EP2494182B1

EP2494182B1 - Kraftstoffeinspritzvorrichtung

Info

Publication number: EP2494182B1
Application number: EP10759858.3A
Authority: EP
Inventors: Michael Kurz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-10-26
Filing date: 2010-09-23
Publication date: 2018-11-21
Anticipated expiration: 2030-09-23
Also published as: IN2012DN02065A; CN102597484A; WO2011051060A1; DE102009045995A1; EP2494182A1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, mit einem Steuerventil, das ein Ventilstück umfasst, in welchem ein Ventilkörper zur Darstellung eines Ventilsitzes hin und her bewegbar geführt ist.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2006 021 741 A1 ist ein Kraftstoffinjektor mit einem Steuerventil bekannt, bei dem die hydraulischen Kräfte über einen Druckausgleich minimiert werden.
Aus der WO 2008/046679 A1 und der WO 2004/040119 A1 sind ein Injektor bzw. ein Einspritzventil bekannt, bei denen die Bewegung einer Düsennadel über ein Steuerventil servo-hydraulisch gesteuert wird.

Offenbarung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, die Leckage im Betrieb einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu minimieren.
Die Aufgabe ist bei einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, mit einem Steuerventil, das ein Ventilstück umfasst, in welchem ein Ventilkörper zur Darstellung eines Ventilsitzes hin und her bewegbar geführt ist, dadurch gelöst, dass der Ventilkörper an einem Ende eine brennraumferne erste Anlagefläche aufweist, die bei geschlossenem Ventilsitz in einer Ebene mit einer zweiten, an dem Ventilstück ausgebildeten, Anlagefläche so angeordnet ist, dass die beiden Anlageflächen dichtend an einer gemeinsamen Gegenfläche anliegen. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der beiden Anlageflächen wird bei geschlossenem Ventilsitz eine zusätzliche Abdichtung geschaffen, wodurch die Leckage im Betrieb der Kraftstoffeinspritzvorrichtung, insbesondere bei hohen Einspritzdrücken, deutlich reduziert werden kann. Dadurch kann die Mengenbilanz der Kraftstoffeinspritzvorrichtung verbessert werden. Darüber hinaus kann ein beim Schließen der Kraftstoffeinspritzvorrichtung verursachter Impuls gedämpft werden, ohne dass die Schließzeit maßgeblich reduziert wird. Dadurch können eine unerwünschte Prellneigung und der Verschleiß deutlich reduziert werden. Der Ventilsitz umfasst eine Dichtkante oder Dichtfläche an dem Ventilkörper, die bei geschlossenem Ventilsitz an einer Dichtfläche oder Dichtkante des Ventilstücks dichtend zur Anlage kommt, um eine Fluidverbindung zwischen einem Steuerraum und einem Druckentlastungsraum oder Rücklauf zu unterbrechen. Bei geöffnetem Ventilsitz wird die Verbindung zwischen dem Steuerraum und dem Druckentlastungsraum oder Rücklauf freigegeben. Die Öffnungsbewegung des Ventilkörpers kann durch einen Aktor eines Magnetventils oder durch einen Piezoaktor initiiert werden. Die Schließbewegung des Ventilkörpers wird vorzugsweise durch eine Feder bewirkt, durch welche der Ventilkörper in seine Schließstellung vorgespannt ist. Die beiden Anlageflächen sind als Ringflächen ausgeführt. Die beiden Ringflächen erstrecken sich bevorzugt in der gemeinsamen Ebene senkrecht zu einer Längsachse der Kraftstoffeinspritzvorrichtung. Der Ventilkörper ist in der Längsrichtung hin und her bewegbar.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Anlageflächen an einem brennraumfernen Ende des Ventilstücks und des Ventilkörpers vorgesehen sind. Die Gegenfläche ist zum Beispiel an einer Anschlagplatte beziehungsweise einem Anschlagkörper oder an einem Aktor vorgesehen. Die Gegenfläche ist vorzugsweise ebenfalls als Ringfläche ausgeführt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper druckausgeglichen ausgeführt ist. Druckausgeglichene Ausführung bedeutet, dass der Ventilkörper bei geschlossenem Ventilsitz zu gleichen Teilen in Öffnungsrichtung und Schließrichtung mit einem Steuerraumdruck, insbesondere Hochdruck, beaufschlagt ist.
