DE19524520A1

DE19524520A1 - Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE19524520A1
Application number: DE19524520A
Authority: DE
Inventors: Peter Kuegel; Tolunay Demir; Thomas Kuegler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1995-07-05
Filing date: 1995-07-05
Publication date: 1997-01-09
Also published as: US5617828A; GB2302925B; FR2736396B1; GB9612465D0; JPH0921371A; FR2736396A1; GB2302925A

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht von einem Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Patentanspruchs 1 aus. Bei einem derartigen, aus dem DE-Gbm. 92 06 268.7 be kannten Kraftstoffeinspritzventil ist an einem in das Gehäuse der zu versorgenden Brennkraftmaschine eingesetzten Ventilhaltekörper ein Ventilkörper des Einspritzventils mit tels einer Spannmutter axial befestigt. Der Ventilkörper weist dabei an seinem freien Ende wenigstens eine in den Brennraum der Brennkraftmaschine ragenden Einspritzöffnung auf, die an einen im Ventilkörper und im Ventilhaltekörper verlaufenden Zulaufkanal grenzen und mittels eines bewegli chen Ventilgliedes mit diesem verbindbar sind. Der Zulaufka nal ist einlaufseitig mit einem Hochdruckanschluß verbunden, an dem andererseits eine von einer Kraftstoffhochdruckpumpe abführende Druckleitung befestigt ist. Dieser Hochdruckan schluß ist dabei als ein in eine Durchgangsbohrung des Gehäu ses der Brennkraftmaschine eingesetzter Druckrohrstutzen aus gebildet. Dabei wird gegen das aus dem Gehäuse ragende Ende des Druckrohrstutzens das eine Ende der Druckleitung mittels einer einen Stutzen an der Druckleitung umgreifenden Überwurfschraube verspannt, die in die Durchgangsbohrung im Gehäuse eingeschraubt ist und so den Druckrohrstutzen axial gegen den am Ventilhaltekörper vorgesehenen, den Zulaufkanal begrenzenden Sitz preßt.

Die den Anschluß des Zulaufkanals an den Hochdruckanschluß bildende Sitzfläche des Zulaufkanals am Ventilhaltekörper ist dabei, durch Einbaubedingungen des Einspritzsystems an der Brennkraftmaschine bedingt, an der seitlichen Umfangswand des Ventilhaltekörpers angeordnet, so daß die axialen Verspann kräfte des Hochdruckanschlusses, die proportional mit dem Drehmoment an der Überwurfschraube steigen, radial auf den zylindrischen Ventilhaltekörper eingeleitet werden. Dabei hat der Hochdruckanschluß an dem bekannten Kraftstoff einspritzventil jedoch den Nachteil, daß Schwankungen in der vom Drehmoment an der Überwurfmutter abhängigen axialen Dichtkraft des seitlichen Hochdruckanschlusses zu starken Schwankungen in der zulässigen Druckschwellfestigkeit und da mit zu Einbußen in der Dauerfestigkeit des Haltekörpers füh ren.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil für Brenn kraftmaschinen mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß die ra dial auf den Ventilhaltekörper eingeleiteten Verspannkräfte zum Abdichten des Druckrohrstutzens auf einen bestimmten Grenzwert begrenzt werden können, so daß Schwankungen der zu lässigen Druckschwellfestigkeit am Ventilhaltekörper vermieden werden. Dies wird in vorteilhafter Weise dadurch erreicht, daß zwischen dem Ort der axialen Krafteinleitung an der Druckleitung und der Anlage des Druckrohrstutzens am Ven tilhaltekörper wenigstens ein Bereich vorgesehen ist, der sich ab einer bestimmten axialen Druckkraft plastisch verformt, so daß die radial auf den Ventilhaltekörper eingeleiteten Verspannkräfte des Druckrohrstutzens dann nicht mehr proportional mit dem Drehmoment an der Überwurfmutter, sondern nur noch mit einem sehr flachen Anstieg zunehmen. Dieser Verformbereich kann dabei an der Druckleitung, dem Druckrohrstutzen, einem Zwischenelement oder der Überwurf schraube vorgesehen sein und ist vorzugsweise durch eine Querschnittsverringerung gebildet. Dabei ist es besonders vorteilhaft die Verformbereiche an leicht zugänglichen und austauschbaren Bauteilen vorzusehen, da so die zulässigen ma ximalen Einspannkräfte einfach durch Austausch der entspre chenden Bauteile an die jeweiligen Verhältnisse angepaßt wer den können.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind der Zeichnung, der Beschrei bung und den Patentansprüchen entnehmbar.

