DE102008035087A1

DE102008035087A1 - Einspritzventil

Info

Publication number: DE102008035087A1
Application number: DE102008035087A
Authority: DE
Inventors: Manuel Hannich
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2008-07-28
Filing date: 2008-07-28
Publication date: 2010-02-25
Anticipated expiration: 2028-07-29
Also published as: CN101639022A; FR2934328A1; US20100019066A1; US8684286B2; DE102008035087B4; CN101639022B; FR2934328B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Einspritzventil mit einem Ventilkörper und einem Düsenkörper, wobei der Düsenkörper dichtend am Ventilkörper anliegt, wobei im Ventilkörper eine erste Bohrung vorgesehen ist, in der ein Steuerkolben und ein Hubeinstellbolzen in axialer Richtung verschiebbar angeordnet sind, wobei der Steuerkolben ausgebildet ist, um von einem Steuermittel bewegt zu werden, wobei im Düsenkörper eine zweite Bohrung vorgesehen ist, wobei in der zweiten Bohrung eine Düsennadel angeordnet ist, die zum Öffnen oder Schließen einer Einspritzöffnung vorgesehen ist, wobei in der zweiten Bohrung eine Spannfeder vorgesehen ist, die die Düsennadel in Richtung auf einen Dichtsitz für die Einspritzöffnung vorspannt, wobei die erste und die zweite Bohrung miteinander in Verbindung stehen und wobei der Hubeinstellbolzen mit der Düsennadel in Wirkverbindung steht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Einspritzventil gemäß Patentanspruch 1.
Zur Versorgung von Brennkraftmaschinen mit Kraftstoff werden Einspritzventile eingesetzt, die über eine Kraftstoffleitung oder ein Common-Rail-System mit Kraftstoff versorgt werden.
Zur Steuerung des Einspritzventils kann als Betätigungseinrichtung ein piezoelektrischer Aktor eingesetzt werden, der direkt oder indirekt über ein Servoventil eine Düsennadel steuert.
Bei Einspritzventilen, die mit einem hohen Kraftstoffdruck versorgt werden, tritt aufgrund des Kraftstoffdruckes eine relativ hohe Leckage auf. Zudem erfordern die hohen Drücke des Einspritzventils eine große Wandstärke des Einspritzventils.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Einspritzventil mit verbessertem Aufbau bereitzustellen.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch das Einspritzventil gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Einspritzventil liegt der Düsenkörper am Ventilkörper an, wobei auf eine Anschlagscheibe verzichtet wird. Damit weist das Einspritzventil eine geringere Baulänge und eine Dichtfläche weniger auf.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen des Einspritzventils sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Aufgrund des Wegfalls der Anschlagscheibe kann der Hubeinstellbolzen in Form eines zylindrischen Kolbens ausgeführt sein.
Auf diese Weise ist eine kostengünstige Herstellung des Hubeinstellbolzens möglich.
Weiterhin ist es von Vorteil, dass der Steuerkolben und der Hubeinstellbolzen in einem Bauteil geführt sind. Auf diese Weise ist eine präzise Herstellung der Führungsflächen und eine präzise Ausrichtung der Führungsflächen aufeinander möglich. Somit wird eine Fehlstellung zwischen dem Hubeinstellbolzen und dem Steuerkolben vermindert.
In einer weiteren Ausführungsform dient eine Anlagefläche des Ventilkörpers als Anschlagfläche für die Düsennadel. Somit wird trotz des Wegfalls der Anschlagscheibe ein definierter Maximalhub der Düsennadel vorgegeben.
Zudem ist in der erfindungsgemäßen Ausführungsform die Spannfeder in der zweiten Bohrung des Düsenkörpers angeordnet. Damit kann die erste Bohrung, die im Ventilkörper ausgebildet ist, klein ausgebildet werden, so dass eine größere Wandstärke im Ventilkörper möglich ist, ohne den Durchmesser des Einspritzventils zu vergrößern. Somit wird eine erhöhte Druckfestigkeit des Einspritzventils erreicht.
In einer weiteren Ausführungsform weist der Steuerkolben an dem Ende, das dem Hubeinstellbolzen zugeordnet ist, einen reduzierten Durchmesser auf. Damit wird in diesem Bereich aufgrund des gleichbleibenden Durchmessers der ersten Bohrung ein Leckageraum bereitgestellt.
