EP1143136A2 - Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen - Google Patents

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EP1143136A2
EP1143136A2 EP01105727A EP01105727A EP1143136A2 EP 1143136 A2 EP1143136 A2 EP 1143136A2 EP 01105727 A EP01105727 A EP 01105727A EP 01105727 A EP01105727 A EP 01105727A EP 1143136 A2 EP1143136 A2 EP 1143136A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
bore
valve body
valve
pressure chamber
insert part
Prior art date
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Application number
EP01105727A
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English (en)
French (fr)
Other versions
EP1143136A3 (de
EP1143136B1 (de
Inventor
Gerhard Girlinger
Manfred Hackl
Stefan Reisinger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Publication of EP1143136A3 publication Critical patent/EP1143136A3/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M47/00—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/02—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
    • F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2547/00—Special features for fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M2547/003—Valve inserts containing control chamber and valve piston

Definitions

  • the invention is based on a fuel injection valve for internal combustion engines according to the preamble of claim 1.
  • Such a fuel injector is from the literature known, see the document Diesel Engine Technology 2000, Expert Verlag 1999, p. 222.
  • This fuel injection valve is part of a storage fuel injection system.
  • the fuel injector has a valve body and an axially displaceably guided injection valve member, through which at least one injection opening is controlled.
  • the injection valve member has a pressure chamber limiting pressure shoulder, with the pressure chamber below Pressure fuel from one High-pressure fuel source is supplied through which Injection valve member against a closing force for opening the at least one injection port from a valve seat can be lifted off.
  • the fuel injector has one electrical control valve through which the movement of the Injector member is influenced by the Control valve in one with the high-pressure fuel source connected control pressure chamber controlled pressure is that the injection valve member at least indirectly in acted upon its closing direction, whereby by the Control valve of the control pressure chamber with a relief chamber is connectable.
  • the control pressure chamber is in one sleeve-shaped section of one in the valve body insert used through a section of Injector member or one acting on it Intermediate link limited. Between the sleeve-shaped Section of the insert and the valve body is a Annulus formed.
  • the insert has a flange with it in the direction of the longitudinal axis of the valve body this comes to the annulus to the system.
  • the Control pressure chamber in the sleeve-shaped section of the insert is with at least one opening in the insert part Annulus connected.
  • the Pressure chamber In the valve body there is at least one essentially in its longitudinal extent, the Pressure chamber with a connection to the high-pressure fuel source inlet hole connecting fuel injector intended.
  • the annulus is over one in the valve body provided connection hole with the inlet hole connected.
  • the connecting hole runs approximately at right angles or inclined at an acute angle to the inlet bore and opens on the outer surface of the annulus.
  • the Connecting hole cuts the inlet hole in one Area that lies at the level of the annulus.
  • the fuel pressure must be limited and / or it has to be an expensive material with high Strength can be used.
  • the aim is to be able to comply with exhaust gas limit values to further increase the fuel pressure.
  • the fuel injector according to the invention with the Features according to claim 1 has the advantage that the mechanical stresses in the valve body on the Intersection of the connecting hole and the inlet hole are reduced, thereby increasing the fuel pressure and / or less expensive materials with less Strength can still be used sufficient durability of the valve body is ensured.
  • FIG. 1 shows a fuel injection valve in a longitudinal section and Figure 2 one in Figure 1 with II designated section of the fuel injector in enlarged view.
  • FIGs 1 and 2 is a fuel injector for Internal combustion engines, preferably self-igniting Internal combustion engines, shown, the one in particular Is part of a storage fuel injection system.
  • the storage fuel injection system has one High pressure pump through which fuel is stored in an accumulator is promoted in the form of a rail, from which lines to arranged the cylinders of the internal combustion engine Remove fuel injectors. The store forms thereby a high-pressure fuel source with which Fuel injector is connected.
  • the fuel injector approximately has one cylindrical valve body 10, which is preferably made of Steel. Against the valve body 10 is at one end a valve housing part 12 by means of a clamping nut 14 clamped, the valve housing part 12 and the Clamping nut 14 preferably also consist of steel.
  • in the Valve body 10 is at least approximately coaxial with Bore 16 extending longitudinal axis 11 of the valve body formed and in the valve housing part 12 is at least one Bore 18 running approximately coaxially to bore 16 trained whose diameter is smaller than that of Bore 16 in the valve body 10.
  • a piston-shaped Injection valve member 20 arranged axially displaceable.
  • the Bore 18 in the valve housing part 12 has a radial Extension on, through which a pressure chamber 22 is formed.
  • the injection valve member 20 is stepped in diameter trained and goes into a in the area of the pressure chamber 22 smaller diameter, which in the pressure chamber 22 a Pressure shoulder 24 is formed on the injection valve member 20.
  • the valve housing part 12 has the combustion chamber of the End region facing the cylinder of the internal combustion engine at least one, preferably a plurality of injection openings 26 on.
  • the injection valve member 20 has at its End area facing the combustion chamber, for example, approximately conical sealing surface 28, which with a Valve housing part 12 formed valve seat 30 cooperates.
