EP1576279B1 - Brennstoffeinspritzventil - Google Patents

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EP1576279B1
EP1576279B1 EP03812549A EP03812549A EP1576279B1 EP 1576279 B1 EP1576279 B1 EP 1576279B1 EP 03812549 A EP03812549 A EP 03812549A EP 03812549 A EP03812549 A EP 03812549A EP 1576279 B1 EP1576279 B1 EP 1576279B1
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fuel injection
injection valve
tube
fuel
nozzle body
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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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
    • F02M55/00—Fuel-injection apparatus characterised by their fuel conduits or their venting means; Arrangements of conduits between fuel tank and pump F02M37/00
    • 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
    • F02M51/00—Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/0603—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using piezoelectric or magnetostrictive operating means
    • 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
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/26—Fuel-injection apparatus with elastically deformable elements other than coil springs

Definitions

  • the invention relates to a fuel injection valve according to the preamble of the main claim.
  • a metering valve for metering of liquids or gases in particular an injection valve for fuel injection systems in internal combustion engines known which has a piezo stack actuator, the change in length is transmitted upon application of an excitation voltage to a metering opening controlling valve needle and determines the stroke of the valve needle.
  • the substance to be metered is supplied via a supply line, which is designed in the form of a deep hole in the valve body.
  • a disadvantage of the publication DE 35 33 085 A1 known injection valve is that the housing of the injector is very solid and therefore heavy and bulky. It requires a large installation space and increased material and manufacturing costs.
  • the bore is partly due to the manufacturing process with contaminants such as drilling residues provided, on the other hand due to the material of the housing and the relatively rough surface to clean bad.
  • the substance to be metered is subject to a high degree of contamination, which can lead to deposits and subsequent malfunction of the valve.
  • DE 101 10 678 A1 describes three embodiments of a fuel injection valve.
  • the fuel is passed through a separate, outwardly curved pipe to the valve housing.
  • the fuel is supplied through a fuel tube, which is arranged parallel to the valve axis in the fuel injection valve, and is connected via oblique bores to the Kraftstoffzu Glassstutzen or the valve interior.
  • the fuel is passed through an annular gap-shaped cavity between the actuator housing and a slid cylinder tube to the injection nozzle.
  • the fuel supply line In order to minimize the pressure oscillations arising during the opening and closing of the injection nozzle, the fuel supply line must conduct the largest possible volume of fuel with the lowest possible flow resistance to the injection nozzle.
  • the fuel supply should also be subject to a few impurities that form deposits and increase the flow resistance.
  • the fuel injection valve according to the invention with the characterizing features of claim 1 has the advantage that the tube which carries the fuel from the supply to the valve group, separately manufactured and attachable to the fuel injector, whereby with a suitable choice of material a higher cleanliness level of the fuel through a smooth Surface with less wetting and the lack of a dead volume can be achieved.
  • the tube is also rectilinear over its entire axial length and is connected to a decentralized attached inlet nozzle, which is arranged on an axis parallel to a longitudinal axis of the fuel injection valve axis to.
  • the advantage here is in particular the common integrated arrangement of the fuel injection valve and the tube in a common housing.
  • the tube is made of steel and has an inner diameter of about 3 mm with a wall thickness of about 0.4 mm.
  • Fig. 1A shows a schematic section through a first embodiment of an exemplary fuel injection valve.
  • the fuel injection valve 1 comprises an actuator 2, which is preferably designed as a piezoelectric actuator 2.
  • the actuator 2 is encapsulated to protect against tensile stress in a sleeve 3.
  • the consisting of the sleeve 3, the actuator 2 and a biased in the sleeve 3 against the actuator 2 biasing spring component 4 can be pre-assembled and then introduced into a housing 5 of the fuel injection valve 1.
  • the fully assembled component is fixed by a support ring 6 in the housing 5.
  • the actuating element 7 and the sleeve 3 are sealed by means of a corrugated pipe seal 8 against the fuel injector 1 flowing through the fuel.
  • An unspecified hydraulic coupler 9 is arranged on the inflow side of the actuator 2.
  • a valve needle 10 is positively connected to the actuating element 7 and / or formed in one piece. It extends in the outflow direction into a valve group 11, which may be formed in any, the requirements of the fuel injector 1 sufficient type.
  • valve closing body 12 On the valve needle 10, a valve closing body 12 is formed, which cooperates with a valve seat surface 13 to a sealing seat.
  • the biasing spring 4 acts on the valve needle 10 against a discharge direction, so that the fuel injection valve 1 is kept closed in the non-energized state of the actuator 2.
  • the fuel injection valve 1 is designed in the form of an outwardly opening fuel injection valve 1.
  • the valve group 11 is located in a nozzle body 14, which is sealed by a seal 15 against a cylinder head, not shown.
  • the housing 5 is adjoined to the nozzle body 14 on the inlet side.
  • the fuel injection valve 1 has a tube 16 arranged parallel to it, which leads the fuel supplied via an inlet connection 17 to the valve group 11.
  • the tube 16 is integrated into the housing 5 of the fuel injection valve 1. It runs downstream of a arranged in the inlet nozzle 17 filter element 18 after a first bend 21 parallel to a longitudinal axis 23 of the fuel injection valve 1 at this and flows outflow of the support ring 6 after a second bend 22 through a transverse bore 20 in a Recess 19 of the nozzle body 14 a. At this point, the tube 16 is tightly connected to the nozzle body 14, for example, soldered or welded.
  • a transverse bore 20 is provided, which connects at right angles to the tube 16 and forms the connection to the nozzle body 14.
  • Advantage of this embodiment is the easier manufacturability of the tube 16, which runs straight and without kinks on the fuel injector 1 along.
  • the invention is not limited to the illustrated embodiments and also suitable for any other construction of fuel injection valves 1.

