DE3844133A1 - Dosier-einspritzventil fuer eine brennkraftmaschine - Google Patents
Dosier-einspritzventil fuer eine brennkraftmaschineInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Dosier-Einspritzventil
für eine Brennkraftmaschine.
In der einschlägigen Technik ist ein Dosier-Einspritzventil
bekannt (JP-GM-OS Nr. 62-64 872), das mit einem von der
Maschine getriebenen Kolben, einer Hochdruck-Kraftstoffkam
mer, die mit von dem Kolben unter Druck gesetzten Kraftstoff
gefüllt ist, eine koaxial zum Kolben angeordnete und in Über
einstimmung mit dem Kraftstoffdruck in der Hochdruck-Kraft
stoffkammer bewegte Düsennadel, um ein Ventil zu öffnen,
wenn der Kraftstoffdruck einen vorbestimmten Druckwert über
steigt, eine zwischen dem Kolben und der Düsennadel in recht
winkliger Richtung mit Bezug zu deren gemeinsamer Achse ver
laufende Bohrung, ein in die Bohrung verschiebbar eingesetz
tes Steuerventil, um das Überströmen des Kraftstoffs der Hoch
druck-Kraftstoffkammer zu steuern, und ein piezoelektrisches
Element (Piezoelement), welches das Steuerventil axial mit
Bezug zur Bohrung bewegt und das Öffnen sowie Schließen des
Steuerventils steuert, aufweist, wobei das Einspritzen von
Kraftstoff durchgeführt wird, wenn das Steuerventil geschlos
sen ist.
Ferner ist ein Dosier-Einspritzventil bekannt (SAE-Papier
Nr. 8 50 542), das einen von der Maschine getriebenen Kolben,
eine mit vom Kolben unter Druck gesetzten Kraftstoff gefüll
te Hochdruck-Kraftstoffkammer, eine koaxial zum Kolben ange
ordnete und in Übereinstimmung mit dem Kraftstoffdruck in
der Hochdruck-Kraftstoffkammer bewegte Düsennadel, um ein
Ventil zu öffnen, wenn der Kraftstoffdruck einen vorbestimm
ten Druckwert überschreitet, eine parallel und mit Abstand
zu der gemeinsamen Achse des Kolbens sowie der Düsennadel
und mit Abstand zu dieser Achse sich erstreckende Bohrung,
ein verschiebbar in die Bohrung eingesetztes Steuerventil,
um das Überströmen des Kraftstoffs der Hochdruckkammer zu
steuern, sowie ein Piezoelement, das axial zur Bohrung ange
ordnet ist und das Steuerventil axial mit Bezug zur Bohrung
bewegt sowie das Öffnen und Schließen des Steuerventils steu
ert, umfaßt, wobei das Einspritzen von Kraftstoff durchge
führt wird, wenn das Steuerventil geschlossen ist.
Bei Dosier-Einspritzventilen wird jedoch eine sehr hohe An
triebskraft auf die Düsennadel aufgebracht, weil der Kraft
stoffdruck in der Hochdruck-Kraftstoffkammer einen 1470 bar
oder darüber aufweisenden Wert erlangt, weshalb als Ergebnis
dessen das Gehäuse des Einspritzventils zwischen dem Kolben
und der Düsennadel einer hohen Kompressionsbelastung unter
liegt und verformt oder beschädigt wird. Wie in der JP-GM-
OS Nr. 62-64 872 offenbart ist, wird deshalb, wenn die
Bohrung zwischen dem Kolben und der Düsennadel ausgebildet
ist, die sehr hohe, auf den Kolben aufgebrachte Antriebs
kraft eine Verformung der Bohrung hervorrufen, was zur Folge
hat, daß der Gleitwiderstand des Steuerventils erhöht und
das Ansprechverhalten im Betrieb des Steuerventils verschlech
tert werden, so daß das Steuerventil nicht völlig geschlos
sen werden wird.
Bei dem Dosier-Einspritzventil, das in dem SAE-Papier
Nr. 8 50 542 offenbart ist, ist dagegen die Bohrung nicht zwi
schen dem Kolben und der Düsennadel angeordnet, so daß die
sehr hohe, auf den Kolben wirkende Antriebskraft eine Verfor
mung der Bohrung nicht hervorrufen wird. Jedoch sind bei die
sem Dosier-Einspritzventil die Bohrung und das Piezoelement ko
axial angeordnet und erstreckt sich ferner die Bohrung paral
lel zur gemeinsamen Achse von Kolben und Düsennadel, womit
die Länge des Kraftstoff-Steuerkanals, der die Hochdruck-
Kraftstoffkammer und die Bohrung verbindet, vergrößert wird.
