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Stand der Technik
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Die
Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der
Gattung des Anspruchs 1 sowie von einem Verfahren zur Montage eines
Brennstoffeinspritzventils nach der Gattung des Anspruchs 10.
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Aus
der
EP 0 487199 A1 ist
bereits ein Brennstoffeinspritzventil für Brennstoffeinspritzanlagen
von Brennkraftmaschinen bekannt, das einen erregbaren Aktuator in
Form eines elektromagnetischen Kreises mit einer Magnetspule, einem äußeren
Magnetkreisbauteil und einem bewegbaren Anker zur Betätigung
eines Ventilschließkörpers, der mit einem an einem
Ventilsitzkörper vorgesehenen Ventilsitz zusammenwirkt,
aufweist. Im Gegensatz zu den meisten anderen bekannten Brennstoffeinspritzventilen
(
1 der
EP
0 487 199 A1 ) besitzt das Brennstoffeinspritzventil keinen
als Brennstoffeinlassstutzen und Innenpol dienenden rohrförmigen Kern,
der von der Magnetspule umgeben ist. Stattdessen ist das äußere
Magnetkreisbauteil topfförmig ausgeführt, wobei
das Magnetkreisbauteil derart im Ventil eingebaut ist, dass es über
die Magnetspule gestülpt ist. Geschlossen wird der elektromagnetische
Kreis durch ein Verschlussteil, das von unten in das Magnetkreisbauteil
eingeschoben ist. Der bewegliche Anker ist im Spulenkörper
bzw. in einer inneren Öffnung des Verschlussteils geführt.
Der gesamte Aktuator ist von einer Kunststoffumspritzung umschlossen,
die auch einen zuströmseitigen Anschlussstutzen bildet.
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Aus
der
DE 197 12 922
A1 ist auch bereits ein Brennstoffeinspritzventil bekannt,
bei dem auf einen als Brennstoffeinlassstutzen und Innenpol dienenden
rohrförmigen Kern, der von der Magnetspule umgeben ist,
verzichtet ist. Das Brennstoffeinspritzventil zeichnet sich dadurch
aus, dass sowohl der zuströmseitige Anschlussstutzen als
auch das als Ventilsitzträger dienende Anschlussteil als
tiefgezogene Blechteile ausgeführt sind. Die Blechteile
sind durch eine über die Fließgrenze ihres Materials überschreitende
Verformungsbeanspruchung geformt und zur Bildung eines Ventilgehäuses
mittels Verbindungszapfen miteinander verbunden. Die als Anschlussteile
dienenden Blechteile besitzen zur Aufnahme von Dichtringen umgeformte
Radialwülste, die die entsprechenden Ringnuten begrenzen.
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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
auf einfache und kostengünstige Art und Weise ein besonders
kompakter Aufbau des Brennstoffeinspritzventils realisierbar ist, so
dass ein sehr kleines, handliches Einspritzventil entsteht. Die
erfindungsgemäße Konstruktion ermöglicht
es zusammen mit weiteren konstruktiven Maßnahmen im Bereich
des Aktuators, insbesondere eines Magnetkreises, ein Brennstoffeinspritzventil
mit einer Gesamtlänge von nur < 30 mm zu fertigen.
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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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Längenvarianten
des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils
sind in großer Anzahl sehr einfach herstellbar durch verschieden
lange und spezifisch geformte Anschlussstutzen, Ventilsitzträger, Ventilnadeln
und Distanzstücke. Eine Farbkennzeichnung der Brennstoffeinspritzventile
ist durch eingefärbte Kunststoffteile sehr gut möglich.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren zur Montage eines Brennstoffeinspritzventils
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 10 hat den Vorteil,
dass das Montagehandling vereinfacht ist. Erfindungsgemäß ist
eine einfache Lösung gegeben, bei der die Fertigungstiefe
und der Montageaufwand gegenüber der Fertigung bekannter
Brennstoffeinspritzventile deutlich reduziert sind. Über einfache Variation
der Kunststoffteile lassen sich einfach und kostengünstig
verschiedenste Designs von Brennstoffeinspritzventilen herstellen,
die den spezifischen Forderungen der Motorenhersteller angepasst
sind. Auf eine klassische Kunststoffumspritzung des Brennstoffeinspritzventils
in der Montagelinie kann ganz verzichtet werden.
