DE19937677A1

DE19937677A1 - Einspritzventil mit verbesserter Dichtflächenanordnung

Info

Publication number: DE19937677A1
Application number: DE1999137677
Authority: DE
Inventors: Martin Neumaier
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 1999-08-10
Filing date: 1999-08-10
Publication date: 2001-02-22
Anticipated expiration: 2019-08-11
Also published as: DE19937677C2

Abstract

Das Einspritzventil weist eine Steuerkammer auf, die über eine Zulaufdrossel mit Kraftstoff versorgt wird und über eine steuerbare Ablaufdrossel Kraftstoff abgibt. Der Druck in der Steuerkammer wirkt auf die Einspritznadel, die die Einspritzung steuert. Die Steuerkammer ist in einem Einsatzkörper eingebracht, über den die Zulaufleitung zur Zulaufdrossel geführt ist. Die Zulaufleitung ist über axial vorgespannte Dichtflächen zur Zulaufdrossel geführt. Diese Dichtflächen ermöglichen eine hohe Dichtigkeit im Bereich der Zulaufleitung.

Description

Die Erfindung betrifft ein Einspritzventil gemäß dem Oberbe griff des Patentanspruchs 1. Bei modernen Einspritzventilen, insbesondere bei Dieseleinspritzventilen, werden hohe Ein spritzdrücke von bis zu 1800 bar eingesetzt. Der hohe Kraft stoffdruck erfordert aufwendige Abdichtungen, um die Kraft stoffleckage im Einspritzventil zu minimieren.

Aus DE 196 19 523 A1 ist ein Einspritzventil bekannt, das zur Steuerung der Einspritznadel eine Steuerkammer aufweist, die einen Steuerkolben mit Druck beaufschlagt, der die Einspritz nadel steuert. Die Steuerkammer wird über eine Zulaufleitung mit Kraftstoff versorgt. Die Steuerkammer ist in einem Ein satzkörper ausgebildet, der eine Führungsausnehmung aufweist, in der der Steuerkolben verschiebbar geführt ist. Die Zulauf leitung und die Ablaufleitung sind in dem Steuerkörper einge bracht. In der Ablaufleitung ist ein Steuerventil vorgesehen, das den Druck in der Steuerkammer beeinflußt. Den Einsatzkör per umgibt eine mantelförmige Ausnehmung, über die die Zu laufleitung in Form einer seitlichen Bohrung Kraftstoff in die Steuerkammer führt. Die mantelförmige Ausnehmung weist eine Dichtfläche auf, die parallel zur Längsachse des Ein spritzventils angeordnet ist. Die Dichtfläche ist über einen Dichtring gegen Leckage abgedichtet. Der Dichtring ist auf wendig zu fertigen und weist zudem eine relativ hohe Leckage auf.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung beruht darin, ein Ein spritzventil mit einer Steuerkammer bereitzustellen, die über eine Zuleitung mit einem Steuermedium versorgt wird, wobei die Leckage auf der Zuleitung reduziert ist.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des An spruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhaft wird die Steuerkammer über eine Zulaufleitung mit Steuermedium versorgt, die vom Ventilkörper in den Einsatzkörper und dann in die Steuerkam mer geführt ist. Dabei ist die Zulaufleitung über eine erste Dichtfläche vom Ventilkörper zum Einsatzkörper geführt. Die erste Dichtfläche ist durch eine Vorspannung des Einsatzkör pers gegen den Ventilkörper abgedichtet. Dadurch wird eine einfache und effiziente Abdichtung des Einsatzkörpers gegen den Ventilkörper erreicht.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher er läutert;

Es zeigen

Fig. 1 ein Einspritzventil im Querschnitt und

Fig. 2 einen Einsatzkörper im Einspritzventil.

Das Einspritzventil 1 weist einen Ventilkörper 2 auf, in dem eine axialsymmetrische Bohrung eingebracht ist. Die Bohrung ist in einen ersten Bohrabschnitt 32 und einen zweiten Bohr abschnitt 33 unterteilt. Der erste Bohrabschnitt weist einen größeren Durchmesser als der zweite Bohrabschnitt auf, wobei der erste Bohrabschnitt 32 im oberen Bereich und der zweite Bohrabschnitt 33 im mittleren Bereich des Ventilkörpers 2 an geordnet ist. In den ersten und in den zweiten Bohrabschnitt 32, 33 ist ein Einsatzkörper 4 eingelegt. Der Einsatzkörper 4 ist rotationssymmetrisch ausgebildet und weist im Querschnitt eine T-Form auf. Die T-Form besteht aus einer kreisförmigen Platte 34, die in eine mittensymmetrisch angeordnete Hülse 35 übergeht. Die Hülse 35 ist im zweiten Bohrabschnitt 33 einge fügt und die Platte 34 liegt auf einer ringförmigen Bodenflä che 36 auf, über die der erste Bohrabschnitt 32 in den zwei ten Bohrabschnitt 33 übergeht. Die Bodenfläche 36 ist vor zugsweise senkrecht zur Längsachse des Einspritzventils ange ordnet.

