DE10361761A1

DE10361761A1 - Brennstoffeinspritzventil

Info

Publication number: DE10361761A1
Application number: DE2003161761
Authority: DE
Inventors: Ferdinand Reiter
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2003-12-29
Filing date: 2003-12-29
Publication date: 2005-07-28
Also published as: DE502004002949D1; EP1550804B1; EP1550804A1; JP2005195015A

Abstract

Ein Brennstoffeinspritzventil (1), insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum einer gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschine, umfaßt einen Anker (20), der mit einer Magnetspule (10) zusammenwirkt, und eine kraftschlüssig mit dem Anker (20) verbundene Ventilnadel (3), an der ein Ventilschließkörper (4) vorgesehen ist, der zusammen mit einer Ventilsitzfläche (6) einen Dichtsitz bildet. Die Ventilnadel (3) ist gestuft durch Tiefziehen herstellbar, und zwischen dem Anker (20) und einer Stufe (35) der gestuften Ventilnadel (3) ist eine Vorhubfeder (15) angeordnet.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Anspruchs 1.
Beispielsweise ist aus der DE 101 08 945 A1 ein Brennstoffeinspritzventil insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine bekannt. Das Brennstoffeinspritzventil umfaßt einen Anker, der mit einer Magnetspule zusammenwirkt, und eine kraftschlüssig mit dem Anker verbundene Ventilnadel, an der ein Ventilschließkörper vorgesehen ist, der zusammen mit einer Ventilsitzfläche einen Dichtsitz bildet. Die Ventilnadel weist an einem zuströmseitigen Ende einen mit der Ventilnadel einstückig ausgebildeten kragenförmigen Ankeranschlag auf, an dem der Anker anschlägt, wobei ein Mitnehmerflansch den Anker so durchgreift, daß der Mitnehmerflansch in das zuströmseitige Ende der Ventilnadel einschiebbar und mit diesem verbindbar ist.
Nachteilig an dem aus der DE 101 08 945 A1 bekannten Brennstoffeinspritzventil ist insbesondere der Fertigungsaufwand durch die zahlreichen Einzelteile und die dadurch benötigte Anzahl von Schweißnähten zum Verbinden der einzelnen Bauteile bei der Vormontage. Zudem ist die Ventilnadel lose im Anker drehbar, wodurch sich bedingt durch die Fertigungstoleranzen der Bauteile Hubänderungen und somit Änderungen der eingespritzten Brennstoffmenge ergeben.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Ventilnadel in einfacher Weise durch Tiefziehen gestuft herstellbar ist, so daß sich an einer Stufe der Ventilnadel ohne weitere Mitnehmerflansche eine die Öffnungsdynamik positiv beeinflussende Vorhubfeder angeordnet werden kann.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Hauptanspruch angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.
Weiterhin ist von Vorteil, daß die Vorhubfeder als Spiral-, Teller- oder Wellringfeder in einfacher Weise herstellbar ist.
Vorteilhafterweise kann das aus Anker, Vorhubfeder, Ventilnadel und Ankeranschlag bestehende Gesamtbauteil mit maximal einer Schweißnaht vormontiert werden.
Von Vorteil ist weiterhin, daß die Ventilnadel eine Verdrehfixierung aufweist, welche Hubänderungen entgegenwirkt. Dabei greift eine Auswölbung der Ventilnadel in einfacher Weise in eine Einbuchtung des Ankers ein.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 einen schematischen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils,
2 zwei verschiedene Ausführungsvarianten der Ventilnadel eines erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils in einer vergrößerten Schnittansicht, und
3 einen schematischen Querschnitt durch die Ventilnadel eines erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Ein Brennstoffeinspritzventil 1 ist in der Form eines Brennstoffeinspritzventils 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, 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 vorzugsweise mittels Schweißen mit einem Außenpol 9 einer Magnetspule 10 verbunden. 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 einen Spalt 26 voneinander getrennt und stützen sich auf einem Verbindungsbauteil 29 ab. 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.
Die Ventilnadel 3 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel dünnwandig hohlzylindrisch ausgeführt und weist eine zentrale Ausnehmung 8 auf. Zur Brennstoffleitung zum Dichtsitz dienen Durchströmöffnungen 14, die in der Wandung der Ventilnadel 3 eingebracht sind. Die Ventilnadel 3 weist einen kragenförmigen Ankeranschlag 32 auf, der mit der Ventilnadel 3 vorzugsweise verschweißt ist. Auf dem Ankeranschlag 32 stützt sich ein Anker 20 ab. Dieser steht über eine Schulter 21 kraftschlüssig mit der Ventilnadel 3 in Verbindung. Die Schulter 21 ist dabei ebenfalls rohrförmig und mit dem Anker 20 einstückig ausgebildet. Zwischen der Schulter 21 des Ankers 20 und einer Stufe 35 der Ventilnadel 3 ist eine Vorhubfeder 15 angeordnet, welche einen Ankerfreiweg definiert. Die Ventilnadel 3 ist dabei, wie weiter unten noch näher erläutert, durch Tiefziehen herstellbar und mehrfach gestuft ausgebildet.
In der Ventilnadel 3 stützt sich eine Rückstellfeder 23 ab, welche in der vorliegenden Bauform des Brennstoffeinspritzventils 1 durch eine Hülse 24 auf Vorspannung gebracht wird. Die Rückstellfeder 23 beaufschlagt die Ventilnadel 3 so, daß in unbestromtem Zustand der Magnetspule 10 der Ventilschließkörper 4 in dichtender Anlage an der Ventilsitzfläche 6 gehalten wird.
