DE10164394A1

DE10164394A1 - Fuel injection valve for IC engine has leakage channel connecting control pressure space for valve piston to discharge bore

Info

Publication number: DE10164394A1
Application number: DE2001164394
Authority: DE
Inventors: Andreas Gaudl; Andreas Rettich
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-12-28
Filing date: 2001-12-28
Publication date: 2003-07-17

Abstract

The fuel injection valve (1) has a valve piston (11) controlling the opening and closing movement of a valve element (4) and having a control face (14), acting in the valve closure direction, forming part of a control pressure space (15). A sealing surface provided by the control face cooperates with a conical valve seat around the outside of a coaxial discharge bore (18), the valve piston or the valve housing (13) having a leakage channel (24) connecting the control pressure space to the discharge channel in the closed valve seat position.

Description

State of the art

Die Erfindung geht aus von einem Kraftstoffeinspritzventil nach der Gattung des Patentanspruchs 1. The invention is based on a fuel injection valve according to the preamble of claim 1.

Bei einem solchen, z. B. aus der EP 0 916 842 A1 bekannten Kraftstoffeinspritzventil wird mit einer Düsennadel die Einspritzöffnung des Einspritzventils geöffnet oder geschlossen, um eine gezielte Einspritzung von mit Hochdruck beaufschlagtem Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine zu ermöglichen. Die Düsennadel hat im Bereich des Druckraumes eine Druckschulter, an welcher der zugeführte Kraftstoff im Öffnungssinn an der Düsennadel angreift. Die Bewegung der Düsennadel wird dabei mittels eines axial auf die Düsennadel wirkenden Ventilkolbens gesteuert, dessen der Einspritzöffnung abgewandtes Ende einen Steuerdruckraum begrenzt und darin mit einem Ventilsitz zusammenwirkt. Der Öffnungshub des Ventilglieds ist durch Anlage des Ventilkolbens am Ventilsitz begrenzt, wobei gleichzeitig der Ventilkolben mit einer Dichtfläche den Ventilsitz verschließt. Dabei ist die Dichtfläche zum Ventilsitz dichtend ausgeführt, so daß bei geschlossenem Ventilsitz der Druck im Steuerdruckraum wieder ansteigt und der Ventilkolben hydraulisch vom Ventilsitz abgehoben wird. Der dadurch wieder steigende Druck im Druckraum drängt den Ventilkolben wieder in Richtung Ventilsitz. Die so entstehenden Schwingungen des Ventilkolbens führen, da die Ventilkolbenbewegung direkt auf die Düsennadel übertragen wird und somit die Einspritzmenge direkt beeinflußt, zu einem relativ stark schwingenden Einspritzmengenverlauf. In such, e.g. B. known from EP 0 916 842 A1 The fuel injector is fitted with a nozzle needle Injector opening of the injector opened or closed to a targeted injection of high pressure fuel in the combustion chamber To enable internal combustion engine. The nozzle needle has in the range of Pressure chamber a pressure shoulder on which the supplied Fuel attacks the nozzle needle in the opening direction. The Movement of the nozzle needle is caused by an axial movement controlled the valve needle acting valve piston, the end facing away from the injection opening Control pressure space limited and with a valve seat interacts. The opening stroke of the valve member is by system of the valve piston on the valve seat, where at the same time the valve piston with a sealing surface the valve seat closes. Here is the sealing surface to the valve seat sealed, so that when the valve seat is closed the pressure in the control pressure chamber rises again and the Valve piston is lifted hydraulically from the valve seat. The thereby increasing pressure in the pressure chamber is pushing the Valve piston back towards the valve seat. The so resulting vibrations of the valve piston cause the Transfer valve piston movement directly to the nozzle needle is and thus directly affects the injection quantity a relatively strongly oscillating injection quantity curve.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Einspritzventils besteht in einem beruhigten bzw. geglätteten Einspritzmengenverlauf des Einspritzventils. Der Leckagekanal ermöglicht den Abfluß einer geringen, aber definierten permanenten Leckagemenge und verhindert so, daß der Druck im Steuerdruckraum bei geschlossenen Ventilsitz wieder ansteigt und den Ventilkolben während der Einspritzung hydraulisch vom Ventilsitz abhebt. Dadurch sind geringer Verschleiß und längere Funktionsdauern erreichbar. The advantage of the injection valve according to the invention is in a calm or smoothed Injection quantity curve of the injector. The leakage channel enables that Outflow of a small but defined permanent Leakage quantity and thus prevents the pressure in the Control pressure chamber rises again with the valve seat closed and the Valve piston hydraulically from the injection during Valve seat lifts off. This reduces wear and tear longer operating times can be achieved.

Bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist der Leckagekanal im bzw. am Ventilkolben oder Ventilgehäuse vorgesehen, und zwar entweder als offener Schlitz oder als Bohrung. In preferred embodiments of the invention, the Leakage channel in or on the valve piston or valve housing provided, either as an open slot or as Drilling.

Simulationsrechnungen haben einen Leckagekanaldurchmesser bzw. -schlitzbreite von 0,02 mm als funktionierend bestätigt. Simulation calculations have a leakage channel diameter or slot width of 0.02 mm as working approved.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstands der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar. Further advantages and advantageous configurations of the The subject of the invention are the description, the drawing and removable from the claims.

drawing

Verschiedene Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Einspritzventils sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: Different embodiments of the invention Injector are shown in the drawing and are explained in more detail in the description below. Show it:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Einspritzventils in einer schematischen Gesamtdarstellung; Figure 1 shows a first embodiment of the injection valve according to the invention in a schematic overall view.

Fig. 2 eine vergrößerte Detailansicht des Einspritzventils der Fig. 1 im Bereich eines Steuerdruckraums bei einem geöffneten Ventilsitz; FIG. 2 shows an enlarged detailed view of the injection valve of FIG. 1 in the area of a control pressure chamber with an open valve seat;

Fig. 3 die Detailansicht der Fig. 2 mit verschlossenem Ventilsitz; FIG. 3 shows the detailed view of Figure 2 with closed valve seat.

Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Einspritzventils in einer Darstellung analog zu Fig. 3; und Fig. 4 shows a second embodiment of the injector according to the invention in a representation analogous to FIG. 3; and

Fig. 5 ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Einspritzventils in einer Darstellung analog zu Fig. 3. Fig. 5 shows a third embodiment of the injector according to the invention in a representation analogous to FIG. 3.

Description of the embodiments

Das in Fig. 1 gezeigte Kraftstoffeinspritzventil 1 ist in einer mit Hochdruck beaufschlagten Einspritzleitung 2 des Kraftstoffs angeordnet und ragt in den Brennraum der zu versorgenden Brennkraftmaschine. The fuel injection valve 1 shown in FIG. 1 is disposed the fuel in a highly pressurized injection line 2 and projects into the combustion chamber of the internal combustion engine to be supplied.

In einer axialen Führungsbohrung 3 des Einspritzventils 1 ist ein kolbenförmiges Ventilglied (Düsennadel) 4 mit einer konischen Ventildichtfläche 5 verschiebbar gelagert, welche durch eine Schließfeder 6 gegen eine konische Ventilsitzfläche 7 des Ventilgehäuses gedrückt wird und die dort vorgesehenen Einspritzöffnungen 8 verschließt. Die Einspritzleitung 2 mündet im Einspritzventil 1 in einen ringförmigen Druckraum 9, von dem ein zwischen Führungsbohrung 3 und Ventilglied 4 verlaufender Ringspalt bis zur Ventilsitzfläche 7 führt. Das Ventilglied 4 hat im Bereich des Druckraumes 9 eine als Druckschulter ausgebildete Steuerfläche 10, an welcher der über die Einspritzleitung 2 zugeführte Kraftstoff im Öffnungssinn am Ventilglied 4 angreift. A piston-shaped valve member (nozzle needle) 4 with a conical valve sealing surface 5 is slidably mounted in an axial guide bore 3 of the injection valve 1 , which is pressed by a closing spring 6 against a conical valve seat surface 7 of the valve housing and closes the injection openings 8 provided there. The injection line 2 terminates in the injection valve 1 in an annular pressure chamber 9 from which an extending between the guide bore 3 and valve member 4 annular gap leads to the valve seat. 7 In the area of the pressure chamber 9, the valve member 4 has a control surface 10 designed as a pressure shoulder, on which the fuel supplied via the injection line 2 acts on the valve member 4 in the opening direction.

