DE4446070A1

DE4446070A1 - Brenn- oder Treibstoffdüse mit einem kraftausgeglichenen Rückschlagelement

Info

Publication number: DE4446070A1
Application number: DE4446070A
Authority: DE
Inventors: Dennis Henderson Gibson; Ronald Dean Shinogle
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1993-12-23
Filing date: 1994-12-22
Publication date: 1995-06-29
Also published as: GB2285095A; GB9422810D0; JPH07208302A; US5421521A; GB2285095B; CA2136258A1

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf Brenn- oder Treibstoffeinspritzsysteme und insbesondere auf eine Brennstoffeinspritzvorrichtung, die direkt betätigt oder betrieben werden kann durch einen eine ge ringe Kraft aufweisenden Betätiger.

Ausgangspunkt

Brennstoffeinspritzsysteme des Standes der Technik, die zum Beispiel mit Dieselmotoren verwendet werden, waren typischerweise von der Pumpen-Leitungs-Einspritzbauart oder der Einheitseinspritzbauart. Ein Brennstoffein spritzsystem der Pumpen-Leitungs-Einspritzvorrich tungsbauart umfaßt eine Hauptpumpe, die Brennstoff auf ein hohes Niveau unter Druck setzt, zum Beispiel in der Größenordnung von ungefähr 103 bis 138 MPa (ungefähr 20 000 psi) und individuelle Brennstoffeinspritzvorrich tungen, die durch Brennstoffversorgungsleitungen mit der Pumpe gekoppelt sind. Bei einem Einheitseinspritzsystem liefert eine einen geringen Druck aufweisende Pumpe Brennstoff an eine Vielzahl von Einheitseinspritzvorrich tungen, die jeweils Mittel aufweisen zum Unterdrucksetzen des Brennstoffes auf einem relativ hohen Wert, und zwar wieder in der Größenordnung von ungefähr 103 bis 138 MPa (ungefähr 15 000 bis 20 000 psi) oder größer.

Bei beiden Arten von Einspritzsystemen weist jede Ein spritzvorrichtung herkömmlicherweise ein Rückschlagele ment mit einer Spitze auf, das durch eine Feder gegen ei nen Ventilsitz vorgespannt ist. Wenn Brennstoff in eine assoziierte Motorverbrennungskammer eingespritzt oder in jiziert werden soll, wird Druckströmungsmittel in den Einspritzhohlraum innerhalb der Einspritzvorrichtung ge leitet. Wenn ein Brennstoffdruck in dem Raum die Feder kraft, die auf das Rückschlagelement wirkt, überwindet, wird das Rückschlagelement angehoben, wodurch die Rück schlagelementspitze von dem Ventilsitz beabstandet wird und es dem unter Druck stehendem Brennstoff erlaubt wird, in die assoziierte Motorverbrennungskammer durch eine oder mehrere Einspritzdüsenzumeßöffnungen zu entweichen.

Während herkömmliche Einspritzvorrichtungen der vorherge henden Bauart zweckmäßig waren, um das Eintreten eines unter Druck stehendem Brennstoffes in eine assoziierte Motorverbrennungskammer relativ zu ungefähr dem oberen Totpunkt (TDC = top dead center) zu steuern, wird eine solche Vorrichtung nur indirekt gesteuert, d. h. die Be wegungskraft zum Bewegen des Einspritzvorrichtungs rückschlagelement wird durch den unter Druck stehenden Brennstoff selbst vorgesehen anstelle einer direkt steuerbaren Bewegungsleistungsquelle. Demgemäß fehlt der Grad an Steuerbarkeit, der benötigt wird, um in wün schenswerter Weise die Partikelemissionen gemäß regulie render Standard zu verringern.

Während es Brennstoffeinspritzvorrichtungen gibt, die für Funkenzündungsmotoren aufgebaut sind, die ein direkt be tätigtes Rückschlagelement besitzen, so besitzt der Anmelder keine Kenntnis irgendwelcher erfolgreichen Kon struktionen für eine Brennstoffeinspritzvorrichtung mit einem direkt betätigten Rückschlagelement für einen Die selzyklusmotor oder wo hohe Brennstoffeinspritzdrücke (zum Beispiel größer als ungefähr 6,9 MPa oder 1000 psi) benötigt werden.

Die Erfindung

Eine Brennstoffeinspritzvorrichtung umfaßt ein Rück schlagelement, das kraftausgeglichen ist, so daß die Größe eines Betätigers, der die Positionierung des Rückschlagelements steuert, minimiert werden kann.

