DE10394260T5

DE10394260T5 - Leitungsanordnung in einem Steuerungsventilmodul für eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtungs-Anordnung

Info

Publication number: DE10394260T5
Application number: DE10394260T
Authority: DE
Inventors: Klaus Grand Rapids Seelbach
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2003-06-30
Filing date: 2003-06-30
Publication date: 2006-05-24
Also published as: WO2005010346A1; GB2417292B; US7448362B2; GB0525167D0; US20080047526A1; AU2003258975A1; GB2417292A

Abstract

Steuerungsventilmodul (14') für eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtungs-Anordnung (10) für einen Verbrennungsmotor, wobei die Kraftstoff-Einspritzvorrichtungs-Anordnung einen Pumpenkörper (22') mit einem Hochdruck-Kanal (30) und eine Federgehäuseanordnung (16) mit einem Hochdruck-Kanal (52) hat, wobei das Steuerungsventilmodul (14') geeignet ist, zwischen dem Pumpenkörper (22') und der Federgehäuseanordnung angeordnet zu werden, mit einem oberen Rand (34'), der dem Pumpenkörper zugewandt ist, und einem unteren Rand (35'), der der Federgehäuseanordnung (16) zugewandt ist, und wobei das Steuerungsventilmodul (14') ferner eine zugewandte Ausnehmung (104) hat, um zumindest einen Abschnitt einer Statoranordnung (36) unterzubringen, mit einer zylindrischen Kammer (42), die sich von der zugewandten Ausnehmung (104) in das Ventilmodul erstreckt, mit einem Ringraum (106), der die zylindrische Kammer umgibt, und mit einem Hochdruck-Kanal (108), dadurch gekennzeichnet, dass der Hochdruck-Kanal (108) des Steuerungsventils einen ersten Abschnitt (110) hat, der sich linear zwischen dem Ringraum (106) und dem oberen Rand (34') erstreckt, an dem er angeordnet ist, um mit dem Hochdruck-Kanal...

