DE102005048545B4 - Brennstoffeinspritzventil - Google Patents
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Abstract
Ein Brennstoffeinspritzventil (1) für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine, umfasst eine Magnetspule (10), einen durch die Magnetspule (10) in einer Schließrichtung von einer Rückstellfeder (23) beaufschlagten Anker (20) und eine mit dem Anker (20) kraftschlüssig in Verbindung stehende Ventilnadel (3) zur Betätigung eines Ventilschließkörpers (4), der zusammen mit einer Ventilsitzfläche (6) einen Dichtsitz bildet, wobei der Anker (20) auf der Ventilnadel (3) beweglich angeordnet ist. Begrenzt wird der Freiweg des Ankers (20) durch zwei Anschläge. Während ein oberer Anschlag durch einen auf der Ventilnadel (3) befestigten Flansch (21) gebildet ist, ist ein den axialen Freiweg unten begrenzender Anschlag für den Anker (20) an einer gehäusefesten Ventilnadelführung (14) angeordnet.
Description
- Stand der Technik
- Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs.
- Aus der
DE 198 16 315 A1 ist ein Brennstoffeinspritzventil bekannt, welches insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine geeignet ist. Es weist eine Magnetspule, einen durch die Magnetspule in einer Hubrichtung gegen eine erste Rückstellfeder beaufschlagbaren Anker und eine mit einem Ventilschließkörper in Verbindung stehende Ventilnadel auf. Die Ventilnadel weist einen ersten Anschlag für den auf ihr beweglichen Anker auf, wobei der Anker zusätzlich durch eine zweite Rückstellfeder beaufschlagt ist. Ferner ist ein gehäusefester stationärer zweiter Anschlag für den Anker vorgesehen. Die zweite Rückstellfeder beaufschlagt den Anker entgegen der Hubrichtung und hält in einer Ruhestellung bei nicht erregter Magnetspule den Anker an dem zweiten Anschlag so in Anlage, dass der Anker von dem an der Ventilnadel ausgebildeten ersten Anschlag um einen vorgegebenen Abstand beabstandet ist. - Aus der
DE 101 18 161 A1 ist bereits ein Brennstoffeinspritzventil für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen bekannt, das mit einer Ventilnadel, die mit einer Ventilsitzfläche zu einem Dichtsitz zusammenwirkt, und mit einem an der Ventilnadel angreifenden Anker ausgestattet ist, wobei der Anker an der Ventilnadel axial beweglich ist und von einem aus einem Elastomer bestehenden Dämpfungselement gedämpft wird. Das Dämpfungselement umfasst eine ringförmige Trägerscheibe, wobei an zumindest einer Stirnfläche der Trägerscheibe zumindest ein aus einem Elastomer bestehendes Dämpfungssegment angebracht ist. - Aus der
DE 103 26 343 A1 ist bereits ein Brennstoffeinspritzventil, insbesondere ein Brennstoffeinspritzventil für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen bekannt, das eine Ventilnadel, die einen Ventilschließkörper betätigt, der mit einer Ventilsitzfläche zu einem Dichtsitz zusammenwirkt, und einen an der Ventilnadel angreifenden Anker umfasst, wobei der Anker an der Ventilnadel axial beweglich ist und von einem aus einem Elastomer bestehenden Dämpfungselement gedämpft wird. In einer dem Dämpfungselement zugewandten Stirnseite des Ankers ist zumindest eine Nut ausgebildet, welche ein zwischen der Ventilnadel und dem Dämpfungselement befindliches Volumen mit einem Außenraum des Ankers verbindet. - Aus der
DE 103 60 330 A1 ist bereits ein Brennstoffeinspritzventil, insbesondere Einspritzventil für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen bekannt, das eine Ventilnadel, die mit einer Ventilsitzfläche zu einem Dichtsitz zusammenwirkt, und einen mit der Ventilnadel verbundenen Anker, der von einer Rückstellfeder in einer Schließrichtung beaufschlagt ist und der mit einer Magnetspule zusammenwirkt, umfasst. Der Anker ist in einer Aunehmung eines Außenpols des Magnetkreises angeordnet und weist einen Bund auf, welcher umfänglich an dem Anker ausgebildet ist. Der Bund weist dabei einen dreieckigen Querschnitt auf. - Vorteile der Erfindung
- Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, dass eine gegenüber bekannten so genannten Ankerfreiwegkonstruktionen weitere Minimierung der Bauteilanzahl erreicht wird. Von Vorteil ist dabei die Funktionsintegration im Bereich eines Ankeranschlags, da ein den axialen Freiweg begrenzender Anschlag für den Anker an einer gehäusefesten Ventilnadelführung angeordnet ist. Das Führungsbauteil des Brennstoffeinspritzventils für die Ventilnadel wird dabei idealerweise unmittelbar als Ankeranschlag genutzt. Durch den Wegfall von bisher notwendigen Bauteilen wird die Montage des Brennstoffeinspritzventils vereinfacht, so dass die Fertigungskosten gesenkt werden können. Ungenauigkeiten hinsichtlich des Ventildauerlaufs und der Ventildynamik werden durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen verbessert.
- Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.
- Vorteilhaft ist es, die Ventilnadelführung als scheibenförmiges Führungsbauteil auszuführen und dieses fest mit einem Düsenkörper oder einem anderen Gehäusebauteil zu verbinden. Der untere Anschlag für den Anker ist als aus der Ventilnadelführung überstehender Flansch ausgeführt, wobei der als Anschlag dienende Flansch rund um eine mittlere Längsöffnung der Ventilnadelführung umlaufend ausgebildet ist.
- Von Vorteil ist es, den oberen Anschlag für den Anker durch einen fest auf der Ventilnadel befestigten Flansch zu bilden, wobei an dem oberen Flansch eine Vorhubfeder angreift, die den Anker entgegen seiner Hubrichtung zum unteren Flansch hin beaufschlagt.
- Vorteilhafterweise ist die Federkonstante der Vorhubfeder dabei erheblich kleiner als die der Rückstellfeder bemessen.
- Zeichnung
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
1 einen axialen Schnitt durch ein Brennstoffeinspritzventil gemäß dem Stand der Technik und2 einen vergrößerten Ausschnitt aus dem in1 dargestellten Brennstoffeinspritzventil im Bereich II in1 . - Beschreibung des Ausführungsbeispiels
- Bevor anhand der
2 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils näher beschrieben wird, soll zum besseren Verständnis der Erfindung zunächst anhand von1 ein bereits bekanntes Brennstoffeinspritzventil bezüglich seiner wesentlichen Bauteile kurz erläutert werden. - Das in
1 dargestellte Brennstoffeinspritzventil1 ist in der Form eines Brennstoffeinspritzventils1 für Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschinen ausgeführt. Das Brennstoffeinspritzventil1 eignet sich insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in einen nicht dargestellten Brennraum einer Brennkraftmaschine. - Das Brennstoffeinspritzventil
1 besteht aus einem Düsenkörper2 , in welchem eine Ventilnadel3 angeordnet ist. Die Ventilnadel3 steht mit einem Ventilschließkörper4 in Wirkverbindung, der mit einer auf einem Ventilsitzkörper5 angeordneten Ventilsitzfläche6 zu einem Dichtsitz zusammenwirkt. Bei dem Brennstoffeinspritzventil1 handelt es sich im Ausführungsbeispiel um ein nach innen öffnendes Brennstoffeinspritzventil1 , welches über wenigstens eine Abspritzöffnung7 verfügt. Der Düsenkörper2 ist durch eine Dichtung8 gegen einen Außenpol9 einer Magnetspule10 abgedichtet. Die Magnetspule10 ist in einem Spulengehäuse11 gekapselt und auf einen Spulenträger12 gewickelt, welcher an einem Innenpol13 der Magnetspule10 anliegt. Der Innenpol13 und der Außenpol9 sind durch eine Verengung26 voneinander getrennt und miteinander durch ein nicht ferromagnetisches Verbindungsbauteil29 verbunden. Die Magnetspule10 wird über eine Leitung19 von einem über einen elektrischen Steckkontakt17 zuführbaren elektrischen Strom erregt. Der Steckkontakt17 ist von einer Kunststoffummantelung18 umgeben, die am Innenpol13 angespritzt sein kann. - Die Ventilnadel
3 ist in einer Ventilnadelführung14 geführt, welche scheibenförmig ausgeführt ist. Zur Hubeinstellung dient eine zugepaarte Einstellscheibe15 . Stromaufwärts der Einstellscheibe15 befindet sich ein Anker20 . Dieser steht über einen ersten Flansch21 kraftschlüssig mit der Ventilnadel3 in Verbindung, welche durch eine Schweißnaht22 mit dem ersten Flansch21 verbunden ist. Auf dem ersten Flansch21 stützt sich eine Rückstellfeder23 ab, welche in der vorliegenden Bauform des Brennstoffeinspritzventils1 durch eine Einstellhülse24 auf Vorspannung gebracht wird. - In der oberen Ventilnadelführung
14 , im Anker20 und an einem unteren Führungselement36 verlaufen Brennstoffkanäle30 ,31 und32 . Der Brennstoff wird über eine zentrale Brennstoffzufuhr16 zugeführt und durch ein Filterelement25 gefiltert. Das Brennstoffeinspritzventil1 ist durch eine Dichtung28 gegen eine nicht weiter dargestellte Brennstoffverteilerleitung und durch eine weitere Dichtung37 gegen einen nicht weiter dargestellten Zylinderkopf abgedichtet. - An der abspritzseitigen Seite des Ankers
