Kraftstoffeinspritzventileinrichtung

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzventileinrichtung mit einem Steuerventil, das einen Ventilkörper (18) umfasst.
Um die Herstellung einer Kraftstoffeinspritzventileinrichtung mit einem Steuerventil, das einen Ventilkörper umfasst, zu vereinfachen und/oder deren Lebensdauer zu verlängern, ist der Ventilkörper (18) mindestens zweiteilig mit einem Schließelement (40) und einem Führungselement (54) ausgeführt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzventileinrichtung mit einem Steuerventil, das einen Ventilkörper umfasst.

Stand der Technik

[0002] Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2004 061 800 A1 ist ein Injektor eines Kraftstoffeinspritzsystems mit einem doppelt schaltenden Steuerventil bekannt, bei dem ein einteiliger Ventilkörper in dem Gehäuse des Steuerventils geführt wird, so dass der Verschleiß an einem Ventilkegel des Ventilkörpers und einem Ventilsitz im Gehäuse des Steuerventils verringert wird.

Offenbarung der Erfindung

[0003] Aufgabe der Erfindung ist es, die Herstellung einer Kraftstoffeinspritzventileinrichtung mit einem Steuerventil, das einen Ventilkörper umfasst, zu vereinfachen und/oder deren Lebensdauer zu verlängern.

[0004] Die Aufgabe ist bei einer Kraftstoffeinspritzventileinrichtung mit einem Steuerventil, das einen Ventilkörper umfasst, dadurch gelöst, dass der Ventilkörper mindestens zweiteilig mit einem Schließelement und einem Führungselement ausgeführt ist. Die Kraftstoffeinspritzventileinrichtung wird auch als Kraftstoffinjektor bezeichnet. Durch die zweiteilige Ausführung des Ventilkörpers wird die Fertigung vereinfacht. Darüber hinaus können das Führungselement und das Schließelement aus unterschiedlichen Materialien gebildet werden. Des Weiteren kann die Oberflächenbeschaffenheit beziehungsweise die Härte einzelner Funktionsflächen des Schließelements und des Führungselements einfacher an die unterschiedlichen Funktionen angepasst werden. Schließlich können auf einfache Art und Weise unterschiedliche Ventilhübe realisiert werden.

[0005] Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement als Ventilstift ausgeführt ist. Der Ventilstift hat im Wesentlichen die Gestalt eines geraden Kreiszylinders und übt eine Führungsfunktion aus.

[0006] Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilstift in einer Führungshülse hin und her bewegbar geführt ist. Die Führungshülse hat im Wesentlichen die Gestalt eines Kreiszylindermantels.

[0007] Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Schließelement einen Ventilringkörper umfasst. Der Ventilring ist vorzugsweise deutlich härter als der Ventilstift ausgeführt, um den Verschleiß an einem Ventilsitz zu minimieren. Vorzugsweise ist ein Federteller in den Ventilringkörper integriert.

[0008] Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilringkörper eine umlaufende Dichtfläche aufweist. Die Dichtfläche kann gekrümmt oder konusartig ausgeführt sein und wirkt mit einer Dichtkante zusammen, um einen Ventilsitz darzustellen.

[0009] Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilringkörper eine umlaufende Dichtkante aufweist. Die Dichtkante wirkt mit einer Dichtfläche zusammen, um einen Ventilsitz darzustellen.

[0010] Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilringkörper auf das Führungselement aufgepresst ist. Vorzugsweise wird durch eine Presspassung eine reibschlüssige beziehungsweise kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Ventilringkörper und dem Führungselement geschaffen.

[0011] Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement einen Absatz aufweist, an dem das Schließelement anliegt. Der Absatz kann beim Aufpressen des Schließelements einen Anschlag bilden.

[0012] Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Schließelement und das Führungselement aus unterschiedlichen Materialien gebildet sind. Durch die gezielte Auswahl unterschiedlicher Werkstoffe können die beiden Elemente besser an ihre Funktion im Betrieb der Kraftstoffeinspritzventileinrichtung angepasst werden.

[0013] Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Schließelement und das Führungselement unterschiedliche Härten aufweisen. Das Schließelement hat vorzugsweise eine größere Härte als das Führungselement, um einen unerwünschten Verschleiß am Ventilsitz zu minimieren.

