EP4069963A1 - Brennstoffeinspritzventil mit einem schieberventil für verbrennungskraftmaschinen - Google Patents

Brennstoffeinspritzventil mit einem schieberventil für verbrennungskraftmaschinen

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Publication number
EP4069963A1
EP4069963A1 EP20812106.1A EP20812106A EP4069963A1 EP 4069963 A1 EP4069963 A1 EP 4069963A1 EP 20812106 A EP20812106 A EP 20812106A EP 4069963 A1 EP4069963 A1 EP 4069963A1
Authority
EP
European Patent Office
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throttle
slide valve
control
valve body
face
Prior art date
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Granted
Application number
EP20812106.1A
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English (en)
French (fr)
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EP4069963B1 (de
EP4069963C0 (de
Inventor
Marco Ganser
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.)
Ganser Hydromag AG
Original Assignee
Ganser Hydromag AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Ganser Hydromag AG filed Critical Ganser Hydromag AG
Publication of EP4069963A1 publication Critical patent/EP4069963A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP4069963B1 publication Critical patent/EP4069963B1/de
Publication of EP4069963C0 publication Critical patent/EP4069963C0/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M47/00—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/02—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
    • F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/0012—Valves
    • F02M63/0014—Valves characterised by the valve actuating means
    • F02M63/0028—Valves characterised by the valve actuating means hydraulic
    • F02M63/0029—Valves characterised by the valve actuating means hydraulic using a pilot valve controlling a hydraulic chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/28—Details of throttles in fuel-injection apparatus

Definitions

  • the present invention relates to a
  • Fuel injection valve for intermittent fuel injection into the combustion chamber of an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
  • a fuel fine injection valve of this type is known from document EP 1 273 791 A2.
  • the fuel injection valve shown in Fig. 6 of this document has a slide valve body guided in a close sliding fit in a hollow cylindrical sleeve, which has a first end face facing a control chamber and a second end face opposite this.
  • a throttle admission runs from the second end face to the first end face, the throttle admission having a throttle constriction at a distance from the second end face as well as at a further distance from the first end face.
  • a throttle passage runs from the first end face to the second end face, which has a further throttle constriction at the same intervals as in the case of the throttle admission.
  • a throttle inlet running in the radial direction is formed on the slide valve body and opens into the throttle passage.
  • a stationary control body forms with its front side facing the slide valve body a slide valve seat which interacts with the second front side of the slide valve body.
  • the control body has a flow-out from the front, permanently connected to the flow and by means of the throttle passage a pilot valve with a low-pressure chamber connectable and separable from this control passage.
  • the throttle passage and the control passage are continuous via the throttle inlet . fluidly connected to the high pressure chamber.
  • the slide valve body from the slide valve seat forms a gap, via which the throttle passage and the control passage and also the throttle inlet are fluidically connected to the high-pressure chamber.
  • the eccentrically formed adhesion surface between the second end face of the slide valve body and the front side of the control body lead to a delay in the response of the fuel injector in order to terminate an injection process.
  • the production is complex, since the slide valve body must be designed precisely and in particular the throttle constrictions of the throttle admission, the throttle passage and the
  • Throttle inlet must be manufactured with very small tolerances. It is therefore an object of the present invention to develop a generic fuel injector in such a way that the delay in response is minimized with simple manufacture.
  • the fuel injector for intermittent fuel injection into the combustion chamber of a
  • Internal combustion engine has a housing with a high pressure inlet for the under very high pressure, up to 2000 bar or more, standing fuel and an injector seat.
  • a high pressure chamber runs inside the housing from the high pressure inlet to the injection valve seat.
  • an injection valve member is arranged longitudinally movable, which in the direction against the
  • the injection valve seat is loaded with the force of a closing spring and is intended to interact with the injection valve seat.
  • the injection valve member rests against the injection valve seat and thereby prevents, in a known manner, the injection of fuel from the high-pressure chamber into the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • the injection valve member is, against the force of the closing spring, from
  • Injector seat lifted off.
  • the injection valve member then comes to rest on the injection valve seat again.
  • a double-acting control piston is formed on the injection valve member and delimits the high-pressure chamber with its side facing the injection valve seat and a control chamber with its side facing away from the injection valve seat.
  • the control chamber is preferably delimited on the circumferential side by a preferably hollow cylindrical sleeve on which the control piston is slidably guided in a tight fit and on which the closing spring is supported, which on the other hand is supported on the injection valve member and acts on this with its spring force in the direction of the injection valve seat.
  • the control piston can be slidably guided on the housing itself or on a differently designed component arranged in the housing, the housing or the component delimiting the control space on the circumferential side.
  • a slide valve body is guided freely movable in the direction of the longitudinal axis. This has a first end face that faces the control chamber and delimits it, and a second end face that faces away from the control chamber in the longitudinal direction.
  • the slide valve body preferably has an outer wall which is at least approximately rotationally symmetrical with respect to the longitudinal axis.
  • this sliding fit is also formed on the sleeve or on the housing or component.
  • a control body is arranged in the housing, fixed to the housing with respect to this, which with its front side facing the slide valve body forms a slide valve seat which interacts with the second end side of the slide valve body.
  • the sleeve is preferably held in contact with the control body by means of the force of the closing spring acting on it.
  • the slide valve body has a throttle passage arranged between the first end face and the second end face.
  • the control body has a front side which extends from its front side, is permanently connected to the flow and connected to the flow at the other end by means of a Pilot valve with a low-pressure chamber connectable and separable from this control passage.
  • a preferred constriction of the control passage is located in an end region of the control passage facing the low-pressure chamber.
  • This control passage and the throttle passage can be used to terminate at least one throttle inlet formed on the slide valve body
  • Injection process preferably be permanently connected to the high pressure chamber.
  • the slide valve body furthermore has a throttle inlet which emanates from the second end face and opens into the control chamber, which is closed by the control body when the slide valve body is in contact with the control body.
  • Throttle admission are connected to the high pressure chamber.
  • the sleeve may have a passage connected to the high pressure chamber in its end region facing the control body.
  • a blind hole-shaped recess extending from its first end face is formed on the slide valve body, which recess is central to the longitudinal axis and is preferably rotationally symmetrical. From this recess, preferably from its bottom, which is preferably flat and runs at right angles to the longitudinal axis, the throttle passage extending towards the second end face goes away and the throttle admission coming from the second end face opens into this recess, preferably in the area of its bottom.
  • the recess extends from the first end face of the slide valve body, its volume is part of the control chamber.
  • the recess enables both the throttle passage and the throttle admission to be designed to be shorter than is known from the prior art, which simplifies their manufacture.
  • the inventive design of the slide valve body enables the formation of the
  • Throttle passage and the throttle admission close to each other and close to the longitudinal axis.
  • An adhesion surface formed with considerable eccentricity to the longitudinal axis between the control body and the slide valve body can thereby be avoided;
  • the adhesion surface has a lower eccentricity compared to the prior art.
  • the response behavior of the fuel injector is improved compared to the prior art.
  • there is less delay in response i.e. there is a quicker response to terminating an injection process
  • the symmetrical pressure distribution also improves the stability of the movement of the slide valve body, which is particularly important in the case of multiple injections and what smooths out the operating behavior of identically designed fuel injectors.
  • the throttle passage preferably has a preferably pocket-shaped depression formed on the slide valve body, open towards the second end face, into which both the throttle section of the throttle passage developing the throttling effect and, if present, the throttle inlet open.
  • the throttle section preferably extends in a straight line from the recess to the depression.
  • This recess makes it possible to arrange the throttle passage and, if necessary, its throttle section close to the longitudinal axis and still ensure the permanent connection between the control passage and the throttle passage. Furthermore, the recess enables the throttle inlet, which may be present and which preferably runs in the radial direction to the longitudinal axis, to be designed with a short length, which also supports the simple manufacture of the slide valve body.
  • the reduced length of the throttle passage or its throttle section as a result of the recess and possibly the depression compared to the prior art enables the throttle passage or the throttle section to be designed with a constant cross section or conical over its entire length. In the case of a conical design, the taper runs in the direction from the first end face and thus from the control chamber to the second end face.
  • the throttle admission has a larger cross section than the throttle passage or its throttle section, it can be designed with a constant cross section over its entire length.
  • a throttle inlet is present and this opens into the recess, it is preferably designed with a constant cross section or conical over its entire length. In the case of a conical design, the taper runs in the direction of the depression. It is also possible, in order to improve the flow stability and flow equality, to round off the inlet edge of the throttle inlet facing the high pressure chamber. The short length of the throttle inlet enables a cheap one
  • the recess preferably has the shape of a rectangle with rounded corners, the long sides preferably extending parallel to a radial to the longitudinal axis and the short sides extending at right angles thereto.
  • the throttle section preferably opens into the recess adjacent to the radially inner end of the recess. Furthermore, this embodiment enables a particularly small length of the throttle inlet.
  • the throttle passage optionally its throttle section, as well as the throttle admission, preferably run in a straight line and parallel to the longitudinal direction, which enables the throttle passage and the throttle admission to be produced with a single machine setup. Furthermore, the distance between the recess and the throttle admission can be made small, since the partition wall between them is only of a short length, measured in the direction of the longitudinal axis.
  • the wall of the throttle admission preferably extends at least approximately along the longitudinal axis or adjacent to it. This enables only a slight eccentricity and a design of the adhesion surface that is at least almost rotationally symmetrical with respect to the longitudinal axis.
  • the throttle passage and the recess are preferably arranged diametrically to the throttle inlet. What enables space-saving training.
  • the second end face preferably has an annular, closed mouth sealing bead running around the mouth of the throttle inlet on this side and one along the radial outer wall of the
  • Slider valve body extending, self-contained annular sealing bead.
  • the mouth sealing bead and the annular sealing bead are intended to act in a sealing manner with the slide valve seat of the control body when the slide valve body is in contact with the control body.
  • the mouth sealing bead and the annular sealing bead have a small height, measured in the longitudinal direction.
  • the mouth sealing bead preferably delimit radially on the inside and the annular sealing bead radially on the outside an annular disk-shaped front indentation into which the throttle passage opens and from which the indentation extends, if necessary.
  • the sealing surfaces between the slide valve body and the control body can be kept small, which leads to a further reduction in the adhesive forces.
  • the one forming the slide valve seat is preferred
  • the front of the control body is flat. This enables simple manufacture of the control body and ensures a cleanly sealing slide valve seat.
  • a spring element is preferably arranged in the recess, which is located on the one hand in the recess on the slide valve body and on the other hand on the
  • Injection valve member is supported.
  • This spring element is to keep the slide valve body in contact with the control body when the pressure force conditions are balanced.
  • the recess preferably has a shoulder on which the spring element is supported with its end on this side.
  • the spring element can be made smaller compared to the prior art, which enables a reduction in the volume of the control chamber and thus a faster response behavior, in particular when an injection process is triggered.
