DE19626663A1 - Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht von einem Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Patentanspruchs 1 aus. Bei einem derartigen aus der EP 0 400 886 A1 bekannten Kraftstoffeinspritzventil ist ein kolbenförmiges Ventilglied in einer Bohrung eines Ventilkörpers axial verschiebbar geführt. Das Ventilglied weist an seinem brennraumseitigen Ende eine Ventildichtfläche auf, mit der es mit einer ortsfesten Ventilsitzfläche am Ventilkörper zusammenwirkt. An den Ventilsitz mündet dabei ein Kraftstoffhochdruckkanal, der an eine Einspritzleitung einer Einspritzpumpe angeschlossen ist und von dieser alternierend mit Kraftstoffhochdruck beaufschlagt wird. Stromabwärts schließt sich wenigstens eine Einspritzöffnung in den Brennraum der zu versorgenden Brennkraftmaschine an die Ventilsitzfläche an. Während der Einspritzpausen hält das Ventilglied die Verbindung zwischen Hochdruckkanal und Einspritzöffnung durch Anlage der Dichtfläche des Ventilgliedes am Ventilsitz verschlossen. Soll eine Einspritzung erfolgen wird das Ventilglied infolge des Kraftstoffhochdruckes vom Ventilsitz abgehoben und zwischen der Dichtfläche und der Ventilsitzfläche wird ein Durchströmquerschnitt zu den Einspritzöffnungen aufgesteuert.

Dabei wird das Ventilglied von einer Rückstellkraft in Schließrichtung beaufschlagt, die bei dem bekannten Kraftstoffeinspritzventil durch zwei axial hintereinander angeordnete Ventilfedern erzeugt wird, von denen eine erste Ventilfeder das Ventilglied ständig beaufschlagt und eine zweite Ventilfeder erst nach einer bestimmten Hubbewegung am Ventilglied angreift.

Die Ventilfedern sind in einem Federraum angeordnet, der in einem Ventilhaltekörper gebildet ist, der seinerseits axial gegen den Ventilkörper verspannt ist. Dabei ist der Federraum bei dem bekannten Kraftstoffeinspritzventil an seinem dem Ventilkörper abgewandten, brennraumfernen Ende durch einen Deckel verschlossen, der mittels eines in den Federraum eingeschraubten verstellbaren Federanschlags am Ventilkörper befestigt ist.

Das bekannte Kraftstoffeinspritzventil weist jedoch dabei den Nachteil auf, daß die Befestigung des Deckels am Ventilkörper einen hohen Fertigungs- und Montageaufwand verursacht.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß der den Federraum verschließende Deckel mittels einer Bördelverbindung fertigungstechnisch einfach am Ventilhaltekörper zu befestigen ist. Auf diese Weise kann auf ein aufwendiges Gewinde am Ventilhaltekörper und dem Deckel verzichtet werden. Zudem kann der Deckel als einfach herzustellendes Tiefziehteil ausgebildet sein, der keine aufwendige spanende Bearbeitung benötigt.

Der Fügevorgang des Deckels auf den Ventilhaltekörper erfolgt dabei in vorteilhafter Weise mittels eines Ziehringes, der über den Deckel geführt wird und dabei an einem radial vorstehenden Ringwulst an der offenen Stirnseite des Deckels angreift und diesen Wandbereich des Deckels über den gesamten Umfang in eine Ringnut am Ventilhaltekörper einpreßt. Dabei hat diese Art der Befestigung des Deckels den Vorteil, daß das nur Kräfte in Achsrichtung auf das Kraftstoffeinspritzventil eingeleitet werden. Somit genügt zum Einspannen des Ventilhaltekörpers eine ortsfeste Gegenanschlagfläche, an der der Ventilhaltekörper mit einer Ringschulter an seiner Umfangsfläche anliegt. Um dabei ein Verkanten des Ziehringes zu vermeiden, sind die Querschnittsübergangsflächen zwischen dem Ringwulst und der Mantelfläche des Deckels sowie an der Querschnittsverengung im Ziehring angeschrägt ausgebildet. In vorteilhafter Weise ist zudem der als Verformwerkzeug dienende Ziehring aus einem härteren Werkstoff, z. B. Stahl ausgebildet als der vorzugsweise als Blechteil ausgebildete Deckel.

