DE4406901C2 - Magnetventilgesteuerter Injektor für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen magnetventilgesteuerten Injektor für eine Brennkraftmaschine mit einer auf ihrem Nadelsitz auf­ liegende Düsennadel, mit einer in einem die Düsennadel umgeben­ den Druckraum mündenden Kraftstoffzuführleitung, von der eine mit der Rückseite der Düsennadel zusammenwirkende Hochdrucklei­ tung unter Zwischenschaltung eines von einem Elektromagneten ge­ steuerten 3-Wegeventiles abzweigt, welches in einem Ventilgehäu­ se im Injektor angeordnet ist und aus einem in einer Ankerkammer angeordneten Magnetanker, einer mit diesem verbundenen und im Ventilgehäuse geführten Ventilführungsstange und einem gegenüber dieser durchmessermäßig größeren und einander gegenüberliegende Ventilsitzflächen aufweisenden Ventilkörper in einer Ventilkam­ mer besteht und eine Hochdruckverbindung zwischen der Hochdruck­ leitung und der Rückseite der Düsennadel und eine Niederdruck­ verbindung zwischen der Düsennadelrückseite und einer Entla­ stungsseite steuert, wobei die in die Ventilkammer mündende Hochdruckleitung gegenüber der Ventilführungsstange in einem an das Ventilgehäuse angrenzenden Gehäuseteil angeordnet ist, wel­ ches mit seinem hochdruckseitigen Dichtsitz und der Ventilsitz­ fläche an dem am unteren Ende der Ventilführungsstange angeord­ neten Ventilkörper ein hochdruckseitiges Sitzventil bildet, und mit einer von dem Ventilgehäuse und der Ventilführungsstange ge­ bildeten ventilkörperseitigen Ringkammer.

Ein derartiger magnetventilgesteuerter Injektor ist aus der US-PS 37 77 977 bekannt. In diesem Injektor sind Magnetteile sowie die Ventilführungsstange ständig hohen Förderdrücken aus­ gesetzt, so daß in den zeitlich langen Pausenphasen zwischen den jeweiligen Einspritzungen hohe Drücke anliegen. Die Gefahr von Undichtigkeiten und somit Leckverlusten ist nicht auszuschlie­ ßen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen an einem In­ jektor mit einem elektromagnetisch betätigbaren 3-Wegeventil zu treffen, durch die ohne Erhöhung des Fertigungsaufwandes eine Minimierung der Leckverluste und eine geringere Belastung der Ventilführungsstange und der Magnetteile erreicht werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

In den Unteransprüchen sind noch vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung angegeben.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen, nämlich durch die beson­ dere Leitungsverbindung zwischen Ring- und Ankerkammer und durch die niederdruckseitige Anordnung der Ventilführungsstange, die nunmehr geringeren Belastungen ausgesetzt ist, wird eine dauer­ hafte Funktion der Ventilführungsstange gewährleistet. Des wei­ teren wird die Gefahr von Undichtigkeiten vermieden. Leckverlu­ sten kann somit erheblich entgegengewirkt werden.

Durch die besondere Ausbildung und Anordnung des 3-Wegeventiles spielen Fertigungs- und Zuordnungstoleranzen bezogen auf Dicht­ sitz und Ventilsitzfläche keine wesentliche Rolle mehr.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung darge­ stellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen magnetventilgesteuerten Injektor mit einem 3-Wegeventil im Längsschnitt, dessen eine Seite als Flachsitzventil und dessen andere Seite als Kegelsitzventil ausgebildet ist,

Fig. 1a eine Drossel im Ventilkörperbereich,

Fig. 2 das 3-Wegeventil als Doppelflachsitzventil im Schnitt und

Fig. 3 das 3-Wegeventil als Kugelventil im Schnitt.

In Fig. 1 ist ein magnetventilgesteuerter Injektor 1 für eine Diesel-Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoffeinspritzanlage gezeigt, die sich im wesentlichen aus einer Hochdruckpumpe 2 und einer als Druckspeicher wirkenden Kraftstoffverteilungsleitung 3 (Common Rail) für alle Injektoren zusammensetzt.

Jeder Injektor 1 weist eine federbelastete Düsennadel 4 auf, die beim Öffnen entgegen der Kraftstoffströmungsrichtung von ihrem Nadelsitz 5 abhebt.

