DE112005001749T5

DE112005001749T5 - Deep-Pocket-Sitzbaugruppe in einem modularen Kraftstofffeinspritzventil mit Anschlussklemmen mit axialem Kontakt und Verfahren

Info

Publication number: DE112005001749T5
Application number: DE112005001749T
Authority: DE
Inventors: Michael Dallmeyer
Original assignee: Siemens VDO Automotive Corp
Current assignee: Vitesco Technologies USA LLC
Priority date: 2004-08-05
Filing date: 2005-08-05
Publication date: 2007-06-21
Anticipated expiration: 2025-08-06
Also published as: WO2006017778A9; JP2008507663A; JP4663719B2; US20060071102A1; WO2006017778A1; DE112005001749B4; US7422160B2

Abstract

Kraftstoffeinspritzventil zur Verwendung mit einer Verbrennungskraftmaschine, wobei das Kraftstoffeinspritzventil umfasst:
eine unabhängig prüfbare Energiegruppen-Unterbaugruppe, die mit einer unabhängig prüfbaren Ventilgruppen-Unterbaugruppe verbunden ist, so dass eine einzige Einheit gebildet wird;
wobei die Energiegruppen-Unterbaugruppe einen ersten Verbinderabschnitt aufweist und enthält:
eine elektromagnetische Spule;
ein Gehäuse, das wenigstens einen Abschnitt der Spule umgibt;
wenigstens eine Anschlussklemme, um die Spule mit elektrischer Energie zu versorgen, wobei die wenigstens eine elektrische Anschlussklemme in einem axialen Abstand von der elektromagnetischen Spule angeordnet ist, wobei die wenigstens eine Anschlussklemme eine erste im Allgemeinen ebene Fläche aufweist; und
wenigstens einen Klemmenverbinder, der eine zweite im Allgemeinen ebene Fläche aufweist, die an der ersten im Allgemeinen ebenen Fläche der wenigstens einen Anschlussklemme anliegt, um die wenigstens eine Anschlussklemme mit der elektromagnetischen Spule elektrisch zu verbinden;
wenigstens eine Gusskapsel, die über wenigstens einem Abschnitt der Spule und des Gehäuses ausgebildet ist, wobei die...

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Es ist bekannt, dass in Beispielen von bekannten Kraftstoffeinspritzsystemen ein Einspritzventil verwendet wird, um eine Menge an Kraftstoff abzugeben, welche in einer Verbrennungskraftmaschine verbrannt werden soll. Es ist ebenfalls bekannt, dass die Menge an Kraftstoff, welche ausgegeben wird, entsprechend einer Anzahl von Motorparametern variiert wird, wie etwa Motordrehzahl, Motorlast, Motoremissionen usw.
Es ist bekannt, dass Beispiele von bekannten elektronischen Kraftstoffeinspritzsystemen wenigstens einen der Motorparameter überwachen und das Einspritzventil elektrisch betätigen, so dass es den Kraftstoff abgibt. Es ist bekannt, dass in Beispielen von bekannten Einspritzventilen elektromagnetische Spulen, piezoelektrische Elemente oder magnetostriktive Werkstoffe verwendet werden, um ein Ventil zu betätigen.
Es ist bekannt, dass Beispiele von bekannten Ventilen für Einspritzventile ein Schließelement aufweisen, welches bezüglich eines Sitzes beweglich ist. Ein Kraftstofffluss durch das Einspritzventil wird bekanntlich verhindert, wenn das Schließelement den Sitz dichtend berührt, und ein Kraftstofffluss durch das Einspritzventil wird bekanntlich ermöglicht, wenn das Schließelement von dem Sitz getrennt ist.
Es ist bekannt, dass Beispiele von bekannten Einspritzventilen eine Feder aufweisen, die eine Kraft ausübt, welche das Schließelement zum Sitz hin vorbelastet. Es ist ebenfalls bekannt, dass diese Vorspannkraft einstellbar ist, um die dynamischen Eigenschaften der Bewegung des Schließelements bezüglich des Sitzes einzustellen.
Es ist ferner bekannt, dass Beispiele von bekannten Einspritzventilen ein Filter zum Trennen von Partikeln aus dem Kraftstofffluss enthalten und eine Dichtung an einer Verbindung des Einspritzventils zu einer Kraftstoffquelle enthalten.
Es ist bekannt, dass solche Beispiele der bekannten Einspritzventile eine Anzahl von Nachteilen aufweisen.
Es ist bekannt, dass Beispiele von bekannten Einspritzventilen vollständig in einer Umgebung zusammengebaut werden müssen, welche im Wesentlichen frei von Verunreinigungssubstanzen ist. Es ist ebenfalls bekannt, dass Beispiele von bekannten Einspritzventilen erst geprüft werden können, nachdem der endgültige Zusammenbau abgeschlossen ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt gemäß einem Aspekt ein Kraftstoffeinspritzventil zur Verwendung mit einer Verbrennungskraftmaschine bereit. Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform weist das Kraftstoffeinspritzventil eine unabhängig prüfbare Energiegruppen-Unterbaugruppe auf, die mit einer unabhängig prüfbaren Ventilgruppen-Unterbaugruppe verbunden ist, so dass eine einzige Einheit gebildet wird. Die Energiegruppen-Unterbaugruppe weist einen ersten Verbinderabschnitt auf und enthält eine elektromagnetische Spule, ein Gehäuse, das wenigstens einen Abschnitt der Spule umgibt, und wenigstens eine Anschlussklemme, die in einem axialen Abstand von der elektromagnetischen Spule angeordnet ist, um die Spule mit elektrischer Energie zu versorgen. Die wenigstens eine Anschlussklemme weist eine im Allgemeinen ebene Fläche auf, die an einer ebenen Fläche wenigstens eines Klemmenverbinders anliegt, um die wenigstens eine Anschlussklemme mit der elektromagnetischen Spule zu verbinden. Über wenigstens einem Abschnitt der Spule und des Gehäuses kann wenigstens eine Gusskapsel ausgebildet sein. Die Gusskapsel weist ein erstes Gusskapselende und ein zweites Gusskapselende, das dem ersten Gusskapselende gegenüberliegt, auf. Die Gusskapsel definiert außerdem eine Innenfläche. Die Ventilgruppen-Unterbaugruppe weist einen zweiten Verbinderabschnitt auf und enthält eine Rohrbaugruppe, von der wenigstens ein Abschnitt an der Innenfläche der Gusskapsel anliegt. Die Rohrbaugruppe weist eine Außenfläche und eine Längsachse, die sich zwischen einem ersten Rohrende und einem zweiten Rohrende erstreckt, auf. Die Rohrbaugruppe enthält ein Einlassrohr mit einem ersten Einlassrohrende und einem zweiten Einlassrohrende, das eine Einlassrohr-Stirnseite definiert. Das Kraftstoffeinspritzventil und die Ventilgruppen-Unterbaugruppe enthalten ferner eine Filterbaugruppe, die ein Filterelement und wenigstens einen Abschnitt, der innerhalb des Einlassrohres angeordnet ist, aufweist. Eine nichtmagnetische Hülse erstreckt sich axial entlang der Längsachse und weist ein erstes Hülsenende und ein zweites Hülsenende auf. Ein Polstück, das wenigstens einen ersten Abschnitt, der mit dem Einlassrohr verbunden ist, und einen zweiten Abschnitt, der mit dem ersten Hülsenende verbunden ist, aufweist, verbindet das erste Hülsenende mit dem Einlassrohr. Ein Ventilkörper ist mit dem zweiten Hülsenende verbunden, und eine Ankerbaugruppe ist innerhalb der Rohrbaugruppe angeordnet. Die Ankerbaugruppe ist entlang der Längsachse verschiebbar, wenn der elektromagnetischen Spule Energie zugeführt wird, und die Ankerbaugruppe weist ein erstes Ankerende, das dem Polstück zugewandt ist, und ein zweites Ankerende auf. Das erste Ankerende weist einen Ankerabschnitt auf und das zweite Ankerende weist eine Dichtfläche auf. Die Ankerbaugruppe definiert ferner eine Durchgangsbohrung und wenigstens eine Öffnung, die mit der Durchgangsbohrung in Fluidverbindung steht. Der erste Verbinderabschnitt ist vorzugsweise fest mit dem zweiten Verbinderabschnitt verbunden, so dass der wenigstens eine Abschnitt der Ankerbaugruppe von der elektromagnetischen Spule umgeben ist. Ebenfalls enthalten ist ein Element, das so angeordnet und konfiguriert ist, dass es auf die Ankerbaugruppe eine Vorspannkraft zu dem zweiten Rohrende hin ausübt, und ein Einstellrohr zum Einstellen der Vorspannkraft ist innerhalb der Rohrbaugruppe in der Nähe des zweiten Rohrendes angeordnet. Eine Hubeinstellvorrichtung ist innerhalb des Ventilkörpers angeordnet, um die axiale Verschiebung der Ankerbaugruppe einzustellen. Die Ventilgruppe enthält ferner eine Sitzbaugruppe, die in der Rohrbaugruppe in der Nähe des zweiten Rohrendes angeordnet ist, derart, dass wenigstens ein Abschnitt der Sitzbaugruppe innerhalb des Ventilkörpers angeordnet ist. Die Sitzbaugruppe enthält einen Flussabschnitt, der sich entlang der Längsachse zwischen einer ersten Fläche und einer zweiten Fläche erstreckt, mit einer ersten Länge. Der Flussabschnitt weist wenigstens eine Düsenöffnung auf, die eine Mittelachse definiert und durch welche hindurch Kraftstoff in die Verbrennungskraftmaschine fließt. Die Sitzbaugruppe enthält ferner einen Befestigungsabschnitt, der eine Außenfläche aufweist; der Befestigungsabschnitt erstreckt sich distal entlang der Längsachse von der zweiten Fläche aus auf einer zweiten Länge, die wenigstens so lang ist wie die erste Länge.
Gemäß einem anderen Aspekt wird durch die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Zusammenbau eines Kraftstoffeinspritzventils zur Verwendung mit einer Verbrennungskraftmaschine bereitgestellt. Das Kraftstoffeinspritzventil weist eine unabhängig prüfbare Energiegruppen-Unterbaugruppe auf, die mit einer unabhängig prüfbaren Ventilgruppen-Unterbaugruppe verbunden ist, so dass eine einzige Einheit gebildet wird. Das Verfahren zum Zusammenbau beinhaltet das Bereitstellen einer Energiegruppen-Unterbaugruppe, die eine elektromagnetische Spule enthält, mit einer Anschlussklemme, die elektrisch mit der elektromagnetischen Spule verbunden ist, wobei die Anschlussklemme eine im Allgemeinen ebene Kontaktfläche aufweist. Die im Allgemeinen ebene Kontaktfläche eines Klemmenverbinders liegt an der im Allgemeinen ebenen Kontaktfläche der Anschlussklemme an. Das Verfahren beinhaltet ferner das Bereitstellen einer Ventilgruppen-Unterbaugruppe, die eine Rohrbaugruppe mit einer Längsachse, die sich zwischen einem ersten Rohrende und einem zweiten Rohrende erstreckt, und eine Ankerbaugruppe, die im Wesentlichen innerhalb der Rohrbaugruppe angeordnet ist und entlang der Längsachse verschiebbar ist, enthält. Das Verfahren beinhaltet außerdem das Einfügen der Sitzbaugruppe in das zweite Ventilkörperende. Die Sitzbaugruppe kann einen Flussabschnitt mit einer ersten Fläche und einer zweiten Fläche, die eine Öffnung durch sie hindurch definiert, aufweisen. Eine Lochscheibe kann an der zweiten Fläche in einer festen räumlichen Ausrichtung bezüglich des Flussabschnitts befestigt sein, und ein Befestigungsabschnitt erstreckt sich von der zweiten Fläche aus distal. Das Verfahren beinhaltet ferner das Anschweißen eines Abschnitts des Befestigungsabschnitts an den Ventilkörper, derart, dass der Flussabschnitt und die feste räumliche Ausrichtung bezüglich der Lochscheibe mit einer Toleranz von V 0,5% aufrechterhalten werden, und das Verbinden der Ventilgruppen-Unterbaugruppe und der Energiegruppen-Unterbaugruppe, welches das Anschweißen wenigstens eines Abschnitts der Energiegruppen-Unterbaugruppe an wenigstens einen Abschnitt der Ventilgruppen-Unterbaugruppe beinhaltet, um das Kraftstoffeinspritzventil zusammenzubauen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die beigefügten Zeichnungen, welche mit in diese Anmeldung einbezogen sind und einen Bestandteil dieser Patentschrift darstellen, zeigen eine Ausführungsform der Erfindung und dienen zusammen mit der weiter oben gegebenen allgemeinen Beschreibung und der weiter unten gegebenen ausführlichen Beschreibung dazu, die Merkmale der Erfindung zu erläutern.
