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Die
Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Herstellung eines Brennstoffeinspritzventils
nach der Gattung des Anspruchs 1 sowie von einem Brennstoffeinspritzventil
nach der Gattung des Anspruchs 5.
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In
der 1 ist ein bekanntes Brennstoffeinspritzventil
aus dem Stand der Technik dargestellt, das einen klassischen Top-Feed-Aufbau
besitzt, der sich dadurch auszeichnet, dass sich alle strömungsführenden
Komponenten des Einspritzventils entlang einer Ventillängsachse
fluchtend erstrecken, wobei der Strömungseinlass mit einem Anschlussstutzen eines
Brennstoffverteilers verbunden wird und der Strömungsauslass stromabwärts des
Dichtsitzes in ein Ansaugrohr oder unmittelbar in einen Brennraum einer
Brennkraftmaschine gerichtet ist.
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Aus
der
DE 21 53 286 A1 ist
bereits ein Brennstoffeinspritzventil bekannt, das in herkömmlicher
Weise elektromagnetisch betätigbar
ist. Das Einspritzventil weist einen Einlassstutzen auf, der abseits
einer Ventillängsachse
angeordnet ist. Das Einspritzventil besitzt zudem einen Gehäusekörper, in dem
alle relevanten Ventilbauteile verbaut sind, so dass Brennstoff
zwischen dem Einlassstutzen und einem Brennstoffauslass unter Druck
einem Ventilsitz zugeführt
werden kann, mit dem ein Ventilschließkörper zusammenwirkt. Der Gehäusekörper wird zuströmseitig
mit einem deckelartigen Verschlusskörper abgedeckt, der neben dem
Einlassstutzen auch noch einen mit der Ventillängsachse fluchtenden Auslassstutzen
für überschüssigen Brennstoff
und elektrische Steckkontakte aufweist. Durch einen den Verschlusskörper umgreifenden
Bördelrand
des Gehäusekörpers wird
der Verschlusskörper
fest am Gehäusekörper gehalten.
Im Verbindungsbereich zwischen dem Verschlusskörper und dem Gehäusekörper ist
außerdem
ein Dichtring vorgesehen.
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Vorteile der
Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
zur Herstellung eines Brennstoffeinspritzventils mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass auf besonders einfache
und kostengünstige
An und Weise Brennstoffeinspritzventile mit niedrigen Bauhöhen für beengte
Verhältnisse,
z.B. bei Motorrädern
herstellbar sind. Von Vorteil ist insbesondere, dass das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 5 bereits vollständig bezüglich des
Hubs des axial beweglichen Ventilteils sowie der dynamischen und
statischen Strömungsmenge
fertig eingestellt im eigentlichen Funktionsteil des Einspritzventils
vorliegt, so dass nachfolgend problemlos eine Montage eines sogar
von der Flucht der Ventillängsachse
abweichenden, abgewinkelten Brennstoffeinlassstutzens in einem Anschlussteil
des Einspritzventils an dem Funktionsteil durch festes Verbinden erfolgen
kann.
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In
besonders vorteilhafter Weise können Brennstoffeinspritzventile
hergestellt werden, die Brennstoffeinlassstutzen aufweisen, deren
Winkel zur Ventillängsachse
variabel zwischen 0° und
90° beträgt.
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Ein
derartig ausgebildeter einseitig abgewinkelter Einlassstutzen bietet
zudem sehr einfach die Möglichkeit
einer genauen Positionierung des Einspritzventils bzw. eine vereinfachte
Verdrehfixierung.
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Durch
die in den Unteransprüchen
aufgeführten
Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch
1 angegebenen Verfahrens bzw. des im Anspruch 5 angegebenen Brennstoffeinspritzventils
möglich.
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Idealerweise
ist der Brennstoffeinlassstutzen mit einem sägezahnähnlichen Profil an seinem stromaufwärtigen Ende
versehen, so dass eine einfache Verbindung mit einem Brennstoff
zuführenden Schlauch,
der auf das sägezahnähnliche
Profil aufgeschoben wird, und einer Schlauchschelle ermöglicht ist.
Auf diese Weise können
weitere Abdichtungsmaßnahmen,
wie O-Ringe, entfallen.
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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 1 ein Brennstoffeinspritzventil
gemäß dem Stand
der Technik mit einer fluchtend zur Ventillängsachse verlaufenden Top-Feed-Versorgung
mit Brennstoff, 2 einen Brennstoffeinlassstutzen
mit Schlauchanschlussmöglichkeit
und ebenfalls zur Ventillängsachse
fluchtender Brennstoffzuführung und 3 einen
Brennstoffeinlassstutzen mit Schlauchanschlussmöglichkeit und um ca. 90° zur Ventillängsachse
abgewinkelter Brennstoffzuführung.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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Bevor
anhand der 2 und 3 die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte
des Verfahrens zur Herstellung eines Brennstoffeinspritzventils
beschrieben werden, soll anhand von 1 ein Brennstoffeinspritzventil
des Standes der Technik, das als sogenanntes Top-Feed-Einspritzventil
ausgebildet ist, in seinem grundsätzlichen Aufbau näher erläutert werden.
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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.
Die Öffnung 11 dient
u.a. als Führungsöffnung für eine entlang
der Ventillängsachse 10 axial bewegliche
Ventilnadel 14. Die Ventilhülse 6 erstreckt sich
in axialer Richtung z.B. über
ca. 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 an 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. 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 als
Aktuator 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. Mit den erfindungsgemäßen Verfahrensschritten
soll insbesondere durch ein gezieltes Ausformen des Anschlussteils 40 die
Kompaktheit des gesamten Brennstoffeinspritzventils weiter erhöht werden,
indem die Bauhöhe
des Brennstoffeinspritzventils reduziert werden kann.
