DE4123692A1 - Brennstoffeinspritzventil - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist bereits ein Brennstoffeinspritz­ ventil vorgeschlagen worden, bei dem die Lochscheibe an dem Ventil­ sitzkörper mittels einer umlaufenden Schweißnaht befestigt ist. Da­ bei muß die Lochscheibe relativ dick ausgeführt werden, um ein Abhe­ ben der Lochscheibe aufgrund des herrschenden Brennstoffdruckes zu verhindern, wodurch sich in ungewollter Weise das Strahlbild des ab­ gespritzten Brennstoffes ändert. Durch die relativ große Dicke der Lochscheibe ergibt sich der Nachteil, daß der aus den Abspritzöff­ nungen der Lochscheibe austretende Brennstoff nicht in der gewünsch­ ten Weise in feinste Brennstofftröpfchen aufgerissen wird, also kei­ ne optimale Kraftstoffaufbereitung erreicht wird.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnen­ den Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß eine gegenüber den bekannten Lochscheiben dünnere Lochscheibe ver­ wendet werden kann, die ohne Verschlechterung des Abspritzbildes des abgespritzten Brennstoffstrahles zu einer optimalen Brennstoffaufbe­ reitung mit feinsten Brennstofftröpfchen führt.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor­ teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Brennstoffeinspritzventiles möglich.

Besonders vorteilhaft ist es, die Stützscheibe topfförmig auszubil­ den und deren umlaufenden Halterand nach der Einstellung des Ventil­ sitzkörpers in seiner axialen Lage mit dem Sitzträger dicht zu ver­ binden, so daß hierdurch die Einstellung des Ventilhubes und damit der eingespritzten Brennstoffmenge möglich ist. Für diese Einstel­ lung ist es ebenfalls vorteilhaft, daß der Halterand der Stützschei­ be zu seinem freien Ende hin nach außen gebogen ist und mit diesem freien Ende unter radialer Spannung an der Wandung einer Längsöff­ nung des Sitzträgers anliegt, so daß der Ventilsitzkörper bei dem Einstellvorgang jeweils in seiner axialen Lage gehalten wird, bis die gewünschte Einstellung erreicht und zur endgültigen Fixierung der Halterand der Stützscheibe mit der Wandung der Längsöffnung des Sitzträgers verschweißt ist.

Vorteilhaft ist es ebenfalls, wenn die Durchgangsöffnung der Stütz­ scheibe möglichst nahe den mit der wenigstens einen Abspritzöffnung versehenen und nach stromabwärts gewölbten kalottenförmig ausgebil­ deten Bereich der Lochscheibe umgreift, um eine unerwünschte Durch­ biegung der Lochscheibe aufgrund des herrschenden Brennstoffdruckes zu vermeiden.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung verein­ facht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläu­ tert.

Beschreibung 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 beispielsweise kugel­ förmigen Ventilschließkörper 7 verbunden ist. Die Betätigung des Brennstoffeinspritzventils erfolgt in bekannter Weise beispielsweise elektromagnetisch. Zur axialen Bewegung der Ventilnadel 5 und damit zum Öffnen bzw. Schließen des Brennstoffeinspritzventils dient ein angedeuteter elektromagnetischer Kreis mit einer Magnetspule 10, ei­ nem 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 gering kleineren Durchmesser als den Durchmesser der Längsöffnung 3 des Sitzträgers 1 auf. An seiner einen, der Ventilnadel 5 abgewandten Stirnseite 19 ist an dem Ventilsitzkörper 18 eine metallene Lochscheibe 22 konzentrisch ange­ ordnet und mit diesem fest verbunden. Die Lochscheibe 22 hat bei­ spielsweise eine Dicke von 0,1 mm. An einer dem Ventilsitzkörper 18 abgewandten Stirnseite 25 der Lochscheibe 22 liegt eine dicker als die Lochscheibe 22 ausgebildete Stützscheibe 26 an. Die metallene Stützscheibe 26 weist eine topfförmige Querschnittsform auf und hat beispielsweise eine Dicke von 0,2 mm. An ein an der Stirnseite 25 des Lochkörpers 22 anliegendes Bodenteil 27 der Stützscheibe 26 schließt sich ein umlaufender Halterand 28 an, der sich in axialer Richtung dem Ventilsitzkörper 18 abgewandt erstreckt und bis zu ei­ nem Ende 29 hin konisch nach außen gebogen ist. Dabei weist der Hal­ terand 28 an seinem Ende 29 einen gering größeren Durchmesser auf als den Durchmesser der Längsöffnung 3 des Sitzträgers 1. Die Ver­ bindung von Ventilsitzkörper 18, Lochscheibe 22 und Stützscheibe 26 erfolgt beispielsweise durch eine umlaufende und dichte, z. B. mittels eines Lasers ausgebildete erste Schweißnaht 24. Bei der Werkstoffauswahl für die Lochscheibe 22 und die Stützscheibe 26 ist aus diesem Grund auch auf eine gute Schweißbarkeit zu achten.

