DE19546428A1 - Einspritzventil - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Einspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs. Aus der DE-OS 42 29 730 ist bereits ein Einspritzventil bekannt, das unter anderem einen rohrförmigen Ventilsitzträger als Teil eines Ventilgehäuses besitzt, der teilweise von einer Kunststoffumspritzung umgeben ist. Am Umfang des Ventilsitzträgers ist an seinem stromabwärts liegenden, abspritzseitigen Ende eine Schutzkappe angeordnet und mittels einer Rastverbindung mit dem Ventilsitzträger verbunden. Eine Rastverbindung wird dadurch erreicht, daß eine z. B. umlaufende, in sägezahnähnlicher Form ausgebildete Nase am Ventilsitzträger vorgesehen ist, die die Schutzkappe hintergreift. Die Schutzkappe liegt sowohl an einer unteren Stirnseite des Ventilsitzträgers als auch am Umfang des Ventilsitzträgers oberhalb der Rastverbindung an. Ein unterer Dichtring ist in einer Ringnut angeordnet, deren Seitenflächen durch eine obere Stirnseite der Schutzkappe und durch eine radial nach außen weisende Fläche eines Radialabschnitts des Ventilsitzträgers sowie deren Nutgrund durch den Umfang des Ventilsitzträgers gebildet werden. Der Dichtring dient zur Abdichtung zwischen dem Umfang des Einspritzventils und einer nicht dargestellten Ventilaufnahme, beispielsweise der Ansaugleitung einer Brennkraftmaschine.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Einspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß auf einfache und kostengünstige Art und Weise eine sehr gute Abdichtung des Einspritzventils in einer Ventilaufnahme erreicht wird. In vorteilhafter Weise wird die Bearbeitung eines zum Ventilgehäuse gehörenden metallenen Ventilsitzträgers vereinfacht, da dieser materialsparend herstellbar ist und eine sehr einfache Kontur aufweisen kann. Zusätzliche Mittel und Vorrichtungen (z. B. Nasen, Haken, Nuten) zum Herstellen von Verbindungen (z. B. Rastverbindungen) mit einer Schutzkappe oder ähnlichen Vorsatzkörpern sowie diese Vorsatzkörper selbst können bei Verwendung eines erfindungsgemäßen Dichtringträgerkörpers entfallen.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Einspritzventils möglich.

Besonders vorteilhaft ist es, den Dichtringträgerkörper über das Ventilgehäuse bzw. den Ventilsitzträger hinaus abspritzseitig am Einspritzventil zu verlängern und an diesem verlängerten und z. B. in ein Ansaugrohr hineinragenden Dichtringträgerkörper ein zerstäubungsverbesserndes Element, wie z. B. ein Zerstäubungssieb anzubringen. Als Konsequenz kann so eine Verringerung des Brennstoffverbrauchs bzw. der Abgasemission erreicht werden.

In vorteilhafter Weise entsteht durch eine axiale Entformung des Dichtringträgerkörpers aus dem Spritzgußwerkzeug für den anzubringenden Dichtring eine sehr gute Dichtfläche ohne Längsgrate.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein teilweise dargestelltes Einspritzventil mit einem erfindungsgemäßen Dichtringträgerkörper, Fig. 2 ein Beispiel für einen verlängerten Dichtringträgerkörper mit einem Zerstäubungssieb, Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht des Zerstäubungssiebs aus Fig. 2 und Fig. 4 und 5 positiv und negativ konisch verlaufende Zerstäubungssiebe.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In der Fig. 1 ist als ein Ausführungsbeispiel ein Ventil in der Form eines Einspritzventils für Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschinen teilweise dargestellt. Das Einspritzventil hat einen rohrförmigen Ventilsitzträger 1, der Teil eines Ventilgehäuses ist und in dem konzentrisch zu einer Ventillängsachse 2 eine Längsöffnung 3 ausgebildet ist. Der Ventilsitzträger 1 weist zumindest an seinem abspritzseitigen Ende eine Außenkontur mit konstantem Durchmesser auf. Diese Ausführungsform des Ventilsitzträgers 1 ist besonders materialsparend herstellbar und einfach bearbeitbar. In der Längsöffnung 3 ist eine z. B. rohrförmige Ventilnadel 5 angeordnet, die an ihrem stromabwärtigen Ende 6 mit einem z. B. kugelförmigen Ventilschließkörper 7, an dessen Umfang beispielsweise fünf Abflachungen 8 vorgesehen sind, verbunden ist.