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Das
teilweise als Kunststoffteil ausgeführte Anschlussteil 40 besitzt
einen metallenen Brennstoffeinlassstutzen 41 und einen
diesen Brennstoffeinlassstutzen 41 stabilisierenden, schützenden
und umgebenden rohrförmigen
Grundkörper 42 aus Kunststoff.
Eine konzentrisch zur Ventillängsachse 10 verlaufende
Strömungsbohrung 43 eines
Rohres 44 des Brennstoffeinlassstutzens 41 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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In
den 2 und 3 sind zwei Anschlussteile 40 mit
Brennstoffeinlassstutzen 41 teilweise dargestellt, um die
Erfindung zu verdeutlichen. Dabei ist in 2 nochmals
angedeutet, dass es bei herkömmlichen
bekannten Brennstoffeinspritzventilen notwendig ist, den Brennstoffeinlassstutzen 41 achsparallel
und fluchtend zur Ventillängsachse 10 anzuordnen,
um jederzeit für
erforderliche Einstellmaßnahmen
innerhalb des Ventils einen Zugang von entsprechenden Einstellwerkzeugen
zu haben.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
zur Herstellung eines Brennstoffeinspritzventils zeichnet sich dadurch
aus, dass es möglich
ist, einen Brennstoffeinlassstutzen 41 am Brennstoffeinspritzventil vorzusehen,
der beginnend von einer stromaufwärtigen Eintrittsöffnung 60 unter
einem Winkel α zur
Ventillängsachse 10 verläuft, der
größer als
0° und kleiner/gleich
90° ist.
In der 3 ist ein Ausführungsbeispiel
gezeigt, bei dem der Brennstoffeinlassstutzen 41 unter
einem Winkel α von
90° zur
Ventillängsachse 10 in
einem ersten abgewinkelten Abschnitt 62 verläuft. In
diesem Fall spannt also die Eintrittsöffnung 60 eine Ebene
auf, die parallel zur Ventillängsachse 10 verläuft. Letztlich
endet der Brennstoffeinlassstutzen 41 mit einem zweiten
achsparallelen Abschnitt 63 auf der Ventillängsachse 10.
Im idealen Fall verläuft
der Brennstoffeinlassstutzen 41 in seinem Abschnitt 63 fluchtend
und somit koaxial zur Ventillängsachse 10.
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Die
Herstellung des Brennstoffeinspritzventils erfolgt in der Weise,
dass zuerst das Funktionsteil 30 des Ventils hergestellt
wird, das u.a. den Aktuator 1, 2, 5 und das
Dichtventil 15, 19 umfasst. Als Grundkörper ist
z.B. die Ventilhülse 6 vorgesehen.
An diesen Herstellungsprozess schließt sich ein Einstellprozess
an, in dem bereits vollständig
die Einstellung des Hubs des axial beweglichen Ventilteils (Ventilnadel 14,
Ventilschließkörper 19)
sowie der dynamischen und statischen Strömungsmenge vorgenommen wird.
Nachfolgend wird der Brennstoffeinlassstutzen 41 so mit
dem Funktionsteil 30 fest verbunden, dass der Brennstoffeinlassstutzen 41 auf
der Ventillängsachse 10 endet.
Dabei wird der Brennstoffeinlassstutzen 41 mit seinem Ende 47 des
achsparallelen Abschnitts 63 beispielsweise in die Öffnung 11 der
Ventilhülse 6 eingeschoben
und nachfolgend an der Ventilhülse 6 des
Funktionsteils 30 mittels Schweißen, insbesondere Laserschweißen befestigt. Neben
dem Schweißen
können
auch andere Fügeverfahren
wie Löten,
Kleben oder Verrasten zum Einsatz kommen.
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Um
den abgewinkelten metallenen Brennstoffeinlassstutzen 41,
der z.B. ein dünnwandiges Rohr 44 darstellt,
zu stabilisieren und zu schützen, wird
der Brennstoffeinlassstutzen 41 nachfolgend beispielsweise
mit dem rohrförmigen
Grundkörper 42 aus
Kunststoff umspritzt. Dabei kann zu dem Grundkörper 42 ein mitangespritzter
Anschlussstecker 56 gehören.
Eine ausreichende Stabilität
und ein guter Schutz des Brennstoffeinlassstutzens 41 sind
bereits dann gegeben, wenn der Grundkörper 42 nur weitgehend
den achsparallel verlaufenden Abschnitt 63 des Brennstoffeinslassstutzens 41 umgibt,
während
der abgewinkelte Abschnitt 62 des Rohrs 44 in
seinem gewünschten
Winkel α freiliegt
und also nicht von Kunststoff umhüllt ist.
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Idealerweise
ist der Brennstoffeinlassstutzen 41 mit einem sägezahnähnlichen
Profil 61 an seinem stromaufwärtigen Ende im Bereich des
abgewinkelten Abschnitts 62 versehen, so dass eine einfache Verbindung
mit einem nicht dargestellten Brennstoff zuführenden Schlauch, der auf das
sägezahnähnliche
Profil aufgeschoben wird, und einer Schlauchschelle ermöglicht ist.
Auf diese Weise können
weitere Abdichtungsmaßnahmen,
wie O-Ringe, entfallen.