1 ist eine Schnittdarstellung einer ersten bevorzugten Ausführungsform eines Kraftstoffeinspritzventils;
1A ist eine Schnittdarstellung einer anderen bevorzugten Ausführungsform eines Kraftstoffeinspritzventils;
1B ist eine Schnittdarstellung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines Kraftstoffeinspritzventils;
2 ist eine Schnittdarstellung einer Ventilgruppen-Unterbaugruppe des in 1B dargestellten Kraftstoffeinspritzventils;
2A ist eine Schnittdarstellung einer anderen bevorzugten Ausführungsform einer Ventilgruppen-Unterbaugruppe;
2B ist eine Schnittdarstellung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform einer Ventilgruppen-Unterbaugruppe;
2C–2D sind Schnittdarstellungen von Ansichten von verschiedenen Einlassrohrbaugruppen, die in dem in 1, 2A–2B dargestellten Kraftstoffeinspritzventil verwendbar sind;
3 ist eine Schnittdarstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer Ankerbaugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung;
3A ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils von 3, die eine bevorzugte Ausführungsform von Oberflächenbehandlungen zeigt;
3B ist eine vergrößerte Ansicht einer anderen bevorzugten Ausführungsform von Oberflächenbehandlungen für die Aufprallflächen der Ankerbaugruppe in 3;
3C–3D sind alternative bevorzugte Ausführungsformen einer dreiteiligen Ankerbaugruppe;
3E ist eine Schnittdarstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer zweiteiligen Ankerbaugruppe;
4 ist eine Schnittdarstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer Sitzbaugruppe und eines Schließelements, die bei den bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet werden können;
4A–4C sind Schnittdarstellungen einer bevorzugten Ausführungsform eines Ventilkörpers und eines Halteelements;
4D ist eine Schnittdarstellung einer bevorzugten Ausführungsform eines Schließelements und einer Sitzbaugruppe;
4E–4F sind Explosionsdarstellungen von wenigstens zwei verschiedenen bevorzugten Ausführungsformen einer Hubeinstellvorrichtung zur Verwendung in der Ventilgruppen-Unterbaugruppe;
5 ist eine Schnittdarstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer Energiegruppen-Unterbaugruppe;
5A ist eine Schnittdarstellung einer bevorzugten Energiegruppen-Unterbaugruppe;
5B ist eine Explosionsdarstellung der Energiegruppen-Unterbaugruppe von 5;
6A–6B sind vergrößerte Schnittdarstellungen einer bevorzugten Polstück- und Ankerbaugruppe; und
7 ist eine Explosionsdarstellung, welche die bevorzugte modulare Konfiguration des Kraftstoffeinspritzventils von 1B zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
1, 1A und 1B zeigen bevorzugte Ausführungsformen eines elektromagnetisch betätigten Kraftstoffeinspritzventils 100 zur Abgabe einer Menge an Kraftstoff, welche in einer Verbrennungskraftmaschine (nicht dargestellt) verbrannt werden soll. Das Kraftstoffeinspritzventil 100 erstreckt sich entlang einer Längsachse A-A zwischen einem ersten Einspritzventilende 110 und einem zweiten Einspritzventilende 120 und enthält eine Ventilgruppen-Unterbaugruppe 200, die in 2 dargestellt ist, und eine Energiegruppen-Unterbaugruppe 400, die in 5 dargestellt ist. Die Ventilgruppen-Unterbaugruppe 200 führt Funktionen des Fluidtransports aus, z.B. das Definieren eines Kraftstoffdurchflussweges und das Verhindern des Kraftstoffdurchflusses durch das Einspritzventil 100. Die Energiegruppen-Unterbaugruppe 400 führt elektrische Funktionen aus, z.B. das Umwandeln elektrischer Signale in eine Antriebskraft, um den Kraftstoffdurchfluss durch das Einspritzventil 100 zu ermöglichen.
Es wird auf 1, 1A und 1B Bezug genommen; außerdem sind speziell in 2, 2A und 2B verschiedene bevorzugte Ausführungsformen der Ventilgruppen-Unterbaugruppe 200 dargestellt, welche wenigstens eine Rohrbaugruppe 202 umfasst, die sich entlang der Längsachse A-A zwischen einem ersten Rohrbaugruppenende 204 und einem zweiten Rohrbaugruppenende 206 erstreckt. Die Rohrbaugruppe 202 umfasst wenigstens ein Einlassrohr 210, eine nichtmagnetische Hülse 230 und einen Ventilkörper 250. Das Einlassrohr 210 weist ein erstes Einlassrohrende 212 und ein zweites Einlassrohrende 214, das mit einem ersten Hülsenende 232 der nichtmagnetischen Hülse 230 verbunden ist, auf. Ein zweites Hülsenende 234 der nichtmagnetischen Hülse 230 ist mit einem ersten Ventilkörperende 252 des Ventilkörpers 250 verbunden, das sich gegenüber dem zweiten Ventilkörperende 254 befindet. Das Einlassrohr 210 kann vorzugsweise durch einen Tiefziehprozess oder durch einen Walzvorgang geformt sein. Das Einlassrohr 210 kann außerdem einen Vorsprung 213 aufweisen, der in 2A und 2B dargestellt ist, um eine Presspassung mit der Energiegruppen-Unterbaugruppe 400 zu ermöglichen, vorzugsweise mit einer Gusskapsel 430, wie speziell in 1 und 1A dargestellt ist. Ein Polstück 270 kann am zweiten Einlassrohrende 214 des Einlassrohrs 210 angeformt sein, wie in 1B und 2 dargestellt, oder, wie in 1, 1A, 2A und 2B dargestellt, kann ein Polstück 270 vorzugsweise separat hergestellt sein und mit dem zweiten Einlassrohrende 214 an einem ersten Abschnitt 272 des Polstückes 270 verbunden sein. Ein zweiter Abschnitt 274 des Polstückes 270, der mit dem Einlassrohr 210 aus einem Stück besteht oder von diesem getrennt ist, kann mit dem ersten Hülsenende 232 der nichtmagnetischen Hülse 230 verbunden sein. Genauer, der zweite Abschnitt 274 des Polstückes kann an einer Innenfläche 231 der nichtmagnetischen Hülse 230 anliegen. Die nichtmagnetische Hülse 230 kann aus nichtmagnetischem nichtrostendem Stahl bestehen, z.B. nichtrostendem Stahl der Serie 300, oder aus anderen Materialien, welche ähnliche Struktur- und magnetische Eigenschaften aufweisen. Das Einlassrohr 210, das Polstück 270, die nichtmagnetische Hülse 230 und der Ventilkörper 250 können so bemessen und konfiguriert sein, dass sie einen im Allgemeinen konstanten Außendurchmesser aufweisen, der sich zwischen dem ersten Rohrbaugruppenende 204 und dem zweiten Rohrbaugruppenende 206 erstreckt. Die Begriffe "im Allgemeinen", "ungefähr" oder "etwa" werden hier in dem Sinne verwendet, dass sie einen akzeptablen Grad der Toleranz bezeichnen, welcher nach wie vor ermöglicht, mit den bevorzugten Ausführungsformen des zusammengebauten Kraftstoffeinspritzventils Kraftstoff zu dosieren. Vorzugsweise sind das Einlassrohr 210 und die nichtmagnetische Hülse 230 aus nichtmagnetischem 305 nichtrostendem Stahl hergestellt, und das Polstück ist aus ferromagnetischem 430 nichtrostendem Stahl hergestellt.
Wie in 2A und 2B dargestellt, kann das Einlassrohr 210 an dem Polstück 270 mittels geeigneter Befestigungsverfahren verbunden sein, wie zum Beispiel Schweißnähte. Vorzugsweise wird die Schweißnaht mittels Laserschweißen durch die zwei Elemente 210, 270 hergestellt. In die Außenfläche des Polstückes 270 sind Bundabschnitte 276 eingeformt. Zur Verbindung des Polstückes 270 mit dem Einlassrohr 210 kann das Einlassrohrende 214 mit den Bundabschnitten 276 zum Eingriff gelangen. Außerdem kann ein Absatz 277 an der Innenfläche der Energiegruppen-Unterbaugruppe 400 ausgebildet sein, um als ein formschlüssiger Montageanschlag zu wirken, wenn das Kraftstoffeinspritzventil 100 zusammengebaut wird. Insbesondere ist zum Beispiel in 1 das Zusammenwirken des Absatzes 277 mit einem inneren Abschnitt der Energiegruppen-Unterbaugruppe 400 dargestellt, insbesondere einem Spulenkörper 405, der eine elektromagnetische Spule 402 bildet, wie in 5 dargestellt. Wie in 2C und 2D dargestellt, kann die Länge des Polstückes 270 fest sein, während die Länge des Einlassrohrs 210, 210' entsprechend den Erfordernissen des Betriebs variabel sein kann. Indem das Einlassrohr 210 getrennt von dem Polstück 270 gefertigt wird, können Einspritzventile unterschiedlicher Länge hergestellt werden, indem während des Prozesses des Zusammenbaus verschiedene Einlassrohrlängen verwendet werden. Wie in 1 und 1A dargestellt, kann das Einlassrohr 210 am Einlassende 212 aufgeweitet sein, um einen Dichtring oder O-Ring 290 zu halten, der das erste Rohrende 110 umgibt, wie in 1 dargestellt. Als Alternative zu den in 1, 1A, 2, 2A und 2B dargestellten Konfigurationen kann das Einlassrohr 210 an dem separaten Polstück 270 an einer Innenumfangsfläche des Polstückes 270 befestigt sein.
In 1, 1A und 2 ist eine Ankerbaugruppe 300 dargestellt, die in der Rohrbaugruppe distal von dem Polstück 270 angeordnet ist. Die Ankerbaugruppe 300, die in 3 und 3C–3E detaillierter dargestellt ist, umfasst einen Ankerkern 301 mit einem ersten Ankerkernende 302, das einen Anker oder ferromagnetischen Abschnitt 304 aufweist, und einem zweiten Ankerkernende 306, das einen Dichtabschnitt 308 aufweist. Die Ankerbaugruppe 300 ist in der Rohrbaugruppe 210 derart angeordnet, dass der ferromagnetische Abschnitt 304 oder "Anker" dem Polstück 270 an dem zweiten Abschnitt 274 des Polstückes gegenüberliegt. Der Dichtabschnitt 308 kann ein vorzugsweise ferromagnetisches Schließelement 310 enthalten, z.B. ein kugelförmiges Ventilelement, welches beweglich ist, um den Fluss von Fluid durch das Kraftstoffeinspritzventil 100 hindurch zu regeln. Vorzugsweise besteht das Schließelement 310 aus nichtrostendem Stahl 440 C, und der Ankerkern 301 besteht aus nichtrostendem Stahl 430 FR.