Dieser Kraftstoff-Steuerkanal steht mit der Hochdruck-Kraft
stoffkammer in Verbindung, weshalb, wenn der Kraftstoff-
Steuerkanal länger wird, das Volumen der Hochdruck-Kraftstoff
kammer vergrößert wird. Tritt eine solche Vergrößerung des
Volumens der Hochdruck-Kraftstoffkammer ein, so ist es schwie
rig, den Kraftstoffdruck in der Hochdruck-Kraftstoffkammer
auf einen hohen Wert anzuheben, und damit besteht die Schwie
rigkeit, eine gute Zerstäubung des Kraftstoffs zu gewährlei
sten. Wenn das Steuerventil geschlossen wird, um das Einsprit
zen von Kraftstoff zu unterbrechen oder zu beenden, so wird
darüber hinaus der Kraftstoffdruck innerhalb der Hochdruck-
Kraftstoffkammer nicht sofort abfallen, weshalb das Einsprit
zen von Kraftstoff auch dann andauern wird, nachdem das Steu
erventil geöffnet ist. Dieses Einspritzen von Kraftstoff,
das nach dem Öffnen des Steuerventils auftritt, bringt eine
mäßige Zerstäubung auf Grund des niedrigen Kraftstoff-Ein
spritzdrucks hervor, so daß Rauch erzeugt wird und eine ungün
stige Wirkung bezüglich der Ausgangsleistung der Maschine
sowie des Kraftstoffverbrauchs hervorgerufen wird.
Der Erfindung liegt im Hinblick auf den Stand der Technik
die Aufgabe zugrunde, ein Dosier-Einspritzventil zu schaf
fen, bei dem eine Verformung oder Beschädigung der Bohrung
verhindert und das Volumen der Hochdruck-Kraftstoffkammer,
die mit einem Kraftstoff-Steuerkanal versehen ist, auf einem
niedrigen Wert gehalten wird.
Erfindungsgemäß wird ein Dosier-Einspritzventil für eine
Brennkraftmaschine geschaffen, das umfaßt: ein Gehäuse mit
einer Düsenbohrung, einen in dem Gehäuse bewegbaren und von
der Maschine betätigten Kolben, eine in dem Gehäuse ausgebil
dete, von dem Kolben abgegrenzte Hochdruck-Kraftstoffkammer,
wobei der Druck des Kraftstoffs in dieser Hochdruck-Kraft
stoffkammer durch den Kolben erhöht wird, eine im wesentli
chen fluchtend mit dem Kolben in dem Gehäuse angeordnete Dü
sennadel, die die Düsenbohrung öffnet, um in der Hochdruck-
Kraftstoffkammer enthaltenen Kraftstoff von der Düsenbohrung
aus einzuspritzen, wenn der Kraftstoffdruck in der Hochdruck-
Kraftstoffkammer einen vorbestimmten Druckwert übersteigt,
einen Kraftstoff-Steuerkanal, der in dem Gehäuse ausgebil
det und mit der Hochdruck-Kraftstoffkammer in Verbindung ist,
ein in dem Kraftstoff-Steuerkanal angeordnetes Steuerventil,
das in eine im Gehäuse ausgebildete Steuerbohrung verschieb
bar eingesetzt ist, wobei die Bohrung sich parallel und mit
Abstand zu einer Linie erstreckt, welche eine Achse der Dü
sennadel im wesentlichen unter einem rechten Winkel schnei
det, und einen Stellantrieb für die Betätigung des Steuer
ventils, um den Kraftstoff-Steuerkanal zu öffnen, wenn der
Einspritzvorgang beendet werden soll, und um den Kraftstoff-
Steuerkanal zu schließen, wenn der Einspritzvorgang durchge
führt werden soll.
Die Aufgabe sowie die Ziele wie auch die Merkmale und Vor
teile der Erfindung werden aus der folgenden, auf die Zeich
nungen Bezug nehmenden Beschreibung einer bevorzugten Aus
führungsform des Erfindungsgegenstandes deutlich.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Teil eines Zylinderkopfes;
Fig. 2 eine Ansicht eines Dosier-Einspritzventils bei Be
trachtung in Richtung des Pfeils II in der Fig. 3;
Fig. 3 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Zy
linderkopfes;
Fig. 4 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Dosier-
Einspritzventils nach der Linie IV-IV in der Fig. 5;
Fig. 5 den Schnitt nach der Linie V-V in der Fig. 4;
Fig. 6 die Draufsicht auf die Fig. 4;
Fig. 7 den Schnitt nach der Linie VII-VII in der Fig. 4;
Fig. 8 den Schnitt nach der Linie VIII-VIII in der Fig. 7.
