WO2013111011A1 - Ventilplatte/ventilkörper mit eingepresster kegelhülse aus hartmetall - Google Patents

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WO2013111011A1
WO2013111011A1 PCT/IB2013/000317 IB2013000317W WO2013111011A1 WO 2013111011 A1 WO2013111011 A1 WO 2013111011A1 IB 2013000317 W IB2013000317 W IB 2013000317W WO 2013111011 A1 WO2013111011 A1 WO 2013111011A1
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WO
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valve
control valve
pressure
fuel
valve seat
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PCT/IB2013/000317
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Franz Guggenbichler
Erich Hettegger
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
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    • F02M2200/8061—Fuel injection apparatus manufacture, repair or assembly involving press-fit, i.e. interference or friction fit

Definitions

  • the invention relates to a control valve for an injection nozzle for injecting fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine with an axially displaceable in the injection nozzle needle, which dips into a fuel-pressurized control chamber whose pressure on the at least one inlet or outlet channel for Fuel-opening or closing control valve is controllable, wherein the control valve comprises a guided in a valve body valve needle having a sealing surface which can be pressed against a valve seat.
  • the invention further relates to a device for injecting fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine comprising a control valve of the type mentioned above.
  • Control valves of injectors for common rail systems for injecting high viscosity fuels into the combustion chamber of internal combustion engines are known in various forms. In the case of heavy oil, heating up to 150 ° C is required to achieve the necessary injection viscosity. With a high proportion of abrasive solids and high temperature naturally increases the wear and thus affects the reliability.
  • an injector for a common rail injection system has different parts, which are usually held together by a nozzle retaining nut.
  • the actual injector nozzle contains a nozzle needle, which is guided axially displaceably in the nozzle body of the injector nozzle and has a plurality of open spaces through which fuel from the nozzle antechamber to the needle tip can flow.
  • the nozzle needle itself carries a collar on which a compression spring is supported, and immersed in a control chamber, which can be acted upon with fuel under pressure.
  • An inlet channel can be connected to this control chamber via an inlet throttle and an outlet channel via an outlet throttle, wherein the respective pressure built up in the control chamber together with the pressure spring holds the nozzle needle in the closed position.
  • the pressure in the control chamber can be controlled by a control valve, which is usually actuated by an electromagnet. With appropriate wiring, an opening of the control valve can cause a drainage of the fuel via a throttle, so that a decrease in the hydraulic holding force leads to the immersed into the control chamber end face of the nozzle needle for opening the nozzle needle. In this way, the fuel can pass through the injection openings in the combustion chamber of the engine in the sequence.
  • the invention now aims to provide a design of such a control valve, which remains characterizationsanan Design even at high temperatures and high viscous oils and a high proportion of abrasive solids in the fuel and has an increased reliability even under extreme conditions.
  • the embodiment of the invention is such that the valve seat is formed on a separate insert member made of wear-resistant material having a high-pressure bore leading to the valve seat and is secured by positive engagement against a caused by the applied high pressure axial displacement.
  • the valve seat is formed on a separate insert component, the valve seat can be manufactured relatively inexpensively from a particularly wear-resistant material.
  • a wear-resistant material is, for example, a ceramic or hard metal material or a special material in question, wherein the material may be additionally coated in the valve seat to further improve the wear resistance.
  • the separate insert component is in particular substantially cylindrical.
  • the insert member may be formed, for example, as a sleeve.
  • the separate insert component is preferably accommodated in the valve body or in a valve plate separate from the valve body.
  • the insert member is received in a bore of the valve body or the valve plate.
  • the valve body or the valve plate can be made of conventional steel in a cost effective manner.
  • the connection of the insert member with the valve plate or the valve body can be done by screwing, gluing, shrinking or pressing.
  • the invention provides that the insert member is secured by positive engagement against a caused by the applied high pressure axial displacement. This positive connection can in particular take place in that the insert component has a conical outer jacket which tapers towards the valve seat and which cooperates with a conical abutment surface of the valve body or the valve plate.
  • the invention particularly relates to a design of the control valve as a non-pressure compensated valve.
  • the high pressure fuel acts in the opening direction on the valve closing member or the valve needle.
