EP1200728A1 - Brennstoffeinspritzventil - Google Patents

Brennstoffeinspritzventil

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EP1200728A1
EP1200728A1 EP00949152A EP00949152A EP1200728A1 EP 1200728 A1 EP1200728 A1 EP 1200728A1 EP 00949152 A EP00949152 A EP 00949152A EP 00949152 A EP00949152 A EP 00949152A EP 1200728 A1 EP1200728 A1 EP 1200728A1
Authority
EP
European Patent Office
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valve
closing body
valve seat
fuel injection
fuel
Prior art date
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Application number
EP00949152A
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English (en)
French (fr)
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EP1200728B1 (de
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Joerg Heyse
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Publication of EP1200728B1 publication Critical patent/EP1200728B1/de
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    • F02M51/0625—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • 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
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    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/04—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series
    • F02M61/10—Other injectors with elongated valve bodies, i.e. of needle-valve type
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    • F02M61/162—Means to impart a whirling motion to fuel upstream or near discharging orifices
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S239/00—Fluid sprinkling, spraying, and diffusing
    • Y10S239/90—Electromagnetically actuated fuel injector having ball and seat type valve

Definitions

  • the invention relates to a fuel injector according to the preamble of the main claim.
  • Electromagnet actuated, a spherical valve closing body cooperating with a fixed valve seat for opening and closing the valve. If the solenoid of the electromagnet is energized, an armature is attached to an axially movable valve needle
  • the connecting member of the valve needle arranged between the armature and the valve closing body is designed to be resilient.
  • the flow direction of the fuel at the valve seat is equal to the closing movement of the valve closing body or the valve needle.
  • the fuel is on on the upstream side of the valve seat with a pressure which acts in the closing direction of the valve, so that the fuel acts against the opening direction of the valve needle when the valve is opened.
  • the fuel injector according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that it is particularly simple and inexpensive to manufacture.
  • the fuel injector according to the invention can be easily handled by the simplified intermeshing of all components during assembly. Only two fixed and pressure-tight connections are necessary in order to guarantee a proper functioning of the pressure relief valve.
  • valve closing body and the valve seat body are designed such that when the actuating element is excited, the opening movement of the valve closing body is supported by fuel pressure when the valve is closed due to the presence of system pressure on the downstream side of the valve closing body.
  • the valve is designed in such a way that a hydraulic opening force is generated, so that, for example, an output stage required for actuation can be operated with less energy than before, which in turn means that
  • Injector can be operated with lower starting currents.
  • the switching tents of the injection valve are shortened in an advantageous manner.
  • the inventive design of the valve closing body and valve seat body in the fuel volume downstream of the sealing seat does not produce a negative pressure, since no increase in volume is caused by the needle movement. In this way, compared to known valves, in which an increase in volume is caused by the needle movement when opening, the clamping quantity linearity and the atomization at the start of spraying can be significantly improved.
  • valve closing body is firmly and pressure-tightly connected to an internal needle sleeve through which fuel flows.
  • the needle sleeve is in turn firmly and pressure-tightly connected to a valve housing, the
  • Axial movement of the valve closing body is made possible by the fact that sections of the needle sleeve are resilient. It is advantageous if the needle sleeve fulfills its function as a compression spring by means of a helically folded spring section.
  • the small moving mass of the needle sleeve and the valve closing body enables the injection valve to be opened and closed quickly, so that the switching times of the injection valve can be shortened even further.
  • an atomizer disk downstream of the valve seat can be very easily integrated in the valve housing, since a radial inflow m such an atomizer disk due to the structural design of the Valve seat body and the associated flow is favored.
  • the inventive design of the pressure-balanced valve part consisting of a needle sleeve and valve closing body and the low mass of this valve part allow a relatively small magnetic circuit, whereby the dimensions of the entire injection valve can be kept small.
  • FIG. 1 shows an internal fuel injector in section
  • FIG. 2 shows a top view of a valve seat body.
  • the fuel injector shown by way of example in FIG. 1 is a so-called inside-opening injector, which is particularly suitable as a high-pressure injector for the direct injection of fuel into the combustion chamber of a mixture-compressing spark-ignition internal combustion engine.
  • the fuel injector is designed as a so-called top-feed injector, which means that an upper inlet-side end of the injector is designed on the opposite side to a lower injection-side end of the injector.
  • the inlet end of the injection valve forms a tubular connecting piece 1.
  • a fuel filter 3 is arranged through which the fuel passes.
