AT500302A2 - Auf- und abgehende ventilvorrichtung und mit der vorrichtung ausgerüstete, elektronisch gesteuerte brennstoffeinspritzvorrichtung - Google Patents

Auf- und abgehende ventilvorrichtung und mit der vorrichtung ausgerüstete, elektronisch gesteuerte brennstoffeinspritzvorrichtung Download PDF

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Description

• · · 7 1 • · • · • · • ·
AUF- UND ABGEHENDE VENTILVORRICHTUNG UND MIT DER VORRICHTUNG AUSGERÜSTETE, ELEKTRONISCH GESTEUERTE BRENNSTOFFEINSPRITZVORRICHTUNG 5 HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine auf- und abgehende Ventilvorrichtung zum Durchführen des Öffnens und des Schließens eines Durchlasses für eine Flüssigkeit unter hohem Druck, und insbesondere auf eine auf- und abgehende Ventilvorrich-10 tung, um die Einspritzzeit einer elektronisch gesteuerten Brennstoff-Einspritzvorrichtung für einen Verbrennungsmotor zu steuern.
Beschreibung der verwandten Technik
Bei Dieselmotoren werden elektronisch gesteuerte Brennstoff-Einspritzvorrichtun-15 gen in weitem Maße genutzt, und neuerdings als wirksame Einrichtung zur Reduzierung der atmosphärischen Verschmutzung, etwa durch NOx (Stickoxyde) und HC (Kohlenwasserstoffe) (siehe beispielsweise die japanischen Offenlegungsschriften Nr. 2001-24847g und 2002-98024).
Eine auf- und abgehende Ventilvorrichtung, welche durch eine elektromagnetische 20 Ventileinrichtung angetrieben wird, wird in jeder dieser Vorrichtungen zum Öffnen und Schließen des Brennstoffdurchlasses in der Vorrichtung angewandt.
Die FIG. 6 stellt ein Beispiel für eine Einspritzeinheit von der Art einer elektronisch gesteuerten Brennstoff-Einspritzvorrichtung für einen Dieselmotor dar. Eine Einspritzein-25 heit wie diese ist in der Technik wohlbekannt, und es soll hier dazu eine kurze Erläuterung gegeben werden. In der Zeichnung umfaßt die Bezugsziffer 100 einen Brennstoff-Einspritzpumpenteil 101 und einen Brennstoff-Einspritzdüsenteil 102. Der Brennstoff-Einspritzpumpenteil 101 weist ein auf- und abgehendes Ventil 5 und eine elektromagnetische Ventileinrichtung 20 zum Öffnen und Schließen des Ventiles auf. Ein in ein Pum-30 pengehäuse 3 eingesetzter Kolben 1 wird durch eine Mitnehmernase 6, ein Kontaktstück 7, eine Kolbenfeder 8 usw. mittels eines von der Kurbelwelle des Motors mechanisch angetriebenen Schwingarmes 54 so angetrieben, daß er hin- und hergeht und so oszilliert. Eine Kolbenkammer 25 steht über einen Brennstoffdurchlaß 052 auf einer Seite in Verbindung mit dem Brennstoff-Einspritzdüsenteil 102, und steht auf der anderen Seite mit 35 dem auf- und abgehenden Ventil 5 über einen Brennstoffdurchlaß 52 in Verbindung. Der Brennstoffdurchlaß 52 ist mit einem mit einem Brennstofftank verbundenen (in der Zeichnung nicht dargestellten) Brennstoffdurchlaß 12 entweder in Verbindung oder die Verbin- • · • · 2 düng ist unterbrochen, je nachdem ob das auf- und abgehende Ventil 5 geöffnet oder geschlossen ist, wobei das Öffnen und Schließen durch die elektromagnetische Ventileinrichtung 20 erfolgt. Der Brennstoff-Einspritzdüsenteil 102 umfaßt eine Brennstoff-Einspritzdüse 2 sowie eine Nadelventilfeder 51. Der Brennstoff wird durch den Kolben 1 vor-5 wärtsgeschoben, um in einer Kolbenkammer 25 zusammengepreßt zu werden und erreicht über einen Brennstoffdurchlaß 052 einen Brennstoffraum 02 und wird dann über Einspritzlöcher 02a eingespritzt.
Wenn das auf- und abgehende Ventil 5 geöffnet wird, steigt der Druck in der Kol-10 benkammer 25 durch den Abwärtshub des Kolbens 1 nicht an, weil die Kolbenkammer 25 über den Brennstoffdurchlaß 52, das geöffnete auf- und abgehende Ventil und den Brennstoffdurchlaß 12 mit dem Brennstofftank in Verbindung steht. Wenn das auf- und abgehende Ventil 5 geschlossen ist, steigt der Druck in der Kolbenkammer 25 durch den Abwärtshub des Kolbens 1 an, und wenn der Druck im Brennstoffraum 02 denjenigen 15 Druck erreicht, der die Nadel öffnet, dann hebt sich das Nadelventil 4, indem es die Federkraft der Nadelventilfeder 51 überwindet, und der Brennstoff beginnt über die Einspritzlöcher 02a eingespritzt zu werden. Während des Zeitraumes der Brennstoffeinspritzung ist die Menge an vom Kolben zusammengepreßtem Brennstoff größer als jene, welche über die Einspritzlöcher 02a der Einspritzdüse 2 eingespritzt wird, und der Einspritz-20 druck steigt mit der Zeit an. Wenn das auf- und abgehende Ventil geöffnet wird, um die Kolbenkammer 25 mit dem Brennstofftank zu verbinden, dann fällt der Druck in der Kolbenkammer rasch ab, der Druck im Brennstoffraum 02 verringert sich ebenso schnell, das Nadelventil wird durch die Federkraft der Nadelventilfeder 51 niedergedrückt, so daß das Nadelventil geschlossen wird, und die Einspritzung ist beendet. Beim darauf folgen-25 den Aufwärtshub des Kolbens wird Brennstoff über den Brennstoffdurchlaß 12, das geöffnete auf- und abgehende Ventil 5 und den Brennstoffdurchlaß 52 in die Kolbenkammer 25 gesaugt.
Ein Beispiel eines herkömmlichen auf- und abgehenden Ventils, das in einer elektronisch gesteuerten Brennstoff-Einspritzvorrichtung für den oben beschriebenen Zweck 30 benutzt wird, ist in den FIG. 7(A) und 7(B) zusammen mit einem elektromagnetischen Ventil gezeigt. Die FIG. 7(A) zeigt denjenigen Zustand, bei dem das auf- und abgehende Ventil geöffnet ist, wogegen die FIG. 7(B) denjenigen Zustand veranschaulicht, bei dem das auf- und abgehende Ventil geschlossen ist. In den Zeichnungen bedeutet die Bezugsziffer 20 die elektromagnetische Ventileinrichtung, 3 ist das Pumpengehäuse einer 35 Einspritzeinheit, wie sie oben erläutert wurde und 52 ist der Brennstoffdurchlaß, der mit der Kolbenkammer der Einspritzeinheit in Verbindung steht. Innerhalb der elektromagnetischen Ventileinrichtung 20 bedeuten die Bezugsziffern 31 und 16 Ventilgehäuse, 031 ist 3 3 ♦ · Ί • · ···· ·· * · t · • · · · · ·♦# * 9 ·♦·· ·♦· · · • ·· · ·♦ · · #β *· ·· ♦»· ·· ·· «·· · ein Solenoidraum innerhalb des Ventilgehäuses 31, und 28 ist ein im Solenoidraum 031 untergebrachtes Solenoid.