Zeichnung

Fünf Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Kraftstoff einspritzventils für Brennkraftmaschinen sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen die Fig. 1 bis 5 jeweils ein Ausführungsbeispiel im Längsschnitt durch den Hochdruckanschluß des Kraftstoff einspritzventils, wobei bei dem in der Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel der Verformbereich an der Druckleitung, bei dem in der Fig. 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel der Verformbereich an einer Zwischen hülse, bei dem in der Fig. 3 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel am Druckrohrstutzen, bei dem in der Fig. 4 dargestellten vierten Ausführungsbeispiel an der Überwurf schraube und bei dem in der Fig. 5 dargestellten fünften Ausführungsbeispiel an einer Anschlagscheibe der Überwurf schraube vorgesehen ist. Die Fig. 1A bis 5A und 2B und 3B zeigen ergänzend dazu Ausschnitte aus den Fig. 1 bis 5, in denen die jeweiligen Verformungsbereiche vergrößert dargestellt sind.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Bei dem in der Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils ist ein zy linderförmiger Ventilhaltekörper 1 in eine entsprechende Auf nahmebohrung eines Gehäuses 3 der zu versorgenden Brennkraft maschine eingesetzt. An der einen Stirnfläche des Ventilhal tekörpers 1 wird ein Ventilkörper 5 des Einspritzventils in bekannter Weise mittels einer einen Absatz am Ventilkörper umgreifenden Spannmutter 7 axial verspannt, wozu die Spannmutter auf einen Teil des Ventilhaltekörpers 1 aufgeschraubt wird. Der Ventilkörper 5 ragt mit seinem dem Ventilhaltekörper 1 abgewandten, wenigstens eine Einspritz öffnung 11 aufweisenden Ende 9 aus dem Gehäuse 3 in einen nicht näher dargestellten Brennraum der Brennkraftmaschine. Zur Zuführung des unter hohem Einspritzdruck stehenden Kraft stoffes an die Einspritzöffnung 11 ist im Ventilhaltekörper 1 ein Zulaufkanal 13 angeordnet, der sich durch den Ventilkör per 5 bis an die Einspritzöffnung 11 erstreckt und dessen Verbindung zu der Einspritzöffnung 11 in bekannter Weise durch ein nicht näher dargestelltes bewegliches Ventilglied auf- und zusteuerbar ist. Der Zulaufkanal 13 im Ventilhalte körper 1 mündet einlaufseitig in eine konische Sitzfläche 15, die an der seitlichen Umfangswand des Ventilhaltekörpers 1 vorgesehen ist. Diese konische Sitzfläche 15 an der seitlichen Umfangswand des Ventilhaltekörpers 1 ist mittels eines Hochdruckanschlusses an eine von einer nicht näher dar gestellten Kraftstoffhochdruckpumpe abführende Druckleitung 17 angeschlossen.

Der Hochdruckanschluß wird dabei durch einen Druckrohrstutzen 21 gebildet, der in eine radial zum Ventilhaltekörper 1 ver laufende und in dessen Aufnahmebohrung mündende Durchgangs bohrung 19 im Gehäuse 3 eingesetzt ist. An seinem dem Ventilhaltekörper 1 zugewandten Ende weist der Druckrohrstut zen 21 eine konische Dichtfläche 23 auf, mit der er dichtend an der Sitzfläche 15 des Zulaufkanals 13 anliegt.

An seinem in der Fig. 1A auch vergrößert dargestellten ein laufseitigen, der Austrittsöffnung der Durchgangsbohrung 19 nahen Ende, weist der Druckrohrstutzen 21 einen konischen Sitz 25 auf, an den ein am Ende der Druckleitung 17 angeordnetes Kopfstück 27 mit einer kegelförmigen Dichtfläche 29 zur Anlage kommt. An der der kegelförmigen Dichtfläche 29 abgewandten Seite grenzt das Kopfstück 27 an einen im Durchmesser gegenüber dem übrigen Querschnitt der Drucklei tung 17 verringerten Rohrabschnitt 31, der andererseits von einem Steg 33 begrenzt wird. An einer, am Steg 33 auf dessen dem Rohrabschnitt 31 abgewandter Seite gebildeten Ringfläche 35 kommt eine Überwurfschraube 37 mit einer nach innen ragen den Ringschulter 39 zur Anlage, die über ein an ihrem Schaft angeordnetes Schraubengewinde 41 in ein entsprechendes Mut tergewinde 43 am austrittsseitigen Ende der Durchgangsbohrung 19 eingeschraubt ist. Dabei wird der Druckrohrstutzen 21 durch das Einschrauben der Überwurfschraube 37 über die Druckleitung 17 axial dichtend gegen die konische Sitzfläche 15 des Zulaufkanals 13 am Ventilhaltekörper 1 verspannt, wo bei die radial auf den Ventilhaltekörper 1 eingeleiteten Kräfte zunächst proportional zum Drehmoment an der Überwurf schraube 37 zunehmen.

