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DE102009028497A1 - Kraftstoffzumesseinrichtung für eine Kraftstoffeinspritzanlage - Google Patents

Kraftstoffzumesseinrichtung für eine Kraftstoffeinspritzanlage Download PDF

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Publication number
DE102009028497A1
DE102009028497A1 DE200910028497 DE102009028497A DE102009028497A1 DE 102009028497 A1 DE102009028497 A1 DE 102009028497A1 DE 200910028497 DE200910028497 DE 200910028497 DE 102009028497 A DE102009028497 A DE 102009028497A DE 102009028497 A1 DE102009028497 A1 DE 102009028497A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
valve piston
metering device
fuel
fuel metering
valve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE200910028497
Other languages
English (en)
Inventor
Friedrich Boecking
Sylvain Besancon
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE200910028497 priority Critical patent/DE102009028497A1/de
Publication of DE102009028497A1 publication Critical patent/DE102009028497A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M59/00Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
    • F02M59/20Varying fuel delivery in quantity or timing
    • F02M59/34Varying fuel delivery in quantity or timing by throttling of passages to pumping elements or of overflow passages, e.g. throttling by means of a pressure-controlled sliding valve having liquid stop or abutment
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/28Details of throttles in fuel-injection apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/0012Valves
    • F02M63/0031Valves characterized by the type of valves, e.g. special valve member details, valve seat details, valve housing details
    • F02M63/0056Throttling valves, e.g. having variable opening positions throttling the flow

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftstoffzumesseinrichtung (5) für eine Kraftstoffeinspritzanlage für Brennkraftmaschinen. Die Kraftstoffzumesseinrichtung (5) weist ein von einem Elektromagneten (10) betätigtes Regelventil (11) mit einem Ventilkolben (25; 36; 44) auf, wobei der Ventilkolben (25; 36; 44) über einen Anker (13) mit einem Ankerbolzen (14) in dem Elektromagneten (10) geführt ist. Der Ventilkolben (25; 36; 44) weist eine Zentralbohrung (26; 40) zum Fördern von Kraftstoff auf, wobei in der Wandung des Ventilkolbens (25; 36; 44) und/oder in der Wandung eines Ventilgehäuses (22) mindestens eine radial angeordnete Steueröffnung für den Kraftstoff vorgesehen ist, die so geformt und/oder angeordnet ist, dass sich in Abhängigkeit vom Ventilkolbenhub mindestens zwei Steuerbereiche ergeben. Die Steueröffnung umfasst mehrere radial angeordnete Bohrungen (34), die über den Umfang des Ventilkolbens (25; 36; 44) verteilt sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffzumesseinrichtung für eine Kraftstoffeinspritzanlage für Brennkraftmaschinen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Stand der Technik
  • Zumesseinrichtungen dienen dazu, ein Volumen des einer Hochdruckpumpe zugeführten Kraftstoffs an den tatsächlichen Bedarf der Brennkraftmaschine anzupassen. Aus der DE 102 42 219 A1 ist eine Zumesseinrichtung bekannt, bei der durch einen Elektromagneten ein Ventilkolben betätigt wird und bei der in einer Wandung des Ventilgehäuses mindestens eine radiale Steueröffnung für Kraftstoff angeordnet ist, die so geformt und angeordnet ist, dass in Abhängigkeit von einem Ventilkolbenhub eine gewünschte Dosierung des Kraftstoffs erreicht wird. Dazu weisen die Steueröffnungen unterschiedlichen gestaltete Steuerquerschnittsformen (im Wesentlichen dreieckig oder trapezförmig ausgestaltete Querschnitte) auf, um unterschiedliche Kennlinien einer geförderten Kraftstoffmenge in Abhängigkeit der Stromstärke mit der der Elektromagnet bestromt wird zu bekommen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Aufgabe der Erfindung ist, die Dosierung des Kraftstoffs durch die Zumesseinrichtung weiter zu verbessern. Dazu soll die Zumesseinrichtung kompakter als bisher aufgebaut sein.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Steueröffnung mehrere radial angeordnete Bohrungen umfasst, die über den Umfang des Ventilkolbens verteilt sind.
