DE19647304C1 - Kraftstoffeinspritzanlage für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzanlage für eine Brennkraftmaschine mit einer Hochdruckpumpe zur Förderung des Kraftstoffes über eine Kraftstoffzuführleitung zu mindestens einem eine Düsennadel enthaltenden Einspritzventil nach dem Gattungsbegriff gemäß Anspruch 1.

Eine derartige Kraftstoffeinspritzanlage mit einer Hochdruck­ pumpe ist aus der EP 0 678 668 A2 bekannt. Diese Hochdruckpumpe fördert den Kraftstoff über eine Kraftstoffzuführleitung in ei­ ne als Hochdruckspeicher wirkende Versorgungsleitung (Common Rail) die alle magnetventilgesteuerten Einspritzventile an der Brennkraftmaschine versorgt.

Die Kraftstoffeinspritzanlage ist mit Durchflußmengenbegren­ zungsventilen versehen, die in zwischen Versorgungsleitung und jeweiligen Einspritzventilen verlaufenden Einspritzleitungen zwischengeschaltet sind. Diese Durchflußbegrenzungsventile die­ nen dazu, bei Überschreiten einer zulässigen Durchflußmenge, die durch Klemmen der Düsennadel, Düsennadelbrüchen und Hoch­ druckleitungsschäden auftreten können, die Durchflußmenge zu begrenzen oder die Einspritzleitung zu verschließen.

Durch derartige Maßnahmen können einwandfrei arbeitende Ein­ spritzventile und/oder störungsfreie Leitungsstränge weiter kraftstoffbetrieben und somit ein Notfahrbetrieb aufrechterhal­ ten werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Kraftstoffeinspritzanlage mit ihren Durchflußmengenbegrenzungs­ ventilen dahingehend weiter zu verbessern, daß das zwischen Durchflußmengenbegrenzungsventil und Nadelsitz eingeschlossene Kraftstoffvolumen minimiert wird.

Die Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 ange­ gebenen Merkmale gelöst.

In den Unteransprüchen sind noch förderliche Weiterbildungen der Erfindung angegeben.

Durch die besondere Anordnung des als Durchflußbegrenzer ausgebil­ deten Ausweichkolbens ergibt sich ein minimales Kraftstoffvolu­ men stromab dieses Durchflußbegrenzungsventiles, so daß im Fal­ le eines Bruchs der Düsenkuppe lediglich die zuvor eingeschlos­ sene Kraftstoffmenge zwischen dem Durchflußbegrenzungsventil und dem Nadelsitz der Düsennadel schlagartig frei wird, das be­ deutet, daß durch dieses minimale Schadvolumen Motorschäden nicht auftreten können. Ferner ist die Grenzmenge genauer aus­ legbar, da Leckagemengen stromauf des Durchflußbegenzungsventi­ les passieren, nämlich am Nadelschaft, am Steuer- bzw. Schließ­ kolben oder Leckage durch die mit der Niederdruckseite verbun­ dene Ablaufdrossel.

Aus der GB 2 043 777 A ist zwar ein federbelasteter Ausweich­ kolben bekannt, der eine Drosselleitung enthält und im Ein­ spritzventil integriert ist, durch den aber eine ständige Hoch­ druckverbindung zur Düsennadel hergestellt ist. Dieser Aus­ weichkolben ist von einer Hubsteuereinrichtung betätigbar, steht mit einem Ventilschieber in Wirkverbindung und dient als Zumeßglied zur exakten Steuerung der einzuspritzenden Kraft­ stoffmenge.

Bei bekannten Ausführungen mit einem Durchflußbegrenzungsventil zwischen der gemeinsamen Versorgungsleitung und den jeweiligen magnetventilgesteuerten Einspritzventilen ist im Falle eines Düsenkuppenbruchs der Motor aufgrund der augenblicklich vorlie­ genden großen Einspritzmengen bzw. durch Überschreiten der zu­ lässigen Durchflußmenge nicht mehr geschützt.

In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung dargestellt und wird anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Ein magnetventilgesteuertes Kraftstoffeinspritzventil 1 für ei­ ne nach dem Common-Rail-System arbeitende Kraftstoffeinspritz­ anlage 2 einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine besteht im wesentlichen aus einer im Düsenkörper 3 geführten langgestreck­ ten Düsennadel 4, einer auf der Rückseite der Düsennadel 4 auf­ liegenden Steuerkolben bzw. Schließkolben 5, der in einem im Düsenkörper 3 axialfesten Gehäuse 6 gegen die Wirkung einer Druckfeder 7 längsverschiebbar geführt ist, ferner aus einem Kraftstoffzulauf 8 und einem Durchflußbegrenzungsventil 9.

Der Ausweichkolben 27 des Durchflußbegrenzungsventils 9, der die zugleich als Führung dienende Düsennadel 4 umgibt, weist einen obenliegenden Außenbund 10 auf, der an der Innenwand 11 einer zylindrischen Ausnehmung 12 des Düsenkörpers 3 gleitet.

