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Stand der Technik
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Die
Erfindung geht von einer Kraftstoffeinspritzventileinrichtung für Brennkraftmaschinen
nach der Gattung des Patentanspruchs 1 aus. Bei derartigen, zum
Beispiel aus der Schrift
DE
195 04 849 bekannten Kraftstoffeinspritzventileinrichtungen
ist ein Ventilglied zur Steuerung eines Einspritzquerschnittes axial
in einem Ventilkörper
verschiebbar geführt. Dieser
Ventilkörper
ist dann mittels einer Spannmutter axial gegen einen Ventilhaltekörper verspannt, wobei
in diesem Ventilhaltekörper
Druckkanäle
zum Zuführen
der Einspritzmedien vorgesehen sind. Dabei können wie zum Beispiel bei dem
oben genannten bekannten Kraftstoffeinspritzventil mehrere, zum Beispiel
zwei Druckkanäle
im Ventilkörper
und im Ventilhaltekörper
vorgesehen sein, um zum Beispiel eine mehrstufige, vorzugsweise
zweistufige Öffnungshubbewegung
des verschiebbaren Ventilgliedes zu steuern. Derartige Kraftstoffeinspritzventile sind
zum Beispiel mit einem nach außen öffnenden Ventilglied
versehen, an dem zwei axial übereinanderliegende
Einspritzlochreihen vorgesehen sind, die beim nach außen gerichteten Öffnungshub
des Ventilgliedes nacheinander aufsteuerbar sind. Der zweistufige Öffnungshubverlauf
eines derartigen Ventilgliedes kann dabei mechanisch über verschiedene Rückstellkräfte, zum
Beispiel zwei Ventilfedern oder hydraulisch über zusätzliche Ventile gesteuert sein. Besonders
vorteilhaft ist es jedoch, die zweistufige Öffnungshubbewegung eines derartigen
Kraftstoff einspritzventils mittels zweier getrennter Druckkanäle vorzunehmen,
die verschiedene Einspritzdruckniveaus aufweisen. Für derartige
Kraftstoffeinspritzventile sind daher wenigstens zwei Druckkanäle im Ventilkörper und
weiter im Ventilhaltekörper
vorzusehen, wobei die Druckanschlüsse an diese getrennten Druckkanäle bisher
in konstruktiv aufwendiger Weise zum einen an der Mantelfläche des
Ventilhaltekörpers
und zum Anderen an dessen brennraumabgewandter Stirnfläche vorgesehen
waren.
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Alternativ
zur oben genannten bekannten Kraftstoffeinspritzventileinrichtung
werden zwei getrennte Druckkanäle
zur Zuführung
von Einspritzmedien an die Einspritzöffnung auch bei sogenannten Bi-Fluid-Düsen notwendig,
bei denen zwei verschiedene Einspritzmedien voneinander getrennt
an den Einspritzquerschnitt des Einspritzventils zugeführt werden
müssen.
Dabei sind die Druckanschlüsse
für diese
Druckkanäle
zum Zuführen
von beispielsweise Kraftstoff und Wasser, bisher ebenfalls weit
voneinander entfernt am Ventilhaltekörper vorgesehen, was neben
einem erhöhten
Bauraum auch einen erhöhten
konstruktiven Aufwand zum Befestigen der entsprechenden Druckleitungen
zur Folge hat.
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Aus
der
JP 07-174056
AA ist ein Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen bekannt,
das zwei Anschlüsse
aufweist, um Kraftstoff in zwei getrennte Kraftstoffkanäle innerhalb
des Kraftstoffeinspritzventils zu leiten.
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Aus
der
DE 849 325 B ist
ebenfalls ein Kraftstoffeinspritzventil bekannt, das zwei Anschlüsse zur Einleitung
von Kraftstoff aufweist.
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Vorteile der Erfindung
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Die
erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventileinrichtung
für Brennkraftmaschinen
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den
Vorteil, daß die
Druckanschlüsse
für die
voneinander getrennten zwei Druckka näle möglichst dicht nebeneinander
angeordnet sind, was den Bauraum und Montagebedarf gering hält, wobei
zudem herkömmliche
Befestigungselemente für
die Druckleitungen verwendet werden können. Dazu sind die Druckanschlüsse der
Druckkanäle
im Ventilhaltekörper
an einer, dem Ventilkörper
abgewandten Stirnfläche
des Ventilhaltekörpers
vorgesehen, an die zwei herkömmliche
Hochdruckzulaufleitungen in einer Tandem-Anordnung gleichzeitig angeschlossen
werden können.
