Steuereinrichtung für ein Ventil

Abstract

 Eine Steuereinrichtung für ein an einer Kraftstoff-­Einspritzleitung eines Verbrennungsmotors angeordnetes Ventil weist ein zwischen einem Ventilkörper (2) und einem Antriebsglied angeordnetes Ausgleichselement(14) zum Spielausgleich und zur Kraftubertragung auf. Im Gehäuse(13) des Ausgleichselements sind zwei Kolben(15,22) geführt. Der erste Kolben(15) ist vom Antriebsglied beaufschlagt. Der zweite Kolben(22) beaufschlagt den Ventilkörper(2). Zwischen den Kolben (15,22) ist eine gegenuber dem Ventil abgedichtete, ölgefüllte Druckkammer(23) vorgesehen, in der eine Druckfeder(24) angeordnet ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für ein an einer Kraftstoff-Einspritzleitung eines Verbrennungsmotors angeordnetes Ventil, welches geschlossen wird, um an einer Einspritzdüse einen Einspritzdruck aufzubauen, wobei zwischen einem Ventilkörper des Ventils und einem Antriebsglied ein Spiel-Ausgleichselement angeordnet ist.

[0002] Bei einer derartigen Steuereinrichtung gibt das Antriebsglied, beispielsweise elektronisch gesteuert, einen Kraft-Weg-Impuls ab. Mit diesem Impuls wird das Ventil, das in einer Kraftstoff-Rückführungsleitung liegt, geschlossen. Dadurch baut sich an der Einspritzdüse des betreffenden Zylinders des Verbrennungsmotors ein gewünschter, hoher Einspritzdruck auf. Zur spielfreien Kraftübertragung zwischen dem Antriebsglied und dem Ventilkörper ist das Spiel-Ausgleichselement vorgesehen.

[0003] Aufgabe der Erfindung ist es, eine Steuereinrichtung der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei der das Ausgleichselement eine hohe Steifigkeit und geringe bewegte Massen aufweist, ohne mit Kraftstoff gefüllt zu sein.

[0004] Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei einer Steuereinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das Ausgleichselement zwei in einem Gehäuse geführte Kolben aufweist, daß der erste Kolben vom Antriebsglied beaufschlagt ist und der zweite Kolben den Ventilkörper beaufschlagt und daß zwischen den Kolben im Gehäuse eine ölgefüllte Druckkammer ausgebildet ist, die gegenüber dem Ventil abgedichtet ist und in der eine auf die Kolben wirkende Druckfeder angeordnet ist.

[0005] Die Druckfeder drückt den ersten Kolben spielfrei gegen das Antriebsglied und den zweiten Kolben gegen den in Öffnungsstellung stehenden Ventilkörper. Zum Schließen des Ventils drückt das Antriebsglied auf den ersten Kolben. Über die Ölfüllung wird dadurch der zweite Kolben verschoben, der den Ventilkörper so beaufschlagt, daß das Ventil schließt. Durch die Ölfüllung ist eine hohe Steifigkeit des Antriebs gewährleistet. Insbesondere ist günstig, daß die Ölfüllung der Druckkammer unabhängig vom Dieselkraftstoff nach den notwendigen Eigenschaften hinsichtlich der Viskosität und dem Temperaturverhalten ausgewählt werden kann.

[0006] Die Kolben weisen eine im Vergleich zum Gehäuse geringe Masse auf. Dies verbessert die dynamischen Eigenschaften des Gesamtsystems.

[0007] Durch eine unterschiedliche Gestaltung der Durchmesser der beiden Kolben ist es möglich, eine Übersetzung oder eine Untersetzung des Hubs des Antriebsgliedes zu erreichen.

[0008] In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist im Gehäuse ein Ölvorratsraum ausgebildet, zu dem die zwischen den Kolben und deren Führungen im Gehäuse bestehenden Leckspalte offen sind, und zwischen dem Ölvorratsraum und dem Druckraum ist ein Rückschlagventil angeordnet, durch das bei einer Entspannung Öl in den Druckraum eintritt. Dadurch ist gewährleistet, daß trotz Ölverlusten über die Leckspalte der Druckraum ölgefüllt bleibt.

