DE19716771A1 - Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen mit einem in einem der Spritzöffnung vorgelagerten Kraftstoffkanal angeordneten stabförmigen Filterkörper umfassend an seinen Stirnenden je einen den Kanalquerschnitt passend ausfüllenden Bund und dazwischen einen Mittelabschnitt, der über in den Bünden angeordnete Öffnungen mit dem Kraftstoffkanal verbunden ist.

Ein derartiges Kraftstoffeinspritzventil geht beispiels­ weise aus der EP 0 084 182 hervor. Bei diesem Kraftstoff­ einspritzventil weist der Mittelabschnitt einen Durch­ messer auf, der kleiner ist als der Durchmesser der Bünde. Auf seiner Mantelfläche sind zwei Gruppen von Längsnuten angeordnet, von denen die eine von der einen Stirnseite und die andere Gruppe von der anderen Stirn­ seite ausgeht. Sämtliche Nuten enden in dem Mittel­ abschnitt.

Aus der DE 196 08 608.6 geht ferner ein Einspritzventil für Brennkraftmaschinen hervor mit einem stabförmigen Filterkörper, der an seinen Stirnenden ebenfalls jeweils einen im Durchmesser gegenüber einem Mittelabschnitt des Filterkörpers vergrößerten Bund aufweist und in dessen Mantelfläche zwei Gruppen von axial einseitig geschlosse­ nen Längsnuten eingearbeitet sind, von denen eine erste Gruppe von einer der Einspritzöffnung abgewandten oberen Stirnfläche und eine zweite Gruppe von einer der Ein­ spritzöffnung zugewandten unteren Stirnfläche des Filterkörpers ausgeht und wobei die Längsnuten der ersten und zweiten Gruppe abwechselnd über den Umfang des Filterkörpers verteilt angeordnet sind. Bei diesem stabförmigen Filterkörper erstreckt sich der untere Bund über das axial geschlossene Ende der Längsnuten der ersten Gruppe zur Bildung von Aufnahmetaschen für Schmutzteilchen hinaus. Hierdurch wird ein Durchtreten von Schmutzteilchen durch den Filterkörper sicher vermieden.

Bei derartigen Filterkörpern wird der zu filternde Kraftstoff beim Durchtritt durch das Filter durch enge Spalten gezwungen, die sich zwischen dem profilierten Außenumfang des Filterkörpers und der diesen umgebenden Wand des Kraftstoffkanals ausbilden. Hierdurch werden zur Filterung des Kraftstoffs mitgeführte Schmutzteilchen, Späne u. dgl. ab einer bestimmten Größe zurückgehalten.

Problematisch bei derartigen Filtern ist nun, daß durch den Spalt auch nadel- oder plattenförmige Teile, bei­ spielsweise Späne mit Längen bzw. Durchmessern, die größer sind als der Öffnungsquerschnitt der Ausspritzöff­ nungen im Ventilkörper, hindurchtreten können. Dies ist insbesondere bei Einspritzventilen problematisch, welche sehr kleine Ausspritzöffnungen im Ventilkörper aufweisen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Kraftstoffeinspritzventil der gattungsgemäßen Art derart zu verbessern, daß bei einfacher Herstellung die Filter­ wirkung verbessert wird und insbesondere unabhängig von der Gestalt der auszufilternden Teile ist.

Vorteile der Erfindung

Diese Aufgabe wird bei einem Kraftstoffeinspritzventil der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das wenigstens eine Filterelement eine Mehrzahl von vorzugsweise in Radialrichtung verlaufenden Öffnungen mit einem Öffnungsquerschnitt, der kleiner ist als derjenige jeder Ausspritzöffnung in dem Ventilkörper, umfaßt.

