EP0809756B1

EP0809756B1 - Kraftstoffeinspritzventil für brennkraftmaschinen

Info

Publication number: EP0809756B1
Application number: EP96934344A
Authority: EP
Inventors: Karl Hofmann; Peter Kuegel; Ibrahim Oezyesilova
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1995-12-16
Filing date: 1996-08-08
Publication date: 2001-12-12
Anticipated expiration: 2016-08-08
Also published as: US5934572A; JPH11501102A; WO1997022801A1; DE19547102A1; DE59608445D1; JP3737124B2; EP0809756A1

Abstract

Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen mit einem in einem Ventilkörper axial verschiebbaren Ventilglied, das an seinem einen Ende eine Ventildichtfläche aufweist, mit der es zur Steuerung eines Einspritzquerschnittes mit einem ortsfesten Ventilsitz zusammenwirkt und mit wenigstens einer das Ventilglied in Richtung Ventilsitz beaufschlagenden Ventilfeder (19), die sich andererseits an einem ortsfesten Anschlag abstützt. Für eine Erhöhung der Federkraft der Ventilfeder (19) bei gleichbleibendem Außendurchmesser weisen die Windungen (41) der als Schraubenfeder ausgebildeten Ventilfeder (19) einen vergrößerten kreisförmigen Grundquerschnitt (y) auf, an dem in einem zur Federachse (X) radial auswärts weisenden Bereich ein parallel zur Federachse (X) ausgerichteter Anschliff (43) vorgesehen ist.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht von einem Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Patentanspruchs 1 aus. Bei einem derartigen, aus der DE-PS 29 43 744 bekannten Kraftstoffeinspritzventil ist ein Ventilglied axial verschiebbar in einem Ventilkörper geführt. Das Ventilglied weist an seinem einen, brennraumseitigen Ende eine Ventildichtfläche auf, mit der es zum Zweck der Steuerung eines Einspritzquerschnittes mit einem ortsfesten Ventilsitz am Ventilkörper zusammenwirkt. Das Ventilglied wird dabei an seinem anderen, brennraumfernen Ende von einer Ventilfeder beaufschlagt, die das Ventilglied in Anlage an den Ventilsitz preßt. Diese Ventilfeder ist in einen Federraum innerhalb des Gehäuses des Einspritzventils hier in einem Haltekörper eingesetzt und stützt sich mit ihrem dem Ventilglied abgewandten Ende an einer ortsfesten Anschlagfläche ab. Die Ventilfeder ist dabei als Schraubenfeder ausgebildet, deren aus einem Federdraht bestehende Windungen einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen.

Dabei bestimmt die Federkraft der Ventilfeder den Öffnungsdruck am Einspritzventil, der vom in Öffnungsrichtung am Ventilglied angreifenden Kraftstoffhochdruck aufgebaut wird. Der Leistungsfähigkeit bzw. der Federkraft der Ventilfeder kommt somit eine hohe Bedeutung zu, wobei diese Federkraft wesentlich von der Drahtquerschnittsfläche an den Windungen abhängig ist. Soll die Federkraft erhöht werden ist es bei herkömmlichem runden Draht üblich, die Drahtstärke zu erhöhen, da sich dessen maximale Fläche aus dem vorgegebenen Außen- und Innendurchmesser des Windungsquerschnittes ergibt.

Dabei weist das bekannte Kraftstoffeinspritzventil jedoch den Nachteil auf, daß einer Vergrößerung der Drahtstärke oder einer axialen Verlängerung der Ventilfeder für eine Erhöhung der Federkraft konstruktive Grenzen gesetzt sind, da der vorgegebene Bauraum des Federraumes begrenzt ist und sich nicht ohne umfangreiche Änderungen am Einspritzventil vergrößern läßt, so daß eine Erhöhung der Federkraft der Ventilfeder nicht ohne aufwendige Veränderungen am Einspritzventil möglich ist.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß die Federkraft der Ventilfeder vergrößert werden kann, ohne dabei den benötigten Einbauraum der Ventilfeder im Gehäuse des Einspritzventils zu vergrößern, wobei dieser Vorteil besonders an Federn mit sehr kleinem Innendurchmesser und somit kleinem Wickelverhältnis (Dm/y bis zu 2,5) auftritt.

