DE19837813A1

DE19837813A1 - Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE19837813A1
Application number: DE19837813A
Authority: DE
Inventors: Roger Potschin; Friedrich Boecking
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1998-08-20
Filing date: 1998-08-20
Publication date: 2000-02-24
Also published as: EP1045977A1; DE59906859D1; EP1045977B1; US6247453B1; WO2000011341A1; JP2002523672A

Abstract

Ein Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen mit einem in einer Bohrung eines Ventilkörpers axial verschiebbaren Ventilglied, das an seinem brennraumseitigen Ende einen, ein Ventilschließglied bildenden Ventilgliedkopf aufweist, der auf seiner dem Ventilkörper zugewandten Seite eine Dichtfläche aufweist, mit der er mit einer an der brennraumseitigen Stirnseite des Ventilkörpers vorgesehenen Ventilsitzfläche zusammenwirkt, und mit Einspritzöffnungen im Ventilgliedkopf, die von einem zwischen dem Ventilglied und der Wand der Bohrung gebildeten Druckraum, abführend an der Umfangswand des Ventilgliedkopfs austreten, wobei die Einspritzöffnungen bei am Ventilsitz anliegendem Ventilglied von der Wand der Bohrung verschlossen sind und durch eine nach außen gerichtete Öffnungshubbewegung des Ventilglieds aufgesteuert werden, wobei das Ventilglied von einem von außen steuerbaren Stellglied, unabhängig vom Kraftstoffhochdruck im Druckraum, betätigbar ist und wobei zwei den Druckraum axial begrenzende, einander zugewandte Druckschultern am nadelförmigen Ventilglied vorgesehen sind, die im wesentlichen jeweils gleiche Druckangriffsflächen aufweisen, ist dadurch gekennzeichnet, daß eine der Druckschultern an dem brennraumfernen Ende des Ventilkörpers in einem mit dem Druckraum fluidisch verbundenen Ausgleichsraum angeordnet ist, der stirnseitig durch eine axial verschieblich geführte Druckhülse abgeschlossen ist.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Patentanspruchs 1.

Ein solches Einspritzventil geht beispielsweise aus der DE 43 25 904 C2 sowie aus der nicht vorveröffentlichten DE 197 16 226.6-13 hervor.

Problematisch bei derartigen Kraftstoffeinspritzventilen ist die Führung und Abdichtung des Ventilglieds im Ven tilkörper 1. So kommt es insbesondere bei nicht exakt ausgerichteten Bohrungen oder dann, wenn das Ventilglied geringfügige Knicks aufweist, zu Führungs- und Dicht heitsproblemen.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß die Führung und Abdichtung gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Kraftstoffeinspritz ventilen für Brennkraftmaschinen verbessert ist. Die An ordnung der einen Druckschulter an dem brennraumfernen Ende des Ventilkörpers in einem mit dem Druckraum flui disch verbundenen Ausgleichsraum, der stirnseitig durch eine axial verschieblich geführte Druckhülse abgeschlos sen ist, hat den besonders großen Vorteil, daß der Aus gleichsraum immer mit dem Druckraum verbunden ist. Hier durch ist sichergestellt, daß die Druckschulter zum ei nen immer mit einem Druck beaufschlagt wird, zum anderen ist sichergestellt, daß Druckunterschiede, zum Beispiel beim Öffnen des Kraftstoffeinspritzventils, zwischen dem Druckraum und dem Ausgleichsraum direkt ausgeglichen werden. Auf diese Weise ist immer eine Rückstellung in die Schließposition des Kraftstoffeinspritzventils - auch dann, wenn beispielsweise aufgrund eines brennraum seitigen Lecks aufgrund einer hierdurch bewirkten Druck differenz zwischen den Druckschultern eine in Öffnungs richtung wirkende Kraft an dem Ventilglied wirkt - gege ben.

Vorteilhafterweise ist das Ventilglied zwischen den bei den Druckschultern nadelförmig ausgebildet und weist ei nen konstanten Durchmesser auf. Durch diese Ausbildung des Ventilglieds zwischen den beiden Druckschultern als dünne Nadel mit konstantem Durchmesser kann ein gering fügiger Versatz zwischen den Führungen, die einerseits durch den Ventilgliedkopf, andererseits durch die Druck hülse gebildet werden, auf einfache und vorteilhafte Weise ausgeglichen werden.

