EP1176306A2

EP1176306A2 - Kraftstoffeinspriztsystem für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: EP1176306A2
Application number: EP01117509A
Authority: EP
Inventors: Achim Brenk; Wolfgang Klenk; Uwe Gordon; Manfred Mack
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2000-07-27
Filing date: 2001-07-20
Publication date: 2002-01-30
Also published as: DE10036578A1; EP1176306A3; JP2002054523A

Abstract

Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen mit einem Hochdrucksammelraum (10), der über eine Hochdruckleitung (12) mit wenigstens einem Kraftstoffeinspritzventil (15) verbunden ist, wobei in der Hochdruckleitung (12) ein Steuerventil (40) angeordnet ist, welches eine in einem Ventilkörper (41) ausgebildete Bohrung (43) und ein darin längsverschiebbar angeordnetes, kolbenförmiges Ventilglied (42) umfaßt. Zwischen der Wand der Bohrung (43) und dem Ventilglied (42) ist ein erster Druckraum (60) und dazu axial versetzt ein zweiter Druckraum (62) ausgebildet, welcher erste Druckraum (60) mit dem Hochdrucksammelraum (10) und welcher zweite Druckraum (62) mit dem Kraftstoffeinspritzventil (15) verbunden und mit einem ersten Leckölraum (59) verbindbar ist. Das Ventilglied (42) steuert die Verbindung der beiden Druckräume (60; 62) durch eine Längsbewegung zwischen einer Öffnungs- und einer Schließposition, welche Positionen den Gesamthub (h_g) des Ventilglieds (42) begrenzen. An dem dem ersten Druckraum (60) abgewandten Ende des Ventilglieds (42) ist ein Drosselabschnitt (70) angeordnet, der dichtend in der Bohrung (43) beweglich ist und der bei der Öffnungshubbewegung des Ventilglieds (42) nach einem Teil des Gesamthubs (h_g) in die Bohrung (43) eintaucht (Figur 2).

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht von einem Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen aus, wie es aus der Offenlegungsschrift DE 43 41 545 A1 bekannt ist. Bei einem solchen Kraftstoffeinspritzsystem wird aus einem Kraftstofftank mittels einer Hochdruckpumpe Kraftstoff in einen Hochdrucksammelraum gefördert, wo ein vorgegebener Kraftstoffhochdruck aufrechterhalten wird. Der Hochdrucksammelraum ist über Hochdruckleitungen mit wenigstens einem Kraftstoffeinspritzventil verbunden, durch das Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt werden kann. Die Einspritzventile sind dabei so ausgeführt, daß sie bei einem bestimmten anliegenden Öffnungsdruck in der Kraftstoffzuleitung öffnen, Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine einspritzen und beim Unterschreiten dieses Öffnungsdrucks wieder schließen. Um die einzelnen Einspritzungen zu steuern, ist in der Hochdruckleitung zwischen dem Hochdrucksammelraum und dem Kraftstoffeinspritzventil ein Steuerventil angeordnet. Das Steuerventil wird elektrisch betrieben und öffnet oder schließt die Verbindung vom Hochdrucksammelraum zum Kraftstoffeinspritzventil. Dadurch gibt das Steuerventil den Zeitpunkt der Einspritzung und über die Dauer der Einspritzung auch die Einspritzmenge des Kraftstoffs vor. Darüber hinaus kann durch eine entsprechende Ansteuerung des Steuerventils auch eine Einspritzverlaufsformung erreicht werden.