  • the depth of the recess measured from the first end face in the direction of the longitudinal axis is preferred, i.e. from the first end face to the bottom of the recess, at least half as long as the distance between the first end face and the second end face of the slide valve body.
  • the depth is preferably at least approximately three quarters of this distance. On the one hand, this enables a very short length of the
  • the smallest cross section of the recess is preferably at least five times as large as the sum of the
  • the recess for the throttle inlet and the throttle passage does not represent a throttle constriction for the fuel.
  • the throttle passage and the control passage are connected to the high-pressure chamber via the throttle inlet formed on the slide valve body, preferably continuously, but at least at the end of an injection process. This supports a very rapid termination of an injection process, in which, with the control passage closed, fuel flows through the
  • Throttle inlet can flow.
  • the slide valve body is preferably provided in an end region adjoining the second end face, radially on the outside, with a circumferential outer taper, which is acted upon by the high pressure fuel.
  • an annular surface that acts as a compressive force is generated, which leads to a compressive force directed away from the control body and towards the control chamber. This supports or in the absence of a throttle inlet causes the lifting of the
  • the slide valve body lifts off the control body as soon as the force of the fuel acting on the second end face, together with the above-mentioned pressure force, is greater than that of the fuel in the control chamber and the spring element that may be present force acting on the slide valve body.
  • fuel flows into the control chamber via the gap formed in this way and the throttle inlet and throttle passage, which leads to a rapid pressure increase in the control chamber and an associated movement of the injection valve member onto the injection valve seat.
  • the advantage of this variant is that no fuel can flow from the high-pressure chamber into the control passage during an injection process, which means lower fuel consumption for the control of the injection valve. Furthermore, when the control passage is opened to trigger an injection process, the pressure reduction in the control chamber faster, which leads to a rapid lifting of the injection valve member from the injection valve seat.
  • Fig. 1 is a longitudinal section through a
  • Fuel injection valve for intermittent fuel injection into the combustion chamber of an internal combustion engine
  • FIG. 2 also in longitudinal section and, compared with FIG. 1, enlarges the detail of the section designated there by the rectangle II
  • FIG. 3 likewise in longitudinal section and, compared with FIG. 2, enlarged the detail of the fuel injector designated there by the rectangle III; FIG.
  • Fig. 4 is a longitudinal section through a
  • Fig. 6 in a perspective view obliquely from above the
  • Slide valve body according to FIGS. 4 and 5; and 7 shows the slide valve body according to FIGS. 4 to 3 in a perspective view obliquely from below
  • the fuel injector 10 shown in a longitudinal section in FIGS. 1 to 3, for intermittent fuel injection into the combustion chamber 12 of an internal combustion engine has a housing 14 on which a high-pressure inlet 16 on the one hand and an injector seat 18 on the other hand are formed.
  • a high pressure chamber 20 extends inside the housing 14 from the high pressure inlet 16 to the injection valve seat 18.
  • Fuel which is under very high pressure is fed to the high-pressure chamber 20 in a known manner through the high-pressure inlet 16.
  • a needle-shaped injection valve member 22, which interacts with the injection valve seat 18, is arranged and guided in the housing 14 so as to be longitudinally movable.
  • a closing spring 24 is supported on the injection valve member 22 and applies a spring force to it in the direction against the injection valve seat 18.
  • a double-acting control piston 26 is formed thereon. Its piston surface 28 facing the injection valve seat 18 delimits the high-pressure chamber 20 and is thus under high pressure with the standing fuel applied. With its end face 30 facing away from injection valve seat 18, control piston 16 delimits a control chamber 32.
  • control piston 26 is slidably guided in a narrow fit 34 in a hollow cylindrical control sleeve 36, which is designed to be rotationally symmetrical to a longitudinal axis 38. This falls in the shown
  • the control sleeve 36 delimits the control chamber 32 on the circumferential side and the closing spring 24 is supported on its end facing the injection valve seat.
  • a cylindrical slide valve body 42 is movably guided in the direction of the longitudinal axis 38 in a tight sliding fit 40 which defines the longitudinal axis 38.
  • the slide valve body 42 has a first end face 44 facing the control chamber 32 and thus the control piston 26 and a second end face 46 opposite this and thus facing away from the control piston 26.
  • a throttle passage 48 is arranged between the first end face 44 and the second end face 46.
  • control body 50 which is fixed to the housing and which, with its front side 52 facing the slide valve body 42 and flat in the example shown, forms a slide valve seat 54 cooperating with the second end face 46 of the slide valve body 42.
  • the control sleeve 36 rests with its end on this side, which is held in contact there by the closing spring 24.
  • the control sleeve 36 has at least one passage 56 connected to the high-pressure chamber 20.
  • a control passage 58 runs through the control body 50, which on the side of the control body 58 facing away from the front side 52 can be connected to and separated from a low-pressure chamber 62 by means of a pilot valve 60.
  • the narrowest point of the control passage 58 is located in the end section of the control passage 58 facing the low-pressure space.
  • fuel flowing into the low-pressure chamber 62 is returned to a fuel tank via a fuel return line.
  • the throttle passage 48 and the control passage 58 are continuously fluidly connected to one another.
  • throttle passage 48 and the control passage 58 are permanently fluidly connected to the high-pressure chamber 20 via a throttle inlet 64 formed on the slide valve body 42; In the exemplary embodiment shown, namely via the passage 56 of the control sleeve 36.
  • slide valve body 42 has a throttle admission 66 starting from the second end face 46 and opening into the control chamber 32. This is at am Control body 50 adjacent slide valve body 42 closed.
  • slide valve body 42 moves away from the control body 50, a gap 68 is formed between them, which is also connected to the high pressure chamber 20 via the passage 56 and via which the throttle passage 48 and the control passage 58 and the throttle inlet 66 are also connected to the high pressure chamber 20 become.
  • slide valve body 42 On slide valve body 42 is one of the first
  • a throttle section 74 of the throttle passage 48 and the throttle inlet 66 have a continuous circular cylinder shape and run parallel to the longitudinal axis 38.
  • the throttle inlet 66 adjoins the longitudinal axis 38 and runs diametrically opposite, with a radial distance from the longitudinal axis 38, the throttle section 74 .
  • throttle section 74 from the recess 70, preferably over the entire length to taper conically and / or to round the edge between the bottom 72 and the throttle section 74.
  • the throttle section 74 opens into a pocket-shaped recess 76 which belongs to the throttle passage 48 and is cut out on the slide valve body 42 from the second end face 46.
  • the throttle inlet 64 which extends in the radial direction relative to the longitudinal axis 38, also opens into this pocket-shaped recess 76
  • Throttle inlet 64 and diametrically opposite it are each cut in a tangential bevel 78 on slide valve body 42 in order to ensure a low-loss inflow of fuel and symmetrical pressure force ratios and to enable better processing of throttle inlet 64.
  • the pocket-shaped depression 76 which is open over the entire surface toward the second end face 46, is cuboid with rounded edges.
  • the long sides 80 are parallel to the radial to which the
  • Throttle inlet 64 is formed centrally.
  • the short sides 82 run at right angles thereto. Radially on the inside, the throttle passage 48 is thus separated from the throttle inlet 66 over the entire axial length by a thin wall.
  • the second end face 46 has one around the this side
  • the closed, annular mouth sealing bead 86 running around the mouth 84 of the throttle admission 66 on.
  • the second end face 46 has a self-contained, circular ring sealing bead 90.
  • the ring sealing surfaces at the axially free end of the mouth sealing bead 86 and the ring sealing bead 90 lie in a common plane which runs at right angles to the longitudinal axis 38.
  • the mouth sealing bead 86 and the annular sealing bead 90 interact with the slide valve seat 54 formed by the front side 52 of the control body 50.
  • An annular disk-shaped end recess 92 is delimited radially on the inside by the mouth sealing bead 86 and radially outside by the annular sealing bead 90.
  • the pocket-shaped recess 76 is open over the full area towards the front recess 92.
  • the depth of the front recess 92 and thus the height of the mouth sealing bead 86 and the annular sealing bead 90 are small; for example between 0.05 mm and 0.20 mm.
  • the lateral surface 88 is designed to taper conically towards the end of the slide valve body 42 on this side, reaching into the chamfers 78, with an external taper 148, in the exemplary embodiment shown. This ensures that in this area around the slide valve body 42 there is always fuel under high pressure and thus symmetrical hydraulic forces act on the slide valve body 42.
  • annular recess 94 which is present radially on the inside in the end region on this side of the control sleeve 36, see FIG. 3, and which is connected to the high-pressure chamber 20 via the passage 56.
  • the recess 70 of the slide valve body 42 which has a circular cross section over its entire length, extends in the direction of the longitudinal axis 38 and from the first end face 44 measured, over a length L of about three quarters of the distance A between the first end face 44 and the second end face 46. Approximately in the middle between the first end face 44 and the second end face 46, the recess 70 has a shoulder 96 which narrows the cross section As shown in FIGS. 1 to 3, a spring element 98 is supported.
  • the recess has a conical taper 100 at approximately one third of the distance A between the first face 44 and the second face 46. This ensures that the spring element 98 is securely held with its end region on this side between the conical taper 100 and the shoulder 96, but does not lie against the slide valve body 42 between the first end face 44 and the conical taper 100.
  • the smallest cross section of the recess 70 in the circular cylindrical section between the shoulder 96 and the bottom 72 of the recess 70 is approximately eight times larger than the sum of the cross sections of the throttle inlet 66 and the throttle passage 48 up to the shoulder 96, this ratio is even greater, even when the spring element 98 is inserted. Consequently, the recess 70 has no throttling effect on the fuel which flows through the throttle inlet 66 and the throttle passage 48.
  • first end face 44 can be seen particularly well from FIGS. 4 and 7.
  • the stop cams 104 are intended to interact with a stop shoulder 106 (see FIG. 3) formed on the control sleeve 36 on the inside thereof.
  • the end face 30 of the injection valve member 80 facing the slide valve body 42 has a central protruding knob 108 around which the end region of the spring element 98 on this side engages. As a result, the spring element 98 is also held centrally on this side.
  • the spring force generated by the spring element 98 is small compared to that of the closing spring 24, but guarantees that the slide valve body 42 rests against the control body 50 on both sides of the slide valve body 42 when there is hydraulic pressure equalization.
  • the slide valve body 42 can thus move back and forth between the stop shoulder 106 and the control body 50 by the stroke designated by H2 in FIG. 3.
  • Fig. 3 is the slide valve body 42 on the
  • Stop shoulder 106 is shown resting and thus lifted from the control body 50 by the maximum stroke H2.
  • the maximum stroke of the injection valve member 22 is also indicated in FIG. 3 with Hl. In the position shown in FIG. 3, the injection valve member 22 rests on Injector seat 18 on. However, this maximum stroke Hl is only possible when the slide valve body 42 is in contact with the control body 50.
