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Die
Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzventileinrichtung mit
einer Düsennadel,
die durch ihre Längsbewegung
die Öffnung
wenigstens einer Einspritzöffnung
steuert, und mit einem Steuerraum, dessen Steuerraumdruck wenigstens
mittelbar auf die Düsennadel
und einen hin und her bewegbaren Ventilkolben wirkt.
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Offenbarung der Erfindung
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Kraftstoffeinspritzventileinrichtung
gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 zu schaffen, die kostengünstig herstellbar ist und eine
lange Lebensdauer aufweist.
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Die
Aufgabe ist bei einer Kraftstoffeinspritzventileinrichtung mit einer
Düsennadel,
die durch ihre Längsbewegung
die Öffnung
wenigstens einer Einspritzöffnung
steuert, und mit einem Steuerraum, dessen Steuerraumdruck wenigstens
mittelbar auf die Düsennadel
und einen hin und her bewegbaren Ventilkolben wirkt, dadurch gelöst, dass
der Ventilkolben zwei in Bewegungsrichtung des Ventilkolbens voneinander
abgewandte Steuerdruckflächen
aufweist, die mit dem Steuerraumdruck beaufschlagt sind. Dadurch wird
auf einfache Art und Weise ein Druckausgleich an dem Ventilkolben
ermöglicht, wenn
die beiden Steuerdruckflächen
die gleiche Größe aufweisen.
Darüber
hinaus kann auch eine Steuerdruckfläche bewusst etwas kleiner gewählt werden,
um die Schließbewegung
des Ventilkolbens hydraulisch zu unterstützen. Des Weiteren kann eine hydraulische
Dichtunterstützung
oder Druckunterstützung
realisiert werden, die von dem Druck in einem zentralen Kraftstoffhochdruckspeicher
abhängt. Durch
die Dichtunterstützung
oder Druckunterstützung
kann die Vorspannkraft einer Feder reduziert werden, die dazu dient,
den Ventilkolben in seine Schließstellung zurückzustellen.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Kraftstoffeinspritzventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet,
dass der Ventilkolben einen Absatz aufweist, an dem eine der Steuerdruckflächen ausgebildet
ist. Diese Steuerdruckfläche
hat im Wesentlichen die Gestalt einer Kreisringscheibe.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Kraftstoffeinspritzventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet,
dass die an dem Ventilkolbenabsatz ausgebildete Steuerdruckfläche radial
innerhalb eines Ventilsitzdurchmessers angeordnet ist. Vorzugsweise
ist an dem Ventilkolbenabsatz eine Dichtfläche oder eine Dichtkante vorgesehen,
die mit einer Dichtkante oder Dichtfläche zusammenwirkt, die an einem
Gehäusekörper der
Kraftstoffeinspritzventileinrichtung vorgesehen ist. Durch das Zusammenwirken
von Dichtfläche
und Dichtkante wird ein Dichtsitz geschaffen, der in Abhängigkeit
von der Stel lung des Ventilkolbens geöffnet oder geschlossen ist.
Wenn der Dichtsitz geöffnet
ist, dann wird der Steuerraumdruck in dem Steuerraum in einen Druckentlastungsraum
entspannt.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Kraftstoffeinspritzventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet,
dass die an dem Ventilkolbenabsatz ausgebildete Steuerdruckfläche einen ersten
Teilsteuerraum begrenzt. Der erste Teilsteuerraum ist vorzugsweise
als Ringraum in einem Gehäusekörper der
Kraftstoffeinspritzventileinrichtung ausgeführt. Der Ringraum wird radial
innen von dem Ventilkolben begrenzt.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Kraftstoffeinspritzventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet,
dass der erste Teilsteuerraum mit einem zweiten Teilsteuerraum in
Verbindung steht, der an einem Ende des Ventilkolbens von einer Dichthülse begrenzt
wird. Die Dichthülse
ist vorzugsweise an dem brennraumnahen Ende des Ventilkolbens angeordnet.
