EP1225328A2 - Kraftstoffhochdrucksystem für Brennkraftmaschinen - Google Patents

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EP1225328A2
EP1225328A2 EP01130777A EP01130777A EP1225328A2 EP 1225328 A2 EP1225328 A2 EP 1225328A2 EP 01130777 A EP01130777 A EP 01130777A EP 01130777 A EP01130777 A EP 01130777A EP 1225328 A2 EP1225328 A2 EP 1225328A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pressure
contact surface
ring
fuel system
pressure fuel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP01130777A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1225328A3 (de
Inventor
Otto Krickau
Laslo Roza
Siegfried Ruthardt
Hrvoje Lalic
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1225328A2 publication Critical patent/EP1225328A2/de
Publication of EP1225328A3 publication Critical patent/EP1225328A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • F02M55/00—Fuel-injection apparatus characterised by their fuel conduits or their venting means; Arrangements of conduits between fuel tank and pump F02M37/00
    • F02M55/004—Joints; Sealings
    • F02M55/005—Joints; Sealings for high pressure conduits, e.g. connected to pump outlet or to injector inlet
    • 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
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/16—Sealing of fuel injection apparatus not otherwise provided for
    • 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
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/80—Fuel injection apparatus manufacture, repair or assembly
    • F02M2200/8069—Fuel injection apparatus manufacture, repair or assembly involving removal of material from the fuel apparatus, e.g. by punching, hydro-erosion or mechanical operation

Definitions

  • the invention relates to a high-pressure fuel system for Internal combustion engines according to the preamble of claim 1 out.
  • Such high-pressure fuel systems are, for example known from Japanese Patent JP 08-270530, in which is shown a high pressure system, part of a Fuel injection pump is.
  • a high pressure system part of a Fuel injection pump is.
  • the end faces of the ring lands are as sealing surfaces trained that are small compared to the whole Contact surface so that when the high pressure body is clamped against each other a high surface pressure on the sealing surface occurs, resulting in better sealing of the high pressure duct allowed.
  • the ring bars can vary in height and width become.
  • the high-pressure fuel system with the characteristic Features of claim 1, however, points the advantage that the passage of the high pressure channel surrounding ring web has flanks that match the normal the end face of the Ring web encloses an angle that is greater than 0 °. As a result, the pressure increases in the area of the edges, that at the transition from the flanks of the ring land to the sealing surface are formed, reduced and the ring web a total conferred greater stability.
  • the contact surfaces more than one ring web on the contact surfaces intended. This also results in the event that one of the two ring bars due to assembly errors or in operation should leak, an emergency sealing property that in this case, the high-pressure fuel system continues to operate allows.
  • the invention is the transition from the contact surface to Flank of the ring land rounded with a radius of curvature.
  • a high-pressure body can be any component that has a channel or a cavity in its interior in which fuel can be filled under high pressure.
  • a high-pressure duct 17 runs in the first high-pressure body 1 and passes through a first contact surface 10 of the first high-pressure body 1.
  • a second high-pressure body 3 is arranged opposite the first high-pressure body 1 and has a second contact surface 12 which lies opposite the first contact surface 10. The high pressure channel 17 continues in the second high pressure body 3, so that it leads from the first high pressure body 1 through the first contact surface 10 and the second contact surface 12 into the second high pressure body 3.
  • annular web 5 is formed which surrounds the passage of the high-pressure channel 17 and which has an at least approximately trapezoidal cross section.
  • the end face of the ring web 5 facing the first contact surface 10 is designed as a sealing surface 15 and lies flat against the first contact surface 10, the sealing surface 15 having a width b.
  • the first high-pressure body 1 and the second high-pressure body 3 are pressed against one another in the direction of the normal to the sealing surface 15 by a tensioning device, not shown in the drawing. As a result, the annular web 5 is pressed into the first contact surface 10, it being possible to achieve a high contact pressure p G due to the small area of the sealing surface 15 compared to the entire contact surface 10.
  • the ring web 5 has a height h which can be varied depending on the requirements of the respective high-pressure fuel system.
  • the height h can be a few tenths of a millimeter up to 10 millimeters.
  • the width b of the sealing surface 15 can also be varied in the range from a few tenths of a millimeter to a few millimeters.
  • this transition is rounded with a radius of curvature R.
  • the ring web 5 has an inner flank 7, which is the transition forms the contact surface 12 to the sealing surface 15 and at least is essentially conical.
