EP1290335A1 - Kraftstoffeinspritzventil - Google Patents

Kraftstoffeinspritzventil

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EP1290335A1
EP1290335A1 EP01933624A EP01933624A EP1290335A1 EP 1290335 A1 EP1290335 A1 EP 1290335A1 EP 01933624 A EP01933624 A EP 01933624A EP 01933624 A EP01933624 A EP 01933624A EP 1290335 A1 EP1290335 A1 EP 1290335A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
valve
piece
valve piece
opening
fuel
Prior art date
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Granted
Application number
EP01933624A
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English (en)
French (fr)
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EP1290335B1 (de
Inventor
Patrick Mattes
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
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1290335A1 publication Critical patent/EP1290335A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1290335B1 publication Critical patent/EP1290335B1/de
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M45/00—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship
    • F02M45/02—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • 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
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    • F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/21—Fuel-injection apparatus with piezoelectric or magnetostrictive elements
    • 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 relates to a fuel injection valve with the features of the preamble of claim 1.
  • Such a fuel injection valve which is also referred to as an injector, is known for example from DE 196 50 865 AI and is used in fuel injection systems that are equipped with a high-pressure fuel accumulator.
  • a valve needle is loaded via a valve piston by fuel pressure prevailing in a control pressure chamber in the closing direction.
  • the control pressure chamber is arranged in a valve piece inserted into the valve housing and is connected to a high-pressure fuel connection or a low-pressure fuel connection via an inlet duct provided with an inlet throttle and an outlet duct provided with an outlet throttle.
  • the outlet throttle and inlet throttle are both arranged in the same valve piece inserted in the valve housing.
  • the drain channel can be closed and opened and the fuel pressure in the control pressure chamber can be controlled for the individual actuation processes of the valve needle.
  • the opening speed of the valve needle when the drain channel is open is determined by the flow difference between the inlet throttle and the outlet throttle and thus ultimately by the fixed size ratio of the inlet and outlet throttles.
  • a disadvantage of the known fuel injection valve is that both the inlet throttle and the outlet throttle are manufactured with great precision in the same component. If the geometrical dimensions of one of the throttles are not within the required accuracy, the entire valve piece must be manufactured again.
  • the fuel injection valve according to the invention with the characterizing features of claim 1.
  • This is achieved by a second valve piece produced independently of the first valve piece, on which the section of the inlet channel provided with the inlet throttle is arranged and which is connected to an opening arranged on the first valve piece in such a way that the outlet valve provided with the inlet throttle cut of the inlet channel of the second valve piece opens into the control pressure chamber of the first valve piece. Since the inlet throttle and the outlet throttle are introduced in two separate components, they can be manufactured much more easily and independently of one another with the required accuracy, and the production scrap can be reduced.
  • the second valve piece can advantageously be replaced with the inlet throttle without the first valve piece containing the control pressure chamber having to be removed.
  • the fuel injection valve does not have to be completely disassembled here, so that a simple coordination of the fuel flow between the inlet and outlet throttle is possible by adapting and replacing the second valve piece.
  • the interchangeable inlet throttle thus allows easy adjustment of the injection valve in the event of quantity deviations in the test field.
  • the opening formed in the first valve piece branches off from the control pressure chamber and extends radially to the valve member and the second valve piece is inserted into a receiving bore of the valve housing that extends coaxially to the opening of the first valve piece and with an end section in which the Inlet channel opens into the opening of the first valve piece is inserted.
  • Various embodiments of the second valve piece are possible, which comprise a seal which seals the connection between the first valve piece and the second valve piece.
  • the inner wall of the opening formed in the first valve piece forms a preferably conical seat surface for a sealing edge formed on the outer wall of the second valve piece.
  • connection piece provided anyway for the high-pressure fuel connection of the injection valve can advantageously also be used as a tensioning part which at least indirectly prestresses the second valve piece against the first valve piece.
  • a spring element is clamped between the connecting piece and the second valve piece, which presses the sealing edge of the second valve piece against a conical seat surface of the valve piece.
  • a drilling waste can advantageously be avoided if a pressure bore arranged in the valve housing and supplying the injection opening with the fuel to be injected, preferably in the region of the spring element, opens into the receiving bore receiving the second valve piece.
  • the second valve piece is formed in one piece with the connecting piece for the high-pressure fuel connection and is provided with a seat seal.
  • a gradation surrounding the inlet is provided on the outer wall of the second valve piece, by means of which an annular bearing surface is formed for a sealing ring, which is pressed against the first valve piece with its side facing away from the bearing surface.
  • the high pressure connection is made through a hole which opens into the inlet channel between the inlet throttle and the inlet of the inlet channel facing away from the control pressure chamber and connects the inlet channel to a pressure bore arranged in the valve housing, which supplies the injection opening with the fuel to be injected.
  • La shows a section through the upper part of a fuel injection valve with a magnetic actuator known from the prior art
  • FIG. 1b shows a section through the lower part of the known fuel injection valve from FIG.
  • FIG. 2 shows a partial section from a first exemplary embodiment of a fuel injection valve according to the invention
  • FIG. 3 shows a partial section from a second exemplary embodiment of a fuel injection valve according to the invention.
  • Fig. La and Fig. Lb is a section through an electrically controlled Kraf fuel injection valve according to the prior art, as is known for example from DE 196 50 865 AI.
  • a fuel injection valve is intended for use in a fuel injection system which is equipped with a high-pressure fuel reservoir which is continuously supplied with high-pressure fuel by a high-pressure feed pump and from which this fuel can be supplied to the internal combustion engine under injection pressure via individual electrically controlled injection valves.