Die Betätigung des Einspritzventils erfolgt in bekannter Weise beispielsweise elektromagnetisch. Zur axialen Bewegung der Ventilnadel 5 und damit zum Öffnen entgegen der Federkraft einer nicht dargestellten Rückstellfeder bzw. Schließen des Einspritzventils dient ein angedeuteter elektromagnetischer Kreis mit einer Magnetspule 10, einem Anker 11 und einem Kern 12. Der Anker 11 ist mit dem dem Ventilschließkörper 7 abgewandten Ende der Ventilnadel 5 durch z. B. eine Schweißnaht mittels eines Lasers verbunden und auf den Kern 12 ausgerichtet. Die Magnetspule 10 umgibt den Kern 12, der das durch die Magnetspule 10 umschlossene Ende eines nicht näher gezeigten Einlaßstutzens, der der Zufuhr des mittels des Ventils zuzumessenden Mediums, hier z. B. Brennstoff, dient, darstellt.

Zur Führung des Ventilschließkörpers 7 während der Axialbewegung dient eine Führungsöffnung 15 eines Ventilsitzkörpers 16. In das stromabwärts liegende, dem Kern 12 abgewandte Ende des Ventilsitzträgers 1 ist in der konzentrisch zur Ventillängsachse 2 verlaufenden Längsöffnung 3 der zylinderförmige Ventilsitzkörper 16 durch Schweißen dicht montiert. An seiner einen, dem Ventilschließkörper 7 abgewandten, unteren Stirnseite 17 ist der Ventilsitzkörper 16 mit einem Bodenteil 20 einer z. B. topfförmig ausgebildeten Spritzlochscheibe 21 konzentrisch und fest verbunden, so daß das Bodenteil 20 mit seiner oberen Stirnseite 19 an der unteren Stirnseite 17 des Ventilsitzkörpers 16 anliegt.

Die Verbindung von Ventilsitzkörper 16 und Spritzlochscheibe 21 erfolgt beispielsweise durch eine umlaufende und dichte, z. B. mittels eines Lasers ausgebildete erste Schweißnaht 22. Durch diese Art der Montage ist die Gefahr einer unerwünschten Verformung des Bodenteils 20 in seinem zentralen Bereich 24, in dem sich wenigstens eine, beispielsweise vier durch Erodieren oder Stanzen ausgeformte Abspritzöffnungen 25 befinden, vermieden. An das Bodenteil 20 der topfförmigen Spritzlochscheibe 21 schließt sich ein umlaufender Halterand 26 an. Der Halterand 26 übt eine radiale Federwirkung auf die Wandung der Längsöffnung 3 aus. Dadurch wird beim Einschieben des aus Ventilsitzkörper 16 und Spritzlochscheibe 21 bestehenden Ventilsitzteils in die Längsöffnung 3 des Ventilsitzträgers 1 eine Spanbildung am Ventilsitzteil und an der Längsöffnung 3 vermieden. Der Halterand 26 der Spritzlochscheibe 21 ist mit der Wandung der Längsöffnung 3 beispielsweise durch eine umlaufende und dichte zweite Schweißnaht 30 verbunden.

