DE10046875A1 - Steuerventil für Einspritzinjektoren - Google Patents

Abstract

Für ein Steuerventil, insbesondere in seiner Ausgestaltung als 3/2-Wegeventil überragt der Ventilkopfdurchmesser die axial desselben anschließenden, im Durchmesser gleich großen Kolbendurchmesser, und es ist der Kolben über seinen einen Kolbenbereich im Gehäuse axial verschieblich geführt, während der bezogen auf den Ventilkopf gegenüberliegende Kolbenbereich seinerseits die Führung für einen Einsatzkörper, der bei axialer Abstützung gegenüber dem Gehäuse eine mit dem Ventilkopf zusammenwirkende Dichtkante trägt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuerventil für Einspritzinjekto­ ren, insbesondere für Einspritzinjektoren von mit Diesel oder Schweröl betriebenen und mit Speicherdruckeinspritzung arbei­ tenden Brennkraftmaschinen.

Bei modernen Einspritzsystemen, insbesondere mit Speicherdruck­ einspritzung arbeitenden Einspritzsystemen wird mit sehr hohen Drücken, die 2000 bar und mehr erreichen, gearbeitet. Ungeach­ tet dessen sind vorgegebene Steuerzeiten und Einspritzmengen, sowie auch vorgegebene Einspritzverläufe im Hinblick auf eine jeweils zu erreichende Motorleistung, gegebenenfalls bei vorge­ gebenen Abgaswerten, einzuhalten. Die zu beherrschenden Drücke und die damit verbundenen, aufzubringenden Stellkräfte bedingen die Nutzung des Einspritzmediums, im Regelfall Diesel oder Schweröl auch als Steuermedium für die Einspritzdüse des Ein­ spritzinjektors, die über ein vorgeschaltetes Steuergerät be­ aufschlagt wird, das weitgehend druckentlastet arbeitet, so dass über Steller vergleichsweise geringer Leistung die notwen­ digen Stellkräfte für den Steuerkolben des Steuerventiles auf­ gebracht werden können. Dies ungeachtet dessen, dass infolge der zu beherrschenden sehr hohen Drücke auch aus Dichtungsgrün­ den sehr enge Führungsspiele einzuhalten sind.

Bezogen auf mit Druckausgleich arbeitende 3/2-Wegeventile mit einer Ventilkammer und einem dem Steuerkolben zugeordneten Ven­ tilkopf, der zwischen axial beabstandeten Sitzflächen der Ven­ tilkammer durch Axialverstellung des Kolbens verschieblich ist und je nach Anlagestellung unterschiedliche Strömungswege frei­ gibt, bedeutet dies, dass aufgrund des größeren Durchmessers des Ventilkopfes, im Vergleich zum Durchmesser der gehäusesei­ tigen Führungsflächen des Steuerkolbens, die Führungsflächen gesonderten Bauteilen zugeordnet sein müssen, um den im Durch­ messer gegenüber den Führungsflächen größeren Ventilkopf in der Ventilkammer anordnen, bzw. in diese einbringen zu können. Dies bedingt, dass bei sehr engen Passungsspielen eine Mehrzahl von Passungen aufeinander abgestimmt sein müssen, was unter Ferti­ gungsgesichtspunkten außerordentliche Genauigkeit und großen Aufwand bedeutet, zumal die erforderlichen Passungen, soweit es sich nicht um Führungspassungen handelt, als abdichtende Presspassungen ausgebildet sein müssen. Dies wird noch dadurch erschwert, dass auch vorgegebene Axialabstände exakt eingehal­ ten sein müssen, um die jeweils angestrebte Steuercharakteri­ stik nicht zu verfälschen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gestaltung für ein Steuerventil von Einspritzinjektoren aufzuzeigen, bei der die für die Qualität der Einspritzung entscheidende Einhaltung der konstruktiven Vorgaben an das Steuerventil bei vertretbarem fertigungstechnischem und montagemäßigem Aufwand erreicht wird.