Noch genauer weist ein Rückschlagventil für eine Brenn stoffeinspritzvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorlie genden Erfindung folgendes auf: ein langgestrecktes Rückschlagelement, das innerhalb einer Einspritzvor richtungsbohrung angeordnet ist, einen Betätiger zum Be wegen des Rückschlagelements entlang eines axialen Pfades zwischen einer Abdichtposition und einer offenen Position und Mittel zum im wesentlichen Ausgleichen axialer Kräfte, die an dem Rückschlagelement während der Bewegung zwischen der abdichtenden und offenen Position wirken.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Rückschlagventil für eine Brennstoffeinspritz vorrichtung einen Einspritzvorrichtungskörper mit einer Einspritzvorrichtungsbohrung auf, die folgendes aufweist: einen Führungsbohrungsabschnitt, der durch eine Füh rungswand definiert wird, einen Spitzenbohrungsabschnitt, der durch eine Spitzenwand definiert wird und einen Ventilsitz, der zwischen der Führungswand und der Spitzenwand angeordnet ist. Ein zylindrisches langge strecktes Rückschlagelement ist vorgesehen mit einem Füh rungsteil, der innerhalb der Führungswand angeordnet ist, mit einem Spitzenteil, der innerhalb der Spitzenwand an geordnet ist und einen Abdichtteil, der zwischen dem Füh rungsteil und dem Spitzenteil liegt und benachbart zu dem Ventilsitz angeordnet ist. Ein Betätiger bewegt das Rückschlagelement entlang eines axialen Pfades zwischen einer Abdichtposition und einer offenen Position und Mit tel, die an mindestens einem der folgenden, nämlich einem Rückschlagelement und/oder dem Einspritzvorrichtungskör per getragen werden, weisen im wesentlichen Axialkräfte auf, die während der Bewegung zwischen der Abdichtpositi on und der offenen Position an dem Rückschlagelement wir ken.

Gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfin dung weist eine Brennstoffeinspritzvorrichtung folgendes auf: einen Einspritzvorrichtungskörper mit einer Ein spritzvorrichtungsbohrung, einen Einspritzvorrichtungein laß, der in Strömungsmittelverbindung mit der Ein spritzvorrichtungsbohrung steht zum Einlassen eines unter Druck stehenden Brennstoffes dort hinein und eine Ein spritzvorrichtungsdüsenzumeßöffnung, die in Strömungsmit telverbindung mit der Einspritzvorrichtungsbohrung steht. Ein kreisförmiges zylindrisches langgestrecktes Rück schlagelement ist vorgesehen mit einem Führungsteil, der an einem ersten Ende des Rückschlagelementes angeordnet ist, und zwar innerhalb einer Führungswand, die die Einspritzvorrichtungsbohrung definiert, mit einem Spitzenteil, der an einem zweiten Ende des Rückschlagele mentes angeordnet ist, und zwar innerhalb einer Spitzen wand, die die Einspritzvorrichtungsbohrung definiert und einem Abdichtteil zwischen dem Führungsteil und dem Spitzenteil und angeordnet benachbart zu einem Ventil sitz, der die Einspritzvorrichtungsbohrung definiert. Der Führungsteil und der Spitzenteil besitzen im wesentlichen gleiche Querschnittsdurchmesser. Eine Ringnut ist zwischen dem Abdichtteil und dem Spitzenteil vorgesehen, wobei der Spitzenteil von der Spitzenwand beabstandet ist zum Vorsehen eines Leckagepfades zwischen der Ringnut und dem zweiten Ende des Rückschlagelementes. Ein Betätiger ist vorgesehen zum Bewegen des Rückschlagelementes entlang eines axialen Pfades zwischen einer Abdichtposi tion, in der der Abdichtteil des Rückschlagelementes in Kontakt mit dem Ventilsitz ist und die Einspritzvorrich tungsdüsenzumeßöffnung von dem Einspritzvorrichtungsein laß isoliert oder trennt und einer offenen Position, in der der Abdichtteil von dem Ventilsitz beabstandet ist zum Plazieren der Einspritzvorrichtungsdüsenzumeßöffnung in Strömungsmittelverbindung mit dem Einspritzvorrich tungseinlaß. Mittel, die mindestens an dem Rückschlagele ment und/oder der Einspritzvorrichtungsbohrung getragen werden, gleichen Drücke aus, die an den ersten und zweiten Enden des Rückschlagelementes wirken, so daß die Axialkräfte, die daran wirken, während der Bewegung zwi schen der Abdichtposition und der offenen Position im we sentlichen ausgeglichen sind.

Durch Anordnen der Brennstoffeinspritzvorrichtung, so daß Kräfte, die an dem Rückschlagelement wirken im wesentli chen ausgeglichen sind, kann ein eine geringe Kraft auf weisender Betätiger, der relativ klein und leichtgewich tig ist, verwendet werden. Ferner kann, da das Rück schlagelement direkt gesteuert wird, ein Brennstoffein spritzregime verwendet werden, das eine wünschenswerte Verringerung von Partikeln in den Motorabgasen zur Folge hat.

