-
Stand der Technik
-
Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs.
-
Aus der
DE 40 03 228 A1 ist ein Brennstoffeinspritzventil bekannt, bei dem ein Brennstofffilter am zulaufseitigen Ende des Brennstoffeinspritzventils in den Brennstoffeinlassstutzen eingepresst ist. Dieser Brennstofffilter ist am Umfang beispielsweise mit einem Messingring versehen, der mit der Wandung des Brennstoffeinlassstutzens die Paarung beim Einpressen des Brennstofffilters bildet. Der Messingring umgibt einen ringförmigen Kunststoffmassivabschnitt des Grundkörpers des Brennstofffilters, von dem aus z.B. drei Stege in Längsrichtung bis zu einem gemeinsamen Bodenabschnitt verlaufen, von denen das eigentliche Siebgewebe in diesen Teilbereichen umspritzt ist. Eine Einstellhülse stromabwärts des Brennstofffilters dient zur Einstellung der Federvorspannung einer an der Einstellhülse anliegenden Rückstellfeder.
-
Bekannt sind desweiteren bereits Brennstoffeinspritzventile, bei denen die Einstellhülse und der Brennstofffilter als ein so genanntes Kombibauteil vorliegen, also die beiden Funktionen der Einstellung der Federvorspannung einer an der Einstellhülse anliegenden Rückstellfeder und die Filterung des einströmenden Brennstoffs in einem Bauteil integriert sind (
US 5,335,863 A ,
US 6,434,822 B1 ,
EP 1 296 057 B1 ,
EP 2 426 351 A1 ,
EP 1 377 747 A1 ). Alle bekannten Lösungen zeichnen sich dadurch aus, dass ein Pressbereich im Bereich der Einstellhülse vorgesehen ist, der mit der Wandung des sie umgebenden Anschlussstutzens eine Presspassung eingeht, die so eng gewählt ist, dass über die Lebensdauer des Brennstoffeinspritzventils die Federspannung konstant gehalten bleibt, also ein Verrutschen der Einstellhülse ausgeschlossen ist.
-
Vorteile der Erfindung
-
Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, dass ein Einstellelement als Kombibauteil im Brennstoffzulauf eingesetzt ist, dass eine hohe Funktionsintegration (Einstellung der Federkraft der Rückstellfeder, Filterung des Brennstoffs, Dämpfung von Druckpulsationen) in sich vereint, wobei das Einstellelement mit ersten und zweiten Spaltvertiefungen am äußeren Umfang versehen ist, die von entgegengesetzten axialen Seiten kommend bis in einen Übergangsbereich derart hinein verlaufen, dass zwischen den axialen Enden der ersten und zweiten Spaltvertiefungen enge Fluiddurchgänge geschaffen sind. Auf diese baulich konstruktiv und fertigungstechnisch sehr einfache Art und Weise wird die Filterfunktion am Einstellelement realisiert.
-
Neben der eigentlichen Filterfunktion des Zurückhaltens von Partikeln und Schmutz kann das Filterelement mit seinen Spaltvertiefungen auch wie ein Stabfilter wirken, in dem die zurückgehaltenen Partikel zerkleinert („zerbröselt“) werden. Die weit zerkleinerten Partikel können dann bei Unterschreiten des Querschnitts der Fluiddurchgänge mitgespült und letztlich aus dem Brennstoffeinspritzventil ausgespült werden. Von Vorteil ist eine solche Mörserwirkung, ohne dass der gewünschte Drosselwiderstand am Filterelement erhöht wird.
-
Mit sehr geringen Zusatzkosten und zudem einfach herstellbar ist bei einer drosselnden Einstellung der Strömungsquerschnitte im Übergangsbereich eine erhebliche Geräuschreduzierung gegenüber Brennstoffeinspritzventilen ähnlicher Bauart und vergleichbarer konstruktiver Ausgestaltung erzielbar.
-
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.
-
In vorteilhafter Weise ist an dem Einstellelement auch noch ein Federführungsabschnitt unmittelbar vorgesehen, der der Führung der Rückstellfeder dient, so dass eine sehr hohe Funktionsintegration in einem einzigen Bauteil erreicht ist.
-
Zeichnung
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind 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, 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus dem in 1 dargestellten Brennstoffeinspritzventil im Bereich II in 1 mit einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Einstellelements, 3 das Einstellelement in einer perspektivischen Ansicht, 4 das Einstellelement in einer weiteren perspektivischen Ansicht, 5 ein alternatives Einstellelement in einer perspektivischen Ansicht und 6 eine entsprechende alternative Einbausituation am zulaufseitigen Ende eines Brennstoffeinspritzventils.
-
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
-
Bevor anhand der 2 bis 6 Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils näher beschrieben werden, soll zum besseren Verständnis der Erfindung zunächst anhand von 1 ein bereits bekanntes Brennstoffeinspritzventil bezüglich seiner wesentlichen Bauteile kurz erläutert werden.