Erfindungsgemäß ist hierzu vorgesehen, den Steuerkolben in sei­ nem einen, auf der einen Seite des Ventilkopfes liegenden Bereich im Gehäuse zu führen, und in seinem anderen, auf der an­ deren Seite des Ventilkopfes liegenden Bereich als Führung zu benutzen, nämlich als Führung für einen Abschlussteil bzw. Ein­ satzteil, der radial schwimmend zu dem Gehäuse angeordnet ist, das auch die radiale Führung für den radial geführten Kolbenbe­ reich enthält. Die Führung auf einem Kolbenbereich bei schwim­ mender Anordnung des Einsatzes zum Gehäuse bietet die Möglich­ keit der radialen Ausrichtung des Einsatzes, solange, bei ent­ sprechend geringer Druckbeaufschlagung, über die axiale Abstüt­ zung des Einsatzes keine Fixierung gegenüber axialen Abstütz­ flächen aufgrund entsprechender Reibkräfte entsteht. Entspre­ chend hohe axiale Druckkräfte nach erfolgter Zentrierung bedin­ gen aber nicht nur eine radiale Fixierung aufgrund von Reibung, sondern auch die erforderliche Abdichtung, wobei zweckmäßiger­ weise die Abstützung eines schwimmend auf dem einen Kolbenbe­ reich geführten Einsatzkörpers in einer zur Steuerkolbenachse senkrechten Anlageebene erfolgt, die gleichzeitig Bezugsebene hinsichtlich der axialen Ausrichtung des Einsatzkörpers im Hin­ blick auf die vorgegebene axiale Lage des zugehörigen Ventil­ sitzes ist, so dass sich auch montagemäßig entsprechende Vorga­ ben hinsichtlich der Sitzflächenlage, des Steuerkolbenhubes und der jeweiligen Steuerquerschnitte gut beherrschen lassen.

In Verbindung mit einer axialen Abstützung gegenüber einem ent­ sprechenden Gehäuseoberteil, dem auch der Steller zugeordnet sein kann, und im Hinblick auf die Abdichtung in der entspre­ chenden Anlagefläche kann auf eine radiale Abdichtung des Ein­ satzkörpers gegenüber dem aufnehmenden Gehäuse gegebenenfalls verzichtet werden, so dass hinreichendes radiales Spiel zwi­ schen Einsatzkörper und Gehäuse gewährleistet werden kann, wobei es sich als zweckmäßig erweisen kann, die Anlage des Ein­ satzkörpers gegen das axial abstützende Teil, z. B. gegen das Gehäuseoberteil durch eine federnde Abstützung zu gewährlei­ sten, so dass überlagert zu diesen Federkräften mit zunehmender Druckbeaufschlagung der jeweilige Dichteffekt entsprechend ver­ stärkt wird.

Im Rahmen der Erfindung ist es aber auch möglich, eine zusätz­ liche Abdichtung vorzusehen, bevorzugt und beispielsweise als Ringdichtung, die in axialer Anlage zur der Ventilkammer zuge­ wandten Stirnfläche des Einsatzkörpers liegt und dadurch dessen Radialspiel gegenüber dem aufnehmenden Gehäuse bei Führung des Einsatzkörpers auf dem Kolben nicht behindert.

Insbesondere mit einer Ringdichtung, die sich axial gegen den Einsatzkörper und radial gegen die Umfangswand der Ventilkammer abstützt, lassen sich in Abhängigkeit von der Profilgestaltung druckabhängig verstärkte Dichteffekte erreichen. Insbesondere erweist es sich hierzu als zweckmäßig, die Ringdichtung mit zwischen ihren Schenkeln gewölbter Innenkontur auszubilden, wo­ bei sich zusätzliche Dichteffekte auch dadurch erreichen las­ sen, dass die Ringdichtung bezüglich ihres Aussenumfangs auf einem Umfang, bevorzugt dem Umfang der Ventilkammer abstützt, dessen Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser der Aufnah­ mebohrung für den Einsatzkörper, so dass sich zusätzliche, la­ byrinthartige Dichteffekte ergeben.

Im Hinblick auf die Kanalführungen erweist es sich als zweckmä­ ßig, eine Kanalführung dem Einsatzkörper zuzuordnen und die Verbindung zum Gehäuse in den Bereich der axialen Abstützung gegenüber dem Oberteil zu verlegen, wobei im Übergang des Ein­ satzkörpers auf die Ventilkammer zweckmäßigerweise einander überlappende, und gegebenenfalls in ihrer Größe hubstellungsab­ hängig überlappende Kanalquerschnitte vorgesehen sind, so dass sich beispielsweise hubstellungsabhängig der Einspritzverlaufs­ formung dienende Drosseleffekte erzielen lassen.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen. Ferner wird die Erfindung nachstehend mit weiteren Merkmalen anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in einer schematisierten Schnittdarstellung den Ven­ tilkammerbereich eines Steuerventiles für Einspritz­ injektoren,

Fig. 2 in weiterer Vergrößerung ein Teil des Ventilkammerbe­ reiches mit zugehörigen Kanalführungen,

Fig. 3 eine weitere Ausgestaltungsform eines Steuerventiles in einer der Fig. 1 entsprechenden Darstellung, und

Fig. 4 eine Schemadarstellung eines Steuerventiles in einer Prinzipdarstellung.