Es wird zuerst auf die Fig. 4-8 Bezug genommen. In diesen
ist ein Gehäusehauptteil 1 eines Dosier-Einspritzventils mit
einer eine Düsenöffnung 3 an ihrem einen Ende aufweisenden
Düse 2, mit einem Abstandshalter 4, mit einer Buchse 5 und
mit einem Düsenhalter 6, der die Düse 2, den Abstandshalter
4 und die Buchse 5 im Gehäusehauptteil 1 festlegt, darge
stellt. In die Düse 2 ist eine Düsennadel 7 verschiebbar ein
gesetzt, um die Düsenöffnung 3 zu öffnen sowie zu schließen,
und der obere Teil der Düsennadel 7 ist über einen Druck
stift 8 mit einem Federgegenlager 9 verbunden. Durch eine
Schraubendruckfeder 10 wird das Federgegenlager 9 abwärts
gedrückt, wobei diese Druckkraft durch den Druckstift 8 auf
die Düsennadel 7 übertragen wird, so daß dieser durch die
Druckfeder 10 eine Kraft zum Schließen der Öffnung 3 vermit
telt wird.
Im Gehäusehauptteil 1 ist koaxial zur Düsennadel 7 eine Kol
benbohrung 11 ausgebildet, in die ein Kolben 12 verschiebbar
eingesetzt ist. Das obere Ende des Kolbens 12 ist mit einem
Stößel 13 verbunden, der durch eine Schraubendruckfeder 14
aufwärts gedrückt wird. Dieser Stößel 13 wird von einem
(nicht gezeigten) Nocken, der von der Maschine getrieben wird,
auf- und abwärts bewegt, so daß folglich der Kolben 12 in
der Bohrung 11 eine Auf- und Abwärtsbewegung ausführt. Unter
dem Kolben 12 wird von diesem in der Kolbenbohrung 11 eine
Hochdruck-Kraftstoffkammer 15 abgegrenzt, die mit einem unter
Druck stehenden Kraftstoff-Vorratsraum 18 über ein Stab- oder
Stangenfilter 16 sowie einen Kraftstoffkanal 17 in Verbindung
steht. Der Kraftstoff-Vorratsraum 18 hat durch einen um die
Düsennadel 7 herum ausgebildeten Kraftstoff-Ringkanal 19
Verbindung mit der Düsenöffnung 3. Ferner ist in der Wand
der Kolbenbohrung 11 eine Kraftstoff-Zufuhröffnung 20 ausge
bildet, die mit der Hochdruck-Kraftstoffkammer in Verbindung
steht, wenn sich der Kolben 12 in der oberen, in Fig. 5 ge
zeigten Stellung befindet. Kraftstoff mit einem Druck von
etwa 2,94 bar wird aus der Zufuhröffnung 20 in die Hochdruck-
Kraftstoffkammer 15 eingespeist.
Des weiteren ist eine Steuerbohrung 21 im Gehäusehauptteil
1 ausgebildet, die sich nahe der Kolbenbohrung 11 in einer
horizontalen Ebene erstreckt. Diese Bohrung 21 ist so ausge
staltet, daß ihre Achse parallel und mit Abstand zu einer
Linie verläuft, welche im wesentlichen rechtwinklig zu der
gemeinsamen Achse des Kolbens 12 und der Düsennadel 7 gerich
tet ist. In die Steuerbohrung 21 ist ein Steuerventil 22 ver
schiebbar eingesetzt. Eine Kraftstoff-Steuerkammer 23 mit
einem gegenüber dem Durchmesser der Bohrung 21 größeren
Durchmesser ist angrenzend an die Bohrung 21 ausgebildet und
empfängt Kraftstoff von einer Kraftstoff-Zufuhrbohrung 24.
Der Kraftstoffdruck in der Steuerkammer 23 wird auf einem
Wert von etwa 2,94 bar gehalten. Das Steuerventil 22 ist
mit einem erweiterten Kopfteil 22 a, das sich in der Kraft
stoff-Steuerkammer 23 befindet, und mit einer an das erwei
terte Kopfteil 22 a angrenzenden Umfangskehle 22 b versehen.
Das erweiterte Kopfteil 22 a steuert das Öffnen und Schließen
einer Ventilöffnung 25. Auf der zum Kopfteil 22 a entgegenge
setzten Seite des Steuerventils 22 ist eine Schraubendruck
feder 26 angeordnet, die das Ventil 22 nach rechts (in Fig. 4)
belastet. Des weiteren ist im Gehäusehauptteil 1 ein Kraft
stoff-Steuerkanal 27 ausgebildet, der sich von der Hochdruck-
Kraftstoffkammer 15, wie in Fig. 5 gezeigt ist, in radialer
Richtung aufwärts erstreckt. Das eine Ende des Steuerkanals
27 steht mit dem Inneren der Hochdruck-Kraftstoffkammer 15
in Verbindung, während das andere Ende des Steuerkanals 27
mit dem Innenraum der Umfangskehle 22 b des Steuerventils 22
verbunden ist.
Koaxial zur Steuerbohrung 21 ist im Gehäusehauptteil 1 eine
Stangenbohrung 28 ausgebildet, in die eine Stange 29 verschieb
bar eingesetzt ist. Das eine Ende der Stange 29 kann gegen
das erweiterte Kopfteil 22 a des Steuerventils 22 stoßen,
während die andere Stirnseite der Stange 29 eine Druckregel
kammer 30 abgrenzt.