Auf den Einsatzkörper 4 ist ein zylinderförmiges Bauteil 12 aufgelegt, das im zylinderförmigen ersten Bohrabschnitt 32 angeordnet ist. Auf dem Bauteil 12 ist ein Spannring 31 auf gelegt, auf dem ein Aktorgehäuse 37 aufliegt. Das Aktorgehäu se 37 ist über eine Spannschraube 30 mit dem Ventilkörper 2 verbunden. Durch die Spannschraube 30 werden über den Spann ring 31 das Bauteil 12 und der Einsatzkörper 4 in Längsrich tung des Einspritzventils 1 gegen die Bodenfläche 36 ge spannt. Zwischen der Bodenfläche 36 und dem Einsatzkörper 4 ist eine erste Dichtfläche 22 und zwischen dem Bauteil 12 und dem Einsatzkörper 4 eine zweite Dichtfläche 23 ausgebildet. Die erste und die zweite Dichtfläche werden über die Spann schraube 30 mit hoher Anpreßkraft aufeinandergepreßt. Im obe ren Bereich des Einspritzventils, in der die Spannschraube 30 angeordnet ist, steht relativ viel Bauraum zur Verfügung, so daß eine massive Ausbildung der Spannschraube 30 möglich ist, wodurch besonders hohe Anpreßdrücke in der ersten und in der zweiten Dichtfläche 22, 23 erreicht werden.

Die Hülse 35 weist eine zylinderförmige Ausnehmung auf, in der ein Steuerkolben 5 beweglich und dichtend geführt ist. Der Steuerkolben 5 begrenzt im Bereich der Platte 34 eine Steuerkammer 3, die über eine Zulaufleitung 9 mit Kraftstoff als Steuermedium versorgt wird. Als Steuermedium kann auch Öl aus einem von dem Kraftstoffkreislauf getrennten Kreislauf verwendet werden. Die Steuerkammer 3 ist an eine Ablauflei tung 18 angeschlossen, wobei in der Ablaufleitung 18 ein Ab laufventil 14 vorgesehen ist. Das Ablaufventil 14 ist im Bau teil 12 angeordnet und wird über einen Ventilkolben 15 von einem vorzugsweise piezoelektrischen Aktor 13 angesteuert. Der Ventilkolben 15 ist axialsymmetrisch im Bauteil 12 ange ordnet und liegt an einer Steuerplatte des piezoelektrischen Aktors an. Der piezoelektrische Aktor 13 weist elektrische Anschlüsse 24 auf, über die der Aktor 13 von einem Motorsteu ergerät ansteuerbar ist.

Am unteren Ende des Ventilkörpers 2 ist ein Düsenkörper 8 vorgesehen, der über eine Spannhülse 17 gegen den Ventilkör per 2 gepreßt wird. Im Düsenkörper 8 ist eine Einspritznadel 7 mittig geführt, die über eine Koppelstange 6 mit dem Steu erkolben 5 in Verbindung steht. Die Einspritznadel 7 ist im unteren Bereich von einer Kraftstoffkammer 38 umgeben, die über Einspritzlöcher 16 mit dem Außenbereich des Düsenkörpers 8 in Verbindung steht.

Das Einspritzventil 1 weist einen Hochdruckanschluß 10 auf, der über die Zulaufleitung 9 die Steuerkammer 3 mit Kraft stoff versorgt und über eine Kraftstoffleitung 39 die Kraft stoffkammer 38 mit Kraftstoff versorgt. Der Hochdruckanschluß 10 ist bei einem Common-Rail-Einspritzsystem an einen Hoch druckspeicher für Kraftstoff angeschlossen.

