DE2219452C3

DE2219452C3 - Durch hydraulischen Druck betätigbares Ventil zur Regelung einer Kraftstoff durchf Iu Bmenge bei Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2219452C3
Application number: DE2219452A
Authority: DE
Inventors: M C Lilley
Original assignee: Physics International Co
Current assignee: Physics International Co
Priority date: 1971-04-21
Filing date: 1972-04-20
Publication date: 1975-03-20
Also published as: SE374943B; DE2219452B2; BR7202380D0; GB1324668A; CA961362A; DE2219452A1; AU460960B2; AU4103072A; FR2136575A5; IT960338B; US3753426A; ES401991A1

Description

Die Erfindung betrifft ein durch hydraulischen Druck betätigbares Ventil zur Regelung einer Kraftstoffdurchflußmenge bei Brennkraftmaschinen mit einem in einem Hydraulikzylinder verschiebbar gela» gerten, an zwei in Verschiebungsrichtung voneinander abgewandten Kolbenflöchen einerseits durch den Druck der Flüssigkeit im Hydraulikzylinder und andererseits durch den in einer Kraftstoffleitung herrschenden Druck beaufschlagbaren und entsprechend seiner Stellung im Hydraulikzylinder das Ventil in der Kraftstoffleitung öffnenden Kolben, mit einem den Druck der Flüssigkeit im Hydraulikzylinder zum öffnen des Ventils erhöhenden Druckerzeuger und mit einer bei geschlossenem Ventil wirksamen, die Drücke der Flüssigkeit im Hydraulikzylinder und in der Kraftstoffleitung ausgleichenden Einrichtung.

Aus der DT-OS 1 910 143 ist ein durch hydraulischen Druck betätigbares Kraftstoffventil bekannt, dessen Druckerzeuger als piezoelektrischer Körper ausgebildet ist. Der piezoelektrische Körper ist in einer mit Kraftstoff gefüllten Kammer angeordnet und wirkt über den Kraftstoff der Kammer auf einer, das Ventil in der Kraftstoffleitung öffnenden Kolben. Druckänderungen in der Kammer beruhen auf einer Änderung der Abmessungen des piezoelektrischen Körpers. Das Verhältnis der Abmessungen wird jedoch auch durch den hydrostatischen Druck beeinflußt. Der in der Kammer erzeugte Druck und damit die Bewegung de' Ventils ist nicht proportional der an den piezoelektrischen Körper angelegten Steuerspannung. Außerdem wird der ausnulzbare Wes djs Ventils verringert.

Demgegenüber hat die Erfindung die Aufgabe, die Druckübertragung vom Druckerzeuger auf den das Ventil öffnenden Kolben zu verbessern.

Sie löst diese Aufgabe dadurch, daß der Druckerzeuger ein im Hydraulikzylinder verschiebbar angeordneter, weiterer Kolben ist, daß die Druckausgleichseinrichtung zusammen mit einer auf einer dem Hydraulikzylinder abgekehrten Seite der Druckausgleichseinrichtung angeordneten, den Druckausgleich gestattenden, eine Vermischung der Flüssigkeit im Hydraulikzylinder und des Kraftstoffs in der Kraftstoffleitung jedoch verhindernden Trenneinrichtung in einer den Hydraulikzylinder mit der Kraitstoffleftung verbindenden Leitung angeordnet ist und daß zwischen der Trenneinrichtung und der Druckausgleichseinrichtung eine weitere Leitung in die Leitung mündet, die entlang dem Umfang des das Ventil öffnenden Kolbens aus dem Hydraulikzylinder austretende Hydraulikflüssigkeit rückführt.

Das Kraftstoffventil gemäß der Erfindung vermeidet nicht nur die oben erläuterten Nachteile des herkömmlich ausgebildeten Kraftstoffventils, sondern es gestattet darüber hinaus die Verwendung speziell zur Druckübertragung geeigneter Hydraulikflüssigkeiten. Es ermöglicht eine besonders exakte, einem Steuersignal proportionale Steuerung der Ventilfunktion.

Die Erfindung soll nun mit Hilfe der folgenden Beschreibung, in Verbindung mit der Zeichnung, erläutert werden.

Fig. 1 ist ein teilweiser Schnitt einer erfindungsgemäßen Ausführungsform eines durch hydraulischen Druck betätigbaren Kraftstoffventils mit einem das Vermischen der Hydraulikflüssigkeit und des Kraftstoffs verhindernden Faltenbalg;

Fi g. 2 ist ein Schnitt etwa entlang der Linie 2-2 aus F i g. 1;

Fig. 3 ist eine Ansicht in Richtung 3-3 nach Fig. 1; und

Fig.4 ist ein Tcilschnitt einer weiteren erfin-

cJungsgemäßen AusfUhrungsform des Kraftstoff ventils mit einem den Druck übertragenden, die hydraulische Flüssigkeit jedoch vom Kraftstoff trennenden Kolben.

