-
Die
Erfindung betrifft ein Kraftstoff-Einspritzsystem für Brennkraftmaschinen
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1.
-
Kraftstoff-Einspritzsysteme
der vorgenannten Art sind vielfältig
bekannt und ermöglichen
insbesondere in Verbindung mit sehr hohen Einspritzdrücken grundsätzlich eine
sehr feine Zerstäubung
des eingespritzten Kraftstoffes, die im Hinblick auf unter Komfort-,
Leistungs- und Emissionsaspekten angestrebt wird. Bei absätzig intermittierendem
Druckaufbau, wie er sich beispielsweise bei der Nutzung von Kolbenpumpen
ergibt, über
die Einspritzinjektoren versorgt und bezüglich der Hublage ihrer Düsennadel
druckabhängig
beaufschlagt werden, schwankt der Förderdruck des von der Pumpe
einem Einspritzinjektor jeweils zugeführtem Kraftstoffes aber zwischen
einem im Vergleich zu dem hohen Einspritzdruckniveau recht niedrigen
Ausgangsniveau, und es muss zum Anfang und zum Ende einer Einspritzung jeweils
die Druckdifferenz zwischen Ausgangsdruckniveau und Einspritzdruckniveau überbunden
werden, wobei in diesem Übergangsbereich,
sobald ein entsprechender Druckaufbau erreicht ist, die Düsennadel
angehoben und die Einspritzung freigegeben wird bzw. die Düsennadel
abfällt
und die Einspritzung beendet. Da das Druckniveau bei Beginn und
bei Ende der Einspritzung deutlich unter dem betrieblichen Einspritzdruckniveau
liegt, ergibt sich auch eine verschlech terte Kraftstoffaufbereitung,
was insbesondere bei Beendigung einer jeweiligen Einspritzung nachteilig
ist.
-
Dem
versucht man dadurch zu begegnen, dass man für den Übergang vom Ausgangsniveau auf
Einspritzdruckniveau, und auch umgekehrt, einen möglichst
steilen Druckanstieg bzw. Druckabfall anstrebt, wobei solchen Bemühungen pumpenseitig
gewisse Grenzen schon dadurch gesetzt sind, dass eine schlagartige
Absteuerung der Kraftstoffförderung
beim jeweiligen, einer Einspritzung zugeordneten Pumpenhub praktisch
nicht möglich
ist.
-
Um
trotzdem ein möglichst
schlagartiges Schließen
der druckbeaufschlagt gegen elastische Abstützung in ihre Öffnungslage
angehobenen Düsennadel
bei gegen Ende der Einspritzung nur allmählich abfallenden Förderdruck
zu erreichen, sind aus dem Stand der Technik verschiedenste Lösungen bekannt,
den in dieser Phase noch verhältnismäßig hohen
Förderdruck
zur zusätzlichen
Beaufschlagung der Düsennadel
in Schließrichtung
zu nutzen, um so die Schließkraft
zu erhöhen
und die Phase der Einspritzung bei gegenüber der angestrebten Einspritzung
auf möglichst
hohem Einspritzdruckniveau zu verkürzen (
DE 23 01 419 A1 ,
DE 25 00 644 A1 ,
DE 27 60 403 C2 ,
WO 2004/074671 A1).
-
Die
Erfindung geht im Hinblick auf die gleiche Zielsetzung einen anderen
Weg, nämlich
bei Beginn der das Einspritzende einleitenden Druckabsenkung vom
Einspritzdruckniveau auf das Ausgangsniveau einen Austrittsquerschnitt
zwischen der Einspritzpumpe und dem Einspritzinjektor freizugeben,
der das komprimierte Kraftstoffvolumen rasch abfließen lässt und
somit einen sehr schnellen Druckabfall ermöglicht, ohne dabei in den Pumpenaufbau
und/oder in den Injektoraufbau als solchen einzugreifen und ohne
durch die diesbezüglich
vorgegebe nen Grenzen in Bezug auf eine nahezu schlagartige Druckabsenkung
vom Einspritzdruckniveau auf das Ausgangsdruckniveau gebunden zu
sein.