Dadurch kann die zum Öffnen des Steuerventils benötigte Kraft deutlich reduziert werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper als Ventilhülse ausgeführt ist, die mit der ersten Anlagefläche gegen einen Anker vorgespannt ist und die mit ihrem brennraumnahen Ende bei geschlossenem Ventilsitz an dem Ventilstück zur Anlage kommt. Der Anker, an dem vorzugsweise die Gegenfläche vorgesehen ist, wirkt mit einem Magneten, vorzugsweise einem Elektromagneten, zusammen, um das Steuerventil zu öffnen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das brennraumferne Ende der Ventilhülse geschlossen ausgeführt ist und ein Verbindungsdurchgangsloch aufweist, das einen Ablaufraum in der Ventilhülse mit einem Ankerraum verbindet. Das brennraumnahe Ende des Ankers ist, im Längsschnitt betrachtet, vorzugsweise U-förmig ausgebildet. Der Anker ist vorzugsweise in einem Druckentlastungsraum angeordnet, der mit einem Rücklauf in Verbindung steht.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ankerraum über mindestens ein Entlastungsdurchgangsloch mit einem Rücklauf verbunden ist. Durch die Verbindung mit dem Rücklauf wird sichergestellt, dass der Ankerraum bei geschlossenem Ventilsitz mit einem Rücklaufdruck, vorzugsweise Niederdruck, beaufschlagt ist.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper als Ventilbolzen ausgeführt ist, der mit der ersten Anlagefläche gegen einen Anschlagkörper oder eine Anschlagplatte vorgespannt ist und radial innerhalb der ersten Anlagefläche eine Betätigungsdruckwirkfläche aufweist. Die Betätigungsdruckwirkfläche ist vorzugsweise mit einem Kopplerraumdruck eines hydraulischen Kopplers beaufschlagt, der durch ein Aktormodul einer Piezoaktoreinrichtung begrenzt wird. Über den hydraulischen Koppler wird eine Längsbewegung des Aktormoduls, die durch eine Ausdehnung der Piezoaktoreinrichtung bewirkt wird, verstärkt auf den Ventilkörper übertragen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilbolzen zur Darstellung des Ventilsitzes einen Bund aufweist, der zum Öffnen des Ventilsitzes von dem Ventilstück weg bewegbar ist. Die durch die Piezoaktoreinrichtung bewirkte Öffnungsbewegung des Ventilkörpers erfolgt vorzugsweise gegen die Vorspannkraft einer Ventilfeder zum Brennraum hin. Der Bund begrenzt bei geschlossenem Ventilsitz einen mit einem Steuerraumdruck, insbesondere mit Hochdruck, beaufschlagten Ringraum, dessen brennraumfernes Ende von einer Ringfläche einer Druckschulter begrenzt wird, die an dem Ventilkörper ausgebildet ist.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Es zeigen:

Figur 1: eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel mit einer Piezoaktoreinrichtung im Längsschnitt;
Figur 2: einen vergrößerten Ausschnitt aus Figur 1 mit zwei Anlageflächen, die an einer gemeinsamen Gegenfläche anliegen;
Figur 3: einen Ausschnitt aus Figur 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel mit einem Magnetaktor im Längsschnitt bei geschlossenem Ventilsitz;
Figur 4: den gleichen Ausschnitt wie in Figur 3 bei geöffnetem Ventilsitz;
Figur 5: einen Ausschnitt aus Figur 4 mit zwei Anlageflächen vor einer Bearbeitung und
Figur 6: den gleichen Ausschnitt wie in Figur 5, wobei sich die beiden bearbeiteten Anlageflächen in Anlage an einer gemeinsamen Gegenfläche befinden.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Figur 1 ist eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1, die auch als Kraftstoffinjektor oder Kraftstoffeinspritzventil bezeichnet wird, im Längsschnitt dargestellt. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 umfasst einen Haltekörper 2, eine Anschlagplatte oder einen Anschlagkörper 3, ein Ventilstück 4, eine Drosselplatte oder Drosselscheibe 5 und einen Düsenkörper 6, die in dieser Reihenfolgen aneinander anliegen. Die Bauteile werden durch eine Spannmutter 8 gegeneinander gepresst, die sich an einer Schulter des Düsenkörpers 6 abstützt und durch ein Gewinde 9 mit dem Haltekörper 2 verschraubt ist.