  • valve housing 4 a longitudinal bore 5 in which a piston-like part 6, for example in the form of a pressure rod, is arranged, which acts at one end via a pressure piece 67 on a valve needle 60 arranged in a nozzle body 65, which valve needle 60 is caused by the closing force of a nozzle spring 63 and the pressure force of part 6 closes at least one injection opening 7 in the nozzle body 65.
  • the nozzle body is connected to the valve body by means of a spiral clamping pin 66 and a nozzle clamping nut 64.
  • a pressure shoulder 68 which is arranged in a pressure chamber 61 of the nozzle body 65, is formed on the valve needle 60 in a known manner.
  • the pressure chamber 61 is supplied with fuel under high pressure via a pressure bore 8.
  • the valve needle 60 is raised against the closing force of the spring 63 by the high fuel pressure in the pressure chamber 61, which constantly acts on the pressure shoulder 68.
  • the injection opening 7, which is then connected to the pressure chamber 61 the fuel is injected into the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • the valve needle 60 is pressed in the closing direction of the spring force of the spring 63 into the valve seat 62 of the injection valve and the injection process is ended.
  • the part 6 is guided at its end opposite the valve needle 60 in a cylinder bore 11 which is introduced into a valve piece 12 which is inserted into the valve housing 4.
  • the end face 13 of the part 6 includes a control pressure chamber 14, which is connected via an inlet channel 16 to a high-pressure fuel connection 3.
  • the inlet channel 16 is essentially in three parts.
  • a bore leading radially through the wall of the valve piece 12, the inner walls of which form an inlet throttle 15 over part of its length, is constantly closed with an annular space 20 surrounding the valve piece on the circumference.
  • annulus which annulus is in turn connected via a fuel filter 42 inserted into the inlet channel in constant connection with the high-pressure fuel connection 3 of a connecting piece 9 which can be screwed into the valve housing 4.
  • the annular space 20 is sealed off from the longitudinal bore 5 by a sealing ring 39.
  • the control pressure chamber 14 is exposed to the high fuel pressure prevailing in the high-pressure fuel reservoir via the inlet channel 16.
  • Coaxially to part 6 branches off from the control pressure chamber 14 a bore extending in the valve piece 12, which forms an outlet channel 17 provided with an outlet throttle 18, which opens into a relief chamber 19, which is connected to a low-pressure fuel connection 10, which in turn is not shown is connected to a fuel return of the injection valve 1.
  • the outlet channel 17 emerges from the valve piece 12 in the region of a conically countersunk part 21 of the outer end face of the valve piece 12.
  • the valve piece 12 is firmly clamped to the valve housing 4 in a flange area 22 via a screw member 23.
  • a valve seat 24 is formed in the conical part 21, with which a control valve member 25 of a solenoid valve 30 controlling the injection valve interacts.
  • the control valve member 25 is coupled to a two-part armature in the form of an armature bolt 27 and an armature disk 28, which armature interacts with an electromagnet 29 of the solenoid valve 30.
  • the anchor plate is dynamically displaceably mounted on the anchor bolt under the action of its inertial mass against the biasing force of a return spring 35 and is pressed in the idle state against a stop ring 26 on the anchor bolt by this return spring.
  • the return spring 35 is supported in a housing-fixed manner via a flange 32 of a slide 34 guiding the anchor bolt, which is connected with this flange between the valve piece 12 and the screw part 23 in the valve tilgäus is firmly clamped.
  • the armature bolt and with it the armature disk and the control valve member 25 connected to the armature bolt are constantly acted upon in the closing direction by a closing spring 31 which is fixed to the housing, so that the control valve member 25 normally bears against the valve seat 24 in the closed position.
  • control valve member 25 Between the control valve member 25 and the armature plate 28 there is an annular shoulder 33 on the armature bolt 27 which strikes the flange 32 when the electromagnet is excited and thus limits the opening stroke of the control valve member 25.
  • an adjusting washer 38 is inserted between flange 32 and valve piece 12. The opening and closing of the valve needle is controlled in the following way by the solenoid valve.
  • the control pressure chamber 14 In the closed position of the control valve member 25, the control pressure chamber 14 is closed toward the relief side 19, so that the high pressure build-up there, which is also present in the high-pressure fuel accumulator, via the inlet channel 16 provided with the inlet throttle 15.
  • the pressure in the control pressure chamber 14 Over the surface of the end face 13, the pressure in the control pressure chamber 14 generates a closing force on the part 6 and the valve needle 60 connected therewith which is greater than the forces acting in the opening direction as a result of the high pressure. If the control pressure chamber 14 is opened towards the relief side 19 by opening the solenoid valve, the pressure in the small volume of the control pressure chamber 14 decreases very quickly, since it is decoupled from the high pressure side via the inlet throttle 15. As a result, the force acting on the valve needle in the opening direction outweighs the high fuel pressure applied to the valve needle, so that it moves upward and the at least one injection opening 7 is opened for injection.
  • FIGS. 2 and 3 show two exemplary embodiments for a fuel injection valve according to the invention.
  • the partial representation in FIGS. 2 and 3 is limited to the parts that differ from FIGS. 1 a and 1 b.
  • the same parts have been given the same reference numbers.
  • a second valve piece 40 is designed as an essentially cylindrical insert, which is inserted into a receiving bore 46 of the valve housing 4.
  • the outer diameter of the cylindrical second valve piece 40 is designed to be somewhat smaller than the inner diameter of the receiving bore 46.
  • the front end 48 of the second valve piece 40 facing the control pressure chamber 14 has a circumferential sealing edge 53 which cooperates with a seat surface 55 formed on the first valve piece 12 , as described below.
  • the second valve piece 40 has an axial bore, which forms a section 16a of the inlet channel 16. A portion of the inner wall of the portion 16a of the inlet channel formed in the second valve piece 40 that is narrowed in cross section forms the inlet throttle 15.