-
Ermöglicht wird
dies dadurch, dass ausgehend vom Einspritzdruckniveau im Absteuerbereich der
Einspritzung das Absinken des Förderdruckes auf
einen vorgegebenen Schwellwert sensiert wird und dass bei Erreichen
dieses Schwellwertes über die
diesen Schwellwert sensierende Einrichtung auch ein Austrittsquerschnitt
zur Förderleitung
für die Ableitung
des Kraftstoffes aus der Förderleitung
aufgesteuert wird, was sich mit baulich verhältnismäßig einfachen Mitteln erreichen
lässt,
wobei es erfindungsgemäß möglich und
vorteilhaft ist, den über den
Austrittsquerschnitt aus der Förderleitung
abströmenden
Kraftstoff zu nutzen, um die Düsennadel zusätzlich in
Schließrichtung
zu beaufschlagen, sodass einerseits die vom Förderdruck abhängige, auf die
Düsennadel
in Öffnungsrichtung
wirkende Hubkraft reduziert und andererseits die in Gegenrichtung wirkende
Schließkraft
erhöht
wird.
-
Der
Schwellwert wird im Rahmen der Erfindung auf eine Größe festgelegt,
die als Differenz zum Einspritzdruckniveau oberhalb von mit einer
Förderdruckreduzierung
verbundenen Druckschwankung im normalen Betrieb liegt, wobei die
erfindungsgemäß vorgesehene,
als Ventilanordnung ausgebildete Sensoreinrichtung derartig gestaltet
ist, dass lediglich bei Druckabbau ein Öffnen des Abströmquerschnittes
möglich
ist.
-
Die
Gestaltung einer diesbezüglich
zu nutzenden und einfachen Ventilanordnung sieht bevorzugt ein beiderseits
förderdruckabhängig beaufschlagbares
Ventilglied vor, das den Austrittsquerschnitt, der über die
Ventilanordnung bei Überschreiten
des Schwellwertes aufgesteuert wird, übersteuert, wobei das Ventilglied
auf seine Sperrlage zum Austrittsquerschnitt weg begrenzt förderdruck-
und federbelastet ist und in Gegenrichtung über einen Kraftspeicher zu
beaufschlagen ist, der förderdruckabhängig vorgespannt
und druckhaltend mit der Förderleitung
verbunden ist, so dass bei Abfallen des Förderdruckes über den
Kraftspeicher eine Aufsteuerung des Austrittsquerschnittes erreicht
wird. Die förderdruck-
und federbelastete Beaufschlagung des Ventilgliedes auf seine Sperrlage
ist dabei so auf den das Ventilglied in Gegenrichtung belastenden
Kraftspeicher abgestimmt, dass die Speicherkraft erst überwiegt,
wenn der Schwellwert überschritten
ist, wobei dies dadurch erreicht wird, dass die Vorspannung des
Kraftspeichers über
den Förderdruck
auf einen dem Schwellwert entsprechenden Grenzwert beschränkt ist
und die Vorspannung durch die Drosselung nur zeitverzögert der
in gleicher Weise der reduzierten Druckbeaufschlagung des Ventilgliedes
folgen kann. Die sich dadurch ergebende Gleichgewichtsstörung wird
zum Aufsteuern des Austrittsquerschnittes genutzt, so dass auch
eine Umsteuerung des Ventilgliedes in die Absperrlage automatisch
erfolgt, sobald die Vorspannkraft des Kraftspeichers abgebaut ist.
-
Im
Rahmen der Erfindung kann der Kraftspeicher dabei auch durch eine
hydraulische Feder gebildet sein, da nur sehr kleine Verstellwege
nötig sind
und da die Druckverhältnisse
auch eine Nutzung des bei hohen Drücken elastischen Verhaltens
inkompressibler Medien ermöglichen.
-
Im
Rahmen der Erfindung kann zudem auch die Hubbeweglichkeit der Düsennadel
zwischen deren Schließ-
und deren Öffnungsstellung
genutzt werden, um auf den Freigabezeitpunkt der Verbindung zwischen
Förderdruckleitung
und Ventilglied bzw. Kraftspeicher Einfluss zu nehmen, wobei insbesondere
eine solche Einflussmöglichkeit
zweckmäßig ist,
um die Druckbeauf schlagung des Kraftstoffspeichers gegenüber der
Druckbeaufschlagung des Ventilgliedes verzögert einzuleiten.