Dadurch, daß der Ventilkörper eine Mehrzahl von vorzugs­ weise in Radialrichtung verlaufenden Öffnungen mit einem Öffnungsquerschnitt, der kleiner ist als derjenige jeder Ausspritzöffnung in dem Ventilkörper umfaßt, wird ermöglicht, daß sämtliche, die Funktionstüchtigkeit des Einspritzventils beeinträchtigenden und daher auszufil­ ternden Teile unabhängig von ihrer Gestalt gefiltert werden. Insbesondere werden auch nadel- oder plattenför­ mige Teile, beispielsweise nadel- oder plattenförmige Späne durch die vorzugsweise in Radialrichtung ver­ laufenden Öffnungen ausgefiltert.

Darüber hinaus sind derartige Filterelemente auf beson­ ders einfache, weiter unten noch näher zu erläuternde Weise herstellbar.

Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, daß mehrere Filterelemente in Form axial verlaufender, in Radialrich­ tung sternförmig angeordneter Stege vorgesehen sind, zwischen denen zwei Gruppen von axial verlaufenden und axial einseitig verschlossenen Nuten angeordnet sind, deren eine von der einen Stirnseite und deren andere von der anderen Stirnseite des Filterkörpers ausgeht.

Durch die sternförmige Anordnung stegförmiger Filter­ elemente wird insbesondere eine gleichmäßige Filterwir­ kung bei großer Oberfläche erreicht.

Dabei kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, daß der Radius der Stege dem Radius der Bünde entspricht. In diesem Falle tritt die Filterwirkung ausschließlich durch die in den Stegen angeordneten Öffnungen ein.

Darüber hinaus kann bei einem vorteilhaften Ausführungs­ beispiel aber auch vorgesehen sein, daß der Radius der Stege kleiner als der Radius der Bünde ist, so daß sich zwischen den Stegen und der den Kraftstoffkanal begren­ zenden Zylinderfläche ein Spalt ausbildet, der zusätzlich zu den in den Stegen angeordneten Öffnungen auf an sich bekannte und oben beschriebene Weise eine weitere Filterwirkung ermöglicht.

Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, daß das Filterelement eine zwischen den Bünden zentral angeordnete und mit diesen verbundene quaderförmige Scheibe ist, welche über in den Bünden axial angeordnete Öffnungen, die abwechselnd auf jeweils einer der beiden Seiten der Scheibe münden, mit zu filterndem Kraftstoff beaufschlagbar ist.

Ein derartiges Filterelement und damit der gesamte Filterkörper ist auf besonders einfache Weise herzustel­ len.

Bei einem weiteren, ebenfalls auf einfache Weise herzu­ stellenden Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß das Filterelement ein zylindrischer Körper mit einem kleine­ ren Durchmesser als der Durchmesser der Bünde ist, dessen Inneres über eine in dem ersten Bund angeordnete Öffnung mit dem Kraftstoffkanal verbunden ist und dessen Äußeres mit in dem anderen Bund angeordneten Öffnungen mit dem Kraftstoffkanal verbunden ist. Ein derartiges Filter­ element ermöglicht insbesondere eine sehr gleichmäßige Durchströmung, da die Öffnungen über den gesamten Mantelumfang des zylindrischen Körpers verteilt sind.

Hinsichtlich der Öffnungen selbst wurden bislang noch keine näheren Angaben gemacht. Rein prinzipiell können die Öffnungen auf beliebige Art und Weise hergestellt werden.

Vorteilhafterweise sind die Öffnungen jedoch Bohrungen, die sehr schnell, da gleichzeitig und außerdem sehr präzise, beispielsweise durch Laserbohren, hergestellt werden können.

Bei einem weiteren sehr vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß das Filterelement ein zylindrischer oder kegelstumpfförmiger poröser Keramikkörper ist. Ein derartiger poröser Keramikkörper ist insbesondere hinsichtlich einer sehr einfachen Herstellung besonders vorteilhaft, da die nachträgliche Einbringung von Öffnungen in den Keramikkörper nicht erforderlich ist.

