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Die
Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der
Gattung des Hauptanspruchs.
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Bei
Brennstoffeinspritzventilen zum Einspritzen von Brennstoff in den
Brennraum einer Brennkraftmaschine wird derzeit ein kugelförmiger Ventilschließkörper mit
einem kegeligen Dichtsitz kombiniert. Ein solches Brennstoffeinspritzventil
ist beispielsweise aus der
DE
100 46 305 A1 bekannt. Prinzipbedingt entsteht dadurch
nachteiligerweise zwischen dem Dichtsitz und der zumindest einen
Abspritzöffnung
ein Kraftstoffvolumen im Inneren des den Dichtsitz tragenden Ventilschließkörpers. Während des
Betriebs des Brennstoffeinspritzventils neigt dieses Volumen dazu,
zu verkoken und zu Ablagerungen zu führen, die die Funktion des
Brennstoffeinspritzventils beeinträchtigen und im Extremfall zum Ausfall
des Brennstoffeinspritzventils führen
können.
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Weiterhin
ist beispielsweise aus der
DE
101 56 020 A1 ein Brennstoffeinspritzventil mit einem kugelförmigen Ventilschließkörper bekannt,
welcher in einem topfförmigen
Ventilsitzkörper
gelagert ist. Hierbei ist nachteilig, dass derartige Ventilsitzkörper einen
hohen Fertigungsaufwand mit sich bringen und daher teuer in der
Herstellung sind.
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Vorteile der
Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den
Vorteil auf, dass durch die Anordnung eines geeignet geformten Fortsatzes
an dem Ventilschließkörper das
zur Verkokung neigende Totvolumen verkleinert werden kann.
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Durch
die in den Unteransprüchen
aufgeführten
Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Anspruch 1 angegebenen
Brennstoffeinspritzventils möglich.
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Weiterhin
von Vorteil ist, dass der Fortsatz beispielsweise kegelförmig ist,
jedoch in einfacher Weise beliebigen Innenkonturen des Ventilsitzkörpers angepasst
werden kann.
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Weiterhin
ist von Vorteil, dass der Fortsatz einfach herstellbar und durch
Schweißen,
Löten,
Kleben oder ähnliche
geeignete Verfahren am Ventilschließkörper fixiert werden kann.
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Der
Ventilschließkörper kann
dabei angeschnitten ausgebildet sein, um die Form des Fortsatzes
weiter zu vereinfachen.
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Vorteilhafterweise
ist es ebenfalls möglich, den
Fortsatz durch elektrische und/oder chemische Prozesse an dem Ventilschließkörper aufzubauen, beispielsweise
durch galvanische Abscheidung von Material.
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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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1A einen
schematischen Schnitt durch ein Brennstoffeinspritzventil gemäß dem Stand
der Technik in einer Gesamtansicht,
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1B einen
schematischen Schnitt im Ausschnitt IB der 1A durch
das Ausführungsbeispiel
eines Brennstoffeinspritzventils gemäß dem Stand der Technik,
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2 einen
schematischen Schnitt im Ausschnitt IB der 1A durch
ein erstes Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils,
und
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3 einen
schematischen Schnitt im Ausschnitt IB der 1A durch
ein zweites Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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Bevor
Ausführungsbeispiele
eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1 anhand von 2 und 3 näher beschrieben
werden, soll zum besseren Verständnis
der Erfindung zunächst anhand
der 1A und 1B ein
Brennstoffeinspritzventil 1 gemäß dem Stand der Technik in
einer Gesamtdarstellung bezüglich
seiner wesentlichen Bauteile kurz erläutert werden.
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Das
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.
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Das
Brennstoffeinspritzventil 1 besteht aus einem Düsenkörper 2,
in welchem eine Ventilnadel 3 angeordnet ist. Die Ventilnadel 3 steht
in Wirkverbindung mit einem kugelförmigen Ventilschließkörper 4, der
mit einer auf einem Ventilsitzkörper 5 angeordneten
Ventilsitzfläche 6 zu
einem Dichtsitz zusammenwirkt.
