WO2016131512A1 - Kraftstoffhochdrucksystem für brennkraftmaschinen - Google Patents

Kraftstoffhochdrucksystem für brennkraftmaschinen Download PDF

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WO2016131512A1
WO2016131512A1 PCT/EP2015/079207 EP2015079207W WO2016131512A1 WO 2016131512 A1 WO2016131512 A1 WO 2016131512A1 EP 2015079207 W EP2015079207 W EP 2015079207W WO 2016131512 A1 WO2016131512 A1 WO 2016131512A1
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WO
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pressure
sealing layer
fuel system
pressure fuel
valve
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PCT/EP2015/079207
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Stefan Leiser
Waldemar Kiel
Hrvoje Lalic
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Robert Bosch Gmbh
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    • F02M55/004—Joints; Sealings
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    • F02M2200/8015—Provisions for assembly of fuel injection apparatus in a certain orientation, e.g. markings, notches or specially shaped sleeves other than a clip

Definitions

  • the invention relates to a high-pressure fuel system for internal combustion engines with a first high pressure body, a second high pressure body and a sealing washer.
  • the invention is based on a high-pressure fuel system for internal combustion engines, as is known from published patent application EP 1 245 826 A1.
  • a high-pressure fuel system as is also present in this document in the form of a fuel injection valve, a first high-pressure body and a second high-pressure body are pressed against one another by a tensioning device. Through the contact surfaces of the two high-pressure body, a high-pressure passage passes.
  • a sealing washer between the contact surfaces of the two high-pressure body is arranged.
  • the high-pressure fuel system according to the invention for internal combustion engines has the advantage that it can seal higher pressures in the high-pressure passage between the two high-pressure bodies. As a result, the entire high-pressure fuel system can be made more efficient and less polluting.
  • the high-pressure fuel system has a housing which comprises a first high-pressure body with a first contact surface and a second high-pressure body with a second contact surface. The first contact surface and the second contact surface lie against each other with the interposition of a sealing disc and are pressed against each other by a clamping device.
  • the housing also has a high-pressure body formed in the high-pressure channel for filling with fuel under high pressure. The high-pressure channel passes through the first contact surface and through the second contact surface.
  • the sealing disk surrounds at least the passage of the high-pressure passage through the first contact surface and through the second contact surface.
  • the sealing disc comprises a core and at least one sealing layer, wherein the sealing layer interacts with the first contact surface.
  • the core has a higher yield point than the sealing layer.
  • the sealing layer under the biasing force by the clamping device is plastically deformable, while the core is merely deformed elastically. Due to the plastic deformation, the sealing layer adjusts very well to the first contact surface and can thus also compensate for tolerances, roughness and waviness of the contact partners involved.
  • the core in contrast, ensures the required stiffness, strength and stability of the sealing disk over its entire life and can compensate for expansion due to temperature fluctuations in the high-pressure fuel system.
  • the core is made of steel, preferably of C60 or C70. These steels are characterized by a high strength, a high yield point and a good suitability for heat treatments.
  • the sealing layer consists of aluminum, tin, plastic or lacquer. These materials have a lower strength or flow limit than steel and are at the same time plastically well deformable. As a result, the sealing effect to the high pressure body is very good.
  • the sealing layer is surface-decarburized. As a result, the C content of the sealing layer is reduced and with it the strength or the yield point is reduced. Accordingly, the sealing layer can also be made of the same material as the core; through the targeted heat However, different material properties of core and sealing layer are achieved.
  • the sealing layer has a height of 50 ⁇ m to 200 ⁇ m. In this way, the sealing effect and the flow properties of the sealing layer during clamping of the two high-pressure body against each other can be optimally adapted to the desired tightness.
  • the sealing disc comprises one of the sealing layer opposite another sealing layer.
  • the further sealing layer interacts with the second contact surface.
  • the core has a higher yield point than the other sealing layer.
  • the further sealing layer under the biasing force by the clamping device is plastically deformable, while the core is merely deformed elastically.
  • the further sealing layer is very similar to its contact partner due to its plastic deformation - namely the second contact surface. This compensates tolerances, roughness and ripples.
  • the core in contrast, ensures the required rigidity, strength and stability of the sealing disk over its entire service life and can compensate for expansion due to temperature fluctuations in the high-pressure fuel system.
  • the further sealing layer consists of aluminum, tin, plastic or lacquer. These materials have a lower strength or flow limit than steel and are at the same time plastically well deformable. As a result, the seal to the high pressure body is very good.
  • the further sealing layer is surface-decarburized.
  • the C content of the further sealing layer is reduced and with it the strength or flow limit is reduced.
  • the further sealing layer can also be made of the same material as the core, but the targeted heat treatment achieves different material properties of core and further sealing layer.
  • the sealing layer and the further sealing layer are made of the same material and were treated with the same heat treatment.
  • the further sealing layer has a height of 50 ⁇ m to 200 ⁇ m.
