EP1803927A2 - Brennstoffeinspritzventil - Google Patents

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Publication number
EP1803927A2
EP1803927A2 EP06124617A EP06124617A EP1803927A2 EP 1803927 A2 EP1803927 A2 EP 1803927A2 EP 06124617 A EP06124617 A EP 06124617A EP 06124617 A EP06124617 A EP 06124617A EP 1803927 A2 EP1803927 A2 EP 1803927A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fuel injection
control chamber
injection valve
throttle plate
transition piece
Prior art date
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Granted
Application number
EP06124617A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1803927A3 (de
EP1803927B1 (de
Inventor
Andreas Gruenberger
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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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1803927A2 publication Critical patent/EP1803927A2/de
Publication of EP1803927A3 publication Critical patent/EP1803927A3/de
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Publication of EP1803927B1 publication Critical patent/EP1803927B1/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
    • 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
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/70—Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger
    • F02M2200/703—Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger hydraulic
    • F02M2200/704—Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger hydraulic with actuator and actuated element moving in different directions, e.g. in opposite directions

Definitions

  • the invention relates to a fuel injection valve for fuel injection systems of internal combustion engines and a fuel injection system with such a fuel injection valve. Specifically, the invention relates to an injector for fuel injection systems of air-compressing, self-igniting internal combustion engines.
  • a valve for driving a fuel injection valve for internal combustion engines has a hydraulic chamber which can be filled via a throttled filling channel.
  • a valve member caused by a piezoelectric actuator is translated into a stroke of a piston via the hydraulic chamber.
  • a volume of the hydraulic chamber is given in certain application within certain limits.
  • an adaptation of the length of an attached to the actuator transition piece is conceivable.
  • the actuator is usually provided together with a designed as an actuator head transition piece and other elements as a prefabricated actuator module, so that a corresponding length adjustment to compensate for certain tolerances in the Mounting the fuel injector would require the provision of a range of actuator modules required, which is associated with considerable costs.
  • the fuel injection valve according to the invention with the features of claim 1 and the fuel injection system according to the invention with the features of claim 8 have the advantage that mounting and / or component-related tolerances in the manufacture of the fuel injection valve in view of a predetermined within certain limits control chamber volume of the control chamber of the hydraulic Coupler of the actuator can be compensated in a cost effective manner. In particular, the unit cost of manufacturing the fuel injector of the invention can be reduced.
  • the distance between the surface of the throttle plate and the end face of the transition piece for setting a control chamber volume of the control chamber is predetermined.
  • the throttle plate is a relatively inexpensive component that can be adapted with respect to the single fuel injector or selected from a variety of throttle plates within a range of choices. This can be montage or component-related tolerances are compensated, whereby possibly larger tolerances for the components are possible.
  • the control chamber volume can be adjusted specifically within a certain range, so that the functionality of the injector matches the desired requirements.
  • the transition piece projects partially into the recess of the throttle plate.
  • the construction of the fuel injection valve is preferably predetermined so that a desired amount for the projection of the transition piece is predetermined in the recess. This amount is chosen so large that, as a rule, that is, even with rather large tolerance deviations, the transition piece projects at least slightly into the recess of the throttle plate.
  • the predetermined control chamber volume can then be specified in an extreme case by a more pronounced depression and in another extreme case by a rather shallow depression. As a result, tolerance compensation is made possible in most cases, even if the actuator module with the transition piece in the axial direction tolerances due to rather short and at the same time the arrangement of the throttle plate in the fuel injector is rather far away from an actuator foot of the actuator module.
  • the depth of the recess is adjusted based on a measurement that determines an overlap length of the transition piece about which the transition piece projects into the recess of the throttle plate in an assembled state.
  • Fig. 1 shows an embodiment of a fuel injection valve 1 of the invention in a schematic, axial sectional view.
  • the fuel injection valve 1 can serve in particular as an injector for a fuel injection system 2 shown in FIG. 4 of mixture-compressing, self-igniting internal combustion engines.
  • the fuel injection valve 1 is suitable for a Fuel injection system 2 with a common rail 3, the diesel fuel under high pressure to a plurality of fuel injection valves 1, 4, 5, 6 leads.
  • the fuel injection valve 1 according to the invention is also suitable for other applications.
  • the fuel injection valve 1 has a housing 7 consisting of several parts.
  • the housing 7 comprises a holding body 8, a housing part 9 and a clamping nut 10, by means of which the housing part 9 is connected to the holding body 8.
  • the housing part 9 is designed as a nozzle body 9.
  • the fuel injection valve 1 has a valve seat body 11, which is integrally connected to the housing part 9.
  • a valve seat surface is formed, which cooperates with a valve closing body 13, which can be actuated by a valve needle 12, to form a sealing seat.
  • the valve closing body 13 is formed integrally with the valve needle 12.
  • the valve needle 12 has a valve needle piston 14 which is guided in a valve needle guide 15 of the housing part 9.
  • the holding body 8 has a fuel inlet port 16, to which a fuel line 17 (FIG. 4) can be connected in order to connect the fuel injection valve 1 to a common rail 3 (FIG. 4) or another device.
  • the fuel inlet stub 16 has a fuel channel 18, which is only partially shown in the sectional view of FIG. 1 and opens below an educated between an actuator base 19 and the housing 7 seal 20 in an actuator chamber 21.
  • the provided in the interior of the housing 7 of the fuel injection valve 1 actuator chamber 21 is sealed by means of the seal 20 with respect to a space 22.