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Bei
dem Brennstoffeinspritzventil 1 handelt es sich im Ausführungsbeispiel
um ein nach innen öffnendes
elektromagnetisch betätigbares
Brennstoffeinspritzventil 1, welches über eine Abspritzöffnung 7 verfügt. Der
Düsenkörper 2 ist
durch eine Dichtung 8 gegen den 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
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.
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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
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.
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Ein
zweiter Flansch 34, welcher mit der Ventilnadel 3 ebenfalls über eine
Schweißnaht 35 verbunden
ist, dient als unterer Ankeranschlag. Ein elastischer Zwischenring 33,
welcher auf dem zweiten Flansch 34 aufliegt, vermeidet
Prellen beim Schließen
des Brennstoffeinspritzventils 1.
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In
der Ventilnadelführung 14,
im Anker 20 und in einer Führungsscheibe 36 am
Ventilsitzkörper 5 verlaufen
Brennstoffkanäle 30, 31 bzw. 32,
die den Brennstoff, welcher über
eine zentrale Brennstoffzufuhr 16 zugeführt und durch ein Filterelement 25 gefiltert
wird, zur Abspritzöffnung 7 in
dem Ventilsitzkörper 5 leiten.
Das Brennstoffeinspritzventil 1 ist durch eine Dichtung 28 gegen
eine nicht dargestellte Verteilerleitung abgedichtet.
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Im
Ruhezustand des Brennstoffeinspritzventils 1 wird der Anker 20 über den
ersten 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. Bei Erregung der Magnetspule 10 baut
diese ein Magnetfeld auf, welches den Anker 20 entgegen
der Federkraft der Rückstellfeder 23 in
Hubrichtung bewegt, wobei der Hub durch einen in der Ruhestellung
zwischen dem Innenpol 13 und dem Anker 20 befindlichen
Arbeitsspalt 27 vorgegeben ist. Der Anker 20 nimmt
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
und der über
die Brennstoffkanäle 30, 31 und 32 zur
Abspritzöffnung 7 gelangende
Brennstoff wird abgespritzt.
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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.
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Zur
Erläuterung
der erfindungsgemäßen Maßnahmen
ist der in 1A mit IB bezeichnete Ausschnitt
aus dem Ausführungsbeispiel
gemäß dem Stand
der Technik in 1B vergrößert dargestellt, um den Vergleich
mit dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäß ausgestalteten
Brennstoffeinspritzventils 1 zu erleichtern.
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In 1B ist
ein zwischen dem Ventilschließkörper 4,
der Ventilsitzfläche 6 bzw.
dem Ventilsitzkörper 5 und
der Abspritzöffnung 7 eingeschlossenes
Totvolumen 40 gut erkennbar. Der zwischen den einzelnen
Einspritzzyklen in diesem Totvolumen 40 verbleibende Brennstoff
wird beim Verbrennungsprozess im Brennraum der Brennkraftmaschine
von der sich fortpflanzenden Flammfront erfasst und führt zu Verkokungen
im Bereich des Dichtsitzes. Dabei entstehen Ablagerungen, welche
sich beispielsweise so absetzen können, dass der Hub der Ventilnadel 3 und
damit die Einspritzmenge verändert
wird, der Querschnitt der zumindest einen Abspritzöffnung 7 durch
die Ablagerungen eingeengt wird oder der Ventilschließkörper 4 nicht
mehr sauber auf der Ventilschließfläche 6 anliegt. Ziel
ist es daher, die Verkokung zu verhindern, so dass Fehlfunktionen
vermieden werden können.