  • the first contact surface and / or the second contact surface have a roughness of between Rz 5 ⁇ and Rz 10 ⁇ . These roughnesses can be sealed very well by the sealing layer or by the further sealing layer and at the same time can be manufactured inexpensively.
  • sealing washer according to the invention in a fuel injection valve, in which the sealing disc seals the very high pressures prevailing in the high-pressure passage.
  • one of the high pressure bodies is a valve body in which a valve needle is arranged to be longitudinally displaceable.
  • the valve needle opens and closes by their longitudinal movement in the valve body formed injection openings, which open into the combustion chamber of an internal combustion engine.
  • common rail systems can be achieved with simple means a good tightness of the high-pressure channel, which passes through the sealing surfaces of the two contact surfaces to the valve body.
  • the other high-pressure body is a valve holding body
  • the means for exercising the closing force for example, piezoelectric actuator, pressure booster, closing spring or solenoid valve - can be mounted in a simple manner during assembly of the two high-pressure body with and optionally also acted upon by a biasing force.
  • the valve holding body and the valve body each have at least one centering pin bore, preferably in each case two centering pin bores.
  • the Zentrierstattbohronne are formed in the direction of the sealing disc and arranged opposite each other from valve holding body to valve body. At least one centering pin is in the Zentrierstattbohrungen so arranged to allow a precise alignment of the valve holding body to the valve body.
  • the sealing disc has at least one corresponding recess through which the at least one centering pin leads or protrudes. The centering pin or preferably the two centering pins thus position the valve body coaxially with the valve holding body.
  • the at least one centering pin is pressed into the at least one recess of the sealing disk. This is very advantageous especially for the assembly of the high-pressure fuel system, since the sealing disk already serves as a positioning aid.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a high-pressure fuel system, with only the essential regions being illustrated;
  • FIG. 2 is a sectional view of a sealing disk of a high-pressure fuel system
  • Figure 3 is a plan view of a sealing washer of a high-pressure fuel system
  • Figure 4 shows another embodiment of a high-pressure fuel system in longitudinal section, wherein only the essential areas are shown.
  • FIG. 1 shows a high-pressure fuel system for internal combustion engines in longitudinal section, with only the essential areas are shown.
  • the high-pressure fuel system has a housing, wherein the housing comprises a first high pressure body 1 with a first bearing surface 101 and a second high pressure body 10 with a second bearing surface 110.
  • the first contact surface 101 and the second contact surface 110 face one another and, with the interposition of a sealing disk 35, are brought together by a clamping nut 12. pressed together.
  • the two high-pressure body 1, 10 are positioned by at least one centering pin 30 to each other.
  • the two high-pressure bodies 1, 10 extend an unillustrated high-pressure channel and guide holes la, 10a.
  • a nozzle needle or a valve piston can be arranged in the guide holes la, 10a.
  • the high pressure passageway carries fuel under high pressure and passes through the first abutment surface 101 and through the second abutment surface 110.
  • the sealing disc 35 surrounds at least the passage of the high-pressure passage through the first contact surface 101 and through the second contact surface 110 and thus seals the
  • High-pressure passage at the connection from the first high-pressure body 1 to the second high-pressure body 10 from.
  • the sealing disk 35 has a core 40 and at least one sealing layer 41, in the embodiment of FIG. 1 still another sealing layer 42.
  • the sealing layer 41 interacts with the first contact surface 101 and the further sealing layer 42 with the second contact surface 110.
  • the sealing layer 41 and the further sealing layer 42 have a lower yield point than the core 40, so that the sealing layer 41 and the further sealing layer 42 plastically deform from a certain load or biasing force, while the core 40 deforms only elastically. Due to the plastic deformation of the sealing layer 41 and the further sealing layer 42, the sealing disc 35 is very similar to the first contact surface 101 and the second contact surface 110 and accordingly achieves a very good sealing effect.
  • the comparatively firm core 40 simultaneously provides the necessary strength and rigidity of the sealing disc 35.
  • the flat, cylindrical sealing disc 35 comprises the core 40 and at its respective end faces the sealing layer 41 and the further sealing layer 42.
  • the high pressure passage 20 and a bore 37 are formed in the sealing disc 35.
  • a nozzle needle or a valve piston can be arranged longitudinally movable.
  • the sealing disc 35 has a thickness of 0.6 mm to 2.0 mm, wherein the core 0.2 mm to 1.9 mm and the Seal layer 41 and the further sealing layer 42 are each 0.05 mm to 0.2 mm thick.
  • Figure 3 shows the top view of a further embodiment of the sealing washer 35.
  • the sealing washer 35 In the sealing washer 35 are the bore 37 and two Zentrier dampbohritch
  • the two Zentrier dampbohronne 30a are designed as recesses, since they penetrate the circumference of the sealing washer 35.
  • the two Zentrier dampbohrungen 30 a are not arranged symmetrically to the axis of the sealing washer 35, so that they represent an assembly aid.
  • the bore 37 may also be formed as a high pressure passage in this embodiment.
  • the high-pressure fuel system is a fuel injection valve which has a housing which comprises two high-pressure bodies, namely a valve holding body 1 and a valve body 10.
