DE102005052255A1

DE102005052255A1 - Brennstoffeinspritzventil

Info

Publication number: DE102005052255A1
Application number: DE102005052255A
Authority: DE
Inventors: Martin Scheffel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2005-11-02
Filing date: 2005-11-02
Publication date: 2007-05-03
Anticipated expiration: 2025-11-03
Also published as: US20070114299A1; US8505835B2; DE102005052255B4; FR2892773A1; ITMI20062014A1

Abstract

Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil (1) für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen weist einen erregbaren Aktuator (10) zur Betätigung eines Ventilschließkörpers (4), der zusammen mit einer Ventilsitzfläche (6) einen Dichtsitz bildet, auf. Stromabwärts der Ventilsitzfläche (6) ist wenigstens eine Abspritzöffnung (7) ausgebildet, aus der Brennstoff in Richtung eines Brennraums abgegeben wird. Außerdem weist das Brennstoffeinspritzventil (1) einen die Ventilsitzfläche (6) umfassenden oder einen Ventilsitzkörper (5) mit der Ventilsitzfläche (6) aufnehmenden Düsenkörper (2) auf. Der Düsenkörper (2) ist in eine stromabwärtige dünnwandige Verlängerung (9) eines Anschlussstutzens (13), der auch als Innenpol (33) eines Magnetkreises dient, eingebracht und mit dieser Verlängerung (9) fest verbunden.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Bei bekannten Brennstoffeinspritzventilen, die als elektromagnetisch betätigbare Ventile betrieben werden, ist ein Ventilrohr als Grundkörper des Ventils aus drei Einzelbauteilen gebildet. Ein Kern und ein Ventilsitzträger sind über ein unmagnetisches Zwischenteil hydraulisch dicht miteinander verbunden, wobei mindestens zwei Füge- und Verbindungsstellen notwendig sind (z.B. DE 40 03 227 C1 ).

Aus der DE 195 03 821 A1 ist bereits ein Brennstoffeinspritzventil bekannt, bei dem die Anzahl der Bauteile des Ventilrohrs verringert, so dass auch die Anzahl der Füge- und Verbindungsstellen reduziert ist. Das gesamte Ventilrohr ist dabei aus magnetisch leitendem bzw. magnetisierbarem Material hergestellt, so dass ganz auf unmagnetische Zwischenteile verzichtet werden kann. Im Bereich der axialen Erstreckung eines Magnetankers ist das ein- oder zweiteilige Ventilrohr mit einer dünnwandigen magnetischen Drosselstelle ausgestattet, so dass die Magnetfeldlinien im Magnetkreis effektiv geleitet werden.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass es besonders einfach und kostengünstig herstellbar und einstellbar ist. Außerdem ist von Vorteil, dass durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen das Brennstoffeinspritzventil besonders schlank und wenig Bauraum benötigend ausgebildet ist. Dadurch, dass der Düsenkörper in eine stromabwärtige Verlängerung eines langgestreckten Anschlussstutzens, der auch als Innenpol eines Magnetkreises dient, eingebracht und mit dieser Verlängerung fest verbunden ist, wird das über die gesamte Länge des Brennstoffeinspritzventils verlaufende Ventilrohr von nur zwei Bauteilen gebildet. Beide Bauteile können sehr einfach gehandhabt werden. Im Vergleich zu ihren axialen Längen von Düsenkörper und Anschlussstutzen ist ein Überlappungsbereich der beiden Bauteile nur sehr kurz ausgeführt. An einer Schulter des Düsenkörpers kann nahe dem Überlappungsbereich sehr einfach und kostengünstig die Hubeinstellung der Ventilnadel vorgenommen werden.

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

Da im Überlappungsbereich der Verlängerung des Anschlussstutzens und des Düsenkörpers beide Bauteile dünnwandig ausgeführt sind, kann die feste Verbindung sehr einfach erzielt werden.

Von Vorteil ist es, den Überlappungsbereich von Anschlussstutzen und Düsenkörper außen mit einem Stützring abzustützen.

Durch einen fest mit der Verlängerung des Anschlussstutzens verbundenen Magnettopf, der insbesondere durch Aufpressen angebracht ist, wird die Stabilität des Ventilrohres im Bereich der Verlängerung des Anschlussstutzens weiter erhöht.

Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt 1 einen schematischen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Ein in 1 dargestelltes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1 ist in der Form eines Einspritzventils für Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschinen ausgeführt. Das Brennstoffeinspritzventil 1 eignet sich insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in einen nicht dargestellten Brennraum einer Brennkraftmaschine.
Das Brennstoffeinspritzventil 1 besteht aus einem Düsenkörper 2, der als Ventilsitzträger Teil eines Ventilgehäuses ist und in welchem eine axial bewegliche Ventilnadel 3 angeordnet ist. Die Ventilnadel 3 steht mit einem Ventilschließkörper 4 in Wirkverbindung, der mit einer an einem Ventilsitzkörper 5 ausgebildeten Ventilsitzfläche 6 zu einem Dichtsitz zusammenwirkt. Der Ventilsitzkörper 5 ist dicht und fest beispielsweise mittels Schweißen am stromabwärtigen Ende des Düsenkörpers 2 befestigt. Allerdings kann die Ventilsitzfläche 6 auch unmittelbar an einem Bodenteil des Düsenkörpers 2 ausgebildet sein. Bei dem Brennstoffeinspritzventil 1 handelt es sich im Ausführungsbeispiel um ein nach innen öffnendes Brennstoffeinspritzventil 1, welches über wenigstens eine Abspritzöffnung 7, die im Ventilsitzkörper 5 ausgeformt ist, verfügt. Der Düsenkörper 2 ist in eine stromabwärtige Verlängerung 9 eines langgestreckten Anschlussstutzens 13, der einen Teil des Ventilgehäuses bildet und als Innenpol 33 eines Magnetkreises dient, eingebaut und mit dieser Verlängerung 9 fest verbunden. Die feste Verbindung zwischen Anschlussstutzen 13 und Düsenkörper 2 wird z.B. mittels einer Schweißnaht 40 gewährleistet. Im Überlappungsbereich von Verlängerung 9 des Anschlussstutzens 13 und Düsenkörper 2 sind beide Bauteile relativ dünnwandig ausgeführt, wobei die Wandungsstärken an beiden Bauteilen beispielsweise im Bereich von 0,5 mm bis 0,9 mm liegen. Ein diesen Überlappungsbereich außen abstützender im Querschnitt L-förmiger Stützring 41 weist z.B. eine Wandungsdicke von ca. 0,3 mm auf. An einer Schulter 42 des Düsenkörpers 2 kann nahe dem Überlappungsbereich durch Angreifen eines nicht dargestellten Einstellwerkzeugs sehr einfach und kostengünstig die Hubeinstellung der Ventilnadel 3 vorgenommen werden. Die dünnwandige Ausbildung der Verlängerung 9 und des Düsenkörpers 2 erleichtern das Einpressen der Bauteile und die Hubeinstellung.
Als Antrieb dient z.B. ein elektromagnetischer Kreis, der eine Magnetspule 10 umfasst, die auf einen Spulenträger 12 gewickelt ist, welcher an dem als Innenpol 33 dienenden Anschlussstutzen 13 anliegt. Der Bereich des Innenpols 33 des Anschlussstutzens 13 und die Verlängerung 9 des Anschlussstutzens 13 sind insofern magnetisch weitgehend voneinander getrennt, da zwischen ihnen im Bereich der axialen Erstreckung eines Magnetankers 20 eine dünnwandige magnetische Drosselstelle 11 vorgesehen ist, um die die Magnetfeldlinien herum geführt sind. Nach außen hin wird der Magnetkreis von einem ebenfalls das Ventilgehäuse bildenden äußeren Magnetbauteil abgeschlossen, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel als geschlossen umlaufender topfförmiger Magnettopf 14 ausgebildet ist. Die Magnetspule 10 wird über eine Leitung 19 von einem über einen elektrischen Steckkontakt 17 zuführbaren elektrischen Strom erregt. Der Steckkontakt 17 ist von einer Kunststoffummantelung 18 umgeben, die am Anschlussstutzen 13 angespritzt sein kann und bis in den Bereich zwischen der Magnetspule 10 und den Magnettopf 14 hineinreicht.
An seinem der Brennstoffzufuhr 16 des Anschlussstutzens 13 zugewandten Ende ist der Magnettopf 14 mit einer mehrere Rillen umfassenden Labyrinthdichtung 37 ausgebildet. In diesem Bereich der Labyrinthdichtung 37 wird beispielsweise die Kunststoffummantelung 18 dicht angespritzt.
Die Ventilnadel 3 durchgreift den Magnetanker 20 in einer inneren Öffnung, wobei der Magnetanker 20 axial beweglich auf der Ventilnadel 3 angeordnet ist. Begrenzt wird der Weg des Magnetankers 20 durch einen ersten oberen Flansch 21, der einteilig mit der Ventilnadel 3 ausgebildet ist, und einen zweiten unteren Flansch 22, der kraftschlüssig mit der Ventilnadel 3 in Verbindung steht und z.B. mittels einer Schweißnaht mit der Ventilnadel 3 verbunden ist. An dem ersten Flansch 21 stützt sich eine Rückstellfeder 23 ab, welche in der vorliegenden Bauform des Brennstoffeinspritzventils 1 durch eine Einstellhülse 24 auf Vorspannung gebracht wird.
Der Brennstoff wird über eine zentrale Brennstoffzufuhr 16 des Anschlussstutzens 13 zugeführt und durch ein in ihn eingesetztes Filterelement 25 gefiltert. Das Brennstoffeinspritzventil 1 ist durch eine Dichtung 28 gegen eine nicht weiter dargestellte Brennstoffverteilerleitung und durch eine weitere Dichtung 36 gegen einen nicht weiter dargestellten Zylinderkopf abgedichtet.
