DE19638339B4

DE19638339B4 - Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE19638339B4
Application number: DE1996138339
Authority: DE
Inventors: Rainer Naumann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1996-09-19
Filing date: 1996-09-19
Publication date: 2008-10-02
Anticipated expiration: 2016-09-20
Also published as: GB9717630D0; GB2317419B; JPH1089197A; JP3943203B2; GB2317419A; DE19638339A1

Abstract

Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen mit einem in einer Bohrung (3) eines Ventilkörpers (1) axial verschiebbaren Ventilglied (5), das an seinem brennraumseitigen Ende eine Ventildichtfläche aufweist, mit der es zur Steuerung eines Einspritzquerschnittes mit einer Ventilsitzfläche des Ventilkörpers (1) zusammenwirkt, sowie mit zwei das Ventilglied (5) in Schließrichtung beaufschlagenden, in einem Federraum (21) eines Haltekörpers (11) angeordneten Ventilfedern, von denen eine erste Ventilfeder (25) ständig am Ventilglied (5) angreift und eine zweite Ventilfeder (31) erst nach Durchlaufen eines bestimmten Vorhubweges (S) des Ventilgliedes (5) an diesem zur Anlage gelangt, wobei sich die erste Ventilfeder (25) an einer den Federraum (21) am dem Ventilsitz abgewandten Ende begrenzenden Stirnwand (27) und die zweite Ventilfeder (31) an einem durch eine Durchmesserverringerung des Federraumes (21) in Richtung Stirnwand (27) gebildeten Absatz (35) abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß der als Auflagefläche, der zweiten Ventilfeder (31) wirkende Absatz (35) schräg ausgebildet ist und daß am Absatz (35) ein...

