EP0399991A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung des Hubes eines hydraulisch betätigbaren Ventiles - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung des Hubes eines hydraulisch betätigbaren Ventiles Download PDF

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EP0399991A1
EP0399991A1 EP90890140A EP90890140A EP0399991A1 EP 0399991 A1 EP0399991 A1 EP 0399991A1 EP 90890140 A EP90890140 A EP 90890140A EP 90890140 A EP90890140 A EP 90890140A EP 0399991 A1 EP0399991 A1 EP 0399991A1
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EP
European Patent Office
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valve
pressure
chamber
adjusting piston
controlling
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EP90890140A
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English (en)
French (fr)
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EP0399991B1 (de
Inventor
Diethard Dipl.-Ing. Plohberger
Volker Dipl.-Ing. Pichl
Herwig Dipl.-Ing. Dr. Ofner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AVL List GmbH
Original Assignee
AVL List GmbH
AVL Gesellschaft fuer Verbrennungskraftmaschinen und Messtechnik mbH
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L9/00—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
    • F01L9/10—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by fluid means, e.g. hydraulic
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/0318—Processes

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for controlling the stroke of a hydraulically actuated valve with a drive element which delimits a drive chamber in the valve housing and is pressure or spring-loaded in the closing direction and a pressure generating unit.
  • a device of this type has become known, for example, from EP-A 0 204 687, where a gas exchange chamber is controlled by a blow-in valve opening outward into the cylinder of an internal combustion engine. Compressed gases are removed from the cylinder during a work cycle, stored temporarily and blown into the cylinder of the internal combustion engine together with the fuel introduced into the valve-side gas exchange chamber in the following cycle.
  • EP-A 0 204 687 has disclosed design variants which allow control of the stroke speed of the valve needle or a change in the needle stroke. In comparison to the versions without a variable needle stroke, this results in advantages with regard to the operation of the engine at low loads or at full load, whereby the positive influence on the emission behavior of the internal combustion engine should be mentioned above all.
  • a piston is used as the drive element of the valve needle, which has a shoulder that forms an annular space with the housing of the valve.
  • System pressure from a metering device is applied to this annular space via a check valve.
  • the valve of the injection valve opens only to the extent that it corresponds to the injection quantity conveyed by the metering device, as a result of which an amount of valve lift that increases with increasing engine load can be realized.
  • the needle stroke of the injection valve is therefore proportional to the amount of fuel injected.
  • the object of the invention is to propose a method and a device with which the stroke of a hydraulically actuated valve can be varied continuously for each individual working cycle independently of the valve's control times, production-related tolerances and temperature-related changes in length on the valve or on the valve housing having no influence should have on the valve stroke.
  • a flying adjustment piston guided in a cylinder which delimits a pressure chamber in the cylinder and separates the pressure chamber from the drive chamber in the valve housing, and that the pressure generating unit has a high-pressure line leading from a valve into the pressure chamber and a has a low-pressure line which is controlled by a further valve and leads into the drive chamber, the adjusting piston abutting a stop in the cylinder when the valve is at maximum stroke.
  • a drive chamber located between a drive element of the valve and a flying adjusting piston is subjected to low pressure, so that the adjusting piston lifts off a stop until a valve controlling the low pressure is closed, thereby defining a specific stroke, that the adjusting piston is acted upon by valve under high pressure, whereby the adjusting piston ver up to its stop pushed and the valve is opened due to the incompressible medium in the drive chamber, and that the valve controlling the low pressure is opened, whereby the drive chamber is emptied and the valve is closed by the closing force applied to the drive member.
  • the opening and closing times of the valve and independently of its stroke can be steplessly controlled via the valves in the high-pressure line and in the low-pressure line.
  • Both a piston guided in a cylinder and a diaphragm which is pressure or spring-loaded in the closing direction of the valve are conceivable as the drive element for the valve.
  • valve housing and the cylinder containing the adjusting piston are made in one piece, the valve axis and the axis of the adjusting piston coinciding.
  • other design variants are also conceivable, it only being necessary to ensure that the adjusting piston is arranged between the drive chamber and the pressure chamber and the volume of the drive chamber can be varied by the adjusting piston.
  • an electromagnetically operable two-way valve is arranged in the low-pressure line connected to the pressure generating unit via a reducing valve, a return line with a pressure-maintaining device being arranged between the reducing valve and two-way valve. Via the return line arranged between the reducing valve and the two-way valve, the excess fuel which is present after an opening and closing operation of the valve can be returned from the drive space into the fuel tank.
  • the pressure maintaining device is designed as a bladder accumulator. In all versions there must be a low pressure part and a high part pressure part of the pressure generating unit only a pressure difference overcoming the closing force of the valve is present.
