DE19832940A1

DE19832940A1 - Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE19832940A1
Application number: DE19832940A
Authority: DE
Inventors: Karl Hofmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1998-07-22
Filing date: 1998-07-22
Publication date: 2000-01-27
Also published as: US6186420B1; WO2000005500A1; EP1040270B1; EP1040270A1; JP2002521605A; DE59910131D1

Abstract

Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen mit einem Kraftstoffzulaufkanal (23), der von einem Anschlußstutzen (25) ausgehend an wenigstens eine Einspritzöffnung mündet und in den ein stabförmiger Kraftstoffilter (35) eingesetzt ist, der an seinen axialen Enden im Kraftstoffzulaufkanal (23) geführt ist und in dessen Mantelfläche zwei Gruppen von axial einseitig geschlossenen Längsnuten eingearbeitet sind, von denen eine erste Gruppe (39) von einer der Einspritzöffnung abgewandten oberen Stirnfläche (41) und eine zweite Gruppe (43) von einer der Einspritzöffnung zugewandten unteren Stirnfläche (45) des Kraftstoffilters (35) ausgeht. Dabei ist die Größe des Durchflußquerschnittes am Kraftstoffilter (35) und die Größe des Durchflußquerschnittes des Kraftstoffzulaufkanals (23) stromabwärts des Kraftstoffilters (35) etwa fünf- bis zehnmal größer ausgebildet als der Gesamtdurchflußquerschnitt sämtlicher Einspritzöffnungen am Kraftstoffeinspritzventil.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht von einem Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Patentanspruchs 1 aus. Ein derartiges, aus der Schrift DE 196 08 608 bekanntes Kraftstoffeinspritzventil weist einen von einem Anschlußstutzen für eine Kraftstoffeinspritzleitung abführenden Kraftstoffzulaufkanal auf, der an eine Einspritzöffnung in den Brennraum der zu versorgenden Brennkraftmaschine mündet. Dabei ist zum Zurückhalten von Schmutzpartikeln und Spänen im Kraftstoff ein stabförmiger Kraftstoffilter in den Zulaufkanal eingesetzt, der über an seinen axialen Stirnenden vorgesehenen Bundflächen in einer Bohrung des Kraftstoffzulaufkanals geführt ist. Der rotationssymmetrische Filterkörper des Kraftstoffilters weist dabei zwischen seinen Bundflächen einen im Durchmesser verringerten Mittelabschnitt auf. In diesen Mittelabschnitt sind zwei Gruppen von axial einseitig geschlossenen Längsnuten eingearbeitet, von denen eine erste Gruppe von einer der Einspritzöffnung abgewandten oberen Stirnfläche und eine zweite Gruppe von einer der Einspritzöffnung zugewandten unteren Stirnfläche des Filterkörpers ausgeht. Dabei sind die Längsnuten der ersten und zweiten Gruppe abwechselnd über den Umfang des Filterkörpers verteilt angeordnet. Beim Kraftstoffdurchfluß durch den Kraftstoffzulaufkanal wird der Kraftstoff am Filterkörper zum Durchtritt durch den engen Spalt zwischen dem profilierten Außenumfang des Filterkörpers im Mittelabschnitt und der diesen umgebenden Wand des Zulaufkanals gezwungen, so daß im Kraftstoff mitgeführte Schmutzteilchen, Späne und so weiter ab einer bestimmten Größe beim Übertritt des Kraftstoffes von den Längsnuten der einen Gruppe in die Längsnuten der anderen Gruppe zurückgehalten werden. Die zurückgehaltenen Teilchen sammeln sich dann am geschlossenen, im Querschnitt verringerten unteren Ende der von der oberen, der Einspritzöffnung abgewandten Stirnfläche ausgehenden Längsnuten.

