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Stand der
Technik
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Die
Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der
Gattung des Hauptanspruchs.
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Beispielsweise
ist aus der
DE 199
50 761 A1 ein Brennstoffeinspritzventil mit einer Ventilnadel
bekannt, welches einen an der Ventilnadel angreifenden Anker aufweist.
Der Anker ist an der Ventilnadel beweglich geführt und wird mittels eines
aus einem Elastomer bestehenden Elastomerrings gedämpft. Der
Anker weist zumindest einen Brennstoffkanal zur Zuleitung des Brennstoffs
zum Dichtsitz auf. Zwischen Elastomerring und Anker befindet sich
ein flächiger
Stützring,
der den Elastomerring im Bereich der Ausmündung des Brennstoffkanals
axial stützt.
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Auch
aus der
DE 100 39
078 A1 ist ein Brennstoffeinspritzventil mit einem Dämpfungselement
bekannt. Das Brennstoffeinspritzventil umfaßt eine Ventilnadel, die mit
einer Ventilsitzfläche
zu einem Dichtsitz zusammenwirkt, und einen an der Ventilnadel angreifenden
Anker, wobei der Anker an der Ventilnadel axial beweglich ist und
von einem aus einem Elastomer bestehenden Dämpfungselement gedämpft wird.
Dabei ist zwischen dem Anker und dem Dämpfungselement ein erster Zwischenring
angeordnet.
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Das
Dämpfungselement
liegt auf einem mit der Ventilnadel kraftschlüssig verbundenen Flansch auf.
Der Zwischenring und/oder der Flansch weisen radiale und/oder axiale
Kanäle
auf, welche ein zwischen der Ventilnadel und dem Dämpfungselement befindliches
Innenvolumen mit einer zentralen Ausnehmung des Brennstoffeinspritzventils
verbinden.
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Nachteilig
bei den aus den obengenannten Druckschriften bekannten Brennstoffeinspritzventilen ist
insbesondere, daß die
Entwässerung
eines zwischen dem Dichtring und dem Anker bzw. der Ventilnadel
vorhandenen Volumens nur erschwert oder nur unter Aufwand zu ermöglichen
ist. Unterbleibt die Entwässerung
des Volumens, wird das Volumen durch die Bewegung des Ankers mit
Brennstoff vollgepumpt, und der Dichtring wandert durch die entstehenden
Kräfte
radial aus. Folge ist die Zerstörung des
Dichtrings, welcher zwischen dem Anker und dem Flansch verpreßt ist,
durch die scharfen Kanten des Ankers, des Flansches und der Brennstoffkanäle im Anker.
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Vorteile der
Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den
Vorteil, daß eine
dem Dämpfungselement
zugewandte Stirnseite des Ankers mit zumindest einer radialen Nut
versehen ist, welche das Volumen zwischen der Ventilnadel und dem
Dämpfungselement
mit einem Außenraum
des Ankers verbindet und dadurch in einfacher Weise die Entwässerung
des Volumens ermöglicht.
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Durch
die in den Unteransprüchen
aufgeführten
Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterentwicklungen des im Hauptanspruch angegebenen
Brennstoffeinspritzventils möglich.
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Vorteilhafterweise
verläuft
die zumindest eine Nut dabei zwischen einem Innenraum des Ankers
und zumindest einem im Anker vorgesehenen Brennstoffkanal.
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Von
Vorteil ist außerdem,
daß die
Form der Nuten beliebig ist. Möglich
sind dabei beispielsweise rechteckige oder halbrunde Querschnitte.
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Weiterhin
ist von Vorteil, daß die
Anzahl der Nuten beliebig ist und der leichteren Herstellbarkeit halber
beispielsweise auf die Anzahl der Brennstoffkanäle abgestimmt sein kann.
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Vorteilhafterweise
brauchen die übrigen Bauteile,
welche das Volumen begrenzen, nicht bearbeitet werden, wodurch die
Herstellungskosten begrenzt werden können.
