EP2812559B1

EP2812559B1 - Brennstoffeinspritzventil und vorrichtung zum einspritzen von brennstoff

Info

Publication number: EP2812559B1
Application number: EP13702576.3A
Authority: EP
Inventors: Marco Ganser
Original assignee: Ganser Hydromag AG
Current assignee: Ganser Hydromag AG
Priority date: 2012-02-07
Filing date: 2013-02-01
Publication date: 2016-05-04
Anticipated expiration: 2033-02-01
Also published as: KR101603029B1; RU2014136326A; CN104093968B; WO2013117311A9; JP6141328B2; RU2607568C2; US9587611B2; WO2013117311A1; KR20140109470A; CN104093968A; EP2812559A1; US20140360469A1; JP2015506443A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Einspritzventil zur intermittierenden Einspritzung von Brennstoff in den Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine gemäss Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung zur intermittierenden Einspritzung von Brennstoff in eine Anzahl Brennräume einer Verbrennungskraftmaschine gemäss dem Anspruch 13.
Ein Brennstoffeinspritzventil ist aus dem Dokument WO 2009/033304 A1 bekannt. Es weist ein eine Längsachse definierendes und einen Hochdruckraum begrenzendes Ventilgehäuse auf, welches einerends einen mit dem Hochdruckraum verbundenen Düsenkörper trägt. Ein das Ventilgehäuse bildender Gehäusekörper ist in seinem dem Düsenkörper abgewandten Endbereich kopfartig verdickt ausgebildet und weist zwei, bezüglich der Längsachse zueinander diametral gegenüber liegende Hochdruckanschlüsse auf (Fig. 8). Eine in Richtung der Längsachse verlaufende Bohrung ist mittels eines Dichtstopfens verschlossen, welcher eine umlaufende Verbindungsnut, eine in deren Bodenbereich mündende Radialbohrung sowie eine auf der Längsachse liegende Sacklochbohrung aufweist. Über die Verbindungsnut sind die beiden Hochdruckanschlüsse miteinander verbunden, und über die Radialbohrung sowie die Sacklochbohrung sind die Hochdruckanschlüsse mit dem Hochdruckraum verbunden.
Eine derartige Ausgestaltung des Brennstoffeinspritzventils erlaubt es, eine Reihe derartiger Brennstoffeinspritzventile mittels Brennstoffhochdruckverbindungsleitungen miteinander zu verbinden und ein erstes der Reihe von Brennstoffeinspritzventilen über eine Brennstoffhochdruckspeiseleitung mit einer Hochdruckförderpumpe zu verbinden. Eine derartige Vorrichtung zur intermittierenden Einspritzung von Brennstoff in Brennräume einer Verbrennungskraftmaschine hat den Vorteil, dass auf sperrige und teure so genannte Common Rails verzichtet werden kann und trotzdem, bei platzsparendem Aufbau, ein zuverlässiges Arbeiten der Einspritzventile gewährleistet werden kann. Wie dies auf besonders einfache Art und Weise ermöglicht wird, geht aus den Dokumenten WO 2007/009279 A1 und WO 2009/033304 A1 hervor.
Das Dokument WO 2011/085058 A1 offenbart eine Brennstoffeinspritzeinrichtung, die einen Hochdruckeingang, ein erstes Brennstoffeinspritzventil und zumindest ein weiteres Brennstoffeinspritzventil aufweist. Hierbei ist über den Hochdruckeingang Brennstoff zumindest mittelbar in einen Brennstoffraum des ersten Brennstoffeinspritzventils führbar, wobei das weitere Brennstoffeinspritzventil über eine Leitung mit dem ersten Brennstoffeinspritzventil verbunden ist und wobei über die Leitungen Brennstoff aus dem Brennstoffraum des ersten Brennstoffeinspritzventils in einen Brennstoffraum des weiteren Brennstoffeinspritzventils führbar ist. Zur Dämpfung von Druckpulsationen nehmen die Brennstoffräume der Brennstoffeinspritzventile ein Brennstoffgesamtvolumen auf, das ein Teilvolumen zur Brennstoffeinspritzung und zumindest ein zusätzliches Teilvolumen zum Ermöglichen der Dämpfung umfasst. Weiter sind in die Leitungen oder Hochdruckanschlüsse der Brennstoffeinspritzventile Drosseln eingebaut.
Das Dokument WO 03/076794 A1 offenbart ein Einspritzsystem für Kraftstoff zum Einsatz an Verbrennungskraftmaschinen. Es umfasst ein Förderaggregat zur Förderung von Kraftstoff aus einem Kraftstoffreservoir zur Versorgung mindestens einer Hockdruckleitung zu den Zylindern der Verbrennungskraftmaschine. Über die mindestens eine Hochdruckleitung wird eine Anzahl von Kraftstoffinjektoren versorgt, die jeweils eine einen Brennraum der Verbrennungskraftmaschine mit Kraftstoff versorgende Injektordüse enthalten. Die mindestens eine Hochdruckleitung umfasst Leitungsabschnitte, mit denen die einzelnen Kraftstoffinjektoren miteinander verbunden sind. Die Injektorkörper der Kraftstoffinjektoren fassen einen integrierten Speicherraum.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Brennstoffeinspritzventil zur intermittierenden Einspritzung von Brennstoff in den Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine und eine Vorrichtung zur intermittierenden Einspritzung von Brennstoff in eine Anzahl Brennräume einer Verbrennungskraftmaschine derart zu schaffen, dass Hochdruckbrennstoffleitungen auf besonders einfache Art und weise ausgebildet und an das Brennstoffeinspritzventil beziehungsweise die Brennstoffeinspritzventile angeschlossen werden können.
Diese Aufgabe wird mit einem Brennstoffeinspritzventil, welches die Merkmale des Anspruchs 1, und eine Vorrichtung, welche die Merkmale des Anspruchs 13 aufweist, gelöst.
Das erfindungsgemässe Brennstoffeinspritzventil zur intermittierenden Einspritzung von Brennstoff in den Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine weist ein vorzugsweise längliches und vorzugsweise wenigstens annähernd zylinderförmiges Ventilgehäuse auf, welches eine Längsachse definiert, und in welchem ein eine diskrete Speicherkammer aufweisender Hochdruckraum angeordnet ist. Dieser Hochdruckraum erstreckt sich in das Innere eines Düsenkörpers, welcher an einem längsseitigen Ende des Ventilgehäuses angeordnet und von diesem getragen ist. In einem vom Düsenkörper abgewandten Endbereich des Ventilgehäuses weist dieses einen Anschlussteil mit zwei Hochdruckanschlüssen auf. Diese definieren je ihre Anschlussachse und sind miteinander ungedrosselt als auch mit dem Hochdruckraum strömungsverbunden.
Erfindungsgemäss sind die zwei Hochdruckanschlüsse in einer gemeinsamen Anschlussfläche des Anschlussteils angeordnet, wobei sie gleich gerichtet sind und ihre Anschlussachsen parallel zueinander verlaufen.
In anderen Worten sind an die zwei Hochdruckanschlüsse von derselben Seite her Hochdruckbrennstoffleitungen anschliessbar.
Bevorzugt ist eine Verbindungsleitung vorhanden, welche im Ventilgehäuse ausgebildet ist und die Hochdruckanschlüsse miteinander und mit dem Hochdruckraum verbindet. Ein erster Abschnitt der Verbindungsleitung führt vom ersten Hochdruckanschluss zum Hochdruckraum. Ein zweiter Abschnitt der Verbindungsleitung zweigt vom ersten Abschnitt ab und verbindet diesen mit dem zweiten Hochdruckanschluss. Dadurch sind die Hochdruckanschlüsse über eine Leitung und nicht über den Hochdruckraum miteinander verbunden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Anschlussfläche eine Anschlussebene. Dies ermöglicht eine besonders einfache Ausgestaltung.
Besonders bevorzugt verläuft diese Anschlussebene rechtwinklig zur Längsachse des Brennstoffeinspritzventils. Die Hochdruckanschlüsse befinden sich dadurch - im eingebauten Zustand - auf einer dem Zylinderkopf der Verbrennungskraftmaschine abgewandten und somit frei zugänglichen Seite des Brennstoffeinspritzventils. Besonders bevorzugt bildet die Anschlussebene eine Stirnseite des Ventilgehäuses.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Anschlussachsen der beiden Hochdruckanschlüsse und die Längsachse des Ventilgehäuses parallel zueinander.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform liegen die Längsachse und die Anschlussachse in einer gemeinsamen Ebene, wobei besonders bevorzugt die Längsachse und eine der Anschlussachsen miteinander fluchten.
