DE10052486A1

DE10052486A1 - Brennstoffeinspritzventil

Info

Publication number: DE10052486A1
Application number: DE2000152486
Authority: DE
Inventors: Norbert Keim
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2000-10-23
Filing date: 2000-10-23
Publication date: 2002-05-08
Also published as: JP2004512459A; CN1404551A; WO2002035083A1; EP1330602A1

Abstract

Ein Brennstoffeinspritzventil (1) für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen umfaßt einen Ventilsitzkörper (5), der eine Ventilsitzfläche (6) aufweist, die mit einem kugelförmigen oder teilkugelförmigen Ventilschließkörper (4) zu einem Dichtsitz zusammenwirkt, und eine hülsenförmige Ventilnadel (3), die mit dem Ventilschließkörper (4) an einer Verbindungslinie (43) verbunden ist und deren inneres Volumen (42) mit in dem Ventilschließkörper (4) ausgebildeten Drallkanälen (36) in Verbindung steht, welche stromaufwärts des Dichtsitzes mit einem Tangentialanteil zur Erzeugung eines Dralls ausmünden. Die Drallkanäle (36) sind als Schlitze (44) in den Ventilschließkörper (4) eingebracht. Die Verbindungslinie (43) des Ventilschließkörpers (4) mit der hülsenförmigen Ventilnadel (3) schneidet die Schlitze (44) so, daß eine Einlaßöffnung (36a) der Drallkanäle (36) innerhalb der hülsenförmigen Ventilnadel (3) und eine Auslaßöffnung (36b) der Drallkanäle (36) außerhalb der hülsenförmigen Ventilnadel (3) liegt.

Description

Stand der Technik

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

Brennstoffeinspritzventile, bei denen die Zuführung des Brennstoffes zu dem Dichtsitz im Inneren des Ventilschließkörpers erfolgt, sind z. B. aus der DE 40 18 256 A1 bekannt. Sie weisen einen Ventilschließkörper auf, der mit dem Anker des elektromagnetisch betätigten Einspritzventils verbunden ist und der durch eine Feder in dichtender Anlage mit einer Ventilsitzfläche gehalten wird, welche in einem Ventilsitzkörper angeordnet ist. Der Ventilschließkörper besitzt eine zentrale Ausnehmung, die mit einer Ausnehmung des Ankers in Verbindung steht. Bei geöffnetem Brennstoffeinspritzventil strömt der Brennstoff in die stromabwärts der zentralen Ausnehmung angeordneten Drallkanäle, die zur Erzeugung eines Dralls eine Tangentialkomponente aufweisen. Die stromabwärtige Seite der Drallkanäle mündet in eine Drallkammer aus, die sich stromaufwärts des Dichtsitzes befindet. Die Zumessung der abzuspritzenden Brennstoffmenge erfolgt über den Querschnitt der Drallkanäle, die als Bohrungen ausgeführt sind.

Aus der DE 36 24 477 A1 ist weiterhin ein Brennstoffeinspritzventil bekannt, bei dem die Strömungsführung in das Innere einer hohl ausgeführten Ventilnadel verlegt ist. Die Ventilnadel weist als zentrale Ausnehmung ein Sackloch auf, an dessen stromabwärtigem Ende die Drallkanäle angeordnet sind. Die Zumessung der abzuspritzenden Brennstoffmenge erfolgt dabei wiederum über den Querschnitt der Drallkanäle, die zur Erzeugung eines Dralls eine Tangentialkomponente aufweisen können. Der bei geöffnetem Brennstoffeinspritzventil aus den Drallkanälen austretende Brennstoff weist eine Umfangsgeschwindigkeit auf und wird auf einen Kegelmantel abgespritzt.

Nachteilig bei beiden angegebenen Brennstoffeinspritzventilen ist die Ausführung der Drallkanäle als Bohrungen, wodurch eine nachträgliche Korrektur bezüglich der Zumeßmenge Brennstoff nicht möglich ist. Zur Einhaltung exakt definierter Zumeßmengen ist daher ein präzises Einbringen der Bohrungen nötig, wodurch sich die Herstellkosten erhöhen. Als zusätzlicher Arbeitsschritt ist außerdem eine Überprüfung der Querschnittsfläche der Drallkanäle erforderlich, um sicherstellen zu können, daß die abzuspritzende Brennstoffmenge bei fertig montiertem Brennstoffeinspritzventil mit den Vorgabe übereinstimmt.

