EP0904488B1 - Brennstoffeinspritzventil und verfahren zur herstellung einer ventilnadel eines brennstoffeinspritzventils - Google Patents

Brennstoffeinspritzventil und verfahren zur herstellung einer ventilnadel eines brennstoffeinspritzventils Download PDF

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EP0904488B1
EP0904488B1 EP97951114A EP97951114A EP0904488B1 EP 0904488 B1 EP0904488 B1 EP 0904488B1 EP 97951114 A EP97951114 A EP 97951114A EP 97951114 A EP97951114 A EP 97951114A EP 0904488 B1 EP0904488 B1 EP 0904488B1
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EP
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valve
closing
closing body
fuel injection
recess
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Dieter Maier
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Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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    • Y10S239/90—Electromagnetically actuated fuel injector having ball and seat type valve

Definitions

  • the invention is based on a fuel injector according to the preamble of claim 1 and a method for producing a valve needle of a fuel injector according to the preamble of claim 8.
  • an electromagnetically actuated fuel injector from DE-OS 33 18 486, which has an axially movable valve needle as a closing body support for a spherical valve closing body. With a lower end area, the closing body support partially engages around the valve closing body only in such a way that the enclosed area of the valve closing body only extends up to its largest diameter.
  • the opening width of the recess receiving the valve closing body in the end region of the closing body carrier perpendicular to the longitudinal axis of the valve is therefore at least as large as the largest diameter of the valve closing body.
  • an integral joining method such as welding, soldering or gluing, must be used. Are the recess and the valve closing body with dimensions one Press fit provided, the valve closing body can also be held by pressing on the closing body carrier.
  • an electromagnetically actuated injection valve which has a valve needle, the closing body carrier serving as a connecting part is formed from plastic.
  • the spherical valve closing body and the closing body carrier are firmly connected to one another by a snap connection, the closing body carrier having spring-elastic holding jaws which engage around the valve closing body.
  • a fuel injection device which has a valve needle with outer spiral grooves.
  • the grooves delimited in the valve body form spiral fuel channels, which not only give the fuel a swirl, but also control the fuel flow rate.
  • the fuel injector according to the invention with the characterizing features of claim 1 and the method according to claim 8 has the advantage that it is inexpensive and reliable to manufacture in a particularly simple manner. It is particularly advantageous that an extremely simple and inexpensive, yet very secure connection between a closing body carrier and a spherical valve closing body can be achieved.
  • the closing body carrier is formed with a recess in an end region for securely gripping around the valve closing body in such a way that the valve closing body, seen in the axial direction, dips into the recess over its equator, that is to say the region of the greatest radial extent.
  • the valve closing body is attached in that the end region forming an annular holding jaw is plastically deformed at least partially radially inwards by a flanging tool in such a way that the opening width of the recess at its downstream end is less than the diameter of the valve closing body.
  • the closing body support can advantageously be designed as a cold impact part. Through openings can already be formed in a simple manner.
  • grooves as fuel flow paths in a spiral on the circumference of the valve needle. They allow the fuel to be swirled to improve its atomization.
  • FIG. 1 shows it Fuel injector according to the invention and FIG. 2 shows a detailed view of a valve needle that can be produced according to the invention.
  • the electromagnetically actuated valve according to the invention in the form of an injection valve for fuel injection systems of mixture-compressing, spark-ignited internal combustion engines, shown by way of example and partly in simplified form in FIG. 1, has a one-piece part, surrounded by a magnet coil 1, serving as an inner pole and as a fuel inlet or flow as well as a valve seat support largely tubular metal base body 2.
  • the base body 2 is stepped several times and, in particular, is designed stepped upstream of the magnetic coil 1 in the radial direction, so that the base body 2 with an upper cover section 3 partially surrounds the magnetic coil 1 and a particularly compact structure of the injection valve in the area of Magnetic coil 1 enables.
  • the magnetic coil 1 is from an outer sleeve-shaped, for. B.
  • the base body 2 downstream of the magnet coil 1 is also designed in a stepped manner, so that a guide section 8 is formed which axially delimits the magnet coil 1 similarly to the cover section 3 and thereby delimits the magnet coil region 1 downwards or in the downstream direction represents.
  • the base body 2 together with the valve jacket 5, the base body 2, through its two sections 3 and 8, forms an annular space which receives the magnet coil 1.
  • the base body 2 has one Inner longitudinal opening 11, concentric to a longitudinal valve axis 10, which serves as a fuel flow channel in an upstream region 11a and additionally at least partially as a guide opening for a valve needle 12 axially movable along the longitudinal valve axis 10 in a downstream region 11b.