Figurenbeschreibung

In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine kombinierte Schema- und Blockdiagrammdarstel lung eines Brenn- oder Treibstoffeinspritzsystems;

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Draufsicht einer Brennstoffeinspritzvorrichtung des Standes der Technik;

Fig. 3 eine vergrößerte fragmentarische Schnittansicht der Brennstoffeinspritzvorrichtung gemäß Fig. 2;

Fig. 4 eine Kurve, die dem Betrieb der Brennstoffein spritzvorrichtung in Fig. 2 darstellt; und

Fig. 5 eine Schnittansicht einer Brennstoffeinspritzvor richtung, die ein kraftausgeglichenes Rückschlage lement gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist.

Die beste Art die Erfindung auszuführen

Gemäß Fig. 1 umfaßt ein Brenn- oder Treibstoffeinspritz system 10 eine Transferpumpe 12, die Brennstoff von einem Brennstofftank 14 und einem Filter 16 empfängt und das selbe zu einer oder mehreren Brennstoffeinspritzvorrich tungen 18 liefert über eine oder mehrere Brennstoffver sorgungslinien oder -leitungen 20. Die Brennstoffein spritzvorrichtungen 18 spritzen Brennstoff in assoziierte Verbrennungskammern oder -zylinder (nicht gezeigt) eines internen Verbrennungsmotors ein. Während in Fig. 1 sechs Brennstoffeinspritzvorrichtungen 18 gezeigt sind, sei be merkt, daß eine unterschiedliche Anzahl von Brenn stoffeinspritzvorrichtungen alternativ verwendet werden kann zum Einspritzen von Brennstoff in eine gleiche An zahl von assoziierten Verbrennungskammern. Ferner kann der Motor, mit dem das Brennstoffeinspritzsystem 10 ver wendet wird, einen Dieselzyklusmotor, einen zündungsun terstützten Motor oder irgendeine Art von Motor aufwei sen, bei dem es notwendig oder wünschenswert ist, Brenn stoff einzuspritzen.

Das Brennstoffeinspritzsystem 10 kann ein Pumpen-Lei tungs-Einspritzvorrichtungssystem aufweisen, bei dem die Pumpe 12 die Brennstoffströmung in den Brennstoffleitun gen 20 auf einen relativ hohen Druck von ungefähr 138 MPa (ungefähr 20 000 psi) unter Druck setzt. In diesem Fall wird ein internes Rückschlagelement jeder Brennstoffein spritzvorrichtung 18 elektronisch, hydraulisch und/oder mechanisch gesteuert, um den unter Druck stehenden Brennstoff in die damit assoziierten Verbrennungskammern freizugeben. Alternativ kann das System 10 ein Einheits einspritzvorrichtungssystem aufweisen, bei dem die Pumpe 12 Brennstoff mit einem relativ geringen Druck von un gefähr 0,414 MPa (60 psi) an die Einspritzvorrichtung 18 liefert. Die Einspritzvorrichtungen 18 umfassen Mittel zum Unterdrucksetzen des Brennstoffes auf einen relativ hohen Druck von zum Beispiel ungefähr 138 MPa (20 000 psi) und ein internes Rückschlagelement wird betätigt zum Einlassen des unter Druck stehenden Strömungsmittels in die assoziierten Verbrennungskammern.

Fig. 2 zeigt eine Brennstoffeinspritzvorrichtung 18 des Standes der Technik, die mit dem Brennstoffeinspritzsy stem 10 gemäß Fig. 1 verwendet werden kann und als ein Pumpen-Leitungs-Einspritzvorrichtungssystem aufgebaut ist. Die Brennstoffeinspritzvorrichtung 18 umfaßt ein Rückschlagelement 30, das innerhalb einer Einspritzvor richtungsbohrung 32 liegt, die in einem Einspritzvorrich tungskörper 33 angeordnet ist. Das Rückschlagelement 30 umfaßt eine Abdichtungsspitze 34, die an einem ersten Endteil 36 des Rückschlagelements 30 angeordnet ist und eine vergrößerte Platte oder einen Kopf 38, der an einem zweiten Endteil 40 des Rückschlagelements 30 angeordnet ist. Eine Feder 42 spannt die Spitze 34 gegen einen Ven tilsitz 44 vor, der in größerer Einzelheit in Fig. 3 ge zeigt ist, um eine Brennstoffkammer 46 von einer oder mehreren Düsenzumeßöffnungen 48 zu isolieren.

Die Brennstoffeinspritzvorrichtung 18 umfaßt ferner einen Brennstoffeinlaßdurchlaß 50, der in Strömungsmittelver bindung mit einer der Brennstoffversorgungsleitungen 20 angeordnet ist.