Weiterhin nachteilig bei dem aus der DE 36 24 477 A1 bekannten Brennstoffeinspritzventil ist die aufwendige Fertigung der Ventilnadel. Um ein präzises Einbringen des Sacklochs über fast die gesamte Länge der Ventilnadel sicherzustellen, sind hohe Anforderungen an das Werkzeug nötig. Die damit verbundenen Werkzeugmehrkosten erhöhen sich und die Fertigung des gesamten Brennstoffeinspritzventil verteuert sich.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil hat demgegenüber den Vorteil, daß die Drallkanäle als Schlitze in den Ventilschließkörper eingebracht sind. Dadurch kann auf die zusätzliche zentrale Zuführung des Brennstoffs im Inneren des Ventilschließkörpers verzichtet werden. Ferner ist nach dem Verschweißen der Ventilnadel mit dem Ventilschließkörper eine Korrektur der eingestellten Zumeßmenge an Brennstoff möglich. Der freie Strömungsquerschnitt kann durch plastisches Verformen der Schweißnaht variiert werden. Die dadurch bedingte geringere Ausschußquote senkt die Kosten in der Fertigung.

Weiterhin vorteilhaft ist, daß bei einer hohen Anzahl an Gleichteilen eine Variantenbildung des Brennstoffeinspritzventils leicht möglich ist. So kann zum Einstellen einer neuen Zumeßmenge bei identischen Bauteilen eine Verformung der Schweißnaht zur Erzeugung einer neuen Variante genutzt werden.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Teilschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils;

Fig. 2 einen schematischen Teilschnitt im Ausschnitt II der Fig. 1 durch das Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils und

Fig. 3 einen schematischen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Bevor anhand der Fig. 2 und 3 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1 näher beschrieben werden, soll zum besseren Verständnis der Erfindung zunächst anhand von Fig. 1 das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil 1 in einer Gesamtdarstellung bezüglich seiner wesentlichen Bauteile kurz erläutert werden.

Das Brennstoffeinspritzventil 1 ist in 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.

Das Brennstoffeinspritzventil 1 besteht aus einem Düsenkörper 2, in welchem eine Ventilnadel 3 angeordnet ist, die zumindest an ihrem stromabwärtigen Ende hohl ausgeführt ist. In die Wandung der in diesem Bereich hülsenförmigen Ventilnadel 3 ist zumindest eine Öffnung 39 eingebracht, so daß sich der Hohlraum der Ventilnadel 3 mit Brennstoff füllen kann. Am stromabwärtigen Ende ist die Ventilnadel 3 an einer Verbindungslinie 43 vorzugsweise durch eine Schweißnaht 41 mit einem kugelförmigen Ventilschließkörper 4 verbunden, welcher mit einer auf einem Ventilsitzkörper 5 angeordneten Ventilsitzfläche 6 zu einem Dichtsitz zusammenwirkt. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Brennstoffeinspritzventil 1 um ein elektromagnetisch betätigtes Brennstoffeinspritzventil 1, welches über eine Abspritzöffnung 7 verfügt. Der Düsenkörper 2 ist durch eine Dichtung 8 gegen ein äußeres Gehäuse 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 das Gehäuse 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 in einer scheibenförmig ausgeführten Ventilnadelführung 14 geführt, welche stromabwärts des Ankers 20 angeordnet ist. Zur Hubeinstellung dient eine der Ventilnadelführung 14 zugepaarte Einstellscheibe 15. Der Anker 20 steht mit der Ventilnadel 3 über einen Flansch 21 kraftschlüssig in Verbindung, z. B. über eine Schweißnaht. Auf dem Flansch 21 stützt sich eine Rückstellfeder 23 ab, welche bei der vorliegenden Bauform des Brennstoffeinspritzventils 1 an ihrem stromaufwärtigem Ende durch eine in den Innenpol 13 eingepreßte Hülse 24 auf Vorspannung gebracht wird.

In der Ventilnadelführung 14 und in dem Anker 20 verlaufen Brennstoffkanäle 30a, 30b. Der Brennstoff wird über eine zentrale Brennstoffzufuhr 16 zugeführt und durch ein Filterelement 25 gefiltert. Über die Öffnungen 39 wird der Brennstoff in das innere Volumen 42 der Ventilnadel 3 zu den Drallkanälen 36 geführt. Das Brennstoffeinspritzventil 1 ist durch eine Dichtung 28 gegen eine nicht dargestellte Verteilerleitung abgedichtet.