Im Ruhezustand des Brennstoffeinspritzventils 1 wird der erste Flansch 21 der Ventilnadel 3 von der Rückstellfeder 23 entgegen seiner Hubrichtung so beaufschlagt, dass der Ventilschließkörper 4 an der Ventilsitzfläche 6 in dichtender Anlage gehalten wird. Bei Erregung der Magnetspule 10 baut diese ein Magnetfeld auf, welches den Magnetanker 20 entgegen der Federkraft der Rückstellfeder 23 in Hubrichtung bewegt, wobei der Gesamthub durch einen in der Ruhestellung zwischen dem Anschlussstutzen 13 und dem Magnetanker 20 befindlichen Arbeitsspalt vorgegeben ist. Der Magnetanker 20 nimmt den ersten Flansch 21 ebenfalls in Hubrichtung mit. Der mit der Ventilnadel 3 in Verbindung stehende Ventilschließkörper 4 hebt von der Ventilsitzfläche 6 ab, und der Brennstoff wird durch die Abspritzöffnungen 7 abgespritzt.
Wird der Spulenstrom abgeschaltet, fällt der Magnetanker 20 nach genügendem Abbau des Magnetfeldes durch den Druck der Rückstellfeder 23 vom Anschlussstutzen 13 ab, wodurch sich die Ventilnadel 3 entgegen der Hubrichtung bewegt. Der Ventilschließkörper 4 setzt auf der Ventilsitzfläche 6 auf und das Brennstoffeinspritzventil 1 wird wieder geschlossen. Ein Prellen der Ventilnadel 3 beim Schließvorgang wird dadurch vorteilhaft und wirkungsvoll vermieden, dass der Magnetanker 20 bei seiner Bewegung entgegen der Hubrichtung zum unteren Flansch 22 hin durch das Fluidpolster zwischen Magnetanker 20 und Flansch 22 abgebremst wird, wobei das Fluid dabei radial nach außen verdrängt wird.
Auf der stromabwärtigen Seite des Magnetankers 20 ist eine topfförmige Halterung 29 zur Aufnahme einer Ankerfreiwegfeder 30 angeordnet. Die Ankerfreiwegfeder 30 stützt sich einerseits an dem zweiten unteren Flansch 22 und andererseits an dem Boden der topfförmigen Halterung 29 ab, so dass der Magnetanker 20 zum zweiten Flansch 22 hin gezogen wird und somit der Magnetanker 20 in seine Ausgangslage zurückkehrt.
Die Bauteile des Ventilgehäuses, insbesondere der Anschlussstutzen 13, der Magnettopf 14 sowie der Düsenkörper 2, sind beispielsweise mittels MIM-Verfahren hergestellt. Zusätzlich zu diesen Bauteilen des Ventilgehäuses des Brennstoffeinspritzventils 1 können in idealer Weise noch weitere Einzelbauteile mittels MIM-Verfahren gefertigt sein, so z.B. die Ventilnadel 3 mit dem Ventilschließkörper 4. Das auch als Metal-Injection-Molding (MIM) bezeichnete Verfahren umfasst die Herstellung von Formteilen aus einem Metallpulver mit einem Bindemittel, z. B. einem Kunststoffbindemittel, die miteinander gemischt und homogenisiert werden, beispielsweise auf konventionellen Kunststoffspritzgießmaschinen und das nachfolgende Entfernen des Bindemittels und Sintern des verbleibenden Metallpulvergerüsts. Die Zusammensetzung des Metallpulvers kann dabei auf einfache Weise auf optimale magnetische und thermische Eigenschaften abgestimmt werden.
Allerdings ist es z.B. ebenso denkbar, den Düsenkörper 2 als Drehteil und den Magnettopf 14 als Fließpressteil auszubilden. Bei einer solchen Ausführung von Düsenkörper 2 und Magnettopf 14 ist der Anschlussstutzen 13 beispielsweise auch als Drehteil ausgeführt. Zusätzlich zu der mehrere Rillen umfassenden Labyrinthdichtung 37 am Magnettopf 14 kann eine weitere Labyrinthdichtung 39 auch am Außenumfang des Anschlussstutzens 13 ausgebildet sein. In diesem Bereich der Labyrinthdichtung 39 überdeckt die Kunststoffummantelung 18 den Anschlussstutzen 13 dicht.
Im Bereich des Übergangs von der rohrförmigen Brennstoffzufuhr 16 zum Innenpol 33 weist der Anschlussstutzen 13 eine Erweiterung des Außendurchmessers auf, die z.B. konisch verläuft. Dieser konische Abschnitt 32 des Anschlussstutzens 13 wird von einem Deckelteil 34 umgriffen, das den Spulenträger 12 übergreift und nur im Bereich der Leitung 19 zu deren Durchführung unterbrochen ist. An den Innenpol 33 schließt sich die dünnwandige magnetische Drosselstelle 11 an, auf die weiter stromabwärts die Verlängerung 9 folgt. Die Verlängerung 9 des Anschlussstutzens 13 weist z.B. einen durchmessergrößeren radial nach außen gerichteten Ringkragen 35 auf, auf dem der Spulenträger 12 mit der Magnetspule 10 aufsitzt. Der Magnettopf 14 untergreift ebenfalls den Spulenträger 12 und umgibt die Verlängerung 9 des Anschlussstutzens 13, mit der er fest verbunden ist. Der Magnettopf 14 wird z.B. derart auf dem Anschlussstutzen 13 montiert, dass er durch Pressen dicht aufgebracht und bis zum Anschlag an dem Ringkragen 35 geschoben wird. Die Verlängerung 9 des Anschlussstutzens 13 kann zur Führung des Magnetankers 20 dienen und dient zudem der Aufnahme des Düsenkörpers 2, mit dem der Anschlussstutzen 13 ebenfalls fest verbunden ist.

