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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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Aus der
DE 101 09 407 A1 ist beispielsweise ein Brennstoffeinspritzventil mit einem oberhalb des abspritzseitigen Endes angeordneten konvex profilierten Dichtring bekannt. Der Dichtring umfaßt einen axialen Teilabschnitt des abspritzseitigen Bereichs radial und dichtet das Brennstoffeinspritzventil gegen einen Zylinderkopf ab, wobei der Austritt von Verbrennungsgasen vom Brennraum in die umgebenden Bereiche an dieser Stelle verhindert wird.
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Nachteilig an dem aus der
DE 101 09 407 A1 bekannten Brennstoffeinspritzventil ist insbesondere der hohe Fertigungs- und Montageaufwand für die Dichtringe. Zudem wird das abspritzseitige Ende, insbesondere die Ventilspitze, einer erhöhten Wärmebelastung ausgesetzt, welche durch nur unzureichende Wärmeableitung und die fehlende Isolierung der Ventilspitze durch den Dichtring gegeben ist.
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Die
JP H04-91 362 A lehrt, dass mit einer wärmeisolierenden Schutzkappe die Lebensdauer eines Brennstoffeinspritzventils erhöht werden kann.
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Die
JP H08-246 994 A zeigt eine Vorrichtung, um mittels einer Dichtung ein Brennstoffeinspritzventil möglichst hermetisch nach außen abzuschirmen.
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Die
US 5,129,658 A zeigt eine Versiegelung, um ein Einspritzventil an dessen Außenseite abzudichten.
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Die
EP 0 828 075 A1 zeigt ein Brennstoffeinspritzventil, welches eine Wärmeisolierung gegenüber der Brennkammer besitzt.
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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 das das Brennstoffeinspritzventil gegen den Zylinderkopf abdichtende Dichtelement kostengünstig herstellbar ist. Zudem ist die Montage des Dichtelements am abspritzseitigen Ende des Brennstoffeinspritzventils sowie die Montage und Demontage des Brennstoffeinspritzventils im Zylinderkopf erheblich erleichtert. Die Temperaturbeständigkeit ist erhöht, das Kriechen unter Temperaturbelastung ist verringert, und das Dichtelement kann mehrfach auch für unterschiedliche Brennstoffeinspritzventile, beispielsweise bei Austausch eines fehlerhaften Brennstoffeinspritzventils im Zylinderkopf, mehrfach verwendet werden. Weiterhin ist das Dichtelement robust gegenüber Beschädigungen bei der Handhabung und Abrasion bei der Montage. Darüber hinaus ist eine thermische Entlastung durch verbesserte Wärmeableitung und Isolation des abspritzseitigen Endes des Brennstoffeinspritzventils gegeben.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Hauptanspruch angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.
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Vorteilhafterweise ist das Dichtelement zumindest teilweise aus zumindest einem Metall oder einer Metallegierung gefertigt, insbesondere aus Bronze, Messing, Kupfer oder Edelstahl. Das Dichtelement läßt sich dadurch kostengünstig herstellen und die Wärmeableitung durch das Dichtelement verstärken.
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Durch eine Durchmesseraufweitung im Axialabschnitt, die insbesondere ringförmig um den Axialabschnitt verläuft und im Querschnitt bogenförmig bzw. konvex geformt ist, kann das Dichtelement einfach im Zylinderkopf gefügt bzw. montiert werden. Die Dichtwirkung läßt sich zudem verstärken.
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Vorteilhaft ist es außerdem, das Dichtelement durch ein Tiefzieh-Herstellungsverfahren herzustellen. Dadurch kann das Dichtelement einfach und kostengünstig hergestellt werden.
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Durch einen am abspritzfernen Ende angeordneten Einzug, der den Durchmesser des Dichtelements verringert, kann das Dichtelement besonders einfach mit dem Düsenkörper bzw. dem abspritzseitigen Ende des Brennstoffeinspritzventils gefügt werden, was durch eine am Düsenkörper angeordnete Ausnehmung, in die der Einzug eingreift, noch verbessert wird.
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Weiterhin ist es von Vorteil, zumindest einen Teil des Axialabschnitts durch einen Spalt vom abspritzseitigen axialen Ende des Düsenkörpers bzw. des Ventilsitzkörpers zu beabstanden bzw. zu trennen. Die Wärmebelastung des abspritzseitigen Bereichs des Brennstoffeinspritzventils wird dadurch gesenkt.
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Durch ein lochscheibenförmiges Isolierelement, welches aus einem hitzebeständigen und wärmeisolierenden Material besteht und im Spalt angeordnet ist, kann die Ventilspitze vor übermäßiger Erhitzung geschützt werden. Damit wird auch der Bildung von Ablagerungen im Bereich der Ventilspitze entgegengewirkt.
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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:
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1 einen schematischen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils in einer Gesamtansicht,
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2 eine vergrößerte Darstellung des ersten Ausführungsbeispiels von 1 im abspritzseitigen Bereich des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils,
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3 eine schematische Darstellung im abspritzseitigen Bereich eines Beispiels und
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4 eine schematische Darstellung im abspritzseitigen Bereich eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Bevor anhand der 2 bis 4 bevorzugte Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1 näher beschrieben werden, soll zum besseren Verständnis der Erfindung zunächst anhand von 1 das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil 1 bezüglich seiner wesentlichen Bauteile kurz erläutert werden.
