DE19942291A1 - Kraftstoffeinspritzventil für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzventil eines für eine Brennkraftmaschine vorgesehenen Pumpe-Leitung-Düse-Systems, mit einem Düsenhalter und einer in einem Düsenkörper gegen eine Druckfeder längsverschiebbar geführten Düsennadel, mit einem die Düsennadel umgebenden Druckraum und einer in den Druckraum mündenden Zulaufleitung, wobei auf der Rückseite der Düsennadel in einer von der Zulaufleitung abzweigenden und zu einem Kraftstofftank führenden Rücklaufleitung ein als Steuerventil wirkender und den Kraftstoffrücklauf wegesteuernder Druckentlastungskolben in dem Düsenhalter längsverschiebbar angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzventil eines für eine Diesel-Brennkraftmaschine vorgesehenen Pumpe-Leitung-Düse-Systems, mit einem Düsenhalter und einer in einem Düsenkörper gegen eine Druckfeder längsverschiebbar geführten Düsennadel, mit einem die Düsennadel umgebenden Druckraum und einer in den Druckraum mündenden Zulaufleitung.

Aus der DE 44 41 603 A1 ist ein derartiges Pumpe-Leitung-Düse-System bekannt, bei dem von einer Kraftstoffeinspritzpumpe ge­ förderter Kraftstoff über eine Einspritzleitung in ein Kraft­ stoffeinspritzventil gelangt.

Ferner ist aus der MTZ Motortechnische Zeitschrift 57 (1996)4, Bild 17, ein Kraftstoffeinspritzventil bekannt, bei dem in ei­ nem Düsenkörper eine federbelastete Düsennadel längsverschieb­ bar geführt ist, die von einem Druckraum umgeben ist, in den eine Zulaufleitung mündet. Die Düsennadel steht über einen Druckstift mit einem Druckbolzen in Verbindung, auf dem sich eine Druckfeder abstützt. Bei dieser sogenannten Zweifeder- Düsenhalter-Kombination wird eine abgesetzte bzw. gestufte Ein­ spritzung bewirkt, da zunächst nur eine Druckfeder, später je­ doch beide Druckfedern wirken. Mit Maßnahmen dieser Art lassen sich deutliche Geräuschminderungen erzielen.

Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, an einem Kraftstoffeinspritzventil durch den Kraftstoffrücklauf steuern­ de Maßnahmen einen die Stickoxid- und Geräuschemissionen redu­ zierenden Einspritzdruckverlauf zu ermöglichen.

Zur Lösung der Aufgabe sind die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale vorgesehen.

Durch die Anordnung eines in der Rücklaufleitung eingesetzten und als Steuerventil wirkenden Druckentlastungskolbens kann durch eine kurzzeitige Strömungsverbindung zwischen der Zulauf­ leitung und der zum Tank führenden Rücklaufleitung der Ein­ spritzdruck innerhalb eines definierten Bereiches des Druckver­ laufes abgesenkt und damit die in dieser Phase eingespritzte Kraftstoffmenge verringert werden, so daß auf diese Weise auf die Geräusch- und Stickoxidemissionen sowie auf den Kraftstoff­ verbrauch einer Diesel-Brennkraftmaschine reduzierend einge­ wirkt werden kann.

In den Unteransprüchen sind noch vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung angegeben.

Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand von Ausführungsbei­ spielen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzventil mit einem druckgesteuerten Druckentlastungsventil im Längsschnitt,

Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzventil mit einem mechanisch gesteuerten Druckentlastungsventil,

Fig. 3 eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventiles und

Fig. 4a-c das Druckentlastungsventil in verschiedenen Stellun­ gen in stark vergrößertem Maßstab.

Ein Kraftstoffeinspritzventil 1 für ein nicht näher dargestell­ tes Pumpe-Leitung-Düse-System einer Diesel-Brennkraftmaschine besteht aus einer in einem Düsenkörper 2 gegen eine Druckfeder 3 längsverschiebbar geführten Düsennadel 4 und einem Düsenhal­ ter 5, der durch eine Düsenspannmutter 6 mit dem Düsenkörper 2 verspannt ist.