Die Druckhülse ist zur Vermeidung von Leckagen vorzugs weise auf das Ventilglied aufgepreßt. Rein prinzipiell kann der Ausgleichsraum auf beliebige Art und Weise aus gebildet sein. Eine insbesondere hinsichtlich einer ein fachen Herstellung vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, daß der Ausgleichsraum die brennraumferne Druck schulter ringförmig umgibt.

Die Kraftstoffhochdruckzufuhr des Kraftstoffeinspritz ventils erfolgt vorzugsweise aus einem für alle Kraft stoffeinspritzventile gemeinsamen Hochdruckspeicherraum, der seinerseits über eine Kraftstoffhochdruckpumpe be füllbar ist.

Das Stellglied zur Betätigung des Ventilglieds ist vor teilhafterweise ein elektromechanisches Stellglied. Es ist insbesondere als Piezoaktor oder Elektromagnet aus gebildet.

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

Zeichnung

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 schematisch geschnitten den unteren Bereich eines von der Erfindung Gebrauch machenden Kraftstoffeinspritzventils für Brennkraftma schinen und

Fig. 2 schematisch geschnitten in vergrößerter Dar stellung das brennraumferne Ende des Ventil körpers des in Fig. 1 dargestellten Kraft stoffeinspritzventils für Brennkraftmaschinen.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Ein Ausführungsbeispiel eines Kraftstoffeinspritzventils für Brennkraftmaschinen, dessen unterer, brennraumseiti ger Teil in Fig. 1 in Schnittdarstellung schematisch dargestellt ist, weist einen Ventilkörper 10 auf, der mittels einer Überwurfmutter 30 an einem Ventilhaltekör per 20 axial festgespannt ist.

Der Ventilkörper 10 weist eine axiale Führungsbohrung 40 auf, in der ein nadelförmiges Ventilglied 50 axial ver schieblich geführt ist, das an seinem in einen (nicht dargestellten) Brennraum der mit Kraftstoff zu ver sorgenden Brennkraftmaschine ragenden unteren Ende einen als Ventilschließglied wirkenden Ventilkopf 52 aufweist. Dieser aus der Bohrung ragende Ventilkopf 52 weist eine dem Ventilkörper 10 zugewandte konische Dichtfläche 53 auf, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch einen auf den Ventilkopf 52 aufgesetzten Sitzring gebil det ist und die mit einer entsprechenden Ventilsitz fläche 11 an der brennraumseitigen Stirnseite des Ven tilkörpers 10 zusammenwirkt.

Zwischen der Wand der Bohrung 40 und einem Teil des Schafts des Ventilglieds 50 ist ein Druckraum 12 im Ven tilkörper 10 gebildet, der axial jeweils von einer am Ventilglied 50 ausgebildeten Druckschulter 54 und 55 be grenzt ist.

In diesen Druckraum 12 mündet in einem als Druckkammer 13 vergrößerten Volumen des Druckraums 12 auf an sich bekannte Weise eine Zulaufbohrung 60.

Die am brennraumfernen Ende des Druckraums 12 angeordne te Druckschulter 55 weist die gleiche Druckangriffsflä che auf, wie die an dem Ventilgliedkopf 52 ausgebildete brennraumnahe Druckschulter 54, so daß das Ventilglied 50 druckausgeglichen ist. Auf diese Weise wird verhin dert, daß das Kraftstoffeinspritzventil aufgrund des an liegenden Common-Rail-Drucks selbsttätig öffnet.

Wie aus Fig. 1 und insbesondere aus Fig. 2 hervorgeht, weist das Kraftstoffeinspritzventil eine weitere zusätz liche vom Kraftstoffhochdruck beaufschlagte Angriffs fläche auf, über die der am Einspritzventil anstehende Kraftstoffhochdruck in Schließrichtung auf das Ventil glied 50 wirkt. Diese zusätzliche Druckangriffsfläche wird durch eine untere brennraumseitige Stirnfläche 71 einer Druckhülse 70 gebildet, welche einen Ausgleichs raum 80, der die brennraumferne Druckschulter 55 ring förmig umgibt und fluidisch mit dem Druckraum 12 verbun den ist, auf seiner dem Brennraum abgewandten Seite ab schließt. Der Ausgleichsraum 80 bildet auf diese Weise den brennraumfernen Abschluß des Druckraums 12. Die Hül se 70 ist axial verschieblich in einem ringförmigen Kör per 90 geführt. Sie ist zur Vermeidung von Leckagen auf den oberen Schaftteil 56 des Ventilglieds 50 aufgepreßt. Da die durch die Stirnfläche 71 gebildete Druckangriffs fläche geringfügig größer ist als die Druckangriffsflä che der Schultern 54 bzw. 55, wird eine Rückstellung des Kraftstoffeinspritzventils in Schließstellung auch dann gewährleistet, wenn beispielsweise aufgrund der hohen Beanspruchung des Kraftstoffeinspritzventils im Bereich des Ventilgliedkopfs 52 eine geringfügige Undichtigkeit entstanden ist, die zu einer unerwünschten Öffnung des Kraftstoffeinspritzventils führt.