Ein Piezoelementgehäuse 31, das am Gehäusehauptteil 1 befe
stigt ist, umfaßt ein Piezoelement 32, das aus einer Mehr
zahl von aufeinandergestapelten piezoelektrischen Platten
elementen gebildet ist und einen Stellantrieb darstellt. Ein
Kolben 33 ist verschiebbar am bodenseitigen Ende des Piezo
elementgehäuses 31 eingesetzt, und unter diesem Kolben 33
ist eine mit Kraftstoff gefüllte Zylinderkammer 34 angeord
net. Diese Zylinderkammer 34 steht mit der Druckregelkammer
30 durch einen Kraftstoffkanal 35 in Verbindung und enthält
eine Flachfeder 36, die den Kolben 33 aufwärts drückt. Das
Piezoelement 32 ist zwischen dem Oberteil des Piezoelement
gehäuses 31 und dem Kolben 33 gelagert, wobei die Achse des
Piezoelements im wesentlichen rechtwinklig zur gemeinsamen
Achse des Steuerventils 22 und der Stange 29 verläuft, d.h.,
die Achse des Piezoelements 32 liegt im wesentlichen parallel
zur gemeinsamen Achse des Kolbens 12 und der Düsennadel 7.
Das Piezoelementgehäuse 31 weist einen Kühlflüssigkeits-Zu
fuhrkanal 37 sowie einen Kühlflüssigkeits-Abfuhrkanal 38 auf,
um um das Piezoelement 32 herum eine Kühlflüssigkeit, z.B.
Kraftstoff, zu führen. Die Kühlflüssigkeit wird am oberen
Ende des Piezoelements 32 aus dem Zufuhrkanal 37 zugeführt,
sie fällt rund um das Piezoelement 32 herum nach unten und
kühlt dieses, und sie wird schließlich vom Kühlflüssigkeits-
Abfuhrkanal 38 abgeführt. Ein Zuleitungsstecker 39 ist oben
auf dem Piezoelementgehäuse 31 angebracht, um dem Piezoele
ment 32 Energie zuzuführen.
Wie die Fig. 7 und 8 zeigen, ist in das Gehäusehauptteil 1
ein Rückschlagventil 40 eingesetzt. Dieses Ventil 40 ist mit
einer Kugel 32 für das Öffnen und Schließen einer Ventilöff
nung 41, mit einer den Hubweg der Kugel 42 begrenzenden Stan
ge 43 und mit einer Schraubendruckfeder 44, die die Kugel
42 und die Stange 43 abwärts belastet, so daß die Ventilöff
nung 41 normalerweise durch die Kugel 42 geschlossen gehalten
wird, versehen. Die Ventilöffnung 41 des Rückschlagventils
40 steht mit der Kraftstoff-Steuerkammer 23 durch einen ring
förmigen Kraftstoff-Zulaufkanal 45 sowie einen Kraftstoff-
Zulaufkanal 46 in Verbindung. Ein Kraftstoff-Ablaufkanal 47
des Rückschlagventils 40 hat zum Inneren der Zylinderkammer
34 Verbindung. Wie bereits erwähnt wurde, wird der Kraftstoff
druck in der Steuerkammer 23 auf etwa 2,94 bar gehalten.
Sinkt der Druck des Kraftstoffs in der Zylinderkammer 34 un
ter den Druck des Kraftstoffs in der Steuerkammer 23 ab,
so öffnet das Rückschlagventil 40, womit zusätzlicher Kraft
stoff der Zylinderkammer 34 zugeführt wird. Insofern ist die
Zylinderkammer 34 ständig mit Kraftstoff gefüllt.
Befindet sich der Kolben 12 in seiner oberen Stellung, so
wird, wie bereits erwähnt wurde, Kraftstoff der Hochdruck-
Kraftstoffkammer 15 durch die Kraftstoff-Zufuhröffnung 20
zugeführt, weshalb in dieser Kraftstoffkammer 15 ein niedri
ger Innendruck von etwa 2,94 bar vorhanden ist. Darüber hin
aus ist das Piezoelement 32 in maximalem Ausmaß zusammenge
zogen, womit der Kraftstoffdruck in der Zylinderkammer 34
sowie der Druckregelkammer 30 ebenfalls so niedrig wie etwa
2,94 bar ist. Deshalb wird das Steuerventil 22 nach rechts
(in Fig. 4) durch die Kraft der Schraubendruckfeder 26 bewegt,
so daß das erweiterte Kopfteil 22 a des Steuerventils 22 die
Ventilöffnung 25 freigibt und demzufolge der Kraftstoffdruck
im Steuerkanal 27 sowie der Umfangskehle 22 b des Steuerven
tils 22 ebenfalls auf dem niedrigen Wert von etwa 2,94 bar
ist.