Das Steuerventil besteht dabei aus einem Steuerventilkörper, in dem eine Bohrung ausgebildet ist, in welcher Bohrung ein kolbenförmiges Ventilglied längsverschiebbar angeordnet ist. Zwischen der Wand der Bohrung und einer Ringnut im Ventilglied ist ein erster Druckraum im Steuerventilkörper ausgebildet, der mit dem Hochdrucksammelraum verbunden ist. In ähnlicher Art und Weise ist axial zum ersten Druckraum versetzt ein zweiter Druckraum im Steuerventilkörper ausgebildet, der über einen Zulaufkanal mit dem Kraftstoffeinspritzventil verbunden ist. Zwischen beiden Druckräumen ist an der Wand der Bohrung ein Ventilsitz ausgebildet, der mit einer am Ventilglied ausgebildeten Ventildichtfläche zusammenwirkt, so daß durch eine Längsbewegung des Ventilgliedes in der Bohrung die beiden Druckräume verbindbar sind und so ein erstes Ventil gebildet ist. Das Ventilglied wird dabei direkt durch einen Elektromagneten bewegt. An der dem ersten Druckraum abgewandten Seite des zweiten Druckraums ist ein weiterer zweiter Ringsteg am Ventilglied ausgebildet, der mit seiner Stirnseite mit einem Flachventilsitz unter Bildung eines zweiten Ventils zusammenwirkt. An diesen zweiten Ringsteg schließt sich ein zylinderförmiger Bereich des Ventilgliedes an, wobei der Ringraum zwischen dem zylinderförmigen Abschnitt des Ventilglieds und der Wand der Bohrung mit einem Leckölraum verbunden ist. Bei der Öffnungshubbewegung des Ventilglieds hebt die Ventildichtfläche des ersten Ringstegs vom Ventilsitz ab und verbindet so den ersten Druckraum mit dem zweiten Druckraum. Zu Beginn der Öffnungshubbewegung ist jedoch der zweite Druckraum über den Spalt zwischen dem zweiten Ringsteg und der Wand der Bohrung mit dem Leckölraum verbunden, so daß der Druckanstieg im zweiten Druckraum und somit auch im Kraftstoffeinspritzventil nur langsam erfolgt und so eine Einspritzverlaufsformung erreicht werden kann. Am Ende der Öffnungshubbewegung des Ventilgliedes kommt der zweite Ringsteg am Flachventilsitz zur Anlage und unterbricht die Verbindung des zweiten Druckraums zum Leckölraum, so daß der volle Druck der Kraftstoffzuleitung am Einspritzventil anliegt. Bei der Schließbewegung des Steuerventilglieds wird entsprechend zuerst der zweite Druckraum mit dem Leckölraum verbunden, ehe der erste Ringsteg mit seiner Ventildichtfläche am ersten Ventilsitz zur Anlage kommt. Hierdurch erhält man einen steileren und genauer definierten Abfall des Drucks im zweiten Druckraum und damit ein genauer definiertes und sauberes Ende der Einspritzung.

Das bekannte Kraftstoffeinspritzsystem weist dabei jedoch den Nachteil auf, daß in der Bohrung zwei Ventilsitze ausgebildet werden müssen und entsprechend am Ventilglied zwei Ventildichtflächen. Dies ist aufwendig und damit kostenintensiv.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzsystem mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß in der Bohrung nur ein Ventilsitz und am Ventilglied nur eine mit dem Ventilsitz zusammenwirkende Ventildichtfläche ausgebildet werden muß. An dem dem ersten Druckraum abgewandten Ende des Ventilglieds ist ein Drosselabschnitt ausgebildet, der bei geschlossenem Steuerventil aus der Bohrung heraus in einen ersten Leckölraum ragt. Der erste Leckölraum ist dabei beispielsweise über Ausnehmungen am Ventilglied mit dem zweiten Druckraum verbunden. Bei der Öffnungshubbewegung des Steuerventilglieds taucht der Drosselabschnitt in die Bohrung ein und unterbricht so nach Durchfahren eines Absteuerhubs die Verbindung des zweiten Druckraums mit dem Leckölraum. Da der Drosselabschnitt in den Leckölraum über den Steuerventilkörper hinaus ragt, kann der Steuerventilkörper und damit das gesamte Steuerventil entsprechend kompakt gebaut werden.

