DE112005001888T5

DE112005001888T5 - Ventilsitzbaugruppe mit tiefer Tasche in einem modularen Brennstoffeinspritzventil mit an ein Federdruck-Stellrohr montiertem Brennstofffilter und Verfahren

Info

Publication number: DE112005001888T5
Application number: DE112005001888T
Authority: DE
Inventors: Michael Dallmeyer
Original assignee: Siemens VDO Automotive Corp
Current assignee: Continental Automotive Systems Inc
Priority date: 2004-08-04
Filing date: 2005-08-03
Publication date: 2007-06-14
Also published as: US20060071101A1; US7309033B2; WO2006017535A1; JP4733128B2; JP2008509332A

Abstract

Brennstoffeinspritzventil für die Verwendung in einem Verbrennungsmotor, wobei das Brennstoffeinspritzventil Folgendes umfasst:
– eine separat prüfbare Energiegruppen-Unterbaugruppe, welche mit einer separat prüfbaren Ventileinheit-Unterbaugruppe verbunden ist und mit dieser eine Einheit bildet;
– wobei die Energiegruppen-Unterbaugruppe einen ersten Anschlussteil aufweist und Folgendes beinhaltet:
– eine elektromagnetische Spule;
– ein Gehäuse, welches mindestens einen Teilbereich der Spule umgibt;
– mindestens eine Anschlussklemme, die elektrisch mit der Spule verbunden ist, um die Spule mit elektrischer Energie zu versorgen; und
– mindestens eine Gusskapsel, die an mindestens einem Teilbereich der Spule und des Gehäuses ausgebildet ist, wobei die Gusskapsel ein erstes Gusskapselende und ein zweites Gusskapselende, welches dem ersten Gusskapselende gegenüber angeordnet ist, besitzt und die Gusskapsel eine innen liegende Fläche definiert;
– wobei die Ventileinheit-Unterbaugruppe einen zweiten Anschlussbereich aufweist und Folgendes umfasst:
– eine Rohrbaugruppe, welche mindestens einen Teilbereich aufweist, welcher sich in Kontakt mit...

Description

Hintergrund der Efindung
Man weiß, dass in Beispielen bekannter Brennstoffeinspritzsysteme ein Einspritzventil verwendet wird, um eine Menge Brennstoff abzugeben, welcher in einem Verbrennungsmotor verbrannt werden soll. Man weiß außerdem, dass die Menge Brennstoff, die abgegeben wird, jeweils in Abhängigkeit von einer Anzahl von Parametern des Motors variiert, beispielsweise der Motordrehzahl, der Motorlast, der Motorabgase etc.
Man weiß, dass Beispiele von bekannten elektronischen Brennstoffeinspritzsystemen mindestens einen der Parameter des Motors überwachen und das Brennstoffeinspritzventil elektrisch betätigen, um den Brennstoff abzugeben. Man weiß, dass in Beispielen von bekannten Brennstoffeinspritzventilen elektromagnetische Spulen, piezoelektrische Elemente oder magnetostriktive Materialien eingesetzt werden, um ein Ventil zu betätigen.
Man weiß, dass Beispiele von bekannten Ventilen für Brennstoffeinspritzventile ein Schließelement beinhalten, welches in Bezug auf einen Ventilsitz beweglich ist. Es ist bekannt, dass ein Brennstoffdurchfluss durch das Brennstoffeinspritzventil verhindert wird, wenn sich das Schließelement in dichtendem Kontakt mit dem Ventilsitz befindet, und dass der Brennstoffdurchfluss durch das Brennstoffeinspritzventil ermöglicht wird, wenn das Schließelement von dem Ventilsitz getrennt ist.
Man weiß, dass Beispiele bekannter Brennstoffeinspritzventile eine Feder beinhalten, welche eine Kraft bereitstellt, durch die das Schließelement in Richtung auf den Ventilsitz vorgespannt wird. Man weiß außerdem, dass diese Vorspannkraft einstellbar ist, um die dynamischen Eigenschaften der Bewegung des Schließelements in Bezug auf den Ventilsitz einzustellen.
Man weiß ferner, dass Beispiele bekannter Brennstoffeinspritzventile einen Filter beinhalten, um Schwebteilchen aus dem durchfließenden Brennstoff herauszufiltern, und eine Dichtung an einer Verbindung des Brennstoffeinspritzventils zu einer Brennstoffquelle aufweisen.
Man weiß, dass derartige Beispiele der bekannten Brennstoffeinspritzventile eine Anzahl von Nachteilen aufweisen.
Man weiß, dass Beispiele der bekannten Brennstoffeinspritzventile vollständig in einer Umgebung montiert werden müssen, die im Wesentlichen frei von Verschmutzungen ist. Man weiß außerdem, dass Beispiele der bekannten Brennstoffeinspritzventile erst im Anschluss an die Endmontage geprüft werden können.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung stellt, gemäß einem Aspekt, ein Brennstoffeinspritzventil für die Verwendung in einem Verbrennungsmotor bereit. In einer ersten bevorzugten Ausführungsform beinhaltet das Brennstoffeinspritzventil eine separat prüfbare Energiegruppen-Unterbaugruppe, welche mit einer separat prüfbaren Ventileinheit-Unterbaugruppe verbunden ist und mit dieser eine Einheit bildet. Die Energiegruppen-Unterbaugruppe weist einen ersten Anschlussteil auf und beinhaltet eine elektromagnetische Spule, ein Gehäuse, welches mindestens einen Teilbereich der Spule umgibt, mindestens eine Anschlussklemme, die elektrisch mit der Spule verbunden ist, um die Spule mit elektrischer Energie zu versorgen, und mindestens eine Gusskapsel, die an mindestens einem Teilbereich der Spule und des Gehäuses ausgebildet ist. Die Gusskapsel hat ein erstes Gusskapselende und ein zweites Gusskapselende, welches dem ersten Gusskapselende gegenüber angeordnet ist. Die Gusskapsel definiert darüber hinaus eine innen liegende Fläche. Die Ventileinheit-Unterbaugruppe weist einen zweiten Anschlussbereich auf und umfasst eine Rohrbaugruppe, welche mindestens einen Teilbereich aufweist, welcher sich in Kontakt mit der innen liegenden Fläche der Gusskapsel befindet. Die Rohrbaugruppe besitzt eine außen liegende Fläche und eine Längsachse, welche sich zwischen einem ersten Rohrende und einem zweiten Rohrende erstreckt. Die Rohrbaugruppe beinhaltet ein Einlassrohr, welches ein erstes Einlassrohrende und ein zweites Einlassrohrende besitzt. Die Brennstoffeinspritzventil- und Ventileinheit-Unterbaugruppe umfasst ferner eine Filterbaugruppe, welche ein Filterelement enthält, das im Wesentlichen innerhalb des Einlassrohres angeordnet ist. Eine nicht-magnetische Hülse erstreckt sich axial entlang der Längsachse und besitzt ein erstes Hülsenende und ein zweites Hülsenende. Ein Polstück, welches mindestens einen ersten Teil aufweist, der mit dem Einlassrohr verbunden ist, und einen zweiten Teil, der mit dem ersten Hülsenende verbunden ist, 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 Energie an die elektromagnetische Spule angelegt wird, und die Ankerbaugruppe besitzt ein erstes Ankerende, welches dem Polstück und einem zweiten Ankerende gegenüber liegt. Das erste Ankerende weist einen ferromagnetischen Teil auf und das zweite Ankerende weist einen Dichtabschnitt auf. Die Ankerbaugruppe definiert ferner eine durchgängige Bohrung und mindestens eine Öffnung, welche in Verbindung mit der durchgängigen Bohrung steht. Der erste Anschlussteil ist vorzugsweise fest mit dem zweiten Anschlussteil verbunden, sodass mindestens ein Teil der Ankerbaugruppe von der elektromagnetischen Spule umgeben ist. Außerdem enthalten ist ein Element, welches so angeordnet und konfiguriert ist, dass es eine Vorspannkraft gegen die Ankerbaugruppe in Richtung auf das zweite Rohrende ausübt. Die Filterbaugruppe befindet sich im Eingriff mit einem Stellrohr, welches im Inneren der Rohrbaugruppe in der Nähe des zweiten Rohrendes angeordnet ist, um die Vorspannkraft einzustellen. Das Stellrohr ist innerhalb der Rohrbaugruppe in der Nähe des zweiten Rohrendes angeordnet. Die Ventileinheit beinhaltet ferner einen Ventilsitz, welcher in der Rohrbaugruppe in der Nähe des zweiten Rohrendes derart angeordnet ist, dass mindestens ein Teil der Ventilsitzbaugruppe innerhalb des Ventilkörpers angeordnet ist. Die Ventilsitzbaugruppe umfasst einen Durchflussbereich, welcher sich mit einer ersten Länge entlang der Längsachse zwischen einer ersten Fläche und einer zweiten Fläche erstreckt. Der Durchflussbereich besitzt mindestens eine Öffnung, welche eine mittige Achse definiert und durch die Brennstoff in den Verbrennungsmotor fließt. Die Ventilsitzbaugruppe umfasst ferner einen Befestigungsteil, welcher eine außen liegende Fläche aufweist, wobei sich der Befestigungsteil mit einer zweiten Länge, die mindestens so groß ist wie die erste Länge, in einem Abstand entlang der Längsachse von der zweiten Fläche erstreckt.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren bereit zum Montieren eines Brennstoffeinspritzventils, welches eine separat prüfbare Energiegruppen-Unterbaugruppe beinhaltet, die mit einer separat prüfbaren Ventileinheit-Unterbaugruppe verbunden wird, um eine einzige Einheit zu bilden, welche in einem Verbrennungsmotor zum Einsatz kommt. Das Verfahren zur Montage beinhaltet das Bereitstellen einer Energiegruppen-Unterbaugruppe und das Bereitstellen einer Ventileinheit-Unterbaugruppe, welche eine Rohrbaugruppe beinhaltet, die eine Längsachse aufweist, welche sich zwischen einem ersten Rohrende und einem zweiten Rohrende erstreckt. Die Rohrbaugruppe umfasst ein Einlassrohr, welches ein erstes Einlassrohrende und ein zweites Einlassrohrende besitzt, sowie eine Ventilsitzbaugruppe, die in der Nähe des zweiten Rohrendes angeordnet ist. Außerdem enthält die Rohrbaugruppe eine Ankerbaugruppe und ein elastisches Element. Das elastische Element spannt die Ankerbaugruppe in Richtung auf das zweite Rohrende vor. Das Verfahren beinhaltet ferner das Bereitstellen eines Stellrohres und einer Filterbaugruppe, die innerhalb des Einlassrohres angeordnet sind. Die Filterbaugruppe kann in einem Teil des Stellrohres angeordnet sein. Das Verfahren umfasst ferner, das elastische Element mit einem anderen Teil des Stellrohres in Eingriff zu bringen und eine Ventilsitzbaugruppe in die Rohrbaugruppe einzusetzen. Die Ventilsitzbaugruppe beinhaltet einen Durchflussbereich, welcher eine erste Fläche und eine zweite Fläche aufweist, die eine Sitzöffnung definieren, eine Lochscheibe, welche in einer festen räumlichen Ausrichtung in Bezug auf den Durchflussbereich an der zweiten Fläche befestigt ist, sowie einen Befestigungsteil, welcher sich in einem Abstand von der zweiten Fläche erstreckt. Das Verfahren beinhaltet ferner das Anschweißen eines Teils des Befestigungsteils an die Rohrbaugruppe in der Weise, dass der Durchflussbereich und die feste räumliche Ausrichtung in Bezug auf die Lochscheibe innerhalb einer Toleranz von 0,5 beibehalten werden. Das Verfahren beinhaltet außerdem das Verbinden der Ventileinheit- und der Energiegruppen-Unterbaugruppe und das Anschweißen mindestens eines Teils der Energiegruppen-Unterbaugruppe an mindestens einen Teil der Ventileinheit-Unterbaugruppe, um das Brennstoffeinspritzventil zu montieren.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die beigefügten Zeichnungen, die als in die vorliegende Patentschrift aufgenommen gelten und einen Bestandteil derselben bilden, veranschaulichen eine Ausführungsform der Erfindung und dienen im Zusammenhang mit der vorstehend gegebenen allgemeinen Beschreibung und der nachstehenden ausführlichen Beschreibung zur Erläuterung der Merkmale der Erfindung.