Dabei weist das bekannte Kraftstoffeinspritzventil den Nachteil auf, daß am Kraftstoffilter ein relativ großes Totvolumen gebildet ist. Zudem sind die Druckverluste aufgrund der schlechten Abstimmung zwischen den Durchflußquerschnitten am Kraftstoffilter und der Zulaufleitung und den Durchflußquerschnitten an den Einspritzöffnungen zu groß, um den von der Kraftstoffhochdruckpumpe aufgebauten Kraftstoffhochdruck wirksam an den Einspritzöffnungen des Einspritzventils umsetzen zu können. Somit genügen die bekannten Kraftstoffeinspritzventile für die Verwendung an direkt einspritzenden Brennkraftmaschinen nicht mehr den geforderten hohen Einspritzdrücken.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß durch die Abstimmung der Durchflußquerschnitte am Kraftstoffilter und des Zulaufkanals auf den Gesamteinspritzquerschnitt des Einspritzventils die Druckverluste innerhalb des Kraftstoffzulaufkanals und insbesondere am Kraftstoffilter stark reduziert werden können. Desweiteren kann mit der erfindungsgemäßen Ausbildung des Kraftstoffeinspritzventils das Totvolumen im Kraftstoffzulaufkanal und am Kraftstoffilter verringert werden, was sich hinsichtlich des Einspritzvorganges noch einmal positiv auswirkt. Dabei werden diese Verbesserungen durch die erfindungsgemäße Auslegung der Größe des Durchflußquerschnittes am Kraftstoffilter und des Durchflußquerschnittes des Kraftstoffzulaufkanals stromabwärts des Kraftstoffilters erreicht, die dabei in vorteilhafter Weise den fünf- bis zehnfachen Wert der Größe des Gesamtdurchflußquerschnittes sämtlicher Einspritzöffnungen am Kraftstoffeinspritzventil betragen soll. Auf diese Weise können Druckverluste infolge einer Drosselwirkung beim Durchströmen des Kraftstoffzulaufkanals vermieden werden. Dabei ist es besonders vorteilhaft, den Durchflußquerschnitt am Kraftstoffeintritt und am Kraftstoffaustritt des Kraftstoffilters gleich groß oder geringfügig größer auszubilden, als den Querschnitt des sich an den Kraftstoffilter stromabwärts anschließenden Bereiches des Kraftstoffzulaufkanals. Somit können Drosselverluste am Kraftstoffilter sicher ausgeschlossen werden. Ein weiterer Vorteil wird durch die Reduzierung der Anzahl der Längsnuten im Filterkörper von sechs Nuten auf nunmehr vier Nuten erreicht. Auf diese Weise kann noch einmal das Totvolumen am Filterende sowie die Drosselverluste beim Kraftstoffübertritt zwischen den einzelnen Längsnuten der beiden Gruppen verringert werden. Dabei können die Längsausnehmungen am Kraftstoffilter als Längsnuten oder aber auch als Flächen ausgebildet sein. Um die Druckverluste beim Kraftstoffeintritt in den Kraftstoffilter zu reduzierten, ist weiterhin in vorteilhafter Weise an der oberen Stirnfläche des Kraftstoffilters eine Einlauffase vorgesehen. Zur Verringerung des Totvolumens im Kraftstoffzulaufkanal weist der Filterkörper des Kraftstoffilters zudem an seinem unteren, austrittsseitigen Ende einen Anschlagkonus auf, mit dem der Kraftstoffilter an einer dazu komplementären, konischen Sitzfläche des Zulaufkanals anliegt. Zur Verbindung der einspritzseitig geöffneten Längsnuten mit dem Kraftstoffzulaufkanal sind in die Anschlagkonusfläche des Kraftstoffilters zwei schräge Flächenanschliffe eingebracht, die von der einspritzseitigen Stirnfläche des Kraftstoffilters ausgehend in die zur Einspritzöffnung offene Gruppe der Längsnuten einmünden. Dabei sind die konische Sitzfläche im Kraftstoffzulaufkanal und die mit dieser zusammenwirkende Anschlagkonusfläche am Kraftstoffilter vorzugsweise mit einem Konuswinkel zwischen 45 und 90° ausgebildet. Zudem ist es besonders vorteilhaft, die schrägen Flächenanschliffe in der Anschlagkonusfläche ebenfalls mit einem derartigen Konuswinkel auszubilden.

