DE19621021A1 - Durchflußmengenbegrenzer in einer Kraftstoffeinspritzanlage einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Durchflußmengenbegrenzer in einer Kraftstoffeinspritzanlage einer Brennkraftmaschine, welcher zwi­ schen einem Kraftstoffdruckspeicher und einem Einspritzventil angeordnet ist, gemäß den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Maßnahmen.

Bei Einspritzsystemen mit hohen Systemdrücken, z. B. Common-Rail-Systemen, können unter ungünstigen Umständen Leckagen auftreten, sei es im Leitungssystem oder durch defekte Einspritzventile.

Einspritzventile mit klemmenden Düsennadeln, durch die Dauerein­ spritzungen in den Brennraum nicht zu vermeiden sind, können er­ hebliche Schäden verursachen. Diese Schäden können zum Brand des Fahrzeuges oder zur Zerstörung des Motors führen.

Zur Vermeidung dieser Gefahren sind Durchflußmengenbegrenzer mit Schließfunktion bekannt, durch die im Störfall der einspritzpum­ penseitige Hochdruck von der Einspritzventilseite abkoppelbar ist.

Aus der DE 44 27 607 C1 ist ein Durchflußmengenbegrenzer mit ei­ ner Haltevorrichtung bekannt, die zwischen einem Kraftstoff­ druckspeicher und einem magnetventilgesteuerten Einspritzventil zwischengeschaltet ist. Dieser Durchflußmengenbegrenzer besteht aus einem Gehäuse mit einer zylindrischen Ausnehmung, in der ei­ ne federbelastete Schiebehülse einen ebenfalls gegen Federkraft längsverschiebbar geführten Kolben umgibt, der gemeinsam mit der Hülse zwischen einer hochdruckspeicherseitigen Ausgangsstellung und einer einspritzventilseitigen Endstellung sich differenz­ druckgesteuert hin- und herbewegt.

Tritt ein Störfall ein, verschiebt sich der Kolben in seine End­ stellung und unterbricht die zuvor bestehende Kraftstoffverbin­ dung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den gattungsgemäßen Durchflußmengenbegrenzer dahingehend zu verbessern, daß bei ei­ nem auftretenden Störfall die Kraftstoffverbindung zum Ein­ spritzventil hin nicht nur im Betriebszustand der Brennkraftma­ schine, sondern auch beim Stillsetzen dieser Brennkraftmaschine, also im Ruhezustand und somit auch bei Beginn des Wiederstarts sicher unterbrochen ist.

Die Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patenan­ spruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen ist erreicht, sobald der Durchflußmengenbegrenzer aufgrund eines aufgetretenen Störfalls die Kraftstoffverbindung zwischen dem druckspeicherseitigen Ge­ häuseeinlaß und einem einspritzventilseitigen Gehäuseauslaß un­ terbricht, daß auch im Ruhezustand bzw. abgestelltem Motor das Zurückgehen des Kolbens in Richtung Ausgangsstellung verhindert wird. Somit bleibt auch bei Beginn des Wiederstarts die Verrie­ gelungsstellung des Kolbens erhalten.

Es ist also gewährleistet, daß der Durchflußmengenbegrenzer auch bei fehlender Druckdifferenz über dem Kolben die Strömungsunter­ brechung aufrechterhält, sobald der Kolben im Fehlerfall seine Endstellung eingenommen hat.

Bei einer Leckage kann Kraftstoff nicht in die Umgebung, in den Brennraum oder in den Rücklauf gelangen.

In den Unteransprüchen sind noch förderliche Weiterbildungen der Erfindung angegeben.

Die Erfindung wird in der Zeichnung dargestellt und anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Durchflußmengenbegrenzer zwischen einem Kraftstoffdruckspeicher und magnetventilgesteuerten Einspritzventilen in schematischer Darstellung und jeweils in vergrößerter Darstellung

Fig. 2 den erfindungsgemäßen Durchflußmengenbegrenzer mit einem in seiner Ausgangsstellung liegenden Kolben, dessen eines Kolbenende kegelförmig ausgebildet ist,

Fig. 3 den Kolben in seiner Endstellung,

Fig. 4 eine andere erfindungsgemäße Ausführung mit einem in seiner Ausgangsstellung befindlichen Kolben, dessen Kol­ benende einen widerhakenähnlichen Spreizkörper aufweist,

Fig. 5 diesen Kolben in seiner Endstellung,

Fig. 6 eine weitere erfindungsgemäße Ausführung mit einem in seiner Ausgangsstellung positionierten Kolben, an dem ein in einer Ringnut des Gehäuses gelagerter ringförmiger Fe­ derkörper anliegt, und

Fig. 7 diesen Kolben in seiner verrasteten Endstellung.

