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Patent Searching and Data


Title:
FUEL INJECTION VALVE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2002/006664
Kind Code:
A1
Abstract:
A fuel injection valve, especially an injection valve for fuel injection systems of combustion engines, has a valve needle (5) with a valve closing body (6) which interacts with a valve seat surface (8) in a valve seat body (22) to form a sealed seat (9). Said valve seat body (22) has several injection openings (4, 15, 18) which are sealed off from a fuel supply by the sealed seat (9). The valve closing body (6) has a pressure element (11) in a recess (10) that is oriented towards the valve seat body (22), said pressure element being pre-stressed in the direction of the valve seat body (22) by a spring (12) which rests against the valve closing body (6), and pressing a disk spring (13) against the valve seat body (22). Said disk spring (13) overlaps at least one of the injection openings (15). The disk spring (13) unblocks this injection opening (15) without influence from the pressure element (11).

Inventors:
YILDIRIM FEVZI (DE)
HOHL GUENTHER (DE)
HUEBEL MICHAEL (DE)
KEIM NORBERT (DE)
Application Number:
PCT/DE2001/002541
Publication Date:
January 24, 2002
Filing Date:
July 13, 2001
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
YILDIRIM FEVZI (DE)
HOHL GUENTHER (DE)
HUEBEL MICHAEL (DE)
KEIM NORBERT (DE)
International Classes:
F02M45/08; F02M51/06; F02M61/04; F02M61/10; F02M61/18; (IPC1-7): F02M45/08; F02M61/04; F02M61/18
Foreign References:
DE3228079A11984-02-02
DE926643C1955-04-21
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Claims:
Ansprüche
1. Brennstoffeinspritzventil, insbesondere Einspritzventil für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, mit einer Ventilnadel (5), die einen Ventilschließkörper (6) aufweist, der mit einer Ventilsitzfläche (8) in einem Ventilsitzkörper (22) zu einem Dichtsitz (9) zusammenwirkt, wobei stromabwärts des Dichtsitzes (9) mehrere Abspritzöffnungen (4,15,18) angeordnet sind, die gegenüber einem Brennstoffzulauf durch den Dichtsitz (9) abgedichtet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschließkörper (6) in einer zum Ventilsitzkörper (22) gewandten Ausnehmung (10) ein Druckelement (11) aufweist, das unter Vorspannung ein Federelement (13) so beaufschlagt, daß durch das Federelement (13) zumindest eine der Abspritzöffnungen (15) überdeckt ist und das Federelement (13) ohne Einwirkung des Druckelements (11) diese Abspritzöffnung (15) freigibt.
2. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckelement (11) einen. Anschlag aufweist, an dem nach einem Teilhub (hi) des Ventilschließkörpers (6) ein Gegenanschlag des Ventilschließkörpers (6) anliegt und das Druckelement (11) bei weiterem Hub von dem Ventilsitzkörper (22) anhebt.
3. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der. Anschlag des Druckelements (11) ein überstehender Bund (16) ist und der Gegenanschlag des Ventilschließkörpers (6) eine Abstufung (17) in der Ausnehmung (10) des Ventilschließkörpers (6) ist.
4. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement als Tellerfeder (13) ausgebildet ist und die Tellerfeder (13) radial nach innen ausgerichtete Zungen (14) aufweist, wobei zumindest eine Zunge. (14) eine Abspritzöffnung (15) überdeckt, wenn die Zungen (14) an ihrem radial inneren Ende von dem Druckelement (11) gegen den Ventilsitzkörper (22) gedrückt werden.
5. Brennstoffeinspritzventil nach. Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Abspritzöffnungen (15) in einem ersten Lochkreis (19) überdeckt von Zungen (14) der Tellerfeder (13) angeordnet ist.
6. Brennstoffeinspritzventil nach. Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitzkörper (22) einen zweiten Lochkreis (20) aus Abspritzöffnungen (4), radial innen zum ersten Lochkreis (19) gelegen, aufweist und auch Abspritzöffnungen (4) des zweiten Lochkreises (20) durch entsprechend geformte Abschnitte der Tellerfeder (13) überdeckt sind.
7. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Tellerfeder (13) so geformt ist, daß sie bei Entlastung die. Abspritzöffnungen (4,15) der unterschiedlichen Lochkreise (19,20) nacheinander freigibt.
8. Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abspritzöffnungen (4,15,18) unterschiedliche Abspritzwinkel aufweisen.
9. Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die. Abspritzöffnungen (4,15,18) unterschiedliche Öffnungsdurchmesser und/oder unterschiedliche axiale Längen aufweisen.
10. Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilnadel (5) mittels eines elektromagnetischen oder piezoelektrischen Aktors betätigbar ist.
11. Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die. Abspritzöffnungen (4,15,18) in einer Abspritzbohrungsplatte (2) eingebracht sind, die fest mit einem den Dichtsitz (9) aufweisenden Ventilkörper (1) verbunden ist.
Description:
Brennstoffeinspritzventil Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Aus der DE 32 28 079 AI ist ein Brennstoffeinspritzventil bekannt, das zwei Ventilnadeln aufweist und durch diese mehrere Abspritzöffnungen getrennt steuern kann. Die Ventilnadeln werden dabei von jeweils einer Feder gegen jeweils einen Dichtsitz mit einer Vorspannungskraft beaufschlagt. Wird die eine Ventilnadel um einen gewissen Vorhub aus ihrem Dichtsitz angehoben, so schlägt sie gegen einen Anschlag der anderen Ventilnadel an und nimmt beim weiteren Hub diese Ventilnadel mit. Die beiden Dichtsitze der beiden Ventilnadeln verschließen unterschiedliche Abspritzöffnungen, die unter unterschiedlichen Winkeln ausgerichtet sein können. Jedoch ist der Aufbau vielteilig, und es müssen zwei Dichtsitze präzise hergestellt werden, wodurch hohe Kosten entstehen.