Description

Die Erfindung geht von einem Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Patentanspruchs 1 aus. Bei einem derartigen, aus der EP 0 282 480 bekannten Kraftstoffeinspritzventil ist ein kolbenförmiges Ventilglied axial verschiebbar in einer Bohrung eines Ventilkörpers geführt, der seinerseits in den Brennraum einer zu versorgenden Brennkraftmaschine ragt. Das Ventilglied weist dabei an seinem brennraumseitigen Ende eine Ventildichtfläche auf, mit der es zur Steuerung eines Einspritzquerschnittes mit einer Ventilsitzfläche am Ventilkörper zusammenwirkt, von der die einzelnen in den Brennraum mündenden Einspritzöffnungen abführen. Das Ventilglied wird an seinem brennraumfernen Ende von zwei Schließfedern in Richtung Ventilsitz beaufschlagt, von denen eine erste Ventilfeder ständig am Ventilglied anliegt und eine zweite Ventilfeder erst nach Durchlaufen eines bestimmten Öffnungshubweges des Ventilgliedes an dieses zur Anlage gelangt. Die Ventilfedern sind dabei in einen Federraum eingesetzt, der in einem axial mit dem Ventilkörper verspannten Ventilhaltekörper vorgesehen ist. Dabei stützt sich die erste, obenliegende Ventilfeder an einer den Federraum an seinem, dem Ventilsitz abgewandten Ende begrenzenden Stirnwand ab und beaufschlagt das Ventilglied über einen Federteller und einen Druckbolzen ständig in Schließrichtung.
Die zweite Ventilfeder beaufschlagt das Ventilglied über ein Druckstück, das bei am Ventilsitz anliegendem Ventilglied von der Stirnfläche einer Zwischenscheibe abgefangen wird und erst nach Durchlaufen eines Vorhubes am Ventilglied in Schließrichtung angreift. Diese zweite Ventilfeder stützt sich dabei unter Einspannung einer Einstellscheibe und einer Führungsscheibe an einem Absatz der zylindrischen Federraumwand ab, der durch eine Durchmesserverringerung in Richtung oberer Stirnwand gebildet ist.
Dabei weist das bekannte Kraftstoffeinspritzventil den Nachteil auf, daß der als Stützfläche der zweiten Ventilfeder wirkende Absatz in radialer Erstreckung relativ groß ausgebildet sein muß um die hohen Haltekräfte bei hoher Dauerfestigkeit in das Gehäuse des Haltekörpers einzuleiten. Dabei kann diese große Durchmesservergrößerung des Federraumes bei vorgegebenen Außenabmessungen des Haltekörpers zu einer derartigen Schwächung der verbleibenden Wandstärke führen, daß diese nicht mehr ausreichend für die hohen Kraftstoffdrücke des in diesem Bereich verlaufenden Kraftstoffzuführungskanals ist.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß durch die Anschrägung an der Auflagefläche der zweiten Ventilfeder eine verbesserte Krafteinleitung in das ungehärtete Gehäuse des Ventilhaltekörpers erfolgen kann. Auf diese Weise lassen sich an der Wand des Federraumes kleinere Durchmessersprünge erreichen, so daß die verbleibende Wandstärke gegenüber dem bekannten Einspritzventil vergrößert werden kann. Somit kann bei Beibehaltung einer fertigungsgünstigen zentrischen Lage des Federraumes im Haltekörper die den Kraftstoffkanal umgebende Wandstärke derart erhöht werden, daß diese auch sehr hohen Kraftstoffdrücken genügt.
Zur Vergrößerung der Anlagefläche für die zweite Ventilfeder ist zudem in vorteilhafter Weise ein Stützring in den Federraum eingesetzt, der am angeschrägten Durchmesserabsatz anliegt und radial einwärts in den Federraum ragt. Der eine zentrische Durchgangsöffnung für den Druckbolzen aufweisende Stützring ist dabei an seiner Gehäuseanlagefläche komplementär zum Absatz angeschrägt ausgebildet.
Die Fasen am Gehäuseabsatz und entsprechend am Stützring betragen dabei vorzugsweise 60°, was eine besonders günstige Krafteinleitung in das Gehäuse bei möglichst kleiner Durchmesseränderung der Federraumwand ermöglicht. Alternativ sind jedoch auch andere Fasenwinkel sowie die direkte Anlage der Ventilfeder am Absatz möglich.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Ausbildung der Ventilfederauflage ist die Möglichkeit einer Demontage des Federhalters, wobei in montiertem Zustand, unter Beaufschlagung der Federvorspannung durch das Vorsehen der Fase ein Selbsthemmungseffekt des Stützringes eintritt, der diesen gegen ein Verdrehen sichert und so noch einmal den Verschleiß minimiert.
Der Stützring ist dabei in vorteilhafter Weise gehärtet und weist somit eine höhere Festigkeit auf, als der weichere Ventilhaltekörper, so daß der Verschleiß an der Federauflagefläche verringert werden kann.
Die Einstellung der Federvorspannkraft der zweiten Ventilfeder kann dabei weiterhin über eine Einstellscheibe erfolgen, die zwischen der Ventilfeder und dem Stützring eingespannt ist.
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 wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen die 1 einen vereinfachten Längsschnitt durch das Kraftstoffeinspritzventil, die 2 eine vergrößerte Schnittdarstellung des angeschrägten Durchmesserübergangs der Wand des Federraumes und die 3 eine Einzelteildarstellung des Stützringes mit Fase.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Bei dem in der 1 dargestellten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils für Brennkraftmaschinen weist ein mit seinem freien Ende in den nicht gezeigten Brennraum der Brennkraftmaschine ragender Ventilkörper 1 eine axiale Bohrung 3 auf, in der ein kolbenförmiges Ventilglied 5 axial verschiebbar geführt ist, das an seinem brennraumseitigen Ende eine nicht näher dargestellte Ventildichtfläche aufweist, mit der es in bekannter Weise zur Steuerung eines Einspritzquerschnittes mit einer ebenfalls nicht näher dargestellten Ventilsitzfläche am Ventilkörper 1 zusammenwirkt, wobei stromabwärts vom gebildeten Dichtsitz Einspritzöffnungen 7 von der Ventilsitzfläche abführen, die in den Brennraum der Brennkraftmaschine münden. An seinem brennraumabgewandten Ende ist der Ventilkörper 1 mittels einer Spannmutter 9 axial gegen einen Ventilhaltekörper 11 verspannt, wobei zwischen den planen Stirnflächen des Ventilkörpers 1 und des Ventilhaltekörpers 11 eine Zwischenscheibe 13 eingespannt ist. Diese Zwischenscheibe 13 weist eine zentrische Durchgangsöffnung auf, durch die ein im Durchmesser verringertes Schaftteil 15 des Ventilgliedes 5 derart ragt, daß es bei am Ventilsitz anliegendem Ventilglied 5 ein Spaltmaß S bis zur oberen, dem Ventilkörper 11 zugewandten Stirnfläche 17 der Zwischenscheibe 13 aufweist. An der freien Stirnfläche des Ventilgliedschaftes 15 liegt ein Druckbolzen 19 axial an, der in einen im Ventilhaltekörper 11 vorgesehenen zylindrischen Federraum 21 ragt und dessen ventilgliedabgewandtes oberes Ende über einen Federteller 23 von einer ersten Ventilfeder 25 zum Ventilglied 5 hin beaufschlagt wird. Diese erste, das Ventilglied 5 ständig in Schließrichtung zum Ventilsitz hin beaufschlagende Ventilfeder 25 stützt sich an einer den Federraum 21 an seinem, dem Ventilsitz abgewandten Ende begrenzenden Stirnwand 27 ab, wobei zur Einstellung der Federvorspannkraft der ersten Ventilfeder 25 und somit der Öffnungskraft bzw. dem Öffnungszeitpunkt des Einspritzventils eine erste Einstellscheibe 29 zwischen der Stirnwand 27 und der ersten Ventilfeder 25 eingesetzt ist. Für einen zweistufigen Öffnungshubverlauf des Ventilgliedes 5 ist weiterhin eine zweite Ventilfeder 31 unterhalb der ersten Ventilfeder 25 und in Reihe zu dieser in den Federraum 21 eingesetzt. Diese zweite Ventilfeder 31 liegt mit ihrem unteren, dem Ventilkörper 1 zugewandten Ende an einem axial verschiebbar auf dem Druckbolzen 19 angeordneten Druckstück 33 an, das bei am Ventilsitz anliegendem Ventilglied 5 von der zweiten Ventilfeder 31 in Anlage an der oberen Stirnfläche 17 der Zwischenscheibe 13 gehalten wird und das erst nach Durchlaufen eines Vorhubweges des Ventilgliedes 5 in Öffnungsrichtung (Strecke S) an der Stirnfläche des Ventilgliedschaftes 15 angreift und ab diesem Zeitpunkt das Ventilglied 5 zusätzlich zur ersten Ventilfeder 25 in Schließrichtung beaufschlagt.
Auf der dem Ventilkörper 1 abgewandten Seite stützt sich die zweite Ventilfeder 31 an einem durch eine Durchmesserverringerung des Federraumes 21 in Richtung oberer Stirnwand 27 gebildeten Gehäusewandabsatz 35 am Ventilhaltekörper 11 ab, der wie in der 2 in einem vergrößerten Ausschnitt dargestellt ist, schräg ausgebildet ist, wobei die entstandene Fase etwa 60° beträgt. Dabei ist für eine vergrößerte Federauflagefläche ein Stützring 37 am Absatz 35 anliegend vorgesehen, dessen Umfangswand komplementär zum Absatz 35 mit einer Fase von 60° angeschrägt ist und der eine zentrische Durchgangsbohrung aufweist, durch die der Druckbolzen 19 mit Spiel ragt. Zur Einstellung der Federvorspannkraft der zweiten Ventilfeder 31 ist zudem eine zweite Einstellscheibe 39 zwischen der planen, dem Absatz 35 abgewandten Stirnfläche des Stützringes 37 und der zweiten Ventilfeder 31 eingespannt. Die Zufuhr des unter hohem Druck stehenden Kraftstoffes an den Ventilsitz erfolgt dabei in bekannter Weise über einen den Ventilhaltekörper 11, die Zwischenscheibe 13 und den Ventilkörper 1 axial durchdringenden Kraftstoffkanal 41, der zulaufseitig an eine von einer Kraftstoffhochdruckpumpe abführende Einspritzleitung angeschlossen ist.
Dabei ermöglicht die angeschrägte Ausbildung des das Widerlager der zweiten Ventilfeder 31 bildenden Absatzes 35 eine Verringerung des Durchmessersprunges des Federraumes 21, so daß die den Kraftstoffkanal umgebende verbleibende Wandstärke des Ventilhaltekörpers 11 auch hohen Kraftstoffdrücken innerhalb der Kraftstoffleitung 41 genügt.

