DE10036578A1 - Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen - Google Patents
Kraftstoffeinspritzsystem für BrennkraftmaschinenInfo
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Abstract
Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen mit einem Hochdrucksammelraum (10), der über eine Hochdruckleitung (12) mit wenigstens einem Kraftstoffeinspritzventil (15) verbunden ist, wobei in der Hochdruckleitung (12) ein Steuerventil (40) angeordnet ist, welches eine in einem Ventilkörper (41) ausgebildete Bohrung (43) und ein darin längsverschiebbar angeordnetes, kolbenförmiges Ventilglied (42) umfaßt. Zwischen der Wand der Bohrung (43) und dem Ventilglied (42) ist ein erster Druckraum (60) und dazu axial versetzt ein zweiter Druckraum (62) ausgebildet, welcher erste Druckraum (60) mit dem Hochdrucksammelraum (10) und welcher zweite Druckraum (62) mit dem Kraftstoffeinspriztventil (15) verbunden und mit einem ersten Leckölraum (59) verbindbar ist. Das Ventilglied (42) steuert die Verbindung der beiden Druckräume (60; 62) durch eine Längsbewegung zwischen einer Öffnungs- und einer Schließposition, welche Positionen den Gesamthub (h¶g¶) des Ventilglieds (42) begrenzen. An dem dem ersten Druckraum (60) abgewandten Ende des Ventilglieds (42) ist ein Drosselabschnitt (70) angeordnet, der dichtend in der Bohrung (43) beweglich ist und bei der Öffnungshubbewgung des Ventilglieds (42) nach einem Teil des Gesamthubs (h¶g¶) in die Bohrung (43) eintaucht (Figur 2).
Description
Die Erfindung geht von einem Kraftstoffeinspritzsystem für
Brennkraftmaschinen aus, wie es aus der Offenlegungsschrift
DE 43 41 545 A1 bekannt ist. Bei einem solchen Kraftstoff
einspritzsystem wird aus einem Kraftstofftank mittels einer
Hochdruckpumpe Kraftstoff in einen Hochdrucksammelraum ge
fördert, wo ein vorgegebener Kraftstoffhochdruck aufrechter
halten wird. Der Hochdrucksammelraum ist über Hochdrucklei
tungen mit wenigstens einem Kraftstoffeinspritzventil ver
bunden, durch das Kraftstoff in den Brennraum der Brenn
kraftmaschine eingespritzt werden kann. Die Einspritzventile
sind dabei so ausgeführt, daß sie bei einem bestimmten an
liegenden Öffnungsdruck in der Kraftstoffzuleitung öffnen,
Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine einsprit
zen und beim Unterschreiten dieses Öffnungsdrucks wieder
schließen. Um die einzelnen Einspritzungen zu steuern, ist
in der Hochdruckleitung zwischen dem Hochdrucksammelraum und
dem Kraftstoffeinspritzventil ein Steuerventil angeordnet.
Das Steuerventil wird elektrisch betrieben und öffnet oder
schließt die Verbindung vom Hochdrucksammelraum zum Kraft
stoffeinspritzventil. Dadurch gibt das Steuerventil den
Zeitpunkt der Einspritzung und über die Dauer der Einsprit
zung auch die Einspritzmenge des Kraftstoffs vor. Darüber
hinaus kann durch eine entsprechende Ansteuerung des Steuer
ventils auch eine Einspritzverlaufsformung erreicht werden.
Das Steuerventil besteht dabei aus einem Steuerventilkörper,
in dem eine Bohrung ausgebildet ist, in welcher Bohrung ein
kolbenförmiges Ventilglied längsverschiebbar angeordnet ist.
