DE10108719A1 - Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen - Google Patents
Kraftstoffeinspritzsystem für BrennkraftmaschinenInfo
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Abstract
Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen mit einem Kraftstoffeinspritzventil (1), das ein Gehäuse aufweist, in dem in einer Bohrung (62) ein Ventilglied (60) axial beweglich angeordnet ist. Das Ventilglied (60) wird durch den Kraftstoffdruck in einem Druckraum (64) hydraulisch gesteuert und ist entgegen einer Schließkraft längsverschiebbar, wodurch es wenigstens eine Einspritzöffnung (68) steuert. Im Gehäuse ist ein Steuerventil (30) angeordnet, durch das die Verbindung des Druckraums (64) mit einer Kraftstoffhochdruckquelle (10) und/oder eines Entlastungsraums (72) gesteuert wird. Das Steuerventil (30) ist mit dem Entlastungsraum (72) über eine Steuerverbindung verbunden, die durch ein zusätzliches Ventil verschließbar ist, welches als Steuerglied einen Kolben (45) aufweist, der sich synchron mit dem Ventilglied (60) in Längsrichtung bewegt und der einen Endabschnitt (44) aufweist, an dem eine Steuerkante (93) ausgebildet ist, welche nach einem Teil des Gesamthubs des Kolbens (45) in einen Steuerabschnitt (48) der Steuerverbindung eintaucht und diese verschließt (Fig. 1).
Description
Die Erfindung geht von einem Kraftstoffeinspritzsystem nach
der Gattung des Patentanspruchs 1 aus. Ein solches Kraft
stoffeinspritzsystem ist beispielsweise aus der Schrift DE 197 01 879 A1
bekannt, bei dem durch eine Kraftstoffhoch
druckpumpe Kraftstoff in einen Hochdrucksammelraum gefördert
wird, in dem ein vorgegebener Kraftstoffhochdruck aufrecht
erhalten wird. Von diesem Hochdrucksammelraum gehen Hoch
druckleitungen zu jedem Kraftstoffeinspritzventil, welche
Kraftstoff in die Brennräume der Brennkraftmaschine ein
spritzen. Ein Kraftstoffeinspritzventil weist dabei ein kol
benförmiges Ventilglied auf, das in einer Bohrung entgegen
einer Schließkraft längsverschiebbar angeordnet ist und das
eine Druckfläche aufweist, die sich in einem Druckraum be
findet und dort von Kraftstoffdruck beaufschlagt wird. Das
bekannte Kraftstoffeinspritzsystem beinhaltet darüber hinaus
ein Steuerventil, das als 3/2-Wegeventil ausgebildet ist und
das die Verbindung zwischen dem Druckraum, dem Hochdrucksam
melraum und einem Leckölsystem öffnet oder unterbricht. In
der ersten Position öffnet das Steuerventil die Verbindung
zwischen Druckraum und Hochdrucksammelraum und Kraftstoff
fließt in den Druckraum, so daß bei einem entsprechenden
Kraftstoffdruck durch die hydraulische Kraft auf die Druck
fläche das Ventilglied entgegen der Schließkraft bewegt wird
und die Einspritzöffnungen freigibt. Zur Beendigung der Ein
spritzung fährt das Steuerventil in die zweite Position und
die Verbindung des Hochdrucksammelraums mit Druckraum wird
unterbrochen. Gleichzeitig wird durch das Steuerventil der
Druckraum mit dem Leckölsystem verbunden, so daß der Kraft
stoffdruck im Druckraum rasch abnimmt und schließlich die
Schließkraft größer wird als die hydraulische Kraft auf die
Druckfläche, so daß das Ventilglied wieder zurück in die
Schließstellung fährt. Der Kraftstoffdruck im Druckraum wird
durch die Verbindung mit dem Leckölsystem sehr rasch abge
baut, und das Ventilglied verschließt die Einspritzöffnungen
mit nur sehr geringer Zeitverzögerung nach dem Schalten des
Steuerventils. Hierbei weist das bekannte Kraftstoffein
spritzsystem den Nachteil auf, daß das Schließen des Ventil
glieds nur indirekt über den sich abbauenden Kraftstoffdruck
im Druckraum bei einer konstanten Schließkraft gesteuert
wird. Bei modernen Kraftstoffeinspritzsystemen, die sehr
präzise gesteuert werden müssen um optimale Verbrennungsab
läufe zu gewährleisten, kann dieser Schließmechanismus unter
Umständen nicht genau genug bestimmt sein. Darüber hinaus
weist das bekannte Kraftstoffeinspritzsystem den Nachteil
auf, daß der Kraftstoffdruck im Druckraum bei beginnender
Ventilglied-Schließbewegung bereits so stark abgefallen ist,
daß das Ventilglied, angetrieben durch die Kraft der
Schließfeder, nahezu ungebremst mit der Ventildichtfläche
auf den Ventilsitz aufsetzt. Bei längerem Betrieb kann es
deshalb zu übermäßigem Verschleiß im Bereich des Ventilsit
zes kommen, wodurch sich die Einspritzcharakteristik des
Kraftstoffeinspritzventils mit der Zeit in nachteiliger Wei
se ändert.
