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Die
Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der
Gattung des Anspruchs 1.
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Aus
der
DE 195 22 284
A1 ist bereits ein Brennstoffeinspritzventil bekannt, das
unter anderem ein Ventilgehäuse,
einen in einer Längsöffnung des Ventilgehäuses angeordneten
Ventilsitzkörper
und eine an dem Ventilsitzkörper
befestigte Spritzlochscheibe aufweist. Um die Gefahr von Ablagerungen an
den Abspritzöffnungen
der Spritzlochscheibe infolge Ausdampfens des an den Abspritzöffnungen verbleibenden
Brennstoffs zu verringern, ist stromabwärts der Spritzlochscheibe im
Ventilgehäuse
noch zusätzlich
eine Spaltscheibe mit geringem axialen Abstand angeordnet. Durch
die Spaltscheibe ist eine Ausnehmung in axialer Richtung begrenzt,
die auf den an den Abspritzöffnungen
austretenden Brennstoff eine Kapillarwirkung in radialer Richtung
nach außen
ausübt.
Zwischen der Spritzlochscheibe und der Spaltscheibe kann zusätzlich noch
eine weitere Kapillarscheibe aus Kunststoff oder Gummi mit sternförmigen Ausnehmungen
vorgesehen sein. Zusätzlich
zur Spritzlochscheibe ist somit mindestens eine weitere Scheibe
zum Aufbau der Kapillarwirkung erforderlich.
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Das
erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil,
dass es auf besonders einfache Art und Weise kostengünstig herstellbar
ist. Erfindungsgemäß kann vor
allen Dingen gegenüber
bekannter Lösungen
auf ein Bauteil ganz verzichtet werden, da zusätzliche Spaltscheiben, Kapillarscheiben
oder Schutzkappen mit Kapillarwirkung nicht erforderlich sind. Insofern
ist auch der Montageaufwand wegen nicht vorzunehmender Verbindungstechniken
des nun überflüssigen Bauteils
reduziert, wobei in vorteilhafter Weise auf stoffschlüssige Fügeverfahren
verzichtet werden kann. Somit entfallen alle Nachteile von unter
Wärme vorzunehmenden Verfahren,
wie Schweißverzug.
Die Montage des Ventils ist auch insofern vereinfacht, dass keine Werkzeuge
zum Befestigen des Bauteils in diesem sensiblen Abspritzbereich
angreifen müssen.
Von besonderem Vorteil ist es, dass die den Ventilgrundkörper selbst
darstellende, dünnwandige,
langgestreckte Ventilhülse
mit ihrem Bodenabschnitt bereits durch die zwischen sich und der
Ebene der wenigstens einen Abspritzöffnung ausgebildete Ausnehmung
eine entsprechend gewünschte
Kapillarwirkung auf den Brennstoff garantiert.
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Durch
die in den Unteransprüchen
aufgeführten
Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch
1 angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.
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Von
Vorteil ist es, dass die dünnwandige Ventilhülse als
Ventilsitzträger
dient und dabei Halte-, Träger-
bzw. Aufnahmefunktionen erfüllt.
Zudem wird erfindungsgemäß auch noch
die Kapillarwirkungsfunktion von der Ventilhülse übernommen. Die Ventilhülse weist
an ihrem einen axialen Ende einen senkrecht zur axialen Erstreckung
der Ventilhülse
verlaufenden Bodenabschnitt auf, durch den die Stabilität der Ventilhülse erhöht ist.
Zur Volumen- und Gewichtsreduzierung trägt vor allen Dingen bei, dass sich die
Hülse über mehr
als die halbe axiale Länge des
Brennstoffeinspritzventils erstreckt.
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Besonders
vorteilhaft ist es, die Ventilhülse mittels
Blechtiefziehen herzustellen, da dieses Verfahren einfach und preiswert
ist und trotzdem die geforderte Genauigkeit erreicht wird.
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Zeichnung
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und
in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen 1 ein Brennstoffeinspritzventil
in einer erfindungsgemäßen Ausbildung
und 2 eine Unteransicht auf eine zweite
Ausführungsvariante
des Bodenabschnitts der Ventilhülse.
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Das
in der 1 beispielhaft
dargestellte, elektromagnetisch betätigbare Ventil in der Form
eines Einspritzventils für
Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschinen
hat einen von einer Magnetspule 1 umgebenen, als Innenpol
und teilweise als Brennstoffdurchfluss dienenden weitgehend rohrförmigen Kern 2.