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Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in
der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 einen schematischen Schnitt
durch ein Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäß ausgestalteten
Brennstoffeinspritzventils in einer Gesamtansicht,
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2A einen schematischen Schnitt
durch ein Beispiel eines Brennstoffeinspritzventils gemäß dem Stand
der Technik im Bereich II in 1,
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2B einen schematischen Schnitt
durch das in 1 dargestellte
Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils
im Bereich II in 1,
und
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3 eine schematische Aufsicht
auf die abströmseitige
Stirnseite des Ankers des erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils
gemäß 1.
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Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
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Nachfolgend
wird ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung beispielhaft beschrieben. Übereinstimmende Bauteile sind
dabei in allen Figuren mit übereinstimmenden
Bezugszeichen versehen.
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Ein
in 1 dargestelltes Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1 ist
in der Form eines Brennstoffeinspritzventils 1 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.
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Das
Brennstoffeinspritzventil 1 besteht aus einem Düsenkörper 2,
in welchem eine Ventilnadel 3 angeordnet ist. Die Ventilnadel 3 steht
mit einem Ventilschließkörper 4 in
Wirkverbindung, der mit einer auf einem Ventilsitzkörper 5 angeordneten
Ventilsitzfläche 6 zu
einem Dichtsitz zusammenwirkt. Bei dem Brennstoffeinspritzventil 1 handelt
es sich im Ausführungsbeispiel
um ein nach innen öffnendes
Brennstoffeinspritzventil 1, welches über eine Abspritzöffnung 7 verfügt. Der
Düsenkörper 2 ist
durch eine Dichtung 8 gegen einen Außenpol 9 einer Magnetspule 10 abgedichtet.
Die Magnetspule 10 ist in einem Spulengehäuse 11 gekapselt
und auf einen Spulenträger 12 gewickelt,
welcher an einem Innenpol 13 der Magnetspule 10 anliegt.
Der Innenpol 13 und der Außenpol 9 sind durch
eine Verengung 26 voneinander getrennt und miteinander
durch ein nicht ferromagnetisches Verbindungsbauteil 29 verbunden.
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 Innenpol 13 angespritzt sein kann.
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Die
Ventilnadel 3 ist in einer Ventilnadelführung 14 geführt, welche
scheibenförmig
ausgeführt ist.
Zur Hubeinstellung dient eine zugepaarte Einstellscheibe 15.
An der anderen Seite der Einstellscheibe 15 befindet sich
der Anker 20. Dieser steht über einen ersten Flansch 21 kraftschlüssig mit
der Ventilnadel 3 in Verbindung, welche durch eine Schweißnaht 22 mit
dem ersten Flansch 21 verbunden ist. Auf dem ersten Flansch 21 stützt sich
eine Rückstellfeder 23 ab,
welche in der vorliegenden Bauform des Brennstoffeinspritzventils 1 durch
eine Hülse 24 auf
Vorspannung gebracht wird.
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In
der Ventilnadelführung 14,
im Anker 20 und an einem Führungselement 36 verlaufen
Brennstoffkanäle 30, 31 und 32.
Der Brennstoff wird über eine
zentrale Brennstoffzufuhr 16 zugeführt und durch ein Filterelement 25 gefiltert.
Das Brennstoffeinspritzventil 1 ist durch eine Dichtung 28 gegen
eine nicht weiter dargestellte Brennstoffverteilerleitung und durch
eine weitere Dichtung 37 gegen einen nicht weiter dargestellten
Zylinderkopf abgedichtet.
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An
der abspritzseitigen Seite des Ankers 20 ist ein ringförmiges Dämpfungselement 33,
welches vorzugsweise aus einem Elastomerwerkstoff besteht, angeordnet.
Es liegt auf einem zweiten Flansch 34 auf, welcher über eine
Schweißnaht 35 kraftschlüssig mit
der Ventilnadel 3 verbunden ist.
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Zwischen
dem Anker und dem Flansch ist ein Zwischenring 38 angeordnet,
welcher das Dämpfungselement 33 vor
den scharfen Kanten der Brennstoffkanäle 30 im Anker 20 schützt.