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Durch
die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch
10 angegebenen Montageverfahrens eines Brennstoffeinspritzventils
möglich.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn der axiale Verschiebevorgang der Kunststoffteile
auf den metallenen Anschlussteilen durch zumindest bereichsweises
Konditionieren des Brennstoffeinspritzventils in einer feuchten
Umgebung oder durch Erwärmung unterstützt wird.
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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 1 ein Brennstoffeinspritzventil
mit erfindungsgemäßen Distanzstücken
und 2 eine zweite Variante eines Distanzstücks
in einem Ausschnitt eines zuströmseitigen Endes des Brennstoffeinspritzventils.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Das
in der 1 beispielsweise dargestellte elektromagnetisch
betätigbare Ventil in der Form eines Einspritzventils für
Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschinen
hat einen elektromagnetischen Kreis mit einer Magnetspule 1,
die nicht, wie allgemein bei solchen Einspritzventilen üblich,
einen als Brennstoffeinlassstutzen und Innenpol dienenden rohrförmigen
Kern umgibt. Vielmehr umgibt die Magnetspule 1 einen dünnwandigen
zylindrischen Hülsenkörper 2. Ein Spulenkörper 3 nimmt
eine Bewicklung der Magnetspule 1 auf. Der Spulenkörper 3 aus Kunststoff
geht unmittelbar über in einen nicht näher gezeigten
mitangespritzten elektrischen Anschlussstecker 5, über
den die elektrische Kontaktierung der Magnetspule 1 erfolgt.
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Der
Hülsenkörper 2 ist konzentrisch zu einer Ventillängsachse 10 angeordnet.
Umgeben ist der Spulenkörper 3 mit der Magnetspule 1 von
einem äußeren topfförmigen Magnetkreisbauteil 11,
das Teil des Ventilgehäuses ist. Mit dem Bauteilboden 12 des Magnetkreisbauteils 11 ist
der Hülsenkörper 2 mittels einer ersten
Schweißnaht 13 dicht und fest verbunden. Auf der
dem Bauteilboden 12 gegenüberliegenden Seite ist
in das Magnetkreisbauteil 11 ein Deckelteil 14 eingesetzt,
das als Innenpol des Magnetkreises dient. Das Deckelteil 14 ist
wiederum mit dem Hülsenkörper 2 mittels
einer zweiten Schweißnaht 15 dicht und fest verbunden.
Mit dem Deckelteil 14, dem Hülsenkörper 2 und
dem äußeren Magnetkreisbauteil 11 ist
auf diese Weise ein abgeschlossener dichter Spulenraum geschaffen,
der nur im Bereich der elektrischen Kontaktierung der Magnetspule 1 durch eine
Ausnehmung 16 im Deckelteil 14 unterbrochen ist.
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Stromabwärts
des Magnetkreisbauteils 11 erstreckt sich ein dünnwandiges
rohrförmiges Anschlussteil, das hier als Ventilsitzträger 19 ausgebildet
ist, der fest mit dem Magnetkreisbauteil 11 über eine
dritte Schweißnaht 20 verbunden ist. In dem Ventilsitzträger 19 ist
eine axial bewegbare Ventilnadel 21 angeordnet. Am stromabwärtigen
Ende 23 der Ventilnadel 21 ist ein kugelförmiger
Ventilschließkörper 24 aus Metall oder
Keramik vorgesehen.
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Die
Betätigung des Einspritzventils erfolgt in bekannter Weise
elektromagnetisch. Zur axialen Bewegung der Ventilnadel 21 und
damit zum Öffnen entgegen der Federkraft einer Rückstellfeder 26 bzw. zum
Schließen des Einspritzventils dient der elektromagnetische
Kreis mit der Magnetspule 1, dem äußeren
Magnetkreisbauteil 11, dem Deckelteil 14 und einem
Anker 27. Die Führung des Ankers 27 während
seiner Axialbewegung erfolgt entlang der Innenwandung des Hülsenkörpers 2.
