EP1135606B1

EP1135606B1 - Kraftstoffeinspritzventil für brennkraftmaschinen

Info

Publication number: EP1135606B1
Application number: EP00967602A
Authority: EP
Inventors: Jaroslaw Hlousek; Heinrich Werger; Otto Hagenauer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-10-01
Filing date: 2000-09-20
Publication date: 2005-02-02
Anticipated expiration: 2020-09-20
Also published as: JP2003511611A; DE19947194A1; WO2001025622A1; DE50009419D1; EP1135606A1; US6712296B1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht von einem Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Patentanspruchs 1 aus. Ein derartiges Kraftstoff einspritz ventil ist aus der Druckschrift DE 4 421 714 A bekannt. Ein derartiges Kraftstoffeinspritzventil ist auch aus der Offenlegungsschrift DE 195 08 636 A1 bekannt. Bei einem solchen Kraftstoffeinspritzventil ist in der Bohrung des Ventilkörpers ein entgegen der Schließkraft einer Feder axial bewegliches, kolbenförmiges Ventilglied angeordnet. Das Ventilglied weist an seinem brennraumseitigen Ende eine Ventildichtfläche auf, die mit einem im Ventilkörper ausgebildeten Ventilsitz zusammenwirkt, wodurch wenigstens eine Einspritzöffnung gesteuert wird. Die nach innen oder außen gerichtete Öffnungshubbewegung des Ventilgliedes wird von einem Hubanschlag begrenzt. Bei der Schließbewegung des Ventilgliedes vom Hubanschlag weg wird das Ventilglied durch die Kraft der Feder in Richtung auf den Ventilsitz beschleunigt. Dabei muß der Kraftstoff, der sich zwischen der Ventildichtfläche und dem Ventilsitz befindet, herausgepreßt werden. Dadurch ist zwar eine gewisse Dämpfung des Aufschlags des Ventilgliedes am Ventilsitz gegeben, jedoch ist die Kraft auf das Ventilglied beim Aufschlag auf den Ventilsitz immer noch so groß, daß es zu einem relativ lauten Motorgeräusch kommt. Darüber hinaus kann es im Dauerbetrieb zu Verschleißerscheinungen im Bereich des Ventilsitzes kommen und zu einer nicht vollständigen Abdichtung der Einspritzöffnungen gegen den Brennraum.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß das Aufsetzen des Ventilgliedes am Ventilsitz bei der Schließbewegung zusätzlich gedämpft ist. Zwischen dem in der Bohrung geführten Abschnitt des Ventilgliedes und dem Leckölraum ist ein Steuerraum angeordnet, der das Ventilglied auf seinem gesamten Umfang umgibt. Durch eine am Ventilglied ausgebildete Druckfläche wird bei der Schließbewegung des Ventilgliedes Kraftstoff aus dem Steuerraum durch die Steuerbohrung in den Leckölraum gepreßt, was bei Beginn der Schließbewegung ungedrosselt geschieht. Bei einem Teilhub des Ventilgliedes taucht ein zylindrischer Teil des Ventilgliedes in die Steuerbohrung ein, wodurch sich zwischen der Steuerbohrung und dem zylindrischen Teil des Ventilgliedes ein ringförmiger Drosselspalt bildet, durch den der Kraftstoff aus dem Steuerraum nur noch gedrosselt abfließen kann. Dadurch wird das Aufsetzen des Ventilgliedes auf dem Ventilsitz gedämpft und die maximalen Kräfte reduziert. Das durch das Schließen des Ventilgliedes verursachte Geräusch wird somit reduziert, was zu einem leiseren Lauf der Brennkraftmaschine führt. Darüber hinaus kommt es durch die Dämpfung zu einem geringeren Verschleiß der Ventildichtfläche beziehungsweise des Ventilsitzes.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, daß sie sowohl bei nach innen, vom Brennraum weg öffnenden Kraftstoffeinspritzventilen als auch bei nach außen öffnenden Kraftstoffeinspritzventilen angewandt werden kann. Dazu muß lediglich die Anordnung von Steuerkolben und Steuerbohrung vertauscht werden.