Weiter ist aus der Offenlegungsschrift DE 196 09 799 A1 ein
Kraftstoffeinspritzsystem bekannt, bei dem die Steuerung des
Ventilglieds durch eine entsprechende Änderung der Schließ
kraft erfolgt, während die hydraulische Kraft auf die Druckfläche
des Ventilglieds durch eine ständige Verbindung mit
dem Hochdrucksammelraum konstant bleibt. Zur Regelung dieses
Vorgangs ist im Kraftstoffeinspritzsystem ein Steuerventil
vorgesehen, das die vom Hochdrucksammelraum kommende Hoch
druckleitung mit einem Steuerraum verbinden kann. Dieser
Steuerraum wird einseitig von einem Kolben begrenzt, der
längsverschiebbar dichtend in einer Bohrung geführt ist und
der koaxial zum Ventilglied angeordnet und mit diesem über
eine Druckstange verbunden ist. Öffnet das Steuerventil die
Verbindung der Hochdruckleitung zum Steuerraum, so ergibt
sich eine hydraulische Schließkraft auf den Kolben, der über
die Druckstange das Ventilglied in Schließstellung drückt,
so daß es beschleunigt durch den hydraulischen Druck im
Steuerraum in Schließstellung bewegt wird, bis das Ventil
glied am Ventilsitz anliegt. Soll eine Einspritzung erfol
gen, so wird durch das Steuerventil die Verbindung der Hoch
druckleitung zum Steuerraum unterbrochen und der Steuerraum
mit einem Entlastungsraum verbunden. Dadurch sinkt die hy
draulische Kraft auf den Kolben, so daß die hydraulische
Kraft auf die Druckfläche des Ventilglieds überwiegt und
dieses in eine Öffnungsstellung bewegt wird. Dieses Kraft
stoffeinspritzsystem weist jedoch den Nachteil auf, daß das
Ventilglied durch den hohen Druck im Steuerraum zur Schließ
stellung hin stark beschleunigt wird, so daß es am Ventil
sitz mit einer hohen Geschwindigkeit auftrifft. Dadurch er
gibt sich dort eine starke mechanische Belastung, was zu
übermäßigem Verschleiß am Ventilsitz führen kann. Darüber
hinaus weist das bekannte Kraftstoffeinspritzsystem den
Nachteil auf, daß der Kolben in einem Ventilkörper ausgebil
det ist, in dem sehr viele Bohrungen und Öffnungen ausgebil
det sein müssen. Aus diesem Grund kann der Ventilkörper nur
aus einem relativ weichen Stahl gefertigt werden, was im Be
reich des bewegten Kolbens zu einem erhöhten Verschleiß füh
ren kann und damit zu einer Verminderung der Lebensdauer.
Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzsystem mit den kenn
zeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber
den Vorteil, daß das Ventilglied durch den Restdruck im
Druckraum nur zu Beginn der Schließbewegung zusätzlich be
schleunigt wird und so der Schließzeitpunkt exakt bestimmbar
ist, ohne daß es zu übermäßigem Verschleiß im Bereich des
Ventilsitzes kommt. Das Ventilglied ist mit einem Kolben
verbunden, der an seinem abgewandten Ende einen zylinderför
migen Endabschnitt aufweist und bei einem Teil des Ge
samthubs des Ventilglieds in einen Steuerabschnitt der Ver
bindung zwischen Steuerventil und Entlastungsraum eintaucht.
