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Dokumentenidentifikation DE102004024282A1 01.12.2005
Titel Pumpe-Düse-Einheit und Pumpe-Leitung-Düse-Einheit
Anmelder Robert Bosch GmbH, 70469 Stuttgart, DE
Erfinder Boecking, Friedrich, 70499 Stuttgart, DE
DE-Anmeldedatum 15.05.2004
DE-Aktenzeichen 102004024282
Offenlegungstag 01.12.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 01.12.2005
IPC-Hauptklasse F02M 57/02
Zusammenfassung Es wird eine Pumpe-Düse-Einheit zur Kraftstoffversorgung einer Brennkraftmaschine vorgeschlagen, die mit einem Piezo-Aktor gesteuert wird. Durch eine besonders kompakte Bauweise des erforderlichen hydraulischen Übersetzers 21 und des Steuerventils 5 kann der dafür benötigte Bauraum stark verringert werden.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Pumpe-Düse-Einheit (PDE) und eine Pumpe-Leitung-Düse-Einheit (PLD) für eine Brennkraftmaschine, mit einem Pumpenelement, wobei das Pumpenelement einen Pumpenraum aufweist, und mit einem Steuerventil, das eine hydraulische Verbindung zwischen dem Pumpenraum und einer Niederdruckkraftstoffversorgung öffnet oder schließt, wobei ein Ventilglied des Steuerventils von einem hydraulischen Übersetzer mit einem ersten Übersetzerkolben und einem zweiten Übersetzerkolben betätigt wird.

Im Zusammenhang mit der Erfindung wird nachfolgend nur noch von Pumpe-Düse-Einheit (PDE) gesprochen, obwohl immer auch ein Pumpe-Leitung-Düse-Einheit (PLDE) gemeint ist. Der wesentliche Unterschied zwischen einem PDE-Kraftstoffeinspritzsystem und einem PLDE-Kraftstoffeinspritzsystem besteht darin, dass bei einer PDE das Pumpenelement und die zugehörige Einspritzdüse in unmittelbarer räumlicher Nähe zueinander angeordnet sind, während bei einer PLDE zwischen dem Pumpenelement und der Einspritzdüse ein räumlicher Abstand vorhanden sein kann, der durch eine Hochdruckleitung überbrückt wird.

Eine PDE ist beispielsweise aus der DE 198 37 333 A1 bekannt. Allerdings ist bei dieser PDE kein hydraulischer Übersetzer vorgesehen, da das Ventilglied des Steuerventils über einen Elektromagneten betätigt wird.

Hydraulische Übersetzer zur Betätigung des Ventilglieds sind immer dann erforderlich, wenn der vorgesehene Aktor zwar eine hohe Stellkraft, jedoch nur einen kleinen Stellweg aufweist, wie dies beispielsweise bei Piezo-Aktoren der Fall ist. Die Verwendung von Piezo-Aktoren im Zusammenhang mit PDE – oder PLDE-Systemen scheiterte bislang daran, dass der Platzbedarf für den hydraulischen Übersetzer und den Piezo-Aktor zu groß war.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine PDE und eine PLDE für eine Brennkraftmaschine bereitzustellen, die kompakt bauen und trotzdem extrem kurze Schaltzeiten ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Pumpe-Düse-Einheit oder Pumpe-Leitung-Düse-Einheit für eine Brennkraftmaschine, mit einem Pumpenelement, wobei das Pumpenelement einen Pumpenraum aufweist, und mit einem Steuerventil, das eine hydraulische Verbindung zwischen dem Pumpenraum und einer Niederdruckkraftstoffversorgung öffnet oder schließt, wobei ein Ventilglied des Steuerventils von einem hydraulischen Übersetzer mit einem ersten Übersetzerkolben und einem zweiten Übersetzerkolben betätigt wird, dadurch gelöst, dass der erste Übersetzerkolben eine Sacklochbohrung aufweist, und dass der zweite Übersetzerkolben in der Sacklochbohrung dichtend geführt ist.

