WO1996026362A1 - Kraftstoffeinspritzeinrichtung für brennkraftmaschinen - Google Patents

Kraftstoffeinspritzeinrichtung für brennkraftmaschinen Download PDF

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Walter Egler
Peter BÖHLAND
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    • Y10T137/7869—Biased open

Definitions

  • the invention is based on a fuel injection device for internal combustion engines according to the preamble of claim 1.
  • a fuel injection device known from an earlier German patent application with file number P 44 142 42.0
  • a high-pressure fuel pump pumps fuel from a low-pressure chamber into a high-pressure collecting chamber, which via high-pressure lines leads to the individual injection valves projecting into the combustion chamber of the internal combustion engine to be supplied is connected, this common pressure storage system (common rail) being adjustable to a certain pressure by a pressure control device on the high-pressure pump, so that the injection pressure can be determined on the injection valves over the entire operating map of the internal combustion engine to be supplied, irrespective of the speed.
  • an electrically controlled control valve is inserted into the high-pressure lines, which controls the opening and closing of the high-pressure fuel injection at the injection valve.
  • the known fuel injection device has flow limiting valves in the high-pressure lines, which are to close them in the event of a leak, in order in this way to prevent uncontrolled fuel leakage and to reliably avoid the associated dangers.
  • the flow limiting valve has a movable valve member which, from a certain pressure drop in the high pressure line downstream of the flow limiting valve, is pressed against the force of a return spring in a sealing manner against a return spring by the inflowing fuel and thus closes the high pressure line.
  • the known flow limiting valve has the disadvantage that it only responds to relatively large amounts of leakage, so that smaller amounts of leakage can escape unnoticed.
  • the fuel injection device according to the invention with the characterizing features of claim 1 has the advantage that even small amounts of leakage are detected in the high pressure lines and result in these lines being closed by the respective flow control valve. By recognizing damage even at very low flow rates, e.g. also incompletely closing injection valves are determined and switched off by the engine operation, so that serious consequential damage to the engine can be avoided.
  • the response of the flow control valve takes place in an advantageous manner even with small leakage quantities through the inventive adjustment of the throttle cross section of the valve member of the flow control valve and the force of the return spring as a function of the flow rate at the injection valve, which is such that the throttle cross section and spring force are so low be applied that the valve member even with an intact high pressure line during an injection tion on the injection valve is moved towards the valve seat.
  • this valve member stroke caused by the pressure drop in the high-pressure line between the flow limiting valve and the injection valve is smaller than its maximum stroke path until it contacts the valve seat in the closed position of the flow limiting valve. If the high-pressure line and the injection valve are intact, the valve member returns to its starting position due to the same pressure build-up in the high-pressure line before and after the flow-limiting valve when the injection valve is closed. In the event of damage, however, the valve member does not reach its original starting position again due to the pressure difference, so that the subsequent stroke movement in the direction of the valve seat takes place from an elevated starting level until the flow limiting valve closes.
  • the flow limiting valve is advantageously given an integrating character, which enables the detection of even small amounts of leakage and a closing of the corresponding line.
  • the pressure in the line between the flow control valve and the injection valve drops so much that the inflowing fuel immediately shifts the valve member to the valve seat, so that the flow control valve closes immediately in this case.
  • the valve member of the flow limiting valve is designed in a structurally simple manner as a cup-shaped piston, the throttle point e.g. is formed by the passage opening in its closed end face.
  • the throttle point in a throttle insert which is inserted into the valve member and can be easily replaced, which facilitates adaptation to the particular requirements of the individual injection systems.
  • the sealing surface and the valve seat are conical, the respective angles being designed such that the outlet openings of the through openings in the sealing surface on the sealing surface lie in front of the effective sealing edge in the direction of flow towards the injection valve.
  • the arrangement of the flow restriction valves in the high-pressure lines of a one provided with a high-pressure collecting space (common rail) is particularly advantageous
  • Fuel injection device since there a leaky line between the high-pressure collection chamber and the injection valve would lead to failure of the entire injection system, but emergency operation on the remaining injection valves is still possible.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of the structure of the fuel injection device with the flow limiting valves used
  • FIG. 2 shows a section through a first exemplary embodiment of a flow limiting valve with throttle insert
  • FIG. 3 shows a section through a second exemplary embodiment of a flow limiting valve with throttle bores in the end wall of the valve member
  • FIG. 4 is a diagram showing the course of the valve member stroke movement without and with small leakage quantities in the high pressure line over the time of two injections on the injection valve. Description of the embodiments
  • a high-pressure fuel pump 1 which e.g. can be designed as a piston pump, fuel via a suction line 5 having a filter 3, from a low-pressure chamber 7 designed as a fuel storage container, via a high-pressure delivery line 9 into two high-pressure collecting rooms 11 arranged in parallel to one another.