In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung des Gegenstandes der Erfindung, ist die Verbindung des zweiten Druckraums zum Leckölraum durch Ausnehmungen am Ventilglied ausgebildet, die gleichmäßig über den Umfang des Ventilglieds verteilt sind. Hierdurch läßt sich in einfacher Weise jeder gewünschte Querschnitt der Verbindung zwischen dem zweiten Druckraum und dem Leckölraum einstellen, wobei der Querschnitt der Verbindung die Steilheit des Druckabfalls beim Schließen des Steuerventils bestimmt.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist zwischen dem Drosselabschnitt und den Ausnehmungen am Ventilglied eine am Ventilglied umlaufende Ringnut ausgebildet. Hierdurch wird der Kraftstofffluß aus dem zweiten Druckraum zum Leckölraum, der über die Ausnehmungen am Ventilglied vorbei fließt, wieder gleichmäßig über den Umfang des Ventilgliedes verteilt, was eine gleichmäßige Strömung des Kraftstoffs in den Leckölraum sicherstellt.

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

Zeichnung

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems dargestellt. Figur 1 zeigt den schematischen Aufbau des gesamten Kraftstoffeinspritzsystems, Figur 2 einen Längsschnitt durch das erfindungsgemäße Steuerventil, Figur 3 eine Vergrößerung von Figur 2 im Bereich des Steuerventilglieds, Figur 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Steuerventilglieds und die Figuren 5a bis 5e verschiedene Ausführungsbeispiele von Steuerventilgliedern in einer Schnittansicht entlang der Linie V-V der Figur 3 beziehungsweise Figur 4.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In Figur 1 ist schematisch der Aufbau des Kraftstoffeinspritzsystems dargestellt. Ein Kraftstofftank 1 ist über eine Kraftstoffleitung 3 mit einer Kraftstoffhochdruckpumpe 5 verbunden, die Kraftstoff unter hohem Druck über eine Hochdruckleitung 7 in einen Hochdrucksammelraum 10 fördert. Über eine in der Zeichnung nicht dargestellte Regeleinrichtung wird im Hochdrucksammelraum 10 ein vorgegebenes Kraftstoffdruckniveau aufrechterhalten. Vom Hochdrucksammelraum 10 führen vier Hochdruckleitungen 12 zu jeweils einem Kraftstoffeinspritzventil 15, wobei in der Hochdruckleitung 12 ein Steuerventil 40 angeordnet ist, das als 3/2-Wegeventil dient und das das Kraftstoffeinspritzventil 15 entweder mit dem Hochdrucksammelraum 10 oder mit einer Leckölleitung 14 verbindet, welche Leckölleitung 14 über ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Leckölsystem mit dem Kraftstofftank 1 verbunden ist. Die Kraftstoffeinspritzventile 15 sind identisch aufgebaut, und in der Figur 1 ist deshalb nur ein Kraftstoffeinspritzventil exemplarisch näher dargestellt. In einem Ventilkörper 17, dessen eines Ende bis in einen Brennraum 25 einer nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine ragt, ist eine Ventilbohrung 18 ausgebildet, in der eine Ventilnadel 19 längsverschiebbar angeordnet ist. Die Ventilnadel 19 ist in einem brennraumabgewandten Abschnitt dichtend in der Ventilbohrung 18 geführt und verjüngt sich unter Bildung einer Druckschulter 20 dem Brennraum 25 zu. Am brennraumseitigen Ende der Ventilnadel 19 ist eine Ventildichtfläche 33 ausgebildet, die mit einem am brennraumseitigen Ende der Ventilbohrung 18 ausgebildeten Ventilsitz 31 zusammenwirkt. Im Ventilsitz 31 ist wenigstens eine Einspritzöffnung 24 ausgebildet, die die Ventilbohrung 18 mit dem Brennraum 25 der Brennkraftmaschine verbindet.
Am brennraumabgewandten Ende der Ventilnadel 19 ist im Ventilkörper 17 ein Federraum 27 ausgebildet, in dem eine Feder 28 unter Vorspannung angeordnet ist, die die Ventilnadel 19 mit der Ventildichtfläche 33 gegen den Ventilsitz 31 preßt. Durch eine radiale Erweiterung der Ventilbohrung 18 ist im Ventilkörper 17 ein Hochdruckraum 22 ausgebildet, der über einen Zulaufkanal 21 mit der Hochdruckleitung 12 verbunden ist und der sich die Ventilnadel 19 umgebend bis zum Ventilsitz 31 erstreckt. Wird Kraftstoff über die Hochdruckleitung 12 in den Hochdruckraum 22 eingeführt, so ergibt sich eine hydraulische Kraft auf die Druckschulter 20, die der Kraft der Feder 28 entgegen gerichtet ist. Bei einem bestimmten Öffnungsdruck übersteigt die hydraulische Kraft auf die Druckschulter 20 die Kraft der Feder 28 und die Ventilnadel 19 bewegt sich vom Brennraum weg und gibt die Einspritzöffnungen 24 frei, so daß Kraftstoff in den Brennraum 25 der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Der dabei in den Federraum 27 an der Ventilnadel 19 vorbei fließende Kraftstoff wird über eine Leckölleitung 29 abgeführt. Die Einspritzung wird dadurch beendet, daß die Kraftstoffzufuhr unterbrochen wird und somit der Kraftstoffdruck im Hochdruckraum 22 unter den Öffnungsdruck abfällt und die Ventilnadel 19 durch die Kraft der Feder 28 zurück in die Schließstellung bewegt wird.

