EP1000240B1 - Kraftstoffeinspritzventil für brennkraftmaschinen - Google Patents

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EP1000240B1
EP1000240B1 EP99936348A EP99936348A EP1000240B1 EP 1000240 B1 EP1000240 B1 EP 1000240B1 EP 99936348 A EP99936348 A EP 99936348A EP 99936348 A EP99936348 A EP 99936348A EP 1000240 B1 EP1000240 B1 EP 1000240B1
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EP
European Patent Office
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valve
closing
fuel injection
injection valve
head
Prior art date
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EP99936348A
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English (en)
French (fr)
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EP1000240A1 (de
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Wilhelm Frank
Gerd Schmutzler
Joachim Wagner
Hartmut Gross
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
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Publication of EP1000240B1 publication Critical patent/EP1000240B1/de
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F02M63/0012—Valves
    • F02M63/0031—Valves characterized by the type of valves, e.g. special valve member details, valve seat details, valve housing details
    • F02M63/0033—Lift valves, i.e. having a valve member that moves perpendicularly to the plane of the valve seat
    • F02M63/0036—Lift valves, i.e. having a valve member that moves perpendicularly to the plane of the valve seat with spherical or partly spherical shaped valve member ends
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M59/44—Details, components parts, or accessories not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M59/02 - F02M59/42; Pumps having transducers, e.g. to measure displacement of pump rack or piston
    • F02M59/46—Valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M63/0015—Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid
    • F02M63/0026—Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid using piezoelectric or magnetostrictive actuators

Definitions

  • the invention relates to a fuel injection valve according to the preamble of claim 1.
  • Such a fuel injection valve is from document EP 0 816 670 A1 known.
  • the well-known fuel injection valve contains a servo valve that serves to hydraulically open it and closing the fuel injector, especially the beginning and end of the injection process to be determined exactly in time.
  • a spherical closing body that over a plunger is operatively connected to an actuator.
  • the Closing body forms together with a conical, first Valve seat of the valve chamber a high pressure resistant seal.
  • the actuator is deflected, the closing body is moved from the first The valve seat is lifted, causing the servo valve to open (2/2-way valve).
  • Another form of training is in Valve chamber another, the first valve seat in the axial Arranged opposite conical sealing seat, the closing body in the deflected state of the actuator covers the other valve seat and thus a hydraulic one Lock occurs (3/2-way valve).
  • a check valve with one is known a ball-made movable valve member, the one spherical sealing surface interacting with the valve seat has and guided radially in a housing bore and corresponding recesses for the flow passage has that of the medium region to be controlled between Valve seat and guide to the downstream of the valve member Lead valve area.
  • the object of the invention is to design the servo valve improve.
  • An advantage of the invention is the life of the Increase servo valve. Another advantage is that small design of the servo valve and in the simple manufacturing process of the closing body.
  • the special shape of the closing body is advantageous as a rotationally symmetrical body on one end (Head) has a partial circular termination and in Longitudinal direction to the opposite end face in passes a slim stem with a smaller diameter.
  • the cross-sectional shape of the closing body is approximate mushroom-shaped.
  • the head of the closing body has a central one Flat on which a plunger rests, which with a Actuator is connected. This creates an enlarged effective area reached between plunger and closing body, which is advantageous for less wear and less risk of Tilting the closing body leads.
  • the stem of the closing body is surrounded by a valve spring, which the closing body towards the first valve seat biases. This makes a compact one advantageous Size of the servo valve and a stabilization of the Closing body reached.
  • the stem of the closing body is closed in a spherical shape, the partial spherical shape together with a sealing seat advantageously serves as a sealing surface.
  • the closing body is preferably made from a solid ball. This results in low manufacturing tolerances and a simple manufacturing process.
  • Figure 1 shows a fuel injection valve with a 2/2-way valve (Servo Valve).
  • the fuel injector with rotationally symmetrical basic body shape is axial in the longitudinal direction divided into different bodies.
  • a controllable actuator 100 preferably a piezoelectric one Actuator, with a closing body 370 over a plunger 200 in operative connection.
  • the plunger 200 is in a central Guide bore 310 of a servo body 300 out.
  • the servo body 300 additionally has a fuel channel 320, a Return channel 330 and a central valve chamber 345.