Wie in 3 und 3A dargestellt, können der zweite Abschnitt 274 des Polstückes 270 und der ferromagnetische Abschnitt 304 des Ankerkerns 301 Aufprallflächen 275 bzw. 305 definieren. Auf wenigstens eine der Aufprallflächen 275, 305 und den zweiten Abschnitt 274 und den ferromagnetischen Abschnitt 304 können Oberflächenbehandlungen angewendet werden, um das Ansprechverhalten des Ankers zu verbessern und den Verschleiß an den Aufprallflächen oder Schwankungen im Arbeitsluftspalt zwischen den jeweiligen Abschnitten 274 und 304 zu verringern. Die Oberflächenbehandlungen können Beschichtung, Plattierung oder Einsatzhärtung beinhalten. Beschichtungen oder Plattierungen können unter anderem Hartverchromung, Vernickelung oder Beschichtung mit Keronit beinhalten. Eine Einsatzhärtung kann andererseits unter anderem ein Nitrierhärten, ein Aufkohlen, ein Karbonitrieren, ein Cyanbadhärten, ein Wärme-, Flammen-, Funken- oder Induktionshärten beinhalten. Vorzugsweise ist das Beschichten ein Verchromen.
Durch die Oberflächenbehandlungen wird normalerweise wenigstens eine Schicht aus verschleißfestem Material 273 auf den jeweiligen Abschnitten 274, 304 des Polstückes 270 und des Ankerkerns 301 gebildet. Diese Schichten neigen jedoch dazu, überall dort von Natur aus dicker zu sein, wo eine scharfe Kante oder eine Verbindungsstelle zwischen dem Umfang und der radialen Stirnseite eines der Abschnitte 274, 304 vorhanden ist. Außerdem hat dieser Effekt der Dickenzunahme unebene Kontaktflächen am radial äußeren Rand der Endabschnitte zur Folge. Wie jedoch aus der Detaildarstellung von 3A und 3B ersichtlich ist, befinden sich durch das Ausbilden der verschleißfesten Schichten auf wenigstens einem der Abschnitte 274 und 304 dort, wo der wenigstens eine Abschnitt 274 oder 304 eine Fläche aufweist, die im Allgemeinen schräg zur Längsachse A-A ist, die beiden Aufprallflächen 275, 305 nunmehr aufgrund der Dickenzunahme der Schichten auf der schrägen Fläche im Wesentlichen in einem dichten Kontakt miteinander. Wie in 3 dargestellt, sind die Abschnitte 274, 304 im Allgemeinen zentral und koaxial um die Längsachse A-A herum angeordnet. Die Außenfläche wenigstens eines der Endabschnitte 274, 304, zum Beispiel die Außenfläche 278 des zweiten Abschnitts 274 des Polstückes 270, kann von einer allgemein konischen, kegelstumpfförmigen oder kugelförmigen Gestalt sein oder eine im Allgemeinen bezüglich der Achse A-A schräge Fläche sein. Vorzugsweise definiert wenigstens eine der schrägen Flächen der Abschnitte 274, 304 einen schiefen Winkel von ungefähr 2N bezüglich einer Achse, die zur Längsachse A-A orthogonal ist. Alternativ dazu und vorzugsweise definiert wenigstens eine der schrägen Flächen der Abschnitte 274, 304 eine bogenförmig gekrümmte Fläche bezüglich der Längsachse A-A.
Da die Oberflächenbehandlungen die physikalischen und magnetischen Eigenschaften des ferromagnetischen Abschnitts 304 des Ankerkerns 301 oder des Polstückes 270 beeinflussen können, kann ein geeignetes Material, z.B. eine Maske, eine Beschichtung oder eine Schutzabdeckung, während der Oberflächenbehandlungen Bereiche umgeben, die nicht zu den jeweiligen Endabschnitten 304 und 274 gehören. Nach Abschluss der Oberflächenbehandlungen kann das Material entfernt werden, wodurch die zuvor maskierten Bereiche von den Oberflächenbehandlungen unbeeinflusst bleiben.
3, 3C und 3D zeigen eine dreiteilige Ankerbaugruppe 300, die den Ankerkern 301, einen Zwischenabschnitt oder ein Ankerrohr 312 und das Schließelement 310 umfasst. Die dreiteilige Ankerbaugruppe 300 enthält vorzugsweise das separat hergestellte Ankerrohr 312 zum Verbinden des ferromagnetischen Abschnitts 304 mit dem Schließelement 310. Das Ankerrohr 312 kann mittels verschiedener Verfahren hergestellt werden, zum Beispiel kann eine Platte gewalzt werden, und ihre Ränder können verschweißt werden, oder es kann eine Platine tiefgezogen werden, so dass ein nahtloses Rohr geformt wird. Das Ankerrohr 312 ist vorzugsweise aufgrund seiner Fähigkeit vorgesehen, die Streuung des Magnetflusses aus dem Magnetkreis des Kraftstoffeinspritzventils 100 zu reduzieren. Diese Fähigkeit wird dadurch bewirkt, dass das Ankerrohr 312 aus einem nichtmagnetischen Material hergestellt ist, wodurch es den magnetischen Abschnitt oder ferromagnetischen Abschnitt 304 von dem ferromagnetischen Schließelement 310 magnetisch entkoppelt. Da das ferromagnetische Schließelement 310 von dem ferromagnetischen Abschnitt 304 entkoppelt ist, wird die Flussstreuung verringert, wodurch die Leistungsfähigkeit des Magnetkreises verbessert wird. Eine weitere Variante der dreiteiligen Ankerbaugruppe 300 ist in 3D in Form einer dreiteiligen Ankerbaugruppe 300' mit verlängerter Spitze dargestellt, bei welcher das Ankerrohr 312 wesentlich verlängert werden kann. Alternativ dazu umfasst eine zweiteilige Ankerbaugruppe 300'', die hier in 3E dargestellt ist, den Ankerkern 301 und das zweite Ankerkernende 306, das für eine direkte Verbindung mit dem Schließelement 310 konfiguriert ist. Obwohl die dreiteilige und die zweiteilige Ankerbaugruppe 300, 300' und 300'' untereinander austauschbar sind, ist die dreiteilige Ankerbaugruppe 300 oder 300' aufgrund des die magnetische Entkopplung betreffenden Merkmals des Ankerrohrs 312 zu bevorzugen.
Wenigstens eine sich axial erstreckende Durchgangsbohrung 314 und wenigstens eine Öffnung 316 in einer Wand der Ankerbaugruppe 300 können für einen Kraftstofffluss durch die Ankerbaugruppe 300 sorgen. Entsprechend den Erfordernissen einer gegebenen Anwendung kann eine beliebige Anzahl von Öffnungen vorgesehen sein. Die Öffnung 316, welche von beliebiger Form sein kann, kann vorzugsweise nicht kreisförmig sein, z.B. axial lang gestreckt, wie in 3C dargestellt, um das Hindurchbewegen von Gasblasen zu erleichtern. Zum Beispiel kann bei der dreiteiligen Ankerbaugruppe 300, die ein Ankerrohr 312 aufweist, welches durch Walzen eines Bleches im Wesentlichen zu einem Rohr hergestellt worden ist, die Öffnung 316 ein sich axial erstreckender Schlitz sein, der zwischen nicht aneinander stoßenden Rändern des gewalzten Bleches definiert ist. Das Ankerrohr 312 würde jedoch zusätzlich zu der Öffnung 316 vorzugsweise weitere Öffnungen enthalten, die sich durch das Blech hindurch erstrecken, entsprechend den Erfordernissen einer gegebenen Anwendung. Die Öffnung 316 gewährleistet eine Fließverbindung zwischen der wenigstens einen Durchgangsbohrung 314 und dem Inneren des Ventilkörpers 250. Somit kann in der offenen Konfiguration Kraftstoff von der Durchgangsbohrung 314 aus durch die Öffnung 316 und das Innere des Ventilkörpers 250 hindurch, um das Schließelement 310 herum und durch die Öffnung in den Motor (nicht dargestellt) strömen. Die lang gestreckten Öffnungen 316 dienen zwei miteinander zusammenhängenden Zwecken. Erstens ermöglichen die lang gestreckten Öffnungen 316, dass Kraftstoff aus dem Ankerrohr 312 ausfließt. Zweitens ermöglichen die lang gestreckten Öffnungen 316, dass heißer Kraftstoffdampf im Ankerrohr 312 in den Ventilkörper 250 ausströmt, anstatt im Ankerrohr 312 eingeschlossen zu sein, und ermöglichen außerdem, dass unter den Bedingungen eines Warmstarts druckbeaufschlagter flüssiger Kraftstoff eventuellen verbleibenden Kraftstoffdampf, der darin eingeschlossen ist, verdrängt. Im Falle der zweiteiligen Ankerbaugruppe 300'' kann die Öffnung 316 direkt im Ankerkern 301 in der Nähe des zweiten Ankerkernendes 306 ausgebildet sein, wie in 3D dargestellt.
In 1, 1A und 2 ist eine Sitzbaugruppe 330 dargestellt, die sich mit dem Schließelement 310 in Eingriff befindet. Die Sitzbaugruppe 330 ist an dem zweiten Ende der Rohrbaugruppe 202 befestigt, und genauer ist die Sitzbaugruppe 330 an dem zweiten Ventilkörperende 254 befestigt. In 4 ist die Sitzbaugruppe 330 detaillierter dargestellt, welche einen Flussabschnitt 335 und einen Befestigungsabschnitt 340 aufweisen kann. Der Flussabschnitt 335 erstreckt sich im Allgemeinen entlang der Längsachse A-A über eine erste Länge L₁ zwischen einer ersten Fläche 331 und einer zweiten Fläche oder Scheibenhaltefläche 333. Der Befestigungsabschnitt 340 erstreckt sich distal von der zweiten Fläche 333 aus, im Allgemeinen entlang der Längsachse, über eine zweite Länge L₂. Die Länge L₂ kann vorzugsweise so bemessen sein, dass die zweite Länge wenigstens gleich der ersten Länge L₁ und besser größer als L₁ ist. Beide Abschnitte erstrecken sich im Allgemeinen entlang der Längsachse über eine dritte Länge L₃, die größer sowohl als L₁ als auch als L₂ ist.
Der Flussabschnitt 335 und ein größerer Teil der Sitzbaugruppe 330 definiert eine erste Fläche oder Dichtfläche 336 und eine Düsenöffnung 337, die vorzugsweise auf der Achse A-A zentriert ist und durch welche hindurch Kraftstoff in die Verbrennungskraftmaschine (nicht dargestellt) fließen kann. Die Dichtfläche 336 umgibt die Öffnung 337 und kann vorzugsweise für eine formschlüssige Anlage in einer Position des Schließelements 310 konfiguriert sein. Die Öffnung 337 endet vorzugsweise bündig mit der zweiten Fläche oder Scheibenhaltefläche 333. Die Dichtfläche 336, welche dem Inneren des Ventilkörpers 250 zugewandt ist, kann kegelstumpfförmig sein oder eine konkave Form haben und kann eine bearbeitete, z.B. polierte oder beschichte, Oberfläche aufweisen. In Verbindung mit der Sitzbaugruppe kann eine Lochscheibe 360 verwendet werden, um eine gerichtete Düsenöffnung 337 zur Verfügung zu stellen, um ein bestimmtes Spritzbild und eine bestimmte Sprührichtung des Kraftstoffstrahls zu gewährleisten. Die präzise bemessene und ausgerichtete Düsenöffnung 337 kann auf der Mittelachse der Lochscheibe 360 angeordnet sein, oder vorzugsweise bezüglich der Achse versetzt, und kann in einer beliebigen wünschenswerten Winkelkonfiguration bezüglich der Längsachse A-A oder irgendeines oder mehrerer Bezugspunkte am Kraftstoffeinspritzventil 100 ausgerichtet sein. Es ist anzumerken, dass sowohl die Sitzbaugruppe 330 als auch die Lochscheibe 360 mittels bekannter herkömmlicher Befestigungsverfahren, darunter zum Beispiel Laserschweißen, Herstellen einer Crimpverbindung und Reibschweißen oder Gasschweißen, fest am Ventilkörper 250 angebracht sein kann. Die Lochscheibe 360 wird vorzugsweise durch Heftschweißen mit Schweißungen 361 an der Lochscheiben-Haltefläche 333 in einer festen räumlichen (radialen und/oder axialen) Ausrichtung befestigt, um das spezielle Kraftstoff-Spritzbild und die spezielle Sprührichtung des Kraftstoffstrahls zu gewährleisten.