-
Das in 1 dargestellte Brennstoffeinspritzventil 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.
-
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 wenigstens 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.
-
Die Ventilnadel 3 ist in einer Ventilnadelführung 14 geführt, welche scheibenförmig ausgeführt ist. Zur Hubeinstellung dient eine zugepaarte Einstellscheibe 15. Stromaufwärts 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 Einstellhülse 24 auf Vorspannung gebracht wird.
-
In der oberen Ventilnadelführung 14, im Anker 20 und an einem unteren 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. Zwischen dem ersten Flansch 21 und dem Anker 20 ist eine Vorhubfeder 38 angeordnet, welche den Anker 20 im Ruhezustand des Brennstoffeinspritzventils 1 in Anlage an dem zweiten Flansch 34 hält. Die Federkonstante der Vorhubfeder 38 ist dabei wesentlich kleiner als die Federkonstante der Rückstellfeder 23.
-
Im Ruhezustand des Brennstoffeinspritzventils 1 wird der Anker 20 von der Rückstellfeder 23 und der Vorhubfeder 38 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 zunächst entgegen der Federkraft der Vorhubfeder 38 in Hubrichtung bewegt, wobei ein Ankerfreiweg durch den Abstand zwischen dem ersten Flansch 21 und dem Anker 20 vorgegeben ist. Nach Durchlaufen des Ankerfreiwegs nimmt der Anker 20 den ersten Flansch 21, welcher mit der Ventilnadel 3 verschweißt ist, entgegen der Federkraft der Rückstellfeder 23 ebenfalls in Hubrichtung mit. Der Anker 20 durchläuft dabei einen Gesamthub, der der Höhe des Arbeitsspaltes 27 zwischen dem Anker 20 und dem Innenpol 13 entspricht. 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.
-
Wird der Spulenstrom abgeschaltet, fällt der Anker 20 nach genügendem Abbau des Magnetfeldes durch den Druck der Rückstellfeder 23 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. Die Vorhubfeder 38 beaufschlagt den Anker 20 dann wiederum so, dass dieser nicht von dem zweiten Flansch 34 zurückprellt, sondern ohne Anschlagspreller in den Ruhezustand zurückkehrt.
-
Der Innenpol 13 ist zum Zulaufende des Brennstoffeinspritzventils 1 hin hülsenförmig ausgeführt und bildet insofern in diesem Bereich eine Anschlusshülse 40. Die Anschlusshülse 40 kann auch als separates Bauteil unabhängig vom Innenpol 13 ausgeformt sein, in die dann z.B. der Innenpol 13 eingepasst ist. Im Bereich der Anschlusshülse 40 ist das Filterelement 25 eingebracht, das der Herausfiltrierung solcher Partikel im Brennstoff dient, die ansonsten zu Funktionsbeeinträchtigungen an den relevanten Ventilbauteilen wie dem Dichtsitz führen könnten.
-
Der elektromagnetische Kreis kann z.B. auch durch einen Piezoaktor oder einen magnetostriktiven Aktor als Aktuator ersetzt werden.
-
2 zeigt in einer auszugsweisen axialen Schnittdarstellung den in 1 mit II bezeichneten Ausschnitt als ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Einstellelements 50, das als Kombibauteil ausgeführt ist und zumindest die Funktionen der Einstellhülse 24 und des Filterelements 25 vereint. Das Einstellelement 50 besteht aus einem metallischen Werkstoff, das mittels eines oder mehrerer spanender Fertigungsverfahren, wie z.B. Drehen und Fräsen, mit einer erfindungsgemäßen Konturierung versehen wird. An seinem zulaufseitigen Ende weist das Einstellelement 50 einen Pressbereich 55 auf, der den durchmessergrößten Bereich des Einstellelements 50 darstellt. Der Pressbereich 55 ist über seinen äußeren Umfang unterbrochen, und zwar durch mehrere, z.B. drei enge Spaltvertiefungen 52, die kerbenartig in axialer Richtung am äußeren Umfang verlaufen. Diese ersten Spaltvertiefungen 52 nehmen beginnend von der oberen Stirnseite 54 des Einstellelements 50 in ihrer Breite und Tiefe bis zu ihren axialen Enden in einem gewünschten Maße ab.
-
3 zeigt das erfindungsgemäße Einstellelement 50 in einer ersten perspektivischen Ansicht von seinem abströmseitigen Ende her, während 4 das Einstellelement 50 in einer zweiten perspektivischen Ansicht von seinem zulaufseitigen Ende her zeigt.
