WO2006051032A1 - Brennstoffeinspritzventil - Google Patents

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WO2006051032A1
WO2006051032A1 PCT/EP2005/055352 EP2005055352W WO2006051032A1 WO 2006051032 A1 WO2006051032 A1 WO 2006051032A1 EP 2005055352 W EP2005055352 W EP 2005055352W WO 2006051032 A1 WO2006051032 A1 WO 2006051032A1
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WO
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valve
valve spring
fuel injection
spring
injection valve
Prior art date
Application number
PCT/EP2005/055352
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English (en)
French (fr)
Inventor
Cornelio Leonardi
Susanne Spindler
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M47/00—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/02—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
    • F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/0012—Valves
    • F02M63/0014—Valves characterised by the valve actuating means
    • F02M63/0015—Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid
    • F02M63/0017—Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid using electromagnetic operating means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F1/00—Springs
    • F16F1/02—Springs made of steel or other material having low internal friction; Wound, torsion, leaf, cup, ring or the like springs, the material of the spring not being relevant
    • F16F1/04—Wound springs
    • F16F1/042—Wound springs characterised by the cross-section of the wire
    • F16F1/043—Wound springs characterised by the cross-section of the wire the cross-section varying with the wire length
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/50—Arrangements of springs for valves used in fuel injectors or fuel injection pumps

Definitions

  • the invention relates to a fuel injection valve for internal combustion engines, in particular an injector for air-compressing, self-igniting internal combustion engines.
  • a fuel injection valve which is designed for installation in an internal combustion engine of a motor vehicle as a common rail injector for the injection of diesel fuel.
  • a hydraulic Hubüber GmbHs is provided, in which a valve closing body cooperates with a valve seat surface to a sealing seat. Further, a valve spring is provided which acts on the valve closing body against the valve seat surface with a closing force.
  • Fuel injection valve has the disadvantage that in the assembly of the fuel injection valve and especially in the operation of the fuel injection valve, the position of the spring, the valve closing body against the valve seat surface with a closing force applied varies. This results in the operation of the fuel injection valve to deviations of the delivered injection quantity of the desired injection quantity, which can lead to engine damage in extreme cases.
  • the injector according to the invention with the features of the main claim has the advantage that the possible changes in position of the valve spring are limited, whereby changes in the stroke of the valve closing body and the resulting at least indirectly resulting injection quantity are reduced over the life of the fuel injector.
  • the fuel injection valve according to the invention has the advantage that the adapted valve spring can also be used in already structurally predetermined fuel injection valves.
  • a cost-effective solution is given, which can be used in existing fuel injection systems to improve the injection behavior.
  • the diameter of the valve spring is increased in the region of the one end of the valve spring with respect to the diameter of the valve spring in a region of the other end of the valve spring. It is particularly advantageous that the diameter of the valve spring per turn the valve spring varies by a maximum of an amount which is not greater than the spring wire diameter of the valve spring. As a result, a smooth transition from the smaller diameter of the valve spring is given to the larger diameter, the required stability of the valve spring is still guaranteed.
  • a number of turns of the valve spring is in the range of about six to about nine, preferably in the range of about seven to about eight. In this number of turns, the valve spring has a good stability against buckling of the valve spring under load, without the distance between the turns of the valve spring is too large.
  • the invention is not limited to this number of turns of the valve spring, as due to the structural specifications of the fuel injection valve and a longer or shorter valve spring with a correspondingly larger or smaller number of turns can be used.
  • valve spring is part of a solenoid valve for a hydraulic
  • Fig. 1 shows an embodiment of the fuel injection valve according to the invention in a sectional view.
  • Fig. 1 shows an embodiment of a fuel injection valve 1 of the invention in a sectional view.
  • the fuel injection valve 1 is used in particular for the direct injection of fuel, in particular of diesel, into a combustion chamber of an air-compressing, self-igniting internal combustion engine as a so-called common rail injector.
  • the fuel injection valve 1 according to the invention is also suitable for other applications.
  • the fuel injection valve 1 has a valve housing 2 and one connected to the valve housing 2
  • valve seat body 4 On a valve seat body 4 connected to the valve seat body 4, a valve seat surface 5 is formed, which cooperates with an actuatable by a valve needle 6 valve closing body 7 to a sealing seat.
  • valve closing body 7 is formed integrally with the valve needle 6.