  • the return channel 330 protrudes laterally into the guide bore 310 and is connected to a fuel tank.
  • the pilot hole 310 goes over a conically opening first Valve seat 350 into the valve chamber 345.
  • the closing body 370 is introduced, which together with the first valve seat 350 in the closed state forms a high pressure resistant seal.
  • the closing body 370 is mushroom-shaped, the stem of the closing body 370 is surrounded by a valve spring 390 which is in the valve chamber 345 is arranged and on the closing body 370th exerts a spring force directed towards the first valve seat 350.
  • the shape of the closing body 370 is described in the description of FIG Figure 3 explained in more detail.
  • valve chamber 345, the closing body 370, the valve spring 390 and the first valve seat 350 form a servo valve 340, which is actuated by the actuator 100 via the plunger 200.
  • the servo valve 340 By opening the actuator 100 from the idle state the servo valve 340, creating a hydraulic connection (Drain) between the valve chamber 345 and the fuel tank via the guide bore 310 and the return channel 330 becomes.
  • Drain Hydraulicor
  • the intermediate body 400 has a fuel channel 430, one Connection channel 420 and an inlet channel 410, which the Fuel channel 430 connects to the valve chamber 345 and which has an inlet throttle 415 that controls the fuel flow confined in the valve chamber 345.
  • the nozzle body axially adjoining the intermediate body 400 500 has a central nozzle guide 510, in the axial Direction of a nozzle needle 600 is guided.
  • the nozzle needle 600 and the nozzle body 500 form with their valve tips 640 or with its tapered, second valve seat 540 a valve 640, 540 that controls fuel injection one or more arranged at the tip of the nozzle body 500 Controls spray holes 550 in a combustion chamber.
  • ring heels are incorporated, which by the Fuel pressure is axial, from the second valve seat 540 force directed away on the nozzle needle 600.
  • the rear of the nozzle needle 600 protrudes into a control chamber 440, via the connecting channel 420 with the valve chamber 345 is connected.
  • the pressure in the control chamber 440 exerts one axial, directed in the direction of the second valve seat 540 Force on the nozzle needle 600.
  • valve 640, 540 A movement axially towards the intermediate body 400 the nozzle needle 600 opens the valve 640, 540, an opposite one Movement closes valve 640, 540.
  • the actuator 100 pulls itself into its rest position the closing body 370 returns because of the pressure difference between the valve chamber 345 and the return passage 330 and because of the restoring force of the valve spring 390 at first Valve seat 350 back and interrupts the hydraulic Connection between the valve chamber 345 and the return channel 330 (closed position). It flows through the inlet throttle 415 Fuel from the fuel channel 430 into the valve chamber 345 and the control chamber 440, whereby the high pressure in the control chamber 440 is rebuilt. This will make the Nozzle needle 600 pressed onto the second valve seat 540 so that the injection process through the spray holes 550 is ended.
  • FIG. 2 shows a fuel injection valve from FIG. 1 a 3/2-way valve (servo valve).
  • the difference to the fuel injector from Figure 1 is in the inlet channel 410 there is no inlet throttle 415.
  • the valve chamber 345 on the first Valve seat 350 opposite end a tapered Sealing seat 360, which in connection with the lower Body part of the locking member 370, the locking foot 386 (see. Fig. 3) forms a high pressure resistant seal. This seal closes when actuator 100 is deflected, i.e. when open Drain, the inlet channel 410 from the valve chamber 345 hydraulically from.
  • This 3/2-way valve works as follows: In The non-deflected state of the actuator 100 is the control chamber 440 hydraulic with the high pressure fuel connected in the fuel channel 430. The hydraulic connection between the valve chamber 345 and the return duct 330 is interrupted. In the deflected state of the actuator 100 is the connection between the inlet channel 410 and the valve chamber 345 interrupted, the control chamber 440 is over the Valve chamber 345 hydraulically connected to the return channel 330. The deflection of the actuator 100 is thus in the Control chamber 440 achieves a rapid pressure drop, causing the fuel injection valve opened quickly becomes.
  • control chamber 440 builds its pressure via the valve chamber 345 and the inlet channel 410 quickly and inhibited by no inlet throttle 415 again, whereby a the fuel injection process ended quickly becomes.
