DE19930641A1

DE19930641A1 - Kraftstoffeinspritzventil

Info

Publication number: DE19930641A1
Application number: DE19930641A
Authority: DE
Inventors: Detlev Potz; Guenter Lewentz; Uwe Gordon
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-07-02
Filing date: 1999-07-02
Publication date: 2001-01-11
Also published as: WO2001002717A1; JP2003530503A; EP1109998A1; DE50010916D1; CN1316036A; BR0006887A; EP1109998B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen, mit einem in einer Bohrung (9) eines Ventilkörpers (1) entgegen der Kraft einer Schließfeder (31) axial nach außen verschiebbaren Ventilglied (11), das an seinem brennraumseitigen Ende einen aus der Bohrung ragenden, ein Ventilschließglied bildenden Schließkopf (13) aufweist, der auf seiner dem Ventilkörper (1) zugewandten Seite eine Ventildichtfläche (15) aufweist, mit der er mit einer an der brennraumseitigen Stirnseite des Ventilkörpers (1) angeordneten Ventilsitzfläche (17) zusammenwirkt, und mit wenigstens einer von einem Druckraum (19) ausgehenden Einspritzöffnung am Schließkopf, deren Austrittsöffnung in Schließstellung des Ventilgliedes (11) vom Ventilkörper (1) abgedeckt und beim nach außen gerichteten Öffnungshub freigegeben wird. DOLLAR A Um die Lebensdauer des Kraftstoffeinspritzventils zu erhöhen, ist eine hydraulische Schließdämpfungseinrichtung (37, 39, 41, 43, 45, 47) in das Kraftstoffeinspritzventil integriert.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen, mit einem in einer Bohrung eines Ventilkörpers entgegen der Kraft einer Schließfeder axial nach außen verschiebbaren Ventilglied, das an seinem brennraumseitigen Ende einen aus der Bohrung ragenden, ein Ventilschließglied bildenden Schließkopf aufweist, der auf seiner dem Ventilkörper zugewandten Seite eine Ventildichtfläche aufweist, mit der er mit einer an der brennraumseitigen Stirnseite des Ventilkörpers angeordneten Ventilsitzfläche zusammenwirkt, und mit wenigstens einer von einem Druckraum ausgehenden Einspritzöffnung am Schließkopf, deren Austrittsöffnung in Schließstellung des Ventilgliedes vom Ventilkörper abgedeckt und beim nach außen gerichteten Öffnungshub freigegeben wird.

Ein derartiges Kraftstoffeinspritzventil mit einer sog. A- Düse, also einer nach außen, zum Brennraum hin öffnenden Düse, ist aus der DE 196 18 698 A1 bekannt. Systembedingt wird das Ventilglied bei Beendigung der Einspritzung in der Schließbewegung auf Zug beansprucht. Während der Schließbewegung wirken, bedingt durch die Schließfeder und den Brennraumgasdruck, hohe Schließkräfte. Die hohen Schließkräfte können zu Beschädigungen der betroffenen Bauteile führen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kraftstoffeinspritzventil mit einer erhöhten Lebensdauer bereitzustellen.

Insbesondere sollen die in der Schließbewegung auftretenden Kräfte reduziert werden.

Die Aufgabe ist bei einem Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen, mit einem in einer Bohrung eines Ventilkörpers entgegen der Kraft einer Schließfeder axial nach außen verschiebbaren Ventilglied, das an seinem brennraumseitigen Ende einen aus der Bohrung ragenden, ein Ventilschließglied bildenden Schließkopf aufweist, der auf seiner dem Ventilkörper zugewandten Seite eine Ventildichtfläche aufweist, mit der er mit einer an der brennraumseitigen Stirnseite des Ventilkörpers angeordneten Ventilsitzfläche zusammenwirkt, und mit wenigstens einer von einem Druckraum ausgehenden Einspritzöffnung am Schließkopf, deren Austrittsöffnung in Schließstellung des Ventilgliedes vom Ventilkörper abgedeckt und beim nach außen gerichteten Öffnungshub freigegeben wird, dadurch gelöst, dass eine hydraulische Schließdämpfungseinrichtung in das Kraftstoffeinspritzventil integriert ist. Die in der Schließbewegung auftretenden hohen Schließkräfte führen zu hohen Ventilgliedgeschwindigkeiten. Beim Auftreffen der Ventildichtfläche auf die "steife" Ventilsitzfläche werden die bewegten Massen schlagartig verzögert. Die hohen negativen Beschleunigungswerte und die Trägheit der bewegten Massen führen zu sehr großen Zugkräften in dem Ventilglied. Die Zugkräfte können zu einem Bruch des Ventilgliedes führen. Durch die hydraulische Schließdämpfungseinrichtung wird die Zugbelastung in dem Ventilglied erheblich reduziert, da durch die Dämpfung der Ventilgliedgeschwindigkeit der Impuls und somit der beim Auftreffen der Ventildichtfläche auf die Ventilsitzfläche auftretende Stoß reduziert werden. Somit wird die im Betrieb auftretende Belastung für den ganzen Ventilsitz geringer. Außerdem kann es bei Betriebspunkten mit hoher Ventilgliedschließgeschwindigkeit zu einem sog. Prellen des Ventilgliedes an der Ventilsitzfläche kommen, d. h. es kommt zu einem kurzzeitigen Wiederöffnen des Ventilgliedes. Dieses Wiederöffnen bei Spritzende ist für die Abgasemissionen sehr schädlich. Durch die Dämpfung der Ventilgliedbewegung kurz vor Schließende kann die Prellerneigung deutlich verringert werden.