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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 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 einen Abstand 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 der Anker 20. Dieser steht über einen ersten Flansch 21 mit der Ventilnadel 3 in Wirkverbindung, 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.
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In der Ventilnadelführung 14, im Anker 20 und an einem Führungselement 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 einen Gummiring 28 gegen eine nicht weiter dargestellte Brennstoffverteilerleitung 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 über eine Schweißnaht 35 stoffschlüssig 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 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 über die Brennstoffkanäle 30 bis 32 druckbehaftet geführte 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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Ein erfindungsgemäßes Dichtelement 38 dichtet das Brennstoffeinspritzventil 1 gegen den in 1 nicht weiter dargestellten Zylinderkopf der Brennkraftmaschine ab. Eine detaillierte Erläuterung des Dichtelements 38 insbesondere im Zusammenhang mit dem abspritzseitigen Ende des Brennstoffeinspritzventils 1 ist der Beschreibung der 2 bis 4 zu entnehmen.
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Am Düsenkörper 2 ist im abspritznahen Bereich umfänglich eine Ausnehmung 43 angeordnet, die einen in 2 dargestellten Dichtring 37 aufnehmen kann, welcher zusätzlich zum Dichtelement 38 angeordnet sein kann.
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2 zeigt eine vergrößerte Darstellung des ersten Ausführungsbeispiels von 1 im abspritzseitigen Bereich des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1.
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Das becherförmige Dichtelement 38, weist einen hülsenförmigen Axialabschnitt 39 auf, der im wesentlichen parallel zur Mittelachse 47 des Düsenkörpers 2 verläuft, und einen lochscheibenförmigen Radialabschnitt 40, der den Boden des becherförmigen Dichtelements 38 bildet. Das Dichtelement 38 umfaßt den abspritzseitigen Bereich des Düsenkörpers 2, wobei eine sphärisch in den Brennraum hervorstehende Nase 48 des Düsenkörpers 2, aus dem die Abspritzöffnung 7 in den nicht dargestellten Brennraum mündet, durch eine koaxial im Radialabschnitt 40 angeordnete Öffnung 41 ausgespart ist. Das Dichtelement 38 besteht beispielsweise aus einer Kupfer-Zink- oder Kupfer-Zinn-Legierung und ist durch Tiefziehen hergestellt. Die Anordnung der Öffnung 41 kann, je nach Lage der Abspritzöffnung 7, auch vom der koaxialen Lage abweichen oder beispielsweise oval geformt sein. Die Nase 48 greift zumindest teilweise in die Öffnung 41 ein.
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Der lochscheibenförmige Radialabschnitt 40 und das abspritzseitige Ende bzw. die abspritzseitige Fläche des Düsenkörpers 2 sind in diesem Ausführungsbeispiel durch einen im Verlauf gleichbleibend großen Spalt 46 beabstandet, wobei ein lochscheibenförmiges Isolierelement 45 im Spalt 46 füllend angeordnet ist. Der Spalt 46 erstreckt sich vom Rand der Öffnung 41 bis zum Übergang des Radialabschnitts 40 in den Axialabschnitt 39, so daß der Spalt 46, bis auf die Nase 48, die gesamte abspritzseitige Fläche des Düsenkörpers 2 bzw. des Ventilsitzkörpers 5 überdeckt.
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Im axialen Verlauf des hülsenförmigen Axialabschnitts 39 ist eine Durchmesseraufweitung 42 angeordnet. Die Durchmesseraufweitung 42 verläuft ringförmig, etwa auf Höhe der Mitte des Dichtelements 38, um den Axialabschnitt 39 und erweitert den Durchmesser des Axialabschnitts 39 in einem runden, im Querschnitt bogenförmigen Verlauf. Der Axialabschnitts 39 endet am oberen, abspritzfernen Ende in einem Einzug 44 der den Durchmesser des Axialabschnitt 39 verkleinert. Der Einzug 44 greift in die Ausnehmung 43 ein und fügt das Dichtelement 38 formschlüssig an den abspritzseitigen Bereich des Düsenkörpers 2, wobei die Verbindung beispielsweise zerstörungsfrei lösbar gestaltet werden kann.
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3 zeigt eine schematische Darstellung im abspritzseitigen Bereich eines Beispiels des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1, ähnlich dem ersten Ausführungsbeispiel aus 1 und 2. In diesem Beispiel ist jedoch kein Spalt 46 ausgebildet. Vielmehr liegt der Radialabschnitt 40 an der abspritzseitigen Fläche des Ventilsitzkörpers 5 auf.
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4 zeigt eine schematische Darstellung im abspritzseitigen Bereich eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1, ähnlich dem ersten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel aus den 1 und 2 erstreckt sich der Spalt 46 nicht bis zum Übergang vom Radialabschnitt 40 in den Axialabschnitt 39. Vielmehr ist der Radialabschnitt 40 zur Bildung des Spaltes 46 nur in seinem mittleren Bereich herausstehend ausgebildet. Der Spalt 46 ist mit Umgebungsgasen gefüllt.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt und beispielsweise auch für nach außen öffnende Brennstoffeinspritzventile 1 und Brennstoffeinspritzventile 1 mit Piezoantrieb anwendbar. Die Merkmale der Ausführungsbeispiele sind beliebig miteinander kombinierbar.
