DE60206453T2 - Kraftstoffeinspritzventil - Google Patents

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DE60206453T2
DE60206453T2 DE2002606453 DE60206453T DE60206453T2 DE 60206453 T2 DE60206453 T2 DE 60206453T2 DE 2002606453 DE2002606453 DE 2002606453 DE 60206453 T DE60206453 T DE 60206453T DE 60206453 T2 DE60206453 T2 DE 60206453T2
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Paul Rainham Buckley
Malcolm David Dick Bromley Lambert
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Description

  • Diese Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzventil zur Verwendung bei der Zufuhr von unter Druck stehendem Kraftstoff an einen Verbrennungsraum eines zugeordneten Verbrennungsmotors. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Pumpen-Einspritzventil-Einheit des Typs, der eine Pumpe umfasst, die für die Zufuhr von Kraftstoff ausschließlich zu der Einspritzdüse des Einspritzventils und nicht zu anderen zu dem Motor gehörenden Einspritzventil-Düsen vorgesehen ist.
  • In bekannten Pumpen-Einspritzventil-Einheiten, beispielsweise wie in der EP 0 840 003 gezeigt, wird der Zeitverlauf der Kraftstoffeinspritzung aus einer Einspritzventil-Düse unabhängig von dem Zeitpunkt des Beginns der durch die Pumpe erfolgenden Beaufschlagung des Kraftstoffs mit Druck durch Steuern des Kraftstoffdrucks innerhalb einer Steuerkammer der Düse gesteuert. Die Einspritzventil-Düse umfasst eine Ventilnadel, die an einem Ventilnadelsitz zur Anlage gelangen kann, um die Abgabe von Kraftstoff durch eine Auslassöffnung der Einspritzventil-Düse zu steuern. Eine mit der Ventilnadel verbundene Oberfläche ist dem Kraftstoffdruck innerhalb der Steuerkammer ausgesetzt. Durch eine geeignete Steuerung des Kraftstoffdrucks innerhalb der Steuerkammer kann die absolute Größe einer Kraft, die die Ventilnadel in Richtung ihres Sitzes drückt, gesteuert werden. Der Kraftstoffdruck innerhalb der Steuerkammer wird mit Hilfe eines elektromagnetisch betätigbaren Dreiwege-Ventils gesteuert, das betätigbar ist, um die Verbindung zwischen der Steuerkammer und entweder einem Versorgungskanal, der unter Druck stehenden Kraftstoff enthält, oder einem Abflusskanal zu ermöglichen, der während des Betriebs mit einem unter relativ geringem Druck stehenden Kraftstoffbehälter in Verbindung steht.
  • Die Pumpen-Einspritzventil-Einheit umfasst außerdem eine Überströmventil-Anordnung, die vorgesehen ist, um die Verbindung zwischen dem Niederdruck-Kraftstoffbehälter und einer Pumpenkammer zu steuern, die zumindest teilweise innerhalb einer Bohrung in einem Pumpengehäuse ausgebildet bzw. von dieser begrenzt ist. Ein Kolbenelement kann innerhalb der Kolbenbohrung hin- und her bewegt werden, um das Volumen der Pumpenkammer zu verändern, wobei die Überströmventil-Anordnung zwischen einer offenen Stellung, in welcher die Pumpenkammer mit dem Niederdruck-Behälter in Verbindung steht, in welchem Falle eine Hin- und Herbewegung des Kolbenelements bewirkt, dass Kraftstoff von der Pumpenkammer zu dem Niederdruck-Kraftstoffbehälter verdrängt wird, und einer geschlossenen Stellung betätigt werden kann, in welcher die Verbindung zwischen der Pumpenkammer und dem Niederdruck-Kraftstoffbehälter unterbrochen ist. Wenn die Überströmventil-Anordnung geschlossen ist, bewirkt die Bewegung des Kolbenelementes innerhalb der Kolbenbohrung in einer Richtung, in welcher das Volumen der Pumpenkammer verringert werden soll, dass der Kraftstoff innerhalb der Kammer mit Druck beaufschlagt wird. Ein hoher Druck innerhalb der Pumpenkammer wird über einen Versorgungskanal an die zugeordnete Einspritzventil-Düse weitergegeben.
  • Andere Pumpen-Einspritzventil-Einheiten sind bekannt. Zum Beispiel offenbart die EP 0 845 791 ein Einspritzventil mit einer Steuerkammer und einem Ventil, das für die Steuerung des Kraftstoffdrucks innerhalb der Steuerkammer vorgesehen ist. Das Einspritzventil umfasst weiterhin ein Überströmventil, das die Beaufschlagung von Kraftstoff innerhalb einer Pumpenkammer mit Druck dadurch steuert, dass die Verbindung zwischen der Pumpenkammer und einem Niederdruck-Behälter gesteuert wird. Es sind jedoch keine Mittel vorgesehen, durch die ein Teil des relativ heißen Kraftstoffs innerhalb des Einspritzventils durch kühleren Kraftstoff verdrängt wird.
