WO2004053324A1 - Brennstoffeinspritzventil - Google Patents

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Hubert Stier
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Robert Bosch Gmbh
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/26—Fuel-injection apparatus with elastically deformable elements other than coil springs

Definitions

  • the invention relates to a fuel injector according to the preamble of the main claim.
  • DE 35 33 085 AI discloses a metering valve for metering liquids or gases, in particular an injection valve for fuel injection systems in internal combustion engines, which has a piezo stack actuator, the change in length of which is transmitted to a valve needle controlling a metering opening when an excitation voltage is applied, and determines the stroke of the valve needle.
  • the substance to be measured is fed via a feed line, which is designed in the form of a deep hole in the valve body.
  • a disadvantage of the injection valve known from DE 35 33 085 AI is that the housing of the injection valve is very solid and thus heavy and voluminous. It requires a large installation space and increased material and manufacturing costs.
  • the drilling is due on the one hand to the manufacturing process with contaminants such as drilling residues provided, on the other hand difficult to clean due to the material of the housing and the relatively rough surface.
  • the substance to be measured is subject to a high degree of contamination, which can lead to deposits and subsequent valve malfunctions.
  • the fuel injector according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that the tube that leads the fuel from the supply to the valve group can be manufactured separately and attached to the fuel injector, so that with a suitable choice of material, a higher level of cleanliness of the fuel through a smooth surface can be achieved with less wetting and the absence of a dead volume.
  • the common integrated arrangement of the fuel injector and the tube in a common housing is particularly advantageous.
  • the tube is advantageously made of steel and has an inner diameter of approximately 3 mm with a wall thickness of approximately 0.4 mm.
  • the tube extends axially parallel to the fuel injector. taking into account the central fuel supply, by laying the pipe bent radially outward to the housing.
  • Another advantageous embodiment provides for a straight pipe to be axially parallel over the entire length with a suitable decentralized arrangement of the inlet connection. This is particularly advantageous because it is easy to manufacture.
  • FIG. 1A shows a schematic illustration of a first exemplary embodiment of a fuel injection valve according to the invention
  • FIG. 1B shows a section through the first exemplary embodiment of a fuel injector according to the invention shown in FIG. 1A along the line IB-IB in FIGS. 1A and
  • Fig. 2 shows a second embodiment of a fuel injector according to the invention.
  • FIG. 1A shows a schematic section through a first exemplary embodiment of a fuel injector 1 designed according to the invention.
  • the fuel injection valve 1 comprises an actuator 2, which is preferably designed as a piezoelectric actuator 2.
  • the actuator 2 is encapsulated in a sleeve '3 for protection against tensile load.
  • the component consisting of the sleeve 3, the actuator 2 and a biasing spring 4 braced in the sleeve 3 against the actuator 2 can be preassembled and then introduced into a housing 5 of the fuel injection valve 1.
  • the fully assembled component is fixed in the housing 5 by a support ring 6.
  • the actuating element 7 and the sleeve 3 are sealed by means of a corrugated tube seal 8 against the fuel flowing through the fuel injection valve 1.
  • a valve needle 10 is non-positively connected to the actuating element 7 and / or is formed in one piece. It extends in the outflow direction into a valve group 11, which can be designed in any manner that meets the requirements for the fuel injector 1.
  • a valve closing body 12 is formed on the valve needle 10 and cooperates with a valve seat surface 13 to form a sealing seat.
  • the biasing spring 4_ acts on the valve needle 10 against an outflow direction, so that the fuel injector 1 is kept closed when the actuator 2 is not excited.
  • the fuel injection valve 1 is designed in the form of an outwardly opening fuel injection valve 1.
  • the valve group 11 is located in a nozzle body 14, which is sealed by a seal 15 against a cylinder head, not shown.
  • the housing 5 adjoins the nozzle body 14 on the inlet side.
  • the fuel injection valve 1 has a pipe 16 arranged parallel to it, which leads the fuel supplied via an inlet 17 to the valve group 11.
  • the tube 16 is integrated in the housing 5 of the fuel injector 1. It runs downstream of a filter element 18 arranged in the inlet connection 17 after a first bend 21 parallel to a longitudinal axis 23 of the fuel injector 1 and opens out on the downstream side of the support ring 6 after a second bend 22 through a transverse bore 20 into a Recess 19 of the nozzle body 14.
  • the tube 16 is tightly connected to the nozzle body 14, for example soldered or welded.
  • the tube 16 is preferably made of steel and has an inner diameter of approximately 3 mm with a wall thickness of approximately 0.4 mm.
  • the pipe 16 can be produced in a simple manner and is cheaper than a conventional deep hole, which also places high demands on the wall thickness of the fuel injector 1, which is thereby considerably larger than the fuel injector 1 designed according to the invention.
  • FIG. 1B shows a cross section through the fuel injection valve 1 shown in FIG. 1A along the line IB-IB in FIG. 1A.
  • the pipe 16, which runs parallel to the fuel injection valve 1 and is integrated in the common housing 5, can be seen on the right-hand side.
  • the fuel injector 1 is only slightly thickened due to the attachment of the tube 16 and, in its installed position in the cylinder head of the internal combustion engine, requires only an insignificantly more space than a fuel injector 1 without the tube 16 according to the invention.
  • FIG. 2 shows a second exemplary embodiment of a fuel injection valve 1 according to the invention. Components already explained with reference to FIG. 1A are provided with the same reference symbols.
  • the tube 16 shown in FIG. 2 is rectilinear over its entire axial length. It is seated on a decentralized inlet connection 17, which is arranged on an axis 24 parallel to the longitudinal axis 23 of the fuel injector 1 is on and runs along its entire axial length axially parallel to the longitudinal axis 23 of the fuel injector 1.
  • a transverse bore 20 is again provided, which connects at right angles to the tube 16 and forms the connection to the nozzle body 14.
  • the invention is not limited to the exemplary embodiments shown and is also suitable for any other construction of fuel injection valves 1.