Zwischen der Wand der Bohrung und einer Ringnut im Ventil
glied ist ein erster Druckraum im Steuerventilkörper ausge
bildet, der mit dem Hochdrucksammelraum verbunden ist. In
ähnlicher Art und Weise ist axial zum ersten Druckraum ver
setzt ein zweiter Druckraum im Steuerventilkörper ausgebil
det, der über einen Zulaufkanal mit dem Kraftstoffeinspritz
ventil verbunden ist. Zwischen beiden Druckräumen ist an der
Wand der Bohrung ein Ventilsitz ausgebildet, der mit einer
am Ventilglied ausgebildeten Ventildichtfläche zusammen
wirkt, so daß durch eine Längsbewegung des Ventilgliedes in
der Bohrung die beiden Druckräume verbindbar sind und so ein
erstes Ventil gebildet ist. Das Ventilglied wird dabei di
rekt durch einen Elektromagneten bewegt. An der dem ersten
Druckraum abgewandten Seite des zweiten Druckraums ist ein
weiterer zweiter Ringsteg am Ventilglied ausgebildet, der
mit seiner Stirnseite mit einem Flachventilsitz unter Bil
dung eines zweiten Ventils zusammenwirkt. An diesen zweiten
Ringsteg schließt sich ein zylinderförmiger Bereich des Ven
tilgliedes an, wobei der Ringraum zwischen dem zylinderför
migen Abschnitt des Ventilglieds und der Wand der Bohrung
mit einem Leckölraum verbunden ist. Bei der Öffnungshubbewe
gung des Ventilglieds hebt die Ventildichtfläche des ersten
Ringstegs vom Ventilsitz ab und verbindet so den ersten
Druckraum mit dem zweiten Druckraum. Zu Beginn der Öffnungs
hubbewegung ist jedoch der zweite Druckraum über den Spalt
zwischen dem zweiten Ringsteg und der Wand der Bohrung mit
dem Leckölraum verbunden, so daß der Druckanstieg im zweiten
Druckraum und somit auch im Kraftstoffeinspritzventil nur
langsam erfolgt und so eine Einspritzverlaufsformung erreicht
werden kann. Am Ende der Öffnungshubbewegung des Ven
tilgliedes kommt der zweite Ringsteg am Flachventilsitz zur
Anlage und unterbricht die Verbindung des zweiten Druckraums
zum Leckölraum, so daß der volle Druck der Kraftstoffzulei
tung am Einspritzventil anliegt. Bei der Schließbewegung des
Steuerventilglieds wird entsprechend zuerst der zweite
Druckraum mit dem Leckölraum verbunden, ehe der erste Ring
steg mit seiner Ventildichtfläche am ersten Ventilsitz zur
Anlage kommt. Hierdurch erhält man einen steileren und ge
nauer definierten Abfall des Drucks im zweiten Druckraum und
damit ein genauer definiertes und sauberes Ende der Ein
spritzung.
Das bekannte Kraftstoffeinspritzsystem weist dabei jedoch
den Nachteil auf, daß in der Bohrung zwei Ventilsitze ausge
bildet werden müssen und entsprechend am Ventilglied zwei
Ventildichtflächen. Dies ist aufwendig und damit kostenin
tensiv.
Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzsystem mit den kenn
zeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber
den Vorteil, daß in der Bohrung nur ein Ventilsitz und am
Ventilglied nur eine mit dem Ventilsitz zusammenwirkende
Ventildichtfläche ausgebildet werden muß. An dem dem ersten
Druckraum abgewandten Ende des Ventilglieds ist ein Dros
selabschnitt ausgebildet, der bei geschlossenem Steuerventil
aus der Bohrung heraus in einen ersten Leckölraum ragt. Der
erste Leckölraum ist dabei beispielsweise über Ausnehmungen
am Ventilglied mit dem zweiten Druckraum verbunden. Bei der
Öffnungshubbewegung des Steuerventilglieds taucht der Dros
selabschnitt in die Bohrung ein und unterbricht so nach
Durchfahren eines Absteuerhubs die Verbindung des zweiten
Druckraums mit dem Leckölraum. Da der Drosselabschnitt in
den Leckölraum über den Steuerventilkörper hinaus ragt, kann
der Steuerventilkörper und damit das gesamte Steuerventil
entsprechend kompakt gebaut werden.
