Steuerventil für einen Injektor für ein Kraftstoffeinspritzsvstem mit von einem Stößel geführtem Stellglied Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einem Steuerventil für den Injektor eines Kraftstoffeinspritzsystems für Brennkraftmaschinen mit einem Gehäuse und einem darin befindlichen Ringraum, wobei der Ringraum m-_ einem Druckraum des Injektors hydraulisch in Verbindung steht, und mit einem Stellglied, wobei durch das Stellglied eine hydraulische Verbindung zwischen dem Ringraum und einem Kraftsuoffhochdruckspeicher un/ und einem Kraftstoffrücklauf herstellbar ist, sowie von einem Injektor für ein Kraftstcffeinspritzsystem nach dem Oberbegriff des nebengeordneter. Anspruchs 12.

Aus der DE 44 45 980 A1 ist ein solches Steuerventil bzw. ein solcher Injektor bekannt. Nachteilig an diesem Steuerventil ist, dass das Stellglied zwischen den Mitteln zum Abdichten des Ringraums von einem Kraftstoffhochdruckspeicher und den Mitteln zum Abdichten des Ringraums von einem Kraftstcffrücklauf geführt wird, so dass aufgrund der mehrfachen Funktionalität des Stellglieds die hydraulischen Erfordernisse und die aus der Führung des

Stellglieds resultierenden Erfordernisse einander entgegenstehen. Außerdem muss das Stellglied ebenso das Gehäuse des Injektors zweiteilig ausgeführt sein, was Probleme aufwirft, wenn die Dichtsitze im Gehäuse und/oder die Dichtkegel des Stellglieds nicht fluchten. Dieses Problem kann nur dadurch behoben werden, dass entweder die Fluchtungsfehler minimiert werden, was die Herstellungskosten nach oben treibt, oder ein erhöhtes S-ciel in der Führung des Ventilglieds zugelassen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuerventil <BR> <BR> <BR> für den Injektor eines Kraftstoffeinspritzsystems<BR> <BR> <BR> <BR> bereitzustellen, welches die genannten Probleme vermeidet und besonders einfach in der herstellung ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Steuerventil für den Injektor eines <BR> <BR> <BR> Kraftstoffeinspritzsystems für Brennkraftmaschinen mit<BR> <BR> <BR> <BR> einem Gehäuse und einem darin befindlichen Ringraum, wobei der Ringraum mit einem Druckraum des Injektors hydraulisch in Verbindung steht, und mit einem Stellglied, wobei durch das Stellglied eine hydraulische Verbindung zwischen dem Ringraum und einem Kraftstoffhochdruckspeicher und/oder zwischen dem Ringraum und einem Krafstoffrücklauf herstellbar ist, wobei das Stellglied an einem Stößel angeordnet ist und wobei der Stößel in einer koaxial zur Längsachse des Ringraums verlaufenden Führungsbohrung axial verschiebbar geführt wird.

Vorteile der Erfindung Das erfindungsgemäße Steuerventil hat den Vorteil, dass die Funktionen"steuern"und"führen"des Stellglieds voneinander getrennt sind und somit jede für sich optimiert werden kann.

Bei einer Variante der Erfindung ist vorgesehen, dass das Stellglied an seinem dem Stößel zugewandten Ende Mittel zum Abdichten des ringraums vom Kraftstoffrücklauf aufweist, so dass im Bereich des Stößels und der Führungsbchrung <BR> <BR> <BR> lediglich ein sehr niedriger Druck herrscht und die Führung deshalb ein relativ großes Spiel, beispielsweise von 0, 01 mm, aufweisen kann.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung weist das Stellglied an seinem dem Stößel abgewandten Ende Mittel zum Abdichten des Ringraums vom kraftstoffhochdruckspeicher auf, so dass bei den dort herrschenden hohen Betriebsdrücken keine Leckage auftritt.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung weisen die Mittel zum Abdichten des Ringraums vom Kraftstoffrücklauf und/oder die Mittel zum Abdichten des Ringraums vom Kraftstoffhochdruckspeicher je einen koaxial zur Längsachse des Stößels angeordneten kegelstumpfförmigen Dichtkegel auf, so dass trotz einfacher Geometrie eine gu <BR> <BR> <BR> Dichtwirkung erzielt wird.<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <P>Bei einer anderen Ausgestaltung der Erfindung weisen die Mittel zum Abdichten des Ringraums vom Kraftstoffhochdruckspeicher eine Kugel auf, so dass Winkeltoleranzen des im Gehäuse befindlichen Dichtsitzes ausgeglichen werden.

