-
Die Erfindung geht aus von einem
Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs.
-
Beispielsweise ist aus der
DE 101 03 050 A1 ein
Brennstoffeinspritzventil bekannt, welches einen Ventilsitzkörper mit
einer Ventilsitzfläche
aufweist. Die Ventilsitzfläche
wirkt mit einem mit einer Ventilnadel in Wirkverbindung stehenden
Ventilschließkörper zu
einem Dichtsitz zusammen. In dem aus einem Bauteil bestehenden Ventilsitzkörper sind
mehrere Abspritzöffnungen
eingebracht.
-
Nachteilig bei dem aus der obengenannten Druckschrift
bekannten Brennstoffeinspritzventil ist insbesondere, daß die durch
nur ein einziges Bauteil geformten Abspritzöffnungen, insbesondere bei
einer größeren Anzahl
von Abspritzöffnungen
mit kleinem Durchmesser, nur mit großem fertigungstechnischem Aufwand,
beispielsweise durch Laserbohren, funkenerosive Bearbeitung oder
Elektronenstrahlbohren, hergestellt werden können. Außerdem können die geometrischen Formen
der Abspritzöffnungen,
sowohl im Verlauf als auch am Brennstoffeinlaß und -auslaß, nur in
sehr begrenzter Weise den Anforderungen angepaßt werden. So können beispielsweise mit
vertretbarem wirtschaftlichem Aufwand nur geradlinig durchgängige Abspritzöffnungen
in den Ventilsitzkörper
eingebracht werden.
-
Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den
Vorteil, daß sich
insbesondere Brennstoffeinspritzventile mit einer Vielzahl von Abspritzöffnungen
mit geringem Durchmesser einfacher, schneller und bei größeren Stückzahlen
somit kostengünstiger
herstellen lassen. Darüber
hinaus können
die geometrischen Formen und Abmessungen der Abspritzöffnungen,
sowohl im Verlauf als auch im Bereich von Brennstoffeinlaß und -auslaß, weitgehend
und einfach den Anforderungen angepaßt werden. Beispielsweise sind
Durchmesser der Abspritzöffnungen
von weniger als 100 Mikrometer erreichbar.
-
Zudem kann auf eine größere Anzahl
von formgebenden Verfahren zur Materialbearbeitung zurückgegriffen
werden.
-
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterentwicklungen des im Hauptanspruch angegebenen
Brennstoffeinspritzventils möglich.
-
In einer ersten Weiterbildung des
erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils
ist das zweite Bauteil in einer Öffnung
des Ventilsitzkörpers,
der das erste Bauteil bildet, angeordnet. Die Abspritzöffnungen
lassen sich dadurch einfach herstellen und in einer kompakten Baueinheit
anordnen.
-
In einer zweiten Weiterbildung des
erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils
sind im ersten Bauteil, im zweiten Bauteil oder in jedem der zumindest
zwei Bauteile Ausnehmungen angeordnet, welche die zumindest eine
Abspritzöffnung
formen. Die Erzeugung der Abspritzöffnungen ist dadurch vereinfacht
und kann leicht den gegebenen Anforderungen angepaßt werden.
-
Vorteilhaft ist es außerdem,
die Form der Querschnitte der Ausnehmungen dreieckig, rechteckig
oder kreissegmentförmig
auszubilden. Weiterhin ist es vorteilhaft, zumindest eine erste
Ausnehmungen und zumindest eine zweite Ausnehmungen so anzuordnen,
daß sie
zusammen im Querschnitt eine dreieckige, viereckige, ovale oder
kreisrunde Form bilden. Die Geometrien der Abspritzöffnungen
lassen sich so in einfacher Weise gemäß den gewünschten Formen der Brennstoffstrahlen
anpassen.
-
Weisen die Ausnehmungen einen radialen Richtungsanteil
auf oder ist zumindest eine Ausnehmungen in Abspritzrichtung verjüngt, so
kann der durch die Abspritzöffnungen
austretende Brennstoff in einfacher und vorteilhafter Weise in seiner
Richtung und geometrischen Form beeinflußt werden.
-
Die Richtung und geometrische Form
des aus den Abspritzöffnungen
austretenden Brennstoffs kann vorteilhaft dadurch beeinflußt werden,
daß das abspritzseitige
Ende des ersten Bauteils in Abspritzrichtung über das abspritzseitige Ende
des zweiten Bauteils ragt. Ebenso ist dies möglich, indem das abspritzseitige
Ende des zweiten Bauteils über
das des ersten Bauteils ragt und/oder sich das zweite Bauteil am
abspritzseitigen Ende verdickt.
