EP1068442B1 - Brennstoffeinspritzventil - Google Patents

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EP1068442B1
EP1068442B1 EP99960933A EP99960933A EP1068442B1 EP 1068442 B1 EP1068442 B1 EP 1068442B1 EP 99960933 A EP99960933 A EP 99960933A EP 99960933 A EP99960933 A EP 99960933A EP 1068442 B1 EP1068442 B1 EP 1068442B1
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EP
European Patent Office
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valve
closing body
closing
fuel injection
flattening
Prior art date
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Application number
EP99960933A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1068442A1 (de
Inventor
Werner Hanft
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1068442A1 publication Critical patent/EP1068442A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1068442B1 publication Critical patent/EP1068442B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M51/00—Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M51/06—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/061—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means
    • F02M51/0625—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures
    • F02M51/0664—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding
    • F02M51/0671—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding the armature having an elongated valve body attached thereto
    • F02M51/0682—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding the armature having an elongated valve body attached thereto the body being hollow and its interior communicating with the fuel flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M51/061—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means
    • F02M51/0625—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures
    • F02M51/0664—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding
    • F02M51/0667—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding the armature acting as a valve or having a short valve body attached thereto

Definitions

  • the invention is based on a fuel injector according to the genus of the main claim.
  • a fuel injector in the form of a Electromagnetically actuated valve from DE-PS 38 31 196 known in which a valve needle from an armature, a tubular connecting part and a spherical one Valve closing body is formed.
  • the connecting part is the armature and the valve closing body connected with each other, being as immediate Closing body carrier serves the connecting part with which the Valve closing body firmly connected by means of a weld seam is.
  • the connecting part has a variety of Flow openings through which fuel from a step out through the inner opening and outside the Connecting part to the valve closing body or to one interacting with the valve closing body Valve seat surface can flow.
  • the US-PS 4,483,485 is already a fuel injector removable, which is a valve needle with a spherical Has valve closing body.
  • the spherical Valve closing body can also be used with a horizontal Be flattened within the as Closing body carrier serving connecting part of the Valve needle extends.
  • To a fuel flow from a inner opening of the connecting part to the valve seat enable are in the wall of the connecting part either transverse openings or several in one end area Valve closing body provided open slot openings.
  • the valve needle is an additional manufacturing or Processing steps required, especially in the Closing body carrier introduced opening geometry for the Outflow of the fuel needed.
  • the fuel injector according to the invention with the characteristic features of the main claim has the Advantage that it is in a particularly simple way is inexpensive to manufacture.
  • This is a spherical Valve closing body with at least one axial Provide flattened extension component and firmly connected to a sleeve-shaped closing body carrier.
  • the striker body is very simple can be made rotationally symmetrical without affecting its Outside contour any opening geometries for the outlet of fuel are to be brought in. This eliminates all Editing steps for such additional Flow openings are usually required.
  • the closing body carrier engages around the end region Valve closing body in such a way that it corresponds to the number of the flattened one or more channels immediately forms the surface of the valve closing body through which Fuel coming freely from the inner longitudinal bore can flow towards a valve seat surface.
  • Optimal inflow becomes low manufacturing effort to the metering range of the valve.
  • a magnetic armature can be used in a particularly advantageous manner serve directly as a closing body support, so that together with the valve closing body a two-part Valve needle is present.
  • Such a valve needle is special easy and inexpensive to manufacture and has the reduced number of parts only one connection point on.
  • Embodiments of the invention are in the drawing shown in simplified form and in the following Description explained in more detail.
  • 1 shows it 2 according to the invention first embodiment of a valve needle
  • Figure 3 a symbolically illustrated fuel flow on one Valve needle according to Figure 2
  • Figure 4 a second Embodiment of a valve needle
  • Figure 5 a symbolically illustrated fuel flow on one
  • FIG. 1 shows fuel injection valve according to the invention in the shape of an injector for Fuel injection systems from mixture-compressing, spark-ignited internal combustion engines has one of one Magnetic coil 1 surrounded, as an inner pole and partially as Largely tubular fuel flow serving Core 2. Together with an upper, disc-shaped Cover 3 allows the core 2 a particular compact design of the injection valve in the area of Magnetic coil 1.