  • the amount of fuel that is opened when open Servo valve 340 flows through the return channel 330.
  • FIG. 3 shows a cross section of the closing body 370 with the valve spring 390 in a preferred embodiment.
  • the closing body 370 is rotationally symmetrical along its longitudinal axis 371 educated.
  • the closing body 370 is from Tappet 200 in FIG. 1 seen axially divided into one Locking head 375, in an indentation 380, in a locking handle 384 and a closing foot 386.
  • the closing head 375 is on the side of the first valve seat 350 partially spherical with a first radius R1 and has a central, preferably circular, flat head 376 on, making the plunger 200 a compared to the pure partial spherical shape has an enlarged contact surface.
  • the end face with that of the plunger 200 on the flat head 376 rests, is also flat, so that the plunger 200 with a large area on the head flat 376 rests.
  • the enlarged contact surface is advantageous a lower material load on the closing body 370 and the plunger 200 and thus less wear of the material achieved, which enables an increased service life.
  • Farther is improved by head flattening 376 Guidance of the closing body 370 achieved by the plunger 200, since the end face of the plunger 200 parallel to the head flattening 376 is arranged.
  • the closing head 375 has on its the head flat 376 axially opposite bottom on a paragraph that to leads to a reduction in diameter and the beginning of indentation 380.
  • the paragraph goes over a curve into a cylindrical one Stalk over which is conical over another rounding expanded and over a first ring edge in the cylindrical Lock handle 384 with an enlarged diameter merges.
  • the locking handle 384 ends at a further ring edge and merges into the lock foot 386, which holds the lock handle 384 preferably terminates part-spherically with a second radius R2.
  • the indentation 380 is essentially a annular recess formed.
  • the first radius R1 is preferably equal to the second radius R2, since the closing body 370 is made from a solid ball is shown by the dashed line is indicated in Figure 3.
  • the solid ball is preferably made made of metal and is processed by milling, turning or similar that the closing body 370 results from what is advantageous represents a simple manufacturing method of the closing body 370.
  • the part-spherical surfaces of the closing body 370 are designed so that they are together with the first valve seat 350 and the sealing seat 360 each a high pressure resistant Allow sealing, the partial spherical shape advantageous even with a slight tilt of the closing body 370 Sealing enables.
  • the surfaces of the partial spherical surfaces have a low roughness to make the seals highly pressure-resistant close. Be advantageous by shaping the Closing body 370 made of a solid ball with low manufacturing tolerances, achieved especially in the area of the sealing surfaces.
  • the indentation 380 and the locking handle 384 are from one Valve spring 390 includes.
  • the valve spring 390 is against one End on the intermediate body 400 (the bottom of the valve chamber 345, p. Figure 1 or Figure 2) and at the other end on the bottom of the closing head 375, the spring force of Valve spring 390 the closing body 370 against the first valve seat 350 and pushes the plunger 300.
  • the indentation 380 serves that an end face of the valve spring 390 approximately abuts vertically on the underside of the closing head 375 and so advantageously essentially axial forces on the spring be exercised.
  • the valve spring 390 also snaps into place the indentation 380 and is therefore advantageously mechanical firmly connected to the locking member 370.
  • valve spring 390 and the closing body 370 to each other is advantageously a compact design of the servo valve 340.
  • the valve spring 390 is preferably close to the locking handle 384 so that the valve spring 390 and the closing body 370 are laterally stabilized.
  • the valve spring 390 is preferably as a spiral spring or as Hollow spring executed.

