DE10310789A1

DE10310789A1 - Brennstoffeinspritzventil

Info

Publication number: DE10310789A1
Application number: DE2003110789
Authority: DE
Inventors: Hubert Stier
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2003-03-12
Filing date: 2003-03-12
Publication date: 2004-09-23
Also published as: WO2004081368A1; EP1606508B1; DE502004010587D1; EP1606508A1

Abstract

Ein Brennstoffeinspritzventil (1), insbesondere ein Brennstoffeinspritzventil (1) für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, umfaßt einen piezoelektrischen oder magnetostriktiven Aktor (4), der einen in einem Gehäuse (2) angeordneten Ventilschließkörper (29) betätigt, der mit einer Ventilsitzfläche (30) zu einem Dichtsitz zusammenwirkt, und einen Brennstoffzulauf (17). Der Brennstoffzulauf (17) weist einen Anschlußstutzen (21) und ein Rohr (18) auf, welche an einem Aktorfuß (7) des Aktors (4) angesetzt und mit einer Kunststoffumspritzung (22) ummantelt sind.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Aus der DE 35 33 085 A1 ist ein Zumeßventil zur Dosierung von Flüssigkeiten oder Gasen, insbesondere ein Einspritzventil für Kraftstoff-Einspritzsysteme in Brennkraftmaschinen bekannt, welches einen Piezo-Stapelaktor aufweist, dessen Längenänderung bei Anlegen einer Erregerspannung auf eine eine Zumeßöffnung steuernde Ventilnadel übertragen wird und den Hubweg der Ventilnadel bestimmt. Der zuzumessende Stoff wird über eine Zuleitung zugeführt, welche in Form einer Tieflochbohrung im Ventilkörper ausgeführt ist.

Nachteilig an dem aus der Druckschrift DE 35 33 085 A1 bekannten Einspritzventil ist, daß das Gehäuse des Einspritzventils sehr massiv und damit schwer und voluminös ist. Es erfordert einen großen Einbauraum sowie erhöhte Material- und Herstellungskosten.

Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß der Brennstoffzulauf zentral angeordnet und modular aus einem Anschlußstutzen, einem Rohr und dem Aktorfuß des Aktors aufgebaut ist, wodurch der Brennstoff durch den Innenraum des Brennstoffeinspritzventils geführt wird und ein massives Gehäuse mit einer Tieflochbohrung entfallen kann. Eine Kunststoffumspritzung des Brennstoffzulaufs mit angeformten Befestigungs- und Kontaktanschlüssen ist dabei in einfacher und kostengünstiger Weise herstellbar.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterentwicklungen des im Hauptanspruch angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.

Vorteilhafterweise sind die einzelnen Komponenten des Brennstoffzulaufs durch Drehen hergestellt und mittels Schweißen miteinander verbunden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante ist der Brennstoffzulauf zweiteilig aufgebaut, wobei die einzelnen Komponenten durch Drehen oder Tiefziehen herstellbar und dann im Bereich des Rohres miteinander verschweißt sind.

Der Brennstoffzulauf ist mittels Labyrinthdichtungen gegen die Kunststoffumspritzung abgedichtet.