Bei Beendigung der Einspritzung wird der Druckraum des
Kraftstoffeinspritzventils über das Steuerventil mit dem
Kolben verbunden, so daß der relativ hohe Restdruck im
Druckraum auf den Kolben wirkt und dieser dadurch eine hy
draulische Kraft erfährt, die den Kolben und damit das Ven
tilglied in Schließrichtung des Ventilglieds bewegt. Nach
einem Teil der Schließbewegung taucht jedoch der zylinder
förmige Endabschnitt des Kolbens aus dem Steuerabschnitt
aus, so daß nun der Druckraum direkt mit dem Entlastungsraum
verbunden wird. Hierdurch sinkt die hydraulische Kraft auf
den Kolben, so daß das Ventilglied relativ sanft mit seiner
Ventildichtfläche am Ventilsitz aufsetzt und es dort zu kei
nem erhöhten Verschleiß kommt. Da eine Restkraft auf den
Kolben bestehen bleibt, wird das Ventilglied jedoch auch mit
einer hydraulischen Kraft nach Beendigung der Schließbewe
gung in Schließstellung gehalten, so daß keine Verbrennungs
gase aus dem Brennraum der Brennkraftmaschine in die Ein
spritzöffnungen eindringen können (Rückblasen). Solche Ver
brennungsgase können das Ventilglied anheben und in den
Druckraum eindringen, so daß die nachfolgende Einspritzung
beeinträchtigt wird.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Gegenstandes der
Erfindung ist der Kolben in einer Hülse angeordnet, die in
der Verbindung vom Steuerventil zum Entlastungsraum angeord
net ist. Die Hülse besteht dabei vorzugsweise aus einem har
ten Stahl, der härter ist als der Stahl, aus dem das Gehäuse
des Steuerventils gefertigt ist. Hierdurch verringert sich
auf der einen Seite die Reibung des Kolbens bei seiner
Längsbewegung, was die Lebensdauer des Kraftstoffeinspritz
ventils verlängert. Auf der anderen Seite kann das Gehäuse
des Steuerventils aus einem relativ weichen Stahl gefertigt
sein, so daß sich die dort nötigen Bohrungen und Ausnehmun
gen leicht und damit kostengünstig ausbilden lassen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der Kol
ben seitliche Ausnehmungen auf, die den zylinderförmigen En
dabschnitt mit dem Entlastungsraum verbinden. Diese Ausneh
mungen lassen sich in vorteilhafter Weise bei der Fertigung
des Kolbens an dessen Außenfläche ausbilden, was wesentlich
einfacher und kostengünstiger ist, als entsprechende Ausneh
mungen an der Innenwand der entsprechenden Bohrung auszubil
den.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegen
standes der Erfindung sind der Zeichnung, der Beschreibung
und den Ansprüchen entnehmbar.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines erfin
dungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils dargestellt. Es
zeigt
Fig. 1 ein Kraftstoffeinspritzsystem im schematischen
Aufbau zusammen mit einem Kraftstoffeinspritzventil im
Längsschnitt,
Fig. 2 eine Vergrößerung von Fig. 1 im Bereich des Ent
lastungsraums und
Fig. 3 eine Vergrößerung von Fig. 1 im Bereich des
Steuerventils.
In Fig. 1 ist ein Kraftstoffeinspritzsystem gezeigt, das
aus einer Kraftstoffhochdruckversorgung 2, einem Leckölsy
stem 4 und einem Kraftstoffeinspritzventil 1 besteht. Das
Kraftstoffeinspritzventil 1 ist im Längsschnitt dargestellt,
während die Kraftstoffhochdruckversorgung 2 und das Lecköl
system 4 nur schematisch dargestellt sind.
Aus einem Kraftstofftank 3 wird über eine Kraftstoffleitung
5 Kraftstoff einer Hochdruckpumpe 7 zugeführt, die den
Kraftstoff unter hohem Druck über eine Hochdruckleitung 8 in
einen als Kraftstoffhochdruckquelle dienenden Hochdrucksam
melraum 10 fördert. Im Hochdrucksammelraum 10 wird durch ei
ne in der Zeichnung nicht dargestellte Regeleinrichtung ein
vorgegebener Kraftstoffhochdruck aufrechterhalten. Vom Hoch
drucksammelraum 10 gehen eine Vielzahl von Hochdruckleitun
gen 12 ab, die jeweils mit einem Kraftstoffeinspritzventil 1
verbunden sind, von denen in der Fig. 1 nur eines darge
stellt ist. Das Kraftstoffeinspritzventil 1 weist einen Ven
tilhaltekörper 15 auf, der unter Zwischenlage einer Zwi
schenscheibe 17 durch eine Spannmutter 22 in axialer Rich
tung gegen einen Ventilkörper 20 verspannt ist. Im Ventil
haltekörper 15 ist ein Zulaufkanal 25 ausgebildet, der mit
der Hochdruckleitung 12 verbunden ist. Der Zulaufkanal 25
ist über ein Steuerventil 30 mit einer Zulaufbohrung 27 ver
bindbar, die durch den Ventilhaltekörper 15 und die Zwi
schenscheibe 17 bis in den Ventilkörper 20 reicht. Im Ven
tilkörper 20 ist eine Bohrung 62 ausgebildet, in der ein
kolbenförmiges Ventilglied 60 längsverschiebbar angeordnet
ist. Das Ventilglied 60 ist in einem brennraumabgewandten
Abschnitt in der Bohrung 62 dichtend geführt, verjüngt sich
dem Brennraum zu unter Bildung einer Druckfläche 65 und geht
an seinem Ende in eine im wesentlichen konische Ventildicht
fläche 66 über, die mit einem am brennraumseitigen Ende der
Bohrung 62 ausgebildeten Ventilsitz 70 zusammenwirkt. Im
Ventilsitz 70 ist wenigstens eine Einspritzöffnung 68 ausge
bildet, die die Bohrung 62 mit dem Brennraum der Brennkraft
maschine verbindet. Durch eine radiale Erweiterung der Boh
rung 62 ist im Bereich der Druckfläche 65 ein Druckraum 64
ausgebildet, der sich als ein das Ventilglied 60 umgebender
Ringkanal bis zum Ventilsitz 70 fortsetzt. In den Druckraum
64 mündet die Zulaufbohrung 27, so daß der Druckraum 64 über
die Zulaufbohrung 27 mit Kraftstoff unter hohem Druck be
füllt werden kann.