Description

Erfindungsgebiet
Die Erfindung betrifft Kraftstoff-Einspritzvorrichtungs-Anordnungen für Verbrennungsmotoren, und insbesondere die Anordnung von Leitungen innerhalb Kraftstoff-Einspritzvorrichtungs-Anordnungen.
Beschreibung des Standes der Technik
Eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtungs-Anordnung nach bekannter Bauart, welche eine Kraftstoff-Einspritzpumpe und ein Steuerungsventil in sich abgeschlossen in einer Einheit enthält, ist in 1 gezeigt. Die Kraftstoff-Einspritzvorrichtungs-Anordnung 10 umfasst ein Pumpenmodul 12, ein Steuerungsventilmodul 14, eine Federgehäuseanordnung 16, eine Düsenanordnung 18 und eine Düsenmutter 20.
Das Pumpenmodul 12 umfasst einen Pumpenkörper 22 mit einem zentralen Pumpzylinder 24, der einen Kolben 26 aufnimmt. Der Zylinder 24 und der Kolben 26 definieren einen Hochdruck-Hohlraum 28. Auf bekannte Weise bewegt sich der Kolben 26 in dem Zylinder 24 hin und her, um den Kraftstoffdruck in dem Hochdruck-Hohlraum 28 zu erhöhen. Diese Betätigung verteilt unter Druck befindlichen Kraftstoff in einen Hochdruck-Kanal 30, der an einer Fläche 31 in eine große Ausnehmung 33 austritt, die an einem unteren Ende des Pumpenkörpers 22 ausgebildet ist.
Der Hochdruck-Kanal 30 kommuniziert mit einem Hochdruck-Kanal 32 in dem Steuerungsventilmodul 14, weil ein oberer Abschnitt des Steuerungsventilmoduls 14 in der großen Ausnehmung 33 so aufgenommen ist, dass ein oberer Rand 34 des Steuerungsventilmoduls 14 an der Fläche 31 der großen Ausnehmung anstößt. Die Fläche 31 macht einen Präzisions-Schleifprozess erforderlich, um eine nötige Ebenheit für eine Metall-Metall-Abdichtung sicherzustellen. Der Hochdruck-Kanal 32 erstreckt sich im Wesentlichen linear von dem oberen Rand 34 zu einem unteren Rand 35 des Steuerungsventilmoduls 14. Eine Statoranordnung 36 ist in einer Ausnehmung 38 an dem oberen Rand 34 zentriert. Ein Steuerungsventil 40 erstreckt sich von der Statoranordnung 36 in einer zylindrischen Kammer 42 und bewegt sich in Antwort auf die jeweilige Kraft der Statoranordnung 36 und einer Feder 44 hin und her. Ein Hochdruck-Ringraum 46, der das Steuerungsventil 40 umgibt, kommuniziert über einen Querkanal 62 mit dem Hochdruck-Kanal 32.
Mindestens ein Niederdruck-Kanal bzw. Ablaufbohrung 48 erstreckt sich von der zylindrischen Kammer 42 zu einem Seitenrand des Steuerungsventilmoduls 14 und kommuniziert mit einem Niederdruckreservoir 50 zwischen der Düsenmutter 20 und dem Steuerungsventilmodul 14. In einer geschlossenen Stellung blockiert das Steuerungsventil 40 die Verbindung zwischen dem Hochdruck-Kanal 32 und dem Niederdruck-Kanal 48. In einer offenen Stellung gestattet das Steuerungsventil 40 die Verbindung zwischen dem Hochdruck-Kanal 32 und dem Niederdruck-Kanal 48.
Ein Hochdruck-Kanal 52 in der Federgehäuseanordnung 16 kommuniziert an einem Ende mit dem Hochdruck-Kanal 32 und an dem anderen Ende mit einem Hochdruck-Kanal 54 in einer Anschlagsplatte 56. Der Hochdruck-Kanal 54 wiederum ist mit einem Kanal 58 in der Düsenanordnung 18 verbunden. Die Düsenmutter 20 ist an einem Anschluss 60 über ein Gewinde an dem Pumpenkörper 22 befestigt, und sie befestigt die Düsenanordnung 18, die Anschlagsplatte 56, die Federgehäuseanordnung 16 und das Steuerungsventilmodul 14 an dem Pumpenkörper 22. Man hat festgestellt, dass der Anschluss 60 ein Punkt ist, an dem Brüche auftreten können, weil der axiale Flansch, der die große Ausnehmung 33 bildet, eine Schwachstelle darstellt.
Bei dem vorliegenden Aufbau werden der Hochdruck-Ringraum 46 und der Hochdruck-Kanal 32 in dem Steuerungsventilmodul 14 durch Bohren ausgebildet, gefolgt von mindestens zwei elektrochemischen Bearbeitungsvorgängen (ECB).
Die primäre Funktion für die Verwendung eines ECB-Prozesses besteht darin, scharfe Ränder und Grate zu glätten, die von dem Bohren oder maschinellen Bearbeiten resultieren, wodurch das Steuerungsventilmodul gestärkt wird. Der Querkanal 62 wird durch das Steuerungsventilmodul 14 zu einer T-Verbindung mit dem Hochdruck-Kanal 32 gebohrt. Ein erster ECB-Prozess an der T-Verbindung hat den Effekt, die T-Verbindung etwas zu vergrößern. Ein zweiter ECB-Prozess wird außerdem verwendet, um den Hochdruck-Ringraum 46 zu bilden. Danach wird ein Stopfen oder Stift 64 (typischerweise aus einer Legierung mit Formgedächtnis) in dem Querkanal 62 zwischen dem Hochdruck-Ringraum 46 und dem Rand des Steuerungsventilmoduls 14 angeordnet. Außerdem machen das Erfordernis des Zentrierens der Statoranordnung 36 in der Ausnehmung 38 und die Notwendigkeit für die Ebenheit in der Metall-Metall-Dichtung mit der Fläche 31 einen Präzisionsschleifvorgang erforderlich, um kritische Toleranzen einzuhalten.