Wie ferner aus Fig. 1 hervorgeht, schließt sich an den Ventilgliedschaft 56 ein weiterer Schaftteil 57 an, der in einen in dem Ventilhaltekörper 20 vorgesehenen Feder raum 22 ragt. Zum Öffnen des Kraftstoffeinspritzventils wird entgegen der Rückstellkraft einer Ventilfeder 24 durch Ansteuerung eines elektromechanischen Stellglieds, beispielsweise eines Piezoaktors oder eines Elektroma gneten, eine Axialverschiebung des Ventilglieds 50 und damit eine Öffnung der in dem Ventilgliedkopf 52 vorge sehenen (nicht dargestellten) Einspritzöffnung hervorge rufen.

Der Bereich zwischen den beiden Druckschultern 54 bzw. 55 des Ventilglieds 50 ist nadelförmig mit konstantem Durchmesser ausgebildet. Die hierdurch ermöglichte Ela stizität des Ventilglieds 50 insbesondere senkrecht zur Ventilgliedachse ermöglicht auf vorteilhafte Weise den Ausgleich eines Versatzes zwischen den Führungen des Ventilglieds 50, die durch die Druckhülse 70 und den Ventilgliedkopf 52 gebildet werden, im Mittelbereich des nadelförmigen Bereichs.

Durch die direkte Verbindung des Ausgleichsraums über den Zulauf 12a mit dem Druckraum 12 werden Druckunter schiede, zum Beispiel beim Öffnen des Kraftstoffein spritzventils zwischen dem Druckraum 12 und dem Aus gleichsraum 80 direkt ausgeglichen.

Claims

1. Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen mit einem in einer Bohrung (40) eines Ventilkörpers (10) axial verschiebbaren Ventilglied (50), das an seinem brennraumseitigen Ende einen, ein Ventil schließglied bildenden Ventilgliedkopf (52) auf weist, der auf seiner dem Ventilkörper (10) zu gewandten Seite eine Dichtfläche (53) aufweist, mit der er mit einer an der brennraumseitigen Stirnsei te des Ventilkörpers (10) vorgesehenen Ventilsitz fläche (11) zusammenwirkt, und mit Einspritzöffnun gen im Ventilgliedkopf (52), die von einem zwischen dem Ventilglied (50) und der Wand der Bohrung (40) gebildeten Druckraum (12), abführend an der Um fangswand des Ventilgliedkopfs (52) austreten, wo bei die Einspritzöffnungen bei am Ventilsitz (11) anliegendem Ventilglied (50) von der Wand der Boh rung (40) verschlossen sind und durch eine nach au ßen gerichtete Öffnungshubbewegung des Ventilglieds (50) aufgesteuert werden, wobei das Ventilglied von einem von außen steuerbaren Stellglied, unabhängig vom Kraftstoffhochdruck im Druckraum (12) betätig bar ist und wobei zwei den Druckraum axial begren zende, einander zugewandte Druckschultern (54, 55) am nadelförmigen Ventilglied (50) vorgesehen sind, die im wesentlichen jeweils gleiche Druck angriffsflächen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Druckschultern (55) an dem brennraum fernen Ende des Ventilkörpers (10) in einem mit dem Druckraum (12) fluidisch verbundenen Ausgleichsraum (80) angeordnet ist, der stirnseitig durch eine axial verschieblich geführte Druckhülse (70) abge schlossen ist.

2. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied (50) zwischen den beiden Druckschultern (54, 55) nadelförmig aus gebildet ist und einen konstanten Durchmesser auf weist.

3. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckhülse (70) auf das Ventilglied (50) aufgepreßt ist.

4. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Aus gleichsraum (80) die brennraumferne Druckschulter (55) ringförmig umgibt.

5. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft stoffhochdruckzufuhr aus einem für alle Kraftstoff ventile gemeinsamen Hochdruckspeicherraum erfolgt, der seinerseits über eine Kraftstoffhochdruckpumpe befüllbar ist.

6. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Stell glied als elektromechanisches Stellglied, vorzugs weise als Piezoaktor oder Elektromagnet ausgebil det ist.