DE10112143A1

DE10112143A1 - Brennstoffeinspritzventil

Info

Publication number: DE10112143A1
Application number: DE10112143A
Authority: DE
Inventors: Guenther Hohl
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-03-14
Filing date: 2001-03-14
Publication date: 2002-09-19
Also published as: EP1381771B1; US6921035B2; CN1459002A; US20030168534A1; JP2004518873A; DE50209488D1; RU2003129063A; ES2280534T3; EP1381771A1; WO2002073026A1; CZ20023670A3

Abstract

Ein Brennstoffeinspritzventil (1), insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum einer gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschine, umfaßt ein aus einem Düsenkörper (2) gebildetes Ventilgehäuse sowie einen Dichtring (34), der das Brennstoffeinspritzventil (1) gegen einen Zylinderkopf (42) der Brennkraftmaschine abdichtet. Der Dichtring (34) ist außen konisch profiliert, wobei der äußere Radius des Dichtrings (34) und ein über den Düsenkörper (2) ragender Überstand (35) des Dichtrings (34) in einer Abströmrichtung zunehmen.

Description

i Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Aus der DE 196 00 403 A1 ist beispielsweise ein elektromagnetisches Brennstoffeinspritzventil und eine dafür geeignete Befestigungsstruktur bekannt, mit denen für eine Brennkraftmaschine mit einem Zylinder-Einspritzsystem die Anforderungen an die Abdichtwirkung, die thermische Resistenz und die Druckresistenz erfüllt werden. Besondere Sorgfalt wird dabei auf die Abdichtung des Bereichs in unmittelbarer Nachbarschaft zum Zylinder gerichtet, in dem das elektromagnetische Brennstoffeinspritzventil befestigt ist, wie auch auf einen davon weiter entfernten Bereich. Daraus resultiert, daß erfindungsgemäß ein erster Dichtabschnitt mit einem ersten Dichtungsring, der als gewellter Unterlegring ausgeführt ist, an einer Stelle nahe am Zylinder und zwischen dem Brennstoffeinspritzventil und dem Zylinderkopf liegt. Ferner ist ein zweiter Dichtabschnitt mit einem zweiten Dichtungsring, der ebenfalls als gewellter Unterlegring ausgeführt ist, an einer Stelle positioniert, die weiter vom Zylinder entfernt ist als der erste Dichtabschnitt.

Nachteilig an dem aus der DE 106 00 403 A1 bekannten Brennstoffeinspritzventil sind einerseits der Fertigungsaufwand sowie die bedingt durch veredelte Materialien, wie z. H. silberplartiertes INCONEL, hohen Produktionskosten für die Dichtringe.

Andererseits ist mit einer hohen Dichtwirkung auch immer ein hoher Montageaufwand verbunden, der große maschinelle Kräfte bei der Montage erfordert und Beschädigungen der Bauteile zur Folge haben kann.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat 1 demgegenüber den Vorteil, daß der Dichtring ein außen konisches Profil aufweist, durch welches die Druckkräfte bei der Montage des mit dem Dichtring ausgestatteten Brennstoffeinspritzventils reduziert werden können. Dabei weist der Dichtring einen radialen Überstand über den Düsenkörper auf, der über die axiale Länge des Dichtrings in Abströmrichtung zunimmt.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Hauptanspruch angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.

Von Vorteil ist insbesondere, daß der Dichtring eine umlaufende Nut aufweist, die in Verbindung mit einem in der für den Dichtring vorgesehenen Ausnehmung ausgebildeten Ring eine axiale Fixierung des Dichtrings ermöglicht.

Vorteilhafterweise ist im Bereich des größten Überstandes Ü_max eine zylindrische Ausnehmung am inneren Durchmesser des Dichtrings ausgebildet, die dem Dichtring eine radiale Elastizität verleiht, wodurch die Montage erheblich geringere Einpreßkräfte erfordert.

Von Vorteil sind auch jeweils eine am Dichtring und am Zylinderkopf ausgebildete Fase, die die Einführung des Brennstoffeinspritzventils mit dem montierten Dichtring in eine Aufnahmebohrung des Zylinderkopfes erleichtern.

