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DE4440369A1 - Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen

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Publication number
DE4440369A1
DE4440369A1 DE19944440369 DE4440369A DE4440369A1 DE 4440369 A1 DE4440369 A1 DE 4440369A1 DE 19944440369 DE19944440369 DE 19944440369 DE 4440369 A DE4440369 A DE 4440369A DE 4440369 A1 DE4440369 A1 DE 4440369A1
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DE
Germany
Prior art keywords
valve
fuel injection
section
opening cross
injection valve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19944440369
Other languages
English (en)
Inventor
Katsuoki Dipl Ing Itoh
Christoph Dr Treutler
Guenter Dipl Ing Lewentz
Bernd Dittus
Gilbert Dr Moersch
Christoph Dr Franke
Reiner Dipl Ing Dr Schuetz
Hans-Friedemann Dr Kober
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE19944440369 priority Critical patent/DE4440369A1/de
Priority to FR9511933A priority patent/FR2726863B1/fr
Priority to JP7289698A priority patent/JPH08210225A/ja
Priority to US08/555,623 priority patent/US5758829A/en
Publication of DE4440369A1 publication Critical patent/DE4440369A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F02M61/16Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/18Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • Y10T137/86493Multi-way valve unit
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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht von einem Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Patentanspruchs 1 aus. Bei einem derartigen, aus der EP 0460 381 B1 bekannten Kraftstoffeinspritzventil der nach außen öffnenden Bauart ist ein axial verschiebbares Ventilglied in einer Bohrung eines Ventilkörpers geführt. Das Ventilglied weist dabei an seinem einen Ende einen, aus der Bohrung austauchenden, im Durchmesser vergrößerten Kopf auf, an dessen dem Ventilkör­ per zugewandter Seite eine Dichtfläche angeordnet ist, die mit einer an der Stirnseite des Ventilkörpers vorgesehenen Ventilsitzfläche zusammenwirkt. Dabei ist das Ventilglied über eine Zulaufleitung und einen Druckraum derart mit von einer Hochdruckförderpumpe gefördertem Kraftstoffhochdruck beaufschlagbar, daß es entgegen der Kraft einer Rückstell­ bzw. Schließfeder nach außen von seinem Ventilsitz abhebt und einen Öffnungsquerschnitt zwischen der Dichtfläche am Ventilglied und der Ventilsitzfläche aufsteuert, über den der Kraftstoff aus dem Druckraum im Ventilkörper in den Brennraum der zu versorgenden Brennkraftmaschine einge­ spritzt wird.
Um dabei einen für verschiedene Drehzahlen und Lastbereiche der Brennkraftmaschine variablen Öffnungsquerschnitt zu er­ reichen, ist am Ventilkopf des bekannten Einspritzventils eine Keilverzahnung mit kegelförmig verlaufenden Dichtflä­ chen vorgesehen, deren radial gerichtete Rippen in komple­ mentären Nuten im Ventilkörper axial beweglich geführt sind, wodurch während der Öffnungshubbewegung des Ventilgliedes mehrere über den Umfang verteilte rechteckige Öffnungsquer­ schnitte aufsteuerbar sind, deren Größe über den Ventil­ gliedhub variabel ist.
Dabei hat das bekannte Kraftstoffeinspritzventil jedoch den Nachteil, daß der variable Öffnungsquerschnitt unmittelbar von den Dichtflächen gebildet wird, so daß eine an den Dichtflächen auftretende Verkokung zu einer Beeinflussung der Zumeßgenauigkeit des Kraftstoffeinspritzventils führen kann, was sich in Folge negativ auf die Kraftstoffaufberei­ tung und Verbrennung im Brennraum der Brennkraftmaschine auswirkt.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil mit den kenn­ zeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß durch die geometrische Trennung von Dicht­ querschnitt und Öffnungsquerschnitt eine Beeinflussung der Zumeßgenauigkeit des Einspritzventils durch ein Verkoken der Dichtflächen des Dichtquerschnittes sicher vermieden wird. Dabei verhindert die Anordnung eines äußeren Dichtquer­ schnitts in vorteilhafter Weise ein Eindringen von Rußparti­ keln in den feinen Führungsspalt zwischen den bewegten Tei­ len und in die Einspritzöffnungen.