  • stop cams 104 also ensure minimal adhesion conditions between the slide valve body 42 and the injection valve member 22.
  • the close fit 34 for the control piston 26 has a tolerance of 2 pm to 10 pm and the sliding fit 40 for the slide valve body 40 also has a tolerance of 2 pm to 10 pm.
  • the stroke H2 of the control piston 26 has a tolerance of 2 pm to 10 pm and the sliding fit 40 for the slide valve body 40 also has a tolerance of 2 pm to 10 pm.
  • Slide valve body 42 is approximately 0.04 mm to approximately 0.10 mm and the stroke Hl of the injection valve member 22 is approximately 0.30 mm to approximately 0.50 mm, depending on the size of the combustion chambers 12 of the internal combustion engine.
  • the diameter of the throttle inlet 66 is, for example, about 0.30 mm to about 0.80 mm, of the throttle section 74 about 0.10 mm to about 0.25 mm, of the throttle inlet 64 about 0.10 mm to approx. 0.25 mm and the narrowest point of the control passage approx. 0.20 mm to approx. 0.45 mm.
  • the housing 14 has an essentially circular-cylindrical storage body 110, on which the high-pressure inlet 16 is formed on the end face. From the high pressure inlet 16 to one facing away from it End area of the storage body 110 runs a blind hole-like bore, which is a discrete
  • Storage chamber 112 forms.
  • a frustoconical support 114 with a cup-shaped filter 116 for the fuel is inserted into this blind hole-like bore from the high pressure inlet 16.
  • the carrier 114 can also be designed as a valve carrier with a check valve, as is known from the document WO 2014/131497 A1. From the bottom of the blind hole-like bore forming the discrete storage chamber 112 to the front face of the storage body 110 on this side, with respect to FIG.
  • a section of a fuel channel 118 Longitudinal axis 38 running obliquely in the radial direction towards the outside, a section of a fuel channel 118. With regard to this section of fuel channel 118, radially opposite to longitudinal axis 38, a bore 120 extends in this from this end face of storage body 110 to an electrical control connection 122. From the control terminal 122 to a connector 124, an electrical control line of the pilot valve '60 extends in the bore 120 126 for control.
  • a generally known, electromagnetic actuator 128 is accommodated in an intermediate body 130 of the housing 14, which rests sealingly on the storage body 110 on the end face facing away from the high pressure inlet 16.
  • the coil of the actuator 128 is electrically connected to the connector 124.
  • a second section of the fuel channel 118 runs laterally of the actuator 128 parallel to the longitudinal axis 38 through the intermediate body 130.
  • the pilot valve 60 has a plunger 132 - FIGS. 2 and 3 - which is actuated by the actuator 128 to the
  • Positioning pins is set.
  • a nozzle body 134 on which the injection valve seat 18 is formed, rests in a sealing manner on the end face of the intermediate body 130 facing away from the accumulator body 110.
  • a union nut 136 is supported on one
  • the outer shoulder of the nozzle body 134 takes off, accommodates the intermediate body 130 and is threaded with its internal thread onto an external thread of the storage body 110, so that the nozzle body 134 rests on the intermediate body 130 and the latter on the storage body 110 in a sealing manner.
  • a third section of the fuel channel 118 runs in the nozzle body 134, from the second section in the
  • control body 50 which lies sealingly on the end face of the intermediate body 130 and whose rotational position is on the one hand in the
  • Control body 50 inserted and on the other hand in the intermediate body 130 engaging positioning pin 140 is determined.
  • Another positioning pin 142 engages on the one hand in the nozzle body 134 and on the other hand in the intermediate body 130 in order to fix their mutual rotational position.
  • control recess 138, the fuel channel 118 and the discrete storage chamber 112 form the high-pressure space 20.
  • control recess 138 In a guide section of the nozzle body 134 facing the injection valve seat 18, the control recess 138 is designed in the shape of a circular cylinder.
  • the injection valve member 122 located in the control recess 138 is also shown on the guide section
  • Guide projections 144 which are spaced apart from one another in the circumferential direction and run in the direction of the longitudinal axis 38 are guided freely movable in the direction of the longitudinal axis 38. Between the guide projections 144, the fuel can reach the injection valve seat 18 practically unhindered.
  • Injection valve seat 18 are formed on nozzle body 134 in a known manner, nozzle passages 146 through which fuel is injected into combustion chamber 12 during an injection process.
  • the control sleeve 136 is located in a central section of the control recess 138 and is held in contact with the control body 50 by the closing spring 24, the closing spring 24 being supported on the other hand on the injection valve member 22.
  • both the double-acting control piston 26 and the slide valve body 42 guided in a close sliding fit 40 on the control sleeve 36 between it and the control body 50 are arranged in the control sleeve 36.
  • the fuel injector 10 functions as follows:
  • the slide valve body 42 lies with its second end face 46 on the front face 52 of the control body 50 in a sealing manner.
  • Fuel under high pressure is located in the control chamber 32, in the control passage 58, in the throttle inlet 66, in the throttle passage 48 and in the end recess 92, the injection valve member 22 resting against the injection valve seat 18.
  • the actuator 128 is excited, as a result of which the pilot valve 60 connects the control passage 58 to the low-pressure chamber 62 by lifting the plunger 132 from the control body 50. Since the narrowest hydraulic cross-section of the control passage 58 is larger than the flow cross-section of the throttle inlet 64, fuel flows from the control chamber 32 through the throttle passage 48 to the low-pressure chamber 62, which leads to a rapid pressure drop in the control chamber 32 and an associated lifting of the injection valve member 22 from the
  • Injector seat 18 leads. As soon as that
  • the actuator 128 is de-energized, as a result of which the tappet 132 of the pilot valve 60 rests against the control body 50 and thereby closes the control passage 58. Since fuel can no longer flow out into the low-pressure chamber 62, but fuel continues to flow through the throttle inlet 64, the pressure of the fuel in the control passage 58 increases in FIG the recess 76 and thus in the front recess 92 faster than in the control chamber 32, in which fuel can be replenished less quickly through the throttle section 74 of the throttle passage 48.
  • the increased pressure of the fuel on the second end face 46 compared to the lower pressure on the first end face 44 together with the compressive force on the annular surface means that the slide valve body 42 quickly lifts off the control body 50, thereby forming the gap 68 between them. This leads to a more rapid one via the throttle admission 66
  • Slider valve body 42 otherwise have the same design as described and shown in the figures.
  • the mode of operation when initiating an injection process is the same as that described above, with the exception that no fuel can flow in from the high-pressure chamber 20 and the pressure drop in the control chamber 32 therefore takes place somewhat faster. If the control passage 58 is closed to end an injection process, the lifts Slide valve body 42 from the control body 50 as soon as the force of the fuel acting on the second end face 46, together with the above-mentioned pressure force on the annular surface, is greater than that of the fuel in the control chamber 32 and the possibly existing spring element 98 on the slide valve body
  • Control chamber 32 which leads to a rapid increase in pressure in control chamber 32 and an associated movement of injection valve member 22 onto injection valve seat 18.

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Abstract

Das Brennstoffeinspritzventil zur intermittierenden Brennstoffeinspritzung in den Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine weist einen in Gleitpassung (40) geführten Schieberventilkörper (42) auf. An diesem ist eine von der dem Steuerraum (32) zugewandten ersten Stirnseite (44) ausgehende, zur Längsachse (38) zentrischen, sacklochförmige Ausnehmung (70) ausgebildet. Vom Boden (72) dieser Ausnehmung führt sowohl der Drosselzulass (66) als auch der Drosseldurchlass (48) zur zweiten Stirnseite (46). Der Drosseldurchlass (48) kann über einen ebenfalls am Schieberventilkörper (42) ausgebildeten Drosseleinlass (64) mit dem Hochdruckraum (20) verbunden sein. Liegt der Schieberventilkörper (42) am Steuerkörper (50) an, ist der Drosselzulass (66) verschlossen und sind der Drosseldurchlass (48) und der Steuerdurchlass (58) miteinander verbunden. Hebt sich jedoch der Schieberventilkörper (42) - zum Beenden eines Einspritzvorgangs - vom Steuerkörper (50) ab, bildet sich ein Spalt (68), welcher den Drosselzulass (66) freigibt, wodurch Brennstoff vom Hochdruckraum (20) durch den Drosselzulass (66) und den Drosseldurchlass (48) in den Steuerraum (32) nachfliessen kann.

Description

Brennstoffeinspritzventil mit einem Schieberventil für Verbrennungskraftmaschinen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein
Brennstoffeinspritzventil zur intermittierenden Brennstoffeinspritzung in den Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein Brennstof feinspritzventil dieser Art ist aus dem Dokument EP 1 273 791 A2 bekannt. Das in Fig. 6 dieses Dokuments dargestellte Brennstof feinspritzventil weist einen in enger Gleitpassung in einer hohlzylinderförmigen Hülse geführten Schieberventilkörper auf, der eine einem Steuerraum zugewandte erste Stirnseite und eine dieser gegenüberliegende zweite Stirnseite aufweist. Ein Drosselzulass verläuft von der zweiten Stirnseite zur ersten Stirnseite, wobei in einem Abstand zur zweiten Stirnseite als auch in einem weiteren Abstand zur ersten Stirnseite der Drosselzulass eine Drosselengstelle aufweist. Weiter verläuft von der ersten Stirnseite zur zweiten Stirnseite ein Drosseldurchlass, welcher in entsprechend gleichen Abständen wie beim Drosszulass eine weitere Drosselengstelle aufweist. Am Schieberventilkörper ist ein in radialer Richtung verlaufender Drosseleinlass ausgebildet, welcher in den Drosseldurchlass mündet. Ein ortsfest angeordneter Steuerkörper bildet mit seiner dem Schieberventilkörper zugewandten Frontseite einen mit der zweiten Stirnseite des Schieberventilkörpers zusammenwirkenden Schieberventilsitz . Der Steuerkörper weist einen von der Frontseite ausgehenden, mit dem Drosseldurchlass dauernd strömungsverbundenen und mittels eines Pilotventils mit einem Niederdruckraum verbindbaren und von diesem abtrennbaren Steuerdurchlass auf. Der Drosseldurchlass und der Steuerdurchlass sind über den Drosseleinlass dauernd . mit dem Hochdruckraum strömungsverbunden. Bei einem Abheben des
Schieberventilkörpers vom Schieberventilsitz bildet sich ein Spalt, über welchen der Drosseldurchlass und der Steuerdurchlass zusätzlich und auch der Drosselzulass mit dem Hochdruckraum strömungsverbunden werden. Die exzentrisch ausgebildete Adhäsionsfläche zwischen der zweiten Stirnseite des Schieberventilkörpers und der Frontseite des Steuerkörpers führen zu einer Verzögerung beim Ansprechen des Brennstoffeinspritzventils, um einen Einspritzvorgang zu beenden. Weiter ist die Fertigung aufwändig, da der Schieberventilkörper genau ausgebildet sein muss und insbesondere die Drosselengstellen des Drosselzulasses, des Drosseldurchlasses und des
Drosseleinlasses mit sehr kleinen Toleranzen gefertigt werden müssen. Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gattungsgemässes Brennstoffeinspritzventil derart weiterzubilden, dass bei einer einfachen Fertigung die Verzögerung beim Ansprechen minimiert ist.
Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemässen Brennstoffeinspritzventil mit den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.
Das Brennstoffeinspritzventil zur intermittierenden Brennstoffeinspritzung in den Brennraum einer
Verbrennungskraftmaschine weist ein Gehäuse mit einem Hochdruckeinlass für den unter sehr hohem Druck, bis zu 2000 bar oder mehr, stehenden Brennstoff und einen Einspritzventilsitz auf.
Im Innern des Gehäuses verläuft vom Hochdruckeinlass zum Einspritzventilsitz ein Hochdruckraum. Im Gehäuse ist ein Einspritzventilglied längs beweglich angeordnet, welches in Richtung gegen den
Einspritzventilsitz mit der Kraft einer Schliessfeder belastet und dazu bestimmt ist, mit dem Einspritzventilsitz zusammen zu wirken. Im Ruhezustand liegt das Einspritzventilglied am Einspritzventilsitz an und verhindert dadurch, in bekannter Art und Weise, das Einspritzen von Brennstoff aus dem Hochdruckraum in den Brennraum der Verbrennungskraftmaschine. Zum Auslösen eines Einspritzvorgangs wird das Einspritzventilglied, entgegen der Kraft der Schliessfeder, vom
Einspritzventilsitz abgehoben. Für die Beendigung eines Einspritzvorgangs kommt das Einspritzventilglied dann wieder am Einspritzventilsitz zur Anlage.
Am Einspritzventilglied ist ein doppeltwirkender Steuerkolben ausgebildet, der mit seiner dem Einspritzventilsitz zugwandten Seite den Hochdruckraum und mit seiner dem Einspritzventilsitz abgewandten Seite einen Steuerraum begrenzt.
Bevorzugt ist der Steuerraum umfangsseitig durch eine bevorzugt hohlzylinderförmige Hülse begrenzt, an welcher der Steuerkolben in einer engen Passung gleitend geführt ist und an welcher sich die Schliessfeder abstützt, welche andererseits am Einspritzventilglied abgestützt ist und dieses in Richtung zum Einspritzventilsitz mit seiner Federkraft beaufschlägt. Der Steuerkolben kann, anstelle an einer Hülse, am Gehäuse selber oder an einem unterschiedlich ausgebildeten, im Gehäuse angeordneten Bauteil gleitend geführt sein, wobei das Gehäuse beziehungsweise das Bauteil den Steuerraum umfangsseitig begrenzt.
In einer eine Längsachse definierenden, bevorzugt engen Gleitpassung ist ein Schieberventilkörper in Richtung der Längsachse frei beweglich geführt. Dieser weist eine dem Steuerraum zugewandte, diesen begrenzende erste Stirnseite und eine, in Längsrichtung, dieser und somit dem Steuerraum abgewandte zweite Stirnseite auf.
Bevorzugt weist Schieberventilkörper eine zur Längsachse wenigstens annähernd rotationssymmetrische Aussenwand auf.
Gegebenenfalls ist diese Gleitpassung ebenfalls an der Hülse beziehungsweise am Gehäuse oder Bauteil ausgebildet.
Weiter ist im Gehäuse, bezüglich diesem gehäusefest, ein Steuerkörper angeordnet, welcher mit seiner dem Schiebeventilkörper zugewandten Frontseite einen mit der zweiten Stirnseite des Schieberventilkörpers zusammenwirkenden Schieberventilsitz bildet.
Bevorzugt wird die Hülse mittels der auf sie wirkenden Kraft der Schliessfeder am Steuerkörper in Anlage gehalten .
Weiter weist der Schieberventilkörper einen zwischen der ersten Stirnseite und der zweiten Stirnseite angeordneten Drosseldurchlass auf.
Der Steuerkörper weist einen von dessen Frontseite ausgehenden, mit dem Drosseldurchlass dauernd strömungsverbundenen und andernends mittels eines Pilotventils mit einem Niederdruckraum verbindbaren und von diesem abtrennbaren Steuerdurchlass auf.
Eine bevorzugt vorhandene Engstelle des Steuerdurchlasses befindet sich in einem dem Niederdruckraum zugewandten Endbereich des Steuerdurchlasses.
Dieser Steuerdurchlass und der Drosseldurchlass können über einen am Schieberventilkörper ausgebildeten Drosseleinlass mindestens zum Beenden eines
Einspritzvorgangs, vorzugsweise dauernd mit dem Hochdruckraum verbunden sein.
Der Schieberventilkörper weist weiter einen von der zweiten Stirnseite ausgehenden, in den Steuerraum mündenden Drosselzulass auf, der bei am Steuerkörper anliegenden Schieberventilkörper durch den Steuerkörper verschlossen ist.
Hebt sich der Schieberventilkörper vom Steuerkörper ab, bildet sich dazwischen ein Spalt, über welchen der Drosseldurchlass, der Steuerdurchlass und der
Drosselzulass mit dem Hochdruckraum verbunden sind. Bei am Steuerkörper anliegenden Schieberventilkörper ist dieser
Spalt geschlossen.
Um diesen Spalt mit dem Hochdruckraum zu verbinden, weist gegebenenfalls die Hülse in ihrem dem Steuerkörper zugewandten Endbereich einen mit dem Hochdruckraum verbundenen Durchlass auf.
Erfindungsgemäss ist am Schieberventilkörper eine von dessen ersten Stirnseite ausgehende, sacklochförmige Ausnehmung ausgeformt, welche zur Längsachse zentrisch und bevorzugt rotationssymmetrisch ausgebildet ist. Von dieser Ausnehmung, bevorzugt von deren Boden, welcher bevorzugt eben ausgebildet ist und rechtwinklig zur Längsachse verläuft, geht der zur zweiten Stirnseite hin verlaufende Drosseldurchlass weg und in diese Ausnehmung, bevorzugt im Bereich deren Bodens, mündet der von der zweiten Stirnseite herkommende Drosselzulass.
Da die Ausnehmung von der ersten Stirnseite des Schieberventilkörpers ausgeht, ist deren Volumen Teil des Steuerraums . Die Ausnehmung ermöglicht es sowohl den Drosseldurchlass als auch den Drosselzulass kürzer auszubilden als dies aus dem Stand der Technik bekannt ist, was deren Fertigung vereinfacht .
Weiter ermöglicht die erfindungsgemässe Ausführung des Schieberventilkörpers die Ausbildung des
Drosseldurchlasses und des Drosselzulasses nahe nebeneinander und in der Nähe zur Längsachse. Eine mit erheblicher Exzentrizität zur Längsachse ausgebildete Adhäsionsfläche zwischen dem Steuerkörper und dem Schieberventilkörper kann dadurch vermieden werden; die
Adhäsionsfläche weist gegenüber dem Stand der Technik eine geringere Exzentrizität auf. Durch diese Massnahmen ist das Ansprechverhalten des Brennstoffeinspritzventils gegenüber dem Stand der Technik verbessert. Einerseits ist die Verzögerung beim Ansprechen geringer, das heisst es liegt ein rascheres Ansprechverhalten zum Beenden eines Einspritzvorgangs vor, und andererseits ist infolge der symmetrischen Druckverteilung auch die Stabilität der Bewegung des Schieberventilkörpers verbessert, was insbesondere bei Mehrfacheinspritzungen von Bedeutung ist und was das Betriebsverhalten von identisch ausgebildetem Brennstoffeinspritzventilen vergleichmässigt.
Bevorzugt weist der Drosseldurchlass eine am Schieberventilkörper ausgebildete, zur zweiten Stirnseite hin offene, vorzugsweise taschenförmige Vertiefung auf, in welche sowohl der die Drosselwirkung entfaltende Drosselabschnitt des Drosseldurchlasses als auch, falls vorhanden, der Drosseleinlass münden. Bevorzugt erstreckt sich der Drosselabschnitt von der Ausnehmung bis zur Vertiefung geradlinig.
Diese Vertiefung ermöglicht es, den Drosseldurchlass und gegebenenfalls dessen Drosselabschnitt nahe bei der Längsachse anzuordnen und trotzdem die dauernde Verbindung zwischen dem Steuerdurchlass und dem Drosseldurchlass sicher zu stellen. Weiter ermöglicht die Vertiefung, den allenfalls vorhandenen Drosseleinlass, welcher bevorzugt in radialer Richtung zur Längsachse verläuft, mit einer geringen Länge auszubilden, was ebenfalls die einfache Fertigung des Schieberventilkörpers unterstützt. Die infolge der Ausnehmung und gegebenenfalls der Vertiefung gegenüber dem Stand der Technik reduzierte Länge des Drosseldurchlasses beziehungsweise dessen Drosselabschnitts ermöglicht den Drosseldurchlass beziehungsweise den Drosselabschnitt auf dessen gesamten Länge mit einem konstanten Querschnitt oder konisch auszubilden. Bei einer konischen Ausbildung verläuft die Verjüngung in Richtung von der ersten Stirnseite und somit vom Steuerraum zur zweiten Stirnseite.
Weiter ist es möglich, zur Verbesserung der Strömungsstabilität und Strömungsgleichheit, die Einlasskante vom Steuerraum in den Drosseldurchlass beziehungsweise dessen Drosselabschnitt abzurunden.
Da der Drosselzulass einen grösseren Querschnitt aufweist als der Drosseldurchlass beziehungsweise dessen Drosselabschnitt kann er über seine gesamte Länge mit einem konstanten Querschnitt ausgebildet werden.
Falls ein Drosseleinlass vorhanden ist und dieser in die Vertiefung mündet, ist er bevorzugt auf seiner gesamten Länge mit einem konstanten Querschnitt oder konisch ausgebildet. Bei einer konischen Ausbildung verläuft die Verjüngung in Richtung zur Vertiefung. Weiter ist es möglich, zur Verbesserung der Strömungsstabilität und Strömungsgleichheit, die dem Hochdruckraum zugewandte Einlasskante des Drosseleinlasses abzurunden. Die kurze Länge des Drosseleinlasses ermöglicht eine günstige
Fertigung .
In Draufsicht auf die zweite Frontseite weist die Vertiefung bevorzugt die Form eines Rechtecks mit abgerundeten Ecken auf, wobei sich bevorzugt die Längsseiten parallel zu einer Radialen zur Längsachse und die Kurzseiten rechtwinklig dazu erstrecken.