  • Die US 4,982,713 offenbart ein Einspritzventil mit einem innerhalb einer Pumpenkammer hin- und her bewegbaren Pumpenkolben, welcher Kraftstoff mit Einspritzdruck zu einer Einspritzdüse pumpt, solange ein Steuerventil verhindert, dass Kraftstoff von einer Pumpenkammer zu einer Niederdruckkammer fließt. Das Kraftstoff-Einspritzventil ist mit einer Venturipumpe versehen, um Kraftstoff aus der Pumpen-Arbeitskammer zu entfernen, um eine nicht vorgesehene Einspritzung zu verhindern.
  • Es ist wichtig, sicherzustellen, dass Kraftstoff im Umlauf durch das Einspritzventil gehalten wird, um eine Kühlung zu erleichtern. Es ist daher wünschenswert, einen Teil des relativ heißen Kraftstoffs innerhalb der Pumpen-Einspritzventil-Einheit zu einem Rücklauf-Verbindungskanal zu verdrängen, wodurch der Kraftstoff zu dem Niederdruck-Kraftstoffbehälter fließen kann, und den verdrängten Kraftstoff durch kühleren Kraftstoff zu ersetzen.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Pumpen-Einspritzventil-Einheit des vorgenannten Typs bereitzustellen, die es möglich macht, dass dies erreicht wird.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Pumpen-Kraftstoffeinspritzventil-Einheit bereitgestellt, umfassend eine Ventilnadel, die innerhalb einer Bohrung bewegbar angeordnet ist und an einem Ventilnadelsitz zur Anlage gelangen kann, um die Abgabe von Kraftstoff durch eine Auslassöffnung zu steuern, und einen Kraftstoffversorgungskanal zur Abgabe von unter hohem Druck stehendem Kraftstoff aus einer Pumpenkammer an die Bohrung, wobei die Ventilnadel eine ihr zugehörige oder mit ihr verbundene Oberfläche aufweist, die dem Kraftstoffdruck innerhalb einer Steuerkammer ausgesetzt ist, wobei die Steuerkammer derart angeordnet ist, dass sie unter hohem Druck stehenden Kraftstoff aus dem Versorgungskanal erhält, wodurch der Kraftstoffdruck innerhalb der Steuerkammer die Ventilnadel in Anlage mit dem Ventilnadelsitz drückt. Das Einspritzventil umfasst weiterhin eine Steuerventilanordnung zum Steuern des Kraftstoffdrucks innerhalb der Steuerkammer, wodurch die Bewegung der Ventilnadel relativ zum Ventilnadelsitz gesteuert werden kann, und einen Überström-/Füllkanal, durch welchen unter der Steuerung einer Überströmventilanordnung unter relativ geringem Druck stehender Kraftstoff an die Pumpenkammer abgegeben wird. Das Kraftstoffeinspritzventil ist dadurch gekennzeichnet, dass der Überström-/Füllkanal mit einer Venturipumpe ausgestattet ist, welche einen kegelförmigen Einlassbereich in Verbindung mit dem Überström-/Füllkanal, einen kegelförmigen Auslassbereich in Verbindung mit einem Rücklaufkanal und einen Durchlass- bzw. Kehlenbereich umfasst, der sich zwischen dem kegelförmigen Einlassbereich und dem kegelförmigen Auslassbereich befindet und über einen Mündungsanschluss oder -auslass mit einem Rückführungskanal in Verbindung steht, derart, dass innerhalb des Rückführungskanals ein Vakuum gezogen wird, wenn Kraftstoff durch den Durchlass- bzw. Kehlenbereich und durch den Rücklaufkanal zu einem Niederdruck-Kraftstoffspeicher fließt. Ein Teil des Durchlass- bzw. Kehlenbereichs unmittelbar stromabwärts des Mündungsanschlusses oder -auslasses besitzt eine größere Querschnittsfläche als ein Teil des Durchlass- bzw. Kehlenbereichs unmittelbar stromaufwärts des Mündungsanschlusses.
  • Vorzugsweise umfasst die Überströmventilanordnung ein Überströmventilelement, das unter der Steuerung einer ersten Betätigungsorgan- oder Stellglied-Anordnung betätigt werden kann. Vorzugsweise umfasst die erste Betätigungsorgan- bzw. Stellglied-Anordnung eine erste mit Energie beaufschlagbare Wicklung und einen ersten Anker, der so an das Überströmventilelement gekoppelt ist, dass das Beaufschlagen der ersten Wicklung mit Energie und das Wegnehmen von Energie von dieser Wicklung bewirkt, dass sich der erste Anker und damit das Überströmventilelement bewegt. Das Überströmventilelement ist vorzugsweise innerhalb einer ersten Ankerkammer angeordnet, wobei der Rückführungskanal so ausgebildet ist, dass er mit der ersten Ankerkammer in Verbindung steht, derart, dass darin ein Vakuum gezogen wird.
  • Die Verbindung zwischen dem Rückführungskanal und der ersten Ankerkammer dient dazu, Druckwellen innerhalb der ersten Ankerkammer zu verringern, die ansonsten eine unerwünschte Bewegung des Überströmventilelements verursachen könnten.