Im Ventilhaltekörper 15 ist ein Federraum 72 ausgebildet,
der als Entlastungsraum dient und als Bohrung ausgeführt
ist, die koaxial zur Bohrung 62 angeordnet ist und über eine
in der Zwischenscheibe 17 ausgebildete zentrale Öffnung 67
mit der Bohrung 62 verbunden ist. In den Federraum 72 mündet
ein im Ventilhaltekörper 15 ausgebildeter Ablaufkanal 24,
welcher über eine Leckölleitung 18 mit dem Kraftstofftank 3
verbunden ist, so daß im Federraum 72 stets ein niedriger
Kraftstoffdruck herrscht. In der zentralen Öffnung 67 der
Zwischenscheibe 17 ist ein Federteller 69 angeordnet, der
mit dem Ventilglied 60 verbunden ist und bis in den Feder
raum 72 ragt. Unter Zwischenlage einer ringscheibenförmigen
Ausgleichsscheibe 31 ist zwischen dem Federteller 69 und dem
brennraumabgewandten Ende des Federraums 72 eine Schließfe
der 74 angeordnet, die als Schraubendruckfeder ausgebildet
ist und eine Druckvorspannung aufweist, wodurch das Ventil
glied 60 eine in axialer Richtung auf den Ventilsitz 70 zu
und damit in Schließrichtung wirkende Kraft erfährt. Das
Ventilglied 60 wird so mit der Ventildichtfläche 66 gegen
den Ventilsitz 70 gepreßt, daß die Einspritzöffnungen 68
verschlossen sind, falls keine der Federkraft entgegenge
richtete Kraft auf das Ventilglied 60 wirkt. In der Fig. 2
ist eine vergrößerte Darstellung im Bereich des Federraums
72 der Fig. 1 dargestellt. Die zentrale Öffnung 67 weist an
der Anlagefläche der Zwischenscheibe 17 am Ventilkörper 20
einen Durchmesser auf, der geringer ist als der Durchmesser
der Bohrung 62, so daß an der Zwischenscheibe 17 eine An
schlagfläche 73 ausgebildet ist. Im Federraum 72 ist ein
Druckstift 40 angeordnet, der mit dem Federteller 69 verbun
den ist und an seinem brennraumabgewandten Ende in einen
Kolben 45 übergeht. In Fig. 2 ist dieser Bereich des Kraft
stoffeinspritzventils 1 vergrößert dargestellt. Der Kolben
45 ist in der Führungsbohrung 90 einer Hülse 42 angeordnet,
die am brennraumabgewandten Ende des Federraums 72 angeord
net ist. Die Hülse 42 weist an ihrem dem Ventilglied 60 ab
gewandten Ende einen Kragen auf, so daß dort ein Steuerab
schnitt 48 gebildet ist, der einen geringeren Durchmesser
aufweist als die Führungsbohrung 90. Die Schließfeder 74
stützt sich unter Zwischenlage einer Ausgleichsscheibe 29 an
der Hülse 42 ab, so daß die Hülse 42 durch die Kraft der
Schließfeder 74 gegen das brennraumabgewandte Ende des Fe
derraums 72 gepreßt wird.