Dabei wird der variable Einspritz- bzw. Öffnungsquerschnitt beim erfindungsgemäßen Einspritzventil in konstruktiv einfa­ cher Weise mittels zweier Ringeinsätze gebildet, die axial gegeneinander verschiebbar sind und deren einander zugewand­ te Stirnflächen jeweils zueinander komplementäre Kronenver­ zahnungen aufweisen, zwischen denen der Öffnungsquerschnitt gebildet wird. Dabei ist ein erster Ringeinsatz in vorteil­ hafter Weise ortsfest am Ventilkörper angeordnet und ein zweiter Ringeinsatz über die Anordnung am Ventilglied axial gegenüber dem ersten verschiebbar. Die Innenwandfläche der Ringeinsätze ist dabei vom Kraftstoffhochdruck beaufschlagt und im Bereich der Öffnungsquerschnitte werden die Ringein­ sätze über einen zwischen der Stirnfläche des Ventilkörpers und einem radial außerhalb der Ringeinsätze liegenden Be­ reich des Ventilkopfes gebildeten Dichtbereich gegenüber dem Brennraum der Brennkraftmaschine abgedichtet.
Um dabei einen ungesteuerten Kraftstoffdurchfluß außerhalb der Öffnungsquerschnitte zu vermeiden, sind die eine axiale Führung bildenden Spalte zwischen den Nutflanken der Kronen­ verzahnungen sehr klein ausgebildet (etwa 1 µm), optimal wä­ re ein Spiel von Null. Um eine derart genaue Fertigung zu ermöglichen werden dabei in vorteilhafter Weise Fertigungs­ verfahren der Mikromechanik verwendet, wobei es besonders vorteilhaft ist, die komplementären Kronenverzahnungen mit­ tels einer galvanischen Opferschicht vor der Montage in das Einspritzventil zu verbinden, was neben einer Vereinfachung der Montage (keine Beschädigung der hochgenauen Oberflächen) auch eine hohe Genauigkeit der Passungen nach dem Trennen der Ringeinsätze zur Folge hat, so daß auch eine kostengün­ stige und genaue Serienfertigung möglich ist.
Dabei ermöglicht die konsequente Trennung von Dichtquer­ schnitt und Öffnungsquerschnitt zudem die Verwendung ver­ schiedener Werkstoffe am Dicht- und Öffnungsquerschnitt, so daß jeweils die dort am geeignetsten Werkstoffe verwendet werden können, wobei z. B. kavitations- und verschleißmindernde Hartstoffschichten zusätzlich auf die Kronenverzahnungen der Ringeinsätze aufgetragen werden können.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Kraftstoffein­ spritzventil ist das zeitgleiche Aufsteuern des Öffnungs­ querschnittes gegenüber dem Dichtquerschnitt, wodurch ge­ währleistet ist, daß die Einspritzung tatsächlich auf die Öffnungsquerschnitte beschränkt ist und es nicht zu einem unkontrollierten Austritt über den gesamten Ringspalt des Dichtquerschnittes kommt.
Die Spritzlochgeometrie kann dabei insbesondere über die Formgebung der Stirnflächen von Zapfen und Nutengrund rela­ tiv variabel gestaltet werden, wobei nur ein Teil der Nut­ flanken zur sicheren Abdichtung achsparallel ausgebildet sein muß. So ist z. B. eine schräge Anordnung der Einspritz­ öffnungen möglich, über die sich die Strahllage des austre­ tenden Kraftstoffes einstellen läßt.
Um dabei den bei kleinen Spritzöffnungen schmalen Zapfen der Kronenverzahnung beim Austauchen aus der Nutflankenführung vor einer Verformung infolge der hohen Kraftstoffdrücke zu schützen , ist es möglich über einen Absatz einen weiteren Druckraum am Ringeinsatz zu bilden, der den aus der Nut aus­ tauchenden Zapfenteil gleichmäßig mit dem Kraftstoffdruck beaufschlagt, und so den Zapfen auch außerhalb der Nutflan­ kenführung abstützt.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegen­ standes der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.
