DE19716220A1 - Kraftstoffeinspritzeinheit für Brennkraftmaschinen - Google Patents
Kraftstoffeinspritzeinheit für BrennkraftmaschinenInfo
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Description
Die Erfindung geht von einer Kraftstoffeinspritzeinheit für
Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Patentanspruchs 1
aus.
Aus der DE 43 32 119 A1 ist eine derartige
Kraftstoffeinspritzeinheit bekannt, die eine Vielzahl, von
der Anzahl der Einspritzstellen in den Brennraum einer zu
versorgenden Kraftstoffmaschine entsprechenden
Kraftstoffeinspritzeinrichtungen aufweist, bei denen für eine
optimale Verbrennung des Kraftstoffs im Brennraum der
Brennkraftmaschine neben einer freien Steuerung von
Einspritzbeginn und Einspritzende auch der Einspritzdruck
frei regelbar ist. Eine Kraftstoffhochdruckpumpe fördert
Kraftstoff aus einem Kraftstoffvorratstank mit hohem Druck
über eine Förderleitung in einen Hochdrucksammelraum, der
über Hochdruckleitungen mit den einzelnen, der Anzahl der
Einspritzstellen in den Brennraum der zu versorgenden
Brennkraftmaschine entsprechenden, Einspritzeinheiten
verbunden ist. Diese Einspritzeinheiten werden dabei jeweils
aus einem in den Brennraum der Brennkraftmaschine ragenden
Einspritzventil und einem dieses steuernde Drei-Wegeventil
gebildet, wobei das Ventilglied des als Sitzventil
ausgebildeten Einspritzventils an seinem Schaft eine durch
eine Querschnittsverringerung in Richtung Ventilsitz
gebildete Druckfläche aufweist, mit der es in einen ständig
mit der Hochdruckleitung zum Hochdrucksammelraum und der
Einspritzöffnung am Ventilsitz verbundenen ersten Druckraum
ragt, dessen Druck das Ventilglied dabei in Öffnungsrichtung
beaufschlagt. Mit seiner dem Ventilsitz abgewandten
Stirnseite begrenzt das Ventilglied einen zweiten Druckraum,
der über ein Drei-Wegeventil entweder mit der
Hochdruckleitung oder einer Entlastungsleitung zum
Kraftstoffvorratsbehälter verbindbar ist, wobei der vom Druck
beaufschlagte wirksame Querschnitt des Ventilgliedes im
Bereich des ersten Druckraumes kleiner ist als im Bereich des
zweiten Druckraumes.
Das von einem elektrischen Steuergerät angesteuerte
Drei-Wegeventil ist als Doppelsitzventil ausgebildet, dessen axial
zwischen zwei als Ventilsitze ausgebildeten Anschlägen
verstellbares kolbenförmiges Steuerventilglied je nach
Schaltstellung den zweiten stirnseitigen Druckraum am
Einspritzventil mit der Hochdruckleitung oder die
Entlastungsleitung verbindet. Dabei wird die drosselnde
Funktion während der Verbindung des zweiten Druckraumes mit
der Entlastungsleitung über eine Verringerung des
Durchtrittquerschnitts für den abströmenden Querschnitt
innerhalb des Drei-Wegeventils realisiert.
Die Ansteuerung des Steuerventilgliedes erfolgt über einen
Stellmagneten, der separat über eine Zwischenplatte an einem
Gehäuse der Einspritzeinheit angeordnet ist. An einem dem
Stellmagneten zugewandten Ende des Steuerventilgliedes ist
eine Ankerplatte auf das Steuerventilglied aufgesteckt und
mittels einer Schraube verspannt. Die Positionierung des
Steuerventilgliedes erfolgt bei stromlosem Zustand des
Stellmagnetens über eine zwischen einer Ringscheibe der
Zwischenplatte und einem Federteller am Ventilglied
eingespannten Rückstellfeder, wodurch das Steuerventilglied
mit einer zweiten Ventildichtfläche in Anlage an einen
zweiten Ventilsitz kommt, bei dem die Hochdruckleitung mit
einem ersten Druckraum in Verbindung und die Hochdruckleitung
über einen zweiten Durchflußraum am Drei-Wegeventil mit dem
zweiten Druckraum in Verbindung steht. Sofern eine
Einspritzung erfolgen soll, wird der elektrische Stellmagnet
von einem Steuergerät bestromt und verschiebt infolge dessen
das Steuerventilglied des Drei-Wegesteuerventils entgegen der
Kraft der Rückstellfeder in Anlage einer ersten
Ventildichtfläche und verschließt die Verbindung zwischen dem
ersten mit der Hochdruckleitung verbundenen Durchflußraum und
dem zweiten mit dem zweiten Druckraum verbundenen
Durchflußraum. Dadurch wird ein Druckabfall im zweiten
Druckraum bewirkt, so daß das Einspritzventilglied entgegen
der Kraft einer Ventilfeder von seinem Ventilsitz abhebt und
das Einspritzventil öffnet.