Die mit einer Druckschulter 4a versehene Düsennadel 4 ist von einer Druckkammer 7 umgeben, in die eine Zulaufleitung 8 mün­ det. Zwischen ihrer Eintrittsseite 9 am Düsenhalter 5 oberhalb eines Federraumes 10 der sich an der Düsennadel 4 abstützenden Druckfeder 3 und dem Druckraum 7 verläuft die Zulaufleitung 8 gemäß Fig. 1 zunächst quer und dann senkrecht in dem Düsenhal­ ter 5 und einer Zwischenscheibe 11 und schließlich schräg bis zur Druckkammer 7.

In dem Düsenhalter 5 befindet sich eine Aufnahmebohrung 12, in der ein federbelasteter Druckentlastungskolben 13 mit einer Bohrungsanordnung 14 längsverschiebbar geführt ist. Die Boh­ rungsanordnung 14 setzt sich aus einer zentralen Bohrung 14a mit einer Drossel 15 und einer mit der Bohrung 14a verbundenen Querbohrung 14b zusammen.

Die Aufnahmebohrung 12 ist über einen ersten Leitungsabschnitt 16a einer Rücklaufleitung 16 mit dem quer verlaufenden Teil 8a der Zulaufleitung 8 verbunden, wobei der Leitungsabschnitt 16a koaxial zur zentralen Bohrung 14a liegt.

Die Aufnahmebohrung 12 enthält eine Steuernut 17, von der aus­ gehend ein durch den Düsenhalter querverlaufender zweiter Lei­ tungsabschnitt 16b bis zur Austrittsseite 18 reicht, die An­ schlußverbindung für die zu einem nicht näher dargestellten Tank führende Rücklaufleitung 16 ist.

Der als Steuerventil wirkende Druckentlastungskolben 13 ist durch eine Kolbenfeder 19 auf seinen Sitz 20 gedrückt. Diese Stellung entspricht der Ausgangsstellung, in der die Querboh­ rung 14b des Druckentlastungskolbens 13 mit geringem Abstand unterhalb der mit der Querbohrung 14b zusammenwirkenden Steuer­ nut 17 liegt.

Bei dem Kraftstoffeinspritzventil 1 gemäß Fig. 2 ist zwischen dem Druckentlastungskolben 13 und der Düsennadel 4 eine als Ge­ stängeverbindung wirkende Betätigungsstange 21 vorgesehen, über die der Druckentlastungskolben 13 betätigbar ist. Kurz hinter der Eintrittsseite 9 der Zulaufleitung 8 zweigt ein querverlau­ fender erster Leitungsabschnitt 16c der Rücklaufleitung 16 ab und führt seitlich in die Aufnahmebohrung 12 im sitznahen Be­ reich des Druckentlastungsventiles 13.

Das Kraftstoffeinspritzventil 1 gemäß Fig. 3 ist annähernd bau­ gleich mit demjenigen nach Fig. 2, jedoch besteht die Rücklauf­ leitung 16 aus einem von der Steuernut 17 wegführenden U-för­ migen Leitungsabschnitt 16d, der in einen von der Stirnseite 13a des Druckentlastungskolbens 13 begrenzten Niederdruckraum 22 führt, der über den als Drossel wirkenden Leitungsabschnitt 16e mit der Austrittsseite 18 verbunden ist.

Wirkungsweise des mit dem Druckentlastungskolben 13 versehenen Kraftstoffeinspritzventiles 1 nach den Fig. 1 und 4a-c:
Durch den von der Einspritzpumpe erzeugten Druck wird sowohl der Düsenbereich des Kraftstoffeinspritzventiles 1 als auch die Unterseite des Druckentlastungskolbens 13 beaufschlagt. Ab ei­ nem bestimmten Druckniveau hebt die Düsennadel 4 von ihrem Na­ delsitz ab und der Einspritzvorgang beginnt. Über die Vorspan­ nung der Kolbenfeder 19 ist der entsprechende Bewegungsbeginn des Druckentlastungskolbens 13 eingestellt. In der Ausgangs- bzw. Ruhelage des Druckentlastungskolbens 13 ist der Kraft­ stoffrücklauf zum Tank unterbrochen (Fig. 1 und 4a). Sobald der Bewegungsbeginn des Druckentlastungskolbens 13 einsetzt, wird nach einem definierten Leerhub über die Querbohrung 14b und Steuernut 17 die Verbindung zum Rücklauf hergestellt (Fig. 4b). Dadurch wird der Druck im System abhängig vom Drosseldurchmes­ ser der Drossel 15 reduziert, was dem Formungsbeginn ent­ spricht. Ab einem bestimmten Kolbenhub des Druckentlastungskol­ bens 13 wird die Rücklaufverbindung zwischen der Querbohrung 14b und der Steuernut 17 unterbrochen und die Formungsphase be­ endet (Fig. 4c).

