EP1671029A2 - Kraftstoff-einspritzvorrichtung, insbesondere f r eine brenn kraftmaschine mit kraftstoff-direkteinspritzung - Google Patents

Kraftstoff-einspritzvorrichtung, insbesondere f r eine brenn kraftmaschine mit kraftstoff-direkteinspritzung

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EP1671029A2
EP1671029A2 EP04762588A EP04762588A EP1671029A2 EP 1671029 A2 EP1671029 A2 EP 1671029A2 EP 04762588 A EP04762588 A EP 04762588A EP 04762588 A EP04762588 A EP 04762588A EP 1671029 A2 EP1671029 A2 EP 1671029A2
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EP
European Patent Office
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fuel injection
injection device
valve element
sleeve part
housing
Prior art date
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EP04762588A
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EP1671029B1 (de
Inventor
Siegfried Ruthardt
Holger Rapp
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Publication of EP1671029B1 publication Critical patent/EP1671029B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M47/00—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/02—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
    • F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/04—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series
    • F02M61/10—Other injectors with elongated valve bodies, i.e. of needle-valve type
    • F02M61/12—Other injectors with elongated valve bodies, i.e. of needle-valve type characterised by the provision of guiding or centring means for valve bodies

Definitions

  • Fuel injection device in particular for an internal combustion engine with direct fuel injection
  • the invention relates to a fuel injection device, in particular for an internal combustion engine with direct fuel injection, with a housing and a valve element arranged in a housing recess, to which at least one fuel outlet channel is assigned, and with a sleeve part which is coaxial with the valve element and which is on the valve element sitting.
  • a fuel injection device of the type mentioned above is known from DE 101 22 256 AI.
  • This shows a fuel injection device with a nozzle body in which a longitudinal bore is present.
  • an elongated valve element is guided in some areas.
  • the valve element is “stroke-controlled”, that is to say that at its end facing away from a combustion chamber in the installed position it has a control surface which delimits a hydraulic control chamber. If there is high pressure in the hydraulic control room, the valve element is pressed into its closed position. In the event of a pressure drop, the valve element can be opened by an actuating device acting in the opening direction.
  • the control chamber is delimited radially outwards by a sleeve part which is fluid-tight on an end region of the valve element is pushed on and pressed by a spring against a control part opposite the control surface.
  • the valve element has a guide section approximately in its axial center, which cooperates with a corresponding guide section of the longitudinal bore in the housing.
  • the valve element is guided relative to the housing and prevents it from tilting in relation to the longitudinal axis of the housing during operation.
  • the sleeve part at the end which radially delimits the control chamber, is not radially fixed in relation to the recess in the housing.
  • the object of the present invention is to develop a fuel injection device of the type mentioned at the outset in such a way that it can be produced as inexpensively as possible.
  • Injection device of the type mentioned at the outset in that it comprises alignment means which radially align the sleeve part with respect to the housing recess, and in that the valve element is guided in the sleeve part.
  • the radial position and axial alignment of the sleeve part are clearly defined by the alignment means. Therefore, it can very well form one or the only guide for the valve element. On the complex and expensive production of guide surfaces in the wall of the Housing recess can therefore be dispensed with in the fuel injection device according to the invention. It is therefore comparatively inexpensive.
  • the alignment means comprise at least one peripheral wall on the sleeve part, which abuts the wall of the housing recess.
  • the sleeve part is more or less a fitting ring that is pressed into the housing recess, for example. This is particularly simple, robust and inexpensive.
  • the alignment means prefferably have a plurality of radially extending webs, each of which abuts the wall of the housing recess with its projecting end.
  • Such webs automatically form free spaces between the webs, which for example can be part of a fluid connection from a high-pressure connection to the fuel outlet channel. This facilitates and simplifies the flow guidance in the fuel injection device according to the invention.
  • the free spaces between the webs be dimensioned such that a desired throttling effect is achieved.
  • the sleeve part therefore has a double function, because it also serves to coordinate the dynamics of the valve element during its opening and closing operation.
  • Another particularly preferred embodiment of the fuel injection device according to the invention provides that at the end of the valve element facing away from the combustion chamber in the installed position there is a control surface which acts in the closing direction and which has a hydraulic control surface
  • the sleeve element protrudes beyond this end of the valve element at least when the valve element is closed and is pressed by a pretensioning device against a wall of a counter element opposite the control surface, in such a way that it seals the control space against the counter element.
  • the sleeve part has a double function: in addition to guiding the valve element, it also serves to radially delimit the control chamber and to seal the control chamber from the counter element.
  • the corresponding fuel injection device is therefore comparatively compact.
  • the alignment means comprise a conical recess in the wall of the counter element in the region of the housing recess, such that the sleeve part is centered by the conical recess.
  • the sleeve part can be aligned with respect to the housing recess without angular errors between the wall of the counter element and the orientation of the housing recess play a role. This simplifies production and lowers the manufacturing costs of the fuel injection device according to the invention.
  • the reliability during operation of the fuel injection device according to the invention is increased, since the sealing of the
  • Control room is guaranteed even with such angular errors.
