EP3990770A1 - Brennstoffeinspritzventil für verbrennungskraftmaschinen - Google Patents

Brennstoffeinspritzventil für verbrennungskraftmaschinen

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EP3990770A1
EP3990770A1 EP20734891.3A EP20734891A EP3990770A1 EP 3990770 A1 EP3990770 A1 EP 3990770A1 EP 20734891 A EP20734891 A EP 20734891A EP 3990770 A1 EP3990770 A1 EP 3990770A1
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EP
European Patent Office
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valve member
chamber
injection valve
pressure
pressure fuel
Prior art date
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Pending
Application number
EP20734891.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Marco Ganser
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ganser Hydromag AG
Original Assignee
Ganser Hydromag AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ganser Hydromag AG filed Critical Ganser Hydromag AG
Publication of EP3990770A1 publication Critical patent/EP3990770A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • F02M63/02—Fuel-injection apparatus having several injectors fed by a common pumping element, or having several pumping elements feeding a common injector; Fuel-injection apparatus having provisions for cutting-out pumps, pumping elements, or injectors; Fuel-injection apparatus having provisions for variably interconnecting pumping elements and injectors alternatively
    • F02M63/0225—Fuel-injection apparatus having a common rail feeding several injectors ; Means for varying pressure in common rails; Pumps feeding common rails

Definitions

  • the present invention relates to a
  • a fuel injector of this type is known, for example, from the document WO 2016/041739 A1. It has a hydraulic control device for controlling the axial movement of an injection valve member by changing the pressure in a control chamber.
  • An intermediate valve of the hydraulic control device has a mushroom-shaped intermediate valve member, the shaft of which is guided in a sliding fit in a guide recess extending through an intermediate part.
  • An annular space bounded by the intermediate part, shaft and head and having an inner annular space running around the shaft is permanently connected to a high-pressure fuel inlet formed on a housing of the fuel injection valve via a high-pressure fuel inlet running through the intermediate part.
  • Intermediate valve member separates a control chamber from a valve chamber, apart from a throttle passage formed on the intermediate valve member.
  • closed position of the intermediate valve element separates the intermediate valve of the high-pressure fuel inlet and the annular space from the control chamber and when the intermediate valve element is moved away from the closed position, the intermediate valve releases a connection between the annular space and the high-pressure fuel inlet and the control chamber.
  • the valve chamber is also continuously connected to the valve via a throttle admission formed on the intermediate part
  • valve chamber can be connected to and separated from a low-pressure fuel return.
  • valve chamber is connected to the low-pressure fuel return by means of the actuator arrangement, after which fuel flows from the control chamber into the valve chamber through the throttle passage in the intermediate valve element and, as a result of the associated pressure drop in the control chamber, the injection valve element is lifted from the injection valve seat on the housing. Since the opening movement of the injection valve member depends essentially solely on the throttle passage, this must be designed very precisely in order to be the same with a large number of fuel injection valves
  • the throttle admission can be manufactured with a slightly larger tolerance than the throttle passage, since the low pressure
  • Fuel return separated valve chamber only a small amount of fuel flowing through the throttle admission into the valve chamber leads to the opening of the intermediate valve member. The resulting rapid pressure increase in the control room moves that Injection valve member towards the injection valve seat, whereby the injection process is ended.
  • Fuel injector with a piezoelectric actuator This controls the connection between one
  • Valve chamber and a low-pressure fuel return A control piston of an injection valve member is guided in a sliding fit in a cup-shaped guide part.
  • the guide part and the control piston delimit a control chamber which is connected to the valve chamber on the one hand by a throttle passage formed in the bottom of the guide part and on the other hand is connected to the high-pressure chamber via a throttle inlet formed in the jacket of the guide part.
  • a valve closing element controlled by means of the piezoelectric actuator is arranged in the valve chamber, which separates the valve chamber from the low-pressure fuel return when it is in contact with a first valve seat and, when it is in contact with a second valve seat formed on the guide part, shuts off the throttle passage, thereby separating the control chamber from the valve chamber and also the guide part lifts off from a valve body area and thereby connects the valve chamber with the high pressure chamber.
  • a channel is connected to a return line during an injection by means of a solenoid valve.
  • a non-return valve designed as a plate with a throttle bore is located between the channel and the control chamber. During the opening movement of the injection valve member, the control chamber can only empty into the channel via the throttle bore of the check valve plate, which means that the opening movement of the can be controlled
  • Injection valve member leads. This opens when the injection valve member closes
  • Injection valve member similar to the fuel injector according to document DE 3700687 A1, can be determined by designing a throttle bore.
  • the piezo actuator of a pilot valve has to expand, which means that a high pressure channel connected to the high pressure inlet is released on a control body.
  • the released, relatively large cross-section causes a large fuel inflow into the control chamber and thus a particularly rapid closing process of the injection valve member.
  • a transmission pin is pressed onto the end face of the control body by a pilot valve pin of the actuator.
  • Injection valve member must expand. In this state, the piezo actuator is energized. Since the injection duration is only about 5% or less of the duration between two successive injections, the piezo actuator is almost constantly under electrical voltage. Furthermore, in this known solution, the position of the throttle bore, which determines the opening movement of the injection valve member, is unfavorable because it is located far away from the control chamber.
  • valve chamber in the injection valves known from the document EP 1 991 773 B1 is also via a throttle admission, which on Guide part is formed, connected to the high pressure chamber.
  • a high-pressure fuel inlet which is connected to the high-pressure chamber and opens into a throttle gap formed by the head of the mushroom-shaped injection valve member and the guide part, also leads through the guide part.
  • the control chamber is connected to the valve chamber via a throttle passage formed on the intermediate valve member.
  • a valve back pressure chamber is provided to exert a back pressure of a first valve needle. Also is a
  • Hydraulic passage provided so that it extends through the valve back pressure chamber.
  • a valve body is provided on a second valve needle and is driven in order to connect the hydraulic pressure passage to a fuel tank or to separate it therefrom and in order to thereby drive the first valve needle.
  • the second valve needle is driven by hydraulic pressure generated by an actuator.
  • Fuel injection valve, the control chamber is bounded on the one hand by the piston of the injection valve member, on the other hand by a slide valve body and on the circumferential side by a sleeve. Both the double-acting piston and the slide valve body are guided in a tight sliding fit on the sleeve.
  • a throttle passage runs through the slide valve body, which is connected to a control passage in the Control body is permanently connected to the flow.
  • a throttle inlet leads from the high pressure chamber into the control passage. This one is on the dem
  • the slide valve body then rests against the control body in a sealing manner again.
  • the slide valve body has a further throttle passage opening into the control chamber.
  • a device for controlling an injector is known from WO 2019/016399 A1, in which the shaft of a mushroom-shaped intermediate valve member is guided in a guide part with a sliding fit.
  • the passage-free intermediate valve element separates a control chamber from a valve chamber.
  • the intermediate valve is also designed to provide a direct connection between the To create high-pressure chamber and the control chamber when the pressure level in the valve chamber is equal to or greater than a predetermined value.
  • Fuel injector the realization of multiple injections with a very short time interval can be achieved without problems. This object is achieved with a fuel injection valve according to claim 1 and claim 20.
  • the fuel injector according to the invention for the intermittent injection of fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine has a housing which defines a longitudinal axis and which has a high-pressure fuel inlet on the one hand and an injection valve seat on the other.
  • the housing there is a high pressure chamber which runs from the high pressure fuel inlet to the injection valve seat.
  • an injection valve member cooperating with the injection valve seat is arranged in the housing so as to be movable in the direction of the longitudinal axis.
  • a compression spring is supported on the injection valve member and acts on it with a closing force directed in the direction against the injection valve seat.
  • the compression spring is preferably supported in a stationary manner relative to the housing.
  • a control chamber is delimited by the control piston, the guide part and an intermediate part and is thereby separated from the high-pressure chamber.
  • the guide part and the intermediate part can be designed as independent components. However, it is also possible that these two parts are integrally formed in one piece on a single component.
  • a hydraulic control device for controlling the axial movement of the injection valve member by changing the pressure in the control chamber has an intermediate valve, the mushroom-shaped intermediate valve member of which has a shaft guided in a guide recess of the intermediate part with a preferably close sliding fit and a head, which with its preferably in a radial distance around the shaft extending sealing surface - in the closed position of the intermediate valve member - on a preferably annular formed on the intermediate part
  • the intermediate valve seat rests in a sealing manner.
  • the intermediate part, the shaft and the head delimit an annular space in which one with the high-pressure space and thus with the high-pressure fuel inlet is preferably continuous connected fuel high pressure admission opens.
  • the annular space preferably has an inner annular space which runs around the shaft and is delimited in the radial direction by the shaft and intermediate part, which is preferably excluded on the shaft itself, the
  • High-pressure fuel admission preferably opens into the inner ring space.
  • An electrically operated actuator arrangement is intended to connect a valve chamber to a low-pressure fuel return or to separate it from it.
  • the valve chamber is preferably permanently connected to the high-pressure chamber and thus to the high-pressure inlet via a throttle inlet.
  • the intermediate valve member preferably permanently separates the control chamber from the valve chamber apart from a throttle passage formed on the intermediate valve member. This separates in the closed position of the intermediate valve member
  • the intermediate valve member When the intermediate valve member is moved away from the closed position, the intermediate valve provides a connection between the annular space and the
  • the throttle admission which preferably permanently connects the valve chamber to the high-pressure fuel inlet is formed on the intermediate valve member.
  • the throttle admission as well as the throttle passage which is to be formed extremely precisely for the initiation of an injection process is formed on a single workpiece, namely the intermediate valve member.
  • the throttle admission preferably opens into the valve chamber.
  • the throttle admission preferably runs from an outer side of the shaft facing the annular space into the valve space.
  • the throttle passage preferably opens into the control chamber at a preferably flat end face of the head facing the control piston.
  • the throttle passage preferably runs from the end face of the head facing the control piston into the valve chamber.
  • the throttle admission is preferably connected via the annular space to the high-pressure space and thus to the high-pressure fuel inlet. This enables a particularly simple training.
  • the annular space preferably has a split ring space adjoining the inner annular space. In the closed position of the intermediate valve member, this split ring space is formed by a circumferential gap between the intermediate part and the head of the intermediate valve member.
  • the split ring space can have an at least approximately constant gap width.
  • the gap width is preferably at least five times smaller than the inner ring space, measured in each case in the direction of the longitudinal axis.
  • Embodiments for the intermediate valve are also disclosed in the document WO 2016/041739 A1 and in the two documents mentioned above.
  • the inner annular space on the shaft of the intermediate valve member is preferably formed by a circumferential annular groove that is open in the radial direction to the outside and, viewed in the direction of the longitudinal axis, has such a dimension that the mouth of the high-pressure inlet is always at least almost completely in the area of the annular groove. Furthermore, the annular groove preferably adjoins the head directly. This also enables a simple design of the intermediate part.
  • the entire mouth of the is preferably located
  • the annular groove preferably has a trapezoidal one
  • the throttle admission preferably extends from the annular groove, preferably from its radially inner base and preferably in the radial direction with respect to the longitudinal axis into the valve chamber.
  • the shaft of the intermediate valve member can have a preferably groove-shaped pocket recess proceeding from the annular groove, from which the throttle admission extends into the valve chamber, preferably also with respect to the longitudinal axis in the radial direction.
  • the throttle admission has a short length and its inlet opening is connected to the annular groove in an at least approximately unthrottled manner.
  • the rotational position of the intermediate valve member does not play a role, since the throttle inlet is always connected to the high-pressure chamber via the circumferential annular groove.
  • two diametrically opposite pocket recesses are preferably formed on the shaft in order to achieve symmetrical pressure conditions.
  • the throttle passage formed on the intermediate valve member preferably opens on the side facing away from the control chamber into a blind hole that is recessed on the intermediate valve member and belonging to the valve chamber, into which the throttle admission also opens.
  • the throttle passage in the intermediate valve member is preferably formed adjacent to the control chamber.
  • the throttle passage and the blind hole are preferably designed centrally to the longitudinal axis.
  • the housing preferably has a housing body with the high-pressure fuel inlet and a nozzle body on which the injection valve seat is formed.
  • the intermediate part and thus the intermediate valve are preferably arranged in the nozzle body. As seen in the longitudinal direction, this enables a short design of the housing body and also of the injection valve member.
  • the housing also has a housing body with the
  • the guide recess (open in the direction of the control chamber) is designed in the manner of a blind hole, an outlet bore being formed on the intermediate part of the guide recess, preferably from its bottom, to the low-pressure fuel return.
  • This outlet bore is preferably designed to taper in a step-like manner, as seen from the guide recess.
  • two-part solutions can also be used, as disclosed for example in FIGS. 2 to 4, 8 and 9 of WO 2016/041739 A1 and in FIGS. 2, 4, 5, 7 and 8 of WO 2007/098621 A1 .
  • the mouth of the outlet bore facing the low-pressure fuel return preferably forms the
  • This embodiment also allows a simple and space-saving design of the
  • the housing has a housing body with the high-pressure fuel inlet and a nozzle body on which the injection valve seat is formed.
  • An intermediate element is arranged between the housing body and the nozzle body, the intermediate part being arranged in the intermediate element or being received by it.
  • the intermediate element has a receiving recess which is open in the direction of the nozzle body and connected to the high-pressure chamber and in which the intermediate part is arranged.
  • the guide recess in the intermediate part is designed like a blind hole, with an outlet bore, preferably tapering in steps, being formed in the intermediate part from the guide recess to the low-pressure fuel return.
  • the space delimited by the guide recess and the intermediate valve member, the possibly existing blind hole in the intermediate valve member and the outlet bore belong to the valve chamber or form it.
  • the intermediate element is part of the actuator arrangement.
  • a plunger of the actuator arrangement preferably runs through a corresponding passage in the intermediate element in order to close or open the low-pressure outlet formed on the intermediate part.
  • the intermediate element preferably forms a guide element for the plunger.
  • the housing body preferably rests on one end face of the intermediate element and the nozzle body rests in a sealing manner on the opposite end face of the intermediate element.
  • the housing has a housing body with the high-pressure fuel inlet and a nozzle body on which the injection valve seat is formed.
  • An intermediate element is located between the housing body and the nozzle body, the intermediate part being arranged in a receiving recess of the intermediate element that is open in the direction of the nozzle body and connected to the high pressure chamber.
  • the intermediate valve member extends in the direction of the longitudinal axis through the intermediate part, an outlet bore being formed on the intermediate element from the guide recess to the low-pressure fuel return.
  • This outlet bore is preferably designed to taper in a step-like manner, the mouth facing the low-pressure fuel return forming the low-pressure outlet. That of the guide recess, the intermediate valve member and the outlet hole as well as the possibly existing blind hole in the
  • Intermediate valve member limited volume belongs to the valve chamber or forms it.
  • the intermediate valve seat is preferably formed on an at least approximately flat end face of the intermediate part. This also enables a simple design of the guide recess and the intermediate valve. Alternatively, however, it is also possible to use the
  • the guide part is preferably formed by a circular cylindrical guide sleeve on which the compression spring is supported, the compression spring thereby pressing the guide sleeve against the intermediate part in a sealing manner.
  • This embodiment is particularly simple and the compression spring fulfills a twofold task.
  • the throttle passage can be temporarily closed in order to further minimize fuel loss.
  • this can be the case as set out in the following paragraph.
  • a shut-off valve as is known, for example, from WO 2018/162747 A1 and DE 195 16 565 A1.
  • the control piston of the injection valve member preferably has a cam-shaped projection on its side facing the intermediate valve which closes the throttle passage when it rests against the intermediate valve member.
  • control chamber is permanently connected to the valve chamber via the throttle passage.
  • Another fuel injector according to the invention for the intermittent injection of fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine likewise has a housing defining a longitudinal axis, which has a high-pressure fuel inlet on the one hand and an injection valve seat on the other. In the housing there is a high pressure chamber which runs from the high pressure fuel inlet to the injection valve seat.
  • an injection valve member which is movably guided in the direction of the longitudinal axis and which interacts with the injection valve seat.
  • a compression spring which is supported on the one hand against the injection valve member, acts on it with a closing force acting in the direction against the injection valve seat and, on the other hand, is preferably supported in a stationary manner relative to the housing, preferably on a guide part or a guide part designed as a guide sleeve.
  • a double-acting control piston of the injection valve member is guided in a tight sliding fit.
  • the fuel injector also has an intermediate part which, together with the guide part or the guide sleeve and the control piston, delimits a control chamber.