  • the inlet throttle is introduced in a known manner into the second valve piece 40, which, like the first valve piece 12, can be made of metal, for example. In principle, however, the first and second valve pieces can also be made from different materials become.
  • the first valve piece 12 differs from the valve piece 12 shown in FIG extends.
  • the inner wall 55 of the opening 45 forms, starting from the control pressure chamber 14, a conical seat surface for the second valve piece 40 which widens in diameter.
  • the second valve piece 40 is inserted with the end section 48 into the receiving bore 46 such that the sealing edge 53 bears against the conical seat surface 55 and the end section 48 of the second valve piece 40 with the outlet opening of the inlet channel 16 faces the control pressure chamber 14.
  • the connecting piece 9 has on its side facing the second valve piece 12 a stepped annular surface 51, from which a cylindrical projection 52 of the connecting piece 9 protrudes toward the second valve piece 40.
  • a spring element 56 for example a plate spring or helical spring, is arranged between the second valve piece 40 and the cylindrical projection 52.
  • the connecting piece 9 is screwed into a threaded bore of the valve housing 4 and, with the projection 52 engaging in the receiving bore 46, presses the spring element 56 against the second valve piece 40, which is thereby pressed with the sealing edge 53 into the conical seat surface 55.
  • a sealing ring 41 which is pushed over the projection 52 and bears against the annular surface 51, is simultaneously pressed against the valve housing 4 and seals the valve housing against the connecting piece.
  • the high-pressure fuel first arrives from the high-pressure fuel reservoir via the fuel filter in the part of the inlet duct 16 which is connected to the connecting piece 9. is arranged, and from there on the one hand through the spaces between the spring element 56 into the receiving bore 46 and the pressure bore 8 and on the other hand through the section 16a of the second valve piece 40 and the inlet throttle 15 into the control pressure chamber 14.
  • the projection 52 of the connecting piece 9 can then have a lateral bore opening radially into the inlet channel 16 in order to connect the pressure bore 8 to the inlet channel. It is also possible to design the area of the first valve piece 12 surrounding the opening 45 and the end face 48 of the second valve piece 40 to be flat and to press the second valve piece 40 with a sealing ring against the flat part of the outer wall of the first valve piece 12. In this case, the second valve piece 40 does not engage in the opening 45 of the first valve piece.
  • FIG. 3 Another embodiment is shown in FIG. 3.
  • the second valve piece 40 is made in one piece with the connecting piece 9 made of metal.
  • this embodiment results from the fact that the cylindrical projection 52 of the connecting piece 9 from FIG. 2 is somewhat extended and has a further gradation, which forms an annular contact surface 57 for a further sealing ring 54, for example a Viton seal.
  • a further cylindrical projection projects from the bearing surface 57 and engages with its end face 48 in the opening 45 of the first valve piece 12.
  • the sealing ring 54 is pressed when screwing the connecting piece 9 into the threaded bore of the valve housing 4 against the outer wall of the first valve piece 12, as a result of which the control pressure chamber 14 is sealed.
  • transverse bore 58 into the inlet channel 16, which connects the inlet channel to the pressure bore 8 arranged in the valve housing 4.
  • This transverse bore 58 is preferably made approximately coaxially with the pressure bore 8 in the connecting piece 3.

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Abstract

Bei einem Kraftstoffeinspritzventil (1) für Brennkraftmaschinen mit einem Ventilgehäuse (4), mit einem axial beweglichen Ventilglied zum Öffnen und Schliessen einer Einspritzöffnung (7) des Einspritzventils und mit einem in Schliessrichtung des Ventilgliedes (60) wirkenden Teil (6), das mit seinem von der Einspritzöffnung (7) abgewandten Ende in einer Bohrung (11) eines in das Ventilgehäuse (4) eingesetzten ersten Ventilstücks geführt wird und mit diesem Ende in dem ersten Ventilstück (12) einen Steuerdruckraum (14) einschliesst. Es wird vorgeschlagen, dass zumindest der mit der Zulaufdrossel (15) versehene Abschnitt des Zulaufkanals (16) an einem in das Ventilgehäuse eingesetzten zweiten Ventilstück (40) angeordnet ist, welches zweite Ventilstück mit einer in dem ersten Ventilstück (12) ausgebildeten Öffnung (45) derartig verbunden ist, dass der mit der Zulaufdrossel (15) versehene Abschnitt des Zulaufkanals des zweiten Ventilstücks (40) in den Steuerdruckraum des ersten Ventilstücks einmündet.

