AT500302B1 - Auf- und abgehende ventilvorrichtung und mit der vorrichtung ausgerüstete, elektronisch gesteuerte brennstoffeinspritzvorrichtung - Google Patents

Description

äsiei?e:c!iSihts AT500 302B1 2009-08-15

Beschreibung [0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine auf- und abgehende Ventilvorrichtung zum öffnen und des Schließen eines Durchlasses für eine unter hohem Druck stehende Flüssigkeit und insbesondere auf eine auf- und abgehende Ventilvorrichtung, um die Einspritzzeit einer elektronisch gesteuerten Brennstoff-Einspritzvorrichtung für einen Verbrennungsmotor zu steuern, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Bei Dieselmotoren werden elektronisch gesteuerte Brennstoff-Einspritzvorrichtungen in weitem Maße genutzt, und neuerdings als wirksame Einrichtung zur Reduzierung der atmosphärischen Verschmutzung, etwa durch NOx (Stickoxyde) und HC (Kohlenwasserstoffe), wie beispielsweise die japanischen Offenlegungsschriften Nr. 2001-248479 und 2002-98024 zeigen.

[0003] Eine auf- und abgehende Ventilvorrichtung, welche durch eine elektromagnetische Ventileinrichtung angetrieben wird, wird in jeder dieser Vorrichtungen zum öffnen und Schließen des Brennstoffdurchlasses in der Vorrichtung eingesetzt. Zum Stand der Technik auf dem hier in Rede stehenden Gebiet ist folgendes auszuführen: [0004] In der Fig. 1 der DE 3741526 A1 umfasst das dort dargestellte Ventil einen Ventilsitz 21 sowie ein an dem Ventilsitz angreifendes Ventil 28, welches sich im Ventilsitz frei hin- und herbewegen lässt, wobei eine Hochdruckkammer 15 und eine Niedrigdruckkammer 17, also (ein Puffer), zwischen dem Ventilsitz 21 und dem Ventil 28 gebildet sind, wenn die Oberfläche des Ventilsitzes 21 mit der Oberfläche des Ventils 28 in Berührung kommt.

[0005] Mehrere Treibstoffleitungen (Ringkerben) 51, geneigt dargestellt in Fig. 2, welche einen Teil der Hochdruckkammer 15 bilden, verlaufen schräg zur Hauptachse des Ventilkörpers. Dies ist ein wesentlicher Unterschied zwischen dieser DE-A1 und der gegenständlichen Erfindung.

[0006] Die EP 1162365 A1 zeigt in Fig. 15 ein Absaugventil 105 und in Fig. 17 durchgängige Ausnehmungen 5D. Das öffnen bzw. Schließen dieses Ventils findet in der Niedrigdruckkammer und in dem Bereich statt, welcher durch die dortigen fünf durchgängigen Löcher ausgebildet ist. Hier ist kein spezifischer ringförmiger Hochdruckbereich ausgebildet. Dies zeigt den strukturellen Unterschied zwischen dieser Druckschrift und der gegenständlichen Erfindung klar.

[0007] In der Fig. 3 der EP 816672 A2 wird lediglich eine Struktur gezeigt, welche einen Nie-derdruckkanal 51 sowie einen Kanal 74c zeigt, bei dem der Ventilkörper 73 von einem Solenoidventil 6 betrieben wird und den Zufluss des Treibstoffs durch den Kanal 74b reguliert.

[0008] Die JP 2001248479 A ist in der gegenständlichen Erfindung als konventionelle Methode also als Stand der Technik beschrieben. Diese Druckschrift zeigt den Vorläufer eines Tellerventils der gegenständlichen Erfindung. In den Fig. 3 und 4 dieser Druckschrift ist lediglich eine axiale Durchführung zum Hochdruckbereich 96 in das Gehäuse 83 vorgesehen. Aus diesem Grund wird der für die Durchführung benötigte Querschnitt bzw. Durchmesser des entsprechenden Bohrlochs sehr groß, um eine vorgegebene hohe Durchflussrate zu gewährleisten. Aus diesem Grund ist bei höheren Durchflussraten bei dieser Bauart von Ventilen ein großer Platzbedarf unvermeidbar.