Die Figur 2 zeigt einen Längsschnitt durch das Steuerventil 40 und Figur 3 eine vergrößerte Darstellung der Figur 2 im Bereich des Ventilglieds 42. In einem Steuerventilkörper 41 ist eine Bohrung 43 ausgebildet, die an einem Ende in einen ersten Leckölraum 59 mündet. Der erste Leckölraum 59 ist in einem Anschlußkörper 47 ausgebildet, der gegen den Steuerventilkörper 41 verspannt ist und der an einen Leckölanschluß 58 angeschlossen ist, über den der erste Leckölraum 59 mit einem in der Zeichnung nicht dargestellten Leckölsystem verbunden ist. Am anderen Ende wird die Bohrung 43 durch einen Drosselkörper 51 begrenzt, in dem eine Ablaufdrossel 54 ausgebildet ist, die die Bohrung 43 mit einem zweiten Leckölraum 50 verbindet, welcher zweite Leckölraum 50 ebenfalls mit dem Leckölsystem verbunden ist. Die Ablaufdrossel 54 ist durch eine Dichtkugel 52 verschließbar, welche Dichtkugel 52 mit einem Magnetanker 48 eines Elektromagneten verbunden ist. Durch geeignetes Bestromen des Elektromagneten wird die Dichtkugel 52 entweder gegen das dem Ventilglied 42 abgewandte Ende der Ablaufdrossel 54 gepreßt oder durch eine entsprechende Hubbewegung von der Ablaufdrossel abgehoben, so daß die Verbindung der Bohrung 43 mit dem zweiten Leckölraum 50 elektrisch gesteuert werden kann.