Für eine sichere Abdichtung des Federraumes nach außen ist zudem ein Dichtring zwischen dem Ventilhaltekörper und dem Deckel eingespannt, der vorzugsweise zwischen der Stirnfläche des Ventilhaltekörpers und einer abgesetzten geschlossenen Ringstirnfläche des Deckels angeordnet ist.

Durch das Einformen des offenen Deckelrandes in die Ringnut des Ventilhaltekörpers wird somit in fertigungstechnisch einfacher Weise eine stabile axiale Verspannung und Befestigung des Deckels am Ventilhaltekörper erreicht, so daß die obenliegende Ventilfeder direkt an der geschlossenen Deckelwand abgestützt werden kann. Die Einstellung der Federvorspannkraft erfolgt dabei über zwischen der oberen Ventilfeder und der geschlossenen Deckelwand eingelegte Einstellscheiben.

Die erfindungsgemäße Deckelbefestigung ist dabei an einem Kraftstoffeinspritzventil mit einem sogenannten 2- Federhalter dargestellt, kann jedoch auch an Einspritzventilen anderer Bauarten verwendet werden.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils für Brennkraftmaschinen ist in der Zeichnung dargestellt und in der Beschreibung näher erläutert. Es zeigen die Fig. 1 einen Schnitt durch den oberen brennraumfernen Teil des Kraftstoffeinspritzventils und die Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus der Fig. 1 im Bereich der Zwischenscheibe.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Das in der Fig. 1 dargestellte Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen weist einen, mit seinem unteren Ende in einen Brennraum einer nicht gezeigten Brennkraftmaschine ragenden Ventilkörper 1 auf. Im Ventilkörper 1 ist eine axiale Bohrung 3 vorgesehen, in der ein kolbenförmiges Ventilglied 5 axial verschiebbar geführt ist, das an seiner unteren Stirnfläche eine konische Ventildichtfläche 7 aufweist, mit der es mit einer konischen Ventilsitzfläche 9 am geschlossenen Ende der Bohrung 3 im Ventilkörper 1 zusammenwirkt. An die Ventilsitzfläche 9 mündet ein Kraftstoffhochdruckkanal 11, der durch den Ringspalt zwischen dem Ventilglied 5 und der Wand der Bohrung 3 gebildet ist und der sich über eine Querschnittserweiterung in einen Druckraum 13 erweitert. Das Ventilglied 5 weist dabei im Bereich des Druckraumes 13 eine Ringschulter 15 auf, über die der im Druckraum 13 anstehende Druck in Öffnungsrichtung am Ventilglied 5 angreifen kann.

Stromabwärts des Ventilsitzes 9 schließt sich wenigstens eine Einspritzöffnung 17 an, die ausgehend von der Bohrung 3 in den Brennraum der zu versorgenden Brennkraftmaschine mündet.

Der Ventilkörper 1 ist an seinem brennraumfernen Ende mittels einer Spannmutter 19 axial gegen einen Ventilhaltekörper 21 verspannt, wobei zwischen den planen Stirnflächen von Ventilkörper 1 und Ventilhaltekörper 21 eine Zwischenscheibe 23 eingespannt ist. Dabei weist der Ventilhaltekörper 21 einen seitlichen Hochdruckanschluß 25 auf, an den sich ein in den Druckraum 13 mündender Hochdruckkanal 27 anschließt und an den eine von einer nicht dargestellten Kraftstoffeinspritzpumpe abführende Einspritzleitung angeschlossen ist.

Das Ventilglied 5 ragt mit seinem Ventilgliedschaft 29 durch die Zwischenscheibe 23 in einen Federraum 31 im Ventilhaltekörper 21, der im Ausführungsbeispiel in einen unteren, brennraumnahen Federraum 33 und einen oberen, brennraumfernen Federraum 35 unterteilt ist. Dabei sind die Federräume 33 und 35 durch einen Wandstegbereich voneinander getrennt, in dem der seitliche Hochdruckanschluß 25 vorgesehen ist und der vom Ventilgliedschaft 29 durchragt wird.

In dem Federraum 31 sind zwei axial hintereinanderliegende Ventilfedern vorgesehen, wobei eine erste Ventilfeder 37 in den oberen Federraum 35 und eine zweite Ventilfeder 39 in den unteren Federraum 33 eingesetzt ist.