Bei in die Längsöffnung 3 des Sitzträgers 1 eingeschobener Ventilna­ del 5 wird in die Längsöffnung 3 der Ventilsitzkörper 18 mit daran befestigter Lochscheibe 22 und Stützscheibe 26 eingeschoben. Durch den im Vergleich zu der Längsöffnung 3 des Sitzträgers 1 etwas ge­ ringeren Durchmesser des Umfanges des Ventilsitzkörpers 18 liegt nur zwischen der Längsöffnung 3 und dem leicht konisch nach außen gebo­ gen ausgebildeten Halterand 28 der Stützscheibe 26 eine radiale Pressung vor, wobei der Halterand 28 eine radiale Federwirkung auf die Wandung der Längsöffnung 3 ausübt. Dadurch wird beim Einschieben des Ventilsitzkörpers 18 mit Lochscheibe 22 und Stützscheibe 26 in die Längsöffnung 3 des Sitzträgers 1 eine Spanbildung vermieden. Zu­ dem ist bei der Herstellung des Ventilsitzkörpers 18 nicht die Ein­ haltung einer engen Maßtoleranz an seinem Umfang erforderlich, da der Ventilsitzkörper 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 reduziert werden. Die Einschubtiefe des Ventilsitzkörpers 18 in die Längsöffnung 3 des Sitzträgers 1 bestimmt die Voreinstel­ lung des Hubes der durch die Führungsöffnung 16 radial geführten Ventilnadel 5, da die eine Endstellung der Ventilnadel 5 bei nicht erregter Magnetspule 10 durch die Anlage des Ventilschließkörpers 7 an einer stromabwärts der Führungsöffnung 16 ausgebildeten Ventil­ sitzfläche 32 des Ventilsitzkörpers 18 festgelegt ist. Die andere Endstellung der Ventilnadel 5 wird bei erregter Magnetspule 10 bei­ spielsweise durch die Anlage des Ankers 11 am Kern 12 festgelegt. Der Weg zwischen diesen beiden Endstellungen stellt den Hub der Ven­ tilnadel 5 dar.

An seinem Ende 29, das an der Längsöffnung 3 des Sitzträgers 1 an­ liegt, wird der Halterand 28 der Stützscheibe 26 mit der Wandung der Längsöffnung 3 beispielsweise durch eine umlaufende und dichte zwei­ te Schweißnaht 30 verbunden. Die zweite Schweißnaht 30 wird genau wie die erste Schweißnaht 24 z. B. mittels eines Lasers erzeugt, so daß sich eine sichere und zuverlässige, auf einfache Art und Weise herstellbare Verschweißung ergibt, bei der die Erwärmung der mitein­ ander zu verschweißenden Teile gering ist.