Die Ausbildung eines Spaltes zwischen dem Düsenkörper und der Wandung der Aufnahmebohrung im Zylinderkopf ermöglicht vorteilhafterweise eine druckunterstützte Dichtwirkung während des Betriebs des Brennstoffeinspritzventils.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils in einer Gesamtansicht, und

Fig. 2 einen schematischen Ausschnitt im Bereich II in Fig. 1 aus dem erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventil.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Ein Brennstoffeinspritzventil 1 ist in der Form eines Brennstoffeinspritzventils für Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschinen ausgeführt. Das Brennstoffeinspritzventil 1 eignet sich zum direkten Einspritzen von Brennstoff in einen nicht dargestellten Brennraum einer Brennkraftmaschine.

Das Brennstoffeinspritzventil 1 besteht aus einem Düsenkörper 2, in welchem eine Ventilnadel 3 angeordnet ist. Die Ventilnadel 3 steht in Wirkverbindung mit einem Ventilschließkörper 4, der mit einer auf einem Ventilsitzkörper 5 angeordneten Ventilsitzfläche 6 zu einem Dichtsitz zusammenwirkt. Bei dem Brennstoffeinspritzventil 1 handelt es sich im Ausführungsbeispiel um ein nach innen öffnendes Brennstoffeinspritzventil 1, welches über eine Abspritzöffnung 7 verfügt.

Der Düsenkörper 2 ist durch eine Dichtung 8 gegen einen Außenpol 9 einer Magnetspule 10 sowie durch einen Dichtring 34 gegen den in Fig. 1 nicht weiter dargestellten Zylinderkopf der Brennkraftmaschine abgedichtet. Der Dichtring 34 besteht aus einem vorzugsweise mit Teflon beschichteten Material oder direkt aus PTFE, um eine zuverlässige Dichtwirkung zu erzielen. Der Dichtring 34 weist erfindungsgemäß einen konisch profilierten Querschnitt auf, wodurch ein sich über den Düsenkörper 2 erhebender Überstand 35 des Dichtrings 34 über seine axiale Länge variiert. Eine detaillierte Darstellung des Dichtrings 34 ist der Beschreibung zu Fig. 2 zu entnehmen.

Die Magnetspule 10 ist in einem Spulengehäuse 11 gekapselt und auf einen Spulenträger 12 gewickelt, welcher an einem Innenpol 13 der Magnetspule 10 anliegt. Der Innenpol 13 und der Außenpol 9 sind durch einen Spalt 26 voneinander getrennt und stützen sich auf einem Verbindungsbauteil 29 ab. Die Magnetspule 10 wird über eine Leitung 19 von einem über einen elektrischen Steckkontakt 17 zuführbaren elektrischen Strom erregt. Der Steckkontakt ist von einer Kunststoffummantelung 18 umgeben, die am Innenpol 13 angespritzt sein kann.

Die Ventilnadel 3 ist in einer Ventilnadelführung 14 geführt, welche scheibenförmig ausgeführt ist. Zur Hubeinstellung dient eine zugepaarte Einstellscheibe 15. An der anderen Seite der Einstellscheibe 15 befindet sich ein Anker 20. Dieser steht über einen ersten Flansch 21 kraftschlüssig mit der Ventilnadel 3 in Verbindung, welche durch eine Schweißnaht 22 mit dem ersten Flansch 21 verbunden ist. Auf dem ersten Flansch 21 stützt sich eine Rückstellfeder 23 ab, welche in der vorliegenden Bauform des Brennstoffeinspritzventils 1 durch eine Hülse 24 auf Vorspannung gebracht wird.

Abströmseitig des Ankers 20 ist ein zweiter Flansch 31 angeordnet, der als unterer Ankeranschlag dient. Er ist über eine Schweißnaht 33 kraftschlüssig mit der Ventilnadel 3 verbunden. Zwischen dem Anker 20 und dem zweiten Flansch 31 ist ein elastischer Zwischenring 32 zur Dämpfung von Ankerprellern beim Schließen des Brennstoffeinspritzventils 1 angeordnet.