[0009] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Die Figur zeigt ein an einem Ventil angeordnetes Ausgleichselement im Teilschnitt.

[0010] In einem Ventilgehäuse(1) ist ein Ventilkörper(2) verschieblich gelagert. Zwischen dem Ventilkörper(2) und dem Ventilgehäuse(1) ist ein Ventilsitz(3) ausgebildet. In der Figur ist der Ventilkörper(2) in seiner Öffnungsstellung gezeigt, in der er mittels einer Druckfeder(4) gegen einen Anschlagring(5) gedrückt ist. Der Ventilsitz(3) bildet dabei einen Flüssigkeitsdurchlaß. Der Hub des Ventilkörpers(2) ist kleiner als 1 mm.

[0011] Der Ventilkörper(2) weist eine zylindrische Führungsfläche(6) auf, deren Durchmesser etwa dem Durchmesser des Ventilsitzes(3) gleich ist. Zwischen der Führungsfläche(6) und dem Ventilsitz(3) ist am Ventilkörper(2) eine Umfangsausnehmung(7) ausgebildet, die zu einem Ringkanal(8) des Ventilgehäuses(1) offen ist. In den Ringkanal(8) mündet eine Bohrung(9). An der dem Ringkanal(8) abgewandten Seite des Ventilsitzes(3) ist ein Auslaß(10) vorgesehen.

[0012] Die Bohrung(9) ist an eine von einer Einspritzpumpe zur Einspritzdüse eines Zylinders eines Verbrennungsmotors führende Kraftstoff-Einspritzleitung angeschlossen. Der Auslaß(10) führt zur Ansaugseite der Einspritzpumpe zurück. Solange der Ventilkörper(2) in seiner Öffnungsstellung steht, besteht an der Einspritzdüse kein zum Einspritzen hinreichender Druck. Wird der Ventilkörper(2) in seine Schließstellung gebracht, dann baut sich an der Einspritzdüse ein gewünschter, hoher Einspritzdruck, von beispielsweise 1000 bar auf.

[0013] Der Ventilkörper(2) weist eine zum Innenraum(11) des Anschlagrings(5) offene Druckausgleichsbohrung(12) auf. In dem Innenraum(11) kann sich Kraftstoff sammeln.

[0014] An den Anschlagring(5) ist gegenüber dem Ventilgehäuse(1) ein Gehäuse(13) eines Ausgleichselements(14) angesetzt. In dem Gehäuse(13) ist ein erster Kolben(15) geführt. An diesem ist ein Rückschlagventil(l6), bestehend aus einer Haltekappe(17) und einer sich an dieser über eine Schließfeder(18) abstützenden Ventilkugel(19) angeordnet. Der Ventilkugel(lg) ist ein Kugelsitz(20) einer Höhlung(21) des ersten Kolbens(15) zugeordnet.

[0015] Im Gehäuse(13) ist außerdem ein zweiter Kolben(22) geführt, der aus Vollmaterial besteht und von einer geschliffenen Nadel, wie sie von Nadellagern bekannt ist, gebildet ist.

[0016] Zwischen dem ersten Kolben(15) und dem zweiten Kolben(22) ist eine ölgefüllte Druckkammer(23) ausgebildet. In der Druckkammer(23) ist eine Druckfeder(24) angeordnet, die sich einerseits über den Rand der Haltekappe(17) am ersten Kolben(15) und andererseits über eine Zwischenplatte(25) am zweiten Kolben(22) abstützt. Der Durchmesser des ersten Kolbens(15) ist größer als der Durchmesser des zweiten Kolbens(22).