  • an electromagnetically actuated three-way valve is arranged in the high-pressure line, one outlet of which is connected to the pressure chamber and the other output of which leads to a return line in which a throttle is arranged.
  • the pressure chamber is pressurized with high pressure, whereby the valve is opened due to the incompressible medium between the flying piston and the drive element of the valve, or the pressure chamber is relieved into a fuel tank.
  • a particularly advantageous application of the invention is the control of an injection valve of an internal combustion engine, the outward opening valve controlling a gas exchange chamber which is arranged in the valve housing and which is connected to the pressure generating unit via a metering device.
  • the metering of the fuel quantity injected into the gas exchange chamber can thus take place completely independently of the valve control.
  • Another advantageous application of the device according to the invention in an injection valve of an internal combustion engine provides that the inward opening valve controls a fuel chamber arranged in the valve housing, which is connected to the pressure generating unit via a pressure line.
  • the device for controlling the stroke of a valve shown in FIG. 1 shows a blow-in valve 1, the outward opening valve 2 of which can be actuated via a web 3 with a drive member or piston 4 which is spring-loaded in the closing direction.
  • a cylinder 6, in which a flying adjusting piston 7 is guided, is formed in one piece with the valve housing 5.
  • the adjusting piston 7, which is axially freely movable up to a stop 8 in the cylinder 6, separates a drive chamber 9, limited by the piston 4, in the valve housing 5 from the pressure chamber 10 in the cylinder 6.
  • the valve axis 2 'and the axis 7' of the adjusting piston 7 coincide in this embodiment variant.
  • the valve 2 is closed here by a spring 11, however, in the sense of the invention, the space 12 receiving the spring 11 could also be pressurized.
  • the pressure generating unit 13 of the device has a high-pressure pump 15 connected to a fuel tank 14, the pressure of which can be adjusted via a throttle valve 16. Excess fuel is fed into the fuel tank 14 via a return 17.
  • the pressure generating unit 13 has a high-pressure line 18 which supplies the pressure chamber 10 in the cylinder 5 via an electromagnetically actuated three-way valve 19. In a switching position of the three-way valve 19, the pressure chamber 10 can be relieved into the fuel tank 14 via a return 29 with a throttle 30.
  • the pressure generating unit supplies a low-pressure line 21 via a one-way reducing valve 20, which is connected to the drive chamber 9 via an electromagnetically actuated two-way valve 22.
  • a return line 23 with a pressure-maintaining device Arranged between the reducing valve 20 and the two-way valve 22 is a return line 23 with a pressure-maintaining device, which is designed here as a pressure-maintaining valve 24 and has a connecting line 25 to the fuel tank 14.
  • a line 26 branching off from the pressure line 18 leads to a metering device 27, with which the fuel is metered for the gas exchange chamber 28 arranged in the valve housing 5.
  • FIGS. 1 and 4 shows the control diagram of the device.
  • the considered points in time 0 to 5 are on the down shown in the diagram.
  • Curve I represents the stroke of the injection valve
  • curve II represents the stroke of the adjusting piston 7 from the stop 8
  • curve III the switching of the three-way valve 19, the pressure chamber being acted upon with high pressure in the position H and being relieved in the R position.
  • Curve IV represents the switching positions of the two-way valve 22, where O means open and S means closed.
  • the two-way valve 22 and the three-way valve 19 are switched in such a way that the high pressure (20 to 100 bar) generated by the pump 15 is still applied to the pressure chamber 10 and is therefore in contact with the flying adjusting piston 7, which thereby rests on its stop 8 is held.
  • the injection valve 2 is already closed by the force of the spring 11.
  • the three-way valve 19 is switched so that the connection between the pressure chamber 10 and the pump 15 is interrupted and the return 29 for the fuel still in the pressure chamber 10 is released into the fuel tank 14 via the throttle 30.
  • the pressure in the pressure chamber 10 drops, so that the pressure (2 to 10 bar) present in the drive chamber 9 on the lower side of the flying adjusting piston 7 comes into play and this begins to lift up from the stop 8.
  • the amount of fuel required for this flows through the one-way reducing valve 20, the high pressure generated by the pump 15 being reduced to the low pressure mentioned. It should be noted that the pressure control valve 24 in the return line 23 should be set so that it is not yet opened when the low pressure is present.
  • the two-way valve 22 opens.
  • the fuel located in the drive chamber 9 can flow out via the pressure-maintaining valve 24.
  • the piston 4 While the high-pressure adjusting piston 7 maintains its position, the piston 4 is moved upwards by the spring 11 and the injection valve 1 is thereby closed.
