WO2008049665A1 - Kraftstoffeinspritzventileinrichtung - Google Patents

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fuel
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Wolfgang Stoecklein
Holger Rapp
Andreas Rettich
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Robert Bosch Gmbh
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    • F02M2547/00—Special features for fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M2547/003—Valve inserts containing control chamber and valve piston

Definitions

  • the invention relates to a fuel injection valve device having a valve piston which has a valve piston end which delimits a valve control chamber and is guided in the axial direction in a guide section.
  • a fuel injection valve with a valve housing in which a valve seat body is received, which is also referred to as a valve piece.
  • a valve piston is guided in a guide portion of the valve piece.
  • the valve piece in the region of the guide portion is surrounded by high pressure.
  • the object of the invention is to provide a fuel injection valve device according to the preamble of To create claim 1, which is simple and inexpensive to produce.
  • the object is achieved in a Kraftstoffeinspritzven- til founded with a valve piston having a valve piston end which limits a valve control chamber and is guided in the axial direction in a guide portion, achieved in that the guided valve piston end has an axially extending blind hole, the is open to the valve control room.
  • the valve control room is also referred to as a control room.
  • the preferably central blind hole in the guided valve piston end is connected directly to the control chamber and filled with fuel which has the same pressure as the fuel in the control chamber.
  • the control chamber is, preferably via an inlet throttle, in communication with a high-pressure fuel storage, from which the control chamber is supplied with fuel, which is acted upon by high pressure.
  • the guided valve piston end in the guide section is deformed, in particular widened, so that a guide clearance between the guided valve piston end and the guide section becomes smaller with increasing pressure. Thereby, the leakage between the valve piston and the guide portion can be significantly reduced.
  • a preferred embodiment of the fuel injection valve device is characterized in that the blind hole extends in the region of the guide section. This will be a ensures uniform deformation of the valve piston end in the region of the guide portion.
  • Another preferred embodiment of the fuel injection valve device is characterized in that the guide portion and the control space are provided in a housing body of the fuel injection valve device. This has the advantage that a separate valve piece can be omitted.
  • a further preferred embodiment of the fuel injection valve device is characterized in that the guide section and the control chamber are provided in a common recess of the housing body. This simplifies the manufacture of the fuel injection valve device.
  • a further preferred embodiment of the fuel injection valve device is characterized in that the recess has the shape of a straight circular cylinder.
  • the recess is preferably formed by a blind hole or a blind bore in the housing body.
  • a further preferred exemplary embodiment of the fuel injection valve device is characterized in that a fuel feed channel originates from the recess.
  • the control chamber is filled with fuel.
  • the fuel inlet channel is equipped with an inlet throttle.
  • a further preferred exemplary embodiment of the fuel injection valve device is characterized in that a fuel discharge channel originates from the recess.
  • the control space can be connected to a pressure relief space in order to specifically reduce the pressure in the control space.
  • the fuel drain channel is equipped with a drain throttle.
  • a further preferred embodiment of the fuel injection valve device is characterized in that the blind hole is formed by a central blind bore.
  • the diameter of the blind hole and / or the wall thickness of the valve piston end in the region of the blind hole are / is designed so that at maximum pressure, ie at maximum deformation of the valve piston end, a minimal clearance between the valve piston end and the guide section remains. As a result, unwanted clamping of the valve piston end is reliably prevented.
  • Figure 1 shows a part of a conventional fuel injection valve device in longitudinal section
  • Figure 2 shows a part of a fuel injection valve device according to the invention in longitudinal section.
  • FIG. 1 shows in a partial axial sectional view a conventional fuel injection valve device with a valve housing 1, which is also referred to as injector housing.
  • the fuel injection valve device is used in particular for the direct injection of fuel, in particular of diesel fuel, into a combustion chamber of a mixture of compression-ignition internal combustion engine.
  • the fuel injection valve according to the invention is suitable for other applications.
  • the valve housing or injector housing 1 comprises an injector housing basic body 2 into which a valve piece 4 is screwed.
  • the valve piece 4 comprises a valve seat body 5, which is provided with a funnel-shaped recess 6.
  • the funnel-shaped recess 6 forms a valve seat surface against which a valve closing body (not shown) can sealingly come into contact.
  • the valve seat body 6 On its side facing away from the funnel-shaped recess 6, the valve seat body 6 is integrally connected to a guide body 8, which has a central blind hole, which has a guide blind.
  • Section 9 includes.
  • a valve piston end 11 of a valve piston 12 is guided reciprocally movable.