In einer quasi kinematischen Umkehr dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe bei einer Pumpe-Düse-Einheit oder Pumpe-Leitung-Düse-Einheit für eine Brennkraftmaschine mit einem Pumpenelement, wobei das Pumpenelement einen Pumpenraum aufweist, und mit einem Steuerventil, das eine hydraulische Verbindung zwischen dem Pumpenraum und einer Niederdruckkraftstoffversorgung öffnet oder schließt, wobei ein Ventilglied des Steuerventils von einem hydraulischen Übersetzer mit einem ersten Übersetzerkolben und einem zweiten Übersetzerkolben betätigt wird, auch dadurch gelöst, dass der zweite Übersetzerkolben eine Sacklochbohrung aufweist, und dass der erste Übersetzerkolben in der Sacklochbohrung dichtend geführt ist.

Vorteile der Erfindung

Beiden erfindungsgemäßen Lösungen ist gemeinsam, dass der Bauraumbedarf des erfindungsgemäßen hydraulischen Übersetzers stark verringert wird, dadurch dass erster Übersetzerkolben und zweiter Übersetzerkolben einander mindestens teilweise umschließen. Wegen des geringen Platzbedarfs für den hydraulischen Übersetzers ist es möglich, eine PDE ebenso wie eine PLDE mit hydraulischem Übersetzer und Piezo-Aktor zu realisieren. Durch den Piezo-Aktor können die erforderlichen großen Stellkräfte bei ausreichend kurzen Schaltzeiten ohne Weiteres realisiert werden. Dadurch ist es möglich, auch kleinste Einspritzmengen mit der erforderlichen Präzision einzuspritzen und somit das Betriebsverhalten und das Emissionsverhalten der Brennkraftmaschine in verschiedensten Lastzuständen zu verbessern.

Bei einer Variante der Erfindung ist vorgesehen, dass der zweite Übersetzerkolben und das Ventilglied einstückig ausgeführt sind oder der zweite Übersetzerkolben und das Ventilglied fest miteinander verbunden sind. Die feste Verbindung zwischen zweitem Übersetzerkolben und Ventilglied kann beispielsweise durch ein Gewinde erfolgen. Dadurch wird der Bauraumbedarf für die Kombination aus hydraulischem Übersetzer und Steuerventil nochmals reduziert, was sich naturgemäß positiv auf den gesamten Bauraumbedarf der Pumpe-Düse-Einheit oder der Pumpe-Leitung-Düse-Einheit auswirkt.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der erste Übersetzerkolben von einem Piezo-Aktor betätigt wird, da mit Hilfe des Piezo-Aktors große Stellkräfte und sehr kleine Schaltzeiten realisierbar sind.

In weiterer Ergänzung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Stirnfläche des ersten Übersetzerkolbens und eine Stirnfläche des zweiten Übersetzerkolbens einen Übersetzerraum begrenzen, und dass die Stirnfläche des ersten Übersetzerkolbens größer als die Stirnfläche des zweiten Übersetzerkolbens ist. Dadurch ist gewährleistet, dass ein kleiner Stellweg des ersten Übersetzerkolbens, der beispielsweise von einem Piezo-Aktor betätigt wird, in einen größeren Stellweg des zweiten Übersetzerkolbens, wie er beispielsweise für das Steuerventil erforderlich ist, umgewandelt wird.

Bei manchen erfindungsgemäßen Ausführungsformen des hydraulischen Übersetzers hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Übersetzerraum zweiteilig ausgebildet ist, und dass die beiden Teile des Übersetzerraums durch eine Verbindungsbohrung hydraulisch miteinander verbunden sind.

In weiterer Ergänzung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Übersetzerraum in radialer Richtung von einer Hülse begrenzt wird. Dadurch ist es möglich, dass trotz der engen Passung zwischen der Sacklochbohrung und dem Übersetzerkolben der erste Übersetzerkolben und der zweite Übersetzerkolben sich leicht relativ zueinander bewegen können, da die Hülse sich automatisch zu den Übersetzerkolben zentriert und somit Fluchtungsfehler bei der Herstellung ausgeglichen werden können, ohne dass es der erfindungsgemäße hydraulische Übersetzer schwergängig wird.