  • valve housing part 12 is between the arranged from the pressure chamber 22 to the combustion chamber Section of the bore 18 and the injection valve member 20 Annular space 32 formed, which is connected to the pressure space 22 which is again explained in more detail below connected to the memory as a high-pressure fuel source is.
  • the pressure prevailing in the pressure chamber 22 increases to the injection valve member 20 via its pressure shoulder 24 a force acting in the opening direction 21 on the Injection valve member 20 generates.
  • the injector member 20 is in its end area facing away from the combustion chamber with the larger diameter in the starting from the pressure chamber 22, section of the bore 18 facing away from the combustion chamber Valve housing part 12 guided tightly.
  • a spring plate 34 is arranged, the can be integrally formed with the valve member 20 or can be connected to this as a separate part.
  • a biased compression spring 35 arranged on the one hand on the spring plate 34 and on the other hand by a transition of the bore 16 in formed a section with a smaller diameter Ring shoulder 36 supports.
  • the compression spring 35 Injection valve member 20 in its closing direction acted upon and with its sealing surface 28 against the Valve seat 30 pressed.
  • Valve body 10 In the bore 16 of the valve body 10 is a push rod 38 slidably guided with its the combustion chamber facing end passes through the compression spring 35 and rests with its front end on the spring plate 34.
  • the hole 16 of the valve body 10 increases in diameter the end of the valve body 10 facing away from the combustion chamber in several stages.
  • Valve body 10 At the end facing away from the combustion chamber Valve body 10 is an electrically controlled one in these Valve 40 used, which is a solenoid valve or a Piezo valve can be.
  • Valve body 10 From the end facing away from the combustion chamber is in the Valve body 10 is preferably made of steel Insert part 42 used, which is a sleeve-shaped Section 43, which in a bore portion 161st of the valve body 10 is arranged.
  • the sleeve-shaped Section 43 can be pressed into the bore section 161 his.
  • the insert part 42 also has a Diameter opposite the sleeve-shaped section 43 larger flange 44, which in a corresponding in Diameter larger bore section 163 is arranged.
  • the flange 44 is with radial play in the bore section 163 arranged.
  • the Diameter is slightly larger than the diameter of the Bore section 161, but is smaller than that Diameter of bore section 163.
  • an annular shoulder 46 pointing away from the combustion chamber.
  • the sleeve-shaped section 43 of the insert part 42 has a Bore 48, which is at least approximately coaxial to the bore 16 of the valve body 10 and in which the End region of the push rod 38 facing away from the combustion chamber is slidably arranged. Through the push rod 38 in the bore 48 of the sleeve-shaped portion 43 of the Insert part 42 delimits a control pressure chamber 47.
  • the sleeve-shaped Section 43 of the insert part 42 has at least one Opening 51 through which the control pressure chamber 47 with the Annulus 49 is connected. From the control pressure chamber 47 in sleeve-shaped section 43 of the insert part 42 leads one bore 52 through the Flange 44 from whose diameter to that of section 43 opposite side on the flange 44 is further reduced and whose mouth on the flange 44 is widened, for example with an approximately conical bevel 53.
  • bore section 163 is on the combustion chamber opposite side of the flange 44 of the insert part 42 holding element 55, preferably made of steel used, in particular screwed in, the Bore section 163 on its facing away from the flange 44 End region has an internal thread and the holding element 55 has an external thread.
  • the holding element 55 engages on Flange 44 and presses it against the annular shoulder 46 the valve body 10.
  • the holding element 55 has a bore 56, which at least approximately coaxial to the bores 48, 52 of the insert part 42 is arranged and through which an anchor bolt 57 a Magnet armature of the solenoid valve 40 passes through.
  • the Magnetic armature also has an anchor plate 58, which in Diameter is larger than the anchor bolt 57 and on the side of the insert part 42 opposite the Magnetic armature is arranged.
  • On the insert part 42 facing end of the anchor bolt 57 is a Locked in the form of a ball 59 attached to the Opening of the bore 52 and the bevel 53 on the flange 44 of the insert part 42 cooperates as a valve seat.
  • the Magnetic armature is supported by a prestressed compression spring 60 the ball 59 pressed against the valve seat 53.
  • the Solenoid valve 40 also has an electromagnet 61 on, when a current flows through it a magnetic field is generated by the armature plate 58 of the magnet armature is tightened against the force of the compression spring 60, so that the ball 59 lifts off the valve seat 53 and the opening 52 releases, whereby the control pressure chamber 47 with a Relief room is connected.
  • An inlet bore 70 is provided in the valve body 10 at least substantially in the direction of the longitudinal axis 11 of the Valve body 10 runs.
  • the inlet bore 70 of the Valve body 10 settles in one in valve housing part 12 provided inlet bore 71, which in the pressure chamber 22nd flows.
  • the inlet bore 70 of the valve body 10 is with a terminal 72 connected in which the from memory to Fuel injection valve leading line flows through Fuel is supplied under high pressure.
  • Port 72 is shown in Figure 1 offset in the drawing plane and is actually circumferential to the inlet bore 70 staggered and over a short, approximately tangential to Longitudinal axis 11 of the valve body 10 tap hole connected to the inlet bore 70.
  • From the inlet bore 70 leads a connecting bore 74 in the valve body 10, through which the control pressure chamber 47 with the High-pressure fuel source connected in the form of the memory is.