In einer weiteren Ausführungsform weist die erste Bohrung einen ersten Abschnitt für den Steuerkolben und die zweite Bohrung einen zweiten Abschnitt für den Hubeinstellbolzen auf. Der erste Abschnitt weist einen größeren Durchmesser als der zweite Abschnitt auf. Auf diese Weise wird eine optimierte Ausnutzung des vorhandenen Bauraums ermöglicht. Der erste und der zweite Abschnitt sind konzentrisch in Bezug auf eine Mittelachse angeordnet.
In einer weiteren Ausführungsform ist eine Leckagebohrung zwischen der ersten Bohrung des Ventilkörpers und einer weiteren Leckagebohrung des Ventilkörpers ausgebildet. Auf diese Weise kann Leckage aus der ersten Bohrung abgeführt werden.
Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann die Leckagebohrung bis zum Rand des Einspritzventils geführt sein und nach außen mit einem Schließmittel verschlossen sein.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Teildarstellung eines Einspritzventils,
2 einen vergrößerten Ausschnitt des Einspritzventils,
3 eine erste Ausführungsform einer Leckagebohrung, und
4 eine zweite Ausführungsform einer Leckagebohrung.
1 zeigt in einer schematischen Darstellung einen unteren Teil eines Einspritzventils 1 mit einem Ventilkörper 2 und einem Düsenkörper 3. Der Ventilkörper 2 liegt direkt am Düsenkörper 3 an und ist über eine Düsensspannmutter 4 mit dem Ventilkörper 2 verspannt. Im Ventilkörper 2 ist eine erste Bohrung 5 eingebracht, die entlang der Längsachse des Einspritzventils 1 angeordnet ist. In der ersten Bohrung 5 ist ein Steuerkolben 6 und ein Hubeinstellbolzen 7 angeordnet.
Im Düsenkörper 3 ist eine zweite Bohrung 8 eingebracht, in der eine Düsennadel 9 axial verschiebbar angeordnet ist. Am unteren Ende des Düsenkörpers 3 sind Einspritzlöcher 10 ausgebildet, wobei in Strömungsrichtung stromaufwärts ein Dichtsitz 11 an der Innenseite des Düsenkörpers 3 ausgebildet ist, der von der Düsennadel 9 verschlossen werden kann. Zwischen der Düsennadel 9 und dem Düsenkörper 3 ist ein Düsenraum 12 ausgebildet, der mit einer Kraftstoffleitung 13 verbunden ist. Zudem ist eine Leckageleitung 14 im Ventilkörper 2 ausgebildet. Über die Le ckageleitung 14 werden Leckageströme in einen Niederdruckbereich, insbesondere zum Kraftstofftank zurückgeführt.
2 zeigt eine vergrößerte Darstellung eines Mittelbereiches des Einspritzventils 1. Dabei ist deutlich zu erkennen, dass der Ventilkörper 2 auf seiner Unterseite eine erste Anlagefläche 15 aufweist, an der eine zweite Anlagefläche 16 des Düsenkörpers 3 anliegt. Die zweite Bohrung 8 weist in einem oberen Endbereich einen Federraum 17 auf, der einen verbreiterten Querschnitt gegenüber einem untern Bereich der zweiten Bohrung 8 aufweist. Im Federraum 17 ist eine Spannfeder 18 eingebracht, die die Düsennadel 9 nach unten in Richtung auf den Dichtsitz 11 vorspannt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Spannfeder 18 zwischen einem Bund 19, der an der Düsennadel ausgebildet ist, und einer Spannhülse 20 eingespannt. Der Bund kann auch ein weiteres Bauteil sein, z. B. ein Spannring, der in eine vorgefertigte Nut eingespannt wird. Damit ergibt sich ein kostengünstiger Düsennadelrohling. Die Spannhülse 20 ist axial verschiebbar auf einem oberen Endstück der Düsennadel 9 aufgeschoben und gegen die erste Anlagefläche 15 des Ventilkörpers 2 vorgespannt. Zum Halten der Spannfeder 18 kann die Spannhülse 20 eine ringförmige Auskragung 21 aufweisen. Die Auskragung 21 kann beispielsweise in Form einer Ringscheibe ausgebildet sein. Es kann auch auf die Auskragung verzichtet werden.
