EP0675281B1 - Einspritzventil für eine insbesondere als Dieselmotor vorgesehene Brennkraftmaschine - Google Patents

Einspritzventil für eine insbesondere als Dieselmotor vorgesehene Brennkraftmaschine Download PDF

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EP0675281B1
EP0675281B1 EP95103548A EP95103548A EP0675281B1 EP 0675281 B1 EP0675281 B1 EP 0675281B1 EP 95103548 A EP95103548 A EP 95103548A EP 95103548 A EP95103548 A EP 95103548A EP 0675281 B1 EP0675281 B1 EP 0675281B1
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EP
European Patent Office
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valve
control
chamber
valve member
nozzle needle
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EP95103548A
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Christian Dipl.Masch.Ing. Eth Mathis
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Original Assignee
Individual
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M55/00—Fuel-injection apparatus characterised by their fuel conduits or their venting means; Arrangements of conduits between fuel tank and pump F02M37/00
    • F02M55/008—Arrangement of fuel passages inside of injectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M47/00—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/02—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
    • F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/30—Fuel-injection apparatus having mechanical parts, the movement of which is damped

Definitions

  • the invention relates to an injection valve for a particular as a diesel engine provided internal combustion engine, with one in a valve housing slidably arranged nozzle needle, which is used to inject Fuel an injection opening leading into a fuel cylinder closes or opens and the opposite in a control chamber protrudes with a high-pressure part containing a control medium on the one hand and via a line part and a closable part Control valve is connected to a drain line on the other hand, wherein a further valve is provided, which a by automatic opening additional connection between the high pressure part and the control chamber produces when the nozzle needle executes the closing movement, which causes an increased closing speed.
  • a generic injection valve according to EP-A1 0 426 205 is the control chamber in which the nozzle needle with its upper end protrudes, on the one hand via a throttle bore with the high pressure part and on the other hand via a hole and via a closing it Valve body connected to a drain line.
  • the pressure in the control chamber drops uiid it opens the nozzle needle due to the on its the Injection opening facing underside unchanged with high pressure acting fuel.
  • the nozzle needle moves up to an upper one Stop, which is formed by another valve body.
  • valve body is arranged coaxially with the nozzle needle and its the upper end face is acted upon by the high pressure part of the control medium on a cross-section of two or more holes formed approximately vertically to it.
  • the object of the present invention is to: To further develop the injection valve according to the type described in the introduction, that an optimal closing speed of his nozzle needle What is achieved is that it works flawlessly even after a long period of operation and reliable functioning is guaranteed and its Manufacturing simple and with less demands on the Manufacturing tolerances can be realized.
  • control valve body starting from its front valve seat and with the line part communicating bore provided in the interior of the control valve body for the purpose of generating one in the closing direction acting closing force is expanded and moreover by one in the control valve body longitudinally movable pin is limited, the latter on his the upper end is supported independently of the control valve body.
  • this control valve body with an additional Force is applied in the closing direction, causing an increased Security with regard to unwanted opening results.
  • Such Danger arises especially at very high, impermissible pressures.
  • Fig. Shows an injection valve 2 for a particular as a diesel engine provided internal combustion engine, which is not shown.
  • the injector 2 is suitable for a conventional injection system of a diesel engine, so that in this regard to a detailed explanation can be dispensed with. It essentially has a multi-part Valve housing 47, 53, a longitudinally displaceable therein or multi-part nozzle needle 15, the latter actuating, as an electromagnetic valve 227 formed control valve 20, an inflow line 13 for the fuel under high pressure and a drain line 10 on.
  • the nozzle needle 15 is in the lower part of one of the inflow line 13 surrounded by fuel-fed storage chamber 14 and it closes or opens one in a fuel cylinder of the diesel engine leading injection opening 4 or its feed line.
  • the control chamber 17a is connected to a via the inflow line 13 the fuel-containing high-pressure part on the one hand and over the Line part 19 and this closable control valve 20 with the Drain line 10 connected on the other hand.
  • the inflow line 13 is a radial to the injection valve 2 connection 92 is provided, the one the connecting ring 70 encompassing the valve housing 47 and a feed line 13 has a threaded nut 72 pressing against the housing.
  • valve 25 In the case of the injection valve 2 shown in detail according to FIG 2 is another according to the invention above this nozzle needle 15 Veutil 25 arranged, which one with your via the inflow line 13 Annular chamber 28 connected to the high pressure part of the control medium and an annular valve seat closing this at the top end 27, which when opening this additional connection between your high pressure part and the control chamber 17a generated.
  • valve 25 has a coaxial with nozzle needle 15 extending valve body 26 on the side in the valve housing 47 is performed sealing.
  • This cylindrical valve body 26 and that Valve housing 47 together form the annular chamber 28 and the this chamber 28 closing valve seat 27.