Die Öffnungs- und Schließbewegung des Ventilglieds 4 wird durch einen Ventilkolben 11 gesteuert, der in einer axialen Führungsbohrung 12 des Ventilgehäuses 13 verschiebbar geführt ist und mit seinem einen Ende auf die der Ventildichtfläche 5 abgewandte Stirnseite des Ventilglieds 4 axial einwirkt. Das andere Ende des Ventilkolbens 11 bildet eine Steuerfläche 14, die einen Steuerdruckraum 15 begrenzt und in Ventilschließrichtung wirkt. Über eine Z-Drossel 16 und einen Zulaufkanal 17 ist der Steuerdruckraum 15 mit der Einspritzleitung 2 verbunden. Vom Steuerdruckraum 15 geht koaxial zum Ventilkolben 11 eine Ablaufbohrung 18 ab, die über eine A-Drossel 19 und ein 2/2-Wege-Magnetventil 20 mit einer Entlastungsleitung (Lecköl) 21 verbindbar ist. The opening and closing movement of the valve member 4 is controlled by a valve piston 11 which is slidably guided in an axial guide bore 12 of the valve housing 13 and axially acts with its one end on the end face of the valve member 4 facing away from the valve sealing surface 5 . The other end of the valve piston 11 forms a control surface 14 which delimits a control pressure chamber 15 and acts in the valve closing direction. The control pressure chamber 15 is connected to the injection line 2 via a Z throttle 16 and an inlet channel 17 . A discharge bore 18 extends from the control pressure chamber 15 coaxially to the valve piston 11 and can be connected to a relief line (leak oil) 21 via an A throttle 19 and a 2/2-way solenoid valve 20 .

Die Ablaufbohrung 18 ist vom Steuerdruckraum 15 durch einen Ventilsitz 22 getrennt, mit dem eine an der Steuerfläche 14 vorgesehene konische Dichtfläche 23 (Fig. 2) des Ventilkolbens 11 zusammenwirkt. Die Steuerflächen 10, 14 und die Schließfeder 6 sind so ausgelegt, daß bei geschlossenem Ventil 20, d. h. bei gleichem Druck im Druckraum 9 und im Steuerdruckraum 15, das Ventilglied 4 die Einspritzöffnungen 8 verschließt und der Ventilsitz 22 geöffnet ist (Fig. 2). Die Z-Drossel 16 ist kleiner als die A-Drossel 19, so daß bei geöffnetem Ventil 20 der im Steuerdruckraum 15 herrschende Druck über die Entlastungsleitung 21 abgebaut wird und der im Druckraum 12 herrschende Druck nun ausreicht, um das Ventilglied 4 gegen die Wirkung der Schließfeder 9 aufzusteuern. Der Öffnungshub des Ventilglieds 4 ist durch die Anlage des Ventilkolbens 11 am Ventilsitz 22 begrenzt, wobei der Ventilkolben 11 gleichzeitig mit seiner Dichtfläche 23 den Ventilsitz 22 verschließt (Fig. 3). The drain hole 18 is separated from the control pressure chamber 15 by a valve seat 22 , with which a conical sealing surface 23 ( FIG. 2) of the valve piston 11 provided on the control surface 14 interacts. The control surfaces 10 , 14 and the closing spring 6 are designed such that when the valve 20 is closed, ie at the same pressure in the pressure chamber 9 and in the control pressure chamber 15 , the valve member 4 closes the injection openings 8 and the valve seat 22 is open ( FIG. 2). The Z-throttle 16 is smaller than the A-throttle 19 , so that when the valve 20 is open, the pressure prevailing in the control pressure chamber 15 is reduced via the relief line 21 and the pressure prevailing in the pressure chamber 12 is now sufficient to counteract the action of the valve member 4 Open spring 9 . The opening stroke of the valve member 4 is limited by the contact of the valve piston 11 with the valve seat 22 , the valve piston 11 simultaneously closing the valve seat 22 with its sealing surface 23 ( FIG. 3).

Am Ventilkolbenende ist ein Leckagekanal 24 vorgesehen, der bei verschlossenem Ventilsitz 22 den Steuerdruckraum 15 und die Ablaufbohrung 18 miteinander verbindet. Der Leckagekanal 24 ist im Ventilkolben 11 durch eine vom Steuerdruckraum 15 abgehende Querbohrung und eine bei verschlossenem Ventilsitz 22 in die Ablaufbohrung 18 mündende Längsbohrung gebildet. Dieser Leckagekanal 24 ermöglicht den Abfluß einer geringen, aber definierten permanenten Leckagemenge und verhindert so, daß der Druck im Steuerdruckraum 15 aufgrund des geschlossenen Ventilsitzes 22 wieder ansteigt und den Ventilkolben 11 während der Einspritzung hydraulisch wieder vom Ventilsitz abhebt. Dadurch wird eine definierte Öffnungsposition des Ventilkolbens 11 und damit des Ventilglieds 4 während der Einspritzdauer ermöglicht. Dies hat zur Folge, daß der Einspritzmengenverlauf beruhigt, die Funktionsdauer verlängert und Verschleißerscheinungen verringert werden. A leakage channel 24 is provided at the valve piston end, which connects the control pressure chamber 15 and the drain hole 18 to one another when the valve seat 22 is closed. The leakage channel 24 is formed in the valve piston 11 by a transverse bore extending from the control pressure chamber 15 and a longitudinal bore opening into the drain bore 18 when the valve seat 22 is closed. This leakage channel 24 enables a small, but defined, permanent amount of leakage to flow off and thus prevents the pressure in the control pressure chamber 15 from rising again due to the closed valve seat 22 and hydraulically lifting the valve piston 11 again from the valve seat during the injection. This enables a defined opening position of the valve piston 11 and thus of the valve member 4 during the injection period. As a result, the course of the injection quantity calms down, the service life is prolonged and signs of wear are reduced.

