EP0915251A2 - Speichereinspritzsystem für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Speichereinspritzsystem für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine mit magnetventilgesteuerten direkteinspritzenden Kraftstoffeinspritzventilen, mit einer in jedem Ventilgehäuse (12) vorgesehenen Zuführleitung (13), die einerseits zu einer federbelasteten Düsennadel (2) führt und andererseits über eine als Zulaufdrossel (5) wirkende Leitungsanordnung (6) mit einem Steuerraum (14) in Verbindung steht, der von einem auf der Rückseite der Düsennadel (2) liegenden und die Leitungsanordnung (6) aufweisenden Steuerkolben (4) begrenzt ist, gegebenenfalls mit einem mit dem Steuerkolben zusammenwirkenden und die zur Düsennadel führende Zuführleitung steuernden Ventilkörper, ferner mit einem die Druckentlastung im Steuerraum steuernden Magnetventil (7), durch das eine Entlastungsverbindung über eine Ablaufdrossel (18) zu einer Entlastungsleitung herstellbar ist, wobei in dem Steuerraum ein mit dem Steuerkolben zusammenwirkendes längsverschiebbares Distanzplättchen (15) mit einer magnetventilseitigen Ausnehmung und mit einer gegenüber der Zulauf- und Anlaufdrossel durchmessermäßig kleineren und diese verbindenden Drossel (16) angeordnet ist. <IMAGE>

Description

• Die Erfindung betrifft ein Speichereinspritzsystem für mehrzylindrige Brennkraftmaschine mit magnetventilgesteuerten direkteinspritzenden Kraftstoffeinspritzventilen, mit einer in jedem Ventilgehäuse vorgesehenen Zuführleitung, die einerseits zu einer federbelasteten Düsennadel führt und andererseits über eine als Zulaufdrossel wirkende Leitungsanordnung mit einem Steuerraum in Verbindung steht, der von einem auf der Rückseite der Düsennadel liegenden und die Leitungsanordnung aufweisenden Steuerkolben begrenzt ist, gegebenenfalls mit einem mit dem Steuerkolben zusammenwirkenden und die zur Düsennadel führende Zuführleitung steuernden Ventilkörper, ferner mit einem die Druckentlastung im Steuerraum steuernden Magnetventil, durch das eine Entlastungsverbindung über eine Ablaufdrossel zu einer Entlastungsleitung herstellbar ist.
• Ein Speichereinspritzsystem für Kraftstoffeinspritzventile mit Magnetventilsteuerung dieser Art ist aus der DE 196 12 738 A1 bekannt. Die Zuführleitung ist über eine im Steuerkolben integrierte und mit einer Drosselstelle versehene Leitungsanordnung ständig mit dem Steuerraum verbunden, der zur Druckentlastung durch Aktivieren des Magnetventiles über die Ablaufdrossel mit dem Niederdrucksystem verbindbar ist. Bei dieser Ausführung tritt im Verlauf der Druckentlastung und somit während der Einspritzung eine mengenmäßig unerwünschte Leckage in die niederdruckseitige Entlastungsleitung auf.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen an dem gattungsgemäßen Speichereinspritzsystem vorzusehen, durch die hydraulische Leckageverluste auf einfache Weise reduziert werden können.
• Zur Lösung der Aufgabe dienen die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale.
• In den Unteransprüchen sind noch förderliche Weiterbildungen der Erfindung angegeben.
• Durch die Anordnung eines Distanzplättchens mit definierter Drossel im Steuerraum zwischen Zulauf- und Ablauzdrossel ist während der Einspritzung eine geringere Leckagemenge sowie eine bessere Kontrolle dieser Leckagemenge realisierbar, da infolge der Druckentlastung der Steuerkolben sich an das längsverschiebliche Distanzplättchen anlegt und die Zulaufdrossel verschließt, so daß die relativ kleine Drossel im Distanzplättchen wirksam wird und einen größeren Leckageabfluß über das geöffnete Magnetventil vermeidet.
• Die kleine Drossel beeinflußt weder das normale Betriebsverhalten noch die Toleranzempfindlichkeit, sie begrenzt also lediglich die Steuermenge bzw. Leckagemenge wahrend der Einspritzung auf einen für die Einspritzung unbedeutenden Wert.
• Die hydraulischen Leckageverluste derartiger Kraftstoffeinspritzventile für Speichereinspritzsysteme lassen sich somit wesentlich verringern.
• Beim Schließen des Magnetventiles sorgt eine auf dem Distanzplättchen vorgesehene Durchgangsrinne, in die die kleine Drossel einmündet, für ein Loslösen des Steuerkolbens von dem Distanzplattchen, so daß ein rasches Nadelschließen der Düsennadel sichergestellt ist.
• Das erfindungsgemäße System trägt zu einer erheblichen Wirkungsgradverbesserung bei.
• Durch den Einsatz des Distanzplättchen ergibt sich noch ein weiterer Vorteil dadurch, daß es zur Einstellung des Ventilhubes verwendet werden kann. Hierdurch ist es möglich, Fertigungstoleranzen des Ventilgehäuses und des Steuerkolbens oder gegebenenfalls weiterer Zwischenelemente nach Vermessung auszugleichen.
• Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1