Der Brennstoff, welcher über eine zentrale Brennstoffzufuhr 16 zugeführt und durch ein Filterelement 25 gefiltert wird, wird durch eine zentrale Ausnehmung 22 des Brennstoffeinspritzventils 1, die Ausnehmung 8 der Ventilnadel 3 sowie über die Durchströmöffnungen 14 zur Abspritzöffnung 7 geleitet. Das Brennstoffeinspritzventil 1 ist durch eine Dichtung 28 gegen eine nicht weiter dargestellte Verteilerleitung abgedichtet.
Im Ruhezustand des Brennstoffeinspritzventils 1 wird die Ventilnadel 3 von der Rückstellfeder 23 entgegen ihrer Hubrichtung so beaufschlagt, daß der Ventilschließkörper 4 am Ventilsitz 6 in dichtender Anlage gehalten wird. Der Anker 20 liegt beaufschlagt von der Vorhubfeder 15 auf dem Ankeranschlag 32 auf. Bei Erregung der Magnetspule 10 baut diese ein Magnetfeld auf, welches den Anker 20 entgegen der Federkraft der Vorhubfeder 15 sowie der Rückstellfeder 23 in Hubrichtung bewegt. Der Hub des Ankers 20 ist dabei in einen Vorhub, der zum Schließen eines Vorhubspalts 30 dient, und einen Öffnungshub aufgeteilt. Der Öffnungshub und der Vorhub ergeben gemeinsam den Gesamthub, der durch einen in der Ruhestellung zwischen dem Innenpol 12 und dem Anker 20 befindlichen Arbeitsspalt 27 vorgegeben ist.
Nach Durchlaufen des Vorhubs entgegen der Kraft der Vorhubfeder 15 nimmt der Anker 20 die Ventilnadel 3 in Hubrichtung mit. Der mit der Ventilnadel 3 in Wirkverbindung stehende Ventilschließkörper 4 hebt von der Ventilsitzfläche 6 ab, wodurch der über die Ausnehmung 8 in der Ventilnadel 3 sowie durch die Durchströmöffnungen 14 zur Abspritzöffnung 7 geführte Brennstoff abgespritzt wird.
Wird der Spulenstrom abgeschaltet, fällt der Anker 20 nach genügendem Abbau des Magnetfeldes durch den Druck der Rückstellfeder 23 auf die Ventilnadel 3 vom Innenpol 13 ab, wodurch sich diese entgegen der Hubrichtung bewegt. Dadurch setzt der Ventilschließkörper 4 auf der Ventilsitzfläche 6 auf, und das Brennstoffeinspritzventil 1 wird geschlossen. Der Anker 20 setzt auf dem Ankeranschlag 32 auf.
Eine derartig ausgebildete Ventilnadel 3 hat mehrere Vorteile. Zum einen sind weniger Bauteile und dadurch weniger Schweißnähte zum Verbinden der Bauteile erforderlich, zum anderen ist das Herstellungsverfahren des Tiefziehens für die Ventilnadel 3 als solches kostengünstig.
Zusätzlich zur Verbesserung der Öffnungsdynamik bewirkt die Vorhubfeder 15 einen Dämpfungseffekt gegen Preller des Ankers 20 am Ankeranschlag 32 beim Schließen des Brennstoffeinspritzventils 1. Setzt nämlich der Anker 20 auf dem Ankeranschlag 32 auf, kann es zu einem erneuten, kurzzeitigen Abheben des Ankers 20 vom Ankeranschlag 32 kommen. Die Vorhubfeder 15 bremst die dabei entstehende Bewegung des Ankers 20 in Hubrichtung ab, so daß die Ventilnadel 3 unbeeinflußt von der Bewegung des Ankers 20 bleibt und keine unerwünschten, kurzzeitigen Öffnungsvorgänge des Brennstoffeinspritzventils 1 auftreten.
Der Ankeranschlag 32 kann ebenfalls durch Tiefziehen hergestellt werden und beispielsweise völlig ohne Schweißen durch Preßpassung an der Ventilnadel 3 fixiert werden. Zur Herstellung des aus Ventilnadel 3, Vorhubfeder 15, Anker 20 und Ankeranschlag 32 bestehenden Gesamtbauteils ist somit maximal eine Schweißnaht 34 nötig, während bei Brennstoffeinspritzventilen 1 gemäß dem Stand der Technik mindestens sechs einzelne Bauteile über mindestens drei Schweißnähte verbunden werden müssen.
In 2 sind zwei verschiedene Varianten für ein erfindungsgemäß ausgestaltetes Brennstoffeinspritzventil 1 mit einer entsprechend ausgeführten Ventilnadel 3 ausschnittsweise im Bereich der Ventilnadel 3 und des Ankers 20 dargestellt. Links in 2 ist dabei das bereits oben beschriebene Ausführungsbeispiel dargestellt, bei welchem die Vorhubfeder 15 in Form einer Schraubenfeder 15 ausgeführt ist. Die Vorhubfeder 15 ist dabei vorzugsweise aus Flachdraht gefertigt, damit sich der Vorhub nicht verändert. Die Federkonstante der Vorhubfeder 15 ist dabei wesentlich kleiner als diejenige der Rückstellfeder 23.
Alternativ kann auch, wie in 2 rechts dargestellt, als Vorhubfeder 15 eine Flachfeder wie z.B. ein offener oder geschlossener Wellring oder eine Tellerfeder verwendet werden. Dies hat den Vorteil geringerer Baulänge.
Weiterhin weist die Ventilnadel 3 eine Verdrehfixierung auf, welche in Form einer Auswölbung 31 der Ventilnadel 3 ausgeführt ist. In 3 ist ein schematischer Schnitt durch die Ventilnadel 3 im Bereich der Auswölbung 31 schematisiert dargestellt. Der Anker 20 weist eine entsprechende Einbuchtung 33 auf, in welche die Auswölbung 21 der Ventilnadel 3 formschlüssig eingreift. In der Folge kann sich die Ventilnadel 3 nicht mehr relativ zum Anker 20 verdrehen, wodurch der eingestellte Hub konstant bleibt. Funktionsänderungen des Brennstoffeinspritzventils 1 sind somit ausgeschlossen, das Dauerlaufverhalten wird positiv beeinflußt.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt und auch für andere Formen von Ankern 20, beispielsweise für Tauch- und Flachanker, sowie beliebige Bauweisen von Brennstoffeinspritzventilen 1 anwendbar.