  • the intermediate part and the guide part can be designed as independent components. However, it is also possible to form the intermediate part and the guide part in one piece on a single component.
  • a hydraulic control device for controlling the axial movement of the injection valve member by changing the pressure in the control chamber is also arranged in the housing and has an intermediate valve whose mushroom-shaped intermediate valve member has a has a shaft and a head guided in a guide recess of the intermediate part in a preferably close sliding fit. With its sealing surface, which preferably runs at a radial distance around the shaft, the head rests in a sealing manner on an intermediate valve seat formed on the intermediate part in the closed position of the intermediate valve member.
  • An annular space is delimited by the intermediate part, shaft and head, in which a high-pressure fuel inlet, which is preferably permanently connected to the high-pressure fuel inlet for the sake of simplicity, opens.
  • an electrically operated actuator arrangement is arranged in the housing, which is intended to connect a valve chamber to and separate the valve chamber from a low-pressure fuel return.
  • the valve chamber is connected to the
  • a plunger of the actuator arrangement preferably runs through a corresponding passage in the intermediate element in order to close or open the low-pressure outlet formed on the intermediate part.
  • the intermediate element preferably forms a guide element for the plunger, i.e. the passage in the intermediate element preferably forms a guide for the plunger.
  • the intermediate valve member preferably permanently separates the control chamber from the valve chamber, except for one am Intermediate valve member formed throttle passage.
  • the intermediate valve In the closed position of the intermediate valve element, the intermediate valve separates the high-pressure fuel inlet and the annular space from the control chamber and when the intermediate valve element is moved away from the closed position, the intermediate valve releases a connection between the annular space and the high-pressure fuel inlet with the control chamber.
  • the throttle admission is preferably formed on the intermediate valve member.
  • the housing further has a housing body with the high-pressure fuel inlet and a nozzle body on which the injection valve seat is formed.
  • An intermediate element is arranged between the housing body and the nozzle body, the intermediate part being arranged in or received by the intermediate element.
  • the intermediate part is preferably received in a blind hole-like receiving section formed on the intermediate element.
  • the guide recess is preferably designed like a blind hole, an outlet bore being formed from the guide recess through the intermediate part to the low-pressure fuel return. This is preferably designed to taper in steps.
  • the mouth of the outlet bore facing the actuator arrangement forms a low-pressure outlet which can be closed or released by the actuator arrangement.
  • this fuel injector also has the advantages described above and can also, as described above, be embodied as specified in the relevant dependent claims.
  • FIG. 1 shows in longitudinal section a first embodiment of an injection valve according to the invention
  • FIG. 2 enlarged compared to FIG. 1, the part of the injection valve framed there by a rectangle labeled II;
  • FIG. 3 enlarged compared to FIG. 2, the one framed there with a rectangle labeled III
  • FIG. 4 shows a second embodiment of an injection valve according to the invention in longitudinal section;
  • FIG. 5, enlarged compared to FIG. 4, the part of the injection valve marked there with a rectangle labeled V;
  • FIG. 6, enlarged compared to FIG. 5, the part of the fuel injection valve with the control device framed by a rectangle labeled VI;
  • FIG. 7 shows a third embodiment of an injection valve according to the invention in longitudinal section;
  • FIG. 8 enlarged compared to FIG. 7, the part of the injection valve framed there by a rectangle labeled VIII;
  • FIG. 9, enlarged compared to FIG. 8, the part of the fuel injection valve with the control device framed by a rectangle labeled IX;
  • FIG. 10 shows the same representation as FIG. 9
  • FIG. 11 shows the same representation as FIG. 9
  • FIG. 12 shows a view of a mushroom-shaped intermediate valve member with an annular groove formed on the shaft and two pocket recesses emanating from the annular groove, the throttle inlets emanating from the pocket recesses;
  • FIG. 13 shows the intermediate valve member shown in FIG. 12 in a longitudinal section along the section line XIII-XIII in FIG. 12;
  • FIGS. 12 and 14 shows the intermediate valve member according to FIGS. 12 and
  • FIG. 15 shows the intermediate valve member according to FIGS. 12 to 14 in a perspective view of the head.
  • 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 of, for example, up to 200 bar or more.
  • the fuel injector 10 has a housing 12 defining a longitudinal axis L with a housing body 14, a nozzle body 16 on which an injector 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 takes the
  • Actuator receiving body 20 and is wound onto the housing body 14.
  • the housing body 14 and the actuator receiving body 20, as well as this and the nozzle body 16 abut one another at the front, are pressed against one another in a sealing manner by means of the union nut 22 and aligned with one another in the direction of the longitudinal axis L.
  • the outer shape of the housing 12 is at least approximately circular cylindrical in a known manner.
  • a high-pressure fuel inlet 24 On the face of the housing body 14 facing away from the nozzle body 16 is a high-pressure fuel inlet 24 arranged, from which in the interior of the housing 12 - through the housing body 14, the actuator receiving body 20 and the nozzle body 16 - to the injection valve seat 18 a high pressure chamber 26 runs.
  • the high-pressure fuel inlet 24 is formed by a valve carrier 28 which carries a basket-like perforated filter 32 for holding back any foreign particles in the fuel.
  • the valve carrier 28 can also carry a check valve whose disc-shaped valve member, which interacts with a valve seat formed on the valve carrier 28, has a bypass bore.
  • the check valve allows fuel supplied via a high-pressure feed line to flow into the high-pressure chamber 26 practically without any obstacles, but prevents fuel from flowing out of the high-pressure chamber 26 into the high-pressure feed line with the exception of the bypass.
  • the structure and the mode of operation of the module designed as a cartridge with the valve carrier 28, the non-return valve that may be present and the perforated filter 32 are disclosed in detail in the document WO 2014/131497 A1.
  • the high-pressure fuel inlet 24 and the valve carrier 28 with check valve and perforated filter 32 can also be designed, as disclosed in the document WO 2013/117311 A1.
  • a possible embodiment of the high-pressure fuel inlet 24 and, if applicable, of the check valve, as well as a rod filter instead of the perforated filter 32 is known from document WO 2009/033304 A1.
  • the disclosure of the above documents applies through
  • the high-pressure chamber 26 Adjacent to the valve carrier 28, the high-pressure chamber 26 has a discrete storage chamber 34 formed on the housing body 14, which on the other hand communicates with the high-pressure chamber 26 via a flow channel 36
  • the discrete storage chamber 34 which is very long in terms of its cross-section, is arranged so as to run slightly obliquely with respect to the longitudinal axis L of the housing 12 and thus of the fuel injector 10.
  • an electrically operated actuator assembly 38 is received in a known manner, which is intended with its plunger 40, which is spring-loaded in one direction and movable in the other direction by means of an electromagnet of the actuator assembly 38, with its sealing element 41 to close a low-pressure outlet 42 in order to separate a valve chamber 44 from a low-pressure fuel return 46 (see FIGS. 2 and 3), and the
  • the longitudinal axis, denoted by 48, of the plunger 40 and thus of the actuator arrangement 38 runs parallel and eccentrically to the longitudinal axis L.
  • the plunger 40 extends through the base of the cup-shaped actuator receiving body 20, which forms a guide element 21 for the plunger 40.
  • the plunger 40 has guide wings protruding in the radial direction, with which it is slidably guided on the guide element 21 parallel to the longitudinal direction L.
  • the guide vanes form passages running in the longitudinal direction L through which the fuel can flow from the low-pressure outlet 42 to the low-pressure fuel return 46.
  • a channel 52 runs from an electrical connection 50 through the housing body 14 to the actuator arrangement 38, in which the electrical control line (not shown here) for controlling the actuator arrangement 38 is received.
  • the conical injection valve seat 18 is formed on the nozzle body 16 and is directly connected to the storage chamber 34 and thus the high-pressure fuel inlet 24 via the flow channel 36.
  • injection openings 54 are formed in a hemispherical free end region of the nozzle body 16 in a known manner, through which, when lifted from the injection valve seat 18 Injection valve member 56, the fuel under very high pressure into the combustion chamber of the
  • the injection valve member 56 is needle-shaped and interacts with the injection valve seat 18.
  • the injection valve member 56 is guided movably in the direction of the longitudinal axis L in a circular cylindrical guide bore 57 in the nozzle body 16, which is concentric to the longitudinal axis L and belongs to the high pressure chamber 26, with recesses on the injection valve member 56 running in the longitudinal direction, open to the outside in the radial direction and separated from one another by guide vanes the low-loss flow of fuel to the injection valve seat 18 and to the injection openings 54 is made possible.
  • upstream of this guide bore 57 is the interior space 58 of the nozzle body 16, which is part of the high pressure chamber 26 and is circular in cross section
  • Actuator receiving body 20 widening twice, then tapering to a receiving section 58 'and then widening again. Between the two extensions and between these and the taper to the receiving section 58 ', the nozzle body 16 has a hollow cylindrical first and second section 60, 60' on the inside.
  • a support ring is formed on the injection valve member 56, on which a compression spring 62 is supported with its one end. With its other end, the compression spring 62, in the area of the second section 60 ', is on one
  • the guide sleeve 64 'forming the guide part 64 is supported on the end face, the other end region facing away from the guide sleeve extending into the receiving section 58' and thus held in a centered manner.
  • 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 part 64 or the guide sleeve 64 'with its end face facing away from the compression spring 62 in sealing contact with a cylindrical intermediate part 66 which is received in the receiving section 58' and thus held centered.
  • the guide part 64 can be designed in another shape, as a sleeve, for example as a cuboid or ring body.
  • the compression spring 62 and the support ring can be fed to the injection openings 54 with as little loss as possible.
  • a double-acting control piston 68 molded onto the injection valve member 56 is guided in a tight escapement fit from approximately 3 ⁇ m to 5 ⁇ m in the direction of the longitudinal axis L.
  • the control piston 68, the guide part 64 or the guide sleeve 64 'and the intermediate part 66 delimit a control chamber 70 from the high-pressure chamber 26.
  • the intermediate part 66 is part of a hydraulic control device 72, which is also described with reference to FIG.
  • a circular cylindrical guide recess 74 runs in the intermediate part 66 from the flat end face facing the control chamber 70.
  • a shaft 76 of a mushroom-shaped intermediate valve member 78 is in this with a close sliding fit of approximately 3 ⁇ m to 10 ⁇ m guided.
  • a head 80 of the intermediate valve member 78 which is formed integrally with the shaft 76 is located in the control chamber 70 and, with its side facing the intermediate part 66, interacts with this intermediate part 66, the flat end face of which has an annular shape
  • the intermediate valve member 78 together with the intermediate valve seat 82 formed on the intermediate part 66, forms an intermediate valve 83.
  • a stop shoulder 84 is formed at a distance from the intermediate part 66, which limit the opening stroke Hl of the intermediate valve member 78.
  • the intermediate valve member 78 is in the open position and the head 80 rests against the stop shoulder 84.
  • a throttle passage 90 is formed on the intermediate valve member 78, which, on the other hand, is formed in one on the intermediate valve member 78 concentric to the
  • Longitudinal axis L recessed blind hole 92 opens.
  • the throttle passage 90 also opens into the control chamber 70 at the flat face 801 of the head 80 facing the control piston 68, so that the throttle passage 90 runs from the face 801 of the head 80 facing the control piston 68 into the valve chamber 44.
  • Throttle passage 90 on the end face 801 of the head 80 facilitates precise manufacture of the throttle passage 90.
  • the high-pressure fuel inlet 86 is in the
  • the embodiment according to FIGS. 1 to 3 is formed by a bore leading in the radial direction through the intermediate part 66 from the inclined bore belonging to the flow channel 36 to the guide passage 74.
  • the fuel high pressure admission 86 is permanent with the
  • High-pressure fuel inlet 24 and has a flow cross-section that is preferably much larger than the throttle passage 90.
  • a throttle admission 96 is provided on the intermediate valve member 78 through a bore running in the radial direction in the shaft 76 formed, which is permanently flow-connected to the high-pressure chamber 26 and thus to the high-pressure fuel inlet 24 and opens into the blind hole 92.
  • the mouth of the outlet bore 102 forms the low-pressure outlet 42.
  • the flow cross-section of this outlet bore 102 is at least the same size everywhere, but is preferably greater than the sum of the flow cross-sections of the throttle passage 90 and the throttle inlet 96.
  • the intermediate part 66 and the actuator receiving body 20 have aligned, facing, blind hole-like positioning bores 106 in which a common positioning pin 104 is inserted.
  • the intermediate valve 83 has the task, in the closed position of the intermediate valve member 78, to separate the high-pressure fuel inlet 86 and the inner annular space 108 from the control chamber 70 and, with the intermediate valve seat 82 lifted from the intermediate valve seat 82, the connection between the To release inner ring space 108 and high pressure admission 86 with the control chamber 70.
  • the shaft 76 of the intermediate valve member 78 has a circumferential annular groove 110 which is open towards the outside in the radial direction and which directly adjoins the head 80 to form the inner annular space 108.
  • the annular groove 110 Seen in the direction of the longitudinal axis L, the annular groove 110 has such a dimension that the mouth of the high pressure inlet 86 is always completely in the area of the annular groove 110, even when the intermediate valve member 78 is in the open position and is in contact with the stop shoulder 84 with the intermediate valve member 78 open, to allow the fuel flowing in through the high-pressure fuel inlet 86 to flow on to the control chamber 70 with little loss.
  • the annular groove 110 has a trapezoidal cross section, the inclined side facing away from the head 80 and serving to deflect the fuel with little loss.
  • the throttle admission 96 runs from the bottom of this annular groove 110 in the radial direction to the blind hole 92 and thus opens into the valve chamber 44.
  • a circumferential annular groove 110 ′ open to the inside in the radial direction is formed on the intermediate part 66.
  • the inner annular space 108 ' can then be formed by the annular groove 110 on the shaft 76 of the intermediate valve member 78 and the annular groove 110' on the intermediate part 66. It is also conceivable that in certain embodiments no annular groove is formed on the shaft 76 of the intermediate valve member 78 and the annular space 108 'is only formed by the annular groove 110' on the intermediate part 66.
  • annular sealing bead 112 protruding from the remaining area of this side of the head 80 is formed on the head 80, the free end face 114 of which the sealing surface 116 of the
  • Embodiment located in a plane which runs at right angles to the longitudinal axis L.
  • the sealing surface 116 also lies in a plane which runs at right angles to the longitudinal axis L
  • the flat end face of the intermediate part 66 forming the intermediate valve seat 82 also lies in a plane which runs at right angles to the longitudinal axis L.
  • sealing bead 112 can also be provided further out in the radial direction. This enables an optimal adaptation of the intermediate valve 83 to the desired ones
  • the adhesion between the intermediate part 66 and the intermediate valve member 78 is minimized in that the annular sealing surface 112, which is formed by the sealing surface 116 and the intermediate valve seat 82, is minimized.
  • the throttle admission 96 also supports a rapid opening movement of the intermediate valve member 78.
  • the opening movement of the injection valve member 56 is determined practically exclusively by the throttle passage 90. This is therefore very precisely machined with small tolerances.
  • the valve chamber 44 delimited from the control chamber 70 by the intermediate valve member 78 is formed by the blind hole 92, the outlet hole 102 and the volume between the shaft 76 and the bottom of the guide recess 76.
  • the head 88 of the intermediate valve member 78 and the end face of the intermediate part 66 cooperating with it are preferably designed according to one of the embodiments disclosed in the document WO 2016/041739 A1.
  • Alternative possible shapes of the sealing surfaces are disclosed in the documents WO 2010/088781 A1, WO 2007/098621 A1 and WO 2016/041739 A1.
  • the injection valve member 56 has on its
  • the side facing the intermediate valve 83 has a cam-like projection 56 ', which serves as a stroke limiter for the stroke H2 of the injection valve member 56 and thereby closes the throttle passage 96 by resting against the intermediate valve member 78.
  • Fuel return 46 flows out than can flow through the throttle passage 90 and the throttle inlet 96 into the valve chamber 44. This reduces the pressure in the valve chamber 44, with the result that on the one hand the intermediate valve member 78 is pressed with great force against the intermediate part 66 in order to keep the intermediate valve 83 securely closed, and on the other hand the pressure in the control chamber 70 drops. This in turn has the consequence that the effect of the double-acting control piston 68 against the force of the compression spring 62 lifts the injection valve member 56 from the injection valve seat 18, thereby starting an injection of fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • the injection process results in that the injection valve member 56 is quickly moved towards the injection valve seat 18 and comes to rest against it.
