EP2412965A2 - Brennstoffeinspritzventil - Google Patents

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EP2412965A2
EP2412965A2 EP11170708A EP11170708A EP2412965A2 EP 2412965 A2 EP2412965 A2 EP 2412965A2 EP 11170708 A EP11170708 A EP 11170708A EP 11170708 A EP11170708 A EP 11170708A EP 2412965 A2 EP2412965 A2 EP 2412965A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
valve
intermediate plate
chamber
fuel injection
plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP11170708A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP2412965A3 (de
Inventor
Bernd Streicher
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2412965A2 publication Critical patent/EP2412965A2/de
Publication of EP2412965A3 publication Critical patent/EP2412965A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • 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
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    • F02M63/0012—Valves
    • F02M63/0031—Valves characterized by the type of valves, e.g. special valve member details, valve seat details, valve housing details
    • F02M63/0033—Lift valves, i.e. having a valve member that moves perpendicularly to the plane of the valve seat
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    • F02M63/0047—Four-way valves or valves with more than four ways
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    • F02M63/0071—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of the groups F02M63/0014 - F02M63/0059 characterised by guiding or centering means in valves including the absence of any guiding means, e.g. "flying arrangements"
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    • F02M63/0077—Valve seat details

Definitions

  • the invention relates to a fuel injection valve for fuel injection systems of internal combustion engines. Specifically, the invention relates to the field of injectors for fuel injection systems of air compressing, self-igniting internal combustion engines.
  • an injector for injecting fuel into combustion chambers of internal combustion engines which can be configured in particular as a piezo-controlled common rail injector.
  • the known injector comprises an injector body, in which a piezoactuator is arranged which actuates a control valve received in a valve plate via at least one booster piston.
  • a nozzle body is provided, at its brennraum workedem free end, a nozzle outlet is formed, wherein an end face of a nozzle needle, which is axially movable or actuated in a longitudinal recess of the nozzle body, with a rear, the nozzle exit end facing away from the longitudinal recess between the nozzle body and Control valve arranged throttle plate, which can form an opening stop for the nozzle needle, cooperating and thus limit the opening stroke of the nozzle needle.
  • a trained between the rear nozzle needle end face and the throttle disc control chamber is provided which is in hydraulic communication with a pressure supply serving for the pressure port.
  • the control valve has a valve pin with a valve body, which is acted upon by a valve spring against a valve seat surface.
  • the sealing seat between the valve body and the valve seat surface is controllable to secrete fuel controlled from a valve chamber of the control valve in a low pressure region.
  • the valve pin serves to close or release a bore which serves as a bypass bore and can be guided via the high-pressure fuel into the valve chamber.
  • valve pin is guided in a sealing sleeve arranged in the valve chamber and the pressure equalization to the low pressure is realized instead of the bypass.
  • the sealing sleeve can tilt or lift off from an adjacent plate, resulting in a sudden leakage and unwanted malfunction of the injector.
  • a closing behavior of the switching valve may be impaired by an axial offset.
  • the fuel injection valve according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that an improved design and an improved mode of action are possible. Specifically, a reliable operation of the control valve is ensured over the life of the fuel injection valve. In addition, a volume of the valve space of the control valve can be reduced, whereby a reduced control amount is reduced and a response of the valve needle are improved.
  • an end face of a guided in the guide bore of the intermediate plate portion of the valve pin is arranged in a low pressure space.
  • the low-pressure space in which the end face of the valve pin is arranged is at least partially formed by a recess in the intermediate plate, which adjoins the guide bore of the intermediate plate.
  • the valve pin is relieved of pressure on its end face.
  • the valve pin may be pressure-relieved on the side of the valve body facing away from the end face within the sealing seat, so that at least approximately a pressure-balanced control valve can be realized.
  • actuation of the control valve can be effected by relatively small adjusting forces.
  • the drain hole is at least partially configured in the intermediate plate.
  • the drain hole may be configured as a throttle bore.
  • the throttle can be configured in the intermediate plate.
  • the throttle of the throttle bore is configured in another, in particular an adjacent, plate.
  • a filling bore is provided which connects the valve space with a fuel space and that the filling bore is at least partially configured in the intermediate plate.
  • a throttle of the filling bore can be configured in the intermediate plate. This results a compact construction.
  • control valve in which a small volume of the valve chamber can be realized.
  • an advantageous switching behavior may also be achieved without a filling bore, for example, to achieve a rapid closing of a nozzle needle by rapid pressure build-up in the control chamber.
  • a valve plate is provided, that the valve space is at least partially designed in the valve plate and that the valve seat surface is configured on the valve plate. Furthermore, it is advantageous that the intermediate plate and the valve plate are positioned relative to one another by means of at least one dowel pin. Thereby, a positioning of the guide bore of the intermediate plate is achieved relative to the valve seat surface of the valve plate, so that the valve body of the valve pin is centered with respect to the valve seat surface and thus a reliable opening and closing of the sealing seat is ensured.
  • the valve seat surface is designed as a flat seat at least in the region of the sealing seat between the valve body and the valve seat surface. This makes a certain tolerance compensation possible, so that a positioning of the intermediate plate relative to the valve plate via dowel pins or the like is not necessarily required. This also simplifies the assembly of the fuel injection valve.
  • valve body has a valve seat surface facing, circumferential sealing edge which cooperates with the valve seat surface to the sealing seat.
  • an annular sealing edge may be configured on the valve body.
  • the spring element is supported on the one hand on a contact surface of the valve body and on the other hand on the side of the intermediate plate which limits the valve space, and that the spring element acts on the valve body against the valve seat surface.
  • the spring element encloses the valve pin sections.
