DE19634105A1

DE19634105A1 - Einspritzventil für Verbrennungskraftmaschinen

Info

Publication number: DE19634105A1
Application number: DE1996134105
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dr Ing Augustin
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1996-08-23
Filing date: 1996-08-23
Publication date: 1998-01-15
Also published as: ITRM970511A1; IT1294249B1; GB2316447B; GB2316447A; GB9717464D0; FR2750172A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Einspritzventil für Ver brennungskraftmaschinen nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.

Ein Einspritzventil dieser Art ist in der EP 0 615 064 A1 beschrieben. Es wird auch als "common rail injec tor" bezeichnet. Dabei ist das Ventil auch im Ruhezu stand, d. h. in dem Zustand, in welchem die Düsennadel geschlossen ist und keine Kraftstoffeinspritzung er folgt, mit Hochdruck beaufschlagt. Die Düsennadel wird dabei einerseits durch die Düsennadelfeder und ande rerseits durch die Druckbeaufschlagung eines Steuer raumes, der mit der Hochdruckzuleitung in Verbindung steht, in Schließstellung gehalten. Bei abgeschaltetem Motor, wenn kein Hochdruck mehr im System vorhanden ist, hält die Düsennadelfeder alleine die Düsennadel in Schließstellung, womit ein Eindringen von Kraft stoff in den Zylinderraum vermieden wird.

Im Betrieb, d. h. wenn Kraftstoff eingespritzt werden soll, wird durch eine Aktivierung eines Elektromagne ten erreicht, daß der Steuerraum mit einer Druckentla stungsleitung verbunden wird. Aufgrund der vorgegebe nen Druck- und Durchmesserverhältnisse bewirkt der Hochdruck ein Öffnen der Düsennadel gegen die Schließ kraft der Düsennadelschließfeder.

Die Düsennadelschließfeder stützt sich bei dem Ein spritzventil nach der EP 0 615 064 an ihrem einen Ende auf dem rückseitigen Ende der Düsennadel ab, während sie sich mit ihrem anderen Ende an einem feststehenden Teil des Gehäuses abstützt. Nachteilig bei diesem vor bekannten Einspritzventil ist, daß die Düsennadel schließfeder nicht nur im Ruhezustand der Einspritzdü se, sondern auch im Betrieb in Funktion ist, wobei sie ständig dynamisch beansprucht wird. Dies bedeutet, es besteht eine entsprechende Störungsanfälligkeit, wie z. B. Verschleiß, Lebensdauerreduzierung bis hin zu einem Federbruch. Nachteilig ist weiterhin auch, daß sich Eigenschwingungen der Feder im Betrieb einstellen können, die das Kraftstoffzufuhrverhalten entsprechend verändern.

Aus der DE 38 24 467 A1 ist ein Einspritzventil für Großmotoren beschrieben, wobei deren Schließfeder durch verschiedene Kolben mehr oder weniger vorge spannt werden kann. Hierzu sind zwei Kolben vorhanden. Das Ventil bezieht sich nicht auf ein "Common-rail- System". Durch eine jeder wird die Düsennadel in Schließstellung gehalten. Weiterhin sind mehrere Ein spritzlöcher vorgesehen, die unabhängig von einander ansteuerbar sind.

In der DE 38 11 885 C2 ist eine Einspritzvorrichtung mit einer Vor- und Haupteinspritzung und einem feder belasteten Kolben vorbekannt. Die Einspritzvorrichtung ist insgesamt von anderem Aufbau und bezieht sich nicht auf "Common-rail-System".

In der DE 41 15 103 A1 ist eine Einspritzvorrichtung mit einer Hochdruckpumpe nach einem "Common-rail- System" beschrieben. Das Ventil weist keinen Schließ- bzw. Steuerkolben auf. Diese Aufgabe wird von einem Nadelschaft der Düsennadel übernommen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Einspritzventil der eingangs erwähnten Art zu schaffen, das einfacher im Aufbau, insbesondere weni ger störungsanfällig ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kenn zeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung und Ausbildung der Düsennadelschließfeder ist diese im Betriebszu stand, d. h. wenn die Düsennadel geöffnet ist und Kraftstoff in den dazugehörigen Zylinderraum einge spritzt wird, wirkungslos und damit ohne dynamische Belastungen. Durch die Überbrückung der Düsennadel schließfeder wirkt der Steuerkolben direkt mechanisch auf die Düsennadel. Die erfindungsgemäße Düsennadel schließfeder wird praktisch nur dann benutzt bzw. kommt nur dann in Funktion, wenn sie benötigt wird, nämlich im Ruhezustand des Einspritzventiles, um ein Ausströmen von Kraftstoff in den Zylinderraum zu ver hindern. In allen anderen Fällen, d. h. wenn Druck im System vorhanden ist, ist sie bewegungslos.