Diese Prozesse sind kostenintensiv und zeitaufwendig. Es besteht ein Bedarf dafür, die Einfachheit der Herstellung zu verbessern und die Kosten zu senken, und das Leistungsverhalten des Steuerungsventilmoduls während der Einspritzereignisse ständig zu verbessern.

Zusammenfassung der Erfindung

Diese Aufgaben und andere werden durch die vorliegende Erfindung eines Steuerungsventilmoduls für eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtungs-Anordnung für eine Verbrennungsmotor gelöst. Die Kraftstoff-Einspritzvorrichtungs-Anordnung ist von einem Typ, der einen Pumpenkörper mit einem Hochdruck-Kanal und eine Federgehäuseanordnung mit einem Hochdruck-Kanal hat. Das Steuerungsventilmodul ist geeignet, zwischen den Pumpenkörper und die Federgehäuseanordnung gesetzt zu werden, wobei ein oberer Rand dem Pumpenkörper zugewandt ist und ein unterer Rand der Federgehäuseanordnung zugewandt ist. Das Steuerungsventilmodul hat ferner eine Ausnehmung, um zumindest einen Teil einer Statoranordnung unterzubringen, mit einer zylindrischen Kammer, die sich in das Ventilmodul erstreckt. Ein Ringraum umgibt die zylindrische Kammer, und das Steuerungsventilmodul hat einen Hochdruck-Kanal. Gemäß der Erfindung hat der Hochdruck-Kanal des Steuerungsventils einen ersten Abschnitt, der sich linear zwischen dem Ringraum und dem oberen Rand erstreckt, an dem er so angeordnet ist, dass er mit dem Hochdruck-Kanal des Pumpenkörpers kommuniziert, und einen zweiten Abschnitt, der sich linear zwischen dem Ringraum und dem unteren Rand erstreckt, an dem er so angeordnet ist, dass er mit dem Hochdruck-Kanal der Federgehäuseanordnung kommuniziert.

Vorzugsweise erstrecken sich der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt relativ zueinander unter einem Winkel, der von 180° verschieden ist. Außerdem kann der Pumpenkörper mit einer zugewandten Ausnehmung mit Raum zum Beherbergen zumindest eines Abschnitts der Statoranordnung versehen sein, so dass die Ausnehmung und die zugewandte Ausnehmung die Statoranordnung vollständig einschließen und halten, wenn das Steuerungsventilmodul an dem Pumpenkörper angebaut ist.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung umfasst eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtungs-Anordnung für einen Verbrennungsmotor einen Pumpenkörper mit einem Hochdruck-Kanal, eine Federgehäuseanordnung mit einem Hochdruck-Kanal und ein Steuerungsventilmodul zwischen dem Pumpenkörper und der Federgehäuseanordnung. Das Steuerungsventilmodul hat einen oberen Rand, der dem Pumpenkörper zugewandt ist, und einen unteren Rand, der der Federgehäuseanordnung zugewandt ist, und eine Ausnehmung, um zumindest einen Abschnitt einer Statoranordnung aufzunehmen, mit einer zylindrischen Kammer, die sich in das Ventilmodul erstreckt. Ein Ringraum umgibt die zylindrische Kammer. Ein Hochdruck-Kanal ist durch einen ersten Abschnitt gekennzeichnet, der sich linear zwischen dem Ringraum und dem oberen Rand erstreckt, an dem er so angeordnet ist, dass er mit dem Hochdruck-Kanal des Pumpenkörpers kommuniziert, und durch einen zweiten Abschnitt, der sich linear zwischen dem Ringraum und dem unteren Rand erstreckt, an dem er so angeordnet ist, dass er mit dem Hochdruck-Kanal der Federgehäuseanordnung kommuniziert.

