DE4026721A1 - Einspritzventil und verfahren zur herstellung eines einspritzventils - Google Patents
Einspritzventil und verfahren zur herstellung eines einspritzventilsInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einem Einspritzventil und einem Verfahren
zur Herstellung eines Einspritzventils nach dem Oberbegriff des An
spruches 1 bzw. 7. Aus der DE 37 10 467 A1 ist bereits ein Ein
spritzventil bekannt, das stromabwärts seiner Ventilsitzfläche einen
topfförmigen Lochkörper aufweist. Der Lochkörper ist zwischen dem
Düsenkörper und einer Aufbereitungshülse fest eingespannt. Zur Ein
stellung des Hubes der Ventilnadel und damit der statischen, während
des stationären Öffnungszustandes des Einspritzventils abgegebenen
Strömungsmenge eines Mediums wird die Stirnfläche des Düsenkörpers
an der die den Restluftspalt des Ankers gegenüber dem Kern bestim
mende Anschlagplatte anliegt, abgeschliffen. Dieses Ventil und das
angewendete Herstellungsverfahren haben jedoch den Nachteil, daß die
Stirnfläche des Düsenkörpers nur bei einem teilweise demontierten
Ventil abgeschliffen werden kann, so daß die exakte Einstellung des
Ventilnadelhubes sehr aufwendig ist.
Die DE 38 41 142 A1 zeigt ein Einspritzventil mit einem topfförmigen
Lochkörper, der sich mit seinem Halterand in axialer Richtung der
Ventilsitzfläche abgewandt erstreckt und mit dem Ende des Halteran
des mit der Wandung der Aufnahmebohrung des Ventilsitzkörpers ver
bunden ist. Der Ventilsitzkörper ist in die Längsöffnung des Sitz
trägers eingeschoben und mit diesem fest verbunden, wobei die Ein
schubtiefe des Ventilsitzkörpers in die Längsöffnung des Sitzträgers
den Ventilnadelhub bestimmt. Auch bei diesem Ventil kann im fertig
montierten Zustand keine Einstellung des Ventilnadelhubes mehr vor
genommen werden, ohne das Ventil zumindest teilweise wieder zu de
montieren.
Ein Einspritzventil mit einem Ventilsitzkörper, der wenigstens eine
Abspritzöffnung aufweist, ist in der DE 38 31 196 A1 beschrieben.
Der Ventilsitzkörper wird in die Längsöffnung des Sitzträgers einge
preßt, wobei die Einpreßtiefe den Ventilnadelhub bestimmt. Die Ein
stellung des Ventilnadelhubes kann zwar an dem fertig montierten
Einspritzventil vorgenommen werden, bei dem Einpressen des Ventil
sitzkörpers in den Sitzträger besteht jedoch die Gefahr der Spanbil
dung an dem Ventilsitzkörper und/oder dem Sitzträger.
Das erfindungsgemäße Einspritzventil mit den kennzeichnenden Merkma
len des Anspruches 1 bzw. das Verfahren zur Herstellung eines Ein
spritzventils mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 7 ha
ben durch das Verformen des aus Ventilsitzkörper und Lochkörper be
stehenden Ventilsitzteiles in axialer Richtung im Bereich zwischen
den Befestigungsstellen des Lochkörpers den Vorteil einer besonders
einfachen und kostengünstigen, voll automatisierbaren und exakten
Einstellung des Ventilnadelhubes und damit der statischen, während
des stationären Öffnungszustandes des Einspritzventils abgegebenen
Strömungsmenge eines Mediums. Zudem ergibt sich eine einfache Kon
struktion des Einspritzventils mit einer einfachen und kostengünsti
gen Herstellung des Ventilsitzkörpers und des Lochkörpers. Es ist
gewährleistet, daß die axiale Erstreckung des Lochkörpers im Bereich
der Löcher durch die Montage des Einspritzventils nicht verändert
und die gewünschte, vorgegebene Abspritzcharakteristik erzielt wird.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor
teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 ange
gebenen Ventils und des im Anspruch 7 angegebenen Verfahrens möglich.