Bewegt sich der Kolben 12 abwärts und schließt die Kraft
stoff-Zufuhröffnung 20, dann öffnet das Steuerventil 22 die
Ventilöffnung 25, so daß der Kraftstoff aus der Hochdruck
kammer 15 durch den Steuerkanal 27, die Umfangskehle 22 b des
Steuerventils 22 und die Ventilöffnung 25 in die Kraftstoff-
Steuerkammer 23 fließt. Damit erlangt der Kraftstoffdruck
in der Hochdruckkammer 15 einen Wert von etwa 2,94 bar.
Wird das Piezoelement 33 erregt, um einen Kraftstoff-Einspritz
vorgang auszulösen, so dehnt sich das Element 33 in der axia
len Richtung aus, womit der Kraftstoffdruck in der Zylinder
kammer 34 sowie in der Druckregelkammer 30 rapid erhöht wird.
Wird der Kraftstoffdruck in der Druckregelkammer 30 erhöht,
so wird die Stange 29 nach links (in Fig. 4 ) bewegt, womit
auch das Steuerventil 22 eine nach links gerichtete Bewegung
ausführt und das erweiterte Kopfteil 22 a dieses Ventils 22
die Ventilöffnung 25 verschließt. Ist diese Ventilöffnung
25 geschlossen, dann wird der Kraftstoffdruck in der Hoch
druck-Kraftstoffkammer 15 durch die Abwärtsbewegung des Kol
bens 12 rapid angehoben, und wenn der Druck in dieser Hoch
druckkammer 15 einen vorbestimmten Druckwert, z.B. 1470 bar
oder mehr, übersteigt, dann öffnet die Düsennadel 7 die Düsen
öffnung 3, so daß Kraftstoff eingespritzt wird. Zu diesem
Zeitpunkt wird auch ein hoher Druck auf das Innere der Umfangs
kehle 22 b des Steuerventils 22 über den Steuerkanal 27 ausge
übt; weil jedoch die Druckaufnahmebereiche der beiden Endflä
chen in der axialen Richtung der Umfangskehle 22 b gleich
sind, wirkt folglich dieser hohe Druck nicht auf das Steuer
ventil 22.
Wird das Piezoelement 32 entregt, um den Einspritzvorgang
zu beenden, so zieht sich dieses Element 32 zusammen, was
zur Folge hat, daß der Kolben 33 durch die Flachfeder 36 auf
wärts bewegt wird, so daß der Kraftstoffdruck in der Zylin
derkammer 34 und der Druckregelkammer 30 absinkt. Wird der
Kraftstoffdruck in der Druckregelkammer 30 vermindert, so
werden die Stange 29 und das Steuerventil 22 nach rechts (in
Fig. 4) durch die Schraubendruckfeder 26 bewegt, womit das
erweiterte Kopfteil 22 a des Steuerventils 22 die Ventilöff
nung 25 freigibt. Infolgedessen fließt der unter hohem Druck
stehende Kraftstoff von der Hochdruck-Kraftstoffkammer 15
durch den Steuerkanal 27, die Umfangskehle 22 b des Steuer
ventils 22 und die Ventilöffnung 25 zur Kraftstoff-Steuer
kammer 23, womit folglich der Kraftstoffdruck in der Hoch
druckkammer 15 sofort auf einen niedrigen Druck von etwa
2,94 bar abfällt und die Düsennadel 7 durch eine Abwärtsbewe
gung die Düsenöffnung 3 verschließt, so daß das Einspritzen
von Kraftstoff unterbrochen wird. Der Kolben 12 kehrt dann
in die obere Stellung zurück.
Erfindungsgemäß ist die Bohrung 21 seitwärts vom Kolben 12
angeordnet, so daß, obwohl eine sehr hohe abwärts gerichte
te Antriebskraft auf den Kolben 12 aufgebracht wird, um den
Kraftstoffdruck in der Hochdruck-Kraftstoffkammer 15 auf
1470 bar oder darüber anzuheben, die Bohrung 21 nicht ver
formt und insofern ein glatter, störungsfreier Verschiebe
vorgang des Steuerventils 22 gewährleistet wird. Ferner ver
läuft die Bohrung 21 seitwärts vom Kolben 12 horizontal, wes
halb sie nahe der Hochdruck-Kraftstoffkammer 15 angeordnet
werden kann. Das hat zum Ergebnis, daß die Länge des Kraft
stoff-Steuerkanals 27 verkürzt und insofern das Volumen der
Hochdruck-Kraftstoffkammer 15, die den Kraftstoff-Steuerka
nal 27 mit einschließt, vermindert werden kann. Deshalb wird
der Kraftstoffdruck in der Hochdruck-Kraftstoffkammer 15 ohne
Schwierigkeiten auf einen hohen Wert angehoben, so daß der
eingespritzte Kraftstoff in geeigneter, angemessener Weise
zerstäubt wird. Da darüber hinaus das Volumen der Hochdruck-
Kraftstoffkammer 15 vermindert werden kann, wird der Kraft
stoffdruck in dieser Kraftstoffkammer 15 sofort herabgesetzt,
wenn das Steuerventil 22 geöffnet wird, womit das Einspritzen
von Kraftstoff sofort unterbrochen wird. Wenn das Steuerven
til 22 geöffnet wird, so dauert folglich das Einspritzen von
Kraftstoff mit einem niedrigen Druck nicht an, wodurch die
Erzeugung von Rauch unterdrückt und die Ausgangsleistung
sowie der Kraftstoffverbrauch der Maschine verbessert wer
den. Des weiteren wird durch das Öffnen und Schließen des
Steuerventils die Kraftstoff-Einspritzmenge unmittelbar er
höht und das Einspritzen sofort beendet, so daß eine korrekte
Voreinspritzung ausgeführt wird.