Der Befestigungsabschnitt 340 der Sitzbaugruppe 330 erhält die räumliche Ausrichtung zwischen der ersten Fläche 331 und der Scheibenhaltefläche 333 aufrecht und enthält vorzugsweise die Lochscheibe 360. Insbesondere kann der Befestigungsabschnitt 340 so bemessen und konfiguriert sein, dass er eine wesentliche Verformung der Flächen 331, 333 und der Lochscheibe 360 bei Einwirkung von Wärme, zum Beispiel von einer Schweißung, verhindert. Die Sitzbaugruppe 330 kann am Ventilkörper 250 mittels eines beliebigen geeigneten Verfahrens befestigt werden, wie zum Beispiel Laserschweißen oder Heftschweißen. Vorzugsweise wird der Befestigungsabschnitt 340 an der Innenfläche des Ventilkörpers 250 mit einer durchgehenden Laserschweißnaht 342 befestigt, die sich von der Außenfläche des Ventilkörpers 250 durch die Innenfläche des Ventilkörpers 250 und in einen Abschnitt des Befestigungsabschnitts 340 hinein in einem Muster erstreckt, welches die Längsachse A-A umgeben kann, derart, dass die Schweißnaht 342 eine hermetische Überlappungsdichtung zwischen der Innenfläche des Ventilkörpers 250 und der Außenfläche des Befestigungsabschnitts 340 bildet. Außerdem kann sich vorzugsweise die Schweißnaht 342 in einem Abstand L₄ in distaler Richtung von ungefähr 50% der zweiten Länge L₂ von der Scheibenhaltefläche 333 entfernt befinden. Indem die Schweißnaht 342 in einer solchen Position bezüglich des Flussabschnitts 335 angeordnet wird, dass sie ausreichend weit von der Dichtfläche 336 entfernt ist, werden die Düsenöffnung 337 und die Lochscheibe 360 in einer gewünschten Ausrichtung befestigt. Vorzugsweise wird die feste Konfiguration der Lochscheibe 360 bezüglich der Sitzbaugruppe 330 vor ihrem Einbau in den Ventilkörper 250 innerhalb einer Toleranz von ± 0,5% in Bezug auf eine vorgegebene Konfiguration aufrechterhalten. Außerdem ist die maßliche Symmetrie (d.h. Kreisförmigkeit, Orthogonalität oder ein quantifizierbares Maß der Verwindung) des Flussabschnittes 335 oder der Lochscheibe 360 bezüglich der Längsachse A-A näherungsweise kleiner als 1%, verglichen mit entsprechenden Messungen, bevor die Sitzbaugruppe 330 im Ventilkörper befestigt wird. Ein O-Ring 338 kann zwischen der Sitzbaugruppe und dem Inneren des Ventilkörpers 250 angebracht werden, um eine zuverlässige Abdichtung zwischen der Sitzbaugruppe und dem Inneren des Ventilkörpers 250 sicherzustellen. Vorzugsweise besteht der Sitz 350 aus nichtrostendem Stahl 416 H, die Führung 318 besteht aus nichtrostendem Stahl 316, und der Ventilkörper 250 besteht aus nichtrostendem Stahl 430 Li.
Zusätzlich zum Schweißen der Lochscheibe 360 kann ein Halteelement 365, wie in 4A dargestellt, am zweiten Ventilkörperende 254 angebracht werden, um einen Dichtring oder O-Ring 290 zu halten. 4A zeigt eine Teilschnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform des zweiten Einspritzventilendes 120 mit einem O-Ring 290, der von dem Halteelement 365 gestützt oder gehalten wird, so dass er das zweite Einspritzventilende 120 ordnungsgemäß abdichtet. Das Halteelement 365 weist fingerähnliche Verriegelungsabschnitte 366 auf, die es ermöglichen, das Halteelement 365 auf einen komplementär mit Nuten versehenen Abschnitt 255 des Ventilkörpers 250 aufzuschnappen. Außerdem kann das Halteelement 365 eine Delle oder Vertiefung 367 zum Einrasten in einen Abschnitt der Sitzbaugruppe 330 aufweisen. Vorzugsweise ist das Halteelement 365 so konfiguriert, dass es mit der Lochscheibe 360 und dem Befestigungsabschnitt 340 in Eingriff kommt. Um sicherzustellen, dass das Halteelement 365 eine ausreichende Elastizität aufweist, sollte die Dicke des Halteelements 365 höchstens der Hälfte der Dicke des Ventilkörpers 250 entsprechen. Um den O-Ring 290 zu stützen, kann das Halteelement 365 vorzugsweise einen Flansch 368 aufweisen.
Es können auch andere Sitzbaugruppen verwendet werden, um die Trajektorie des Strahls zu steuern, wie zum Beispiel die Sitzbaugruppe, die in den folgenden ebenfalls anhängigen Patentanmeldungen dargestellt und beschrieben ist, welche durch Querverweis in die vorliegende Anmeldung einbezogen sind: US-Patentanmeldung Nr. 09/568,464, Docket Nr. 051252-5050, mit dem Titel "Injection Valve With Single Disc Turbulence Generation"; US-Patentveröffentlichung Nr. 2003-0057300-A1, US-Patentanmeldung Nr. 10/247,351, Docket Nr. 05 1252-5050, mit dem Titel "Injection Valve With Single Disc Turbulence Generation"; US-Patentveröffentlichung Nr. 2003-0015595-A1, US-Patentanmeldung Nr. 10/162,759, Docket Nr. 051252-5228, mit dem Titel "Spray Pattern Control With Non-Angled Orifices in Fuel Injection Metering Disc"; US-Patentveröffentlichung Nr. 2004-0000603-A1, US-Patentanmeldung Nr. 10/183,406, mit dem Titel "Spray Pattern and Spray Distribution Control With Non-Angled Orifices In Fuel Injection Metering Disc and Methods"; US-Patentveröffentlichung Nr. 2004-0000602-A1, US-Patentanmeldung Nr. 10/183,392, Docket Nr. 05 1252-5230, mit dem Titel "Spray Control With Non-Angled Orifices In Fuel Injection Metering Disc and Methods"; US-Patentveröffentlichung Nr. 2004-0056113, US-Patentanmeldung Nr. 10/253,467, Docket Nr. 051252-5231, mit dem Titel "Spray Targeting To An Arcuate Sector With Non-Angled Orifices In Fuel Injection Metering Disc and Methods"; US-Patentveröffentlichung Nr. 2004-0056115-A1, US-Patentanmeldung Nr. 10/253,499, Docket Nr. 05 1252-5232, mit dem Titel "Generally Circular Spray Pattern Control With Non-Angled Orifices In Fuel Injection Metering Disc and Methods"; US-Patentanmeldung Nr. 10/753,378, Docket Nr. 05 1252-5279, mit dem Titel "Spray Pattern Control With Non-Angled Orifices Formed On A Dimpled Fuel Injection Metering Disc Having A SAC Volume Reducer"; US-Patentanmeldung Nr. 10/753,481, Docket Nr. 051252-5280, mit dem Titel "Spray Pattern Control With Non-Angled Orifices Formed On A Generally Planar Metering Disc and Subsequently Dimpled With A SAC Volume Reducer"; US-Patentanmeldung Nr. 10/753,377, Docket Nr. 051252-5281, mit dem Titel "Spray Pattern Control With Non-Angled Orifices Formed On A Generally Planar Metering Disc and Reoriented On Subsequently Dimpled Fuel Injection Metering Disc".
Es wird auf 1, 1A, 1B, 2, 2A, 2B und 4 Bezug genommen; das Schließelement 310 kann zwischen einer ersten Position, die einer geschlossenen Konfiguration entspricht, und einer zweiten Position, die einer offenen Konfiguration (nicht dargestellt) entspricht, beweglich sein. In der geschlossenen Konfiguration liegt das Schließelement 310 formschlüssig an der Dichtfläche 336 an, um den Durchfluss von Fluid durch die Öffnung 337 zu verhindern. In der offenen Konfiguration befindet sich das Schließelement 310 in einem Abstand von der Dichtfläche 336, so dass es den Durchfluss von Fluid durch die Öffnung 337 hindurch durch einen Zwischenraum zwischen dem Schließelement 310 und der Dichtfläche 336 ermöglicht. Um eine formschlüssige Abdichtung an der Grenzfläche des Schließelements 310 und der Dichtfläche 336 in der geschlossenen Konfiguration sicherzustellen, kann das Schließelement 310 am Ankerrohr 312 durch Schweißnähte 313 verbunden sein und durch ein elastisches Element 370 vorbelastet sein, so dass es dicht an der Dichtfläche 336 anliegt. Die Schweißnähte 313 können innen zwischen der Anschlussstelle des Ankerrohrs 312 und dem Schließelement 310 ausgebildet sein. Um verschiedene Spritzbilder zu erreichen oder um sicherzustellen, dass ein großes Kraftstoffvolumen bei einer relativ geringen Hubhöhe des Einspritzventils eingespritzt wird, kann das kugelförmige Schließelement 310 vorzugsweise die Form einer Kugel mit flachen Seitenflächen aufweisen, die in 4B vergrößert im Detail dargestellt ist.
In dem Falle, wenn das Schließelement die Form eines kugelförmigen Ventilelements hat, zum Beispiel eines Schließelements 310, kann das kugelförmige Ventilelement mit dem zweiten Ankerabschnitt 306 oder dem Ankerrohr 312 an einem Durchmesser verbunden sein, welcher kleiner als der Durchmesser des kugelförmigen Ventilelements ist. Diese Verbindung würde sich auf der Seite des kugelförmigen Ventilelements befinden, welche der an der Dichtfläche 336 formschlüssig anliegenden Seite gegenüberliegt. Es wird erneut auf 4 Bezug genommen; eine untere Ankerführung 318 kann vorzugsweise in der Rohrbaugruppe in der Nähe der Sitzbaugruppe 330 angeordnet sein, so dass sie sich gleitend in Kontakt mit dem Durchmesser des Schließelements 310 befindet. Die untere Ankerführung 318 kann außerdem das Ausrichten der Ankerbaugruppe 300 entlang der Achse A-A erleichtern.
Es wird erneut auf 1, 1A und 1B Bezug genommen; das elastische Element 370, das vorzugsweise die Form einer Schraubenfeder hat, kann in der Rohrbaugruppe angeordnet sein, so dass es die Ankerbaugruppe 300 zur Sitzbaugruppe 330 hin vorbelastet. Das elastische Element 370 kann ferner vorzugsweise so bemessen und konfiguriert sein, dass es sich in Kontakt mit der Innenfläche 307 des ersten Ankerbaugruppenendes 302 befindet. Das elastische Element 370 kann sich außerdem mit einem Einstellrohr 375 in Kontakt befinden. Das Einstellrohr 375 kann vorzugsweise so angeordnet sein, dass es sich im Allgemeinen in der Nähe des elastischen Elements 370 befindet. Das Einstellrohr 375 liegt an dem elastischen Element 370 an und stellt die Vorspannkraft des Elements 370 bezüglich der Rohrbaugruppe ein. Insbesondere stellt das Einstellrohr 375 ein Reaktionselement dar, auf welches das elastische Element 370 zurückwirkt, um die Ankerbaugruppe 300 und das Schließelement 310 in die geschlossene Position zu bringen, wenn die Magnetspule oder die elektromagnetische Spule 402 entregt wird. Die Position des Einstellrohres 375 kann bezüglich des Einlassrohres 210 mittels einer Presspassung zwischen dem Einstellrohr 375 und einem Abschnitt der Innenfläche des Einlassrohres 210 oder dem separaten Polstück 270 aufrechterhalten werden. Das Einstellrohr 375 kann auf eine beliebige Weise so gestaltet sein, dass es einen bevorzugten Kontakt mit der Filterbaugruppe 380 und dem elastischen Element 370, das Einsetzen in das Einlassrohr 210 und die Presspassung mit wenigstens einem Abschnitt der Innenfläche des Einlassrohres 210 oder dem separaten Polstück 270 ermöglicht. Somit kann die Position des Einstellrohres 375 bezüglich des Einlassrohres 210 verwendet werden, um eine vorgegebene dynamische Kennlinie der Ankerbaugruppe 300 einzustellen.
