DE19701879A1 - Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht von einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Patentan­ spruchs 1 aus. Bei einer solchen aus der EP 0 657 642 be­ kannten Kraftstoffeinspritzeinrichtung fördert eine Kraft­ stoffhochdruckpumpe Kraftstoff aus einem Niederdruckraum in einen Hochdrucksammelraum, der über Einspritzleitungen mit den einzelnen, in den Brennraum der zu versorgenden Brenn­ kraftmaschine ragenden Einspritzventilen verbunden ist, wo­ bei dieses gemeinsame Druckspeichersystem (Common Rail) durch eine Drucksteuereinrichtung auf einem bestimmten Druckniveau gehalten wird. Zur Steuerung der Einspritzzeiten und Einspritzmengen an den Einspritzventilen, ist an diesen jeweils ein elektrisch angesteuertes Steuerventil vorgese­ hen, das mit seinem Öffnen und Schließen die Kraftstoffhoch­ druckeinspritzung am Einspritzventil steuert. Dabei ist das Steuerventil an der bekannten Kraftstoffeinspritzeinrichtung als 3/2-Wege-Ventil ausgebildet, das einen an die Ein­ spritzöffnung des Einspritzventils mündenden Hochdruckkanal mit der vom Hochdrucksammelraum abführenden Einspritzleitung oder mit einer Entlastungsleitung in einen Niederdruckraum verbindet. Auf diese Weise wird erreicht, daß der im gemein­ samen Hochdrucksammelraum und in den Einspritzleitungen an­ stehende Kraftstoffhochdruck während der Einspritzpausen nicht das Einspritzventil beaufschlagt, so daß dessen Schließkräfte durch die Druckentlastung der Hochdrucklei­ tung, bei hoher Systemsicherheit entsprechend kleiner ausge­ führt werden können.

Da das 3/2-Wegesteuerventil dabei bei der bekannten Kraft­ stoffeinspritzeinrichtung direkt vom Stellglied eines elek­ trisch angesteuerten Magnetventils betätigt wird, weist die bekannte Kraftstoffeinspritzeinrichtung den Nachteil auf, daß der Hubweg des Magnetventils die Stellbewegung am Ven­ tilschieber des 3/2-Wege-Steuerventils begrenzt. Zudem wird die dem Kraftstoffhochdruck entgegenwirkende Schließkraft am 3/2-Wege-Steuerventil allein durch die Rückstellfeder des Magnetventils aufgebracht, so daß diese Federhaltekraft des Magnetventils den am Steuerventil anstehenden maximalen Sy­ stemdruck im Kraftstoffhochdruckteil auf einen Wert be­ grenzt, der heutigen Anforderungen nicht mehr genügt.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß das elektrisch betätigbare Magnetventil das Steuerventilglied des 3/2-Wege-Steuerventils unter Zwischenschaltung eines hy­ draulischen Arbeitsraumes betätigt. Dabei kann durch die Ausgestaltung der den hydraulischen Arbeitsraum begrenzenden Fläche des Steuerventilgliedes eine hydraulische Übersetzung am Ventilglied des Steuerventils erreicht werden, so daß dieses wie ein Servokolben wirkt. Auf diese Weise ist der Verstellweg des Steuerventilgliedes des 3/2-Wege- Steuerventils unabhängig vom Hub des Magnetventils, wobei der hydraulische Arbeitsraum zugleich die Rückstellfunktion des Steuerventilgliedes übernimmt, so daß auch sehr große Systemdrücke von über 2000 bar im Kraftstoffhochdruckteil möglich sind. Zudem hält der Druck im Arbeitsraum mit Aufbau des Systemdrucks das Steuerventil in einer den Durchfluß zwischen der Einspritzleitung und dem Hochdruckkanal ver­ schließenden Lage, so daß bei sehr hohem wirksamen Schließ­ druck auf eine zusätzliche Schließfeder verzichtet werden kann.

Der hydraulische Arbeitsraum am Steuerventil ist dabei in vorteilhafter Weise von einer oberen Stirnfläche des kolben­ förmigen Ventilgliedes des Steuerventils begrenzt und wird über einen Drosselquerschnitt zwischen dem Steuerventilglied und der dieses führenden Bohrungswand ständig mit unter ho­ hem Druck stehenden Kraftstoff aus der Einspritzleitung ver­ sorgt. Zudem führt vom hydraulischen Arbeitsraum auf der dem Ventilglied des Steuerventils abgewandten Seite eine Entla­ stungsleitung ab, die vom Magnetventil auf- bzw. zusteuerbar ist. Diese Entlastungsleitung weist dabei in vorteilhafter Weise einen größeren Querschnitt als der Drosselquerschnitt zur Einspritzleitung auf, so daß der Druck im hydraulischen Arbeitsraum beim Aufsteuern der Entlastungsleitung sehr rasch entspannbar ist.