  • the inner one Flank 7 surrounds the high pressure channel 17 and is fuel acted upon in the high pressure channel 17. Accordingly, on Transition of the sealing surface 15 to the contact surface 12 an outer Flank 9 formed, which is also essentially a conical Has shape.
  • the inner flank 7 closes with the Normals of the sealing surface 15 an angle ⁇ and the outer Edge 9 an angle ⁇ .
  • These angles ⁇ , ⁇ can be relative be small, as shown in Figure 1, or almost 90 °.
  • the exact design of the angles ⁇ , ⁇ depends of the required sealing effect and the other Installation conditions in the high-pressure fuel system.
  • the Angle ⁇ of the outer flank 9 can be the same or also be different from the angle ⁇ of the inner flank 7.
  • FIG 2 is another embodiment of the invention High pressure fuel system shown.
  • annular web 105 is also formed on the second contact surface 12, where both ring webs 5,105 the same or also can have a different cross section.
  • a sealing surface 115 is formed, which is ground flat and on the sealing surface 15 of the ring land 5 is present. Due to the contact pressure F, the two Sealing surfaces 15 pressed together and thus seal the high pressure channel 17 from without pressing in between Sealing surface 15 and flank 9 or 7 formed a sealing edge excessive notch tension must be feared.
  • the web height h, the Bridge width b and the angle ⁇ - depending on the requirements of the Sealing effect - vary and adapt.
  • FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of the high-pressure fuel system according to the invention.
  • An annular web 5 is arranged both on the first high-pressure body 1 and an annular web 105 on the second high-pressure body 3.
  • the two ring webs 5, 105 have a different diameter, the diameter D 1 of the ring web 5 being larger than the diameter D 2 of the ring web 105.
  • the sealing surfaces 15, 115 of the two ring webs 5, 105 are therefore not in contact with one another but on the respective contact surface 10, 12 the high pressure body 1.3.
  • the height h of the ring webs 5, 105 must be identical so that a sufficient sealing effect is achieved on both sealing surfaces 15, 115.
  • the sealing surface 15 of the ring web 5 is also delimited here by the inner flank 7 and the outer flank 9, correspondingly the sealing surface 115 by the inner flank 107 and the outer flank 109.
  • FIG 4 is another embodiment of the invention High pressure fuel system shown here only a high-pressure body 4 cut longitudinally in a perspective Representation is shown.
  • To the passage of the High pressure channel 17 are two in this embodiment concentric ring webs 5 arranged on the contact surface 13, where both ring webs 5 have the same web height h. hereby two ring-shaped sealing surfaces 15 are formed, which when tightening the high pressure body 4 against one another high-pressure body in the contact surface of the further High pressure body are pressed.
  • Ring bars 5,105 can be provided, further ring bars 5 to arrange the passage of the high pressure duct 17, see above that three or more circular ring webs 5 are arranged concentrically are.
  • FIG. 5 is a fuel injection valve for internal combustion engines shown in longitudinal section. It is here as an example for the use of the ring bars and serve their sealing properties.
  • a valve holding body 20 is with the interposition of an washer 22 in the axial Direction by means of a clamping nut 25 against a valve body 24 clamped, the valve holding body 20, the washer 22 and the valve body 24 as a high pressure body are trained.
  • a bore 26 is in the valve body 24 formed in which a piston-shaped valve member 27 is longitudinally displaceable is arranged.
  • the valve member 27 is in one Section of the bore 26 facing away from the combustion chamber in a sealing manner and goes in at its section facing away from the combustion chamber a spring plate 31, which is arranged in the intermediate plate 22 and is formed in a valve holding body 20 Spring chamber 30 protrudes.
  • Spring chamber 30 is one Closing spring 32 arranged under bias that the valve member 27 with one at the combustion chamber end of the valve member 27 formed valve sealing surface 33 against a Combustion chamber end of the bore 26 formed valve seat 34 presses.
  • a pressure chamber 37 is formed in the valve body 24, which Valve member 27 surrounds up to the valve seat 34 as an annular channel.
  • the valve member 27 moved in the axial direction away from the valve seat 34, where the hydraulic force on one on the valve member 27 trained pressure shoulder 29 is larger than that Force of the closing spring 32.
  • at least one Injection port 28 is released downstream of the valve seat 34 arranged at the combustion chamber end of the bore 26 is.