  • the valve piston 12 is, for example, a valve pin or anchor bolt of the fuel injection valve device.
  • the valve piston 12 may also be a part of a nozzle needle of a fuel injector. Between the valve piston end 11 and the guide portion 9 of the guide body 8, a leakage gap 14 is formed.
  • the valve piston end 11 defines with its end face a valve control chamber 18 which is filled with fuel.
  • a fuel drain passage 19 which opens into the funnel-shaped recess 6 of the valve seat body 5.
  • the fuel drain passage 19 extends, relative to the longitudinal axis of the valve piston 12 in the axial direction and is closable in the mouth region of the funnel-shaped recess 6 through the valve closing body of the fuel injection valve device.
  • the valve control chamber 18 can be connected to a pressure relief chamber (not shown).
  • the fuel drain passage 19 is equipped with a fuel flow restrictor.
  • the valve control chamber 18 is connected to an annular space 22.
  • the fuel inlet passage 20 is equipped with a fuel inlet throttle.
  • the annular space 22 is (not shown) in communication with a central high-pressure fuel storage, from the the annular space 22 is supplied with fuel, which is acted upon by high pressure. Due to the high pressure in the valve control chamber 18 of the guide body 8 of the valve member 4 is deformed so that the guide clearance and thus the gap height of the valve piston 12 is smaller. As a result of this effect, the leakage through the leakage gap or guide gap 15 becomes smaller and smaller with increasing pressure. Thereby, the total leakage of the fuel injection valve device can be reduced.
  • the fuel injection valve device which is also referred to as an injector or fuel injector, comprises an injector housing 31 with an injector housing body 32.
  • the injector housing body 32 comprises a funnel-shaped recess 36 and a central blind hole 38.
  • the central blind hole 38 has essentially the shape of a right circular cylinder and includes a guide portion 39 for a valve piston end 41 of a valve piston 42. Between the valve piston end 41 and the guide portion 39, a leakage gap 44 is formed, which is also referred to as a guide gap.
  • the valve piston 42 acts with its one end (shown cut off) on a (not shown) valve needle, through which the injection of fuel into a combustion chamber of a Internal combustion engine is controlled.
  • the other end of the valve piston 42 which is designated 41, defines with its end face a valve control chamber 48.
  • the valve control chamber 48 is connected via a fuel drain channel 49 with a pressure relief space in combination.
  • the fuel drain channel 49 opens in the center of the funnel-shaped recess 36 and is closed by a (not shown) valve closing body.
  • the fuel outlet channel 49 is equipped with a fuel drain throttle.
  • the valve control chamber 48 is connected via a fuel inlet channel 50 with a central fuel high pressure accumulator in combination.
  • the fuel supply passage 50 is equipped with a fuel inlet throttle. Both the fuel drain channel 49 and the fuel inlet channel 50 and the blind hole 38 and the funnel-shaped recess 36 are provided on or in the Injektorgekoruse emotions. Further, additional components, such as the known from German Patent Application DE 100 52 604 Al known valve piece can be omitted.
  • the valve piston end 41 has a central blind hole 54, which extends from the end face of the valve piston end 41 delimiting the valve control chamber 48 into the valve piston 42.
  • the central blind hole 54 is connected directly to the valve control chamber 48.
  • the diameter of the central blind hole 54 or the wall thickness of the central blind hole 54 surrounding valve piston end 41 are designed so that at maximum pressure, the means at a maximum deformation of the valve piston end 41, the guide clearance in the guide gap 44 is under no circumstances less than zero. This prevents undesired jamming of the valve piston end 41 in the guide section 39.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzventileinrichtung mit einem Ventilkolben (42), der ein Ventilkolbenende (41) aufweist, das einen Ventilsteuerraum (48) begrenzt und in axialer Richtung in einem Führungsabschnitt (39) geführt ist. Um eine Kraftstoffeinspritzventileinrichtung zu schaffen, die einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar ist, weist das geführte Ventilkolbenende (41) ein sich in axialer Richtung erstreckendes Sackloch (54) auf, das zum Ventilsteuerraum (48) hin offen ist.

Description

Beschreibung
Titel
Kraft Stof f einsprit zventi leinrichtung
Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzventileinrichtung mit einem Ventilkolben, der ein Ventilkolbenende aufweist, das einen Ventilsteuerraum begrenzt und in axialer Richtung in einem Führungs- abschnitt geführt ist.
