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Die
Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der
Gattung des Hauptanspruchs.
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Aus
der
EP 0 352 444 B1 ist
bereits ein Brennstoffeinspritzventil bekannt, bei dem das Ventilgehäuse weitgehend
von einer Kunststoffummantelung gebildet wird. Die Kunststoffummantelung
umgibt dabei nicht nur einen Anschlussstutzen, sondern auch eine
Magnetspule und reicht bis zu einem Ventilsitzträger. Zumindest in dem die Magnetspule
umgebenden Bereich sind in der Kunststoffummantelung Magnetfeldlinien
leitende ferromagnetische Füllstoffe
eingebracht. Die Füllstoffe
umgeben die Magnetspule in Umfangsrichtung. Als Füllstoffe
finden beispielsweise feinkörnig
zerkleinerte Teile von Metallen mit weichmagnetischen Eigenschaften
Verwendung. Die Füllstoffe
sind alleinig deshalb in der Kunststoffummantelung vorgesehen, um
auf ein äußeres Magnetbauteil
verzichten zu können
und den Magnetkreis über
die Kunststoffummantelung schließen zu können. Die Füllstoffe, die nur ein sehr
geringes Volumen einnehmen, werden unmittelbar im Kunststoffspritzgießprozess
mit in die entsprechende Kunststoffmasse eingegeben.
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Vorteile der
Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil,
dass es besonders sicher und günstig
herstellbar ist. Erfindungsgemäß ist in der
zumindest teilweise das Ventilgehäuse bildenden Kunststoffummantelung
wenigstens ein Füllkörper eingebettet,
der bereits vor dem Anbringen der Kunststoffummantelung im Brennstoffeinspritzventil vorgesehen
ist. Der Füllkörper ist
dabei in vorteilhafter Weise derart an einer Stelle in der Kunststoffummantelung
integriert, dass eine nachteilige Materialanhäufung der Kunststoffummantelung
vermieden ist. Solche Materialanhäufungen können durch Werkzeugschieber
des Kunststoffspritzgießwerkzeugs nicht
reduziert werden. Durch das Auffüllen
mit dem Füllkörper ist
die Materialdicke beim Spritzvorgang deutlich mehr vergleichmäßigt, und
ein Verzug durch Schwindung wird sicher unterbunden.
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Durch
die in den Unteransprüchen
aufgeführten
Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch
1 angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.
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In
vorteilhafter Weise ist der Füllkörper als C-förmiger Füllring ausgeführt und
wird in eine Nut am Außenumfang
eines Anschlussstutzens auf diesen aufgeschnappt. Als Material wird
für den
Füllring beispielsweise
ein Kunststoff verwendet, über
den nachfolgend die Kunststoffummantelung gespritzt wird.
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Zeichnung
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in
der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert.
Es zeigt 1 einen schematischen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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Ein
in 1 dargestelltes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1 ist
in der Form eines Einspritzventils 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,
der als Ventilsitzträger
Teil eines Ventilgehäuses
ist und in welchem eine axial bewegliche Ventilnadel 3 angeordnet
ist. Die Ventilnadel 3 steht mit einem Ventilschließkörper 4 in
Wirkverbindung, der mit einer an einem Ventilsitzkörper 5 ausgebildeten
Ventilsitzfläche 6 zu
einem Dichtsitz zusammenwirkt. Der Ventilsitzkörper 5 ist dicht und fest
beispielsweise mittels Schweißen
am stromabwärtigen
Ende des Düsenkörpers 2 befestigt.
Allerdings kann die Ventilsitzfläche 6 auch
unmittelbar an einem Bodenteil des Düsenkörpers 2 ausgebildet sein.
Bei dem Brennstoffeinspritzventil 1 handelt es sich im
Ausführungsbeispiel
um ein nach innen öffnendes
Brennstoffeinspritzventil 1, welches über wenigstens eine Abspritzöffnung 7,
die im Ventilsitzkörper 5 ausgeformt
ist, verfügt.