Die erste Ventilfeder 37 beaufschlagt dabei ständig das Ventilglied 5 in Schließrichtung über einen am oberen Ende des Ventilgliedschaftes 29 angeordneten Bund 41 und stützt sich mit ihrem anderen Ende an der geschlossenen Stirnwand eines den oberen Federraum 35 verschließenden Deckels 43 ab, wobei zwischen der Deckelwand und der ersten Feder 37 eine erste Einstellscheibe 45 zum Einstellen der Federvorspannung der ersten Ventilfeder 37 vorgesehen ist.

Die im unteren Federraum 33 angeordnete zweite Ventilfeder 39 stützt sich mit ihrem brennraumfernen oberen Ende an der Gehäusewand zum Wandsteg ab, wobei auch hier eine zweite Einstellscheibe 47 zwischengelegt ist. Mit ihrem unteren, brennraumnahen Ende liegt die zweite Ventilfeder 39 wie in der Fig. 2 vergrößert dargestellt, über einen Federteller 49 an einer im Durchmesser gestuften Hülse 51 an, deren Ringabsatz mit einem Bohrungsabsatz der Zwischenscheibe 23 zusammenwirkt und so einen Hub h2 begrenzt, bei dem die zweite Ventilfeder 39 wirksam ist. Die Hülse 51 wird dabei von der zweiten Ventilfeder 39 in Anlage an der oberen Stirnfläche des Ventilkörpers 1 gehalten und weist in dieser Lage an ihrem Ringabsatz einen dem Hub h2 entsprechenden Abstand zum Bohrungsabsatz in der Zwischenscheibe 23 auf.

Dabei ist bei geschlossenem Einspritzventil, d. h. bei am Ventilsitz 9 anliegendem Ventilglied 5 ein Spalt zwischen einer Ringstirnfläche 53 des Ventilgliedes 5 und der unteren Stirnfläche 55 der Hülse 51 vorgesehen, der einem Ventilgliedvorhubweg h1 in Öffnungsrichtung entspricht, bei dem nur die erste Ventilfeder 37 auf das Ventilglied 5 wirkt. Die zweite Ventilfeder 39 wird erst nach Durchfahren des Hubs h1 und der Anlage des Ventilgliedabsatzes 53 an der Hülse 51 wirksam, so daß die Ventilgliedöffnungshubbewegung in zwei Hubphasen unterteilt ist, die durch eine kurze Hubpause voneinander getrennt sind.

Der den oberen Federraum 35 verschließende Deckel 43 ist kappenförmig ausgebildet und weist in Richtung seiner offenen Stirnseite eine Querschnittsvergrößerung auf, so daß eine Ringstirnfläche 58 gebildet ist, mit der er an der oberen Stirnfläche 60 des Ventilhaltekörpers 21 anliegt, wobei zwischen der Ringstirnfläche 58 des Deckels 43 und der Ventilhaltekörperstirnfläche 60 ein Dichtring 62 axial eingespannt ist, der dabei vorzugsweise in einer axialen Ringnut in der Ventilhaltekörperstirnfläche 60 geführt ist.

Der Deckel 43 übergreift mit seiner ringförmigen Innenwandfläche die obere Umfangswandfläche des Ventilhaltekörpers 21 und weist an seiner äußeren Mantelfläche am offenen Ende des Deckels 43 einen Ringwulst 64 auf, dessen Übergang zur Umfangswand angeschrägt ist. An der äußeren Umfangswand des Ventilhaltekörpers 21 ist in Höhe des offenen Deckelendes eine Ringnut 66 vorgesehen.

Der Deckel 43 wird nun in einem ersten Arbeitsgang auf den Ventilhaltekörper 21 aufgesetzt und in einem zweiten Arbeitsgang mit seinem offenen Wandbereich in die Ringnut 66 des Ventilhaltekörpers 21 eingebördelt, so daß sich eine stabile axiale Befestigung des Deckels 43 am Ventilhaltekörper 21 ergibt.

Dabei wird zum Verbördeln ein Ziehring 68 über den Deckel 43 verschoben, der einen gestuften Innendurchmesser aufweist, wobei der größere Innendurchmesser 74 dem Außendurchmesser des Ringwulstes 64 am Deckel 43 entspricht und am unteren deckelseitigen Bereich vorgesehen ist. Der kleinere Innendurchmesser 76 weist das Maß des Außendurchmessers des Deckels 43 vor dem Wulst 64 auf und ist am oberen Ende des Ziehringes 68 vorgesehen. Während des Verschiebens des Ziehringes 68 über den Deckel 43 greift der Ziehring mit einem am Innendurchmesserübergang gebildeten Absatz 70 am Ringwulst 64 des Deckels 43 an und preßt diesen mit dem freien Wandende in die Ringnut 66 des Ventilhaltekörpers 21. Der Ventilhaltekörper wird dabei mit einer an seiner Umfangsfläche vorgesehenen Ringschulter 72 an einem Widerlager abgestützt. Nach dem Bördelvorgang wird der Ziehring 68 wieder nach oben abgezogen, wobei der Querschnittsübergang am Absatz 70 des Ziehringes 68 vorzugsweise angeschrägt ist.