  • the control of the pressure in the delivery line 9 and in the high-pressure collecting rooms 11 takes place in a known manner by means of a pressure valve, not shown, in a return line, also not shown, which leads away from the high-pressure plenums 11 or the conveying line 9 and the regulation of the delivery rate of the high-pressure fuel pump 1 by means of an electronic control unit 19 as a function of operating parameters of the internal combustion engine to be supplied .
  • High-pressure lines 21 also lead from the high-pressure plenum chambers 11 to the individual injection valves 23 projecting into the combustion chamber of the internal combustion engine to be supplied, with an electric control valve 25 controlled by the electrical control unit 19 on each injection valve 23 into the respective one to control the injection process
  • High-pressure line 21 is used, via which a connection of the injection valve 23 to a relief line 29 leading to the low-pressure chamber 7 can be controlled.
  • flow-limiting valves 27 are also provided in these lines 9, 21, which are preferably arranged close or directly to the high-pressure collecting spaces 11 are.
  • the use of these flow limiting valves 27 is alternatively also possible for all other designs Fuel injection devices possible, for example on fuel injection devices with in-line pumps and without high-pressure collection.
  • the flow limiting valve 27 shown in greater detail in FIG. 2 in the closed position has a valve body :: 31, in which a through bore 33 designed as a stepped bore is provided, in which a cup-shaped valve member 35 is guided so as to be axially displaceable.
  • the valve member 35 has a conical transition surface between its cylindrical peripheral surface and its closed end wall, with which it forms a valve sealing surface 37 which interacts with a valve seat 39 formed on a conical cross-sectional transition of the through bore 33.
  • passage openings 41 are arranged at its end facing away from the valve seat 39, through which, when the valve member 35 is lifted from the valve seat 39, fuel from the interior of the valve member 35 to the valve seat 39 and from there into an adjoining one , a return part 43 which bears the valve member 35 in the opening direction of the flow limiting valve 27 and which can flow on the part of the valve seat 39 facing away from the valve member 35.
  • the angles of the valve sealing surface 37 and the valve seat 39 are designed such that the outlet openings 41 of the sealing surface on the sealing surface side, viewed in the direction of flow towards the injection valve, lie in front of the sealing edge formed between the valve seat 39 and the valve sealing surface 37.
  • the valve member 35 is inserted into the through hole 33 in such a way that its open end opposite to the direction of fuel flow to a connection of the valve body 31 to the delivery line 9 or the high-pressure collection chamber 11 and its closed end carrying the valve sealing surface 37 in the direction of flow to a connecting piece 45 points to which the high-pressure collecting space 11 (when inserted into the F ⁇ rdertechnisch 9) or the high pressure line 21 to the injection valve 23 is connected.
  • valve member 35 In its fuel-flowed interior, the valve member 35 also has a throttle insert 47 connected upstream of the passage openings 41 with a throttle point 49, which is preferably formed by a throttle bore.
  • a stop piece 51 with a through opening is inserted, preferably screwed, into the through hole 33 of the valve body 31, the end face 53 of which faces the valve member 35 forms a stop which cooperates with the open end face of the valve member 35. It is possible via the screw-in depth to set the opening stroke movement of the valve member 35 and thus the opening cross section on the valve seat 39.
  • the second exemplary embodiment of the flow limiting valve 27 shown in the open position in FIG. 3 differs from the first exemplary embodiment shown in FIG. 2 only in the arrangement of the throttle point, which in this case is provided by throttle bores 55 in the closed end face forming the valve sealing surface 37 of the valve member 35 are formed. These throttle bores 55 take the place of the passage openings 41 shown in FIG. 2.
  • the throttle cross section and restoring force are matched in such a way that the pressure drop in the high pressure line 21 during the fuel injection on Injection valve 23 is already sufficient to bring about a lifting movement of valve member 35 in the direction of valve seat 39.
  • the diameter and the maximum stroke of the valve member 35 are designed such that this closing stroke movement of the valve member 35 does not occur up to the valve seat 39, even with the maximum injection rate and thus the maximum flow rate, with the high pressure line 21 not damaged, so that the flow limiting valve 27 does not close (FIG 3).
  • the pressure in the high-pressure line between the flow-limiting valve 27 and the injection valve 23 builds up again over the remaining cross-section of the opening on the flow-limiting valve 27 during the injection pauses to the high-pressure line pressure between the high-pressure collecting chamber 11 and the flow-limiting valve 27, whereby the force now acting on the valve member 35 moves it back into its initial opening position.
  • the flow rate of the fuel flow at the flow limiting valve 27, which can be set by the design of the throttle cross section on the valve member 35 of the flow limiting valve 27, the force of the return spring 43 and the valve cross section, is set such that at the highest permissible speed and injection quantity during the injection pause, more than the maximum permissible injection quantity flows through.
  • valve member 35 never reaching the valve seat 39 when the high-pressure line 21 is undamaged, and thus the flow-limiting valve 27 is not closed.