  • the area 11b has a larger diameter than the area 11a, since a step shoulder 13 is provided in the longitudinal opening 11 in the axial extension area of the magnet coil 1.
  • the base body 2 Immediately downstream of the step 13, the base body 2 has a thin-walled magnetic throttle point 16.
  • the base body 2 Downstream of the leic section 8, the base body 2 functions as a valve seat carrier, since a valve seat body 14 having a fixed valve seat surface 15 as a valve seat is introduced at the downstream end of the region 11b of the longitudinal opening 11.
  • the valve seat body 14 is fixedly connected to the base body 2 by means of a weld seam produced, for example, by means of a laser. Otherwise, the lower region 11b of the longitudinal opening 11 serves to receive the valve needle 12, which is formed by an armature 17 and a spherical valve closing body 18.
  • the armature 17 serving as the closing body carrier is fixedly connected at its downstream end facing the spraying orifice plate 20 to the spherical valve closing body 18 by flanging.
  • the injection valve is actuated electromagnetically in a known manner.
  • the electromagnetic circuit with the magnet coil 1, the inner base body 2, the outer valve jacket 5 and the armature 17 is used.
  • the armature 17 is aligned accordingly with the base body 2 ,
  • the return spring 25 extends in the longitudinal opening 11, for example, both downstream and upstream of the stepped shoulder 13, that is to say in both regions 11a and 11b.
  • the spherical valve closing body 18 interacts with the valve seat surface 15 of the valve seat body 14 which tapers in the shape of a truncated cone and is formed in the axial direction downstream of a guide opening in the valve seat body 14.
  • the spray hole disk 20 has at least one, for example four, spray openings 27 formed by eroding or stamping.
  • the insertion depth of the valve seat body 14 in the injection valve is, among other things, decisive for the stroke of the valve needle 12.
  • the one end position of the valve needle 12 when the solenoid coil 1 is not energized is determined by the valve closing body 18 bearing against the valve seat surface 15 of the valve seat body 14, while the other is fixed End position of the valve needle 12 when the magnet coil 1 is excited by the contact of the armature 17 on the step shoulder 13 of the base body 2.
  • the stroke is adjusted by axially displacing the valve seat body 14, which is subsequently connected to the base body 2 in accordance with the desired position.
  • an adjusting sleeve 29 is inserted into the upper region 11a of the longitudinal opening 11.
  • the adjusting sleeve 29 is used to adjust the spring preload the restoring spring 25 resting on the adjusting sleeve 29, which is supported with its opposite side on a bottom region 30 of an inner recess 31 in the closing body carrier 17, the dynamic spray quantity also being adjusted with the adjusting sleeve 29.
  • the anchor 17 has e.g. In the axial extent of the magnetic throttle point 16 on the outer circumference on an annular upper guide surface 32, which serves to guide the axially movable valve needle 12 in the longitudinal opening 11.
  • the closing body support 17, which is designed, for example, as a cold impact part, has an upper stop surface 33 which faces the step shoulder 13 and is provided with a wear protection layer, e.g. is chrome-plated.
  • a wear protection layer e.g. is chrome-plated.
  • At least one through opening 35 is formed in the closing body carrier 17, for example two or four through openings 35 are formed, which extend obliquely to the valve axis 10 to the outside.
  • the closing body carrier 17 tapers in the downstream direction, the outer contour being frustoconical.
  • This design of the closing body support 17 enables the fuel to be supplied to the valve seat surface 15 to flow unhindered first through the recess 31 inside and after exiting the through openings 35 outside the closing body support 17.
  • the through openings 35 can be designed freely (e.g. with circular, elliptical or polygonal cross sections) and can run axially, radially or at an angle.
  • the closing body carrier 17 Downstream of the through openings 35, the closing body carrier 17 is designed as a solid needle shaft 36. To a downstream end area 37 the needle shaft 36 has a largely constant outer diameter, but which is significantly smaller than the outer diameter of the upstream region of the closing body carrier 17 with the inner recess 31.
  • the lower end region 37 of the closing body carrier 17 in turn has a larger outer diameter than the needle shaft 36, the Transition is frustoconical.
  • the end region 37 has the function of receiving the spherical valve closing body 18 in an inner, blind hole-like recess 38, which is introduced from the lower side facing the valve closing body 18.
  • the recess 38 is formed, for example, with two axially consecutive sections 39a and 39b, the upper section 39a facing the solenoid coil 1 being conical and the lower section 39b facing the injection orifice plate 20 being largely cylindrical.
  • the valve closing body 18 lies against the wall of the conical section 39a at least in the form of a line contact.
  • FIG. 2 shows the end region 37 of the closing body carrier 17 on a changed scale.