Um dem zu filternden Kraftstoff einen möglichst geringen Strömungswiderstand entgegenzustellen, ist vorteilhafter­ weise vorgesehen, daß der Gesamtöffnungsquerschnitt aller vorzugsweise in Radialrichtung durchgängiger Öffnungen größer oder gleich dem Querschnitt des Kraftstoffkanals ist.

Zeichnung

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegen­ stand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichneri­ schen Darstellung einiger Ausführungsbeispiele.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1a eine Draufsicht,

Fig. 1b eine Seitenansicht eines Filterkörpers, der in einem erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritz­ ventil zum Einsatz kommt;

Fig. 2a eine axial geschnittene Seitenansicht,

Fig. 2b eine Seitenansicht einer anderen Ausführungs­ form eines Filterkörpers, der in einem erfin­ dungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventil ver­ wendet wird;

Fig. 3a eine Draufsicht,

Fig. 3b eine axial geschnittene Seitenansicht einer wiederum anderen Ausführungsform eines Filter­ körpers, der in einem erfindungsgemäßen Kraft­ stoffeinspritzventil verwendet wird;

Fig. 4a eine Draufsicht,

Fig. 4b eine axial geschnittene Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform eines Filterkörpers, das in einem erfindungsgemäßen Kraftstoffein­ spritzventil verwendet wird; und

Fig. 5 eine geschnittene Darstellung eines aus dem Stand der Technik bekannten Kraftstoffein­ spritzventils.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Ein aus dem Stand der Technik bekanntes, in Fig. 5 dargestelltes Einspritzventil weist einen in einem Haltekörper 52 angeordneten Kraftstoffkanal 51 auf, der mit einem Druckraum einer Einspritzdüse 55 verbunden ist. Die Einspritzdüse 55 ist über eine Düsenspannmutter 53 mit dem Haltekörper 52 verbunden. Eine Ventilnadel 63 ist über eine Druckfeder 61 axial beweglich und weist an seinem unteren Ende einen Konus auf, der mit einem konischen Sitz zusammenwirkt, wodurch eine Ventilaus­ spritzöffnung 64 geöffnet und geschlossen wird.

Der Hohlraum, in dem die Druckfeder 61 angeordnet ist, ist mit einem Stutzen 58 verbunden. Durch diesen Stutzen 58 wird in den Federraum gelangendes Lecköl abgeführt. In dem Kraftstoffkanal 51 ist ein stabförmiger Filterkörper 52 angeordnet, welcher an seinen Stirnenden je einen den Kanalquerschnitt passend ausfüllenden Bund und dazwischen wenigstens ein Filterelement aufweist. Das Filterelement ist über in den Bünden angeordneten Öffnungen mit dem Kraftstoffkanal 51 verbunden.

Ein Ausführungsbeispiel eines Filterkörpers, dargestellt in Fig. 1a, 1b, umfaßt Filterelemente in Form von axial verlaufenden, in Radialrichtung sternförmig angeordneten Stegen 10, zwischen denen zwei Gruppen von axial ver­ laufenden und axial einseitig verschlossenen Nuten 11, 12 angeordnet sind, deren eine 11 von der einen Stirnseite 13 eines ersten Bundes 15 und deren andere von der anderen Stirnseite 14 des zweiten Bundes 16 ausgehen. In den Stegen 11 sind eine Mehrzahl von gleichförmig verteilten Bohrungen mit einem Durchmesser von etwa 0,1 mm angeordnet, die beispielsweise durch Laserbohren hergestellt werden können und von denen nur einige beispielhaft in Fig. 1 dargestellt sind.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist der Radius der Stege 10 kleiner als der Radius der Bünde 15, 16, so daß sich zwischen den Stegen 10 und der den Kraftstoffkanal begrenzenden Zylinderfläche ein ringförmiger Spalt ausbildet, der auf an sich bekannte und oben näher beschriebene Weise eine zusätzliche Filterwirkung hervorruft. Es ist darauf hinzuweisen, daß die Ausbildung dieses Spaltes nicht erforderlich ist. Vielmehr können die Stege 10 auch den gleichen Radius aufweisen wie die Bünde 15, 16 und somit in den Zylinderkanal passend eingefügt sein. In diesem Falle wird die Filterwirkung allein durch die in den Stegen 10 angeordneten Bohrungen 19 bewirkt. Durch diese in Radialrichtung verlaufenden Bohrungen 19 wird sichergestellt, daß keine stabförmigen oder scheibenförmigen Teilchen den Filterkörper verlassen und dadurch die Funktionsweise des Kraftstoffeinspritz­ ventils negativ beeinflussen können.

Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel, dargestellt in Fig. 2, ist das Filterelement eine zwischen den Bünden 21, 22 angeordnete und mit diesen verbundene quaderförmi­ ge Scheibe 20, welche über in den Bünden axial angeord­ nete Öffnungen 23, 24, die abwechselnd auf jeweils einer der beiden Seiten 25, 26 der Scheibe 20 münden, mit dem zu filternden/gefilterten Kraftstoff beaufschlagbar ist. In der quaderförmigen Scheibe 20 ist eine Mehrzahl von gleichmäßig angeordneten, radial verlaufenden Bohrungen 29 angeordnet, so daß ein Durchtritt von stabförmigen oder scheibenförmigen Teilchen, die größer sind als der Öffnungsquerschnitt jeder der Bohrungen von der einen Seite 25, welche über die Öffnung 23 mit dem Kraftstoff­ zulauf verbunden ist, auf die andere Seite 26 des Filterelements, die über die Öffnung 24 mit dem Ablauf des Kraftstoffkanals verbunden ist, vermieden wird.

Bei einem weiteren, in Fig. 3a, 3b dargestellten Aus­ führungsbeispiel ist das Filterelement ein zylindrischer Körper 30, der sich zwischen zwei Bünden 31, 32 erstreckt und einen kleineren Durchmesser aufweist als der Durch­ messer der Bünde 31, 32. Das Innere des zylindrischen Körpers 30 ist über eine in dem einen Bund 31 angeordnete Öffnung 33 mit dem Kraftstoffkanal verbunden, während sein Äußeres über eine in dem anderen Bund 32 ringförmig umlaufende Öffnung 34 mit dem Kraftstoffkanal verbunden ist. Die Öffnung 34 stellt den Zulauf des Kraftstoffs dar, wohingegen die Öffnung 33 den Ablauf des Kraftstoffs bildet. In dem Mantel des zylindrischen Körpers 30 ist eine Mehrzahl von radial verlaufenden Bohrungen 39 angeordnet, die der Filterung von auszufilternden Teilchen dienen. Der Filterkörper wird radial durch­ strömt, wobei die auszufilternden Teilchen im Zwischen­ raum zwischen dem Außendurchmesser 38 und einer Bohrung, in der das Filterelement angeordnet ist, verbleiben und so nicht an den Kraftstoffauslaß gelangen können.

Bei sämtlichen oben in Verbindung mit Fig. 1 bis Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispielen weisen die einzelnen Bohrungen einen Öffnungsquerschnitt auf, der kleiner ist als derjenige der Ausspritzöffnungen in der Einspritzdü­ se.

Bei einem weiteren, in Fig. 4a, 4b dargestellten Aus­ führungsbeispiel ist das Filterelement ein sich zwischen zwei Bünden erstreckender zylindrischer oder kegelstumpf­ förmiger poröser Keramikkörper 40, dessen eine Seite über einen als Stopfen 41 ausgebildeten Bund in dem Kraft­ stoffkanal angeordnet ist. Der Stopfen 41 weist im wesentlichen vier ebene Umfangsflächen 42 und eine zentrale Öffnung 43 auf, welche den Einlaß des Kraft­ stoffs bilden. Der Stopfen 41 ist in den Kraftstoffkanal eingepreßt. Der Auslaß ist mit einem in dem Keramikkörper 40 angeordneten zentralen Raum 44 verbunden.