In einem Ankerraum 30 ist ein Anker 27 mittels einer Schraube 29 an der Oberseite des auf- und abgehenden Ventils 5 fixiert. 5
Die Bezugsziffer 10 bedeutet ein Ventilsitzelement, welches mittels eines Befestigungsschraubenorgans 015 im Pumpengehäuse 3 befestigt ist. Die Bezugsziffer 033 bedeutet ein in das Ventilsitzelement 10 in radialer Richtung gebohrtes Durchlaßloch, welches einer ringförmigen Ausnehmung 05 des auf- und abgehenden Ventils gestattet, mit 10 einer ringförmigen Ausnehmung 17 des Ventilsitzelementes 10 in Verbindung zu treten, wobei die Ausnehmungen 05 und 17 später noch erläutert werden. Die Bezugsziffer 5 bedeutet ein auf- und abgehendes Ventil, welches zum Gleiten in ein durchgehendes Loch des Ventilsitzelementes 10 eingesetzt ist und an dessen Oberseite mittels einer Schraube 29 ein Anker 27 befestigt ist. Die Bezugsziffer 14 bedeutet eine Feder für das 15 auf- und abgehende Ventil, welche zwischen dem Schulterteil des auf- und abgehenden Ventils 5 und dem Oberteil des Befestigungsschraubenorgans 015 angeordnet ist. Um das auf- und abgehende Ventil zu öffnen, wird das auf- und abgehende Ventil 5 in Richtung nach unten gestoßen, d.h. entgegen der Anziehungskraft des Ankers 27. Die Bezugsziffer 05 bedeutet eine entlang des Umfanges des auf- und abgehenden Ventils 5 20 ausgebildete ringförmige Ausnehmung, und die Bezugsziffer 17 bedeutet eine entlang des Umfanges des Ventilsitzelementes 10 ausgebildete ringförmige Ausnehmung. Die Bezugsziffer 12 bedeutet einen Zufuhr und Abflußdurchlaß, dessen eine Seite mit der ringförmigen Ausnehmung 17 und die andere Seite mit einem (in der Zeichnung nicht dargestellten) Brennstofftank in Verbindung steht. Die Bezugsziffer 10a bedeutet eine 25 Sitzfläche am Ventilsitzelement 10, wogegen 5a eine Sitzfläche des auf- und abgehenden Ventils 5 bedeutet. Die Sitzfläche 5a des auf- und abgehenden Ventils liegt an der Sitzfläche 10a des Ventilsitzelementes 10 an, wenn das auf- und abgehende Ventil geschlossen ist. Je nachdem, ob nun die Sitzfläche 5a auf der Sitzfläche 10a des Ventilsitzelementes 10 anliegt oder sich davon entfernt hat, wird die Verbindung des Zufuhr- und Abflußdurch-30 lasses 12 mit dem Brennstoffdurchlaß 52 im Pumpengehäuse 3 unterbrochen oder hergestellt. Die Bezugsziffer 07 bedeutet einen axialen Durchlaß, der mit einer entlang des inneren Umfanges des Ventilsitzelementes 10 ausgebildeten ringförmigen Ausnehmung 06 in Verbindung steht, wobei der axiale Durchlaß 07 mit dem Brennstoffdurchlaß 52 in Verbindung steht, der wiederum mit der Kolbenkammer einer in den FIG. 7(A) und 7(B) 35 nicht dargestellten Einspritzpumpe verbunden ist. Sobald das auf- und abgehende Ventil 5 geschlossen ist, ist der Brennstoffdruck in der Ausnehmung 06 hoch, dagegen in der Ausnehmung 05 tief.
Wenn der Durchfluß von elektrischem Strom durch das Solenoid der elektromagnetischen Ventileinrichtung 20 abgeschaltet wird, wird das auf- und abgehende Ventil 5 durch die Federkraft der Feder 14 des auf- und abgehenden Ventils hinunter gedrückt, und es entsteht ein Spalt „S“ zwischen der oben liegenden Fläche des Ankers 27 und der unten liegenden Fläche des Solenoids 28, die untere Endfläche 5b des auf- und abgehenden Ventils 5 berührt die Bodenfläche 3a des die Vorrichtung des auf- und abgehenden Ventils aufnehmenden Teils des Pumpengehäuses, die Sitzfläche 5a des auf- und abgehenden Ventils 5 hebt von der Sitzfläche 10a des Ventilsitzelementes 10 ab, und das auf- und abgehende Ventil ist geöffnet. Daher steht die Kolbenkammer 25 (siehe FIG. 6) über den Brennstoffdurchlaß 52, den durch das Abheben der Sitzfläche 5a von der Sitzfläche 10a geschaffenen Spalt zwischen den Sitzflächen 5a und 10a, das Durchlaßloch 033 des Ventilsitzelementes 10 und die ringförmige Ausnehmung 17 mit dem Zufuhr- und Abflußdurchlaß 12 in Verbindung, und der bei der Abwärtsbewegung des Kolbens 1 (siehe FIG. 6) in der Kolbenkammer 25 abwärts gedrückte Brennstoff kehrt über das Zufuhr-und Abflußrohr 12 zum Brennstofftank zurück. Dementsprechend wird beim Abwärtshub des Kolbens 1 kein Brennstoff eingespritzt.
Wenn elektrischer Strom dem Solenoid 28 der elektromagnetischen Ventilvorrichtung 20 zugeführt wird, so wird der Anker 27 und das mit ihm verbundene auf- und abgehende Ventil 5 durch die im Solenoid 28 erzeugte Anziehungskraft entgegen der Federkraft der Ventilsitzfeder 14 angehoben, bis die Sitzfläche 5a des auf- und abgehenden Ventils 5 auf der Sitzfläche 10a des Ventilsitzelementes 10 anliegt, worauf das auf- und abgehende Ventil geschlossen ist. Sodann steigt der Druck in der Kolbenkammer 25, wenn sich der Kolben 1 abwärts bewegt, und der aus der Kolbenkammer 25 gedrückte Brennstoff wird über die Einspritzlöcher 02a der Einspritzdüse 2 eingespritzt.
In den letzten Jahren neigt man dazu in immer größerem Maße, den Druck zu erhöhen, um die Wirkung der elektronischen Brennstoff-Einspritzvorrichtung zu verbessern und die atmosphärische Verschmutzung, wie durch NOx und HC, zu verringern. Damit gerät die Vorrichtung mit dem auf- und abgehenden Ventil, welches in der oben beschriebenen Weise in der elektronischen Brennstoff-Einspritzvorrichtung arbeitet, in dem Maße unter härtere Arbeitsbedingungen, wie der Brennstoff-Einspritzdruck steigt.
Mit der Vorrichtung mit dem auf- und abgehenden Ventil nach dem Stande der Technik ergeben sich aber dadurch Probleme, daß im Körper des auf- und abgehenden Ventiles sowie am Ventilsitzelement auf Grund des Herausschnellens des Brennstoffes *· ···· f 5 • ·· · #· ·· ·· ·* ·· ··· ·· ·· ···· unter hohem Druck durch den Spalt des Ventilsitzteiles eine Kavitationserosion auftritt, daß sich die Reibung des gleitenden Körpers des auf- und abgehenden Ventils auf Grund des erhöhten, auf den Körper des auf- und abgehenden Ventils ausgeübten Seitwärtsdruckes vergrößert, daß in dem der Flüssigkeit unter hohem Druck in der Ventilvorrich-5 tung ausgesetzten Durchlaß Rissbildung auftritt, und daß ein Anprall entsteht, wenn sich das auf- und abgehende Ventil öffnet, d.h. wenn die Sitzfläche des auf- und abgehenden Ventilkörpers von der Sitzfläche des Ventilsitzelementes abhebt und die untere Endfläche des auf- und abgehenden Ventils die Bodenfläche desjenigen Teiles des Einspritzpumpengehäuses berührt, in welchem die Einrichtung mit dem auf- und abgehenden Ventil 10 untergebracht ist.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde im Lichte der oben beschriebenen Probleme gemacht, und es ist die Aufgabe, eine Vorrichtung mit einem auf- und abgehenden Ventil zu 15 schaffen, mit der das Auftreten von Rissen in dem der Flüssigkeit hohen Druckes in der Ventilvorrichtung ausgesetzten Durchlaß, von Kavitationserosion im Körper des auf- und abgehenden Ventils und im Ventilsitzelement der Ventilvorrichtung, die Erhöhung der Gleitreibung am Körper des auf- und abgehenden Ventils und das Auftreten eines Aufpralles des Körpers des auf- und abgehenden Ventils verhindert werden können. 20
Um die Probleme zu lösen, schlägt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung mit einem auf- und abgehenden Ventil zum Öffnen und Schließen eines Durchlasses für Flüssigkeit unter hohem Druck vor, welche ein Ventilsitzelement und einen zum Gleiten in das durchgehende Loch des Ventilsitzelementes eingesetzten auf- und abgehenden Ven-25 tilkörper aufweist, wobei die Vorrichtung derart zusammengesetzt ist, daß das Aufsitzen der Sitzfläche des auf- und abgehenden Ventilkörpers auf der Sitzfläche des Ventilsitzelementes einen ringförmigen Hochdruckraum von einem ringförmigen Niederdruckraum abtrennt, wobei die ringförmigen Räume zwischen dem auf- und abgehenden Ventilkörper und dem Ventilsitzelement ausgebildet sind, und das Ventilsitzelement einen axialen 30 Durchlaß aufweist, der mit dem Hochdruckraum in Verbindung steht, sowie einen radialen Durchlaß, der mit dem Niederdruckraum verbunden ist; und wobei der axiale Durchlaß in Form mehrerer Durchlässe von im wesentlichen gleichem Durchmesser und gleicher Länge ausgebildet ist, die einander benachbart angeordnet sind. 35 In der Vorrichtung mit dem auf- und abgehenden Ventil ist der Hochdruckraum der
Flüssigkeit hohen Druckes nicht immer, sondern nur zeitweise ausgesetzt, und der axiale Durchlaß ist einer Abfolge von Hochdruck und Niederdruck ausgesetzt. Herkömmlicher-
• ♦ • · ·«·· I 6 • · « · ♦ · weise wurde im Ventilsitzelement nur ein axialer Durchlaß vorgesehen, und die radiale Dicke zwischen dem Umfange des durchgehenden Loches (im folgenden als Gleitfläche bezeichnet) und dem Umfang des axialen Durchlasses ist aus Gründen der Raumbeschränkung in unvermeidbarer Weise begrenzt, und wenn die Ventilvorrichtung für eine 5 Hochdruck-Einspritzvorrichtung verwendet wurde, begann der Teil der begrenzten radialen Dicke auszubrechen.