Eine besonders einfache Ausgestaltung sowohl des Brennstoffeinspritzventils als auch der Hochdruckbrennstoffleitungen ergibt sich, wenn die Hochdruckanschlüsse identisch ausgebildet sind.
Die Hochdruckanschlüsse weisen üblicherweise, konzentrisch zur Anschlussachse, eine vorzugsweise gegen das Gehäuseinnere sich konisch verjüngende Hochdruckdichtfläche für die Hochdruckbrennstoffleitungen auf.
In gewissen Einsatzgebieten für erfindungsgemässe Brennstoffeinspritzventile, insbesondere wenn sie in Schiffsmotoren eingesetzt werden, kann es notwendig sein, dass eine Leckageüberwachung stattfindet. Zu diesem Zweck weisen die Hochdruckanschlüsse, in radialer Richtung ausserhalb der Hochdruckdichtflächen, Leckageüberwachungsöffnungen auf, welche im Anschlussteil miteinander strömungsverbunden sind. In diesen Fällen sind die Hochdruckbrennstoffleitungen doppelwandig ausgebildet, wobei das Innenrohr der Führung des unter Hochdruck stehenden Brennstoffs und der Mantelraum zwischen dem Innenrohr und dem Aussenrohr der Leckageüberwachung dient. Der Mantelraum ist dann, im montierten Zustand, mit den Leckageüberwachungsöffnungen strömungsverbunden und das Innenrohr liegt dann mit seiner Dichtfläche an der Hochdruckdichtfläche dichtend an.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Brennstoffeinspritzventils weist der Düsenkörper einen Einspritzventilsitz auf, welcher mit dem Hochdruckraum strömungsverbunden ist. Durch den Düsenkörper hindurchgehende Düsenöffnungen befinden sich in bekannter Art und Weise im Bereich des Einspritzventilsitzes oder zentrisch von diesen in einer Düsenspitze. Mit dem Einspritzventilsitz wirkt ein insbesondere nadelförmig ausgebildetes Einspritzventilglied zusammen, welches im Ventilgehäuse in Richtung der Längsachse verstellbar angeordnet ist. Eine Druckfeder stützt sich am Einspritzventilglied ab und beaufschlagt dieses mit einer in Richtung gegen den Einspritzventilsitz gerichteten Schliesskraft. Andererseits stützt sich die Druckfeder an einer Führungshülse ab und drückt diese an eine Zwischenplatte dichtend an. Die Führungshülse zusammen mit einem in der Führungshülse geführten, am Einspritzventilglied ausgebildeten Steuerkolben grenzt einen Steuerraum gegen den Hochdruckraum ab. Eine Steuervorrichtung zur Steuerung der axialen Bewegung des Einspritzventilgliedes durch Veränderung des Drucks im Steuerraum weist ein Zwischenventil auf, dessen Zwischenventilglied in Offenstellung einen mit dem Hochdruckraum verbundenen Hochdruckdurchlass in den Steuerraum freigibt und in Schliessstellung den Steuerraum vom Hochdruckdurchlass abtrennt. Weiter trennt das, vorzugsweise pilzförmig ausgebildete Zwischenventilglied den Steuerraum von einem Ventilraum dauernd ab, wobei der Steuerraum und der Ventilraum einzig über einen Drosseldurchlass dauernd miteinander verbunden sind. Mittels einer elektrisch gesteuerten Aktuatoranordnung wird ein Pilotventil betätigt, welches den Ventilraum mit einem Niederdruckbrennstoffrücklauf verbindet beziehungsweise von diesem abtrennt.
Die Steuervorrichtung ist in bevorzugter Weise ausgebildet, wie dies im Dokument WO 2007/098621 A1 offenbart ist.
Die Aktuatoranordnung ist bevorzugt ausgebildet, wie dies aus dem Dokument WO 2008/046238 A2 bekannt ist.
Die betreffende Offenbarung in diesen Druckschriften sei hiermit durch Referenzname in die vorliegende Beschreibung aufgenommen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform gehört zum Hochdruckraum eine diskrete Speicherkammer. Diese erlaubt es, bei den Einspritzvorgängen den Druckabfall in Grenzen zu halten.
Weiter ist in bevorzugter Weise eine Drosselvorrichtung vorhanden, welche den Fluss des Brennstoffs von den Hochdruckanschlüssen in die Speicherkammer wenigstens annähernd ungehindert zulässt und in entgegengesetzter Richtung drosselt. Dies ermöglicht, dass jedem Brennstoffeinspritzventil während seines Einspritzvorgangs unter Hochdruck stehender Brennstoff sowohl aus der diskreten Speicherkammer anderer Brennstoffeinspritzventile als auch von einer Hochdruckfördereinrichtung (Hochdruckförderpumpe) zufliessen kann. Diesbezüglich wird ausdrücklich auf das Dokument WO 2007/009279 A1 verwiesen, aus welchem der Aufbau und die Funktionsweise sowie die Dimensionierung derartiger Brennstoffeinspritzventile und diskreten Speicherkammern (sowie deren Zusammenwirkung mit den Hochdruckbrennstoffleitungen) bekannt ist. Die betreffende Offenbarung sei durch Referenzname in die vorliegende Beschreibung aufgenommen.
Die Drosselvorrichtung ist vorzugsweise als Rückschlagventil ausgebildet, dessen Rückschlagventilglied mit einer Drosselbohrung versehen ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Anschlussteil einen Anschlusskörper auf oder ist durch diesen gebildet. Am Anschlusskörper sind die Hochdruckanschlüsse und die Verbindungsleitung ausgebildet, wobei die Verbindungsleitung die Hochdruckanschlüsse ungedrosselt miteinander und mit der diskreten Speicherkammer verbindet, welche in einem am Anschlusskörper anliegenden Speicherkörper des Ventilgehäuses ausgebildet ist. Bevorzugt sind weiter am Anschlusskörper ein Niederdruckbrennstoffrücklaufanschluss - welcher mit dem Niederdruckbrennstoffrücklauf verbunden ist - sowie ein Elektroanschluss angeordnet, welcher über eine elektrische Verbindungsleitung mit der Aktuatoranordnung verbunden ist. Bevorzugt liegt weiter am Speicherkörper ein Zwischenkörper an, in welchem die Aktuatoranordnung angeordnet ist. Überdies bevorzugt liegt am Zwischenkörper ein Ventilkörper des Ventilgehäuses an, welcher auf der dem Zwischenkörper abgewandten Seite den Düsenkörper trägt. Im Ventilgehäuse ist das Einspritzventilglied und die Steuervorrichtung angeordnet.
Diese Körper liegen bevorzugt der Reihe nach in Richtung der Längsachse aneinander an und sind vorzugsweise mittels Überwurfmuttern aneinander befestigt.
In bevorzugter Weise weisen die genannten Körper eine wenigstens annähernd kreiszylinderförmige Aussenkontur auf, wobei diese sich (absatzartig) vom Zwischenkörper bis zum Düsenkörper im Durchmesser verringern kann.
Bevorzugt weist das Ventilgehäuse, insbesondere der Anschlusskörper, wenigstens einen Befestigungsflansch auf, welcher in radialer Richtung gegen aussen vorsteht. Insbesondere sind zwei diametral gegenüber liegende Befestigungsflansche vorgesehen. Bevorzugt ist der Befestigungsflansch, beziehungsweise sind die Befestigungsflansche, mit einem Durchgangsloch versehen. Zum Befestigen des Brennstoffeinspritzventils am Zylinderkopf der Verbrennungskraftmaschine wird das Durchgangsloch von einer Spannschraube durchgriffen, welche sich dann mit ihrem Kopf am betreffenden Befestigungsflansch abstützt und andererseits in den Zylinderkopf eingewindet ist.
Besonders bevorzugt befindet sich der Befestigungsflansch, beziehungsweise befinden sich die Befestigungsflansche, in Richtung der Längsachse, zwischen dem Anschlussteil und dem Düsenkörper, insbesondere an einem in Richtung der Längsachse verlaufenden Schenkel des Anschlusskörpers.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur intermittierenden Einspritzung von Brennstoff in eine Anzahl Brennräume einer Verbrennungskraftmaschine weist pro Brennraum ein erfindungsgemässes Brennstoffeinspritzventil auf. Die Brennstoffeinspritzventile sind baugleich ausgebildet. An einen ersten der beiden Hochdruckanschlüsse eines ersten dieser Brennstoffeinspritzventile ist eine erste Hochdruckbrennstoffleitung - eine Brennstoffhochdruckspeiseleitung - angeschlossen, welche zur Speisung der Brennstoffeinspritzventile mit unter Hochdruck stehendem Brennstoff andererseits mit einer Hochdruckförderpumpe verbunden ist. An einen zweiten der beiden Hochdruckanschlüsse dieses ersten Brennstoffeinspritzventils ist eine zweite Hochdruckbrennstoffleitung angeschlossen, welche andererseits am ersten Hochdruckanschluss der beiden Hochdruckanschlüsse des nächst folgenden Brennstoffeinspritzventils angeschlossen ist. Diese zweite Hochdruckbrennstoffleitung bildet eine Brennstoffhochverbindungsleitung. Die Brennstoffeinspritzventile sind ungedrosselt miteinander und bevorzugt auch ungedrosselt mit der Hochdruckförderpumpe strömungsverbunden.
