DE10065528A1 - Brennstoffeinspritzventil - Google Patents
BrennstoffeinspritzventilInfo
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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 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) durchgreift den Anker (20) und eine an dem Anker (20) ausgebildete Verlängerung (15) so, daß in eine Bohrung (34) in der Verlängerung (15) des Ankers (20), die axial und radial deckungsgleich mit einer Bohrung (35) in der Ventilnadel (3) ausgerichtet ist, ein Bolzen (32) so einschiebbar ist, daß zwischen dem Anker (20) und der Ventilnadel (3) ein axialer Vorhubspalt (30) entsteht.
Description
Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil
nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Brennstoffeinspritzventile, welche vorzugsweise zum direkten
Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum einer
Brennkraftmaschine geeignet sind, können einen Ankerfreiweg
oder Vorhub aufweisen, um die dynamischen
Schalteigenschaften des Brennstoffeinspritzventils zu
verbessern. Die Bauteile, die dafür benötigt werden, werden
zumeist durch eine Vormontage und eine nachfolgende
Verschweißung in kraftschlüssige Verbindung beispielsweise
mit der Ventilnadel gebracht. Solche
Brennstoffeinspritzventile sind beispielsweise aus der
DE 198 49 210 A1 oder der US 5,299,776 bekannt.
Nachteilig an diesem Verfahren ist insbesondere, daß zum
einen durch das Aufschieben beispielsweise einer Hülse auf
die Ventilnadel Abspannungen und damit Beschädigungen sowohl
an der Ventilnadel als auch an der Hülse, verbunden mit
Verunreinigungen des Ventilinnenraums, auftreten können. Zum
anderen entstehen beim Verschweißen der einzelnen Bauteile
Spannungen, die von verschiedenen Faktoren, wie z. B. der
Materialdicke der Bauteile, der verwendeten Materialien oder
der Schweißparameter, abhängen. Die Folge sind starke
Streuungen beim Ankerfreiweg bzw. in der Höhe des
Vorhubspalts. Beide Faktoren können später zu Fehlfunktionen
beim Betrieb des Brennstoffeinspritzventils führen.
Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den
kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat
demgegenüber den Vorteil, daß ein Vorhub des Ankers mittels
eines in Bohrungen der Ventilnadel und des Ankers
einschiebbaren Bolzens mit geringem Aufwand sehr genau
einstellbar ist.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind
vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im
Hauptanspruch angegebenen Brennstoffeinspritzventils
möglich.
Von Vorteil ist insbesondere, daß die Ventilnadel in einer
Ausnehmung sowohl eine Vorhubfeder als auch eine
Einstellhülse für die Vorhubfeder enthält, wodurch eine sehr
platzsparende Ankerfreiwegskonstruktion möglich ist.
Vorteilhafterweise ist dabei die Vorhubfeder so zwischen dem
Bolzen und der Einstellhülse angeordnet, daß der
Ankerfreiweg unabhängig von der Vorspannung der Vorhubfeder
ist.
Von Vorteil ist auch die Möglichkeit, den gehärteten Bolzen
so in die Bohrungen einzubringen, daß diese durch den Bolzen
kalibriert werden und der Vorhub über einen beliebig
wählbaren Absatz des Bolzens einstellbar ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden
Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch ein
Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß
ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils, und
Fig. 2 einen schematischen Ausschnitt im Bereich II in
Fig. 1 aus dem erfindungsgemäß ausgestalteten
Brennstoffeinspritzventil.
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 in Wirkverbindung mit einem
Ventilschließkörper 4, 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
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 durchgreift einen mit
der Magnetspule 10 zusammenwirkenden Anker 20 durch eine
Ausnehmung 33, wobei der Anker 20 abströmseitig des
Innenpols 13 angeordnet ist.
Auf dem Anker 20 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 den Anker 20 über die unten beschriebene
Ankerfreiwegkonstruktion so, daß der Ventilschließkörper 4
in dichtender Anlage an der Ventilsitzfläche 6 gehalten
wird.