Die Fähigkeit des Schließelements 310, eine Abdichtung zu bewirken, sowie die Leistungsfähigkeit des Kraftstoffeinspritzventils 100 insgesamt werden ferner von der Einstellung des Hubs der Ankerbaugruppe beeinflusst. Der Hub ist der Betrag der axialen Verschiebung der Ankerbaugruppe 300, die durch den in 3A dargestellten Arbeitsluftspalt 413 zwischen dem Polstück 270 und dem Ankerkern 301 definiert ist, und er wird durch die relative axiale räumliche Beziehung zwischen entweder der nichtmagnetischen Hülse 230 und dem Ventilkörper 250; oder der nichtmagnetischen Hülse 230 und dem Einlassrohr 210; oder der Sitzbaugruppe 330 und dem Ventilkörper 250 bestimmt. Um den Hub einzustellen, d.h. den richtigen Hubweg des Einspritzventils sicherzustellen, können wenigstens vier verschiedene Verfahren angewendet werden. Gemäß einem ersten Verfahren kann, wie die Explosionsdarstellung von 4F detailliert zeigt, ein Quetschring 321 oder eine Unterlegscheibe in den Ventilkörper 250 eingesetzt werden, zwischen der unteren Führung 318 und dem Ventilkörper 250. Der Quetschring ist um einen bekannten Betrag axial verformbar. Wenn die Ankerbaugruppe 300 mit der Sitzbaugruppe 330 in Eingriff gebracht wird, wird der dazwischen befindliche Quetschring 321 um einen bekannten Betrag verformt, welcher dem gewünschten Betrag des Hubs zwischen der Ankerbaugruppe 300 und der Sitzbaugruppe 330 entspricht. Gemäß einem zweiten Verfahren kann die relative axiale Position des Ventilkörpers 250 und der nichtmagnetischen Hülse 230 eingestellt und gemessen werden, bevor die zwei Teile aneinander befestigt werden. Gemäß einem dritten Verfahren kann die relative axiale Position der nichtmagnetischen Hülse 230 und des Polstückes 270 eingestellt werden, bevor die zwei Teile aneinander befestigt werden. Und gemäß einem bevorzugten vierten Verfahren kann, wie die Explosionsdarstellung von 4E zeigt, eine Hubhülse 319 axial innerhalb des Ventilkörpers 250 verschoben werden. Falls das Hubhülsen-Verfahren angewendet wird, kann die Position der Hubhülse 319 eingestellt werden, indem die Hubhülse 319 axial bewegt wird. Der Hubweg kann mit einer Prüfsonde gemessen werden. Sobald der Hub korrekt ist, kann die Hülse 319 an dem Ventilkörper 250 befestigt oder auf andere Weise angeschweißt werden, z.B. durch Laserschweißen. Die zusammengebaute Ventilgruppen-Unterbaugruppe 200 kann dann geprüft werden, z.B. auf Undichtigkeit. 4 zeigt eine Schnittdarstellung der Hubhülse 319.
Es wird erneut auf 1, 1A und 1B Bezug genommen; das Kraftstoffeinspritzventil 100 kann zusätzlich eine Filterbaugruppe 380 mit einem Filterelement 382 umfassen. Das Filterelement 382 weist eine Einlassfläche 384 und eine Auslassfläche 386 auf, die einen Fluiddurchflussweg definieren. Das Filterelement 382 kann von einer beliebigen Form sein, welche innerhalb des Einlassrohres 210 aufgenommen werden kann, zum Beispiel von einer zylindrischen Form, oder noch besser kegelstumpfförmig oder konisch. Wie in 1, 1A und 2B dargestellt, kann sich die Filterbaugruppe 380 mit dem Einstellrohr 375 in Kontakt befinden. Stattdessen kann die Filterbaugruppe 380 auch, wie in 1B dargestellt, in der Nähe des ersten Einlassrohrendes 212 angeordnet sein. Um das Positionieren der Filterbaugruppe 380 in der Nähe des ersten Einlassrohrendes 212 zu erleichtern, kann die Filterbaugruppe ferner einen angeformten Halteabschnitt 387 zum Abstützen der Filterbaugruppe 380 am ersten Einlassrohrende 212 umfassen. Der angeformte Halteabschnitt 387 kann so bemessen und gestaltet sein, dass er ferner einen O-Ring 290 stützt, der das erste Rohrbaugruppenende 204 umgibt, so dass eine Dichtung an einer Verbindung des Einspritzventils 100 mit einer Kraftstoffquelle (nicht dargestellt) gewährleistet wird. Vorzugsweise kann die Filterbaugruppe 380 im Wesentlichen innerhalb des Einlassrohres 210 eingeschlossen sein. In 1 können die Filterbaugruppe 380 und das Filterelement 382 so gestaltet sein, dass wenigstens ein Abschnitt des Fluiddurchflussweges im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse ist, zum Beispiel wobei die Einlassfläche 384 des Filterelements 382 im Wesentlichen parallel zur Längsachse ist, derart, dass der Fluidfluss durch dieses hindurch im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse ist. Stattdessen können die Einlassfläche 384 und die Auslassfläche 386 auch einen Fluiddurchflussweg definieren, welcher im Wesentlichen parallel oder koaxial zur Achse A-A ist.
Die Ventilgruppen-Unterbaugruppe 200 kann wie folgt zusammengebaut werden. Die nichtmagnetische Hülse 230 wird mit dem Einlassrohr 210 und mit dem Ventilkörper 250 verbunden, so dass die Rohrbaugruppe 202 gebildet wird. Die Ankerbaugruppe 300, die vorzugsweise das Ankerrohr 312 und das Schließelement 310 umfasst, wird am zweiten Rohrbaugruppenende 206 in die Rohrbaugruppe 202 eingeführt. Außerdem kann das elastische Element 370 mit der Ankerbaugruppe 300 am zweiten Rohrbaugruppenende 206 eingeführt werden. Bei Anwendung eines beliebigen der weiter oben beschriebenen Verfahren zur Hubeinstellung kann die Sitzbaugruppe 330 am zweiten Rohrbaugruppenende 206 in die Rohrbaugruppe eingeführt werden. Vorzugsweise wird in den Fällen, in denen eine Hubhülse oder stattdessen ein Quetschring verwendet worden ist, die Sitzbaugruppe 330 mit der daran befestigten bevorzugten Lochscheibe 360 und Ankerführung 224 vor dem Einfügen in die Rohrbaugruppe 202 vormontiert. Wenn der Hub ordnungsgemäß eingestellt ist, kann die Sitzbaugruppe dementsprechend auf eine zuvor beschriebene Art und Weise am Ventilkörper befestigt werden. Das elastische Element 370 und das Einstellrohr 375 können am ersten Rohrbaugruppenende 204 in die Rohrbaugruppe 202 eingesetzt werden. Das Einstellrohr 375 kann sich innerhalb der Rohrbaugruppe befinden, so dass es das elastische Element 370 vorbelastet und dadurch die dynamischen Eigenschaften des elastischen Elements 370 einstellt, z.B. so, dass sichergestellt wird, dass die Ankerbaugruppe 300 bei Einspritzimpulsen nicht gleitet oder zurückprallt. Vorzugsweise wird das Einstellrohr 375 bezüglich des Einlassrohres 210 auf eine zuvor beschriebene Art und Weise durch eine Presspassung fixiert. Vorzugsweise kann die Filterbaugruppe 380 vormontiert und mit dem Einstellrohr 375 in Eingriff gebracht werden, so dass sie beim Einfügen des Einstellrohres 375 in die Rohrbaugruppe 202 innerhalb der Rohrbaugruppe 202 angeordnet wird. Stattdessen kann die Filterbaugruppe 380, die einen angeformten Halteabschnitt 387 zum Einfügen aufweist, fest am ersten Einlassrohrende 212 des Einlassrohres 210 positioniert werden. Das Halteelement 365 kann am zweiten Ventilkörperende 254 des Ventilkörpers 250 befestigt werden.
Es wird auf 5 Bezug genommen; die Energiegruppen-Unterbaugruppe 400 umfasst eine Magnetspule oder elektromagnetische Spule 402 zum Erzeugen eines Magnetflusses, wenigstens eine Anschlussklemme 406, ein Gehäuse 420 und wenigstens eine Gusskapsel 430. Die elektromagnetische Spule 402 kann einen Draht 403 umfassen, welcher auf einen Spulenkörper 405 gewickelt und mit einer ebenen Fläche des wenigstens einen elektrischen Kontakts 407 am Spulenkörper 405 elektrisch verbunden sein kann. Die Anschlussklemme 406 kann eine im Allgemeinen ebene Fläche aufweisen, die an einer im Allgemeinen ebenen Fläche eines Klemmenverbinders 409 anliegt, um eine elektrische Verbindung zu ermöglichen. Das Gehäuse 420 weist im Allgemeinen einen ferromagnetischen Zylinder 422, der wenigstens einen Abschnitt der elektromagnetischen Spule 402 umgibt, und eine Magnetflussscheibe 424, die sich vom Zylinder 422 zur Achse A-A hin erstreckt, auf. Die Scheibe 424 kann an den Zylinder 422 angeformt oder separat an ihm befestigt sein. Das Gehäuse 420 kann Löcher, Schlitze oder andere Strukturen aufweisen, um Wirbelströme aufzulösen, welche auftreten können, wenn die Spule erregt ist. Die Gusskapsel 430 erhält die relative Ausrichtung und Position der elektromagnetischen Spule 402, der wenigstens einen Anschlussklemme 406 (in dem dargestellten Beispiel werden zwei verwendet) und des Gehäuses 420 aufrecht. Die Gusskapsel 430 kann einen Abschnitt für einen elektrischen Mehrfachsteckanschluss 432 aufweisen, in welchem ein Abschnitt der Anschlussklemme 406 freiliegt. Die Anschlussklemme 406 und der Abschnitt für einen elektrischen Mehrfachsteckanschluss 432 können mit einem dazu passenden Verbinder, z.B. einem Teil eines Kabelbaums des Fahrzeugs (nicht dargestellt), zusammengesteckt werden, um das Anschließen des Kraftstoffeinspritzventils 100 an eine elektrische Stromversorgung (nicht dargestellt) zum Erregen der elektromagnetischen Spule 402 zu ermöglichen. Die Gusskapsel 430 weist, wenn sie geformt wird, ein proximales oder erstes Gusskapselende 433, das sich in der Nähe des Kabelbaumverbinders befindet, und ein distales oder entgegengesetztes zweites Gusskapselende 435 auf. Eine Explosionsdarstellung der Energiegruppen-Unterbaugruppe zeigt 5B. Vorzugsweise bestehen die Gusskapsel 430 und der Spulenkörper 405 aus Nylon 616, die Magnetflussscheibe besteht aus Stahl 1008, und das Spulengehäuse 420 besteht aus nichtrostendem Stahl 430 Li.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, die hier in 6A dargestellt ist, fließt der von der elektromagnetischen Spule 402 erzeugte Magnetfluss 401 in einem Kreis, welcher das Polstück 270, die Ankerbaugruppe 300, den Ventilkörper 250, das Gehäuse 420 und die Magnetflussscheibe 424 umfasst. Wie in 6A und 6B dargestellt, verläuft der Magnetfluss 401 über einen parasitären Luftspalt 411 zwischen dem homogenen Material des ferromagnetischen Abschnitts 304 und dem Ventilkörper 250 hinweg in den Ankerkern 301 hinein und über den Arbeitsluftspalt 413 hinweg zum Polstück 270 hin, wodurch das Schließelement 310 von der Sitzbaugruppe 330 abgehoben wird. Es wird nochmals auf 3A und 3B Bezug genommen; die Breite "a" der Aufprallfläche 275 des Polstückes 270 ist vorzugsweise größer als die Breite "b" des Querschnitts der Aufprallfläche 305 des ferromagnetischen Abschnitts 304. Die kleinere Querschnittsfläche "b" ermöglicht, dass der Ankerkern 301 der Ankerbaugruppe 300 leichter ist, und bewirkt gleichzeitig, dass der Sättigungspunkt des Magnetflusses in der Nähe des Arbeitsluftspaltes 413 zwischen dem Polstück 270 und dem ferromagnetischen Abschnitt 304 ausgebildet wird, statt innerhalb des Polstückes 270. Das Verhältnis von "b" zu "a" sollte etwas kleiner als 1 sein und beträgt vorzugsweise etwa 0,85. Ferner ist, da der Ankerkern 301 sich teilweise im Inneren der elektromagnetischen Spule 402 befindet, der Magnetfluss 401 dichter, was zu einem höheren Wirkungsgrad der elektromagnetischen Spule führt. Schließlich wird, wie weiter oben angemerkt, da das ferromagnetische Schließelement 310 über das Ankerrohr 312 von dem ferromagnetischen Abschnitt 304 magnetisch entkoppelt ist, die Streuung des Magnetflusses aus dem Magnetkreis zum Schließelement 310 und zur Sitzbaugruppe 330 verringert, wodurch der Wirkungsgrad der elektromagnetischen Spule 402 erhöht wird.