Eine Düsennadel 10 ist in einem zentralen Durchgangsloch 11 des Düsenkörpers 6 hin und her bewegbar geführt. Ein brennraumnahes Ende der Düsennadel 10 ist in einem Druckraum 12 angeordnet. Die Düsennadel 10 ist durch eine Düsenfeder 13 so vorgespannt, dass ein Düsennadelsitz 14 an einem brennraumnahen Ende der Düsennadel 10 verschlossen ist. Der Düsennadelsitz 14 umfasst eine an der Düsennadel 10 ausgebildete Dichtkante, die an einer konischen Dichtfläche anliegt, die am brennraumfernen Ende des Düsenkörpers 6 ausgebildet ist und von der zwei Einspritzlöcher 15, 16 ausgehen, die den Druckraum 12 mit einem Brennraum 18 einer Brennkraftmaschine verbinden. Bei geschlossenem Düsennadelsitz 14 ist die Verbindung zwischen dem Druckraum 12 und dem Brennraum 18 unterbrochen.
Der Druckraum 12 steht über einen Hochdruckverbindungskanal 19 mit einem weiteren Druckraum 22 in Verbindung, der wiederum über einen Hochdruckverbindungskanal 23 und einer Hochdruckleitung 24 mit einem zentralen Kraftstoffhochdruckspeicher 25 in Verbindung steht, der auch als Common Rail bezeichnet wird und außerhalb der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 angeordnet ist. Die beiden Druckräume 12, 22 im Inneren der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 werden aus dem zentralen Kraftstoffhochdruckspeicher 25 mit Kraftstoff befüllt, der mit Hochdruck beaufschlagt ist. Wenn sich die Düsennadel 10 vom Brennraum 18 weg bewegt, dann wird der Düsennadelsitz 14 am brennraumnahen Ende der Düsennadel 10 geöffnet, so dass mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff aus dem Druckraum 12 über die Einspritzlöcher 15, 16 in den Brennraum 18 eingespritzt wird. Die Öffnungsbewegung der Düsennadel 10 wird über den Druck in einem Steuerraum 28 gesteuert, der in einer Düsennadelhülse 27 vom brennraumfernen Ende 26 der Düsennadel 10 begrenzt wird.
Der Steuerraum 28, der auch als Düsennadelsteuerraum bezeichnet wird, steht über einen Zulaufkanal 30, der mit einer Zulaufdrossel versehen ist, mit dem Hochdruckverbindungskanal 23 in Verbindung. Über einen Ablaufkanal 31, in dem eine Ablaufdrossel 32 angeordnet ist, steht der Steuerraum 28 mit einem Ablaufraum 33 in Verbindung, der wiederum über einen weiteren Ablaufkanal 34 mit einem Ventilraum 35 eines Steuerventils 36 in Verbindung steht. Der Zulaufkanal 30 und der Ablaufkanal 31 erstrecken sich durch die Drosselplatte 5. Der Ablaufraum 33 und der Ablaufkanal 34 sind in dem Ventilstück 4 ausgebildet.
Das Steuerventil 36 umfasst einen Ventilkörper 37, der einen Bund 38 aufweist. Der Bund 38 umfasst eine Dichtkante oder Dichtfläche, die sich im dargestellten geschlossenen Zustand des Steuerventils 36 an einer Dichtfläche oder Dichtkante in Anlage befindet, die an dem Ventilstück 4 ausgebildet ist. Der Bund 38 dient zur Darstellung eines Ventilsitzes 39, der in dem in Figur 1 dargestellten Zustand geschlossen ist. Der Ventilkörper 37 weist an seinem brennraumnahen Ende einen Anschlagzapfen auf, der in einen Federraum 40 ragt, in dem eine Ventilfeder 41 so gegen den Bund 38 des Ventilkörpers 37 vorgespannt ist, dass der Ventilsitz 39 geschlossen bleibt.
Der Federraum 40 steht über Druckentlastungskanäle 42, 43, 44 mit einem Druckentlastungsraum 45 am brennraumfernen Ende der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 in Verbindung. Der Druckentlastungsraum 45 steht über eine Rücklaufleitung 46, in der eine Rücklaufdrossel 47 angeordnet, ist, mit einem Rücklauftank 48 in Verbindung. Der Rücklauftank 48 ist ebenso wie der Druckentlastungsraum 45 und die Druckentlastungskanäle 42, 43, 44 mit einem Rücklaufdruck oder Niederdruck beaufschlagt, der deutlich kleiner als der Hochdruck in dem zentralen Kraftstoffhochdruckspeicher 25 und den Druckräumen 12, 22 im Inneren der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 ist.