-
Insgesamt
wird durch die Erfindung somit ein vorteilhaftes Kraftstoff-Einspritzsystem
für Brennkraftmaschinen
mit einem Kraftstoff-Einspritzinjektor geschaffen, dem Kraftstoff über eine
Förderleitung mit
absätzig
intermittierendem und im Absteuerbereich der Einspritzung vom Einspritzdruckniveau
auf ein Ausgangsniveau abfallendem Förderdruck zugeführt wird
und der eine Düsennadel
aufweist, die in Richtung auf ihre Schließlage mit sitzseitiger Überdeckung
zu zumindest einer Einspritzöffnung
elastisch abgestützt
und bei in Gegenrichtung überwiegender, förderdruckabhängiger Beaufschlagung
in eine die Einspritzöffnung
freigebende Öffnungslage
verstellbar ist, wobei eine Ventilanordnung vorgesehen ist, die
ein beidseitig förderdruckabhängig beaufschlagtes,
einen Austrittsquerschnitt übersteuerndes
Ventilglied aufweist, das auf seine Sperrlage zum Austrittsquerschnitt
einerseits wegbegrenzt förderdruck-
und federbelastet ist und das in Gegenrichtung über einen Kraftspeicher zu
beaufschlagen ist, der förderdruckabhängig vorgespannt
druckhaltend, beispielsweise über
eine Drossel und/oder ein Rückschlagventil
mit der Förderleitung
verbunden ist, derart, dass das Ventilglied bei im Absteuerbereich
der Einspritzung über
einen Schwellwert abfallenden Förderdruck
den Austrittsquerschnitt freigibt, wobei bei Freigabe des Austrittsquerschnittes über das
Ventilglied über
das Ventilglied laufende Kurzschlussverbindung zwischen der Förderleitung
und dem Austrittsquerschnitt zur Reduzierung der Druckbeaufschlagung
des Ventilgliedes in Richtung auf seine Sperrlage geschaltet wird.
-
Weitere
Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen. Ferner wird
die Erfindung mit weiteren Einzelheiten nachfolgend von Ausführungsbeispielen
erläutert.
-
Es
zeigen:
-
1 bis 3 Schemaanordnungen
eines Kraftstoff-Einspritzsystems für Brennkraftmaschinen mit einem
Kraftstoff-Einspritzinjektor
und einer mit diesem über
eine Förderleitung
verbundenen Druckquelle, über
die dem Einspritzinjektor Kraftstoff absätzig intermittierend Kraftstoff
zugeführt
wird, wobei die Druckquelle im Ausführungsbeispiel durch eine konventionell
mit Steuerkanten arbeitende Hubkolben-Einzelspritzpumpe gebildet
ist und wobei auf den Druckverlauf des pumpenseitig geförderten
und über
die Förderleitung
dem Einspritzinjektor zugeführten
Kraftstoffes über
Ventilanordnungen Einfluss genommen werden kann, die angeschlossen
an die Förderleitung
vorgesehen sind und über
die in Abhängigkeit
von Förderdruck
in der Förderleitung
Austrittsquerschnitte zur Förderleitung
steuerbar sind,
-
4 eine
schematisierte Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform
einer derartigen Ventilanordnung,
-
5 bis 7 wiederum
schematisiert, eine weitere Ausführungsform
einer solchen Ventilanordnung, und
-
8 und 9 eine
Ausführungsform,
bei der die Ventilanordnung in den Kraftstoff-Einspritzinjektor
baulich integriert ist, wobei als Ventilanordnung eine solche beispielsweise
dargestellt ist, wie sie anhand der 5 bis 7 gezeigt
und erläutert
ist.
-
Die 1 bis 3 veranschaulichen
ein Kraftstoff-Einspritzsystem für
Brennkraftmaschinen, das im Gezeigten auf die zum Verständnis wesentlichsten
Elemente des im Grundaufbau bekannten Systems beschränkt ist,
nämlich
eine Einspritzpumpe 1 und einen Einspritzinjektor 2,
dem von der Pumpe 1 über
eine Förderleitung 3 Kraftstoff
zugeführt wird.
