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Stand der
Technik
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Die
Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der
Gattung des Hauptanspruchs.
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Beispielsweise
ist aus der
DE 42 11
723 A1 ein Brennstoffeinspritzventil bzw. ein Verfahren
zur Einstellung der dynamischen Mediumströmungsmenge eines Brennstoffeinspritzventils
bekannt, bei dem eine einen Längsschlitz
aufweisende Einstellhülse
bis zu einer vorbestimmten Einpreßtiefe in eine Längsbohrung
eines Anschlußstutzens
eingepreßt wird,
die dynamische Medium-Ist-Menge
des Ventils gemessen und mit einer Medium-Soll-Menge verglichen
und die eingepreßte,
unter einer in radialer Richtung wirkenden Spannung stehende Einstellhülse soweit
vorgeschoben wird, bis die gemessene Medium-Ist-Menge mit der vorgegebenen
Medium-Soll-Menge übereinstimmt.
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Nachteilig
bei dem aus der obengenannten Druckschrift bekannten Brennstoffeinspritzventil
bzw. dem Einstellverfahren ist insbesondere, daß das Verfahren komplex und
dadurch sowohl fehleranfällig
als auch kostenintensiv ist. Die Einstellungen müssen für jedes Brennstoffeinspritzventil
einzeln ausgeführt werden
und hängen
nicht nur von der Position der Hülse,
sondern auch von der Federkennlinie der Rückstellfeder ab, die wiederum
beispielsweise sensibel auf die Abstände der Federwindungen reagiert.
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Vorteile der
Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den
Vorteil, daß die
Rückstellung
der Ventilnadel und die Positionierung der Einstellhülse zur
Durchflußeinstellung
durch eine einteilige Federhülse
erfolgt, die einen radial elastischen und einen axial elastischen
Abschnitt aufweist.
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Durch
die in den Unteransprüchen
aufgeführten
Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterentwicklungen des im Hauptanspruch angegebenen
Brennstoffeinspritzventils möglich.
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Vorteilhafterweise
ist die Federhülse
in einfacher und kostengünstiger
Weise aus einem elastischen Blechmaterial durch Stanzen, Rundbiegen und
Aufweiten herstellbar.
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Von
Vorteil ist außerdem,
daß die
Federeigenschaften des Federabschnitts durch geeignet geformte Ausnehmungen
und dazwischenliegende Stege darstellbar sind.
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Weiterhin
ist vorteilhaft, daß die
Federhülse auf
ihrer axialen Länge
geschlitzt oder teilweise verschweißt ausgebildet sein kann.
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Zeichnung
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und
in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1 einen
schematischen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgestalteten
Brennstoffeinspritzventils,
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2A eine
schematische vergrößerte Ansicht
einer Federhülse
für ein
erfindungsgemäß ausgestaltetes
Brennstoffeinspritzventil,
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2B ein
zweites Ausführungsbeispiel
einer Federhülse
für ein
erfindungsgemäß ausgestaltetes
Brennstoffeinspritzventil, und
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3 einen
Ausschnitt aus einer beispielhaften Abwicklung des Federabschnitts
einer Federhülse
gemäß 2A oder 2B.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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Nachfolgend
werden Ausführungsbeispiele der
Erfindung beispielhaft beschrieben. Übereinstimmende Bauteile sind
dabei in allen Figuren mit übereinstimmenden
Bezugszeichen versehen.
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Ein
in 1 dargestelltes erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1 ist
in der 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.
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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
durch eine Dichtung 8 gegen einen Außenpol 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 der Außenpol 9 sind durch
eine Verengung 26 voneinander getrennt und miteinander
durch ein nicht ferromagnetisches Verbindungsbauteil 29 verbunden.
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.
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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
der 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.
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In
der Ventilnadelführung 14,
im Anker 20 und an einem Führungselement 36 verlaufen
Brennstoffkanäle 30, 31 und 32.
Der Brennstoff wird über eine
zentrale Brennstoffzufuhr 16 zugeführt und durch ein Filterelement 25 gefiltert.
Das Brennstoffeinspritzventil 1 ist durch eine Dichtung 28 gegen
eine nicht weiter dargestellte Brennstoffverteilerleitung und durch
eine weitere Dichtung 37 gegen einen nicht weiter dargestellten
Zylinderkopf abgedichtet.