Es ist vorteilhaft, wenn sich ein Halterand des topfförmigen Loch
körpers in axialer Richtung dem Ventilsitzkörper abgewandt erstreckt
und der Halterand an seinem freien Ende mit der Wandung der Längs
öffnung des Sitzträgers fest verbunden ist. So ist zum einen ein
fester und sicherer Halt des aus Ventilsitzkörper und Lochkörper be
stehenden Ventilteiles in der Längsöffnung des Sitzträgers gewähr
leistet, zum anderen kann der Lochkörper zur exakten Einstellung des
Ventilnadelhubes in axialer Richtung auf einfache Art und Weise im
Bereich zwischen seinen Befestigungsstellen verformt werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Halterand des Lochkörpers zu
seinem freien Ende hin nach außen gebogen ist, wodurch er an seinem
Ende einen größeren Durchmesser aufweist als den Durchmesser der
Längsöffnung des Sitzträgers, so daß der Halterand beim Einschieben
des Ventilteils in die Längsöffnung des Sitzträgers eine radiale Fe
derwirkung hat und mit einer leichten Pressung an der Wandung der
Längsöffnung anliegt, ohne daß die Gefahr einer Spanbildung an dem
Lochkörper und/oder der Längsöffnung des Sitzträgers besteht.
Dabei ist es von Vorteil, wenn der Umfang des Ventilsitzkörpers ei
nen kleineren Durchmesser aufweist als den Durchmesser der Längsöff
nung des Sitzträgers. Dadurch wird vermieden, daß beim Einschieben
des aus Ventilsitzkörper und Lochkörper bestehenden Ventilsitzteiles
in den Sitzträger Späne an dem Ventilsitzkörper und/oder der Längs
öffnung des Sitzträgers entstehen. Außerdem ist bei der Herstellung
nicht die Einhaltung einer engen Maßtoleranz an dem Umfang des Ven
tilsitzkörpers erforderlich, so daß die Herstellkosten des Ventil
sitzkörpers wesentlich reduziert werden.
Um zu verhindern, daß das Medium zwischen dem Umfang des Ventilsitz
körpers und der Längsöffnung des Sitzträgers zu der wenigstens einen
Abspritzöffnung und/oder zwischen dem Halterand des Lochkörpers und
der Längsöffnung des Sitzträgers zu einer Ansaugleitung der Brenn
kraftmaschine strömen kann, ist es vorteilhaft, wenn der Lochkörper
an seiner Stirnseite mit der Stirnseite des Ventilsitzkörpers mit
tels einer ersten umlaufenden Schweißnaht und an seinem Umfang mit
der Wandung der Längsöffnung des Sitzträgers mittels einer zweiten
umlaufenden Schweißnaht dicht verbunden ist.
Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn die erste Schweißnaht und
die zweite Schweißnaht mittels Laserschweißen besonders sicher und
zuverlässig und auf einfache Art und Weise ausgebildet werden. Zudem
erfolgt dabei nur eine geringe Erwärmung der miteinander zu ver
schweißenden Teile.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung verein
facht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläu
tert. Die Figur zeigt ein teilweise dargestelltes Einspritzventil
gemäß des Ausführungsbeispiels.
In der Figur ist beispielsweise ein Brennstoffeinspritzventil für
Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden fremdgezündeten
Brennkraftmaschinen teilweise dargestellt. Das Brennstoffeinspritz
ventil hat einen rohrförmigen Sitzträger 1, in dem konzentrisch zu
einer Ventillängsachse 2 eine Längsöffnung 3 ausgebildet ist. In der
Längsöffnung 3 ist eine z. B. rohrförmige Ventilnadel 5 angeordnet,
die an ihrem stromabwärtigen Ende 6 mit einem kugelförmigen Ventil
schließkörper 7 verbunden ist. Die Betätigung des Brennstoffein
spritzventils erfolgt in bekannter Weise beispielsweise elektro
magnetisch. Zur axialen Bewegung der Ventilnadel 5 und damit zum
Öffnen bzw. Schließen des Brennstoffeinspritzventils dient ein ange
deuteter elektromagnetischer Kreis mit einer Magnetspule 10, einem
Anker 11 und einem Kern 12. Der Anker 11 ist mit dem dem Ventil
schließkörper 7 abgewandten Ende der Ventilnadel 5 verbunden und auf
den Kern 12 ausgerichtet.
