DE19826791A1

DE19826791A1 - Ventilsteuereinheit für ein Kraftstoffeinspritzventil

Info

Publication number: DE19826791A1
Application number: DE19826791A
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: DE59906857D1; US6244245B1; CN1272163A; EP1029172B1; CZ2000116A3; CN1158456C; EP1029172A1; WO1999066193A1; JP2002518630A; CZ293709B6

Abstract

Eine Ventilsteuereinheit (1) für ein Kraftstoffeinspritzventil weist zwei miteinander durchgängig verbundene Ventilsteuerräume (3, 4) auf. Innerhalb des ersten mit einem Zulaufkanal (18) für Kraftstoff verbundenen Ventilsteuerraum (3) ist ein Endglied (6) eines verschieblichen Ventilsteuerkolbens (5) verfahrbar. Der zweite Ventilsteuerraum (4) ist mit einem verschließbaren Ablaufkanal (21) verbunden. Das Endglied (6) ist aus einem inneren und einem äußeren Bauglied (7, 8) aufgebaut, die relativ zueinander verschieblich sind. Bei der Bewegung des Ventilsteuerkolbens (5) wird für die Voreinspritzung nur das äußere Bauglied (8) und für die Haupteinspritzung das innere Bauglied (7) bewegt. Die Menge an voreingespritztem Kraftstoff kann weiter minimiert werden, während gleichzeitig eine erhöhte Bewegungsgeschwindigkeit des Ventilsteuerkolbens (5) bei der Haupteinspritzung möglich ist.

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 des einen 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 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. Deshalb sinkt der Druck im ersten Ventilsteuerraum, und die hydraulische Kraft auf den Ventilsteuerkolben nimmt ab. Nachteiligerweise muß innerhalb des ersten Ventilsteuerraums ein großvolumiges mit dem Ventilsteuerkolben verbundenes Endglied bewegt werden. Aufgrund der Hubbewegung des Endglieds kann bei der Voreinspritzung die eingespritzte Menge an Kraftstoff nicht ausreichend minimiert werden. Bei der Haupteinspritzung ist es ebenfalls von Nachteil, daß ein großes Volumen an Kraftstoff innerhalb des ersten Ventilsteuerraums durch das Endglied verdrängt werden muß, wenn sich der Ventilsteuerkolben von der Einspritzöffnung wegbewegt. 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 Minimierung der Menge voreingespritzten Kraftstoffs und zur Erhöhung der Bewegungsgeschwindigkeit des Ventilsteuerkolbens die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 auf.

Das beim Stand der Technik vorhandene einteilige Endglied setzt sich erfindungsgemäß aus einem inneren und einem äußeren Bauglied zusammen. Beide Bauglieder sind relativ zueinander verschieblich und mit dem Ventilsteuerkolben verbunden. Bei Öffnung des Ablaufkanals und bei Austritt von Kraftstoff aus dem ersten Ventilsteuerraum in den zweiten Ventilsteuerraum können sich beide Bauglieder des Endglieds innerhalb des ersten Ventilsteuerraums verschieben. Bei der Voreinspritzung verschieben sich beide Bauglieder gemeinsam um einen geringen Hub, während sich bei der Haupteinspritzung lediglich das innere Bauglied um einen weiteren Hub bewegt. Dies hat zur Folge, daß bei der Voreinspritzung infolge der Bewegung des Ventilsteuerkolbens zunächst ein größeres Volumen an Kraftstoff durch das Endglied (inneres und äußeres Bauglied) aus dem ersten Ventilsteuerraum herausgedrängt werden muß. Der Ventilsteuerkolben kann daher nur einen geringen Hub ausführen. Die voreingespritzte Menge an Kraftstoff wird dadurch gering gehalten. Bei der Haupteinspritzung bewegt sich dagegen nur das innere Bauglied des Endglieds, so daß ein geringeres Volumen an Kraftstoff aus dem ersten Ventilsteuerraum herausgedrängt werden muß. Der Ventilsteuerkolben kann daher mit erhöhter Bewegungsgeschwindigkeit und einem größeren Hub verfahren werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der erste Ventilsteuerraum einen ersten Anschlag zur Begrenzung der Bewegung des äußeren Bauglieds in Richtung des zweiten Ventilsteuerraums und einen zweiten Anschlag zur Begrenzung der Bewegung des inneren Bauglieds in Richtung des zweiten Ventilsteuerraums auf. Durch die Ausbildung der beiden Anschläge wird die Bewegung der Bauglieder innerhalb des ersten Ventilsteuerraums in definierter und reproduzierbarer Weise durchgeführt. Es wird stets eine gleiche geringe Menge an Kraftstoff voreingespritzt, ohne die erhöhte Bewegungsgeschwindigkeit bei der Haupteinspritzung zu beeinträchtigen.

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 eine erfindungsgemäße 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.

Zum Öffnen und Schließen der Einspritzöffnung weist ein Gehäusekörper 2 der Ventilsteuereinheit 1 als zentralen Gegenstand einen ersten Ventilsteuerraum 3 und einen zweiten Ventilsteuerraum 4 auf. Über die Änderung der Druckverhältnisse innerhalb der Ventilsteuerräume 3 und 4 kann die Bewegung eines Ventilsteuerkolbens 5 beeinflußt werden. Der Ventilsteuerkolben 5 besitzt ein Endglied 6, das ein inneres Bauglied in Form eines Kolbenabschnitts 7 und ein äußeres Bauglied in Form eines Steuerrings 8 umfaßt. Der zu dem Kolbenabschnitt 7 konzentrische Steuerring 8 ist verschieblich auf einer Außenumfangsfläche 9 des Kolbenabschnitts 7 angeordnet. Eine Druckfeder 10 preßt den Steuerring 8 mit einer Ringfläche 11 gegen eine Gegenfläche 12. Mittels einer Befestigungsschraube 13a ist eine Befestigungsplatte 13b mit dem Kolbenabschnitt 7 fest verbunden und weist zur Abstützung der Druckfeder 10 die Gegenfläche 11 auf. Der Steuerring 8 ist daher unter Vorspannung befestigt.