Als Einspritzpumpe 1 ist eine bekannte Kolbenpumpe vorgesehen,
die den Kraftstoff absätzig
intermittierend unter Hochdruck dem Einspritzinjektor 2 zuführt, wobei
die von der Pumpe bei jedem Hub geförderte Kraftstoffmenge über das
Zusammenspiel von kolbenseitigen Steuerkanten 4 mit zylinderseitig vorgesehenen
Versorgungsöffnungen,
wie bei 5 angedeutet, gesteuert wird. Über die Förderleitung 3 wird
der unter Hochdruck stehende Kraftstoff dem Injektor 2 zugeführt, der
seinerseits eine Düsennadel 6 aufweist,
die in ihrer Schließlage
Einspritzöffnungen absperrt
und die auf ihre Schließlage
elastisch abgestützt
ist, was hier über
die Schließfeder 7 veranschaulicht
ist. Aus ihrer Schließlage
ist die Düsennadel 6 druckbeaufschlagt
in Abhängigkeit
vom Druck des über
die Förderleitung 3 zugeführten Kraftstoffes in
eine die Einspritzöffnungen
freigebende Öffnungslage
entgegen der elastischen Abstützung über die Feder 7 anzuheben.
-
Im
Hinblick auf eine bestmögliche
Zerstäubung
des einzuspritzenden Kraftstoffes wird nicht nur mit sehr hohen
Förderdrücken gearbeitet,
die bis in den Bereich von 1800 bar und darüber hinaus reichen, sondern
es wird für
die Einspritzung auch angestrebt, dass diese möglichst schlagartig beginnt und
endet, was einen möglichst
steilen Druckanstieg vom im System jeweils gegebenen Ausgangsdruck auf
den Einspritzdruck und insbesondere auch einen entsprechenden steilen
Druckabfall am Einspritzende bedingt. Dies, um im Bereich des Öffnungs-
und Schließhubes
der Düsennadel
Einspritzphasen weitmöglichst
zu vermeiden, in denen der volle Einspritzdruck noch nicht oder
nicht mehr zur Verfügung
steht und dementsprechend auch eine schlechtere Kraftstoffvernebelung
stattfindet, was insbesondere in der Schließphase kritisch ist, da die
Verbrennungsbedingungen aufgrund der in dieser Phase schon sauerstoffarmen
Brennraumatmosphäre
bereits verschlechtert sind. Es kommt deshalb nicht nur darauf an,
dass über
die Förderleitung 3,
die sich im Einspritzinjektor 2 über den Kanal 8 bis
in den Bereich des sitzseitigen Endes der Düsennadel 6 erstreckt, die
Düsennadel 6 im
jeweiligen Einspritztakt möglichst
schlagartig in Hubrichtung druckbeaufschlagt wird und dass diese
Druckbeaufschlagung möglichst schlagartig
beginnt und endet. Dies lässt
sich pumpenseitig insbesondere beim Absteuern des jeweiligen Förderhubes
nur bedingt erreichen, da damit verbundene Drucksprünge sowohl
konstruktiv wie auch unter dem Gesichtspunkt der Dampfdruckunterschreitung
und daraus resultierenden Kavitationsproblemen nur schwer zu beherrschen
sind. Zudem ist durch die von der Pumpe 1 ausgehende und
bis zum sitzseitigen Ende der Düsennadel 6 laufende
Förderleitung 3 auch
ein Speichervolumen bedingt, das in Anbetracht der sehr hohen Drücke, trotz
des Druckabfalls gegen das Ende der Einspritzung durch Schließen der
Düsennadel,
einen schlagartigen Druckabbau und ein schlagartiges Schließen der
Düsennadel
kaum möglich
macht. Es besteht zudem beim Schließen der Düsennadel wegen des bei Schließende noch
anstehenden Druckes die Gefahr von unerwünschten Nacheinspritzungen,
bedingt unter anderem auch durch Druckschwankungen.