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Bei
der Fertigung des aus Anker 20 und Ventilnadel 3 bestehenden
Bauteils wird der erste Flansch 21 mit der Ventilnadel 3 verschweißt, der
Anker 20, der Zwischenring 38 und das Dämpfungselement 33 aufgesteckt
und anschließend
der zweite Flansch 34 unter Druck auf das Dämpfungselement 33 gepreßt und ebenfalls
mit der Ventilnadel 3 verschweißt. Auf diese Weise verfügt der Anker 20 nur über ein
geringfügiges, stark
gedämpftes
Spiel zwischen dem ersten Flansch 21 und dem Dämpfungselement 33.
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Erfindungsgemäß weist
der Anker 20 an einer abströmseitigen, dem Zwischenring 38 zugewandten
Stirnseite 39 wenigstens eine radiale Nut 40 auf,
welche ein zwischen der Ventilnadel 3 und dem Dämpfungselement 33 ausgebildetes
Volumen 41 in einen Innenraum des Brennstoffeinspritzventils 1 bzw.
Außenraum 44 des
Ankers entwässert.
Eine detaillierte Beschreibung der erfindungsgemäßen Maßnahmen und ihrer Funktion
ist den 2B und 3 sowie der nachfolgenden
Beschreibung zu entnehmen.
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Im
Ruhezustand des Brennstoffeinspritzventils 1 wird der Anker 20 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 Anker 20 entgegen
der Federkraft der Rückstellfeder 23 in
Hubrichtung bewegt, wobei der Hub durch einen in der Ruhestellung
zwischen dem Innenpol 12 und dem Anker 20 befindlichen
Arbeitsspalt 27 vorgegeben ist. Der Anker 20 nimmt
den ersten Flansch 21, welcher mit der Ventilnadel 3 verschweißt ist, 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 Abspritzöffnung 7 abgespritzt.
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Wird
der Spulenstrom abgeschaltet, fällt
der Anker 20 nach genügendem
Abbau des Magnetfeldes durch den Druck der Rückstellfeder 23 vom
Innenpol 13 ab, wodurch sich der mit der Ventilnadel 3 in
Verbindung stehende erste Flansch 21 entgegen der Hubrichtung
bewegt. Die Ventilnadel 3 wird dadurch in die gleiche Richtung
bewegt, wodurch der Ventilschließkörper 4 auf der Ventilsitzfläche 6 aufsetzt
und das Brennstoffeinspritzventil 1 geschlossen wird.
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2A zeigt zur Verdeutlichung
der erfindungsgemäßen Maßnahmen
in einer ausschnittsweisen Schnittdarstellung einen in 1 mit II bezeichneten Ausschnitt
aus einem Ausführungsbeispiel
eines Brennstoffeinspritzventils 1 gemäß dem Stand der Technik.
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Wie
bereits in der Beschreibung zu 1 erläutert, ist
der Anker 20 beweglich auf der Ventilnadel 3 angeordnet,
um eine Verbesserung der dynamischen Eigenschaften zu erzielen.
Um das Dämpfungselement
33 wirksam vor Beschädigungen
zu schützen,
ist zwischen dem Dämpfungselement 33 und
dem Anker 20 ein Zwischenring 38 sowie zwischen
dem Dämpfungselement 33 und
dem zweiten Flansch 34 ein weiterer Stützring 42 angeordnet.
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Beide
erfüllen
zwar wirkungsvoll die Aufgabe, das Dämpfungselement 33 zu
stützen
und vor Beschädigungen
zu schützen,
sorgen jedoch gleichzeitig für
eine weitgehende Abdichtung des zwischen der Ventilnadel 3 und
dem Dämpfungselement 33 ausgebildeten
Volumens 41, welches folglich nicht oder nur unzureichend
entwässert
wird. In der Folge wandert das Dämpfungselement 33 aus
und wird beschädigt
oder sogar zerstört,
was u. U. zu Funktionsstörungen
des Brennstoffeinspritzventils 1 bis zur Zerstörung führen kann.