  • the pressure-maintaining valve 24 is opened by the fuel pressure generated by the valve spring in the low-pressure line 21 and thus the fuel displaced by the piston 4 is discharged into the fuel tank 14.
  • valve 2 After valve 2 is closed, a cycle is completed and the initial state (time 0) is restored, so that the next cycle can begin.
  • the embodiment according to FIG. 2 differs from that according to FIG. 1 only in that the pressure-maintaining device is designed as a bladder accumulator 31.
  • the bladder accumulator 31 supplies the amount of fuel required to raise the adjusting piston 7 at the time 1.
  • the pressure reducing valve 20 opens only when the amount of fuel in the bladder accumulator 31, and thus the pressure in the low-pressure part, drops below a certain minimum value as a result of leaks in the low-pressure part.
  • the spring 11 overcomes the counterpressure of the bladder accumulator 31 at time 4 and the displaced fuel volume is absorbed by the latter.
  • the device for controlling the valve lift is used in an injection valve 32. 1 and 2 corresponding components are provided with the same reference numerals.
  • An inward opening valve 2 is provided here, which controls a fuel chamber 33 arranged in the valve housing 5.
  • a connection to the pressure generating unit 13 is established via the line 26.
  • the pressure chamber 10 is arranged between the drive chamber 9 and the fuel chamber 33, as a result of which the adjusting piston 7, which can move up to the stop 8, must have a passage 34 for the web 3 of the valve 2.
  • FIG. 3a an embodiment variant according to FIG. 3a is also conceivable, in which the cylinder 6 with the adjusting piston 7 is arranged laterally on the valve housing 5, as a result of which the bushing 34 is omitted.
  • the axis of the adjusting piston 7 'and the valve axis 2' are arranged normal to each other here.
  • the stop 8 for the adjusting piston 7 can be formed directly by the wall of the valve housing 5.
  • the amount of fuel injected is advantageously determined via the opening duration and the stroke of the valve.
  • a smaller stroke results in smaller injection quantities better atomization, with longer injection times, better fuel processing can be achieved.

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Abstract

Bei einer Vorrichtung zur Steuerung des Hubes eines hydraulisch betätigbaren Ventiles (2) mit einem einen Antriebsraum (9) im Ventilgehäuse (5) begrenzenden, in Schließrichtung druck- oder federbelasteten Antriebsorgan (4) und einer Druckerzeugungseinheit (13) ist zu einer von den Steuerzeiten des Ventiles (2) unabhängigen, stufenlosen Verstellung des Hubes des Ventiles vorgesehen, daß ein in einem Zylinder (6) geführter, fliegender Einstellkolben (7) vorgesehen ist, welcher im Zylinder (6) einen Druckraum (10) begrenzt und den Druckraum (10) vom Antriebsraum (9) im Ventilgehäuse (5) trennt, sowie daß die Druckerzeugungseinheit (13) eine von einem Ventil (19) gesteuerte in den Druckraum (10) führende Hochdruckleitung (18) und eine von einem weiteren Ventil (22) gesteuerte in den Antriebsraum (9) führende Niederdruckleitung (21) aufweist, wobei der Einstellkolben (7) bei maximalem Hub des Ventiles (2) an einem Anschlag (8) im Zylinder (6) anliegt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung des Hubes eines hydraulisch betätigbaren Ventiles mit einem einen Antriebsraum im Ventilgehäuse begrenzenden, in Schließrichtung druck- oder federbelasteten Antriebsorgan und einer Druckerzeugungseinheit.
  • Eine Vorrichtung dieser Art ist beispielsweise aus der EP-A 0 204 687 bekanntgeworden, wo durch ein nach außen in den Zylinder einer Brennkraftmaschine öffnendes Ventil eines Ein­blaseventiles eine Gaswechselkammer gesteuert wird. Ver­dichtete Gase werden dabei während eines Arbeitszyklus aus dem Zylinder entnommen, zwischengespeichert und im darauffolgenden Zyklus zusammen mit dem in die ventilseitige Gaswechselkammer eingebrachten Kraftstoff in den Zylinder der Brennkraftma­schine eingeblasen.
  • Zur Anpassung der Steuerzeiten der Einblasevorrichtung an ver­schiedene Motorparameter wie Last- oder Drehzahl sind aus der EP-A 0 204 687 Ausführungsvarianten bekannt geworden, welche eine Steuerung der Hubgeschwindigkeit der Ventilnadel oder eine Änderung des Nadelhubes erlauben. Dies ergibt im Ver­gleich zu den Ausführungen ohne variablen Nadelhub Vorteile im Bezug auf den Betrieb des Motors bei geringen Lasten bzw. bei Vollast, wobei vor allem der positive Einfluß auf das Emissi­onsverhalten der Brennkraftmaschine zu erwähnen wäre.