Der Abfluß des Kraftstoffs aus dem Steuerraum muß dabei nicht ausschließlich über den ringförmigen Drosselspalt erfolgen. In einer weiteren Ausführung gemäß den Ansprüchen 16 bis 18 kann es auch vorgesehen sein, daß zusätzliche Drosselkanäle im Ventilkörper oder im Ventilglied ausgebildet sind, die den Steuerraum mit dem Leckölraum verbinden. Damit ist auch die Möglichkeit gegeben, die Drosselwirkung des Steuerraums über einstellbare Drosselverbindungen regelbar zu gestalten.
Bei beiden Ausführungen ist die das Ventilglied belastende Feder im Leckölraum angeordnet, welcher einen Abflußkanal aufweist, durch den der Kraftstoff über eine Abflußleitung zurück in den Kraftstoffvorratstank geführt wird. Die Abflußrate des Kraftstoffs aus dem Steuerraum hängt nicht nur vom Durchflußwiderstand der Drosselverbindung zum Leckölraum ab, sondern auch von der Druckdifferenz zwischen Leckölraum und Steuerraum. Ist der Druck des Kraftstoffs im Leckölraum relativ hoch, so wird der Ablauf des Kraftstoffs aus dem Steuerraum langsamer erfolgen als bei niedrigem Druck. Dadurch kann sich im Steuerraum ein höherer Druck aufbauen, der über die höhere Kraft auf die Druckfläche die Aufsetzbewegung des Ventilgliedes stärker dämpft. Durch die Anordnung eines Druckhalteventils im Ablaufkanal des Leckölraums oder in der Ablaufleitung kann ein vorher bestimmter Druck im Leckölraum aufrecht erhalten werden. Die Ablaufrate aus dem Steuerraum und damit die Dämpfungswirkung des Steuerraums kann so über den Haltedruck beeinflußt werden. Ist das Druckhalteventil regelbar ausgestaltet, so kann die Dämpfungswirkung abhängig vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine den jeweiligen Erfordernissen angepaßt werden.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.

Zeichnung

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils für Brennkraftmaschinen dargestellt. Es zeigt die Figur 1 einen Längsschnitt durch das erste Ausführungsbeispiel eines nach innen öffnenden Kraftstoffeinspritzventils, die Figur 2 eine Vergrößerung der Figur 1 im Bereich des Steuerraumes, Figur 3 einen Längsschnitt durch das zweite Ausführungsbeispiel eines nach außen öffnenden Kraftstoffeinspritzventils und die Figuren 4a und 4b zwei Ausgestaltungen des Kraftstoffablaufsystems mit Druckhalteventil.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In der Figur 1 ist ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen im Längsschnitt dargestellt. Es wird anhand der Figur 1 erst der Aufbau beschrieben und anschließend die Funktionsweise des Kraftstoffeinspritzventils erläutert.