  • the magnetic coil 1 is from an outer, surrounded ferromagnetic valve jacket 5 as the outer pole, the completely surrounds the magnetic coil 1 in the circumferential direction and at its upper end firmly with the cover 3 z. B. is connected by a weld 6. To close the magnetic circuit is the valve jacket 5 on his the lower end is stepped so that a guide section 8 is formed, the similar to the cover 3 Magnetic coil 1 axially encloses and the limitation of Magnetic coil area 1 down or in downstream direction.
  • the guide section 8 of the valve jacket 5, the solenoid 1 and the cover element 3 form an inner, concentric a valve longitudinal axis 10 extending opening 11 or 58, in which extends an elongated sleeve 12.
  • An inner one Longitudinal opening 9 of the ferritic sleeve 12 partially serves as Guide opening for one along the valve longitudinal axis 10 axially movable valve needle 13.
  • the sleeve 12 ends in seen in the downstream direction, for example in the area of the guide section 8 of the valve jacket 5 with which it for example, is firmly connected to a weld seam 54.
  • the valve needle 13 is shown in FIG Embodiment of a tubular Closing body carrier 17, which also functions as a magnet armature, and a largely spherical valve closing body 18 educated. As shown in FIG. 6, the valve needle 13 also in three parts of an anchor 17 ', one Closing body support 17 and a valve closing body 18 be formed. Except for the axially movable valve needle 13 is also the fixed core 2 in the longitudinal opening 9 of the Sleeve 12 arranged. In addition to leading the Closing body carrier 17 or the receptacle of the core 2 the sleeve 12 also fulfills a sealing function, so that in Injection valve a dry solenoid 1 is present.
  • the inner opening 58 in Cover element 3 allows the sleeve 12 and thus the Core 2 extended to train, so that both components Opening 58 protrudes through the cover element 3 protrude.
  • valve seat body 14 which is a fixed Has valve seat surface 15 as a valve seat.
  • the Valve seat body 14 is, for example, with a of a laser generated second weld 16 firmly with the Valve jacket 5 connected.
  • On the downstream end of the valve seat body 14 is, for. B. in a recess 19th a flat spray plate 20 is arranged, the fixed Connection of valve seat body 14 and spray orifice plate 20 z. B. realized by a circumferential dense weld 21 is.
  • the tubular closing body carrier 17 is on his downstream, the spray orifice plate 20 facing end with the spherical valve closing body 18, for example firmly connected by welding.
  • the closing body support 17 has an inner longitudinal bore 23 that of fuel is flowed through and from which it emerges downstream and in the area of at least one axial Flattening 24 having extension components directly along the valve closing body 18 to Valve seat 15 can flow.
  • the injection valve is actuated in a known manner Way electromagnetic.
  • a piezoelectric actuator for actuating the Valve needle 13 can be used.
  • a return spring 25 or closing the injection valve serves the electromagnetic circuit with the magnetic coil 1, the inner core 2, the outer valve jacket 5 and the armature 17.
  • the closing body support 17, which acts as an anchor, is included the end facing away from the valve closing body 18 onto the core 2 aligned.
  • the spherical valve closing body 18 interacts with the tapered in the direction of flow Valve seat surface 15 of the valve seat body 14 together, the in the axial direction downstream of a guide opening 26 in Valve seat body 14 is formed.
  • the spray hole disc 20 has at least one, for example four through Eroding or stamping shaped injection openings 27.
  • Flow bore 28 of the core 2 which is the supply of the Serves fuel in the direction of the valve seat surface 15 is in addition to the return spring 25, an adjusting sleeve 29 inserted.
  • the adjusting sleeve 29 is used to adjust the Spring preload of the adjoining the adjusting sleeve 29 Return spring 25, which in turn with their opposite side on one firmly with the Closing body carrier 17 supports insert part 31, also adjusting the dynamic spray rate with the adjusting sleeve 29.