Zeichnung
Zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Kraftstoff­ einspritzventils für Brennkraftmaschinen sind in der Zeich­ nung dargestellt und werden in der folgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen die Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel des Einspritzventils in einem Längsschnitt, bei dem der Kraft­ stoffhochdruck über einen Spalt zwischen Ventilglied und Ringeinsatz zu den Einspritzöffnungen gelangt, die Fig. 2 einen vergrößerten Teilschnitt aus der Fig. 1 zur Darstel­ lung der Kronenverzahnung an den Ringeinsätzen, die Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel analog zur Darstellung der Fig. 1, bei dem die Kraftstoffzuführung zu den Spritzlö­ chern über Bohrungen im Ventilglied erfolgt, die Fig. 4 ei­ nen vergrößerten Teilschnitt der Fig. 3, in dem ein zusätz­ licher Druckraum an den Zapfen der Kronenverzahnung darge­ stellt ist und die Fig. 5 bis 8 Skizzen zur Erläuterung Bearbeitungsfolge zum Aufbringen und Entfernen der Opfer­ schicht auf die Kronenverzahnung der Ringeinsätze.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Das in der Fig. 1 dargestellte Kraftstoffeinspritzventil weist einen Ventilkörper 1 mit einer Führungsbohrung 3 auf, in der ein kolbenförmiges Ventilglied 5 axial verschiebbar geführt ist, das an seinem aus der Führungsbohrung 3 ragen­ den, brennraumseitigen Ende einen als Schließkopf wirkenden Ventilkopf 7 trägt. An der dem Ventilkörper 1 zugewandten Stirnfläche des Ventilkopfes 7 ist eine Dichtfläche 9 ange­ ordnet, die mit einer Ventilsitzfläche 11 an der brennraum­ seitigen Stirnfläche des Ventilkörpers 1 zusammenwirkt und dabei einen Dichtquerschnitt 51 bildet. Dieser Dichtquer­ schnitt 51 ist dabei wie in der Fig. 2 vergrößert darge­ stellt vorzugsweise als über den Umfang verlaufende Dicht­ kante ausgebildet, wobei eine erste Dichtkante 13 an der Ventilsitzfläche 11 und eine mit dieser zusammenwirkende zweite Dichtkante 15 an der Ventilglieddichtfläche 9 vorge­ sehen ist.
An der in der Fig. 1 gezeigten Führungsbohrung 3 ist ein, eine Sammelkammer 17 bildender Ringraum vorgesehen, in den eine von einer Kraftstoffhochdruckförderpumpe gespeiste Kraftstoffeinspritzleitung 19 mündet und der über einen Ringspalt 21 zwischen dem Schaft des Ventilgliedes 5 und der Wand der Führungsbohrung 3 mit einem axial vom Ventilkopf 7 begrenzten Druckraum 23 verbunden ist, von dem seinerseits Einspritzöffnungen in den Brennraum der zu versorgenden Brennkraftmaschine abführen, deren Ausbildung später genauer erläutert wird. In Ruhestellung ist das Ventilglied 5 des Einspritzventils mit der Ventildichtfläche 9 bzw. der Dicht­ kante 15 am Ventilkopf 7 gegen die Ventilsitzfläche 11 bzw. die Dichtkante 13 am Ventilkörper 1 von einer Schließfeder 25 gezogen, die sich über eine Distanzbuchse 27 und eine An­ schlagscheibe 29 an der dem Brennraum abgewandten Stirnseite des Ventilkörpers 1 abstützt und über einen Federteller 31 auf das dem dem Kopf 7 abgewandte Ende des Ventilgliedes 5 wirkt.
Die Öffnungshubbewegung wird dabei in bekannter Weise durch die alternierende Kraftstoffhochdruckzufuhr von der Förder­ pumpe über die Einspritzleitung 19 zum Einspritzventil aus­ gelöst, wobei der am Ventilkopf 7 des Ventilgliedes 5 an­ greifende Kraftstoffhochdruck das Ventilglied 5 entgegen der Kraft der Schließfeder 25 von seinem Ventilsitz 11 abhebt. Zur Begrenzung des Gesamthubes des Ventilgliedes 5 ist beim Ausführungsbeispiel dessen Schaft in Höhe der Anschlagschei­ be 29 unter Bildung eines Anschlagbunds 33 abgesetzt, der in Schließstellung des Ventilgliedes 5 von der Anschlagscheibe 29 den Abstand des Gesamthubes hat, wobei alternativ dazu auch andere Hubanschläge möglich sind.
