Sprengring(6) eine Druckfeder(7) abstützt.
5. Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einer dem Ventilsitz(4) abgewandten Stirnkante(8) des Ventilkörpers(2) ein Anschlagring(9) zugeordnet ist und auf dieser Stirnkante(8) ein Becherteil(10) zum Antrieb des Ventilkörpers(2) aufsteht.
6. Steuereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Becherteil(10) mit zum Ablauf(13) führenden Öffnungen(12) versehen ist.
7. Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablauf(21) direkt am Innenraum(5) vorgesehen ist.
EP89112156A 1988-07-20 1989-07-04 Steuereinrichtung für eine Kraftstoff-Einspritzdüse Expired - Lifetime EP0351631B1 (de)

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