  • annular shoulder 46 of the valve body 10 On the annular shoulder 46 of the valve body 10 is as in Figure 2, an elevated ring web 76 is formed, on which the flange 44 of the insert part 42 in the direction of Longitudinal axis 11 of the valve body 10 comes to rest. Radial the ring shoulder 46 is thus within the ring web 76 recessed so that between this and the flange 44 of the insert part 42, an axial gap remains with the annular space 49 is connected.
  • the connecting bore 74 has a smaller diameter on as the inlet bore 70.
  • the inlet bore 70 extends as shown in Figure 1 away from the combustion chamber to the longitudinal axis 11 of the valve body 10 inclined so that the Inlet bore 70 the outer jacket of the valve body 10 approximates.
  • the connecting hole 74 intersects the Inlet bore 70 in the direction of the longitudinal axis 11 of the Valve body 10 viewed at the level of the bore section 161 and thus offset to the bore section 162, in which the Annulus 49 is formed.
  • the connection bore 74 runs with opposite inclination as the inlet bore 70, the means that the connection bore 74 away from the combustion chamber thus inclined to the longitudinal axis 11 of the valve body 10 runs that this is from the outer jacket of the valve body 10 removed.
  • the connecting hole 74 thus intersects the Inlet bore 70 at an obtuse angle ⁇ .
  • the angle ⁇ is, for example, between 120 ° and 160 °.
  • the Connection bore 74 opens at the annular shoulder 46 of the Valve body 10 within the ring land 76.
  • the Control pressure chamber 47 is thus through the opening 51 Annulus 49, the axial gap between the flange 44 and the annular shoulder 46 and the connecting bore 74 with the Inlet bore 70 connected and thus with the memory as High pressure fuel source.
  • the transition from the Inlet bore 70 is in the connecting bore 74 preferably deburred and rounded, which of the Inlet bore 70 ago simply with a mechanical tool can be reached.
  • the control pressure chamber is thus 47 connected to the relief space, for example a Can be fuel tank, and from the Control pressure chamber 47 can fuel into the relief chamber flow away.
  • the relief space for example a Can be fuel tank
  • the small bore 52 in diameter reached a throttling, so that from the control pressure chamber 47 outflowing fuel quantity remains low.
  • the pressure in the control pressure chamber 47 drops below that of the High pressure fuel supply supplied high pressure.
  • the of high pressure supplied to the high-pressure fuel source acts the pressure shoulder 24 of the injection valve member 20 and generates one on the injection valve member 20 in the Opening direction 21 force that is greater than that Sum of the pressure spring 35 and the one in the Control pressure chamber 47 prevailing pressure on the push rod 38 acting force, so that the injection valve member 20 in Opening direction 21 is moved.
  • Through the Injection openings 26 take place here Fuel injection into the combustion chamber.
  • To close the The fuel injection valve becomes the control valve 40 again switched off, so that the control pressure chamber 47 from Relief chamber is separated and the pressure in the Control pressure chamber 47 to the from the high-pressure fuel source supplied high pressure rises and via the push rod 38 the injection valve member 20 moves in the closing direction.

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Abstract

Das Kraftstoffeinspritzventil ist insbesondere Bestandteil eines Speicherkraftstoffeinspritzsystems und weist einen Ventilkörper (10) und ein elektrisches Steuerventil auf, das den in einem Steuerdruckraum (47) herrschenden, ein Einspritzventilglied zumindest mittelbar in dessen Schliessrichtung beaufschlagenden Druck steuert, wobei der Steuerdruckraum (47) mit einer Kraftstoffhochdruckquelle verbunden ist und durch das Steuerventil (40) zur Öffnung wenigstens einer Einspritzöffnung (26) mit einem Entlastungsraum verbindbar ist. Der Steuerdruckraum (47) ist in einem hülsenförmigen Abschnitt (43) eines in den Ventilkörper (10) eingesetzten Einsatzteils (42) ausgebildet und über einen den Abschnitt (43) umgebenden Ringraum (49) und eine im Ventilkörper (10) vorgesehene Verbindungsbohrung (74) mit einer Zulaufbohrung (70) im Ventilkörper (10) verbunden. Die Verbindungsbohrung (74) schneidet die Zulaufbohrung (70) unter einem stumpfen Winkel (α) in einem Bereich, der zum Ringraum (49) in Richtung der Längsachse (11) des Ventilkörpers (10) versetzt ist. <IMAGE>

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Anspruchs 1.
