DE10254750A1

DE10254750A1 - Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit einem kraftausgeglichenen 3/2-Wege-Steuerventil

Info

Publication number: DE10254750A1
Application number: DE2002154750
Authority: DE
Inventors: Friedrich Boecking
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-11-23
Filing date: 2002-11-23
Publication date: 2004-06-17

Abstract

Bei einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung (1) für Brennkraftmaschinen mit einem den Druck in einer Steuerleitung (13) steuernden Doppelsitzventil (4), das zwischen einer Hoch- und einer Niederdruckseite (5, 6) angeordnet ist und einen Ventilkörper (7) aufweist, welcher in einer Ventilkammer (8) zwischen zwei koaxialen ringförmigen Ventilsitzen (9, 10) mittels eines Stellantriebs (11) axial verstellbar ist, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Steuerleitung (13) an die Ventilkammer (8) angeschlossen ist und dass der Ventilkörper (7) mit einem den niederdruckseitigen Ventilsitz (10) durchragenden, axial verschiebbaren Kolben (15) bewegungsgekoppelt ist, der mit einer dem Ventilkörper (7) abgewandten Steuerfläche (17) in einen Hochdruckraum (16) ragt.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach der Gattung des Patentanspruchs 1. Bei solch einer z.B. durch die DE 100 39 215 A1 bekannten Kraftstoffeinspritzvorrichtung wird die Düsennadel eines Kraftstoffeinspritzventils abhängig von dem in einem Steuerraum herrschenden Drück geöffnet oder geschlossen. Der permanent an die Hochdruckseite angeschlossene Steuerraum kann mittels eines als Doppelsitzventil ausgebildeten 2/2-Wege-Steuerventils mit der Niederdruckseite verbunden und dadurch druckentlastet werden. In der geschlossenen Ventilstellung, in der die Verbindung zur Niederdruckseite gesperrt ist, bewirkt der im Steuerraum herrschende Druck eine auf den Ventilkörper des Doppelsitzventils wirkende Öffnungkraft, die über die Ventilschließfeder oder den Stellantrieb des Ventilkörpers kompensiert werden muss.