  • An injection valve in the construction described above is characterized by its particularly compact structure, so that a very small, handy injection valve is formed, the valve jacket 5 of which has an outer diameter of only about 12 mm, for example.
  • the components described so far form a preassembled independent assembly, which can be referred to as functional part 40.
  • the fully set and assembled functional part 40 has z. B. an upper end face 42, here the cover portion 3, on which, for example, two contact pins 43 protrude. The electrical contacting of the magnetic coil 1 and thus its excitation takes place via the electrical contact pins 43, which serve as electrical connecting elements.
  • connection part (not shown) can be connected, which is distinguished above all by the fact that it comprises the electrical and the hydraulic connection of the entire injection valve.
  • a hydraulic connection of the connection part, not shown, and the functional part 40 is achieved in the fully assembled injection valve in that flow bores of both assemblies are brought together so that an unimpeded flow of fuel is ensured. It is then z. B. the end face 42 of the functional part 40 directly on a lower end face of the connecting part and is firmly connected to this.
  • connection area for secure sealing z. B. is provided a sealing ring 46 which rests on the end face 42 of the cover portion 3 surrounding the base body 45.
  • the contact pins 43 serving as electrical connecting elements enter into a secure electrical connection in the fully assembled valve with corresponding electrical connecting elements of the connecting part.
  • FIG. 2 shows the area of the valve needle 12 again, in which the closing body carrier 17 and the valve closing body 18 are connected to one another.
  • two, three or a plurality of spiral grooves 48 for the fuel flow which extend from the end of the needle shaft 36 to the lower boundary 49 of the end region 37, are introduced on the outer circumference of the end region 37.
  • the grooves 48 With the help of the grooves 48, the fuel flowing through them is mixed with a swirl component pressurized so that, among other things, improved atomization is achieved.
  • control of the fuel flow rate is possible.
  • the outer circumference of the end region 37 outside the grooves 48 can serve as the lower guide surface 50 of the valve needle 12 in the valve seat body 14 in addition to the upper guide surface 32.
  • the recess 38 has an opening width which is smaller than the diameter of the valve closing body 18.
  • the lower section 39b of the recess 38 is, for example, completely cylindrical.
  • the diameter of the section 39b approximately corresponds to the diameter of the valve closing body 18, so that it can be inserted without problems into the recess 38 up to the stop on the section 39a.
  • the valve closing body 18 is brought so far into the recess 38 that its equator 52, that is to say the region of the greatest radial extent, lies within the recess 38 and the lower boundary 49 of the end region 37 only follows further downstream.
  • valve closing body 18 is fastened in that the end region 37 forming an annular holding jaw in the region of the recess 38 is at least partially plastically deformed radially inward by a flanging tool, not shown, with an effective direction according to the arrows 54. Since the deformed region is only the immediate end of the end region 37, the recess 38 becomes, above all, downstream of the equator 52 of the valve closing body 18 is reduced in its opening width. The material of the end region 37 is displaced such that it engages around the spherical valve closing body 18 immediately below the equator 52.
  • the opening width of the recess 38 is subsequently smaller in the plane of the boundary 49 than the diameter of the valve closing body 18, as a result of which the valve closing body 18 does not slip out of the recess 38.
  • the end region 37 After engaging the flanging tool, the end region 37 has, for example, a lower conical boundary surface 55 which can be interrupted by the grooves 48.
  • valve needle 12 is e.g. only machined (ground) on their guide surfaces 32 and 50 and stop surfaces 33 after they have been flanged in order to ensure the desired shape and position tolerances with high accuracy. Small tolerance fluctuations advantageously enable stable functional data in the large-scale production of injection valves.

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Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Anspruchs 1 und einem Verfahren zur Herstellung einer Ventilnadel eines Brennstoffeinspritzventils nach der Gattung des Anspruchs 8.
  • Es ist schon ein elektromagnetisch betätigbares Brennstoffeinspritzventil aus der DE-OS 33 18 486 bekannt, das eine axial bewegliche Ventilnadel als Schließkörperträger für einen kugelförmigen Ventilschließkörper aufweist. Mit einem unteren Endbereich umgreift der Schließkörperträger den Ventilschließkörper teilweise nur derart, daß sich der umschlossene Bereich des Ventilschließkörpers nur maximal bis zu dessen größtem Durchmesser erstreckt. Die Öffnungsweite der den Ventilschließkörper aufnehmenden Ausnehmung im Endbereich des Schließkörperträgers senkrecht zur Ventillängsachse ist also mindestens so groß wie der größte Durchmesser des Ventilschließkörpers. Um ein Herausrutschen des Ventilschließkörpers aus der Ausnehmung zu verhindern, muß ein stoffschlüssiges Fügeverfahren, wie Schweißen, Löten oder Kleben angewendet werden. Sind die Ausnehmung und der Ventilschließkörper mit Abmaßen einer Presspassung versehen, so kann der Ventilschließkörper auch mittels Einpressen am Schließkörperträger festgehalten werden.
