DE102007050814A1

DE102007050814A1 - Brennstoffeinspritzventil

Info

Publication number: DE102007050814A1
Application number: DE102007050814A
Authority: DE
Inventors: Ferdinand Reiter
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-10-24
Filing date: 2007-10-24
Publication date: 2009-04-30
Anticipated expiration: 2027-10-25
Also published as: DE102007050814B4

Abstract

Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil zeichnet sich dadurch aus, dass es einen erregbaren Aktuator in Form eines elektromagnetischen Kreises mit einer Magnetspule (1), einem festen Kern (2) und einem bewegbaren Anker (27) zur Betätigung eines Ventilschließkörpers (24), der mit einer an einem Ventilsitzkörper (29) vorgesehenen Ventilsitzfläche (30) zusammenwirkt, besitzt. Außerdem ist stromabwärts des Kerns (2) ein Ventilsitzträger (16) angeordnet, wobei der Kern (2) und der Ventilsitzträger (16) jeweils mit einem nichtmagnetischen Zwischenteil (120) verbunden sind und zusammen ein inneres metallenes Ventilrohr bilden. Das Zwischenteil (120) weist eine zylindrische innere Bohrung (54) auf, deren konstanter Innendurchmesser sich wenigstens von einem ersten Befestigungsbereich (55) des Zwischenteils (120) am Kern (2) bis hin zu einem Führungsbereich (56) des Zwischenteils (120) für den Anker (27) erstreckt. Das Brennstoffeinspritzventil eignet sich besonders für den Einsatz in Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschinen.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs.
In der 1 ist ein bekanntes Brennstoffeinspritzventil aus dem Stand der Technik dargestellt, das einen klassischen dreiteiligen Aufbau eines inneren metallenen Strömungsführungsteils und zugleich Gehäusebauteils besitzt. Dieses innere Ventilrohr wird aus einem einen Innenpol bildenden Einlassstutzen, einem nichtmagnetischen Zwischenteil und einem einen Ventilsitz aufnehmenden Ventilsitzträger gebildet und in der Beschreibung zu 1 näher erläutert (z. B. DE 195 32 865 A1 ). Das nichtmagnetische Zwischenteil ist mittels einer Schweißnaht an dem Innenpol befestigt. Das nichtmagnetische Zwischenteil sorgt dafür, dass die Magnetfeldlinien gezielt von einem äußeren Magnetkreisbauteil in Form eines bügelförmigen Leitelements zum Magnetanker und zum Innenpol über den zwischen diesen beiden Bauteilen gebildeten Arbeitsluftspalt um das Zwischenteil herum geleitet werden.
Aus der DE 35 02 287 A1 ist bereits ein Verfahren zur Herstellung eines hohlzylindrischen metallenen Gehäuses mit zwei magnetisierbaren Gehäuseteilen und einer dazwischen liegenden, die Gehäuseteile magnetisch trennenden, amagnetischen Gehäusezone bekannt. Dieses metallene Gehäuse wird dabei aus einem magnetisierbaren Rohling einstückig bis auf ein Übermaß im Außendurchmesser vorbearbeitet, wobei in der Innenwand des Gehäuses in der Breite der gewünschten mittleren Gehäusezone eine Ringnut eingestochen wird. Bei rotierendem Gehäuse wird ein nichtmagnetisierbares Füllmaterial in die Ringnut unter Erwärmung des Ringnutbereichs gefüllt und die Rotation des Gehäuses bis zur Erstarrung des Füllmaterials aufrechterhalten. Anschließend wird das Gehäuse außen bis auf das Endmaß des Außendurchmessers überdreht, so dass keine Verbindung mehr zwischen den magnetisierbaren Gehäuseteilen besteht. Ein derart hergestelltes Ventilgehäuse kann z. B. in Magnetventilen für Antiblockiersysteme (ABS) von Kraftfahrzeugen zum Einsatz kommen.
Bekannt sind des weiteren aus der DE 42 37 405 C2 Verfahren zur Herstellung eines festen Kerns für Einspritzventile für Brennkraftmaschinen (5 des Dokuments). Die Verfahren zeichnen sich dadurch aus, dass unmittelbar oder über vorherige Umwandlungsprozesse ein einteiliges hülsenförmiges, magnetisches, martensitisches Werkstück bereitgestellt wird, das eine örtliche Wärmebehandlung in einem mittleren Abschnitt des magnetischen, martensitischen Werkstücks zur Umwandlung dieses mittleren Abschnitts in einen nichtmagnetischen, austenitischen mittleren Abschnitt erfährt. Alternativ werden bei der örtlichen Wärmebehandlung mittels Laser geschmolzenes Austenit bzw. geschmolzenes Ferrit bildende Elemente an den Ort der Wärmebehandlung zur Bildung eines nichtmagnetischen, austenitischen mittleren Abschnitts des festen Kerns hinzugefügt.