  • the correct alignment of the housing and the counter element to one another is carried out by simple and customary measures, for example dowel pins, a centering groove, or the like.
  • the alignment means may comprise an overall conical wall of the counter element opposite the control surface and a corresponding housing wall which is complementary thereto, such that the sleeve part and the housing are centered by the conical wall.
  • the centering of the sleeve part with respect to the housing is automatically ensured, without contact between the sleeve part and the housing or other alignment means for aligning the counter element with respect to the housing being required.
  • the assembly of such a fuel injection device is very simple.
  • the wall of the counter element is conically concave. In principle, however, it is also conceivable that this wall is designed conically convex. In both cases, the wall can be manufactured very easily and ensures that the sleeve part is well centered.
  • the valve element has a guide section which is guided in the sleeve part and has a larger diameter than an area of the valve element around which the biasing device is arranged. In this way, contact between the pretensioning device and the valve element, which would cause sliding friction during the operation of the fuel injection device, is avoided. This allows even better and more accurate fuel injection.
  • Figure 1 is a schematic representation of a fuel system of an internal combustion engine with a fuel injection device
  • FIG. 2 shows a partial section through a first exemplary embodiment of the fuel injection device from FIG. 1;
  • Figure 4 is a partial section similar to Figure 2 of a second embodiment.
  • Figure 5 is a partial section similar to Figure 2 of a third embodiment.
  • a fuel system of an internal combustion engine bears the reference number 10 overall. It comprises a fuel tank 12, from which a delivery system 14 conveys the fuel to a fuel collecting line (“rail”) 16.
  • the conveyor system 14 can comprise, for example, a prefeed pump and a high-pressure pump.
  • a plurality of fuel injection devices 18 are connected to the fuel collecting line 16, only one of which is shown in FIG. 1.
  • the fuel injection device 18 has a high-pressure connection 20.
  • the fuel injection device 18 is assigned to a combustion chamber 22 into which it injects the fuel directly. One leads from the fuel injection device 18
  • the return line 24 is connected to the fuel injection device 18 at a low pressure connection 26.
  • the fuel injector 18 includes a housing 28 in which a longitudinally extending one
  • Housing recess 30 is present.
  • the housing 28 is also referred to as a "nozzle body".
  • the housing recess 30 comprises a lower portion 30a in FIG. 2 and a conical end 30b and an upper portion 30b which is larger in diameter than section 30a.
  • a sleeve part 34 is inserted into the upper section 30a of the housing recess 30.
  • this sleeve part 34 has a continuous and radially inner guide section 36, a tapered sealing section 37 and a plurality of webs 38, which are distributed over the circumference of the guide section 36 and extend radially outward.
  • the webs 38 are arranged offset somewhat downwards relative to the guide section 36.
  • the webs 38 are formed by semicircular free spaces 40 which are present between the webs 38.
  • the radially projecting end faces 42 of the webs 38 lie on a common one
  • Cylinder surface which corresponds approximately to the lateral surface of the upper section 30b of the housing recess 30. In this way, the sleeve part 34 is radially fixed and centered with respect to the housing recess 30.
  • the sleeve part 34 has a central, continuous guide bore 44. This works together with a guide section 46 of a valve element 48, which is guided in this way in the sleeve part 34 and is thus movable in the housing recess 30 in the axial direction, but is not displaceable in the radial direction.
  • a section 50 adjoins the guide section 46 towards the lower end of the valve element 48 in FIG. 2, which section has a smaller diameter than the guide section 46. Shortly above the transition from
  • Section 30a to section 30b of the housing recess 30, the section 50 of the valve element 48 has a circumferential collar 52.
  • a helical compression spring 54 is clamped between this collar 52 and the guide section 36 of the sleeve part 34.
  • the fuel injection device 18 comprises a plate-shaped counter element 56. This is fastened to the housing 28 in a manner not shown in FIG. 2. It has a flat wall surface 58 toward the housing 28. against this, the sleeve part 34 is acted upon by the helical compression spring 54.
  • a hydraulic control chamber 60 is formed between the wall surface 58, the sleeve part 34, and the upper end surface of the valve element 58 in FIG. Therefore, the upper end surface of the valve element 48 is also referred to as a control surface. It bears the reference number 62.
  • Counter element 56 also referred to as a throttle plate.
  • a first high-pressure duct 64 connects a high-pressure chamber 66, which is present radially outside of the sleeve part 34, between the valve element 48 and the housing recess 30b, with the high-pressure connection 20.
  • An inlet duct 68 with an inlet throttle 70 leads from the high-pressure connection 20 to the control chamber 60.
  • which contains a discharge throttle 74 leads from the control chamber 60 to a control valve 76. Via this the control chamber 60 can either be connected to or disconnected from the low-pressure connection 26.
  • the fuel injection device 18 shown in FIGS. 2 and 3 is assembled as follows:
  • valve element 48 is inserted into the housing recess 30 e and the helical compression spring 54 is threaded onto the valve element 48. Then the sleeve part 34 is pushed onto the guide section 46 of the valve element 48 and in the section 30b of the housing recess 30 centered. Finally, the counter element 56 is attached to the housing 28.