  • the pressure chamber 37 is in the valve body 24, the intermediate disc 22 and the valve holding body 20 extending Inlet channel 35 with one in the drawing is not High pressure fuel source shown connected.
  • the inlet channel 35 through the respective contact surfaces.
  • FIG 6 is an enlarged view of the inlet channel 35 shown in the area of the intermediate plate 22.
  • On the contact surface 122 is a ring web surrounding the inlet channel 35 5, which has an annular disk-shaped sealing surface 15 has by the clamping nut 25 against the contact surface 120 of the valve holding body 20 is pressed.
  • the outer Flank 9 of the ring land 5 is here, as in the examples in Figures 1 to 3, beveled.
  • the inner edge 7 of the Ring web 5 follows the course of the inlet channel 35, so that in Course of the inlet channel 35 at the transition of the valve holding body 20 to the washer 22 no ring shoulder formed becomes.
  • the transition of the washer 22 to the valve body 24 is designed the same way as the transition of the intermediate disc 22 to Valve holding body 20.
  • the ring web 5, which the inlet channel 35 surrounds, is here on the contact surface 124 of the valve body 24 arranged. It can also in this embodiment be provided, more than one ring web 5 concentrically to arrange the inlet channel 35. Here it can also be provided to arrange more than two ring webs 5, if, for example, the rest of the contact surface is supported should.
  • Both injectors in particular, must have high pressure bodies be made of steel to ensure a good seal of the Reaching ring bridges. Because of the high dynamic loads, as with the presses that change frequently during operation arise in the high pressure duct, the used Steels have a certain hardness. For this application a hardness of around 20 to 60 HRC (Rockwell hardness) proven to be cheap.
  • the ring webs 5,105 shown in the drawing it can also be provided for a non-circular Passage point of the high-pressure channel, the ring web 5 to the Adjust the contour of the high pressure channel so that it, for example is designed as a polygon or an oval shape has, the cross section as in the in the Drawings shown and described above embodiments can be varied.
  • Ring bars 5,105 also around each other's passage Cavity arranged in a high pressure fuel system be in which fuel is under high pressure.

Abstract

In einem Kraftstoffhochdrucksystem sind wenigstens zwei Hochdruckkörper (1; 3) angeordnet. Die Hochdruckkörper (1;3) liegen mit jeweils an diesen ausgebildeten Anlageflächen (10; 12) aneinander an und werden durch eine Vorrichtung gegeneinander gepreßt. Ein Hochdruckkanal (17) ist in beiden Hochdruckkörpern (1; 3) ausgebildet und tritt dabei auch durch die Anlageflächen (10; 12) der Hochdruckkörper (1; 3) hindurch. An einer Anlagefläche (12) ist ein den Durchtritt des Hochdruckkanals (17) umgebender Ringsteg (5) angeordnet, dessen Stirnseite als Dichtfläche (15) ausgebildet ist. Die Dichtfläche (15) liegt flächig an der gegenüberliegenden Anlagefläche (10) an, so daß die Flächenpressung um den Durchtritt des Hochdruckkanals (17) erhöht ist und eine sichere Abdichtung des Hochdruckkanals (17) gewährleistet ist. Wenigstens eine der Flanken (7; 9) des Ringstegs (5) schließen mit der Normalen der Dichtfläche (15) einen Winkel (α) ein, so daß die Kerbspannungen reduziert und eine bessere Stabilität des Ringstegs (5) erreicht wird (Figur 1). <IMAGE>

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht von einem Kraftstoffhochdrucksystem für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Patentanspruchs 1 aus. Solche Kraftstoffhochdrucksysteme sind beispielsweise aus der japanischen Patentschrift JP 08-270530 bekannt, in der ein hochdruckführendes System gezeigt ist, das Teil einer Kraftstoffeinspritzpumpe ist. Durch verschiedene Hochdruckkörper des Pumpenkörpers führen Hohlräume und Passagen, die Kraftstoff unter hohem Druck führen. Beim Durchtritt durch die Anlageflächen dieser Hochdruckkörper aneinander sind an einer Anlagefläche ein oder mehrere Ringstege ausgebildet, die den Durchtritt der Passage durch die Anlagefläche umgeben. Die Stirnflächen der Ringstege sind als Dichtflächen ausgebildet, die klein sind im Vergleich zur gesamten Anlagefläche, so daß beim Verspannen der Hochdruckkörper gegeneinander an der Dichtfläche eine hohe Flächenpressung auftritt, was eine bessere Abdichtung des Hochdruckkanals erlaubt. Die Ringstege können in Höhe und Breite variiert werden.
