DE19929473A1

DE19929473A1 - Kraftstoffeinspritzventil

Info

Publication number: DE19929473A1
Application number: DE1999129473
Authority: DE
Inventors: Marc Bareis; Horst Harndorf
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-06-26
Filing date: 1999-06-26
Publication date: 2000-12-28
Anticipated expiration: 2019-06-27
Also published as: DE19929473B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen, mit einem in einer Bohrung (3) eines Ventilkörpers (1) aus einer Schließstellung axial nach außen verschiebbaren Ventilglied (4), das an seinem brennraumseitigen Ende einen ein Ventilschließglied bildenden Schließkopf (5) aufweist, der auf seiner dem Ventilkörper (1) zugewandten Seite eine Ventildichtfläche (6) aufweist, die mit einer an der brennraumseitigen Stirnseite des Ventilkörpers (1) angeordneten Ventilsitzfläche (7) zusammenwirkt, und mit wenigstens einem von einem Druckraum (8) ausgehenden Spritzloch (10), das eine Eintrittsöffnung und eine Austrittsöffnung aufweist. DOLLAR A Um die Schadstoff- und Geräuschemissionen weiter zu vermindern, ist das Spritzloch (10) so in den Ventilkörper (1) integriert, daß die Eintrittsöffnung in der Schließstellung durch den Schließkopf (5) abgedeckt und beim nach außen gerichteten Öffnungshub freigegeben wird.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen, insbesondere für direkteinspritzende Dieselmotoren, mit einem in einer Bohrung eines Ventilkörpers aus einer Schließstellung axial nach außen verschiebbaren Ventilglied, das an seinem brennraumseitigen Ende einen ein Ventilschließglied bildenden Schließkopf aufweist, der auf seiner dem Ventilkörper zugewandten Seite eine Ventildichtfläche aufweist, die mit einer an der brennraumseitigen Stirnseite des Ventilkörpers angeordneten Ventilsitzfläche zusammenwirkt, und mit wenigstens einem von einem Druckraum ausgehenden Spritzloch, das eine Eintrittsöffnung und eine Austrittsöffnung aufweist.

Ein derartiges Kraftstoffeinspritzventil ist beispielsweise aus der DE 196 18 698 A1 oder der DE 196 23 211 A1 bekannt. Bei Einspritzdüsen von direkt einspritzenden Dieselmotoren werden in jüngerer Zeit Konzepte verfolgt, bei denen das Ventilglied im Teillastbereich mittels Zwangssteuerung, also kraftstoffmengenabhängig, nur teilweise öffnet. D. h., der Austrittsquerschnitt der Düse wird an die einzuspritzende Kraftstoffmenge angepaßt. Dadurch soll ein günstigerer Druckaufbau an der Düse erreicht werden. Außerdem soll die Kraftstoffaufbereitung, insbesondere das Tropfenspektrum und die Strahleindringtiefe, verbessert werden. Gleichzeitig kann so die Spritzdauer unter der Maßgabe niedrigster Emissionswerte, z. B. Verbrennungsgeräusch, Anteil der Stickoxide und unverbrannten Kohlenwasserstoffe im Abgas, bedarfsgerecht angepaßt werden.

Da die Brennräume moderner DI-Motoren aus Gründen niedriger Schadstoffemissionen sehr flach gehalten sind, kommt der Stabilität des Spritzwinkels, unabhängig von der gefahrenen Einspritzmenge eine entscheidende Bedeutung zu.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kraftstoffeinspritzventil der eingangs geschilderten Art so abzuwandeln, daß die Schadstoff- und Geräuschemissionen weiter vermindert werden.

