DE102004002086A1

DE102004002086A1 - Fuel injection valve for internal combustion engines has two main parts, tensioning nut with screw on one part to enables it to press against the second and matching collar and surfaces on second part with friction-reducing coating

Info

Publication number: DE102004002086A1
Application number: DE200410002086
Authority: DE
Inventors: Andreas Kerst
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-01-15
Filing date: 2004-01-15
Publication date: 2005-08-04

Abstract

Fuel injection valve for internal combustion engines has casing containing two main parts. A tensioning nut (3) around the second part (5) has a screw (20) with which it grasps the corresponding opposite screw (18) on the first part (2) When the nut is screwed into the opposite screw, the second part moves against the first part. The tensioning nut adjoins with its collar (32) the matching surface (30) of the second part. The matching collar and/or surfaces of the second part have a friction-reducing coating (35).

Description

Die Erfindung geht von einem Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen aus, wie es dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entspricht. Aus der Schrift DE 198 27 267 A1 ist ein solches Kraftstoffeinspritzventil mit einem Gehäuse bekannt, das einem ersten Körper und einem zweiten Körper umfasst, wobei der erste Körper als Ventilkörper ausgebildet ist und der zweite Körper als Haltkörper. Zur Abdichtung von hochdruckführenden Kanälen, die durch die Stirnflächen der Körper verlaufen, muss der erste Körper gegen den zweiten Körper gepresst werden. Dies erfolgt mittels einer Spannmutter, die ein Gewinde aufweist, mit dem sie in ein entsprechendes Gegengewinde am zweiten Körper eingreift. Durch die Schraubbewegung wird eine an der Spannmutter ausgebildete Anlageschulter gegen eine Anlagefläche am ersten Körper gepresst, so dass der erste Körper gegen den zweiten Körper gedrückt wird. Hierbei kann es auch vorgesehen sein, eine Zwischenscheibe oder eine Dichtfolie zwischen den Körpern vorzusehen.The invention is based on a fuel injection valve for internal combustion engines, as it corresponds to the preamble of claim 1. From the Scriptures DE 198 27 267 A1 Such a fuel injection valve is known with a housing comprising a first body and a second body, wherein the first body is designed as a valve body and the second body as a holding body. To seal high-pressure channels that run through the faces of the body, the first body must be pressed against the second body. This is done by means of a clamping nut which has a thread, with which it engages in a corresponding mating thread on the second body. As a result of the screwing movement, an abutment shoulder formed on the clamping nut is pressed against a contact surface on the first body, so that the first body is pressed against the second body. In this case, provision may also be made to provide an intermediate disk or a sealing film between the bodies.

Um eine ausreichende Abdichtung der hochdruckführenden Kanäle zu erreichen ist es wichtig, die beiden Körper mit einer entsprechend großen Kraft aufeinander zu pressen. Andererseits darf die Kraft auch nicht zu groß werden, um plastische Verformungen an den Körpern oder der Spannmutter zu verhindern. Außerdem werden die Körper bei einem übergroßen Anziehen der Spannmutter so stark verformt, so dass es zu Auswirkungen auf die in den Körpern befindlichen funktionalen Vorrichtungen, etwa einer Ventilnadel, kommen kann.Around To achieve adequate sealing of the high-pressure channels, it is important that both bodies with a correspondingly large force to press each other. On the other hand, the power must not too grow up, to plastic deformations on the bodies or the clamping nut to prevent. Furthermore become the body at an oversized dressing the clamping nut deformed so much, causing it to affect those in the bodies located functional devices, such as a valve needle, can come.