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, dass auf besonders einfache und kostengünstige Art und Weise eine magnetische Trennung im Magnetkreis des Brennstoffeinspritzventils erzielt ist. Das nichtmagnetische Zwischenteil zeichnet sich in seiner Dimensionierung und Ausgestaltung als besonders Bauraum sparendes Bauteil aus. Das Zwischenteil ist erfindungsgemäß mit einer sehr einfachen geometrischen Form ausgebildet, wobei das ringförmige, dünnwandige Zwischenteil einen konstanten Innendurchmesser seiner zylindrischen inneren Bohrung aufweist und der konstante Innendurchmesser des Zwischenteils wenigstens von einem ersten Befestigungsbereich des Zwischenteils am Kern bis hin zu einem Führungsbereich des Zwischenteils für den Anker verläuft. Dieses Zwischenteil ist durch seine Ausgestaltung besonders einfach montierbar.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.
Besonders vorteilhaft ist es, einen zweiten Befestigungsbereich des Zwischenteils am Anschlussteil ringstegförmig auszubilden, der dabei einen ebenfalls ringstegförmigen dünnwandigen, zum Zwischenteil hin ragenden Fortsatz des Anschlussteils umgibt. Der zweite Befestigungsbereich und der Fortsatz greifen dabei so ineinander, dass sich die Wandstärke des Führungsbereichs in dem Überlappungsbereich fortsetzt, um eine ausreichende Stabilität des gesamten metallenen Innenrohrs des Brennstoffeinspritzventils sicher zu gewährleisten.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
1 ein Brennstoffeinspritzventil gemäß dem Stand der Technik mit einem dreiteiligen inneren metallenen Ventilrohr, wobei ein nichtmagnetisches Zwischenteil der magnetischen Trennung dient und
2 eine Detailansicht des Ausschnitts II in 1 mit einem erfindungsgemäßen Zwischenteil zur magnetischen Trennung.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Das in der 1 beispielsweise dargestellte elektromagnetisch betätigbare Ventil in der Form eines Einspritzventils für Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschinen hat einen von einer Magnetspule 1 umgebenen, als Brennstoffeinlassstutzen und Innenpol dienenden rohrförmigen Kern 2, der beispielsweise über seine gesamte Länge einen konstanten Außendurchmesser aufweist. Ein in radialer Richtung gestufter Spulenkörper 3 nimmt eine Bewicklung der Magnetspule 1 auf und ermöglicht in Verbindung mit dem Kern 2 einen kompakten Aufbau des Einspritzventils im Bereich der Magnetspule 1.
Mit einem unteren Kernende 9 des Kerns 2 ist konzentrisch zu einer Ventillängsachse 10 dicht ein rohrförmiges metallenes nichtmagnetisches Zwischenteil 12 durch Schweißen verbunden und umgibt das Kernende 9 teilweise axial. Stromabwärts des Spulenkörpers 3 und des Zwischenteils 12 erstreckt sich ein rohrförmiges Anschlussteil, das hier als Ventilsitzträger 16 ausgebildet ist, der fest mit dem Zwischenteil 12 verbunden ist. In dem Ventilsitzträger 16 ist eine axial bewegbare Ventilnadel 18 angeordnet. Am stromabwärtigen Ende 23 der Ventilnadel 18 ist ein kugelförmiger Ventilschließkörper 24 vorgesehen, an dessen Umfang beispielsweise fünf Abflachungen 25 zum Vorbeiströmen des Brennstoffs vorgesehen sind.
Die Betätigung des Einspritzventils erfolgt in bekannter Weise elektromagnetisch. Zur axialen Bewegung der Ventilnadel 18 und damit zum Öffnen entgegen der Federkraft einer Rückstellfeder 26 bzw. zum Schließen des Einspritzventils dient der elektromagnetische Kreis mit der Magnetspule 1, dem Kern 2 und einem Anker 27. Der rohrförmige Anker 27 ist mit einem dem Ventilschließkörper 24 abgewandten Ende der Ventilnadel 18 durch beispielsweise eine Schweißnaht fest verbunden und auf den Kern 2 ausgerichtet. In das stromabwärts liegende, dem Kern 2 abgewandte Ende des Ventilsitzträgers 16 ist ein zylinderförmiger Ventilsitzkörper 29, der einen festen Ventilsitz 30 aufweist, durch Schweißen dicht montiert.
Der kugelförmige Ventilschließkörper 24 der Ventilnadel 18 wirkt mit dem sich in Strömungsrichtung kegelstumpfförmig verjüngenden Ventilsitz 30 des Ventilsitzkörpers 29 zusammen. An seiner unteren Stirnseite ist der Ventilsitzkörper 29 mit einer beispielsweise topfförmig ausgebildeten Spritzlochscheibe 34 fest und dicht durch eine z. B. mittels eines Lasers ausgebildete Schweißnaht verbunden. In der Spritzlochscheibe 34 sind wenigstens eine, beispielsweise vier durch Erodieren oder Stanzen ausgeformte Abspritzöffnungen 39 vorgesehen.