1 ist eine Schnittansicht einer ersten bevorzugten Ausführungsform eines Brennstoffeinspritzventils;
2 ist eine Schnittansicht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines Brennstoffeinspritzventils;
2A ist eine Schnittansicht einer bevorzugten Ventileinheit-Unterbaugruppe eines Brennstoffeinspritzventils;
Die 2B-2C sind Schnittansichten von Ansichten verschiedener Einlassrohrbaugruppen, welche in dem in den 1 und 1A gezeigten Brennstoffeinspritzventil eingesetzt werden können;
3 ist eine Schnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer Ankerbaugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung;
3A ist eine vergrößerte Ansicht eines Ausschnitts von 3, welche eine bevorzugte Ausführungsform der Oberflächenbehandlungen veranschaulicht;
3B ist eine vergrößerte Ansicht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Oberflächenbehandlungen für die Kontaktflächen der Ankerbaugruppe von 3;
Die 3C-3D sind alternative bevorzugte Ausführungsformen einer dreiteiligen Ankerbaugruppe;
3E ist eine Schnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer zweiteiligen Ankerbaugruppe;
4 ist eine Schnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer Ventilsitzbaugruppe und eines Schließelements, welche mit den bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindungen verwendet werden können;
Die 4A-4C sind Schnittansichten einer bevorzugten Ausführungsform eines Ventilkörpers und eines Halteelements:
4D ist eine Schnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer Schließelement- und Ventilsitzbaugruppe;
5 ist eine Schnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer Energiegruppen-Unterbaugruppe;
5A ist eine Explosionszeichnung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform einer Energiegruppen-Unterbaugruppe;
5B ist eine Explosionszeichnung der Energiegruppen-Unterbaugruppe von 5;
Die 6A-6B sind vergrößerte Schnittansichten einer bevorzugten Polstück- und Ankerbaugruppe; und
7 ist eine Explosionszeichnung, welche den bevorzugten modularen Aufbau des Brennstoffeinspritzventils von 1A veranschaulicht.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
In 1 und 1A dargestellt sind bevorzugte Ausführungsformen eines schaltschützbetätigten Brennstoffeinspritzventils 100 zum Abgeben einer Menge von Brennstoff, welcher in einem Verbrennungsmotor (nicht dargestellt) verbrannt werden soll. Das Brennstoffeinspritzventil 100 erstreckt sich entlang einer Längsachse A-A zwischen einem ersten Einspritzventilende 110 und einem zweiten Einspritzventilende 120 und umfasst eine Ventileinheit-Unterbaugruppe 200, dargestellt in 2, und eine Energiegruppen-Unterbaugruppe 400, dargestellt in 5. Die Ventileinheit-Unterbaugruppe 200 führt Fluidhandhabungsfunktionen aus, beispielsweise das Definieren eines Brennstoffströmungsweges und das Verhindern eines Brennstoffdurchflusses durch das Brennstoffeinspritzventil 100. Die Energiegruppen-Unterbaugruppe 400 führt elektrische Funktionen aus, beispielsweise das Umwandeln von elektrischen Signalen in eine Antriebskraft, um einen Brennstoffdurchfluss durch das Brennstoffeinspritzventil 100 zu ermöglichen.
Bezug nehmend auf die 1 und 1A und spezifisch dargestellt in 2 sind verschiedene bevorzugte Ausführungsformen der Ventileinheit-Unterbaugruppe 200, welche mindestens eine Rohrbaugruppe 202 beinhaltet, die sich entlang der Längsachse A-A zwischen einem ersten Rohrbaugruppenende 204 und einem zweiten Rohrbaugruppenende 206 erstreckt. Die Rohrbaugruppe 202 beinhaltet mindestens ein Einlassrohr 210, eine nicht-magnetische Hülse 230 und einen Ventilkörper 250. Das Einlassrohr 210 besitzt ein erstes Einlassrohrende 212 und ein zweites Einlassrohrende 214, welches mit einem ersten Hülsenende 232 der nicht-magnetischen Hülse 230 verbunden ist. Ein zweites Hülsenende 234 der nicht-magnetischen Hülse 230 ist mit einem ersten Ventilkörperende 252 des Ventilkörpers 250 gegenüber dem zweiten Ventilkörperende 254 verbunden. Das Einlassrohr 210 kann vorzugsweise in einem Tiefziehverfahren oder durch Rollen hergestellt werden. Das Einlassrohr 210 kann außerdem einen Wulst 213 aufweisen, dargestellt in 2, um eine Wirkverbindung mit der Energiegruppen-Unterbaugruppe 400 zu ermöglichen, vorzugsweise mittels einer Gusskapsel 430. Ein Polstück 270 kann aus einem Stück an dem zweiten Einlassrohrende 214 des Einlassrohres 210 geformt sein, oder ein Polstück 270 kann, wie in den 1, 1A und 2 dargestellt, vorzugsweise separat ausgeführt sein und bei einem ersten Teil 272 des Polstücks 270 mit dem zweiten Einlassrohrende 214 verbunden sein. Ein zweiter Teil 274 des Polstücks 270, aus einem Stück geformt oder von dem Einlassrohr 210 getrennt, kann mit dem ersten Hülsenende 232 der nicht-magnetischen Hülse 230 verbunden sein. Spezieller kann sich der zweite Teil 274 des Polstücks mit einer innen liegenden Fläche 231 der nicht-magnetischen Hülse 230 in Eingriff befinden. Die nicht-magnetische Hülse 230 kann aus nicht-magnetischem nicht rostendem Stahl bestehen, beispielsweise nicht rostenden Stählen der 300er-Serie, oder aus anderen Materialien, welche vergleichbare strukturelle und magnetische Eigenschaften aufweisen. Das Einlassrohr 210, das Polstück 270, die nicht-magnetische Hülse 230 und der Ventilkörper 250 können so bemessen und konfiguriert werden, dass sie einen allgemein gleich bleibenden Außendurchmesser haben und sich zwischen dem ersten Rohrbaugruppenende 204 und dem zweiten Rohrbaugruppenende 206 erstrecken. Die hier verwendeten Ausdrücke „allgemein", „ungefähr" und „etwa" bezeichnen ein akzeptables Maß an Toleranz, das immer noch ermöglicht, dass die bevorzugten Ausführungsformen des montierten Brennstoffeinspritzventils Brennstoff dosieren. Vorzugsweise bestehen das Einlassrohr 210 und die nicht-magnetische Hülse 230 aus nicht-magnetischem nicht rostendem 305er-Stahl und besteht das Polstück aus ferromagnetischem 430 nicht rostendem Stahl.
Wie in 2 dargestellt, kann das Einlassrohr 210 mit dem Polstück 270 durch geeignete Befestigungsverfahren, beispielsweise Schweißnähten, verbunden werden. Vorzugsweise werden die Schweißnähte mittels Laserschweißen durch die beiden Elemente 210, 270 ausgeführt. In der außen liegenden Fläche des Polstücks 270 ausgebildet sind Schulterteile 276. Das Einlassrohrende 214 kann sich mit den Schulterteilen 276 in Eingriff befinden, um das Polstück 270 mit dem Einlassrohr 210 zu verbinden. Darüber hinaus kann eine Schulter 277 an der innen liegenden Fläche der Energiegruppen-Unterbaugruppe 400 ausgebildet sein, die als fester Montageanschlag fungiert, wenn das Brennstoffeinspritzventil 100 zusammengebaut wird. In 1 speziell dargestellt ist beispielsweise das Zusammenwirken der Schulter 277 mit einem innen liegenden Teil der Energiegruppen-Unterbaugruppe 400, speziell einem Spulenkörper 405, welcher eine elektromagnetische Spule 402 bildet, wie in 5A dargestellt. Wie in den 2A und 2B dargestellt, kann die Länge des Polstücks 270 fest sein, wohingegen die Länge des Einlassrohres 210, 210' je nach den Betriebserfordernissen variabel sein kann. Indem das Einlassrohr 210 von dem Polstück 270 getrennt hergestellt wird, können Brennstoffeinspritzventile unterschiedlicher Längen hergestellt werden, indem bei der Montage verschiedene Längen von Einlassrohren verwendet werden. Wie in den 2A und 2B zu sehen, kann das Einlassrohr 210 an dem Einlassende 212 aufgeweitet sein, um einen Dichtring oder O-Ring 290 zu halten, welcher rund um das erste Rohrende 110 herum verläuft, wie in 1 zu sehen. Alternativ zu den in den 1, 1A, 2, 2A und 2B dargestellten Konfigurationen kann das Einlassrohr 210 an einer innen liegenden umlaufenden Fläche des Polstücks 270 an dem separaten Polstück 270 befestigt werden.
In den 1, 1A und 2 ist eine Ankerbaugruppe 300 dargestellt, die in der Rohrbaugruppe in einem Abstand zu dem Polstück 270 angeordnet ist. Die Ankerbaugruppe 300, die in den 3 und 3C-3E detaillierter dargestellt ist, umfasst einen Ankerkern 301, welcher ein erstes Ankerkernende 302 besitzt, das einen Anker oder ferromagnetischen Teil 304 aufweist, sowie ein zweites Ankerkernende 306, welches einen dichtenden Teil 308 aufweist. Die Ankerbaugruppe 300 ist in der Rohrbaugruppe 210 derart angeordnet, dass der ferromagnetische Teil 304, oder „Anker", dem Polstück 270 am zweiten Teil des Polstücks 274 gegenüber liegt. Der dichtende Teil 308 kann ein vorzugsweise ferromagnetisches Schließelement 310 enthalten, beispielsweise ein kugelförmiges Ventilelement, welches beweglich ist, um den Durchfluss eines Fluids durch das Brennstoffeinspritzventil 100 zu regeln. Vorzugsweise besteht das Schließelement 310 aus 440 C nicht rostendem Stahl und besteht der Ankerkern 301 aus 430 FR nicht rostendem Stahl.
Wie in den 3 und 3A dargestellt, können der zweite Teil 274 des Polstücks 270 und der ferromagnetische Teil 304 des Ankerkerns 301 Kontaktflächen 275 bzw. 305 definieren. Oberflächenbehandlungen können auf mindestens eine der Kontaktflächen 275, 305 und den zweiten Teil 274 sowie den ferromagnetischen Teil 304 angewandt werden, um die Reaktion des Ankers zu verbessern, den Verschleiß der Kontaktflächen zu verringern oder Schwankungen des Arbeitsluftspalts zwischen den jeweiligen Teilen 274 und 304 zu reduzieren. Die Oberflächenbehandlungen können Beschichten, Galvanisieren oder Randschichthärten umfassen. Überzüge oder Beschichtungen können unter anderem Hartverchromung, Vernickelung oder Keronite-Beschichtung beinhalten. Die Randschichthärtung andererseits kann unter anderem Nitrierhärten, Aufkohlung, Karbonitrierung, Cyanhärtung, Härten durch Wärmebehandlung, Flammhärten, elektro-erosives Bearbeiten oder Induktionshärten umfassen. Vorzugsweise besteht die Beschichtung aus einer Verchromung.