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An
der abspritzseitigen Seite des Ankers 20 ist ein ringförmiges Dämpfungselement 33,
welches aus einem Elastomerwerkstoff besteht, angeordnet. Es liegt
auf einem zweiten Flansch 34 auf, welcher über eine
Schweißnaht 35 kraftschlüssig mit
der Ventilnadel 3 verbunden ist.
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Im
Ruhezustand des Brennstoffeinspritzventils 1 wird der Anker 20 von
der Rückstellfeder 23 entgegen
seiner Hubrichtung so beaufschlagt, daß der Ventilschließkörper 4 an
der Ventilsitzfläche 6 in
dichtender Anlage gehalten wird. Bei Erregung der Magnetspule 10 baut
diese ein Magnetfeld auf, welches den Anker 20 entgegen
der Federkraft einer Federhülse 38 in
Hubrichtung bewegt, wobei der Hub durch einen in der Ruhestellung
zwischen dem Innenpol 12 und dem Anker 20 befindlichen
Arbeitsspalt 27 vorgegeben ist. Der Anker 20 nimmt
den ersten Flansch 21, welcher mit der Ventilnadel 3 verschweißt ist, ebenfalls
in Hubrichtung mit. Der mit der Ventilnadel 3 in Verbindung
stehende Ventilschließkörper 4 hebt von
der Ventilsitzfläche 6 ab,
und der über
die Brennstoffkanäle 30 bis 32 geführte Brennstoff
wird durch die Abspritzöffnung 7 abgespritzt.
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Wird
der Spulenstrom abgeschaltet, fällt
der Anker 20 nach genügendem
Abbau des Magnetfeldes durch den Druck der Federhülse 38 vom
Innenpol 13 ab, wodurch sich der mit der Ventilnadel 3 in Verbindung
stehende erste Flansch 21 entgegen der Hubrichtung bewegt.
Die Ventilnadel 3 wird dadurch in die gleiche Richtung
bewegt, wodurch der Ventilschließkörper 4 auf der Ventilsitzfläche 6 aufsetzt
und das Brennstoffeinspritzventil 1 geschlossen wird.
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Die
oben genannte Federhülse 38 stützt sich auf
dem ersten Flansch 21 ab, wobei die Federhülse 38 erfindungsgemäß einen
Federabschnitt 23 und einen Hülsenabschnitt 24 zum
Klemmen der Federhülse 38 in
einer zentralen Ausnehmung 39 des Brennstoffeinspritzventils 1 aufweist.
Die erfindungsgemäßen Maßnahmen
werden unter Bezugnahme auf die 2A, 2B und 3 im
folgenden näher
erläutert.
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Die 2A und 2B zeigen
in einer schematischen Darstellung zwei Ausführungsbeispiele von Federhülsen 38 zur
Verwendung in dem gemäß 1 beschriebenen
Brennstoffeinspritzventil 1.
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Gemäß dem bekannten
Stand der Technik wird der Brennstofffluß durch ein Brennstoffeinspritzventil 1 dadurch
eingestellt, daß eine
Rückstellfeder mit
festgelegter Federkonstante durch eine in der zentralen Ausnehmung 39 des Brennstoffeinspritzventils 1 eingeklemmte
Hülse so
vorgespannt wird, daß eine
definierte Magnetkraft zum Öffnen
des Brennstoffeinspritzventils 1 und zum Offenhalten während des
Einspritzvorgangs benötigt
wird. Derartige Konstruktionen haben beispielsweise den Nachteil,
daß zwei
Bauteile zu fertigen und zu verbauen sind. Auch die Montage der
meist als Schraubenfeder ausgebildeten Rückstellfeder ist nicht unproblematisch,
da beim Einbau der an der Wandung der zentralen Ausnehmung 39 des
Brennstoffeinspritzventils 1 anliegenden Rückstellfeder
Späne abgelöst werden
können,
die das Brennstoffeinspritzventil 1 verstopfen und zu Fehlfunktionen
bzw. Ausschuß bei der
Produktion führen.
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Auch
die bei Schraubenfedern naturgemäß auftretenden
Streuungen in der Federkennlinie durch unterschiedliche Abstände der
Federwindungen zueinander und dadurch auftretende Querkräfte stellen ein
Problem dar. Die dadurch entstehenden Torsionsmomente werden auf
die Ventilnadel 3 und den Anker 20 übertragen
und sorgen dann u.U. für
Fehlfunktionen wie unregelmäßige Schaltzeiten
und Abspritzmengen und geringere Lebensdauer durch hohen Verschleiß.