  • the valve body 10 is clamped by means of the clamping nut 12 against the valve holding body 1 axially with the interposition of the sealing washer 35.
  • a bore 8 is formed, in which a piston-shaped valve pin 16 is arranged to be longitudinally displaceable.
  • the valve needle 16 has at its end facing the combustion chamber to a valve sealing surface 25 which cooperates with a combustion chamber facing the end of the bore 8 formed valve seat 23 and so controls the longitudinal movement through the opening of at least one injection port 27 which is formed on the valve seat 23.
  • the valve needle 16 has a pressure shoulder 13 which is directed towards the combustion chamber and which is surrounded by a pressure chamber 11 which is formed by a radial extension of the bore 8 in the valve body 10.
  • the pressure chamber 11 is connected via the formed in the valve body 10 and the valve holding body 1 high-pressure passage 20 with a high-pressure fuel source, not shown in the drawing - for example, a common rail - so that the pressure chamber 11 can be filled with fuel under high pressure.
  • valve needle 16 merges into a pressure pin 7, which is arranged so as to be longitudinally displaceable coaxially with the valve needle 16 in a spring space 3 formed in the valve holding body 1.
  • spring chamber 3 In the spring chamber 3 are
  • Means for generating a closing force on the valve needle 16 is arranged, the be present here in the form of a closing spring 5, which is arranged between the pressure pin 7 and the combustion chamber facing away from the end of the spring chamber 3 under pressure bias, so that the valve needle 16 is acted upon by the closing spring 5 in the closing direction. Facing away from the combustion chamber, the pressure pin 7 merges into a valve piston 18, which is arranged longitudinally displaceably in a piston bore 17 formed in the valve holding body 1 and via which a closing force is exerted on the valve needle 16 by a device, not shown in the drawing, for example a piezoactuator or a solenoid valve can. Depending on the size of this closing force, the valve needle 16 by the pressure in the pressure chamber 11 and the associated hydraulic force on the pressure shoulder
  • the designed as a high-pressure body valve holding body 1 is located with the first bearing surface 101 of the sealing layer 41 of the sealing washer 35 at. And the valve body 10 abuts with the second contact surface 110 against the further sealing layer 42 of the sealing disk 35. Furthermore, 10 centering pin holes 32 are formed in the valve holding body 1 and in the valve body. In the Zentrier Windbohrept 32 centering pins 30 are arranged, which protrude into both the valve holding body 1 and in the valve body 10 and thus allow a precise alignment of these two high-pressure body against each other. Preferably, two or three centering pins 30 are arranged.
  • the sealing washer 35 has corresponding recesses, through which the centering pins 30 lead.
  • the centering pins 30 are already pressed into the recesses of the sealing disc 35 during assembly.
  • the assembly process in particular the coaxial positioning of valve holding body 1, sealing washer 35 and valve body 10 is simplified.
  • the operation of the sealing disk 35 according to the invention is as follows:
  • the sealing layer 41 and the further sealing layer 42 are well deformable under biasing force, advantageously plastically deformable, and thus seal the first high-pressure body 1 and the second high-pressure body 10 well against each other, so that the fuel-carrying bores running through the sealing disk 35 conditions, in particular high-pressure bores, be sealed medium-tight.
  • the core 40 ensures the necessary strength and stability of the sealing washer 35 and is advantageously only elastically deformed in the mounted state.
  • constructed sealing disks 35 can seal pressures of over 3000 bar and are therefore particularly well suited for use in high-pressure fuel systems.

Abstract

Kraftstoffhochdrucksystem für Brennkraftmaschinen mit einem Gehäuse, das einen ersten Hochdruckkörper (1) mit einer ersten Anlagefläche (101) und einen zweiten Hochdruckkörper (10) mit einer zweiten Anlagefläche (110) umfasst. Die erste Anlagefläche (101) und die zweite Anlagefläche (110) liegen unter Zwischenlage einer Dichtscheibe (35) aneinander an und werden durch eine Spannvorrichtung gegeneinander gepresst. Das Gehäuse weist außerdem einen in den Hochdruckkörpern (1; 10) ausgebildeten Hochdruckkanal (20) auf. Der Hochdruckkanal (20) führt Kraftstoff unter hohem Druck und tritt durch die erste Anlagefläche (101) und durch die zweite Anlagefläche (110) hindurch. Die Dichtscheibe (35) umgibt zumindest den Durchtritt des Hochdruckkanals (20) durch die erste Anlagefläche (101) und durch die zweite Anlagefläche (110). Die Dichtscheibe (35) umfasst einen Kern (40) und zumindest eine Dichtschicht (41), wobei die Dichtschicht (41) mit der ersten Anlagefläche (101) zusammenwirkt. Der Kern (40) besitzt eine höhere Fließgrenze als die Dichtschicht (41).

Description

Beschreibung Titel
Kraftstoff hochdrucksystem für Brennkraftmaschinen
Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffhochdrucksystem für Brennkraftmaschinen mit einem ersten Hochdruckkörper, einem zweiten Hochdruckkörper und einer Dichtscheibe.