  • the connector 1 is in the region of a radially extending shoulder 4 with a sleeve-shaped
  • valve housing 5 firmly connected, the connection piece 1 ultimately also constituting part of the valve housing.
  • the valve housing 5 has a jacket section 6 and a bottom section 7.
  • a central outlet opening 9 is provided, through which the
  • Fuel is injected directly into a combustion chamber.
  • the fuel injector is actuated e.g. electromagnetically.
  • a solenoid 8 is arranged within the valve housing 5, the one for receiving the
  • Solenoid coil 8 provided coil space is limited radially outwards by the jacket section 6 of the valve housing 5 and upwards by the shoulder 4 of the connecting piece 1.
  • the valve housing 5 also serves as the valve seat support
  • valve seat body 10 Receiving a valve seat body 10.
  • the valve seat body 10 has a e.g. frustoconical valve seat surface 13 with which a partially spherical valve closing body 14 cooperates to form a sealing seat.
  • the valve closing body 14 lies tightly against the valve seat surface 13, so that the valve is closed.
  • Figure 1 the injection valve is shown in the excited state, in which the valve closing body 14 is in a position raised from the valve seat 13.
  • a needle sleeve 16 which is designed as a bellows and is fixedly connected to the valve closing body 14 or Closing the injection valve serves the electromagnetic circuit with the magnet coil 8, a first inner pole part 18, a second outer pole part 19 and the valve closing body 14 which also serves as a magnet armature.
  • the needle sleeve 16 does not represent an axially movable valve needle in the conventional sense, since it is a resilient component is executed, which is fixedly connected at its end opposite the valve closing body 14 to the valve housing 5 or to the connecting piece 1.
  • an adjusting sleeve 20 pressed into the connecting piece 1 lies directly against a fold of the needle sleeve 16.
  • the fuel subsequently flows through the needle sleeve 16 in the axial direction up to the valve closing body 14, which has an inner through bore 22.
  • the needle sleeve 16 and the valve closing body 14 can be glued or soldered to one another in a pressure-tight manner.
  • a press fit between the two parts 14 and 16 with a stop shoulder provided on the needle sleeve 16, up to which the valve closing body 14 can be pressed on is also conceivable.
  • the cavity 24 of the valve seat body 10 is formed by a trough-shaped recess 21, in which the frustoconical valve seat surface 13 ends. Starting from the cavity 24, the flow passes through the narrow gap between the valve closing body 14 and the valve seat surface 13 when the injection valve is open at least a partial flow reversal of the fuel, since in addition to a radial flow component, an axial flow component is added which corresponds to the axial flow direction
  • Connection piece 1 is directed up to the cavity 24, as the arrows in the area of the sealing seat illustrate. In this way, opening processes of the injection valve that are supported with the fuel pressure and the fuel flow direction can be realized.
  • valve seat body 10 In the radial direction, fuel flows up to at least one, for example three, flats 25 provided on the outer circumference of the valve seat body 10, which form flow channels 26 as flat surfaces between them and the jacket section 6 of the valve housing 5.
  • a valve seat body 10 is shown as a single component in a plan view. Due to its three flats 25, the valve seat body 10 has a largely triangular shape, the transition regions 27 between the flats 25 on the circumference of the valve seat body 10 being 120 ° apart each having a circular outer contour. The transition regions 27 allow a centered insertion of the valve seat body 10 into the valve housing 5.
  • a radially flowed atomizer disc 29 which is located between an underside 30 of the Valve seat body 10 and the bottom portion 7 of the valve housing 5 is clamped.
  • a three-layer atomizer disc 29 is indicated schematically, which is produced, for example, by means of multilayer electroplating.
  • This atomizer disc 29 has, for example, a plurality of swirl channels 32 in a central plane, which open into a central swirl chamber 33.
  • the fuel which is swirling in this way emerges from an outlet opening 34 of the atomizer disc 29 provided in a lower level. The is concentrated in the outlet opening 34
  • valve housing 5 In the valve housing 5 is the
  • Atomizer disc 29 inserted in a recess 35 provided for this purpose in the base section 7.
  • the valve seat body 10 is then pushed into the valve housing 5.
  • the underside 30 of the valve seat body 10 rests on the atomizer disc 29 and thus defines the height of the radial inflow region for the atomizer disc 29.
  • the spacer 38 is formed with a specific thickness for adjusting the stroke of the valve closing body 14.
  • the flow channels 26 are covered by the spacer 38 in their outer areas so that the fuel can flow into them unhindered.
