EP0898650B1

EP0898650B1 - Kraftstoffeinspritzeinrichtung für brennkraftmaschinen

Info

Publication number: EP0898650B1
Application number: EP97943768A
Authority: EP
Inventors: Franz Guggenbichler; Jaroslaw Hlousek
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1997-01-21
Filing date: 1997-09-13
Publication date: 2006-11-22
Anticipated expiration: 2017-09-13
Also published as: EP0898650A1; JP2000507327A; US6431148B1; JP3980069B2; DE19701879A1; WO1998031933A1; DE59712768D1

Abstract

Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen mit einem von einer Hochdruckpumpe (1) mit Kraftstoff befüllbaren gemeinsamen Hochdrucksammelraum (7) (Common Rail), der über Einspritzleitungen (9) mit in den Brennraum der zu versorgenden Brennkraftmaschine ragenden Einspritzventilen (11) verbunden ist, deren Öffnungs- und Schließbewegungen jeweils von einem elektrisch angesteuerten Steuerventil (13) gesteuert werden, wobei das Steuerventil als 3/2-Wege-Ventil ausgebildet ist, das einen an eine Einspritzöffnung des Einspritzventils (11) mündenden Hochdruckkanal (29) mit der Einspritzleitung (9) oder einer Entlastungsleitung (33) verbindet. Dabei ist am Steuerventilglied (25) des Steuerventils (13) ein mit Kraftstoffhochdruck befüllbarer hydraulischer Arbeitsraum (51) vorgesehen, der zur Verstellung der Einstellposition des Steuerventilgliedes (25) des Steuerventils (13) in einen Entlastungskanal (57) aufsteuerbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Anspruchs 1.
Eine solche Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist durch die DE 27 59 255 A bekannt. Diese Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist eine mit Kraftstoffhochdruck versorgte Einspritzleitung auf, die mit jeweils einem Einspritzventil verbunden ist, dessen Öffnungs- und Schließbewegungen von einem elektrisch angesteuerten, am Einspritzventil angeordneten Steuerventil gesteuert wird, das als 3/2-Wegeventil ausgebildet ist. Das 3/2-Wegeventil weist ein Steuerventilglied mit einem kugelförmigen Schließkörper auf, an dem zwei Dichtflächen ausgebildet sind. Das Steuerventilglied verbindet einen an eine Einspritzöffnung des Einspritzventils mündenden Hochdruckkanal mit der Einspritzleitung oder mit einer Entlastungsleitung. Das Steuerventilglied ist durch einen in einem Arbeitsraum herrschenden Druck entgegen einer Rückstellkraft betätigbar, wobei der Arbeitsraum als ein mit Kraftstoffhochdruck befüllbarer hydraulischer Arbeitsraum am Steuerventilglied des 3/2-Wegeventils ausgebildet ist. Das Steuerventilglied weist einen kolbenförmigen Abschnitt auf, der von dem im Arbeitsraum herrschenden Druck entgegen einer an diesem über den kugelförmigen Schließkörper wirkenden hydraulischen Öffnungskraft in Schließrichtung eines Durchströmquerschnitts zwischen Einspritzleitung und Hochdruckkanal beaufschlagt und der Arbeitsraum ist in einen Entlastungsraum aufsteuerbar. Die hydraulische Öffnungskraft auf das Steuerventilglied wird durch den auf dessen Schließkörper wirkenden Kraftstoffhochdruck der Einspritzleitung erzeugt. Für die Steuerung des im Arbeitsraum herrschenden Drucks ist ein weiteres 3/2-Stellventil vorgesehen, durch das der Arbeitsraum mit der Einspritzleitung oder mit dem Entlastungsraum verbunden wird. Insgesamt weist diese bekannte Kraftstoffeinspritzeinrichtung wegen des Steuerventilglieds und wegen des 3/2-Stellventils einen aufwendigen Aufbau auf.