Ein Ventilkörper 1, der mehrteilig aufgebaut sein kann, ist in einer Aufnahmebohrung des Gehäuses einer in der Zeichnung nicht dargestellten Brennkraftmaschine angeordnet, wobei das obere, brennraumabgewandte Ende des Ventilkörpers 1 in der Aufnahmebohrung fixiert ist, während das untere, brennraumzugewandte Ende in den Brennraum der Brennkraftmaschine ragt. Im Ventilkörper 1 ist eine Bohrung 5 ausgebildet, die sich in einen oberen Abschnitt 5a und einen unteren Abschnitt 5b unterteilt. Die Bohrung 5 endet an ihrem brennraumseitigen Ende innerhalb des Ventilkörpers 1, wobei der Teil des Ventilkörpers 1, der die Bohrung 5 zum Brennraum hin verschließt, als im wesentlichen konischer Ventilsitz 7 ausgebildet ist. An den Ventilsitz 7 schließt sich zum Brennraum hin ein Sackloch 19 an, in dem wenigstens eine Einspritzöffnung 8 angeordnet ist, die das Sackloch 19 mit dem Brennraum verbindet. In der Bohrung 5 ist ein kolbenförmiges, axial bewegliches Ventilglied 4 angeordnet, das an seinem brennraumseitigen Ende eine im wesentlichen kegelförmige Ventildichtfläche 6 aufweist, die mit dem im Ventilkörper ausgebildeten Ventilsitz 7 zusammenwirkt. Das Ventilglied 4 ist im Durchmesser gestuft ausgebildet, wobei es sich in einen oberen Abschnitt 4a und einen unteren Abschnitt 4b unterteilt. Das Ventilglied 4 wird mit seinem oberen Abschnitt 4a in der Bohrung 5 geführt. Der untere Abschnitt 4b des Ventilgliedes 4 ist im Durchmesser kleiner ausgebildet als der obere Abschnitt 4a, so daß am Übergang der beiden Abschnitte 4a,4b eine Druckschulter 9 ausgebildet ist. Zwischen der Wand der Bohrung 5 und dem unteren Abschnitt 4b des Ventilgliedes 4 ist ein Ringkanal 18 ausgebildet, der im Bereich der Druckschulter 9 durch eine radiale Querschnittserweiterung einen Druckraum 3 bildet. In den Druckraum 3 mündet ein im Ventilkörper 1 verlaufender Zulaufkanal 2, der an seinem anderen Ende über eine in der Zeichnung nicht dargestellte Hochdruckzulaufleitung mit einer Kraftstoffhochdruckpumpe oder einer anderen Hochdruckquelle verbindbar ist. Über den Druckraum 3 und den Ringkanal 18 ist der Zulaufkanal 2 mit dem Ventilsitz 7 verbunden. Bei der nach innen gerichteten Öffnungshubbewegung des Ventilgliedes 4 gibt die Ventildichtfläche 6 die Verbindung vom Ringkanal 18 zum Sackloch 19 frei, wodurch der Zulaufkanal 2 mit der Einspritzöffnung 8 verbunden wird.

An den oberen Abschnitt 4a des Ventilgliedes 4 schließt sich ein im wesentlichen zylinder-förmiger, im Durchmesser größer ausgebilder Steuerkolben 11 an, wodurch am Übergang vom Ventilglied 4 zum Steuerkolben 11 eine Druckfläche 12 angeordnet ist. Im Bereich des oberen Abschnitts 4a des Ventilgliedes 4 ist durch eine radiale Querschnittserweiterung der Bohrung 5 ein Steuerraum 10 ausgebildet. Die Mantelfläche des Steuerkolbens 11 weist an ihrem dem Brennraum zugewandten Ende eine Dämpfungskante 13 auf, die mit einer Steuerkante zusammenwirkt, die durch einen als Steuerbohrung 40 ausgebildeten Abschnitt der Bohrung 5 ausgebildet ist. An den Steuerkolben 11 schließt sich ein koaxial zum Ventilglied 4 in einer Zwischenbohrung 26 angeordneter Zwischenstift 17 an, der wiederum mit einem Federteller 22 verbunden ist, der in einen am brennraumsabgewandten Ende des Ventilkörpers 1 ausgebildeten Leckölraum 20 ragt. Über diese Zwischenbohrung 26 ist der obere Abschnitt 5a der Bohrung 5 mit dem Leckölraum 20 verbunden, der wiederum über einen im Ventilkörper 1 ausgebildeten Ablaufkanal 30 mit einem Ablaufsystem 35 verbunden ist. Zwischen dem brennraumabgewandten Ende des Leckölraums 20 und dem Federteller 22 ist eine Feder 21 unter Vorspannung angeordnet, die das Ventilglied 4 über den Federteller 22, den Zwischenstift 17 und den Steuerkolben 11 mit der Ventildichtfläche 6 gegen den Ventilsitz 7 preßt.
