DE10300385B3

DE10300385B3 - Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit schnell schließendem 3/3-Wege-Steuerventil

Info

Publication number: DE10300385B3
Application number: DE2003100385
Authority: DE
Inventors: Friedrich Boecking
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2003-01-09
Filing date: 2003-01-09
Publication date: 2004-06-17
Anticipated expiration: 2023-01-10

Abstract

Bei einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung (1) für Brennkraftmaschinen mit einem an eine Hochdruckseite (5) angeschlossenen Steuerraum (2) und einem Steuerventil (7), dessen verschiebbar geführtes Ventilglied (8) in einer geschlossenen, ersten Ventilstellung die Verbindung des Steuerraums (2) zu einer Niederdruckseite (9) sperrt und in einer zweiten, mittleren Ventilstellung den Steuerraum (2) mit der Niederdruckseite (9) verbindet, ist das Steuerventil (7) erfindungsgemäß als 3/3-Wege-Ventil ausgebildet, wobei in einer dritten Ventilstellung des Ventilglieds (8) der Steuerraum (2) mit einem Druckraum (13) verbunden ist, der durch eine in Schließrichtung des Ventilglieds (8) wirkende Druckfläche (14) des Ventilglieds (8) begrenzt ist.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach der Gattung des Patentanspruchs 1.

Bei einer solchen z.B. aus der DE 100 39 215 A1 bekannten Kraftstoffeinspritzvorrichtung ist das den Einspritzvorgang steuernde Steuerventil als 2/2-Wege-Ventil ausgebildet. Zum Verschieben des Ventilglieds in seine geöffnete Ventilstellung dient ein elektromagnetischer Stellantrieb. Nachteilig bei einem solchen Steuerventil ist das verzögerte Schließverhalten, da erst der Magnetfluss abgebaut sein muss, bis das Ventilglied schließt.

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzvorrichtung ermöglicht durch die Nutzung des in Schließrichtung wirkenden Hochdrucks, insbesondere des CommonRail-Drucks, ein sehr schnell schließendes, kompaktes Steuerventil.