Stand der Technik
Die Erfindung geht von einem Kraftstoffhochdrucksystem für Brennkraftmaschinen aus, wie es aus der Offenlegungsschrift EP 1 245 826 AI bekannt ist. Bei einem solchen Kraftstoffhochdrucksystem, wie es in dieser Schrift auch in Form eines Kraftstoffeinspritzventils vorliegt, sind ein erster Hochdruckkörper und ein zweiter Hochdruckkörper durch eine Spannvorrichtung gegeneinander gepresst. Durch die Anlageflächen der beiden Hochdruckkörper tritt ein Hochdruckkanal hindurch. Um die Dichtheit des Hochdruckkanals beim Durchtritt durch die Anlageflächen der beiden Körper zu gewährleisten, ist eine Dichtscheibe zwischen den Anlageflächen der beiden Hochdruckkörper angeordnet.
Mit zunehmenden Anforderungen an derartige Dichtscheiben, insbesondere mit zunehmendem abzudichtendem Druck im Hochdruckkanal, ist eine Weiterbildung der Dichtscheibe erforderlich, um die Dichtheit zu gewährleisten.
Offenbarung
Das erfindungsgemäße Kraftstoffhochdrucksystem für Brennkraftmaschinen weist den Vorteil auf, dass es höhere Drücke im Hochdruckkanal zwischen den beiden Hochdruckkörpern abdichten kann. Dadurch kann das gesamte Kraftstoffhochdrucksystem effizienter und schadstoffärmer ausgeführt werden. Dazu weist das Kraftstoffhochdrucksystem ein Gehäuse auf, das einen ersten Hochdruckkörper mit einer ersten Anlagefläche und einen zweiten Hochdruckkörper mit einer zweiten Anlagefläche umfasst. Die erste Anlagefläche und die zweite Anlagefläche liegen unter Zwischenlage einer Dichtscheibe aneinander an und werden durch eine Spannvorrichtung gegeneinander gepresst. Das Gehäuse weist außerdem einen in den Hochdruckkörpern ausgebildeten Hochdruckkanal zur Befüllung mit Kraftstoff unter hohem Druck auf. Der Hochdruckkanal tritt durch die erste Anlagefläche und durch die zweite Anlagefläche hindurch. Die Dichtscheibe umgibt zumindest den Durchtritt des Hochdruckkanals durch die erste Anlagefläche und durch die zweite Anlagefläche. Die Dichtscheibe umfasst einen Kern und zumindest eine Dichtschicht, wobei die Dichtschicht mit der ersten Anlagefläche zusammenwirkt. Der Kern besitzt eine höhere Fließgrenze als die Dichtschicht.
Dadurch ist die Dichtschicht unter der Vorspannkraft durch die Spannvorrichtung plastisch verformbar, während der Kern lediglich elastisch verformt wird. Die Dichtschicht gleicht sich durch die plastische Verformung sehr gut an die erste Anlagefläche an und kann dadurch auch Toleranzen, Rauheiten und Welligkeiten der beteiligten Kontaktpartner ausgleichen. Der Kern gewährleistet demgegenüber die benötigte Steifigkeit, Festigkeit und Stabilität der Dichtscheibe über ihre gesamte Lebensdauer und kann Ausdehnungen aufgrund von Temperaturschwankungen im Kraftstoffhochdrucksystem ausgleichen.
In vorteilhaften Ausführungen der Erfindung besteht der Kern aus Stahl, vorzugsweise aus C60 oder C70. Diese Stähle zeichnen sich durch eine hohe Festigkeit, eine hohe Fließgrenze und ein gute Eignung für Wärmebehandlungen aus.
In vorteilhaften Weiterbildungen besteht die Dichtschicht aus Aluminium, Zinn, Kunststoff oder Lack. Diese Materialien haben eine geringere Festigkeit bzw. Fließgrenze als Stahl und sind gleichzeitig plastisch gut verformbar. Dadurch ist die Dichtungswirkung zum Hochdruckkörper sehr gut.
In alternativen vorteilhaften Weiterbildungen ist die Dichtschicht oberflächenentkohlt. Dadurch wird der C-Gehalt der Dichtschicht reduziert und mit ihm die Festigkeit bzw. die Fließgrenze verringert. Die Dichtschicht kann dementsprechend auch aus dem gleichen Material sein wie der Kern; durch die gezielte Wärmebe- handlung werden jedoch unterschiedliche Materialeigenschaften von Kern und Dichtschicht erzielt.
Vorteilhafterweise weist die Dichtschicht eine Höhe von 50 μηι bis 200 μηι auf. Hierdurch können die Dichtwirkung und die Fließeigenschaften der Dichtschicht beim Verspannen der beiden Hochdruckkörper gegeneinander optimal auf die gewünschte Dichtheit abgestimmt werden.