Dabei hat die bekannte Kraftstoffeinspritzeinheit den
Nachteil, daß beim Bestromen des Stellmagneten das
Steuerventilglied beim Aufprall auf der ersten
Ventildichtfläche ein Ventilabspringen aufweist, und
insbesondere, nachdem der Einspritzvorgang erfolgt ist und
der elektrische Stellmagnet stromlos geschalten ist, ein
Ventilabspringen des Steuerventilgliedes auftritt, sobald
dieses in Anlage an seine zweiten Dichtfläche kommt. Dieses
Ventilabspringen bewirkt beim Beginn des Einspritzvorganges
eine Verzögerung der Einspritzung und führt insbesondere beim
Beenden des Einspritzvorganges zu einem Nachspritzen von
Kraftstoff, so daß eine undefinierte und nicht exakt
bestimmbare Einspritzverlaufsformung vorliegen kann.
Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinheit mit den
kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat
demgegenüber den Vorteil, daß durch die Anordnung einer
Dämpfungsvorrichtung zwischen einem zum Stellmagneten
weisenden Ende des Steuerventilgliedes und der Ankerplatte
ein Ventilabspringen verhindert werden kann, so daß das
Steuerventilglied prellfrei zur Anlage an den ersten und
zweiten Ventilsitz kommt. Dadurch wird eine exakte Steuerung
der Kraftstoffeinspritzmenge ermöglicht, wodurch eine
kontrollierte und definierte Verbrennung im Brennraum der
Brennkraftmaschine ermöglicht ist.
Diese Dämpfungsvorrichtung weist vorteilhafterweise ein
Federelement auf, welches einerseits fest mit dem
Steuerventilglied und andererseits fest mit der Ankerplatte
verbunden ist. Dadurch ist eine indirekte Anordnung der
Ankerplatte zu dem Steuerventilglied gegeben, so daß eine Art
schwimmende Lagerung der Ankerplatte vorgesehen sein kann.
Diese Anordnung weist den Vorteil auf, daß, nachdem eine
Ventildichtfläche am Ventilsitz zur Anlage kommt und der
Schließvorgang beendet ist, die Wirkung der
Dämpfungsvorrichtung eintritt, indem die Bewegung der
Ankerplatte langsam über das Federelement abgebremst werden
kann. Dadurch kann ein prellfreies Anliegen einer Dichtfläche
des Steuerventilgliedes am Ventilsitz ermöglicht sein.
Desweiteren ist vorteilhaft, daß die Ankerplatte in einer
Ausnehmung einer Zwischenplatte gelagert ist, welche
einerseits am Gehäuse befestigt ist und andererseits den
Stellmagneten aufnimmt. Dieser Zwischenraum ist mit Öl
gefüllt gedämpft, so daß zusätzlich eine Dämpfungswirkung
durch das aufgrund der Stellbewegung bewirkte Verdrängen von
Öl erzielt werden kann.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung
ist vorgesehen, daß das Federelement als Federplatte
ausgebildet ist, so daß eine dämpfende Wirkung analog einer
Blattfeder erzielt werden kann. Desweiteren ist
vorteilhafterweise vorgesehen, daß die Federplatte zwischen
zwei nachgiebigen Elementen über eine Schraube fest zum
Steuerventilglied angeordnet ist. Dadurch kann der Grad der
Dämpfung der Federplatte eingestellt werden. Dabei ist
vorteilhafterweise vorgesehen, daß ein zwischen der
Federplatte und der Ankerplatte angeordnetes nachgiebiges
Element größer als ein zwischen der Federplatte und dem
Steuerventilglied angeordnetes Element ausgebildet ist.
Dadurch kann ein größeres Maß der Dämpfung beim
Stomlosschalten des Stellmagneten und somit beim Beenden der
Einspritzung bewirkt werden, so daß ein Nacheinspritzen des
Kraftstoffes mit Sicherheit ausbleibt.
Die Federplatte und die Ankerplatte sind über eine bekannte
lösbare oder unlösbare Verbindung miteinander verbunden,
wobei eine Distanzscheibe zwischen der Federplatte und der
Ankerplatte angeordnet ist. Die Dicke der Distanzscheibe ist
vorteilhafterweise größer als die Dicke von zumindest einem
zwischen Ankerplatte und Federplatte angeordneten
nachgiebigen Element, so daß ein Zwischenraum A verbleibt,
der einen Federweg der Ankerplatte bei Stromlosschaltung des
Stellmagneten bestimmt. Durch die Dicke der Distanzscheibe
bzw. der Dicke des nachgiebigen Elements kann somit in
Abhängigkeit der Stellkräfte der Federweg anpaßbar sein.
Die Ankerplatte weist vorteilhafterweise eine gestufte
Bohrung auf, in der ein Befestigungsmittel, vorzugsweise eine
Schraube, angeordnet ist, die zur Fixierung der Federplatte
und der nachgiebigen Elemente zum Steuerventil dient. Die
gestufte Durchgangsbohrung ist mit einem ersten und zweiten
Durchmesser größer ausgebildet als ein Schraubenkopf und ein
sich daran anschließender zylindrischer Schaft des
Befestigungsmittels, damit die Ankerplatte in
Bewegungsrichtung des Steuerventilgliedes schwimmend gelagert
sein kann.