Die Magnetspule 1 ist von einem äußeren, hülsenförmigen und gestuft ausgeführten, z. B.
ferromagnetischen Ventilmantel 5, der ein als Außenpol dienendes äußeres Magnetkreisbauteil
darstellt, in Umfangsrichtung vollständig umgeben. Die Magnetspule 1,
der Kern 2 und der Ventilmantel 5 bilden zusammen
ein elektrisch erregbares Betätigungselement.
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Während die
in einem Spulenkörper 3 eingebettete
Magnetspule 1 eine Ventilhülse 6 von außen umgibt,
ist der Kern 2 in einer inneren, konzentrisch zu einer
Ventillängsachse 10 verlaufenden Öffnung 11 der
Ventilhülse 6 eingebracht.
Die z.B. ferritische Ventilhülse 6 ist
langgestreckt und dünnwandig
ausgeführt
und besitzt einen Mantelabschnitt 12 und einen Bodenabschnitt 13,
wobei der Mantelabschnitt 12 in Umfangsrichtung und der
Bodenabschnitt 13 in axialer Richtung an ihrem stromabwärtigen Ende
die Öffnung 11 begrenzen.
Die Öffnung 11 dient
auch als Führungsöffnung für eine entlang
der Ventillängsachse 10 axial
bewegliche Ventilnadel 14. Die Ventilhülse 6 erstreckt sich
in axialer Richtung über
mehr als die Hälfte
der axialen Gesamterstreckung des Brennstoffeinspritzventils.
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Neben
dem Kern 2 und der Ventilnadel 14 ist in der Öffnung 11 des
weiteren ein Ventilsitzkörper 15 angeordnet,
der zum Bodenabschnitt 13 der Ventilhülse 6 beabstandet
am Mantelabschnitt 12 der Ventilhülse 6 z.B. mittels
einer Schweißnaht 8 befestigt ist.
Der Ventilsitzkörper 15 weist
eine feste Ventilsitzfläche 16 als
Ventilsitz auf. Die Ventilnadel 14 wird beispielsweise
von einem rohrförmigen
Ankerabschnitt 17, einem ebenfalls rohrförmigen Nadelabschnitt 18 und
einem kugelförmigen
Ventilschließkörper 19 gebildet,
wobei der Ventilschließkörper 19 z.B. mittels
einer Schweißnaht
fest mit dem Nadelabschnitt 18 verbunden ist. An der stromabwärtigen Stirnseite
des Ventilsitzkörpers 15 ist
eine z.B. topfförmige
Spritzlochscheibe 21 angeordnet, deren umgebogener und
umfangsmäßig umlaufender
Halterand 20 entgegen der Strömungsrichtung nach oben gerichtet
ist. Die feste Verbindung von Ventilsitzkörper 15 und Spritzlochscheibe 21 ist
z. B. durch eine umlaufende dichte Schweißnaht realisiert. Im Nadelabschnitt 18 der
Ventilnadel 14 sind eine oder mehrere Queröffnungen 22 vorgesehen,
so dass den Ankerabschnitt 17 in einer inneren Längsbohrung 23 durchströmender Brennstoff
nach außen
treten und am Ventilschließkörper 19 z.B.
an Abflachungen 24 entlang bis zur Ventilsitzfläche 16 strömen kann.
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Die
Betätigung
des Einspritzventils erfolgt in bekannter Weise elektromagnetisch.
Zur axialen Bewegung der Ventilnadel 14 und damit zum Öffnen entgegen
der Federkraft einer an der Ventilnadel 14 angreifenden
Rückstellfeder 25 bzw.
Schließen
des Einspritzventils dient der elektromagnetische Kreis mit der
Magnetspule 1, dem inneren Kern 2, dem äußeren Ventilmantel 5 und
dem Ankerabschnitt 17. Der Ankerabschnitt 17 ist
mit dem dem Ventilschließkörper 19 abgewandten
Ende auf den Kern 2 ausgerichtet.
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Der
kugelförmige
Ventilschließkörper 19 wirkt
mit der sich in Strömungsrichtung
kegelstumpfförmig
verjüngenden
Ventilsitzfläche 16 des
Ventilsitzkörpers 15 zusammen,
die in axialer Richtung stromabwärts
einer Führungsöffnung im
Ventilsitzkörper 15 ausgebildet
ist. Die Spritzlochscheibe 21 besitzt wenigstens eine,
beispielsweise vier durch Erodieren, Laserbohren oder Stanzen ausgeformte Abspritzöffnungen 27.