Ein Verbindungskanal erstreckt sich vorzugsweise durch das Ventilkolbenende,
um den ersten mit dem zweiten Teilsteuerraum zu verbinden.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Kraftstoffeinspritzventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet,
dass das Ende des Ventilkolbens mit der Dichthülse in einem Druckentlastungsraum
angeordnet ist. Der Druckentlastungsraum steht vorzugsweise mit
einem Rücklauf
der Kraftstoffeinspritzventileinrichtung in Verbindung.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Kraftstoffeinspritzventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet,
dass die zweite Steuerdruckfläche
an dem Ende des Ventilkolbens ausgebildet ist. Die zweite Steuerdruckfläche ist
vorzugsweise als Kreisfläche
radial innerhalb der Dichthülse
angeordnet.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Kraftstoffeinspritzventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet,
dass die Dichthülse
auf einem gehäusefesten
Führungsdorn
hin und her bewegbar geführt
ist. Die Dichthülse
wird vorzugsweise durch die bereits genannte Feder in dichtender
Anlage an dem brennraumnahen Ende des Ventilkolbens mit der zweiten
Steuerdruckfläche
gehalten.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Kraftstoffeinspritzventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet,
dass der Führungsdorn
einen Verbindungskanal umfasst, der den zweiten Teilsteuerraum mit
einem dritten Teilsteuerraum verbindet. In dem Verbindungskanal
kann eine Ablaufdrossel vorgesehen sein. Die drei Teilsteuerräume bilden
zusammen mit dem Verbindungskanal beziehungsweise mit den Verbindungskanälen den
Steuerraum.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Kraftstoffeinspritzventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet,
dass der dritte Teilsteuerraum von einem Ende der Düsennadel
begrenzt wird. Die Düsennadel
kann ein oder mehrteilig ausgeführt sein.
Der dritte Teilsteuerraum wird vorzugsweise von einer weiteren Dichthülse begrenzt,
die an dem brennraum fernen Ende der Düsennadel hin und her bewegbar
geführt
ist.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung
ein Ausführungsbeispiel
im Einzelnen beschrieben ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Die
einzige beiliegende 1 zeigt einen Ausschnitt einer
erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventileinrichtung
im Längsschnitt.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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In 1 ist
eine erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventileinrichtung
mit den Kraftstoff zuführenden
Komponenten schematisch im Längsschnitt
dargestellt. Die Kraftstoffeinspritzventileinrichtung umfasst einen
Haltekörper 1 und
einen Düsenkörper 2,
in welchem eine Düsennadel 3 längs verschiebbar
angeordnet ist. In 1 sieht man das brennraumferne
Ende der Düsennadel 3.
Eine Düsennadelspitze 8 am
brennraumnahen Ende der Düsennadel 3 verschließt mindestens
eine Einspritzöffnung 9,
durch welche Kraftstoff aus einem Druckraum in einen Brennraum einer
Brennkraftmaschine eingespritzt wird, wenn die Düsennadel 3 öffnet.
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Zwischen
dem Haltekörper 1 und
dem Düsenkörper 2 sind
eine Ventilplatte 4 und eine Drosselplatte 5 eingespannt.
Der Haltekörper 1,
der Düsenkörper 2, die
Ventilplatte 4 und die Drosselplatte 5 stellen
gemeinsam das Gehäuse
der Kraftstoffeinspritzventileinrichtung dar, die auch als Injektor
bezeichnet wird. Über
einen Zulaufkanal 10, der drei Zulaufkanalabschnitte 11, 12 und 13 umfasst,
gelangt mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff aus einem zentralen
Kraftstoffhochdruckspeicher, der auch als Rail bezeichnet wird,
in eine Längsbohrung 15, die
in dem Düsenkörper 2 vorgesehen
ist.
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Koaxial
zu der Längsbohrung 15 ist
eine Führungsbohrung 18 in
der Ventilplatte 4 vorgesehen. In der Führungsbohrung 18 ist
ein Ventilkolben 20 hin und her bewegbar geführt. Der
Ventilkolben 20 weist an seinem brennraumnahen Ende 22 einen
Absatz 24 auf, der eine erste Steuerdruckfläche 26 umfasst.
Die erste Steuerdruckfläche 26 hat
im Wesentlichen die Gestalt einer Kreisringsscheibe, die einen ersten
Teilsteuerraum 31 eines Steuerraums 30 in axialer
Richtung begrenzt. Der erste Teilsteuerraum 31 ist als
Ringraum in der Ventilplatte 4 ausgeführt und wird radial innen von
dem Ventilkolben 20 begrenzt. Der Steuerraum 30 umfasst
neben dem ersten Teilsteuerraum 31 einen zweiten Teilsteuerraum 32 und
einen dritten Teilsteuerraum 33.
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Die
erste Steuerdruckfläche 26 wird
radial außen
von einem Ventilsitzdurchmesser 35 begrenzt. Der Ventilsitzdurchmesser 35 definiert
einen Ventilsitz, der von einer Dichtkante gebildet wird, die mit
einer Dichtfläche
zusammenwirkt. Die Dichtkante kann an dem Ventilkolben 20 oder
an der Ventilplatte 4 vorgesehen sein. Analog kann die
zugehörige Dichtfläche an der
Ventilplatte 4 oder an dem Ventilkolben 20 vorgesehen
sein.
