DE19963922B4

DE19963922B4 - Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit sowohl laminar als auch turbulent gedämpftem Magnetventil

Info

Publication number: DE19963922B4
Application number: DE19963922A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Gartner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-12-31
Filing date: 1999-12-31
Publication date: 2007-12-13
Anticipated expiration: 2020-01-01
Also published as: PL350223A1; US20020104905A1; DE19963922A1; HUP0202382A2; WO2001050008A3; EP1196688A2; US6910639B2; WO2001050008A2; JP2003519333A

Abstract

Kraftstoffeinspritzvorrichtung, mit einem Magnetventil (24) zur Steuerung von Kraftstoffströmen, welches eine Dämpfungskammer (40) im Magnetventil (24) bildet, die über eine als Drosselbohrung in einer Stützplatte (38) ausgebildete turbulente Dämpfungsdrossel (45) mit einem Entlastungsraum (41) ständig verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungskammer (40) außerdem über wenigstens eine als Spalt ausgebildete laminare Dämpfungsdrossel (49), die durch mindestens eine Vertiefung (51) in der Stützplatte (38) gebildet wird, mit dem Entlastungsraum (41) verbunden ist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit einem Magnetventil zur Steuerung von Kraftstoffströmen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei dieser aus der DE 196 16 084 A1 bekannten Kraftstoffeinspritzvorrichtung ist zwischen Dämpfungskammer und Entlastungsraum ein Einsatzstück mit einer als Dämpfungsdrossel wirkenden Durchgangsbohrung vorgesehen. Das Dämpfungsverhalten dieser als turbulente Drossel wirkenden Drosselbohrung ist nicht immer zufriedenstellend. Außerdem ist der benötigte Bauraum für das Einsatzstück vergleichsweise groß.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung bereitzustellen mit weiter verbessertem Betriebsverhalten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Magnetventil zur Steuerung von Kraftstoffströmen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruch 1 gelöst.
Vorteile der Erfindung:
Durch diese Merkmale kann das Dämpfungsverhalten der Dämpfungsdrossel in gegenüber dem Stand der Technik weiteren Grenzen an die Erfordernisse des Kraftstoffeinspritzsystems adaptiert werden. In Folge dessen verringert sich durch den Einsatz einer erfindungsgemäßen Dämpfungsdrossel die Welligkeit der Kennlinien einer erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzvorrichtung deutlich. Außerdem werden die Kennlinien der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzvorrichtung stetig. Beide Effekte tragen zur Verbesserung des Betriebsverhaltens des Kraftstoffeinspritzsystems bei. Weiterhin wird durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Dämpfungsdrossel erreicht, daß die Streuungen zwischen verschiedenen Exemplaren einer baugleichen Kraftstoffeinspritzvorrichtung verringert werden, so daß auch die Streuung des Betriebsverhaltens der mit den erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzvorrichtungen ausgerüsteten Brennkraftmaschinen verringert wird.
Außerdem ist dadurch eine sehr kompakte, weil flach bauende Ausgestaltung möglich.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sehen vor, daß die turbulente Drossel der Dämpfungsdrossel in Form einer Dämpfungskammer und Entlastungsraum verbindenden Durchgangsbohrung ausgebildet ist, wobei in weiterer Ausgestaltung die Durchgangsbohrung an mindestens einem Ende eine Ausnehmung aufweist, so daß das Drosselverhalten der turbulenten Drossel in weiten Bereichen auf die jeweiligen Anforderungen des Kraftstoffeinspritzsystems eingestellt werden kann. Die Einstellung erfolgt unter anderem durch den Durchmesser und die Länge der Durchgangsbohrung.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Drosselbohrung mindestens an einem Ende eine Ansenkung auf, so daß unter allen möglichen Betriebsbedingungen das laminare Dämpfungsverhalten sicher erreicht wird.