In Fig. 2 ist in vergrößerter Darstellung der Einsatzkörper 4 dargestellt. Die Platte 34 des Einsatzkörpers 4 ist im ersten Bohrabschnitt 32 angeordnet und liegt mit einer ringflächigen Unterseite auf der Bodenfläche 36 des Ventilkörpers 2 auf. Die Bodenfläche 36 ist ebenfalls ringflächig ausgeführt. Die Hülse 35 des Einsatzkörpers 4 ist im zweiten Bohrabschnitt 33 eingebracht. Der Steuerkolben ist in der axialsymmetrischen, zylinderförmigen Ausnehmung der Hülse 35 geführt.

Der Hochdruckanschluß 10 teilt sich in einem Anschlußbereich 11 in die Kraftstoffleitung 39 und in die Zulaufleitung 9 auf. Die Kraftstoffleitung 39 ist zur Kraftstoffkammer 38 ge führt und die Zulaufleitung 9 ist nach oben über die erste Dichtfläche 22 in den Einsatzkörper 4 geführt.

Im Einsatzkörper 4 ist die Zulaufleitung 9 in ein erstes, ein zweites und ein drittes Teilstück 25, 26, 27 unterteilt. Das erste Teilstück 25 ist im wesentlichen senkrecht zur ersten Dichtfläche 22 angeordnet und im wesentlichen parallel zur Längsrichtung des Einspritzventils 1 von der ersten Dichtflä che 22 zur zweiten Dichtfläche 23 geführt. Die erste Dicht fläche 22 ist im Bereich der Zulaufleitung 9 als Ringfläche ausgebildet.

Im Bereich der zweiten Dichtfläche 23 ist das zweites Teil stück 26 vorgesehen, das im wesentlichen parallel zur zweiten Dichtfläche 23 und in Richtung zur Mittenachse des Einspritz ventils 1 angeordnet ist. Das zweite Teilstück ist entweder im Einsatzkörper 4 oder im Bauteil 12 eingebracht. Vorzugs weise ist das zweite Teilstück 26 im Querschnitt sowohl teil weise in das Bauteil 12 als auch in den Einsatzkörper 4 ein gebracht.

An das zweite Teilstück 26 schließt sich das dritte Teilstück 27 an, das in Richtung auf die Steuerkammer 3 angeordnet ist und im Einsatzkörper 4 ausgebildet ist. Das dritte Teilstück 27 geht von einem ersten, breiten Bohrabschnitt aus und ver jüngt sich zu einer Zulaufdrossel 20, die in die Steuerkammer 3 mündet.

Die Steuerkammer 3 ist über eine Ablaufdrossel 19 mit einem Ventilraum verbunden, in dem das Schließglied 41 des Ablauf ventils 14 angeordnet ist. Die Ventilkammer steht über eine Ablaufbohrung mit dem Kraftstofftank in Verbindung. Die Ab laufdrossel 19 und die Ablaufbohrung stellen die Ablauflei tung 18 dar.

Die Ausbildung der Zulaufleitung 9 in der dargestellten Weise ist besonders vorteilhaft, da die Zulaufleitung 9 über Dicht flächen 22, 23 zur Steuerkammer 3 geführt ist, die relativ großflächig ausgebildet sind. Zudem sind die Dichtflächen 22, 23 vorzugsweise senkrecht zur Vorspannrichtung des Ventil körpers 2, des Einsatzkörpers 4 und des Bauteils 12 angeord net, so daß eine hohe Dichtigkeit an der ersten und zweiten Dichtfläche 22, 23 erreicht wird. Dies wird in vorteilhafter Weise dadurch erreicht, daß die erste und die zweite Dicht fläche 22, 23 im wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung des Einspritzventils angeordnet sind und deshalb durch die axiale Vorspannung über die Spannschraube 30 auf einfache Weise ein hoher Anpreßdruck in den Dichtflächen 22, 23 erreicht wird. In einer ersten Ausführungsform sind die erste und die zweite Dichtfläche 22, 23 als metallische Dichtflächen ausgebildet. Dazu sind der Ventilkörper 2 im Bereich der Bodenfläche 36, der Einsatzkörper 4 auf der Unterseite und auf der Oberseite und das Bauteil 12 auf der Unterseite entsprechend plan gear beitet.

Diese genaue Bearbeitung ist durch die modulare Aufteilung in einen Ventilkörper 2, einen Einsatzkörper 4 und ein Bauteil 12 möglich, da die Teile 2, 4, 12 unabhängig voneinander bear beitet werden können.

