DE10115396A1

DE10115396A1 - Kraftstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE10115396A1
Application number: DE2001115396
Authority: DE
Inventors: Achim Brenk; Wolfgang Klenk; Roland Bleher; Uwe Gordon; Manfred Mack
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-03-29
Filing date: 2001-03-29
Publication date: 2002-10-10
Also published as: WO2002079638A1; BR0204505A; JP2004518897A; EP1373717A1

Abstract

Bei einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung (1) für Brennkraftmaschinen mit jeweils einem in einer Zufuhrleitung (5) des Kraftstoffs vorgesehenen Einspritzventil (6) für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine und mit einem den Öffnungshub des Ventilglieds (11) des Einspritzventils (6) begrenzenden hydraulischen Hubanschlag (19), der als hydraulischer Dämpfungsraum (21) ausgebildet ist und ein hydraulisch steuerbares Hubsteuerventil (24) aufweist, welches in Abhängigkeit des in seiner Steuerleitung (25) herrschenden Drucks die Verbindung des Dämpfungsraums (21) zur Leckölseite (3) sperrt, sind die Steuerleitungen (25) der einzelnen Hubsteuerventile (24) über eine Steuerventileinheit entweder mit einem Niederdruckspeicher (26) oder mit einer Leckölseite (3) verbindbar.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht von einer Kraftstoffeinspritzvorrich tung nach der Gattung des Patentanspruchs 1 aus. Eine sol che aus der DE 197 39 905 A1 bekannte Kraftstoffeinspritz vorrichtung umfaßt ein Einspritzventil mit einem nach außen aus einer Bohrung des Ventilkörpers austauchenden Ven tilglied. An dem Ventilglied sind zwei axial übereinander liegende Reihen von Spritzlöchern vorgesehen, die beim nach außen gerichteten Öffnungshub des Ventilglieds nach einander aufsteuerbar sind. Das Einspritzventil weist ei nen den Öffnungshub des Ventilglieds begrenzenden zweistu figen hydraulischen Hubanschlag auf, der als hydraulischer Dämpfungsraum mit zusteuerbarer Entlastung ausgebildet ist. Bei der Öffnungshubbewegung wird der Kraftstoff im Dämpfungsraum durch zwei Anschliffe am Ventilglied und über jeweils den Anschliffen zugeordnete Entlastungslei tungen in einen Niederdruckraum gepreßt. Die Dichtkante des ersten Anschliffs ist dabei brennraumnäher als die des zweiten Anschliffs ausgebildet, so daß die Dichtkante des ersten Anschliffs in die Bohrung eintaucht, sobald eine Einspritzöftnungsreihe aus der Bohrung des Ventilglieds ausgetaucht ist. In der weiteren Huböffnungsphase wird der Kraftstoff im Dämpfungsraum ausschließlich über den zwei ten Anschliff und dessen Entlastungsleitung geleitet. In der Entlastungsleitung des zweiten Anschliffs ist ein hy draulisch gesteuertes Entlastungsventil angeordnet, das erst dann öffnet, wenn der im Dämpfungsraum herrschende Druck die Schließkraft der auf das Ventilglied des Entla stungsventils wirkenden Schließfeder überschreitet. Die Schließfeder ist an der einen Stirnfläche eines axial ver schiebbaren Kolbens abgestützt, dessen andere abgewandte Stirnseite einen hydraulischen Arbeitsraum begrenzt. Indem der Arbeitsraum über eine Steuerleitung mit einer unter Druck stehenden Hydraulikflüssigkeit aus einem Hydraulik system beaufschlagt wird, läßt sich der Kolben und damit die Schließkraft der Schließfeder in Abhängigkeit vom Be triebskennfeld der Brennkraftmaschine verstellen. Über den Steuerdruck läßt sich somit steuern, wie weit das Ventil glied bei der Öffnungshubbewegung aus der Bohrung aus taucht und ob nur eine oder beide Einspritzöffnungsreihen freigegeben werden.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß die hydraulische Betätigung der Hubsteuerventile mit Nieder druck und mit Hilfe eines einzigen weiteren Steuerventils erfolgt, das über einen Aktor schaltbar ist und den Druck in der Steuerleitung zum Hubsteuerventil beeinflussen kann. Die Verwendung von Niederdruck als Steuergröße hat große Vorteile und reduziert die Absteuerverluste des Ge samtsystems bzw. führt zu einer Verbesserung des System wirkungsgrads. Wird der Niederdruck aus der Absteuermenge der die Kraftstoffzumessung der Einspritzventile steuern den Zumeßventile entnommen, so ergibt sich eine weitere Verbesserung des Gesamtwirkungsgrads.