Eine mit der Verteilungsleitung 3 in Verbindung stehende Kraft­ stoffzuführleitung 6 führt in einen die Düsennadel 4 umgebenden Druckraum 7. Die Düsennadel 4 kann auf ihrer Rückseite mit einem in einem Gehäuseteil 8 des Injektors 1 geführten und gemäß Fig. l die Düsennadelrückseite bildenden Hilfskolben 9 zusammenwir­ ken, der eine Druckkammer 10 begrenzt, welche durch ein in einem an das düsennadelseitige Gehäuseteil 8 angrenzenden magnetven­ tilseitigen Gehäuseteil 11 des Injektors 1 integriertes 3-Wege­ ventil 12 entweder mit einer von der Kraftstoffzuführleitung ab­ zweigenden und im düsennadelseitigen Gehäuseteil 8 verlaufenden Hochdruckleitung 13 oder mit einer in dem magnetventilseitigen Gehäuseteil 11 verlaufenden Entlastungsleitung 14 verbindbar ist, die mit einem Kraftstofftank 15 der Brennkraftmaschine in Verbindung steht.

Das 3-Wegeventil 12 besteht aus einem ringförmigen Magnetstator 16 und einem als ebene Scheibe ausgebildeten flachen Magnetanker 17 in einer Ankerkammer 18, aus einer in dem Gehäuseteil 11 ein­ gepaßten Ventilführungsstange 19 mit einem durchmessermäßig we­ sentlich größeren Ventilkörper 20 mit einander gegenüberliegen­ den Ventilsitzflächen 21, 22, von denen die Ventilsitzfläche 21 als Kegelsitz mit einem angepaßten festen kegelförmigen Dicht­ sitz 23 im Gehäuseteil 11 und die Ventilsitzfläche 22 als Flach­ sitz mit einem angepaßten festen flachen Dichtsitz 24 am Gehäu­ seteil 8 zusammenwirkt.

Der Magnetanker 17 liegt lose auf der Ventilführungsstange 19 auf oder ist mit dieser fest verbunden. Bei der losen Verbindung ist der Magnetanker 17 von der zylindrischen Wand 18a der Anker­ kammer 18 radial geführt.

Der flache Magnetanker 17 weist einen massiven Innenteil 17a und einen mit zahlreichen Radialschlitzen 25 versehenen Außenteil 17b auf, um elektrische Wirbelströme in der Scheibe und hydrau­ lische Widerstände beim Bewegen der Scheibe zu vermeiden.

Die Hochdruckleitung 13 mündet zentral in eine Ventilkammer 26 und liegt im Mündungsbereich koaxial zum 3-Wegeventil 12. Der hochdruckseitige flache Dichtsitz 24 ist durch die Stirnfläche 8a des düsennadelseitigen Gehäuseteiles 8 gebildet. In die Stirnfläche 8a ist eine Ringnut 27 konzentrisch zum Dichtsitz 24 eingearbeitet, in die eine von dem Druckraum 10 ausgehende Ver­ bindungsleitung 28 einmündet.

In der dargestellten Lage des 3-Wegeventiles 12 ist bei stromlo­ sem Elektromagneten die Hochdruckverbindung bis zum Hilfskolben 9 freigegeben. Die Düsennadel 4 wird durch die herrschende Druckdifferenz, die sich durch die Druckangriffsfläche an der Düsennadel 4 in der Druckkammer 7 einerseits und durch die Druckangriffsfläche am Hilfskolben 9 andererseits ergibt, und durch die Federkraft auf ihren Nadelsitz 5 gedrückt. Die Nieder­ druckverbindung ist dabei unterbrochen.

Bei aktivierten Elektromagneten wird der Magnetanker 17 angezo­ gen und über die Ventilführungsstange 19 und den Ventilkörper 20 die Niederdruckverbindung freigegeben und gleichzeitig die Hoch­ druckverbindung zum Hilfskolben unterbrochen. Die Düsennadel 4 hebt infolge der Druckentlastung in dem Druckraum 10 von ihrem Nadelsitz 5 ab. Der Druckraum 10 ist also mit der zum Kraft­ stofftank 15 führenden Entlastungsleitung 14 verbunden, die eine Drossel 29 enthält, um ein unerwünschtes schlagartiges Öffnen der Düsennadel 4 zu vermeiden.

Die Ventilführungsstange 19 ist von einer ventilkörperseitigen Ringkammer 30 umgeben, von der die Entlastungsleitung 14 seit­ wärts wegführt und dann längs des Gehäuseteiles 11 bis zur An­ kerkammer 18 verläuft. Von dort aus führt sie über einen Auslaß 31 zum Tank 15.

In Fig. 1a ist eine Ausführung gezeigt, bei der der Ventilkörper 20 und der im oberen Ventilgehäuse 11 verlaufende Teil der Be­ grenzungswand 26a der Ventilkammer 26 einen definierten Ring­ spalt 34 bildet, der als Drossel wirkt. Sie dient zur Verstär­ kung der hydraulischen Rückführungskraft in die Schließstellung des 3-Wegeventiles.