Durch die DE 196 12 738 ist eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung bekannt, bei der ein von einer Hochdruckpumpe mit Kraftstoff befüllbarer gemeinsamer Hochdrucksammelraum vorgesehen ist, der über Einspritzleitungen mit Einspritzventilen verbunden ist. Die Öffnungs- und Schließbewegungen der Einspritzventile werden jeweils von einem elektrisch angesteuerten, am Einspritzventil angeordneten Steuerventil gesteuert. Das Steuerventil ist als 2/2-Wegeventil ausgebildet und weist ein kolbenförmiges Steuerventilglied mit einer Dichtfläche auf, das einen an eine Einspritzöffnung des Einspritzventils mündenden Hochdruckkanal mit der Einspritzleitung verbindet oder von der Einspritzleitung trennt. Der Hochdruckkanal ist ständig über eine Drosselstelle mit einer Entlastungsleitung verbunden, so dass auch bei mit der Einspritzleitung verbundenem Hochdruckkanal Kraftstoff in die Entlastungsleitung abströmt und somit große Leckagemengen vorhanden sind. Das Steuerventilglied ist durch einen in einem Arbeitsraum herrschenden Druck gegen eine Rückstellkraft betätigbar, wobei der Arbeitsraum als ein mit Kraftstoffhochdruck befüllbarer hydraulischer Arbeitsraum am Steuerventilglied des 2/2-Wegeventils ausgebildet ist. Das Steuerventilglied ist von dem im Arbeitsraum herrschenden Druck entgegen einer an diesem wirkenden Öffnungskraft in Schließrichtung eines Durchströmquerschnitts zwischen Einspritzleitung und Hochdruckkanal beaufschlagt und der Arbeitsraum ist in einen Entlastungsraum aufsteuerbar. Die Öffnungskraft auf das Steuerventilglied wird durch eine Feder erzeugt. Der Druck im Arbeitsraum wird durch einen konstanten Zufluß und einen gesteuerten Abfluss gesteuert. Der Arbeitsraum wird von einer oberen Stirnfläche des Steuerventilglieds begrenzt. Der Arbeitsraum ist über einen Drosselquerschnitt ständig mit der Einspritzleitung verbunden und vom Arbeitsraum führt ein verschließbarer Entlastungskanal ab, dessen Querschnitt größer ist als der Drosselquerschnitt zur Einspritzleitung. Der Entlastungskanal ist mittels eines elektrischen Stellventils auf- und zusteuerbar. Am Steuerventilglied ist im Bereich der Überdeckung mit der Einspritzleitung eine Ringnut vorgesehen, durch die einander gegenüberliegende Ringstirnflächen am Steuerventilglied gebildet sind, an denen der Kraftstoffhochdruck wirkt. Aufgrund der einander gegenüberliegenden Ringstirnflächen erzeugt der Kraftstoffhochdruck keine resultierende Kraft auf das Steuerventilglied wenn sich dieses in seiner Schließstellung befindet, in der der Hochdruckkanal von der Einspritzleitung getrennt ist. Eine Öffnungsbewegung des Steuerventilglieds ist nur durch die die Öffnungskraft erzeugende Feder möglich.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat den Vorteil, dass diese mit dem kolbenförmigen Steuerventilglied und der hydraulisch erzeugten Öffnungskraft, für die keine Feder erforderlich ist, einen einfachen Aufbau aufweist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Zeichnung

Sechs Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

die Figur 1: ein erstes Ausführungsbeispiel in einer Gesamtdarstellung, bei dem die Drosselstrecke zwischen Einspritzleitung und hydraulischem Arbeitsraum am Steuerventil durch eine Drosselbohrung in dessen Steuerventilglied ausgebildet ist,
die Figur 2: eine vergrößerte Schnittdarstellung durch das Steuerventil der Figur 1,
die Figur 3: ein zweites Ausführungsbeispiel analog zur Darstellung der Figur 2 mit einer Steuerventilgliedführung im unteren Bereich, die über eine Drosselbohrung mit dem Entlastungsraum verbunden ist und bei dem der Drosselquerschnitt zwischen der Einspritzleitung und dem hydraulischen Arbeitsraum über einen Ringspalt zwischen dem Ventilglied des Steuerventils und der diesen führenden Bohrungswand gebildet ist,
die Figur 4: ein drittes Ausführungsbeispiel analog zur Darstellung der Figur 3, bei dem Abflachungen am Führungsdurchmesser des Steuerventilgliedes vorgesehen sind,
die Figur 5: ein viertes Ausführungsbeispiel analog zur Darstellung der Figur 3 mit einer hubgesteuerten Drossel zwischen den beiden Ventilsitzen am Steuerventil,
die Figur 6: ein fünftes Ausführungsbeispiel in einer Gesamtdarstellung, bei dem das Steuerventilglied einteilig ausgebildet ist und der zweite Ventilsitz zwischen dem Hochdruckkanal und der Entlastungsleitung als Schieberventil ausgebildet ist,
die Figur 7: ein sechstes Ausführungsbeispiel in einem Schnitt durch die Einspritzeinrichtung, bei dem eine Drossel in der Entlastungsleitung vorgesehen ist und
die Figur 8: ein siebentes Ausführungsbeispiel, bei zwischen dem Hochdruckzulauf und dem Ventilsitz eine zusätzliche Drosselstelle vorgesehen ist.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Das in der Figur 1 dargestellte erste Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen weist eine Kraftstoffhochdruckpumpe 1 auf, die saugseitig über eine Kraftstoffförderleitung 3 mit einem kraftstoffgefüllten Niederdruckraum 5 und druckseitig über die Förderleitung 3 mit einem Hochdrucksammelraum 7 verbunden ist. Von diesem Hochdrucksammelraum 7 führen Einspritzleitungen 9 zu den einzelnen, in den Brennraum der zu versorgenden Brennkraftmaschine ragenden Einspritzventilen 11 ab, wobei zur Steuerung des Einspritzvorganges jeweils ein elektrisch betätigbares, als 3/2-Wegeventil ausgebildetes Steuerventil 13 an jedem Einspritzventil 11 vorgesehen ist.
