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Title:
CONTROL VALVE FOR INJECTORS, IN PARTICULAR COMMON RAIL INJECTORS OF INTERNAL COMBUSTION ENGINES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/061290
Kind Code:
A1
Abstract:
A control valve for injectors, in particular for common rail injectors of internal combustion engines acts as a metering device for a high-pressure liquid, especially fuel and is located in an injector body comprising a high-pressure liquid inlet. The valve comprises a valve body (10), which forms a valve seat (12), in particular a solenoid valve seat. The valve body (10) has an axial cavity (13) that houses a control valve plunger (14) and is hydraulically connected to the valve seat (12) by a connecting bore (16) to an output throttle (17). A control chamber (15) is configured at the end (19) of the cavity on the control bore side (upper end). An inlet throttle (18), which is hydraulically connected to the high-pressure liquid inlet, leads laterally into the control chamber (15). The end of the control valve plunger (14) on the output throttle side (upper end) (20) co-operates hydraulically with the connecting bore (16). A fundamental characteristic of said valve is that the end (20) of the control valve plunger (14) on the output throttle side (upper end) is configured unevenly, in such a way that it tapers symmetrically towards a maximum point (M) on the central axis (22) of the control valve plunger (14).

Inventors:
SCHMIDERER WOLFGANG (AT)
SCHMID MICHAEL RAINER (AT)
Application Number:
PCT/DE2003/002143
Publication Date:
July 22, 2004
Filing Date:
June 27, 2003
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
SCHMIDERER WOLFGANG (AT)
SCHMID MICHAEL RAINER (AT)
International Classes:
F02M47/02; (IPC1-7): F02M47/02
Domestic Patent References:
WO2002095217A12002-11-28
WO2001014722A12001-03-01
WO2003054375A12003-07-03
Foreign References:
EP0916842A11999-05-19
US5901941A1999-05-11
Attorney, Agent or Firm:
ROBERT BOSCH GMBH (Stuttgart, DE)
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Claims:
PATENTANSPRÜCHE
1. Steuerventil für Injektoren, insbesondere für CommonRailInjektoren von Brennkraftmaschinen, das als Zumesseinrichtung einer unter Hochdruck stehenden Flüssigkeit, vornehmlich von Kraftstoff, in einem einen Hochdruck Flüssigkeitszulauf besitzenden Injektorkörper angeordnet ist, mit einem einen Ventilsitz (12), insbesondere Magnetventilsitz, bildenden Ventilkörper (10), der eine einen Steuerventilkolben (14) aufnehmende und mit dem Ventilsitz (12) durch eine Verbindungsbohrung (16) zu einer Ablaufdrossel (17) hydraulisch verbundene Axialausnehmung (13) aufweist, an deren steuerbohrungseitigem (oberem) Ende (19) ein Steuerraum (15) ausgebildet ist, in den eine mit dem HochdruckFlüssigkeitszulauf hydraulisch verbundene Zulaufdrossel (18) seitlich einmündet, wobei der Steuerventilkolben (14) an seinem ablaufdrosselseitigen (oberen) Ende (20) mit der Verbindungsbohrung (16) hydraulisch zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass das ablaufdrosselseitige (obere) Ende (20) des Steuerventilkolbens (14) stirnseitig uneben ausgebildet ist, derart, dass es symmetrisch auf einen der Mittelachse (22) des Steuerventilkolbens (14) zugehörigen Maximalpunkt (M) zuläuft.
2. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das ablaufdrosselseitige (obere) Ende (20) des Steuerventilkolbens (14) eine ballig gekrümmte Stirnseite (20) aufweist.
3. Steuerventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseite (20) des ablaufdrosselseitigen (oberen) Endes (20) des Steuerventilkolbens (14) kugelförmig gekrümmt ausgebildet ist.
4. Steuerventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Krümmungsradius (R) der kugelförmig gekrümmten Steuerventilkolben Stirnseite (20) 18 mm oder im wesentlichen 18 mm beträgt.
5. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseite (20) des ablaufdrosselseitigen (oberen) Endes (20) des Steuerventilkolbens (14) stumpfwinklig/konusförmig ausgebildet ist.
Description:
STEUERVENTIL FÜR INJEKTOREN, INSBESONDERE COMMON-RAIL- INJEKTOREN VON BRENNKRAFTMASCHINEN Stand der Technik Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuerventil für Injektoren, insbesondere für Common-Rail-Injektoren von Brennkraftmaschinen, das als Zumesseinrichtung einer unter Hochdruck stehenden Flüssigkeit, vornehmlich von Kraftstoff, in einem einen Hochdruck-Flüssigkeitszulauf besitzenden Injektorkörper angeordnet ist, mit einem einen Ventilsitz, insbesondere Magnetventilsitz, bildenden Ventilkörper, der eine einen Steuerventilkolben aufnehmende und mit dem Ventilsitz durch eine Verbindungsbohrung zu einer Ablaufdrossel hydraulisch verbundene Axialausnehmung aufweist, an deren steuerbohrungsseitigem (oberem) Ende ein Steuerraum ausgebildet ist ; in den eine mit dem Hochdruck-Flüssigkeitszulauf hydraulisch verbundene Zulaufdrossel seitlich einmündet, wobei der Steuerventilkolben an seinem ablaufdrosselseitigen (oberen) Ende mit der Verbindungsbohrung hydraulisch zusammenwirkt.