Stand der Technik
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 100 52 604 Al ist ein Brennstoffeinspritzventil mit einem Ventilgehäuse bekannt, in dem ein Ventilsitzkörper aufgenommen ist, der auch als Ventilstück bezeichnet wird. Ein Ventilkolben ist in einem Führungsabschnitt des Ventilstücks geführt. Um die Leckage zwischen dem Ventilkolben und dem Ventilstück gering zu halten, ist das Ventilstück im Bereich des Führungsabschnitts mit Hochdruck umgeben.
Offenbarung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kraftstoffeinspritzventileinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar ist.
Die Aufgabe ist bei einer Kraftstoffeinspritzven- tileinrichtung mit einem Ventilkolben, der ein Ventilkolbenende aufweist, das einen Ventilsteuerraum begrenzt und in axialer Richtung in einem Führungsabschnitt geführt ist, dadurch gelöst, dass das geführte Ventilkolbenende ein sich in axialer Rich- tung erstreckendes Sackloch aufweist, das zum Ventilsteuerraum hin offen ist. Der Ventilsteuerraum wird auch als Steuerraum bezeichnet. Das vorzugsweise zentrale Sackloch in dem geführten Ventilkolbenende ist direkt mit dem Steuerraum verbunden und mit Kraftstoff befüllt, der den gleichen Druck aufweist wie der Kraftstoff in dem Steuerraum. Der Steuerraum steht, vorzugsweise über eine Zulaufdrossel, mit einem Kraftstoffhochdruckspeicher in Verbindung, aus dem der Steuerraum mit Kraftstoff versorgt wird, der mit Hochdruck beaufschlagt ist. Durch den im Steuerraum und dem damit verbundenen Sackloch herrschenden Hochdruck wird das geführte Ventilkolbenende in dem Führungsabschnitt so verformt, insbesondere aufgeweitet, dass ein Führungs- spiel zwischen dem geführten Ventilkolbenende und dem Führungsabschnitt mit zunehmendem Druck kleiner wird. Dadurch kann die Leckage zwischen dem Ventilkolben und dem Führungsabschnitt signifikant reduziert werden.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass sich das Sackloch im Bereich des Führungsabschnitts erstreckt. Dadurch wird eine gleichmäßige Verformung des Ventilkolbenendes im Bereich des Führungsabschnitts sichergestellt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsabschnitt und der Steuerraum in einem Gehäusekörper der Kraftstoffeinspritzventileinrichtung vorgesehen sind. Das hat den Vorteil, dass ein separates Ventilstück entfal- len kann.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsabschnitt und der Steuerraum in einer gemeinsamen Ausnehmung des Gehäusekörpers vorgesehen sind. Dadurch wird die Herstellung der Kraftstoffeinspritzventileinrichtung vereinfacht .
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung die Gestalt eines geraden Kreiszylinders aufweist. Die Ausnehmung wird vorzugsweise von einem Sackloch oder einer Sackbohrung in dem Gehäusekörper gebildet.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass von der Ausnehmung ein Kraft- stoffzulaufkanal ausgeht. Durch den vorzugsweise als Durchgangsbohrung ausgeführten Kraftstoffzu- laufkanal wird der Steuerraum mit Kraftstoff befüllt. Vorzugsweise ist der Kraftstoffzulaufkanal mit einer Zulaufdrossel ausgestattet. - A -
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass von der Ausnehmung ein Kraftstoffablaufkanal ausgeht. Durch den vorzugsweise als Durchgangsbohrung ausgeführten Kraftstoffablaufkanal ist der Steuerraum mit einem Druckentlastungsraum verbindbar, um den Druck in dem Steuerraum gezielt abzubauen. Vorzugsweise ist der Kraftstoffablaufkanal mit einer Ablaufdrossel ausgestat- tet.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Sackloch von einer zentra- len Sackbohrung gebildet ist. Der Durchmesser des Sacklochs und/oder die Wandstärke des Ventilkolbenendes im Bereich des Sacklochs sind/ist so ausgelegt, dass bei maximalem Druck, das heißt bei maximaler Verformung des Ventilkolbenendes, ein minima- les Spiel zwischen dem Ventilkolbenende und dem Führungsabschnitt bestehen bleibt. Dadurch wird ein unerwünschtes Klemmen des Ventilkolbenendes sicher verhindert .
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist.
Zeichnung
Es zeigen: Figur 1 einen Teil einer herkömmlichen Kraftstoffeinspritzventileinrichtung im Längsschnitt und
Figur 2 einen Teil einer erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventileinrichtung im Längsschnitt .
