DE19942291C2 - Kraftstoffeinspritzventil für eine Brennkraftmaschine - Google Patents
Kraftstoffeinspritzventil für eine BrennkraftmaschineInfo
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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 nach der Gattung des Anspruchs 1.
Die gattungsbildende DE 196 12 737 C2 zeigt ein Kraftstoffein
spritzventil, das für ein Pumpe-Düse-Einspritzsystem vorgesehen
ist und einen Steuerkolben aufweist, der als ein mit einer Boh
rungsanordnung versehener Druckentlastungskolben ausgebildet
ist, so dass über die Bohrungsanordnung bei einem durch die Ein
spritzpumpe erzeugten Öffnungsdruck nach einem definierten Leer
hub des Druckentlastungskolbens die Zulaufleitung mit einer
Rücklaufleitung verbindbar, jedoch ab einem bestimmten weiteren
Kolbenhub des Druckentlastungskolbens die Verbindung unterbrech
bar ist. Die Bohrungsanordnung besteht aus einer von der Düsen
nadel zugewandten Stirnseite des Druckentlastungskolbens ausge
henden zentralen Bohrung sowie einer von dieser abzweigenden
Querbohrung und weist eine Drossel auf, die in der Querbohrung
des Druckentlastungskolbens angeordnet ist.
Aus der EP 0 723 076 A2 sind ferner Druckentlastungskolben be
kannt, die in Wirkverbindung mit der Düsennadel stehen, um in
Abhängigkeit vom Düsennadelhub Strömungsverbindungen steuern zu
können.
Aus der DE 44 41 603 A1 ist ein Pumpe-Leitung-Düse-System be
kannt, bei dem von einer Kraftstoffeinspritzpumpe geförderter
Kraftstoff über eine Einspritzleitung in ein Kraftstoffein
spritzventil gelangt.
Ferner ist aus der MTZ Motortechnische Zeitschrift 57 (1996) 4,
Bild 17, ein Kraftstoffeinspritzventil bekannt, bei dem in einem
Düsenkörper eine federbelastete Düsennadel längsverschiebbar ge
führt ist, die von einem Druckraum umgeben ist, in den eine Zu
laufleitung mündet. Die Düsennadel steht über einen Druckstift
mit einem Druckbolzen in Verbindung, auf dem sich eine Druckfe
der abstützt. Bei dieser sogenannten Zweifeder-Düsenhalter-
Kombination wird eine abgesetzte bzw. gestufte Einspritzung be
wirkt, da zunächst nur eine Druckfeder, später jedoch beide
Druckfedern wirken. Mit Maßnahmen dieser Art lassen sich deutli
che Geräuschminderungen erzielen.
Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, an einem
Kraftstoffeinspritzventil durch den Kraftstoffrücklauf steuernde
Maßnahmen einen die Stickoxid- und Geräuschemissionen reduzie
renden Einspritzdruckverlauf zu ermöglichen. Durch die Anordnung
eines in der Rücklaufleitung eingesetzten und als Steuerventil
wirkenden Druckentlastungskolbens kann durch eine kurzzeitige
Strömungsverbindung zwischen der Zulaufleitung und der zum Tank
führenden Rücklaufleitung der Einspritzdruck innerhalb eines de
finierten Bereiches des Druckverlaufes abgesenkt und damit die
in dieser Phase eingespritzte Kraftstoffmenge verringert werden,
so daß auf diese Weise auf die Geräusch- und Stickoxidemissionen
sowie auf den Kraftstoffverbrauch einer Diesel-
Brennkraftmaschine reduzierend eingewirkt werden kann. Dabei
soll durch einen definierten Beginn der Ausweichbewegung des
Druckentlastungskolbens eine Einspritzdruckverlaufsformung, ins
besondere ein weich einsetzender Einspritzdruckverlauf, erreicht
werden.
Zur Lösung der Aufgabe sind die im Kennzeichen des Anspruchs 1
angegebenen Merkmale vorgesehen.
