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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Düse für ein Kraftstoffeinspritzventil.
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In
der nicht offenbarten Patentanmeldung
WO02/36959A2 ist eine Düse für ein Kraftstoffeinspritzventil
mit einer Nadel beschrieben, die bewegbar in der Düse angeordnet
ist. An dem unteren Ende umfasst die Nadel ein Schließglied mit
einer Auflagefläche.
Die Auflagefläche
liegt einer zweiten Aufnahmefläche
der Düse
gegenüber.
Abhängig
von der Stellung der Nadel schließen oder öffnen die erste und die zweite
Auflagefläche
eine Einspritzöffnung, die
mit einer Kraftstoffkammer verbunden ist. Die Kraftstoffkammer ist
zwischen der Nadel und der Düse
angeordnet. Die Kraftstoffkammer ist mit einer Hochdruckkraftstoffleitung
verbunden. An einer oberen Seite umfasst die Düse eine Hülse, die in einer Öffnung der
Düse angeordnet
ist. Die Nadel wird in Aufwärtsrichtung
durch die Hülse
hindurch in ein Einspritzventilgehäuse geführt. In dem Einspritzventilgehäuse ist
eine zweite Hülse
vorgesehen, die an einem unteren Ende fest mit dem Gehäuse verbunden ist.
Zwischen der zweiten Hülse
und der Nadel ist ein Faltenbalg angeordnet, wodurch der Faltenbalg
an einem unteren Ende fest mit der Nadel und an einem oberen Ende
mit der zweiten Hülse
verbunden ist. Ein unterer Teil des Einspritzventils ist gegen einen oberen
Teil des Einspritzventils fest abgedichtet. In dem unteren Teil
des Einspritzventils ist Kraftstoff eingebracht, der nicht in den
oberen Teil strömen
kann, in dem das Stellglied, insbesondere ein piezoelektrischer
Aktor, angeordnet ist. Das Stellglied muss vor dem Kraftstoff geschützt werden,
der das Stellglied beschädigen
könnte.
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Die
erste Hülse
hat die Aufgabe, Hochdruckwellen zu dämpfen, die durch Starten und
Stoppen des Einspritzens in der Kraftstoffkammer erzeugt werden.
Die Hochdruckwellen könnten den
Faltenbalg beschädigen,
der den unteren Teil des Einspritzventils fest gegen den oberen
Teil abdichtet.
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In
der Deutschen Patentanmeldung
DE 199 58 704 A1 ist eine Düse für ein Einspritzventil,
die an einem Gehäuse
des Einspritzventils befestigt werden kann, mit einer Nadel offenbart,
die bewegbar in der Düse
angeordnet ist. Ein Faltenbalg ist als Abdichtelement zur Trennung
eines Kraftstoffbereichs von einer Stellgliedkammer vorgesehen.
Ein erster Endring des Faltenbalgs ist fest mit einem Element verbunden,
das ein Teil der Düse
ist oder wenigstens fest mit der Düse verbunden ist. Es wird ein
Dämpfungselement
vorgesehen, wodurch die Nadel durch das Dämpfungselement hindurch verläuft. Das
Dämpfungselement
teilt den Kraftstoffbereich in die Kraftstoffkammer und eine zweite
Kammer. Die zweite Kammer ist durch den Faltenbalg begrenzt. Die
Kraftstoffkammer ist von der Düse
und der Nadel begrenzt. Eine ringförmige Platte ist als Dämpfungselement
angeordnet, und die ringförmige
Platte wird von einem Halteglied gehalten.
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In
dem
USA-Patent 6,334,576
1 ist ein Kraftstoffeinspritzventil mit einem Kugelsitz
mit Mehrspitzengeometrie offenbart. Das Kraftstoffeinspritzventil weist
einen Kraftstoffeinlass, einen Kraftstoffauslass und einen Kraftstoffkanal
auf, der sich entlang einer Längsachse
von dem Kraftstoffeinlass zu dem Kraftstoffauslass erstreckt. Das
Kraftstoffeinspritzventil umfasst eine in einem Körper angeordnete
Armatur, eine funktionell mit der Armatur verbundene zylindrische
Nadel und einen an dem Kraftstoffauslass angeordneten Sitz.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Düse mit einem
einfachen und preiswerten Dämpfungselement
zu schaffen. Die Aufgabe wird mit Hilfe einer Düse nach Anspruch 1 erfüllt.