Der Außenbund 10 weist eine Drosselstelle 13 mit definiertem Drosselquerschnitt auf, die als einzige Strömungsverbindung zwischen einem obenliegenden Druckraum 14, in den der Kraft­ stoffzulauf 8 mündet, und einem stromab des Außenbundes 10 bis zum Ventilsitz der Düsennadel 4 reichenden untenliegenden Druckraum 15 dient.

Der Ausweichkolben 27 ist an seinem dem Außenbund 10 abgewand­ ten Ende kegelstumpfförmig ausgebildet und wirkt mit einer ent­ sprechend angepaßten kegelförmigen Sitzfläche 16 des Ventilsit­ zes 17 im Düsenkörper 3 zusammen. Zwischen dem Außenbund 10 und einer Druckschulter 18 im Bereich der kegelförmigen Sitzfläche 16 ist eine Druckfeder 19 angeordnet, die den Ausweichkolben 27 an einem Anschlag hält. Dieser Anschlag ist entweder durch ei­ nen Vorsprung 20 an der Düsennadel 4 oder durch einen Vorsprung 20′ in der zylindrischen Ausnehmung 12 des Düsenkörpers 3 ge­ bildet.

Der Schließkolben 5 begrenzt einen Steuerraum 21, in den eine von dem Kraftstoffzulauf 8 abzweigende Zuführleitung 22 führt und eine Entlastungsleitung 23 wegführt, die mit der nicht nä­ her dargestellten Niederdruckseite durch ein elektromagnetisch betätigbares Steuerventil 24 bzw. Magnetventil verbindbar ist.

Die Entlastungsleitung 23 enthält stromauf des Steuerventiles 24 eine Ablaufdrossel 25 und die Zuführleitung 22 eine Zulauf­ drossel 26.

Wirkungsweise des Durchflußbegrenzungsventiles bzw. Ausweich­ kolbens:
Der als Durchflußbegrenzer wirkende Ausweichkolben 27 bewegt sich bei jeder Einspritzung gegen die Federkraft in Richtung Düsenspitze, gelangt jedoch in normalem Betrieb nicht auf sei­ nen Ventilsitz. Die Strömungsverbindung bleibt somit auf recht­ erhalten. In der Einspritzpause wird der Ausweichkolben 9 durch die Druckfeder 18 in seine Ausgangslage am Anschlag 20 bzw. 20′ zurückgebracht.

Wird jedoch eine bestimmte nicht betriebsgerechte Einspritzmen­ ge überschritten, wird der Ausweichkolben 9 auf seinen Ventil­ sitz 17 gedrückt. Die Strömungsverbindung ist unterbrochen und der Motor geschützt.

Claims (5)

1. Kraftstoffeinspritzanlage für eine Brennkraftmaschine mit einer Hochdruckpumpe zur kontinuierlichen Förderung des Kraft­ stoffes über eine Kraftstoffzuführleitung zu mindestens einem eine Düsennadel enthaltenden Einspritzventil, welches ein elek­ trisch ansteuerbares Steuerventil aufweist, durch das zur Steuerung des Einspritzvorganges das Einspritzventil mit einer zum Niederdruckraum führenden Entlastungsleitung verbindbar ist, sowie mit einem eine maximale Kraftstoffdurchflußmenge be­ grenzenden und mit einer Drosselstelle versehenen Durchflußbe­ grenzer, der als Ausweichkolben entgegen der Federkraft einer Druckfeder auf seinen Ventilsitz preßbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der als Durchflußbegrenzer ausgebildete Ausweichkolben (27) in dem Einspritzventil (1) integriert und die Düsennadel (4) umgebend von dieser zwischen dem Ventilsitz (17) des Ausweich­ kolben (27) und einem in dem Einspritzventil (1) angeordneten Wegbegrenzer (20; 20′) axialverschiebbar geführt ist.

2. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wegbegrenzer ein nadelseitiger Anschlag (20) ist, der durch einen Außenbund an der Düsennadel gebildet ist.

3. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wegbegrenzer ein düsenkörperseitiger Anschlag (20′) ist, der als innenwandiger Vorsprung ausgebildet ist.

4. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausweichkolben (27) an seinem dem Steuerventil (24) zu­ gewandten Ende einen die Drosselstelle (13) enthaltenden Außen­ bund (10) aufweist, der zugleich Abstützfläche für das eine Fe­ derende der Druckfeder (18) ist, während das andere Federende sich an einer im Bereich des Ventilsitzes (17) liegenden Druck­ schulter (18) im Düsenkörper (3) abstützt.

5. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausweichkolben (27) an seinem dem Steuerventil (24) ab­ gewandten Ende kegelstumpfförmig ausgebildet ist und daß der Ventilsitz (17) eine entsprechend angepaßte kegelförmige Sitz­ fläche (16) im Düsenkörper (3) aufweist.