Um den Magnetfluss zur optimalen Betätigung des Ankers 27 bei Bestromung der Magnetspule 1 und damit zum sicheren und genauen Öffnen und Schließen des Ventils zu dem Anker 27 zu leiten, ist die Magnetspule 1 von wenigstens einem, beispielsweise als Bügel ausgebildeten und als ferromagnetisches Element dienenden Leitelement 45 umgeben, das die Magnetspule 1 in Umfangsrichtung wenigstens teilweise umgibt sowie mit seinem einen Ende an dem Kern 2 und seinem anderen Ende an dem Ventilsitzträger 16 anliegt und mit diesen z. B. durch Schweißen, Löten bzw. Kleben verbindbar ist. Ein inneres metallenes Ventilrohr als Grundgerüst und damit auch Gehäuse des Brennstoffeinspritzventils bilden der Kern 2, das nichtmagnetische Zwischenteil 12 und der Ventilsitzträger 16, die fest miteinander verbunden sind und sich insgesamt über die gesamte Länge des Brennstoffeinspritzventils erstrecken. Zur wirkungsvollen Leitung der Magnetkreislinien im Bereich des Ankers 27 sind der Ventilsitzträger 16 und der Kern 2 mittels des nichtmagnetischen Zwischenteils 12 magnetisch voneinander getrennt.
Das Einspritzventil ist weitgehend mit einer Kunststoffumspritzung 51 umschlossen, die sich vom Kern 2 ausgehend in axialer Richtung über die Magnetspule 1 und das wenigstens eine Leitelement 45 bis zum Ventilsitzträger 16 erstreckt, wobei das wenigstens eine Leitelement 45 vollständig axial und in Umfangsrichtung überdeckt ist. Zu dieser Kunststoffumspritzung 51 gehört beispielsweise ein mitangespritzter elektrischer Anschlussstecker 52.
2 zeigt eine Detailansicht des Ausschnitts II in 1 mit einem erfindungsgemäßen Zwischenteil 120 zur magnetischen Trennung im Bereich des elektromagnetischen Kreises. Das nichtmagnetische Zwischenteil 120 zeichnet sich in seiner Dimensionierung und Ausgestaltung als besonders Bauraum sparendes Bauteil aus. Das Zwischenteil 120 ist mit einer sehr einfachen geometrischen Form ausgebildet, wobei das ringförmige, dünnwandige Zwischenteil 120 insbesondere einen konstanten Innendurchmesser seiner zylindrischen inneren Bohrung 54 aufweist, wobei der konstante Innendurchmesser des Zwischenteils 120 wenigstens von einem ersten Befestigungsbereich 55 des Zwischenteils 120 am Kern 2 bis hin zu einem Führungsbereich 56 des Zwischenteils 120 für den Anker 27 verläuft. Das Zwischenteil 120 ist mittels einer ersten Schweißnaht 60 fest und dicht mit dem Kern 2 verbunden und mittels einer zweiten Schweißnaht 61 am Ventilsitzträger 16 fest und dicht befestigt. Beide Schweißnähte 60, 61 werden radial geschweißt und gehen vom austenitischen Material des Zwischenteils 120 ins ferritische Material von Kern 2 und Ventilsitzträger 16.
Um eine passgenaue Einpassung des Zwischenteils 120 zu erreichen, bilden die äußere Wandung des Kerns 2 zumindest im Befestigungsbereich 55 des Zwischenteils 120 sowie die innere Wandung des Ventilsitzträgers 16 eine fluchtende Kreislinie. An der inneren Wandung des Zwischenteils 120 ist im Führungsbereich 56 der axial bewegbare Anker 27 geführt, der beispielsweise einen umlaufenden Führungsbund oder mehrere an dessen Außenumfang angeformte Führungsnasen aufweist. Die größte Materialdicke weist das Zwischenteil 120 in diesem Führungsbereich 56 auf. Das Zwischenteil 120 ist z. B. aus einem austenitischen rostfreien Stahl gefertigt.
Ausgehend von dem Führungsbereich 56 verjüngt sich das Zwischenteil 120 zum Ventilsitzträger 16 hin über eine Stufe z. B. ungefähr auf die halbe Wanddicke des Führungsbereichs 56 und endet in einem zweiten Befestigungsbereich 57 des Zwischenteils 120, der mit dem Ventilsitzträger 16 fest verbunden ist. Der ringstegförmige Befestigungsbereich 57 des Zwischenteils 120 umgibt dabei einen ebenfalls ringstegförmigen dünnwandigen, zum Zwischenteil 120 hin ragenden Fortsatz 58 des Ventilsitzträgers 16. Der Befestigungsbereich 57 und der Fortsatz 58 greifen dabei z. B. so ineinander, dass sich die Wandstärke des Führungsbereichs 56 in dem Überlappungsbereich fortsetzt, um eine ausreichende Stabilität des gesamten metallenen Innenrohrs des Brennstoffeinspritzventils sicher zu gewährleisten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 19532865 A1 [0002]
- DE 3502287 A1 [0003]
- DE 4237405 C2 [0004]