Sind nur zwei Brennstoffeinspritzventile vorhanden, ist der zweite Hochdruckanschluss des zweiten Brennstoffeinspritzventils mittels eines Stopfens verschlossen.
Ist jedoch mindestens ein weiteres Brennstoffeinspritzventil vorhanden, so ist an den zweiten Hochdruckanschluss des zweiten Einspritzventils eine weitere zweite Hochdruckbrennstoffleitung angeschlossen, die ihrerseits mit ihrem anderen Ende an den ersten Hochdruckanschluss des nachfolgenden Einspritzventils angeschlossen ist. Auf diese Art und Weise können eine Anzahl Brennstoffeinspritzventile über die Hochdruckbrennstoffleitungen ungedrosselt gespeist werden, wobei beim letzten der Reihe von Einspritzventilen der zweite Hochdruckanschluss mittels eines Stopfens verschlossen ist.
Bei einer derartigen Vorrichtung können einerseits alle Brennstoffeinspritzventile baugleich ausgeführt sein und sind diese auf einfache Art und Weise mit unter Hochdruck stehendem Brennstoff ungedrosselt belieferbar. Es kann auf ein grosses Speichervolumen, wie es als "Common Rail" bekannt ist, verzichtet werden. Dazu weist in bevorzugter Weise jedes Brennstoffeinspritzventil eine diskrete Speicherkammer und eine Drosselvorrichtung auf, wie sie weiter oben beschrieben sind. Die Funktionsweise, Ausführungsmöglichkeiten und die Dimensionierung sind im Dokument WO 2007/009279 A1 offenbart, um unter allen Betriebsbedingungen optimale Einspritzvorgänge zu ermöglichen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die zweite Hochdruckbrennstoffleitung beziehungsweise sind die zweiten Hochdruckbrennstoffleitungen mit in einer Ebene liegenden Krümmungen versehen - das heisst, dass die Mittellinie der zweiten Hochdruckbrennstoffleitung in der Ebene liegt. Derartige Hochdruckbrennstoffleitungen sind auf einfache Art und Weise herstellbar, und ermöglicht wird dies dadurch, dass die baugleich ausgebildeten Einspritzventile parallel zueinander angeordnet sind und deren Hochdruckanschlüsse in der gemeinsamen Anschlussfläche, bevorzugt in der Anschlussebene, liegen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform liegen sämtliche zweiten Hochdruckbrennstoffleitungen - das heisst deren Mittellinien - in einer einzigen Ebene, und besonders bevorzugt liegen die Längsachsen der Brennstoffeinspritzventile und deren Anschlussachsen in derselben einzigen Ebene, wie die zweiten Hochdruckbrennstoffleitungen. Sind die Brennstoffeinspritzventile äquidistant angeordnet, können alle zweiten Hochdruckbrennstoffleitungen baugleich ausgeführt werden.
Die vorliegende Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen rein schematisch:

Fig. 1: in Ansicht ein erfindungsgemässes Brennstoffeinspritzventil;
Fig. 2: das Einspritzventil gemäss Figur 1 in einem Schnitt entlang der Linie II-II der Figur 1;
Fig. 3: in gleicher Darstellung wie Figur 2, jedoch vergrössert, ein erster Abschnitt des Brennstoffeinspritzventils;
Fig. 4: in gleicher Darstellung wie Figur 2, jedoch vergrössert, einen zweiten Abschnitt des Brennstoffeinspritzventils;
Fig. 5: in Draufsicht einen zwei Brennkammern einer Verbrennungskraftmaschine gemeinsamen Zylinderkopf, in welchem pro Brennraum ein in den Figuren 1 bis 4 gezeigtes Einspritzventil montiert ist, sowie Hochdruckbrennstoffleitungen;
Fig. 6: in Ansicht die Brennstoffeinspritzventile sowie die Hochdruckbrennstoffleitungen gemäss Figur 5, ohne Zylinderkopf;
Fig. 7: in Draufsicht eine Hochdruckbrennstoffleitung;
Fig. 8: in einem Schnitt entlang der Linie VIII-VIII der Figur 7 die dort gezeigte Hochdruckbrennstoffleitung;
Fig. 9: ein Anschlussabschnitt, der in den Figuren 5 bis 8 gezeigten Hochdruckbrennstoffleitungen; und
Fig. 10: in perspektivischer Darstellung eine Befestigungshülse für die Hochdruckbrennstoffleitungen.

Das in der Zeichnung dargestellte Brennstoffeinspritzventil und die gezeigte Vorrichtung mit derartigen Einspritzventilen sind für eine Zündanlage für grosse Hubkolbenmotoren vorgesehen, welche mit Gas und/oder Diesel betrieben werden, auch so genannte "dual fuel" Motoren. Da es sich dabei um Motoren sehr grosser Leistung handelt, können die Injektoren eine grosse Baulänge aufweisen, wie dies in der Zeichnung dargestellt ist. Die Einspritzventile dienen sozusagen als Pilotventil zum Zünden der Hauptladung Brennstoff. Einspritzventile und Vorrichtungen der erfindungsgemässen Art können jedoch auch - bei Motoren kleinerer Leistung - zum Einspritzen der Hauptladung eingesetzt werden.
Wie dies den Figuren 1 und 2 entnehmbar ist, weist das erfindungsgemässe Brennstoffeinspritzventil 10 zur intermittierenden Einspritzung von unter sehr hohem Druck stehendem Brennstoff in den Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine ein Ventilgehäuse 12 auf, welches eine Längsachse 14 definiert und in welchem ein Hochdruckraum 16 vorhanden ist.
Das Ventilgehäuse 12 trägt an seinem einspritzseitigen Ende einen Düsenkörper 18, welcher einen mit dem Hochdruckraum 16 verbundenen Düsenraum begrenzt.
Im dem Düsenkörper 18 in Richtung der Längsachse 14 abgewandten Endbereich weist das Ventilgehäuse 12 einen Anschlussteil 20 auf, welcher einen Anschlusskopf 20' des Brennstoffeinspritzventils 10 bildet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Anschlussteil 20 durch einen Anschlusskörper 20' gebildet.
Am Anschlussteil 20 beziehungsweise Anschlusskopf 20' sind zwei gleich ausgebildete Hochdruckanschlüsse 22, 24 angeformt, welche je eine Anschlussachse 22' beziehungsweise 24' definieren. Die beiden Hochdruckanschlüsse 22, 24 sind gleich gerichtet und ihre Anschlussachsen 22', 24' verlaufen parallel zueinander.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel fluchtet die Anschlussachse 22' des ersten Hochdruckanschlusses 22 mit der Längsachse 14; letztere und die beiden Anschlussachsen 22' und 24' liegen in einer gemeinsamen Ebene 26, welche mit der Schnittebene II-II der Figur 1 und der Zeichnungsebene der Figur 2 zusammenfällt.
Die beiden Hochdruckanschlüsse 22, 24 sind durch eine am Anschlussteil 20 ausgebildete Verbindungsleitung 28, im Speziellen im Anschlusskopf 20', untereinander ungedrosselt und mit dem Hochdruckraum 16 verbunden.
Ein erster Abschnitt 28' der Verbindungsleitung 28 verbindet den ersten Hochdruckanschluss 22 mit dem Hochdruckraum 16. Von diesem ersten Abschnitt 28` zweigt ein zweiter Abschnitt 28" der Verbindungsleitung ab, welcher zum zweiten Hochdruckanschluss 24 führt. Die Verbindungsleitung 28 weist keine Drosseln auf; ebenso sind die Hochdruckanschlüsse 22, 24 ohne Drosseln ausgebildet.