  • Die Steuerventilanordnung umfasst vorzugsweise ein Steuerventilelement, das unter der Steuerung einer zweiten Betätigungsorgan- oder Stellglied-Anordnung betätigt werden kann. Die zweite Betätigungsorgan- oder Stellglied-Anordnung kann eine elektromagnetische Betätigungsorgan- bzw. Stellglied-Anordnung sein, die eine zweite mit Energie beaufschlagbar Wicklung aufweist und vorzugsweise einen zweiten Anker umfasst, der an das Steuerventil-Element gekoppelt ist. Das Beaufschlagen der zweiten Wicklung mit Energie und das Wegnehmen von Energie von dieser bewirkt, dass sich der zweite Anker und damit das Steuerventil-Element zwischen einer Offenstellung, in welcher die Steuerkammer mit dem Niederdruck-Kraftstoffspeicher in Verbindung steht, und einer Geschlossenstellung bewegt, in welcher die Verbindung zwischen der Steuerkammer und dem Niederdruck-Kraftstoffspeicher unterbrochen ist, wodurch der Kraftstoffdruck innerhalb der Steuerkammer gesteuert werden kann.
  • Der zweite Anker ist vorzugsweise innerhalb einer zweiten Ankerkammer angeordnet, wobei der Rückführungskanal so ausgebildet ist, dass er mit der zweiten Ankerkammer in Verbindung steht, derart, dass ein Vakuum in der zweiten Ankerkammer gezogen wird.
  • Das Einspritzventil kann außerdem ein Kolbenelement umfassen, das vorgesehen ist, um auf die Hin- und Herbewegung des Kolbenelements innerhalb einer Kolbenbohrung hin Kraftstoff innerhalb einer Pumpenkammer mit Druck zu beaufschlagen, wobei dem Kolbenelement eine Leckage-Sammelkammer zugeordnet ist, die vorzugsweise durch eine auf dem Kolbenelement vorhandene Vertiefung oder Ausnehmung gebildet ist und in der sich Leckage- oder Rückstrom-Kraftstoff aus der Pumpenkammer sammelt. Die Leckage-Sammelkammer kann so ausgebildet sein, dass sie mit dem Rückführungskanal in Verbindung steht, so dass darin ein Vakuum gezogen wird.
  • Die Verbindung zwischen dem Rückführungskanal und der zweiten Ankerkammer zum Ziehen eines Vakuums in der zweiten Ankerkammer verringert Druckwellen innerhalb der zweiten Ankerkammer, die anderenfalls eine unerwünschte Bewegung des Steuerventil-Elements verursachen könnten.
  • Die Erfindung wird nachstehend rein beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, worin:
  • 1 eine erste Schnittansicht ist, die ein Kraftstoffeinspritzventil gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt,
  • 2 eine andere Schnittansicht des in 1 gezeigten Kraftstoffeinspritzventils ist,
  • 3 eine vergrößerte Ansicht eines Teils des Kraftstoffeinspritzventils der 1 und 2 darstellt, und
  • 4 eine teilweise im Schnitt gezeigte vergrößerte Ansicht einer Überströmventil-Anordnung ist, die einen Teil des Einspritzventils der 1 bis 3 bildet.
  • Die in den beigefügten Zeichnungen dargestellte Pumpen-Einspritzventil-Einheit umfasst eine Einspritzventil-Düse mit einem Düsenkörper 10, der mit einer Sackbohrung 12 versehen ist, in welcher eine Ventilnadel 14 verschieblich angeordnet ist. Die Ventilnadel 14 kann an einem Ventilnadelsitz zur Anlage gelangen, der von dem geschlossenen Ende der Bohrung 12 gebildet wird, um die Abgabe von Kraftstoff aus einer von der Ventilnadel 14 und der Bohrung 12 begrenzten Abgabekammer und einer Mehrzahl von (nicht gezeigten) Auslassöffnungen zu steuern, die sich stromabwärts des Ventilnadelsitzes befinden. Die Bohrung 12 ist so geformt, dass sie eine ringförmige Kammer 16 zur Aufnahme von unter hohem Druck stehendem Kraftstoff aus einem Versorgungskanal 18 bildet, der von verschiedenen Gehäuseteilen des Einspritzventils begrenzt wird. Während des Betriebs erhält der Versorgungskanal 18 unter hohem Druck stehenden Kraftstoff aus einer Pumpenkammer 20, die teilweise innerhalb einer in einem Pumpengehäuse 22 vorhandenen Kolbenbohrung 24 ausgebildet ist. Ein Kolbenelement 26 kann unter der Einwirkung einer Nocken-Anordnung auf übliche Weise innerhalb der Kolbenbohrung 24 vor und zurück bewegt werden, um die Beaufschlagung von Kraftstoff innerhalb der Pumpenkammer 20 mit Druck zu bewirken. Das Kolbenelement 26 ist mit einer Vertiefung oder Ausnehmung 27 ausgestattet, wodurch eine Leckage-Sammelkammer gebildet wird, innerhalb der sich Leckage- oder Rückstrom-Kraftstoff aus der Pumpenkammer 20 sammelt.