Dabei ist das Einspritzventil 11 mittels einer Spannmutter 15 axial gegen einen Ventilhaltekörper 17 verspannt, an dem ein seitlicher Hochdruckanschluß 19 vorgesehen ist, in den ein Rohrstutzen 21 der entsprechenden Einspritzleitung 9 eingesetzt ist. Der Ventilhaltekörper 17 weist eine axiale Durchgangsbohrung 23 auf, in die auf der dem Einspritzventil 11 abgewandten Seite ein kolbenförmiges Steuerventilglied 25 des Steuerventils 13 eingesetzt ist. Dieses als Doppelsitzventil ausgebildete Steuerventil 13 verbindet dabei einen von der Einspritzleitung 9 im Rohrstutzen 21 abführenden Verbindungskanal 27 mit einem den Ventilhaltekörper 17 axial durchdringenden Hochdruckkanal 29, der an der dem Einspritzventil 11 zugewandten Stirnfläche des Ventilhaltekörpers 17 in bekannter Weise an eine nicht näher dargestellte Druckleitung im Einspritzventil 11 mündet, die andererseits bis an einen von einer Ventilnadel 31 des Einspritzventils 11 aufsteuerbaren Einspritzquerschnitt des Einspritzventils 11 mündet. Dabei ist der Hochdruckkanal 29 über das Steuerventil 13 wechselnd mit der Einspritzleitung 9 oder einer Entlastungsleitung 33 verbindbar, die aus dem einspritzventilseitigen Teil der Durchgangsbohrung 23 und einer von dieser abführenden Rücklaufleitung gebildet ist und die in den Niederdruckraum 5 mündet. Die Verstellbewegung des Steuerventilgliedes 25 des Steuerventils 13 wird dabei von einem Magnetventil 35 gesteuert, das auf der dem Einspritzventil 11 abgewandten Seite in den Ventilhaltekörper 17 eingesetzt ist und das von einem elektrischen Steuergerät 37 angesteuert wird, das eine Vielzahl von Betriebsparametern der zu versorgenden Brennkraftmaschine verarbeitet.
Das in der Figur 2 vergrößert dargestellte Steuerventilglied 25 des Steuerventils 13 ist als Stufenkolben ausgebildet, dessen Querschnitt sich nach unten in Richtung Einspritzventil. 11 über zwei konisch ausgebildete Ringflächen verjüngt. Dabei ist eine erste obere Ringstirnfläche 39 im Bereich der Einmündung des Verbindungskanals 27 zur Einspritzleitung 9 vorgesehen. Eine zweite Ringstirnfläche bildet eine erste konische Ventildichtfläche 41, die mit einem ersten konischen Ventilsitz 43 zusammenwirkt, wobei dieser zwischen der Ventildichtfläche 41 und dem Ventilsitz 43 gebildete erste Dichtsitz die Einspritzleitung 9 gegenüber dem Hochdruckkanal 29 verschließt. An seinem unteren, dem Einspritzventil 11 zugewandten Ende weist das Steuerventilglied 25 eine Hülse 45 auf, an der eine zweite, der ersten Ventildichtfläche 41 zugewandte Ventildichtfläche 47 vorgesehen ist, die mit einem zweiten Ventilsitz 49 an der Wand der Durchgangsbohrung 23 zusammenwirkt. Dabei sind die Ventilsitzflächen 43 und 49 so ausgebildet, daß sie die Verstellbewegung des Steuerventilgliedes 25 in beiden Hubrichtungen begrenzen. Der zwischen der zweiten Ventildichtfläche 47 und der zweiten Ventilsitzfläche 49 gebildete zweite Dichtquerschnitt verschließt dabei die Verbindung zwischen dem Hochdruckkanal 29 und der zum Teil durch die Durchgangsbohrung 23 gebildeten Entlastungsleitung 33 in den Niederdruckraum 5.