[0017] Zwischen dem ersten Kolben(15) und dem Gehäuse(13) besteht ein Leckspalt(26). Zwischen dem zweiten Kolben(22) und dem Gehäuse(13) besteht ein Leckspalt (27). Der Leckspalt(26) ist zu einem Ringraum(28) offen, der über einen Durchgang(29) mit der Höhlung(21) verbunden ist. Der Leckspalt(27) ist zu einem Ringraum(30) hin offen, der über wenigstens eine Bohrung(31) mit dem Ringraum(28) in Verbindung steht. Die Höhlung(21), die Ringräume(28,30) und die Bohrung(31) bilden gemeinsam einen ölgefüllten Ölvorratsraum.

[0018] Um den Öldurchtritt durch die Leckspalte(26,27) möglichst gering zu halten, sind einerseits enge Passungen vorgesehen. Andererseits sind die Kolben(15,22) bezogen auf den zur Verfügung stehenden Bauraum möglichst lang ausgelegt. Die Länge des zweiten Kolbens(22) ist größer als dessen Durchmesser.

[0019] Der Ringraum(30) ist gegenüber dem Innenraum(11) mittels einer Membrananordnung(32) abgedichtet. Die Membrananordnung(32) weist eine Platte(33) auf, die zwischen dem zweiten Kolben(22) und dem Ventilkörper(2) liegt. Die Platte(33) ist an ihrem Umfang mit einer im Querschnitt teilkreisförmigen Rille(34) versehen. An die Rille(34) und deren Ränder(35) ist ein elastischer Ring(36) aus Gummi vulkanisiert. Es ist dabei eine vergleichsweise große Verbindungsfläche zwischen der Platte(33) und dem Ring(36) erreicht. Der elastische Ring(36) ist an seinem Außenumfang an eine Hülse(37) vulkanisiert. Diese sitzt in Preßpassung in einer Bohrung(38) des Gehäuses(13).

[0020] Der Ringraum(28) ist mit einer ähnlichen Membrananordnung(39) gegenüber der Umgebung abgedichtet. Die Membrananordnung(39) weist eine Platte(40) mit einer im Querschnitt halbkreisförmigen Rille(41) auf. An diese und deren Ränder(42) ist ein elastischer Ring(43) aus Gummi vulkanisiert. Der Außenumfang des Rings(43) ist an eine Hülse(44) vulkanisiert, die in Preßpassung in eine Bohrung(45) des Gehäuses(13) eingesetzt ist. Die Platte(40) ist mit einer Einfüllöffnung(46) für Öl versehen, die mit einem Stopfen(47) verschlossen ist. Die Platte(40) liegt an dem ersten Kolben(15) an. An ihrer diesem abgewandten Seite liegt das nicht näher dargestellte Antriebsglied an.

[0021] Die elastischen Ringe(36,43) können auch von Kunststoffteilen oder Blechteilen gebildet sein.

[0022] Die Funktionsweise der beschriebenen Einrichtung ist ausgehend von der in der Figur dargestellten Stellung etwa folgende:

[0023] Durch die Bohrung(9), den Ringkanal(8), die Umfangsausnehmung(7), den Ventilsitz(3) und den Auslaß(10) wird von der Einspritzpumpe Kraftstoff gepumpt. Die zugehörige Einspritzdüse ist dabei geschlossen. Die Druckfeder(4) hält den Ventilsitz(3) offen. Die Druckkammer(23) und der Ölvorratsraum sind ölgefüllt. Unter der Wirkung der Druckfeder(24), die schwächer ist als die Druckfeder(4), ist der erste Kolben(15) über die Platte(40) spielfrei an das Antriebsglied und der zweite Kolben(22) spielfrei über die Platte(33) an den Ventilkörper(2) gedrückt.

[0024] Wird nun das Antriebsglied betätigt, dann verschiebt es über die Platte(40) den ersten Kolben(15). Dieser verdrängt das Öl der Druckkammer(23). Dadurch wird der zweite Kolben(22) der Übersetzung entsprechend versetzt. Er drückt entgegen der Kraft der Druckfeder(4) so auf die Platte(33), daß der Ventilsitz(3) schließt. Dadurch baut sich im Ringkanal(8) und damit auch an der Einspritzdüse der gewünschte Druck auf.