Ausgangspunkt für die Darstellung gemäß Fig. 4 ist ein Ein­ spritzinjektor, der in bekannter Weise ein Einspritzventil, ein diesem zugeordnetes Steuerventil sowie einen Steller aufweist, die zu einer Baueinheit zusammengefasst sind, wobei der dem rückwärtigen, dem Einspritzventil gegenüberliegende Ende zuge­ ordnete Steller als Magnetsteller oder als hydraulisches Stell­ glied ausgebildet ist, das den im Ventilgehäuse 1 axial ver­ schieblich geführten Steuerkolben 2 des ausschnittsweise darge­ stellten Steuerventiles 3 beaufschlagt, über das das Einspritzventil angesteuert wird, wobei in Verbindung mit dem Einsatz derartiger Einspritzinjektoren in Speicherdruck-Einspritz­ systemen das Ventilglied des Einspritzventiles durch drucksei­ tige Beaufschlagung mit Einspritzmedium gegen entsprechende Rückstellkräfte in eine Öffnungslage abgedrängt wird und bei Absteuern des druckseitigen Anschlusses wieder schließt. Die diesbezüglichen Anschlüsse sind mit 4 bis 6 bezeichnet, wobei der Anschluss 4 die Verbindung zu einem unter Hochdruck stehen­ den Kraftstoffspeicher symbolisiert, 5 den Anschluss an das Einspritzventil und 6 den Anschluss an einen Niederdruckbe­ reich, so beispielsweise an eine auf einen Vorratsbehälter füh­ rende Rücklaufleitung oder an einen Stellkolben, der den in der Ventilkammer 17 herrschenden Druck erhält, solange der Steuer­ kolben 2 nicht an der Dichtkante 11 abdichtet.

Die Anschlüsse 4, 5 und 6 münden auf eine gehäuseseitige Auf­ nahme 7 für den Steuerkolben 2 aus, wobei der Steuerkolben 2 zwischen zwei axial einander gegenüberliegenden Bereichen 8 und 9 einen Ventilkopf 10 aufweist, der axial zwischen einander ge­ genüberliegenden, gehäuseseitigen Dichtkanten 11 und 12 ver­ schieblich ist und den Dichtkanten 11 und 12 entsprechende, ko­ nische Dichtringflächen 13 und 14 aufweist. Beiderseits des Ventilkopfes 10 weisen die Kolbenbereiche 8 und 9 im Durchmes­ ser abgesetzte Ringzonen 15 bzw. 16 auf, die im Überdeckungsbe­ reich zu den Anschlüssen 6 bzw. 4 liegen, während der Anschluss 5 auf die Ventilkammer 17 ausmündet.

Der Ventilkopf 10 hat einen größeren Durchmesser als die Kol­ benbereiche 8 und 9, die im Hinblick auf einen angestrebten Druckausgleich gleichgroße druckbeaufschlagte Flächen aufweisen, so dass es zur Verbringung des Ventilkopfes 10 in die Ven­ tilkammer 17 nötig ist, die Aufnahme 7 zumindest auf der einen Seite der Ventilkammer 17 im Durchmesser über den erforderli­ chen Durchmesser des entsprechenden Kolbenbereiches, hier des Kolbenbereiches 8 aufzuweiten. Die Aufnahme 7 ist dementspre­ chend im dargestellten Schema durch zwei koaxiale Bohrungsbe­ reiche gebildet, von denen der Bohrungsbereich 18 dem Kolbenbe­ reich 9 und der im Durchmesser aufgeweitete Bohrungsbereich 19 dem Kolbenbereich 8 zugeordnet ist, wobei zum Ausgleich der Durchmesserdifferenzen im Bohrungsbereich 19 eine Überbrüc­ kungshülse 20 vorgesehen ist. In Anbetracht der zu beherrschen­ den hohen Drücke und der erforderlichen Gleitspaltdichtungen für den Steuerkolben 2 sowie der erforderliche Pressdichtung zwischen der Überbrückungshülse 20 und der zugehörigen Aufnah­ mebohrung - Bohrungsbereich 19 - dürfte erkennbar sein, dass sehr enge radiale Tolerierungen erforderlich sind, bei entspre­ chender koaxialer Ausrichtung der zugehörigen Bohrungsbereiche, und dass im Hinblick auf die Einhaltung vorgegebener Steuer­ querschnitte auch auf eine enge axiale Tolerierung zu achten ist, was eine entsprechende Einsetzgenauigkeit bezüglich der Überbrückungshülse 20 bedingt. In der Praxis sind diese Vorga­ ben bei vertretbarem Aufwand nicht zu beherrschen.

Die Ausführungsbeispiele gemäß Fig. 1 bis 3 zeigen diesbe­ züglich zweckmäßige, erfindungsgemäße Ausgestaltungen, wobei diese in Berücksichtigung der vorstehenden Darlegungen zu Fig. 4 nachstehend erläutert werden, soweit zweckmäßig unter Verwen­ dung gleicher Bezugszeichen.