  • the valve needle 6 is guided in a region 8 of the valve housing 2 in an axial direction.
  • Fuel injection valve 1 Via the fuel inlet 3, fuel is introduced via a schematically illustrated fuel line 10 into a fuel space 11.
  • Fuel injection valve 1 Upon actuation of the Fuel injection valve 1, which will be described in detail below, takes place a displacement of the valve needle 6 against the force of a valve spring 12, so that the valve closing body 7 lifts from the valve seat body 4, which is opened between the valve seat body 4 and the valve closing body 7 sealing seat and fuel off the fuel chamber 11 is injected via the injection opening 13 into a (not shown) combustion chamber of an internal combustion engine.
  • the fuel injection valve 1 has a hydraulic Hubüber etcs driven 15, which may be designed as a force or repeater.
  • the hydraulic Hubüber fürs realized 15 includes a first throttle 16, a second throttle 17 and a control chamber 18. Further, from the fuel line 10 branches off from a fuel line 19 which is connected to the first throttle 16 to fuel from the fuel line 10 via the fuel line 19 and to direct the first throttle 16 in the control chamber 18.
  • the control chamber 18 via the second throttle 17 with a pressure-relieved space 20 can be connected. By activation of an actuator 25, this connection can be made and interrupted again.
  • the actuating device 25 is designed as a solenoid valve.
  • the actuating device 25 comprises an armature 26 and a magnetic coil 27, which is connected via an electrical line 28 to a connection point 29 shown schematically.
  • the electrical line 28 is connected to a (not shown) electrical control line to the solenoid coil 27 for actuating the Actuator 25 to apply an electrical voltage.
  • the solenoid 27 is acted upon, the armature 26 is actuated counter to a closing force of a valve spring 30. This raises a connected via a valve needle 35 to the armature 26
  • Valve-closing body 36 from a valve seat surface 37 which is formed on a valve seat body 38 formed integrally with the valve housing 2.
  • a connection between the control chamber 18 and the pressure-relieved space 20 is made via the second throttle 17.
  • the fuel can flow out of the pressure-relieved space 20 via a bore 39, a space 40 and a fuel outlet port 41, wherein the fuel outlet port 41 is a housing part 41 of the valve housing 2 of the fuel injection valve.
  • valve spring 30 acts on the valve closing body 36 via the armature 26 and the valve needle 35 against the valve seat surface 37 with a closing force.
  • the second throttle 17 to the side of pressure-relieved space 20 back so that the pressure of the provided in the control chamber 18 fuel rises again, whereby the valve needle 6 is returned in the direction of the force of the valve spring 12 in the illustrated in Fig. 1 starting position for closing the fuel injection valve 1.
  • the valve spring 30 has a first end 46 and a second end 47.
  • the valve spring 30 is supported at its first end 46 on the Brennstoffauslassstutzen 41.
  • the valve spring 30 is supported at its second end 47 to the armature 26.
  • the cross section of the valve spring 30 or the diameter of the valve spring 30 is adapted to the geometry of the housing part 41 designed as a fuel outlet port in this region 48. In this embodiment, this adaptation takes place in that the outer diameter of the valve spring 30 in the region 48 at least approximately equal to the
  • Inner diameter of the space 50 is.
  • the position of the valve spring 30 in the area 48 is clearly specified.
  • the valve spring 30 encloses an anchor bolt 51 of the armature 26.
  • the valve spring 30 has a reduced diameter in the region 49 in relation to the region 48. Since the inner diameter of the valve spring 30 in the region 49 is at least approximately equal to the outer diameter of the anchor bolt 51 of the armature 26, the position of the valve spring 30 is uniquely predetermined in the area 49.
  • valve spring 30 is such that in the area 48, the diameter of the valve spring 30 about in about two turns, ie 720 degrees, remains the same, that between the Area 48 and the area 49 of the diameter of the valve spring 30 decreases per turn of the valve spring 30 in about the spring wire diameter (the spring wire thickness) and that in the area 49, the diameter of the valve spring 30 about in about two turns of the valve spring 30, ie in about 720 degrees , at least substantially constant.
  • the valve spring 30 in about 6 H turns.
  • valve spring 30 according to the invention is of particular advantage because due to the small contact surface on the anchor bolt 51 no spring with a larger outer diameter can be used and with an increased spring wire thickness no spring with the desired properties can be designed.