  • Aus der DE-OS 195 03 224 ist bereits ein elektromagnetisch betätigbares Einspritzventil bekannt, das eine Ventilnadel aufweist, deren als Verbindungsteil dienender Schließkörperträger aus Kunststoff ausgeformt ist. Der kugelförmige Ventilschließkörper und der Schließkörperträger sind dabei durch eine Schnappverbindung fest miteinander verbunden, wobei der Schließkörperträger federelastische Haltebacken besitzt, die den Ventilschließkörper umgreifen.
  • Hinlänglich bekannt ist es, wie auch der DE-OS 40 08 675 zu entnehmen ist, feste Verbindungen einzelner Bauteile von Ventilnadeln stoffschlüssig, z. B. mittels Schweißnähten zu erzielen.
  • Bekannt ist des weiteren aus der DE-OS 38 08 635 eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die eine Ventilnadel mit äußeren spiralförmigen Nuten aufweist. Die im Ventilkörper begrenzten Nuten bilden spiralförmige Kraftstoffkanäle, die dem Kraftstoff nicht nur einen Drall geben, sondern auch die Kraftstoffströmungsgeschwindigkeit steuern.
    • Vorteile der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. das Verfahren nach Anspruch 8 hat den Vorteil, daß es auf besonders einfache Art und Weise kostengünstig und prozeßsicher herstellbar ist. Von besonderem Vorteil ist dabei, daß eine äußerst einfache und kostengünstige und trotzdem sehr sichere Verbindung zwischen einem Schließkörperträger und einem kugelförmigen Ventilschließkörper erzielbar ist. Dabei ist der Schließkörperträger in einem Endbereich zum sicheren Umgreifen des Ventilschließkörpers mit einer Ausnehmung derart ausgeformt, daß der Ventilschließkörper in axialer Richtung gesehen über seinen Äquator, also den Bereich der größten radialen Erstreckung, hinweg in die Ausnehmung eintaucht. Die Befestigung des Ventilschließkörpers erfolgt dadurch, daß der einen ringförmigen Haltebacken bildende Endbereich zumindest teilweise durch ein Bördelwerkzeug radial nach innen plastisch so verformt wird, daß die Öffnungsweite der Ausnehmung an ihrem stromabwärtigen Ende geringer ist als der Durchmesser des Ventilschließkörpers. Ohne die Anwendung eines Fügeverfahrens zur Erzielung einer stoffschlüssigen Verbindung wird eine sehr sichere und haltbare Verbindung an der Ventilnadel erreicht.
  • Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Brennstoffeinspritzventils bzw. des Verfahrens nach Anspruch 8 möglich.
  • In vorteilhafter Weise kann der Schließkörperträger als Kaltschlagteil ausgeführt sein. Dabei können in einfacher Weise bereits Durchgangsöffnungen mit ausgeformt werden.
  • Besonders vorteilhaft ist es, Nuten als Brennstoffströmungswege spiralförmig am Umfang der Ventilnadel auszugestalten. Sie erlauben eine Drallbeaufschlagung des Brennstoffs zu dessen verbesserter Zerstäubung.
    • Zeichnung
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein erfindungsgemäßes Brennstoffeinspritzventil und Figur 2 eine Detailansicht einer erfindungsgemäß herstellbaren Ventilnadel.
    • Beschreibung des Ausführungsbeispiels
  • Das in der Figur 1 beispielhaft und teilweise vereinfacht dargestellte, erfindungsgemäße elektromagnetisch betätigbare Ventil in der Form eines Einspritzventils für Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschinen hat einen einteiligen, von einer Magnetspule 1 umgebenen, als Innenpol und als Brennstoffeinlaß bzw. -durchfluß sowie als Ventilsitzträger dienenden weitgehend rohrförmigen metallenen Grundkörper 2. Der Grundkörper 2 ist mehrfach gestuft und dabei speziell stromaufwärts der Magnetspule 1 in radialer Richtung gestuft ausgeführt, so daß der Grundkörper 2 mit einem oberen Deckelabschnitt 3 die Magnetspule 1 teilweise umhüllt und einen besonders kompakten Aufbau des Einspritzventils im Bereich der Magnetspule 1 ermöglicht. Die Magnetspule 1 ist von einem äußeren hülsenförmigen, z. B. ferromagnetischen Ventilmantel 5 als Außenpol umgeben, der die Magnetspule 1 in Umfangsrichtung vollständig umgibt und an seinem oberen Ende fest mit dem Grundkörper 2 an dessen Deckelabschnitt 3 z. B. durch eine Schweißnaht 6 verbunden ist. Zum Schließen des magnetischen Kreises ist der Grundkörper 2 stromabwärts der Magnetspule 1 ebenfalls gestuft ausgeführt, so daß ein Leitabschnitt 8 gebildet ist, der ähnlich dem Deckelabschnitt 3 die Magnetspule 1 axial begrenzt und dabei die Begrenzung des Magnetspulenbereichs 1 nach unten hin bzw. in stromabwärtiger Richtung darstellt.