In der Ventilnadelführung 14, im Anker 20 und am Ventilsitzkörper S verlaufen Brennstoffkanäle 30a bis 30c. Der Brennstoff wird über eine zentrale Brennstoffzufuhr 16 zugeführt und durch ein Filterelement 25 gefiltert. Das Brennstoffeinspritzventil 1 ist durch eine Dichtung 28 gegen eine nicht weiter dargestellte Verteilerleitung abgedichtet.

Im Ruhezustand des Brennstoffeinspritzventils 1 wird der erste Flansch 21 an der Ventilnadel 3 von der Rückstellfeder 23 entgegen seiner Hubrichtung so beaufschlagt, daß der Ventilschließkörper 4 am Ventilsitz 5 in dichtender Anlage gehalten wird. Der Anker 20 liegt auf dem Zwischenring 32 auf, der sich auf dem zweiten Flansch 31 abstützt. Bei Erregung der Magnetspule 10 baut diese ein Magnetfeld auf, welches den Anker 20 entgegen der Federkraft der Rückstellfeder 23 in Hubrichtung bewegt. Dabei nimmt der Anker 20 den ersten Flansch 21, welcher mit der Ventilnadel 3 verschweißt ist, und damit die Ventilnadel 3 ebenfalls in Hubrichtung mit. Der mit der Ventilnadel 3 in Wirkverbindung stehende Ventilschließkörper 4 hebt von der Ventilsitzfläche 6 ab, wodurch der über die Brennstoffkanäle 30a bis 30c zur Abspritzöffnung 7 geführte Brennstoff abgespritzt wird.

Wird der Spulenstrom abgeschaltet, fällt der Anker 20 nach genügendem Abbau des Magnetfeldes durch den Druck der Rückstellfeder 23 auf den ersten Flansch 21 vom Innenpol 13 ab, wodurch sich die Ventilnadel 3 entgegen der Hubrichtung bewegt. Dadurch setzt der Ventilschließkörper 4 auf der Ventilsitzfläche 6 auf, und das Brennstoffeinspritzventil 1 wird geschlossen. Der Anker 20 setzt auf dem durch den zweiten Flansch 31 gebildeten Ankeranschlag auf.

Fig. 2 zeigt in einer auszugsweisen Schnittdarstellung den in Fig. 1 mit II bezeichneten Ausschnitt aus dem erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventil 1. Übereinstimmende Bauteile sind dabei mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen.

Der Dichtring 34 ist in einer nutförmigen, umlaufenden Ausnehmung 36 des Düsenkörpers 2 angeordnet. Zur Sicherung gegen Verrutschen sowohl bei der Montage des Brennstoffeinspritzventils 1 als auch während des Betriebs ist ein Ring 37 vorgesehen, welcher in der Ausnehmung 36 des Düsenkörpers 2 ausgebildet ist, über den Nutgrund herausragt und in eine entsprechende Nut 38 des Dichtrings 34 greift.

Erfindungsgemäß ist der Dichtring 34 konisch profiliert. Dies bedeutet, daß der Überstand 35, der den Düsenkörper 2 radial überragt, wie bereits erwähnt, über die axiale Länge des Dichtrings 34 variiert. Dabei ist der Überstand 35 an einer zulaufseitigen Stirnfläche 39 des Dichtrings 34 minimal, während der Überstand 35 an einer ablaufseitigen Stirnfläche 40 des Dichtrings 34 maximal ist. Dies ist in Fig. 2 mit Ü_min und Ü_max bezeichnet.

Weiterhin ist der Dichtring 34 abströmseitig des Rings 37 mit einer zylindrischen Ausnehmung 41 versehen, wodurch der Dichtring 34 in diesem Bereich beabstandet vom Nutgrund der Ausnehmung 36 vorliegt, so daß diese dem Dichtring 34 eine geringfügige radiale Elastizität verleiht. Dies ist einerseits für die Montage des Dichtrings 34 in der Ausnehmung 36 des Düsenkörpers 2 vorteilhaft, da der Durchmesser des Dichtrings 34 in diesem Bereich erweitert ist und demnach die zum Aufschieben des Dichtrings 34 auf den Düsenkörper 2 benötigte Kraft kleiner ist. Auch das Einführen in die Ausnehmung 36 wird dadurch vereinfacht.