Am federraumabgewandten Ende des Kolbens 45 ist ein zylin
derförmiger Endabschnitt 44 ausgebildet, dessen Durchmesser
genau dem Durchmesser des Steuerabschnitts 48 der Hülse 42
entspricht. Der zylinderförmige Endabschnitt 44 wird von ei
ner Steuerkante 93 begrenzt, die mit einer Dichtkante 92 zu
sammenwirkt, die am ventilgliedzugewandten Ende des Steuer
abschnitts 48 ausgebildet ist, so daß dadurch ein Ventil ge
bildet wird. In Schließstellung des Ventilgliedes 60, welche
in der Fig. 2 dargestellt ist, weist die Dichtkante 92 von
der Steuerkante 93 einen axialen Abstand u auf. Am Übergang
des zylinderförmigen Endabschnitts 44 zum Kolben 45 ist am
Kolben 45 eine Anschlagschulter 96 ausgebildet, die von der
Anschlagfläche 94 der Hülse 42 einen axialen Abstand h auf
weist, der den Gesamthub des Ventilglieds 60 begrenzt. Hier
bei ist die Anschlagfläche 94 am Übergang des Steuerab
schnitts 48 zur Führungsbohrung 90 ausgebildet. An der Au
ßenmantelfläche des Kolbens 45 sind zwei Ausnehmungen 43
ausgebildet, die sich am Kolben 45 gegenüberliegen, so daß
in der Zeichnung nur eine Ausnehmung 43 sichtbar ist. Die
Ausnehmungen 43 verbinden den zylinderförmigen Endabschnitt
44 mit dem Federraum 72. In Schließstellung des Ventilglie
des 60, das ist, wenn die Ventildichtfläche 66 am Ventilsitz
70 anliegt, weist der Kolben 45 einen axialen Abstand von
der Ausgleichsscheibe 29 auf, so daß der Steuerabschnitt 48
über die Ausnehmungen 43 mit dem Federraum 72 verbunden ist.
Der Federraum 72 ist durch eine Steuerverbindung, die sich
aus der Führungsbohrung 90, dem Steuerabschnitt 48 und einer
im Ventilhaltekörper 15 ausgebildeten Verbindungsbohrung 47
zusammensetzt, mit einem im Ventilhaltekörper 15 ausgebilde
ten Steuerraum 50 verbunden, der zylindrisch ausgebildet ist
und dem Ventilglied 60 abgewandt in eine Steuerbohrung 38
übergeht. Die Steuerbohrung 38 ist dabei parallel zur Boh
rung 62 ausgebildet, wobei es jedoch auch vorgesehen sein
kann, daß beide Bohrungen koaxial zueinander sind, einen
Winkel miteinander einschließen oder senkrecht zueinander
sind. Die Steuerbohrung 38 ist im Durchmesser gestuft ausge
bildet. An der Mündung der Steuerbohrung 38 in den Steuer
raum 50 ist die Steuerbohrung 38 als Schiebeabschnitt 138
ausgebildet. Im weiteren Verlauf erweitert sich die Steuer
bohrung 38 radial unter Bildung eines konischen Steuerven
tilsitzes 52 und geht daran anschließend in einen Führungs
abschnitt 238 über. An ihrem dem Steuerraum 50 abgewandten
Ende ist die Steuerbohrung 38 über eine Zwischenbohrung 49
mit einem Leckölraum 51 verbunden, der mit dem Ablaufkanal
24 verbunden ist und in dem sich ein Elektromagnet 34 befindet,
der mit einem ebenfalls im Leckölraum 51 angeordneten
Magnetanker 36 wirkverbunden ist. In der Steuerbohrung 38
ist ein kolbenförmiges Steuerventilglied 32 angeordnet, das
im Führungsabschnitt 238 mit einem ersten Abschnitt 132
dichtend geführt ist. Das Steuerventilglied 32 verjüngt sich
dem Steuerraum 50 zu und geht in einen im Durchmesser klei
neren zweiten Abschnitt 232 über, so daß zwischen dem zwei
ten Abschnitt 232 des Steuerventilglieds 32 und der Wand des
Führungsabschnitts 238 der Steuerventilbohrung 38 ein ring
förmiger erster Hochdruckraum 55 ausgebildet ist, in den der
Zulaufkanal 25 mündet. Im weiteren Verlauf dem Steuerraum 50
zu geht das Steuerventilglied 32 von der Bildung einer koni
schen Steuerventildichtfläche 54 in einen gegenüber dem
zweiten Abschnitt 232 im Durchmesser verringerten dritten
Abschnitt 332 des Steuerventilglieds 32 über. Dieser dritte
Abschnitt 332 ist innerhalb des Schieberabschnitts 138 ange
ordnet, so daß zwischen dem dritten Abschnitt 332 des Steu
erventilglieds 32 und der Wand der Steuerventilbohrung 38
ein zweiter Hochdruckraum 56 ausgebildet ist, der ebenfalls
ringförmig ausgebildet ist und von dem die Zulaufbohrung 27
zum Druckraum 64 abführt. Die Steuerventildichtfläche 54
bildet zusammen mit dem Steuerventilsitz 52 ein erstes Ven
til, durch das der Zulaufkanal 25 mit der Zulaufbohrung 27
verbindbar ist. Das dem Steuerraum 50 zugewandte Ende des
Steuerventilglieds 32 wird durch einen gegenüber dem dritten
Abschnitt 332 des Steuerventilglieds 32 im Durchmesser ver
größerten Schieberkopf 39 gebildet, der, wenn die Steuerven
tildichtfläche 54 am Steuerventilsitz 52 anliegt, in den
Steuerraum 50 ragt. An dem dem Steuerraum 50 abgewandten En
de des Schieberkopfs 39 ist an diesem eine Schieberkante 57
ausgebildet, die mit einer am Übergang der Steuerventilboh
rung 38 zum Steuerraum 50 gebildeten Dichtkante 58 zusammen
wirkt. Der Durchmesser des Schieberkopfs 39 ist nur gering
fügig kleiner als der Durchmesser der Schieberbohrung 138
der Steuerventilbohrung 38, so daß der Schieberkopf 39 dichtend
in die Schieberbohrung 138 eintauchen kann. Sobald bei
der Längsbewegung des Steuerventilglieds 32 die Schieberkan
te 57 die Dichtkante 58 erreicht, wird die Steuerverbindung
vom zweiten Hochdruckraum 56 zum Steuerraum 50 unterbrochen,
so daß dadurch ein zweites als Schieberventil ausgebildetes
Ventil gebildet ist.