Ein weitere Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung be steht darin, daß bei dieser Ausgestaltung der Ein spritzdüse eine relativ kurze Baulänge erreicht wird, denn die Düsennadelschließfeder ist platzsparend zwi schen dem Steuerkolben und der Düsennadel angeordnet. Im Vergleich zu Lösungen nach dem Stand der Technik entfallen bei der erfindungsgemäßen Lösung auch Dicht flächen und es wird eine einfache Konstruktion der Einspritzdüse geschaffen, was zu einer entsprechenden Kosteneinsparung führt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind aus den Unteransprüchen und aus den nachfolgend anhand der Zeichnung beschriebenen Ausfüh rungsbeispielen ersichtlich.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung der errindungsgemä ßen Einspritzdüse im Längsschnitt;

Fig. 2 ausschnittsweise eine Einspritzdüse mit ei ner anderen Anordnung der Düsennadelschließ feder; und

Fig. 3 ausschnittsweise eine Einspritzdüse mit ei ner dritten Anordnung der Düsennadelschließ feder.

Das nachfolgend beschriebene Einspritzventil ist grundsätzlich bezüglich Aufbau und Wirkungsweise von bekannter Bauart (siehe z. B. EP 0 615 064 A1), weshalb nur die für die Erfindung wesentlichen Teile näher beschrieben werden.

Das Einspritzventil weist ein Düsengehäuse 1 auf, mit einem Einlaßkanal 2, der mit einem "Common-rail- System" unter Hochdruck verbunden ist. In einer Boh rung des Düsengehäuses 1 ist ein Steuerkolben 3 mit einem Steuerraum 4, der sich hinter dem Steuerkolben 3 befindet, angeordnet. Über eine Zweigleitung 2a mit einer Drosselstelle 5 ist der Steuerraum 4 mit dem unter Hochdruck einströmenden Kraftstoff verbunden. Der Steuerraum 4 ist weiterhin über eine Ablaufdros selstelle 6, die über ein Magnetventil als 2-Wege ventil verschließbar ist, mit einer Druckentla stungsleitung 8 verbunden. Das Magnetventil 7 ist in bekannter Weise von einem Elektromagneten 9 aus betä tigbar. Der Steuerraum 4 kann auf diese Weise bei ei ner Betätigung des Magnetventiles durch den Elektroma gneten 9 und der daraus resultierenden Öffnung der Ablautdrossel 6 druckentlastet werden.

Der Steuerkolben 3 wirkt aufgrund des Druckes in dem Steuerraum 4 kräftemäßig auf die Rückseite eines Dü sennadelschaftes 10 einer Düsennadel 11. Die Düsenna del 11 gibt, sofern sie sich nicht in der Schließstel lung befindet, wobei die auf einem Ventilsitz 12 im Düsengehäuse 1 anliegt, Einspritzkanäle 13 zu einem nicht dargestellten Zylinderraum frei.

Ein Ringraum 14, der sich auf der zu der Düsennadel 11 gerichteten Seite des Steuerkolbens 4 an diesen an schließt, ist zur Ableitung von Leckagekraftstoff über eine Leckageleitung 15 mit einem Kraftstoffrücklauf verbunden.

Der Steuerkolben 3 ist mit einer zentralen Bohrung 16 versehen, die zur Düsennadel 11 hin offen ist. In der Bohrung 16 ist eine Düsennadelschließfeder 17 angeord net. Die Düsennadelschließfeder 17 besitzt eine derar tige Größe und Länge, daß sie im komprimierten Zustand bei einem Vorliegen von Hochdruck in dem Einlaßkanal 2 und der Abzweigleitung 2a vollständig in der Bohrung 16 aufgenommen wird.

Wie aus der Fig. 1 ersichtlich ist, liegt damit der Steuerkolben 3 mit seiner zu der Düsennadel 11 gerich teten Stirnseite direkt an einem rückseitigen Ende des Düsennadelschaftes 10 an.

