EP3194757A1 - Brennstoffeinspritzventil für verbrennungskraftmaschinen - Google Patents

Brennstoffeinspritzventil für verbrennungskraftmaschinen

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EP3194757A1
EP3194757A1 EP15762935.3A EP15762935A EP3194757A1 EP 3194757 A1 EP3194757 A1 EP 3194757A1 EP 15762935 A EP15762935 A EP 15762935A EP 3194757 A1 EP3194757 A1 EP 3194757A1
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EP
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injection valve
intermediate part
housing
valve member
fuel
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Marco Ganser
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Ganser Crs AG
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    • F02M63/0042—Sliding valves, e.g. spool valves, i.e. whereby the closing member has a sliding movement along a seat for opening and closing combined with valve seats of the lift valve type

Definitions

  • the invention relates to a fuel injection valve for the intermittent injection of fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
  • the invention further relates to a fuel injection valve according to the preamble of claim 16.
  • Fuel injection valves of this type are known for example from WO 2007/098621 AI. Such fuel injectors allow with a minimum construction cost both the controllability of the opening movement of the injection valve member and a rapid closing of the injection valve member.
  • an intermediate valve moreover, permanently separates these two chambers from one another.
  • the intermediate valve opens quickly and gives the associated with the high-pressure chamber passage of large cross-section, causing a quick termination of the injection process.
  • the intermediate valve member of the intermediate valve is mushroom-shaped and has a, in a guide passage of an intermediate part guided in close sliding fit shaft and a head which is connected to a running around the shaft at a radial distance sealing surface
  • the sealing surface of the head and the sealing surface of the intermediate valve seat is inclined to each other so that they rest in the closed position of the intermediate valve, radially outwardly sealingly against each other and radially inward, an axially increasing throttle gap for the throttling of the high-pressure zulass in the direction of Form valve space. It is thus desirable to have an annular line seal between the valve member and the valve seat of the intermediate valve. The extremely precise for this solution production of the mushroom-shaped intermediate valve member and cooperating with this intermediate part is very delicate and very expensive.
  • embodiments of the fuel injection valve are disclosed, in which the intermediate part and an adjacent thereto on the side facing away from the guide member intermediate member are circular disc-shaped and arranged in an inner approximately completely circular cylindrical portion of the housing. They release a section of the high-pressure chamber between themselves and the housing. This section is connected on the one hand to the injection valve seat and on the other hand to the high-pressure fuel inlet.
  • the connection to the high-pressure inlet can for example take place in that the housing in the otherwise cylindrical portion in the radial direction against the outside and obliquely to the longitudinal axis extending recesses are formed. Such recesses weaken the stability of the housing, for example of the nozzle body in this area, which requires a correspondingly thicker design of the housing wall.
  • US 2011/0233309 Al discloses a fuel injection device in which a
  • the printing surface of the Pressure member is displaced or separated from the opening wall surface to open the inflow port of the opening wall surface to the pressure control chamber, when the connection between the discharge port and the return passage is interrupted by the pressure control valve.
  • the pressure surface of the pressure element or the opening wall surface of the control housing is provided with a lowered inflow portion and a lowered outflow portion, which are separated from each other.
  • a lowering dimension of the lowered inflow section is greater than the lowering dimension of the lowered outflow section.
  • the inventive fuel injection valve for the intermittent injection of fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine has a housing which has at least one housing body and a nozzle body with an injection valve seat.
  • the housing is formed radially outwardly over its entire length at least approximately circular cylindrical, optionally with stepped outer diameter.
  • the housing has a high pressure space extending from a high pressure fuel inlet of the housing to the injector seat.
  • a preferably needle-shaped injection valve member is arranged to be adjustable in the direction of its longitudinal axis, which cooperates with the injection valve seat.
  • the injection valve member is lifted from the injection valve seat and brought to terminate the injection back to this plant.
  • a compression spring is present, which is supported with one end on the injection valve member and this acts with a directed towards the injection valve seat closing force.
  • the other end of the compression spring is supported stationary relative to the housing, preferably on a guide part, which is preferably designed as a guide sleeve.
  • the guide part is arranged in the housing in the high-pressure chamber, in which a control piston of the injection valve member is guided in preferably a narrow sliding fit.
  • a preferably plate-shaped intermediate part is present, which delimits a control space with respect to the high-pressure chamber and separates it from the latter together with the guide part and the control piston.
  • Control device for controlling the axial movement of the injection valve member by changing the pressure in the control chamber available.
  • the control device has a Intermediate valve, the mushroom-shaped intermediate valve member has a guided in a guide passage of the intermediate part in a preferably close sliding fit shaft and a head.
  • the head is facing the control chamber and lies with its at a radial distance around the shaft extending sealing surface, in the closed position of the intermediate valve member, on a formed on the intermediate part, annular
  • the annular sealing surface lies in a plane perpendicular to the axis of the shaft and thus of the intermediate valve member.
  • a high-pressure inlet formed on the intermediate part and permanently connected to the high-pressure inlet opens.
  • the intermediate valve separates, in the closed position of the intermediate valve member, the high-pressure admission and the annular space from the control chamber and, if the intermediate valve member is not in the closed position, there is the connection between the annulus and the high-pressure admission with the control room free.
  • the intermediate valve with the guided in preferably narrow sliding fit on the intermediate part shaft continuously separates the control chamber of a valve chamber, to a preferably formed on the intermediate valve member throttle passage of precise size, which connects the control chamber with the valve chamber permanently.
  • the fuel injector has an electrically actuated actuator assembly for connecting the valve space to and disconnecting the valve space from a low pressure fuel return.
  • the annular space further has an annular space immediately adjacent to the inner annular space
  • Spaltringraum which, in the closed position of the intermediate valve member, is formed by a gap between the intermediate part and the head of the intermediate valve member, wherein the measured in the longitudinal direction of the intermediate valve member gap width of
  • Spaltringraums is smaller than the inner annulus, preferably at least five times smaller.
  • the gap ring space allows a significant reduction of the ring sealing surface and thus the adhesion forces as well as an optimal placement of the ring sealing surface in the radial direction.
  • the annular sealing surface can be selected further outward in the radial direction or further inward.
  • the size of the active control piston surface of the injection valve member is adjustable in this simple manner, given space.
  • the split ring space, in the closed position of the intermediate valve member and in the longitudinal direction of the shaft and thus measured the intermediate valve member an at least approximately constant gap width.
  • the mouth of the high-pressure admission is completely in the region of the inner annular space.
  • This makes it possible to produce the high-pressure admission by means of a bore extending in the radial direction. Moreover, this prevents that the orifice is partially in the region of the split ring space, which the formation of the ring sealing surface at a shorter distance to the shaft, i. radially inward, allows.
  • the annular surface measured in the radial direction, a width between 0.1 mm and 1 mm.
  • the width is between 0.2 mm to 0.5 mm. This ensures a good seal on the one hand with a flat annular sealing surface and on the other hand a minimal adhesion.
  • the split-ring space In the closed position of the intermediate valve member, the split-ring space, measured in the longitudinal direction of the shaft, preferably has a gap width of 0.04 mm to 0.4 mm.
  • the gap ring space is designed to save space and on the other hand, it is sufficiently large to ensure during the transient processes the optimal loading of the surface of the head between the shaft and the sealing surface with fuel.
  • the gap width is at least approximately constant in the region of the entire gap ring space.
  • the gap ring space measured in the radial direction, has a width of at least 0.2 mm. This allows a simple production on the one hand the sealing surface on the head and the other sealing surface of the intermediate valve seat.
  • the sealing surface on the head and the other sealing surface of the intermediate valve seat Preferably, on the head, on whose side facing the intermediate part projecting annular
  • Formed sealing bead whose free end face forms the sealing surface.
  • the control chamber facing end face of the intermediate part is flat. It forms the auxiliary valve seat with the part cooperating with the sealing surface of the head.
  • the sealing flange has an at least approximately square or rectangular cross section.
  • the head preferably has, on its side facing the intermediate part, a circular annular surface running radially outward around the sealing bead and lying at least approximately in the same plane as the annular surface between the shaft and the sealing bead.
  • the sealing bead has a cross section corresponding at least approximately to a rectangular trapezoid, the right angles being radially inward. The shorter of the two mutually parallel side of the trapezoid is thus in the sealing surface of the intermediate valve member and the oblique side extends away from this radially outward obliquely in the direction of the intermediate part.
  • the head seen in cross-section, a rectilinear extension of the radially outwardly inclined side of the trapezoid up to its radial outer edge out. This also allows a simple production of the intermediate valve member.
  • a radially inner and at the intermediate part a radially outer undercut may be integrally formed on the head, on whose side facing the intermediate part, wherein these undercuts limit the ring sealing surface in the abutting part of the intermediate valve member head. It would also be the reverse construction possible, namely, that at the top of a radially outer and the intermediate part a radially inner undercut are formed, these undercuts limit the annular surface.
  • an annular, preferably at least approximately square or rectangular sealing projection is integrally formed on the intermediate part, on whose side facing the head, whose free, head facing the end face forms the valve seat.
  • the sealing surface on the head can lie in the same plane as the surface between the shaft and the annular sealing surface.
  • the valve chamber is connected via a further throttle passage permanently connected to the high-pressure chamber.
  • This further throttle passage may be formed, for example, starting from high-pressure admission in the intermediate part. If the valve space is separated from the low-pressure fuel return by means of the actuator arrangement, a higher pressure is built up more quickly by this further throttle passage in the valve space, which leads to a faster opening of the intermediate valve member and thus to a more rapid termination of the injection process.
  • a preferably plate-shaped intermediate element Preferably lies on the intermediate part, on its side facing away from the guide part, a preferably plate-shaped intermediate element.
  • an outlet passage is formed, which defines the valve space together with the intermediate part and the intermediate valve member and which on the side facing away from the intermediate part of the intermediate member by means of a plunger of the actuator assembly lockable and releasable.
  • the valve chamber can thus be formed in a simple manner with the desired volume.
  • the end face of the intermediate element facing the actuator arrangement can be planar, on which the ram comes to rest for separating the valve space from low-pressure fuel return.
  • the guide part is formed by an annular annular guide sleeve in cross section, on which the compression spring is supported.
  • the compression spring presses the guide sleeve to the preferably plate-shaped intermediate part sealingly.
  • the fuel injection valve for the intermittent injection of fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine also has a housing with at least one housing body and a nozzle body with an injection valve seat.
  • the housing has a high pressure space communicating with a high pressure fuel inlet and with the injector seat.
  • a preferably needle-shaped injection valve member is adjustably arranged, which cooperates with the injection valve seat.
  • a compression spring which is supported on the one hand on the injection valve member and this applied with a directed in the direction against the injection valve seat closing force, on the other hand supported stationary with respect to the housing.
  • an intermediate part which defines a control space together with the guide part and the control piston, and an electrically actuated actuator assembly for connecting the control chamber with and separating the control chamber from a low-pressure fuel return for controlling the axial Movement of the injection valve member by changing the pressure in the control room available.
  • the intermediate part is radially outside at least approximately circular cylindrical and arranged in an inner at least approximately circular cylindrical portion of the housing. He leaves between himself and the housing a section of the high-pressure chamber free.
  • the outer diameter of the intermediate part corresponds at least approximately to the clear width of the cylindrical portion of the housing and on the intermediate part is formed a through-going recess in the axial direction, which forms the portion bounded by the intermediate part and the housing of the high-pressure chamber.
  • the housing is thus not weakened in the relevant section by recesses for the guidance of the fuel from the high-pressure fuel inlet to the injection valve seat.
  • the recess for the guidance of the fuel is located exclusively on the intermediate part, which is not exposed to particularly high pressure loads.
  • the guide element is formed by an annular annular guide sleeve in cross-section, on which the compression spring is supported and thereby presses the guide sleeve to the intermediate part sealingly, which is preferably designed plate-like.