-
Im
Hinblick auf die ansatzweise angedeuteten und vielfältig bekannten
Probleme derartiger Einspritzsysteme sieht die Erfindung Maßnahmen
vor, gegen das Einspritzende einen schlagartigen Abbau des Förderdruckes
durch Zugriff auf die Förderleitung 3 zu
erreichen, indem, bei Sensierung des gegen das Einspritzende erfolgenden
Druckabfalles, ein Austrittsquer schnitt zur Förderleitung freigegeben wird, der – in Ergänzung des
konventionellen Einspritzsystemes – die Realisierung des Druckabbaues
ermöglicht.
Hierzu wird eine Ventilanordnung 9 vorgesehen, die die
Funktion eines Sensorventiles übernimmt, über das
durch Anschluss an die Förderleitung 3 der gegen
das Ende der Einspritzung erfolgende Druckabfall vom Einspritzdruckniveau
auf das Ausgangsniveau sensiert wird, derart, dass bei Überschreiten
eines Schwellwertes ein Austrittsquerschnitt zur Förderleitung 3 freigegeben
wird.
-
Die
Ventilanordnung 9 kann die Verbindung der Förderleitung 3,
wie in 1 angedeutet, zu einem Tank 10 und/oder
zu einem Puffervolumen schalten, wobei dies, wie in 2 angedeutet,
auch unter Zwischenschaltung eines Druckhalteventiles 11 erfolgen
kann.
-
Die 3 zeigt
eine weitere erfindungsgemäße Lösung, durch
die nicht nur das der Förderleitung 3 entnommene
Fördervolumen über die
Ventilanordnung 9 abgebaut werden kann, sondern dieses Volumen über eine
Querverbindung in der Ventilanordnung 9 zum Einspritzinjektor 2 dazu
genutzt werden kann, die Düsennadel 6 ergänzend zur
Abstützung über die
Schließfeder 12 in
Richtung auf die Schließlage
zu belasten, indem ein entsprechender, rückseitig zur Düsennadel 6 vorgesehener
Druckraum beaufschlagt wird. Der Druckraum, hier mit 13 bezeichnet,
kann durch den Federraum gebildet sein, der zur Düsennadel 6 hin über einen
Kolben begrenzt ist, wobei die Schließfeder 12 ebenfalls
gegen diesen Kolben abgestützt
sein kann. Im Rahmen der Erfindung liegt es aber auch, den Druckraum
separiert zur Schließfeder 7 vorzusehen
und die gegen die Schließfeder 7 gegebene
Abgrenzung des Druckraumes als Abstützung für die Schließfeder zu
nutzen, über
die druckabhängig
die Schließfederspannung variiert
werden kann, wobei der Kolben zusätzlich gegen die Düsennadel 6 in
seinem Verschiebeweg anschlagbegrenzt sein kann.
-
Ausgestaltungsformen
einer Ventilanordnung 9 zeigen die 4 sowie 5 bis 7,
wobei die 4 und 5 bis 7,
in Gegensatz zu den Schemadarstellungen gemäß 1 bis 3 die
Ventilanordnung 9 nicht in einer Abzweigung zur Förderleitung 3 liegend
zeigen, sondern ähnlich
einer Bypassanordnung parallel geschaltet zur Förderleitung 3.
-
Bezogen
auf die Förderleitung 3 und
deren über
die Pfeile 17 angedeutete Durchströmungsrichtung weist die Ventilanordnung 9 Leitungsanschlüsse 18 und 19 zur
Förderleitung 3 auf,
wobei über
den Leitungsanschluss 18 der Zulauf auf ein Ventilglied 20 erfolgt,
das einen Austrittsquerschnitt 21 übersteuert und das auf seine
Schließlage
zum Austrittsquerschnitt 21 feder- und förderdruckbelastet ist. Die Federbelastung
erfolgt über
eine Feder 22, die sich gegen das Ventilglied 20 sowie
gegen ein Kolbenelement 23 abstützt, wobei das Kolbenelement 23 eine Aufnahmekammer
für die
Feder 22 bildet und seinerseits wegbegrenzt gegen das Ventilglied 20 abgestützt ist,
das in Öffnungsrichtung,
das heißt
gegen die Feder 22 und das Kolbenelement 23 aufzustoßen ist.