Die Energiegruppen-Unterbaugruppe 400 kann wie folgt hergestellt werden. Ein Kunststoff-Spulenkörper 405 kann mit wenigstens einem elektrischen Kontakt 407 gegossen werden. Der Draht 403 für die elektromagnetische Spule 402 wird um den Kunststoff-Spulenkörper 405 gewickelt und an die elektrischen Kontakte 407 angeschlossen. Danach wird das Gehäuse 420 über der elektromagnetischen Spule 402 und dem Spulenkörper 405 angebracht. Die Anschlussklemme 406, welche in eine geeignete Form vorgebogen ist, wird anschließend mit dem jeweiligen elektrischen Kontakt 407 mittels bekannter Verfahren elektrisch verbunden, zum Beispiel durch Hartlöten, Löten, Schweißen oder Widerstandsschweißen zwischen jeweiligen Spitzen, so dass die Spitzen an ihrem Umfang stumpf aneinander stoßen. Vorzugsweise liegt die im Allgemeinen ebene Fläche der Anschlussklemme 406 an der im Allgemeinen ebenen Fläche des Klemmenverbinders 409 an. Die teilweise zusammengebaute Energiegruppen-Unterbaugruppe kann in einer Gießform (nicht dargestellt) zum Formen der Gusskapsel 430 angebracht werden. Die Gusskapsel 430 hält die relative Anordnung der Spulen-/Spulenkörper-Einheit 402, 405, des Gehäuses 420 und der Anschlussklemme 406 aufrecht. Die Gusskapsel 430 stellt außerdem eine Strukturhülle für das Einspritzventil 100 zur Verfügung und gewährleistet vorgegebene elektrische und thermische Isolationseigenschaften. Ein separates Ansatzstück 440 kann z.B. durch Bonding damit verbunden werden und kann eine anwendungsspezifische charakteristische Eigenschaft wie etwa ein Orientierungsmerkmal oder in Identifizierungsmerkmal für das Einspritzventil 100 zur Verfügung stellen. Somit gewährleistet die Gusskapsel 430 eine universelle Anordnung, welche durch die Hinzufügung eines geeigneten Ansatzstückes 440 modifiziert werden kann. Aufgrund ihrer vorgebogenen Form kann die Anschlussklemme 406 in der richtigen Ausrichtung für den Kabelbaumverbinder 432 positioniert werden, wenn ein Polymer in die Gießform gegossen oder gespritzt wird. Die zusammengebaute Energiegruppen-Unterbaugruppe 400 kann auf einem Prüfstand angebracht werden, um die Zugkraft der Magnetspule, den Spulenwiderstand und den Spannungsabfall, wenn die Magnetspule gesättigt ist, zu bestimmen. Um die Herstellungs- und Lagerhaltungskosten zu senken, kann die Spulen-/Spulenkörper-Einheit 402, 405 für unterschiedliche Anwendungen dieselbe sein. Die Anschlussklemme 406 und die Gusskapsel 430 und/oder das Ansatzstück 440 können ihrerseits in Größe und Form so variiert werden, dass sie für bestimmte Rohrbaugruppen-Längen, Montagekonfigurationen, elektrische Verbinder usw. geeignet sind. Die Vorbereitung der Energiegruppen-Unterbaugruppe 400 kann getrennt von der Ventilgruppen-Unterbaugruppe 200 erfolgen.
Als Alternative zu einer einzigen Gusskapsel 430 kann auch eine zweiteilige Gusskapsel 430', wie in 5B dargestellt, geformt werden, mit einer ersten Gusskapsel 430A, welche anwendungsspezifisch ist, während eine zweite Gusskapsel 430B für alle Anwendungen bestimmt sein kann. Um die zweiteilige Gusskapsel 430' herzustellen, können zwei separate Gießformen (nicht dargestellt) verwendet werden. Die erste Gusskapsel 430A kann stoffschlüssig mit der zweiten Gusskapsel 430B verbunden werden, was ermöglicht, dass beide als elektrische und thermische Isolatoren für das Einspritzventil wirken. Außerdem kann sich, wie in 5A und in den Schnittansichten von 1, 1A und 1B dargestellt ist, ein Abschnitt des Gehäuses 420 axial über ein Ende der Gusskapsel 430, 430' hinaus erstrecken, um zu ermöglichen, das Einspritzventil mit Einspritzventil-Spitzen unterschiedlicher Länge zu versehen. Die Gusskapsel 430, 430' kann so geformt sein, dass sich ein Abschnitt des Gehäuses 420 über das zweite Gusskapselende 435 hinaus erstrecken kann. Außerdem kann das Gehäuse 420 auch mit einem Flansch 421 geformt sein, um den O-Ring 290 zu halten. Der Flansch 421 stellt eine alternative Konfiguration zu dem weiter oben beschriebenen aufgeweiteten Abschnitt 368 des Halteelements 365 zum Abstützen des O-Ringes 290 dar.
Der individuelle Zusammenbau und die individuelle Prüfung der Ventilgruppen-Unterbaugruppe 200 und der Energiegruppen-Unterbaugruppe 400 erfolgen unabhängig voneinander, und daher können der Zusammenbau und die Prüfung jeder Unterbaugruppe ohne Rücksicht auf die Reihenfolge von Zusammenbau und Prüfung der anderen durchgeführt werden. Es wird auf 7 Bezug genommen; um das Kraftstoffeinspritzventil 100 zusammenzubauen, kann die Ventilgruppen-Unterbaugruppe 200 in die Energiegruppen-Unterbaugruppe 400 eingesetzt werden. Somit kann das Einspritzventil 100 aus zwei modularen Unterbaugruppen 200, 400 hergestellt werden, welche separat zusammengebaut und geprüft werden können und danach miteinander verbunden werden, um das Einspritzventil 100 zu bilden. Die Ventilgruppen-Unterbaugruppe 200 und die Energiegruppen-Unterbaugruppe 400 können durch Klebstoff, Schweißen oder mittels irgendeines anderen gleichwertigen Befestigungsvorgangs fest verbunden werden. Vorzugsweise weist die Gusskapsel 430 ein Loch 434 auf, welches durch die Gusskapsel 430 hindurch, in das innen angeordnete Gehäuse 420 hinein und durch dieses hindurch verläuft, so dass ein Abschnitt des Ventilkörpers 250 freigelegt wird. In dem Loch 434 kann eine Laserschweißnaht hergestellt werden, wodurch das Gehäuse 420 mit dem Ventilkörper 250 vereinigt wird und somit die Ventilgruppen-Unterbaugruppe 200 mit der Energiegruppen-Unterbaugruppe 400 verbunden wird. Um die Verbindung zwischen der Ventilgruppen-Unterbaugruppe 200 und der Energiegruppen-Unterbaugruppe 400 zusätzlich zu erleichtern, weist das Einlassrohr 210 vorzugsweise den oben beschriebenen Vorsprung 213 für eine Presspassung mit der Gusskapsel 430 auf. Noch besser ist der Ventilkörper 250 so bemessen und gestaltet, dass er einen im Allgemeinen konstanten Außendurchmesser aufweist, derart, dass beim Zusammenbau mit dem Einlassrohr 210 und der nichtmagnetischen Hülse 230 die Rohrbaugruppe 200 einen im Allgemeinen konstanten Außendurchmesser im Wesentlichen entlang der axialen Länge der Rohrbaugruppe 200 definiert. Außerdem definiert die Energiegruppen-Unterbaugruppe 400 und, genauer, die Gusskapsel 430 einen im Allgemeinen konstanten Innendurchmesser, um die Rohrbaugruppe 200 zu halten. Das Einsetzen der Ventilgruppen-Unterbaugruppe 200 in die Energiegruppen-Unterbaugruppe 400 kann das Einstellen der relativen Rotationsausrichtung der Ventilgruppen-Unterbaugruppe 200 bezüglich der Energiegruppen-Unterbaugruppe 400 erfordern. Gemäß den bevorzugten Ausführungsformen können die Ventilgruppen- und die Energiegruppen-Unterbaugruppe 200, 400 so gedreht werden, dass der eingeschlossene Winkel zwischen Referenzpunkten, zum Beispiel einem ersten Referenzpunkt an der Lochscheibe 360 (einschließlich von Öffnung(en) an dieser) und einem zweiten Referenzpunkt am Kabelbaumverbinder 434 des Einspritzventils, innerhalb eines vorgegebenen Winkelbereiches eingestellt werden kann. Die relative Ausrichtung kann eingestellt werden, indem Roboterkameras oder rechnergesteuerte Bildverarbeitungsgeräte verwendet werden, um jeweilige vorgegebene Referenzpunkte an den Unterbaugruppen anzuvisieren, die für die Ausrichtung erforderliche Winkeldrehung zu berechnen, die Unterbaugruppen auszurichten und danach die Ausrichtung durch nochmaliges Anvisieren zu überprüfen usw., bis die Unterbaugruppen richtig ausgerichtet sind. Wenn die gewünschte Ausrichtung erreicht ist, können die Unterbaugruppen 200, 400 zusammengefügt werden. Der Vorgang des Zusammenfügens kann mit einem von wenigstens zwei Verfahren durchgeführt werden: "von oben nach unten" oder "von unten nach oben". Gemäß dem ersteren wird die Energiegruppen-Unterbaugruppe 400 von der Oberseite der Ventilgruppen-Unterbaugruppe 200 aus nach unten geschoben, und gemäß dem letzteren wird die Energiegruppen-Unterbaugruppe 400 von der Unterseite der Ventilgruppen-Unterbaugruppe 200 aus nach oben geschoben. In Situationen, in denen das Einlassrohr 210 ein konisch erweitertes erstes Ende aufweist, ist das Verfahren "von unten nach oben" erforderlich. In diesen Situationen kann außerdem der O-Ring 290, welcher von dem bevorzugten erweiterten ersten Einlassrohrende 212 gehalten wird, um die Energiegruppen-Unterbaugruppe 400 herum angebracht werden, bevor die Ventilgruppen-Unterbaugruppe 200 in die Energiegruppen-Unterbaugruppe 400 eingeschoben wird. Nach dem Einführen der Ventilgruppen-Unterbaugruppe 200 in die Energiegruppen-Unterbaugruppe 400 werden diese beiden Unterbaugruppen auf eine zuvor beschriebene Art und Weise aneinander befestigt. Zum Schluss kann der O-Ring 290 an beiden Enden des Kraftstoffeinspritzventils angebracht werden.
Die Verwendung von O-Ringen 290 in der Nähe und fern des ersten bzw. zweiten Gusskapselendes 433, 435 gewährleistet eine sichere Dichtverbindung zwischen dem Kraftstoffeinspritzventil 100 und anderen Motorkomponenten. Zum Beispiel kann das erste Einspritzventilende 110 an eine Kraftstoffzuführungsleitung einer Verbrennungskraftmaschine (nicht dargestellt) angeschlossen werden. Der O-Ring 290 kann verwendet werden, um das erste Einspritzventilende 110 zur Kraftstoffzufuhr abzudichten, so dass Kraftstoff aus einer Kraftstoff-Verteilerleitung (nicht dargestellt) der Rohrbaugruppe 202 zugeführt wird, wobei der O-Ring 290 eine fluiddichte Dichtung an der Verbindung zwischen dem Einspritzventil 100 und der Kraftstoff-Verteilerleitung (nicht dargestellt) herstellt.