Das erfindungsgemäße Einspritzventil funktioniert nun auf folgende Weise:
Im Betrieb, d. h. bei ständig anliegendem Systemdruck ist die Düsennadelschließfeder 17 überbrückt. Der Steuerkolben 3 und der Düsennadelschaft 10 liegen di rekt aneinander an. Je nachdem, ob das Magnetventil 7 durch den Elektromagneten 9 die Ablaufdrossel 6 in Offen- oder Schließstellung hält, befindet sich die Düsennadel 11 in bekannter Weise in geöffnetem oder geschlossenem Zustand. Lediglich im Ruhezustand, wenn kein Hochdruck in dem Einlaßkanal 2 und damit auch in dem Abzweigkanal 2a herrscht, tritt die Düsennadel schließfeder 17 in Funktion. Aufgrund des fehlenden Gegendruckes auf einen Hochdruckraum 18, von dem aus die Einspritzöffnungen 13 abgehen, wirkt in diesem Fall die Federkraft auf das rückseitige Ende des Dü sennadelschaftes 10 und drückt damit die Düsennadel 11 auf den Ventilsitz 12.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 2 ist die Düsennadel 11 grundsätzlich von gleichem Aufbau, wie die in der Fig. 1 beschriebene. Anstelle einer Bohrung 16 in dem Steuerkolben 3 ist hier zur Führung und auch für eine direkte mechanische Verbindung bzw. direkte Anlage des Steuerkolbens 3 an dem Düsennadelschaft 10 im Betrieb ein Stift 19 als Führungsglied angeordnet. Die Düsennadelschließfeder 17 ist um den Stift 19 ge legt und durch diesen geführt.

In der Fig. 3 ist eine äquivalente Lösung bezüglich der Führung der Düsennadelschließfeder 17 dargestellt. Anstelle eines Stiftes 19 als Führungsglied ist hier eine Hülse 20 vorgesehen. Die Hülse 20 ist als Ab standshalter, wie der Stift 19, zwischen dem Steuer kolben 3 und dem hinteren Ende des Düsennadelschaftes 10 angeordnet. Der Stift 19 gemäß Fig. 2 und die Hülse gemäß Fig. 3 sind entweder mit dem Steuerkolben 3 oder dem Düsennadelschaft 10 verbunden. Im Betrieb liegt die Hülse 20, ebenso wie der Stift 19, mit seiner Stirnseite jeweils an dem anderen Teil, d. h. entweder an dem Steuerkolben 3 oder dem Düsennadelschaft 10 - je nachdem, mit welchem er verbunden ist - an. Dies bedeutet, auch in den Fällen der Fig. 2 und 3, ist die Düsennadelschließfeder 17 in diesem Zustand überbrückt bzw. wirkungslos. Lediglich bei Fehlen von Hochdruck im System wirkt die Federkraft zwischen dem Steuerkol ben 3 und dem Düsennadelschaft 10, womit die Düsenna del 11 auf den Ventilsitz 12 gedrückt wird.

Claims

1. Einspritzventil für Verbrennungskraftmaschinen mit einer Düsennadel, mit einem mittels eines Elektro magneten betätigbaren Ventil, mit einem Steuer raum, der mit einer Zuleitung für unter Druck ste henden Brennstoff verbunden ist und der bei geöff netem Ventil mit einer Druckentlastungsleitung verbunden ist, wobei der Brennstoffdruck im Steu erraum über einen Steuerkolben auf das rückseitige Ende der Düsennadel zusammen mit einer Düsennadel schließfeder einwirkt und letzteres dadurch an ei nen Ventilsitz des Einspritzventiles andrückbar ist, wobei sich die Düsennadelschließfeder mit ih rem einen Ende direkt an dem rückseitigen Ende der Düsennadel oder einem mit der Düsennadel in Ver bindung stehenden Zwischenglied abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Düsennadelschließfeder (17) mit ihrem anderen Ende direkt an dem Steuerkolben (3) oder an einem über mit dem Steuerkolben (3) verbindba den Zwischenglied abstützt, wobei die Düsennadel schließfeder (17) eine derartige Lage und/oder Länge aufweist, daß sie in geöffnetem Zustand der Düsennadel (11) überbrückt ist.

2. Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsennadelschließfeder (17) in einer zu der Düsennadel (11) hin offenen Bohrung (16) in dem Steuerkolben (3) angeordnet ist.

3. Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Steuerkolben (3) und der Düsennadel (11) wenigstens ein Führungsglied (19, 20) angeord net ist, das als Führung für die Düsennadel schließfeder (17) ausgebildet ist, wobei das Füh rungsglied (19, 20) entweder mit dem Steuerkolben (3) oder mit der Düsennadel (11) verbunden ist.

4. Einspritzventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsglied als zentraler Stift (19) ausge bildet ist, auf dem die Düsennadelschließfeder (17) geführt ist.

5. Einspritzventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsglied als Hülse (20) ausgebildet ist, in deren Inneren die Düsennadelschließfeder (17) geführt ist.