Die Einschubtiefe des aus Ventilsitzkörper 16 und Spritzlochscheibe 21 bestehenden Ventilsitzteils in die Längsöffnung 3 bestimmt die Größe des Hubs der Ventilnadel 5, da die eine Endstellung der Ventilnadel 5 bei nicht erregter Magnetspule 10 durch die Anlage des Ventilschließkörpers 7 an einer Ventilsitzfläche 29 des Ventilsitzkörpers 16 festgelegt ist. Die andere Endstellung der Ventilnadel 5 wird bei erregter Magnetspule 10 beispielsweise durch die Anlage des Ankers 11 an dem Kern 12 festgelegt. Der Weg zwischen diesen beiden Endstellungen der Ventilnadel 5 stellt somit den Hub dar. Der kugelförmige Ventilschließkörper 7 wirkt mit der sich in Strömungsrichtung kegelstumpfförmig verjüngenden Ventilsitzfläche 29 des Ventilsitzkörpers 16 zusammen.

Das Einspritzventil ist weitgehend von einer Kunststoffumspritzung 32 umgeben, die beispielsweise zumindest teilweise den Ventilsitzträger 1 umschließt. Am unteren, abspritzseitigen Ende des Einspritzventils ist ein hülsenförmiger Dichtringträgerkörper 33 vorgesehen, der ebenfalls den Ventilsitzträger 1 in Umfangsrichtung umgibt.

In axialer Erstreckungsrichtung des Einspritzventils gesehen ist der Dichtringträgerkörper 33 ungefähr in der Höhe des Ventilsitzkörpers 16 angeordnet. Der Dichtringträgerkörper 33 ist ein Kunststoffspritzgußteil, das nach dem Befestigen der Spritzlochscheibe 21 im Ventilsitzträger 1 mit dem Herstellen der Schweißnaht 30 auf dem Außendurchmesser des Ventilsitzträgers 1 montiert und mit der Kunststoffumspritzung 32 z. B. durch eine mittels Ultraschallschweißen hergestellte Schweißnaht 34 dicht und fest verbunden ist. Eine Undichtheit im Bereich dieser Schweißnaht 34 kann ausgeschlossen werden. Die herzustellende feste Verbindung mit der Kunststoffumspritzung 32 verlangt es, daß der Dichtringträgerkörper 33 mindestens eine solche Länge aufweisen muß, daß er bis an die Kunststoffumspritzung 32 heranreicht. Die Montage des Dichtringträgerkörpers 33 erst nach dem Einschweißen der Spritzlochscheibe 21 im Ventilsitzträger 1 verhindert eine thermische Überlastung des Kunststoffs des Dichtringträgerkörpers 33.

In vorteilhafter Weise kann der Ventilsitzträger 1 eine einfache zylindrische Außenkontur zur Aufnahme des Dichtringträgerkörpers 33 besitzen. Es entfallen die sonst üblicherweise an vergleichbaren Einspritzventilen verwendeten Schutzkappen und die am Ventilsitzträger 1 vorgesehenen Rastnasen zur Herstellung einer Rastverbindung mit der Schutzkappe.