Während des Betriebs des Kraftstoffeinspritzventils 100 kann die elektromagnetische Spule 402 erregt werden, wodurch ein Magnetfluss 401 in dem Magnetkreis erzeugt wird. Der Magnetfluss 401 bewegt die Ankerbaugruppe 300 vorzugsweise entlang der Achse A-A zu dem Polstück 270 hin, wodurch die Arbeitsluftspalte geschlossen werden. Diese Bewegung der Ankerbaugruppe 300 trennt das Schließelement 310 von der Sitzbaugruppe 330, bewegt das Schließelement 310 in die offene Konfiguration und ermöglicht, dass Kraftstoff aus der Kraftstoff-Verteilerleitung (nicht dargestellt) durch das Einlassrohr 210, die Durchgangsbohrung 314, die Öffnungen 316 und den Ventilkörper 250, zwischen der Sitzbaugruppe 330 und dem Schließelement 310, durch die Düsenöffnung 337 und schließlich durch die Lochscheibe 360 hindurch in die Verbrennungskraftmaschine (nicht dargestellt) fließt. Wenn die elektromagnetische Spule 402 entregt wird, wird die Ankerbaugruppe 300 durch die Vorspannung des elastischen Elements 370 so bewegt, dass das Schließelement 310 an der Sitzbaugruppe 330 zur Anlage kommt, wobei das Schließelement in die geschlossene Konfiguration gebracht wird und dadurch der Kraftstofffluss durch das Einspritzventil 100 hindurch verhindert wird.
Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben wurde, sind zahlreiche Modifikationen, Abwandlungen und Änderungen der beschriebenen Ausführungsformen möglich, ohne den durch die beigefügten Patentansprüche definierten Rahmen und Schutzbereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Dementsprechend soll die vorliegende Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt sein, sondern den vollen Umfang haben, der durch die Formulierungen der folgenden Patentansprüche und äquivalente Formulierungen definiert ist.
Zusammenfassung
Ein Kraftstoffeinspritzventil und zahlreiche Methoden zum Aufbau eines derartigen Kraftstoffeinspritzventils (100). Das Kraftstoffeinspritzventil umfasst eine Leistungsunterbaugruppe (400), die mit einer Ventilunterbaugruppe (200) verbunden ist. Die Leistungsunterbaugruppe (400) umfasst eine elektromagnetische Spule (402), ein Gehäuse (420), mindestens einen Anschluss (406) und mindestens einen Überzug (430), der über der Spule (402) und dem Gehäuse (420) angeordnet ist. Der Anschluss hat eine erste im wesentlichen planare Struktur, die zusammenhängend mit einer im wesentlichen planaren Struktur eines Anschlussverbinders ist um den Anschluss elektrisch mit der elektromagnetischen Spule (402) zu verbinden. Die Ventilbaugruppe (200), die in den Überzug (430) einführbar ist, umfasst eine Röhrenbaugruppe, die einen Einlasskanal (210) und eine Filterbaugruppe (380) aufweist. Ein Polstück (270) koppelt den Einlasskanal (210) mit einem Ende eines nicht-magnetischen Mantels (230), an den der Ventilkörper auf den anderen Seite angekoppelt ist. Eine längsverschiebbare Ankerbaugruppe steht dem Polstück (270) gegenüber und kann einstellbar durch ein Element und eine Einstellröhre gegenüber einem Eingriff mit dem Baugruppensitz (330) vormagnetisiert werden. Ein Anhebungsgeber gibt den Wert für die axiale Verschiebung der Ankerbaugruppe vor. Der Baugruppensitz (330) umfasst einen Strömungsbereich und einen Sicherungsbereich (340), der eine erste Länge und eine zweite axiale Länge, die wenigstens gleichlang zu ersten Länge ist, aufweist.

Claims

Kraftstoffeinspritzventil zur Verwendung mit einer Verbrennungskraftmaschine, wobei das Kraftstoffeinspritzventil umfasst: eine unabhängig prüfbare Energiegruppen-Unterbaugruppe, die mit einer unabhängig prüfbaren Ventilgruppen-Unterbaugruppe verbunden ist, so dass eine einzige Einheit gebildet wird; wobei die Energiegruppen-Unterbaugruppe einen ersten Verbinderabschnitt aufweist und enthält: eine elektromagnetische Spule; ein Gehäuse, das wenigstens einen Abschnitt der Spule umgibt; wenigstens eine Anschlussklemme, um die Spule mit elektrischer Energie zu versorgen, wobei die wenigstens eine elektrische Anschlussklemme in einem axialen Abstand von der elektromagnetischen Spule angeordnet ist, wobei die wenigstens eine Anschlussklemme eine erste im Allgemeinen ebene Fläche aufweist; und wenigstens einen Klemmenverbinder, der eine zweite im Allgemeinen ebene Fläche aufweist, die an der ersten im Allgemeinen ebenen Fläche der wenigstens einen Anschlussklemme anliegt, um die wenigstens eine Anschlussklemme mit der elektromagnetischen Spule elektrisch zu verbinden; wenigstens eine Gusskapsel, die über wenigstens einem Abschnitt der Spule und des Gehäuses ausgebildet ist, wobei die Gusskapsel ein erstes Gusskapselende und ein zweites Gusskapselende, das dem ersten Gusskapselende gegenüberliegt, aufweist, wobei die Gusskapsel eine Innenfläche definiert; wobei die Ventilgruppen-Unterbaugruppe einen zweiten Verbinderabschnitt aufweist und enthält: eine Rohrbaugruppe, von der wenigstens ein Abschnitt an der Innenfläche der Gusskapsel anliegt, wobei die Rohrbaugruppe eine Außenfläche und eine Längsachse, die sich zwischen einem ersten Rohrende und einem zweiten Rohrende erstreckt, aufweist, wobei die Rohrbaugruppe enthält: ein Einlassrohr mit einem ersten Einlassrohrende und einem zweiten Einlassrohrende, wobei das zweite Einlassrohrende eine Einlassrohr-Stirnseite definiert; eine Filterbaugruppe, die ein Filterelement und wenigstens einen Abschnitt, der innerhalb des Einlassrohres angeordnet ist, aufweist; eine nichtmagnetische Hülse, die sich axial entlang der Längsachse erstreckt und ein erstes Hülsenende und ein zweites Hülsenende aufweist; ein Polstück, das wenigstens einen ersten Abschnitt, der mit dem Einlassrohr verbunden ist, und einen zweiten Abschnitt, der mit dem ersten Hülsenende verbunden ist, aufweist, wodurch es das erste Hülsenende mit dem Einlassrohr verbindet; einen Ventilkörper, der mit dem zweiten Hülsenende verbunden ist; und eine Ankerbaugruppe, die innerhalb der Rohrbaugruppe angeordnet ist und entlang der Längsachse verschiebbar ist, wenn der elektromagnetischen Spule Energie zugeführt wird, wobei die Ankerbaugruppe ein erstes Ankerende, das dem Polstück zugewandt ist, und ein zweites Ankerende aufweist, wobei das erste Ankerende einen Ankerabschnitt aufweist und das zweite Ankerende eine Dichtfläche aufweist, wobei die Ankerbaugruppe ferner eine Durchgangsbohrung und wenigstens eine Öffnung, die mit der Durchgangsbohrung in Fluidverbindung steht, definiert; wobei der erste Verbinderabschnitt fest mit dem zweiten Verbinderabschnitt verbunden ist, so dass der wenigstens eine Abschnitt der Ankerbaugruppe von der elektromagnetischen Spule umgeben ist; ein Element, das so angeordnet und konfiguriert ist, dass es auf die Ankerbaugruppe eine Vorspannkraft zu dem zweiten Rohrende hin ausübt; ein Einstellrohr zum Einstellen der Vorspannkraft, wobei das Einstellrohr innerhalb der Rohrbaugruppe in der Nähe des zweiten Rohrendes angeordnet ist; und eine Hubeinstellvorrichtung, die innerhalb des Ventilkörpers angeordnet ist, um die axiale Verschiebung der Ankerbaugruppe einzustellen; und eine Sitzbaugruppe, die in der Rohrbaugruppe in der Nähe des zweiten Rohrendes angeordnet ist, derart, dass wenigstens ein Abschnitt der Sitzbaugruppe innerhalb des Ventilkörpers angeordnet ist, wobei die Sitzbaugruppe enthält: einen Flussabschnitt, wobei sich der Flussabschnitt entlang der Längsachse zwischen einer ersten Fläche und einer zweiten Fläche erstreckt, mit einer ersten Länge, wobei der Flussabschnitt wenigstens eine Düsenöffnung aufweist, die eine Mittelachse definiert und durch welche hindurch Kraftstoff in die Verbrennungskraftmaschine fließt; und einen Befestigungsabschnitt, der eine Außenfläche aufweist, wobei sich der Befestigungsabschnitt distal entlang der Längsachse von der zweiten Fläche aus auf einer zweiten Länge erstreckt, die wenigstens so lang ist wie die erste Länge.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, wobei das Einlassrohr mit dem Polstück aus einem Stück hergestellt ist.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, wobei der erste Abschnitt des Polstückes mit dem Einlassrohr verbunden ist und der zweite Abschnitt des Polstückes innerhalb des ersten Hülsenendes angeordnet ist.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, wobei der Ventilkörper eine innere Kammer definiert und wenigstens ein Abschnitt des zweiten Hülsenendes in der Kammer angeordnet ist.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, wobei die elektromagnetische Spule einen Draht umfasst, der auf einen Spulenkörper gewickelt ist, wobei der Spulenkörper einen Abschnitt des ersten Ankerendes umgibt.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, wobei der Ventilkörper ein erstes Ventilkörperende und ein zweites Ventilkörperende aufweist, wobei ein Halteelement das zweite Ventilkörperende umgibt und das erste Ventilkörperende mit dem zweiten Hülsenende verbunden ist.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 6, wobei der Ventilkörper ferner eine Nut aufweist und das Halteelement wenigstens einen fingerähnlichen Abschnitt, der für eine elastische Verriegelung mit der Nut des Ventilkörpers bestimmt ist, aufweist.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 6, wobei das Halteelement einen vertieften Abschnitt zum Einrasten in wenigstens einen Abschnitt der Sitzbaugruppe und einen erweiterten Abschnitt, der im Allgemeinen quer zur Längsachse angeordnet ist, um beim Eingriff mit dem Ventilkörper einen Dichtring abzustützen, aufweist.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 6, wobei der Ventilkörper eine erste Wanddicke definiert und das Halteelement eine zweite Wanddicke definiert, wobei die erste Wanddicke wenigstens doppelt so groß ist wie die zweite Wanddicke.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, wobei die Öffnung der Ankerbaugruppe im Wesentlichen lang gestreckt in der Richtung der Längsachse ist.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, wobei der Dichtabschnitt des zweiten Ankerendes ein Schließelement enthält, das ein im Allgemeinen kugelförmiges Element mit wenigstens einer flachen Seitenfläche aufweist, so dass eine zweiteilige Ankerbaugruppe definiert wird, wobei in einer ersten Position des Schließelements das Schließelement an der ersten Fläche des Flussabschnitts anliegt, um den Durchfluss von Kraftstoff durch die Düsenöffnung zu verhindern, und wobei in einer zweiten Position des Schließelements das Schließelement sich in einem Abstand von der ersten Fläche befindet, um den Durchfluss von Kraftstoff durch die Öffnung hindurch zu ermöglichen.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 11, wobei die Ankerbaugruppe ferner eine untere Ankerführung umfasst, die in der Nähe der Sitzbaugruppe angeordnet ist, wobei die untere Ankerführung so beschaffen ist, dass sie sich gleitend in Kontakt mit dem Schließelement befindet und die Ankerbaugruppe bezüglich der Längsachse zentriert.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, wobei das erste Ankerende eine erste Aufprallfläche aufweist, die eine erste Breite definiert, wobei die erste Aufprallfläche dem Polstück zugewandt ist, das eine zweite Aufprallfläche aufweist, die eine zweite Breite definiert, wobei das Verhältnis der ersten Breite zur zweiten Breite ungefähr 0,85 beträgt.