Zur Betätigung des Steuerventilgliedes 25 ist ein hydraulischer Arbeitsraum 51 vorgesehen, der durch die obere, dem Einspritzventil 11 abgewandte Stirnfläche 53 des Steuerventilgliedes 25 in der Bohrung 23 begrenzt ist. Auf der dem Steuerventilglied 25 abgewandten Seite ist der hydraulische Arbeitsraum 51 durch eine Zwischenscheibe 55 zum Magnetventil 35 begrenzt. In dieser Zwischenscheibe 55 ist ein vom Arbeitsraum 51 abführender Entlastungskanal 57 vorgesehen, der in einen in den Niederdruckraum 5 mündenden Rücklaufkanal 59 einmündet und der durch ein Ventilglied des Magnetventils 35 verschließbar ist. Dieses Ventilglied des Magnetventils 35 ist dabei als Ventilkugel 61 ausgebildet, die in einem an den Entlastungskanal 57 angrenzenden Ventilsitz geführt ist und die bei stromlos geschaltetem Magnetventil 35 den Entlastungkanal 57 durch die Kraft einer Magnetventilfeder 63 geschlossen hält. Die Ventilkugel 61 ist an einem Anker 65 des Magnetventils 35 angelenkt, der bei bestromtem Magnetventil 35 entgegen der Rückstellkraft der Feder 63 in der vom Arbeitsraum 51 abgewandten Richtung verschoben wird, so daß die Ventilkugel 61 von dem im Arbeitsraum 51 anstehenden Druck von ihrem Sitz abgehoben und der Entlastungskanal 57 zur Rücklaufleitung 59 aufgesteuert wird.
Zur Befüllung des hydraulischen Arbeitsraumes 51 mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff ist im Steuerventilglied 25 eine Füllbohrung 67 vorgesehen, die eine Drosselstelle 69 aufweist, deren Querschnitt kleiner als der Querschnitt des Entlastungskanals 57 ausgebildet ist. Dabei führt diese in die Stirnfläche 53 mündende Füllbohrung 67 unterhalb der ersten Ringstirnfläche 39 des Steuerventilgliedes 25 ab, so daß der hydraulische Arbeitsraum 51 über die Füllbohrung 67 jederzeit mit der Einspritzleitung 9 verbunden ist. Zusätzlich zu dieser Befüllung des hydraulischen Arbeitsraumes 51 gelangt ein Teil der Kraftstoffhochdruckmenge über den zwischen dem Steuerventilglied 25 und der Wand der Bohrung 23 verbleibenden Ringspalt 71 gedrosselt in den hydraulischen Arbeitsraum 51, so daß auch bei einem möglichen Verschluß der Füllbohrung 67 eine Notlauffunktion des Steuerventils 13 gewährleistet ist.