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Figur 1 zeigt in einer auszugsweisen axialen Schnittdarstellung eine herkömmliche Kraftstoffeinspritzventileinrichtung mit einem Ventilgehäuse 1, das auch als Injektorgehäuse bezeichnet wird. Die Kraftstoffeinspritzventileinrichtung dient insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff, insbesondere von Dieselkraftstoff, in einen Brennraum einer Gemisch verdichtenden selbstzündenden Brennkraftmaschine. Das erfindungsgemäße Kraft- stoffeinspritzventil eignet sich jedoch für andere Anwendungsfälle .
Das Ventilgehäuse oder Injektorgehäuse 1 umfasst einen Injektorgehäusegrundkörper 2, in den ein Ven- tilstück 4 eingeschraubt ist. Das Ventilstück 4 umfasst einen Ventilsitzkörper 5, der mit einer trichterförmigen Vertiefung 6 versehen ist. Die trichterförmige Vertiefung 6 bildet eine Ventilsitzfläche, an der ein (nicht dargestellter) Ven- tilschließkörper dichtend zur Anlage kommen kann. Auf seiner der trichterförmigen Vertiefung 6 abgewandten Seite ist der Ventilsitzkörper 6 einstückig mit einem Führungskörper 8 verbunden, der ein zentrales Sackloch aufweist, das einen Führungsab- schnitt 9 umfasst. In dem Führungsabschnitt 9 des Führungskörpers 8 ist ein Ventilkolbenende 11 eines Ventilkolbens 12 hin und her bewegbar geführt. Bei dem Ventilkolben 12 handelt es sich zum Beispiel um einen Ventilbolzen oder Ankerbolzen der Kraftstoffeinspritzventileinrichtung. Bei dem Ventilkolben 12 kann es sich auch um einen Teil einer Düsennadel eines Kraftstoffinjektors handeln. Zwischen dem Ventilkolbenende 11 und dem Führungsabschnitt 9 des Führungskörpers 8 ist ein Leckagespalt 14 ausgebildet.
Das Ventilkolbenende 11 begrenzt mit seiner Stirnseite einen Ventilsteuerraum 18, der mit Kraftstoff befüllt ist. Von dem Ventilsteuerraum 18 geht ein Kraftstoffablaufkanal 19 aus, der in die trichterförmige Vertiefung 6 des Ventilsitzkörpers 5 mündet. Der Kraftstoffablaufkanal 19 verläuft, bezogen auf die Längsachse des Ventilkolbens 12 in axialer Richtung und ist im Mündungsbereich der trichterförmigen Vertiefung 6 durch den Ventilschließkörper der Kraftstoffeinspritzventileinrichtung verschließbar. Über den Kraftstoffablaufkanal 19 ist der Ventilsteuerraum 18 mit einem (nicht darge- stellten) Druckentlastungsraum verbindbar. Der Kraftstoffablaufkanal 19 ist mit einer Kraftstoffablaufdrossel ausgestattet.
Über einen Kraftstoffzulaufkanal 20 ist der Ven- tilsteuerraum 18 mit einem Ringraum 22 verbunden. Der Kraftstoffzulaufkanal 20 ist mit einer Kraftstoffzulaufdrossel ausgestattet. Der Ringraum 22 steht (nicht dargestellt) mit einem zentralen Kraftstoffhochdruckspeicher in Verbindung, aus dem der Ringraum 22 mit Kraftstoff versorgt wird, der mit Hochdruck beaufschlagt ist. Der mit Hochdruck beaufschlagte Kraftstoff gelangt durch den Kraftstoffzulaufkanal 20 in den Ventilsteuerraum 18. Durch den Hochdruck in dem Ventilsteuerraum 18 wird der Führungskörper 8 des Ventilstücks 4 so verformt, dass das Führungsspiel und damit die Spalthöhe des Ventilkolbens 12 kleiner wird. Dieser Effekt führt dazu, dass mit steigendem Druck die Le- ckage durch den Leckagespalt oder Führungsspalt 15 immer kleiner wird. Dadurch kann die Gesamtleckage der Kraftstoffeinspritzventileinrichtung reduziert werden .