Der Zwischenstift 17 ist im Durchmesser kleiner ausgebildet als der Steuerkolben 11, wodurch am Übergang vom Steuerkolben 11 zum Zwischenstift 17 eine Anschlagschulter 24 ausgebildet ist. Am Übergang der Bohrung 5 zur Zwischenbohrung 26 ist koaxial zur Achse des Ventilgliedes 4 ein Anschlagring 23 angeordnet. Der Anschlagring 23 ist in der Zwischenbohrung 26 fixiert, und die dem Brennraum zugewandte Seite des Anschlagrings 23 ist als Hubanschlag 25 ausgebildet, wobei der axiale Abstand des Hubanschlags 25 von der Anschlagschulter 24 im geschlossenen Zustand des Kraftstoffeinspritzventils den Öffnungshub h des Ventilgliedes 4 bestimmt. Die Überdeckung s der Dämpfungskante 13 und der Steuerkante 14 in Schließstellung des Ventilgliedes 4 ist stets so bemessen, daß sie kleiner als der Öffnungshub h des Ventilgliedes 4 ist. Vorzugsweise beträgt die Überdeckung s 10 bis 50 % des Öffnungshubes h.
In der Figur 2 ist der Bereich des Steuerraumes 11 des Kraftstoffeinspritzventils nochmals vergrößert dargestellt. Im geschlossenen Zustand des Kraftstoffeinspritzventils überdecken sich die Dämpfungskante 13 und die Steuerkante 14, so daß der Steuerraum 10 mit dem Leckölraum 20 nur über einen Drosselspalt 15 verbunden ist. Die zweite Öffnung des Steuerraums 10 ist über den zwischen dem oberen Abschnitt des Ventilgliedes 4a und der Bohrung 5 ausgebildeten drosselnden Ringspalt 16 gegeben, wobei der Durchflußwiderstand des Kraftstoffs durch den Drosselkanal 15 kleiner als der des Ringspalts 16 ist. Der Steuerraum 10 ist in der Figur 2 als radiale Erweiterung des oberen Abschnitts der Bohrung 5 ausgebildet, so daß sich das Volumen des Steuerraums 10 beim Eintauchen des Steuerkolbens 11 bei der Schließbewegung des Ventilgliedes 4 verringert.

Die Funktionsweise des ersten Ausführungsbeispiels des Kraftstoffeinspritzventils nach Figur 1 ist wie folgt: Durch eine Kraftstoffhochdruckpumpe wird über eine Kraftstoffzulaufleitung Kraftstoff unter hohem Druck in den Zulaufkanal 2 eingeführt. Dadurch erhöht sich auch der Kraftstoffdruck im Druckraum 3 und im Ringraum 18. Durch die im Bereich des Druckraums 13 angeordnete Druckschulter 9 ergibt sich eine auf das Ventilglied 4 wirkende, in axialer Richtung vom Brennraum weg gerichtete resultierende Kraft, die der Schließkraft der Feder 21 entgegenwirkt. Übersteigt diese resultierende Kraft die Schließkraft der Feder 21, so bewegt sich das Ventilglied 4 in axialer Richtung vom Brennraum weg und die Ventildichtfläche 6 hebt vom Ventilsitz 7 ab. Dadurch wird die Einspritzöffnung 8 über das Sackloch 19 und den Ringkanal 18 mit dem Druckraum 3 verbunden und Kraftstoff wird in den Brennraum eingespritzt.
Zu Beginn der Öffnungshubbewegung des Ventilgliedes 4 überdeckt die Steuerkante 14 die Dämpfungskante 13 und der Steuerraum 10 ist über den Drosselspalt 15 mit dem Leckölraum 20 verbunden. Im Verlauf der Öffnungshubbewegung überschreitet die Drosselkante 13 die Steuerkante 14 und bewegt sich über diese hinaus, bis das Ventilglied 4 mit seiner Anschlagschulter 24 am Hubanschlag 25 anliegt. Durch den hohen Kraftstoffdruck im Druckraum 3 wird auch ein Teil des Kraftstoffs durch den Ringspalt 16 in den Steuerraum 10 gepreßt.

