-
Die
Erfindung betrifft eine Kraftstoffhochdruckvorrichtung nach der
im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
-
Eine
solche Kraftstoffhochdruckvorrichtung ist aus der
DE 101 33 167 A1 bekannt.
Die darin beschriebene Kraftstoffhochdruckvorrichtung besteht aus
zwei Hochdruckkörpern,
die mittels einer Spannmutter an einer Anlagefläche gegeneinander gepresst
werden. Weiterhin weist die Kraftstoffhochdruckvorrichtung einen
Leckölraum
auf, welcher radial außerhalb
der Anlagefläche
ausgebildet ist und mittels Dichtungen abgedichtet ist und einen
Abfluss zu einem Niederdruckbereich aufweist.
-
Nachteilig
ist dabei, dass eine derartige Kraftstoffhochdruckvorrichtung bei
Einspritzsystemen ohne Rücklauf
in einen Niederdruckbereich nicht verwendbar ist, da das auch als
Schwitzleckage bezeichnete Lecköl
dann aus dem Leckölraum
nicht abfließen
kann. Bei einem Injektor ohne Niederdruckbereich würde sich
folglich das Lecköl
in dem Leckölraum
stauen und unbeabsichtigt sowie unkontrolliert aus der Kraftstoffhochdruckvorrichtung
abfließen.
-
Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kraftstoffhochdruckvorrichtung
der eingangs genannten Art zu schaffen, welche auch bei rücklauffreien
Einspritzsystemen anwendbar ist.
-
Vorteile der
Erfindung
-
Gemäß den Merkmalen
des Patentanspruches 1 wird eine Kraftstoffhochdruckvorrichtung
vorgeschlagen, mit einem Gehäuse,
welches einen ersten Hochdruckkörper
und einen zweiten Hochdruckkörper
umfasst, welche in axialer Richtung ausgebildete Ausnehmungen zur
axial verlagerbaren Aufnahme einer Ventilnadel aufweisen, an einer
Anlagefläche
aneinander anliegen und mittels eines Halteelements gegeneinander
beaufschlagt sind, wobei ein Hochdruckraum innerhalb des Gehäuses vorgesehen
ist zur Aufnahme von Kraftstoff unter hohem Druck, und wobei in
einem Raumbereich des Gehäuses
zwischen dem ersten und zweiten Hochduckkörper und dem Halteelement ein
Leckölraum
vorge sehen ist. Erfindungsgemäß ist dabei
vorgesehen, dass der Leckölraum
in einer axialen Richtung abgedichtet ist und im Wandungsbereich
zwischen dem zweiten Hochdruckkörper
und dem Halteelement eine definierte Undichtigkeit besteht.
-
Dadurch
kann der erfindungsgemäße Vorteil der
Verwendung von Spannmutterabdichtungen für Kraftstoffhochdruckvorrichtungen
ohne Niederdruckbereich bzw. ohne Rücklauf realisiert werden, da
das auftretende Lecköl
durch den Bereich der Undichtigkeit in den Brennraum der Brennkraftmaschine
strömen
und dort verdampfen kann, so dass es im nächsten Verbrennungszyklus verbrannt
wird.
-
Besonders
vorteilhaft ist, dass rücklauffreie Kraftstoffhochdruckvorrichtungen
nur geringfügig
gegenüber
Kraftstoffhochdruckvorrichtungen mit Rücklauf zu verändern sind,
so dass eine Umstellung von Systemen mit Rücklauf auf Systeme ohne Rücklauf relativ
einfach erfolgen kann.
-
Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt die Ausbildung der Undichtigkeit
durch zumindest einen Fluidkanal mit vorzugsweise geringem freiem Querschnitt,
so dass hierzu keine aufwändigen
Maßnahmen
notwendig sind. Ein solcher Fluidkanal kann auf einfache und kostengünstige Weise
durch mechanische oder chemische Materialabtragung oder Laserbearbeitung
erzeugt werden.
-
Auch
kann zur Erzielung einer definierten Undichtigkeit eine Nut oder
Perforierung im Wandungsbereich vorgesehen werden, wobei es je nach Anwendungsfall
vorteilhaft sein kann, wenn eine Mehrzahl von Nuten oder Perforierungen
am Umfang des Wandungsbereichs ausgebildet ist, da dadurch die Undichtigkeit
gegebenenfalls besser gesteuert werden kann.
-
Weitere
Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes nach
der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.
-
Im Übrigen wird
bezüglich
weiterer Merkmale einer erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckvorrichtung
hinsichtlich der konstruktiven Ausgestaltung und der Betriebsweise
auf die
DE 101 33
167 A1 verwiesen, auf welche vollinhaltlich Bezug genommen wird.
-
Zeichnung
-
In
der Zeichnung ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgebildeten Kraftstoffhochdruckvorrichtung
schematisch vereinfacht dargestellt, welches in der nachfolgenden
Beschreibung näher
erläutert
wird.
-
Die
einzige Figur der Zeichnung zeigt dabei eine erfindungsgemäße Kraftstoffhochdruckvorrichtung
in Form eines Kraftstoffeinspritzventils im Längsschnitt.