  • a throttle plate is provided, that the intermediate plate has a further side facing away from the side of the intermediate plate, which limits the valve space, and that the throttle plate rests against the further side of the intermediate plate.
  • the intermediate plate may be arranged between the valve plate and the throttle plate.
  • Fig. 1 shows a first embodiment of a fuel injection valve 1 of the invention in a schematic, partial sectional view.
  • the fuel injection valve 1 can serve in particular as an injector for fuel injection systems of air-compressing, self-igniting internal combustion engines.
  • a preferred use of the fuel injection valve 1 is for a fuel injection system with a common rail, the diesel fuel under high pressure leads to a plurality of fuel injection valves 1.
  • the fuel injection valve 1 according to the invention is also suitable for other applications.
  • the fuel injection valve 1 has a holding body 2, a nozzle body 3 and a nozzle retaining nut 4, which connects the nozzle body 3 with the holding body 2. Between a side 5 of the holding body 2 and a side 6 of the nozzle body 3, a valve plate 7, an intermediate plate 8 and a throttle plate 9 are arranged.
  • the intermediate plate 8 serves, inter alia, as a guide plate 8.
  • a page 10 of the valve plate 7 on the side 5 of the holder body 2 at.
  • One side 11 of the valve plate 7, which faces away from the side 10 of the valve plate 7, abuts against one side 12 of the intermediate plate 8.
  • a compact structure and easy installation are possible.
  • On the side 11 of the valve plate 7 a plurality of bores 16, 16 'are provided.
  • On the side 12 of the intermediate plate 8 a plurality of bores 17, 17 'are provided which are positioned with respect to the bores 16, 16'.
  • the dowel pin 18 engages on the one hand in the bore 16 of the valve plate 7 and on the other hand in the bore 17 of the intermediate plate 8 a.
  • the valve plate 7 and the intermediate plate 8 are positioned to each other.
  • the fuel injection valve 1 has a fuel channel 20, which extends in sections through the holding body 2, partially through the valve plate 7 and partially through the intermediate plate 8. From the fuel channel 20 branch off a bore 21 and an inlet bore 22 with an inlet throttle 23, which are configured in the throttle plate 9.
  • the bore 21 opens into a fuel chamber 24 of the nozzle body 3, which is bounded by the side 15 of the throttle plate 9.
  • a nozzle needle 25 is arranged, which is partially surrounded by a sleeve 26.
  • an end face 28 of the nozzle needle 25 and the side 15 of the throttle plate 9 a control chamber 27 is formed.
  • the control chamber 27 is filled via the inlet bore 22 with the inlet throttle 23 with fuel under high pressure.
  • the nozzle needle 25 is pressed into its sealing seat, not shown, so that the fuel injection valve 1 is closed.
  • the fuel chamber 24 is filled via the bore 21 with high pressure fuel.
  • the fuel injection valve 1 has a control valve 30.
  • the control valve 30 comprises a valve chamber 31 having an input region 32 and a further input region 33.
  • a drain bore 34 is provided for the control chamber 27, which opens on the one hand into the control chamber 27 and on the other hand into the inlet region 32 of the valve chamber 31.
  • the drain hole extends in sections through the throttle plate 9 and partially through the intermediate plate 8.
  • the drain hole 34 is as a drain throttle 34th designed with a throttle 35.
  • the valve chamber 31 is filled with high pressure fuel from the control chamber 27.
  • a filling bore 36 is also provided with a Ruddrossel 37, which extends in sections through the intermediate plate 8 and partially through the throttle plate 9.
  • the filling bore 36 opens on the one hand into the fuel chamber 24 and on the other hand into the inlet region 33 of the valve chamber 31. Via the filling bore 36, a bypass is formed, via which refueling of fuel into the valve chamber 31 is made possible.
  • the control valve 30 has a valve pin 38 with a valve body 39. On the valve plate 7, a valve seat 39 facing the valve body 39 is formed. The valve body 39 forms a sealing seat 41 with the valve seat surface 40. In addition, part of a low-pressure space 42 is configured in the valve plate 7. When the sealing seat 41 is closed, the connection between the valve chamber 31 and the low-pressure chamber 42 is blocked.
  • the fuel injection valve has an actuator 43, which may be configured, for example, as a piezoelectric actuator.
  • the actuator 43 acts on the valve body 39 via an actuating piston 44.
  • the sealing seat 41 is opened, so that fuel can flow out of the valve chamber 31 into the low-pressure chamber 42. In this case, a certain amount of tax is canceled.
  • the control amount is at least substantially refilled via the drain hole 34 from the control chamber 27. This results in a pressure reduction or a collapse of the pressure in the control chamber 27. This reduces the force acting on the end face 28 of the nozzle needle 25 compressive force, so that the nozzle needle 25 opens and fuel is injected into a combustion chamber of an internal combustion engine or the like.
  • a spring element 45 is also arranged, which is designed as a valve spring 45.
  • the sealing seat 41 is closed again via the spring element 45.
  • the fuel flowing into the valve chamber 31 thus causes a pressure build-up in the valve chamber 31. This can be accelerated via the filling bore 36.
  • the pressure builds up in the control chamber 27, whereby the nozzle needle 25 is actuated in the closing direction. This ends the injection process.
  • the intermediate plate 8 has a guide bore 51, whose axis 50 is the valve axis 50. In the guide bore 51 of the valve pin 38 is guided in sections.
  • the symmetry axis 50 of the valve seat surface 40 is likewise equal to the valve axis 50. In this way, alignment of the valve body 39 with respect to the valve seat surface 40 is always ensured.