Die F i g, I bis 3 zeigen eine Ausführungsform eines Kraftstoffventils 80, in der als Hydraulikflüssigkeit zur Bewegung der Kolbeneinrichtung nicht der durch das Ventil eingespritzte Kraftstoff verwendet wird, sondern eine andere Flüssigkeit, Das Kraftstoffventil 80 hat ein Gehäuse 82 mit einer eine Kraftstoffleitung 14 mit dem Ventilsitz verbindenden Durchgangsleitung 84, um Kraftstoff in einen Zylinder oder eine Luftansaugöffnung einer Brennkraftmaschine spritzen zu können. Ein Kanal US verbindet die Durchgangsleitung 84 mit einem Hydraulikzylinder 90, in welchem sich ein als Druckerzeuger dienender Kolben 26 befindet. Der Kanal 88 erweitert sich in einem Abschnitt 92 zur Aufnahme eines FaUenbalgs 94. Das Innere des Faltenbalgs 94 ist mit Kraftstoff gefüllt, während die Außenseite des FaI-tenbalgs 94 von einer Hydraulikflüssigkeit 96 umgeben ist. Der Kanal 88 umfaßt einen Teil 98, der von dem erweiterten Abschnitt 92 über ein Rückschlagventil 101 zum Hydraulikzylinder 90 führt. Der Fallenbalg 94 kann sich zum Ausgleich der auf beiden Seiten herrschenden Flüssigkeitsdrücke ausdehnen und zusammenziehen. Hierdurch wird der Kraftstoffdruck in dem zum Faltenbalg 94 führenden Teil des Kanals 88 und derDruck der Hydraulikflüssigkeil 96 außerhalb des Faltenbalg* 94 und im Hydraulikzylinder 90 ausgeglichen. Der erweiterte Abschnitt 92 des Kanals 88 dient als Vorratsbehälter für Hydraulikflüssigkeit 96, die zum Auffüllen des Hydraulikzylinders 90 benötigt wird, falls das Volumen des Hydraulikzylinders 90 beim Erwärmen oder Abkühlen des Kraftstoffventils 80 stärker zunehmen sollte als das Volumen der darin befindlichen Hydraulikflüssigkeit 96. Der durch den erweiterten Abschnitt 92 gebildete Vorratsbehälter liefert ebenso Hydraulikflüssigkeit 96, die durch Undichtigkeiten im Hydraulikzylinder 90 ausströmt. Ein Kolben 100 ist so konstruiert, daß solche Verluste auf ein Mindestmaß verringert sind.

Dies ist am besten in F i g. 2 zu sehen, in der der Kolben 100 einen verjüngten Abschnitt 102 aufweist. der mit einem O-Ring 104 gegen die Wände einer Lagerbohrung 106, in der der Kolben 100 gleitet, abgedichtet ist, und damit den Verlust an Hydraulikflüssigkeit 96 weitgehend verhindert. Ein wenig Hydraulikflüssigkeit 96 kann an einem oberen Kolbenteil 107 vorbei zu einer Leitung 89 strömen, die zu einem Teil des Kanals 88 zwischen dem Rückschlagventil 101 und dem Faltenbali» 94 führt. Ein Flansch 106' des Kolbens 100 kann an einem Anschlag 108 eines Gehäuseteils 110 anliegen und die Bewegung des Kolbens 100 beim öffnen des Ventils begrenzen; dies regelt den Öffnungsweg des Ventils. Zwei Federn 112, 114 halten das Ventil geschlossen. Ein Ventilteller 116 kann sich gegen einen Ventilsitz 118 in einen mit einer Kappe 122 befestigten Sitzteil 120 bewegen.

Fig.4 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftstoffventils, das bis auf einen Kolben 130 dem in den F i g. 1 bis 3 gezeigten Kraftstoffventil entspricht. Der Kolben 130 gleitet in einem erweiterten Abschnitt 92 des zweiten Teils des Kanals 88 und ersetzt den Faltenbalg. Der Kolben 130 bewegt sich entsprechend jeder Druckdifferenz zwischen dem Druck des Kraftstoffs und dem Druck der Hydraulikflüssigkeit im Hydraulikzylinder bei geschlossenem Ventil frei gleitend. Der Kolben 130 hat O-ringförmige Dichtungen 132, die Leckverluste der Flüssigkeit entlang des Kolbens verhindern.