  • the control device has an intermediate valve whose intermediate valve member, in its open position, releases high-pressure admission into the control chamber and, in the closed position, interrupts the high-pressure admittance and permanently separates the control chamber from a valve chamber, the control chamber and the valve chamber constantly communicating with one another via a throttle passage are connected, which is preferably formed on the intermediate valve member.
  • the electrically actuated Akuatoran extract is intended to connect in its open position the valve chamber with the low-pressure fuel return and separate in its closed position, the valve chamber from the low-pressure fuel return.
  • the fuel injection valve just described is designed as defined in claims 1 to 15.
  • the cross section of the recess on the intermediate part preferably has the shape of a circular sector. This recess is particularly easy to produce.
  • an at least approximately circular cylindrical also arranged in the portion of the housing, preferably plate-shaped formed intermediate element.
  • Intermediate element at least approximately corresponds to the clear width of the circular cylindrical portion of the housing and the intermediate element is also formed in the axial direction a continuous recess which is aligned with the recess on the intermediate part. It continues the section of the high-pressure chamber delimited by the intermediate part and the housing, preferably with the same cross-section. For this purpose, it preferably also has the cross section of the circular sector.
  • FIG. 2 in comparison with FIG. 1, enlarges the part of the injection valve marked there with a rectangle labeled I I;
  • FIG. 3 is enlarged in comparison to FIG. 2, the one there with I I I
  • Fuel injection valve extending in a direction perpendicular to the local section plane
  • FIG. 6 shows a perspective view of an intermediate part for the mushroom-shaped
  • the fuel injection valve 10 shown in FIG. 1 is intended for the intermittent injection of fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine.
  • the fuel is under very high pressure, for example, up to 2 ⁇ 000 or more bar.
  • the fuel injection valve has a housing 12 with a housing body 14, a nozzle body 16, on which an injection valve seat 18 is formed, and an actuator receiving body 20, which is arranged between the housing body 14 and the nozzle body 16.
  • a union nut 22 supported on the nozzle body 16 receives the actuator receiving body 20 and is threaded onto the housing body 14.
  • the housing body 14 and the Aktuatoruf broth stresses 20, and this and the nozzle body 16 are adjacent to each other at the front, are pressed sealingly against each other by means of the union nut 22 and aligned in the direction of the housing axis L to each other.
  • the outer shape of the housing 12 is at least approximately circular cylindrical in a known manner.
  • a high-pressure fuel inlet 24 is arranged, from which a high-pressure space 26 runs in the interior of the housing 12 as far as the injection valve seat 18.
  • the high fuel pressure inlet 24 is through a valve carrier 28 formed, which carries a check valve 30 and a basket-like hole filter 32 for retaining any foreign particles in the fuel.
  • the disc-shaped valve member of the check valve 30, which cooperates with a valve seat formed on the valve seat 28, has a bypass bore.
  • the check valve 30 can flow in a known manner via a high-pressure feed line supplied fuel in the high-pressure chamber 26 virtually obstacle-free, but prevents the escape of fuel from the high-pressure chamber 26 in the high-pressure feed line except through the bypass.
  • the structure and operation of the designed as a cartridge assembly with the valve carrier 28, the check valve 30 and the hole filter 32 are disclosed in detail in the earlier application PCT / EP2014 / 000447.
  • the high-pressure fuel inlet 24 and the valve carrier 28 with check valve 30 and hole filter 32 may also be formed, as disclosed in WO 2013/117311 AI.
  • a possible embodiment of the high-pressure fuel inlet 24 and the check valve 30, as well as a rod filter instead of the hole filter 32 is known from WO 2009/033304 AI.
  • the high-pressure chamber 26 has a discrete storage chamber 34 formed on the housing body 14, which on the other hand is connected to the injection valve seat 18 via a flow channel 36 of the high-pressure chamber 26.
  • the dimensioning and operation of the discrete storage chamber 34 together with the check valve 30 with bypass is disclosed in detail in WO 2007/009279 AI; this disclosure is incorporated by reference into the present disclosure.
  • an electrically actuated actuator 38 is received in a known manner, which is determined with its in one direction spring-loaded and movable in the other direction by means of an electromagnet of the actuator assembly 38 ram 40 to close a low-pressure outlet 42, to separate a valve space 44 from a low pressure fuel return 46 (see FIGS. 2 and 3) and release the low pressure outlet 42 to interconnect the valve space 44 and the low pressure fuel return 46.
  • the designated 48 longitudinal axis of the plunger 40 and thus the actuator assembly 38 is parallel and eccentric to the longitudinal axis L. Parallel to the longitudinal axis L of the housing 12 and thus the fuel injector 10 eccentrically arranged discrete storage chamber 34 extends from an electrical connection 50 through the housing body 14 Actuator 38, a channel 52, in which the electrical control line for controlling the
  • Actuator 38 is included.
  • the conical injector seat 18 is integrally formed on the nozzle body 16, which is directly connected via the flow channel 36 to the storage chamber 34 and thus to the high-pressure fuel inlet 24.
  • injection openings 54 are formed in a hemispherical free end portion of the nozzle body 16 in a known manner through which, at the injection valve member 56 lifted from the injection valve seat 56, the under very high pressure fuel in the combustion chamber
  • the injection valve member 56 is needle-shaped and cooperates with the injection valve seat 18.
  • the injection valve member 56 is guided in a direction of the longitudinal axis L in a concentric with the longitudinal axis L, the high pressure chamber 26 associated guide bore 57 in the longitudinal direction, extending through longitudinally extending in the radial direction outwardly open recesses on the injection valve member 56, the low-loss flow of fuel to the injector seat 18 and to the injection openings 54 is made possible.
  • the interior space 58 of the nozzle body 16 leading to the high-pressure chamber 26 is twice widening toward the actuator receiving body 20, the section of the actuator body 20 facing toward the longitudinal center of the nozzle body 16 extending to its end face facing the actuator receiving body 20
  • Interior 58 defines an inner circular cylindrical portion 60 of the nozzle body 16 with a constant cross section and thus of the housing 12.
  • a support ring is integrally formed on the injection valve member 56, to which a compression spring 62 with its one end supported. At its other end, the compression spring 62 is supported on a guide sleeve 64 forming a guide sleeve 64 ⁇ frontally.
  • the compression spring 62 acts on the injection valve member 56 with a closing force acting in the direction of the injection valve seat 18.
  • the compression spring 62 holds the guide member 64 and the guide sleeve 64 ⁇ with its end facing away from the compression spring 62 in sealing engagement with a disc-shaped intermediate part 66.
  • the guide sleeve 64 ⁇ is in close Zuleitpassung of about 3 ym to 5 ym on the injection valve member 56 integrally formed control piston 68 slidably guided in the direction of the longitudinal axis L.
  • the control piston 68, the guide sleeve 64 ⁇ and the intermediate part 66 define a control chamber 70 relative to the high-pressure chamber 26 from.
  • the intermediate part 66 is part of a control device 72, which will also be described with reference to FIG.
  • a circular-cylindrical guide passage 74 runs through the intermediate part 66 from the flat end face facing the control chamber 70 to the control chamber 70, which is also flat.
  • An integrally formed with the shaft 76 head 80 of the intermediate valve member 78 is located in the control chamber 70 and acts with its, the intermediate part 66 facing side with the guide member 64 together, the flat end face forms an annular intermediate valve seat 82.
  • the intermediate valve member 78 forms an intermediate valve together with the intermediate valve seat 82 formed on the intermediate part 66.
  • a stop shoulder 84 is formed at a distance from the intermediate part 66, which limits the opening stroke of the intermediate valve member 78.
  • a throttle passage 90 is formed on the intermediate valve member 78, on the other hand opens into a blind hole 92 recessed on the intermediate valve member 78 concentric with the longitudinal axis L.
  • the Brennstoffzulass 86 is in the embodiment according to the figures 1 to 3 by two diametrically opposite, in the radial direction passing through the intermediate part 66 and in the
  • High-pressure fuel inlet 24 is connected and has over the throttle passage 90 to a much larger flow cross-section.
  • the intermediate part 66 On the front side facing away from the control chamber 70, the intermediate part 66 has a U-shaped depression 94, which opens into the guide passage 74 on the one hand and permanently with the high-pressure chamber 26 and thus via a further throttle passage 96 recessed at the intermediate part 66 the fuel high pressure inlet 24 is fluidly connected.
  • Concentric to the longitudinal axis 48 passes through the intermediate member 98 through a step-like tapered outlet bore 102, which opens on the one hand in the flow gap 100 and the recess 94 and on the other hand forms the low-pressure outlet 42.
  • the intermediate element 98 is likewise arranged in the section 60 of the nozzle body 16 and, with its flat end facing away from the intermediate part 66, bears sealingly against the corresponding end face of the actuator receiving body 20.
  • Figure 4 shows the longitudinal section in this plane, wherein now the two positioning pins 104 are shown pulled out.
  • Other positioning pins 104 which are inserted in corresponding positioning holes in the nozzle body 16 and in the Aktuatorage Economics 20, define the position of these two bodies to each other.
  • the intermediate part 66 together with the shaft 76 and head 80 of the intermediate valve member 78 define an approximately hollow-cylindrical inner annular space 108 which runs around the shaft 76 and into which the high-pressure inlet 86 continuously discharges.
  • Embodiments of the control device 72 are the same educated.
  • the intermediate valve 83 has the task, in the closed position of the intermediate valve member 78, the high-pressure inlet 86 and the inner annulus 108 separate from the control chamber 70 and lifted at the intermediate part 66 formed between the intermediate valve seat 82 head 80, the connection between the inner annulus 108 and Hochdruckzulass 86 with the Control room 70 release.
  • the shaft 76 of the intermediate valve member 78 has a circumferential annular groove 110 which is open in the radial direction and which adjoins the head 80 directly. Seen in the direction of the longitudinal axis L, the annular groove 110 has a dimension such that the mouth of the high-pressure inlet 86 is always located completely in the region of the annular groove 110, even if the intermediate valve member 78 is in the open position and abuts against the stop shoulder 84.
  • the annular groove 110 has a trapezoidal cross-section, wherein the inclined side facing away from the head 80 and serves to deflect the loss of fuel flowing through the two holes of the high-pressure inlet 86 with open intermediate valve member 78.
  • annular sealing bead 112 is formed, the free end face 114, the sealing surface 116 of
  • Intermediate valve member 78 forms. Opposite this sealing surface 116, the head 80, on the side facing the intermediate part 66, radially inward and radially outside an undercut 118, wherein the surfaces of these undercuts 118, in the shown
  • Embodiment are in a plane which is perpendicular to the longitudinal axis L.
  • the sealing surface 116 is also in a plane which is perpendicular to the longitudinal axis L, and is the intermediate valve seat 82 forming flat end face of the intermediate part 66 also in a plane which is perpendicular to the longitudinal axis L.
  • the guide passage 74 extends in a circular cylindrical shape with the same cross section through the entire intermediate part 66.
  • a split ring space 118 which radially outside of the sealing bead 112 is limited and radially inwardly with the inner annulus 108 together forms an annular space 120 which is bounded by the intermediate valve member 78 and the intermediate part 66.
  • the width of the annular sealing surface 122, measured in the radial direction, is in the illustrated embodiment between 0.1 mm to 1.0 mm. Further, in the illustrated embodiment, the gap ring space 118 has a width measured in the radial direction of about 0.5 mm.
  • the sealing bead 112 can also be provided further outwards in the radial direction. This allows an optimal adaptation of the intermediate valve 83 to the desired injection characteristics. Is the active area of the formed as a double-acting piston intermediate valve member 78 increases, the intermediate valve 83 opens to terminate an injection process faster than if this active area is chosen smaller.
  • the adhesion between the intermediate portion 66 and the intermediate valve member 78 is minimized by minimizing the annular sealing surface 112 formed by the sealing surface 116 and the intermediate valve seat 82.
  • the further throttle passage 96 supports the movement of the intermediate valve member 78, but it can also be dispensed with depending on the specific requirements.