Zwischen dem Ventilstück 4 und der Anschlagplatte 3 ist ein Ringraum 50 ausgebildet, der über einen Druckentlastungskanal 49 mit dem Druckentlastungsraum 45 in Verbindung steht. Von dem Ringraum 50 erstreckt sich eine Entlastungsnut 51 in das Ventilstück 4. Die Entlastungsnut 51 erstreckt sich um einen Führungsbereich 52 herum, in welchem der Ventilkörper 37 hin und her bewegbar geführt ist. Der Ventilkörper 37 ist als Ventilbolzen 54 ausgeführt, der in einem Durchgangsloch des Ventilstücks 4 hin und her bewegbar geführt ist. Durch die Führung des Ventilbolzens 54 in dem Ventilstück 4 wird eine Leckagepfad 55 geschaffen, über den Leckage aus dem Ventilraum 35 des Steuerventils 36 in den Ringraum 50 gelangt, der mit dem Rücklauf in Verbindung steht. Der Führungsdurchmesser des Ventilskörpers 37 beziehungsweise des Ventilbolzens 54 ist mit 56 bezeichnet.
In dem Führungsbereich 52 ist in dem Ventilstück 4 eine Hochdrucktasche 58 vorgesehen, die dazu dient, Längenänderungen an dem Ventilbolzen 54 durch Raildruckänderungen im Bereich einer Länge 59 im gleichen Maße am Ventilstück 4 zu kompensieren. Eine hochdruckbelastete Fläche 67 am Ventilstück 4 muss daher annähernd gleich einer hochdruckbelasteten Fläche 68 an dem Ventilbolzen 54 sein. Dabei ist die Hochdrucktasche 58 so angeordnet, dass sie keinen Einfluss auf die Funktion des Steuerventils 36 hat. Die Hochdrucktasche 58 überschneidet sich sowohl im geschlossenen als auch im geöffneten Zustand des Ventilsitzes 39 nicht mit dem Ventilraum 35. Durch die räumliche Trennung über den Führungsdurchmesser 56 wird beim Öffnen des Steuerventils 36 ein schnellerer Abbau des Drucks im Ventilraum 35 und somit ein schnellerer Druckabbau im Steuerraum 28 ermöglicht. Dadurch wiederum kann ein schnelleres Öffnen der Düsennadel 10 erreicht werden.
Das brennraumferne Ende des Ventilkörpers 37 beziehungsweise des Ventilbolzens 54 begrenzt einen Betätigungsdruckraum 60, der über ein Durchgangsloch der Anschlagplatte 3 mit einem Kopplerraum 61 in Verbindung steht, der mit einem Hydraulikmedium gefüllt ist. Der Kopplerraum 61 wird durch einen Aktorkörper 63 begrenzt, der auch als Aktormodul bezeichnet wird. Der Aktorkörper 63 ist durch eine Aktorfeder 65 von der Anschlagplatte 3 weg gegen eine Piezoaktoreinrichtung 64 vorgespannt. Wenn die Piezoaktoreinrichtung 64 bestromt wird, dann dehnt sie sich aus, wodurch der Aktorkörper 63 auf die Anschlagplatte 3 zu bewegt wird. Dabei erhöht sich der Druck in dem Kopplerraum 61 und dem Betätigungsdruckraum 60 am brennraumfernen Ende des Ventilkörpers 37 beziehungsweise des Ventilbolzens 54. Die Druckerhöhung in dem Betätigungsdruckraum 60 führt dazu, dass der Ventilkörper 37 gegen die Vorspannkraft der Ventilfeder 41 zum Brennraum 18 hin bewegt wird, so dass der Ventilsitz 39 geöffnet wird.
Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung ist die Länge 59 zwischen dem Ventilsitz 39 und dem brennraumfernen Ende des Ventilstücks 4 und des Ventilkörpers 37 vor und nach der Montage identisch. In der vergrößerten Darstellung der Figur 2 sieht man, dass radial außerhalb des Betätigungsdruckraums 60 eine erste Anlagefläche 71 an dem Ventilkörper 37 beziehungsweise Ventilbolzen 54 ausgebildet ist. Eine zweite Anlagefläche 72 ist radial innerhalb des Ringraums 50 an dem Ventilstück 4 ausgebildet. Die beiden Anlageflächen 71, 72 sind gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung in einer gemeinsamen Ebene angeordnet. Diese Anordnung der beiden Anlageflächen 71, 72 wird vorzugsweise dadurch erreicht, dass der Ventilkörper 37 in das Ventilstück 4 eingesteckt wird, und der Ventilsitz 39, zum Beispiel durch die Vorspannkraft der Ventilfeder 41, geschlossen wird. Bei geschlossenem Ventilsitz, das heißt, wenn sich der Bund 38 an dem Ventilstück 4 in Anlage befindet, werden beide Anlageflächen 71, 72 gemeinsam plangeschliffen.
In Figur 2 sieht man des Weiteren, dass sich die beiden Anlageflächen 71, 72 des Ventilkörpers 37 und des Ventilstücks 4 bei geschlossenem Ventilsitz 39 in dichter Anlage an einer Gegenfläche 73 befinden, die an der Anschlagplatte 3 ausgebildet ist. Die beiden Anlageflächen 71, 72 sind ebenso wie die Gegenfläche 73 als Ringflächen ausgebildet. Um einen unerwünschten Druckaufbau durch Schwitzleckage über den Dichtverband 71, 72, 73 in dem mit Niederdruck beaufschlagten Ringraum 50 zu verhindern, ist dieser über den Druckentlastungskanal 49 mit dem Druckentlastungsraum 45 verbunden.
Zum Durchführen einer Einspritzung mit der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 wird die Piezoaktoreinrichtung 64 bestromt, so dass sie ihren längsten Zustand einnimmt. Die Längenänderung der Piezoaktoreinrichtung 64 führt über den Aktorkörper 63 zu einer Druckerhöhung im Kopplerraum 61. Durch die Druckerhöhung wird der Ventilbolzen 54 in einem definierten Übersetzungsverhältnis gegen die Vorspannkraft der Ventilfeder 41 aus dem Ventilsitz 39 gedrückt. Gleichzeitig wird der Dichtverband 71, 72, 73 aufgehoben. Solange sich der Ventilbolzen 54 in seiner Öffnungsstellung befindet, ist der Leckagepfad 55 geöffnet. Der Druck in der Hochdrucktasche 58 baut sich langsam über den Leckagepfad 55 und über den Ventilraum 35 ab. Aus dem Steuerraum 28 entweicht über die Ablaufdrossel 32, den Ablaufkanal 31, den Ablaufraum 33, den Ablaufkanal 34, den Ventilraum 35 und über den geöffneten Ventilsitz 39 Kraftstoff in den Federraum 40 und somit über die Druckentlastungskanäle 42, 43, 44 in den Druckentlastungsraum 45.
Um die Einspritzung zu beenden, wird der Aktorkörper 63 durch die Aktorfeder 65 zurückgestellt, so dass der Druck im Kopplerraum 61 und in dem Betätigungsdruckraum 60 absinkt. Dadurch wird der Ventilbolzen 54 zur Anschlagplatte 3 hin gezogen, wodurch der Ventilsitz 39 geschlossen wird. Daraufhin steigt der Druck in dem Ventilraum 35 und zeitverzögert auch in der Hochdrucktasche 58 auf Raildruckniveau an, sodass raildruckbedingte Längenunterschiede zwischen dem Ventilkörper 37 und dem Ventilstück 4 ausgeglichen werden.
In den Figuren 3 und 4 ist eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 81 im Längsschnitt dargestellt, die der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 in Figur 1 ähnelt. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 81 umfasst ein Ventilstück 84, das in einen Druckentlastungsraum 85 ragt, der dem Druckentlastungsraum 45 in Figur 1 entspricht. Das Ventilstück 84 ist mit Hilfe einer Ventilspannmutter 86 in einem Gehäuse der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 81 befestigt. Das Ventilstück 84 begrenzt brennraumseitig einen Steuerraum 88, der zum Brennraum hin durch das brennraumferne Ende einer Düsennadel 90 begrenzt wird. Der Steuerraum 88 entspricht dem Steuerraum 28 in Figur 1.