ein Kraftstoffeinspritzventil mit Distanzplättchen im Längsschnitt,

Fig. 2

in vergrößerter Darstellung den magnetventilnahen Bereich des Kraftstoffeinspritzventiles mit Distanzplättchen, Steuerkolben und zusätzlichem Servoventilkolben bei geschlossenem Magnetventil und

Fig. 3

die Ausführung nach Fig.2 bei geöffnetem Magnetventil.

• Ein einfaches direkteinspritzendes Kraftstoffeinspritzventil 1 mit Magnetventilsteuerung für vorzugsweise nach dem Common Rail-System arbeitende Speicheinspritzsysteme besteht im wesentlichen aus einer federbelasteten Düsennadel 2 mit einem diese umgebenden Druckraum 3 und einem auf der Rückseite dieser Düsennadel 2 angeordneten Steuerkolben 4 mit einer eine Zulaufdrossel 5 aufweisenden Leitungsanordnung 6 sowie einem am oberen Ende des Kraftstoffeinspritzventiles 1 liegenden Magnetventil 7.
• Düsennadel 2 und Steuerkolben 4 stehen über eine Druckstange 8 miteinander in Verbindung.
• Die Leitungsanordnung 6 setzt sich aus einer Querbohrung 9, einer die Zulaufbohrung 5 enthaltenden Zentralbohrung 10 und einer Umfangsnut 11 zusammen. Eine im Ventilgehäuse 12 verlaufende Zuführleitung 13 führt zum einen in den Druckraum 3 und zum anderen mit ihrem abzweigenden Leitungsabschnitt 13a zu der Umfangsnut 11 am Steuerkolben 4. Der Steuerkolben 4 begrenzt einen Steuerraum 14, welcher mit der Zuführleitung 13 über den Leitungsabschnitt 13a, die Umfangsnut 11, die Querbohrung 9 und über die Zentralbohrung 10 stets miteinander strömungsverbunden ist, und zwar unabhängig von der jeweiligen Stellung des Steuerkolbens 4.
• In dem Steuerraum 14 ist ein Distanzplättchen 15 geführt mit einer als kleine Drossel 16 wirkenden zentral verlaufenden Bohrung, die koaxial zur Zentralbohrung 10 mit Zulaufdrossel 5 liegt. Gegenüber dieser kleinen Drossel 16 ist die Zulaufdrossel 5 ebenso wie eine im Ventilgehäuse 12 angeordnete Ablaufdrossel 18 durchmessermäßig wesentlich größer, wobei Zulauf- und Ablaufdrossel 5,18 im Durchmesser annähernd gleich groß sind. Das Distanzplättchen 15 ist an seiner dem Magnetventil 7 zugewandten Stirnfläche 7a mit einer diametral verlaufenden Durchgangsrinne 19 versehen, in die die zentrale Bohrung mit ihrer kleinen Drossel 16 einmündet.
• Die Ablaufdrossel 18 ist durch das betriebsparameterabhängig arbeitende Magnetventil 7 steuerbar.
• Wirkungsweise des Kraftstoffeinspritzventiles:
• Eine Einspritzung wird durch Öffnen des Magnetventiles 7 (Fig.3) eingeleitet. Der Steuerkolben 4 erreicht aufgrund der Druckentlastung im Steuerraum 14 seinen oberen Anschlag, indem er das Distanzplättchen 15 an die obere Wand 14a des Steuerraumes 14 drückt. Hierbei verschließt das Distanzplättchen 15 die Zulaufdrossel 5 und begrenzt den Zulauf über die kleine Drossel 16. Die Durchgangsrinne 19 in der oberen Stirnfläche 7a des Distanzplättchens 15 vermeidet ein Verschließen der Ablaufdrossel 18. Der Druck im Steuerraum 14 fällt anschließend durch den reduzierten Zulauf weiter ab. Die Steuerleckagemenge wird in diesem Zustand nur durch die Größe der kleinen Drossel 16 bestimmt und läßt sich fast beliebig klein machen.
• Durch erneute Ansteuerung des Magnetventiles 7 (Fig.1) wird die mit einer nicht näher dargestellten Entlastungsleitung verbundene Ablaufdrossel 18 verschlossen. Über die Drossel 16 im Distanzplättchen 15 muß dann lediglich der Druck im kleinen Steuerraumvolumen aufgebaut werden, um Steuerkolben 4 und das Distanzplattchen 15 voneinander zu trennen. Das Nadelschließen der Düsennadel 2 erfolgt in üblicher Weise über die Befüllung des Steuerraumes 14 durch die Zulaufdrossel 5, wodurch über den Steuerkolben 4 und die Druckstange 8 die Düsennadel 2 auf ihren Nadelsitz gepreßt wird.
• In Figur 1 ist eine vereinfachte Ausführung des Kraftstoffeinspritzventiles gezeigt, während in Figur 2 und 3 zusätzlich ein mit dem Steuerkolben 4 zusammenwirkender Servoventilkolben 20 angeordnet ist, über den die zur Düsennadel 2 führende Zuführleitung 13 steuerbar ist. Auch bei dieser Ausführung ist das Distanzplättchen 15 verwendbar. Eine Strömungsverbindung von der Zuführleitung 13 zum Steuerraum 14 ist hier über Durchgangsbohrungen 21 und 22 im Servoventilkolben 20 und Steuerkolben 4 vorgesehen.
• In Figur 2 befinden sich Ventilkugel 23 des Magnetventiles 7 und Servoventilkolben 20 in Schließlage und die Zulaufdrossel 5 des Steuerkolbens 4 ist vollständig offen, also nicht von dem Distanzplättchen 15 verschlossen. Dieser Zustand ändert sich, wenn das Magnetventil 7 öffnet und der Steuerkolben 4 sich an das Distanzplättchen 15 anlegt, das die Zulaufdrossel 5 verschließt, so daß nur eine unbedeutende Leckagemenge bzw. Steuermenge über die kleine Drossel 16 im Distanzplättchen 15 niederdruckseitig abfließen kann.