In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung des Gegenstandes
der Erfindung, ist die Verbindung des zweiten Druckraums zum
Leckölraum durch Ausnehmungen am Ventilglied ausgebildet,
die gleichmäßig über den Umfang des Ventilglieds verteilt
sind. Hierdurch läßt sich in einfacher Weise jeder gewünsch
te Querschnitt der Verbindung zwischen dem zweiten Druckraum
und dem Leckölraum einstellen, wobei der Querschnitt der
Verbindung die Steilheit des Druckabfalls beim Schließen des
Steuerventils bestimmt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist zwischen
dem Drosselabschnitt und den Ausnehmungen am Ventilglied ei
ne am Ventilglied umlaufende Ringnut ausgebildet. Hierdurch
wird der Kraftstofffluß aus dem zweiten Druckraum zum
Leckölraum, der über die Ausnehmungen am Ventilglied vorbei
fließt, wieder gleichmäßig über den Umfang des Ventilgliedes
verteilt, was eine gleichmäßige Strömung des Kraftstoffs in
den Leckölraum sicherstellt.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegen
standes der Erfindung sind der Zeichnung, der Beschreibung
und den Patentansprüchen entnehmbar.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines erfin
dungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems dargestellt. Fig. 1
zeigt den schematischen Aufbau des gesamten Kraftstoffein
spritzsystems, Fig. 2 einen Längsschnitt durch das erfin
dungsgemäße Steuerventil, Fig. 3 eine Vergrößerung von
Fig. 2 im Bereich des Steuerventilglieds, Fig. 4 ein weiteres
Ausführungsbeispiel eines Steuerventilglieds und die
Fig. 5a bis 5e verschiedene Ausführungsbeispiele von Steu
erventilgliedern in einer. Schnittansicht entlang der Linie
V-V der Fig. 3 beziehungsweise Fig. 4.
In Fig. 1 ist schematisch der Aufbau des Kraftstoffein
spritzsystems dargestellt. Ein Kraftstofftank 1 ist über ei
ne Kraftstoffleitung 3 mit einer Kraftstoffhochdruckpumpe 5
verbunden, die Kraftstoff unter hohem Druck über eine Hoch
druckleitung 7 in einen Hochdrucksammelraum 10 fördert. Über
eine in der Zeichnung nicht dargestellte Regeleinrichtung
wird im Hochdrucksammelraum 10 ein vorgegebenes Kraftstoff
druckniveau aufrechterhalten. Vom Hochdrucksammelraum 10
führen vier Hochdruckleitungen 12 zu jeweils einem Kraft
stoffeinspritzventil 15, wobei in der Hochdruckleitung 12
ein Steuerventil 40 angeordnet ist, das als 3/2-Wegeventil
dient und das das Kraftstoffeinspritzventil 15 entweder mit
dem Hochdrucksammelraum 10 oder mit einer Leckölleitung 14
verbindet, welche Leckölleitung 14 über ein in der Zeichnung
nicht dargestelltes Leckölsystem mit dem Kraftstofftank 1
verbunden ist. Die Kraftstoffeinspritzventile 15 sind iden
tisch aufgebaut, und in der Fig. 1 ist deshalb nur ein
Kraftstoffeinspritzventil exemplarisch näher dargestellt. In
einem Ventilkörper 17, dessen eines Ende bis in einen Brenn
raum 25 einer nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine
ragt, ist eine Ventilbohrung 18 ausgebildet, in der eine
Ventilnadel 19 längsverschiebbar angeordnet ist. Die Ventil
nadel 19 ist in einem brennraumabgewandten Abschnitt dich
tend in der Ventilbohrung 18 geführt und verjüngt sich unter
Bildung einer Druckschulter 20 dem Brennraum 25 zu. Am
brennraumseitigen Ende der Ventilnadel 19 ist eine Ventil
dichtfläche 33 ausgebildet, die mit einem am brennraumseiti
gen Ende der Ventilbohrung 18 ausgebildeten Ventilsitz 31
zusammenwirkt. Im Ventilsitz 31 ist wenigstens eine Ein
spritzöffnung 24 ausgebildet, die die Ventilbohrung 18 mit
dem Brennraum 25 der Brennkraftmaschine verbindet.
Am brennraumabgewandten Ende der Ventilnadel 19 ist im Ven
tilkörper 17 ein Federraum 27 ausgebildet, in dem eine Feder
28 unter Vorspannung angeordnet ist, die die Ventilnadel 19
mit der Ventildichtfläche 33 gegen den Ventilsitz 31 preßt.