Ein solches Kraftstoffeinspritzventil ist aus der Literatur bekannt, siehe das Dokument Dieselmotorentechnik 2000, Expert Verlag 1999, S. 222. Dieses Kraftstoffeinspritzventil ist Bestandteil eines Speicherkraftstoffeinspritzsystems. Das Kraftstoffeinspritzventil weist einen Ventilkörper und ein axial verschiebbar geführtes Einspritzventilglied auf, durch das wenigstens eine Einspritzöffnung gesteuert wird. Das Einspritzventilglied weist eine einen Druckraum begrenzende Druckschulter auf, wobei dem Druckraum unter Druck stehender Kraftstoff von einer Kraftstoffhochdruckquelle zugeführt wird, durch den das Einspritzventilglied entgegen einer Schließkraft zur Öffnung der wenigstens einen Einspritzöffnung von einem Ventilsitz abhebbar ist. Das Kraftstoffeinspritzventil weist ein elektrisches Steuerventil auf, durch das die Bewegung des Einspritzventilglieds beeinflusst wird, indem durch das Steuerventil der in einem mit der Kraftstoffhochdruckquelle verbundenen Steuerdruckraum herrschende Druck gesteuert wird, der das Einspritzventilglied zumindest mittelbar in seiner Schließrichtung beaufschlagt, wobei durch das Steuerventil der Steuerdruckraum mit einem Entlastungsraum verbindbar ist. Der Steuerdruckraum ist in einem hülsenförmigen Abschnitt eines in den Ventilkörper eingesetzten Einsatzteils durch einen Abschnitt des Einspritzventilglieds oder ein auf dieses wirkendes Zwischenglied begrenzt. Zwischen dem hülsenförmigen Abschnitt des Einsatzteils und dem Ventilkörper ist ein Ringraum gebildet. Das Einsatzteil weist einen Flansch auf, mit dem es in Richtung der Längsachse des Ventilkörpers an diesem zum Ringraum hin zur Anlage kommt. Der Steuerdruckraum im hülsenförmigen Abschnitt des Einsatzteils ist über wenigstens eine Öffnung im Einsatzteil mit dem Ringraum verbunden. Im Ventilkörper ist eine zumindest im wesentlichen in dessen Längserstreckung verlaufende, den Druckraum mit einem Anschluß der Kraftstoffhochdruckquelle am Kraftstoffeinspritzventil verbindende Zulaufbohrung vorgesehen. Der Ringraum ist über eine im Ventilkörper vorgesehene Verbindungsbohrung mit der Zulaufbohrung verbunden. Die Verbindungsbohrung verläuft etwa rechtwinklig oder unter einem spitzen Winkel zur Zulaufbohrung geneigt und mündet an der Mantelfläche des Ringraums. Die Verbindungsbohrung schneidet die Zulaufbohrung in einem Bereich, der auf Höhe des Ringraums liegt. An der Verschneidung der Verbindungsbohrung und der Zulaufbohrung treten im Ventilkörper bedingt durch den im Ringraum und den Bohrungen herrschenden hohen Druck und die Verspannung des Einsatzteils mit dem Ventilkörper sehr hohe mechanische Spannungen auf. Um eine ausreichende Dauerhaltbarkeit des Ventilkörpers zu erreichen, muß der Kraftstoffdruck begrenzt werden und/oder es muss ein teurer Werkstoff mit hoher Festigkeit verwendet werden. Um aktuelle und zukünftige Abgasgrenzwerte einhalten zu können, wird jedoch angestrebt, den Kraftstoffdruck weiter zu erhöhen.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß die mechanischen Spannungen im Ventilkörper an der Verschneidung der Verbindungsbohrung und der Zulaufbohrung verringert sind und dadurch der Kraftstoffdruck erhöht und/oder kostengünstigere Werkstoffe mit geringerer Festigkeit verwendet werden können und dennoch eine ausreichende Dauerhaltbarkeit des Ventilkörpers sichergestellt ist.
In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils angegeben. Die Ausbildung gemäß Anspruch 2 ermöglicht eine flache Anordnung der Verbindungsbohrung mit geringer Neigung zur Zulaufbohrung.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein Kraftstoffeinspritzventil in einem Längsschnitt und Figur 2 einen in Figur 1 mit II bezeichneten Ausschnitt des Kraftstoffeinspritzventils in vergrößerter Darstellung.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In den Figuren 1 und 2 ist ein Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen, vorzugsweise selbstzündende Brennkraftmaschinen, dargestellt, das insbesondere ein Bestandteil eines Speicherkraftstoffeinspritzsystems ist. Das Speicherkraftstoffeinspritzsystem weist eine Hochdruckpumpe auf, durch die Kraftstoff in einen Speicher in Form eines Rails gefördert wird, von dem Leitungen zu an den Zylindern der Brennkraftmaschine angeordneten Kraftstoffeinspritzventilen abführen. Der Speicher bildet dabei eine Kraftstoffhochdruckquelle, mit der das Kraftstoffeinspritzventil verbunden ist.