Description

Kraftstoffeinspritzventil
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzventil mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Ein derartiges Kraftstoffeinspritzventil , welches auch als Injektor bezeichnet wird, ist beispielsweise aus der DE 196 50 865 AI bekannt und wird in Kraftstoffeinspritzanlagen verwandt, die mit einem Kraftstoffhochdruckspeicher ausgerüstet sind. Bei dem bekannten Kraftstoffeinspritzventil wird eine Ventilnadel über einen Ventilkolben von in einem Steuerdruckraum herrschenden Kraftstoffdruck in Schließrichtung belastet. Der Steuerdruckraum ist in einem in das Ventilgehäuse eingesetzten Ventilstück angeordnet und über einen mit einer Zulaufdrossel versehenen Zulaufkanal und einen mit einer Ablaufdrossel versehenen Ablaufkanal mit einem Kraftstoffhochdruckanschluß beziehungsweise einem Kraftstoffniederdruckanschluß verbunden. Ablaufdrossel und Zulaufdrossel sind beide im selben in das Ventilgehäuse eingesetzten Ventilstück angeordnet. Mit einem Ventilglied eines Steuerventils, welches als Antrieb beispielsweise einen Magnetsteller oder einen Piezosteller hat, kann der Ablaufkanal geschlossen und geöffnet werden und der Kraftstoffdruck im Steuerdruckraum für die einzelnen Betätigungsvorgänge der Ventilnadel gesteuert wer- den. Die Öffnungsgeschwindigkeit der Ventilnadel wird bei geöffnetem Ablaufkanal durch den Durchflußunterschied zwischen Zulaufdrossel und Ablaufdrossel und damit letztlich durch das fest eingestellte Größenverhältnis von Zulauf- und Ablauf- drossel bestimmt. Nachteilig bei dem bekannten Kraftstoffeinspritzventil ist, daß sowohl die Zulaufdrossel als auch die Ablaufdrossel mit sehr großer Präzision im gleichen Bauteil hergestellt werden. Liegen die geometrischen Abmessungen einer der Drosseln nicht innerhalb der geforderten Genauigkeit, so muß das ganze Ventilstück neu gefertigt werden. Da der Zulaufkanal und der Ablaufkanal etwa senkrecht zueinander in den Steuerdruckraum einmünden, ist die präzise Herstellung von Zulaufdrossel und Ablaufdrossel im gleichen Ventilstück darüber hinaus aufwendig und der Fertigungsausschuß entsprechend hoch. Bei dem bekannten Kraftstoffeinspritzventil mündet ein im Ventilkörper angeordneter Abschnitt des Zulaufkanals, von dem eine zur Einspritzöffnung führende Druckbohrung abzweigt, in einen das Ventilstück umgebenden Ringraum, welcher Ringraum mit der Zulaufdrossel in Verbindung steht. Nachteilig hierbei ist, daß die für den Zulaufkanal in den Ventilkörper eingebrachte Bohrung im Bereich der Druckbohrung zu einer kritischen Bohrverschneidüng führt, die bei den hohen Drücken im Zulaufkanal zu Funktionsbeeinträchtigungen führen kann.
Vorteile der Erfindung
Durch das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 werden die oben beschriebenen Nachteile vermieden. Dies wird durch ein unabhängig von dem ersten Ventilstück hersgestelltes zweites Ventilstück erreicht, an dem der mit der Zulaufdrossel versehene Abschnitt des Zulaufkanals angeordnet ist und das mit einer an dem ersten Ventilstück angeordneten Öffnung derart verbunden ist, daß der mit der Zulaufdrossel versehene Ab- schnitt des Zulaufkanals des zweiten Ventilstücks in den Steuerdruckraum des ersten Ventilstücks einmündet. Da die Zulaufdrossel und die Ablaufdrossel in zwei getrennte Bauteile eingebracht werden, können diese wesentlich einfacher und unabhängig voneinander mit der erforderlichen Genauigkeit hergestellt werden und der Fertigungsausschuß verringert werden. Vorteilhaft kann bei einer Nachjustage des Injektors bei festgestellten Abweichungen vom vorgegebenen Mengendurchfluß zwischen Zulaufdrossel und Ablaufdrossel einfach das zweite Ventilstück mit der Zulaufdrossel ausgetauscht werden, ohne daß das erste den Steuerdruckraum beinhaltende Ventilstück ausgebaut werden muß. Das Kraftstoffeinspritzventil muß hierbei nicht völlig zerlegt werden, so daß eine einfache Abstimmung des Kraftstoffdurchflusses zwischen Zulauf- und Ablaufdrossel durch Anpassen und Auswechseln des zweiten Ventilstücks möglich ist. Die auswechselbare Zulaufdrossel erlaubt somit eine einfache Nachjustage des Einspritzventils bei Mengenabweichungen im Prüffeld.
Weiterentwicklungen und vorteilhafte Ausführungen der Erfindung werden durch die in den Unteransprüchen enthaltenen Merkmale ermöglicht.
Besonders vorteilhaft ist, wenn die in dem ersten Ventilstück ausgebildete Öffnung radial zum Ventilglied verlaufend aus dem Steuerdruckraum abzweigt und das zweite Ventilstück in eine sich koaxial zu der Öffnung des ersten Ventilstücks nach außen erstreckende Aufnahmebohrung des Ventilgehäuses eingesetzt ist und mit einem Endabschnitt, in welchen der Zulaufkanal einmündet, in die Öffnung des ersten Ventil- Stücks eingeführt ist. Hierdurch wird erreicht, daß das zweite Ventilstück in sehr einfach zu montierender Weise in der Aufnahmebohrung des Ventilgehäuses ausgetauscht werden kann. Es sind verschiedene Ausführungsformen des zweiten Ventilstücks möglich, welche eine Dichtung umfassen, die die Verbindung zwischen dem ersten Ventilstück und dem zweiten Ventilstück abdichtet.
In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel bildet die Innenwandung der in dem ersten Ventilstück ausgebildeten Öffnung eine vorzugsweise konusförmige Sitzfläche für eine an der Außenwandung des zweiten Ventilstücks ausgebildete Dichtkante.
Der ohnehin vorgesehene Anschlußstutzen für den Kraftstoff- hochdruckanschluß des Enspritzventils kann vorteilhaft zugleich als Spannteil verwandt werden, welches zumindest mittelbar das zweite Ventilstück gegen das erste Ventilstück vorspannt. In einem Ausführungsbeispiel ist zwischen dem Anschlußstutzen und dem zweiten Ventilstück ein Federelement eingespannt, welches die Dichtkante des zweiten Ventilstücks gegen eine konusförmige Sitzfläche des Ventilstücks preßt.
Vorteilhaft kann ein Bohrverschnitt vermieden werden, falls eine in dem Ventilgehäuse angeordnete, die Einspritzöffnung mit dem einzuspritzenden Kraftstoff versorgende Druckbohrung, vorzugsweise im Bereich des Federelementes, in die das zweite Ventilstück aufnehmende Aufnahmebohrung einmündet.