  • valve space 44 is formed by the blind hole 92, the flow gap 100, the recess 94 and the outlet bore 102.
  • the sealing bead 112 which is approximately rectangular in Figure 3, now trapezoidal, the right angle is radially inward lying and the oblique side is radially outward lying.
  • the oblique side has a, seen in cross-section, rectilinear extension to the radial outer edge 124 on the head 80.
  • This variant is particularly suitable when the sealing bead 112 is located far outward of the head 80 in the radial direction.
  • the width of the annular sealing surface 122, and thus the free end face 114 of the sealing bead 112 0.1 mm to 1 mm, preferably 0.2 mm - 0.5 mm.
  • the shaft 76 of the intermediate valve member 78 has a circular cylindrical shape with a constant diameter up to the head 80, to avoid large stresses of course, the transition from the shaft 76 to the head 80 is rounded.
  • a cylindrical annular recess 126 is at the intermediate part 66, of which the head 80 facing the end side except fro, which ring lift 126 extends to the opposite end of the mouth of the high-pressure inlet 86. The this side end of the annular recess 126 is rounded.
  • the annular sealing bead 112 is formed on the intermediate part 66. It has an approximately rectangular cross-sectional shape and its head 80 facing the end face 114 ⁇ forms the annular intermediate valve seat 82nd
  • the sealing bead 112 may be formed on the intermediate part 66 by means of undercuts which lie radially inwards and radially outward relative to the latter.
  • the intermediate part 66 facing side of the head 80 may be formed as a flat annular surface, of which a annular portion forms the sealing surface 116, which cooperates with the intermediate valve seat 82.
  • the gap annular space 118 of the annular space 120 which also has the inner annular space 108, is formed by the radially inner undercut.
  • an undercut 128 is formed on the head 80 with respect to the planar side, which otherwise faces the intermediate part 66, radially inward.
  • the guide passage 74 extends through the intermediate part 66 with a constant cross section.
  • the annular sealing surface 120 is thus bounded radially inwardly by the undercut 128 and radially outwardly by the further undercut 130.
  • the distance between the two undercuts 128 and 130 is between 0.1 mm to 1 mm, preferably 0.2 mm to 0.5 mm.
  • annular space 120 is formed by the split annular space 118 and the formed by the annular groove 110 on the shaft 76 inner annular space 108; see also Figure 3.
  • Nozzle body 16 is formed, the intermediate part 66 and the intermediate element 98 are arranged. These are, as can also be seen in FIGS. 6 and 7, disc-shaped and are radially outwardly annular in shape, with the exception of one seen in plan view, sector-shaped recess 132.
  • the outer diameter of the circular cylindrical part substantially corresponds to the clear width of section 60 ,
  • the intermediate part 66 and the intermediate element 98 are inserted into the section 60, wherein the recesses 132 on the intermediate part 66 and intermediate member 98 are aligned with each other and formed by the circular sector recesses 132, planar sides of the intermediate part 66 and intermediate member 98 together with the inner wall of the housing 12 in section 60 define a portion of the high-pressure chamber 26 and the flow channel 36.
  • This section allows the low-loss flow of fuel from the high-pressure fuel inlet 24 to the injection valve seat 18, wherein the relevant part of the housing 12 does not need to be weakened and its wall may have the same wall thickness all round.
  • the plunger 40 is lifted off the intermediate element 98 for injection by means of the electromagnet of the actuator arrangement 38, as a result of which the low-pressure outlet 42 is released.
  • This has the consequence that flows from the valve chamber 44 per unit time, a larger amount of fuel in the low-pressure fuel return 46, as can flow into the valve chamber 44 through the throttle passage 90 and the possibly existing further throttle passage 96.
  • the pressure in the valve chamber 44 drops, with the result that on the one hand the intermediate valve member 78 is pressed with great force to the intermediate part 66 to keep the intermediate valve 83 securely closed and on the other hand, the pressure in the control chamber 70 drops.
  • This has the consequence that the injection valve member 56 is lifted from the injection valve seat 18 by the action of the double-acting control piston 68 against the force of the compression spring 62, whereby an injection of fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine is started.
  • the plunger 40 is brought to the intermediate element 98 for conditioning, whereby the low-pressure outlet 42 is closed.
  • the pressure in the Valve chamber 44 rises through the throttle passage 90 and any existing additional throttle passage 96 incoming fuel, which causes a movement of the intermediate valve member 78 from the intermediate valve seat 82 away. This movement is further assisted by the double piston action of the intermediate valve member 78 embodied according to the present invention, wherein the adhesion opposing this opening movement of the intermediate valve member 78 is minimized.
  • the intermediate part 66 and the intermediate element 98 are each formed as a one-piece body. It is also possible to realize the intermediate part 66 and the intermediate element 98 from a single workpiece.

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Abstract

Das Brennstoffeinspritzventil (10) weist ein Zwischenventil auf, dessen Zwischenventilglied (78) pilzförmig ausgebildet ist. Der Schaft (76) des Zwischenventilgliedes (78) ist im Führungsdurchlass (74) eines Zwischenteils (66) in enger Gleitpassung geführt. Vom Schaft (76) und Kopf (80) des Zwischenventilgliedes (78) und Zwischenteil (66) ist ein Ringraum (120) begrenzt, in welchem ein Hochdruckzulass (86) mündet und welcher durch einen Innenringraum (108) sowie einen Spaltringraum (118) gebildet ist. Der Spaltringraum (118) ist von dem Kopf (80) und dem Zwischenteil (66), sowie radial aussen voneinem Dichtwulst (112) begrenzt. Die Adhäsionskraft zwischen dem Zwischenventilglied (78) und dem Zwischenteil (66), welche der Öffnungsbewegung des Einspritzventilgliedes (56) entgegenwirkt, ist minimiert.

Description

Brennstoffeinspritzventil für Verbrennungskraftmaschinen
Die Erfindung betrifft ein Brennstoffeinspritzventil zur intermittierenden Einspritzung von Brennstoff in den Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiter betrifft die Erfindung ein Brennstoffeinspritzventil gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 16.
Brennstoffeinspritzventile dieser Art sind beispielsweise aus der WO 2007/098621 AI bekannt. Derartige Brennstoffeinspritzventile ermöglichen mit einem minimalen Bauaufwand sowohl die Steuerbarkeit der Öffnungsbewegung des Einspritzventilgliedes als auch einen raschen Schliessvorgang des Einspritzventilgliedes. Die
Realisierung von Mehrfacheinspritzungen mit sehr kurzen Zeitabständen ist möglich. Während der Steuerraum und der Ventilraum nur über einen genauen Drosseldurchlass dauernd miteinander verbunden sind, trennt im Übrigen ein Zwischenventil diese beiden Räume dauernd voneinander. Ein mit dem Hochdruckraum des Einspritzventils verbundener, in den Steuerraum führender Hochdruckzulass vom grossem Querschnitt, verglichen mit dem Querschnitt des Drosseldurchlasses, wird vom Zwischenventil gesteuert. Da der Querschnitt des von einer elektrischen Aktuatoranordnung gesteuerten Auslaufs aus dem Ventilraum auch wesentlich grösser sein kann als der Querschnitt des Drosseldurchlasses, ist die Öffnungsbewegung des Einspritzventilgliedes im Wesentlichen alleine vom Querschnitt des Drosseldurchlasses abhängig. Beim Schliessen des Auslaufs aus dem Ventilraum mittels der Aktuatoranordnung öffnet das Zwischenventil rasch und gibt den mit dem Hochdruckraum verbundenen Durchlass von grossem Querschnitt frei, was ein rasches Beenden des Einspritzvorganges hervorruft.
Das Zwischenventilglied des Zwischenventils ist pilzförmig ausgebildet und weist einen, in einem Führungsdurchlass eines Zwischenteils in enger Gleitpassung geführten Schaft sowie einen Kopf auf, der mit einer um den Schaft in einem radialen Abstand verlaufenden Dichtfläche, in
Schliessstellung des Zwischenventilgliedes , an einem am Zwischenteil ausgebildeten ringförmigen Zwischenventilsitz anliegt .
Es hat sich gezeigt, dass beim vollständigen Verschliessen des Hochdruckzulasses und somit dem flächigen Kontakt zwischen der Dichtfläche des Kopfes und der Fläche des Zwischenventilsitzes hohe Adhäsionskräfte wirken können, welche das erneute Öffnen des Zwischenventils zum Beenden des Einspritzvorgangs erschweren können, wobei insbesondere die zeitliche Präzision der Beendigung des Einspritzvorganges verschlechtert sein kann. Dieses Adhäsionsproblem ist bereits im Dokument WO 2010/088781 AI angesprochen. Zur Lösung des Problems wird vorgeschlagen, in Schliessstellung des Zwischenventils, eine gedrosselte Fluidverbindung zwischen dem
Hochdruckzulass und der Gleitpassung des Schafts am Zwischenteil zu belassen. Dazu wird die Dichtfläche des Kopfes und die Dichtfläche des Zwischenventilsitzes derart zueinander geneigt ausgebildet, dass sie, in Schliessstellung des Zwischenventils, radial aussen dichtend aneinander anliegen und nach radial innen, einen sich in axialer Richtung vergrössernden Drosselspalt für die Drosselung des Hochdruckzulasses in Richtung zum Ventilraum hin bilden. Es wird somit eine ringförmige Liniendichtung zwischen dem Ventilglied und dem Ventilsitz des Zwischenventils angestrebt. Die für diese Lösung äusserst präzise Herstellung des pilzförmigen Zwischenventilgliedes und des mit diesem zusammenwirkenden Zwischenteils ist ausgesprochen heikel und sehr teuer.
Weiter sind in diesem Dokument Ausführungsformen des Brennstoffeinspritzventils offenbart, bei welchen der Zwischenteil und ein an diesem auf der dem Führungsteil abgewandten Seite anliegendes Zwischenelement kreisscheibenförmig ausgebildet und in einem innen annähernd vollständig kreiszylinderförmigen Abschnitt des Gehäuses angeordnet sind. Sie lassen zwischen sich und dem Gehäuse einen Abschnitt des Hochdruckraumes frei. Dieser Abschnitt ist einerseits mit dem Einspritzventilsitz und andererseits mit dem Brennstoffhochdruckeinlass verbunden. Die Verbindung zum Hochdruckeinlass kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass am Gehäuse im ansonsten zylinderförmigen Abschnitt in radialer Richtung gegen aussen und schräg zur Längsachse verlaufende Ausnehmungen angeformt sind. Solche Ausnehmungen schwächen die Stabilität des Gehäuses, beispielsweise des Düsenkörpers in diesem Bereich, was eine entsprechend dickere Auslegung der Gehäusewand bedingt. Das Dokument US 2011/0233309 AI offenbart eine Brennstoffeinspritzvorrichtung, bei welcher eine
Druckoberfläche eines Druckelements an eine Öffnungs- Wandoberfläche drückt, um einen Verbindung zwischen einer Zuflussmündung und einer Drucksteuerkammer zu unterbrechen, wenn eine Verbindung zwischen einer Abflussmündung und einem Rückkanal durch ein Drucksteuerventil hergestellt ist. Die Druckoberfläche des Druckelements ist von der Öffnungs-Wandoberflache verschoben oder getrennt, um die Zuflussmündung der Öffnungs-Wandoberflache zu der Drucksteuerkammer zu öffnen, wenn die Verbindung zwischen der Abflussmündung und dem Rückkanal durch das Drucksteuerventil unterbrochen ist. Die Druckoberfläche des Druckelements oder die Öffnungs-Wandoberfläche des Steuergehäuses ist mit einem abgesenkten Zuflussabschnitt und einem abgesenkten Abflussabschnitt versehen, die voneinander getrennt sind. Eine Absenkungsabmessung des abgesenkten Zuflussabschnitts ist grösser als die Absenkungsabmessung des abgesenkten Abflussabschnitts .