Andererseits ist die radiale Elastizität für die Montage des Brennstoffeinspritzventils 1 in einem Zylinderkopf 42 der Brennkraftmaschine von Vorteil. Wird nämlich das Brennstoffeinspritzventil 1 mit dem Dichtring 34 in eine entsprechende Aufnahmebohrung des Zylinderkopfes 42 eingeschoben, kann der Dichtring 34 bedingt durch die zylindrische Ausnehmung 41 radial komprimiert werden, wodurch demnach der Bereich des maximalen Überstandes 35 komprimiert wird. Dies resultiert in einer leichten Einschiebbarkeit des Brennstoffeinsoritzventils 1 in den Zylinderkopf 42.

Die Montage wird dabei zusätzlich durch eine Fase 43 an der den maximalen Überstand 35 aufweisenden ablaufseitigen Stirnfläche 40 des Dichtrings 34 verstärkt, die den maximalen Überstand 35 in diesem Bereich sozusagen abrundet. Ein ähnlicher Effekt kann durch eine entsprechende Fase 44 an einer Kante 45 der Aufnahmebohrung des Zylinderkopfes 42 erzielt werden.

Die Dichtwirkung des erfindungsgemäß ausgestalteten Dichtrings 34 ist durch radiale Verpressung zuverlässig möglich. Da der Brennraumdruck stromabwärts des Dichtrings 34 größer als der Umgebungsdruck zulaufseitig des Dichtrings 34 ist, wird der Dichtring 34 über einen Spalt 46 zwischen der ablaufseitigen Stirnfläche 40 und der Ausnehmung 36, der mit der zylindrischen Ausnehmung 41 in Verbindung steht, durch den Brennraumdruck in radialer Richtung aufgeweitet, so daß die Dichtwirkung während des Betriebes des Brennstoffeinspritzventils 1 verstärkt wird.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt und auch für andere Querschnittsformen von Dichtringen 34 sowie für beliebige Bauweisen von Brennstoffeinspritzventilen 1, beispielsweise für Brennstoffeinspritzventile 1 mit Anbindung an ein Common-Rail-System, anwendbar.

Claims

1. Brennstoffeinspritzventil (1) zum direkten Einspritzen von Brennstoff, insbesondere in den Brennraum einer gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschine, mit einem aus einem Düsenkörper (2) gebildeten Ventilgehäuse und einem Dichtring (34), der das Brennstoffeinspritzventil (1) gegen einen Zylinderkopf (42) der Brennkraftmaschine abdichtet, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (34) außen konisch profiliert ist, wobei der äußere Radius des Dichtrings (34) und ein über den Düsenkörper (2) ragender Überstand (35) des Dichtrings (34) in einer Abströmrichtung zunehmen.

2. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Überstand (35) an einer zulaufseitigen Stirnfläche (39) des Dichtrings (34) minimal und an einer ablaufseitigen Stirnfläche (40) des Dichtrings (34) maximal ist.

3. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (34) teilweise in einer Ausnehmung (36) des Düsenkörpers (34) angeordnet ist.

4. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ausnehmung (36) ein hervorstehender Ring (37) ausgebildet ist, der so in eine Nut (38) des Dichtrings (34) greift, daß der Dichtring (34) in axialer Richtung fixiert ist.

5. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (34) abströmseitig der Nut (38) an seinem radial inneren Durchmesser eine zylindrische Ausnehmung (41) aufweist.

6. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (34) im Bereich der zylindrischen Ausnehmung (41) von der Ausnehmung (36) des Düsenkörpers (2) beabstandet ist.

7. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (34) im Bereich des maximalen Überstandes (Ü_max) eine Fase (43) aufweist.

8. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zylinderkopf (42) der Brennkraftmaschine im Bereich einer Kante (45) einer Aufnahmebohrung für das Brennstoffeinspritzventil (1) eine Fase (44) aufweist.

9. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer ablaufseitigen Stirnfläche (40) und der Ausnehmung (36) ein Spalt (46) ausgebildet ist, der mit der zylindrischen Ausnehmung (41) in Verbindung steht.

10. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (34) über den Spalt (46) und die zylindrische Ausnehmung (41) mit einem Brennraumdruck beaufschlagbar ist.