DE69837069T2

DE69837069T2 - Ein Kraftstoffeinspritzventil von Brennkraftmaschinen mit einer Steuervorrichtung

Info

Publication number: DE69837069T2
Application number: DE69837069T
Authority: DE
Inventors: Mario Ricco
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1997-11-18
Filing date: 1998-11-17
Publication date: 2007-07-05
Anticipated expiration: 2018-11-18
Also published as: US5950600A; ITTO971006A0; IT1296143B1; RU2215180C2; ITTO971006A1; JPH11218062A; CN1107166C; KR19990045379A; EP0916842B1; CN1219642A; DE69837069D1; KR100605478B1; EP0916842A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzventil für eine Brennkraftmaschine mit einer Steuervorrichtung.
Bekannte Einspritzventile umfassen normalerweise eine Düsensteuerstange, die durch ein Dosierventil hydraulisch gesteuert wird, das einen Ventilkörper mit einem zu einer mit druckbeaufschlagtem Kraftstoff versorgten Steuerkammer koaxialen Stangenführungssitz aufweist. Die Steuerkammer steht über eine Austrittsleitung, die normalerweise durch einen durch einen Elektromagneten gesteuerten Verschluss geschlossen ist, mit einer Austrittskammer in Verbindung.
Um die Steuerkammer vorübergehend zu schließen, wenn das Dosierventil geöffnet wird, umfasst die Steuerstange normalerweise einen Teil, der an einer flachen Endfläche des Führungssitzes des Ventilkörpers zur Anlage kommt; und um Kraftstofffluss zu reduzieren, wenn das Dosierventil geöffnet wird, schließt die Seitenfläche der Steuerstange, die zum Schließen der Steuerkammer positioniert ist, normalerweise teilweise die Einlassleitung für druckbeaufschlagten Kraftstoff neben der flachen Fläche des Stangenführungssitzes.
Ein Hauptnachteil bekannter Einspritzventile der obigen Art ist der große axiale Rückstoß der Stange bei Aufprall auf die flache Fläche des Ventilkörpers, so dass Kraftstoff in die Steuerkammer fließt und es somit zu einer Zwangsoszillation der Stange um die hydraulische Ausgleichsposition und zu einer unregelmäßigen Kraftstoffversorgung durch das Einspritzventil kommt, was schwankende Öffnungs- und Schließzeiten der Düse durch die zentrale Steuereinheit erfordert.
Um solch eine Oszillation zu reduzieren sind Einspritzventile vorgeschlagen worden, bei denen die Fläche, mit der die Stange in Anlage liegt, mit Mikrometernuten versehen ist, um ein vollständiges Schließen der Steuerkammer zu verhindern, wenn das Dosierventil geöffnet wird, so dass eine bestimmte Kraftstoffmenge weiter in die Steuerkammer fließt, um Oszillationen der Stange zu dämpfen. Durch solch einen Fluss wird jedoch die Einspritzventildüsenöffnungsreaktion der Stange beeinträchtigt, während gleichzeitig sinnlos Kraftstoff zirkuliert. Des Weiteren ist die Ausbildung von Mikrometernuten ziemlich teuer. Die Schrift EP 548, 916 A offenbart ein Einspritzventil der oben genannten Art und offenbart weiterhin bei einer alternativen Ausführungsform ein Kraftstoffeinspritzventil für eine Brennkraftmaschine mit einer Steuervorrichtung; wobei die Steuervorrichtung ein Dosierventil mit einem Ventilkörper, der einen Führungssitz für eine das Einspritzventil steuernde Stange aufweist, und eine sich koaxial mit dem Führungssitz erstreckende Steuerkammer aufweist; wobei die Steuerkammer über eine Austrittsleitung mit einer Austrittskammer in Verbindung steht; wobei die Stange einen Anschlagteil umfasst, der an einer Endfläche des Führungssitzes in Anlage kommt, um die Steuerkammer vorübergehend zu schließen; und mit einer Einlassleitung für druckbeaufschlagten Kraftstoff, die mit einem Teil des Führungssitzes neben der Endfläche in Verbindung steht; wobei der Anschlagteil eine kegelstumpfförmige Fläche aufweist, die einen kegelstumpfförmigen Teil der Endfläche in Eingriff nimmt; wobei sich der kegelstumpfförmige Teil neben der Steuerkammer befindet; wobei der kegelstumpfförmige Teil eine andere Konizität aufweist als die kegelstumpfförmige Fläche.