Der Dichtringträgerkörper 33 weist einen umlaufenden, von einem zylindrischen und am Ventilsitzträger 1 eng anliegenden Hülsenabschnitt 35 radial nach außen stehenden Ringabschnitt 36 auf. Ein Dichtring 38 ist in einer Ringnut 39 angeordnet, deren Seitenflächen durch die der Magnetspule 10 zugewandte Stirnseite des Ringabschnitts 36 und durch die untere Begrenzungsfläche der Kunststoffumspritzung 32 gebildet werden sowie deren Nutgrund 40 durch den äußeren Umfang des Hülsenabschnitts 35 des Dichtringträgerkörpers 33 gebildet wird. Die im Nutgrund 40 liegende Dichtfläche für den Dichtring 38 am Dichtringträgerkörper 33 besitzt eine sehr gute Qualität ohne Längsgrate, die durch eine axiale Entformung aus dem Kunststoffspritzgußwerkzeug vermieden werden können. In der Fig. 1 ist durch eine Strichlinie 41 noch ein weiteres Ausführungsbeispiel angedeutet. Die Strichlinie 41 soll zeigen, daß der Dichtringträgerkörper 33 auch verkürzt ausgebildet sein kann, indem er z. B. an seinem Ringabschnitt 36 im Bereich der Strichlinie 41 sein oberes Ende besitzt. Im Schnitt weist der Dichtringträgerkörper 33 dann eine L-Form auf. Die Kunststoffumspritzung 32 ist in diesem Fall mit dem Hülsenabschnitt 35 und der Dichtfläche im Nutgrund 40 ausgebildet, so daß die feste Verbindung (Schweißnaht 34) von Kunststoffumspritzung 32 und Dichtringträgerkörper 33 im Bereich der Strichlinie 41 vorzusehen ist. Der Dichtring 38 dient zur Abdichtung zwischen dem Umfang des Einspritzventils und einer nicht dargestellten Ventilaufnahme, die beispielsweise am Ansaugrohr der Brennkraftmaschine ausgebildet sein kann.

In den Fig. 2 bis 5 sind Ausführungsbeispiele dargestellt, die verdeutlichen sollen, daß der Dichtringträgerkörper 33′ auch deutlich verlängert ausgebildet sein kann und damit weit in stromabwärtiger Richtung über den Ventilsitzträger 1 hinausragt. Solche verlängerten Dichtringträgerkörper 33′ dienen dann z. B. der Aufnahme eines Zerstäubungssiebs 42 zur weiteren Erhöhung der Aufbereitungsqualität des Brennstoffs. Aus der WO 95/17595 sind bereits Einspritzventile mit zahlreichen Zerstäubungssieben bekannt, so daß in der vorliegenden Schrift nur beispielhaft einige Ausführungen solcher Zerstäubungssiebe 42 kurz erläutert und dargestellt sind.

Die verlängerten Dichtringträgerkörper 33′ zeichnen sich besonders dadurch aus, daß eine deutliche räumliche Trennung von Zumessung und Aufbereitung des Brennstoffs vorgesehen ist. Der hülsenförmige, langgestreckte Dichtringträgerkörper 33′ weist das in Strömungsrichtung gesehen z. B. konkav ausgewölbte Zerstäubungssieb 42 an seinem stromabwärtigen Ende auf. Ziel ist es, mit dem langen Dichtringträgerkörper 33′ bei fester Einbaulage des Einspritzventils den Punkt der Brennstoffzerstäubung in die ideale Position in der Luftströmung des Saugrohrs der Brennkraftmaschine zu legen, damit eine Wandfilmbildung des Brennstoffs im Saugrohr bzw. Krümmer zu reduzieren bzw. zu verhindern, wodurch als Konsequenz eine deutliche Verringerung der Abgasemission, besonders des Anteils an HC, erreicht wird.

Stromabwärts der Spritzlochscheibe 21 sind im oberen Teil des Dichtringträgerkörpers 33′ Öffnungen 43 vorgesehen, die z. B. symmetrisch am Umfang des Dichtringträgerkörpers 33′ angeordnet sind. Die durch die Öffnungen 43 eintretenden Luftstrahlen sind so gerichtet, daß sie nicht auf das Zerstäubungssieb 42 zielen. Die beispielsweise zwei bis acht als Langlöcher, Schlitze oder kreisförmige Bohrungen ausgebildeten Öffnungen 43 im Dichtringträgerkörper 33′ erlauben nachfolgend im Inneren eine Luftströmung parallel zum Brennstoffstrahl. Aufgrund des aus den Abspritzöffnungen 25 austretenden Brennstoffs wird nämlich Saugrohrluft durch die Öffnungen 43 nach dem Prinzip der Wasserstrahlpumpe angesaugt. Dadurch wird der ansonsten im Dichtringträgerkörper 33′ stromabwärts der Spritzlochscheibe 21 entstehende Unterdruck und damit auch die Luftrückströmung innerhalb des Dichtringträgerkörpers 33′ vom Zerstäubungssieb 42 zum Einspritzventil bzw. die Verwirbelung des Brennstoffstrahls vermieden.