Dies wird in vorteilhafter Weise möglich, indem die als Schraubenfeder ausgebildete Ventilfeder aus stärkerem Federdraht mit einem vergrößerten Grundquerschnitt an den Windungen gefertigt wird und dann am Außendurchmesser soweit abgeschliffen wird, daß die Ventilfeder gerade in den zylindrischen Federraum einsetzbar ist und dort zur Innenwand lediglich so viel Spiel aufweist, wie beim Zusammendrücken der Ventilfeder benötigt wird. Der zunächst kreisförmige Grundquerschnitt der Federwindungen weist dann an seinen zur Federachse radial auswärts weisenden Enden Anschliffe auf, die parallel zur Federachse und zur Wand des Federraumes ausgerichtet sind.

Auf diese Weise lassen sich bei gleichbleibendem Bauraum der Ventilfeder größere Öffnungsdrücke und bei der Verwendung von zwei hintereinander wirksam werdenden Ventilfedern an sogenannten 2-Feder-Haltern größere Öffnungsdruckdifferenzen realisieren.

Zudem kann die Toleranz am Außendurchmesser der Ventilfeder gegenüber unbearbeiteten Federn auf ein Minimalmaß reduziert werden.

Dabei hat die erfindungsgemäß ausgebildete Ventilfeder gegenüber alternativen Drahtquerschnitten wie rechteckigen, elliptischen oder sonstigen Formdrähten den Vorteil, daß kein Mehraufwand bei der Drahtherstellung anfällt und die Ventilfeder somit gegenüber diesen Lösungen leichter und kostengünstiger herstellbar ist. Durch das nachträgliche Abschleifen des Außendurchmessers der Ventilfeder lassen sich zudem genauere Außendurchmesser an der Feder und somit eine bessere Raumausnutzung im vorgegebenen Federraum erreichen. Zudem werden auf diese Weise mögliche Werkstoff-Fehler am Außendurchmesser der Ventilfeder gleichzeitig mitentfernt.

Die Verwendung dieser optimierten Feder ist dabei nicht auf den beschriebenen Einsatz in einem Kraftstoffeinspritzventil beschränkt, sondern kann überall dort erfolgen, wo trotz eines beschränkten Einbauraumes die Federkraft einer Rückstellfeder erhöht werden soll, z.B. bei Einspritzpumpen oder Gaswechselventilen von Brennkraftmaschinen und ähnlichem.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils für Brennkraftmaschinen ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der folgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen die Figur 1 einen Längsschnitt durch das Kraftstoffeinspritzventil und die Figur 2 eine vergrößerte Einzelschnittdarstellung der Ventilfeder aus der Figur 1.

Beschreibung

Bei dem in der Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils für Brennkraftmaschinen ist ein kolbenförmiges Ventilglied 1 axial verschiebbar in einer Bohrung 3 eines Ventilkörpers 5 geführt, das an seinem einen, dem Brennraum der Brennkraftmaschine nahen Ende eine konische Ventildichtfläche 7 aufweist, mit der es mit einem konischen Ventilsitz 9 am nach innen kragenden geschlossenen Ende der Bohrung 3 zusammenwirkt. Der Ventilkörper 5 ist dabei mit seinem brennraumfernen Ende mittels einer Spannmutter 11 axial gegen einen Ventilhaltekörper 13 verspannt, wobei zwischen den Stirnflächen des Ventilkörpers 5 und des Ventilhaltekörpers 13 eine Zwischenscheibe 15 mit einer zentralen Öffnung eingespannt ist.
An seinem dem Ventilsitz 9 abgewandten Ende wird das Ventilglied 1 über ein die Zwischenscheibe 15 durchragendes Druckstück 17 von einer als Schraubenfeder ausgebildeten Ventilfeder 19 in Richtung Ventilsitz 9 beaufschlagt, die in einen zylindrischen Federraum 21 im Ventilhaltekörper 13 eingesetzt ist und die sich andererseits an einem durch die obere axiale Wand des Federraumes 21 gebildeten ortsfesten Anschlag 23 abstützt.

