Steuereinrichtung für eine Kraftstoff-Einspritzdüse

Abstract

 Bei einer Steuereinrichtung für eine Kraftstoff-­Einspritzdüse eines Verbrennungsmotors ist ein Druckraum(18) zwischen einem Zulauf(17) und einem Ventilsitz(4) vorgesehen. Bei geschlossenem Ventilsitz(4) baut sich im Druckraum(18) ein Einspritzdruck für die Einspritzdüse auf. Um den Druckaufbau und den Druckausgleich zu verbessern, ist der Ventilsitz(4) von dem dem Zulauf(17) nahen Ende eines Ventilkörpers(2) gebildet. Der Druckraum(18) steht bei geöffnetem Ventilsitz(4) mit dem Innenraum(5) des Ventilkörpers(2) in Verbindung. Der Innenraum(5) ist zum Ablauf(13) offen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für eine Kraftstoff-Einspritzdüse eines Verbrennungsmotors, insbesondere Dieselmotors, mit einem verschieblich geführten, von einem Antriebselement gesteuerten Ventilkörper, der einen Ventilsitz bildet und einen Innenraum aufweist, und mit einem Druckraum zwischen einem Zulauf und dem Ventilsitz, wobei sich bei geschlossenem Ventilsitz im Druckraum ein Einspritzdruck für die Einspritzdüse aufbaut und bei geöffnetem Ventilsitz ein Druckausgleich zwischen dem Druckraum und einem Ablauf erfolgt.

[0002] Eine derartige Steuereinrichtung ist in der Patentanmeldung P 37 04 743 beschrieben. Das Antriebselement gibt, beispielsweise elektronisch gesteuert, einen Kraft-Weg-Impuls ab, mit dem der Ventilsitz geschlossen wird. Dieser liegt in einer Kraftstoff-Rückführungsleitung. Durch das Schließen des Ventilsitzes baut sich an der Einspritzdüse des betreffenden Zylinders des Verbrennungsmotors ein gewünschter, hoher Einspritzdruck auf.

[0003] Bei der Patentanmeldung P 37 04 743 ist der Ventilsitz an dem dem Ablauf nahen Ende des Ventilkörpers vorgesehen. Dementsprechend groß ist das Volumen des Druckraums. Ein großvolumiger Druckraum ist jedoch ungünstig, da in diesem beim Schließen des Ventilsitzes ein entsprechend großes Kraftstoffvolumen unter Druck gesetzt werden muß. Außerdem muß beim Öffnen des Ventilsitzes der Kraftstoff außen an dem Ventilkörper abfließen. Dabei ist mit einem vergleichsweise hohen Strömungswiderstand zu rechnen, der den Druckausgleich verzögert.

[0004] Aufgabe der Erfindung ist es, eine Steuereinrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß einerseits der Druckaufbau bei geschlossenem Ventilsitz und andererseits der Druckausgleich bei geöffnetem Ventilsitz schnell erfolgt.

[0005] Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei einer Steuereinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Ventilsitz von dem dem Zulauf nahen Ende des Ventilkörpers gebildet ist, daß bei geöffnetem Ventilsitz der Druckraum über den Ventilsitz mit dem Innenraum des Ventilkörpers in Verbindung steht und daß der Innenraum zum Ablauf offen ist.

[0006] Dadurch ist das Volumen des Druckraums, der zwischen dem Zulauf und dem Ventilsitz liegt, vergleichsweise klein. Dementsprechend braucht zum Öffnen der Einspritzdüse nur ein geringes Kraftstoffvolumen unter Druck gesetzt zu werden. Dadurch wird der Druckaufbau beschleunigt.

[0007] Beim Öffnen des Ventilsitzes steht der Druckraum mit dem vergleichsweise großvolumigen Innenraum des Ventilkörpers in Verbindung. Der Strömungswiderstand beim Druckausgleich ist gering, so daß der Druckausgleich schnell vor sich geht.

[0008] Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der Ventilkörper eine vergleichsweise kleine, bewegte Masse aufweist. Er hat rohrförmige Gestalt und benötigt außen keinen Bereich, an dem der Kraftstoff beim Druckausgleich abfließt. Insgesamt ist durch die beschriebenen Maßnahmen die Steuercharakteristik der Steuereinrichtung verbessert.

[0009] In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist der Ventilsitzdurchmesser am Ventilkörper kleiner als dessen Führungsdurchmesser. Dadurch wirkt der Druck des Druckraums so, daß er das Öffnen des Ventilsitzes unterstützt.

[0010] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Die Figur zeigt eine Steuereinrichtung im Schnitt.

[0011] In einem Ventilgehäuse(1) ist ein rohrförmiger Ventilkörper(2) verschieblich gelagert. Der Führungsdurchmesser des Ventilkörpers(2) im Ventilgehäuse(1) ist mit D1 bezeichnet.

[0012] Zwischen der einen Stirnkante(3) des Ventilkörpers(2) und dem Ventilgehäuse(1) ist ein Ventilsitz(4) ausgebildet. Der Ventilsitzdurchmesser ist mit D2 bezeichnet. Dieser ist geringfügig kleiner als der Führungsdurchmesser D1.

[0013] Der Ventilkörper(2) bildet einen Innenraum(5). Innen am Ventilkörper(2) sitzt ein Sprengring(6), an dem sich eine Druckfeder(7) abstützt. In der Figur ist der Ventilsitz(4) in seiner Offenstellung gezeigt. Dabei drückt die Druckfeder(7) über den Sprengring(6) den Ventilkörper(2) mit seiner der Stirnkante(3) abgewandten Stirnkante(8) gegen einen Anschlagring(9).

