DE102005022672A1

DE102005022672A1 - Brennstoffeinspritzventil

Info

Publication number: DE102005022672A1
Application number: DE200510022672
Authority: DE
Inventors: Dietmar Schmieder
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2005-05-17
Filing date: 2005-05-17
Publication date: 2006-11-23

Abstract

Bekannte Brennstoffeinspritzventile haben ein Ventilgehäuse und einen in dem Ventilgehäuse angeordneten Aktor, der eine mit einem Ventilsitz zusammenwirkende Ventilnadel betätigt, und einen fest mit dem Ventilgehäuse verbundenen Einlasskanal für den Kraftstoff. Nachteilig ist, dass eine separate Rückstellfeder erforderlich ist, um das Brennstoffeinspritzventil nach einem Einspritzvorgang wieder zu schließen. Die Rückstellfeder ist als Schraubenfeder ausgeführt, die vergleichsweise hohe Querkräfte auf die Ventilnadel ausübt. DOLLAR A Bei dem erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventil werden die Herstellkosten verringert. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Einlasskanal (11) als Rohrfeder ausgebildet ist und mit der Ventilnadel (4) mechanisch verbunden ist.

Description

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

Es ist schon ein Brennstoffeinspritzventil aus der EP 1046809 A2 bekannt, mit einem Ventilgehäuse und einem in dem Ventilgehäuse angeordneten Aktor, der eine mit einem Ventilsitz zusammenwirkende Ventilnadel betätigt, und mit einem fest mit dem Ventilgehäuse verbundenen Einlasskanal für den Kraftstoff. Nachteilig ist, dass eine separate Rückstellfeder erforderlich ist, um das Brennstoffeinspritzventil nach einem Einspritzvorgang wieder zu schließen. Die Rückstellfeder ist als Schraubenfeder ausgeführt, die vergleichsweise hohe Querkräfte auf die Ventilnadel ausübt.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß auf einfache Art und Weise die Herstellungskosten für das Brennstoffeinspritzventil verringert werden, indem der Einlasskanal als Rohrfeder ausgebildet ist und mit der Ventilnadel mechanisch verbunden ist. Auf diese Weise entfällt eine separate Rückstellfeder. Der als Rückstellfeder wirkende Einlasskanal überträgt nur sehr geringe Querkräfte auf die Ventilnadel, so dass zur Betätigung des Brennstoffeinspritzventils geringere Stellkräfte erforderlich sind.

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

Besonders vorteilhaft ist, dass der Einlasskanal derart in axialer Richtung elastisch dehnbar ist, dass von der Ventilnadel ein vorbestimmter Hub ausführbar und der Einlasskanal als auf die Ventilnadel wirkende Rückstellfeder wirkt, da auf diese Weise die Funktion einer Rückstellfeder in dem Einlasskanal integriert ist.

Weiterhin vorteilhaft ist, wenn der als eine Rückstellfeder wirkende Einlasskanal auf Zug beansprucht wird, da der Einlasskanal auf Zug stärker belastbar ist.

Sehr vorteilhaft ist es, wenn die Ventilnadel einen in Richtung des Ventilsitzes verlaufenden Zuführkanal aufweist, dessen Eingangsöffnung mit dem Einlasskanal strömungsverbunden ist und dessen Ausgangsöffnung nahe des Ventilsitzes in das Ventilgehäuse mündet, da der Kraftstoff auf diese Weise unmittelbar an den Ventilsitz geleitet wird und nicht mit dem Aktor in Kontakt kommt.

Auch vorteilhaft ist, wenn in dem Einlasskanal oder in dem Zuführkanal der Ventilnadel ein Filter vorgesehen ist, da der Kraftstoff auf diese Weise gereinigt wird und keine Verunreinigungen an den Ventilsitz gelangen.

Desweiteren vorteilhaft ist, wenn der Aktor eine erste Durchgangsöffnung aufweist, durch die der Einlasskanal oder die Ventilnadel verläuft, da der Kraftstoff auf diese Weise unmittelbar an den Ventilsitz leitbar ist.

Darüber hinaus vorteilhaft ist, wenn der Aktor ein Piezoaktor ist und mit einem in dem Ventilgehäuse vorgesehenen hydraulischen Koppler zusammenwirkt, da der Piezoaktor besonders hohe Stellkräfte zum Betätigen der Ventilnadel entgegen der Kraft des Einlasskanals erzeugen kann.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, den Einlasskanal als dünnwandiges Rohr aus Stahl auszuführen.

Außerdem vorteilhaft ist, wenn der Einlasskanal an seinen Enden mittels Schweissen, Pressen, Bördeln, Schrumpfen oder Löten mit dem Ventilgehäuse und/oder mit der Ventilnadel verbunden ist, da sich auf diese Weise eine besonders belastbare Verbindung erreicht wird.

Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen 1 schematisch eine Ansicht des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils und 2 eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils mit einem Piezoaktor und einem hydraulischen Koppler.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Brennstoffeinspritzventil.
Das Brennstoffeinspritzventil weist ein Ventilgehäuse 1 und einen in dem Ventilgehäuse 1 angeordneten, schematisch dargestellten Aktor 2 auf, der eine mit einem Ventilsitz 3 zusammenwirkende Ventilnadel 4 betätigt.
Die Ventilnadel 4 ist beispielsweise in einem am Ventilgehäuse 1 ausgebildeten Lager 5 in axialer Richtung bezüglich einer Ventilachse 8 geführt bzw. gelagert.
Der Aktor 2 ist ein beliebiger Aktor, beispielsweise ein piezoelektrischer, magnetostriktiver oder elektromagnetischer Aktor. Der Aktor 2 ist beispielsweise mit dem Ventilgehäuse 1 fest verbunden. Der Aktor 2 führt einen Hub aus und überträgt diesen zumindest mittelbar beispielsweise über eine Schulter 9 der Ventilnadel 4 auf die Ventilnadel 4, die dadurch mit einem Ventilschließkörper 10 vom Ventilsitz 3 abhebt und auf diese Weise das Brennstoffeinspritzventil öffnet.
Das Ventilgehäuse 1 weist einen Einlasskanal 11 für den Kraftstoff auf, der zumindest mittelbar in das Ventilgehäuse 1 mündet. Der Einlasskanal 11 ist an seinem der Ventilnadel 4 abgewandten Ende fest mit dem Ventilgehäuse 1 verbinden.
Erfindungsgemäß ist der Einlasskanal 11 als Rohrfeder ausgebildet und an seinem der Ventilnadel 4 zugewandten Ende mit der Ventilnadel 4 mechanisch verbunden. Auf diese Weise wirkt der Einlasskanal 11 als auf Zug beanspruchte Rückstellfeder auf die Ventilnadel 4. Dadurch kann eine separate Rückstellfeder eingespart werden, was auch den Montageaufwand für das Brennstoffeinspritzventil verringert. Gegenüber einer Schraubenfeder überträgt eine Rohrfeder nur geringe Querkräfte auf die Ventilnadel 4, so dass das Brennstoffeinspritzventil mit gegenüber dem Stand der Technik geringeren Stellkräften zu öffnen und zu schliessen ist.
Der Einlasskanal 11 ist in axialer Richtung bezüglich der Ventilachse 8 derart elastisch dehnbar, dass von der Ventilnadel 4 ein vorbestimmter Hub ausführbar ist. Die Federkraft des Einlasskanals 11 wirkt der vom Aktor 2 auf die Ventilnadel 4 ausgeübten Kraft entgegen.
Der Einlasskanal 11 ist aus Stahl hergestellt, beispielsweise aus einem hochfesten Ni-Stahl mit einem Elastizitätsmodul von etwa 190000N/mm² und einer Festigkeit größer als 1600 N/mm², Der Einlasskanal 11 ist dünnwandig auszuführen, um die erforderliche Elastizität zu erreichen. Beispielsweise hat dieser eine Wandstärke im Bereich von 0,05 mm- 0,15 mm.
Der Einlasskanal 11 ist an seinen Enden beispielsweise mittels Schweissen, Bördeln, Löten, Schrumpfen oder Pressen mit dem Ventilgehäuse 1 bzw. mit der Ventilnadel 4 verbunden. Auf diese Weise wird eine ausreichend hohe Festigkeit der Verbindung erreicht.
Die Ventilnadel 4 weist beispielsweise einen in Richtung des Ventilsitzes 3 verlaufenden Zuführkanal 12 auf, dessen Eingangsöffnung 15 mit dem Einlasskanal 11 strömungsverbunden ist und dessen Ausgangsöffnung 16 nahe des Ventilsitzes 3 in das Ventilgehäuse 1 mündet. Durch diese erfindungsgemäße Ausführung wird der Kraftstoff vom Einlass in das Brennstoffeinspritzventil ausgehend durch den Einlasskanal 11 und den Zuführkanal 12 in unmittelbare Nähe des Ventilsitzes 3 geleitet.
Der Einlasskanal 11 ist beispielsweise von dem Aktor 2 ringförmig umgeben. Der Aktor 2 weist beispielsweise eine erste Durchgangsöffnung 20 auf durch die der Einlasskanal 11 in Richtung der Ventilnadel 4 verläuft. Der Einlasskanal 11, die Ventilnadel 4 mit dem Zuführkanal 12 und der Aktor 2 sind beispielsweise konzentrisch bezüglich der Ventilachse 8 angeordnet. In dem Einlasskanal 11 oder in dem Zuführkanal 12 ist beispielsweise ein Filter 17 vorgesehen, der im Kraftstoff enthaltene Verunreinigungen zurückhält.
2 zeigt ein erfindungsgemäßes Brennstoffeinspritzventil mit einem Piezoaktor und einem hydraulischen Koppler.
Bei dem Brennstoffeinspritzventil nach 2 sind die gegenüber dem Brennstoffeinspritzventil nach 1 gleichbleibenden oder gleichwirkenden Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Bei dem Brennstoffeinspritzventil nach 2 ist ein Piezoaktor als Aktor 2 vorgesehen, der mit einem hydraulischen Koppler 18 zusammenwirkt.
Der hydraulische Koppler 18 dient dazu, Differenzen in der temperaturbedingten Längenausdehnung der verschiedenen Einzelteile des Brennstoffeinspritzventils auszugleichen. Der hydraulische Koppler 18 stellt somit sicher, daß das Brennstoffeinspritzventil mit der Ventilnadel 4 unabhängig von der jeweiligen Temperatur des Brennstoffeinspritzventils jeweils den gleichen Hub ausführt. Es dürfen keine Hubverluste auftreten, bei denen der Hub des Aktors 2 nicht vollständig auf die Ventilnadel 4 übertragen wird und somit der Hub der Ventilnadel 4 kleiner ist als der Hub des Aktors 2.
Bei zeitlich schnellen auf den hydraulischen Koppler 18 wirkenden Bewegungsvorgängen, wie beispielsweise der Ausdehung des Aktors 2 bei Beschalten mit einer elektrischen Spannung, verhält sich der hydraulische Koppler 18 als extrem steifes Bauteil. Bei zeitlich langsamen Bewegungsvorgängen, wie beispielsweise der Dehnung aufgrund von Temperaturänderungen, verändert er seine axiale Länge bezüglich der Ventilachse 8 und gleicht auf diese Weise Dehnungsdifferenzen aus.
Der hydraulische Koppler 18 weist beispielsweise eine zweite Durchgangsöffnung 2l auf, durch die der Einlasskanal 11 in Richtung der Ventilnadel 4 verläuft.
Der Piezoaktor 2 wird mittels einer Dichtung 22, beispielsweise eines elastischen Wellbalgs, gegenüber dem Kraftstoff abgedichtet. Durch die Zuführung des Kraftstoffs unmittelbar an den Ventilsitz 3 ist nur ein sehr geringer Aufwand zum Abdichten des Piezoaktors 2 gegenüber dem Kraftstoff erforderlich. Die Dichtung 22 dichtet den Bereich des Ventilgehäuses 1, in den der Zuführkanal 12 mündet, gegenüber dem übrigen Innenraum des Ventilgehäuses 1 ab.