  • This mode of operation also applies to the further embodiments shown in the figures and to be described below.
  • the intermediate part 66 is designed as a one-piece body. It is also possible to realize the intermediate part 66 from two workpieces that lie against one another in a sealing manner. A possible dividing line 66 ′ of the intermediate part 66 into the two workpieces is shown in FIG. 3. This separation takes place preferably at the bottom of the blind hole-like
  • the intermediate part 66 for receiving the head 80 of the intermediate valve member 78 has a head space 128 with shoulder 126, like this 7 to 11 and is described in connection with these figures.
  • the embodiment of the fuel injector 10 shown in FIGS. 4 to 6 again has a housing 12 with a housing body 14 on the one hand and a nozzle body 16 on which the injector seat 18 is formed on the other hand.
  • an intermediate element 122 rests on the front side of the housing body 14, the outer contour of which essentially corresponds to that of the housing body 14.
  • an intermediate body 124 is between the intermediate element 122 and the Nozzle body 16.
  • the intermediate element 122 and the intermediate body 124 are received in the union nut 22, which is supported on the nozzle body 16 and at the other end is wound onto the housing body 14, so that the intermediate element 122 on the one hand on the housing body 14 and on the other hand on the intermediate body 124 and this in turn bear against the nozzle body 14 at the end in a sealing manner.
  • these workpieces are also kept aligned with one another in the direction of the longitudinal axis L.
  • the intermediate part 66 for receiving the head 80 of the intermediate valve member 78 has a head space 128 with a shoulder 126, as shown in FIGS. 7 to 11 and described in connection with these figures.
  • the high-pressure fuel inlet 24 is arranged, from which inside the housing 12 - through the housing body 14, the intermediate element 122, the intermediate body 124 and the nozzle body 16 - to
  • Injection valve seat 18 of high pressure chamber 26 runs. In the embodiment shown is the
  • High-pressure fuel inlet 24 molded directly onto the housing body 14.
  • valve support 128 with a perforated filter 32.
  • the high pressure chamber 26 does not have a discrete storage chamber 34, although such a chamber can be provided in accordance with FIG. 1.
  • Flow channel 36 runs in the housing 12 from
  • the flow channel 36 runs through the intermediate element 122.
  • An actuator receiving body 20 is not provided in the present embodiment.
  • a blind hole-like recess facing the intermediate element 122 is formed on the housing body 14, in which the electrically operated actuator arrangement 38 is received.
  • the plunger 40 of the actuator arrangement 38 is in turn spring-loaded in one direction and movable in the other direction by means of the electromagnet of the actuator arrangement 38 and is intended, together with the sealing element 41, to close the low-pressure outlet 42 in order to separate the valve chamber 44 from the low-pressure fuel return 46, and to release the low-pressure outlet 42 on the intermediate part 66 in order to connect the valve chamber 44 and the low-pressure fuel return 46 to one another.
  • the longitudinal axis, denoted by 48, of the plunger 40 and thus of the actuator arrangement 38 is parallel and eccentric to the longitudinal axis L of the housing 12.
  • the intermediate element 122 forms the guide element 21 for the plunger 40, which is designed the same as above in connection with the embodiment according to FIG Figures 1 to 3 described.
  • Actuator assembly 38 runs.
  • the conical injection valve seat 18 and the injection openings 54 are formed on the nozzle body 16.
  • the needle-shaped injection valve member 56 is guided in the circular cylindrical guide bore 57 in the nozzle body 16 belonging to the high-pressure chamber 26 so as to be movable in the direction of the longitudinal axis L with its guide vanes, as described in connection with FIGS. 1 and 2.
  • the inner space 58 belonging to the high pressure chamber 26 and having a circular cross section is formed over a short length on the nozzle body 16 and over the entire length of the intermediate body 124 on the latter.
  • the interior space 58 has a first expansion in the nozzle body 16 and a second conical expansion on the intermediate body 124, with between this expansion and the
  • Intermediate element 122 of intermediate body 124 is designed in the shape of a hollow cylinder on the inside and forms section 60.
  • the compression spring 62 is supported in a known manner on the injection valve member 56, which with its other end on the Guide part 64 forming guide sleeve 64 s is supported on the end face.
  • 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 part 64 or the guide sleeve 64 'with its end face facing away from the compression spring 62 in sealing contact with the intermediate part 66, which is received and centered in the receiving section 58' formed on the intermediate element 122.
  • Receiving section 58 ′ is formed by a blind hole-like recess open in the direction of the intermediate body 124 and thus the nozzle body 16.
  • the intermediate part 66 is held in sealing contact with the bottom of the receiving section 58 'via the compression spring 62.
  • the guide recess 74 is designed in the manner of a blind hole, an outlet bore 102 tapering in a step-like manner being formed in the intermediate part 66 from the guide recess 74 to the low-pressure outlet 42.
  • the flow channel 36 opens radially outside the intermediate part 66 into the receiving section 58 ', whereby the fuel supplied through the flow channel 36 between the intermediate element 122 and the intermediate part 66 and between the guide sleeve 64' and the intermediate body 124 into the interior 58 and to the injection valve seat 18 can flow with little loss.
  • the intermediate part 66 can be positioned in the intermediate element 122 by means of positioning pins 104, as shown in FIG. 3.
  • the control piston 68 of the injection valve member 56 is guided displaceably in the direction of the longitudinal axis L.
  • the control piston 68, the guide part 64 or the guide sleeve 64 ′′ and the intermediate part 66 delimit the control chamber 70.
  • the intermediate part 66 is part of the hydraulic control device 72 and, together with the intermediate valve member 78, is embodied in the same way as described above, in particular in connection with FIG. 3.
  • a throttle inlet 96 is formed on the intermediate valve member 78 through a bore running in the radial direction in the shaft 76, which is flow-connected to the high-pressure chamber 26 and thus to the high-pressure fuel inlet 24 and opens into the blind hole 92.
  • the housing 12 is essentially designed in the same way as shown and described in connection with FIGS. 4 to 6.
  • the actuator assembly 38 is designed in the same way as described above, but the recess has in
  • the flow channel 36 runs through the guide part 64 and opens into the interior 58 between the intermediate body 124 and the guide part 64 or the guide sleeve 64 ′′.
  • the circular cylindrical intermediate part 66 which corresponds with its outer contour to the outer contour of the housing body 14, is part of the hydraulic control device 72, which is shown enlarged in Figures 8 and 9.
  • the guide recess 74 is again designed like a blind hole and is open in the direction of the control chamber 70. It is delimited by a shoulder 126 formed on the intermediate part 66 and forming the intermediate valve seat 82. From this shoulder 126 to the intermediate body 124 and thus the end face facing the nozzle body 16, a head space 128 is cut out on the intermediate part 66, in which the head 80 of the mushroom-shaped intermediate valve member 78 is located. This is designed in the same way as in connection with the embodiments disclosed above.
  • the stop shoulder 84 (Fig. 3) corresponding stroke limitation for the intermediate valve member 78 is in the present embodiment by the Intermediate part 66 facing end face of the guide part 64 or the guide sleeve 64 ′′ is formed.
  • the fuel inlet 86 in the intermediate part 66 is formed by a blind hole 130 that runs parallel to the longitudinal axis L and extends from the end face facing the intermediate body 124 and thus the nozzle body 16, is connected to the high pressure chamber 26 and a radial hole 132 that crosses this blind hole 130 and which, as in the embodiments according to FIGS. 1 to 6, opens into the inner annular space 108.
  • the radial bore 132 is closed radially on the outside by means of a sealing screw 134.
  • FIG. 10 corresponds to that according to FIGS. 7 to 9, only the fuel inlet 86 being designed differently.
  • the blind hole 130 now no longer runs parallel to the longitudinal axis L, but rather its longitudinal direction includes an acute angle with the longitudinal axis L.
  • Another blind hole 136, into which the blind hole 130 opens, runs from the guide recess 74.
  • the further blind hole 136 in turn opens into the inner annular space 108.
  • the fuel inlet 86 in an arc shape with a curvature instead of by means of straight bores; this for example by producing the intermediate part 66 by means of a 3D printing process. In this way, flow losses can be kept small and, in the embodiment according to FIGS. 7 to 10, the Sealing screw is omitted.
  • intermediate body 124 in one piece integrally.
  • the embodiment according to FIG. 11 has, in the same way as that according to FIGS. 4 to 6, an intermediate element 122 which is arranged between the housing body 14 and guide element 21 on the one hand and the intermediate body 124 on the other.
  • the intermediate part 66 is sleeve-shaped, the
  • the guide part 64 designed as a guide sleeve 64 is held in contact with the intermediate part 66 in a sealing manner by means of the compression spring 62, the guide sleeve 64 'in turn forms the stroke limitation for the intermediate valve member 78.
  • the intermediate valve 83 and thus the intermediate part 66 and the intermediate valve member 78 are in one of the
  • a receiving section 58 'forming the receiving recess 122' of the intermediate element 122 was added.
  • the receiving recess 122 has an extension running around the intermediate part 66 into which the
  • Flow channel 36 opens out, the intermediate part 66 having guide vanes radially on the outside in order to be held centered in the intermediate element 122 and to permit a low-loss flow of fuel in the direction of the injection valve seat 18.
  • valve chamber 44 is through the blind hole 92 in the shaft 76 of the intermediate valve member 78, the likewise stepped outlet bore 102 in the intermediate element 122 and the volume between the
  • the mouth of the outlet bore 102 forms the low-pressure outlet 42, which is formed on the intermediate element 122 in the present example. He is by means of the
  • Sealing element 41 of the plunger 40 of the actuator assembly 38 closable in order to separate the valve chamber 44 from the low-pressure fuel return 46, or releasable in order to connect the valve chamber 44 with the low-pressure fuel return. To connect fuel return 46.
  • the intermediate valve 83 is designed the same as in all other embodiments.
  • the intermediate valve member 78 is mushroom-shaped, with the shaft 76 on which the inner annular space 108 is formed through the annular groove 110 is formed, and the head 80, on which the flow grooves 88 are formed.
  • the throttle passage 96 no longer extends from the bottom of the annular groove 110, but rather two diametrically opposed pocket recesses 138 on the shaft 76, starting from the annular groove 110.

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Abstract

Das Brennstoffeinspritzventil (10) weist eine hydraulische Steuervorrichtung (72) zur Steuerung der axialen Bewegung des Einspritzventilglieds (56) auf. Der Schaft (76) des pilzförmig ausgebildeten Zwischenventilglieds (78) des Zwischenventils (83) ist in Gleitpassung in der Führungsausnehmung (74) des Zwischenteils (66) geführt. Das Zwischenventilglied (78) trennt den Steuerraum (70) vom Ventilraum (44) bis auf den am Zwischenventilglied ausgebildeten Drosseldurchlass (90). Am Zwischenventilglied (78) ist weiter der Drosselzulass (96) ausgebildet, welcher mit dem Hochdruckraum (26) verbunden ist.

Description

Brennstoffeinspritzventil für Verbrennungskraftmaschinen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein
Brennstoffeinspritzventil zur intermittierenden
Einspritzung von Brennstoff in den Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine, gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und 20.
Ein Brennstoffeinspritzventil dieser Art ist beispielsweise aus dem Dokument WO 2016/041739 Al bekannt. Es weist eine hydraulische Steuervorrichtung zur Steuerung der axialen Bewegung eines Einspritzventilgliedes durch Veränderung des Drucks in einem Steuerraum auf. Ein Zwischenventil der hydraulischen Steuervorrichtung weist ein pilzförmig ausgebildetes Zwischenventilglied auf, dessen Schaft in einer durch ein Zwischenteil hindurch verlaufende Führungsausnehmung in Gleitpassung geführt ist. Ein Kopf des Zwischenventilglieds ist mit seiner in einem radialen Abstand um den Schaft verlaufenden Dichtfläche - in Schliessstellung des Zwischenventilglieds an einem am Zwischenteil ausgebildeten ringförmigen Zwischenventilsitz, unter Bildung einer Ringdichtfläche, anliegend. Ein von Zwischenteil, Schaft und Kopf begrenzten, einen um den Schaft herum verlaufenden Innenringraum aufweisender Ringraum ist über einen, durch das Zwischenteil hindurch verlaufenden Brennstoffhochdruckzulass dauernd mit einem an einem Gehäuse des Brennstroffeinspritzventils ausgebildeten Brennstoffhochdruckeinlass verbunden. Das
Zwischenventilglied trennt einen Steuerraum von einem Ventilraum, bis auf einen am Zwischenventilglied ausgebildeten Drosseldurchlass, ab. In Schliessstellung des Zwischenventilglieds trennt das Zwischenventil des Brennstoffhochdruckzulass und den Ringraum vom Steuerraum ab und bei aus der Schliessstellung weg bewegten Zwischenventilglied ist durch das Zwischenventil eine Verbindung zwischen dem Ringraum sowie dem Brennstoffhochdruckzulass und dem Steuerraum freigegeben. Der Ventilraum ist weiter über einen am Zwischenteil ausgebildeten Drosselzulass dauernd mit dem
Brennstoffhochdruckeinlass verbunden. Mittels einer elektrisch betätigten Aktuatoranordnung ist der Ventilraum mit einem Niederdruck-Brennstoffrücklauf verbindbar und von diesem abtrennbar. Zum Auslösen eines
Einspritzvorgangs wird mittels der Aktuatoranordnung der Ventilraum mit dem Niederdruck-Brennstoffrücklauf verbunden, wonach durch den Drosseldurchlass im Zwischenventilglied Brennstoff aus dem Steuerraum in den Ventilraum fliesst und infolge damit einhergehenden Druckabsenkung im Steuerraum das Einspritzventilglied vom am Gehäuse angeordneten Einspritzventilsitz abgehoben wird. Da die Öffnungsbewegung des Einspritzventilglieds im Wesentlichen alleine vom Drosseldurchlass abhängt, muss dieser sehr genau ausgebildet sein, um bei einer Vielzahl von Brennstoffeinspritzventilen das gleiche
Einspritzverhalten zu erzielen. Der Drosselzulass kann mit einer etwas grösseren Toleranz als der Drosseldurchlass gefertigt werden, da bei vom Niederdruck-
Brennstoffrücklauf abgetrenntem Ventilraum eine nur kleine Menge von durch den Drosselzulass in den Ventilraum fliessender Brennstoff zum öffnen des Zwischenventilgliedes führt. Die dadurch ausgelöste rasche Druckerhöhung im Steuerraum bewegt das Einspritzventilglied auf den Einspritzventilsitz zu, wodurch der Einspritzvorgang beendet wird.
Bei den aus diesem Dokument bekannten
Brennstoffeinspritzventilen ist sowohl die Herstellung des Zwischenteils mit dem Drosselzulass als auch des Zwischenventilgliedes mit dem Drosseldurchlass und die Prüfung dieser beiden Teile komplex und aufwendig.
Das Dokument WO 02/053904 Al offenbart ein
Brennstoffeinspritzventil mit einem piezoelektrischen Aktuator. Dieser steuert die Verbindung zwischen einem
Ventilraum und einem Niederdruck-Brennstoffrücklauf . In einem becherförmig ausgebildeten Führungsteil ist ein Steuerkolben eines Einspritzventilglieds in Gleitpassung geführt. Durch das Führungsteil und den Steuerkolben ist ein Steuerraum begrenzt, welcher einerseits durch einen im Boden des Führungsteils ausgebildeten Drosseldurchlass mit dem Ventilraum verbunden ist, und andererseits über einen im Mantel des Führungsteils ausgebildeten Drosselzulasses mit dem Hochdruckraum verbunden ist. Im Ventilraum ist ein mittels des piezoelektrischen Aktuators gesteuertes Ventilschliessglied angeordnet, welches beim Anliegen an einem ersten Ventilsitz den Ventilraum vom Niederdruck- Brennstoffrücklauf abtrennt und bei Anliegen an einem am Führungsteil ausgebildeten zweiten Ventilsitz den Drosseldurchlass absperrt, dadurch den Steuerraum vom Ventilraum abtrennt und weiter das Führungsteil von einem Ventilkörperbereich abhebt und dadurch den Ventilraum mit dem Hochdruckraum verbindet. Diese Lösung ist aufwendig, da zum Erzielen einer exakten und bei vielen Einspritzventilen immer gleichen Öffnungsbewegung des Einspritzventilgliedes, was in einer Serie von baugleichen Einspritzventilen der Fall sein muss, erstens eine genaue Abstimmung der Durchflusscharakteristiken sowohl des Drosseldurchlasses als auch der Zulaufdrossel erfordert, und zweitens muss zusätzlich noch das Führungsteil gezielt vom piezoelektrischen Aktuator bewegt werden.