Um eine gute Abdichtung des Übersetzerraums zu bewirken, ist weiter vorgesehen, dass die Hülse von mindestens einer ersten Druckfeder gegen ein Gehäuse gepresst wird, und dass sich die erste Druckfeder entweder einenends gegen den ersten Übersetzerkolben oder einenends gegen den zweiten Übersetzerkolben abstützt.

Zur weiteren Verbesserung der Abdichtung des Übersetzerraums ist vorgesehen, dass die Hülse eine Beißkante aufweist.

Die Funktion der Pumpe-Düse-Einheit oder der erfindungsgemäßen Pumpe-Leitung-Düse-Einheit wird weiter verbessert, wenn eine zweite Druckfeder vorgesehen ist, die das Ventilglied des Steuerventils in Richtung einer Öffnungsstellung des Steuerventils mit einer Federkraft beaufschlagt.

Alternativ kann bei anderen Ausführungsformen der Erfindung auch eine dritte Druckfeder vorgesehen sein, die das Ventilglied des Steuerventils in Richtung einer Schließstellung des Steuerventils mit einer Federkraft beaufschlagt. Welcher der beiden erfindungsgemäßen Varianten im Einzelfall der Vorzug gegeben wird, hängt von den sonstigen Rahmenbedingungen ab.

Um in jedem Betriebszustand auch bei stromlos geschaltetem Aktor eine eindeutige Position des ersten Übersetzerkolbens relativ zum zweiten Übersetzerkolben zu haben, kann eine vierte Druckfeder vorgesehen sein, die sich einenends gegen den ersten Übersetzerkolben und anderenends gegen den zweiten Übersetzerkolben abstützt.

Die Funktion der erfindungsgemäßen Pumpe-Düse-Einheit und der erfindungsgemäßen Pumpe-Leitung-Düse-Einheit wird weiter verbessert, wenn im zweiten Übersetzerkolben und im Ventilglied mindestens eine Leckageabfuhrbohrung vorgesehen ist. Dadurch wird zuverlässig gewährleistet, dass weder der erste Übersetzerkolben noch der zweite Übersetzerkolben durch Leckage blockiert werden kann.

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

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

Zeichnungen

Es zeigen:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen PDE-Systems mit einem schematisiert dargestellten Steuerventil;

2 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Steuerventils mit hydraulischem Übersetzer und Piezo-Aktor;

3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Steuerventils mit hydraulischem Übersetzer und Piezo-Aktor;

4 ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Steuerventils mit hydraulischem Übersetzer und Piezo-Aktor; und

5 ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Steuerventils mit hydraulischem Übersetzer und Piezo-Aktor.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In 1 ist eine Pumpe-Düse-Einheit in ihrer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnet. Die PDE 1 dient zur Kraftstoffeinspritzung in einen Brennraum einer direkteinspritzenden Brennkraftmaschine (nicht dargestellt). Sie weist ein Pumpenelement 2 auf, welches den erforderlichen Einspritzdruck aufbaut. Über eine Einspritzdüse 3 wird der vom Pumpenelement 2 unter hohen Druck gebrachte Kraftstoff in den Brennraum (nicht dargestellt) eingespritzt.

Gesteuert wird die Pumpe-Düse-Einheit 1 von einem als Blockschaltbild dargestellten 2/2-Wege-Steuerventil 5.

Das Steuerventil 5 wird von einem in 1 nicht dargestellten Aktor, insbesondere einem Piezo-Aktor, angesteuert.

Wie bei jeder PDE bilden das Pumpenelement 2 und die Einspritzdüse 3 eine Einheit. Für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine wird eine PDE 1 in den Zylinderkopf 7 der Brennkraftmaschine eingebaut und entweder direkt über einen Stößel oder indirekt über Kipphebel von einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine (nicht dargestellt) über ein Betätigungselement 8 angetrieben.