Zur Führung des Ventilschließkörpers 7 während der Axialbewegung
dient eine Führungsöffnung 16 eines Ventilsitzkörpers 18. Der Umfang
des Ventilsitzkörpers 18 weist einen kleineren Durchmesser als den
Durchmesser der Längsöffnung 3 des Sitzträgers 1 auf. An seiner ei
nen, dem Ventilschließkörper 7 abgewandten Stirnseite 19 ist der
Ventilsitzkörper 18 mit einem Bodenteil 21 eines Lochkörpers 22 kon
zentrisch und fest verbunden, so daß das Bodenteil 21 mit seiner
Stirnseite 20 an der Stirnseite 19 des Ventilsitzkörpers 18 anliegt.
Die Verbindung von Ventilsitzkörper 18 und Lochkörper 22 erfolgt
beispielsweise durch eine umlaufende und dichte, z. B. mittels eines
Lasers ausgebildete erste Schweißnaht 24. Bei der Werkstoffauswahl
für den Lochkörper 22 ist aus diesem Grund auch auf eine gute
Schweißbarkeit zu achten. Durch diese Art der Montage ist die Gefahr
einer Verformung des Bodenteils 21 im Bereich seiner wenigstens ei
nen, beispielsweise zwei durch Erodieren ausgeformten Abspritzöff
nungen 27 vermieden.
Der Lochkörper 22 weist eine topfförmige Querschnittsform auf. An
das Bodenteil 21 des Lochkörpers 22 schließt sich ein umlaufender
Halterand 23 an, der sich in axialer Richtung dem Ventilsitzkörper
18 abgewandt erstreckt und bis zu einem Ende 26 hin konisch nach
außen gebogen ist. Dabei weist der Halterand 23 an seinem Ende 26
einen größeren Durchmesser auf als den Durchmesser der Längsöffnung
3 des Sitzträgers 1.
Bei in die Längsöffnung 3 des Sitzträgers 1 eingeschobener Ventilna
del 5 wird in die Längsöffnung 3 das aus Ventilsitzkörper 18 und
Lochkörper 22 bestehende Ventilsitzteil eingeschoben. Durch den im
Vergleich zu der Längsöffnung 3 des Sitzträgers 1 geringeren Durch
messer des Umfanges des Ventilsitzkörpers 18 liegt nur zwischen der
Längsöffnung 3 und dem leicht konisch nach außen gebogen ausgebilde
ten Halterand 23 des Lochkörpers 22 eine radiale Pressung vor, wobei
der Halterand 23 eine radiale Federwirkung auf die Wandung der
Längsöffnung 3 ausübt. Dadurch wird beim Einschieben des aus Ventil
sitzkörper 18 und Lochkörper 22 bestehenden Ventilsitzteiles in die
Längsöffnung 3 des Sitzträgers 1 eine Spanbildung sowohl an dem Ven
tilsitzteil als auch an der Längsöffnung 3 vermieden. Zudem ist bei
der Herstellung des Ventilsitzkörpers 18 nicht die Einhaltung einer
engen Maßtoleranz an seinem Umfang erforderlich, da der Ventilsitz
körper 18 in radialer Richtung ein kleines Spiel in der Längsöffnung
3 des Sitzträgers 1 hat, so daß die Herstellkosten gegenüber einem
in die Längsöffnung 3 eingepreßten Ventilsitzkörper wesentlich redu
ziert werden. Die Einschubtiefe des Ventilsitzteils in die Längsöff
nung 3 des Sitzträgers 1 bestimmt die Voreinstellung des Hubes der
Ventilnadel da die eine Endstellung der Ventilnadel 5 bei nicht
erregter Magnetspule 10 durch die Anlage des Ventilschließkörpers 7
an einer Ventilsitzfläche 32 des Ventilsitzkörpers 18 festgelegt
ist. Die andere Endstellung der Ventilnadel 5 wird bei erregter
Magnetspule 10 beispielsweise durch die Anlage des Ankers 11 am Kern
12 festgelegt. Der Weg zwischen diesen beiden Endstellungen der Ven
tilnadel 5 stellt den Hub dar.