Die erste Bohrung 5 weist einen ersten Abschnitt 22 und einen zweiten Abschnitt 23 auf. Der erste Abschnitt 22 geht in den zweiten Abschnitt 23 über, wobei der zweite Abschnitt 23 an der ersten Anlagefläche 15 endet. Im ersten Abschnitt 22 ist der Steuerkolben 6 geführt. Im zweiten Abschnitt 23 ist der Hubeinstellbolzen 7 geführt. Der Steuerkolben 6 weist angrenzend an den Hubeinstellbolzen 7 einen Endabschnitt 24 auf, der im Vergleich zu einem oberen Abschnitt des Steuerkolbens 6 einen reduzierten Durchmesser aufweist. Somit wird ein Leckageraum 25 im Bereich des Endabschnittes 24 ausgebildet. Das Einspritzventil weist eine Mittenachse 26 auf, wobei der erste und der zweite Abschnitt 22, 23 mittensymmetrisch zur Mittenachse 26 ausgerichtet sind. Zudem ist die zweite Bohrung 8 ebenfalls mittensymmetrisch zur Mittenachse 26 ausgerichtet.
Der Steuerkolben 6 steht mit einem Betätigungsmittel 27 in Wirkverbindung. Das Betätigungsmittel 27 kann beispielsweise in Form eines piezoelektrischen Aktors direkt auf den Steuerkolben 6 einwirken oder über ein hydraulisches Servoventil den Steuerkolben 6 betätigen. Dabei wird der Steuerkolben 6 mit dem Druck eines Steuerraums beaufschlagt, der über eine Zulaufdrossel mit Kraftstoff mit Hochdruck versorgt wird, wobei eine Ablaufdrossel mithilfe eines piezoelektrischen Aktors geöffnet oder geschlossen wird. Aufgrund der Dimensionierungen der Zulauf- und der Ablaufdrossel kann eine Druckänderung in der Steuerkammer erreicht werden, mit der der Steuerkolben betätigt wird.
3 zeigt in einer weiteren schematischen Darstellung eine erste Lösung für einen Leckageanschluss an den Leckageraum 25. Dabei ist eine Leckagebohrung 28 von der Außenseite des Ventilkörpers 2 über die Leckageleitung 14 zum Leckageraum 25 geführt. Die Leckagebohrung 28 ist mithilfe eines Dichtstopfens 29 als Schließmittel verschlossen.
4 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der eine zweite Leckagebohrung 30 ausgehend von der Leckageleitung 14 in den Leckageraum 25 geführt ist. Die zweite Leckagebohrung 30 ist dabei in einem Winkel kleiner als 90° zur Mittenachse 26 ausgebildet. Die zweite Leckagebohrung 30 kann beispielsweise von einer unteren Öffnung der Leckageleitung 14, die in der ersten Anlagefläche 15 ausgebildet ist, eingebracht werden.
Das beschriebene Einspritzventil weist weniger Dichtflächen auf, so dass eine geringere Leckage erfolgen kann. Zudem sind die Bauteile aufgrund der weggelassenen Anschlagscheibe reduziert. Dies führt auch zu einer Kostenreduzierung. Weiterhin kann der Hubeinstellbolzen als einfacher zylindrischer Bolzen ausgeführt sein, so dass auch die bewegten Massen reduziert sind. Damit geht eine Reduzierung der Reaktionsträgheit einher. Weiterhin können Materialkosten eingespart werden, da die Düsenspannmutter um mindestens 5 mm verkürzt ausgeführt werden kann. Zudem wird durch die fehlende Anschlagscheibe Montageaufwand reduziert. Weiterhin wird der Verschleiß von Führungen verringert, da die Führungsflächen im ersten und im zweiten Abschnitt der ersten Bohrung 5 für die Führung des Steuerkolbens 6 und des Hubeinstellbolzens 7 eine bessere Koaxialität in Bezug auf die Mittenachse 26 aufweisen, da beide in einem Wirkstück eingebracht werden können. Desweiteren können durch bessere Koaxilitäten der Bauteile Steuerkolben, Hubeinstellbolzen und Düsennadel resultierende Querkräfte verringert werden, was ein einseitiges Anliegen der Düsennadel im Dichtsitz vermindert und somit erhöhter Verschleiß durch solche Überbelastung der Funktionsflächen verhindert werden kann.