Eine andere Variante sieht vor, dass Stellglied und Mittel zum Abdichten des Ringraums vom Kraftstoffhochdruckspeicher zweiteilig ausgeführt sind, so dass Fluchtungsfehler zwischen Führungsbohrung des Stößels und 4m Gehäuse des Injektors einerseits und/oder Fluchtungsfehler zwischen Stößel und Mitteln zum Abdichten des Ringraums vom Kraftstoffhochdruckspeicher andererseits ausgeglichen werden.

In Ergänzung der Erfindung ist vorgesehen, dass zwischen dem Stellglied und den Mitteln zum Abdichten des Ringraums vom Kraftstoffhochdruckspeicher ein Ausgleichsstück angeordnet ist, so dass insbesondere be-Verwendung einer Kugel als Mittel zum Abdichten des Ringraums vom Kraftstoffhochdruckspeicher die Flächenpressung auf das Stellglied gering ist.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird der Ringraum an seinem dem Stößel zugewandten Ende von einem ersten Dichtsitz begrenzt, wird der Ringraum an seinem dem Stößel abgewandten Ende von einem zweiten Dichtsitz begrenzt und wirken erster und zweiter Dichtsitz mit den Mitteln zum Abdichten des Ringraums vom Kraftstoffhochdruckspeicher und/oder den Mitteln zum Abdichten des Ringraums vom zusammen, so dass eine gute Dichtwirkung erzielt wird und das Volumen des Ringraums minimiert wird.

In Ergänzung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Stellglied und die Mittel zum Abdichten des Ringraums vom Kraftstoffracklauf und/oder die Mittel zum Abdichten des Ringraums vom Kraftstoffhochdruckspeicher einteilig ausgeführt sind, so dass die Herstellung vereinfacht und die Kosten gesenkt werden. Außerdem können auf diese Weise Fluchtungsfehler vermieden werden.

Eine Ergänzung der Erfindung sieht vor, dass das Gehäuse zweiteilig ausgeführt ist, so dass Herstellung und Montage des Steuerventils vereinfacht werden.

Bei einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Steuerventils wird das Lecköl zwischen Ventilsteuerkolben und zweiter Führungsbchrung durch eine Abflachung und eine ringförmige Ausnehmung in den Kraftstoffrücklauf abgeführt, so dass Leckagen in die Umgebung des Steuerventils einfach und

wirkungsvoll unterbunden werden.

Die eingangs genannte Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch einen Injektor für ein Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen mit einem Gehäuse mit einer Düsennadel, wobei die Düsennadel im Bereich des Druckraums eine Querschnittsänderung aufweist, und mit einem von einem Steuerkolben betätigten Steuerventil, wobei mittels des Steuerventils eine hydraulische Verbindung zwischen einem Ringraum und einem Kraftstof-hochdruckspeicher und/oder zwischen dem Ringraum und einem Kraftstoffrücklauf herstellbar ist, und wobei das Steuerventil ein Steuerventil nach einem der Ansprüche ist, so dass die zuvor beschriebenen Vorteile auch dem erfindungsgemäßen Injektor zugute kommen.

Bei einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Steuerkolben das Steuerventil über den Stößel betätigt, so dass eine kompakte Bauweise und eine direkte Kraftübertragung möglich sind.

In Ergänzung der Erfindung ist weiter vorgeshen, Stößel und Steuerkolben zweiteilig auszuführen, so dass Fluchtungsfehler zwischen der Führungsbohrung und der Längsachse des Steuerkolbens ausgeglichen werden können. in weiterer Ergänzung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Stirnfläche des Steuerkolbens größer als die oder gleich den vom ersten Dichtsitz und zweiten Dichtsitz eingeschlossenen Flächen ist, so dass eine Bewegung des Stellglieds in Richtung seines dem Stößel abgewandten Endes bei allen Betriebszuständen möglich ist.

Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die vom ersten Dichtsitz eingeschlossene Fläche größer als die oder gleich der vom zweiten Dichtsitz eingeschlossenen

Fläche ist, so dass die Schließkraft des Stellglieds und damit dessen Dichtwirkung ausreichend groß ist, wenn das Stellglied den Ringraum vom Kraftstoffhochdruckspeicher hydraulisch trennt.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass eine auf die Düsennadel wirkende Schließfeder vorhanden ist und dass die Schließfeder entgege-dr auf die Querschnittsänderung der Düsennadel wirkenden hydraulischen Kraft des Kraftstoffs im Druckraum auf die Düsennadel einwirkt, so dass bei fehlendem Betriebsdruck die Düsennadel zuverlässig die Einspritzdüse abschließt und außerdem eine einfache Bauweise der Einspritzdüse des Injektors erreicht wird.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist das Kraftstoffeinspritzsystem ein Common-Rail-Einspritzsystem, so dass die erfindungsgemäßen Vorteile auch diesem Einspritzsystem zugute kommen.

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

Zeichnung Ausführungsbeispiele des Gegenstands der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen : Fig. 1 : eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Injektors, und Fig. 2 : eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Injektors.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines

erfindungsgemäßen Injektors eines Common-Rai ;- Kraftstoffeinspritzsystems dargestellt. Über eine Zulaufdrossel 1 strömt der unter hohem Druck stehende, in Fig. 1 und 2 nicht dargestellte Kraftstoff aus dem ebenfalls nicht dargestellten Hochdruckkraftstoffspeicher in einen Ventilsteuerraum 3. Der Ventilsteuerraum 3 ist über eine Ablaufdrossel _, die durch ein nur angedeutetes Ventil 7 geöffnet werden kann, mit einem nicht dargestellten Kraftstoffrücklauf verbunden. Das Ventil 7 kann ein Magnetventil sein.

Unterhalb des Ventilsteuerraums 3 schließen sich ein hydraulisches Steuerventil 9 und eine Einspritzdüse 11 mit einer Düsennadel ~3 an. <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <P>Die Düsennadel 13 verhindert, dass der unter Druck stehende<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> Kraftstoff zwischen den Einspritzungen aus der Einspritzdüse 11 in den nicht dargestellten Brennraum fließt. Dies geschieht durch eine Schließfeder 15, welche die Düsennadel 13 auf einen Düsennadelsitz 17 presst.

Die Düsennadel 13 weist eine Querschnittsänderung 18 von einem größeren Durchmesser 19 zu einem kleineren Durchmesser 21 auf. Kit ihrem größeren Durchmesser 19 ist die Düsennadel 13 in einem Gehäuse 23 des Injektors geführt. Die Querschnittsänderung 18 der Düsennadel 13 ragt in einen Druckraum 25 der Einspritzdüse 11 Das Steuerventil 9 weist einen Ringraum 27 auf, in dem sich ein Stellglied 29 be-indet. Das Stellglied 29 weist einen ersten Dichtkegel 31 und einen zweiten Dichtkegel 33 auf.

Der erste Dichtkegel 31 wirkt mit einem ersten Dichtsitz 35 zusammen. Wenn das Ventilglied 29 bzw. der erste Dichtkegel 31 auf dem ersten Dichtsitz 35 aufliegt, ist die hydraulische Verbindung zwischen dem Ringraum 27 und einem Kraftstoffrücklauf 37 unterbrochen. Wenn das Stellglied 29

bzw. aer zwei e Dichtkegel 33 aur'einem zweiten Dichtsitz 39 aufliegt, wird die hydraulische Verbindung zwischen Ringraum 27 und einer Kraftstoffversorgung 41 unterbrochen.

Die Kraftstoffversorgung 41 ist mit dem nicht dargestellten Hochdruckkraftstoffspeicher des Kraftstoffeinspritzsystems hydraulisch verbunden.