  • the valve seat surrounds the edge of the high-pressure bore formed in the insert part annularly.
  • the valve seat separates a high-pressure region from a low-pressure region, the valve needle opening toward the low-pressure region.
  • Non-pressure compensated control valves require high spring forces, high magnetic switching forces and a large space due to the dimensioning of spring and magnet.
  • pressure-balanced valves typically require much smaller spring forces, resulting in smaller magnetic forces to open, and smaller valve strokes, allowing for faster shift times.
  • solenoid valves By means of this type of solenoid valves, the multiple injectability of fuel injectors can be improved.
  • these pressure-balanced designed valves require a high pressure-tight guide and a linear extending sealing edge, which corresponds to the guide diameter of the valve member, which allows the pressure balance of the solenoid valve only.
  • a critical factor in the case of the pressure-compensated solenoid valves is the fact that, in the course of their operating time, particulate-laden fuel in particular experiences wear on a sealing edge, which not only leads to leakage but also to accidental opening of the valve.
  • This can be explained by the fact that with pressure-balanced valves, the force acting on the linear shaped seat edge acts, is significantly lower than non-pressure balanced valves, since the closing spring force is smaller.
  • the spring force only has to ensure in the case of pressure-balanced valves, that there is sufficient surface pressure for the tightness along the line contact with the seat.
  • the system pressure from below (maximum) must also be maintained by the spring force, so that significantly higher spring forces are required here.
  • a preferred embodiment provides that the insert component and the valve body or the valve plate are non-positively connected, for example by means of a press fit are, wherein the insert member has a tapered to the valve seat tapered outer jacket which cooperates with a conical stop surface of the valve body or the valve plate.
  • the valve needle has a valve closure member with a spherical sealing surface, in particular with a valve ball. It is further advantageous if the insert member is flush with the valve body or valve plate on the opposite side of the valve seat and against an adjacent plate, such as the valve plate. a throttle plate is supported. This prevents a Wegwandern of the insert member of the valve needle. The risk of such a displacement of the insert component occurs when, for example, during a warm-up process, no pressure is applied to the control valve, but the valve needle is already hammering on the valve seat.
  • FIG. 1 shows the basic structure of an injector according to the prior art
  • FIG. 2 shows a first embodiment of the control valve according to the invention
  • FIG. 3 shows a modified embodiment of the control valve according to the invention.
  • the injector 1 shows the schematic structure of a modular common rail injector according to the prior art.
  • the injector 1 consists of an injection nozzle 2, a throttle plate 3, a solenoid valve designed as a control valve 4, a valve body 5, an injector body 6 and a nozzle clamping nut 7, which holds the parts together.
  • the control valve 4 At rest the control valve 4 is closed so that high pressure fuel from the high pressure bore 8 via the transverse groove 9 and the inlet throttle 10 flows into the control chamber 11 of the nozzle 2, the outflow from the control chamber 11 via the outlet throttle 12 but is blocked on the valve seat 13 of the control valve 4.
  • control valve 4 When the control valve 4 is actuated by controlling the solenoid 17 and lifting the solenoid valve member out of the solenoid valve seat 13 against the force of the solenoid valve spring 19, the flow through the solenoid valve seat 13 is released and fuel flows out of the control chamber 11 through the drain throttle 12, Magnetventilankerraum 20, the drain column 21 and the low-pressure bore 22 back into the fuel tank.
  • a equilibrium pressure defined in the control chamber 11 by the flow cross sections of inlet throttle 10 and outlet throttle 12 is set so low that the system pressure applied in the nozzle chamber 23 can open the nozzle needle 15 which is displaceable longitudinally in the nozzle body 24 so that the spray holes 25 are free be given and an injection takes place.
  • the embodiment of an injector shown in FIG. 1 is suitable in principle for low viscosity fuels.
  • a preheating is required, which requires heating temperatures of a fuel up to 150 ° C.
  • highly viscous fuels usually also have a higher proportion of impurities, wherein in addition to the required heating of the fuel, heating of the solenoid valve by the control current leads to excessive heating and possible destruction of the component. Fuel contaminants would lead to pinching of the valve needle and excessive wear of the valve needle and valve seat after a short time.