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

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils für Brennkraftmaschinen ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert.

Es zeigen die Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein bekanntes Kraftstoffeinspritzventil, die Fig. 2 einen vergrößerten Teilausschnitt aus der Fig. 1 mit der erfindungsgemäßen Ausbildung des Kraftstoffilters und des Zulaufkanals und die Fig. 3 bis 7 verschiedene Ansichten des Kraftstoffilters in einer Einzelteildarstellung.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Das in der Fig. 1 dargestellte, bekannte Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen weist einen in den Brennraum der zu versorgenden Brennkraftmaschine ragenden Ventilkörper 1 auf, der mittels einer Spannmutter 3 unter Zwischenschaltung einer Zwischenscheibe 5 axial gegen einen Ventilhaltekörper 7 verspannt ist. In einer Führungsbohrung 9 im Ventilkörper 1 ist ein kolbenförmiges Ventilglied 11 axial geführt, das mit seiner unteren brennraumseitigen Stirnfläche eine Ventildichtfläche 13 bildet, mit der das Ventilglied 11 zur Steuerung eines Öffnungsquerschnitts mit einem nach innen ragenden Ventilsitz 15 an der Führungsbohrung 9 zusammenwirkt. Dabei ist dem Ventilsitz 15 stromabwärts wenigstens eine Einspritzöffnung 17 nachgeordnet, die von der Führungsbohrung 9 ausgehend in den Brennraum der Brennkraftmaschine mündet. In einem Federraum 19 im Ventilhaltekörper 7 ist eine Ventilfeder 21 angeordnet, die das Ventilglied 11 in Schließrichtung zum Ventilsitz 15 hin beaufschlagt. Im Ventilhaltekörper 7 ist weiterhin ein Kraftstoffzulaufkanal 23 vorgesehen, der den Ventilhaltekörper 7 axial von einem an seiner oberen, der Einspritzöffnung 17 abgewandten Stirnfläche vorgesehenen Anschlußstutzen 25 für eine nicht dargestellte Kraftstoffeinspritzleitung bis an die Zwischenscheibe 5 durchdringt und der aus zwei Bohrungsabschnitten 26, 27 unterschiedlichen Durchmessers besteht. Der untere Bohrungsabschnitt 27 des Kraftstoffzulaufkanals 23 mündet dabei an einen Verbindungskanal 29 des Kraftstoffzulaufkanals 23, der die Zwischenscheibe 5 durchdringend in einen das Ventilglied 11 umgebenden Druckraum 31 einmündet, der sich als Ringspalt am Schaft des Ventilgliedes 11 bis zum Ventilsitz 15 erstreckt. Im Bereich des Druckraumes 31 ist das Ventilglied 11 mit einer vom Ventilsitz 15 abgekehrten Druckschulter 33 versehen, an der der Kraftstoffhochdruck im Öffnungsrichtung am Ventilglied 11 angreift.

In den oberen Bohrungsabschnitt 26 des Kraftstoffzulaufkanals 23 ist ein Kraftstoffilter 35 mit einem stabförmigen Filterkörper eingesetzt, das den zulaufenden Kraftstoff zum Durchtritt durch Engspalten zwingt, die zwischen dem profilierten Außenumfang des Filterkörpers 35 und der diesen umgebenden Wand des Bohrungsabschnittes 26 des Kraftstoffzulaufkanals 23 gebildet sind. Dabei wird der Kraftstoff gefiltert und mitgeführte Schmutzteilchen und Späne ab einer bestimmten Größe zurückgehalten.

