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Stand der
Technik
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Die Erfindung geht aus von einem
Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs.
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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.
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Aus der
US 4,766,405 ist eine weitere Ausführungsform
eines Brennstoffeinspritzventils bekannt, bei dem zur Dämpfung und
Entprellung um den Anker und die Ventilnadel eine weitere zylinderförmige Masse
vorgesehen ist, die durch zwei Elastomerringe in ihrer Position
beweglich eingespannt und gehalten wird. Beim Auftreffen der Ventilnadel auf
dem Dichtsitz kann sich diese zweite Masse relativ zu Anker und Ventilnadel
bewegen und ein Prellen der Ventilnadel verhindern.
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Nachteilig an der beschriebenen Ausführungsform
ist der zusätzliche
Aufwand und Platzbedarf. Auch ist der Anker selbst nicht entkoppelt,
sein Impuls vergrößert somit
bei der Ventilnadel die Neigung, zu prellen.
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Aus der
US 5,299,776 ist ein Brennstoffeinspritzventil
mit einer Ventilnadel und einem Anker bekannt, der auf der Ventilnadel
beweglich geführt
ist und dessen Bewegung in der Hubrichtung der Ventilnadel durch
einen ersten Anschlag und entgegen der Hubrichtung der Ventilnadel
durch einen zweiten Anschlag begrenzt wird. Das durch die beiden
Anschläge
festgelegte axiale Bewegungsspiel des Ankers führt in gewissen Grenzen zu
einer Entkoppelung der trägen
Masse der Ventilnadel einerseits und der trägen Masse des Ankers andererseits.
Dadurch wird einem Zurückprallen
der Ventilnadel von der Ventilsitzfläche beim Schließen des
Brennstoffeinspritzventils in gewissen Grenzen entgegengewirkt.
Da jedoch die axiale Lage des Ankers bezüglich der Ventilnadel durch
die freie Beweglichkeit des Ankers gegenüber der Ventilnadel vollkommen
undefiniert ist, werden Preller nur in beschränktem Maße vermieden. Insbesondere
wird bei der aus der
US 5,299,776 bekannten
Bauweise des Brennstoffeinspritzventils nicht vermieden, daß der Anker
bei der Schließbewegung
des Brennstoffeinspritzventils auf den dem Ventilschließkörper zugewandten
Anschlag auftrifft und seinen Impuls dadurch schlagartig auf die
Ventilnadel überträgt. Diese
schlagartige Impulsübertragung kann
zusätzliche
Preller des Ventilschließkörpers verursachen.
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Es ist weiter aus einer nicht vorveröffentlichten
Patentanmeldung der Anmelderin bekannt, den auf der Ventilnadel
axial beweglich angeordneten Anker durch einen Elastomerring in
seiner Position beweglich eingespannt zu befestigen. Hierzu wird
der Anker zwischen zwei Anschlägen
gehalten, wobei zwischen Anker und unterem Anschlag ein Elastomerring
liegt. Dabei tritt jedoch das Problem auf, daß der Elastomerring bei der
Ankerbewegung verformt wird, verschleißt und vorzeitig ausfallen
kann.
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Vorteile der
Erfindung
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Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den
Vorteil, daß der
zweite Flansch, welcher abströmseitig
des Ankers und des Dämpfungselements
angeordnet ist, so gestaltet ist, daß das Dämpfungselement ortsfest bleibt
und nicht durch Verrutschen zerstört werden kann. Die dem Dämpfungselement
zugewandte Oberfläche
des Flansches ist dabei konisch nach innen radial zur Ventilnadel
abfallend ausgebildet.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterentwicklungen des im Hauptanspruch angegebenen
Brennstoffeinspritzventils möglich.
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Besonders vorteilhaft ist die Ausbildung
eines zusätzlichen
Raums zwischen dem Dämpfungselement
und der konischen Fläche,
welcher dem Dämpfungselement
eine Vorzugsrichtung zur Ausdehnung vorgibt.
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Vorteilhafterweise ist der Innendurchmesser des
Dämpfungselements
so bemessen, daß zwischen
dem Dämpfungselement
und der Ventilnadel eine spielfreie (evtl. enge) Passung vorliegt.
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Von Vorteil ist die Anordnung einer
Zwischenscheibe zwischen Dämpfungselement
und Anker, um zu vermeiden, daß das
Dämpfungselement durch
die Kanten des Ankers und Durchströmlöcher beschädigt 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 zeigen:
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1 einen
schematischen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines Brennstoffeinspritzventils
gemäß dem Stand
der Technik,
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2A einen
schematischen Längsschnitt durch
das in 1 dargestellte
Brennstoffeinspritzventil im Bereich II in 1,
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2B einen
schematische Darstellung der Fehlfunktion des in 1 und 2A dargestellten Brennstoffeinspritzventils,
und
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2C einen
schematischen Längsschnitt durch
ein Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils
im Bereich II in 1.