Bei nicht erregter Magnetspule 10 befindet sich das Brennstoffeinspritzventil 1 im Ruhezustand und der Anker 20 wird über den Flansch 21 an 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 und sich der Ventilschließkörper 4 in seiner stromabwärtig hubbegrenzenden Endposition befindet. Wird die Magnetspule 10 erregt, baut diese ein Magnetfeld auf, welches den Anker 20 entgegen der Federkraft der Rückstellfeder 23 in Hubrichtung bewegt. Der Anker 20 nimmt den Flansch 21, welcher mit der Ventilnadel 3 verschweißt ist, und damit die Ventilnadel 3 ebenfalls in Hubrichtung mit. Der mit der Ventilnadel 3 in Wirkverbindung stehende Ventilschließkörper 4 hebt von der Ventilsitzfläche 6 ab, und der Brennstoff durchströmt die Drallkanäle 36 in eine Drallkammer 37, von wo aus er zu der Abspritzöffnung 7 gelangt und auf einen Kegelmantel abgespritzt wird.

Wird der Spulenstrom abgeschaltet, fällt der Anker 20 nach genügendem Abbau des Magnetfeldes durch die Kraft der Rückstellfeder 23 auf den Flansch 21 von Innenpol 13 ab, wodurch sich die Ventilnadel 3 entgegen der Hubrichtung bewegt. Dadurch setzt der Ventilschließkörper 4 auf der Ventilsitzfläche 6 auf und das Brennstoffeinspritzventil 1 wird geschlossen.

Fig. 2 zeigt die drallerzeugende Baugruppe des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1. Die zumindest in ihrem stromabwärtigen Bereich hülsenförmig ausgeführte Ventilnadel 3 ist an der Verbindungslinie 43 mittels einer Schweißnaht 41 mit einem vorzugsweise kugelförmigen Ventilschließkörper 4 verschweißt. Der Ventilschließkörper 4 wird axial durch eine Ausnehmung 38, die in den Ventilsitzkörper 5 eingebracht ist, geführt.

Die Drallkanäle 36 werden z. B. durch eine Schleifscheibe als Schlitze 44 mit teilkreisförmiger Kontur, die zu der kugelförmigen Oberfläche des Ventilschließkörpers 4 hin offen sind, in den Ventilschließkörper 4 eingebracht. Die Verbindungslinie 43 der Ventilnadel 3 mit dem Ventilschließkörper 4 schneidet die eingebrachten schlitzförmigen Drallkanäle 36. Dadurch werden die Schlitze 44 in einen einmündenden Teil und einen ausmündenden Teil unterteilt. Die so gebildete Einlaßöffnung 36a ist im inneren Volumen 42 der hülsenförmigen Ventilnadel 3 angeordnet, die Auslaßöffnung 36b hingegen ist stromaufwärts des Dichtsitzes angeordnet und mündet vorzugsweise in eine Drallkammer 37. Die Ausmündung der Drallkanäle 36 weist eine Tangentialkomponente auf, die den Brennstoff mit einer Umfangsgeschwindigkeit beaufschlagt, der zu einer besseren Zerstäubung des abgespritzten Brennstoffs führt.

Der im inneren Volumen 42 des hülsenförmigen Teils der Ventilnadel 3 befindliche Brennstoff strömt bei geöffnetem Brennstoffeinspritzventil 1 durch die Einlaßöffnung 36a in den Drallkanal 36. Zur Zumessung des abzuspritzenden Brennstoffs dient ein limitierender Querschnitt an einer Drosselstelle, die der im Inneren der Drallkanäle 36 angeordnet ist. Der zu durchströmende Querschnitt ist eine näherungsweise rechteckige Fläche F = B.D, wobei B der Breite der eingebrachten Schlitze entspricht und D der mittlere Abstand des stromabwärtigen Endes der Ventilnadel 3 von dem Grund der eingebrachten Schlitze entspricht. Nach dem Durchströmen der Drosselstelle tritt der Brennstoff durch die Auslaßöffnung 6b aus dem Ventilschließkörper 3 aus, z. B. in eine Drallkammer 37, von wo aus er zu der Abspritzöffnung 7 gelangt.