  • Such an injection valve is characterized by its particularly compact structure, so that a very small, Handy injection valve is created, the valve jacket 5 for example an outer diameter of only approx. 11 mm having.
  • the components described so far form one pre-assembled standalone assembly that functions as a functional part 30 can be called.
  • the finished set and assembled functional part 30 has z. B. an upper one End face 32 on, for example, two Stick out contact pins 33.
  • Figure 2 shows the valve needle 13 in a compared to the Figure 1 enlarged scale.
  • the tubular Closing body carrier 17 is designed as a turned part, the one has multiple stepped outer contours.
  • On the outer circumference of the Closure body carrier 17 is, for example, an annular one Guide surface 40 shaped to guide the axially movable valve needle 13 in the sleeve 12 is used.
  • the for example from a ferritic material (chrome steel) manufactured closing body carrier 17 has an upper, the core 2 facing stop surface 42 with a Wear protection layer is provided, for. B. is chrome-plated.
  • the inner longitudinal bore 23 in the closing body carrier 17 has a largely circular cross section. Overall is the closing body carrier 17 in an advantageous manner executed rotationally symmetrical.
  • the largely spherical Valve closing body 18 has on its outer periphery at least one an axial extension component having flattening 24. With a downstream End region 46 surrounds the closing body carrier 17 Valve closing body 18, which is partially in the Longitudinal bore 23 of the closing body carrier 17 protrudes.
  • the at least one flat 24 is on the valve closing body 18 shaped in such a way that they fit into the longitudinal bore 23 extends. This ensures that at least one Channel 47 between the inner wall of the Closing body support 17 and the flat 24 exists, through which the supplied in the longitudinal bore 23 and on Valve closing body 18 along flowing fuel in Direction to the valve seat surface 15 is forwarded.
  • the angle of the flattened portion 24 to the valve longitudinal axis 10 is e.g. 12 to 25 °. However, there are other angles between 10 and 50 ° conceivable.
  • At the obliquely inclined flat 24 can be followed by a further flat 24 ' for example perpendicular, that is parallel to the longitudinal axis of the valve 10 runs.
  • FIG. 4 is a second embodiment Valve needle 13 shown, in which the opposite to that in Figure 2 illustrated embodiment constant or equivalent parts by the same reference numerals Marked are.
  • the valve needle 13 according to FIG. 4 is characterized in that the flat 24 is not is divided and consistently at a constant angle between 12 ° and 25 ° inclined to the valve longitudinal axis 10 extends over the spherical equator 49.
  • Figure 5 is symbolically shown with several arrows that at one such a design a more diversified fuel flow is made possible for a wider flow at the Valve seat 15 can be advantageous.
  • valve needle 13 shows Figure 6.
  • the valve needle 13 are the armature 17 'and the valve closing body 18 via one sleeve-shaped connecting part connected to each other, wherein the connecting part now forms the closing body support 17.
  • the connections on the valve needle 13 are e.g. made by welding.
  • Anchor acting closing body support 17 described Functions and geometrical relationships also apply to the closing body support 17, which represents a connecting part according to Figure 6.
  • the valve closing body 18 corresponds e.g. the of the exemplary embodiment according to FIG. 4 more than one flat 24 may be provided.