Der Düsenkörper 2 ist in
eine stromabwärtige
Verlängerung 9 eines
langgestreckten Anschlussstutzens 13, der einen Teil des Ventilgehäuses bildet
und als Innenpol 33 eines Magnetkreises dient, eingebaut
und mit dieser Verlängerung 9 fest
verbunden. Die feste Verbindung zwischen Anschlussstutzen 13 und
Düsenkörper 2 wird z.B.
mittels einer Schweißnaht 40 gewährleistet.
Im Überlappungsbereich
von Verlängerung 9 des
Anschlussstutzens 13 und Düsenkörper 2 sind beide Bauteile
relativ dünnwandig
ausgeführt.
Ein diesen Überlappungsbereich
außen
abstützender
im Querschnitt L-förmiger
Stützring 41 weist
eine noch geringere Wandungsdicke auf. An einer Schulter 42 des Düsenkörpers 2 kann
nahe dem Überlappungsbereich
durch Angreifen eines nicht dargestellten Einstellwerkzeugs sehr
einfach und kostengünstig
die Hubeinstellung der Ventilnadel 3 vorgenommen werden.
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Als
Antrieb dient z.B. ein elektromagnetischer Kreis, der eine Magnetspule 10 umfasst,
die auf einen Spulenträger 12 gewickelt
ist, welcher an dem als Innenpol 33 dienenden Anschlussstutzen 13 anliegt.
Der Bereich des Innenpols 33 des Anschlussstutzens 13 und
die Verlängerung 9 des
Anschlussstutzens 13 sind insofern magnetisch weitgehend voneinander
getrennt, da zwischen ihnen im Bereich der axialen Erstreckung eines
Magnetankers 20 eine dünnwandige
magnetische Drosselstelle 11 vorgesehen ist, um die die
Magnetfeldlinien herum geführt sind.
Nach außen
hin wird der Magnetkreis von einem ebenfalls das Ventilgehäuse bildenden äußeren Magnetbauteil
abgeschlossen, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel als geschlossen
umlaufender topfförmiger
Magnettopf 14 ausgebildet ist. 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 Anschlussstutzen 13 angespritzt sein kann und bis
in den Bereich zwischen der Magnetspule 10 und den Magnettopf 14 hineinreicht.
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An
seinem der Brennstoffzufuhr 16 des Anschlussstutzens 13 zugewandten
Ende ist der Magnettopf 14 mit einer mehrere Rillen umfassenden
Labyrinthdichtung 37 ausgebildet. In diesem Bereich der
Labyrinthdichtung 37 wird beispielsweise die Kunststoffummantelung 18 dicht
angespritzt. Im Bereich dieser Labyrinthdichtung 37 des
Magnettopfes 14 weist die Kunststoffummantelung 18 eine
relativ große
Materialanhäufung
auf, da der Ringbereich zwischen dem Anschlussstutzen 13 und
dem Magnettopf 14 mit Kunststoff ausgespritzt wird.
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Eine
solche Materialanhäufung
kann durch Werkzeugschieber des Kunststoffspritzgießwerkzeugs
nicht reduziert werden. In vorteilhafter Weise ist deshalb in die
Kunststoffummantelung 18 ein Füllkörper, insbesondere ein Füllring 43 eingebettet.
