WO2005008059A1

WO2005008059A1 - Brennstoffeinspritzventil für brennkraftmaschinen

Info

Publication number: WO2005008059A1
Application number: PCT/CH2004/000451
Authority: WO
Inventors: Marco Ganser
Original assignee: Ganser-Hydromag Ag
Priority date: 2003-07-17
Filing date: 2004-07-14
Publication date: 2005-01-27
Also published as: KR20060030116A; EP1649160B1; DE502004009930D1; EP1649160A1; US20060113406A1; ATE440216T1

Abstract

Der untere Teil eines länglichen Gehäuses ist als Ventilsitzelement (2b) ausgebildet, in dem ein Ventilsitzteil (4) gehalten ist. Dieser Ventilsitzteil (4) weist einen mit Einspritzöffnungen (6) versehenen Ventilsitz (5) auf und ist als ein vom Ventilsitzelement (2b) getrennter, mit letzterem verbundener Düsenkörper ausgebildet. Im Gehäuse ist längsverstellbar ein Einspritzventilglied (9) geführt, das zum Verschliessen und Freigeben der Einspritzöffnungen (6) mit dem Ventilsitz (5) zusammenwirkt. Der Ventilsitzteil (4) ist an seiner Aussenseite mit einer, durch die Mantelfläche eines Kreiskegels gebildeten Sitzfläche (26) versehen. Mit dieser Sitzfläche (26) liegt der Ventilsitzteil (4) an einer ebenfalls durch die Mantelfläche eines Kreiskegels gebildeten Auflagefläche (27) am Ventilsitzelement (2b) an. Die halben Oeffnungswinkel (28) der die Sitzfläche (26) und die Auflagefläche (27) festlegenden Kreiskegel sind derart gewählt, dass der Düsenkörper (4) selbsthemmend und dichtend im Ventilsitzelement (2b) gehalten sind.

Description

Brennstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Brennstoffeinspritzventil zur intermittierenden Brennstoffeinspritzung in den Brennraum von Brennkraftmaschinen. Derartige Brennstoffeinspritzventile sind in der O-A-02/086309 offenbart.

Bei einem Brennstoffeinspritzventil, wie es beispielsweise aus der O-A-02/086309 bekannt ist, kann es vorkommen, dass infolge eines Versagens das Einspritzventilglied länger als für einen Volllasteinspritzvorgang erforderlich in der Offenstellung verbleibt. Das führt dazu, dass dem entsprechenden Zylinderbrennraum ein Übermass an Brennstoff zugeführt wird, was zu einer Beschädigung des Motors führen kann.

Zur Vermeidung solcher Beschädigungen ist es nun bekannt, bei Brennstoffeinspritzsystemen, bei denen den einzelnen Brennstoffeinspritzventilen Brennstoff von einem Hochdruck-BrennstoffSpeicher (Akkumulator oder Com on Rail) zugeführt wird, in den Zuleitungen zu den Brennstoffeinspritzventilen Ventile zur Begrenzung der Durchflussmenge anzuordnen (siehe z.B. DE-A-43 44 190; DE-A-22 07 643; US-A-4, 589, 393) . Diese Durchflussmengenbegrenzungsventile sperren den Brennstoffdurchfluss im Fälle eines Funktionsfehlers der Brennstoffeinspritzventile.

Diese bekannten Lösungen sind aufwendig und teuer, da einerseits in jeder Zuleitung zu den Brennstoffeinspritzventilen ein solches Durchflussmengenbegrenzungsventil vorgesehen werden muss und andererseits die Gehäuseteile dieser Ventile und die dazu gehörigen Verschraubungen für den sehr hohen Betriebsdruck (bis 2000 bar) ausgelegt werden müssen. Das bedeutet unter anderem, dass viel Aufwand erforderlich ist, um die Werkstücke nach aussen hin dicht zu machen.

Bei gewissen der in der bereits erwähnten WO-A-02/086309 beschriebenen Ausführungsformen von

Brennstoffeinspritzventilen ist der Ventilsitzteil als ein vom Ventilgehäuse getrennter Düsenkörper ausgebildet, der mit den Einspritzöffnungen sowie dem Ventilsitz für das Einspritzventilglied versehen ist. Dieser Düsenkörper ist mittels einer Schweissverbindung am Gehäuse befestigt. Da der Düsenkörper aus einem anderen, in der Regel verschleissfesteren Material besteht als das Gehäuse, können sich wegen der unterschiedlichen Materialeigenschaften Probleme beim Verschweissen ergeben. Zudem wird die Schweissverbindung einerseits durch den im Brennstoffeinspritzventil herrschenden hohen Systemdruck und andererseits durch das Aufprallen des Einspritzventilgliedes auf den Düsenkörper beim Schliessen sehr stark beansprucht. Daher müssen an die Qualität der Schweissverbindung sehr hohe Anforderungen gestellt werden.