  • This valve member stroke in the opening and closing directions is shown in the diagram in FIG. 4, the solid line corresponding to damage-free operation.
  • valve member 35 is again displaced by the same stroke path in the direction of the valve seat 39 as described and now reaches the valve seat 39 as a result of the increased initial level at this (or a later) injection, so that the flow-limiting valve 27 is closed. Since there is now no pressure equalization in the high-pressure line 21 in front of and behind the flow-limiting valve 27 (spring force is less than the force from line pressure), the flow-limiting valve 27 remains securely closed and thus prevents unwanted fuel leakage " on the defective high-pressure line
  • the flow restriction valve 27 can be completely closed after two injection phases and valve member strokes, as shown in Figure 4.
  • the flow limitation valve 27 is completely closed only after several injections, with the valve member 35 moves integrally to such an initial level which is sufficient to reach the valve seat 39 during the stroke movement during injection, thereby allowing the speed of the closing time or the sensitivity Precisely adjust the detection of small amounts of leakage by means of spring and throttle adjustment as a function of the specified amount of leakage.
  • the return spring 43 is dimensioned in such a way that, with maximum permissible flow rate at the valve member 35 in damage-free operation, the latter, together with the stand pressure in the high-pressure line 21 or the high-pressure accumulation chamber 11, reliably runs away from the valve seat 39 even after it has passed through the stroke movement in the direction of the valve seat 39 Valve seat 39 keeps raised. However, if this stand pressure in the high-pressure line 21, which acts as additional counter pressure in the opening direction, is absent, e.g. due to their breakage and an uncontrolled outflow of fuel from this line, the force of the return spring 43 alone is no longer sufficient to hold the valve member 35 against the force 39 against the force of the fuel flowing against the throttle point, and to keep the flow rate ⁇ limit valve 27 closes.

Abstract

Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen mit einer Kraftstoffhochdruckpumpe, die Kraftstoff aus einem Niederdruckraum über Hochdruckleitungen zu wenigstens einem in den Brennraum der zu versorgenden Brennkraftmaschine ragenden Einspritzventil fördert und mit einem eine maximale Kraftstoffdurchflußmenge begrenzenden Durchflußbegrenzungsventil (27) in einer oder mehreren Hochdruckleitungen, das ein axial verschiebbares Ventilglied (35) aufweist, das in seiner Schließlage vom in Richtung Einspritzventil strömenden Kraftstoff bei Überschreiten einer maximalen Kraftstoffdurchflußmenge entgegen der Kraft einer Rückstellfeder (43) an einen Ventilsitz (39) bringbar ist, wobei der Kraftstoffdurchtritt durch das von seinem Sitz (39) abgehobene Ventilglied (35) an wenigstens einer Drosselstelle (55) am Ventilglied (35) einstellbar ist. Um dabei auch kleinste Leckmengen erfassen zu können, ist das Durchflußbegrenzungsventil (27) so ausgelegt, daß das Ventilglied (35) bei jeder Einspritzung eine Hubbewegung in Richtung Ventilsitz (39) ausführt, diesen jedoch nur bei undichter Hochdruckleitung erreicht, wobei sich bei geringen Leckmengen die Ausgangslage des Ventilgliedes (35) während der Einspritzpausen in Richtung Ventilsitz (39) verschiebt.

Description

Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftma- schinen
Stand der Technik
Die Erfindung geht von einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Patentanspruchs 1 aus. Bei einer derartigen aus einer früheren deutschen Pa¬ tentanmeldung mit dem Aktenzeichen P 44 142 42.0 bekannten Kraftstoffeinspritzeinrichtung fördert eine Kraf stoffhoch¬ druckpumpe Kraftstoff aus einem Niederdruckraum in einen Hochdrucksammelraum, der über Hochdruckleitungen mit den einzelnen in den Brennraum der zu versorgenden Brennkraftma¬ schine ragenden Einspritzventilen verbunden ist, wobei die¬ ses gemeinsame Druckspeichersystem (Common Rail) durch eine Drucksteuereinrichtung an der Hochdruckpumpe auf einen be¬ stimmten Druck einstellbar ist, so daß an den Einspritzven¬ tilen drehzahlunabhängig der Einspritzdruck über das gesamte Betriebskennfeld der zu versorgenden Brennkraftmaschine festgelegt werden kann. Zur Steuerung der Einspritzzeiten und der Einspritzmengen am Einspritzventil ist an diesen jeweils ein elektrisch gesteuertes Steuerventil in die Hoch¬ druckleitungen eingesetzt, das mit seinem Öffnen und Schließen die Kraftstoffhochdruckeinspritzung am Einspritz- ventil steuert. Desweiteren weist die bekannte Kraf stoffeinspritzeinrich¬ tung Durchflußbegrenzungsventile in den Hochdruckleitungen auf, die diese im Falle eines Lecks verschließen sollen, um so einen unkontrollierten Kraf stoffaustritt und die damit verbundenen Gefahren sicher zu vermeiden. Zu diesem Zweck weist das Durchflußbegrenzungsventil ein bewegliches Ventilglied auf, das ab einem bestimmten Druckabfall in der Hochdruckleitung stromabwärts des Durchflußbegrenzungsven¬ tils vom anströmenden Kraftstoff entgegen der Kraft einer Rückstellfeder dichtend auf einen Ventilsitz gepreßt wird und so die Hochdruckleitung verschließt.