  • In der Praxis hat es sich als zweckmäßig erwiesen, mehrere, am Umfang des Ventilgehäuses verteilte, radiale Steueröffnungen vorzusehen. Der Erfindung liegt die Idee zu Grunde, die Steueröffnungen als am Umfang des Ventilkolbens angeordnete Bohrungen, die durch den steuerbaren Ventilkolbenhub nacheinander freigegeben werden können, vorzusehen, um damit eine sehr feine Dosierung der Kraftstoffmenge erreichen zu können. Bohrungen können in der Herstellung des Ventilkolbens sehr einfach und damit kostengünstig realisiert werden. Um eine sehr feine Dosierung der von den Pumpenelemente angesaugten Kraftstoffmenge zu erreichen, müssen die Konturen der Bohrungen sehr genau gefertigt und die Bohrungen sehr genau positioniert werden. Deshalb werden bevorzugt Laserbohrungen vorgesehen. Vorteilhafterweise geschieht die Steuerung des Kraftstoffs ausschließlich über die erfindungsgemäß vorgesehenen nacheinander freigegebenen Bohrungen im Ventilkolben, d. h. ein Kraftstoffauslass in Richtung Hochdruckpumpe kann beliebig ausgestaltet sein.
  • Für die Erfindung wichtige Merkmale finden sich ferner in der nachfolgenden Beschreibung und in der Zeichnung, wobei die Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wichtig sein können, ohne dass hierauf jeweils explizit hingewiesen wird. Vorteilhafte Weiterbildungen finden sich in den Unteransprüchen.
  • Besonders vorteilhaft für die Erfindung ist, dass die Bohrungen an der zylindrischen Außenkontur des Ventilkolbens wendelförmig angeordnet sind. Der Ventilkolben wird in der Wandung eines Ventilgehäuses geführt, wobei die vorgesehenen Bohrungen zu einer Öffnung in der Wandung des Ventilgehäuses in Richtung Hochdruckpumpe zeigen. In einer besonders einfachen Weise kann durch die wendelförmige Anordnung der Bohrungen die Dosierungsmöglichkeit stark verbessert werden, indem der steuerbare Ventilkolben mit zunehmendem Hub des Magnetankers sukzessive eine Bohrung nach der anderen zur Öffnung in der Wandung des Ventilgehäuses in Richtung Hochdruckpumpe freigibt. Ein hydraulischer Querschnitt der Öffnungen zum Fördern des Kraftstoffs zur Hochdruckpumpe kann damit also in sehr kleinen Schritten verändert werden.
  • Eine Charakteristik der Veränderung des hydraulischen Querschnitts (und damit der Kraftstofffördermenge) in Relation zum Hub des Ventilkolbens kann dadurch sehr einfach beeinflusst werden, dass die Bohrungen in Richtung eines Verlaufs der Wendel einen gleichmäßigen und/oder ungleichmäßigen Abstand zueinander aufweisen, oder indem die Bohrungen in axialer Richtung einen gleichmäßigen und/oder ungleichmäßigen Abstand zueinander aufweisen oder indem ein Querschnitt der Bohrungen unterschiedlich ist. Im Grunde ist jede beliebige Anordnung der Bohrungen möglich. Das bedeutet, dass durch die Wahl der Anordnung der einzelnen Bohrungen zueinander und der Größe der einzelnen Bohrungen jede gewünschte Charakteristik im Verlauf der Kraftstofffördermenge realisiert werden kann. Es kann also im Einzelfall entschieden werden, ob bspw. eine größere Bohrung geeigneter ist, als mehrere kleinere und nebeneinander angeordnete Bohrungen.
  • In einer zweiten Ausführungsform zur Ausgestaltung des Ventilkolbens ist vorgesehen, dass der Ventilkolben als ein stabförmiges Element ausgebildet ist, dass eine axiale Mitten-Bohrung zum Fördern des Kraftstoffs aufweist und in einer Wandung der axialen Bohrung die radial angeordneten Bohrungen aufweist, wobei das stabförmige Element im Elektromagnet geführt ist und zum Öffnen und Schließen der Kraftstoffzumesseinrichtung in einem Kraftstoffförderaum durch den Ankerbolzen bewegbar ist. Durch das Eindringen des stabförmigen Elements in den Kraftstoffförderaum, werden sukzessiv die einzelnen Bohrungen freigegeben, durch die der Kraftstoff in Richtung Hochdruckpumpe entsprechend dosiert wird. Hierbei können der Ankerbolzen und das stabförmige Element den gleichen Durchmesser aufweisen und somit die Führungsbohrung im Elektromagneten vereinfachen. Vorteilhaft bei dieser Ausführungsform ist besonders die kompakte Ausführungsform, da das stabförmige Element weniger Bauraum beansprucht als der Ventilkolben in der oben beschriebene Ausführungsform.