  • valve body 26th protrudes with one end facing the nozzle needle 15 in the control chamber 17a and with the other end face in one with the Drain line 10 via the additional chamber communicating with the control valve 20 17b, which with the control chamber 17a via a in the valve body 26 through throttle bore 23 is connected and to the circumferential side the valve seat 27 borders.
  • the latter is designed that the valve body 26 with its upper oblique ring edge in Closing state sealing against a corresponding ring surface in the Bores the housing and the annular chamber 28 the valve body 26 surrounds at least in its upper region.
  • This is conical trained valve seat 27 could also be cylindrical or as flat surface.
  • the valve body 26 with a cross, connecting the inflow line 13 to the control chamber 17a Throttle bore 21 provided by means of a permanent connection of the control medium from the high pressure part in this control chamber he follows.
  • valve body 26 In the closed position, the valve body 26 has a predetermined distance to the nozzle needle 15 below and on and between this is also a compression spring 96 that presses them apart provided, while in the open position of the nozzle needle 15, which by releasing the control valve 20 and an associated one Pressure drop in the control chamber 17a causes this nozzle needle 15 strikes on the lower end face 16 of the valve body 26.
  • the transverse throttle bore 21 Right away after the control valve 20 is closed on the one hand by the transverse throttle bore 21 initially builds up pressure in the additional chamber 17b, consequently the valve body 26 against the nozzle needle 15 moves and thus an automatic opening of the valve seat 27th is effected.
  • the valve body 26 has with its upper, which forms the valve seat 27 Ring edge advantageously a similar or slightly smaller Diameter than in its lower, in seal with the valve body 47 standing area. This can influence pressure fluctuations in the supply pressure on the switching behavior of this Valve body 26 can be virtually eliminated.
  • the control valve body 38 is further from one in the valve housing 47 held, essentially plate-shaped spring element 58 in Closing direction pressed, which consists of triangular spring segments is composed, which with its inner tips on Attack the control valve body.
  • valve body 26a shown in Figure 3 is hollow cylindrical and the nozzle needle 15 extends in this. This enables one relatively larger diameter of the valve body cross section to that of the nozzle needle and a downsizing of the Volume of the control chamber 17a, in particular because the compression spring 96 is arranged outside the valve body 26a. In the further fill the permanent throttle bore 21a in the additional chamber 17b. Otherwise this injection valve 2 is designed the same as that according to FIG. 1 and therefore its remaining configurations are no longer documented in detail.
  • the control valve 20 designed as an electromagnetic valve 227 has one Control valve body 38 by a lower end valve seat 57 the vertical and then into a horizontal drain line 10 merging line part 19 in the valve housing 47 closes or opens.
  • This control valve body 38 has one of its valve seat 57 outgoing and communicating with the line part 19 60 'on which inside the control valve body 38 for the purpose of generation a closing force acting in the closing direction. is expanded.
  • this bore 60 ' is at the top of one in the control valve body 38 coaxially arranged in this longitudinally movable Pin 60 limited, which at its upper end regardless of Control valve body 38, in the present example on the lower Front side of a arranged in the magnetic core 22, with sufficient hardness provided pin is supported.
  • the control valve body 38 fastens a magnet armature 62 on the side facing away from the valve seat 57, which is open to a magnetic core 22 of the solenoid valve Position of the valve 20 forms a residual gap, which also between the pin 60 and the magnetic core 22 is provided.
  • This remaining gap causes in particular a faster response behavior of the solenoid valve when switching off, which indirectly has a positive effect on the exhaust emissions and affects the efficiency of the internal combustion engine.
  • Between the flat lower end face of the magnetic core 22 and the The upper end face of the magnet armature 62 is therefore a residual gap determining non-magnetic, possibly perforated film disk 61 arranged, the pin 60 even when the solenoid valve 227 is activated is provided with end play to the control valve body 38.
  • the lower end face of the magnetic core 22 is immediate rests on the film disk 61, which in turn lies on the plane Annular surface of the valve housing is fixed. Otherwise are in the magnet armature 62 recesses 66 are provided, through which when moving a flow around the fuel surrounding the armature is possible.
  • recesses 66 are provided, through which when moving a flow around the fuel surrounding the armature is possible.
  • FIG 4 is in a further variant of the injection valve 2 in Valve housing 47 formed, leading into the annular chamber 28 Line from several nozzle openings 93 or from a fine-meshed Sieve 94 formed. Both filter inserts are shown in the However, practice would alternatively not use one or the other however both together. Furthermore, the cylindrical valve body 26 with its diameter in the annular chamber 28 forming Area opposite the lower one, in a cylinder part of the valve housing 47 area slightly reduced. This allows the Bore in the cylinder part of the valve housing 47 with a unchanged diameter can be manufactured.
  • FIG. 5 Another variant of the injection valve 2 according to FIG. 5 is another a valve body 26b illustrates the transverse throttle bore 21b is arranged below the annular chamber 28 and a narrow annular gap in between creates a certain filter effect.