Das Einspritzventilglied der in der erwähnten WO-A- 02/086309 beschriebenen Brennstoffeinspritzventile ist an seinem dem Ventilsitzteil bzw. Düsenkörper zugekehrten Ende ebenfalls starken mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt, und zwar aus den gleichen Gründen wie vorstehend im Zusammenhang mit dem Ventilsitzteil bzw. dem Düsenkörper erwähnt. Dies vor allem dann, wenn der Düsenkörper aus einem verschleissfesteren Material besteht als das Einspritzventilglied. Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, bei einem Brennstoffeinspritzventil der eingangs genannten Art mit einem vom Gehäuse getrennten Düsenkörper letzteren auf einfache und zuverlässige Weise mit dem Gehäuse verbinden zu können.

Diese Aufgabe wird mit einem Brennstoffeinspritzventil mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Der auf seiner Aussenseite mit einer kegeligen Sitzfläche versehene Ventilsitzteil kann von der Innenseite des Gehäuses her zur Anlage an die ebenfalls kegelige Auflagefläche am Gehäuse gebracht werden. Als Folge der selbsthemmenden Ausgestaltung der Sitz- und Auflageflächen ist der Ventilsitzteil fest und dichtend im Gehäuse gehalten.

Im weiteren liegt der vorliegenden Erfindung auch noch die Aufgabe zugrunde, bei einem Brennstoffeinspritzventil der eingangs genannten Art auf möglichst einfache und kostengünstige Weise die Lebensdauer des Einspritzventilgliedes zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird mit einem Brennstoffeinspritzventil mit den Merkmalen des Anspruches 9 gelöst.

Dadurch, dass das mit dem Ventilsitzteil zusammenwirkende Ende des Einspritzventilgliedes als separater Einsatzteil ausgebildet ist, ist es möglich, diesen Einsatzteil aus einem verschleissfesterem Material herzustellen als der übrige Teil des Einspritzventilgliedes.

Bevorzugte Weiterausgestaltungen des erfindungsgemässen Brennstoffeinspritzventils bilden Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Im Folgenden werden anhand der Figuren Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes näher erläutert. Es zeigen rein schematisch:

Fig. 1 im Längsschnitt den unteren Teil eines Brennstoffeinspritzventils,

Fig. 2 in gegenüber der Fig. 1 vergrössertem Massstab und im Längsschnitt den Bereich des unteren Endes einer zweiten Ausführungsform eines Brennstoffeinspritzventils,

Fig. 3 und 4 im Längsschnitt jeweils den Endbereich von alternativen Ausführungsformen eines Einspritzventilgliedes,

Fig. 5 in einer der Fig. 2 entsprechenden Darstellung den Bereich des unteren Endes einer dritten Ausführungsform eines Brennstoffeinspritzventils, und

Fig. 6 in einer der Fig. 1 entsprechenden Darstellung eine vierte Ausführungsform eines Brennstoffeinspritzventils .

Das in der Figur 1 schematisch dargestellte Brennstoffeinspritzventil 1, "von dem nur der untere Teil gezeigt ist, weist ein Gehäuse 2 auf, das durch einen nicht dargestellten oberen Gehäuseteil, einen unteren Gehäuseteil 2a und ein Ventilsitzelement 2b gebildet ist. Das Ventilsitzelement 2b ist mittels eines als Spannmutter ausgebildeten Halteelementes 3 mit dem unteren Gehäuseteil 2a dicht verbunden. Im Ventilsitzelement 2b ist ein Ventilsitzteil 4 gehalten, der als vom Ventilsitzelement 2b getrennter Düsenkörper 4a ausgebildet ist und einen Ventilsitz 5 sowie Einspritzöffnungen 6 aufweist. Der Ventilsitzteil 4 kann unter Umständen auch mit dem Ventilsitzelement 2b einstückig ausgebildet sein, wie das z.B. in den Figuren 1 und 2 der bereits erwähnten WO-A-02/086309 gezeigt ist. Im Inneren des Gehäuses 2 ist eine zentrale, zur Längsachse A des Gehäuses 2 koaxiale Bohrung 7 mit sich über ihre Länge änderndem Durchmesser ausgebildet, die einen Hochdruckraum 8 festlegt. Dieser Hochdruckraum 8 steht auf nicht gezeigte Weise mit einem Brennstoffhochdruckeinlass in Verbindung und erstreckt sich bis zum Ventilsitz 5 hin.