Von Vorteil ist außerdem, daß Bohrungen im Aktorfuß eine Umspritzung des Aktors zur Wärmeleitung nach der Vormontage erlauben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 einen schematischen Schnitt durch den zuströmseitigen Teil eines Brennstoffeinspritzventils gemäß dem Stand der Technik,
2A-B schematische Schnitte in zwei zueinander senkrechten Ebenen durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils und
3A-C schematische Schnitte durch weitere bevorzugte Ausführungsformen erfindungsgemäß ausgestalteter Brennstoffeinspritzventile.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung beispielhaft beschrieben. Übereinstimmende Bauteile sind dabei in allen Figuren mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen.
Bevor die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen näher beschrieben wird, wird zum besseren Verständnis ein Brennstoffeinspritzventil gemäß dem Stand der Technik in seinen wesentlichen Bauteilen kurz erläutert. 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 umfaßt ein Gehäuse 2, in welchem ein mit einer Aktorumspritzung 3 versehener piezoelektrischer oder magnetostriktiver Aktor 4 angeordnet ist. Dem Aktor 4 kann mittels einer elektrischen Leitung 5, an welcher ein aus dem Gehäuse 2 ragender elektrischer Anschluß 6 ausgebildet sein kann, eine elektrische Spannung zugeführt werden. Der Aktor 4 stützt sich zuströmseitig an einem Aktorfuß 7 und abströmseitig an einem Aktorkopf 8 ab. Eine Vorspannfeder 9 beaufschlagt den Aktor 4 mit einer Vorspannung.
Das Gehäuse 2 weist eine Bohrung 10 auf, welche der Brennstoffleitung von einem Zulaufstutzen 11 zu einem nicht weiter dargestellten Dichtsitz des Brennstoffeinspritzventils 1 dient. Die Bohrung 10 ist dabei in dem Gehäuse 2 parallel zum Aktor 4 eingebracht und zweiteilig ausgeführt. Ein erster Abschnitt 12 ist schräg in das Gehäuse 2 eingebracht und erstreckt sich vom Zulaufstutzen 11 bis zu einem zweiten Abschnitt 13, welcher sich auf seiner gesamten axialen Ausdehnung geradlinig durch das Gehäuse erstreckt. Grund für die zweiteilige Ausbildung ist die Unmöglichkeit, eine abknickende Bohrung 10 in einem Arbeitsgang kostengünstig und einfach herzustellen. Der zweite Abschnitt 13 ist zuströmseitig einer Einmündung 14 in den ersten Abschnitt 12 mit einem Verschlußkörper 15 verschlossen.
Nachteilig an diesem Herstellungsverfahren für die Bohrung 10 zur Brennstoffleitung ist das massive Gehäuse 2, welches eine Mindestwandstärke aufweisen muß, damit eine Bohrung 10 mit ausreichendem Durchmesser eingebracht werden kann. Dadurch ist das Brennstoffeinspritzventil 1 sehr massiv. Eine entsprechende Aufnahmebohrung in einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine muß ebenfalls entsprechend groß sein, um das Brennstoffeinspritzventil 1 aufnehmen zu können.
2A und 2B zeigen in zwei zueinander senkrechten Schnittebenen entlang einer Längsachse 16 des Brennstoffeinspritzventils 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1, welches über einen variabel gestaltbaren Brennstoffzulauf 17 verfügt.
Der Brennstoffzulauf 17 umfaßt dabei ein Rohr 18, welches in eine Bohrung 19 des Aktorfußes 7 eingeschoben und mit dem Aktorfuß 7 vorzugsweise über eine Schweißnaht 20 verbunden ist. Ruf einem zuströmseitigen Ende des Rohres 18 ist ein Anschlußstutzen 21 aufgesetzt und mit dem Rohr 18 vorzugsweise ebenfalls durch eine Schweißnaht 20 verbunden. Der Anschlußstutzen 21 ist z. B. in einfacher Weise als Drehteil hergestellt.
Die vormontierten Bauteile 7, 18 und 21 sind mit einer Kunststoffumspritzung 22 versehen, an welche im Ausführungsbeispiel der elektrische Anschluß 6 angeformt ist.
Der durch den Anschlußstutzen 21 zugeführte Brennstoff wird durch das Rohr 18 und die Bohrung 19 im Aktorfuß 7 geleitet. Radiale Bohrungen 23 im Aktorfuß 7 leiten den Brennstoff in einen Innenraum 24 des Brennstoffeinspritzventils 1. Der Brennstoff umströmt eine Aktorpatrone 25, in welcher der mit der Aktorumspritzung 3 versehene Aktor 2 gemeinsam mit dem Aktorkopf 8 und der Vorspannfeder 9 gekapselt ist. Die Aktorpatrone 25 ist mit dem Aktorfuß 7 über eine weitere Schweißnaht 20 abströmseitig der radialen Bohrungen 23 verbunden, ebenso, wie das Gehäuse 2 des Brennstoffeinspritzventils 1 mit diesem zuströmseitig über eine Schweißnaht 20 verbunden ist. Labyrinthdichtungen 35 sorgen für die Abdichtung zwischen der Kunststoffumspritzung 22 und dem Aktorfuß 7 sowie mit dem Anschlußstutzen 21. Die Aktorpatrone 25 ist mittels einer Dichtung 26, welche beispielsweise als Wellrohrdichtung 26 ausgeführt sein kann, gegen den Brennstoff abgedichtet. Das Gehäuse 2 des Brennstoffeinspritzventils 1 ist vorteilhafterweise einteilig ausgebildet.