Zur Erreichung einer definierten Anzugskraft sind verschiedene Verfahren möglich: Aus der Gewindehöhe und dem Anzugswinkel der Spannmutter kann die Kraft berechnet werden, die die Spannmutter auf die Körper ausübt. Bei der Montage der Spannmutter führt der vorgegebene Anzugswinkels also zu der gewünschten Kraft. Eine andere Möglichkeit ist, die Spannmutter mit einem festen Drehmoment anzuziehen. Dadurch kann ebenfalls die gewünschte Anzugskraft eingestellt werden. Allen Verfahren ist jedoch gemein, dass die Anzugskraft um so exakter auf den Sollwert mit geringen Streuungen einstellbar ist, wenn die Reibung zwischen der Anlageschulter der Spannmutter und der Anlagefläche des Körpers gering und wohl definiert ist. Da dies bei den bekannten Kraftstoffeinspritzventilen nicht in ausreichendem Maße der Fall ist, kommt es bei der Montage zu großen Schwankungen in der Anzugskraft, was entweder zu unerwünschten Verformungen der Körper oder zu Undichtigkeiten der hochdruckführenden Kanäle führt.to Achieving a defined tightening force are different procedures possible: From the thread height and the tightening angle of the tightening nut, the force can be calculated, the clamping nut on the body exercises. During assembly of the clamping nut leads the specified tightening angle so to the desired Force. Another possibility is to tighten the nut with a fixed torque. Thereby can also be the desired one Tightening force can be adjusted. All methods are common, that the tightening force is the more accurate to the setpoint with low Scattering is adjustable when the friction between the abutment shoulder the clamping nut and the contact surface of the body low and well defined. As is the case with the known fuel injection valves not enough If this happens, there are large fluctuations in the tightening force during assembly. which is either too undesirable Deformations of the body or leads to leaks in the high-pressure channels.

Vorteile der ErfindungAdvantages of invention

Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass die beiden Körper des Gehäuses mit einer genau definierten Anzugskraft aneinander gepresst werden können. Hierzu weist entweder die Anlageschulter der Spannmutter und/oder die Anlagefläche des Körpers eine reibungsmindernde Beschichtung auf. Durch die Minderung der Reibung kann durch einen entsprechenden Anzugswinkel oder durch ein Anzugsmoment der Spannmutter die Anzugskraft mit geringer Streuung auf den gewünschten Wert eingestellt werden.The Fuel injection valve according to the invention with the characterizing features of claim 1, in contrast, the Advantage on that the two bodies of the housing can be pressed together with a well-defined tightening force. For this has either the contact shoulder of the clamping nut and / or the contact surface of the body a friction-reducing coating on. By reducing the Friction can be through a corresponding tightening angle or through a tightening torque of the clamping nut the tightening force with little scatter to the desired Value to be set.

Besonders vorteilhaft haben sich Beschichtungen erwiesen, die auf Kohlenstoffbasis hergestellt sind. Insbesondere Kohlenstoffschichten, bei denen die Kohlenstoffatome diamantartig verbunden sind, gewährleisten eine reibungsarmes Gleiten der Flächen aufeinander.Especially Advantageous coatings have proven to be based on carbon are made. In particular, carbon layers in which the Carbon atoms are diamond-like, ensure a low-friction sliding of the surfaces on each other.

Zeichnungdrawing

In der einzigen Figur der Zeichnung ist ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzventil im Längsschnitt dargestellt.In the single figure of the drawing is an inventive fuel injection valve in longitudinal section shown.