Ein Pumpenraum 9 des Pumpenelements 2 ist über einen Kraftstoffzulauf 11 mit einer nicht dargestellten Niederdruckkraftstoffversorgung 12 verbunden. Die Niederdruckkraftstoffversorgung 12 kann beispielsweise aus einer elektrisch angetriebenen Vorförderpumpe 15 und einem Kraftstofffilter (nicht dargestellt) bestehen, die über eine Leitung Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 13 ansaugen

Das Steuerventil 5 teilt den Kraftstoffzulauf in zwei Abschnitte 11a und 11b. Das Steuerventil 5 wird von einem nicht dargestellten Steuergerät angesteuert und öffnet, wie in 1 dargestellt, die hydraulische Verbindung zwischen Pumpenraum 9 und dem Tank 13 oder schließt diese (nicht dargestellt). Der Abschnitt des Kraftstoffzulaufs 11, welcher sich zwischen dem Steuerventil 5 und der Vorförderpumpe 15 befinden, hat in 1 das Bezugszeichen 11a bezeichnet, während der Abschnitt zwischen dem Steuerventil 5 und dem Pumpenraum 9 mit dem Bezugszeichen 11b versehen wurde.

Wenn das Steuerventil 5 geöffnet ist, kann während des Saughubs des Pumpenkolbens 10 Kraftstoff in den Pumpenraum 9 einströmen. Bei dem anschließenden Förderhub des Pumpenkolbens 10 wird der zuvor in den Pumpenraum 9 geförderte Kraftstoff wieder zurück in den Tank 13 gefördert, solange das Steuerventil 5 geöffnet ist. Dies bedeutet auch, dass sich im Pumpenraum 9 kein ausreichender Druck aufbaut, um die Einspritzdüse 3 zu öffnen.

Wenn Kraftstoff über die Einspritzdüse 3 in den nicht dargestellten Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt werden soll, wird das Steuerventil 5 während des Förderhubs des Pumpenkolbens 10 geschlossen. Dadurch kann der Kraftstoff aus dem Pumpenraum 9 nicht mehr in den Tank 13 zurückgefördert werden und es baut sich im Pumpenraum 9 ein hoher Druck auf, der schließlich zum Öffnen der Einspritzdüse 3 und damit zur Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum (nicht dargestellt) der Brennkraftmaschine führt. Durch den Schließzeitpunkt des Steuerventils 5 kann der Beginn der Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum bestimmt werden. Die Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum wird dadurch beendet, dass das Steuerventil 5 wieder geöffnet wird.

Anhand der 25 werden nachfolgend verschiedene Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Steuerventile 5 im Detail beschrieben und erläutert. Gleiche Bauteile haben die gleichen Bezugszeichen und es wird, um Wiederholungen zu vermeiden, auf das zuvor Gesagte verwiesen.

In dem Zylinderkopf 7 und einem Gehäuse 17 der Pumpe-Düse-Einheit 1 sind Leckageleitungen 19 vorgesehen, die dazu dienen, eventuell auftretende Leckagen am Pumpenelement 2, der Einspritzdüse 3 oder dem Steuerventil 5 abzuführen. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß 2 sind das Steuerventil 5 und ein hydraulischer Übersetzer 21 so aufgebaut, dass sich insgesamt ein sehr geringer Platzbedarf ergibt.

Das Steuerventil 5 ist als Sitzventil mit einem im Gehäuse 17 ausgearbeiteten Ventilsitz 23 ausgebildet. Mit diesem Ventilsitz 23 wirkt ein Ventilglied 25 zusammen. Wenn, wie in 1 dargestellt, das Ventilglied 25 auf dem Ventilsitz 23 aufliegt, wird die Verbindung zwischen den Abschnitten 11a und llb des Kraftstoffzulaufs 11 unterbrochen. Dies bedeutet, dass erstens kein Kraftstoff mehr aus dem Tank 13 in den Pumpenraum 9 (siehe 1) gefördert werden kann und sich zweitens im Pumpenraum 9 ein Druck aufbaut, wenn der Pumpenkolben 10 sich von seinem unteren Totpunkt in Richtung des oberen Totpunkts bewegt (Förderhub).