-
Vorteilhaft ist es zudem, zumindest
eine der Ausnehmungen in ihrem Verlauf mit einer tangentialen Richtungskomponente
anzuordnen, insbesondere mit einem spiralförmigen Verlauf. Dadurch ist
es möglich,
dem austretenden Brennstoff eine Drallbewegung zu überlagern.
-
In einer weiteren Weiterbildung des
erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils
sind die Ausnehmungen durch Umformen, insbesondere durch Fließpressen,
Prägen
oder Feinstanzen und/oder durch zerspanende Herstellungsverfahren, insbesondere
durch Räumen,
Drehen, Fräsen
oder Schleifen, hergestellt. Die Ausnehmungen können auch durch ein materialabtragendes
Herstellungsverfahren, wie beispielsweise funkenerosive Bearbeitung,
elektrochemische Bearbeitung, chemische Bearbeitung oder durch die
Bearbeitung mit einem Laserstrahl, hergestellt werden. Die Ausnehmungen lassen
sich so, je nach gewünschter
Form, Größe und abhängig von
der gewünschten
Stückzahl
und dem zu bearbeitenden Material kostengünstig herstellen.
-
Vorteilhaft ist es zudem, das erste
Bauteil mit dem zweiten Bauteil stoffschlüssig, insbesondere durch Laserschweißen, Löten oder
Kleben, und/oder kraftschlüssig,
insbesondere durch Einschrumpfen, Pressen oder Verstemmen, zu fügen.
-
Vorteilhaft ist es außerdem,
am abspritzseitigen Ende des zweiten Bauteils eine Fase 46 anzuordnen.
Die Geometrie der abgespritzten Brennstoffwolke läßt sich
so vorteilhaft beeinflussen.
-
Ausführungsbeispiele und Ausführungsformen
von Teilen der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt
und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
-
1 einen
schematischen Schnitt durch ein Brennstoffeinspritzventil gemäß dem Stand
der Technik,
-
2 eine
schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils
im Bereich des Ventilsitzkörpers,
-
3 eine
schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils
im Bereich des Ventilsitzkörpers,
-
4 eine
schematische Darstellung einer Ausführungsform des ersten Bauteils,
-
5 eine
schematische Darstellung einer Ausführungsform des zweiten Bauteils,
-
6 eine
schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform des zweiten Bauteils,
-
7 eine
schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform des zweiten Bauteils,
-
8 eine
schematische Darstellung einer Ausführungsform der Abspritzöffnung 7.
-
9 eine
schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Abspritzöffnung 7,
-
10 eine
schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Abspritzöffnung 7,
-
11 eine
schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Abspritzöffnung 7,
-
12 eine
schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Abspritzöffnung 7,
-
13 eine
schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Abspritzöffnung 7 und
-
14 eine
schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils
im Bereich des Ventilsitzkörpers.
-
Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
-
Bevor anhand der 2 bis 14 Ausführungsbeispiele
des Brennstoffeinspritzventils und Ausführungsformen von Teilen des
Brennstoffeinspritzventils beschrieben werden, wird zum besseren
Verständnis
der erfindungsgemäßen Maßnahmen
zunächst
anhand von 1 ein Brennstoffeinspritzventil
gemäß dem Stand
der Technik in seinen wesentlichen Bauteilen kurz erläutert.
-
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele und
Ausführungsformen
von Teilen der Erfindung beispielhaft beschrieben. Übereinstimmende
Bauteile sind dabei in den Figuren mit übereinstimmenden Bezugszeichen
versehen.
-
Ein in 1 dargestelltes
Brennstoffeinspritzventils 1 gemäß dem Stand der Technik 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 mehrere Abspritzöffnungen 7 verfügt, die
im einstückig
ausgeführten Ventilsitzkörper 5 angeordnet
sind. 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 und
einem Führungskörper 36 geführt, wobei beide
scheibenförmig
ausgeführt
sind. Zur Hubeinstellung dient eine zugepaarte Einstellscheibe 15.
An der anderen Seite der Einstellscheibe 15 befindet sich
der 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 an dem Führungskörper 36 verlaufen
Brennstoffkanäle 30, 31 und 32,
wobei die Brennstoffkanäle 32 des
Führungskörpers 36 am
Außenumfang
des Führungskörpers 36 angeordnet
sind. Der Brennstoff wird über
eine zentrale Brennstoffzufuhr 16 zugeführt und durch ein Filterelement 25 gefiltert.