Wie insbesondere in Fig. 3 zu sehen ist, wird, wenn eine Brennstoffeinspritzung in eine assoziierte Verbrennungs kammer auftreten soll, unter Druck stehender Brennstoff durch den Durchlaß 50 in einen Raum zwischen dem Rück schlagelement 30 und der Einspritzvorrichtungsbohrung 32 und in die Kammer 46 gleitet bzw. gelassen. Wenn der Druck P_INJ innerhalb der Kammer 46 einen ausgewählten Ventilöffnungsdruck (VOP = valve opening pressure) er reicht, tritt ein Hub des Rückschlagelements auf, wodurch die Spitze 34 von dem Ventilsitz 44 beabstandet wird und es dem unter Druck stehendem Brennstoff ermöglicht wird, durch die Düsenzumeßöffnung 48 in die assoziierte Ver brennungskammer zu entweichen. Der Druck VOP wird wie folgt definiert:

wobei S die Last ist, die durch die Feder 42 ausgeübt wird, A1 die Querschnittsabmessung der Ventilführung 52 des Rückschlagelementes 30 ist und A2 der Durchmesser der Linie oder Leitung ist, die durch den Kontakt der Spitze 34 mit dem Ventilsitz 44 definiert wird.

Während des Momentes des Hubes bzw. Anhebens des Rück schlagelementes und darauf folgend erhöht sich der Druck P_SAC in einer Einspritzvorrichtungsspitzenkammer 56 und verringert sich dann gemäß dem Druck P_INJ in der Kammer 46, bis ein ausgewählter Ventilschließdruck (VCP = valve closing pressure) erreicht wird, bei dem das Rückschlage lement zu der geschlossenen Position zurückkehrt. Der Druck VCP wird gemäß der folgenden Gleichung bestimmt:

wobei S die Federlast ist, die durch die Feder 42 ausgeübt wird und wobei A1 der Querschnittsdurchmesser des Führungsteils 52 ist, wie zuvor bemerkt.

Wie durch die obige Beschreibung demonstriert wurde, wird das Öffnen und Schließen der Brennstoffeinspritzvorrich tung 18 nur indirekt erreicht, d. h. durch die Kraft, die durch den unter Druck stehenden Brennstoff, der in die Einspritzvorrichtungsbohrung 32 gelassen wird, entwickelt wird. Eine Folge dieser Tatsache ist, daß die Einspritz vorrichtungsöffnungs- und -schließdrücke VOP und VCP vor weg ausgewählt werden durch den Gesamtaufbau oder die Ge samtkonstruktion der Einspritzvorrichtung und diese nicht leicht verändert werden können. Ferner ist die Steuerbar keit der Einspritzvorrichtung 18 stark eingeschränkt, wo durch die Möglichkeit Partikelemissionen durch die Steuerung davon zu reduzieren, eingeschränkt ist.

Fig. 5 zeigt eine Brennstoffeinspritzvorrichtung 60 gemäß der vorliegenden Erfindung, die anstelle jeder Ein spritzvorrichtung 18 in dem Pumpen-Leitungs-Einspritzvor richtungssystem gemäß Fig. 1 verwendet werden kann. Alternativ kann die Brennstoffeinspritzvorrichtung 60 zur Verwendung mit einem Einheitseinspritzvorrichtungssystem in einer Art und Weise modifiziert werden, die einem Fachmann bekannt ist.

Die Brennstoffeinspritzvorrichtung 16 umfaßt einen Ein spritzvorrichtungskörper 62, der eine kreisförmige zylin drische Einspritzvorrichtungsbohrung 64 darinnen auf weist. Die Einspritzvorrichtungsbohrung 64 umfaßt einen Führungsbohrungsabschnitt 66, der durch eine Führungswand 68 definiert wird, einen Spitzenbohrungsabschnitt 70, der durch eine Spitzenwand 72 definiert wird und einen koni schen Ventilsitz 76, der zwischen der Führungswand 68 und der Spitzenwand 72 angeordnet ist. Ein Einspritzvor richtungseinlaß 78 ist in Strömungsmittelverbindung mit der Einspritzvorrichtungsbohrung 64 angeordnet zum Ein lassen eines unter Druck stehenden Brennstoffes dort hin ein.