  • Bei der bekannten Ausführung zur Steuerung des Ventilhubes, wird als Antriebsorgan der Ventilnadel ein Kolben verwendet, welcher einen Absatz aufweist, der mit dem Gehäuse des Venti­les einen Ringraum bildet. Dieser Ringraum wird über ein Rück­schlagventil mit Systemdruck aus einer Dosiereinrichtung be­aufschlagt. Sobald sich der Kolben des Einblaseventiles nach unten bewegt und das Ventil öffnet, wird der Ringraum ver­kleinert, der Kraftstoff daraus verdrängt und über ein Rück­schlagventil in den ventilseitigen Gaswechselraum einge­ spritzt. Das Ventil des Einblaseventiles öffnet jedoch nur so weit, als es der durch die Dosiereinrichtung geförderten Ein­spritzmenge entspricht, wodurch ein mit steigender Motorlast zunehmender Betrag des Ventilhubes verwirklicht werden kann. Der Nadelhub des Einblaseventiles ist bei dieser Simultan­steuerung somit zur eingespritzten Kraftstoffmenge proportio­nal.
  • Zur optimalen Anpassung der Steuerzeiten von Einblaseventilen aber auch Einspritzventilen an den Last- und/oder Drehzahlzu­stand einer Brennkraftmaschine wäre jedoch eine individuelle Einstellung des Hubes, des Öffnungs- sowie des Schließzeit­punktes des Ventiles, unabhängig von der Einspritzmenge not­wendig, was durch die bekannten Vorrichtungen bzw. Verfahren nicht realisiert werden kann.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren bzw. eine Vorrich­tung vorzuschlagen, mit welcher der Hub eines hydraulisch be­tätigbaren Ventiles unabhängig von den Steuerzeiten des Venti­les stufenlos für jeden einzelnen Arbeitszyklus variiert wer­den kann, wobei fertigungsbedingte Toleranzen und tem­peraturbedingte Längenänderungen am Ventil oder am Ventilge­häuse keinen Einfluß auf den Ventilhub haben sollen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein in einem Zylinder geführter, fliegender Einstellkolben vorgesehen ist, welcher im Zylinder einen Druckraum begrenzt und den Druckraum vom Antriebsraum im Ventilgehäuse trennt, sowie daß die Druckerzeugungseinheit eine von einem Ventil gesteuerte in den Druckraum führende Hochdruckleitung und eine von einem weiteren Ventil gesteuerte in den Antriebsraum führende Nie­derdruckleitung aufweist, wobei der Einstellkolben bei maxima­lem Hub des Ventiles an einem Anschlag im Zylinder anliegt.
  • Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, daß bei geschlossenem Ventil ein zwischen einem Antriebsorgan des Ventiles und einem fliegenden Einstellkolben liegender Antriebsraum mit Nieder­druck beaufschlagt wird, sodaß der Einstellkolben von einem Anschlag abhebt, bis ein den Niederdruck steuerndes Ventil ge­schlossen wird, wodurch ein bestimmter Hub definiert wird, daß der Einstellkolben ventilgesteuert mit Hochdruck beaufschlagt wird, wodurch der Einstellkolben bis zu seinem Anschlag ver­ schoben und das Ventil aufgrund des inkompressiblen Mediums im Antriebsraum geöffnet wird, sowie daß das den Niederdruck steuernde Ventil geöffnet wird, wodurch der Antriebsraum ent­leert und das Ventil durch die an dem Antriebsorgan anliegende Schließkraft geschlossen wird. Vorteilhafterweise kann über die Ventile in der Hochdruckleitung und in der Nieder­druckleitung der Öffnungs- sowie der Schließzeitpunkt des Ven­tiles und unabhängig davon dessen Hub stufenlos gesteuert werden. Als Antriebsorgan für das Ventil ist sowohl ein in ei­nem Zylinder geführter Kolben als auch eine in Schließrichtung des Ventilers druck- oder federbelastete Membran denkbar. Mit Hilfe des Anschlages im Zylinder, an welchem der Einstellkol­ben am Beginn jedes einzelnen Arbeitszyklus anliegt, wird praktisch für jeden Arbeitszyklus die Ausgangsposition des fliegenden Einstellkolbens neu festgelegt, sodaß fertigungsbe­dingte Toleranzen und temperaturbedingte Längenänderungen kom­pensiert werden können.
  • Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das Ventilge­häuse und der den Einstellkolben beinhaltende Zylinder ein­stückig ausgeführt sind, wobei die Ventilachse und die Achse des Einstellkolbens zusammenfallen. Es sind jedoch auch andere Ausführungsvarianten denkbar, wobei lediglich darauf geachtet werden muß, daß der Einstellkolben zwischen Antriebsraum und Druckraum angeordnet ist und das Volumen des Antriebsraumes durch den Einstellkolben variiert werden kann.
  • Bei der Auslegung des Niederdruckteiles der Vorrichtung sind mehrere Ausführungsvarianten denkbar, wobei insbesondere vor­gesehen ist, daß in der über ein Reduzierventil mit der Druck­erzeugungseinheit verbundenen Niederdruckleitung ein elektro­magnetisch betätigbares Zweiwegventil angeordnet ist, wobei zwischen Reduzierventil und Zweiwegventil eine Rücklaufleitung mit einer Druckhalteeinrichtung angeordnet ist. Über die zwi­schen dem Reduzierventil und dem Zweiwegventil angeordnete Rücklaufleitung kann der nach einem Öffnungs- und Schließvor­gang des Ventiles vorhandene überschüssige Kraftstoff aus dem Antriebsraum in den Kraftstoffbehälter zurückgeführt werden.
  • Es ist erfindungsgemäß auch denkbar, daß die Druck­halteeinrichtung als Blasenspeicher ausgebildet ist. In allen Ausführungsvarianten muß zwischen Niederdruckteil und Hoch­ druckteil der Druckerzeugungseinheit lediglich ein die Schließkraft des Ventiles überwindende Druckdifferenz vorhan­den sein.
  • Es ist weiters erfindungsgemäß vorgesehen, daß in der Hoch­druckleitung ein elektromagnetisch betätigbares Dreiwegventil angeordnet ist, dessen ein Ausgang mit dem Druckraum verbunden ist und dessen anderer Ausgang zu einer Rücklaufleitung führt, in welcher eine Drossel angeordnet ist. Mit diesem Ventil wird der Druckraum mit Hochdruck beaufschlagt, wodurch das Ventil aufgrund des inkompressiblen Mediums zwischen fliegendem Kol­ben und Antriebsorgan des Ventiles geöffnet wird, bzw. der Druckraum in einen Kraftstofftank entlastet.
  • Eine besonders vorteilhafte Anwendung der Erfindung ist die Steuerung eines Einblaseventiles einer Brennkraftmaschine, wo­bei das nach außen öffnende Ventil eine im Ventilgehäuse ange­ordnete Gaswechselkammer steuert, welche über eine Dosierein­richtung mit der Druckerzeugungseinheit verbunden ist. Vor­teilhafterweise kann somit die Dosierung der in die Gaswech­selkammer eingespritzten Kraftstoffmenge vollkommen unabhängig von der Ventilsteuerung erfolgen.
  • Eine weitere vorteilhafte Anwendung der erfindungsgemäßen Vor­richtung bei einem Einspritzventil einer Brennkraftmaschine sieht vor, daß das nach innen öffnende Ventil eine im Ventil­gehäuse angeordnete Krafstoffkammer steuert, welche über eine Druckleitung mit der Druckerzeugungseinheit verbunden ist.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1 eine Vorrichtung zur Steuerung des Hubes eines hydrau­lisch betätigbaren Ventiles, im speziellen eines Einblaseven­tiles einer Brennkraftmaschine in schematischer Darstellung,
    • Fig. 2 eine Ausführungsvariante nach Fig. 1,
    • Fig. 3 eine Ausführungsvariante zur Steuerung eines Einspritz­ventils einer Brennkraftmaschine,
    • Fig. 3a eine Ausführungsvariante nach Fig. 3 sowie
    • Fig. 4 ein Steuerdiagramm eines Ventiles nach der Erfindung.
  • Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung zur Steuerung des Hubes eines Ventiles zeigt ein Einblaseventil 1, dessen nach außen öffnendes Ventil 2 über einen Steg 3 mit einem in Schließrich­tung federbelasteten Antriebsorgan bzw. Kolben 4 betätigbar ist. Einstückig mit dem Ventilgehäuse 5 ist ein Zylinder 6 ausgebildet, in welchem ein fliegender Einstellkolben 7 ge­führt ist. Der bis zu einem Anschlag 8 im Zylinder 6 axial frei bewegliche Einstellkolben 7 trennt einen vom Kolben 4 be­grenzten Antriebsraum 9 im Ventilgehäuse 5 vom Druckraum 10 im Zylinder 6. Die Ventilachse 2′ und die Achse 7′ des Einstell­kolbens 7 fallen in dieser Ausführungsvariante zusammen. Das Ventil 2 wird hier von einer Feder 11 geschlossen, es könnte jedoch im Sinne der Erfindung auch der die Feder 11 aufneh­mende Raum 12 druckbeaufschlagt werden.