Der Pumpenkörper kann eine zugewandete Öffnung mit Raum zum Aufnehmen zumindest eines Abschnitts der Statoranordnung haben, so dass die Ausnehmung und die zugewandte Ausnehmung die Statoranordnung vollständig einschließen und halten. Darüber hinaus erstrecken sich der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt vorzugsweise relativ zueinander unter einem Winkel, der von 180° verschieden ist.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Herstellen eines Steuerungsventilmoduls für eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtungs-Anordnung für einen Verbrennungsmotor die folgenden Schritte:
das Bereitstellen eines Metallblocks mit einem maschinell bearbeiteten oberen Rand und einem maschinell bearbeiteten unteren Rand,
das maschinelle Ausbilden einer Ausnehmung in dem oberen Rand mit einer zylindrischen Kammer, die sich von diesem erstreckt,
das Bohren eines ersten Abschnitts einer Leitung von dem oberen Rand zu einem Schnittpunkt an der zylindrischen Kammer,
das Bohren eines zweiten Abschnitts einer Leitung von dem unteren Rand zu dem Schnittpunkt, und
das Ausbilden eines Ringraums, der die zylindrische Kammer umgibt, an dem Schnittpunkt durch elektrochemische Bearbeitung.

Kurzbeschreibung der Figuren
In den Figuren ist
1 eine Querschnittsansicht einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtungs-Anordnung nach dem Stand der Technik, und
2 eine Querschnittsansicht einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtungs-Anordnung, die die vorliegende Erfindung enthält.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Wie in 2 zu sehen ist, wird die relative Gesamtanordnung von herkömmlichen Komponenten in der Kraftstoff-Einspritzvorrichtungs-Anordnung von 1 beibehalten. Dementsprechend werden ähnliche Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen beschrieben wie in 1. Wendet man sich jetzt der Erfindung zu, wird man feststellen, dass eine Leitungsanordnung 100 bei dem Steuerungsventilmodul 14' neu ist. Darüber hinaus ist die Schnittstelle zwischen dem Pumpenkörper 22' und dem Steuerungsventilmodul 14' neu. Die große Ausnehmung 33, in der bei der Kraftstoff-Einspritzvorrichtungs-Anordnung des Standes der Technik das Steuerungsventilmodul 14 aufgenommen ist, ist weggelassen. Eine kleinere Ausnehmung 102 ist in dem Pumpenkörper 22' vorgesehen, mit Raum zum Aufnehmen und Einschließen eines Abschnitts der Statoranordnung 36. Eine zugewandte Ausnehmung 104 in dem oberen Rand 34' des Steuerungsventilmoduls 14' wirkt mit der Ausnehmung 102 zusammen, um die Statoranordnung 36 vollständig einzuschließen. Ein Hochdruck-Ringraum 106 umgibt die zylindrische Kammer 42, die das Steuerungsventil 40 enthält, und kommuniziert mit dieser. Ein Hochdruck-Kanal 108 umfasst einen ersten Abschnitt 110, der sich linear zwischen dem oberen Rand 34', an dem er mit dem Hochdruck-Kanal 30 im Pumpenkörper 22' kommuniziert, und den Hochdruck-Ringraum 106 erstreckt. Der Hochdruck-Kanal 108 umfasst außerdem einen zweiten Abschnitt 112, der sich linear zwischen dem Hochdruck-Ringraum 106 und dem unteren Rand 35' des Steuerungsventilmoduls 14' erstreckt, an dem er mit dem Hochdruck-Kanal 52 in der Federgehäuseanordnung 16 kommuniziert.