Im Inneren des Gehäuses 2, d. h. in der Bohrung 7, ist ein als Ventilnadel ausgebildetes, zur Gehäuselängsachse A koaxiales Einspritzventilglied 9 angeordnet, das in der in der Figur 1 gezeigten Schliessstellung mit seiner Spitze 9a mit dem Ventilsitz 5 zusammenwirkt, um die Einspritzöffnungen 6 zu verschliessen. Zum Freigeben der Einspritzöffnungen 6 wird das Einspritzventilglied 9 mittels einer nicht dargestellten Steuervorrichtung vom Ventilsitz 5 abgehoben. Das Einspritzventilglied 9 ist mit einem Führungsteil 9b mittels einer engen Gleitpassung im Ventilsitzelement 2b geführt. Zur Gewährleistung einer hydraulischen Verbindung im Bereich dieser Führung des Einspritzventilgliedes 9 ist dessen Führungsteil 9b mit Anschliffflächen 10 versehen. Das Einspritzventilglied 9 wird mittels einer Schlie,ssfeder 11 in Schliessrichtung des Einspritzventilgliedes 9 nach unten gedrückt. Die Schliessfeder 11 stützt sich an ihrem in der Figur 1 gezeigten Ende auf einem Stützring 12 ab, der auf einer Schulter 13 am Einspritzventilglied 9 aufliegt. Am anderen, nicht gezeigten Ende ist die Schliessfeder 11 gehäusefest abgestützt. Soweit - und mit Ausnahme der Lagerung des Ventilsitzteils 4 im Ventilsitzelement 2b - entspricht das in der Figur 1 dargestellte Brennstoffeinspritzventil 1 den Brennstoffeinspritzventilen, die in der schon früher erwähnten WO-A-02/086309 gezeigt und beschrieben sind. Aus diesem Grunde wird für eine genaue Erläuterung des Aufbaues sowie der Wirkungsweise des Brennstoffeinspritzventils 1 auf diese WO-A-02/086309 verwiesen.

Im Gegensatz zu den vorstehend erwähnten, bekannten Brennstoffeinspritzventilen weist das

Brennstoffeinspritzventil 1 gemäss Figur 1 ein im Inneren des Hochdruckraumes 8 angeordnetes Durchflussmengen- begrenzungsventil 14 auf. Zum Durchflussmengen- begrenzungsventil 14 gehört ein zur Gehäuselängsachse A koaxialer Ventilkörper 15, der in einer Ventilkammer 16 untergebracht ist, die Teil des Hochdruckraumes 8 bildet. Der Ventilkörper 15 hat einen U-förmigen Querschnitt und besteht aus einem zylindrischen Bodenteil 15a und einem zum Bodenteil 15a koaxialen ringförmigen Teil 15b, der zum Ventilsitz 5 hin offen ist. Der Ventilkörper 15 ist mit seinem Bodenteil 15a durch einen Führungsabschnitt 9c des Einspritzventilgliedes 9 mit einer engen Gleitpassung geführt. Der Bodenteil 15a wird vom im Hochdruckraum 8 herrschenden Brennstoffdruck beaufschlagt. Durch die Wand 16a der Ventilkammer 16 und die äussere Mantelfläche 17 des Ventilkörpers 15 wird ein Ringspalt 18 gebildet, dessen Breite vorzugsweise 0,03 - 0,2 mm beträgt. Der Ventilkörper 15 ist zwischen einer Offenstellung (obere Endlage) und einer Schliessstellung (untere Endlage) verstellbar. In der Offenstellung steht der Ventilkörper 15 mit seiner Stirnfläche 19 an einer ringförmigen Anschlagfläche 20 an, die im unteren Gehäuseteil 2a ausgebildet ist. Am dieser Stirnfläche 19 gegenüberliegenden Ende ist der Ventilkörper 15 mit einer konischen Dichtfläche 21 versehen, die in der Schliessstellung des Ventilkörpers 15 mit einer ebenfalls konischen Sitzfläche 22 im Ventilsitzelement 2b zusammenwirkt. Sowohl die Dichtfläche 21 wie auch die Sitzfläche 22 werden durch Abschnitte von Mantelflächen von Kreiskegeln gebildet, die etwa denselben Oeffnungswinkel haben. Die Dichtfläche 21 und die Sitzfläche 22 können aber auch als ebene Flächen ausgebildet sein, die rechtwinklig zur Gehäuselängsachse A verlaufen. Der Ventilkörper 15 ist durch ein in Oeffnungsrichtung wirkendes, als Druckfeder ausgebildetes Federelement 23 belastet. Dieses Federelement 23 verläuft im Inneren des ringförmigen Teils 15b und stützt sich am Bodenteil 15a des Ventilkörpers 15 ab. Am anderen Ende stützt sich das Federelement 23 an einer Stützfläche 24 ab, die im Ventilsitzelement 2b ausgebildet ist.

Die Wirkungsweise des Durchflussmengenbegrenzungsventils 14 ist ähnlich wie die in der DE-A-43 44 190 beschriebene Wirkungsweise der dort gezeigten Sperrventile.