An seinem Ende 26, das an der Längsöffnung 3 des Sitzträgers 1 an
liegt, ist der Halterand 23 des Lochkörpers 22 mit der Wandung der
Längsöffnung 3 beispielsweise durch eine umlaufende und dichte zwei
te Schweißnaht 30 verbunden. Die zweite Schweißnaht 30 ist genau wie
die erste Schweißnaht 24 z. B. mittels eines Lasers ausgebildet, so
daß sich eine sichere und zuverlässige, auf einfache Art und Weise
herstellbare Verschweißung ergibt, bei der die Erwärmung der mit
einander zu verschweißenden Teile gering ist.
Eine dichte Verschweißung von Ventilsitzkörper 18 und Lochkörper 22
sowie von Lochkörper 22 und Sitzträger 1 ist erforderlich, damit das
verwendete Medium, beispielsweise ein Brennstoff, nicht zwischen der
Längsöffnung 3 des Sitzträgers 1 und dem Umfang des Ventilsitzkör
pers 18 hindurch zu den Abspritzöffnungen 27 oder zwischen der
Längsöffnung 3 des Sitzträgers 1 und dem Halterand 23 des Lochkör
pers 22 hindurch unmittelbar in eine Ansaugleitung der Brennkraftma
schine strömen kann.
Somit liegen am Lochkörper 22 zwei Befestigungsstellen vor, die eine
Befestigungsstelle ist die erste Schweißnaht 24 mit dem Ventilsitz
körper 18 und die zweite Befestigungsstelle die zweite Schweißnaht
30 mit dem Sitzträger 1.
Der kugelförmige Ventilschließkörper 7 wirkt mit der sich in Strö
mungsrichtung kegelförmig verjüngenden Ventilsitzfläche 32 des Ven
tilsitzkörpers 18 zusammen, die in axialer Richtung zwischen der
Führungsöffnung 16 und der Stirnseite 19 des Ventilsitzkörpers 18
ausgebildet ist. Die Führungsöffnung 16 weist, wie links der Ventil
längsachse 2 in der Figur dargestellt, wenigstens einen Strömungs
durchlaß 33 auf, der eine Strömung des Mediums von dem in radialer
Richtung durch die Längsöffnung 3 des Sitzträgers 1 begrenzten Ven
tilinnenraum 35 zu einer in Strömungsrichtung zwischen der Führungs
öffnung 16 und der Ventilsitzfläche 32 des Ventilsitzkörpers 18 aus
gebildeten Ringnut 36 ermöglicht, die im geöffneten Zustand des Ven
tils mit den Abspritzöffnungen 27 der Lochplatte 22 in Verbindung
steht. Zur exakten Führung des Ventilschließkörpers 7 und damit der
Ventilnadel 5 während der Axialbewegung ist der Durchmesser der Füh
rungsöffnung 16 so ausgebildet, daß der kugelförmige Ventilschließ
körper 7 die Führungsöffnung 16 mit geringem radialem Abstand durch
ragt.