Sobald das Ventilglied 25 vom Ventilsitz 23 abhebt (nicht dargestellt), bricht der Druck im Pumpenraum 9 zusammen und die hydraulische Verbindung zwischen dem Tank 13 und dem Pumpenraum 9 ist wieder hergestellt. Das Ventilglied 25 ist wie ein konventionelles Kegelsitz-Ventil aufgebaut. Im unteren Teil von 2 ist das Ventilglied 25 in einer Stufenbohrung 27 geführt. Daran schließen sich eine Ausnehmung 29 und ein kegelstumpfförmiger Abschnitt 31 des Ventilglieds 25 an. Am oberen Ende des kegelstumpfförmigen Abschnitts 31 geht das Ventilglied 25 in einen zweiten Übersetzerkolben 33 über. Dies bedeutet, dass Ventilglied 25 und zweiter Übersetzerkolben 33 bei diesem Ausführungsbeispiel einstückig ausgeführt sind. Dadurch ergibt sich eine erste erhebliche Einsparung an Bauraum beim Steuerventil 5 und dem hydraulischen Übersetzer 21.

Der hydraulische Übersetzer 21 besteht im Wesentlichen aus einem ersten Übersetzerkolben 35 mit einer Sacklochbohrung 37, in der der zweite Übersetzerkolben 33 dichtend geführt ist.

Am Außendurchmesser D1 des ersten Übersetzerkolbens 35 ist eine Hülse 39 vorhanden, die durch den ersten Übersetzerkolben 35 in radialer Richtung spielfrei und dichtend geführt wird. Zwischen dem ersten Übersetzerkolben 35 und der Hülse 39 ist eine erste Druckfeder 41 eingespannt, so dass die Hülse 39 gegen das Gehäuse 17 des Steuerventils 5 beziehungsweise des hydraulischen Übersetzers 21 gepresst wird. Um die Abdichtung zwischen der Hülse 39 und dem Gehäuse 17 zu verbessern, weist die Hülse 39 eine Beißkante 43 auf. Um die Anpresskraft der Hülse 39 auf das Gehäuse 17 weiter zu erhöhen, kann, wie in 2 dargestellt, eine zusätzliche Rohrfeder 45 zwischen Hülse 39 und erstem Übersetzerkolben 35 vorgesehen werden.

Am oberen Ende des ersten Übersetzerkolbens 35 ist ein Piezo-Aktor 47 vorgesehen, welcher den ersten Übersetzerkolben 35 in Richtung eines Pfeils 49 bewegt, wenn eine Spannung an den Piezo-Aktor 47 angelegt wird. Eine kreisringförmige Stirnfläche 51 mit einem Außendurchmesser D1 und einem Innendurchmesser D2 des ersten Übersetzerkolbens 35 sowie eine Stirnfläche 53 des zweiten Übersetzerkolbens 33 begrenzen in axialer Richtung einen zweiteiligen Übersetzerraum 55a und 55b. Durch eine Verbindungsbohrung 57 werden die beiden Teile des Übersetzerraums 25 hydraulisch miteinander verbunden.

Die Stirnfläche 53 des zweiten Übersetzerkolbens 33 hat den Durchmesser D2.

Da die Stellkraft eines Piezo-Aktors 47 sehr groß und dessen Stellweg relativ klein ist, muss der hydraulische Übersetzer 21 so ausgelegt werden, dass die Stirnfläche 51 des ersten Übersetzerkolbens größer ist als die Stirnfläche 53 des zweiten Übersetzerkolbens.

Wenn der Piezo-Aktor 47 stromlos geschaltet ist, zieht er sich in axialer Richtung zusammen, so dass sich der erste Übersetzerkolben 35 in 2 nach oben bewegt (nicht dargestellt). Infolgedessen nimmt das Volumen des Teils 55b des Übersetzerraums 55 zu. In gleichem Maße nimmt das Volumen des Teils 55a des Übersetzerraums 55 ab, so dass sich der zweite Übersetzerkolben 33 in 2 nach oben bewegt. Infolgedessen hebt das fest mit dem zweiten Übersetzerkolben 33 verbundene Ventilglied 25 vom Ventilsitz 23 ab und stellt die hydraulisch Verbindung zwischen den Teilen 11a und llb des Kraftstoffzulaufs her.

Um das Abheben des Ventilglieds 25 vom Ventilsitz 23 bei stromlos geschaltetem Piezo-Aktor 47 sicherzustellen, ist am unteren Ende des Ventilglieds 25 eine zweite Druckfeder 59 vorgesehen, die sich einenends gegen das Gehäuse 17 und anderenends gegen das Ventilglied 25 abstützt.