Dabei weist das bekannte Durchflußbegrenzungsventil jedoch den Nachteil auf, daß es nur auf relativ große Leckagemengen anspricht, so daß kleinere Leckmengen unbemerkt austreten können.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß auch geringe Leckmengen in den Hochdruckleitungen erfaßt werden und ein Verschließen dieser Leitungen durch das jeweilige Durchflußbegrenzungsventil zur Folge haben. Durch dieses Erkennen von Schäden auch bei sehr kleinen Durchflußraten können so z.B. auch nicht vollständig schließende Einspritzventile festgestellt und vom Motorbe¬ trieb abgeschaltet werden, so daß schwere Folgeschäden am Motor vermieden werden können.
Dabei erfolgt das Ansprechen des Durchflußbegrenzungsventils auch bei kleinen Leckagemengen in vorteilhafter Weise durch die erfindungsgemäße Abstimmung des Drosselquerschnitts des Ventilgliedes des Durchflußbegrenzungsventils und der Kraft der Rückstellfeder in Abhängigkeit von der Flußrate am Ein¬ spritzventil, die so erfolgt, daß Drosselquerschnitt und Fe¬ derkraft so niedrig angesetzt werden, daß das Ventilglied auch bei intakter Hochdruckleitung während einer Einsprit- zung am Einspritzventil in Richtung Ventilsitz verschoben wird.
Dabei ist dieser durch den Druckabfall in der Hochdrucklei¬ tung zwischen Durchflußbegrenzungsventil und Einspritzventil verursachte Ventilgliedhub jedoch kleiner als dessen Maximalhubweg bis zur Anlage an den Ventilsitz in der Schließstellung des Durchflußbegrenzungsventils. Bei intakter Hochdruckleitung und Einspritzventil kehrt das Ventilglied infolge des gleichen Druckaufbaus in der Hochdruckleitung vor und hinter dem Durchflußbegrenzungsven¬ til bei geschlossenem Einspritzventil wieder in seine Ausgangslage zurück. Im Schadensfall dagegen erreicht das Ventilglied infolge der Druckdifferenz seine ursprüngliche Ausgangsläge nicht wieder, so daß die anschließende Hubbewegung in Richtung Ventilsitz von einem erhöhten Ausgangsniveau erfolgt, bis das Durchflußbegrenzungsventil schließt.
Auf diese Weise wird dem Durchflußbegrenzungsventil in vor¬ teilhafter Weise ein integrierender Charakter verliehen, der ein Erkennen auch von kleinen Leckmengen und ein Verschlie¬ ßen der entsprechenden Leitung ermöglicht. Bei großen Leckmengen sinkt der Druck in der Leitung zwischen Durch¬ flußbegrenzungsventil und Einspritzventil so stark ab, daß der anströmende Kraftstoff das Ventilglied sofort bis auf den Ventilsitz verschiebt, so daß das Durchflußbegrenzungs¬ ventil in diesem Fall umgehend schließt.
Das Ventilglied des Durchflußbegrenzungsventils ist dabei in konstruktiv einfacher Weise als topfförmiger Kolben ausgebildet, wobei die Drosselstelle z.B. durch die Durchtrittsδffnung in dessen geschlossener Stirnfläche ge¬ bildet ist.
Alternativ dazu ist es möglich, die Drosselstelle in einem in das Ventilglied eingesetzten Drosseleinsatz vorzusehen, der sich einfach austauschen läßt, was die Anpassung an die jeweiligen Erfordernisse der einzelnen Einspritzsysteme er¬ leichtert. Für ein sicheres Ventilschließen sind die Dichtfläche und der Ventilsitz konisch ausgebildet, wobei die jeweiligen Winkel so ausgelegt sind, daß die dichtflächenseitigen Aus- trittsδffnungen der Durchtrittsöffnungen in der geschlosse¬ nen Stirnfläche in Strδmungsrichtung zum Einspritzventil hin betrachtet vor der wirksamen Dichtkante liegen. Besonders vorteilhaft ist die Anordnung der Durchflußbegren¬ zungsventile in den Hochdruckleitungen einer mit einem Hoch- drucksammelraum (Common Rail) versehenen
Kraftstoffeinspritzeinrichtung, da dort eine undichte Lei¬ tung zwischen Hochdrucksammeiraum und Einspritzventil zum Ausfall des gesamten Einspritzsystems führen würde, so aber noch ein Notbetrieb an den verbleibenden Einspritzventilen möglich ist.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.