  • a piezoelectric actuator 23 is arranged, wherein electrical leads 24 are guided through the space 22 and the actuator base 19 to the actuator 23 to act on the actuator 23 for actuating the fuel injection valve 1 with an electrical voltage.
  • the actuator foot 19 is attached to the actuator 23, which is supported on the holding body 8.
  • a transition piece 25 is added, which is designed as an actuator head 25.
  • the actuator 23, the actuator foot 19, the transition piece 25 and the electrical lines 24 form an actuator module, which is used in the assembly of the fuel injection valve 1 as a preassembled module.
  • the actuator 23 When the actuator 23 is acted upon by a control voltage, the actuator 23 is charged so that it expands in the direction of an axis 26 of the housing 7, the actuator 23 displacing the transition piece 25.
  • the fuel injection valve 1 also has a throttle plate 30 arranged in the region of the clamping nut 10 within the housing 7, in which fuel channels 31 shown in FIG. 1 are formed to deliver fuel from the actuator chamber 21 into a fuel chamber 29 inside the housing part 9 of the housing 7 to lead.
  • FIG. 2 shows the part of the fuel injection valve 1 shown in FIG. 1 between the sectional planes 32 and 33 and designated by II Viewing direction in a sectional view.
  • the throttle plate 30 is clamped on the basis of the tightening force of the clamping nut 10 between the housing part 9 and the holding body 8.
  • the arranged within the holding body 8 transition piece 25 has a recess 34 which is open to the throttle plate 30 out.
  • a valve piston 35 is arranged, which is displaceable in the recess 34 in the direction of the axis 26 of the housing 7.
  • the recess 34 is designed as a stepped bore.
  • a valve spring 36 is supported in the interior of the transition piece 25 on the one hand at the step of the recess 34 and on the other hand is applied to the valve piston 35 in order to apply a biasing force.
  • the transition piece 25 is circumferentially enclosed on the side of the throttle plate 30 by a control chamber sleeve 37, wherein an edge 39 of the control chamber sleeve 37 with the throttle plate 30 forms a sealing seat and wherein the control chamber sleeve 37 is acted upon by a valve spring 38 against the throttle plate 30 with a biasing force.
  • the transition piece 25, the control chamber sleeve 37, the throttle plate 30, the control chamber sleeve 46, the valve needle piston 14 and the valve piston 35 are part of a hydraulic coupler 51st
  • the transition piece 25 has an annular end face 40. Furthermore, the throttle plate 30 has a surface 41 which faces the end face 40.
  • the control chamber sleeve 37 has an inner surface 42, wherein the transition piece 25 is guided on the inner surface 42 in the direction of the axis 26.
  • the valve piston 35 has an outer surface 43, which is provided opposite to the inner surface 42.
  • the end face 40 of the transition piece 25, the inner surface 42 of the control chamber sleeve 37, the surface 41 of the throttle plate 30 and the outer surface 43 of the valve pin 35 close an annular gap-shaped control chamber 44 on.
  • a further control chamber 45 is provided which is enclosed by the throttle plate 30, a further control chamber sleeve 46 and the valve needle piston 14.
  • control chamber 44 and the control chamber 45 are provided on different sides of the throttle plate 30.
  • the control chamber 44 is connectable to the control chamber 45 via a choke 47 formed in the throttle plate 30, wherein the connection via the current position of the valve piston 35 is released or interrupted.
  • the pressure of the provided fuel in the control chamber 44 is varied by means of the transition piece 25, wherein a pressure compensation via the throttle 47 takes place, which leads to a change in the pressure of the fuel provided in the control chamber 45.
  • a change in the position of the valve needle 12 so that the sealing seat is opened or closed, which is formed between the valve closing body 13 and the valve seat surface of the valve seat body 11.
  • the control chamber 44 has a certain control chamber volume.
  • For this control chamber volume is set by the construction of the fuel injection valve 1 with respect to the respective application, a control room target volume.
  • a control room target volume due to assembly and component tolerances in the specific fuel injection valve 1, certain deviations of the actual control chamber volume of the control chamber 44 from the predefined control chamber nominal volume may occur. Since the characteristic properties of the fuel injection valve 1 significantly depend on the size of the control chamber volume of the control chamber 44, the Tolerance specification for the control room volume very high demands on the assembly and the components of the fuel injection valve.
  • the fuel injection valve 1 has a throttle plate 30, on which a recess 48 is formed.
  • the configuration of the recess 48 is chosen so that with respect to the given pairing of the components or the partially assembled fuel injection valve, an adjustment of the control chamber volume of the control chamber 44 takes place.
  • a post-processing of other components, in particular of the holding body 8 or the transition piece 25 is then not required in view of the specification of the control chamber volume of the control chamber 44.
  • the end face 40 of the transition piece 25 and the surface 41 of the throttle plate 30 face each other and face each other.
  • the end face 40 of the transition piece 25 and the surface 41 of the throttle plate 30 are parallel to each other.
  • the configuration of the recess 48 is described below with reference to FIG. 3 in further detail.
  • a depth 49 of the recess 48 is selected so that a distance 50 between the end face 40 of the transition piece 25 and the surface 41 of the throttle plate 30 has a predetermined value. That is, the recess 48 is configured so that the distance 50 between the surface 41 of the throttle plate 30 and the end face 40 of the transition piece 25 for setting the control chamber volume of the control chamber 44 is predetermined. Of the Distance 50 is thus a control room nominal height 50 for predetermining the control space volume.