  • the fuel injection device 18 shown in FIGS. 2 and 3 is operated as follows:
  • the control valve 76 is closed, and the high pressure prevailing in the fuel collecting line 16 is present at the high-pressure connection 20.
  • the corresponding high fuel pressure is thus also present in the high-pressure channel 64 and in the high-pressure chamber 66.
  • This high fuel pressure is also present at a conical pressure surface 78, which is present at the lower end of the valve element 48 in FIG. 2, so that a hydraulic force acting in the opening direction acts there.
  • the high pressure is also transmitted into the control chamber 60 via the inlet channel 68. There is therefore a high fuel pressure in this too.
  • the hydraulic force acting on the control surface 62 in the closing direction is, however, greater than that which acts on the pressure surface 78 in the opening direction due to the area ratios.
  • the valve element 48 is therefore pressed with a sealing edge 80 against a corresponding housing-side valve seat (without reference numerals). Fuel can therefore not escape through the fuel outlet channels 32.
  • the control valve 76 is opened for an injection. Fuel can thus from the control room 60 to
  • the inlet throttle 70 and the outlet throttle 74 are coordinated with one another in such a way that the pressure in the control chamber 60 drops in a certain manner. If the hydraulic force acting on the control surface 62 in the closing direction falls below that in Force acting in the opening direction, which is applied to the pressure surface 78, lifts the sealing edge 80 off the valve seat on the housing side, and the valve element 48 opens.
  • control valve 76 is closed again.
  • the pressure in the control chamber 60 thus rises and the valve element 48 comes into contact with the sealing edge 80 against the valve seat on the housing side.
  • the section 50 of the valve element 48 in the area of which the helical compression spring 54 is arranged, has a comparatively small diameter, no sliding friction can occur during the movement of the valve element 48 between the helical compression spring 54 and the valve element 48. Corresponding wear of the spring 54 and the valve element 48 is thus reduced or completely avoided. Since the valve element 48, as soon as the sealing edge 80 has lifted off the valve seat on the housing side, only via the guide section 46 in FIG.
  • the semicircular free spaces 40 between the webs 38 of the sleeve part 34 can be dimensioned such that one Desired throttling effect occurs from the high pressure channel 64 to the fuel outlet channels 32.
  • the helical compression spring 54 is also completely dispensed with. In this case, the sleeve part 34 is press-fitted into the housing recess 30 in the housing 28.
  • FIG. 4 An alternative embodiment of a fuel injection device is shown in FIG. 4. Elements and areas which have functions equivalent to elements and areas of the exemplary embodiment shown in connection with FIGS. 2 and 3 have the same reference symbols. They are not explained in detail again. For reasons of illustration, not all reference numerals are also entered.
  • the differences between the fuel injection device 18 shown in FIG. 4 and the previous one relate to the design of the sleeve part 34 and the wall surface 58 of the throttle plate 56.
  • the sleeve part 34 has none
  • the wall surface 58 has a conically concave recess 82 in the region of the housing recess 30.
  • the sealing section 37 of the sleeve part 34 lies on the throttle plate 56 in
  • the wall surface 58 of the throttle plate 56 is generally conically concave.
  • An opposite housing surface 84 is complementary to this, that is, conically convex.

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Abstract

Eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (18) umfasst ein Gehäuse (28). In diesem ist eine Gehäuseausnehmung (30) vorhanden, in welcher wiederum ein Ventilelement (48)' angeordnet ist. Diesem ist mindestens ein Kraftstoff­Austrittskanal (32) zugeordnet. Die Vorrichtung umfasst ferner ein zu dem Ventilelement (48) koaxiales Hülsenteil (34), welches auf dem Ventilelement (48) sitzt. Es wird vorgeschlagen, dass die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (18) Ausrichtmittel (38) umfasst, welche das Hülsenteil (34) gegenüber der Gehäuseausnehmung (30) radial ausrichten, und dass das Ventilelement (48) in dem Hülsenteil (34) geführt ist.

Description

Kraftstoff-Einspritzvorrichtung, insbesondere für eine Brennkraftmaschine mit Kraftstoff-Direkteinspritzung
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Kraftstoff- Einspritzvorrichtung, insbesondere für eine Brennkraftmaschine mit Kraftstoff-Direkteinspritzung, mit einem Gehäuse und einem in einer Gehäuseausnehmung angeordneten Ventilelement, dem mindestens ein Kraftstoff- Austrittskanal zugeordnet ist, und mit einem zu dem Ventilelement koaxialen Hülsenteil, welches auf dem Ventilelement sitzt.
Eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung der oben genannten Art ist aus der DE 101 22 256 AI bekannt. Diese zeigt eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung mit einem Düsenkörper, in dem eine Längsbohrung vorhanden ist. In dieser wird ein langgestrecktes Ventilelement bereichsweise geführt. Das Ventilelement ist "hubgesteuert", das heißt, es weist an seinem in Einbaulage von einem Brennraum abgewandten Ende eine Steuerfläche auf, die einen hydraulischen Steuerraum begrenzt. Herrscht in dem hydraulischen Steuerraum ein hoher Druck, wird das Ventilelement in seine geschlossene Position gepresst. Bei einem Druckabfall kann das Ventilelement von einer in Öffnungsrichtung wirkenden Beaufschlagungseinrichtung geöffnet werden. Der Steuerraum wird nach radial außen von einem Hülsenteil begrenzt, welches fluiddicht auf einen Endbereich des Ventilelements aufgeschoben ist und von einer Feder gegen ein der Steuerfläche gegenüberliegendes Gehäuseteil gedrückt wird.
Bei der in der DE 101 22 256 AI gezeigten Kraftstoff- Einspritzvorrichtung weist das Ventilelement in etwa in seiner axialen Mitte einen Führungsabschnitt auf, welcher mit einem entsprechenden Führungsabschnitt der Längsbohrung im Gehäuse zusammenarbeitet. Hierdurch wird das Ventilelement gegenüber dem Gehäuse geführt und verhindert, dass es im Betrieb gegenüber dex Längsachse des Gehäuses verkippt. Um Verspannungen des Ventilelements zu vermeiden, ist das endseitig vorhandene Hülsenteil, welches den Steuerraum radial begrenzt, gegenüber der Ausnehmung im Gehäuse radial nicht festgelegt .
Die vorliegende Erfindung hat d±e Aufgabe, eine Kraftstoff- Einspritzvorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass sie möglichst preiswert hergestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird bei einer Kraftstoff-
Einspritzvorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass sie Ausrichtmittel umfasst, welche das Hülsenteil gegenüber der Gehäuseausnehmung radial ausrichten, und dass das Ventilelement in dem Hülsenteil geführt ist.
Vorteile der Erfindung
Durch die Ausrichtmittel wird die radiale Lage und axiale Ausrichtung des Hülsenteils eindeutig festgelegt. Daher kann es sehr gut eine oder die einzige Führung für das Ventilelement bilden. Auf die aufwendige und teure Herstellung von Führungsflächen in der Wand der Gehäuseausnehmung kann daher bei der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzvorrichtung verzichtet werden. Diese ist daher vergleichsweise preiswert.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben .
Zunächst wird vorgeschlagen, dass die Ausrichtmittel mindestens eine Umfangswand am Hülsenteil umfassen, welche an der Wand der Gehäuseausnehmung anliegt. Bei dieser besonders einfachen Ausgestaltung der Ausrichtmittel handelt es sich bei dem Hülsenteil mehr oder weniger um einen Passring, der in die Gehäuseausnehmung beispielsweise eingepresst ist. Dies ist besonders einfach, robust und preiswert.
Möglich ist auch, dass die Ausrichtmittel eine Mehrzahl von sich radial erstreckenden Stegen aufweist, die jeweils mit ihrem abragenden Ende an der Wand der Gehäuseausnehmung anliegen. Durch derartige Stege werden automatisch zwischen den Stegen Freiräume gebildet, welche beispielsweise Teil einer Fluidverbindung von einem Hochdruckanschluss zu dem Kraftstoff-Austrittskanal sein können. Dies erleichtert und vereinfacht die Strömungsführung in der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzvorrichtung.
In Weiterbildung hierzu wird vorgeschlagen, dass die zwischen den Stegen vorhandenen Freiräume so dimensioniert sind, dass eine gewünschte Drosselwirkung erzielt wird. Das Hülsenteil hat bei dieser vorteilhaften Ausgestaltung also eine Doppelfunktion, denn es dient auch zur Abstimmung der Dynamik des Ventilelements bei dessen Öffnungs- und Schließ organg. Eine weitere besonders bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kraftstoff—Einspritzvorrichtung sieht vor, dass an dem in Einbaulage vom Brennraum abgewandten Ende des Ventilelements eine in Schließrichtung wirkende Steuerfläche vorhanden ist, die einen hydraulischen
Steuerraum begrenzt, und dass das Hülsenelement zumindest bei geschlossenem Ventilelement über dieses Ende des Ventilelements übersteht und von einer Vorspanneinrichtung gegen eine der Steuerfläche gegenüberliegende Wand eines Gegenelements gedrückt wird, derart, dass es den Steuerraum gegenüber dem Gegenelement abdichtet. Auch bei dieser Weiterbildung verfügt das Hülsenteil über eine Doppelfunktion: Neben der Führung des Ventilelements dient es zusätzlich zur radialen Abgrenzung des Steuerraums und zur Abdichtung des Steuerraums gegenüber dem Gegenelement. Die entsprechende Kraftstoff—Einspritzvorrichtung baut daher vergleichsweise kompakt.
Wenn bei einer solchen Kraftstoff-Einspritzvorrichtung die weiter oben genannten Stege vorhanden sind, ist es vorteilhaft, wenn diese Stege axial vom Steuerraum weg versetzt angeordnet sind. Dies gestattet zusätzliche Freiheiten bei der Gestaltung des unmittelbar an die Wand des Gegenelements angrenzenden Bereichs der Gehäuseausnehmung.