  • valve seat 13 is formed on a separate insertion component 27, which entirely consists of a wear-resistant material.
  • the insert component 27 is sleeve-shaped and has a high pressure bore 28 leading to the valve seat 13.
  • the separate insert member is inserted into the valve plate 29, which may be made of a conventional material such as steel in particular.
  • the insert component 27 is pressed into a bore 30 of the valve plate 29.
  • the bore 30 in the valve body 5 facing portion a taper.
  • the caused by the tapered reduced diameter of the bore 30 forms a particular conical stop surface for the insert member 27, wherein the insert member 27 has a correspondingly tapered outer sheath.
  • the axial position of the insert member 27 is set si- rather, so that a defined distance between the valve seat 13 and formed as a ball valve closing member 31 can be maintained even at pending high pressure.
  • the abutment surface can also be made flush so that no tapered outer sheath of the insert component 27 is required.
  • the insert component 27 may be made of particularly wear-resistant hard metal, wherein if excessive wear on the valve seat 13 is detected, a cost-effective replacement of the insert component 27, possibly together with the valve needle 26, is possible.
  • the insert component 27 is not accommodated in a separate valve plate 29 but in a bore of the valve body 5. Apart from this difference, the construction corresponds to the embodiment of FIG. 2.
  • valve seat 13 facing away from the end face 32 of the insert member 27 is flush with the end face 33 of the valve body 5.
  • the flush closure can be achieved, in particular, by the fact that after pressing in the Insert component 27 in the bore of the valve body 5 possibly outstanding region of the insert member 27 is removed, and the end face 32 and the end face 33 are machined together. After assembly of the injector, the valve body 5 is supported with its end face 33 and 32 area on the throttle plate 3, which prevents the insert member 27 moves away from the valve needle 26.

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Abstract

Bei einer Vorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine mit einer in einer Einspritzdüse (2) axial verschieblichen Düsennadel (15), welche in einen mit Kraftstoff unter Druck speisbaren Steuerraum (11) eintaucht, dessen Druck über ein wenigstens einen Zu- oder Ablaufkanal für Kraftstoff öffnendes oder schließendes Steuerventil (4) steuerbar ist, wobei das Steuerventil eine in einem Ventilkörper (5) geführte Ventilnadel (26) mit einer Dichtfläche umfasst, die gegen einen Ventilsitz (13) pressbar ist, ist der Ventilsitz (13) an einem gesonderten Einsatzbauteil (27) aus verschleißfestem Material ausgebildet, der eine zum Ventilsitz (13) führende Hochdruckbohrung (28) aufweist und durch Formschluss gegen ein durch den anliegenden Hochdruck bewirktes axiales Verschieben gesichert ist.

Description

Ventilplatte/Ventilkörper mit eingepresster Kegelhülse aus Hartmetall
Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuerventil für eine Einspritzdüse zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine mit einer in der Einspritzdüse axial verschieblichen Düsennadel, welche in einen mit Kraftstoff unter Druck speisbaren Steuerraum eintaucht, dessen Druck über das wenigstens einen Zu- oder Ablaufkanal für Kraftstoff öffnende oder schließende Steuerventil steuerbar ist, wobei das Steuerventil eine in einem Ventilkörper geführte Ventilnadel mit einer Dichtfläche umfasst, die gegen einen Ventilsitz pressbar ist. Die Erfindung betrifft weiters eine Vorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine umfassend ein Steuerventil der oben genannten Art.
Steuerventile von Injektoren für Common-Rail-Systeme zum Einspritzen von Kraftstoffen mit hoher Viskosität in den Brennraum von Brennkraftmaschinen sind in unterschiedlicher Ausbildung bekannt. Im Fall von Schweröl ist eine Erwärmung auf bis zu 150°C erforderlich, um die notwendige Einspritzviskosität zu erreichen. Bei einem hohen Anteil an abrasiv wirkenden Feststoffen und hoher Temperatur steigt naturgemäß der Verschleiß und beeinträchtigt damit die Betriebssicherheit .
