DE19701558A1 - Steuerung der Kraftstoffeinspritzung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerung der Kraftstoff­ einspritzung für eine Brennkraftmaschine mit einer Hochdruckpumpe und Einspritzdüsen.

Zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung dient dabei ein zwischen einer Hochdruckpumpe und Einspritzdüsen angeordnetes Magnetventil, das einen magnetisch betä­ tigten Ventilkörper aufweist. Das Schließglied des Ventilkörpers ist in einem Niederdruckraum angeordnet und wirkt mit einem am Gehäuse des Magnetventiles an­ geordneten Ventilsitz derart zusammen, daß über eine mit dem Niederdruckraum verbundenen Niederdrucksystem in den Einspritzpausen eine Kraftstoffnachsaugung zur Hochdruckpumpe stattfindet. Im Einspritztakt wird hin­ gegen durch eine entsprechende Magnetbetätigung das Schließglied auf den Ventilsitz gedrückt, so daß die Verbindung zum Niederdrucksystem unterbrochen wird. Das Magnetventil bzw. der Ventilkörper ist durch inne­ re und äußere Drücke vollständig druckausgeglichen. Diese Steuerungsart ist relativ einfach im Aufbau, da sie unter anderem weder ein Entlastungsventil noch Rückströmdrosseln benötigt. Nachteilig bei dieser Steuerungsart ist jedoch, daß es am Ende einer Ein­ spritzung beim Öffnen des Schließgliedes des Magnet­ ventiles und damit bei Herstellung einer Verbindung über den Niederdruckraum und eine damit verbundene Niederdruckleitung zu unkontrollierten Entleerungen des Hochdruckbereiches in das Niederdrucksystem und damit zu den nachteiligen Folgen einer Kavitation und einer Mengenstreuung kommen kann.

Aus der DE 44 06 901 A1 ist ein magnetventilgesteuer­ ter Injektor für eine Brennkraftmaschine bekannt mit einem Drei-Wege-Servoventil mit einer Drossel, die die Aufgabe hat, ein unerwünschtes schlagartiges Öffnen der Düsennadel zu vermeiden und deren Bewegung in der Entleerungsphase zu verlangsamen. Auf das Bewegungs­ verhalten des Ventiles selbst hat diese Drossel keinen Einfluß.

Aus der DE 42 38 727 A1 ist ein Magnetventil zur Steuerung eines Durchganges einer Verbindung zwischen einem Hochdruckraum und einem Niederdruckraum bekannt, wobei ein in einer Bohrung eines Ventilkörpers axial geführtes Ventilglied vorgesehen ist, das elektroma­ gnetisch verschiebbar ist. Zur Vermeidung von Kavita­ tionsschäden im Bereich der Dichtflächen ist der Dichtkante im Bereich des Durchtrittquerschnittes stromabwärts eine Drosselstelle nachgeschaltet. Durch diese Drosselstelle soll ein weiteres Öffnen des Ven­ tilgliedes bewirkt bzw. soll dadurch die Öffnung des Ventilgliedes unterstützt werden. Der Druck in dem nachgeschalteten Niederdruckkanal hat keine Auswirkun­ gen auf die Kräfte, die auf den Ventilkörper bzw. das Ventilglied einwirken. Durch die Unterstützung der Öffnung des Ventilgliedes treten die eingangs erwähn­ ten Nachteile bezüglich einem unkontrollierten Entlee­ ren aus dem Hochdruckbereich in den Niederdruckbereich auf.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde eine kontrollierte Entleerung des Hochdruck­ bereiches am Ende der Einspritzung mit einfachen Mit­ teln zu erreichen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in An­ spruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Drosselstelle wird in der Öffnungsphase des Ventilkörpers eine Drosselung durch den Ventilsitz erreicht. Dies wird durch den Druckauf­ bau vor der Drosselstelle in dem Niederdruckraum be­ wirkt, womit dem Öffnungsdruck eine entsprechende Ge­ genkraft entgegengesetzt wird. Bei Erreichen eines entsprechenden Gegendruckes überwiegt diese Druckkraft und drückt das Schließglied des Ventilkörpers teilwei­ se wieder auf den Ventilsitz. Auf diese Weise nimmt der Ventilkörper selbständig eine Position ein, die einen bestimmten vorgewählten Druck in dem Nieder­ druckraum erzeugt. Ein unkontrolliertes Entleeren aus dem Hochdrucksystem während der ersten Öffnungsphase wird somit auf einfache Weise vermieden. Durch Vergrö­ ßern oder Verkleinern des Drosselquerschnittes lassen dich größere oder kleinere Entlastungen darstellen. Der Druck in der Niederdruckkammer selbst wird auch über die Kraft einer im allgemeinen vorhandenen Öff­ nungsfeder für den Ventilkörper festgelegt.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß sich die erfindungsgemäße Drosselstelle auf einfache Weise ohne große konstruktive Änderungen auch in bereits vorhandene Systeme integrieren läßt.