In vorteilhaften Weiterbildungen umfasst die Dichtscheibe eine der Dichtschicht gegenüberliegende weitere Dichtschicht. Die weitere Dichtschicht wirkt mit der zweiten Anlagefläche zusammen. Der Kern weist eine höhere Fließgrenze auf als die weitere Dichtschicht. Dadurch ist auch die weitere Dichtschicht unter der Vorspannkraft durch die Spannvorrichtung plastisch verformbar, während der Kern lediglich elastisch verformt wird. Analog zur Dichtschicht gleicht sich auch die weitere Dichtschicht durch ihre plastische Verformung sehr gut an ihren Kontaktpartner - nämlich die zweite Anlagefläche - an. So werden Toleranzen, Rauheiten und Welligkeiten ausgeglichen. Der Kern gewährleistet demgegenüber die benötigte Steifigkeit, Festigkeit und Stabilität der Dichtscheibe über ihre gesamte Lebensdauer und kann Ausdehnungen aufgrund von Temperaturschwankungen im Kraftstoffhochdrucksystem ausgleichen.
In vorteilhaften Weiterbildungen besteht die weitere Dichtschicht aus Aluminium, Zinn, Kunststoff oder Lack. Diese Materialien haben eine geringere Festigkeit bzw. Fließgrenze als Stahl und sind gleichzeitig plastisch gut verformbar. Dadurch ist die Abdichtung zum Hochdruckkörper sehr gut.
In alternativen vorteilhaften Weiterbildungen ist die weitere Dichtschicht oberflächenentkohlt. Dadurch wird der C-Gehalt der weiteren Dichtschicht reduziert und mit ihm die Festigkeit bzw. Fließgrenze verringert. Die weitere Dichtschicht kann dementsprechend auch aus dem gleichen Material sein wie der Kern, durch die gezielte Wärmebehandlung werden jedoch unterschiedliche Materialeigenschaften von Kern und weiterer Dichtschicht erzielt.
Vorteilhafterweise sind die Dichtschicht und die weitere Dichtschicht aus dem gleichen Material ausgeführt und wurden mit der gleichen Wärmebehandlung behandelt. Vorteilhafterweise weist die weitere Dichtschicht eine Höhe von 50 μηι bis 200 μηι auf. Hierdurch können die Dichtwirkung und die Fließeigenschaften der weiteren Dichtschicht beim Verspannen der beiden Hochdruckkörper gegeneinander optimal auf die gewünschte Dichtheit abgestimmt werden.
In vorteilhaften Ausführungen weisen die erste Anlagefläche und/oder die zweite Anlagefläche eine Rauheit zwischen Rz 5 μηι und Rz 10 μηι auf. Diese Rauheiten können von der Dichtschicht bzw. von der weiteren Dichtschicht sehr gut abgedichtet werden und sind gleichzeitig kostengünstig fertigbar.
Besonders vorteilhaft ist die Anordnung der erfindungsgemäßen Dichtscheibe in einem Kraftstoffeinspritzventil, bei dem die Dichtscheibe die dort herrschenden sehr hohen Drücke im Hochdruckkanal abdichtet.
Vorteilhafterweise ist einer der Hochdruckkörper ein Ventilkörper, in dem eine Ventilnadel längsverschiebbar angeordnet ist. Die Ventilnadel öffnet und schließt durch ihre Längsbewegung im Ventilkörper ausgebildete Einspritzöffnungen, die in den Brennraum einer Brennkraftmaschine münden. Insbesondere bei Einspritzsystemen, die mit einem konstant anliegenden Druck im Ventilkörper arbeiten, sogenannten Common Rail-Systemen, kann so mit einfachen Mitteln eine gute Dichtheit des Hochdruckkanals, der durch die Dichtflächen der beiden Anlageflächen hindurch zum Ventilkörper verläuft, erreicht werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist der andere Hochdruckkörper ein Ventilhaltekörper, in dem Mittel vorhanden sind, die eine Schließkraft auf die Ventilnadel ausüben. Die Mittel zur Ausübung der Schließkraft - beispielsweise Piezoaktor, Druckübersetzer, Schließfeder oder Magnetventil - können so auf einfache Art und Weise bei der Montage der beiden Hochdruckkörper mit montiert werden und gegebenenfalls ebenso mit einer Vorspannkraft beaufschlagt werden.
In einer vorteilhaften Ausführung weisen der Ventilhaltekörper und der Ventilkörper jeweils zumindest eine Zentrierstiftbohrung, vorzugsweise jeweils zwei Zentrierstiftbohrungen, auf. Die Zentrierstiftbohrungen sind in Richtung der Dichtscheibe ausgebildet und jeweils von Ventilhaltekörper zu Ventilkörper gegenüberliegend angeordnet. Zumindest ein Zentrierstift ist in den Zentrierstiftbohrungen so angeordnet, dass eine präzise Ausrichtung vom Ventilhaltekörper zum Ventilkörper ermöglicht wird. Die Dichtscheibe weist zumindest eine entsprechende Ausnehmung auf, durch welche der zumindest eine Zentrierstift führt bzw. ragt. Der Zentrierstift bzw. vorzugsweise die zwei Zentrierstifte positionieren so den Ventilkörper koaxial zum Ventilhaltekörper.