Claims (10)

1. Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen mit einem in einer Bohrung (3) eines Ventilkörpers (1) axial verschiebbar geführten Ventilglied (5), an dessen brennraumseitigen Ende eine Ventildichtfläche (7) angeordnet ist, mit der das Ventilglied (5) zur Steuerung eines Einspritzquerschnitts mit einer Ventilsitzfläche (9) am Ventilkörper (1) zusammenwirkt, sowie mit wenigstens einer auf das Ventilglied (5) wirkenden Ventilfeder (37), die in einen, in einem axial mit dem Ventilkörper (1) verspannten Ventilhaltekörper (21) vorgesehenen Federraum (35) eingesetzt ist, der an seinem brennraumfernen Ende durch einen Deckel (43) verschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (43) mittels einer Bördelverbindung am Ventilhaltekörper (21) befestigt ist.

2. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Deckel (43) und dem den Federraum (35) aufweisenden Ventilhaltekörper (21) ein Dichtring (62) eingespannt ist.

3. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (43) kappenförmig ausgebildet ist und mit seiner Innenumfangsfläche das brennraumabgewandte obere Ende des zylinderförmigen Ventilhaltekörpers (21) umschließt, wobei am offenen Ende des Deckels (43) ein Ringwulst (64) an der äußeren Mantelfläche des Deckels (43) vorgesehen ist.

4. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Ventilhaltekörper (21) in Höhe des offenen Endes des Deckels (43) eine Ringnut (66) vorgesehen ist, in die der Deckel (43) mit seinem offenen Wandbereich eingebördelt wird.

5. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang zwischen der Umfangswand des Deckels (43) und dem Ringwulst (64) an dessen offenem Stirnwandbereich angeschrägt ist.

6. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der äußeren Umfangswandfläche des Ventilhaltekörpers (21) eine Ringschulter (72) vorgesehen ist, mit der der Ventilhaltekörper (21) beim Aufbördeln des Deckels (43) an einem Widerlager anliegt.

7. Verfahren zum Verbördeln eines Deckels (43) eines Kraftstoffeinspritzventils gemäß Patentanspruch 1 bis 6 auf einem Ventilhaltekörper (21), dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (43) in einem ersten Arbeitsgang unter Zwischenlegen eines Dichtringes (62) auf das obere Ende des Ventilhaltekörpers (21) aufgesetzt wird und in einem zweiten Arbeitsgang ein Ziehring (68) derart über die Umfangswandfläche des Deckels (43) verschoben wird, daß dessen Umfangswand in Höhe des Ringwulstes (64) in die Ringnut (66) des Ventilhaltekörpers (21) eingepreßt wird.

8. Ziehring zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwandfläche über einen Absatz (70) gestuft ausgebildet ist, wobei der im Durchmesser größere Abschnitt (74) an der dem Deckel (43) zugewandten unteren und der im Durchmesser kleinere Abschnitt (76) an der dem Deckel (43) abgewandten oberen Seite des Ziehringes (43) angeordnet ist.

9. Ziehring nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der kleinere Innenwanddurchmesser (76) das Maß des Deckelaußendurchmessers vor dem Ringwulst (64) und der größere Innenwanddurchmesser (74) das Maß des Außendurchmessers des Ringwulstes (64) aufweist, wobei der Querschnittsübergang am Absatz (70) zwischen dem kleinen Innendurchmesser (76) zum großen Innendurchmesser (74) am Ziehring (68) angeschrägt ist.

10. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Ventilfedern im Federraum (31, 33, 35) vorgesehen sind, von denen eine erste Ventilfeder (37) ständig am Ventilglied (5) anliegt und eine zweite Ventilfeder (39) erst nach Durchfahren einer bestimmten Öffnungshubbewegung des Ventilgliedes (5) an diesem angreift.