Der Anker 20 weist eine abströmseitige, hülsenförmige
Verlängerung 15 auf, welche ebenfalls von der Ventilnadel 3
durchgriffen wird. Die Verlängerung 15 und die Ventilnadel 3
weisen abströmseitig des Ankers 20 eine durchgehende,
radiale Bohrung 34, 35 auf, in die ein Bolzen 32 radial
einschiebbar ist.
Der Brennstoff, welcher über eine zentrale Brennstoffzufuhr
16 zugeführt und durch ein Filterelement 25 gefiltert wird,
wird durch einen Brennstoffkanal 31, 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.
Zwischen einer in die Ausnehmung 8 der Ventilnadel 3
einschiebbaren Einstellhülse 21 und dem Bolzen 32 ist in der
Ausnehmung 8 eine Vorhubfeder 22 angeordnet, die den Anker
20 über den Bolzen 32 so beaufschlagt, daß der Anker 20 im
Ruhezustand des Brennstoffeinspritzventils 1 in Anlage an
einer abströmseitigen Seite 36 der radialen Bohrung 35 der
Ventilnadel 3 gehalten wird. Die Bohrung 35 der Ventilnadel
3 weist dabei einen geringfügig größeren Durchmesser als die
Bohrung 34 der Verlängerung 15 des Ankers 20 auf. Die
Vorhubfeder 22 wird durch die Einstellhülse 21 auf eine
beliebig einstellbare Vorspannung gebracht. Die
Einstellhülse 21 kann dabei wahlweise mit dem zulaufseitigen
Ende der Ventilnadel 3 abschließen oder diese überragen, um
dadurch der Rückstellfeder 23 eine Führung zu bieten.
Bei Erregung der Magnetspule 10 baut diese ein Magnetfeld
auf, welches den Anker 20 entgegen der Federkraft der
Vorhubfeder 22 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. Die axiale Höhe
des Vorhubspalts 30 ist dabei durch den geringfügig größeren
Durchmesser der Bohrung 35 in der Ventilnadel 3 gegenüber
der Bohrung 34 in der Verlängerung 15 des Ankers 20
definiert. Nach dem Schließen des Vorhubspalts 30 liegt der
Anker 20 an einer zulaufseitigen Seite 37 der Bohrung 35 der
Ventilnadel 3 an.
Nach Durchlaufen des Vorhubs entgegen der Kraft der
Vorhubfeder 22 nimmt der Anker 20 über die Verlängerung 15
und den Bolzen 32, welcher die Ventilnadel 3 durchgreift,
diese 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 vom 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.
Zusätzlich zur Verbesserung der Öffnungsdynamik bewirkt die
Vorhubfeder 22 einen Dämpfungseffekt gegen Preller der
Ventilnadel 3 im Dichtsitz beim Schließen des
Brennstoffeinspritzventils 1. Setzt nämlich der
Ventilschließkörper 4 auf der Ventilsitzfläche 6 auf, kann
es zu einem erneuten, kurzzeitigen Abheben des
Ventilschließkörpers 4 vom Dichtsitz kommen. Die Vorhubfeder
22 bremst die dabei entstehende Bewegung der Ventilnadel 3
in Hubrichtung ab, da durch den in die Bohrung 35
eingeschobenen Bolzen 32 und den dadurch eingestellten
Ankerfreiweg sowie durch die Hemmung aufgrund der Masse des
Ankers 20 eine Dämpfung stattfindet.
Fig. 2 zeigt in einer auszugsweisen Schnittdarstellung den
in Fig. 1 mit II bezeichneten Ausschnitt aus dem
erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventil 1.
Übereinstimmende Bauteile sind dabei in allen Figuren mit
übereinstimmenden Bezugszeichen versehen.
In Fig. 2 ist der Unterschied zwischen den Durchmessern der
Bohrung 34 in der Verlängerung des Ankers 20 und in der
Ventilnadel 3 gut erkennbar. Wie bereits weiter oben
erwähnt, beträgt der Ankerfreiweg bzw. der Vorhub gerade die
Differenz zwischen den Durchmessern der Bohrung 34 der
Verlängerung 15 und der Bohrung 35 der Ventilnadel 3.