Der Steuerraum 88 steht über einen Ablaufkanal 91, in dem eine Ablaufdrossel 92 angeordnet ist, mit einem Ventilraum 93 eines Steuerventils 94 in Verbindung. Das Steuerventil 94 umfasst einen Ventilsitz 95, der in Figur 3 geschlossen und in Figur 4 geöffnet dargestellt ist. Der Ventilsitz 95 wird durch eine an einem Ventilkörper 98 ausgebildete Dichtkante oder Dichtfläche definiert, die bei geschlossenem Ventilsitz 95 an einer Dichtfläche oder Dichtkante des Ventilstücks 84 zur Anlage kommt. Der Ventilkörper 98 ist als Ventilhülse ausgebildet, deren Innenraum 96 einen Ablaufraum darstellt. In dem Innenraum oder Ablaufraum 96 des Ventilkörpers 98 ist eine Ventilfeder 97 angeordnet, durch die der Ventilkörper 98 vom Brennraum weg vorgespannt ist. Der Ventilkörper 98 ist mit einem Führungsdurchmesser 99 in dem Ventilstück 84 hin und her bewegbar geführt. Der Innenraum oder Ablaufraum 96 des Ventilkörpers 98 steht über ein Verbindungsdurchgangsloch 100 mit einem Ankerraum 102 in Verbindung, der von einem hülsenartigen Ende eines Ankers 104 begrenzt wird. Der Anker 104 wird durch einen Elektromagneten 105 betätigt, der über elektrische Anschlussleitungen 106, 107 bestromt werden kann. Der Anker 104 ist durch eine Ankerfeder 108 gegen das Ventilstück 84 beziehungsweise den Ventilkörper 98 vorgespannt. Das brennraumnahe Ende des Ankers 104 ist mit einem Ankerführungsdurchmesser 110 in einem hülsenartigen Ende des Ventilstücks 84 hin und her bewegbar geführt. In dem hülsenartigen Ende des Ankers 104 sind Entlastungsdurchgangslöcher 111, 112 vorgesehen, die den Ankerraum 102 mit dem Druckentlastungsraum 85 verbinden.
In Figur 5 sieht man, dass der Ankerraum 102 radial außen von einer ersten Anlagefläche 121 begrenzt wird, die an dem Ventilkörper 98 ausgebildet ist. In dem in Figur 5 dargestellten unbearbeiteten Zustand ist eine zweite Anlagefläche 122, die an dem Ventilstück 84 ausgebildet ist, geringfügig von der ersten Anlagefläche 121 beabstandet. Durch Symbole 124 ist in Figur 5 angedeutet, dass die beiden Anlageflächen 121, 122, die beide als Ringflächen ausgeführt sind, gemeinsam spanend, insbesondere durch Schleifen, bearbeitet werden. Die Bearbeitung erfolgt bei geschlossenem Ventilsitz 95.
In Figur 6 ist der bearbeitete Zustand der beiden Anlageflächen 121, 122 dargestellt. Bei geschlossenem Ventilsitz befinden sich die beiden Anlageflächen 121, 122 gemeinsam in Anlage an einer Gegenfläche 123, die ebenfalls als Ringfläche an dem Anker 104 ausgebildet ist. Die Gegenfläche 123 befindet sich mit den beiden Anlageflächen 121, 122 in einer gemeinsamen Ebene 125.
Wenn mit der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 81 eine Einspritzung betätigt werden soll, dann wird der Elektromagnet 105 über die elektrischen Anschlüsse 106, 107 bestromt. Dadurch wird eine Magnetkraft erzeugt, die größer als die Federkraft der Ankerfeder 108 ist und entgegengerichtet zu dieser wirkt. Durch die Magnetkraft des Elektromagneten 105 wird der Anker 104 angezogen. Die Bewegung des Ankers 104 ermöglicht eine Bewegung des Ventilkörpers 98 nach oben, das heißt zum Elektromagneten 105 hin. Diese Bewegung des Ventilkörpers 98 wird durch die Ventilfeder 97 unterstützt und bewirkt ein Öffnen des Ventilsitzes 95, der idealerweise eine Dichtkante mit einem Dichtdurchmesser aufweist, der dem Führungsdurchmesser 99 des Ventilkörpers 98 entspricht. Bei geöffnetem Ventilsitz 95 kann eine Absteuermenge aus dem Steuerraum 88 über den Ablaufkanal 91 mit der Ablaufdrossel, den Ventilraum 93, den Ablaufraum 96, das Verbindungsdurchgangsloch 100, den Ankerraum 102 und die Entlastungsdurchgangslöcher 111, 112 in den Druckentlastungsraum 85 entweichen. Das führt zu einem Druckabfall im Steuerraum 88 und somit zu einem Öffnen der Düsennadel 90.