Grundsätzlich besitzt ein Injektor für ein Common-Rail- Einspritzsystem verschiedene Teile, welche in aller Regel durch eine Düsenspannmutter zusammengehalten werden. Die eigentliche Injektordüse enthält eine Düsennadel, welche im Düsenkörper der Injektordüse axial verschieblich geführt ist und mehrere Freiflächen aufweist, durch welche aus dem Düsenvorraum Kraftstoff zur Nadelspitze strömen kann. Die Düsennadel selbst trägt einen Bund, an welchem sich eine Druckfeder abstützt, und taucht in einen Steuerraum ein, welcher mit Kraftstoff unter Druck beaufschlagbar ist. An diesen Steuerraum kann ein Zulaufkanal über eine Zulaufdrossel und ein Ablaufkanal über eine Ablaufdrossel angeschlossen sein, wobei der jeweilige im Steuerraum aufgebaute Druck gemeinsam mit der Druckfeder die Düsennadel in der Schließ- Stellung hält. Der Druck im Steuerraum kann von einem Steuerventil kontrolliert werden, welches zumeist von einem E- lektromagneten betätigt wird. Bei entsprechender Beschaltung kann ein Öffnen des Steuerventils einen Abfluss des Kraftstoffes über eine Drossel bewirken, sodass ein Absinken der hydraulischen Haltekraft auf die in den Steuerraum eintauchende Stirnfläche der Düsennadel zum Öffnen der Düsennadel führt. Auf diese Weise kann in der Folge der Kraftstoff durch die Einspritzöffnungen in den Brennraum des Motors gelangen .
Die Erfindung zielt nun darauf ab, eine Ausbildung eines derartigen Steuerventiles zu schaffen, welches auch bei hohen Temperaturen und auch bei hochviskosen Ölen sowie einem hohen Anteil an abrasiv wirkenden Feststoffen im Kraftstoff störungsunanfällig bleibt und auch unter extremen Bedingungen eine erhöhte Zuverlässigkeit aufweist.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Ausbildung erfindungsgemäß so getroffen, dass der Ventilsitz an einem gesonderten Einsatzbauteil aus verschleißfestem Material ausgebildet ist, der eine zum Ventilsitz führende Hochdruckbohrung aufweist und durch Formschluss gegen ein durch den anliegenden Hochdruck bewirktes axiales Verschieben gesichert ist. Da- durch, dass der Ventilsitz an einem gesonderten Einsatzbauteil ausgebildet ist, kann der Ventilsitz relativ kostengünstig aus einem besonders verschleißfesten Material gefertigt werden. Als verschleißfestes Material kommt beispiels- weise ein Keramik- oder Hartmetallwerkstoff oder ein Sonderwerkstoff in Frage, wobei das Material im Bereich des Ventilsitzes zusätzlich beschichtet sein kann, um die Verschleißfestigkeit weiter zu verbessern. Das gesonderte Einsatzbauteil ist insbesondere im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet. Das Einsatzbauteil kann beispielsweise als Hülse ausgebildet sein. Bevorzugt ist das gesonderte Einsatzbauteil im Ventilkörper oder in einer vom Ventilkörper gesonderten Ventilplatte aufgenommen. Bevorzugt ist das Einsatzbauteil hierbei in einer Bohrung des Ventilkörpers oder der Ventilplatte aufgenommen. Der Ventilkörper oder die Ventilplatte kann in kostengünstiger Weise aus herkömmlichem Stahl bestehen. Die Verbindung des Einsatzbauteils mit der Ventilplatte oder dem Ventilkörper kann durch Verschrauben, Kleben, Schrumpfen oder Einpressen erfolgen. In allen Fällen ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Einsatzbauteil durch Formschluss gegen ein durch den anliegenden Hochdruck bewirktes axiales Verschieben gesichert ist. Dieser Formschluss kann insbesondere dadurch erfolgen, dass das Einsatzbauteil einen sich zum Ventilsitz hin verjüngenden kegeligen Außenmantel aufweist, der mit einer kegeligen Anschlagfläche des Ventilkörpers oder der Ventilplatte zusammenwirkt. Es sind aber auch andere Ausbildungen eines Formschlusses denkbar, bei denen keine kegelige Aus- führung des Außenmantels des Einsatzbauteils erforderlich ist. Die Anschlagfläche kann dann beispielsweise auch plan ausgeführt werden. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Ausbildung des Steuerventils als nicht druckausgeglichenes Ventil. Bei einer solchen Ausgestaltung des Ventils wirkt der Hochdruckkraftstoff in Öffnungsrichtung auf das Ventilschließglied bzw. die Ventilnadel. Typisch für eine solche Bauart ist, dass der Ventilsitz den Rand der in dem Einsatzteil ausgebildeten Hochdruckbohrung ringförmig umgibt. Insbesondere trennt der Ventilsitz einen Hochdruckbereich von einem Niederdruckbereich, wobei die Ventilnadel zum Niederruckbereich hin öffnet.