Indem man nun eine Mehrzahl axialer Durchlässe mit der benötigten Durchlaß-Querschnittsfläche vorsieht, wird die Belastung in den Durchlässen auf Grund des hohen 10 Druckes verteilt und verringert. Daher treten selbst dann keine Risse auf, wenn die Dicke zwischen der Gleitfläche und dem Umfang des axialen Durchlasses dieselbe ist, wie jene im Falle eines herkömmlichen einzigen axialen Durchlasses. Ferner kann der Außendurchmesser des ringförmigen Hochdruckraumes reduziert werden, weil ja der Durchmesser jedes der Durchlässe verringert ist. Im Ergebnis ist es möglich, so zu konstruie-15 ren, daß das Volumen des Hochdruckraumes vermindert wird.
Das Volumen des Hochdruckraumes zu vermindern, bedeutet, daß das Totvolumen reduziert wird, welches beispielsweise im Falle einer Brennstoff-Einspritzvorrichtung zu einem scharfen Anstieg des Einspritzdruckes führt. Das heißt: In dem Maße, in dem die 20 Anstiegsgeschwindigkeit des vom Kolben zusammengepreßten Brennstoffes bei geringerem Totvolumen weniger reduziert wird, steigt der Einspritzdruck bei gleichem Kolbendurchmesser und gleicher Kolbengeschwindigkeit rascher an.
Ferner ist es bei der vorliegenden Erfindung bevorzugt, daß der axiale Durchlaß von 25 einer Mehrzahl von Durchlässen im wesentlichen gleichen Durchmessers und gleicher Länge gebildet wird, welche axial symmetrisch zur zentralen Achse der Ventilvorrichtung angeordnet sind.
Wenn das Ventil geschlossen ist, steht der auf- und abgehende Ventilkörper durch 30 die den Hochdruckraum ausfüllende Flüssigkeit rund um seinen Umfang unter Druck. Wenn das Ventil geöffnet wird, fließt die Flüssigkeit aus dem Hochdruckraum in den Niederdruckraum, und Flüssigkeit hohen Druckes fließt über den axialen Durchlaß in den Hochdruckraum. Wenn nur ein axialer Durchlaß vorgesehen ist, bewirkt der in den Hochdruckraum über den axialen Durchlaß eintretende Hochdruck-Flüssigkeitsstrom, daß der 35 auf- und abgehende Ventilkörper vorwärtsgedrückt wird, und ein Seitwärtsdruck wirkt auf den Gleitteil des auf- und abgehenden Ventilkörpers sowie das durchgehende Loch des Ventilsitzelementes. Dadurch wird ein Widerstand gegen ein Gleiten des auf- und abge-
·· ♦ ♦♦· ·· I 7 ······♦ ··· • · · · · ··· · · ···· · · · · · 4 · · · ·· ·· · · ·* ·· ··· ·♦ ·· ··· * henden Ventilkörpers verursacht, der mit erhöhtem Flüssigkeitsdruck im axialen Durchlaß noch größer wird. Ferner ist die Strömungsgeschwindigkeit im ringförmigen Spalt zwischen den Sitzflächen nahe dem axialen Durchlaß im ringförmigen Spalt größer und in dem dem ringförmigen Spalt gegenüberliegenden Teil langsamer. Die ungleichmäßige 5 Geschwindigkeitsverteilung im ringförmigen Spalt zwischen den Sitzflächen verursacht eine Abnahme des Abflußkoeffizienten und eine Erhöhung des Druckverlustes.
Dadurch, daß eine Mehrzahl axialer, in axialer Symmetrie angeordneter Durchlässe von im wesentlichen demselben Durchmesser und derselben Länge vorgesehen ist, wer-10 den die auf den auf- und abgehenden Ventilkörper ausgeübten Schubkräfte ausgeglichen, denn die Flüssigkeit unter hohem Druck betritt den Hochdruckraum auf axial symmetrische Weise, so daß keine resultierenden Schubkräfte auf den auf- und abgehenden Ventilkörper wirken und im Ergebnis sich der auf- und abgehende Ventilkörper ruhig bewegen kann. Da eine Mehrzahl von axialen Durchlässen vorgesehen ist, nähert sich fer-15 ner die Geschwindigkeitsverteilung der Strömung im Spalt zwischen den Sitzflächen einer eher gleichmäßigen Verteilung über den ringförmigen Spalt an, und die Maximalgeschwindigkeit nimmt bei gesicherter erforderlicher Strömungsgeschwindigkeit durch den Spalt hindurch ab. Dadurch kann das Auftreten einer Kavitationserosion am auf- und abgehenden Ventilkörper vermieden werden. 20
Bei der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, daß die radiale Breite des ringförmigen, zwischen dem Mittelteil des Umfanges des auf- und abgehenden Ventilkörpers und dem Innenumfang eines ringförmigen Vorsprunges des Ventilsitzelementes ausgebildeten Spaltes verengt wird, um die Flüssigkeitsströmung aus dem Hochdruckraum in 25 den Niederdruckraum derart zu begrenzen, daß das Auftreten von Kavitationserosion vermieden wird.
Wenn sich das auf- und abgehende Ventil öffnet, stürzt die Flüssigkeit in dem Hochdruckraum rasch in den Niederdruckraum, und es entstehen Kavitationsblasen. Eine 30 Kavitationserosion erfolgt an der Oberfläche des auf- und abgehenden Ventilkörpers und des Ventilsitzelementes durch die Hammerwirkung der Flüssigkeit, die durch das Aufplatzen der Blasen hervorgerufen wird.
Da die radiale Breite des den Hochdruckraum mit dem Niederdruckraum verbinden-35 den ringförmigen Spaltes begrenzt ist, wird erfindungsgemäß die Geschwindigkeitsverteilung im Ringspalt zwischen den Sitzflächen eher vergleichmäßigt, was zu einer verringerten maximalen Strömungsgeschwindigkeit führt, wenn die Sitzfläche des auf- und abge- [ henden Ventilkörpers von der Sitzfläche des Ventilsitzelementes abhebt und Flüssigkeit aus dem Hochdruckraum in den Niederdruckraum strömt, wobei sie durch den Ringspalt zwischen den Sitzflächen hindurchfließt, womit die Energie der durch den Ringspalt zwischen den Sitzflächen hindurchfließenden und gegen den auf- und abgehenden Ventil-5 körper stoßenden Flüssigkeitsströmung herunterdrückt wird, so daß das Auftreten von Kavitationserosion vermieden wird.