Die in den Figuren 1 und 2 in einem ersten Ausführungsbeispiel gezeigte Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen arbeitet in folgender Weise. Beim Anlaufen des Systems wird zunächst über die Kraftstoffhochdruckpumpe 1 ein Kraftstoffhochdruck im gemeinsamen Hochdrucksammelraum 7 (Common Rail) aufgebaut, der sich über die verschiedenen Einspritzleitungen 9 bis an die jeweiligen Ventilhaltekörper 17 der Einspritzventile 11 fortsetzt. Das Magnetventil 35 ist vor Beginn der Einspritzphase stromlos geschaltet, so daß die Ventilkugel 61 des Magnetventils 35 den Entlastungskanal 57 verschlossen hält. Dabei wird der hydraulische Arbeitsraum 51 über die Füllbohrung 67 mit Kraftstoffhochdruck befüllt und preßt das Steuerventilglied 25 aufgrund des Flächenverhältnisses zwischen der Stirnfläche 53 und der ersten Ringstirnfläche 39 mit der ersten Ventildichtfläche 41 gegen den ersten Ventilsitz 43. Somit ist die Verbindung zwischen der Einspritzleitung 9 und dem an den Einspritzquerschnitt am Einspritzventil 11 mündenden Hochdruckkanal 29 verschlossen. Gleichzeitig ist der zweite Dichtquerschnitt zwischen der zweiten Ventildichtfläche 47 und dem zweiten Ventilsitz 49 geöffnet, so daß sich der Druck im Hochdruckkanal 29 bis auf einen bestimmten Restdruck in die Entlastungsleitung 33 entspannen kann. Soll eine Einspritzung am Einspritzventil 11 erfolgen, wird zunächst das Magnetventil 35 über das elektrische Steuergerät 37 bestromt, so daß der Anker 65 angezogen wird und die Ventilkugel 61 den Entlastungskanal 57 freigibt. Da der Querschnitt des Entlastungskanals 57 größer ist als der der Drosselstelle 69 in der Füllbohrung 67 entspannt sich der Druck im Arbeitsraum 51 sehr rasch über den Magnetventilraum in den Rücklaufkanal 59, so daß der an der Ringstirnfläche 39 anstehende Kraftstoffhochdruck nunmehr ausreicht, das Steuerventilglied 25 zu verschieben. Dabei wird das Steuerventilglied 25 bei dieser Öffnungshubbewegung derart verschoben, daß der erste Dichtquerschnitt zwischen der ersten Ventildichtfläche 41 und dem ersten Ventilsitz 43 nunmehr aufgesteuert wird und der zweite Dichtsitz zwischen der zweiten Ventildichtfläche 47 und dem zweiten Ventilsitz 49 durch Anlage des Steuerventilgliedes 25 am zweiten Ventilsitz 49 verschlossen wird. Dabei strömt nunmehr der in der Einspritzleitung 9 befindliche, unter hohem Druck stehende Kraftstoff am Steuerventilglied 25 entlang in den Hochdruckkanal 29 zum Einspritzventil 11 und hebt dort in bekannter Weise die Ventilnadel 31 entgegen der Rückstellkraft einer Ventilfeder von deren Nadelsitz, so daß der Kraftstoff am Einspritzventil 11 über die Einspritzöffnungen in den Brennraum der zu versorgenden Brennkraftmaschine eingespritzt wird.
Die Hochdruckeinspritzung am Einspritzventil 11 wird durch erneutes stromlos schalten des Magnetventils 35 beendet, in dessen Folge die Magnetventilfeder 63 die Ventilkugel 61 an ihren Sitz am Entlastungskanal 57 zurückverschiebt, so daß - sich über die Füllbohrung 67 erneut ein Schließdruck im hydraulischen Arbeitsraum 51 aufbauen kann, der das Steuerventilglied 25 des als 3/2-Wegeventils ausgebildeten Steuerventils 13 erneut mit der ersten Ventildichtfläche 41 in Anlage an den ersten Ventilsitz 43 verschiebt. Somit ist die Verbindung der Einspritzleitung 9 zum Hochdruckkanal 29 wieder verschlossen. Gleichzeitig wird der zweite Dichtsitz zwischen der zweiten Ventildichtfläche 47 und dem zweiten Ventilsitz 49 erneut aufgesteuert, so daß sich der im Hochdruckkanal 29 befindliche Kraftstoffhochdruck sehr rasch in die Entlastungsleitung 33 entspannt, was ein rasches Nadelschließen am Kraftstoffeinspritzventil 11 zur Folge hat.
Das in der Figur 3 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung unterscheidet sich zum ersten Ausführungsbeispiel in der Art der Ausbildung des Steuerventilgliedes 25 des Steuerventils 13. Das Steuerventilglied 25 ist dabei nunmehr einteilig ausgebildet und in einer in der Durchgangsbohrung 23 des Ventilhaltekörpers 17 eingesetzten Zylinderbüchse 73 geführt. Dabei bildet ein unterer, dem Magnetventil 35 abgewandter Querschnittsteil des Steuerventilgliedes 25 einen Führungsteil 75 des Steuerventilgliedes 25, der mit geringem Spiel im Innendurchmesser der zylinderbüchse 73 gleitet. Zudem erfolgt die Befüllung des hydraulischen Arbeitsraumes 51 im zweiten Ausführungsbeispiel nur noch über den Ringspalt 71 zwischen dem Steuerventilglied 25 und der Innenwand der Zylinderbüchse 73. Der Ringspalt 71 ist dabei als Drosselstelle derart ausgebildet, daß der gesamte Durchflußquerschnitt kleiner ausgebildet ist als der Querschnitt des Entlastungskanals 57 des hydraulischen Arbeitsraumes 51. Die Kraftstoffabfuhr aus einem, dem zweiten Dichtsitz zwischen der Ventildichtfläche 47 und dem Ventilsitz 49 nachgeschalteten Entlastungsraum 77 in die Entlastungsleitung 23, 33 erfolgt dabei über eine von der der oberen Stirnfläche 53 abgewandten unteren Stirnfläche 79 im Steuerventilglied 25 ausgehenden Sackbohrung 81, von der eine als Drosselbohrung ausgebildete Querbohrung 83 abführt, die in den Entlastungsraum 77 mündet.