Das Magnetventil bildet zusammen mit der erfindungsge­ mäßen Drosselstelle einen Regelkreis.

Nachfolgend sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfin­ dung anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 ein Magnetventil für Einspritzdüsen einer Brennkraftmaschine mit dazugehörigen Kraft­ stoffzu- und -ableitungen,

Fig. 2 ein Magnetventil für Einspritzdüsen einer Brennkraftmaschine mit dazugehörigen Kraft­ stoffzu- und -ableitungen in einer anderen Ausgestaltung mit einer Drosselstelle in eine Durchgangsbohrung des Ventilkörpers.

Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Magnetventil ist grundsätzlich von bekannter Bauart und wird auch in bekannter Weise betrieben, weshalb nachfolgend nur auf die für die Erfindung wesentlichen Teile näher eingegangen wird.

In einem Ventilgehäuse 1 sind ein Ventilkörper 2 des Magnetventiles, ein Ventilsitz 3, mit dem ein Schließ­ glied 2a des Ventilkörpers zusammenwirkt, eine Hoch­ druckverbindungsleitung 4 zu einer nicht dargestellten Einspritzdüse und eine Hochdruckzuleitung 5, die mit einem Pumpenstempel einer nicht dargestellten Hoch­ druckpumpe verbunden ist, untergebracht. Der Ventil­ körper 2 wird mit einer an ihm befestigten Ankerplatte 6 von einem Magneten 7 entgegen der Kraft einer Feder 8 bei einer Bestromung angezogen. Die Befüllung des Systemes mit Kraftstoff erfolgt über eine Niederdruck­ kammer 9, die über eine Niederdruckleitung 10 mit ei­ nem Niederdruckversorgungssystem in Verbindung steht. Ein Ankerplattenraum 11, in dem sich die Ankerplatte 6 auf der von dem Niederdruckraum 9 abgewandten Seite bewegt, steht ebenfalls über einen Kanal 13 mit dem Niederdrucksystem in Verbindung.

Diese Ventilausführung des Magnetventiles ist durch innere und äußere Drücke vollständig druckausgegli­ chen. In den Förderpausen wird das Hochdrucksystem mit der Hochdruckpumpe von der Niederdruckleitung 10 aus mit Kraftstoff versorgt, da in dieser Zeit sich der Ventilkörper 2 in Offenstellung befindet; d. h. das Schließglied 2a ist von dem Ventilsitz 3 abgehoben. In dieser Stellung wird von der Hochdruckpumpe Kraftstoff angesaugt. Zum Weiterleiten von Kraftstoff unter Hoch­ druck über die Hochdruckverbindungsleitung 4 zu einer Einspritzdüse wird durch eine Bestromung des Magneten 7 und einem daraus resultierenden Anziehen der Anker­ platte 6 das Schließglied 2a des Ventilkörpers 2 an den Ventilsitz 3 angedrückt, womit die Verbindung zu dem Niederdrucksystem unterbrochen wird. Am Ende eines Einspritzvorganges wird die Bestromung des Magneten 7 unterbrochen, das Schließglied 2a des Ventilkörpers 2 hebt von dem Ventilsitz 3 ab und Kraftstoff strömt in den Niederdruckraum 9 und damit in das Niederdrucksy­ stem über die Niederdruckleitung 10 zurück.