Die beiden Hochdruckanschlüsse 22 und 24 sind in einer, im vorliegenden Fall eine Anschlussebene 30 bildenden Anschlussfläche 30' ausgebildet, welche, in Richtung der Längsachse 14 gesehen, die Stirnseite des Ventilgehäuses 12 bildet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel verläuft die Anschlussebene 30 rechtwinklig zur Längsachse 14 und somit auch rechtwinklig zu den Anschlussachsen 22', 24'.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der den Anschlussteil 20 bildende Anschlusskörper 20' L-förmig ausgebildet, wobei der in Richtung der Längsachse 14 verlaufende Schenkel 32 einen kreisförmigen Querschnitt aufweist und der dazu rechtwinklig verlaufende Anschlussschenkel 34 quaderförmig ausgebildet ist; letzterer bildet den Anschlusskopf 20'.
An einer Seitenfläche des Anschlussschenkels 34 ist ein Niederdruckbrennstoffrücklaufanschluss 36 angeordnet, und an einer rechtwinklig dazu verlaufenden Seitenfläche befindet sich ein in der Art einer Steckdose ausgebildeter Elektroanschluss 38.
Vom Schenkel 32 stehen diametral gegenüber in radialer Richtung gegen aussen Befestigungsflansche 40 ab, deren Durchgangslöcher 40' dazu bestimmt sind, von Spannschrauben 40'' durchgriffen zu werden, mittels welcher das Brennstoffeinspritzventil an einem Zylinderkopf 42 (siehe Figur 5) der Verbrennungskraftmaschine 44 befestigt wird.
An der den Hochdruckanschlüssen 22, 24 abgewandten Stirnseite des Schenkels 32 und somit des Anschlusskörpers 20' liegt ein kreiszylinderförmiger Speicherkörper 46 an, welcher mittels einer ersten Überwurfmutter 48 in dichter Anlage gehalten ist. Der Speicherkörper 46 bildet einen Teil des Ventilgehäuses 12.
An der dem Anschlusskörper 20' abgewandten Stirnseite des Speicherkörpers 46 liegt an diesem ein Zwischenkörper 50 des Ventilgehäuses 12 an. Seine Aussenkontur ist kreiszylinderförmig.
Auf der dem Speicherkörper 46 abgewandten Seite des Zwischenkörpers 50 liegt an diesem ein Ventilkörper 52 an. An diesem greift eine zweite Überwurfmutter 54 an, welche den Zwischenkörper 50 umfasst und andernends in ein Aussengewinde des Speicherkörpers 46 eingewindet ist. Mittels der zweiten Überwurfmutter 54 ist der Ventilkörper 52 am Zwischenkörper 50, und letzterer am Speicherkörper 46, in dichtender Anlage gehalten.
Am freien Ende des Ventilkörpers 52 liegt der Düsenkörper 18 an, welcher seinerseits mittels einer dritten Überwurfmutter 56 am Ventilkörper 52 dichtend befestigt ist.
Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass die Mittelachsen des Speicherkörpers 46, des Zwischenkörpers 50, des Ventilkörpers 52 und des Düsenkörpers 18 in der Längsachse 14 liegen.
Wie dies den Figuren 2 und 3 entnehmbar ist, sind die beiden Hochdruckanschlüsse 22, 24 durch im Querschnitt kreisförmige Ausnehmungen 58 im Anschlusskörper 20` konzentrisch zu den betreffenden Anschlussachsen 22`, 24' ausgebildet.
Die Hochdruckanschlüsse 22, 24, beziehungsweise die sie bildenden Ausnehmungen 58, weisen einen, nach einer Anfasung, an die Anschlussebene 30 anschliessenden, kreiszylinderförmigen ersten Abschnitt 60 auf. Die Mantelwand dieses ersten Abschnittes 60 dient als Niederdruckdichtfläche 60', wie dies später im Zusammenhang mit den Figuren 7 bis 10 erläutert ist.
Dem ersten Abschnitt 60 folgt, in Richtung gegen das Innere des Anschlusskörpers 20', eine sich konisch verjüngende Schulter, an welche ein kreiszylinderförmiger zweiter Abschnitt 62 anschliesst. Die Mantelwand dieses zweiten Abschnitts 62 ist als Innengewinde 62' ausgebildet.
Der ebene, rechtwinklig zur betreffenden Anschlussachse 22', 24' verlaufende Boden der Ausnehmung 58 ist mit 64 bezeichnet.
Weiter weist jeder der beiden Hochdruckanschlüsse 22, 24 eine vom Boden 64 ausgehende, sich konisch verjüngende Hochdruckdichtfläche 66 auf, deren Achse mit der betreffenden Anschlussachse 22', 24' zusammenfällt. Von der Hochdruckdichtfläche 66 des ersten Hochdruckanschlusses 22 verläuft konzentrisch zur Anschlussachse 22' und Längsachse 14 eine Längsbohrung 68 durch den Anschlusskörper 20' hindurch bis zu dessen, den Hochdruckanschlüssen 22, 24 abgewandten Stirnseite.
Von der Hochdruckdichtfläche 66 des zweiten Hochdruckanschlusses 24 verläuft in Richtung der Anschlussachse 24' eine Sacklochbohrung 70, welche in eine Querbohrung 72 mündet, welche ihrerseits in die Längsbohrung 68 mündet.
Die Querbohrung 72 verläuft rechtwinklig zur Längsachse 14 und den Anschlussachsen 22', 24' sowie in der Ebene 26. Sie ist von der den zweiten Hochdruckanschluss 24 näher gelegenen Seitenfläche 74 des Anschlussschenkels 34 her bis zur Längsbohrung 68 ausgebildet, wobei sie, in einem an die Seitenfläche 74 angrenzenden Endbereich einen grösseren Querschnitt aufweist, und stufenartig sich verjüngend, ausgebildet ist. Im innenliegenden Ende dieses Endbereichs ist eine Dichtkugel 76 angeordnet, welche mittels eines in den Endbereich eingewindeten und abgedichteten Andrückstopfens 78 derart gehalten ist, dass sie die Querbohrung 72 hochdruckmässig abdichtet. Zu diesem Zweck kann die Querbohrung 72 anschliessend an den Endbereich eine sich konisch verjüngende Dichtfläche aufweisen, gegen welche die Dichtkugel 76 gepresst wird.
Ein vom Hochdruckanschluss 22 zum Hochdruckraum 16 führender Abschnitt 68' der Längsbohrung 68 (entsprechend dem ersten Leitungsabschnitt 28'), die Sacklochbohrung 70 und die Querbohrung 72 (entsprechend dem zweiten Leitungsabschnitt 28") bilden die weiter oben erwähnte Verbindungsleitung 28.
Von einem um die Dichtkugel 76 herum verlaufenden Ringraum, auf der dem Andrückstopfen 78 zugewandten Seite, verläuft parallel zur Anschlussachse 24' eine Leckagelängsbohrung 80 zum Boden 64 des zweiten Hochdruckanschlusses 24, wo sie, in radialer Richtung gesehen, ausserhalb der betreffenden Hochdruckdichtfläche 66, in die Ausnehmung 58 mündet und dort eine Leckageüberwachungsöffnung bildet.
Weiter verlaufen vom Boden 64 der Ausnehmungen 58 der beiden Hochdruckanschlüsse 22, 24 von den einander zugewandten Seiten her Leckageschrägbohrungen 82, welche ineinander münden. Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass die hochdruckanschlussseitigen Mündungen der Leckageschrägbohrungen 82 in radialer Richtung ausserhalb der Hochdruckdichtflächen 66 liegen und ebenfalls Leckageüberwachungsöffnungen bilden.
An dieser Stelle sei erwähnt, dass Leckagebohrungen, wie die Leckagelängsbohrung 80 und Leckageschrägbohrungen 82, nicht notwendig sind, falls auf eine Leckageüberwachung verzichtet wird. Die Funktionsweise der Leckageüberwachung wird weiter unten im Zusammenhang mit den Figuren 7 bis 10 näher erläutert. Die Leckagelängsbohrung 80 im gezeigten Ausführungsbeispiel dient der Überwachung der Abdichtung der Verbindungsleitung 28 mittels der Dichtkugel 76.
Der Speicherkörper 46 weist eine von der im montierten Zustand dem Anschlusskörper 20' zugewandten Stirnseite her gefertigte Sacklochbohrung zum Querschnitt der Verbindungsleitung grösseren Durchmessers auf. Im gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt dieser Durchmesser ca. 1/3 des Aussendurchmessers des kreiszylinderförmigen Speicherkörpers 46. Die Sacklochbohrung dient der Bildung einer diskreten Speicherkammer 84 für den unter Hochdruck stehenden Brennstoff. Von der im Anschlusskörper 20' abgewandten Stirnseite des Speicherkörpers 46 verläuft, bezüglich der Längsachse 14 schräg verlaufend, eine Verbindungsbohrung 86 zum Boden der Speicherkammer 84.