20 ist ein ringförmiges Dämpfungselement33 , welches aus einem Elastomerwerkstoff besteht, angeordnet. Es liegt auf einem zweiten Flansch34 auf, welcher über eine Schweißnaht35 kraftschlüssig mit der Ventilnadel3 verbunden ist. - Zwischen dem ersten Flansch
21 und dem Anker20 ist eine Vorhubfeder38 angeordnet, welche den Anker20 im Ruhezustand des Brennstoffeinspritzventils1 in Anlage an dem zweiten Flansch34 hält. Die Federkonstante der Vorhubfeder38 ist dabei wesentlich kleiner als die Federkonstante der Rückstellfeder23 . - Im Ruhezustand des Brennstoffeinspritzventils
1 wird der Anker20 von der Rückstellfeder23 und der Vorhubfeder38 entgegen seiner Hubrichtung so beaufschlagt, dass der Ventilschließkörper4 an der Ventilsitzfläche6 in dichtender Anlage gehalten wird. Bei Erregung der Magnetspule10 baut diese ein Magnetfeld auf, welches den Anker20 zunächst entgegen der Federkraft der Vorhubfeder38 in Hubrichtung bewegt, wobei ein Ankerfreiweg durch den Abstand zwischen dem ersten Flansch21 und dem Anker20 vorgegeben ist. Nach Durchlaufen des Ankerfreiwegs nimmt der Anker20 den ersten Flansch21 , welcher mit der Ventilnadel3 verschweißt ist, entgegen der Federkraft der Rückstellfeder23 ebenfalls in Hubrichtung mit. Der Anker20 durchläuft dabei einen Gesamthub, der der Höhe des Arbeitsspaltes27 zwischen dem Anker20 und dem Innenpol13 entspricht. Der mit der Ventilnadel3 in Verbindung stehende Ventilschließkörper4 hebt von der Ventilsitzfläche6 ab, und der über die Brennstoffkanäle30 bis32 geführte Brennstoff wird durch die Abspritzöffnung7 abgespritzt. - Wird der Spulenstrom abgeschaltet, fällt der Anker
20 nach genügendem Abbau des Magnetfeldes durch den Druck der Rückstellfeder23 vom Innenpol13 ab, wodurch sich der mit der Ventilnadel3 in Verbindung stehende erste Flansch21 entgegen der Hubrichtung bewegt. Die Ventilnadel3 wird dadurch in die gleiche Richtung bewegt, wodurch der Ventilschließkörper4 auf der Ventilsitzfläche6 aufsetzt und das Brennstoffeinspritzventil1 geschlossen wird. Die Vorhubfeder38 beaufschlagt den Anker20 dann wiederum so, dass dieser nicht von dem zweiten Flansch34 zurückprellt, sondern ohne Anschlagspreller in den Ruhezustand zurückkehrt. -
2 zeigt in einer auszugsweisen axialen Schnittdarstellung den in1 mit II bezeichneten Ausschnitt ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel. Im Vergleich zu der anhand von1 detailliert beschriebenen Ausführungsvariante gemäß dem Stand der Technik ist der untere Ankeranschlag nicht als fest mit der Ventilnadel3 verbundener zweiter Flansch34 vorgesehen, sondern ist der untere Ankeranschlag gehäusefest ausgebildet. Erfindungsgemäß ist der untere Ankeranschlag an der oberen Ventilnadelführung14 integriert. Die obere Ventilnadelführung14 ist als flache Führungsscheibe mit wenigstens einem Brennstoffkanal31 , z. B. aber mit vier bis sechs Brennstoffkanälen31 ausgeführt. Die Ventilnadelführung14 ist gehäusefest ausgestaltet, indem sie über z. B. eine umlaufende Schweißnaht39 in einer Ausnehmung des Düsenkörpers2 mit dem Düsenkörper2 fest verbunden ist. Neben dem wenigstens einen Brennstoffkanal31 weist die Ventilnadelführung14 eine exakt gearbeitete mittlere Längsöffnung40 auf, die von der stangenförmigen Ventilnadel3 durchgriffen wird und in der die Ventilnadel3 während ihrer Axialbewegung geführt wird. Unter Vermeidung zusätzlicher Anschlagbauteile ist der zweite Flansch34 zur unteren Begrenzung des Freiwegs des Ankers20 in der Ventilnadelführung14 integriert. Im Bereich unmittelbar rund um die mittlere Längsöffnung40 erstreckt sich der zweite Flansch34 über die Ebene der eigentlich scheibenförmigen Ventilnadelführung14 hinaus. Dieser überstehende Flanschbereich des zweiten Flansches34 ist umlaufend ausgeführt. Der Freiweg des Ankers20 wird über den oberen Flansch21 eingestellt, der in gewünschter Position zur exakten Definition der Freiweggröße an der Ventilnadel3 befestigt, insbesondere angeschweißt (Schweißnaht22 ) wird. - Alternativ zum vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel kann der als Ventilsitzträger dienende Düsenkörper