Desweiteren ist stromabwärts des Dichtsitzes zwischen der Ventildichtfläche 7 und dem Ventilsitz 9 eine Einspritzöffnung 25 in der Wand des Ventilkörpers 5 vorgesehen, die von der Bohrung 3 ausgehend in den Brennraum der zu versorgenden Brennkraftmaschine mündet.

Die Kraftstoffhochdruckzufuhr an den Dichtsitz erfolgt in bekannter Weise über einen zwischen dem Schaft des Ventilgliedes 1 und der Wand der Bohrung 3 gebildeten Ringkanal 27, der sich im Bereich eines Ringabsatzes 31 des Ventilgliedes 1 in einen Druckraum 29 erweitert, in den eine von einer nicht gezeigten Einspritzpumpe abführende Druckleitung 33 mündet.

Für eine Erhöhung der Federkraft bei gleichbleibenden Außenabmessungen weist die Ventilfeder 19 wie in der Figur 2 vergrößert dargestellt, an den zur Federachse X radial auswärts weisenden Enden des kreisringförmigen Grundquerschnittes y ihrer Federwindungen 41 Anschliffe 43 auf, die parallel zur Federachse X und zu der Innenwand des zylindrischen Federraumes 21 ausgerichtet sind.

Dabei wird die Ventilfeder 19 zunächst aus einem runden Federdraht mit derart großem Querschnitt y gefertigt, daß der theoretische Außendurchmesser der unbearbeiteten Ventilfeder 19 größer ist als der Innendurchmesser des Federraumes 21. In einem anschließenden Arbeitsgang wird am Außendurchmesser der Ventilfeder so viel Material abgetragen, vorzugsweise abgeschliffen, daß die Ventilfeder 19 mit dem notwendigen Spiel gerade in den Federraum 21 einsetzbar ist.

Dabei ist die verbleibende Querschnittsfläche z der Federwindungen 41 trotz der Anschliffe 43 immer noch bedeutend größer als die Querschnittsfläche einer unbearbeiteten Ventilfeder mit ringförmigem Federdraht, deren Außendurchmesser gleich groß ist, so daß die erzielte Federkraft der Ventilfeder 19 ohne zusätzlichen Bauraum erheblich vergrößert werden kann.

Das Verhältnis von y/z liegt dabei vorzugsweise in einem Bereich von 1,05 bis 1,3.

Claims

Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen mit einem in einem Ventilkörper (5) axial verschiebbaren Ventilglied (1), das an seinem einen Ende eine Ventildichtfläche (7) aufweist, mit der es zur Steuerung eines Einspritzquerschnittes mit einem ortsfesten Ventilsitz (9) zusammenwirkt, und mit wenigstens einer das Ventilglied (1) in Richtung Ventilsitz (9) beaufschlagenden und in einem Federraum (21) angeordneten Ventilfeder (19), die sich andererseits an einem ortsfesten Anschlag (23) abstützt und die als Schraubenfeder ausgebildet ist, wobei deren Windungen einen kreisförmigen Grundquerschnitt (y) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilfeder (19) in einem zu ihrer Federachse (X) radial auswärts weisenden Bereich einen parallel zur Federachse (X) ausgerichteten Anschliff (43) aufweist, so daß der mittels der Anschliffe (43) verkleinerte Außendurchmesser (d_a) der Ventilfeder (19) ein geringes Spiel zum Innendurchmesser des Federraumes (21) aufweist.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Federraum (21) zylindrisch ausgebildet ist und daß dessen Innendurchmesser kleiner ausgebildet ist als der Außendurchmesser der unbearbeiteten Ventilfeder (19) ohne Anschliffe (43).
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis y/z der Ventilfeder (19) vorzugsweise im Bereich von 1,05 bis 1,3 liegt.