Der in der Fig. 2 in Einbaulage vergrößert und in den Fig. 3 bis 7 in verschiedenen Ansichten dargestellte erfindungsgemäße Kraftstoffilter 35 weist dabei einen stabförmigen Filterkörper auf, der an seinen axialen Enden jeweils einen Bund bildende Querschnittserweiterungen aufweist. Dabei bildet ein, der Einspritzöffnung 13 abgewandter, oberer Bund einen Einpreßbund 37 und ein unterer, der Einspritzöffnung 13 zugewandter Bund einen Führungsbund 55. Weiterhin weist der Kraftstoffilter 35 in seiner Mantelfläche zwei Gruppen von axial einseitig geschlossenen Längsnuten auf, von denen eine erste Gruppe von Längsnuten 39 von einer der Einspritzöffnung 13 abgewandten oberen Stirnfläche 41 ausgeht. Eine zweite Gruppe von Längsnuten 43 geht von einer der Einspritzöffnung 13 zugewandten, unteren Stirnfläche 45 des Kraftstoffilters 35 aus. Dabei sind wie in den Fig. 3 bis 7 dargestellt, jeweils zwei Längsnuten 39 und zwei Längsnuten 43 vorgesehen, die einander abwechselnd über den Umfang des Kraftstoffilters 35 verteilt angeordnet sind. Die Fig. 3 zeigt dabei eine erste Seitenansicht des Kraftstoffilters 35 und die Fig. 4 und 5 jeweils eine Ansicht von oben und unten auf diese Seitenansicht. In der Fig. 6 ist ein Querschnitt des Kraftstoffilterkörpers 35 dargestellt. Die Fig. 7 zeigt eine weitere, um 90° um die Längsachse zur Fig. 3 gedrehte Darstellung des erfindungsgemäßen Kraftstoffilters 35.

Der Kraftstoffilter 35 weist, wie in der Fig. 7 dargestellt, an seiner unteren Stirnfläche 45 einen Anschlagkonus 47 auf, mit dem er an einer konischen Sitzfläche 49 des Zulaufkanals 23 anliegt. Dabei ist diese konische Sitzfläche 49 des Zulaufkanals 23 am Querschnittsübergang zwischen dem oberen Bohrungsabschnitt 26 mit größerem Durchmesser in den im Durchmesser kleineren unteren Bohrungsabschnitt 27 gebildet. Der Konuswinkel des Anschlagkonus 47 und der konischen Sitzfläche 49 beträgt dabei im Ausführungsbeispiel 60°, kann aber alternativ zwischen 45 und 90° ausgelegt sein. Zur Gewährleistung des Kraftstoffdurchtrittes der zweiten Gruppe von Längsnuten 43 in den stromabwärts des Kraftstoffilters 35 liegenden, durch die Bohrung 27 gebildeten Abschnitt des Kraftstoffzulaufkanals 23 sind zwei schräge Flächenanschliffe 51 in den Anschlagkonus 47 eingearbeitet, die von der unteren Stirnfläche 45 ausgehend in die Längsnuten 43 einmünden und die vorzugsweise den gleichen Konuswinkel wie der Anschlagkonus 47 aufweisen. Weiterhin ist am einspritzfernen, oberen Ende des Kraftstoffilters 35 eine Fase 53 am Übergang zwischen der oberen Stirnfläche 41 zur Umfangsfläche des Einpreßbundes 37 vorgesehen.

Um Drosselquerschnitte beim Durchströmen des unter hohem Druck stehenden Kraftstoffes durch den Kraftstoffzulaufkanal 23 und den Kraftstoffilter 35 sicher vermeiden zu können, ist die Größe des Gesamtdurchflußquerschnittes am Kraftstoffilter 35 und die Größe des Durchflußquerschnittes des Kraftstoffzulaufkanals 23 im Bereich 27 stromabwärts des Kraftstoffilters 35 etwa fünf- bis zehnmal so groß ausgelegt, wie das Maß des Gesamtdurchflußquerschnittes sämtlicher vorgesehener Einspritzöffnungen 17. Dabei bestimmt der kleinste Querschnitt des unteren Kraftstoffzulaufkanalabschnittes 27 den Durchflußquerschnitt des Kraftstoffzulaufkanals 23. Der gesamte Durchflußquerschnitt am Kraftstoffilter 35 wird dagegen durch die Summe sämtlicher Übertrittskanten zwischen den einzelnen Gruppen von Längsnuten 39, 43 und die Überströmflächen an den Ein- und Austrittsbereichen des Einpreßbundes 37 und der Flächenanschliffe 51 bestimmt. Dabei ist der Durchflußquerschnitt am Kraftstoffeintritt und am Kraftstoffaustritt des Kraftstoffilters 35 gleich groß oder geringfügig größer ausgebildet, als der Durchflußquerschnitt des Kraftstoffzulaufkanals 23 im Bereich der Bohrung 27.