In Fig. 2 ist eine Ausführung gezeigt, bei der die Druckbeauf­ schlagung der Kolbenunterseite des Druckentlastungskolbens 13 durch die Öffnungsbewegung der Düsennadel 4 eingeleitet wird. Durch diese Maßnahme ist gewährleistet, daß die Formung erst nach dem Öffnen der Düse beginnt. Die Kolbenfeder 19 kann bei dieser Ausführung deutlich weicher ausgelegt sein.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführung ist der von der Steuernut 17 ausgehende Rücklauf anders gestaltet. Die hier verwendete zusätzliche Drossel 16e beeinflußt die Hubgeschwindigkeit des Druckentlastungskolbens 13.

Claims (6)

1. Kraftstoffeinspritzventil eines für eine Brennkraftmaschine vorgesehenen Pumpe-Leitung-Düse-Systems, mit einem Düsenhalter und einer in einem Düsenkörper gegen eine Druckfeder längsver­ schiebbar geführten Düsennadel, mit einem die Düsennadel umge­ benden Druckraum und einer in den Druckraum mündenden Zulauf­ leitung, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Rückseite der Düsennadel (4) in einer von der Zu­ laufleitung (8) abzweigenden und zu einem Kraftstofftank füh­ renden Rücklaufleitung (16) ein als Steuerventil wirkender und den Kraftstoffrücklauf wegesteuernder Druckentlastungskolben (13) in dem Düsenhalter (5) längsverschiebbar angeordnet ist.

2. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckentlastungskolbens (13) eine Bohrungsanordnung (14) aufweist, über die die Zulaufleitung mit der zum Tank füh­ renden Rücklaufleitung (16) bei einem durch die Einspritzpumpe erzeugten Öffnungsdruck verbindbar ist.

3. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungsanordnung (14) des Druckentlastungskolbens (13) aus einer eine Drossel (15) aufweisenden zentralen Bohrung (14a) sowie einer von dieser abzweigenden Querbohrung (14b) be­ steht und daß der Düsenhalter (5) eine mit der Querbohrung (14b) zusammenwirkende und mit der zum Tank führenden Rücklauf­ leitung (16) verbundene ringförmige Steuernut (17) enthält.

4. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckentlastungskolben (13) in seiner Ausgangsstellung durch eine Kolbenfeder (19) auf seinen Sitz drückbar ist und im Sitzbereich eine Druckkammer begrenzt, die mit der Zulauflei­ tung (8) über einen koaxial zur zentralen Bohrung (14a) ange­ ordneten ersten Leitungsabschnitt (16a) der Rücklaufleitung (16) verbunden ist, und daß ein zweiter Leitungsabschnitt (16b) der Rücklaufleitung von der Steuernut (17) nach radial außen verläuft.

5. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Druckentlastungskolben (13) und der Düsennadel (4) eine als Gestängeverbindung wirkende Betätigungsstange (21) vorgesehen und der Druckentlastungskolben (13) durch eine Kol­ benfeder (19) auf die Betätigungsstange (21) drückbar ist und daß ein von der Zulaufleitung (8) abzweigender erster Leitungs­ abschnitt (16a) der Rücklaufleitung (16) seitlich in den sitz­ nahen Bereich des Steuerentlastungskolbens (13) hinführt und daß ein zweiter Leitungsabschnitt (16b) der Rücklaufleitung (16) von der Steuernut (17) nach radial außen verläuft.

6. Kraftstoffeinspritzventil nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Druckentlastungskolben (13) und der Düsennadel (4) eine als Gestängeverbindung wirkende Betätigungsstange (21) angeordnet ist und daß ein erster Leitungsabschnitt (16c) der Rücklaufleitung (16) seitlich in den sitznahen Bereich des Steuerentlastungskolbens (13) hinführt und daß ein von der Steuernut (17) ausgehender zweiter Leitungsabschnitt (16c) der Rücklaufleitung (16) mit einer von dem Steuerentlastungskolben (13) begrenzten Niederdruckkammer (22) in Verbindung steht, von der ein als Drossel wirkender Leitungsabschnitt (16e) nach ra­ dial außen verläuft.