Beschreibung des Ausführungsbeispielsdescription of the embodiment

In der 1 ist ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzventil im Längsschnitt dargestellt. Das Kraftstoffeinspritzventil weist ein Gehäuse 1 auf, das einen ersten Körper in Form eines Haltekörpers 2 und einen zweiten Körper in Form eines Ventilkörpers 5 umfasst. Im Ventilkörper 5 ist eine Bohrung 15 ausgebildet, in der eine kolbenförmige Ventilnadel 7 längsverschiebbar angeordnet ist. Die Bohrung 15 wird an ihrem brennraumseitigen Ende von einem konischen Ventilsitz 23 begrenzt, von dem mehrere Einspritzöffnungen 25 ausgehen. Die Ventilnadel 7 ist in einem Führungsabschnitt 207 in der Bohrung 15 dichtend geführt und geht dem Ventilsitz 23 zu unter Bildung einer Druckschulter 9 in einen Schaftbereich 107 über. An ihrem dem Ventilsitz 23 zugewandten Ende geht die Ventilnadel 7 in eine im wesentlichen konische Ventildichtfläche 13 über, mit der die Ventilnadel 7 mit dem Ventilsitz 23 zusammenwirkt.In the 1 a fuel injection valve according to the invention is shown in longitudinal section. The fuel injection valve has a housing 1 on, which is a first body in the form of a holding body 2 and a second body in the form of a valve body 5 includes. In the valve body 5 is a hole 15 formed, in which a piston-shaped valve needle 7 is arranged longitudinally displaceable. The hole 15 is at its combustion chamber end of a conical valve seat 23 limited, of which several injection ports 25 out. The valve needle 7 is in a leadership section 207 in the hole 15 sealingly guided and goes to the valve seat 23 to form a pressure shoulder 9 in a shaft area 107 above. At her the valve seat 23 facing the valve needle goes 7 in a substantially conical valve sealing surface 13 over, with the valve needle 7 with the valve seat 23 interacts.

Zwischen der Wand der Bohrung 15 und dem Schaftbereich 107 der Ventilnadel 7 ist ein Druckraum 11 ausgebildet, der auf Höhe der Druckschulter 9 radial erweitert ist. In die radiale Erweiterung des Druckraums 11 mündet ein im Ventilkörper 5 und im Haltekörper 2 verlaufender Zulaufkanal 17, über den Kraftstoff unter hohem Druck in den Druckraum 11 einführbar ist. Durch die Beaufschlagung der Druckschulter 9 und von Teilen der Ventildichtfläche 13 ergibt sich eine vom Ventilsitz 23 weggerichtete Kraft auf die Ventilnadel 7, der eine Schließkraft entgegengerichtet ist, die durch eine in der Zeichnung nicht dargestellte Vorrichtung, beispielsweise eine Feder, auf das ventilsitzabgewandte Ende der Ventilnadel 7 ausgeübt wird. Je nach dem, welche der Kräfte überwiegt, wird die Ventilnadel 7 in der Bohrung 15 in axialer Richtung bewegt. Hebt die Ventilnadel 7 vom Ventilsitz 23 ab, so werden die Einspritzöffnungen 25 mit dem Druckraum 11 verbunden, so dass Kraftstoff in den Brennraum eingespritzt wird. Wird die Ventilnadel 7 hingegen durch die Schließkraft auf den Ventilsitz 23 gepresst, so verschließt die Ventildichtfläche 13 die Einspritzöffnungen 25 und die Einspritzung wird beendet.Between the wall of the hole 15 and the shaft area 107 the valve needle 7 is a pressure room 11 formed at the height of the pressure shoulder 9 is radially expanded. In the radial extension of the pressure chamber 11 opens in the valve body 5 and in the holding body 2 extending inlet channel 17 , about the fuel under high pressure in the pressure chamber 11 is insertable. By applying the pressure shoulder 9 and parts of the valve sealing surface 13 this results in a valve seat 23 directed force on the valve needle 7 , which is opposed by a closing force, by a device, not shown in the drawing, for example a spring, on the valve seat facing away from the end of the valve needle 7 is exercised. Depending on which of the forces outweighs, the valve needle 7 in the hole 15 moved in the axial direction. Lift the valve needle 7 from the valve seat 23 off, so will the injection ports 25 with the pressure room 11 connected so that fuel is injected into the combustion chamber. Will the valve needle 7 however, by the closing force on the valve seat 23 pressed, so closes the valve sealing surface 13 the injection openings 25 and the injection is finished.