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das bekannte Brennstoffeinspritzventil derart weiterzubilden, dass bei günstiger Herstellung Adhäsionskräfte zwischen dem Zwischenventilglied und dem Zwischenteil minimiert sind.
Weiter ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Brennstoffeinspritzventil derart weiterzubilden, dass ein schlanker Aufbau ermöglicht ist. Dies wird mit einem Einspritzventil gemäss Anspruch 1 und einem Einspritzventil gemäss Anspruch 16 gelöst.
Das erfindungsgemässe Brennstoffeinspritzventil zur intermittierenden Einspritzung von Brennstoff in den Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine weist ein Gehäuse auf, das mindestens einen Gehäusekörper und einen Düsenkörper mit einem Einspritzventilsitz aufweist. Bevorzugt ist das Gehäuse radial aussen über seine gesamte Länge wenigsten annähernd kreiszylinderförmig ausgebildet, gegebenenfalls mit abgestuftem Aussendurchmesser. Im Gehäuse ist ein Hochdruckraum vorhanden, der von einem Brennstoffhochdruckeinlass des Gehäuses bis zum Einspritzventilsitz verläuft.
Im Gehäuse im Hochdruckraum ist ein, vorzugsweise nadeiförmig ausgebildetes Einspritzventilglied in Richtung seiner Längsachse verstellbar angeordnet, welches mit dem Einspritzventilsitz zusammenwirkt. Zum Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum wird das Einspritzventilglied vom Einspritzventilsitz abgehoben und zum Beenden der Einspritzung wieder an diesen zur Anlage gebracht.
Weiter ist eine Druckfeder vorhanden, welche sich mit einem Ende am Einspritzventilglied abstützt und dieses mit einer in Richtung gegen den Einspritzventilsitz gerichteten Schliesskraft beaufschlagt. Das andere Ende der Druckfeder ist relativ zum Gehäuse ortsfest abgestützt, vorzugsweise an einem Führungsteil, welches bevorzugt als Führungshülse ausgebildet ist.
Weiter ist im Gehäuse im Hochdruckraum der Führungsteil angeordnet, in welchem ein Steuerkolben des Einspritzventilgliedes in bevorzugt enger Gleitpassung geführt ist.
Weiter ist im Gehäuse im Hochdruckraum ein bevorzugt plattenförmig ausgebildeter Zwischenteil vorhanden, welcher zusammen mit dem Führungsteil und dem Steuerkolben einen Steuerraum gegenüber dem Hochdruckraum abgrenzt und von diesem abtrennt.
Im Brennstoffeinsprit zventil ist weiter eine
Steuervorrichtung zur Steuerung der axialen Bewegung des Einspritzventilgliedes durch Veränderung des Drucks im Steuerraum vorhanden. Die Steuervorrichtung weist ein Zwischenventil auf, dessen pilzförmig ausgebildetes Zwischenventilglied einen in einem Führungsdurchlass des Zwischenteils in vorzugsweise enger Gleitpassung geführten Schaft und einen Kopf aufweist. Der Kopf ist dem Steuerraum zugewandt und liegt mit seiner in einem radialen Abstand um den Schaft verlaufender Dichtfläche, in Schliessstellung des Zwischenventilgliedes, an einem am Zwischenteil ausgebildeten, ringförmigen
Zwischenventilsitz unter Bildung einer Ringdichtfläche an. Die Ringdichtfläche liegt in einer rechtwinklig zur Achse des Schafts und somit des Zwischenventilgliedes verlaufenden Ebene.
In einen vom Zwischenteil, Schaft und Kopf begrenzten, einen um dem Schaft herum verlaufenden, wenigstens annähernd hohlzylinderförmigen Innenringraum aufweisenden Ringraum mündet ein am Zwischenteil ausgebildeter, mit dem Hochdruckeinlass dauernd in Verbindung stehender Hochdruckzulass .
Das Zwischenventil trennt, in Schliessstellung des Zwischenventilgliedes, den Hochdruckzulass und den Ringraum vom Steuerraum ab und, wenn sich das Zwischenventilglied nicht in Schliessstellung befindet, gibt es die Verbindung zwischen dem Ringraum sowie dem Hochdruckzulass mit dem Steuerraum frei. Weiter trennt das Zwischenventil mit dem in vorzugweise enger Gleitpassung am Zwischenteil geführten Schaft den Steuerraum von einem Ventilraum dauernd ab, bis auf einem vorzugsweise am Zwischenventilglied ausgebildeten Drosseldurchlass genauer Grösse, welcher den Steuerraum mit dem Ventilraum dauernd verbindet. Das Brennstoffeinspritzventil weist eine elektrisch betätigte Aktuatoranordnung zum Verbinden des Ventilraums mit und Abtrennen des Ventilraums von einem Niederdruck- Brennstoffrücklauf auf. Der Ringraum weist weiter einen an den Innenringraum unmittelbar anschliessenden, kreisringförmigen
Spaltringraum auf, welcher, in Schliessstellung des Zwischenventilgliedes, durch einen Spalt zwischen dem Zwischenteil und dem Kopf des Zwischenventilgliedes gebildet ist, wobei die in Längsrichtung des Zwischenventilgliedes gemessene Spaltbreite des
Spaltringraums kleiner ist als der Innenringraum, vorzugsweise mindestens fünfmal kleiner.
Da der Hochdruckzulass in den Innenringraum mündet, bildet - im Gegensatz zur Lehre im Dokument WO 2010/088781 AI - der Spaltringraum keine gedrosselte Fluidverbindung zwischen dem Hochdruckzulass und der Gleitpassung des Schafts des Zwischenventilgliedes am Zwischenteil.
Der Spaltringraum ermöglicht jedoch eine merkliche Verkleinerung der Ringdichtfläche und somit der Adhäsionkräfte als auch eine optimale Platzierung der Ringdichtfläche in radialer Richtung. Je nach den an das Brennstoffspritzventil gestellten Anforderungen, kann die Ringdichtfläche in radialer Richtung weiter aussen oder weiter innen gewählt werden. Da das Zwischenventilglied als doppeltwirkender Kolben funktioniert, ist auf diese einfache Art und Weise, bei gegebenen Platzverhältnissen, die Grösse der aktiven Steuerkolbenfläche des Einspritzventilgliedes einstellbar. Bevorzugt weist der Spaltringraum, in Schliessstellung des Zwischenventilgliedes und in Längsrichtung des Schafts und somit des Zwischenventilglieds gemessen, eine wenigstens annähernd konstante Spaltbreite auf.
Bevorzugt liegt die Mündung des Hochdruckzulasses vollständig im Bereich des Innenringraums . Dies ermöglicht die Herstellung des Hochdruckzulasses mittels einer in radialer Richtung verlaufenden Bohrung. Überdies ist dadurch verhindert, dass die Mündung teilweise im Bereich des Spaltringraumes liegt, was die Ausbildung der Ringdichtfläche in einer kürzeren Distanz zum Schaft, d.h. radial weit innen, ermöglicht.
Bevorzugt weist die Ringfläche, in radialer Richtung gemessen, eine Breite zwischen 0.1 mm und 1 mm auf. Bevorzugt liegt die Breite zwischen 0.2 mm bis 0.5 mm. Dies gewährleistet bei einer ebenen Ringdichtfläche einerseits eine gute Abdichtung und andererseits eine minimale Adhäsion.
In Schliessstellung des Zwischenventilglieds weist der Spaltringraum, in Längsrichtung des Schafts gemessen, bevorzugt eine Spaltbreite von 0,04 mm bis 0,4 mm auf. Einerseits ist der Spaltringraum platzsparend ausgebildet und andererseits ist er genügend gross, um während den transienten Vorgängen die optimale Beaufschlagung der Fläche des Kopfs zwischen dem Schaft und der Dichtfläche mit Brennstoff zu gewährleisten. Bevorzugt ist die Spaltbreite im Bereich des gesamten Spaltringraums wenigstens annähernd konstant.
Bevorzugt weist der Spaltringraum, in radialer Richtung gemessen, eine Breite von mindestens 0,2 mm auf. Dies ermöglicht eine einfache Herstellung einerseits der Dichtfläche am Kopf und andererseits Dichtfläche des Zwischenventilsitzes . Bevorzugt ist am Kopf ein, auf dessen dem Zwischenteil zugewandten Seite vorstehender kreisringförmiger
Dichtwulst angeformt, dessen freie Stirnseite die Dichtfläche bildet. Bevorzugt ist die dem Steuerraum zugewandte Stirnseite des Zwischenteils eben ausgebildet. Sie bildet mit dem mit der Dichtfläche des Kopfs zusammenwirkenden Teil den Hilfsventilsitz.
Bevorzugt weist der Dichtflansch einen wenigstens annähernd quadratischen oder rechteckigen Querschnitt auf. Bevorzugt weist der Kopf, auf seiner dem Zwischenteil zugewandten Seite, eine radial aussen um den Dichtwulst herumlaufende kreisförmige Ringfläche auf, welche wenigstens annähernd in derselben Ebene liegt wie die Ringfläche zwischen dem Schaft und dem Dichtwulst. Bevorzugt weist der Dichtwulst einen wenigstens annähernd einem rechtwinkligen Trapez entsprechenden Querschnitt auf, wobei die rechten Winkel radial innenliegend sind. Die kürzere der beiden parallel zueinander verlaufenden Seite des Trapezes liegt somit in der Dichtfläche des Zwischenventilgliedes und die schrägverlaufende Seite verläuft von dieser radial aussen schräg in Richtung vom Zwischenteil weg. Bevorzugt weist der Kopf, im Querschnitt gesehen, eine geradlinige Verlängerung der radial aussen liegenden Schrägseite des Trapezes bis zu seinem radialen Aussenrand hin auf. Auch dies ermöglicht eine einfache Herstellung des Zwischenventilgliedes.
Weiter bevorzugt kann am Kopf, an dessen dem Zwischenteil zugewandten Seite, ein radial innerer und am Zwischenteil ein radial äusserer Hinterschnitt angeformt sein, wobei diese Hinterschnitte, bei am Zwischenteil anliegendem Kopf des Zwischenventilgliedes, die Ringdichtfläche begrenzen. Es wäre auch die umgekehrte Konstruktion möglich, nämlich, dass am Kopf ein radial äusserer und am Zwischenteil ein radial innerer Hinterschnitt angeformt sind, wobei diese Hinterschnitte die Ringfläche begrenzen. Bevorzugt ist am Zwischenteil, auf dessen dem Kopf zugewandten Seite, ein kreisringförmiger, vorzugsweise im Querschnitt wenigstens annähernd quadratischer oder rechteckiger Dichtvorsprung angeformt, dessen freie, dem Kopf zugewandte Stirnseite den Ventilsitz bildet. In diesem Fall kann die Dichtfläche am Kopf in derselben Ebene liegen wie die Fläche zwischen dem Schaft und der kreisringförmigen Dichtfläche.
Bevorzugt ist der Ventilraum über einen weiteren Drosseldurchlass dauernd mit dem Hochdruckraum verbunden. Dieser weitere Drosseldurchlass kann beispielsweise vom Hochdruckzulass ausgehend im Zwischenteil ausgebildet sein. Wird mittels der Aktuatoranordnung der Ventilraum vom Niederdruck-Brennstoffrücklauf abgetrennt, wird durch diesen weiteren Drosseldurchlass im Ventilraum rascher ein höherer Druck aufgebaut, was zu einem schnelleren Öffnen des Zwischenventilgliedes und somit zu einer rascheren Beendigung des Einspritzvorganges führt.