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Abstract

Ein Aktor (100) ist über einen Stößel (200) mit einem Schließglied (370) in Wirkverbindung, wobei das Schließglied (370) in einer Ventilkammer (345) eingebracht ist und mit einem konisch zulaufenden Ventilsitz (350) als Teil eines Servoventils (340) eine hochdruckfeste Dichtung bildet. Der Querschnitt des Schließgliedes (370) ist pilzförmig ausgebildet, wobei der Schließkopf teilkugelförmig ist und eine mittige Abflachung aufweist, wodurch der Stößel (200) eine vergrößerte Auflagefläche hat. Der Stiel des Schließgliedes ist von einer Ventilfeder (390) umfaßt. Das Schließglied (370) wird vorzugsweise aus einer Vollkugel ausgeformt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzventil gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Ein solches Kraftstoffeinspritzventil ist aus dem Dokument EP 0 816 670 A1 bekannt. Das bekannte Kraftstoffeinspritzventil, enthält ein Servoventil, das dazu dient, hydraulisch das Öffnen und Schließen des Kraftstoffeinspritzventils zu bewirken, insbesondere den Beginn und das Ende des Einspritzvorganges zeitlich exakt festzulegen. In der Ventilkammer des Servoventils ist ein kugelförmiger Schließkörper eingebracht, der über ein Stößel mit einem Aktor in Wirkverbindung steht. Der Schließkörper bildet zusammen mit einem konischen, ersten Ventilsitz der Ventilkammer eine hochdruckfeste Abdichtung. Bei Auslenkung des Aktors wird der Schließkörper vom ersten Ventilsitz abgehoben, wodurch das Servoventil öffnet (2/2-Wegeventil). In einer weiteren Ausbildungsform ist in der Ventilkammer ein weiterer, dem ersten Ventilsitz in axialer Richtung gegenüberliegender konischer Dichtsitz angeordnet, wobei der Schließkörper im ausgelenkten Zustand des Aktors den weiteren Ventilsitz abdeckt und somit eine hydraulische Sperre entsteht (3/2-Wegeventil).
Aus DE 36 27 865 A1 ist ein Rückschlagventil mit einem aus einer Kugel hergestellten beweglichen Ventilglied bekannt, das eine kugelige, mit dem Ventilsitz zusammenwirkende Dichtfläche aufweist und in einer Gehäusebohrung radial geführt ist und für den Strömungsdurchgang entsprechende Ausnehmungen aufweist, die von dem zu steuerndem Mediumbereich zwischen Ventilsitz und Führung zu dem stromab des Ventilgliedes liegenden Ventilbereich führen.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Bauform des Servoventils zu verbessern.
Die Aufgabe der Erfindung wird mit einer Vorrichtung und einem Verfahren gelöst, wie sie in den unabhängigen Patenansprüchen beschrieben sind.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen und Verbesserungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, die Lebensdauer des Servoventils zu erhöhen. Ein weiterer Vorteil liegt in der kleinen Bauform des Servoventils und im einfachen Herstellungsverfahren des Schließkörpers.
Vorteilhaft ist die besondere Ausformung des Schließkörpers als rotationssymmetrischer Körper, der an einer Stirnseite (Kopf) einen teilkreisförmigem Abschluß aufweist und in Längsrichtung zur gegenüberliegenden Stirnseite gerichtet in einen schlanken Stiel mit geringerem Durchmesser übergeht. Die Querschnittsform des Schließkörpers ist näherungsweise pilzförmig ausgebildet.
Der Kopf des Schließkörpers weist eine mittige Abflachung auf, auf der ein Stößel aufliegt, der mit einem Aktor verbunden ist. Dadurch wird eine vergrößerte Wirkfläche zwischen Stößel und Schließkörper erreicht, was vorteilhaft zu einer geringeren Abnutzung und einer geringeren Gefahr des Verkantens des Schließkörpers führt.
Der Stiel des Schließkörpers wird von einer Ventilfeder umfaßt, die den Schließkörper in Richtung auf den ersten Ventilsitz vorspannt. Vorteilhaft wird dadurch eine kompakten Baugröße des Servoventils und eine Stabilisierung des Schließkörpers erreicht.
Der Stiel des Schließkörpers wird teilkugelförmig abgeschlossen, wobei die Teilkugelform zusammen mit einem Dichtsitz vorteilhaft als Dichtfläche dient.
Der Schließkörper wird vorzugsweise aus einer Vollkugel hergestellt. Dadurch ergeben sich geringe Fertigungstoleranzen und ein einfaches Fertigungsverfahren.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert; es zeigen:
Figur 1:
einen Längsschnitt durch ein Kraftstoffeinspritzserventil mit einem Servoventil in einer ersten Ausführungsform;
Figur 2:
einen Längsschnitt durch ein Kraftstoffeinspritzventil mit einem Servoventil in einer zweiten Ausführungsform;
Figur 3:
einen Querschnitt des Schließkörpers mit einer Ventilfeder
Figur 1 zeigt ein Kraftstoffeinspritzventil mit einem 2/2-Wegeventil (Servoventil). Das Kraftstoffeinspritzventil mit rotationssymmetrischer Grundkörperform ist axial in Längsrichtung in verschiedene Körper unterteilt.