An dem dem Steuerraum 50 abgewandten Ende ist das Steuerven
tilglied 32 über einen Stift 53 mit dem Magnetanker 36 ver
bunden. Wird der Elektromagnet 34 geeignet bestromt, so wird
der Magnetanker 36 und über den Stift 53 auch das Steuerven
tilglied 32 in axialer Richtung vom Brennraum wegbewegt, so
daß die Steuerventildichtfläche 54 vom Steuerventilsitz 52
abhebt und den ersten Hochdruckraum 55 mit dem zweiten Hoch
druckraum 56 verbindet. Sobald sich die Schieberkante 57 des
Schieberkopfs 39 und die Dichtkante 58, die am brennraumsei
tigen Ende der Schieberbohrung 138 ausgebildet ist, gegen
überliegen, verschließt der Schieberkopf 39 den Steuerraum
50 gegen den zweiten Hochdruckraum 56. Dadurch sind jetzt
der Zulaufkanal 25 und die Zulaufbohrung 27 über den ersten
Hochdruckraum 55 und den zweiten Hochdruckraum 56 miteinan
der verbunden, so daß Kraftstoff unter hohem Druck in den
Druckraum 64 einfließen kann. Durch eine geeignete Bestrom
ung des Elektromagneten 34 wird der Magnetanker 36 wieder in
die entgegengesetzte Richtung bewegt, so daß das Steuerven
tilglied 32 mit der Steuerventildichtfläche 54 wieder am
Steuerventilsitz 52 zur Anlage kommt und so den ersten Hoch
druckraum 55 gegen den zweiten Hochdruckraum 56 verschließt.
Dabei taucht auch der Schieberkopf 39 aus dem Führungsab
schnitt 138 aus, so daß jetzt über den zweiten Hochdruckraum
56 die Zulaufbohrung 27 mit dem Steuerraum 50 verbunden ist.
Die beiden durch das Steuerventilglied 32 gebildeten Ventile
bilden zusammen ein 3/2-Wegeventil, das den Steuerraum 50,
die Zulaufbohrung 27 und den Zulaufkanal 25 wechselseitig
miteinander verbindet.