Die Oberflächenbehandlungen bilden typischerweise mindestens eine Schicht aus verschleißfestem Material 273 auf den jeweiligen Teilen 274, 304 des Polstücks 270 bzw. des Ankerkerns 301. Diese Schichten neigen jedoch dazu, von Natur aus überall dort dicker zu sein, wo eine scharfe Kante oder eine Verbindung zwischen dem Umfang und der radialen Endfläche der Teile 274, 304 vorhanden ist. Darüber hinaus resultiert dieser Verdickungseffekt in ungleichmäßigen Kontaktflächen an der radial nach außen gelegenen Kante der Endteile. Allerdings ist in den 3A und 3B im Einzelnen zu sehen, dass durch die Ausbildung der verschleißfesten Schichten auf mindestens einem der Teile 274 und 304, wobei der mindestens eine Teil 274 oder 304 eine Oberfläche besitzt, welche allgemein spitzwinklig zur Längsachse A-A angeordnet ist, die beiden Kontaktflächen 275, 305 sich nunmehr im Wesentlichen in schlüssigem Kontakt zueinander befinden aufgrund der Verdickung der Schichten auf der spitzwinklig angeordneten Fläche. Wie in 3 gezeigt, sind die Teile 274, 304 allgemein mittig und koaxial um die Längsachse A-A angeordnet. Die außen liegende Fläche von mindestens einem der Endteile 274, 304, beispielsweise die außen liegende Fläche 278 des zweiten Teils 274 des Polstücks 270, kann allgemein konisch, kegelstumpfförmig, kugelförmig oder eine Fläche sein, welche allgemein spitzwinklig in Bezug auf die Längsachse A-A angeordnet ist. Vorzugsweise definiert mindestens eine der spitzwinkligen Flächen der Teile 274, 304 einen spitzen Winkel von etwa 2^N in Bezug auf eine Achse, die orthogonal zur Längsachse A-A verläuft. Alternativ und vorzugsweise definiert mindestens eine der spitzwinkligen Flächen der Teile 274, 304 eine bogenförmige Fläche in Bezug auf die Längsachse A-A.
Da sich die Oberflächenbehandlungen auf die physikalischen und magnetischen Eigenschaften des ferromagnetischen Teils 304 des Ankerkerns 301 oder des Polstücks 270 auswirken können, kann während der Behandlung der Oberflächen ein geeignetes Material, beispielsweise eine Maske, eine Beschichtung oder eine Schutzabdeckung, alle anderen Bereiche als die betreffenden Endteile 304 und 274 umgeben. Nach Abschluss der Oberflächenbehandlungen kann dieses Material entfernt werden, sodass die zuvor abgedeckten Bereiche von den Oberflächenbehandlungen nicht betroffen werden.
Die 3, 3C und 3D zeigen eine dreiteilige Ankerbaugruppe 300, welche den Ankerkern 301, einen Zwischenteil oder ein Ankerrohr 312 und das Schließelement 310 beinhaltet. Die dreiteilige Ankerbaugruppe 300 enthält vorzugsweise das separat ausgeführte Ankerrohr 312 zum Verbinden des ferromagnetischen Teils 304 mit dem Schließelement 310. Das Ankerrohr 312 kann in verschiedenen Verfahren hergestellt werden, beispielsweise kann ein Blech gerollt und an den Nähten verschweißt werden oder kann ein Blech tiefgezogen werden, um ein nahtloses Rohr zu formen. Das Ankerrohr 312 ist vorzuziehen aufgrund seiner Fähigkeit, Magnefflussleckagen aus dem Magnetkreis des Brennstoffeinspritzventils 100 zu verringern. Diese Fähigkeit rührt daher, dass das Ankerrohr 312 aus einem nicht-magnetischen Material hergestellt ist, wodurch der magnetische Teil oder ferromagnetische Teil 304 magnetisch von dem ferromagnetischen Schließelement 310 entkoppelt wird. Da das ferromagnetische Schließelement 310 von dem ferromagnetischen Teil 304 entkoppelt ist, werden Magnefflussleckagen reduziert, sodass die Effizienz des Magnetkreises verbessert wird. Eine weitere Abwandlung der dreiteiligen Ankerbaugruppe 300 ist in 3D in der Form einer dreiteiligen Ankerbaugruppe mit verlängerter Spitze 300', in der das Ankerrohr 312 im Wesentlichen verlängert sein kann, zu sehen. Alternativ enthält eine zweiteilige Ankerbaugruppe 300'', hier in 3E dargestellt, den Ankerkern 301 und das zweite Ankerkernende 306, welches für die direkte Verbindung mit dem Schließelement 310 konfiguriert ist. Wenngleich die dreiteiligen und die zweiteiligen Ankerbaugruppen 300, 300' und 300'' austauschbar sind, ist die dreiteilige Ankerbaugruppe 300 bzw. 300' aufgrund ihrer Eigenschaft des magnetischen Entkoppelns des Ankerrohres 312 vorzuziehen.
Der Brennstoffdurchfluss durch die Ankerbaugruppe 300 kann durch mindestens eine sich axial erstreckende durchgängige Bohrung 314 und mindestens eine Öffnung 316 durch eine Wand der Ankerbaugruppe 300 bereitgestellt werden. Eine beliebige Anzahl von Öffnungen kann vorgesehen werden, so wie es für eine gegebene Anwendung gebraucht wird. Die Öffnung 316, welche eine beliebige Form haben kann, kann vorzugsweise nicht kreisförmig sein, beispielsweise axial in die Länge gezogen sein wie in 3C dargestellt, um den Durchgang von Gasblasen zu ermöglichen. In der dreiteiligen Ankerbaugruppe 300 beispielsweise, welche ein Ankerrohr 312 umfasst, das vorzugsweise durch Rollen eines Bleches im Wesentlichen zu einem Rohr geformt wurde, kann die Öffnung 316 ein sich axial erstreckender Schlitz sein, der zwischen einander nicht berührenden Kanten des gerollten Bleches definiert ist. Vorzugsweise jedoch umfasst das Ankerrohr 312 zusätzlich zu der Öffnung 316 weitere Öffnungen, die sich durch das Blech erstrecken, wie es für eine gegebene Anwendung erforderlich ist. Die Öffnung 316 ermöglicht die Fluidverbindung zwischen der mindestens einen durchgängigen Bohrung 314 und dem Inneren des Ventilkörpers 250. Auf diese Weise kann, in der geöffneten Stellung, Brennstoff von der durchgängigen Bohrung 314 durch die Öffnung 316 und das Innere des Ventilkörpers 250, um das Schließelement 310 herum und durch die Öffnung in den Motor (nicht dargestellt) geleitet werden. Die lang gestreckten Öffnungen 316 dienen zwei miteinander zusammenhängenden Zwecken. Zum einen ermöglichen die lang gestreckten Öffnungen 316, dass Brennstoff aus dem Ankerrohr 312 fließt. Zum zweiten ermöglichen die lang gestreckten Öffnungen 316, dass heißer Brennstoffdampf im Ankerrohr 312 in den Ventilkörper 250 hinein entlüftet wird, statt in dem Ankerrohr 312 eingeschlossen zu sein, und gestatten außerdem, dass unter Druck stehender flüssiger Brennstoff eventuell noch darin verbliebenen eingeschlossenen Brennstoffdampf während einer Warmstartbedingung verdrängt. Im Fall der zweiteiligen Armaturbaugruppe 300'' kann die Öffnung 316 direkt in dem Ankerkern 301 in der Nähe des zweiten Ankerkernendes 306 ausgebildet sein, wie in 3D dargestellt ist.
In den 1, 1A und 2 ist eine Ventilsitzbaugruppe 330 dargestellt, welche sich in Eingriff mit dem Schließelement 310 befindet. Die Ventilsitzbaugruppe 330 ist an dem zweiten Ende der Rohrbaugruppe 202 befestigt, und spezieller ist die Ventilsitzbaugruppe 330 an dem zweiten Ventilkörperende 254 befestigt. In 4 ist die Ventilsitzbaugruppe 330 detaillierter dargestellt, welche einen Durchflussbereich 335 und einen Befestigungsteil 340 beinhalten kann. Der Durchflussbereich 335 erstreckt sich allgemein entlang der Längsachse A-A über eine erste Länge L₁ zwischen einer ersten Fläche 331 und einer zweiten Fläche oder Lochscheibenhaltefläche 333. Der Befestigungsteil 340 erstreckt sich in einem Abstand von der zweiten Fläche 333 allgemein entlang der Längsachse über eine zweite Länge L₂. Die Länge L₂ kann vorzugsweise derart bemessen sein, dass die zweite Länge mindestens gleich der ersten Länge L₁ und vorzugsweise größer als L₁ ist. Beide Teile erstrecken sich vorzugsweise entlang der Längsachse über eine dritte Länge L₃, die größer ist als L₁ oder L₂.
Der Durchflussbereich 335 und mehr der Ventilsitzbaugruppe 330 definiert eine erste oder dichtende Fläche 336 und eine Öffnung 337, welche vorzugsweise um die Längsachse A-A zentriert ist und durch die Brennstoff in den Verbrennungsmotor (nicht dargestellt) fließen kann. Die dichtende Fläche 336 umgibt die Öffnung 337 und kann vorzugsweise dafür ausgelegt sein, in einer Position des Schließelements 310 formschlüssig anzuliegen. Die Öffnung ist vorzugsweise angrenzend an die zweite oder Lochscheibenhaltefläche 333. Die dichtende Fläche 336, die dem Inneren des Ventilkörpers 250 zugewandt ist, kann in der Form kegelstumpfförmig oder konkav sein und kann eine Oberfläche aufweisen, welche behandelt, beispielsweise poliert oder beschichtet wurde. Eine Lochscheibe 360 kann in Verbindung mit der Ventilsitzbaugruppe verwendet werden, um die gerichtete Öffnung 337 bereitzustellen, um ein bestimmtes Strahlbild und eine bestimmte Sprührichtung des Brennstoffstahls zu erzielen. Die präzise bemessene und ausgerichtete Öffnung 337 kann an der Mittelachse der Lochscheibe 360 oder vorzugsweise desachsiert zur Achse angeordnet sein und in einer beliebigen wünschenswerten Winkelstellung in Bezug auf die Längsachse A-A oder einen oder mehrere beliebige(n) Bezugspunkt(e) des Brennstoffeinspritzventils 100 ausgerichtet sein. Es ist zu beachten, dass sowohl die Ventilsitzbaugruppe 330 als auch die Lochscheibe 360 mittels bekannter herkömmlicher Befestigungsverfahren fest mit dem Ventilkörper 250 verbunden werden können, unter anderem beispielsweise durch Laserschweißen, Bördelung, Reibungsschweißen oder Gasschweißen. Die Lochscheibe 360 ist vorzugsweise in einer festen räumlichen (radialen und/oder axialen) Ausrichtung mit Schweißnähten 361 an die Lochscheibenhaltefläche 333 geheftet, um das bestimmte Strahlbild und die bestimmte Sprührichtung des Brennstoffstrahls bereitzustellen.
Der Befestigungsteil 340 der Ventilsitzbaugruppe 330 bewahrt die räumliche Ausrichtung zwischen der ersten Fläche 331, der Lochscheibenhaltefläche 333 und beinhaltet vorzugsweise die Lochscheibe 360. Speziell kann der Befestigungsteil 340 derart bemessen und aufgebaut sein, dass er eine wesentliche Verformung der Flächen 331, 333 und der Lochscheibe 360 unter der Einwirkung von Hitze, beispielsweise bei einem Schweißvorgang, verhindert. Die Ventilsitzbaugruppe 330 kann mithilfe eines beliebigen geeigneten Verfahrens an dem Ventilkörper 250 befestigt werden, beispielsweise mittels Laserschweißen oder Heftschweißung. Vorzugsweise ist der Befestigungsteil 340 an der innen liegenden Fläche des Ventilkörpers 250 mittels einer durchgängigen Laserschweißnaht 342 befestigt, welche sich von der außen liegenden Fläche des Ventilkörpers 250 über die innen liegende Fläche des Ventilkörpers 250 und bis in einen Teil des Befestigungsteils 340 hinein erstreckt, in einem Muster, das die Längsachse A-A umfährt, sodass die Laserschweißnaht 342 eine hermetisch dichtende Überlappungsnaht zwischen der innen liegenden Fläche des Ventilkörpers 250 und der außen liegenden Fläche des Befestigungsteils 340 bildet. Ebenfalls vorzugsweise kann die Laserschweißnaht 342 in einem Abstand L₄ von etwa 50 % der zweiten Länge L₂ von der Lochscheibenhaltefläche 333 entfernt angeordnet sein. Indem die Laserschweißnaht 342 in einer solchen Position von dem Durchflussbereich 335 entfernt angeordnet wird, dass sie ausreichend weit von der dichtenden Fläche 336 entfernt ist, werden die Öffnung 337 und die Lochscheibe 360 in einer gewünschten Ausrichtung fixiert. Vorzugsweise wird die feste Anordnung der Lochscheibe 360 in Bezug auf die Ventilsitzbaugruppe 330 vor dem Einbau in den Ventilkörper 250 innerhalb eines Toleranzbereichs von ± 0,5 % bezogen auf eine vorab festgelegte Anordnung beibehalten. Zusätzlich ist die maßliche Symmetrie (beispielsweise Rundheit, Rechtwinkligkeit oder ein quantifizierbares Maß an Verformung) des Durchflussbereichs 335 oder der Lochscheibe 360 um die Längsachse A-A ungefähr niedriger als 1 % verglichen mit derartigen Messungen vor der Befestigung der Ventilsitzbaugruppe 330 in dem Ventilkörper. Ein O-Ring 338 kann zwischen der Ventilsitzbaugruppe und dem Inneren des Ventilkörpers 250 angeordnet sein, um eine zuverlässige Dichtung zwischen der Ventilsitzbaugruppe und dem Inneren des Ventilkörpers 250 zu gewährleisten. Vorzugsweise besteht der Ventilsitz 350 aus 416 H nicht rostendem Stahl, besteht die Führung 318 aus 316 nicht rostendem Stahl und besteht der Ventilkörper 250 aus 430 Li nicht rostendem Stahl.