Durch eine radiale Erweiterung der Ventilbohrung 18 ist im
Ventilkörper 17 ein Hochdruckraum 22 ausgebildet, der über
einen Zulaufkanal 21 mit der Hochdruckleitung 12 verbunden
ist und der sich die Ventilnadel 19 umgebend bis zum Ventil
sitz 31 erstreckt. Wird Kraftstoff über die Hochdruckleitung
12 in den Hochdruckraum 22 eingeführt, so ergibt sich eine
hydraulische Kraft auf die Druckschulter 20, die der Kraft
der Feder 28 entgegen gerichtet ist. Bei einem bestimmten
Öffnungsdruck übersteigt die hydraulische Kraft auf die
Druckschulter 20 die Kraft der Feder 28 und die Ventilnadel
19 bewegt sich vom Brennraum weg und gibt die Einspritzöff
nungen 24 frei, so daß Kraftstoff in den Brennraum 25 der
Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Der dabei in den Fe
derraum 27 an der Ventilnadel 19 vorbei fließende Kraftstoff
wird über eine Leckölleitung 29 abgeführt. Die Einspritzung
wird dadurch beendet, daß die Kraftstoffzufuhr unterbrochen
wird und somit der Kraftstoffdruck im Hochdruckraum 22 unter
den Öffnungsdruck abfällt und die Ventilnadel 19 durch die
Kraft der Feder 28 zurück in die Schließstellung bewegt
wird.
Die Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch das Steuerventil
40 und Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung der Fig. 2 im
Bereich des Ventilglieds 42. In einem Steuerventilkörper 41
ist eine Bohrung 43 ausgebildet, die an einem Ende in einen
ersten Leckölraum 59 mündet. Der erste Leckölraum 59 ist in
einem Anschlußkörper 47 ausgebildet, der gegen den Steuer
ventilkörper 41 verspannt ist und der an einen Leckölanschluß
58 angeschlossen ist, über den der erste Leckölraum
59 mit einem in der Zeichnung nicht dargestellten Leckölsy
stem verbunden ist. Am anderen Ende wird die Bohrung 43
durch einen Drosselkörper 51 begrenzt, in dem eine Ablauf
drossel 54 ausgebildet ist, die die Bohrung 43 mit einem
zweiten Leckölraum 50 verbindet, welcher zweite Leckölraum
50 ebenfalls mit dem Leckölsystem verbunden ist. Die Ablauf
drossel 54 ist durch eine Dichtkugel 52 verschließbar, wel
che Dichtkugel 52 mit einem Magnetanker 48 eines Elektroma
gneten verbunden ist. Durch geeignetes Bestromen des Elek
tromagneten wird die Dichtkugel 52 entweder gegen das dem
Ventilglied 42 abgewandte Ende der Ablaufdrossel 54 gepreßt
oder durch eine entsprechende Hubbewegung von der Ablauf
drossel abgehoben, so daß die Verbindung der Bohrung 43 mit
dem zweiten Leckölraum 50 elektrisch gesteuert werden kann.
Die Bohrung 43 ist im Durchmesser gestuft ausgebildet und
verjüngt sich von einem dem Drosselkörper 51 zugewandten
Dichtungsabschnitt 143 zum Anschlußkörper 47 hin unter Bil
dung eines Ventilsitzes 77 und geht in einen im Durchmesser
kleineren Führungsabschnitt 243 über, wobei der Ventilsitz
77 als Ringschulter an der Wand der Bohrung 43 ausgebildet
ist. In der Bohrung 43 ist ein kolbenförmiges Ventilglied 42
längsverschiebbar angeordnet, das im Dichtungsabschnitt 143
der Bohrung 43 dichtend geführt ist. Das Ventilglied 42 ver
jüngt sich vom Drosselkörper 51 weg unter Bildung einer Ven
tildichtfläche 75, die mit dem Ventilsitz 77 zusammenwirkt.