Die Fig. 3, 4 und 5 zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele von an Dichtringträgerkörpern 33′ befestigten Zerstäubungssieben 42, wobei die Fig. 3 nur eine Vergrößerung des Zerstäubungssiebbereiches aus Fig. 2 darstellt. Zweckmäßigerweise wird bei dem Dichtringträgerkörper 33′ aus Kunststoff das Zerstäubungssieb 42 im Herstellungsprozeß des Spritzgießens des Dichtringträgerkörpers 33′ direkt mit eingespritzt.

In den Fig. 4 und 5 sind Ausführungsbeispiele dargestellt, bei denen der Dichtringträgerkörper 33′ zumindest an seinem stromabwärtigen Ende keinen konstanten Durchmesser aufweist, sondern positiv bzw. negativ konisch verläuft, also eine Aufweitung bzw. Verjüngung zum Zerstäubungssieb 42 hin besitzt. Das Zerstäubungssieb 42 kann zur Formung des abzuspritzenden Brennstoffsprays in unterschiedlichen geometrischen Ausgestaltungen mit verschieden geformten Auswölbungen 44 eingesetzt werden, von denen in den Fig. 3 bis 5 drei beispielhaft gezeigt sind. Entsprechend der Geometrie des Dichtringträgerkörpers 33′ besitzt das Zerstäubungssieb 42 z. B. eine ziemlich spitz zulaufende Auswölbung 44 (Fig. 4) oder zwei Auswölbungen 44, die durch einen zentralen inneren Siebsteg 45 voneinander getrennt sind (Fig. 5). Letztgenannte Variante bietet sich besonders zum Abspritzen auf zwei Einlaßventile der Brennkraftmaschine an. Außerdem kann entsprechend dem in der Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel die Auswölbung 44 ringförmig ausgebildet sein, die den inneren Siebsteg 45 vollständig umgibt.

Claims (6)

1. Einspritzventil, insbesondere Brennstoffeinspritzventil für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, mit einem Ventilgehäuse, das zumindest teilweise von einer Kunststoffumspritzung umgeben ist, und mit wenigstens einem das Ventilgehäuse in Umfangsrichtung vollständig umgebenden Dichtring, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem äußeren Umfang des Ventilgehäuses (1) ein Dichtringträgerkörper (33, 33′) aus Kunststoff angeordnet ist, der fest mit der Kunststoffumspritzung (32) des Einspritzventils verbunden ist und der Dichtring (38) in einer von der Kunststoffumspritzung (32) und dem Dichtringträgerkörper (33, 33′) gebildeten Ringnut (39) derart angeordnet ist, daß dieser nicht am Ventilgehäuse (1) anliegt.

2. Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtringträgerkörper (33, 33′) mittels Ultraschallschweißen dicht und fest mit der Kunststoffumspritzung (32) verbunden ist.

3. Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtringträgerkörper (33, 33′) von einem zylindrischen und am Ventilgehäuse (1) eng anliegenden Hülsenabschnitt (35) und einem von diesem Hülsenabschnitt (35) radial nach außen stehenden Ringabschnitt (36) gebildet ist.

4. Einspritzventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffumspritzung (32) zusammen mit dem Ringabschnitt (36) und einem Teil des Hülsenabschnitts (35) eine Ringnut (39) bildet, in die der Dichtring (38) einsetzbar ist.

5. Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtringträgerkörper (33′) abspritzseitig über das stromabwärtige Ende des Ventilgehäuses (1) hinausragt.

6. Einspritzventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß am stromabwärtigen Ende des Dichtringträgerkörpers (33′) ein Zerstäubungssieb (42) vorgesehen ist.