Eine weitere besonders bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kraftstoff—Einspritzvorrichtung sieht vor, dass die Ausrichtmittel eine konische Ausnehmung in der Wand des Gegenelements im Bereich der Gehäuseausnehmung umfassen, derart, dass das Hulsenteil durch die konische Ausnehmung zentriert wird. Auf diese Weise kann das Hülsenteil gegenüber der Gehäuseausnehmung ausgerichtet werden, ohne dass Winkelfehler zwischen der Wand des Gegenelements und der Ausrichtung der Gehäuseausnehmung eine Rolle spielen. Dies vereinfacht die Fertigung und senkt die Herstellkosten der erfindungsgemäßen Kraftstoff- Einspritzvorrichtung. Gleichzeitig wird die Zuverlässigkeit im Betrieb der erfindungsgemäßen Kraftstoff- Einspritzvorrichtung erhöht, da die Abdichtung des
Steuerraums auch bei derartigen Winkelfehlern gewährleistet ist. Die korrekte Ausrichtung des Gehäuses und des Gegenelements zueinander erfolgt durch einfache und übliche Maßnahmen, beispielsweise Spannstifte, eine Zentriernut, oder Ähnliches.
Alternativ ist es auch möglich, dass die Ausrichtmittel eine insgesamt konische und der Steuerfläche gegenüberliegende Wand des Gegenelements und eine hierzu komplementäre entsprechende Gehäusewand umfassen, derart, dass das Hülsenteil und das Gehäuse durch die konische Wand zentriert werden. Auf diese Weise wird automatisch auch die Zentrierung des Hülsenteils gegenüber dem Gehäuse sichergestellt, ohne dass ein Kontakt zwischen dem Hülsenteil und dem Gehäuse oder sonstige Ausrichtmittel zur Ausrichtung des Gegenelements gegenüber dem Gehäuse erforderlich sind. Insbesondere der Zusammenbau einer solchen Kraftstoff-Einspritzvorrichtung ist sehr einfach.
Dabei ist es möglich, dass die Wand des Gegenelements konisch konkav ist. Grundsätzlich ist aber auch denkbar, dass diese Wand konisch konvex ausgestaltet ist. In beiden Fällen kann die Wand sehr einfach hergestellt werden und sorgt für eine gute Zentrierung des Hülsenteils.
Ferner ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Kraftstoff- Einspritzvorrichtung das Ventilelement einen Führungsabschnitt aufweist, der in dem Hülsenteil geführt ist und einen größeren Duxchmesser aufweist als ein Bereich des Ventilelements, um den herum die Vorspanneinrichtung angeordnet ist. Auf diese Weise wird ein Kontakt zwischen der Vorspanneinrichtung und dem Ventilelement, der eine Gleitreibung im Betrieb der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung verursachen würde, vermieden. Dies gestattet eine nochmals bessere und genauere Kraftstoffeinspritzung.
Zeichnung
Nachfolgend werden besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines KraftstoffSystems einer Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoff-Einspritz orrichtung;
Figur 2 einen Teilschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel der Kraftstoff- Einspritzvorrichtung von Figur 1;
Figur 3 einen Schnitt längs der Linie III-III von Figur 2;
Figur 4 einen Teilschnitt ähnlich Figur 2 eines zweiten Ausführungsbeispiels; und
Figur 5 einen Teilschnitt ähnlich Figur 2 eines dritten Ausführungsbeispiels .
Beschreibung der Ausführungsbeispiele In Figur 1 trägt ein KraftstoffSystem einer Brennkraftmaschine insgesamt das Bezugszeichen 10. Es umfasst einen Kraftstoffbehälter 12, aus dem ein Fördersystem 14 den Kraftstoff zu einer Kraftstoff- Sammelleitung ("Rail") 16 fördert. Das Fördersystem 14 kann beispielsweise eine Vorförderpumpe und eine Hochdruckpumpe umfassen.
An die Kraftstoff— Sammelleitung 16 sind mehrere Kraftstoff- Einspritzvorrichtungen 18 angeschlossen, von denen in Figur 1 nur eine dargestellt ist. Hierzu verfügt die Kraftstoff- Einspritzvorrichtung 18 über einen Hochdruckanschluss 20. Die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 18 ist einem Brennraum 22 zugeordnet, in den sie den Kraftstoff direkt einspritzt. Von der Kraftstof -Einspritzvorrichtung 18 führt eine
Rücklaufleitung 24 zum Kraftstoffbehälter 12 zurück. Die Rücklaufleitung 24 ist an die Kraftstoff- Einspritzvorrichtung 18 an einem Niederdruckanschluss 26 angeschlossen .
Der Aufbau der Kra tstof -Einspritzvorrichtung 18 wird nun unter Bezugnahme auf die Figuren 2 und 3 näher erläutert:
Danach umfasst die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 18 ein Gehäuse 28, in dem eine in Längsrichtung verlaufende
Gehäuseausnehmung 30 vorhanden ist. Das Gehäuse 28 wird auch als "Düsenkörper" bezeichnet. An dem in Figur 2 unteren Ende des Gehäuses 28 sind über den Umfang verteilt angeordnete Kraftstoff-Austrittskanäle 32 vorhanden, über die Kraftstoff aus der Gehäuseausnehmung 30 in den Brennraum 22 gelangen kann.