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Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Es ist bereits ein Brennstoffeinspritzventil in Form eines elektromagnetisch betätigbaren Ventils aus der DE-PS 38 31 196 bekannt, bei dem eine Ventilnadel aus einem Anker, einem rohrförmigen Verbindungsteil und einem kugelförmigen Ventilschließkörper gebildet ist. Über das rohrförmige Verbindungsteil sind der Anker und der Ventilschließkörper miteinander verbunden, wobei als unmittelbarer Schließkörperträger das Verbindungsteil dient, mit dem der Ventilschließkörper mittels einer Schweißnaht fest verbunden ist. Das Verbindungsteil weist eine Vielzahl von Strömungsöffnungen auf, durch die Brennstoff aus einer inneren Durchgangsöffnung hinaustreten und außerhalb des Verbindungsteils bis zum Ventilschließkörper bzw. zu einer mit dem Ventilschließkörper zusammenwirkenden Ventilsitzfläche strömen kann. Außerdem weist das fertigungstechnisch gerollte Verbindungsrohr einen über die gesamte Länge verlaufenden Längsschlitz auf, durch den aufgrund seines großflächigen hydraulischen Strömungsquerschnitts Brennstoff sehr schnell aus der inneren Durchgangsöffnung kommend strömen kann. Der größte Teil des abzuspritzenden Brennstoffs strömt bereits über die Länge des Verbindungsteils aus diesem heraus, während eine geringe Restmenge unmittelbar erst an der Kugeloberfläche aus dem Verbindungsteil austritt.
Aus der DE-OS 197 12 590 ist bereits ein elektromagnetisch betätigbares Ventil bekannt, das eine axial bewegbare Ventilnadel bestehend aus einem Anker, der entweder selbst Schließkörperträger oder mit einem Schließkörperträger verbunden ist, und einem kugelförmigen Ventilschließkörper besitzt. Der Schließkörperträger nimmt dabei in einem stromabwärtigen Endbereich den Ventilschließkörper auf. Der Endbereich umgreift dazu den Ventilschließkörper derart, dass wenigstens ein direkt mit einer Längsbohrung des Schließkörperträgers in Verbindung stehender Kanal an der Oberfläche des Ventilschließkörpers gebildet ist. Der Endbereich erstreckt sich dabei über den Äquator des Ventilschließkörpers hinaus. Eine feste Verbindung wird durch Bördeln oder Einpressen erzielt.
Aus den Schriften US-PS 5,199,648 und DE-OS 44 08 875 ist bereits bekannt, an kugelförmigen Ventilschließkörpern von Brennstoffeinspritzventilen schräg geneigt verlaufende Nuten bzw. Abflachungen an der Oberfläche auszuformen, die ausschließlich der Drallbeaufschlagung des abzuspritzenden Brennstoffs dienen. Die Anströmung dieser angeformten Schließkörpergeometrien erfolgt hierbei von außerhalb eines rohrförmigen Verbindungsteils der Ventilnadel und nicht an der Kugeloberfläche ausgehend von einer inneren Öffnung des Verbindungsteils, das als Schließkörperträger fungiert.
Der US-PS 4,483,485 ist bereits ein Brennstoffeinspritzventil entnehmbar, das eine Ventilnadel mit einem kugelförmigen Ventilschließkörper aufweist. Der kugelförmige Ventilschließkörper kann auch mit einer horizontalen Abflachung versehen sein, die sich innerhalb des als Schließkörperträger dienenden Verbindungsteils der Ventilnadel erstreckt. Um eine Brennstoffströmung aus einer inneren Öffnung des Verbindungsteils zum Ventilsitz zu ermöglichen, sind in der Wandung des Verbindungsteils entweder Queröffnungen oder in einem Endbereich mehrere zum Ventilschließkörper hin offene Schlitzöffnungen vorgesehen. Bei allen aus dieser Schrift bekannten Ausführungsbeispielen der Ventilnadel wird eine zusätzliche Fertigungs- bzw. Bearbeitungsschritte erfordernde, speziell in den Schließkörperträger eingebrachte Öffnungsgeometrie für den Ausfluss des Brennstoffs benötigt.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, dass es auf besonders einfache Art und Weise kostengünstig herstellbar ist. Dazu ist ein kugelförmiger Ventilschließkörper wenigstens mit einer eine axiale Erstreckungskomponente aufweisenden Abflachung versehen und mit einem hülsenförmigen Schließkörperträger fest verbunden. Der Schließkörperträger ist dafür in sehr einfacher Weise rotationssymmetrisch fertigbar, ohne dass an seiner Außenkontur irgendwelche Öffnungsgeometrien für den Austritt von Brennstoff einzubringen sind. Somit entfallen sämtliche Bearbeitungsschritte, die für solche zusätzlichen Strömungsöffnungen üblicherweise benötigt werden. Mit einem Endbereich umgreift der Schließkörperträger den Ventilschließkörper derart, dass er entsprechend der Anzahl der Abflachungen einen oder mehrere Kanäle unmittelbar an der Oberfläche des Ventilschließkörpers bildet, durch die Brennstoff ungehindert von der inneren Längsbohrung kommend in Richtung zu einer Ventilsitzfläche strömen kann. Mit geringem Fertigungsaufwand wird so eine optimale Zuströmung zum Zumessbereich des Ventils erreicht.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.