Ein mit dem Gehäusekörper 2 verbundenes Gehäuseteil 14 weist einen Druckraum 15 auf, der über einen Anschlußkanal 16 mit einem Hochdruckspeicher (common rail) in Verbindung steht. Der Druckraum 15 besitzt eine Zulaufbohrung 17, über die Kraftstoff austreten kann. Mittels eines Zulaufkanals in Form einer Zulaufdrossel 18 kann Kraftstoff in den ersten Ventilsteuerraum 3 strömen. Die Zulaufbohrung 17 ermöglicht es, daß unter Hochdruck stehender Kraftstoff (Dieselkraftstoff) eine Unterseite 19 des Steuerrings 8 druckbeaufschlagen kann. Wenn nun eine Ventilkugel 20, die Teil eines in der Figur nicht dargestellten herkömmlichen Magnetventils ist, einen Ablaufkanal in Form einer Ablaufdrossel 21 freigibt, sinkt der Druck innerhalb des zweiten Ventilsteuerraums. Infolgedessen nimmt auch der Druck innerhalb des ersten Ventilsteuerraums 3 ab. Kraftstoff kann in Pfeilrichtung 22 abfließen. Das Endglied 6 mit einem Außendurchmesser d₂ verschiebt sich daher zunächst um den Hub h₁. Der Steuerring 8 kommt daher mit der Ringfläche 11 an einer Wandfläche 23 des ersten Ventilsteuerraums 3 zur Anlage. Aufgrund des Anschlags kann sich der Steuerring 8 nicht weiter in Richtung des Ablaufkanals 21 bewegen. Es wird nur eine geringe Menge an Kraftstoff voreingespritzt. Bei der Haupteinspritzung kann anschließend der Kolbenabschnitt 7 mit einem Außendurchmesser d₁ um den Hub h_G-h₁ zusätzlich verfahren. Mit h_G ist der Gesamthub bezeichnet. Bei der Haupteinspritzung bewegt sich ein Bauglied des Endglieds 6, nämlich der Kolbenabschnitt 7, mit einer im Vergleich zum gesamten Querschnittsvolumen des Endglieds 6 verringerten Querschnittsfläche. Es muß weniger Volumen an Kraftstoff aus dem ersten Ventilsteuerraum 3 in den zweiten Ventilsteuerraum 4 hinausgedrängt werden. Der Kolbenabschnitt 7 kann sich daher schneller bewegen als das gesamte Endglied 6 mit seiner größeren baulichen Erstreckung. Insgesamt gesehen wird daher erreicht, daß eine geringere Menge an Kraftstoff bei der Voreinspritzung ausgestoßen wird und daß bei der Haupteinspritzung eine erhöhte Bewegungsgeschwindigkeit des Ventilsteuerkolbens 5 möglich ist.

Beim Schließen der nicht gezeigten Düsennadel infolge der Bewegung des Ventilsteuerkolbens 5 in Pfeilrichtung 24 bewegt sich in umgekehrter Reihenfolge zum Öffnungsvorgang der Kolbenabschnitt 7 zunächst wieder von dem zweiten Ventilsteuerraum 4 weg. Anschließend wird auch der Steuerring 8 in seine Ruhestellung zurückbewegt, so daß die Einspritzöffnung wieder geschlossen ist.

Claims

1. Ventilsteuereinheit für ein Kraftstoffeinspritzventil, mit zwei miteinander durchgängig verbundenen Ventilsteuerräumen (3, 4), in deren erstem mit einem Zulaufkanal (18) für Kraftstoff verbundenen Ventilsteuerraum (3) ein Endglied (6) eines verschieblichen Ventilsteuerkolbens (5) verfahrbar ist, und wobei der zweite Ventilsteuerraum (4) mit einem verschließbaren Ablaufkanal (21) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Endglied (6) aus einem inneren (7) und einem äußeren (8) Bauglied aufgebaut ist, die relativ zueinander verschieblich sind.

2. Ventilsteuereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauglieder (7, 8) konzentrisch zueinander sind.

3. Ventilsteuereinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Bauglied (7) starr mit dem Ventilsteuerkolben (5) verbunden ist, und daß Mittel (10, 13a, 13b) zur Halterung des äußeren Bauglieds (8) unter Vorspannung auf dem inneren Bauglied (7) vorgesehen sind.

4. Ventilsteuereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Bauglied (7) ein Endabschnitt des Ventilsteuerkolbens (5) ist, der durch einen stufenartigen Übergang von einem größeren (d₂) auf einen kleineren (d₁) Außendurchmesser des Ventilsteuerkolbens (5) gebildet wird, und daß das äußere Bauglied (8) ein Steuerring ist.

5. Ventilsteuereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Gehäusekörper (2) der Ventilsteuereinheit (1) ein erster Anschlag zur Begrenzung der Bewegung des äußeren Bauglieds (8) in Richtung des zweiten Ventilsteuerraums (4) und zweiter Anschlag zur Begrenzung der Bewegung des inneren Bauglieds (7) in Richtung des zweiten Ventilsteuerraums (4) ausgebildet ist.

6. Ventilsteuereinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge innerhalb des ersten Ventilsteuerraums (3) ausgebildet sind.