Vorzugsweise liegt am Zwischenteil, auf dessen dem Führungsteil abgewandten Seite, ein vorzugsweise plattenförmig ausgebildetes Zwischenelement an. An diesem ist, exzentrisch zum Schaft und zum Führungsdurchlass im Zwischenelement, ein Auslassdurchlass angeformt, welcher zusammen mit dem Zwischenteil und dem Zwischenventilglied den Ventilraum begrenzt und welcher auf der dem Zwischenteil abgewandten Seite des Zwischenelements mittels eines Stössels der Aktuatoranordnung verschliessbar und freigebbar ist. Der Ventilraum kann damit auf einfache Art und Weise mit dem gewünschten Volumen ausgebildet werden. Weiter kann die der Aktuatoranordnung zugewandte Stirnseite des Zwischenelements eben ausgebildet sein, an welcher der Stössel zum Abtrennen des Ventilraums von Niederdruck- Brennstoffrücklauf zur Anlage gelangt.
Bevorzugt ist der Führungsteil durch eine im Querschnitt kreisringförmige Führungshülse gebildet, an welcher sich die Druckfeder abstützt. Dabei drückt die Druckfeder die Führungshülse an den vorzugsweise plattenförmig ausgebildeten Zwischenteil dichtend an.
Das Brennstoffeinspritzventil zur intermittierenden Einspritzung von Brennstoff in den Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine gemäss Anspruch 16 weist ebenfalls ein Gehäuse mit wenigstens einem Gehäusekörper und einem Düsenkörper mit einem Einspritzventilsitz auf. Im Gehäuse ist ein Hochdruckraum vorhanden, der mit einem Brennstoffhochdruckeinlass und mit dem Einspritzventilsitz in Verbindung steht. Im Gehäuse ist ein vorzugsweise nadeiförmiges Einspritzventilglied verstellbar angeordnet, welches mit dem Einspritzventilsitz zusammenwirkt. Eine Druckfeder, die sich einerseits am Einspritzventilglied abstützt und dieses mit einer in Richtung gegen den Einspritzventilsitz gerichteten Schliesskraft beaufschlagt, ist andererseits bezüglich des Gehäuses ortsfest abgestützt. Weiter sind im Gehäuse ein Zwischenteil, welcher zusammen mit dem Führungsteil und dem Steuerkolben einen Steuerraum begrenzt, und eine elektrisch betätigte Aktuatoranordnung zum Verbinden des Steuerraums mit und Abtrennen des Steuerraums von einem Niederdruck-Brennstoffrücklauf zur Steuerung der axialen Bewegung des Einspritzventilgliedes durch Veränderung des Drucks im Steuerraum vorhanden. Der Zwischenteil ist radial aussen wenigstens annähernd kreiszylinderförmig ausgebildet und in einem innen wenigstens annähernd kreiszylinderförmigen Abschnitt des Gehäuses angeordnet. Er lässt zwischen sich und dem Gehäuse einen Abschnitt des Hochdruckraumes frei.
Der Aussendurchmesser des Zwischenteils entspricht wenigstens annähernd der lichten Weite des zylindrischen Abschnitts des Gehäuses und am Zwischenteil ist eine, in axialer Richtung durchgehende Ausnehmung ausgebildet, welche den vom Zwischenteil und dem Gehäuse begrenzten Abschnitt des Hochdruckraumes bildet.
Das Gehäuse ist somit im betreffenden Abschnitt nicht durch Ausnehmungen für die Führung des Brennstoffs vom Brennstoffhochdruckeinlass zum Einspritzventilsitz geschwächt. Die Ausnehmung für die Führung des Brennstoffs befindet sich ausschliesslich am Zwischenteil, welches nicht besonders hohen Druckbelastungen ausgesetzt ist. Bevorzugt ist das Führungselement durch eine im Querschnitt kreisringförmige Führungshülse gebildet, an welcher sich die Druckfeder abstützt und dabei die Führungshülse an den Zwischenteil dichtend andrückt, welcher bevorzugt plattenartig ausgeführt ist. Bevorzugt weist die Steuervorrichtung ein Zwischenventil auf, dessen Zwischenventilglied, in seiner Offenstellung, einen Hochdruckzulass in den Steuerraum frei gibt und, in Schliessstellung, den Hochdruckzulass unterbricht sowie den Steuerraum von einem Ventilraum dauernd abtrennt, wobei der Steuerraum und der Ventilraum über einen Drosseldurchlass dauernd miteinander verbunden sind, welcher bevorzugt am Zwischenventilglied ausgebildet ist. Bei dieser Ausführungsform ist die elektrisch betätigte Akuatoranordnung dazu bestimmt, in ihrer Offenstellung den Ventilraum mit dem Niederdruck-Brennstoffrücklauf zu verbinden und in ihrer Schliessstellung den Ventilraum vom Niederdruck-Brennstoffrücklauf abzutrennen .
Bevorzugt ist im Weitern das soeben beschriebene Brennstoffeinspritzventil derart ausgebildet, wie in den Ansprüchen 1 bis 15 definiert. Bevorzugt weist der Querschnitt der Ausnehmung am Zwischenteil die Form eines Kreissektors auf. Diese Ausnehmung ist besonders einfach herstellbar.
Bevorzugt liegt am Zwischenteil, auf der dem Führungsteil abgewandten Seite, ein wenigstens annähernd kreiszylinderförmiges, ebenfalls im Abschnitt des Gehäuses angeordnetes, vorzugsweise plattenförmig ausgebildetes Zwischenelement an. Der Aussendurchmesser des
Zwischenelements entspricht wenigstens annähernd der lichten Weite des kreiszylindrischen Abschnittes des Gehäuses und am Zwischenelement ist ebenfalls eine in axialer Richtung durchgehende Ausnehmung ausgebildet, welche mit der Ausnehmung am Zwischenteil fluchtet. Sie setzt den vom Zwischenteil und dem Gehäuse begrenzten Abschnitt des Hochdruckraums, vorzugsweise mit demselben Querschnitt, fort. Zu diesem Zweck hat sie bevorzugt ebenfalls den Querschnitt des Kreissektors.
Die Erfindung wird anhand in den Figuren dargestellten Ausführungsformen näher beschrieben. Es zeigen rein schematisch : Figur 1 im Längsschnitt ein erfindungsgemässes
Einspritzventil ;
Figur 2 gegenüber Figur 1 vergrössert, den dort mit einem mit I I bezeichneten Rechteck gekennzeichneten Teil des Einspritzventils;
Figur 3 gegenüber Figur 2 vergrössert, den dort mit I I I
bezeichneten Rechteck eingerahmten Teil des
Brennstoffeinspritzventils mit der
Steuereinrichtung; Figur 4 gegenüber Figur 1 vergrössert, den dort mit dem
Rechteck I I zeichneten Teil des
Brennstoffeinspritzventils in einer rechtwinklig zur dortigen Schnittebene verlaufenden
Längsschnitt ; Figur 5 in perspektivischer Darstellung ein pilzförmiges
Zwischenventilglied;
Figur 6 in perspektivischer Darstellung ein Zwischenteil für das pilzförmig ausgebildete
Zwischenventilglied gemäss Figur 5; Figur 7 ebenfalls in perspektivischer Darstellung ein
Zwischenelement, welches dazu bestimmt ist, am Zwischenteil dichtend anzuliegen;
Figur 8 in gleicher Darstellung wie Figur 3 eine zweite
Ausführungsform der Steuervorrichtung; Figur 9 in gleicher Darstellung wie die Figuren 3 und 8 eine dritte Ausführungsform der
Steuervorrichtung; und Figur 10 in gleicher Darstellung wie die Figuren 3, 8 und 9 einen Ausschnitt aus einer vierten Ausführungsform der Steuervorrichtung.
In der Figurenbeschreibung werden für einander entsprechende Teile immer dieselben Bezugszeichen verwendet .
Das in der Figur 1 gezeigte Brennstoffeinspritzventil 10 ist zur intermittierenden Einspritzung von Brennstoff in den Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine bestimmt. Der Brennstoff steht dabei unter sehr hohem Druck von beispielsweise bis zu 2λ000 bar oder mehr.
Das Brennstoffeinspritzventil weist ein Gehäuse 12 mit einem Gehäusekörper 14, einem Düsenkörper 16, an welchem ein Einspritzventilsitz 18 ausgebildet ist, und einem Aktuatoraufnahmekörper 20 auf, welcher zwischen dem Gehäusekörper 14 und dem Düsenkörper 16 angeordnet ist. Eine sich am Düsenkörper 16 abstützende Überwurfmutter 22 nimmt den Aktuatoraufnahmekörper 20 auf und ist auf den Gehäusekörper 14 aufgewindet. Der Gehäusekörper 14 und der Aktuatorufnahmekörper 20, sowie dieser und der Düsenkörper 16 liegen aneinander stirnseitig an, sind mittels der Überwurfmutter 22 dichtend gegeneinander gepresst und in Richtung der Gehäuseachse L aufeinander ausgerichtet.
Die Aussenform des Gehäuses 12 ist in bekannter Art und Weise wenigstens annähernd kreiszylinderförmig .
Auf der, dem Düsenkörper 16 abgewandten Stirnseite des Gehäusekörpers 14 ist ein Brennstoffhochdruckeinlass 24 angeordnet, von welchem im Innern des Gehäuses 12 bis zum Einspritzventilsitz 18 ein Hochdruckraum 26 verläuft. Der Brennstoffhochdruckeinlass 24 ist durch einen Ventilträger 28 gebildet, welcher ein Rückschlagventil 30 und einen korbartigen Lochfilter 32 zum Zurückhalten von allfälligen Fremdpartikeln im Brennstoff trägt. Das scheibenförmige Ventilglied des Rückschlagventils 30, welches mit einem am Ventilträger 28 ausgebildeten Ventilsitz zusammenwirkt, weist eine Bypassbohrung auf.
Das Rückschlagventil 30 lässt im bekannter Art und Weise über eine Hochdruckspeiseleitung zugeführten Brennstoff in den Hochdruckraum 26 praktisch hindernisfrei hineinströmen, verhindert jedoch das Ausströmen von Brennstoff aus dem Hochdruckraum 26 in die Hochdruckspeiseleitung mit der Ausnahme durch den Bypass.
Der Aufbau und die Funktionsweise der als Patrone ausgebildeten Baueinheit mit dem Ventilträger 28, dem Rückschlagventil 30 und dem Lochfilter 32 sind in der älteren Anmeldung PCT/EP2014/000447 ausführlich offenbart. Der Brennstoffhochdruckeinlass 24 und der Ventilträger 28 mit Rückschlagventil 30 und Lochfilter 32 können auch ausgebildet sein, wie dies in der Druckschrift WO 2013/117311 AI offenbart ist. Eine mögliche Ausführungsform des Brennstoffhochdruckeinlasses 24 und des Rückschlagventils 30, sowie eines Stabfilters anstelle des Lochfilters 32 ist aus der WO 2009/033304 AI bekannt.
Die Offenbarung der oben genannten Anmeldung und Druckschriften gilt durch Referenznahme als in die vorliegende Offenbarung aufgenommen.
Anschliessend an den Ventilträger 28 weist der Hochdruckraum 26 eine am Gehäusekörper 14 ausgebildete, diskrete Speicherkammer 34 auf, die anderseits über einen Strömungskanal 36 des Hochdruckraums 26 mit dem Einspritzventilsitz 18 verbunden ist. Die Dimensionierung und die Funktionsweise der diskreten Speicherkammer 34 zusammen mit dem Rückschlagventil 30 mit Bypass ist in der Druckschrift WO 2007/009279 AI ausführlich offenbart; diese Offenbarung gilt durch Referenznahme in die vorliegende Offenbarung integriert.