Das Stellglied 29 ist mit einem Stößel 43 verbunden. Der Stößel 43 wird in einer Führungsbohrung 45 geführt und ist in der Führungsbohrung 45 axial verschiebbar. Betätigt wird das Stellglied 29 über den Stößel 43 von einem Ventilsteuerkclben 47, dessen eine Stirnfläche 49 in den Ventilsteuerraum 3 ragt. Der Ventilsteuerkolben 7 kann mit seiner der Stirnfläche 49 gegenüberliegenden Stirnfläche Druckkräfte auf den Stößel 43 übertragen. Im Gegensatz zu der in Fig. l dargestellten Ausführungsform können Stößel 43 und Ventilsteuerkolben 47 auch einteilig ausgeführt werden.

Das Gehäuse 23 ist in Fig. 1 zweiteilig ausgeführt. Dies erleichtert Herstellung und Montage des erfindungsgemäßen Injektors.

Aus Fig. l ergibt sich auch, dass der Durchmesser d des Ventilsteuerkclbens 47 größer ist als der Durchmesser d des ersten Dichtsitzes 35 und der Durchmesser d2 des zweiten Dichtsitzes 39. Dies führt dazu, dass, wenn im Ventilsteuerraum 3 der hohe Betriebsdruck des Kraftstoffhochdruckspeichers herrscht, der Ventilsteuerkolben 47 auf das Stellglied 29 eine in Richtung der Einspritzdüse 11 wirkende hydraulische Kraft ausübt, die größer ist als die entgegengesetzt gerichteten hydraulischen Kräfte, die sich ergeben, wenn das Stellglied 29 entweder auf dem ersten Dichtsitz 35 oder auf dem zweiten Dichtsitz 39 aufsitzt und die Kraftstoffversorgung 41 ebenfalls mit dem hohen Druck des

Kraftstoffhochdruckspeichers beaufschlagt ist. Im Ergebnis führt dies dazu, dass das Stellglied 29 vom ersten Dichtsitz 35 abgehoben wird ; bzw. auf den zweiten Dichtsitz 39 gepresst wird.

Wenn das Ventil 7 geöffnet ist, strömt Kraftstoff durch die Zulaufdrossel 1 in den Ventilsteuerraum und baut dabei Druck ab, so dass die auf die Stirnfläche 49 des <BR> <BR> <BR> <BR> Ventilsteuerkolbens 47 wirkende hydraulische Kraft kleiner wird. Ausgehend von der in Fig. l dargestellten Position des Stellglieds 29 ist der Ringraum 27 mit Kraftstoff aus der Kraftstoff Versorgung 41 und es herrscht der Druck des Kraftstoffhochdruckspeichers auch im Ringraum 27.

Dieser Druck übt auf die vom ersten Dichtsitz 35 eingeschlossene Fläche eine hydraulische Kraft aus, die größer als die auf die Stirnfläche 49 wirkende Kraft bei geöffnetem Ventil 7 ist und die das Stellglied 29 in den ersten Dichtsitz 35 presst. Dadurch ergibt sich eine sehr gute Abdichtung des Ringraums 27 zum Kraftstoffrücklauf 37.

Der im Ringraum 27 herrschende Druck setzt sich über eine Verbindungsbohrung 51 in den Druckraum 25 der Einspritzdüse 11 fort. Dieser Druck wirkt auf die Querschnittsänderung 18 entgegen der Anpresskraft der Schließfeder 15. Sobald diese hydraulische Kraft auf die Querschnittsänderung 18 größer ist als die Kraft der Schließfeder 15, hebt die Düsennadel 13 vom Düsennadelsitz 17 ab und öffnet somit die Einspritzdüse 11. Damit beginnt die Einspritzung. Die Schließfeder 15 ist so bemessen, dass deren Schließkraft von der auf die Querschnittsänderung 18 der Düsennadel 13 wirkenden hydraulischen Kraft überwunden wird, wenn im Druckraum 25 der volle Druck des Hochdruckkraftstoffspeichers anliegt.