  • In einer dritten Ausführungsform zur Ausgestaltung des Ventilkolbens ist vorgesehen, dass der Ventilkolben als ein plattenförmiges Element ausgebildet ist, das nach Art eines Schiebers in einen Kraftstoffförderraum hineinragt und ein Zulauf aus Richtung Vorförderpumpe vom Ablauf in Richtung Hochdruckpumpe trennt, wobei das plattenförmige Element Durchgangsbohrungen aufweist, wobei das plattenförmige Element im Elektromagnet geführt ist und zum Öffnen und Schließen der Kraftstoffzumesseinrichtung in dem Kraftstoffförderaum durch den Ankerbolzen bewegbar ist. Auch diese Ausführungsform ist besonders kompakt aufgebaut.
  • Außerdem ist vorgesehen, dass der Ventilkolben integraler Bestandteil des Ankerbolzens ist. Dies reduziert die Herstellungskosten, insbesondere bei der zweiten Ausführungsform, da in diesem Fall der Ankerbolzen sowie das stabförmige Element den gleichen Außenumfang aufweisen können.
  • Nachfolgend werden anhand der Figuren Ausführungsbeispiele der Erfindung beispielhaft erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Zumesseinrichtung, umfassend einen Elektromagneten mit integriertem Regelventil im Vertikalschnitt;
  • 2 ein Detail aus 1;
  • 3 vier mögliche Ausgestaltungsformen einer Anordnung von Bohrungen in dem Ventilkolben von 1;
  • 4 eine Darstellung einer Kraftstofffördermenge in Relation zu einer Stromstärke eines Elektromagneten der Zumesseinrichtung aus 1;
  • 5 eine zweite Ausführungsform eines Regelventils der Zumesseinrichtung im Vertikalschnitt, sowie ein Vertikalschnitt und eine Draufsicht eines stabförmigen Dosierelements;
  • 6 eine dritte Ausführungsform eines Regelventils der Zumesseinrichtung im Vertikalschnitt sowie in einem Horizontalschnitt mit einem plattenförmigen Dosierelement;
  • 7 eine Detailansicht des plattenförmigen Dosierelements aus 6,
  • 8 eine Detailansicht eines Regelventils aus 6 in einer Seitenansicht und einer Schnittdarstellung; und
  • 9 eine Darstellung von zwei Schaltstellungen der Zumesseinrichtung aus 6 im Vertikalschnitt.
  • Detaillierte Beschreibung
  • 1 zeigt eine erfindungsgemäße Kraftstoffzumesseinrichtung 5. Die Kraftstoffzumesseinrichtung 5 basiert auf einem Elektromagneten 10 mit integriertem Regelventil 11. Im einzelnen besteht der Elektromagnet 10 im Wesentlichen aus einer Magnetspule 12, einem Anker 13 mit Ankerbolzen 14 und einem Magnettopf 15, der die Magnetspule 12 und den Anker 13 teilweise umschließt. Die Kraftstoffzumesseinrichtung 5 ist in einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe zum Betreiben einer Brennkraftmaschine angeordnet (nicht dargestellt). Der Magnettopf 15 dient hierbei gleichzeitig als Abdichtelement, als magnetischer Rückschluss und als Befestigungselement 16 des Elektromagneten 10 in der Hochdruckpumpe. Die Magnetspule 12 wird, nachdem sie in den Magnettopf 15 eingesetzt ist, vollständig umspritzt. Durch die mit 17 bezeichnete Umspritzung ist ein optimaler Wärmeübergang von der Spule 12 an den Magnettopf 15 gewährleistet. Einer Überhitzung in kritischen Betriebszuständen kann hierdurch entgegengewirkt werden. Weiterhin führt die Umspritzung 17 zu einer guten Schwing- und Schüttelfestigkeit, wodurch eine Befestigung der Kraftstoffzumesseinrichtung 5 an hochbelasteten Stellen, z. B. der Kraftstoffhochdruckpumpe, in Bezug auf Schwingungen, Temperatur- und Umweltbelastungen ermöglicht wird. Des weiteren wird durch die Umspritzung 17 der Magnetspule 12 im Zusammenwirken mit zwei Abdichtstellen 18, 19 gewährleistet, dass die Kontaktstellen der Spule 12 zu den Steckerfahnen (nicht gezeigt) ”trocken” sind. Magnetspulenwicklung und Kontaktstellen sind somit vor Angriffen korrosiver Medien optimal geschützt. Zur Kontrolle, dass die Umspritzung 17 die Magnetspule 12 vollständig umschließt, sind am Umfang des Magnettopfes 15 Überlaufbohrungen 20 und 21 vorgesehen.