[0009] In dieser JP-A ist also ein Vorläufer der gegenständlichen Erfindung beschrieben, die weiteren Merkmale unterscheiden sich jedoch erheblich von der gegenständlichen Erfindung.

[0010] Die FIG. 6 stellt ein Beispiel für eine Einspritzeinheit von der Art einer elektronisch gesteuerten Brennstoff-Einspritzvorrichtung für einen Dieselmotor dar. Eine Einspritzeinheit 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 Pumpengehäuse 3 eingesetzter Kolben 1 wird durch eine Mitnehmernase 6, ein Kontaktstück 7, eine Kolbenfeder 8 usw. mittels eines von der Kur- 1 /18

patent AT500 302 B1 2009-08-15 belwelle 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 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 Verbindung 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 vorwärtsgeschoben, um in einer Kolbenkammer 25 zusammengepresst zu werden und erreicht über einen Brennstoffdurchlass 052 einen Brennstoffraum 02 und wird dann über Einspritzlöcher 02a eingespritzt.

[0011] Wenn das auf- und abgehende Ventil 5 geöffnet wird, steigt der Druck in der Kolbenkammer 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 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 Einspritzdruck 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 folgenden 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.

[0012] Ein Beispiel eines herkömmlichen auf- und abgehenden Ventils, das in einer elektronisch gesteuerten Brennstoff-Einspritzvorrichtung für den oben beschriebenen Zweck benutzt wird, ist in den FIG. 7(A) und 7(B) zusammen mit einem elektromagnetischen Ventil gezeigt.

[0013] 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 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 ein Solenoidraum innerhalb des Ventilgehäuses 31, und 28 ist ein im Solenoidraum 031 untergebrachtes Solenoid.

[0014] In einem Ankerraum 30 ist ein Anker 27 mittels einer Schraube 29 an der Oberseite des auf- und abgehenden Ventils 5 fixiert.

[0015] 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 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 auf- und abgehende Ventil, welche zwischen dem Schulter- 2/18 iKteifcscsstiiö pteijuittt AT500 302B1 2009-08-15 teil 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 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 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 Abflussdurchlasses 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) 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.

[0016] 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.

[0017] 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.

[0018] In den letzten Jahren besteht die Tendenz, 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.

[0019] 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 Flerausschnellens des Brennstoffes unter hohem Druck 3/18 βαβκ&ΐχΗβ patemisst AT500 302B1 2009-08-15 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 Ventilvorrichtung 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 untergebracht ist.

[0020] 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 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.

[0021] Um die Probleme zu lösen, schlägt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung gemäß dem eingangs genannten Oberbegriff des Anspruches 1 vor, welche die im kennzeichnenden Teil dieses Anspruches genannten Merkmale aufweist.

[0022] Das erfindungsgemäße Ventil unterscheidet sich von den bisher bekannten Ventilen und ist für Treibstoffeinspritzanlagen besser geeignet als die aus dem Stand der Technik bekannten Ventile.

[0023] Bei der gegenständlichen Erfindung handelt es sich weder um ein gewöhnliches Tellerventil noch um ein Kegelventil. Es handelt sich um eine Neuentwicklung, die insbesondere kurze Ansprechzeiten, Schockrelaxation und/oder den Ausgleich von Abnutzung mit sich bringen.

[0024] Für das Ventil einer Treibstoffeinspritzanlage ist es eine Grundvoraussetzung, dass der Treibstofffluss durch einen Durchlass schnell und sicher unterbunden werden kann, um einen schnellen Druckanstieg im Falle einer Treibstoffeinspritzung zu gewährleisten. Eine weitere Grundvoraussetzung besteht darin, dass der Treibstoff schnell und sicher aus dem genannten Durchlass 52 abgeleitet werden kann, um eine reibungslose und insbesondere eine präzise Beendigung des Einspritzvorgangs mittels der Einspritzdüse zu gewährleisten, wenn der Einspritzvorgang beendet wird.