  • valve spring 30 can assume different positions, so that changes in the armature stroke of the armature 26 and the injection quantity, in particular in the full load range, are avoided.
  • the effect according to the invention with respect to the differences in the quantity of fuel injected at full load will be described below with reference to a concrete example. This illustration serves to illustrate the invention and is not intended to limit the invention to this example.
  • valve spring 30 is used with a constant diameter, resulting in changes in the valve spring position changes in quantity of the injected injection quantity.
  • the differences in quantity have been measured, in particular, for eight fuel injection valves with the valve spring 30 having a constant diameter, where values have been found between 3.5 mm 3 to almost 7 mm 3 .
  • a difference in volume of 4.8 mm 3 per stroke has resulted when changing the valve spring position.
  • the quantity differences of the injection amount in a fuel injection valve 1 of the invention have been measured at six different fuel injection valves, resulting in values of 0.3 mm 3 to about 1 mm 3 per stroke. On average, this allowed the difference in the amount of valve spring position to be limited to 0.6 mm 3 per stroke. It should be noted that the determined values of the amount difference for the inventive
  • Fuel injection valve 1 are already within the tolerance range of the measurement carried out.
  • the Abspritz a fuel injection valve 1 can be significantly improved.
  • valve spring 30 can also be used for another valve spring 45, 12.
  • the invention is also suitable for piezoelectrically actuated fuel injection valves. 1

Abstract

Ein Brennstoffeinspritzventil (1), das insbesondere als Injektor für luftverdichtende, selbstzündende Brennkraftmaschinen dient, weist einen Ventilschließkörper (36), der mit einer Ventilsitzfläche (37) zu einem Dichtsitz zusammenwirkt, und eine Betätigungseinrichtung (25) auf, die zur Betätigung des Ventilschließkörpers (36) zumindest mittelbar auf den Ventilschließkörper (36) einwirkt. Ferner ist zur zumindest mittelbaren Beaufschlagung des Ventilschließkörpers (36) gegen die Ventilsitzfläche (37) eine Ventilfeder (30) vorgesehen, die an einem ersten Ende (46) zumindest mittelbar in einem Gehäuseteil (41) des Brennstoffeinspritzventils (1) und an einem zweiten Ende (47) zumindest mittelbar über ein mit dem Ventilschließkörper (36) in Verbindung stehendes Bauteil (26, 25) an dem Ventilschließkörper (36) abgestützt ist. Erfindungsgemäß ist der Querschnitt der Ventilfeder (30) in einem Bereich (48) des ersten Endes (46) der Ventilfeder (30) an die in diesem Bereich (48) vorgegebenen Geometrie des Gehäuseteils (41) des Brennstoffeinspritzventils (1) angepasst.

Description

Brennstoffeinspritzventil
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Brennstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen, insbesondere einen Injektor für luftverdichtende, selbstzündende Brennkraftmaschinen.
Aus der DE 101 39 857 Al ist ein Brennstoffeinspritzventil bekannt, welches zum Einbau in eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs als Common-Rail-Injektor zur Einspritzung von Dieselkraftstoff ausgebildet ist. Dabei ist eine hydraulische Hubübersetzungseinrichtung vorgesehen, bei der ein Ventilschließkörper mit einer Ventilsitzfläche zu einem Dichtsitz zusammenwirkt. Ferner ist eine Ventilfeder vorgesehen, die den Ventilschließkörper gegen die Ventilsitzfläche mit einer Schließkraft beaufschlagt.
Das aus der DE 101 39 857 Al bekannte
Brennstoffeinspritzventil hat den Nachteil, dass beim Zusammenbau des Brennstoffeinspritzventils und speziell im Betrieb des Brennstoffeinspritzventils die Lage der Feder, die den Ventilschließkörper gegen die Ventilsitzfläche mit einer Schließkraft beaufschlagt, variiert. Dadurch kommt es beim Betrieb des Brennstoffeinspritzventils zu Abweichungen der abgegebenen Einspritzmenge von der gewünschten Einspritzmenge, die im Extremfall zu Motorschäden führen können.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Einspritzventil mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass die möglichen Lageänderungen der Ventilfeder eingeschränkt sind, wodurch Veränderungen des Hubes des Ventilschließkörpers und der daraus zumindest mittelbar resultierenden Einspritzmenge auch über die Lebensdauer des Brennstoffeinspritzventils verringert sind.
