EP1775460A1 - Fuel injection valve with an indication as a positioning aid - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzventil für eine Brennkraftmaschine mit einem an einem Düsenhalter mittels einer Spannmutter festgespannten Düsenkörper zur Aufnahme einer Düsennadel, die mit einem am distalen Ende des Düsenkörpers angeordneten Ventilsitz zusammenwirkt, wobei am Düsenkörper vorteilhafterweise eine Markierung als Positionierhilfe angebracht ist.The present invention relates to a fuel injection valve for an internal combustion engine having a nozzle body clamped to a nozzle holder by means of a clamping nut for receiving a nozzle needle, which cooperates with a arranged at the distal end of the nozzle body valve seat, wherein the nozzle body advantageously a mark is attached as a positioning aid.
Das Einzugsgebiet der vorliegenden Erfindung erstreckt sich auf Verbrennungskraftmaschinen, bei welchen Kraftstoffeinspritzventile zum dosierten Einspritzen des zu verbrennenden Kraftstoffes verwendet werden. Kraftstoffeinspritzventile bilden das letzte Glied der Kraftstoffförderkette eines Kraftstofffahrzeuges und damit die Schnittstelle zwischen dem Brennraum und einem gewöhnlich vorgeordneten Rail. Aufgabe des Kraftstoffeinspritzventils ist es, durch eine Zerstäubung des Kraftstoffes eine gezielte Durchmischung von Kraftstoff und Luft in einem bestimmten räumlichen Bereich des Brennraums zu erzielen. Abhängig vom gewünschten Betriebszustand und dem verwendeten Kraftstoff - Benzin oder Diesel - wird der Kraftstoff im Bereich um die Zündkerze konzentriert oder gleichmäßig im gesamten Brennraum zerstäubt. Das Kraftstoffeinspritzventil wird über einen elektrischen Anschluss nach Maßgabe der Motorsteuerung elektronisch angesteuert. Eine mit dem elektrischen Anschluss in Verbindung stehende elektrische Spule dient der Erzeugung eines Magnetfeldes zum Betätigen des Kraftstoffeinspritzventils. Hierzu kann auch ein Piezoaktor zum Einsatz kommen. Es hebt eine Ventilnadel gegen einen Federdruck vom Ventilsitz ab und gibt ein Ventilauslassbohrung LK:
frei und aufgrund der Druckdifferenz zwischen dem Druck in der Kraftstoffzuführung und dem Brennraumdruck wird nun der Kraftstoff in den Brennraum gedrückt. Beim Abschalten des Spulenstroms bzw. Piezos wird die Düsennadel aufgrund der Federkraft in den Ventilsitz gepresst und unterbricht somit den Kraftstofffluss. Die eingespritzte Kraftstoffmenge ist bei gegebenem Öffnungsquerschnitt abhängig vom Druck in der Kraftstoffzuführung, vom Gegendruck im Brennraum sowie Öffnungszeit und Öffnungsquerschnitt des Kraftstoffeinspritzventils.The catchment area of the present invention extends to internal combustion engines in which fuel injection valves are used for metered injection of the fuel to be combusted. Fuel injection valves form the last link of the fuel delivery chain of a fuel vehicle and thus the interface between the combustion chamber and a usually upstream rail. The task of the fuel injection valve is to achieve a targeted mixing of fuel and air in a specific spatial area of the combustion chamber by atomizing the fuel. Depending on the desired operating condition and the fuel used - gasoline or diesel - the fuel in the area around the spark plug is concentrated or evenly atomized throughout the combustion chamber. The fuel injection valve is electronically controlled via an electrical connection in accordance with the engine control. An electrical coil in communication with the electrical connection serves to generate a magnetic field for actuating the fuel injection valve. For this purpose, a piezoelectric actuator can be used. It lifts a valve needle against a spring pressure from the valve seat and gives a valve outlet bore LK:
free and due to the pressure difference between the pressure in the fuel supply and the combustion chamber pressure of the fuel is now pressed into the combustion chamber. When switching off the coil current or piezo, the nozzle needle is pressed into the valve seat due to the spring force and thus interrupts the fuel flow. The injected fuel quantity is dependent on the pressure in the fuel supply, the back pressure in the combustion chamber and opening time and opening cross section of the fuel injection valve at a given opening cross-section.