Von der Ventildichtfläche 75 dem Drosselkörper 51 abgewandt
ist das Ventilglied 42 im Führungsabschnitt 243 der Bohrung
43 geführt und geht an seinem dem Drosselkörper 51 abgewand
ten Ende in einen zylinderförmigen Drosselabschnitt 70 über,
der bei Anlage der Ventildichtfläche 75 am Ventilsitz 77 aus
der Bohrung 43 hinausragt. Die dem Steuerventilkörper 41 zu
gewandte Kante des Drosselabschnitts 70 bildet eine Absteuerkante
72 und taucht bei der Öffnungshubbewegung des Ven
tilglieds 42 in die Bohrung 43 ein.
Durch eine radiale Erweiterung der Bohrung 43 ist im Steuer
ventilkörper 41 ein erster Druckraum 60 ausgebildet, der das
Ventilglied 42 umgibt und zwischen dem Dichtungsabschnitt
143 der Bohrung 43 und dem Ventilsitz 77 angeordnet ist. Der
erste Druckraum 60 ist über einen Hochdruckanschluß 44 und
eine Hochdruckleitung 12 hydraulisch mit dem Hochdrucksam
melraum 10 verbunden. Im Bereich des ersten Druckraums 60
ist am Ventilglied 42 eine Ringnut ausgebildet, so daß eine
in Richtung des Drosselkörpers 51 weisende, öffnende Druck
schulter 68 und eine in Richtung des Anschlußkörpers 47 wei
sende, schließende Druckschulter 69 am Ventilglied 42 ausge
bildet ist, wobei die in axialer Richtung des Ventilglieds
42 projizierte Fläche der öffnenden Druckschulter 68 größer
ist als die der schließenden Druckschulter 69.
Zwischen der dem Drosselkörper 51 zugewandten Stirnseite 45
des Ventilglieds 42 und dem Drosselkörper 51 ist ein Steuer
raum 56 ausgebildet, in den die Ablaufdrossel 54 mündet. Der
Steuerraum 56 ist darüber hinaus über eine im Ventilglied 42
in axialer Richtung verlaufende Längsbohrung 64 und eine die
Längsbohrung 64 scheidende Querbohrung 66 mit dem ersten
Druckraum 60 verbunden. In Schließstellung des Ventilglieds
42, das ist, wenn die Ventildichtfläche 75 am Ventilsitz 77
anliegt, weist die dem Drosselkörper 51 zugewandte Stirnsei
te des Ventilglieds 42 einen axialen Abstand zum Drosselkör
per 51 auf, der den Gesamthub hg des Ventilglieds 42 defi
niert.
Zwischen dem Ventilsitz 77 und dem Führungsabschnitt 243 der
Bohrung 43 ist zwischen der Wand der Bohrung 43 und dem Ven
tilglied 42 ein zweiter Druckraum 62 ausgebildet, der über
einen im Steuerventilkörper 41 verlaufenden Hochdruckkanal
46 und eine Hochdruckleitung 12 mit dem Kraftstoffeinspritz
ventil 15 verbunden ist. Der zweite Druckraum 62 ist über
Ausnehmungen 80 am Ventilglied 42 mit dem ersten Leckölraum
59 verbunden, solange die Ventildichtfläche 75 des Ventil
glieds 42 am Ventilsitz 77 anliegt. Der Drosselabschnitt 70
des Ventilglieds 42 ragt in dieser Stellung aus der Bohrung
43 heraus in den ersten Leckölraum 59 und die Absteuerkante
72 ist außerhalb der Bohrung 43. Der axiale Abstand der Ab
steuerkante 72 des Drosselabschnitts 70 zum Ende der Bohrung
43 definiert den Absteuerhub ha, der kleiner ist als der Ge
samthub hg des Ventilglieds 42, so daß die Absteuerkante 72
in die Bohrung 43 eintaucht, ehe das Ventilglied 42 den Ge
samthub hg durchfahren hat.