Ausgestaltungen der Erfindung sehen vor, daß die Stützplatte auf ihrer der Dämpfungskammer zugewandten Seite mindestens eine Vertiefung aufweist, die mit dem Magnetventil, insbesondere dem Elektromagneten des Magnetventils, einen Spalt bildet, so daß der Spalt auf einfache Weise herstellbar ist.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sehen vor, daß die Vertiefung rund ist, daß die Vertiefung im wesentlichen konzentrisch zur Drosselbohrung angeordnet ist, daß die Vertiefung oder die Vertiefungen im wesentlichen radial zur Längsachse der Drosselbohrung verlaufende Nuten sind und daß die Dicke des Spalts bzw. die Tiefe der Vertiefung oder der Vertiefungen 0,1 bis 0,2 mm beträgt. Durch diese Ausgestaltungen kann ein besonders gutes Dämpfungsverhalten der laminaren Drossel und der Dämpfungsdrossel insgesamt erzielt werden. Als besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung einer runden, im wesentlichen konzentrisch zur Durchgangsbohrung angeordneten Vertiefung mit einer Tiefe von 0,1 bis 0,2 mm erwiesen.
In weiterer Ergänzung der Erfindung ist die Vertiefung so angeordnet, dass sie mindestens eine Aussparung in der Stützplatte schneidet, so daß stets eine Verbindung über den durch die Vertiefung und den Elektromagneten gebildeten Spalt und die Aussparung von der Dämpfungskammer zum Entlastungsraum vorhanden ist.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Stützplatte lösbar in der Kraftstoffeinspritzvorrichtung angebracht, so daß durch einfaches Auswechseln der Stützplatte das Dämpfungsverhalten der Kraftstoffeinspritzvorrichtung geändert und verbessert werden kann.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Zeichnung, der Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele des Gegenstands der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1: ein Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzvorrichtung
2: das Detail X aus 1;
3: ein Querschnitt und zwei Ansichten von unten einer Stützplatte und
4: ein Querschnitt und zwei weitere Ansichten von unten einer Stützplatte;
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1 zeigt einen Teil einer Verteilereinspritzpumpe als erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzvorrichtung im Schnitt. Dabei ist in einem Gehäuse 1 der Kraftstoffeinspritzpumpe eine Buchse 2 eingesetzt, die wiederum in ihrem Inneren eine Führungsbohrung 5 aufweist, in der ein Verteiler 7 geführt ist Dieser wird durch nicht weiter dargestellte Mittel rotierend angetrieben und läuft synchron zur Drehzahl einer zugehörigen Brennkraftmaschine um. Er ist im Gehäuse 1 axial gegen Verschieben gesichert und weist einen Längskanal 8 auf, der auf der einen Seite mit einem hier nicht weiter gezeigten Pumpenarbeitsraum verbunden ist und auf der anderen Seite in einen Druckraum 9 mündet, der Teil eines von einer Stirnseite 10 des Verteilers 7 ausgehenden blind endenden, zur Achse des Verteilers koaxial liegenden Kanals 12 ist. Der Druckraum 9 wird dabei auf der einen Seite von einem Ventilsitz 14 begrenzt, der in eine weiterführende entlastungsseitige Teilbohrung 15 des Kanals 12 übergeht. Auf der anderen Seite des Druckraums 9 schließt sich eine koaxiale Führungsbohrung 16 an, die an der Stirnseite 10 des Verteilers 7 austritt.
Auf diese sind eine Magnetscheibe 18 und eine Zwischenscheibe 19 aufgeschraubt. Die Zwischenscheibe 19 hat eine schlüssellochartige Ausnehmung 20. Durch einen engen, koaxial zur Achse des Verteilers liegenden Teil der Ausnehmung 20 ragt ein Hals 22 eines Ventilglieds 23 eines Magnetventils 24. Dieses ist mit seinem Gehäuse 25 in das Gehäuse 1 der Kraftstoffeinspritzpumpe eingesetzt und dort ortsfest fixiert. Das Magnetventil 24 weist dabei in seinem Gehäuse 25 einen Elektromagneten 29 mit einer Magnetspule 26 auf. Die Magnetspule 26 ist zwischen einem Magnetaußenmantel 28 und einem mittleren Magnetkern 27, der die Form eines Ringtopfes hat, angeordnet. Stirnseitig zum Verteiler 7 hin wird der Magnetkern 27 ergänzt durch die Magnetscheibe 18, die im Durchmesser auf den Innendurchmesser des Magnetaußenmantels 28 angepaßt ist und zu diesem nur einen schmalen Luftspalt bildet. Dadurch kann sich bei feststehendem Elektromagneten 29 die Magnetscheibe 18, die Teil des magnetischen Kreises ist, zusammen mit dem rotierenden Verteiler 7 drehen.