Durch die vorliegende Erfindung wird ferner eine elektronisch gesteuerte Brennstoff-Einspritzvorrichtung vorgeschlagen, welche mit der Einrichtung mit dem auf- und abge-10 henden Ventil versehen ist, wobei ein Ventilsitzelement der Vorrichtung mit dem auf- und abgehenden Ventil mit einem die Ventilvorrichtung unterbringenden Teil fest verbunden ist, so daß das untere Ende des Ventilsitzelementes in engem Kontakt mit der unteren Fläche des die Ventilvorrichtung unterbringenden Teiles ist, wobei der auf- und abgehende Ventilkörper der Ventilvorrichtung durch ein elastisches Organ in eine Richtung ge-15 drückt wird, bei der die Sitzfläche des auf- und abgehenden Ventilkörpers von der Sitzfläche des Ventilsitzelementes abhebt, und wobei ein elektromagnetisches Ventil derart vorgesehen ist, daß das auf- und abgehende Ventil dann geschlossen ist, wenn der auf- und abgehende Ventilkörper vom elektromagnetischen Ventil entgegen der elastischen Kraft des elastischen Organs angezogen wird, um die Sitzfläche des auf- und abgehenden 20 Ventilkörpers an der Sitzfläche des Ventilsitzelementes sitzen zu lassen, und das auf- und abgehende Ventil dann geöffnet ist, wenn die Anziehungskraft des elektromagnetischen Ventils freigegeben wird, um die Sitzfläche des auf- und abgehenden Ventilkörpers von der Sitzfläche des Ventilsitzelementes abheben zu lassen. Die elektronisch gesteuerte Brennstoff-Einspritzvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die erfindungsgemäße 25 auf- und abgehende Ventilvorrichtung eingebaut ist, wobei die Konfiguration des die Ventilvorrichtung unterbringenden Teiles dieselbe wie beim Stande der Technik ist.
Es ist bevorzugt, daß der auf- und abgehende Ventilkörper der Ventilvorrichtung einen zentralen Hohlraum aufweist, um den aus dem Gleitteil des auf- und abgehenden 30 Ventilkörpers im durchgehenden Loch des Ventilsitzelementes austretenden Leck-Brennstoff in den die Feder des auf- und abgehenden Ventils aufnehmenden Raum entweichen zu lassen, und es ist ein zylindrischer Vorsprung am Boden des die Ventilvorrichtung unterbringenden Teils ausgebildet, so daß der zylindrische Vorsprung mit geringem Spalt in den zentralen Hohlraum paßt, wobei der Aufschlag verringert wird, wenn die un-35 tere Endfläche des auf- und abgehenden Ventilkörpers gegen die Bodenfläche des die Ventilvorrichtung unterbringenden Teils schlägt, und das Auftreten eines Aufpralles des auf- und abgehenden Ventilkörpers verhindert wird.
In einer elektronischen Brennstoff-Einspritzvorrichtung ist eine Vorrichtung mit einem auf- und abgehenden Ventil zum Steuern der Einspritzzeit für den Brennstoff in der Brennstoff-Zufuhrleitung der Vorrichtung vorgesehen, um Brennstoff an die Brennstoff-Einspritzpumpe der Vorrichtung zu liefern, und die Zeiten des Öffnens und des Schlie-ßens der Ventilvorrichtung wird elektronisch durch ein elektromagnetisches Ventil und ein elastisches Organ (für gewöhnlich eine Schraubenfeder) gesteuert.
Das Ventil wird dadurch geschlossen, daß der auf- und abgehende Ventilkörper durch die Anziehungskraft des elektromagnetischen Ventils angehoben wird, und es wird dadurch geöffnet, daß der auf- und abgehende Ventilkörper durch die Federkraft der Feder für das auf- und abgehende Ventil niedergedrückt wird, bis die untere Endfläche des auf- und abgehenden Ventilkörpers mit der Bodenfläche des die Ventilvorrichtung unterbringenden Teils des Einspritzpumpengehäuses in Kontakt gebracht ist. Wenn das Ventil geschlossen ist, bildet sich ein Spalt zwischen der unteren Endfläche des auf- und abgehenden Ventilkörpers und der Bodenfläche des die Ventilvorrichtung unterbringenden Teils, und dieser Spalt wird mit Leck-Brennstoff aus dem Gleitteil des auf- und abgehenden Ventilkörpers im durchgehenden Loch des Ventilsitzelementes derart gefüllt, daß der Brennstoff in dem Spalt erst herausgelassen werden muß, bevor es möglich ist, daß die untere Endfläche des auf- und abgehenden Ventilkörpers mit der Bodenfläche des die Ventilvorrichtung unterbringenden Teils in Kontakt gebracht wird.
Zu diesem Zweck ist im auf- und abgehenden Ventilkörper ein Abflußloch vorgesehen, um den Brennstoff in denjenigen Raum abzulassen, in dem die Feder für das auf-und abgehende Ventil untergebracht ist. Indem man einen zylindrischen Vorsprung am Boden des die Ventilvorrichtung unterbringenden Teils vorsieht, der in das Abflußloch mit geringem Spalt paßt, um so einen Ringspalt geringer radialer Breite zu bilden, wenn der auf- und abgehende Ventilkörper abwärts fährt, muß der Brennstoff in dem Spalt zwischen der unteren Endfläche des auf- und abgehenden Ventilkörpers und der Bodenfläche des die Ventilvorrichtung unterbringenden Teils durch den Ringspalt laufen, um über das Abflußloch zu entweichen, wodurch für die Abwärtsbewegung des auf- und abgehenden Ventilkörpers ein Widerstand geschaffen wird und der Aufschlag verringert wird, wenn die untere Endfläche des auf- und abgehenden Ventilkörpers mit der Bodenfläche des die Ventilvorrichtung unterbringenden Teils kollidiert.
Wenn die Höhe des zylindrischen Vorsprungs so ausgebildet ist, daß sie größer als der Hub des auf- und abgehenden Ventilkörpers ist, dann wirkt der Widerstand auf Grund • ·· · ·· ··♦♦ «· ίο : ······ «·· • · · · · · · · · • ·· ··· · · • · « · · ·· · » • ·· ··· ·· ·· ···' der gedrosselten Abflußströmung des Brennstoffes über den ganzen Zeitraum, während dessen sich der auf- und abgehende Ventilkörper abwärts bewegt, und wenn die Höhe geringer ist als der Hub des auf- und abgehenden Ventilkörpers ist, dann wirkt der Widerstand auf Grund der gedrosselten Abflußströmung des Brennstoffes gerade erst bevor das untere Ende des auf- und abgehenden Ventilkörpers den Boden des die Ventilvorrichtung unterbringenden Teils erreicht, wodurch sowohl ein gutes Ansprechen beim Öffnen des Ventils als auch eine Verringerung des Aufschlages gesichert werden kann, wobei hier „ein gutes Ansprechen“ bedeutet, daß die Brennstoffeinspritzung scharf aufhört.
Indem man also den Aufschlag dämpft, wird ein Aufprall des Ventils dadurch, daß der auf- und abgehende Ventilkörper mit dem Boden des die Ventileinrichtung unterbringenden Teils kollidiert, und ein Rückprall vom Boden verhindert.
Es ist erforderlich, einen Aufprall zu verhindern, weil ein Prallen des auf- und abgehenden Ventilkörpers Druckschwankungen in dem Hochdruckdurchlaß zwischen der Ven-tilvorrrichtung und der Einspritzdüse hervorruft, was die Schärfe des Einspritzendes verschlechtert und die Leistung des Motors vermindert.
Bei der vorliegenden Erfindung ist es zweckmäßig, daß der auf- und abgehende Ventilkörper einen zylindrischen Vorsprung besitzt, dessen Durchmesser kleiner als derjenige von dessen Gleitteil an dessen unterem Endabschnitt ist, und es ist eine zylindrische Ausnehmung am Boden des die Ventileinrichtung unterbringenden Teils so vorgesehen, daß der zylindrische Vorsprung mit geringem Spalt in die zylindrische Ausnehmung paßt, um einen Ringspalt geringer radialer Breite zu bilden, wenn sich der auf- und abgehende Ventilkörper abwärts bewegt, um das Ventil zu öffnen, bis seine untere Endfläche mit der Bodenfläche des die Ventileinrichtung unterbringenden Teils in Kontakt kommt, wodurch der Aufschlag, wenn die untere Endfläche des auf- und abgehenden Ventilkörpers mit der Bodenfläche des die Ventileinrichtung unterbringenden Teils kollidiert, verringert wird und das Auftreten eines Aufpralles des auf- und abgehenden Ventilkörpers verhindert wird.