Nicht druckausgeglichene Steuerventile benötigen hohe Federkräfte, hohe Magnetschaltkräfte und einen aufgrund der Dimensionierung von Feder und Magneten großen Bauraum. Im Ge- gensatz dazu erfordern druckausgeglichene Ventile in der Regel wesentlich kleinere Federkräfte, demzufolge kleinere Magnetkräfte, um ein Öffnen zu bewirken, sowie kleinere Ventilhübe und erlauben somit schnellere Schaltzeiten. Mittels dieser Bauart von Magnetventilen lässt sich die Mehrfachein- spritzfähigkeit von Kraftstoffinj ektoren verbessern. Allerdings benötigen diese druckausgeglichen ausgestalteten Ventile eine hochdruckdichte Führung sowie eine linienförmig verlaufende Dichtkante, die dem Führungsdurchmesser des Ventilgliedes entspricht, was die Druckausgeglichenheit des Magnetventils erst ermöglicht.
Kritisch ist bei den druckausgeglichen ausgebildeten Magnetventilen der Umstand, dass sich im Laufe von deren Betriebszeit insbesondere bei partikelbeladenem Kraftstoff ein Ver- schleiß an einer Dichtkante einstellt, der nicht nur zu einer Undichtheit, sondern auch zu einem ungewollten Öffnen des Ventils führt. Dies ist dadurch zu erklären, dass bei druckausgeglichenen Ventilen die Kraft, die auf die linien- förmig verlaufende Sitzkante wirkt, deutlich geringer ist als bei nicht druckausgeglichenen Ventilen, da die schließende Federkraft kleiner ist. Die Federkraft muss bei druckausgeglichenen Ventilen nämlich nur sicherstellen,, dass ent- lang der Linienberührung am Sitz ausreichende Flächenpressung für die Dichtheit vorhanden ist. Bei nicht druckausgeglichenen Ventilen muss zusätzlich der von unten wirkende (maximale) Systemdruck von der Federkraft gehalten werden, sodass hier deutlich höhere Federkräfte erforderlich sind. Tritt nun Verschleiß an der Dichtkante auf, z.B. infolge von "Schusskanälen" aufgrund von Partikeln im Kraftstoff, kommt es bei druckausgeglichenen Ventilen zu einer "Druckunterwanderung", die zu einer öffnenden Kraft auf das Ventilglied infolge des Systemdrucks führt. Diese öffnende Kraftkompo- nente bewirkt bei längeren Laufzeiten einen Ausfall des Ventils, da dadurch die für die Dichtheit erforderliche Flächenpressung reduziert wird, bis der Ventilsitz nicht mehr dicht ist und das Ventil auch ohne Bestromung des Elektromagneten öffnet. Dieses Problem tritt bei nicht druckausge- glichenen Ventilen nicht in diesem Ausmaß auf, da hier eine geringfügige Unterwanderung eine öffnende Kraftkomponente erzeugt,' die im Verhältnis zur vorhandenen Federkraft signifikant kleiner ist als bei druckausgeglichenen Ventilen. Die oben beschriebenen Probleme werden bei Einsatz von Kraftstoffen mit besonders hohem Anteil an abrasiv wirkenden Feststoffen, wie z.B. Schweröl naturgemäß noch verstärkt. Mit dem Einsatz eines nicht druckausgeglichenen Steuerventils können die beschriebenen Probleme vermieden werden.