Mit dem in den Fig. 2 bis 7 vergrößert dargestellten Kraftstoffilter 35 ist es somit am erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventil möglich, das Totvolumen im Kraftstoffzulaufkanal 23 und am Kraftstoffilter 35 sowie beim Durchfluß dieser Bauteile auftretende Druckverluste erheblich zu verringern, so daß der von der Kraftstoffhochdruckpumpe aufgebaute Kraftstoffhochdruck an die in den Brennraum mündenden Einspritzöffnungen des Kraftstoffeinspritzventils übertragen werden kann.

Claims

1. Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen mit einem Kraftstoffzulaufkanal (23), der von einem Anschlußstutzen (25) ausgehend an wenigstens eine Einspritzöffnung (17) mündet und in den ein stabförmiger Kraftstoffilter (35) eingesetzt ist, der an seinen axialen Enden im Zulaufkanal geführt ist und in dessen Mantelfläche zwei Gruppen von axial einseitig geschlossenen Längsnuten eingearbeitet sind, von denen eine erste Gruppe (39) von einer der Einspritzöffnung (17) abgewandten, oberen Stirnfläche (41) und eine zweite Gruppe (43) von einer der Einspritzöffnung (17) zugewandten, unteren Stirnfläche (45) des Kraftstoffilters (35) ausgeht, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Durchflußquerschnittes am Kraftstoffilter (35) und die Größe des Durchflußquerschnittes des Kraftstoffzulaufkanals (23) im Bereich (27) stromabwärts des Kraftstoffilters (35) das fünf- bis zehnfache der Größe des Gesamtdurchflußquerschnittes sämtlicher Einspritzöffnungen (17) am Kraftstoffeinspritzventil beträgt.

2. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchflußquerschnitt am Kraftstoffeintritt und am Kraftstoffaustritt des Kraftstoffilters (35) gleich groß oder geringfügig größer ist, als der Durchflußquerschnitt des sich an den Kraftstoffilter (35) stromabwärts anschließenden Bereiches (27) des Kraftstoffzulaufkanals (23).

3. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je Gruppe von einseitig geschlossenen Längsnuten (39, 43) zwei Längsnuten oder Flächen vorgesehen sind wobei die Längsnuten der ersten und zweiten Gruppe (39, 43) abwechselnd über den Umfang des Kraftstoffilters (35) verteilt angeordnet sind.

4. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der oberen, einen Kraftstoffeintrittsbereich bildenden Stirnfläche (41) des Kraftstoffilters (35) eine Fase (53) vorgesehen ist.

5. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an einer unteren, austrittsseitigen Stirnfläche (45) des Kraftstoffilters (35) ein Anschlagkonus (47) vorgesehen ist, mit dem der Kraftstoffilter (35) an einer konischen Sitzfläche (49) des Zulaufkanals (23) anliegt.

6. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß am Anschlagkonus (47) zwei schräge Flächenanschliffe (51) vorgesehen sind, die in die Längsnuten (43) der zweiten, zur Einspritzöffnung (17) offenen Gruppe münden.

7. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlagkonus (47) am Kraftstoffilter (35) und die konische Sitzfläche (49) innerhalb des Kraftstoffzulaufkanals (23) einen Konuswinkel zwischen 45 und 90° aufweisen.