Das Ventilglied 20 ist im Ausführungsbeispiel als Ventil mit
kegeliger Sitzfläche
gestaltet, kann aber auch als Tauchkolben ausgebildet sein und kann
seinerseits über
eine Stütze 24 von
einem Kraftspeicher 25 in Richtung auf seine Öffnungslage
beaufschlagt werden.
-
Der
Kraftspeicher 25 ist durch ein in einer Federkammer 26 liegendes
Federelement 27 als Zuhaltefeder gebildet, das als Schraubenfeder
gestaltet ist und endseitig gegen Endstücke 28, 29 abgestützt ist, von
denen das Endstück 28 die
Stütze 24 beaufschlagt.
Das gegenüberliegende
Endstück 29 bildet einen
Kolben 30, der in der Federkammer 26 einen Druckraum 31 abgrenzt,
auf den der Leitungsanschluss 19 mündet, in dem eine Drossel 32 und/oder, was
hier nicht gezeigt ist, ein in Richtung auf die Förderleitung 3 sperrendes
Rückschlagventil
liegt. Der gegen das Federelement 27 abgestützte Kolben 30 ist
in Kompressionsrichtung des Federelementes 27 über einen
Anschlag 33 wegbegrenzt verschiebbar und wird mit steigendem
Druck in Richtung auf den Anschlag verschoben. Da gegenüberliegend
das Ventilglied 20 ebenfalls druckbeaufschlagt ist und
bezogen auf eine gleiche Druckbeaufschlagung des Kolbens 30 und
des Ventilgliedes 20 durch die Auslegung der Flächen und
die Abstimmung der Federn die Schließlage des Ventilgliedes 20 sichergestellt ist,
ist einerseits über
die anschlagbegrenzte, druckabhängige
Verschiebung des Kolbens 30 ein Schwellwert für die druckabhängige Erhöhung der Spannung
des Federelementes 27 gegeben, andererseits aber durch
diesen Schwellwert auch festgelegt, wann das Ventilglied 20 bei
Druckabfall vom Kraftspeicher 25 in seine Öffnungslage
verlagert wird.
-
Bei
Druckabfall in der Förderleitung
ergibt sich zwar eine unmittelbare Reduzierung der Druckbeaufschlagung
des Ventilgliedes 20, über
die Drossel 32 und/oder ein entsprechendes Rückschlagventil
wird aber der Druck im Druckraum 31 zunächst gehalten und kann sich
nur verzögert
dem Druck in der Förderleitung 3 anpassen.
Infolgedessen wird bei den Schwellwert überschreitendem Druckabfall über die
Stütze 24 das
Ventilglied 20 verschoben und in seine Öffnungslage gedrängt, in
der der Austrittsquerschnitt 21 aufgesteuert wird, so dass
kurzzeitig eine Kurzschlussverbindung zwischen dem Austrittsquerschnitt 21 und
der Förderleitung 3 geschaltet
ist, über
die Kraftstoff aus der Förderleitung über den Austrittsquerschnitt 21 austreten
kann. Nach Angleichung des beidseitig anstehenden Druckes geht das Ventilglied 20 wieder
in seine Ausgangslage zurück und
es ist der Austrittsquerschnitt 21 wieder gesperrt. Im
Bezug auf die genannten Funktionen ist zu berücksichtigen, dass die Stellwege
sowohl des Ventilgliedes 20 wie auch des Kolbens 30 sehr
klein sind, also beispielsweise im Bereich um einen Millimeter liegen
und dass Druckveränderungen
in einem geschlossenen System über
nur kleine Mengenänderungen
des Druckmediums zu erreichen sind, entsprechend der geringen druckabhängigen Kompressibilität flüssiger,
inkompressibler Medien wie Kraftstoff.