  • the transition piece 25 is designed so that it partially projects into the recess 48 of the throttle plate 30.
  • the throttle plate 30 has an annular contact surface 55.
  • the annular system 55 is provided on the side of the throttle plate 30, on which the recess 48 is configured.
  • the holding body 8 has an end face 56 with which the holding body 8 bears against the annular contact surface 55 of the throttle plate 30.
  • the depth 49 of the recess 48 results from the considered in the axial direction height difference between the annular contact surface 55 and the surface 41 of the throttle plate 30 in the region of the recess 48.
  • there is a Kochstehin 57 to which the transition piece 25 with its end face 40 in Viewed axial direction over the end face 50 of the holding body 8, even from the considered in the axial direction difference in height between the annular contact surface 55 of the throttle plate 30 in the assembled state and the end face 40 of the transition piece 25th
  • the required depth 49 of the depression 48 can therefore be calculated from the sum of the suppression length 57 and the desired distance 50.
  • TheInstitutstehitz 57 can be determined by a measuring process. It should also be noted that the distance 50 predetermines the height of the annular gap-shaped control chamber 44 and thus defines the control chamber volume of the annular gap-shaped control chamber 44.
  • the determined depth 49 of the recess 48 is used as a control variable for a grinding process, with which the recess 48 is formed in the throttle plate 30.
  • the determined depth 49 may also be used to select the throttle plate 30 from a set of throttle plates in a series of choices.
  • the Sprinthin 57 varies due to component and assembly-related tolerances and that this variation is compensated by the individual choice of the depth 49.
  • a positive Kochstehbone 57 is given, so that even with a tolerance-related reduction of the Kochstehin 57 with respect to the structurally predetermined Kochstehin 57 a balance by forming the recess 48 with a correspondingly rather small depth 49 is possible, creating a rather shallow depression 48 is formed.
  • the throttle plate 30 also has an annular groove 58 which is formed in the region of the recess 48 to ensure the abutment of the edge 39 of the control chamber sleeve 37 on the surface 41 of the throttle plate 30.
  • Fig. 4 shows a fuel injection system 2 according to the embodiment of the invention.
  • the fuel injection system 2 is used for an internal combustion engine 60, which has a plurality of cylinders 61, 62, 63, 64.
  • the cylinder 61 is associated with the fuel injection valve 1, which is connected via the fuel line 17 to the common rail 3. In this case promotes a feed pump 65 under high pressure fuel via the common rail 3.
  • the fuel injector 1 corresponding fuel injection valves 4, 5, 6 are the cylinders 62, 63, 64, wherein each of the fuel injection valves 4, 5, 6 is connected to a fuel line 66, 67, 68 with the common rail 3.
  • Each of the fuel injection valves 1, 4, 5, 6 has an individual identification mark 70, 71, 72, 73.
  • a Kochstehin 57 is determined for the fuel injection valve 1 during assembly of the fuel injection valve 1 and assigned to the fuel injector 1 based on the identification plate 70. Accordingly, for the fuel injection valves 4, 5, 6 respectively, the measurement of an individual Vorstehin 57 and the assignment of these Vorstehinn 57 to the fuel injection valves 4, 5, 6 based on the identification marks 71, 72, 73. For each fuel injection valve 1, 4, 5, 6 the required depth 49 of the recess 48 is determined and the throttle plate 30 suitable for this purpose is produced by grinding in or selected from a set of throttle plates 30 in a selection series. The ground or selected throttle plates 30 are then assigned to the fuel injection valves 1, 4, 5, 6 on the basis of the identification marks 70, 71, 72, 73. The fuel injection valves 1, 4, 5, 6 then have throttle plates 30 with individually designed depressions 48, so that the fuel injection valves 1, 4, 5, 6 each have the same control chamber volume of the respective control chamber 44.

Landscapes

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Abstract

Ein Brennstoffeinspritzventil (1), das als Injektor für eine Brennstoffeinspritzanlage (2) einer luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschine (60) dient, weist ein Gehäuse (4) auf. Das Gehäuse (4) weist einen Haltekörper (8) auf, an dem eine Drosselplatte (30) anliegt. Ferner weist das Brennstoffeinspritzventil (1) einen hydraulischen Koppler (51) auf, über den ein Aktor (23) auf eine Ventilnadel (12) einwirkt. Ein Übergangsstück (25) des hydraulischen Kopplers (51) steht dabei mit einer Überstehlänge (57) über den Haltekörper (8) über. Diese Überstehlänge (57) variiert auf Grund bauteilbedingter Toleranzen. Zum Ausgleich ist in einer an dem Haltekörper (8) anliegenden Drosselplatte (30) eine Vertiefung (48) ausgebildet. Im Ergebnis kann das Steuerraumvolumen eines ringspaltförmigen Steuerraums (44) auch bei bauteilbedingten Variationen der Überstehlängen (57) vorgegeben werden.

Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft ein Brennstoffeinspritzventil für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen sowie eine Brennstoffeinspritzanlage mit solch einem Brennstoffeinspritzventil. Speziell betrifft die Erfindung einen Injektor für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen.