Desweiteren ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß zwischen
einem Schraubenkopf des Verbindungsmittels und einer durch
die gestufte Bohrung gebildete Schulter ein Abstand B
ausgebildet ist, der einen Federweg für die Ankerplatte beim
Bestromen des Stellmagnetes bildet, so daß ein kontrollierter
Beginn des Einspritzvorganges beim Überführen des
Steuerventilgliedes in einen ersten Ventilsitz ermöglicht
ist.
Das Prellverhalten des Steuerventilgliedes kann
vorteilhafterweise durch die Masse der Ankerplatte und durch
die Masse der Dämpfungsvorrichtung als auch durch die
Auslegung der Dämpfungsvorrichtung bestimmt werden.
Desweiteren kann der Federweg durch die Größe des
Zwischenraumes zwischen dem nachgiebigen Element und der
Ankerplatte als auch zwischen dem Schraubenkopf und der
Schulter der gestuften Bohrung einstellbar sein.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des
Gegenstandes der Erfindung sind der Beschreibung, der
Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen
Kraftstoffeinspritzeinheit sind in den Zeichnungen
dargestellt und werden im nachfolgenden näher erläutert. Es
zeigen:
Fig. 1 eine schematische Querschnittsdarstellung
einer erfindungsgemäßen Kraftstoff
einspritzeinheit und
Fig. 2 eine schematische Detaildarstellung einer
zwischen dem Steuerventilglied und einer
Ankerplatte angeordneten Dämpfungsvorrichtung.
Bei der in der Fig. 1 dargestellten
Kraftstoffeinspritzeinrichtung fördert eine
Kraftstoffhochdruckpumpe 1, die z. B. als Kolbenpumpe
ausgeführt sein kann, Kraftstoff aus einem als
Kraftstoffvorratsbehälter ausgebildeten Niederdruckraum 3
über eine Förderleitung mit hohem Druck in einen
Hochdrucksammelraum 7. Der Druck im Hochdrucksammelraum 7 ist
dabei über ein Drucksteuerventil 9, das in eine vom
Hochdrucksammelraum 7 abführende Rücklaufleitung 11 in den
Niederdruckraum 3 eingesetzt ist, und das in Abhängigkeit von
Betriebsparametern der Brennkraftmaschine arbeitet, oder
durch den Liefergrad der Kraftstoffhochdruckpumpe regelbar.
Vom Drucksammelraum 7 führen weiterhin Hochdruckleitungen 13
zu den einzelnen, der Anzahl der Einspritzstellen in den
Brennraum der zu versorgenden Brennkraftmaschine
entsprechenden Einspritzeinheiten 15 ab, die jeweils aus
einem in den Brennraum der Brennkraftmaschine ragenden
Einspritzventil 17 und einem Drei-Wegesteuerventil 19
gebildet werden, die in einem gemeinsamen Gehäuse 20
angeordnet sind. Das Einspritzventil 17 ist dabei als
Sitzventil ausgebildet, mit einem kolbenförmigen
Einspritzventilglied 21, das in einer Führungsbohrung 23
axial geführt ist, und dessen eine Stirnseite eine konische
Dichtfläche 25 aufweist, mit der es mit einem an eine
Einspritzöffnung 27 angrenzenden Ventilsitz 29 zusammenwirkt.
Das Einspritzventil 21 weist an seinem Schaft eine durch eine
Querschnittsveringerung gebildete Druckschulter 31 auf, die
in Richtung Ventilsitz 29 weist, mit der es in einen ersten
durch eine Durchmesservergrößerung der Führungsbohrung 23
gebildeten Druckraum 33 ragt, der sich als Ringspalt um den
Schaft des Einspritzventilgliedes 21 bis zum Ventilsitz 29
fortsetzt und der über eine Verbindungsleitung 35 im Gehäuse
20 der Einspritzeinheit 15 ständig mit der Hochdruckleitung
13 verbunden ist, durch die sich der dort befindliche
Kraftstoffdruck in den ersten Druckraum 33 fortsetzt und das
Einspritzventilglied 21 entgegen der Kraft einer in einem
Federraum 37 angeordneten Ventilfeder 39 in Öffnungsrichtung
beaufschlagt. Diese greift an einem auf der dem Ventilsitz 29
abgewandten Seite der Führungsbohrung 23 herausragenden Ende
des Ventilgliedes 21 über einen Federteller 40 an, auf den
zusätzlich ein Kolben 38 wirkt, der einen gegenüber dem
Durchmesser der Führungsbohrung 23 geringfügig größeren
Durchmesser aufweist und der mit seiner dem Ventilsitz
abgewandten Stirnseite einen zweiten Druckraum 41 in einer
diesen führenden Sackbohrung 42 begrenzt. Der zweite
Druckraum 41 ist über einen Verbindungskanal 43 mit dem
Drei-Wegesteuerventil 19 verbunden, wobei der darin aufbaubare
Kraftstoffdruck das Einspritzventilglied 21 in
Schließrichtung beaufschlagt.