Eine besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das brennraumferne Ende des Ventilgliedes an der Stirnseite eines Kolbens anliegt, der in einer in einem Ventilhaltekörper vorgesehenen Sackbohrung hin- und herbewegbar geführt ist, deren Längsachse mit der Längsachse des Ventilgliedes zusammenfällt. Der Kolben wirkt als Dämpfungskolben. Die Dämpfungswirkung entfaltet der Kolben aber nur in der Schließbewegung des Ventilgliedes, da beim Öffnungshub keine Wirkverbindung zwischen dem Kolben und dem Ventilglied vorliegt.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Führung des Kolbens in dem Ventilhaltekörper paarungsgeschliffen ist, um eine dichtende Führung des Kolbens zu gewährleisten. Dadurch wird sichergestellt, dass sich der hydraulische Druck zur Dämpfung der Bewegung vor dem Schließkolben aufbaut.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben durch eine in der Sackbohrung angeordnete Rückstellfeder vorgespannt ist. Dadurch wird erreicht, dass der Kolben beim Öffnen und Schließen der Ventilgliedbewegung folgt.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Sackbohrung mit Hydraulikflüssigkeit, insbesondere Öl, befüllt ist. Das Flüssigkeitsvolumen wird komprimiert, wenn der Kolben bei der Schließbewegung des Ventilgliedes entgegen der Rückstellfederkraft in die Sackbohrung geschoben wird. Dadurch wird die Schließbewegung des Ventilglieds deutlich abgebremst.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum der Sackbohrung über eine Drossel mit einem Entlastungsraum in Verbindung steht. Dadurch wird verhindert, dass die Schließgeschwindigkeit des Ventilgliedes auf Null reduziert wird und das Ventilglied möglicherweise nicht vollständig schließt.

Weitere besondere Ausführungsarten der Erfindung sind dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel von einer Drosselbohrung in dem Ventilhaltekörper gebildet ist, oder dass die Drossel durch Flächenanschliffe an dem Kolben gebildet ist. Durch die Form und Größe der möglichen Drosselquerschnitte kann mit der hydraulischen Schließdämpfungseinrichtung eine bestimmte Schließcharakteristik erzeugt werden. Am Anfang des Schließvorgangs soll die Dämpfung gering sein, damit die Schließbewegung zu diesem Zeitpunkt nicht verlangsamt wird. Gegen Ende der Schließbewegung soll die Dämpfung deutlich zunehmen, um die Geschwindigkeit mit der die Ventildichtfläche auf die Ventilsitzfläche trifft, spürbar zu reduzieren.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel im Längsschnitt durch das Einspritzventil; und

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel im Längsschnitt durch das Einspritzventil.

Das in Fig. 1 im Längsschnitt dargestellte erste Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils weist einen Ventilkörper 1 auf, der mit seinem unteren freien Ende in den Brennraum der zu versorgenden Brennkraftmaschine ragt. Mit seiner oberen brennraumfernen Stirnfläche 3 ist der Ventilkörper 1 mittels einer Spannmutter 5 axial gegen einen Ventilhaltekörper 7 vorgespannt. Der Ventilkörper 1 weist eine axiale Durchgangsbohrung 9 auf, in der ein kolbenförmiges Ventilglied 11 axial verschiebbar geführt ist. Das Ventilglied 11 weist an seinem brennraumseitigen unteren Ende einen aus der Bohrung 9 ragenden, ein Ventilschließglied bildenden Schließkopf 13 auf. Der Schließkopf 13 weist auf seiner dem Ventilkörper 1 zugewandten Seite eine Ventildichtfläche 15 auf, mit der er mit einer an der brennraumseitigen Stirnseite des Ventilkörpers 1 angeordneten Ventilsitzfläche 17 zusammenwirkt.

Zwischen dem Ventilglied 11 und der Wand der Bohrung 9 ist ein ringförmiger Druckraum 19 ausgebildet. Der Druckraum 19 ist brennraumseitig von einer eine Ringschulter 21 bildenden Durchmessererweiterung des Ventilglieds 11 begrenzt, die in den Schließkopf 13 übergeht. Dabei führen von der Ringschulter 21 (nicht dargestellte) Einspritzöffnungen ab, die zunächst als Längsbohrung ausgebildet sind, von denen dann in Höhe des Schließkopfes 13 Querbohrungen abführen. Die Austrittsöffnungen der Einspritzöffnungen an der Wand des Ventilgliedes 11 sind dabei so angeordnet, dass sie in Schließstellung des Ventilgliedes 11 von der Bohrungswand 9 des Ventilkörpers 1 abgedeckt sind und erst beim nach außen gerichteten Öffnungshub des Ventilgliedes 11 durch Austauchen aus der Bohrung 9 aufgesteuert werden.