Dadurch, dass bei dem erfindungsgemäßen hydraulischen Übersetzer der zweite Übersetzerkolben 33 in der Sacklochbohrung 37 des ersten Übersetzerkolben 35 aufgenommen wird, verringert sich der Bauraumbedarf für den hydraulischen Übersetzer 21 erheblich. Im Ergebnis sind der Piezo-Aktor 47, der hydraulische Übersetzer 21 und das Steuerventil 25 sehr kompakt ausgeführt, so dass trotz beschränkten Bauraums an einer Brennkraftmaschine die Realisierung einer PDE oder einer PLDE mit einem Piezo-Aktor 47 und den daraus resultierenden, an sich bekannten Vorteilen realisierbar ist.

In dem Ventilglied 25 ist eine Leckageabfuhrbohrung 61 vorgesehen, die eventuell auftretende Leckagen zwischen dem Ventilglied 25 und der Stufenbohrung 27 in den Abschnitt 11a der Kraftstoffzufuhr abführt. Wie aus 2 ersichtlich, besteht die Leckageabfuhrbohrung 61 aus zwei senkrecht zueinander angeordneten Teilbohrungen.

In 3 wird ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen hydraulischen Übersetzers 21 und eines erfindungsgemäßen Steuerventils 5 dargestellt. Gleiche Bauteile werden mit gleichen Bezugszeichen versehen und es werden, um Wiederholungen zu vermeiden, nur die Unterschiede zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 erläutert. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist der Übersetzerraum 55 einteilig ausgebildet. Dies bedeutet, dass die Stirnfläche 53 des zweiten Übersetzerkolbens 33 ebenfalls eine Kreisringfläche ist, deren Außendurchmesser D2 und deren Innendurchmesser in 3 mit D3 bezeichnet ist. Auch hier gilt, dass die Stirnfläche 51 des ersten Übersetzerkolbens 35 größer als die Stirnfläche 53 des zweiten Übersetzerkolbens 33 sein muss.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist zusätzlich zu der zweiten Druckfeder 59 ein dritte Druckfeder 63 zwischen erstem Übersetzerkolben 35 und zweitem Übersetzerkolben 33 vorgesehen, die der zweiten Druckfeder 59 entgegenwirkt. Federrate und Vorspannung von zweiter Druckfeder 59 und dritter Druckfeder 63 sind so aufeinander abgestimmt, dass bei stromlos geschaltetem Piezo-Aktor 47 das Ventilglied 25 vom Ventilsitz 23 abhebt und somit das Steuerventil 5 geöffnet ist.

Wegen der Montierbarkeit können bei diesem Ausführungsbeispiel der zweite Übersetzerkolben 33 und das Ventilglied 25 nicht aus einem Stück hergestellt werden. Deshalb ist der untere Teil des Ventilglieds 25 mittels eines Gewindes 65 mit dem oberen Teil des Ventilglieds 25 und dem zweiten Übersetzerkolben 33 verschraubt. Damit sich die Schraubverbindung zwischen dem unteren Teil des Ventilglieds 25 mit dem kegeligen Abschnitt 31 und dem oberen Teil des Ventilglieds 25 nicht lösen kann, ist zusätzlich ein Sicherungselement 67, wie beispielsweise ein Seeger-Ring vorgesehen. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ergibt sich eine sehr kompakte Bauweise des hydraulischen Übersetzers 21 und des Steuerventils 5.

Bei dem in 4 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel sind das Ventilglied 25 und der zweite Übersetzerkolben 33 wieder einstückig ausgeführt. Auch der Übersetzerraum 55 ist zweiteilig mit den Teilräumen 55a und 55b. Der wesentliche Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel besteht darin, dass bei dem dritten Ausführungsbeispiel der zweite Übersetzerkolben 33 eine Sacklochbohrung 59 aufweist, in der der erste Übersetzerkolben 35 dichtend geführt ist. Die Verbindungsbohrung 57, welche die Teilräume 55a und 55b des Übersetzerraums verbindet, ist bei diesem Ausführungsbeispiel im ersten Übersetzerkolben 35 vorgesehen. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Steuerventil stromlos geöffnet, da das Ventilglied 25 durch die zweite Druckfeder 59 vom Ventilsitz 23 abgehoben wird, sobald der nicht dargestellte Piezo-Rktor 47 stromlos geschaltet ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist darauf zu achten, dass die Federraten der ersten Druckfeder 41 und der zweiten Druckfeder 59 so aufeinander abgestimmt sind, dass bei drucklosem Übersetzerraum 55 das Ventilglied 25 vom Ventilsitz 23 abhebt.