Bei dem aus dem Dokument DE 3700687 Al bekannten Brennstoffeinspritzventil wird während einer Einspritzung mittels eines Magnetventils ein Kanal mit einer Rücklaufleitung verbunden. Zwischen dem Kanal und dem Steuerraum befindet sich ein als Plättchen mit einer Drosselbohrung ausgebildetes Rückschlagventil. Während der Öffnungsbewegung des Einspritzventilglied kann sich der Steuerraum nur über die Drosselbohrung des Rückschlagventilplättchens in den Kanal entleeren, was zu einer Steuerbarkeit der Öffnungsbewegung des
Einspritzventilgliedes führt. Beim Schliessen des Einspritzventilgliedes öffnet das
Rückschlagventilplättchen derart, dass die Schliessbewegung des Einspritzventilglieds rascher als die Öffnungsbewegung stattfinden kann. Auch bei dieser Ausführungsform muss der Brennstoffvolumenstrom zum Schließen des Einspritzventilgliedes alleine durch eine Drossel fliessen, welche den Kanal über einen Ringraum mit einem Druckspeicher des dem Einspritzventil zugeordneten Einspritzsystems verbindet. Diese Drossel ist von kleinem Querschnitt und abgestimmt mit einer weiteren Drossel, welche sich am Ausgang des Kanals befindet. Die Öffnung- und Schliessbewegung des Einspritzventilgliedes wird folglich von drei Drosselbohrungen gesteuert, die genau aufeinander abgestimmt sein müssen. Aus dem Dokument WO 2005/019637 Al und insbesondere aus dessen Figur 9 ist ein Brennstoffeinspritzventil bekannt, bei welchem die Öffnungsbewegung des
Einspritzventilgliedes, ähnlich wie beim Brennstoffeinspritzventil gemäss dem Dokument DE 3700687 Al, durch Auslegung einer Drosselbohrung bestimmt werden kann. Zum Beenden des Einspritzvorgangs muss sich der Piezoaktuator eines Pilotventils ausdehnen, was dazu führt, dass ein mit dem Hochdruckeinlass verbundener Hochdruckkanal an einem Steuerkörper freigegeben wird. Der freigegebene, verhältnismässig grosse Querschnitt bewirkt einen grossen BrennstoffZufluss in den Steuerraum und damit einen besonders raschen Schliessvorgang des Einspritzventilgliedes. Zum Freigeben des Steuerkörpers wird ein Übertragungsstift von einem Pilotventilstift des Aktuators auf die Stirnseite des Steuerkörpers gedrückt. Bei dieser Lösung ist nachteilig, dass sich der
Piezoaktuator beim Schliessvorgang des
Einspritzventilgliedes ausdehnen muss. In diesem Zustand ist der Piezoaktuator bestromt. Da die Einspritzdauer nur ca.5% oder weniger der Dauer zwischen zwei aufeinanderfolgenden Einspritzungen ausmacht, steht der Piezoaktuator fast dauernd unter der elektrischen Spannung. Ferner ist bei dieser bekannten Lösung die Lage der Drosselbohrung, welche die Öffnungsbewegung des Einspritzventilglieds bestimmt, ungünstig, da sie sich weit weg vom Steuerraum befindet.
Ähnlich wie bei den aus dem Dokument WO 2016/041739 Al bekannten Einspritzventilen ist auch bei den aus dem Dokument EP 1 991 773 Bl bekannten Einspritzventilen der Ventilraum über einen Drosselzulass , welcher am Führungsteil ausgebildet ist, mit dem Hochdruckraum verbunden. Durch das Führungsteil führt weiter ein mit dem Hochdruckraum verbundener Brennstoffhochdruckzulass , welcher in einen vom Kopf des pilzförmig ausgebildeten Einspritzventilglieds und dem Führungsteil gebildeten Drosselspalt mündet. Auch bei diesen Einspritzventilen ist der Steuerraum über einen am Zwischenventilglied ausgebildeten Drosseldurchlass mit dem Ventilraum verbunden . Das Dokument DE 10 2005 020 048 Al offenbart einen
Injektor mit Struktur zum steuern der Düsennadel. Es ist eine Ventilrückdruckkammer vorgesehen, um einen Rückdruck einer ersten Ventilnadel auszuüben. Ausserdem ist ein
Hydraulikdurchlass so vorgesehen, dass er sich durch die Ventilrückdruckkammer erstreckt. Ein Ventilkörper ist an einer zweiten Ventilnadel vorgesehen und ist angetrieben, um den Hydraulikdruckdurchlass mit einem Kraftstofftank zu verbinden beziehungsweise von diesem zu trennen und um dadurch die erste Ventilnadel anzutreiben. Die zweite Ventilnadel ist durch einen hydraulischen Druck angetrieben, der durch ein Stellglied hervorgerufen wird.
Bei einem aus dem Dokument EP 1 273 791 A2 bekannnten
Brennstoffeinspritzventil ist der Steuerraum einerseits vom Kolben des Einspritzventilglieds, andererseits von einem Schieberventilkörper und umfangsseitig von einer Hülse begrenzt. Sowohl der doppelt wirkende Kolben als auch der Schieberventilkörper sind in einer engen Gleitpassung an der Hülse geführt. Durch den
Schieberventilkörper hindurch verläuft ein Drosseldurchlass, der mit einem Steuerdurchlass im Steuerkörper dauernd strömungsverbunden ist. Vom Hochdruckraum her führt ein Drosseleinlass in den Steuerdurchlass. Dieser ist auf der dem
Schieberventilkörper abgewandten Seite mittels eines Pilotventils mit einem Niederdruckraum verbindbar und von diesem wieder abtrennbar. Das Verbinden des Steuerdurchlasses mit dem Niederdruckraum führt zu einem Druckabfall im Steuerraum, wodurch sich das Einspritzventilglied in Richtung zum Schieberventilkörper hin bewegt und die Einspritzdüsen freigibt. Nach dem Abtrennen des Steuerdurchlasses vom Niederdruckraum wird, infolge des Druckunterschieds im Steuerraum und auf der dieser abgewandten Seite des Schieberventilkörpers, dieser zusammen mit dem Einspritzventil in Richtung vom Steuerkörper wegbewegt, was zu einem raschen Verschliessen der Einspritzdüsen führt. Unter der Kraft eines
Federelements legt sich dann der Schieberventilkörper wieder dichtend an den Steuerkörper an. Der Schieberventilkörper weist einen in den Steuerraum mündenden weitern Drosseldurchlass auf.
Aus der WO 2019/016399 Al ist eine Vorrichtung zum Steuern eines Injektors bekannt, bei welchem der Schaft eines pilzförmig ausgebildeten Zwischenventilglieds in einem Führungsteil in Gleitpassung geführt ist. Das durchlassfrei ausgebildete Zwischenventilglied trennt einen Steuerraum von einem Ventilraum ab. Am Führungsteil sind ein mit dem Hochdruckraum verbundener, in den Ventilraum führender Drosselzulass und ein
Drosseldurchlass ausgebildet, welcher den Steuerraum mit dem Ventilraum verbindet. Weiter ist das Zwischenventil dazu ausgelegt, eine direkte Verbindung zwischen dem Hochdruckraum und dem Steuerraum zu erstellen, wenn das Druckniveau im Ventilraum gleich oder grösser einem vorbestimmten Wert ist.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gattungsgemässes Brennstoffeinspritzventil derart weiter zu bilden, dass bei einem besonders einfachen Aufbau und einem minimalen Bauaufwand sowohl die Steuerbarkeit der Öffnungsbewegung des Einspritzventilglieds als auch ein rascher Schliessvorgang des Einspritzventilglieds ermöglicht ist.
Weiter sollen mit dem erfindungsgemässen
Brennstoffeinspritzventil die Realisation von mehrfach Einspritzungen mit sehr kurzem Zeitabstand problemlos erzielbar sein. Diese Aufgabe wird mit einem Brennstoffeinspritzventil gemäss Anspruch 1 und Anspruch 20 gelöst.
Das erfindungsgemässe Brennstoffeinspritzventil zur intermittierenden Einspritzung von Brennstoff in den Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine weist ein, eine Längsachse definierendes Gehäuse auf, das einerseits einen Brennstoffhochdruckeinlass und andererseits einen Einspritzventilsitz aufweist.
Im Gehäuse ist ein Hochdruckraum vorhanden, welcher vom Brennstoffhochdruckeinlass zum Einspritzventilsitz verläuft.
Weiter ist im Gehäuse ein mit dem Einspritzventilsitz zusammenwirkendes Einspritzventilglied in Richtung der Längsachse beweglich geführt angeordnet. Eine Druckfeder stützt sich am Einspritzventilglied ab und beaufschlagt dieses mit einer in Richtung gegen den Einspritzventilsitz gerichteten Schliesskraft .
Andererseits ist die Druckfeder relativ zum Gehäuse bevorzugt ortsfest abgestützt.
Weiter ist ein Führungsteil vorhanden, in welchem ein doppelt wirkender Steuerkolben des Einspritzventilgliedes in vorzugsweise enger Gleitpassung geführt ist.
Ein Steuerraum ist vom Steuerkolben, dem Führungsteil und einem Zwischenteil begrenzt und dadurch vom Hochdruckraum abgetrennt. Das Führungsteil und das Zwischenteil können als eigenständige Bauteile ausgebildet sein. Es ist jedoch auch möglich, dass diese beiden Teile einstückig integral an einem einzigen Bauteil ausgebildet sind. Eine hydraulische Steuervorrichtung, zur Steuerung der axialen Bewegung des Einspritzventilgliedes durch Veränderung des Drucks im Steuerraum, weist ein Zwischenventil auf, dessen pilzförmig ausgebildetes Zwischenventilglied einen in einer Führungsausnehmung des Zwischenteils in vorzugsweise enger Gleitpassung geführten Schaft und einen Kopf aufweist, welcher mit seiner vorzugsweise in einem radialen Abstand um den Schaft herum verlaufenden Dichtfläche - in Schliessstellung des Zwischenventilglieds - an einem am Zwischenteil ausgebildeten, vorzugsweise ringförmigen
Zwischenventilsitz dichtend anliegt.
Das Zwischenteil, der Schaft und der Kopf begrenzen einen Ringraum, in welchen ein mit dem Hochdruckraum und somit mit dem Brennstoffhochdruckeinlass vorzugsweise dauernd verbundener Brennstoffhochdruckzulass mündet. Vorzugsweise weist der Ringraum einen um den Schaft herum verlaufenden, in radialer Richtung von Schaft und Zwischenteil begrenzten Innenringraum auf, welcher bevorzugt am Schaft selber ausgenommen ist, wobei der
Brennstoffhochdruckzulass bevorzugt in den Innenringraum mündet .
Eine elektrisch betätigte Aktuatoranordnung ist dazu bestimmt, einen Ventilraum mit einem Niederdruck- Brennstoffrücklauf zu verbinden beziehungsweise von diesem abzutrennen. Der Ventilraum ist über einen Drosselzulass vorzugsweise dauernd mit dem Hochdruckraum und somit dem Hochdruckeinlass verbunden.
Das Zwischenventilglied trennt den Steuerraum vom Ventilraum bevorzugt dauernd ab bis auf einen am Zwischenventilglied ausgebildeten Drosseldurchlass. In Schliessstellung des Zwischenventilglieds trennt das
Zwischenventil den Brennstoffhochdruckzulass und den
Ringraum vom Steuerraum. Bei aus der Schliessstellung wegbewegtem Zwischenventilglied gibt das Zwischenventil eine Verbindung zwischen den Ringraum sowie dem
Brennstoffhochdruckzulass mit dem Steuerraum frei.
Erfindungsgemäss ist der den Ventilraum vorzugsweise dauernd mit dem Brennstoffhochdruckeinlass verbindende Drosselzulass am Zwischenventilglied ausgebildet.
Da sowohl der Drosseldurchlass als auch der Drosselzulass am Zwischenventilglied ausgebildet sind, kann das
Zwischenteil, und können allenfalls weitere Werkstücke, gegenüber dem Stand der Technik einfacher ausgebildet werden und ist der Drosselzulass als auch der für die Einleitung eines Einspritzvorgangs äusserst genau auszubildende Drosseldurchlass an einem einzigen Werkstück, nämlich dem Zwischenventilglied, ausgebildet. Bevorzugt mündet der Drosselzulass in den Ventilraum. Insbesondere verläuft der Drosselzulass vorzugsweise von einer dem Ringraum zugewandten Aussenseite des Schafts in den Ventilraum.
Bevorzugt mündet der Drosseldurchlass an einer dem Steuerkolben zugewandten, vorzugsweise ebenen, Stirnseite des Kopfs in den Steuerraum. Insbesondere verläuft der Drosseldurchlass vorzugsweise von der dem Steuerkolben zugewandten Stirnseite des Kopfs in den Ventilraum.
Bevorzugt ist der Drosselzulass via den Ringraum mit dem Hochdruckraum und somit dem Brennstoffhochdruckeinlass verbunden. Dies ermöglicht eine besonders einfache Ausbildung .
Bevorzugt weist der Ringraum einen an den Innenringraum anschliessenden Spaltringraum auf. In Schliessstellung des Zwischenventilgliedes ist dieser Spaltringraum durch einen umlaufenden Spalt zwischen dem Zwischenteil und dem Kopf des Zwischenventilglieds gebildet.
Der Spaltringraum kann, in Schliessstellung des Zwischenventilglieds, eine wenigstens annähernd konstante Spaltbreite aufweisen. Bevorzugt ist dabei die Spaltbreite mindestens fünfmal kleiner als der Innenringraum, jeweils gemessen in Richtung der Längsachse.
Mit einer solchen Ausführung des Ringraums lassen sich Adhäsionskräfte minimal halten.
An Stelle eines Spaltringraums können auch andere Formen zur Anwendung kommen, mit ringförmiger Dichtfläche oder nicht; beispielsweise Ausführungsformen mit einer konischen Dichtfläche wie im Dokument WO 2010/088781 Al oder Ausführungsformen mit einer umlaufenden Dichtfläche wie im Dokument WO 2007/098621 Al offenbart.
Aufbau, funktionsweise und unterschiedliche
Ausführungsformen für das Zwischenventil sind auch im Dokument WO 2016/041739 Al und in den beiden oben erwähnten Dokumenten offenbart.
Bevorzugt ist der Innenringraum am Schaft des Zwischenventilgliedes durch eine umlaufende, in radialer Richtung gegen Aussen offene Ringnut gebildet, welche, in Richtung der Längsachse gesehen, eine derartige Abmessung aufweist, dass die Mündung des Hochdruckzulasses immer wenigstens annähernd vollständig im Bereich der Ringnut liegt. Weiter schliesst die Ringnut vorzugsweise unmittelbar an den Kopf an. Dies ermöglicht ebenfalls eine einfache Ausbildung des Zwischenteils.
Bevorzugt liegt die gesamte Mündung des
Brennstoffhochdruckzulasses im Bereich des Innenringraums. Dadurch lassen sich andernfalls eventuell notwendige Schrägbohrungen am Zwischenteil vermieden. Bevorzugt weist die Ringnut einen trapezförmigen
Querschnitt auf, wobei die schräg verlaufende Seite dem Kopf abgewandt ist. Diese Seite dient bei geöffnetem Zwischenventilglied den durch den Brennstoffhochdruckzulass fliessenden Brennstoff verlustarm in Richtung zum Kopf umzulenken.
In bevorzugter Weise verläuft der Drosselzulass von der Ringnut, bevorzugt von deren radial innen liegendem Boden aus und vorzugsweise bezüglich der Längsachse in radialer Richtung in den Ventilraum. Alternativ kann der Schaft des Zwischenventilglieds eine von der Ringnut ausgehende, bevorzugt nutförmige Taschenausnehmung aufweisen, von welcher aus der Drosselzulass, vorzugsweise ebenfalls bezüglich der Längsachse in radialer Richtung, in den Ventilraum verläuft. Durch diese Ausführungsformen weist der Drosselzulass eine geringe Länge auf und ist dessen Einlassmündung wenigstens annähend ungedrosselt mit der Ringnut verbunden. Weiter spielt die Drehlage des Zwischenventilglieds keine Rolle, da über die umlaufende Ringnut der Drosselzulass immer mit dem Hochdruckraum verbunden ist. Bei der Ausführungsform mit einer Taschenausnehmung sind bevorzugt zwei, einander diametral gegenüberliegende Taschenausnehmungen an Schaft ausgebildet, um symmetrische Druckverhältnisse zu erlangen .
