DE19900405A1

DE19900405A1 - Verfahren zur Montage einer Ventilbaugruppe eines Brennstoffeinspritzventils

Info

Publication number: DE19900405A1
Application number: DE19900405A
Authority: DE
Inventors: Klaus Noller; Hans Weidler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-01-08
Filing date: 1999-01-08
Publication date: 2000-07-13
Also published as: JP2002534639A; CN1116515C; US6543137B1; EP1062422B1; EP1062422A1; WO2000040858A1; DE59908956D1; KR20010052202A; RU2237191C2; CN1292847A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Montage einer Ventilbaugruppe eines Brennstoffeinspritzventils für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen. Das Brennstoffeinspritzventil umfasst ein elektromagnetisches Betätigungselement mit einer Magnetspule, mit einem Innenpol und mit einem äußeren Magnetkreisbauteil (5) und einen bewegbaren Ventilschließkörper, der mit einem einem Ventilsitzkörper (15) zugeordneten Ventilsitz zusammenwirkt. Der Ventilsitzkörper (15) und der Innenpol werden in einer inneren Öffnung (11) einer dünnwandigen Ventilhülse (6) sowie die Magnetspule und das äußere Magnetkreisbauteil (5) am äußeren Umfang der Ventilhülse (6) angeordnet. Zuerst wird das Magnetkreisbauteil (5) auf die Ventilhülse (6) aufgeschoben, anschließend der Ventilsitzkörper (15) in die innere Öffnung (11) der Ventilhülse (6) gepresst, so dass allein durch das Einpressen des Ventilsitzkörpers (15) eine feste Verbindung von Ventilhülse (6) und Magnetkreisbauteil (5) erzielt wird.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Montage einer Ventilbaugruppe eines Brennstoffeinspritzventils nach der Gattung des Anspruchs 1.

Aus der US-PS 4,946,107 ist bereits ein elektromagnetisch betätigbares Brennstoffeinspritzventil bekannt, das unter anderem eine unmagnetische Hülse als Verbindungsteil zwischen einem Kern und einem Ventilsitzkörper aufweist. Mit ihren beiden axialen Enden ist die Hülse fest mit dem Kern und mit dem Ventilsitzkörper verbunden. Die Hülse verläuft über ihre gesamte axiale Länge mit einem konstanten Außendurchmesser und einem konstanten Innendurchmesser und besitzt entsprechend an ihren beiden Enden gleich große Eintrittsöffnungen. Der Kern und der Ventilsitzkörper sind mit einem solchen Außendurchmesser ausgebildet, dass sie in die Hülse an den beiden Enden hineinreichen, so dass die Hülse die beiden Bauteile Kern und Ventilsitzkörper in diesen hineinragenden Bereichen vollständig umgibt. Im Inneren der Hülse bewegt sich in axialer Richtung eine Ventilnadel mit einem Anker, der durch die Hülse geführt wird. Die festen Verbindungen der Hülse mit dem Kern und dem Ventilsitzkörper werden z. B. mittels Schweißen erzielt, so wie es auch aus der DE-OS 43 10 819 bekannt ist. Auch hier wird eine dünnwandige, unmagnetische Hülse als Verbindungsteil zwischen Kern und Ventilsitzkörper eines Brennstoffeinspritzventils verwendet. Von der konstruktiven Ausgestaltung her entspricht diese Hülse weitgehend der aus der US-PS 4,946,107 bekannten Hülse. Mit Hilfe der rohrförmigen Hülsen lassen sich das Volumen und das Gewicht der Brennstoffeinspritzventile reduzieren.