-
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
-
Die
Figur der Zeichnung zeigt eine schematisierte Darstellung einer
erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckvorrichtung 1 in
Form eines Kraftstoffeinspritzventils. Die Kraftstoffhochdruckvorrichtung 1 weist
ein Gehäuse 2 auf,
welches einen vorliegend als Ventilhaltekörper ausgebildeten ersten Hochdruckkörper 3 und
einen als Ventilkörper
ausgebildeten zweiten Hochdruckkörper 4 umfasst.
-
Die
beiden Hochdruckkörper 3, 4,
welche an einer gemeinsamen Anlagefläche 5 aneinanderstoßen, sind
durch ein Halteelement 6, welches eine als Wandungsteil
ausgebildete Spannmutter darstellt, zumindest teilweise umgriffen
und im Bereich der Anlagefläche 5 gegeneinander
beaufschlagt. Der erste Hochdruckkörper bzw. Ventilhaltekörper 3 liegt
dabei an der Anlagefläche 5 mit
seinem axialen, einem Ventilsitz 13 zugewandten Ende an
einem axialen, dem Ventilsitz 13 abgewandten Ende des zweiten Hochdruckkörpers bzw.
Ventilkörpers 4 flächig an und
wird mittels dem ein Wandungsteil bildenden Halteelement 6 gegen
diesen gepresst.
-
In
dem Ventilkörper 4 ist
eine Ausnehmung bzw. Bohrung 8 ausgebildet, deren Längsachse
mit der Längsachse
der Spannmutter 6 zusammenfällt. In der Bohrung 8 ist
eine kolbenförmige
Ventilnadel 10 axial verschiebbar angeordnet, die in einem
der Ventilspitze bzw. im eingebauten Zustand dem Brennraum abgewandten
Abschnitt in der Bohrung 8 dichtend geführt wird und die sich zum Ventilsitz 13 hin
unter Bildung einer Druckschulter 11 verjüngt.
-
Am
ventispitzenseitigen Ende geht die Ventilnadel 10 in eine
vorzugsweise konisch ausgebildete Ventildichtfläche 12 über, die
mit dem am brennraumseitigen Ende der Bohrung 8 an dem
Gehäuse 2 ausgebildeten
Ventilsitz 13 zusammenwirkt. Der Ventilsitz 13 ist
bei der gezeigten Ausführung
ebenfalls konisch ausgebildet und weist etwa den gleichen Konusöffnungswinkel
auf wie die Ventildichtfläche 12.
-
Im
Bereich des Ventilsitzes 13 sind mehrere das Gehäuse 2 durchtretende
Einspritzöffnungen 14 vorgesehen,
die im eingebauten Zustand der Hochdruckvorrichtung 1 in
einen Brennraum einer Brennkraftmaschine führen.
-
Im
Bereich der Druckschulter 11 ist in dem Ventilkörper 4 ein
Druckraum 15 in der Art eines Ringraumes ausgebildet, der über einen
in dem Ventilkörper 4 und
dem Ventilhaltekörper 3 ausgebildeten Zulaufkanal 16 mit
Kraftstoff unter hohem Druck befüllbar
ist. Der durch die Anlagefläche 5 der
beiden Hochdruckkörper 3, 4 hindurchtretende
Zulaufkanal 16 bildet daher einen Hochdruckraum.
-
Der
im wesentlichen rotationssymmetrische und im Querschnitt etwa ovale
Druckraum 15 ist in Richtung auf den Ventilsitz 13 bzw.
auf die Ventilspitze hin durch einen die Ventilnadel 10 spaltartig
umgebenden Ringkanal 17 erweitert, so dass der im Druckraum 15 befindliche
Kraftstoff aus dem Druckraum 15 zum Ventilsitz 13 strömen kann.
-
Bei
Anlage der Ventildichtfläche 12 an
dem Ventilsitz 13 sind die Einspritzöffnungen 14 verschlossen,
und es dringt kein Kraftstoff aus dem Ringkanal 17 zu den
Einspritzöffnungen 14.
Die Kraftstoffhochdruckvorrichtung bzw. das Kraftstoffeinspritzventil 1 ist
dann geschlossen, und es wird kein Kraftstoff in den Brennraum der
Brennkraftmaschine eingespritzt.
-
Hebt
die Ventildichtfläche 12 durch
eine Axialbewegung der Ventilnadel 10 vom Ventilsitz 13 ab, so
kann Kraftstoff aus dem Ringkanal 17 durch den zwischen
der Ventildichtfläche 12 und
dem Ventilsitz 13 ausgebildeten Spalt zu den Einspritzöffnungen 14 gelangen,
und es wird Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt.
-
Der
Ventilkörper 4 ist
in einem axialen Abschnitt, in dem die Ventilnadel 10 in
dem Ventilkörper 4 geführt ist,
mit einer zylindrisch Außenfläche ausgebildet,
die sich der Ventilspitze zugeneigt etwa auf der Höhe des Druckraums 15 unter
Bildung einer Schulter absatzartig verjüngt, wobei die Schulter hier in
einer Ebene senkrecht zur Achse der Bohrung 8 ausgerichtet
ist.