Auf dem aus dem Außenpol 9 hervorstehenden
Düsenkörper 2 ist auf
der abspritzseitigen Hälfte
eine Dichtung 37 angeordnet. Durch diese Dichtung 37,
die beispielsweise aus Teflon besteht, ist das Brennstoffeinspritzventil 1 gegen
eine nicht dargestellte Brennraumbegrenzung, welche ein Zylinderkopf
sein kann, abgedichtet. Die Dichtung 37 ist ringförmig ausgebildet
und in einem Außendurchmessereinzug 42 des
Düsenkörpers 2 angeordnet.
Eine Dichtung 28 dichtet das Brennstoffeinspritzventil 1 gegen
eine nicht weiter dargestellte Brennstoffverteilerleitung ab.
-
An der abspritzseitigen Seite des
Ankers 20 ist ein ringförmiges
Dämpfungselement 33,
welches aus einem Elastomerwerkstoff besteht, angeordnet. Es liegt
auf einem zweiten Flansch 34 auf, welcher über eine
Schweißnaht 35 kraftschlüssig mit
der Ventilnadel 3 verbunden ist.
-
Im Ruhezustand des Brennstoffeinspritzventils 1 wird
der Anker 20 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 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 Abspritzöffnungen 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.
-
2 zeigt
eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1 im
Bereich des Ventilsitzkörpers 5.
Der ringförmige,
sich in Abspritzrichtung verjüngende
Ventilsitzkörper 5 bildet
in diesem Ausführungsbeispiel
das erste Bauteil 39. Das erste Bauteil 39 ist
koaxial zu einer Mittelachse 41 des Brennstoffeinspritzventils 1 angeordnet
und weist an seinem abspritzseitigen Ende eine Öffnung 38 auf, welche
ebenfalls koaxial zur Mittelachse 41 angeordnet ist. In
der Öffnung 38 ist
ein kolbenförmiges
zweites Bauteil 40 angeordnet, welches mit dem Ventilsitzkörper 5 bzw.
dem ersten Bauteil 39 beispielsweise durch Verstemmen gefügt ist.
Dazu ist ein an der abspritzfernen Seite des zweiten Bauteils 40 umlaufender
Anlaufbund 46 vorgesehen, welcher in das entsprechend geformte
abspritzferne Ende der Öffnung 38 beispielsweise
eingepresst wird. Das zweite Bauteil 40 kann beispielsweise
auch durch Einschrumpfen und/oder Laserschweißen gefügt sein. Zwischen dem ersten
Bauteil 39 und dem zweiten Bauteil 40 verlaufen
mehrere Abspritzöffnungen 7,
die in diesem Ausführungsbeispiel
in ersten Ausnehmungen 43 im Ventilsitzkörper 5 verlaufen
und sich in Abspritzrichtung verjüngen. Das zweite Bauteil 40 ist
so in die Öffnung 38 gefügt, das
Brennstoff nur durch die Abspritzöffnungen 7 zwischen
dem ersten Bauteil 39 und den zweiten Bauteil 40 dringen kann.
-
3 zeigt
eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1 im
Bereich des Ventilsitzkörpers 5.
Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel aus 2 weist das zweite Bauteil 40 mehrere
zweite Ausnehmungen 44 auf, wobei die Anzahl der ersten
und zweiten Ausnehmungen 43, 44 übereinstimmt.
Die Ausnehmungen 43, 44 sind dabei so angeordnet,
daß jeweils eine
erste Ausnehmung 43 und eine zweite Ausnehmung 44 eine
Abspritzöffnung 7 formen.
Die Ausnehmungen 43, 44 und damit die Abspritzöffnung 7 weisen
zur Längsachse
des zweiten Bauteils 40, welche sich in diesem Ausführungsbeispiel
mit der Mittelachse 41 deckt, einen radialen Richtungsanteil
auf. Die Ausnehmungen 43, 44 sind jeweils im Querschnitt halbkreisförmig ausgeführt, so
daß die
Abspritzöffnungen 7 im
Querschnitt kreisförmig
sind.
-
4 zeigt
eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des ersten Bauteils 39.
Das ersten Bauteil 39 ist lochscheibenförmig mit der konzentrisch angeordneten Öffnung 38 ausgeführt. In
die Innenflächen
der Öffnung 38 sind
sechs erste Ausnehmungen 43 beispielsweise durch Prägen eingefügt. Die
Ausnehmungen 43 sind gleichmäßig über den Innenumfang der Öffnung 38 verteilt,
im Querschnitt halbkreisförmig
und verjüngen
sich in Abspritzrichtung.
