DE19802244A1 - Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht von einem Kraftstoffeinspritzventil gemäß der Gattung des Patentanspruchs 1 aus. Bei einem solchen, durch die EP-B1-0 304 747 bekannten Kraftstoffeinspritz­ ventil weist der Einsatz ein zapfenförmiges Teil auf, das in eine entsprechende Sackbohrung des Gehäuses des Kraftstoff­ einspritzventiles eingesetzt ist und mit seiner Stirnseite eine Führungsbohrung verschließt, innerhalb der ein Stößel geführt ist, der anderen Endes auf die Einspritzventilnadel wirkt. Der Steuerdruckraum ist bei der bekannten Ausgestaltung in einer axialen Bohrung des Einsatzes untergebracht und steht über eine Drossel mit einem unmittelbar oberhalb des Stößels in der Führungsbohrung liegenden weiteren Steuerraumteil in Verbindung. Zwischen dem Einsatz und dem Stößel ist ein diese Drossel aufnehmender Einsatz vorgesehen. Durch Variation der Dicke des Einsatzes kann der Hub des Stößels eingestellt werden.

Das Magnetventil bei dieser Ausgestaltung weist ein Magnetventilgehäuse mit einer axial vorstehenden Schürze auf, über die der Einsatz in seiner Position im Gehäuse des Kraftstoffeinspritzventils gehalten wird ist. Der Anker des Magnetventils ist am Innenumfang der Schürze geführt und liegt dabei grundsätzlich zwischen dem oberen Ende des Einsatzes und dem Magnetkern des den Anker betätigenden Elektromagneten. Diese Ausgestaltung bedarf eines hohen Aufwandes, den Hub des Ventilgliedes des Magnetventils einzustellen. Dabei besteht die Gefahr, daß, wenn den Anker in direkten Kontakt mit dem zugehörigen Kern des Elektromagneten kommt, in nachteiliger Weise ein magnetisches Kleben auftreten kann, was die Funk­ tionsfähigkeit insbesondere auch Schaltgeschwindigkeit des Magnetventils erheblich beeinträchtigt.

Vorteil der Erfindung

Durch das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 wird eine kompakte Bauweise mit erheblichen Fertigungs- und Montage­ vorteilen erzielt. Dadurch, daß der Einsatz nun sowohl die Führung des Ventilgliedes des Magnetventils als auch den den Steuerdruckraum einschließenden Zylinder mit beweglicher Wand aufnimmt, ist eine einzige Fertigungseinheit geschaf­ fen, die leicht herzustellen und einfach zu montieren ist. Dabei ist insbesondere sehr vorteilhaft, daß gemäß Patentan­ spruch 2 der Anker als Flachanker ausgebildet ist und in einer topfartigen Ausnehmung des Einsatzes verstellbar ist, wobei ein Rand des Einsatzes den in Schließstellung befindlichen Anker überragt und unmittelbar in der Ebene endet, die die Hubendstellung des Ankers definiert. Somit kann in einfacher Weise eine Zuordnung des Elektromagnetens des Magnetventils zum im Einsatz angeordneten Ventilsitz hergestellt werden und durch einfaches Überarbeiten der Höhe des Randes des Einsatzes diese Zuordnung exakt eingestellt werden. In sehr einfacher Weise kann dann gemäß Patentanspruch 3 durch Einbringen einer Zwischenscheibe zwischen dem Rand des Einsatzes und dem Gehäuse bzw. dem Magnetkern des Elektromagnetens ein Restluftspalt definiert werden, wobei der Anker bei Erregung des Elektromagneten mit seinem Rand in eine seinen Hub zum Magneten hin begrenzende Anlage an die Zwischenscheibe gelangt und zwar in einem schmalen Flächenbereich im Randbereich am Außenumfang des Ankers. Damit ist gewährleistet, daß bei abgeschalteter Erregung des Elektromagneten und unter Einwirkung einer Schließfeder der Anker das Ventilschließglied schnell und sicher wieder in Schließstellung bringt.