[0014] Auf der Stirnkante(8) steht ein Becherteil(10) auf, das mit einer Membran(11) verbunden ist. Das Becherteil(10) ist mit Öffnungen(12) versehen, die zu einem Ablauf(13) führen. Der Innenraum(5) ist dadurch zum Ablauf(13) hin offen.

[0015] In einem Oberteil(14) des Ventilgehäuses(1) ist ein Spiel-Ausgleichselement(15) angeordnet, das einerseits an dem Becherteil(10) ansteht und das andererseits von einem Antriebselement(16) beaufschlagt ist.

[0016] Am Ventilkörper(2) ist ein Zulauf(17) vorgesehen. Zwischen diesem und dem Ventilsitz(4) ist ein ringförmiger Druckraum(18) ausgebildet.

[0017] Das Ventilgehäuse(1) ist in einen Grundkörper(19) eingesetzt. Es ist in diesem mittels einer Schraubhülse(20) gehalten.

[0018] Der Ablauf(13) setzt sich im Grundkörper(19) fort. Am Ventilkörper(2) ist im Bereich des Innenraums(5) ein weiterer Ablauf(21) vorgesehen. Dieser ist einer entsprechenden Durchbrechung(22) des Grundkörpers(19) zugeordnet. Im Regelfall ist der Grundkörper(19) so gestaltet, daß nur einer der Abläufe(13,21) wirksam ist.

[0019] Der Ablauf(13 bzw. 21) ist mit der Niederdruckseite einer nicht näher dargestellten Einspritzpumpe verbunden. An deren Hochdruckseite liegen eine nicht näher dargestellte Einspritzdüse und der Zulauf(17).

[0020] Die Funktionsweise der beschriebenen Einrichtung ist ausgehend von der in der Figur dargestellten Stellung etwa folgende:

[0021] Von der Einspritzpumpe wird durch den Zulauf(17), den Druckraum(18), den Ventilsitz(4), den Innenraum(5) und den jeweils angeschlossenen Ablauf(13 oder 21) Kraftstoff gefördert. Dabei baut sich im Druckraum(18) kein Druck auf, so daß die Einspritzdüse geschlossen ist. Die Druckfeder(7) hält den Ventilsitz(4) offen.

[0022] Wird nun das Antriebselement(16), beispielsweise elektronisch gesteuert, betätigt, dann drückt es über das Spielausgleichselement(15) das Becherteil(10) auf den Ventilkörper(2), so daß der Ventilsitz(4) gegen die Kraft der Druckfeder(7) schließt. Im Druckraum(18) baut sich ein hoher Druck, beispielsweise 1000 bar, auf, der die Einspritzdüse öffnet.

[0023] Die auf den Ventilsitz(4) zu übertragende Zuhaltekraft ist vergleichsweise gering, da der Ventilsitzdurchmesser(D2) und der Führungsdurchmesser(D1) im wesentlichen gleich groß sind.

[0024] Solange der Ventilkörper(2) in Schließstellung gehalten ist, tritt zwangsläufig längs der Außenfläche(2′) des Ventilkörpers(2) Kraftstoff aus dem Druckraum(18) in den Ablauf(13). Die Schließstellung bleibt dabei jedoch aufrechterhalten.

[0025] Schaltet das Antriebselement(16) ab, dann verschiebt sich der Ventilkörper(2) unter der Wirkung der Druckfeder(7). Die Öffnungswirkung ist dadurch unterstützt, daß der Ventilsitzdurchmesser(D2) geringfügig kleiner als der Führungsdurchmesser(D1) ist. Beim öffnen des Ventilsitzes(4) baut sich der im Druckraum(18) herrschende Druck schnell über den Innenraum(5) ab.

Ansprüche

1. Steuereinrichtung für eine Kraftstoff-Einspritzdüse eines Verbrennungsmotors, insbesondere Dieselmotors, mit einem verschieblich geführten, von einem Antriebselement gesteuerten Ventilkörper, der einen Ventilsitz bildet und einen Innenraum aufweist, und mit einem Druckraum zwischen einem Zulauf und dem Ventilsitz, wobei sich bei geschlossenem Ventilsitz im Druckraum ein Einspritzdruck für die Einspritzdüse aufbaut und bei geöffnetem Ventilsitz ein Druckausgleich zwischen dem Druckraum und einem Ablauf erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz(4) von dem dem Zulauf nahen Ende(3) des Ventilkörpers(2) gebildet ist, daß bei geöffnetem Ventilsitz(4) der Druckraum(18) über den Ventilsitz(4) mit dem Innenraum(5) des Ventilkörpers(2) in Verbindung steht und daß der Innenraum(5) zum Ablauf(13 bzw. 21) offen ist.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitzdurchmesser(D2) am Ventilkörper(2) kleiner als der Führungsdurchmesser(D1) des Ventilkörpers(2) ist.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper(2) rohrförmig gestaltet ist.

4. Steuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich am Ventilkörper(2) über einen Sprengring(6) eine Druckfeder(7) abstützt.

5. Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einer dem Ventilsitz(4) abgewandten Stirnkante(8) des Ventilkörpers(2) ein Anschlagring(9) zugeordnet ist und auf dieser Stirnkante(8) ein Becherteil(10) zum Antrieb des Ventilkörpers(2) aufsteht.

6. Steuereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Becherteil(10) mit zum Ablauf(13) führenden Öffnungen(12) versehen ist.

7. Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablauf(21) direkt am Innenraum(5) vorgesehen ist.

Zeichnung