  • Die Druckerzeugungseinheit 13 der Vorrichtung weist eine mit einem Kraftstofftank 14 verbundene Hochdruckpumpe 15 auf, de­ren Druck über ein Drosselventil 16 einstellbar ist. Über­schüssiger Kraftstoff wird über einen Rücklauf 17 in den Kraftstofftank 14 geleitet. Die Druckerzeugungseinheit 13 weist eine Hochdruckleitung 18 auf, welche über ein elektroma­gnetisch betätigbares Dreiwegventil 19 den Druckraum 10 im Zy­linder 5 versorgt. In einer Schaltstellung des Dreiwegventi­les 19 kann der Druckraum 10 über einen Rücklauf 29 mit einer Drossel 30 in den Kraftstofftank 14 entlastet werden. Weiters wird von der Druckerzeugungseinheit über ein Einweg-Redu­zierventil 20 eine Niederdruckleitung 21 versorgt, welche über ein elektromagnetisch betätigbares Zweiwegventil 22 mit dem Antriebsraum 9 in Verbindung steht. Zwischen dem Reduzier­ventil 20 und dem Zweiwegventil 22 ist eine Rücklaufleitung 23 mit einer Druckhalteeinrichtung angeordnet, welche hier als Druckhalteventil 24 ausgebildet ist und eine Verbindungs­leitung 25 zum Kraftstofftank 14 aufweist.
  • Eine von der Druckleitung 18 abzweigende Leitung 26 führt zu einer Dosiereinrichtung 27, mit welcher die Kraftstoffzu­messung für die im Ventilgehäuse 5 angeordnete Gaswechsel­kammer 28 erfolgt.
  • Anhand der Fig. 1 und 4, welche das Steuerdiagramm der Vor­richtung zeigt, soll nun die Funktionsweise näher erläutert werden. Die betrachteten Zeitpunkte 0 bis 5 sind auf der Ab­ szisse des Diagramms dargestellt. Die Kurve I stellt den Hub des Einblaseventiles, die Kurve II den Hub des Einstell­kolbens 7 vom Anschlag 8 dar; die Kurve III die Schaltung des Dreiwegwegventiles 19, wobei in der Stellung H der Druckraum mit Hochdruck beaufschlagt und in der Stellung R entlastet wird. Die Kurve IV stellt die Schaltstellungen des Zweiwegven­tiles 22 dar, wobei O offen und S geschlossen bedeutet.
    • Zeitpunkt 0:
  • Vor Beginn des Hubeinstellzyklus ist das Zweiwegventil 22 und das Dreiwegventil 19 so geschaltet, daß der von der Pumpe 15 erzeugte Hochdruck (20 bis 100 bar) auf den Druckraum 10 noch aufgeschaltet ist und damit am fliegenden Einstellkolben 7 an­liegt, der dadurch auf seinem Anschlag 8 festgehalten wird. Das Einblaseventil 2 ist durch die Kraft der Feder 11 bereits geschlossen.
    • Zeitpunkt 1:
  • Zum Zeitpunkt 1 wird das Dreiwegventil 19 so geschaltet, daß die Verbindung zwischen Druckraum 10 und Pumpe 15 unterbrochen und für den noch im Druckraum 10 befindlichen Kraftstoff der Rücklauf 29 über die Drossel 30 in den Kraftstofftank 14 frei­gegeben wird. Dadurch fällt der Druck im Druckraum 10 ab, so­daß nun der im Antriebsraum 9 an der unteren Seite des flie­genden Einstellkolbens 7 anliegende Druck (2 bis 10 bar) zum Tragen kommt und dieser vom Anschlag 8 nach oben abzuheben be­ginnt.
  • In der Ausführung nach Fig. 1 strömt die dazu benötigte Kraft­stoffmenge über das Einweg-Reduzierventil 20, wobei der von der Pumpe 15 erzeugte Hochdruck auf den erwähnten Niederdruck reduziert wird. Dabei ist zu beachten, daß das Druck­halteventil 24 in der Rücklaufleitung 23 so einzustellen ist, daß es bei dem anliegenden Niederdruck noch nicht geöffnet wird.
    • Zeitpunkt 2:
  • Zum Zeitpunkt 2 wird das Zweiwegventil 22 gesperrt. Damit ist der Hubvorgang des Einstellkolbens 7 beendet. Der Zeitraum zwischen Zeitpunkt 1 und 2 bestimmt das im Antriebsraum 9 auf­ gefüllte Kraftstoffvolumen, somit die Größe des vom Einstell­kolben 7 ausgeführten Hubes und damit in weiterer Folge den Hub des Ventiles 2 im Einblaseventil 1.