Zusätzlich zum Schweißen der Lochscheibe 360 kann ein Halteelement 365 wie in den 4A-4C dargestellt an dem zweiten Ventilkörperende 254 angeordnet sein, um eine Dichtung oder einen O-Ring 290 zu halten. In den 4A-4C dargestellt ist jeweils eine Teilschnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform des zweiten Brennstoffeinspritzventilendes 120 mit einem O-Ring 290, welcher durch das Halteelement 365 gestützt bzw. festgehalten wird, um das zweite Brennstoffeinspritzventilende 120 zuverlässig abzudichten. Das Halteelement 365 umfasst fingerartige Verriegelungsteile 366, mit deren Hilfe das Halteelement 365 auf einen entsprechend eingekerbten Teil 255 des Ventilkörpers 250 aufgesetzt und eingerastet werden kann. Ferner kann das Halteelement 365 eine Vertiefung oder eine Aussparung 367 enthalten, um einen Teil der Ventilsitzbaugruppe 330 in Eingriff zu bringen. Vorzugsweise ist das Halteelement 365 so angeordnet, dass es sich mit der Lochscheibe 360 und dem Befestigungsteil 340 in Eingriff befindet. Um sicherzustellen, dass das Halteelement 365 eine ausreichende Elastizität aufweist, sollte die Stärke des Halteelements 365 höchstens die Hälfte der Stärke des Ventilkörpers 250 betragen. Um den O-Ring 290 zu stützen, kann das Halteelement 365 vorzugsweise einen Flansch 368 aufweisen.
Andere Ventilsitzbaugruppen können eingesetzt werden, um die Sprühkurve zu steuern, beispielsweise die Ventilsitzbaugruppe, die in den folgenden ebenfalls anhängigen Patentanmeldungen, welche durch diesen Verweis als in die vorliegende Patentschrift aufgenommen gelten, gezeigt und beschrieben wird: die US-amerikanische Patentanmeldung Nr. 09/568.464, Aktenzeichen 051252-5050, mit dem Titel „Injection Valve With Single Disc Turbulence Generation" (Einspritzventil mit Turbulenzerzeugung durch eine einzelne Scheibe); US-amerikanische Patentveröffentlichung Nr. 2003-0057300-A1, die US-amerikanische Patentanmeldung Nr. 10/247.351, Aktenzeichen 051252-5050, mit dem Titel „Injection Valve With Single Disc Turbulence Generation" (Einspritzventil mit Turbulenzerzeugung durch eine einzelne Scheibe); US-Patentveröffentlichung Nr. 2003-0015595-A1, die US-amerikanische Patentanmeldung Nr. 10/162.759, Aktenzeichen 051252-5228, mit dem Titel „Spray Pattern Control With Non-Angled Orifices in Fuel Injection Metering Disc" (Strahlbildregelung mit nicht abgewinkelten Öffnungen in einer Brennstoffeinspritz-Dosierscheibe); US-Patentveröffentlichung Nr. 2004-0000603-A1, die US-amerikanische 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" (Strahlbild- und Strahlverteilungsregelung mit nicht abgewinkelten Öffnungen in einer Brennstoffeinspritz-Dosierscheibe und Verfahren); US-Patentveröffentlichung Nr. 2004-0000602-A1, die US-amerikanische Patentanmeldung Nr. 10/183.392, Aktenzeichen 051252-5230, mit dem Titel „Spray Control With Non-Angled Orifices in Fuel Injection Metering Disc and Methods" (Strahlregelung mit nicht abgewinkelten Öffnungen in einer Brennstoffeinspritz-Dosierscheibe und Verfahren); US-Patentveröffentlichung Nr. 2004-0056113, die US-amerikanische Patentanmeldung Nr. 10/253.467, Aktenzeichen 051252-5231, mit dem Titel „Spray Targeting To An Arcuate Sector With Non-Angled Orifices In Fuel Injection Metering Disc and Methods" (Strahlrichtung auf einen bogenförmigen Bereich mit nicht abgewinkelten Öffnungen in einer Brennstoffeinspritz-Dosierscheibe und Verfahren); US-Patentveröffentlichung Nr. 2004-0056115-A1, die US-amerikanische Patentanmeldung Nr. 10/253.499, Aktenzeichen 051252-5232, mit dem Titel „Generally Circular Spray Pattern Control With Non-Angled Orifices in Fuel Injection Metering Disc And Method" (Allgemein kreisförmige Strahlbildregelung mit nicht abgewinkelten Öffnungen in einer Brennstoffeinspritz-Dosierscheibe und Ver^fahren); die US-amerikanische Patentanmeldung Nr. 10/753.378, Aktenzeichen 051252-5279, mit dem Titel „Spray Pattern Control With Non-Angled Orifices Formed On A Dimpled Fuel Injection Metering Disc Having A SAC Volume Reducer" (Strahlbildregelung mit nicht abgewinkelten Öffnungen, die in einer Brennstoffeinspritz-Dosierscheibe mit Vertiefungen ausgebildet sind, einen Auslaufvolumenbegrenzer umfassend); die US-amerikanische Patentanmeldung Nr. 10/753.481, Aktenzeichen 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" (Strahlbildregelung mit nicht abgewinkelten Öffnungen, die in einer allgemein ebenen und im Nachhinein mit Vertiefungen versehenen Dosierscheibe mit Auslaufvolumenbegrenzer ausgebildet sind); die US-amerikanische Patentanmeldung Nr. 10/753.377, Aktenzeichen 051252-5281, mit dem Titel „Spray Pattern Control With Non-Angled Orifices Formed A Generally Planar Metering Disc And Reoriented On Subsequently Dimpled Fuel Injection Metering Disc" (Strahlbildregelung mit nicht abgewinkelten Öffnungen, die in einer allgemein ebenen Dosierscheibe ausgebildet und auf einer im Nachhinein mit Vertiefungen versehenen Brennstoffeinspritz-Dosierscheibe neu ausgerichtet sind)".
Bezug nehmend auf die 1 und 4 kann das Schließelement 310 zwischen einer ersten Position, welche eine geschlossene Stellung ist, und einer zweiten Position, welche eine geöffnete Stellung (nicht dargestellt) ist, beweglich sein. In der geschlossenen Stellung liegt das Schließelement 310 formschlüssig an der dichtenden Fläche 336 an, um einen Fluiddurchfluss durch die Öffnung 337 zu verhindern. In der geöffneten Stellung befindet sich das Schließelement 310 in einem Abstand von der dichtenden Fläche 336, um so einen Fluiddurchfluss durch die Öffnung 337 über einen Spalt zwischen dem Schließelement 310 und der dichtenden Fläche 336 zu ermöglichen. Um in der geschlossenen Stellung eine zuverlässige Dichtung an dem Schließelement 310 und der dichtenden Fläche 336 zu gewährleisten, kann das Schließelement 310 mittels Schweißnähten 313 an dem Ankerrohr 312 befestigt und durch ein elastisches Element 370 vorgespannt sein, um so dichtend an der dichtenden Fläche 336 anzuliegen. Die Schweißnähte 313 können intern an der Stoßstelle zwischen dem Ankerrohr 312 und dem Schließelement 310 ausgebildet sein. Um verschiedene Strahlbilder zu erzielen oder sicherzustellen, dass eine große Menge Brennstoff in Bezug auf eine relativ geringe Hublänge des Brennstoffeinspritzventils eingespritzt wird, wird vorgezogen, dass das kugelförmige Schließelement 310 die Form einer abgeflachten Kugel hat, wie in 4B im Detail vergrößert dargestellt.
In dem Fall, dass das Schließelement die Form eines kugelförmigen Ventilelements hat, beispielsweise das Schließelement 310, kann das kugelförmige Ventilelement mit dem zweiten Ankerkernende 306 oder dem Ankerrohr 312 verbunden werden bei einem Durchmesser, der geringer ist als der Durchmesser des kugelförmigen Ventilelements. Eine solche Verbindung würde auf der Seite des kugelförmigen Ventilelements erfolgen, die dem formschlüssigen Kontakt mit der dichtenden Fläche 336 gegenüber liegt. Es wird erneut Bezug genommen auf 4; die untere Ankerführung 318 kann vorzugsweise in der Rohrbaugruppe angeordnet sein, in der Nähe der Ventilsitzbaugruppe 330, um so in gleitenden Eingriff mit dem Durchmesser des Schließelements 310 zu gelangen. Die untere Ankerführung 318 kann zusätzlich die Ausrichtung der Ankerbaugruppe 300 entlang der Längsachse A-A erleichtern.
Es wird erneut Bezug genommen auf die 1, 1A und 2; das elastische Element 370, vorzugsweise in Form einer Spiralfeder, kann in der Rohrbaugruppe angeordnet sein, um die Ankerbaugruppe 300 in Richtung auf die Ventilsitzbaugruppe 330 vorzuspannen. Das elastische Element 370 kann ferner vorzugsweise so bemessen und angeordnet sein, dass es sich mit der innen liegenden Fläche 307 des ersten Ankerbaugruppenendes 302 in Kontakt befindet. Das elastische Element 370 kann außerdem mit einem Stellrohr 375 in Kontakt sein. Das Stellrohr 375 kann vorzugsweise allgemein in der Nähe des elastischen Elements 370 angeordnet sein. Das Stellrohr 375 befindet sich in Eingriff mit dem elastischen Element 370 und stellt die Vorspannkraft des elastischen Elements 370 in Bezug auf die Rohrbaugruppe ein. Speziell stellt das Stellrohr 375 ein Reaktionselement bereit, gegen das das elastische Element 370 reagiert, um die Ankerbaugruppe 300 und das Schließelement 310 in die geschlossene Stellung zu bringen, sobald die Magnetspule oder die elektromagnetische Spule 402 stromlos geschaltet wird. Die Position des Stellrohres 375 in Bezug auf das Einlassrohr 210 kann mittels einer Wirkverbindung zwischen dem Stellrohr 375 und einem Teil des Inneren des Einlassrohres 210 oder separaten Polstücks 270 beibehalten werden. Das Stellrohr 375 kann in jeder beliebigen Weise ausgeführt sein, welche ein bevorzugtes Kontaktieren der Filterbaugruppe 380 und des elastischen Elements 370, das Einsetzen in das Einlassrohr 210 sowie das Zusammenwirken mit mindestens einem Teil des Inneren des Einlassrohres 210 oder separaten Polstücks 270 ermöglicht. Auf diese Weise kann die Position des Stellrohres 375 in Bezug auf das Einlassrohr 210 dazu benutzt werden, eine vorab festgelegte dynamische Kenngröße der Ankerbaugruppe 300 einzustellen.