Für eine drehzahl- bzw. lastabhängig variable Steuerung der Größe des Öffnungsquerschnittes der Einspritzöffnungen des Einspritzventils sind zwei in der Fig. 2 vergrößert darge­ stellte, axial gegeneinander verschiebbare Ringeinsätze in das Einspritzventil integriert, von denen ein erster Ring­ einsatz 35 fest mit dem Ventilkörper 1 im Bereich des brenn­ raumseitigen Endes der Führungsbohrung 3 und ein zweiter Ringeinsatz 37 fest mit dem axial verschiebbaren Ventilglied 5 im Bereich des Ventilkopfes 7 verbunden ist. Die Ringein­ sätze 35, 37, die mit ihren Innenwandflächen den Druckraum 23 radial auswärts begrenzen und so die Kraftstoffzuführung zu den Einspritzöffnungen mittels eines gebildeten Spaltes zwischen Ventilgliedschaft und Ringeinsätzen 35, 37 ermögli­ chen, weisen an ihren einander zugewandten Stirnflächen je­ weils eine kammartige Kronenverzahnung 39 auf, die derart ausgebildet sind, daß sie zueinander komplementär ineinan­ dergreifen. Dabei werden zwischen den Stirnflächen 43 der axial vorstehenden Zapfen 41 der Kronenverzahnung 39 des er­ sten Ringeinsatzes 35 und den Stirnflächen 47 des jeweils dazu komplementären Nutengrunds 45 der Kronenverzahnung 39 des zweiten Ringeinsatzes 37 die Öffnungsquerschnitte 49 der Einspritzöffnungen gebildet, die dabei über den Hub des Ven­ tilgliedes 5 vom geschlossenen Zustand bis auf einen maxima­ len Wert variabel sind. Die Kronenverzahnung 39 des ersten Ringeinsatzes 35 ist dabei vorzugsweise so angeordnet, daß die Stirnfläche 43, insbesondere deren radial äußeres Ende, der ortsfesten Zapfen 41 mit der Dichtkante 13 am Ventilkör­ per 1 abschließen. Die Stirnfläche 47 des Nutengrundes 45 der Kronenverzahnung 39 des zweiten Ringeinsatzes 37 soll entsprechend mit der Dichtkante 15 am Ventilkopf 9 abschlie­ ßen, so daß gewährleistet ist, daß die Aufsteuerung des Öff­ nungsquerschnittes 49 nicht vor dem Aufsteuern des in Strö­ mungsrichtung nachgeschalteten Dichtquerschnitts 51 zwischen den radial außerhalb der Ringeinsätze 35, 37 angeordneten Dichtkanten 13, 15 erfolgt, was eine unkontrollierte Ein­ spritzung über den gesamten ringförmigen Dichtquerschnitt 51 zur Folge hätte.
Das Abdichten der Öffnungsquerschnitte 49 erfolgt dabei über ein enges Spaltmaß s zwischen den jeweiligen axialen Nut­ flanken, das dazu kleinstmöglich ausgebildet sein soll, wo­ bei die Kronenverzahnung dazu mikromechanisch hergestellt wird.
Zur Realisierung verschiedener Einspritzstrahlverläufe ist es zudem möglich die Form der Stirnflächen 43, 47 von Zapfen 41 und Nutengrund 45 zu variieren, wobei die zusammenwirken­ den Stirnflächen 43, 47 dabei jedoch vorzugsweise parallel auszubilden sind. Zudem können die Stirnflächen 43, 47 wie im ersten Ausführungsbeispiel dargestellt, in Richtung der Öffnungshubbewegung angeschrägt sein, um einen günstigeren Einspritzstrahlverlauf zu erzielen.