In dem Ventilgehäuse 1 ist wiederum der Steuerkolben 2 in einer Aufnahme 7 angeordnet, die konzentrisch zur Achse 21 des Steu­ erkolbens 2 zwei Bohrungsbereiche 18 und 19 aufweist, in deren Übergang die Ventilkammer 17 liegt. Diese nimmt den Ventilkopf 10 des Steuerkolbens 2 auf, der in seinem einen, in der Dar­ stellung gemäß Fig. 2 unterhalb des Ventilkopfes 10 liegenden Kolbenbereich 9 im Durchmesser auf den Durchmesser des Boh­ rungsbereiches 18 abgestimmt ist und in diesem dichtend und längsverschieblich geführt ist. Zwischen diesem geführten Kol­ benbereich 9 und dem Ventilkopf 10 liegt die im Durchmesser zu­ rückgenommene Ringzone 16 des Kolbens 2, auf die der Kanal 4 ausmündet.

Der Bohrungsbereich 18 bildet im Übergang auf die Ventilkammer 17 die Dichtkante 12, der seitens des Ventilkopfes 10 die koni­ sche Dichtfläche 14 zugeordnet ist, derart, dass bei Aufsetzen der Dichtfläche 14 auf die Dichtkante 12 die Verbindung des An­ schlusses 4 auf die Ventilkammer 17 abgesperrt ist. Von der Ventilkammer 17 geht der Anschluss 5 aus, wobei die Ventilkam­ mer 17 in diesem Ausführungsbeispiel durch den unteren Ab­ schnitt des Bohrungsbereiches 19 gebildet ist, der den Einsatz­ körper 22 aufnimmt, welcher funktional als Überbrückungshülse und Gegensitzventilkörper bei buchsenartiger Ausgestaltung den Ringraum zwischen dem Kolbenbereich 8 und der Wandung des Boh­ rungsbereiches 19 überbrückt, wobei der Einsatzkörper 22 zur Wandung des Bohrungsbereiches 19 aber soweit spielbehaftet ist, dass erfindungsgemäß eine Zentrierung des Einsatzkörpers 22 ge­ genüber dem Kolbenbereich 8 auf dessen Umfang möglich ist. Der Einsatzkörper 22 ist also im Bohrungsbereich 19, schwimmend zum Gehäuse, auf dem Kolbenbereich 8 zentriert. Dem Einsatzkörper 22, dessen Innendurchmesser bei dichtender Gleitführung dem Au­ ßendurchmesser des Steuerkolbens 2 im Kolbenbereich 8 ent­ spricht, ist die Dichtringfläche 13 am Ventilkopf 10 zugeord­ net, der am Einsatzkörper 22 die Dichtkante 11 entspricht, so dass die Ventilkammer 17 bei Verschiebung des Steuerkolbens 2 in Richtung auf den Einsatzkörper 22 durch das Zusammenwirken der Dichtkante 11 mit der ringförmigen Dichtfläche 13 gegen den Anschluss 6 abgesperrt ist. Zwischen Ventilkopf 10 und Einsatz­ körper 22 ist, analog zur Ringzone 16, der Steuerkolben 2 im Bereich 8 im Übergang auf den Ventilkopf 10 mit einer Ringzone 15 verringernden Durchmessers versehen, mit der der Anschluss 6 in Verbindung steht.

Diese Verbindung läuft, wie insbesondere die vergrößerte Dar­ stellung gemäß Fig. 2 veranschaulicht, ausgehend von der Ring­ zone 15 über eine oder mehrere Bohrungen oder Kanäle, hier über eine Diagonalbohrung 23 auf eine zur Ringzone 15 axial beab­ standete Ringnut 24, die in den Umfang des Steuerkolbenberei­ ches 8 eingearbeitet ist und der eine Ringnut 25 im Einsatzkör­ per 22 zugeordnet ist, die über Stichbohrungen 26 an einen Ringkanal 27 angeschlossen ist, der in der vom Ventilkörper 10 bzw. der Ventilkammer 17 abgelegenen Stirnseite des Einsatzkör­ pers 22 vorgesehen ist, wobei diese Stirnseite mit 28 bezeich­ net ist. Zum Ringkanal 27 korrespondiert ein Ringkanal 29 im Gehäuseoberteil 30, das mit einer Bohrung 31 einen über den Einsatzkörper 22 axial hinausragenden Teil des Bereich 8 des Steuerkolbens 2 frei umschließt und dem in nicht näher darge­ stellter Weise der Steller zugeordnet ist, über den der Steuer­ kolben 2 axial beaufschlagt werden kann, wobei als Steller be­ kannte Stellelemente, wie Magnetsteller, Piezosteller, pneumatische oder hydraulische Steller vorgesehen werden können, die in üblicher Weise über ein Steuergerät angesteuert sind.