Der Vorteil einer Brennstoffzufuhr 17 wie in 2A dargestellt ist insbesondere die Möglichkeit, die Brennstoffzufuhr an individuelle Einbausituationen durch einen modularen Aufbau ohne großen Aufwand anpassen zu können. Auch der Wegfall einer Tieflochbohrung und die damit verbundene hohe Wandstärke des Gehäuses sind vorteilhaft. Das erfindungsgemäß ausgestaltete Brennstoffeinspritzventil 1 ist bedingt durch das dünnwandige Gehäuse 2 schlank und benötigt daher nicht viel Einbauraum. Der Querschnitt des Rohres 18 kann so gewählt werden, daß Druckpulsationen im Brennstoffeinspritzventil 1 vermieden und die Zumeßdynamik verbessert werden können. Die Kunststoffumspritzung 22 ist variabel formbar und kann den Steckanschluß 6 sowie weitere Befestigungselemente umfassen.
Das Brennstoffeinspritzventil 1 verfügt abströmseitig der Aktorpatrone 25 über ein Betätigungselement 27 für eine Ventilnadel 28, welche an ihrem abströmseitigen Ende einen Ventilschließkörper 29 umfaßt, der mit einer am Gehäuse 2 ausgebildeten Ventilsitzfläche 30 einen Dichtsitz bildet. Ein Führungselement 31 mit Brennstoffkanälen 32 zentriert die Ventilnadel 28 im Innenraum 24 des Brennstoffeinspritzventils 1. Eine Rückstellfeder 33 hält das Brennstoffeinspritzventil 1, welches im vorliegenden Ausführungsbeispiel als nach außen öffnendes Brennstoffeinspritzventil 1 ausgebildet ist, in unbelastetem Zustand des Aktors 4 geschlossen und sorgt nach Abschalten der Erregerspannung für die Rückstellung der Ventilnadel 28.
2B zeigt zur Verdeutlichung der erfindungsgemäßen Maßnahmen einen weiteren Schnitt durch das in 2A dargestellte Brennstoffeinspritzventil 1 entlang der Linie IIB-IIB in 2A.
Der Aktorfuß weist neben den radialen Bohrungen 23 zumindest eine, im Ausführungsbeispiel zwei axiale Bohrungen 34 auf, welche nach der Montage der Aktorpatrone 25 und vor der Umspritzung des Brennstoffzulaufs 17 zur Einbringung der Aktorumspritzung 3 dienen können. Diese erfüllt hauptsächlich die Aufgabe der Wärmeableitung vom Aktor 2.
3A bis 3C zeigen weitere vorteilhafte Ausführungsvarianten eines erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils 1. Gleiche Bauteile sind in allen Figuren mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen.
3A zeigt eine Ausführungsvariante, in welcher der Anschlußstutzen 21, das Rohr 18 und der Aktorfuß 7 als einteiliges Drehteil ausgebildet sind. Dadurch können zwei der in 2A und 2B dargestellten Schweißnähte 20 zwischen Anschlußstutzen 21 und Rohr 18 sowie zwischen Rohr 18 und Aktorfuß 7 entfallen. Nachteilig ist hierbei gegenüber der einzelnen Herstellung der genannten Bauteile die lange Drehzeit für das mit mehreren Absätzen und den Labyrinthdichtungen 35 versehene Drehteil.
3B zeigt eine gegenüber 3A leicht abgewandelte Variante, welche die Vorteile einer entfallenden Schweißnaht 20 mit einfacher Herstellbarkeit zweier miteinander zu kombinierender Bauteile verbindet. Ein erster Rohrabschnitt 36 des Rohrs 18 und der Anschlußstutzen 21 sind einteilig durch Drehen hergestellt und mittels einer Schweißnaht 20 mit einem zweiten Rohrabschnitt 37 des Rohrs 18 verbunden, welcher wiederum einstückig mit dem Aktorfuß 7 durch Drehen hergestellt ist.
In 3C ist der Brennstoffzulauf 17 ebenfalls wie in Fig. zweiteilig ausgebildet, wobei das abströmseitige Bauteil aus Aktorfuß 7 und zweitem Rohrabschnitt 37 identisch zu 3B ausgeführt sein kann, der ersten Rohrabschnitt 36 jedoch als Tiefziehteil mit angeformtem Kragen 38 ausgebildet und mit dem zweiten Rohrabschnitt 37 ebenfalls über eine Schweißnaht 20 verbunden ist.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt und für beliebige Bauformen von Brennstoffeinspritzventilen 1 geeignet.