  • Zusammen mit dem Ventilmantel 5 bildet der Grundkörper 2 durch seine zwei Abschnitte 3 und 8 einen die Magnetspule 1 aufnehmenden Ringraum. Der Grundkörper 2 besitzt eine innere, konzentrisch zu einer Ventillängsachse 10 verlaufende Längsöffnung 11, die in einem stromaufwärtigen Bereich 11a als Brennstoffströmungskanal und in einem stromabwärtigen Bereich 11b noch zusätzlich wenigstens teilweise als Führungsöffnung für eine entlang der Ventillängsachse 10 axial bewegliche Ventilnadel 12 dient. Der Bereich 11b weist einen größeren Durchmesser auf als der Bereich 11a, da im axialen Erstreckungsbereich der Magnetspule 1 ein Stufenabsatz 13 in der Längsöffnung 11 vorgesehen ist. Unmittelbar stromabwärts des Stufenabsatzes 13 folgend besitzt der Grundkörper 2 eine dünnwandige magnetische Drosselstelle 16.
  • Stromabwärts des Leicabschnitts 8 fungiert der Grundkörper 2 als Ventilsitzträger, da am stromabwärtigen Ende des Bereichs 11b der Längsöffnung 11 ein Ventilsitzkörper 14 eingebracht ist, der eine feste Ventilsitzfläche 15 als Ventilsitz aufweist. Der Ventilsitzkörper 14 ist mit einer beispielsweise mittels eines Lasers erzeugten Schweißnaht fest mit dem Grundkörper 2 verbunden. Ansonsten dient der untere Bereich 11b der Längsöffnung 11 der Aufnahme der Ventilnadel 12, die von einem Anker 17 und einem kugelförmigen Ventilschließkörper 18 gebildet wird. An der stromabwärtigen Stirnseite des Ventilsitzkörpers 14 ist z. B. in einer Vertiefung 19 eine flache Spritzlochscheibe 20 angeordnet, wobei die feste Verbindung von Ventilsitzkörper 14 und Spritzlochscheibe 20 z. B. durch eine umlaufende dichte Schweißnaht 21 realisiert ist. Der als Schließkörperträger dienende Anker 17 ist an seinem stromabwärtigen, der Spritzlochscheibe 20 zugewandten Ende mit dem kugelförmigen Ventilschließkörper 18 erfindungsgemäß durch Bördeln fest verbunden.
  • Die Betätigung des Einspritzventils erfolgt in bekannter Weise elektromagnetisch. Zur axialen Bewegung der Ventilnadel 12 und damit zum Öffnen entgegen der Federkraft einer Rückstellfeder 25 bzw. Schließen des Einspritzventils dient der elektromagnetische Kreis mit der Magnetspule 1, dem inneren Grundkörper 2, dem äußeren Ventilmantel 5 und dem Anker 17. Der Anker 17 ist entsprechend auf den Grundkörper 2 ausgerichtet. Die Rückstellfeder 25 erstreckt sich in der Längsöffnung 11 beispielsweise sowohl stromabwärts als auch stromaufwärts des Stufenabsatzes 13, also in beiden Bereichen 11a und 11b.
  • Der kugelförmige Ventilschließkörper 18 wirkt mit der sich in Strömungsrichtung kegelstumpfförmig verjüngenden Ventilsitzfläche 15 des Ventilsitzkörpers 14 zusammen, die in axialer Richtung stromabwärts einer Führungsöffnung im Ventilsitzkörper 14 ausgebildet ist. Die Spritzlochscheibe 20 besitzt wenigstens eine, beispielsweise vier durch Erodieren oder Stanzen ausgeformte Abspritzöffnungen 27.
  • Die Einschubtiefe des Ventilsitzkörpers 14 im Einspritzventil ist unter anderem entscheidend für den Hub der Ventilnadel 12. Dabei ist die eine Endstellung der Ventilnadel 12 bei nicht erregter Magnetspule 1 durch die Anlage des Ventilschließkörpers 18 an der Ventilsitzfläche 15 des Ventilsitzkörpers 14 festgelegt, während sich die andere Endstellung der Ventilnadel 12 bei erregter Magnetspule 1 durch die Anlage des Ankers 17 an dem Stufenabsatz 13 des Grundkörpers 2 ergibt. Die Hubeinstellung erfolgt durch ein axiales Verschieben des Ventilsitzkörpers 14, der entsprechend der gewünschten Position nachfolgend fest mit dem Grundkörper 2 verbunden wird.