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Die
Düse für das Einspritzventil
gemäß der vorliegenden
Erfindung soll einen Vorteil gegenüber dem zugehörigen Stand der
Technik aufweisen, da die Düse
ein einfaches Dämpfungselement
in Form einer ringförmigen
Platte umfasst. Die ringförmige Platte
wird von einem Halteglied gehalten, und zwischen einer Innenfläche der
ringförmigen
Platte und der Nadel ist ein Zwischenraum zwischen 10 und 120 μm vorgesehen.
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In
den Unteransprüchen
werden weitere vorteilhafte Ausführungsformen
der Erfindung offenbart.
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Durch
Verwendung einer einfachen ringförmigen
Platte als Dämpfungselement
werden die Herstellungskosten für
die Düse
gesenkt. Weiterhin lässt sich
die ringförmige
Platte im Vergleich zu der Hülse, die
von dem Stand der Technik her bekannt ist, leichter in die Düse einbauen.
Weiterhin wird die ringförmige
Platte nicht zum Führen
der Nadel verwendet. Deshalb braucht die ringförmige Platte nicht in eine genaue
Stellung zu der Nadel gebracht zu werden. Deshalb können die
Düse und
die ringförmige
Platte unabhängig
gefertigt werden. Infolgedessen brauchen die Form der Düse und die
Form der ringförmigen
Platte nicht aufeinander eingestellt zu werden.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist die ringförmige
Platte an einer oberen Endfläche
der Düse
angeordnet. Die obere Endfläche
weist in Richtung zu dem Gehäuse,
und die ringförmige
Platte wird durch das Halteglied gegen die obere Endfläche gedrückt. Diese
Anordnung der ringförmigen
Platte ist zum Anbringen der ringförmigen Platte vorteilhaft.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird
die ringförmige
Platte von einem Halteelement gehalten, das im Grunde die Form einer
Hülse aufweist,
die an ihrem oberen Ende fest mit dem Faltenbalg verbunden ist und
an ihrem unteren Ende fest mit der Düse verbunden ist. Deshalb wird
die Hülse
mit einer ersten Funktion zum Halten der ringförmigen Platte an der oberen
Endfläche
der Düse
und mit einer zweiten Funktion zum festen Abdichten der Düse gegen
einen oberen Teil der Einspritzdüse
verwendet. Durch Verwendung der Hülse für diese zwei Funktionen wird
ein gesondertes Glied zum Halten der ringförmigen Platte an der oberen
Endfläche
der Düse
gespart.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst
die Hülse
an der Außenseite
eine Haltefläche,
die verwendet wird, um die Düse
mit einer Mutter gegen das Einspritzventilgehäuse zu drücken. Deshalb wird ein gesondertes Element
zum Bereitstellen einer Haltefläche
zum Befestigen der Düse
mit dem Gehäuse
des Einspritzventils zweckmäßig gemacht.
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Eine
vorteilhafte Verbindung zwischen der Hülse und der Düse wird
erzielt, indem an dem oberen Ende der Düse, das in die Hülse gesteckt
wird, eine Ringmutter vorgesehen ist. Die Hülse umfasst ein erstes zylindrisches
Teil, welches die Ringmutter umgibt. Das erste zylindrische Teil
verschmilzt mit Hilfe einer gestuften Fläche mit einem zweiten zylindrischen
Teil. Das zweite zylindrische Teil weist einen kleineren Durchmesser
als das erste Teil auf. Die gestufte Fläche liegt angrenzend an eine
obere Ebene der ringförmigen
Platte und drückt
die ringförmige Platte
mit einer unteren Fläche
an die obere Endfläche
der Düse.
Die beschriebene Form der Düse
und der Hülse
hat den Vorteil, dass die Hülse
auf einfache Weise fest an der Düse
befestigt werden kann und die ringförmige Platte gegen die obere
Endfläche
der Düse
drückt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt
eine Querschnittsansicht einer Düse
für ein
Einspritzventil in einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung.
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2 zeigt
das Dämpfungselement
und die Nadel ausführlicher.
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Beschreibung einer beispielhaften Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung
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1 zeigt
eine Schnittansicht eines Kraftstoffeinspritzventils 37.
Das Kraftstoffeinspritzventil 37 umfasst ein Gehäuse 22,
in dem ein Stellglied 30, insbesondere ein piezoelektrischer
Aktor, angeordnet ist. Das Stellglied kann zum direkten oder zum
indirekten Betätigen
einer Nadel 3 verwendet werden, die in einer Düse 2 angeordnet
ist. Wenn das Stellglied 30 nicht direkt auf die Nadel
einwirkt, kann zum Betätigen
der Nadel eine Druckkammer verwendet werden. In diesem Fall steuert
das Stellglied ein Druckventil, welches den Druck der Druckkammer festlegt.