2 oder ein anderes Gehäusebauteil des Brennstoffeinspritzventils1 einteilig unmittelbar mit einer Ventilnadelführung14 selbst versehen sein. Auf diese Weise würde der zweite Flansch34 direkt aus dem Düsenkörper2 oder einem anderen Gehäusebauteil hervorgehen, während auf ein separates Bauteil einer scheibenförmigen Ventilnadelführung14 , wie es in2 dargestellt ist, verzichtet werden kann. - Denkbar ist es ebenso, einen den axialen Freiweg begrenzenden oberen Anschlag für den Anker
20 im Bereich des Flansches21 an einer gehäusefesten Ventilnadelführung anzuordnen. - Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt und auch bei einer Vielzahl anderer Bauweisen von Brennstoffeinspritzventilen realisierbar.
Claims (12)
- Brennstoffeinspritzventil (
1 ) für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine, mit einer Magnetspule (10 ), einem durch die Magnetspule (10 ) in einer Schließrichtung von einer Rückstellfeder (23 ) beaufschlagten Anker (20 ) und einer mit dem Anker (20 ) in Verbindung stehenden Ventilnadel (3 ) zur Betätigung eines Ventilschließkörpers (4 ), der zusammen mit einer Ventilsitzfläche (6 ) einen Dichtsitz bildet, wobei der Anker (20 ) auf der Ventilnadel (3 ) beweglich angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein den axialen Freiweg begrenzender Anschlag für den Anker (20 ) an einer gehäusefesten Ventilnadelführung (14 ) angeordnet ist. - Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Anschlag des Ankers (
20 ) in der Ventilnadelführung (14 ) integriert ist. - Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilnadelführung (
14 ) als scheibenförmiges Führungsbauteil ausgeführt ist und fest mit einem Düsenkörper (2 ) oder einem anderen Gehäusebauteil verbunden ist. - Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilnadelführung (
14 ) eine mittlere Längsöffnung (40 ) zur Führung der Ventilnadel (3 ) und wenigstens einen Brennstoffkanal (31 ) aufweist. - Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilnadelführung (
14 ) mittels einer Schweißnaht (39 ) fest mit dem Düsenkörper (2 ) oder einem anderen Gehäusebauteil verbunden ist. - Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Anschlag für den Anker (
20 ) als aus der Ventilnadelführung (14 ) überstehender Flansch (34 ) ausgeführt ist. - Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der als Anschlag dienende Flansch (
34 ) rund um die mittlere Längsöffnung (40 ) der Ventilnadelführung (14 ) umlaufend ausgebildet ist. - Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilnadelführung (
14 ) unmittelbar einteilig aus einem Düsenkörper (2 ) oder einem anderen Gehäusebauteil hervorgeht. - Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Anschlag für den Anker (
20 ) als aus der Ventilnadelführung (14 ) überstehender Flansch (34 ) ausgeführt ist. - Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der als Anschlag dienende Flansch (
34 ) rund um eine mittlere Längsöffnung (40 ) der Ventilnadelführung (14 ) umlaufend ausgebildet ist. - Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Anschlag für den Anker (
20 ) durch einen fest auf der Ventilnadel (3 ) befestigten Flansch (21 ) gebildet ist. - Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass an dem oberen Flansch (
21 ) eine Vorhubfeder (38 ) angreift, die den Anker (20 ) entgegen seiner Hubrichtung zum unteren Flansch (34 ) hin beaufschlagt.
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