Wenn das Ventil 7 geschlossen wird, sinkt der Kraftstoffstrom in der Zulaufdrossel 1 und damit auch der Druckverlust in der Zulaufdrossel l auf null. Dadurch

steigt der Druck im Ventilsteuerraum 3 wieder an, bis er dem Druck im Kraftstoffhochdruckspeicher entspricht. obald die auf die Stirnfläche 49 wirkende hydraulische Kraft größer ist als die auf die vom ersten Dichtsitz 35 eingeschlossene Fläche wirkende hydraulische Kraft, hebt das Stellglied 29 vom ersten Dichtsitz 35 ab und stellt somit eine hydraulische Verbindung zwischen Ringraum 27 und Kraftstoffrücklauf 37 her. Aufgrund des geringen Drucks im Kraftstoffrücklauf 37 bricht auch der Druck im Ringraum 27 und im Druckraum 25 zusammen. Sobald die auf die Querschnittsänderung 18 wirkende hydraulische Kraft k-einer als die Schließkraft der Schließfeder 1@ ist, presst letztere die Düsennadel 13 wieder auf den Düsennadelsitz 17 und beendet damit die Einspritzung.

Eine Einspritzung kann auch ausgelöst werden, wenn das Stellglied 29 mit seinem zweiten Dichtkegel 33 auf den zweiten Dichtsitz 39 gepresst wird. Dazu wird ebenfalls das Ventil 7 geöffnet mit den o. g. Wirkungen auf den Druck im Ventilsteuerraum 3 und die auf die Stirnfläche 49 des Ventilsteuerkolbens 47 wirkende hydraulische Kraft. Sobald diese Kraft geringer ist als die auf die vom Durchmesser d2 des zweiten Dichtsitzes 39 eingeschlosene Fläche wirkende hydraulische Kraft, die von dem unter dem Druck des Kraftstoffhochdruckspeichers stehenden in der Kraftstoff Versorgung 41 befindlichen Kraftstoff ausgeübt wird, hebt das Stellglied 29 vom zweiten Dichtsitz 39 ab und stellt eine hydraulische Verbindung zwischen Kraftstoff Versorgung 41 und Verbindungsbohrung 51 her. Die Einspritzung beginnt, wenn das Stellglied 29 auf dem ersten Dichtsitz 35 aufliegt.

Da die vom zweiten Dichtsitz 39 eingeschlossene Fläche mit dem Durchmesser d2 sehr klein ist gegenüber dem Durchmesser d, des Ventilsteuerkolbens 47, ist die Schließkraft des Stellglieds 29 sehr hoch, wenn das Stellglied 29 auf dem

zweiten Dichtsitz 39 aufliegt. Die Leckagemenge, welche .

Führungsbohrung 53 auftritt, wird über eine Abflachung 55 des Stößels 43 in dem kraftstoffrücklauf 37 durch die ringförmige ausnehmung 59 abgeführt.

In Fig. 2 ist eine zweite Ausführungsfcrm eines erfindungsgemäßen Steuerventils dargestellt. Gleiche Bauteile wurden mit gleichen Bezugszeichen wie in fig. 1 versehen. Bezüglich der Beschreibung dieser Bauteile und deren funktionales Zusammenwirken wird auf das zuvor Gesagte verwiesen.

Im zweiten Ausführungsbeispiel ist die des Ringraumes 27 gegen die Kraftstoffversorgung 41 durch eine Kugel 61 vorgenommen worden. Die Kugel 61 zusammen mit dem zweiten Dichtsitz 39 eine kreisförmige Dichtlinie, deren durchmesser d2 in Fig. 2 angegeben ist. Zwischen der der Kugel 61 zugewandten Stirnseite 63 des Stellglieds 29 ist ein Ausgleichsstück 65 angeordnet, das, wie durch den Doppelpfeil 67 dargestellt, in radialer Richtung gegenüber dem Stellglied 29 verschiebbar ist. Dadurch können ein axialer Versatz von erstem Dichtsitz 35 und zweitem Dichtsitz 39 sowie zwischen der Längsachse der Führungsbohrung 45 ausgeglichen werden. Dies erleichtert die Herstellung, da die Toleranzen großzügiger bemessen werden können.

Das erfindungsgemäße Steuerventil erlaubt u. a. durch die drei Schaltstellungen eine weitgehend freie Gestaltung des Einspritzverlaufs von Vor- und Haupteinspritzung.

Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Patentansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.