Ebenfalls von Einfluss auf die Dichtfähigkeit des Schließelements 310 und die Gesamtleistung des Brennstoffeinspritzventils 100 ist die Einstellung der Hublänge der Ankerbaugruppe. Unter der Hublänge ist der Betrag der axialen Verschiebung der Ankerbaugruppe 300 zu verstehen, welcher definiert ist durch den Arbeitsluftspalt 413 zwischen dem Polstück 270 und dem Ankerkern 301, dargestellt in 3A, sowie bestimmt durch das relative axiale, räumliche Verhältnis zwischen entweder der nicht-magnetischen Hülse 230 und dem Ventilkörper 250; der nicht-magnetischen Hülse 230 und dem Einlassrohr 210 oder der Ventilsitzbaugruppe 330 und dem Ventilkörper 250. Um die Hublänge einzustellen, d.h. die korrekte Hublänge für das Brennstoffeinspritzventil sicherzustellen, können mindestens vier verschiedene Verfahren angewandt werden. Gemäß einem ersten Verfahren kann ein Quetschring oder eine Unterlegscheibe zwischen der unteren Führung 318 und dem Ventilkörper 250 in den Ventilkörper 250 eingesetzt werden. Der Quetschring ist axial um einen bekannten Betrag verformbar. Beim Zusammenfügen der Ankerbaugruppe 300 mit der Ventilsitzbaugruppe 330 wird der dazwischen liegende Quetschring um einen bekannten Betrag verformt, welcher dem gewünschten Betrag der Hublänge zwischen der Ankerbaugruppe 300 und der Ventilsitzbaugruppe 330 entspricht. Gemäß einem zweiten Verfahren kann die relative axiale Position des Ventilkörpers 250 und der nicht-magnetischen Hülse 230 eingestellt und gemessen werden, bevor die beiden Komponenten zusammengesetzt werden. Gemäß einem dritten Verfahren kann die relative axiale Position der nicht-magnetischen Hülse 230 und des Polstücks 270 eingestellt werden, bevor die beiden Komponenten zusammengesetzt werden. Und gemäß einem vierten Verfahren kann eine Hubeinstellhülse 319 innerhalb des Ventilkörpers 250 axial verschoben werden. Wenn das Verfahren mit Hubeinstellhülse verwendet wird, kann die Position der Hubeinstellhülse 319 eingestellt werden, indem die Hubeinstellhülse 319 axial verschoben wird. Die Hublänge kann mit einer Messsonde gemessen werden. Sobald die Hubhöhe korrekt eingestellt ist, kann die Hubeinstellhülse 319 fixiert oder auf andere Weise an den Ventilkörper 250 angeschweißt werden, beispielsweise durch Laserschweißen. Anschließend kann die zusammengebaute Ventileinheit-Unterbaugruppe 200 geprüft werden, beispielsweise auf Undichtigkeit.
Es wird erneut Bezug genommen auf die 1, 1A und 2; das Brennstoffeinspritzventil 100 kann zusätzlich eine Filterbaugruppe 380 umfassen, die ein Filterelement 382 enthält. Das Filterelement 382 umfasst eine eintrittseitige Fläche 384 und eine austrittseitige Fläche 386, welche einen Fluidströmungsweg definieren. Das Filterelement 382 kann von einer beliebigen Form sein, welche in das Einlassrohr 210 eingesetzt werden kann, beispielsweise zylindrisch oder stärker bevorzugt kegelstumpfförmig oder konisch. Wie in den 1, 1A und 2 zu sehen, befindet sich die Filterbaugruppe 380 vorzugsweise in Eingriff mit dem Stellrohr 375. Alternativ kann die Filterbaugruppe 380 in der Nähe des ersten Einlassrohrendes 212 angeordnet sein. Um die Positionierung der Filterbaugruppe 380 in der Nähe des ersten Einlassrohrendes 212 zu erleichtern, kann die Filterbaugruppe ferner einen fest eingebauten Halteteil 387 enthalten, um die Filterbaugruppe 380 an dem ersten Einlassrohrende 212 zu stützen. Der fest eingebaute Halteteil 387 kann so bemessen und angeordnet sein, dass er ferner einen O-Ring 290 stützt, welcher rund um das erste Rohrbaugruppenende 204 angeordnet ist, um an einer Verbindung des Brennstoffeinspritzventils 100 mit einer Brennstoffquelle (nicht dargestellt) eine Dichtung bereitzustellen. Vorzugsweise kann die Filterbaugruppe 380 im Wesentlichen in dem Einlassrohr 210 eingeschlossen sein. In 1 können die Filterbaugruppe 380 und das Filterelement 382 derart angeordnet sein, dass mindestens ein Teil des Fluidströmungsweges im Wesentlichen lotrecht zu der Längsachse verläuft, beispielsweise wenn die eintrittseitige Fläche 384 des Filterelements 382 im Wesentlichen parallel zur Längsachse ist, sodass das Fluid im Wesentlichen lotrecht zur Längsachse hindurchfließt. Alternativ können die eintrittseitige Fläche 384 und die austrittseitige Fläche 386 einen Fluidstömungsweg definieren, der im Wesentlichen parallel oder koaxial zur Längsachse A-A verläuft.
Die Ventileinheit-Unterbaugruppe 200 kann folgendermaßen montiert werden. Die nicht-magnetische Hülse 230 wird mit dem Einlassrohr 210 und mit dem Ventilkörper 250 verbunden, sodass sie die Rohrbaugruppe 202 bilden. Die Ankerbaugruppe 300, welche vorzugsweise das Ankerrohr 312 und das Schließelement 310 enthält, wird am zweiten Rohrbaugruppenende 206 in die Rohrbaugruppe 202 eingesetzt. Zusätzlich kann das elastische Element 370 zusammen mit der Ankerbaugruppe 300 am zweiten Rohrbaugruppenende 206 eingesetzt werden. Wo eines der vorstehend beschriebenen Hublängeneinstellverfahren verwendet wird, kann die Ventilsitzbaugruppe 330 an dem zweiten Rohrbaugruppenende 206 in die Rohrbaugruppe eingesetzt werden. Vorzugsweise wird, wenn entweder ein Quetschring oder eine Hubeinstellhülse verwendet wurde, die Ventilsitzbaugruppe 330 mit vorzugsweise fixierter Lochscheibe 360 und Ankerführung 224 vormontiert, bevor sie in die Rohrbaugruppe 202 eingesetzt wird. Mit ordnungsgemäß eingestellter Hublänge kann die Ventilsitzbaugruppe nach einem der weiter vorn beschriebenen Verfahren entsprechend an dem Ventilkörper befestigt werden. Das elastische Element 370 und das Stellrohr 375 können an dem ersten Rohrbaugruppenende 204 in die Rohrbaugruppe 202 eingesetzt werden. Das Stellrohr 375 kann innerhalb der Rohrbaugruppe so platziert werden, dass es das elastische Element 370 vorspannt und dadurch die dynamischen Eigenschaften des elastischen Elements 370 einstellt, beispielsweise derart, dass sichergestellt ist, dass die Ankerbaugruppe 300 während Einspritzimpulsen nicht schwimmt oder springt. Vorzugsweise wird das Stellrohr 375 in Bezug auf das Einlassrohr 210 durch eine Wirkverbindung in einer Weise wie weiter vorn beschrieben fixiert. Vorzugsweise kann die Filterbaugruppe 380 vormontiert sein und sich mit dem Stellrohr 375 in Eingriff befinden, um so bei Einsetzen des Stellrohres 375 in die Rohrbaugruppe 202 innerhalb der Rohrbaugruppe 202 positioniert zu werden. Alternativ kann die Filterbaugruppe 380, wenn sie einen fest eingebauten Halteteil 387 für das Einsetzen aufweist, fest an dem ersten Einlassrohrende 212 des Einlassrohres 210 angeordnet werden. Das Halteelement 365 kann an dem zweiten Ventilkörperende 254 des Ventilkörpers 250 befestigt werden.
Bezug nehmend auf 5 beinhaltet die Energiegruppen-Unterbaugruppe 400 eine Magnetspule oder elektromagnetische Spule 402 zum Erzeugen eines Magnetflusses, mindestens eine Anschlussklemme 406, ein Gehäuse 420 und mindestens eine Gusskapsel 430. Die elektromagnetische Spule 402 kann einen Draht 403 enthalten, welcher auf einen Spulenkern 405 gewickelt und elektrisch verbunden sein kann mit einer ebenen Fläche an wenigstens einem elektrischen Kontakt 407 am Spulenkern 405. Die Anschlussklemme 406 kann eine allgemein ebene Fläche aufweisen, die an einer allgemein ebenen Fläche eines Klemmenanschlusses 409 anliegt, um eine elektrische Verbindung zu ermöglichen. Das Gehäuse 420 umfasst allgemein einen ferromagnetischen Zylinder 422, welcher mindestens einen Teil der elektromagnetischen Spule 402 umschließt, und eine Magnetflussscheibe 424, welche sich von dem Zylinder 422 zur Längsachse A-A hin erstreckt. Die Magnetflussscheibe 424 kann aus einem Stück zusammen mit dem Zylinder 422 geformt oder separat an diesem angebracht sein. Das Gehäuse 420 kann Löcher, Schlitze oder andere Strukturen aufweisen, um Wirbelströme zu brechen, welche auftreten können, wenn die Spule erregt wird. Die Gusskapsel 430 sorgt dafür, dass die relative Ausrichtung und Position der elektromagnetischen Spule 402, der mindestens einen Anschlussklemme 406 (in dem dargestellten Beispiel werden zwei Anschlussklemmen verwendet) und des Gehäuses 420 unverändert bleiben. Die Gusskapsel 430 kann einen Bereich für einen elektrischen Mehafachsteckanschluss 432 enthalten, in dem ein Teil der Anschlussklemme 406 freiliegt. Die Anschlussklemme 406 und der Bereich für einen elektrischen Mehrfachsteckanschluss 432 können sich in Eingriff mit einem entsprechenden Anschluss befinden, beispielsweise einem Teil eines Fahrzeugkabelbaums (nicht dargestellt), um die Verbindung des Brennstoffeinspritzventils 100 mit einer elektrischen Stromquelle (nicht dargestellt) zu ermöglichen, um die elektromagnetische Spule 402 zu erregen. Sofern die Gusskapsel 430 geformt wurde, enthält sie ein nahes oder erstes Gusskapselende 433 in der Nähe des Mehrfachsteckanschlusses sowie ein fernes oder gegenüber liegendes zweites Gusskapselende 435. Eine Explosionszeichnung der Energiegruppen-Unterbaugruppe ist in 5A enthalten. Vorzugsweise bestehen die Gusskapsel 430 und der Spulenkern 405 aus Nylon 616, besteht die Magnetflussscheibe aus 1008 Stahl und besteht das Spulengehäuse 420 aus 430 Li nicht rostendem Stahl.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, die hier in 6A veranschaulicht ist, fließt der Magnetfluss 401, der von der elektromagnetischen Spule 402 erzeugt wird, in einem Kreislauf, welcher das Polstück 270, die Ankerbaugruppe 300, den Ventilkörper 250, das Gehäuse 420 und die Magnetflussscheibe 424 umfasst. Wie in den 6A und 6B zu sehen, verläuft der Magnetfluss 401 über einen störenden Luftspalt 411 zwischen dem homogenen Material des ferromagnetischen Teils 304 und dem Ventilkörper 250 in den Ankerkern 301 und über den Arbeitsluftspalt 413 zu dem Polstück 270, wodurch das Schließelement 310 von der Ventilsitzbaugruppe 330 abgehoben wird. Es wird nun wieder Bezug genommen auf die 3A und 3B; die Breite „a" der Kontaktfläche 275 des Polstücks 270 ist vorzugsweise größer als die Breite „b" des Querschnitts der Kontaktfläche 305 des ferromagnetischen Teils 304. Der kleinere Querschnittsbereich „b" macht es möglich, den Ankerkern 301 der Ankerbaugruppe 300 leichter auszuführen, und bewirkt gleichzeitig, dass der Magnetfluss-Sättigungspunkt in der Nähe des Arbeitsluftspalts 413 zwischen dem Polstück 270 und dem ferromagnetischen Teil 304 gebildet wird, statt innerhalb des Polstücks 270. Das Verhältnis von „b" zu „a" sollte kleiner als 1 sein und beträgt vorzugsweise etwa 0,85. Ferner ist, da der Ankerkern 301 teilweise im Inneren der elektromagnetischen Spule 402 liegt, der Magnetfluss dichter, was eine effizientere elektromagnetische Spule ergibt. Schließlich wird, wie vorstehend bereits angesprochen, da das ferromagnetische Schließelement 310 über das Ankerrohr 312 magnetisch von dem ferromagnetischen Teil 304 entkoppelt ist, eine Magnetflussleckage aus dem Magnetkreis in das Schließelement 310 und die Ventilsitzbaugruppe 330 verringert, wodurch die Effizienz der elektromagnetischen Spule 402 gesteigert wird.