  • injection valves 2 for larger ones Motors will advantageously split the throttle 21 into several smaller cross sections provided. The constipation of an individual Cross-section affects the function, but it does not destruction of the combustion engine, as is the case with existing ones Injectors can occur.
  • FIGS. 6 to 9 show different variants of spring elements illustrates which according to Fig. 6 on the outside Scope fixed by a spacer ring 90 against the valve housing 47 are and through which the control valve body 38 extends, which of a respective spring element in the closing direction of the magnetic core 22 is pushed away.
  • the spring element 58, 358, 258 can be cruciform, as a leaf spring 358 with side support plates 358 'or plate-shaped be formed with radial slots 258 '.
  • These new spring elements are very cheap to manufacture because they are made of stamped sheet metal can be manufactured, and on the other hand they prevent one in the company Natural vibration generation of the same. Due to the low mass of these spring elements is a quick reaction of the Valve causes.
  • control medium flowing into the control chambers is usually fuel, which as it were in the storage chamber and subsequently through the injection openings into one Fuel cylinder is injected.
  • fuel which as it were in the storage chamber and subsequently through the injection openings into one Fuel cylinder is injected.
  • a separate liquid can be used while the fuel would only be provided for injection.
  • valve seat 27 causes the valve to close completely annular chamber 28, but it would also be conceivable that this with a or could be provided with several recesses and thereby this valve 20 would function as a throttle valve.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Einspritzventil für eine insbesondere als Dieselmotor vorgesehene Brennkraftmaschine, mit einer in einem Ventilgehäuse verschiebbar angeordneten Düsennadel, die zum Einspritzen von Kraftstoff eine in einen Kraftstoffzylinder führende Einspritzöffnung schliesst oder öffnet und die gegenüberliegend in eine Steuerkammer ragt, welche mit einem ein Steuermedium enthaltenden Hochdruckteil einerseits und über einen Leitungsteil und ein diesen schliessbares Steuerventil mit einer Abflussleitung andererseits verbunden ist, wobei ein weiteres Ventil vorgesehen ist, das durch selbsttätiges Öffnen eine zusätzliche Verbindung zwischen dem Hochdruckteil und der Steuerkammer herstellt, wenn die Düsennadel die Schliessbewegung ausführt, wodurch auf diese eine erhöhte Schliessgeschwindigkeit bewirkt wird.
Bei einem gattungsmässigen Einspritzventil nach der EP-A1 0 426 205 ist die Steuerkammer, in den die Düsennadel mit ihrem oberen Ende ragt, zum einen über eine Drosselbohrung mit dem Hochdruckteil und zum andern über eine Bohrung sowie über einen diese schliessenden Ventilkörper mit einer Abflussleitung verbunden. Beim Öffnen des als Magnetventil ausgebildeten Steuerventils sinkt der Druck in der Steuerkammer uiid es öffnet sich die Düsennadel aufgrund des auf ihre der Einspritzöffnung zugekehrten Unterseite unverändert mit Hochdruck wirkenden Brennstoffes. Die Düsennadel bewegt sich bis zu einem oberen Anschlag, der von einem weiteren Ventilkörper gebildet ist. Dieser Ventilkörper ist dabei koaxial zur Düsennadel angeordnet und seine obere Stirnseite ist vom Hochdruckteil des Steuermediums beaufschlagt und zwar auf einem Querschnitt, der von zwei oder mehreren annähernd vertikal zu ihr angeordneten Bohrungen gebildet ist. Dadurch ist unmittelbar nach dem Schliessen des Magnetventils die zusätzliche Verbindung zwischen dem Hochdruckanschluss und der Steuerkammer hergestellt, denn der in den Bohrungen wirkende Hochdruck drückt den Ventilkörper gegen die Düsennadel und ruft die erhöhte Schliessgeschwindigkeit derselben hervor. Nachteilig hierbei ist, dass die genannte plane Stirnseite dieses Ventilkörpers den Ventilsitz bildet, bei welcher Fertigungsuugenauigkeiten oder Verschleisserscheinungen die Funktion dieses Ventils insgesamt beeinträchtigen. So besteht beispielsweise die Gefahr, dass die öfters auftretenden Druckschwankungen des Hochdruckteils ein unbeabsichtigtes Schliessen des Veiitils auslösen können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht demgegenüber darin, ein Einspritzventil nach der eingangs beschriebenen Gattung derart weiterzubilden, dass eine optimale Schliessgeschwindigkeit seiner Düsennadel erzielt wird, dass mit ihm auch nach längerer Betriebsdauer ein einwandfreies und zuverlässiges Funktionieren gewährleistet ist und dessen Herstellung einfach sowie mit geringeren Anforderungen an die Fertigungstoleranzen realisierbar ist.
Erfindungsgemäss ist die Aufgabe dadurch gelöst, dass das diese zusätzliche Verbindung zwischen dem Hochdruckteil und der Steuerkammer erzeugende Ventil eine mit dem Hochdruckteil des Steuermediums verbundene ringförmige Kammer und einen diese stirnseitig bildenden ringförmigen Ventilsitz aufweist.
Mit dieser erfindungsgemässen Ausbildung des Einspritzventils wird gegenüber bekannten Ventilen eine erhebliche Verbesserung in Bezug auf dessen Einspritzablauf und folglich eine dauerhafte Funktionalität bei gleichzeitig geringerem Herstellungsaufwand von demselben erzielt, denn zum einen ist dieser ringförmige Ventilsitz weniger der Gefahr ausgesetzt, dass dieser bei Auftreten von Verunreinigungspartikeln in dem üblicherweise als Brennstoff verwendeten Steuermedium nicht mehr hundertprozentig schliesst und zum andern ist mit dieser erfindungsgemässen Lösung die schnelle und in voller Menge angestrebte Zuführung des Steuermediums in idealer Weise erfüllt. Ein mögliches Pulsieren des Steuermedium-Druckes führt auch nicht zu einem unerwünschten Öffnen des Ventils, denn im Unterschied zu der bekannten Lösung wirkt der Druck auf die äussere Mantelfläche des Ventilkörpers und nicht in Verschieberichtung desselben. Dadurch können im Ergebnis die Abgasemissionen dauerhaft reduziert und eine für die Steuerung dieser Einspritzventile sehr günstig auswirkende erhöhte Reaktionsschnelligkeit desselben erzielt werden.
Bei einer vorteilhaften Ausführung ist in dem Steuerventilkörper eine von seinem stirnseitigen Ventilsitz ausgehende und mit dem Leitungsteil kommunizierende Bohrung vorgesehen, die im Innern des Steuerventilkörpers zwecks Erzeugung einer in Schliessrichtung desselben wirkenden Schliesskraft erweitert ist und überdies von einem im Steuerventilkörper längsbeweglichen Stift begrenzt ist, letzterer an seinem oberen Ende unabhängig vom Steuerventilkörper abgestützt ist. Damit wird erreicht, dass dieser Steuerventilkörper dauernd mit einer zusätzlichen Kraft in Schliessrichtung beaufschlagt ist, wodurch eine erhöhte Sicherheit in bezug auf ein ungewolltes Öffnen resultiert. Eine solche Gefahr tritt insbesondere bei sehr hohen, unzulässigen Drücken auf.
Die Erfindung sowie weitere Vorteile derselben sind nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1
einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemässes Einspritzventil,
Fig.2
einen Ausschnitt des Einspritzventiles nach der Fig.1, in offener Stellung der Düsennadel,
Fig.3
bis Fig.5 je eine Ausführungsvariante eines Einspritzventils in teilweisem dargestellten Längsschnitt,
Fig.6
das Steuerventil des Einspritzventiles im Längsschnitt,
Fig.7
bis Fig.9 je eine Draufsicht auf ein Federelement des Steuerventiles.
Fig. zeigt ein Einspritzventil 2 für eine insbesondere als Dieselmotor vorgesehene Brennkraftmaschine, welche nicht dargestellt ist. Das Einspritzventil 2 eignet sich für eine an sich herkömmmliche Einspritzanlage eines Dieselmotors, so dass diesbezüglich auf eine detaillierte Erläuterung verzichtet werden kann. Es weist im wesentlichen ein mehrteiliges Ventilgehäuse 47, 53, eine darin längsverschiebbar geführte ein- oder mehrteilige Düseunadel 15, ein letztere betätigendes, als Elektromagnetventil 227 ausgebildetes Steuerventil 20, eine Zuflussleitung 13 für den unter Hochdruck stehenden Kraftstoff sowie eine Abflussleitung 10 auf. Die Düsennadel 15 ist im unteren Teil von einer von der Zuflussleitung 13 mit Kraftstoff gespeisten Speicherkammer 14 umgeben und sie schliesst oder öffnet eine in einen Kraftstoffzylinder des Dieselmotors führende Einspritzöffnung 4 oder deren Zuleitung. Im mittleren Bereich ist sie in einer Passbohrung 44 des Ventilgehäuses 47 geführt und am oberen Ende ragt sie in eine Steuerkammer 17a und ist dort fernerhin von einer Druckfeder 97 unterstützend in Schliessrichtung gedrückt. Die Steuerkammer 17a ist über die Zuflussleitung 13 mit einem den Kraftstoff enthaltenden Hochdruckteil einerseits und über den Leitungsteil 19 und das diesen schliessbare Steuerventil 20 mit der Abflussleitung 10 andererseits verbunden. Für die Zuflussleitung 13 ist ein zum Einspritzventil 2 radialer Anschluss 92 vorgesehen, der einen das Ventilgehäuse 47 umgreifenden Anschlussring 70 und eine die Zuflussleitung 13 ans Gehäuse anpressenden Gewindemutter 72 aufweist.