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Abstract

Ein Brennstoffeinspritzventil (1), insbesondere ein Brennstoffeinspritzventil (1) für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, umfasst einen piezoelektrischen oder magnetostriktiven Aktor (2), der einen in einem Düsenkörper (14) angeordneten Ventilschliesskörper (12) betätigt, der mit einer Ventilsitzfläche (13) zu einem Dichtsitz zusammenwirkt. Zwischen einem Zulaufstutzen (17) und dem Düsenkörper (14) ist ein Rohr (16) ausgebildet, durch welches über den Zulaufstutzen (17) zugeführter Brennstoff zum Dichtsitz geleitet wird.

Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs.
  • Aus der DE 35 33 085 A1 ist ein Zumeßventil zur Dosierung von Flüssigkeiten oder Gasen, insbesondere ein Einspritzventil für Kraftstoff-Einspritzsysteme in Brennkraftmaschinen bekannt, welches einen Piezo-Stapelaktor aufweist, dessen Längenänderung bei Anlegen einer Erregerspannung auf eine eine Zumeßöffnung steuernde Ventilnadel übertragen wird und den Hubweg der Ventilnadel bestimmt. Der zuzumessende Stoff wird über eine Zuleitung zugeführt, welche in Form einer Tieflochbohrung im Ventilkörper ausgeführt ist.
  • Nachteilig an dem aus der Druckschrift DE 35 33 085 A1 bekannten Einspritzventil ist, daß das Gehäuse des Einspritzventils sehr massiv und damit schwer und voluminös ist. Es erfordert einen großen Einbauraum sowie erhöhte Material- und Herstellungskosten.
  • Weiterhin ist die Bohrung einerseits bedingt durch den Herstellungsprozeß mit Verschmutzungen wie Bohrrückständen versehen, andererseits bedingt durch das Material des Gehäuses sowie der verhältnismäßig rauhen Oberfläche schlecht zu reinigen. Dadurch ist der zuzumessende Stoff einem hohen Verschmutzungsgrad unterworfen, welcher zu Ablagerungen und zu nachfolgenden Fehlfunktionen des Ventils führen kann.
  • DE 101 10 678 A1 beschreibt drei Ausführungsbeispiele eines Brennstoffeinspritzventils. Im ersten Ausführungsbeispiel wird der Kraftstoff über ein separates, nach außen geschwungenes Rohr zum Ventilgehäuse geführt. Im zweiten Ausführungsbeispiel wird der Kraftstoff durch ein Kraftstoffröhrchen, das parallel zur Ventilachse im Brennstoffeinspritzventil angeordnet ist, und über Schrägbohrungen mit dem Kraftstoffzuführstutzen bzw. dem Ventilinnenraum verbunden ist, zugeführt. Im dritten Ausführungsbeispiel wird der Kraftstoff durch einen ringspaltförmigen Hohlraum zwischen Aktuatorgehäuse und einem aufgeschobenem Zylinderrohr zur Einspritzdüse geführt.
  • Um die beim Öffnen und Schließen der Einspritzdüse entstehenden Druckschwingungen zu minimieren, muss die Kraftstoffzuleitung ein möglichst großes Kraftstoffvolumen mit geringstmöglichem Strömungswiderstand zur Einspritzdüse leiten. Die Kraftstoffzuleitung soll zudem mit wenigen Verunreinigungen behaftet sein, die Ablagerungen bilden und den Strömungswiderstand erhöhen.
  • Es stellt sich daher die Aufgabe ein Brennstoffeinspritzventil zu schaffen, dessen Kraftstoffzuleitung ein möglichst großes Kraftstoffvolumen mit geringst möglichem Strömungswiderstand zur Einspritzdüse weiterleitet und gleichzeitig einfach herzustellen und einfach in der Montage ist.
    • Vorteile der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß das Rohr, welches den Brennstoff von der Zufuhr zur Ventilgruppe führt, separat herstellbar und an dem Brennstoffeinspritzventil anbringbar ist, wodurch bei geeigneter Materialwahl ein höheres Sauberkeitsniveau des Brennstoffs durch eine glatte Oberfläche mit geringerer Benetzung und das Fehlen eines Totvolumens erzielt werden kann.
  • Das Rohr ist zudem über seine gesamte axiale Länge geradlinig ausgebildet und setzt an einem dezentral angesetzten Zulaufstutzen, der auf einer zu einer Längsachse des Brennstoffeinspritzventils parallelen Achse angeordnet ist, an.
  • Durch die in den abhängigen, Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.
  • Von Vorteil ist dabei insbesondere die gemeinsame integrierte Anordnung des Brennstoffeinspritzventils und des Rohres in einem gemeinsamen Gehäuse.
  • Vorteilhafterweise ist das Rohr aus Stahl gefertigt und weist einen Innendurchmesser von ca. 3 mm bei einer Wandstärke von ca. 0,4 mm auf.
    • Zeichnung
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1A
    eine schematische Darstellung eines ersten Beispiels eines Brennstoffeinspritzventils;
    Fig. 1B
    einen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines Brennstoffeinspritzventils entlang der Linie IB-IB in Fig. 1A; und
    Fig. 2
    ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils.
  • Fig. 1A zeigt einen schematischen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiels eines beispielhaften Brennstoffeinspritzventils 1.