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract

Ein Brennstoffeinspritzventil (1), insbesondere ein Brennstoffeinspritzventil (1) für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, umfasst einen piezoelektrischen oder magnetostriktiven Aktor (2), der einen in einem Düsenkörper (14) angeordneten Ventilschliesskörper (12) betätigt, der mit einer Ventilsitzfläche (13) zu einem Dichtsitz zusammenwirkt. Zwischen einem Zulaufstutzen (17) und dem Düsenkörper (14) ist ein Rohr (16) ausgebildet, durch welches über den Zulaufstutzen (17) zugeführter Brennstoff zum Dichtsitz geleitet wird.

Description

R . 304328
ROBERT BOSCH GmbH, 70442 STUTTGART
Brennsto feinspritzventi1
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs .
Aus der DE 35 33 085 AI ist ein Zumeßventil zur Dosierung von Flüssigkeiten oder Gasen, insbesondere ein Einspritzventil für Kraftstoff-Einspritzsysteme in Brennkraftmaschinen bekannt, welches einen Piezo-Stapelaktor aufweist, dessen Längenänderung bei Anlegen einer Erregerspannung auf eine eine Zumeßöffnung steuernde Ventilnadel übertragen wird und den Hubweg der Ventilnadel bestimmt. Der zuzumessende Stoff wird über eine Zuleitung zugeführt, welche in Form einer Tieflochbohrung im Ventilkörper ausgeführt ist.
Nachteilig an dem aus der Druckschrift DE 35 33 085 AI bekannten Einspritzventil ist, daß das Gehäuse des Einspritzventils sehr massiv und damit schwer und voluminös ist. Es erfordert einen großen Einbauraum sowie erhöhte Material- und Herstellungskosten.
Weiterhin ist die Bohrung einerseits bedingt durch den Herstellungsprozeß mit Verschmutzungen wie Bohrrückständen versehen, andererseits bedingt durch das Material des Gehäuses sowie der verhältnismäßig rauhen Oberfläche schlecht zu reinigen. Dadurch ist der zuzumessende Stoff einem hohen Verschmutzungsgrad unterworfen, welcher zu Ablagerungen und zu nachfolgenden Fehlfunktionen des Ventils führen kann.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptänspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß das Rohr, welches den Brennstoff von der Zufuhr zur Ventilgruppe führt, separat herstellbar und an dem Brennstoffeinspritzventil anbringbar ist, wodurch bei geeigneter Materialwahl ein höheres Sauberkeitsniveau des Brennstoffs durch eine glatte Oberfläche mit geringerer Benetzung und das Fehlen eines Totvolumens erzielt werden kann.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.
Von Vorteil ist dabei insbesondere die gemeinsame integrierte Anordnung des Brennstoffeinspritzventils und des Rohres in einem gemeinsamen Gehäuse.
Vorteilhafterweise ist das Rohr aus Stahl gefertigt und weist einen Innendurchmesser von ca. 3 mm bei einer Wandstärke von ca. 0,4 mm auf.
In einer vorteilhaften Ausführungsform erstreckt sich das Rohr achsparallel zum Brennstoffeinspritzventil . unter Berücksichtigung der zentralen Brennstoffzufuhr, indem das Rohr gebogen nach radial außen an das Gehäuse verlegt ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht eine auf gesamter Länge achsparallele Führung eines geraden Rohres bei einer entsprechenden dezentralen Anordnung des ZulaufStutzens vor. Dies ist besonders vorteilhaft, da leicht herstellbar.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1A eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils;
Fig. 1B einen Schnitt durch das in Fig. 1A dargestellte erste Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils entlang der Linie IB-IB in Fig. 1A und
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils .
Fig. 1A zeigt einen schematischen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils 1.
Das Brennstoffeinspritzventil 1 umfaßt einen Aktor 2, welcher vorzugsweise als piezoelektrischer Aktor 2 ausgebildet ist. Der Aktor 2 ist zum Schutz gegen Zugbelastung in einer Hülse' 3 gekapselt. Das aus der Hülse 3, dem Aktor 2 und einer in der Hülse 3 gegen den Aktor 2 verspannten Vorspannfeder 4 bestehende Bauteil kann vormontiert und dann in ein Gehäuse 5 des Brennstoffeinspritzventils 1 eingebracht werden. Das fertig montierte Bauteil ist durch einen Stützring 6 im Gehäuse 5 fixiert.