In einem dem Anschlusskörper 20' zugewandten Endabschnitt weist die Sacklochbohrung einen grösseren Durchmesser auf, um eine Schulter zum Abstützen eines Ventilträgers 88 eines Rückschlagventils 90 abzustützen. Der Rückschlagventilsitz 92 ist durch einen ringförmigen, um die Mündung der Verbindungsleitung 28 herum verlaufenden Teil der dem Speicherkörper 46 zugewandten Stirnseite des Anschlusskörpers 20' gebildet. Mit dem Rückschlagventilsitz 92 arbeitet ein plattenförmig ausgebildeter Rückschlagventilkörper 94 zusammen, welcher mittig, auf der Längsachse 14, eine durchgehende Drosselbohrung 96 aufweist.
Der Rückschlagventilkörper 94 wird mittels einer als Druckfeder ausgebildeten Schliessfeder 98, welche sich andernends am Ventilträger 88 abstützt, mit einer in Schliessstellung des Rückschlagventils 90 gerichteten Schliesskraft beaufschlagt.
Zentrisch durch den Ventilträger 88 hindurch verläuft ein Durchlass 100 wenigstens annähernd gleichen Querschnitts wie die Verbindungsleitung 28. Im Übrigen schliesst der Ventilträger 88 die Speicherkammer 84 in axialer Richtung zum Anschlusskörper 20' hin ab.
Das Rückschlagventil 90, das eine Drosselvorrichtung bildet, lässt den Fluss von Hochdruckbrennstoff von den Hochdruckanschlüssen 22, 24 in die Speicherkammer 84 wenigstens annähernd ungehindert zu und drosselt den Fluss in entgegengesetzter Richtung.
Sind mehrere Brennstoffeinspritzventile 10 mittels Hochdruckbrennstoffleitungen 164, 164' miteinander und mit einer Brennstoffhochdruckpumpe 166 verbunden, wie dies in den Figuren 5 und 6 gezeigt und weiter unten näher beschrieben ist, ist die Drosselwirkung des Rückschlagventils 90 derart ausgelegt, dass jedem Brennstoffeinspritzventil 10 während eines Einspritzvorgangs Hochdruckbrennstoff aus den Speicherkammern 86 anderer Brennstoffeinspritzventile 10, aus den Brennstoffhochdruckleitungen 164, 164' und von der Hochdruckfördereinrichtung 166 zufliesst. Diese Funktionsweise ist im Dokument WO 2007/009279 A1 ausführlich und auch im Dokument WO 2009/033304 A1 beschrieben. Es wird ausdrücklich auf diese Dokumente verwiesen.
Am Ventilträger 88 ist weiter ein Filter 102, im vorliegenden Fall ein becherförmiger Lochfilter, befestigt, welcher vom Ventilträger 88 in das Innere der Speicherkammer 84 vorsteht und in welchem der Durchlass 100 durch den Ventilträger 88 mündet. Der Filter 102 und das Rückschlagventil 90 können unterschiedlich ausgebildet sein, bevorzugte Ausführungsformen gehen aus dem Dokument WO 2009/033304 A1 hervor.
Der Filter 102 verhindert, dass Festpartikel in den Hochdruckraum 16 eindringen und die Funktion des Brennstoffeinspritzventils 10 beeinträchtigen können.
Weiter verläuft durch die die Speicherkammer 84 begrenzende Wand des Speicherkörpers 46 in Längsrichtung hindurch ein Kanal 104. Ein entsprechender Kanal ist auch am Anschlusskörper 20' ausgebildet, welcher mit dem Kanal 104 fluchtet und zum Elektroanschluss 38 führt. Von diesem führt eine elektrische Steuerleitung 106 durch den Kanal 104 im Anschlusskörper 20' und Speicherkörper 46 zu Anschlusskontakten 108, welche im montiertem Zustand in den Kanal 104 hineinragen.
Schlussendlich weist der Speicherkörper 46 einen zur dem Anschlusskörper 20' abgewandten und dem Zwischenkörper 50 zugewandten Stirnseite hin offene Ausnehmung auf, in welcher eine Druckfeder 110 angeordnet ist. Diese dient dem Festhalten einer elektrisch gesteuerten Aktuatoranordnung 112, in einer entsprechenden Ausnehmung im Zwischenkörper 50. Die Aktuatoranordnung 112 ist mit den Anschlusskontakten 108 und über diese und die elektrische Steuerleitung 106 mit dem Elektroanschluss 38 elektrisch verbunden.
Derartige Aktuatoranordnungen 112 sind allgemein bekannt und im vorliegenden Fall derart ausgebildet, wie in Figur 5 des Dokuments WO 2008/046238 A2 gezeigt und ausführlich beschrieben. Auch die unterschiedlich ausgebildeten Aktuatoranordnungen, wie sie im genannten Dokument offenbart werden, können im vorliegenden Brennstoffeinspritzventil 10 eingesetzt werden. Bezüglich Aufbau und Funktionsweise wird ausdrücklich auf das Dokument WO 2008/046238 A verwiesen.
Im in den Figuren 2, 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Aktuatoranordnung 112 in einer Aktuatoraufnahmeausnehmung 113 des Zwischenkörpers 50 aufgenommen, welche, bezüglich der Längsachse 14, seitlich versetzt angeordnet ist. Dies verschafft Platz für eine weitere Verbindungsbohrung 86', welche mit der Verbindungsbohrung 86 strömungsverbunden ist und parallel zur Längsachse 14 durch den Zwischenkörper 50 hindurch verläuft.
Die Aktuatoranordnung 112 weist einen Betätigungsschaft 114 auf, welcher mittels einer Aktuatorfeder 116 in Schliessrichtung eines Pilotventils 118 vorgespannt und entgegen der Kraft der Aktuatorfeder 116 mittels eines Elektromagneten 120 in Öffnungsrichtung des Pilotventils 118 bewegbar ist. Der Elektromagnet 120 wird von einer elektrischen Steuerung her angesteuert, welche die Steuersignale an den Elektroanschluss 38 liefert.
Vom Boden der Aktuatoraufnahmeausnehmung 113 des Zwischenkörpers 50 verläuft durch diesen hindurch ein Durchlass, in welchem ein Pilotventilglied 122 in axialer Richtung verschiebbar aufgenommen ist. Dieses wird mittels des Betätigungsschafts 114 betätigt.
Vom Bodenbereich der Aktuatoraufnahmeausnehmung 113 verläuft durch den Zwischenkörper 50, dann den Speicherkörper 46 und den Anschlusskörper 20` zum Niederdruckbrennstoffrücklaufanschluss 36 ein gestrichelt angedeuteter Niederdruckbrennstoffrücklauf 123. Der bei geöffnetem Pilotventil 118 ausfliessende Brennstoff wird damit zu einem Brennstoffrücklaufsammelbehälter geführt, wie dies allgemein bekannt ist.
Wie dies insbesondere in der Figur 4 dargestellt ist, weist der Ventilkörper 52 eine im Querschnitt kreisförmige, mehrfach abgestufte, in axialer Richtung durchgehende und zu dieser konzentrische Ventilkörperausnehmung 124 auf, in welcher ein nadelförmiges Einspritzventilglied 126 in axialer Richtung verschiebbar sowie eine hydraulische Steuervorrichtung 128 zur Steuerung der Bewegung des Einspritzventilgliedes 126 in bekannter Art und Weise aufgenommen sind.
Das Einspritzventilglied 126 ragt in den becherförmig ausgebildeten Düsenkörper 18 hinein und wirkt dort in bekannter Art und Weise mit einem Einspritzventilsitz 130 zusammen, um durchgehende Düsenöffnungen 132 mit dem Hochdruckraum 16 zu verbinden beziehungsweise von diesem abzutrennen. Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass zwischen dem Einspritzventilglied 126 und dem Ventilkörper 52 sowie dem Düsenkörper 18 ein Spalt vorhanden ist, damit der unter Hochdruck stehende Brennstoff verlustarm dem Einspritzventilsitz 130 und den Düsenöffnungen 132 zufliessen kann.
Eine Druckfeder 134 stützt sich einerseits in bekannter Art und Weise am Einspritzventilglied 126 ab und beaufschlagt dieses mit einer in Richtung gegen den Einspritzventilsitz 130 gerichteten Schliesskraft. Andererseits stützt sich die Druckfeder 134 an einer Führungshülse 136 ab, welche dadurch an eine Zwischenplatte 138 dichtend angedrückt wird.