Ein steuerbarer Aktor 100, vorzugsweise ein piezoelektrischer Aktor, steht mit einem Schließkörper 370 über einen Stößel 200 in Wirkverbindung. Der Stößel 200 wird in einer zentralen Führungsbohrung 310 eines Servokörpers 300 geführt. Der Servokörper 300 weist zusätzlich einen Kraftstoffkanal 320, einen Rücklaufkanal 330 und eine zentrale Ventilkammer 345 auf. Der Rücklaufkanal 330 ragt seitlich in die Führungsbohrung 310 und ist mit einem Kraftstofftank verbunden. Die Führungsbohrung 310 geht über einen sich konisch öffnenden ersten Ventilsitz 350 in die Ventilkammer 345 über. In der Ventilkammer 345 ist der Schließkörper 370 eingebracht, der zusammen mit dem ersten Ventilsitz 350 im geschlossenen Zustand eine hochdruckfeste Dichtung bildet. Der Schließkörpers 370 ist pilzförmig ausgeformt, wobei der Stiel des Schließkörpers 370 von einer Ventilfeder 390 umfaßt ist, die in der Ventilkammer 345 angeordnet ist und die auf den Schließkörper 370 eine zum ersten Ventilsitz 350 gerichtete Federkraft ausübt.
Die Form des Schließkörpers 370 wird in der Beschreibung der Figur 3 näher erläutert.
Die Ventilkammer 345, der Schließkörper 370, die Ventilfeder 390 und der erste Ventilsitz 350 bilden ein Servoventil 340, das über den Stößel 200 von dem Aktor 100 angesteuert wird. Durch Auslenkung des Aktors 100 aus dem Ruhezustand öffnet das Servoventil 340, wodurch eine hydraulische Verbindung (Abfluß) zwischen der Ventilkammer 345 und dem Kraftstofftank über die Führungsbohrung 310 und den Rücklaufkanal 330 hergestellt wird. Auf der der Führungsbohrung 310 gegenüberliegenden Seite wird die Ventilkammer 345 von einem Zwischenkörper 400 begrenzt, der in axialer Richtung an den Servokörper 300 anschließt.
Der Zwischenkörper 400 weist einen Kraftstoffkanal 430, einen Verbindungskanal 420 und einen Zulaufkanal 410 auf, der den Kraftstoffkanal 430 mit der Ventilkammer 345 verbindet und der eine Zulaufdrossel 415 aufweist, die den Kraftstoffzufluß in die Ventilkammer 345 beschränkt.
Der an den Zwischenkörper 400 axial anschließende Düsenkörper 500 weist eine zentrale Düsenführung 510 auf, in der in axialer Richtung eine Düsennadel 600 geführt ist. Die Düsennadel 600 und der Düsenkörper 500 bilden mit ihrer Ventilsptitze 640 bzw. mit seinem konisch zulaufenden, zweiten Ventilsitz 540 ein Ventil 640, 540, das die Kraftstoffeinspritzung über einen oder mehrere an der Spitze des Düsenkörpers 500 angeordneten Spritzlöcher 550 in einen Brennraum steuert. In der Düsennadel 600 sind Ringabsätze eingearbeitet, die durch den Kraftstoffdruck eine axiale, von dem zweiten Ventilsitz 540 weg gerichtete Kraft auf die Düsennadel 600 bewirkt.
Die Rückseite der Düsennadel 600 ragt in eine Steuerkammer 440, die über den Verbindungskanal 420 mit der Ventilkammer 345 verbunden ist. Der Druck in der Steuerkammer 440 übt eine axiale, in Richtung des zweiten Ventilsitzes 540 gerichtete Kraft auf die Düsennadel 600 aus.
Eine axial in Richtung Zwischenkörper 400 gerichtete Bewegung der Düsennadel 600 öffnet das Ventil 640, 540, eine entgegengesetzte Bewegung schließt das Ventil 640, 540.
