DE10208224A1

DE10208224A1 - Brennstoffeinspritzventil

Info

Publication number: DE10208224A1
Application number: DE10208224A
Authority: DE
Inventors: Klaus Noller; Martin Buehner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-02-26
Filing date: 2002-02-26
Publication date: 2003-09-11
Also published as: US7007870B2; ATE302902T1; EP1481157B1; DE50204045D1; JP4276954B2; US20040155124A1; KR20040086443A; WO2003072928A1; EP1481157A1; JP2005518497A

Abstract

Ein Brennstoffeinspritzventil (1), insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine, umfaßt eine Ventilnadel (3), die mit einer Ventilsitzfläche (6) zu einem Dichtsitz zusammenwirkt, und einen an der Ventilnadel (3) angreifenden Anker (20). Der Anker (20) ist an der Ventilnadel (3) axial beweglich und wird von einem aus einem Elastomer bestehenden Dämpfungselement (32) gedämpft. Zwischen dem Anker (20) und dem Dämpfungselement (32) ist ein Zwischenring (33) angeordnet und das Dämpfungselement (32) liegt auf einem mit der Ventilnadel (3) kraftschlüssig verbundenen Flansch (31) auf. Der Anker (20) ist durch den Zwischenring (33) verdrehsicher auf der Ventilnadel (3) gelagert.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Es ist bereits aus der US 4,766,405 ein Brennstoffeinspritzventil bekannt, das einen mit einer Ventilnadel verbundenen Ventilschließkörper, der mit einer an einem Ventilsitzkörper ausgebildeten Ventilsitzfläche zu einem Dichtsitz zusammenwirkt, aufweist. Zur elektromagnetischen Betätigung des Brennstoffeinspritzventils ist eine Magnetspule vorgesehen, die mit einem Anker zusammenwirkt, der mit der Ventilnadel kraftschlüssig verbunden ist. Um den Anker und die Ventilnadel ist eine zusätzliche Masse zylinderförmig vorgesehen, die über eine Elastomerschicht mit dem Anker verbunden ist.
Nachteilig ist dabei insbesondere die aufwendige Bauform mit einem zusätzlichen Bauteil. Auch ist der großflächige Elastomerring ungünstig für den Verlauf des Magnetfelds und erschwert das Schließen der Feldlinien und somit das Erreichen hoher Anzugskräfte bei der Öffnungsbewegung des Brennstoffeinspritzventils.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß der Anker gegenüber dem Zwischenring und dem Dämpfungselement verdrehsicher angeordnet ist, ohne daß weitere Bauteile benötigt werden. Die weiteren Funktionen wie die Entprellung des Ankers und der Ventilnadel und die Ableitung des Brennstoffs aus dem Dichtelement bleiben unbeeinflußt.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterentwicklungen des im Hauptanspruch angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.
Der Zwischenring liegt vorteilhafterweise in einer Ausnehmung, welche in einer ablaufseitigen Stirnseite des Ankers ausgebildet ist.
Durch die Ausbildung von Kanten an dem Zwischenring kann in einfacher Weise ein Eingriff des Zwischenrings in die durch die Ausnehmung angeschnittenen Brennstoffkanäle erzielt werden, so daß der Zwischenring punktuell an den so gebildeten Ecken anliegt und sich nicht mehr gegenüber dem Anker verdrehen kann.
Eine Ausführungsvariante sieht vor, den Anker und den Zwischenring in einfacher und kostengünstiger Weise durch Schweißen direkt miteinander zu verbinden.
Von Vorteil ist weiterhin, daß die ineinandergreifenden oder miteinander verbundenen Bauteile Anker und Zwischenring durch die Haftreibung, welche zwischen dem Dämpfungselement und dem Zwischenring herrscht, verdrehsicher an der Ventilnadel angeordnet sind.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils,
Fig. 2A einen schematischen Längsschnitt durch das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil im Bereich IIA in Fig. 1,
Fig. 2B einen schematischen Schnitt entlang der Linie IIB- IIB in Fig. 2A, und
Fig. 3 einen schematischen Längsschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils im Bereich IIA in Fig. 1.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Bevor anhand der Fig. 2A, 2B und 3 Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1 näher beschrieben werden, soll zum besseren Verständnis der Erfindung zunächst anhand von Fig. 1 ein Brennstoffeinspritzventil bezüglich seiner wesentlichen Bauteile kurz erläutert werden.
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.
Das Brennstoffeinspritzventil 1 besteht aus einem Düsenkörper 2, in welchem eine Ventilnadel 3 angeordnet ist. Die Ventilnadel 3 steht mit dem 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 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 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. 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. In der Ventilnadelführung 14, im Anker 20 und am Ventilsitzkörper 5 verlaufen Brennstoffkanäle 30a bis 30c. 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 Brennstoffleitung abgedichtet.