  • Das Regelventil 11 besitzt ein Ventilgehäuse 22, welches in eine flanschartige Verbreiterung 23 übergeht, die zugleich den stirnseitigen Abschluss des Magnettopfes 15 bildet. In dem Ventilgehäuse 22 ist eine Axialbohrung 24 ausgebildet, die koaxial zu dem Ankerbolzen 14 des Elektromagneten 10 angeordnet ist. Die Axialbohrung 24 nimmt einen verschiebbaren hülsenförmigen Ventilkolben 25 auf, in dessen Innenraum 26 eine Druckfeder 27 angeordnet ist. Die Druckfeder 27 stützt sich vorderseitig an einem Boden 28 des Ventilkolbens 25 und rückseitig an einem in der Axialbohrung 24 des Ventilgehäuses 22 befindlichen Federteller 29 ab. Ein Absatz 30 an einer Innenwandung des Ventilkolbens 25 sorgt dafür, dass die Druckfeder 27 weitgehend berührungsfrei von der Innenwandung in dem Ventilkolben 25 liegt. Außen steht der Ventilkolbenboden 28 und damit der Ventilkolben 25 mit dem vorderen Ende des Ankerbolzens 14 in Anlage.
  • Eine Einlassöffnung 31 verbindet den Innenraum 26 des Ventilkolbens 25 mit einer (nicht dargestellten) Vorförderpumpe des Kraftstoffeinspritzsystems. Für die Einlassöffnung 31 weist der Federteller 29 eine Mittenbohrung 35 auf. In dem Ventilgehäuse 22 ist ein radial gerichteter Auslass 32 von Innenraum 26 zu der nicht gezeigten Hochdruckpumpe in hydraulischer Wirkverbindung (Auslassöffnung 32).
  • Der Ventilkolben 25 weist im Bereich der Auslassöffnung 32 radial angeordnete Bohrungen 34 auf, die weiter hinten näher erläutert werden.
  • Das Durchströmprinzip in der Zumesseinrichtung 5 kann auch umgekehrt werden Hierbei wäre dann die Öffnung 31 mit dem Niederdruckbereich der Hochdruckpumpe hydraulisch verbunden, während die Öffnung 32 mit der Druckseite der Vorförderpumpe verbunden wäre und somit den Zulauf in die Zumesseinrichtung 5 bilden würde. Dies gilt auch für die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen des Regelventils 11.
  • Die obere Hälfte der 1 – oberhalb der gemeinsamen Mittelachse 33 von Ventilbohrung 24, Ventilkolben 25 und Ankerbolzen 14 – zeigt das Regelventil 11 in Öffnungsstellung. In der unteren Hälfte der 1 dagegen ist das Regelventil 11 in vollständiger Schließstellung dargestellt. Hierbei wirkt die Magnetkraft des bestromten Elektromagneten 10 über den Ankerbolzen 14 auf den Ventilkolben 25 und bewegt diesen entgegen dem Widerstand der Druckfeder 27 kontinuierlich in die besagte Schließstellung des Regelventils 11. Umgekehrt vermag die Druckfeder 27 den Ventilkolben 25 in Öffnungsstellung (obere Hälfte von 1) kontinuierlich zu verschieben, wenn die Bestromung des Elektromagneten 10 und damit dessen auf Anker 13 und Ankerbolzen 14 wirkende Magnetkraft entsprechend verringert wird. Das bedeutet, dass die Zumesseinrichtung 5 bzw. das Regelventil 11 in einem stromlosen Zustand geöffnet ist.