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Ein
weiterer Aspekt dabei ist, dass die Herstellung eines kegelförmigen Ventilschließkörpers 4 mit
einer dazu passenden Innenkontur des Ventilsitzkörpers 5 aufwendig
ist, da ein kegelförmiger
Ventilschließkörper 4 gewöhnlich durch
Schleifen hergestellt wird. Dem wird durch die weiter unten näher beschriebene
zweiteilige Ausbildung des Ventilschließkörpers 4 mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen ebenfalls
Rechnung getragen.
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Betrachtet
man 2, weist der Ventilschließkörper 4 erfindungsgemäß einen
Fortsatz 37 auf, welcher zumindest einen Teil des Totvolumens 40 ausfüllt. Der
Fortsatz 37 ist dabei im Ausführungsbeispiel kegelförmig ausgebildet
und der Innenkontur des Ventilsitzkörpers 5 angepasst.
Dadurch wird das Totvolumen 40 beträchtlich reduziert, was die
Neigung zu Verkokungen erheblich senkt. Der Fortsatz 37 ist
dabei im vorliegenden Ausführungsbeispiel
so ausgebildet, dass eine Längsachse 38 des
Fortsatzes 37 parallel zu einer Längsachse 39 des Ventilsitzkörpers 5 angeordnet
ist.
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Der
Fortsatz 37 kann auf verschiedene Arten an dem Ventilschließkörper 4 angebracht
werden. Vorteilhaft ist insbesondere, den Fortsatz 37 separat herzustellen
und ihn dann an dem entsprechend vorbereiteten Ventilschließkörper 4 anzubringen.
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Die
separate Fertigung kann beispielsweise durch Drehen eines entsprechend
geformten Werkstücks
zu dem Fortsatz 37 erfolgen, wonach der Fortsatz 37 an
dem Ventilschließkörper 4 durch
Schweißen,
Löten,
Kleben oder ähnliche
geeignete Verfahren fixiert wird. Der Ventilschließkörper 4 kann
hierzu auch beispielsweise in einem Kugelabschnitt abgeflacht werden,
um so eine einfachere Herstellbarkeit für den Fortsatz 37 zu
ermöglichen.
Der Fortsatz 37 kann dann eine flache Grundfläche aufweisen,
welche einfacher herstellbar ist als eine an die Wölbung des
Ventilschließkörpers 4 angepasste
Grundfläche.
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Weiterhin
kann der Fortsatz 37 durch Abscheiden von Material durch
elektrische und/oder chemische Prozesse auf der Oberfläche des
Ventilschließkörpers 4 erfolgen,
beispielsweise durch Aufgalvanisieren.
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Zu
beachten ist dabei, dass der Fortsatz 37 vollständig abströmseitig
der Ventilsitzfläche 6 angeordnet
sein muss, um die Dichtfähigkeit
zu erhalten. Auch darf die Ventilsitzfläche 6 durch den Produktionsprozess
nicht beschädigt
werden.
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3 zeigt
in gleicher Darstellung wie 2 ein zweites
Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäß ausgestaltet
Brennstoffeinspritzventils 1.
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Hier
sind im Gegensatz zu dem in 2 dargestellten
Ausführungsbeispiel
mehrere Abspritzöffnungen 7 in
dem Ventilsitzkörper 5 ausgebildet.
Auch hier ist zu beachten, dass der Fortsatz 37 vollständig abströmseitig
der Ventilsitzfläche
angeordnet sein muss. Es können
beliebig viele Abspritzöffnungen 7 in
beliebigen Anordnung vorgesehen sein, solange das vorstehend genannte
Kriterium erfüllt
ist. Im Ausführungsbeispiel
sind dabei zwei Abspritzöffnungen 7 dargestellt,
es können
jedoch auch mehrere sein, welche beispielsweise auf einem Kreis
angeordnet sind.
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Die
Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt und
kann für
beliebige Bauweisen von nach innen öffnenden Brennstoffeinspritzventilen 1 angewandt
werden. Die einzelnen Merkmale der Erfindung sind dabei beliebig miteinander
kombinierbar.