Bekannt ist aus der DE-OS 195 47 406 außerdem ein Brennstoffeinspritzventil, das eine langgestreckte, dünnwandige, nichtmagnetische Hülse aufweist, die neben ihrem Mantelabschnitt noch einen Bodenabschnitt besitzt. Der Bodenabschnitt verläuft weitgehend senkrecht zur ansonsten axialen Erstreckung der Hülse entlang der Ventillängsachse. In einer Durchgangsöffnung der Hülse kann sich eine Ventilnadel axial bewegen. Ein fest mit der Ventilnadel verbundener Ventilschließkörper wirkt mit einer an einem Ventilsitzkörper vorgesehenen Ventilsitzfläche zusammen, wobei der Ventilsitzkörper in der Hülse eingepresst ist und direkt oder indirekt mit einer Lochscheibe an dem Bodenabschnitt der Hülse anliegt. Zur Herstellung des fertigen Ventils wird die Hülse zumindest teilweise mit einer Kunststoffumspritzung umgeben.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Montage einer Ventilbaugruppe eines Brennstoffeinspritzventils mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass es auf einfache Art und Weise kostengünstig durchführbar und damit eine sichere und zuverlässige Montage des Brennstoffeinspritzventils gewährleistet ist. Ein äußeres, den Magnetfluss leitendes Magnetkreisbauteil ist auf sehr einfache Weise im Ventil befestigbar, ohne dass eine zusätzliches Fügeverfahren anzuwenden ist, wobei in vorteilhafter Weise auf stoffschlüssige Fügeverfahren verzichtet werden kann. Somit entfallen alle Nachteile von unter Wärme vorzunehmenden Verfahren, wie Schweißverzug. Die Montage des Ventils ist auch insofern vereinfacht, dass keine Werkzeuge zum Befestigen des Magnetkreisbauteils benötigt werden.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Verfahrens zur Montage einer Ventilbaugruppe eines Brennstoffeinspritzventils möglich.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein Brennstoffeinspritzventil mit einer erfindungsgemäß montierten Ventilbaugruppe und Fig. 2 die erfindungsgemäß montierte Ventilbaugruppe in einem veränderten Maßstab.

Beschreibung des Ausführungsbeispieles

Das in der Fig. 1 beispielhaft dargestellte, erfindungsgemäß montierte elektromagnetisch betätigbare Ventil in der Form eines Einspritzventils für Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschinen hat einen von einer Magnetspule 1 umgebenen, als Innenpol und teilweise als Brennstoffdurchfluss dienenden weitgehend rohrförmigen Kern 2. Die Magnetspule 1 ist von einem äußeren, hülsenförmigen und gestuft ausgeführten, z. B. ferromagnetischen Ventilmantel 5, der ein als Außenpol dienendes äußeres Magnetkreisbauteil darstellt, in Umfangsrichtung vollständig umgeben. Die Magnetspule 1, der Kern 2 und der Ventilmantel 5 bilden zusammen ein elektrisch erregbares Betätigungselement.

Während die in einem Spulenkörper 3 eingebettete Magnetspule 1 eine Ventilhülse 6 von außen umgibt, ist der Kern 2 in einer inneren, konzentrisch zu einer Ventillängsachse 10 verlaufenden Öffnung 11 der Ventilhülse 6 eingebracht. Die z. B. ferritische Ventilhülse 6 ist langgestreckt und dünnwandig ausgeführt und besitzt einen Mantelabschnitt 12 und einen Bodenabschnitt 13, wobei der Mantelabschnitt 12 in Umfangsrichtung und der Bodenabschnitt 13 in axialer Richtung an ihrem stromabwärtigen Ende die Öffnung 11 begrenzen. Die Öffnung 11 dient auch als Führungsöffnung für eine entlang der Ventillängsachse 10 axial bewegliche Ventilnadel 14.

Neben dem Kern 2 und der Ventilnadel 14 ist in der Öffnung 11 des weiteren ein Ventilsitzkörper 15 angeordnet, der z. B. auf dem Bodenabschnitt 13 der Ventilhülse 6 aufsitzt und eine feste Ventilsitzfläche 16 als Ventilsitz aufweist. Die Ventilnadel 14 wird beispielsweise von einem rohrförmigen Ankerabschnitt 17, einem ebenfalls rohrförmigen Nadelabschnitt 18 und einem kugelförmigen Ventilschließkörper 19 gebildet, wobei der Ventilschließkörper 19 z. B. mittels einer Schweißnaht fest mit dem Nadelabschnitt 18 verbunden ist. An der stromabwärtigen Stirnseite des Ventilsitzkörpers 15 ist z. B. in einer kegelstumpfförmig verlaufenden Vertiefung 20 eine flache Spritzlochscheibe 21 angeordnet, wobei die feste Verbindung von Ventilsitzkörper 15 und Spritzlochscheibe 21 z. B. durch eine umlaufende dichte Schweißnaht realisiert ist. Im Nadelabschnitt 18 der Ventilnadel 14 sind eine oder mehrere Queröffnungen 22 vorgesehen, so dass den Ankerabschnitt 17 in einer inneren Längsbohrung 23 durchströmender Brennstoff nach außen treten und am Ventilschließkörper 19 z. B. an Abflachungen 24 entlang bis zur Ventilsitzfläche 16 strömen kann.