Eine dichte Verschweißung von Ventilsitzkörper 18 und Lochscheibe 22 bzw. Stützscheibe 26 sowie von Stützscheibe 26 und Sitzträger 1 ist erforderlich, damit das verwendete Medium, beispielsweise ein Brenn­ stoff, nicht zwischen der Längsöffnung 3 des Sitzträgers 1 und dem Umfang des Ventilsitzkörpers 18 hindurch oder zwischen der Längsöff­ nung 3 des Sitzträgers 1 und dem Halterand 28 der Stützscheibe 26 hindurch unmittelbar in eine Ansaugleitung der Brennkraftmaschine strömen kann.

Der kugelförmige Ventilschließkörper 7 wirkt mit der sich in Strö­ mungsrichtung beispielsweise kegelförmig verjüngenden Ventilsitzflä­ che 32 des Ventilsitzkörpers 18 zusammen, die in axialer Richtung zwischen der Führungsöffnung 16 und der Stirnseite 19 des Ventilsitzkörpers 18 ausgebildet ist, und weist mehrere Abflachungen 33, vorzugsweise fünf, die eine Strömung des Mediums von dem in radialer Richtung durch die Längsöffnung 3 des Sitzträgers 1 begrenzten Ven­ tilinnenraum 35 zur Ventilsitzfläche 32 ermöglichen, von wo das Me­ dium im geöffneten Zustand des Ventils über eine stromabwärts im Ventilsitzkörper 18 ausgebildete kurze Zwischenöffnung 36 zu Ab­ spritzöffnungen 37 der Lochscheibe 22 gelangt. Zur exakten Führung des Ventilschließkörpers 7 und damit der Ventilnadel 5 während der Axialbewegung ist der Durchmesser der Führungsöffnung 16 so ausge­ bildet, daß der kugelförmige Ventilschließkörper 7 in die Führungsöffnung 16 mit geringem radialen Abstand 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 Brennstoffeinspritzventil, d. h. unter anderem, daß die mit dem Ventilsitzkörper 18 verschweißte Stützscheibe 26 an ihrem Hal­ terand 28 mit dem Sitzträger 1 verschweißt ist. Stimmt die stati­ sche, von dem Ventil abgegebene und mittels eines Meßgefäßes 38 ge­ messene Istmenge des Mediums nicht mit der gewünschten, vorgegebenen Sollmenge überein, so wird die Stützscheibe 26 zur exakten Einstel­ lung des Hubes der Ventilnadel 5 in axialer Richtung im Bereich zwi­ schen der zweiten Schweißnaht 30 und der ersten Schweißnaht 24 mit­ tels eines Werkzeuges 39 derart gestreckt und damit gegebenenfalls plastisch verformt, bis die gemessene Mediumistmenge mit der vorge­ gebenen Mediumsollmenge übereinstimmt. Hierdurch erfolgt auf einfa­ che Art und Weise die exakte Einstellung des Hubes und der stati­ schen, während des stationären Öffnungszustandes des Einspritzven­ tils abgegebenen Strömungsmenge eines Mediums an dem fertig montier­ ten Brennstoffeinspritzventil.

An dem Umfang des Sitzträgers 1 ist an seinem stromabwärtigen 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 Stirnsei­ te 48 des Sitzträgers 1 an. In der Magnetspule 10 zugewandter Rich­ tung schließen sich an den ersten Radialabschnitt 47 der Schutzkappe 45 zunächst ein axial verlaufender 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 zugewandte Stirnseite 54 des zweiten Radialabschnittes 50 der Schutzkappe 45 und durch eine radial nach außen weisende Anlagefläche 55 des Sitzträgers 1 sowie deren Nut­ grund 57 durch den Umfang des Sitzträgers 1 gebildet werden.

Der Dichtring 51 dient zur Abdichtung zwischen dem Umfang des Brennstoffeinspritzventils und einer nicht dargestellten Ven­ tilaufnahme beispielsweise der Ansaugleitung der Brennkraftmaschine.