Es ist auch bevorzugt, daß der auf- und abgehende Ventilkörper mit einem Drosselelement versehen ist, um die Brennstoffströmung in den zentralen Hohlraum des auf- und abgehenden Ventilkörpers zu drosseln, wodurch der Aufschlag, wenn die untere Endfläche des auf- und abgehenden Ventilkörpers mit der Bodenfläche des die Ventileinrichtung unterbringenden Teils kollidiert, verringert wird und das Auftreten eines Aufpralles des auf- und abgehenden Ventilkörpers verhindert wird. • · • · • t# MM • • • • ·· ♦ • • • • • • 4M « • • • • • t · • • • • • • · · • · • · ♦ « ♦ · · · · f ·
In dem Falle, daß die Drosselöffnung des Drosselelementes so ausgebildet ist, daß seine Oberkante (zentrale hohle Seite) abgerundet oder bombiert ist, wogegen die Unterkante weder abgerundet noch bombiert ist, kann sich der auf- und abgehende Ventilkör-5 per leicht aufwärts bewegen, und seine Abwärtsbewegung wird unterdrückt. Daher kann das Aufprallen beim Schließen des Ventils und auch beim Öffnen des Ventils richtig unter Kontrolle gehalten werden, indem man die Oberkante der Drosselöffnung richtig abrundet oder bombiert.
10 KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN FIG. 1(A) ist eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform der Vorrichtung mit dem auf- und abgehenden Ventil nach der vorliegenden Erfindung. FIG. 1(B) ist ein vergrößertes Detail des Teiles X der FIG. 1A, das im Vergleich mit dem Falle des Standes der Technik gezeigt wird. 15 FIG. 1(C) ist ein Schnitt nach der Linie Y-Y der FIG. 1(B), wobei der Fall der vorlie genden Erfindung mit dem Falle des Standes der Technik verglichen wird. FIG. 2 ist eine Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform der Vorrichtung mit dem auf- und abgehenden Ventil nach der vorliegenden Erfindung. FIG. 3 ist eine Schnittansicht einer dritten Ausführungsform der Vorrichtung mit dem 20 auf- und abgehenden Ventil nach der vorliegenden Erfindung. Die FIG. 4(A), FIG. 4(B) und FIG. 4(C) sind Schnittansichten eines vierten Ausführungsbeispieles, sowie von modifizierten Ausführungsformen davon, der Vorrichtung mit dem auf- und abgehenden Ventil nach der vorliegenden Erfindung. FIG. 5 ist ein Diagramm, welches den Anprall des auf- und abgehenden Ventiles 25 veranschaulicht. FIG. 6 ist eine schematische Darstellung einer Einspritzeinheit von der Art einer e-lektronisch gesteuerten Brennstoff-Einspritzvorrichtung für einen Dieselmotor. FIG. 7(A) ist eine Schnittansicht einer Vorrichtung mit einem auf- und abgehenden Ventil nach dem Stande der Technik, welche den Zustand bei geöffnetem Ventil zeigt. 30 FIG. 7(A) ist eine Schnittansicht einer Vorrichtung mit einem auf- und abgehenden
Ventil nach dem Stande der Technik, welche den Zustand bei geschlossenem Ventil zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE 35 ·· ·· • · · · • · · f • · · · • · · » ·· Μ • ·· • IM ·· ·· · • • « * · · · • • • · * • • * · · • · • • · · M t« • * · ·
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nun im einzelnen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Dies ist jedoch so gedacht, daß Dimensionen, Materialien, relative Positionen usw. der konstituierenden Teile der Ausführungsbeispiele nur als illustrativ und nicht als beschränkend für den Um-5 fang der vorliegenden Erfindung interpretiert werden sollen, außer es sei besonders angegeben.
Erstes Ausführungsbeispiel FIG. 1(A) ist eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform der Vorrichtung mit 10 dem auf- und abgehenden Ventil nach der vorliegenden Erfindung, FIG. 1 (B) ist ein vergrößertes Detail des Teiles X der FIG. 1A, das im Vergleich mit dem Falle des Standes der Technik gezeigt wird, und FIG. 1(C) ist ein Schnitt nach der Linie Y-Y der FIG. 1(B), wobei der Fall der vorliegenden Erfindung mit dem Falle des Standes der Technik verglichen wird. 15 In FIG. 1(A) besteht eine Vorrichtung mit einem auf- und abgehenden Ventil 01 aus einem auf- und abgehenden Ventilkörper 5 und einem Ventilsitzelement 10. Die Bezugsziffer 05 bedeutet einen Niederdruckraum, 06 einen Hochdruckraum, 07 einen axialen Durchlaß, welcher mit dem Hochdruckraum 06 verbindet, und 033 bedeuten radiale Durchlässe, welche mit dem Niederdruckraum 05 verbinden. Diese Bezugsziffern sind 20 dieselben wie jene der Vorrichtung mit dem auf- und abgehenden Ventil der FIG. 7. Pfeile in FIG. 1(B) veranschaulichen denjenigen Zustand, bei dem der Brennstoff im Hochdruckraum 06 einen Druck ausübt.
An Hand der FIG. 1 (C) wird der Fall, in dem der axiale Durchlaß 07 von zwei Durchlässen, jeder mit einem Durchmesser d-ι, gebildet ist, mit dem Fall verglichen, in 25 dem der axiale Durchlaß 07 nur von einem Durchlaß mit dem Durchmesser do gebildet ist. In der Zeichnung ist die Querschnittsfläche der beiden Durchlässe mit dem Durchmesser di gleich der Querschnittsfläche des einen Durchlasses mit dem Durchmesser do- Im Falle des einen Durchlasses mit dem Durchmesser do, tritt bei E eine maximale Zugbelastung auf, und es entstehen Risse, wenn der Brennstoffdruck in dem Durchlaß 30 hoch ist. Im Falle von zwei Durchlässen mit dem Durchmesser di, tritt für jeden Durchlaß eine maximale Zugbelastung bei F auf, doch ist diese Zugbelastung geringer, weil ja der Durchmesser des jeweiligen Durchlasses kleiner ist.
Zusätzlich wird die Zugbelastung bei F zwischen den beiden Durchlässen mit den
Durchmessern di verringert, weil die Umfangsverformungen in den beiden Durchlässen 35 auf Grund des Druckes einander aufheben. 13 ·· ·· • • * • • • · • · • • • • « • • • • · • * • • » #· «·· ·· ···· • * t · ··« t · * · · · • 4 i · · «· *· *4··
Wie in FIG. 1(B) gezeigt ist, kann der Durchmesser Di des ringförmigen Hochdruckraumes 06 im Vergleich mit dem Falle, in dem der Durchmesser des axialen Durchlasses 07 gleich do ist, verkleinert werden, wenn der Durchmesser des axialen Durchlasses 07 di beträgt. Daher kann auch das Volumen des Hochdruckraumes 06 verkleinert werden. 5 In FIG. 1(B) wird der Fall veranschaulicht, bei dem zwei axiale Durchlässe vorgesehen sind, doch wird der oben genannte Effekt noch weiter verbessert, indem man den Durchmesser des axialen Durchlasses - bei erhöhter Anzahl axialer Durchlässe - verringert.
Zweites Ausführunasbeispiel 10 FIG. 2 ist eine Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform der Vorrichtung mit dem auf- und abgehenden Ventil nach der vorliegenden Erfindung. Nach der Zeichnung sind zwei axiale Durchlässe 07 links und rechts vorgesehen und im übrigen ist die auf-und abgehende Ventilvorrichtung nach FIG. 2 in ähnlicher Weise aufgebaut, wie jene der FIG. (A), wobei dieselben Bezugsziffern für die Komponenten und Funktionsteile benutzt 15 werden, die gleich oder ähnlich jenen der FIG. 1(A) sind. Da Flüssigkeit unter hohem Druck in den Hochdruckraum 06 gleichzeitig durch den rechten und den linken axialen Durchlaß 07 strömt, ist in diesem Falle der auf- und abgehende Ventilkörper 5 zur selben Zeit einem Druck der Flüssigkeitsströmung hohen Druckes von rechts und links ausgesetzt, und der auf- und abgehende Ventilkörper 5 steht nicht unter einem Seitwärtsdruck, 20 wie dies der Fall ist, wenn nur ein Durchlaß vorgesehen ist.