Das Kraftstoffeinspritzventil weist einen näherungsweise zylinderförmigen Ventilkörper 10 auf, der vorzugsweise aus Stahl besteht. Gegen den Ventilkörper 10 ist an einem Ende ein Ventilgehäuseteil 12 mittels einer Spannmutter 14 verspannt, wobei das Ventilgehäuseteil 12 und die Spannmutter 14 vorzugsweise ebenfalls aus Stahl bestehen. Im Ventilkörper 10 ist eine zumindest annähernd koaxial zur Längsachse 11 des Ventilkörpers verlaufende Bohrung 16 ausgebildet und im Ventilgehäuseteil 12 ist eine zumindest annähernd koaxial zur Bohrung 16 verlaufende Bohrung 18 ausgebildet, deren Durchmesser kleiner ist als der der Bohrung 16 im Ventilkörper 10. In der Bohrung 18 des Ventilgehäuseteils 12 ist ein kolbenförmiges Einspritzventilglied 20 axial verschiebbar angeordnet. Die Bohrung 18 im Ventilgehäuseteil 12 weist eine radiale Erweiterung auf, durch die ein Druckraum 22 gebildet ist. Das Einspritzventilglied 20 ist im Durchmesser gestuft ausgebildet und geht im Bereich des Druckraums 22 in einen kleineren Durchmesser über, wodurch im Druckraum 22 eine Druckschulter 24 am Einspritzventilglied 20 gebildet ist. Das Ventilgehäuseteil 12 weist an seinem dem Brennraum des Zylinders der Brennkraftmaschine zugewandten Endbereich wenigstens eine, vorzugsweise mehrere Einspritzöffnungen 26 auf. Das Einspritzventilglied 20 weist an seinem dem Brennraum zugewandten Endbereich eine beispielsweise etwa kegelförmige Dichtfläche 28 auf, die mit einem im Ventilgehäuseteil 12 ausgebildeten Ventilsitz 30 zusammenwirkt. Im Ventilgehäuseteil 12 ist zwischen dem ausgehend vom Druckraum 22 zum Brennraum hin angeordneten Abschnitt der Bohrung 18 und dem Einspritzventilglied 20 ein Ringraum 32 ausgebildet, der mit dem Druckraum 22 verbunden ist, der wiederum wie nachfolgend noch näher erläutert wird mit dem Speicher als Kraftstoffhochdruckquelle verbunden ist. Durch den im Druckraum 22 herrschenden Druck wird auf das Einspritzventilglied 20 über dessen Druckschulter 24 eine in Öffnungsrichtung 21 wirkende Kraft auf das Einspritzventilglied 20 erzeugt. Das Einspritzventilglied 20 ist in seinem dem Brennraum abgewandten Endbereich mit dem größeren Durchmesser in dem vom Druckraum 22 ausgehenden, dem Brennraum abgewandten Abschnitt der Bohrung 18 im Ventilgehäuseteil 12 dicht geführt.
Das dem Brennraum abgewandte Ende des Einspritzventilglieds 20 ragt in die Bohrung 16 des Ventilkörpers 10, die in ihrem dem Ventilgehäuseteil 12 zugewandten Endabschnitt im Durchmesser größer ausgebildet ist als die Bohrung 18 im Ventilgehäuseteil 12. An dem in die Bohrung 16 ragenden Ende des Ventilglieds 20 ist ein Federteller 34 angeordnet, der einstückig mit dem Ventilglied 20 ausgebildet sein kann oder als separates Teil mit diesem verbunden sein kann. Im Endabschnitt der Bohrung 16 ist eine vorgespannte Druckfeder 35 angeordnet, die sich einerseits am Federteller 34 und andererseits an einer durch einen Übergang der Bohrung 16 in einen Abschnitt mit kleinerem Durchmesser gebildeten Ringschulter 36 abstützt. Durch die Druckfeder 35 wird das Einspritzventilglied 20 in seiner Schliessrichtung beaufschlagt und mit seiner Dichtfläche 28 gegen den Ventilsitz 30 gepresst.
In der Bohrung 16 des Ventilkörpers 10 ist eine Druckstange 38 verschiebbar geführt, die mit ihrem dem Brennraum zugewandten Ende durch die Druckfeder 35 hindurchtritt und mit ihrem Stirnende am Federteller 34 anliegt. Die Bohrung 16 des Ventilkörpers 10 vergrößert sich im Durchmesser zu dem dem Brennraum abgewandten Ende des Ventilkörpers 10 hin in mehreren Stufen. Am dem Brennraum abgewandten Ende des Ventilkörpers 10 ist in diesen ein elektrisch gesteuertes Ventil 40 eingesetzt, das ein Magnetventil oder ein Piezoventil sein kann.
Vom dem Brennraum abgewandten Ende her ist in den Ventilkörper 10 ein vorzugsweise aus Stahl bestehendes Einsatzteil 42 eingesetzt, das einen hülsenförmigen Abschnitt 43 aufweist, der in einem Bohrungsabschnitt 161 des Ventilkörpers 10 angeordnet ist. Der hülsenförmige Abschnitt 43 kann in den Bohrungsabschnitt 161 eingepresst sein. Das Einsatzteil 42 weist ausserdem einen im Durchmesser gegenüber dem hülsenförmigen Abschnitt 43 größeren Flansch 44 auf, der in einem entsprechend im Durchmesser größeren Bohrungsabschnitt 163 angeordnet ist. Der Flansch 44 ist mit radialem Spiel im Bohrungsabschnitt 163 angeordnet. Zwischen den Bohrungsabschnitten 161 und 163 ist ein weiterer Bohrungsabschnitt 162 angeordnet, dessen Durchmesser etwas größer ist als der Durchmesser des Bohrungsabschnitts 161, jedoch kleiner ist als der Durchmesser des Bohrungsabschnitts 163. Am Übergang zwischen den Bohrungsabschnitten 162 und 163 ist am Ventilkörper 10 eine vom Brennraum wegweisende Ringschulter 46 gebildet. Der hülsenförmige Abschnitt 43 des Einsatzteils 42 weist eine Bohrung 48 auf, die zumindest annähernd koaxial zur Bohrung 16 des Ventilkörpers 10 verläuft und in der der dem Brennraum abgewandte Endbereich der Druckstange 38 verschiebbar angeordnet ist. Durch die Druckstange 38 wird in der Bohrung 48 des hülsenfömigen Abschnitts 43 des Einsatzteils 42 ein Steuerdruckraum 47 begrenzt.