  • Aus der DE 101 04 016 A1 ist ein Ventil zum Ansteuern eines Brennstoffeinspritzventils für Brennkraftmaschinen bekannt. Das bekannte Ventil weist eine Hydraulikkammer auf, die über einen gedrosselten Befüllkanal befüllbar ist. Dabei wird über die Hydraulikkammer eine durch einen piezoelektrischen Aktor bedingte Verstellbewegung eines Ventilglieds in einen Hub eines Kolbens übersetzt. Dabei ist es denkbar, dass ein Volumen der Hydraulikkammer im konkreten Anwendungsfall innerhalb gewisser Grenzen vorgegeben ist. Hierbei ist eine Anpassung der Länge eines an den Aktor angefügten Übergangsstückes denkbar. Allerdings wird der Aktor in der Regel zusammen mit einem als Aktorkopf ausgestalteten Übergangsstück und weiteren Elementen als vorgefertigtes Aktormodul bereitgestellt, so dass eine entsprechende Längenanpassung zum Ausgleich gewisser Toleranzen bei der Montage des Brennstoffeinspritzventils das Vorhalten einer Auswahlreihe an Aktormodulen erforderlich machen würde, was mit erheblichen Kosten verbunden ist.
    • Offenbarung der Erfindung Vorteile der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und die erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 8 haben demgegenüber den Vorteil, dass montage- und/oder bauteilbedingte Toleranzen bei der Herstellung des Brennstoffeinspritzventils im Hinblick auf ein innerhalb gewisser Grenzen vorgegebenes Steuerraumvolumen des Steuerraums des hydraulischen Kopplers des Aktors auf kostengünstige Weise ausgeglichen werden können. Insbesondere können die Stückkosten zur Herstellung des Brennstoffeinspritzventils der Erfindung verringert werden.
  • Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Anspruch 1 angegebenen Brennstoffeinspritzventils und der im Anspruch 8 angegebenen Brennstoffeinspritzanlage möglich.
  • In vorteilhafter Weise ist der Abstand zwischen der Oberfläche der Drosselplatte und der Stirnfläche des Übergangsstücks zum Einstellen eines Steuerraumvolumens des Steuerraums vorgegeben. Bei der Drosselplatte handelt es sich um ein relativ kostengünstiges Bauteil, das im Hinblick auf das einzelne Brennstoffeinspritzventil angepasst oder aus einer Menge von Drosselplatten im Rahmen einer Auswahlreihe ausgewählt werden kann. Dadurch können montage- oder bauteilbedingte Toleranzen ausgeglichen werden, wodurch gegebenenfalls auch größere Toleranzvorgaben für die Bauteile möglich sind. Außerdem kann das Steuerraumvolumen gezielt innerhalb eines gewissen Bereichs eingestellt werden, so dass die Funktionsfähigkeit des Injektors mit den gewünschten Anforderungen übereinstimmt.
  • In vorteilhafter Weise ragt das Übergangsstück teilweise in die Vertiefung der Drosselplatte. Die Konstruktion des Brennstoffeinspritzventils ist dabei vorzugsweise so vorgegeben, dass ein gewünschter Betrag für das Ragen des Übergangsstücks in die Vertiefung vorgegeben ist. Dieser Betrag ist so groß gewählt, dass in der Regel, das heißt auch bei eher großen Toleranzabweichungen, das Übergangsstück zumindest noch etwas in die Vertiefung der Drosselplatte ragt. Das vorgegebene Steuerraumvolumen kann dann in einem Extremfall durch eine eher ausgeprägte Vertiefung und in einem anderen Extremfall durch eine eher flache Vertiefung vorgegeben werden. Dadurch wird in den meisten Fällen ein Toleranzausgleich ermöglicht, auch wenn das Aktormodul mit dem Übergangsstück in axialer Richtung toleranzbedingt eher kurz ausgeführt ist und zugleich die Anordnung der Drosselplatte im Brennstoffeinspritzventil eher weit beabstandet zu einem Aktorfuß des Aktormoduls angeordnet ist.
  • In vorteilhafter Weise ist die Tiefe der Vertiefung auf Grund einer Messung eingestellt, die eine Überstehlänge des Übergangsstücks ermittelt, um die das Übergangsstück in einem montierten Zustand in die Vertiefung der Drosselplatte ragt. Dadurch kann nach einer Teilmontage des Brennstoffeinspritzventils die benötigte Ausgestaltung der Drosselplatte zuverlässig ermittelt werden.
    • Zeichnung
  • Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen, in denen sich entsprechende Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind, näher erläutert. Es zeigt:
    • Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel des Brennstoffeinspritzventils der Erfindung in einer axialen Schnittdarstellung;
    • Fig. 2 das in Fig. 1 gezeigte Brennstoffeinspritzventil aus der mit II bezeichneten Blickrichtung in einer auszugsweisen, geschnittenen Darstellung;
    • Fig. 3 den in Fig. 2 mit III bezeichneten Ausschnitt des Brennstoffeinspritzventils gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung und
    • Fig. 4 eine Brennstoffeinspritzanlage mit mehreren Brennstoffeinspritzventilen gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
    Beschreibung des Ausführungsbeispiels
  • Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Brennstoffeinspritzventils 1 der Erfindung in einer schematischen, axialen Schnittdarstellung. Das Brennstoffeinspritzventil 1 kann insbesondere als Injektor für eine in der Fig. 4 dargestellte Brennstoffeinspritzanlage 2 von gemischverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen dienen. Insbesondere eignet sich das Brennstoffeinspritzventil 1 für eine Brennstoffeinspritzanlage 2 mit einem Common-Rail 3, das Dieselbrennstoff unter hohem Druck zu mehreren Brennstoffeinspritzventilen 1, 4, 5, 6 führt. Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil 1 eignet sich jedoch auch für andere Anwendungsfälle.
