DE10115214A1

DE10115214A1 - Kraftstoffhochdrucksystem für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE10115214A1
Application number: DE10115214A
Authority: DE
Inventors: Michael Kurz; Kurt Frank; Juergen Hanneke; Marcus Haefele; Friedrich Boecking
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-03-28
Filing date: 2001-03-28
Publication date: 2002-10-10
Also published as: US20020139869A1; US6575142B2; JP2002357171A; EP1245826A2; EP1245826A3

Abstract

Kraftstoffhochdrucksystem für Brennkraftmaschinen mit einem Gehäuse, das zwei Hochdruckkörper (1; 10) umfaßt. Die Hochdruckkörper (1; 10) liegen zumindest mittelbar mit Anlageflächen (101; 110) aneinander an und werden durch eine Spannvorrichtung gegeneinander gepreßt. An den Hochdruckkörpern (1; 10) ist ein Zulaufkanal (20) ausgebildet, der Kraftstoff unter hohem Druck führt und der durch die Anlageflächen (101; 110) der beiden Hochdruckkörper (1; 10) hindurchtritt. Zwischen den beiden Hochdruckkörpern (1; 10) ist eine Dichtfolie (35) angeordnet, die den Durchtritt des Hochdruckkanals (20) umgibt und so für eine gute Abdichtung sorgt (Figur 2).

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht von einem Kraftstoffhochdrucksystem für Brennkraftmaschinen aus, wie es aus der Offenlegungsschrift DE 198 27 628 A1 bekannt ist. Bei einem solchen Kraftstoff hochdrucksystem, wie es in dieser Schrift in Form eines Kraftstoffeinspritzventils vorliegt, ist ein Ventilhaltekör per und ein Ventilkörper vorhanden, die durch eine Spannmut ter aneinandergepreßt werden. Durch die Anlagefläche der beiden Körper tritt ein Zulaufkanal hindurch, durch den Kraftstoff unter hohem Druck zu den Einspritzöffnungen des Kraftstoffeinspritzventils gelangt. Um die Dichtheit des Zu laufkanals beim Durchtritt durch die Anlagefläche der beiden Körper zu gewährleisten, sind an einer der Anlageflächen der beiden Körper erhabene Bereiche ausgebildet, die insbesonde re den Durchtritt des Zulaufkanals umgeben. Bei gleichem An zugsmoment der Spannmutter wird so die Flächenpressung in diesem Bereich erhöht, so daß sich eine bessere Abdichtung des Zulaufkanals ergibt. Hierbei weist das bekannte Kraft stoffhochdrucksystem jedoch den Nachteil auf, daß die Aus bildung solcher erhabener Bereiche relativ aufwendig ist und damit kostenintensiv. Darüber hinaus sind die beiden Körper aus einem harten Stahl gefertigt, der sich beim Anpressen durch die Spannmutter nicht plastisch verformt, so daß an die Oberflächengüte der erhabenen Bereiche hohe Anforderun gen gestellt werden müssen, um eine gute Dichtung zu errei chen.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Kraftstoffhochdrucksystem mit den kenn zeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß zwischen den beiden Hochdruckkörpern eine Dichtfolie angeordnet ist, die den Durchtritt des Kanals durch die Anlagefläche umgibt und so in einfacher und ko stengünstiger Weise zu einer Abdichtung führt. Die Dichtfo lie kann dabei so ausgebildet sein, daß sie neben dem Zu laufkanal auch noch weitere Durchtritte von Kanälen und Boh rungen umgibt, die im Kraftstoffhochdrucksystem ausgebildet sind. Die Dichtfolie kann separat gefertigt werden und bei spielsweise aus einer entsprechenden Platte ausgestanzt sein, so daß sie einfach und kostengünstig herzustellen ist.

Besonders vorteilhaft ist die Ausbildung der erfindungsgemä ßen Dichtfolie an einem Kraftstoffeinspritzventil, bei dem die Dichtfolie zwischen einem als Hochdruckkörper ausgebil deten Ventilhaltekörper und einem als Hochdruckkörper ausge bildeten Ventilkörper angeordnet ist. Insbesondere bei Ein spritzsystemen, die mit einem konstant anliegenden Druck im Ventilkörper arbeiten, sogenannten Common Rail-Systemen, kann so mit einfachen Mitteln eine gute Dichtheit des Zu laufkanals, der im Ventilhaltekörper durch die Dichtfläche hindurch zum Ventilkörper hin verläuft, erreicht werden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Gegenstandes der Erfindung ist die Dichtfolie aus einem Metall ausgebildet. Dieses Metall ist vorzugsweise weich im Vergleich zum Stahl, aus dem die beiden Hochdruckkörper gefertigt sind. Als besonders vorteilhaft hat sich Kupfer oder Weicheisen als Ma terial der Dichtfolie erwiesen.