  • Das Brennstoffeinspritzventil 1 umfaßt einen Aktor 2, welcher vorzugsweise als piezoelektrischer Aktor 2 ausgebildet ist. Der Aktor 2 ist zum Schutz gegen Zugbelastung in einer Hülse 3 gekapselt. Das aus der Hülse 3, dem Aktor 2 und einer in der Hülse 3 gegen den Aktor 2 verspannten Vorspannfeder 4 bestehende Bauteil kann vormontiert und dann in ein Gehäuse 5 des Brennstoffeinspritzventils 1 eingebracht werden. Das fertig montierte Bauteil ist durch einen Stützring 6 im Gehäuse 5 fixiert.
  • Ein Betätigungselement 7, an welchem sich der Aktor 2 abstützt, durchgreift die Hülse 3 in einer Betätigungsrichtung des Aktors 2. Das Betätigungselement 7 und die Hülse 3 sind mittels einer Wellrohrdichtung 8 gegen den das Brennstoffeinspritzventil 1 durchströmenden Brennstoff abgedichtet. Ein nicht weiter spezifizierter hydraulischer Koppler 9 ist zuströmseitig des Aktors 2 angeordnet.
  • Eine Ventilnadel 10 ist mit dem Betätigungselement 7 kraftschlüssig verbunden und/oder einstückig ausgebildet. Sie erstreckt sich in Abströmrichtung in eine Ventilgruppe 11, welche in beliebiger, den Anforderungen an das Brennstoffeinspritzventil 1 genügender Art ausgebildet sein kann.
  • An der Ventilnadel 10 ist ein Ventilschließkörper 12 ausgebildet, welcher mit einer Ventilsitzfläche 13 zu einem Dichtsitz zusammenwirkt. Die Vorspannfeder 4 beaufschlagt die Ventilnadel 10 entgegen einer Abströmrichtung, so daß das Brennstoffeinspritzventil 1 im nichterregten Zustand des Aktors 2 geschlossen gehalten wird.
  • In dem in Fig. 1A dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ist das Brennstoffeinspritzventil 1 in Form eines nach außen öffnenden Brennstoffeinspritzventils 1 ausgeführt. Die Ventilgruppe 11 befindet sich in einem Düsenkörper 14, der durch eine Dichtung 15 gegen einen nicht dargestellten Zylinderkopf abgedichtet ist. An den Düsenkörper 14 schließt sich zulaufseitig das Gehäuse 5 an.
  • Das Brennstoffeinspritzventil 1 weist ein parallel zu diesem angeordnetes Rohr 16 auf, welches den über einen Zulaufstutzen 17 zugeführten Brennstoff zur Ventilgruppe 11 leitet. Das Rohr 16 ist dabei in das Gehäuse 5 des Brennstoffeinspritzventils 1 integriert. Es verläuft abströmseitig eines in dem Zulaufstutzen 17 angeordneten Filterelements 18 nach einer ersten Biegung 21 parallel zu einer Längsachse 23 des Brennstoffeinspritzventils 1 an diesem und mündet abströmseitig des Stützrings 6 nach einer zweiten Biegung 22 durch eine Querbohrung 20 in eine Ausnehmung 19 des Düsenkörpers 14 ein. An dieser Stelle ist das Rohr 16 mit dem Düsenkörper 14 dicht verbunden, beispielsweise verlötet oder verschweißt.
  • Das Rohr 16 ist dabei vorzugsweise aus Stahl hergestellt und weist einen Innendurchmesser von ca. 3 mm bei einer Wandstärke von ca. 0,4 mm auf. Das Rohr 16 ist in einfacher Weise herstellbar und billiger als eine herkömmliche Tieflochbohrung, welche zudem hohe Anforderungen an die Wandstärke des Brennstoffeinspritzventils 1 stellt, welches dadurch erheblich größer als das erfindungsgemäß ausgestaltete Brennstoffeinspritzventil 1 ist.
    • Fig. 1B zeigt einen Querschnitt durch das in Fig. 1A dargestellte Brennstoffeinspritzventil 1 entlang der Linie IB-IB in Fig. 1A. Das parallel zum Brennstoffeinspritzventil 1 verlaufende Rohr 16, welches in das gemeinsame Gehäuse 5 integriert ist, ist auf der rechten Seite erkennbar. Das Brennstoffeinspritzventil 1 ist durch die Anbringung des Rohres 16 nur geringfügig verdickt und beansprucht in seiner Einbaulage im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine nur unwesentlich mehr Platz als ein Brennstoffeinspritzventil 1 ohne das erfindungsgemäße Rohr 16.
    • Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1. Bereits anhand von Fig. 1A erläuterte Bauelemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • Im Gegensatz zu dem in Fig. 1A dargestellten ersten Ausführungsbeispiel, bei welchem das Rohr 16 unter einer ersten Biegung 21 zunächst aus einer Längsachse 23 des Brennstoffeinspritzventils 1 nach radial außen verlegt wird und dann nach einer zweiten Biegung 22 wieder in den Düsenkörper 14 einmündet, ist das in Fig. 2 dargestellte Rohr 16 über seine gesamte axiale Länge geradlinig ausgebildet. Es setzt an einem dezentral angesetzten Zulaufstutzen 17, welcher auf einer zur Längsachse 23 des Brennstoffeinspritzventils 1 parallelen Achse 24 angeordnet ist, an und verläuft auf seiner gesamten axialen Länge achsparallel zur Längsachse 23 des Brennstoffeinspritzventils 1. Im Bereich des Düsenkörpers 14 ist wiederum eine Querbohrung 20 vorgesehen, welche rechtwinklig an das Rohr 16 anschließt und die Verbindung zum Düsenkörper 14 bildet. Vorteil dieser Ausführungsvariante ist die einfachere Herstellbarkeit des Rohres 16, welches gerade und ohne Knicks am Brennstoffeinspritzventil 1 entlang verläuft.
  • Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt und auch für beliebige andere Bauweisen von Brennstoffeinspritzventilen 1 geeignet.