Beschreibung

In der Figur ist ein Teil des erfindungsgemäßen Kraftstoff­ einspritzventils wiedergegeben. Im Gehäuse 1 des Kraftstoff­ einspritzventils ist eine nicht weiter dargestellte Ein­ spritzventilnadel geführt, wie es z. B. auch in der eingangs zitierten Druckschrift so offenbart ist. Diese Einspritzven­ tilnadel hat an ihrem einen Ende eine konische Dichtfläche, die mit einem ebenfalls konischen Ventilsitz im Gehäuse 1 zusammenwirkt und dabei bei Anlage der Einspritzventilnadel auf ihrem Ventilsitz Einspritzbohrungen verschließt und bei abgehobener Einspritzventilnadel diese öffnet. Die Ein­ spritzbohrungen können direkt von dem konischen Ventilsitz oder von einem sich an den konischen Ventilsitz anschließenden Sackloch abführen. Neuzeitliche Einspritzsysteme bevorzugen die erste Lösung. Ventil­ sitzseitig umgibt die Ventilnadel einen Ringraum, der bis zum einen Druckraum am anderen Endes des Ringraumes reicht, der ständig mit einer nicht gezeigten Kraftstoffhoch­ druckquelle in Form eines Hochdruckspeichers verbunden ist. Dazu weist das Gehäuse des Kraftstoffeinspritzventils einen Zulauf 5 auf. In üblicher Ausführung ist auf die Ventilnadel der Stößel 3 aufgesetzt, der auf seinem der Ventilnadel abgewandten Ende in einer Zylinderbohrung 4 dicht geführt ist. Über die Länge des außerhalb der Zylinderbohrung liegenden Teils ist der Stößel mit Abstand zum Gehäuse gelagert und es ist ferner eine in Schließrichtung wirkende Druckfeder vorgesehen, die entweder am Stößel oder an der Einspritzventilnadel angreift.

Auf seiner eine bewegliche Wand bildenden Stirnseite 6 schließt der Stößel 3 in der Zylinderbohrung 4 mit deren geschlossenem Ende einen Steuerdruckraum 7 ein, der über eine Zulaufdrossel 8, auch Z-Drossel genannt, mit dem Zulauf 5 verbunden ist. Um dies zu realisieren ist die Zylinderbohrung 4 innerhalb eines zylindrischen Einsatzes 10 eingebracht, der aus einem am Außenumfang gestuften Teil hergestellt ist. Dabei ist ein im Durchmesser kleinster Teil 12 des gestuften Teils in eine Gehäusebohrung 13 des Gehäuses 1 eingesetzt. Diesem kleinsten Teil 12 folgt ein im Durchmesser mittlerer Teil 14, der in einem entsprechend im Durchmesser weiteren Teil der Gehäusebohrung 13 eingesetzt ist und der schließlich über eine Schulter 16 in einen flanschartigen Teil 17 übergeht. Dieser liegt mit seiner Schulter auf einer entsprechenden Gehäuseschulter 18 des Gehäuses 1 auf und wird in einer zylindrischen Ausnehmung 19 aufgenommen, die durch einen das Gehäuses 1 überragenden Stutzen 20 gebildet wird. Ein an den mittleren Teil 14 angrenzender Endbereich des im Durchmesser kleineren Teils 12 ragt in den ansonsten den mittleren Teil 14 aufnehmenden Teil des Gehäusebohrungsteils 21 und bildet mit diesem einen Ringraum 23, in den der Zulauf 5 mündet. Von dem Ringraum 23 führt andererseits die Z-Drossel ab, so daß der Steuerdruckraum 7 über den Zulauf, den Ringraum 23 und die Z-Drossel 8 mit Kraftstoff versorgt werden kann. Es sind zusätzlich Dichtungen ober- und unterhalb dieses Ringraumes 23 vorgesehen, um diesen nach außen abzudichten.

Die Zylinderbohrung 4 ist im Bereich des im Durchmesser kleineren Teils 12 des zylindrischen Einsatzes unterge­ bracht. Axial geht innerhalb dieses Teils vom Steuerdruck­ raum 7 eine Entlastungsleitung in Form einer Bohrung 25 ab, die in eine Ablaufdrossel 26 übergeht, welche wiederum in einen kegelförmigen Ventilsitz 28 endet, der an einen Entlastungsraum angrenzt. Dieser Ventilsitz ist der Ventilsitz eines Magnetventils 29, das einen Elektromagneten 30 aufweist mit einem Magnetkern 31, eine in diesem eingebettete Magnetspule 32 und einem den Magnetkern mit Magnetspule aufnehmenden Magnetventilgehäuse 34. Das Magnetventilgehäuse wird dabei mittels einer Spannmutter 35, die über einen Bund 36 mit einer Schulter 37 des Magnetventilgehäuses gekoppelt ist, mit dem Gehäuse des Ein­ spritzventils verschraubt. Die Spannmutter weist dabei ein Innengewinde auf, das auf ein Außengewinde am Stutzen 20 aufgeschraubt wird. Durch diesen Vorgang wird das Magnetven­ tilgehäuse auf das flanschartige Teil 17 des zylindrischen Einsatzes 10 gepreßt, so daß dieser fest mit seiner Schulter 16 auf der Schulter 17 des Gehäuses zur Auflage kommt. Und so im Gehäuse des Kraftstoffeinspritzventils fixiert wird.