Die Gehäuseausnehmung 30 umfasst einen in Figur 2 unteren und am Ende konisch zulaufenden Abschnitt 30a und einen oberen Abschnitt 30b, der einen größeren Durchmesser als der Abschnitt 30a aufweist. In den oberen Abschnitt 30a der Gehäuseausnehmung 30 ist ein Hülsenteil 34 eingesetzt. Wie insbesondere aus Figur 3 hervorgeht, verfügt dieses Hülsenteil 34 über einen durchgehenden und radial innen liegenden Führungsabschnitt 36, einen spitz zulaufenden Dichtabschnitt 37 sowie eine Mehrzahl von über den Umfang des Führungsabschnitts 36 verteilt angeordneten, sich radial nach außen erstreckenden Stegen 38.
Wie aus Figur 2 hervorgeht, sind die Stege 38 dabei gegenüber dem Führungsabschnitt 36 etwas nach unten versetzt angeordnet. Die Stege 38 werden durch halbkreisförmige Freiräume 40 gebildet, die zwischen den Stegen 38 vorhanden sind. Die radial abragenden Endflächen 42 der Stege 38 liegen auf einer gemeinsamen
Zylinderfläche, welche in etwa der Mantelfläche des oberen Abschnitts 30b der Gehäuseausnehmung 30 entspricht. Auf diese Weise ist das Hülsenteil 34 gegenüber der Gehäuseausnehmung 30 radial festgelegt und zentriert.
Das Hülsenteil 34 weist eine zentrische durchgehende Führungsbohrung 44 auf. Diese arbeitet mit einem Führungsabschnitt 46 eines Ventilelements 48 zusammen, welches auf diese Weise im Hülsenteil 34 geführt und so in der Gehäuseausnehmung 30 in axialer Richtung beweglich, in radialer Richtung jedoch unverschieblich gehalten ist. An den Führungsabschnitt 46 schließt sich zum in Figur 2 unteren Ende des Ventilelements 48 hin ein Abschnitt 50 an, der einen geringeren Durchmesser aufweist als der Führungsabschnitt 46. Kurz oberhalb des Übergangs vom
Abschnitt 30a zum Abschnitt 30b der Gehäuseausnehmung 30 weist der Abschnitt 50 des Ventilelements 48 einen umlaufenden Kragen 52 auf. Zwischen diesem Kragen 52 und dem Führungsabschnitt 36 des Hülsenteils 34 ist eine Schraubendruckfeder 54 verspannt. Obexhalb des Gehäuses 28 umfasst die Kraftstoff- Einspritzvorrichtung 18 ein plattenförmiges Gegenelement 56. Dieses ist auf in Figur 2 nicht näher dargestellte Art und Weise am Gehäuse 28 befestigt. Es weist zum Gehäuse 28 hin eine ebene Wandfläche 58 auf. Gegen diese wird das Hülsenteil 34 von der Schraubendruckfeder 54 beaufschlagt. Zwischen der Wandfläche 58, dem Hülsenteil 34, und der in Figur 2 oberen Endfläche des Ventilelements 58 ist ein hydraulischer Steuerraum 60 gebildet. Daher wird die obere Endfläche des Ventilelements 48 auch als Steuerfläche bezeichnet. Sie trägt das Bezugszeichen 62.
In dem plattenförmigen Gegenelement 56 sind verschiedene Kanäle und Drosseln untergebracht. Daher wird das
Gegenelement 56 auch als Drosselplatte bezeichnet. Ein erster Hochdruckkanal 64 verbindet einen radial außerhalb vom Hülsenteil 34 zwischen diesem, dem Ventilelement 48, und der Gehäuseausnehmung 30b vorhandenen Hochdruckraum 66 mit dem Hochdruckanschluss 20. Ein Zulaufkanal 68 mit einer Zulaufdrossel 70 führt vom Hochdruckanschluss 20 zum Steuerraum 60. Ein Ablauf anal 72, der eine Ablaufdrossel 74 enthält, führt vom Steuerraum 60 zu einem Steuerventil 76. Über dieses kann der Steuerraum 60 wahlweise mit dem Niederdruckanschluss 26 verbunden oder von diesem getrennt werden.
Die in den Figuren 2 und 3 gezeigte Kraftstoff- Einspritzvorrichtung 18 wird folgendermaßen montiert:
Zunächst wird das Ventilelement 48 in die Gehäuseausnehmung 30 e ingesetzt und die Schraubendruckfeder 54 auf das Vent ilelement 48 aufgefädelt . Dann wird das Hülsenteil 34 auf den Führungsabschnitt 46 des Ventilelements 48 aufgeschoben und im Abschnitt 30b der Gehäuseausnehmung 30 zentriert. Schließlich wird das Gegenelement 56 am Gehäuse 28 befestigt.