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, wobei die Ankerbaugruppe mehrere Öffnungen aufweist, die an einer Fläche der Ankerbaugruppe ausgebildet sind.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, wobei der Dichtabschnitt des zweiten Ankerendes ein Schließelement enthält, das ein kugelförmiges Element aufweist, welches wenigstens eine flache Seitenfläche aufweist und in einer ersten Position des Schließelements an der ersten Fläche des Flussabschnitts anliegt, um den Durchfluss von Kraftstoff durch die Düsenöffnung zu verhindern, und in einer zweiten Position des Schließelements sich in einem Abstand von der ersten Fläche befindet, um den Durchfluss von Kraftstoff durch die Öffnung hindurch zu ermöglichen, und wobei die Ankerbaugruppe einen nichtmagnetischen Abschnitt mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende zum Verbinden des zweiten Ankerendes mit dem Schließelement aufweist, so dass eine dreiteilige Ankerbaugruppe definiert wird, wobei der nichtmagnetische Abschnitt eine innere Kammer definiert und das zweite Ende des nichtmagnetischen Abschnitts mit dem Schließelement durch wenigstens eine in der inneren Kammer ausgebildete Schweißnaht verbunden ist.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 15, wobei der nichtmagnetische Abschnitt ein tiefgezogenes, im Allgemeinen rohrförmiges Element umfasst.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 15, wobei der nichtmagnetische Abschnitt durch Walzen eines im Allgemeinen ebenen Rohlings hergestellt wird, so dass eine Naht gebildet wird, wobei die Naht geschweißt wird, so dass ein rohrförmiges Element hergestellt wird.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 15, wobei sich die wenigstens eine Öffnung der Ankerbaugruppe an dem nichtmagnetischen Abschnitt befindet und die wenigstens eine Öffnung im Wesentlichen lang gestreckt entlang der Längsachse ist.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, wobei der zweite Abschnitt des Polstückes und/oder das erste Ende der Ankerbaugruppe eine Fläche aufweist, die sich im Allgemeinen schräg bezüglich der Längsachse erstreckt.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 19, wobei der zweite Abschnitt des Polstückes und/oder das erste Ende der Ankerbaugruppe einen schiefen Winkel von ungefähr ₂N bezüglich einer Achse, die orthogonal zur Längsachse verläuft, definiert.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, wobei der zweite Abschnitt des Polstückes und/oder das erste Ende der Ankerbaugruppe eine bogenförmig gekrümmte Fläche definiert.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, wobei der zweite Abschnitt des Polstückes und/oder das erste Ende der Ankerbaugruppe eine Oberflächenbehandlung aufweist.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 22, wobei die Oberflächenbehandlung eine Oberflächenbehandlung umfasst, die aus einer Gruppe gewählt ist, welche aus einer Oberflächenbeschichtung und Einsatzhärtung sowie Kombinationen davon besteht, wobei die Oberflächenbeschichtung aus einer Gruppe gewählt ist, welche aus Hartverchromung, Vernickelung Beschichtung mit Keronit und Kombinationen davon besteht, und die Einsatzhärtung aus einer Gruppe gewählt ist, welche aus Nitrierhärten, Aufkohlen, Karbonitrieren, Cyanbadhärten, Wärme-, Funken- und Induktionshärten besteht.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, wobei der Flussabschnitt eine Dichtfläche mit wenigstens einem Abschnitt aufweist, welcher im Wesentlichen konkav um die Längsachse herum ist, wobei die Dichtfläche die Düsenöffnung umgibt.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 24, wobei die Dichtfläche eine bearbeitete Fläche enthält.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, wobei die wenigstens eine Düsenöffnung eine Mittelachse definiert, die im Allgemeinen parallel zur Längsachse ist.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, wobei die Sitzbaugruppe eine Lochscheibe enthält, die an dem Flussabschnitt anliegt, um die wenigstens eine Öffnung zu definieren, durch welche Kraftstoff fließt, wobei die Sitzbaugruppe und die Lochscheibe jeweils axial und in Bezug auf Rotation bezüglich des Ventilkörpers fixiert sind.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 27, wobei wenigstens ein Abschnitt der Lochscheibe an die zweite Fläche des Flussabschnitts angeschweißt ist, um die Lochscheibe in einer festen Ausrichtung bezüglich der Längsachse zu halten.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 27, welches ferner wenigstens eine Schweißnaht umfasst, die sich von der Außenfläche der Rohrbaugruppe zur Außenfläche des Befestigungsabschnitts erstreckt, an einer Stelle, die distal bezüglich des Flussabschnitts ist, so dass die Sitzbaugruppe und die Lochscheibe im Allgemeinen eine feste räumliche Ausrichtung bezüglich des Flussabschnitts beibehalten.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, wobei der Flussabschnitt an wenigstens einen Abschnitt des Ventilkörpers angeschweißt ist.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, wobei die zweite Länge des Befestigungsabschnitts größer als die erste Länge des Flussabschnitts ist.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, wobei das Einstellrohr durch eine Presspassung zwischen einem Abschnitt des Einstellrohres und einem Abschnitt der Rohrbaugruppe axial bezüglich des Einlassrohrs fixiert ist.
Verfahren zum Zusammenbau eines Kraftstoffeinspritzventils zur Verwendung mit einer Verbrennungskraftmaschine, wobei das Kraftstoffeinspritzventil eine unabhängig prüfbare Energiegruppen-Unterbaugruppe aufweist, die mit einer unabhängig prüfbaren Ventilgruppen-Unterbaugruppe verbunden ist, so dass eine einzige Einheit gebildet wird, wobei das Verfahren zum Zusammenbau umfasst: Bereitstellen einer Energiegruppen-Unterbaugruppe, die eine elektromagnetische Spule enthält, mit einer Anschlussklemme, die elektrisch mit der elektromagnetischen Spule verbunden ist, wobei die Anschlussklemme eine erste im Allgemeinen ebene Kontaktfläche aufweist; Verbinden einer zweiten im Allgemeinen ebenen Kontaktfläche eines Klemmenverbinders mit der ersten im Allgemeinen ebenen Kontaktfläche; Bereitstellen einer Ventilgruppen-Unterbaugruppe, die eine Rohrbaugruppe mit einer Längsachse, die sich zwischen einem ersten Rohrende und einem zweiten Rohrende erstreckt, und eine Ankerbaugruppe, die im Wesentlichen innerhalb der Rohrbaugruppe angeordnet ist und entlang der Längsachse verschiebbar ist, enthält; Einfügen der Sitzbaugruppe in das zweite Ventilkörperende, wobei die Sitzbaugruppe einen Flussabschnitt mit einer ersten Fläche und einer zweiten Fläche, die eine Öffnung durch sie hindurch definiert, eine Lochscheibe, die an der zweiten Fläche in einer festen räumlichen Ausrichtung bezüglich des Flussabschnitts befestigt ist, und einen Befestigungsabschnitt, der sich von der zweiten Fläche aus distal erstreckt, aufweist; Anschweißen eines Abschnitts des Befestigungsabschnitts an den Ventilkörper, derart, dass der Flussabschnitt und die feste räumliche Ausrichtung bezüglich der Lochscheibe innerhalb einer Toleranz von V 0,5% aufrechterhalten werden; und Verbinden der Ventilgruppen-Unterbaugruppe und der Energiegruppen-Unterbaugruppe, welches das Anschweißen wenigstens eines Abschnitts der Energiegruppen-Unterbaugruppe an wenigstens einen Abschnitt der Ventilgruppen-Unterbaugruppe beinhaltet, um das Kraftstoffeinspritzventil zusammenzubauen.
Verfahren nach Anspruch 33, wobei das Bereitstellen einer Energiegruppen-Unterbaugruppe umfasst: Zusammenbauen einer Energiegruppen-Unterbaugruppe, welches beinhaltet: Gießen eines Kunststoff-Spulenkörpers mit wenigstens einem elektrischen Kontakt; Wickeln eines Drahtes um den Spulenkörper und elektrisches Anschließen des Drahtes an den wenigstens einen elektrischen Kontakt, um eine elektromagnetische Spule zu bilden; Anbringen eines Gehäuses über wenigstens einem Abschnitt der elektromagnetischen Spule, das wenigstens eine Anschlussklemme mit dem wenigstens einen elektrischen Kontakt elektrisch verbindet; und Formen wenigstens einer Gusskapsel mit einem proximalen Ende und einem distalen Ende um wenigstens einen Abschnitt des Gehäuses und der Anschlussklemme, so dass die Anordnung der elektromagnetischen Spule, des Gehäuses und der wenigstens einen Anschlussklemme relativ zueinander aufrechterhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 34, wobei das Bereitstellen einer Ventilgruppen-Unterbaugruppe umfasst: Zusammenbauen der Rohrbaugruppe, welches beinhaltet: Verbinden eines Einlassrohrs, das ein erstes Einlassrohrende und ein zweites Einlassrohrende aufweist, mit einem Ventilkörper, der ein erstes Ventilkörperende und ein zweites Ventilkörperende aufweist, wobei sich eine nichtmagnetische Hülse dazwischen befindet, wobei das zweite Einlassrohrende ein Polstück aufweist und mit dem ersten Ventilkörperende verbunden ist; Einsetzen eines elastischen Elements und einer Ankerbaugruppe in das Einlassrohr, wobei sich das elastische Element in der Nähe der Ankerbaugruppe befindet und die Ankerbaugruppe dem Polstück zugewandt ist; und Einsetzen eines Einstellrohres und der Filterbaugruppe, die einen Halteabschnitt aufweist, durch das erste Einlassrohrende hindurch, derart, dass der angeformte Halteabschnitt die Filterbaugruppe am ersten Einlassrohrende in der Nähe des ersten Rohrendes stützt und das Einstellrohr in dem Einlassrohr angeordnet ist, um mit dem elastischen Element in Kontakt zu kommen und dieses vorzuspannen.
Verfahren zum Zusammenbau nach Anspruch 35, welches ferner das Positionieren eines ersten Dichtrings um das proximale Ende der wenigstens einen Gusskapsel herum, so dass er das erste Rohrende umgibt, und das Anordnen eines zweiten Dichtrings um das zweite Ventilkörperende herum umfasst, so dass sich die wenigstens eine Gusskapsel im Wesentlichen zwischen dem ersten und dem zweiten Dichtring befindet.
Verfahren zum Zusammenbau nach Anspruch 36, welches ferner das Schieben der Energiegruppen-Unterbaugruppe auf die Ventilgruppen-Unterbaugruppe umfasst, derart, dass der erste Dichtring von dem Halteabschnitt der Filterbaugruppe gestützt wird.
Verfahren zum Zusammenbau nach Anspruch 37, wobei das Schieben der Energiegruppen-Unterbaugruppe auf die Ventilgruppen-Unterbaugruppe entweder vom ersten oder vom zweiten Ende der Ventilgruppen-Unterbaugruppe aus durchgeführt wird.
Verfahren zum Zusammenbau nach Anspruch 35, wobei das Bereitstellen einer Ventilgruppen-Unterbaugruppe ferner das Beschichten eines Abschnitts des Polstückes und/oder eines gegenüberliegenden Abschnitts der Ankerbaugruppe und das Anbringen einer Maske auf einem Oberflächenbereich des Polstückes und/oder der Ankerbaugruppe vor dem Beschichten, um eine Oberflächenbehandlung dieses Oberflächenbereiches zu verhindern, umfasst.
Verfahren zum Zusammenbau nach Anspruch 33, wobei das Verbinden der Ventilgruppen-Unterbaugruppe und der Energiegruppen-Unterbaugruppe ferner das Ausrichten der Unterbaugruppen zueinander um die Längsachse herum unter Verwendung eines ersten Referenzpunktes an der Ventilgruppen-Unterbaugruppe und unter Verwendung eines zweiten Referenzpunktes, der sich an der Energiegruppen-Unterbaugruppe befindet, umfasst.