  • Die Pumpen-Einspritzventil-Einheit umfasst eine Überströmventil-Anordnung 60, die in Einzelheiten in 4 gezeigt ist, für das Steuern der Verbindung zwischen der Pumpenkammer 20 und einer Quelle für unter relativ geringem Druck stehenden Kraftstoff. Typischerweise umfasst die Überströmventil-Anordnung 60 ein Überströmventil-Element 62, das mit einem Überströmventil-Anker 64 einer ersten elektromagnetischen Betätigungsorgan-Anordnung (nicht gezeigt) gekoppelt ist, die sich innerhalb eines Betätigungsorgan-Gehäuses 66 befindet, das dem Pumpengehäuse 22 benachbart ist. In günstiger Weise befindet sich der Überströmventil-Anker 64 innerhalb einer im Pumpengehäuse 22 ausgebildeten Überströmventil-Ankerkammer 68. Während des Betriebs wird die Bewegung des Überströmventil-Ankers 64 und damit des Überströmventil-Elements 62 dadurch gesteuert, dass eine elektromagnetische Wicklung der ersten Betätigungsorgan-Anordnung mit Energie beaufschlagt wird und Energie von dieser Wicklung genommen wird.
  • Das Überströmventilelement 62 ist in einer im Pumpengehäuse 22 vorhandenen Bohrung 65 bewegbar und umfasst einen Bereich 62a mit vergrößertem Durchmesser, der an einem von der Bohrung 65 gebildeten Überströmventilsitz 65a zur Anlage gelangen kann. Wenn der vergrößerte Bereich 62a des Überströmventil-Elements 62 weg von dem Überströmventilsitz 65a bewegt wird (d.h. sich in offenem Zustand befindet), kann eine im Pumpengehäuse 22 vorhandene Drillbohrung 67, die mit der Pumpenkammer 20 in Verbindung steht, in Verbindung mit einem Überström-/Füllkanal 28 gelangen, der teilweise im Pumpengehäuse 22 und teilweise innerhalb eines weiteren Gehäuses 29, das sich in Nachbarschaft zum Pumpengehäuse 22 befindet (wie in 3 gezeigt), ausgebildet ist. Wenn sich das Überströmventilelement 62 in seinem offenen Zustand befindet, bewirkt die Hin- und Herbewegung des Kolbenelements 26 innerhalb der Kolbenbohrung 24, dass Kraftstoff durch den Überström-/Füllkanal 28 und die Drillbohrung 67 und am Überströmventilelement-Sitz 65a vorbei in die Pumpenkammer 20 gezogen und wieder aus ihr verdrängt wird.
  • Wenn das Überströmventil-Element 62 in Anlage mit dem Überströmventilsitz 65a bewegt worden ist (d.h. ein geschlossener Zustand), ist die Verbindung zwischen der Pumpenkammer 20 und dem Niederdruck-Kraftstoffbehälter unterbrochen, weil kein Kraftstoff mehr am Überströmventil-Sitz 65a vorbei fließen kann. Dies hat zur Folge, dass die Hin- und Herbewegung des Kolbenelements 26 innerhalb der Kolbenbohrung 24 bewirkt, dass Kraftstoff innerhalb der Pumpenkammer 20 mit Druck beaufschlagt wird. Mit Druck beaufschlagter Kraftstoff aus der Pumpenkammer 20 wird dem Versorgungskanal 18 zur Zuführung an die Abgabekammer der Einspritzventil-Düse zugeführt.
  • An seinem den Auslassöffnungen der Einspritzventil-Düse abgewandten Ende liegt der Düsenkörper 10 an einem weiteren Gehäuse 30 an, in welchem eine Steuerkammer 32 für Kraftstoff ausgebildet ist. Die Steuerkammer 32 empfängt unter hohem Druck stehenden Kraftstoff durch eine verengte Drillbohrung 33 vom Versorgungskanal 18. Ein Kolbenelement 34 ist innerhalb einer in dem weiteren Gehäuse 30 vorhandenen Kolbenbohrung bewegbar. Das Kolbenelement 34 ist an die Ventilnadel 14 gekoppelt, wobei eine Oberfläche des Kolbenelements 34 dem Kraftstoffdruck innerhalb der Steuerkammer 32 ausgesetzt ist, so dass der Kraftstoffdruck innerhalb der Steuerkammer 32 eine Kraft auf das Kolbenelement 34 und damit auf die Ventilnadel 14 ausübt, die dazu dient, die Ventilnadel 14 gegen den Ventilnadelsitz zu drücken. Eine Düsenfeder ist ebenfalls vorzugsweise am rückwärtigen Ende der Ventilnadel 14 angeordnet, und diese hat die Aufgabe, die Ventilnadel in Richtung ihres Sitzes zu drücken. Wenn sich die Ventilnadel 14 in ihrer Sitzposition gegen den Ventilnadelsitz gedrückt befindet, findet eine Einspritzung von Kraftstoff durch die Auslassöffnungen nicht statt.
