DE19649812A1 - 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 0 446 201 B1 bekannten Kraftstoffeinspritzventil ist ein kolbenförmiges Ventilglied axial verschiebbar in einem Ventilkörper geführt, der mit seinem freien, eine Einspritzöffnung aufweisenden Ende in den Brennraum der zu versorgenden Brennkraftmaschine ragt. Das Ventilglied weist dabei an seinem brennraumseitigen Ende eine Ventildichtfläche auf, mit der es zur Steuerung eines Einspritzöffnungsquerschnittes mit einem Ventilsitz am Ventilkörper zusammenwirkt. An seinem brennraumabgewandten Ende ist der Ventilkörper axial mit einem Ventilhaltekörper verspannt, in dem ein eine Ventilfeder aufnehmender Federraum angeordnet ist. Dabei ragt das Ventilglied mit seinem brennraumfernen Ende in diesen Federraum und wird dort von der Ventilfeder in Schließrichtung zum Ventilsitz hin beaufschlagt. Desweiteren ist das Ventilglied an seinem brennraumfernen Ende mittels eines den Federraum durchragenden Druckbolzens mit einem Nadelbewegungsfühler verbunden , der in das dem Ventilkörper abgewandte Ende des Federraumes eingesetzt ist. Dieser Nadelbewegungsfühler ist dabei aus einem zylinderförmigen Spulenkörper gebildet, in den eine mit einem Spulenkern versehende Induktionsspule eingesetzt ist und von dem zwei Anschlußkabel abführen, die an der dem Ventilkörper abgewandten Stirnseite des Haltekörpers aus diesem austreten.

Dabei weist das bekannte Kraftstoffeinspritzventil jedoch den Nachteil auf, daß der Nadelbewegungsfühler vom Federraum aus in den Haltekörper eingesetzt ist, was seine Zugänglich­ keit erschwert und somit den Aufwand für eine Vormontage erhöht. Zudem ist ein Austausch des Nadelbewegungsfühlers bzw. einzelner Bauelemente von diesem nur bei einer voll­ ständigen Demontage der Düsenhalterkombination, d. h. des Ventilhaltekörpers vom Ventilkörper möglich.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß der Nadelbewegungsfühler sowie gegebenenfalls der Druckbolzen von oben, d. h. von der dem Ventilglied abgewandten Stirnseite des Ventilhaltekörpers in diesen einsetzbar ist. Dazu weist der Ventilhaltekörper eine Aufnahmebohrung für den Nadelbewegungsfühler auf, die von der dem Ventilkörper abgewandten Stirnseite des Haltekörpers ausgehend koaxial zum Ventilglied in den Federraum mündet. Dabei weist diese Aufnahmebohrung einen Bohrungsabsatz auf, an dem der zylinderförmige Spulenkörper des Nadelbewegungsfühlers mit einer Ringstirnfläche zur Anlage gelangt, so daß die Lage des Nadelbewegungsfühlers geometrisch exakt festgelegt ist. Die Empfindlichkeit der Induktionsspule des Nadelbewegungs­ fühlers ist dabei in einfacher Weise über die Länge des Druckbolzens zwischen dem Nadelbewegungsfühler und dem Ventilglied einstellbar. Zudem kann die Aufnahmeöffnung im Spulenkern sowie das mit dieser zusammenwirkende Ende des Druckbolzens konisch ausgebildet sein, wobei sich über die Art und Ausbildung des Konus die Empfindlichkeit der Induktionsspule noch einmal einstellen läßt.

Durch den zwischen dem Nadelbewegungsfühler und dem Feder­ raum gebildeten Führungsabschnitt der Aufnahmebohrung für den Druckbolzen ist es möglich, eine sehr genaue Zuordnung und Zentrierung des Druckbolzens zur Induktionsspule des Nadelbewegungsfühlers zu ermöglichen. Zudem vermeidet die enge Führung des Druckbolzens in der Aufnahmebohrung in Höhe des Nadelbewegungsfühlers Meßungenauigkeiten in Folge eines Vibrierens oder Ausschlagens des Druckbolzens. Ein weiterer Vorteil der zusätzlichen Führung des Druckbolzens liegt in der Verringerung des Verschleißes am Druckbolzen , so daß dessen Haltbarkeit vergrößert werden kann.

Durch den seitlichen Hochdruckanschluß am Haltekörper kann die Hochdruckbohrungsverschneidung gegenüber Haltekörpern mit axialem Zulauf entschärft werden, was die Festigkeit und Haltbarkeit des Haltekörpers vergrößert. Dabei kann die seitliche Hochdruckanschlußbohrung direkt in den axial verlaufenden Hochdruckkanal münden oder alternativ über eine schräge Radialbohrung mit diesem verbunden sein.