Das Ventilglied 11 ragt mit seinem Schaft 27 in einen im Haltekörper 7 vorgesehenen Federraum 29. Zur Gewährleistung einer dichten Anlage des Ventilgliedes 11 am Ventilsitz 17 bei geschlossenem Einspritzventil und für eine Rückstellbewegung des Ventilgliedes 11 ist eine Schließfeder 31 gegen einen am Ventilgliedschaft 27 ausgebildeten Ringabsatz 33 vorgespannt. Die Kraftstoffzufuhr in den Druckraum 19 des Einspritzventils erfolgt über eine von einer Hochdruckquelle ausgehende Druckleitung 20.

Auf der dem Brennraum abgewandten Seite des Ringabsatzes 33 ist ein freies Ende 35 des Ventilgliedschaftes 27 ausgebildet. Das Ventilgliedschaftsende 35 befindet sich in Anlage gegen einen Dämpferkolben 37. Der Dämpferkolben 37 ist hin- und herbewegbar in einer Sackbohrung 39 aufgenommen. Der Dämpferkolben 37 begrenzt in der Sackbohrung 39 einen Dämpfungsraum 41. Der Dämpfungsraum 41 steht über eine Drosselbohrung 43 mit einer Rücklaufleitung 45 in Verbindung. Die Rücklaufleitung 45 wiederum steht mit einem (nicht dargestellten) Entlastungsraum in Verbindung. Außerdem ist in dem Dämpfungsraum 41 eine Rückstellfeder 47 angeordnet. Die Rückstellfeder 47 ist gegen den Dämpfungskolben 37 vorgespannt.

Das in Fig. 2 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung ähnelt dem in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel. Der Einfachheit halber werden deshalb zur Bezeichnung gleicher Teile dieselben Bezugszeichen verwendet. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird zudem auf die vorstehende Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels verwiesen. Im Folgenden wird nur auf die Unterschiede zwischen den beiden Ausführungsbeispielen eingegangen.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Drosselwirkung nicht durch eine Drosselbohrung, sondern durch einen am Dämpfungskolben 37 ausgebildeten Drosselquerschnitt 49 erreicht. D. h., der Dämpfungsraum 41 ist über den Drosselquerschnitt 49 mit der Rücklaufleitung 45 verbunden, die wiederum mit dem (nicht dargestellten) Entlastungsraum in Verbindung steht.

Beiden Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, dass die Schließbewegung des Ventilgliedes 11 gedämpft wird. Durch die in Fig. 2 beispielhaft dargestellte gestufte Ausbildung des Drosselquerschnitts kann der Bewegungsverlauf des Ventilgliedes 11 beim Einspritzen gesteuert werden.

Claims

1. Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen, mit einem in einer Bohrung (9) eines Ventilkörpers (1) entgegen der Kraft einer Schließfeder (31) axial nach außen verschiebbaren Ventilglied (11), das an seinem brennraumseitigen Ende einen aus der Bohrung ragenden, ein Ventilschließglied bildenden Schließkopf (13) aufweist, der auf seiner dem Ventilkörper (1) zugewandten Seite eine Ventildichtfläche (15) aufweist, mit der er mit einer an der brennraumseitigen Stirnseite des Ventilkörpers (1) angeordneten Ventilsitzfläche (17) zusammenwirkt, und mit wenigstens einer von einem Druckraum (19) ausgehenden Einspritzöffnung am Schließkopf, deren Austrittsöffnung in Schließstellung des Ventilgliedes (11) vom Ventilkörper (1) abgedeckt und beim nach außen gerichteten Öffnungshub freigegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine hydraulische Schließdämpfungseinrichtung (37, 39, 41, 43, 45, 47, 49) in das Kraftstoffeinspritzventil integriert ist.

2. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das brennraumferne Ende (35) des Ventilgliedes (11) an der Stirnseite eines Kolbens (37) anliegt, der in einer in einem Ventilhaltekörper (7) vorgesehenen Sackbohrung (39) hin- und herbewegbar geführt ist, deren Längsachse mit der Längsachse des Ventilgliedes (11) zusammenfällt.

3. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Führung des Kolbens (37) in dem Ventilhaltekörper (7) paarungsgeschliffen ist.

4. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (37) durch eine in der Sackbohrung (39) angeordnete Rückstellfeder (47) vorgespannt ist.

5. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sackbohrung (39) mit Hydraulikflüssigkeit, insbesondere Öl, gefüllt ist.

6. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum der Sackbohrung (39) über eine Drossel (43, 49) mit einem Entlastungsraum in Verbindung steht.

7. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel von einer Drosselbohrung (39) in dem Ventilhaltekörper (7) gebildet ist.

8. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel durch Flächenanschliffe (49) an dem Kolben (37) gebildet ist.