Die Funktionsweise des Kraftstoffeinspritzventils ist wie
folgt: Der Hochdrucksammelraum 10 ist über die Hochdrucklei
tung 12 und den Zulaufkanal 25 mit dem ersten Hochdruckraum
55 verbunden, so daß im ersten Hochdruckraum 55 stets ein
hoher Kraftstoffdruck anliegt. Soll eine Einspritzung erfol
gen, so wird der Elektromagnet 34 bestromt, so daß der Ma
gnetanker 36 bewegt wird und über den Stift 53 auch das
Steuerventilglied 32. Durch das Abheben der Steuerventil
dichtfläche 54 vom Steuerventilsitz 52 wird der erste Druck
raum 55 mit dem zweiten Druckraum 56 verbunden und damit
auch der Zulaufkanal 25 mit der Zulaufbohrung 27, so daß dem
Druckraum 64 jetzt Kraftstoff unter hohem Druck zufließt. Im
Zuge der Längsbewegung des Steuerventilglieds 32 taucht auch
der Schieberkopf 39 in die Schieberbohrung 138 ein, so daß
die Verbindung vom zweiten Druckraum 56 zum Steuerraum 50
unterbrochen wird. Übersteigt die hydraulische Kraft auf die
Druckfläche 65 die Kraft der Schließfeder 74, so bewegt sich
das Ventilglied 60 in axialer Richtung vom Ventilsitz 70 weg
und hebt mit seiner Ventildichtfläche 66 vom Ventilsitz 70
ab und gibt so die Einspritzöffnungen 68 frei, so daß Kraft
stoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt
wird. Sobald das Ventilglied 60 den Vorhub u durchfahren
hat, erreicht die Steuerkante 93 des zylinderförmigen Endab
schnitts 44 die Dichtkante 92, so daß der durch den Steuer
abschnitt 48, die Verbindungsbohrung 47 und den Steuerraum
50 gebildete Raum hydraulisch bis auf Dichtungsspalte abge
schlossen ist. Da der Kraftstoff in diesem Raum bei der wei
teren Öffnungshubbewegung des Ventilglieds 60 zusammenge
preßt wird, ergibt sich im weiteren Verlauf der Öffnungshub
bewegung des Ventilglieds 60 eine gewisse Dämpfung, so daß
das Ventilglied 60 nach Durchfahren des Gesamthubs h, also
dann, wenn die Anschlagschulter 96 an der Anschlagfläche 94
zur Anlage kommt, in seiner Öffnungshubbewegung etwas abge
bremst wird. Das Ventilglied 60 kommt hierbei nicht an der
Anschlagfläche 73 der Zwischenscheibe 17 zur Anlage. Es kann
jedoch auch vorgesehen sein, daß der Hub des Ventilglieds 60
durch die Anlage an der Anschlagfläche 73 begrenzt wird,
während zwischen der Anschlagfläche 94 und der Anschlag
schulter 96 ein Restspalt verbleibt. Soll die Einspritzung
beendet werden, wird der Elektromagnet 36 geeignet bestromt
und der Magnetanker 36 bewegt über den Stift 53 das Steuer
ventilglied 32 in axialer Richtung in Richtung des Steuer
raums 50. Sobald die am Schieberkopf 39 ausgebildete Schie
berkante 57 die Dichtkante 58 erreicht, wird der Druckraum
64 über die Zulaufbohrung 27 mit dem Steuerraum 50 und über
die Verbindungsbohrung 47 mit dem Steuerabschnitt 48 verbun
den. Hierdurch wird der zylinderförmige Endabschnitt 44 mit
dem noch relativ hohen Kraftstoffdruck im Steuerraum 50 be
aufschlagt, so daß sich auf den Kolben 45 und über den
Druckstift 40 auch auf das Ventilglied 60 eine zusätzliche
hydraulische Kraft in Schließrichtung ergibt. Da jetzt ei
nerseits der hydraulische Druck im Druckraum 64 abnimmt und
andererseits auf das Ventilglied 60 sowohl die Kraft der
Schließfeder 74 als auch die hydraulische Kraft auf den Kol
ben 45 wirkt, wird das Ventilglied 60 in Schließrichtung be
schleunigt bewegt. Nachdem das Ventilglied 60 den Differenz
hub h - u durchfahren hat, taucht der zylinderförmige Endab
schnitt 44 aus dem Steuerabschnitt 48 aus. Bewegt sich das
Ventilglied 60 weiter in Schließrichtung, wird der Steuer
raum 50 über die Verbindungsbohrung 47 und die Ausnehmungen
43 am Kolben 45 mit dem Federraum 72 verbunden und damit
druckentlastet. Hierdurch wird der hydraulische Druck im
Steuerraum 50 sehr rasch abgebaut, und die hydraulische
Kraft auf den zylinderförmigen Endabschnitt 44 des Kolbens
45 entfällt. Die weitere Schließbewegung des Ventilglieds 60
wird also nur noch durch die Kraft der Schließfeder 74 vor
angetrieben. Hierdurch kommt das Ventilglied 60, auch ge
dämpft durch den Restdruck im Druckraum 64, am Ventilsitz 70
zur Anlage und verschließt so wieder die Einspritzöffnungen
68. Das Steuerventilglied 32 setzt seine Schließbewegung so
lange fort, bis die Steuerventildichtfläche 54 am Steuerven
tilsitz 52 anliegt und so den ersten Hochdruckraum 55 wieder
gegen den zweiten Hochdruckraum 56 verschließt. Der Druck
raum 64 wird über die Zulaufbohrung 27 weiter entlastet, bis
er völlig drucklos ist.
Da sich der Kolben 45 in der Führungsbohrung 90 der Hülse 42
synchron mit dem Ventilglied 60 bewegt, tritt eine relativ
starke Reibung zwischen dem Kolben 45 und der Hülse 42 auf.