  • In den oberen Bereich 11a der Längsöffnung 11 ist außer der Rückstellfeder 25 eine Einstellhülse 29 eingeschoben. Die Einstellhülse 29 dient zur Einstellung der Federvorspannung der an der Einstellhülse 29 anliegenden Rückstellfeder 25, die sich mit ihrer gegenüberliegenden Seite an einem Bodenbereich 30 einer inneren Vertiefung 31 im Schließkörperträger 17 abstützt, wobei auch eine Einstellung der dynamischen Abspritzmenge mit der Einstellhülse 29 erfolgt.
  • Der Anker 17 weist z.B. im axialen Erstreckungsbereich der magnetischen Drosselstelle 16 am äußeren Umfang eine ringförmige obere Führungsfläche 32 auf, die der Führung der axial beweglichen Ventilnadel 12 in der Längsöffnung 11 dient. Der beispielsweise als Kaltschlagteil ausgeführte Schließkörperträger 17 hat eine obere, dem Stufenabsatz 13 zugewandte Anschlagfläche 33, die mit einer Verschleißschutzschicht versehen ist, z.B. verchromt ist. Vom Bodenbereich 30 der Vertiefung 31 ausgehend ist in dem Schließkörperträger 17 mindestens eine Durchgangsöffnung 35, beispielsweise sind zwei oder vier Durchgangsöffnungen 35 ausgeformt, die sich schräg zur Ventilachse 10 nach außen erstrecken. Im Bereich der Durchgangsöffnungen 35 verjüngt sich der Schließkörperträger 17 in stromabwärtiger Richtung, wobei die Außenkontur kegelstumpfförmig ist. Diese Ausbildung des Schließkörperträgers 17 ermöglicht es, daß der der Ventilsitzfläche 15 zuzuführende Brennstoff zuerst durch die Vertiefung 31 innerhalb und nach dem Austritt aus den Durchgangsöffnungen 35 außerhalb des Schließkörperträgers 17 ungehindert strömen kann. Die Durchgangsöffnungen 35 sind in ihrer Form frei gestaltbar (z.B. mit kreisförmigen, elliptischen oder mehreckigen Querschnitten) und können axial, radial oder schräg verlaufen.
  • Stromabwärts der Durchgangsöffnungen 35 ist der Schließkörperträger 17 massiv als Nadelschaft 36 ausgebildet. Bis hin zu einem stromabwärtigen Endbereich 37 weist der Nadelschaft 36 einen weitgehend konstanten Außendurchmesser auf, der aber deutlich geringer ist als der Außendurchmesser des stromaufwärts liegenden Bereichs des Schließkörperträgers 17 mit der inneren Vertiefung 31. Der untere Endbereich 37 des Schließkörperträgers 17 besitzt wiederum einen größeren Außendurchmesser als der Nadelschaft 36, wobei der Übergang z.B. kegelstumpfförmig gestaltet ist. Der Endbereich 37 hat die Funktion der Aufnahme des kugelförmigen Ventilschließkörpers 18 in einer inneren, sacklochähnlichen Ausnehmung 38, die von der dem Ventilschließkörper 18 zugewandten, unteren Seite her eingebracht ist. Die Ausnehmung 38 ist beispielsweise mit zwei axial aufeinanderfolgenden Abschnitten 39a und 39b ausgebildet, wobei der der Magnetspule 1 zugewandte, obere Abschnitt 39a kegelförmig und der der Spritzlochscheibe 20 zugewandte, untere Abschnitt 39b weitgehend zylindrisch ausgeführt ist. Der Ventilschließkörper 18 liegt im montierten Zustand an der Wandung des kegelförmigen Abschnitts 39a zumindest in Form einer Linienberührung an. Figur 2 zeigt den Endbereich 37 des Schließkörperträgers 17 in einem geänderten Maßstab.
  • Ein Einspritzventil in oben beschriebener Bauweise zeichnet sich durch seinen besonders kompakten Aufbau aus, so daß ein sehr kleines, handliches Einspritzventil entsteht, dessen Ventilmantel 5 beispielsweise einen Außendurchmesser von nur ca. 12 mm aufweist. Die bisher beschriebenen Bauteile bilden eine vormontierte eigenständige Baugruppe, die als Funktionsteil 40 bezeichnet werden kann. Das fertig eingestellte und montierte Funktionsteil 40 weist z. B. eine obere Stirnfläche 42, hier des Deckelabschnitts 3, auf, über die beispielsweise zwei Kontaktstifte 43 herausragen. Über die elektrischen Kontaktstifte 43, die als elektrische Verbindungselemente dienen, erfolgt die elektrische Kontaktierung der Magnetspule 1 und damit deren Erregung.