Steuerventile der vorbezeichneten Art kommen insbesondere in sog. Common-Rail- Injektoren, also in Kraftstoff-Einspritzsystemen von Brennkraftmaschinen, zum Einsatz. Hierbei steht der Injektorkörper mit einem zentralen Hochdruckspeicher (sog. Common-Rail) in hydraulischer Verbindung. In einer den Injektorkörper durchsetzenden, mehrfach abgestuften Axialausnehmung ist eine mit ihrem oberen Teilstück zugleich den Ventilkolben des Steuerventils bildende Düsennadel axial beweglich angeordnet, welche die durch die Einspritzdüse austretende Kraftstoff- Einspritzmenge in Abhängigkeit von dem Druck im Steuerraum des Steuerventilkörpers steuert.

Bei dem Steuerventil handelt es sich in der Regel um ein Magnetventil.

Zum Stand der Technik bei derartigen magnetventilgesteuerten Injektoren seien- beispielsweise-die EP 0 661 442 A 1 und die US-PS 5,901, 941 genannt.

Bei den bekannten Steuerventilen der in Rede stehenden Art, in der Regel sogenannte 2/2-Wege-Ventile besitzt der Ventilkolben an seinem dem Steuerventilsitz zugewandten (oberen) Ende eine plane Stirnfläche. Beim Öffnen des Steuerventils bewegt sich der Ventilkolben im Ventilkörper nach oben. Hierbei kommt es zu einem Androsseln des Ventilkolbens an der Verbindungsbohrung zur Ablaufdrossel. Dies hat Druckschwingungen in der geförderten, unter Hochdruck stehenden Flüssigkeit (Kraftstoff) zur Folge, die zu starken Ventilkolbenschwingungen führen. Es ergibt sich dadurch (unerwünscht) ein welliges Mengenkennfeld.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Welligkeit im Mengenkennfeld durch Reduzierung der Ventilkolbenschwingungen zu verringern.

Vorteile der Erfindung Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe bei einem Steuerventil der eingangs bezeichneten Gattung dadurch gelöst, dass das ablaufdrosselseitige (obere) Ende des Steuerkolbens stirnseitig uneben ausgebildet ist, derart, dass es symmetrisch auf einen der Mittelachse des Steuerventilkolbens zugehörigen Maximalpunkt zu- läuft.

Vorzugsweise weist das ablaufdrosselseitige (obere) Ende des Steuerventilkolbens eine ballig gekrümmte Stirnfläche auf. Aus Gründen einer möglichst einfachen Herstellbarkeit sollte die ballige Ventilkolbenstirnseite kugelförmig gekrümmt sein.

Hierbei hat sich ein Krümmungsradius von 18 mm oder im wesentlichen 18 mm als vorteilhaft erwiesen.

Alternativ zu der genannten balligen Gestaltung der Ventilkolbenstirnseite ist es aber auch denkbar, diese stumpfwinklig konusförmig auszubilden.