Eine bevorzugte Ausbildung sieht vor, dass das Einsatzbauteil und der Ventilkörper bzw. die Ventilplatte kraftschlüssig, z.B. mittels eines Presssitzes, miteinander verbunden sind, wobei das Einsatzbauteil einen sich zum Ventilsitz hin verjüngenden kegeligen Außenmantel aufweist, der mit einer kegeligen Anschlagfläche des Ventilkörpers oder der Ventilplatte zusammenwirkt.
Bevorzugt weist die Ventilnadel ein Ventilschließglied mit einer balligen Dichtfläche, insbesondere mit einer Ventilkugel auf. Es ist weiters vorteilhaft, wenn das Einsatzbauteil an der dem Ventilsitz gegenüberliegenden Seite bündig mit dem Ventilkörper oder der Ventilplatte abschließt und gegen eine angrenzende Platte, wie z.B. eine Drosselplatte, abgestützt ist. Dies verhindert ein Wegwandern des Einsatzbauteils von der Ventilnadel. Die Gefahr einer solchen Verschiebung des Einsatzbauteils tritt auf, wenn beispielsweise bei einem Aufwärmvorgang noch kein Druck am Steuerventil anliegt, die Ventilnadel aber bereits auf den Ventilsitz hämmert. Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In dieser zeigen Fig. 1 den grundsätzlichen Aufbau eines Injektors gemäß dem Stand der Technik, Fig. 2 eine erste Ausbildung des erfindungsgemäßen Steuerventils und Fig. 3 eine abgewandelte Ausbildung des erfindungsgemäßen Steuerventils .
Fig. 1 zeigt den schematischen Aufbau eines modularen Com- mon-Rail-Injektors nach dem Stand der Technik. Der Injektor 1 besteht aus einer Einspritzdüse 2, einer Drosselplatte 3, einem als Magnetventil ausgebildeten Steuerventil 4, einem Ventilkörper 5, einem Injektorkörper 6 und einer Düsenspann- mutter 7, welche die Teile zusammenhält. Im Ruhezustand ist das Steuerventil 4 geschlossen, sodass Hochdruckkraftstoff aus der Hochdruckbohrung 8 über die Quernut 9 und die Zulaufdrossel 10 in den Steuerraum 11 der Düse 2 strömt, der Abfluss aus dem Steuerraum 11 über die Ablaufdrossel 12 aber am Ventilsitz 13 des Steuerventils 4 blockiert ist. Der im Steuerraum 11 anliegende Systemdruck drückt gemeinsam mit der Kraft der Düsenfeder 14 die Düsennadel 15 in den Düsen- nadelsitz 16, sodass die Einspritzdüse 2 geschlossen ist.
Wird das Steuerventil 4 betätigt, indem der Elektromagnet 17 angesteuert und das Magnetventilglied gegen die Kraft der Magnetventilfeder 19 aus dem Magnetventilsitz 13 gehoben wird, gibt es den Durchfluss über den Magnetventilsitz 13 frei, und Kraftstoff strömt aus dem Steuerraum 11 durch die Ablaufdrossel 12, den Magnetventilankerraum 20, die Ablaufspalte 21 und die Niederdruckbohrung 22 zurück in den Kraftstofftank. Es stellt sich ein durch die Strömungsquerschnitte von Zulaufdrossel 10 und Ablaufdrossel 12 definierter Gleichgewichtsdruck im Steuerraum 11 ein, der so gering ist, dass der im Düsenraum 23 anliegende Systemdruck die im Düsenkörper 24 längs verschieblich geführte Düsennadel 15 zu öffnen vermag, sodass die Spritzlöcher 25 frei gegeben werden und eine Einspritzung erfolgt. Sobald der Elektromagnet 17 abgeschaltet wird, wird der Magnetanker 18 durch die Kraft der Magnetventilfeder 19 nach unten gedrückt und die Ventilnadel 26 an den Ventilsitz 13 gepresst. Auf diese Weise wird der Ablaufweg des Kraftstoffes durch die Ablaufdrossel 12 gesperrt. Über die Zulauf- drossel 10 wird im Steuerraum 11 wieder Kraftstoffdruck aufgebaut und eine zusätzliche Schließkraft erzeugt, welche die hydraulische Kraft auf die Druckschulter der Düsennadel 15 vermindert und die Düsenfeder 14 übersteigt. Die Düsennadel 15 verschließt den Weg zu den Einspritzöffnungen 25, wobei der Einspritzvorgang beendet wird.