Bevorzugt mündet der am Zwischenventilglied ausgebildete Drosseldurchlass auf der dem Steuerraum abgewandten Seite in eine am Zwischenventilglied ausgenommene, zum Ventilraum gehörende Sacklochbohrung, in welche auch der Drosselzulass mündet. Bevorzugt ist der Drosseldurchlass im Zwischenventilglied angrenzend an den Steuerraum ausgebildet. Bevorzugt sind der Drosseldurchlass und die Sacklochbohrung zur Längsachse zentrisch ausgebildet. Dadurch kann einerseits der Drosseldurchlass mit der gewünschten Länge ausgebildet werden und bildet andererseits die Sacklochbohrung einen Teil des Ventilraums, sodass das Münden des Drosselzulasses in den Ventilraum auf einfache Art und Weise gelöst ist, nämlich bevorzugt durch eine geradlinige, in radialer Richtung verlaufende Drosselbohrung.
Bevorzugt weist das Gehäuse einen Gehäusekörper mit dem Brennstoffhochdruckeinlass und einen Düsenkörper auf, an welchem der Einspritzventilsitz ausgebildet ist. Bevorzugt sind das Zwischenteil und damit das Zwischenventil im Düsenkörper angeordnet. Dies ermöglicht, in Längsrichtung gesehen, eine kurze Ausbildungsform des Gehäusekörpers und auch des Einspritzventilglieds.
In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform weist das Gehäuse ebenfalls einen Gehäusekörper mit dem
Brennstoffhochdruckeinlass sowie einen Düsenkörper auf, an welchem der Einspritzventilsitz ausgebildet ist, wobei jedoch das Zwischenteil und damit das Zwischenventil zwischen dem Gehäusekörper und dem Düsenkörper angeordnet sind. Dies erlaubt eine schlanke Ausbildung des
Düsenkörpers .
Bevorzugt ist die Führungsausnehmung (in Richtung zum Steuerraum offen) sacklochartig ausgebildet, wobei von der Führungsausnehmung, bevorzugt von deren Boden, zum Niederdruck-Brennstoffrücklauf eine Auslassbohrung am Zwischenteil ausgebildet ist. Vorzugsweise ist diese Auslassbohrung, von der Führungsausnehmung hergesehen, stufenartig sich verjüngend ausgebildet. Der vom
Zwischenventilglied und der Führungsausnehmung begrenzte Raum, die Auslassbohrung und gegebenenfalls die Sacklochbohrung im Zwischenventilglied bilden den Ventilraum.
Alternativ dazu können auch zweiteilige Lösungen zur Anwendung kommen, wie sie beispielsweise in Fig. 2 bis 4, 8 und 9 der WO 2016/041739 Al und in Fig. 2, 4, 5, 7 und 8 der WO 2007/098621 Al offenbart sind.
Bevorzugt bildet die dem Niederdruck-Brennstoffrücklauf zugewandte Mündung der Auslassbohrung den
Brennstoffauslass . Auch diese Ausführungsform lässt eine einfache und platzsparende Bauweise des
Brennstoffeinspritzventils zu.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Gehäuse einen Gehäusekörper mit dem Brennstoffhochdruckeinlass und einen Düsenkörper auf, an welchem der Einspritzventilsitz ausgebildet ist. Zwischen dem Gehäusekörper und dem Düsenkörper ist ein Zwischenelement angeordnet, wobei das Zwischenteil im Zwischenelement angeordnet, beziehungsweise von diesem aufgenommen ist. Zu diesem Zweck weist das Zwischenelement eine in Richtung zum Düsenkörper hin offene und mit dem Hochdruckraum verbundene Aufnahmeausnehmung auf, in welcher das Zwischenteil angeordnet ist. Die Führungsausnehmung im Zwischenteil ist sacklochartig ausgebildet, wobei im Zwischenteil von der Führungsausnehmung zum Niederdruck- Brennstoffrücklauf eine, vorzugsweise stufenartig sich verjüngende Auslassbohrung ausgebildet ist. Der von der Führungsausnehmung und dem Zwischenventilglied begrenzte Raum, die allenfalls vorhandene Sacklochbohrung im Zwischenventilglied und die Auslassbohrung gehören zum Ventilraum beziehungsweise bilden diesen. Bei dieser Ausführungsform ist es möglich, dass das Zwischenelement Teil der Aktuatoranordnung ist.
Bevorzugt verläuft ein Stössel der Aktuatoranordnung durch einen entsprechenden Durchlass im Zwischenelement hindurch, um den am Zwischenteil ausgebildeten Niederdruckauslass zu verschliessen beziehungsweise frei zu geben. Das Zwischenelement bildet dabei bevorzugt ein Führungselement für den Stössel.
Bevorzugt liegt der Gehäusekörper an der einen Stirnseite des Zwischenelements und der Düsenkörper an der gegenüberliegenden Stirnseite des Zwischenelements dichtend an.
In einer bevorzugten Ausführungsform des
Brennstoffeinspritzventils weist das Gehäuse einen Gehäusekörper mit dem Brennstoffhochdruckeinlass und einen Düsenkörper, an welchem der Einspritzventilsitz ausgebildet ist auf. Zwischen dem Gehäusekörper und dem Düsenkörper befindet sich ein Zwischenelement, wobei das Zwischenteil in einer in Richtung zum Düsenkörper hin offenen und mit dem Hochdruckraum verbundenen Aufnahmeausnehmung des Zwischenelements angeordnet ist. Die Führungsausnehmung für den Schaft des
Zwischenventilglieds verläuft in Richtung der Längsachse durch das Zwischenteil hindurch, wobei von der Führungsausnehmung zum Niederdruck-Brennstoffrücklauf eine Auslassbohrung am Zwischenelement ausgebildet ist. Diese Auslassbohrung ist vorzugsweise stufenartig sich verjüngend ausgebildet, wobei die dem Niederdruck- Brennstoffrücklauf zugewandte Mündung den Niederdruckauslass bildet. Das von der Führungsausnehmung, dem Zwischenventilglied und der Auslassbohrung sowie der gegebenenfalls vorhandenen Sacklochbohrung im
Zwischenventilglied begrenzte Volumen gehört zum Ventilraum beziehungsweise bildet diesen. Bei dieser Ausführungsform ist weiter bevorzugt vorgesehen, dass der Gehäusekörper an der einen Stirnseite und der Düsenkörper an der gegenüberliegenden anderen Stirnseite des Zwischenteils an diesem dichtend anliegen.
Da die Führungsausnehmung durch das Zwischenteil hindurch verläuft, ist dieses sehr einfach herstellbar.
Bevorzugt ist der Zwischenventilsitz an einer wenigstens annähernd eben ausgebildeten Stirnseite des Zwischenteils ausgebildet. Auch dies ermöglicht eine einfache Ausführung der Führungsausnehmung und des Zwischenventils. Alternativ ist es jedoch auch möglich, die
Führungsausnehmung auf der dem Steuerraum zugewandten Seite durch eine am Zwischenteil ausgebildete, gegenüber der dem Düsenkörper zugewandten Stirnseite zurückversetzten Schulter zu begrenzen, wobei diese Schulter den Zwischenventilsitz bildet. Zwischen dieser
Schulter und der dem Düsenkörper zugewandten Stirnseite des Zwischenteils ist dadurch ein Kopfraum gebildet, in welchem sich der Kopf des Zwischenventilglieds befindet. Diese Ausführungsform gibt die Möglichkeit, das Führungsteil einfach auszubilden, da dessen dem
Zwischenteil zugewandtes Ende einen Anschlag für eine Hubbegrenzung des Zwischenventilgliedes bilden kann. Bevorzugt ist das Führungsteil durch eine kreiszylinderförmige Führungshülse gebildet, an welcher sich die Druckfeder abstützt, wobei dadurch die Druckfeder die Führungshülse dichtend an das Zwischenteil andrückt. Diese Ausführungsform ist besonders einfach, und die Druckfeder erfüllt eine zweifache Aufgabe.
Im Betrieb des Brennstoffeinspritzventils kann der Drosseldurchlass zeitweise verschlossen sein, um den Brennstoffverlust weiter zu minimieren. Dies kann einerseits wie im folgenden Absatz dargelegt der Fall sein. Andererseits besteht auch die Möglichkeit, den Drosseldurchlass mit einem Sperrventil zeitweise zu verschliessen, wie dies beispielsweise aus WO 2018/162747 Al und DE 195 16 565 Al bekannt ist. Bevorzugt weist der Steuerkolben des Einspritzventilglieds auf seiner dem Zwischenventil zugewandten Seite einen nockenförmigen Vorsprung auf, welcher beim Anliegen am Zwischenventilglied den Drosseldurchlass verschliesst .
Ist kein Sperrventil vorhanden oder wird der Steuerkolben, beispielsweise mittels einer Hubbegrenzung, am Anliegen am Zwischenventilglied zum zeitweisen Verschliessen des
Drosseldurchlasses gehindert, ist der Steuerraum mit dem Ventilraum über den Drosseldurchlass dauernd verbunden.
Ein weiteres erfindungsgemässes Brennstoffeinspritzventil zur intermittierenden Einspritzung von Brennstoff in den Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine weist ebenfalls ein eine Längsachse definierendes Gehäuse auf, das einerseits einen Brennstoffhochdruckeinlass und andererseits einen Einspritzventilsitz aufweist. Im Gehäuse befindet sich ein Hochdruckraum, welcher vom Brennstoffhochdruckeinlass zum Einspritzventilsitz verläuft .
Weiter ist im Gehäuse ein, in Richtung der Längsachse beweglich geführtes Einspritzventilglied angeordnet, welches mit dem Einspritzventilsitz zusammenwirkt.
Eine Druckfeder, welche sich einerseits zum Einspritzventilglied abstützt, beaufschlagt dieses mit einer in Richtung gegen den Einspritzventilsitz wirkenden Schliesskraft , und ist andererseits bevorzugt relativ zum Gehäuse ortsfest abgestützt, dies bevorzugt an einem Führungsteil beziehungsweise an einem als Führungshülse ausgebildeten Führungsteil. Im Führungsteil beziehungsweise in der Führungshülse ist ein doppelt wirkender Steuerkolben des Einspritzventilgliedes in enger Gleitpassung geführt.
Weiter weist das Brennstoffeinspritzventil einen Zwischenteil auf, welcher zusammen mit dem Führungsteil beziehungsweise der Führungshülse und dem Steuerkolben einen Steuerraum begrenzt. Das Zwischenteil und das Führungsteil können als eigenständige Bauteile ausgebildet sein. Es ist jedoch auch möglich, das Zwischenteil und das Führungsteil integral einstückig an einem einzigen Bauteil auszubilden . Eine hydraulische Steuervorrichtung zur Steuerung der axialen Bewegung des Einspritzventilglieds durch Veränderung des Drucks im Steuerraum ist ebenfalls im Gehäuse angeordnet und weist ein Zwischenventil auf, dessen pilzförmig ausgebildetes Zwischenventilglied einen in einer Führungsausnehmung des Zwischenteils in vorzugsweise enger Gleitpassung geführten Schaft und einen Kopf aufweist. Der Kopf liegt mit seiner, vorzugsweise in einem radialen Abstand um den Schaft herum verlaufenden Dichtfläche, in Schliessstellung des Zwischenventilglieds, an einem am Zwischenteil ausgebildeten Zwischenventilsitz dichtend an.
Vom Zwischenteil, Schaft und Kopf ist ein Ringraum begrenzt, in welchem ein mit dem Brennstoffhochdruckeinlass vorzugsweise der Einfachheit halber dauernd verbundener Brennstoffhochdruckzulass mündet .
Weiter ist in dem Gehäuse eine elektrisch betätigte Aktuatoranordnung angeordnet, welche zum Verbinden eines Ventilraums mit und Abtrennen des Ventilraums von einem Niederdruck-Brennstoffrücklauf bestimmt ist. Der
Ventilraum ist über einen Drosselzulass mit dem
Hochdruckraum und somit mit dem Brennstoffhochdruckeinlass vorzugsweise der Einfachheit halber dauernd verbunden. Bevorzugt verläuft ein Stössel der Aktuatoranordnung durch einen entsprechenden Durchlass im Zwischenelement hindurch, um den am Zwischenteil ausgebildeten Niederdruckauslass zu verschliessen beziehungsweise frei zu geben. Das Zwischenelement bildet dabei bevorzugt ein Führungselement für den Stössel, d.h. der Durchlass im Zwischenelement bildet bevorzugt eine Führung für den Stössel .
Das Zwischenventilglied trennt den Steuerraum vom Ventilraum vorzugsweise dauernd ab, bis auf einen am Zwischenventilglied ausgebildeten Drosseldurchlass. In Schliessstellung des Zwischenventilglieds trennt das Zwischenventil den Brennstoffhochdruckzulass und den Ringraum vom Steuerraum ab und bei aus der Schliessstellung wegbewegtem Zwischenventilglied gibt das Zwischenventil eine Verbindung zwischen dem Ringraum sowie dem Brennstoffhochdruckzulass mit dem Steuerraum frei.
Vorzugsweise ist der Drosselzulass am Zwischenventilglied ausgebildet . Weiter weist das Gehäuse einen Gehäusekörper mit dem Brennstoffhochdruckeinlass sowie einen Düsenkörper, an welchem der Einspritzventilsitz ausgebildet ist, auf. Zwischen dem Gehäusekörper und dem Düsenkörper ist ein Zwischenelement angeordnet, wobei das Zwischenteil im Zwischenelement angeordnet beziehungsweise von diesem aufgenommen ist. Vorzugsweise ist das Zwischenteil in einem am Zwischenelement ausgebildeten, sacklochartigen Aufnahmeabschnitt aufgenommen. Die Führungsausnehmung ist vorzugsweise sacklochartig ausgebildet, wobei von der Führungsausnehmung durch das Zwischenteil hindurch zum Niederdruck-Brennstoffrücklauf eine Auslassbohrung ausgebildet ist. Diese ist vorzugsweise stufenartig sich verjüngend ausgebildet. Die der Aktuatoranordnung zugewandte Mündung der Auslassbohrung bildet einen Niederdruckauslass, welcher von der Aktuatoranordnung verschliessbar beziehungsweise freigebbar ist.
Der von der Führungsausnehmung, dem Zwischenventilglied und dem Zwischenteil und einer gegebenenfalls vorhandenen Sacklochbohrung im Zwischenventilglied begrenzte Raum gehört zum Ventilraum beziehungsweise bildet diesen. Dieses Brennstoffeinspritzventil weist mit den entsprechenden Merkmalen, die weiter oben beschriebenen Vorteile ebenfalls auf und kann auch, wie weiter oben beschrieben, wie in den betreffenden abhängigen Ansprüchen angegeben, ausgebildet sein.
Die Erfindung wird anhand in den Figuren dargestellten Ausführungsformen näher beschrieben. Es zeigen rein schematisch :
Figur 1 im Längsschnitt ein erste Ausführungsform eines erfindungsgemässen Einspritzventils;
Figur 2 gegenüber Figur 1 vergrössert, den dort mit einem mit II bezeichneten Rechteck eingerahmten Teil des Einspritzventils;
Figur 3 gegenüber Figur 2 vergrössert, den dort mit einem mit III bezeichneten Rechteck eingerahmten
Teil des Brennstoffeinspritzventils mit der Steuereinrichtung;
Figur 4 im Längsschnitt eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemässen Einspritzventils; Figur 5 gegenüber Figur 4 vergrössert, den dort mit einem mit V bezeichneten Rechteck gekennzeichneten Teil des Einspritzventils;
Figur 6 gegenüber Figur 5 vergrössert, den dort mit einem mit VI bezeichneten Rechteck eingerahmten Teil des Brennstoffeinspritzventils mit der Steuereinrichtung; Figur 7 im Längsschnitt eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemässen Einspritzventils;
Figur 8 gegenüber Figur 7 vergrössert, den dort mit einem mit VIII bezeichneten Rechteck eingerahmten Teil des Einspritzventils;
Figur 9 gegenüber Figur 8 vergrössert, den dort mit einem mit IX bezeichneten Rechteck eingerahmten Teil des Brennstoffeinspritzventils mit der Steuereinrichtung; Figur 10 in gleicher Darstellung wie die Figur 9 einen
Teil einer vierten erfindungsgemässen Ausführungsform des Brennstoffeinspritzventils mit der Steuervorrichtung;
Figur 11 in gleicher Darstellung wie die Figur 9 einen
Teil einer fünften erfindungsgemässen Ausführungsform des Brennstoffeinspritzventils mit der Steuervorrichtung;
Figur 12 in Ansicht ein pilzförmiges Zwischenventilglied mit einer am Schaft ausgebildeten Ringnut und zwei von der Ringnut ausgehenden Taschenausnehmungen, wobei die Drosselzulässe von den Taschenausnehmungen ausgehen;
Figur 13 das im Fig. 12 dargestellte Zwischenventilglied in einem Längsschnitt entlang der Schnittlinie XIII - XIII in Fig. 12;
Figur 14 das Zwischenventilglied gemäss den Fig. 12 und
13 in perspektivischer Sicht auf den Schaft; und Figur 15 das Zwischenventilglied gemäss den Fig. 12 bis 14 in perspektivischer Sicht auf den Kopf.