Claims

Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen mit einem in einer Bohrung (3) eines Ventilkörpers (1) axial verschiebbaren Ventilglied (5), das an seinem brennraumseitigen Ende eine Ventildichtfläche aufweist, mit der es zur Steuerung eines Einspritzquerschnittes mit einer Ventilsitzfläche des Ventilkörpers (1) zusammenwirkt, sowie mit zwei das Ventilglied (5) in Schließrichtung beaufschlagenden, in einem Federraum (21) eines Haltekörpers (11) angeordneten Ventilfedern, von denen eine erste Ventilfeder (25) ständig am Ventilglied (5) angreift und eine zweite Ventilfeder (31) erst nach Durchlaufen eines bestimmten Vorhubweges (S) des Ventilgliedes (5) an diesem zur Anlage gelangt, wobei sich die erste Ventilfeder (25) an einer den Federraum (21) am dem Ventilsitz abgewandten Ende begrenzenden Stirnwand (27) und die zweite Ventilfeder (31) an einem durch eine Durchmesserverringerung des Federraumes (21) in Richtung Stirnwand (27) gebildeten Absatz (35) abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß der als Auflagefläche, der zweiten Ventilfeder (31) wirkende Absatz (35) schräg ausgebildet ist und daß am Absatz (35) ein Stützring (37) anliegt, der von der zweiten Ventilfeder (31) in Anlage am Absatz (35) gehalten wird und dessen äußere radiale Umfangsfläche derart angeschrägt ist, daß sie komplementär zur Anschrägung am Absatz (35) an diesem anliegt.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die am Absatz (35) der Ventilfederauflagefläche gebildete Fase einen Winkel von 60° zur Ventillängsachse aufweist.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützring (37) gegenüber dem, den Federraum (21) aufnehmenden Haltekörper (11) eine höhere Festigkeit aufweist.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Stützring (37) und der zweiten Ventilfeder (31) eine Einstellscheibe (39) eingespannt ist.