In das stromabwärts liegende, der Magnetspule 1 abgewandte
Ende des Ventilsitzträgers 19 ist ein zylinderförmiger
Ventilsitzkörper 29, der einen festen Ventilsitz 30 aufweist, durch
Schweißen dicht montiert. Der Ventilsitzkörper 29 ist
aus Metall oder Keramik gefertigt und mittels eines Dichtrings 31 abgedichtet.
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Der
kugelförmige Ventilschließkörper 24 der Ventilnadel 21 wirkt
mit dem sich in Strömungsrichtung kegelstumpfförmig
verjüngenden Ventilsitz 30 des Ventilsitzkörpers 29 zusammen.
An seiner unteren Stirnseite ist der Ventilsitzkörper 29 mit
einer beispielsweise flach ausgebildeten Spritzlochscheibe 34 und
einer z. B. topfförmig ausgebildeten Haltescheibe 35 fest
und dicht durch eine z. B. mittels eines Lasers ausgebildete Schweißnaht
verbunden. In der Spritzlochscheibe 34 sind wenigstens
eine, beispielsweise vier durch Erodieren oder Stanzen ausgeformte
Abspritzöffnungen 39 vorgesehen.
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Zuströmseitig
ist das Deckelteil 14 mit einem dünnwandigen Anschlussstutzen 41 mittels
einer vierten Schweißnaht 38 fest verbunden. Der
Anschlussstutzen 41 verläuft rohrförmig
und kann dabei über Stufen an unterschiedlichen Stellen
gezielt bzgl. des Innendurchmessers geformt sein, wie 1 zu entnehmen
ist. Variable Längen für die Anschlussstutzen 41 sind
einsetzbar. In eine konzentrisch zu der Ventillängsachse 10 verlaufende
Strömungsbohrung 42 des Anschlussstutzens 41,
die der Zufuhr des Brennstoffs in Richtung der Ventilsitzes 30 dient, ist
außer der Rückstellfeder 26 ein erfindungsgemäßes
Einstellelement 43 eingepasst. Das Einstellelement 43 dient
zur Einstellung der Federvorspannung der an dem Einstellelement 43 anliegenden
Rückstellfeder 26, die sich wiederum mit ihrer
gegenüberliegenden Seite am Anker 27 abstützt,
wobei auch eine Einstellung der dynamischen Abspritzmenge mit dem
Einstellelement 43 erfolgt. Das Einstellelement 43 ist
Teil eines Brennstofffilters 44, der z. B. in den Anschlussstutzen 41 eingepresst
ist.
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Das
erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil zeichnet
sich durch einen besonders kompakten Aufbau im Bereich des Magnetkreises
sowie auch in den Bereichen stromaufwärts und stromabwärts
des Magnetkreises aus, so dass ein sehr kleines, handliches Einspritzventil
entsteht. Sowohl der Anschlussstutzen 41 als auch der Ventilsitzträger 19 sind
als dünnwandige tiefgezogene Bauteile ausgeführt,
die das Brennstoffeinspritzventil zuström- und abströmseitig
mit umgebogenen Ringkragen 45, 46 begrenzen. Diese
Ringkragen 45, 46 bilden jeweils eine Begrenzung
einer Ringnut 47, 48, in die jeweils ein Dichtring 49, 50 in Form
eines O-Rings zur Abdichtung des Brennstoffeinspritzventils nach
außen hin (Fuel Rail, Saugrohr) eingebracht ist.
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Die
jeweils andere Begrenzung der Ringnuten 47, 48 legen
erfindungsgemäß ausgeformte und montierte Distanzstücke 52, 53 fest,
die umfangsmäßig auf den Anschlussstutzen 41 bzw.
den Ventilsitzträger 19 aufgeschoben sind. Die
als Kunststoffteile ausgebildeten Distanzstücke 52, 53 dienen
allgemein dazu, einen gewünschten Abstand am Brennstoffeinspritzventil
festzulegen, insbesondere eine Ringnut 47, 48 einseitig
zu begrenzen. Die ringförmigen Distanzstücke 52, 53 sind
beispielsweise aus Kunststoff geformt und besitzen eine Struktur,
die durch kammerartige, nach außen hin reichende Hohlräume 54, 55 hochstabil
und dabei aber sehr massearm ist Die Distanzstücke 52, 53 werden
entweder auf den Anschlussstutzen 41 oder den Ventilsitzträger 18 in
einem Kunststoffumspritzwerkzeug aufgespritzt oder als bereits vorgeformte
Kunststoffteile aufgeschoben.