Zeichnung
Zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Kraftstoff- einspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert.
Es zeigen die Figur 1 eine schematische Darstellung des Auf¬ baus der Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit den eingesetzten Durchflußbegrenzungsventilen, die Figur 2 einen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines Durchflußbegren¬ zungsventils mit Drosseleinsatz, die Figur 3 einen Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines Durchflußbegren¬ zungsventils mit Drosselbohrungen in der Stirnwand des Ven¬ tilgliedes und die Figur 4 ein Diagramm, in dem der Verlauf der Ventilgliedhubbewegung ohne und mit geringen Leckmengen in der Hochdruckleitung über die Zeit von zwei Einspritzun¬ gen am Einspritzventil dargestellt ist. Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Bei der in der Figur 1 dargestellten Kraftstoffeinspritzein¬ richtung für Brennkraftmaschinen fördert eine Kraftstoff- hochdruckpumpe 1, die z.B. als Kolbenpumpe ausgeführt sein kann, Kraftstoff über eine ein Filter 3 aufweisende Saugleitung 5 aus einem als Kraftstoffvorratsbehälter ausgebildeten Niederdruckraum 7 über eine Fδrderleitung 9 mit hohem Druck in zwei parallel zueinander angeordnete Hochdrucksammeiräume 11. Die Steuerung des Drucks in der Fδrderleitung 9 und in den Hochdrucksammelräumen 11 erfolgt dabei in bekannter Weise mittels eines nicht dargestellten Druckventils in einer ebenfalls nicht dargestellten, von den Hochdrucksammeiräumen 11 bzw. der Fδrderleitung 9 abführen¬ den Rücklaufleitung und der Regelung der Fδrdermenge der Kraftstoffhochdruckpumpe 1 mittels eines elektronischen Steuergerätes 19 in Abhängigkeit von Betriebsparametern der zu versorgenden Brennkraftmaschine.
Von den Hochdrucksammelräumen 11 führen weiterhin Hochdruck¬ leitungen 21 zu den einzelnen in den Brennraum der zu ver¬ sorgenden Brennkraftmaschine ragenden Einspritzventilen 23 ab, wobei zur Steuerung des Einspritzvorganges jeweils ein elektrisches, vom elektrischen Steuergerät 19 angesteuertes Steuerventil 25 an jedem Einspritzventil 23 in die jeweilige Hochdruckleitung 21 eingesetzt ist, über das eine Verbindung des Einspritzventils 23 mit einer zum Niederdruckraum 7 ab¬ führenden Entlastungsleitung 29 aufsteuerbar ist. Um im Falle eines Bruches einer Hochdruckleitung 21 oder der Fδrderleitung 9 an den Hochdrucksammelräumen 11 ein unkontrolliertes Abströmen von Kraftstoff an diesem Leck zu vermeiden sind zudem Durchflußbegrenzungsventile 27 in diesen Leitungen 9, 21 vorgesehen, die dabei vorzugsweise nah bzw. direkt an den Hochdrucksammeiräumen 11 angeordnet sind. Die Verwendung dieser Durchflußbegrenzungsventile 27 ist al¬ ternativ auch an allen anders aufgebauten Kraftstoffeinspritzeinrichtungen möglich, z.B. an Kraftstoff- einspritzeinrichtungen mit Reihenpumpen und ohne Hochdrucksammeiräumen.
Das in der Figur 2 in Schließstellung näher dargestellte Durchflußbegrenzungsventil 27 weist einen Ventilkδrpe:: 31 auf, in dem eine als Stufenbohrung ausgebildete Durchgangs¬ bohrung 33 vorgesehen ist, in der ein topfförmiges Ventil- glied 35 axial verschiebbar geführt ist. Das Ventilglied 35 weist dabei eine konische Übergangsfläche zwischen seiner zy- linderfδrmigen Umfangsflache und seiner geschlossenen Stirnwand auf, mit der es eine Ventildichtfläche 37 bildet, die mit einem an einem konischen QuerSchnittsübergang der Durchgangsbohrung 33 gebildeten Ventilsitz 39 zusammenwirkt. In der Ventildichtfläche 37 sind an dessen dem Ventilsitz 39 abgewandten Ende Durchtrittsδffnungen 41, vorzugsweise Boh¬ rungen angeordnet, über die bei vom Ventilsitz 39 abgehobenem Ventilglied 35 Kraftstoff aus dem Inneren des Ventilgliedes 35 zum Ventilsitz 39 und von dort weiter in einen daran an¬ schließenden, eine das Ventilglied 35 in Öffnungsrichtung des Durchflußbegrenzungsventils 27 beaufschlagende Rückstellfeder 43 aufnehmenden Bohrungsteil, der auf der dem Ventilglied 35 abgewandten Teil des Ventilsitzes 39 an diesen angrenzt, strömen kann. Dabei sind die Winkel der Ventildichtfläche 37 und des Ventilsitzes 39 so ausgelegt, daß die dichtflächen- seitigen Austrittsδffnungen der Durchtrittsδffnungen 41 in Strδmungsrichtung zum Einspritzventil hin betrachtet vor der zwischen Ventilsitz 39 und Ventildichtfläche 37 gebildeten Dichtkante liegen.