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Als
Maßnahmen
gegen das Auswandern sind im Stand der Technik zur Entwässerung
des Volumens 41 nicht näher
dargestellte Nuten im Dämpfungselement 33,
im Zwischenring 38 und/oder im Stützring 42 vorgeschlagen.
Diese sind insbesondere dadurch nachteilig, daß sie in allen drei Bauteilen angebracht
werden müssen,
was insbesondere im Fall des Dämpfungselements 33 materialbedingt
unbefriedigend ausfällt.
Die Bearbeitung der Zwischen- und Stützringe 38 und 42 ist
aufwendig und daher kostenintensiv.
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Erfindungsgemäß wird daher
vorgeschlagen, die Drainage des in dem Volumen 41 komprimierten
Brennstoffs in den Außenraum 44 des
Ankers 20, wie in 2B in
gleicher Ansicht wie in
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2A dargestellt, durch radial
verlaufende Nuten 40 in einer dem Zwischenring 38 zugewandten Stirnfläche 39 des
Ankers 20 durchzuführen.
Dies hat den Vorteil, daß die
anderen beteiligten Bauteile nicht weiter bearbeitet werden müssen, während die
Nuten 40 in einfacher Weise bei der Einbringung der Brennstoffkanäle 30 in
den Anker 20 herstellbar sind.
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Die
Nuten 40 erstrecken sich dabei in radialer Richtung zwischen
den Brennstoffkanälen 30 und dem
Volumen 41, welches hauptsächlich durch die Ventilnadel 3 und
das Dichtelement 33 begrenzt ist. Bedingt dadurch, daß die Nuten 40 einen
größeren Querschnitt
als das Volumen 41 aufweisen, kann das Volumen 41 ohne
drosselnde Effekte entwässert
werden.
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3 zeigt in einer schematischen
Aufsicht die dem Dämpfungselement 33 zugewandte
Stirnseite 39 des Ankers 20. Im Ausführungsbeispiel
weist der Anker 20 sechs Brennstoffkanäle 30 auf, die jeweils
durch eine radiale Nut 40 mit einem Innenraum 43 des
Ankers 20 und dadurch zugleich mit dem Innenraum 44 des
Brennstoffeinspritzventils 1 in Verbindung stehen. Der
Innenraum 43 des Ankers 20 setzt sich in ähnlicher
Dimensionierung in dem Zwischenring 38 und dem Dämpfungselement 33 fort. Das
dynamische Volumen 41 wird durch die Nuten 40 zwanglos
in die Brennstoffkanäle 30 und
weiter in den Außenraum 44 des
Ankers 20 entwässert.
Die übrigen
Bauteile, welche unter Spiel auf der Ventilnadel 3 montiert
sind, können
bedingt durch die Materialwahl nicht auswandern oder verformt werden.
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Die
Nuten 40 sind durch den in 3 der besseren Übersichtlichkeit
halber gestrichelt dargestellten Zwischenring 38 gänzlich,
die Brennstoffkanäle 30 teilweise
abgedeckt, wodurch das an den Zwischenring 38 anschließende Dämpfungselement 33 vor
den Kanten der Nuten 40 und der Brennstoffkanäle 30 geschützt ist,
ohne daß die
Drainagefunktion der Nuten 40 eingeschränkt wird.
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Die
Form der Nuten 40 ist dabei beliebig, der Querschnitt kann
beispielsweise halbrund oder rechteckig sein. Die Anzahl der Nuten 40 ist
ebenso beliebig, sie kann vorteilhaft der Anzahl der Brennstoffkanäle 30 im
Anker 20 entsprechen, kann jedoch beispielsweise auch kleiner
sein, so kann z. B. nur in jeden zweiten Brennstoffkanal 30 eine
Nut 40 einmünden.
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Die
Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt und
für beliebige Bauformen
von Ankern 20 und Brennstoffeinspritzventilen 1 geeignet.
Insbesondere sind beliebige Kombinationen der verschiedenen Merkmale
möglich.