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In 1 sind
zwei Varianten des Brennstoffeinspritzventils dargestellt. Längenvarianten
des Brennstoffeinspritzventils sind in großer Anzahl sehr einfach
herstellbar durch verschieden lange und spezifisch geformte Anschlussstutzen 41,
Ventilsitzträger 19, Ventilnadeln 21 und
Distanzstücke 52, 53. Eine Farbkennzeichnung
der Brennstoffeinspritzventile ist sehr einfach über entsprechend
eingefärbte Distanzstücke 52, 53 möglich.
Eine Kunststoffumspritzung des Brennstoffeinspritzventils kann entfallen.
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In
der 2 ist eine zweite Variante eines Distanzstücks 52 in
einem Ausschnitt eines zuströmseitigen Endes des Brennstoffeinspritzventils
dargestellt. Auf der linken Seite ist dabei das Distanzstück 52 nach
dem Umspritzen des Anschlussstutzens 41 bzw. dem Aufschieben
des Distanzstücks 52 zu sehen. Das Distanzstück 52 befindet
sich nahe dem Ringkragen 45 des Anschlussstutzens 41.
Auf diese Weise ist ausreichend Platz vorhanden, um die Schweißnaht 38 zur
Befestigung des Anschlussstutzens 41 an dem Deckelteil 14 anbringen
zu können. Nach der Montage des Anschlussstutzens 41 mit dem
bereits aufgebrachten Distanzstück 52 wird das Distanzstück 52 axial
verschoben in Richtung zum Magnetkreis. Das Verschieben des Distanzstücks 52 erfolgt
z. B. bis hin zur Anlage an dem äußeren Magnetkreisbauteil 11 und/oder
Deckelteil 14. Während das Distanzstück 52 in
Strömungsrichtung am Anschlussstutzen 41 verschoben
wird, wird das Distanzstück 53 am Ventilsitzträger 19 entgegen
der Strömungsrichtung verschoben bis dies z. B. ebenfalls
am Magnetkreisbauteil 11 im Bereich des Bauteilbodens 12 anschlägt.
Die Verschieberichtung ergibt sich auch bei einer nicht zylindrischen
Außenkontur der Anschlussteile 41, 19 durch
entsprechende Stufen immer in Richtung einer Verjüngung
des Außendurchmessers der Anschlussteile 41, 19.
Eine Ringausnehmung 58 am Distanzstück 52 sorgt
z. B. dafür, dass die am Anschlussstutzen 41 angebrachte Schweißnaht 38 überdeckt
und geschützt ist.
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Das
Verschieben der Distanzstücke 52, 53 erfolgt
mit Hilfe eines nicht näher gezeigten Werkzeugs 59,
das beispielsweise umfangsmäßig oder endseitig
angreift. Erleichtert wird der Verschiebevorgang entweder durch
zumindest bereichsweises Konditionieren des Brennstoffeinspritzventils
in einer feuchten Umgebung oder durch Erwärmung, da aufgrund
der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten des
Kunststoffs der Distanzstücke 52, 53 und
des metallenen Werkstoffs der Anschlussteile 41, 19 der
Kunststoff geringfügig gegenüber dem Metall erweicht
wird. Nach dem Verschieben der Distanzstücke 52, 53 sind
die Ringnuten 47, 48 für die danach zu
montierenden Dichtringe 49, 50 freigelegt (rechte
Seite 2). Um ein zu großes Spiel zwischen den
Anschlussteilen 41, 19 und den Distanzstücken 52, 53 zu
vermeiden, kann optional an den Anschlussteilen 41, 19 jeweils
ein Formelement 60 in Form einer lokalen Delle, umlaufenden
Rille, Erhebung oder Vertiefung jeglicher Art vorgesehen sein, so
dass sich zwischen Anschlussteil 41, 19 und Distanzstück 52, 53 ein
guter Formschluss ergibt. Dieser Formschluss muss allerdings mit
kleinem Kraftaufwand zu überwinden sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 0487199
A1 [0002, 0002]
- - DE 19712922 A1 [0003]