-
Die
Spannmutter 6, welche im wesentlichen als ein Hohlzylinder
mit zwei Stufen ausgebildet ist und den ventilsitzabgewandten Bereich
des Ventilkörpers 4 sowie
den ventilsitzzugewandten Bereich des Ventilhaltekörpers 3 und
somit den Bereich der Anlagefläche 5 zwischen
diesen Bauteilen 3, 4 umgibt, weist entsprechend
der Geometrie des Ventilkörpers 4 in
ihrem der Ventilspitze zugewandten Endbereich ebenfalls eine Schulter
auf, die an der Schulter des Ventilkörpers 4 anliegt.
-
Weiterhin
weist die Spannmutter 6 in ihrem der Ventilspitze abgewandten
axialen Endbereich ein Innengewinde 20 auf, das in ein
an der Außenmantelfläche des
Ventilhaltekörpers 3 ausgebildetes
Außengewinde 21 eingreifbar
ausgebildet ist. Durch Verdrehung der Spannmutter 6 gegenüber dem
Ventilhaltekörper 3 wird
diese mit dem Ventilhaltekörper 3 verschraubt
und verschiebt sich dadurch in Axialrichtung, wodurch die beiden
Hochdruckkörper 3, 4 im
Bereich der Anlagefläche 5 gegeneinander
beaufschlagt werden und in diesem Bereich vorzugsweise abgedichtet
werden.
-
In
dem Raumbereich zwischen der Spannmutter 6, dem Ventilhaltekörper 3 und
dem Ventilkörper 4 ist
weiterhin ein Leckölraum 22 ausgebildet,
der mittels einer Dichtung 23, welche an dem dem Ventilsitz 13 abgewandten
Ende des Gewindes 20, 21 und somit zwischen der
Spannmutter 6 und dem Ventilhaltekörper 3 angeordnet
ist, abgedichtet ist.
-
Auf
der der Ventilspitze zugewandten Seite des Leckölraums 22 findet sich
keine spezielle Abdichtung. Vielmehr ist in dem Wandungsbereich 24 zwischen
der Spannmutter 6 und dem Ventilkörper 4 eine gezielte
Undichtheit ausgebildet, so dass Lecköl aus dem Leckölraum 22 in
diesem Bereich der definierten Undichtigkeit abfließen kann.
-
Hierzu
sind bei der gezeigten Ausführung
die Radien der beiden ineinander steckenden Teile 4, 6 derart
bemessen, dass ein Fluidkanal 26 gebildet wird, über den
Lecköl
in geringen Mengen axial austreten kann.
-
Abweichend
hiervon können
in weiteren Ausführungen
in dem Wandungsbereich bzw. im Bereich der radialen Schulter von
Spannmutter und Ventilkörper
ein Kanal oder eine Nut ausgebildet sein, so dass Lecköl am ventilspitzenseitigen
Ende der Spannmutter zwischen der Spannmutter und dem Ventilteil
gezielt ausströmen
kann.
-
Bei
Anordnung des Kraftstoffeinspritzventils 1 an einer Öffnung eines
Brennraums einer Brennkraftmaschine kann der Kraftstoff als Lecköl in den Brennraum
der Brennkraftmaschine abfließen
und wird dort mit dem eingespritzten Kraftstoff verbrannt. Ein abfließen des
Kraftstoffes in den Brennraum erfolgt insbesondere bei niedrigen
Brennraumdrücken zum
Zeitpunkt des Ladungswechsels.
-
Zur
Abdichtung der Verbindung zwischen dem Kraftstoffeinspritzventil 1 und
einem Gehäuse der
Brennkraftmaschine im Bereich einer Brennraumöffnung ist an dem der Ventilspitze
zugewandten Ende des Gehäuses 2 eine
Dichtung 25 vorgesehen, welche das Kraftstoffeinspritzventil 1 im
eingebauten Zustand gegen das Gehäuse der Brennkraftmaschine
abdichtet, so dass die Ventilspitze abgedichtet in den Brennraum
ragt.
-
Die
gezielte Undichtigkeit zwischen der Spannmutter 6 und dem
Ventilkörper 4 kann
auch durch einen mechanisch bearbeiteten Kanal oder durch eine Lasernut
eingebracht sein, wobei auch eine gezielte Oberflächenperforation
in einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel
Verwendung finden kann.
-
Besonders
vorteilhaft ist es, wenn die Dimensionierung der Undichtigkeit bzw.
die Auslegung der diese bewirkenden Kanäle und/oder Spalte derart erfolgt,
dass die von Seiten des Brennraums drückenden Gase nicht dazu führen können, dass
die elastische Dichtung 23 zwischen der Spannmutter 6 und dem
Ventilhaltekörper 3 beschädigt wird,
das heißt, dass
diese brennraumseitigen Gase einen ausreichenden Druckabfall im
Bereich der Undichtigkeit erfahren.