    • Zeitpunkt 3:
  • Zum Zeitpunkt 3 wird durch das Dreiwegventil 19 der Rück­lauf 29 geschlossen und der Druckraum 10 mit der Hoch­druckleitung 18 verbunden. Damit wird die Oberseite des Ein­stellkolbens 7 mit dem Hochdruck beaufschlagt. Da das Zweiweg­ventil 22 geschlossen ist, bleibt die sich im Antriebsraum 7 befindende Kraftstoffmenge konstant und bewirkt durch ihre weitgehende Inkompressibilität eine quasistarre Verbindung des Einstellkolbens 7 mit dem Kolben 4. Durch den Hochdruck wird die Kraft der Feder 11 überwunden und das mit dem Kolben 4 über den Steg 3 verbundene Ventil 2 des Einblaseventils 1 ge­öffnet. Dieser Vorgang ist beendet, wenn der Einstellkolben 7 seinen Anschlag 8 erreicht. Damit erreicht das Ventil 2 seinen in diesem Zyklus maximalen Hub und bleibt bis zum Zeitpunkt 4 in dieser Stellung. Der Zeitraum zwischen den Zeitpunkten 3 und 4 stellt daher die Einblase- und Wiederaufladedauer des Einblaseventiles 1 dar.
    • Zeitpunkt 4:
  • Zum Zeitpunkt 4 öffnet das Zweiwegventil 22. Dadurch kann der sich im Antriebsraum 9 befindliche Kraftstoff über das Druck­halteventil 24 abfließen. Während der mit Hochdruck beauf­schlagte Einstellkolben 7 seine Position beibehält, wird der Kolben 4 durch die Feder 11 nach oben bewegt und dadurch das Einblaseventil 1 geschlossen. Bei der Ausführung nach Fig. 1 wird durch den von der Ventilfeder erzeugten Kraftstoffdruck in der Niederdruckleitung 21 das Druckhalteventil 24 geöffnet und somit der vom Kolben 4 verdrängte Kraftstoff in den Kraft­stofftank 14 abgesteuert.
    • Zeitpunkt 5:
  • Nach dem Schließen des Ventiles 2 ist ein Zyklus abgeschlossen und der Ausgangszustand (Zeitpunkt 0) wieder hergestellt, so­daß der nächstfolgende Zyklus beginnen kann.
  • Mit den strichlierten Kurven I′, II′ und IV′ im Diaramm Fig. 4 wird der Sachverhalt bei einem früheren Schließen des Zweiweg­ventiles 22 zum Zeitpunkt 2′ und damit geringerem Hub des Ven­tiles 2 und des Einstellkolbens 7 dargestellt.
  • Die Ausführung nach Fig. 2 unterscheidet sich von jener nach Fig. 1 nur dadurch, daß die Druckhalteeinrichtung als Blasen­speicher 31 ausgebildet ist. Bei dieser Ausführung liefert zum Zeitpunkt 1 der Blasenspeicher 31 die zum Anheben des Ein­stellkolbens 7 notwendige Kraftstoffmenge. Das Druckredu­zierventil 20 öffnet sich nur dann, wenn infolge von Leckagen im Niederdruckteil die Kraftstoffmenge im Blasenspeicher 31 und damit der Druck im Niederdruckteil unter einen bestimmten Mindestwert absinkt.
  • Bei der Ausführungsvariante nach Fig. 2 überwindet zum Zeit­punkt 4 die Feder 11 den Gegendruck des Blasenspeichers 31 und das verdrängte Kraftstoffvolumen wird von diesem aufgenommen.
  • In der Ausführung nach Fig. 3 kommt die Vorrichtung zur Steue­rung des Ventilhubes bei einem Einspritzventil 32 zur Anwen­dung. Den Ausführungen nach Fig. 1 und 2 entsprechende Bau­teile sind dabei mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es ist hier ein nach innen öffnendes Ventil 2 vorgesehen, welches eine im Ventilgehäuse 5 angeordnete Kraftstoffkammer 33 steu­ert. Eine Verbindung zur Druckerzeugungseinheit 13 wird über die Leitung 26 hergestellt. Bei dieser Ausführungsvariante ist der Druckraum 10 zwischen Antriebsraum 9 und Kraftstoffkam­mer 33 angeordnet, wodurch der bis zum Anschlag 8 bewegbare Einstellkolben 7 eine Durchführung 34 für den Steg 3 des Ven­tiles 2 aufweisen muß.