Die bekannte Hochdruckdichtung durch einen den Durchtritt des Hochdruckkanals umgebenen Ringsteg weist jedoch den Nachteil auf, daß der Querschnitt des Ringstegs rechteckförmig ausgebildet ist. Hierdurch kommt es beim Einpressen des Ringstegs in die gegenüberliegende Anlagefläche des jeweiligen Hochdruckkörpers zu starken Spannungsüberhöhungen im Bereich der Kanten, die am Übergang der Dichtfläche zu den Flanken des Ringstegs gebildet sind. Dadurch kann es zu lokalen plastischen Verformungen des Materials kommen, was es insbesondere erschwert, die einmal aneinander gepreßten Hochdruckkörper nach dem Trennen und erneut dichtend miteinander zu verbinden.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Kraftstoffhochdrucksystem mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, daß der den Durchtritt des Hochdruckkanals umgebende Ringsteg Flanken aufweist, die mit der Normalen der als Dichtfläche ausgebildeten Stirnfläche des Ringstegs einen Winkel einschließt, der größer als 0° ist. Hierdurch werden die Drucküberhöhungen im Bereich der Kanten, die am Übergang der Flanken des Ringstegs zur Dichtfläche gebildet sind, verringert und dem Ringsteg insgesamt eine größere Stabilität verliehen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Gegenstandes der Erfindung ist um den Durchtritt des Hochdruckkanals durch die Anlageflächen mehr als ein Ringsteg an den Anlageflächen vorgesehen. Dadurch ergibt sich auch für den Fall, daß einer der beiden Ringstege infolge von Montagefehlern oder im Betrieb undicht werden sollte, eine Notdichteigenschaft, die auch in diesem Fall einen weiteren Betrieb des Kraftstoffhochdrucksystems ermöglicht.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Gegenstandes der Erfindung ist der Übergang von der Anlagefläche zur Flanke des Ringstegs mit einem Rundungsradius gerundet.
Hierdurch werden hohe Kerbspannungen an dieser Stelle vermieden, was eine größere Stabilität zur Folge hat und damit höhere Anpreßdrücke der Hochdruckkörper gegeneinander ermöglicht. Ebenso vorteilhaft ist eine entsprechende Rundung an der Kante, die durch den Übergang der Dichtfläche zu den Flanken gebildet ist, um die Spannungsüberhöhungen beim Einpressen dieser Kante in die Anlagefläche zu vermindern.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind der Zeichnung, der Beschreibung und den Ansprüchen entnehmbar.
Zeichnung
In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdrucksystems gezeigt. Es zeigt
  • Figur 1 die erfindungsgemäßen Anlageflächen zweier Hochdruckkörper im Längsschnitt,
  • Figur 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel von erfindungsgemäßen Anlageflächen,
  • Figur 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit Ringstegen an beiden Hochdruckkörpern,
  • Figur 4 einen Längsschnitt durch einen Hochdruckkörper mit perspektivischer Ansicht der Anlagefläche,
  • Figur 5 ein Kraftstoffeinspritzventil im Längsschnitt und
  • Figur 6 eine Vergrößerung von Figur 5 in einem mit VI bezeichneten Bereich der Zwischenscheibe.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In Figur 1 ist ein Längsschnitt durch zwei Hochdruckkörper dargestellt, die Teil eines Kraftstoffhochdrucksystems sind. Ein Hochdruckkörper kann hierbei jedes Bauteil sein, das in seinem Inneren einen Kanal oder einen Hohlraum aufweist, in dem Kraftstoff unter hohem Druck eingefüllt werden kann. Im ersten Hochdruckkörper 1 verläuft ein Hochdruckkanal 17, der durch eine erste Anlagefläche 10 des ersten Hochdruckkörpers 1 tritt. Dem ersten Hochdruckkörper 1 gegenüber ist ein zweiter Hochdruckkörper 3 angeordnet, der eine zweite Anlagefläche 12 