In einem zweiten Ausführungsbeispiel ist das zweite Ventil - stück einstückig mit dem Anschlußstutzen für den Kraftstoffhochdruckanschluß ausgebildet und mit einer Sitzdichtung versehen. Eine den Zulauf anal umgebende Abstufung ist an der Außenwandung des zweiten Ventilstücks vorgesehen, durch welche eine ringförmige Auflagefläche für einen Dichtring ausgebildet wird, der mit seiner von der Auflagefläche abgewandten Seite gegen das erste Ventilstück gepreßt wird. Der Hochdruckanschluß erfolgt in diesem Fall über eine Bohrung, welche zwischen der Zulaufdrossel und dem vom Steuerdruckraum abgewandten Einlaß des Zulaufkanals in den Zulaufkanal einmündet und den Zulaufkanal mit einer in dem Ventilgehäuse angeordneten Druckbohrung verbindet, welche die Einspritzöffnung mit dem einzuspritzenden Kraftstoff versorgt.
Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung erläutert . Es zeigt
Fig. la einen Schnitt durch den oberen Teil eines aus dem Stand der Technik bekannten Kraftstoffeinspritzventils mit Magnetsteller,
Fig. lb einen Schnitt durch den unteren Teil des bekannten Kraftstoffeinspritzventils aus Fig. la,
Fig. 2 einen Teilschnitt aus einem ersten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils und Fig. 3 einen Teilschnitt aus einem zweiten Ausführungsbei- spiel eines erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils .
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In Fig. la und Fig. lb ist ein Schnitt durch ein elektrisch gesteuertes Kraf stoffeinspritzventil nach dem Stand der Technik dargestellt, wie es beispielsweise aus der DE 196 50 865 AI bekannt ist. Ein solches Kraftstoffeinspritzventil ist zur Verwendung in einer Kraftstoffeinspritzanlage bestimmt, die mit einem Kraftstoffhochdruckspeicher ausgerüstet ist, der durch eine Hochdruckförderpumpe kontinuierlich mit Hochdruckkraftstoff versorgt wird und von dem aus dieser Kraftstoff unter Einspritzdruck über einzelne elektrisch gesteuerte Einspritzventile der Brennkraftmaschine zugeführt werden kann. Das in den Figuren la und lb gezeigte Kraftstoffeinspritzventil 1 weist dabei ein Ventilgehäuse 4 mit einer Längsbohrung 5 auf, in der ein zum Beispiel als Druckstange ausgebildetes, kolbenartiges Teil 6 angeordnet ist, das an seinem einen Ende über ein Druckstück 67 auf eine in einem Düsenkörper 65 angeordnete Ventilnadel 60 einwirkt, welche durch die Schließkraft einer Düsenfeder 63 und die Druckkraft des Teils 6 wenigstens eine Einspritzöffnung 7 im Düsenkörper 65 verschließt. Der Düsenkörper ist mittels eines Spiralspannstiftes 66 und einer Düsenspannmutter 64 mit dem Ventilkörper verbunden. An der Ventilnadel 60 ist in bekannter Weise eine Druckschulter 68 ausgebildet, die in einem Druckraum 61 des Düsenkörpers 65 angeordnet ist. Der Druckraum 61 wird über eine Druckbohrung 8 mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff versorgt. Bei einer Öffnungshubbewegung des Teiles 6 wird die Ventilnadel 60 durch den ständig an der Druckschulter 68 angreifenden Kraftstoffhochdruck im Druckraum 61 entgegen der Schließkraft der Feder 63 angehoben. Durch die dann mit dem Druckraum 61 verbundene Einspritzöffnung 7 erfolgt die Einspritzung des Kraftstoffs in den Brennraum der Brennkraftmaschine . Durch Absenken des Teiles 6 wird die Ventilnadel 60 in Schließrichtung der Federkraft der Feder 63 in den Ventilsitz 62 des Einspritzventils gedrückt und der Einspritzvorgang beendet.
Wie am besten in Fig. la zu erkennen ist, wird das Teil 6 an seinem der Ventilnadel 60 gegenüber liegenden Ende in einer Zylinderbohrung 11 geführt, die in einem Ventilstück 12 eingebracht ist, welches in das Ventilgehäuse 4 eingesetzt ist. In der Zylinderbohrung 11 schließt die Stirnseite 13 des Teiles 6 einen Steuerdruckraum 14 ein, der über einen Zulaufkanal 16 mit einem Kraftstoffhochdruckanschluß 3 verbunden ist. Der Zulaufkanal 16 ist im wesentlichen dreiteilig ausgebildet. Eine radial durch die Wand des Ventilstücks 12 führende Bohrung, deren Innenwände auf einem Teil ihrer Länge eine Zulaufdrossel 15 ausbilden, ist mit einem das Ventilstück umfangsseitig umgebenden Ringraum 20 ständig ver- bunden, welcher Ringraum wiederum über einen in den Zulauf- kanal eingeschobenen Kraftstoffilter 42 in ständiger Verbindung mit dem Kraftstoffhochdruckanschluß 3 eines in das Ventilgehäuse 4 einschraubbaren Anschlußstutzens 9 steht. Der Ringraum 20 ist über einen Dichtring 39 zur Längsbohrung 5 abgedichtet . Über den Zulaufkanal 16 ist der Steuerdruckraum 14 dem im Kraftstoffhochdruckspeicher herrschenden hohen Kraftstoffdruck ausgesetzt. Koaxial zum Teil 6 zweigt aus dem Steuerdruckraum 14 eine im Ventilstück 12 verlaufende Bohrung ab, die einen mit einer Ablaufdrossel 18 versehenen Ablaufkanal 17 bildet, der in einen Entlastungsraum 19 einmündet, der mit einem Kraftstoffniederdruckanschluß 10 verbunden ist, welcher wiederum in nicht weiter dargestellter Weise mit einem Kraftstoffrücklauf des Einspritzventils 1 verbunden ist. Der Austritt des Ablaufkanals 17 aus dem Ventilstück 12 erfolgt im Bereich eines kegelförmig angesenkten Teiles 21 der außenliegenden Stirnseite des Ventilstückes 12. Das Ventilstück 12 ist dabei in einem Flanschbereich 22 fest über ein Schraubglied 23 mit dem Ventilgehäuse 4 verspannt .