Das Ventilglied 35 ist so in die Durchgangsbohrung 33 eingesetzt, daß sein offenes Ende entgegen der Kraft¬ stoffStrömungsrichtung zu einem Anschluß des Ventilkδrpers 31 an die Fδrderleitung 9 bzw. dem Hochdrucksammeiraum 11 und sein geschlossenes, die Ventildichtfläche 37 tragendes Ende in Strömungsrichtung zu einem Anschlußstutzen 45 weist, an den der Hochdrucksammeiraum 11 (beim Einsetzen in die Fδrderleitung 9) oder die Hochdruckleitung 21 zum Einspritz¬ ventil 23 angeschlossen ist.
In seinem kraftstoffdurchstrδmten Inneren weist das Ventilglied 35 zudem einen den Durchtrittsδffnungen 41 vor¬ geschalteten Drosseleinsatz 47 mit einer Drosselstelle 49 auf, die vorzugsweise durch eine Drosselbohrung gebildet ist.
Für eine Hubbegrenzung des Ventilgliedes 35 in Öffnungsrich¬ tung ist ein Anschlagstück 51 mit einer Durchgangsoffnung in die Durchgangsbohrung 33 des Ventilkδrpers 31 eingesetzt, vorzugsweise eingeschraubt, dessen dem Ventilglied 35 zugewandte Stirnfläche 53 einen Anschlag bildet, der mit der offenen Stirnseite des Ventilgliedes 35 zusammenwirkt. Dabei ist es über die Einschraubtiefe möglich, die Öffnungshubbe¬ wegung des Ventilgliedes 35 und somit den Öffnungsquer- schnitt am Ventilsitz 39 einzustellen.
Das in der Figur 3 in Offenstellung dargestellte zweite Aus¬ führungsbeispiel des Durchflußbegrenzungsventils 27 unterscheidet sich vom in der Figur 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel lediglich in der Anordnung der Drossel- stelle, die dabei durch Drosselbohrungen 55 in der, die Ven¬ tildichtfläche 37 bildenden geschlossenen Stirnseite des Ventilgliedes 35 gebildet sind. Diese Drosselbohrungen 55 treten dabei an die Stelle der in der Figur 2 dargestellten Durchtrittsδffnungen 41.
Die im folgenden auch anhand des Diagramms der Figur 4 näher beschriebene Funktion der Durchflußbegrenzungsventile 27 läßt sich dabei nur durch die erfindungsgemäße Abstimmung der Drosselquerschnitte am Ventilglied 35 und der Federkraft der Rückstellfeder 43 in Abhängigkeit von der Flußrate am Einspritzventil 23 und der Flußrate am Durchflußbegrenzungs¬ ventil 27 erreichen.
Dabei erfolgt die Abstimmung von Drosselquerschnitt und Rück¬ stellkraft in der Weise, daß der Druckabfall in der Hochdruckleitung 21 während der Kraftstoffeinspritzung am Einspritzventil 23 bereits ausreicht, eine Hubbewegung des Ventilgliedes 35 in Richtung Ventilsitz 39 zu bewirken. Dabei sind der Durchmesser und der Maximalhub des Ventilgliedes 35 so ausgelegt, daß diese Schließhubbewegung des Ventilgliedes 35 bei schadloser Hochdruckleitung 21 auch bei maximaler Ein¬ spritzrate und somit maximaler Durchflußrate nicht bis an den Ventilsitz 39 erfolgt, so daß das Durchflußbegrenzungsventil 27 nicht schließt (Figur 3) . Nach Beendigung der Kraftstoff¬ einspritzung am Einspritzventil 23 baut sich über den noch verbliebenen Öffnungsquerschnitt am Durchflußbegrenzungsven¬ til 27 während der Einspritzpausen der Druck in der Hochdruckleitung zwischen Durchflußbegrenzungsventil 27 und Einspritzventil 23 wieder auf den Hochdruckleitungsdruck zwi¬ schen Hochdrucksammelräum 11 und Durchflußbegrenzungsventil 27 auf, wobei die nun auf das Ventilglied 35 wirkende Kraft dieses in seine Öffnungsausgangslage zurückbewegt. Dazu wird die durch die Auslegung des Drosselquerschnitts am Ventilglied 35 des Durchflußbegrenzungsventils 27, die Kraft der Rückstellfeder 43 und den Ventilquerschnitt einstellbare Flußrate des KraftstoffStroms am Durchflußbegrenzungsventil 27 so eingestellt, daß bei hochstzulässiger Drehzahl und Ein- spritzmenge während der Einspritzpause mehr als die maximal zulässige Einspritzmenge durchfließt.