  • the second pole part 19 which represents a magnetic bracket with an L-shaped cross section, is inserted into the valve housing 5 until it rests on the spacer disk 38.
  • the magnet coil 8 is inserted into the pole part 19.
  • the pole part 19 has on its radially extending leg a guide opening 39 which serves to guide the valve closing body 14 during its axial movement.
  • the valve part consisting of needle sleeve 16 and valve closing body 14 and the first pole part 18, which also has an L-shaped cross section as a magnetic bracket are inserted into the valve housing 5.
  • the needle sleeve 16 is produced, for example, by deep drawing from spring steel.
  • the folds of the needle sleeve 16 which exert a spring effect are introduced by inserting a molding tool into the sleeve, which resembles a screw and with its thread rests on the inner wall of the sleeve.
  • a molding tool By increasing the ambient pressure in a pressure chamber and sealing the inside of the sleeve against the excess pressure, the sleeve implodes and takes on the external shape of the screw-like tool. This tool can then be screwed out of the needle sleeve 16 like a screw.
  • the sleeve can be manufactured by injection molding, whereby the plastic must have constant elasticity over the long term.
  • the needle sleeve 16 has the function of a compression spring which presses the valve closing body 14 against the valve seat surface 13 in the non-excited state into the closed position of the injection valve. Despite the small wall thickness and thus low weight, the needle sleeve 16 is very stable and stiff against the internal fuel pressure due to the folded or thread-like shape.
  • the first pole part 18 is pushed into the valve housing 5 until it rests on the second pole part 19. In this way, the magnet coil 8 is surrounded in all directions by the two pole parts 18, 19. With a bent sleeve end 40, the needle sleeve 16 rests on the first pole part 18.
  • the weld seam 42 must be designed in such a way that the needle sleeve 16 is also connected to the connecting piece 1 in a pressure-tight manner.
  • the adjusting sleeve 20 is inserted into the connecting piece 1.
  • the fuel filter 3 is then inserted and a sealing ring 44 is pushed onto the connecting piece 1.
  • the needle sleeve 16 presses the valve closing body 14 against the valve seat surface 13.
  • the fuel is under system pressure upstream of the sealing seat.
  • the flow cavities downstream of the sealing seat are filled with fuel without pressure.
  • a seal of the unpressurized area against the pressurized area is achieved by the pressure-tight connection of the needle sleeve 16 to both
  • Valve closing body 14 and also reached with the connecting piece 1.
  • the clamping area between valve housing 5, valve seat body 10 and atomizer disk 29 does not have to be absolutely pressure-tight, since pressure is only present when the injector is open and then the flow directly takes the way through the flow openings in the atomizer disk 29 because of the low flow resistance.
  • the partially spherical valve closing body 14 has on its side facing away from the valve seat surface 13 a ground end face 45 which extends perpendicular to the longitudinal axis 15 of the valve.
  • the valve closing body 14, which acts as a magnet armature, is pulled when the solenoid 8 is energized from the valve seat surface 13 to a stop surface 46 provided on the first pole part 18.
  • the path between the two end positions (stop surface 46, valve seat surface 13) of the valve closing body 14 thus represents the stroke.
  • the stroke can be influenced.
  • the injection valve When the injection valve is opened, there is no negative pressure in the fuel volume downstream of the sealing seat, since the needle movement does not increase the volume. In this way, compared to known valves in which an increase in volume is caused by the needle movement when opening, the
  • the small moving mass of the needle sleeve 16 and the valve closing body 14 enables the injection valve to be opened and closed quickly.
  • the fuel injection valve according to the invention has a valve closing body 14 through which there is an internal flow.
  • valve closing body 14 fuel flows near the longitudinal axis 15 of the valve to the downstream end of the valve closing body 14, so that when the valve is closed, system pressure is present on the downstream side of the valve closing body 14 immediately upstream of the valve seat 13. There is no hydraulic closing load on the upstream side of the valve closing body 14, for example in the region of the end face 45.
  • This hydraulic pressure distribution generates a hydraulic opening force, which supports the opening process of the valve under fuel pressure.
  • the flow reversal in the cavity 24 with a flow direction directly in front of the valve seat 13 with an axial flow component acting in the opening direction of the valve further supports the opening movement of the valve closing body 14.