Die Bohrung 43 ist im Durchmesser gestuft ausgebildet und verjüngt sich von einem dem Drosselkörper 51 zugewandten Dichtungsabschnitt 143 zum Anschlußkörper 47 hin unter Bildung eines Ventilsitzes 77 und geht in einen im Durchmesser kleineren Führungsabschnitt 243 über, wobei der Ventilsitz 77 als Ringschulter an der Wand der Bohrung 43 ausgebildet ist. In der Bohrung 43 ist ein kolbenförmiges Ventilglied 42 längsverschiebbar angeordnet, das im Dichtungsabschnitt 143 der Bohrung 43 dichtend geführt ist. Das Ventilglied 42 verjüngt sich vom Drosselkörper 51 weg unter Bildung einer Ventildichtfläche 75, die mit dem Ventilsitz 77 zusammenwirkt. Von der Ventildichtfläche 75 dem Drosselkörper 51 abgewandt ist das Ventilglied 42 im Führungsabschnitt 243 der Bohrung 43 geführt und geht an seinem dem Drosselkörper 51 abgewandten Ende in einen zylinderförmigen Drosselabschnitt 70 über, der bei Anlage der Ventildichtfläche 75 am Ventilsitz 77 aus der Bohrung 43 hinausragt. Die dem Steuerventilkörper 41 zugewandte Kante des Drosselabschnitts 70 bildet eine Absteuerkante 72 und taucht bei der Öffnungshubbewegung des Ventilglieds 42 in die Bohrung 43 ein.
Durch eine radiale Erweiterung der Bohrung 43 ist im Steuerventilkörper 41 ein erster Druckraum 60 ausgebildet, der das Ventilglied 42 umgibt und zwischen dem Dichtungsabschnitt 143 der Bohrung 43 und dem Ventilsitz 77 angeordnet ist. Der erste Druckraum 60 ist über einen Hochdruckanschluß 44 und eine Hochdruckleitung 12 hydraulisch mit dem Hochdrucksammelraum 10 verbunden. Im Bereich des ersten Druckraums 60 ist am Ventilglied 42 eine Ringnut ausgebildet, so daß eine in Richtung des Drosselkörpers 51 weisende, öffnende Druckschulter 68 und eine in Richtung des Anschlußkörpers 47 weisende, schließende Druckschulter 69 am Ventilglied 42 ausgebildet ist, wobei die in axialer Richtung des Ventilglieds 42 projizierte Fläche der öffnenden Druckschulter 68 größer ist als die der schließenden Druckschulter 69.
Zwischen der dem Drosselkörper 51 zugewandten Stirnseite 45 des Ventilglieds 42 und dem Drosselkörper 51 ist ein Steuerraum 56 ausgebildet, in den die Ablaufdrossel 54 mündet. Der Steuerraum 56 ist darüber hinaus über eine im Ventilglied 42 in axialer Richtung verlaufende Längsbohrung 64 und eine die Längsbohrung 64 scheidende Querbohrung 66 mit dem ersten Druckraum 60 verbunden. In Schließstellung des Ventilglieds 42, das ist, wenn die Ventildichtfläche 75 am Ventilsitz 77 anliegt, weist die dem Drosselkörper 51 zugewandte Stirnseite des Ventilglieds 42 einen axialen Abstand zum Drosselkörper 51 auf, der den Gesamthub h_g des Ventilglieds 42 definiert.

Zwischen dem Ventilsitz 77 und dem Führungsabschnitt 243 der Bohrung 43 ist zwischen der Wand der Bohrung 43 und dem Ventilglied 42 ein zweiter Druckraum 62 ausgebildet, der über einen im Steuerventilkörper 41 verlaufenden Hochdruckkanal 46 und eine Hochdruckleitung 12 mit dem Kraftstoffeinspritzventil 15 verbunden ist. Der zweite Druckraum 62 ist über Ausnehmungen 80 am Ventilglied 42 mit dem ersten Leckölraum 59 verbunden, solange die Ventildichtfläche 75 des Ventilglieds 42 am Ventilsitz 77 anliegt. Der Drosselabschnitt 70 des Ventilglieds 42 ragt in dieser Stellung aus der Bohrung 43 heraus in den ersten Leckölraum 59 und die Absteuerkante 72 ist außerhalb der Bohrung 43. Der axiale Abstand der Absteuerkante 72 des Drosselabschnitts 70 zum Ende der Bohrung 43 definiert den Absteuerhub h_a, der kleiner ist als der Gesamthub h_g des Ventilglieds 42, so daß die Absteuerkante 72 in die Bohrung 43 eintaucht, ehe das Ventilglied 42 den Gesamthub h_g durchfahren hat.