Der Füllring 43 ist
z.B. C-förmig
ausgeführt
und wird in eine Nut 44 am Außenumfang des Anschlussstutzens 13 auf
diesen aufgeschnappt. Als Material wird für den Füllring 43 beispielsweise
ein Kunststoff verwendet, über
den nachfolgend die Kunststoffummantelung 18 gespritzt
wird, so dass also der Füllring 43 bereits
vor dem Anbringen der Kunststoffummantelung 18 im Brennstoffeinspritzventil 1 vorgesehen
ist. Der Füllring 43 kann
auch aus einem metallischen Werkstoff, wie Stahl oder Aluminium
gefertigt sein. Durch das Auffüllen
mit dem Füllring 43 ist
die Materialdicke beim Spritzvorgang deutlich mehr vergleichmäßigt, und
ein Verzug durch Schwindung wird sicher unterbunden. Füllkörper wie
der Füllring 43, aber
auch andere Konturen aufweisende Füllkörper können an verschiedenen Stellen
in der Kunststoffummantelung 18 integriert sein, insbesondere
an Stellen, an denen ansonsten eine nachteilige Materialanhäufung der
Kunststoffummantelung 18 vorliegen würde.
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Die
Ventilnadel 3 durchgreift den Magnetanker 20 in
einer inneren Öffnung,
wobei der Magnetanker 20 axial beweglich auf der Ventilnadel 3 angeordnet
ist. Begrenzt wird der Weg des Magnetankers 20 durch einen
ersten oberen Flansch 21, der einteilig mit der Ventilnadel 3 ausgebildet
ist, und einen zweiten unteren Flansch 22, der kraftschlüssig mit
der Ventilnadel 3 in Verbindung steht und z.B. mittels
einer Schweißnaht
mit der Ventilnadel 3 verbunden ist. An dem ersten Flansch 21 stützt sich
eine Rückstellfeder 23 ab,
welche in der vorliegenden Bauform des Brennstoffeinspritzventils 1 durch
eine Einstellhülse 24 auf
Vorspannung gebracht wird.
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Der
Brennstoff wird über
eine zentrale Brennstoffzufuhr 16 des Anschlussstutzens 13 zugeführt und
durch ein in ihn eingesetztes Filterelement 25 gefiltert.
Das Brennstoffeinspritzventil 1 ist durch eine Dichtung 28 gegen
eine nicht weiter dargestellte Brennstoffverteilerleitung und durch
eine weitere Dichtung 36 gegen einen nicht weiter dargestellten Zylinderkopf
abgedichtet.
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Im
Ruhezustand des Brennstoffeinspritzventils 1 wird der erste
Flansch 21 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 Magnetanker 20 entgegen
der Federkraft der Rückstellfeder 23 in Hubrichtung
bewegt, wobei der Gesamthub durch einen in der Ruhestellung zwischen
dem Anschlussstutzen 13 und dem Magnetanker 20 befindlichen
Arbeitsspalt vorgegeben ist. Der Magnetanker 20 nimmt den
ersten Flansch 21 ebenfalls in Hubrichtung mit. Der mit
der Ventilnadel 3 in Verbindung stehende Ventilschließkörper 4 hebt
von der Ventilsitzfläche 6 ab,
und der Brennstoff wird durch die Abspritzöffnungen 7 abgespritzt.
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Wird
der Spulenstrom abgeschaltet, fällt
der Magnetanker 20 nach genügendem Abbau des Magnetfeldes
durch den Druck der Rückstellfeder 23 vom Anschlussstutzen 13 ab,
wodurch sich die Ventilnadel 3 entgegen der Hubrichtung
bewegt. Der Ventilschließkörper 4 setzt
auf der Ventilsitzfläche 6 auf und
das Brennstoffeinspritzventil 1 wird wieder geschlossen.
Ein Prellen der Ventilnadel 3 beim Schließvorgang
wird dadurch vorteilhaft und wirkungsvoll vermieden, dass der Magnetanker 20 bei seiner
Bewegung entgegen der Hubrichtung zum unteren Flansch 22 hin
durch das Fluidpolster zwischen Magnetanker 20 und Flansch 22 abgebremst
wird, wobei das Fluid dabei radial nach außen verdrängt wird.