Daher kann die Erhöhung der Reibung durch einen Seitwärtsdruck beim Gleiten des auf- und abgehenden Ventilkörpers im Ventilsitzelement 10 verhindert werden.
Wenn sich das Ventil öffnet, so strömt die Flüssigkeit aus dem Hochdruckraum 06 in den Niederdruckraum 05, wobei sie durch den Ringspalt fließt, der sich zwischen der 25 Sitzfläche 5a des auf- und abgehenden Ventilkörpers 5 und der Sitzfläche 10a des Ventilsitzelementes 10 bildet, wie dies durch Pfeile in FIG. 2 angedeutet ist. Da die Flüssigkeit hohen Druckes durch den axialen Durchlaß bzw. die Durchlässe in den Hochdruckraum 06 strömt, so neigt der Flüssigkeitsstrom in den Niederdruckraum dazu, in dem dem axialen Durchlaß bzw. den Durchlässen zunächst liegenden Bereich des Ringspaltes zwi-30 sehen den Sitzflächen kräftig zu werden, und die Geschwindigkeit der Strömung ist auch in diesem Bereich am größten. Da aber im Falle der FIG. 2 zwei Durchlässe, nämlich ein rechter und ein linker, vorgesehen sind, wird die Menge des Flüssigkeitsstromes pro Durchlaß im Vergleich zu demjenigen Fall halbiert, bei dem nur ein axialer Durchlaß vorgesehen ist, und die Kollosionsenergie des gegen den auf- und abgehenden Ventilkörper 35 prallenden Flüssigkeitsstromes wird in zwei Teile geteilt. 14 4· ·· m • · • · • · * · • · Λ • · • · • ♦ · • · • ·* ·« · ·· ···· *.ψ • • • · ··· • • • · • • · • · • ·· «· ·«··
Daher wird das Auftreten einer Kavitationserosion verhindert oder wenigstens gemildert. In FIG. 2 sind nur zwei Durchlässe, nämlich der rechte und der linke, vorgesehen, doch wird der Effekt noch weiter verbessert, wenn eine Mehrzahl axialer Durchlässe, d.h. mehr als zwei, axial symmetrisch vorgesehen sind. 5
Drittes Ausführunasbeispiel FIG. 3 ist eine Schnittansicht einer dritten Ausführungsform der Vorrichtung mit dem auf- und abgehenden Ventil nach der vorliegenden Erfindung, wobei dieselben Bezugsziffern für die Komponenten und Funktionsteile benutzt werden, die gleich oder ähnlich je-10 nen der FIG. 1(A) sind. Etwas, das sich von der auf- und abgehenden Ventileinrichtung nach FIG. 1(A) unterscheidet, ist die Tatsache, daß die Breite „s“ des Ringspaltes zwischen dem Umfang 5c des mittleren Teiles des auf- und abgehenden Ventilkörpers 5 und dem Innenumfang des ringförmigen Vorsprunges 10b des Ventilsitzelementes 10 zum Bilden des Ventilsitzes 10a verengt ist, um die Flüssigkeitsströmung zu drosseln. 15 Wenn die Sitzfläche 5a des auf- und abgehenden Ventilkörpers 5 vom Sitz 10a des
Ventilsitzelementes 10 abhebt und sich ein Spalt zwischen den Sitzflächen bildet, dann strömt Flüssigkeit unter hohem Druck aus dem Hochdruckraum 06 in den Niederdruckraum 05, wobei sie durch den Spalt zwischen den Sitzflächen und weiters durch den Ringspalt der Breite „s“ fließt. Wenn nun der Ringspalt der Breite „s“ verengt wird, so wird 20 die Strömung durch den Ringspalt auf Grund der Verengung des Ringspaltes gedrosselt, und die Strömungsenergie der Flüssigkeit wird ebenfalls begrenzt, so daß auch die Kollisionsenergie des gegen die Peripherie 5c des mittleren Teiles des auf- und abgehenden Ventilkörpers 5 schlagenden Flüssigkeitsstromes begrenzt wird.
Daher wird das Auftreten einer Kavitationserosion verhindert oder wenigstens ge-25 mildert. Wenn jedoch die Strömung durch den Ringspalt übermäßig eingeengt wird, wird die Geschwindigkeit des Druckabfalles des unter hohem Druck stehenden Brennstoffes in der Einspritzpumpe geringer, was zu einer schlechten Schärfe des Einspritzendes führt. Daher muß die Breite „s“ des Ringspaltes so festgelegt werden, daß sie nicht zu schmal ist. 30 Bei auf- und abgehenden Ventileinrichtungen nach dem Stande der Technik wurde ein gedrosselter Abschnitt, wie er oben erläutert wurde, bisher noch nie in Betracht gezogen.
Viertes sowie die modifizierten Ausführunasbeispiele 35 Die FIG. 4(A), FIG. 4(B) und FIG. 4(C) veranschaulichen ein viertes Ausführungs beispiel, sowie von modifizierten Ausführungsformen davon, von denen ein jedes zu ähnlichen Effekten führt. 15 5 X ► · · « • · · ♦ • · · • ··♦ • ♦ i ♦ ♦ « • · · · · 10 15 20 25 30
In der FIG. 4(A) und der FIG. 4(B) ist die auf- und abgehende Ventileinrichtung in demjenigen Zustand gezeigt, in dem die untere Endfläche des Ventilsitzelementes 10 den Boden 3a des die Einrichtung mit dem auf- und abgehenden Ventil unterbringenden Teils der Brennstoff-Einspritzvorrichtung berührt. In den Zeichnungen werden dieselben Bezugsziffern für die Komponenten und Funktionsteile benutzt, die gleich oder ähnlich jenen der FIG. 1(A) sind, weshalb sich eine Erläuterung erübrigt. Obwohl der untere Endabschnitt des auf- und abgehenden Ventilkörpers 5 und die Form der Bodenfläche 3a des die Einrichtung mit dem auf- und abgehenden Ventil unterbringenden Teils in jeder der FIG. 4(A), (B) und (C) unterschiedlich sind, werden der Einfachheit halber dieselben Bezugsziffern benutzt. Im allgemeinen erfolgt ein Aufprall dann, wenn das auf- und abgehende Ventil öffnet, d.h. der auf- und abgehende Ventilkörper 5 wird von der Federkraft abwärts gedrückt, bis seine untere Endfläche 5b auf der Bodenfläche 3a des das auf- und abgehende Ventil unterbringenden Teils aufschlägt und dann zurückprallt. Der Zustand des Auftretens eines Aufpralles wird an Hand der FIG. 5 veranschaulicht. Die Ausführungsformen nach FIG. 4(A) bis FIG. 4(C) sind nun so gestaltet, daß das Auftreten eines Aufpralles entweder verhindert oder doch abgeschwächt wird, indem der Aufschlag verringert wird, wenn der auf- und abgehende Ventilkörper 5 auf den Boden 3a trifft. Der auf- und abgehende Ventilkörper 5 ist mit einem zentralen Hohlraum 115 und mit seitlichen Löchern 116 versehen, wie dies in den FIG. 4(A) bis FIG. 4(C) gezeigt wird, um den Brennstoff zwischen der unteren Endfläche 5b des auf- und abgehenden Ventilkörpers und der Bodenfläche 3a des das auf- und abgehende Ventil unterbringenden Teils durch sie hindurch entweichen zu lassen, wenn sich der auf- und abgehende Ventilkörper 5 abwärts bewegt und mit der Bodenfläche 3a kollidiert. Bei der Ausführungsform nach der FIG. 4(A) ist am Boden 3a des das auf- und abgehende Ventil unterbringenden Teils ein zylindrischer Vorsprung 103 ausgebildet, wogegen der zentrale Hohlraum 115 des auf- und abgehenden Ventilkörpers 5 in seinem Durchmesser an seinem unteren Endabschnitt so vergrößert ist, daß er ein vergrößertes Loch 117 bildet, so daß der zylindrische Vorsprung 103 in dieses vergrößerte Loch 117 mit einem geringen Spalt derart paßt, daß ein Ringspalt geringer radialer Breite ausgebildet ist, wenn sich der auf- und abgehende Ventilkörper 5 abwärts bewegt, bis seine untere Endfläche 5b mit der Bodenfläche 3a in Kontakt kommt. Wenn sich daher der auf- und abgehende Ventilkörper 5 abwärts bewegt, entweicht der Brennstoff zwischen seiner unteren Endfläche 5b und der Bodenfläche 3a des das auf- und abgehende Ventil unterbringenden Teils gegen den zentralen Hohlraum 115 hin, wobei er durch den engen Ringspalt fließt. 35 16 • · Μ » · · · · · · · I · · · > · · ·
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Dementsprechend tritt ein Widerstand gegen die Abwärtsbewegung des auf- und abgehenden Ventilkörpers auf, womit die Abwärtsgeschwindigkeit verringert und der Aufschlag gemildert wird, wenn die untere Endfläche 5a des auf- und abgehenden Ventilkörpers mit der Bodenfläche 3a des das auf- und abgehende Ventil unterbringenden Teils 5 kollidiert. Der Durchmesser des zylindrischen Vorsprungs 103 und das vergrößerte Loch sollten so festgelegt werden, daß die Abwärtsgeschwindigkeit nicht übermäßig reduziert wird. Die Geschwindigkeit, mit der sich der Spalt zwischen den Ventilsitzflächen vergrößert, wird durch die Reduzierung der Abwärtsgeschwindigkeit des auf- und abgehenden Ventilkörpers verringert, weshalb auch die Energie der Brennstoffströmung durch den 10 Spalt zwischen den Ventilsitzflächen vermindert wird, was dahingehend wirkt, daß das Potential für eine Kavitationserosion verringert wird.