Die Schließbewegung des Ventilgliedes 4 wird dadurch eingeleitet, daß der Kraftstoffdruck im Zulaufkanal 2 und damit auch im Druckraum 3 abfällt. Sobald die resultierende Kraft auf die Druckschulter 9 kleiner wird als die Schließkraft der Feder 21, wird das Ventilglied 4 in Richtung auf den Ventilsitz 7 hin beschleunigt. Durch das Eintauchen der Druckfläche 12 in den Steuerraum 10 wird der dort befindliche Kraftstoff verdrängt und aus dem Steuerraum 10 in den Leckölraum 20 gepreßt. Solange die Dämpfungskante 13 die Steuerkante 14 noch nicht erreicht hat, geschieht dies mit einem vergleichsweise geringen Strömungswiderstand des Kraftstoffs, so daß der Druck im Steuerraum 10 weitgehend dem im Leckölraum 20 entspricht. Sobald die Dämpfungskante 13 die Steuerkante 14 erreicht, wird der Steuerraum 10 zum Leckölraum 20 hin bis auf den Drosselspalt 15 verschlossen. Der Kraftstoffdruck im Steuerraum 10 steigt daraufhin an und wird nur langsam durch den Abfluß des Kraftstoffs über den Drosselspalt 15 abgebaut. Durch den erhöhten Kraftstoffdruck im Steuerraum 10 ergibt sich eine Kraft auf die Druckfläche 12 und damit auf das Ventilglied 4 entgegen der Schließkraft der Feder 21. Die Bewegung des Ventilgliedes 4 in Richtung auf den Ventilsitz 7 wird dadurch verlangsamt, das Aufsetzen der Ventildichtfläche 6 auf dem Ventilsitz 7 erfolgt weniger hart und die beim Aufschlag entstehenden hochfrequenten Schwingungen des Einspritzdrucks und des Ventilgliedes 4 werden gedämpft. Es tritt eine deutliche Beruhigung des Druckverlaufs am Kraftstoffeinspritzventil auf, und durch das weichere Aufsetzen des Ventilgliedes 4 am Ventilsitz 7 werden die maximalen Kräfte auf das Ventilglied 4 stark reduziert, was wiederum zu einem geringeren Laufgeräusch der Brennkraftmaschine beiträgt. Der Verschleiß des Ventilgliedes 4 vom Ventilsitz 7 und an der Ventildichtfläche 6 wird dadurch deutlich vermindert und damit die Lebensdauer des Kraftstoffeinspritzventils verlängert.

In der Figur 3 ist als zweites Ausführungsbeispiel der Längsschnitt eines nach außen öffnenden Kraftstoffeinspritzventils dargestellt. Das Ventilglied 4 unterteilt sich ebenfalls in einen oberen, in der Bohrung 5 geführten Abschnitt 4a und einen unteren Abschnitt 4b, der frei in die Bohrung 5 ragt. Der untere Abschnitt 4b des Ventilgliedes 4 ist im Durchmesser kleiner ausgebildet als der obere Abschnitt 4a, so daß am Übergang der beiden Abschnitte 4a,4b eine obere Druckschulter 50 ausgebildet ist. Am unteren Ende des Ventilgliedes 4 ist ein Schließkopf 53 angeordnet, in dem wenigstens ein Einspritzkanal 52 mit einer Einspritzöffnung 108 ausgebildet ist. Der Schließkopf 53 ist im Durchmesser größer ausgebildet als der obere Abschnitts 4a, so daß an der brennraumabgewandten Seite des Schließkopfs 53 eine untere Druckschulter 51 ausgebildet ist. Am brennraumseitigen Ende weist der Schließkopf 53 einen Schließteller 54 auf, dessen dem Ventilkörper 1 zugewandte Ringstirnfläche als Ventildichtfläche 106 ausgebildet ist. Die dem Brennraum zugewandte Stirnfläche des Ventilkörpers 1 ist als Ventilsitz 107 ausgebildet und wirkt mit der Ventildichtfläche 106 zusammen. Im geschlossenen Zustand des Ventilgliedes 4 wird die Öffnung des Einspritzkanals 52 vom Ventilkörper 1 verschlossen, und durch die Ventildichtfläche 106 und den Ventilsitz 107 ist eine sichere Abdichtung der Einspritzöffnung 108 gegen den Brennraum gegeben.