Wenn die Einspritzung der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 81 beendet werden soll, dann wird die Bestromung des Elektromagneten 105 beendet. Durch die Vorspannkraft der Ankerfeder 108 wird der Anker 104 mit dem Ventilkörper 98 entgegen der Vorspannkraft der Ventilfeder 97, die deutlich geringer als die Ankerfederkraft ist, nach unten, das heißt gegen das Ventilstück 84, gedrückt, bis der Ventilsitz 95 geschlossen ist und die Anlageflächen 121, 122 mit der Gegenfläche 123 in der gemeinsamen Ebene 125 angeordnet werden, wie man in Figur 6 sieht. Durch die dichte Anlage der Anlageflächen 121, 122 an der Gegenfläche 123 wird ein Leckagespalt zwischen dem Ventilkörper 98 und dem Ventilstück 84 an dem Führungsdurchmesser 99 dicht verschlossen. Durch einen Pfeil 131 ist die Ankerfederkraft angedeutet. Durch einen Pfeil 132 ist die Magnetkraft angedeutet. Durch einen Pfeil 133 ist die Ventilfederkraft angedeutet.
Um bei einer möglichen Druckunterwanderung der Gegenfläche 123 ein Abheben des Ankers 104 und somit der Ventilhülse beziehungsweise dem Ventilkörper 98 zu verhindern, muss die Größe der als Ringfläche ausgeführten Gegenfläche 123 so klein wie möglich gestaltet werden. Allerdings muss eine ausreichende Überdeckung der Anlageflächen 121, 122 mit der Gegenfläche 123 sichergestellt werden, damit die Dichtwirkung nicht beeinträchtigt wird.

Claims

Kraftstoffeinspritzvorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum (18) einer Brennkraftmaschine, mit einem Steuerventil (36;94), das ein Ventilstück (4;84) umfasst, in welchem ein Ventilkörper (37;98) zur Darstellung eines Ventilsitzes (39;95) hin und her bewegbar geführt ist, wobei der Ventilkörper (37;98) an einem brennraumfernen Ende eine erste Anlagefläche (71;121) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste Anlagefläche (71; 121) bei geschlossenem Ventilsitz (39;95) in einer Ebene (125) mit einer zweiten, an dem Ventilstück (4;84) ausgebildeten, Anlagefläche (72;122) so angeordnet ist, dass die beiden Anlageflächen (71,72;121,122) dichtend an einer gemeinsamen Gegenfläche (73;123) anliegen, wobei die beiden Anlageflächen (71,72;121,122) als Ringflächen ausgeführt sind.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Anlageflächen (71,72;121,122) an einem brennraumfernen Ende des Ventilstücks (4;84) und des Ventilkörpers (37;98) vorgesehen sind.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (37;98) druckausgeglichen ausgeführt ist.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (98) als Ventilhülse ausgeführt ist, die mit der ersten Anlagefläche (121) gegen einen Anker (104) vorgespannt ist und die mit ihrem brennraumnahen Ende bei geschlossenem Ventilsitz (95) an dem Ventilstück (84) zur Anlage kommt.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das brennraumferne Ende der Ventilhülse (98) geschlossen ausgeführt ist und ein Verbindungsdurchgangsloch (100) aufweist, das einen Ablaufraum (96) in der Ventilhülse mit einem Ankerraum (102) verbindet.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ankerraum (102) über mindestens ein Entlastungsdurchgangsloch (111,112) mit einem Rücklauf verbunden ist.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (37) als Ventilbolzen (54) ausgeführt ist, der mit der ersten Anlagefläche (71) gegen einen Anschlagkörper (3) vorgespannt ist und radial innerhalb der ersten Anlagefläche (71) eine Betätigungsdruckwirkfläche aufweist.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilbolzen (54) zur Darstellung des Ventilsitzes (39) einen Bund (38) aufweist, der zum Öffnen des Ventilsitzes von dem Ventilstück (4) weg bewegbar ist.