Claims (3)

1. Speichereinspritzsystem für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine mit magnetventilgesteuerten direkteinspritzenden Kraftstoffeinspritzventilen, mit einer in jedem Ventilgehäuse vorgesehenen Zuführleitung, die einerseits zu einer federbelasteten Düsennadel führt und andererseits über eine als Zulaufdrossel wirkende Leitungsanordnung mit einem Steuerraum in Verbindung steht, der von einem auf der Rückseite der Düsennadel in einem Gehäuseteil des Ventilgehäuses geführten und die Leitungsanordnung aufweisenden Steuerkolben begrenzt ist, gegebenenfalls mit einem mit dem Steuerkolben zusammenwirkenden und die zur Düsennadel führende Zuführleitung steuernden Ventilkörper, ferner mit einem die Druckentlastung im Steuerraum steuernden Magnetventil, durch das eine Entlastungsverbindung über eine Ablaufdrossel zu einer Entlastungsleitung herstellbar ist,
   dadurch gekennzeichnet,
   daß in dem Steuerraum (14) ein mit dem Steuerkolben (4) zusammenwirkendes längsverschiebbares Distanzplättchen (15) mit einer magnetventilseitigen Ausnehmung und mit einer gegenüber der Zulauf- und Ablaufdrossel (5;18) durchmessermäßig kleineren und diese verbindenden Drossel (16) angeordnet ist.
2. Speichereinspritzsystem nach Anspruch 1,
   dadurch gekennzeichnet,
   daß die Ausnehmung durch eine in der magnetventilseitigen Anlagefläche des Distanzplättchens (15) diametral verlaufende Durchgangsrinne (19) gebildet ist, in die die zentral angeordnete Drossel (16) mündet.
3. Speichereinspritzsystem nach Anspruch 1 oder 2,
   dadurch gekennzeichnet,
   daß an dem Distanzplättchen (15) bei geöffneter Stellung des Magnetventiles (7) der Steuerkolben (4) so abdichtend anliegt, daß eine gedrosselte Strömungsverbindung von der Zulaufdrossel (5) über die kleinere Drossel (16) zur Ablaufdrossel (18) vorliegt.

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