Der Ventilkörper 15 nimmt im .normalen Betriebszustand zwischen den Einspritzvorgängen seine Offenstellung ein. Werden bei einem Einspritzvorgang durch Abheben des Einspritzventilgliedes 9 vom Ventilsitz 5 die Einspritzöffnungen 6 freigegeben, tritt einspritzseitig ein Druckabfall auf, der eine Bewegung des an seiner Stirnseite 19 mit dem Betriebshochdruck beaufschlagten Ventilkörpers 15 gegen die Kraft des Federelementes 23 aus der Offenstellung gegen die Schliessstellung bewirkt. Dabei bewegt sich der Ventilkörper 15 jedoch nicht bis in seine Schliessstellung. Bei Beendigung des Einspritzvorganges durch Verschliessen der Einspritzöffnungen 6 durch das Einspritzventilglied 9 kommt der Ventilkörper 15 in einer Zwischenstellung zwischen seiner Offenstellung und seiner Schliessstellung zum Stehen. In dieser Zwischenstellung fliesst über den Ringspalt 18 Brennstoff nach. Auf Grund des wieder ansteigenden Druckes auf der dem Ventilsitzteil 4 zugekehrten Seite des Ventilkörpers 15 und unter der Wirkung des Federelementes 23 bewegt sich der Ventilkörper 15 wieder zurück in seine Offenstellung.

Bleibt das Einspritzventilglied 9 jedoch in Folge eines Fehlers in seiner Offenstellung stehen und hält somit der Druckabfall einspritzseitig an, so bewegt sich der Ventilkörper 15 in seine Schliessstellung, in der er mit seiner Dichtfläche 21 an der Sitzfläche 22 anliegt. In dieser Schliessstellung wird somit der Durchfluss von Brennstoff zum Ventilsitz 5 unterbrochen. Dies bedeutet, dass nur diejenige Brennstoffmenge, die durch die enge Führung zwischen dem Führungsabschnitt 9c des Einspritzventilgliedes 9 und dem Ventilkörper 15 fliessen kann (Leckmenge) , in den Brennraum des entsprechenden Zylinders nachfliessen kann. Diese Leckmenge ist wegen der Ausgestaltung dieser Führung zwischen Ventilkörper 15 und Einspritzventilglied 9 als enge Gleitpassung jedoch nur sehr gering. Im Schadensfall kann es daher im betroffenen Zylinder bestenfalls zu einer Verbrennung unter Teillast kommen.

Wie bereits erwähnt, ist sowohl die Dichtfläche 21 am Ventilkörper 15 wie auch die Sitzfläche 22 am Ventilsitzelement 2b als Abschnitte von Mantelflächen von Kreiskegeln ausgebildet, deren Oeffnungswinkel derart ausgebildet sind, dass bei sich in Schliessstellung befindlichem Ventilkörper 15 eine Selbsthemmwirkung auftritt. Zu diesem Zwecke haben diese Kreiskegel einen halben Oeffnungswinkel von 2° - 7°. Diese selbsthemmende Wirkung hat zur Folge, dass sich der Ventilkörper 15 bei abgestelltem Motor, d.h. bei fehlendem Speisedruck, nicht selbsttätig von der Sitzfläche 22 abhebt. Folglich kann bei einem defekten Brennstoffeinlassventil 1 auch beim erneuten Anlassen des Motors kein Brennstoff in den Zylinderbrennraum gelangen (mit Ausnahme der geringen Leckmenge, die durch die enge Gleitpassung zwischen dem Ventilkörper 15 und dem Einspritzventilglied 9 fliessen kann) .

Der ringförmige Teil 15b des Ventilkörpers 15 weist eine verhältnismässig grosse Wandstärke auf. Befindet sich nun der Ventilkörper 15 in seiner Schliessstellung und herrscht im Hochdruckraum 8 stromaufwärts der Sitzfläche 22, d.h. also auch im Ringspalt 18, der Brennstoffhochdruck (z.B. 2000 bar und mehr), so wird der ringförmige Teil 15b in radialer Richtung zusammen gedrückt. Sinkt der Speisedruck, so weitet sich der ringförmige Teil 15b wieder auf, was ein Verklemmen des Ventilkörpers 15 an der konischen Sitzfläche 22 zur Folge hat.

Ein Motor mit einem Brennstoffeinspritzventil 1 mit einem integrierten Durchflussmengenbegrenzungsventil 14 kann somit gestoppt und wieder gestartet werden, ohne dass ein defektes Brennstoffeinspritzventil 1 zu einer Motorüberlast führt. Der Motor weist somit Notlaufeigenschaften auch nach einem Stopp auf.

Wie bereits erwähnt bildet der Ringspalt 18 in den Zwischenstellungen des Ventilkörpers 15 eine Brennstoffdurchflussverbindung. Eine solche kann auch auf andere Weise erfolgen, z.B. durch wenigstens eine, sich in Richtung der Gehäuselängsachse A erstreckende Längsnut auf der Aussenseite des Ventilkörpers 15 oder in der Wand 16a der Ventilkammer.