Bei dem in der Figur 4 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel erfolgt der Kraftstoffübertritt vom Hochdruckkanal 29 in die Entlastungsleitung 23, 33 über einen Flächenanschliff 85 an der Umfangsfläche des Steuerventilgliedes 25 im Führungsbereich 75. Dabei ist die axiale Länge dieses rechtwinklig ausgebildeten Flächenanschliffs 85 so ausgeführt, daß der dem Magnetventil 35 zugewandte obere Teil des Flächenanschliffes ständig mit dem Hochdruckkanal 29 verbunden ist, während das untere eine Steuerkante 87 bildende Ende des Flächenanschliffes 85 erst bei Anlage der ersten Ventildichtfläche 41 am ersten Ventilsitz 43 aus der Überdekkung mit der Zylinderbüchse 73 austaucht, was zusätzlich zur Systemsicherheit der Kraftstoffeinspritzeinrichtung beiträgt.
Das in der Figur 5 dargestellte vierte Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist analog zum in der Figur 3 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel aufgebaut und weist zusätzlich eine hubgesteuerte Drossel zwischen dem ersten und zweiten Dichtsitz auf. Diese hubgesteuerte Drossel ist durch einen Ringbund 89 am Steuerventilglied 25 ausgebildet, dessen Übergangsbereiche zum angrenzenden Schaftteil des Steuerventilgliedes 25 konisch ausgebildet sind. Dieser Ringbund 89 wirkt dabei mit einem Ringsteg 91 an der Wand der Durchgangsbohrung 23 derart zusammen, daß er bei am ersten Ventilsitz 43 anliegender ersten Ventildichtfläche 41 mit diesem in Überdeckung steht. Während der Verstellhubbewegung des Steuerventilgliedes 25 in Richtung Magnetventil 35 taucht der Ringbund 89 stetig aus der Überdeckung mit dem Ringsteg 91 aus und gibt dabei während des Aufsteuerns der Verbindung zwischen der Einspritzleitung 9 bzw. dem Verbindungskanal 27 mit dem Hochdruckkanal 29 stetig einen größeren Überströmquerschnitt frei. Somit kann die zum Einspritzventil strömende Kraftstoffhochdruckmenge zu Beginn des Einspritzvorganges gedrosselt werden, wodurch sich der Einspritzverlauf am Einspritzventil 11 formen läßt.