An die Bohrung 5 schließt sich am brennraumabgewandten Ende des Ventilgliedes 4 eine Steuerbohrung 40 an und an diese ein Leckölraum 20. Das Ventilglied 4 geht am brennraumseitigen Ende in einen Steuerkolben 111 über, der im Durchmesser kleiner ausgebildet ist als der geführte Abschnitt 4a des Ventilgliedes 4. Am Übergang vom Ventilglied 4 zum Steuerkolben 111 ist dadurch eine Druckfläche 112 ausgebildet und durch die verjüngte Ausbildung des Steuerkolbens 111 zwischen diesem und der Bohrung 5 ein Steuerraum 10. An den Steuerkolben 111 schließt sich ein Federstößel 44 an, der bis in den Leckölraum 20 ragt, und an diesen ein Ventilteller 122. Der Federstößel 44 ist dabei im Durchmesser kleiner ausgebildet als der Steuerkolben 111. In der Steuerbohrung 40 ist ein als ringförmiger Absatz ausgebildeter Hubanschlag 125 ausgebildet, der mit einem am Federstift angeordneten ringkragenförmigen Anschlagring 123 zusammenwirkt. Der axiale Abstand der unteren Fläche des Anschlagrings 123 und der oberen Fläche des Hubanschlags 125 bestimmen den Öffnungshub h des Ventilgliedes 4. Zwischen dem brennraumseitigen Ende des Leckölraums 20 und dem Federteller 122 ist eine Feder 21 angeordnet, die vorzugsweise als Schraubendruckfeder ausgebildet ist. Sie verspannt den Federteller 122 vom Brennraum weg, so daß über den Federstößel 44 und den Steuerkolben 111 das Ventilglied 4 mit seiner Ventildichtfläche 106 gegen den Ventilsitz 107 gedrückt wird.
Am brennraumabgewandten Ende der Mantelfläche des Steuerkolbens 111 ist eine Dämpfungskante 113 ausgebildet, die mit einer Steuerkante 114 zusammenwirkt, die durch den Übergang der Steuerbohrung 40 in die Bohrung 5 gebildet wird. Der Steuerkolben 111 taucht im geschlossenen Zustand des Kraftstoffeinspritzventils mit der Überdeckung s in die Steuerbohrung 40 ein. Da der Steuerkolben 111 einen Durchmesser aufweist, der nur geringfügig kleiner als der der Steuerbohrung 40 ist, wird zwischen Steuerkolben 111 und Steuerbohrung 40 ein Drosselspalt 115 ausgebildet, über den der Steuerraum 10 mit dem Leckölraum 20 verbunden ist. Die Überdekkung s der Kanten 113 und 114 ist kleiner als der Öffnungshub h des Ventilgliedes 4, so daß der Steuerkolben 111 bei voll geöffnetem Kraftstoffeinspritzventil aus der Steuerbohrung 40 austritt.