In einer Kraftstoffanlage 1 einer Brennkraftmaschine ist in ei­ ner Hochdruckleitung 2 gemäß Fig. 1 zwischen einem Kraftstoff­ druckspeicher 3 und einem magnetventilgesteuerten Einspritzven­ til 4 ein Durchflußmengenbegrenzer 5 zwischengeschaltet, dessen Gehäuse 6 eine zylindrische Ausnehmung 7 zur Aufnahme und Füh­ rung eines federvorgespannten Kolbens 8 aufweist, der eine Strö­ mungsverbindung zwischen einem druckspeicherseitigen Gehäuseein­ laß 9 und einem einspritzventilseitigen Gehäuseauslaß 10 steu­ ert.

Der Kolben 8 ist mit einer Bohrungsanordnung als Strömungsver­ bindung versehen, die sich aus einer mittig verlaufenden Sack­ bohrung 11 und einer von dieser abzweigenden und als Drossel wirkenden Querbohrung 12 zusammensetzt. Der Kolben 8 ist stufig ausgebildet, wobei der durchmessermäßig größere Kolbenabschnitt 8a mit seiner Sackbohrung 11 gehäuseeinlaßseitig und der kleine­ re Kolbenabschnitt 8b mit seiner Querbohrung 12 bzw. Radialboh­ rung gehäuseauslaßseitig liegt.

Der kleinere Kolbenabschnitt 8b und die Wandung 13 der zylindri­ schen Ausnehmung 7 bilden einen Ringraum 14, in dem eine Schrau­ benfeder 15 gelagert ist, die sich einerseits an der Stufe 16 am Kolben 8 und andererseits an einem gehäuseauslaßseitigen Absatz 17 abstützt.

Die zylindrische Ausnehmung 7 weist eine Ringnut 18 auf, in der ein als Anschlag für den größeren Kolbenabschnitt 8a dienender Ringkörper 19 gelagert ist.

Der druckspeicherseitige Gehäuseauslaß 10 ist gemäß Fig. 2 und 3 mit einem Kegelsitz 20 versehen, dessen Durchlaßquerschnitt sich zum Kolben 8 hin erweitert. Der kleinere Kolbenabschnitt 8b ist an seinem Kolbenende kegelförmig ausgebildet und der Form des Kegelsitzes 20 angepaßt.

Bei störungsfreiem Betrieb der Kraftstoffeinspritzanlage 1 be­ wegt sich der Kolben 8 differenzdruckgesteuert zwischen der ge­ häuseeinlaßseitigen Ausgangsstellung am Ringkörper 19 und der gehäuseauslaßseitigen Endstellung, das bedeutet, daß im funkti­ onsfähigen Betrieb der Kolben 8 die Endstellung nicht erreicht und die Strömungsverbindung vom Gehäuseeinlaß bis zum Gehäuse­ auslaß aufrechterhalten bleibt.

Wird die Brennkraftmaschine außer Betrieb gesetzt, bewegt sich der Kolben durch die Federkraft der Schraubenfeder 15 bis zu dem als Anschlag wirkenden Ringkörper 19 und verharrt in dieser Stellung.

Sobald ein Fehler im Hochdrucksystem auftritt, sei es Leckage oder Klemmen des Einspritzventiles 4, fällt der Kraftstoffdruck stromabwärts des Kolbens 8 ab und der Kolben wird gegen die Fe­ derkraft in die Endstellung gedrückt (Fig. 3). Somit ist die Druckspeicherseite von der Einspritzventilseite abgekoppelt. Die Strömungsverbindung ist unterbrochen.

Das Zurückgehen des Kolbens 8 in die Ausgangsstellung wird ver­ hindert, da das kegelförmige Kolbenende im Kegelsitz 20 des Ge­ häuses 6 klemmt. Diese Klemmung wird auch bei fehlender Druck­ differenz über dem Kolben nicht aufgehoben.

In Fig. 4 ist eine Ausführung gezeigt, bei der der Kolben 8 an seinem Kolbenende einen federnden Spreizkörper 21 mit einem Wi­ derhaken 22 aufweist. Der bolzenähnlich ausgebildete Spreizkör­ per 21 ist in Einrastrichtung kegelstumpfförmig ausgebildet und mit einem durchgehenden Schlitz 23 versehen. Der einspritzven­ tilseitige Gehäuseauslaß 10 ist entsprechend stufig ausgebildet und bildet gemeinsam mit dem Spreizkörper 21 einen Rastmechanis­ mus.