[0014] Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

[0015] Es zeigen:

Figur 1

eine Kraftstoffeinspritzventileinrichtung im Längsschnitt;

Figur 2

einen vergrößerten Ausschnitt II aus Fi- gur 1;

Figur 3

einen vergrößerten Ausschnitt III aus Fi- gur 1 und

Figur 4

eine ähnliche Darstellung wie in Figur 3 mit einem Ausbruch an einem Ventilkörper.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

[0016] In Figur 1 ist eine Kraftstoffeinspritzventileinrichtung 1 im Längsschnitt dargestellt. Die Kraftstoffeinspritzventileinrichtung 1 wird auch als Kraftstoffinjektor bezeichnet und dient dazu, mit Hochdruck beaufschlagten Kraftstoff in einen Brennraum (nicht dargestellt) einer Brennkraftmaschine einzuspritzen. Zu diesem Zweck steht der Kraftstoffinjektor 1 mit einer zentralen Kraftstoffhochdruckquelle (ebenfalls nicht dargestellt) in Verbindung, die auch als Common Rail bezeichnet wird.

[0017] Der Kraftstoffinjektor 1 umfasst ein Injektorgehäuse 2 mit einem Haltekörper 4, einem Düsenkörper 5, einer Ventilplatte 6 und einer Drosselplatte 8. Ein Hochdruckzulaufkanal 10 erstreckt sich durch das Injektorgehäuse 2 zu einer Einspritzdüse 12, aus welcher mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff in den Brennraum eingespritzt wird, wenn eine Düsennadel 14 von einem zugehörigen Düsennadelsitz abhebt. Die Öffnungs- und/oder Schließbewegung der Düsennadel 14 wird über den Druck in einem Steuerraum 15 eines Steuerventils 16 gesteuert.

[0018] In Figur 2 sieht man, dass das Steuerventil 16 einen Ventilkörper 18 umfasst, der unter Zwischenschaltung eines Ventilkolbens 19 und eines Kopplerkolbens 20 durch einen Aktor 24 betätigbar ist. Das Steuerventil 16 kann durch elektromagnetische oder piezoelektrische Aktoren betätigt werden. Der Ventilkörper 18 befindet sich in seiner Schließstellung und kann über einen an dem brennraumnahen Ende des Kopplerkolbens 20 vorgesehenen Stempel 22 aus seiner Schließstellung in eine Öffnungsstellung bewegt werden.

[0019] In Figur 3 sieht man, dass das Steuerventil 16 eine Führungshülse 30 umfasst, die durch die Vorspannkraft einer Ventilfeder 32 in dichter Anlage an der Drosselplatte 8 gehalten wird. Die Ventilfeder 32 ist zusammen mit der Führungshülse 30 und dem Ventilkörper 18 in einem Ventilraum 34 angeordnet, der mit dem Steuerraum (15 in Figur 2) des Steuerventils 16 in Verbindung steht.

[0020] Da der Steuerraum über einen (nicht dargestellten) Zulaufkanal, der vorzugsweise mit einer Zulaufdrossel ausgestattet ist, mit dem Hochdruckzulaufkanal (10 in Figur 2) in Verbindung steht, herrscht sowohl in dem Steuerraum als auch in dem Ventilraum Hochdruck, solange sich der Ventilkörper 18 in seiner Schließstellung befindet.

[0021] Dagegen herrscht in einem Druckentlastungsraum 36, der in radialer Richtung von der Führungshülse 30 und in axialer Richtung von dem Ventilschließkörper 18 und der Drosselplatte 8 begrenzt wird, Niederdruck, da der Druckentlastungsraum 36 über einen Ablaufkanal 37, der mit einer Ablaufdrossel ausgestattet sein kann, mit einem (nicht dargestellten) Rücklauf des Kraftstoffinjektors 1 in Verbindung steht.

[0022] In Figur 4 ist durch einen Ausbruch an dem Ventilkörper 18 dargestellt, dass der Ventilkörper 18 zweiteilig ausgeführt ist. Der Ventilkörper 18 umfasst zum einen ein Schließelement 40 mit einem Federteller 41 und einem Ventilringkörper 42. Der Ventilringkörper 42 ist einstückig mit dem Federteller 41 verbunden. Die Ventilfeder 32 ist zwischen dem Federteller 41 und der Führungshülse 30 eingespannt.

[0023] An dem Ventilringkörper 42 ist eine im dargestellten Schnitt gekrümmte Dichtfläche 44 ausgebildet, die dichtend an einer Dichtkante 45 anliegt, um einen Ventilsitz zu bilden. Durch die Vorspannkraft der Ventilfeder 32 wird der Ventilringkörper 42 in der dargestellten Schließstellung gehalten.

[0024] Wenn der Ventilringkörper 42 mit seiner Dichtfläche 44 von der Dichtkante 45 abhebt, dann wird der Ventilsitz geöffnet und eine Verbindung zwischen dem Ventilraum 34 und einem Druckentlastungsraum 48 freigegeben. Wenn sich der Ventilringkörper 42 in seiner Öffnungsstellung befindet, dann wird der Druck in dem Ventilraum 34 und in dem Steuerraum 15 abgebaut, so dass die Düsennadel von dem zugehörigen Düsennadelsitz abhebt und Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird.