Die Druckkammer kann von einem bewegbaren Kolben begrenzt sein,
welcher die Nadel 3 betätigt.
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1 zeigt
eine sich nach außen öffnende Düse 2.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine sich nach außen öffnende
Düse 2 beschränkt und
könnte auch
mit einer sich nach innen öffnenden
Düse ausgeführt werden.
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Die
Nadel 3 umfasst an einem unteren Ende einen Ventilkopf 17,
der in Richtung zu einem Ventilsitz 18 der Düse 2 weist.
In geschlossener Stellung liegt der Ventilkopf 17 mit einer
Dichtfläche
auf dem Ventilsitz 18 auf und schließt eine Brennstoffkammer 16.
Die Brennstoffkammer 16 ist zwischen der Nadel 3 und
der Düse 2 angeordnet.
Die Brennstoffkammer 16 ist mit einer Kraftstoffleitung 23 verbunden,
die Kraftstoff mit hohem Druck liefert.
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Die
Nadel 3 umfasst im Mittelteil einen Führungsabschnitt 21,
der zur genauen Führung
der Nadel 3 in der Düse 2 verwendet
wird. Zur genauen Führung
ist ein kleiner Zwischenraum zwischen einer Außenfläche der Nadel 3 und
einer Innenfläche
der Düse 2 angeordnet.
Die Nadel 3 erstreckt sich in einem Gehäuse 22 des Kraftstoffeinspritzventils.
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Die
Düse 2 weist
die Form einer Hülse
mit einer oberen Endfläche 24 auf,
die in Richtung zu dem Gehäuse 22 weist.
Die obere Endfläche 24 weist
die Form einer planaren Ringfläche
auf. Weiterhin umfasst die Düse 2 an
einer äußeren, oberen Endfläche eine
Ringmutter 25, die einen kleineren Durchmesser. als ein
unterer Teil der Düse 2 zeigt.
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An
der oberen Endfläche 24 ist
ein Dämpfungsglied
in Form einer ringförmigen
Platte 1 angeordnet. Die ringförmige Platte 1 umfasst
ein mittiges Loch, das einen größeren Durchmesser
als der Durchmesser der Nadel 3 besitzt. Die Nadel 3 erstreckt
sich von der Düse 2 durch
die ringförmige Platte 1 hindurch
in das Gehäuse 22.
Zwischen der Nadel 3 und der ringförmigen Platte 1 ist
ein Zwischenraum vorgesehen, der innerhalb eines Wertebereichs von
10 μm bis
120 μm liegt.
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An
der oberen Endfläche 24 wird
die ringförmige
Platte 1 von einem Halteelement 4 gehalten, das
im Grund die Form einer Hülse
zeigt. Das Halteelement 4 umschließt mit einem ersten Teil die
Ringmutter 25. In vorteilhafter Weise ist das Halteelement 4 durch
eine Schweißnaht 26 mit
einer unteren Endfläche
des ersten Teils verbunden. Das erste Teil umfasst eine erste zylindrische Öffnung 6 mit
einem ersten Durchmesser. Die erste zylindrische Öffnung 6 geht über eine
Anschlagschulter 7 in eine zweite zylindrische Öffnung 8 mit
einem kleineren Durchmesser über.
Die Anschlagschulter 7 weist die Form einer Ringfläche auf,
die senkrecht zu einer Längsachse des
Halteelements 4 angeordnet ist. Die Längsachse des Halteelements
ist parallel zu der Längsachse
der Nadel 3 angeordnet. Die Anschlagschulter 7 ist
parallel zu der oberen Fläche 24 angeordnet.
Zwischen der Anschlagschulter 7 und der oberen Endfläche 24 ist
die ringförmige
Platte 1 angeordnet.
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Der
Durchmesser der zweiten Öffnung 8 des Halteelements 4 ist
kleiner als der Außendurchmesser
der ringförmigen
Platte 1. Weiterhin ist der Durchmesser der ersten Öffnung 6 des
Halteelements 4 größer als
der Außendurchmesser
der ringförmigen Platte 1.
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Die
zweite Öffnung 8 ist
bis zu einem Endabschnitt geführt,
an welchem das Halteelement 4 fest mit einem zweiten Ring 10 verbunden
ist. Der zweite Ring 10 ist fest mit einem Faltenbalg 5 verbunden,
durch welchen hindurch sich die Nadel 3 in eine Stellgliedkammer
des Gehäuses 22 erstreckt.
Ein unteres Ende des Faltenbalgs 5 ist über einen ersten Ring 9 fest
mit der Nadel 3 verbunden. Der erste Ring 9 ist
oberhalb der ringförmigen
Platte 1 angeordnet. Zum festen Verbinden des ersten Rings 9 mit
der Nadel 3 wird eine erste Schweißnaht 14 verwendet.