Auch bei dem dritten Ausführungsbeispiel muss die Stirnfläche 53 des ersten Übersetzerkolbens 35 mit dem Außendurchmesser D1 größer sein als die Stirnfläche 53 des zweiten Übersetzerkolbens 33, die kreisringförmig ist und durch die Durchmesser D2 und D1 begrenzt wird.

In 5 ist ein viertes Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem das Steuerventil 5 stromlos geschlossen ist. Die erforderliche Schließkraft wird durch die zweite Druckfeder 59 aufgebracht. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel müssen wegen der Montierbarkeit von hydraulischem Übersetzer 21 und Steuerventil 5 der zweite Übersetzerkolben 33 und das Ventilglied 25 zweiteilig ausgeführt werden. Die konstruktive Ausgestaltung der Verbindung zwischen zweitem Übersetzerkolben 33 und Ventilglied 25 ist in 5 nicht im Detail dargestellt. Es ist jedoch möglich, beispielsweise durch ein Gewinde oder ähnliche, aus dem Stand der Technik bekannte Verbindungstechniken diese beiden Bauteile miteinander in geeigneter Weise zu verbinden.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist im zweiten Übersetzerkolben 33 eine Sacklochbohrung 69 vorhanden, in der der erste Übersetzerkolben 35 mit seinem Außendurchmesser D1 dichtend geführt ist.

Der Übersetzerraum 55 ist bei diesem Ausführungsbeispiel einteilig ausgeführt. Die kreisringförmige Stirnfläche des ersten Übersetzerkolbens 35 mit dem Außendurchmesser D1 und einem Innendurchmesser D2 muss größer sein als die kreisringförmige Stirnfläche 53 des zweiten Übersetzerkolbens 33, die durch die Durchmesser D3 und D1 begrenzt wird.

Wenn der nicht dargestellte Piezo-Aktor 47 den ersten Übersetzerkolben 35 in Richtung des Pfeils 49 bewegt, wird infolgedessen der zweite Übersetzerkolben 33 in 5 nach unten bewegt, so dass sich der kegelstumpfförmige Abschnitt 31 des Ventilglieds 25 vom Ventilsitz 23 abhebt und somit die hydraulische Verbindung zwischen dem Abschnitt 11a und llb der Kraftstoffzufuhr 11 hergestellt wird.

Auch bei diesem Ausführungsbeispiel kann eine sehr kompakte Bauweise erreicht werden sowohl des hydraulischen Übersetzers als auch des Steuerventils 5.