  • Es ist jedoch auch eine Ausführungsvariante entsprechend Fig. 3a denkbar, bei welcher der Zylinder 6 mit dem Ein­stellkolben 7 seitlich am Ventilgehäuse 5 angeordnet ist, wo­durch die Durchführung 34 entfällt. Die Achse des Einstellkol­bens 7′ und die Ventilachse 2′ sind hier normal zueinander an­geordnet. Der Anschlag 8 für den Einstellkolben 7 kann direkt durch die Wand des Ventilgehäuses 5 gebildet sein.
  • Vorteilhafterweise wird bei einem Einspritzventil dieser Art die eingespritzte Kraftstoffmenge über die Öffnungsdauer und den Hub des Ventiles bestimmt. Ein kleinerer Hub ergibt bei kleineren Einspritzmengen eine bessere Zerstäubung, wobei durch längere Einspritzzeiten eine bessere Kraft­stoffaufbereitung realisiert werden kann.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur Steuerung des Hubes eines hydraulisch be­tätigbaren Ventiles mit einem einen Antriebsraum im Ven­tilgehäuse begrenzenden, in Schließrichtung druck- oder federbelasteten Antriebsorgan und einer Druckerzeugungs­einheit, dadurch gekennzeichnet , daß ein in einem Zylin­der (6) geführter, fliegender Einstellkolben (7) vorgese­hen ist, welcher im Zylinder (6) einen Druckraum (10) be­grenzt und den Druckraum (10) vom Antriebsraum (9) im Ven­tilgehäuse (5) trennt, sowie daß die Druckerzeugungs­einheit (13) eine von einem Ventil (19) gesteuerte in den Druckraum (10) führende Hochdruckleitung (18) und eine von einem weiteren Ventil (22) gesteuerte in den An­triebsraum (9) führende Niederdruckleitung (21) aufweist, wobei der Einstellkolben (7) bei maximalem Hub des Venti­les (2) an einem Anschlag (8) im Zylinder (6) anliegt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (5) und der den Einstellkolben (7) be­inhaltende Zylinder (6) einstückig ausgeführt sind, wobei die Ventilachse (2′) und die Achse (7′) des Einstellkol­bens (7) zusammenfallen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der über ein Reduzierventil (20) mit der Druckerzeu­gungseinheit (13) verbundenen Niederdruckleitung (21) ein elektromagnetisch betätigbares Zweiwegventil (22) ange­ordnet ist, wobei zwischen Reduzierventil (20) und Zwei­wegventil (22) eine Rücklaufleitung (23) mit einer Druck­halteeinrichtung (24;31) angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckhalteeinrichtung als Blasenspeicher (31) ausge­bildet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Hochdruckleitung (18) ein elektromagnetisch betä­tigbares Dreiwegventil (19) angeordnet ist, dessen ein Ausgang mit dem Druckraum (10) verbunden ist und dessen anderer Ausgang zu einer Rücklaufleitung (29) führt, in welcher eine Drossel (30) angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, zur Steue­rung eines Einblaseventiles einer Brennkraftmaschine, da­durch gekennzeichnet, daß das nach außen öffnende Ven­til (2) eine im Ventilgehäuse (5) angeordnete Gaswechsel­kammer (28) steuert, welche über eine Dosiereinrich­tung (27) mit der Druckerzeugungseinheit (13) verbunden ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, zur Steue­rung eines Einspritzventiles einer Brennkraftmaschine, da­durch gekennzeichnet, daß das nach innen öffnende Ven­til (2) eine im Ventilgehäuse (5) angeordnete Krafstoff­kammer (33) steuert, welche über eine Druckleicung (26) mit der Druckerzeugungseinheit (13) verbunden ist.
8. Verfahren zur Steuerung des Hubes eines hydraulisch betä­tigbaren Ventiles, dessen Antriebsorgan in Schließrichtung feder- oder druckbelastet wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei geschlossenem Ventil ein zwischen einem An­triebsorgan des Ventiles und einem fliegenden Einstell­kolben liegender Antriebsraum mit Niederdruck beaufschlagt wird, sodaß der Einstellkolben von einem Anschlag abhebt, bis ein den Niederdruck steuerndes Ventil geschlossen wird, wodurch ein bestimmter Hub definiert wird, daß der Einstellkolben ventilgesteuert mit Hochdruck beaufschlagt wird, wodurch der Einstellkolben bis zu seinem Anschlag verschoben und das Ventil aufgrund des inkompressiblen Me­diums im Antriebsraum geöffnet wird, sowie daß das den Niederdruck steuernde Ventil geöffnet wird, wodurch der Antriebsraum entleert und das Ventil durch die an dem An­triebsorgan anliegende Schließkraft geschlossen wird.
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