  • Mit einem solchen Funktionsteil 40 ist ein nicht dargestelltes Anschlußteil verbindbar, das sich vor allen Dingen dadurch auszeichnet, daß es den elektrischen und den hydraulischen Anschluß des gesamten Einspritzventils umfaßt. Eine hydraulische Verbindung von dem nicht dargestellten Anschlußteil und dem Funktionsteil 40 wird beim vollständig montierten Einspritzventil dadurch erreicht, daß Strömungsbohrungen beider Baugruppen so zueinander gebracht werden, daß ein ungehindertes Durchströmen des Brennstoffs gewährleistet ist. Dabei liegt dann z. B. die Stirnfläche 42 des Funktionsteils 40 unmittelbar an einer unteren Stirnfläche des Anschlußteils an und ist mit diesem fest verbunden. Bei der Montage des Anschlußteils auf dem Funktionsteil 40 kann ein über die Stirnfläche 42 und damit über den Deckelabschnitt 3 überstehender Grundkörperstutzen 45 des Grundkörpers 2 zur Erhöhung der Verbindungsstabilität in eine Strömungsbohrung des Anschlußteils hineinragen. Im Verbindungsbereich ist zur sicheren Abdichtung z. B. ein Dichtring 46 vorgesehen, der auf der Stirnfläche 42 des Deckelabschnitts 3 aufliegend den Grundkörperstutzen 45 umgibt. Die als elektrische Verbindungselemente dienenden Kontaktstifte 43 gehen im vollständig montierten Ventil eine sichere elektrische Verbindung mit korrespondierenden elektrischen Verbindungselementen des Anschlußteils ein.
  • In Figur 2 ist der Bereich der Ventilnadel 12 nochmals dargestellt, in dem der Schließkörperträger 17 und der Ventilschließkörper 18 miteinander verbunden sind. Am äußeren Umfang des Endbereichs 37 sind beispielsweise zwei, drei oder eine Vielzahl von spiralförmigen Nuten 48 für die Brennstoffdurchströmung eingebracht, die sich vom Ende des Nadelschafts 36 bis hin zur unteren Begrenzung 49 des Endbereichs 37 erstrecken. Mit Hilfe der Nuten 48 wird der sie durchströmende Brennstoff mit einer Drallkomponente beaufschlagt, so daß u.a. eine verbesserte Zerstäubung erzielt wird. Andererseits ist eine Steuerung der Brennstoffströmungsgeschwindigkeit möglich. Der äußere Umfang des Endbereichs 37 außerhalb der Nuten 48 kann neben der oberen Führungsfläche 32 als untere Führungsfläche 50 der Ventilnadel 12 im Ventilsitzkörper 14 dienen.
  • In der Ebene der unteren Begrenzung des Endbereichs 37 besitzt die Ausnehmung 38 eine Öffnungsweite, die geringer ist als der Durchmesser des Ventilschließkörpers 18. Bevor die Befestigung des Ventilschließkörpers 18 am Schließkörperträger 17 erfolgt, ist der untere Abschnitt 39b der Ausnehmung 38 beispielsweise vollständig zylindrisch ausgeführt, wobei der Durchmesser des Abschnitts 39b ungefähr dem Durchmesser des Ventilschließkörpers 18 entspricht, so daß dieser problemlos in die Ausnehmung 38 bis zum Anschlag an dem Abschnitt 39a einführbar ist. Der Ventilschließkörper 18 wird dabei so weit in die Ausnehmung 38 hineingebracht, daß sein Äquator 52, also der Bereich der größten radialen Erstreckung, innerhalb der Ausnehmung 38 liegt und die untere Begrenzung 49 des Endbereichs 37 erst weiter stromabwärts folgt.