Die Funktionsweise des Steuerventils ist wie im folgenden dargestellt: Zu Beginn des Einspritzvorgangs liegt durch den konstanten Druck im Hochdruckspeicherraum 10 auch im ersten Druckraum 60 derselbe Druck an, da dieser über den Hochdruckanschluß 44 und die Hochdruckleitung 12 mit dem Hochdruckspeicherraum 10 verbunden ist. Das Magnetventil ist so bestromt, daß die Dichtkugel 52 die Ablaufdrossel 54 gegen den zweiten Leckölraum 50 verschließt. Durch die Verbindung des ersten Druckraums 60 mit dem Steuerraum 56 über die Querbohrung 66 und die Längsbohrung 64 herrscht im Steuerraum 56 derselbe Druck wie im Druckraum 60, so daß das Ventilglied 42 durch die hydraulische Kraft auf die den Steuerraum 56 begrenzende Stirnseite 45 des Ventilglieds 42 mit der Ventildichtfläche 75 gegen den Ventilsitz 77 gepreßt wird und dadurch den ersten Druckraum 60 gegen den zweiten Druckraum 62 verschließt. Die hydraulischen Kräfte auf die Druckschultern 68,69 des Ventilglieds 42 ergeben eine resultierende Kraft in Öffnungsrichtung des Ventilglieds 42, also in Richtung auf den Drosselkörper 51, jedoch ist diese Kraft weit geringer als die hydraulische Kraft auf die Stirnseite 45 des Ventilglieds 42. Die Öffnungshubbewegung des Ventilglieds 42 wird dadurch eingeleitet, daß durch eine geeignete Bestromung des Elektromagneten die Dichtkugel 52 von der Öffnung der Ablaufdrossel 54 abhebt, so daß der Steuerraum 56 mit dem zweiten Leckölraum 50 verbunden wird. Da der Durchflußwiderstand der Längsbohrung 64 und der Querbohrung 66 größer ist als der Durchflußwiderstand der Ablaufdrossel 54, fließt der Kraftstoff aus dem Steuerraum 56 schneller in den zweiten Leckölraum 50 als er aus dem ersten Druckraum 60 nachströmen kann, so daß der Kraftstoffdruck im Steuerraum 56 abfällt. Dadurch vermindert sich auch die hydraulische Kraft auf die Stirnseite 45 des Ventilglieds 42 und die in Öffnungsrichtung des Ventilglieds 42 wirkende resultierende hydraulische Kraft auf die beiden Druckschultern 68 und 69 bewegt das Ventilglied 42 auf den Drosselkörper 51 zu, bis es mit der Stirnseite 45 an diesem zur Anlage kommt, wodurch die Ventildichtfläche 75 vom Ventilsitz 77 abhebt und den ersten Druckraum 60 mit dem zweiten Druckraum 62 verbindet. Der Druckaufbau im zweiten Druckraum 62 findet zu Beginn der Öffnungshubbewegung des Ventilglieds 42 nicht sofort in vollem Umfang statt, da der zweite Druckraum 62 über die Ausnehmungen 80 mit dem ersten Leckölraum 59 verbunden ist, so daß ein Großteil des einfließenden Kraftstoffs dorthin abfließt. Erst wenn im Zuge der weiteren Längsbewegung des Ventilglieds 42 der Absteuerhub h_a durchfahren ist, also die Absteuerkante 72 des Drosselabschnitts 70 den Führungsabschnitt 243 der Bohrung 43 erreicht hat, wird die Verbindung des zweiten Druckraums 62 zum ersten Leckölraum 59 soweit gedrosselt, daß ein weiterer Druckaufbau durch aus dem ersten Druckraum 60 nachfließenden Kraftstoff stattfindet. Diesen verzögerten Druckaufbau im zweiten Druckraum 62 und damit auch im Einspritzventil 15 kann beispielsweise dafür genutzt werden, vor der Einspritzung mit vollem Kraftstoffdruck eine Voreinspritzung vorzunehmen, die mit dem geringeren Kraftstoffdruck erfolgt und vor dem Eintauchen des Drosselabschnitts 70 in die Bohrung 43 stattfindet. Das mit dem zweiten Druckraum 62 verbundene Kraftstoffeinspritzventil öffnet in der oben beschriebenen Art und Weise, wenn im zweiten Druckraum 62 und damit auch im Hochdruckraum 22 der Öffnungsdruck anliegt.
Das Ende des Einspritzvorgangs wird wiederum durch den Elektromagneten eingeleitet, der durch eine geeignete Bestromung mittels der Dichtkugel 52 die Ablaufdrossel 54 verschließt. Durch den aus dem ersten Druckraum 60 über die Querbohrung 66 und die Längsbohrung 64 in den Steuerraum 56 zufließenden Kraftstoff baut sich im Steuerraum 56 der gleiche Druck wie im ersten Druckraum 60 auf, und das Ventilglied 42 wird durch die hydraulische Kraft auf die Stirnseite 45 vom Drosselkörper 51 weg bewegt. Sobald im Zuge dieser Schließbewegung des Ventilglieds 42 der Drosselabschnitt 70 aus dem Führungsabschnitt 243 austaucht, wird der zweite Druckraum 62 mit dem ersten Leckölraum 59 verbunden, wodurch der Kraftstoffdruck im zweiten Druckraum 62 steil abfällt. Hierdurch wird ein sauberes und schnelles Schließen des Steuerventils 40 erreicht, da die hydraulische Kraft auf die Ventildichtfläche 75 der hydraulischen Schließkraft auf die Stirnseite 45 des Ventilglieds 42 in weit geringerem Maße entgegenwirkt. Der Druckabfall im zweiten Druckraum 62 bei der Schließbewegung des Ventilglieds 42 läßt sich über den Querschnitt und die Länge der Ausnehmungen 80 bestimmen und so genau an die entsprechenden Erfordernisse anpassen.