Der Trend in der Technik geht besonders bei einer Direkteinspritzung in den Brennraum zu immer höheren Einspritzdrücken. Insbesondere bei direkt einspritzenden Dieselmotoren wird die Einbringung des Kraftstoffes in hub- und druckgesteuerte Systeme unterteilt. Dabei bietet das so genannte Common-Rail-System die Möglichkeit einer Anpassung der Einspritzdrücke an die Last- und Drehzahlbedürfnisse des Dieselmotors. Es hat sich gezeigt, dass ein hoher Einspritzdruck sowohl eine Reduzierung der Emission als auch eine Steigerung der spezifischen Leistung erlaubt. Derzeit sind Einspritzdrücke von bis zu 1800 bar mit Common-Rail-Systemen darstellbar. Immer höhere Systemdrücke verursachen im Kraftstoffeinspritzventil entsprechend hohe Materialspannungen, was bei der Konstruktion von Kraftstoffeinspritzventilen für den Hochdruckbereich zu beachten ist.The trend in technology, especially with a direct injection into the combustion chamber, leads to ever higher injection pressures. In particular, in direct-injection diesel engines, the introduction of the fuel is subdivided into stroke and pressure-controlled systems. The so-called common-rail system offers the possibility of adjusting the injection pressures to the load and speed requirements of the diesel engine. It has been shown that a high injection pressure allows both a reduction of the emission and an increase of the specific power. At present, injection pressures of up to 1800 bar can be represented by common rail systems. Increasingly high system pressures cause correspondingly high material tensions in the fuel injection valve, which must be taken into account in the construction of fuel injection valves for the high-pressure region.
Aus der
Aus der
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein gattungsgemäßes Kraftstoffeinspritzventil zu schaffen, das einerseits stiftfrei aufgebaut ist und das sich andererseits auch einfach und sicher montieren lässt.It is therefore the object of the present invention to provide a generic fuel injection valve, which is constructed pen-free on the one hand and on the other hand can be mounted easily and safely.
Die Aufgabe wird ausgehend von einem Kraftstoffeinspritzventil gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die nachfolgenden abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.The object is achieved on the basis of a fuel injection valve according to the preamble of
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die Spannmutter im Wesentlichen hohlzylinderförmig ausgebildet ist und an beiden Stirnseiten je ein Innengewinde aufweist, wobei das eine Innengewinde mit einem korrespondierenden Außengewinde seitens des Düsenkörpers und das andere Innengewinde mit einem korrespondierenden Außengewinde am Düsenhalter zusammenwirkt.The invention includes the technical teaching that the clamping nut is substantially hollow cylindrical and has an internal thread on both end faces, wherein the one internal thread cooperates with a corresponding external thread on the part of the nozzle body and the other internal thread with a corresponding external thread on the nozzle holder.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt insbesondere darin, dass durch Gestaltung der Spannmutter als Doppelgewindemutter beim Verspannen keine Reibung zwischen der Spannmutter und dem Düsenkörper entsteht, welche ein Moment bewirkt, das die relative Positionierung der miteinander zu verschraubenden Bauteile erschwert. Denn bei der erfindungsgemäßen Lösung bewegen sich beim Anziehen der Spannmutter beide miteinander zu verbindenden Bauteile relativ gesehen aufeinander zu, bis diese miteinander verspannt sind. Hierbei kann völlig auf Verstiftungen oder ähnliche Hilfsmaßnahmen verzichtet werden, welche bei Einsatz des Kraftstoffeinspritzventils im Bereich hoher Systemdrücke zu unzulässig hohen Bauteilspannungen führen würden. Die erfindungsgemäße Lösung bedarf gegenüber dem nächstliegenden Stand der Technik keiner zusätzlichen Bauteile und erfordert einen relativ kleinen Bauraum, welcher sogar eine Verkürzung des Düsenkörpers ermöglicht. Da die erfindungsgemäße Lösung ohne aufwendige, den Düsenkörper einschließende Montagehilfswerkzeuge auskommt, ist die am Düsenkörper angebrachte Markierung zur Positionierhilfe während der Montage von außen her leicht erkennbar oder detektierbar, was die Montage - insbesondere bei einer automatischen Fertigung - vereinfacht.The advantage of the solution according to the invention is, in particular, that no friction between the clamping nut and the nozzle body is created by design of the clamping nut as a double-threaded nut during clamping, which causes a moment that complicates the relative positioning of the components to be screwed together. For in the solution according to the invention move when tightening the clamping nut both components to be joined together relatively to each other until they are braced together. This can be completely dispensed with pinning or similar assistance, which would result in use of the fuel injection valve in the range of high system pressures to impermissibly high component voltages. The solution according to the invention requires no additional components compared to the closest prior art and requires a relatively small space, which even allows a shortening of the nozzle body. Since the solution according to the invention requires no complicated assembly aid enclosing the nozzle body, the marking on the nozzle body for positioning aid is easily recognizable or detectable from the outside during assembly, which simplifies assembly, particularly in the case of automatic production.