Die Betätigung des Einspritzventils erfolgt in bekannter Weise elektromagnetisch. Zur axialen Bewegung der Ventilnadel 14 und damit zum Öffnen entgegen der Federkraft einer an der Ventilnadel 14 angreifenden Rückstellfeder 25 bzw. Schließen des Einspritzventils dient der elektromagnetische Kreis mit der Magnetspule 1, dem inneren Kern 2, dem äußeren Ventilmantel 5 und dem Ankerabschnitt 17. Der Ankerabschnitt 17 ist mit dem dem Ventilschließkörper 19 abgewandten Ende auf den Kern 2 ausgerichtet.

Der kugelförmige Ventilschließkörper 19 wirkt mit der sich in Strömungsrichtung kegelstumpfförmig verjüngenden Ventilsitzfläche 16 des Ventilsitzkörpers 15 zusammen, die in axialer Richtung stromabwärts einer Führungsöffnung im Ventilsitzkörper 15 ausgebildet ist. Die Spritzlochscheibe 21 besitzt wenigstens eine, beispielsweise vier durch Erodieren, Laserbohren oder Stanzen ausgeformte Abspritzöffnungen 27.

Die Einschubtiefe des Kerns 2 im Einspritzventil ist unter anderem entscheidend für den Hub der Ventilnadel 14. Dabei ist die eine Endstellung der Ventilnadel 14 bei nicht erregter Magnetspule 1 durch die Anlage des Ventilschließkörpers 19 an der Ventilsitzfläche 16 des Ventilsitzkörpers 15 festgelegt, während sich die andere Endstellung der Ventilnadel 14 bei erregter Magnetspule 1 durch die Anlage des Ankerabschnitts 17 am stromabwärtigen Kernende ergibt. Die Hubeinstellung erfolgt durch ein axiales Verschieben des beispielsweise durch ein spanendes Verfahren wie Drehen hergestellten Kerns 2, der entsprechend der gewünschten Position nachfolgend fest mit der Ventilhülse 6 verbunden wird.

In eine konzentrisch zu der Ventillängsachse 10 verlaufende Strömungsbohrung 28 des Kerns 2, die der Zufuhr des Brennstoffs in Richtung der Ventilsitzfläche 16 dient, ist außer der Rückstellfeder 25 ein Einstellelement in der Form einer Einstellfeder 29 eingeschoben. Die Einstellfeder 29 dient zur Einstellung der Federvorspannung der an der Einstellfeder 29 anliegenden Rückstellfeder 25, die sich wiederum mit ihrer gegenüberliegenden Seite an der Ventilnadel 14 abstützt, wobei auch eine Einstellung der dynamischen Abspritzmenge mit der Einstellfeder 29 erfolgt. Das Einstellelement kann auch anstelle einer Einstellfeder als Einstellbolzen, Einstellhülse usw. ausgeführt sein.

Das bis hierher beschriebene Einspritzventil zeichnet sich durch seinen besonders kompakten Aufbau aus, so dass ein sehr kleines, handliches Einspritzventil entsteht. Diese Bauteile bilden eine vormontierte eigenständige Baugruppe, die nachfolgend Funktionsteil 30 genannt wird. Das Funktionsteil 30 umfaßt also im wesentlichen den elektromagnetischen Kreis 1, 2, 5 sowie ein Dichtventil (Ventilschließkörper 19, Ventilsitzkörper 15) mit einem nachfolgenden Strahlaufbereitungselement (Spritzlochscheibe 21).

Der zwischen dem Ventilmantel 5 und der Ventilhülse 6 gebildete und durch die Magnetspule 1 fast vollständig ausgefüllte Spulenraum ist in dem Ventilsitzkörper 15 zugewandter Richtung durch einen gestuften Radialbereich 32 des Ventilmantels 5 begrenzt, während der Abschluss auf der dem Ventilsitzkörper 15 abgewandten Seite durch ein scheibenförmiges Abdeckelement 33 gewährleistet ist. In einer Ausnehmung des Abdeckelements 33 wird dieses von dem Spulenkörper 3 durchragt. In diesem Bereich stehen beispielsweise zwei Kontaktstifte 34 aus dem Kunststoff des Spulenkörpers 3 heraus. Über die elektrischen Kontaktstifte 34 erfolgt die elektrische Kontaktierung der Magnetspule 1 und damit deren Erregung.