In einer Ausnehmung des Aktuatoraufnahmekörpers 20 ist im bekannter Art und Weise eine elektrisch betätigte Aktuatoranordnung 38 aufgenommen, welche mit ihrem in einer Richtung federbelasteten und in der anderen Richtung mittels eines Elektromagneten der Aktuatoranordnung 38 bewegbaren Stössels 40 dazu bestimmt ist, einen Niederdruckauslass 42 zu verschliessen, um einen Ventilraum 44, von einem Niederdruck-Brennstoffrücklauf 46 (siehe Figuren 2 und 3) abzutrennen, und den Niederdruckauslass 42 freizugeben, um den Ventilraum 44 und den Niederdruck-Brennstoffrücklauf 46 miteinander zu verbinden. Die mit 48 bezeichnete Längsachse des Stössels 40 und somit der Aktuatoranordnung 38 verläuft parallel und exzentrisch zur Längsachse L. Parallel zur bezüglich der Längsachse L des Gehäuses 12 und somit des Brennstoffeinspritzventils 10 exzentrisch angeordneten diskreten Speicherkammer 34 verläuft von einem Elektroanschluss 50 durch den Gehäusekörper 14 zur Aktuatoranordnung 38 ein Kanal 52, in welchem die elektrische Steuerleitung zur Steuerung der
Aktuatoranordnung 38 aufgenommen ist.
Wie dies aus der bezüglich der Figur 1 vergrösserten Figur 2 hervorgeht, ist am Düsenkörper 16 der konische Einspritzventilsitz 18 angeformt, welcher über den Strömungskanal 36 mit der Speicherkammer 34 und somit dem Brennstoffhochdruckeinlass 24 direkt verbunden ist. In Strömungsrichtung des Brennstoffs gesehen stromabwärts des Einspritzventilsitzes 18 sind in einem halbkugelförmigen freien Endbereich des Düsenkörpers 16 in bekannter Art und Weise Einspritzöffnungen 54 ausgebildet, durch welche, bei vom Einspritzventilsitz 18 abgehobenen Einspritzventilglied 56, der unter sehr hohem Druck stehende Brennstoff in den Brennraum der
Verbrennungskraftmaschine eingespritzt wird.
Das Einspritzventilglied 56 ist nadeiförmig ausgebildet und wirkt mit dem Einspritzventilsitz 18 zusammen. Das Einspritzventilglied 56 ist in einer zur Längsachse L konzentrischen, zum Hochdruckraum 26 gehörenden Führungsbohrung 57 im Düsenkörper in Richtung der Längsachse L bewegbar geführt, wobei durch in Längsrichtung verlaufende, in radialer Richtung gegen aussen offene Ausnehmungen am Einspritzventilglied 56 das verlustarme Strömen von Brennstoff zum Einspritzventilsitz 18 und zu den Einspritzöffnungen 54 ermöglicht ist.
Wie besonders aus der Figur 2 ersichtlich, ist stromaufwärts dieser Führungsbohrung 57 der zum Hochdruckraum 26 gehöhrende Innenraum 58 des Düsenkörpers 16 zum Aktuatoraufnahmekörper 20 hin sich zweifach erweiternd ausgebildet, wobei der etwa längsmittig des Düsenkörpers 16 bis zu dessen dem Aktuatoraufnahmekörper 20 zugewandten Stirnseite verlaufende Abschnitt des Innenraumes 58 einen innen kreiszylinderförmigen Abschnitt 60 des Düsenkörpers 16 mit konstantem Querschnitt und somit des Gehäuses 12 definiert.
Zwischen diesem Abschnitt 60 und der Führungsbohrung 57 ist am Einspritzventilglied 56 ein Stützring angeformt, an welchem sich eine Druckfeder 62 mit ihrem einen Ende abstützt. Mit ihrem anderen Ende ist die Druckfeder 62 an einer einen Führungsteil 64 bildenden Führungshülse 64 λ stirnseitig abgestützt. Die Druckfeder 62 beaufschlagt das Einspritzventilglied 56 mit einer in Richtung auf den Einspritzventilsitz 18 wirkenden Schliesskraft .
Andererseits hält die Druckfeder 62 den Führungsteil 64 beziehungsweise die Führungshülse 64 λ mit dessen der Druckfeder 62 abgewandten Stirnseite in dichtender Anlage an einem scheibenförmig ausgebildeten Zwischenteil 66. In der Führungshülse 64 λ ist in enger Geleitpassung von ca. 3 ym bis 5 ym ein am Einspritzventilglied 56 angeformter Steuerkolben 68 in Richtung der Längsachse L verschiebbar geführt. Der Steuerkolben 68, die Führungshülse 64 λ und das Zwischenteil 66 grenzen einen Steuerraum 70 gegenüber dem Hochdruckraum 26 ab.
Der Zwischenteil 66 ist Teil einer Steuervorrichtung 72, welche auch unter Bezugnahme auf Figur 3 beschrieben wird.
Wie dies besonders Figur 3 zeigt, verläuft durch den Zwischenteil 66 hindurch von der dem Steuerraum 70 zugewandten ebenen Stirnseite zur dem Steuerraum 70 abgewandten, ebenfalls ebenen Stirnseite ein kreiszylinderförmiger Führungsdurchlass 74. In diesem ist in enger Gleitpassung von ca. 3 ym bis 10 ym ein Schaft 76 eines pilzförmig ausgebildeten Zwischenventilgliedes 78 geführt. Ein mit dem Schaft 76 integral ausgebildeter Kopf 80 des Zwischenventilgliedes 78 befindet sich im Steuerraum 70 und wirkt mit seiner, dem Zwischenteil 66 zugewandten Seite mit dem Führungsteil 64 zusammen, dessen ebene Stirnseite einen ringförmigen Zwischenventilsitz 82 bildet. Das Zwischenventilglied 78 bildet zusammen mit dem am Zwischenteil 66 ausgebildeten Zwischenventilsitz 82 ein Zwischenventil .
An der Führungshülse 64 λ ist in einem Abstand zum Zwischenteil 66 eine Anschlagschulter 84 ausgebildet, welche den Öffnungshub des Zwischenventilgliedes 78 begrenzt. Um ein möglichst verlustarmes Strömen des Brennstoffs von einem Brennstoffzulass 86 in den Steuerraum 70 zu ermöglichen, ist radial aussen zwischen dem Kopf 80 und der Führungshülse 64 λ ein ausreichend grosser Spalt vorhanden und weist der Kopf 80, an seiner der Anschlagschulter 84 zugewandten Seite vier, keilartige Strömungsnuten 88 auf, vergleiche auch Figur 5, welche den Brennstoff vom Spalt zum Steuerkolben 68 verlustarm fliessen lassen, auch wenn das Zwischenventilglied 78 sich in Offenstellung befindet und der Kopf 80 an der Anschlagschulter 84 anliegt.
Angrenzend an den Steuerraum 70 ist am Zwischenventilglied 78 ein Drosseldurchlass 90 ausgebildet, der andererseits in eine am Zwischenventilglied 78 konzentrisch zur Längsachse L ausgenommene Sacklochbohrung 92 mündet.
Der Brennstoffzulass 86 ist im Ausführungsbeispiel gemäss den Figuren 1 bis 3 durch zwei diametral gegenüberliegende, in radialer Richtung durch den Zwischenteil 66 hindurchgehende und in den
Führungsdurchlass 74 mündende Bohrungen gebildet. Der Zwischenteil 66 ist auch in der Figur 6 dargestellt. Der Brennstoffzulass 86 ist dauernd mit dem
Brennstoffhochdruckeinlass 24 verbunden und weist gegenüber dem Drosseldurchlass 90 einen vielfach grösseren Strömungsquerschnitt auf. Auf der dem Steuerraum 70 abgewandten Stirnseite weist der Zwischenteil 66 eine, in der Draufsicht gesehen, U-förmige Vertiefung 94 auf, welche einerseits in den Führungsdurchlass 74 mündet und andererseits über einen am Zwischenteil 66 ausgenommenen weiteren Drosseldurchlass 96 dauernd mit dem Hochdruckraum 26 und somit dem Brennstoffhochdruckeinlass 24 strömungsverbunden ist.
Auf der der Führungshülse 64 λ abgewandten Seite des Zwischenteils 66 liegt an diesem flächig und dichtend ein ebenfalls scheibenförmig ausgebildetes Zwischenelement 98 an, welches auch in Figur 7 dargestellt ist. Im Bereich des Führungsdurchlasses 74 ist zwischen dem Zwischenelement 98 und dem Ende des Schaftes 76 des Zwischenventilgliedes 78, auch wenn dieses sich in Schliessstellung befindet, immer ein Strömungsspalt 100 vorhanden .
Konzentrisch zur Längsachse 48 verläuft durch das Zwischenelement 98 hindurch eine stufenartig sich verjüngende Auslassbohrung 102, welche einerseits in den Strömungspalt 100 sowie die Vertiefung 94 mündet und andererseits den Niederdruckauslass 42 bildet.
Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass der Strömungsquerschnitt dieser Auslassbohrung 102 überall wesentlich grösser ist, als die Summe des Querschnitts des Drosseldurchlasses 90 und des weiteren Drosseldurchlasses 96.
Das Zwischenelement 98 ist ebenfalls im Abschnitt 60 des Düsenkörpers 16 angeordnet und es liegt mit seiner dem Zwischenteil 66 abgewandten, ebenen Stirnseite an der entsprechenden Stirnseite des Aktuatoraufnahmekörpers 20 dichtend an. Zur korrekten Positionierung des Zwischenelements 98 relativ zum Aktuatoraufnahmekörper 20 und somit zur Aktuatoranordnung 38 weisen sowohl das Zwischenelement 98 und der Aktuatoraufnahmekörper 20 miteinander fluchtende, einander zugewandte, sacklochartige Positionierbohrungen 106 auf, in welchen ein gemeinsamer Positionierstift 104 eingesetzt ist.
Um die Position des Zwischenteils 66 zum Zwischenelement 98 festzulegen, sind an diesen Bauteilen je zwei einander zugewandte, miteinander paarweise fluchtende, sacklochartige weitere Positionierbohrungen 106 λ angebracht, in welche ebenfalls Positionierstifte 104 eingesetzt sind, wobei diese Positionierbohrungen 106 λ exzentrisch zur Längsachse L in einer gemeinsamen Ebene liegen, welche rechtwinklig zur in der Figur 3 gezeigten Schnittebene verläuft, weshalb in dieser Figur der Positionierstift 104 gestrichelt gezeigt ist.
Figur 4 zeigt den Längsschnitt in dieser Ebene, wobei nun die beiden Positionierstifte 104 ausgezogen dargestellt sind. Weitere Positionierstifte 104 welche in entsprechenden Positionierbohrungen im Düsenkörper 16 und im Aktuatoraufnahmekörper 20 eingesetzt sind, definieren die Position dieser beiden Körper zueinander.
Der Zwischenteil 66 zusammen mit dem Schaft 76 und Kopf 80 des Zwischenventilgliedes 78 begrenzen einen um den Schaft 76 herumverlaufenden, annähernd hohlzylinderförmigen Innenringraum 108, in welchen der Hochdruckzulass 86 dauernd mündet.
Soweit, wie bis jetzt beschrieben, ist das Brennstoffeinspritzventil 10 bei sämtlichen
Ausführungsformen der Steuervorrichtung 72 gleich ausgebildet. Dabei hat das Zwischenventil 83 die Aufgabe, in Schliessstellung des Zwischenventilgliedes 78, den Hochdruckzulass 86 und den Innenringraum 108 vom Steuerraum 70 abzutrennen und, bei vom am Zwischenteil 66 ausgebildeten Zwischenventilsitz 82 abgehobenen Kopf 80, die Verbindung zwischen dem Innenringraum 108 sowie Hochdruckzulass 86 mit dem Steuerraum 70 freizugeben.
Wie dies insbesondere aus den Figuren 3 und 5 hervorgeht, weist der Schaft 76 des Zwischenventilgliedes 78 eine umlaufende, in radialer Richtung gegen aussen offene Ringnut 110 auf, welche unmittelbar an den Kopf 80 anschliesst. In Richtung der Längsachse L gesehen, weist die Ringnut 110 eine derartige Abmessung auf, dass die Mündung des Hochdruckzulasses 86 immer vollständig im Bereich der Ringnut 110 liegt, selbst dann, wenn sich das Zwischenventilglied 78 in Offenstellung befindet und dabei an der Anschlagschulter 84 anliegt.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Ringnut 110 einen trapezförmigen Querschnitt auf, wobei die schrägverlaufende Seite dem Kopf 80 abgewandt ist und dazu dient, bei geöffnetem Zwischenventilglied 78 den durch die beiden Bohrungen des Hochdruckzulasses 86 fliessende Brennstoff verlustarm umzulenken.