Bei dem ausschnittweise dargestellten Einspritzventil 2 gemäss der Fig.2 ist oberhalb dieser Düsennadel 15 erfindungsgemäss ein weiteres Veutil 25 angeordnet, welches über die Zuflussleitung 13 eine mit dein Hochdruckteil des Steuermediums verbundene ringförmige Kammer 28 und einen diese oben stirnseitig schliessenden ringförmigen Ventilsitz 27 aufweist, welcher beim Öffnen diese zusätzliche Verbindung zwischen dein Hochdruckteil und der Steuerkammer 17a erzeugt. Das Ventil 25 weist zu diesem Zwecke einen koaxial zur Düsennadel 15 verlaufenden Ventilkörper 26 auf, der im Ventilgehäuse 47 seitlich abdichtend geführt ist. Dieser zylinderförmige Ventilkörper 26 und das Ventilgehäuse 47 bilden gemeinsam die ringförmige Kammer 28 und der diese Kammer 28 abschliessenden Ventilsitz 27. Der Ventilkörper 26 ragt dabei mit der einen, der Düsennadel 15 zugekehrten Stirnseite in die Steuerkammer 17a und mit der andern Stirnseite in eine mit der Abflussleitung 10 via das Steuerventil 20 kommunizierenden Zusatzkammer 17b, welche mit der Steuerkammer 17a über eine im Ventilkörper 26 durchgehende Drosselbohrung 23 verbunden ist und an die umfangsseitig der Ventilsitz 27 grenzt. Letzterer ist derart ausgebildet, dass der Ventilkörper 26 mit seiner oberen schrägen Ringkante im Schliesszustand abdichtend gegen eine entsprechende Ringfläche in der Gehäusebohrung anliegt und die ringförmige Kammer 28 den Ventilkörper 26 zumindest in seinem oberen Bereich umgibt. Dieser kegelförmig ausgebildete Ventilsitz 27 könnte aber auch zylindrisch oder als ebene Fläche gestaltet sein. Im übrigen ist der Ventilkörper 26 mit einer queren, die Zuflussleitung 13 mit der Steuerkammer 17a verbindenden Drosselbohrung 21 versehen, vermittels der ein permanenter Anschluss des Steuermediums vom Hochdruckteil in diese Steuerkammer erfolgt.
In Schliessstellung weist der Ventilkörper 26 einen vorgegebenen Abstand zu der unter ihr befindlichen Düsennadel 15 auf und zwischen diesen ist überdies eine dieselben auseinanderpressende Druckfeder 96 vorgesehen, währenddem in Offenstellung der Düsennadel 15, welche durch ein Freigeben des Steuerventils 20 und einem damit verbundenen Druckabfall in der Steuerkammer 17a bewirkt wird, diese Düsennadel 15 an der unteren Stirnseite 16 des Ventilkörpers 26 anschlägt. Unmittelbar nach Schliessung des Steuerventils 20 erfolgt einerseits durch die quere Drosselbohrung 21 ein Druckaufbau vorerst in der Zusatzkammer 17b, infolgedessen der Ventilkörper 26 gegen die Düsennadel 15 hin bewegt und damit ein selbsttätiges Öffnen des Ventilsitzes 27 bewirkt wird. Durch dieses Öffnen fliesst ein zusätzlicher Zustrom des unter Hochdruck stehenden Steuermediums in die Zusatzkammer 17b und dadurch die Düsennadel 15 von dem Ventilkörper 26 mit erhöhter Geschwindigkeit in Schliessstellung gebracht wird. Nachdem sie die Schliessposition erreicht hat, wird der Ventilkörper 26 aufgrund des Druckaufbaus in der Steuerkammer 17a und der Federkraftunterstützung zung der Feder 96 wieder zurück nach oben bewegt und zwar bis seine obere Ringkante in der Gehäusebohrung ansteht und sich damit der Ventilsitz 27 wiederum in Schliessstellung befindet.
Der Ventilkörper 26 weist mit seiner oberen, den Ventilsitz 27 bildenden Ringkante vorteilhaft einen ähnlichen oder geringfügig kleineren Durchmesser als in seinem unteren, in Abdichtung mit dem Ventilgehäuse 47 stehenden Bereich auf. Dadurch kann der Einfluss von Druckschwankungen im Versorgungsdruck auf das Schaltverhalten dieses Ventilkörpers 26 praktisch eliminiert werden.
Der Steuerventilkörper 38 ist fernerhin von einem im Ventilgehäuse 47 gehaltenen, im wesentlichen tellerförmigen Federelement 58 in Schliessrichtung gedrückt, welches aus dreieckförmigen Federsegmenten zusammengesetzt ist, welche mit ihren innenliegenden Spitzen am Steuerventilkörper angreifen.