[0025] Es strömt Treibstoff aus dem Hochdruckraum 6 zum Niederdruckraum 5, sodass der axiale Treibstofffluss vom Ausgang der axialen Durchführung in Richtung des ringförmigen Hohlraums gerichtet ist.

[0026] Durch die Vielzahl an Durchführungen wird der durch den Treibstofffluss verursachte Impuls in Richtung des ringförmigen Hohlraums breit verteilt. Aus diesem Grund wird eine hohlraumbildende Materialabtragung durch den Aufbau der axialen Durchführung vermieden bzw. deren Wahrscheinlichkeit herabgesetzt.

[0027] Neben der Herabsetzung des Abtragungsverhaltens bewirkt das Vorsehen einer Mehrzahl von Durchführungen das Herabsetzen des Querschnitts der einzelnen Durchführungen bei gleichbleibendem Gesamtquerschnitt aller Durchführungen, um das Volumen des Hochdruckraums zu reduzieren.

[0028] In der Vorrichtung mit dem auf- und abgehenden Ventil ist der Hochdruckraum der Flüssigkeit mit dem hohen Druck nicht immer, sondern nur zeitweise ausgesetzt, und der axiale Durchlass ist einer Abfolge von Hochdruck und Niederdruck ausgesetzt. Herkömmlicherweise wurde im Ventilsitzelement nur ein axialer Durchlass vorgesehen, und die radiale Dicke zwischen dem Umfang 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 Hochdruck-Einspritzvorrichtung 4/18 &t£S!iÄ»hi5 AT500 302 B1 2009-08-15 verwendet wurde, begann der Teil der begrenzten radialen Dicke auszubrechen.

[0029] Im Rahmen der Erfindung besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung gemäß dem Anspruch 2.

[0030] Indem man nun eine Mehrzahl axialer Durchlässe mit der benötigten Durchlass-Querschnittsfläche vorsieht, wird die Belastung in den Durchlässen auf Grund des hohen 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 konstruieren, dass das Volumen des Hochdruckraumes vermindert wird.

[0031] 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 Anstiegsgeschwindigkeit des vom Kolben zusammengepressten Brennstoffes bei geringerem Totvolumen weniger reduziert wird, steigt der Einspritzdruck bei gleichem Kolbendurchmesser und gleicher Kolbengeschwindigkeit rascher an.

[0032] Ferner ist es bei der vorliegenden Erfindung bevorzugt, dass der axiale Durchlass von einer Mehrzahl von Durchlässen im wesentlichen gleichen Durchmessers und gleicher Länge gebildet wird, welche axial symmetrisch zur zentralen Achse der Ventilvorrichtung angeordnet sind.

[0033] Wenn das Ventil geschlossen ist, steht der auf- und abgehende Ventilkörper durch 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 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 abgehenden 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 Geschwindigkeitsverteilung im ringförmigen Spalt zwischen den Sitzflächen verursacht eine Abnahme des Abflusskoeffizienten und eine Erhöhung des Druckverlustes.

[0034] Dadurch, dass eine Mehrzahl axialer, in axialer Symmetrie angeordneter Durchlässe von im wesentlichen demselben Durchmesser und derselben Länge vorgesehen ist, werden 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 ferner 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.

[0035] 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 den Niederdruckraum derart zu begrenzen, dass das Auftreten von Kavitationserosion vermieden wird. 5/18 tewcfeche AT500 302B1 2009-08-15 [0036] Wenn sich das auf- und abgehende Ventil öffnet, stürzt die Flüssigkeit in dem Hochdruckraum rasch in den Niederdruckraum, und es entstehen Kavitationsblasen. Eine 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.

[0037] Da die radiale Breite des den Hochdruckraum mit dem Niederdruckraum verbindenden 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 abgehenden 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 Ventilkörper stoßenden Flüssigkeitsströmung heruntergedrückt wird, so dass das Auftreten von Kavitationserosion vermieden wird.