  • the valve seat body 10 can also be designed as a flat seat, so that a fuel flow from the latter Valve seat body 14 through which flow occurs from the inside takes place only radially outward without an axial flow component. In this case too, the opening movement of the
  • Valve closing body 14 supported by fuel pressure, since again the system pressure is applied to the underside of the valve closing body 14 in front of the valve seat 13 when the valve is closed.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Brennstoffeinspritzventil für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, das ein erregbares Betätigungselement (8, 18, 19), einen axial entlang einer Ventillängsachse (15) bewegbaren Ventilschliesskörper (14), der zum Öffnen und Schliessen des Ventils mit einem an einem Ventilsitzkörper (10) ausgebildeten festen Ventilsitz (13) zusammenwirkt, und wenigstens eine stromabwärts des Ventilsitzes (13) vorgesehene Austrittsöffnung (9). Aufgrund der Ausbildung des Einspritzventils in sogenannter innenöffnender Bauweise ist die Öffnungsbewegung des Ventilschliesskörpers (14) von der Austrittsöffnung (9) weg und die Schliessbewegung des Ventilschliesskörpers (14) zu der Austrittsöffnung (9) hin gerichtet. Der Ventilschliesskörper (14) wird innen vollständig durchströmt, und der Ventilsitzkörper (10) besitzt eine innere muldenförmige Vertiefung (21), so dass die Öffnungsbewegung des Ventilschliesskörpers (14) aufgrund einer Strömungsumkehr vor dem Ventilsitz (13) brennstoffdruckunterstützt ist.

Description

Brennstoffeinspritzventil
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs .
Aus der DE 38 43 862 AI ist bereits ein elektromagnetisch betätigbares Ventil als Brennstoffeinspritzventil bekannt, das als sogenanntes innenöffnendes Einspritzventil ausgeführt ist. Das Ventil wird durch einen erregbaren
Elektromagneten betätigt, wobei zum Öffnen und Schließen des Ventils ein kugelförmiger Ventilschließkörper mit einem festen Ventilsitz zusammenwirkt. Wird die Magnetspule des Elektromagneten bestromt, so wird über einen an einer axial beweglichen Ventilnadel befestigten Anker eine
Anzugsbewegung erzeugt, die den ebenfalls zur Ventilnadel gehörenden Ventilschließkörper vom Ventilsitz abhebt, so dass das Ventil geöffnet ist. Das zwischen dem Anker und dem Ventilschließkörper angeordnete Verbindungsglied der Ventilnadel ist dabei federelastisch ausgebildet.
Wie bei allen innenöffnenden Brennstoffeinspritzventilen ist die Strömungsrichtung des Brennstoffs am Ventilsitz gleich der Schließbewegung des Ventilschließkörpers bzw. der Ventilnadel. Bei geschlossenem Ventil liegt der Brennstoff auf der stromaufwartigen Seite des Ventilsitzes mit einem Druck an, der m Schließrichtung des Ventils wirkt, so dass der Brennstoff beim Öffnen des Ventils gegen die Offnungsrichtung der Ventilnadel wirkt.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, dass es besonders einfach und kosteng nstig herstellbar ist . In vorteilhafter Weise werden nur wenige Einzelteile benotigt, die jeweils für sich gesehen sehr einfach herstellbar und nachfolgend einfach montierbar sind. Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil kann durch das vereinfachte Inemanderstecken sämtlicher Bauteile wahrend der Montage leicht gehandhabt werden. Es sind nur zwei feste und druckdichte Verbindungen nötig, um bereits e ne einwandfreie Funktionsweise des Emspπtzventils zu garantieren.
Von besonderem Vorteil ist es, dass der Ventilschließkorper und der Ventilsitzkorper derart gestaltet sind, dass bei Erregung des Betatigungselements die Offnungsbewegung des Ventilschließkörpers aufgrund des Anliegens von Systemdruck an der stromabwartigen Seite des Ventilschließkörpers bei geschlossenem Ventil brennstoffdruckunterstutzt ist . Das Ventil ist so ausgeführt, dass eine hydraulische Öffnungskraft erzeugt wird, so dass beispielsweise eine zur Ansteuerung benotigte Endstufe mit weniger Energie als bisher üblich betrieben werden kann, wodurch wiederum das
Einspritzventil mit geringeren Anzugsstromen betreibbar ist. Außerdem verkurzen sich in vorteilhafter Weise die Schaltzelten des Einspritzventils. Beim Öffnen des Einspritzventils entsteht durch d e erfindungsgemäße Ausbildung von Ventilschließkorper und Ventilsitzkörper im Brennstoffvolumen stromabwärts des Dichtsitzes kein Unterdruck, da keine Volumenvergrößerung durch die Nadelbewegung verursacht wird. Auf diese Weise lassen sich gegenüber bekannten Ventilen, bei denen durch die Nadelbewegung beim Öffnen eine Volumenvergrößerung verursacht wird, die Klemmengenlineantät und die Zerstäubung bei Spritzbeginn deutlich verbessern.