Der in Fig.3 gezeigte Ventilkörper 26a ist hohlzylindrisch ausgebildet und es erstreckt sich in diesen die Düsennadel 15. Dies ermöglicht einen verhältnismässig grösseren Durchmesser des Ventilkörper-Querschnittes zu demjenigen der Düsennadel und eine Verkleinerung des Volumens der Steuerkammer 17a, insbesondere weil die Druckfeder 96 ausserhalb des Ventilköpers 26a angeordnet ist. Im weiteren fülirt die permanente Drosselbohrung 21a in die Zusatzkammer 17b. Ansonsten ist dieses Einspritzventil 2 gleich wie dasjenige gemäss der Fig. 1 ausgebildet und es sind daher dessen übrige Ausgestaltungen nicht mehr im Detail dokumentiert.
Das als Elektromagnetventil 227 ausgebildete Steuerventil 20 hat einen Steuerventilkörper 38, der durch einen unteren stirnseitigen Ventilsitz 57 den vertikalen und nachfolgend in eine waagrechte Abflussleitung 10 übergehenden Leitungsteil 19 im Ventilgehäuse 47 schliesst oder öffnet. Dieser Steuerventilkörper 38 weist eine von seinem Ventilsitz 57 ausgehende und mit dem Leitungsteil 19 kommunizierende Bohrung 60' auf, welche im Innern des Steuerventilkörpers 38 zwecks Erzeugung einer in Schliessrichtung desselben wirkenden Schliesskraft. erweitert ist. Zu diesem Zwecke ist diese Bohrung 60' oben von einem im Steuerventilkörper 38 koaxial in diesem längsbeweglich angeordneten Stift 60 begrenzt, der an seinem oberen Ende unabhängig vom Steuerventilkörper 38, in dem vorliegenden Beispiel an der unteren Stirnseite eines im Magnetkern 22 angeordneten, mit genügender Härte versehener Stift, abgestützt ist. Zudem ist an dem Steuerventilkörper 38 auf der dem Ventilsitz 57 abgekehrten Seite ein Magnetanker 62 befestigt, welcher zu einem Magnetkern 22 des Magnetventils auch in offener Stellung des Ventils 20 einen Restspalt bildet, der auch zwischen dem Stift 60 und dem Magnetkern 22 vorgesehen ist. Dieser Restspalt bewirkt insbesondere ein schnelleres Reaktionsverhalten des Magnetventils beim Abschalten, was sich indirekt positiv auf die Abgassemissiouen und auf den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine auswirkt. Zwischen der planen unteren Stirnseite des Magnetkerns 22 und der oberen Stirnfläche des Magnetankers 62 ist daher eine deii Restspalt bestimmende nichtmagnetische, eventuell perforierte Folienscheibe 61 angeordnet, wobei der Stift 60 auch bei aktiviertem Magnetventil 227 mit stirnseitigem Spiel zu dem Steuerventilkörper 38 hin versehen ist. Der Magnetkern 22 ist mit seiner unteren planen Stirnseite unmittelbar auf der Folienscheibe 61 aufliegt, welche ihrerseits auf der ebenen Ringfläche des Ventilgehäuses fixiert ist. Im übrigen sind in dem Magnetanker 62 Ausnehmungen 66 vorgesehen, durch welche beim Bewegen des Ankers eine Umströmung des diesen umgebenden Brennstoffes ermöglicht ist. Durch eine entsprechende Wahl des Querschnittes der Ausnehmungen 66 lässt sich die Dämpfwirkung des hin- und herbewegten Steuerventilkörpers 38 einstellen.
In Fig.4 ist bei einer weiteren Variante des Einspritzventils 2 die im Ventilgehäuse 47 ausgebildete, in die ringförmige Kammer 28 führende Leitung aus mehreren Düsenöffnungen 93 oder aus einem feinmaschigen Sieb 94 gebildet. Es sind zwar beide Filtereinsätze dargestellt, in der Praxis würde jedoch alternativ das eine oder andere verwendet, nicht jedoch beide zusammen. Ferner ist der zylinderförmige Ventilkörper 26 mit seinem Durchmesser in dem die ringförmige Kammer 28 bildenden Bereich gegenüber dem unteren, in einem Zylinderteil des Ventilgehäuses 47 geführten Bereich etwas verkleinert. Dadurch kann die Bohrung in dem Zylinderteil des Ventilgehäuses 47 mit einem unveränderten Durchmesser gefertigt werden.
Beim Einspritzventil 2 gemäss der Fig.5 ist nochmals eine andere Variante eines Ventilkörpers 26b verdeutlicht, bei dein die quere Drosselbohrung 21b unterhalb der ringförmigen Kammer 28 angeordiiet ist und ein enger Ringspalt dazwischen eine gewisse Filterwirkung erzeugt.