Durch Veränderung der axialen Position der Ventilnadel 3 bezüglich des Ventilschließkörpers 4 kann so der Abstand D variiert werden, was zu einer Änderung der zu durchströmenden rechteckähnlichen Fläche F führt, und somit letztlich eine Änderung der abzuspritzenden Brennstoffmenge zur Folge hat. Zur Änderung der axialen Position der hülsenförmigen Ventilnadel 3 in Bezug auf den Ventilschließkörper 4 kann z. B. die Verbindung von Ventilschließkörper 4 und Ventilnadel 3 plastisch verformt werden. Dies kann auch im bereits fertig montierten Brennstoffeinspritzventil 1 erfolgen. Um bei einer plastischen Verformung der Verbindung das Risiko des Lösens von Ventilschließkörper 4 von der Ventilnadel 3 klein zu halten, kommt als Verbindungstechnik vorzugsweise ein materialschlüssiges Verfahren wie beispielsweise Schweißen zum Einsatz.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch die hülsenförmige Ventilnadel 3 und den Ventilschließkörper 4 eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels. Im Ausführungsbeispiel sind vier Drallkanäle 36 gleichmäßig in dem Ventilschließkörper 4 angeordnet und weisen identische Querschnitte auf. Zur Erzeugung spezieller Eigenschaften des ausgebildeten Dralls können sich die Drallkanäle 36 sowohl hinsichtlich der Lage bezüglich des Ventilschließkörpers als auch hinsichtlich des Querschnitts unterscheiden.

Bezugszeichenliste

1

Brennstoffeinspritzventil

2

Düsenkörper

3

Ventilnadel

4

Ventilschließkörper

5

Ventilsitzkörper

6

Ventilsitzfläche

7

Abspritzöffnung

8

Dichtung

9

Außenpol

10

magnetische Spule

11

Spulengehäuse

12

Spulenträger

13

Innenpol

14

Ventilnadelführung

15

Einstellscheibe

16

zentrale Brennstoffzufuhr

17

Steckkontakt

18

Kunststoffummantelung

19

elektrische Leitung

20

Anker

21

Flansch

22

Schweißnaht

23

Rückstellfeder

24

Hülse

25

Filterelement

26

Spalt

27

Arbeitsspalt

28

Dichtung

29

Verbindungsbauteil

30

a,

30

b Brennstoffkanal

31

zweiter Flansch

32

elastischer Zwischenring

33

Schweißnaht

34

zulaufseitige Ankerstirnseite

35

Mittelachse des Brennstoffeinspritzventils

36

Drallkanal

36

a Einlaßöffnung

36

b Auslaßöffnung

37

Drallkammer

38

Ausnehmung in dem Ventilsitzkörper

39

Öffnung

40

Ausnehmung des Ventilschließkörpers

41

Schweißnaht

42

inneres Volumen

43

Verbindungslinie

44

Schlitze

Claims

1. Brennstoffeinspritzventil (1) für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen mit einem Ventilsitzkörper (5), der eine Ventilsitzfläche (6) aufweist, die mit einem kugelförmigen oder teilkugelförmigen Ventilschließkörper (4) zu einem Dichtsitz zusammenwirkt und mit einer hülsenförmigen Ventilnadel (3), die mit dem Ventilschließkörper (4) an einer Verbindungslinie (43) verbunden ist und deren inneres Volumen (42) mit in dem Ventilschließkörper (4) ausgebildeten Drallkanälen (36) in Verbindung steht, welche stromaufwärts des Dichtsitzes ausmünden, wobei die Drallkanäle (36) zur Erzeugung eines Dralls eine Tangentialkomponente aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Drallkanäle (36) als Schlitze (44) in den Ventilschließkörper (4) eingebracht sind und die Verbindungslinie (43) des Ventilschließkörpers (4) mit der hülsenförmigen Ventilnadel (3) die Schlitze (44) so schneidet, daß eine Einlaßöffnung (36a) der Drallkanäle (36) innerhalb der hülsenförmigen Ventilnadel (3) und eine Auslaßöffnung (36b) der Drallkanäle (36) außerhalb der hülsenförmigen Ventilnadel (3) liegt.

2. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilnadel (3) mit dem Ventilschließkörper (4) verschweißt ist.

3. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zumeßmenge des abzuspritzenden Brennstoffs durch die kleinste Strömungsquerschnittsfläche auf dem Strömungsweg des Brennstoffs innerhalb der Drallkanäle (36) einstellbar ist.

4. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß das stromabwärtige Ende der Ventilnadel (3) ein Teil der Umfangslinie der kleinsten Strömungsquerschnittsfläche ist.

5. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zumeßmenge durch plastische Verformung der Schweißnaht (41) von Ventilnadel (3) und Ventilschließkörper (4) einstellbar ist.