Die Zwischenöffnung 36 stromabwärts der Ventilsitzfläche 32 des Ven­ tilsitzkörpers 18 umgreift einen mittleren Bereich 60 der Lochschei­ be 22, in dem die wenigstens eine Abspritzöffnung 37 ist, beispiels­ weise jedoch vier Abspritzöffnungen 37 ausgebildet sind. Anderer­ seits ist in der Stützscheibe 26 etwa konzentrisch zur Ventillängs­ achse 2 eine Durchgangsöffnung 61 vorgesehen, die ebenfalls den Be­ reich 60 der Lochscheibe 22 auf der gegenüberliegenden Seite um­ greift. Der durch die Abspritzöffnungen 37 abgespritzte Kraftstoff wird somit durch die Durchgangsöffnung 61 der Stützscheibe 26 hin­ durchgespritzt. Der mittels der Durchgangsöffnung 61 der Stützschei­ be 26 umgriffene Bereich 60 der Lochscheibe 22 kann derart in Strö­ mungsrichtung gewölbt sein, daß er die Form einer Kalotte hat. Die relativ dicke Stützscheibe 26 verhindert mit Ausnahme des Bereiches 60 ein Durchbiegen der Lochscheibe 22 infolge der Druckkraft des Brennstoffes, so daß die Dicke der Lochscheibe 22 geringer als bis­ her gewählt werden kann, wodurch sich die Aufbereitung des abge­ spritzten Brennstoffes an den Abspritzöffnungen 37 infolge der Bil­ dung feinster Brennstofftröpfchen verbessert. Die erste Schweißnaht 24 hat einen ausreichend großen radialen Abstand zum Bereich 60 der Lochscheibe 22, um die Ausbildung von Verformungen im Bereich 60 zu vermeiden. Der axiale Abstand zwischen dem Bereich 60 der Lochschei­ be 22 und dem unteren Ende des Ventilschließkörpers 7 wird möglichst gering gehalten, um ein möglichst geringes Totvolumen zu bilden.

Claims (4)

1. Brennstoffeinspritzventil für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen mit einer bewegbaren Ventilnadel, mit einem Ven­ tilsitzkörper, der mit einem Sitzträger verbunden ist und eine mit der Ventilnadel zusammenwirkende Ventilsitzfläche hat, sowie mit ei­ ner stromabwärts der Ventilsitzfläche am Ventilsitzkörper ange­ schweißten, wenigstens eine Abspritzöffnung aufweisenden dünnen me­ tallenen Lochscheibe, dadurch gekennzeichnet, daß an einer dem Ven­ tilsitzkörper (18) abgewandten Stirnseite (25) der Lochscheibe (22) eine dicker als die Lochscheibe (22) ausgebildete metallene Stütz­ scheibe (26) angeordnet und mit der Lochscheibe (22) gemeinsam an dem Ventilsitzkörper (18) mittels einer umlaufenden Schweißnaht (24) angeschweißt ist und die Stützscheibe (26) eine Durchgangsöffnung (61) hat, die einen Bereich (60) der Lochscheibe (22) mit der we­ nigstens einen Abspritzöffnung (37) umgreift.

2. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Stützscheibe (26) topfförmig ausgebildet ist und einen umlaufenden Halterand (28) aufweist, der sich in axialer Richtung dem Ventilsitzkörper (18) abgewandt erstreckt und an seinem freien Ende (29) mit der Wandung einer Längsöffnung (3) des Sitzträgers (1) dicht verbunden ist.

3. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Halterand (28) der Stützscheibe (26) zu seinem freien Ende (29) hin nach außen gebogen ist und an seinem freien Ende (29) einen größeren Durchmesser aufweist, als den Durchmesser der Längs­ öffnung (3) des Sitzträgers (1).

4. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der von der Durchgangsöffnung (61) der Stützscheibe (26) umgriffene, die wenigstens eine Abspritzöffnung (37) beinhaltende Bereich (60) der Lochscheibe (22) nach stromabwärts gewölbt in Form einer Kalotte ausgebildet ist.