Das in Figur 3 dargestellte, nach außen öffnende Kraftstoffeinspritzventil weist folgende Funktionsweise auf: Der durch den Zulaufkanal 2 in den Ringkanal 18 eingeführte Kraftstoff beaufschlagt sowohl die obere 50 als auch die untere Druckschulter 51. Da die untere Druckschulter 51 eine größere, in axialer Richtung wirksame Fläche aufweist, überwiegt die Kraft auf das Ventilglied 4 zum Brennraum hin. Ist der Kraftstoffdruck gleich einem Öffnungsdruck, so übersteigt die resultierende Kraft die Schließkraft der Feder 21. Die Ventildichtfläche 106 bewegt sich vom Ventilsitz 107 weg und die Einspritzöffnung 108 taucht aus der Bohrung 5 aus, bis der Anschlagring 123 am Hubanschlag 125 anliegt. Der Steuerkolben 111 befindet sich in der geöffneten Stellung des Ventilgliedes 4 außerhalb der Steuerbohrung 40. Durch einen Druckabfall im Ringkanal 18 unterhalb des Öffnungsdrucks wird das Ventilglied 4 von der Feder 21 in Schließrichtung beschleunigt. Dadurch bewegt sich die Druckfläche 112 in den Steuerraum 10, wodurch Kraftstoff über die Steuerbohrung 40 in den Leckölraum 20 gepreßt wird. Dies geschieht anfangs mit einem geringen Strömungswiderstand; erst wenn die Dämpfungskante 113 die Steuerkante 114 erreicht, verengt sich der Durchgang in die Steuerbohrung 40 bis auf den Drosselspalt 115. Der Druck im Steuerraum 10 steigt an und bewirkt durch die daraus resultierende Kraft auf die Druckfläche 112 eine gebremste Bewegung des Ventilgliedes 4 und damit ein gedämpftes Aufsetzen der Ventildichtfläche 106 auf dem Ventilsitz 107.

In der Figur 4a ist ein Ausführungsbeispiel des Ablaufsystems 35 des Kraftstoffs aus dem Leckölraum 20 schematisch dargestellt. Im Verlauf der Ablaufleitung 31 ist ein Druckhalteventil 32 angeordnet, das nur bei einem bestimmten Druck in der Ablaufleitung 31 in Ablaufrichtung zum Kraftstoffvorratstank 34 hin öffnet. Dadurch wird in der Ablaufleitung zwischen Kraftstoffeinspritzventil und dem Druckhalteventil 32 und damit auch im Leckölraum 20 ein bestimmter Haltedruck aufrecht erhalten. In Figur 4b ist eine alternative Anordnung des Druckhalteventils 32 gezeigt, welches hier im Ablaufkanal 30 des Ventilkörpers 1 angeordnet ist. Bei dieser Anordnung ist es für die Montage nicht notwendig, das sonstige Ablaufsystem 35 an das geänderte Kraftstoffeinspritzventil anzupassen. Der Haltedruck des Kraftetoffeinspritzventils beträgt in beiden Ausführungsformen etwa 0,15 bis 1,0 MPa. Durch den Haltedruck im Leckölraum 20 wird der Abfluß des Kraftstoffs aus dem Steuerraum 10 in den Leckölraum 20 während der Schließbewegung des Ventilgliedes 4 beeinflußt, da die Abflußrate nicht nur vom Querschnitt des Drosselspalts 15, sondern auch von der Druckdifferenz zwischen Leckölraum 20 und Steuerraum 10 abhängt.
Es kann auch vorgesehen sein, daß der Haltedruck am Druckhalteventil 32 regelbar ist. Dadurch ist es möglich, den Haltedruck abhängig vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine zu steuern und so den jeweiligen Erfordernissen gezielt anzupassen.