Anspruch[de]
  1. Pumpe-Düse-Einheit oder Pumpe-Leitung-Düse-Einheit für eine Brennkraftmaschine, mit einem Pumpenelement (2), wobei das Pumpenelement (2) einen Pumpenraum (9) aufweist, und mit einem Steuerventil (5), das eine hydraulische Verbindung (11) zwischen dem Pumpenraum (9) und einer Niederdruckkraftstoffversorgung (12) öffnet oder schließt, wobei ein Ventilglied (25) des Steuerventils (5) von einem hydraulischen Übersetzer (21) mit einem ersten Übersetzerkolben (35) und einem zweiten Übersetzerkolben (33) betätigt wird, dadurch gekenzeichnet, dass der erste Übersetzerkolben (35) eine Sacklochbohrung (37) aufweist, und dass der zweite Übersetzerkolben (33) in der Sacklochbohrung (37) dichtend geführt ist. (2)
  2. Pumpe-Düse-Einheit oder Pumpe-Leitung-Düse-Einheit für eine Brennkraftmaschine, mit einem Pumpenelement (2), wobei das Pumpenelement (2) einen Pumpenraum (9) aufweist, und mit einem Steuerventil (5), das eine hydraulische Verbindung (11) zwischen dem Pumpenraum (9) und einer Niederdruckkraftstoffversorgung (12) öffnet oder schließt, wobei ein Ventilglied (25) des Steuerventils (5) von einem hydraulischen Übersetzer (21) mit einem ersten Übersetzerkolben (35) und einem zweiten Übersetzerkolben (33) betätigt wird, dadurch gekenzeichnet, dass der zweite Übersetzerkolben (33) eine Sacklochbohrung (69) aufweist, und dass der erste Übersetzerkolben (35) in der Sacklochbohrung (69) dichtend geführt ist. (4 und 5)
  3. Pumpe-Düse-Einheit oder Pumpe-Leitung-Düse-Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Übersetzerkolben (33) und das Ventilglied (25) einstückig ausgeführt sind.
  4. Pumpe-Düse-Einheit oder Pumpe-Leitung-Düse-Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Übersetzerkolben (33) und das Ventilglied (25) fest miteinander verbunden sind.
  5. Pumpe-Düse-Einheit oder Pumpe-Leitung-Düse-Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Übersetzerkolben (35) von einem Aktor, insbesondere einem Piezo-Aktor (47), betätigt wird.
  6. Pumpe-Düse-Einheit oder Pumpe-Leitung-Düse-Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stirnfläche (51) des ersten Übersetzerkolbens (35) und eine Stirnfläche (53) des zweiten Übersetzerkolbens (33) einen Übersetzerrraum (55) begrenzen, und dass die Stirnfläche (51) des ersten Übersetzerkolbens (35) größer als die Stirnfläche (53) des zweiten Übersetzerkolbens (33) ist.
  7. Pumpe-Düse-Einheit oder Pumpe-Leitung-Düse-Einheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Übersetzerrraum (55) zweiteilig ausgebildet ist, und dass die beiden Teile (55a, 55b) des Übersetzerraums (55) durch eine Verbindungsbohrung (57) hydraulisch verbunden sind.
  8. Pumpe-Düse-Einheit oder Pumpe-Leitung-Düse-Einheit nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Übersetzerrraum (55) in radialer Richtung von einer Hülse (39) begrenzt wird.
  9. Pumpe-Düse-Einheit oder Pumpe-Leitung-Düse-Einheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (39) mindestens von einer ersten Druckfeder (41) gegen ein Gehäuse (17) des hydraulischen Übersetzers (21) gepresst wird, und dass sich die erste Druckfeder (41) einenends entweder gegen den ersten Übersetzerkolben (33, siehe 2 und 3), gegen den zweiten Übersetzerkolben (35, siehe 4) oder gegen das Gehäuse (17, 5) abstützt.
  10. Pumpe-Düse-Einheit oder Pumpe-Leitung-Düse-Einheit nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (39) eine Beißkante (43) aufweist.
  11. Pumpe-Düse-Einheit oder Pumpe-Leitung-Düse-Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Druckfeder (59) vorgesehen ist, und dass die zweite Druckfeder (59) das Ventilglied (25) des Steuerventils () in Richtung einer Öffnungstellung des Steuerventils (5) mit einer Federkraft beaufschlagt (2 und 4).
  12. Pumpe-Düse-Einheit oder Pumpe-Leitung-Düse-Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Druckfeder (59) vorgesehen ist, und dass die zweite Druckfeder (59) das Ventilglied (25) des Steuerventils (5) in Richtung einer Schließstellung des Steuerventils (5) mit einer Federkraft beaufschlagt (3 und 5).
  13. Pumpe-Düse-Einheit oder Pumpe-Leitung-Düse-Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte Druckfeder (63) vorgesehen ist, und dass die dritte Druckfeder (63) sich einends gegen den ersten Übersetzerkolben (35) und anderenends gegen den zweiten Übersetzerkolben (33) abstützt (3).
  14. Pumpe-Düse-Einheit oder Pumpe-Leitung-Düse-Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Übersetzerkolben (33) und im Ventilglied (25) mindestens eine Leckageabfuhrbohrung (61) vorgesehen ist.
Es folgen 5 Blatt Zeichnungen






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