Völlig unabhängig vom Funktionsteil 30 wird eine zweite Baugruppe hergestellt, die im folgenden als Anschlussteil 40 bezeichnet wird. Das Anschlussteil 40 zeichnet sich vor allen Dingen dadurch aus, dass es den elektrischen und den hydraulischen Anschluss des Brennstoffeinspritzventils umfaßt. Das weitgehend als Kunststoffteil ausgeführte Anschlussteil 40 besitzt deshalb einen als Brennstoffeinlassstutzen dienenden rohrförmigen Grundkörper 42. In eine konzentrisch zur Ventillängsachse 10 verlaufende Strömungsbohrung 43 eines inneren Rohres 44 im Grundkörper 42, die von dem zuströmseitigen Ende des Brennstoffeinspritzventils aus in axialer Richtung vom Brennstoff durchströmt wird, ist beispielsweise ein Brennstofffilter 45 eingeschoben oder eingepresst.

Eine hydraulische Verbindung von Anschlussteil 40 und Funktionsteil 30 wird beim vollständig montierten Brennstoffeinspritzventil dadurch erreicht, dass die Strömungsbohrungen 43 und 28 beider Baugruppen so zueinander gebracht werden, dass ein ungehindertes Durchströmen des Brennstoffs gewährleistet ist. Eine innere Öffnung 46 im Abdeckelement 33 erlaubt es, die Ventilhülse 6 und somit auch den Kern 2 so auszubilden, dass beide die Öffnung 46 durchragen und zumindest die Ventilhülse 6 in Richtung zum Anschlussteil 40 deutlich über das Abdeckelement 33 hinaussteht. Bei der Montage des Anschlussteils 40 an dem Funktionsteil 30 ragt ein unteres Ende 47 des Rohres 44 in den überstehenden Teil der Ventilhülse 6 zur Erhöhung der Verbindungsstabilität in die Öffnung 11 der Ventilhülse 6 hinein. Der Grundkörper 42 sitzt im montierten Zustand beispielsweise auf dem Abdeckelement 33 und dem oberen Ende des Ventilmantels 5 auf.

Außerdem sind im Anschlussteil 40 zwei elektrische Kontaktelemente 55 vorgesehen, die während des Kunststoffspritzgussprozesses des Grundkörpers 42 umspritzt werden und nachfolgend im Kunststoff eingebettet vorliegen. Zu dem Grundkörper 42 gehört auch ein mitangespritzter elektrischer Anschlussstecker 56. Die elektrischen Kontaktelemente 55 enden an ihrem einen Ende als freiliegende Kontaktpins des elektrischen Anschlusssteckers 56, der mit einem entsprechenden nicht gezeigten elektrischen Anschlusselement, wie z. B. einer Kontaktleiste, zur vollständigen elektrischen Kontaktierung des Einspritzventils verbunden werden kann. An ihrem dem Anschlussstecker 56 gegenüberliegenden Ende bilden die Kontaktelemente 55 eine elektrische Verbindung mit den korrespondierenden Kontaktstiften 34.

In der Fig. 2 ist eine erfindungsgemäß montierbare Ventilbaugruppe dargestellt, wobei diese Ventilbaugruppe im wesentlichen von dem Ventilmantel 5, der Ventilhülse 6 und dem Ventilsitzkörper 15 gebildet wird. Wie bereits anhand der Fig. 1 beschrieben, werden der Ventilsitzkörper 15 und der Kern 2 in der inneren Öffnung 11 der Ventilhülse 6 angeordnet, während die Magnetspule 1 und der Ventilmantel 5 als äußeres Magnetkreisbauteil am äußeren Umfang der Ventilhülse 6 angeordnet werden. Der Ventilmantel 5 ist derart ausgestaltet, dass er einen mantelförmig den Spulenraum umgreifenden Mantelbereich 58 und einen weiter zum Ventilsitzkörper 15 hin verlaufenden Befestigungsbereich 59 aufweist.

Die beiden Bereiche 58 und 59 unterscheiden sich in ihrem Durchmesser. Während der Mantelbereich 58 einen deutlich größeren Durchmesser als die Ventilhülse 6 zur Bildung des Spulenraums und damit zur Aufnahme der Magnetspule 1 einschließlich des Spulenkörpers 3 besitzt, ist der Befestigungsbereich 59 nur mit einem geringfügig größeren Innendurchmesser als der Außendurchmesser der Ventilhülse 6 ausgebildet. Zwischen dem Mantelbereich 58 und dem Befestigungsbereich 59 befindet sich der Radialbereich 32. Erfindungsgemäß wird zur Montage der beschriebenen Ventilbaugruppe zuerst der Ventilmantel 5 auf die Ventilhülse 6 aufgeschoben. Dabei besitzen die Ventilhülse 6 und der Ventilmantel 5 solche tolerierten Maße, dass ein loses Aufschieben ohne Gratbildung garantiert ist. In einem automatischen Werkzeug wird der Ventilmantel 5 auf der Ventilhülse 6 in der gewünschten Position festgehalten. Anschließend wird der Ventilsitzkörper 15 in die innere Öffnung 11 der Ventilhülse 6 in stromabwärtiger Richtung eingeschoben bzw. aufgrund seiner Außenmaße eingepresst. In vorteilhafter Weise wird der Ventilsitzkörper 15 bis zur Anlage am Bodenabschnitt 13 der Ventilhülse 6 geschoben. Es ist jedoch auch denkbar, die Ventilhülse 6 ohne Bodenabschnitt 13 auszubilden und den Ventilsitzkörper 15 weiter stromaufwärts in der Ventilhülse 6 anzuordnen.