Der mit Poren versehene Keramikkörper 40 wird beispiels­ weise dadurch hergestellt, daß Kunststoffteile mit einer Abmessung, die kleiner ist als der Öffnungsquerschnitt der Ausspritzöffnung der Einspritzdüse der Keramik­ ausgangsmasse beigemischt werden. Diese Kunststoffteile werden später beim Brennen der Keramik herausgebrannt, so daß eine Vielzahl von kleinen Öffnungen 49 in dem Keramikkörper verbleibt, deren Öffnungsquerschnitt kleiner ist als derjenige jeder Ausspritzöffnung in dem Ventilkörper.

Wie aus Fig. 4 weiter hervorgeht, weist das Filterelement an seiner dem Kraftstoffablauf zugewandten Seite Auf­ fangtaschen 45 für beim Filtervorgang anfallende Teil­ chen, beispielsweise Späne auf. Diese Späne werden auf an sich bekannte Weise durch Druckpulsation zertrümmert.

Bei allen oben dargestellten Ausführungsbeispielen ist der Gesamtöffnungsquerschnitt aller in dem Filterelement angeordneter Öffnungen größer oder gleich dem Querschnitt des Kraftstoffkanals.

Claims (9)

1. Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen, mit einem in einem der Spritzöffnung vorgelagerten Kraftstoffkanal angeordneten stabförmigen Filterkör­ per umfassend an seinen Stirnenden je einen den Kanalquerschnitt passend ausfüllenden Bund (15, 16; 21, 22; 31, 32; 41) und dazwischen wenigstens ein Filterelement, das über in den Bünden (15, 16; 21, 22; 31, 32; 41) angeordnete Öffnungen mit dem Kraft­ stoffkanal verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Filterelement eine Mehrzahl von vorzugsweise in Radialrichtung verlaufenden Öffnungen (19; 29; 39; 49) mit einem Öffnungsquer­ schnitt, der kleiner ist als derjenige jeder Aus­ spritzöffnung in der Einspritzdüse, umfaßt.

2. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Filterelemente in Form von axial verlaufenden, in Radialrichtung sternför­ mig angeordneten Stegen (10) vorgesehen sind, zwischen denen zwei Gruppen von axial verlaufenden und axial einseitig verschlossenen Nuten (11, 12) angeordnet sind, deren eine (11) von der einen Stirnseite (13) und deren andere von der anderen Stirnseite (14) des Filterkörpers ausgeht.

3. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius der Stege (10) dem Radius der Bünde (15, 16) entspricht.

4. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius der Stege (10) kleiner als der Radius der Bünde (15, 16) ist, so daß sich zwischen den Stegen (10) und der den Kraftstoffkanal begrenzenden Zylinderfläche ein Spalt ausbildet.

5. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement eine zwischen den Bünden (21, 22) zentral angeordnete und mit diesen verbundene quaderförmige Scheibe (20) ist, welche über in den Bünden (21, 22) axial angeordnete Öffnungen (23, 24), die abwechselnd auf jeweils eine der beiden Seiten (25, 26) der Scheibe (20) münden mit Kraftstoff beaufschlagbar ist.

6. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement ein zylin­ drischer Körper (30) mit einem kleineren Durchmesser als der Durchmesser der Bünde (31, 32) ist, dessen Inneres (37) über eine in dem einen Bund (31) angeordnete Öffnung (33) mit dem Kraftstoffkanal verbunden ist und dessen Äußeres über eine in dem anderen Bund (32) ausgebildete Öffnung (34) mit dem Kraftstoffkanal verbunden ist.

7. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen Bohrungen sind.

8. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement ein zylin­ drischer oder kegelstumpfförmiger poröser Keramik­ körper (40) ist.

9. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der voranste­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtöffnungsquerschnitt aller vorzugsweise in Radialrichtung durchgängiger Öffnungen größer oder gleich dem Querschnitt des Kraftstoffkanals ist.