  • 2 zeigt den Bereich der Auslassöffnung 32 in Öffnungsstellung des Ventilkolbens 25 in einem Teil-Längsschnitt. Die Auslassöffnung 32 ist im Ventilgehäuse 22 angeordnet und ist vom Innenraum 26 durch den Ventilkolben 25 getrennt. Die Wandung des Ventilkolbens 25 weist die radial angeordneten Bohrungen 34 auf. In 2 sind exemplarisch zwei Bohrungen 34 vorgesehen, es können jedoch auch mehr oder weniger Bohrungen sein. Die Bohrungen 34 müssen allerdings zumindest in Öffnungsstellung des Ventilkolbens 25 des Ventilkolbens 25 über der Auslassöffnung 32 liegen.
  • 3 zeigt vier Möglichkeiten für die Anordnung der Bohrungen 34 am Ventilkolben 25. Die Darstellungen zeigen Abwicklungen zumindest eines Teils der Außenseite des Ventilkolbens 25. Der Übersichtlichkeit wegen ist nur eine Bohrung mit dem Bezugszeichen 34 gekennzeichnet. Allen vier Möglichkeiten gemeinsam ist, dass die Bohrungen 34 in einer Wendel angeordnet sind. Dabei sind die Wendelsteigungen immer konstant, sie könnten aber auch in einer anderen Ausführungsform eine veränderte oder ungleichmäßige Steigung im Verlauf der Abwicklung darstellen. Außerdem sind die Bohrungen 34 in allen vier Darstellungen gleich groß, die Bohrungen 34 könnten in einer anderen Ausführungsform auch unterschiedliche Querschnitte annehmen.
  • 3a zeigt drei Wendelsteigungen, wobei die Abstände Z zwischen den Wendelsteigungen und die Abstände R zwischen den einzelnen Bohrungen 34 immer einheitlich sind. In 3b sind die Abstände Z zwischen den einzelnen Wendelsteigungen unterschiedlich, die Abstände R zwischen den einzelnen Bohrungen 34 sind jedoch einheitlich. 3c zeigt einheitliche Abstände Z zwischen den Wendelsteigungen aber in jeder Wendelsteigung unterschiedliche Abstände R zwischen den einzelnen Bohrungen 34. In 3d sind die Abstände Z zwischen den Wendelsteigungen und die Abstände R zwischen den einzelnen Bohrungen 34 jeweils unterschiedlich. Es ist auch möglich, dass in einer weiteren Ausführungsform die Darstellungen 3a bis 3d kombinierbar sind, d. h. dass bspw. zunächst mit einheitlichen Abständen Z und/oder R begonnen wird und anschließend mit unterschiedlichen Abständen Z und/oder R fortgesetzt wird.
  • Die Zumesseinrichtung 5 aus 1 arbeitet folgendermaßen:
    Im stromlosen Zustand ist das Regelventil 11 geöffnet, d. h. der Ventilkolben 25 ist im Ventilgehäuse 22 so positioniert, dass sich die Bohrungen 34 im Bereich der Auslassöffnung 32 befinden. In Öffnungsstellung der Zumesseinrichtung 5 kann also der dem Regelventil 11 zugeführte Kraftstoff durch die Auslassöffnung 32 in Richtung der Elemente der Hochdruckpumpe strömen. Wird maximale Stromstärke an die Magnetspule 12 angelegt, so wird Kraft über den Ankerbolzen 14 auf den Ventilkolben 25 ausgeübt. Diese Kraft bewegt den Ventilkolben 25 entgegen dem Widerstand der Druckfeder 27 in die Schließstellung der Zumesseinrichtung 5. Die Bohrungen 34 befinden sich außerhalb des Bereichs der Auslassöffnung 32, sind also durch das Ventilgehäuse 22 abgedeckt. Die Zumesseinrichtung 5 ist geschlossen. Wird nun die Stromstärke reduziert, gelangen sukzessiv die einzelnen (im Verlauf einer Wendel angeordneten) Bohrungen des Ventilkolbens 25 in den Bereich der Auslassöffnung 32. Der Ventilkolben 25 wirkt damit als Dosierelement, da damit eine feine Dosierung des Kraftstoffs durch Verändern der Stromstärke für die Magnetspule 12 möglich ist. 4 zeigt den Verlauf einer Fördermenge FM an Kraftstoff in Relation zur Stromstärke I bei unterschiedlichen Ausführungsformen der Zumesseinrichtung. Die Charakteristik der Kurven ist bei allen vier Darstellungen im Wesentlichen identisch. Man erkennt eine gewünschte Nicht-Linearität, die sich in einer angenäherten ”S-Form” der Kennlinien wiederspiegelt. Durch die Erfindung ist es möglich, die Charakteristik der Kennlinien auch in Detailbereichen nahezu beliebig zu formen.