In der Figurenbeschreibung werden für einander entsprechende Teile aller Ausführungsformen 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 2 Ό00 bar oder mehr.
Das Brennstoffeinspritzventil 10 weist ein eine Längsachse L definierendes 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 Aktuatoraufnahmekörper 20, sowie dieser und der Düsenkörper 16 liegen aneinander stirnseitig an, sind mittels der Überwurfmutter 22 dichtend gegeneinander gepresst und in Richtung der Längsachse 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 - durch den Gehäusekörper 14, den Aktuatoraufnahmekörper 20 und den Düsenkörper 16 - bis zum Einspritzventilsitz 18 ein Hochdruckraum 26 verläuft. Der Brennstoffhochdruckeinlass 24 ist durch einen Ventilträger 28 gebildet, welcher einen korbartigen Lochfilter 32 zum Zurückhalten von allfälligen Fremdpartikeln im Brennstoff trägt.
Der Ventilträger 28 kann weiter ein Rückschlagventil tragen, dessen scheibenförmiges Ventilglied, welches mit einem am Ventilträger 28 ausgebildeten Ventilsitz zusammenwirkt, eine Bypassbohrung aufweist. Das Rückschlagventil lässt in 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 gegebenenfalls vorhandenen Rückschlagventil und dem Lochfilter 32 sind im Dokument WO 2014/131497 Al ausführlich offenbart. Der Brennstoffhochdruckeinlass 24 und der Ventilträger 28 mit Rückschlagventil und Lochfilter 32 können auch ausgebildet sein, wie dies im Dokument WO 2013/117311 Al offenbart ist. Eine mögliche Ausführungsform des Brennstoffhochdruckeinlasses 24 und gegebenenfalls des Rückschlagventils, sowie eines Stabfilters anstelle des Lochfilters 32 ist aus dem Dokument WO 2009/033304 Al bekannt. Die Offenbarung der oben genannten Dokumente 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 bezüglich ihres Querschnitts sehr lange ausgebildete diskrete Speicherkammer 34 ist bezüglich der Längsachse L des Gehäuses 12 und somit des Brennstoffeinspritzventils 10 leicht schräg verlaufend angeordnet.
Die Dimensionierung und die Funktionsweise der diskreten Speicherkammer 34 zusammen mit dem gegebenenfalls vorhandenen Rückschlagventil mit Bypass ist im Dokument WO 2007/009279 Al ausführlich offenbart; diese Offenbarung gilt durch Referenznahme in die vorliegende Offenbarung integriert .
In einer dem Gehäusekörper 14 zugewandten, sacklochartigen 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, mit dessen Dichtelement 41 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.
Der Stössel 40 durchgreift den, ein Führungselement 21 für den Stössel 40 bildenden Boden des becherförmigen Aktuatoraufnahmekörpers 20. Der Stössel 40 weist in radialer Richtung vorstehende Führungsflügel auf, mit welchen er am Führungselement 21 parallel zur Längsrichtung L verschiebbar gleitend geführt ist. Die Führungsflügel bilden in Längsrichtung L verlaufende Durchlässe, durch welche der Brennstoff vom Niederdruckauslass 42 zum Niederdruck-Brennstoffrücklauf 46 strömen kann.
Ungefähr parallel zur Längsachse L des Gehäuses 12 verläuft von einem Elektroanschluss 50 durch den Gehäusekörper 14 zur Aktuatoranordnung 38 ein Kanal 52, in welchem die (hier nicht gezeigte) 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 nadelförmig ausgebildet und wirkt mit dem Einspritzventilsitz 18 zusammen. Das Einspritzventilglied 56 ist in einer zur Längsachse L konzentrischen, zum Hochdruckraum 26 gehörenden kreiszylinderförmigen Führungsbohrung 57 im Düsenkörper 16 in Richtung der Längsachse L bewegbar geführt, wobei durch in Längsrichtung verlaufende, in radialer Richtung gegen aussen offene, durch Führungsflügel voneinander getrennte 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, im Querschnitt kreisförmige Innenraum 58 des Düsenkörpers 16 zum
Aktuatoraufnahmekörper 20 hin sich zweifach erweiternd, dann sich zu einem Aufnahmeabschnitt 58' verjüngend und dann wieder erweiternd ausgebildet. Zwischen den beiden Erweiterungen sowie zwischen diesen und der Verjüngung zum Aufnahmeabschnitt 58' weist der Düsenkörper 16 innen einen hohlzylinderförmigen ersten beziehungsweise zweiten Abschnitt 60, 60 'auf.
Im Bereich dieses ersten Abschnitts 60 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, im Bereich des zweiten Abschnitts 60', an einer einen Führungsteil 64 bildenden Führungshülse 64 ' stirnseitig abgestützt, welche mit ihrem anderen, abgewandten Endbereich in den Aufnahmeabschnitt 58 ' hineinreicht und so zentriert gehalten ist. Die Druckfeder 62 beaufschlagt das Einspritzventilglied 56 mit einer in Richtung auf den Einspritzventilsitz 18 wirkenden Schliesskraft .
Andererseits hält die Druckfeder 62 das Führungsteil 64 beziehungsweise die Führungshülse 64 ' mit dessen der Druckfeder 62 abgewandten Stirnseite in dichtender Anlage an einem zylinderförmig ausgebildeten Zwischenteil 66, welches im Aufnahmeabschnitt 58 ' aufgenommen und somit zentriert gehalten ist. Das Führungsteil 64 kann in einer andern Form, als eine Hülse, beispielsweise als Quader oder Ringkörper, ausgebildet sein. Von der dem Aktuatoraufnahmekörper 20 zugewandten ebenen Stirnseite des Düsenkörpers 16 zum zweiten Abschnitt 60' verläuft ein durch eine Schrägbohrung im Düsenkörper 16 gebildeter Abschnitt des Strömungskanals 36, durch welchen Brennstoff in den Innenraum 58 und in diesem am Führungsteil 64 beziehungsweise der Führungshülse 64', der Druckfeder 62 und dem Stützring vorbei möglichst verlustfrei den Einspritzöffnungen 54 zugeführt werden kann .
Im Führungsteil 64 beziehungsweise in der Führungshülse 64 ' ist in enger Geleitpassung von ca. 3 pm bis 5 pm ein am Einspritzventilglied 56 angeformter, doppeltwirkender Steuerkolben 68 in Richtung der Längsachse L verschiebbar geführt. Der Steuerkolben 68, das Führungsteil 64 beziehungsweise die Führungshülse 64 ' und das Zwischenteil 66 grenzen einen Steuerraum 70 gegenüber dem Hochdruckraum 26 ab .
Das Zwischenteil 66 ist Teil einer hydraulischen Steuervorrichtung 72, welche auch unter Bezugnahme auf Figur 3 beschrieben wird.
Wie dies besonders Figur 3 zeigt, verläuft im Zwischenteil 66 von der dem Steuerraum 70 zugewandten ebenen Stirnseite eine kreiszylinderförmige, hier sacklochartig ausgebildeten Führungsausnehmung 74. In dieser ist in enger Gleitpassung von ca. 3 pm bis 10 pm 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 diesem Zwischenteil 66 zusammen, dessen ebene Stirnseite einen ringförmigen
Zwischenventilsitz 82 bildet.
Das Zwischenventilglied 78 bildet zusammen mit dem am Zwischenteil 66 ausgebildeten Zwischenventilsitz 82 ein Zwischenventil 83.
Am Führungsteil 64 beziehungsweise an der Führungshülse 64 ' ist in einem Abstand zum Zwischenteil 66 eine Anschlagschulter 84 ausgebildet, welche den Öffnungshub Hl des Zwischenventilgliedes 78 begrenzt. Um ein möglichst verlustarmes Strömen des Brennstoffs von einem
Brennstoffhochdruckzulass 86 in den Steuerraum 70 zu ermöglichen, ist radial aussen zwischen dem Kopf 80 und der Führungshülse 64 ' beziehungsweise dem Führungsteil 64 ein ausreichend grosser Spalt vorhanden und weist der Kopf 80, an seiner der Anschlagschulter 84 zugewandten Seite eine oder mehrere in Umfangsrichtung verteilte, keilartige Strömungsnuten 88 auf, von welchen in Fig. 3 zwei gezeigt sind und 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 Drosseldurchlass 90 mündet zudem an der dem Steuerkolben 68 zugewandten, ebenen Stirnseite 801 des Kopfs 80 in den Steuerraum 70, so dass der Drosseldurchlass 90 von der dem Steuerkolben 68 zugewandten Stirnseite 801 des Kopfs 80 in den Ventilraum 44 verläuft. Die Anordnung des
Drosseldurchlasses 90 an der Stirnseite 801 des Kopfs 80 erleichtert eine genaue Fertigung des Drosseldurchlasses 90. Der Brennstoffhochdruckzulass 86 ist im
Ausführungsbeispiel gemäss den Figuren 1 bis 3 durch eine in radialer Richtung durch das Zwischenteil 66 von der zum Strömungskanal 36 gehörenden Schrägbohrung zum Führungsdurchlass 74 führende Bohrung gebildet. Der Brennstoffhochdruckzulass 86 ist dauernd mit dem
Brennstoffhochdruckeinlass 24 verbunden und weist gegenüber dem Drosseldurchlass 90 einen bevorzugt vielfach grösseren Strömungsquerschnitt auf.
Durch eine in radialer Richtung im Schaft 76 verlaufende Bohrung ist am Zwischenventilglied 78 ein Drosselzulass 96 ausgebildet, welcher dauernd mit dem Hochdruckraum 26 und somit dem Brennstoffhochdruckeinlass 24 strömungsverbunden ist und in die Sacklochbohrung 92 mündet.
Vom Boden der Führungsausnehmung 74 verläuft durch das Zwischenteil 66 vorerst zur Längsachse L schräg und dann zu dieser parallel eine stufenartig sich verjüngende Auslassbohrung 102 zum Niederdruck-Brennstoffrücklauf 46. Die dem Niederdruck-Brennstoffrücklauf 46 zugewandte
Mündung der Auslassbohrung 102 bildet den Niederdruckauslass 42.
Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass der
Strömungsquerschnitt dieser Auslassbohrung 102 überall mindestens gleich gross, bevorzugt aber grösser ist als die Summe der Strömungsquerschnitte des Drosseldurchlasses 90 und des Drosselzulasses 96.
Zur korrekten Positionierung des Zwischenteils 66 relativ zum Aktuatoraufnahmekörper 20 und somit zur Aktuatoranordnung 38 weisen das Zwischenteil 66 und der Aktuatoraufnahmekörper 20 miteinander fluchtende, einander zugewandte, sacklochartige Positionierbohrungen 106 auf, in welchen ein gemeinsamer Positionierstift 104 eingesetzt ist .
Das 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 direkt und dauernd mündet. Bei dieser Ausführungsform und bei den weiteren Ausführungsformen hat das Zwischenventil 83 die Aufgabe, in Schliessstellung des Zwischenventilgliedes 78, den Brennstoffhochdruckzulass 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 der Figur 3 hervorgeht, weist der Schaft 76 des Zwischenventilgliedes 78, zur Bildung des Innenringraumes 108, 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, um bei geöffnetem Zwischenventilglied 78 den durch den Brennstoffhochdruckzulasses 86 zufliessende Brennstoff verlustarm zum Steuerraum 70 weiter fliessen zu lassen.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Ringnut 110 einen trapezförmigen Querschnitt auf, wobei die schrägverlaufende Seite dem Kopf 80 abgewandt ist und dazu dient, den Brennstoff verlustarm umzulenken.
Der Drosselzulass 96 verläuft gemäss Fig. 3 vom Boden dieser Ringnut 110 in radialer Richtung bis zur Sacklochbohrung 92 und mündet somit in den Ventilraum 44. In bestimmten Ausführungsformen ist es möglich, dass zusätzlich zur Ringnut 110 eine umlaufende, in radialer Richtung gegen innen offene, Ringnut 110' am Zwischenteil 66 ausgebildet ist. Der Innenringraum 108' kann dann durch die Ringnut 110 am Schaft 76 des Zwischenventilglieds 78 und die Ringnut 110' am Zwischenteil 66 gebildet werden. Es ist auch denkbar, dass in bestimmten Ausführungsformen keine Ringnut am Schaft 76 des Zwischenventilglieds 78 ausgebildet ist und der Ringraum 108 ' nur durch die Ringnut 110' am Zwischenteil 66 gebildet wird.
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.
Da der Dichtwulst 112 bezüglich der Führungsausnehmung 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 direkt in den Innenringraum 108 mündet und zusammen diesem einen Ringraum 120 bildet, welcher vom Zwischenventilglied 78 und vom Zwischenteil 66 begrenzt ist.
Aus der Figur 3 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. Der Drosselzulass 96 unterstützt ebenfalls eine rasche Öffnungsbewegung des Zwischenventilgliedes 78.
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. Dieser ist deshalb mit kleinen Toleranzen sehr genau bearbeitet . Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass der durch das Zwischenventilglied 78 vom Steuerraum 70 abgegrenzte Ventilraum 44 durch die Sacklochbohrung 92, die Auslassbohrung 102 und das Volumen zwischen dem Schaft 76 und dem Boden der Führungsausnehmung 76 gebildet ist.
Der Kopf 88 des Zwischenventilglieds 78 und die mit diesem zusammenwirkende Stirnseite des Zwischenteils 66 sind bevorzugt gemäss einer der im Dokument WO 2016/041739 Al offenbarten Ausführungsformen ausgebildet. Alternative mögliche Formen der Dichtflächen sind in den Dokumenten WO 2010/088781 Al, WO 2007/098621 Al und WO 2016/041739 Al offenbart.
Das Einspritzventilglied 56 weist auf seiner dem
Zwischenventil 83 zugewandten Seite einen nockenartigen Vorsprung 56' auf, welcher als Hubbegrenzung für den Hub H2 des Einspritzventilglieds 56 dient und dabei, durch Anliegen am Zwischenventilglied 78, den Drosseldurchlass 96 verschliesst .
Ausgehend von der in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Schliessstellung des Zwischenventils 83 wird für eine
Einspritzung mittels des Elektromagneten der
Aktuatoranordnung 38 der Stössel 40 und somit das
Dichtelement 41 vom Zwischenteil 66 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 Drosselzulass 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 das 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 doppeltwirkenden Steuerkolbens 68 entgegen der Kraft der Druckfeder 62 das Einspritzventilglied 56 vom Einspritzventilsitz 18 abgehoben wird, wodurch eine Einspritzung von Brennstoff in den Brennraum der Verbrennungskraftmaschine gestartet wird.
Ist diese Einspritzung zu beenden, wird der Stössel 40 und folglich dessen Dichtelement 41 an das Zwischenteil 66 zur Anlage gebracht, wodurch der Niederdruckauslass 42 geschlossen wird. Der Druck im Ventilraum 44 steigt durch den durch den Drosseldurchlass 90 und den Drosselzulass 96 zufliessenden Brennstoff an, was eine 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 Zwischenteil 66 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 zu bewegt wird und an diesem zur Anlage gelangt. Diese Funktionsweise gilt auch für die weiteren in den Figuren gezeigten und im Folgenden zu beschreibenden Ausführungsformen .
In allen gezeigten Ausführungsformen ist das Zwischenteil 66 als einstückiger Körper ausgebildet. Es ist auch möglich, das Zwischenteil 66 aus zwei aneinander dichtend anliegenden Werkstücken zu realisieren. Einen mögliche Trennlinie 66' des Zwischenteils 66 in die zwei Werkstücke ist in Fig. 3 eingezeichnet. Diese Trennung erfolgt bevorzugt beim Boden der sacklochartigen
Führungsausnehmung 74.