Besonders vorteilhaft ist die Ausbildung des zweiten Teil stückes 26. Das zweite Teilstück 26 kann dabei entweder im Einsatzkörper 4 oder im Bauteil 12 oder im Einsatzkörper 4 und im Bauteil 12 ausgebildet sein. Das zweite Teilstück 26 ermöglicht es, daß die Zulaufleitung 9 über das dritte Teil stück 27 in einem möglichst senkrechten Winkel in die Steuer kammer 3 mündet. In Fig. 2 ist im oberen Bereich der Steuer kammer 3 eine Abschrägung dargestellt, über die die Zulauf drossel 20 senkrecht in die Steuerkammer 3 einmündet. Durch die senkrechte Einmündung wird eine besonders hohe Druckfe stigkeit erreicht.

Durch die Ausbildung des zweiten Teilstückes 26 ist es mög lich, den Übergang der Zulaufleitung 9 vom Ventilkörper 2 in das erste Teilstück 25 im Einsatzkörper 4 senkrecht auszubil den und zudem eine breite erste Dichtfläche 22 auszubilden. Da die Zulaufleitung 9 im Ventilkörper 2 aufgrund der brei ten, ersten Dichtfläche 22 einen großen Abstand von der Steu erkammer 3 aufweist, ist es nur durch Anordnung des zweiten Teilstückes 26 möglich, das dritte Teilstück 27 über die Zu laufdrossel 20 senkrecht in die Steuerkammer 3 einmünden zu lassen. Zudem weist auch die zweite Dichtfläche 23, die an grenzend an das zweite Teilstück 26 ausgebildet ist, eine große Fläche auf, um eine hohe Dichtigkeit zu gewährleisten.

In einer weiteren Ausführungsform ist in vorteilhafter Weise das dritte Teilstück 27 direkt senkrecht von oben in die Steuerkammer 3 über die Zulaufdrossel 20 geführt, wobei vor zugsweise die Ablaufdrossel 19 im Gegensatz zur Fig. 2 seit lich aus der Mittensymmetrie verschoben ist. Dies bietet den Vorteil, daß die Zulaufdrossel 20 ohne eine Abschrägung im senkrechten Winkel von oben in die Steuerkammer 3 geführt wird. Dazu ist es vorteilhaft, auch die Ventilkammer, in der das Ablaufventil 14 eingebracht ist, seitlich verschoben zur Mittensymmetrie anzuordnen.

Die Ventilkammer ist vorzugsweise teilweise im Einsatzkörper 4 und im Bauteil 12 ausgebildet. Dies ermöglicht eine kurze und kompakte Bauform des Einspritzventils.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist die erste und/oder die zweite Dichtfläche 22, 23 in Form von Dichtelementen 28, 29 ausgeführt, die in entsprechende Ausnehmungen des Ventil körpers, und/oder des Einsatzkörpers 4 und/oder des Bauteils 12 eingebracht sind.

Vorzugsweise geht das erste Teilstück 25 in einem senkrechten Winkel in das zweite Teilstück 26 über. Ebenso geht vorzugs weise das dritte Teilstück 27 in einem senkrechten Winkel in das zweite Teilstück 26 über.

Funktionsweise des Einspritzventils nach den Fig. 1 und 2

Über den Hochdruckanschluß 10 und die Kraftstoffleitung 39 liegt Kraftstoff mit einem hohen Druck in der Kraftstoffkam mer 38. Die Kraftstoffkammer 38 ist im nicht angesteuerten Zustand des piezoelektrischen Aktors 13 durch die Einspritz nadel 7 von den Einspritzlöchern 16 getrennt, wobei die Ein spritznadel 7 auf einem Dichtsitz aufliegt, der oberhalb der Einspritzlöcher 16 angeordnet ist.

Der Hochdruckanschluß 10 versorgt über die Zulaufleitung 9, das erste, das zweite, das dritte Teilstück 25, 26, 27 und die Zulaufdrossel 20 die Steuerkammer 3 mit Kraftstoff unter hohem Druck. Das Ablaufventil 14 ist bei nicht betätigtem Ak tor 13 geschlossen. Folglich herrscht in der Steuerkammer 3 ein hoher Druck, der die Einspritznadel 7 über den Steuerkol ben 5 auf den zugeordneten Dichtsitz drückt. Wird der Aktor 13 angesteuert, so drückt der Ventilkolben 15 das Schließ glied des Ablaufventils 14 vom Dichtsitz weg, so daß über die Ablaufdrossel 19 Kraftstoff aus der Steuerkammer 3 über die Ablaufleitung 18 entweicht. Die Zulaufdrossel 20 weist einen geringeren Querschnitt als die Ablaufdrossel 19 auf, so daß der Druck in der Steuerkammer fällt.