Das Magnetventil 39 weist ferner einen Flachanker 40 auf, der innerhalb einer Ausnehmung 42 an der Stirnseite des flanschartigen Teils 17 des Einsatzes 10 zu liegen kommt. Die Ausnehmung 42 wird umfangsseitig durch einen Rand 43 begrenzt, auf dessen Stirnseite 44 die Stirnseite des Magnetventilgehäuses einwirkt. Mit dem Anker ist ein sich axial erstreckender Stößel 45 verbunden, der Teil des Ventilgliedes ist und der in einer koaxial zur Zylinderbohrung 4 liegenden Führungsbohrung 47 des Einsatzes 10 geführt ist. An dem dem Flachanker 40 abgewandten Ende des Stößels hat dieser eine Aufnahme 49 für eine Kugel 50, die als Ventilglied mit dem Ventilsitz 28 zusammenwirkt. Die Aufnahme kann dabei als separates Teil ausgebildet sein, das quer zur Betätigungsrichtung des Stößels 45 verschiebbar ist, um Fluchtungsfehler, die auf Toleranzen bei der Fertigung zurückzuführen sind, auszugleichen.

Der Flachanker 40 ist ferner durch eine Druckfeder 52 bela­ stet, die im Innern des Magnetkern 31 in einer Axialbohrung untergebracht ist und sich dort abstützt. Diese Feder bringt das Ventilglied 50 bei nicht erregtem Elektromagneten in Schließstellung. Der Magnetkern 31 hat zum Flachanker 40 hin eine ebene Abschlußfläche 53, die in einer Ebene mit der Stirnseite des Magnetventilgehäuses liegt oder gegenüber dieser etwas hervorsteht. Somit kann einfacherweise eine exakte Bearbeitung dieser Fläche erfolgen. Damit bei Erregung des Elektromagneten der Anker nicht in direkte Berührung mit der Abschlußfläche des Magnetkerns 31 gelangt ist zwischen dem Rand 54 des Magnetventilgehäuses 34 und der Stirnseite 44 des Randes 43 des Einsatzes 10 eine Zwischenscheibe 55 eingespannt, die einen Randbereich des Flachankers 40 übergreift. Somit gelangt der Flachanker 40 bei Erregung des Elektromagneten lediglich an diese Zwischenscheibe 55 und wird nicht remanenten Magnetkräften ausgesetzt. Dabei kann diese Zwischenscheibe antimagnetisch ausgebildet sein. Tritt der Rand 54 des Magnetventilgehäuses 34 gegenüber der Abschlußfläche 53 zurück, kann die Zwischenscheibe 55 entsprechend dicker ausgeführt werden.

Im Betrieb des Kraftstoffeinspritzventils wird der Steuer­ druckraum 7 über die Z-Drossel 8 ständig bei geschlossenem Magnetventil auf den hohen Druck gebracht, der auch im Kraftstoffhochdruckspeicher ansteht. Da die Stirnseite 6 des Stößels 3 eine größere Fläche aufweist als eine in bekannter Weise an der Einspritzventilnadel vorhandene, in Öffnungsrichtung wirkende Druckfläche, wird die Ventilnadel durch den hohen im Steuerdruckraum anstehenden Druck in Schließstellung gehalten. Sobald das Magnetventil erregt wird, kann der Steuerdruckraum über die Bohrung 25 und die Drossel 26 zu dem Entlastungsraum hin geöffnet werden. Der Entlastungsraum wird durch die Gesamtheit von Stößelführung und Ausnehmung 42 eingenommenen Raum gebildet. Die mit dem Entlastungsraum verbunden Entlastungsleitung ist in der Zeichnung nicht näher dargestellt. Schließt das Magnetventil wieder, indem die Erregung des Elektromagneten abgeschaltet wird, so baut sich im Steuerdruckraum 7 über die Drossel 8 schnell wieder der ursprüngliche hohe Druck auf und die Ventilnadel wird dann durch die aus diesem resultierende Kraft in Schließstellung gebracht.