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Der
erste Teilsteuerraum 31 steht über einen Verbindungskanal 38 mit
dem zweiten Teilsteuerraum 32 in Verbindung. Der Verbindungskanal 38 umfasst
mindestens eine Querbohrung und eine Längsbohrung in dem brennraumnahen
Ende 22 des Ventilkolbens 20. Der zweite Teilsteuerraum 32 wird in
radialer Richtung von einer Dichthülse 40 begrenzt, die
durch eine Druckfeder 42 in dichtender Anlage an dem brennraumnahen
Ende 22 des Ventilkolbens 20 gehalten wird.
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Die
von einer Dichtkante der Dichthülse 40 an
dem brennraumfernen Ende 22 des Ventilkolbens 20 begrenzte
Fläche
stellte eine zweite Steuerdruckfläche 43 dar, die dem
Brennraum zugewandt und der ersten Steuerdruckfläche 26 abgewandt ist.
Das brennraumnahe Ende 22 des Ventilkolbens 20 ragt
in einen Druckentlastungsraum 44, in welchem auch die Dichthülse 40 und
die zugehörige
Druckfeder 42 angeordnet sind. Der Druckentlastungsraum 44 steht über einen
Rücklaufkanal 45 mit
einem Rücklauf
der Kraftstoffeinspritzventileinrichtung in Verbindung.
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Die
Dichthülse 40 ist
auf einem Führungsdorn 46 hin
und her bewegbar geführt,
der von der Drosselplatte 5 ausgeht. Der Führungsdorn 46 umfasst
einen weiteren Verbindungskanal 48, der eine Ablaufdrossel
enthalten kann und den zweiten Teilsteuerraum 32 mit dem
dritten Teilsteuerraum 33 verbindet. Der dritte Teilsteuerraum 33 steht über einen Zulaufdrosselkanal 50 mit
dem Zulaufkanal 10 in Verbin dung. In radialer Richtung
wird der dritte Teilsteuerraum 33 von einer weiteren Dichthülse 54 begrenzt,
die durch die Vorspannkraft einer Düsennadelfeder 56 in
dichtender Anlage an der Drosselplatte 5 gehalten wird.
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Der
Druck in dem (nicht dargestellten) zentralen Kraftstoffhochdruckspeicher
wird auch als Raildruck oder Hochdruck bezeichnet. Durch den Zulaufkanal 12 und
den Zulaufdrosselkanal 50 gelangt mit Hochdruck beaufschlagter
Kraftstoff in den ersten Teilsteuerraum 31. Über den
Verbindungskanal 48 gelangt der mit Hochdruck beaufschlagte
Kraftstoff in den zweiten Teilsteuerraum 32. Über den
Verbindungskanal 38 gelangt mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff
in den dritten Teilsteuerraum 31. Somit sind alle drei
Teilsteuerräume 31 bis 33 mit
Hochdruck beaufschlagt.
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Wenn
die beiden Steuerdruckflächen 26 und 43 gleich
groß sind,
dann ist der Ventilkolben 20 druckausgeglichen. Wenn die
zweite Steuerdruckfläche 43 etwas
größer als
die erste Steuerdruckfläche 26 ist,
dann wird die Schließbewegung
des Ventilkolbens 20 hydraulisch unterstützt.
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Wenn
der Ventilkolben 20 mit Hilfe eines (nicht dargestellten)
Aktors betätigt
wird, insbesondere ein Piezoaktor bestromt wird, dann bewegt sich der
Ventilkolben 20 nach unten, so dass an dem Ventilsitzdurchmesser 35 eine
Verbindung zwischen dem ersten Teilsteuerraum 31 und dem
Druckentlastungsraum 44 freigegeben wird. Durch die Druckabnahme in
dem ersten Teilsteuerraum 31 fällt auch der Steuer raumdruck
in dem zweiten Teilsteuerraum 32 und dem dritten Teilsteuerraum 33 ab.
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Wenn
der Druck in dem dritten Teilsteuerraum 33 abnimmt, dann
bewegt sich die Düsennadel 3 auf
die Drosselplatte 5 zu, so dass mit Hochdruck beaufschlagter
Kraftstoff eingespritzt wird. Wenn die Ansteuerung des Aktors beendet
wird, dann wird der Ventilkolben 20 durch die Vorspannkraft
der Druckfeder 42 und das eingestellte Flächenverhältnis zwischen
den Steuerdruckflächen 26, 43 geschlossen.