Durch Öffnen des Servoventils 340 fließt Kraftstoff von der Ventilkammer 345 über die Führungsbohrung 310 und dem Rücklaufkanal 330 in den Kraftstofftank. Durch die Zulaufdrossel 415 im Zulaufkanal 410 kann nicht genug Kraftstoff nachflieβen, um den Kraftstoffdruck in der Ventilkammer 345 und der mit ihr über einen Verbindungskanal 420 verbundenen Steuerkammer 440 zu halten. Der reduzierte Druck in der Steuerkammer 440 führt zu einer Auslenkung der Düsennadel 600 vom zweiten Ventilsitz 540 weg und somit zum Beginn des Einspritzvorgangs. Zieht der Aktor 100 sich in seine Ruhelage zurück, so kehrt der Schließkörper 370 wegen der Druckdifferenz zwischen der Ventilkammer 345 und dem Rücklaufkanal 330 und wegen der Rückstellkraft der Ventilfeder 390 auf den ersten Ventilsitz 350 zurück und unterbricht die hydraulische Verbindung zischen der Ventilkammer 345 und dem Rücklaufkanal 330 (Schließposition). Über die Zulaufdrossel 415 fließt Kraftstoff aus den Kraftstoffkanal 430 in die Ventilkammer 345 und die Steuerkammer 440 nach, wodurch der Hochdruck in der Steuerkammer 440 wieder aufgebaut wird. Dadurch wird die Düsennadel 600 auf den zweiten Ventilsitz 540 gepreßt, so daß der Einspritzvorgang durch die Spritzlöcher 550 beendet wird.
In Figur 2 ist ein Kraftstoffeinspritzventil aus Figur 1 mit einem 3/2-Wegeventil (Servoventil) aufgeführt. Im Unterschied zum Kraftstoffeinspritzventil aus Figur 1 ist im Zulaufkanal 410 keine Zulaufdrossel 415 vorhanden. Weiterhin weist im Unterschied zur Figur 1 die Ventilkammer 345 an dem dem ersten Ventilsitz 350 gegenüberliegenden Ende einen konisch zulaufenden Dichtsitz 360 auf, der in Verbindung mit dem unterem Körperteil des Schließgliedes 370, dem Schließfuß 386 (s. Fig. 3) eine hochdruckfeste Abdichtung bildet. Diese Abdichtung schließt bei ausgelenktem Aktor 100, d.h. bei geöffnetem Abfluß, den Zulaufkanal 410 von der Ventilkammer 345 hydraulisch ab.
Dieses 3/2-Wegeventil besitzt folgende Funktionsweise: Im nicht ausgelenkten Zustand des Aktors 100 ist die Steuerkammer 440 hydraulisch mit dem unter Hochdruck stehenden Kraftstoff im Kraftstoffkanal 430 verbunden. Die hydraulische Verbindung zwischen der Ventilkammer 345 und dem Rücklaufkanal 330 ist unterbrochen. Im ausgelenkten Zustand des Aktors 100 ist die Verbindung zwischen dem Zulaufkanal 410 und der Ventilkammer 345 unterbrochen, die Steuerkammer 440 ist über die Ventilkammer 345 mit dem Rücklaufkanal 330 hydraulisch verbunden. Durch die Auslenkung des Aktors 100 wird somit in der Steuerkammer 440 ein schneller Druckabfall erreicht, wodurch ein schnelles öffnen des Kraftstoffeinspritzventils erreicht wird. Geht der Aktor 100 vom ausgelenkten Zustand in seinen Ruhezustand zurück, baut die Steuerkammer 440 ihren Druck über die Ventilkammer 345 und dem Zulaufkanal 410 schnell und durch keine Zulaufdrossel 415 gehemmt wieder auf, wodurch ein schnelles Beenden des Kraftstoffeinspritzvorgangs erreicht wird. Zudem wird die Kraftstoffmenge reduziert, die bei geöffnetem Servoventil 340 über den Rücklaufkanal 330 abfließt.
Die Figur 3 zeigt einen Querschnitt des Schließkörpers 370 mit der Ventilfeder 390 in einer bevorzugten Ausbildungsform.
Der Schließkörper 370 ist entlang seiner Längsachse 371 rotationssymmetrisch ausgebildet. Der Schließkörper 370 ist vom Stößel 200 in Figur 1 aus gesehen axial unterteilt in einen Schließkopf 375, in eine Einbuchtung 380, in einen Schließstiel 384 und einen Schließfuß 386.