Um dabei die axialen Verspannkräfte am Druckrohrstutzen 21 auf ein bestimmtes Maß zu begrenzen, weist das erfindungsge mäße Kraftstoffeinspritzventil einen lokal definierten Ver formbereich auf, der sich ab einer bestimmten Verspannkraft plastisch verformt und so ein weiteres starkes Ansteigen der auf den Ventilhaltekörper 1 eingeleiteten Verspannkraft ver hindert.

Dieser Verformbereich wird beim ersten Ausführungsbeispiel durch den im Querschnitt verringerten Rohrabschnitt 31 der Druckleitung 17 zwischen dem Kopfstück 27 und dem Steg 33 ge bildet, wobei zwischen der Mantelfläche des Rohrabschnitts 31 und der Innenwandfläche der Überwurfschraube 37 ein Ringspalt 45 vorgesehen ist.

Das in den Fig. 2, 2A und 2B dargestellte zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten Ausfüh rungsbeispiel lediglich durch die Ausgestaltung des Verformbereiches. Dabei ist der Steg 33 aus dem ersten Aus führungsbeispiel nunmehr als axial auf der Druckleitung 17 verschiebbarer erster Ring 47 ausgebildet, zwischen dem und einem zweiten, am Kopfstück 27 anliegenden Ring 49 eine Hülse 51 eingespannt ist. Diese, ein Zwischenelement aus einem re lativ leicht plastisch verformbaren Material bildende Hülse 51 überträgt zunächst starr die analog zum ersten Ausfüh rungsbeispiel von der Überwurfschraube 37 auf die Drucklei tung 17 und weiter auf den Druckrohrstutzen 21 übertragende axiale Verspannkraft und verformt sich ab Erreichen eines be stimmten Grenzwertes plastisch, wobei auch hier der zwischen der Hülse 51 und der Innenwand der Überwurfschraube verbleibende Ringspalt 45 die Verformbewegung ermöglicht und auf ein bestimmtes Maß begrenzt.

Bei der in der Fig. 2B dargestellten Variante sind der Ring 47, die Hülse 51 und der Ring 49 einstückig ausgebildet und bilden so eine Verformhülse 52, die durch eine geeignete Formgebung oder definierte Vorverformung eine die gewünschte Verformungsfunktion unterstützende Wirkung aufweist.

Bei dem in den Fig. 3, 3A und 3B dargestellten dritten Ausführungsbeispiel ist der Verformbereich am Druckrohrstut zen 21 vorgesehen, wozu der Druckrohrstutzen 21 eine ringförmige Ausnehmung 53 an seiner Mantelfläche aufweist, durch die ein Bereich 55 mit verringertem Querschnitt gebildet wird. Dieser Bereich verformt sich analog zu den vorherigen Ausführungsbeispielen ab einer bestimmten axialen Einspannkraft am Druckrohrstutzen 21 plastisch, so daß ein unzulässiges Ansteigen der auf den Ventilhaltekörper 1 einge leiteten Kräfte verhindert wird. Die Überwurfschraube 37 greift dabei mit ihrer Ringschulter 39 direkt am Kopf 27 der Druckleitung 17 an.

Dabei kann die notwendige Druckfestigkeit am Druckrohrstutzen 21 durch eine definierte Verformungsausdehnung, durch entsprechende Materialien oder wie in der Fig. 3B darge stellt, durch zusätzliche Dämpfelemente 56 in der Ausnehmung 53 gewährleistet werden.

Bei dem in den Fig. 4 und 4A dargestellten vierten Ausführungsbeispiel ist der Verformbereich an der Überwurf schraube 37 vorgesehen. Dazu weist die Überwurfschraube 37 im Anschluß an den Kopf 57 eine axiale Verlängerung 59 in der vom Druckrohrstutzen 21 abgewandten Richtung auf, an deren Ende die am Kopf 27 der Druckleitung 17 angreifende Ringschulter 39 angeordnet ist. Beim Einschrauben der Überwurfschraube 37 in die Bohrung 19 wirkt die axiale Ver längerung 59 nunmehr wie eine Dehnschraube, die sich ab einer bestimmten axialen Zugspannung plastisch verformt und so ein unzulässig hohes Ansteigen der Einspannkräfte am Druckrohr stutzen 21 und deren Einleitung auf den Ventilhaltekörper 1 verhindert. Dabei kann die Verformungsgeometrie auch so aus gebildet sein, daß neben einer axialen Dehnung auch eine ra diale Verformung, wie z. B. an einer Membran möglich ist.