-
5 zeigt
eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des zweiten Bauteils 40.
Das in dieser Figur gezeigte zweite Bauteil 40 ist kolbenförmig mit
einer kreisrunden Grundfläche
und weist drei in die radiale Außenfläche eingebrachte zweite Ausnehmungen 44 auf.
Die zweiten Ausnehmungen 44 sind gleichmäßig um die
Längsachse
des zweiten Bauteils 44 angeordnet. Der Verlauf der zweiten
Ausnehmungen 44 ist geschwungen und weist eine tangentiale
Richtungskomponente auf.
-
6 zeigt
eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform
des zweiten Bauteils 40. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel
aus 5 verlaufen die
Ausnehmungen 44 parallel zur Längsachse des zweiten Bauteils 40.
-
7 zeigt
eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform
des zweiten Bauteils 40. Die mehreren zweiten Ausnehmungen 44 verlaufen
spiralförmig
in der radialen Außenfläche des zweiten
Bauteils 40.
-
8 zeigt
eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Abspritzöffnung 7.
Die im Schnitt dargestellte Abspritzöffnung 7 wird durch
eine im ersten Bauteil 39 angeordnete erste Ausnehmung 43 und
eine im zweiten Bauteil 40 angeordnete zweite Ausnehmung 44 geformt.
Beide Ausnehmungen 43, 44 sind im Querschnitt
halbkreisförmig
und verjüngen
sich in Abspritzrichtung. Außerdem
sind sie so angeordnet, daß die
Abspritzrichtung 7 im Querschnitt kreisrund ist.
-
9 zeigt
eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform
der Abspritzöffnung 7 ähnlich der
Ausführungsform
aus 8. Im Unterschied
fehlt die zweite Ausnehmung 44 im zweiten Bauteil 40.
Das kolbenförmige
zweite Bauteil 40 weist demnach keine Ausnehmungen auf
und die Abspritzöffnung 7 ist
im Querschnitt halbkreisförmig
geformt.
-
10 zeigt
eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform
der Abspritzöffnung 7 ähnlich der
Ausführungsform
aus 9. Im Unterschied
zur Ausführungsform
aus 9 steht das abspritzseitige
Ende des zweiten Bauteils 40 über das abspritzseitige Ende
des ersten Bauteils 39 hinaus und weist einen Überhang 45 auf,
welcher dadurch gebildet ist, daß sich das abspritzseitige
Ende des zweiten Bauteils 40 im überstehenden Teil verdickt. Der
abgespritzte Brennstoff kann in dieser Weise beispielsweise mit
einer vergrößerten radialen
Richtungskomponente abgespritzt werden.
-
11 zeigt
eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform
der Abspritzöffnung 7, ähnlich der
Ausführungsform
aus 10. Im Unterschied
zur Ausführungsform
aus 10 fehlt jedoch
der Überhang 45.
-
12 zeigt
eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform
der Abspritzöffnung 7, ähnlich der
Ausführungsform
aus 11. In der hier
gezeigten Ausführungsform
jedoch steht das abspritzseitige Ende des ersten Bauteils 39 über das abspritzseitige
Ende des zweiten Bauteils 40 hinaus. Der abgespritzte Brennstoff
kann in dieser Weise beispielsweise mit einem vergrößerten,
zur Längsachse des
zweiten Bauteils 40 weisenden Richtungsanteil abgespritzt
werden.
-
13 zeigt
eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform
der Abspritzöffnung 7, ähnlich der
Ausführungsform
aus 12. Im Unterschied
zur in 12 gezeigten
Ausführungsform jedoch
weist das abspritzseitige Ende des zweiten Bauteils 40 eine
umfänglich
angeordnete Fase 46 auf.
-
14 zeigt
eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1 im
Bereich des Ventilsitzkörpers 5.
Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel
von 2 weist das zweite
Bauteil 40 keinen Anlaufbund 46 auf, und die Öffnung 38 ist nicht
koaxial zur Mittelachse 41 angeordnet. Die Längsachse
des zweiten Bauteils 40 deckt sich nicht mit der Mittelachse 41 und
verläuft
parallel zu ihr.
-
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele
beschränkt
und kann z. B. auch für
Brennstoffeinspritzventile mit piezoelektrischem, magnetostriktivem
oder elektrostriktivem Aktor verwendet werden.