DE2028442A1

DE2028442A1 - Kraftstoffeinspritzventil fur Ver brennungsmotoren

Info

Publication number: DE2028442A1
Application number: DE19702028442
Authority: DE
Inventors: Günther 7000 Stuttgart Hafner
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1970-06-10
Filing date: 1970-06-10
Publication date: 1971-12-16
Also published as: GB1320057A

Description

Daimler-Benz Aktiengesellschaft Daim 0587/4

Stuttgart-Untertürkheim _

¹¹ Kraftstoffeinspritzventil in Verbrennungsmotoren¹ "

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kraftstoffeinspritzventil in Verbrennungsmotoren mit einer in einem Ventilkörper angeordneten Düsennadel, die durch Kraftstoffdruck im Düsenraum angehoben wird.

Seitherige Kraftstoffeinspritzventile arbeiten mit einer Speicherung des Kraftstoffes. Die Speicherung kann dabei unter einem federbelasteten, vom Kraftstoff angehobenen Kolben erfolgen, sie kann aber auch einfach durch Zusammendrücken des Kraftstoffes, der in der Nähe und in Verbindung mit der Brenn» stoffeinspritzstelle (Nadelsitz) gelagert wird, geschehen. Eine Feder, welche die Düsennadel auf ihren Ventilsitz drückt, muß so stark sein, daß sie erst bei einem bestimmten, oft recht hohen Öffnungsdruck zusammengedrückt wird. Die Einspritzung kann erfolgen und dauert so lange, bis der Druck des gespeicherten Kraftstoffes so weit abgesunken ist, daß die die Nadel belastende Schließfeder die Nadel wieder auf den verhältnismäßig kleinen Sitz drückt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine den bekannten Ausführungsformen für die Kraftstoffeinspritzung überlegene Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit einfachen und wenig aufwendigen baulichen Mitteln zu schaffen, die vor allem den heutigen Anforderungen, die bei zunehmender Leistungsausbeute hochbelastbarer Brennkraftmaschinen bezüglich Genauigkeit und Schnelligkeit der Einspritzungen zu erfüllen sind, gewachsen ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein von

1 G 9 8 5 1 / 0 7 2 3

- 2 - Daiia 8587/4

der Rückseite der Düsennadel begrenzter Steuerraum über eine Drossel mit einer in den Düsenraura führenden Kraftstoffleitung verbunden ist und oberhalb der Düsennadel piezoelektrisch betriebene Mittel, z.B. ein Vorsteuerventil, ein Kolben od.dgl., angeordnet sind, die den Steuerraura vergrößern, derart, daß durch diese Vergrößerung ein Druckabbau des Kraftstoffes im Steuerraum erfolgt und daß gleichzeitig die jetzt im Düsenraum auf die Düsennadel einwirkende größere Kraft die zuvor durch Differenzkraft auf ihren Ventilsitz gedrückte Düsennadel anhebt.

In bevorzugter Ausführungsform der Erfindung kann das Vorsteuerventil oder der Kolben am unteren Ende einer Keramiksäule ange- W ordnet sein, die mit in Trennfugen wendelförmig geführten und wechselseitig miteinander verbundenen Elektroden versehen ist.

Als weiteres Merkmal kann erfindungsgemäß der Ventilkörper im Dereich des Vorsteuerventils eine Leckleitung aufweisen«

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt.

Ein Einspritzventil 1, das über eine Speiseleitung 2 mit einem auf der Zeichnung nicht dargestellten Hochdruckspeicher verbunden ist, besteht im wesentlichen aus einem Ventilkörper 3 und aus einer in diesem angeordneten und längsverschiebbar geführten Düsennadel 4, die zweistufig und zum unteren Ventilsitz hin verjüngt ausgebildet ist. Die obere Stufe 6 gleitet in dem Ventilkörper 3, während die untere Stufe 7 der Düsennadel von einem den Kraftstoff ausfüllenden Ringraum B umgeben ist, in den die Speiseleitung 2 über einen Düsenraum 9 einmündet· Eine von der Speiseleitung 2 abzweigende und mit einer Drossel 10 oder gegebenenfalls mit einem Rückschlagventil versehene Zuleitung mündet in einem oberhalb der Düsennadel 4 angeordneten und für den Druckaufbau und -abbau vorgesehenen Steuerraum 12, der nach oben hin durch ein piezoelektrisch betriebenes VorSteuerventil begrenzt ist. Dieses am unteren Ende einer Keramiksäule lh axial verschiebbar angeordnete Vorsteuerventil 13 steuert in Verbindung mit der Keramiksäule Ik indirekt und durch elektrische

109851/0723

' -3- Daim 8587A

Mittel die Kraftstoffeinspritzung. Anstelle des Vorsteuerventils 13 kann gegebenenfalls ein am unteren Ende der Keramiksäule 1A· befestigter Kolben angeordnet sein, der ebenfalls in gleicher Weise über elektrische Mittel eine einwandfreie Steuerung der Kraftstoffeinspritzung gewährleistet. Bei dieser Anordnung ist der Kolben mit einem abdichtenden Dichtelement zu versehen. Eine Leckleitung ist hierbei nicht erforderlieh. Die über dem Vorsteuerventil oder über dem Kolben angeordnete Keramiksäule, Ik besteht aus einer Vielzahl von aufeinander geschichteten Zylindern und weist Trennfugen auf, in der wendelförmig geführte und wechselseitig miteinander verbundene Elektroden 15 eingelassen sind. Die zum Betrieb der Keramiksäule 14 notwendige Hochspannung wird in einem manteiförmigen Impulstransformator l6 erzeugt, der die Keramiksäule unmittelbar umgibt, wobei zwischen diesen beiden Teilen vorhandene Hohlräume mit einer elastischen Masse 17 ausgefüllt sind.