In Figur 2 ist eine Kraftstoffeinspritzventileinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Kraftstoffeinspritzventileinrichtung, die auch als Injektor oder Kraftstoffin- jektor bezeichnet wird, umfasst ein Injektorgehäuse 31 mit einem Injektorgehäusekörper 32. Der Injektorgehäusekörper 32 umfasst eine trichterförmige Vertiefung 36 und ein zentrales Sackloch 38. Das zentrale Sackloch 38 hat im Wesentlichen die Gestalt eines geraden Kreiszylinders und umfasst einen Führungsabschnitt 39 für ein Ventilkolbenende 41 eines Ventilkolbens 42. Zwischen dem Ventilkolbenende 41 und dem Führungsabschnitt 39 ist ein Leckagespalt 44 ausgebildet, der auch als Führungsspalt bezeichnet wird.
Der Ventilkolben 42 wirkt mit seinem einen (abgeschnitten dargestellten) Ende auf eine (nicht dargestellte) Ventilnadel ein, durch welche die Einspritzung von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine gesteuert wird. Das andere Ende des Ventilkolbens 42, das mit 41 bezeichnet ist, begrenzt mit seiner Stirnseite einen Ventilsteuerraum 48. Der Ventilsteuerraum 48 steht über einen Kraftstoffablaufkanal 49 mit einem Druckentlastungsraum in Verbindung. Der Kraftstoffablaufkanal 49 mündet im Zentrum der trichterförmigen Vertiefung 36 und ist durch einen (nicht dargestellten) Ventilschließkörper verschließbar. Der Kraftstoff- ablaufkanal 49 ist mit einer Kraftstoffablaufdros- sel ausgestattet.
Der Ventilsteuerraum 48 steht über einen Kraftstoffzulaufkanal 50 mit einem zentralen Kraftstoff- hochdruckspeicher in Verbindung. Der Kraftstoffzu- laufkanal 50 ist mit einer Kraftstoffzulaufdrossel ausgestattet. Sowohl der Kraftstoffablaufkanal 49 als auch der Kraftstoffzulaufkanal 50 sowie das Sackloch 38 und die trichterförmige Vertiefung 36 sind an beziehungsweise in dem Injektorgehäusekörper vorgesehen. Weitere, zusätzliche Bauteile, wie das aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 100 52 604 Al bekannte Ventilstück, können entfallen.
Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung weist das Ventilkolbenende 41 ein zentrales Sackloch 54 auf, das sich von der den Ventilsteuerraum 48 begrenzenden Stirnseite des Ventilkolbenendes 41 in den Ventilkolben 42 hinein erstreckt. Das zentrale Sackloch 54 ist direkt mit dem Ventilsteuerraum 48 verbunden. Der Durchmesser des zentralen Sacklochs 54 beziehungsweise die Wandstärke des das zentrale Sackloch 54 umgebenden Ventilkolbenendes 41 sind so ausgelegt, dass bei maximal auftretendem Druck, das heißt bei einer maximalen Verformung des Ventilkolbenendes 41, das Führungsspiel in dem Führungsspalt 44 auf keinen Fall kleiner als Null wird. Dadurch wird ein unerwünschtes Klemmen des Ventilkolbenen- des 41 in dem Führungsabschnitt 39 verhindert.

Claims

Patentansprüche
1. Kraftstoffeinspritzventileinrichtung mit einem Ventilkolben (12;42), der ein Ventilkolbenende
(11; 41) aufweist, das einen Ventilsteuerraum (18; 48) begrenzt und in axialer Richtung in einem Führungsabschnitt (9; 39) geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das geführte Ventilkolbenende (41) ein sich in axialer Richtung erstreckendes Sackloch (54) aufweist, das zum Ventilsteuerraum (48) hin offen ist.
2. Kraftstoffeinspritzventileinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Sackloch (54) im Bereich des Führungsabschnitts (39) erstreckt.
3. Kraftstoffeinspritzventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsabschnitt (39) und der Ven- tilsteuerraum (48) in einem Gehäusekörper (32) der Kraftstoffeinspritzventileinrichtung vorgesehen sind.
4. Kraftstoffeinspritzventileinrichtung nach An- spruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsabschnitt (39) und der Steuerraum (48) in einer gemeinsamen Ausnehmung (38) des Gehäusekörpers
(2) vorgesehen sind.
5. Kraftstoffeinspritzventileinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (38) die Gestalt eines geraden Kreiszylinders aufweist .
6. Kraftstoffeinspritzventileinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass von der Ausnehmung (38) ein Kraftstoffzulaufkanal (50) ausgeht .
7. Kraftstoffeinspritzventileinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass von der Ausnehmung (38) ein Kraftstoffablaufkanal
(49) ausgeht.
8. Kraftstoffeinspritzventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sackloch (54) von einer zentralen Sackbohrung gebildet ist.
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