Die Herstellung des Pumpenkörpers und des Steuerungsventilmoduls sind aufgrund der Erfindung einfacher. Die zugewandte Ausnehmung 104 und die zylindrische Kammer 42 können ebenso wie der obere Rand 34' durch herkömmliche mechanische Bearbeitungsprozesse ausgebildet werden. Eine Präzisionsbearbeitung ist unnötig, da die Ausnehmung 102 und die zugewandte Ausnehmung 104 geeignet sind, die Statoranordnung 36 zu zentrieren. Herkömmliche maschinelle Bearbeitung und Schleifen sind geeignet, die benötigten Toleranzen für den oberen Rand 34' an dem Steuerungsventilmodul 14' zu erhalten.
Die Ausbildung der Leitungsanordnung 100 kann erreicht werden, indem unter einem schiefen Winkel von dem oberen Rand 34' zu einem Punkt gebohrt wird, an dem der Hochdruck-Ringraum 106 an einem Schnittpunkt mit der zylindrischen Kammer 42 auszubilden ist, und indem außerdem unter einem schiefen Winkel von dem unteren Rand 35' zu demselben Punkt gebohrt wird. Die Anwendung eines einzigen ECB-Prozesses an dem Schnittpunkt wird den Hochdruck-Ringraum 106 ausbilden.
Man sieht, dass die Leitungsanordnung 100 gemäß der Erfindung einen einfacheren und kostengünstigeren Herstellungsprozess gestattet. Sie eliminiert die Notwendigkeit des Bohrens und Ausräumens eines Querkanals mit enger Toleranz und des nachfolgenden Verstopfens des Kanals. Außerdem spart sie einen ECB-Prozess ein. Ferner spart sie einen Präzisions-Schleifprozess ein, der andernfalls in der großen Ausnehmung 33 benötigt würde. Man hat herausgefunden, dass mit der neuen Leitungsanordnung 100 gemäß der Erfindung das hydraulische Leistungsverhalten verbessert ist, die Festigkeit der Verbindung bzw. des Anschlusses zwischen der Düsenmutter und dem Pumpenkörper erhöht ist, und dass elektrische Verbindungen mit der Statoranordnung während des Zusammenbaus leichter und sicherer hergestellt werden können.
Während die Erfindung im Zusammenhang mit bestimmten spezifischen Ausführungsformen derselben auf spezifische Weise beschrieben wurde, versteht es sich, dass dies nur zum Zwecke der Veranschaulichung geschieht, und nicht einschränkend verstanden werden darf, und dass der Schutzumfang der anhängenden Ansprüche so breit ausgelegt werden soll, wie der Stand der Technik es gestattet.
Zusammenfassung
Ein Steuerungsventilmodul (14') für eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtungs-Anordnung (10) hat eine Leitungsanordnung, bei der ein Hochdruck-Kanal (108) einen ersten Abschnitt (110) hat, der sich linear zwischen einem Ringraum (106), der den Steuerungsventilzylinder (42) umgibt, und einem oberen Rand (34) erstreckt, und einen zweiten Abschnitt (112), der sich linear zwischen dem Ringraum (106) und einem unteren Rand (35') erstreckt.