Der Ventilkörper 5 liegt mit einer Stirnseite 105 an einer Stirnseite 102 des Haltekörpers 2 an. Durch die beiden Stirnseiten 105, 102 tritt der Zulaufkanal 17 hindurch, durch den der Kraftstoff unter hohem Druck dem Druckraum 11 zugeleitet wird. Damit kein Kraftstoff zwischen den Stirnseiten 102, 105 hindurch aus dem Zulaufkanal 11 austritt und nach außen gelangt, wird der Ventilkörper 5 mittels einer Spannmutter 3 gegen den Haltekörper 2 gespresst, so dass die Stirnseite 105 des Ventilkörpers 5 gegen die Stirnseite 102 des Haltekörpers 2 gedrückt wird. Dadurch kommt es bei einer entsprechend hohen Anzugskraft durch die Spannmutter 3 zu einer ausreichenden Abdichtung an dieser Stelle. Die Spannmutter 3 ist als Überwurfmutter ausgebildet und weist an ihrer Innenseite ein Gewinde 20 auf, das in ein an der Außenfläche des Haltekörpers 2 ausgebildetes Gegengewinde 18 eingreift. An der Innenseite der Spannmutter 3 ist eine Anlageschulter 32 ausgebildet, die die Form einer Kreisringfläche aufweist und die an einer entsprechenden, an der Außenseite des Ventilkörpers 5 ausgebildeten Anlagefläche 30 anliegt. Durch Drehen der Spannmutter 3 in Anzugsrichtung bewegt sich die Spannmutter 3 in axialer Richtung, so dass die Anlageschulter 32 gegen die Anlagefläche 30 gedrückt wird und der Ventilkörper 5 entsprechend gegen den Haltekörper 2.The valve body 5 lies with a front side 105 on a front side 102 of the holding body 2 at. Through the two end faces 105 . 102 occurs the inlet channel 17 through which the fuel under high pressure the pressure chamber 11 is forwarded. So no fuel between the end faces 102 . 105 through from the inlet channel 11 emerges and reaches the outside, the valve body 5 by means of a clamping nut 3 against the holding body 2 pressed so that the front side 105 of the valve body 5 against the front side 102 of the holding body 2 is pressed. This results in a correspondingly high tightening force through the clamping nut 3 to a sufficient seal at this point. The clamping nut 3 is designed as a union nut and has on its inside a thread 20 on, in a on the outer surface of the holding body 2 trained counter thread 18 intervenes. On the inside of the clamping nut 3 is an investment shoulder 32 formed, which has the shape of a circular ring surface and at a corresponding, on the outside of the valve body 5 trained contact surface 30 is applied. By turning the clamping nut 3 in the tightening direction, the clamping nut moves 3 in the axial direction, so that the abutment shoulder 32 against the contact surface 30 is pressed and the valve body 5 according to the holding body 2 ,

Für eine gute Abdichtung des Zulaufkanals 11 ist es beim Anziehen der Spannmutter 3 wichtig, dass eine genau vorgegebene Anzugskraft erreicht wird, die einer bestimmten Flächenpressung an der Stirnseite 105 des Ventilkörpers 5 entspricht. Ist die Anzugskraft zu gering, kann es zu Undichtigkeiten am Zulaufkanal 7 kommen. Ist die Anzugskraft hingegen zu groß, verformt sich der Ventilkörper 5 soweit, dass die Bewegung der Ventilnadel 7 im Bereich des Führungsabschnitts 207 beeinträchtigt werden kann. Es kommt dann in diesem Bereich zu einer übergroßen Reibung der Ventilnadel 7 bei ihrer Öffnungsbewegung, was die Lebensdauer des Kraftstoffeinspritzventils vermindert.For a good seal of the inlet channel 11 it is when tightening the clamping nut 3 important that a specified tightening force is achieved, the specific surface pressure on the front side 105 of the valve body 5 equivalent. If the tightening force is too low, leaks in the inlet channel can occur 7 come. If the tightening force is too great, however, the valve body deforms 5 far enough that the movement of the valve needle 7 in the area of the guide section 207 can be affected. It then comes in this area to an oversized friction of the valve needle 7 at its opening movement, which reduces the life of the fuel injection valve.

