WO1999066190A1 - Ventilsteuereinheit für ein kraftstoffeinspritzventil - Google Patents

Ventilsteuereinheit für ein kraftstoffeinspritzventil Download PDF

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WO1999066190A1
WO1999066190A1 PCT/DE1999/001156 DE9901156W WO9966190A1 WO 1999066190 A1 WO1999066190 A1 WO 1999066190A1 DE 9901156 W DE9901156 W DE 9901156W WO 9966190 A1 WO9966190 A1 WO 9966190A1
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valve
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Friedrich Boecking
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Robert Bosch Gmbh
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    • F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
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    • F02M2547/008—Means for influencing the flow rate out of or into a control chamber, e.g. depending on the position of the needle

Definitions

  • the invention relates to a valve control unit for a fuel injection valve, in particular for a common rail injector, according to the preamble of patent claim 1.
  • Such a valve control unit is known for example from EP_0_661_442_A1.
  • Valve control units of this type are intended to control the injection process during the pre-injection and main injection of fuel (diesel fuel) in common-rail injectors.
  • the valve control unit influences the pressurization of one end of a displaceably mounted valve control piston of the valve control unit.
  • the other end of the valve control piston can act on a nozzle needle, so that the nozzle needle either seals an injection opening or allows fuel to escape from the injection opening.
  • the pressurization of the valve control piston or the nozzle needle is carried out by changing the pressure conditions within a first valve control chamber, which via a Inlet channel is connected to a high pressure accumulator (common rail).
  • a first valve control chamber which via a Inlet channel is connected to a high pressure accumulator (common rail).
  • an outlet channel is opened which is connected to a second valve control chamber which is continuously connected to the first valve control chamber.
  • a pressurized end member connected to the valve control piston can move in the direction of the second valve control chamber, so that a hydraulic stop for the end member takes place.
  • Fuel can flow into the second valve chamber from the first valve chamber through a gap between the top of the end member and an upper wall surface of the first valve chamber.
  • the flow cross-section for fuel is determined by the spacing of the end member from the wall surface 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 chambers, the gap acts as a throttle from a certain stroke of the valve control piston. The throttling of the fuel flow is still dependent on the flow cross-sections of the outlet channel and inlet channel. When the drain channel opens and the valve control piston moves, the gap determines which fuel volume can be forced out of the first valve control chamber.
  • the flow cross section in the known valve control unit is too small, so that the pressure within the valve control piston moves first valve control room rises after the opening of the drain channel. This prevents an increased
  • valve control unit for a fuel injection valve, in particular for a common rail injector, points to increasing the
  • the extension consists in the formation of a groove which can either be formed in the upper side of the end link or in the opposite upper wall surface of the first valve control chamber.
  • the geometric groove shape can also be designed differently. If the end member moves upwards after opening the drainage channel, the groove has a positive influence on the flow cross section for fuel, because fuel can also flow within the groove. A pressure increase that reduces the speed of movement of the valve control spool during the main injection is reduced.
  • the groove is also sealed, so that there is no increased leakage rate of fuel that can flow off via the drain channel.
  • valve control unit An embodiment of the valve control unit according to the invention is shown in the drawing and explained in the following description.
  • the figure shows a longitudinal section through an upper part of a valve control unit according to the invention.
  • valve control unit 1 is in an idle state in which the injection opening is closed, which is not shown in the figure.
  • 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.
  • 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.
  • Valve control piston can be moved in the direction of arrow 4, see above 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. Consequently, fuel from a first
  • Valve control chamber 7 and a second valve control chamber 8 flow out in the direction of arrow 9, because the valve control chambers 8 and 9 and the discharge throttle 6 are continuously connected to one another.
  • the first valve control room 7 is connected via an inlet channel in the form of an inlet throttle 10 to a high-pressure accumulator (common rail) for fuel.
  • Valve control chamber 7 can come to a pressure increase 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.
  • the gap 12 defines a hydraulic stop for the end member 3 because a fuel cushion can build up in the gap.
  • a top 14 of the end member 3 can on the fuel cushion between the top 14 and a wall surface 15 of the first valve control chamber 7.
  • 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 transversely to the groove 13, so that fuel when closing the end member 3 from the
  • Valve control room 7 can flow into the valve control room 8.
  • 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.
  • the formation of the groove 13 on the upper side 14 of the end member 3 increases the gap 12.
  • the enlargement of the gap 12 does not affect the pre-injection, but only becomes noticeable during 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 depends on the flow cross section of the outlet 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.

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Abstract

Eine Ventilsteuereinheit (1) für ein Kraftstoffeinspritzventil umfaßt zwei miteinander durchgängig verbundene Ventilsteuerräume (7, 8), in deren erstem mit einem Zulaufkanal (10) für Kraftstoff verbundenen Ventilsteuerraum (7) ein Endglied (3) eines verschieblichen Ventilsteuerkolbens verfahrbar ist, und wobei der zweite Ventilsteuerraum (8) mit einem verschließbaren Ablaufkanal (6) verbunden ist. Im Bereich des durch eine Oberseite (14) des Endglieds (3) und eine obere Wandfläche (15) des ersten Ventilsteuerraums (7) begrenzten freien Strömungsquerschnitts eines Kraftstoffstroms ist eine offene Nut (13) zur Erweiterung des Strömungsquerschnitts vorgesehen. Die Bewegungsgeschwindigkeit des Ventilsteuerkolbens kann bei der Haupteinspritzung erhöht werden.

Description

Ventilsteuereinheit für ein Kraftstoffeinspritzventil
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Ventilsteuereinheit für ein Kraftstoffeinspritzventil, insbesondere für einen Common- Rail-Injektor, nach der Gattung des Patentanspruchs 1.
Eine derartige Ventilsteuereinheit ist beispielsweise aus der EP_0_661_442_A1 bekannt.
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 Kraftstoff aus der Einspritzöffnung zuläßt.
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 Ven ilsteuerräum strömen.
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.
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.
Vorteile der Erfindung
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 .
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.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstands der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Ventilsteuereinheit ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert .
Die Figur zeigt einen Längsschnitt durch einen oberen Teil einer erfindungsgemäßen Ventilsteuereinheit.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Das Ausführungsbeispiel einer Ventilsteuereinheit 1 befindet sich in einem Ruhezustand, bei dem die Einspritzöffnung geschlossen ist, die in der Figur nicht gezeigt ist.
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 ausströmen, weil die Ventilsteuerräume 8 und 9 und die Ablaufdrossel 6 durchgängig miteinander verbunden sind. Der erste Ventilsteuerräum 7 ist über einen Zulaufkanal in Form einer Zulaufdrossel 10 an einen Hochdruckspeicher (common rail) für Kraftstoff angeschlossen.
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 Ventilsteuerräum 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.
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.
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.
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 Ablauf anals 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.

Claims

Ansprüche
_Ventilsteuereinheit für ein Kraftstoffeinspritzventil , mit zwei miteinander durchgängig verbundenen Ventilsteuerräumen (7, 8), in deren erstem mit einem Zulaufkanal (10) für Kraftstoff verbundenen Ventilsteuerräum (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 .
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.
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 Ventilsteuerräum (7) hin offen ist. Ventilsteuereinheit nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut als Ringnut ausgebildet ist.
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.
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