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Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
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Bevor anhand von 2C ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1 näher beschrieben
wird, soll zum besseren Verständnis
der Erfindung zunächst
anhand von 1, 2A und 2B ein abgesehen von den erfindungsgemäßen Maßnahmen
baugleiches Brennstoffeinspritzventil gemäß dem Stand der Technik bezüglich seiner
wesentlichen Bauteile kurz erläutert
werden.
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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.
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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 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.
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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
an einem Führungskörper 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 Brennstoffleitung abgedichtet.
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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 kraftschlüssig über eine
Schweißnaht 35 mit
der Ventilnadel 3 verbunden ist.
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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.
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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.
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2A zeigt
in einer auszugsweisen Schnittdarstellung eine vergrößerte Ansicht
des Bereichs IIA in 1.
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Dargestellt ist ein Teil der Ventilnadel 3,
der daran verschweißte
zweite Flansch 34 sowie der untere Teil des Ankers 20 mit
den darin verlaufenden Brennstoffkanälen 30. Auf dem zweiten
Flansch 34 liegt das Dämpfungselement 33 auf.
Zwischen dem Anker 20 und dem Dämpfungselement 33 ist
eine Zwischenscheibe 37 angeordnet, welcher der Stabilisierung
des Dämpfungselements 33 sowie
dessen Schutz vor Abrieb an den Kanten des Ankers 20 im Bereich
der Ausmündungen
der Brennstoffkanäle 30 dient.
Die Zwischenscheibe 37 ist dabei so gestaltet, daß er die
Brennstoffkanäle 30 im
Anker 20 möglichst wenig überdeckt
und so den Brennstofffluß nicht drosselt.
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2B zeigt
den gleichen Ausschnitt wie 2A,
wobei hier das Dämpfungselement 33 durch Druckbelastung
und Scherwirkungen bereits auswandert. Auf die Zwischenscheibe 37 wirkt
dabei bedingt durch seine nicht spielfreie Passung auf der Ventilnadel 3 eine
radiale Kraftkomponente, welche durch das Verhaken des verquetschten
Dämpfungselements 33 an
der Zwischenscheibe 37 entsteht. Erhöhter Verschleiß und Zerstörung des
Dämpfungselements 33 sind
die Folge.
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Des weiteren wird das Auswandern
des Dämpfungselements 33 durch
die Pumpwirkung des zweiten Flansches 34 während des
Betriebs des Brennstoffeinspritzventils 1 noch zusätzlich verstärkt. Ein
Innendurchmesser des Dämpfungselements 33 füllt sich
dabei mit Brennstoff, der mangels Drainage nicht abfließen kann
und somit das Dämpfungselement 33 nach
radial außen
auf weitet.
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Die Auswirkungen des Auswanderns
des Dämpfungselements 33 reichen
von Funktionsstörungen
durch abgelöste
Elastomerpartikel mit nachfolgendem Verstopfen der Brennstoffkanäle 31 und 32 sowie
der Abspritzöffnung 7 bis
zu kompletter Zerstörung
des Brennstoffeinspritzventils 1 durch Verklemmen des Ankers 20 bedingt
durch den Wegfall der spielausgleichenden Wirkung des Dämpfungselementes 33.
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Um dem vorzubeugen, zielen die erfindungsgemäßen Maßnahmen
darauf ab, das Auswandern des Dämpfungselementes 33 zu
verhindern. Zu diesem Zweck ist eine dem Anker 20 zugewandte
Fläche 38 des
zweiten Flansches 34 konisch gestaltet. Die Fläche 38 fällt dabei
nach radial innen zur Ventilnadel 3 hin in einer Abströmrichtung
des Brennstoffs ab. Dadurch steht ein zusätzlicher Raum 39 zur
Verfügung,
in welchen das Dämpfungselement 33 während des
Betriebs des Brennstoffeinspritzventils 1 einwandern kann.
Die Richtung der Einwanderung ist durch das nach radial innen abfallende
Profil des Flansches 34 vorgegeben. Das Dämpfungselement 33 erfährt beim
Zusammendrücken
einen nach innen wirkenden Kraftvektor. Wie Dauerversuche gezeigt haben,
ist durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen
der Verschleiß erheblich
vermindert.
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Eine weitere, das Auswandern abschwächende Maßnahme ist
dabei die passende Dimensionierung des Innendurchmessers des Dämpfungselements 33.
Dieser wird so gewählt,
daß eine
formschlüssige
Passung zwischen dem Dämpfungselement 33 und
der Ventilnadel 3 vorliegt, so daß kein Brennstoff zwischen
die Ventilnadel 3 und das Dämpfungselement 33 eingepumpt
wird. Dies wird zusätzlich
durch die konusförmige
Fläche 38 unterstützt, da der
zusätzlich
zur Verfügung
stehende Raum 39 wie eine Drainage wirkt.
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Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel
beschränkt
und z. B. auch für nach
außen öffnende
Brennstoffeinspritzventile 1 oder andere Ankerformen, beispielsweise
Flachanker, geeignet. Ebenso wäre
es denkbar, die konische Fläche 38 an
einer abströmseitigen
Stirnseite des Ankers 20 unter Wegfall der Zwischenscheibe 37 anzubringen.