Infolge der Ausgestaltung des Steuerkolbens 2 im Hinblick auf gleiche Größe der entgegengesetzt druckbeaufschlagten Flächen ist dieser in beiden Hubrichtungen druckausgeglichen, so dass vom Steller, was hier nicht weiter dargestellt ist, lediglich den Steuerkolben 2 auf eine Ausgangslage - entsprechend der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten, die Verbindung zwischen den Anschlüssen 4 und 5 sperrende Lage - belastende Federkräfte zu überwinden sind. Abweichend können auch Steller eingesetzt wer­ den, die in beiden Hubrichtungen wirken, so beispielsweise kom­ binierte permanent-elektronmagnetische Steller. Die großen zu beherrschenden Drücke bedingen andererseits, das, um Leckagen klein zu halten und um in den jeweiligen Schaltstellungen einen dichten Abschluss zu erreichen, kleinste Spiele eingehalten werden müssen, ungeachtet der Verschiebbarkeit des Steuerkol­ bens 2 in den jeweiligen Führungsbohrungen. Ferner bedingt die exakte Einhaltung u. a. vorgegebener Einspritzmengen auch sehr enge Tolerierungen bezüglich der jeweiligen Steuerquerschnitte, und damit auch eine sehr exakte axiale Positionierung des Ein­ satzkörpers 22 wegen der wechselseitigen Zuordnung der Dicht­ kanten.

Dies ist bei der dargestellten erfindungsgemäßen Lösung bei montagemäßig vertretbarem Aufwand in günstiger Weise erreich­ bar, wobei die Oberseite des die Aufnahme 7 für den Steuerkol­ ben 2 begrenzenden Gehäuses 1 als plane Bezugsebene 32 zur Ver­ fügung steht, gegenüber der der Einsatzkörper 22 bei entspre­ chender maßlicher Abstimmung ohne Schwierigkeit so positioniert werden kann, dass die vorgegebenen Spaltweiten in den Ventil­ sitzen exakt eingehalten werden. Zugleich wird damit auch eine Voraussetzung geschaffen, die großen, auf den Einsatzkörper 22 fallweise wirksamen Axialkräfte gegen das Gehäuseoberteil 30 unmittelbar abzustützen, das bei der Ausbildung der Oberseite des Gehäuses 1 als Planfläche und Bezugsebene 32 flächig auf diese aufgesetzt werden kann, bei entsprechender radialer Über­ lappung zum Einsatzkörper 22 und Abstützung gegen dessen Stirn­ seite 28. Die radiale Überlappung zum Einsatzkörper 22 ermög­ licht gleichzeitig bei geringem Aufwand die notwendige Abdich­ tung des Einsatzkörpers 22 gegenüber dem Gehäuse 1, da das Ge­ häuseoberteil 30 in der Bezugsebene 32 auch zum Gehäuse 1 in Überdeckung liegt. In der ringförmigen, durch die Überlappung des Oberteiles 30 zum Einsatzkörper 22 entstehenden Abdicht- und Stützzone, die mit 33 bezeichnet ist, liegen auch die Ring­ kanäle 27 und 29, so dass auch diesbezüglich ein dichter An­ schluss gewährleistet wird, zumal die entsprechenden Flächen­ pressungen druckabhängig wachsen, so dass sich mit höheren Drücken auch eine verbesserte Abdichtung ergibt. Die radiale Ausrichtung des Einsatzkörpers 22 auf den Steuerkolben 2 bei eng tolerierter, axial verschieblicher Führung bedingt, schon unter dem Gesichtspunkt des Fertigungsaufwandes, vergleichbar größere, negative Toleranzen in der Führung des Einsatzkörpers 22 gegenüber der Aufnahme im Bohrungsbereich 19, wie insbeson­ dere aus Fig. 2 ersichtlich, so dass der Einsatzkörper 22 qua­ si radial frei und axial verschieblich gegenüber dem Gehäuse 1 geführt ist, dennoch aber eine axial feste und vorgegebene Po­ sition einnimmt. Dies ist durch die axiale Abstützung des Ein­ satzkörpers 22 gegenüber dem zum Gehäuse 1 fixierten Oberteil 30 erreicht, wobei eine entsprechende Grundabstützung beispielsweise über Federelemente erreicht werden kann, wie sie in Fig. 2 bei 34 angedeutet sind. Die Federelemente 34 stützen sich axial zwischen dem Einsatzkörper 22 und dem Gehäuse 1 ab und belasten den Einsatzkörper in Richtung auf das Oberteil 30, wobei abweichend vom Gezeigten auch Tellerfedern oder derglei­ chen vorgesehen werden können.