Das in den Fig. 3 und 4 dargestellte zweite Ausführungs­ beispiel unterscheidet sich zum ersten Ausführungsbeispiel lediglich in der Art der Kraftstoffzuführung zu den Öffnungsquerschnitten 49 der Einspritzöffnungen. Dabei weist das Ventilglied 5 dort vom Druckraum 23 ausgehende Bohrungen 61 auf, deren Austrittsöffnungen an den Ringeinsätzen 35, 37 in Höhe des Öffnungsquerschnittes 49 münden.
Desweiteren ist, wie in der Fig. 4 dargestellt, an den Zap­ fen 41 der Kronenverzahnung 39 des ersten Ringeinsatzes 35 ein weiterer Druckraum 63 vorgesehen, der durch eine absatz­ artige Querschnittsvergrößerung des Zapfens 41 und einen entsprechend geformten Nutabsatz bei geöffnetem Öffnungs­ querschnitt 49 zwischen den Kronenverzahnungen 39 der Ring­ einsätze 35, 37 gebildet ist. Dieser Druckraum 63 stützt da­ bei das aus dem engen Führungsspalt s an den Nutflanken aus­ getauchte Zapfenende ab und verhindert dessen Lageverschie­ bung infolge einseitiger Belastungen.
Um ein Abscheren der Zapfen 41 infolge eines Drehmomentes an den bewegten Teilen zu vermeiden, ist es zudem möglich, eine Verdrehsicherung, z. B. Zapfen-Nut-Verbindung, an den Ring­ einsätzen 35, 37 vorzusehen.
Die Fig. 5 bis 8 zeigen eine Fertigungsmöglichkeit der hochpräzisen Kronenverzahnung 39 an den Ringeinsätzen 35, 37, die vorzugsweise aus einem anderen Werkstoff als die den Dichtquerschnitt 51 bildenden Bauteile ausgeführt sind. Dabei wird dort zunächst die Ausgangsform der Kronenverzah­ nung 39 feinmechanisch oder vorzugsweise mikromechanisch hergestellt. In einem nächsten in den Fig. 5 und 6 ge­ zeigten Arbeitsschritt wird auf die Oberfläche der Kronen­ verzahnung 39 durch Aufsetzen auf eine Grundplatte 71 galva­ nisch eine Opferschicht 73 auf die Kronenverzahnung 39 auf­ getragen, deren Stärke das Spaltmaß s zwischen den Nutflan­ ken der Zapfen 41 und Nutengründe 45 bestimmt. In einem in der Fig. 7 gezeigten nächsten Arbeitsschritt wird die Kro­ nenverzahnung 39 des zweiten Ringeinsatzes 37 galvanisch mit der Kronenverzahnung 39 des ersten Ringeinsatzes 35 verbun­ den, so daß ein fester Ringverbund gebildet ist, wobei über die Opferschicht 73 ein beliebiger Toleranzausgleich zwi­ schen den über die gesamte Stirnfläche der Ringeinsätze 35, 37 verteilten Zapfen 41 und nuten 45 möglich ist, der die Montage der Ringeinsätze 35, 37 trotz des engen Spaltmaßes s vereinfacht. Dieser Ringeinsatzverbund wird nun als ein­ stückiges Bauteil auf das Ventilglied 5 und in die Führungs­ bohrung 3 montiert, wobei die starre Verbindung der Ringein­ sätze 35, 37 eine Beschädigung des präzisen Führungsspiels an den axialen Nutflanken der Kronenverzahnungen 39 verhin­ dert.
Im eingebauten Zustand wird die Opferschicht zum Beispiel mittels eines Ätzbades entfernt, so daß nunmehr wie in der Fig. 8 gezeigt das Spaltmaß s verbleibt, daß eine gute axiale Führung der Ringeinsätze 35, 37 zueinander bei gleichzeitig hoher Dichtwirkung ermöglicht.