Das mit dem zweiten Druckraum 41 verbundene
Drei-Wegesteuerventil 19 ist als Doppelventilsitz ausgebildet mit
einem kolbenförmigen Steuerventilglied 45, das in einer
Gehäusebohrung 47 geführt und auf seiner einen Stirnseite 48
von einem am Gehäuse 20 befestigten elektrischen
Stellmagneten 49 beaufschlagt ist, und das auf seiner
Mantelfläche einen Ringsteg 50 aufweist, der eine erste
ringnutförmige Ausnehmung 51 von einer zweiten
ringnutförmigen Ausnehmung 53 trennt, wobei der Durchmesser
des Ringsteges 50 gegenüber dem Durchmesser der die zwei
Ausnehmungen 51, 53, andererseits begrenzenden
Ventilgliedabschnitte 55, 56 vergrößert ist.
Die der Stellmagnet 49 beaufschlagten Stirnseite 48
zugewandte Ringstirnfläche des Ringsteges 50 geht dabei
konisch vom Außendurchmesser zum, dem Durchmesser der ersten
Ausnehmung 51 entsprechenden, Innendurchmesser über und
bildet so eine erste konische Ventildichtfläche 57, die mit
einem durch eine konische Durchmessererweiterung der
Gehäusebohrung 47 entstandenen ersten Ventilsitz 49
zusammenwirkt, wobei zwischen dem ersten Ventilsitz 59 und
dem dem Ringsteg 50 abgewandten Ende der ersten Ausnehmung 51
ein erster Durchflußraum 61 zwischen der Wand der
Gehäusebohrung 47 und dem Steuerventilglied 45 gebildet wird.
In diesen ersten Durchflußraum 61 mündet die Hochdruckleitung
13 zum gemeinsamen Hochdrucksammelraum 7, und die
Verbindungsleitung 35 führt von dort zum ersten Druckraum 33
des Einspritzventils 17 ab, wobei die Verbindungsleitung 35
ständig mit der Hochdruckleitung 13 verbunden bleibt.
Auf der dem Stellmagneten 49 abgewandten Seite begrenzt der
erste Ventilsitz 49 einen zweiten Durchflußraum 63, in den
der Verbindungskanal 43 zum zweiten Druckraum 41 des
Einspritzventils 17 mündet, und der sich über den Bereich der
zweiten Ausnehmung 53 hinaus bis an einen zweiten
gehäusefesten Ventilsitz 65 erstreckt, wobei dieser zweite
Ventilsitz 65 durch eine konische Durchmesserverringerung der
Gehäusebohrung 47 gebildet wird und mit einer zweiten
Ventildichtfläche 67 an der dem Stellmagneten 49 abgewandten
Stirnseite des Steuerventilgliedes 45 zusammenwirkt.
Der zweite Ventilsitz 65 ist dabei in einem einen Teil der
Gehäusebohrung 47 aufnehmenden Füllstück 69 angeordnet, das
über eine Verschlußschraube 71 am Gehäuse 20 verspannt ist.
Der in dem Füllstück 69 befindliche Teil der Gehäusebohrung
47 geht in der Art einer Stufenbohrung in eine axiale
Sackbohrung 73 kleineren Durchmessers in Verlängerung der
Gehäusebohrung 47 über. Dabei ist der Durchmesser des in das
Füllstück 69 ragenden Ventilgliedabschnittes 55 geringfügig
kleiner als der Durchmesser des dem Ventilgliedabschnitt 55
führenden Teils der Gehäusebohrung 47, wobei der freie
Querschnitt kleiner dimensioniert ist als der
Öffnungsquerschnitt am zweiten Ventilsitz 65 und somit eine
Drosselstrecke bildet.
Es ist jedoch auch möglich, daß Steuerventilglied 45 mit
seinem an die zweite Ventildichtfläche 67 angrenzenden
Ventilgliedabschnitt 55 dicht in der Gehäusebohrung 47 im
Füllstück 69 zu führen und den Kraftstoffdurchtritt über eine
Längsnut vom zweiten Durchflußraum 63 in eine an den zweiten
Ventilsitz 65 vom Durchflußraum hin angrenzende Innenringnut
in der Gehäusebohrung zu ermöglichen. Von der axialen
Sackbohrung 73, die einen dritten Durchflußraum 74 bildet,
führt eine Querbohrung 75 ab, die über eine
Entlastungsleitung 77 mit dem Niederdruckraum 3 verbunden ist
und über die bei vom zweiten Ventilsitz 65 abgehobenen
Steuerventilglied 45 der zweite Durchflußraum 63 entlastbar
ist.