Das von einem mit dem Nadelbewegungsfühler verbundenen Kabelführungskörper abführende Anschlußkabel des Nadelbewegungsfühlers ist dabei in einem in die Aufnahmebohrung eingesetzten Zugentlastungsteil geführt, was zum einen die Aufgabe einer Zugentlastung des Kabelanschlußes am Nadelbewegungsfühlers hat und zum anderen die Aufnahmebohrung dichtend nach außen verschließt, wobei beide Funktionen in vorteilhafter Weise in einem einzigen Bauteil zusammengefaßt sind. Das Zugentlastungsteil ist dabei in vorteilhafter Weise mittels eines in die Aufnahmebohrung eingesetzten Verschlußteiles gegen einen Bohrungsabsatz an der Wand der Aufnahmebohrung verspannt. Dieses Verschlußteil kann dabei alternativ in die Aufnahmebohrung eingeschraubt oder gegen den Ventilhaltekörper verbördelt sein.

Dabei hat die Befestigung mittels einer Bördelverbindung den Vorteil, daß der Bördelvorgang in einfacher Weise automatisierbar ist und zudem einen unqualifizierten Eingriff von außen erschwert. Der Ventilhaltekörper weist dabei einen axial von der dem Ventilkörper abgewandten Stirnfläche vorstehenden zylindrischen Fortsatz auf, an dem eine Ringnut vorgesehen ist, in die der entsprechende Bördelsteg am Verschlußteil eingeformt wird. Dabei kann das Verschlußteil als einfaches Tiefziehteil hergestellt sein. Die Bördelnut im Haltekörper kann zudem gleichzeitig als Montage- bzw. Demontagenut des Kraftstoffeinspritzventils in bzw. aus dem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine genutzt werden.

Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil kann dabei aufgrund der gegenüber bekannten Ventilen gleichbleibenden Einbaumaße auch an bereits bekannten Einspritzsystem wie z. B. sogenannten Common Rail Systemen verwendet werden. Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind der Zeichnung, der Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar.

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Kraftstoff­ einspritzventils für Brennkraftmaschinen sind in der Zeich­ nung dargestellt und werden in der folgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen die Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel in einem Schnitt durch den Haltekörper des Kraftstoffeinspritz­ ventils, bei dem das Verschlußteil eingeschraubt ist, die Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linien II-II durch die Fig. 1 und die Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel in einem Teilschnitt des Ventilhaltekörpers, bei dem das Verschlußteil am Haltekörper eingebördelt ist.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Das in der Fig. 1 dargestellte erste Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils für Brenn­ kraftmaschinen weist einen Ventilkörper 1 auf, der mit seinem nicht dargestellten unteren freien Ende in den Brenn­ raum der zu versorgenden Brennkraftmaschine ragt. Dabei ist im Ventilkörper 1 ein kolbenförmiges Ventilglied 3 axial verschiebbar angeordnet, das an seinem brennraumseitigen, nicht näher dargestellten Ende eine Ventildichtfläche auf­ weist, mit der es zur Steuerung eines Einspritzöffnungsquer­ schnittes in bekannter Weise mit einem Ventilsitz am Ventil­ körper 1 zusammenwirkt. Der Ventilkörper 1 ist an seinem brennraumfernen oberen Ende unter Zwischenlage einer Zwischenscheibe 5 axial mit einem Haltekörper 7 verspannt, in dem ein von der dem Ventilkörper 1 zugewandten Stirn­ fläche ausgehender Federraum 9 vorgesehen ist. Dabei ragt das Ventilglied 3 mit seinem brennraumfernen Ende durch die Zwischenscheibe 5 mittels eines Federtellers 11 in den Federraum 9 und wird dort von einer im Federraum 9 einge­ spannten Ventilfeder 13 in Schließrichtung des Ventilgliedes 3 zum Ventilsitz hin beaufschlagt.

Die Kraftstoffzuführung erfolgt über einen an der Umfangsfläche des Haltekörpers 7 vorgesehenen seitlichen Hochdruckanschluß 15, der wie in der Fig. 2 dargestellt, über eine schräge Radialbohrung 17 mit einem den Haltekörper 7, die Zwischenscheibe 5 und den Ventilkörper 1 axial durch­ dringenden Hochdruckkanal 19 verbunden ist, der an den Öffnungsquerschnitt des Einspritzventils mündet. Dabei ist der Hochdruckanschluß 15 an eine von einer nicht dargestell­ ten Hochdruckeinspritzpumpe abführende Kraftstoffeinspritz­ leitung anschließbar. Die Abführung des Lecköles aus dem Federraum 9 erfolgt über eine von diesem radial abführende Leckagebohrung 21, die an den Kraftstoffrücklaufkreislauf der Brennkraftmaschine angeschlossen ist.