Der mittlere Magnetkern 27 weist eine durchgehende Ausnehmung 30 auf, die zur Führung 31 eines Tauchankers 33 dient. Dieser ist an einem kopfartigen Ende 34 anschließend an dem Hals 22 des Ventilglieds 23 befestigt und betätigt bei Erregung der Magnetspule 26 das Ventilglied 23 in Schließrichtung auf seinen Sitz 14 hin. In Öffnungsrichtung wirkt auf das Ventilglied 23 eine Druckfeder 35, die sich in der Teilbohrung 15 abstützt. Der Tauchanker 33 kann auch einstückig zugleich das kopfartige Ende 34 des Ventilglieds 23 bilden.
Der Hub des Ventilglieds 23 wird durch die Anlage einer Schulter 36 des Ventilglieds an der Zwischenscheibe 19 begrenzt. Die Schulter 36 wird durch den Übergang des in der Führungsbohrung 16 gleitenden Teils des Ventilglieds 23 zum Hals 22 gebildet.
Oberhalb der Magnetspule 26 liegt eine Stützplatte 38. Die Stützplatte 38 enthält eine Dämpfungsdrossel, welche eine von der Stützplatte 38 und dem Tauchanker 33 begrenzte Dämpfungskammer 40 mit einem Entlastungsraum 41 verbindet. Der Entlastungsraum 41 schließt sich jenseits der Stützplatte 38 an diese an und ist mit kraftstofführenden Räumen der Kraftstoffeinspritzpumpe verbunden.
Die Stützplatte 38 kann ggf. ausgewechselt werden, so dass die Dämpfungsdrossel optimal an das Kraftstoffeinspritzsystem angepasst werden kann.
Im Betrieb der Kraftstoffeinspritzvorrichtung wird das Ventilglied 23 durch die Druckfeder 35 in Öffnungsrichtung beaufschlagt, so dass das Ventilglied 23 von seinem Ventilsitz 14 abgehoben wird und der Druckraum 9 zur Entlastungsseite entlastet werden kann. In dieser Stellung des Magnetventils 24 kann sich kein Hochdruck im nicht gezeigten Pumpenarbeitsraum aufbauen und dementsprechend auch kein Hochdruck über eine von mehreren Förderleitungen 43, die im Wechsel mit der Druckkammer 9 beziehungsweise mit dem Längskanal 8 bei der Drehung des Verteilers verbunden werden, zu einem Kraftstoffeinspritzventil geleitet werden.
Bei Bestromung der Magnetspule 26 entsteht ein Magnetfluß, der den Tauchanker 33 zur Magnetscheibe 18 hin bewegt, bis das Ventilglied 23 zur Anlage an seinem Ventilsitz 14 kommt. Der Hub in Öffnungsrichtung ist, wie bereits ausgeführt, durch die Anlage der Schulter 36 an der Zwischenscheibe 19 begrenzt. Die Durchführung des Kopfes 34 durch die Zwischenscheibe 18 ermöglicht die schlüssellochartige Ausgestaltung der Ausnehmung 20. Dabei wird in bekannter Weise der Kopf 34 des Ventilglieds 23 durch einen exzentrisch liegenden größeren Durchmesser hindurchgeführt und dann der Hals 22 in der koaxialen Lage zur Verteilerachse positioniert.
2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der Kraftstoffeinspritzvorrichtung. In dieser Darstellung wird die Anordnung der Stützplatte 38 zwischen Dämpfungskammer 40 und Entlastungsraum 41 deutlich. Die Stützplatte 38 weist eine als turbulente Drossel wirkende Durchgangsbohrung 45 auf. Durch eine Ansenkung 47 ist die Durchgangsbohrung 45 verkürzt, was sich vorteilhaft auf die Dämpfungseigenschaften auswirken kann. In 2 nicht darstellt ist die laminare Drossel, welche zusammen mit der oben beschriebenen turbulenten Drossel die Dämpfungsdrossel des Kraftstoffeinspritzsystems bilden.