Der Drosselabschnitt mündet bevorzugt benachbart zum radial innenliegenden Ende der Vertiefung in diese. Weiter ermöglicht diese Ausführungsform eine besonders kleine Länge des Drosseleinlasses.
Bevorzugt verlaufen der Drosseldurchlass, gegebenenfalls dessen Drosselabschnitt, wie auch der Drosselzulass geradlinig und parallel zur Längsrichtung, was die Herstellung des Drosseldurchlasses und des Drosselzulasses mit einer einzigen Maschinenaufspannung ermöglicht. Weiter kann der Abstand zwischen der Vertiefung und dem Drosselzulass klein ausgebildet sein, da die Trennwand dazwischen eine nur kurze Länge, in Richtung der Längsachse gemessen, aufweist. Bevorzugt verläuft der Drosselzulass mit seiner Wandung wenigstens annähernd entlang der Längsachse beziehungsweise angrenzend an diese. Dadurch ist eine nur geringe Exzentrizität und eine zur Längsachse wenigstens nahezu rotationssymmetrische Ausbildung der Adhäsionsfläche ermöglicht.
Bevorzugt sind der Drosseldurchlass und die Vertiefung diametral zum Drosselzulass angeordnet. Was eine platzsparende Ausbildung ermöglicht.
Bevorzugt weist die zweite Stirnseite einen um die diesseitige Mündung des Drosselzulasses herumverlaufenden, ringförmigen, in sich geschlossenen Mündungsdichtwulst und einen entlang der radialen Aussenwand des
Schieberventilkörpers verlaufenden, in sich geschlossenen Ringdichtwulst auf. Der Mündungsdichtwulst und der Ringdichtwulst sind dazu bestimmt, mit dem Schieberventilsitz des Steuerkörpers dichtend zusammen zu wirken, wenn der Schieberventilkörper am Steuerkörper anliegt .
Der Mündungsdichtwulst und der Ringdichtwulst weisen eine geringe, in Längsrichtung gemessene Höhe auf.
Bevorzugt begrenzen der Mündungsdichtwulst radial innen und der Ringdichtwulst radial aussen eine ringscheibenförmige Stirnvertiefung, in welche der Drosseldurchlass mündet und von welcher gegebenenfalls die Vertiefung ausgeht. Durch diese Ausführungsform können die Dichtflächen zwischen dem Schieberventilkörper und dem Steuerkörper klein gehalten werden, was zu einer weiteren Verkleinerung der Adhäsionskräfte führt. Bevorzugt ist die den Schieberventilsitz bildende
Frontseite des Steuerkörpers eben ausgebildet. Dies ermöglicht eine einfache Herstellung des Steuerkörpers und gewährleistet einen sauber dichtenden Schieberventilsitz.
Bevorzugt ist ein Federelement in der Ausnehmung angeordnet, welches sich einerseits in der Ausnehmung am Schieberventilkörper und andererseits am
Einspritzventilglied abstützt.
Die Aufgabe dieses Federelements ist es, bei ausgeglichenen Druckkräfteverhältnissen den Schieberventilkörper am Steuerkörper in Anlage zu halten.
Bevorzugt weist die Ausnehmung eine Schulter auf, an welcher sich das Federelement mit seinem diesseitigen Ende abstützt. Dadurch ist ein die Strömung negativ beeinflussender Konflikt zwischen dem Federelement und den diesseitigen Mündungen des Drosseldurchlasses und des
Drosselzulasses verhindert.
Weiter kann das Federelement gegenüber dem Stand der Technik kleiner ausgebildet werden, was eine Verkleinerung des Volumens des Steuerraums und somit ein rascheres Ansprechverhalten, insbesondere bei der Auslösung eines Einspritzvorgangs, ermöglicht.
Bevorzugt ist die von ersten Stirnseite her in Richtung der Längsachse gemessene Tiefe der Ausnehmung, das heisst von der ersten Stirnseite bis zum Boden der Ausnehmung, mindestens halb so lang wie der Abstand zwischen der ersten Stirnseite und der zweiten Stirnseite des Schieberventilkörpers. Bevorzugt beträgt die Tiefe wenigstens annähernd dreiviertel dieses Abstandes. Dies ermöglicht einerseits eine sehr kurze Länge des
Drosseldurchlasses und des Drosselzulasses und andererseits die Aufnahme des grössten Teils des
Federelements .
Bevorzugt ist der kleinste Querschnitt der Ausnehmung mindestens fünfmal so gross wie die Summe der
Strömungsquerschnitte des Drosselzulasses und des
Drosseldurchlasses. Dadurch stellt die Ausnehmung betreffend des Drosselzulasses und des Drosseldurchlasses keine Drosselverengung für den Brennstoff dar. Bevorzugt sind der Drosseldurchlass und der Steuerdurchlass über den am Schieberventilkörper ausgebildeten Drosseleinlass bevorzugt dauernd, jedoch mindestens zum Beenden eines Einspritzvorgangs, mit dem Hochruckraum verbunden. Dies unterstütz eine sehr rasche Beendigung eines Einspritzvorgangs, in dem bei verschlossenem Steuerdurchlass Brennstoff durch den
Drosseleinlass nachströmen kann.
Bevorzugt ist der Schieberventilkörper in einem an die zweite Stirnseite angrenzenden Endbereich, radial aussen, mit einer umlaufenden Aussenverjüngung versehen, welche vom unter Hochdruck stehenden Brennstoff beaufschlagt ist. Dadurch wird eine druckkraftwirksame Ringfläche erzeugt, was zu einer vom Steuerkörper weg und zum Steuerraum hin gerichteten Druckkraft führt. Diese unterstützt beziehungsweise beim Fehlen eines Drosseleinlasses verursacht das Abheben des
Schieberventilkörpers vom Steuerkörper zum Beenden eines Einspritzvorgangs . Ist ein Drosseleinlass vorhanden, erhöht sich infolge des Nachströmens von Brennstoff der Druck auf die zweite
Stirnseite sehr schnell, wenn zum Beenden eines
Einspritzvorgangs der Steuerdurchlass verschlossen wird.
Dies führt zu einem raschen Abheben des Schieberventilkörpers ab dem Steuerkörper und einer sehr schnellen Beendigung des Einspritzvorgangs.
Ist kein Drosseleinlass vorhanden und wird zum Beenden eines Einspritzvorgangs der Steuerdurchlass verschlossen, hebt der Schieberventilkörper vom Steuerkörper ab, sobald die auf die zweite Stirnseite wirkende Kraft des Brennstoffs zusammen mit der oben erwähnten Druckkraft grösser ist als die vom Brennstoff im Steuerraum und dem gegebenenfalls vorhandenen Federelement auf den Schieberventilkörper wirkenden Kraft. Sobald der Schieberventilkörper vom Steuerkörper abgehoben ist, fliesst über den so gebildeten Spalt und den Drosselzulass sowie den Drosseldurchlass Brennstoff in den Steuerraum nach, was zu einem raschen Druckanstieg im Steuerraum und einer damit verbundene Bewegung des Einspritzventilgliedes auf den Einspritzventilsitz zu führt.
Der Vorteil dieser Variante liegt darin, dass während eines Einspritzvorgangs kein Brennstoff vom Hochdruckraum her in den Steuerdurchlass nachströmen kann, was einen geringeren Brennstoffverbrauch für die Steuerung des Einspritzventils bedeutet. Weiter erfolgt, beim Öffnen des Steuerdurchlasses zum Auslösen eines Einspritzvorgangs, der Druckabbau im Steuerraum schneller, was zu einem raschen Abheben des Einspritzventilglieds vom Einspritzventilsitz führt.
Die Erfindung wird anhand eines in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigen rein schematisch :
Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein
Brennstoffeinspritzventil zur intermittierenden Brennstoffeinspritzung in den Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine;
Fig. 2 ebenfalls im Längsschnitt und gegenüber Fig. 1 vergrössert den dort mit dem Rechteck II bezeichneten Ausschnitt des
Brennstoffeinspritzventils; Fig. 3 ebenfalls im Längsschnitt und gegenüber Fig. 2 vergrössert den dort mit dem Rechteck III bezeichneten Ausschnitt des Brennstoffeinspritzventils;
Fig. 4 ein Längsschnitt durch einen
Schieberventilkörper des Brennstoffeinspritz- ventils gemäss den Fig. 1 bis 3;
Fig. 5 in der Aufsicht den Schieberventilkörper gemäss
Fig. 4;
Fig. 6 in perspektivischer Sicht von schräg oben den
Schieberventilkörper gemäss den Fig. 4 und 5; und Fig. 7 in perspektivischer Darstellung von schräg unten den Schieberventilkörper gemäss den Fig. 4 bis
6.
In alle Figuren werden für die einander entsprechenden Komponenten immer dieselben Bezugszeichen verwendet.
Das in den Fig. 1 bis 3 in einem Längsschnitt gezeigte Brennstoffeinspritzventil 10 zur intermittierenden Brennstoffeinspritzung in den Brennraum 12 einer Verbrennungskraftmaschine weist ein Gehäuse 14 auf, an welchem einerseits ein Hochdruckeinlass 16 und andererseits ein Einspritzventilsitz 18 ausgebildet sind. Im Innern des Gehäuses 14 erstreckt sich vom Hochdruckeinlass 16 bis zum Einspritzventilsitz 18 ein Hochdruckraum 20.
Durch den Hochdruckeinlass 16 wird in bekannter Art und Weise unter sehr hohem Druck stehender Brennstoff dem Hochdruckraum 20 zugeführt.
Ein nadelförmig ausgebildetes Einspritzventilglied 22, welches mit dem Einspritzventilsitz 18 zusammenwirkt, ist im Gehäuse 14 längsbeweglich angeordnet und geführt. Eine Schliessfeder 24 stützt sich am Einspritzventilglied 22 ab und beaufschlagt dies mit einer Federkraft in Richtung gegen den Einspritzventilsitz 18.
In einem dem Einspritzventilsitz abgewandten Endbereich des Einspritzventilglieds 22 ist an diesem ein doppeltwirkender Steuerkolben 26 ausgebildet. Dessen dem Einspritzventilsitz 18 zugewandte Kolbenfläche 28 begrenzt den Hochdruckraum 20 und ist somit mit dem unter Hochdruck stehenden Brennstoff beaufschlagt. Mit seiner dem Einspritzventilsitz 18 abgewandten Endfläche 30 begrenzt der Steuerkolben 16 einen Steuerraum 32.
Der Steuerkolben 26 ist in einer engen Passung 34 in einer hohlzylinderförmigen Steuerhülse 36 gleitend geführt, welche zu einer Längsachse 38 rotationssymmetrisch ausgebildet ist. Diese fällt im gezeigten
Ausführungsbeispiel mit der Längsachse des Gehäuses 14 und der Längsachse des Einspritzventilglieds 22 zusammen. Die Steuerhülse 36 begrenzt den Steuerraum 32 umfangsseitig und an ihrem dem Einspritzventilsitz zugewandten Ende stützt sich die Schliessfeder 24 ab.