Claims

Brennstoffeinspritzventil (1), insbesondere Brennstoffeinspritzventil (1) für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, mit einem piezoelektrischen oder magnetostriktiven Aktor (4), der einen in einem Gehäuse (2) angeordneten Ventilschließkörper (29) betätigt, der mit einer Ventilsitzfläche (30) zu einem Dichtsitz zusammenwirkt, und einem Brennstoffzulauf (17), dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoffzulauf (17) einen Anschlußstutzen (21) und ein Rohr (18) aufweist, welche an einem Aktorfuß (7) des Aktors (4) des Aktors (4) angesetzt und mit einer Kunststoffumspritzung (22) ummantelt sind.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (18) in eine Bohrung (19) im Aktorfuß (7) eingeschoben ist.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (18) mit dem Aktorfuß (7) über eine Schweißnaht (20) verbunden ist.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (18) und der Anschlußstutzen (21) mittels einer Schweißnaht (20) miteinander verbunden sind.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine radiale Bohrung (23) in dem Aktorfuß (7) vorgesehen ist.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch die zumindest eine radiale Bohrung (23) das Rohr (18) mit einem Innenraum (24) des Brennstoffeinspritzventils (1) verbunden ist.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktor (4) in einer Aktorpatrone (25) gekapselt ist.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktorfuß (7) zumindest eine axiale Bohrung (34) aufweist.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktorpatrone (25) durch die zumindest eine axiale Bohrung (34) mit einer Aktorumspritzung (3) verfüllbar ist.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der aus Aktorfuß (7), Rohr (18) und Anschlußstutzen (21) gebildete Brennstoffzulauf (17) einstückig ausgebildet ist.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der einstückig ausgebildete Brennstoffzulauf (17) durch Drehen hergestellt ist.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der aus Aktorfuß (7), Rohr (18) und Anschlußstutzen (21) gebildete Brennstoffzulauf (17) zweiteilig ausgebildet ist.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Rohrabschnitt (36) einstückig mit dem Anschlußstutzen (21) ausgebildet ist.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Rohrabschnitt (36) und der Anschlußstutzen (21) mittels Drehen hergestellt sind.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Rohrabschnitt (36) und der Anschlußstutzen (21) als Tiefziehteil hergestellt sind.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der tiefgezogene Anschlußstutzen (21) einen angeformten Kragen (38) aufweist.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Rohrabschnitt (37) einstückig mit dem Aktorfuß (7) ausgebildet ist.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Rohrabschnitt (37) und der Aktorfuß (7) mittels Drehen hergestellt sind.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Rohrabschnitt (36) und der zweite Rohrabschnitt (37) mittels einer Schweißnaht (20) miteinander verbunden sind.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktorfuß (7) mittels einer Schweißnaht (20) mit dem Gehäuse (2) verbunden ist.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktorpatrone (25) mittels einer Schweißnaht (20) mit dem Aktorfuß (7) verbunden ist.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß Labyrinthdichtungen (36) zwischen der Kunststoffumspritzung (22) und dem Aktorfuß (7) sowie dem Anschlußstutzen (21) vorgesehen sind.