Im Rahmen der Erfindung bietet die Verwendung des Einsatzkör­ pers 22 auch fertigungstechnisch günstige Voraussetzungen, auf den Einspritzverlauf Einfluss zu nehmen, wobei die nachfolgen­ den diesbezüglichen Erläuterungen davon ausgehen, dass über den Anschluss 4 der Hochdruckzulauf erfolgt, über den Anschluss 5 der Zulauf zur Einspritzdüse und über den Anschluss 6 der Rück­ lauf, analog zur Darstellung in Fig. 4. Der Rücklauf führt in bekannter Weise über den Federraum, der die das Ventilglied der Einspritzdüse in Richtung auf dessen Schließlage belastenden Feder aufnimmt, oder über einen Kolbenraum, in dem ein die Fe­ derkraft bei Druckbeaufschlagung unterstützender Niederhalte­ kolben angeordnet ist. Ist der Rücklauf abgesteuert, so sinkt die druckabhängig das Ventilglied in Schließrichtung belastende Kraft, das Ventilglied kann öffnen, in Öffnungsrichtung beauf­ schlagt durch den Einspritzdruck. Ist der Rücklauf freigegeben, so steigt druckabhängig die angesprochene Zusatzkraft, das Ven­ tilglied wird in Schließrichtung belastet und der Einspritzvor­ gang wird abgesteuert. Über entsprechende Beeinflussung des niederdruckseitigen Druckverlaufes lässt sich somit auch der Einspritzverlauf beeinflussen.

Eine im Rahmen der Erfindung besonders günstige zu realisieren­ de Möglichkeit der Steuerung des niederdruckseitigen Druckverlaufes veranschaulicht Fig. 2, wobei erkennbar ist, dass bezo­ gen auf den Steuerkolben 2 hubabhängig die Öffnungsquerschnitte zwischen Ventilkopf 10 und Einsatzkörper 22 einerseits und zwi­ schen den Ringnuten 24 und 25 andererseits, bezogen auf eine vorgegebene Hubstellung, zu einander mehr oder weniger versetzt bzw. überlappend gestaltet sein können, so dass sich, je nach Gestaltung, versetzte Öffnungsquerschnitte, und damit verbunde­ ne unterschiedliche Drosselverläufe erreichen lassen.

In Fig. 2 ist veranschaulicht, dass, bezogen auf die gegebene Hubstellung des Steuerkolbens 2, der Hub 35 bis zur Absteuerung des Öffnungsquerschnittes für den Ringspalt zwischen Ventilkopf 10 und Einsatzkörper 22 größer ist als der Hub 36, der zu durchlaufen ist, bevor die Ringnuten 24 und 25 gegeneinander abgesteuert sind. Damit wird der rücklaufseitige Druck (Anschluss 6) reduziert, insbesondere ein verstärkter Druckauf­ bau rücklaufseitig in der Umschaltphase des Steuerventiles durch den in dieser Phase gegebenen Kurzschluss zwischen den Anschlüssen reduziert, mit der Folge einer Verringerung der Zu­ haltekraft für das Ventilglied des Einspritzventiles und mit der Folge eines früheren Einspritzbeginnes bei noch nicht voll aufgebautem Einspritzdruck, was gegebenenfalls für eine Ein­ spritzverlaufsverformung mit einer Art Voreinspritzung wün­ schenswert ist. Werden andere Einspritzverlaufsformungen ge­ wünscht, so bietet die erfindungsgemäße Lösung günstige Voraus­ setzungen für eine Realisierung, so beispielsweise auch für die Erhöhung der Zuhaltekraft in der Kurzschlußphase oder in Berei­ chen der Kurzschlußphase, um in dieser generell eine Einsprit­ zung zu verhindern oder um in der Endphase der Einspritzung ei­ ne Drucküberhöhung zu erreichen.

In der Darstellung gemäß Fig. 3 ist ein prinzipiell gleicher Aufbau wie in Fig. 1 und 2 gegeben, und es wird bezüglich dieser Darstellung nur noch auf die konstruktiv unterschiedli­ chen Gestaltungsmerkmale abgehoben.

Wiederum ist mit 17 die Ventilkammer bezeichnet, in der der Kolben 2 mit seinem Ventilkopf 10 liegt, wobei die Ventilkammer 17 in Richtung auf den Kolbenbereich 8 durch einen Einsatzkör­ per 41 abgegrenzt ist, der vom Kolben 2 mit dessen Kolbenbe­ reich 8 durchsetzt ist und der auf dem Kolben 2 in dessen Kol­ benbereich 8 zentriert ist, bei radial schwimmender Abstützung gegenüber der gehäuseseitigen Aufnahme, die für den Einsatzkör­ per 41 eine Bohrung 42 aufweist, deren Durchmesser im Ausfüh­ rungsbeispiel größer ist als der Durchmesser der Ventilkammer 17, so dass sich - im Hinblick auf die Abdichtung vorteilhaft, aber nicht zwingend - im Übergangsbereich auf die Ventilkammer 17 eine Gehäusestufe 43 ergibt, zu der der Einsatzkörper 41 in seinem radial äußeren Bereich in radialer Überdeckung liegt. Der radial innere Bereich des Einsatzkörpers 41 läuft in einer mit dem Ventilkopf 10 zusammenwirkenden ringförmigen Dichtkante 11 aus, die mit dem Ventilkopf 10 zusammenwirkt, und im Über­ deckungsbereich des Einsatzkörpers 41 zur Ventilkammer 17 ist radial abgestützt gegen die Umfangswand 44 der Ventilkammer 17 und axial abgestützt gegen den Einsatzkörper 41 ein Dichtring 45 angeordnet. Der Dichtring 45 ist bevorzugt als Winkeldicht­ ring ausgebildet und weist Schenkel 46, 47 auf, wobei die diese verbindende Basis als Begrenzungskontur 48 konvex gegen den Dichtungsscheitel 49 eingewölbt ist.