Claims

Brennstoffeinspritzventil mit einem Ventilgehäuse und einem in dem Ventilgehäuse angeordneten Aktor, der eine mit einem Ventilsitz zusammenwirkende Ventilnadel betätigt, und mit einem fest mit dem Ventilgehäuse verbundenen Einlasskanal für den Kraftstoff, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlasskanal (11) als Rohrfeder ausgebildet ist und mit der Ventilnadel (4) mechanisch verbunden ist.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlasskanal (11) derart in axialer Richtung elastisch dehnbar ist, dass von der Ventilnadel (4) ein vorbestimmter Hub ausführbar und der Einlasskanal (11) als auf die Ventilnadel (4) wirkende Rückstellfeder wirkt.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der als eine Rückstellfeder wirkende Einlasskanal (11) auf Zug beansprucht ist.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilnadel (4) einen in Richtung des Ventilsitzes (3) verlaufenden Zuführkanal (12) aufweist, dessen Eingangsöffnung (15) mit dem Einlasskanal (11) strömungsverbunden ist und dessen Ausgangsöffnung (16) nahe des Ventilsitzes (3) in das Ventilgehäuse (1) mündet.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Einlasskanal (11) oder in dem Zuführkanal (12) der Ventilnadel (4) ein Filter (17) vorgesehen ist.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (2) eine erste Durchgangsöffnung (20) aufweist, durch die der Einlasskanal (11) oder die Ventilnadel (4) verläuft.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (2) ein Piezoaktor ist und mit einem in dem Ventilgehäuse (1) vorgesehenen hydraulischen Koppler (18) zusammenwirkt.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Koppler (18) eine zweite Durchgangsöffnung (21) aufweist, durch die der Einlasskanal (11) oder die Ventilnadel (4) verläuft.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlasskanal (11) als dünnwandiges Rohr aus Stahl ausgeführt ist.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlasskanal (11) mittels Schweissen, Pressen, Bördeln, Schrumpfen oder Löten mit dem Ventilgehäuse (1) und/oder mit der Ventilnadel (4) verbunden sind.