  • Die Pumpen-Einspritzventil-Einheit umfasst außerdem eine Steuerventil-Anordnung, die allgemein mit 36 bezeichnet und vorgesehen ist, um die Verbindung zwischen der Steuerkammer 32 und dem Niederdruck-Kraftstoffspeicher zu steuern. Die Steuerventil-Anordnung 36 ist in einem Steuerventil-Gehäuse 44 ausgebildet und umfasst ein Steuerventil-Element 38, das an einen Steuerventil-Anker 40 gekoppelt ist, der einen Teil einer zweiten Betätigungsorgan-Anordnung bildet. Wie man am deutlichsten aus 2 ersehen kann, befindet sich der Steuerventil-Anker 40 der Steuerventil-Anordnung 36 innerhalb einer Steuerventilanker-Kammer 42, die innerhalb des Steuerventil-Gehäuses 44 ausgebildet ist.
  • In günstiger Weise besitzt das Betätigungsorgan für die Steuerventil-Anordnung 36 die Gestalt einer elektromagnetischen Betätigungsorgan-Anordnung mit einer zweiten Wicklung, die mit Energie beaufschlagt werden kann, um die Bewegung des Steuerventil-Ankers 40 und damit die Bewegung des Steuerventil-Elements 38 zu bewirken. Das Steuerventil-Element 38 ist zwischen einer Offenstellung, in welcher Kraftstoff von der Steuerkammer 32 zu dem Niederdruck-Kraftstoffspeicher fließen kann, und einer Geschlossenstellung bewegbar, in welcher die Verbindung zwischen der Steuerkammer 32 und dem Niederdruck-Kraftstoffspeicher unterbrochen ist.
  • Wie man am deutlichsten aus 3 ersehen kann, ist der Überström-/Füllkanal 28 mit einer Venturipumpen-Vorrichtung 48 versehen, wobei die Venturipumpe 48 so angeordnet ist, dass der Überström-/Füllkanal 28 durch die Venturipumpe 48 hindurch mit einem Rücklaufkanal 46 in Verbindung steht, der zumindest teilweise innerhalb des Steuerventil-Gehäuses 44 ausgebildet ist. Da der Überström-/Füllkanal 28 durch die Venturipumpe 48 hindurch mit dem Rücklaufkanal 46 in Verbindung steht, entweicht ein Teil des Kraftstoffs, der in die Pumpenkammer 20 gezogen und aus dieser verdrängt wird, wenn die Überströmventilanordnung offen ist, in relativ geringem Ausmaß in den Rücklaufkanal 46 und zum Niederdruck-Kraftstoffspeicher und muß durch kühleren Kraftstoff ersetzt werden, der von dem Niederdruck-Kraftstoffspeicher in den Überström-/Füllkanal 28 gezogen wird. Der Rücklaufkanal 46 ist also vorgesehen, um die Kühlung von Kraftstoff innerhalb des einheitlichen Pumpen-Einspritzventil-Systems zu erleichtern.
  • Die Venturipumpe 48 umfasst einen Einlassbereich 48a, einen Auslassbereich 48b und einen Durchlass- bzw. Kehlenbereich 48c, der zwischen dem Einlass- und dem Auslassbereich 48a, 48b angeordnet ist. Der Durchlass- bzw. Kehlenbereich 48c ist mit einem Mündungsanschluss bzw. -auslass 48d versehen, der über einen verengten Kanal 50 mit einem Rückführungskanal 52 in Verbindung steht, welcher von in dem zusätzlichen Gehäuse 29 und dem Pumpengehäuse 22 ausgebildeten Drillbohrungen gebildet wird. Der Durchlass- bzw. Kehlenbereich 48c besitzt einen im Wesentlichen gleichförmigen, relativ geringen Durchmesser entlang seiner axialen Länge. Ein Teil des Durchlass- bzw. Kehlenbereichs 48c unmittelbar stromabwärts des Mündungsanschlusses bzw. -auslasses 48d besitzt einen größeren Querschnittsbereich als derjenige Teil des Durchlass- bzw. Kehlenbereichs 48c, der sich unmittelbar stromaufwärts des Mündungsanschlusses bzw. -auslasses 48d befindet. Da derjenige Teil des Durchlass- oder Kehlenbereichs 48c, der sich unmittelbar stromabwärts des Mündungsanschlusses 48d befindet, einen vergrößerten Querschnittsbereich besitzt, verursacht ein wie auch immer gearteter Fluss von Kraftstoff durch den Mündungsanschluss bzw. -auslass 48d keinen signifikanten Anstieg der Geschwindigkeit des am Ende des Mündungsanschlusses bzw. -auslasses 48d vorbeiströmenden Kraftstoffs, und deshalb wird ein relativ großes Vakuum innerhalb des Durchlass- bzw. Kehlenbereichs 48c gezogen.
  • Der Rückführungskanal 52 steht mit der Überströmventil-Ankerkammer 68 in Verbindung, in welcher sich der Überströmventil-Anker 64 befindet, und steht darüber hinaus mit einem Verzweigungskanal 56 in Verbindung, der seinerseits mit der Steuerventil-Ankerkammer 42 (wie in den 1 und 2 gezeigt) verbunden ist, in welcher sich der Steuerventil-Anker 40 befindet. Da sowohl die Steuerventil-Ankerkammer 42 als auch die Überströmventil-Ankerkammer 68 mit dem Rückführungskanal 52 verbunden sind, der seinerseits in Verbindung mit dem Vakuum-Bereich der Venturipumpe 48 steht, wird ein Vakuum in beiden Ankerkammern gezogen, wie nachstehend in weiteren Einzelheiten erläutert werden wird. Darüber hinaus steht, wie man aus 1 ersehen kann, die Venturipumpe 48 außerdem über den Rückführungskanal 52 mit der Vertiefung 27 im Kolbenelement 26 in Verbindung, innerhalb der sich Leckage-Kraftstoff aus der Pumpenkammer 20 sammelt, so dass ein Vakuum auch in der Vertiefung 27 gezogen wird.