aufweist, die der ersten Anlagefläche 10 gegenüberliegt. Der Hochdruckkanal 17 setzt sich im zweiten Hochdruckkörper 3 fort, so daß er vom ersten Hochdruckkörper 1 durch die erste Anlagefläche 10 und die zweite Anlagefläche 12 in den zweiten Hochdruckkörper 3 führt. An der zweiten Anlagefläche 12 ist ein den Durchtritt des Hochdruckkanals 17 umgebender Ringsteg 5 ausgebildet, der einen zumindest näherungsweise trapezförmigen Querschnitt aufweist. Die der ersten Anlagefläche 10 zugewandte Stirnseite des Ringstegs 5 ist als Dichtfläche 15 ausgebildet und liegt plan an der ersten Anlagefläche 10 an, wobei die Dichtfläche 15 eine Breite b aufweist. Durch eine in der Zeichnung nicht dargestellte Spannvorrichtung werden der erste Hochdruckkörper 1 und der zweite Hochdruckkörper 3 in Richtung der Normalen der Dichtfläche 15 aneinandergepreßt. Hierdurch wird der Ringsteg 5 in die erste Anlagefläche 10 eingedrückt, wobei aufgrund der im Vergleich zur gesamten Anlagefläche 10 geringen Fläche der Dichtfläche 15 ein hoher Anpreßdruck pG erreicht werden kann. Der Ringsteg 5 weist eine Höhe h auf, die je nach Anforderung an das jeweilige Kraftstoffhochdrucksystem variiert werden kann. Die Höhe h kann einige Zehntel Millimeter bis zu 10 Millimeter betragen. Entsprechend kann auch die Breite b der Dichtfläche 15 im Bereich von einigen Zehntel Millimeter bis zu einigen Millimetern variiert werden. Um die Kerbspannungen am Übergang der Anlageflächen 10 zu den Flanken des Ringstegs 5 zu vermindern ist dieser Übergang mit einem Rundungsradius R gerundet. Darüber hinaus ist es möglich, den Übergang von den Flanken 7,9 zur Dichtfläche 105 ebenfalls mit einem Radius R zu runden, um die durch das Einpressen des Ringstegs 5 in die zweite Anlagefläche 12 entstehenden Kerbspannungen zu mindern.
Der Ringsteg 5 weist eine innere Flanke 7 auf, die den Übergang der Anlagefläche 12 zur Dichtfläche 15 bildet und zumindest im wesentlichen konisch ausgebildet ist. Die innere Flanke 7 umgibt den Hochdruckkanal 17 und wird vom Kraftstoff im Hochdruckkanal 17 beaufschlagt. Entsprechend ist am Übergang der Dichtfläche 15 zur Anlagefläche 12 eine äußere Flanke 9 ausgebildet, die ebenfalls im wesentlichen eine konische Form aufweist. Die innere Flanke 7 schließt mit der Normalen der Dichtfläche 15 einen Winkel α ein und die äußere Flanke 9 einen Winkel β. Diese Winkel α,β können relativ gering sein, wie in Figur 1 dargestellt, oder auch nahezu 90° betragen. Die genaue Ausgestaltung der Winkel α,β hängt von der jeweils erforderlichen Dichtwirkung und den sonstigen Einbauverhältnissen im Kraftstoffhochdrucksystem ab. Der Winkel β der äußeren Flanke 9 kann dabei gleich oder auch verschieden vom Winkel α der inneren Flanke 7 sein.
In Figur 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdrucksystems gezeigt. In diesem Fall ist neben dem Ringsteg 5 an der ersten Anlagefläche 10 auch an der zweiten Anlagefläche 12 ein Ringsteg 105 ausgebildet, wobei beide Ringstege 5,105 den gleichen oder auch einen verschiedenen Querschnitt aufweisen können. Auch am zweiten Ringsteg 105 ist eine Dichtfläche 115 ausgebildet, die plan geschliffen ist und an der Dichtfläche 15 des Ringstegs 5 anliegt. Durch die Anpreßkraft F werden die beiden Dichtflächen 15 aneinandergepreßt und dichten so den Hochdruckkanal 17 ab, ohne daß durch das Einpressen der zwischen Dichtfläche 15 und Flanke 9 bzw. 7 gebildeten Dichtkante eine übermäßige Kerbspannung befürchtet werden muß. Auch in diesem Ausführungsbeispiel läßt sich die Steghöhe h, die Stegbreite b und der Winkel α - je nach Anforderung an die Dichtwirkung - variieren und anpassen.