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Erfindungsgemäß ist daher
vorgesehen, die Rückstellfeder
und die Klemmhülse
einstückig
in Form einer Federhülse 38 auszubilden,
welche einen axial elastischen Federabschnitt 23 und einen
radial elastischen Hülsenabschnitt 24 aufweist.
Der Hülsenabschnitt 24 ist
dabei zuströmseitig
und der Federabschnitt 23 abströmseitig ausgebildet. Der Federabschnitt 23 stützt sich ähnlich wie
die ansonsten übliche
Rückstellfeder
an dem ersten Flansch 21 ab, der an der Ventilnadel 3 angeordnet
ist.
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Die
Federhülse 38 ist
vorzugsweise mittels Stanzens oder eines ähnlichen Verfahrens aus einem
federnden Blechmaterial hergestellt. Dabei wird die Federhülse 38 zunächst ausgestanzt,
dann im Bereich des Federabschnitts 23 mit weiter unten
näher beschriebenen
Ausnehmungen 40 versehen und dann gerollt. Die Federhülse 38 weist
nach dem Rollen zunächst
einen konstanten Durchmesser auf und wird dann im Bereich des Hülsenabschnitts 24 auf
einen größeren Durchmesser
umgeformt, um ihre Klemmfunktion erfüllen zu können. Dadurch liegt der Federabschnitt 23 nicht
mehr an der Wandung der inneren Ausnehmung 39 des Brennstoffeinspritzventils 1 an,
sondern kann sich frei und damit ohne Reibung bewegen, wodurch Abspanungen
bei der Montage und im Betrieb vermieden werden.
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Die
Federhülse 38 kann
gemäß dem in 2A dargestellten
ersten Ausführungsbeispiel eine
sich über
die gesamte axiale Länge
der Federhülse 38 erstreckende,
gleichmäßig weite
Schlitzung 42 aufweisen, kann jedoch auch, wie aus dem
in 2B dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel ersichtlich,
im Federabschnitt 23 auf Stoß gelegt und beispielsweise
mit einer Schweißnaht 43 verschlossen
werden. Der Hülsenabschnitt 24 bleibt
in jedem Fall offen, um die radiale Elastizität und damit die Klemmwirkung
der Federhülse 38 zu
erhalten.
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Die
Federeigenschaften des Federabschnitts 23 der Federhülse 38 werden
durch eine wechselseitige Anordnung von Ausnehmungen 40 und
dazwischenliegenden Stegen 41 sichergestellt. Ein Ausführungsbeispiel
einer möglichen
Form und Anordnung der Ausnehmungen ist in 3 abgerollt dargestellt.
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Die
Ausnehmungen 40 sind im Ausführungsbeispiel knochenartig
geformt, können
jedoch auch eckig, schmetterlingsförmig, als Langlöcher oder
in ähnlicher,
die Federeigenschaften erhaltenden Formen ausgeführt sein. Die Ausnehmungen 40 werden wie
die Federhülse 38 selbst
vorzugsweise durch Stanzen hergestellt, jedoch sind auch andere
Verfahren wie Laserschneiden, Laserbohren oder Erodieren zur Einbringung
der Ausnehmungen 40 möglich.
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Wenn
der Federabschnitt 23 gemäß dem in 2B dargestellten
zweiten Ausführungsbeispiel ausgeführt ist,
ist es zudem zweckmäßig, die
Ausnehmungen 40 so anzuordnen, daß die Federkennlinie des Federabschnitts 23 am
Stoß keine
Unstetigkeit zeigt. Dies kann beispielsweise dadurch erzielt werden,
daß sich
die angeschnittenen, im Stoßbereich
aneinanderliegenden Ausnehmungen 40 jeweils zu vollständigen Ausnehmungen 40 ergänzen. Im
günstigsten
Fall kann dadurch auch auf die Verschweißung verzichtet werden.
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Die
Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt und
z.B. auch für Brennstoffeinspritzventile 1 zum
Einspritzen in ein Saugrohr einer Brennkraftmaschine oder für Brennstoffeinspritzventile
für selbstzündende Brennkraftmaschinen
geeignet. Insbesondere sind beliebige Kombinationen der verschiedenen
Merkmale möglich.