Dabei weisen die Hochdruckzulaufleitungen an ihren Enden jeweils
einen im Querschnitt erweiterten Druckstutzen auf, der mit den Druckanschlußflächen in
der Stirnfläche
des Ventilhaltekörpers
zusammenwirkt, wobei die Druckstutzen der Zulaufleitungen in vorteilhafter
Weise mittels einer gemeinsamen, auf den Schaft des Ventilhaltekörpers aufgeschraubten
Spannmutter gegen den Ventilhaltekörper verspannt sind. Dabei
ist zwischen den Druckstutzen der Hochdruckzulaufleitungen und der
diese gegen den Ventilhaltekörper
verspannenden Spannmutter vorzugsweise eine Druckplatte eingespannt,
die die Druckstutzen der Zulaufleitungen korrekt positioniert und
die für
eine Serienfertigung einteilig und für Versuchszwecke mit wechselnden
Leitungen vorzugsweise zweiteilig ausgebildet ist. Um dabei einen
möglichen
Toleranzausgleich zwischen den beiden Leitungen zu ermöglichen,
können
die konischen Stirnflächen
der Druckanschlußstutzen
weich ausgeführt
sein, so daß sie
sich beim Verspannen plastisch verformen. Alternativ ist es jedoch
auch möglich,
zwischen den Druckstutzen der Hochdruckleitungen und der Druckplatte
eine weiche, fließfreie
Schicht (zum Beispiel Kupfer oder weicher Stahl) zwischenzulegen.
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Der
im Ausführungsbeispiel
gezeigte und beschriebene Anschluß für zwei voneinander getrennte Hochdruckleitungen
ist dabei dort nur mit zwei Druckanschlüssen gezeigt, es ist aber alternativ
auch möglich,
mehr als zwei Hochdruckleitungen auf diese Weise mit einer gemeinsamen
Spannmutter am einspritzabgewandten Ende des Ventilhaltekörpers zu befestigen.
Zudem ist der erfindungsgemäße Druckleitungsanschluß nur an
einem Kraftstoffeinspritzventil gezeigt, ist aber a nalog dazu auch
an ähnlichen Bauteilen
wie zum Beispiel Kraftstoffeinspritzpumpen verwendbar.
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Bei
Kraftstoffeinspritzventilen können
die zwei separaten Druckanschlüsse
und Druckkanäle zum
Zuführen
zweier Einspritzmedien oder auch eines Mediums mit verschiedenen
Druckniveaus dienen.
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Es
ist alternativ bei sogenannten Vario-Register-Düsen auch möglich den zweiten Druckkanal als
Steuerleitung zu verwenden. Dabei erfolgt der z. B. zweistufige Öffnungshub
des Ventilgliedes durch das hydraulische Blockieren des Ventilglieds
in einer Zwischenlage. Das Ventilglied weist dazu einen Steuerkolben
auf, der in einem hydraulischen Arbeitsraum verschiebbar ist. Die
Entlastungsleitung dieses Arbeitsraumes wird dabei durch ein Ventil oder
vorzugsweise einen Ausweichkolben verschlossen gehalten, auf den
ein bestimmter Schließdruck wirkt.
In der ersten Öffnungshubphase
verschiebt nun das am Ventilglied angreifende erste Öffnungsdruckniveau
das Ventilglied in eine Zwischenposition, wobei der Druck im hydraulisch
geschlossenen Arbeitsraum durch Verschieben des Steuerkolbens so weit
ansteigt, bis er eine weitere Öffnungshubbewegung
des Ventilgliedes in der erreichten Zwischenlage hydraulisch blockiert.
Erst mit einem signifikanten weiteren Druckanstieg des Öffnungsdruckes
wird das Ventil in der Entlastungsleitung des hydraulischen Arbeitsraumes
aufgesteuert oder der Ausweichkolben verschoben, so daß das Ventilglied
die zweite Öffnungshubstufe
bis zu seinem Endanschlag durchlaufen kann.
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Dabei
ist es nunmehr mit dem zweiten Druckkanal möglich, die auf den Ausweichkolben oder
das Ventil in der Entlastungsleitung wirkende Schließkraft einzustellen,
bzw. Ventil oder Ausweichkolben zu schalten und somit unmittelbar
die Freigabe des Ausweichvolumens und somit den Ventilgliedhub zu
steuern. Alternativ ist es auch möglich, den Arbeitsraum des
Steuerkolbens direkt mit einem einstellbaren Steuerdruck zu beaufschlagen
und so die Öffnungshubbewegung
des Ventilgliedes zu steuern.
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Weitere
Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung
sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.
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Zeichnung
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Ein
Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventileinrichtung
für Brennkraftmaschinen
ist in der 1 dargestellt und wird in der
nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert.