An seinem dem Stellmagnet 49 zugewandten Ende ist eine
Ankerplatte 81 über eine Dämpfungsvorrichtung 101 an dem
Steuerventilglied 45 angeordnet, die mit dem nicht näher
dargestellten Stellmagneten 49 zusammenwirkt, der unter
Zwischenschaltung einer Zwischenplatte 85 in axialer
Verlängerung der Gehäusebohrung 47 am Gehäuse 20 der
Einspritzeinheit 15 angebracht ist. Dabei vergrößert sich die
Gehäusebohrung 47 im Bereich des Austritts zur Zwischenplatte
85 und bildet so einen Federraum 87, in dem eine zwischen
einer Ringscheibe der Zwischenplatte 85 und einem Federteller
89 am Steuerventilglied 45 eingespannte Rückstellfeder 91
angeordnet ist, die das Steuerventilglied 45 des
Drei-Wegesteuerventils 19 bei stromlosem Zustand des Stellmagneten
49 mit seiner zweiten Ventildichtfläche 67 in Anlage am
zweiten Ventilsitz 65 hält.
Die Ansteuerung des Stellmagneten 49 erfolgt mittels eines
elektronischen Steuergerätes 93, das Betriebsparameter der zu
versorgenden Brennkraftmaschine verarbeitet und über das auch
die Steuerung des Drucksteuerventils 9 erfolgen kann.
In Fig. 2 ist eine vergrößerte Darstellung der
erfindungsgemäß ausgestalteten Dämpfungsvorrichtung 101
dargestellt, die zwischen dem Steuerventilglied 45 und der
Ankerplatte 81 angeordnet ist. Die Ankerplatte 81 ist über
die Dämpfungsvorrichtung 101 federnd nachgiebig bzw.
schwimmend zum Steuerventilglied 45 gelagert. Die
Dämpfungsvorrichtung 101 weist ein Federelement 102 auf,
welches gleich groß oder kleiner als die Ankerplatte 81
ausgebildet ist. Bevorzugt ist vorgesehen, daß das
Federelement 102 streifenförmig ausgebildet ist. Das
Federelement 102 ist im äußeren Randbereich über eine lösbare
oder nicht lösbare Verbindung 115, wie beispilesweise eine
Nietverbindung oder eine Schraubverbindung, mit der
Ankerplatte 81 fest verbunden, wobei zwischen dem
Federelement 102 und der Ankerplatte 81 Distanzscheiben 103
angeordnet sind. Die Dicke der Distanzscheibe 103 bestimmt
den Abstand zwischen dem Federelement 102 und der Ankerplatte
81. Das Federelement 102 ist im mittleren Bereich zwischen
zwei nachgiebigen Elementen 104, 105 über ein als Schraube
ausgebildetes Befestigungsmittel 106 eingespannt und zum
Steuerventilglied 45 fixiert. Dafür weist die Schraube 106
einen Gewindeabschnitt 107 auf, der in eine Gewindebohrung
110 des Steuerventilgliedes 45 eingreift. An den
Gewindeabschnitt 107 schließt sich ein im Durchmesser
vergrößerter zylindrischer Schaft 108 an, wodurch ein
Ringabschnitt 109 ausgebildet ist, der an dem zwischen dem
Federelement 102 und der Ankerplatte 81 angeordneten
nachgiebigen Element 105 angreift und die als nachgiebige
Elemente 104 und 105 ausgebildeten Unterlagscheiben sowie das
Federelement 102 zum Steuerventilglied 45 festlegt.
Der zylindrische Schaft 108 und ein sich daran anschließender
Schraubenkopf 111 der Befestigungsschraube 106 ist von einer
gestuften Durchgangsbohrung 112 der Ankerplatte 81 umgeben.
Die Durchgangsbohrung 112 weist eine erste Bohrung 113 und
eine zweite Bohrung 114 auf, die im Durchmesser größer als
der Schraubenkopf 111 und der zylindrische Schaft 108
ausgebildet sind, wobei der Durchmesser der zweiten Bohrung
114 gegenüber dem Durchmesser des Schraubenkopfes 111 kleiner
ausgebildet ist, so daß eine Schulter 116 ausgebildet ist,
die einen Ringabschnitt 117 des Schraubenkopfes 111
hintergreift. Die Länge des zylindrischen Schaftes 108 bzw.
die Länge der zweiten Bohrung 114 ist dabei derart
aufeinander abgestimmt, daß ein Abstand B zwischen der
Schulter 116 und mit dem Ringabschnitt 117 ausgebildet ist.
Desweiteren ist die Dicke der Distanzscheibe 103 größer als
die Dicke der Unterlagscheibe 105 ausgebildet, so daß
zwischen der Unterlagscheibe 105 und der gegenüberliegenden
Körperkante der Ankerplatte 81 ein Zwischenraum A ausgebildet
ist. Die Länge des Schaftes 108 ist in Abhängigkeit des
gewünschten Abstandes B und des gewünschten Abstandes A
auszubilden.