[0038] Die vorliegende Erfindung betrifft weiters eine elektronisch gesteuerte Brennstoff-Einspritzvorrichtung, welche mit der Einrichtung mit dem auf- und abgehenden Ventil gemäß Anspruch 1 versehen ist. Diese Einspritz-Vorrichtung weist die im A n s p r u c h 3 genannten Merkmale auf. Bei dieser elektronisch gesteuerten Brennstoff-Einspritzvorrichtung ist die erfindungsgemäße auf- und abgehende Ventilvorrichtung eingebaut, wobei die Konfiguration des die Ventilvorrichtung unterbringenden Teiles dieselbe ist, wie gemäß dem Stande der Technik.

[0039] Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Brennstoff-Einspritzvorrichtung gemäß dem Anspruch 4.

[0040] Es ist weiters eine elektronische Brennstoff-Einspritzvorrichtung bevorzugt, wie sie im Anspruch 5 geoffenbart ist.

[0041] Zwei weitere, im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugte Ausführungsformen der elektronisch gesteuerten Brennstoff-Einspritzvorrichtung sind in den Ansprüchen 6 und 7 geoffenbart.

[0042] Hiezu wird folgendes erläuternd ausgeführt: [0043] 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 Schließens der Ventilvorrichtung wird elektronisch durch ein elektromagnetisches Ventil und ein elastisches Organ (für gewöhnlich eine Schraubenfeder) gesteuert.

[0044] 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.

[0045] 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 6/18 tarssÄiies patemt AT500 302 B1 2009-08-15

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.

[0046] 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 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.

[0047] 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.

[0048] Es ist erforderlich, einen Aufprall zu verhindern, weil ein Prallen des auf- und abgehenden Ventilkörpers Druckschwankungen in dem Hochdruckdurchlass zwischen der Ventilvorrichtung und der Einspritzdüse hervorruft, was die Schärfe des Einspritzenden verschlechtert und die Leistung des Motors vermindert.

[0049] 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.

[0050] 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.

[0051] 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 Ventilkörper 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.

[0052] Anhand der Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert: [0053] FIG. 1 (A) ist eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform der Vorrichtung mit dem auf- und abgehenden Ventil nach der vorliegenden Erfindung. 7/18 aitciieiaahis patemamt AT500 302 B1 2009-08-15 [0054] 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.

[0055] 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.

[0056] FIG. 2 ist eine Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform der Vorrichtung mit dem auf- und abgehenden Ventil nach der vorliegenden Erfindung.

[0057] FIG. 3 ist eine Schnittansicht einer dritten Ausführungsform der Vorrichtung mit dem auf-und abgehenden Ventil nach der vorliegenden Erfindung.

[0058] 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.

[0059] FIG. 5 ist ein Diagramm, welches den Anprall des auf- und abgehenden Ventiles veranschaulicht.

[0060] FIG. 6 ist eine schematische Darstellung einer Einspritzeinheit von der Art einer elektronisch gesteuerten Brennstoff-Einspritzvorrichtung für einen Dieselmotor.

[0061] 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.

[0062] FIG. 7(B) ist eine Schnittansicht einer Vorrichtung mit einem auf- und abgehenden Ventil nach dem Stande der Technik, welche den Zustand bei geschlossenem Ventil zeigt.

[0063] 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 Umfang der vorliegenden Erfindung interpretiert werden sollen, außer es sei besonders angegeben.

[0064] 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, 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.

[0065] 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 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.

[0066] An Hand der FIG. 1 (C) wird der Fall, in dem der axiale Durchlass 07 von zwei Durchlässen, jeder mit einem Durchmesser di, gebildet ist, mit dem Fall verglichen, in dem der axiale Durchlass 07 nur von einem Durchlass mit dem Durchmesser d0 gebildet ist. In der Zeichnung ist die Querschnittsfläche der beiden Durchlässe mit dem Durchmesser d1 gleich der Querschnittsfläche des einen Durchlasses mit dem Durchmesser d0. Im Falle des einen Durchlasses mit dem Durchmesser d0, tritt bei E eine maximale Zugbelastung auf, und es entstehen Risse, wenn der Brennstoffdruck in dem Durchlass 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.