In dem kegelförmigen Teil 21 ist ein Ventilsitz 24 ausgebildet, mit dem ein Steuerventilglied 25 eines das Einspritzventil steuernden Magnetventils 30 zusammen wirkt. Das Steuerventilglied 25 ist mit einem zweiteiligen Anker in Form eines Ankerbolzens 27 und einer Ankerscheibe 28 gekoppelt, welcher Anker mit einem Elektromagneten 29 des Magnetventils 30 zusammen wirkt. Die Ankerplatte ist unter Einwirkung ihrer trägen Masse gegen die Vorspannkraft einer Rückholfeder 35 dynamisch verschiebbar auf dem Ankerbolzen gelagert und wird durch diese Rückholfeder im Ruhezustand gegen einen An- schlagring 26 am Ankerbolzen gedrückt. Die Rückholfeder 35 stützt sich gehäusefest über einen Flansch 32 eines den Ankerbolzen führenden Gleitstücks 34 ab, das mit diesem Flansch zwischen Ventilstück 12 und Schraubteil 23 im Ven- tilgäuse fest eingespannt ist. Der Ankerbolzen und mit ihm die Ankerscheibe und das mit dem Ankerbolzen verbundene Steuerventilglied 25 sind ständig durch eine sich gehäusefest abstützende Schließfeder 31 in Schließrichtung beaufschlagt, so daß das Steuerventilglied 25 normalerweise in Schließstellung am Ventilsitz 24 anliegt. Bei Erregung des Elektromagneten wird die Ankerplatte 28 vom Elektromagneten angezogen und dabei der Ablaufkanal 17 zum Entlastungsraum 19 hin geöffnet. Zwischen dem Steuerventilglied 25 und der Ankerplatte 28 befindet sich eine Ringschulter 33 am Ankerbolzen 27, die bei erregtem Elektromagneten am Flansch 32 anschlägt und so den Öffnungshub des Steuerventilglieds 25 begrenzt. Zur Einstellung des Öffnungshubes ist zwischen Flansch 32 und Ventilstück 12 eine Einstellscheibe 38 eingelegt. Das Öffnen und Schließen der Ventilnadel wird in folgender Weise durch das Magnetventil gesteuert. In Schließstellung des Steuerventilgliedes 25 ist der Steuerdruckraum 14 zur Entlastungsseite 19 hin verschlossen, so daß sich dort über den mit der Zulaufdrossel 15 versehenen Zulaufkanal 16 sehr schnell der hohe Druck aufbaut, der auch in dem Kraftstoffhochdruckspeicher ansteht. Über die Fläche der Stirnseite 13 erzeugt der Druck im Steuerdruckraum 14 eine Schließkraft auf das Teil 6 und die damit in Verbindung stehende Ventilnadel 60, die größer ist als die andererseits in Öffnungsrichtung in Folge des anstehenden Hochdrucks wirkenden Kräfte. Wird der Steuerdruckraum 14 durch Öffnen des Magnetventils zur Entlastungsseite 19 hin geöffnet, baut sich der Druck in dem geringen Volumen des Steuerdruckraumes 14 sehr schnell ab, da dieser über die Zulaufdrossel 15 von der Hochdruckseite abgekoppelt ist. Infolgedessen überwiegt die auf die Ventilnadel in Öffnungsrichtung wirkende Kraft aus dem an der Ventilnadel anstehenden Kraftstoffhochdruck, so daß diese nach oben bewegt und dabei die wenigstens eine Einspritzöffnung 7 zur Einspritzung geöffnet wird. Schließt jedoch das Magnetventil 30 den Ablaufkanal 17, kann der Druck im Steuerdruckraum 14 durch den über den Zulaufkanal 16 nachfließenden Kraftstoff dennoch sehr schnell wieder aufgebaut werden, so daß die ursprüngliche Schließkraft ansteht und die Ventilnadel des Kraftstoffeinspritzventils schließt. Natürlich kann an Stelle des mit dem Steuerventilglied 25 zusammenwirkenden Magnetstellers auch ein Pie- zosteller oder eine Kombination aus Piezosteller und Magnetsteller oder ein anderes Stellglied verwandt werden.