Die Aufgabe ist bei einem Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen, insbesondere für direkteinspritzende Dieselmotoren, mit einem in einer Bohrung eines Ventilkörpers aus einer Schließstellung axial nach außen verschiebbaren Ventilglied, das an seinem brennraumseitigen Ende einen ein Ventilschließglied bildenden Schließkopf aufweist, der auf seiner dem Ventilkörper zugewandten Seite eine Ventildichtfläche aufweist, die mit einer an der brennraumseitigen Stirnseite des Ventilkörpers angeordneten Ventilsitzfläche zusammenwirkt, und mit wenigstens einem von einem Druckraum ausgehenden Spritzloch, das eine Eintrittsöffnung und eine Austrittsöffnung aufweist, dadurch gelöst, daß das Spritzloch so in den Ventilkörper integriert ist, daß die Eintrittsöffnung in der Schließstellung durch den Schließkopf abgedeckt und beim nach außen gerichteten Öffnungshub freigegeben wird. Durch die Integration der Spritzlöcher in den Düsenkörper können die Spritzlöcher ortsfest mit einem vorgegebenen Spritzwinkel angeordnet werden. Dadurch werden auch bei Teilhubauslenkungen des Ventilgliedes Abweichungen vom geometrischen Spritzquerschnitt verhindert. D. h., es wird ein ortsfester Spritzquerschnitt mit einem konstanten Spritzwinkel geschaffen, der unabhängig vom Hub des Ventilgliedes ist. Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil eignet sich somit besonders gut für eine Zwangssteuerung des Einspritzverlaufs. Eine Sitzdrosselung, wie bei konventionellen, nach innen öffnenden Düsen, wird vermieden. Da kein Sacklochvolumen vorhanden ist, kann ein niedriges HC-Verhalten erreicht werden. Schließlich ist bei dem erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventil eine lineare Hub- Einspritzmengenbeziehung gewährleistet.

Eine besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das brennraumseitige Ende des Ventilkörpers zumindest teilweise geschlossen ausgebildet ist. Durch die geschlossene Ventilkörperkonstruktion werden Beschädigungen der Brennkraftmaschine bei einem Bruch des Ventilgliedes vermieden.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das brennraumseitige Ende des Ventilkörpers mit einer Kappe verschlossen ist. Durch die Kappe wird der im Schieberbereich zum Brennraum hin offene Ventilkörper geschützt. Das liefert den Vorteil, daß die Gefahr von Verkokungen und damit verbundenen Fehlfunktionen vermindert wird.

Weitere besondere Ausführungsarten der Erfindung sind dadurch gekennzeichnet, daß im Ventilkörper und/oder im Ventilglied Leckagebohrungen vorgesehen sind. Über die Leckagebohrungen im Düsenkörper und/oder im Ventilglied kann Kraftstoff rückgeführt werden, der sich in dem Raum zwischen dem brennraumseitigen Ende des Ventilgliedes und dem Verschluß ansammelt.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung im einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.

In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 die Darstellung eines Längsschnittes durch ein Kraftstoffeinspritzventil gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt A aus Fig. 1;

Fig. 3 die Darstellung eines Längsschnitts durch ein Kraftstoffeinspritzventil gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4 einen vergrößerten Ausschnitt A aus Fig. 3;

Fig. 5 die Darstellung eines Längsschnitts durch ein Kraftstoffeinspritzventil gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 6 einen vergrößerten Ausschnitt A aus Fig. 5;

Fig. 7 die Darstellung eines Längsschnitts durch ein Kraftstoffeinspritzventil gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 8 einen vergrößerten Ausschnitt A aus Fig. 7;

Fig. 9 die Darstellung eines Längsschnitts durch ein Kraftstoffeinspritzventil gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 10 einen vergrößerten Ausschnitt A aus Fig. 9;

Fig. 11 die Darstellung eines Längsschnitts durch ein Kraftstoffeinspritzventil gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 12 einen vergrößerten Ausschnitt A aus Fig. 11.

