EP1055065B1

EP1055065B1 - Brennstoffeinspritzventil

Info

Publication number: EP1055065B1
Application number: EP99955711A
Authority: EP
Inventors: Ferdinand Reiter
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1998-12-10
Filing date: 1999-09-15
Publication date: 2004-02-25
Anticipated expiration: 2019-09-15
Also published as: WO2000034648A1; CN1292848A; CN1116516C; DE59908651D1; RU2230216C2; AU748415B2; JP2002531770A; EP1055065A1; DE19856920A1; US6371391B1; AU1260000A; BR9907833A; KR20010040792A

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Aus der DE 40 26 721 A1 ist bereits ein Einspritzventil bekannt, das an seinem stromabwärtigen Ende eine dünne napfförmige Lochscheibe aufweist. Diese Lochscheibe besitzt ein flaches Bodenteil mit mehreren Abspritzöffnungen und einen davon abstehenden Halterand, wodurch eine Topf- bzw. Napfform entsteht. Die Lochscheibe ist im Bereich ihres Bodenteils an einem Ventilsitzkörper mittels einer umlaufenden Schweißnaht befestigt, während der Halterand mit einem Ventilsitzträger durch Schweißen fest verbunden ist. Um ein Abheben der Lochscheibe aufgrund des herrschenden Brennstoffdrucks zu verhindern, muß die Lochscheibe ausreichend dick ausgeführt sein. Durch die so vorgegebene Dicke der Lochscheibe ergibt sich der Nachteil, dass der aus den Abspritzöffnungen austretende Brennstoff nicht in optimaler Weise in feinste Brennstofftröpfchen aufgerissen wird, also keine ideale Brennstoffaufbereitung erreicht wird.

Deshalb wurde bereits in der DE 41 23 692 C2 vorgeschlagen, zusätzlich zur Lochscheibe eine Stützscheibe vorzusehen. Dabei besitzt nun die Stützscheibe eine napfförmige Gestalt, die zwischen ihrem Bodenteil und dem Ventilsitzkörper eine flache und in ihrem Zentralbereich kalottenförmig gewölbte Lochscheibe einklemmt. Auf diese Weise ist die Lochscheibe einfach herstellbar und relativ dünn ausführbar. Die oben erwähnten Nachteile können zwar mit einer solchen Konstruktion überwunden werden, allerdings besteht ein erheblicher Mehraufwand durch die Herstellung zweier Bauteile, wobei die Stützscheibe dicker als die Lochscheibe ausgebildet ist. Neben dem Bauteilmehraufwand ist daher auch ein deutlicher Materialmehraufwand erforderlich. Außerdem ist das Handling beim Befestigen der beiden Bauteile erschwert gegenüber einer einzelnen Lochscheibe.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass es eine auf besonders einfache Art und Weise ohne jeglichen zusätzlichen Materialoder Bäuteilaufwand ausgeformte Lochscheibe aufweist, die gegenüber bekannten Lochscheiben gleicher Dicke eine erhöhte Stabilität und Steifigkeit besitzt. Außerdem wird eine verbesserte dynamische Dauerhaltbarkeit erreicht. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen zur Erhöhung der Steifigkeit der Lochscheibe ist es möglich, die Lochscheibe dünner als bisher auszubilden und damit ein unter bestimmten Einbaubedingungen notwendiges konkretes Verhältnis von Lochscheibendicke und Lochdurchmesser der Abspritzöffnungen problemlos einzuhalten.

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

In vorteilhafter Weise sind die Ausformungen in Form von Sicken vorgenommen, die mittels Prägen an der ein Blechteil darstellenden Lochscheibe herstellbar sind. Von Vorteil ist es, wenn wenigstens drei Ausformungen über den Umfang verteilt vorgesehen sind.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein teilweise dargestelltes Brennstoffeinspritzventil, Figur 2 eine erfindungsgemäße Lochscheibe und Figur 3 eine Schnittdarstellung durch die Lochscheibe gemäß Figur 2 entlang der Linie III-III in Figur 2.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In der Figur 1 ist ein Ventil in der Form eines Einspritzventils für Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschinen teilweise dargestellt, das eine erfindungsgemäße Lochscheibe aufweist.