  • Obwohl in den beigefügten Zeichnungen nicht gezeigt, kann die Venturipumpe 48 einen Venturipumpen-Körper umfassen, der einen Durchflusskanal bildet, in welchem ein Kehlenelement aufgenommen ist, wobei das Kehlenelement so geformt ist, dass es den Durchlass- bzw. Kehlenbereich der Venturipumpe bildet.
  • Im Betrieb, wenn es gewünscht ist, eine Beaufschlagung von Kraftstoff innerhalb der Pumpenkammer 20 mit Druck zu bewirken, wird das Überströmventil-Element 62 in seine Sitzposition (d.h. in seinen geschlossenen Zustand) bewegt, so dass eine Vor- und Rückbewegung des Kolbenelements 26 innerhalb der Kolbenbohrung 24 unter der Einwirkung der Nockenanordnung bewirkt, dass Kraftstoff innerhalb der Pumpenkammer 20 unter Druck gesetzt wird. Unter hohem Druck stehender Kraftstoff wird daher an den Versorgungskanal 18 und damit an die ringförmige Kammer 16 und die Abgabekammer der Einspritzventildüse abgegeben. Unter hohem Druck stehender Kraftstoff ist in einem relativ geringen Ausmaß auch in der Lage, durch den verengten Kanal 33 in die Steuerkammer 32 zu fließen. Wenn sich die Steuerventil-Anordnung 36 in ihrer geschlossenen Stellung befindet, so dass die Verbindung zwischen der Steuerkammer 32 und dem Niederdruck-Kraftstoffspeicher unterbrochen ist, bringt der unter hohem Druck stehende Kraftstoff innerhalb der Steuerkammer 32 eine Kraft auf das Kolbenelement 34 auf, die dazu dient, die Ventilnadel 14 gegen ihren Sitz zu drücken. Eine Einspritzung von Kraftstoff findet deshalb nicht statt.
  • Wenn die Einspritzung beginnen soll, wird die Steuerventil-Anordnung 36 betätigt, so dass das Steuerventil-Element 38 in seine offene Stellung bewegt und die Verbindung zwischen der Steuerkammer 32 und dem Niederdruck-Kraftstoffspeicher geöffnet wird. Kraftstoff innerhalb der Steuerkammer 32 kann demzufolge zu niederem Druck entweichen, so dass der Kraftstoffdruck innerhalb der Steuerkammer 32 verringert wird und deshalb eine geringere Kraft auf das Kolbenelement 34 und damit auf die Ventilnadel 14 aufgebracht wird. Es wird ein Punkt erreicht, an dem die Kraft, die auf dem unter hohem Druck stehenden Kraftstoff innerhalb der Abgabekammer beruht und auf die Ventilnadel 14 einwirkt, ausreichend ist, um die verringerte Kraft, die aufgrund des verringerten Kraftstoffdrucks innerhalb der Steuerkammer 32 auf die Ventilnadel 14 einwirkt, zu überkompensieren, so dass die Ventilnadel 14 weg von ihrem Sitz gedrückt wird. Wenn die Ventilnadel 14 von dem Ventilnadelsitz abgehoben ist, kann Kraftstoff innerhalb der Abgabekammer am Ventilnadelsitz vorbei und in den Motorzylinder oder anderen Verbrennungsraum fließen. Es sollte daher klar sein, dass der Zeitpunkt der Einspritzung von abzugebendem Kraftstoff durch das Einspritzventil mit Hilfe der Steuerventil-Anordnung 36 und der Zeitpunkt der Beaufschlagung von Kraftstoff innerhalb der Pumpenkammer 20 mit Druck mit Hilfe der Überströmventil-Anordnung 60 gesteuert werden kann.
  • Bei der Beendigung der Einspritzung am Ende eines Einspritz-Zyklus kann das Überströmventil-Element 62 von seiner Anlage an dem Überströmventil-Sitz 65a weg bewegt werden, so dass die Pumpenkammer 20 in der Lage ist, über die Drillbohrung 67 mit dem Niederdruck-Kraftstoffspeicher zu kommunizieren, was bewirkt, dass sich der Kraftstoffdruck innerhalb der Pumpenkammer 20 abbaut. Etwa zu der selben Zeit, zu der das Überströmventil-Element 62 in seine offene Stellung bewegt wird, und vorzugsweise direkt davor, wird die Steuerventil-Anordnung 36 geschlossen. Dies hat zur Folge, dass die Kräfte, die auf die Ventilnadel 14 einwirken und die Ventilnadel 14 weg von dem Ventilnadelsitz drücken, schnell verringert werden, was den Anstieg des Kraftstoffdrucks innerhalb der Steuerkammer 32, der auf dem Schließen der Steuerventil-Anordnung 36 beruht, unterstützt und zu einer schnellen Beendigung der Einspritzung führt. Dies ist dann von besonderem Vorteil, wenn eine Haupt-Einspritzung beendet werden soll.