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Zum
festen Verbinden des zweiten Rings 10 wird eine zweite
Schweißnaht 15 verwendet.
Die erste und die zweite Schweiznaht 14, 15 zeigen
die Form eines Rings.
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Zwischen
dem Faltenbalg 5 und dem Halteelement 4 ist eine
zweite Kammer 28 angeordnet. Die zweite Kammer 28 ist über einen
Zwischenraum 19, der zwischen der ringförmigen Platte 1 und
der Nadel 3 angeordnet ist, hydraulisch mit der Kraftstoffkammer 16 verbunden.
Die Kraftstoffkammer 16 ist mit der Kraftstoffleitung 23 verbunden.
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In
geschlossener Stellung der Nadel 3 wirken innerhalb der
Kraftstoffkammer 16 hohe Drücke. In dieser Situation wirken
auch innerhalb der zweiten Kammer 28 hohe Drücke. Wenn
die Nadel 3 in eine offene Stellung bewegt wird, bewegt
sich der Ventilkopf 17 aus dem Ventilsitz 18 heraus
und öffnet
mithin die Kraftstoffkammer 16. Das führt zu einer schnellen und
starken Abnahme des Drucks innerhalb der Kraftstoffkammer 16.
Wenn die Nadel 3 in die Schließstellung bewegt wird, steigt
der Druck in der Kraftstoffkammer schnell auf einen hohen Wert an.
Diese Druckänderungen
werden auf Grund der ringförmigen
Platte 1 nicht direkt in die zweite Kammer 28 geführt. Die
Abmessungen des Zwischenraums 19 zwischen der ringförmigen Platte 1 und
der Nadel 3 sind derart, dass Druckänderungen in der ersten Kammer 16 mit
einer Zeitverzögerung
in die zweite Kammer 28 geführt werden. Weiterhin vermindert
sich der Zeitgradient der Druckänderung.
Das führt
zu kleineren Druckwellen in der zweiten Kammer 28. Kleine
Druckwellen haben den Vorteil, dass der Faltenbalg 5 und
die festen Verbindungen zwischen dem Faltenbalg 5 und dem
Halteelement 4 oder der Nadel 3 gegen starke Druckänderungen
geschützt
sind. Infolgedessen dichten die Verbindungen die zweite Kammer 28 über eine
längere
Zeit gegen eine Stellgliedkammer 38 ab, die in dem Gehäuse 22 des
Kraftstoffeinspritzventils 37 angeordnet ist.
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An
einer Oberseite umfasst das Halteglied 4 eine Ringfläche 29,
die senkrecht zu der Längsachse der
Nadel 3 angeordnet ist und an die Stellgliedkammer 38 grenzt.
Das obere Ende der Nadel 3 ist mit einer Platte 12 verbunden,
wodurch das Ende der Nadel 3 in der Mitte der Platte 12 angeordnet
ist. Zwischen der Platte 12 und der Ringfläche 29 ist
eine vorgespannte Druckfeder 13 angeordnet. Die Druckfeder 13 spannt
den Ventilkopf 17 der Nadel 3 gegen den Ventilsitz 18 der
Düse 2 vor.
Um die Nadel 3 in eine offene Stellung zu schieben, muss
das Stellglied 30 die Platte 12 nach unten drücken.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung umfasst das Halteelement 4 eine schräge Haltefläche 31,
die zu einer entsprechenden zweiten schrägen Haltefläche 32 einer Mutter 33 weist.
Die Haltefläche 31 an
der Außenseite
des ersten Teils des Halteelements 4 ist angeordnet. Die
Mutter 33 umfasst ein Schraubengewinde 34. Das
Schraubengewinde 34 ist mit einem zweiten Schraubengewinde 35 verbunden,
das an der Außenseite
des Gehäuses 22 angeordnet
ist. Die Düse 2 wird
durch das Schrauben der Mutter 33 in der Richtung des Gehäuses 22 an
dem Gehäuse 22 befestigt.
Durch das Schrauben der Mutter 33 wird das Halteelement 4 an
eine Anschlagfläche 36 des
Gehäuses 22 gedrückt.
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2 zeigt
ausführlich
den Zwischenraum 19 zwischen der ringförmigen Platte 1 und
der Nadel 3. Das mittige Loch der ringförmigen Platte 1 weist die
Form eines Kreises auf. Im Be reich der ringförmigen Platte 1 zeigt
der Querschnitt der Nadel 3 ebenfalls die Form eines Kreises.