Die Endstellung bzw. Einraststellung des Kolbens ist in Fig. 5 gezeigt.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Fig. 6 und 7 darge­ stellt. Hier liegt ein ringförmiger Federkörper 24 in einer Ringnut 25 im Gehäuse 6. Im normalen Betrieb gleitet der durch­ messermäßig größere Kolbenabschnitt 8a an diesem in die Nut leicht eingedrückten Federkörper 24. Im Störfall, wenn der Kol­ ben 8 aufgrund des einspritzventilseitigen Druckabfalls in die Endstellung (Fig. 7) gelangt, springt der Federkörper 24 teilwei­ se aus der Ringnut 25 heraus und blockiert den Kolben 8 in sei­ ner Längsbewegung. Der Kolben 8 liegt mit der flachen Stirnflä­ che 8c dichtend am abgesetzten Gehäuseteil bzw. Schulter 17 an.

Alle drei Ausführungsbeispiele stellen auf einfache Weise si­ cher, daß bei einem Defekt in der Kraftstoffeinspritzanlage die Strömungsverbindung unterbrochen ist, das gilt in allen Zustän­ den, nämlich im Fahrbetrieb, im stehenden Betrieb bei einge­ schaltetem oder ausgeschaltetem Motor und bereits ab Beginn ei­ nes Kaltstarts oder Wiederstarts des Motors.

Claims (7)

1. In einer Kraftstoffeinspritzanlage einer Brennkraftmaschine vorgesehener Durchflußmengenbegrenzer zwischen einem Kraftstoff­ druckspeicher und einem Einspritzventil, welcher in einer zylin­ drischen Ausnehmung eines Gehäuse einen zwischen einer Ausgangs­ stellung und einer Endstellung längsverschiebbar geführten und entgegen der Strömungsrichtung federvorgespannten Kolben auf­ weist, der eine Strömungsverbindung zwischen einem druckspei­ cherseitigen Gehäuseeinlaß und einem einspritzventilseitigen Ge­ häuseauslaß steuert, ferner mit einer Haltevorrichtung, die den bei einem einspritzventilseitigen Störfall in die auslaßseitige Endstellung selbsttätig überführten Kolben in seiner die Strö­ mungsverbindung unterbrechenden Endstellung hält, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung zugleich eine die auslaßseitige End­ stellung des Kolbens (8) auch bei fehlender Druckdifferenz zwi­ schen dem druckspeicherseitigen Gehäuseeinlaß (9) und dem ein­ spritzventilseitigen Gehäuseauslaß (10) beibehaltende Klemmvor­ richtung ist.

2. Durchflußmengenbegrenzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (8) eine von der Druckspeicherseite ausgehende und axial verlaufende Sackbohrung (11) sowie eine von dieser ab­ zweigende und als Drossel wirkende Querbohrung (12) als Strö­ mungsverbindung aufweist, wobei die Sackbohrung (12) in dem durchmessermäßig größeren Kolbenabschnitt (8a) des zweistufig ausgebildeten Kolbens (8) angeordnet ist.

3. Durchflußmengenbegrenzer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß der stufig ausgebildete Kolben (8) zwischen seinem durchmes­ sermäßig kleineren Kolbenabschnitt (8b) und der Wandung (13) der zylindrischen Ausnehmung (7) eine Schraubenfeder (15) aufweist, die sich einerseits an der Stufe (16) des Kolbens (8) und ande­ rerseits an einer Schulter (17) am einspritzventilseitigen Ge­ häuseauslaß (10) abstützt.

4. Durchflußmengenbegrenzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (8) in seiner Ausgangsstellung an einem als Kol­ benanschlag wirkenden Ringkörper (19) anliegt, der in einer im Gehäuse (6) angeordneten Ringnut (18) lagefixiert ist.

5. Durchflußmengenbegrenzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der einspritzventilseitige Gehäuseauslaß (10) als Kegelsitz (20) ausgebildet und das dem Gehäuseauslaß (10) zugewandte Kol­ benende diesem Kegelsitz (20) derart angepaßt ist, daß bei einem Störfall das Kolbenende in dem kegelsitzförmigen Gehäuseauslaß (10) festklemmt.

6. Durchflußmengenbegrenzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Gehäuseauslaß (10) zugewandte Kolbenende zu einem widerhakenförmigen Spreizkörper (21) ausgebildet ist, der bei einem Störfall in dem einspritzventilseitigen Gehäuseauslaß (10) diesen verschließend einrastet.

7. Durchflußmengenbegrenzer nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des durchmessermäßig größeren Kolbenabschnitts (8a) des zweistufigen Kolbens (8) ein ringförmiger Federkörper (24) in einer Ringnut (25) in dem Gehäuse (6) vorgesehen ist, der bei einem Störfall den Kolben (8) in seiner den einspritz­ ventilseitigen Gehäuseauslaß (10) verschließenden Stellung ver­ rastend hält.