Im diesseitigen Endbereich ist das Einspritzventilglied als Steuerkolben 140 ausgebildet, welcher in der Führungshülse 136 in enger Gleitpassung geführt ist. Der Steuerkolben, zusammen mit der Führungshülse, grenzen einen Steuerarm 142 gegen den Hochdruckraum 16 ab.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird das nadelförmige Einspritzventilglied 122 einerseits an der Führungshülse 136 und andererseits mit in radialer vorstehenden Führungslippen am Düsenkörper 18 geführt.
Zur Steuerung der Bewegung des Einspritzventilgliedes 126 in axialer Richtung wird mittels einer hydraulischen Steuervorrichtung 128 der Druck im Steuerraum 142 verändert.
Die Steuervorrichtung 128 weist ein Zwischenventil 145 mit einem Zwischenventilglied 146 auf, welches in Offenstellung einen an der Zwischenplatte 138 ausgebildeten Hochdruckdurchlass 148, welcher vom Hochdruckraum 16 in den Steuerraum 142 führt, freigibt und in Schliessstellung, um den Steuerraum 142 vom Hochdruckraum 116 abzutrennen, verschliesst.
Weiter trennt das Zwischenventilglied 146 den Steuerraum 142 von einem Ventilraum 150 permanent ab, mit der Ausnahme eines Drosseldurchlasses 152, über welchem der Steuerraum 142 mit dem Ventilraum 150 dauernd über einen kleinen Strömungsquerschnitt miteinander verbunden sind.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Zwischenventilglied 146 pilzförmig ausgebildet, wobei der Stamm in Gleitpassung in einen Durchlass der Zwischenplatte 138 geführt ist und der im Steuerraum 142 angeordnete Pilzkopf in Schliessstellung an der Zwischenplatte 138 anliegt, um die in diesem Bereich angeordnete Mündung des Hochdruckdurchlasses 148 zu verschliessen. Ist der Pilzkopf von der Zwischenplatte 138 abgehoben, kann der Brennstoff zwischen diesem und der Führungshülse 136 hindurch in den Steuerraum 142 hineinfliessen.
Auf der dem Steuerraum 142 abgewandten Seite liegt die Zwischenplatte 138 an einer weiteren Zwischenplatte 154 dichtend an, welche mittels eines Positionierstifts 156 in vordefinierter Drehlage im Ventilgehäuse 112 gehalten ist und welche, zusammen mit der Zwischenplatte 138 und dem Zwischenventilglied 146 beziehungsweise dem Pilzstamm davon, den Ventilraum 150 begrenzt.
In Flucht mit der Achse der Aktuatoranordnung 112 weist die weitere Zwischenplatte 154 einen Auslassdurchlass 158 auf, welcher vom Ventilraum 150 in Richtung zur Aktuatoranordnung 112 stufenartig verjüngend ausgebildet ist.
Der Auslassdurchlass 158 ist mittels des von der Aktuatoranordnung 112 gesteuerten Pilotventilglieds 122 verschliessbar beziehungsweise zum Niederdruckbrennstoffrücklauf 123 hin freigebbar. Die weitere Zwischenplatte 154 bildet mit einem um die Mündung des Auslassdurchlasses 158 herum verlaufenden Ringbereich einen mit dem Pilotventilglied 122 zusammenwirkenden Pilotventilsitz des Pilotventils 118.
Der detaillierte Aufbau und die Funktionsweise von Brennstoffeinspritzventilen 10 mit einer derartigen Steuervorrichtung 128, mit dem Pilotventil 118 und der Aktuatoranordnung 112, ist in den Druckschriften WO 2007/098621 A und WO 2008/046238 A ausführlich beschrieben. Die in diesen Dokumenten offenbarten anderen Ausführungsformen sind ebenfalls im erfindungsgemässen Brennstoffeinspritzventil 10 einsetzbar.
Figur 5 zeigt einen Teil einer Vorrichtung zur intermittierenden Einspritzung von Brennstoff in eine Anzahl Brennräume einer Verbrennungskraftmaschine 44. Von dieser ist in der Figur 5 nur ein zwei Brennräumen zugeordneter Zylinderkopf 42 gezeigt. In bekannter Art und Weise weist der Zylinderkopf 42 pro Brennraum einen Brennstoffeinspritzventilaufnahmedurchlass auf, in welchem je ein Brennstoffeinspritzventil 10, wie es in den Figuren 1 bis 4 gezeigt und weiter oben beschrieben ist, eingesetzt ist.
Mittels Spannschrauben 40" sind die Einspritzventile 10 am Zylinderkopf 42 befestigt.
Mit ihrem Anschlussteil 20 beziehungsweise Anschlusskörper 20' stehen die Einspritzventile 10 über den Zylinderkopf 42 vor und die Hochdruckanschlüsse 22, 24 befinden sich auf der den Zylinderkopf 42 abgewandten Anschlussebene 30 und sind somit frei zugänglich.
Eine erste Hochdruckbrennstoffleitung 164 bildet eine Brennstoffhochdruckspeiseleitung und ist einerseits an eine Hochdruckförderpumpe 166 und andererseits an den ersten Hochdruckanschluss 22 eines ersten Einspritzventils 10 der Reihe von Einspritzventilen angeschlossen.
An dem zweiten Hochdruckanschluss 24 dieses Brennstoffeinspritzventils 10 ist eine zweite Hochdruckbrennstoffleitung 164' angeschlossen, welche andererseits an den ersten Hochdruckanschluss 22 des nächst folgenden Brennstoffeinspritzventils 10 angeschlossen ist.
In den Figuren 5 und 6 ist eine weitere zweite Hochdruckbrennstoffleitung 164' gezeigt, welche den zweiten Hochdruckanschluss 24 des zweiten Brennstoffeinspritzventils 10 mit dem ersten Hochdruckanschluss 22 eines nicht gezeigten, nächst folgenden Brennstoffeinspritzventils 10 verbindet.
Die zweiten Hochdruckbrennstoffleitungen bilden Brennstoffhochdruckverbindungsleitungen.
Beim letzten der Reihe von Einspritzventilen 130 ist der zweite Hochdruckanschluss 24 mittels eines Stopfens verschlossen.
Figur 6 zeigt dieselbe Anordnung von Brennstoffeinspritzventilen 10 und Hochdruckbrennstoffleitungen 164, 164', wie Figur 5, jedoch ohne Zylinderkopf 42.
Bevorzugt liegen, wie im gezeigten Ausführungsbeispiel, die Längsachsen 14 der Brennstoffeinspritzventile 10 der Reihe von Brennstoffeinspritzventilen 10, als auch deren Anschlussachsen 22', 24' der Hochdruckanschlüsse 22, 24 in der gemeinsamen Ebene 26.
Weiter liegen im gezeigten Ausführungsbeispiel die Mittellinien 168 der zweiten Hochdruckbrennstoffleitungen 164', welche Brennstoffhochdruckverbindungsleitungen bilden, ebenfalls in derselben Ebene 26. Im gezeigten Ausführungsbeispiel trifft dies auch für die erste Hochdruckbrennstoffleitung 164 zu.
Die Anschlussebenen 30 aller miteinander verbundenen Brennstoffeinspritzventile 10 liegen ebenfalls in einer Ebene.
Der Vorteil dieser Anordnung liegt darin, dass die zweiten Hochdruckbrennstoffleitungen 164', und im vorliegenden Fall auch die erste Hochdruckbrennstoffleitung 164, nur je zwei in der Ebene 26 liegende 90°-Bogen aufweisen müssen und auf einfache Art und Weise montierbar und demontierbar sind.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Hochdruckbrennstoffleitungen 164, 164' zur Überwachung von allfälliger Leckage doppelwandig ausgebildet, wie dies aus den Figuren 7 und 8 hervorgeht. Ein Innenrohr 170 ist zur Führung des unter sehr hohem Druck stehenden Brennstoffs bestimmt. Es weist an beiden Enden eine sich zum freien Ende hin konisch verjüngende, in radialer Richtung aussen liegende Hochdruckdichtfläche 172 auf, welche im montierten Zustand dazu bestimmt ist, mit der Hochdruckdichtfläche 66 des betreffenden Hochdruckanschlusses 22, 24 zusammenzuwirken.
Das Innenrohr 170 verläuft innerhalb eines (dünnwandigen) Aussenrohres 174, wobei zwischen dem Aussenrohr 174 und dem Innenrohr 170 ein Leckagerückführspalt 176 vorhanden ist.