In der Steuerhülse 36 ist in einer engen Gleitpassung 40, welche die Längsachse 38 definiert, ein zylinderförmiger Schieberventilkörper 42 in Richtung der Längsachse 38 beweglich geführt.
Der Schieberventilkörper 42 weist eine dem Steuerraum 32 und somit dem Steuerkolben 26 zugewandte erste Stirnseite 44 und eine dieser gegenüberliegende und somit dem Steuerkolben 26 abgewandte zweite Stirnseite 46 auf. Zwischen der ersten Stirnseite 44 und der zweiten Stirnseite 46 ist ein Drosseldurchlass 48 angeordnet.
Im Gehäuse 14 befindet sich gehäusefest angeordnet ein Steuerkörper 50, welcher mit seiner dem Schieberventilkörper 42 zugewandten und im gezeigten Beispiel eben ausgebildeten Frontseite 52 einen mit der zweiten Stirnseite 46 des Schieberventilkörpers 42 zusammenwirkenden Schieberventilsitz 54 bildet. An der Frontseite 52 des Steuerkörpers 50 liegt die Steuerhülse 36 mit ihrem diesseitigen Ende an, welche von der Schliessfeder 24 dort in Anlage gehalten wird. Im diesseitigen Endbereich weist die Steuerhülse 36 mindestens einen mit dem Hochdruckraum 20 verbundenen Durchlass 56 auf.
Von der Frontseite 52 aus verläuft durch den Steuerkörper 50 hindurch ein Steuerdurchlass 58, welcher auf der der Frontseite 52 abgewandten Seite des Steuerkörpers 58 mittels eines Pilotventils 60 mit einem Niederdruckraum 62 verbindbar und von diesem abtrennbar ist. Die engste Stelle des Steuerdurchlasses 58 befindet sich im dem Niederdruckraum zugewandten Endabschnitt des Steuerdurchlasses 58.
In bekannter Art und Weise wird in den Niederdruckraum 62 einströmender Brennstoff über eine Brennstoffrückführleitung zu einem Brennstofftank zurückgeführt .
Der Drosseldurchlass 48 und der Steuerdurchlass 58 sind dauernd miteinander strömungsverbunden.
Weiter sind der Drosseldurchlass 48 und der Steuerdurchlass 58 über einen am Schieberventilkörper 42 ausgebildeten Drosseleinlass 64 dauernd mit dem Hochdruckraum 20 strömungsverbunden; im gezeigten Ausführungsbeispiel nämlich über den Durchlass 56 der Steuerhülse 36.
Weiter weist der Schieberventilkörper 42 einen von der zweiten Stirnseite 46 ausgehenden und in den Steuerraum 32 mündenden Drosselzulass 66 auf. Dieser ist bei am Steuerkörper 50 anliegenden Schieberventilkörper 42 verschlossen.
Bewegt sich der Schieberventilkörper 42 vom Steuerkörper 50 weg, bildet sich zwischen diesen ein Spalt 68, welcher ebenfalls über den Durchlass 56 mit dem Hochdruckraum 20 verbunden ist und über welchen der Drosseldurchlass 48 sowie der Steuerdurchlass 58 zusätzlich und der Drosselzulass 66 mit dem Hochdruckraum 20 verbunden werden. Am Schieberventilkörper 42 ist eine von der ersten
Stirnseite 44 ausgehende, zur Längsachse 38 rotationssymmetrisch geformte, sacklochförmige Ausnehmung 70 ausgebildet. Vom zur Längsachse 38 rechtwinklig verlaufenden Boden 72 dieser Ausnehmung 70 aus verläuft der Drosseldurchlass 48 zur zweiten Stirnseite 46. Weiter mündet im Bereich des Bodens 72 der Drosselzulass 66 in die Ausnehmung 70 und somit in den Steuerraum 32.
Mit zusätzlicher Bezugnahme auf die Fig. 4 bis 7, welche den Schieberventilkörper 42 in unterschiedlichen Darstellungen zeigen, wird dieser nun näher beschrieben.
Ein Drosselabschnitt 74 des Drosseldurchlasses 48 und der Drosselzulass 66 weisen im gezeigten Ausführungsbeispiel durchgehend eine Kreiszylinderform auf und verlaufen parallel zur Längsachse 38. Der Drosselzulass 66 grenzt an die Längsachse 38 an und diametral gegenüberliegend verläuft, mit einem radialen Abstand zur Längsachse 38, der Drosselabschnitt 74.
Es ist auch möglich, den Drosselabschnitt 74 von der Ausnehmung 70 her, bevorzugt über die gesamte Länge, sich konisch verjüngend auszubilden und/oder die Kante zwischen dem Boden 72 und dem Drosselabschnitt 74 zu runden.
Der Drosselabschnitt 74 mündet in eine taschenförmige Vertiefung 76, welche zum Drosseldurchlass 48 gehört und am Schieberventilkörper 42 von der zweiten Stirnseite 46 her ausgenommen ist.
In diese taschenförmige Vertiefung 76 mündet auch der zur Längsachse 38 in radialer Richtung verlaufende Drosseleinlass 64. Bei der radial aussen liegenden Einlassmündung des
Drosseleinlasses 64 und diesem diametral gegenüberliegend sind am Schieberventilkörper 42 je eine in tangentialer Richtung verlaufende Anfasung 78 ausgenommen, um einen verlustarmen Zufluss des Brennstoffs und symmetrische Druckkraftverhältnisse zu gewährleisten sowie eine bessere Bearbeitung des Drosseleinlasses 64 zu ermöglichen.
Die zur zweiten Stirnseite 46 hin vollflächig offene, taschenförmige Vertiefung 76 ist quaderförmig mit abgerundeten Kanten ausgebildet. Die langen Seiten 80 verlaufen parallel zur Radialen, zu welcher der
Drosseleinlass 64 zentrisch ausgebildet ist. Die kurzen Seiten 82 verlaufen rechtwinklig dazu. Radial innen ist somit der Drosseldurchlass 48 durch eine dünne Wandung vom Drosselzulass 66 über die gesamte axiale Länge getrennt. Alternativ ist es auch möglich, die zweiten Seiten, in
Draufsicht, halbkreisförmig zu formen.
Die zweite Stirnseite 46 weist einen um die diesseitige
Mündung 84 des Drosselzulasses 66 herumverlaufenden, in sich geschlossenen, ringförmigen Mündungsdichtwulst 86 auf. Entlang der radial aussen liegenden Mantelfläche 88 des Schieberventilkörpers 42 weist die zweite Stirnseite 46 einen in sich geschlossenen, kreisförmigen Ringdichtwulst 90 auf. Die Ringdichtflächen am axialen freien Ende des Mündungsdichtwulstes 86 und des Ringdichtwulstes 90 liegen in einer gemeinsamen Ebene, welche rechtwinklig zur Längsachse 38 verläuft. Der Mündungsdichtwulst 86 und der Ringdichtwulst 90 wirken mit dem durch die Frontseite 52 des Steuerkörpers 50 gebildeten Schieberventilsitz 54 zusammen.
Eine ringscheibenförmige Stirnvertiefung 92 ist radial innen vom Mündungsdichtwulst 86 und radial aussen vom Ringdichtwulst 90 begrenzt. Die taschenförmige Vertiefung 76 ist zur Stirnvertiefung 92 hin vollflächig offen. Die Tiefe der Stirnvertiefung 92 und somit die Höhe des Mündungsdichtwulsts 86 und des Ringdichtwulsts 90 sind gering; beispielsweise zwischen 0.05 mm und 0.20 mm.
Wie dies insbesondere aus den Fig. 3, 4 bis 7 hervorgeht, ist bei der gezeigten Ausführungsform des Schieberventilkörpers 42 im Bereich der zweiten Stirnseite 46 eine dauernde Verbindung zwischen dem Steuerdurchlass 58 und dem Drosseldurchlass 48 garantiert, unabhängig von der Drehlage des Schieberventilkörpers 42 relativ zum Steuerkörper 50. Weiter weisen die durch den Mündungsdichtwulst 86 und den Ringdichtwulst 90 gebildeten Ringdichtflächen eine geringe radiale Breite auf, was einerseits zu einer geringen Adhäsion zwischen dem Schieberventilkörper 42 und dem Steuerkörper 50 führt und andererseits bei Anliegen des Schieberventilkörpers 42 am Steuerkörper 50 zu einer guten Dichtwirkung gegenüber dem Hochdruckraum 20 führt. Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass in einem an die zweite Stirnseite 46 angrenzenden Endbereich die Mantelfläche 88 gegen das diesseitige Ende des Schieberventilkörpers 42 hin, in die Anfasungen 78 reichend, mit einer Aussenverjüngung 148, im gezeigten Ausführungsbeispiel konisch verjüngend ausgebildet ist. Dies stellt sicher, dass in diesem Bereich um den Schieberventilkörper 42 herum immer unter Hochdruck stehender Brennstoff vorhanden ist und somit symmetrische hydraulische Kräfte auf den Schieberventilkörper 42 einwirken .
Dieser Effekt wird ergänzt durch eine an der Steuerhülse 36 im diesseitigen Endbereich radial innen vorhandene Ringausnehmung 94, siehe Fig. 3, welche über den Durchlass 56 mit dem Hochdruckraum 20 verbunden ist.
Infolge der Aussenverjüngung 148 ist eine druckwirksame Ringfläche mit einem Aussendurchmesser Dl und einem Innendurchmesser D2 (siehe Fig. 4) vorhanden, welche mit dem unter Hochdruck stehen Brennstoff beaufschlagt ist. Dadurch wirkt auf den Schieberventilkörper 42, wenn er am Steuerkörper 50 anliegt, eine durch den unter Hochdruck stehenden Brennstoff erzeugte Druckkraft in Richtung vom Steuerkörper 50 weg und zum Steuerraum 32 hin. Der Durchmesser Dl entspricht dem Durchmesser der engen Gleitpassung 40 und der Durchmesser D2 entspricht dem Aussendurchmesser des Ringdichtwulsts 90 und somit des Schieberventilsitzes 54.
Die über ihre gesamte Länge einen kreisförmigen Querschnitt aufweisende Ausnehmung 70 des Schieberventilkörpers 42 erstreckt sich, in Richtung der Längsachse 38 und von der ersten Stirnseite 44 her gemessen, über eine Länge L von etwa drei Vierteln des Abstandes A zwischen der ersten Stirnseite 44 und der zweiten Stirnseite 46. Etwa mittig zwischen der ersten Stirnseite 44 und der zweiten Stirnseite 46 weist die Ausnehmung 70 eine den Querschnitt verengende Schulter 96 auf, an welcher, wie dies die Fig. 1 bis 3 zeigen, ein Federelement 98 abgestützt ist.