  • 5 zeigt auf der linken Seite eine zweite Ausführungsform eines Regelventils 11 der Zumesseinrichtung 5 im Vertikalschnitt und auf der rechten Seite ein Dosierelement der zweiten Ausführungsform in einem Längs- und einem Querschnitt. Hierbei und für die nachfolgenden Figuren gilt, dass solche Elemente und Bereiche, welche funktionsäquivalent sind zu Elementen und Bereichen der Zumesseinrichtung 5 der vorhergehenden Figuren, die gleichen Bezugszeichen tragen und nicht nochmals im Detail erläutert werden. Der Ventilkolben 25 aus 1 oder 2 ist hier als ein stabförmiges Dosierelement 36 ausgestaltet. Hierbei wirkt die Magnetkraft des bestromten Elektromagneten 10 über den Ankerbolzen 14 auf das stabförmige Dosierelement 36 und bewegt dieses entgegen dem Widerstand der Druckfeder 27 in die Öffnungsstellung des Regelventils 11. Das stabförmige Dosierelement 36 weist eine axiale Zentralbohrung 40 auf, die mit der Einlassöffnung 31 hydraulisch verbunden ist und umfasst an dem am Ankerbolzen 14 anliegenden Ende eine Nut 38. In die Wandung des stabförmigen Dosierelements 36 sind auf drei Ebenen vier im Winkel von 90° angeordnete radiale Bohrungen 34 angeordnet. Die einzelnen Bohrungen 34 könnten auch wendelförmige versetzt angeordnet sein (nicht dargestellt). Die Anzahl und die Größe der Bohrungen 34 können auch variieren (nicht dargestellt). Das stabförmige Dosierelement 36 wird im Ventilgehäuse 22 in der Führung des Ankerbolzens 14 geführt. Im weiteren Verlauf der Führung des Ankerbolzens 14 weist das Ventilgehäuse 22 im Innern einen Kraftstoffförderaum 42 auf, der die Auslassöffnungen 32 umfasst.
  • Die Zumesseinrichtung 5 in der zweiten Ausführungsform arbeitet folgendermaßen:
    Im stromlosen Zustand ist das Regelventil 11 in dieser Ausführungsform geschlossen (in 5 dargestellte Stellung), d. h. die Bohrungen 34 des stabförmigen Dosierelements 36 sind von der Führung des Ankerbolzens 14 abgedeckt. Wird maximale Stromstärke an die Magnetspule 12 angelegt, so wird Kraft über den Ankerbolzen 14 auf das stabförmige Dosierelement 36 ausgeübt. Diese Kraft bewegt das stabförmige Dosierelement 36 entgegen des Widerstandes der Druckfeder 27 in die Öffnungsstellung der Zumesseinrichtung 5. Das stabförmige Dosierelement 36 ist jetzt im Kraftstoffförderaum 42 so positioniert, dass sich die Bohrungen 34 im Bereich des Kraftstoffförderaums 42 befinden. In Öffnungsstellung der Zumesseinrichtung 5 kann der dem Regelventil 11 zugeführte Kraftstoff durch die Auslassöffnung 32 in Richtung der Elemente der Hochdruckpumpe strömen. Wird nun die Stromstärke reduziert, werden sukzessiv die einzelnen Bohrungen 34 wieder durch die Führung des Ankerbolzens 14 geschlossen. Das stabförmige Dosierelement 36 wirkt damit als Dosierelement, da damit eine feine Dosierung des Kraftstoffs in Richtung Hochdruckpumpe durch Verändern der Stromstärke für die Magnetspule 12 möglich ist. Der Magnetbolzen 14 und das stabförmige Dosierelement 36 können auch einstückig ausgeführt sind.