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass durch die Ventilschließfeder oder den Stellantrieb des Ventilkörpers eine geringere Öffnungskraft zu kompensieren ist. Wenn die dem Hochdruck ausgesetzte Steuerfläche des Kolbens gleich groß wie die Ventilöffnungen der beiden Ventilsitze ist, ist das Doppelsitzventil in seinen beiden Ventilpositionen jeweils vollständig hydraulisch kraftausgeglichen.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstands der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit einem kraftausgeglichenen 3/2-Wege-Steuerventil ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 das Doppelsitzventil der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzvorrichtung in seiner einen, den Steuerraum mit der Hochdruckseite verbindenden Ventilposition; und
2 das Doppelsitzventil der 1 in seiner anderen, den Steuerraum mit der Niederdruckseite verbindenden Ventilposition.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 wird üblicherweise bei einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern verwendet, wobei jedem dieser Zylinder ein Kraftstoffeinspritzventil (Injektor) zugeordnet ist. Dieser Injektor weist in an sich bekannter Weise eine in einen Zylinderbrennraum der Brennkraftmaschine ragende, hier nicht näher dargestellte Einspritzdüse sowie eine die Einspritzdüse abhängig vom Druck in einem Steuerraum 2 öffnende und schließende, hier nur zu einem kleinen Teil angedeutete Düsennadel 3 auf.
Zum Steuern des Einspritzvorgangs weist die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 ein 3/2-Wege-Steuerventil in Form eines Doppelsitzventils 4 auf, das den Steuerraum 2 entweder mit einer Hochdruck-Zulaufleitung (Hochdruckseite) 5 oder einer Niederdruck-Ablaufleitung (Niederdruckseite) 6 verbindet. Die Hochdruck-Zulaufleitung 5 kann mit einem nicht gezeigten Hochdruckspeicher (Common Rail) und die Niederdruck-Ablaufleitung 6 mit Lecköl verbunden sein. Das Doppelsitzventil 4 hat einen als Ventilkugel ausgebildeten Ventilkörper 7, der in einer Ventilkammer 8 zwischen zwei koaxialen ringförmigen Ventilsitzen 9, 10 mittels eines magnetischen Stellantriebs 11 axial verstellbar ist. Der in der Zeichnung untere Ventilsitz 9 ist zwischen Hochdruck-Zulaufleitung 5 und Ventilkammer 8 und der obere Ventilsitz 10 zwischen Niederdruck-Zulaufleitung 6 und Ventilkammer 8 vorgesehen. Die beiden Ventilsitze 9, 10 haben im gezeigten Ausführungsbeispiel den gleichen Öffnungsdurchmesser d₁. Durch eine Schließfeder 12 ist der Ventilkörper 7 in Richtung auf den niederduckseitigen Ventilsitz 10 vorgespannt. An die Ventilkammer 8 ist der Steuerraum 2 über eine Steuerleitung 13 angeschlossen, in der eine Drossel 14 angeordnet ist.
Am Ventilkörper 7 ist ein axial verschiebbarer Kolben 15 befestigt, der nach oben durch den niederdruckseitigen Ventilsitz 10 hindurch bis in einen Hochdruckraum 16 ragt. Im Hochdruckraum 16 hat der Kolben 15 eine dem Ventilkörper 7 abgewandte ringförmige Steuerfläche 17, über die ein unterer Kolbenabschnitt 18 mit Durchmesser d₂ in einen oberen Kolbenabschnitt 19 mit kleinerem Durchmesser d₃ übergeht. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Steuerfläche 17 genauso groß wie die durch die beiden Ventilsitze 9, 10 definierten Ventilöffnungen, d.h. d₂ ² – d₃ ² = d₁ ². Am oberen Kolbenabschnitt 19 ist ein Anker 20 befestigt, der zusammen mit einer Magnetspule 21 und einer Rückstellfeder (nicht gezeigt) den magnetischen Stellantrieb 11 bildet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Hochdruckraum 16 ist durch einen Leitungsabschnitt der Hochdruck-Zulaufleitung 5 gebildet, wobei zwischen Hochdruckraum 16 und unterem Ventilsitz 9 eine Drossel 22 angeordnet ist.
In der in 1 gezeigten Ventilposition des Doppelsitzventils 4 ist die Ventilöffnung des oberen Ventilsitzes 10 durch den Ventilkörper 7 verschlossen und die Ventilöffnung des unteren Ventilsitzes 9 geöffnet, so dass die Ventilkammer 8 und damit auch der Steuerraum 2 mit der Hochdruck-Zulaufleitung 5 verbunden sind. Der im Steuerraum 2 herrschende Hochdruck greift an einer in Schließrichtung der Düsennadel 3 wirkenden Steuerfläche 23 der Düsennadel 3 an, so dass die Düsennadel 3 bzw. das Kraftstofteinspritzventil geschlossen sind. Da die Steuerfläche 17 genauso groß wie die Ventilöffnungen der Ventilsitze 9, 10 ist, ist der Ventilkörper 7 in der unteren Ventilposition hydraulisch kraftausgeglichen. Die Schließkraft des Ventilkörpers 7 ist allein durch die Schließfeder 12 gegeben.
Wird die Magnetspule 21 bestromt, wird der Anker 20 nach unten angezogen und der Ventilkörper 7 in die untere Ventilposition (2) verschoben. Die Ventilöffnung des unteren Ventilsitzes 9 ist durch den Ventilkörper 7 verschlossen und die Ventilöffnung des oberen Ventilsitzes 10 geöffnet, so dass die Ventilkammer 8 und damit auch der Steuerraum 2 mit der Niederdruck-Ablaufleitung 6 verbunden sind. Der Steuerraum 2 wird druckentlastet, so dass die Düsennadel 3 bzw. das Kraftstoffeinspritzventil öffnen. Da die Steuerfläche 17 genauso groß wie die Ventilöffnung des unteren Ventilsitzes 9 ist, ist der Ventilkörper 7 in der unteren Ventilposition hydraulisch kraftausgeglichen. Die Schließkraft des Ventilkörpers 7 ist durch die Schließfeder 12 und die Rückstellfeder des magnetischen Stellantriebs, die einander entgegen wirken, gegeben und lässt sich durch Abstimmung beider Federn entsprechend einstellen.

Claims

Kraftstoffeinspritzvorrichtung (1) für Brennkraftmaschinen, mit einem den Druck in einer Steuerleitung (13) steuernden Doppelsitzventil (4), das zwischen einer Hoch- und einer Niederdruckseite (5, 6) angeordnet ist und einen Ventilkörper (7) aufweist, welcher in einer Ventilkammer (8) zwischen zwei koaxialen ringförmigen Ventilsitzen (9, 10) mittels eines Stellantriebs (11) axial verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerleitung (13) an die Ventilkammer (8) angeschlossen ist und dass der Ventilkörper (7) mit einem den niederdruckseitigen Ventilsitz (10) durchragenden, axial verschiebbaren Kolben (15) bewegungsgekoppelt ist, der mit einer dem Ventilkörper (7) abgewandten Steuerfläche (17) in einen Hochdruckraum (16) ragt.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerfläche (17) des Kolbens (15) gleich groß wie die Öffnung des hochdruckseitigen Ventilsitzes (9) ist.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerfläche (17) des Kolbens (15) gleich groß wie die Öffnung des niederdruckseitigen Ventilsitzes (10) ist.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (15) am Ventilkörper (7) befestigt ist.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellantrieb (11) am Ventilkörper oder am Kolben (15) angreift.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochdruckraum (16) und die Hochdruckseite (5) des Doppelsitzventils (4) miteinander verbunden sind.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Hochdruckraum (16) und Doppelsitzventil (4) eine Drossel (22) angeordnet ist.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Schließfeder (12), gegen deren Wirkung der Ventilkörper (7) in Richtung auf den hochdruckseitigen Ventilsitz (9) verschiebbar ist.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (7) als Ventilkugel ausgebildet ist.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilglied (3) eines Kraftstoffeinspritzventils mit einer in Schließrichtung des Ventilglieds (3) wirkenden Steuerfläche (23) einen Steuerraum (2) begrenzt, der mit der Steuerleitung (13) verbunden ist.