Von der ersten Stirnseite 44 her gemessen weist die Ausnehmung bei etwa einem Drittel des Abstandes A zwischen der ersten Stirnseite 44 und zweiten Stirnseite 46 eine konische Verjüngung 100 auf. Dadurch ist sichergestellt, dass das Federelement 98 mit seinem diesseitigem Endbereich, zwischen der konischen Verjüngung 100 und der Schulter 96, sicher gehalten ist, jedoch zwischen der ersten Stirnseite 44 und der konischen Verjüngung 100 nicht am Schieberventilkörper 42 anliegt.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der kleinste Querschnitt der Ausnehmung 70, im kreiszylindrischen Abschnitt zwischen der Schulter 96 und dem Boden 72 der Ausnehmung 70, etwa acht Mal grösser als die Summe der Querschnitte des Drosselzulasses 66 und des Drosseldurchlasses 48. Im Bereich von der ersten Stirnseite 44 bis zur Schulter 96 ist selbst bei eingesetztem Federelement 98 dieses Verhältnis noch grösser. Folglich hat die Ausnehmung 70 keine Drosselwirkung auf den Brennstoff, welcher durch den Drosselzulass 66 und den Drosseldurchlass 48 strömt.
Die Ausbildungsform der ersten Stirnseite 44 ist aus den Fig. 4 und 7 besonders gut erkennbar. An der ansonsten ebenen ersten Stirnseite 44 sind sechs, in Umfangsrichtung gleichmässig verteilte, trapezförmige, in axialer Richtung vorstehende Anschlagnocken 104 ausgebildet, welche durch Stirnvertiefungen 102 voneinander getrennt sind. Die Anschlagknocken 104 sind dazu bestimmt, mit einer an der Steuerhülse 36 auf deren Innenseite ausgebildeten Anschlagschulter 106 (siehe Fig. 3) zusammen zu wirken.
Diese Ausbildung des Schieberventilkörpers 42 auf der ersten Stirnseite 44 gewährleistet minimale
Adhäsionskräfte zwischen der Anschlagschulter 106 und dem Schieberventilkörper 42, wenn dieser sich, infolge der Druckverhältnisse, von der Anschlagschulter 106 weg in
Richtung zum Steuerkörper 50 bewegen will.
Wie dies Fig. 2 und 3 zeigen, weist die dem
Schieberventilkörper 42 zugewandte Endfläche 30 des Einspritzventilgliedes 80 zentral einen vorstehenden Noppen 108 auf, welcher vom diesseitigen Endbereich des Federelements 98 umgriffen ist. Dadurch ist auch diesseitig das Federelement 98 zentrisch gehalten.
Die vom Federelement 98 erzeugte Federkraft ist gegenüber jener der Schliessfeder 24 klein, garantiert jedoch, dass bei hydraulischem Druckausgleich beidseits des Schieberventilkörpers 42 dieser am Steuerkörper 50 anliegt .
Der Schieberventilkörper 42 kann sich somit um den in Fig. 3 mit H2 bezeichneten Hub zwischen der Anschlagschulter 106 und dem Steuerkörper 50 hin und her bewegen. In der
Fig. 3 ist der Schieberventilkörper 42 an der
Anschlagschulter 106 anliegend und somit vom Steuerkörper 50 um den maximalen Hub H2 abgehoben gezeigt.
Weiter ist in Fig. 3 mit Hl der maximale Hub des Einspritzventilglieds 22 angedeutet. Bei der in der Fig. 3 gezeigten Stellung liegt das Einspritzventilglied 22 am Einspritzventilsitz 18 an. Dieser maximale Hub Hl ist jedoch nur möglich, wenn der Schieberventilkörper 42 am Steuerkörper 50 anliegt.
Kommt bei einem Einspritzvorgang der Steuerkolben 26 des Einspritzventilglieds 22 am Schieberventilkörper 42 zur Anlage, stellen die Anschlagnocken 104 ebenfalls minimale Adhäsionsverhältnisse zwischen dem Schieberventilkörper 42 und dem Einspritzventilglied 22 sicher.
Die enge Passung 34 für den Steuerkolben 26 weist eine Toleranz von 2 pm bis 10 pm und die Gleitpassung 40 für den Schieberventilkörper 40 weist ebenfalls eine Toleranz von 2 pm bis 10 pm auf. Der Hub H2 des
Schieberventilkörpers 42 beträgt ca. 0.04 mm bis ca. 0.10 mm und der Hub Hl des Einspritzventilgliedes 22 beträgt ca. 0.30 mm bis ca. 0.50 mm, abhängig von der Grösse der Brennräume 12 des Verbrennungsmotors.
Ebenfalls abhängig von der Grösse der Brennräume 12 des Verbrennungsmotors beträgt beispielsweise der Durchmesser des Drosselzulasse 66 ca. 0.30 mm bis ca. 0.80 mm, des Drosselabschnitts 74 ca. 0.10 mm bis ca. 0.25 mm, des Drosseleinlasses 64 ca. 0.10 mm bis ca. 0.25 mm und der engsten Stelle des Steuerdurchlasses ca. 0.20 mm bis ca. 0.45 mm .
Im Folgenden werden die übrigen in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Komponenten des Brennstoffeinspritzventils 10 beschrieben .
Das Gehäuse 14 weist einen im wesentlichen kreiszylinderförmigen Speicherkörper 110 auf, an welchem stirnseitig der Hochdruckeinlass 16 ausgebildet ist. Vom Hochdruckeinlass 16 bis in einen von diesem abgewandten Endbereich des Speicherkörpers 110 verläuft eine sacklochartige Bohrung, welche eine diskrete
Speicherkammer 112 bildet.
In diese sacklochartige Bohrung ist vom Hochdruckeinlass 16 her ein kegelstumpfförmiger Träger 114 mit einem becherförmigen Filter 116 für den Brennstoff eingesetzt. Der Träger 114 kann auch als Ventilträger mit einem Rückschlagventil ausgebildet sein, wie dies aus dem Dokument WO 2014/131497 Al bekannt ist. Vom Boden der die diskrete Speicherkammer 112 bildenden sacklochartigen Bohrung verläuft bis zur diesseitigen Stirnseite des Speicherkörpers 110, bezüglich der
Längsachse 38 schräg in radialer Richtung gegen aussen verlaufend ein Abschnitt eines Brennstoffkanals 118. Bezüglich dieses Abschnitts des Brennstoffkanals 118, zur Längsachse 38 radial gegenüber liegend, verläuft von der diesseitigen Stirnseite des Speicherkörpers 110 in diesem eine Bohrung 120 zu einem elektrischen Steueranschluss 122 hin. Vom Steueranschluss 122 bis zu einem Anschlussstecker 124 verläuft in der Bohrung 120 eine elektrische Steuerleitung 126 zur Ansteuerung des Pilotventils' 60.
Ein allgemein bekannter, elektromagnetischer Aktuator 128 ist in einem Zwischenkörper 130 des Gehäuses 14 untergebracht, welcher dichtend auf der dem Hochdruckeinlass 16 abgewandten Stirnseite am Speicherkörper 110 anliegt. Die Spule des Aktuators 128 ist mit dem Anschlussstecker 124 elektrisch verbunden.
Ein zweiter Abschnitt des Brennstoffkanals 118 verläuft seitlich des Aktuators 128 parallel zur Längsachse 38 durch den Zwischenkörper 130 hindurch. Das Pilotventil 60 weist einen Stössel 132 auf - Fig. 2 und 3 - welcher vom Aktuator 128 betätigt wird, um den
Steuerdurchlass 58 mit dem Niederdruckraum 62 zu verbinden beziehungsweise von diesem abzutrennen. Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass die Drehlage des Zwischenkörpers 130 zum Speicherkörper 110 durch
Positionierstifte festgelegt ist.
An der dem Speicherkörper 110 abgewandten Stirnseite des Zwischenkörpers 130 liegt ein Düsenkörper 134 dichtend an, an welchem der Einspritzventilsitz 18 ausgebildet ist.
Eine Überwurfmutter 136 stützt sich an einer
Aussenschulter des Düsenkörpers 134 ab, nimmt in sich den Zwischenkörper 130 auf und ist mit ihrem Innengenwinde auf ein Aussengewinde des Speicherkörpers 110 gewindet, sodass der Düsenkörper 134 am Zwischenkörper 130 und dieser am Speicherkörper 110 dichtend anliegen.
Im Düsenkörper 134 verläuft ein dritter Abschnitt des Brennstoffkanals 118, vom zweiten Abschnitt im
Zwischenkörper 130 schräg in radialer Richtung gegen innen in eine zur Längsachse 38 rotationssymmetrisch ausgebildete Steuerausnehmung 138, welche von der dem Zwischenkörper 130 zugewandten Stirnseite des Düsenkörpers 134 bis zum Einspritzventilsitz 18 verläuft.
In einem dem Zwischenkörper 130 zugewandten Endbereich dieser Steuerausnehmung 138 befindet sich der stirnseitig am Zwischenkörper 130 dichtend anliegende Steuerkörper 50, dessen Drehlage mittels eines einerseits in den
Steuerkörper 50 eingesetzten und andererseits in den Zwischenkörper 130 eingreifenden Positionierstifts 140 bestimmt ist. Ein weiterer Positionierstift 142 greift einerseits in den Düsenkörper 134 und andererseits in den Zwischenkörper 130 ein, um deren gegenseitige Drehlage zu fixieren.
Die Steuerausnehmung 138, der Brennstoffkanal 118 und die diskrete Speicherkammer 112 bilden den Hochdruckraum 20.
In einem dem Einspritzventilsitz 18 zugewandten Führungsabschnitt des Düsenkörpers 134 ist die Steuerausnehmung 138 kreiszylinderförmig ausgebildet. Am Führungsabschnitt ist das in der Steuerausnehmung 138 befindliche Einspritzventilglied 122 mit in
Umfangsrichtung voneinander beabstandeten, in Richtung der Längsachse 38 verlaufenden Führungsvorsprüngen 144 in Richtung der Längsachse 38 frei beweglich geführt. Zwischen den Führungsvorsprüngen 144 kann der Brennstoff praktisch ungehindert zum Einspritzventilsitz 18 gelangen.
Stromabwärts des konisch ausgebildeten
Einspritzventilsitzes 18 sind am Düsenkörper 134 in bekannter Art und Weise Düsendurchlässe 146 ausgebildet, durch welche bei einem Einspritzvorgang Brennstoff in den Brennraum 12 eingedüst wird.
In einem Mittelabschnitt der Steuerausnehmung 138 befindet sich die Steuerhülse 136, welche durch die Schliessfeder 24 am Steuerkörper 50 in Anlage gehalten ist, wobei sich die Schliessfeder 24 andererseits am Einspritzventilglied 22 abstützt.