  • 6 zeigt eine dritte Ausführungsform eines Regelventils 11 der Zumesseinrichtung 5 im Vertikalschnitt und einem Querschnitt. Der Ventilkolben 25 aus 1 oder 2 ist hier als ein plattenförmiges Dosierelement 44 ausgestaltet. Hierbei wirkt die Magnetkraft des bestromten Elektromagneten 10 über den Ankerbolzen 14 auf das plattenförmige Dosierelement 44 und bewegt dieses entgegen des Widerstandes der Druckfeder 27 in die Öffnungsstellung des Regelventils 11 (in 6 dargestellte Stellung). Die Druckfeder 27 ist in dieser Ausführungsform in 6 in einem oberen Bereich des plattenförmigen Dosierelements 44 in einer dafür vorgesehenen Nut-Formkammer 46 angeordnet. Die Nut-Formkammer 46 ist im Magnettopf 15 eingelassen. Der Federteller 29 ist dementsprechend an der zum Ankerbolzen 14 zeigenden Ende des plattenförmigen Dosierelements 44 fest mit dem plattenförmigen Dosierelement 44 verbunden. Der Federteller 29 und der Ankerbolzen 14 könnten auch einstückig hergestellt sein. Das plattenförmige Dosierelement 44 weist ein Schieberelement 47 auf, welches einen Anbindungskanal 48 zur (nicht dargestellten) Hochdruckpumpe von der Einlassöffnung 31 der (nicht dargestellten) Vorförderpumpe trennt. Das Schieberelement 47 ist in einem axial verlaufenden Formschlitz 49 geführt und weist eine Steueröffnung 50 auf, das dreieckig ausgestaltet ist und bei geöffneter Stellung der Zumesseinrichtung 5 im Bereich der Einlassöffnung 31 positioniert ist. 7 zeigt das Schieberelement 44 im Detail. In geschlossener Stellung der Zumesseinrichtung 5 verschließt ein in 6 unterhalb der Steueröffnung 50 angeordneter Teil des Schieberelements 47 den Anbindungskanal 48. Anstatt der Steueröffnung 50 könnten auch im gleichen Bereich mehrere Durchgangsbohrungen (nicht dargestellt) in dem Schieberelement 47 vorgesehen sein.
  • Die Zumesseinrichtung 5 in der dritten Ausführungsform arbeitet folgendermaßen:
    Im stromlosen Zustand ist das Regelventil 11 in dieser Ausführungsform geschlossen d. h. der untere Teil des Schieberelements 47 verschließt den Anbindungskanal 48. 9 zeigt auf der linken Seite die entsprechende geschlossene Stellung. Wird maximale Stromstärke an die Magnetspule 12 angelegt, so wird Kraft über den Ankerbolzen 14 auf das plattenförmige Dosierelement 44 ausgeübt. Diese Kraft bewegt das plattenförmige Dosierelement 44 entgegen des Widerstandes der Druckfeder 27 in die Öffnungsstellung der Zumesseinrichtung 5. Das Schieberelement 47 ist jetzt derart positioniert, dass sich die Steueröffnung 50 im Bereich der Öffnung zum Anbindungskanal 48 befindet. 8 zeigt im oberen Teil und 9 zeigt auf der rechten Seite die entsprechende Öffnungsstellung. In Öffnungsstellung der Zumesseinrichtung 5 kann der dem Regelventil 11 zugeführte Kraftstoff durch die Einlassöffnung 31 in. Richtung der Elemente der Hochdruckpumpe strömen. Wird nun die Stromstärke reduziert, verschwindet die Steueröffnung 50 mehr und mehr im Magnettopf 15, wobei der untere Teil des Schieberelements 50 gleichzeitig die Öffnung zum Anbindungskanal 48 verschließt. Das plattenförmige Dosierelement 44 wirkt damit als Dosierelement, da damit eine feine Dosierung des Kraftstoffs in Richtung Hochdruckpumpe durch Verändern der Stromstärke für die Magnetspule 12 möglich ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 10242219 A1 [0002]

Claims (10)