Die in den Figuren 2 und 3 gezeigte Kraftstoff- Einspritzvorrichtung 18 wird folgendermaßen betrieben:
Im Ausgangszustand ist das Steuerventil 76 geschlossen, und am Hochdruckanschluss 20 liegt der in der Kraftstoff- Sammelleitung 16 herrschende hohe Druck an. Somit liegt auch im Hochdruckkanal 64 sowie im Hochdruckraum 66 der entsprechende hohe Kraftstoffdruck an. Auch an einer konischen Druckfläche 78, die an dem in Figur 2 unteren Ende des Ventilelements 48 vorhanden ist, liegt dieser hohe Kraftstoffdruck an, so dass dort eine in Öffnungsrichtung wirkende hydraulische Kraft wirkt. Gleichzeitig wird der hohe Druck über den Zulaufkanal 68 auch in den Steuerraum 60 übertragen. Auch in diesem herrscht daher ein hoher Kraftstoffdruck.
Die an der Steuerfläche 62 in Schließrichtung wirkende hydraulische Kraft ist aufgrund der Flächenverhältnisse jedoch größer als jene, die an der Druckfläche 78 in Öffnungsrichtung wirkt. Das Ventilelement 48 wird daher mit einer Dichtkante 80 gegen einen entsprechenden gehäuseseitigen Ventilsitz (ohne Bezugszeichen) gedrückt. Kraftstoff kann daher durch die Kraftstoff-Austrittskanäle 32 nicht austreten.
Für eine Einspritzung wird das Steuerventil 76 geöffnet. Kraftstoff kann somit aus dem Steuerraum 60 zum
Niederdruckanschluss 26 hin abströmen. Die Zulaufdrossel 70 und die Ablaufdrossel 74 sind so aufeinander abgestimmt, dass der Druck im Steuerraum 60 in einer bestimmten Art und Weise sinkt. Unterschreitet die an der Steuerfläche 62 in Schließrichtung wirkende hydraulische Kraft jene in Öffnungsrichtung wirkende Kraft, die an der Druckfläche 78 anliegt, hebt die Dichtkante 80 vom gehäuseseitigen Ventilsitz ab, und das Ventilelement 48 öffnet.
Dabei wird es während dieser Öffnungsbewegung durch den Führungsabschnitt 46 in der Führungsbohrung 44 des Hülsenteils 34 sicher geführt. Gleichzeitig sorgt die enge Gleitführung zwischen dem Führungsabschnitt 46 und der Führungsbohrung 44 für eine gute Abdichtung des Steuerraums 60 gegenüber dem Hochdruckraum 66. Wenn die Dichtkante 80 vom gehäuseseitigen Ventilsitz abhebt, kann Kraftstoff zu den Kraftstoff-Austrittskanälen 32 gelangen, so dass die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 18 Kraftstoff in den Brennraum 22 einspritzt.
Soll die Einspritzung beendet werden, wird das Steuerventil 76 wieder geschlossen. Damit steigt der Druck im Steuerraum 60 an und das Ventilelement 48 kommt mit der Dichtkante 80 in Anlage an den gehäuseseitigen Ventilsitz.
Dadurch, dass der Abschnitt 50 des Ventilelements 48, in dessen Bereich die Schraubendruckfeder 54 angeordnet ist, einen vergleichsweise kleinen Durchmesser hat, kann es während der Bewegung des Ventilelements 48 zwischen der Schraubendruckfeder 54 und dem Ventilelement 48 zu keiner Gleitreibung kommen. Somit wird ein entsprechender Verschleiß der Feder 54 und des Ventilelements 48 reduziert bzw. vollständig vermieden. Da das Ventilelement 48, sobald die Dichtkante 80 vom gehäuseseitigen Ventilsitz abgehoben hat, nur noch über den Führungsabschnitt 46 in der
Führungsbohrung 44 des Hülsenteils 34 geführt wird, ist eine aufwendige Bearbeitung der Gehäuseausnehmung 30 zur Führung des Ventilelements 48 nicht erforderlich. Die halbkreisförmigen Freiräume 40 zwischen den Stegen 38 des Hülsenteils 34 können so dimensioniert sein, dass eine gewünschte Drosselwirkung vom Hochdruckkanal 64 zu den Kraftstoff-Austrittskanälen 32 hin eintritt. In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel wird auf die Schraubendruckfeder 54 auch vollständig verzichtet. In diesem Fall ist das Hülsenteil 34 in die Gehäuseausnehmung 30 im Gehäuse 28 im Presssitz eingepasst.
Eine alternative Ausführungsform einer Kraftstoff- Einspritzvorrichtung ist in Figur 4 gezeigt. Dabei tragen solche Elemente und Bereiche, die äquivalente Funktionen zu Elementen und Bereichen des im Zusammenhang mit den Figuren 2 und 3 gezeigten Ausführungsbeispiels aufweisen, die gleichen Bezugszeichen. Sie sind nicht nochmals im Detail erläutert. Aus Darstellungsgründen sind ferner nicht alle Bezugszeichen eingetragen.