Das Steuerventil ist dabei in vorteilhafter Weise als Dop­ pelsitzventil ausgebildet, dessen zwei Ventilsitzflächen einander zugewandt sind, so daß die Verstellbewegung des Steuerventilgliedes jeweils durch die Anlage an einem der Ventilsitze begrenzt ist, was mögliche Leckageverluste auf ein Minimum reduziert. Dabei ist die Drosselstrecke zwischen der Einspritzleitung und dem hydraulischen Arbeitsraum in einem ersten Ausführungsbeispiel durch eine Drosselbohrung im Steuerventilglied gebildet. Alternativ kann diese Dros­ selstrecke jedoch auch durch einen verbleibenden Drossel­ ringspalt zwischen der Wand des kolbenförmigen Steuerventil­ gliedes und der diesen führenden Bohrungswand gebildet sein.

Der sich an den zweiten Ventilsitz zwischen dem Hochdruckka­ nal und einer Entlastungsleitung anschließende Bereich des Steuerventilgliedes ist gleitend an der Wand der Aufnahme­ bohrung geführt und bildet somit eine Führung des Steuerven­ tilgliedes. Für einen Kraftstoffübertritt in die Entlastun­ gleitung sind Überströmöffnungen am Steuerventilglied vorge­ sehen, die z. B. durch einen Flächenanschliff am Steuerven­ tilglied oder durch entsprechende Durchtrittsbohrungen ge­ bildet sein können.

Ein weiterer Vorteil kann durch das Vorsehen einer hubge­ steuerten Drossel zwischen dem ersten und zweiten Dichtsitz des Steuerventils erreicht werden, durch die die von der Einspritzleitung zum Hochdruckkanal überströmende Kraft­ stoffmenge in einer ersten Phase des Einspritzvorganges ge­ drosselt wird.

Durch das Vorsehen einer Drosselstelle in der Entlastungs­ leitung kann zudem das Schließen des Einspritzventils am Spritzende unterstützt und eventuelle Nachspritzer vermieden werden. Zudem wird durch diese Ablaufdrossel der Restdruck am Einspritzventil nach Beendigung der Kraftstoffeinsprit­ zung derart gesteuert, daß eine Kavitation im Hochdruckkanal vermieden werden kann.

Es ist somit mit der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritz­ einrichtung möglich, mit relativ niedrigen Betätigungskräf­ ten und Hüben des Magnetventils große Fördermengen und hohe Drücke am Einspritzventil zu steuern.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegen­ standes der Erfindung sind der Beschreibung, den Patentan­ sprüchen und der Zeichnung entnehmbar.

Zeichnung

Sechs Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Kraftstof­ feinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Be­ schreibung näher erläutert. Es zeigen

die Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel in einer Ge­ samtdarstellung, bei dem die Drosselstrecke zwischen Einspritzleitung und hydraulischem Arbeitsraum am Steuerventil durch eine Dros­ selbohrung in dessen Steuerventilglied ausge­ bildet ist,

die Fig. 2 eine vergrößerte Schnittdarstellung durch das Steuerventil der Fig. 1,

die Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel analog zur Darstellung der Fig. 2 mit einer Steuerven­ tilgliedführung im unteren Bereich, die über eine Drosselbohrung mit dem Entlastungsraum verbunden ist und bei dem der Drosselquer­ schnitt zwischen der Einspritzleitung und dem hydraulischen Arbeitsraum über einen Ringspalt zwischen dem Ventilglied des Steuerventils und der diesen führenden Bohrungswand gebildet ist,

die Fig. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel analog zur Darstellung der Fig. 3, bei dem Abflachungen am Führungsdurchmesser des Steuerventilgliedes vorgesehen sind,

die Fig. 5 ein viertes Ausführungsbeispiel analog zur Darstellung der Fig. 3 mit einer hubgesteuer­ ten Drossel zwischen den beiden Ventilsitzen am Steuerventil,

die Fig. 6 ein fünftes Ausführungsbeispiel in einer Ge­ samtdarstellung, bei dem das Steuerventilglied einteilig ausgebildet ist und der zweite Ven­ tilsitz zwischen dem Hochdruckkanal und der Entlastungsleitung als Schieberventil ausge­ bildet ist,