  • Diese Ausgestaltung ermöglicht es, mittels Bördeln eine äußerst einfache und kostengünstige und trotzdem sichere Verbindung von Schließkörperträger 17 und Ventilschließkörper 18 zu erzielen. Die Befestigung des Ventilschließkörpers 18 erfolgt dadurch, daß der im Bereich der Ausnehmung 38 einen ringförmigen Haltebacken bildende Endbereich 37 zumindest teilweise durch ein nicht dargestelltes Bördelwerkzeug mit einer Wirkrichtung entsprechend der Pfeile 54 radial nach innen plastisch verformt wird. Da es sich bei dem verformten Bereich nur um das unmittelbare Ende des Endbereichs 37 handelt, wird die Ausnehmung 38 vor allen Dingen stromabwärts des Äquators 52 des Ventilschließkörpers 18 in ihrer Öffnungsweite verkleinert. Das Material des Endbereichs 37 wird so verschoben, daß es den kugelförmigen Ventilschließkörper 18 unmittelbar unterhalb des Äquators 52 umgreift. Die Öffnungsweite der Ausnehmung 38 ist nachfolgend in der Ebene der Begrenzung 49 kleiner als der Durchmesser des Ventilschließkörpers 18, wodurch ein Herausrutschen des Ventilschließkörpers 18 aus der Ausnehmung 38 vollkommen ausgeschlossen ist. Der Endbereich 37 weist nach dem Angreifen des Bördelwerkzeugs beispielsweise eine untere konische Begrenzungsfläche 55 auf, die von den Nuten 48 unterbrochen sein kann.
  • Die Ventilnadel 12 wird z.B. erst nach dem Bördeln an ihren Führungsflächen 32 und 50 sowie Anschlagflächen 33 genau bearbeitet (geschliffen), um die gewünschten Form- und Lagetoleranzen in hoher Genauigkeit zu gewährleisten. Geringe Toleranzschwankungen ermöglichen in vorteilhafter Weise stabile Funktionsdaten bei der Großserienfertigung von Einspritzventilen.

Claims (10)

  1. Brennstoffeinspritzventil für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, mit einer Ventillängsachse (10), mit einem elektromagnetischen Kreis (1, 2, 17), mit einer axial bewegbaren Ventilnadel (12), die wenigstens einen metallenen Schließkörperträger (17) und einen kugelförmigen Ventilschließkörper (18) umfaßt, wobei der Schließkörperträger (17) eine Ausnehmung (38) aufweist, in die der Ventilschließkörper (18) zur Erzielung einer festen Verbindung mit dem Schließkörperträger (17) eingreift, und wobei der Schließkörperträger (17) einen stromabwärtigen Endbereich (37) besitzt, der sich in stromabwärtiger Richtung mit seiner Ausnehmung (38) über einen Äquator (52) des Ventilschließkörpers (18) hinaus erstreckt, und der Ventilschließkörper (18) mit einem festen Ventilsitz (15) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Verbindung von Ventilschließkörper (18) und Schließkörperträger (17) dadurch erzielt ist, daß mittels Bördeln Material des Endbereichs (37) unmittelbar unterhalb des Äquators (52) zum Ventilschließkörper (18) hin verschoben ist.
  2. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (38) eine entlang der Ventillängsachse (10) verlaufende sacklochähnliche Öffnung ist, die einen dem Ventilsitz (15) zugewandten unteren Abschnitt (39b) und einen dem Ventilsitz (15) abgewandten oberen Abschnitt (39a) besitzt.
  3. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Abschnitt (39a) kegelförmig und der untere Abschnitt (39b) weitgehend zylindrisch verlaufen.
  4. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Abschnitt (39a) einen Anschlag für den Ventilschließkörper (18) bildet.
  5. Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungsweite der Ausnehmung (38) an einer unteren Begrenzung (49) des Endbereichs (37) geringer ist als der Durchmesser des Ventilschließkörpers (18).
  6. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkörperträger (17) als Kaltschlagteil (Kaltumformteil) ausgeführt ist.
  7. Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Umfang des Endbereichs (37) des Schließkörperträgers (17) spiralförmige Nuten (48) zur Brennstoffdurchströmung ausgebildet sind.
  8. Verfahren zur Herstellung einer Ventilnadel (12) eines Brennstoffeinspritzventils, insbesondere eines Brennstoffeinspritzventils nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Verfahrensschritt ein metallener Schließkörperträger (17) mit einer Ausnehmung (38) und ein kugelförmiger Ventilschließkörper (18) hergestellt werden, nachfolgend der Ventilschließkörper (18) in die Ausnehmung (38) eingebracht wird, so daß sich ein stromabwärtiger Endbereich (37) des Schließkörperträgers (17) über einen Äquator (52) des Ventilschließkörpers (18) hinaus erstreckt und in einem darauffolgenden Verfahrensschritt der Schließkörperträger (17) durch ein Bördelwerkzeug (54) unmittelbar unterhalb des Äquators (52) derart durch Materialverschiebung plastisch verformt wird, daß der Ventilschließkörper (18) in der Ausnehmung (38) fest mit dem Schließkörperträger (17) verbunden ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der metallene Schließkörperträger (17) als Kaltschlagteil (Kaltumformteil) hergestellt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Bördeln Führungsflächen (32, 50) sowie Anschlagflächen (33) der Ventilnadel (12) feinbearbeitet werden.
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