-
Die Spaltvertiefungen 52 verlaufen den Pressbereich 55 verlassend bis in einen Übergangsbereich 56 hinein, in den weitere, z.B. wiederum drei enge Spaltvertiefungen 58, die kerbenartig in axialer Richtung am äußeren Umfang verlaufen, hineinragen. Die von der Abströmseite des Einstellelements 50 aus gehenden und bis in den Übergangsbereich 56 ragenden zweiten Spaltvertiefungen 58 verlaufen mit einem Winkelversatz zu den ersten Spaltvertiefungen 52 am äußeren Umfang. Auch die zweiten Spaltvertiefungen 58 enden in entgegengesetzter Richtung im Übergangsbereich 56 und nehmen beginnend vom unteren Ende des Einstellelements 50 in ihrer Breite und Tiefe bis zu ihren axialen Enden in einem gewünschten Maße ab. Im Übergangsbereich 56 liegt eine geringfügige axiale Überlappung der Enden der ersten und zweiten Spaltvertiefungen 52, 58 vor, so dass bei einem gezielt gegenüber dem Pressbereich 55 geringfügig verringerten Außendurchmesser des Einstellelements 50 eine Fluidverbindung zwischen den Enden der ersten und zweiten Spaltvertiefungen 52, 58 realisierbar ist. Diese aufgrund der Präzision der Konturen der Spaltvertiefungen 52, 58 sehr kleinen Fluiddurchgänge übernehmen die Filterfunktion und können Partikel zurückhalten, die für den Betrieb des Brennstoffeinspritzventils funktionsstörend (Undichtigkeiten im Ventilsitz z.B.) sein könnten.
-
Insbesondere bei Hochdruckeinspritzventilen, die z.B. mit einem Brennstoffdruck von > 100 bar versorgt werden, hat sich gezeigt, dass es im Betrieb zu einer erheblichen Geräuschentwicklung kommt, die als z.T. störend empfunden werden kann. Eine wirksame Geräuschreduzierung erfolgt dadurch, dass die ersten und zweiten Spaltvertiefungen 52, 58 derart in ihren Querschnitten bemessen sind, dass über diese Konstruktionsmaßnahme auch eine Drosselfunktion mit integriert ist. Die Öffnungsquerschnitte zwischen den ersten und zweiten Spaltvertiefungen 52, 58 im Übergangsbereich 56 sind um ein Vielfaches kleiner als der Öffnungsquerschnitt der Anschlusshülse 40 bzw. des Innenpols 13. Mit Hilfe der drosselnden Fluiddurchgänge im Übergangsbereich 56 kann eine gezielte Dämpfung von Druckpulsationen im Inneren des Brennstoffeinspritzventils erfolgen.
-
In einem dem Pressbereich 55 gegenüberliegenden Bereich am abströmseitigen Ende des Einstellelements 50 ist beispielsweise ein durchmesserverkleinerter Abschnitt vorgesehen, der als zapfenartiger Federführungsabschnitt 53 der Führung der Rückstellfeder 23 dient, wie der 2 anschaulich zu entnehmen ist. Dabei stützt sich die Rückstellfeder 23 an einer Radialschulter 59 des Einstellelements 50 ab, während der zapfenartige Federführungsabschnitt 53 in die oberen Windungen der Rückstellfeder 23 eingreift und ein Verrutschen der Rückstellfeder 23 verhindert. In der Montage des Brennstoffeinspritzventils wird das Einstellelement 50 als letztes Bauteil in die zuströmseitige Baugruppe eingebaut. Nach der Montage der Anschlusshülse 40 und deren Verschweißung an dem Innenpol 13 sowie der Fertigumspritzung des Brennstoffeinspritzventils wird das Einstellelement 50 in die Anschlusshülse 40 eingeführt. Durch finales Verschieben des Einstellelements 50 können schlussendlich die dynamische Abspritzmenge und die Federkraft der Rückstellfeder 23 fest eingestellt werden.
-
In der 5 ist ein alternatives Einstellelement 50 in einer perspektivischen Ansicht gezeigt, während 6 eine entsprechende alternative Einbausituation am zulaufseitigen Ende eines Brennstoffeinspritzventils zeigt. Der wesentliche Unterschied zu dem in den 2 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispiel besteht in der deutlich verkürzten Ausführung. Dies ermöglicht eine andere Vorgehensweise in der Montage, da dieses sehr kurze Einstellelement 50 mit seinem Pressbereich 55 vollständig in den Innenpol 13 eingebracht werden kann. Während des Montagevorgangs wird das Einstellelement 50 in den Innenpol 13 geführt, wobei die Rückstellfeder 23 auf ein Voreinpressmaß eingestellt wird. Nach dieser Montage und der Verschweißung der Anschlusshülse 40 am Innenpol 13 können schlussendlich durch Verschieben des Einstellelements 50 die dynamische Abspritzmenge und die Federkraft der Rückstellfeder 23 endgültig fest eingestellt werden.
-
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt und auch bei einer Vielzahl anderer Bauweisen von Brennstoffeinspritzventilen im Vergleich zu der in 1 gezeigten Bauform des Brennstoffeinspritzventils realisierbar.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 4003228 A1 [0002]
- US 5335863 A [0003]
- US 6434822 B1 [0003]
- EP 1296057 B1 [0003]
- EP 2426351 A1 [0003]
- EP 1377747 A1 [0003]