Zwischen dem Außenmantel des hülsenförmigen Abschnitts 43 des Einsatzteils 42 und dem Bohrungsabschnitt 162 ist ein Ringraum 49 gebildet. Im Ringraum 49 ist am Übergang zum Bohrungsabschnitt 161 hin ein den hülsenförmigen Abschnitt 43 umgebender Dichtring 50 angeordnet. Der hülsenförmige Abschnitt 43 des Einsatzteils 42 weist wenigstens eine Öffnung 51 auf, durch die der Steuerdruckraum 47 mit dem Ringraum 49 verbunden ist. Vom Steuerdruckraum 47 im hülsenförmigen Abschnitt 43 des Einsatzteils 42 führt eine im Durchmesser wesentlich kleinere Bohrung 52 durch den Flansch 44 ab, deren Durchmesser zu der dem Abschnitt 43 abgewandten Seite am Flansch 44 weiter verringert ist und zu deren Mündung am Flansch 44 hin erweitert ist, beispielsweise mit einer etwa konischen Anschrägung 53. In den Bohrungsabschnitt 163 ist auf der dem Brennraum abgewandten Seite des Flansches 44 des Einsatzteils 42 ein vorzugsweise aus Stahl bestehendes Halteelement 55 eingesetzt, insbesondere eingeschraubt, wobei der Bohrungsabschnitt 163 an seinem dem Flansch 44 abgewandten Endbereich ein Innengewinde aufweist und das Halteelement 55 ein Außengewinde aufweist. Das Halteelement 55 greift am Flansch 44 an und presst diesen gegen die Ringschulter 46 des Ventilkörpers 10.
Das Halteelement 55 weist eine Bohrung 56 auf, die zumindest annähernd koaxial zu den Bohrungen 48,52 des Einsatzteils 42 angeordnet ist und durch die ein Ankerbolzen 57 eines Magnetankers des Magnetventils 40 hindurchtritt. Der Magnetanker weist ausserdem eine Ankerplatte 58 auf, die im Durchmesser größer ist als der Ankerbolzen 57 und die auf der dem Einsatzteil 42 gegenüberliegenden Seite des Magnetankers angeordnet ist. Am dem Einsatzteil 42 zugewandten Stirnende des Ankerbolzens 57 ist ein Schließglied in Form einer Kugel 59 befestigt, die mit der Mündung der Bohrung 52 und der Anschrägung 53 am Flansch 44 des Einsatzteils 42 als Ventilsitz zusammenwirkt. Der Magnetanker wird durch eine vorgespannte Druckfeder 60 mit der Kugel 59 gegen den Ventilsitz 53 gepresst. Das Magnetventil 40 weist ausserdem einen Elektromagneten 61 auf, durch den bei Stromfluß durch diesen ein Magnetfeld erzeugt wird, durch das die Ankerplatte 58 des Magnetankers gegen die Kraft der Druckfeder 60 angezogen wird, so dass die Kugel 59 vom Ventilsitz 53 abhebt und die Öffnung 52 freigibt, wodurch der Steuerdruckraum 47 mit einem Entlastungsraum verbunden wird.
Im Ventilkörper 10 ist eine Zulaufbohrung 70 vorgesehen, die zumindest im wesentlichen in Richtung der Längsachse 11 des Ventilkörpers 10 verläuft. Die Zulaufbohrung 70 des Ventilkörpers 10 setzt sich in einer im Ventilgehäuseteil 12 vorgesehenen Zulaufbohrung 71 fort, die in den Druckraum 22 mündet. Die Zulaufbohrung 70 des Ventilkörpers 10 ist mit einem Anschluß 72 verbunden, in dem die vom Speicher zum Kraftstoffeinspritzventil führende Leitung mündet, durch die Kraftstoff unter Hochdruck zugeführt wird. Der Anschluß 72 ist in Figur 1 in die Zeichenebene versetzt dargestellt und ist tatsächlich in Umfangsrichtung zur Zulaufbohrung 70 versetzt angeordnet und über eine kurze, etwa tangential zur Längsachse 11 des Ventilkörpers 10 verlaufende Stichbohrung mit der Zulaufbohrung 70 verbunden. Von der Zulaufbohrung 70 führt im Ventilkörper 10 eine Verbindungsbohrung 74 ab, durch die der Steuerdruckraum 47 mit der Kraftstoffhochdruckquelle in Form des Speichers verbunden ist.
An der Ringschulter 46 des Ventilkörpers 10 ist wie in Figur 2 dargestellt ein erhöhter Ringsteg 76 ausgebildet, an dem der Flansch 44 des Einsatzteils 42 in Richtung der Längsachse 11 des Ventilkörpers 10 zur Anlage kommt. Radial innerhalb des Ringstegs 76 ist die Ringschulter 46 somit vertieft ausgebildet, so daß zwischen dieser und dem Flansch 44 des Einsatzteils 42 ein axialer Spalt verbleibt, der mit dem Ringraum 49 verbunden ist.