In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 ist der Leckagekanal 25 im Ventilkolben 11 als ein zur Ablaufbohrung 18 offener Schlitz in der konischen Dichtfläche 23 ausgebildet. Anstelle eines seitlich offenen Schlitzes ist in einer nicht gezeigten Modifikation dieses Ausführungsbeispiels der Leckagekanal als seitlich geschlossene Mulde im Ventilkolben 11 ausgebildet. In the exemplary embodiment in FIG. 4, the leakage channel 25 in the valve piston 11 is designed as a slot in the conical sealing surface 23 that is open to the drain hole 18 . Instead of a slot that is open on the side, in a modification of this exemplary embodiment that is not shown, the leakage channel is designed as a laterally closed recess in the valve piston 11 .

In dem in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Leckagekanal 26 im Ventilgehäuse 13 durch eine vom Steuerdruckraum 15 abgehende und in die Ablaufbohrung 18 mündende Verbindungsbohrung gebildet. In the exemplary embodiment shown in FIG. 5, the leakage channel 26 in the valve housing 13 is formed by a connecting bore which leads from the control pressure chamber 15 and opens into the drain bore 18 .

In einem anderen nicht gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Leckagekanal am Ventilgehäuse 13 als eine zur Dichtfläche 23 des Ventilkolbens 11 offene Aussparung, z. B. Schlitz oder Nut, in der Ventilsitzfläche des Ventilsitzes 22 ausgebildet. In another embodiment, not shown, the leakage channel on the valve housing 13 is a recess open to the sealing surface 23 of the valve piston 11 , e.g. B. slot or groove, formed in the valve seat surface of the valve seat 22 .

Claims

1. Fuel injection valve ( 1 ) for an internal combustion engine, with a valve piston ( 11 ) controlling the opening and closing movement of a valve member ( 4 ), which limits a control pressure chamber ( 15 ) with a control surface ( 14 ) acting in the valve closing direction, and with a valve seat ( 22 ), which separates an outlet bore ( 18 ) from the control pressure chamber ( 15 ) coaxially to the valve piston ( 11 ) and an inlet channel ( 17 ) opening into the control pressure chamber ( 15 ) and which has a sealing surface ( 23 ) provided on the control surface ( 14 ) ) interacts, characterized in that the valve piston ( 11 ) or the valve housing ( 13 ) has a leakage channel ( 24 ; 25 ; 26 ) which connects the control pressure chamber ( 15 ) and the drain hole ( 18 ) to one another when the valve seat ( 22 ) is closed.

2. Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the leakage channel ( 24 ) in the valve piston ( 11 ) is formed by a transverse bore extending from the control pressure chamber ( 15 ) and a longitudinal bore opening into the drain bore ( 18 ) when the valve seat is closed.

3. Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the leakage channel ( 25 ) is designed as a recess in the sealing surface ( 23 ) of the valve piston ( 11 ) which is open towards the drain hole ( 18 ).

4. Fuel injection valve according to claim 3, characterized in that the leakage channel ( 25 ) is designed as a laterally open slot in the sealing surface ( 23 ) of the valve piston ( 11 ).

5. Fuel injection valve according to claim 3, characterized in that the leakage channel is designed as a laterally closed trough in the sealing surface ( 23 ) of the valve piston ( 11 ).

6. Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the leakage channel ( 26 ) in the valve housing ( 13 ) by a control pressure chamber ( 15 ) outgoing and into the drain hole ( 18 ) opening connecting hole is formed.

7. Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the leakage channel is designed as a recess in the valve seat surface of the valve seat ( 22 ) which is open towards the sealing surface ( 23 ) of the valve piston ( 11 ).

8. Fuel injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that the diameter or the recess width of the leakage channel ( 24 ; 25 ; 26 ) is less than about 0.05 mm.