In Figur 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdrucksystems dargestellt. Es ist sowohl am ersten Hochdruckkörper 1 ein Ringsteg 5 als auch am zweiten Hochdruckkörper 3 ein Ringsteg 105 angeordnet. Die beiden Ringstege 5,105 weisen jedoch einen unterschiedlichen Durchmesser auf, wobei der Durchmesser D1 des Ringstegs 5 größer ist als der Durchmesser D2 des Ringstegs 105. Die Dichtflächen 15,115 der beiden Ringstege 5,105 liegen somit nicht aneinander an, sondern an der jeweiligen Anlagefläche 10,12 der Hochdruckkörper 1,3. Die Höhe h der Ringstege 5,105 muß identisch sein, damit an beiden Dichtflächen 15,115 eine ausreichende Dichtwirkung erreicht wird. Die Dichtfläche 15 des Ringstegs 5 wird auch hier von der inneren Flanke 7 und der äußeren Flanke 9 begrenzt, entsprechend die Dichtfläche 115 von der inneren Flanke 107 und der äußeren Flanke 109.
In Figur 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdrucksystems gezeigt, wobei hier nur ein Hochdruckkörper 4 längsgeschnitten in einer perspektivischen Darstellung gezeigt ist. Um den Durchtritt des Hochdruckkanals 17 sind in diesem Ausführungsbeispiel zwei konzentrische Ringstege 5 an der Anlagefläche 13 angeordnet, wobei beide Ringstege 5 dieselbe Steghöhe h aufweisen. Hierdurch sind zwei ringscheibenförmige Dichtflächen 15 gebildet, die beim Verspannen des Hochdruckkörpers 4 gegen einen weiteren Hochdruckkörper in die Anlagefläche des weiteren Hochdruckkörpers eingepreßt werden. Durch die Anordnung von zwei konzentrischen Ringstegen 5 erreicht man eine Notdichteigenschaft auch dann, wenn einer der beiden Ringstege 5 an der Dichtfläche 15 eine Undichtigkeit aufweisen sollte, so daß das Kraftstoffhochdrucksystem weiterhin betrieben werden kann. Zusätzlich zu den in der Figur 3 dargestellten zwei Ringstegen 5,105 kann es vorgesehen sein, weitere Ringstege 5 um den Durchtritt des Hochdruckkanals 17 anzuordnen, so daß drei oder mehr kreisförmige Ringstege 5 konzentrisch angeordnet sind.
In Figur 5 ist ein Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen im Längsschnitt dargestellt. Es soll hier als Beispiel für den Einsatz der oben beschriebenen Ringstege und ihrer Dichteigenschaften dienen. Ein Ventilhaltekörper 20 ist unter Zwischenlage einer Zwischenscheibe 22 in axialer Richtung mittels einer Spannmutter 25 gegen einen Ventilkörper 24 verspannt, wobei der Ventilhaltekörper 20, die Zwischenscheibe 22 und der Ventilkörper 24 als Hochdruckkörper ausgebildet sind. Im Ventilkörper 24 ist eine Bohrung 26 ausgebildet, in der ein kolbenförmiges Ventilglied 27 längsverschiebbar angeordnet ist. Das Ventilglied 27 ist in einem brennraumabgewandten Abschnitt der Bohrung 26 dichtend geführt und geht an seinem brennraumabgewandten Abschnitt in einen Federteller 31 über, der in der Zwischenscheibe 22 angeordnet ist und bis in einen im Ventilhaltekörper 20 ausgebildeten Federraum 30 ragt. Im Federraum 30 ist eine Schließfeder 32 unter Vorspannung angeordnet, die das Ventilglied 27 mit einer am brennraumseitigen Ende des Ventilglieds 27 ausgebildeten Ventildichtfläche 33 gegen einen am brennraumseitigen Ende der Bohrung 26 ausgebildeten Ventilsitz 34 preßt. Durch eine radiale Erweiterung der Bohrung 26 ist im Ventilkörper 24 ein Druckraum 37 ausgebildet, der das Ventilglied 27 bis zum Ventilsitz 34 als Ringkanal umgibt. Bei einem entsprechenden Druck im Druckraum 37 wird das Ventilglied 27 in axialer Richtung vom Ventilsitz 34 weg bewegt, wobei hierbei die hydraulische Kraft auf eine am Ventilglied 27 ausgebildete Druckschulter 29 größer ist als die Kraft der Schließfeder 32. Hierdurch wird wenigstens eine Einspritzöffnung 28 freigegeben, die stromabwärts des Ventilsitzes 34 am brennraumseitigen Ende der Bohrung 26 angeordnet ist. Der Druckraum 37 ist über einen im Ventilkörper 24, der Zwischenscheibe 22 und dem Ventilhaltekörper 20 verlaufenden Zulaufkanal 35 mit einer in der Zeichnung nicht dargestellten Kraftstoffhochdruckquelle verbunden. Am Übergang des Ventilhaltekörpers 20 zur Zwischenscheibe 22 und am Übergang der Zwischenscheibe 22 zum Ventilkörper 24 tritt der Zulaufkanal 35 durch die jeweiligen Anlageflächen hindurch.