Ein kreisförmiges zylindrisches langgestrecktes Rück schlagelement 90 ist innerhalb der Einspritzvorrich tungsbohrung 64 angeordnet und umfaßt einen Führungsteil 92, der an einem ersten Ende 94 des Rückschlagelementes innerhalb der Führungswand 68 angeordnet ist und einen Spitzenteil 96, der an einem zweiten Ende 98 des Rück schlagelementes innerhalb der Spitzenwand 92 angeordnet ist. Ein Abdichtteil 100 ist zwischen dem Führungsteil 92 und dem Spitzenteil 96 angeordnet und ist benachbart zu dem Ventilsitz 76 angeordnet. Eine Ringnut 102 umgibt das Rückschlagelement 90 und ist zwischen dem Abdichtteil 100 und dem Spitzenteil 96 benachbart zu der Einspritzvor richtungsdüsenzumeßöffnung 80 angeordnet.

Der Spitzenteil 96 besitzt vorzugsweise einen Außen durchmesser, der etwas kleiner ist als der Durchmesser der Spitzenwand 72, so daß ein Leckagepfad zwischen der Ringnut 102 und dem zweiten Ende 98 des Rückschlagele ments hergestellt wird.

Mittel zum Ausgleichen von Drücken, die an den ersten und zweiten Enden 94, 98 des Rückschlagelementes 90 wirken, so daß Axialkräfte, die daran während der Bewegung zwi schen abdichtenden und offenen Positionen wirken, im we sentlichen ausgeglichen werden, werden mindestens von dem Rückschlagelement 90 und/oder dem Einspritzvorrichtungs körper 62 getragen. Vorzugsweise weisen solche Mittel ei ne Längsbohrung 106 auf, die sich durch das Rückschlage lement erstreckt, und zwar von einem Einspritzvorrich tungsbohrungsende 107 zu dem ersten Ende 94 des Rück schlagelements. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 erstreckt sich ein radiales Loch 108 von der Längsbohrung 106 zu dem Führungsbohrungsabschnitt 66.

Ein Betätiger 110 ist mit dem Rückschlagelement 90 gekop pelt und bewegt das Rückschlagelement eines sich hin- und herbewegenden axialen Pfades zwischen der abdichtenden und der offenen Position. In dem bevorzugten Ausfüh rungsbeispiel weist der Betätiger 110 erste und zweite Elektromagnete 112, 114 auf, die einen gemeinsamen Anker 116 aufweisen, der mittels einer Schraube 118 und einer Unterlegscheibe 120 mit einer Gewindebohrung 122 in dem Rückschlagelement 90 verbunden ist. Bei dem in Fig. 5 ge zeigten Ausführungsbeispiel besitzt die Gewindebohrung 122 eine Mittellinie, die mit der Mittellinie der Längs bohrung 106 zusammenfällt, obwohl dieses nicht der Fall sein muß. Ferner kann irgendeine andere Art der Verbin dung des Ankers 116 mit dem Rückschlagelement 90 alterna tiv verwendet werden, wie zum Beispiel Laserschweißen oder ähnliches.

Industrielle Anwendbarkeit

Das Rückschlagelement 90 gemäß Fig. 5 ist in der ge schlossenen oder abdichtenden Position gezeigt, bei der der Abdichtteil 100 in abdichtendem Kontakt mit dem Ven tilsitz 76 ist, um dadurch die Einspritzvorrichtungsdü senzumeßöffnungen 80 von dem Einspritzvorrichtungseinlaß 78 zu isolieren. Wenn es gewünscht wird, unter Druck ste henden Brennstoff in die assoziierte Verbrennungskammer einzuspritzen, wird der Elektromagnet 112 elektrisch be tätigt und der Elektromagnet 114 wird elektrisch deakti viert bzw. gelöst, so daß der gemeinsame Anker 116 und das Rückschlagelement 90 zusammen in die nach oben gerichtete Richtung gemäß Fig. 5 bewegt werden, bis eine Schulter 130 an dem Rückschlagelement 90 eine Querwand 132 des Einspritzvorrichtungskörpers 62 kontaktiert. Das Rückschlagelement 90 ist somit zu der offenen Position bewegt, in der der Dichtteil 100 von dem Ventilsitz 76 beabstandet ist, um die Einspritzvorrichtungsdüsenzu meßöffnung 80 in Strömungsmittelverbindung mit dem Einspritzvorrichtungseinlaß 78 zu plazieren. In dieser Po sition kann unter Druck stehender Brennstoff durch den Leckagepfad zwischen der Spitzenwand 72 und dem Spitzen teil 96 nach oben durch die Längsbohrung 106 und das Ra dialloch 108 zu dem Führungsbohrungsabschnitt 66 hin durchgehen. Vorzugsweise ist die effektive Querschnitts fläche oder der Durchmesser des Führungsteils 92 im wesentlichen gleich zu der effektiven Querschnittsfläche oder dem Durchmesser des Spitzenteils 96. Ferner sind diese diametralen Abmessungen vorzugsweise im wesentli chen gleich zu dem Innendurchmesser des Ventilsitzes 76 mit der Ausnahme des kleinen Abstandes, der notwendig ist, um den Leckagepfad zwischen dem Spitzenteil 96 und der Spitzenwand 72 zu erzeugen. Durch Ausgleichen der Strömungsmitteldrücke, die in dem Führungsbohrungs abschnitt 66 und dem Spitzenbohrungsabschnitt 70 wirken, werden die gegeneinander wirkenden axialen Nettokräfte, die an den ersten und zweiten Rückschlagelementenden 94, 98 wirken, ausgeglichen, wodurch eine direkte Steuerung über den Offen/Geschlossen-Status des Rückschlagelements 90 erlaubt wird, unter Verwendung eines eine relativ ge ringe Kraft aufweisenden Betätigers 110. Brennstoff wird von dem Raum, der die Elektromagneten 112, 114 enthält, über einen Auslaßanschluß 140 entlüftet bzw. abgelassen.