Auf der dem Schaft 76 und somit dem Zwischenteil 66 zugewandten Seite ist am Kopf 80 ein, gegenüber dem übrigen Bereich dieser Seite des Kopfs 80 vorstehender, kreisringförmiger Dichtwulst 112 angeformt, dessen freie Stirnseite 114 die Dichtfläche 116 des
Zwischenventilgliedes 78 bildet. Gegenüber dieser Dichtfläche 116 weist der Kopf 80, auf der dem Zwischenteil 66 zugewandten Seite, radial innen und radial aussen einen Hinterschnitt 118 auf, wobei sich die Flächen dieser Hinterschnitte 118, im gezeigten
Ausführungsbeispiel, in einer Ebene befinden, welche rechtwinklig zur Längsachse L verläuft. Selbstredend liegt die Dichtfläche 116 ebenfalls in einer Ebene, die rechtwinklig zur Längsachse L verläuft, und liegt die den Zwischenventilsitz 82 bildende ebene Stirnseite des Zwischenteils 66 ebenfalls in einer Ebene, welche rechtwinklig zur Längsachse L verläuft. Der Führungsdurchlass 74 verläuft kreiszylinderförmig mit demselben Querschnitt durch den gesamten Zwischenteil 66 hindurch. Da der Dichtwulst 112 bezüglich dem Führungsdurchlass 74 in radialer Richtung gegen aussen um ca. 0,2 mm bis 1,0 mm versetzt ist, verbleibt, in Schliessstellung des Zwischenventilgliedes 78, zwischen dem Kopf 80 und dem Zwischenteil 66 ein Spaltringraum 118, welcher radial aussen vom Dichtwulst 112 begrenzt ist und radial innen mit dem Innenringraum 108 zusammen einen Ringraum 120 bildet, welcher vom Zwischenventilglied 78 und vom Zwischenteil 66 begrenzt ist.
Die Breite der Ringdichtfläche 122, in radialer Richtung gemessen, beträgt im gezeigten Ausführungsbeispiel zwischen 0,1 mm bis 1,0 mm. Weiter weist im gezeigten Ausführungsbeispiel der Spaltringraum 118 eine in radialer Richtung gemessene Breite von etwa 0.5 mm auf.
Aus den Figuren 3 und 5 ist erkennbar, dass der Dichtwulst 112 in radialer Richtung auch weiter aussen vorgesehen sein kann. Dies ermöglicht eine optimale Anpassung des Zwischenventils 83 an die gewünschten Einspritzeigenschaften. Wird die aktive Fläche des als doppelwirkenden Kolben ausgebildeten Zwischenventilglieds 78 vergrössert, öffnet das Zwischenventil 83 zum Beenden eines Einspritzvorganges schneller, als wenn diese aktive Fläche kleiner gewählt wird.
Weiter ist die Adhäsion zwischen dem Zwischenteil 66 und dem Zwischenventilglied 78 minimiert, in dem die Ringdichtfläche 112, welche von der Dichtfläche 116 und dem Zwischenventilsitz 82 gebildet ist, minimiert ist.
Auch der weitere Drosseldurchlass 96 unterstützt die Bewegung des Zwischenventilgliedes 78, auf ihn kann jedoch in Abhängigkeit von den spezifischen Anforderungen auch verzichtet werden.
Ist das Zwischenventil 83 geschlossen und wird für eine Einspritzung der Stössel 40 vom Niederdruckauslass 42 abgehoben, wird die Öffnungsbewegung des Einspritzventilgliedes 56 praktisch ausschliesslich durch den Drosseldurchlass 90 bestimmt.
Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass der Ventilraum 44 durch die Sacklochbohrung 92, den Strömungsspalt 100, die Vertiefung 94 und Auslassbohrung 102 gebildet ist.
Bei der in der Figur 8 gezeigten Ausführungsform ist einzig der Querschnitt des Dichtwulstes 112, welcher in der Figur 3 annähernd rechteckig ausgebildet ist, nun trapezförmig, wobei der rechte Winkel radial innen liegend ist und die schrägverlaufende Seite radial aussen liegend ist. Die schrägverlaufende Seite weist eine, im Querschnitt gesehen, geradlinige Verlängerung bis zum radialen Aussenrand 124 am Kopf 80 auf. Diese Variante bietet sich insbesondere dann an, wenn sich der Dichtwulst 112 in radialer Richtung weit aussen des Kopfes 80 befindet. Auch bei dieser Ausführungsform ist die Breite der Ringdichtfläche 122, und somit der freien Stirnseite 114 des Dichtwulstes 112, 0.1 mm bis 1 mm, bevorzugt 0.2 mm - 0.5 mm.
Bei der in der Figur 9 gezeigten Ausführungsform hat der Schaft 76 des Zwischenventilgliedes 78 eine kreiszylindrische Form mit konstantem Durchmesser bis zum Kopf 80, wobei zur Vermeidung von grossen Spannungen selbstverständlich der Übergang vom Schaft 76 zum Kopf 80 abgerundet ist. Eine zylinderförmige Ringausnehmung 126 ist am Zwischenteil 66, von dessen dem Kopf 80 zugewandten Stirnseite her ausgenommen, welche Ringaushebung 126 sich bis zum entgegengesetzten Ende der Mündung des Hochdruckzulasses 86 verläuft. Das diesseitige Ende der Ringausnehmung 126 ist abgerundet ausgebildet.
Gegenüber dieser zylinderförmigen Ringausnehmung 126 ist der Zwischenventilsitz 82 in radialer Richtung gegen aussen versetzt entsprechend den Ausführungsformen gemäss den Figuren 3 und 8. Im Gegensatz dazu ist jedoch bei der Ausführungsform gemäss Figur 9 der kreisringförmige Dichtwulst 112 am Zwischenteil 66 ausgebildet. Er weist eine annähernd rechteckige Querschnittform auf und seine dem Kopf 80 zugewandte Stirnseite 114 λ bildet den ringförmigen Zwischenventilsitz 82.
Wie in der Figur 9 gezeigt, kann der Dichtwulst 112 durch bezüglich diesem radial innen liegende und radial aussen liegende Hinterschnitte am Zwischenteil 66 gebildet sein. Die dem Zwischenteil 66 zugewandte Seite des Kopfs 80 kann als ebene Ringfläche ausgebildet sein, von welcher ein ringförmiger Abschnitt die Dichtfläche 116 bildet, welche mit dem Zwischenventilsitz 82 zusammen wirkt.
Der Spaltringraum 118 des auch den Innenringraum 108 aufweisenden Ringraums 120 ist durch den radial innen liegenden Hinterschnitt gebildet.
Bei der in Figur 10 gezeigten Ausführungsform ist am Kopf 80, bezüglich der ansonsten dem Zwischenteil 66 zugewandten, ebenen Seite radial innen, ein Hinterschnitt 128 ausgebildet. Wie bei der Ausführungsform gemäss den Figuren 3 und 8, verläuft der Führungsdurchlass 74 mit konstantem Querschnitt durch den Zwischenteil 66 hindurch. Dessen dem Kopf 80 zugewandte Stirnseite weist, jedoch bezüglich dem Hinterschnitt 128 radial aussen liegend, einen weiteren Hinterschnitt 130 auf. Die Ringdichtfläche 120 ist somit radial innen durch den Hinterschnitt 128 und radial aussen durch den weiteren Hinterschnitt 130 begrenzt. In radialer Richtung gesehen, beträgt der Abstand zwischen den beiden Hinterschnitten 128 und 130 zwischen 0.1 mm bis 1 mm, bevorzugt 0.2 mm bis 0.5 mm.
Auch hier ist der Ringraum 120 durch den Spaltringraum 118 und den durch die Ringnut 110 am Schaft 76 ausgebildeten Innenringraum 108 gebildet; siehe dazu auch Figur 3.
Auch bei dieser Ausführungsform ist es möglich, den Schaft 76 über seine gesamte Länge zylinderförmig auszubilden und eine Ringausnehmung 126 am Zwischenteil 66 vorzusehen.
Wie dies insbesondere den Figuren 2 bis 4, sowie 8 und 9 entnehmbar ist, sind im innen kreiszylinderförmigen Abschnitt 60, welcher im gezeigten Ausführungsbeispiel am - 2S
Düsenkörper 16 ausgebildet ist, der Zwischenteil 66 und das Zwischenelement 98 angeordnet. Diese sind, wie dies auch den Figuren 6 und 7 entnehmbar ist, scheibenförmig ausgebildet und sind radial aussen kreisringförmig geformt, mit der Ausnahme einer, in Draufsicht gesehen, kreissektorförmigen Ausnehmung 132. Der Aussendurchmesser des kreiszylinderförmigen Teils entspricht im Wesentlichen der lichten Weite des Abschnitts 60.
Im montierten Zustand sind der Zwischenteil 66 und das Zwischenelement 98 in den Abschnitt 60 eingesetzt, wobei die Ausnehmungen 132 am Zwischenteil 66 und Zwischenelement 98 miteinander fluchten und die durch die kreissektorförmigen Ausnehmungen 132 gebildeten, ebenen Seiten des Zwischenteils 66 und Zwischenelements 98 zusammen mit der Innenwand des Gehäuses 12 im Abschnitt 60 einen Abschnitt des Hochdruckraumes 26 und des Strömungskanals 36 begrenzen. Dieser Abschnitt ermöglicht das verlustarme Fliessen von Brennstoff vom Brennstoffhochdruckeinlass 24 zum Einspritzventilsitz 18, wobei der betreffende Teil des Gehäuses 12 nicht geschwächt werden muss und seine Wand rundum dieselbe Wandstärke aufweisen kann.
In Figur 6 sind am Zwischenteil 66 der Führungsdurchlass 74, die beiden radial zu diesem verlaufenden Bohrungen des Hochdruckzulasses 86, die Vertiefung 94 mit dem weiteren Drosseldurchlass 96, sowie die beiden Positionierbohrungen 106 λ dargestellt. Weiter ist erkennbar, dass der Zwischenteil 66, auf der der kreissektorförmigen Ausnehmung 132 diametral gegenüberliegenden Seite, eine in axialer Richtung durchgehende, in radialer Richtung gegen aussen offene, nutförmige Zuflussausnehmung 134 aufweist, in welche die zugeordnete Bohrung des Hochdruckzulasses 86 mündet. Diese Zuflussausnehmung 134 ermöglicht das Fliessen von Brennstoff durch diese Bohrung in den Führungsdurchlass 74 und somit in den Ringraum 120.
In Figur 7 ist zusätzlich zum Niederdruckauslass 42 auch die Positionierbohrung 106 sowie die kreisförmige Ausnehmung 132 sichtbar.
Ausgehend von der in den Figuren gezeigten Schliessstellung des Zwischenventils 83 wird für eine Einspritzung mittels des Elektromagneten der Aktuatoranordnung 38 der Stössel 40 vom Zwischenelement 98 abgehoben, wodurch der Niederdruckauslass 42 freigegeben wird. Dies hat zur Folge, dass aus dem Ventilraum 44 pro Zeiteinheit eine grössere Brennstoffmenge in den Niederdruck-Brennstoffrücklauf 46 ausfliesst, als durch den Drosseldurchlass 90 und den allenfalls vorhandenen weiteren Drosseldurchlass 96 in den Ventilraum 44 nachströmen können. Dadurch fällt der Druck im Ventilraum 44 ab, was zur Folge hat, dass einerseits das Zwischenventilglied 78 mit grosser Kraft an den Zwischenteil 66 angedrückt wird, um das Zwischenventil 83 sicher geschlossen zu halten und andererseits der Druck im Steuerraum 70 abfällt. Dies wiederum hat zur Folge, dass durch die Wirkung des doppelwirkenden Steuerkolben 68 entgegen der Kraft der Druckfeder 62 das Einspritzventilglied 56 vom Einspritzventilsitz 18 abgehoben wird, wodurch eine Einspritzung vom Brennstoff in den Brennraum der Verbrennungskraftmaschine gestartet wird .