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Auf
der stromabwärtigen
Seite des Magnetankers 20 ist eine topfförmige Halterung 29 zur Aufnahme
einer Ankerfreiwegfeder 30 angeordnet. Die Ankerfreiwegfeder 30 stützt sich
einerseits an dem zweiten unteren Flansch 22 und andererseits
an dem Boden der topfförmigen
Halterung 29 ab, so dass der Magnetanker 20 zum
zweiten Flansch 22 hin gezogen wird und somit der Magnetanker 20 in seine
Ausgangslage zurückkehrt.
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Die
Bauteile des Ventilgehäuses,
insbesondere der Anschlussstutzen 13, der Magnettopf 14 sowie
der Düsenkörper 2,
sind beispielsweise mittels MIM-Verfahren hergestellt. Zusätzlich zu
diesen Bauteilen des Ventilgehäuses
des Brennstoffeinspritzventils 1 können in idealer Weise noch
weitere Einzelbauteile mittels MIM-Verfahren gefertigt sein, so z.B.
die Ventilnadel 3 mit dem Ventilschließkörper 4. Das auch als
Metal-Injection-Molding (MIM) bezeichnete Verfahren umfasst die
Herstellung von Formteilen aus einem Metallpulver mit einem Bindemittel, z.B.
einem Kunststoffbindemittel, die miteinander gemischt und homogenisiert
werden, beispielsweise auf konventionellen Kunststoffspritzgießmaschinen und
das nachfolgende Entfernen des Bindemittels und Sintern des verbleibenden
Metallpulvergerüsts. Die
Zusammensetzung des Metallpulvers kann dabei auf einfache Weise
auf optimale magnetische und thermische Eigenschaften abgestimmt
werden.
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Allerdings
ist es z.B. ebenso denkbar, den Düsenkörper 2 als Drehteil
und den Magnettopf 14 als Fließpressteil auszubilden. Bei
einer solchen Ausführung
von Düsenkörper 2 und
Magnettopf 14 ist der Anschlussstutzen 13 beispielsweise
auch als Drehteil ausgeführt.
Zusätzlich
zu der mehrere Rillen umfassenden Labyrinthdichtung 37 am
Magnettopf 14 kann eine weitere Labyrinthdichtung 39 auch
am Außenumfang
des Anschlussstutzens 13 ausgebildet sein. In diesem Bereich
der Labyrinthdichtung 39 überdeckt die Kunststoffummantelung 18 den
Anschlussstutzen 13 dicht.
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Im
Bereich des Übergangs
von der rohrförmigen
Brennstoffzufuhr 16 zum Innenpol 33 weist der Anschlussstutzen 13 eine
Erweiterung des Außendurchmessers
auf, die z.B. konisch verläuft.
Dieser konische Abschnitt 32 des Anschlussstutzens 13 wird
von einem Deckelteil 34 umgriffen, das den Spulenträger 12 übergreift
und nur im Bereich der Leitung 19 zu deren Durchführung unterbrochen
ist. An den Innenpol 33 schließt sich die dünnwandige
magnetische Drosselstelle 11 an, auf die weiter stromabwärts die
Verlängerung 9 folgt.
Die Verlängerung 9 des
Anschlussstutzens 13 weist z.B. einen durchmessergrößeren radial
nach außen
gerichteten Ringkragen 35 auf, auf dem der Spulenträger 12 mit
der Magnetspule 10 aufsitzt. Der Magnettopf 14 untergreift
ebenfalls den Spulenträger 12 und
umgibt die Verlängerung 9 des
Anschlussstutzens 13, mit der er fest verbunden ist. Der
Magnettopf 14 wird z.B. derart auf dem Anschlussstutzen 13 montiert,
dass er durch Pressen dicht aufgebracht und bis zum Anschlag an
dem Ringkragen 35 geschoben wird. Die Verlängerung 9 des
Anschlussstutzens 13 dient zudem der Führung des Magnetankers 20 und
der Aufnahme des Düsenkörpers 2,
mit dem der Anschlussstutzen 13 ebenfalls fest verbunden
ist.