Im axialen Erstreckungsbereich des Befestigungsbereichs 59 des Ventilmantels 5 ist in der inneren Öffnung 11 der Ventilhülse 6 z. B. ein Absatz 60 vorgesehen, der durch eine minimale Veränderung des Innendurchmessers entsteht. Durch das Einpressen des Ventilsitzkörpers 15 erfolgt eine Aufweitung zumindest in diesem Teilabschnitt der Ventilhülse 6. Der Ventilsitzkörper 15 erhält eine Endposition innerhalb der Ventilhülse 6, in der er axial überlappend mit dem Befestigungsbereich 59 des Ventilmantels 5 verbleibt. Allein durch das Einpressen des Ventilsitzkörpers 15 wird auf diese Art und Weise eine feste Verbindung von Ventilhülse 6 und Ventilmantel 5 erzielt. Durch das axiale Überlappen von Ventilsitzkörper 15 und Befestigungsbereich 59 des Ventilmantels 5 liegt eine dauerhafte radiale Pressung und eine ausreichende Spannung vor, die es erlaubt, auf einen zusätzlichen Fügeprozess, wie z. B. Schweißen oder Bördeln zu verzichten.

Claims

1. Verfahren zur Montage einer Ventilbaugruppe eines Brennstoffeinspritzventils für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, wobei das Brennstoffeinspritzventil ein elektromagnetisches Betätigungselement mit einer Magnetspule(1), mit einem Innenpol (2) und mit einem äußeren Magnetkreisbauteil (5) und einen bewegbaren Ventilschließkörper (19), der mit einem einem Ventilsitzkörper (15) zugeordneten Ventilsitz (16) zusammenwirkt, sowie eine dünnwandige Ventilhülse (6) umfasst, wobei der Ventilsitzkörper (15) und der Innenpol (2) in einer inneren Öffnung (11) der Ventilhülse (6) sowie die Magnetspule (1) und das äußere Magnetkreisbauteil (5) am äußeren Umfang der Ventilhülse (6) angeordnet werden, dadurch gekennzeichnet, dass

a) das Magnetkreisbauteil (5) auf die Ventilhülse (6) aufgeschoben wird,
b) anschließend der Ventilsitzkörper (15) in die innere Öffnung (11) der Ventilhülse (6) gepresst wird, wodurch eine Aufweitung zumindest in einem Teilabschnitt der Ventilhülse (6) erfolgt, und
c) allein durch das Einpressen des Ventilsitzkörpers (15) eine feste Verbindung von Ventilhülse (6) und Magnetkreisbauteil (5) erzielt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilhülse (6) mit einem Mantelabschnitt (12) und einem weitgehend senkrecht dazu verlaufenden Bodenabschnitt (13) ausgebildet wird, und der Ventilsitzkörper (15) bis zur Anlage am Bodenabschnitt (13) geschoben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetkreisbauteil (5) mit einem die Ventilhülse (6) deutlich beabstandet umgreifenden Mantelbereich (58) und einem die Ventilhülse (6) berührenden Befestigungsbereich (59) ausgebildet wird, die über einen Radialbereich (32) miteinander verbunden sind.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die feste Verbindung von Ventilhülse (6) und Magnetkreisbauteil (5) im Bereich des Befestigungsbereichs (59) des Magnetkreisbauteils (5) erzielt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im axialen Erstreckungsbereich des Befestigungsbereichs (59) in der inneren Öffnung (11) der Ventilhülse (6) ein Absatz (60) vorgesehen wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitzkörper (15) in eine derartige Endposition innerhalb der Ventilhülse (6) gebracht wird, in der er axial überlappend mit dem Befestigungsbereich (59) des Magnetkreisbauteils (5) verbleibt.