Weil sich die Bohrung 21 horizontal seitlich vom Kolben 12
erstreckt, kann die Abmesung in der Breitenrichtung des Do
sier-Einspritzventils vermindert werden. Darüber hinaus kann
durch Anordnung des Piezoelements 32 derart, daß dessen Achse
im wesentlichen rechtwinklig zur gemeinsamen Achse der Boh
rung 21 und der Stange 29 verläuft, d.h. im wesentlichen
rechtwinklig zur gemeinsamen Achse des Kolbens 12 sowie der
Düsennadel 7, die Abmessung in der Breitenrichtung des Dosier-
Einspritzventils noch weiter verringert werden.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 1-3 wird die spezielle Monta
ge und Anordnung des in den Fig. 4-8 gezeigten Dosier-Ein
spritzventils erläutert.
Die Fig. 1-3 zeigen einen Zylinderkopf 50, einen gedrallten
Ansaugkanal 51, einen Auslaßkanal 52, ein Auslaßventil 53,
das Dosier-Einspritzventil 54, das anhand der Fig. 4-8 er
läutert wurde, eine Nockenwelle 55, eine Kipphebelwelle 56
und einen an dieser befestigten Kipphebel 57. Ein Ansaug
ventil-Antriebsnocken 55 a, ein Auslaßventil-Antriebsnocken
55 b und ein den Stößel 13 des Dosier-Einspritzventils 54 be
tätigender Stößel-Antriebsnocken 55 c sind an der Nockenwelle
55 ausgebildet. Am einen Ende des Kipphebels 57 ist eine
Rolle 58, die auf dem Stößel-Antriebsnocken 55 c abrollt,
drehbar gelagert, während am anderen Ende des Kipphebels 57
eine am Stößel 13 aufliegende Rolle 59 drehbar gehalten ist.
Die Nockenwelle 55 erstreckt sich längs der Längsachse X der
Maschine, während die gemeinsame Achse der Düsennadel 7 und
des Kolbens 12 (Fig. 5) des Dosier-Einspritzventils 54 in
der Ebene Y (Fig. 2) liegt, welche im wesentlichen rechtwink
lig zur Längsachse X verläuft. Ferner weist die Linie Z, die
die gemeinsame Achse der Düsennadel 7 sowie des Kolbens 12
und das Piezoelement 32 oder das Piezoelementgehäuse 31
(Fig. 2) verbindet, eine Neigung zur Ebene Y auf, wobei der
zwischen der Linie Z und der Ebene Y gebildete Winkel Δ bei
dem in den Fig. 1-3 gezeigten Beispiel etwa 40° beträgt.
Insofern ist, wie in Fig. 1 gezeigt ist, das Piezoelementge
häuse 31 im Zentrum des benachbarten Ansaugkanals 51 ange
ordnet.
Das Dosier-Einspritzventil 54 umfaßt das Gehäusehauptteil 1,
welches den Kolben 12 umschließt und am Zylinderkopf 50 befe
stigt ist, wobei das Piezoelementgehäuse 31 zur Befestigungs
stelle beabstandet ist. Da das Gewicht des Piezoelements 32
beträchtlich ist, wird deshalb eine große Beanspruchung am
Gehäuseteil 1 a hervorgerufen, welches sich von der Befesti
gungsstelle zum Piezoelementgehäuse 31 erstreckt. Des wei
teren erzeugt eine Vibration der Maschine ein Biege- sowie
ein Torsionsmoment, die wiederholt auf das Gehäuseteil 1 a
einwirken. Es ist darauf hinzuweisen, daß die Beanspruchung
am Gehäuseteil 1 a vorherrschend durch das Biegemoment hervor
gerufen wird. Die Vibration der Maschine ist in der Richtung
der Längsachse X geringer und längs der Ebene Y größer. Des
halb muß, um das auf das Gehäuseteil 1 a wirkende Biegemoment
herabzusetzen, der Abstand zwischen dem Piezoelementgehäuse
31 und der Achse der Düsennadel 7, gemessen längs der Ebene
Y, vermindert werden. Bei dem in Fig. 2 gezeigten Beispiel
ist das Piezoelementgehäuse 31 in einer mit Bezug zur Achse
der Düsennadel 7 schrägen Richtung Z angeordnet, so daß der
Abstand zwischen dem Piezoelementgehäuse 31 und der Achse
der Düsennadel 7, gemessen längs der Ebene Y, vermindert wird
und deshalb das auf das Gehäuseteil 1 a wirkende Biegemoment
schwächer ist. Als Folge dessen können die Beanspruchung am
Gehäuseteil 1 a vermindert und dessen Beschädigung verhindert
werden. Darüber hinaus kann durch Anordnen des Piezoelement
gehäuses 31 in der mit Bezug zur Achse der Düsennadel 7 schrä
gen Richtung Z dieses Gehäuse 31 zwischen den Ansaugkanälen
51 angebracht werden, wo ein relativ großer Freiraum zur
Verfügung steht.