Durch die m den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Wei erbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Brennstoffemspritzventils möglich.
In vorteilhaf er Weise ist der Ventilschließkorper fest und druckdicht mit einer innen brennstoffdurchströmten Nadelhülse verbunden. An ihrem dem Ventilschließkorper gegenüberliegenden Ende ist die Nadelhülse wiederum fest und druckdicht mit einem Ventilgehäuse verbunden, wobei die
Axialbewegung des Ventilschließkörpers dadurch ermöglicht wird, dass die Nadelhülse abschnittsweise federelastisch ausgebildet ist. Dabei ist es von Vorteil, wenn die Nadelhülse ihre Funktion einer Druckfeder durch einen schraubenförmig gefalteten Federabschnitt erfüllt.
Die geringe bewegte Masse der Nadelhülse und des Ventilschließkörpers ermöglicht ein schnelles Öffnen und Schließen des Emspritzventils, so dass die Schaltzeiten des Emspritzventils noch weiter verkürzt werden können.
In vorteilhaf er Weise st eine Zerstäuberscheibe stromabwärts des Ventilsitzes sehr einfach im Ventilgehäuse integrierbar, da ein radiales Einströmen m eine solche Zerstäuberscheibe durch die bauliche Ausführung des Ventilsitzkorpers und der damit verbundenen Strömungsführung begünstigt wird.
Die erfindungsgemäße konstruktive Gestaltung des druckausgeglichenen Ventilteils bestehend aus Nadelhülse und Ventilschließkorper und die geringe Masse dieses Ventilteils erlauben einen relativ kleinen Magnetkreis, wodurch die Abmessungen des gesamten Einspritzventils klein gehalten werden können.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein innenöffnendes Brennstoffeinspritzventil im Schnitt und Figur 2 eine Draufsicht auf einen Ventilsitzkörper.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Bei dem in Figur 1 beispielhaft dargestellten Brennstoffeinspritzventil handelt es sich um ein sogenanntes innenöffnendes Einspritzventil, das besonders als Hochdruckeinspritzventil zum direkten Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum einer gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschine geeignet ist.
Das Brennstoffeinspritzventil ist als sogenanntes Top-Feed- Einspritzventil ausgeführt, womit gemeint ist, dass ein oberes Zulaufseitiges Ende des Einspritzventils auf der entgegengesetzten Seite zu einem unteren abspritzseitigen Ende des Einspritzventils ausgeführt ist. Das zulaufseitige Ende des Einspritzventils bildet ein rohrförmiger Anschlussstutzen 1. In einer Strömungsöffnung 2 des Anschlussstutzens 1 ist ein Brennstofffilter 3 angeordnet, durch den der Brennstoff tritt.
Der Anschlussstutzen 1 ist im Bereich einer radial verlaufenden Schulter 4 mit einem hülsenförmigen
Ventilgehäuse 5 fest verbunden, wobei der Anschlussstutzen 1 letztlich auch einen Teil des Ventilgehäuses darstellt. Das Ventilgehäuse 5 weist einen Mantelabschnitt 6 und einen Bodenabschnitt 7 auf. Im Bodenabschnitt 7 ist z.B. eine zentrale Austrittsöffnung 9 vorgesehen, über die der
Brennstoff unmittelbar in einen Brennraum eingespritzt wird.
Die Betätigung des Brennstoffeinspritzventils erfolgt z.B. elektromagnetisch. Dazu ist innerhalb des Ventilgehäuses 5 eine Magnetspule 8 angeordnet, wobei der zur Aufnahme der
Magnetspule 8 vorgesehene Spulenraum radial nach außen durch den Mantelabschnitt 6 des Ventilgehäuses 5 und nach oben hin durch die Schulter 4 des Anschlussstutzens 1 begrenzt ist .