Der gesamte Steuermengenbedarf kann aus der Absteuerung (Druckentlastung) der Einspritzventile gedeckt werden. Dies ist aus energetischer Sicht wesentlich günstiger als die Verwendung eines Vorförderdruckniveaus zur Betätigung der Hubsteuerventile. Auf eine separate druckgeregelte Vorförderpumpe kann verzichtet werden.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Ge genstands der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Kraft stoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Kraftstoff einspritzvorrichtung in einer schematischen Ge samtdarstellung; und

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Kraftstoff einspritzvorrichtung analog zur Darstellung in Fig. 1.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Das in Fig. 1 insgesamt mit 1 bezeichnete erste Ausfüh rungsbeispiel einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen weist eine Kraftstoffhochdruckpumpe 2 auf, die saugseitig mit einem Kraftstofftank 3 und druck seitig mit einem Hochdruckspeicher (Common Rail) 4 verbun den ist. Von diesem Hochdruckspeicher 4 wird der unter Hochdruck stehende Kraftstoff über Zufuhrleitungen 5 zu den einzelnen, in den Brennraum der zu versorgenden Brenn kraftmaschine ragenden druckgesteuerten Einspritzventile (Injektoren) 6 abgeführt, von denen in Fig. 1 nur eines gezeigt ist. Zur Steuerung des Einspritzvorganges ist jedem Einspritzventil 6 jeweils ein elektrisch betätigbares Zumeßventil 7 in Form z. B. eines 3/2-Wege-Ventils zugeord net. Der Druck im Hochdruckspeicher 4 wird mittels eines 2/2-Wege-Magnetventils 8 gesteuert, über das der Hoch druckspeicher 4 mit dem Kraftstofftank 3, d. h. mit der Leckölseite verbindbar ist.