In Figur 6 ist eine vergrößerte Darstellung des Zulaufkanals 35 im Bereich der Zwischenscheibe 22 gezeigt. Am Übergang des Ventilhaltekörpers 20 zur Zwischenscheibe 22 liegen sich die Anlagefläche 120 des Ventilhaltekörpers 20 und die Anlagefläche 122 der Zwischenscheibe 22 gegenüber. An der Anlagefläche 122 ist ein den Zulaufkanal 35 umgebender Ringsteg 5 ausgebildet, der eine ringscheibenförmige Dichtfläche 15 aufweist, die durch die Spannmutter 25 gegen die Anlagefläche 120 des Ventilhaltekörpers 20 gepreßt wird. Die äußere Flanke 9 des Ringstegs 5 ist hierbei, wie bei den Beispielen in den Figuren 1 bis 3, angeschrägt. Die innere Flanke 7 des Ringstegs 5 folgt dem Verlauf des Zulaufkanals 35, so daß im Verlauf des Zulaufkanals 35 am Übergang des Ventilhaltekörpers 20 zur Zwischenscheibe 22 kein Ringabsatz gebildet wird.
Der Übergang der Zwischenscheibe 22 zum Ventilkörper 24 ist ebenso gestaltet wie der Übergang der Zwischenscheibe 22 zum Ventilhaltekörper 20. Der Ringsteg 5, der den Zulaufkanal 35 umgibt, ist hierbei an der Anlagefläche 124 des Ventilkörpers 24 angeordnet. Es kann auch bei diesem Ausführungsbeispiel vorgesehen sein, mehr als einen Ringsteg 5 konzentrisch um den Zulaufkanal 35 anzuordnen. Hierbei kann es auch vorgesehen sein, mehr als zwei Ringstege 5 anzuordnen, wenn beispielsweise der Rest der Anlagefläche gestützt werden soll.
Insbesondere bei Einspritzventilen müssen beide Hochdruckkörper aus Stahl gefertigt sein, um eine gute Dichtung der Ringstege zu erreichen. Wegen der hohen dynamischen Belastungen, wie sie bei den im Betrieb häufig wechselnden Drükken im Hochdruckkanal entstehen, müssen die verwendeten Stähle eine gewisse Härte aufweisen. Für diese Anwendung hat sich eine Härte von etwa 20 bis 60 HRC (Härte nach Rockwell) als günstig erwiesen.
Für eine gute Dichtung der Dichtflächen 15,115 beim Anpressen an die jeweiligen Anlageflächen 5,105 muß die Anpreßkraft und der damit verbundene Anpreßdruck pG (Anpreßdruck = Anpreßkraft / Dichtfläche) bezüglich der Zugfestigkeit Rm des Werkstoffs (vorzugsweise Stahl) eine bestimmte Größe aufweisen. Ist der Anpreßdruck pG wesentlich kleiner als die Zugfestigkeit Rm, so stellt sich keine Verformung des Werkstoffs ein, und es ergibt sich aufgrund von stets vorhandenen geringen Rauhigkeiten an den Dichtflächen 15,115 keine gute Dichtung. Ist hingegen die Anpreßkraft deutlich höher als die Zugfestigkeit Rm, so ergeben sich große plastische Verformungen, die großen Veränderungen in der Geometrie der Ringstege führen, ohne daß die Dichtwirkung deutlich besser wird. Deshalb muß der Anpreßdruck bezüglich der Zugfestigkeit Rm in bestimmten Grenzen liegen, wobei der günstige Bereich dann erreicht ist, wenn der Anpreßdruck PG zumindest näherungsweise zwischen 0,6·Rm und 2,5·Rm liegt.