Aus der DE 30 48 304 Al ist ein Brennstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen mit einer Ventilnadel und einer Hilfsnadel in einer Bohrung der Ventilnadel bekannt. Die Ventilnadel wirkt an ihrem brennraumseitig als Ventilschließkörper ausgebildeten Abschnitt mit einer Ventilsitzfläche zu einem Dichtsitz zusammen, der Abspritzbohrungen von einem Brennstoffzulauf trennt. Die in

der Ventilnadel geführte Hilfsnadel weist ebenfalls einen Ventilschließkörper auf, der mit einer zweiten Ventilsitzfläche des Brennstoffeinspritzventils zusammenwirkt. Durch eine in der Ventilnadel gelegene Feder wird die Hilfsnadel gegen die Ventilnadel gezogen, zu der hin sie ebenfalls mit einer Ventilsitzfläche in der Ventilnadel einen Dichtsitz bildet. Wenn das hydraulisch betätigte Brennstoffeinspritzventil durch Anstieg des Druckes in der Brennstoffzuleitung zu öffnen beginnt, so wird die Hilfsnadel aus ihrem Dichtsitz in der Ventilnadel gegen den Dichtsitz im Ventilkörper gedrückt und verschließt eine Gruppe von Abspritzbohrungen, während eine weitere Gruppe von Abspritzbohrungen geöffnet ist. Steigt der Druck weiter an, so wird die Ventilnadel von ihrem Dichtsitz abgehoben und nimmt nach einem bestimmten Hub die Hilfsnadel mit, die gegen einen Anschlag der Ventilnadel anschlägt.

Alle Abspritzbohrungen werden dann freigegeben. Nachteilig ist, daß insgesamt drei präzise zu fertigende Dichtsitze erforderlich sind.

Aus der DE 31 20 044 C2 ist ebenfalls ein Brennstoffeinspritzventil mit zwei Ventilnadeln bekannt, mit dem Abspritzöffnungen in zwei Gruppen geöffnet werden können. Dabei wird die eine Ventilnadel im Inneren der anderen, als Hohlnadel ausgebildeten Ventilnadel geführt.

Diese als Hohlnadel ausgebildete Ventilnadel weist an ihrem brennraumseitigen Ende Abspritzbohrungen auf. Nachteilig ist, daS die Hohlnadel sehr aufwendig zu fertigen ist, da sie auch Abspritzbohrungen aufweist und somit an einem Bauteil zwei Funktionen, die jeweils eine präzise Herstellung des Bauteils erfordern, vereint sind.

Vorteile der Erfindung Das erfindungsgemäSe Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, eine kostengünstige und fertigungstechnisch gut umzusetzende Lösung für nacheinander zu öffnende Gruppen von Abspritzöffnungen zu bieten, da die weitere Gruppe von

Abspritzöffnungen zu ihrem getrennten Öffnen keinen weiteren präzise zu fertigenden Dichtsitz erfordert.

Insbesondere kann der Winkel, unter dem sich der Brennstoff im Strahlbild des Brennstoffeinspritzventils verteilt, in Abhängigkeit von dem Ventilhub verändert werden.

Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des in Anspruch 1 angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.