Claims (6)

  1. Brennstoffeinspritzventil (1), insbesondere Brennstoffeinspritzventil (1) für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, mit einem piezoelektrischen oder magnetostriktiven Aktor (2), der einen in einem Düsenkörper (14) angeordneten Ventilschließkörper (12) betätigt, der mit einer Ventilsitzfläche (13) zu einem Dichtsitz zusammenwirkt, wobei zwischen einem Zulaufstutzen (17) und dem Düsenkörper (14) ein vom Aktor (2) separiertes Rohr (16) ausgebildet ist, durch welches über den Zulaufstutzen (17) zugeführter Brennstoff zum Dichtsitz geleitet wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Rohr (16) über seine gesamte axiale Länge geradlinig ausgebildet ist und an einem dezentral angesetzten Zulaufstutzen ansetzt, der auf einer zu einer Längsachse (23) des Brennstoffeinspritzventils (1) parallelen Achse (24) angeordnet ist.
  2. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Rohr (16) in einem Gehäuse (5) des Brennstoffeinspritzventils (1) integriert ist.
  3. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Rohr (16) aus Stahl hergestellt ist und einen Innendurchmesser von ca. 3 mm bei einer Wandstärke von ca. 0,4 mm aufweist.
  4. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Rohr (16) unter einem Abstand achsparallel auf einer Achse (24) am Brennstoffeinspritzventil (1) entlang verläuft.
  5. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Rohr (16) an einer Querbohrung (20) am Düsenkörper (14) fixiert ist.
  6. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Rohr (16) mit dem Düsenkörper (14) verschweißt, verlötet oder eingepresst ist.
EP03812549A 2002-12-11 2003-07-04 Brennstoffeinspritzventil Expired - Lifetime EP1576279B1 (de)

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EP1576279A1 EP1576279A1 (de) 2005-09-21
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