Das oben beschriebene Einspritzventil ist mit den folgenden Nachteilen behaftet: erstens erfolgt der Kontakt zwischen der Stange und dem Führungssitz entlang einem Rand, so dass der kegelstumpfförmige Teil und die Form der kegelstumpfförmigen Fläche schnell verschlissen werden, wodurch die Dichtheit der Kopplung und das dynamische Verhalten der Stange gefährdet werden; und zweitens ist solch eine Kopplungsart nicht wirksam beim Reduzieren der Rückstöße der Stange, weil die axiale Komponente der zwischen der Stange und dem Führungssitz ausgetauschten Kraft vorherrschend ist.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein sehr unkompliziertes, zuverlässiges Kraftstoffeinspritzventil bereitzustellen, das mit einer Steuervorrichtung versehen und dazu ausgeführt ist, die mit bekannten Vorrichtungen verbundenen oben genannten Nachteile zu beseitigen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Kraftstoffeinspritzventil für eine Brennkraftmaschine mit einer Steuervorrichtung bereitgestellt, dadurch gekennzeichnet, dass der kegelstumpfförmige Teil eine Konizität aufweist, die mit der der kegelstumpfförmigen Fläche identisch ist.
Die passende Form zwischen dem kegelstumpfförmigen Teil und der kegelstumpfförmigen Fläche gestattet, dass die Stange in den Führungssitz gezwängt und darin gehalten wird, wenn der Kraftstoffdruck einen gegebenen Wert übersteigt.
Eine bevorzugte, nicht einschränkende Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben; darin zeigen:
1 einen Teilschnitt eines Kraftstoffeinspritzventils mit einer Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 einen Teil von 1 im größeren Maßstab.
Die Nummer 11 in 1 bezeichnet ein Kraftstoffeinspritzventil als Ganzes, zum Beispiel für eine Brennkraftmaschine, das einen hohlen Körper 12 umfasst, der eine am Boden mit einer oder mehreren Einspritzöffnungen abschließende Düse 10 stützt. Der Körper 12 umfasst einen axialen Hohlraum 13, in dem eine mit einem die Einspritzöffnung schließenden Stift 9 verbundene Steuerstange 14 lose gleitet.
Des Weiteren umfasst der Körper 12 einen Ansatz 15, in dem ein Einlassverbindungsstück 16 eingesetzt ist, das mit einer normalen Kraftstoffversorgungspumpe zur Zufuhr von Kraftstoff mit einem sehr hohen Druck, zum Beispiel 1350 bar, verbunden ist; der Ansatz 15 umfasst eine Leitung 17, die das Verbindungsstück 16 mit einer Einspritzkammer 8 der Düse 10 verbindet, die sich an einer Schulter 7 des Stifts 9 befindet; und des Weiteren umfasst der Körper 12 einen im Wesentlichen zylindrischen Hohlraum 18 mit einem Gewinde 19 und einen durch eine Schulter 23 vom Hohlraum 18 getrennten Sitz 21.
Des Weiteren umfasst das Einspritzventil 11 ein als Ganzes mit 24 bezeichnetes Dosierventil, das in dem Sitz 21 untergebracht ist, und durch den Ankerschaft 25 eines (nicht gezeigten) Elektromagneten gesteuert wird und wiederum einen Ventilkörper 26 mit einem Flansch 29 umfasst, der von einer ein Außengewinde aufweisenden Ringmutter 31 in Eingriff genommen wird, die mit dem Gewinde 19 des Hohlraums 18 verschraubt ist.
Der Spalt zwischen der Ringmutter 31 und dem Schaft 25 bildet eine Austrittskammer 32 des Ventils 24, die auf bekannte Weise mit einem mit dem Kraftstofftank verbundenen Austrittsverbindungsstück 33 verbunden ist, so dass der Kraftstoff in der Kammer 32 im Wesentlichen auf Atmosphärendruck liegt. Der axiale Hohlraum 13 des Hohlkörpers 12 ist über eine im Körper 12 ausgebildete Austrittsleitung 34 mit einem Austrittsanschlussstück 33 verbunden, damit der Hohlraum 13 ebenfalls auf Atmosphärendruck liegt.