Bei der Ausführungsform nach FIG. 4(B) ist eine zylindrische Ausnehmung 104 in der Bodenfläche 3a des das auf- und abgehende Ventil unterbringenden Teils ausgebildet, und es ist ein zylindrischer Vorsprung 118 am unteren Endabschnitt des auf- und 15 abgehenden Ventilkörpers 5 derart vorgesehen, daß der zylindrische Vorsprung 118 in die zylindrische Ausnehmung 104 mit geringem Spalt paßt, um so eine Ringspalt geringer radialer Breite zu bilden, wenn sich der auf- und abgehende Ventilkörper abwärts bewegt, bis seine untere Endfläche 5b die Bodenfläche 3a kontaktiert. Die Arbeitsweise und die Wirkung dieser Ausführungsform sind ähnlich jenen der Ausführungsform nach FIG. 4(A). 20 Beim Ausführungsbeispiel nach FIG. 4(C) ist ein Mündungsstück 105 mit einem kleinen Loch 106 am unteren Ende des zentralen Hohlraumes 115 des auf- und abgehenden Ventilkörpers 5 angefügt, wobei die Arbeitsweise und die Wirkung dieser Ausführungsform ähnlich jenen der Ausführungsform nach FIG. 4(A) sind. 25 Wie oben beschrieben wurde, vermag die erfindungsgemäße Einrichtung mit dem auf- und abgehenden Ventil das Auftreten von Schäden in einem Durchlaß für Flüssigkeit unter hohem Druck der Ventilvorrichtung, den Anstieg der Gleitreibung auf Grund des Auftretens eines Seitwärtsdruckes, das Auftreten einer Kavitationserosion sowie das Auftreten eines Aufpralles selbst dann verhindern, wenn die Ventileinrichtung dazu ange-30 wandt wird, einen Durchlaß zu öffnen bzw. zu schließen, der einer Flüssigkeit unter hohem Druck ausgesetzt ist. Insbesondere wenn die Ventileinrichtung für eine elektronisch gesteuerte Brennstoff-Einspritzvorrichtung eingesetzt wird, kann eine an Dauerhaftigkeit überlegene elektronisch gesteuerte Brennstoff-Einspritzvorrichtung erhalten werden, ohne ein Material höherer Qualität als das herkömmlich benutzte zu verwenden. 35

Claims (9)

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PATENTANSPRÜCHE 1. Auf- und abgehende Ventilvorrichtung zum Öffnen und Schließen eines Durchlasses für eine Flüssigkeit unter hohem Druck, mit einem Ventilsitzelement und einem in ein 5 durchgehendes Loch des Ventilsitzelementes zum Gleiten eingesetzten, auf- und abgehenden Ventilkörper, wobei die Vorrichtung derart ausgestaltet ist, daß das Aufsitzen einer Sitzfläche des auf- und abgehenden Ventilkörpers auf einer Sitzfläche des Ventilsitzelementes einen ringförmigen Hochdruckraum von einem ringförmigen Niederdruckraum abtrennt, wobei die ringförmigen Räume zwischen dem auf- und abgehenden Ventilkör-10 per und dem Ventilsitzelement ausgebildet sind und das Ventilsitzelement einen axialen Durchlaß aufweist, der mit dem Hochdruckraum in Verbindung steht, sowie einen radialen Durchlaß, der mit dem Niederdruckraum verbunden ist; welcher auf- und abgehende Ventilkörper einen zentralen Hohlraum aufweist, um die Flüssigkeit aus dem auf- und abgehenden Ventilkörper entweichen zu lassen; und wobei der axiale Durchlaß in Form meh-15 rerer Durchlässe von im wesentlichen gleichem Durchmesser und gleicher Länge ausgebildet ist, die einander benachbart angeordnet sind.
2. Auf- und abgehende Ventilvorrichtung zum Öffnen und Schließen eines Durchlasses für eine Flüssigkeit unter hohem Druck, mit einem Ventilsitzelement und einem in ein 20 durchgehendes Loch des Ventilsitzelementes zum Gleiten eingesetzten, auf- und abgehenden Ventilkörper, wobei die Vorrichtung derart ausgestaltet ist, daß das Aufsitzen einer Sitzfläche des auf- und abgehenden Ventilkörpers auf einer Sitzfläche des Ventilsitzelementes einen ringförmigen Hochdruckraum von einem ringförmigen Niederdruckraum abtrennt, wobei die ringförmigen Räume zwischen dem auf- und abgehenden Ventilkör-25 per und dem Ventilsitzelement ausgebildet sind und das Ventilsitzelement einen axialen Durchlaß aufweist, der mit dem Hochdruckraum in Verbindung steht, sowie einen radialen Durchlaß, der mit dem Niederdruckraum verbunden ist; welcher auf- und abgehende Ventilkörper einen zentralen Hohlraum aufweist, um die Flüssigkeit aus dem auf- und abgehenden Ventilkörper entweichen zu lassen; und wobei der axiale Durchlaß in Form meh-30 rerer Durchlässe von im wesentlichen gleichem Durchmesser und gleicher Länge ausgebildet ist, die axial symmetrisch zur zentralen Achse der Ventilvorrichtung angeordnet sind.
3. Auf- und abgehende Ventilvorrichtung zum Öffnen und Schließen eines Durchlas-35 ses für eine Flüssigkeit unter hohem Druck, mit einem Ventilsitzelement und einem in ein durchgehendes Loch des Ventilsitzelementes zum Gleiten eingesetzten, auf- und abgehenden Ventilkörper, wobei die Vorrichtung derart ausgestaltet ist, daß das Aufsitzen ei- 18 • · «ΦΜ ·· • Φ Φ · • · · · * • · · · • · · · · ner Sitzfläche des auf- und abgehenden Ventilkörpers auf einer Sitzfläche des Ventilsitzelementes einen ringförmigen Hochdruckraum von einem ringförmigen Niederdruckraum abtrennt, wobei die ringförmigen Räume zwischen dem auf- und abgehenden Ventilkörper und dem Ventilsitzelement ausgebildet sind und das Ventilsitzelement einen axialen Durchlaß aufweist, der mit dem Hochdruckraum in Verbindung steht, sowie einen radialen Durchlaß, der mit dem Niederdruckraum verbunden ist; welcher auf- und abgehende Ventilkörper einen zentralen Hohlraum aufweist, um die Flüssigkeit aus dem auf- und abgehenden Ventilkörper nach außen entweichen zu lassen; und wobei die radiale Breite des ringförmigen, zwischen dem Mittelteil des Umfanges des auf- und abgehenden Ventilkörpers und dem Innenumfang des ringförmigen Vorsprunges des Ventilsitzelementes ausgebildeten Spaltes verengt ist, um die Flüssigkeitsströmung aus dem Hochdruckraum in den Niederdruckraum derart zu begrenzen, daß das Auftreten von Kavitationserosion vermieden wird.