Durch die erfindungsgemäße ballige (bzw. stumpfwinklig/konische) Gestaltung des Steuerventilkolbenendes entsteht zwischen dem Ventilkolbenende und der die Verbindungsbohrung zur Ablaufdrossel umgebenden Planfläche des Ventilkörpers (Ventilkörperboden) ein etwa keilförmiger"Quetschspalt", der die Androsselung zur Verbindungsbohrung der Ablaufdrossel dämpft und dadurch die Ventilkolbenschwingungen reduziert.

Aufgrund er einfachen Geometrie des balligen (bzw. stumpfwinklig/konischen) Ventilkolbenendes ist vorteilhafterweise eine praktische Verwirklichung der Erfindung möglich, ohne die bei der heutigen Serienfertigung einzuhaltenden Fertigungstoleranzen verringern zu müssen.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass eine Schleifbearbeitung des sog. Ventilkörperbodens (s. o.) gänzlich entfallen kann. Denn das ballige (bzw. stumpfwinklig/konische) Ventilkolbenende wird auch bei leicht konkavem Ventilkörperboden nicht hydraulisch"kleben". Daraus ergibt sich zugleich auch ein Kosteneinsparungspotential für die Ventilkörperfertigung.

Zeichnung In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das im Folgenden detailliert beschrieben wird. Es zeigt : Fig. 1-im vertikalen Längsschnitt-eine Ausführungsform eines Steuerventils (teilweise dargestellt) für einen CR-Injektor, und Fig. 2 das obere Ende des Steuerventilkolbens in gegenüber Fig. 1 vergrößerter Darstellung.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels Es bezeichnet 10 einen Ventilkörper eines Steuerventils, z. B. Magnetventils. Der Ventilkörper 10 ist in bekannter und daher nicht näher gezeigter Weise im Gehäusekörper eines CR-Injektors angeordnet. An der Stirnfläche eines oberen, flanschartig verbreiterten Bereichs 11 des Ventilkörpers 10 ist ein konischer Steuerventilsitz 12 ausgebildet, der mit einer Ventilkugel (nicht gezeigt) zusammenwirkt, die in üblicher Weise durch einen (nicht gezeigten) Elektromagneten betätigbar sein kann.

Wie des Weiteren aus Fig. 1 hervorgeht, weist der Ventilkörper 10 eine Axialbohrung 13 auf, in der ein Steuerventilkolben 14 axial beweglich angeordnet ist. An das obere, einen Steuerraum 15 bildende Ende der Axialbohrung 13 schließt sich-axial-eine Verbindungsbohrung 16 an, die in eine Ablaufdrossel 17 übergeht. Der Steuerraum 15 ist somit über die Verbindungsbohrung 16 und die Ablaufdrossel 17 mit dem konischen Steuerventilsitz hydraulisch verbunden.

In den Steuerraum 15 mündet ferner-radial-eine Zulaufdrossel 18 ein, die mit dem Hochdruck-Zulauf des lnjektorkörpers (nicht dargestellt) hydraulisch verbunden ist. Den oberen Abschluss des Steuerraumes 15 wie auch der Axialbohrung 13 bildet eine die Verbindungsbohrung 16 umgebende plane Fläche 19, der Ventilkörperboden.

Eine wesentliche Besonderheit besteht darin-siehe hierzu insbesondere auch Fig.

2-, dass die mit 20 beziffert Stirnseite des Steuerventilkolbens 14 kugelförmig/ballig ausgebildet ist, wobei der Krümmungsradius R 18 mm oder ca.

18 mm beträgt.

Der Steuerventilkolben 14 ist also stirnseitig nicht ebenflächig ausgebildet, sondern läuft symmetrisch auf einen der Mittelachse 22 des Steuerventilkolbens 14 zugehörigen Maximalpunkt M zu. Dadurch ergibt sich-selbst dann noch, wenn der <BR> <BR> Steuerventilkolben 14 an dem Ventilkörperboden 19 zur Anlage kommt, -zwischen der Stirnseite 20 des Steuerventilkolbens 14 und dem Ventifkörperboden 19 ein schmaler keilförmiger Spalt (sog. Quetschspalt), der in Fig. 2 mit 21 bezeichnet ist.