die Fig. 7 ein sechstes Ausführungsbeispiel in einem Schnitt durch die Einspritzeinrichtung, bei dem eine Drossel in der Entlastungsleitung vorgesehen ist und

die Fig. 8 ein siebentes Ausführungsbeispiel, bei zwi­ schen dem Hochdruckzulauf und dem Ventilsitz eine zusätzliche Drosselstelle vorgesehen ist.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Das in der Fig. 1 dargestellte erste Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen weist eine Kraftstoffhochdruckpumpe 1 auf, die saugseitig über eine Kraftstofförderleitung 3 mit einem kraftstoffge­ füllten Niederdruckraum 5 und druckseitig über die Förder­ leitung 3 mit einem Hochdrucksammelraum 7 verbunden ist. Von diesem Hochdrucksammelraum 7 führen Einspritzleitungen 9 zu den einzelnen, in den Brennraum der zu versorgenden Brenn­ kraftmaschine ragenden Einspritzventilen 11 ab, wobei zur Steuerung des Einspritzvorganges jeweils ein elektrisch be­ tätigbares, als 3/2-Wegeventil ausgebildetes Steuerventil 13 an jedem Einspritzventil 11 vorgesehen ist.

Dabei ist das Einspritzventil 11 mittels einer Spannmut­ ter 15 axial gegen einen Ventilhaltekörper 17 verspannt, an dem ein seitlicher Hochdruckanschluß 19 vorgesehen ist, in den ein Rohrstutzen 21 der entsprechenden Einspritzleitung 9 eingesetzt ist. Der Ventilhaltekörper 17 weist eine axiale Durchgangsbohrung 23 auf, in die auf der dem Einspritzven­ til 11 abgewandten Seite ein kolbenförmiges Steuerventil­ glied 25 des Steuerventils 13 eingesetzt ist. Dieses als Doppelsitzventil ausgebildete Steuerventil 13 verbindet da­ bei einen von der Einspritzleitung 9 im Rohrstutzen 21 ab­ führenden Verbindungskanal 27 mit einem den Ventilhaltekör­ per 17 axial durchdringenden Hochdruckkanal 29, der an der dem Einspritzventil 11 zugewandten Stirnfläche des Ventil­ haltekörpers 17 in bekannter Weise an eine nicht näher dar­ gestellte Druckleitung im Einspritzventil 11 mündet, die an­ dererseits bis an einen von einer Ventilnadel 31 des Ein­ spritzventils 11 aufsteuerbaren Einspritzquerschnitt des Einspritzventils 11 mündet. Dabei ist der Hochdruckkanal 29 über das Steuerventil 13 wechselnd mit der Einspritzlei­ tung 9 oder einer Entlastungsleitung 33 verbindbar, die aus dem einspritzventilseitigen Teil der Durchgangsbohrung 23 und einer von dieser abführenden Rücklaufleitung gebildet ist und die in den Niederdruckraum 5 mündet. Die Verstellbe­ wegung des Steuerventilgliedes 25 des Steuerventils 13 wird dabei von einem Magnetventil 35 gesteuert, das auf der dem Einspritzventil 11 abgewandten Seite in den Ventilhaltekör­ per 17 eingesetzt ist und das von einem elektrischen Steuer­ gerät 37 angesteuert wird, das eine Vielzahl von Betriebspa­ rametern der zu versorgenden Brennkraftmaschine verarbeitet.

Das in der Fig. 2 vergrößert dargestellte Steuerventil­ glied 25 des Steuerventils 13 ist als Stufenkolben ausgebil­ det, dessen Querschnitt sich nach unten in Richtung Ein­ spritzventil 11 über zwei konisch ausgebildete Ringflächen verjüngt. Dabei ist eine erste obere Ringstirnfläche 39 im Bereich der Einmündung des Verbindungskanals 27 zur Ein­ spritzleitung 9 vorgesehen. Eine zweite Ringstirnfläche bil­ det eine erste konische Ventildichtfläche 41, die mit einem ersten konischen Ventilsitz 43 zusammenwirkt, wobei dieser zwischen der Ventildichtfläche 41 und dem Ventilsitz 43 ge­ bildete erste Dichtsitz die Einspritzleitung 9 gegenüber dem Hochdruckkanal 29 verschließt. An seinem unteren, dem Ein­ spritzventil 11 zugewandten Ende weist das Steuerventil­ glied 25 eine Hülse 45 auf, an der eine zweite, der ersten Ventildichtfläche 41 zugewandte Ventildichtfläche 47 vorge­ sehen ist, die mit einem zweiten Ventilsitz 49 an der Wand der Durchgangsbohrung 23 zusammenwirkt. Dabei sind die Ven­ tilsitzflächen 43 und 49 so ausgebildet, daß sie die Ver­ stellbewegung des Steuerventilgliedes 25 in beiden Hubrich­ tungen begrenzen. Der zwischen der zweiter Ventildichtflä­ che 47 und der zweiten Ventilsitzfläche 49 gebildete zweite Dichtquerschnitt verschließt dabei die Verbindung zwischen dem Hochdruckkanal 29 und der zum Teil durch die Durchgangs­ bohrung 23 gebildeten Entlastungsleitung 33 in den Nieder­ druckraum 5.