Ferner hat das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil den Vorteil, dass die angepasste Ventilfeder auch bei bereits konstruktiv vorgegebenen Brennstoffeinspritzventilen zum Einsatz kommen kann. Somit ist eine kostengünstige Lösung gegeben, die auch bei bestehenden Brennstoffeinspritzsystemen zu einer Verbesserung des Einspritzverhaltens eingesetzt werden kann.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Hauptanspruch angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.
Vorteilhaft ist es, dass der Durchmesser der Ventilfeder in dem Bereich des einen Endes der Ventilfeder gegenüber dem Durchmesser der Ventilfeder in einem Bereich des anderen Endes der Ventilfeder vergrößert ist. Dabei ist es besonders vorteilhaft, dass der Durchmesser der Ventilfeder je Windung der Ventilfeder um jeweils maximal einen Betrag variiert, der nicht größer als der Federdrahtdurchmesser der Ventilfeder ist. Dadurch ist ein gleichmäßiger Übergang von dem kleineren Durchmesser der Ventilfeder zu dem größeren Durchmesser gegeben, wobei die erforderliche Stabilität der Ventilfeder weiterhin gewährleistet ist.
Vorteilhaft ist es, dass eine Anzahl der Windungen der Ventilfeder im Bereich von etwa sechs bis etwa neun, vorzugsweise im Bereich von etwa sieben bis etwa acht, liegt. Bei dieser Anzahl der Windungen weist die Ventilfeder eine gute Stabilität gegen ein Ausknicken der Ventilfeder bei Belastung auf, ohne dass der Abstand zwischen den Windungen der Ventilfeder zu groß wird. Die Erfindung ist allerdings nicht auf diese Anzahl der Windungen der Ventilfeder beschränkt, da aufgrund der konstruktiven Vorgaben des Brennstoffeinspritzventils auch eine längere bzw. kürzere Ventilfeder mit einer entsprechend größeren bzw. geringeren Anzahl von Windungen zum Einsatz kommen kann.
In vorteilhafter Weise ist die Ventilfeder Teil eines Magnetventils für eine hydraulische
Hubübersetzungseinrichtung des Brennstoffeinspritzventils . Eine Verkippung der die Schließkraft für das Magnetventil aufbringenden Ventilfeder wirkt sich bei Zwischenschaltung einer hydraulischen Hubübersetzungseinrichtung als besonders große Abweichung von der gewünschten abzugebenden Brennstoffmenge aus . Daher hat die erfindungsgemäße Lösung in diesem Anwendungsfall einen besonders großen Nutzen.
Zeichnung
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung an Hand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils in einer geschnittenen Darstellung.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Brennstoffeinspritzventils 1 der Erfindung in einer geschnittenen Darstellung. Das Brennstoffeinspritzventil 1 dient insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff, insbesondere von Diesel, in einen Brennraum einer luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschine als sogenannter Common-Rail-Injektor. Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil 1 eignet sich jedoch auch für andere Anwendungsfälle.
Das Brennstoffeinspritzventil 1 weist ein Ventilgehäuse 2 und einen mit dem Ventilgehäuse 2 verbundenen
Brennstoffeinlaßstutzen 3 auf. An einem mit dem Ventilgehäuse 2 verbundenen Ventilsitzkörper 4 ist eine Ventilsitzfläche 5 ausgebildet, die mit einem von einer Ventilnadel 6 betätigbaren Ventilschließkörper 7 zu einem Dichtsitz zusammenwirkt. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Ventilschließkörper 7 mit der Ventilnadel 6 einteilig ausgebildet. Die Ventilnadel 6 wird in einem Bereich 8 von dem Ventilgehäuse 2 in einer axialen Richtung geführt.
Über den Brennstoffeinlassstutzen 3 ist Brennstoff über eine schematisch dargestellte Brennstoffleitung 10 in einen Brennstoffräum 11 einführbar. Bei einer Betätigung des Brennstoffeinspritzventils 1, die nachfolgend im Detail beschrieben ist, erfolgt eine Verschiebung der Ventilnadel 6 entgegen der Kraft einer Ventilfeder 12, so dass der Ventilschließkörper 7 von dem Ventilsitzkörper 4 abhebt, der zwischen dem Ventilsitzkörper 4 und dem Ventilschließkörper 7 gebildete Dichtsitz geöffnet wird und Brennstoff aus dem Brennstoffräum 11 über die Abspritzöffnung 13 in einen (nicht dargestellten) Brennraum einer Brennkraftmaschine eingespritzt wird.