Die Energiegruppen-Unterbaugruppe 400 kann folgendermaßen konstruiert werden. Ein Kunststoff-Spulenkern 405 kann mit mindestens einem elektrischen Kontakt 407 geformt werden. Der Draht 403 für die elektromagnetische Spule 402 wird um den Kunststoff-Spulenkern 405 herumgewickelt und mit dem/den elektrischen Kontakt(en) 407 verbunden. Anschließend wird das Gehäuse 420 auf die elektromagnetische Spule 402 und den Spulenkern 405 aufgesetzt. Danach wird die Anschlussklemme 406, die vorab in eine passende Form gebogen wurde, nach einem bekannten Verfahren elektrisch mit jedem elektrischen Kontakt 407 verbunden, beispielsweise Hartlöten, Löten, Schweißen oder, vorzugsweise, Widerstandsschweißen zwischen entsprechenden Spitzen, sodass sich die Spitzen an ihrem Umfang gegenseitig berühren. Vorzugsweise liegt die allgemein ebene Fläche der Anschlussklemme 406 formschlüssig an der allgemein ebenen Fläche des Klemmenanschlusses 409 an. Die teilweise montierte Energiegruppen-Unterbaugruppe kann in eine (nicht dargestellte) Gießform platziert werden, um die Gusskapsel 430 herzustellen. Die Gusskapsel 430 sorgt dafür, dass die relative Anordnung von Spulen-/Spulenkörpereinheit 402, 405, Gehäuse 420 und Anschlussklemme 406 erhalten bleibt. Die Gusskapsel 430 stellt außerdem ein strukturelles Gehäuse für das Brennstoffeinspritzventil 100 bereit und stellt vorab definierte elektrische und thermische Eigenschaften bereit. Eine separate Hülse 440 kann, beispielsweise durch Bonding, angebracht werden und kann eine anwendungsspezifische Eigenschaft, beispielsweise eine Ausrichtungsfunktion oder eine Identifizierungsfunktion, für das Brennstoffeinspritzventil 100 bereitstellen. Somit stellt die Gusskapsel 430 eine universelle Anordnung bereit, welche durch Hinzufügen einer geeigneten Hülse 440 modifiziert werden kann. Aufgrund ihrer vorgebogenen Form kann die Anschlussklemme 406 in der richtigen Ausrichtung für den Mehrfachsteckanschluss 432 positioniert werden, wenn ein Polymer in die Gießform gegossen oder eingespritzt wird. Die montierte Energiegruppen-Unterbaugruppe 400 kann auf einen Prüfstand montiert werden, um die Zugkraft der Magnetspule, den Spulenwiderstand und den Abfall der Spannung bei Sättigung der Magnetspule zu ermitteln. Um die Fertigungs- und Bestandskosten zu senken, kann für verschiedene Anwendungen dieselbe Spulen-/Spulenkerneinheit 402, 405 verwendet werden. Die Anschlussklemme 406 und die Gusskapsel 430 und/oder die Hülse 440 können in Größe und Form variieren, um für bestimmte Rohrbaugruppenlängen, Montagekonfigurationen, elektrische Anschlüsse etc. zu passen. Die Vorbereitung der Energiegruppen-Unterbaugruppe 400 kann getrennt von der Brennstoffgruppen-Unterbaugruppe 200 erfolgen.
Alternativ zu der einteiligen Gusskapsel 430 kann eine zweiteilige Gusskapsel 430' wie in 5B gezeigt geformt werden, was eine erste Gusskapsel 430A ermöglicht, die anwendungsspezifisch ist, wohingegen eine zweite Gusskapsel 430B für alle Anwendungen einsetzbar sein kann. Zwei separate Gießformen (nicht dargestellt) können verwendet werden, um die zweiteilige Gusskapsel 430' herzustellen. Die erste Gusskapsel 430A kann mit der zweiten Gusskapsel 430B verbunden werden, sodass beide als elektrische und thermische Isolatoren für das Brennstoffeinspritzventil fungieren. Zusätzlich kann, wie in 5A und in der Schnittansicht der 1 dargestellt, ein Teil des Gehäuses 420 sich axial über ein Ende der Gusskapsel 430, 430' hinaus erstrecken, sodass das Brennstoffeinspritzventil Einspritzdüsenspitzen unterschiedlicher Länge aufnehmen kann. Die Gusskapsel 430, 430' kann derart geformt werden, dass ein Teil des Gehäuses 420 sich über das zweite Gusskapselende 435 hinaus erstreckt. Darüber hinaus kann das Gehäuse 420 auch mit einem Flansch 421 hergestellt werden, um den O-Ring 290 zu halten. Der Flansch 421 bietet eine alternative Konfiguration zu dem aufgeweiteten Teil 368 des Halteelements 365 zum Halten des O-Rings 290, wie er weiter vorn beschrieben wurde.
Die Einzelmontage und -prüfung der Ventileinheit-Unterbaugruppe 200 und der Energiegruppen-Unterbaugruppe 400 sind voneinander unabhängig, weshalb Montage und Prüfung jeweils ungeachtet der Reihenfolge der Montage und Prüfung der jeweils anderen Komponente erfolgen können. Es wird nun Bezug genommen auf 7; zur Montage des Brennstoffeinspritzventils 100 kann die Ventileinheit-Unterbaugruppe 200 in die Energiegruppen-Unterbaugruppe 400 eingesetzt werden. Somit kann das Brennstoffeinspritzventil 100 aus zwei modularen Unterbaugruppen 200, 400 hergestellt werden, welche unabhängig voneinander montiert und geprüft werden können und danach zusammengefügt werden, um das Brennstoffeinspritzventil 100 zu bilden. Die Ventileinheit-Unterbaugruppe 200 und die Energiegruppen-Unterbaugruppe 400 können durch Kleben, Schweißen oder ein beliebiges anderes, gleichermaßen geeignetes Verfahren fest miteinander verbunden werden.
Vorzugsweise beinhaltet die Gusskapsel 430 eine Öffnung 434, die durch die Gusskapsel 430 in das innen liegend angeordnete Gehäuse 420 und durch dieses hindurch verläuft, um hierdurch einen Teil des Ventilkörpers 250 freizulegen. In dieser Öffnung 434 kann durch Laserschweißen das Gehäuse 420 mit dem Ventilkörper 250 verbunden werden und so die Ventileinheit-Unterbaugruppe 200 mit der Energiegruppen-Unterbaugruppe 400 verbunden werden. Um das Verbinden der Ventileinheit-Unterbaugruppe 200 mit der Energiegruppen-Unterbaugruppe 400 noch weiter zu erleichtern, weist das Einlassrohr 210 vorzugsweise den Wulst 213 auf, wie an früherer Stelle bereits erwähnt, um eine Wirkverbindung mit der Gusskapsel 430 herzustellen. Noch stärker bevorzugt ist der Ventilkörper 250 so bemessen und ausgeführt, dass er einen allgemein gleich bleibenden Außendurchmesser hat, sodass beim Zusammenbau mit dem Einlassrohr 210 und der nicht-magnetischen Hülse 230 die Rohrbaugruppe 200 einen allgemein gleich bleibenden Außendurchmesser im Wesentlichen entlang der axialen Länge der Rohrbaugruppe 200 definiert. Zusätzlich definiert die Energiegruppen-Unterbaugruppe 400, spezieller die Gusskapsel 430, einen allgemein gleich bleibenden Innendurchmesser, um die Rohrbaugruppe 200 zu halten. Das Einsetzen der Ventileinheit-Unterbaugruppe 200 in die Energiegruppen-Unterbaugruppe 400 kann beinhalten, die relative Winkelposition der Ventileinheit-Unterbaugruppe 200 in Bezug auf die Energiegruppen-Unterbaugruppe 400 einzustellen. Gemäß den bevorzugten Ausführungsformen können die Ventileinheit- und die Energiegruppen-Unterbaugruppe 200, 400 so gedreht werden, dass der Öffnungswinkel zwischen Bezugspunkt(en), beispielsweise einem ersten Bezugspunkt auf der Lochscheibe 360 (einschließlich der Öffnung(en) darauf) und einem zweiten Bezugspunkt auf dem Mehrfachsteckanschluss 432 des Brennstoffeinspritzventils, innerhalb eines vorgegebenen Winkels eingestellt werden kann. Die relative Ausrichtung kann mithilfe von Roboterkameras oder rechnergestützten Bildgebungsgeräten eingestellt werden, die auf jeweilige vorab festgelegte Bezugspunkte an den Unterbaugruppen sehen, die für die Ausrichtung nötige Winkeldrehung berechnen, die Unterbaugruppen ausrichten und danach erneut eine Sichtprüfung ausführen und so weiter, bis die Unterbaugruppen ordnungsgemäß ausgerichtet sind. Sobald die gewünschte Ausrichtung erreicht ist, können die Unterbaugruppen 200, 400 zusammengefügt werden. Der Vorgang des Zusammenfügens kann nach einem von mindestens zwei Verfahren ausgeführt werden: „von oben nach unten" oder „von unten nach oben". Gemäß dem ersteren wird die Energiegruppen-Unterbaugruppe 400 vom oberen Ende der Ventileinheit-Unterbaugruppe 200 her nach unten geschoben, gemäß dem letzteren wird die Energiegruppen-Unterbaugruppe 400 vom unteren Ende der Ventileinheit-Unterbaugruppe 200 nach oben geschoben. In Fällen, in denen das Einlassrohr 210 ein aufgeweitetes erstes Ende umfasst, ist das Verfahren von unten nach oben notwendig. Ebenfalls in diesen Fällen kann der O-Ring 290, der von dem bevorzugten aufgeweiteten ersten Einlassrohrende 212 gehalten wird, rund um die Energiegruppen-Unterbaugruppe 400 angebracht werden, bevor die Ventileinheit-Unterbaugruppe 200 in die Energiegruppen-Unterbaugruppe 400 eingeschoben wird. Nach dem Einsetzen der Ventileinheit-Unterbaugruppe 200 in die Energiegruppen-Unterbaugruppe 400 werden diese beiden Unterbaugruppen in der weiter oben bereits beschriebenen Art und Weise fest miteinander verbunden. Abschließend kann der O-Ring 290 an jedem Ende des Brennstoffeinspritzventils angebracht werden.
Die Verwendung von O-Ringen 290 am nahen bzw. entfernten des ersten bzw. zweiten Gusskapselendes 433, 435 gewährleistet eine zuverlässige Dichtverbindung zwischen dem Brennstoffeinspritzventil 100 und anderen Komponenten des Motors. Beispielsweise kann das erste Brennstoffeinspritzventilende 110 mit einer Brennstoffversorgungsleitung eines Verbrennungsmotors (nicht dargestellt) verbunden sein. Der O-Ring 290 kann verwendet werden, um das erste Brennstoffeinspritzventilende 110 so gegen den Brennstoffvorrat abzudichten, dass Brennstoff aus einer Brennstoffverteilerleitung (nicht dargestellt) in die Rohrbaugruppe 202 gefördert wird und der O-Ring 290 an der Verbindungsstelle zwischen dem Brennstoffeinspritzventil 100 und der Brennstoffverteilerleitung (nicht dargestellt) eine fluiddichte Dichtung bereitstellt.