Das Einspritzventil hat einen rohrförmigen Ventilsitzträger 1, in dem konzentrisch zu einer Ventillängsachse 2 eine Längsöffnung 3 ausgebildet ist. In der Längsöffnung 3 ist eine z. B. rohrförmige Ventilnadel 5 als axial bewegliches Ventilglied angeordnet, die an ihrem stromabwärtigen Ende 6 mit einem z. B. kugelförmigen Ventilschließkörper 7, an dessen Umfang beispielsweise fünf Abflachungen 8 zum Vorbeiströmen des Brennstoffs vorgesehen sind, fest verbunden ist.

Die Betätigung des Einspritzventils erfolgt in bekannter Weise, beispielsweise hier elektromagnetisch. Allerdings ist z.B. auch eine piezoelektrische Betätigung denkbar. Zur axialen Bewegung der Ventilnadel 5 und damit zum Öffnen entgegen der Federkraft einer nicht dargestellten Rückstellfeder bzw. Schließen des Einspritzventils dient ein schematisch 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 mittels eines Lasers hergestellte Schweißnaht verbunden und auf den Kern 12 ausgerichtet.

Zur Führung des Ventilschließkörpers 7 während der Axialbewegung dient eine Führungsöffnung 15 eines Ventilsitzkörpers 16, der in dem stromabwärts liegenden Ende des Ventilsitzträgers 1 in der Längsöffnung 3 durch Schweißen dicht montiert ist. Der Ventilsitzkörper 16 ist mit einer topf- bzw. napfförmig ausgebildeten Lochscheibe 21 konzentrisch und fest verbunden, wobei die Lochscheibe 21 mit einem Bodenteil 22 unmittelbar an einer unteren Stirnfläche 23 des Ventilsitzkörpers 16 anliegt.

An das Bodenteil 22 der Lochscheibe 21 schließt sich ein umlaufender Halterand 26 an, der sich in axialer Richtung dem Ventilsitzkörper 16 abgewandt erstreckt und bis zu einem Ende 27 hin geringfügig konisch nach außen gebogen ist. Dabei weist der Halterand 26 an seinem Ende 27 einen geringfügig größeren Durchmesser auf als den Durchmesser der Längsöffnung 3 des Ventilsitzträgers 1. Die Verbindung von Ventilsitzkörper 16 und Lochscheibe 21 erfolgt beispielsweise durch eine umlaufende und dichte, mittels eines Lasers ausgebildete erste Schweißnaht 25. Die Lochscheibe 21 ist am Ende 27 des Halterandes 26 des weiteren mit der Wandung der Längsöffnung 3 im Ventilsitzträger 1 beispielsweise durch eine umlaufende und dichte zweite Schweißnaht 30 verbunden.

Der kugelförmige Ventilschließkörper 7 wirkt mit einer stromabwärts der Führungsöffnung 15 ausgebildeten, sich in Strömungsrichtung beispielsweise kegelförmig verjüngenden Ventilsitzfläche 29 des Ventilsitzkörpers 16 zusammen. Eine Endstellung der Ventilnadel 5 ist bei nicht erregter Magnetspule 10 durch die Anlage des Ventilschließkörpers 7 an der Ventilsitzfläche 29 festgelegt. Die andere Endstellung der Ventilnadel 5 wird bei erregter Magnetspule 10 z.B. durch die Anlage des Ankers 11 am Kern 12 definiert. Der Weg zwischen beiden Endstellungen stellt den Nadelhub dar.

Der an der Ventilsitzfläche 29 bei geöffnetem Ventil vorbeiströmende Brennstoff gelangt in eine daran folgende Austrittsöffnung 31 im Ventilsitzkörper 16, die beispielsweise zylinderförmig ausgeführt ist. Anschließend tritt der Brennstoff durch eine oder mehrere, beispielsweise vier durch Stanzen, Erodieren oder Laserbohren hergestellte Abspritzöffnungen 33, die in einem zentralen Bereich 34 des Bodenteils 22 der Lochscheibe 21 eingebracht sind. Aus diesen Abspritzöffnungen 33 wird Brennstoff beispielsweise in das Saugrohr einer Brennkraftmaschine nahe eines Einlassventils abgespritzt.