[0067] Zusätzlich wird die Zugbelastung bei F zwischen den beiden Durchlässen mit den Durchmessern d1 verringert, weil die Umfangsverformungen in den beiden Durchlässen auf Grund des Druckes einander aufheben. 8/18 iKte-iescfistiiö palenaiat AT500 302B1 2009-08-15 [0068] 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 d0 ist, verkleinert werden, wenn der Durchmesser des axialen Durchlasses 07 di beträgt. Daher kann auch das Volumen des Hochdruckraumes 06 verkleinert werden. In FIG. 1(B) wird der Fall doch wird der oben genannte Effekt noch weiter verbessert, indem man den Durchmesser des axialen Durchlasses 07 - bei erhöhter Anzahl axialer Durchlässe - verringert.

[0069] 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 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, wie dies der Fall ist, wenn nur ein Durchlass vorgesehen ist.

[0070] Daher kann die Erhöhung der Reibung durch einen Seitwärtsdruck beim Gleiten des auf-und abgehenden Ventilkörpers 5 im Ventilsitzelement 10 verhindert werden.

[0071] 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 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 07 bzw. den Durchlässen zunächst liegenden Bereich des Ringspaltes zwischen 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 07 vorgesehen ist, und die Kollisionsenergie des gegen den auf-und abgehenden Ventilkörper 5 prallenden Flüssigkeitsstromes wird in zwei Teile geteilt.

[0072] 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 07, d.h. mehr als zwei, axial symmetrisch vorgesehen sind.

[0073] FIG. 3 ist eine Schnittansicht einer dritten Ausführungsform der Vorrichtung mit dem auf-und abgehenden Ventilkörper 5 nach der vorliegenden Erfindung, wobei dieselben Bezugsziffern für die Komponenten und Funktionsteile benutzt werden, die gleich oder ähnlich jenen 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.

[0074] 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 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. 9/18 &t£S!iÄ»hi5 AT500 302B1 2009-08-15 [0075] Daher wird das Auftreten einer Kavitationserosion verhindert oder wenigstens gemildert. 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 Einspritzenden führt. Daher muss die Breite „s" des Ringspaltes so festgelegt werden, dass sie nicht zu schmal ist.

[0076] 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.

[0077] Die FIG. 4(A), FIG. 4(B) und FIG. 4(C) veranschaulichen ein viertes Ausführungsbeispiel, sowie von modifizierten Ausführungsformen davon, von denen ein jedes zu ähnlichen Effekten führt.

[0078] 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 10a 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.

[0079] 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 Fland 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.

[0080] Der auf- und abgehende Ventilkörper 5 ist mit einem zentralen Flohlraum 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 5 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.

[0081] 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.

[0082] Dementsprechend tritt ein Widerstand gegen die Abwärtsbewegung des auf- und abgehenden Ventilkörpers 5 auf, womit die Abwärtsgeschwindigkeit verringert und der Aufschlag gemildert wird, wenn die untere Endfläche 5b des auf- und abgehenden Ventilkörpers mit der Bodenfläche 3a des das auf- und abgehende Ventil unterbringenden Teils kollidiert. Der Durchmesser des zylindrischen Vorsprungs 103 und das vergrößerte Loch 117 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 10/18

Claims (7)

