DE19826795A1

DE19826795A1 - Ventilsteuereinheit für ein Kraftstoffeinspritzventil

Info

Publication number: DE19826795A1
Application number: DE1998126795
Authority: DE
Inventors: Friedrich Boecking
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1998-06-16
Filing date: 1998-06-16
Publication date: 1999-12-23
Also published as: WO1999066190A1

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

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 Kraftstoffaus 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 Ventilsteuerraum 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 aus strömen, weil die Ventilsteuerräume 8 und 9 und die Ablaufdrossel 6 durchgängig miteinander verbunden sind. Der erste Ventilsteuerraum 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 Ventilsteuerraum 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 Ablaufkanals 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

1. Ventilsteuereinheit für ein Kraftstoffeinspritzventil,
mit zwei miteinander durchgängig verbundenen Ventilsteuerräumen (7, 8), in deren erstem mit einem Zulaufkanal (10) für Kraftstoff verbundenen Ventilsteuerraum (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 Ventilsteuerraum (7) hin offen ist.

4. 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.