  • Das Brennstoffeinspritzventil 1 weist ein aus mehreren Teilen bestehendes Gehäuse 7 auf. Insbesondere umfasst das Gehäuse 7 einen Haltekörper 8, ein Gehäuseteil 9 und eine Spannmutter 10, mittels der das Gehäuseteil 9 mit dem Haltekörper 8 verbunden ist. Das Gehäuseteil 9 ist dabei als Düsenkörper 9 ausgestaltet. Ferner weist das Brennstoffeinspritzventil 1 einen Ventilsitzkörper 11 auf, der einstückig mit dem Gehäuseteil 9 verbunden ist. An dem Ventilsitzkörper 11 ist eine Ventilsitzfläche ausgebildet, die mit einem von einer Ventilnadel 12 betätigbaren Ventilschließkörper 13 zu einem Dichtsitz zusammenwirkt. Dabei ist der Ventilschließkörper 13 einteilig mit der Ventilnadel 12 ausgebildet.
  • Die Ventilnadel 12 weist einen Ventilnadelkolben 14 auf, der in einer Ventilnadelführung 15 des Gehäuseteils 9 geführt ist.
  • Der Haltekörper 8 weist einen Brennstoffeinlassstutzen 16 auf, an den eine Brennstoffleitung 17 (Fig. 4) anschließbar ist, um das Brennstoffeinspritzventil 1 an ein Common-Rail 3 (Fig. 4) oder eine andere Einrichtung anzuschließen. Der Brennstoffeinlassstutzen 16 weist einen Brennstoffkanal 18 auf, der in der Schnittdarstellung der Fig. 1 nur teilweise dargestellt ist und unterhalb einer zwischen einem Aktorfuß 19 und dem Gehäuse 7 ausgebildeten Abdichtung 20 in einen Aktorraum 21 mündet. Der im Inneren des Gehäuses 7 des Brennstoffeinspritzventils 1 vorgesehene Aktorraum 21 ist dabei mittels der Abdichtung 20 gegenüber einem Raum 22 abgedichtet. Innerhalb des Aktorraums 21 ist ein piezoelektrischer Aktor 23 angeordnet, wobei elektrische Leitungen 24 durch den Raum 22 und den Aktorfuß 19 an den Aktor 23 geführt sind, um den Aktor 23 zur Betätigung des Brennstoffeinspritzventils 1 mit einer elektrischen Spannung zu beaufschlagen. An den Aktor 23 ist einerseits der Aktorfuß 19 angefügt, der sich an dem Haltekörper 8 abstützt. Andererseits ist an den Aktor 23 ein Übergangsstück 25 angefügt, das als Aktorkopf 25 ausgestaltet ist. Der Aktor 23, der Aktorfuß 19, das Übergangsstück 25 und die elektrischen Leitungen 24 bilden ein Aktormodul, das bei der Montage des Brennstoffeinspritzventils 1 als vormontierte Baugruppe eingesetzt wird.
  • Bei der Beaufschlagung des Aktors 23 mit einer Steuerspannung erfolgt eine Ladung des Aktors 23, so dass sich dieser in Richtung einer Achse 26 des Gehäuses 7 ausdehnt, wobei der Aktor 23 das Übergangsstück 25 verstellt.
  • Das Brennstoffeinspritzventil 1 weist außerdem eine im Bereich der Spannmutter 10 innerhalb des Gehäuses 7 angeordnete Drosselplatte 30 auf, in der in der Fig. 1 dargestellte Brennstoffkanäle 31 ausgebildet sind, um Brennstoff aus dem Aktorraum 21 in einen Brennstoffraum 29 im Inneren des Gehäuseteils 9 des Gehäuses 7 zu leiten.
  • Der weitere Aufbau des Brennstoffeinspritzventils 1 ist auch mit Bezugnahme auf Fig. 2 im Detail weiter beschrieben.
  • Fig. 2 zeigt den zwischen den Schnittebenen 32 und 33 liegenden Teil des in Fig. 1 dargestellten Brennstoffeinspritzventils 1 aus der mit II bezeichneten Blickrichtung in einer Schnittdarstellung. Die Drosselplatte 30 ist auf Grund der Anzugskraft der Spannmutter 10 zwischen dem Gehäuseteil 9 und dem Haltekörper 8 eingespannt. Das innerhalb des Haltekörpers 8 angeordnete Übergangsstück 25 weist eine Aussparung 34 auf, die zur Drosselplatte 30 hin geöffnet ist. In der Aussparung 34 ist ein Ventilkolben 35 angeordnet, der in Richtung der Achse 26 des Gehäuses 7 in der Aussparung 34 verschiebbar ist. Die Aussparung 34 ist als Stufenbohrung ausgestaltet. Eine Ventilfeder 36 stützt sich im Inneren des Übergangsstücks 25 einerseits an der Stufe der Aussparung 34 ab und liegt andererseits an dem Ventilkolben 35 an, um diesen mit einer Vorspannkraft zu beaufschlagen. Das Übergangsstück 25 ist auf der Seite der Drosselplatte 30 umfänglich von einer Steuerraumhülse 37 umschlossen, wobei eine Kante 39 der Steuerraumhülse 37 mit der Drosselplatte 30 einen Dichtsitz ausbildet und wobei die Steuerraumhülse 37 durch eine Ventilfeder 38 gegen die Drosselplatte 30 mit einer Vorspannkraft beaufschlagt ist. Das Übergangsstück 25, die Steuerraumhülse 37, die Drosselplatte 30, die Steuerraumhülse 46, der Ventilnadelkolben 14 und der Ventilkolben 35 sind Teil eines hydraulischen Kopplers 51.