Erfindungsgemäß kann das Volumen der Hochdruck-Kraftstoff
kammer 15, die den Kraftstoff-Steuerkanal 27 einschließt,
vermindert und eine Verformung der Bohrung, die auf die An
triebskraft für den Kolben zurückzuführen ist, verhindert
werden.
Gemäß der Erfindung umfaßt ein Dosier-Einspritzventil einen
Kolben, eine Hochdruck-Kraftstoffkammer und eine Düsennadel,
wobei der Kraftstoffdruck in der Hochdruck-Kraftstoffkammer
durch den Kolben erhöht wird. In eine Steuerbohrung ist ver
schiebbar ein Steuerventil eingesetzt, um den Kraftstoff
in der Hochdruck-Kraftstoffkammer zu steuern, wenn eine Kraft
stoffeinspritzung beendet werden soll. Diese Bohrung ist mit
Abstand von und parallel zu einer Linie, welche die gemein
same Achse des Kolbens und der Düsennadel unter einem rech
ten Winkel schneidet, angeordnet.
Wenngleich die Erfindung unter Bezugnahme auf eine spezielle,
zu Erläuterungszwecken ausgewählte Ausführungsform beschrie
ben wurde, so ist klar, daß dem Fachmann bei Kenntnis der
durch die Erfindung vermittelten Lehre Abwandlungen und Ab
änderungen an die Hand gegeben sind, die jedoch als in den
Rahmen der Erfindung fallend anzusehen sind.
Ein Dosier-Einspritzventil umfaßt einen Kolben, eine Hoch
druck-Kraftstoffkammer und eine Düsennadel, wobei der Kraft
stoffdruck in der Hochdruck-Kraftstoffkammer durch den Kol
ben erhöht wird. In eine Steuerbohrung ist verschiebbar ein
Steuerventil eingesetzt, um den Kraftstoff in der Hochdruck-
Kraftstoffkammer zu steuern, wenn eine Kraftstoffeinsprit
zung beendet werden soll. Diese Bohrung ist mit Abstand von
und parallel zu einer Linie, welche die gemeinsame Achse des
Kolbens und der Düsennadel unter einem rechten Winkel schnei
det, angeordnet.
Claims (17)
1. Dosier-Einspritzventil für eine Brennkraftmaschine mit
einem eine Düsenbohrung (3) aufweisenden Gehäuse (1), mit
einem in dem Gehäuse bewegbaren, von der Maschine betrie
benen Kolben (12), mit einer in dem Gehäuse ausgebildeten,
von dem Kolben abgegrenzten Hochdruck-Kraftstoffkammer
(15), wobei der Kolben (12) den Druck des in dieser Kraft
stoffkammer befindlichen Kraftstoffs erhöht, mit einer
in dem Gehäuse (1) im wesentlichen fluchtend mit dem Kol
ben (12) angeordneten Düsennadel (7), die die Düsenboh
rung (3) zum Einspritzen von in der Hochdruck-Kraftstoff
kammer befindlichem Kraftstoff aus der Düsenbohrung öff
net, wenn der Kraftstoff in der Hochdruck-Kraftstoffkam
mer einen vorbestimmten Druckwert überschreitet, und mit
einem im Gehäuse (1) ausgebildeten, mit der Hochdruck-
Kraftstoffkammer (15) verbundenen Kraftstoff-Steuerkanal
(27), dadurch gekennzeichnet,
- - daß in dem Kraftstoff-Steuerkanal (27) ein Steuerventil (22) angeordnet sowie in eine im Gehäuse (1) ausgebil dete Steuerbohrung (21) eingesetzt ist, welche sich parallel sowie mit Abstand zu einer Linie erstreckt, die die Achse der Düsennadel (7) im wesentlichen rechtwinklig schneidet, und
- - daß ein Stellantrieb (31, 32) vorhanden ist, der das Steuerventil (22) zum Öffnen des Kraftstoff-Steuerka nals (27), wenn der Kraftstoff-Einspritzvorgang zu be enden ist, und zum Schließen des Kraftstoff-Steuerka nals, wenn der Kraftstoff-Einspritzvorgang durchzufüh ren ist, betätigt.
2. Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Hochdruck-Kraftstoffkammer (15) zwischen dem Kol
ben (12) sowie der Düsennadel (7) angeordnet ist und der
Kraftstoff-Steuerkanal (27) sich im wesentlichen gerad
linig von der Hochdruck-Kraftstoffkammer (15) zum Steuer
ventil (22) erstreckt.
3. Einspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Steuerbohrung (21) seitwärts des Kol
bens (12) angeordnet ist und der Kraftstoff-Steuerkanal
(27) sich schräg mit Bezug zur Achse des Kolbens er
streckt.
4. Einspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) mit einer dar
in ausgebildeten Druckregelkammer (30) versehen ist, die
koaxial zur Achse des Steuerventils (22) angeordnet ist,
daß der Stellantrieb (31, 32) den Druck in der Druckregel
kammer (30) regelt und daß der Druck in der Druckregelkam
mer das Steuerventil (22) steuert.
5. Einspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Kraftstoff-Steuerkammer
(23) zwischen dem Steuerventil (22) sowie der Druckregel
regelkammer (30) ausgebildet ist, daß die Steuerbohrung
(21) in die Kraftstoff-Steuerkammer (23) mündet und einen
mit der Hochdruck-Kraftstoffkammer (15) durch den Kraft
stoff-Steuerkanal (27) in Verbindung stehende Ventilöff
nung (25) hat und daß das Steuerventil (22) die Ventilöff
nung (25) öffnet und schließt.
6. Einspritzventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß das Steuerventiel (22) mit einem in der Kraftstoff-
Steuerkammer (23) angeordneten, das Öffnen und Schließen
der Ventilöffnung (25) steuernden erweiterten Kopfteil
(22 a) und mit einer in der Bohrung (21) sowie angrenzend
an das erweiterte Kopfteil (22 a) angeordneten Umfangskeh
le (22 b) versehen ist, die durch den Kraftstoff-Steuerka
nal (27) mit der Hochdruck-Kraftstoffkammer (15) in Ver
bindung steht und bei durch das erweiterte Kopfteil
(22 a) geöffneter Ventilöffnung (25) zur Kraftstoff-Steuer
kammer (23) hin offen ist.
7. Einspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen das Steuerventil
(22) und die Druckregelkammer (30) eine Stange (29) ein
gefügt ist, die den Druck in der Druckregelkammer auf das
Steuerventil überträgt.
8. Einspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (22) durch
eine Feder (26) zur Druckregelkammer (30) hin belastet
ist.
9. Einspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß der Stellantrieb (32) von der
Achse der Düsennadel (7), die sich in einer Ebene (Y) be
findet, welche im wesentlichen rechtwinklig zur Längs
achse (X) der Maschine verläuft, beabstandet und schräg
mit Bezug zu dieser Ebene angeordnet ist.
10. Einspritzventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß der Stellantrieb (32) näher zur Außenseite der Ma
schine als zur Düsennadel (7) angeordnet ist.
11. Einspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß der Stellantrieb (31, 32)
mit einer ein veränderliches Volumen aufweisenden und
mit der Druckregelkammer (30) verbundenen Zylinderkammer
(34) versehen ist und der Druck in der Zylinderkammer
den Druck in der Druckregelkammer steuert.
12. Einspritzventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß der Stellantrieb einen Kolben (33), der die Zylinder
kammer (34) abgrenzt, und ein piezoelektrisches Element
(32), das den Kolben antreibt, umfaßt.
13. Einspritzventil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zylinderkammer (34) und der Kolben (33) auf einer
gemeinsamen Achse angeordnet sind, welche im wesentlichen
parallel zur Achse der Düsennadel (7) ist.
14. Einspritzventil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckregelkammer (30) auf einer gemeinsamen Achse
mit der Zylinderkammer (34) und dem Kolben (33) angeord
net ist.
15. Einspritzventil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß um das piezoelektrische Element (32) herum ein ring
förmiger Kühlmittelkanal ausgebildet ist.
16. Einspritzventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zylinderkammer (34) und die Druckregelkammer
(30) mit Kraftstoff gefüllt sind.
17. Einspritzventil nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen dem Steuerventil (22) sowie der Druckregel
kammer (30) eine Kraftstoff-Steuerkammer (23) ausgebil
det ist, die mit der Zylinderkammer (34) durch ein Rück
schlagventil (40), das lediglich eine Verbindung von der
Kraftstoff-Steuerkammer (23) zur Zylinderkammer (34) zu
läßt, verbunden ist.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: TIEDTKE, H., DIPL.-ING. BUEHLING, G., DIPL.-CHEM. |
|
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8320 | Willingness to grant licences declared (paragraph 23) |