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Die
Einschubtiefe des Kerns 2 im Einspritzventil ist unter
anderem entscheidend für
den Hub der Ventilnadel 14. Dabei ist die eine Endstellung
der Ventilnadel 14 bei nicht erregter Magnetspule 1 durch die
Anlage des Ventilschließkörpers 19 an
der Ventilsitzfläche 16 des
Ventilsitzkörpers 15 festgelegt, während sich
die andere Endstellung der Ventilnadel 14 bei erregter
Magnetspule 1 durch die Anlage des Ankerabschnitts 17 am
stromabwärtigen
Kernende ergibt. Die Hubeinstellung erfolgt durch ein axiales Verschieben
des beispielsweise durch ein spanendes Verfahren wie Drehen hergestellten
Kerns 2, der entsprechend der gewünschten Position nachfolgend fest
mit der Ventilhülse 6 verbunden
wird.
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In
eine konzentrisch zu der Ventillängsachse 10 verlaufende
Strömungsbohrung 28 des
Kerns 2, die der Zufuhr des Brennstoffs in Richtung der
Ventilsitzfläche 16 dient,
ist außer
der Rückstellfeder 25 ein Einstellelement
in der Form einer Einstellhülse 29 eingeschoben.
Die Einstellhülse 29 dient
zur Einstellung der Federvorspannung der an der Einstellhülse 29 anliegenden
Rückstellfeder 25,
die sich wiederum mit ihrer gegenüberliegenden Seite an der Ventilnadel 14 abstützt, wobei
auch eine Einstellung der dynamischen Abspritzmenge mit der Einstellhülse 29 erfolgt.
Ein Brennstofffilter 32 ist oberhalb der Einstellhülse 29 in
der Ventilhülse 6 angeordnet.
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Das
bis hierher beschriebene Einspritzventil zeichnet sich durch seinen
besonders kompakten Aufbau aus, so dass ein sehr kleines, handliches
Einspritzventil entsteht. Diese Bauteile bilden eine vormontierte
eigenständige
Baugruppe, die nachfolgend Funktionsteil 30 genannt wird.
Das Funktionsteil 30 umfasst also im wesentlichen den elektromagnetischen
Kreis 1, 2, 5 und ein Dichtventil (Ventilschließkörper 19,
Ventilsitzkörper 15)
mit einem nachfolgenden Strahlaufbereitungselement (Spritzlochscheibe 21)
sowie als Grundkörper
die Ventilhülse 6.
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Unabhängig vom
Funktionsteil 30 wird eine zweite Baugruppe erzeugt, die
im folgenden als Anschlussteil 40 bezeichnet wird. Das
Anschlussteil 40 zeichnet sich vor allen Dingen dadurch
aus, dass es den elektrischen und den hydraulischen Anschluss des
Brennstoffeinspritzventils umfasst. Das weitgehend als Kunststoffteil
ausgeführte
Anschlussteil 40 besitzt deshalb einen als Brennstoffeinlassstutzen dienenden
rohrförmigen
Grundkörper 42.
Eine konzentrisch zur Ventillängsachse 10 verlaufende
Strömungsbohrung 43 eines
inneren Rohres 44 im Grundkörper 42 dient als
Brennstoffeinlass und wird von dem zuströmseitigen Ende des Brennstoffeinspritzventils
aus in axialer Richtung vom Brennstoff durchströmt.
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Eine
hydraulische Verbindung von Anschlussteil 40 und Funktionsteil 30 wird
beim vollständig
montierten Brennstoffeinspritzventil dadurch erreicht, dass die
Strömungsbohrungen 43 und 28 beider
Baugruppen so zueinander gebracht werden, dass ein ungehindertes
Durchströmen
des Brennstoffs gewährleistet
ist. Bei der Montage des Anschlussteils 40 an dem Funktionsteil 30 ragt
ein unteres Ende 47 des Rohres 44 zur Erhöhung der
Verbindungsstabilität
in die Öffnung 11 der
Ventilhülse 6 hinein.
Der Grundkörper 42 aus
Kunststoff kann auf das Funktionsteil 30 aufgespritzt werden,
so dass der Kunststoff unmittelbar Teile der Ventilhülse 6 sowie des
Ventilmantels 5 umgibt. Eine sichere Abdichtung zwischen
dem Funktionsteil 30 und dem Grundkörper 42 des Anschlussteils 40 wird
beispielsweise über
eine Labyrinthdichtung 46 am Umfang des Ventilmantels 5 erzielt.