In den Figuren 2 und 3 sind zwei Ausführungsbeispiele für ei-n erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzventil dargestellt. Die Teildarstellung in Fig. 2 und Fig. 3 beschränkt sich dabei auf die von Fig. la und lb abweichenden Teile. Gleiche Teile wurden mit gleichen Bezugsziffern versehen.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel in Fig. 2 ist ein zweites Ventilstück 40 als im wesentlichen zylinderförmiges Einlegeteil ausgebildet, welches in eine Aufnahmebohrung 46 des Ventilgehäuses 4 eingesetzt ist. Der Außendurchmesser des zylinderförmigen zweiten Ventilstücks 40 ist etwas kleiner ausgebildet, als der Innendurchmesser der Aufnahmebohrung 46. Das dem Steuerdruckraum 14 zugewandte stirnseitige Ende 48 des zweiten Ventilstücks 40 weist eine umlaufende Dichtkante 53 auf, welche mit einer an dem ersten Ventilstück 12 ausgebildeten Sitzfläche 55 zusammenwirkt, wie weiter unten noch beschrieben wird. Weiterhin weist das zweite Ventilstück 40 eine axiale Bohrung auf, welche einen Abschnitt 16a des Zulaufkanals 16 bildet. Ein im Querschnitt verengter Abschnitt der Innenwandung des in dem zweiten Ventilstück 40 ausgebildeten Abschnitts 16a des Zulaufkanals bildet die Zulaufdrossel 15 aus. Die Zulaufdrossel wird in bekannter Weise in das zweite Ventilstück 40 eingebracht, welches wie das erste Ventilstück 12 beispielsweise aus Metall gefertigt sein kann. Prinzipiell können das erste und zweite Ventil- stück aber auch aus unterschiedlichen Materialien gefertigt werden. Das erste Ventilstück 12 unterscheidet sich von dem in Fig. la gezeigten Ventilstück 12 dadurch, daß an Stelle des die Zulaufdrossel 15 aufweisenden Abschnitts des Zulaufkanals 16 eine Öffnung 45 in dem ersten Ventilstück vorgesehen ist, welche sich radial zur Zylinderbohrung 11 seitlich aus dem Steuerdruckraum 14 erstreckt. Die Innenwandung 55 der Öffnung 45 bildet eine sich ausgehend vom Steuerdruckraum 14 nach außen im Durchmesser erweiternde, konusförmige Sitzfläche für das zweite Ventilstück 40 aus. Das zweite Ventilstück 40 ist mit dem Endabschnitt 48 in die Aufnahmebohrung 46 derart eingesetzt, daß die Dichtkante 53 an der konusförmigen Sitzfläche 55 anliegt und der Endabschnitt 48 des zweiten Ventilstücks 40 mit der Austrittsöffnung des Zulaufkanals 16 dem Steuerdruckraum 14 zugewandt ist. Der Anschlußstutzen 9 weist an seiner dem zweiten Ventilstück 12 zugewandten Seite eine abgestufte Ringfläche 51 auf, von der aus ein zylindrischer Vorsprung 52 des Anschlußstutzens 9 zum zweiten Ventilstück 40 hin absteht. Zwischen dem zweiten Ventilstück 40 und dem zylindrischen Vorsprung 52 ist ein Federelement 56 angeordnet, beispielsweise eine Tellerfeder oder Schraubenfeder. Der Anschlußstutzen 9 wird in eine Gewindebohrung des Ventilgehäuses 4 eingeschraubt und preßt mit dem in die Aufnahmebohrung 46 eingreifenden Vorsprung 52 das Federelement 56 gegen das zweite Ventilstück 40 an, welches hierdurch mit der Dichtkante 53 in die konische Sitzfläche 55 gepreßt wird. Ein über den Vorsprung 52 geschobener, an der Ringfläche 51 anliegender Dichtring 41 wird gleichzeitig gegen das Ventilgehäuse 4 angedrückt und dichtet das Ventilgehäuse gegen den Anschlußstutzen ab. Eine in dem Ventilgehäuse 4 angeordnete, den Druckraum 61 mit Kraftstoff versorgende Druckbohrung 8 mündet im Bereich des Federelementes 56 in die Aufnahmebohrung 46 ein. Der unter Hochdruck stehende Kraftstoff gelangt vom Kraftstoffhochdruckspeicher aus über den Kraftstoffilter zunächst in den Teil des Zulaufkanals 16, welcher im Anschlußstutzen 9 ange- ordnet ist, und von dort einerseits durch die Zwischenräume des Federelementes 56 in die Aufnahmebohrung 46 und die Druckbohrung 8 und andererseits durch den Abschnitt 16a des zweiten Ventilstücks 40 und die Zulaufdrossel 15 in den Steuerdruckraum 14. In Abweichung von dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist es auch möglich, auf das Federelement 56 zu verzichten, und das zweite Ventilstück 40 unmittelbar mit dem eingeschraubten Anschlußstutzen 9 gegen das erste Ventilstück 12 vorzuspannen. Der Vorsprung 52 des Anschlußstutzens 9 kann dann zur Verbindung der Druckbohrung 8 mit dem Zulaufkanal eine in den Zulaufkanal 16 radial einmündende seitliche Bohrung aufweisen. Auch ist es möglich, den die Öffnung 45 umgebenden Bereich des ersten Ventilstücks 12 und die Stirnseite 48 des zweiten Ventilstücks 40 eben auszugestalten und das zweite Ventilstück 40 mit einem Dichtungsring gegen den ebenen Teil der Außenwandung des ersten Ventilstücks 12 anzudrücken. In diesem Fall greift das zweite Ventilstück 40 nicht in die Öffnung 45 des ersten Ventilstücks ein.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Fig. 3 gezeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das zweite Ventilstück 40 einstückig mit dem Anschlußstutzen 9 aus Metall gefertigt. Im Prinzip ergibt sich dieses Ausführungsbeispiel dadurch, daß der zylindrische Vorsprung 52 des Anschlußstutzens 9 aus Fig. 2 etwas verlängert wird und eine weiter Abstufung aufweist, welche eine ringförmige Auflagefläche 57 für einen weiteren Dichtring 54 bildet, beispielsweise eine Viton- Dichtung. Von der Auflagefläche 57 steht ein weiterer zylindrischer Vorsprung ab, der mit seiner Stirnseite 48 in die Öffnung 45 des ersten Ventilstücks 12 eingreift. Der Dichtring 54 wird beim Einschrauben des Anschlußstutzens 9 in die Gewindebohrung des Ventilgehäuses 4 gegen die Außenwandung des ersten Ventilstücks 12 gepreßt, wodurch der Steuerdruckraum 14 abgedichtet wird. Zwischen der Zulaufdrossel 15 und dem vom Steuerdruckraum 14 abgewandten Einlaß 3 des Zulaufkanals 16 mündet eine Querbohrung 58 in den Zulaufkanal 16 ein, welche den Zulaufkanal mit der in dem Ventilgehäuse 4 angeordneten Druckbohrung 8 verbindet. Vorzugsweise ist diese Querbohrung 58 in etwa koaxial zu der Druckbohrung 8 in den Anschlußstutzen 3 eingebracht.