Um diese Reibung zu vermindern und damit die Lebensdauer des
Kraftstoffeinspritzventils zu erhöhen, ist die Hülse 42 vor
zugsweise aus einem sehr harten Stahl hergestellt, der ex
trem verschleißarm ist, so daß zwischen der Hülse 42 und dem
Kolben 45, der ebenfalls aus einem sehr harten Stahl gefer
tigt sein kann, nur eine geringe Reibung auftritt. Die Härte
des Stahls der Hülse 42 ist hierbei deutlich höher als die
Härte des Stahls des Ventilhaltekörpers 15. Eine Ausbildung
des gesamten Ventilhaltekörpers 15 aus einem derart harten
Stahl wäre zum einen sehr teuer und zum anderen wäre es
technisch sehr aufwendig, in einem solch harten Stahl die
Vielzahl von Bohrungen und Ausnehmungen auszubilden, die für
die Funktion des Kraftstoffeinspritzventils im Ventilhalte
körper 15 nötig sind. Zur besseren Montierbarkeit der ein
zelnen Komponenten kann es hierbei auch vorgesehen sein, daß
der Ventilhaltekörper 15 mehrteilig aufgebaut ist.
Claims (7)
1. Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen mit ei
nem Kraftstoffeinspritzventil (1), das ein Gehäuse auf
weist, in dem in einer Bohrung (62) ein Ventilglied (60)
axial beweglich angeordnet ist, welches Ventilglied (60)
hydraulisch gesteuert durch den Kraftstoffdruck in einem
Druckraum (64) entgegen einer Schließkraft längsver
schiebbar ist und dadurch wenigstens eine Einspritzöff
nung (68) steuert, und mit einem Steuerventil (30), durch
das die Verbindung des Druckraums (64) mit einer Kraft
stoffhochdruckquelle (10) und/oder eines Entlastungsraums
(72) gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das
Steuerventil (30) mit dem Entlastungsraum (72) über eine
Steuerverbindung verbunden ist, die durch ein zusätzli
ches Ventil verschließbar ist, welches als Steuerglied
einen Kolben (45) aufweist, der sich synchron mit dem
Ventilglied (60) in Längsrichtung bewegt und der einen
Endabschnitt (44) aufweist, an dem eine Steuerkante (93)
ausgebildet ist, welche nach einem Teil des Gesamthubs
des Kolbens (45) in einen Steuerabschnitt (48) der Steu
erverbindung eintaucht und diese verschließt.
2. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Endabschnitt (44) zylinderförmig
ausgebildet ist und die Steuerkante (93) am Ende des En
dabschnitts (44) ausgebildet ist.
3. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Steuerventil (30) zwei Schaltstellungen
aufweist, wobei es in der ersten Schaltstellung
zum Öffnen des Kraftstoffeinspritzventils (1) die Verbin
dung der Kraftstoffhochdruckquelle (10) zu dem Druckraum
(64) öffnet und die Verbindung des Entlastungsraums (72)
mit dem Druckraum (64) unterbricht und in der zweiten
Schaltstellung zum Schließen des Kraftstoffeinspritzven
tils (1) den Druckraum (64) mit dem Entlastungsraum (72)
verbindet und dabei die Verbindung des Druckraums (64)
mit der Kraftstoffhochdruckquelle (10) unterbricht (3/2-
Wegeventil).
4. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Kolben (45) in einer Hülse (42) an
geordnet ist.
5. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Hülse (42) aus einem härteren Stahl
gefertigt ist als das Gehäuse des Kraftstoffeinspritzven
tils.
6. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Kolben (45) seitliche Ausnehmungen
(43) aufweist, die den zylinderförmigen Endabschnitt (43)
mit dem Entlastungsraum (72) verbinden.
7. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Kolben (45) koaxial zum Ventilglied
(60) angeordnet ist.
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---|---|---|---|
DE2001108719 DE10108719A1 (de) | 2001-02-23 | 2001-02-23 | Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen |
EP02001824A EP1239146A3 (de) | 2001-02-23 | 2002-01-26 | Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2001108719 DE10108719A1 (de) | 2001-02-23 | 2001-02-23 | Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen |
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Publication Number | Publication Date |
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ID=7675225
Family Applications (1)
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DE2001108719 Withdrawn DE10108719A1 (de) | 2001-02-23 | 2001-02-23 | Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen |
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Country | Link |
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EP (1) | EP1239146A3 (de) |
DE (1) | DE10108719A1 (de) |
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DE19923421C2 (de) * | 1999-05-21 | 2003-03-27 | Bosch Gmbh Robert | Injektor |
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2001
- 2001-02-23 DE DE2001108719 patent/DE10108719A1/de not_active Withdrawn
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2002
- 2002-01-26 EP EP02001824A patent/EP1239146A3/de not_active Withdrawn
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Publication number | Publication date |
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