Die Unterschiede der in Figur 4 gezeigten Kraftstoff- Einspritzvorrichtung 18 zu der vorhergehenden betreffen die Ausgestaltung des Hülsenteils 34 und der Wandfläche 58 der Drosselplatte 56. Das Hülsenteil 34 verfügt über keine
Stege, sondern nur über einen Führungsabschnitt 36 und zur Drosselplatte 56 hin über einen Dichtabschnitt 37. Die Wandfläche 58 weist im Bereich der Gehäuseausnehmung 30 eine konisch konkave Ausnehmung 82 auf. Der Dichtabschnitt 37 des Hülsenteils 34 liegt an der Drosselplatte 56 im
Bereich dieser konischen Ausnehmung 82 an. Auf diese Weise wird das Hülsenteil 34 gegenüber der Drosselplatte 56 zentriert, gegen die es durch die Schraubendruckfeder 54 gedrückt wird. Auf eine direkte Zentrierung des Hülsenteils 34 gegenüber der Gehäuseausnehmung 30 kann daher verzichtet werden. Allerdings muss die Drosselplatte 56 gegenüber dem Gehäuse 28 sehr genau positioniert werden, was beispielsweise durch Spannstifte oder eine Zentriernut (beides nicht dargestellt) möglich ist. Eine nochmals abgewandelte Ausführungsform ist in Figur 5 gezeigt. Dabei gilt im Hinblick auf funktionsäquivalente Elemente und Bereiche das oben Gesagte.
Bei der in Figur 5 gezeigten Kraftstoff- Einspritzvorrichtung 18 ist die Wandfläche 58 der Drosselplatte 56 insgesamt konisch konkav ausgebildet. Eine gegenüberliegende Gehäusefläche 84 ist hierzu komplementär ausgebildet, das heißt konisch konvex. Auf diese Weise kann auf eine besondere Positionierung der Drosselplatte 56 gegenüber dem Gehäuse 28 verzichtet werden, da sich diese quasi von selbst aneinander zentrieren.

Claims

Ansprüche
1. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (18), insbesondere für eine Brennkraftmaschine mit Kraftstoff-Direkteinspritzung, mit einem Gehäuse (20) und einem in einer Gehäuseausnehmung (30) angeordneten Ventilelement (48), dem mindestens ein Kraftstoff-Austrittskanal (32) zugeordnet ist, und mit einem zu dem Ventilelement (48) koaxialen Hülsenteil (34), welches auf dem Ventilelement (48) sitzt, dadurch gekennzeichnet, dass sie Ausrichtmittel (38; 82; 58) umfasst, welche das Hülsenteil (34) gegenüber der Gehäuseausnehmung (30) radial ausrichten, und dass das Ventilelement (48) in dem Hülsenteil (34) geführt ist.
2. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (18) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtmittel (38) mindestens eine Umfangswand (42) am Hülsenteil (34) umfassen, welche an der Wand der Gehäuseausnehmung (30) anliegt .
3. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (18) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Ausrichtmittel eine Mehrzahl von sich radial erstreckenden Stegen (38) aufweist, die jeweils mit ihrem abragenden Ende (42) an der Wand der Gehäuseausnehmung (30) anliegen.
4. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (18) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen den Stegen (38) vorhandenen Freiräume (40) so dimensioniert sind, dass eine gewünschte Drosselwirkung erzielt wird.
5. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (18) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem in Einbaulage von einem Brennraum (22) abgewandten Ende des Ventilelements (48) eine in Schließrichtung wirkende Steuerfläche (62) vorhanden ist, die einen hydraulischen Steuerraum (60) begrenzt, und dass das Hülsenelement (34) zumindest bei geschlossenem Ventilelement (48) über dieses Ende (62) des Ventilelements (48) übersteht und von einer Vorspanneinrichtung (54) gegen eine der Steuerfläche (62) gegenüberliegende Wand (58) eines Gegenelements (56) gedrückt wird, derart, dass es den Steuerraum (60) gegenüber dem Gegenelement (56) abdichtet.
6. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (18) nach Anspruch 5 in Verbindung mit einem der Ansprüche 3 oder 4 , dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (38) axial vom Steuerraum (60) weg versetzt angeordnet sind.
7. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (18) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtmittel eine konische Ausnehmung (82) in der Wand (58) des Gegenelements (56) im Bereich der Gehäuseausnehmung (60) umfassen, derart, dass das Hülsenteil (34) durch die konische Ausnehmung (82) zentriert wird.
8. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (18) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtmittel eine insgesamt konische und der Steuerfläche (62) gegenüberliegende Wand (58) des Gegenelements (56) und eine hierzu komplementäre entsprechende Gehäusewand (84) umfassen, derart, dass das Hülsenteil (34) und das Gehäuse (30) durch die konische Wand (58) zentriert werden.
9. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (18) nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die konische Ausnehmung (82) oder die konische Wand (58) des Gegenelements (56) konkav ist.
Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (18) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (48) einen Führungsabschnitt (46) aufweist, der in dem Hülsenteil (34) geführt ist und einen größeren Durchmesser aufweist als ein Bereich des Ventilelements (50), um den herum die Vorspanneinrichtung (54) angeordnet ist.
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