Die beiden in der erfindungsgemäßen Spannmutter ausgebildeten Innengewinde können insbesondere nach zwei bevorzugten Ausführungsformen gestaltet werden. So ist es zum einen denkbar, das eine Innengewinde der Spannmutter mit einer Steigrichtung auszustatten, welche umgekehrt zu der Steigrichtung des anderen Innengewindes der Spannmutter ist. Also kann das eine Innengewinde als Rechtsgewinde und das andere Innengewinde als Linksgewinde ausgebildet sein. Es ist jedoch auch möglich, beide Innengwinde entweder als Rechts- oder Linksgewinde auszubilden, wobei beide Innengewinde jedoch mit einer unterschiedlichen Gewindesteigerung ausgebildet sind, sodass sich beim Anziehen auch hierbei Düsenkörper und Düsenhalter aufeinander zu bewegen, bis zum Verspannen.The two internal threads formed in the clamping nut according to the invention can be designed in particular according to two preferred embodiments. So it is conceivable on the one hand to provide an internal thread of the clamping nut with a climbing direction, which is inversely to the climbing direction of the other internal thread of the clamping nut. So one internal thread can be formed as a right-hand thread and the other internal thread as a left-hand thread. However, it is also possible to form both Innengwinde either right-handed or left-hand thread, both internal threads are formed with a different thread pitch, so that when you tighten this nozzle body and nozzle holder to move towards each other, to bracing.
Eine im Hinblick auf die erfindungsgemäß ausgebildete Spannmutter optimierte Platzierung der als Positionierhilfe während der Montage dienenden Markierung ergibt sich, indem die Markierung am Düsenkörper direkt benachbart zur Düsenspannmutter angeordnet ist. An dieser Stelle ist die Markierung besonders gut von außen her wahrnehmbar und gleichzeitig gut zugänglich.An optimized with respect to the inventively designed clamping nut placement of serving as a positioning aid during assembly marking is obtained by the mark on the nozzle body is arranged directly adjacent to the nozzle retaining nut. At this point, the marking is particularly well perceived from the outside and at the same time easily accessible.
Durch die gute Zugänglichkeit der Markierung an dem vorstehend beschriebenen Ort lässt diese sich neben einer optischen Positionierhilfe gleichzeitig auch als Eingriff für ein Montagewerkzeug verwenden. Ist die Markierung beispielsweise in Form von Schlüsselflächen ausgebildet, kann hieran ein nach Art eines Maulschlüssels ausgebildetes Montagewerkzeug zum Fixieren des Düsenkörpers während des Verschraubens zum Eingriff kommen. Alternativ hierzu kann die Markierung am Düsenkörper auch in Form mindestens einer radialen Bohrung oder dergleichen ausgebildet werden. Dementsprechend ist als korrespondierendes Montagewerkzeug ein Fixierdorn zu verwenden. Es ist jedoch auch denkbar die Markierung auf andere geeignete Weise auszubilden, solange die Doppelfunktion als optische Positionierhilfe und Eingriffsstelle für ein geeignetes Montagewerkzeug gewährleistet ist.Due to the good accessibility of the marking at the location described above, this can be used in addition to an optical positioning aid at the same time as an intervention for an assembly tool. If the marking is designed, for example, in the form of wrench flats, an assembly tool designed in the manner of an open-end wrench can be used to fix the nozzle body during screwing. Alternatively, the mark on the nozzle body can also be formed in the form of at least one radial bore or the like. Accordingly, a fixing mandrel is to be used as the corresponding assembly tool. However, it is also conceivable to design the marking in another suitable manner, as long as the dual function is ensured as an optical positioning aid and engagement point for a suitable assembly tool.
Um ein günstiges Verhältnis zwischen Schlüsselmoment zum Festziehen der Spannmutter und die von der Spannmutter aufzubringende Anpresskraft der beiden miteinander zu verbindenden Bauteile zu bewirken wird vorgeschlagen, dass die Innengewinde der Spannmutter als metrische Feingewinde ausgeführt sind. Die Spannmutter, der Düsenhalter sowie der Düsenkörper sind vorzugsweise aus Stahl zu fertigen, um den bei Betrieb herrschenden Beanspruchungen standzuhalten.In order to effect a favorable relationship between the key torque for tightening the clamping nut and the applied by the clamping nut pressing force of the two components to be joined together is proposed that the internal thread of the Clamping nut are designed as metric fine thread. The clamping nut, the nozzle holder and the nozzle body are preferably made of steel to withstand the stresses prevailing during operation.