Die Dichtfolie weist vorzugsweise eine Dicke im Bereich von wenigen µm bis zu einigen hundert µm auf. Hierdurch können die Dichtwirkung und die Fließeigenschaften der Dichtfolie beim Verspannen der beiden Hochdruckkörper gegeneinander op timal auf die gewünschte Dichtheit abgestimmt werden.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegen standes der Erfindung sind der Zeichnung, der Beschreibung und den Ansprüchen entnehmbar.

Zeichnung

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungs gemäßen Kraftstoffhochdrucksystems dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 ein Kraftstoffhochdrucksystem in Form eines Kraftstoffeinspritzventils im Längsschnitt,

Fig. 2 eine Vergrößerung im Bereich der Dichtfläche zwi schen Ventilhaltekörper und Ventilkörper in einer Explo sionsdarstellung,

Fig. 3 eine Vergrößerung von Fig. 1 im Bereich der Dichtfolie und

Fig. 4 eine Draufsicht der Anlagefläche des Ventilkör pers mit darin eingelegter Dichtfolie.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel ei nes Kraftstoffhochdrucksystems im Längsschnitt dargestellt. Das Kraftstoffhochdrucksystem ist hier ein Kraftstoffein spritzventil, das ein Gehäuse aufweist, das zwei Hochdruck körper, einen Ventilhaltekörper 1 und einen Ventilkörper 10 umfaßt. Hierbei ist der Ventilkörper 10 mittels einer Spannmutter 12 gegen den Ventilhaltekörper 1 axial verspannt, so daß sich die beiden Körper 1,10 in einer Dichtfläche 14 be rühren. Im Ventilkörper 10 ist eine Bohrung 8 ausgebildet, in der eine kolbenförmige Ventilnadel 16 längsverschiebbar angeordnet ist. Die Ventilnadel 16 weist an ihrem brennraum zugewandten Ende eine Ventildichtfläche 25 auf, die mit ei nem 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 Ventil körper 10 ausgebildet ist. Der Druckraum 11 ist über einen im Ventilkörper 10 und im Ventilhaltekörper 1 ausgebildeten Zulaufkanal 20 mit einer in der Zeichnung nicht dargestell ten Kraftstoffhochdruckquelle verbunden, so daß der Druck raum 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 Ventilhaltekör per 1 ausgebildeten Federraum 3 koaxial zur Ventilnadel 16 längsverschiebbar angeordnet ist. Im Federraum 3 sind Mittel zur Erzeugung einer Schließkraft auf die Ventilnadel 16 an geordnet, die hier in Form einer Schließfeder 5 vorliegen, welche zwischen dem Druckbolzen 7 und dem brennraumabgewand ten 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 ei ner im Ventilhaltekörper 1 ausgebildeten Kolbenbohrung 17 längsverschiebbar angeordnet ist und über den durch eine in der Zeichnung nicht dargestellte Vorrichtung eine Schließ kraft 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 Ven tilkolbens 18 mit der Ventildichtfläche 25 auf den Ventil sitz 23 gepreßt, so daß die dortigen Einspritzöffnungen 27 verschlossen werden.

Der als Hochdruckkörper ausgebildete Ventilhaltekörper 1 liegt mit einer Anlagefläche 101 an der am Ventilkörper 10 ausgebildeten Anlagefläche 110 an. Fig. 2 zeigt den Bereich der Anlageflächen von Ventilhaltekörper 1 und Ventilkörper 10 in einer Explosionsdarstellung. Zwischen den Anlageflä chen 101 und 110 ist eine Dichtfolie 35 angeordnet, die so ausgebildet ist, daß sie die Durchtritte des Zulaufkanals 20 und von Zentrierstiftbohrungen 32 durch die Dichtfläche 14 umgibt. 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 Aus richtung der beiden Hochdruckkörper gegeneinander ermögli chen. In Fig. 2 ist eine mögliche Ausgestaltung der Dicht folie 35 gezeigt. Die Dichtfolie 35 umfaßt in dem hier ge zeigten Ausführungsbeispiel, bei dem im Ventilkörper 10 ne ben dem Zulaufkanal 20 und der Bohrung 8 zwei Zentrierstift bohrungen 32 ausgebildet sind, drei ringscheibenförmige Be reiche, die den Zulaufkanal 20 und die beiden Zentrierstift bohrungen 32 umgeben und die untereinander durch Verbin dungsstege 36 verbunden sind. Hierdurch erhält man eine zu sammenhängende Dichtfolie 35, die sich bei bereits montier ten Zentrierstiften 30 im Ventilkörper 10 einfach über diese positionieren läßt und so ohne eine weitere Justage alle Durchgänge durch die Anlageflächen 101 und 110 umgibt. Fig. 3 ist eine Vergrößerung von Fig. 1 im Bereich der Anlage flächen, wobei hier die Dichtfolie 35 der Deutlichkeit hal ber verdickt dargestellt ist. Man sieht, daß die Dichtfolie 35 sowohl den Durchtritt des Zulaufkanals 20 als auch den Durchtritt der Zentrierstiftbohrungen 32 umgibt, ohne in den jeweiligen Durchtritt hineinzuragen.

In Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfin dungsgemäßen Dichtfolie 35 gezeigt. Es ist hier eine Drauf sicht auf den Ventilkörper 10 gezeigt, wobei der hier ge zeigte Ventilkörper 10 nur eine Zentrierstiftbohrung 32 auf weist und daneben nur die Bohrung 8 und den Zulaufkanal 20. Da hier der Zulaufkanal 20 und die Zentrierstiftbohrung 32 den gleichen Durchmesser haben und einander bezüglich des Mittelpunkts der kreisförmigen Anlagefläche 110 gegenüber liegen, kann die Dichtfolie 35 spiegelsymmetrisch gestaltet werden, so daß sie bei der Montage des Kraftstoffeinspritz ventils nicht in falscher Art und Weise eingebaut werden kann. In der Anlagefläche 110 des Ventilkörpers 10 ist eine Vertiefung 37 ausgebildet, in die die Dichtfolie 35 einge legt ist. Hierbei ist die Vertiefung 37 so ausgebildet, daß die Dichtfolie 35 nicht auf der Anlagefläche 110 seitlich verrutschen kann. Die Vertiefung 37 ist jedoch nicht so tief, daß die Dichtfolie 35 ganz darin eintaucht, so daß sie gegenüber der Anlagefläche 110 erhaben ist. Bei der Montage des Kraftstoffeinspritzventils kommt so die Anlagefläche 101 des Ventilhaltekörpers 1 an der Dichtfolie 35 zur Anlage und nicht an der Anlagefläche 110.

Die Dichtfolie 35 kann aus verschiedenen Materialien gefer tigt sein. In Frage kommen z. B. Stahl, der eine größere oder eine geringere Härte aufweisen kann als der Stahl, aus dem die Hochdruckkörper gefertigt sind. Darüber hinaus kann es vorgesehen sein, die Dichtfolie 35 aus einem im Vergleich zu Stahl weichen Metall herzustellen, beispielsweise aus Kupfer oder Weicheisen. Ein solch weiches Metall ermöglicht es, daß das Material fließt beim Anziehen der Spannmutter, so daß kleinere Unebenheiten an den Anlageflächen oder Schmutzpartikel die Dichtheit nicht beeinträchtigen. Die Dicke der Dichtfolie 35 kann den entsprechenden Anforderungen des Kraftstoffeinspritzventils oder des sonstigen Kraftstoff hochdrucksystems angepaßt werden. Sie kann nur wenige µm be tragen oder auch einige Zehntel Millimeter, vorzugsweise weist die Dichtfolie 35 eine Dicke von 5 bis 500 µm auf. Je nach Dicke der Dichtfolie 35, der Härte des Materials und dem Anzugsmoment der Schraubenmutter ergibt sich mehr oder weniger starkes Fließen der Dichtfolie 35 zwischen den bei den Hochdruckkörpern. Hierbei muß darauf geachtet werden, daß das Material der Dichtfolie 35 nicht in den Zulaufkanal 20 einfließt und dort zu einer Verengung des Durchflußquer schnitts führt. Daneben kann es auch vorgesehen sein, die Dichtfolie 35 aus einem Kunststoff zu fertigen, der vom Kraftstoff nicht gelöst wird und der durch seine Weichheit eine gute Abdichtung bei geringer Anpreßkraft gewährleistet.