Claims

Brennstoffeinspritzventil für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, mit einer Ventillängsachse (10), mit einem erregbaren Aktuator in Form eines elektromagnetischen Kreises mit einer Magnetspule (1), einem festen Kern (2) und einem bewegbaren Anker (27) zur Betätigung eines Ventilschließkörpers (24), der mit einer an einem Ventilsitzkörper (29) vorgesehenen Ventilsitzfläche (30) zusammenwirkt, und mit einem stromabwärts des Kerns (2) angeordneten Anschlussteil (16), wobei der Kern (2) und das Anschlussteil (16) jeweils mit einem nichtmagnetischen Zwischenteil (120) verbunden sind und zusammen ein inneres metallenes Ventilrohr bilden, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenteil (120) eine zylindrische innere Bohrung (54) aufweist, deren konstanter Innendurchmesser sich wenigstens von einem ersten Befestigungsbereich (55) des Zwischenteils (120) am Kern (2) bis hin zu einem Führungsbereich (56) des Zwischenteils (120) für den Anker (27) erstreckt.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (2) und das Anschlussteil (16) derart zueinander angeordnet sind, dass die äußere Wandung des Kerns (2) zumindest im ersten Befestigungsbereich (55) des Zwischenteils (120) sowie die innere Wandung des Anschlussteils (16) zumindest in einem zweiten Befestigungsbereich (57) des Zwischenteils (120) am Anschlussteil (16) eine fluchtende Kreislinie bilden.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die größte Materialdicke des Zwischenteils (120) im Führungsbereich (56) vorliegt.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenteil (120) im ersten Befestigungsbereich (55) mittels einer ersten Schweißnaht (60) am Kern (2) und im zweiten Befestigungsbereich (57) mittels einer zweiten Schweißnaht (61) am Anschlussteil (16) befestigt ist.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Schweißnähte (60, 61) radial geschweißt sind und vom austenitischen Material des Zwischenteils (120) ins ferritische Material von Kern (2) und Anschlussteil (16) gehen.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Befestigungsbereich (57) des Zwischenteils 120 ringstegförmig ausgebildet ist und einen ebenfalls ringstegförmigen dünnwandigen, zum Zwischenteil (120) hin ragenden Fortsatz (58) des Anschlussteils (16) umgibt.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Befestigungsbereich (57) und der Fortsatz (58) so ineinander greifen, dass sich die Wandstärke des Führungsbereichs (56) in dem Überlappungsbereich fortsetzt.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussteil als Ventilsitzträger (16) ausgebildet ist.