Das als A-Düse ausgebildete Einspritzventil 6 umfaßt ein gegen die Wirkung einer Schließfeder 9 nach außen aus ei ner Führungsbohrung 10 des Ventilgehäuses austauchendes kolbenförmiges Ventilglied 11. Am Ventilglied 11 sind zwei axial übereinander liegende Reihen von Spritzlöchern 12, 13 vorgesehen, die beim nach außen gerichteten Öffnungshub des Ventilglieds 11 nacheinander aufsteuerbar sind. Über Längskanäle 14 im Ventilglied 11 sind die Spritzlöcher 12, 13 mit einem ringförmigen Druckraum 15 verbunden, in den die Zufuhrleitung 5 im Einspritzventil 6 mündet. Im Be reich des Druckraums 15 hat das Ventilglied 11 eine Druck schulter 16, an welcher der über die Zufuhrleitung 5 zuge führte Kraftstoff im Öffnungssinn (d. h. nach außen) am Ventilglied 11 angreift. Das Ventilglied 11 ist am einen Ende eines Schafts 17 vorgesehen, der an seinem anderen Ende einen Federteller 18 trägt, an welchem die anderen ends am Ventilgehäuse abgestützte Schließfeder 9 angreift. Der vom Ventilglied 11 beim Öffnen durchgeführte Hub wird durch einen hydraulischen Hubanschlag 19 gesteuert. Der dazu am Schaft 17 vorgesehene Kolben 20 begrenzt mit sei ner einen Stirnseite einen Dämpfungsraum 21 mit zwei axial zueinander versetzten Entlastungskanälen 22, 23, die beim Öffnungshub des Ventilglieds 11 nacheinander verschlossen werden. Über den ersten Entlastungskanal 22 ist der Dämp fungsraum 21 mit dem Kraftstofftank 3, d. h. mit der Leckölseite, und über den zweiten Entlastungskanal 23 mit ei nem hydraulisch steuerbaren, federbelasteten Hubsteuerven til 24 (3/2-Wege-Ventil) verbunden, welches in Abhängig keit des in seiner Steuerleitung 25 herrschenden Drucks den Dämpfungsraum 21 mit dem Kraftstofftank 3, d. h. mit der Leckölseite, oder mit einem Druckspeicher 26 verbin det. Die Steuerleitungen 25 der Hubsteuerventile 24 sind über ein 3/2-Wege-Steuerventil 27 entweder mit dem Druck speicher 26 oder mit dem Kraftstofftank 3, d. h. mit der Leckölseite verbindbar. Das Steuerventil 27 kann über ei nen Aktor betätigt werden, um die Hubsteuerventile 24 al ler Einspritzventile 6 gleichzeitig umzuschalten. Über das Zumeßventil 7 und ein dazwischen vorgesehenes federbela stetes Gleichdruck- bzw. Druckregelventil 28 (z. B. auf 60 bar eingestellt) läßt sich der Druckspeicher 26 mit Kraftstoff aus dem Druckraum 15 füllen, wobei der Druck speicher 26 über ein weiteres federbelastetes Gleichdruck- bzw. Druckregelventil 29 (auf z. B. 10 bar eingestellt) mit dem Kraftstofftank 3, d. h. mit der Leckölseite verbunden ist. Mit Hilfe des Druckregelventils 28 wird im Lecköl rücklauf des Zumeßventils 7 ein Standdruck von 60 bar und anschließend durch das Druckregelventil 29 im Druckspei cher 26 ein zweites tieferes Druckniveau von 10 bar er zeugt, welches für die Niederdrucksteuerung der Hubsteuer ventile 24 herangezogen wird. Der gesamte Steuermengenbe darf kann aus der Absteuerung (Druckentlastung) der Ein spritzventile 6 gedeckt werden.

Die Kraftstoffeinspritzung, d. h. der Öffnungshub des Ven tilglieds 11, wird durch Bestromen des Zumeßventils 7 ein geleitet.

Bei unbestromtem 3/2-Wege-Steuerventil 27 herrscht in der Steuerleitung 25 der Steuerdruck des Druckspeichers 26, so daß das Hubsteuerventil 24 mit Hilfe dieses Steuerdruckes entgegen der Federkraft geschaltet wird und, wie in Fig. 1 gezeigt, den Dämpfungsraum 21 mit dem Kraftstofftank 3 verbindet. Dann strömt beim Öffnen des Ventilglieds 11 der durch den Kolben 20 aus dem Dämpfungsraum 21 verdrängte Kraftstoff über den zweiten Entlastungskanal 23 ab, so daß eine Hubbegrenzung nicht stattfindet. Erst wenn der Kolben 20 bei seiner Hubbewegung den zweiten Entlastungskanal 23 mit seiner Steuerkante 30 verschließt, wird der im Dämp fungsraum 21 befindliche Kraftstoff durch den Kolben 20 komprimiert und dadurch der Öffnungshub des Ventilglieds 11 hydraulisch begrenzt. Bei diesem Maximalhub des Ventil glieds 11 von 100% sind beide Spritzlochreihen 12, 13 freigegeben.

Hingegen ist bei geöffnetem, d. h. bestromtem 3/2-Wege- Steuerventil 27 die Steuerleitung 25 mit dem Kraftstoff tank 3 verbunden und damit entlastet, so daß das Hubsteu erventil 24 nunmehr den Dämpfungsraum 21 mit dem Druck speicher 26 verbindet. Der Druckspeicher 26 hat ein sehr geringes Volumen, um einen präzisen Hubanschlag zu gewähr leisten, ist aber so groß, daß es nicht zu Schwingungen des Ventilglieds 11 kommt. Wenn beim Öffnen des Ventil glieds 11 der Kolben 20 mit seiner Steuerkante 30 den er sten Entlastungskanal 22 verschließt, wird der im Dämp fungsraum 21 befindliche Kraftstoff durch den Kolben 20 komprimiert. Dadurch wird der Öffnungshub des Ventilglieds 11 hydraulisch auf einen Teilhub von z. B. 50% begrenzt, bei dem nur die unteren Spritzlöcher 12 für eine Einsprit zung freigegeben werden.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Kraftstoffeinspritzvorrichtung 31 ist die Steuerleitung 25 der Hubsteuerventile 24 über ein 2/2-Wege-Steuerventil 32 mit dem Kraftstofftank 3 ver bindbar und über eine Drossel 33 mit dem Druckspeicher 26 verbunden.