Der Ventilkörper 15 kann auch eine andere als die gezeigte Querschnittsform haben und z.B. einen T-förmigen Querschnitt aufweisen. Bei einer solchen Querschnittsform hat der an den Bodenteil 15a anschliessende ringförmige Teil - anders als wie in Figur 1 gezeigt - einen kleineren Durchmesser als der Bodenteil 15a und wird gleich wie der Bodenteil 15a durch den Führungsabschnitt 9c des Einspritzventilgliedes 9 geführt. Bei dieser Variante weist somit der Ventilkörper 15 eine sowohl den Bodenteil 15a wie auch den ringförmigen Teil durchsetzende Führungsbohrung auf, durch die das Einspritzventilglied 9 mit enger Gleitpassung verläuft. Das sich am Bodenteil 15a und an der Stützfläche 24 abstützende Federelement 23 umgibt dann den ringförmigen Teil. Die vorstehend erwähnte Brennstoffdurchflussverbindung kann bei dieser Ausgestaltung des Ventilkörpers 15 auch durch einen Durchlass im Ventilkörper 15 selbst gebildet werden. Bei dieser alternativen Ausführungsform wird das Durchtreten von Leckflüssigkeit durch die enge Gleitpassung verhindert, weil der ringförmige Teil des Ventilkörpers 15 in Schliessstellung des Ventilkörpers 15 sich sowohl unter dem hohen Druck, der auf seine zylindrische Aussenfläche wirkt, wie auch durch die in radialer Richtung wirkende Kraft der ineinander verkeilten konischen Flächen 21 und 22 verformt und sich an das Einspritzventilglied 9 anpresst. Zudem kann bei dieser Variante der Ventilkörper 15 mit einem geringeren Durchmesser ausgebildet werden, so dass die Wandstärke des unteren Gehäuseteils 2a grösser und dessen Wand druckfester sein kann.

Der im Ventilsitzelement 2b gehaltene Ventilsitzteil 4 ist wie bereits erwähnt als ein vom Ventilsitzelement 2b getrennter Düsenkörper 4a ausgebildet. Anhand der Figur 2, die das einspritzseitige Ende des Brennstoffeinspritzventils 1 in vergrössertem Massstab zeigt, wird nun die Art und Weise, wie dieser Ventilsitzteil 4 bzw. Düsenkörper 4a im Ventilsitzelement 2b gehalten ist, näher erläutert.

Wie aus der schon früher erwähnten WO-A-02/086309 (siehe z.B. Figur 13) bekannt ist, wird der Düsenkörper 4a aus einem wesentlich härteren Material hergestellt, als das Gehäuse 2 - des Brennstoffeinspritzventils 1, um den Verschleiss kleiner zu halten und damit die Lebensdauer des Brennstoffeinspritzventils 1 zu verlängern. Da das zur Herstellung des Düsenkörpers 4a verwendete Material sehr teuer ist, wird der Düsenkörper 4a aus Kostengründen sehr klein ausgebildet.

Der Düsenkörper 4a weist an seiner Aussenseite eine kegelige Sitzfläche 26 auf, die durch einen Abschnitt der Mantelfläche eines geraden Kreiskegels, dessen Achse mit der Gehäuselängsachse A zusammenfällt, gebildet wird. Mit dieser Sitzfläche 26 liegt der Düsenkörper 4a an einer ebenfalls kegeligen Auflagefläche 27 an, die im Ventilsitzelement 2b ausgebildet ist. Diese Auflagefläche 27 wird ebenfalls durch einen Abschnitt der Mantelfläche eines geraden Kreiskegels gebildet, dessen Achse mit der Gehäuselängsachse A zusammenfällt. Die halben Oeffnungswinkel 28 der beiden die Sitzfläche 26 und die Auflagefläche 27 bildenden -Kreiskegel sind derart gewählt, dass der Düsenkörper 4a selbsthemmend und dichtend im Ventilsitzelement 2b gehalten ist. Diese halben Oeffnungswinkel 28 betragen 2° - 7°. Wie aus Figur 2 hervorgeht, wird bei der Montage der Düsenkörper 4a von oben in das Ventilsitzelement 2b eingesetzt .

Bei der Herstellung des Düsenkörpers 4a werden in derselben Aufspannung des Düsenkörpers 4a durch Schleifen sowohl der Ventilsitz 5 wie auch die Sitzfläche 26 ausgebildet. Desgleichen werden am Ventilsitzelement 2b in derselben Aufspannung des Ventilsitzelementes 2b an diesem eine Führungsfläche 2¹ zur Führung des Führungsteils 9b des Einspritzventilgliedes 9 und die Auflagefläche 27 geschliffen. Zu diesem Zweck wird das Schleifwerkzeug (Schleifdorn) vorzugsweise von der Seite der Auflagefläche

27 her in das Ventilsitzelement 2b eingeführt.

Bei einer nicht gezeigten Variante des in der Fig. 1 gezeigten Brennstoffeinspritzventils 1 befindet sich die Sitzfläche 22 im unteren Gehäuseteil 2a. In diesem Fall wird der Ventilkörper 15 von oben her in das Gehäuse 2 eingebaut. Die Anschlagfläche 20 und das Haltelement 3 entfallen. Um die Offenstellung des Ventilkörpers 15 zu definieren kann nach der Montage des Ventilkörpers 15 in den Gehäuseteil 2a ein Anschlagelement eingebaut werden, z.B. ein Spreng- oder Sicherungsring (Seegerring oder dgl.). Alternativ könnte sich die Stirnfläche 19 des Ventilkörpers 15 an der Unterseite des Stützringes 12 abstützen. Dann würde die Kraft des Federelementes 23 nach oben an den Stützring 12 weiter geleitet. Dadurch würde die in Schliessrichtung , des Einspritzventilgliedes 9 wirkende Kraft der Schliessfeder 11 vor Beginn eines Einspritzvorganges verringert, was in gewissen Fällen vorteilhaft sein kann.