4. Elektronisch gesteuerte Brennstoff-Einspritzvorrichtung, die mit der auf- und abgehende Ventilvorrichtung nach Anspruch 1 versehen ist, bei der das Ventilsitzelement der auf- und abgehenden Ventilvorrichtung an einem die Ventilvorrichtung unterbringenden Teil derart befestigt ist, daß das untere Ende des Ventilsitzelementes in engem Kontakt mit dem Boden des die Ventilvorrichtung unterbringenden Teiles ist und der auf- und abgehende Ventilkörper der Ventilvorrichtung durch ein elastisches Organ in eine Richtung gedrückt wird, bei der die Sitzfläche des auf- und abgehenden Ventilkörpers von der Sitzfläche des Ventilsitzelementes abhebt, und wobei ein elektromagnetisches Ventil derart vorgesehen ist, daß das auf- und abgehende Ventil dann geschlossen ist, wenn der auf-und abgehende Ventilkörper vom elektromagnetischen Ventil entgegen der elastischen Kraft des elastischen Organs angezogen wird, um die Sitzfläche des auf- und abgehenden Ventilkörpers an der Sitzfläche des Ventilsitzelementes sitzen zu lassen, und das auf-und abgehende Ventil dann geöffnet ist, wenn die Anziehungskraft des elektromagnetischen Ventils freigegeben wird, um die Sitzfläche des auf- und abgehenden Ventilkörpers von der Sitzfläche des Ventilsitzelementes abheben zu lassen.
5. Elektronisch gesteuerte Brennstoff-Einspritzvorrichtung, die mit der auf- und abgehende Ventilvorrichtung nach Anspruch 2 versehen ist, bei der das Ventilsitzelement der auf- und abgehenden Ventilvorrichtung an einem die Ventilvorrichtung unterbringenden Teil derart befestigt ist, daß das untere Ende des Ventilsitzelementes in engem Kontakt mit der Bodenfläche des die Ventilvorrichtung unterbringenden Teiles ist und der auf- und abgehende Ventilkörper der Ventilvorrichtung durch ein elastisches Organ in eine Richtung gedrückt wird, bei der die Sitzfläche des auf- und abgehenden Ventilkörpers von der 19 • · · · · · ·
Sitzfläche des Ventilsitzelementes abhebt, und wobei ein elektromagnetisches Ventil derart vorgesehen ist, daß das auf- und abgehende Ventil dann geöffnet ist, wenn der auf-und abgehende Ventilkörper vom elektromagnetischen Ventil entgegen der elastischen Kraft des elastischen Organs angezogen wird, um die Sitzfläche des auf- und abgehenden Ventilkörpers an der Sitzfläche des Ventilsitzelementes sitzen zu lassen, und das auf-und abgehende Ventil dann geschlossen ist, wenn die Anziehungskraft des elektromagnetischen Ventils freigegeben wird, um die Sitzfläche des auf- und abgehenden Ventilkörpers von der Sitzfläche des Ventilsitzelementes abheben zu lassen.
6. Elektronisch gesteuerte Brennstoff-Einspritzvorrichtung, die mit der auf- und abgehende Ventilvorrichtung nach Anspruch 3 versehen ist, bei der das Ventilsitzelement der auf- und abgehenden Ventilvorrichtung an einem die Ventilvorrichtung unterbringenden Teil derart befestigt ist, daß das untere Ende des Ventilsitzelementes in engem Kontakt mit der Bodenfläche des die Ventilvorrichtung unterbringenden Teiles ist und der auf- und abgehende Ventilkörper der Ventilvorrichtung durch ein elastisches Organ in eine Richtung gedrückt wird, bei der die Sitzfläche des auf- und abgehenden Ventilkörpers von der Sitzfläche des Ventilsitzelementes abhebt, und wobei ein elektromagnetisches Ventil derart vorgesehen ist, daß das auf- und abgehende Ventil dann geöffnet ist, wenn der auf-und abgehende Ventilkörper vom elektromagnetischen Ventil entgegen der elastischen Kraft des elastischen Organs angezogen wird, um die Sitzfläche des auf- und abgehenden Ventilkörpers an der Sitzfläche des Ventilsitzelementes sitzen zu lassen, und das auf-und abgehende Ventil dann geschlossen ist, wenn die Anziehungskraft des elektromagnetischen Ventils freigegeben wird, um die Sitzfläche des auf- und abgehenden Ventilkörpers von der Sitzfläche des Ventilsitzelementes abheben zu lassen.
7. Elektronisch gesteuerte Brennstoff-Einspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei welcher der auf- und abgehende Ventilkörper der Ventilvorrichtung einen zentralen Hohlraum aufweist, um den aus dem Gleitteil des auf- und abgehenden Ventilkörpers im durchgehenden Loch des Ventilsitzelementes austretenden Leck-Brennstoff in den die Feder des auf- und abgehenden Ventils aufnehmenden Raum entweichen zu lassen, wobei ein zylindrischer Vorsprung am Boden des die Ventilvorrichtung unterbringenden Teils ausgebildet ist, so daß der zylindrische Vorsprung mit geringem radialen Spalt in den zentralen Hohlraum paßt, wobei der Aufschlag verringert wird, wenn die untere Endfläche des auf- und abgehenden Ventilkörpers gegen die Bodenfläche des die Ventilvorrichtung unterbringenden Teils schlägt, und das Auftreten eines Aufpralles des auf- und abgehenden Ventilkörpers verhindert wird. 20 5 ♦ · • · • · ···· ♦♦ • * ί 10
8. Elektronisch gesteuerte Brennstoff-Einspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei welcher der auf- und abgehende Ventilkörper einen zylindrischen Vorsprung besitzt, dessen Durchmesser kleiner als derjenige von dessen Gleitteil an dessen unterem Endabschnitt ist, sowie einen zentralen Hohlraum, um den aus dem Gleitteil des auf-und abgehenden Ventilkörpers im durchgehenden Loch des Ventilsitzelementes austretenden Leck-Brennstoff in den die Feder des auf- und abgehenden Ventils aufnehmenden Raum entweichen zu lassen, wobei eine zylindrische Ausnehmung am Boden des die Ventileinrichtung unterbringenden Teils so vorgesehen ist, daß der zylindrische Vorsprung des auf- und abgehenden Ventils mit geringem Spalt in die zylindrische Ausnehmung paßt, wodurch der Aufschlag, wenn die untere Endfläche des auf- und abgehenden Ventilkörpers mit der Bodenfläche des die Ventileinrichtung unterbringenden Teils kollidiert, verringert wird und das Auftreten eines Aufpralles des auf- und abgehenden Ventilkörpers verhindert wird.
9. Elektronisch gesteuerte Brennstoff-Einspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei welcher der auf- und abgehende Ventilkörper der Ventilvorrichtung einen zentralen Hohlraum aufweist, um den aus dem Gleitteil des auf- und abgehenden Ventilkörpers im durchgehenden Loch des Ventilsitzelementes austretenden Leck-Brennstoff in den die Feder des auf- und abgehenden Ventils aufnehmenden Raum entweichen zu 20 lassen, wobei der auf- und abgehende Ventilkörper mit einem Drosselelement versehen ist, um die Brennstoffströmung in den zentralen Hohlraum des auf- und abgehenden Ventilkörpers zu drosseln, wodurch der Aufschlag, wenn die untere Endfläche des auf- und abgehenden Ventilkörpers mit der Bodenfläche des die Ventileinrichtung unterbringenden Teils kollidiert, verringert wird und das Auftreten eines Aufpralles des auf- und abgehen-25 den Ventilkörpers verhindert wird.
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