Der Schließkopf 375 ist auf der Seite des ersten Ventilsitzes 350 teilkugelförmig mit einem ersten Radius R1 ausgebildet und weist eine mittige, vorzugsweise kreisförmige, Kopfabflachung 376 auf, wodurch der Stößel 200 eine im Vergleich zur reinen Teilkugelform vergrößerte Auflagefläche aufweist. Die Stirnfläche mit der der Stößel 200 auf der Kopfabflachung 376 aufliegt, ist ebenfalls plan ausgebildet, so daß der Stößel 200 mit einer großen Fläche auf der Kopfabflachung 376 aufliegt. Vorteilhaft wird durch die vergrößerte Auflagefläche eine geringere Materialbelastung des Schließkörpers 370 und des Stößels 200 und somit ein geringerer Abrieb des Materials erreicht, was eine erhöhte Lebensdauer ermöglicht. Weiterhin wird durch die Kopfabflachung 376 eine verbesserte Führung des Schließkörpers 370 durch den Stößel 200 erreicht, da die Stirnfläche des Stößels 200 parallel zur Kopfabflachung 376 angeordnet ist.
Der Schließkopf 375 weist an seiner der Kopfabflachung 376 axial gegenüberliegenden Unterseite einen Absatz auf, der zu einer Verringerung des Durchmessers führt und der den Anfang der Einbuchtung 380 darstellt. In axialer Richtung weiterführend geht der Absatz über eine Rundung in einen zylinderförmigen Stiel über, der sich über eine weitere Rundung konisch erweitert und über eine erste Ringkante in den zylinderförmigen Schließstiel 384 mit erweitertem Durchmesser übergeht. Der Schließstiel 384 endet an einer weiteren Ringkante und geht in den Schließfuß 386 über, der den Schließstiel 384 vorzugsweise teilkugelförmig mit einem zweiten Radius R2 abschließt. Die Einbuchtung 380 ist im wesentlichen durch eine ringförmige Ausnehmung gebildet.
Der erste Radius R1 ist vorzugsweise gleich dem zweiten Radius R2, da der Schließkörper 370 aus einer Vollkugel hergestellt wird, die durch die eingezeichnete gestrichelte Linie in Figur 3 angedeutet ist. Die Vollkugel besteht vorzugsweise aus Metall und wird durch Fräsen, Drehen o. ä. so bearbeitet, daß der Schließkörper 370 daraus hervorgeht, was vorteilhaft ein einfaches Herstellverfahren des Schließkörpers 370 darstellt. Die teilkugelförmigen Oberflächen des Schließkörpers 370 sind so ausgeführt, daß sie zusammen mit dem ersten Ventilsitz 350 bzw. dem Dichtsitz 360 jeweils eine hochdruckfeste Abdichtung ermöglichen, wobei die Teilkugelform vorteilhaft auch bei leichter Verkantung des Schließkörpers 370 eine Abdichtung ermöglicht. Die Oberflächen der Teilkugelflächen weisen eine geringe Rauhigkeit auf, um die Abdichtungen hochdruckfest zu machen. Vorteilhaft werden durch Ausformen des Schließkörpers 370 aus einer Vollkugel geringe Fertigungstoleranzen, besonders im Bereich der Dichtflächen erreicht.
Die Einbuchtung 380 und der Schließstiel 384 werden von einer Ventilfeder 390 umfaßt. Die Ventilfeder 390 liegt an einem Ende auf dem Zwischenkörper 400 (dem Boden der Ventilkammer 345, s. Figur 1 oder Figur 2) und am anderen Ende auf der Unterseite des Schließkopfes 375 auf, wobei die Federkraft der Ventilfeder 390 den Schließkörper 370 gegen den ersten Ventilsitz 350 und den Stößel 300 drückt. Die Einbuchtung 380 dient dazu, daß eine Stirnseite der Ventilfeder 390 annähernd senkrecht auf der Unterseite des Schließkopfes 375 anliegt und so vorteilhaft im wesentlichen axiale Kräfte auf die Feder ausgeübt werden. Weiterhin rastet die Ventilfeder 390 in die Einbuchtung 380 ein und ist somit vorteilhaft mechanisch fest mit dem Schließglied 370 verbunden.