Claims

Steuerungsventilmodul (14') für eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtungs-Anordnung (10) für einen Verbrennungsmotor, wobei die Kraftstoff-Einspritzvorrichtungs-Anordnung einen Pumpenkörper (22') mit einem Hochdruck-Kanal (30) und eine Federgehäuseanordnung (16) mit einem Hochdruck-Kanal (52) hat, wobei das Steuerungsventilmodul (14') geeignet ist, zwischen dem Pumpenkörper (22') und der Federgehäuseanordnung angeordnet zu werden, mit einem oberen Rand (34'), der dem Pumpenkörper zugewandt ist, und einem unteren Rand (35'), der der Federgehäuseanordnung (16) zugewandt ist, und wobei das Steuerungsventilmodul (14') ferner eine zugewandte Ausnehmung (104) hat, um zumindest einen Abschnitt einer Statoranordnung (36) unterzubringen, mit einer zylindrischen Kammer (42), die sich von der zugewandten Ausnehmung (104) in das Ventilmodul erstreckt, mit einem Ringraum (106), der die zylindrische Kammer umgibt, und mit einem Hochdruck-Kanal (108), dadurch gekennzeichnet, dass der Hochdruck-Kanal (108) des Steuerungsventils einen ersten Abschnitt (110) hat, der sich linear zwischen dem Ringraum (106) und dem oberen Rand (34') erstreckt, an dem er angeordnet ist, um mit dem Hochdruck-Kanal (30) des Pumpenkörpers zu kommunizieren, und einen zweiten Abschnitt (112), der sich linear zwischen dem Ringraum (106) und dem unteren Rand (35') erstreckt, an dem er angeordnet ist, um mit dem Hochdruck-Kanal (50) der Federgehäuseanordnung zu kommunizieren.
Steuerungsventilmodul (14') nach Anspruch 1, bei dem der erste Abschnitt (110) und der zweite Abschnitt (112) sich relativ zueinander unter einem Winkel erstrecken, der von 180° verschieden ist.
Steuerungsventilmodul (14') nach Anspruch 1, bei dem der Pumpenkörper (22') mit einer Ausnehmung (102) zum Aufnehmen zumindest eines Abschnitts der Statoranordnung (36) versehen ist, dergestalt, dass die Ausnehmung (102) und die zugewandte Ausnehmung (104) die Statoranordnung (36) vollständig einschließen und halten, wenn das Steuerungsventilmodul (14') an dem Pumpenkörper (22') montiert ist.
Kraftstoff-Einspritzvorrichtungs-Anordnung (10) für einen Verbrennungsmotor, wobei die Kraftstoff-Einspritzvorrichtungs-Anordnung einen Pumpenkörper (22') mit einem Hochdruck-Kanal (30) hat, eine Federgehäuseanordnung (16) mit einem Hochdruck-Kanal (50) und ein Steuerungsventilmodul (14') zwischen dem Pumpenkörper (22') und der Federgehäuseanordnung (16), mit einem oberen Rand (34'), der dem Pumpenkörper zugewandt ist, und einem unteren Rand (35'), der der Federgehäuseanordnung zugewandt ist, und wobei das Steuerungsventilmodul (14') eine zugewandte Ausnehmung (104) zum Aufnehmen zumindest eines Abschnitts einer Statoranordnung (36) hat, mit einer zylindrischen Kammer (42), die sich von der zugewandten Ausnehmung (104) in das Ventilmodul (16') erstreckt, mit einem Ringraum (106), der die zylindrische Kammer (42) umgibt, und mit einem Hochdruck-Kanal (108), dadurch gekennzeichnet, dass der Hochdruck-Kanal (108) des Steuerungsventils einen ersten Abschnitt (110) hat, der sich linear zwischen dem Ringraum (106) und dem oberen Rand (34') erstreckt, an dem er angeordnet ist, um mit dem Hochdruck-Kanal (30) des Pumpenkörpers zu kommunizieren, und einen zweiten Abschnitt (112), der sich linear zwischen dem Ringraum (106) und dem unteren Rand (35') erstreckt, an dem er angeordnet ist, um mit dem Hochdruck-Kanal (50) der Federgehäuseanordnung zu kommunizieren.
Kraftstoff-Einspritzvorrichtungs-Anordnung (10) gemäß Anspruch 4, bei der der Pumpenkörper (22') eine Ausnehmung (102) zum Aufnehmen zumindest eines Abschnitts der Statoranordnung (36) hat, dergestalt, dass die Ausnehmung (102) und die zugewandte Ausnehmung (104) die Statoranordnung (36) vollständig einschließen und halten.
Kraftstoff-Einspritzvorrichtungs-Anordnung (10) nach Anspruch 4, bei der der erste Abschnitt (110) und der zweite Abschnitt (112) sich relativ zueinander unter einem Winkel erstrecken, der von 180° verschieden ist.
Verfahren zum Herstellen eines Steuerungsventilmoduls (14') für eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtungs-Anordnung (10') für einen Verbrennungsmotor, welches die folgenden Schritte umfasst: einen Metallblock mit einem mechanisch bearbeiteten oberen Rand (34') und einem mechanisch bearbeiteten unteren Rand (35') bereitzustellen, das Ausbilden einer zugewandten Ausnehmung (104) in dem oberen Rand (34'), von der sich eine zylindrische Kammer (42) erstreckt, mit Hilfe mechanischer Bearbeitung, das Bohren eines ersten Abschnitts einer Leitung von dem oberen Rand (34') zu einem Schnittpunkt an der zylindrischen Kammer (42), das Bohren eines zweiten Abschnitts einer Leitung von dem unteren Rand (35') zum Schnittpunkt, und das Ausbilden eines Ringraums (106), welcher die zylindrische Kammer (42) an dem Schnittpunkt umgibt, durch elektrochemische Bearbeitung.