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Dabei
zeigt die 1 einen Längsschnitt durch den erfindungswesentlichen
Teil einer Kraftstoffeinspritzventileinrichtung, an deren brennraumabgewandter
Stirnfläche
des Ventilhaltekörpers
zwei Hochdruckzulaufleitungen befestigt sind.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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Die
in der 1 dargestellte Kraftstoffeinspritzventileinrichtung
für Brennkraftmaschinen
weist einen Ventilkörper 1 auf,
der mit seinem einen Ende in den Brennraum der zu versorgenden Brennkraftmaschine
ragt und der mit seinem anderen Ende mittels einer Überwurfmutter 3 axial
gegen einen Ventilhaltekörper 5 verspannt
ist. Im Ventilkörper 1 ist dabei
ein kolbenförmiges
Ventilglied 7 axial gegen die Rückstellkraft einer Ventilfeder 9 verschiebbar
geführt,
wobei das Ventilglied 7 in nicht näher dargestellter Weise an
seinem brennraumseitigen Ende eine Ventildichtfläche aufweist, mit der es zur
Steuerung eines Einspritzöffnungsquerschnittes
mit einer ortsfesten Ventilsitzfläche im Ventilkörper 1 zusammenwirkt.
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Dabei
werden beim erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventil
zwei unabhängig
voneinander angeordnete Einspritzmediumzuführleitungen verwendet, über die
das Einspritzmedium zum Einspritzquerschnitt im Ventilkörper 1 gelangt.
Dazu sind im Ventilkörper 1,
einer zwischen dem Ventilkörper 1 und
dem Ventilhaltekörper 5 eingespannten
Zwischenscheibe 11 und dem Ventilhaltekörper 5 zwei axial
verlaufende Druckkanäle 13 vorgesehen,
die ausgehend von einer dem Ventilkörper 1 abgewandten
Stirnfläche 15 des
Ventilhaltekörpers 5 an
den nicht näher
dargestellten Ventilsitz innerhalb des Ventilkörpers 1 münden. Die
Eintrittsöffnungen
der Druckkanäle 13 an
der Stirnfläche 15 des
Ventilhaltekörpers 5 sind
dabei als konisch ausgebildete Druckanschlußflächen 17 ausgebildet.
An diese konischen Druckanschlußflächen 17 gelangen
zwei separate Hochdruckzulaufleitungen 19 mit an ihren
Enden vorgesehen Druckstutzen 21 zur Anlage, wobei die Druckstutzen 21 durch
Querschnittserweiterungen an den Zulaufleitungen 19 gebildet
sind. Die mit den Druckanschlußflächen 17 zusammenwirkenden Stirnfläche 23 der
Druckstutzen 21 sind dabei ebenfalls konisch ausgebildet.
Desweiteren bildet der Querschnittsübergang zwischen den Druckstutzen 21 zum
rohrförmigen
Querschnitt der Zulaufleitungen 19 an ihrem, dem Ventilhaltekörper 5 abgewandten Ende
einen Ringabsatz 25. An diesem Ringabsatz 25 der
Druckstutzen 21 greift eine Spannmutter 27 axial an,
die mittels eines Innengewindes auf ein Außengewinde am Schaft des Ventilhaltekörpers 5 aufgeschraubt
ist. Dabei ist zwischen der Spannmutter 27 und den Ringabsatzflächen 25 an
den Druckstutzen 21 eine Druckplatte 29 eingespannt,
die die Druckstutzen 21 zu den Druckanschlußflächen 17 hin
positioniert und die eine gleichmäßige Krafteinleitung beim axialen
Verspannen der Spannmutter 27 auf die Dichtflächen zwischen
Druckstutzen 21 und Druckanschlußflächen 17 gewährleistet.
Für einen
Toleranzausgleich zwischen den beiden Druckstutzen 21 der Zulaufleitungen 19 ist
zudem zwischen der Druckplatte 29 und den Druckstutzen 21 eine
Schicht aus Kupfer oder einem weichen Stahl vorgesehen, die sich
beim Anziehen der Spannmutter 27 verformt.
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Dabei
ist es nun über
die beiden separaten Zulaufleitungen 19 und die getrennt
geführten
Druckkanäle 13 innerhalb
des Kraftstoffeinspritzventils möglich,
dem, dem Einspritzöffnungsquerschnitt
vorgelagerten Druckraum ein Einspritzmedium mit unterschiedlichen
Einspritzdrücken
zuzuführen,
so daß die
in der Funktion bekannte Vario-Register-Düse mit einem
nach außen
gerichteten zweistufigen Ventilgliedöffnungshub über die gezielte Zuführung von Einspritzkraftstoff
mit unterschiedlichen Kraftstoffdrücken derart ansteuerbar ist,
daß zunächst nur
eine erste, die untere Spritzlochreihe aufsteuernde Ventilgliedöffnungshublage
erreicht wird und mit Zufuhr des unter höherem Druck stehenden Kraftstoffes auch
die zweite Öffnungshubstufe
angefahren werden kann.
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Die
Befestigung der zwei separaten Zulaufleitungen 19 erfolgt
dabei nunmehr in konstruktiv einfacher Weise mittels eines sogenannten
Tandemanschlußes
an der ventilkörperabgewandten
Stirnfläche 15 des
Ventilhaltekörpers 5,
wobei zum Verspannen der Druckstutzen 21 der Zulaufleitungen 19 gegen
die entsprechenden Druckanschlußflächen 17 eine
herkömmliche
Spannmutter 27 verwendet werden kann.