Weiter ist es möglich, das Zwischenteil 66 bis zur Trennlinie 66" in Fig. 3 länger und das Führungsteil 64 entsprechend kürzer auszubilden. Dabei weist dann das Zwischenteil 66 zur Aufnahme des Kopfs 80 des Zwischenventilglieds 78 einen Kopfraum 128 mit Schulter 126 auf, wie dies in den Fig. 7 bis 11 gezeigt und im Zusammenhang mit diesen Figuren beschrieben ist.
Die in den weiteren Figuren gezeigten Ausführungformen werden nur noch insoweit beschreiben, als sie Unterschiede zur Ausführungform gemäss den Fig. 1 bis 3 aufweisen.
Die in den Figuren 4 bis 6 gezeigte Ausführungsform des Brennstoffeinspritzventils 10 weist wiederum ein Gehäuse 12 mit einerseits einem Gehäusekörper 14 und andererseits einem Düsenkörper 16, an welchem der Einspritzventilsitz 18 ausgebildet ist, auf. Am Gehäusekörper 14 liegt jedoch stirnseitig ein Zwischenelement 122 an, dessen Aussenkontur im Wesentlichen jener des Gehäusekörpers 14 entspricht. Zwischen dem Zwischenelement 122 und dem Düsenkörper 16 befindet sich ein Zwischenkörper 124. Das Zwischenelement 122 und der Zwischenkörper 124 sind in der Überwurfmutter 22 aufgenommen, welche sich am Düsenkörper 16 abstützt und andern Ends auf den Gehäusekörper 14 aufgewindet ist, sodass das Zwischenelement 122 einerseits am Gehäusekörper 14 und andererseits am Zwischenkörper 124 und dieser wiederum am Düsenkörper 14 stirnseitig dichtend anliegen. Dadurch sind auch diese Werkstücke in Richtung der Längsachse L aufeinander ausgerichtet gehalten. Bei der in den Fig. 4 bis 6 gezeigten Lösung ist es auch möglich, den Düsenkörper 16 mit dem Zwischenkörper 124 einstückig integral auszubilden.
Weiter ist es möglich, das Zwischenelement 122 und das Zwischenteil 66 bis zur Trennlinie 66' in Fig. 6 länger und den Zwischenkörper 124 entsprechend kürzer auszubilden. Dabei weist das Zwischenteil 66 zur Aufnahme des Kopfs 80 des Zwischenventilglieds 78 einen Kopfraum 128 mit Schulter 126 auf, wie dies in den Fig. 7 bis 11 gezeigt und im Zusammenhang mit diesen Figuren beschrieben ist.
Auf der dem Düsenkörper 16 abgewandten Stirnseite des Gehäusekörpers 14 ist der Brennstoffhochdruckeinlass 24 angeordnet, von welchem im Innern des Gehäuses 12 - durch den Gehäusekörper 14, das Zwischenelement 122, den Zwischenkörper 124 und den Düsenkörper 16 - bis zum
Einspritzventilsitz 18 der Hochdruckraum 26 verläuft. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der
Brennstoffhochdruckeinlass 24 direkt am Gehäusekörper 14 angeformt. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, entsprechend in der Fig. 1 gezeigten Ausführungsform einen Ventilträger 128 mit einem Lochfilter 32 vorzusehen.
Wie der Fig. 4 entnommen werden kann, weist der Hochdruckraum 26 keine diskrete Speicherkammer 34 auf, wobei eine solche jedoch entsprechend Fig. 1 vorgesehen werden kann. Der zum Hochdruckraum 26 gehörende
Strömungskanal 36 verläuft im Gehäuse 12 vom
Brennstoffhochdruckeinlass 24 bis in den Aufnahmeabschnitt 58' des Zwischenelements 122. Insbesondere verläuft der Strömungskanal 36 durch das Zwischenelement 122. Ein Aktuatoraufnahmekörper 20 ist in der vorliegenden Ausführungsform nicht vorgesehen. Dafür ist am Gehäusekörper 14 eine dem Zwischenelement 122 zugewandte, sacklochartige Ausnehmung ausgebildet, in welcher die elektrisch betätigte Aktuatoranordnung 38 aufgenommen ist. Der Stössel 40 der Aktuatoranordnung 38 ist wiederum in einer Richtung federbelastet und in der anderen Richtung mittels des Elektromagneten der Aktuatoranordnung 38 bewegbar und dazu bestimmt, zusammen mit dem Dichtelement 41 den Niederdruckauslass 42 zu verschliessen, um den Ventilraum 44 vom Niederdruck-Brennstoffrücklauf 46 abzutrennen, und den Niederdruckauslass 42 am Zwischenteil 66 freizugeben, um den Ventilraum 44 und den Niederdruck- Brennstoffrücklauf 46 miteinander zu verbinden. Auch bei der vorliegenden Ausführungsform ist die mit 48 bezeichnete Längsachse des Stössels 40 und somit der Aktuatoranordnung 38 parallel und exzentrisch zur Längsachse L des Gehäuses 12.
Das Zwischenelement 122 bildet das Führungselement 21 für den Stössel 40, welcher gleich ausgebildet ist, wie weiter oben im Zusammenhang mit der Ausführungsform gemäss den Figuren 1 bis 3 beschrieben.
Vom Elektroanschluss 50 verläuft durch den Gehäusekörper 14 zur Aktuatoranordnung 38 der, der besseren Übersichtlichkeit halber nicht gezeigte, Kanal, in welchem die elektrische Steuerleitung zur Steuerung der
Aktuatoranordnung 38 verläuft.
Wie dies insbesondere die Figuren 4 und 5 zeigen, sind am Düsenkörper 16 der konische Einspritzventilsitz 18 und die Einspritzöffnungen 54 ausgebildet. Das nadelförmige Einspritzventilglied 56 ist in der zum Hochdruckraum 26 gehörenden, kreiszylinderförmigen Führungsbohrung 57 im Düsenkörper 16 in Richtung der Längsachse L mit seinen Führungsflügeln bewegbar geführt, wie dies im Zusammenhang mit den Figuren 1 und 2 beschrieben ist. Wie insbesondere aus der Fig. 5 hervorgeht, ist stromaufwärts der Führungsbohrung 57 der zum Hochdruckraum 26 gehörende, im Querschnitt kreisförmige Innenraum 58 über eine kurze Länge am Düsenkörper 16 und über die gesamte Länge des Zwischenkörpers 124 an diesem ausgebildet. In Richtung zum Zwischenelement 122 hin weist der Innenraum 58 eine erste Erweiterung im Düsenkörper 16 und eine zweite konische Erweiterung am Zwischenkörper 124 auf, wobei zwischen dieser Erweiterung und dem
Zwischenelement 122 der Zwischenkörper 124 innen hohlzylinderförmig ausgebildet ist und den Abschnitt 60 bildet .
Im Bereich dieses Abschnitts 60 ist in bekannter Art und Weise die Druckfeder 62 am Einspritzventilglied 56 abgestützt, welche mit ihrem anderen Ende an der das Führungsteil 64 bildenden Führungshülse 64s stirnseitig abgestützt ist. In bekannter Art und Weise beaufschlagt die Druckfeder 62 das Einspritzventilglied 56 mit einer in Richtung auf den Einspritzventilsitz 18 wirkenden Schliesskraft . Andererseits hält die Druckfeder 62 das Führungsteil 64 beziehungsweise die Führungshülse 64' mit dessen der Druckfeder 62 abgewandten Stirnseite in dichtender Anlage am Zwischenteil 66, welches im am Zwischenelement 122 ausgebildeten Aufnahmeabschnitt 58' aufgenommen und zentriert gehalten ist. Der
Aufnahmeabschnitt 58' ist durch eine in Richtung zum Zwischenkörper 124 und somit dem Düsenkörper 16 hin offene sacklochartige Ausnehmung gebildet. Über die Druckfeder 62 wird das Zwischenteil 66 in dichtender Anlage am Boden des Aufnahmeabschnitts 58' gehalten. Die Führungsausnehmung 74 ist sacklochartig ausgebildet, wobei im Zwischenteil 66 von der Führungsausnehmung 74 zum Niederdruckauslass 42 eine sich stufenartig verjüngende Auslassbohrung 102 ausgebildet ist. Der Strömungskanal 36 mündet radial ausserhalb des Zwischenteils 66 in den Aufnahmeabschnitt 58', wodurch der durch den Strömungskanal 36 zugeführte Brennstoff zwischen dem Zwischenelement 122 und dem Zwischenteil 66 sowie zwischen der Führungshülse 64' und den Zwischenkörper 124 hindurch in den Innenraum 58 und zum Einspritzventilsitz 18 verlustarm strömen kann.
Die Positionierung des Zwischenteils 66 im Zwischenelement 122 kann mittels Positionierstiften 104 erfolgen, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Im Führungsteil 64 beziehungsweise in der Führungshülse 64 ist, in genau gleicher Art und Weise wie weiter oben beschrieben, der Steuerkolben 68 des Einspritzventilglied 56 in Richtung der Längsachse L verschiebbar geführt. Der Steuerkolben 68, das Führungsteil 64 beziehungsweise die Führungshülse 64" und das Zwischenteil 66 begrenzen den Steuerraum 70.
Das Zwischenteil 66 ist Teil der hydraulischen Steuervorrichtung 72 und zusammen mit dem Zwischenventilglied 78 gleich ausgebildet wie weiter oben, insbesondere im Zusammenhang mit Fig. 3, beschrieben.
Durch eine in radialer Richtung im Schaft 76 verlaufende Bohrung ist am Zwischenventilglied 78 ein Drosselzulass 96 ausgebildet, welcher mit dem Hochdruckraum 26 und somit dem Brennstoffhochdruckeinlass 24 strömungsverbunden ist und in die Sacklochbohrung 92 mündet. Es ist in bestimmten Ausführungsformen aber auch möglich, vom Drosselzulass 96 am Zwischenventilglied 78 abzusehen und stattdessen einen Drosselzulass 96' am Zwischenteil 66 auszubilden, welcher vom Hochdruckraum 26 in den Ventilraum 44 verläuft. Bei der in den Figuren 7 bis 9 gezeigten Ausführungsform des erfindungsgemässen Einspritzventils 10 ist das Gehäuse 12 im Wesentlichen gleich ausgebildet wie im Zusammenhang mit den Figuren 4 bis 6 gezeigt und beschrieben. Die Aktuatoranordnung 38 ist gleich ausgebildet wie weiter oben beschrieben, jedoch weist die Ausnehmung im
Gehäusekörper 14 für die Aktuatoranordnung 38, in
Längsrichtung L, eine grössere Ausdehnung auf, sodass ein zylinderförmiges Führungselement 21 für den Stössel 40 ebenfalls in dieser Ausnehmung Platz findet. Das Führungselement 21 und der Gehäusekörper 14 liegen stirnseitig am Zwischenteil 66 an, an welchem andererseits der Zwischenkörper 124 anliegt. Die Überwurfmutter 22 greift am Düsenkörper 16 an, zentriert den in ihm angeordneten Zwischenkörper 124 und das Zwischenteil 66 und ist, wie bekannt, am Gehäusekörper 14 angewindet, sodass diese Teile des Gehäuses dichtend gegen einander gepresst werden.
Der Strömungskanal 36 verläuft durch das Führungsteil 64 hindurch und mündet zwischen dem Zwischenkörper 124 und dem Führungsteil 64 beziehungsweise der Führungshülse 64" in den Innenraum 58. Das mit seiner Aussenkontur der Aussenkontur des Gehäusekörpers 14 entsprechende, kreiszylinderförmige Zwischenteil 66 ist Teil der hydraulischen Steuervorrichtung 72, welche in den Figuren 8 und 9 vergrössert gezeigt ist.
Die Führungsausnehmung 74 ist wiederum sacklochartig ausgebildet und in Richtung zum Steuerraum 70 hin offen. Sie ist durch eine, den Zwischenventilsitz 82 bildende, am Zwischenteil 66 angeformte Schulter 126 begrenzt. Von dieser Schulter 126 bis zum Zwischenkörper 124 und somit der dem Düsenkörper 16 zugewandten Stirnseite ist am Zwischenteil 66 ein Kopfraum 128 ausgenommen, in welchem sich der Kopf 80 des pilzförmig ausgebildeten Zwischenventilglieds 78 befindet. Dieses ist gleich ausgebildet wie im Zusammenhang mit den weiter oben offenbarten Ausführungsformen.
Die der Anschlagschulter 84 (Fig. 3) entsprechende Hubbegrenzung für das Zwischenventilglied 78 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch die dem Zwischenteil 66 zugewandte Stirnseite des Führungsteils 64 beziehungsweise der Führungshülse 64" gebildet.
Der Brennstoffzulass 86 im Zwischenteil 66 ist durch eine parallel zur Längsachse L verlaufende und von der dem Zwischenkörper 124 und somit dem Düsenkörper 16 zugewandten Stirnseite ausgehenden, mit dem Hochdruckraum 26 verbundenen Sacklochbohrung 130 und eine diese Sacklochbohrung 130 kreuzende Radialbohrung 132 gebildet, welche, wie bei den Ausführungsformen gemäss den Figuren 1 bis 6, in den Innenringraum 108 mündet. Die Radialbohrung 132 ist radial Aussen mittels einer Dichtschraube 134 verschlossen .
Die in der Fig. 10 gezeigte Ausführungsform entspricht jener gemäss den Fig. 7 bis 9, wobei einzig der Brennstoffzulass 86 unterschiedlich ausgebildet ist. Die Sacklochbohrung 130 verläuft nun nicht mehr parallel zur Längsachse L, sondern ihre Längsrichtung schliesst mit der Längsachse L einen spitzen Winkel ein. Von der Führungsausnehmung 74 verläuft eine weitere Sacklochbohrung 136, in welche die Sacklochbohrung 130 mündet. Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass die weitere Sacklochbohrung 136 wiederum in den Innenringraum 108 mündet.
Bei den Ausführungsformen gemäss den Fig. 7 bis 10 ist es auch möglich, den Brennstoffzulass 86, anstelle mittels geradliniger Bohrungen, bogenförmig mit einer Krümmung auszubilden; dies beispielsweise durch Herstellung des Zwischenteils 66 mittels eines 3D-Druckverfahrens . Damit können Strömungsverluste klein gehalten werden und kann bei der Ausführungsform gemäss den Fig. 7 bis 10 die Dichtschraube entfallen.
Weiter ist es möglich, bei der Ausführungsform gemäss Fig. 10, die Trennung zwischen dem Zwischenteil 66 und dem Zwischenkörper 124 bei der Trennlinie 66' vorzusehen, was zu einer ähnlichen Ausbildung wie in den Fig. 1 bis 6 gezeigt führt.
Bei den in den Fig. 7 bis 11 gezeigten Ausführungsformen ist es auch möglich, den Düsenkörper 16 mit dem
Zwischenkörper 124 einstückig integral auszubilden. Die Ausführungsform gemäss Fig. 11 weist, in gleicher Art und Weise wie jene gemäss den Figuren 4 bis 6, ein Zwischenelement 122 auf, welches zwischen dem Gehäusekörper 14 und Führungselement 21 einerseits und dem Zwischenkörper 124 andererseits angeordnet ist. Das Zwischenteil 66 ist hülsenförmig ausgebildet, wobei die
Führungsausnehmung 74 von der Schulter 126 (vergleiche Figuren 7 bis 10) durch das Zwischenteil 66 hindurch, also als geradlinige Bohrung, bis zu dessen der Aktuatoranordnung 38 zugewandten Stirnseite verläuft. Zwischen der Schulter 126 und der dem Düsenkörper 16 zugewandten Stirnseite des Zwischenteils 66 befindet sich wiederum der Kopfraum 128, in welchem sich der Kopf 18 des Zwischenventilglieds 78 befindet. Die Schulter 126 bildet den Zwischenventilsitz 82, welcher mit dem Dichtwulst 112 und somit der Dichtfläche 116 des Zwischenventilglieds 78 zusammenwirkt .
Das als Führungshülse 64 ausgebildete Führungsteil 64 wird dichtend mittels der Druckfeder 62 am Zwischenteil 66 in Anlage gehalten, wobei die Führungshülse 64 ' wiederum die Hubbegrenzung für das Zwischenventilglied 78 bildet.