Zur präzisen Erfassung der Ventilgliedhubbewegung ist ein Nadelbewegungsfühler 23 in eine Aufnahmebohrung 25 des Haltekörpers 7 eingesetzt. Diese koaxial zum Ventilglied 3 verlaufende Aufnahmebohrung 25 geht von einer oberen, dem Ventilkörper 1 abgewandten Stirnfläche 27 des Haltekörpers 7 aus und mündet in den Federraum 9. Dabei bildet die Aufnahmebohrung 25 an einer Durchmesserverringerung in Richtung Federraum 9 einen Absatz 29, an dem ein zylinderförmiger Spulenkörper 31 des Nadelbewegungsfühlers 23 mit einer Ringschulter zur Anlage gelangt. In diesen Spulenkörper 31 ist eine mit einem Spulenkern 35 versehene Induktionsspule 37 eingesetzt, die entsprechende Spulenwicklungen aufweist. Der Spulenkern 35 weist an seinem dem Federraum 9 zugewandten Ende eine konische Aufnahmeöffnung 39 auf, in die ein metallischer Druckbolzen 41 mit seinem einen, konisch angeformten Ende hineinragt. Dieser Druckbolzen 41 ist dabei andererseits über den Feder­ teller 11 ständig mit dem brennraumfernen Ende des Ventil­ gliedes 3 gekoppelt, wobei bei am Ventilsitz anliegendem Ventilglied 3 ein Luftspalt 43 zwischen dem Spulenkern 35 und dem Druckbolzen 41 verbleibt. Dabei bildet der Aufnahmebohrungsabschnitt zwischen dem Federraum 9 und dem Absatz 29 eine Axialführung für den Druckbolzen 41 in der dieser mit seiner Umfangsfläche gleitend geführt ist, so daß ein Vibrieren oder Auslenken des Druckbolzens 41 vermieden werden kann. Der Spulenkern 35 des Nadelbewegungsfühlers 23 ist an seinem dem Druckbolzen 41 abgewandten, aus dem Spulenkörper 31 axial vorstehenden Ende an einen Kabelführungskörper 45 angeschlossen, von dessen dem Nadelbewegungsfühler 23 abgewandten Ende ein elektrisches Anschlußkabel 47 abführt. Dieses Anschlußkabel 47 durchragt dabei ein in die Aufnahmebohrung 25 dichtend eingesetztes Zugentlastungsteil 49, das auf seiner dem Nadelbewegungsfühler 23 abgewandten Stirnfläche von einem Verschlußteil 51 axial gegen einen Bohrungsabsatz 53 der Aufnahmebohrung 25 verspannt wird. Dieses Verschlußteil 51 ist dabei bei dem in der Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel mittels eines Gewindes 55 von der oberen Stirnfläche 27 her in die Aufnahmebohrung 25 des Haltekörpers 7 eingeschraubt.

Das in der Fig. 3 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils unterschei­ det sich zum ersten Ausführungsbeispiel in der Art und der Befestigung des Verschlußteiles 51 der Aufnahmebohrung 25 im Haltekörper 7. Dabei ist das Verschlußteil 51 nunmehr als einfaches Tiefziehteil ausgebildet, das auf den Haltekörper 7 aufgebördelt wird. Der Haltekörper 7 weist dazu an seiner oberen, aus dem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine heraus­ ragenden Stirnfläche 27 einen zylindrischen Fortsatz 61 auf, in dessen Mantelfläche eine Ringnut 63 eingearbeitet ist. Das als Verschlußdeckel ausgebildete Verschlußteil 51 weist einen kragenförmigen Bördelsteg 65 auf, der über die Um­ fangsfläche des zylindrischen Fortsatzes 61 gestülpt und im Anschluß daran in die Ringnut 63 eingebördelt wird.

Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil für Brenn­ kraftmaschinen arbeitet in bekannter Weise, indem der über den Hochdruckkanal 19 zugeführte Kraftstoffhochdruck das Ventilglied 3 entgegen der Kraft der Ventilfeder 13 vom Ventilsitz abhebt und so den Einspritzöffnungsquerschnitt zu den Einspritzbohrungen freigibt. Dabei wird der Beginn der Ventilgliedhubbewegung durch den Nadelbewegungsfühler 23 erfaßt, indem der Druckbolzen 41 vollständig in den Spulen­ kern 35 eintaucht, so daß sich eine deutlich ausgeprägte sprunghafte Änderung des magnetischen Flusses und der resul­ tierenden Spannung an der Induktionsspule 37 des Nadelbewe­ gungsfühlers 23 ergibt. Diese elektrischen Veränderungen werden über das Anschlußkabel 47 an ein nicht dargestelltes Steuergerät weitergeleitet und angezeigt bzw. zur elektro­ nischen Einspritzregelung weiterverarbeitet.

Claims (11)

1. Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen mit einem in einem Ventilkörper (1) axial verschiebbar geführten Ventilglied (3), das an seinem brennraumseitigen Ende eine Ventildichtfläche aufweist, mit der es zur Steuerung eines Einspritzöffnungsquerschnittes mit einem Ventilsitz am Ventilkörper (1) zusammenwirkt und das mit seinem brennraumfernen Ende in einen Federraum (9) ragt, der in einem axial mit dem Ventilkörper (1) verspannten Haltekörper (7) gebildet ist und in dem eine das Ventilglied (3) in Schließrichtung beaufschlagende Ventilfeder (13) eingespannt ist, wobei das brennraumferne Ende des Ventilgliedes (3) zumindest mittelbar mit einem Nadelbewegungsfühler (23) im Haltekörper (7) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Nadelbewegungsfühler (23) von der dem Ventilkörper (1) abgewandten Stirnseite (27) des Haltekörpers (7) in diesen einsetzbar ist.

2. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nadelbewegungsfühler (23) in eine Aufnahmebohrung (25) eingesetzt ist, die von der dem Ventilkörper (1) abgewandten Stirnfläche (27) des Haltekörpers (7) ausgehend koaxial zum Ventilglied (3) in den Federraum (9) mündet.

3. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmebohrung (25) einen an einer Durchmesserverringerung in Richtung Federraum (9) gebildeten Bohrungsabsatz (29) aufweist, an dem der Nadelbewegungsfühler (23) mit einer an seiner Umfangsfläche gebildeten Ringstirnfläche (33) zur Anlage gelangt.

4. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied (3) mittels eines Druckbolzens (41) mit dem Nadelbewegungsfühler (23) verbunden ist, wobei der Druckbolzen (41) mit seinem einen Ende an die brennraumferne Stirnfläche des Ventilgliedes (3) angekoppelt ist und mit seinem anderen Ende in den Nadelbewegungsfühler (23) ragt.

5. Kraftstoffeinspritzventil nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckbolzen (41) den Federraum (9) durchragt und im Bereich der Aufnahmebohrung (25) zwischen dem Bohrungsabsatz (29) und der Mündung in den Federraum (9) gleitend an der Bohrungswand im Haltekörper (7) geführt ist.

6. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Nadelbewegungsfühler (23) einen zylinderförmigen Spulenkörper (31) aufweist, in den eine mit einem Spulenkern (35) versehene Induktionsspule (37) eingesetzt ist und der eine Aufnahmeöffnung (39) an seiner dem Federraum (9) zugewandten Stirnfläche aufweist, in die der Druckbolzen (41) mit seiner ventilgliedabgewandten Stirnseite ragt, wobei bei am Ventilsitz anliegenden Ventilglied (3) ein Luftspalt (43) zwischen dem Spulenkern (35) und dem Druckbolzen (41) verbleibt.

7. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kabelführungskörper (45) an das, dem Druckbolzen (41) abgewandte Ende des Spulenkörpers (31) angeschlossen ist und daß das freie Kabelende in einem in die Aufnahmebohrung (25) dichtend eingesetzten Zugentlastungsteil (49) geführt ist.

8. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugentlastungsteil (49) über ein Verschlußteil (51) der Aufnahmebohrung (25) gegen einen Bohrungsabsatz (53) der Aufnahmebohrung (25) verspannt wird.

9. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußteil (51) von der dem Ventilkörper (1) abgewandten Stirnseite (27) aus in die Aufnahmebohrung (25) eingeschraubt ist.

10. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußteil (51) über eine Bördelverbindung am Haltekörper (7) befestigt ist.

11. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Umfangsmantelfläche des Haltekörpers (7) eine seitliche Hochdruckanschlußbohrung (15) vorgesehen ist, die über eine Radialbohrung (17) in einen axial im Haltekörper (7) verlaufenden Hochdruckkanal (19) mündet, wobei die Hochdruckanschlußbohrung (15) unterhalb des Nadelbewegungsfühlers (23) angeordnet ist.