1. tarssÄiies patemt AT500 302 B1 2009-08-15 der Abwärtsgeschwindigkeit des auf- und abgehenden Ventilkörpers 5 verringert, weshalb auch die Energie der Brennstoffströmung durch den Spalt zwischen den Ventilsitzflächen vermindert wird, was dahingehend wirkt, dass das Potential für eine Kavitationserosion verringert wird. [0083] 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 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 5 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). [0084] 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. [0085] Wie oben beschrieben, 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 angewandt 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. Patentansprüche 1. Auf- und abgehende Ventilvorrichtung zum öffnen und Schließen eines Durchlasses für eine unter hohem Druck stehende Flüssigkeit mit einem Ventilsitzelement (10) und einem in eine durchgehende Ausnehmung des Ventilsitzelementes (10) gleitbar eingesetzten, auf-und abgehenden Ventilkörper (5), wobei bei der Ventilvorrichtung vorgesehen ist, dass beim Aufsitzen einer Sitzfläche (5a) des auf- und abgehenden Ventilkörpers (5) auf einer Sitzfläche (10a) des Ventilsitzelementes (10) ein ringförmiger Hochdruckraum (06) von einem ringförmigen Niederdruckraum (05) abgetrennt ist, wobei die genannten ringförmigen Räume zwischen dem auf- und abgehenden Ventilkörper (5) und dem Ventilsitzelement (10) ausgebildet sind, wobei der ringförmige Hochdruckraum (06) dem Ventilkörper (5) vorgeschaltet und der ringförmige Niederdruckraum (05) dem Ventilkörper (5) nachgeschaltet ist, wobei das Ventilsitzelement (10) einen axialen Durchlass (07) aufweist, der mit dem Hochdruckraum (06) in Verbindung steht, sowie einen radialen Durchlass (07), der mit dem Niederdruckraum (05) verbunden ist, wobei ein ringförmiger Hohlraum, zwischen der Sitzfläche (5a) des auf- und abgehenden Ventilkörpers (5) und der Sitzfläche (10a) des Ventilsitzelements (10) gebildet ist, solange das Ventil geöffnet ist, wobei der ringförmige Hohlraum entlang der Peripherie des auf- und abgehenden Ventilkörpers (5) im mittleren Bereich desselben ausgebildet ist, wobei der ringförmige Hohlraum zwischen der stromabwärts gerichteten Seite des Auslasses der axialen Durchführung angeordnet ist, um den Treibstoffdurchfluss von der axialen Durchführung zum ringförmigen Hohlraum zu gewährleisten, und - wobei der auf- und abgehende Ventilkörper (5) einen zentralen Hohlraum (115) aufweist, um die Flüssigkeit aus dem auf- und abgehenden Ventilkörper (5) entweichen zu lassen, dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Durchlass (07) in Form mehrerer Durchlässe mit untereinander im wesentlichen gleichem Durchmesser und gleicher Länge ausgebildet ist, welche aneinander anliegend, axial symmetrisch und kreisförmig um die Ventilachse angeordnet sind, und dass am unteren Endteil des Ventilkörpers (5) eine Einrichtung zur Verminderung, vorzugsweise Verhinderung, des Aufpralls bzw. "Impakts" 11/18 &t£S!iÄ»hi5 pjrtroiamt AT500 302 B1 2009-08-15 vorgesehen sind, welcher durch die Bewegung des Ventilkörpers (5) bei Öffnung des Ventils verursacht wird, bei welchem Vorgang die untere Endfläche (5b) des Ventilkörpers (5) auf das Ventilgehäuse bzw. die Ventileinrichtung schlägt.