Ganz allgemein übernehmen an Einspritzventilen befestigte Lochscheiben mit ihren Abspritzöffnungen die Darstellung der Durchflussmenge, die Strahlformung sowie die Strahlaufbereitung des Brennstoffs. In vorteilhafter Weise lassen sich Lochscheiben 21 als tiefgezogene Blechnäpfe herstellen, die, wie bereits beschrieben, ein Bodenteil 22 und einen davon abstehenden Halterand 26 aufweisen. Auf diese Weise erfüllen derartige Lochscheiben 21 weitere Funktionen, wie das indirekte Befestigen des Ventilsitzkörpers 16, das Einstellen des Hubs der Ventilnadel 5 und über die Schweißnähte 25 und 30 ein Abdichten zur Vermeidung eines unerwünschten Brennstoffflusses abseits der Abspritzöffnungen 33. Zur Darstellung von Strahlwinkeln bei vorgegebenen statischen Durchflüssen muss aus Fertigungs- und Funktionsgründen ein bestimmtes, relativ exaktes Verhältnis von Blechdicke (zumindest des Bodenteils 22) zum jeweiligen Durchmesser der Abspritzöffnungen 33 eingehalten werden.

Bei bestimmten Anwendungen kann ein solches erzwungenes Verhältnis von Blechdicke zu Lochdurchmesser dazu führen, dass relativ geringe Blechstärken für die Lochscheiben 21 notwendig sind. Solche besonders dünnen Blech-Lochscheiben 21 sind jedoch einer entsprechend höheren mechanischen Beanspruchung ausgesetzt. Erfindungsgemäß soll die Stabilität und Steifigkeit der Lochscheibe 21 erhöht werden, ohne dass, wie aus der Schrift DE 41 23 692 C2 bekannt ist, zusätzliche Stützelemente vorgesehen werden.

In Figur 2 ist eine erfindungsgemäße Lochscheibe 21 in einer Draufsicht gezeigt, während Figur 3 eine Schnittdarstellung durch die Lochscheibe 21 entlang der Linie III-III in Figur 2 ist. Im Übergangsbereich des Bodenteils 22 zum Halterand 26 sind zur Erhöhung der Steifigkeit der Lochscheibe 21 deshalb mehrere Sicken 36 oder andere stabilitätserhöhende Flächen angeformt. In idealer Weise werden die Sicken 36 mittels Prägen ausgeformt, wobei über den Umfang wenigstens drei, z.B. aber, wie in den Figuren 2 und 3 dargestellt, acht Sicken 36 ausgebildet sind. Wie Figur 2 zu entnehmen ist, können die beispielsweise acht Sicken 36 im Abstand von jeweils 45° zueinander ausgeformt sein. Eine auf diese einfache Weise versteifte Lochscheibe 21 weist ebenso den Vorteil einer verbesserten dynamischen Dauerhaltbarkeit auf.

Die Sicken 36 werden z.B. derart eingebracht, dass von der dem Ventilsitzkörper 16 zugewandten Oberseite 37 der Lochscheibe 21 gegenüber dem die Sicken 36 umgebenden Material Sickenvertiefungen vorliegen. Entsprechend bilden die Sicken 36 auf der der Oberseite 37 gegenüberliegenden Unterseite 38 der Lochscheibe 21 gegenüber dem die Sicken 36 umgebenden Material Sickenerhöhungen. Die Sicken 36 besitzen beispielsweise eine Kreisform, eine ovale Form oder eine ähnliche Gestalt.

Die Lochscheibe 21 kann z.B. auch mit einem axial stromaufwärts nach oben stehenden Halterand 26 im Einspritzventil eingebaut sein.

Claims

Brennstoffeinspritzventil mit einer erregbaren Betätigungseinrichtung (10, 11, 12), mit einem durch die Betätigungseinrichtung (10, 11, 12) bewegbaren Ventilglied (5, 7), das zum Öffnen und Schließen mit einer Ventilsitzfläche (29) zusammenwirkt, sowie mit einer stromabwärts der Ventilsitzfläche (29) angeordneten, wenigstens eine Abspritzöffnung (33) aufweisenden Lochscheibe (21), die mit einem Bodenteil (22) und einem davon abstehenden Halterand (26) napf- bzw. topfförmig ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lochscheibe (21) im Übergangsbereich des Bodenteils (22) zum Halterand (26) die Steifigkeit der Lochscheibe (21) erhöhende Ausformungen (36) aufweist.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausformungen in Form von Sicken (36) oder angeformten Flächen ausgebildet sind.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausformungen (36) mittels Prägen herstellbar sind.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lochscheibe (21) ein Blechteil ist.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens drei Ausformungen (36) vorgesehen sind.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausformungen (36) zu einer Oberseite (37) der Lochscheibe (21) hin Vertiefungen und zu einer Unterseite (38) hin Erhöhungen darstellen.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausformungen (36) eine Kreisform, eine ovale Form oder eine Mischform aus beiden besitzen.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Bodenteil (22) der Lochscheibe (21) vier Abspritzöffnungen (33) vorgesehen sind.