Die Funktionsweise des Steuerventils ist wie im folgenden
dargestellt: Zu Beginn des Einspritzvorgangs liegt durch den
konstanten Druck im Hochdruckspeicherraum 10 auch im ersten
Druckraum 60 derselbe Druck an, da dieser über den Hoch
druckanschluß 44 und die Hochdruckleitung 12 mit dem Hoch
druckspeicherraum 10 verbunden ist. Das Magnetventil ist so
bestromt, daß die Dichtkugel 52 die Ablaufdrossel 54 gegen
den zweiten Leckölraum 50 verschließt. Durch die Verbindung
des ersten Druckraums 60 mit dem Steuerraum 56 über die
Querbohrung 66 und die Längsbohrung 64 herrscht im Steuer
raum 56 derselbe Druck wie im Druckraum 60, so daß das Ven
tilglied 42 durch die hydraulische Kraft auf die den Steuer
raum 56 begrenzende Stirnseite 45 des Ventilglieds 42 mit
der Ventildichtfläche 75 gegen den Ventilsitz 77 gepreßt
wird und dadurch den ersten Druckraum 60 gegen den zweiten
Druckraum 62 verschließt. Die hydraulischen Kräfte auf die
Druckschultern 68, 69 des Ventilglieds 42 ergeben eine resul
tierende Kraft in Öffnungsrichtung des Ventilglieds 42, also
in Richtung auf den Drosselkörper 51, jedoch ist diese Kraft
weit geringer als die hydraulische Kraft auf die Stirnseite
45 des Ventilglieds 42. Die Öffnungshubbewegung des Ventil
glieds 42 wird dadurch eingeleitet, daß durch eine geeignete
Bestromung des Elektromagneten die Dichtkugel 52 von der
Öffnung der Ablaufdrossel 54 abhebt, so daß der Steuerraum
56 mit dem zweiten Leckölraum 50 verbunden wird. Da der
Durchflußwiderstand der Längsbohrung 64 und der Querbohrung
66 größer ist als der Durchflußwiderstand der Ablaufdrossel
54, fließt der Kraftstoff aus dem Steuerraum 56 schneller in
den zweiten Leckölraum 50 als er aus dem ersten Druckraum 60
nachströmen kann, so daß der Kraftstoffdruck im Steuerraum
56 abfällt. Dadurch vermindert sich auch die hydraulische
Kraft auf die Stirnseite 45 des Ventilglieds 42 und die in
Öffnungsrichtung des Ventilglieds 42 wirkende resultierende
hydraulische Kraft auf die beiden Druckschultern 68 und 69
bewegt das Ventilglied 42 auf den Drosselkörper 51 zu, bis
es mit der Stirnseite 45 an diesem zur Anlage kommt, wodurch
die Ventildichtfläche 75 vom Ventilsitz 77 abhebt und den
ersten Druckraum 60 mit dem zweiten Druckraum 62 verbindet.
Der Druckaufbau im zweiten Druckraum 62 findet zu Beginn der
Öffnungshubbewegung des Ventilglieds 42 nicht sofort in vol
lem Umfang statt, da der zweite Druckraum 62 über die Aus
nehmungen 80 mit dem ersten Leckölraum 59 verbunden ist, so
daß ein Großteil des einfließenden Kraftstoffs dorthin ab
fließt. Erst wenn im Zuge der weiteren Längsbewegung des
Ventilglieds 42 der Absteuerhub ha durchfahren ist, also die
Absteuerkante 72 des Drosselabschnitts 70 den Führungsab
schnitt 243 der Bohrung 43 erreicht hat, wird die Verbindung
des zweiten Druckraums 62 zum ersten Leckölraum 59 soweit
gedrosselt, daß ein weiterer Druckaufbau durch aus dem er
sten Druckraum 60 nachfließenden Kraftstoff stattfindet.
Diesen verzögerten Druckaufbau im zweiten Druckraum 62 und
damit auch im Einspritzventil 15 kann beispielsweise dafür
genutzt werden, vor der Einspritzung mit vollem Kraftstoff
druck eine Voreinspritzung vorzunehmen, die mit dem geringe
ren Kraftstoffdruck erfolgt und vor dem Eintauchen des Dros
selabschnitts 70 in die Bohrung 43 stattfindet. Das mit dem
zweiten Druckraum 62 verbundene Kraftstoffeinspritzventil
öffnet in der oben beschriebenen Art und Weise, wenn im
zweiten Druckraum 62 und damit auch im Hochdruckraum 22 der
Öffnungsdruck anliegt.