  • Wenn das Überströmventilelement 62 in seine offene Stellung bewegt wird, so dass Kraftstoff durch den Überström-/Füllkanal 28 in die Pumpenkammer 20 gezogen und durch den Überström-/Füllkanal 28 zum Niederdruck-Kraftstoffspeicher verdrängt wird, wenn sich das Kolbenelement 26 innerhalb der Kolbenbohrung 24 hin- und her bewegt, fließt Kraftstoff in den Einlassbereich 48a der Venturipumpe, durch den Durchlass- bzw. Kehlenbereich 48c und durch den Auslassbereich 48b zum Rücklaufkanal 46 und damit zum Niederdruck-Kraftstoffspeicher. Weil der Durchmesser des Durchlass- bzw. Kehlenbereichs 48c kleiner ist als der Durchmesser des Überström-/Füllkanals 28, ist die Geschwindigkeit des durch den Durchlass- bzw. Kehlenbereich 48c fließenden Kraftstoffs größer als diejenige innerhalb des Überström-/Füllkanals 28. Die erhöhte Geschwindigkeit von Kraftstoff, der durch den Durchlass- bzw. Kehlenbereich 48c fließt, hat zur Folge, dass sich der Kraftstoffdruck innerhalb des Durchlass- bzw. Kehlenbereichs 48c verringert, wodurch Kraftstoff aus dem Rückführungskanal 52 durch die verengte Drillbohrung 50 in den Rücklaufkanal 46 zu niederem Druck gezogen wird.
  • Durch das Vorsehen des Verzweigungskanals 56, der für eine Verbindung zwischen der Steuerventil-Ankerkammer 42 und dem Rückführungskanal 52 sorgt, wird ein Vakuum in der Kammer 42 gezogen. Auch in der Überströmventil-Ankerkammer 68 wird ein Vakuum gezogen. Das Ziehen eines Vakuums sowohl in der Steuerventil-Ankerkammer 42 als auch in der Überströmventil-Ankerkammer 68 hat den Vorteil, dass möglicherweise auftretende Druckwellen, die ansonsten darin ausgebildet werden können, im wesentlichen unterdrückt bzw. beseitigt werden können, so dass eine unerwünschte Bewegung des Steuerventil-Elements 38 und des Überströmventil-Elements 62 vermieden werden kann. Der Ersatz von Kraftstoff, der durch die Venturipumpe 48 und durch den Rücklaufkanal 46 aus dem Überström-/Füllkanal 28 zu dem Niederdruck-Kraftstoffspeicher entweicht, durch kühleren Kraftstoff, der nachfolgend der Pumpenkammer 20 zugeführt wird, stellt einen weiteren Vorteil dar, weil er die Kühlung erleichtert.
  • Ein Vakuum wird auch in der auf dem Kolbenelement 26 vorhandenen Vertiefung oder Ausnehmung 27 gezogen, weil die Vertiefung 27 ebenfalls, über den Rückführungskanal 52, mit dem Durchlass- bzw. Kehlenbereich 48c der Venturipumpe 48 in Verbindung steht. Die Verbindung der Venturipumpe 48 mit der Leckage-Sammelrinne 27 hat den zusätzlichen Vorteil, dass der Austausch von Motorölen und Kraftstoff minimiert ist.
  • Es sollte klar sein, dass ein Vorteil auch dann vorhanden ist, wenn der Durchlass- bzw. Kehlenbereich 48c der Venturipumpe 48 nur mit einer der Ankerkammern in Verbindung steht. Deshalb kann in einer alternativen Ausführungsform der Erfindung der Rückführungskanal 52 so ausgestaltet sein, dass er nur mit der Überströmventil-Ankerkammer 64 oder nur mit der Steuerventil-Ankerkammer 42 in Verbindung steht, um eine unerwünschte Vibration entweder des Überströmventil-Elements 62 oder des Steuerventil-Elements 38 zu verhindern. Vorzugsweise ist der Rückführungskanal 52 jedoch so ausgestaltet, dass er zumindest mit der Steuerventil-Ankerkammer 42 in Verbindung steht, um eine unerwünschte Bewegung des Steuerventil-Elements 38 zu verhindern.