In diesem Ausführungsbeispiel weist das Brennstoffeinspritzventil 1 eine hydraulische Hubübersetzungseinrichtung 15 auf, die als Kraft- oder Wegverstärker ausgebildet sein kann. Die hydraulische Hubübersetzungseinrichtung 15 umfasst eine erste Drossel 16, eine zweite Drossel 17 und einen Steuerraum 18. Ferner zweigt von der Brennstoffleitung 10 eine Brennstoffleitung 19 ab, die mit der ersten Drossel 16 verbunden ist, um Brennstoff aus der Brennstoffleitung 10 über die Brennstoffleitung 19 und die erste Drossel 16 in den Steuerraum 18 zu leiten. Außerdem ist der Steuerraum 18 über die zweite Drossel 17 mit einem druckentlasteten Raum 20 verbindbar. Durch Aktivierung einer Betätigungseinrichtung 25 kann diese Verbindung hergestellt und wieder unterbrochen werden.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Betätigungseinrichtung 25 als Magnetventil ausgebildet. Die Betätigungseinrichtung 25 umfasst einen Anker 26 und eine Magnetspule 27, die über eine elektrische Leitung 28 mit einer schematisch dargestellten Anschlussstelle 29 verbunden ist. An der Anschlussstelle 29 ist die elektrische Leitung 28 mit einer (nicht dargestellten) elektrischen Steuerleitung verbindbar, um die Magnetspule 27 zur Betätigung der Betätigungseinrichtung 25 mit einer elektrischen Spannung zu beaufschlagen. Bei einer Beaufschlagung der Magnetspule 27 wird der Anker 26 entgegen einer Schließkraft einer Ventilfeder 30 betätigt. Dabei hebt sich ein über eine Ventilnadel 35 mit dem Anker 26 verbundener
Ventilschließkörper 36 von einer Ventilsitzfläche 37 ab, die an einem einstückig mit dem Ventilgehäuse 2 ausgebildeten Ventilsitzkörper 38 ausgebildet ist. Dabei wird über die zweite Drossel 17 eine Verbindung zwischen dem Steuerraum 18 und dem druckentlasteten Raum 20 hergestellt. Aus dem druckentlasteten Raum 20 kann der Brennstoff über eine Bohrung 39, einen Raum 40 und einen Brennstoffauslassstutzen 41 abfließen, wobei der Brennstoffauslassstutzen 41 ein Gehäuseteil 41 des Ventilgehäuses 2 des Brennstoffeinspritzventils ist.
Durch die Verbindung des Steuerraums 18 mit dem druckentlasteten Raum 20 nimmt der Druck des Brennstoffs im Steuerraum 18 ab, so dass der seitens des Brennstoffraums 11 auf die Ventilnadel 6 einwirkende Brennstoffdruck eine Betätigung der Ventilnadel 6 entgegen der Kraft der Ventilfeder 12 bedingt und das Brennstoffeinspritzventil 1 geöffnet wird.
Nach der Betätigung der Betätigungseinrichtung 25 des Brennstoffeinspritzventils 1 erfolgt auf Grund der Schließkraft der Ventilfeder 30 eine Rückstellung des Ankers 26 entgegen der Kraft einer weiteren Ventilfeder 45 in die in der Fig. 1 dargestellte Ausgangslage. In dieser Ausgangslage beaufschlagt die Ventilfeder 30 den Ventilschließkörper 36 über den Anker 26 und die Ventilnadel 35 gegen die Ventilsitzfläche 37 mit einer Schließkraft. In dieser Stellung ist die zweite Drossel 17 zur Seite des druckentlasteten Raums 20 hin verschlossen, so dass der Druck des in dem Steuerraum 18 vorgesehenen Brennstoffs wieder ansteigt, wodurch die Ventilnadel 6 in Richtung der Kraft der Ventilfeder 12 in die in der Fig. 1 dargestellte Ausgangsstellung zum Schließen des Brennstoffeinspritzventils 1 zurückgestellt wird.