Der Einspritzvorgang am erfindungsgemäßen Kraftstoffein­ spritzventil erfolgt dabei während der bekannten Öffnungs­ hubbewegung des Ventilgliedes 5 entgegen der Kraft der Schließfeder 25 durch das Aufsteuern des Dichtquerschnittes 51 und zeitgleich oder geringfügig später das Aufsteuern der gleichmäßig über den Umfang der Ringeinsätze 35, 37 verteil­ ten Öffnungsquerschnitte 49, die dabei wie bereits beschrie­ ben, durch das axiale Verschieben des fest mit dem Ventil­ glied 5 verbundenen zweiten Ringeinsatzes 37 gegenüber dem ortsfesten ersten Ringeinsatz 35 zwischen dessen Stirnflä­ chen gebildet werden. Ein geringfügiges zeitliches Nach­ schalten des Aufsteuerns der Öffnungsquerschnitte 49 zum Aufsteuern des Dichtquerschnitts 51 kann dabei durch ein axiales Versetzen der Stirnflächen 43 der Zapfen 41 der Kronverzahnung 39 des ersten Ringeinsatzes 35 in Richtung Schließhubbewegung erreicht werden. Dabei muß der axiale Versatz jedoch so groß sein, daß die Öffnungsquerschnitte 49 so lange von der Wand des Ventilkörpers 1 verschlossen sind, bis der Dichtquerschnitt 51 aufgesteuert ist, um ein unkon­ trolliertes Einspritzen über den gesamten Dichtquerschnitt 51 zu vermeiden.
Die Öffnungsquerschnitte 49 vergrößern sich mit zunehmendem Ventilgliedhub auf einen Maximalwert (etwa 0,2 bis 0,4 mm), wobei die Größe der Öffnungsquerschnitte 49 dabei in Abhän­ gigkeit des Kraftstoffhochdruckes und dessen Zuführungsdauer variabel ist, so daß sich bei geringen Lastzuständen der zu versorgenden Brennkraftmaschine in optimaler Weise kleine und bei großen Lastzuständen große Öffnungsquerschnitte 49 an den Einspritzöffnungen erreichen lassen.
Dabei wird durch die kontinuierliche Volumenänderung der Öffnungsquerschnitte 49 der Einspritzöffnungen auch bei nur teilweise aufgesteuertem Öffnungsquerschnitt eine konstante Strahlrichtung des eingespritzten Kraftstoffes gewährlei­ stet.
Es ist somit durch das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritz­ ventil in konstruktiv einfacher Weise möglich, unter Beibe­ haltung der Vorteile eines variablen Öffnungsquerschnitts der Einspritzöffnungen, eine Trennung von Öffnungsquer­ schnitt der Einspritzöffnungen und dem Dichtquerschnitt am Einspritzventil zu erreichen.

Claims (13)

1. Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen der nach außen offnenden Bauart mit einem in einer Bohrung (3) eines Ventilkörpers (1) vom Kraftstoffdruck entgegen der Wirkung einer Schließfeder (25) verschiebbaren Ventilglied (5), das an seinem brennraumseitigen Ende ein Ventilschließ­ glied aufweist, das mit einem an der brennraumseitigen Stirnseite des Ventilkörpers (1) vorgesehenen Ventilsitz (11) zusammenwirkt und mit einer, einen Öffnungsquerschnitt (49) von Einspritzöffnungen zur Bildung von Einspritzstrah­ len formenden Einrichtung, durch die der Öffnungsquerschnitt (49) in Abhängigkeit vom Ventilgliedhub verändert wird, da­ durch gekennzeichnet, daß das Kraftstoffeinspritzventil in einen Ventilteil mit umlaufend ausgebildeten Ventilsitz (11) und einen mit diesem zusammenwirkenden Ventilschließglied und ein den Öffnungsquerschnitt (49) der Einspritzöffnungen bildenden Teil unterteilt ist, wobei das Ventilteil mit um­ laufendem Ventilsitz (11) in Einspritzrichtung gesehen stromabwärts des den Öffnungsquerschnitt (49) bildenden Teils angeordnet ist und unabhängig von diesem das Kraft­ stoffeinspritzventil öffnet und schließt.
2. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Ventilglied (5) einen Ventilschaft und als Ventilschließglied einen Ventilkopf (7) aufweist, der mit einer zum Ventilsitz (11) weisenden umlaufenden Dichtkante (15) oder ringförmigen Dichtfläche (9) versehen ist, an die sich unmittelbar radial nach innen angrenzend ein sich axial erstreckendes Teil mit einer Kronenverzahnung (39) anschließt, das mit seiner Kronenverzahnung (39) in ei­ ner entsprechenden komplemetären Kronenverzahnung (39) kämmt, die sich stirnseitig an einem radial nach innen an den Ventilsitz (11) angrenzenden Teil befindet.
3. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwischen den zueinander komplementären Kronenverzahnungen (39) die Öffnungsquerschnitte (49) der Einspritzöffnungen gebildet sind, wobei die Kronenverzahnun­ gen (39) jeweils an den Stirnflächen zweier axial gegenein­ ander verschiebbarer Ringeinsätze angeordnet sind, an dessen Innenwandfläche der Kraftstoffhochdruck anliegt.
4. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der an den Ventilsitz (11) angrenzende Teil als ein erster Ringeinsatz (35) ausgebildet ist, der hochdruckdicht mit dem Ventilkörper (1) verbunden ist und daß der sich am Ventilkopf (7) befindliche Teil als ein zweiter Ringeinsatz (37) ausgebildet ist, der ebenfalls hochdruckdicht mit dem axial verschiebbaren Ventilglied (5) verbunden ist, wobei die variablen Öffnungsquerschnitte (49) zwischen den Stirnflächen (43, 47) der axial vorstehenden Zapfen (41) der Kronenverzahnung (39) des ersten Ringeinsat­ zes (35) und dem jeweiligen komplementären Nutengrund (45) der Kronenverzahnung (39) des zweiten Ringeinsatzes (37) ge­ bildet sind.
5. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Stirnflächen (47) des Nutengrundes (45) des zweiten Ringeinsatzes (37) mit der Dichtkante (15) oder der Dichtfläche (9) des Ventilkopfes (7), und die Stirnfläche (43) der Zapfen (41) des ersten Ringeinsatzes (35) mit der Ventilsitzfläche (11) fluchten oder diesen ge­ genüber zurückversetzt sind.
6. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die in Achsrichtung liegenden Nutenflanken der ineinandergreifenden Kronenverzahnungen (39) den Öff­ nungsquerschnitt (49) abdichtend aneinander anliegen.
7. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der zwischen den Nutflanken der Kronver­ zahnungen (39) verbleibende Spalt (s) gegen Null geht.
8. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Stirnflächen (43) der Zapfen (41) der Kronenverzahnung (39) des ersten Ringeinsatzes (35) und die damit zusammenwirkenden Nutengrundflächen (47) der Kronen­ verzahnung (39) des zweiten Ringeinsatzes (37) vorzugsweise parallel zueinander ausgeführt sind.
9. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die den Öffnungsquerschnitt (49) begren­ zenden Zapfen- und Nutengrundflächen (43, 47) derart ange­ schrägt sind, daß der Öffnungsquerschnitt (49) radial aus­ wärts weisend in Richtung der Öffnungshubbewegung des Ven­ tilgliedes (5) geneigt ist.
10. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Zapfen (41) des ersten Ringeinsatzes (35) oberhalb des Ventilsitzes (11) einen Absatz aufweisen, der mit einem komplementären Nutenabsatz im zweiten Ringein­ satz (37) einen das axiale Ende des Zapfens (41) bei aufge­ steuertem Öffnungsquerschnitt (49) stabilisierenden Druck­ raum (63) begrenzt.
11. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die den Ventilsitz (11) und die Ventildichtfläche (9) aufweisenden Teile des Einspritzventils und die den Öffnungsquerschnitt (49) bildenden, die Kronenver­ zahnungen (39) tragenden Teile aus verschiedenen Materialien hergestellt sind.
12. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kronenverzahnung (39) mikromechanisch hergestellt ist und daß die Ringeinsätze (35, 37) vor ihrer Montage in das Kraftstoffeinspritzventil mittels einer gal­ vanisch auf die Kronenverzahnung (39) aufgebrachten Opfer­ schicht (73) fest miteinander verbunden sind, wobei diese Verbindung nach der Montage wieder aufgehoben wird.
13. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Ringeinsätze (35, 37) mittels einer Verdrehsicherung gegen ein selbständiges Verdrehen gesichert sind.
DE19944440369 1994-11-11 1994-11-11 Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen Withdrawn DE4440369A1 (de)

Priority Applications (4)

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