Während des Betriebs des Brennstoffeinspritzventils 100 kann die elektromagnetische Spule 402 erregt werden, wodurch ein Magnetfluss 401 im Magnetkreis erzeugt wird. Der Magnetfluss 401 bewegt die Ankerbaugruppe 300 vorzugsweise entlang der Längsachse A-A in Richtung des Polstücks 270 und schließt auf diese Weise den Arbeitsluftspalt. Diese Bewegung der Ankerbaugruppe 300 hebt das Schließelement 310 von der Ventilsitzbaugruppe 330 ab, bringt das Schließelement 310 in die geöffnete Stellung und ermöglicht, dass Brennstoff aus der Brennstoffverteilerleitung (nicht dargestellt) durch das Einlassrohr 210, die durchgängige Bohrung 314, die Öffnungen 316 und den Ventilkörper 250, zwischen der Ventilsitzbaugruppe 330 und dem Schließelement 310 durch die Öffnung 337 und schließlich durch die Lochscheibe 360 hindurch in den Verbrennungsmotor (nicht dargestellt) fließt. Wenn die elektromagnetische Spule 402 stromlos geschaltet wird, wird die Ankerbaugruppe 300 durch die Vorspannkraft des elastischen Elements 370 bewegt und das Schließelement 310 in formschlüssigen Kontakt mit der Ventilsitzbaugruppe 330 gebracht, wodurch das Schließelement in seine geschlossene Position gebracht wird, und wird auf diese Weise verhindert, dass Brennstoff durch das Brennstoffeinspritzventil 100 fließt.
Obwohl die vorliegende Erfindung in Bezug auf bestimmte Ausführungsformen offenbart wurde, sind zahlreiche Modifikationen, Varianten oder Änderungen der beschriebenen Ausführungsformen möglich, ohne die Aufgabenstellung und den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung gemäß der Definition in den beigefügten Ansprüchen zu verlassen. Dementsprechend ist beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist, sondern dass sie sich auf den uneingeschränkten Schutzbereich erstreckt, der durch den Wortlaut der folgenden Ansprüche oder gleichwertiger Ansprüche definiert ist.
Zusammenfassung
Ein Einspritzventil und verschiedene Methoden, die sich auf den Aufbau des Einspritzventils beziehen.
Das Kraftstoffeinspritzventil weist eine Energiegruppen-Unterbaugruppe auf, die mit einer 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, wenigstens eine Anschlussklemme und eine Gusskapsel auf, die über Spule und dem Gehäuse ausgebildet ist. Die Ventilgruppen-Unterbaugruppe, die in die Gusskapsel einsetzbar ist, weist einen zweiten Verbinderabschnitt auf und enthält eine Rohrbaugruppe, die ein Einlassrohr und eine Filtergruppe umfasst. Ein Polstück, das wenigstens einen ersten Abschnitt, der mit dem Einlassrohr verbunden ist, und einen zweiten Abschnitt, der mit dem ersten Ende eines nicht-magnetischen Hülsenrohres verbunden ist, aufweist, verbindet das erste Hülsenende mit dem Einlassrohr. Eine Ankerbaugruppe ist entlang der Längsachse verschiebbar und ist dem Polstück zugewandt. Ebenfalls enthalten ist ein Element, das so angeordnet und konfiguriert ist, dass es auf die Ankerbaugruppe eine Vorspannkraft zu einer Sitzbaugruppe ausübt und dabei mit einem Einstellungsrohr, in welches die Filtergruppe eingesetzt ist, in Verbindung steht. Die Sitzbaugruppe enthält einen Flussabschnitt und einen Befestigungsabschnitt, die beide eine gleiche Länge relativ zueinander haben.

Claims

Brennstoffeinspritzventil für die Verwendung in einem Verbrennungsmotor, wobei das Brennstoffeinspritzventil Folgendes umfasst: – eine separat prüfbare Energiegruppen-Unterbaugruppe, welche mit einer separat prüfbaren Ventileinheit-Unterbaugruppe verbunden ist und mit dieser eine Einheit bildet; – wobei die Energiegruppen-Unterbaugruppe einen ersten Anschlussteil aufweist und Folgendes beinhaltet: – eine elektromagnetische Spule; – ein Gehäuse, welches mindestens einen Teilbereich der Spule umgibt; – mindestens eine Anschlussklemme, die elektrisch mit der Spule verbunden ist, um die Spule mit elektrischer Energie zu versorgen; und – mindestens eine Gusskapsel, die an mindestens einem Teilbereich der Spule und des Gehäuses ausgebildet ist, wobei die Gusskapsel ein erstes Gusskapselende und ein zweites Gusskapselende, welches dem ersten Gusskapselende gegenüber angeordnet ist, besitzt und die Gusskapsel eine innen liegende Fläche definiert; – wobei die Ventileinheit-Unterbaugruppe einen zweiten Anschlussbereich aufweist und Folgendes umfasst: – eine Rohrbaugruppe, welche mindestens einen Teilbereich aufweist, welcher sich in Kontakt mit der innen liegenden Fläche der Gusskapsel befindet, wobei die Rohrbaugruppe eine außen liegende Fläche und eine Längsachse, welche sich zwischen einem ersten Rohrende und einem zweiten Rohrende erstreckt, besitzt, und wobei die Rohrbaugruppe Folgendes beinhaltet: – ein Einlassrohr, welches ein erstes Einlassrohrende und ein zweites Einlassrohrende besitzt; – eine nicht-magnetische Hülse, die sich axial entlang der Längsachse erstreckt und ein erstes Hülsenende und ein zweites Hülsenende besitzt; – ein Polstück, welches mindestens einen ersten Teil aufweist, der mit dem Einlassrohr verbunden ist, und einen zweiten Teil, der mit dem ersten Hülsenende verbunden ist und somit das erste Hülsenende mit dem Einlassrohr verbindet; – einen Ventilkörper, der mit dem zweiten Hülsenende verbunden ist; und – eine Ankerbaugruppe, welche innerhalb der Rohrbaugruppe angeordnet ist und im Wesentlichen von der elektromagnetischen Spule umgeben ist, wobei die Ankerbaugruppe entlang der Längsachse verschiebbar ist, wenn Energie an die elektromagnetische Spule angelegt wird, und die Ankerbaugruppe ein erstes Ankerende besitzt, welches dem Polstück und einem zweiten Ankerende gegenüber liegt, wobei das erste Ankerende einen ferromagnetischen Teil aufweist und das zweite Ankerende einen Dichtabschnitt aufweist, wobei die Ankerbaugruppe ferner eine durchgängige Bohrung und mindestens eine (Öffnung aufweist, welche in Fluidverbindung mit der durchgängigen Bohrung steht; – ein Element, welches so angeordnet und konfiguriert ist, dass es eine Vorspannkraft gegen die Ankerbaugruppe in Richtung auf das zweite Rohrende ausübt; – ein Stellrohr, welches im Inneren der Rohrbaugruppe in der Nähe des zweiten Rohrendes angeordnet ist; – eine Filterbaugruppe, welche ein Filterelement enthält, das im Wesentlichen innerhalb des Einlassrohres angeordnet ist, sodass sich zumindest ein Teil der Filterbaugruppe in Eingriff mit dem Stellrohr befindet, um die Vorspannkraft einzustellen; und – eine Ventilsitzbaugruppe, welche in der Rohrbaugruppe in der Nähe des zweiten Rohrendes derart angeordnet ist, das mindestens ein Teil der Ventilsitzbaugruppe innerhalb des Ventilkörpers angeordnet ist, wobei die Ventilsitzbaugruppe Folgendes umfasst: – einen Durchflussbereich, wobei sich der Durchflussbereich mit einer ersten Länge entlang der Längsachse zwischen einer ersten Fläche und einer zweiten Fläche erstreckt, wobei der Durchflussbereich mindestens eine Öffnung besitzt, welche eine mittige Achse definiert und durch die Brennstoff in den Verbrennungsmotor fließt; und – einen Befestigungsteil, welcher eine außen liegende Fläche aufweist, wobei sich der Befestigungsteil mit einer zweiten Länge, die mindestens so groß ist wie die erste Länge, in einem Abstand entlang der Längsachse von der zweiten Fläche erstreckt.
Brennstoffeinspritzventil gemäß Anspruch 1, wobei das Einlassrohr aus einem Stück mit dem Polstück geformt ist.
Brennstoffeinspritzventil gemäß Anspruch 1, wobei der erste Teil des Polstücks mit dem Einlassrohr verbunden ist und der zweite Teil des Polstücks innerhalb des ersten Hülsenendes angeordnet ist.
Brennstoffeinspritzventil gemäß Anspruch 1, wobei der Ventilkörper eine innen liegende Kammer definiert und mindestens ein Teil des zweiten Hülsenendes innerhalb der Kammer angeordnet ist.
Brennstoffeinspritzventil gemäß Anspruch 1, wobei die elektromagnetische Spule einen Draht umfasst, welcher auf einen Spulenkern gewickelt ist, wobei der Spulenkern einen Teil des ersten Ankerendes umgibt.
Brennstoffeinspritzventil gemäß Anspruch 1, wobei der Ventilkörper ein erstes Ventilkörperende und ein zweites Ventilkörperende besitzt, wobei ein Halteelement um das zweite Ventilkörperende herum angeordnet ist und das erste Ventilkörperende mit dem zweiten Hülsenende verbunden ist.
Brennstoffeinspritzventil gemäß Anspruch 6, wobei der Ventilkörper ferner eine Einkerbung aufweist und das Halteelement mindestens einen fingerartigen Teil für den elastisch verriegelten Eingriff in die Einkerbung des Ventilkörpers besitzt.
Brennstoffeinspritzventil gemäß Anspruch 6, wobei das Halteelement einen vertieften Bereich besitzt, um zumindest einen Teil der Ventilsitzbaugruppe in Eingriff zu bringen, sowie einen aufgeweiteten Teil besitzt, welcher allgemein quer zur Längsachse verläuft, um den Dichtring bei Eingreifen in den Ventilkörper zu halten.
Brennstoffeinspritzventil gemäß Anspruch 6, wobei der Ventilkörper eine erste Wandstärke definiert und das Halteelement eine zweite Wandstärke definiert, wobei die erste Wandstärke zumindest das Zweifache der zweiten Wandstärke beträgt.
Brennstoffeinspritzventil gemäß Anspruch 1, wobei die Öffnung der Ankerbaugruppe im Wesentlichen in der Richtung der Längsachse lang gestreckt ist.
Brennstoffeinspritzventil gemäß Anspruch 1, wobei der dichtende Teil des zweiten Ankerendes ein Schließelement umfasst, welches ein allgemein kugelförmiges Element mit mindestens einer abgeflachten Seite enthält, um so eine zweiteilige Ankerbaugruppe zu definieren, wobei das Schließelement sich in Eingriff mit der ersten Fläche des Durchflussbereichs befindet, um in einer ersten Stellung des Schließelements das Durchfließen von Brennstoff durch die Öffnung zu verhindern, und wobei das Schließelement in Bezug auf die erste Fläche in einem Abstand angeordnet ist, um in einer zweiten Stellung des Schließelements das Durchfließen von Brennstoff durch die Öffnung zu ermöglichen.
Brennstoffeinspritzventil gemäß Anspruch 11, wobei die Ankerbaugruppe ferner eine untere Ankerführung umfasst, welche in der Nähe der Ventilsitzbaugruppe angeordnet ist, wobei die untere Ankerführung dafür ausgelegt ist, in gleitenden Eingriff mit dem Schließelement zu gelangen und die Ankerbaugruppe in Bezug auf die Längsachse zu zentrieren.
Brennstoffeinspritzventil gemäß Anspruch 1, wobei das erste Ankerende eine erste Kontaktfläche besitzt, welche eine erste Breite definiert, wobei die erste Kontaktfläche dem Polstück gegenüber liegt, welches eine zweite Kontaktfläche aufweist, die eine zweite Breite definiert, wobei die erste Breite zu der zweiten ein Verhältnis von etwa 0,85 definiert.
Brennstoffeinspritzventil gemäß Anspruch 1, wobei die Ankerbaugruppe eine Mehrzahl von Öffnungen aufweist, welche auf einer Oberfläche der Ankerbaugruppe ausgebildet sind.