Von Vorteil ist es, die wenigstens eine Abflachung unter einem Winkel zur Ventillängsachse von 12 bis 25° anzuformen und die Abflachung über einen Kugeläquator des Ventilschließkörpers in stromabwärtiger Richtung hinaus verlaufen zu lassen.
In besonders vorteilhafter Weise kann ein Magnetanker unmittelbar selbst als Schließkörperträger dienen, so dass zusammen mit dem Ventilschließkörper eine zweiteilige Ventilnadel vorliegt. Eine solche Ventilnadel ist besonders einfach und kostengünstig herstellbar und weist durch die reduzierte Teileanzahl nur eine einzige Verbindungsstelle auf.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein erfindungsgemäßes Brennstoffeinspritzventil, Figur 2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Ventilnadel, Figur 3 eine symbolisch verdeutlichte Brennstoffströmung an einer Ventilnadel gemäß Figur 2, Figur 4 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Ventilnadel, Figur 5 eine symbolisch verdeutlichte Brennstoffströmung an einer Ventilnadel gemäß Figur 4 und Figur 6 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Ventilnadel.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Das in der Figur 1 beispielhaft und teilweise vereinfacht dargestellte, erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil 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. Zusammen mit einem oberen, scheibenförmigen Abdeckelement 3 ermöglicht der Kern 2 einen besonders kompakten Aufbau des Einspritzventils im Bereich der Magnetspule 1. Die Magnetspule 1 ist von einem äußeren, ferromagnetischen Ventilmantel 5 als Außenpol umgeben, der die Magnetspule 1 in Umfangsrichtung vollständig umgibt und an seinem oberen Ende fest mit dem Abdeckelement 3 z. B. durch eine Schweißnaht 6 verbunden ist. Zum Schließen des magnetischen Kreises ist der Ventilmantel 5 an seinem unteren Ende gestuft ausgeführt, so dass ein Leitabschnitt 8 gebildet ist, der ähnlich dem Abdeckelement 3 die Magnetspule 1 axial umschließt und der die Begrenzung des Magnetspulenbereichs 1 nach unten hin bzw. in stromabwärtiger Richtung darstellt.
Der Leitabschnitt 8 des Ventilmantels 5, die Magnetspule 1 und das Abdeckelement 3 bilden eine innere, konzentrisch zu einer Ventillängsachse 10 verlaufende Öffnung 11 bzw. 58, in der sich eine langgestreckte Hülse 12 erstreckt. Eine innere Längsöffnung 9 der ferritischen Hülse 12 dient teilweise als Führungsöffnung für eine entlang der Ventillängsachse 10 axial bewegliche Ventilnadel 13. Die Hülse 12 endet in stromabwärtiger Richtung gesehen beispielsweise im Bereich des Leitabschnitts 8 des Ventilmantels 5, mit dem sie beispielsweise mit einer Schweißnaht 54 fest verbunden ist.