Der Ventilkörper 26 umfasst ein axiales Loch 36, das einen Führungssitz für einen oberen Teil 37 der Stange 14 definiert, und eine sich koaxial mit dem Loch 36 erstreckende Steuerkammer 38 (2), das durch eine als Ganze mit 40 bezeichnete Endfläche mit der Kammer 38 verbunden ist.
Der Ventilkörper 26 umfasst eine äußere ringförmige Nut 39, die über eine kalibrierte Leitung 41 mit einem oberen Teil 45 des Lochs 36 in Verbindung steht, wobei die kalibrierte Leitung 41 die Einlassleitung der Steuerkammer 38 bildet; und der hohle Körper 12 umfasst eine weitere Leitung 42, die das Verbindungsstück 16 mit der ringförmigen Nut 39 verbindet, die deshalb als eine Abgabekammer zur Abgabe von Kraftstoff aus der Leitung 42 in die Steuerkammer 38 wirkt.
Die Steuerkammer 38 umfasst eine kalibrierte Austrittsleitung 44, die mit der Austrittskammer 32 in Verbindung steht; und um zu verhindern, dass Kraftstoff aus der Steuerkammer 38 zum axialen Hohlraum 13 fließt, ist der Teil 37 der Stange 14 mit zwei Ringdichtungen 47 versehen.
Mit Hilfe einer Feder 46 ist der Druck des Kraftstoffs in der Kammer 38 und Teil 45 des Lochs 36 auf die Stange 14 größer als der Druck des Kraftstoffs in Kammer 8 auf die Schulter 7 des Stifts 9, so dass die Stange 14 den Stift 9 normalerweise nach unten hält, wodurch die Düse 10 des Einspritzventils 11 geschlossen wird; und die Austrittsleitung 44 der Steuerkammer 38 wird normalerweise durch einen Verschluss in Form einer Kugel 48 verschlossen, die in einem konischen Sitz 50 aufsitzt und von einer Führungsplatte 49 geführt wird, auf die durch einen Flansch 51 des Ankerschafts 25 eingewirkt wird.
Gemäß der Erfindung umfasst der obere Teil 37 der Stange 14 einen Anschlagteil 52 mit einer kegelstumpfförmigen Fläche 53, die einen kegelstumpfförmigen Teil 54 der Endfläche 40 des Lochs 36 in Eingriff nimmt, um die Aufwärtsbewegung der Stange 14 anzuhalten. Der kegelstumpfförmige Teil 54 befindet sich neben dem unteren Rand der Steuerkammer 38 und weist die gleiche Konizität auf wie die kegelstumpfförmige Fläche 53 des Anschlagteils 52.
Der Außendurchmesser des kegelstumpfförmigen Teils 54 beträgt vorteilhafterweise das 1,1- bis das 1,5-Fache des Durchmessers der Steuerkammer 38, um die Kontaktfläche zwischen der Fläche 53 und dem Teil 54 zu minimieren; und die Konizität der Fläche 53 und des Teils 54 weist einen Winkel α am Scheitel zwischen 120° und 150° auf.
Die kegelstumpfförmige Fläche 53 bildet einen Rand 56 mit der Seitenfläche des oberen Teils 37 der Stange 14; der Teil 45 des Lochs 36 weist eine Fläche 57 auf, die einen größeren Durchmesser als das Loch 36 aufweist; und die Höhe der Fläche 57 ist so gewählt, dass verhindert wird, dass der Rand 56 während des Hubs der Stange 14 die Fläche des Führungssitzes 36 des Teils 37 berührt.
Das Einspritzventil 11 arbeitet wie folgt: Wenn der Elektromagnet erregt wird, wird der Schaft 25 des Ankers angehoben; der Kraftstoffdruck in der Steuerkammer 38 öffnet das Dosierventil 24; der Kraftstoffdruck in der Einspritzkammer 8 überwindet die Feder 46, um sowohl den Stift 9 als auch die Stange 14 anzuheben; und der Stift 9 öffnet die Düse 10 des Einspritzventils 11, während der Kraftstoff in der Kammer 38 über die Kammer 32 und das Verbindungsstück 33 in den Tank ausgetragen wird.
Wenn die kegelstumpfförmige Fläche 53 des Teils 52 der Stange 14 den kegelstumpfförmigen Teil 54 der Fläche 40 in Eingriff nimmt, wird die Stange 14 gestoppt, wodurch am Teil 54 der Fläche 40 eine Reaktion senkrecht zur kegelstumpfförmigen Fläche 53 erzeugt wird und deshalb zur Achse der Stange 14 gerichtet ist. Die parallel zur Stangenachse verlaufende Komponente der Reaktion ist deshalb sehr klein, wodurch der Rückstoß der Stange 14 reduziert wird.