  • Das Übergangsstück 25 weist eine ringförmige Stirnfläche 40 auf. Ferner weist die Drosselplatte 30 eine Oberfläche 41 auf, die der Stirnfläche 40 zugewandt ist. Die Steuerraumhülse 37 weist eine Innenfläche 42 auf, wobei das Übergangsstück 25 an der Innenfläche 42 in Richtung der Achse 26 geführt ist. Außerdem weist der Ventilkolben 35 eine Außenfläche 43 auf, die gegenüberliegend zu der Innenfläche 42 vorgesehen ist. Die Stirnfläche 40 des Übergangsstücks 25, die Innenfläche 42 der Steuerraumhülse 37, die Oberfläche 41 der Drosselplatte 30 sowie die Außenfläche 43 des Ventilbolzens 35 schließen einen ringspaltförmigen Steuerraum 44 ein. Außerdem ist ein weiterer Steuerraum 45 vorgesehen, der von der Drosselplatte 30, einer weiteren Steuerraumhülse 46 und dem Ventilnadelkolben 14 eingeschlossen ist. Dabei sind der Steuerraum 44 und der Steuerraum 45 auf verschiedenen Seiten der Drosselplatte 30 vorgesehen. Der Steuerraum 44 ist mit dem Steuerraum 45 über eine in der Drosselplatte 30 ausgebildete Drossel 47 verbindbar, wobei die Verbindung über die momentane Lage des Ventilkolbens 35 freigegeben oder unterbrochen wird.
  • Zur Ansteuerung der Ventilnadel 12 über den Ventilnadelkolben 14 wird mittels des Übergangsstücks 25 der Druck des im Steuerraum 44 vorgesehenen Brennstoffs variiert, wobei ein Druckausgleich über die Drossel 47 erfolgt, der zu einer Änderung des Druckes des im Steuerraum 45 vorgesehenen Brennstoffs führt. In Abhängigkeit von dem Druck des Brennstoffs im Steuerraum 45 kommt es dann zu einer Veränderung der Lage der Ventilnadel 12, so dass der Dichtsitz geöffnet oder geschlossen wird, der zwischen dem Ventilschließkörper 13 und der Ventilsitzfläche des Ventilsitzkörpers 11 ausgebildet ist.
  • Der Steuerraum 44 weist ein gewisses Steuerraumvolumen auf. Für dieses Steuerraumvolumen ist durch die Konstruktion des Brennstoffeinspritzventils 1 in Bezug auf den jeweiligen Anwendungsfall ein Steuerraumsollvolumen vorgegeben. Allerdings kann es auf Grund von Montage- und Bauteiltoleranzen beim speziellen Brennstoffeinspritzventil 1 zu gewissen Abweichungen des tatsächlichen Steuerraumvolumens des Steuerraums 44 von dem vorgegebenen Steuerraumsollvolumen kommen. Da die charakteristischen Eigenschaften des Brennstoffeinspritzventils 1 maßgeblich von der Größe des Steuerraumvolumens des Steuerraums 44 abhängen, kann die Toleranzvorgabe für das Steuerraumvolumen sehr hohe Anforderungen an die Montage und die Bauteile des Brennstoffeinspritzventils stellen.
  • Das Brennstoffeinspritzventil 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist eine Drosselplatte 30 auf, an der eine Vertiefung 48 ausgebildet ist. Die Ausgestaltung der Vertiefung 48 ist dabei so gewählt, dass in Bezug auf die gegebene Paarung der Bauteile oder das teilmontierte Brennstoffeinspritzventil eine Einstellung des Steuerraumvolumens des Steuerraums 44 erfolgt. Eine Nachbearbeitung anderer Bauteile, insbesondere des Haltekörpers 8 oder des Übergangsstücks 25, ist dann im Hinblick auf die Vorgabe des Steuerraumvolumens des Steuerraums 44 nicht erforderlich.
  • Die Stirnfläche 40 des Übergangsstücks 25 und die Oberfläche 41 der Drosselplatte 30 liegen einander gegenüber und sind einander zugewandt. Außerdem sind die Stirnfläche 40 des Übergangsstücks 25 und die Oberfläche 41 der Drosselplatte 30 zueinander parallel. Die Ausgestaltung der Vertiefung 48 ist im Folgenden anhand der Fig. 3 im weiteren Detail beschrieben.
  • Fig. 3 zeigt den in Fig. 2 mit III bezeichneten Ausschnitt des Brennstoffeinspritzventils 1. Eine Tiefe 49 der Vertiefung 48 ist so gewählt, dass ein Abstand 50 zwischen der Stirnfläche 40 des Übergangsstücks 25 und der Oberfläche 41 der Drosselplatte 30 einen vorgegebenen Wert hat. Das heißt, die Vertiefung 48 ist so ausgestaltet, dass der Abstand 50 zwischen der Oberfläche 41 der Drosselplatte 30 und der Stirnfläche 40 des Übergangsstücks 25 zum Einstellen des Steuerraumvolumens des Steuerraums 44 vorgegeben ist. Der Abstand 50 ist somit eine Steuerraumsollhöhe 50 zum Vorgeben des Steuerraumvolumens. Das Übergangsstück 25 ist dabei so ausgestaltet, dass es teilweise in die Vertiefung 48 der Drosselplatte 30 ragt.