An der abspritzseitigen Seite des Ankers 20 ist ein ringförmiges Dämpfungselement 32, welches aus einem Elastomerwerkstoff besteht, angeordnet. Es liegt auf einem zweiten Flansch 31 auf, welcher kraftschlüssig mit der Ventilnadel 3 verbunden ist. Erfindungsgemäß weist das Brennstoffeinspritzventil 1 zwischen dem Dämpfungselement 32 und dem Anker 20 einen Zwischenring 33 auf, welcher so ausgebildet und angeordnet ist, daß ein Verdrehen des Ankers 20 während des Betriebs des Brennstoffeinspritzventils 1 unterbunden wird. Eine detaillierte Darstellung und Beschreibung der erfindungsgemäßen Maßnahmen ist den Fig. 2A und 2B sowie Fig. 3 zu entnehmen.
Im Ruhezustand des Brennstoffeinspritzventils 1 wird der Anker 20 von der Rückstellfeder 23 entgegen seiner Hubrichtung so beaufschlagt, daß der Ventilschließkörper 4 am Ventilsitz 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 12 und dem Anker 20 befindlichen Arbeitsspalt 27 vorgegeben ist. Der Anker 20 nimmt den ersten Flansch 21, welcher mit der Ventilnadel 3 verschweißt ist, 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 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.
Fig. 2A zeigt in einer auszugsweisen Schnittdarstellung eine vergrößerte Ansicht des Bereichs IIA in Fig. 1.
Dargestellt ist ein Teil der Ventilnadel 3, der damit verschweißte zweite Flansch 31 sowie der untere Teil des Ankers 20 mit dem darin verlaufenden Brennstoffkanal 30a. Auf dem zweiten Flansch 31 liegt das Dämpfungselement 32 auf. Erfindungsgemäß weist das in Fig. 2A dargestellte erste Ausführungsbeispiel einen Zwischenring 33 auf, welcher zwischen einer ablaufseitigen Ankerfläche 35 und dem Dämpfungselement 32 angeordnet ist.
Bedingt durch die geringe Haftreibung zwischen dem metallischen Anker 20 und dem ebenfalls metallischen Zwischenring 33 könnte sich der Anker 20 ohne die erfindungsgemäßen Maßnahmen unkontrolliert während des Betriebs des Brennstoffeinspritzventils 1 verdrehen. Durch die Rotationen treten mit der Zeit Abnutzungserscheinungen auf, welche zu einer Veränderung des Hubweges des Ankers 20, des Hubs der Ventilnadel 3 oder sogar zum Verklemmen des Ankers 20 mit nachfolgenden Funktionsstörungen des Brennstoffeinspritzventils 1 führen können.
Erfindungsgemäß ist daher der Zwischenring 33 so geformt bzw. angeordnet, daß der Anker 20 verdrehsicher auf der Ventilnadel 3 gelagert ist und sich nur mehr axial im Rahmen der Ankeranschläge, welche durch den ersten Flansch 21 und den zweiten Flansch 31 gebildet werden, bewegen kann.
Dabei weist der Zwischenring 33 bei dem in Fig. 2A und 2B dargestellten Ausführungsbeispiel eine mehrkantige Form auf, welche durch das Entfernen von Segmenten aus dem ursprünglich runden Zwischenring 33 hervorgeht. Im vorliegenden ersten Ausführungsbeispiel beträgt die Anzahl von Kanten 34 sechs, wie aus Fig. 2B, welche eine geschnittene Darstellung entlang der in Fig. 2A mit IIB-IIB bezeichneten Linie zeigt, ersichtlich ist.
Um das Verdrehen des Ankers 20 gegenüber dem Zwischenring 33 zu verhindern, ist es weiterhin notwendig, diesen in den Anker 20 in eine Ausnehmung 35 einzutiefen. Diese ist in Fig. 2A in einer abströmseitigen Stirnseite 36 des Ankers 20 erkennbar. Dabei ist der Durchmesser der Ausnehmung 35 etwas kleiner als der ursprüngliche Durchmesser des Zwischenrings 33 vor der Anbringung der Kanten 34. Dadurch werden die in dem Anker 20 ausgebildeten Brennstoffkanäle 30a angeschnitten, so daß Eckpunkte 37 gebildet werden, an welchen die Kanten 34 des Zwischenrings 33 punktuell anliegen. Dadurch, daß je eine Ecke 38 des Zwischenrings 33 in einen solchermaßen angeschnittenen Brennstoffkanal 30a eingreift, kann sich der Zwischenring 33 gegenüber dem Anker 20 nicht verdrehen.
Da der Zwischenring 33 andererseits an dem Dämpfungselement 32 anliegt, welches aus einem Elastomerwerkstoff besteht, ist die Haftreibung zwischen dem Zwischenring 33 und dem Dämpfungselement 32 so groß, daß sich diese nicht gegeneinander verdrehen können.
Fig. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Brennstoffeinspritzventils 1 in gleicher Ansicht wie Fig. 2A. Gleiche Bauteile sind dabei mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen.
Im Gegensatz zu dem in den Fig. 2A und 2B dargestellten ersten Ausführungsbeispiel wird die Verdrehfixierung des Ankers 20 gegenüber dem Zwischenring 33 im vorliegenden zweiten Ausführungsbeispiel durch zumindest eine Schweißstelle 39, vorzugsweise eine umlaufende Schweißnaht, erzielt. Dies hat den Vorteil einer einfachen und kostengünstigen Herstellung. Die Schweißstelle 39° kann dabei über den gesamten Umfang des Zwischenrings 33 verlaufen. Es können auch mehrere Schweißstellen auf einzelne Punkte, beispielsweise zwischen den Brennstoffkanälen 30a, beschränkt sein.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt und z. B. auch für nach außen öffnende Brennstoffeinspritzventile 1 oder andere Ankerformen, beispielsweise Flachanker, geeignet.