Das in der Figur 6 in einer vereinfachten Gesamtdarstellung gezeigte fünfte Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzeinrichtung unterscheidet sich zu den vorangegangenen Ausführungsbeispielen ebenfalls durch die Ausgestaltung des Steuerventilgliedes 25. Dabei ist der den Drosselquerschnitt zwischen der Einspritzleitung 9 und dem Arbeitsraum 51 bestimmende Ringspalt 71 durch eine Ringnut 93 in einen oberen Drosselspalt 95 und einen unteren Drosselspalt 97 unterteilt. Über die axiale Erstreckung der Ringnut 93 läßt sich nunmehr der Durchfluß am Ringspalt 71 zwischen Einspritzleitung 9 und Arbeitsraum 51 genau einstellen. Der den Überströmquerschnitt zwischen dem Hochdruckkanal 29 und der Entlastungleitung 33 steuernde zweite Dichtsitz ist beim fünften Ausführungsbeispiel als Schieberventilsitz ausgebildet. Dazu weist das Steuerventilglied 25 an seinem unteren dem Einspritzventil 11 zugewandten Ende einen Schieberkopf 99 auf, dessen Außendurchmesser bis auf ein sehr geringes Spiel dem Durchmesser der Durchgangsbohrung 23 im Führungsbereich 75 entspricht. Dabei bildet die obere, dem Magnetventil 35 zugewandte Begrenzungskante des Schieberkopfes 99 eine Ventilsteuerkante 101, die mit dem Führungsabschnitt 75 der Durchgangsbohrung 23 zusammenwirkt und deren Eintauchen in die Überdeckung mit dem Führungsabschnitt 75 der Durchgangsbohrung 23 das Zusteuern der Verbindung zwischen Hochdruckkanal 29 und Entlastungsleitung 33 steuert. Zudem ist der Ventilsteuerkante 101 des Schieberkopfes 99 ein weiterer Ringbund 103 am Steuerventilglied 25 vorgeschaltet, der eine Abflußdrosselstelle für den aus dem Hochdruckkanal 29 in die Entlastungsleitung 33 abströmenden Hochdruckkraftstoff bildet. Die Hubbegrenzung des Steuerventilgliedes 25 in Richtung Magnetventil 35 erfolgt beim fünften Ausführungsbeispiel durch die Anlage der oberen Stirnfläche 53 des Steuerventilgliedes 25 an einer den hydraulischen Arbeitsraum 51 begrenzenden Stirnwand 105.
Das in der Figur 7 dargestellte sechste Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist analog zum in der Figur 3 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel aufgebaut und weist zusätzlich zu diesem eine weitere Drosselstelle in der Entlastungsleitung 33 auf. Diese Drosselstelle ist dabei durch einen in die Entlastungsleitung 33 eingesetzten Drosseleinsatz 107 gebildet, dessen Durchflußquerschnitt so ausgelegt ist, daß am Einspritzende das Schließen des Einspritzventils unterstützt und eventuelles Nacheinspritzen verhindert wird. Zudem kann somit der am Einspitzende im Hochdruckkanal 29 verbleibende Restdruck des Kraftstoffes derart eingestellt werden, daß Kavitationsschäden vermieden werden können. Dabei wird der Kraftstoff aus der Durchgangsbohrung 23 über die Entlastungsleitung 33 zunächst zum Magnetventil 35 geführt und von dort über den Rücklaufkanal 59 zum Niederdruckraum 5 abgeleitet. Dieses Durchströmen des Magnetventils 35 hat dabei den Vorteil, daß der Magnetventilraum während des Betriebs der Kraftstoffeinspritzeinrichtung gekühlt und entlüftet werden kann.
In der Figur 8 ist ein siebentes Ausführungsbeispiel dargestellt, dessen Aufbau im wesentlichen dem in der Figur 4 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel entspricht.
Dabei ist beim siebenten Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 8 eine zusätzliche Drosselstelle 111 zwischen dem Hochdruckzulaufkanal 27 und dem Ventilsitz 43 vorgesehen, über die der Durchfluß des Einspritzkraftstoffes in der Öffnungshubphase, insbesondere an dessen Beginn steuerbar ist und durch die die Schließhubbewegung des Steuerventilgliedes 25 gedämpft werden kann. Diese Drosselstelle 111 ist dabei im siebenten Ausführungsbeispiel als Engspalt zwischen der Innenwand der Zylinderbüchse 73 und dem Steuerventilglied 25 ausgebildet, wobei am Steuerventilglied 25 ein Absatz 113 vorgesehen ist, durch den der Engspalt nach einem bestimmten Öffnungshub des Steuerventilgliedes 25 in einen größeren Durchflußquerschnitt aufgesteuert wird.