Die in den Fig. 1 dargestellte Ausführung eines Injektors ist prinzipiell für Kraftstoffe niedriger Viskosität geeignet. Bei hochviskosen Kraftstoffen ist eine Vorwärmung erforderlich, welche Aufheiztemperaturen eines Kraftstoffes auf bis zu 150°C erfordert. Weiters weisen hochviskose Kraftstoffe meist auch einen höheren Anteil an Verunreinigungen auf, wobei zusätzlich zu der erforderlichen Erwärmung des Kraftstoffes eine Erwärmung des Magnetventiles durch den Steuerstrom zu einer übermäßigen Aufheizung und möglichen Zerstörung des Bauelementes führt. KraftstoffVerunreinigungen würden nach kurzer Zeit zu einem Klemmen der Ventilnadel und zu einem übermäßigen Verschleiß der Ventilnadel und des Ventilsitzes führen.
Die erfindungsgemäße Ausbildung des Steuerventils 4 ist nun in Fig. 2 dargestellt. Soweit Bauteile betroffen sind, die eine funktionale Entsprechung im grundsätzlichen Aufbau gemäß Fig. 1 besitzen, wurden die in Fig. 1 verwendeten Bezugszeichen beibehalten. Abweichend von der Ausbildung gemäß Fig. 1 ist nun anhand des Ausführungsbeispiels in Fig. 2 ersichtlich, dass der Ventilsitz 13 an einem gesonderten Einsatzbauteil 27 ausgebildet ist, das zur Gänze aus einem verschleißfesten Material besteht. Das Einsatzbauteil 27 ist hierbei hülsenförmig ausgebildet und weist eine zum Ventilsitz 13 führende Hochdruckbohrung 28 auf. Das gesonderte Einsatzbauteil ist in die Ventilplatte 29 eingesetzt, die aus einem herkömmlichen Material wie insbesondere Stahl bestehen kann. Das Einsatzbauteil 27 ist in eine Bohrung 30 der Ventilplatte 29 eingepresst. Um zu verhindern, dass das eingepresste Einsatzbauteil 27 aufgrund des anstehenden Hochdruckmediums in Richtung zur Ventilnadel 26 bewegt wird, weist die Bohrung 30 in dem dem Ventilkörper 5 zugewandten Abschnitt eine Verjüngung auf. Der durch die Verjüngung hervorgerufene verringerte Durchmesser der Bohrung 30 bildet eine insbesondere konische Anschlagfläche für das Einsatzteil 27, wobei das Einsatzteil 27 einen sich entsprechend verjüngenden Außenmantel aufweist. Damit ist die axiale Lage des Einsatzbauteils 27 si- eher festgelegt, sodass ein definierter Abstand zwischen dem Ventilsitz 13 und dem als Kugel ausgebildeten Ventilschließglied 31 auch bei anstehendem Hochdruck gehalten werden kann. Die Anschlagfläche kann alternativ jedoch auch plan ausgeführt werden, sodass kein sich verjüngender Außenmantel des Einsatzbauteils 27 erforderlich ist.
Wie bereits erwähnt, kann das Einsatzbauteil 27 aus besonders verschleißfestem Hartmetall ausgeführt sein, wobei dann, wenn übermäßiger Verschleiß am Ventilsitz 13 festge- stellt wird, ein kostengünstiger Austausch des Einsatzbauteils 27 ggf. gemeinsam mit der Ventilnadel 26 möglich ist.
Bei der abgewandelten Ausbildung gemäß Fig. 3 ist das Einsatzbauteil 27 nicht in einer gesonderten Ventilplatte 29 sondern in einer Bohrung des Ventilkörpers 5 aufgenommen. Abgesehen von diesem Unterschied entspricht die Konstruktion dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2.