An ihren beiden Enden weisen die Hochdruckbrennstoffleitungen 164, 164' eine Anschlussmutter 178 auf; diesbezüglic0h wird auch auf die Figuren 9 und 10 verwiesen.
Die Anschlussmutter 178 ist in einem dem freien Ende der Hochdruckbrennstoffleitung 164, 164' zugewandten Endbereich mit einem Aussengewinde 180 versehen, welche dazu bestimmt ist, in das Innengewinde 62' des zweiten Abschnitts 62 des betreffenden Hochdruckanschlusses 22, 24 eingewindet zu werden.
Weiter weist die Anschlussmutter 178 eine in radialer Richtung aussen offene Umfangsnut auf, in welche ein O-Ring 182 eingesetzt ist, welcher im montierten Zustand mit der Dichtfläche 60' im ersten Abschnitt 60 des betreffenden Hochdruckanschlusses 22, 24 zusammenwirkt, um das Innere der Ausnehmung 58 gegen die Umgebung hin abzudichten.
Weiter weist die Anschlussmutter 178 einen in axialer Richtung durch sie hindurch verlaufenden Mutterdurchlass 184 auf, durch welchen hindurch das Innenrohr 170 unter Bildung eines Spalts 186 hindurch verläuft. In seinen beidseitigen Endbereichen ist der Mutterdurchlass 184 im Durchmesser grösser ausgebildet. In dem dem Aussengewinde 180 abgewandten ersten Endbereich 190 greift das Aussenrohr 174 ein, an dessen Aussenseite ein weiterer O-Ring 182' dichtend anliegt, welcher andererseits in einer innen liegenden Umfangsnut der Anschlussmutter 178 aufgenommen ist.
In dem freien Ende der Hochdruckbrennstoffleitung 64, 64' zugewandten zweiten Endbereich 190' ist eine Befestigungshülse 192 angeordnet, deren Aufbau besonders gut aus Figur 10 hervorgeht. Sie weist in axialer Richtung in einem Mittenabschnitt ein Innengewinde 194 auf, mittels welchem sie auf ein entsprechendes Aussengewinde des Innenrohres 170 aufgewindet ist. In ihrem dem freien Ende der Hochdruckbrennstoffleitung 164, 164' abgewandten Endbereich weist die Befestigungshülse 194 vier kreuzweise gegenüberliegende, in radialer Richtung durchgehende nutenförmige Leckageausnehmungen 196 auf. Hier ist die Befestigungshülse 192 aussenseitig mit einer Konusverjüngung 198 versehen, welche mit einer entsprechenden Konusstützfläche 200 am Mutterdurchlass 184 zusammenwirkt.
Im montierten Zustand wird die Hochdruckdichtfläche 172 des Innenrohres 170 mittels der Anschlussmutter 178 über die Befestigungshülse 192 in dichter Anlage an der Hochdruckdichtfläche 66 des betreffenden Hochdruckanschlusses 22, 24 gehalten. Sollte die von den beiden Dichtflächen 66 und 172 gebildete Dichtung lecken, kann der Leckagebrennstoff durch die Leckageausnehmungen 196 in den radial aussen von der Anschlussmutter 178 begrenzten Spalt 186 gelangen. Dieser ist mit dem Leckagerückführspalt 176 zwischen dem Innenrohr 170 und dem Aussenrohr 174 strömungsverbunden. Sollte das Innenrohr 170 selber lecken, wird auch der betreffende Leckagebrennstoff im Aussenrohr 174 aufgefangen.
Weiter sind in den Anschlussteilen 20 mittels der Leckageschrägbohrungen 182 die Spalte 186 und somit die Leckagerückführspalte 176 der Hochdruckbrennstoffleitungen 164, 164' miteinander strömungsverbunden. In diese Verbindung hinein führt auch die Leckagelängsbohrung 80, wodurch über einfache Art und Weise eine allfällige Leckage von Brennstoff festgestellt werden kann. Ein einziger Leckagesensor, welcher vorzugsweise am Anfang oder am Ende des Leitungssystems angeordnet ist, reicht somit aus, die gesamte Vorrichtung auf Leckage zu überwachen.
In bekannter Art und Weise werden die Brennstoffeinspritzventile 10 in einer vorgegebenen Reihenfolge nacheinander für eine Einspritzung von unter sehr hohem Druck stehendem Brennstoff angesteuert. Im Ruhezustand sind das Pilotventil 180 in Schliess- und das Zwischenventil 145 in Offenstellung und liegt das Einspritzventilglied 126 dichtend am Einspritzventil 130 an.
Zum Auslösen eines Einspritzvorgangs wird die Aktuatoranordnung 112 des betreffenden Brennstoffeinspritzventils 10 elektrisch erregt, wodurch das Pilotventilglied 122 frei gegeben wird. In Folge des im Ventilraum 150 anstehenden Hochdrucks wird das Pilotventilglied 122 von seiner Anlage an der weiteren Zwischenplatte 154 abgehoben, wonach Brennstoff aus dem Ventilraum 150 in den Niederdruckbrennstoffrücklauf 123 abfliesst. In Folge der dadurch entstehenden Druckdifferenz zwischen dem Druck im Steuerraum 142 und im Ventilraum 150 wird das Zwischenventil 145 geschlossen, so dass in den Steuerraum 142 kein unter Hochdruck stehender Brennstoff aus dem Hochdruckraum 16 nachfliessen kann. Durch das Ausfliessen von Brennstoff aus dem Steuerraum durch die Drosselbohrung 96 in den Ventilraum sinkt der Druck im Steuerraum 142, was zum Abheben des Einspritzventilgliedes 126 ab dem Einspritzventilsitz 130 führt. Dadurch wird unter Hochdruck stehender Brennstoff durch die Düsenöffnungen 132 in den Brennraum eingespritzt.
Zur Beendigung des Einspritzvorgangs wird die Aktuatoranordnung 112 entregt, was zur Schliessung des Pilotventils 118 führt. Dadurch steigt im Ventilraum 150 der Druck, indem durch die Drosselbohrung 96 aus dem Steuerraum 142 Brennstoff hinein fliessen kann. Diese Druckerhöhung hat zur Folge, dass das Zwischenventil 145 öffnet und das Nachfliessen von unter Hochdruck stehendem Brennstoff aus dem Hochdruckraum 16 in den Steuerraum 142 frei gibt. Dies führt zu einer raschen Druckerhöhung im Steuerraum 142, was zur Bewegung des Einspritzventilglieds 162 auf den Einspritzventilsitz 130 zu und die Beendigung des Einspritzvorgangs führt.
Während des Einspritzvorgangs sinkt der Druck im Hochdruckraum 16. In Folge der diskreten Speicherkammern 84 und des mit der Drosselbohrung 96 versehenen Rückschlagventils 90 kann nun während eines Einspritzvorgangs Brennstoff von der Hochdruckförderpumpe 166, den Hochdruckbrennstoffleitungen 164, 164' und weiteren Brennstoffeinspritzventilen 10 in das einspritzende Brennstoffeinspritzventil 10 nachfliessen. Dies gewährleistet optimale Einspritzvorgänge bei kleineren diskreten Speicherkammern 46 und somit wenig Raum beanspruchenden Brennstoffeinspritzventilen 10, ohne dass eine grosse Speicherkammer in der Form eines "Common Rail" vorhanden ist.
Die Hochdruckanschlüsse 22, 24 können, im Unterschied zu der in den Figuren 2, 3, 5 und 6 gezeigten Ausführungsform, auch derart angeordnet sein, dass ihre Anschlussachsen 22', 24' mit einer von der Längsachse 14 definierten Längsrichtung einen Winkel von 90° oder einen zwischen 0° und 90° liegenden Winkel einschliessen.