Neben den in der Zeichnung dargestellten Ringstegen 5,105 kann es auch vorgesehen sein, bei einer nicht kreisförmigen Durchtrittsstelle des Hochdruckkanals den Ringsteg 5 an die Kontur des Hochdruckkanals anzupassen, so daß er beispielsweise als Polygonzug ausgebildet ist oder eine ovale Form aufweist, wobei der Querschnitt ebenso wie bei den in der Zeichnung dargestellten und oben beschriebenen Ausführungsbeispielen variiert werden kann.
Statt eines Hochdruckkanals 17, der durch die Anlageflächen 10,12 der Hochdruckkörper 1,3 hindurchtritt, können erfindungsgemäße Ringstege 5,105 auch um den Durchtritt jedes anderen Hohlraums in einem Kraftstoffhochdrucksystem angeordnet sein, in dem sich Kraftstoff unter hohem Druck befindet.

Claims (11)

  1. Kraftstoffhochdrucksystem für Brennkraftmaschinen mit einem ersten Hochdruckkörper (1) und einem zweiten Hochdruckkörper (3), wobei eine am ersten Hochdruckkörper (1) ausgebildete erste Anlagefläche (10) einer am zweiten Hochdruckkörper (3) ausgebildeten zweiten Anlagefläche (12) gegenüberliegt und der erste Hochdruckkörper (1) durch eine Kraft gegen die zweite Anlagefläche (12) gepreßt wird, und mit einem Hochdruckkanal (17), der im ersten Hochdruckkörper (1) und im zweiten Hochdruckkörper (3) verläuft und dabei durch die erste Anlagefläche (10) und die zweite Anlagefläche (12) hindurchtritt, und mit einem an der ersten Anlagefläche (10) ausgebildeten Ringsteg (5), der den Durchtritt des Hochdruckkanals (17) durch die erste Anlagefläche (10) umgibt, wobei der Ringsteg (5) eine innere Flanke (7), eine äußere Flanke (9) und eine an der Stirnseite des Ringstegs (5) ausgebildete und von den beiden Flanken (7; 9) begrenzte ebene Dichtfläche (15) aufweist, wobei die Dichtfläche (15) am zweiten Hochdruckkörper (3) anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Flanken (7; 9) des Ringstegs (5) mit der Normalen der Dichtfläche (15) einen Winkel (α) einschließt, der größer als 0° ist.
  2. Kraftstoffhochdrucksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß um den Durchtritt des Hochdruckkanals (17) durch die Anlagefläche (10) am ersten Hochdruckkörper (1) wenigstens zwei Ringstege (5) ausgebildet sind.
  3. Kraftstoffhochdrucksystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtflächen (15) der wenigstens zwei Ringstege (5) in einer Ebene liegen.
  4. Kraftstoffhochdrucksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der ersten Anlagefläche (10) ein erster Ringsteg (5) ausgebildet ist und an der zweiten Anlagefläche (12) ein zweiter Ringsteg (105), wobei die Ringstege (5; 105) einen unterschiedlichen Durchmesser aufweisen, so daß die Dichtfläche (15) des ersten Ringstegs (5) an der zweiten Anlagefläche (10) anliegt und die Dichtfläche (115) des zweiten Ringstegs (105) an der ersten Anlagefläche (12)
  5. Kraftstoffhochdrucksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der zweiten Anlagefläche (12) ein den Durchtritt des Hochdruckkanals (17) umgebende Ringsteg (105) ausgebildet ist.
  6. Kraftstoffhochdrucksystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtflächen (15; 115) der beiden Ringstege (5; 105) aneinander anliegen.
  7. Kraftstoffhochdrucksystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang von der Anlagefläche (10; 12) zum Ringsteg (5; 105) mit einem Rundungsradius (R) gerundet ist.
  8. Kraftstoffhochdrucksystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang von der Dichtfläche (15; 115) zu den Flanken (7; 9) mit einem Rundungsradius (R) gerundet ist.
  9. Kraftstoffhochdrucksystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flanken (7; 9) des Ringstegs (5) Konusflächen sind.
  10. Kraftstoffhochdrucksystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (α) zwischen der Normalen der Dichtfläche (15) und wenigstens einer Flanke (7; 9) des Ringstegs (5) mehr als 45° aber weniger als 90° beträgt.
  11. Kraftstoffhochdrucksystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anpreßdruck (pG) an den Dichtflächen (15,115) das 0,6- bis 2,5-fache der Zugfestigkeit (Rm) des Werkstoffs der Hochdruckkörper (1;3) beträgt.
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