Ein Betätigungselement 7, an welchem sich der Aktor 2 abstützt, durchgreift die Hülse 3 in einer Betätigungsrichtung des Aktors 2. Das Betätigungselement 7 und die Hülse 3 sind mittels einer Wellrohrdichtung 8 gegen den das Brennstoffeinspritzventil 1 durchströmenden Brennstoff abgedichtet. Ein nicht weiter spezifizierter hydraulischer Koppler 9 ist zuströmseitig des Aktors 2 angeordnet .
Eine Ventilnadel 10 ist mit dem Betätigungselement 7 kraftschlüssig verbunden und/oder einstückig ausgebildet. Sie erstreckt sich in Abströmrichtung in eine Ventilgruppe 11, welche in beliebiger, den Anforderungen an das Brennstoffeinspritzventil 1 genügender Art ausgebildet sein kann.
An der Ventilnadel 10 ist ein Ventilschließkörper 12 ausgebildet, welcher mit einer Ventilsitzfläche 13 zu einem Dichtsitz zusammenwirkt. Die Vorspannfeder 4_ beaufschlagt die Ventilnadel 10 entgegen einer Abströmrichtung, so daß das Brennstoffeinspritzventil 1 im nichterregten Zustand des Aktors 2 geschlossen gehalten wird.
In dem in Fig. 1A dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ist das Brennstoffeinspritzventil 1 in Form eines nach außen öffnenden Brennstoffeinspritzventils 1 ausgeführt. Die Ventilgruppe 11 befindet sich in einem Düsenkörper 14, der durch eine Dichtung 15 gegen einen nicht dargestellten Zylinderkopf abgedichtet ist. An den Dusenkorper 14 schließt sich zulaufseitig das Gehäuse 5 an.
Erfindungsgemäß weist das Brennstoffeinspritzventil 1 ein parallel zu diesem angeordnetes Rohr 16 auf, welches den über einen Zulau stutzen 17 zugeführten Brennstoff zur Ventilgruppe 11 leitet. Das Rohr 16 ist dabei in das Gehäuse 5 des Brennstoffeinspritzventils 1 integriert. Es verläuft abströmseitig eines in dem Zulaufstutzen 17 angeordneten Filterelements 18 nach einer ersten Biegung 21 parallel zu einer Längsachse 23 des Brennstoffeinspritzventils 1 an diesem und mündet abströmseitig des Stützrings 6 nach einer zweiten Biegung 22 durch eine Querbohrung 20 in eine Ausnehmung 19 des Düsenkörpers 14 ein. An dieser Stelle ist das Rohr 16 mit dem Düsenkörper 14 dicht verbunden, beispielsweise verlötet oder verschweißt.
Das Rohr 16 ist dabei vorzugsweise aus Stahl hergestellt und weist einen Innendurchmesser von ca. 3 mm bei einer Wandstärke von ca. 0,4 mm auf. Das Rohr 16 ist in einfacher Weise herstellbar und billiger als eine herkömmliche Tieflochbohrung, welche zudem hohe Anforderungen an die Wandstärke des Brennstoffeinspritzventils 1 stellt, welches dadurch erheblich größer als das erfindungsgemäß ausgestaltete Brennstoffeinspritzventil 1 ist.
Fig. 1B zeigt einen Querschnitt durch das in Fig. 1A dargestellte Brennstoffeinspritzventil 1 entlang der Linie IB-IB in Fig. 1A. Das parallel zum Brennstoffeinspritzventil 1 verlaufende Rohr 16, welches in das gemeinsame Gehäuse 5 integriert ist, ist auf der rechten Seite erkennbar. Das Brennstoffeinspritzventil 1 ist durch die Anbringung des Rohres 16 nur geringfügig verdickt und beansprucht in seiner Einbaulage im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine nur unwesentlich mehr Platz als ein Brennstoffeinspritzventil 1 ohne das erfindungsgemäße Rohr 16.
Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1. Bereits anhand von Fig. 1A erläuterte Bauelemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
Im Gegensatz zu dem in Fig. 1A dargestellten ersten Ausführungsbeispiel, bei welchem das Rohr 16 unter einer ersten Biegung 21 zunächst aus einer Längsachse 23 des Brennstof einspritzventils 1 nach radial außen verlegt wird und dann nach einer zweiten Biegung 22 wieder in den Düsenkörper 14 einmündet, ist das in Fig. 2 dargestellte Rohr 16 über seine gesamte axiale Länge geradlinig ausgebildet. Es setzt an einem dezentral angesetzten Zulaufstutzen 17, welcher auf einer zur Längsachse 23 des Brennstoffeinspritzventils 1 parallelen Achse 24 angeordnet ist, an und verläuft auf seiner gesamten axialen Länge achsparallel zur Längsachse 23 des Brennstoffeinspritzventils 1. Im Bereich des Düsenkörpers 14 ist wiederum eine Querbohrung 20 vorgesehen, welche rechtwinklig an das Rohr 16 anschließt und die Verbindung zum Düsenkörper 14 bildet. Vorteil dieser Ausführungsvariante ist die einfachere Herstellbarkeit des Rohres 16, welches gerade und ohne Knicks am Brennstoffeinspritzventil 1 entlang verläuft.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt und auch für beliebige andere Bauweisen von Brennstoffeinspritzventilen 1 geeignet.