Die Wirkungsweise der Kraftstoffeinspritzpumpe ist folgende :

Der unter Hochdruck stehende und vom Hochdruckspeicher in die Speiseleitung 2 strömende Kraftstoff gelangt einerseits in den Düsenraum.9 und andererseits über die mit der Drossel 10 versehene Zuleitung 11 in den zwischen dem Vorsteuerventil I3 und der Rückseite der Düsennadel angeordneten Steuerraum 12 . Nach diesem Vorgang wird durch die auftretende Differenzkraft, die infolge der auf die größere Fläche der Düsennadel im Steuerraum 12 einwirkenden Kraft entsteht, die Düsennadel auf ihren Ventilsitz 5 gedruckt und verschließt den Öffnungsquerschnitt einer zentral In Ventilkörper angeordneten Kraftstoffbohrung 18, von der zwei Spritsbohrungen 19 und 20 seitlich abzweigen. Wird nun in die Primärseite des Transformators ein kurz anhalten· der Rechteckimpuls gegeben, so veranlasst der entstehende Hochspannung simpu Is auf der Sekundärseite die Keramiksäule 14 zu einem minimalen Zusammenziehen. Durch die sich in ihrer Länge

109851/0723

- 4 - Daim S587A

verändernde Keramiksäule öffnet sich das Vorsteuerventil und der im Steuerraum 12 aufgebaute Kraftstoffdruck bricht zusammen, wobei es erforderlich ist j daß der Offnungsquerschnitt des Vorsteuerventils größer ist als die engste Stelle der Drossel Als Folge des Druckabbaues hebt sich die Düsennadel von ihrem ■ Ventilsitz 5 ab, so daß der Kraftstoff über die Kraftstoffbohrung 18 und über die Spritzbohrungen 19 und 20 austreten kann. Gleichzeitig dringt ein Teil des sich im Steuerraum befindlichen Kraftstoffes in den Bereich des geöffneten Vorsteuerventils ein und wird über eine im Ventilkörper vorgesehene Leckleitung 21 in den Kraftstofftank abgeleitet. Nach Einstellen des Spannungsimpulses auf der Primärseite des Transformators dehnt sich die Keramiksäule infolge der Spannungsumkehr auf der Sekundärseite wieder aus und bringt das Vorsteuerventil wieder in Schließlage. Durch den jetzt folgenden Druckaufbau hinter der Drossel im Steuerraum wird die Düsennadel k wieder auf ihren Ventilsitz 5 gedrückt. Damit ist die Verbindung von der Speiseleitung bis zur Kraftstoffbohrung 18 wieder geschlossen und zwar so lange, bis durch eine Druckentlastung im Steuerraum der Vorgang sich wiederholt.

Der Hochdruck ist gegebenenfalls durch eine kontinuierlich arbeitende Pumpe aufgebracht und beträgt ca. 3OO kg/cm konstant, Der Zeitpunkt und die Menge der Einspritzung ist durch den Nie^derspannungsimpuls bestimmt. Aufgrund dieser getroffenen Anordnung ist der mechanische Spritzversteller eingespart.

Da die Kraftstoffregelung auf elektrischer Basis beruht, sind die Nachteile eines Übergangs von elektrischer Größe in mechanische Stellgröße für den Regelweg einer herkömmlichen Einspritzpumpe nicht gegeben.

109851/0723

Claims

- 5 - ■ . ' DaiBi 8587A

Ansprüche

Θ Kraftstoffeinspritzventil in Verbrennungsmotoren mit einer in einem Ventilkörper angeordneten Düsennadel, die durch Kraftstoffdruck im Düsenraum angehoben wird, dadurch gekennzeichnet, iilait»in von der Rückseite der Düsennadel (4) begrenzter Steuerraum (12) über eine Drossel (10) mit einer in den Düsenraum (9) führenden Kraftstoffleitung (2) verbunden ist und oberhalb-der Düsennadel (4) piezoelektrisch betriebene Mittel, z.B. ein Vorsteuerventil (I3), ein Kolben od.dgl., angeordnet sind, die den Steuerraum (12) vergrößern, derart, daß durch diese Vergrößerung ein Druckabbau des Kraftstoffes im Steuerraum erfolgt und daß gleichzeitig die jetzt im Düsenraum (9) auf die Düsennadel einwirkende größere Kraft die zuvor durch Differenzkraft auf ihren Ventilsitz (5) gedrückte Düsennadel (4) anhebt.
2. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorsteuerventil (13) oder der Kolben am unteren Ende einer Keramiksäule (14) angeordnet ist, die mit in Trennfugen wendelförmig geführten und wechselseitig miteinander verbundenen Elektroden (15) versehen ist.
3. Kraftstoffeinspritzventil nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (3) in» Bereich des Vorsteuerventile (13) eine Leckleitung aufweist.

109851/0723

Leer se i f e