Das Ende des Einspritzvorgangs wird wiederum durch den Elek
tromagneten eingeleitet, der durch eine geeignete Bestromung
mittels der Dichtkugel 52 die Ablaufdrossel 54 verschließt.
Durch den aus dem ersten Druckraum 60 über die Querbohrung
66 und die Längsbohrung 64 in den Steuerraum 56 zufließenden
Kraftstoff baut sich im Steuerraum 56 der gleiche Druck wie
im ersten Druckraum 60 auf, und das Ventilglied 42 wird
durch die hydraulische Kraft auf die Stirnseite 45 vom Dros
selkörper 51 weg bewegt. Sobald im Zuge dieser Schließbewe
gung des Ventilglieds 42 der Drosselabschnitt 70 aus dem
Führungsabschnitt 243 austaucht, wird der zweite Druckraum
62 mit dem ersten Leckölraum 59 verbunden, wodurch der
Kraftstoffdruck im zweiten Druckraum 62 steil abfällt. Hier
durch wird ein sauberes und schnelles Schließen des Steuer
ventils 40 erreicht, da die hydraulische Kraft auf die Ven
tildichtfläche 75 der hydraulischen Schließkraft auf die
Stirnseite 45 des Ventilglieds 42 in weit geringerem Maße
entgegenwirkt. Der Druckabfall im zweiten Druckraum 62 bei
der Schließbewegung des Ventilglieds 42 läßt sich über den
Querschnitt und die Länge der Ausnehmungen 80 bestimmen und
so genau an die entsprechenden Erfordernisse anpassen.
In Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfin
dungsgemäßen Steuerventils 40 im Längsschnitt dargestellt.
Die Form des Steuerventilkörpers 41 entspricht der in Fig.
3 dargestellten, und ebenso ist die Funktion des Ventil
glieds 42 in der Bohrung 43 identisch mit dem in Fig. 3
dargestellten, so daß hier keine weitere detaillierte Be
schreibung des Aufbaus erfolgt. Der Unterschied des in Fig.
4 dargestellten Ventilglieds 42 zu dem in Fig. 3 gezeigten
besteht darin, daß zwischen dem Drosselabschnitt 70 und dem
dem Drosselabschnitt zugewandten Ende der Ausnehmungen 80
eine am Ventilglied 42 umlaufende Ringnut 82 ausgebildet
ist. Der Kraftstoff fließt vom zweiten Druckraum 62 in den
ersten Leckölraum 59 durch eine oder mehrere Ausnehmungen am
Ventilglied 42, so daß der Kraftstoffstrom im Bereich des
Drosselabschnitts nicht gleichmäßig über die Absteuerkante
72 läuft. Durch die Ringnut 82 kann sich der Kraftstoff
gleichmäßig über den gesamten Umfang des Ventilglieds 42
verteilen und so die Absteuerkante ebenso gleichmäßig über
strömen, was eine sichere und zuverlässige Funktion des Ven
tilglieds 42 sicherstellt.
In den Fig. 5a, 5b, 5c, 5d und 5e sind Schnittbilder ent
lang der Linie V-V der Fig. 3 oder Fig. 4 gezeigt und
stellen verschiedene Ausführungsformen der Ausnehmungen 80
dar. In Fig. 5a sind die Ausnehmungen 80 als Längsnuten im
Ventilglied 42 ausgeführt, die einen in etwa parabolischen
Querschnitt aufweisen und die gleichmäßig über den Umfang
verteilt sind. Neben den sechs in der Fig. 5a dargestellten
Nuten können auch mehr oder weniger viele Nuten ausgebildet
sein.
In Fig. 5b sind die Ausnehmungen 80 durch Nuten gebildet,
die einen kreisbogenförmigen Querschnitt aufweisen. In der
Abbildung sind drei solcher Nuten am Ventilglied 42 ausge
bildet, es können aber auch mehr oder weniger viele Nuten
ausgebildet sein, die vorzugsweise gleichmäßig über den Um
fang verteilt angeordnet sind.