Claims

Brennstoffeinspritzventil zur intermittierenden Einspritzung von Brennstoff in den Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine, mit einem einen Hochdruckraum (16) mit einer diskreten Speicherkammer (84) aufweisenden und eine Längsachse (14) definierenden Ventilgehäuse (12), welches einerseits einen mit dem Hochdruckraum (16) verbundenen Düsenkörper (18) trägt und andererseits einen Anschlussteil (20) mit zwei, je eine Anschlussachse (22', 24') definierenden, mit dem Hochdruckraum (16) und ungedrosselt miteinander verbundenen Hochdruckanschlüssen (22, 24) für Hochdruckbrennstoffleitungen (164, 164') aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckanschlüsse (22, 24) in einer gemeinsamen Anschlussfläche (30') des Anschlussteils (20) derart angeordnet sind, dass sie gleichgerichtet sind und ihre Anschlussachsen (22', 24') parallel verlaufen, wobei jeder der beiden Hochdruckanschlüsse (22, 24) eine von einem Boden (64) des betreffenden Hochdruckanschlusses (22, 24) ausgehende, sich konisch verjüngende Hochdruckdichtfläche (66) aufweist, deren Achse mit der betreffenden Anschlussachse (22', 24') zusammenfällt, von der Hochdruckdichtfläche (66) des ersten Hochdruckanschlusses (22) konzentrisch zu dessen Anschlussachse (22') und zur Längsachse (14) eine Längsbohrung (68) durch einen den Anschlussteil (20) bildenden Anschlusskörper (20') hindurch bis zu dessen, den Hochdruckanschlüssen (22, 24) abgewandten Stirnseite verläuft, von der Hochdruckdichtfläche (66) des zweiten Hochdruckanschlusses (24) in Richtung dessen Anschlussachse (24') eine Sacklochbohrung (70) verläuft, welche in eine Querbohrung (72) mündet, welche ihrerseits in die Längsbohrung (68) mündet, und die Längsbohrung (68), die Sacklochbohrung (70) und die Querbohrung (72) eine Verbindungsleitung (28) bilden.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Drosselvorrichtung (90), welche den Fluss des Brennstoffs von den Hochdruckanschlüssen (22, 24) in die diskrete Speicherkammer (84) wenigstens annähernd ungehindert zulässt und in entgegengesetzter Richtung drosselt.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselvorrichtung (90) als Rückschlagventil (90) ausgebildet ist, dessen Rückschlagventilglied mit einer Drosselbohrung (96) versehen ist.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass an der den Hochdruckanschlüssen (22, 24) abgewandten Stirnseite des Anschlusskörpers (20') ein kreiszylinderförmiger Speicherkörper (46) anliegt, welcher mittels einer ersten Überwurfmutter (48) in dichter Anlage am Anschlusskörpers (20') gehalten ist, der Speicherkörper (46) eine von der im montierten Zustand dem Anschlusskörper (20') zugewandten Stirnseite her gefertigte Sacklochbohrung grösseren Durchmessers zum Querschnitt der Verbindungsleitung (28) aufweist, die Sacklochbohrung der Bildung der diskreten Speicherkammer (84) für den unter Hochdruck stehenden Brennstoff dient, von der im Anschlusskörper (20') abgewandten Stirnseite des Speicherkörpers (46), bezüglich der Längsachse (14) schräg verlaufend, eine Verbindungsbohrung (86) zum Boden der Speicherkammer (84) verläuft, die Sacklochbohrung in einem dem Anschlusskörper (20') zugewandten Endabschnitt einen grösseren Durchmesser aufweist, um eine Schulter zum Abstützen eines Ventilträgers (88) des Rückschlagventils (90) zu bilden, ein Rückschlagventilsitz (92) durch einen ringförmigen, um die Mündung der Verbindungsleitung (28) herum verlaufenden Teil der dem Speicherkörper (46) zugewandten Stirnseite des Anschlusskörpers (20') gebildet ist, und mit dem Rückschlagventilsitz (92) ein plattenförmig ausgebildeter, das Rückschlagventilglied bildender Rückschlagventilkörper (94) zusammenwirkt, welcher mittig, auf der Längsachse (14), die durchgehende Drosselbohrung (96) aufweist.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückschlagventilkörper (94) mittels einer als Druckfeder ausgebildeten Schliessfeder (98), welche sich andernends am Ventilträger (88) abstützt, mit einer in Schliessstellung des Rückschlagventils (90) gerichteten Schliesskraft beaufschlagt ist.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zentrisch durch den Ventilträger (88) hindurch ein Durchlass (100) wenigstens annähernd gleichen Querschnitts wie die Verbindungsleitung (28) verläuft und der Ventilträger (88) die Speicherkammer (84) in axialer Richtung zum Anschlusskörper (20') hin abschliesst.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussfläche (30') eine Anschlussebene (30) ist.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussebene (30) rechtwinklig zur Längsachse (14) verläuft.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckanschlüsse (22, 24) gleich ausgebildet sind.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckanschlüsse (22, 24) mittig die konische Anschlussdichtfläche (66) für die Hochdruckbrennstoffleitungen (164, 164') und, in radialer Richtung ausserhalb der Anschlussdichtflächen (66), miteinander verbundene Leckageüberwachungsöffnungen (82) aufweisen.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkörper (18) einen mit dem Hochdruckraum (16) verbundenen Einspritzventilsitz (130) aufweist, mit welchem ein im Ventilgehäuse (12) in Richtung der Längsachse (14) verstellbar angeordnetes Einspritzventilglied (126) zusammenwirkt, eine Druckfeder (134) sich einerseits an Einspritzventilglied (126) abstützt und dieses mit einer in Richtung gegen den Einspritzventilsitz (130) gerichteten Schliesskraft beaufschlagt und sich andererseits an einer Führungshülse (136) abstützt und dabei die Führungshülse (136) an eine Zwischenplatte (138) dichtend andrückt, die Führungshülse (136) zusammen mit einem in der Führungshülse (136) geführten Steuerkolben (140) des Einspritzventilglieds (126) einen Steuerraum (142) gegen den Hochdruckraum (16) abgrenzt, eine Steuervorrichtung (128) zur Steuerung der axialen Bewegung des Einspritzventilglieds (126) durch Veränderung des Drucks im Steuerraum (142) ein Zwischenventil (145) aufweist, dessen Zwischenventilglied (146) in Offenstellung einen mit dem Hochdruckraum (16) verbundenen Hochdruckdurchlass (148) in den Steuerraum (142) freigibt und in Schliessstellung den Steuerraum (142) vom Hochdruckdurchlass (148) abtrennt sowie den Steuerraum (142) von einem Ventilraum (150) dauernd - bis auf einen Drosseldurchlass (152) - abtrennt, und mittels einer elektrisch betätigten Aktuatoranordnung (112) der Ventilraum (150) mit einem Niederdruckbrennstoffrücklauf (123) verbindbar und von diesem abtrennbar ist.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass am Anschlusskörper (20') ein Niederdruckbrennstoffrücklaufanschluss (36) sowie ein mit der Aktuatoranordnung (112) verbundener Elektroanschluss (38) angeordnet sind, am Speicherkörper (46) ein Zwischenkörper (50) des Ventilgehäuses (12) anliegt, in welchem die Aktuatoranordnung (112) angeordnet ist, und am Zwischenkörper (50) ein Ventilkörper (52) des Ventilgehäuses (12) anliegt, welcher andererseits den Düsenkörper (18) trägt und in welchem das Einspritzventilglied (126) und die Steuervorrichtung (128) angeordnet sind.
Vorrichtung zur intermittierenden Einspritzung von Brennstoff in eine Anzahl Brennräume einer Verbrennungskraftmaschine, mit pro Brennraum einem Brennstoffeinspritzventil (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Brennstoffeinspritzventile (10) baugleich ausgebildet sind, an einen ersten der beiden Hochdruckanschlüsse (22, 24) eines ersten der Brennstoffeinspritzventile (10) eine erste Hochdruckbrennstoffleitung (164) - eine Brennstoffhochdruckspeiseleitung - angeschlossen ist, welche zur Speisung der Brennstoffeinspritzventile (10) mit Brennstoff andererseits mit einer Hochdruckförderpumpe (166) verbunden ist, und an jeweils den zweiten der beiden Hochdruckanschlüsse (22, 24) der Brennstoffeinspritzventile (10) eine zweite Hochdruckbrennstoffleitung (164') - eine Brennstoffhochdruckverbindungsleitung - angeschlossen ist, welche andererseits an einen ersten Hochdruckanschluss (22) eines jeweils nachfolgenden Brennstoffeinspritzventils (10) angeschlossen ist, wobei jedoch beim letzten der Brennstoffeinspritzventile (10) der zweite Hochdruckanschluss (24) mittels eines Stopfens verschlossen ist und wobei die Brennstoffeinspritzventile miteinander und bevorzugt mit der Hochdruckförderpumpe (166) ungedrosselt verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Hochdruckbrennstoffleitung (164'), beziehungsweise alle zweiten Hochdruckbrennstoffleitungen (164'), in einer einzigen Ebene (26) liegende Krümmungen aufweist beziehungsweise aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Hochdruckbrennstoffleitungen (164') in einer einzigen Ebene (26) liegen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachsen (14) der Brennstoffeinspritzventile (10) und deren Anschlussachsen (22', 24') in derselben Ebene (26) liegen wie die zweiten Hochdruckbrennstoffleitungen (164').