Claims

Brennstoffeinspritzventil (1), insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum einer gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschine, mit einem Anker (20), der mit einer Magnetspule (10) zusammenwirkt, und einer mit dem Anker (20) kraftschlüssig verbundenen Ventilnadel (3), an der ein Ventilschließkörper (4) vorgesehen ist, der zusammen mit einer Ventilsitzfläche (6) einen Dichtsitz bildet, und einem Ankeranschlag (32), welcher mit der Ventilnadel (3) kraft- und formschlüssig verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilnadel (3) gestuft durch Tiefziehen hergestellt ist, und daß zwischen dem Anker (20) und einer Stufe (35) der gestuften Ventilnadel (3) eine Vorhubfeder (15) angeordnet ist.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Vorhubfeder (15) an einer Schulter (21) des Ankers (20) abstützt.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorhubfeder (15) als Spiralfeder (15) ausgebildet ist.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorhubfeder (15) als offenes oder geschlossener Wellring (15) oder als Tellerfeder (15) ausgebildet ist.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ankeranschlag (32) durch Tiefziehen herstellbar ist.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ankeranschlag (32) auf die Ventilnadel (3) aufgepreßt ist.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ankeranschlag (32) über eine Schweißnaht (34) mit der Ventilnadel (3) verbunden ist.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilnadel (3) eine Verdrchfixierung aufweist, bei welcher eine Auswölbung (31) der Ventilnadel (3) mit einer Einbuchtung (33) des Ankers (20) in Formschluß steht.