Die Ventilfeder 30 weist ein erstes Ende 46 und ein zweites Ende 47 auf. Dabei ist die Ventilfeder 30 an ihrem ersten Ende 46 an dem Brennstoffauslassstutzen 41 abgestützt. Außerdem ist die Ventilfeder 30 an ihrem zweiten Ende 47 an dem Anker 26 abgestützt. In einem Bereich 48 des ersten Endes 46 der Ventilfeder 30 ist der Querschnitt der Ventilfeder 30 beziehungsweise der Durchmesser der Ventilfeder 30 an die in diesem Bereich 48 vorgegebene Geometrie des als Brennstoffauslassstutzen ausgebildeten Gehäuseteils 41 angepasst. In diesem Ausführungsbeispiel erfolgt diese Anpassung dadurch, dass der Außendurchmesser der Ventilfeder 30 im Bereich 48 zumindest in etwa gleich dem
Innendurchmesser des Raums 50 ist. Dadurch wird die Lage der Ventilfeder 30 im Bereich 48 eindeutig vorgegeben. In einem Bereich 49 des zweiten Endes 47 der Ventilfeder 30 umschließt die Ventilfeder 30 einen Ankerbolzen 51 des Ankers 26. Dabei weist die Ventilfeder 30 im Bereich 49 gegenüber dem Bereich 48 einen verringerten Durchmesser auf. Da der Innendurchmesser der Ventilfeder 30 im Bereich 49 zumindest in etwa gleich dem Außendurchmesser des Ankerbolzens 51 des Ankers 26 ist, wird auch im Bereich 49 die Lage der Ventilfeder 30 eindeutig vorgegeben.
Die Ausgestaltung der Ventilfeder 30 ist so, dass im Bereich 48 der Durchmesser der Ventilfeder 30 über in etwa zwei Windungen, d.h. 720 Grad, gleich bleibt, dass zwischen dem Bereich 48 und dem Bereich 49 der Durchmesser der Ventilfeder 30 je Windung der Ventilfeder 30 in etwa um den Federdrahtdurchmesser (die Federdrahtstärke) abnimmt und dass im Bereich 49 der Durchmesser der Ventilfeder 30 über in etwa zwei Windungen der Ventilfeder 30, d.h. in etwa 720 Grad, zumindest im Wesentlichen konstant ist. Im diesem Ausführungsbeispiel weist die Ventilfeder 30 in etwa 6 H Windungen auf.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Einsatz der erfindungsgemäßen Ventilfeder 30 von besonderem Vorteil, da wegen der geringen Auflagefläche am Ankerbolzen 51 keine Feder mit größerem Außendurchmesser verwendet werden kann und mit einer vergrößerten Federdrahtstärke keine Feder mit den gewünschten Eigenschaften ausgelegt werden kann.
Bei dem erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventil 1 wird verhindert, dass die Ventilfeder 30 unterschiedliche Positionen einnehmen kann, so dass Veränderungen im Ankerhub des Ankers 26 und der Einspritzmenge, insbesondere im Volllastbereich, vermieden werden. Nachfolgend wird an Hand eines konkreten Beispiels die erfindungsgemäße Wirkung in Bezug auf die Mengendifferenzen der Einspritzmenge bei Volllast dargestellt. Diese Darstellung dient zur Veranschaulichung der Erfindung und soll die Erfindung nicht auf dieses Beispiel einschränken.
Sofern an Stelle der Ventilfeder 30 eine Ventilfeder 30 mit konstantem Durchmesser eingesetzt wird, ergeben sich bei Änderungen der Ventilfederlage Mengenänderungen bei der abgespritzten Einspritzmenge. Die Mengendifferenzen sind insbesondere für acht Brennstoffeinspritzventile mit der Ventilfeder 30 mit konstantem Durchmesser gemessen worden, wobei sich Werte zwischen 3,5 mm3 bis fast 7 mm3 ergeben haben. Durchschnittlich hat sich eine Mengendifferenz von 4,8 mm3 je Hub bei Änderung der Ventilfederlage ergeben. Die Mengendifferenzen der Einspritzmenge bei einem Brennstoffeinspritzventil 1 der Erfindung sind bei sechs verschiedenen Brennstoffeinspritzventilen gemessen worden, wobei sich Werte von 0,3 mm3 bis etwa 1 mm3 je Hub ergeben haben. Durchschnittlich konnte dadurch die Mengendifferenz bei Änderung der Ventilfederlage auf 0,6 mm3 je Hub begrenzt werden. Dabei ist zu beachten, dass die ermittelten Werte der Mengendifferenz für das erfindungsgemäße
Brennstoffeinspritzventil 1 bereits im Toleranzbereich der durchgeführten Messung liegen.