Wie weiter oben beschrieben, ist sowohl der doppeltwirkende Steuerkolben 26 als auch der zwischen diesem und dem Steuerkörper 50 an der Steuerhülse 36 in enger Gleitpassung 40 geführte Schieberventilkörper 42 in der Steuerhülse 36 angeordnet. Das Brennstoffeinspritzventil 10 funktioniert wie folgt:
Im Ruhezustand trennt das Pilotventil 60 den
Steuerdurchlass 58 vom Niederdruckraum 62 ab. Der Schieberventilkörper 42 liegt mit seiner zweiten Stirnseite 46 an der Frontseite 52 des Steuerkörpers 50 dichtend an. Im Steuerraum 32, im Steuerdurchlass 58, im Drosselzulass 66, im Drosseldurchlass 48 und in der Stirnvertiefung 92 befindet sich unter Hochdruck stehender Brennstoff, wobei das Einspritzventilglied 22 am Einspritzventilsitz 18 anliegt.
Zum Auslösen eines Einspritzvorgangs wird der Aktuator 128 angeregt, wodurch das Pilotventil 60, durch Abheben des Stössels 132 ab dem Steuerkörper 50, den Steuerdurchlass 58 mit dem Niederdruckraum 62 verbindet. Da der engste hydraulische Querschnitt des Steuerdurchlasses 58 grösser ist als der Strömungsquerschnitt des Drosseleinlasses 64, strömt aus dem Steuerraum 32 durch den Drosseldurchlass 48 Brennstoff zum Niederdruckraum 62, was zu einer raschen Druckabsenkung im Steuerraum 32 und einem damit verbundenen Abheben des Einspritzventilglieds 22 ab dem
Einspritzventilsitz 18 führt. Sobald das
Einspritzventilglied 22 vom Einspritzventilsitz 18 abgehoben ist, erfolgt das Einspritzen von unter Hochdruck stehendem Brennstoff durch die Düsendurchlässe 146 hindurch in den Brennraum 12.
Zum Beenden eines Einspritzvorgangs wird der Aktuator 128 entregt, wodurch sich der Stössel 132 des Pilotventils 60 am Steuerkörper 50 wieder anlegt und dadurch den Steuerdurchlass 58 verschliesst. Da jetzt kein Brennstoff mehr in den Niederdruckraum 62 ausströmen kann, jedoch durch den Drosseleinlass 64 Brennstoff nachfliesst, erhöht sich der Druck des Brennstoffs im Steuerdurchlass 58, in der Vertiefung 76 und somit in der Stirnvertiefung 92 schneller als im Steuerraum 32, in welchem durch den Drosselabschnitt 74 des Drosseldurchlasses 48 weniger schnell Brennstoff nachfH essen kann. Der erhöhte Druck des Brennstoffs auf der zweiten Stirnseite 46 gegenüber dem tieferen Druck auf der ersten Stirnseite 44 zusammen mit der Druckkraft auf die Ringfläche führt dazu, dass sich der Schieberventilkörper 42 rasch vom Steuerkörper 50 abhebt und dadurch der Spalt 68 dazwischen gebildet wird. Dies führt über den Drosselzulass 66 zu einem rascheren
Druckanstieg im Steuerraum 32, was dazu führt, dass das Einspritzventilglied 22, unterstützt durch die Kraft der Schliessfeder 24, sich in Richtung gegen den Einspritzventilsitz 18 bewegt und an diesem zur Anlage kommt, was zur Beendigung des Einspritzvorgangs führt.
Sobald der Druck auf der ersten Stirnseite 44 und der zweiten Stirnseite 46 des Schieberventilkörpers 42 etwa ausgeglichen ist, bewegt sich der Schieberventilkörper 42 wieder, unter Wirkung des Federelements 98, in Anlage an den Steuerkörper 50.
Ist kein Drosseleinlass 64 vorhanden, kann das Brennstoffeinspritzventil und insbesondere der
Schieberventilkörper 42 ansonsten gleich ausgebildet sein wie beschrieben und in den Figuren dargestellt. Die Funktionsweise beim Einleiten eines Einspritzvorgangs ist gleich wie oben beschreiben, mit der Ausnahme, dass vom Hochdruckraum 20 her kein Brennstoff nachfliessen kann und somit der Druckabfall im Steuerraum 32 etwas schneller erfolgt . Wird zum Beenden eines Einspritzvorgangs der Steuerdurchlass 58 verschlossen, hebt der Schieberventilkörper 42 vom Steuerkörper 50 ab, sobald die auf die zweite Stirnseite 46 wirkende Kraft des Brennstoffs zusammen mit der weiter oben erwähnten Druckkraft auf die Ringfläche grösser ist als die vom Brennstoff im Steuerraum 32 und dem gegebenenfalls vorhandenen Federelement 98 auf den Schieberventilkörper
42 wirkenden Kraft. Sobald der Schieberventilkörper 42 vom Steuerkörper 50 abgehoben ist, fliesst über den so gebildeten Spalt 68 und den Drosselzulass 66 sowie den Drosseldurchlass 48 Brennstoff vom Hochdruckraum in den
Steuerraum 32 nach, was zu einem raschen Druckanstieg im Steuerraum 32 und einer damit verbundene Bewegung des Einspritzventilgliedes 22 auf den Einspritzventilsitz 18 zu führt.

Claims

Patentansprüche
1. Brennstoffeinspritzventil zur intermittierenden Brennstoffeinspritzung in den Brennraum einer Ver brennungskraftmaschine, mit einem einen Hochdruck- einlass (16) für den unter Hochdruck stehenden
Brennstoff und einen Einspritzventilsitz (18) aufweisenden Gehäuse (14), einem im Gehäuse (14) angeordneten, vom Hochdruckeinlass (16) zum Einspritzventilsitz (18) sich erstreckenden Hochdruckraum (20), einem zum Zusammenwirken mit dem
Einspritzventilsitz (18) bestimmten, im Gehäuse (14) längsbeweglich angeordneten und in Richtung gegen den Einspritzventilsitz (18) federbelasteten
Einspritzventilglied (22), einem am Einspritzventilglied (22) ausgebildeten, doppeltwirkenden Steuerkolben (26), der einerseits den Hochdruckraum (20) und andererseits einen Steuerraum (32) begrenzt, einem in einer, eine
Längsachse (38) definierenden Gleitpassung (40) geführten Schieberventilkörper (42), der eine dem
Steuerraum (32) zugewandte erste Stirnseite (44), eine dieser gegenüberliegende zweite Stirnseite (46) und einen zwischen diesen Stirnseiten (44, 46) angeordneten Drosseldurchlass (48) aufweist, einem Steuerkörper (50), welcher mit seiner dem
Schieberventilkörper (42) zugewandten Frontseite (52) einen mit der zweiten Stirnseite (46) des Schieberventilkörpers (42) zusammenwirkenden
Schieberventilsitz (54) bildet sowie einen von der Frontseite (52) ausgehenden, mit dem Drosseldurchlass (48) strömungsverbundenen und mittels eines Pilotventils (60) mit einem Niederdruckraum (62) verbindbaren und von diesem abtrennbaren Steuerdurchlass (58) aufweist, wobei der
Drosseldurchlass (48) und der Steuerdurchlass (58) über einen beim Abheben des Schieberventilkörpers
(42) vom Schieberventilsitz (54) sich bildenden Spalt (68) mit dem Hochdruckraum (20) strömungsverbunden sind, und der Schieberventilkörper (42) einen von der zweiten Stirnseite (46) ausgehenden, in den Steuerraum (32) mündenden Drosselzulass (66) aufweist, der bei am Steuerkörper (50) anliegendem Schieberventilkörper (42) verschlossen und bei vom Steuerkörper (50) abgehobenem Schieberventilkörper (42) mit dem Hochdruckraum (20) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass am Schieberventilkörper
(42) eine von der ersten Stirnseite (44) ausgehende, sacklochförmige und wenigstens annähernd zentrisch zur Längsachse (38) verlaufende Ausnehmung (70) ausgebildet ist, von dieser Ausnehmung (70) aus der Drosseldurchlass (48) ausgeht und zur zweiten
Stirnseite (46) verläuft sowie in diese Ausnehmung (70) der Drosselzulass (66) mündet.
2. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drosseldurchlass (48) eine am Schieberventilkörper (42) ausgebildete, zur zweiten Stirnseite (46) hin offene, vorzugsweise taschenförmige Vertiefung (76) aufweist, in welche ein Drosselabschnitt (74) des Drosseldurchlasses (48) mündet. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Drosselzulass (66) wenigstens annähernd parallel zu Längsachse (38) verläuft und wenigstens annähernd an die Längsachse (38) angrenzt.
4 Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Stirnseite (46) einen vorzugsweise unmittelbar um eine diesseitige Mündung (84) des Drosselzulasses (66) herumverlaufenden, ringförmigen Mündungsdichtwulst (86) und einen entlang der radial aussen liegenden Mantelfläche (88) des Schieberventilkörpers (42) verlaufenden Ringdichtwulst (90) aufweist, wobei der Mündungsdichtwulst (86) und der Ringdichtwulst (90) dazu bestimmt sind, mit dem Schieberventilsitz (54) zusammenzuwirken, und wobei der Mündungsdichtwulst (86) radial innen und der Ringdichtwulst (90) radial aussen eine ringscheibenförmige Stirnvertiefung (92) begrenzen, in welche der Drosseldurchlass (48) mündet und welche zum Steuerkörper (50) hin vorzugsweise ganzflächig offen ist. 5 Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (76) zur Stirnvertiefung (92) hin vorzugsweise ganzflächig offen ist. 6. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Federelement (98) in der Ausnehmung (70) angeordnet ist, welches sich einerseits in der Ausnehmung (70) am Schieberventilkörper (42) und andererseits am
Einspritzventilglied (22) abstützt.
7. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die von der ersten Stirnseite (44) her in Richtung der Längsachse
(38) gemessene Länge (L) der Ausnehmung (70) mindestens die Hälfte, bevorzugt wenigstens annähernd Dreiviertel des Abstandes (A) zwischen der ersten und der zweiten Stirnseite (44, 46) beträgt.
8. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der kleinste
Querschnitt der Ausnehmung (70) mindestens fünf Mal so gross ist wie die Summe der kleinsten Querschnitte des Drosselzulasses (66) und des Drosseldurchlasses
(56).
9. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Drosseldurchlass (48) und der Steuerdurchlass (58) über einen am Schieberventilkörper (42) ausgebildeten Drosseleinlass (64), vorzugsweise dauernd mit dem Hochdruckraum (20) strömungsverbunden sind. 10. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 2 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Drosseleinlass (64) in die Vertiefung (76) mündet. 11. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieberventilkörper (42) in einem der zweiten Stirnseite (46) zugewandten Endabschnitt, radial aussen, eine umlaufende Aussenverjüngung (148) aufweist, welche mit dem unter Hochdruck stehendem Brennstoff beaufschlagt ist.
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