In Figur 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Steuerventils 40 im Längsschnitt dargestellt. Die Form des Steuerventilkörpers 41 entspricht der in Figur 3 dargestellten, und ebenso ist die Funktion des Ventilglieds 42 in der Bohrung 43 identisch mit dem in Figur 3 dargestellten, so daß hier keine weitere detaillierte Beschreibung des Aufbaus erfolgt. Der Unterschied des in Figur 4 dargestellten Ventilglieds 42 zu dem in Figur 3 gezeigten besteht darin, daß zwischen dem Drosselabschnitt 70 und dem dem Drosselabschnitt zugewandten Ende der Ausnehmungen 80 eine am Ventilglied 42 umlaufende Ringnut 82 ausgebildet ist. Der Kraftstoff fließt vom zweiten Druckraum 62 in den ersten Leckölraum 59 durch eine oder mehrere Ausnehmungen am Ventilglied 42, so daß der Kraftstoffstrom im Bereich des Drosselabschnitts nicht gleichmäßig über die Absteuerkante 72 läuft. Durch die Ringnut 82 kann sich der Kraftstoff gleichmäßig über den gesamten Umfang des Ventilglieds 42 verteilen und so die Absteuerkante ebenso gleichmäßig überströmen, was eine sichere und zuverlässige Funktion des Ventilglieds 42 sicherstellt.

In den Figuren 5a, 5b, 5c, 5d und 5e sind Schnittbilder entlang der Linie V-V der Figur 3 oder Figur 4 gezeigt und stellen verschiedene Ausführungsformen der Ausnehmungen 80 dar. In Figur 5a sind die Ausnehmungen 80 als Längsnuten im Ventilglied 42 ausgeführt, die einen in etwa parabolischen Querschnitt aufweisen und die gleichmäßig über den Umfang verteilt sind. Neben den sechs in der Figur 5a dargestellten Nuten können auch mehr oder weniger viele Nuten ausgebildet sein.
In Figur 5b sind die Ausnehmungen 80 durch Nuten gebildet, die einen kreisbogenförmigen Querschnitt aufweisen. In der Abbildung sind drei solcher Nuten am Ventilglied 42 ausgebildet, es können aber auch mehr oder weniger viele Nuten ausgebildet sein, die vorzugsweise gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet sind.
In Figur 5c sind die Ausnehmungen 80 am Ventilglied 42 durch zwei flache, zueinander parallele Abschliffe ausgebildet. Es läßt sich durch diese sehr einfach herzustellenden Ausnehmungen der Querschnitt der Verbindung vom zweiten Druckraum 62 zum ersten Leckölraum 59 problemlos einstellen.
Figur 5d zeigt die gleichen Ausnehmungen wie Figur 5c, nur sind hier drei flache Abschliffe gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet. Entsprechend zeigt Figur 5e vier flache Abschliffe, wobei die gegenüberliegenden Abschliffe zueinander parallel sind.