Der Zwischenraum A bildet einen Federweg und bestimmt die
Dämpfung für den Fall, daß der Stellmagnet 49 stromlos
geschalten wird und das Steuerventilglied 45 eine
Schließbewegung durchführt, wodurch das Steuerventilglied 45
mit seiner zweiten Ventildichtfläche 47 in Anlage am zweiten
Ventilsitz 45 gelangt. Der Abstand B bildet einen Federweg
bzw. das Maß der Dämpfung für den Fall, daß eine Einspritzung
erfolgen soll und der elektrische Stellmagnet 49 vom
Steuergerät 93 bestromt wird, wodurch das Steuerventilglied
45 entgegen der Kraft der Rückstellfeder 21 die erste
Ventildichtfläche 57 zur Anlage an den ersten Ventilsitz 69
überführt.
Durch die Größe der Unterlagscheiben 104 und 105 als auch
durch die Dicke der Unterlagscheiben 104, 105 sowie des
Elastizitätsmoduls der Unterlagscheiben 104, 105 kann die
Dämpfung des Federelementes 102 bestimmt werden. Desweiteren
sind bei der Abstimmung der Dämpfungsvorrichtung 101 die
bewegten Massen der Ankerplatte 81 und des
Steuerventilgliedes 45 zu berücksichtigen.
Durch die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform bezüglich
der Unterlagscheibe 105, die größer als die Unterlagscheibe
104 ausgebildet ist, kann erzielt werden, daß die Dämpfung
bei einer Schließbewegung des Steuerventilgliedes 45 bei der
Beendigung der Einspritzung nachgiebiger ausgebildet ist als
bei der Öffnungsbewegung des Steuerventilgliedes 45, wenn der
Stellmagnet 49 bestromt wird. Alternativ kann vorgesehen
sein, daß die Unterlagscheiben 104, 105 gleich groß
ausgebildet sind. Desweiteren kann auch vorgesehen sein, daß
in Abhängigkeit des Anwendungsfalles lediglich eine
Unterlagscheibe 104 oder 105 angeordnet sein kann. Darüber
hinaus kann durch die Dicke und die Breite des vorzugsweise
rechteckförmig ausgebildeten Federelementes 102 das
Prellverhalten des Steuerventilgliedes 45 beeinflußbar sein.
Es versteht sich, daß die Dämpfungsvorrichtung 101
anwendungsspezifisch auch nur in eine Bewegungsrichtung
wirken kann, wobei dann entweder nur der Zwischenraum A oder
der Abstand B vorgesehen ist. Alternativ kann auch vorgesehen
sein, daß anstelle des als Schraube ausgebildeten
Befestigungsmittels 106 weitere Befestigungsmöglichkeiten
vorgesehen sein können, die ermöglichen, daß eine Fixierung
des Federelementes 102 und ggf. der nachgiebigen Elemente
104, 105 ermöglicht ist.
Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtung arbeitet
in folgender Weise:
Beim Anlassen der Brennkraftmaschine fördert die
Hochdruckpumpe 1 Kraftstoff aus dem Niederdruckraum 3 in den
Hochdrucksammelraum 7 und baut dort einen über das
Drucksteuerventil 9 einstellbaren Kraftstoffhochdruck auf.
Dieser Kraftstoffhochdruck wird über die Hochdruckleitungen
13 zu den einzelnen Einspritzeinheiten 15 übertragen und
setzt sich dort zunächst über die Verbindungsleitung 35 in
den ersten Druckraum 33 des Einspritzventils 17 und bei
stromlosem elektrischen Stellmagnet 49, bei dem das
Steuerventilglied 45 des Drei-Wegeventils 19 mit seiner
zweiten Ventildichtfläche 67 am zweiten Ventilsitz 65
anliegt, über den ersten Durchflußraum 61 und den zweiten
Durchflußraum 63 am Drei-Wegeventil 19 sowie den
Verbindungskanal 43 in den zweiten Druckraum 41 des
Einspritzventils 17 fort. Dabei wird das Einspritzventilglied
21 durch die den zweiten Druckraum 41 begrenzende Wirkfläche
am Kolben 38, die größer ist als die Wirkfläche der
Druckschulter 31, im ersten Druckraum 33 und mit
Unterstützung der Ventilfeder 39 am Ventilsitz 29 gehalten,
so daß das Einspritzventil 17 geschlossen ist.
Soll eine Einspritzung erfolgen, wird der elektrische
Stellmagnet 49 vom Steuergerät 93 bestromt und verschiebt
infolge dessen das Steuerventilglied 45 des
Drei-Wegesteuerventils 19 entgegen der Kraft der Rückstellfeder 91
in Anlage an seinen zweiten Anschlag, d. h. die erste
Ventildichtfläche 57 kommt zur Anlage an den ersten
Ventilsitz 59 und verschließt die Verbindung zwischen dem
ersten, mit der Hochdruckleitung 13 verbundenen Durchflußraum
61 und dem zweiten, mit dem zweiten Druckraum 41 verbundenen
Durchflußraum 63. Bei dieser Stellbewegung erfolgt eine
verzögerte Bewegung der Ankerplatte 81, die durch das
Federelement 102 ermöglicht ist. Dadurch erfolgt ein
gedämpfter Aufprall der Ventildichtfläche 57 am ersten
Ventilsitz 59, so daß ein Ventilabspringen verhindert ist.