Wenn es notwendig ist, die Brennstoffeinspritzung zu be enden, wird der Elektromagnet 112 elektrisch deaktiviert bzw. gelöst und der Elektromagnet 114 wird elektrisch be tätigt, um den Anker 116 und das Rückschlagelement 90 ge mäß Fig. 5 nach unten zu bewegen, um zu bewirken, daß der Dichtteil 100 den Ventilsitz 76 in einer abdichtenden Be ziehung kontaktiert. Ein fortlaufender Ausgleich der Strömungsmitteldrücke, die an den ersten und zweiten En den 94, 98 des Rückschlagelements 90 wirken, wird sicher gestellt, durch die Strömungsmittelverbindung, die durch die Längsbohrung 106 und das Radialloch 108 möglich wird.

Es sei bemerkt, daß anstelle der Längsbohrung 106 und dem Radialloch 108 eine Strömungsmittelverbindung zwischen den ersten und zweiten Enden 94, 98 des Rückschlagele ments durch irgendwelche anderen Mittel erreicht werden können, die zum Beispiel einen einzelnen Durchlaß aufwei sen, der sich durch das Rückschlagelement 90 erstreckt und/oder einen oder mehrere Durchlässe, die sich durch den Einspritzvorrichtungskörper 62 erstrecken. Ferner kann das Paar Elektromagnete 112, 114 durch irgendeine andere Art eines mechanischen, elektrischen oder hydrau lischen Betätigers ersetzt werden, wie zum Beispiel einen Betätiger, der einen einzelnen Elektromagneten zur Bewe gung des Rückschlagelementes in einer ersten Richtung und eine Rückkehrfeder zum Bewegen des Rückschlagelements in einer zweiten Richtung verwendet.

Da der Betätiger 110 nur geringe Bewegungskräfte entwic keln muß, um die Position des Rückschlagelementes zu steuern, kann ein Betätiger, der klein und relativ leichtgewichtig ist, verwendet werden. Zusätzlich ermög licht die direkte Steuerung der Position des Rückschlage lements, daß die Einspritzvorrichtung in Einspritzregimen verwendet werden kann, die nicht durch den herkömmlichen Betätiger in Fig. 2 erreicht werden können. Zum Beispiel kann eine geteilte Einspritzung durch die Einspritzvor richtung gemäß Fig. 5 erreicht werden, bei der mehrfaches Öffnen und Schließen des Rückschlagelements 90 während jedes Einspritzzyklus, der damit assoziierten Motorver brennungskammer durchgeführt wird. Ferner kann der Druck P_INJ unabhängig von der Rückschlagelementbetä tigung gesteuert werden, so daß die Einspritzvorrichtung 60 in anderen Typen von Systemen verwendet werden kann, wie zum Beispiel einem konstanten Drucksystem oder einem Akkumulator oder Sammelsystem, wenn dies gewünscht wird.

Zahlreiche Modifikationen und alternative Ausführungsbei spiele der Erfindung werden sich dem Fachmann infolge der vorhergehenden Beschreibung ergeben. Demgemäß ist die Be schreibung nur als Darstellung zu sehen und dient zu dem Zweck, dem Fachmann die beste Art, die Erfindung auszu führen, zu lehren. Die Einzelheiten der Struktur können wesentlich abgeändert werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen und die exklusive Verwendung aller Modifikationen, die in dem Bereich der Ansprüche fallen, wird reserviert.