  • valve chamber 31 is limited in this embodiment by the valve seat surface 40, the valve seat surface 40 facing side 12 of the intermediate plate 8 and by an at least partially cylinder jacket-shaped wall 52 of a recess for forming the valve chamber 31 in the valve plate 7.
  • the valve pin 38 has a portion 53, on which the valve pin 38 is guided in the guide bore 51.
  • An end face 54 of the section 53 is arranged in a low-pressure space 55, which in this exemplary embodiment is formed by a countersink on the side 13 of the intermediate plate 8.
  • the low-pressure chamber 55 is connected via a return bore 56 with a low-pressure bore 57.
  • the valve pin 38 is depressurized on the one hand from the end face 54 and on the other hand from the low-pressure chamber 42.
  • an at least approximately pressure compensated control valve 30 can be realized.
  • a maximum stroke of the valve body 39 when opening the sealing seat 41 is predetermined in this embodiment by striking the end face 54 on the side 14 of the throttle plate 9. Over the length of the portion 53 of the valve pin 38 can thus be done adjusting the maximum opening stroke.
  • the low-pressure space 55 is formed by a countersink 55.
  • the low-pressure chamber 55 can also be configured by a different recess in the intermediate plate 8.
  • the low-pressure chamber 55 is thereby limited by the side 14 of the throttle plate 9.
  • the low-pressure space 55 adjoins the guide bore 51 of the intermediate plate 8.
  • the volume of the valve chamber 31 can be made relatively small.
  • the filling bore 36 with the filling throttle 37 can be dispensed with.
  • the replenishment of the rejected fuel quantity, which is deactivated via the opened sealing seat 41 from the valve chamber 31 into the low-pressure chamber 42, then takes place exclusively via the drain hole 34 from the control chamber 27. This allows a bypass can be saved. In addition, this effectively effectively reduces the amount of rejected fuel so that the efficiency is improved.
  • valve spring 45 is supported on the one hand on a contact surface 58 of the valve body 39 and on the other hand on the side 12 of the intermediate plate 8. As a result, a space-optimized arrangement of the valve spring 45 in the valve chamber 31 is made possible.
  • a fuel injection valve 1 can be realized, the smallest quantities is capable of injecting small amounts of fuel into a combustion chamber with short actuations of the nozzle needle 25.
  • a short needle closing time for the nozzle needle 25 can also be achieved without filling throttle 37.
  • the reliable guidance of the valve pin 38 and thus also of the valve body 39 in the intermediate plate 8 ensures reliable operation, so that in particular sudden leaks or undesired malfunctions are prevented. Specifically, a tilting of the valve body 39 is prevented by principle.
  • a miniaturization capability of the fuel injection valve can be achieved by reducing the map slope. Furthermore, by eliminating the filling throttle 37, the efficiency of the fuel injection system can be improved, whereby temperature loads are reduced. In addition, control and leakage quantities are reduced.
  • the valve plate 7, the intermediate plate 8 and the throttle plate 9 may be joined to each other and with respect to the adjacent holding body 2 and the adjacent nozzle body 3 with hard seals together.
  • Fig. 2 shows the in Fig. 1 labeled II section of a fuel injector 1 according to a second embodiment in an excerpt, schematic sectional view.
  • the valve plate 7 has a flat valve seat surface 40, which is oriented perpendicular to the valve axis 50.
  • the valve seat surface 40 is thereby parallel to the side 12 of the intermediate plate 8 (FIG. Fig. 1 ) oriented.
  • the valve body 39 has a peripheral sealing edge 60 facing the valve seat surface 40, which cooperates with the valve seat surface 40 to the sealing seat 41.
  • the valve seat surface 40 in the region of the sealing seat 41 between the valve body 39 and the valve seat surface 40 is designed as a flat seat.
  • an offset of the valve body 39 with respect to the valve axis 50 tolerated in which an axis of the valve pin 38 is oriented parallel to the valve axis 50.
  • This is for example the case when the valve plate 7 and the intermediate plate 8 are mounted slightly offset from one another.

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Abstract

Ein Brennstoffeinspritzventil (1), das insbesondere als Injektor für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen dient, umfasst ein Steuerventil (30) und einen Steuerraum (27), wobei der Steuerraum (27) über eine Ablaufbohrung (34) mit einem Ventilraum (31) des Steuerventils (30) verbunden ist, wobei das Steuerventil (30) einen Ventilbolzen (38) und ein in dem Ventilraum (31) angeordnetes Federelement (45) aufweist. Hierbei weist der Ventilbolzen (38) einen Ventilkörper (39) auf, der mit einer Ventilsitzfläche (40) zu einem Dichtsitz (41) zusammen wirkt, wobei über den Dichtsitz (41) ein Brennstofffluss aus dem Ventilraum (31) steuerbar ist. Ferner ist eine Zwischenplatte (8) vorgesehen, die eine Führungsbohrung (51) aufweist. Der Ventilbolzen (38) ist abschnittsweise in der Führungsbohrung (51) geführt. Hierbei begrenzt eine Seite (12) der Zwischenplatte (8) den Ventilraum (31). Hierdurch ist eine zuverlässige Führung des Ventilbolzens (38) mit dem Ventilkörper (39) gewährleistet, so dass insbesondere ein Verkippen des Ventilbolzens (38) und somit eine auftretende Leckage verhindert sind.

Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft ein Brennstoffeinspritzventil für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen. Speziell betrifft die Erfindung das Gebiet der Injektoren für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen.