Die Ankerplatte 81 kann dabei um den Federweg gemäß Abstand B
ausgelenkt werden, wobei der Federweg bevorzugt derart
gewählt ist, wonach die Schulter 116 der gestuften
Durchgangsbohrung 112 nicht zur Anlage an dem Ringabschnitt
117 des Schraubenkopfes 111 kommt.
Gleichzeitig wird bei der Überführung des Steuerventilgliedes
45 zur Schließung des ersten Ventilsitzes 59 die Verbindung
zwischen dem zweiten Durchflußraum 63 zum mit der
Entlastungsleitung 77 verbundenen, durch die Sackbohrung 73
gebildeten dritten Durchflußraum 74 aufgesteuert, so daß sich
der Druck im zweiten Druckraum 41 entspannt. Infolge dieses,
durch den geringen Durchtrittsquerschnitt im Bereich 55
gedrosselten, Abströmens aus dem zweiten Druckraum 41 und dem
damit verbundenen Druckabfall reicht die in Öffnungsrichtung
im ersten Druckraum 44 auf das Einspritzventilglied 21
wirkende Kraft nun aus, dieses entgegen der Kraft der
Ventilfeder 39 von seinem Ventilsitz 29 abzuheben, so daß das
Einspritzventil 17 öffnet und der Kraftstoff an der
Einspritzöffnung 27 zur Einspritzung gelangt.
Soll die Einspritzung beendet werden, wird der elektrische
Stellmagnet 49 über das Steuergerät 93 erneut stromlos
geschaltet, das Steuerventilglied 45 wird von der
Rückstellfeder 91 erneut mit der ersten Ventildichtfläche 57
an den ersten Ventilsitz 59 gebracht, so daß der zweite
Durchflußraum 63 wieder mit der Hochdruckleitung 13 verbunden
ist und sich so im zweiten Druckraum 41 des Einspritzventils
17 erneut ein das Einspritzventilglied 21 mit seiner
Dichtfläche 25 auf den Ventilsitz 29 pressender Hochdruck
aufbaut, der das Einspritzventil 17 entgegen dem Druck im
ersten Druckraum 33 geschlossen hält. Dabei ist aufgrund des
durch den Zwischenraum A gebildeten Federweg ermöglicht, daß
nach der Schließbewegung die Ankerplatte 81 in
Schließbewegung weiterbewegt wird, so daß eine gedämpfte
Schließbewegung ermöglicht ist, wodurch wiederum ein
Abspringen des Steuerventilgliedes 45 von dem ersten
Ventilsitz 59 unterbunden ist. Diese Dämpfung ist bevorzugt
weicher ausgebildet, da hier größere Stellkräfte wirken. Dies
wird insbesondere dadurch bewirkt, daß das nachgiebige
Element 104 gegenüber dem nachgiebigen Element 105 kleiner
ausgebildet ist, so daß eine weitere Dämpfung bzw. eine
größere Durchbiegung des Federelementes 102 ermöglicht sein
kann.
Claims (14)
1. Kraftstoffeinspritzeinheit, die zumindest je ein in den
Brennraum der Brennkraftmaschine ragendes Einspritzventil
(17) mit einem Einspritzventilglied (21) aufweist, das
mit einem Ventilsitz (29) zur Steuerung der Einspritzung
zusammenwirkt und dabei eine in einem ersten Druckraum
(33) liegende Druckfläche (31) aufweist, die durch den
Druck im ersten Druckraum (33) in Öffnungsrichtung
beaufschlagt ist, und daß auf seiner dem Ventilsitz (29)
abgewandten Rückseite eine vom Druck wenigstens mittelbar
beaufschlagten zweiten Druckraum (41) aufweist, wobei der
erste Druckraum (33) über eine Verbindungsleitung (35)
zur Hochdruckleitung (13) ständig mit einem
Hochdrucksammelraum (7) verbunden ist und mit einem von
einem elektrischen Steuergerät (93) mittels eines
Stellmagneten (49) gesteuerten Drei-Wegesteuerventil
(19), das zwei mit je einem Ventilsitz (59, 65)
zusammenwirkende Dichtflächen (57,67) aufweisende
Steuerventilglied (45) besitzt, das in seiner Einstellung
mit der einen Dichtfläche (57) auf den einen Ventilsitz
(49) zur Anlage kommt und dabei die Verbindung der
Hochdruckleitung (13) zum zweiten Druckraum (41) schließt
und die Verbindung des zweiten Druckraumes (41) zu einer
Entlastungsleitung (77) öffnet und in seiner anderen
Stellung diese Verbindung öffnet bzw. schließt, wobei das
Steuerventilglied (45) in seiner einen die Verbindung zum
zweiten Druckraum (41) zur Entlastungsleitung (77)
herstellenden Stellung einen Drosselquerschnitt begrenzt
und in seiner anderen Stellung eine ungedrosselte, in
beiden Strömungsrichtungen freie Verbindung vom zweiten
Druckraum (41) zur Hochdruckleitung (13) herstellt,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem zum
Stellmagneten (69) weisenden Ende des Steuerventilgliedes
(45) und einer dem Steuerventilglied (45) zugeordneten
Ankerplatte (81) eine Dämpfungsvorrichtung (101)
vorgesehen ist, die zumindest in einer Bewegungsrichtung
des Steuerventilgliedes (45) einen Schließvorgang des
Steuerventilgliedes (45) dämpft.