Zusammenfassend sieht die Erfindung folgendes vor:
Eine Rückschlagventilanordnung für eine Brennstoffein spritzvorrichtung weist folgendes auf: einen Einspritz vorrichtungskörper mit einer Einspritzvorrichtungsbohrung darinnen, ein langgestrecktes Rückschlagelement, das in nerhalb der Einspritzvorrichtungsbohrung angeordnet ist und einen Betätiger zum Bewegen des Rückschlagelementes entlang eines axialen Pfades zwischen einer Abdichtposi tion und einer offenen Position. Axialkräfte, die an dem Rückschlagelement wirken, werden während der Bewegung zwischen der Abdichtposition und der offenen Position ausgeglichen, so daß eine direkte Steuerung der Position des Rückschlagelementes erreicht werden kann durch die Verwendung eines eine geringe Kraft aufweisenden Betäti gers.

Claims

1. Rückschlagventil für eine Brenn- oder Treibstoffein spritzvorrichtung, die folgendes aufweist:
einen Einspritzvorrichtungskörper mit einer Ein spritzvorrichtungsbohrung, die durch eine Führungs wand definiert wird, mit einem Ventilsitz und mit einer Spitzenwand;
ein langgestrecktes Rückschlagelement mit einem Füh rungsteil, der innerhalb der Führungswand angeordnet ist, einem Spitzenteil, der innerhalb der Spitzen wand angeordnet ist und ein Dichtteil, der zwischen dem Führungsteil und dem Spitzenteil angeordnet ist und benachbart zu dem Ventilsitz angeordnet ist;
einen Betätiger zum Bewegen des Rückschlagelementes entlang eines ausgewählten Pfades zwischen einer Ab dichtposition und einer offenen Position; und
Mittel an mindestens dem Rückschlagelement und/oder dem Einspritzvorrichtungskörper zum wesentlichen Ausgleichen entgegengesetzt wirkender Axialkräfte, die an dem Rückschlagelement in Richtung des ausge wählten Pfades während der Bewegung zwischen der Ab dichtposition und der offenen Position wirken.

2. Rückschlagventil nach Anspruch 1, wobei das Rück schlagelement erste und zweite Endteile aufweist und wobei der Führungsteil und der Spitzenteil im we sentlichen gleiche Querschnittsflächen aufweist und wobei die Ausgleichmittel eine Strömungsmittellei tung aufweisen, die Strömungsmitteldrücke aus gleicht, die an den ersten und zweiten Teilen des Rückschlagelements wirken.

3. Rückschlagventil nach Anspruch 2, wobei die Strö mungsmittelleitung eine Längsbohrung aufweist, die sich durch das Rückschlagelement erstreckt und eine Strömungsmittelverbindung zwischen dem Spitzenteil und dem Führungsteil vorsieht.

4. Rückschlagventil nach Anspruch 2, wobei der Spitzen teil des Rückschlagelements in einem Spitzenab schnitt der Einspritzvorrichtungsbohrung angeordnet ist und wobei der Spitzenteil und der Spitzenab schnitt jeweils einen Querschnittsdurchmesser aufwei sen, und wobei der Querschnittsdurchmesser des Spit zenteils kleiner ist als der Querschnittsdurchmesser des Spitzenabschnitts der Einspritzvorrichtungsboh rung, so daß ein Leckagepfad zwischen dem Ventilsitz und der Strömungsmittelleitung vorgesehen ist.

5. Rückschlagventil nach einem der vorhergehenden An sprüche, wobei der Betätiger einen Elektromagneten mit einem Anker aufweist, der mit dem Rückschlagele ment an einem Ende davon verbunden ist, und wobei die Strömungsmittelleitung eine Längsbohrung, die sich durch das Rückschlagelement erstreckt und ein Radialloch, das sich von der Längsbohrung durch eine Seitenwand des Rückschlagelements erstreckt, auf weist.

6. Rückschlagventil für eine Brenn- oder Treibstoffein spritzvorrichtung, die folgendes aufweist:
einen Einspritzvorrichtungskörper mit einer Ein spritzvorrichtungsbohrung, die einen Einspritzvor richtungsbohrungsabschnitt aufweist, der durch eine Führungswand definiert wird, mit einem Spitzenboh rungsabschnitt, der durch eine Spitzenwand definiert wird und mit einem Ventilsitz, der zwischen der Füh rungswand und der Spitzenwand angeordnet ist,
ein zylindrisches langgestrecktes Rückschlagelement mit einem Führungsteil, der innerhalb der Führungs wand angeordnet ist, mit einem Spitzenteil, der in nerhalb der Spitzenwand angeordnet ist und mit einem Dichtteil, der zwischen dem Führungsteil und dem Spitzenteil angeordnet ist und benachbart zu dem Ventilsitz angeordnet ist;
einem Betätiger zum Bewegen des Rückschlagelementes entlang eines Axialpfades zwischen einer Abdichtpo sition und einer offenen Position; und
Mittel an mindestens dem Rückschlagelement und/oder dem Einspritzvorrichtungskörper zum wesentlichen Ausgleichen axialer Kräfte, die während der Bewegung zwischen der Abdichtposition und der offenen Posi tion an dem Rückschlagelement wirken.