Claims

1. Brennstoffeinspritzventil (1), insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine, mit einer Ventilnadel (3), die mit einer Ventilsitzfläche (6) zu einem Dichtsitz zusammenwirkt, und mit einem an der Ventilnadel (3) angreifenden Anker (20), wobei der Anker (20) an der Ventilnadel (3) axial beweglich ist und von einem aus einem Elastomer bestehenden Dämpfungselement (32) gedämpft wird, wobei das Dämpfungselement (32) auf einem mit der Ventilnadel (3) kraftschlüssig verbundenen Flansch (31) aufliegt, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen dem Anker (20) und dem Dämpfungselement (32) ein Zwischenring (33) angeordnet ist und
daß der Anker (20) durch den Zwischenring (33) verdrehsicher auf der Ventilnadel (3) gelagert ist.

2. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenring (33) mehrkantig ausgeführt ist.

3. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Kanten (34) des Zwischenrings (33) gleich der Anzahl von Brennstoffkanälen (30a) in dem Anker (20) ist.

4. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Kanten (34) sechs beträgt.

5. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mehrkantige Zwischenring (33) zumindest teilweise in einer Ausnehmung (35) in einer abströmseitigen Stirnseite (36) des Ankers (20) angeordnet ist.

6. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der mehrkantige Zwischenring (33) mit seinen durch die Kanten (34) gebildeten Ecken (38) in die durch die Ausnehmung (35) angeschnittenen Brennstoffkanäle (30a) eingreift.

7. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die angeschnittenen Brennstoffkanäle (30a) mit Eckpunkten (37) an den Kanten (34) des Zwischenrings (33) anliegen.

8. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenring (33) mit dem Anker (20) über zumindest eine Schweißstelle (39) verbunden ist.

9. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenring (33) mittels Haftreibung auf dem Dämpfungselement (32) verdrehsicher gehalten wird.