DE10108195A1 - Brennstoffeinspritzventil - Google Patents
BrennstoffeinspritzventilInfo
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Abstract
Ein Brennstoffeinspritzventil (1) zum direkten Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum einer gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschine umfaßt ein aus einem Düsenkörper (2) gebildetes Ventilgehäuse sowie einen Dichtring (34), der das Brennstoffeinspritzventil (1) gegen einen Zylinderkopf (35) der Brennkraftmaschine abdichtet. Der Dichtring (34) ist im montierten Zustand so von einem radialen Fortsatz (40) einer zulaufseitig des Dichtrings (34) angeordneten Stempelhülse (36) beaufschlagt, daß die axiale Ausdehnung des Dichtrings (34) zugunsten der radialen Ausdehnung des Dichtrings (34) gegenüber dem unverspannten Zustand des Dichtrings (34) verringert ist.
Description
Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil
nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Aus der DE 196 00 403 A1 ist beispielsweise ein
elektromagnetisches Brennstoffeinspritzventil und eine dafür
geeignete Befestigungsstruktur bekannt, mit denen für eine
Brennkraftmaschine mit einem Zylinder-Einspritzsystem die
Anforderungen an die Abdichtwirkung, die thermische
Resistenz und die Druckresistenz erfüllt werden. Besondere
Sorgfalt wird dabei auf die Abdichtung des Bereichs in
unmittelbarer Nachbarschaft zum Zylinder gerichtet, in dem
das elektromagnetische Brennstoffeinspritzventil befestigt
ist, wie auch auf einen davon weiter entfernten Bereich.
Daraus resultiert, daß erfindungsgemäß ein erster
Dichtabschnitt mit einem ersten Dichtungsring, der als
gewellter Unterlegring ausgeführt ist, an einer Stelle nahe
am Zylinder und zwischen dem Brennstoffeinspritzventil und
dem Zylinderkopf liegt. Ferner ist ein zweiter
Dichtabschnitt mit einem zweiten Dichtungsring, der
ebenfalls als gewellter Unterlegring ausgeführt ist, an
einer Stelle positioniert, die weiter vom Zylinder entfernt
ist als der erste Dichtabschnitt.
Nachteilig an dem aus der DE 196 00 403 A1 bekannten
Brennstoffeinspritzventil sind einerseits der
Fertigungsaufwand sowie die bedingt durch veredelte
Materialien, wie z. B. silberplattiertes INCONEL, hohen
Produktionskosten für die Dichtringe.
Andererseits ist mit einer hohen Dichtwirkung auch immer ein
hoher Montageaufwand verbunden, der große maschinelle Kräfte
bei der Montage erfordert und Beschädigungen der Bauteile
zur Folge haben kann.
Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den
kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat
demgegenüber den Vorteil, daß der Dichtring durch eine
Stempelhülse so in eine Aufnahmebohrung des Zylinderkopfes
der Brennkraftmaschine einpreßbar ist, daß seine axiale
Ausdehnung zugunsten seines radialen Durchmessers so
reduzierbar ist, daß eine zuverlässige Dichtwirkung erzielt
wird.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind
vorteilhafte Weiterbildungen des im Hauptanspruch
angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.
Von Vorteil ist insbesondere, daß die Stempelhülse in
einfacher Art herstellbar und zwischen dem Dichtring und
einem Gehäuseabschlußteil des Brennstoffeinspritzventils
anzuordnen ist.
Die Verwendung einer Beilagscheibe abströmseitig des
Dichtrings ist besonders vorteilhaft, da durch diese
Maßnahme ein zerstörerischer Kontakt zwischen dem Dichtring
und den im Brennraum vorhandenen Gemischen weitgehend
unterbunden werden kann.
Die Ausbildung eines Spaltes zwischen dem Düsenkörper und
der Wandung der Aufnahmebohrung im Zylinderkopf ermöglicht
vorteilhafterweise eine druckunterstützte Dichtwirkung
während des Betriebs des Brennstoffeinspritzventils.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden
Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch ein erstes
Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Brennstoffeinspritzventils in einer Gesamtansicht,
Fig. 2A-B einen schematischen Ausschnitt im Bereich II in
Fig. 1 aus dem ersten Ausführungsbeispiel des
erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils, und
Fig. 3A-B einen schematischen Ausschnitt im gleichen Bereich
wie Fig. 2A und 2B aus einem zweiten
Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß
ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils.
Ein Brennstoffeinspritzventil 1 ist in der Form eines
Brennstoffeinspritzventils für Brennstoffeinspritzanlagen
von gemischverdichtenden, fremdgezündeten
Brennkraftmaschinen ausgeführt. Das
Brennstoffeinspritzventil 1 eignet sich 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 durch eine Dichtung 8 gegen einen
Außenpol 9 einer Magnetspule 10 sowie durch einen Dichtring
34 gegen einen Zylinderkopf 35 der Brennkraftmaschine
abgedichtet. Der Dichtring 34 besteht vorzugsweise aus
Teflon, um eine zuverlässige Dichtwirkung zu erzielen. Der
Dichtring 34 wird erfindungsgemäß bei der Montage durch eine
Stempelhülse 36 an einer Schulter 37 einer Aufnahmebohrung
38 des Zylinderkopfes 35 in Anlage gebracht, wie in Fig. 1
dargestellt. Die Stempelhülse 36 stützt sich dabei
zulaufseitig beispielsweise an einem Gehäuseabschlußteil 45
ab.