Eine einzelne Düsenöffnung 93 bzw. deren Querschnitt einer Masche vorn Sieb 94 oder das Spaltmass des erwähnten engen Ringspaltes sind dabei kleiner gewählt als der Durchmesser der den Durchfluss bestimmenden Drossel 21. Dadurch werden Partikel abgefangen, bevor sie die Drossel 21 verstopfen können. Gerade bei Einspritzventilen 2 für grössere Motoren wird vorteilhaft eine Aufteilung der Drossel 21 in mehrere kleinere Querschnitte vorgesehen. Das Verstopfen eines einzelnen Querschnittes beeinträchtigt zwar dann die Funktion, aber es bewirkt nicht eine Zerstörung des Verbrennungsinotores, wie dies bei bestehenden Einspritzventilen auftreten kann.
In den Figuren Fig.6 bis Fig.9 sind verschiedene Varianten von Federelementen veranschaulicht, welche gemäss Fig.6 jeweils am äusseren Umfang von einem Distanzring 90 gegen das Ventilgehäuse 47 fixiert sind und durch die sich der Steuerventilkörper 38 erstreckt, der von einem jeweiligen Federelement in Schliessrichtung vom Magnetkern 22 weg gedrückt wird. Das Federelement 58, 358, 258 kann kreuzförmig, als Blattfeder 358 mit seitlichen Stützblechen 358' oder tellerförmig mit radialen Schlitzen 258' ausgebildet sein. Diese neuartigen Federelemente sind zum einen sehr billig herstellbar, da sie aus Stanzblech fabriziert werden können, und zum andern verhindern sie im Betrieb eine Eigenschwingungserzeugung derselben. Durch die geringe Masse dieser Federelemente wird mit diesen aber eine schnelle Reaktion des Ventils bewirkt.
Bei dem in die Steuerkammern fliessenden Steuermedium handelt es sich im Normalfall um Kraftstoff, welcher gleichsam in die Speicherkammer und nachfolgend durch die Einspritzöffnungen in einen Kraftstoffzylinder eingespritzt wird. Im Prinzip könnte aber als Steuermedium ein separate Flüssigkeit verwendet werden, während der Kraftstoff nur für die Einspritzung vorgesehen wäre.
Der Ventilsitz 27 bewirkt, wie erwähnt, ein komplettes Schliessen der ringförmigen Kammer 28, denkbar wäre aber auch, dass dieser mit einer oder mehreren Ausnehmungen versehen sein könnte und dadurch dieses Ventil 20 als Drosselventil funktionieren würde.

Claims (15)

  1. Einspritzventil für eine insbesondere als Dieselmotor vorgesehene Brennkraftmaschine, mit einer in einem Ventilgehäuse (47) verschiebbar angeordneten Düsennadel (15), die zum Einspritzen von Kraftstoff eine in einen Kraftstoffzylinder führende Einspritzöffnung (4) schliesst oder öffnet und die gegenüberliegend in eine Steuerkammer (17a) ragt, welche mit einem ein Steuermedium enthaltenden Hochdruckteil einerseits und über einen Leitungsteil (19) und ein diesen schliessbares Steuerventil (20) mit einer Abflussleitung (10) andererseits verbunden ist, wobei ein weiteres Ventil (25) vorgesehen ist, das durch selbsttätiges Öffnen eine zusätzliche Verbindung zwischen dem Hochdruckteil und der Steuerkammer (17a) herstellt, wenn die Düsennadel (15) die Schliessbewegung ausführt, wodurch auf diese eine erhöhte Schliessgeschwirtdigkeit bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, dass
    das diese zusätzliche Verbindung zwischen dem Hochdruckteil und der Steuerkammer (17a) erzeugende Ventil (25) eine mit dem Hochdruckteil des Steuermediums verbundene Kammer (28) und einen diese stirnseitig bildenden ringförmigen Ventilsitz (27) aufweist.
  2. Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (28) und der diese abschliessende Ventilsitz (27) vom Ventilgehäuse (47) sowie von einem in diesem längsverschiebbar geführten zylinderförmigen Ventilkörper (26) gebildet ist, wobei die Kammer (28) den zylinderförmigen Ventilkörper (26) zumindest teilweise umgibt.
  3. Einspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (26) mit seiner oberen Ringkante im Schliesszustand abdichtend gegen eine Ringfläche einer Gehäusebohrung anliegt, wobei der dadurch gebildete Ventilsitz (27) kegelförmig, zylindrisch oder als ebene Fläche ausgestaltet ist.
  4. Einspritzventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der koaxial zur Düsennadel (15) verlaufende, im Ventilgehäuse (47) seitlich abdichtend geführte Ventilkörper (26) des Ventils (25) mit der einen, der Düsennadel (15) zugekehrten Stirnseite in die Steuerkammer (17a) und mit der andern Stirnseite in eine via das Steuerventil (20) mit der Abflussleitung (10) kommunizierenden Zusatzkammer (17b) ragt, letztere über eine Drosselbohrung (21) mit dem Hochdruckteil und über eine im Ventilkörper (26) durchgehende Drosselbohrung (19) mit der Steuerkammer (17a) verbunden ist, und an diese Zusatzkammer (17b) umfangsseitig der von dem Ventilkörper (26) und dem Ventilgehäuse (47) gebildete Ventilsitz (27) grenzt, welcher sie bei geschlossenem Ventil (25) von der ringförmig ausgebildeten Kammer (28) trennt oder drosselt.
  5. Einspritzventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (26) einen Abstand zu der in Schliessstellung befindlichen Düsennadel (15) aufweist und zwischen diesen überdies eine dieselben auseinanderpressende Druckfeder (96) vorgesehen ist, währenddem in Offenstellung der Düsennadel (15), welche durch ein Freigeben des Steuerventils (20) und einem damit verbundenen Druckabfall in der Steuerkammer (17a) bewirkt wird, diese Düsennadel (15) an der unteren Stirnseite (16) des Ventilkörpers (26) aufschlägt.
  6. Einspritzventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar nach Schliessung des Steuerventils (20) einerseits durch die quere Drosselbohrung (21) ein Druckaufbau vorerst in der Zusatzkammer (17b) erfolgt, infolgedessen der Ventilkörper (26) gegen die Düsennadel (15) hin bewegt und damit ein Öffnen des Ventilsitzes (28) bewirkt wird, womit ein zusätzlicher Zustrom des unter Hochdruck stehenden Steuermediums in die Zusatzkammer (17b) erfolgt und dadurch die Düsennadel (15) von dein Ventilkörper (26) mit erhöhter Geschwindigkeit in Schliessstellung gebracht wird.
  7. Einspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (26,26b) mit seiner oberen, den Ventilsitz (28) bildenden Ringkante einen grösseren Durchmesser als die Düsennadel (15) in dem in die Steuerkammer (17a) ragenden Bereich aufweist.
  8. Einspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der von einem Steuerventilkörper (38) des Steuerventils (20) schliessbare Leitungsteil (19) im Ventilgehäuse (47) in einen nachfolgenden Abflussleitung (47) führt, wobei dieser Steuerventilkörper (38) eine von seinem stirnseitigen Ventilsitz (57) ausgehende und mit dem Leitungsteil (19) kommunizierende Bohrung (60') aufweist, welche im Innern des Steuerventilkörpers (38) zwecks Erzeugung einer in Schliessrichtung desselben wirkenden Schliesskraft erweitert ist und überdies von einem im Steuerventilkörper (38) längsbeweglichen Stift (60) begrenzt ist, letzterer an seinem oberen Ende unabhängig vom Steuerventilkörper (38) abgestützt ist.
  9. Einspritzventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ausbildung des Steuerventils (20) als Elektromagnetventil (227) an dem Steuerventilkörper (38) auf der dem Ventilsitz (57) abgekehrten Seite ein Magnetanker (62) befestigt ist, welcher bei aktiviertem Magnetkern (22) des Magnetventils (227) zu diesem einen Restspalt einhält, der durch die Teillänge des Stiftes (60) zwischen dein Steuerventilkörper (38) und dem Magnetkern (22) vorgegeben ist.
  10. Einspritzventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der planen unteren Stirnseite des Magnetkerns (22) und der oberen Stirnfläche des Magnetankers (62) eine den Restspalt bestimmende nichtmagnetische Folienscheibe (61) angeordnet ist, wobei der Stift (60) auch bei aktiviertem Magnetventil (227) mit Spiel zwischen dem Magnetanker (62) und dem Steuerventilkörper (38) versehen ist.
  11. Einspritzventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerventilkörper (38) von einem oder mehreren im Ventilgehäuse (47) gehaltenen, im wesentlichen dreieckförmigen Federelement/en (58) in Schliessrichtung gedrückt ist.
  12. Einspritzventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (58,258,358) mit ihren innenliegenden Spitzen am Steuerventilkörper (38) angreifen und kreuzförmig, als Blattfeder mit seitlichen Stützblechen (358') oder tellerförmig mit radialen Schlitzen (258') ausgebildet ist.
  13. Einspritzventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die im Ventilgehäuse (47) ausgebildete, in die ringförmige Kammer (28) führende Leitung zwecks Verhinderung eines Verstopfens der Drosselbohrung (21) mehrere Düsenöffnungen (93), einen Spaltquerschnitt oder ein feinmaschiges Sieb (94) aufweist.
  14. Einspritzventil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenöffnungen (93) selbst die vom Hochdruckteil in die Steuerkammer führende Drosselbohrung (21) bilden.
  15. Einspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (26a) annähernd hohlzylindrisch ausgebildet ist, darin sich die Düsennadel (15) erstreckt und darüberhinaus die Steuerkammer (17a) ausgebildet ist.
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