7. Rückschlagelement nach Anspruch 6, wobei der Füh rungsteil und der Spitzenteil an ersten bzw. zweiten Endteilen des Rückschlagelements angeordnet sind und im wesentlichen gleiche Querschnittsflächen aufwei sen und wobei die Ausgleichsmittel Mittel aufweisen zum Ausgleichen von Drücken, die an den ersten und zweiten Endteilen des Rückschlagelements wirken.

8. Rückschlagventil nach Anspruch 7, wobei die Aus gleichsmittel eine Längsbohrung aufweisen, die sich durch das Rückschlagelement erstreckt.

9. Rückschlagventil nach Anspruch 8, wobei der Betätiger einen Elektromagneten aufweist und ferner ein Ra dialloch aufweist, das in Strömungsmittelverbindung mit der Längsbohrung benachbart zu dem Elektromag neten steht.

10. Rückschlagventil nach Anspruch 8 oder 9, wobei der Spitzenteil des Rückschlagelementes einen Quer schnittsdurchmesser besitzt, der kleiner ist als ein Querschnittsdurchmesser der Spitzenwand, so daß ein Leckagepfad zwischen dem Ventilsitz und der Längs bohrung hergestellt wird.

11. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei der Ventilsitz einen inneren Querschnitts durchmesser besitzt, der gleich dem Querschnitts durchmesser des Spitzenbohrungsabschnitts ist.

12. Brennstoffeinspritzvorrichtung, die folgendes aufweist:
einen Einspritzvorrichtungskörper mit einer Ein spritzvorrichtungsbohrung, die einen Führungsboh rungsabschnitt definiert durch eine Führungswand, einen Spitzenbohrungsabschnitt definiert durch eine Spitzenwand und einen konischen Ventilsitz aufweist, der zwischen der Führungswand und der Spitzenwand angeordnet ist, mit einem Einspritzvorrichtungsein laß, der in Strömungsmittelverbindung mit der Ein spritzvorrichtungsbohrung steht zum Einlassen eines unter Druck stehenden Brennstoffes dort hinein und mit einer Einspritzvorrichtungsdüsenzumeßöffnung, die in Strömungsmittelverbindung mit der Einspritz vorrichtungsbohrung steht;
ein kreisförmiges zylindrisches langgestrecktes Rückschlagelement mit einem Führungsteil, der an ei nem ersten Endteil des Rückschlagelements innerhalb der Führungswand angeordnet ist, mit einem Spitzen teil, der an einem zweiten Endteil des Rückschlage lements innerhalb der Spitzenwand angeordnet ist, wobei der Führungsteil und der Spitzenteil im we sentlichen gleiche Querschnittsflächen aufweisen, mit einem Dichtteil, der zwischen dem Führungsteil und dem Spitzenteil angeordnet ist und benachbart für den Ventilsitz angeordnet ist und mit einer Ringnut zwischen dem Abdichtteil und dem Spitzen teil, wobei der Spitzenteil von der Spitzenwand be abstandet ist, um einen Leckagepfad zwischen der Ringnut und dem zweiten Ende des Rückschlagelements vorzusehen;
einem Betätiger zum Bewegen des Rückschlagelementes entlang eines Axialpfades zwischen einer Abdichtpo sition, in der der Dichtteil einer in abdichtendem Kontakt mit dem Ventilsitz ist und die Einspritzvor richtungsdüsenzumeßöffnung von dem Einspritzvorrich tungseinlaß isoliert und eine offene Position, in der der Dichtteil von dem Ventilsitz beabstandet ist zum Plazieren der Einspritzvorrichtungsdüsenzu meßöffnung in Strömungsmittelverbindung mit dem Ein spritzvorrichtungseinlaß; und
Mittel an mindestens dem Rückschlagelement und/oder dem Einspritzvorrichtungskörper zum Ausgleichen von Drücken, die an dem ersten und zweiten Endteil des Rückschlagelements wirken, so daß Axialkräfte, die an dem Rückschlagelement während einer Bewegung zwi schen der Abdichtposition und der offenen Position wirken im wesentlichen ausgeglichen werden.

13. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 12, wo bei die Ausgleichsmittel eine Längsbohrung aufwei sen, die sich durch das Rückschlagelement erstreckt.

14. Rückschlagventil nach Anspruch 13, wobei der Be tätiger einen Elektromagneten aufweist und ferner ein Radialloch aufweist, das in Strömungsmittelver bindung mit der Längsbohrung benachbart zu dem Elek tromagneten steht.

15. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei der Ventilsitz einen Innenquerschnittsdurch messer besitzt, der gleich dem Querschnittsdurchmes ser des Spitzenteils ist.