Vorteilhaft kann durch Zungen der Tellerfeder ein erster Lochkreis aus Abspritzöffnungen überdeckt werden. Weitere Abspritzöffnungen können insbesondere verschiedene Abspritzwinkel aufweisen und zueinander um einen umfänglichen. Winkel versetzt sein. Vorteilhaft kann so bei geringer Einspritzmenge und Last der Brennkraftmaschine zunächst nur eine bestimmte Anzahl Abspritzöffnungen geöffnet werden, die einen engen Abspritzwinkel der Abspritzöffnungen aufweist, so daß sich ein Brennstoffeinspritzstrahl bildet, bestehend aus Brennstoffstrahlen der Abspritzöffnungen, der einen insgesamt engen Winkel aufweist. Bei höherer Last der Brennkraftmaschine und entsprechenden Erfordernissen im Schichtladebetrieb einer mit Magermixkonzept betriebenen Brennkraftmaschine werden auch die Abspritzöffnungen des weiteren Lochkreises geöffnet. Diese können in einem größerem Abspritzwinkel angeordnet sein. Der Brennstoffeinspritzstrahl, der insgesamt eingespritzt wird, wird unter einem größeren Winkel abgegeben.

Zeichnung Ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Brennstoff- einspritzventils ist in den Zeichnungen vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen :

Fig. 1 einen Ausschnitt aus einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen'Brennstoffeinspritzventils in einer geschnittenen Darstellung im unbetätigten Zustand, Fig. 2 einen Ausschnitt aus dem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils entsprechend Fig. 1 in einer geschnittenen Darstellung im betätigten Zustand und Fig. 3 die Schnittebene III-III in Fig. l in Aufsicht.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele Die Fig. 1 zeigt in einem Ausschnitt in einer geschnittenen Darstellung den Abschnitt eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils, der dem hier nicht dargestellten Brennraum einer Brennkraftmaschine zugewandt ist.

Ein Ventilkörper 1 ist mit einer Abspritzbohrungsplatte 2, die Abspritzöffnungen 4 aufweist, über eine Schweißnaht 3 verbunden und bildet zusammen mit diesem einen Ventilsitzkörper 22. Eine Ventilnadel 5 weist an ihrem dem nicht dargestellten Brennraum zugewandten Ende einen Ventilschließkörper 6 auf. Dieser Ventilschließkörper 6 ist über eine Schweißnaht 7 mit der Ventilnadel 5 verbunden. Der Ventilschließkörper 6 wirkt mit einer im Ventilkörper 1 vorgesehenen z. B. kegelstumpfförmigen Ventilsitzfläche 8 zu einem Dichtsitz 9 zusammen. In einer inneren Ausnehmung 10 in der Ventilnadel 5 ist ein Druckelement 11 vorhanden, das sich über eine Feder 12 gegen die Ventilnadel 5 abstützt.

Das im Ausführungsbeispiel als Stufenzylinder ausgebildete Druckelement 11 drückt auf ein Federelement, hier eine Tellerfeder 13, die radial zur Mitte hin mehrere Zungen 14 aufweist. Das Druckelement 11 drückt auf den inneren Rand dieser Zungen 14. Dadurch wird die Tellerfeder 13 an den Ventilsitzkörper 22, im Ausführungsbeispiel an die Abspritzbohrungsplatte 2, gedrückt.

Fig. 1 zeigt das Brennstoffeinspritzventil in geschlossenem Zustand. Dabei ist die Tellerfeder 13 durch das Druckelement 11 gegenüber ihrer Form in unbelastetem Zustand flach gepresst, und die Zungen 14 überdecken unter den Zungen 14 angeordnete äußere Abspritzöffnungen 15.

Das Druckelement 11 weist einen Bund 16 auf, der als Anschlag dient. Der mit der Ventilnadel 5 durch die Schweißnaht 7 verbundene Ventilschließkörper 6 bildet die als Gegenanschlag dienende Abstufung 17 in der Ausnehmung 10. Nach einem Teilhub h1 der Ventilnadel 5 kommen Bund 16 und Abstufung 17 aneinander zu liegen.

In Fig. 2 ist dasselbe Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung zeigt denselben Ausschnitt, daher sind gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen.

Jedoch ist das Brennstoffeinspritzventil in voll geöffnetem Zustand dargestellt.

In voll geöffnetem Zustand liegt der Bund 16 an der Abstufung 17 an und das Druckelement 11 wird von der Ventilnadel 5 mitgenommen. An dem Ventilsitzkörper 22, im Ausführungsbeispiel an der Abspritzbohrungsplatte 2, liegt die Tellerfeder 13 an. Das Druckelement 11 ist gegenüber dem geschlossenen Zustand des Brennstoffeinspritzventils, wie er in Fig. 1 dargestellt ist, von der Ventilnadel 5 über den Bund 16 und der an dem Bund 16 anliegenden Abstufung 17 von der Abspritzbohrungsplatte 2 abgehoben und übt auf die Zungen 14 der Tellerfeder 13 keine Kraft aus. Die Tellerfeder 13 nimmt daher die ihrer Vorspannung entsprechende Form an und gibt die unter den Zungen 14 angeordneten, von den Zungen 14 bisher überdeckten Abspritzöffnungen 15 frei.