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Zu
dem Grundkörper 42 gehört auch
ein mitangespritzter elektrischer Anschlussstecker 56. An
ihrem dem Anschlussstecker 56 gegenüberliegenden Ende sind die
Kontaktelemente mit der Magnetspule 1 elektrisch verbunden.
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Erfindungsgemäß ist die
Ventilhülse 6 derart ausgestaltet
und gegenüber
den Abspritzöffnungen 27 mit
ihrem Bodenabschnitt 13 beabstandet angeordnet, dass eine
Ausnehmung 60 mit geringer axialer Ausdehnung gebildet
ist, die auf den aus der wenigstens einen Abspritzöffnung 27 austretenden Brennstoff
eine Kapillarwirkung ausübt,
so dass nach dem Schließen
des Brennstoffeinspritzventils eventuell an der wenigstens einen
Abspritzöffnung 27 vorhandener
Brennstoff in die Ausnehmung 60 radial nach außen weggezogen
wird und durch Verdampfung verbleibende Ablagerungen nur in der
Ausnehmung 60 zurückbleiben.
Im Bodenabschnitt 13 der Ventilhülse 6 ist eine mittlere
Durchgangsöffnung 61 vorgesehen,
die einen solchen Durchmesser aufweist, dass der aus den Abspritzöffnungen 27 austretende
Brennstoff ungehindert abgespritzt werden kann und somit nicht am
Bodenabschnitt 13 kollidiert. Die Ausnehmung 60 weist
z.B. eine axiale Erstreckung von </=
1 mm auf. Durch diese einfache konstruktive Maßnahme wird sehr effektiv und
wirkungsvoll erreicht, dass an den Abspritzöffnungen 27 negative
Durchmesser reduzierende und damit die Brennstoffmengen verändernde
Ablagerungen vermieden werden. In vorteilhafter Weise sind dazu
keine zusätzlichen
Spaltscheiben, Kapillarscheiben oder Schutzkappen mit Kapillarwirkung
erforderlich.
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Durch
den Einsatz der relativ preiswerten Ventilhülse 6 ist es möglich, auf
in Einspritzventilen übliche
Drehteile, wie Ventilsitzträger
oder Düsenhalter,
die aufgrund ihres größeren Außendurchmessers voluminöser und
bei der Herstellung teurer als die Ventilhülse 6 sind, zu verzichten.
Die dünnwandige Ventilhülse 6 ist
beispielsweise durch Tiefziehen ausgebildet worden, wobei als Werkstoff
ein magnetisches ferritisches Material verwendet ist. Die als Blechziehteil
vorliegende Ventilhülse 6 dient,
wie bereits erwähnt,
aufgrund ihrer großen
Erstreckung zur Aufnahme des Ventilsitzkörpers 15, der Spritzlochscheibe 21,
der Ventilnadel 14 mit dem Anker 17, der Rückstellfeder 25 sowie
des Kerns 2 und übernimmt neben
ihrer Stütz-
und Trägerfunktion
als Grundkörper
des gesamten Brennstoffeinspritzventils erfindungsgemäß auch noch
die oben beschriebene Kapillarwirkungsfunktion. Die Ventilhülse 6 zeichnet sich
so durch eine besonders hohe Funktionsintegration aus. Aufgrund
der Ausbildung der Ventilhülse 6 mit
einem Bodenabschnitt 13 erfolgt die Montage der Ventilbauteile
innerhalb der Ventilhülse 6 nach
dem so genannten Kugelschreibereinbauprinzip, also ausschließlich von
der stromaufwärtigen
Seite der Ventilhülse 6 her.
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2 zeigt eine Unteransicht auf eine zweite Ausführungsvariante
des Bodenabschnitts 13 der Ventilhülse 6. Bei diesem
Ausführungsbeispiel
weist der Bodenabschnitt 13 der Ventilhülse 6 ausgehend von
der im ersten Beispiel kreisförmigen
Durchgangsöffnung 61 vier
radial verlaufende Schlitze 62 auf. Auf diese Weise ist
der Bodenabschnitt 13 der Ventilhülse 6 segmentiert
ausgebildet. In vorteilhafter Weise verlaufen vier voneinander im
Winkel von jeweils 90° beabstandete
Schlitze 62 im Bodenabschnitt 13; es können jedoch
auch mehr oder weniger als vier Schlitze 62 vorgesehen
sein.