In Fig. 5c sind die Ausnehmungen 80 am Ventilglied 42 durch
zwei flache, zueinander parallele Abschliffe ausgebildet. Es
läßt sich durch diese sehr einfach herzustellenden Ausneh
mungen der Querschnitt der Verbindung vom zweiten Druckraum
62 zum ersten Leckölraum 59 problemlos einstellen.
Fig. 5d zeigt die gleichen Ausnehmungen wie Fig. 5c, nur
sind hier drei flache Abschliffe gleichmäßig über den Umfang
verteilt angeordnet. Entsprechend zeigt Fig. 5e vier flache
Abschliffe, wobei die gegenüberliegenden Abschliffe zueinan
der parallel sind.
Wie in Fig. 1 dargestellt kann es vorgesehen sein, das er
findungsgemäße Steuerventil 40 in der Hochdruckleitung 12
als separates Element anzuordnen, das getrennt vom Ein
spritzventil gebaut ist. Es kann aber auch vorgesehen sein,
das Steuerventil 40 und das Einspritzventil 15 in einem Ge
häuse auszubilden, so daß beide eine Einheit bilden.
Claims (6)
1. Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen
mit einem Hochdrucksammelraum (10), der über eine Hoch
druckleitung (12) mit wenigstens einem Kraftstoffein
spritzventil (15) verbunden ist, wobei in der Hochdruck
leitung (12) ein Steuerventil (40) angeordnet ist, das
eine in einem Steuerventilkörper (41) ausgebildete Boh
rung (43) und ein darin längsverschiebbar angeordnetes,
kolbenförmiges Ventilglied (42) umfaßt, wobei zwischen
der Wand der Bohrung (43) und dem Ventilglied (42) ein
erster Druckraum (60) und dazu axial versetzt ein zweiter
Druckraum (62) ausgebildet sind, welcher erste Druckraum
(60) mit dem Hochdrucksammelraum (10) und welcher zweite
Druckraum (62) mit dem Kraftstoffeinspritzventil (15)
verbunden ist, wobei das Ventilglied (42) mit der Bohrung
(43) ein erstes Ventil bildet, durch das die Verbindung
der beiden Druckräume (60; 62) durch eine Längsbewegung
zwischen einer Öffnungs- und einer Schließposition ge
steuert wird, welche Positionen den Gesamthub (hg) be
grenzen, und einem ersten Leckölraum (59), in den die
Bohrung (43) mündet, mit einem zwischen dem Ventilglied
(42) und der Wand der Bohrung (43) ausgebildeten Kanal,
wobei das Ventilglied (42) am leckölseitigen Ende des Ka
nals mit der Bohrung (43) ein zweites Ventil bildet, wel
ches in Schließstellung des ersten Ventils den Kanal öff
net und so den zweiten Druckraum (62) mit dem ersten
Leckölraum (59) verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß
das zweite Ventil als Schieberventil ausgebildet ist,
welches durch einen zylindrischen, in den ersten Lecköl
raum (59) ragenden, als Drosselabschnitt (70) ausgebilde
ten Endabschnitt des Ventilglieds (42) gebildet wird,
welcher Drosselabschnitt (70) bei der Öffnungshubbewegung
des Ventilglieds (42) nach einem Teil des Gesamthubs (hg)
dichtend in die Bohrung (43) eintaucht.
2. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Bohrung in einem Steuerventilkör
per (41) ausgebildet ist, der mit seiner ebenen Stirnflä
che am Austritt der Bohrung (43) eine Steuerkante (73)
bildet, die mit einer am Endabschnitt des Ventilglieds
(42) parallel zur Steuerkante (73) ausgebildeten Absteu
erkante (72) zusammenwirkt und leckölseitig den Kanal be
grenzt.
3. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Kanal durch Ausnehmungen (80) am
Ventilglied (42) gebildet ist.
4. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (80) als Längsnuten
ausgebildet sind, die vorzugsweise gleichmäßig über den
Umfang des Ventilglieds (43) angeordnet sind.
5. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Kanal durch Ausnehmungen an der
Wand der Bohrung (43) gebildet ist, welche Ausnehmungen
mit wenigstens einer Ausnehmung am Ventilglied (42) stän
dig verbunden sind.
6. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Ausnehmung am
Ventilglied (42) als Ringnut (82) ausgebildet ist.
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