Die Ventilnadel 13 wird bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel von einem rohrförmigen Schließkörperträger 17, der auch als Magnetanker fungiert, und einem weitgehend kugelförmigen Ventilschließkörper 18 gebildet. Wie in Figur 6 gezeigt, kann die Ventilnadel 13 auch dreiteilig von einem Anker 17', einem Schließkörperträger 17 und einem Ventilschließkörper 18 gebildet werden. Außer der axial beweglichen Ventilnadel 13 ist auch der feststehende Kern 2 in der Längsöffnung 9 der Hülse 12 angeordnet. Neben der Führung des Schließkörperträgers 17 bzw. der Aufnahme des Kerns 2 erfüllt die Hülse 12 auch eine Abdichtfunktion, so dass im Einspritzventil eine trockene Magnetspule 1 vorliegt. Das wird auch dadurch erreicht, dass das scheibenförmige Abdeckelement 3 die Magnetspule 1 vollständig an ihrer oberen Seite überdeckt. Die innere Öffnung 58 im Abdeckelement 3 erlaubt es, die Hülse 12 und somit auch den Kern 2 verlängert auszubilden, so dass beide Bauteile die Öffnung 58 durchragend über das Abdeckelement 3 hinausstehen.
An den unteren Leitabschnitt 8 des Ventilmantels 5 schließt sich ein Ventilsitzkörper 14 an, der eine feste Ventilsitzfläche 15 als Ventilsitz aufweist. Der Ventilsitzkörper 14 ist mit einer beispielsweise mittels eines Lasers erzeugten zweiten Schweißnaht 16 fest mit dem Ventilmantel 5 verbunden. 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 rohrförmige Schließkörperträger 17 ist an seinem stromabwärtigen, der Spritzlochscheibe 20 zugewandten Ende mit dem kugelförmigen Ventilschließkörper 18 beispielsweise durch Schweißen fest verbunden. Der Schließkörperträger 17 weist eine innere Längsbohrung 23 auf, die von Brennstoff durchströmt wird und aus der dieser stromabwärts austritt und im Bereich wenigstens einer eine axiale Erstreckungskomponente aufweisenden Abflachung 24 unmittelbar am Ventilschließkörper 18 entlang bis zur Ventilsitzfläche 15 strömen kann.
Die Betätigung des Einspritzventils erfolgt in bekannter Weise elektromagnetisch. Allerdings soll betont werden, dass auch ein piezoelektrischer Aktor zur Betätigung der Ventilnadel 13 einsetzbar ist. Zur axialen Bewegung der Ventilnadel 13 und damit zum Öffnen entgegen der Federkraft einer Rückstellfeder 25 bzw. Schließen des Einspritzventils dient der elektromagnetische Kreis mit der Magnetspule 1, dem inneren Kern 2, dem äußeren Ventilmantel 5 und dem Anker 17. Der als Anker fungierende Schließkörperträger 17 ist mit dem dem Ventilschließkörper 18 abgewandten Ende auf den Kern 2 ausgerichtet.
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 26 im Ventilsitzkörper 14 ausgebildet ist. Die Spritzlochscheibe 20 besitzt wenigstens eine, beispielsweise vier durch Erodieren oder Stanzen ausgeformte Abspritzöffnungen 27.
In eine konzentrisch zu der Ventillängsachse 10 verlaufende Strömungsbohrung 28 des Kerns 2, die der Zufuhr des Brennstoffs in Richtung der Ventilsitzfläche 15 dient, 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 wiederum mit ihrer gegenüberliegenden Seite an einem fest mit dem Schließkörperträger 17 verbundenen Einsatzteil 31 abstützt, wobei auch eine Einstellung der dynamischen Abspritzmenge mit der Einstellhülse 29 erfolgt.
Ein solches Einspritzventil 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. 11 mm aufweist. Die bisher beschriebenen Bauteile bilden eine vormontierte eigenständige Baugruppe, die als Funktionsteil 30 bezeichnet werden kann. Das fertig eingestellte und montierte Funktionsteil 30 weist z. B. eine obere Stirnfläche 32 auf, über die beispielsweise zwei Kontaktstifte 33 herausragen. Über die elektrischen Kontaktstifte 33, die als elektrische Verbindungselemente dienen, erfolgt die elektrische Kontaktierung der Magnetspule 1 und damit deren Erregung.