In 3c ist ein weiteres Detail aus 2 dargestellt. Die Stützplatte 38 liegt auf dem mittleren Magnetkern 27 auf. Anders als in 2 ist die Ansenkung 47 der Durchgangsbohrung 45 an der Unterseite der Stützplatte 38 angeordnet. Zwischen Stützplatte 38 und mittlerem Magnetkern 27 ist ein Spalt 49 vorhanden, der durch eine Vertiefung 51 in der Stützplatte 38 gebildet wird. Die 3a und 3b zeigen jeweils eine Ansicht von unten einer Stützplatte 38 mit verschieden ausgeformten Vertiefungen 51.
In der 3b sind zwei parallel zueinander verlaufende Vertiefungen 51 vorgesehen. In der 3a ist eine breite Vertiefung 51 vorgesehen. Die Vertiefungen in den 3a und 3b erstrecken sich zwischen zwei Aussparungen 53. Durch diese Aussparungen 53 ragen in eingebautem Zustand der Stützplatte die Steckkontakte, welche das Magnetventil mit Strom versorgen. Außerdem sind die Aussparungen 53 in eingebautem Zustand mit dem Entlastungsraum 41 hydraulisch in Verbindung, so daß über den Spalt 49 und die Aussparungen 53 Kraftstoff aus der Dämpfungskammer 40 in den Entlastungsraum 41 fließen kann. In den 3a und 3b ist die Ansenkung 47 nicht dargestellt.
In den 4a und 4b sind weitere Ansichten von unten von Stützplatten 38 dargestellt. Bei diesen Ausführungsformen sind die Vertiefungen 51 kreisrund, was sich als besonders vorteilhaft erwiesen hat. In 4b ist die Ansenkung 47 dargestellt.
Mit der oben beschriebenen Kraftstoffeinspritzvorrichtung und dem zugehörigen Magnetventil erhält man eine exakte Kraftstoffmengensteuerung, insbesondere in dem hier vorgesehenen Fall, in dem mit Hilfe des Magnetventils die Hochdruckförderphase mit Spritzbeginn und Spritzdauer der Kraftstoffeinspritzpumpe bestimmt wird. Über den rotierenden Verteiler wird dabei jeweils über eine Förderleitung 43 das zugehörige Kraftstoffeinspritzventil angesteuert und diesem die durch das Magnetventil 24 gesteuerte Hochdruckeinspritzmenge zugeführt. Das Magnetventil arbeitet dabei mit geringer Masse sehr schnell und schwingungsfrei mit der hier vorgesehenen optimal anpaßbaren Dämpfung.
Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Claims

Kraftstoffeinspritzvorrichtung, mit einem Magnetventil (24) zur Steuerung von Kraftstoffströmen, welches eine Dämpfungskammer (40) im Magnetventil (24) bildet, die über eine als Drosselbohrung in einer Stützplatte (38) ausgebildete turbulente Dämpfungsdrossel (45) mit einem Entlastungsraum (41) ständig verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungskammer (40) außerdem über wenigstens eine als Spalt ausgebildete laminare Dämpfungsdrossel (49), die durch mindestens eine Vertiefung (51) in der Stützplatte (38) gebildet wird, mit dem Entlastungsraum (41) verbunden ist.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselbohrung (45) an mindestens einem Ende eine Ansenkung (47) aufweist.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Vertiefung (51) mit dem Magnetventil (24), insbesondere dem Elektromagneten (29) des Magnetventils (24), einen Spalt (49) bildet.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (51) rund ist, und dass die Vertiefung (51) im wesentlichen konzentrisch zur Drosselbohrung (45) angeordnet ist.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (51) oder die Vertiefungen (51) im wesentlichen radial zur Längsachse der Drosselbohrung (45) verlaufende Nuten sind.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des Spalts (49) bzw. die Tiefe der Vertiefung (51) oder der Vertiefungen (51) 0,1 bis 0,2 mm beträgt.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (51) mindestens eine Aussparung (53) in der Stützplatte (38) schneidet.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützplatte (38) lösbar in der Kraftstoffeinspritzvorrichtung angebracht ist.