[0025] Der Ventilringkörper 42 ist auf einen Zapfen 51 aufgepresst, der von einem Führungselement 54 ausgeht, welches das zweite Teil des Ventilkörpers 18 darstellt. Das Führungselement 54 ist als Ventilstift 55 ausgeführt, der einstückig mit dem Zapfen 51 verbunden ist. Zwischen dem Zapfen 51 und dem Ventilstift 55 ist ein Absatz 56 ausgebildet, der einen Anschlag beim Aufpressen des Ventilringkörpers 42 auf den Zapfen 51 darstellt.

[0026] Der Ventilstift weist an seinem brennraumnahen Ende einen Führungsabschnitt 57 auf, mit dem der Ventilstift 55 in der Führungshülse 30 in Längsrichtung verschiebbar geführt ist. Der Führungsabschnitt 57 hat, zum Beispiel aufgrund einer zusätzlichen Bearbeitung, einen etwas kleineren Außendurchmesser als ein Verbindungsabschnitt 58 des Ventilstifts 55. Der Verbindungsabschnitt 58 verbindet den Führungsabschnitt 57 des Ventilstifts 55 einstückig mit dem Zapfen 51 am brennraumfernen Ende des Führungselements 54.

[0027] Der Ventilstift 55 mit seiner Führungsfunktion zur Führungshülse 30 kann auf einfache Art und Weise, zum Beispiel durch Drehen, gefertigt werden. Die Härte des Ventilstifts kann, insbesondere in dem Führungsabschnitt 57, an die Führungsfunktion angepasst werden. Der Führungsspalt zwischen dem Ventilstift 55 und der Führungshülse kann auf einfache Art und Weise bei der Fertigung eingestellt werden.

[0028] Der Ventilringkörper 42 ist, insbesondere an der Dichtfläche 44, besonders hart ausgeführt, um den im Betrieb auftretenden Verschleiß am Ventilsitz zu minimieren. Die Härte des Ventilringkörpers 42 ist vorzugsweise an die Härte der Ventilplatte 5 angepasst. Demgegenüber kann die Härte des Ventilstifts 55 an die Härte der Führungshülse 30 angepasst werden. Die Materialien, aus denen der Ventilringkörper 42 und der Ventilstift 55 gebildet sind, können variieren. Durch die zweiteilige Ausführung sind unterschiedliche Werkstoffe und Härten von Ventilstift 55 und Ventilringkörper 42 einfach realisierbar.

[0029] Der Ventilhub des Ventilkörpers 18 kann entweder über eine variable Höhe 61 am Ventilstift 55 oder über eine variable Höhe 62 am Ventilringkörper 42 eingestellt werden. Auch die Einpresstiefe beziehungsweise Aufpresstiefe des Ventilringkörpers 42 kann variiert werden. Das Einpressen oder Aufpressen des Ventilringkörpers 42 erfolgt gegebenenfalls nicht bis zu dem Absatz 56 an dem Ventilstift 55. Darüber hinaus kann die Ventilsitzgeometrie, insbesondere der Sitzwinkel und die Konvexität, durch einen einfachen Austausch des Ventilringkörpers 42 verändert werden.

Ansprüche

1. Kraftstoffeinspritzventileinrichtung mit einem Steuerventil (16), das einen Ventilkörper (18) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (18) mindestens zweiteilig mit einem Schließelement (40) und einem Führungselement (54) ausgeführt ist.

2. Kraftstoffeinspritzventileinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (54) als Ventilstift (55) ausgeführt ist.

3. Kraftstoffeinspritzventileinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilstift (55) in einer Führungshülse (30) hin und her bewegbar geführt ist.

4. Kraftstoffeinspritzventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schließelement 40 einen Ventilringkörper (42) umfasst.

5. Kraftstoffeinspritzventileinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilringkörper (42) eine umlaufende Dichtfläche (44) aufweist.

6. Kraftstoffeinspritzventileinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilringkörper (42) eine umlaufende Dichtkante aufweist.

7. Kraftstoffeinspritzventileinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilringkörper (42) auf das Führungselement (54) aufgepresst ist.

8. Kraftstoffeinspritzventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (54) einen Absatz (56) aufweist, an dem das Schließelement anliegt.

9. Kraftstoffeinspritzventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schließelement (40) und das Führungselement (54) aus unterschiedlichen Materialien gebildet sind.

10. Kraftstoffeinspritzventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schließelement (40) und das Führungselement (54) unterschiedliche Härten aufweisen.

Zeichnung