Mit einem solchen Funktionsteil 30 ist ein nicht dargestelltes Anschlussteil verbindbar, das sich vor allen Dingen dadurch auszeichnet, dass es den elektrischen und den hydraulischen Anschluss des Einspritzventils umfasst. Eine hydraulische Verbindung von dem nicht dargestellten Anschlussteil und dem Funktionsteil 30 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 32 des Funktionsteils 30 unmittelbar an einer unteren Stirnfläche des Anschlussteils an und ist mit diesem fest verbunden. Bei der Montage des Anschlussteils auf dem Funktionsteil 30 kann der über die Stirnfläche 32 überstehende Teil des Kerns 2 und der Hülse 12 zur Erhöhung der Verbindungsstabilität in eine Strömungsbohrung des Anschlussteils hineinragen. Im Verbindungsbereich ist zur sicheren Abdichtung z. B. ein Dichtring 36 vorgesehen, der auf der Stirnfläche 32 des Abdeckelements 3 aufliegend die Hülse 12 umgibt. Die als elektrische Verbindungselemente dienenden Kontaktstifte 33 gehen im vollständig montierten Ventil eine sichere elektrische Verbindung mit korrespondierenden elektrischen Verbindungselementen des Anschlussteils ein.
Figur 2 zeigt die Ventilnadel 13 in einem gegenüber der Figur 1 vergrößerten Maßstab. Der rohrförmige Schließkörperträger 17 ist als Drehteil ausgeführt, das eine mehrfach gestufte Außenkontur besitzt. Am äußeren Umfang des Schließkörperträgers 17 ist beispielsweise eine ringförmige Führungsfläche 40 ausgeformt, die der Führung der axial beweglichen Ventilnadel 13 in der Hülse 12 dient. Der beispielsweise aus einem ferritischen Material (Chromstahl) gefertigte Schließkörperträger 17 weist eine obere, dem Kern 2 zugewandte Anschlagfläche 42 auf, die mit einer Verschleißschutzschicht versehen ist, z. B. verchromt ist.
Die innere Längsbohrung 23 im Schließkörperträger 17 besitzt einen weitgehend kreisförmigen Querschnitt. Insgesamt ist der Schließkörperträger 17 in vorteilhafter Weise rotationssymmetrisch ausgeführt. Der weitgehend kugelförmige Ventilschließkörper 18 besitzt an seinem äußeren Umfang wenigstens eine eine axiale Erstreckungskomponente aufweisende Abflachung 24. Mit einem stromabwärtigen Endbereich 46 umgibt der Schließkörperträger 17 den Ventilschließkörper 18, der also teilweise in die Längsbohrung 23 des Schließkörperträgers 17 hineinragt. In dem Bereich, in dem der Schließkörperträger 17 auf dem Ventilschließkörper 18 aufsteht, ist eine z.B. mittels Schweißen erzielte feste Verbindung vorgesehen. Die wenigstens eine Abflachung 24 ist am Ventilschließkörper 18 derart ausgeformt, dass sie in die Längsbohrung 23 hineinreicht. So ist gewährleistet, dass wenigstens ein Kanal 47 zwischen der inneren Wandung des Schließkörperträgers 17 und der Abflachung 24 existiert, durch den der in der Längsbohrung 23 zugeführte und am Ventilschließkörper 18 entlangströmende Brennstoff in Richtung zur Ventilsitzfläche 15 weitergeleitet wird.
Der Winkel der Abflachung 24 zur Ventillängsachse 10 beträgt z.B. 12 bis 25°. Es sind jedoch auch andere Winkel zwischen 10 und 50° denkbar. An die schräg geneigte Abflachung 24 kann sich eine weitere Abflachung 24' anschließen, die beispielsweise senkrecht, also parallel zur Ventillängsachse 10 verläuft. Dabei liegt eine Übergangskante 48 von der ersten Abflachung 24 zur zweiten Abflachung 24' noch stromaufwärts eines Kugeläquators 49 des Ventilschließkörpers 18. Die Abflachung 24' erstreckt sich deutlich über den Kugeläquator 49 hinausgehend in stromabwärtiger Richtung, so dass ein weitgehend zentraler Brennstofffluss entlang des Ventilschließkörpers 18 erzeugt wird, wie es symbolhaft mit einem Pfeil in Figur 3 angedeutet ist.