  1. Kraftstoffzumesseinrichtung (5) für eine Kraftstoffeinspritzanlage für Brennkraftmaschinen, wobei die Kraftstoffzumesseinrichtung (5) ein von einem Elektromagneten (10) betätigtes Regelventil (11) mit einem Ventilkolben (25; 36; 44) aufweist, wobei der Ventilkolben (25; 36; 44) über einen Anker (13) mit einem Ankerbolzen (14) in dem Elektromagneten (10) geführt ist, wobei in einer Wandung des Ventilkolbens (25; 36; 44) und/oder in einer Wandung eines Ventilgehäuses (22) mindestens eine radial angeordnete Steueröffnung für den Kraftstoff vorgesehen ist, die so geformt und/oder angeordnet ist, dass sich in Abhängigkeit vom Ventilkolbenhub mindestens zwei Steuerbereiche ergeben, dadurch gekennzeichnet, dass die Steueröffnung mehrere radial angeordnete Bohrungen (34) umfasst, die über den Umfang des Ventilkolbens (25; 36; 44) verteilt sind.
  2. Kraftstoffzumesseinrichtung (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkolben (25; 36) die Bohrungen (34) in einer wendelförmigen Anordnung aufweist.
  3. Kraftstoffzumesseinrichtung (5) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (34) in Richtung eines Verlaufs der Wendel einen gleichmäßigen und/oder ungleichmäßigen Abstand zueinander aufweisen.
  4. Kraftstoffzumesseinrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (34) in axialer Richtung einen gleichmäßigen und/oder ungleichmäßigen Abstand zueinander aufweisen.
  5. Kraftstoffzumesseinrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Querschnitt der Bohrungen (34) unterschiedlich ist.
  6. Kraftstoffzumesseinrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkolben (36) als ein stabförmiges Element ausgebildet ist, das eine axiale Bohrung (40) zum Fördern des Kraftstoffs aufweist und in einer Wandung der axialen Bohrung (40) die radial angeordneten Bohrungen (34) aufweist, wobei das stabförmige Element (36) im Elektromagnet (10) geführt ist und zum Öffnen und Schließen der Kraftstoffzumesseinrichtung (5) in einem Kraftstoffförderaum (42) durch den Ankerbolzen (14) bewegbar ist.
  7. Kraftstoffzumesseinrichtung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkolben (44) als ein plattenförmiges Element ausgebildet ist, das nach Art eines Schiebers (47) in einen Kraftstoffförderraum (42) hineinragt und ein Zulauf (31) aus Richtung Vorförderpumpe vom Ablauf (32) in Richtung Hochdruckpumpe trennt, wobei das plattenförmige Element (44) Durchgangsbohrungen (50) aufweist, wobei das plattenförmige Element (44) im Elektromagnet (10) geführt ist und zum Öffnen und Schließender Kraftstoffzumesseinrichtung (5) in dem Kraftstoffförderaum (42) durch den Ankerbolzen (14) bewegbar ist.
  8. Kraftstoffzumesseinrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkolben (25; 36) an einem freien Ende einen federbelasteten Federteller (29) zum Rückstellen des Ventilkolbens (25; 36) aufweist, wobei der Federteller (29) eine Mittenbohrung zur Förderung des Kraftstoffs aufweist.
  9. Kraftstoffzumesseinrichtung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkolben (44) an einem freien Ende einen federbelasteten Federteller (29) zum Rückstellen des Ventilkolbens (44) bei stromloser Kraftstoffzumesseinrichtung (5) aufweist, und dass der Ventilkolben (44) und der Federteller (29) fest miteinander verbunden oder einstückig ausgeführt sind.
  10. Kraftstoffzumesseinrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkolben (25; 36; 44) integraler Bestandteil des Ankerbolzens (14) ist.
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DE10242219A1 (de) 2002-09-12 2004-03-25 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffzumesseinheit für eine Kraftstoffeinspritzanlage

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