Dieser Vorgang wiederholt sich von Einspritzung zu Einsprit¬ zung, wobei das Ventilglied 35 bei schadloser Hochdrucklei¬ tung 21 den Ventilsitz 39 nie erreicht und das Durchflußbe¬ grenzungsventil 27 somit nicht verschließt. Dieser Ventil- gliedhub in Offnungs- und Schließrichtung ist im Diagramm der Figur 4 dargestellt, wobei die durchgezogene Linie einem schadlosen Betrieb entspricht.
Im Schadensfall (geringe Leckmenge) kann sich der Druck in der Hochdruckleitung 21 zum Einspritzventil 23 nicht mehr vollständig in den Einspritzpausen aufbauen, so daß eine Druckdifferenz vor und hinter dem Durchflußbegrenzungsventil 27 verbleibt, die bewirkt, daß die sich an eine Einspritzpha- se anschließende Rückstellbewegung des Ventilgliedes 35 wäh¬ rend der Einspritzpause kleiner als im schadlosen Betrieb ist. Dabei erfolgt diese Rückstellbewegung wie im Diagramm der Figur 4 anhand der gestrichelten Linie dargestellt nun¬ mehr lediglich bis auf ein höheres Ausgangsniveau der Offenstellung.
Während des folgenden Einspritzvorganges wird das Ventilglied 35 wie beschrieben erneut um den gleichen Hubweg in Richtung Ventilsitz 39 verschoben und erreicht nunmehr infolge des er¬ höhten Ausgangsniveaus bei dieser (oder einer späteren) Ein¬ spritzung den Ventilsitz 39, so daß das Durchflußbegrenzungs¬ ventil 27 verschlossen wird. Da nun während der folgenden Spritzpause kein Druckausgleich in der Hochdruckleitung 21 vor und hinter dem Durchflußbegrenzungsventil 27 erfolgt (Federkraft ist kleiner als Kraft aus Leitungsstanddruck) , bleibt das Durchflußbegrenzungsventil 27 sicher verschlossen und verhindert so einen ungewollten Austritt von Kraftstoff "an der schadhaften Hochdruckleitung. Dabei kann das vollständige Verschließen des Durchflußbegren¬ zungsventils 27 wie in der Figur 4 dargestellt bereits nach zwei Einspritzphasen und Ventilgliedhüben erfolgen. Es ist aber insbesondere bei sehr kleinen Leckmengen auch möglich, daß das vollständige Verschließen des Durchflußbegrenzungs- ventiles 27 erst nach mehreren Einspritzungen erfolgt, wobei sich das Ventilglied 35 integral an ein derartiges Ausgangs¬ niveau heranbewegt, das während der Hubbewegung bei Einspritzung zu einem Erreichen des Ventilsitzes 39 ausreicht. Dabei läßt sich die Geschwindigkeit des Schlie߬ zeitpunktes bzw. die Sensibilität des Erfassens kleiner Leck¬ mengen durch die Feder- und Drosselabstimmung in Abhängigkeit vorgegebener Leckmengen genau einstellen.
Bei großen Leckmengen und großen Druckdifferenzen vor und hinter dem Durchflußbegrenzungsventil 27 wird die Durchflu߬ menge an diesem derart groß, daß ein über den Drosselquer¬ schnitt einstellbarer Maximalwert des Drosselwiderstandes überschritten wird. Dadurch strömt nahezu kein Kraftstoff mehr durch das Ventilglied 35 sondern der anströmende Kraftstoff verschiebt das Ventilglied 35 sofort entgegen der Kraft der Rückstellfeder 43 bis zur Anlage an den Ventilsitz 39 und hält dieses dort fest, so daß das Durchflußbegren¬ zungsventil in einem Schadensfall mit großen Leckmengen rasch und sicher schließt
Die Rückstellfeder 43 ist dabei so dimensioniert, daß sie bei maximal zulässiger Durchflußmenge am Ventilglied 35 im scha¬ densfreien Betrieb dieses zusammen mit dem Standdruck in der Hochdruckleitung 21 bzw. dem Hochdrucksammeiraum 11 auch nach Durchlaufen der Hubbewegung in Richtung Ventilsitz 39 während der Einspritzung sicher vom Ventilsitz 39 abgehoben hält. Entfällt jedoch dieser als zusätzlicher Gegendruck in Öffnungsrichtung wirkende Standdruck in der Hochdruckleitung 21, z.B. durch deren Bruch und ein unkontrolliertes Abströmen von Kraftstoff aus dieser Leitung, reicht die Kraft der Rück¬ stellfeder 43 allein nicht mehr aus das Ventilglied 35 entge¬ gen der Kraft des gegen die Drosselstelle anströmenden Kraft¬ stoffes vom Sitz 39 abgehoben zu halten und das Durchflußbe¬ grenzungsventil 27 schließt.