Die exakte Einstellung des Hubes der Ventilnadel 5 und damit der
statischen, während des stationären Öffnungszustandes des Ventils
abgegebenen Strömungsmenge des Mediums erfolgt an dem fertig mon
tierten Einspritzventil, d. h. unter anderem, daß der mit dem Ventil
sitzkörper 18 verschweißte Lochkörper 22 an seinem Halterand 23 mit
dem Sitzträger 1, verschweißt ist. Stimmt die statische, von dem Ven
til abgegebene und mittels eines Meßgefäßes 37 gemessene Istmenge
des Mediums nicht mit der gewünschten, vorgegebenen Sollmenge über
ein, so wird der Lochkörper 22 zur exakten Einstellung des Hubes der
Ventilnadel 5 in axialer Richtung im Bereich zwischen der zweiten
Schweißnaht 30 und der ersten Schweißnaht 24 mittels eines Werkzeu
ges 38 derart gestreckt und damit gegebenenfalls plastisch verformt,
bis die gemessene Mediumistmenge mit der vorgegebenen Mediumsollmen
ge übereinstimmt.
Das erfindungsgemäße Einspritzventil und das erfindungsgemäße Ver
fahren zur Herstellung eines Einspritzventils erlauben auf einfache
Art und Weise die exakte Einstellung der statischen, während des
stationären Öffnungszustandes des Einspritzventils abgegebenen Strö
mungsmenge eines Mediums an dem fertig montierten Einspritzventil.
An dem Umfang des Sitzträgers 1 ist an seinem stromabwärtigen, der
Magnetspule 10 abgewandten Ende eine Schutzkappe 45 angeordnet und
mittels einer Rastverbindung 46 mit dem Umfang des Sitzträgers 1
verbunden. Die Schutzkappe 45 liegt mit einem ersten stirnseitigen
Radialabschnitt 47 an einer Stirnseite 48 des Sitzträgers 1 an. In
der Magnetspule 10 zugewandter Richtung schließen sich an den ersten
Radialabschnitt 47 der Schutzkappe 45 zunächst ein axial verlaufen
der Parallelabschnitt 49 und daran ein radial nach außen weisender
zweiter Radialabschnitt 50 an. Ein Dichtring 51 ist in einer Ringnut
53 angeordnet, deren Seitenflächen durch eine der Magnetspule 10 zu
gewandte Stirnseite 54 des zweiten Radialabschnittes 50 der Schutz
kappe 45 und durch eine radial nach außen weisende Anlagefläche 55
des Sitzträgers 1 sowie deren Nutgrund 57 durch den Umfang des Sitz
trägers 1 gebildet werden. Der Dichtring 51 dient zur Abdichtung
zwischen dem Umfang des Brennstoffeinspritzventils und einer nicht
dargestellten Ventilaufnahme beispielsweise der Ansaugleitung der
Brennkraftmaschine.
Claims (9)
1. Einspritzventil, insbesondere Brennstoffeinspritzventil für
Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, mit einer beweg
baren Ventilnadel, mit einem Ventilsitzkörper, der in einer konzen
trisch zu einer Ventillängsachse verlaufenden Längsöffnung eines
rohrförmigen Sitzträgers angeordnet ist und eine mit der Ventilnadel
zusammenwirkende Ventilsitzfläche hat, sowie mit einem stromabwärts
des Ventilsitzkörpers angeordneten, wenigstens eine Abspritzöffnung
aufweisenden Lochkörper, dadurch gekennzeichnet, daß der Lochkörper
(22) an seiner dem Ventilsitzkörper (18) zugewandten Stirnseite (20)
mit einer Stirnseite (19) des Ventilsitzkörpers (18) und an seinem
Umfang mit der Wandung der Längsöffnung (3) des Sitzträgers (1) fest
verbunden ist.
2. Einspritzventil nach Anspruch 1, mit einem topfförmig ausgebilde
ten Lochkörper, der einen umlaufenden Halterand aufweist, dadurch
gekennzeichnet, daß sich der Halterand (23) des Lochkörpers (22) in
axialer Richtung dem Ventilsitzkörper (18) abgewandt erstreckt und
daß der Halterand (23) an seinem freien Ende (26) mit der Wandung
der Längsöffnung (3) des Sitzträgers (1) fest verbunden ist.
3. Einspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
Halterand (23) des Lochkörpers (22) zu seinem Ende (26) hin nach
außen gebogen ist und an seinem Ende (26) einen größeren Durchmesser
aufweist als den Durchmesser der Längsöffnung (3) des Sitzträgers
(1).
4. Einspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Umfang des Ventilsitzkörpers (18) einen
kleineren Durchmesser aufweist als den Durchmesser der Längsöffnung
(3) des Sitzträgers (1).
5. Einspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Lochkörper (22) an seiner Stirnseite (20)
mit der Stirnseite (19) des Ventilsitzkörpers (18) mittels einer er
sten umlaufenden Schweißnaht (24) und an seinem Umfang mit der Wan
dung der Längsöffnung (3) des Sitzträgers (1) mittels einer zweiten
umlaufenden Schweißnaht (30) dicht verbunden ist.
6. Einspritzventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
erste Schweißnaht (24) und/oder die zweite Schweißnaht (30) mittels
Laserschweißen ausgebildet sind.
7. Verfahren zur Herstellung eines Einspritzventils, insbesondere
eines Brennstoffeinspritzventils für Brennstoffeinspritzanlagen von
Brennkraftmaschinen, mit einem rohrförmigen Sitzträger, der eine
konzentrisch zu einer Ventillängsachse verlaufende Längsöffnung auf
weist, in die eine bewegbare Ventilnadel eingeschoben ist, mit einem
Ventilsitzkörper, der eine mit der Ventilnadel zusammenwirkende Ven
tilsitzfläche hat, und mit einem topfförmigen Lochkörper, der wenig
stens eine Abspritzöffnung, ein am Ventilsitzkörper anliegendes Bo
denteil sowie einen umlaufenden Halterand aufweist, dadurch gekenn
zeichnet, daß in einem ersten Verfahrensschritt der Ventilsitzkörper
(18), dessen Umfang einen kleineren Durchmesser hat als die Längs
öffnung (3) des Sitzträgers (1), mit dem Bodenteil (21) des Lochkör
pers (22) mittels einer ersten Schweißnaht (24) verbunden wird, wo
bei der dem Ventilsitzkörper (18) abgewandt nach außen gebogene Hal
terand (23) des Lochkörpers (22) an seinem freien Ende (26) einen
größeren Durchmesser hat als den Durchmesser der Längsöffnung (3)
des Sitzträgers (1), in einem zweiten Verfahrensschritt das aus Ven
tilsitzkörper (18) und Lochkörper (22) bestehende Ventilsitzteil zur
Voreinstellung des Hubes der Ventilnadel (5) in die Längsöffnung (3)
des Sitzträgers (1) eingeschoben wird, in einem dritten Verfahrens
schritt der Lochkörper (22) an dem Ende (26) seines Halterandes (23)
mit der Wandung der Längsöffnung (3) des Sitzträgers (1) mittels ei
ner zweiten Schweißnaht (30) fest verbunden wird, in einem vierten
Verfahrensschritt die statische, während des stationären Öffnungszu
standes des Einspritzventils abgegebene Mediumistmenge gemessen und
mit einer gewünschten, vorgegebenen Mediumsollmenge verglichen wird
und in einem fünften Verfahrensschritt der Lochkörper (22) zur exak
ten Einstellung des Ventilnadelhubes in axialer Richtung im Bereich
zwischen der ersten Schweißnaht (24) und der zweiten Schweißnaht
(30) derart verformt wird, bis die gemessene Mediumistmenge mit der
vorgegebenen Mediumsollmenge übereinstimmt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erste
Schweißnaht (24) und die zweite Schweißnaht (30) umlaufend und dicht
ausgebildet werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeich
net, daß die erste Schweißnaht (24) und/oder die zweite Schweißnaht
(30) mittels Laserschweißen ausgebildet werden.
Priority Applications (10)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4026721A DE4026721A1 (de) | 1990-08-24 | 1990-08-24 | Einspritzventil und verfahren zur herstellung eines einspritzventils |
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