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

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit einem den Einspritzvorgang steuernden 3/3-Wege-Steuerventil sind in der Zeichnung schematisch dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 das Prinzipschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit einem den Druck in einem Steuerraum steuernden 3/3-Wege-Steuerventil; und
2 das Prinzipschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzvorrichtung.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Die in 1 gezeigte erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 wird üblicherweise bei einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern verwendet, wobei jedem dieser Zylinder ein Kraftstoffeinspritzventil (Injektor) zugeordnet ist. Dieser Injektor weist in an sich bekannter Weise eine in einen Zylinderbrennraum der Brennkraftmaschine ragende, hier nicht näher dargestellte Einspritzdüse sowie eine die Einspritzdüse abhängig vom Druck in einem Steuerraum 2 öffnende und schließende, hier nur zu einem kleinen Teil angedeutete Düsennadel 3 auf.
Der Steuerraum 2 ist über eine Zulaufdrossel 4 dauerhaft an eine Hochdruck-Zulaufleitung (Hochdruckseite) 5 angeschlossen und über eine erste Ablaufdrossel 6 mit einem 3/3-Wege-Steuerventil 7 verbunden, dessen Ventilglied 8 die Verbindung des Steuerraums 2 mit einer Niederdruck-Ablaufleitung (Niederdruckseite) 9 öffnet oder sperrt. Die Hochdruck-Zulaufleitung 5 kann an einen nicht gezeigten Hochdruckspeicher (Common Rail) und die Niederdruck-Ablaufleitung 9 an Lecköl angeschlossen sein.
Das verschiebbar geführte Ventilglied 8 ist mittels eines zweistufigen Stellantriebs 10 aus einer geschlossenen, ersten Ventilstellung, in der die Verbindung des Steuerraums 2 zur Niederdruck-Ablaufleitung 9 gesperrt ist, gegen die Kraft einer Schließfeder 11 in eine zweite Ventilstellung, in der der Steuerraum 2 mit der Niederdruck-Ablaufleitung 9 verbunden ist, und weiter in eine dritte Ventilstellung verstellbar, in der der Steuerraum 2 sowohl mit der Niederdruck-Ablaufleitung 9 als auch über eine Verbindungsleitung 12 mit einem Druckraum 13, welcher durch eine in Schließrichtung des Ventilglieds 8 wirkende Druckfläche 14 des Ventilglieds 8 begrenzt ist, verbunden ist. Der Druckraum 13 ist über eine zweite Ablaufdrossel 15 ebenfalls an eine Niederdruck-Ablaufleitung (Niederdruckseite) 9a angeschlossen.
Der in der ersten Ventilstellung im Steuerraum 2 herrschende Hochdruck greift an einer in Schließrichtung der Düsennadel 3 wirkenden Steuerfläche 16 der Düsennadel 3 an, so dass die Düsennadel 3 bzw. das Kraftstoffeinspritzventil geschlossen sind. Zum Öffnen der Düsennadel 3 wird das Ventilglied 8 mittels der ersten Schaltstufe des Stellantriebs 10 gegen die Schließfeder 11 in seine mittlere, zweite Ventilstellung verschoben, so dass der im Steuerraum 2 herrschende Druck über die erste Ablaufdrossel 6 in die Niederdruck-Ablaufleitung 9 abgebaut wird. Soll die Düsennadel 3 wieder geschlossen werden, wird das Ventilglied 8 mittels der zweiten Schaltstufe des Stellantriebs 10 weiter in seine dritte Ventilstellung verschoben. Dadurch wird der im Steuerraum 2 herrschende Druck über die Verbindungsleitung 12 auch in den Druckraum 13 geleitet und erzeugt dort an der entsprechend groß ausgebildeten Druckfläche 14 eine Schließkraft, die bei deaktiviertem Stellantrieb 10 das Ventilglied 8 schließt, so dass die Düsennadel 3 sehr schnell schließt.
Damit im Druckraum 13 möglichst schnell ein ausreichender Schließdruck aufgebaut wird, muss die Niederdruckleitung 9 in der oberen Ventilstellung zumindest teilweise verschlossen sein, d.h., der direkte Druckabbau in die Niederdruck-Ablaufleitung 9 erfolgt gedrosselt.
In 2 ist das Prinzipschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit einem 3/3-Wege-Steuerventil 7' gezeigt. Im Unterschied zum 3/3-Wege-Steuerventil 7 des ersten Ausführungsbeispiels ist beim 3/3-Wege-Steuerventil 7' in der oberen Ventilsstellung seines Ventilglieds 8' der Steuerraum 2 nur mit dem Druckraum 13 verbunden. Dadurch ist ein noch schnellerer Aufbau des im Druckraum 13 erforderlichen Schließdrucks möglich.

Claims

Kraftstoffeinspritzvorrichtung (1) für Brennkraftmaschinen, mit einem an eine Hochdruckseite (5) angeschlossenen Steuerraum (2) und einem Steuerventil (7; 7'), dessen verschiebbar geführtes Ventilglied (8; 8') in einer geschlossenen, ersten Ventilstellung die Verbindung des Steuerraums (2) zu einer Niederdruckseite (9) sperrt und in einer zweiten, mittleren Ventilstellung den Steuerraum (2) mit der Niederdruckseite (9) verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (7; 7') als 3/3-Wege-Ventil ausgebildet ist und das Ventilglied (8; 8') in einer dritten Ventilstellung den Steuerraum (2) mit einem Druckraum (13) verbindet, der durch eine in Schließrichtung des Ventilglieds (8; 8') wirkende Druckfläche (14) des Ventilglieds (8; 8') begrenzt ist.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der dritten Ventilstellung des Ventilglieds (8) der Steuerraum (2) sowohl mit dem Druckraum (13) als auch gedrosselt mit der Niederdruckseite (9) verbunden ist.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckraum (13) über eine Ablaufdrossel (15) an Niederdruckseite (9a) angeschlossen ist.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilglied (8; 8') durch eine Schließfeder (11) in die erste Ventilstellung vorgespannt ist.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (7; 7') einen elektromagnetischen oder piezoelektrischen Stellantrieb (10) zum Verschieben des Ventilglieds (8; 8') aufweist.