Bei geschlossenem, d. h. unbestromtem 2/2-Wege-Steuerventil 32 herrscht in der Steuerleitung 25 der Steuerdruck des Druckspeichers 26, so daß das Hubsteuerventil 24 entgegen der Federkraft geschaltet wird, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Hingegen wird bei geöffnetem, d. h. bestromtem 2/2-Wege- Steuerventil 32 permanent Kraftstoff aus dem Druckspeicher 26 über die Drossel 33 in den Kraftstofftank 3 gefördert, so daß die Steuerleitung 25 entlastet ist und das Hubsteu erventil 24 durch die Federkraft in seine andere Stellung geschaltet wird.

Claims

1. Kraftstoffeinspritzvorrichtung (1; 31) für Brenn kraftmaschinen, mit jeweils einem in einer Zufuhrlei tung (5) des Kraftstoffs vorgesehenen Einspritzventil (6) für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine und mit einem den Öffnungshub des Ventilglieds (11) des Ein spritzventils (6) begrenzenden hydraulischen Huban schlag (19), der als hydraulischer Dämpfungsraum (21) ausgebildet ist und ein hydraulisch steuerbares Hub steuerventil (24) aufweist, welches in Abhängigkeit des in seiner Steuerleitung (25) herrschenden Drucks die Verbindung des Dämpfungsraums (21) zur Leckölsei te (3) sperrt, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerleitungen (25) der einzelnen Hubsteuer ventile (24) über eine Steuerventileinheit entweder mit einem Niederdruckspeicher (26) oder mit der Leck ölseite (3) verbindbar sind.

2. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß die Steuerventileinheit durch ein 3/2-Wege-Steuerventil (27) gebildet ist, das die Steuerleitungen (25) der einzelnen Hubsteuer ventile (24) entweder mit dem Niederdruckspeicher (26) oder der Leckölseite (3) verbindet.

3. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß die Steuerventileinheit durch ein 2/2-Wege-Steuerventil (32), mittels dem die Steuerleitungen (25) der einzelnen Hubsteuerventile (24) mit der Leckölseite (3) verbindbar sind, und durch eine Drosssel (33), mittels der die Steuerlei tungen (25) der einzelnen Hubsteuerventile (24) mit dem Niederdruckspeicher (26) verbunden sind, gebildet ist.

4. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Niederdruckspeicher (26) mit dem Druckraum (15) der einzelnen Einspritzventile (6) jeweils über eine Ven tileinheit verbunden ist.

5. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 4, da durch gekennzeichnet, daß die Ventileinheit durch das die Kraftstoffzumessung eines Einspritzventils (6) steuernde Zumeßventils (7) gebildet ist, das den Druckraum (15) des Einspritzventils (6) entweder mit dem einzuspritzenden Kraftstoff und oder mit dem Nie derdruckspeicher (26) verbindet.

6. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Niederdruckspei cher (26) über ein erstes Druckregelventil (28) mit der Ventileinheit verbunden ist.

7. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der Ansprü che 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck speicher (26) über ein zweites Druckregelventil (29) mit der Leckölseite (3) verbunden ist.

8. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerventileinheit elektrisch betätigbar ist.

9. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulisch gesteuerten Hubsteuerventile (24) der einzelnen Einspritzventile (6) jeweils durch ein 3/2- Wege-Ventil gebildet sind, das den Dämpfungsraum (21) des jeweiligen Einspritzventils (6) entweder mit der Leckölseite (3) oder mit einem Druckbehälter, insbe sondere mit dem Niederdruckspeicher (26) verbindet.