Die in Fig. 1 in einem Längsschnitt dargestellte erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils weist einen Ventilkörper 1 auf, der mit seinem unteren freien Ende in den Brennraum der zu versorgenden Brennkraftmaschine ragt. Die obere, brennraumferne Stirnfläche des Ventilkörpers 1 ist mittels einer Spannmutter 2 axial gegen einen nicht dargestellten Ventilhaltekörper verspannt. Der Ventilkörper 1 weist eine axiale Durchgangsbohrung 3 auf, in der ein kolbenförmiges Ventilglied 4 axial verschiebbar geführt ist. Das Ventilglied 4 weist an seinem brennraumseitigen unteren Ende einen ein Ventilschließglied bildenden Ventilschließkopf 5 auf. Der Ventilschließkopf 5 weist auf seiner dem Ventilkörper 1 zugewandten Seite eine Ventildichtfläche 6 auf. Die Ventildichtfläche 6 wirkt mit einer an dem brennraumseitigen Ende des Ventilkörpers 1 ausgebildeten Ventilsitzfläche 7 zusammen. Die Ventildichtfläche 6 und die Ventilsitzfläche 7 sind vorzugsweise leicht konisch ausgebildet, wobei die Konuswinkel der beiden Kontaktflächen geringfügig voneinander abweichen, so daß eine definierte Dichtkante entsteht.

Zwischen dem Ventilglied 4 und der Wand der axialen Durchgangsbohrung 3 ist ein ringförmiger Druckraum 8 ausgebildet. Der Druckraum 8 wird brennraumseitig von einer eine Ringschulter 9 bildenden Durchmessererweiterung des Ventilglieds 4 begrenzt, die in den Schließkopf 5 übergeht.

In Fig. 2 ist deutlicher zu erkennen, daß an dem sich verjüngenden Ende des Ventilkörpers 1 ein Spritzloch 10 ausgebildet ist. Das Spritzloch 10 verläuft schräg zur Längsachse des Ventilglieds 4 und verbindet den Druckraum 8 im Inneren des Ventilkörpers 1 mit dem Brennraum der Brennkraftmaschine außerhalb des Ventilkörpers 1.

In den Fig. 1 und 2 befindet sich das Ventilglied 4 in seiner geöffneten Stellung. Die Ventildichtfläche 6 ist von der Ventilsitzfläche 7 abgehoben. In der geöffneten Stellung des Ventilgliedes 4 wird mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff aus dem Druckraum 8 durch das Spritzloch 10 in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt. In der Regel sind mehrere Spritzlöcher 10 über den Umfang des Ventilkörpers 1 verteilt angeordnet. Je nach Anwendungsfall sind die Spritzlöcher 10 auch axial versetzt angeordnet, damit die eingespritzte Kraftstoffmenge in Abhängigkeit vom Hub des Ventilgliedes 4 variiert werden kann. Vom bekannten Kreisquerschnitt abweichend sollte die Spritzgeometrie bevorzugt als Rechteckschlitz, Dreieck oder ovales Spritzloch ausgestaltet sein.

Die in den Fig. 3 bis 12 dargestellten weiteren Ausführungsformen der Erfindung ähneln der in den Fig. 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsform. Der Einfachheit halber werden zur Bezeichnung gleicher Teile dieselben Bezugszeichen verwendet. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird bezüglich des Ventilkörpers 1, der Spannmutter 2, der Durchgangsbohrung 3, des Ventilgliedes 4, des Ventilschließkopfes 5, der Ventildichtfläche 6, der Ventilsitzfläche 7, des Druckraumes 8, der Ringschulter 9, und des Spritzloches 10 auf die vorstehende Beschreibung der Fig. 1 und 2 verwiesen. In der nachfolgenden Beschreibung der Fig. 3 bis 12 wird nur noch auf die Unterschiede zu der in den Fig. 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsform eingegangen.

Bei der in den Fig. 3 und 4 dargestellten zweiten Ausführungsform der Erfindung umfaßt der Ventilkörper zwei Teile 1 und 11. An dem brennraumseitigen Ende des inneren Teils 1 des Ventilkörpers ist die Ventilsitzfläche 7 ausgebildet. Das äußere Teil 11 umgibt das innere Teil 1 des Ventilkörpers mantelförmig. In dem äußeren Teil 11 ist das Spritzloch 10 angeordnet. Das brennraumseitige Ende 12 des äußeren Teils 11 des Ventilkörpers umgreift, wie insbesondere in Fig. 4 zu sehen ist, den Ventilschließkopf 5 teilweise. Auf diese Art und Weise wird eine Sicherung bei Nadelbruch für das Ventilglied 4 geschaffen.