  • Die Drosselplatte 30 weist eine ringförmige Anlagefläche 55 auf. Die ringförmige Anlage 55 ist dabei auf der Seite der Drosselplatte 30 vorgesehen, auf der auch die Vertiefung 48 ausgestaltet ist. Der Haltekörper 8 weist eine Stirnfläche 56 auf, mit der der Haltekörper 8 an der ringförmigen Anlagefläche 55 der Drosselplatte 30 anliegt. Die Tiefe 49 der Vertiefung 48 ergibt sich aus der in axialer Richtung betrachteten Höhendifferenz zwischen der ringförmigen Anlagefläche 55 und der Oberfläche 41 der Drosselplatte 30 im Bereich der Vertiefung 48. Ferner ergibt sich eine Überstehlänge 57, um die das Übergangsstück 25 mit seiner Stirnfläche 40 in axialer Richtung betrachtet über die Stirnfläche 50 des Haltekörpers 8 übersteht, auch aus dem in axialer Richtung betrachteten Höhenunterschied zwischen der ringförmigen Anlagefläche 55 der Drosselplatte 30 im montierten Zustand und der Stirnfläche 40 des Übergangsstücks 25.
  • Wie in der Fig. 3 dargestellt, kann die erforderliche Tiefe 49 der Vertiefung 48 daher aus der Summe der Überstehlänge 57 und des gewünschten Abstands 50 berechnet werden. Die Überstehlänge 57 kann dabei durch einen Messprozess ermittelt werden. Ferner ist anzumerken, dass der Abstand 50 die Höhe des ringspaltförmigen Steuerraums 44 vorgibt und somit das Steuerraumvolumen des ringspaltförmigen Steuerraums 44 definiert.
  • Die ermittelte Tiefe 49 der Vertiefung 48 wird als Steuergröße für einen Einschleifprozess verwendet, mit dem die Vertiefung 48 in der Drosselplatte 30 ausgebildet wird. Alternativ kann die ermittelte Tiefe 49 auch zur Auswahl der Drosselplatte 30 aus einer Menge von Drosselplatten im Rahmen einer Auswahlreihe verwendet werden.
  • Es ist anzumerken, dass die Überstehlänge 57 auf Grund von bauteil- und montagebedingten Toleranzen variiert und dass diese Variation durch die individuelle Wahl der Tiefe 49 ausgeglichen wird. Konstruktiv ist vorzugsweise eine positive Überstehlänge 57 vorgegeben, so dass auch bei einer toleranzbedingten Verringerung der Überstehlänge 57 in Bezug auf die konstruktiv vorgegebene Überstehlänge 57 ein Abgleich durch Ausbilden der Vertiefung 48 mit einer dann entsprechend eher geringen Tiefe 49 möglich ist, wodurch eine eher flache Vertiefung 48 ausgebildet ist.
  • Die Drosselplatte 30 weist außerdem eine ringförmige Nut 58 auf, die im Bereich der Vertiefung 48 ausgebildet ist, um das Anliegen der Kante 39 der Steuerraumhülse 37 an der Oberfläche 41 der Drosselplatte 30 zu gewährleisten.
  • Fig. 4 zeigt eine Brennstoffeinspritzanlage 2 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Brennstoffeinspritzanlage 2 dient für eine Brennkraftmaschine 60, die mehrere Zylinder 61, 62, 63, 64 aufweist. Dem Zylinder 61 ist das Brennstoffeinspritzventil 1 zugeordnet, das über die Brennstoffleitung 17 mit dem Common-Rail 3 verbunden ist. Dabei fördert eine Förderpumpe 65 unter hohem Druck stehenden Brennstoff über das Common-Rail 3. Dem Brennstoffeinspritzventil 1 entsprechende Brennstoffeinspritzventile 4, 5, 6 sind den Zylindern 62, 63, 64 zugeordnet, wobei jedes der Brennstoffeinspritzventile 4, 5, 6 mit einer Brennstoffleitung 66, 67, 68 mit dem Common-Rail 3 verbunden ist. Jedes der Brennstoffeinspritzventile 1, 4, 5, 6 weist ein individuelles Identifikationskennzeichen 70, 71, 72, 73 auf. Dabei wird während der Montage des Brennstoffeinspritzventils 1 eine Überstehlänge 57 für das Brennstoffeinspritzventil 1 ermittelt und anhand des Identifikationskennzeichens 70 dem Brennstoffeinspritzventil 1 zugeordnet. Entsprechend erfolgt für die Brennstoffeinspritzventile 4, 5, 6 jeweils die Messung einer individuellen Vorstehlänge 57 und die Zuordnung dieser Vorstehlängen 57 zu den Brennstoffeinspritzventilen 4, 5, 6 anhand der Identifikationskennzeichen 71, 72, 73. Für jedes Brennstoffeinspritzventil 1, 4, 5, 6 wird die erforderliche Tiefe 49 der Vertiefung 48 bestimmt und die hierfür geeignete Drosselplatte 30 durch Einschleifen hergestellt oder aus einer Menge von Drosselplatten 30 im Rahmen einer Auswahlreihe ausgewählt. Die eingeschliffenen oder ausgewählten Drosselplatten 30 werden dann anhand der Identifikationskennzeichen 70, 71, 72, 73 den Brennstoffeinspritzventilen 1, 4, 5, 6 zugeordnet. Die Brennstoffeinspritzventile 1, 4, 5, 6 weisen dann Drosselplatten 30 mit individuell ausgestalteten Vertiefungen 48 auf, so dass die Brennstoffeinspritzventile 1, 4, 5, 6 jeweils das gleiche Steuerraumvolumen des jeweiligen Steuerraums 44 aufweisen.
  • Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt.

Claims (11)

  1. Brennstoffeinspritzventil (1), insbesondere Injektor für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen mit einem in einem Gehäuse (7) angeordneten Aktor (23) und einem von dem Aktor (23) mittels eines hydraulischen Kopplers (51) betätigbaren Ventilschließkörper (13), der mit einem Ventilsitzkörper (11) zu einem Dichtsitz zusammenwirkt, wobei der hydraulische Koppler (51) ein von dem Aktor (23) betätigbares Übergangsstück (25), eine Drosselplatte (30) und eine an der Drosselplatte (30) anliegende Steuerraumhülse (37) aufweist, die das Übergangsstück (25) abschnittsweise umschließt, wobei ein Steuerraum (44) vorgesehen ist, der durch eine Stirnfläche (40) des Übergangsstücks (25) eine Innenfläche (42) der Steuerraumhülse (37) und eine Oberfläche (41) der Drosselplatte (30) begrenzt ist, wobei das Übergangsstück (25) so ausgestaltet ist, dass die Stirnfläche (40) des Übergangsstücks (25) gegenüberliegend zu der Oberfläche (41) der Drosselplatte (30) angeordnet ist, und wobei die Drosselplatte (30) eine Vertiefung (48) aufweist, um einen Abstand (50) zwischen der Oberfläche (41) der Drosselplatte (30) und der Stirnfläche (40) des Übergangsstücks (25) vorzugeben.
  2. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Abstand (50) zwischen der Oberfläche (41) der Drosselplatte (30) und der Stirnfläche (40) des Übergangsstücks (25) zum Einstellen eines Steuerraumvolumens des Steuerraums (44) vorgegeben ist.
  3. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 und 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Übergangsstücks (25) teilweise in die Vertiefung (48) der Drosselplatte (30) ragt.
  4. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine Tiefe (49) der Vertiefung (48) auf Grund einer Messung eingestellt ist, wobei die Messung zum zumindest mittelbaren Ermitteln einer Überstehlänge (57) des Übergangsstücks (25) dient, um die das Übergangsstück (25) in einem montierten Zustand in die Vertiefung (48) der Drosselplatte (30) ragt.
  5. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Drosselplatte (30) auf einer Seite der Drosselplatte (30), an der die Vertiefung (48) vorgesehen ist, eine ringförmige Anlagefläche (55) aufweist, dass die Drosselplatte (30) im montierten Zustand mit ihrer Anlagefläche (55) an einer Stirnfläche (56) eines Haltekörpers (8) des Gehäuses (7) anliegt und dass die Überstehlänge (57) des Übergangsstücks (25) eine Überstehlänge (57) ist, mit der die Stirnfläche (40) des Übergangsstückes (25) über die Stirnfläche (56) des Haltekörpers (8) in einer axialen Richtung übersteht.
  6. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 4 oder 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Vertiefung (48) in der Drosselplatte (30) durch Einschleifen ausgebildet ist, wobei die Tiefe (49) der Vertiefung (48) durch die Summe aus der Überstehlänge (57) und einer vorgegebenen Steuerraumsollhöhe (50) vorgegeben ist.
  7. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
    dass der Steuerraum (44) als ringspaltförmiger Steuerraum (44) ausgebildet ist.
  8. Brennstoffeinspritzanlage (2) für eine luftverdichtende, selbstzündende Brennkraftmaschine (60) mit einem ersten Brennstoffeinspritzventil (1) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 6 und zumindest einem zweiten Brennstoffeinspritzventil (4) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei die Drosselplatten (30) der Brennstoffeinspritzventile (1, 4) individuell ausgestaltete Vertiefungen (48) aufweisen.
  9. Brennstoffeinspritzanlage nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Steuerraumvolumen des Steuerraums (44) des ersten Brennstoffeinspritzventils (1) zumindest näherungsweise gleich dem Steuerraumvolumen des Steuerraums (44) des zweiten Brennstoffeinspritzventils (4) ist.
  10. Brennstoffeinspritzanlage nach Anspruch 8 oder 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Vertiefung (48) in den Drosselplatten (30) der Brennstoffeinspritzventile (1, 4) jeweils durch Einschleifen ausgebildet ist, wobei eine Tiefe (49) der Vertiefung (48) der Drosselplatte (30) des ersten Brennstoffeinspritzventils (1) und eine Tiefe (49) der Vertiefung (48) der Drosselplatte (30) des zweiten Brennstoffeinspritzventils (4) so vorgegeben sind, dass das Steuerraumvolumen des Steuerraums (44) des ersten Brennstoffeinspritzventils (1) zumindest näherungsweise gleich dem Steuerraumvolumen des Steuerraums (44) des zweiten Brennstoffeinspritzventils (4) ist.
  11. Brennstoffeinspritzanlage nach Anspruch 8 oder 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Drosselplatte (30) des ersten Brennstoffeinspritzventils (1) und die Drosselplatte (30) des zweiten Brennstoffeinspritzventils (4) aus einer Menge von Drosselplatten (30) so ausgewählt sind, dass das Steuerraumvolumen des Steuerraums (44) des ersten Brennstoffeinspritzventils (1) zumindest näherungsweise gleich dem Steuerraumvolumen des Steuerraums (44) des zweiten Brennstoffeinspritzventils (4) ist.
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