DE10360330A1

DE10360330A1 - Brennstoffeinspritzventil

Info

Publication number: DE10360330A1
Application number: DE2003160330
Authority: DE
Inventors: Matthias Boee; Andreas Krause
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2003-12-20
Filing date: 2003-12-20
Publication date: 2005-07-21

Abstract

Ein Brennstoffeinspritzventil (1), insbesondere Einspritzventil für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, umfaßt eine Ventilnadel (3), die mit einer Ventilsitzfläche (6) zu einem Dichtsitz zusammenwirkt, und einen mit der Ventilnadel (3) verbundenen Anker (20), der von einer Rückstellfeder (23) in einer Schließrichtung beaufschlagt ist und der mit einer Magnetspule (10) zusammenwirkt. Der Anker (20) ist in einer Aunehmung (40) eines Außenpols (9) des Magnetkreises angeordnet und weist einen Bund (38) auf, welcher umfänglich an dem Anker (20) ausgebildet ist. Der Bund (38) weist einen dreieckigen Querschnitt auf.

Description

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

Es ist bereits aus der DE 196 26 576 A1 ein Brennstoffeinspritzventil bekannt, bei dem eine elektromagnetische Spule mit einem Anker zusammenwirkt, welcher kraftschlüssig mit einer Ventilnadel, welche an ihrem abspritzseitigen Ende einen Ventilschließkörper aufweist, verbunden ist. Der Anker ist als Tauchanker ausgebildet, welcher in einer magnetischen Drosselstelle des Magnetkreises geführt ist. Dabei trägt der Anker einen umlaufenden Bund, der die obere Lagerstelle bildet. Der Führungsbund ist in der magnetischen Drosselstelle zwischen den beiden Polen des Magnetkreises gelagert. Durch diese Ausprägung liegen der Führungsbund des Ankers und die Stelle des Gehäuses, auf der der Führungsbund läuft, auf vergleichbaren magnetischen Potentialen, so daß es nicht zu einem Übertritt des magnetischen Flusses am Führungsbund kommt. Durch die Lagerung des Führungsbundes in der magnetischen Drosselstelle bleibt der Führungsbund damit magnetisch radialkraftfrei.

Auch aus der DE 100 51 016 A1 ist ein Brennstoffeinspritzventil für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen bekannt, welches eine Ventilnadel, die mit einer Ventilsitzfläche zu einem Dichtsitz zusammenwirkt, und einen mit der Ventilnadel verbundenen Anker aufweist, der von einer Rückstellfeder in einer Schließrichtung beaufschlagt ist und der mit einer Magnetspule zusammenwirkt, wobei der Anker in einer Ausnehmung eines Außenpols des Magnetkreises angeordnet ist und einen Führungsbund aufweist, welcher umfänglich an dem Anker ausgebildet ist. Der Führungsbund ist dabei durch mindestens eine Ausnehmung unterbrochen.

Nachteilig bei den aus den obengenannten Druckschriften bekannten Brennstoffeinspritzventilen ist insbesondere, daß die mechanischen Belastungen der Ankeranschlagfläche bedingt durch die hohen Anforderungen an die Öffnungs- und Schließzeiten des Brennstoffeinspritzventils sehr hoch sind. Die Dauerlaufstabilität wird durch Verschleiß erheblich eingeschränkt.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß an dem Anker des Brennstoffeinspritzventils ein Bund angeordnet ist, welcher einen dreieckigen Querschnitt hat und durch seine Form eine gezielte Bedämpfung des Öffnungsvorganges bei nahezu unbeeinflußtem Schließvorgang des Brennstoffeinspritzventils 1 ermöglicht.

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

Vorteilhafterweise weist der Bund eine erste Seite auf, deren Flächennormale in Öffnungsrichtung zeigt, während eine zweite Seite schräg nach radial innen in einer Schließrichtung verläuft.

Von Vorteil ist außerdem, daß der Bund auch an der dem Anker gegenüberliegenden Innenwandung des Außenpols des Brennstoffeinspritzventils bei gleicher Wirkungsweise angeordnet sein kann.

Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 einen schematischen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils, und
2 einen vergrößerten schematischen Schnitt durch das Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils im Bereich II in 1.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beispielhaft beschrieben. Übereinstimmende Bauteile sind dabei in allen Figuren mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen.
Ein in 1 dargestelltes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 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 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 mechanisch miteinander verbunden, aber durch eine als magnetische Drosselstelle dienende Verengung 26 magnetisch voneinander getrennt, wobei ein Stützbauteil 29 die dünnwandige Verengung 26 in ihrer Stabilität unterstützt. 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 geführt, welche scheibenförmig ausgeführt ist. Zur Hubeinstellung dient eine zugepaarte Einstellscheibe 15. An der anderen Seite der Einstellscheibe 15 befindet sich der Anker 20. Der Anker 20 weist erfindungsgemäß einen Bund 38 auf, der geeignet geformt ist, bei der Öffnungsbewegung des Brennstoffeinspritzventils 1 die Bewegung des Ankers 20 hydraulisch zu bedämpfen, um die mechanische Belastung eines Ankeranschlags 39 zu reduzieren und dadurch die Dauerlaufstabilität des Brennstoffeinspritzventils 1 zu erhöhen. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen werden weiter unten unter Bezugnahme auf 2 näher erläutert.
Der Anker 20 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 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 eine Dichtung 28 gegen eine nicht weiter dargestellte Brennstoffverteilerleitung und durch eine weitere Dichtung 37 gegen einen nicht weiter dargestellten Zylinderkopf abgedichtet.
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 über die Brennstoffkanäle 30 bis 32 geführte Brennstoff wird durch die Abspritzöffnung 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 in einer vergrößerten ausschnittsweisen Schnittdarstellung den in 1 mit II bezeichneten Ausschnitt aus dem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils 1 dar.
Wie bereits weiter oben erwähnt, weist der Anker 20 an einer dem Außenpol 9 des Brennstoffeinspritzventils 1 zugewandten radial äußeren Seite 41 einen umlaufenden Bund 38 auf. Der Bund 38 weist dabei einen rechtwinkelig dreieckigen Querschnitt auf. Eine erste Seite 42 des Bundes 38 ist dabei senkrecht zur Mantelfläche des Ankers 20 angeordnet, so daß eine Flächennormale in eine Öffnungsrichtung des Brennstoffeinspritzventils 1 zeigt. Eine zweite Seite 43 ist schräg in einer Schließrichtung des Brennstoffeinspritzventils 1 ausgerichtet.
Durch die Form des Bundes 38 ist eine richtungsabhängige hydraulische Bedämpfung des Ankers 20 möglich. Der Bund 38 ist durch seine Querschnittsform hydraulisch optimiert. Der in der Öffnungsbewegung vom Anker 20 zwischen dem Anker 20 und einer Ankeranschlagfläche 39 am Innenpol 13 verdrängte Brennstoff kann aufgrund der Drosselung an dem in Strömungsrichtung divergenten Bund 38 nur schlecht zwischen Außenpol 9 und der äußeren Seite 41 des Ankers 20 abfließen, woraus eine Bedämpfung der Öffnungsbewegung resultiert.
In der Schließbewegung ist der Zufluß von Kraftstoff aufgrund der konvergenten Gestaltung des Bundes 38 dagegen nahezu unbehindert, so daß der Anker 20 möglichst wenig am Innenpol 13 klebt und das Brennstoffeinspritzventil 1 schnell geschlossen werden kann.
Vorteile der beschriebenen Maßnahmen sind dabei insbesondere in der geringeren mechanischen Belastung des Ankeranschlags 39 am Innenpol 13, der daraus resultierenden geringeren Beschädigungswahrscheinlichkeit einer schützenden Chromschicht am Anker 20 mit der Folge von weniger freien Partikeln im Brennstoffeinspritzventil 1 und einer verbesserten Dauerlauffestigkeit zu sehen. Auch eine störende Drift des dynamischen Durchflusses durch längeres Kleben des Ankers 20 am Innenpol 13 und die daraus resultierenden verlängerten Schließzeiten können dadurch vermindert werden.
Die Herstellung des Ankers 20 mit dem Bund 38 erfordert keine spezielle Fertigungstechniken, sondern kann in einfacher Weise wie der bundlose Anker 20 durch Drehen hergestellt werden.
Alternativ zu der Anordnung des Bundes 38 am Anker 20 kann dieser auch am gegenüberliegenden Außenpol 9 angeordnet sein, die Wirkungsweise bleibt gleich.
Die genannten Maßnahmen eignen sich dabei insbesondere auch zur Anwendung bei Brennstoffeinspritzventilen 1 mit einer Ankerfreiwegskonstruktion.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Insbesondere sind beliebige Kombinationen der verschiedenen Merkmale möglich.

Claims

Brennstoffeinspritzventil (1), insbesondere Einspritzventil für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, mit einer Ventilnadel (3), die mit einer Ventilsitzfläche (6) zu einem Dichtsitz zusammenwirkt, und mit einem mit der Ventilnadel (3) verbundenen Anker (20), der von einer Rückstellfeder (23) in einer Schließrichtung beaufschlagt ist und der mit einer Magnetspule (10) zusammenwirkt, wobei der Anker (20) in einer Ausnehmung (40) eines Außenpols (9) des Magnetkreises angeordnet ist und einen Bund (38) aufweist, welcher umfänglich an dem Anker (20) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Bund (38) einen dreieckigen Querschnitt aufweist.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bund (38) eine erste Seite (42) aufweist, deren Flächennormale in eine Öffnungsrichtung weist.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bund (38) eine zweite Seite (43) aufweist, welche in einer Schließrichtung schräg ausgebildet ist.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bund (38) in einer Strömungsrichtung des Brennstoffs divergent ist.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bund (38) entgegen einer Strömungsrichtung des Brennstoffs konvergent ist.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzlicher Bund (38) an einem Außenpol (9) des Brennstoffeinspritzventils (1) gegenüberliegend dem Anker (20) angeordnet ist.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (20) mit dem Bund (38) einstückig durch Drehen herstellbar ist.