Claims

Brennstoffeinspritzventil (1) für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen mit einem erregbaren Aktuator (10) zur Betätigung eines Ventilschließkörpers (4), der zusammen mit einer Ventilsitzfläche (6) einen Dichtsitz bildet, mit wenigstens einer Abspritzöffnung (7), die stromabwärts der Ventilsitzfläche (6) ausgebildet ist, und mit einem die Ventilsitzfläche (6) umfassenden oder einen Ventilsitzkörper (5) mit der Ventilsitzfläche (6) aufnehmenden Düsenkörper (2), dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkörper (2) in eine stromabwärtige Verlängerung (9) eines Anschlussstutzens (13), der auch als Innenpol (33) eines Magnetkreises dient, eingebracht und mit dieser Verlängerung (9) fest verbunden ist.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die feste Verbindung zwischen Anschlussstutzen (13) und Düsenkörper (2) mittels einer Schweißnaht (40) gewährleistet ist.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Überlappungsbereich der Verlängerung (9) des Anschlussstutzens (13) und des Düsenkörpers (2) beide Bauteile (2, 13) dünnwandig ausgeführt sind.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandungsstärken im Überlappungsbereich von Anschlussstutzen (13) und Düsenkörper (2) jeweils im Bereich von 0,5 mm bis 0,9 mm liegen.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Überlappungsbereich von Anschlussstutzen (13) und Düsenkörper (2) außen von einem Stützring (41) abgestützt ist.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützring (41) im Querschnitt L-förmig ist.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussstutzen (13) langgestreckt ausgeführt ist und auch als Brennstoffzufuhr (16) des Brennstoffeinspritzventils (1) dient.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenpol (33) und die Verlängerung (9) des Anschlussstutzens (13) insofern magnetisch weitgehend voneinander getrennt sind, da zwischen ihnen eine dünnwandige Verbindung besteht, die eine magnetische Drosselstelle (11) darstellt.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein äußeres Magnetbauteil als geschlossen umlaufender Magnettopf (14) ausgebildet ist.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Magnettopf (14) eine mehrere Rillen umfassende Labyrinthdichtung (37) mit angeformt ist, die den Magnettopf (14) gegenüber einer Kunststoffummantelung (18) des Brennstoffeinspritzventils (1) abdichtet.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnettopf (14) fest mit der Verlängerung (9) des Anschlussstutzens (13) verbunden ist, insbesondere durch Aufpressen.