  • Aus der DE 103 53 169 A1 ist ein Injektor zur Einspritzung von Kraftstoff in Brennräume von Brennkraftmaschinen bekannt, der insbesondere als piezogesteuerter Common-Rail-Injektor ausgestaltet sein kann. Der bekannte Injektor umfasst einen Injektorkörper, in dem ein Piezoaktor angeordnet ist, der über mindestens einen Übersetzerkolben ein in einer Ventilplatte aufgenommenes Steuerventil betätigt. Ferner ist ein Düsenkörper vorgesehen, an dessen brennraumseitigem freien Ende ein Düsenaustritt ausgebildet ist, wobei eine Stirnfläche einer Düsennadel, die in einer Längsausnehmung des Düsenkörpers axial beweglich beziehungsweise betätigbar ist, mit einer das rückwärtige, vom Düsenaustritt abgewandte Ende der Längsausnehmung abschließenden, zwischen Düsenkörper und Steuerventil angeordneten Drosselscheibe, die einen Öffnungsanschlag für die Düsennadel bilden kann, zusammenwirkt und damit den Öffnungshub der Düsennadel begrenzen kann. Ferner ist ein zwischen der rückwärtiger Düsennadel-Stirnfläche und der Drosselscheibe ausgebildeter Steuerraum vorgesehen, der mit einem zur Kraftstoffzuführung dienenden Druckanschluss in hydraulischer Verbindung steht. Das Steuerventil weist einen Ventilbolzen mit einem Ventilkörper auf, der von einer Ventilfeder gegen eine Ventilsitzfläche beaufschlagt ist. Über den Piezoaktor ist der Dichtsitz zwischen dem Ventilkörper und der Ventilsitzfläche steuerbar, um Brennstoff aus einem Ventilraum des Steuerventils in einen Niederdruckbereich gesteuert abzusondern. Ferner dient der Ventilbolzen zum Verschließen beziehungsweise Freigeben einer Bohrung, die als Bypass-Bohrung dient und über die unter Hochdruck stehender Brennstoff in den Ventilraum führbar ist.
  • Zur Darstellung eines Injektors mit druckausgeglichenem Schaltventil ist es denkbar, dass der Ventilbolzen in einer in dem Ventilraum angeordneten Dichthülse geführt ist und der Druckausgleich zum Niederdruck anstelle des Bypasses realisiert wird. Bei dieser Ausgestaltung besteht allerdings der Nachteil, dass die Dichthülse kippen oder von einer benachbarten Platte abheben kann, was zu einer plötzlichen Leckage und zu unerwünschten Funktionsstörungen des Injektors führt. Außerdem kann durch einen Axialversatz ein Schließverhalten des Schaltventils beeinträchtigt sein.
    • Offenbarung der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass eine verbesserte Ausgestaltung und eine verbesserte Wirkungsweise ermöglicht sind. Speziell ist eine zuverlässige Funktionsweise des Steuerventils über die Lebensdauer des Brennstoffeinspritzventils gewährleistet. Außerdem kann ein Volumen des Ventilraums des Steuerventils verringert werden, wodurch eine abgesteuerte Steuermenge reduziert und ein Ansprechen der Ventilnadel verbessert sind.
  • Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Anspruch 1 angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.
  • In vorteilhafter Weise ist eine Stirnfläche eines in der Führungsbohrung der Zwischenplatte geführten Abschnitts des Ventilbolzens in einem Niederdruckraum angeordnet. Hierbei ist es ferner vorteilhaft, dass der Niederdruckraum, in dem die Stirnfläche des Ventilbolzens angeordnet ist, zumindest teilweise durch eine Ausnehmung in der Zwischenplatte gebildet ist, die an die Führungsbohrung der Zwischenplatte angrenzt. Somit ist der Ventilbolzen an seiner Stirnfläche druckentlastet. Ferner kann der Ventilbolzen an der der Stirnfläche abgewandten Seite des Ventilkörpers innerhalb des Dichtsitzes druckentlastet sein, so dass zumindest näherungsweise ein druckausgeglichenes Steuerventil realisierbar ist. Somit kann durch relativ geringe Verstellkräfte eine Betätigung des Steuerventils erfolgen.
  • Vorteilhaft ist es auch, dass die Ablaufbohrung zumindest abschnittsweise in der Zwischenplatte ausgestaltet ist. Speziell kann die Ablaufbohrung als Drosselbohrung ausgestaltet sein. Die Drossel kann hierbei in der Zwischenplatte ausgestaltet sein. Möglich ist es auch, dass die Drossel der Drosselbohrung in einer anderen, insbesondere einer angrenzenden, Platte ausgestaltet ist. Ferner ist es vorteilhaft, dass eine Füllbohrung vorgesehen ist, die den Ventilraum mit einem Brennstoffraum verbindet und dass die Füllbohrung zumindest abschnittsweise in der Zwischenplatte ausgestaltet ist. Hierbei kann eine Drossel der Füllbohrung in der Zwischenplatte ausgestaltet sein. Hierdurch ergibt sich ein kompakter Aufbau. Alternativ ist es auch möglich, dass auf eine Füllbohrung verzichtet wird und dass eine Füllung des Ventilraums ausschließlich über die Ablaufbohrung erfolgt. Dies ist durch die platzoptimierte Ausgestaltung des Steuerventils möglich, bei der ein kleines Volumen des Ventilraums realisierbar ist. Somit kann ein vorteilhaftes Schaltverhalten gegebenenfalls auch ohne eine Füllbohrung erzielt werden, um beispielsweise ein schnelles Schließen einer Düsennadel durch raschen Druckaufbau im Steuerraum zu erzielen.