Claims

Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen mit einer im Ventilkörper (1) ausgebildeten Bohrung (5), in der ein kolbenförmiges, entgegen der Schließkraft einer Feder (21) axial bewegliches Ventilglied (4) angeordnet ist, das an seinem brennraumseitigen Ende wenigstens eine Einspritzöffnung (8) steuert und das einen brennraumseitigen Abschnitt (4b) aufweist, welcher in einem mit Kraftstoff unter hohem Druck gefüllten Ringkanal (3,18) angeordnet ist und an welchem Abschnitt (4b) des Ventilgliedes (4) eine Druckschulter (9) ausgebildet ist, wobei der Druck des Kraftstoffs auf die Druckschulter (9) entgegen der Schließkraft der Feder (21) wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied (1) eine Druckfläche (12,122) aufweist, durch die ein das Ventilglied (4) umgebender Steuerraum (10) begrenzbar ist und durch die bei der Schließbewegung des Ventilgliedes (4) das Volumen des Steuerraums (10) verkleinerbar ist, wobei der Steuerraum (10) eine ständige Verbindung über einen Drosselspalt (16) mit dem Hochdruckraum (3,18) am Ventilglied (4) und eine weitere Verbindung mit einem Leckölraum (20) hat, welche ab einem bestimmten Hub der Schließbewegung des Ventilgliedes (4) über einen Ringspalt (15,115) gedrosselt ist, der zwischen einer Steuerbohrung (40), die zwischen dem Steuerraum (10) und dem Leckölraum (20) angeordnet ist, und einem beim Schließen in die Steuerbohrung (40) eintauchenden Steuerkolben (11,111) des Ventilgliedes (4) gebildet wird.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsrichtung des Kraftstoffs aus dem Steuerraum (10) bei der Schließbewegung des Ventilgliedes (4) im wesentlichen entgegen der Schließrichtung des Ventilgliedes (4) gerichtet ist.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsrichtung des Kraftstoffs aus dem Steuerraum (10) bei der Schließbewegung des Ventilgliedes (4) im wesentlichen in Schließrichtung des Ventilgliedes (4) gerichtet ist.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied (4) eine vom Brennraum weg gerichtete Öffnungshubbewegung aufweist.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerraum (10) zwischen dem geführten Abschnitt (4b) des Ventilgliedes (4) und dem Steuerkolben (11) angeordnet ist.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelfläche des Kolbens (11) an ihrem brennraumseitigen Ende eine Dämpfungskante (13) aufweist, die mit einer am brennraumabgewandten Ende der Steuerbohrung (40) ausgebildeten Steuerkante (14) zusammenwirkt.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungskante (13) bei geschlossenem Kraftstoffeinspritzventil eine Überdeckung (s) mit der Steuerkante (14) aufweist, die 10 bis 50 % des gesamten Öffnungshubs (h) des Ventilgliedes (4) beträgt.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied (4) eine zum Brennraum hin gerichtete Öffnungshubbeweung aufweist.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß am brennraumabgewandten Ende der Mantelfläche des Steuerkolbens (111) eine Dämpfungskante (113) ausgebildet ist, die mit einer am brennraumseitigen Ende der Steuerbohrung (40) ausgebildeten Steuerkante (114) zusammenwirkt.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungskante (113) bei geschlossenem Kraftstoffeinspritzventil eine Überdeckung (s) mit der Steuerkante (114) aufweist, die 10 bis 50 % des gesamten Öffnungshubs (h) des Ventilgliedes (4) beträgt.
Kraftstoffeinspritzventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Leckölraum (20) einen Ablaufkanal (30) aufweist, der mit einem Ablaufsystem (35) verbunden ist, welches in einen Kraftstoffvorratstank (34) mündet.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckhalteventil (32) in der Ablaufbohrung (30) angeordnet ist.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckhalteventil (32) in der Ablaufleitung (31) des Ablaufsystems (35) angeordnet ist.
Kraftstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 12 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltedruck am Druckhalteventil (32) einstellbar ist.
Kraftstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltedruck 0,15 bis 1,0 MPa beträgt.
Kraftstoffeinspritzventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine weitere Drosselverbindung zwischen dem Steuerraum (10) und dem Leckölraum (20) ausgebildet ist.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselverbindung als ein im Ventilglied (4) ausgebildeter Kanal ausgebildet ist.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselverbindung als ein im Ventilkörper (1) ausgebildeter Kanal ausgebildet ist.