Bei dem in den Fig. 5 und 5A dargestellten fünften Ausführungsbeispiel ist der Verformbereich an einer zwischen der Überwurfschraube 37 und dem Gehäuse 3 eingespannten Ein stellscheibe 63 vorgesehen. Die Einstellscheibe 63 stützt sich dabei an einem die Bohrung zur Aufnahme der Überwurf schraube 37 begrenzenden Ringabsatz 65 am Gehäuse 3 der Brennkraftmaschine ab und wird andererseits von einer in die Bohrung 19 ragenden Stirnfläche 61 der Überwurfschraube 37 axial beaufschlagt. Dabei ist die Einstellscheibe 63 derart ausgebildet, daß sie sich ab einer bestimmten axialen Druckkraft plastisch verformt.

Die Verwendung einer einfach auswechselbaren Einstellscheibe 63 hat dabei den Vorteil, daß neben einer Grundeinstellung so auch eine Neueinstellung nach dem Trennen und Wiederzusammen bau der Schraubverbindung möglich ist, bei der frühere Ver formung und Verschleiß berücksichtigt werden können.

Claims

1. Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen, mit ei nem in das Gehäuse (3) der Brennkraftmaschine eingesetzten Ventilhaltekörper (1), der mittels einer Spannmutter (7) axial mit einem in den Brennraum der Brennkraftmaschine ra genden Ventilkörper (5) des Einspritzventils verbunden ist und in dem wenigstens ein Kraftstoffzulaufkanal (13) zu einer Einspritzöffnung (11) am Ventilkörper (5) vorgesehen ist, wo bei ein Hochdruckanschluß des Zulaufkanals (13) durch einen, eine Durchgangsbohrung (19) im Gehäuse (3) der Brennkraftma schine durchsetzenden Druckrohrstutzen (21) gebildet ist, der einlaufseitig mit einem Anschlußstück einer Druckleitung (17) dichtend verbunden ist und der mittels einer in die Durchgangsbohrung (19) eingeschraubten Überwurfschraube (37) auslaufseitig mit einer Dichtfläche (23) axial gegen eine an der seitlichen Umfangswand des Ventilhaltekörpers (1) angeordnete, an den Zulaufkanal (13) angrenzende Sitzfläche (15) gepreßt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem den Druckrohrstutzen (21) wenigstens mittelbar spannenden Teil (37) und dessen Anlage am Ventilhaltekörper (1) ein lo kal definierter Bereich vorgesehen ist, der sich ab einer be stimmten axialen Einspannkraft am Druckrohrstutzen (21) pla stisch verformt.

2. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckleitung (17) zwischen der Kraft einleitungsstelle (35) der Überwurfschraube (37) und der An lage am Druckrohrstutzen (21) einen im Querschnitt verringer ten Bereich (31) aufweist, der sich ab einer bestimmten axia len Einspannkraft am Druckrohrstutzen (21) plastisch verformt. (Fig. 1)

3. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein axiales Zwischenelement zwischen den einzelnen Bauteilen des Hochdruckanschlusses vorgesehen ist, daß sich ab einer bestimmten axialen Einspannkraft des Druckrohrstutzens (21) plastisch verformt.

4. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenelement durch eine Hülse (51) gebildet ist, die zwischen einem axial auf der Druckleitung (17) verschiebbaren, als Krafteinleitungsstelle der Überwurfschraube (37) wirkenden Ring (47) und einem am Druck rohrstutzen (21) anliegenden Kopfstück (27, 49) der Druckleitung (17) eingespannt ist. (Fig. 2)

5. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (47) und die Hülse (51) einstückig ausgebildet sind. (Fig. 2B)

6. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckrohrstutzen (21) eine durch eine ringförmige Ausnehmung (53) gebildete Querschnittsverringe rung aufweist, in deren Bereich sich der Druckrohrstutzen (21) bei einer bestimmten axialen Einspannkraft plastisch verformt. (Fig. 3)

7. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in die ringförmige Ausnehmung (53) ein zusammenquetschbares Dämpfelement (56) eingesetzt ist. (Fig. 3B)

8. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwurfschraube (37) als Dehn schraube ausgebildet ist, die im Bereich der axialen Krafteinleitung auf den Druckrohrstutzen (21) einen derart verringerten Querschnitt mit entsprechend ausgebildeter Ver formungsgeometrie aufweist, daß sie sich ab einer bestimmten Einspannkraft plastisch verformt. (Fig. 4)

9. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Überwurfschraube (37) und einem gehäusefesten Ringabsatz (65) eine Einstellscheibe (63) eingespannt ist, die sich ab einer bestimmten Einspannkraft plastisch verformt. (Fig. 5)