Vorteilhafterweise ist der zumindest eine Zentrierstift in die zumindest eine Ausnehmung der Dichtscheibe eingepresst. Dies ist besonders für die Montage des Kraftstoffhochdrucksystems sehr vorteilhaft, da die Dichtscheibe so schon als Positionierungshilfe dient.
Zeichnungen In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdrucksystems dargestellt. Es zeigen
Figur 1 ein Kraftstoffhochdrucksystem im Längsschnitt, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind,
Figur 2 eine Schnittdarstellung einer Dichtscheibe eines Kraftstoffhochdruck- Systems,
Figur 3 eine Draufsicht einer Dichtscheibe eines Kraftstoffhochdrucksystems und
Figur 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Kraftstoffhochdrucksystems im Längsschnitt, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Figur 1 zeigt ein Kraftstoffhochdrucksystem für Brennkraftmaschinen im Längs- schnitt, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind. Das Kraftstoffhochdrucksystem weist ein Gehäuse auf, wobei das Gehäuse einen ersten Hochdruckkörper 1 mit einer ersten Anlagefläche 101 und einen zweiten Hochdruckkörper 10 mit einer zweiten Anlagefläche 110 umfasst. Die erste Anlagefläche 101 und die zweite Anlagefläche 110 sind einander zugewandt und werden unter Zwischenlage einer Dichtscheibe 35 durch eine Spannmutter 12 gegenei- nander gepresst. Die beiden Hochdruckkörper 1, 10 sind durch zumindest einen Zentrierstift 30 zueinander positioniert.
In den beiden Hochdruckkörpern 1, 10 verlaufen ein nicht dargestellter Hoch- druckkanal und Führungsbohrungen la, 10a. In den Führungsbohrungen la, 10a können beispielsweise eine Düsennadel oder ein Ventilkolben angeordnet sein. Der Hochdruckkanal führt Kraftstoff unter hohem Druck und tritt durch die erste Anlagefläche 101 und durch die zweite Anlagefläche 110 hindurch. Die Dichtscheibe 35 umgibt zumindest den Durchtritt des Hochdruckkanals durch die erste Anlagefläche 101 und durch die zweite Anlagefläche 110 und dichtet so den
Hochdruckkanal an der Verbindung von dem ersten Hochdruckkörper 1 zu dem zweiten Hochdruckkörper 10 ab.
Erfindungsgemäß weist die Dichtscheibe 35 einen Kern 40 und zumindest eine Dichtschicht 41 auf, in der Ausführungsform der Figur 1 noch eine weitere Dichtschicht 42. Die Dichtschicht 41 wirkt mit der ersten Anlagefläche 101 zusammen und die weitere Dichtschicht 42 mit der zweiten Anlagefläche 110.
Die Dichtschicht 41 und die weitere Dichtschicht 42 besitzen eine niedrigere Fließgrenze als der Kern 40, so dass die Dichtschicht 41 und die weitere Dichtschicht 42 sich ab einer gewissen Belastung bzw. Vorspannkraft plastisch verformen, während der Kern 40 sich lediglich elastisch verformt. Durch die plastische Verformung der Dichtschicht 41 und der weiteren Dichtschicht 42 gleicht sich die Dichtscheibe 35 sehr gut an die erste Anlagefläche 101 und an die zweite Anla- gefläche 110 an und erzielt dementsprechend eine sehr gute Dichtwirkung. Der vergleichsweise feste Kern 40 sorgt gleichzeitig für die nötige Festigkeit und Steifigkeit der Dichtscheibe 35.
In Figur 2 ist eine Ausführungsform der Dichtscheibe 35 im Schnitt dargestellt. Die flache, zylinderförmige Dichtscheibe 35 umfasst den Kern 40 und an ihren jeweiligen Stirnflächen die Dichtschicht 41 und die weitere Dichtschicht 42. In der Dichtscheibe 35 sind der Hochdruckkanal 20 und eine Bohrung 37 ausgebildet. Durch die Bohrung 37 kann beispielsweise eine Düsennadel oder ein Ventilkolben längsbeweglich angeordnet sein. Vorzugsweise besitzt die Dichtscheibe 35 eine Dicke von 0,6 mm bis 2,0 mm, wobei der Kern 0,2 mm bis 1,9 mm und die Dichtschicht 41 und die weitere Dichtschicht 42 jeweils 0,05 mm bis 0,2 mm dick sind.
Figur 3 zeigt die Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform der Dichtscheibe 35. In der Dichtscheibe 35 sind die Bohrung 37 und zwei Zentrierstiftbohrungen
30a ausgebildet. Die beiden Zentrierstiftbohrungen 30a sind als Ausnehmungen ausgeführt, da sie den Umfang der Dichtscheibe 35 durchdringen. Die beiden Zentrierstiftbohrungen 30a sind nicht symmetrisch zur Achse der Dichtscheibe 35 angeordnet, so dass sie eine Montagehilfe darstellen. Die Bohrung 37 kann in diesem Ausführungsbeispiel auch als Hochdruckkanal ausgebildet sein.