In der Niederdruckleitung 10 ist nun eine Drosselstel­ le 12 angeordnet, welche mit dem Ventilsitz 3 und der Feder 8 ein Regelsystem bildet, wobei der äußere Druckausgleich aufgehoben wird. Am Ende einer Ein­ spritzung baut sich nämlich beim Ableiten von Kraft­ stoff in das Niederdrucksystem aufgrund der Drossel­ stelle 12 ein Druck in dem Druckraum 9 auf, der somit entgegen der Öffnungskraft der Feder 8 auf den Ventil­ körper 2 wirkt. Bei einer voreingestellten Druckkraft, z. B. von etwa 20 bar, überwiegt die Druckkraft in dem Druckraum 9 und schließt das Ventil teilweise. Auf diese Weise nimmt das Schließglied 2a des Ventilkör­ pers 2 selbständig eine Position ein, die einen vorge­ wählten Druck in dem Druckraum 9 erzeugt. Damit wird ein unkontrolliertes Entleeren des Systems in der er­ sten Öffnungsphase vermieden. Die Drosselstelle 12 wird man zweckmäßigerweise so auslegen, daß über sie in der Ansaugphase von Kraftstoff trotzdem eine aus­ reichende Befüllung erfolgen kann. Grundsätzlich ist die Drosselstelle 12 nicht so ausgelegt, daß eine Men­ gendrosselung erfolgt, sondern lediglich so, daß sich ein Druck im Druckraum 9 aufbaut, der das Schließglied 2a des Ventilkörpers 2 in Schließrichtung verschiebt.

In der Fig. 2 ist ein Magnetventil dargestellt, das grundsätzlich in gleicher Weise aufgebaut ist wie das in der Fig. 1 dargestellte Magnetventil und auch grundsätzlich in gleicher Weise funktioniert. Aus die­ sem Grunde sind bei diesem Ausführungsbeispiel auch für die gleichen Teile die gleichen Bezugszeichen bei­ behalten worden.

Der wesentliche Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 1 besteht darin, daß dabei der Ventil­ körper 2 mit einer axialen Verbindungsbohrung 14 ver­ sehen ist, die von dem Druckraum 9 ausgeht und die über eine Querleitung 14a zu dem Ankerplattenraum 11 führt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ersetzt die Ver­ bindungsbohrung 14, die Querbohrung 14a und die Lei­ tung 13 die Niederdruckleitung 10. Die Drosselstelle 12 ist in diesem Falle in der Verbindungsbohrung 14 angeordnet und wirkt in gleicher Weise wie die Dros­ selstelle 12 in der Niederdruckleitung 10. Bei diesem Ausführungsbeispiel entfällt somit die gesonderte Nie­ derdruckleitung 10.

Claims (4)

1. Steuerung der Kraftstoffeinspritzung für eine Brennkraftmaschine mit einer Hochdruckpumpe, mit einem zwischen der Hochdruckpumpe und Einspritzdü­ sen angeordneten Magnetventil, das einen magne­ tisch betätigten im Einspritztakt druckausgegli­ chenen Ventilkörper (2) aufweist, dessen in einem Niederdruckraum (9) angeordnetes Schließglied (2a) mit einem Ventilsitz (3) am Gehäuse (1) des Ma­ gnetventils zusammenwirkt, wobei über ein mit dem Niederdruckraum (9) verbundenes Niederdrucksystem (10) in den Einspritzpausen eine Kraftstoffnach­ saugung zur Hochdruckpumpe stattfindet, während im Einspritztakt durch Magnetbetätigung das Schließ­ glied (2a) die Verbindung zum Niederdrucksystem unterbricht, und wobei in dem Niederdrucksystem eine Drosselstelle (12) derart angeordnet ist, daß sich bei Beginn der Einspritzpause im Niederdruck­ raum (9) ein Druck aufbaut, durch den das Schließ­ glied (2a) in Richtung Schließstellung verschoben wird.

2. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstelle (12) in einer von dem Nieder­ druckraum (9) ausgehenden Niederdruckleitung (10) angeordnet ist.

3. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (2) mit einer axialen Verbin­ dungsbohrung (14) versehen ist, die eine Verbin­ dung zwischen dem Niederdruckraum (9) auf einer Seite des Ventilkörpers (2) und einem Niederdruck­ bereich (11) auf der anderen Seite des Ventilkör­ pers (2) herstellt, und daß die Drosselstelle (12) in der Verbindungsbohrung (14) angeordnet ist.

4. Steuerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsbohrung (14) über eine Querbohrung (14a) in einen Ankerplattenraum (11) des Magnet­ ventiles mündet.