Bei der vorstehend beschriebenen Variante können der Gehäuseteil 2a und das Ventilsitzelement 2b auch einstückig ausgeführt sein und Teil des Gehäuses 2 bilden. Dabei kann die Spannmutter 3 wie erwähnt entfallen. In diesem Fall ist die Bearbeitung der Führungsfläche 2' und der Auflagefläche 27 von der Seite der Auflagefläche 27 her besonders vorteilhaft.

Die beschriebene erfindungsgemässe Ausgestaltung des Düsenkörpers 4a ist auch bei Brennstoffeinspritzventilen möglich, bei denen die Brennstoffzufuhr zum Ventilsitz 5 über einen gegenüber der Gehäuselängsachse A seitlich versetzten Zuführkanal erfolgt (statt wie gezeigt über den zentralen Hochdruckraum 8).

Wie vorstehend erläutert, wird der als separater Düsenkörper 4a ausgebildete Ventilsitzteil 4 aus einem verschleissfesteren (härteren) Material hergestellt, als das Gehäuse 2, was eine Verlängerung der Lebensdauer des Ventilsitzteils 4 mit sich bringt. Anhand der Figuren 2 - 5 werden nun Ausführungsformen von Brennstoffeinspritzventilen 1 gezeigt, bei denen auch die Lebensdauer des Einspritzventilgliedes 9 verlängert wird.

Bei den in den Figuren 2 - 5 gezeigten Ausführungsbeispielen ist die Spitze 9a des Einspritzventilgliedes 9 durch einen Einsatzteil 30 gebildet, der mit dem angrenzenden Abschnitt 9' des Einspritzventilgliedes 9 für eine gemeinsame Bewegung verbunden bzw. gekoppelt ist und eine am konischen Ventilsitz 5 zur Anlage kommende Dichtfläche 31 aufweist. Der Einsatzteil 30 besteht aus einem härteren, verschleissfesteren, aber auch teureren Material als der übrige Teil des Einspritzventilgliedes 9. Es wird daher angestrebt, diesen Einsatzteil 30 möglichst klein zu halten. Bei der Ausführungsform gemäss Figur 2 hat der Einsatzteil 30 eine zylindrische Form und greift in eine Oeffnung 32 im angrenzenden Abschnitt 9' des Einspritzventilgliedes 9 ein. Damit der Einsatzteil 30 bei Bedarf ausgewechselt werden kann, ist er mit einem Presssitz in der Oeffnung 32 gehalten.

Bei der in der Figur 3 gezeigten Variante hat der Einsatzteil 30 geringere Abmessungen als der Einsatzteil 30 gemäss Figur 2 und weist einen Dichtkörper 33 und einen im Durchmesser kleineren Halteteil 34 auf, der mit dem Dichtkörper 33 einstückig ist. Der Dichtkörper 33 ist mit der Dichtfläche 31 versehen und steht über den angrenzenden Bereich 9' des Einspritzventilgliedes 9 vor, während der Halteteil 34 in die Oeffnung 32 in diesem angrenzenden Abschnitt 9' des Einspritzventilgliedes 9 eingreift und in dieser mit einem Presssitz gehalten ist.

Bei der in der Figur 4 gezeigten Ausführungsform ist der mit dem Dichtkörper 33 ebenfalls einstückige Halteteil 34 mit einer Ausnehmung 35 versehen, in die ein Fortsatz 36 am angrenzenden Abschnitt 9' des Einspritzventilgliedes 9 eingreift. Der Einsatzteil 30 ist am Fortsatz 36 gehalten, und zwar ebenfalls mittels eines Presssitzes.

In der Figur 5 wird eine Ausführungsform gezeigt, bei der der Einsatzteil 30 als Kugelkörper ausgebildet ist, der in eine Ausnehmung 37 im angrenzenden Abschnitt 9' des Einspritzventilgliedes 9 eingreift. Die Seitenwand 37a der Ausnehmung 37 wird durch einen Abschnitt der Mantelfläche eines geraden Kreiskegels gebildet, dessen Achse mit der Gehäuselängsachse A zusammenfällt. Der Einsatzteil 30 liegt mit einer im Wesentlichen linienförmigen Anlagefläche 38 an der zum Ventilsitz 5 hin divergierenden Seitenwand 37a der Ausnehmung 37 an. Der Durchmesser dieser Anlagefläche 38 ist mit Dl bezeichnet. Auf der der Grundfläche 37a der Ausnehmung 37 zugekehrten Seite ist der Einsatzteil 30 mit einer ebenen Fläche 39 versehen, die dieser Grundfläche 37b gegenüberliegt. Auf diese Weise wird ein Drehen des Einsatzteils 30 in der Ausnehmung 37 verhindert. Der Einsatzteil 30 ist ferner mit einer zur Gehäuselängsachse A koaxialen Durchgangsbohrung 40 versehen, die den Raum 41 zwischen der Grundfläche 37b der Ausnehmung 37 und der ebenen Fläche 39 des Einsatzteils 30 mit einem Raum 42 verbindet, der in Strömungsrichtung des Brennstoffs gesehen stromabwärts des Ventilsitzes 5 liegt und über die Einspritzöffnungen 6 mit dem Brennraum des Motors in Verbindung steht.