-
5 bis 7 zeigen
eine weitere Ausgestaltung der Ventilanordnung 9, wobei
als Kraftspeicher 34 nunmehr eine hydraulische Feder vorgesehen
ist. Die Änderungen
im Aufbau der Ventilanordnung 9 gemäß 5 bis 7 beschränken sich
im Wesentlichen auf Änderungen,
die durch die andere Art des Kraftspeichers 34 – im Vergleich
zur Gestaltung gemäß 4 – bedingt
sind. Von der Förderleitung 3 sind
Leitungsanschlüsse 35, 36 abgezweigt, von
denen der Leitungsanschluss 35 auf eine Kammer 37 mündet, die über das
Ventilglied 38 gegen den Austrittsquerschnitt 21 absperrbar
ist. Das Ventilglied 38, das wiederum als Tauch- oder Sitzventil ausgebildet
sein kann, ist auf seine dargestellte Schließlage über eine in der Kammer 37 angeordnete
Feder 39 sowie auch druckabhängig entsprechend dem in der
Leitung 3 gegebenen Förderdruck
beaufschlagt. In Gegenrichtung ist das Ventilglied 38 über eine
Stütze 40 gegen
den Kraftspeicher 34 abgestützt, der in nicht näher dargestellter
Weise als hydraulische Feder gestaltet ist. Der Kraftspeicher 34 steht über eine
Drossel/Rückschlagventilanordnung 41 mit
dem Leitungsanschluss 36 in Verbindung, wobei der Zulauf
auf den Kraftstoffspeicher 34 über, wie 6 zeigt, über ein
Rückschlagventil 42 und
eine Drosselbohrung 43 als ein erstes Drosselglied erfolgt.
Das Rückschlagventil 42 ist
durch eine auf die Sperrlage über
eine Feder 44 belastete Ventilplatte 45 gebildet,
die als zweites Drosselglied eine Drosselbohrung 46 vorsieht,
wobei die das erste Drosselglied bildende Drosselbohrung 43 einen
größeren Querschnitt
aufweist als die das zweite Drosselglied bildende Drosselbohrung 46 in
Ventilplatte 45, die über
die Feder 44 auf ihre Sperrlage zum Leitungsanschluss 36 belastet
ist. Zweckmäßigerweise
bildet die die Feder 44 aufnehmende Federkammer 47 eine Durchgangsverbindung
zwischen dem Leitungsanschluss 36 und der hydraulischen,
den Kraftspeicher 34 bildenden Feder, über die druckabhängig die
Stütze 40 verstellbar
ist.
-
In
der dargestellten Ausgangslage befindet sich, wie auch bei der Ausgestaltung
gemäß 4, das
Ventilglied 38 in seiner den Durchgang zwischen der Förderleitung 3 und
dem Austrittsquerschnitt 21 sperrenden Lage. Das Ventilglied 38 und
die Stütze 40 liegen
aneinander an, die druck- und federabhängige Beaufschlagung des Ventilgliedes 38 in
Richtung auf die Schließlage
ist größer als
die auf das Ventilglied 38 über den Kraftspeicher 34 ausgeübte Kraft,
wobei die Schließlage
für das
Ventilglied 38 gleichzeitig eine dessen Verschiebung in
Richtung auf den Kraftspeicher 34 begrenzende Anschlaglage für das Ventilglied 38 bildet.
Ergibt sich bezüglich
des Förderdruckes
in der Förderleitung 3 ein
Druckabfall, wie er bei störungsfreiem
Betrieb des Kraftstoff-Einspritzsystems in der Größe, ungeachtet
aller Druckschwankungen, nur in Absteuerbereich der Einspritzung
auftritt, so ist über
die Ventilanordnung ein Schwellwert festgelegt, bei dem über das
Ventilglied 38 eine Kurzschlussverbindung zwischen der
Förderleitung 3 und
dem Austrittsquerschnitt geschaltet ist, die über das Ventilglied 38 läuft. Dies
kommt dadurch zustande, dass der Kraftspeicher mit einem Druck aufgeladen
ist, der dem in der Ausgangslage gegebenen Einspritzdruckniveau
entspricht. Der zu sensierende Druckabfall hat einen Rückgang der
druckabhängigen
Beaufschlagungskraft für
das Ventilglied 38 in Richtung auf dessen Schließlage zur
Folge. Der Kraftspeicher 44 eilt bezüglich des Druckabbaues aber
nach, da über
die Drosselbohrung 46 als zweites Drosselglied nur ein
verzögerter
Druckabbau möglich
ist, so dass die auf das Ventilglied 38 über den
Kraftspeicher 34 in Öffnungsrichtung
ausgeübte Kraft
größer ist
als die bezogen auf den als Schwellwert festgelegten niedrigen Druck,
so dass die Kurzschlussverbindung kurzzeitig aufgestoßen ist.