Bei der in den Fig. 5 und 6 dargestellten dritten Ausführungsform der Erfindung ist das zum Brennraum hin offene Ende des Ventilkörpers 1 durch eine Kappe 14 verschlossen. Die Kappe 14 bildet gleichzeitig eine Sicherung für das Ventilglied 4.

Bei der in den Fig. 7 und 8 dargestellten vierten Ausführungsform der Erfindung ist das zum Brennraum hin offene Ende des Ventilkörpers 1 durch eine Kappe 16 verschlossen. In der Kappe 16 ist ein Leckagesammelraum 17 ausgebildet.

Bei der in Fig. 9 und 10 dargestellten fünften Ausführungsform der Erfindung ist das zum Brennraum hin offene Ende des Ventilkörpers 1 durch eine Kappe 18 verschlossen. Im Zentrum der Kappe 18 ist ein Sicherungsanschlag 19 für das Ventilglied 4 ausgebildet. Um den Sicherungsanschlag 19 herum ist ein Leckagesammelraum gebildet. Die Befestigung der Kappe 18 erfolgt ebenso wie bei der Kappe 16 der vorangegangenen Ausführungsform durch Aufbördeln auf den Ventilkörper 1.

Bei der in den Fig. 11 und 12 dargestellten sechsten Ausführungsform der Erfindung umfaßt der Ventilkörper, wie bei der in den Fig. 3 und 4 dargestellten zweiten Ausführungsform der Erfindung, ein inneres Teil 1 und ein äußeres Teil 11. An dem inneren Teil 1 ist die Ventilsitzfläche 7 ausgebildet. Das äußere mantelförmige Teil 11 des Ventilkörpers ist an seinem brennraumseitigen Ende geschlossen ausgebildet und bildet gleichzeitig einen Sicherungsanschlag für das Ventilglied 4.

Die mit Vorhub ausgeführte Körper-Schieber-Konstruktion weist eine besonders gute Dichtfähigkeit auf. Da der innen liegende Schieber Potential für den Betrieb unter höchsten Drücken bei unkritischen Standzeiten eröffnet, ist ein Einsatz unter höchsten Drücken realisierbar.

Claims

1. Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen, insbesondere für direkteinspritzende Dieselmotoren, mit einem in einer Bohrung (3) eines Ventilkörpers (1) aus einer Schließstellung axial nach außen verschiebbaren Ventilglied (4), das an seinem brennraumseitigen Ende einen ein Ventilschließglied bildenden Schließkopf (5) aufweist, der auf seiner dem Ventilkörper (1) zugewandten Seite eine Ventildichtfläche (6) aufweist, die mit einer an der brennraumseitigen Stirnseite des Ventilkörpers (1) angeordneten Ventilsitzfläche (7) zusammenwirkt, und mit wenigstens einem von einem Druckraum (8) ausgehenden Spritzloch (10), das eine Eintrittsöffnung und eine Austrittsöffnung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Spritzloch (10) so in den Ventilkörper (1) integriert ist, daß die Eintrittsöffnung in der Schließstellung durch den Schließkopf (5) abgedeckt und beim nach außen gerichteten Öffnungshub freigegeben wird.

2. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das brennraumseitige Ende des Ventilkörpers (1) zumindest teilweise geschlossen ausgebildet ist.

3. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das brennraumseitige Ende des Ventilkörpers (1) mit einer Kappe (14, 16, 18) verschlossen ist.

4. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Ventilkörper (1) Leckagebohrungen vorgesehen sind.

5. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Ventilglied (4) Leckagebohrungen vorgesehen sind.