Der kugelförmige Einsatzteil 30 weist eine im Wesentlichen linienförmige Dichtfläche 31' auf, deren Durchmesser mit D2 bezeichnet ist. Dieser Durchmesser D2 ist kleiner als der Durchmesser Dl der Anlagefläche 38, mit der der Einsatzteil 30 an der Wand 37a der Ausnehmung 37 anliegt.

Der Einsatzteil 30 liegt lose in der Ausnehmung 37, d.h. er ist nicht fest mit dem angrenzenden Abschnitt 9' des Einspritzventilgliedes 9 verbunden. Beim Abheben des Einspritzventilgliedes 9 vom Ventilsitz 5 weg zur Freigabe der Einspritzöffnungen 6 folgt der Einsatzteil 30 dem angrenzenden Abschnitt 9' des Einspritzventilgliedes 9, und zwar aus folgenden Gründen: Bei sich in Schliessstellung befindlichem Einspritzventilglied 9 (wie in Figur 5 dargestellt) ist der Druck im Raum 41 viel geringer als der System- oder Betriebsdruck. Wegen dieses Druckunterschiedes und der erwähnten Unterschiede der Durchmesser Dl und D2 wird der Einsatzteil 30 in die Ausnehmung 37 hinein gedrückt und somit an den angrenzenden Abschnitt 9' des Einspritzventilgliedes 9 angedrückt . Es versteht sich, dass die Spitze 9a des Einspritzventilgliedes 9 auch dann als separater Einsatzteil 30 ausgebildet werden kann, wenn das Brennstoffventil 1 nicht mit einem Durchflussbegrenzungsventil 14 ausgebildet ist und unabhängig davon, ob der Ventilsitzteil 4 als vom Gehäuse 2 und/oder vom Ventilsitzelement 2b getrennter Düsenkörper 4a ausgebildet ist oder mit dem Gehäuse 2 einstückig ist.

In der Figur 6 ist schematisch der untere Teil einer vierten Ausführungsform eines Brennstoffeinspritzventils 1 dargestellt, wobei in dieser Figur 6 für diejenigen Teile, die Teilen der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen entsprechen, dieselben Bezugszeichen verwendet werden wie in den Figuren 1 und 2.

Bei der Ausführungsform gemäss Figur 6 ist der Ventilsitzteil 4 im Gehäuse 2 gehalten. Hiezu weist der Ventilsitzteil 4 an seinem dem Ventilsitz 5 gegenüberliegenden Ende an seiner Aussenseite eine kegelige Sitzfläche 43 auf, die durch einen Abschnitt der Mantelfläche eines geraden Kreiskegels, dessen Achse mit der Gehäuselängsachse A zusammenfällt, gebildet wird. Mit dieser Sitzfläche 43 liegt der Ventilsitzteil 4 an einer ebenfalls kegeligen Auflagefläche 44 an, die im Gehäuse 2 ausgebildet ist. Diese Auflagefläche 44 wird ebenfalls durch einen Abschnitt der Mantelfläche eines geraden Kreiskegels gebildet, dessen Achse mit der Gehäuselängsachse A .zusammenfällt. Die halben Oeffnungswinkel 45 der beiden die Sitzfläche 43 und die Auflagefläche 44 bildenden Kreiskegel sind derart gewählt, dass der Ventilsitzteil 4 selbsthemmend und dichtend im Gehäuse 2 gehalten ist. Diese halben Oeffnungswinkel 45 betragen 2° - 7°. Der Ventilsitzteil 4 ist, gleich wie der Düsenkörper 4a der Ausführungsformen gemäss den Figuren 1 und 2, aus einem wesentlich härteren Material hergestellt, als das Gehäuse 2 des Brennstoffeinspritzventils 1, um den Verschleiss kleiner zu halten und damit die Lebensdauer des Brennstoffeinspritzventils 1 zu verlängern.

Bei der Montage wird der Ventilsitzteil 4 von oben in das Gehäuse 2 eingesetzt.

Der Ventilsitzteil 4 ist als länglicher Bauteil ausgebildet und hat einen Aussendurchmesser, der kleiner ist als der Aussendurchmesser des Gehäuses 2. Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 6 ist daher der Aussendurchmesser des unteren Endes des Brennstoffeinspritzventils 1 kleiner als bei der Ausführungsform gemäss den Fig. 1 und 2.