Das hydraulisch betätigb-e Kraftstoffventil regelt die Strömung durch das Ventil, indem es den Druck der Hydraulikflüssigkeit im Hydraulikzylinder abhängig vom Druck des zugeführten Kraftstoffs aufrechterhält. Das Kraftstoffventil sorgt, bei geschlossenem Ventil, für eine vollständige Füllung des Hydraulikzylinders. Das hydraulische Kraftstoffdruckventil ändert den Druck in der Hydraulikflüssigkeit abhängig vom Druck des dem Ventil zur Einspritzung zugeführten Kraftstoffs, wobei die vom Antrieb zum Öffnen des Ventils aufzuwendende Kraft ein Minimum isi.

Die einer Änderung des Krafisioffdrucks entsprechende Änderung des Drucks im Hydraulikzylinder bei geschlossenem Ventil ist besonders bei Brennkraftmaschinen wichtig, deren Kraftstoffzuführungsdruck in weiten Grenzen geändert werden kann. Das durch hydraulischen Druck betätigbire Kraftstoffventil ermöglicht diese Funktionen durch Verbinden der Kraftstoffleitung mit dem Hydraulikzylinder, wodurch Änderungen des Kraftstoffdruckes auf den Hydraulikzylinder übertragen werden. In der herkömmlichen Ausführungsform, in der der Kraftstoff als Hydraulikflüssigkeit benutzt wird, gestattet diese Verbindung das Eintreten von Kraftstoff in und das Austreten aus dem Hydraulikzylinder. Die Verwendung der Trenneinrichtung, wie z. B. des Faltenbalgs oder des abgedichteten jedoch beweglichen Kolbens, ermöglicht jedoch die Verwendung einer vom Kraftstoff verschiedenen Hydraulikflüssigkeit und gestattet so die Übertragung des Flüssigkeitsdruckes bei gleichzeitiger Abdichtung durchströmender Flüssigkeit.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Durch hydraulischen Druck betätigbares Ventil zur Regelung einer Kraftstoffdurchflußmenge bei Brennkraftmaschinen mit einem in einem Hydraulikzylinder verschiebbar gelagerten, an zwei in Verschiebungsrichtung voneinander abgewandten Kolbenflächen einerseits durch den Druck der Flüssigkeit im Hydraulikzylinder und andererseits durch den in einer Kraftstoffleitung herrschenden Druck beaufschlagbaren und entsprechend seiner Stellung im Hydraulikzylinder das Ventil in der Kraftstoffleitung öffnenden Kolben, mit einem den Druck der Flüssigkeit im Hydraulikzylinder zum öffnen des Ventils erhöhenden Druckerzeuger und mit einer bei geschlossenem Ventil wirksamen, die Drücke der Flüssigkeil im Hydraulikzylinder und in der Kraftstoffleitung ausgleichenden Einrichtung, jo dadurch gekennzeichnet, daß der Druckerzeuger ein im Hydraulikzylinder (90) verschiebbar angeordneter, weiterer Kolben (26) ist, daß die Druckausgleichseinrichtung (101) zuammen mit einer auf einer dem Hydraulikzylin- as der (90) abgekehrten Seite der Druckausgleichseinrichtung (101) angeordneten, den Druckausgleich gestattenden, eine Vermischung der Flüssigkeit im Hydraulikzylinder (90) und des Kraftstoffs in der Kraftstoffleitung (14) jedoch verhindernden Trenneinrichtung (94; 92, 130) in einer den Hydraulikzylinder (90) mit der Kraftstoffleitung (14) verbindenden Lesung (88, 98) angeordnet ist und daß zwischen der Trenneinrichtung (94; 92, 130) und der Druckausgleichseinrichtung (101) eine weitere Leitung (89) in die Leitung (88, 98) mündet, die entlang dem Umfang des das Ventil öffnenden Kolbens (100) aus dem Hydraulikzylinder (90) austretende Hydraulikflüssigkeit rückführt.

2. Druckventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trenneinrichtung (94; 92, 130) ein Faltenbalg (94) in einer Hydraulikkammer (92) ist.

3. Druckventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trenneinrichtung (94: 92, 130) ein in der Leitung frei verschiebbarer Kolben (130) ist.

4. Druckventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der das Ventil (116, 118) öffnende Kolben (100) einen kleineren Durchmesser als der in dem Hydraulikzylinder (90) angeordnete weitere Kolben (26) aufweist.

5. Druckventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der das Ventil öffnende Kolben (100) mit einem Ende, beweglich in einer Lagerbohrung gleitend, im Hydraulikzylinder (90) endet und an einem anderen Ende einen Ventilteller (118) des Ventils (116, IJ 8) trägt.