Das Zwischenventil 83 und somit das Zwischenteil 66 und das Zwischenventilglied 78 sind in einer dem
Äufnahmeabschnitt 58 ' bildenden Aufnahmeausnehmung 122 ' des Zwischenelements 122 aufgenommen. Die
Aufnahmeausnehmung 122' weist eine um das Zwischenteil 66 herum verlaufende Erweiterung auf, in welche der
Strömungskanal 36 mündet, wobei das Zwischenteil 66 radial aussen Führungsflügel aufweist, um zentriert im Zwischenelement 122 gehalten zu sein und ein verlustarmes Strömen von Brennstoff in Richtung zum Einspritzventilsitz 18 zuzulassen.
Von dieser Erweiterung verlaufen durch das Zwischenteil 66 hindurch zwei Schrägbohrungen, welche den Brennstoffzulass 86 bilden. Selbstverständlich könnte auch nur eine Schrägbohrung vorhanden sein.
Bei dieser Ausführungsform ist der Ventilraum 44 durch die Sacklochbohrung 92 im Schaft 76 des Zwischenventilglieds 78, der ebenfalls abgestuft ausgebildeten Auslassbohrung 102 im Zwischenelement 122 und dem Volumen zwischen dem
Zwischenventilglied 78 und dem Zwischenelement 122 gebildet .
Die Mündung der Auslassbohrung 102 bildet den Niederdruckauslass 42, welcher im vorliegenden Beispiel am Zwischenelement 122 ausgebildet ist. Er ist mittels des
Dichtelements 41 des Stössels 40 der Aktuatoranordnung 38 verschliessbar, um den Ventilraum 44 vom Niederdruck- Brennstoffrücklauf 46 abzutrennen, beziehungsweise freigebbar, um den Ventilraum 44 mit dem Niederdruck- Brennstoffrücklauf 46 zu verbinden.
Im Übrigen ist das Zwischenventil 83 gleich ausgebildet wie in allen andern Ausführungsformen.
Die Fig. 12 bis 15 zeigen eine alternative Ausführungsform des Zwischenventilglieds 78. Wie bei allen vorgängig beschriebenen und in den Fig. 1 bis 11 gezeigten Ausführungsformen ist das Zwischenventilglied 78 pilzförmig ausgebildet, mit dem Schaft 76, an welchem durch die Ringnut 110 der Innenringraum 108 ausgebildet ist, und dem Kopf 80, an welchem die Strömungsnuten 88 angeformt sind. Der Drosseldurchlass 96 verläuft nun nicht mehr vom Boden der Ringnut 110 aus, sondern am Schaft 76 sind, von der Ringnut 110 ausgehend, zwei einander diametral gegenüberliegende Taschenausnehmungen 138 ausgenommen. Diese verlaufen als in radialer Richtung gegen aussen offene Nuten in axialer Richtung gegen das freie Ende des Schafts 76 hin, wobei sie jedoch vorher enden, um die Trennung des Ventilraums 44 von der Ringnut 110 und somit des Brennstoffhochdruckeinlasses 24, bis auf den Drosselzulass 96, sicher zu stellen, welcher hier in radialer Richtung von einer der beiden Taschenausnehmungen 138 aus durch den Schaft 76 in die Sacklochbohrung 92 und somit in den Ventilraum 44 verläuft.

Claims

Patentansprüche
1. Brennstoffeinspritzventil zur intermittierenden
Einspritzung von Brennstoff in den Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine, mit einem eine Längsachse (L) definierenden Gehäuse (12), das einen Brennstoffhochdruckeinlass und einen
Einspritzventilsitz (18) aufweist, einem im Gehäuse (12) angeordneten Hochdruckraum (26), der vom Brennstoffhochdruckeinlass (24) zum Einspritzventilsitz (18) verläuft, einem im Gehäuse (12) in Richtung der Längsachse (L) verstellbar angeordneten Einspritzventilglied (56), das mit dem Einspritzventilsitz (18) zusammenwirkt, einer Druckfeder (62), welche das Einspritzventilglied (56) mit einer in Richtung gegen den
Einspritzventilsitz (18) gerichteten Schliesskraft beaufschlagt , 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 hydraulischen 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 einer
Führungsausnehmung (74) des Zwischenteils (66) in Gleitpassung geführten Schaft (76) und einen Kopf (80) aufweist, der mit seiner um den Schaft (76) verlaufenden Dichtfläche (116) - in Schliessstellung des Zwischenventilgliedes (78) - an einen am
Zwischenteil (66) ausgebildeten Zwischenventilsitz (82) anliegt, einem vom Zwischenteil (66), Schaft (76) und Kopf (80) begrenzten Ringraum (120), in welchen ein mit dem Brennstoffhochdruckeinlass (24) verbundener
Brennstoffhochdruckzulass (86) mündet, und einer elektrisch betätigten Aktuatoranordnung (38) zum Verbinden eines über einen Drosselzulass (96) mit dem
Brennstoffhochdruckeinlass (24) verbundenen
Ventilraumes (44) mit und Abtrennen des Ventilraumes (44) von einem Niederdruck-Brennstoffrücklauf (46), wobei das Zwischenventilglied (78) den Steuerraum (70) vom Ventilraum (44) - bis auf einen am
Zwischenventilglied ausgebildeten Drosseldurchlass (90) - abtrennt, in Schliessstellung des
Zwischenventilglieds (78) das Zwischenventil (83) den Brennstoffhochdruckzulass (86) und den Ringraum (120) vom Steuerraum (70) abtrennt und bei aus der
Schliessstellung wegbewegtem Zwischenventilglied (78) das Zwischenventil (83) eine Verbindung zwischen dem Ringraum (120) sowie dem Brennstoffhochdruckzulass (86) mit dem Steuerraum (70) frei gibt, dadurch gekennzeichnet, dass der Drosselzulass (96) am Zwischenventilglied (78) ausgebildet ist.
2. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drosselzulass (96) über den Ringraum (120) mit dem Brennstoffhochdruckeinlass (24) verbunden ist.
3. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringraum (120) einen unmittelbar an den Schaft (76) angrenzenden Innenringraum (108) und einen an diesen anschliessenden Spaltringraum (118) aufweist, welcher - in Schliessstellung des Zwischenventilglieds (78) - durch einen Spalt zwischen dem Zwischenteil (66) und dem Kopf (80) gebildet ist, und bevorzugt der Spaltringraum (118) - in Schliessstellung des
Zwischenventilgliedes (78) - eine wenigstens annähernd konstante Spaltbreite aufweist, wobei die Spaltbreite mindestens fünfmal kleiner ist als der Innenringraum (108), jeweils in Richtung der Längsachse (L) gemessen.
4. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (76) des Zwischenventilgliedes (78) eine umlaufende, in radialer Richtung gegen aussen offene Ringnut (110) aufweist, welche, in Richtung der Gehäusesachse (L) gesehen, eine derartige Abmessung aufweist, dass die Mündung des Brennstoffhochdruckzulasses (86) immer wenigstens annähernd vollständig im Bereich der Ringnut (110) liegt, und vorzugsweise die Ringnut (110) unmittelbar an den Kopf (80) anschliesst, wobei die Ringnut (110) mindestens einen Teil des Ringraums (120), gegebenenfalls des Innenringraums (108) bildet.
5. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Drosselzulass (96) vom Boden der Ringnut (110) aus, vorzugsweise in radialer
Richtung, verläuft.
6. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (76) des Zwischenventilgliedes (78) eine von der Ringnut (110) ausgehende, vorzugsweise in radialer Richtung gegen aussen offene Taschenausnehmung (138), vorzugsweise zwei einander diametral gegenüberliegende
Taschenausnehmungen (138), aufweist, von welcher einen Taschenausnehmung (138) aus der Drosselzulass (96) zum Ventilraum (44) verläuft.
7. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der am Zwischenventilglied (78), vorzugsweise angrenzend an den Steuerraum (70), ausgebildete Drosseldurchlass (90) andererseits in eine am Zwischenventilglied (78) ausgenommene, zum Ventilraum gehörende Sacklochbohrung (92) mündet, in welche der Drosselzulass (96) mündet.
8. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) einen Gehäusekörper (14) mit dem
Brennstoffhochdruckeinlass (24) und einen Düsenkörper (16), an welchem der Einspritzventilsitz (10) ausgebildet ist, aufweist und das Zwischenventil (83) im Düsenkörper (16) angeordnet ist. 9. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) einen Gehäusekörper (14) mit dem
Brennstoffhochdruckeinlass (24) sowie einen Düsenkörper (16) , an welchem der Einspritzventilsitz
(10) ausgebildet ist, aufweist und das Zwischenteil (66) zwischen den Gehäusekörper (14) und dem Düsenkörper (16) angeordnet ist.
10. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die
Führungsausnehmung (74) sacklochartig ausgebildet ist und von der Führungsausnehmung (74), vorzugsweise von deren Boden, zum Niederdruck-Brennstoffrücklauf (46) eine, vorzugsweise stufenartig sich verjüngende Auslassbohrung (102) am Zwischenteil (66) ausgebildet ist, wobei der von der Führungsausnehmung (74) und dem Zwischenventilglied (78) begrenzte Raum und die Auslassbohrung (102) zum Ventilraum (44) gehören.
11. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) einen Gehäusekörper (14) mit dem
Brennstoffhochdruckeinlass (24) sowie einen
Düsenkörper (16) , an welchem der Einspritzventilsitz (10) ausgebildet ist, aufweist und ein Zwischenelement (122) zwischen den Gehäusekörper (14) und dem
Düsenkörper (16) angeordnet ist, wobei das Zwischenteil (66) im Zwischenelement (122) in einer in Richtung zum Düsenkörper (16) offenen und mit dem Hochdruckraum verbundenen Aufnahmeausnehmung (122') angeordnet ist, die Führungsausnehmung (74) sacklochartig ausgebildet ist und von der Führungsausnehmung (74) zum Niederdruck-
Brennstoffrücklauf (46) eine, vorzugsweise stufenartig sich verjüngende Auslassbohrung (102) am Zwischenteil (66) ausgebildet ist, wobei der von der
Führungsausnehmung (74) und dem Zwischenventilglied (78) begrenzte Raum und die Auslassbohrung (102) zum Ventilraum (44) gehören.
12. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) einen Gehäusekörper (14) mit dem
Brennstoffhochdruckeinlass (24) sowie einen
Düsenkörper (16) , an welchem der Einspritzventilsitz (10) ausgebildet ist, aufweist und ein Zwischenelement (122) zwischen den Gehäusekörper (14) und dem
Düsenkörper (16) angeordnet ist, wobei das Zwischenteil (66) im Zwischenelement (122) in einer in Richtung zum Düsenkörper (16) offenen und mit dem Hochdruckraum verbundenen Aufnahmeausnehmung (122') angeordnet ist, die Führungsausnehmung (74) durch das
Zwischenteil (66) hindurch verläuft und von der Führungsausnehmung (74) zum Niederdruck-
Brennstoffrücklauf (46) eine, vorzugsweise stufenartig sich verjüngende Auslassbohrung (102) am Zwischenelement (122) ausgebildet ist, wobei der von der Führungsausnehmung (74) und dem
Zwischenventilglied (78) begrenzte Raum und die Auslassbohrung (102) zum Ventilraum (44) gehören.
13. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 8 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenventilsitz (82) an einer wenigstens annähernd eben ausgebildeten Stirnseite des Zwischenteils (66) ausgebildet ist.
14. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 9, 10 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsausnehmung (74) auf der dem Steuerraum (70) zugewandten Seite durch eine, den Zwischenventilsitz (82) bildende Schulter (126) des Zwischenteils (66) begrenzt ist und der Kopf (80) in einem von der Schulter (126) zur Stirnseite des Zwischenteils (66) verlaufenden Kopfraum (128) angeordnet ist.
15. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsteil (64) durch eine Führungshülse (64 ') gebildet ist, an welcher sich die Druckfeder (62) abstützt, wobei die Druckfeder (62) die Führungshülse (64') an das
Zwischenteil (66) dichtend andrückt.
16. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Drosseldurchlass (90) im Betrieb zeitweise verschlossen ist.
17. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (68) des Einspritzventilgliedes (56) auf seiner dem
Zwischenventil (83) zugewandten Seite einen nockenförmigen Vorsprung (56') aufweist, welcher bei
Anlegen am Zwischenventilglied (78) den
Drosseldurchlass (90) verschliesst . 18. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Drosselzulass (96) in den Ventilraum (44) mündet.
19. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der
Drosseldurchlass (90) an einer dem Steuerkolben (68) zugewandten, vorzugsweise ebenen, Stirnseite des Kopfs (80) in den Steuerraum (70) mündet.
20. Brennstoffeinspritzventil zur intermittierenden Einspritzung von Brennstoff in den Brennraum einer
Verbrennungskraftmaschine, mit einem eine Längsachse (L) definierenden Gehäuse (12), das einen Brennstoffhochdruckeinlass (24) und einen Einspritzventilsitz (18) aufweist, einem im Gehäuse (12) angeordneten Hochdruckraum (26), der vom Brennstoffhochdruckeinlass (24) zum Einspritzventilsitz (18) verläuft, einem im Gehäuse (12) in Richtung der Längsachse (L) verstellbar angeordneten Einspritzventilglied (56) , das mit dem Einspritzventilsitz (18) zusammenwirkt, einer Druckfeder (62), welche das Einspritzventilglied (56) mit einer in Richtung gegen den Einspritzventilsitz (18) gerichteten Schliesskraft beaufschlagt , 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 hydraulischen 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 einer Führungsausnehmung (74) des Zwischenteils (66) in Gleitpassung geführten Schaft (76) und einen Kopf (80) aufweist, der mit seiner um den Schaft (76) verlaufenden Dichtfläche (116) - in Schliessstellung des Zwischenventilgliedes (78) - an einem am Zwischenteil (66) ausgebildeten Zwischenventilsitz (82), unter Bildung einer Ringdichtfläche (112), anliegt , einem vom Zwischenteil (66), Schaft (76) und Kopf (80) begrenzten Ringraum (120) , in welchen ein mit dem Brennstoffhochdruckeinlass (24) verbundener Brennstoffhochdruckzulass (86) mündet, und einer elektrisch betätigten Aktuatoranordnung (38) zum Verbinden eines über einen Drosselzulass (96) mit dem Brennstoffhochdruckeinlass (24) verbundenen Ventilraumes (44) mit und Abtrennen des Ventilraumes (44) von einem Niederdruck-Brennstoffrücklauf (46), wobei das Zwischenventilglied (78) den Steuerraum (70) vom Ventilraum (44) - bis auf einen am Zwischenventilglied ausgebildeten Drosseldurchlass (90) - abtrennt, in Schliessstellung des
Zwischenventilglieds (78) das Zwischenventil (83) den Brennstoffhochdruckzulass (86) und den Ringraum (120) vom Steuerraum (70) abtrennt und bei aus der Schliessstellung wegbewegtem Zwischenventilglied (78) das Zwischenventil (83) eine Verbindung zwischen dem Ringraum (120) sowie dem Brennstoffhochdruckzulass (86) mit dem Steuerraum (70) frei gibt, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) einen Gehäusekörper (14) mit dem Brennstoffhochdruckeinlass (24) sowie einen Düsenkörper (16), an welchem der Einspritzventilsitz (10) ausgebildet ist, aufweist und ein Zwischenelement (122) zwischen dem Gehäusekörper (14) und dem Düsenkörper (16) angeordnet ist, wobei das Zwischenteil (66) in einem am Zwischenelement (122) ausgebildeten, sacklochartigen Äufnahmeabschnitt (58') angeordnet ist, die Führungsausnehmung (74) sacklochartig ausgebildet ist und von der Führungsausnehmung (74) zum Niederdruck-
Brennstoffrücklauf (46) eine, vorzugsweise stufenartig sich verjüngende Auslassbohrung (102) am Zwischenteil (66) ausgebildet ist, wobei der von der Führungsausnehmung (74) und dem Zwischenventilglied (78) begrenzte Raum und die Auslassbohrung (102) zum Ventilraum (44) gehören.
21. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Drosselzulass (96) am Zwischenventilglied (78) ausgebildet ist.
22. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stössel (40) der Aktuatoranordnung (38) durch einen am Zwischenelement (122) ausgebildeten Durchlass (21) hindurch verläuft und eingerichtet ist, vorzugsweise über ein am Stössel
(40) ausgebildetes Dichtelement (41), einen am Zwischenteil (66) ausgebildeten Niederdruckauslass
(42) wahlweise zu verschliessen oder freizugeben.
23. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsteil (64) und das Zwischenteil (66) als ein einstückiges Bauteil ausgebildet sind.
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