Claims

Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen mit einem von einer Hochdruckpumpe (1) mit Kraftstoff befüllbaren gemeinsamen Hochdrucksammelraum (7), der über Einspritzleitungen (9) mit Einspritzventilen (11) verbunden ist, deren Öffnungs- und Schließbewegungen jeweils von einem elektrisch angesteuerten, am Einspritzventil (11) angeordneten Steuerventil (13) gesteuert wird, wobei das Steuerventil (13) als 3/2-Wegeventil ausgebildet ist, mit einem zwei Dichtflächen (41,47) aufweisenden Steuerventilglied (25), das einen an eine Einspritzöffnung des Einspritzventils (11) mündenden Hochdruckkanal (29) mit der Einspritzleitung (9) oder einer Entlastungsleitung (33) verbindet, wobei das Steuerventilglied (25) durch einen in einem Arbeitsraum (51) herrschenden Druck entgegen einer Rückstellkraft betätigbar ist, wobei der Arbeitsraum (51) als ein mit Kraftstoffhochdruck befüllbarer hydraulischer Arbeitsraum (51) am Steuerventilglied (25) des 3/2-Wegeventils (13) ausgebildet ist, der das Steuerventilglied (25) entgegen einer an diesem wirkenden hydraulischen Öffnungskraft in Schließrichtung eines Durchströmquerschnitts zwischen Einspritzleitung (9) und Hochdruckkanal (29) beaufschlagt und der in einen Entlastungsraum (59) auf steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck im Arbeitsraum (51) durch einen konstanten Zufluss und einen gesteuerten Abfluss steuerbar ist, dass der hydraulische Arbeitsraum (51) von einer oberen Stirnfläche (53) des kolbenförmigen Steuerventilglieds (25) begrenzt wird, dass der Arbeitsraum (51) über einen Drosselquerschnitt (69,71) ständig mit der Einspritzleitung (9) verbunden ist, dass vom Arbeitsraum (51) ein verschließbarer Entlastungskanal (57) abführt, dessen Querschnitt größer ist als der Drosselquerschnitt (69,71) zur Einspritzleitung (9), dass der Entlastungskanal (57) mittels eines elektrischen Stellventils (35) auf- bzw. zusteuerbar ist und dass am Steuerventilglied (25) im Bereich der Überdeckung mit der Einspritzleitung (9) eine Ringstirnfläche (39) vorgesehen ist, an der der Kraftstoffhochdruck in Gegenrichtung zu dem im Arbeitsraum (51) herrschenden Druck am Steuerventilglied (25) wirkt, um die hydraulische öffnungskraft auf das Steuerventilglied (25) zu erzeugen und das Steuerventilglied (25) bei aufgesteuertem Entlastungskanal (57) in die Stellung zu bewegen, in der der Durchströmquerschnitt zwischen der Einspritzleitung (9) und dem Hochdruckkanal (29) geöffnet ist.
Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Stellventil (35) als Magnetventil ausgebildet ist, dessen Stellglied durch eine Ventilkugel (61) gebildet wird, die mit einem an den Entlastungskanal (57) angrenzenden Ventilsitz zusammenwirkt.
Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselquerschnitt zur Einspritzleitung (9) durch eine Drosselbohrung (69) im Steuerventilglied (25) gebildet ist.
Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das 3/2-Wege-Steuerventil (13) als Doppelsitzventil ausgebildet ist, mit einem ersten, den Durchfluß zwischen der Einspritzleitung (9) und dem Hochdruckkanal (29) steuernden ersten Dichtsitz (41, 43) und einem den Durchfluß zwischen dem Hochdruckkanal (29) und der Entlastungsleitung (33) steuernden zweiten Dichtsitz (47, 49), wobei die beiden Ventilsitzflächen (43, 49) einander zugewandt angeordnet sind und jeweils die Verstellbewegung des Steuerventilgliedes (25) in einer Hubrichtung begrenzen.
Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselquerschnitt zwischen dem Arbeitsraum (51) und der Einspritzleitung (9) als Ringspalt (71) zwischen der Umfangsfläche des kolbenförmigen Steuerventilgliedes (25) und der Wand einer diesen führenden Zylinderbohrung (23) ausgebildet ist.
Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kolbenförmige Steuerventilglied (25) einteilig ausgebildet ist.
Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Steuerventilglied (25) eine Durchtrittsöffnung zwischen dem zweiten Dichtsitz (47, 49) und der Entlastungsleitung (33) vorgesehen ist.
Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnung als in die Entlastungsleitung (23, 33) mündende Sackbohrung (81) ausgebildet ist, in die eine Querbohrung (83) mündet.
Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnung als Flächenanschliff (85) am Steuerventilglied (25) ausgebildet ist, der erst nach Verschließen des Übergangsquerschnittes zwischen der Einspritzleitung (9) zum Hochdruckkanal (29) aufgesteuert wird.
Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten und zweiten Dichtsitz (43, 49) eine hubgesteuerte Drossel (89, 91) vorgesehen ist, die die von der Einspritzleitung (9) zum Hochdruckkanal (29) überströmende Kraftstoffhochdruckmenge in einer ersten Phase des Einspritzvorganges drosselt.
Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die vom Steuerventil (13) aufsteuerbare Entlastungsleitung (33) eine Drosselstelle (107) eingesetzt ist.