Die Ausgestaltung des Einsatzes mit dem Rand 43 erlaubt ferner eine sehr günstige Anpassung der geometrischen Maße des Ventilglieds an die des Flachankers 40. Vorteilhafter Weise wird dabei zur exakten Einstellung der Maße die Kugel 50 durch eine im Durchmesser größere Kugel ersetzt, die den Flachanker 40 in eine Position bringt, die seiner Position bei erregtem Elektromagneten entspricht. In dieser Position werden der Flachanker 40 und der Rand 43 des Einsatzes gemeinsam bearbeitet, so daß eine gemeinsame Ebene entsteht. Damit läßt sich der Hub des Flachankers 40 exakt auf das gewünschte Maß einstellen. Ferner wird durch die Dicke der Zwischenscheibe 55 auch der Restluftspalt exakt eingestellt. Die gesamte Anordnung hat den Vorteil, daß der Einsatz leicht auf die erforderlichen Maße bearbeitet werden kann und in ebenfalls einfacher Weise zusammen mit dem Gehäuse des Magnetventils im Gehäuse des Einspritzventils eingespannt wird.

Claims (5)

1. Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen mit einem Gehäuse (1) das einen Zulauf (5) für Kraftstoff aus einer Kraftstoffhochdruckquelle aufweist, mit einer im Gehäuse geführten Einspritzventilnadel, die mit einer an ihrem einen Ende angeordneten Dichtfläche mit einem Ventilsitz im Gehäuse zusammenarbeitet und dabei eine Verbindung zwischen einem ständig mit dem Zulauf (5) verbundenen Druckraum und wenigstens einer Einspritzöffnung steuert, und die auf ihrem anderen Ende wenigstens mittelbar dem Druck in einem über eine Z-Drossel (8) ständig mit dem Zulauf (5) verbundenen in einem Zylinder (4) von einer beweglichen Wand (6) begrenzten Steuerdruckraum (7) ausgesetzt ist, welche bewegliche Wand (6) in Wirkverbindung mit der Einspritzventilnadel ist wobei vom Steuerdruckraum (7) eine eine Ablaufdrossel (26) enthaltende Entlastungslei­ tung (25) abführt, deren Austritt in einen Entlastungsraum durch ein Magnetventil (29) gesteuert wird, dessen Ventilglied (45, 50) mit einem Anker (40) verbunden ist und in einem Einsatz (10) geführt ist, der den Ventilsitz (28) des Magnetventils (29), die Entlastungsleitung (25) mit Ablaufdrossel (26) und den Steuerdruckraum (7) aufnimmt und durch das Gehäuse (34) des Magnetventils (29) mit dem Gehäuse (1) des Kraftstoffeinspritzventils verspannt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (10) zusätzlich den Zylinder (4 ) mit der beweglichen Wand (6) aufnimmt.

2. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker als Flachanker (40) ausgebildet ist, der innerhalb einer topfartigen Ausnehmung (42) des Einsatzes (10) verstellbar ist, durch welche Ausnehmung (42) ein den Flachanker (40) umgebender Rand (43) gebildet wird, an den zugleich ein Teil des Gehäuses (34) des Elektromagneten des Magnetventils (29) zur Anlage kommt, wobei der Rand (43) den Anker (40) bei in Schließstellung befindlichem Ventilglied (45, 50) um den Betrag des Ankerhubes überragt.

3. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Rand (43) des Einsatzes (10) und dem Gehäuse (34) des Magnetventils (29) eine einen Restluftspalt definierende Zwischenscheibe (55) eingespannt ist, die als Anschlag für einen äußeren Umfangsbereich des Flachankers (40) dient.

4. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied aus einem Stößel (45) besteht, der einstückig mit dem Anker (40) ist und zur Seite des Ventilsitzes (28) als Dichtelement eine Kugel (50) aufweist, die zur Betätigungsrichtung des Stößels (45) querverschieblich geführt ist.

5. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetventil (29) durch eine Spannmutter (35) mit dem Gehäuse (1) des Kraftstoffeinspritzventils verspannt ist, wobei zugleich über das Gehäuse (34) des Magnetventils (29) der Einsatz (10) auf das Gehäuse (1) des Kraftstoffeinspritzventils gepreßt wird.