In Figur 4 ist ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Kraftstoffhochdrucksystems im Längsschnitt dargestellt. Das Kraftstoffhochdrucksystem ist hier ein Kraftstoffeinspritzventil, das ein Gehäuse aufweist, das zwei Hochdruckkör- per, nämlich einen Ventilhaltekörper 1 und einen Ventilkörper 10 umfasst. Hierbei ist der Ventilkörper 10 mittels der Spannmutter 12 gegen den Ventilhaltekörper 1 axial unter Zwischenlage der Dichtscheibe 35 verspannt.
Im Ventilkörper 10 ist eine Bohrung 8 ausgebildet, in der eine kolbenförmige Ven- tilnadel 16 längsverschiebbar angeordnet ist. Die Ventilnadel 16 weist an ihrem brennraumzugewandten Ende eine Ventildichtfläche 25 auf, die mit einem am brennraumzugewandten Ende der Bohrung 8 ausgebildeten Ventilsitz 23 zusammenwirkt und so über ihre Längsbewegung die Öffnung wenigstens einer Einspritzöffnung 27 steuert, die am Ventilsitz 23 ausgebildet ist. Die Ventilnadel 16 weist eine Druckschulter 13 auf, die auf den Brennraum zu gerichtet ist und die von einem Druckraum 11 umgeben ist, der durch eine radiale Erweiterung der Bohrung 8 im Ventilkörper 10 ausgebildet ist. Der Druckraum 11 ist über den im Ventilkörper 10 und im Ventilhaltekörper 1 ausgebildeten Hochdruckkanal 20 mit einer in der Zeichnung nicht dargestellten Kraftstoffhochdruckquelle - beispiels- weise einem Common Rail - verbunden, so dass der Druckraum 11 mit Kraftstoff unter hohem Druck befüllt werden kann.
An ihrem brennraumabgewandten Ende geht die Ventilnadel 16 in einen Druckbolzen 7 über, der in einem im Ventilhaltekörper 1 ausgebildeten Federraum 3 koaxial zur Ventilnadel 16 längsverschiebbar angeordnet ist. Im Federraum 3 sind
Mittel zur Erzeugung einer Schließkraft auf die Ventilnadel 16 angeordnet, die hier in Form einer Schließfeder 5 vorliegen, welche zwischen dem Druckbolzen 7 und dem brennraumabgewandten Ende des Federraums 3 unter Druckvorspannung angeordnet ist, so dass die Ventilnadel 16 durch die Schließfeder 5 in Schließrichtung beaufschlagt ist. Brennraumabgewandt geht der Druckbolzen 7 in einen Ventilkolben 18 über, der in einer im Ventilhaltekörper 1 ausgebildeten Kolbenbohrung 17 längsverschiebbar angeordnet ist und über den durch eine in der Zeichnung nicht dargestellte Vorrichtung - beispielsweise einen Piezoaktor oder ein Magnetventil - eine Schließkraft auf die Ventilnadel 16 ausgeübt werden kann. Je nach Größe dieser Schließkraft wird die Ventilnadel 16 durch den Druck im Druckraum 11 und die damit verbundene hydraulische Kraft auf die Druckschulter
13 in Öffnungsrichtung, d.h. vom Brennraum weg, bewegt oder durch die Schließkraft des Ventilkolbens 18 mit der Ventildichtfläche 25 auf den Ventilsitz 23 ge- presst, so dass die dortigen Einspritzöffnungen 27 verschlossen werden.
Der als Hochdruckkörper ausgebildete Ventilhaltekörper 1 liegt mit der ersten Anlagefläche 101 an der Dichtschicht 41 der Dichtscheibe 35 an. Und der Ventilkörper 10 liegt mit der zweiten Anlagefläche 110 an der weiteren Dichtschicht 42 der Dichtscheibe 35 an. Weiterhin sind im Ventilhaltekörper 1 und im Ventilkörper 10 Zentrierstiftbohrungen 32 ausgebildet. In den Zentrierstiftbohrungen 32 sind Zentrierstifte 30 angeordnet, die sowohl in den Ventilhaltekörper 1 als auch in den Ventilkörper 10 ragen und so eine präzise Ausrichtung dieser beiden Hochdruckkörper gegeneinander ermöglichen. Vorzugsweise sind dabei zwei oder drei Zentrierstifte 30 angeordnet. Die Dichtscheibe 35 weist entsprechende Ausnehmungen auf, durch die die Zentrierstifte 30 führen.
Vorteilhafterweise sind die Zentrierstifte 30 bereits während der Montage in die Ausnehmungen der Dichtscheibe 35 eingepresst. So wird der Montageprozess, insbesondere die koaxiale Positionierung von Ventilhaltekörper 1, Dichtscheibe 35 und Ventilkörper 10 vereinfacht.
Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Dichtscheibe 35 ist wie folgt:
Die Dichtschicht 41 und die weitere Dichtschicht 42 sind unter Vorspannkraft gut verformbar, vorteilhafterweise plastisch verformbar, und dichten so den ersten Hochdruckkörper 1 und den zweiten Hochdruckkörper 10 gut gegeneinander ab, so dass die durch die Dichtscheibe 35 verlaufenden kraftstoffführenden Bohrun- gen, insbesondere Hochdruckbohrungen, mediendicht abgedichtet werden. Der Kern 40 gewährleistet die nötige Festigkeit und Stabilität der Dichtscheibe 35 und ist im montierten Zustand vorteilhafterweise nur elastisch verformt. Derart aufgebaute Dichtscheiben 35 können Drücke von über 3000 bar abdichten und sind daher besonders gut für die Verwendung in Kraftstoffhochdrucksystemen geeignet.

Claims

Ansprüche
Kraftstoffhochdrucksystem für Brennkraftmaschinen mit einem Gehäuse, das einen ersten Hochdruckkörper (1) mit einer ersten Anlagefläche (101) und einen zweiten Hochdruckkörper (10) mit einer zweiten Anlagefläche (110) umfasst, wobei die erste Anlagefläche (101) und die zweite Anlagefläche (110) unter Zwischenlage einer Dichtscheibe (35) aneinander anliegen und durch eine Spannvorrichtung gegeneinander gepresst werden, und mit einem in den Hochdruckkörpern (1; 10) ausgebildeten Hochdruckkanal (20), zur Befüllung mit Kraftstoff unter hohem Druck, der durch die erste Anlagefläche (101) und durch die zweite Anlagefläche (110) hindurchtritt, wobei die Dichtscheibe (35) zumindest den Durchtritt des Hochdruckkanals (20) durch die erste Anlagefläche (101) und durch die zweite Anlagefläche (110) umgibt, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtscheibe (35) einen Kern (40) und zumindest eine Dichtschicht (41) umfasst, wobei die Dichtschicht (41) mit der ersten Anlagefläche (101) zusammenwirkt und wobei der Kern (40) eine höhere Fließgrenze aufweist als die Dichtschicht (41).
Kraftstoffhochdrucksystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (40) aus Stahl, vorzugsweise aus C60 oder C70, besteht.
Kraftstoff hochdrucksystem nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtschicht (41) aus Aluminium, Zinn,
Kunststoff oder Lack besteht. 4. Kraftstoff hochdrucksystem nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtschicht (41) oberflächenentkohlt ist.
5. Kraftstoffhochdrucksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtschicht (41) eine Höhe von 50 μηι bis
200 μηι aufweist.
6. Kraftstoffhochdrucksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtscheibe (35) eine der Dichtschicht (41) gegenüberliegende weitere Dichtschicht (42) umfasst, wobei die weitere Dichtschicht (42) mit der zweiten Anlagefläche (110) zusammenwirkt und wobei der Kern (40) eine höhere Fließgrenze aufweist als die weitere Dichtschicht (42).
7. Kraftstoffhochdrucksystem nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Dichtschicht (42) aus Aluminium, Zinn, Kunststoff oder Lack besteht.
8. Kraftstoffhochdrucksystem nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Dichtschicht (42) oberflächenentkohlt ist.
9. Kraftstoffhochdrucksystem nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Dichtschicht (42) eine Höhe von 50 μηι bis 200 μηι aufweist.
10. Kraftstoff hochdrucksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass die erste Anlagefläche (101) und/oder die zweite Anlagefläche (110) eine Rauheit zwischen Rz 5 μηι und Rz 10 μηι aufweist aufweisen .
11. Kraftstoffhochdrucksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftstoffhochdrucksystem ein Kraftstoffeinspritzventil ist.
12. Kraftstoff hochdrucksystem nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, dass der erste Hochdruckkörper ein Ventilkörper (10) ist, in dem eine Ventilnadel (16) längsverschiebbar angeordnet ist, wobei die Ventilnadel (16) durch ihre Längsbewegung im Ventilkörper (16) ausgebildete Einspritzöffnungen (27) in den Brennraum einer Brennkraftmaschine öffnet und schließt.
13. Kraftstoff hochdrucksystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Hochdruckkörper ein Ventilhaltekörper (1) ist, in dem Mittel vorhanden sind, die eine Schließkraft auf die Ventilnadel (16) ausüben.
14. Kraftstoff hochdrucksystem nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, dass in dem Ventilhaltekörper (1) und in dem Ventilkörper (10) jeweils zumindest eine Zentrierstiftbohrung (32) in Richtung der Dichtscheibe (35) ausgebildet und gegenüberliegend angeordnet sind, wobei zumindest ein Zentrierstift (30) in den Zentrierstiftbohrungen (32) angeordnet ist, um eine präzise Ausrichtung vom Ventilhaltekörper (1) zum Ventilkörper (10) zu ermöglichen, wobei die Dichtscheibe (35) zumindest eine entsprechende Ausnehmung aufweist, durch welche der zumindest eine Zentrierstift (30) führt.
15. Kraftstoff hochdrucksystem nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Zentrierstift (30) zumindest eine Ausnehmung eingepresst ist.
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