  • Vorteilhaft ist es, dass eine Ventilplatte vorgesehen ist, dass der Ventilraum zumindest teilweise in der Ventilplatte ausgestaltet ist und dass die Ventilsitzfläche an der Ventilplatte ausgestaltet ist. Ferner ist es vorteilhaft, dass die Zwischenplatte und die Ventilplatte mittels zumindest eines Passstifts zueinander positioniert sind. Hierdurch wird eine Positionierung der Führungsbohrung der Zwischenplatte relativ zu der Ventilsitzfläche der Ventilplatte erzielt, so dass der Ventilkörper des Ventilbolzens in Bezug auf die Ventilsitzfläche zentriert ist und somit ein zuverlässiges Öffnen und Schließen des Dichtsitzes gewährleistet ist. Allerdings ist es auch möglich, dass die Ventilsitzfläche zumindest im Bereich des Dichtsitzes zwischen dem Ventilkörper und der Ventilsitzfläche als Flachsitz ausgestaltet ist. Dies macht einen gewissen Toleranzausgleich möglich, so dass eine Positionierung der Zwischenplatte relativ zu der Ventilplatte über Passstifte oder dergleichen nicht notwendigerweise erforderlich ist. Dies vereinfacht auch die Montage des Brennstoffeinspritzventils.
  • Hierbei ist es ferner vorteilhaft, dass der Ventilkörper eine der Ventilsitzfläche zugewandte, umlaufende Dichtkante aufweist, die mit der Ventilsitzfläche zu dem Dichtsitz zusammenwirkt. Speziell kann eine kreisringförmige Dichtkante an dem Ventilkörper ausgestaltet sein. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise ein Flachsitz realisiert werden, um ein zuverlässiges Öffnen und Schließen zu erzielen, wobei ein Toleranzausgleich in Bezug auf einen axialen Versatz gewährleistet ist. Durch die Anlage der Zwischenplatte an der Ventilplatte, an der die Ventilsitzfläche ausgestaltet ist, und die Führung des Ventilbolzens in der Führungsbohrung der Zwischenplatte ist hierbei eine senkrechte Anordnung einer Achse des Ventilbolzens in Bezug auf die ebene Ventilsitzfläche gewährleistet. Somit wird ein gleichmäßiges Öffnen und Schließen des Dichtsitzes erzielt.
  • Vorteilhaft ist es auch, dass das Federelement einerseits an einer Anlagefläche des Ventilkörpers und andererseits an der Seite der Zwischenplatte, die den Ventilraum begrenzt, abgestützt ist und dass das Federelement den Ventilkörper gegen die Ventilsitzfläche beaufschlagt. Das Federelement umschließt hierbei den Ventilbolzen abschnittsweise. Hierdurch ist eine kompakte Ausgestaltung möglich, bei der ein Volumen des Ventilraums optimiert, insbesondere reduziert, werden kann.
  • Außerdem ist es vorteilhaft, dass eine Drosselplatte vorgesehen ist, dass die Zwischenplatte eine weitere Seite aufweist, die von der Seite der Zwischenplatte, die den Ventilraum begrenzt, abgewandt ist und dass die Drosselplatte an der weiteren Seite der Zwischenplatte anliegt. Insbesondere kann die Zwischenplatte zwischen der Ventilplatte und der Drosselplatte angeordnet sein. Hierdurch sind eine kompakte Ausgestaltung und eine einfache Montierbarkeit des Brennstoffeinspritzventils gewährleistet.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen sich entsprechende Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind, näher erläutert. Es zeigt:
    • Fig. 1 ein Brennstoffeinspritzventil in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung und
    • Fig. 2 den in Fig. 1 mit II bezeichneten Ausschnitt eines Brennstoffeinspritzventils entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
    Ausführungsformen der Erfindung
  • Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Brennstoffeinspritzventils 1 der Erfindung in einer schematischen, auszugsweisen Schnittdarstellung. Das Brennstoffeinspritzventil 1 kann insbesondere als Injektor für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen dienen. Ein bevorzugter Einsatz des Brennstoffeinspritzventils 1 besteht für eine Brennstoffeinspritzanlage mit einem Common-Rail, das Dieselbrennstoff unter hohem Druck zu mehreren Brennstoffeinspritzventilen 1 führt. Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil 1 eignet sich jedoch auch für andere Anwendungsfälle.
  • Das Brennstoffeinspritzventil 1 weist einen Haltekörper 2, einen Düsenkörper 3 und eine Düsenspannmutter 4 auf, die den Düsenkörper 3 mit dem Haltekörper 2 verbindet. Zwischen einer Seite 5 des Haltekörpers 2 und einer Seite 6 des Düsenkörpers 3 sind eine Ventilplatte 7, eine Zwischenplatte 8 und eine Drosselplatte 9 angeordnet. Die Zwischenplatte 8 dient hierbei unter anderem als Führungsplatte 8. Hierbei liegt eine Seite 10 der Ventilplatte 7 an der Seite 5 des Haltekörpers 2 an. Eine Seite 11 der Ventilplatte 7, die von der Seite 10 der Ventilplatte 7 abgewandt ist, liegt an einer Seite 12 der Zwischenplatte 8 an. Eine Seite 13 der Zwischenplatte 8, die von der Seite 12 der Zwischenplatte 8 abgewandt ist, liegt an einer Seite 14 der Drosselplatte 9 an. Eine Seite 15 der Drosselplatte 9, die von der Seite 14 der Drosselplatte 9 abgewandt ist, liegt an der Seite 6 des Düsenkörpers 3 an. Somit sind ein kompakter Aufbau und eine einfache Montage ermöglicht. An der Seite 11 der Ventilplatte 7 sind mehrere Bohrungen 16, 16' vorgesehen. Ferner sind an der Seite 12 der Zwischenplatte 8 mehrere Bohrungen 17, 17' vorgesehen, die bezüglich der Bohrungen 16, 16' positioniert sind. Ferner sind Passstifte 18, 18' vorgesehen. Der Passstift 18 greift einerseits in die Bohrung 16 der Ventilplatte 7 und andererseits in die Bohrung 17 der Zwischenplatte 8 ein. Der Passstift 18' greift einerseits in die Bohrung 16' der Ventilplatte 7 und andererseits in die Bohrung 17' der Zwischenplatte 8 ein. Hierdurch sind die Ventilplatte 7 und die Zwischenplatte 8 zueinander positioniert.