Wie in Figur 1 dargestellt kann es vorgesehen sein, das erfindungsgemäße Steuerventil 40 in der Hochdruckleitung 12 als separates Element anzuordnen, das getrennt vom Einspritzventil gebaut ist. Es kann aber auch vorgesehen sein, das Steuerventil 40 und das Einspritzventil 15 in einem Gehäuse auszubilden, so daß beide eine Einheit bilden.

Claims

Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen mit einem Hochdrucksammelraum (10), der über eine Hochdruckleitung (12) mit wenigstens einem Kraftstoffeinspritzventil (15) verbunden ist, wobei in der Hochdruckleitung (12) ein Steuerventil (40) angeordnet ist, das eine in einem Steuerventilkörper (41) ausgebildete Bohrung (43) und ein darin längsverschiebbar angeordnetes, kolbenförmiges Ventilglied (42) umfaßt, wobei zwischen der Wand der Bohrung (43) und dem Ventilglied (42) ein erster Druckraum (60) und dazu axial versetzt ein zweiter Druckraum (62) ausgebildet sind, welcher erste Druckraum (60) mit dem Hochdrucksammelraum (10) und welcher zweite Druckraum (62) mit dem Kraftstoffeinspritzventil (15) verbunden ist, wobei das Ventilglied (42) mit der Bohrung (43) ein erstes Ventil bildet, durch das die Verbindung der beiden Druckräume (60; 62) durch eine Längsbewegung zwischen einer Öffnungs- und einer Schließposition gesteuert wird, welche Positionen den Gesamthub (h_g) begrenzen, und einem ersten Leckölraum (59), in den die Bohrung (43) mündet, mit einem zwischen dem Ventilglied (42) und der Wand der Bohrung (43) ausgebildeten Kanal, wobei das Ventilglied (42) am leckölseitigen Ende des Kanals mit der Bohrung (43) ein zweites Ventil bildet, welches in Schließstellung des ersten Ventils den Kanal öffnet und so den zweiten Druckraum (62) mit dem ersten Leckölraum (59) verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ventil als Schieberventil ausgebildet ist, welches durch einen zylindrischen, in den ersten Leckölraum (59) ragenden, als Drosselabschnitt (70) ausgebildeten Endabschnitt des Ventilglieds (42) gebildet wird, welcher Drosselabschnitt (70) bei der Öffnungshubbewegung des Ventilglieds (42) nach einem Teil des Gesamthubs (h_g) dichtend in die Bohrung (43) eintaucht.
Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung in einem Steuerventilkörper (41) ausgebildet ist, der mit seiner ebenen Stirnfläche am Austritt der Bohrung (43) eine Steuerkante (73) bildet, die mit einer am Endabschnitt des Ventilglieds (42) parallel zur Steuerkante (73) ausgebildeten Absteuerkante (72) zusammenwirkt und leckölseitig den Kanal begrenzt.
Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal durch Ausnehmungen (80) am Ventilglied (42) gebildet ist.
Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (80) als Längsnuten ausgebildet sind, die vorzugsweise gleichmäßig über den Umfang des Ventilglieds (43) angeordnet sind.
Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal durch Ausnehmungen an der Wand der Bohrung (43) gebildet ist, welche Ausnehmungen mit wenigstens einer Ausnehmung am Ventilglied (42) ständig verbunden sind.
Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Ausnehmung am Ventilglied (42) als Ringnut (82) ausgebildet ist.