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
- Figur 1a
- einen schematischen Längsschnitt durch ein Kraftstoffeinspritzventil im Bereich der Verbindungsstelle zwischen Düsenhalter und Düsenkörper in einer ersten Ausführungsform,
- Figur 1b
- einen schematischen Schnitt A-A des Kraftstoffeinspritzventils nach Figur 1a,
- Figur 2a
- einen schematischen Längsschnitt durch ein Kraftstoffeinspritzventil im Bereich der Verbindungsstelle zwischen Düsenhalter und Düsenkörper in einer zweiten Ausführungsform, und
- Figur 2b
- einen schematischen Schnitt B-B des Kraftstoffeinspritzventils nach Figur 2a.
- FIG. 1a
- a schematic longitudinal section through a fuel injection valve in the region of the connection point between the nozzle holder and nozzle body in a first embodiment,
- FIG. 1b
- a schematic section AA of the fuel injection valve of Figure 1a,
- FIG. 2a
- a schematic longitudinal section through a fuel injection valve in the region of the connection point between the nozzle holder and the nozzle body in a second embodiment, and
- FIG. 2b
- a schematic section BB of the fuel injection valve of Figure 2a.
Das in Fig. 1a dargestellte Kraftstoffeinspritzventil verfügt über einen oberen Düsenhalter 1, an den koaxial und stirnseitig ein Düsenkörper 2 zur Anlage kommt. Der Düsenkörper 2 dient der Aufnahme einer - nur schematisch dargestellten - Düsennadel 3. Die Düsennadel 3 wirkt mit einem am distalen Ende des Düsenkörpers 2 angeordneten Ventilsitz 4 zusammen und öffnet diesen durch Abheben vom Ventilsitz 4 oder schließt den Ventilsitz 4 durch die Kraftwirkung einer - nicht weiter dargestellten - Rückstellfeder.The fuel injection valve shown in Fig. 1a has an
Der Düsenkörper 2 ist über eine Spannmutter 5 am Düsenhalter 1 lösbar befestigt. Die Spannmutter 5 ist hohlzylinderförmig ausgebildet und weist an beiden Stirnseiten je ein Gewinde 6a und 6b auf. Dabei wirkt das eine Innengewinde 6a mit einem korrespondierenden Außengewinde am Düsenkörper 2 zusammen. Das andere Innengewinde 6b rückt dagegen mit einem korrespondierenden Außengewinde an Düsenhalter 1 zusammen.The
In diesem Ausführungsbeispiel weist das Innengewinde 6a der Spannmutter 5 eine umgekehrte Steigrichtung gegenüber dem Innengewinde 6b auf, so dass sich die koaxial miteinander zu verbindenden Bauteile - Düsenhalter 1 und Düsenkörper 2 - bei Drehen der Spannmutter 5 aufeinander zu bewegen. Beide Innengewinde 6a und 6b der Spannmutter 5 sind als symmetrische Feingewinde ausgeführt.In this embodiment, the
Der Düsenkörper 2 ist weiterhin mit einer Markierung als Positionierhilfe bei der Montage ausgestattet, welche direkt benachbart zur Düsenspannmutter angeordnet ist.The
Wie aus Fig. 1b ersichtlich, ist diese Markierung hier in Form von Schlüsselflächen 7a bis 7c ausgebildet. Die Schlüsselflächen 7a bis 7c sind neben der optischen Positionierhilfe auch zum Eingriff für ein - nicht weiter dargestelltes - Montagewerkzeug geeignet.As can be seen from Fig. 1b, this mark is here in the form of
Die in Fig. 2a dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der vorstehend beschriebenen Ausführungsform dahingehend, dass die Innengewinde 6a' und 6b' der Spannmutter 5' dieselbe Steigungsrichtung aufweisen, jedoch mit unterschiedlicher Gewindesteigung. Auch diese Maßnahme gewährleistet ein reibmomentloses Verspannen der zu verbindenden Bauteile, also dem Düsenhalter 1 und dem Düsenkörper 2'.The embodiment shown in Fig. 2a differs from the embodiment described above in that the
Weiterhin weist der Düsenkörper 2' hier eine im Schnitt B-B angeordnete Markierung auf.Furthermore, the nozzle body 2 'here has a mark arranged in section BB.
