EP0351631B1 - Steuereinrichtung für eine Kraftstoff-Einspritzdüse - Google Patents

Steuereinrichtung für eine Kraftstoff-Einspritzdüse Download PDF

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EP0351631B1 EP89112156A EP89112156A EP0351631B1 EP 0351631 B1 EP0351631 B1 EP 0351631B1 EP 89112156 A EP89112156 A EP 89112156A EP 89112156 A EP89112156 A EP 89112156A EP 0351631 B1 EP0351631 B1 EP 0351631B1
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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 tubular valve body which is displaceably guided in a valve housing on a guide diameter and controlled by a drive element and which can be placed at one end on a valve seat of the valve housing and an interior has, which is supported on the valve body, a pressure spring counteracting the force of the drive element, and with a fuel pressure chamber which is arranged in the valve housing between a fuel inlet and the valve seat, the valve seat being opposite the end of the valve body close to the inlet and at When the valve is closed, an injection pressure builds up in the pressure chamber for the injection nozzle and when the valve is open there is pressure equalization between the pressure chamber and a fuel outlet, the pressure chamber being open to the outlet through the interior through the valve seat is.
  • a control device for a fuel injector is described in document DE-A-3 704 743.
  • 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 on the valve housing opposite 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 is closed.
  • the fuel when the valve 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 builds up when the valve is closed and, on the other hand, the pressure equalization takes place quickly when the valve is open.
  • valve body When the valve is opened, 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.
  • the 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).
  • the valve seat (4) is opened, the pressure prevailing in the pressure chamber (18) quickly decreases via the interior (5).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für eine Kraftstoff-Einspritzdüse eines Verbrennungsmotors, insbesondere Dieselmotors, mit einem in einem Ventilgehäuse auf einem Führungsdurchmesser verschieblich geführten, von einem Antriebselement gesteuerten, rohrförmigen Ventilkörper, der mit seinem einen Ende an einen Ventilsitz des Ventilgehäuses anlegbar ist und einen Innenraum aufweist, wobei sich am Ventilkörper eine der Kraft des Antriebselements entgegenwirkende Druckfeder abstützt, und mit einem Kraftstoff-Druckraum, der in dem Ventilgehäuse zwischen einem Kraftstoff-Zulauf und dem Ventilsitz angeordnet ist, wobei der Ventilsitz dem dem Zulauf nahen Ende des Ventilkörpers gegenüberliegt und bei geschlossenem Ventil sich im Druckraum ein Einspritzdruck für die Einspritzdüse aufbaut und bei geöffnetem Ventil ein Druckausgleich zwischen dem Druckraum und einem Kraftstoff-Ablauf erfolgt, wobei der Druckraum über den Ventilsitz durch den Innenraum zum Ablauf offen ist.
  • Eine Steuereinrichtung für eine Kraftstoff-Einspritzdüse ist in dem Dokument DE-A-3 704 743 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 dieser Steuereinrichtung ist der Ventilsitz an dem Ventilgehäuse gegenüber dem dem Ablauf nahen Ende des Ventilkörpers vorgesehen.
  • Dementsprechend groß ist das Volumen des Druckraumes. Ein großvolumiger Druckraum ist jedoch ungünstig, da in diesem beim Schließen des Ventils ein entsprechend großes Kraftstoffvolumen unter Druck gesetzt werden muß. Außerdem muß beim Öffnen des Ventils der Kraftstoff außen an dem Ventilkörper abfließen. Dabei ist mit einem vergleichsweise hohen Strömungswiderstand zu rechnen, der den Druckausgleich verzögert.
  • Auch bei den aus den Dokumenten US-A-4 392 612 und US-A-4 550 875 bekannten Steuereinrichtungen erfolgt der mit einem Strömungswiderstand verbundene Kraftstoffabfluß jeweils außen am Ventilkörper, und zwar in einer Ringnut auf einem Teil der Ventilkörperlänge. Der Innenraum des Ventilkörpers, der im Vergleich mit dem Ringspalt der Ringnut einen wesentlich größeren Querschnitt aufweist, wird hier als Strömungsweg praktisch nicht ausgenutzt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Steuereinrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß einerseits der Druckaufbau bei geschlossenem Ventil und andererseits der Druckausgleich bei geöffnetem Ventil schnell erfolgt.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der von dem Ventilsitz abgewandten Stirnkante des rohrförmigen Ventilkörpers ein Anschlagring zugeordnet ist und auf dieser Stirnkante ein Becherteil zum Antrieb des Ventilkörpers aufsteht, welches mit Öffnungen versehen ist, durch die der Innenraum des Ventilkörpers zum Ablauf hin offen ist, und daß sich die Druckfeder über einen Sprengring auf der Innenseite des Ventilkörpers abstützt.
  • Beim Öffnen des Ventils 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 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 (2)

  1. Steuereinrichtung für eine Kraftstoff-Einspritzdüse eines Verbrennungsmotors, insbesondere Dieselmotors, mit einem in einem Ventilgehäuse (1) auf einem Führungsdurchmesser (D₁) verschieblich geführten, von einem Antriebselement (16) gesteuerten, rohrförmigen Ventilkörper (2), der mit seinem einen Ende an einen Ventilsitz (4) des Ventilgehäuses (1) anlegbar ist und einen Innenraum (5) aufweist, wobei sich am Ventilkörper (2) eine der Kraft des Antriebselements (16) entgegenwirkende Druckfeder (7) abstützt, und mit einem Kraftstoff-Druckraum (18), der in dem Ventilgehäuse (1) zwischen einem Kraftstoff-Zulauf (17) und dem Ventilsitz (4) angeordnet ist, wobei der Ventilsitz (4) dem dem Zulauf (17) nahen Ende des Ventilkörpers (2) gegenüberliegt und bei geschlossenem Ventil sich im Druckraum (18) ein Einspritzdruck für die Einspritzdüse aufbaut und bei geöffnetem Ventil ein Druckausgleich zwischen dem Druckraum (18) und einem Kraftstoff-Ablauf (13) erfolgt, wobei der Druckraum (18) über den Ventilsitz (4) durch den Innenraum (5) zum Ablauf (13) offen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der von dem Ventilsitz (4) abgewandten Stirnkante (8) des rohrförmigen Ventilkörpers (2) ein Anschlagring (9) zugeordnet ist und auf dieser Stirnkante (8) ein Becherteil (10) zum Antrieb des Ventilkörpers (2) aufsteht, welches mit Öffnungen (12) versehen ist, durch die der Innenraum (5) des Ventilkörpers (2) zum Ablauf (13) hin offen ist, und daß sich die Druckfeder (7) über einen Sprengring (6) auf der Innenseite des Ventilkörpers (2) abstützt.
  2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitzdurchmesser (D₂) am Ventilkörper (2) kleiner als der Führungsdurchmesser (D₁) des Ventilkörpers (2) ist.
EP89112156A 1988-07-20 1989-07-04 Steuereinrichtung für eine Kraftstoff-Einspritzdüse Expired - Lifetime EP0351631B1 (de)

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