Ist diese Einspritzung zu beenden, wird der Stössel 40 an das Zwischenelement 98 zur Anlage gebracht, wodurch der Niederdruckauslass 42 geschlossen wird. Der Druck im Ventilraum 44 steigt durch den Drosseldurchlass 90 und allenfalls vorhandenen weiteren Drosseldurchlass 96 zufliessenden Brennstoff an, was zu einer Bewegung des Zwischenventilgliedes 78 vom Zwischenventilsitz 82 weg bewirkt. Diese Bewegung wird weiter unterstützt durch die Doppelkolbenwirkung des gemäss der vorliegenden Erfindung ausgeführten Zwischenventilgliedes 78, wobei die dieser Öffnungsbewegung des Zwischenventilgliedes 78 entgegenwirkende Adhäsion minimiert ist.
Durch das Abheben des Kopfs 80 des Zwischenventilglieds 78 vom Zwischenelement 98 wird rasch ein grosser Strömungsquerschnitt vom Ringraum 120 in den Steuerraum 70 freigegeben, was zu einem raschen Beenden des Einspritzvorgangs führt, indem das Einspritzventilglied 56 rasch auf den Einspritzventilsitz 18 zubewegt wird und an diesem zur Anlage gelangt.
In allen gezeigten Ausführungsformen sind der Zwischenteil 66 und das Zwischenelement 98 je als einstückigen Körper ausgebildet. Es ist auch möglich, das Zwischenteil 66 und das Zwischenelement 98 aus einem einzigen Werkstück zu realisieren .

Claims

Brennstoffeinspritzventil zur intermittierenden
Einspritzung von Brennstoff in den Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine, mit einem Gehäuse (12), das einen Gehäusekörper (14) und einen Düsenkörper (16) mit einem Einspritzventilsitz (18) aufweist, einem im Gehäuse (12) angeordneten Hochdruckraum (26), der von einem Brennstoffhochdruckeinlass (24) zum Einspritzventilsitz (18) verläuft, einem im Gehäuse (12) verstellbar angeordneten Einspritzventilglied (56) , das mit dem
Einspritzventilsitz (18) zusammenwirkt, einer Druckfeder (62), die sich einerseits am Einspritzventilglied (56) abstützt und dieses mit einer in Richtung gegen den Einspritzventilsitz (18) gerichteten Schliesskraft beaufschlagt und die andererseits relativ zum Gehäuse (12) ortsfest abgestützt ist, einem Führungsteil (64), in welchem ein Steuerkolben (68) des Einspritzventilgliedes (56) in Gleitpassung geführt ist, einem Zwischenteil (66), welcher zusammen mit dem Führungsteil (64) und dem Steuerkolben (68) einen Steuerraum (70) begrenzt, einer Steuervorrichtung (72) zur Steuerung der axialen Bewegung des Einspritzventilglieds (56) durch Veränderung des Drucks im Steuerraum (70), mit einem Zwischenventil (83), dessen pilzförmig ausgebildetes Zwischenventilglied (78) einen in einem
Führungsdurchlass (74) des Zwischenteils (66) in Gleitpassung geführten Schaft (76) und einen Kopf (80) aufweist, der mit seiner in einem radialen Abstand um den Schaft (76) verlaufenden Dichtfläche (116) - in Schliessstellung des Zwischenventilgliedes (78) - an einen am Zwischenteil (66) ausgebildeten, ringförmigen Zwischenventilsitz (82), unter Bildung einer Ringdichtfläche (122), anliegt, einem vom Zwischenteil (66), Schaft (76) und Kopf (80) begrenzten, einen um den Schaft (76) herum verlaufenden, Innenringraum (108) aufweisenden Ringraum (120), in welchen Innenringraum (108) ein mit dem Brennstoffhochdruckeinlass (24) verbundener Brennstoffhochdruckzulass (86) mündet, wobei das Zwischenventil (83) - in Schliessstellung des Zwischenventilglieds (78) - den
Brennstoffhochdruckzulass (86) und den Ringraum (120) vom Steuerraum (70) abtrennt und ansonsten die Verbindung zwischen dem Ringraum (120) sowie Brennstoffhochdruckzulass (86) mit dem Steuerraum (70) frei gibt, sowie das Zwischenventilglied (78) den Steuerraum (70) von einem Ventilraum (44) - bis auf einen Drosseldurchlass (90) - dauernd abtrennt, und einer elektrisch betätigten Aktuatoranordnung (38) zum Verbinden des Ventilraumes (44) mit und Abtrennen des Ventilraumes (44) von einem Niederdruck-
Brennstoffrücklauf (46), dadurch gekennzeichnet, dass der Ringraum (120) einen an den Innenringraum (108) anschliessenden, Spaltringraum (118) aufweist, welcher - in Schliessstellung des Zwischenventilglieds (78) - durch einen Spalt zwischen dem Zwischenteil (66) und dem Kopf (80) gebildet ist.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spaltringraum (118), in Schliessstellung des Zwischenventilgliedes (78), eine wenigstens annähernd konstante Spaltbreite aufweist und bevorzugt die Spaltbreite mindestens fünfmal kleiner ist als der Innenringraum (108), jeweils in Längsrichtung des Schafts (76) gemessen.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mündung des Brennstoffhochdruckzulasses (86) vollständig im Bereich des Innenringraums (108) angeordnet ist.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Ringdichtfläche (122) - in radialer Richtung gemessen 0,1 mm bis 1 mm, bevorzugt 0,2 mm bis 0,5 mm beträgt .
Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Spaltringraum (118) - in Schliessstellung des Zwischenventilglieds (78) - eine in Längsrichtung gemessene Dicke von 0,04 mm bis 0,4 mm aufweist.
6. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Spaltringraum (118) eine in radialer Richtung gemessene Breite von mindestens 0,2 mm aufweist. 7. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass am Kopf (80) auf dessen dem Zwischenteil (66) zugewandten Seite ein vorstehender, ringförmiger Dichtwulst (112) geformt ist, dessen freie Stirnseite (114) die Dichtfläche (116) bildet.
8. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtwulst (112) einen wenigstens annähernd quadratischen oder rechteckigen Querschnitt aufweist. 9. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtwulst (112) einen wenigstens annähernd einem rechtwinkligen Trapez entsprechenden Querschnitt aufweist, wobei die wenigstens annähernd rechten Winkel radial innenliegend sind und vorzugsweise der Kopf (80) - im
Querschnitt gesehen - eine geradlinige Verlängerung der radial aussenliegenden Schrägseite des Trapezes bis zu seinem radialen Aussenrand (124) bildet.
10. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Steuerraum
(70) zugewandte, den Zwischenventilsitz (82) bildende Stirnseite des Zwischenteils (66) eben ausgebildet ist .
11. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass am Kopf (80) an dessen dem Zwischenteil (66) zugewandten Seite ein radial innerer (128) und am Zwischenteil (66) ein radial äusserer Hinterschnitt (130) angeformt sind und die Hinterschnitte (128; 130) die Ringdichtfläche (122) begrenzen.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass am Zwischenteil (66), auf dessen dem Kopf (80) zugewandten Seite, ein ringförmiger, vorzugsweise im Querschnitt wenigstens annähernd quadratischer oder rechteckiger
Dichtvorsprung (112) angeformt ist, dessen freie Stirnseite (114) den Ventilsitz (82) bildet.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilraum (44) über einen weiteren Drosseldurchlass (96) dauernd mit dem Hochdruckraum (26) verbunden ist.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass am Zwischenteil (66), auf der dem Führungsteil (64) abgewandten Seite, ein plattenförmiges Zwischenelement (98) anliegt, und das Zwischenelement (98), exzentrisch zum Schaft (76) und Führungsdurchlass (74) einen Auslassdurchlass (102) aufweist, welcher zusammen mit dem Zwischenteil (66) und dem Zwischenventilglied (78) den Ventilraum (44) begrenzt und welcher, auf der dem Zwischenteil (66) abgewandten Seite, mittels eines Stössels (40) der Aktuatoranordnung (38) verschliessbar und freigebar ist.
15. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsteil (64) durch eine Führungshülse (64 λ) gebildet ist, an welcher sich die Druckfeder (62) abstützt, wobei die Druckfeder (62) die Führungshülse (64 λ) an den plattenförmig ausgebildeten Zwischenteil (66) dichtend andrückt . 16. Brennstoffeinspritzventil zur intermittierenden
Einspritzung von Brennstoff in den Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine, mit einem Gehäuse (12), das einen Gehäusekörper (14) und einen Düsenkörper (16) mit einem Einspritzventilsitz (18) aufweist, einem im Gehäuse (12) angeordneten Hochdruckraum (26), der mit einem Brennstoffhochdruckeinlass (24) und dem Einspritzventilsitz (18) in Verbindung steht, einem im Gehäuse (12) längsverstellbar angeordneten
Einspritzventilglied (56) , das mit dem Einspritzventilsitz (18) zusammenwirkt, einer
Druckfeder (62) die sich einerseits am
Einspritzventilglied (56) abstützt und dieses mit einer in Richtung gegen den Einspritzventilsitz (18) gerichteten Schliesskraft beaufschlagt, und die andererseits relativ zum Gehäuse (12) ortsfest abgestützt ist, einem Führungsteil (64), in welchem ein Steuerkolben (68) des Einspritzventilglieds (56) in Gleitpassung geführt ist, einem Zwischenteil (66) , welcher zusammen mit dem Führungsteil (64) und dem Steuerkolben (68) einen Steuerraum (70) begrenzt, sowie einer elektrisch betätigten Aktuatoranordnung (38) zum Verbinden des Steuerraumes (70) mit und Abtrennen des Steuerraums (70) von einem Niederdruck- Brennstoffrücklauf (46) zur Steuerung der axialen Bewegung des Einspritzventilglieds (56) durch
Veränderung des Drucks im Steuerraum (70), wobei der Zwischenteil (66) radial aussen wenigstens annähernd kreiszylinderförmig ausgebildet und in einem innen wenigstens annähernd kreiszylinderförmigen Abschnitt (60) des Gehäuses (12) angeordnet ist sowie zwischen sich und dem Gehäuse (12) einen Abschnitt (36) des Hochdruckraumes (26) frei lässt, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussendurchmesser des Zwischenteils (66) wenigstens annähernd der lichten Weite des Abschnitts (60) des Gehäuses (12) entspricht und am Zwischenteil (66) eine in axialer Richtung durchgehende Ausnehmung (132) ausgebildet ist, welche den vom Zwischenteil (66) und dem Gehäuse (12) begrenzten Abschnitt (36) des Hochdruckraumes (26) bildet .
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (132) den Querschnitt eines Kreissektors hat.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 17 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass am Zwischenteil (66) auf der dem Führungsteil (64) abgewandten Seite ein wenigstens annähernd kreiszylinderförmiges, ebenfalls im Abschnitt (60) des Gehäuses (12) angeordnetes Zwischenelement (98) anliegt, wobei der
Aussendurchmesser des Zwischenelements (98) wenigstens annähernd der lichten Weite des Abschnitts (60) des Gehäuses (12) entspricht sowie am Zwischenelement (98) ebenfalls eine in axialer Richtung durchgehende, mit der Ausnehmung (132) am Zwischenteil (66) fluchtende Ausnehmung (132) ausgebildet ist, welche den vom Zwischenteil (66) und dem Gehäuse (12) begrenzten Abschnitt (36) des Hochdruckraumes (26) fortsetzt, wobei vorzugsweise die Ausnehmung (132) den Querschnitt des Kreissektors hat.
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