In Figur 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Ventilnadel 13 dargestellt, in dem die gegenüber dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel gleichbleibenden bzw. gleichwirkenden Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind. Die Ventilnadel 13 gemäß Figur 4 zeichnet sich dadurch aus, dass die Abflachung 24 nicht geteilt ist und durchweg unter einem konstanten Winkel zwischen 12° und 25° schräg geneigt zur Ventillängsachse 10 über den Kugeläquator 49 hinweg verläuft. In Figur 5 ist symbolisch mit mehreren Pfeilen gezeigt, dass bei einer solchen Ausführung ein weiter aufgefächerter Brennstofffluss ermöglicht wird, der für eine breitere Anströmung an der Ventilsitzfläche 15 vorteilhaft sein kann.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Ventilnadel 13 zeigt Figur 6. Bei diesem Ausführungsbeispiel der Ventilnadel 13 sind der Anker 17' und der Ventilschließkörper 18 über ein hülsenförmiges Verbindungsteil miteinander verbunden, wobei das Verbindungsteil nun den Schließkörperträger 17 bildet. Die Verbindungen an der Ventilnadel 13 sind dabei z.B. mittels Schweißen hergestellt. Die zuvor bereits bei dem als Anker fungierenden Schließkörperträger 17 beschriebenen Funktionen und geometrischen Verhältnisse gelten genauso für den ein Verbindungsteil darstellenden Schließkörperträger 17 nach Figur 6. Der Ventilschließkörper 18 entspricht z.B. dem des Ausführungsbeispiels gemäß Figur 4. Grundsätzlich kann mehr als eine Abflachung 24 vorgesehen sein.
Neben der Ausbildung des Schließkörperträgers 17 als Drehteil oder Kaltpressteil kommen auch Ausführungen als Sinterteil oder MIM(Metal Injection Moulding)-Teil in Frage.

Claims (8)

  1. Brennstoffeinspritzventil mit einer Ventillängsachse (10), mit einem Aktuator (1, 2, 5, 17, 17') zur Betätigung einer entlang der Ventillängsachse (10) bewegbaren Ventilnadel (13), die wenigstens einen Schließkörperträger (17) und einen weitgehend kugelförmigen Ventilschließkörper (18) umfaßt, wobei der Ventilschließkörper (18) fest mit dem Schließkörperträger (17) verbunden ist und mit einem festen Ventilsitz (15) zusammenwirkt, und der Schließkörperträger (17) eine innere Längsbohrung (23) hat, die bis zur Oberfläche des Ventilschließkörpers (18) verläuft, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschließkörper (18) wenigstens eine eine axiale Erstreckungskomponente aufweisende Abflachung (24) an seiner Oberfläche hat und zwischen der wenigstens einen Abflachung (24) und einer inneren Wandung des Schließkörperträgers (17) wenigstens ein Kanal (47) für einen Brennstofffluss gebildet ist.
  2. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Abflachung (24) schräg geneigt zur Ventillängsachse (10) unter einem Winkel von 12 bis 25° verläuft.
  3. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abflachung (24) aus mehreren Abschnitten besteht, wobei eine Abflachung (24) schräg geneigt und eine weitere Abflachung (24') parallel zur Ventillängsachse (10) verläuft.
  4. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschließkörper (18) einen Kugeläquator (49) hat und eine Übergangskante (48) zwischen zwei Abflachungsabschnitten (24, 24') stromaufwärts der Ebene des Kugeläquators (49) liegt.
  5. Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Abflachung (24, 24') in stromabwärtiger Richtung über einen Kugeläquator (49) des Ventilschließkörpers (18) hinausreicht.
  6. Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkörperträger (17) als Magnetanker ausgeführt ist.
  7. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein einen Anker (17') und den Ventilschließkörper (18) verbindendes Verbindungsteil vorgesehen ist, das als Schließkörperträger (17) dient.
  8. Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkörperträger (17) ein Drehteil oder ein Kaltpressteil darstellt.
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