Claims (8)

  1. Pumpen-Kraftstoffeinspritzventil-Einheit, umfassend: eine Ventilnadel (14), die innerhalb einer Bohrung (12) bewegbar angeordnet ist und an einem Ventilnadelsitz zur Anlage gelangen kann, um die Abgabe von Kraftstoff durch eine Auslassöffnung zu steuern; und einen Kraftstoffversorgungskanal (18) zur Abgabe von unter hohem Druck stehendem Kraftstoff aus einer Pumpenkammer (20) an die Bohrung, wobei die Ventilnadel (14) eine zu ihr gehörende oder mit ihr verbundene Oberfläche aufweist, die dem Kraftstoffdruck innerhalb einer Steuerkammer (32) ausgesetzt ist und wobei die Steuerkammer (32) so angeordnet ist, dass sie unter hohem Druck stehenden Kraftstoff aus dem Versorgungskanal (18) erhält, wodurch der Kraftstoffdruck innerhalb der Steuerkammer (32) die Ventilnadel (14) in Anlage mit dem Ventilnadelsitz drückt; wobei das Einspritzventil weiterhin umfasst: eine Steuerventilanordnung (36) zum Steuern des Kraftstoffdrucks innerhalb der Steuerkammer (32), wodurch die Bewegung der Ventilnadel (14) relativ zum Ventilnadelsitz gesteuert werden kann; und einen Überström-/Füllkanal (28), durch den Kraftstoff mit relativ geringem Druck unter der Steuerung einer Überströmventilanordnung (60) an die Pumpenkammer (20) abgegeben wird; worin die Pumpen-Kraftstoffeinspritzventil-Einheit dadurch gekennzeichnet ist, dass der Überström-/Füllkanal (28) mit einer Venturipumpe (48) ausgestattet ist, welche umfasst: einen kegelförmigen Einlassbereich (48a) in Verbindung mit dem Überström-/Füllkanal (28); einen kegelförmigen Auslassbereich (48b) in Verbindung mit einem Rücklaufkanal (46); und einen Durchlass- bzw. Kehlenbereich (48c) zwischen dem kegelförmigen Einlass- und dem kegelförmigen Auslassbereich (48a, 48b), wobei der Durchlass- bzw. Kehlenbereich über einen Mündungsanschluss oder -auslass (48d) mit einem Rückführungskanal (52) in Verbindung steht, derart, dass innerhalb des Rückführungskanals (52) ein Vakuum gezogen wird, wenn Kraftstoff durch den Durchlass- bzw. Kehlenbereich (48c) und durch den Rücklaufkanal (46) zu einem Niederdruck-Kraftstoffspeicher fließt, und worin ein Teil des Durchlass- bzw. Kehlenbereichs (48c) unmittelbar stromabwärts des Mündungsanschlusses (48d) eine größere Querschnittsfläche besitzt als ein Teil des Durchlass- bzw. Kehlenbereichs (48c) unmittelbar stromaufwärts des Mündungsanschlusses (48d).
  2. Pumpen-Kraftstoffeinspritzventil-Einheit nach Anspruch 1, worin die Überströmventilanordnung (60) einen ersten Anker (64) umfasst, der an ein Überströmventilelement (62) gekoppelt ist, wobei der erste Anker (64) innerhalb einer ersten Ankerkammer (68) angeordnet ist und der Rückführungskanal (52) so angeordnet ist, dass der mit der ersten Ankerkammer (68) in Verbindung steht, derart, dass in der ersten Ankerkammer (68) ein Vakuum gezogen wird.
  3. Pumpen-Kraftstoffeinspritzventil-Einheit nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Steuerventilanordnung (36) einen zweiten Anker (40) umfasst, der an ein Steuerventil-Element (38) gekoppelt ist, wobei der zweite Anker (40) innerhalb einer zweiten Ankerkammer (42) angeordnet ist und der Rückführungskanal (52) so angeordnet ist, dass er mit der zweiten Ankerkammer (42) in Verbindung steht, derart, dass ein Vakuum in der zweiten Ankerkammer (42) gezogen wird.
  4. Pumpen-Kraftstoffeinspritzventil-Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin mindestens eine der folgenden Anordnungen, nämlich der Steuerventilanordnung (36) und der Überströmventilanordnung (60), mit Hilfe eines elektromagnetischen Betätigungsorgans betätigt werden kann.
  5. Pumpen-Kraftstoffeinspritzventil-Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiterhin umfassend ein Kolbenelement (26), das innerhalb einer Kolbenbohrung (24) hin- und her bewegt werden kann, um Kraftstoff innerhalb der Pumpenkammer (20) mit Druck zu beaufschlagen, wobei der Rückführungskanal (52) so angeordnet ist, dass er mit einer dem Kolbenelement (26) zugeordneten Leckage-Sammelkammer (27) in Verbindung steht, in welcher sich aus der Pumpenkammer (20) austretender Kraftstoff sammelt, derart, dass ein Vakuum in der Leckage-Sammelkammer (27) gezogen wird.
  6. Pumpen-Kraftstoffeinspritzventil-Einheit nach Anspruch 5, worin die Leckage-Sammelkammer (27) durch eine Vertiefung oder eine Ausnehmung (27) gebildet wird, die auf der Außenfläche des Kolbenelements (26) vorhanden ist.
  7. Pumpen-Kraftstoffeinspritzventil-Einheit nach Anspruch 5, worin die Leckage-Sammelkammer (27) durch eine Vertiefung oder eine Ausnehmung gebildet wird, die in der Kolbenbohrung (24) vorhanden ist.
  8. Pumpen-Kraftstoffeinspritzventil-Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, worin die Ventilnadel (14) an ein Kolbenelement (34) gekoppelt ist, wobei eine Außenfläche des Kolbenelements (34) dem Kraftstoffdruck innerhalb der Steuerkammer (32) ausgesetzt ist.
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