Zudem kann der Steuerkolben im unteren Bereich dicker ausgeführt werden, was zu einer Reduzierung der Knickgefahr bzw. zu einer Reduzierung der Durchbiegung des Steuerkolbens führt. Weiterhin kann durch den Entfall der Spannfeder im Ventilkörper der Abstand des Führungsbereichs zum Hubeinstellbolzen optimiert werden. Die axiale Führungsposition kann in einen, den Montagerandbedingungen entsprechenden (Art der Verpratzung des Injektors im Zylinderkopf), optimaleren Bereich gelegt werden, um weniger Wechselwirkung der Umgebungsbedingungen mit der empfindlichen Steuerkolbenführung hervorzurufen (Injektorleckage, Injektortiming). Zudem wird die Hochdruckfestigkeit des Injektorkörpers im Bereich des Leckageraums 25 erhöht, da eine größere Wandstärke zur Verfügung steht. Weiterhin weist das Einspritzventil eine verkürzte Länge, die im Bereich von 14 mm liegen kann. Zudem kann der Steuerkolben beim Montageprozess nicht mehr herausfallen, da die erste Bohrung 5 im unteren Bereich verjüngt ist.

Claims

Einspritzventil (1) mit einem Ventilkörper (2) und einem Düsenkörper (3), – wobei der Düsenkörper (3) dichtend am Ventilkörper (2) anliegt, – wobei im Ventilkörper (2) eine erste Bohrung (5) vorgesehen ist, in der ein Steuerkolben (6) und ein Hubeinstellbolzen (7) in axialer Richtung verschiebbar angeordnet sind, wobei der Steuerkolben (6) ausgebildet ist, um von einem Betätigungsmittel (27) bewegt zu werden, – wobei im Düsenkörper (3) eine zweite Bohrung (8) vorgesehen ist, – wobei in der zweiten Bohrung (8) eine Düsennadel (9) angeordnet ist, die zum Öffnen oder Schließen einer Einspritzöffnung (10) vorgesehen ist, – wobei in der zweiten Bohrung (8) eine Spannfeder (18) vorgesehen ist, die die Düsennadel (9) in Richtung auf einen Dichtsitz (11) für die Einspritzöffnung (10) vorspannt, wobei die erste und die zweite Bohrung (5, 8) miteinander in Verbindung stehen, und – wobei der Hubeinstellbolzen (7) mit der Düsennadel (9) in Wirkverbindung steht.
Einspritzventil nach Anspruch 1, wobei der Hubeinstellbolzen (7) als zylindrischer Kolben ausgebildet ist.
Einspritzventil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die erste Bohrung (5) einen kleineren Durchmesser als die zweite Bohrung (8) aufweist, und wobei die erste und die zweite Bohrung (5, 8) annähernd fluchtend angeordnet sind, wobei ein Teil einer Anlagefläche (15) des Ventilkörpers (2), der dem Düsenkörper (3) zugewandt ist, einen Teil der zweiten Bohrung (8) bedeckt, wobei der Teil der Anlagefläche als Anschlagfläche für die Düsennadel (9) vorgesehen ist.
Einspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Düsennadel (9) einen Bund (19) aufweist, wobei ein Ende der Düsennadel (9), das dem Ventilkörper (2) zugewandt ist, mit einer beweglich gelagerten Hülse (20) versehen ist, wobei die Hülse (20) an einer Anlagefläche (15) des Ventilkörpers (2) anliegt, die dem Düsenkörper (3) zugewandt ist, wobei die Spannfeder (18) zwischen dem Bund (29) und der Hülse (20) eingespannt ist.
Einspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die erste Bohrung (5) einen ersten Abschnitt (22) aufweist, in dem der Steuerkolben (6) geführt ist, wobei die erste Bohrung (5) einen zweiten Abschnitt (23) aufweist, in dem der Hubeinstellbolzen (7) geführt ist, wobei der erste Abschnitt (22) einen anderen Durchmesser als der zweite Abschnitt (21) aufweist.
Einspritzventil nach Anspruch 5, wobei der erste und der zweite Abschnitt (22, 23) konzentrisch auf einer Mittenachse (26) angeordnet sind.
Einspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine Leckagebohrung (28, 30) zwischen der ersten Bohrung (5) und einer Leckageleitung (14) des Ventilkörpers (2) ausgebildet ist.
Einspritzventil nach Anspruch 7, wobei die Leckagebohrung (28) von einem äußeren Rand des Ventilkörpers (2) über die Leckageleitung (14) bis zur ersten Bohrung (5) geführt ist, wobei die Leckagebohrung (28) zwischen dem äußeren Rand und der Leckageleitung (14) mit einem Schließmittel, insbesondere Dichtstopfen verschlossen ist.
Einspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Steuerkolben (6) angrenzend an den Hubeinstellbolzen (7) einen verjüngten Querschnitt aufweist und ein Leckageraum (25) in diesem Bereich gebildet ist.