Bei entsprechender Druckbelastung wird der Dichtring 45 radial gegen die Umfangswand 44 der Ventilkammer 17 und axial gegen den Einsatzkörper 41 gedrängt, so dass ausgehend von der Ven­ tilkammer 17 quasi ein Dichtungslabyrinth gebildet wird und ei­ ne Druckbeaufschlagung des hülsenförmigen Einsatzkörpers 41 in radialer Richtung durch in die Bohrung 42 gelangendes, unter hohem Druck stehendes Medium zumindest reduziert wird. Wird der Dichtring 45 zudem mit einer gewissen radialen Vorspannung in die Ventilkammer 17 eingesetzt, wozu es, auch zur Erleichterung der Montage zweckmäßig sein kann, den entsprechenden Wandbe­ reich der Ventilkammer 17 leicht konisch sich in Einsatzrich­ tung verjüngend auszubilden, so kann der Dichtring 45 gleich­ zeitig ventilkammerseitig eine axiale Abstützung für den Ein­ satzkörper 41 bilden, durch den dieser mit seiner dem Gehäuseo­ berteil 30 zugewandten Fläche gegen dieses in Anschlag gehalten wird, so dass der Dichtring 45 quasi die Funktion der federnden Abstützung 34 in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 zusätz­ lich übernimmt. Insbesondere ist eine Ausgestaltung gemäß Fig. 3 bei Steuerventilen mit Vorteil zu verwenden, die mit sehr ho­ hen Arbeitsdrücken, die in der Größenordnung bis zu 2000 bar liegen, arbeiten. Der Dichtring kann auch, insbesondere bei rechteckigem Grundquerschnitt, im Anlagebereich an die Ventil­ kammer und/oder dem Einsatzring 41 gestuft, abgesetzt oder an­ derweitig dahingehend ausgestaltet sein, dass die Anlageflä­ chen, um eine erhöhte Flächenpressung und eine verbesserte Dichtwirkung zu erreichen, reduziert ist.

Konstruktiv bietet die anhand der Fig. 1 bis 3 geschilderte Lösung große montagemäßige Vorteile, da durch die Führung des Einsatzkörpers 22, 41 auf dem Steuerkolben 2 die Lageabstimmung unmittelbar gegenüber dem Steuerkolben 2 vorgenommen werden kann und die entsprechende Fixierung ohne radiale Verpressung gegenüber dem Gehäuse 1 möglich ist.

Hierzu kann der Steuerkolben 2 zunächst mit seinem Kolbenbe­ reich 9 in den Bohrungsbereich 18 eingeschoben werden, bis der Ventilkopf auf der entsprechenden Sitzfläche aufsitzt. Danach kann der Einsatzkörper 22, 41 als Gegensitzventilkörper auf den Kolbenbereich 8 des Steuerkolbens 2 aufgeschoben werden, bis er quasi dichtend auf dem Ventilkopf 10 aufsitzt. Die Gehäuseober­ seite als plane Aufsitzfläche 32 für das Oberteil 30 bildet nun eine Bezugsebene 32, die eine messtechnisch einwandfreie Erfas­ sung der beschriebenen Ausgangslage und des gegenüber dieser erforderlichen Hubversatzes des Einsatzkörpers 22, 41 ermög­ licht, bei dem der jeweils gewünschte Überströmquerschnitt zwi­ schen Ventilkopf 10 und Einsatzkörper 22, 41 gegeben ist. Die entsprechende Feinabstimmung ist insbesondere durch eine Län­ genkorrektur für den Einsatzkörper möglich, womit konstruktiv vorgegebene Maßverhältnisse auch in Berücksichtigung der extre­ men Anforderungen an die Maßhaltigkeit und der extremen Bela­ stungsbedingungen in der Praxis mit vergleichsweise geringem Aufwand realisierbar sind.