Neben den in den Fig. 2, 3 und 4 gezeigten Formen der Dichtfolie 35 kann es auch vorgesehen sein, je nach Anzahl der Durchtritte von Kanälen oder Bohrungen durch die Anlage flächen der Hochdruckkörper der Dichtfolie 35 andere Formen zu geben. Hierbei ist jedoch stets darauf zu achten, daß die Dichtfolie 35 die Kanäle im Bereich des Durchtritts ring scheibenförmig umgibt, so daß sich dort stets eine gute Ab dichtung ergibt. Neben dem in der Zeichnung dargestellten Beispiel eines Kraftstoffhochdrucksystems in Form eines Kraftstoffeinspritzventils kann eine erfindungsgemäße Dicht folie auch in anderen Kraftstoffhochdrucksystemen vorgesehen sein, bei denen der Durchtritt eines Kraftstoffhochdruckka nals durch die Anlageflächen zweier Hochdruckkörper abge dichtet werden soll. Beispiele für solche Kraftstoffhoch drucksysteme sind Kraftstoffhochdruckpumpen, Leitungsdich tungen oder Pumpe-Düse-Einheiten und beliebige Anschlüsse von Hochdruckleitungen an Hochdruckkörpern.

Neben den in der Zeichnung dargestellten Dichtfolien 35 kann es auch vorgesehen sein, die Dichtfolie 35 nicht als separa tes Teil zu fertigen, sondern als Anformung direkt auf eine Anlagefläche eines Hochdruckkörpers aufzubringen. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß eine entsprechende Schicht elektrolytisch, galvanisch oder mit einem phototech nischen Verfahren auf die Anlagefläche aufgebracht wird, so daß die Durchtritte der hochdruckführenden Kanäle und der sonstigen Bohrungen von einer erhabenen Fläche umgeben sind.

Claims

1. Kraftstoffhochdrucksystem für Brennkraftmaschinen mit ei nem Gehäuse, das zwei Hochdruckkörper (1; 10) umfaßt, die zumindest mittelbar mit Anlageflächen (101; 110) aneinan der anliegen und durch eine Spannvorrichtung gegeneinan der gepreßt werden, und mit einem in den Hochdruckkörpern (1; 10) ausgebildeten Zulaufkanal (20), der Kraftstoff unter hohem Druck führt und der durch die Anlageflächen (101; 110) der beiden Hochdruckkörper (1; 10) hindurch tritt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Hochdruckkörpern (1; 10) eine Dichtfolie (35) angeordnet ist, die zumindest den Durchtritt des Hochdruckkanals (20) durch die Anlageflächen (101; 110) umgibt.

2. Kraftstoffhochdrucksystem nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Dichtfolie (35) aus Metall besteht.

3. Kraftstoffhochdrucksystem nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Hochdruckkörper (1; 10) aus Metall bestehen und daß das Metall der Dichtfolie (35) weicher als der Stahl der Hochdruckkörper (1; 10) ist.

4. Kraftstoffhochdrucksystem nach Anspruch 3, dadurch ge kennzeichnet, daß das Metall Kupfer ist.

5. Kraftstoffhochdrucksystem nach Anspruch 3, dadurch ge kennzeichnet, daß das Metall Weicheisen ist.

6. Kraftstoffhochdrucksystem nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Dichtfolie nur einen Teil der Anla geflächen (101; 110) der Hochdruckkörper (1; 10) bedeckt.

7. Kraftstoffhochdrucksystem nach Anspruch 6, dadurch ge kennzeichnet, daß die Dichtfolie (35) den Durchtritt des Hochdruckkanals (20) und gegebenenfalls weiterer Durch tritte ringscheibenförmig umgibt.

8. Kraftstoffhochdrucksystem nach Anspruch 7, dadurch ge kennzeichnet, daß die ringscheibenförmigen Bereiche der Dichtfolie (35) durch Verbindungsstege (36) miteinander verbunden sind.

9. Kraftstoffhochdrucksystem nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Dichtfolie (35) in eine Vertiefung (37) eingelegt ist, die in einer der Anlageflächen (101; 110) ausgebildet ist.

10. Kraftstoffhochdrucksystem nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Dichtfolie (35) eine Dicke im Be reich von 5 bis 500 µm aufweist.

11. Kraftstoffhochdrucksystem nach einem der vorstehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtfolie (35) durch Anformung auf einer Anlagefläche (101; 110) eines Hochdruckkörpers (1; 10) ausgebildet ist.

12. Kraftstoffhochdrucksystem nach einem der vorstehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftstoffhoch drucksystem ein Kraftstoffeinspritzventil ist.

13. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 12, dadurch ge kennzeichnet, daß einer der Hochdruckkörper ein Ventil körper (10) ist, in dem eine Ventilnadel (16) längsver schiebbar angeordnet ist.

14. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 13, dadurch ge kennzeichnet, daß der andere Hochdruckkörper ein Ventil haltekörper (1) ist, in dem Mittel vorhanden sind, die eine Schließkraft auf die Ventilnadel (16) ausüben.