2. 2. Auf- und abgehende Ventilvorrichtung zum öffnen und Schließen eines Durchlas- ses für eine unter hohem Druck stehende Flüssigkeit mit einem Ventilsitzelement (10) und einem in eine durchgehende Ausnehmung des Ventilsitzelementes (10) gleitbar ein- gesetzten, auf- und abgehenden Ventilkörper (5), wobei bei der Ventilvorrichtung vorgesehen ist, dass durch das Aufsitzen einer Sitzfläche (5a) des auf- und abgehenden Ventilkörpers (5) auf einer Sitzfläche (10a) des Ventilsitzelementes (10) ein ringförmiger Hochdruckraum (06) von einem ringförmigen Niederdruckraum (05) abtrennbar ist,wobei der ringförmige Hochdruckraum (06) dem Ventilkörper (5) vorgeschaltet ist und der ringförmige Niederdruckraum (05) dem Ventilkörper (5) nachgeschaltet ist, wobei das Ventilsitzelement (10) einen axialen Durchlass (07) aufweist, der mit dem Hochdruckraum (05) in Verbindung steht, sowie weiters einen radialen Durchlass, der mit dem Niederdruckraum in Verbindung steht, wobei der ringförmige Hohlraum entlang der Peripherie des auf- und abgehenden Ventilkörpers (5) im mittleren Bereich desselben ausgebildet ist, und der genannte ringförmige Hohlraum zwischen der stromabwärts gerichteten Seite des Auslasses der axialen Durchführung angeordnet ist, um den Treibstoffdurchfluss von der axialen Durchführung (07) zum ringförmigen Hohlraum zu gewährleisten, und wobei der auf- und abgehende Ventilkörper (5) weiters einen zentralen Hohlraum (115) aufweist, um die Flüssigkeit aus dem auf- und abgehenden Ventilkörper (5) entweichen zu lassen, dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Durchlass (07) in Form mehrerer Durchlässe mit untereinander im wesentlichen gleichem Durchmesser und gleicher Länge ausgebildet ist, die sowohl aneinander anliegen als auch weiters axial symmetrisch kreisförmig um die zentrale Ventilachse angeordnet sind, und dass am unteren Endteil des Ventilkörpers (5) eine Einrichtung zur Verminderung, vorzugsweise Verhinderung, des Aufpralls bzw. "Impakts" vorgesehen sind, welcher durch die Bewegung des Ventilkörpers (5) beim öffnen des Ventils verursacht wird, bei welchem Vorgang die untere Endfläche (5b) des Ventilkörpers (5) auf das Ventilgehäuse bzw. die Ventileinrichtung schlägt.
3. 3. Elektronisch gesteuerte Brennstoff-Einspritzvorrichtung, die mit der auf- und abgehenden Ventilvorrichtung nach Anspruch 1 versehen ist, bei der das Ventilsitzelement (10) der auf-und abgehenden Ventilvorrichtung an einem dieselbe unterbringenden Teil derart befestigt ist, dass das untere Ende des Ventilsitzelementes (10) in engem Kontakt mit dem Boden des die Ventilvorrichtung unterbringenden Teiles ist und der auf- und abgehende Ventilkörper (5) der Ventilvorrichtung durch ein elastisches Organ in eine Richtung gedrückt wird, bei der die Sitzfläche (5a) des auf- und abgehenden Ventilkörpers (5) von der Sitzfläche (10a) des Ventilsitzelementes (10) abhebt, und wobei ein elektromagnetisches Ventil vorgesehen ist, das bewirkt, dass das auf- und abgehende Ventil dann geschlossen ist, wenn der auf- und abgehende Ventilkörper (5) vom elektromagnetischen Ventil entgegen der e-lastischen Kraft des elastischen Organs angezogen wird, um die Sitzfläche (5a) des auf-und abgehenden Ventilkörpers (5) auf der Sitzfläche (10a) des Ventilsitzelementes (10) sitzen zu lassen, und das auf- und abgehende Ventil dann geöffnet ist, wenn die Anziehungskraft des elektromagnetischen Ventils freigegeben wird, um die Sitzfläche (5a) des auf- und abgehenden Ventilkörpers (5) von der Sitzfläche (10a) des Ventilsitzelementes (10) abheben zu lassen.
4. 4. Elektronisch gesteuerte Brennstoff-Einspritzvorrichtung, mit einer auf- und abgehenden Ventilvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilsitzelement (10) der auf- und abgehenden Ventilvorrichtung an einem die Ventilvorrichtung unterbringenden Teil derart befestigt ist, dass das untere Ende (10a) des Ventilsitzelementes (10) in engem Kontakt mit der Bodenfläche des die Ventilvorrichtung unterbringenden Teiles ist und der auf- und abgehende Ventilkörper (5) der Ventilvorrichtung mittels eines elastischen Organs in eine Richtung drückbar ist, bei der die Sitzfläche (5a) des auf- und abgehenden Ventilkörpers (5) von der Sitzfläche (10a) des Ventilsitzelementes (10) abhebt, und wobei 12/18 orfefreÄhis pateiiat AT500 302 B1 2009-08-15 ein elektromagnetisches Ventil vorgesehen ist, das bewirkt, dass die Ventilvorrichtung dann geöffnet ist, wenn der auf- und abgehende Ventilkörper vom elektromagnetischen Ventil gegen die elastische Kraft des elastischen Organs angezogen wird, um die Sitzfläche (5a) des auf- und abgehenden Ventilkörpers (5) auf der Sitzfläche (10a) des Ventilsitzelementes (10) sitzen zu lassen, und das auf- und abgehende Ventil dann geschlossen ist, wenn die Anziehungskraft des elektromagnetischen Ventils freigegeben wird, um die Sitzfläche (5a) des auf- und abgehenden Ventilkörpers (5) von der Sitzfläche (10a) des Ventilsitzelementes (10) abheben zu lassen.