Claims

Ansprüche
1. Kraftstoffeinspritzventil (1) für Brennkraftmaschinen mit einem Ventilgehäuse (4) und einem axial beweglichen Ventilglied (60) zum Öffnen und Schließen einer Einspritzöffnung (7) des Einspritzventils und mit einem in Schließrichtung des Ventilgliedes (60) wirkenden Teil (6) , das mit seinem von der Einspritzöffnung (7) abgewandten Ende (13) in einer Bohrung (11) eines in das Ventilgehäuse (4) eingesetzten ersten Ventilstücks (12) geführt wird und mit diesem Ende (13) in dem ersten Ventilstück (12) einen Steuerdruckraum (14) einschließt, welcher Steuerdruckraum (14) über einen mit wenigstens einer Zulaufdrossel (15) versehenen Zulaufkanal (16) mit einem Kraftstoffhochdruckanschluß (3) und über einen von einem beweglichen Steuerventilglied (25) verschließbaren, eine Ablaufdrossel aufweisenden Ablaufkanal (17) mit einem Kraftstoffniederdruckanschluß (10) verbindbar ist, wobei über den vom Steuerventilglied (25) gesteuerten Kraftstoffdruck im Steuerdruckraum (14) der Einspritzvorgang steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der mit der Zulaufdrossel (15) versehene Abschnitt (16a) des Zulauf- kanals (16) an einem in das Ventilgehäuse (4) eingesetzten zweiten Ventilstück (40) angeordnet ist, welches zweite Ventilstück (40) mit einer in dem ersten Ventilstück (12) ausgebildeten Öffnung (45) derartig verbunden ist, daß der mit der Zulaufdrossel (15) versehene Abschnitt (16a) des Zulauf- kanals (16) des zweiten Ventilstücks (40) in den Steuerdruckraum (14) des ersten Ventilstücks (12) einmündet.
2. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem ersten Ventilstück (12) ausgebildete Öffnung (45) radial zur Achse der Bohrung (11) verlaufend aus dem Steuerdruckraum (14) abzweigt und daß das zweite Ventilstück (40) in eine sich koaxial zu der Öffnung (45) des ersten Ventilstücks (12) nach außen erstreckende
Aufnahmebohrung (46) des Ventilgehäuses (4) eingesetzt ist und mit einem Endabschnitt (48) , in welchen der Zulaufkanal
(16) einmündet, in die Öffnung (45) des ersten Ventilstücks
(12) eingeführt ist.
3. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dichtung (53,54) vorgesehen ist, welche die Verbindung zwischen dem ersten Ventilstück (12) und dem zweiten Ventilstück (40) abdichtet.
4. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein den Kraftstoffhochdruckanschluß (3) aufweisender, an dem Ventilgehäuse (4) befestigbarer Anschlußstutzen (9) des Enspritzventils (1) ein Spannteil bildet, welches zumindest mittelbar das zweite Ventilstück (40) gegen das erste Ventilstück (12) vorspannt.
5. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwandung (55) der in dem ersten Ventilstück (12) ausgebildeten Öffnung (45) eine Sitzfläche für eine an der Außenwandung des zweiten Ventilstücks (40) ausgebildete Dichtkante (53) bildet.
6. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sitzfläche (55) konusförmig ausgebildet ist.
7. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Anschlußstutzen (9) und dem zweiten Ventilstück (40) ein Federelement (56) eingespannt ist, welches die Dichtkante (53) des zweiten Ventilstücks (40) gegen die Sitzfläche (55) preßt.
8. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine in dem Ventilgehäuse (4) angeordnete, die Einspritzöffnung (7) mit dem einzuspritzenden Kraftstoff versorgende Druckbohrung (8) , vorzugsweise im Bereich des Federelementes (56) , in die das zweite Ventilstück (40) aufnehmende Aufnahmebohrung (46) einmündet.
9. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ventilstück (40) einstückig mit dem den Kraftstoffhochdruckanschluß (3) aufweisenden, an dem Ventilgehäuse (4) befestigbaren Anschlußstutzen (9) ausgebildet ist.
10. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine den Zulaufkanal (16) umgebende Abstufung an der Außenwandung des zweiten Ventilstücks (40) vorgesehen ist, durch welche eine ringförmige Auflagefläche
(57) für einen der Dichtung dienenden Dichtring (54) ausgebildet wird, der mit seiner von der Auflagefläche (57) abgewandten Seite gegen das erste Ventilstück (12) gepreßt wird und die Öffnung (45) des Steuerdruckraums (14) abdichtet.
11. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Zulaufdrossel (15) und dem vom Steuerdruckraum (14) abgewandten Einlaß (3) des Zulaufkanals (16) eine Bohrung (58) in den Zulaufkanal (16) einmündet, welche den Zulaufkanal mit einer in dem Ventilgehäuse (4) angeordneten Druckbohrung (8) verbindet, welche Druckbohrung (8) die Einspritzöffnung (7) mit dem einzuspritzenden Kraftstoff versorgt.
12. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Zulaufkanal (16) einmündende Bohrung (48) in etwa koaxial zu der Druckbohrung (8) in den Anschlußstutzen (3) eingebracht ist.
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