-
7 zeigt
eine zweckmäßige Sitzausbildung
für das
Ventilglied 38 im Zulauf auf den Austrittsquerschnitt 21 und
veranschaulicht, dass über den
Winkel zwischen dem Schließkegel 65 des
Ventilgliedes 38 und den Winkel des gehäuseseitigen Sitzkonus 66 die
Größe der druckseitigen
Beaufschlagungsfläche
des Ventilgliedes im Verhältnis zum
Kraftspeicher 34 abgestimmt werden kann.
-
8 und 9 veranschaulichen
eine Ventilanordnung 9, die in ihrem funktionalen Aufbau jener
gemäß 5 bis 7 entspricht,
weswegen diesbezüglich
auch gleiche Bezugszeichen Verwendung finden wie in der Ausgestaltung
gemäß 5 bis 7 und
auf die dortigen Ausführungen
Bezug genommen wird. Durch die Integration in den Einspritzinjektor 2 ist
aus Bauraumgründen
aber eine Aufteilung auf zwei zueinander parallele Bohrungsbereiche 48, 49 zweckmäßig. Die
Düsennadel 6 ist
in einem endseitig die Spritzlöcher
enthaltenden Düsenhals 64 angeordnet
und geführt,
der über
eine Zwischenplatte 50 gegen Gehäuseteil 51 verspannt ist,
an den ein weiterer Gehäuseteil 53 anschließt, der
die die Düsennadel 6 in
Schließrichtung
beaufschlagende Schließfeder 54 aufnimmt.
Ausgehend von der Anschlussebene der zwischen Platte 50 an den
Düsenhals 49 erstrecken
sich die Bohrungen 48 und 49, die an ihrem von
der Zwischenplatte 50 abgelegenen Ende, wie nur angedeutet, über einen
Kanal 56 verbunden sind und die in ihrem der Zwischenplatte 50 zugehörigen Teilbereich
die Drossel bzw. Rück schlaganordnung 41 und
das Ventilglied 38 aufnehmen, wobei auf die Zwischenplatte 50 im Überdeckungsbereich
zu den Bohrungen 48 und 49 den Leitungsanschlüssen 35, 36 in 5 entsprechende Leitungsanschlüsse 57, 58 ausmünden, die
mit dem die Druckschulter 59 der Düsennadel 6 umschließenden Druckraum 60 in
Verbindung stehen.
-
Hierbei
mündet
der Kanal 57 im Überdeckungsbereich
zur Führung 61 für die Düsennadel 6 auf
die entsprechende Führungsbohrung 62 aus,
und zwar bezogen auf die Schließstellung
der Düsennadel 6 derart,
dass beim Anheben der Düsennadel 6 der
Kanal 57 mit dem Druckraum 60 in eine offene Verbindung
gelangt, die beim Schließen
der Düsennadel 6 wieder
abgesteuert wird. Dadurch lässt
sich eine bezogen auf den Druckaufbau verzögerte Beaufschlagung des Kraftspeichers 34 erreichen,
der in der Bohrung 49 gegenüberliegend zum Ventilglied 38 angeordnet
ist und mit diesem in der gemäß 5 geschilderten
Weise zusammenarbeitet. Über
das Ventilglied 38 wird der Austrittsquerschnitt 21 aufgesteuert
wird, der vorliegend einem Kanal 63 zugeordnet ist, der
auf einen Rückraum
zur Düsennadel 6 mündet und
im Sinne der Ausgestaltung gemäß 3 die
Düsennadel überlagert
zur Wirkung der Schließfeder 54 in
Schließrichtung
druckbeaufschlagt. Damit ist für
den Kraftspeicher 34 ein verzögerter Druckaufbau in der Anfangsphase
der Einspritzung erreichbar, was vorteilhaft sein kann, um durch
Druckschwankungen in der Anfangsphase der Einspritzung beim Aufbau
des die Düsennadel öffnenden
Druckes ein Aufstoßen
des Ventilgliedes zu vermeiden.