Nach Fig. 2b ist diese Markierung am Düsenkörper 2' bei dieser Ausführungsform als radiale Grundbohrung 8 ausgebildet, welche als optische Positionierhilfe ebenfalls zum Eingriff für ein Montagewerkzeug dient.According to Fig. 2b, this mark on the nozzle body 2 'is formed in this embodiment as a
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die beiden vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen. Es sind vielmehr auch Abweichungen hiervon denkbar, welche vom Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche umfasst sind. So kann die als Positionierhilfe und Eingriffsstelle für ein Montagewerkzeug dienende Markierung außen am Düsenkörper 2 bzw. 2' auch in anderer geeigneter Form - beispielsweise als Sechskant, als Rändelung oder als Verzahnung - ausgebildet sein.The invention is not limited to the two preferred embodiments described above. Rather, deviations from this are conceivable, which are encompassed by the scope of protection of the following claims. Thus, the marking serving as a positioning aid and engagement point for a mounting tool outside of the
Claims (10)
dadurch gekennzeichnet, dass am Düsenkörper (2, 2') eine Markierung als Positionierhilfe angebracht ist.Fuel injection valve according to claim 1,
characterized in that on the nozzle body (2, 2 ') a mark is attached as a positioning aid.
dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Innengewinde (6a, 6b) der Spannmutter (5, 5') und die Außengewinde an Düsenkörper (2, 2') und Düsenhalter (1) so zusammenwirken, dass sich beim Drehen der Spannmutter (5, 5') der Düsenkörper (2, 2') und der Düsenhalter (1) aufeinander zu bewegen und so gegeneinander verspannbar sind.Fuel injection valve according to claim 1,
characterized in that the two internal threads (6a, 6b) of the clamping nut (5, 5 ') and the external thread on the nozzle body (2, 2') and nozzle holder (1) cooperate so that when turning the clamping nut (5, 5 ' ) of the nozzle body (2, 2 ') and the nozzle holder (1) to move toward each other and are mutually braced.
dadurch gekennzeichnet, dass das eine Innengewinde (6a) der Spannmutter (5) eine umgekehrte Steigungsrichtung gegenüber dem anderen Innengewinde (6b) der Spannmutter (5) aufweist.Fuel injection valve according to claim 1,
characterized in that the one internal thread (6a) of the clamping nut (5) has a reverse pitch direction relative to the other internal thread (6b) of the clamping nut (5).
dadurch gekennzeichnet, dass beide Innengewinde (6a', 6b') der Spannmutter (5') dieselbe Steigungsrichtung, jedoch mit unterschiedlicher Gewindesteigung aufweisen.Fuel injection valve according to claim 1,
characterized in that, however, both have internal threads (6a ', 6b') of the tightening nut (5 ') have the same pitch direction, with different thread pitch.
dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkörper (2, 2') direkt benachbart zur Düsenspannmutter (5, 5') eine von außen her sichtbare und zugängliche Markierung als Positionierhilfe bei der Montage aufweist.Fuel injection valve according to claim 1,
characterized in that the nozzle body (2, 2 ') directly adjacent to the nozzle retaining nut (5, 5') has an externally visible and accessible marking as a positioning aid during assembly.
dadurch gekennzeichnet, dass die Markierung am Düsenkörper (2) in Form von Schlüsselflächen (7a-7c) ausgebildet ist, um auch zum Eingriff für ein Montagewerkzeug zu dienen.Fuel injection valve according to Claim 6,
characterized in that the marking on the nozzle body (2) in the form of key surfaces (7a-7c) is formed to also serve for engagement with an assembly tool.
dadurch gekennzeichnet, dass die Markierung am Düsenkörper (2') in Form mindestens einer radialen Grundbohrung (8) ausgebildet ist, um auch zum Eingriff für ein Montagewerkzeug zu dienen.Fuel injection valve according to Claim 6,
characterized in that the marking on the nozzle body (2 ') in the form of at least one radial blind bore (8) is formed in order to also serve for engagement with an assembly tool.
dadurch gekennzeichnet, dass die Innengewinde (6a, 6b; 6a', 6b') der Spannmutter (5, 5') als metrische Feingewinde ausgeführt sind.Fuel injection valve according to one of the preceding claims,
characterized in that the internal threads (6a, 6b; 6a ', 6b') of the clamping nut (5, 5 ') are designed as a metric fine thread.
dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Bauteile Düsenhalter (1), Düsenkörper (2) und Spannmutter (5) aus einer Stahllegierung bestehen.Fuel injection valve according to one of the preceding claims,
characterized in that at least the components nozzle holder (1), nozzle body (2) and clamping nut (5) consist of a steel alloy.
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