Dank der kleinen Kontaktfläche zwischen der Fläche 53 und dem Teil 54 bewirkt des Weiteren der Kraftstoffdruck im Teil 45, dass Kraftstoff entlang dem Teil 54 in die Steuerkammer 38 leckt, wodurch die Stange 14 nach oben gezogen wird, um jeglichen Restrückstoß zu dämpfen.
Wenn der Elektromagnet entregt wird, senkt eine (nicht gezeigte) Feder den Schaft 25 ab und drückt die Kugel 48 gegen den konischen Sitz 50, um das Ventil 24 zu schließen; und der Kraftstoffdruck in der Steuerkammer 38 steigt nun schnell, um die Stange 14 zusammen mit dem Stift 9 abzusenken, wodurch die Düse 10 des Einspritzventils 11 geschlossen wird.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung im Vergleich zu bekannten Einspritzventilen gehen aus der vorhergehenden Beschreibung deutlich hervor. Insbesondere schließt die Steuerstange 14 die Kammer 38 sehr schnell, so dass die Kraftstoffversorgung durch das Einspritzventil 11 gleichmäßiger ist als die bekannter Einspritzventile. Des Weiteren ist die Kraftstoffleckage entlang dem Teil 54 der Fläche 40 geringer als bei einer genuteten Stangenanschlagfläche. Und schließlich ist keine teure maschinelle Bearbeitung zur Herstellung von Nuten in der Stangenanschlagfläche erforderlich.
Natürlich können an der hier beschriebenen und dargestellten Steuervorrichtung Änderungen vorgenommen werden, ohne dadurch vom Schutzbereich der beigefügten Ansprüche abzuweichen. Zum Beispiel kann die Einlassleitung 41 anstatt radial zu sein geneigt sein; der Rand 56 kann abgerundet sein und die Fläche 57 des Teils 45 kann den gleichen Durchmesser wie das Loch 36 aufweisen.

Claims

Kraftstoffeinspritzventil für eine Brennkraftmaschine mit einer Steuervorrichtung; wobei die Steuervorrichtung ein Dosierventil (24) mit einem Ventilkörper (26), der einen Führungssitz (36) für eine das Einspritzventil steuernde Stange (14) aufweist, und eine sich koaxial mit dem Führungssitz (36) erstreckende Steuerkammer (38) aufweist; wobei die Steuerkammer (38) über eine Austrittsleitung (44) mit einer Austrittskammer (32) in Verbindung steht; wobei die Stange (14) einen Anschlagteil (52) umfasst, der an einer Endfläche (40) des Führungssitzes (36) in Anlage kommt, um die Steuerkammer (38) vorübergehend zu schließen, und mit einer Einlassleitung (41) für druckbeaufschlagten Kraftstoff, die mit einem Teil (45) des Führungssitzes (36) neben der Endfläche (40) in Verbindung steht; wobei der Anschlagteil (52) eine kegelstumpfförmige Fläche (53) aufweist, die einen kegelstumpfförmigen Teil (54) der Endfläche (40) in Eingriff nimmt; wobei sich der kegelstumpfförmige Teil (54) neben der Steuerkammer (38) befindet; wobei die Kraftstoffeinspritzdüse dadurch gekennzeichnet ist, dass der kegelstumpfförmige Teil (54) eine Konizität aufweist, die mit der der kegelstumpfförmigen Fläche (53) identisch ist.
Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der kegelstumpfförmige Teil (54) einen Außendurchmesser aufweist, der das 1,1 bis 1,5-Fache des Durchmessers der Steuerkammer (38) beträgt.
Einspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Konizität am Scheitel einen Winkel (alpha) aufweist, der zwischen 120 Grad und 150 Grad liegt.
Einspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die kegelstumpfförmige Fläche (53) in einem Rand (56) endet, der die Seitenfläche der Stange (14) schneidet; dadurch gekennzeichnet, dass der Teil (45) des Führungssitzes (36) eine Fläche (57) aufweist, deren Durchmesser größer ist als der des Führungssitzes (36), um zu verhindern, dass der Rand (56) den Führungssitz (36) berührt.