Zur Betätigung des Steuerventilgliedes 25 ist ein hydrauli­ scher Arbeitsraum 51 vorgesehen, der durch die obere, dem Einspritzventil II abgewandte Stirnfläche 53 des Steuerven­ tilgliedes 25 in der Bohrung 23 begrenzt ist. Auf der dem Steuerventilglied 25 abgewandten Seite ist der hydraulische Arbeitsraum 51 durch eine Zwischenscheibe 55 zum Magnetven­ til 35 begrenzt. In dieser Zwischenscheibe 55 ist ein vom Arbeitsraum 51 abführender Entlastungskanal 57 vorgesehene der in einen in den Niederdruckraum 5 mündenden Rücklaufka­ nal 59 einmündet und der durch ein Ventilglied des Magnet­ ventils 35 verschließbar ist. Dieses Ventilglied des Magnet­ ventils 35 ist dabei als Ventilkugel 61 ausgebildet, die in einem an den Entlastungskanal 57 angrenzenden Ventilsitz ge­ führt ist und die bei stromlos geschaltetem Magnetventil 35 den Entlastungkanal 57 durch die Kraft einer Magnetventilfe­ der 63 geschlossen hält. Die Ventilkugel 61 ist an einem An­ ker 65 des Magnetventils 35 angelenkt, der bei bestromtem Magnetventil 35 entgegen der Rückstellkraft der Feder 63 in der vom Arbeitsraum 51 abgewandten Richtung verschoben wird, so daß die Ventilkugel 61 von dem im Arbeitsraum 51 anste­ henden Druck von ihrem Sitz abgehoben und der Entlastungska­ nal 57 zur Rücklaufleitung 59 aufgesteuert wird.

Zur Befüllung des hydraulischen Arbeitsraumes 51 mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff ist im Steuerventilglied 25 eine Füllbohrung 67 vorgesehen, die eine Drosselstelle 69 aufweist, deren Querschnitt kleiner als der Querschnitt des Entlastungskanals 57 ausgebildet ist. Dabei führt diese in die Stirnfläche 53 mündende Füllbohrung 67 unterhalb der er­ sten Ringstirnfläche 39 des Steuerventilgliedes 25 ab, so daß der hydraulische Arbeitsraum 51 über die Füllbohrung 67 jederzeit mit der Einspritzleitung 9 verbunden ist. Zusätz­ lich zu dieser Befüllung des hydraulischen Arbeitsraumes 51 gelangt ein Teil der Kraftstoffhochdruckmenge über den zwi­ schen dem Steuerventilglied 25 und der Wand der Bohrung 23 verbleibenden Ringspalt 71 gedrosselt in den hydraulischen Arbeitsraum 51, so daß auch bei einem möglichen Verschluß der Füllbohrung 67 eine Notlauffunktion des Steuerventils 13 gewährleistet ist.