Fig. 3 zeigt die Schnittebene III-III der Fig. 1. In der Abspritzbohrungsplatte 2 sind die. Abspritzöffnungen 4 und eine zentrale. Abspritzöffnung 18 sowie die von den Zungen 14 der Tellerfeder 13 überdeckten Abspritzöffnungen 15 angeordnet, die in der Aufsicht von den Zungen 14 verdeckt

sind und daher gestrichelt angedeutet sind. Diese überdeckten Abspritzöffnungen 15 sind in einem ersten äußeren Lochkreis 19 angeordnet, dessen mittlere Umfangslinie gestrichelt eingezeichnet ist. Die nicht überdeckten Abspritzöffnungen 4 sind in einem zweiten inneren Lochkreis 20 angeordnet, dessen mittlere Umfangslinie ebenfalls gestrichelt eingezeichnet ist. Die Tellerfeder 13 ist im zusammengedrückten Zustand, entsprechend einem vollständig geschlossenem Brennstoffeinspritzventil, dargestellt. Es liegen dann alle Zungen 14 an der Abspritzbohrungsplatte 2 an.

Im geschlossenen Zustand des Brennstoffeinspritzventils sind alle. Abspritzöffnungen 4,15 durch den Dichtsitz 9 abgedichtet. Wird die Ventilnadel 5 durch einen hier nicht dargestellten Aktor (elektromagnetisch, piezoelektrisch oder magnetostriktiv) aus dem Dichtsitz 9 angehoben, so wird der Brennstoffzulauf zu den Abspritzöffnungen 4 und der zentralen Abspritzöffnung 18 freigegeben, jedoch sind die von den Zungen 14 der Tellerfeder 13 überdeckten Abspritzöffnungen 15 weiterhin verschlossen. Das Druckelement 11 drückt die Zungen 14 gegen die Abspritzbohrungsplatte 2 und verschließt die überdeckten Abspritzöffnungen 15.

Nach dem Teilhub h, (Fig. 1) der Ventilnadel 5 schlägt der Bund 16 des Druckelements 11 gegen die Abstufung 17 in der Ventilnadel 5. Bei der weiteren Hubbewegung der Ventilnadel 5 wird das Druckelement 11 von der Abspritzbohrungsplatte 2 angehoben. Die Zungen 14 wölben sich aufgrund der Eigenspannung der Tellerfeder 13 von der Abspritzbohrungsplatte 2 weg und geben die bisher überdeckten Abspritzöffnungen 15 frei. Durch die Größe des weiteren Hubes kann das Maß, wie weit sich die Zungen 14 aufwölben, bestimmt werden. Dadurch. wird jedoch auch der Durchflußquerschnitt zu den überdeckten Abspritzöffnungen 15 festgelegt. Wenn die Ventilnadel 5 nur mit einem Hub kleiner als hl angehoben wird, werden nur die nicht überdeckten Abspritzöffnungen 4 geöffnet, sofern die Federkraft der

Feder 12 größer als die Federkraft der Tellerfeder 13 ausgelegt ist.

Durch unterschiedliche Auslegung der Winkel, unter denen die überdeckten Abspritzöffnungen 15 und nicht überdeckten Abspritzöffnungen 4,18 eingebracht sind, kann der Winkel eines Brennstoffeinspritzkegels insgesamt beeinflußt werden.

Vorteilhaft ermöglicht die erfindungsgemäße Ausführung eines Brennstoffeinspritzventils eine hohe Schaltfrequenz ; durch die geringen bewegten Massen ist ein schnelles Ansprechen gewährleistet. Die erfindungsgemäße Ausführung ist auch kostengünstig zu realisieren.

Bei einem weiteren, nicht in einer Zeichnung dargestellten günstigen Ausführungsbeispiel ist die Tellerfeder 13 so geformt, daß sie durch geeignete Flächen nicht nur Abspritzöffnungen des ersten Lochkreises 19, sondern auch Abspritzöffnungen des zweiten Lochkreises 20 überdeckt und bei Entlastung die Abspritzöffnungen 4,15 der unterschiedlichen Lochkreise 19,20 nacheinander freigibt, indem sich Teile der Tellerfeder 13 von dem Lochkreis 20 bereits bei geringerer Entlastung hochwölben als von den Abspritzöffnungen des anderen Lochkreises 19, die von anderen Teilen der Tellerfeder 13 überdeckt werden.