Claims

R . 304328ROBERT BOSCH GMBH, 70442 STUTTGARTAnsprüche
1. Brennstoffeinspritzventil (1), insbesondere Brennstoffeinspritzventil (1) für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, mit einem piezoelektrischen oder magnetostriktiven Aktor (2), der einen in einem Düsenkörper
(14) angeordneten Ventilschließkörper (12) betätigt, der mit einer Ventilsitzfläche (13) zu einem Dichtsitz zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem Zulaufstutzen (17) und dem Düsenkörper
(14) ein vom Aktor (2) separiertes Rohr (16) ausgebildet ist, durch welches über den Zulaufstutzen (17) zugeführter Brennstoff zum Dichtsitz geleitet wird.
2. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (16) in einem Gehäuse (5) des Brennstoffeinspritzventils (1) integriert ist.
3. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (16) aus Stahl hergestellt ist und einen Innendurchmesser von ca. 3 mm bei einer Wandstärke von ca. 0, 4 mm aufweist.
4. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Rohr (16) unter einer ersten Biegung (21) von einer mit einer Längsachse (23) des Brennstoffeinspritzventils (1) zusammenfallenden Linie entfernt und unter einem Abstand achsparallel auf einer Achse (24) am Brennstoffeinspritzventil (1) entlang verläuft .
5. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (16) unter einer zweiten Biegung (22) an den Düsenkörper (14) herangeführt wird.
6. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (16) an einer Querbohrung (20) am Düsenkörper (14) fixiert ist.
7. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (16) mit dem Düsenkörper (14) verschweißt, verlötet oder eingepreßt ist.
8. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (16) über seine axiale Länge geradlinig ausgebildet ist.
9. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Zulaufstutzen (17) des Brennstoffeinspritzventils (1) auf einer zu einer Längsachse (23) des Brennstoffeinspritzventils (1) parallelen Achse (24) angeordnet ist.
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