Die Anzugskraft steht in direkter Beziehung mit dem Anzugsmoment, mit dem die Spannmutter 3 angezogen wird. Der Zusammenhang ist um so eindeutiger und mit geringer Streuung, wenn die Reibung zwischen der Anlageschulter 32 und der Anlagefläche 30 möglichst gering ist. Andernfalls muss ein erheblicher Teil des Drehmoments aufgewandt werden, um die Reibung zu überwinden, und die Anzugskraft unterliegt so großen Schwankungen. Bei dem hier dargestellten erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventil ist es deshalb vorgesehen, die Anlagefläche 30 und/oder die Anlageschulter 32 mit einer reibungsmindernden Beschichtung 35 zu versehen. Vorzugsweise können dafür Kohlenstoffschichten verwendet werden, sogenannte DLC-Schichten ("diamond like carbon"). Diese aus dem Stand der Technik bekannten Beschichtungen 35 können die Reibung zwischen der Anlagefläche 30 und der Anlageschulter 32 soweit mindern, dass sich die Anzugskraft präzise einstellen lässt. Die Kohlenstoffschicht kann dabei auch Wasserstoff in verschiedener Konzentration beinhalten, wodurch sich die Eigenschaften der Schicht präzise einstellen lassen.The tightening force is directly related to the tightening torque with which the clamping nut 3 is attracted. The relationship is all the clearer and with less dispersion when the friction between the abutment shoulder 32 and the contact surface 30 as low as possible. Otherwise, a significant amount of torque must be expended to overcome the friction, and the tightening force is subject to such wide fluctuations. In the case of the fuel injection valve according to the invention shown here, it is therefore provided that the contact surface 30 and / or the abutment shoulder 32 with a friction-reducing coating 35 to provide. Preferably carbon layers can be used for this, so-called DLC layers ("diamond like carbon"). These coatings known from the prior art 35 can reduce the friction between the contact surface 30 and the contact shoulder 32 reduce so far that the tightening force can be set precisely. The carbon layer can also contain hydrogen in various concentrations, which allows the properties of the layer to be precisely adjusted.

Neben dem Ausführungsbeispiel wie in der Zeichnung dargestellt, bei dem der Ventilkörper 5 direkt an dem Haltekörper 2 anliegt, kann es auch vorgesehen sein, dass zwischen diesen Körpern 2, 5 weitere Körper angeordnet sind, beispielsweise in Form einer Zwischenscheibe. Die Beschichtung 35 ist in diesem Fall zusätzlich oder ausschließlich auf der Zwischenscheibe aufgebracht, um die Reibung hier entsprechend zu mindern.In addition to the embodiment as shown in the drawing, in which the valve body 5 directly on the holding body 2 it can also be provided that between these bodies 2 . 5 further bodies are arranged, for example in the form of an intermediate disc. The coating 35 is applied in this case additionally or exclusively on the washer, to reduce the friction here accordingly.

Claims

Fuel injection valve for internal combustion engines with a housing, which has a first body ( 2 ) and a second body ( 5 ), and with a clamping nut ( 3 ), the second body ( 2 ) and a thread ( 20 ), with which they are in a corresponding mating thread ( 18 ) in the first body ( 2 ) engages, so that when screwing the clamping nut ( 3 ) in the mating thread ( 18 ) the second body ( 5 ) against the first body ( 2 ), wherein the clamping nut ( 3 ) with a contact shoulder ( 32 ) on a contact surface ( 30 ) of the second body ( 5 ), characterized in that the abutment shoulder ( 32 ) and / or the contact surface ( 30 ) of the second body ( 5 ) with a friction-reducing coating ( 35 ) is provided.

Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the coating ( 35 ) is carbonaceous.

Fuel injection valve according to claim 2, characterized in that the coating ( 35 ) consists of a diamond-like carbon layer.

Fuel injection valve according to claim 2, characterized in that the carbon atoms of the coating ( 35 ) are connected to each other like a diamond.

Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that both the abutment shoulder ( 32 ) as well as the contact surface ( 30 ) are formed annular disk-shaped.

Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that both the abutment shoulder ( 32 ) as well as the contact surface ( 30 ) are frusto-conical.