[0025] Die über den ersten Kolben(15), die Ölfüllung der Druckkammer(23) und den zweiten Kolben(22) zu übertragende Zuhaltekraft für den Ventilsitz(3) ist vergleichsweise gering, da der Durchmesser des Ventilsitzes(3) einerseits des Ringkanals(8) und der Durchmesser der Führungsfläche(6) andererseits des Ringkanals(8) im wesentlichen gleich groß sind.

[0026] Solange der Ventilkörper(2) in Schließstellung gehalten ist, tritt über die Leckspalte(26,27) Öl aus der Druckkammer(23) in die Ringräume(28,30). Die Schließstellung des Ventilsitzes(3) bleibt jedoch aufrechterhalten.

[0027] Schaltet das Antriebsglied ab, dann kann die Druckfeder(4) über die Platte(33) den zweiten Kolben(22) und dadurch den ersten Kolben(15) mit der Platte(40) zurückdrücken. Die Platte(40) bleibt dabei in Anlage am Antriebsglied.

[0028] Sobald der Ventilkörper(2) am Anschlagring(5) anschlägt, kann sich die Druckfeder(24) weiter entspannen, was mit einer Volumenvergrößerung der Druckkammer(23) verbunden ist. Dadurch entsteht in dieser ein Unterdruck gegenüber dem Ölvorratsraum. Die Ventilkugel (19) hebt dabei vom Kugelsitz(20) ab, so daß in die Druckkammer(23) Öl nachgefüllt wird.

Ansprüche

1. Steuereinrichtung für ein an einer Kraftstoff­Einspritzleitung eines Verbrennungsmotors angeordnetes Ventil, welches geschlossen wird, um an einer Einspritzdüse einen Einspritzdruck aufzubauen, wobei zwischen einem Ventilkörper des Ventils und einem Antriebsglied ein Spiel-Ausgleichselement angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichselement(14) zwei in einem Gehäuse(13) geführte Kolben(15,22) aufweist, daß der erste Kolben(15) vom Antriebsglied beaufschlagt ist und der zweite Kolben(22) den Ventilkörper beaufschlagt und daß zwischen den Kolben(15,22) im Gehäuse(13) eine ölgefüllte Druckkammer(23) ausgebildet ist, die gegenüber dem Ventil(1,2) abgedichtet ist und in der eine auf die Kolben(15,22) wirkende Druckfeder(24) angeordnet ist.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse(13) ein Ölvorratsraum(28,30,31) ausgebildet ist, zu dem die zwischen den Kolben(15,22) und deren Führungen im Gehäuse(13) bestehenden Leckspalte(26,27) offen sind, und daß zwischen dem Ölvorratsraum(28,30,31) und der Druckkammer(23) ein Rückschlagventil(16) angeordnet ist, durch das bei einer Entspannung der Druckfeder(24) Öl in die Druckkammer(23) eintritt.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder(24) schwächer ausgebildet ist als eine den Ventilkörper(2) in seine Öffnungsstellung verschiebende Feder(4).

4. Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper(2) in seiner Öffnungsstellung so anschlägt, daß für die Druckfeder(24) ein Resthub zur Entspannung verbleibt.

5. Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (16) am ersten Kolben(15) angeordnet ist.

6. Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des zweiten Kolbens(22) größer als dessen Durchmesser ist.

7. Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölvorratsraum(28,30,31) gegen das Ventil(1,2) abgedichtet ist.

8. Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölvorratsraum(28,30,31) beidseitig mit einer Membrananordnung(32,39) abgeschlossen ist, die eine an dem ersten bzw zweiten Kolben(15,22) anliegende Platte(33,40) aufweist, die von einem elastischen Ring(36,43) umschlossen ist, der an einer Hülse(37,44) befestigt ist, die in Preßpassung im Gehäuse(13) sitzt.

Zeichnung