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 Kraftstoffeinspritzventil mit einem druckgesteuerten
Druckentlastungsventil im Längsschnitt,
Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzventil mit einem
mechanisch gesteuerten Druckentlastungsventil,
Fig. 3 eine weitere 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 Querbohrung
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.
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 ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzventil gezeigt, bei dem 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 (4)
1. Kraftstoffeinspritzventil eines für eine Brennkraftmaschine
vorgesehenen Pumpe-Leitung-Düse-Systems, mit einem Düsenhalter
(5) und einer in einem Düsenkörper (2) gegen eine Druckfeder (3)
längsverschiebbar geführten Düsennadel (4), mit einer die
Düsennadel (4) umgebenden Druckkammer (7) und einer in die
Druckkammer (7) mündenden Zulaufleitung (8), von der eine auf der
Rückseite der Düsennadel (4) verlaufende und ein Steuerventil
und eine Drossel (15) enthaltende Rücklaufleitung (16) abzweigt,
wobei das Steuerventil einen den Kraftstoffrücklauf steuernden
und längsverschiebbar geführten Steuerkolben aufweist, der als
ein mit einer Bohrungsanordnung (14) versehener
Druckentlastungskolben (13) ausgebildet ist, wobei über die
Bohrungsanordnung (14) bei einem durch die Einspritzpumpe
erzeugten Öffnungsdruck nach einem definierten Leerhub des
Druckentlastungskolbens (13) die Zulaufleitung (8) mit der
Rücklaufleitung (16) verbindbar, jedoch ab einem bestimmten
weiteren Kolbenhub des Druckentlastungskolbens (13) die
Verbindung unterbrechbar ist,
und die Bohrungsanordnung (14) aus einer von der Düsennadel (4) zugewanten Stirnseite des Druckentlastungskolbens (13) ausgehen den zentralen Bohrung (14a) sowie einer von dieser abzweigenden Querbohrung (14b) besteht und die Drossel (15) aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen dem Druckentlastungskolben (13) und der Düsennadel (4) eine als Gestängeverbindung wirkende Betätigungsstange (21) vorgesehen und der Druckentlastungskolben (13) auf die Betätigungsstange (21) drückbar ist, wobei ein von der Zulaufleitung (8) abzweigender erster Leitungsabschnitt (16c) der Rücklaufleitung (16) seitlich in einen Bereich nahe der der Düsennadel zugewandten Stirnseite des Druckentlastungskolbens (13) hinführt.
und die Bohrungsanordnung (14) aus einer von der Düsennadel (4) zugewanten Stirnseite des Druckentlastungskolbens (13) ausgehen den zentralen Bohrung (14a) sowie einer von dieser abzweigenden Querbohrung (14b) besteht und die Drossel (15) aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen dem Druckentlastungskolben (13) und der Düsennadel (4) eine als Gestängeverbindung wirkende Betätigungsstange (21) vorgesehen und der Druckentlastungskolben (13) auf die Betätigungsstange (21) drückbar ist, wobei ein von der Zulaufleitung (8) abzweigender erster Leitungsabschnitt (16c) der Rücklaufleitung (16) seitlich in einen Bereich nahe der der Düsennadel zugewandten Stirnseite des Druckentlastungskolbens (13) hinführt.
2. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Drossel (15) in der zentralen Bohrung (14a) vorgesehen
ist und daß der Düsenhalter (5) eine mit der Querbohrung (14b)
zusammenwirkende und mit der zum Tank führenden Rücklaufleitung
(16) verbundene ringförmige Steuernut (17) enthält.
3. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Druckentlastungskolben (13) durch eine Kolbenfeder (19)
auf die Betätigungsstange (21) drückbar ist, und daß ein zweiter
Leitungsabschnitt (16b) der Rücklaufleitung (16) von der Steuer
nut (17) nach radial außen verläuft.
4. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein von der Steuernut (17) ausgehender zweiter
Leitungsabschnitt (16d) der Rücklaufleitung (16) mit einer von
dem Druckentlastungskolben (13) begrenzten Niederdruckkammer
(22) in Verbindung steht, von der ein als Drossel wirkender
Leitungsabschnitt (16e) nach radial außen verläuft.
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