Die axiale Abstützung des Einsatzkörpers 22, 41 gegen das Ge­ häuseoberteil 30 in der Bezugsebene 32 erlaubt aufgrund der ra­ dialen Führung des Einsatzkörpers 22 gegenüber dem Steuerkolben 2 und des entsprechenden radialen Spieles des Einsatzkörpers 22, 41 gegenüber der der aufnehmenden Bohrung einerseits bei geringer Druckbelastung eine spielende Ausrichtung auf eine korrekt zentrische Lage, und sie führt andererseits bei hohen Druckbelastungen reibschlüssig zu einer exakten Fixierung bei gleichzeitiger, wirkungsvoller Abdichtung, so dass in günstiger Weise auch entsprechende Kanalführungen abgedichtet den Bereich der Bezugsebene 32 überbrücken können.

Überlagert zur radialen, zentrischen Führung des Einsatzkörpers 22 gegenüber dem zylindrischen Kolbenbereich 8 können sich, ob­ wohl sowohl die kolbenseitigen wie auch die einsatzkörperseiti­ gen Führungs- und Dichtflächen jeweils in einer Aufspannung be­ arbeitet werden können, in der Fertigung und Montage noch mini­ male maßliche Abweichungen ergeben. Auch in Bezug auf diese ist eine wechselseitige Ausrichtung des Einsatzkörpers zum Ventil­ kopf möglich, so dass ausgehend von einer solchen konischen Ab­ stützung zum Einsatzkörper sich auch eine mittlere Lage dessel­ ben gegenüber dem zylindrischen Kolbenbereich 8 ergibt.

Claims (15)

1. Steuerventil für Einspritzinjektoren, insbesondere für Ein­ spritzinjektoren von mit Speicherdruck arbeitenden und mit Die­ sel oder Schweröl betriebenen Brennkraftmaschinen, mit einem in einer gehäuseseitigen Aufnahme (7) axial verschiebbaren Steuer­ kolben (2), der einen zwischen zwei Kolbenbereichen (8 und 9) liegenden Ventilkopf (10) aufweist, welcher in einer Ventilkam­ mer (17) des Gehäuses (1) liegt, die beiderseits des Ventilkop­ fes (10) mit diesem zugewandten Dichtkanten (11 bzw. 12) verse­ hen ist, an die gehäuseseitige Aufnahmebereiche (Bohrungs­ bereiche 18) kleineren Durchmessers anschließen, von denen der eine eine Führungsbohrung für den zugehörigen Kolbenbereich (9) bildet und der andere durch einen auf dem zugehörigen Kolbenbe­ reich (8) geführten, zum Gehäuse (1) axial abgestützten und die eine Dichtkante (11) tragenden Einsatzkörper (22; 41) gebildet ist.

2. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatzkörper (22; 41) mit radialem Spiel zum Gehäuse (1) axial verschieblich abgestützt ist.

3. Steuerventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatzkörper (22; 41) als zum Steuerkolben (2) koa­ xiale Buchse ausgebildet ist.

4. Steuerventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatzkörper (22; 41) in Richtung auf seine axiale Abstützlage im Gehäuse (Gehäuseoberteil 30) abgestützt ist.

5. Steuerventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatzkörper (22) in Richtung auf seine axiale An­ schlaglage nachgiebig abgestützt ist.

6. Steuerventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatzkörper (22) in Richtung auf seine axiale Ab­ stützlage federnd abgestützt ist.

7. Steuerventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Einsatzkörper (41) in seiner Abgrenzung zu Ventilkam­ mer (17) ein Dichtring (45) zugeordnet ist.

8. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatzkörper (41) in Richtung auf seine axiale Ab­ stützung über einen der Ventilkammer (17) zugeordneten Stütz­ ring (Dichtring 45) belastet ist.

9. Steuerventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützring als Dichtring (45) ausgebildet ist.

10. Steuerventil nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Stütz- und/oder Dichtring (45) radial verspannt in der Ventilkammer (17) angeordnet ist.

11. Steuerventil nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Stütz- und/oder Dichtring (45) als Winkelring ausge­ bildet ist.

12. Steuerventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ausbildung des Ventiles als 3/2-Wegeventil der Ven­ tilkammer (17) nachgeordnet der Steuerkolben (2) in seinem zum Stützring (22) in Überdeckung liegenden Bereich einen hubabhän­ gig übersteuernden Querschnittsbereich (Ringnut 24, 25) auf­ weist.

13. Steuerventil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der hubabhängig übersteuerte Querschnittsbereich durch im Steuerkolben (2) und im Einsatzkörper (22; 41) vorgesehene, einander zugeordnete Ringnuten (24, 25) gebildet ist.

14. Steuerventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Abstützfläche im Übergang zwischen Einsatzkör­ per (22; 41) und Gehäuseoberteil (30) als Dichtfläche ausgebil­ det ist.

15. Steuerventil nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanalanschluss zwischen Einsatzkörper (22; 41) und Gehäuse die axiale Abstützfläche zwischen Einsatzkörper (22; 41) und Gehäuseoberteil (30) durchsetzt.