Im Hinblick auf den Hub des Ankers 26 sei noch angemerkt, dass durch die erfindungsgemäße Lösung die durch Verkippen der Ventilfeder 30 bedingte Toleranz von 7 μm auf in etwa 1 μm verringert werden konnte.
Somit kann durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen das Abspritzverhalten das Brennstoffeinspritzventils 1 erheblich verbessert werden.
Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Anpassung der Ventilfeder 30 auch für eine andere Ventilfeder 45, 12 zum Einsatz kommen. Außerdem eignet sich die Erfindung auch für piezoelektrisch betätigte Brennstoffeinspritzventile 1.

Claims

Ansprüche
1. Brennstoffeinspritzventil (1), insbesondere Injektor für luftverdichtende, selbstzündende Brennkraftmaschinen, mit einem Ventilschließkörper (36) , der mit einer
Ventilsitzfläche (37) zu einem Dichtsitz zusammenwirkt, einer Betätigungseinrichtung (25) , die zur Betätigung des Ventilschließkörpers (36) zumindest mittelbar auf den Ventilschließkörper (36) einwirkt und einer Ventilfeder (30), die den Ventilschließkörper (36) zumindest mittelbar gegen die Ventilsitzfläche (37) mit einer Schließkraft beaufschlagt, wobei die Ventilfeder (30) an einem ersten Ende
(46) der Ventilfeder (30) zumindest mittelbar an einem Gehäuseteil (41) des Brennstoffeinspritzventils (2) abgestützt ist und an einem zweiten Ende (47) der Ventilfeder
(30) zumindest mittelbar über ein mit dem Ventilschließkörper
(36) in Verbindung stehendes Bauteil (26, 35) an dem Ventilschließkörper (36) abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Ventilfeder (30) in einem Bereich
(48) des ersten Endes (46) der Ventilfeder (30) an die in diesem Bereich (48) vorgegebene Geometrie des Gehäuseteils
(41) des Brennstoffeinspritzventils (1) angepasst ist.
2. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Ventilfeder (30) in dem Bereich (48) des ersten Endes (46) der Ventilfeder (30) gegenüber dem Querschnitt der Ventilfeder (30) in einem Bereich (49) des zweiten Endes (47) der Ventilfeder (30) vergrößert ist.
3. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchmesser der Ventilfeder (30) je Windung der Ventilfeder (30) um jeweils einen Betrag variiert, der zumindest in etwa kleiner oder gleich einem Federdrahtdurchmesser der Ventilfeder (30) ist.
4. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Querschnitt der Ventilfeder (30) innerhalb von zumindest zwei Windungen ändert.
5. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilfeder (30) im Bereich (48) des ersten Endes (46) der Ventilfeder (30) einen zumindest im Wesentlichen konstanten Querschnitt aufweist.
6. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilfeder (30) im Bereich (48) des ersten Endes (46) der Ventilfeder (30) über in etwa zwei Windungen der Ventilfeder einen zumindest im Wesentlichen konstanten Querschnitt aufweist.
7. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilfeder (30) im Bereich (49) des zweiten Endes (47) der Ventilfeder (30) einen zumindest im Wesentlichen konstanten Querschnitt aufweist.
8. Brenneinspritzventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilfeder (30) im Bereich des zweiten Endes (47) der Ventilfeder (30) über in etwa zwei Windungen der
Ventilfeder (30) einen zumindest im Wesentlichen konstanten Querschnitt aufweist.
9. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl der Windungen der Ventilfeder (30) im Bereich von etwa sechs bis etwa neun, vorzugsweise im Bereich von etwa sieben bis etwa acht, liegt.
10. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Ventilfeder (30) Teil eines Magnetventils (25) für eine hydraulische Hubübersetzungseinrichtung (15) des Brennstoffeinspritzventils (1) ist.
11. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseteil (41) des Brennstoffeinspritzventils (1) , an dem die Ventilfeder (30) an ihrem ersten Ende (46) zumindest mittelbar abgestützt ist, als Ablaufstutzten (41) des Brennstoffeinspritzventils (1) ausgestaltet ist.
12. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 10 oder
11, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilfeder (30) an ihrem zweiten Ende (47) an einem Ankerbolzen (51) des Ankers (26) des Magnetventils (25) abgestützt ist.
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