Weiters ist bei der Ausbildung gemäß Fig. 3 ersichtlich, dass die dem Ventilsitz 13 abgewandte Stirnfläche 32 des Einsatzbauteils 27 bündig mit der Stirnfläche 33 des Ventilkörpers 5 abschließt. Der bündige Abschluss kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass ein nach dem Einpressen des Einsatzbauteils 27 in die Bohrung des Ventilkörpers 5 ggf. herausragender Bereich des Einsatzbauteils 27 abgetragen wird, und die Stirnfläche 32 und die Stirnfläche 33 gemeinsam bearbeitet werden. Nach dem Zusammensetzen des Injektors stützt sich der Ventilkörper 5 mit seiner Stirnfläche 33 bzw. 32 flächig auf der Drosselplatte 3 ab, wodurch verhindert wird, dass sich das Einsatzbauteil 27 von der Ventilnadel 26 wegbewegt.

Claims

Patentansprüche :
1. Steuerventil für eine Einspritzdüse zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine mit ei- ner in der Einspritzdüse axial verschieblichen Düsennadel, welche in einen mit Kraftstoff unter Druck speisbaren Steuerraum eintaucht, dessen Druck über das wenigstens einen Zu- oder Ablaufkanal für Kraftstoff öffnende oder schließende Steuerventil steuerbar ist, wobei das Steuerventil eine in einem Ventilkörper geführte Ventilnadel mit einer Dichtfläche umfasst, die gegen einen Ventilsitz pressbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz (13) an einem gesonderten Einsatzbauteil (27) aus verschleißfestem Material ausgebildet ist, der eine zum Ventilsitz (13) führende Hoch- druckbohrung (8) aufweist und durch Formschluss gegen ein durch den anliegenden Hochdruck bewirktes axiales Verschieben gesichert ist.
2. Steuerventil (4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- net, dass das gesonderte Einsatzbauteil (27) im Ventilkörper
(5) aufgenommen ist.
3. Steuerventil (4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das gesonderte Einsatzbauteil (27) in einer vom Ventilkörper (5) gesonderten Ventilplatte (29) aufgenommen ist .
4. Steuerventil (4) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsatzbauteil (27) und der Ventil- körper (5) bzw. die Ventilplatte (29) kraftschlüssig, z.B. mittels eines Presssitzes, miteinander verbunden sind, wobei das Einsatzbauteil (27) einen sich zum Ventilsitz (13) hin verjüngenden kegeligen Außenmantel aufweist, der mit einer kegeligen Anschlagfläche des Ventilkörpers (5) oder der Ventilplatte (29) zusammenwirkt.
5. Steuerventil (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da- durch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (4) als nicht druckausgeglichenes Ventil ausgebildet ist.
6. Steuerventil (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz (13) den Rand der in dem Einsatzbauteil (27) ausgebildeten Hochdruckbohrung (8) ringförmig umgibt.
7. Steuerventil (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz (13) einen Hoch- druckbereich von einem Niederdruckbereich trennt, wobei die Ventilnadel (26) zum Niederdruckbereich hin öffnet.
8. Steuerventil (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilnadel (26) ein Ventil- schließglied (31) mit einer balligen Dichtfläche, insbesondere mit einer Ventilkugel aufweist.
9. Steuerventil (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsatzbauteil (27) an der dem Ventilsitz (13) gegenüberliegenden Seite bündig mit dem Ventilkörper (5) oder der Ventilplatte (29) abschließt und gegen eine angrenzende Platte, wie z.B. eine Drosselplatte (3), abgestützt ist.
10. Steuerventil (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsatzbauteil (27) aus Hartmetall, Keramik oder einem Sonderwerkstoff besteht, und bevorzugt eine verschleißfeste Beschichtung aufweist.
11. Vorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine mit einer in einer Einspritzdüse (2) axial verschieblichen Düsennadel (15), welche in einen mit Kraftstoff unter Druck speisbaren Steuerraum (11) eintaucht, dessen Druck über ein wenigstens einen Zu- oder Ablaufkanal für Kraftstoff öffnendes oder schließendes Steuerventil (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 steuerbar ist .
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