Durch die Anordnung der Ventilfeder 390 und des Schließkörpers 370 zueinander wird vorteilhaft eine kompakte Bauform des Servoventils 340 ermöglicht.
Die Ventilfeder 390 liegt vorzugsweise eng an dem Schließstiel 384 an, so daß die Ventilfeder 390 und der Schließkörper 370 seitlich stabilisiert sind.
Eine vorteilhafte, stabilisierte Führung des Schließkörpers 370 verbessert das dynamische Verhalten des Servoventils 340 und beschleunigt dessen Öffnen und Schließen, was durch folgende Merkmale erreicht wird:
  • Der Stößel 200 liegt mit seiner Stirnfläche auf der Kopfabflachung 376 auf und bewirkt eine stabilisierende Kraft auf den Schließkörper 370, die wodurch ein Verkanten des Schließkörpers 370 erschwert wird.
  • Die Ventilfeder 390 liegt mit einer Stirnseite an der Unterseite des Schließkopfes 375 und mit der gegenüberliegenden Stirnseite auf dem Boden der Ventilkammer 345 ringförmig an. Durch die axial gerichtete, ringförmig gleichmäßig auf den Boden der Ventilkammer 345 und die Unterseite des Schließkopfes 375 wirkende Federkraft der Ventilfeder 390 wird der Schließkörper 370 stabilisiert.
  • Die Ventilfeder 390 umfaßt den Schließstiel 384 eng und hindert somit den Schließkörper 370 am Verkanten.
Die Ventilfeder 390 ist vorzugsweise als Spiralfeder oder als Hohlfeder ausgeführt.

Claims (6)

  1. Kraftstoffeinspritzventil mit einer Steuerkammer (440), die mit einem Zulaufkanal (410) verbunden ist, wobei der Druck in der Steuerkammer (440) in Wirkverbindung mit einer Düsennadel (600) steht und der Druck in der Steuerkammer (440) die Düsennadel (600) steuert,
    mit einem Servoventil (340), das einen Schließkörper (370) und einen zugordneten ersten Ventilsitz (350) aufweist, wobei das Servoventil (340) zwischen der Steuerkammer (440) und einem Rücklaufkanal (330) angeordnet ist und der Schließkörper (370) in einer Schließposition einen Abfluß verschließt,
    mit einem Aktor (100), der den Schließkörper (370) betätigt,
       wobei der Schließkörper (370) einen teilkugelförmigen Schließkopf (375) aufweist, der dem ersten Ventilsitz (350) zugeordnet ist,
    dadurch gekennzeichnet,    daß der Schließkopf (375) in einen Schließstiel (384) übergeht,
       daß eine Ventilfeder (390) vorgesehen ist, die den Schließstiel (384) umfaßt und den Schließkopf (375) gegen den ersten Ventilsitz (350) vorspannt,
       daß der Schließkörper (370) eine mittige Kopfabflachung (376) aufweist, die dem ersten Ventilsitz (350) zugeordnet ist,
       daß der Aktor (100) mit einem Stößel (200) in Wirkverbindung steht, der durch den ersten Ventilsitz (350) geführt ist und auf der Kopfabflachung (376) anliegt.
  2. Kraftstoffeinspritzventil (340) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,    daß der Schließstiel (384) einen Schließfuß (386) aufweist, der den Schießstiel (384) teilkugelförmig abschließt.
  3. Kraftstoffeinspritzventil (340) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet,    daß ein Dichtsitz (360) ausgebildet ist, der dem ersten Ventilsitz (350) gegenüberliegt, und
       daß der Schließfuß (386) mit dem Dichtsitz (360) bei geöffnetem Abfluß eine hochdruckfeste Abdichtung bildet.
  4. Kraftstoffeinspritzventil (340) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,    daß der Radius (R1) des Schließkopfes (375) gleich dem Radius (R2) des Schließfusses (386) ist.
  5. Kraftstoffeinspritzventil (340) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,    daß der Schließkörper (370) eine Einbuchtung (380) aufweist, in die die Ventilfeder (390) eingerastet ist.
  6. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,    daß der Schließkörper (370) durch Einbringen von Ausnehmungen in eine Vollkugel geformt wird.
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