Der Druck in der Kraftstoffkammer 38 ist weiterhin sehr hoch und beaufschlagt die Einspritznadel 7 an einer Druckfläche 40 mit dem hohen Kraftstoffdruck. Überschreitet nun die Kraft auf die Einspritznadel im Bereich der Druckfläche 40 die Kraft, die über den Steuerkolben 5 auf die Einspritznadel wirkt, so wird die Einspritznadel 7 vom zugeordneten Dicht sitz abgehoben. Folglich spritzt Kraftstoff über die Ein spritzlöcher 16 aus dem Einspritzventil.

Wird der Aktor 13 durch eine entsprechende Ansteuerung ver kürzt, so dichtet das Schließglied 41 des Ablaufventils 14 die Ablaufleitung 18 ab, so daß durch den über die Zulauf drossel 20 in die Steuerkammer 3 einströmenden Kraftstoff der Druck in der Steuerkammer 3 erhöht wird, bis die Kraft auf den Steuerkolben 5 größer ist als die Kraft auf die Druckflä che 40, so daß die Einspritznadel 7 auf den Dichtsitz ge drückt wird. Damit endet der Einspritzvorgang.

Claims

1. Einspritzventil
mit einem Ventilkörper,
mit einer Steuerkammer, die von einem Einsatzkörper und einem Steuerkolben begrenzt ist, wobei der Steuerkolben in einer Führungsausnehmung verschiebbar angeordnet ist,
wobei der Einsatzkörper mit einer ersten Dichtfläche auf dem Ventilkörper aufliegt und gegen den Ventilkörper verspannt ist,
wobei die Steuerkammer über eine Zulaufleitung mit einem Steuermedium versorgt wird, die teilweise im Einsatzkörper eingebracht ist,
wobei die Steuerkammer an eine Ablaufleitung angeschlossen ist, über die Steuermedium aus der Steuerkammer abführbar ist,
wobei ein Ventil vorgesehen ist, mit dem der Druck in der Steuerkammer steuerbar ist,
wobei der Steuerkolben abhängig vom Druck in der Steuerkammer eine Einspritzung steuert, dadurch gekennzeichnet, daß die Zulaufleitung (9, 25, 26, 27) vom Ventilkörper (2) zur Steuerkammer (3) über die erste Dichtfläche (22) geführt ist.

2. Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Einsatzkörper (4) über eine zweite Dichtfläche (23) an einem Bauteil (12) anliegt und gegen das Bauteil (12) vor gespannt ist,
daß die Zulaufleitung (9) in einem ersten Teilstück (25) zu der zweiten Dichtfläche (23) geführt ist,
und daß die Zulaufleitung (26, 27) ausgehend von der zweiten Dichtfläche (23) in einem dritten Teilstück (27) in die Steu erkammer (3) geführt ist.

3. Einspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zulaufleitung (9) von dem ersten Teilstück (25) in ein zweites Teilstück (26) übergeht,
daß das zweite Teilstück (26) entlang der zweiten Dichtfläche (23) geführt ist, und
daß an das zweite Teilstück (26) das dritte Teilstück (27) angeschlossen ist.

4. Einspritzventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Teilstück (26) im Querschnitt sowohl im Bau teil (12) als auch im Einsatzkörper (4) eingebracht ist.

5. Einspritzventil nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß angrenzend an die Zulaufleitung (9) die erste und/oder die zweite Dichtfläche (22, 23) als metallische Dichtfläche ausgebildet ist.

6. Einspritzventil nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die erste und/oder die zweite Dichtfläche (22, 23) in dem Bereich, der an die Zulaufleitung (9) angrenzt in Form eines Dichtelementes (28, 29) ausgebildet ist, das zwischen den Einsatzkörper (4) und den Ventilkörper (2) bzw. zwischen den Einsatzkörper (4) und das Bauteil (12) eingelegt ist.

7. Einspritzventil nach Anspruch 2 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß das dritte Teilstück (27) als Bohrung ausgeführt ist, die in Richtung auf die Steuerkammer (3) in eine Drossel (20) über geht.

8. Einspritzventil nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Teilstück (27, 20) im wesentli chen senkrecht, vorzugsweise senkrecht von oben, in die Steu erkammer (3) mündet.

9. Einspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablauf (19) aus der Steuerkammer (3) im wesentlichen senkrecht nach oben, vorzugsweise parallel zum dritten Teilstück (27), angeordnet ist.