2. Kraftstoffeinspritzeinheit nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Dämpfungsvorrichtung (101) ein
Federelement (102) aufweist, welches einerseits fest mit
dem Steuerventilglied (45) und andererseits fest mit der
Ankerplatte (81) verbunden ist.
3. Kraftstoffeinspritzeinheit nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das Federelement (102) als
Federplatte ausgebildet ist, die im wesentlichen parallel
zur Ankerplatte (81) angeordnet ist und mit
Befestigungsmitteln (106), vorzugsweise einer Schraube,
am Steuerventilglied (45) angeordnet ist.
4. Kraftstoffeinspritzeinheit nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Federplatte (102) im äußeren
Randbereich mit Verbindungsmitteln (115) zur Ankerplatte
(81) befestigt ist, wobei zwischen der Ankerplatte (81)
und der Federplatte zumindest ein Distanzelement (103)
vorgesehen ist.
5. Kraftstoffeinspritzeinheit nach einem der Ansprüche 2 bis
4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein nachgiebiges
Element (104, 105) parallel zum Federelement (102)
angeordnet ist und über das Befestigungsmittel (106) zum
Steuerventilglied (45) positioniert ist.
6. Kraftstoffeinspritzeinheit nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß das Federelement (102) zwischen zwei
nachgiebigen Elementen (105, 106) am Steuerventilglied
(45) angeordnet ist.
7. Kraftstoffeinspritzeinheit nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Dicke des Distanzelementes (103)
größer als die Dicke des zwischen dem Federelement (102)
und der Ankerplatte (81) angeordneten nachgiebigen
Elementes (105) ausgebildet ist und ein dadurch
gebildeter Zwischenraum (A) den Federweg in einer
Bewegungsrichtung des Steuerventilgliedes (45) einstellbar
ist.
8. Kraftstoffeinspritzeinheit nach einem der Ansprüche 3 bis
7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerplatte (81) zur
Aufnahme des Befestigungsmittels (106) eine gestufte
Durchgangsbohrung (102) aufweist und der Durchmesser
einer ersten Bohrung (113) und einer zweiten Bohrung
(114) größer als das darin angeordnete Befestigungsmittel
(106) ausgebildet ist.
9. Kraftstoffeinspritzeinheit nach einem der Ansprüche 3 bis
8, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungsmittel
(106) als Schraube ausgebildet ist und einen an einen
Schraubenkopf (111) sich anschließenden, im Durchmesser
kleiner ausgebildeten zylindrischen Schaft (108)
aufweist, der wiederum in einen im Durchmesser kleiner
ausgebildeten Gewindeabschnitt (107) übergeht, wobei die
Länge des Schaftbereiches (108) größer als der
Zwischenraum (A) und die Länge der zweiten Bohrung (114)
ausgebildet ist.
10. Kraftstoffeinspritzeinheit nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die gestufte
Durchgangsbohrung (112) eine Schulter (116) aufweist, die
zu einem zwischen dem Schaft (108) und dem Schraubenkopf
(111) gebildeten Ringabschnitt (117) einen Abstand (B)
aufweist, wodurch ein Federweg für eine zweite
Bewegungsrichtung des Steuerventilgliedes (45)
einstellbar ist.
11. Kraftstoffeinspritzeinheit nach einem der Ansprüche 2 bis
10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steifigkeit des
Federelementes (102) in Abhängigkeit der Größe der
nachgiebigen Elemente (104, 105) einstellbar ist.
12. Kraftstoffeinspritzeinheit nach einem der Ansprüche 2 bis
11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steifigkeit des
Federelementes (102) durch die Dicke des Federelementes
(102) und insbesondere durch die Dicke der nachgiebigen
Elemente (104, 105) einstellbar ist.
13. Kraftstoffeinspritzeinheit nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Federweg des
Steuerventilgliedes (45) durch die Größe des
Zwischenraumes (A) und den Abstand (B) einstellbar ist.
14. Kraftstoffeinspritzeinheit nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das prellverhalten
des Steuerventilgliedes (45) durch die Masse der
Ankerplatte (81) und der Dämpfungsvorrichtung (101) als
auch durch den freien Federweg des Zwischenraumes (A) und
des Abstandes (B) einstellbar ist.
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