  • Das Brennstoffeinspritzventil 1 weist einen Brennstoffkanal 20 auf, der sich abschnittsweise durch den Haltekörper 2, abschnittsweise durch die Ventilplatte 7 und abschnittsweise durch die Zwischenplatte 8 erstreckt. Von dem Brennstoffkanal 20 zweigen eine Bohrung 21 und eine Zulaufbohrung 22 mit einer Zulaufdrossel 23 ab, die in der Drosselplatte 9 ausgestaltet sind. Die Bohrung 21 mündet in einem Brennstoffraum 24 des Düsenkörpers 3, der von der Seite 15 der Drosselplatte 9 begrenzt ist. In dem Brennstoffraum 24 ist eine Düsennadel 25 angeordnet, die abschnittsweise von einer Hülse 26 umschlossen ist. Zwischen der Hülse 26, einer Stirnfläche 28 der Düsennadel 25 und der Seite 15 der Drosselplatte 9 ist ein Steuerraum 27 gebildet. Der Steuerraum 27 wird über die Zulaufbohrung 22 mit der Zulaufdrossel 23 mit unter hohem Druck stehenden Brennstoff befüllt. Bei einem hohen Druck des Brennstoffs im Steuerraum 27 wird die Düsennadel 25 in ihren nicht dargestellten Dichtsitz gepresst, so dass das Brennstoffeinspritzventil 1 geschlossen ist.
  • Außerdem wird der Brennstoffraum 24 über die Bohrung 21 mit unter hohem Druck stehenden Brennstoff gefüllt.
  • Das Brennstoffeinspritzventil 1 weist ein Steuerventil 30 auf. Das Steuerventil 30 umfasst einen Ventilraum 31 mit einem Eingangsbereich 32 und einem weiteren Eingangsbereich 33. Hierbei ist eine Ablaufbohrung 34 für den Steuerraum 27 vorgesehen, die einerseits in den Steuerraum 27 und andererseits in den Eingangsbereich 32 des Ventilraums 31 mündet. Die Ablaufbohrung erstreckt sich abschnittsweise durch die Drosselplatte 9 und abschnittsweise durch die Zwischenplatte 8. Die Ablaufbohrung 34 ist als Ablaufdrossel 34 mit einer Drossel 35 ausgestaltet. Über die Ablaufbohrung 34 wird der Ventilraum 31 mit unter hohem Druck stehenden Brennstoff aus dem Steuerraum 27 befüllt.
  • In diesem Ausführungsbeispiel ist außerdem eine Füllbohrung 36 mit einer Fülldrossel 37 vorgesehen, die sich abschnittsweise durch die Zwischenplatte 8 und abschnittsweise durch die Drosselplatte 9 erstreckt. Die Füllbohrung 36 mündet einerseits in den Brennstoffraum 24 und andererseits in den Eingangsbereich 33 des Ventilraums 31. Über die Füllbohrung 36 ist ein Bypass gebildet, über den ein Nachfüllen von Brennstoff in den Ventilraum 31 ermöglicht ist.
  • Das Steuerventil 30 weist einen Ventilbolzen 38 mit einem Ventilkörper 39 auf. An der Ventilplatte 7 ist eine dem Ventilkörper 39 zugewandte Ventilsitzfläche 40 ausgebildet. Der Ventilkörper 39 bildet mit der Ventilsitzfläche 40 einen Dichtsitz 41. Außerdem ist in der Ventilplatte 7 ein Teil eines Niederdruckraums 42 ausgestaltet. Bei geschlossenem Dichtsitz 41 ist die Verbindung zwischen dem Ventilraum 31 und dem Niederdruckraum 42 gesperrt.
  • Das Brennstoffeinspritzventil weist einen Aktor 43 auf, der beispielsweise als Piezoaktor ausgestaltet sein kann. Der Aktor 43 wirkt über einen Betätigungskolben 44 auf den Ventilkörper 39 ein. Durch Betätigen des Ventilkörpers 39 wird der Dichtsitz 41 geöffnet, so dass Brennstoff aus dem Ventilraum 31 in den Niederdruckraum 42 abfließen kann. Hierbei wird eine gewisse Steuermenge abgesteuert.
  • Durch den Druckabfall im Ventilraum 31 wird die Steuermenge zumindest im Wesentlichen über die Ablaufbohrung 34 aus dem Steuerraum 27 nachgefüllt. Hierdurch kommt es zu einem Druckabbau beziehungsweise zu einem Zusammenbruch des Drucks im Steuerraum 27. Hierdurch verringert sich die auf die Stirnfläche 28 der Düsennadel 25 wirkende Druckkraft, so dass die Düsennadel 25 öffnet und Brennstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine oder dergleichen eingespritzt wird.
  • In dem Ventilraum 31 ist außerdem ein Federelement 45 angeordnet, das als Ventilfeder 45 ausgestaltet ist. Nach der Betätigung des Ventilkörpers 39 mittels des Aktors 43 wird über das Federelement 45 der Dichtsitz 41 wieder geschlossen. Über den in den Ventilraum 31 nachfließenden Brennstoff kommt es somit zu einem Druckaufbau im Ventilraum 31. Dies kann über die Füllbohrung 36 beschleunigt werden. Somit baut sich auch der Druck im Steuerraum 27 auf, wodurch die Düsennadel 25 in Schließrichtung betätigt wird. Dadurch endet der Einspritzvorgang.