Das Brennstoffeinspritzventil 1 hat zu dem in Fig. 1
dargestellten Zeitpunkt noch nicht seine endgültige
Montageposition eingenommen, so daß der Zylinderkopf 35 und
der Ventilsitzkörper 5 des Brennstoffeinspritzventils 1 noch
nicht bündig abschließen. Sobald das
Brennstoffeinspritzventil 1 weiter in die Aufnahmebohrung 38
eingepreßt wird, stellt sich durch Verpressung des
Dichtrings 34 die gewünschte Dichtwirkung ein. Eine
detaillierte Darstellung des Dichtrings 34 sowie seiner
Funktionsweise ist der Beschreibung der Fig. 2A und 2B zu
entnehmen.
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 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 ein
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.
Abströmseitig des Ankers 20 ist ein zweiter Flansch 31
angeordnet, der als unterer Ankeranschlag dient. Er ist über
eine Schweißnaht 33 kraftschlüssig mit der Ventilnadel 3
verbunden. Zwischen dem Anker 20 und dem zweiten Flansch 31
ist ein elastischer Zwischenring 32 zur Dämpfung von
Ankerprellern beim Schließen des Brennstoffeinspritzventils
1 angeordnet.
In der Ventilnadelführung 14, im Anker 20 und am
Ventilsitzkörper 5 verlaufen Brennstoffkanäle 30a bis 30c,
die den Brennstoff, welcher über eine zentrale
Brennstoffzufuhr 16 zugeführt und durch ein Filterelement 25
gefiltert wird, zur Abspritzöffnung 7 leiten. Das
Brennstoffeinspritzventil 1 ist durch eine Dichtung 28 gegen
eine nicht weiter dargestellte Verteilerleitung abgedichtet.
Im Ruhezustand des Brennstoffeinspritzventils 1 wird der
erste Flansch 21 an der Ventilnadel 3 von der Rückstellfeder
23 entgegen seiner Hubrichtung so beaufschlagt, daß der
Ventilschließkörper 4 am Ventilsitz 6 in dichtender Anlage
gehalten wird. Der Anker 20 liegt auf dem Zwischenring 32
auf, der sich auf dem zweiten Flansch 31 abstützt. Bei
Erregung der Magnetspule 10 baut diese ein Magnetfeld auf,
welches den Anker 20 entgegen der Federkraft der
Rückstellfeder 23 in Hubrichtung bewegt. Dabei nimmt der
Anker 20 den ersten 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, wodurch der über die Brennstoffkanäle 30a bis 30c 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 den ersten Flansch 21 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. Der Anker 20 setzt auf dem durch den
zweiten Flansch 31 gebildeten Ankeranschlag auf.
Fig. 2A und 2B zeigen in einer auszugsweisen
Schnittdarstellung jeweils den in Fig. 1 mit II bezeichneten
Ausschnitt aus dem erfindungsgemäß ausgestalteten
Brennstoffeinspritzventil 1 in verschiedenen
Montagezuständen. Übereinstimmende Bauteile sind in allen
Figuren mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen.
Wie bereits in der Beschreibung zu Fig. 1 erwähnt, ist der
Dichtring 34 in seiner radialen Ausdehnung so ausgelegt, daß
er mit dem Brennstoffeinspritzventil 1 ohne Kraftaufwand in
die Aufnahmebohrung 38 des Zylinderkopfes 35 einschiebbar
ist. Sobald der Dichtring 34 in Anlage an der Schulter 37
der Aufnahmebohrung 38 anliegt, kann keine weitere axiale
Verschiebung des Dichtrings 34 mehr stattfinden. Da jedoch
das Brennstoffeinspritzventil 1 noch nicht weit genug in die
Aufnahmebohrung 38 des Zylinderkopfes 35 eingepreßt ist, um
z. B. bündig mit dem Zylinderkopf 35 abzuschließen, muß die
weitere Montage unter erhöhtem Kraftaufwand unter einer
Reduzierung der axialen Ausdehnung des Dichtrings 34
erfolgen. Dies wird durch einen radialen, beispielsweise
rechtwinklig abgeknickten, scheibenförmig ausgebildeten
Fortsatz 40 der Stempelhülse 36, der zuströmseitig auf dem
Dichtring 34 aufliegt, erzielt. Durch die so aufgewendete
Krafteinwirkung bei der Montage wird der Dichtring 34 in
axialer Richtung immer flacher, während er sich in radialer
Richtung ausweitet. In der Folge wird der Dichtring 34 so
verformt, daß er an einer Wandung 39 der Aufnahmebohrung 38
anliegt. Die Dichtwirkung des erfindungsgemäß ausgestalteten
Dichtrings 34 ist somit durch radiale Verpressung
zuverlässig möglich. Dieser Vorgang wird so lange
durchgeführt, bis das Brennstoffeinspritzventil 1 z. B.
bündig mit dem Zylinderkopf 35 abschließt. Abschließend wird
das Brennstoffeinspritzventil 1 im Zylinderkopf 35 mittels
geeigneter Maßnahmen fixiert, so daß der Dichtring 34 in der
verpreßten Form erhalten wird. Der Einpreßweg des
Brennstoffeinspritzventils 1, der einen erhöhten
Kraftaufwand erfordert, ist gegenüber herkömmlichen
Dichtringen 34 stark reduziert.
Da der Brennraumdruck brennraumseitig des Dichtrings 34
größer als der Umgebungsdruck brennraumabgewandt des
Dichtrings 34 ist, wird der Dichtring 34 über einen Spalt 41
zwischen dem Düsenkörper 2 und dem Zylinderkopf 35 mit
Brennraumdruck beaufschlagt, so daß die Dichtwirkung während
des Betriebes des Brennstoffeinspritzventils 1 verstärkt
wird.
Fig. 3A und 3B zeigen einen schematischen Ausschnitt im
gleichen Bereich wie Fig. 2A und 2B aus einem zweiten
Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgestalteten
Brennstoffeinspritzventils 1. Auf eine wiederholende
Beschreibung bereits beschriebener Bauteile wird dabei
verzichtet.
Um eine gleichmäßigere Belastung des Dichtrings 34 zu
erreichen sowie um zu verhindern, daß der Dichtring 34 in
den Spalt 41 gedrückt wird, kann zur Unterstützung auch, wie
in den Fig. 3A und 3B dargestellt, eine Beilagscheibe 42
abströmseitig des Dichtrings 34 angeordnet sein. Weiterhin
kann durch die Beilagscheibe 42 ein direkter Kontakt des
Dichtrings 34 mit den im Brennraum vorhandenen Gemischen,
die eine korrosive Wirkung auf den Dichtring 34 ausüben
können, vermieden werden.
Zusätzlich kann der Dichtring 34 auch teilweise in eine
nutförmige Ausnehmung 43 des Düsenkörpers 2 eingelegt sein,
um die radiale Verpreßbarkeit zu erhöhen. Wird dann, wie im
vorherigen Ausführungsbeispiel erläutert, das
Brennstoffeinspritzventil 1 mit dem daran angebrachten
Dichtring 34 montiert, erfolgt wiederum eine radiale
Verpressung des Dichtrings 34 durch den Fortsatz 40 der
Stempelhülse 36, dieses Mal unterstützt durch die Ausnehmung
43 des Düsenkörpers 2 und die abströmseitig angeordnete
Beilagscheibe 42.
Auch in diesem Fall wird die Dichtwirkung des Dichtrings 34
durch den Brennraumdruck über den Spalt 41 zwischen dem
Zylinderkopf 35 und dem Düsenkörper 2 verstärkt. Bedingt
durch einen nach der Verpressung in der Ausnehmung 43
entstandenen Ringspalt 44 wird dieser Effekt noch zusätzlich
verstärkt.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten
Ausführungsbeispiele beschränkt und auch für andere Formen
von Dichtringen 34 sowie für beliebige Bauweisen von
Brennstoffeinspritzventilen 1, beispielsweise für
Brennstoffeinspritzventile 1 mit Anbindung an ein Saugrohr
oder ein Common-Rail-System, anwendbar.
Claims (7)
1. Brennstoffeinspritzventil (1) zum direkten Einspritzen
von Brennstoff, insbesondere in den Brennraum einer
gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschine,
mit einem aus einem Düsenkörper (2) gebildeten Ventilgehäuse
und einem Dichtring (34), der das Brennstoffeinspritzventil
(1) gegen einen Zylinderkopf (35) der Brennkraftmaschine
abdichtet,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Dichtring (34) in einem Endzustand der Montage so
von einem radialen Fortsatz (40) einer zulaufseitig des
Dichtrings (34) angeordneten Stempelhülse (36) beaufschlagt
ist, daß die axiale Ausdehnung des Dichtrings (34) zugunsten
der radialen Ausdehnung des Dichtrings (34) gegenüber dem
unverspannten Zustand des Dichtrings (34) verringert ist.
2. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich der Dichtring (34) an einer Schulter (37) einer
Aufnahmebohrung (38) des Zylinderkopfes (35) abstützt.
3. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die radiale Ausdehnung des Dichtrings (34) vor der
Montage kleiner ist als die zwischen dem Düsenkörper (2) und
dem Zylinderkopf (35) ausgebildete Aufnahmebohrung (38).
4. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis
3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Stempelhülse (36) rohrförmig ausgebildet ist und auf
den Düsenkörper (2) aufgeschoben ist.
5. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich die Stempelhülse (36) an einem Gehäuseabschlußteil
(45) des Brennstoffeinspritzventils (1) abstützt.
6. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen der Schulter (37) der Aufnahmebohrung (38) und
dem Dichtring (34) eine Beilagscheibe (42) angeordnet ist.
7. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis
6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Dichtring (34) teilweise in einer äußeren Ausnehmung
(43) des Düsenkörpers (2) angeordnet ist.
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