Die Verbindungsbohrung 74 weist einen kleineren Durchmesser auf als die Zulaufbohrung 70. Die Zulaufbohrung 70 verläuft wie in Figur 1 dargestellt vom Brennraum weg zur Längsachse 11 des Ventilkörpers 10 derart geneigt, daß sich die Zulaufbohrung 70 dem Außenmantel des Ventilkörpers 10 annähert. Die Verbindungsbohrung 74 schneidet die Zulaufbohrung 70 in Richtung der Längsachse 11 des Ventilkörpers 10 betrachtet auf Höhe des Bohrungsabschnitts 161 und damit versetzt zum Bohrungsabschnitt 162, in dem der Ringraum 49 gebildet ist. Die Verbindungsbohrung 74 verläuft mit gegensinniger Neigung wie die Zulaufbohrung 70, das heisst, dass die Verbindungsbohrung 74 vom Brennraum weg derart zur Längsachse 11 des Ventilkörpers 10 geneigt verläuft, daß diese sich vom Außenmantel des Ventilkörpers 10 entfernt. Die Verbindungsbohrung 74 schneidet somit die Zulaufbohrung 70 unter einem stumpfen Winkel α. Der Winkel α beträgt beispielsweise zwischen 120° und 160°. Die Verbindungsbohrung 74 mündet an der Ringschulter 46 des Ventilkörpers 10 innerhalb des Ringstegs 76. Der Steuerdruckraum 47 ist somit durch die Öffnung 51, den Ringraum 49, den axialen Spalt zwischen dem Flansch 44 und der Ringschulter 46 sowie die Verbindungsbohrung 74 mit der Zulaufbohrung 70 verbunden und damit mit dem Speicher als Kraftstoffhochdruckquelle. Der Übergang von der Zulaufbohrung 70 in die Verbindungsbohrung 74 ist vorzugsweise entgratet und gerundet, was von der Zulaufbohrung 70 her einfach mit einem mechanischen Werkzeug zu erreichen ist.
Im Ringraum 49 herrscht der von der Kraftstoffhochdruckquelle erzeugte Hochdruck, der zu einer hohen mechanischen Belastung des Ventilkörpers 10 im Bereich des Bohrungsabschnitts 162 führt. Darüberhinaus wird der Ventilkörper 10 auch durch die Vorspannung belastet, mit der das Einsatzteil 42 durch das Halteelement 55 gegen den Rinsteg 76 an der Ringschulter 46 gepresst wird. Im Bereich des Bohrungsabschnitts 161 herrscht kein Hochdruck, da der Bohrungsabschnitt 161 vom Ringraum 49 durch den hülsenförmigen Abschnitt 43 des Einsatzteils 42 und den Dichtring 50 getrennt ist. In dem Bereich, in dem die Verschneidung der Verbindungsbohrung 74 und der Zulaufbohrung 70 angeordnet ist, herrscht somit kein Hochdruck und die mechanische Belastung des Ventilkörpers 10 ist geringer als im Bereich des Ringraums 49.
Nachfolgend wird die Funktion des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils erläutert. Wenn das Kraftstoffeinspritzventil geschlossen gehalten werden soll, so ist das Steuerventil 40 stromlos, so dass durch die Druckfeder 60 die Kugel 59 gegen den Ventilsitz 53 gepresst wird und der Steuerdruckraum 47 vom Entlastungsraum getrennt ist. Im Steuerdruckraum 47 herrscht der von der Kraftstoffhochdruckquelle erzeugte Hochdruck, der auf die Druckstange 38 wirkt, die wiederum über den Federteller 34 das Einspritzventilglied 20 in seiner Schliessrichtung beaufschlagt. Die durch die Druckstange 38 und die Druckfeder 35 auf das Einspritzventilglied 20 in Schliessrichtung ausgeübte Kraft ist größer als die auf das Einspritzventilglied 20 über dessen Druckschulter 24 vom unter Hochdruck stehenden Kraftstoff in Öffnungsrichtung 21 ausgeübte Kraft, so daß die Einspritzöffnungen 26 verschlossen sind und kein Kraftstoff in den Brennraum eingespritzt wird.
Zum Öffnen des Kraftstoffeinspritzventils wird das Steuerventil 40 bestromt, wodurch durch dessen Elektromagneten 61 die Ankerplatte 58 des Magnetankers angezogen wird und die Kugel 59 vom Ventilsitz 53 abhebt und die Bohrung 52 freigibt. Somit ist der Steuerdruckraum 47 mit dem Entlastungsraum verbunden, der beispielsweise ein Kraftstoffvorratsbehälter sein kann, und aus dem Steuerdruckraum 47 kann Kraftstoff in den Entlastungsraum abfliessen. Durch die im Durchmesser kleine Bohrung 52 ist eine Drosselung erreicht, so daß die aus dem Steuerdruckraum 47 abfliessende Kraftstoffmenge gering bleibt. Durch die Verbindung des Steuerdruckraums 47 mit dem Entlastungsraum sinkt der Druck im Steuerdruckraum 47 unter den von der Kraftstoffhochdruckquelle zugeführten Hochdruck ab. Der von der Kraftstoffhochdruckquelle zugeführte Hochdruck wirkt auf die Druckschulter 24 des Einspritzventilglieds 20 und erzeugt eine auf das Einspritzventilglied 20 in dessen Öffnungsrichtung 21 wirkende Kraft, die größer ist als die Summe der von der Druckfeder 35 und der durch den im Steuerdruckraum 47 herrschenden Druck über die Druckstange 38 wirkenden Kraft, so dass das Einspritzventilglied 20 in Öffnungsrichtung 21 bewegt wird. Durch die Einspritzöffnungen 26 erfolgt dabei die Kraftstoffeinspritzung in den Brennraum. Zum Schliessen des Kraftstoffeinspritzventils wird das Steuerventil 40 wieder stromlos geschaltet, so daß der Steuerdruckraum 47 vom Entlastungsraum getrennt ist und der Druck im Steuerdruckraum 47 auf den von der Kraftstoffhochdruckquelle zugeführten Hochdruck ansteigt und über die Druckstange 38 das Einspritzventilglied 20 in Schliessrichtung bewegt.

Claims (4)

  1. Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen, insbesondere als Bestandteil eines Speicherkraftstoffeinspritzsystems, mit einem Ventilkörper (10), mit einem axial verschiebbar geführten Einspritzventilglied (20), durch das wenigstens eine Einspritzöffnung (26) gesteuert wird und das eine einen Druckraum (22) begrenzende Druckschulter (24) aufweist, wobei dem Druckraum (22) unter Druck stehender Kraftstoff von einer Kraftstoffhochdruckquelle zugeführt wird, durch den das Einspritzventilglied (20) entgegen einer Schliesskraft zur Öffnung der wenigstens einen Einspritzöffnung (26) von einem Ventilsitz (30) abhebbar ist, mit einem die Bewegung des Einspritzventilglieds (20) beeinflussenden elektrischen Steuerventil (40), das den in einem Steuerdruckraum (47) herrschenden, das Einspritzventilglied (20) zumindest mittelbar in dessen Schliessrichtung beaufschlagenden Druck steuert, wobei der Steuerdruckraum (47) mit der Kraftstoffhochdruckquelle verbunden ist und durch das Steuerventil (40) zur Öffnung der wenigstens einen Einspritzöffnung (26) mit einem Entlastungsraum verbindbar ist, wobei der Steuerdruckraum (47) in einem hülsenförmigen Abschnitt (43) eines in den Ventilkörper (10) eingesetzten Einsatzteils (42) durch ein auf das Einspritzventilglied (20) wirkendes Zwischenglied (38) begrenzt ist, wobei zwischen dem hülsenförmigen Abschnitt (43) des Einsatzteils (42) und dem Ventilkörper (10) ein Ringraum (49) gebildet ist, wobei das Einsatzteil (42) einen Flansch (44) aufweist, mit dem es in Richtung der Längsachse (11) des Ventilkörpers (10) an diesem zur Anlage kommt, wobei der Steuerdruckraum (47) über wenigstens eine Öffnung (51) im Einsatzteil (42) mit dem Ringraum (49) verbunden ist, wobei im Ventilkörper (10) eine zumindest näherungsweise entlang der Längsachse (11) des Ventilkörpers (10) verlaufende Zulaufbohrung (70) vorgesehen ist, die den Druckraum (22) mit einem Anschluß (72) der Kraftstoffhochdruckquelle am Kraftstoffeinspritzventil verbindet, und wobei der Ringraum (49) über eine im Ventilkörper (10) vorgesehene Verbindungsbohrung (74) mit der Zulaufbohrung (70) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsbohrung (74) die Zulaufbohrung (70) unter einem stumpfen Winkel (α) in einem Bereich schneidet, der zum Ringraum (49) in Richtung der Längsachse (11) des Ventilkörpers (10) versetzt ist.
  2. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (10) eine Bohrung (16) mit einem Bohrungsabschnitt (163) aufweist, in dem der Flansch (44) des Einsatzteils (42) angeordnet ist, und mit einem im Durchmesser kleineren Bohrungsabschnitt (162), in dem der hülsenförmige Abschnitt (43) des Einsatzteils (42) angeordnet und der Ringraum (49) gebildet ist, daß am Übergang der Bohrungsabschnitte (162,163) eine in Richtung der Längsachse (11) des Ventilkörpers (10) weisende Ringschulter (46) gebildet ist, an der ein erhöhter Ringsteg (76) angeordnet ist, an dem der Flansch (44) des Einsatzteils (42) anliegt und dass die Verbindungsbohrung (74) an der Ringschulter (46) innerhalb des Ringstegs (76) mündet und über einen zwischen dem Flansch (44) und der Ringschulter (46) vorhandenen Axialspalt mit dem Ringraum (49) verbunden ist.
  3. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsbohrung (74) einen kleineren Durchmesser aufweist als die Zulaufbohrung (70).
  4. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang von der Zulaufbohrung (70) in die Verbindungsbohrung (74) gerundet ist.
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