5. 5. Elektronisch gesteuerte Brennstoff-Einspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der auf- und abgehende Ventilkörper (5) der Ventilvorrichtung endseitig einen zentralen Hohlraum (115) aufweist, um den aus dem Gleitteil des auf- und abgehenden Ventilkörpers in der durchgehenden Ausnehmung des Ventilsitzelementes (10) austretende(n) Leck-Flüssigkeit, insbesondere Leck-Brennstoff, in den die Feder des auf- und abgehenden Ventils aufnehmenden Raum entweichen zu lassen, wobei ein zylindrischer Vorsprung (103) am Boden des die Ventilvorrichtung unterbringenden Teils ausgebildet ist, sodass dieser zylindrische Vorsprung (103) mit geringem radialen Spalt in den zentralen Hohlraum (115) des Ventilkörpers (5) passt, wodurch der Aufschlag verringerbar ist, wenn die untere Endfläche (5b) des auf- und abgehenden Ventilkörpers (5) gegen die Bodenfläche (3a) des die Ventilvorrichtung beherbergenden Teils schlägt, und so das Auftreten eines lärmgenerierenden Aufpralles bzw. Impakts des auf- und abgehenden Ventilkörpers (5) verhinderbar ist.
6. 6. Elektronisch gesteuerte Brennstoff-Einspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, bei welcher der auf- und abgehende Ventilkörper (5) endseitig einen zylindri- sehen Vorsprung (118) besitzt, dessen Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser von dessen Gleitteil an dessen unterem Endabschnitt, sowie weiters einen zentralen Hohl- raum (115) aufweist, um den aus dem Gleitteil des auf- und abgehenden Ventilkörpers (5) in der durchgehenden Ausnehmung des Ventilsitzelementes austretende(n) Leck- Flüssigkeit, insbesondere Leck-Brennstoff, in den die Feder des auf- und abgehenden Ventils aufnehmenden Raum entweichen zu lassen, wobei eine zylindrische Ausnehmung (104) am Boden des die Ventileinrichtung unterbringenden Teils so gestaltet ist, dass der zylindrische Vorsprung (118) des auf- und abgehenden Ventilkörpers (5) mit geringem Spalt in die zylindrische Ausnehmung passt, wodurch der Aufschlag, bei Kollision der un- teren Endfläche (5b) des auf- und abgehenden Ventilkörpers (5) mit der Bodenfläche (3a, 103) des die Ventileinrichtung beherbergenden Teils verringerbar und so das Auftreten eines Aufpralls bzw. "Impakts" des auf- und abgehenden Ventilkörpers (5) verhinderbar ist.
7. 7. Elektronisch gesteuerte Brennstoff-Einspritzvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der auf- und abgehende Ventilkörper der Ventilvorrichtung endseitig einen zentralen Hohlraum (115) aufweist, um den aus dem Gleitteil des auf- und abgehenden Ventilkörpers (5) in der durchgehenden Ausnehmung des Ventilsitzelementes austretenden Leck-Brennstoff in den die Feder des auf- und abgehenden Ventils (5) aufnehmenden Raum entweichen zu lassen, wobei der auf- und abgehende Ventilkörper (5) mit einem Drosselelement versehen ist, das die Strömung der Flüssigkeit, insbesondere des Brennstoffs in den zentralen Hohlraum (115) des auf- und abgehenden Ventilkörpers (5) drosselt, wodurch der Aufschlag, bei Kollision der unteren Endfläche (5b) des auf- und abgehenden Ventilkörpers (5) mit der Bodenfläche (3a, 103) des die Ventileinrichtung beherbergenden Teils, verringerbar und so das Auftreten eines Aufpralles bzw. "Impakts" des auf- und abgehenden Ventilkörpers (5) verhinderbar ist. Hierzu 5 Blatt Zeichnungen 13/18