Bei der in der Figur 6 gezeigten Ausführungsform wird das Einspritzventilglied 9 im Ventilsitzteil 4 geführt. Dementsprechend ist die Wand 46 der Innenbohrung 47 des Ventilsitzteils 4 als Führungsfläche für den Führungsteil 9b des Einspritzventilgliedes 9 ausgebildet.

Claims

Patentansprüche

1. Brennstoffeinspritzventil zur intermittierenden Brennstoffeinspritzung in den Brennraum von Brennkraftmaschinen, mit einem länglichen Gehäuse (2), einem Ventilsitzteil (4), der einen mit Einspritzöffnungen (6) versehenen Ventilsitz (5) aufweist, einem im Gehäuse (2) angeordneten, längsverstellbaren Einspritzventilglied (9), das zum Verschliessen und Freigeben der Einspritzöffnungen (6) mit dem Ventilsitz (5) zusammenwirkt, und einer Steuervorrichtung zur Steuerung der Verstellbewegung des Einspritzventilgliedes (9), dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitzteil (4) an seiner Aussenseite mit einer, durch die Mantelfläche eines Kreiskegels gebildeten Sitzfläche (26; 43) versehen ist, mit der er an einer ebenfalls durch die Mantelfläche eines Kreiskegels gebildeten Auflagefläche (27; 44) am Gehäuse (2) anliegt, wobei die halben Oeffnungswinkel (28; 45) der die Sitzfläche (26; 43) und die Auflagefläche (27; 44) festlegenden Kreiskegel derart gewählt sind, dass der Ventilsitzteil (4) selbsthemmend und dichtend im Gehäuse (2) gehalten ist.

2. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitzteil (4) als ein vom Gehäuse (2) getrennter, mit dem Gehäuse (2) verbundener Düsenkörper (4a) ausgebildet ist

3. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vorzugsweise etwa gleich grossen halben Oeffnungswinkel (28; 45) 2°-7° betragen.

4. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einspritzventilglied (9) in einem zur Längsachse (A) des Gehäuses (2) koaxial verlaufenden Hochdruckraum (8), der mit einem Brennstoffhochdruckeinlass in Verbindung steht und sich bis zum Ventilsitz (5) erstreckt, angeordnet ist.

5. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 4, dadurch gekennzeichnet, dass der längliche Ventilsitzteil (4) eine Innenbohrung (47) aufweist, deren Wand ((46) als Führung für das Einspritzventilglied (9) ausgebildet ist.

6. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitzteil (4) aus einem verschleissfesteren Material besteht als das Gehäuse (2) .

7. Verfahren zur Herstellung des Brennstoffeinspritzventils nach einem der Ansprüche 1 6, dadurch gekennzeichnet, dass in derselben Aufspannung des Gehäuses (2) an letzterem sowohl die Auflagefläche (27) wie auch eine Führungsfläche (2') für das Einspritzventilglied (9) ausgebildet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitung der Auflagefläche (27) und der Führungsfläche (2') mittels eines Werkzeuges erfolgt, das von der Seite mit der Auflagefläche (27) her in das Gehäuse (2) eingeführt wird.

. Brennstoffeinspritzventil zur intermittierenden Brennstoffeinspritzung in den Brennraum von Brennkraftmaschinen, mit einem länglichen Gehäuse (2), einem Ventilsitz (5) mit Einspritzöffnungen (6), einem im Gehäuse (2) angeordneten, längsverstellbaren Einspritzventilglied (9), das zum Verschliessen und Freigeben der Einspritzöffnungen (6) mit dem Ventilsitz (5) zusammenwirkt, und einer Steuervorrichtung zur Steuerung der Verstellbewegung des Einspritzventilgliedes (9), dadurch gekennzeichnet, dass das mit dem Ventilsitz (5) zusammenwirkende Ende (9a) des Einspritzventilgliedes (9) durch einen Einsatzteil (30) gebildet ist, der mit dem angrenzenden Abschnitt (9') des Einspritzventilgliedes

(9) für eine gemeinsame Bewegung verbunden ist und eine am Ventilsitz (5) zur Anlage kommende Dichtfläche (31) aufweist.

10. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatzteil (30) aus einem verschleissfesteren Material besteht als der übrige Teil des Einspritzventilgliedes (9) .

11. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatzteil (30) mit dem angrenzenden Abschnitt (9^!) des Einspritzventilgliedes (9) form- und/oder kraftschlüssig verbunden ist.

12. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 9 - 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatzteil (30) auswechselbar mit dem angrenzenden Abschnitt (9') des Einspritzventilgliedes (9) verbunden ist.

13. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 9 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatzteil (30) in eine Oeffnung (32) im angrenzenden Abschnitt (9') des Einspritzventilgliedes (9) eingreift und in dieser Oeffnung (32) gehalten ist.

14. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 9 - 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatzteil (30) durch einen Fortsatz (36) am angrenzenden Abschnitt (9') des Einspritzventilgliedes (9) gehalten ist, der in eine Ausnehmung (35) am Einsatzteil (30) eingreift.