Brennstoffeinspritzventil gemäß Anspruch 1, wobei der dichtende Teil des zweiten Ankerendes ein Schließelement umfasst, welches ein kugelförmiges Element enthält, das mindestens eine abgeflachte Fläche aufweist und sich mit der ersten Fläche des Durchflussteils in Eingriff befindet, um in einer ersten Stellung des Schließelements das Durchfließen von Brennstoff durch die Öffnung zu verhindern, und in einer zweiten Stellung des Schließelements in einem Abstand in Bezug auf die erste Fläche angeordnet ist, um das Durchfließen von Brennstoff durch die Öffnung zuzulassen; und wobei die Ankerbaugruppe einen nicht-magnetischen Teil umfasst, welcher ein erstes Ende und ein zweites Ende besitzt, um das zweite Ankerende mit dem Schließelement zu verbinden, um eine dreiteilige Ankerbaugruppe zu definieren, wobei der nicht-magnetische Teil eine innen liegende Kammer definiert und der zweite Teil des nicht-magnetischen Teils mit dem Schließelement durch mindestens eine Schweißnaht, welche innerhalb der innen liegenden Kammer ausgebildet wird, verbunden ist.
Brennstoffeinspritzventil gemäß Anspruch 15, wobei der nicht-magnetische Teil ein im Tiefziehverfahren hergestelltes, allgemein rohrförmiges Element umfasst.
Brennstoffeinspritzventil gemäß Anspruch 15, wobei der nicht-magnetische Teil dadurch geformt wird, dass ein allgemein ebenes Blech gerollt wird, um eine Naht zu bilden, wobei die Naht verschweißt wird, um ein rohrförmiges Element zu erhalten.
Brennstoffeinspritzventil gemäß Anspruch 15, wobei die mindestens eine Öffnung der Ankerbaugruppe an dem nicht-magnetischen Teil angeordnet ist und die mindestens eine Öffnung im Wesentlichen entlang der Längsachse lang gestreckt ist.
Brennstoffeinspritzventil gemäß Anspruch 1, wobei mindestens der zweite Teil des Polstücks oder das erste Ende der Ankerbaugruppe eine Fläche aufweist, die sich allgemein in einem spitzen Winkel in Bezug auf die Längsachse erstreckt.
Brennstoffeinspritzventil gemäß Anspruch 19, wobei mindestens der zweite Teil des Polstücks oder das erste Ende der Ankerbaugruppe einen spitzen Winkel von etwa 2^N in Bezug auf eine Achse, welche sich orthogonal zur Längsachse erstreckt, definiert.
Brennstoffeinspritzventil gemäß Anspruch 1, wobei mindestens der zweite Teil des Polstücks oder das erste Ende der Ankerbaugruppe eine bogenförmige Fläche definiert.
Brennstoffeinspritzventil gemäß Anspruch 1, wobei mindestens der zweite Teil des Polstücks oder das erste Ende der Ankerbaugruppe eine Oberflächenbehandlung aufweisen.
Brennstoffeinspritzventil gemäß Anspruch 22, wobei die Oberflächenbehandlung eine Oberflächenbehandlung umfasst, welche aus einer Gruppe ausgewählt wurde, die aus einer Oberflächenbeschichtung und Randschichthärten sowie Kombinationen davon besteht, wobei die Oberflächenbeschichtung aus einer Gruppe gewählt wird, welche Hartverchromung, Vernickelung oder Keronite-Beschichtung und Kombinationen davon beinhaltet, und wobei die Randschichthärtung aus einer Gruppe ausgewählt wird, welche Nitrierhärten, Aufkohlung, Karbonitrierung, Cyanhärtung, Härten durch Wärmebehandlung, elektro-erosives Bearbeiten oder Induktionshärten umfasst.
Brennstoffeinspritzventil gemäß Anspruch 1, wobei der Durchflussbereich eine dichtende Fläche enthält, welche mindestens einen Teil aufweist, der im Wesentlichen konkav um die Längsachse geformt ist und wobei die dichtende Fläche die Öffnung umgibt.
Brennstoffeinspritzventil gemäß Anspruch 24, wobei die dichtende Fläche eine oberflächenbehandelte Fläche umfasst.
Brennstoffeinspritzventil gemäß Anspruch 1, wobei die mindestens eine Öffnung eine mittige Achse definiert, welche allgemein parallel zur Längsachse verläuft.
Brennstoffeinspritzventil gemäß Anspruch 1, wobei die Ventilsitzbaugruppe eine Lochscheibe enthält, die sich mit dem Durchflussbereich in Eingriff befindet, um die mindestens eine Öffnung zu definieren, durch die Brennstoff fließt, wobei die Ventilsitzbaugruppe und die Lochscheibe in Bezug auf den Ventilkörper jeweils axial und rotierend befestigt sind.
Brennstoffeinspritzventil gemäß Anspruch 27, wobei mindestens ein Teil der Lochscheibe an die zweite Fläche des Durchflussbereichs angeschweißt ist, um die Lochscheibe in einer festen Ausrichtung in Bezug auf die Längsachse zu halten.
Brennstoffeinspritzventil gemäß Anspruch 27, welches ferner mindestens eine Schweißnaht aufweist, die sich von der außen liegenden Fläche der Rohrbaugruppe zu der außen liegenden Fläche des Befestigungsteils an einer von dem Durchflussbereich entfernten Stelle erstreckt, sodass die Ventilsitzbaugruppe und die Lochscheibe allgemein eine feste räumliche Ausrichtung in Bezug auf den Durchflussbereich beibehalten.
Brennstoffeinspritzventil gemäß Anspruch 1, wobei der Durchflussbereich an mindestens einen Teil des Ventilkörpers angeschweißt ist.
Brennstoffeinspritzventil gemäß Anspruch 1, wobei die zweite Länge des Befestigungsteils größer ist als die erste Länge des Durchflussbereichs.
Brennstoffeinspritzventil gemäß Anspruch 1, wobei das Stellrohr in Bezug auf das Einlassrohr axial mittels einer Wirkverbindung zwischen einem Teil des Stellrohres und einem Teil der Rohrbaugruppe fixiert ist.
Verfahren zum Montieren eines Brennstoffeinspritzventils für die Verwendung in einem Verbrennungsmotor, wobei das Brennstoffeinspritzventil eine separat prüfbare Energiegruppen-Unterbaugruppe beinhaltet, die mit einer separat prüfbaren Ventileinheit-Unterbaugruppe verbunden wird, um eine einzige Einheit zu bilden, und wobei das Verfahren zur Montage Folgendes beinhaltet: – das Bereitstellen einer Energiegruppen-Unterbaugruppe; – das Bereitstellen einer Ventileinheit-Unterbaugruppe, welche eine Rohrbaugruppe beinhaltet, die eine Längsachse aufweist, welche sich zwischen einem ersten Rohrende und einem zweiten Rohrende erstreckt, wobei die Rohrbaugruppe ein Einlassrohr umfasst, welches ein erstes Einlassrohrende und ein zweites Einlassrohrende besitzt, sowie eine Ventilsitzbaugruppe, die in der Nähe des zweiten Rohrendes angeordnet ist, eine Ankerbaugruppe und ein elastisches Element, wobei das elastische Element die Ankerbaugruppe in Richtung auf das zweite Rohrende vorspannt; – das Bereitstellen eines Stellrohres und einer Filterbaugruppe, die innerhalb des Einlassrohres angeordnet sind, wobei die Filterbaugruppe in einem Teil des Stellrohres angeordnet ist; – das Ineingriffbringen des elastischen Elements mit einem anderen Teil des Stellrohres; – das Einsetzen einer Ventilsitzbaugruppe in die Rohrbaugruppe, wobei die Ventilsitzbaugruppe einen Durchflussbereich beinhaltet, welcher eine erste Fläche und eine zweite Fläche aufweist, die eine Sitzöffnung definieren, eine Lochscheibe, welche in einer festen räumlichen Ausrichtung in Bezug auf den Durchflussbereich an der zweiten Fläche befestigt ist, sowie einen Befestigungsteil, welcher sich in einem Abstand von der zweiten Fläche erstreckt; – das Anschweißen eines Teils des Befestigungsteils an die Rohrbaugruppe in der Weise, dass der Durchflussbereich und die feste räumliche Ausrichtung in Bezug auf die Lochscheibe mit einer Toleranz von V 0,5 % beibehalten werden; und – das Verbinden der Ventileinheit- und der Energiegruppen-Unterbaugruppe, was das Anschweißen mindestens eines Teils der Energiegruppen-Unterbaugruppe an mindestens einen Teil der Ventileinheit-Unterbaugruppe beinhaltet, um das Brennstoffeinspritzventil zu montieren.
Verfahren gemäß Anspruch 33, wobei das Bereitstellen einer Energiegruppen-Unterbaugruppe Folgendes umfasst: – das Montieren einer Energiegruppen-Unterbaugruppe einschließlich: – Gießen eines Kunststoff-Spulenkerns, welcher mindestens einen elektrischen Kontakt aufweist; – Wickeln eines Drahtes um den Spulenkern und elektrisches Verbinden des Drahtes mit dem mindestens einen elektrischen Kontakt, um auf diese Weise eine elektromagnetische Spule herzustellen; – Platzieren eines Gehäuses über mindestens einen Teil der elektromagnetischen Spule; – elektrisches Verbinden mindestens einer Anschlussklemme mit dem mindestens einen elektrischen Kontakt; und – Ausbilden mindestens einer Gusskapsel, welche eine nahes Ende und ein entferntes Ende umfasst, um mindestens einen Teil des Gehäuses und der Anschlussklemme, sodass die relative Anordnung des Gehäuses der elektromagnetischen Spule und mindestens einen Anschlussklemme erhalten bleibt.
Verfahren gemäß Anspruch 33, wobei das Bereitstellen einer Ventileinheit-Unterbaugruppe Folgendes umfasst: – das Montieren der Rohrbaugruppe einschließlich: Verbinden eines Einlassrohres, welches ein erstes Einlassrohrende und ein zweites Einlassrohrende besitzt, mit einem Ventilkörper, welcher ein erstes Ventilkörperende und ein zweites Ventilkörperende besitzt, wobei eine nicht-magnetische Hülse zwischen diesen angeordnet wird, wobei das zweite Einlassrohrende ein Polstück beinhaltet und mit dem ersten Ventilkörperende verbunden ist; – Einsetzen eines elastischen Elements und einer Ankerbaugruppe in das Einlassrohr, wobei das elastische Element in der Nähe der Ankerbaugruppe angeordnet ist und die Ankerbaugruppe dem Polstück gegenüber liegt; und – Einsetzen eines Stellrohres und der Filterbaugruppe durch das erste Einlassrohrende in der Weise, dass die Filterbaugruppe und das Stellrohr mit dem elastischen Element in Kontakt kommen und dieses vorspannen.
Verfahren zur Montage gemäß Anspruch 35, welches ferner umfasst, einen Dichtring rund um das zweite Ventilkörperende anzubringen.
Verfahren zur Montage gemäß Anspruch 35, wobei das Bereitstellen einer Ventileinheit-Unterbaugruppe ferner Folgendes umfasst: Beschichten eines Teils von mindestens entweder dem Polstück oder der Ankerbaugruppe, die einander gegenüber liegen, und Bereitstellen einer Maskierung eines Oberflächenbereichs mindestens entweder des Polstücks oder der Ankerbaugruppe vor der Beschichtung, um eine Oberflächenbehandlung des betreffenden Oberflächenbereichs zu verhindern.
Verfahren zur Montage gemäß Anspruch 33, welches ferner umfasst, die Energiegruppen-Unterbaugruppe auf die Ventileinheit-Unterbaugruppe aufzuschieben, sodass ein Dichtring, der rund um das erste Rohrende angeordnet ist, von mindestens einem Teil des ersten Einlassrohres gehalten wird.
Verfahren zur Montage gemäß Anspruch 38, wobei das Aufschieben der Energiegruppen-Unterbaugruppe auf die Ventileinheit-Unterbaugruppe entweder von dem ersten oder von dem zweiten Ende der Ventileinheit-Unterbaugruppe aus erfolgt.
Verfahren zur Montage gemäß Anspruch 33, wobei das Verbinden der Ventileinheit- und der Energiegruppen-Unterbaugruppe ferner beinhaltet, die Unterbaugruppen in Bezug zueinander um die Längsachse auszurichten, wozu ein erster Bezugspunkt an der Ventileinheit-Unterbaugruppe und ein zweiter Bezugspunkt an der Energiegruppen-Unterbaugruppe herangezogen wird.