  • Beim Öffnen und Schließen des Dichtsitzes 41 ist eine Ausrichtung des Ventilbolzens 38 an einer Ventilachse 50 des Steuerventils wesentlich. Hierdurch wird beim Öffnen des Dichtsitzes 41 ein in Umfangsrichtung gleichmäßiger Öffnungsspalt erzielt. Ferner wird beim Schließen des Dichtsitzes 41 eine definierte Unterbrechung des Brennstoffflusses in den Niederdruckraum 42 erzielt. Die Zwischenplatte 8 weist eine Führungsbohrung 51 auf, deren Achse 50 die Ventilachse 50 ist. In der Führungsbohrung 51 ist der Ventilbolzen 38 abschnittsweise geführt. Die Symmetrieachse 50 der Ventilsitzfläche 40 ist ebenfalls gleich der Ventilachse 50. Hierdurch ist stets eine Ausrichtung des Ventilkörpers 39 bezüglich der Ventilsitzfläche 40 gewährleistet.
  • Der Ventilraum 31 wird in diesem Ausführungsbeispiel durch die Ventilsitzfläche 40, die der Ventilsitzfläche 40 zugewandte Seite 12 der Zwischenplatte 8 und durch eine zumindest abschnittsweise zylindermantelförmige Wand 52 einer Ausnehmung zur Bildung des Ventilraums 31 in der Ventilplatte 7 begrenzt.
  • Der Ventilbolzen 38 weist einen Abschnitt 53 auf, an dem der Ventilbolzen 38 in der Führungsbohrung 51 geführt ist. Eine Stirnfläche 54 des Abschnitts 53 ist in einem Niederdruckraum 55 angeordnet, der in diesem Ausführungsbeispiel durch eine Senkung an der Seite 13 der Zwischenplatte 8 gebildet ist. Der Niederdruckraum 55 ist über eine Rücklaufbohrung 56 mit einer Niederdruckbohrung 57 verbunden. Hierdurch ist der Ventilbolzen 38 einerseits von der Stirnfläche 54 her und andererseits von dem Niederdruckraum 42 her druckentlastet. Dadurch kann ein zumindest näherungsweise druckausgeglichenes Steuerventil 30 realisiert werden. Ein maximaler Hub des Ventilkörpers 39 beim Öffnen des Dichtsitzes 41 ist in diesem Ausführungsbeispiel durch Anschlagen der Stirnfläche 54 an der Seite 14 der Drosselplatte 9 vorgegeben. Über die Länge des Abschnitts 53 des Ventilbolzens 38 kann somit eine Einstellung des maximalen Öffnungshubs erfolgen.
  • In diesem Ausführungsbeispiel ist der Niederdruckraum 55 durch eine Senkung 55 gebildet. Der Niederdruckraum 55 kann allerdings auch durch eine andere Ausnehmung in der Zwischenplatte 8 ausgestaltet sein. Der Niederdruckraum 55 wird hierdurch durch die Seite 14 der Drosselplatte 9 begrenzt. Ferner grenzt der Niederdruckraum 55 an die Führungsbohrung 51 der Zwischenplatte 8 an.
  • Bei dieser Ausgestaltung kann das Volumen des Ventilraums 31 relativ klein ausgestaltet sein. Hierdurch kann gegebenenfalls die Füllbohrung 36 mit der Fülldrossel 37 entfallen. Die Auffüllung der abgesteuerten Brennstoffmenge, die über den geöffneten Dichtsitz 41 aus dem Ventilraum 31 in den Niederdruckraum 42 abgesteuert wird, erfolgt dann ausschließlich über die Ablaufbohrung 34 aus dem Steuerraum 27. Hierdurch kann ein Bypass eingespart werden. Außerdem wird hierdurch die abgesteuerte Brennstoffmenge in der Regel effektiv verringert, so dass der Wirkungsgrad verbessert wird.
  • In diesem Ausführungsbeispiel stützt sich die Ventilfeder 45 einerseits an einer Anlagefläche 58 des Ventilkörpers 39 und andererseits an der Seite 12 der Zwischenplatte 8 ab. Hierdurch ist eine platzoptimierte Anordnung der Ventilfeder 45 in dem Ventilraum 31 ermöglicht.
  • Somit kann insbesondere ein Brennstoffeinspritzventil 1 realisiert werden, das Kleinstmengenfähig ist, um mit kurzen Betätigungen der Düsennadel 25 kleine Brennstoffmengen in einen Brennraum einzuspritzen. Hierbei kann gegebenenfalls auch ohne Fülldrossel 37 eine kurze Nadelschließzeit für die Düsennadel 25 erreicht werden. Durch die Reduzierung der Leckagemenge werden außerdem der Wirkungsgrad und die Temperaturbelastung verringert. Durch die zuverlässige Führung des Ventilbolzens 38 und somit auch des Ventilkörpers 39 in der Zwischenplatte 8 ist ein zuverlässiger Betrieb gewährleistet, so dass insbesondere plötzliche Leckagen oder unerwünschte Funktionsstörungen verhindert sind. Speziell ist ein Kippen des Ventilkörpers 39 prinzipbedingt verhindert.