Es ist somit mit der erfindungsgemäßen Auslegung und Funktion des Durchflußbegrenzungsventils 27 möglich, einen ungewollten Kraftstoffaustritt an Kraftstoffeinspritzeinrichtungen sowohl bereits bei sehr kleinen Leckmengen als auch bei hohen Leck¬ raten an der Hochdruckleitung 21 zu erfassen und durch ein Verschließen des Durchflußbegrenzungsventils 27 sicher zu vermeiden.

Claims

Patentansprüche
1. Kraftstof einspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen mit einer Kraftstoffhochdruckpumpe (1) , die Kraftstoff aus einem Niederdruckraum (7) über Hochdruckleitungen (9,21) zu wenigstens einem in den Brennraum der zu versorgenden Brennkraftmaschine ragenden Einspritzventil (23) fördert und mit einem eine maximale Kraftstoffdurchflußmenge begrenzenden Durchflußbegrenzungsventil (27) in wenigstens einer Hochdruckleitung (9,21), das ein axial verschiebbares Ventilglied (35) aufweist, das in seiner Schließlage vom in Richtung Einspritzventil (23) strömenden Kraftstoff bei Über¬ schreiten einer maximalen Kraftstoffdurchflußmenge entgegen der Kraft einer Rückstellfeder (43) an einen Ventilsitz (39) bringbar ist, wobei der Kraftstoffdurchtritt durch das von seinem Sitz (39) abgehobene Ventilglied (35) an wenigstens einer Drosselstelle (49,55) am Ventilglied (35) einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselquerschnitt des Ventilgliedes (35) und die Federsteifigkeit der Rückstellfe¬ der (43) in Abhängigkeit der Flußrate am Einspritzventil (23) derart abgestimmt sind, daß bereits während des Einspritzvor¬ ganges am Einspritzventil (23) eine Verstellbewegung des Ven¬ tilgliedes (35) des Durchflußbegrenzungsventils (27) in Schließrichtung erfolgt, die kleiner als dessen Maximalhub ist, daß das Ventilglied (35) des Durchflußbegrenzungsventils (27) im schadensfreien Betrieb während der Einspritzpausen in seine Ausgangslage zurückkehrt und daß das Ventilglied (35) des Durchflußbegrenzungsventils (27) bei undichter Hochdruck- leitung (21) zwischen Durchflußbegrenzungsventil (27) und Einspritzventil (23) nicht in seine ursprüngliche Ausgangs¬ lage zurückverschoben wird.
2. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Auslegung des Drosselquer¬ schnitts am Ventilglied (35) des Durchflußbegrenzungsventils (27) , der Kraft der Rückstellfeder (43) und den Ventilquer¬ schnitt einstellbare Flußrate des KraftstoffStromes am Durch¬ flußbegrenzungsventil (27) so hoch ist, daß bei hochstzuläs¬ siger Drehzahl der Brennkraftmaschine und Einspritzmenge wäh¬ rend der Einspritzpause mehr als die zulässige Einspritzmenge durchfließt.
3. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied (35) des Durchflußbegren¬ zungsventils (27) topffδrmig ausgebildet ist, dessen offene "Seite mit einem mit der Hochdruckpumpe (1) verbundenen Teil der Hochdruckleitung (21) verbunden ist und dessen geschlos¬ sene Stirnseite eine mit dem Ventilsitz (39) zusammenwirkende Ventildichtfläche (37) bildet, wobei in der geschlossenen Stirnfläche wenigstens eine Durchtrittsδffnung (41) vorgesehen ist, deren Austrittsδffnung an der Ventildichtflä¬ che (37) in Einspritzstrδmungsrichtung betrachtet vor dem Ventilsitz (39) angeordnet ist.
4. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsδffnung in der geschlosse¬ nen Stirnseite (37) des Ventilgliedes (35) des Durchflußbe¬ grenzungsventils (27) als Drosselbohrung (55) ausgebildet ist.
5. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied (35) des Durchflußbegren¬ zungsventils (27) einen Drosseleinsatz (47) mit Drosselstelle (49) aufweist.
6. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventildichtflache (37) des Ventil¬ gliedes (35) und der Ventilsitz (39) des Durchflußbegren¬ zungsventils (27) konisch ausgebildet sind.
7. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellfeder (43) des Durchflußbe¬ grenzungsventils (27) zwischen einem vorzugsweise planen Teil der Ventildichtfläche (37) am Ventilglied (35) und einem Boh¬ rungsabsatz einer Durchgangsbohrung (33) eingespannt ist.
8. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Hochdruckleitungen (9,21) zwischen der Kraftstoffhochdruckpumpe (1) und den Einspritzventilen (23) ein gemeinsamer Hochdrucksammelräum (11) eingesetzt ist, in den die Kraftstoffhochdruckpumpe (1) fördert und von dem die einzelnen Hochdruckleitungen (21) zu den Einspritzventi¬ len (23) abführen.
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