In Fig. 2 ist ein 3-Wegeventil 12 als Doppelflachsitzventil ge­ zeigt, dessen scheibenförmiger Ventilkörper 20 einander gegen­ überliegende Ventilsitzflächen 21′, 22 als Flachsitze aufweist, die mit entsprechend ausgebildeten Dichtsitzen 24, 23′ am magnet­ ventilseitigen Gehäuseteil 8 und düsennadelseitigen Gehäuseteil 11 zusammenwirken. Der Ventilkörper 20 kann lose an der Ventil­ führungsstange 19 anliegen oder mit dieser fest verbunden sein.

In Fig. 3 ist der Ventilkörper 20 als Kugel 32 ausgebildet, die mit einem kegelförmigen Dichtsitz 23 auf der Niederdruckseite und einem kegelförmigen Dichtsitz 24′ auf der Hochdruckseite zu­ sammenwirkt.

Bei allen Ausführungsbeispielen ist eine Feder für das 3-Wege­ ventil nicht erforderlich, sie kann jedoch zur Beschleunigung des sich in Ausgangslage rückbewegenden Ventilkörpers 20 einge­ setzt werden.

Claims (7)

1. Magnetventilgesteuerter Injektor für eine Brennkraftmaschine mit einer auf ihrem Nadelsitz aufliegenden Düsennadel, mit einer in einem die Düsennadel umgebenden Druckraum mündenden Kraft­ stoffzuführleitung, von der eine mit der Rückseite der Düsen­ nadel zusammenwirkende Hochdruckleitung unter Zwischenschaltung eines von einem Elektromagneten gesteuerten 3-Wegeventiles ab­ zweigt, welches in einem Ventilgehäuse im Injektor angeordnet ist und aus einem in einer Ankerkammer angeordneten Magnetanker, einer mit diesem verbundenen und in einem Ventilgehäuse geführten Ventilführungsstange und einem gegenüber dieser durchmessermäßig größeren und einander gegenüberliegende Ventil­ sitzflächen aufweisenden Ventilkörper in einer Ventilkammer besteht und eine Hochdruckverbindung zwischen der Hochdruck­ leitung und der Rückseite der Düsennadel und eine Niederdruck­ verbindung zwischen der Düsennadelrückseite und einer Ent­ lastungsleitung steuert, wobei die in die Ventilkammer mündende Hochdruckleitung gegenüber der Ventilführungsstange in einem an das Ventilgehäuse angrenzenden Gehäuseteil angeordnet ist, welches mit seinem hochdruckseitigen Dichtsitz und der Ventil­ sitzfläche an dem am unteren Ende der Ventilführungsstange angeordneten Ventilkörper ein hochdruckseitiges Sitzventil bildet, und mit einer von dem Ventilgehäuse und der Ventil­ führungsstange gebildeten ventilkörperseitigen Ringkammer dadurch gekennzeichnet, daß die Ringkammer (30) und die Ankerkammer (18) durch eine Entlastungsleitung (14) miteinander in Verbindung stehen und die Ventilführungsstange (19) lediglich auf der Niederdruckseite angeordnet ist.

2. Injektor nach Anspruch 1, bei dem der Ventilkörper (20) eine kegelförmige Ventilsitzfläche (21) und einen entsprechend angepaßten Dichtsitz (23) im einteilig ausgebildeten Ventilgehäuse (11) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die der kegelförmigen Ventilsitzfläche (21) gegenüberliegende Ventilsitzfläche (22) und der Dichtsitz (24) ein hochdruckseitiges Flachsitzventil bilden.

3. Injektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (20) als doppeltwirkendes Flachsitzventil mit einander gegenüberliegenden eben ausgebildeten Ventilsitz­ flächen (21′, 22) und entsprechend angepaßten Dichtsitzen (23′, 24) einerseits für die Steuerung der Hochdruckverbindung und andererseits für die Steuerung der Niederdruckverbindung aus­ gebildet ist.

4. Injektor nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilführungsstange (19) und der als doppeltwirkendes Flachsitzventil ausgebildete Ventilkörper (20) zwei getrennte Bauteile bilden.

5. Injektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Ventilgehäuse (11) lediglich die Entlastungsleitung (14) mit einer im ventilkörpernahen Bereich aufweisenden Drossel (29) vorgesehen ist.

6. Injektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (20) zusammen mit hochdruck- und niederdruckseitigen Dichtsitzen (23, 24′) ein doppeltwirkendes Kugelventil einerseits für die Steuerung der Hochdruckverbindung und andererseits für die Steuerung der Niederdruckverbindung bildet.

7. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (20) und die im oberen Ventilgehäuse (11) verlaufende Begrenzungswand (26a) der Ventilkammer (26) einen als Drossel wirkenden Ringspalt (34) bilden.