  • Somit kann eine Kleinstmengenfähigkeit des Brennstoffeinspritzventils durch Reduzierung der Kennfeldsteilheit erreicht werden. Ferner kann durch einen Entfall der Fülldrossel 37 der Wirkungsgrad des Brennstoffeinspritzsystems verbessert werden, wobei Temperaturbelastungen verringert sind. Außerdem sind Steuer- und Leckagemengen verringert. Die Ventilplatte 7, die Zwischenplatte 8 und die Drosselplatte 9 können untereinander und in Bezug auf den angrenzenden Haltekörper 2 und den angrenzenden Düsenkörper 3 mit harten Abdichtungen aneinander gefügt sein.
  • Fig. 2 zeigt den in Fig. 1 mit II bezeichneten Ausschnitt eines Brennstoffeinspritzventils 1 entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung. In diesem Ausführungsbeispiel weist die Ventilplatte 7 eine ebene Ventilsitzfläche 40 auf, die senkrecht zu der Ventilachse 50 orientiert ist. Die Ventilsitzfläche 40 ist hierdurch parallel zu der Seite 12 der Zwischenplatte 8 (Fig. 1) orientiert. Ferner weist der Ventilkörper 39 eine der Ventilsitzfläche 40 zugewandte, umlaufende Dichtkante 60 auf, die mit der Ventilsitzfläche 40 zu dem Dichtsitz 41 zusammenwirkt. Hierdurch ist die Ventilsitzfläche 40 im Bereich des Dichtsitzes 41 zwischen dem Ventilkörper 39 und der Ventilsitzfläche 40 als Flachsitz ausgestaltet. Bei dieser Ausgestaltung kann innerhalb gewisser Grenzen ein Versatz des Ventilkörpers 39 in Bezug auf die Ventilachse 50 toleriert werden, bei dem eine Achse des Ventilbolzens 38 parallel zu der Ventilachse 50 orientiert ist. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn die Ventilplatte 7 und die Zwischenplatte 8 etwas versetzt zueinander montiert sind. Somit kann bei dieser Ausgestaltung eine Positionierung der Ventilplatte 7 und der Zwischenplatte 8 über Passstifte 18, 18' entfallen. Hierdurch vereinfacht sich die Montage des Brennstoffeinspritzventils 1.
  • Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.

Claims (10)

  1. Brennstoffeinspritzventil (1), insbesondere Injektor für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen, mit einem Steuerventil (30) und einem Steuerraum (27), wobei der Steuerraum (27) über eine Ablaufbohrung (34) mit einem Ventilraum (31) des Steuerventils (30) verbunden ist, wobei das Steuerventil (30) einen Ventilbolzen (38) und ein in dem Ventilraum (31) angeordnetes Federelement (45) aufweist und wobei der Ventilbolzen (38) einen Ventilkörper (39) aufweist, der mit einer Ventilsitzfläche (40) zu einem Dichtsitz (41) zusammen wirkt, über den ein Brennstofffluss aus dem Ventilraum (31) steuerbar ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine Zwischenplatte (8) vorgesehen ist, die eine Führungsbohrung (51) aufweist, dass der Ventilbolzen (38) abschnittsweise in der Führungsbohrung (51) geführt ist und dass eine Seite (12) der Zwischenplatte (8) den Ventilraum (31) begrenzt.
  2. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine Stirnfläche (54) eines in der Führungsbohrung (51) der Zwischenplatte (8) geführten Abschnitts (53) des Ventilbolzens (38) in einem Niederdruckraum (55) angeordnet ist.
  3. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Niederdruckraum (55), in dem die Stirnfläche (54) des Ventilbolzens (38) angeordnet ist, zumindest teilweise durch eine Ausnehmung (55) in der Zwischenplatte (8) gebildet ist, die an die Führungsbohrung (51) der Zwischenplatte (8) angrenzt.
  4. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Ablaufbohrung (34) zumindest abschnittsweise in der Zwischenplatte (8) ausgestaltet ist
    und/oder
    a) dass eine Füllbohrung (36) vorgesehen ist, die den Ventilraum (31) mit einem Brennstoffraum (24) verbindet, und dass die Füllbohrung (36) zumindest abschnittsweise in der Zwischenplatte (8) ausgestaltet ist oder
    b) dass eine Füllung des Ventilraums (31) ausschließlich über die Ablaufbohrung (34) ermöglicht ist.
  5. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine Ventilplatte (7) vorgesehen ist, dass der Ventilraum (31) zumindest teilweise in der Ventilplatte (7) ausgestaltet ist und dass die Ventilsitzfläche (40) an der Ventilplatte (7) ausgestaltet ist.
  6. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Zwischenplatte (8) und die Ventilplatte (7) mittels zumindest eines Passstifts (18, 18') zueinander positioniert sind.
  7. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 5 oder 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Ventilsitzfläche (40) zumindest im Bereich des Dichtsitzes (41) zwischen dem Ventilkörper (39) und der Ventilsitzfläche (40) als Flachsitz ausgestaltet ist.
  8. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Ventilkörper (39) eine der Ventilsitzfläche (40) zugewandte, umlaufende Dichtkante (60) aufweist, die mit der Ventilsitzfläche (40) zu dem Dichtsitz (41) zusammen wirkt.
  9. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Federelement (45) einerseits an einer Anlagefläche (58) des Ventilkörpers (39) und andererseits an der Seite (12) der Zwischenplatte (8), die den Ventilraum (31) begrenzt, abgestützt ist und dass das Federelement (45) den Ventilkörper (39) gegen die Ventilsitzfläche (40) beaufschlagt.
  10. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine Drosselplatte (9) vorgesehen ist, dass die Zwischenplatte (8) eine weitere Seite (13) aufweist, die von der Seite (12) der Zwischenplatte (8), die den Ventilraum (31) begrenzt, abgewandt ist und dass die Drosselplatte (9) an der weiteren Seite (13) der Zwischenplatte (8) anliegt.
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