Die Fertigung der Bohrungen 34 und 35 erfolgt vorzugsweise
im vormontierten Zustand von Anker 20 und Ventilnadel 3,
damit keine radialen Versätze zwischen den Bohrungen 34 und
35 auftreten können. Anschließend kann dann die Bohrung 35
der Ventilnadel 3 in beliebigem Maße erweitert werden, um
den Vorhub einzustellen.
Alternativ zu dieser Möglichkeit kann auch der Bolzen 32
einen Absatz 38 tragen, dessen Größe den Vorhub bestimmt,
während die Bohrungen 34 und 35 den gleichen Durchmesser
aufweisen. In diesem Fall kann der Bolzen 32 dann speziell
in die Bohrungen 34 und 35 eingepreßt werden, was
vorzugsweise durch einen unterschiedlichen Härtegrad der
verwendeten Materialien unterstützt wird. Ist nämlich der
Bolzen 32 gehärtet und die Ventilnadel 3 und die
Verlängerung 15 im Vergleich dazu weich, also ungehärtet,
kann der Bolzen 32 in die Bohrungen 34 und 35 eingepreßt
werden, wodurch ein Formschluß erzielt wird. Durch den
erwähnten Absatz 38 werden die Bohrungen 34 und 35 auf den
Durchmesser des Bolzens 32 kalibriert, wodurch allein der
Absatz 38 des Bolzens 32 die Größe des Ankerfreiwegs
herstellt.
Ob nun die Bohrungen 34 und 35 unterschiedlich groß
ausgeführt werden oder der Bolzen 32 eingepreßt wird, der
Vorhub hängt jeweils nur von einem Fertigungsschritt ab, so
daß die Bohrungen 34, 35 oder der Bolzen 32 nicht von
weiteren Fertigungstoleranzen abhängen. Somit ist eine
äußerst präzise Einstellung des Vorhubs gewährleistet, der
insbesondere nicht von der Vorspannung der Vorhubfeder 22
bzw. der axialen Stellung der Einstellhülse 21 abhängt.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte
Ausführungsbeispiel beschränkt und auch für andere Formen
von Ankern 20, beispielsweise für Tauch- und Flachanker,
sowie beliebige Bauweisen von Brennstoffeinspritzventilen 1
anwendbar.
Claims (9)
1. 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) verbundenen
Ventilnadel (3), an der ein Ventilschließkörper (4)
vorgesehen ist, der zusammen mit einer Ventilsitzfläche (6)
einen Dichtsitz bildet,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ventilnadel (3) den Anker (20) und eine an dem Anker
(20) ausgebildete Verlängerung (15) durchgreift, wobei in
eine Bohrung (34) in der Verlängerung (15) des Ankers (20),
die deckungsgleich mit einer Bohrung (35) in der Ventilnadel
(3) ausgerichtet ist, ein Bolzen (32) so angeordnet ist, daß
zwischen dem Anker (20) und der Ventilnadel (3) ein axialer
Vorhubspalt (30) besteht.
2. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß in einer Ausnehmung (8) der Ventilnadel (3) eine
Vorhubfeder (22) angeordnet ist.
3. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich die Vorhubfeder (22) an dem Bolzen (32) abstützt.
4. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 2 oder
3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorhubfeder (22) durch eine Einstellhülse (21) auf
Vorspannung gebracht ist.
5. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einstellhülse (21) in die Ausnehmung (8) der
Ventilnadel (3) einschiebbar ist.
6. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis
5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verlängerung (15) einstückig mit dem Anker (20)
hergestellt ist.
7. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis
6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Bolzen (32) einen Absatz (38) aufweist.
8. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis
7,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Bolzen (32) aus einem gehärteten Material besteht.
9. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Bolzen (32) so in die Bohrungen (34, 35) einpreßbar
ist, daß der Vorhubspalt (30) durch den Absatz (38)
eingestellt ist.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8120 | Willingness to grant licences paragraph 23 | ||
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |