DE10122941A1 - Kraftstoffeinspritzventil - Google Patents

Abstract

Bei einem Kraftstoffeinspritzventil (1) hat ein zylindrischer Ventilkörper (29) einen Ventilsitz (29a), der von dessen inneren Wand radial nach innen hineinragt, und eine zylindrische innere Nadelstützwand (29d). Eine Düsennadel (26) ist so an einem Anker (25) befestigt, dass sie sich zusammen mit dem Anker bewegt, während sie durch die zylindrische innere Nadelstützwand gleitbar gestützt ist. Die Düsennadel ist mit einem Ventilabschnitt (26c) versehen, der an dem Ventilsitz angeordnet wird, wenn eine Spule (31) entregt wird, und sie ist in ihrem Inneren mit einem Hohlraum (26f) versehen, in den Kraftstoff eingeführt wird. Eine Kraftstoffsammelbohrung (29f) ist zwischen einem inneren Umfang des zylindrischen Ventilkörpers und einem äußeren Umfang der Düsennadel vorgesehen. Bei dem vorstehend beschriebenen Aufbau ist die Düsennadel mit einer Öffnung (26b) versehen, durch die der Hohlraum mit der Kraftstoffsammelbohrung in Verbindung steht.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kraftstoffeinspritzventil für einen Verbrennungsmotor (nachfolgend als ein Motor bezeichnet).

Wie dies in der Fig. 6 gezeigt ist, hat ein herkömmliches Kraftstoffeinspritzventil 100 eine Düsennadel 101, die durch einen Gleitabschnitt 102 gleitbar und hin- und herbewegbar gestützt ist. Der Gleitabschnitt 102 ist mit einer Vielzahl Einschnitte versehen, die Kraftstoffkanäle ausbilden. Die Einschnitte des Gleitabschnittes 102 dienen auch als Gaskanäle, durch die sich durch Wärme in der Nähe von Einspritzlöchern erzeugtes Gas zu einer stromaufwärtigen Seite des Kraftstoffstroms bewegt. Ein an einem Ende der Düsennadel 101 an der Kraftstoffeinspritzseite ausgebildeter Kontaktabschnitt 103 kann an einen Ventilsitz 105a angeordnet werden, der in einem Ventilkörper 105 ausgebildet ist.

Ein Anker 111 ist mit der Düsennadel 101 an einer Position verbunden, die einem Stator 110 zugewandt ist, und er ist durch eine Feder 112 in einer Ventilschließrichtung vorgespannt. Da der Anker 111 und der Gleitabschnitt 102 durch den Ventilkörper 105 gleitbar und hin- und herbewegbar gestützt sind, kann die Düsennadel 101 eine genaue Hin- und Herbewegung entlang ihrer Mittelachse ausführen. Im allgemeinen sind der Stator 110 und der Anker 111 aus einem niederfesten Material geschaffen und z. B. mit Chrom beschichtet, um einen Dünnfilm daran auszubilden. Wenn eine Spule 115 erregt wird, wird der Anker 111 zu dem Stator 110 gegen die Vorspannkraft der Feder 112 angezogen. Demgemäß verläßt die Düsennadel 101 den Ventilsitz 105a, so dass Kraftstoff aus den Einspritzlöchern eingespritzt wird. Wenn die Spule 115 entregt wird, wird der Kontaktabschnitt 103 an den Ventilsitz 105a angeordnet, um den Kraftstoffeinspritzvorgang zu beenden.

Im Sinne eines geringeren Kraftstoffverbrauchs ist es wichtig, dass der Kraftstoff dem Motor bei einer passenden Zeitgebung während einer Periode zugeführt wird, in der eine Einlaßöffnung des Motors geöffnet ist. Das Kraftstoffeinspritzventil muss daher ein schnelles Ansprechverhalten haben, dass stark durch eine Masse eines bewegbaren Elements einschließlich der Düsennadel 101 beeinflusst ist.

Gemäß dem herkömmlichen Kraftstoffeinspritzventil 100 ist die Düsennadel 101 einstückig mit dem Gleitabschnitt 102 mit den Einschnitten vorgesehen, dessen maximaler äußerer Durchmesser größer ist als jener des Kontaktabschnitts 103, um die Kraftstoff- und die Gaskanäle zu schützen. Von der Düsenadel 101, dem Gleitabschnitt 102 und dem Anker 111, die das bewegbare Element bilden, beeinflusst demgemäß der Gleitabschnitt 102 in nachteiliger Weise das schnelle Ansprechverhalten des Kraftstoffeinspritzventils aufgrund dessen größerer Masse.

Des weiteren führt die Ausbildung des Chrom-Dünnfilms an den Abschnitten, an denen der Stator 110 und der Anker 111 miteinander in Kontakt gelangen, zu höheren Herstellungskosten des Kraftstoffeinspritzventils.

Es ist eine Ausgabe der Erfindung, ein Kraftstoffeinspritzventil vorzusehen, bei dem ein Gewicht einer Düsennadel relativ gering ist und eine Masse eines durch die Düsennadel und einen Anker gebildeten bewegbaren Elementes geringer ist, so dass ein schnelleres Ansprechverhalten des Einspritzventils gewährleistet ist.

Um die vorstehend genannte Aufgabe zu lösen, ist ein Einspritzventil mit einem Gehäuse, einem Stator, einem Anker und einer Spule zum Aufbringen einer elektromagnetischen Anziehungskraft auf den Anker vorgesehen, wobei ein mit zumindest einem Einspritzloch versehener zylindrischer Ventilkörper einen Ventilsitz, der von seiner inneren Wand radial nach innen hineinragt und bezüglich des Einspritzlochs zur Seite des Stators angeordnet ist, und eine zylindrischer innere Stützwand hat, die bezüglich des Ventilsitzes zur Seite des Stators angeordnet ist. Eine Düsennadel ist so an dem Anker befestigt, dass sie sich zusammen mit dem Anker in dem zylindrischen Ventilkörper bewegt, während sie durch die zylindrische innere Nadelstützwand gleitbar gestützt ist. Die Düsennadel ist mit einem Ventilabschnitt versehen, der an den Ventilsitz angeordnet wird, wenn die Spule entregt wird, und sie ist in ihrem Inneren mit einem Hohlraum versehen, in den Kraftstoff eingeführt wird. Eine Kraftstoffsammelbohrung ist zwischen einem inneren Umfang des zylindrischen Ventilkörpers und einem äußeren Umfang der Düsennadel vorgesehen und erstreckt sich axial von dem Ventilsitz zu der zylindrischen inneren Nadelstützwand.

Bei dem vorstehend beschrieben Aufbau ist die Düsennadel des weiteren mit einer Öffnung versehen, durch die der Hohlraum mit der Kraftstoffsammelbohrung in Verbindung ist, wobei die Kraftstoffsammelbohrung mit dem Einspritzloch für den Kraftstoffeinspritzvorgang in Verbindung ist, wenn der Ventilabschnitt den Ventilsitz beim Erregen der Spule verlassen hat.

Da die Düsennadel in ihrem Inneren mit dem Hohlraum und mit der Öffnung versehen ist, durch die der Hohlraum mit der Kraftstoffsammelbohrung in Verbindung ist, ist ein Gewicht der Düsennadel geringer als bei dem herkömmlichen Kraftstoffeinspritzventil, bei dem die Düsennadel zwischen der Ankeraufnahmebohrung und der Kraftstoffsammelbohrung die Einschnitte zur Ausbildung der Kraftstoff und -gaskanäle hat.

Vorzugsweise ist die Öffnung der Düsennadel zu der höchsten Position der Kraftstoffsammelbohrung hin geöffnet, damit das Gas behutsam abgeführt werden kann.

Vorzugsweise hat das Gehäuse eine Aushöhlung, in die Kraftstoff von außen einströmt, und der Stator ist mit einer Durchdringungsbohrung versehen, die an deren axialen Ende mit der Aushöhlung des Gehäuses in Verbindung ist und die an deren anderen axialen Ende mit einer Ankeraufnahmebohrung in Verbindung ist, und der Anker hat ein Durchgangsloch zum Schaffen einer Verbindung zwischen der Ankeraufnahmebohrung an einer Seite des Stators mit dem Hohlraum, so dass der Kraftstoff von der Aushöhlung des Gehäuses in den Hohlraum eingeführt wird. Durch diesen Aufbau ist das Kraftstoffeinspritzventil noch leichtwiegender und noch kompakter.

Vorzugsweise durchdringt die Düsennadel das Durchgangslochs des Ankers axial bis zu dessen axialen Ende und steht von dem axialen Ende des Ankers zu dem Stator vor, so dass der Kraftstoff von der Aushöhlung des Gehäuses durch die Durchdringungsbohrung in den Hohlraum eingeführt wird. Dies ermöglicht die Herstellung des Kraftstoffeinspritzventils unter geringen Kosten, da automatisch ein Luftspalt zwischen dem Stator und dem Anker ausgebildet ist, indem das axiale Ende der Düsennadel von dem Ende des Ankers vorsteht und in Kontakt mit dem Stator gelangt, und es ist des weiteren nicht notwendig, dass axiale Ende der Düsennadel zur Verstärkung mit dem Chrom- Dünnfilm zu beschichten, da die Düsennadel an sich schon aus einem Material mit einer relativ höheren Härte geschaffen ist.

Vorzugsweise ist die Öffnung der Düsennadel so ausgebildet, dass sie sich axial über die zylindrische innere Nadelstützwand hinweg erstreckt, so dass der Hohlraum nicht nur mit der Kraftstoffsammelbohrung sondern auch mit der Ankeraufnahmebohrung an einer Seite des zylindrischen Ventilkörpers in Verbindung ist. Bei diesem Aufbau wird durch Wärme erzeugtes Gas in einfacher Weise aus der Kraftstoffsammelbohrung durch die Öffnung hindurch zu der Ankeraufnahmebohrung abgeführt. Demgemäß ist sind Abweichungen des Einspritzverhaltens aufgrund des Gases begrenzt.

Weiter bevorzugt ist die zylindrische innere Nadelstützwand, deren Durchmesser größer ist als ein Durchmesser des Ventilsitzes, so ausgebildet, dass sie von der inneren Wand des zylindrischen Ventilkörpers radial nach innen hineinragt. Da ein Durchmesser des Ventilsitzes kleiner ist als jener der zylindrischen inneren Nadelstützwand, kann der Ventilsitz, an den der Ventilabschnitt der Düsennadel angeordnet wird, in einfacher Weise und genau bearbeitet werden, indem ein Schneidwerkzeug von der Seite der zylindrischen inneren Nadelstützwand in das Innere des zylindrischen Ventilkörpers eingeführt wird.

Weiter bevorzugt ist die Düsennadel mit einem Säulenabschnitt mit kleinem Durchmesser, dessen axiales Ende an der Seite des Einspritzlochs den Ventilabschnitt bildet, und mit einem Säulenabschnitt mit großem Durchmesser versehen, dessen Durchmesser größer ist als derjenige des Säulenabschnitts mit kleinen Durchmesser und der durch die zylindrische innere Nadelstützwand gleitbar gestützt ist.

Andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden ebenso wie die Betriebsweisen und Funktionen der zugehörigen Bauteile aus der folgenden detaillierten Beschreibung, den angehängten Ansprüchen und den Zeichnungen ersichtlich, die alle Bestandteile dieser Anmeldung sind.

Fig. 1 zeigt ausschnittartig eine Querschnittansicht eines Kraftstoffeinspritzventils gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 zeigt eine Gesamtquerschnittansicht des Kraftstoffeinspritzventils gemäß dem ersten Ausführungsbeispiels;

Fig. 3 zeigt ausschnittartig eine Querschnittansicht eines Kraftstoffeinspritzventils gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 zeigt ausschnittartig eine Querschnittansicht eines abgewandelten Kraftstoffeinspritzventils gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel;

Fig. 5 zeigt ausschnittartig eine Querschnittansicht eines Kraftstoffeinspritzventils gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 6 zeigt eine Gesamtquerschnittansicht eines herkömmlichen Kraftstoffeinspritzventils als Stand der Technik.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 wird ein Kraftstoffeinspritzventil gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.

Wie dies in der Fig. 2 gezeigt ist, sind ein Ventilkörper 29, eine Düsennadel 26, ein Anker 25, ein Stator 22, ein Einstellrohr 21, eine Feder 24 und ein Filter 11 in einem zylindrischen Element 14 untergebracht.

Das zylindrische Element 14 ist rohrförmig ausgebildet und zum Beispiel aus einem magnetischen Verbundmaterial geschaffen, so dass es sowohl magnetische als auch nicht-magnetische Abschnitte hat. Das zylindrische Element 14 hat den nicht-magnetischen Abschnitt, der teilweise durch eine Wärmebehandlung verändert wurde, und es ist mit einem magnetischen Rohrabschnitt 14c, einem nicht-magnetischen Rohrabschnitt und einem magnetischen Rohrabschnitt 14a versehen, die von seinem unteren Ende an der Kraftstoffeinspritzseite in dieser Reihenfolge nach oben hin angeordnet sind. Der Anker 25 ist in einer Ankeraufnahmebohrung 14e des zylindrischen Elements 14 in der Nähe eines Grenzbereichs zwischen dem nicht-magnetischen Rohrabschnitt 14b und dem magnetischen Rohrabschnitt 14c untergebracht. Der Ventilkörper 29 und eine Einspritzlochplatte 28 sind in dem magnetischen Rohrabschnitt 14c an der Kraftstoffeinspritzseite untergebracht. Der Filter 11, der Fremdmaterial aus dem Kraftstoff filtert, ist in dem zylindrischen Element 14 an einem oberen Ende an einer stromaufwärtigen Seite des Kraftstoffstroms angebracht.

Wie dies in der Fig. 1 gezeigt ist, ist der rohrförmig ausgebildete Ventilkörper 29 mittels einer Presspassung in eine innere Wand des magnetischen Rohrabschnittes 14c eingepasst und durch einen Laserschweißvorgang an dieser befestigt. Eine innere Umfangswand des Ventilkörpers 29 hat eine Wand 29a mit konischer Fläche, eine Wand 29b mit zylindrischer Fläche mit großem Durchmesser, eine Wand 29c mit konischer Fläche, eine Wand 29d mit zylindrischer Fläche mit kleinem Durchmesser und eine Wand 29e mit konischer Fläche, die von der Kraftstoffeinspritzseite zu der stromaufwärtigen Seite des Kraftstoffstroms in dieser Reihenfolge angeordnet sind. Die Wand 29a mit konischer Fläche, deren Durchmesser sich zu der Kraftstoffeinspritzseite verjüngt, ist so vorgesehen, dass sie einen Ventilsitz ausbildet, an den ein Kontaktabschnitt 26c der Düsennadel 26 angeordnet werden kann. Die Wand 29b mit zylindrischer Fläche mit großem Durchmesser ist so vorgesehen, dass sie eine Kraftstoffsammelbohrung 29f ausbildet. Ein Durchmesser der Wand 29c mit konischer Fläche verjüngt sich zu der stromaufwärtigen Seite des Kraftstoffstroms. Die Wand 29d mit zylindrischer Fläche mit kleinem Durchmesser bildet ein Düsennadelstützloch, dessen Durchmesser kleiner ist als jener der Kraftstoffsammelbohrung 29f. Ein Durchmesser der Wand 29e mit konischer Fläche vergrößert sich zu der stromaufwärtigen Seite des Kraftstoffstroms.

Die Einspritzlochplatte 28 ist becherförmig ausgebildet und mittels einer Presspassung in eine innere Wand des magnetischen Rohrabschnitts 14c eingepasst und durch einen Laserschweißvorgang an dieser befestigt. Die Einspritzlochplatte 28 ist mit einem Ende des Ventilkörpers 29 an der Kraftstoffeinspritzseite in Kontakt. Die Einspritzlochplatte 28 ist als eine dünne Platte ausgebildet und an ihrer Mitte mit einer Vielzahl Einspritzlöcher 28a versehen.

Die Düsennadel 26 ist aus rostfreien Stahl geschaffen und hat eine zylindrische Gestalt mit einem Boden. Die Düsennadel 26 ist an der stromaufwärtigen Seite des Kraftstoffstroms mit einem Säulenabschnitt 26e mit großem Durchmesser versehen, dessen Durchmesser geringfügig kleiner ist als ein innerer Durchmesser der Wand 29d mit zylindrischer Fläche mit kleinem Durchmesser, und sie ist an der Kraftstoffeinspritzseite mit einem Säulenabschnitt 26d mit kleinem Durchmesser versehen, dessen Durchmesser kleiner ist als derjenige des Säulenabschnitts 26e mit großen Durchmesser an der stromaufwärtigen Seite des Kraftstoffstroms. Vorzugsweise beträgt eine Durchmesserdifferenz zwischen dem Säulenabschnitt 26e mit großem Durchmesser und dem Säulenabschnitt 26d mit kleinem Durchmesser mehr als 0,1 mm, um ein geringeres Gewicht der Düsennadel 26 und ein einfaches Herstellen des Ventilsitzes zu erreichen.

Eine Endkante des Säulenabschnitts 26d mit kleinem Durchmesser an der Kraftstoffeinspritzseite ist mit einer Phase versehen bzw. abgeschrägt, um eine konische Fläche auszubilden, die den Kontaktabschnitt 26c bildet. Ein Durchmesser des Kontaktabschnitts 26c, d. h. ein Sitzdurchmesser, ist kleiner als jener der Wand 29d mit zylindrischer Fläche mit kleinem Durchmesser. Um eine äußere Wand des Säulenabschnitts 26e mit großem Durchmesser in einem Gleitkontakt mit der Wand 29d mit zylindrischer Fläche mit kleinem Durchmesser zu bringen, ist zwischen ihnen ein kleiner Zwischenraum ausgebildet. Der größte Teil des Säulenabschnitts 26e mit großem Durchmesser hat eine dünne zylindrische Gestalt, und seine innere Umfangswand 26a bildet einen inneren Kanal 26f. Der innere Kanal 26f wird durch ein Bohren eines Lochs von einem Ende des Säulenabschnitts 26e mit großem Durchmesser an der stromaufwärtigen Seite des Kraftstoffstroms ausgebildet. Eine Länge des gebohrten Lochs ist so tief, dass der Boden der Düsennadel 26 einem Stoß ausreichend standhält, der beim Anordnen derselben an den Ventilsitz verursacht wird.

Eine axiale Länge des Säulenabschnitts 26e mit großem Durchmesser ist so lang, dass beim spitzenlosen Bearbeiten des Säulenabschnitts 26d mit kleinem Durchmesser und des Kontaktabschnitts 26c eine äußere Umfangswand des Säulenabschnitts 26e mit großem Durchmesser durch ein Spannfutter so festgehalten werden kann, dass eine Mittelachse des Ventilkörpers über dessen gesamte axiale Länge keinen Versatz hat.

Der Säulenabschnitt 26e mit großem Durchmesser ist mit Auslaßlöchern 26b versehen, die Öffnungen des inneren Kanals 26f bilden. Die Auslaßlöcher 26b sind in Umfangsrichtung in Winkelabständen von 180° so angeordnet, dass sie den Säulenabschnitt 26e mit großem Durchmesser radial durchlöchern. Anstelle der zwei Auslaßlöcher 26b reicht ein Auslaßloch 26b aus, um einen Betrieb gemäß der vorliegenden Erfindung auszuführen. Jedes Auslaßloch 26b hat eine ovale oder flache ovale Form, deren Hauptachse sich axial erstreckt und deren Hauptachsenlänge größer ist als eine axiale Länge der Wand 29d mit zylindrischer Fläche mit kleinem Durchmesser. Ein Umfang des Auslaßlochs 20b an der Kraftstoffeinspritzseite befindet sich an einer niedrigeren Position als ein axiales Ende der Wand 29d mit zylindrischer Fläche mit kleinem Durchmesser an der Kraftstoffeinspritzseite und ist zu der Kraftstoffsammelbohrung 29f geöffnet. Ein anderer Umfang des Auslaßlochs 20b an der stromaufwärtigen Seite des Kraftstoffstroms befindet sich an einer höheren Position als ein axiales Ende der Wand 29d mit zylindrischer Fläche mit kleinem Durchmesser an der stromaufwärtigen Seite des Kraftstoffstroms und ist zu der Ankeraufnahmebohrung 14e geöffnet. Die Form des Auslaßlochs 26b ist nicht auf die ovale oder flache ovale Form beschränkt, sondern sie kann auch kreisförmig sein.

Der Anker 25 ist durch einen Laserschweißvorgang an einer äußeren Wand des Säulenabschnitts 26e mit großem Durchmesser an der stromaufwärtigen Seite des Kraftstromstroms befestigt. Der Anker 25 ist aus einem ferromagnetischen Material wie z. B. ein magnetischer rostfreier Stahl ausgebildet und er hat eine abgestufte rohrförmige Form. Eine innere Umfangswand 25e des Ankers 25 ist an dessen Mitte mit einem ringförmigen Vorsprung versehen, wobei an dessen axial entgegengesetzten Seiten Stufen ausgebildet sind. Ein innerer Durchmesser des Ankers 25 ist an dem ringförmigen Vorsprung am kleinsten. Die Stufe des Ankers 25 an der stromaufwärtigen Seite des Kraftstoffstroms dient als ein Federsitz 25c. Ein innerer Kanal 25e des Ankers 25 und der innere Kanal 26f der Düsennadel 26 sind miteinander in Verbindung. Der Anker ist des weiteren an einem Ende an der stromaufwärtigen Seite des Kraftstoffstroms mit einem Flansch 25a versehen. Eine äußere Umfangswand des Flansches 25a und eine innere Umfangswand des zylindrischen Elements 14 sind miteinander in einen Gleitkontakt, wobei zwischen ihnen ein kleiner Zwischenraum ausgebildet ist.

Da die äußere Umfangswand des Säulenabschnitts 26e mit großem Durchmesser und die zylindrische Wand 29d mit kleinem Durchmesser miteinander in einen Gleitkontakt sind und die äußere Umfangswand des Flansches 25a und die innere Umfangswand des zylindrischen Elements 14 miteinander in einen Gleitkontakt sind, bewegt sich die Düsennadel 26 entlang einer vorbestimmten Laufbahn hin und her. Der Anker 25 ist an seinem axialen Ende an der stromaufwärtigen Seite des Kraftstoffstroms mit einem ringförmigen Vorsprung 25d versehen, der in einen Kontakt mit dem Stator 22 gelangt, wodurch ein Luftspalt zwischen dem axialen Ende des Ankers 25 außer dem ringförmigen Vorsprung 25d und einem axialen Ende des Stators 22 vorgesehen ist. Eine Fläche des ringförmigen Vorsprungs 25d, die in Kontakt mit dem Stator 22 gelangt, ist mit einem Chrom-Dünnfilm überzogen.

Wie dies in der Fig. 2 gezeigt ist, ist der Stator 22 aus einem ferromagnetischen Material wie z. B. ein magnetischer rostfreier Stahl geschaffen und hat eine zylindrische Form. Eine Fläche des Stators 22, die in Kontakt mit dem Anker 25 gelangt, ist mit einem Chrom-Dünnfilm überzogen. Das Einstellrohr 21 ist mittels einer Presspassung in eine innere Wand des Stators 22 eingepasst und an dieser befestigt. Ein Einstellen einer Presspassung des Einstellrohrs 21 ermöglicht ein Ändern einer voreingestellten Vorspannkraft der Feder 24, von der ein Ende mit dem Federsitz 25c des Ankers 25 in Kontakt ist und ein anderes Ende mit einem Ende des Einstellrohrs 21 in Kontakt ist. Das Einstellrohr 21 kann anstatt durch die Presspassung durch Schrauben an den Stator 22 befestigt sein.

Wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, ist eine Harzhaspel 30 an einem äußeren Umfang des zylindrischen Elements 14 angebracht. Eine Spule 31 ist um einen äußeren Umfang der Haspel 30 gewickelt. Ein äußerer Umfang des zylindrischen Elements 14 ist mit einem Harzformteil 13 bedeckt und mit einem Steckerabschnitt 16 versehen, der von einer äußeren Wand des Harzformteils 13 vorsteht. Ein Anschluss 12, der mit der Spule 31 elektrisch verbunden ist, ist in dem Steckerabschnitt 16 eingebettet. Der Anschluss ist teilweise durch eine Harzrippe 17 bedeckt.

Ein magnetisches Element 23 bedeckt einen äußeren Umfang der Spule 31. Ein fächerförmiges magnetisches Element 18 ist an der Spule 31 an der stromaufwärtigen Seite des Kraftstoffstroms in Umfangsrichtung mit einem Winkel von ungefähr 250° so angeordnet, dass es sich nicht mit der Rippe 17 überlagert. Ein Harzformteil 15 ist um äußere Umfänge der magnetischen Elemente 18 und 23 ausgebildet und mit dem Harzformteil 13 verbunden. Die Düsennadel 26, der Stator 22, die magnetischen Rohrabschnitte 14a und 14c und die magnetischen Elemente 18 und 23 bilden einen magnetischen Kreis, durch den bei Erregung der Spule 31 ein magnetischer Fluss strömt.

Durch den Filter 11 hindurch in das zylindrische Element 14 einströmender Kraftstoff wird über ein Inneres des Einstellrohr 21, ein Inneres des Stators 22, den inneren Kanal 25e des Ankers 25 und den inneren Kanal 26f der Düsennadel 26 aus das Auslaßloch 26b in die Kraftstoffsammelbohrung 29f eingeführt, so dass der Kraftstoff einen Abschnitt erreicht, an dem der Kontaktabschnitt 26c der Düsennadel 26 and dem Ventilsitz angeordnet wird. Wenn der Kontaktabschnitt 26c an dem Ventilsitz angeordnet ist, ist eine Verbindung zwischen der Kraftstoffsammelbohrung 29f und den Einspritzlöchern 28a unterbrochen, und wenn der Kontaktabschnitt 26c den Ventilsitz verläßt, ist die Kraftstoffsammelbohrung 29f mit den Einspritzlöchern 28a in Verbindung.

Als nächstes wird der Betrieb des Kraftstoffeinspritzventils 1 beschrieben.

Beim Erregen der Spule 31 wird die Düsennadel 26 zu dem Stator 22 gegen die Vorspannkraft der Feder 24 angezogen. Demgemäß verlässt der Kontaktabschnitt 26c den Ventilsitz, so dass Kraftstoff von den Einspritzlöchern 28a eingespritzt wird.

Beim Entregen der Spule 31 nimmt die Düsennadel 26 die Vorspannkraft der Feder 24 auf, die in der Ventilschließrichtung wirkt, so dass der Kontaktabschnitt 26c an den Ventilsitz angeordnet wird, um den Kraftstoffeinspritzvorgang durch die Einspritzlöcher 28a zu beenden.

Da gemäß dem vorstehend beschriebenen Kraftstoffeinspritzventil 1 die äußere Umfangswand des Säulenabschnitts 26e mit großem Durchmesser und die zylindrischen Wand 29d mit kleinem Durchmesser miteinander in einen Gleitkontakt sind und die äußere Umfangswand des Flansches 25a und die innere Umfangswand des zylindrischen Elementes 14 miteinander in einen Gleitkontakt sind, bewegt sich die Düsennadel 26 entlang der vorbestimmten Laufbahn hin und her, ohne dass sich deren Mittelachse versetzt. Demgemäß gelangt der Kontaktabschnitt 26c des Säulenabschnitts 26d mit kleinem Durchmesser präzise in einen Kontakt mit einer vorbestimmten Sitzposition an der Wand 29a mit konischer Fläche.

Während des Motorbetriebs wird in der Regel durch Wärme in der Kraftstoffsammelbohrung 29f Kraftstoffgas erzeugt. Gemäß dem Kraftstoffeinspritzventil 1 bewegt sich das Gas zu der stromaufwärtigen Seite des Kraftstoffstroms von der Kraftstoffsammelbohrung 29f durch das Auslaßloch 26b hindurch, so dass die Erzeugung des Gases das Kraftstoffeinspritzverhalten nicht negativ beeinflusst. Des weiteren ermöglicht das Auslaßloch 26b eine Reduzierung des Reibwiderstandes zwischen der Düsennadel 26 und dem Ventilkörper 29, so dass das schnelle Ansprechverhalten der Düsennadel 26 gewährleistet ist, da ein Flächenbereich relativ klein ist, an dem die Düsennadel 26 und der Ventilkörper 29 miteinander in einen Gleitkontakt sind.

Außerdem bildet der innere Kanal 26f der Düsennadel 26 einen Kraftstoffkanal und der äußere Durchmesser des Säulenabschnitts 26e mit großem Durchmesser ist relativ klein bzw. etwas größer als oder ungefähr gleich wie derjenige des Kontaktabschnitts 26c. Ein großer Abschnitt der Düsennadel 26 ist durch den Säulenabschnitt 26e mit großem Durchmesser gebildet, dessen Wanddicke relativ dünn ist. Demgemäß wird die Masse des einstückig aus der Düsennadel 26 und dem Anker 25 zusammengesetzten bewegbaren Elementes kleiner, was zu einer Verbesserung des schnellen Ansprechverhaltens der Düsennadel 26 führt.

Da außerdem der Säulenabschnitt 26d mit kleinem Durchmesser an der Düsennadel 26 an der Kraftstoffeinspritzseite ausgebildet ist, kann der Ventilsitz einfach und genau hergestellt werden. Genauer gesagt ist es im allgemeinen erforderlich, den Sitzabschnitt der Wand 29a mit konischer Fläche genau zu bearbeiten, an der der Kontaktabschnitt 26c fluiddicht angeordnet wird. Da der Sitzdurchmesser kleiner ist als ein innerer Durchmesser der Wand 29d mit zylindrischer Fläche mit kleinem Durchmesser des Ventilkörpers, die die Düsennadel 26 gleitbar stützt, kann der Sitzabschnitt an der Wand 29a mit konischer Fläche genau bearbeitet werden, indem ein Schneidwerkzeug in die Kraftstoffsammelbohrung 29f von der stromaufwärtigen Seite des Kraftstoffstroms eingeführt wird, nachdem die Wand 29d mit zylindrischer Fläche mit kleinem Durchmesser, die Wand 29c mit konischer Fläche, die Wand 29b mit zylindrischer Fläche mit großem Durchmesser und die Wand 29a mit konischer Fläche bearbeitet wurden.

Da das Kraftstoffeinspritzventil 1 einen Aufbau hat, bei dem der Ventilkörper 29 den Säulenabschnitt 26e mit großem Durchmesser der Düsennadel 26 an der stromaufwärtigen Seite des Kraftstoffstroms stützt, kann die Düsennadel 26 in einfacher Weise und genau bearbeitet werden. Es ist nämlich notwendig, den Säulenabschnitt 26e mit großem Durchmesser und den Kontaktabschnitt 26c koaxial und genau zu bearbeiten, um die Fluiddichtigkeit des Ventils zu gewährleisten. Da der Säulenabschnitt 26e mit großem Durchmesser mit relativ großer axialer Länge durch das Spannfutter stark befestigt wird, kann der Kontaktabschnitt 26c durch ein spitzenloses Bearbeiten genau ausgebildet werden.

Ein Kraftstoffeinspritzventil gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben. Der in der Fig. 3 nicht gezeigte Aufbau des Kraftstoffeinspritzventils ist im Wesentlichen derselbe wie bei dem Kraftstoffeinspritzventil 1 des ersten Ausführungsbeispiels. Der Aufbau des zweiten Ausführungsbeispiels, der im Wesentlichen der gleiche ist wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, ist mit denselben Bezugszeichen wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet.

Ein Ventilkörper 41 ist als ein Zylinder ausgebildet, dessen Umfänge von beiden offenen Enden radial nach innen hineinragen. Eine innere Umfangswand des Ventilkörpers 41 hat eine Wand 41a mit konischer Fläche, eine Wand 41b mit zylindrischer Fläche mit großem Durchmesser, eine Wand 41c mit abgestufter Fläche und eine Wand 41d mit zylindrischer Fläche mit kleinem Durchmesser, die von der Kraftstoffeinspritzseite zu der stromaufwärtigen Seite des Kraftstoffstroms in dieser Reihenfolge angeordnet sind. Die Wand 41a mit konischer Fläche, deren Durchmesser sich zu der Kraftstoffeinspritzseite verjüngt, ist so vorgesehen, dass sie einen Ventilsitz ausbildet, an dem ein Kontaktabschnitt 42b der Düsennadel 42 angeordnet werden kann. Die Wand 41b mit zylindrischer Fläche mit großem Durchmesser ist so vorgesehen, dass sie eine Kraftstoffsammelbohrung 41e ausbildet. Die Wand 41d mit zylindrischer Fläche mit kleinem Durchmesser bildet ein Düsennadelstützloch, dessen Durchmesser kleiner ist als jener der Kraftstoffsammelbohrung 41e.

Die Düsennadel 42 ist aus einem rostfreiem Stahl geschaffen und als ein Zylinder ausgebildet, der einen Boden hat. Die Düsennadel 42 hat eine Säulenwand 42d, deren Durchmesser von der Kraftstoffeinspritzseite bis zu der stromaufwärtigen Seite des Kraftstoffstroms gleich ist. Um die Säulenwand 42d in einen Gleitkontakt mit der Wand 41d mit zylindrischer Fläche mit kleinem Durchmesser zu bringen, ist zwischen ihnen ein kleiner Zwischenraum ausgebildet. Ein innerer Kanal 42c wird durch ein Bohren eines Lochs von einem Ende der Düsennadel 42 an der stromaufwärtigen Seite des Kraftstoffstroms ausgebildet. Eine Länge des gebohrten Lochs ist so tief, dass der Boden der Düsennadel 42 einem Stoß ausreichend standhält, der durch das Anordnen derselben an den Ventilsitz hervorgerufen wird. Ein Auslaßloch 42a, das eine Öffnung des inneren Kanals 42c bildet, hat eine ovale oder flache ovale Form.

Ein innerer Raum 40d, der durch eine innere Umfangswand 40b eines Ankers 40 ausgebildet ist, und der innere Kanal 42c der Düsennadel 42 sind miteinander in Verbindung. Ein äußerer Umfang eines Flansches 40c an dem äußeren Umfang des Ankers 40 ist mit der inneren Umfangswand 14d des zylindrischen Elements 14a in einen Gleitkontakt. Der Anker 40 ist an seinem abgestuften Abschnitt mit Gaskanälen 40a versehen, durch die eine Ankeraufnahmebohrung 14e und der innere Raum 40d des Ankers 40 miteinander in Verbindung sind. Die Gaskanäle 40a dienen dazu, das in dem Kraftstoff enthaltene Gas in der Ankeraufnahmebohrung 14e zu einer stromaufwärtigen Seite des Kraftstoffstroms zu bewegen.

Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist es einfach, den Kontaktabschnitt 42b durch ein spitzenloses Bearbeiten genau auszubilden, da die Düsennadel 42 die Säulenwand 42d hat, deren Durchmesser axial gleichbleibend ist. Da des weiteren der sich von dem inneren Raum 40d des Ankers 40 zu der Kraftstoffsammelbohrung 41e erstreckende Kraftstoffkanal durch den inneren Kanal 42c und das Auslaßloch 42a der Düsennadel 42 ausgebildet ist, ist die Masse der Düsennadel 42 geringer, so dass das schnellere Ansprechverhalten der Düsennadel 42 gewährleistet werden kann.

Wie dies in Fig. 4 gezeigt ist, kann die Düsennadel 43 alternativ so ausgebildet sein, dass sie den Anker 40 axial durchdringt. Ein axiales Ende 43a der Düsennadel 42 steht von dem Ende des Ankers 40 an einer Seite des Stators so vor, dass es in einen Kontakt mit dem Stator 22 gelangt. Durch diesen Aufbau ist es nicht notwendig, das axiale Ende 43a zur Verstärkung mit dem Chrom-Dünnfilm zu bedecken, und das Kraftstoffeinspritzventil ist unter geringen Kosten hergestellt.

Ein Kraftstoffeinspritzventil gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschrieben. Der in der Fig. 5 nicht gezeigte Aufbau des Kraftstoffeinspritzventils ist im Wesentlichen derselbe wie bei dem Kraftstoffeinspritzventil 1 des ersten Ausführungsbeispiels. Der Aufbau des dritten Ausführungsbeispiels, der im Wesentlichen der gleiche ist wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, ist mit denselben Bezugszeichen wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet.

Ein Ventilkörper 52 ist als ein Zylinder ausgebildet, dessen offenes Ende an der Kraftstoffeinspritzseite radial nach innen hineinragt. Der Ventilkörper 52 ist an seiner inneren Umfangswand mit einer Wand 52b mit konischer Fläche an der Kraftstoffeinspritzseite und mit einer Wand 52a mit zylindrischer Fläche an der stromaufwärtigen Seite des Kraftstoffstroms versehen. Die Wand 52b mit konischer Fläche, deren innerer Wanddurchmesser sich zu der Kraftstoffeinspritzseite verjüngt, bildet einen Ventilsitz, an den ein Kontaktabschnitt 51c einer Düsennadel 51 angeordnet wird. Die Wand 52a mit zylindrischer Fläche bildet eine Kraftstoffsammelbohrung 52c.

Die aus rostfreiem Stahl geschaffene Düsennadel 42 ist als ein Zylinder ausgebildet, er einen Boden hat. Die Düsennadel 51 ist an der stromaufwärtigen Seite des Kraftstoffstroms mit einem Säulenabschnitt 51e mit großem Durchmesser versehen, dessen Durchmesser geringfügig kleiner ist als ein innerer Durchmesser der Wand 52a mit zylindrischer Fläche, und sie ist an der Kraftstoffeinspritzseite mit einem Säulenabschnitt 51d mit kleinem Durchmesser versehen ist, dessen Durchmesser kleiner ist als derjenige des Säulenabschnitts 51e mit großem Durchmesser. Eine Endkante des Säulenabschnitts 51d mit kleinem Durchmesser an der Kraftstoffeinspritzseite ist mit einer Phase versehen bzw. abgeschrägt, um eine konische Fläche auszubilden, die den Kontaktabschnitt 51c bildet. Ein Durchmesser des Kontaktabschnitts 51c, d. h. ein Sitzdurchmesser, ist kleiner als jener der Wand 52a mit zylindrischer Fläche.

Ein axiales Ende 51g des Säulenabschnitts 51e mit großem Durchmesser an der stromaufwärtigen Seite des Kraftstoffstroms durchdringt einen Anker 50 so, dass es vom Ende des Ankers an einer Seite des Stators vorsteht. Das axiale Ende 51g gelangt in einen Kontakt mit dem Stator 22, wobei zwischen dem axialen Ende des Ankers und einem axialen Ende des Stators ein Luftspalt vorgesehen ist. Eine äußere Umfangswand des Säulenabschnitts 51e mit großem Durchmesser und die Wand 52a mit zylindrischer Fläche sind miteinander in einen Gleitkontakt, wobei zwischen ihnen ein kleiner Zwischenraum ausgebildet ist. Ein innerer Kanal 51a wird durch ein Bohren eines Lochs von einem Ende des Säulenabschnitts 51e mit großem Durchmesser an der stromaufwärtigen Seite des Kraftstoffstroms ausgebildet. Eine Länge des gebohrten Lochs ist so tief, dass der Boden der Düsennadel 51 einem Stoß ausreichend standhält, der beim Anordnen derselben an dem Ventilsitz hervorgerufen wird.

Auslaßlöcher 51b, die sich von dem Säulenabschnitt 51e mit großem Durchmesser zu dem Säulenabschnitt 51d mit kleinem Durchmesser erstrecken, sind in Umfangsrichtung in Winkelabständen von 180° so angeordnet, dass sie den Säulenabschnitt 51e mit großem Durchmesser radial durchlöchern. Das Auslaßloch 51b hat eine ovale oder flache ovale Form. Ein Umfang des Auslaßlochs 51b an der Kraftstoffeinspritzseite ist an einer äußeren Umfangswand des Säulenabschnitts 51d mit kleinem Durchmesser ausgebildet, und dessen anderer Umfang ist an der stromaufwärtigen Seite des Kraftstoffstroms an einer äußeren Umfangswand des Säulenabschnitts 51e mit großem Durchmesser an einer Position ausgebildet, die an der stromaufwärtigen Seite des Kraftstoffstroms bei einem axialen Ende 52d eines Ventilkörpers 52 ist.

Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ist der innere Kanal 51a der Düsennadel 51 mit Einspritzlöchern 28a über eine Kraftstoffsammelbohrung 52 in Verbindung, die zwischen dem Ventilkörper 52 und dem Säulenabschnitt 51d mit kleinem Durchmesser ausgebildet ist. Eine Wanddicke des größten Teils der Düsennadel 51 ist dünner. Demgemäß ist eine Masse eines aus der Düsennadel 51 und dem Anker 50 zusammengesetzten bewegbaren Elementes relativ gering, so dass die Düsennadel 51 ein schnelleres Ansprechverhalten hat.

Bei dem Kraftstoffeinspritzventil 1 hat der zylindrische Ventilkörper 29 den Ventilsitz 29a, der von dessen inneren Wand radial nach innen hineinragt, und die zylindrische innere Nadelstützwand 29d. Die Düsennadel 26 ist so an dem Anker 25 befestigt, dass sie sich zusammen mit dem Anker bewegt, während sie durch die zylindrische innere Nadelstützwand gleitbar gestützt ist. Die Düsennadel ist mit dem Ventilabschnitt 26c versehen, der an den Ventilsitz angeordnet wird, wenn die Spule 31 entregt wird, und sie ist in ihrem Inneren mit dem Hohlraum 26f versehen, in den Kraftstoff eingeführt wird. Die Kraftstoffsammelbohrung 29f ist zwischen dem inneren Umfang des zylindrischen Ventilkörpers und dem äußeren Umfang der Düsennadel vorgesehen. Bei dem vorstehend beschriebenen Aufbau ist die Düsennadel mit der Öffnung 26b versehen, durch die der Hohlraum mit der Kraftstoffsammelbohrung in Verbindung ist.

Claims (9)

1. Kraftstoffeinspritzventil mit:
einem Gehäuse (14);
einem Stator (22), der an dem Gehäuse befestigt ist;
einem zylindrischen Ventilkörper (29, 41, 52), der an dem Gehäuse angeordnet ist, wobei der zylindrische Ventilkörper an seinem axialen Ende an einer zu dem Stator entgegengesetzten Seite mit zumindest einem Einspritzloch (28a) versehen ist und einen Ventilsitz (29a, 41a, 52b) hat, der von seiner Innenwand radial nach innen hineinragt und bezüglich des Einspritzlochs zur Seite des Stators angeordnet ist, und wobei er eine zylindrische innere Nadelstützwand (29d, 41d, 52a) hat, die bezüglich des Ventilsitzes zur Seite des Stators angeordnet ist;
einer Ankeraufnahmebohrung (14e), die in dem Gehäuse zwischen dem Stator und dem zylindrischen Ventilkörper vorgesehen ist;
einem Anker (25, 40, 50), der in der Ankeraufnahmebohrung bewegbar ist;
einer Spule (31) zum Aufbringen einer elektromagnetischen Anziehungskraft auf den Anker, um diesen zu dem Stator anzuziehen, wenn sie erregt ist;
einer Düsennadel (26, 42, 51), die an dem Anker befestigt und in dem zylindrischen Ventilkörper und der Ankeraufnahmebohrung zusammen mit dem Anker bewegbar ist, während sie durch die zylindrische innere Nadelstützwand gleitbar gestützt ist, wobei die Düsennadel mit einem Ventilabschnitt (26c, 42b, 51c) versehen ist, der an dem Ventilsitz anzuordnen ist, wenn die Spule entregt ist, und in ihrem Inneren mit einem Hohlraum (26f, 42c, 51a) versehen ist, in den Kraftstoff einführbar ist; und
einer Kraftstoffsammelbohrung (29f, 41e, 52c), die zwischen einem inneren Umfang des zylindrischen Ventilkörpers und einem äußeren Umfang der Düsennadel vorgesehen ist und sich von dem Ventilsitz zu der zylindrischen inneren Nadelstützwand axial erstreckt,
wobei die Düsennadel mit einer Öffnung (26b, 42a, 51b) versehen ist, durch die der Hohlraum mit der Kraftstoffsammelbohrung in Verbindung ist, wobei die Kraftstoffsammelbohrung mit dem Einspritzloch zur Kraftstoffeinspritzung in Verbindung ist, wenn der Ventilabschnitt den Ventilsitz beim Erregen der Spule verlassen hat.

2. Kraftstoffeinspritzventil gemäß Anspruch 1, wobei das Gehäuse eine Aushöhlung hat, in die der Kraftstoff von außen einführbar ist, und wobei der Stator eine Durchdringungsbohrung hat, die an deren axialen Ende mit der Aushöhlung des Gehäuses in Verbindung ist und an deren anderen axialen Ende mit der Ankeraufnahmebohrung in Verbindung ist, und der Anker ein Durchgangsloch (25e, 40d) hat, um eine Verbindung der Ankeraufnahmebohrung an einer Seite des Stators mit dem Hohlraum zu schaffen, so dass der Kraftstoff aus der Aushöhlung des Gehäuses in den Hohlraum einführbar ist.

3. Kraftstoffeinspritzventil gemäß Anspruch 2, wobei die Düsennadel das Durchgangsloch des Ankers axial durchdringt, bis ihr axiales Ende (43a, 51g) von einem axialen Ende des Ankers zu dem Stator so vorsteht, dass der Kraftstoff von der Aushöhlung des Gehäuses durch die Durchdringungsbohrung in den Hohlraum einführbar ist.

4. Kraftstoffeinspritzventil gemäß Anspruch 2, wobei das Durchgangsloch des Ankers an seinem axialen Ende an der Seite des Stators mit der Ankeraufnahmebohrung in Verbindung ist und an seinem anderen axialen Ende mit dem Hohlraum in Verbindung ist, so dass der Kraftstoff von der Aushöhlung des Gehäuses durch die Durchdringungsbohrung und das Durchgangsloch in den Hohlraum einführbar ist.

5. Kraftstoffeinspritzventil gemäß Anspruch 4, wobei der Anker an seinem axialen Ende an einer Seite der Düsennadel mit einem Durchlaß (40a) versehen ist, durch den die Ankeraufnahmebohrung mit dem Durchgangsloch in Verbindung ist.

6. Kraftstoffeinspritzventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Öffnung so ausgebildet ist, dass sie sich axial über die zylindrische innere Nadelstützwand hinweg erstreckt, so dass der Hohlraum nicht nur mit der Kraftstoffsammelbohrung sondern an einer Seite des zylindrischen Ventilkörpers auch mit der Ankeraufnahmebohrung in Verbindung ist.

7. Kraftstoffeinspritzventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Düsennadel mit einem Säulenabschnitt (26d, 51d) mit kleinem Durchmesser versehen ist, dessen axiales Ende an einer Seite des Einspritzlochs den Ventilabschnitt bildet, und wobei sie mit einem Säulenabschnitt (26e, 51e) mit großem Durchmesser versehen ist, dessen Durchmesser größer ist als jener des Säulenabschnitts mit kleinem Durchmesser und der durch die zylindrische innere Nadelstützwand gleitbar gestützt ist.

8. Kraftstoffeinspritzventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die zylindrische innere Nadelstützwand, deren Durchmesser größer ist als ein Durchmesser des Ventilsitzes, so ausgebildet ist, dass sie von der inneren Wand des zylindrischen Ventilkörpers radial nach innen hineinragt.

9. Kraftstoffeinspritzventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein äußerer Umfang (25a, 40c) des Ankers mit einer die Ankeraufnahmebohrung in dem Gehäuse bildenden Umfangswand (14d) so in einen Gleitkontakt ist, dass der Anker an zwei axial von einander beabstandeten Stützpunkten gleitbar gestützt ist.