Die in den Fig. 1 und 2 in einem ersten Ausführungsbei­ spiel gezeigte Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brenn­ kraftmaschinen arbeitet in folgender Weise. Beim Anlaufen des Systems wird zunächst über die Kraftstoffhochdruckpum­ pe 1 ein Kraftstoffhochdruck im gemeinsamen Hochdrucksammel­ raum 7 (Common Rail) aufgebaut, der sich über die verschie­ denen Einspritzleitungen 9 bis an die jeweiligen Ventilhal­ tekörper 17 der Einspritzventile 11 fortsetzt. Das Magnet­ ventil 35 ist vor Beginn der Einspritzphase stromlos ge­ schaltet, so daß die Ventilkugel 61 des Magnetventils 35 den Entlastungskanal 57 verschlossen hält. Dabei wird der hy­ draulische Arbeitsraum 51 über die Füllbohrung 67 mit Kraft­ stoffhochdruck befüllt und preßt das Steuerventilglied 25 aufgrund des Flächenverhältnisses zwischen der Stirnflä­ che 53 und der ersten Ringstirnfläche 39 mit der ersten Ven­ tildichtfläche 41 gegen den ersten Ventilsitz 43. Somit ist die Verbindung zwischen der Einspritzleitung 9 und dem an den Einspritzquerschnitt am Einspritzventil 11 mündenden Hochdruckkanal 29 verschlossen. Gleichzeitig ist der zweite Dichtquerschnitt zwischen der zweiten Ventildichtfläche 47 und dem zweiten Ventilsitz 49 geöffnet, so daß sich der Druck im Hochdruckkanal 29 bis auf einen bestimmten Rest­ druck in die Entlastungsleitung 33 entspannen kann. Soll eine Einspritzung am Einspritzventil 11 erfolgen, wird zunächst das Magnetventil 35 über das elektrische Steuerge­ rät 37 bestromt, so daß der Anker 65 angezogen wird und die Ventilkugel 61 den Entlastungskanal 57 freigibt. Da der Querschnitt des Entlastungskanals 57 größer ist als der der Drosselstelle 69 in der Füllbohrung 67 entspannt sich der Druck im Arbeitsraum 51 sehr rasch über den Magnetventilraum in den Rücklaufkanal 59, so daß der an der Ringstirnflä­ che 39 anstehende Kraftstoffhochdruck nunmehr ausreicht, das Steuerventilglied 25 zu verschieben. Dabei wird das Steuer­ ventilglied 25 bei dieser Öffnungshubbewegung derart ver­ schoben, daß der erste Dichtquerschnitt zwischen der ersten Ventildichtfläche 41 und dem ersten Ventilsitz 43 nunmehr aufgesteuert wird und der zweite Dichtsitz zwischen der zweiten Ventildichtfläche 47 und dem zweiten Ventilsitz 49 durch Anlage des Steuerventilgliedes 25 am zweiten Ventil­ sitz 49 verschlossen wird. Dabei strömt nunmehr der in der Einspritzleitung 9 befindliche, unter hohem Druck stehende Kraftstoff am Steuerventilglied 25 entlang in den Hochdruck­ kanal 29 zum Einspritzventil 11 und hebt dort in bekannter Weise die Ventilnadel 31 entgegen der Rückstellkraft einer Ventilfeder von deren Nadelsitz, so daß der Kraftstoff am Einspritzventil 11 über die Einspritzöffnungen in den Brenn­ raum der zu versorgenden Brennkraftmaschine eingespritzt wird.

Die Hochdruckeinspritzung am Einspritzventil 11 wird durch erneutes stromlos schalten des Magnetventils 35 beendet, in dessen Folge die Magnetventilfeder 63 die Ventilkugel 61 an ihren Sitz am Entlastungskanal 57 zurückverschiebt, so daß sich über die Füllbohrung 67 erneut ein Schließdruck im hy­ draulischen Arbeitsraum 51 aufbauen kann, der das Steuerven­ tilglied 25 des als 3/2-Wegeventils ausgebildeten Steuerven­ tils 13 erneut mit der ersten Ventildichtfläche 41 in Anlage an den ersten Ventilsitz 43 verschiebt. Somit ist die Ver­ bindung der Einspritzleitung 9 zum Hochdruckkanal 29 wieder verschlossen. Gleichzeitig wird der zweite Dichtsitz zwi­ schen der zweiten Ventildichtfläche 47 und dem zweiten Ven­ tilsitz 49 erneut aufgesteuert, so daß sich der im Hoch­ druckkanal 29 befindliche Kraftstoffhochdruck sehr rasch in die Entlastungsleitung 33 entspannt, was ein rasches Nadel­ schließen am Kraftstoffeinspritzventil 11 zur Folge hat.

Das in der Fig. 3 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung unter­ scheidet sich zum ersten Ausführungsbeispiel in der Art der Ausbildung des Steuerventilgliedes 25 des Steuerventils 13. Das Steuerventilglied 25 ist dabei nunmehr einteilig ausge­ bildet und in einer in der Durchgangsbohrung 23 des Ventil­ haltekörpers 17 eingesetzten Zylinderbüchse 73 geführt. Da­ bei bildet ein unterer, dem Magnetventil 35 abgewandter Querschnittsteil des Steuerventilgliedes 25 einen Führungs­ teil 75 des Steuerventilgliedes 25, der mit geringem Spiel im Innendurchmesser der Zylinderbüchse 73 gleitet. Zudem er­ folgt die Befüllung des hydraulischen Arbeitsraumes 51 im zweiten Ausführungsbeispiel nur noch über den Ringspalt 71 zwischen dem Steuerventilglied 25 und der Innenwand der Zy­ linderbüchse 73. Der Ringspalt 71 ist dabei als Drosselstel­ le derart ausgebildet, daß der gesamte Durchflußquerschnitt kleiner ausgebildet ist als der Querschnitt des Entlastungs­ kanals 57 des hydraulischen Arbeitsraumes 51. Die Kraft­ stoffabfuhr aus einem, dem zweiten Dichtsitz zwischen der Ventildichtfläche 47 und dem Ventilsitz 49 nachgeschalteten Entlastungsraum 77 in die Entlastungsleitung 23, 33 erfolgt dabei über eine von der der oberen Stirnfläche 53 abgewand­ ten unteren Stirnfläche 79 im Steuerventilglied 25 ausgehen­ den Sackbohrung 81, von der eine als Drosselbohrung ausge­ bildete Querbohrung 83 abführt, die in den Entlastungs­ raum 77 mündet.

Bei dem in der Fig. 4 dargestellten dritten Ausführungsbei­ spiel erfolgt der Kraftstoffübertritt vom Hochdruckkanal 29 in die Entlastungsleitung 23, 33 über einen Flächenan­ schliff 85 an der Umfangsfläche des Steuerventilgliedes 25 im Führungsbereich 75. Dabei ist die axiale Länge dieses rechtwinklig ausgebildeten Flächenanschliffs 85 so ausge­ führt, daß der dem Magnetventil 35 zugewandte obere Teil des Flächenanschliffes ständig mit dem Hochdruckkanal 29 verbun­ den ist, während das untere eine Steuerkante 87 bildende En­ de des Flächenanschliffes 85 erst bei Anlage der ersten Ven­ tildichtfläche 41 am ersten Ventilsitz 43 aus der Überdec­ kung mit der Zylinderbüchse 73 austaucht, was zusätzlich zur Systemsicherheit der Kraftstoffeinspritzeinrichtung bei­ trägt.

Das in der Fig. 5 dargestellte vierte Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist analog zum in der Fig. 3 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel aufgebaut und weist zusätzlich eine hubgesteuerte Drossel zwischen dem ersten und zweiten Dichtsitz auf. Diese hubgesteuerte Dros­ sel ist durch einen Ringbund 89 am Steuerventilglied 25 aus­ gebildet, dessen Übergangsbereiche zum angrenzenden Schaft­ teil des Steuerventilgliedes 25 konisch ausgebildet sind. Dieser Ringbund 89 wirkt dabei mit einem Ringsteg 91 an der Wand der Durchgangsbohrung 23 derart zusammen, daß er bei am ersten Ventilsitz 43 anliegender ersten Ventildichtfläche 41 mit diesem in Überdeckung steht. Während der Verstellhubbe­ wegung des Steuerventilgliedes 25 in Richtung Magnetven­ til 35 taucht der Ringbund 89 stetig aus der Überdeckung mit dem Ringsteg 91 aus und gibt dabei während des Aufsteuerns der Verbindung zwischen der Einspritzleitung 9 bzw. dem Ver­ bindungskanal 27 mit dem Hochdruckkanal 29 stetig einen grö­ ßeren Überströmquerschnitt frei. Somit kann die zum Ein­ spritzventil strömende Kraftstoffhochdruckmenge zu Beginn des Einspritzvorganges gedrosselt werden, wodurch sich der Einspritzverlauf am Einspritzventil 11 formen läßt.

Das in der Fig. 6 in einer vereinfachten Gesamtdarstellung gezeigte fünfte Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinsprit­ zeinrichtung unterscheidet sich zu den vorangegangenen Aus­ führungsbeispielen ebenfalls durch die Ausgestaltung des Steuerventilgliedes 25. Dabei ist der den Drosselquerschnitt zwischen der Einspritzleitung 9 und dem Arbeitsraum 51 be­ stimmende Ringspalt 71 durch eine Ringnut 93 in einen oberen Drosselspalt 95 und einen unteren Drosselspalt 97 unter­ teilt. Über die axiale Erstreckung der Ringnut 93 läßt sich nunmehr der Durchfluß am Ringspalt 71 zwischen Einspritzlei­ tung 9 und Arbeitsraum 51 genau einstellen. Der den Über­ strömquerschnitt zwischen dem Hochdruckkanal 29 und der Ent­ lastungleitung 33 steuernde zweite Dichtsitz ist beim fünf­ ten Ausführungsbeispiel als Schieberventilsitz ausgebildet. Dazu weist das Steuerventilglied 25 an seinem unteren dem Einspritzventil 11 zugewandten Ende einen Schieberkopf 99 auf, dessen Außendurchmesser bis auf ein sehr geringes Spiel dem Durchmesser der Durchgangsbohrung 23 im Führungsbe­ reich 75 entspricht. Dabei bildet die obere, dem Magnetven­ til 35 zugewandte Begrenzungskante des Schieberkopfes 99 ei­ ne Ventilsteuerkante 101, die mit dem Führungsabschnitt 75 der Durchgangsbohrung 23 zusammenwirkt und deren Eintauchen in die Überdeckung mit dem Führungsabschnitt 75 der Durch­ gangsbohrung 23 das Zusteuern der Verbindung zwischen Hoch­ druckkanal 29 und Entlastungsleitung 33 steuert. Zudem ist der Ventilsteuerkante 101 des Schieberkopfes 99 ein weiterer Ringbund 103 am Steuerventilglied 25 vorgeschaltet, der eine Abflußdrosselstelle für den aus dem Hochdruckkanal 29 in die Entlastungsleitung 33 abströmenden Hochdruckkraftstoff bil­ det. Die Hubbegrenzung des Steuerventilgliedes 25 in Rich­ tung Magnetventil 35 erfolgt beim fünften Ausführungsbei­ spiel durch die Anlage der oberen Stirnfläche 53 des Steuer­ ventilgliedes 25 an einer den hydraulischen Arbeitsraum 51 begrenzenden Stirnwand 105.

Das in der Fig. 7 dargestellte sechste Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist analog zum in der Fig. 3 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel aufgebaut und weist zusätzlich zu diesem eine weitere Drosselstelle in der Entlastungsleitung 33 auf. Diese Drosselstelle ist dabei durch einen in die Entlastungsleitung 33 eingesetzten Dros­ seleinsatz 107 gebildet, dessen Durchflußquerschnitt so aus­ gelegt ist, daß am Einspritzende das Schließen des Ein­ spritzventils unterstützt und eventuelles Nacheinspritzen verhindert wird. Zudem kann somit der am Einspitzende im Hochdruckkanal 29 verbleibende Restdruck des Kraftstoffes derart eingestellt werden, daß Kavitationsschäden vermieden werden können. Dabei wird der Kraftstoff aus der Durchgangs­ bohrung 23 über die Entlastungsleitung 33 zunächst zum Ma­ gnetventil 35 geführt und von dort über den Rücklaufkanal 59 zum Niederdruckraum 5 abgeleitet. Dieses Durchströmen des Magnetventils 35 hat dabei den Vorteil, daß der Magnetven­ tilraum während des Betriebs der Kraftstoffeinspritzeinrich­ tung gekühlt und entlüftet werden kann.

In der Fig. 8 ist ein siebentes Ausführungsbeispiel darge­ stellt, dessen Aufbau im wesentlichen dem in der Fig. 4 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel entspricht. Dabei ist beim siebenten Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 8 eine zusätzliche Drosselstelle 111 zwischen dem Hochdruck­ zulaufkanal 27 und dem Ventilsitz 43 vorgesehen, über die der Durchfluß des Einspritzkraftstoffes in der Öffnungshub­ phase, insbesondere an dessen Beginn steuerbar ist und durch die die Schließhubbewegung des Steuerventilgliedes 25 ge­ dämpft werden kann. Diese Drosselstelle 111 ist dabei im siebenten Ausführungsbeispiel als Engspalt zwischen der In­ nenwand der Zylinderbüchse 73 und dem Steuerventilglied 25 ausgebildet, wobei am Steuerventilglied 25 ein Absatz 113 vorgesehen ist, durch den der Engspalt nach einem bestimmten Öffnungshub des Steuerventilgliedes 25 in einen größeren Durchflußquerschnitt aufgesteuert wird.

Claims (14)

1. Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen mit einem von einer Hochdruckpumpe (1) mit Kraftstoff be­ füllbaren gemeinsamen Hochdrucksammelraum (7) der über Ein­ spritzleitungen (9) mit Einspritzventilen (11) verbunden ist, deren Öffnungs- und Schließbewegungen jeweils von einem elektrisch angesteuerten, am Einspritzventil (11) angeordne­ ten Steuerventil (13) gesteuert wird, wobei das Steuerventil (13) als 3/2-Wege-Ventil ausgebildet ist, mit einem zwei Dichtflächen (41, 47) aufweisenden Steuerventilglied (25) das einen an eine Einspritzöffnung des Einspritzventils (11) mündenden Hochdruckkanal (29) mit der Einspritzleitung (9) oder einer Entlastungsleitung (33) verbindet, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Steuerventilglied (25) durch einen in einem Arbeitsraum (51) herrschenden Druck entgegen einer Rückstellkraft betätigbar ist, wobei der Druck im Arbeits­ raum (51) durch einen konstanten Zufluß und einen gesteuer­ ten Abfluß steuerbar ist.

2. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsraum (51) als ein mit Kraft­ stoffhochdruck befüllbarer hydraulischer Arbeitsraum (51) am Steuerventilglied (25) des 3/2-Wege-Steuerventils (13) aus­ gebildet ist, der das Steuerventilglied (25) entgegen einer an diesem angreifenden hydraulischen Öffnungskraft in Schließrichtung eines Durchströmquerschnittes zwischen Ein­ spritzleitung (9) und Hochdruckkanal (29) beaufschlagt und der in einen Entlastungsraum (59) aufsteuerbar ist.

3. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der hydraulische Arbeitsraum (51) von einer oberen Stirnfläche (53) des kolbenförmigen Steuerven­ tilgliedes (25) begrenzt wird und über einen Drosselquer­ schnitt (69, 71) ständig mit der Einspritzleitung (9) ver­ bunden ist sowie mit einem vom Arbeitsraum (51) abführenden verschließbaren Entlastungskanal (57), dessen Querschnitt größer als der Drosselquerschnitt zur Einspritzleitung (9) ausgebildet ist und der mittels eines elektrischen Stellven­ tils (35) auf- bzw. zusteuerbar ist.

4. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Stellventil (35) als Magnetventil ausgebildet ist, dessen Stellglied durch eine Ventilkugel (61) gebildet wird, die mit einem an den Entla­ stungskanal (57) angrenzenden Ventilsitz zusammenwirkt.

5. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselquerschnitt zur Einspritzlei­ tung (9) durch eine Drosselbohrung (69) im Steuerventil­ glied (25) gebildet ist.

6. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das 3/2-Wege-Steuerventil (13) als Dop­ pelsitzventil ausgebildet ist, mit einem ersten, den Durch­ fluß zwischen der Einspritzleitung (9) und dem Hochdruckka­ nal (29) steuernden ersten Dichtsitz (41, 43) und einem den Durchfluß zwischen dem Hochdruckkanal (29) und der Entla­ stungsleitung (33) steuernden zweiten Dichtsitz (47, 49) wobei die beiden Ventilsitzflächen (43, 49) einander zuge­ wandt angeordnet sind und jeweils die Verstellbewegung des Steuerventilgliedes (25) in einer Hubrichtung begrenzen.

7. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselquerschnitt zwischen dem Ar­ beitsraum (51) und der Einspritzleitung (9) als Ring­ spalt (71) zwischen der Umfangsfläche des kolbenförmigen Steuerventilgliedes (25) und der Wand einer diesen führenden Zylinderbohrung (23) ausgebildet ist.

8. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kolbenförmige Steuerventilglied (25) einteilig ausgebildet ist.

9. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Steuerventilglied (25) eine Ring­ stirnfläche (39) im Bereich der Überdeckung mit der Ein­ spritzleitung (9) vorgesehen ist, an der der Kraftstoffhoch­ druck in Gegenrichtung zur Verstellrichtung des hydrauli­ schen Arbeitsraumes (51) am Steuerventilglied (25) angreift.

10. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß am Steuerventilglied (25) eine Durch­ trittsöffnung zwischen dem zweiten Dichtsitz (47, 49) und der Entlastungsleitung (33) vorgesehen ist.

11. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnung als in die Entla­ stungsleitung (23, 33) mündende Sackbohrung (81) ausgebildet ist, in die eine Querbohrung (83) mündet.

12. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnung als Flächenan­ schliff (85) am Steuerventilglied (25) ausgebildet ist, der erst nach Verschließen des Übergangsquerschnittes zwischen der Einspritzleitung (9) zum Hochdruckkanal (29) aufgesteu­ ert wird.

13. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten und zweiten Dicht­ sitz (43, 49) eine hubgesteuerte Drossel (89, 91) vorgesehen ist, die die von der Einspritzleitung (9) zum Hochdruckka­ nal (29) überströmende Kraftstoffhochdruckmenge in einer er­ sten Phase des Einspritzvorganges drosselt.

14. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die vom Steuerventil (13) aufsteuer­ bare Entlastungsleitung (33) eine Drosselstelle (107) einge­ setzt ist.