Das Ventilgehäuse 5 dient als Ventilsitzträger auch der
Aufnahme eines Ventilsitzkorpers 10. Der Ventilsitzkörper 10 weist eine z.B. kegelstumpfförmige Ventilsitzfläche 13 auf, mit der ein teilkugelförmiger Ventilschließkorper 14 zur Bildung eines Dichtsitzes zusammenwirkt. Im nichterregten Zustand des Einspritzventils liegt der Ventilschließkorper 14 dicht an der Ventilsitzfläche 13 an, so dass das Ventil geschlossen ist. In Figur 1 ist das Einspritzventil im erregten Zustand dargestellt, in dem der Ventilschließkorper 14 in einer von der Ventilsitzfläche 13 abgehobenen Stellung vorliegt.
Zur axialen Bewegung des Ventilschließkörpers 14 entlang einer Ventillängsachse 15 und damit zum Öffnen entgegen der Federkraft einer als Faltenbalg ausgebildeten und fest mit dem Ventilschließkorper 14 verbundenen Nadelhülse 16 bzw. Schließen des Einspritzventils dient der elektromagnetische Kreis mit der Magnetspule 8, einem ersten inneren Polteil 18, einem zweiten äußeren Polteil 19 und dem auch als Magnetanker dienenden Ventilschließkorper 14. Die Nadelhülse 16 stellt keine axial bewegliche Ventilnadel im herkömmlichen Sinne dar, da sie als federndes Bauteil ausgeführt ist, das an seinem dem Ventilschließkorper 14 gegenüberliegenden Ende fest mit dem Ventilgehäuse 5 bzw. mit dem Anschlussstutzen 1 verbunden ist.
Der den Anschlussstutzen 1 und den Brennstofffilter 3 durchströmende Brennstoff durchfließt weiter stromabwärts eine innere Öffnung einer Einstellhülse 20, die zum Einstellen der Federkraft der als Rückstellfeder wirkenden Nadelhülse 16 zum Schließen des Einspritzventils dient. Die z.B. im Anschlussstutzen 1 eingepresste Einstellhülse 20 liegt dazu unmittelbar an einer Falte der Nadelhülse 16 an. Der Brennstoff durchströmt nachfolgend die Nadelhülse 16 in axialer Richtung bis hin zum Ventilschließkorper 14, der eine innere Durchgangsbohrung 22 aufweist. Die im Bereich des Ventilschließkörpers 14 nicht mehr gefaltete, sondern zylindrisch ausgebildete Nadelhülse 16 durchragt die Durchgangsbohrung 22 z.B. axial fast vollständig und ist mit dem Ventilschließkorper 14 an dessen der Austrittsöffnung 9 zugewandten Ende fest verbunden, wobei die feste und dichte Verbindung durch eine mittels eines Lasers erzielte umlaufende Schweißnaht 23 erzeugbar ist. Alternativ können die Nadelhülse 16 und der Ventilschließkorper 14 druckdicht miteinander verklebt oder verlötet sein. Außerdem ist auch eine Presspassung zwischen beiden Teilen 14 und 16 mit einer an der Nadelhülse 16 vorgesehenen Anschlagschulter, bis zu der der Ventilschließkorper 14 aufpressbar ist, denkbar.
Stromabwärts der Durchgangsbohrung 22 des Ventilschließkörpers 14 sammelt sich der Brennstoff in einem durch eine muldenförmige Vertiefung 21, in der die kegelstumpfförmige Ventilsitzfläche 13 ausläuft, gebildeten Hohlraum 24 des Ventilsitzkorpers 10. Von dem Hohlraum 24 ausgehend passiert die Strömung bei geöffnetem Einspritzventil den dann gebildeten engen Spalt zwischen dem Ventilschließkorper 14 und der Ventilsitzfläche 13. In diesem Strömungsbereich liegt zumindest eine teilweise Strömungsumkehr des Brennstoffs vor, da zusätzlich zu einer radialen Strömungskomponente eine axiale Strömungskomponente hinzukommt, die der axialen Strömungsrichtung vom
Anschlussstutzen 1 bis zum Hohlraum 24 entgegen gerichtet ist, wie dies die Pfeile im Bereich des Dichtsitzes verdeutlichen. Auf diese Weise lassen sich mit dem Brennstoffdruck und der BrennstoffStrömungsrichtung unterstützte ÖffnungsVorgänge des Einspritzventils realisieren.
In radialer Richtung erfolgt eine BrennstoffStrömung bis hin zu wenigstens einer, beispielsweise drei am äußeren Umfang des Ventilsitzkorpers 10 vorgesehenen Abflachungen 25, die als plan geschliffene Flächen zwischen sich und dem Mantelabschnitt 6 des Ventilgehäuses 5 Strömungskanäle 26 bilden. In Figur 2 ist ein solcher Ventilsitzkörper 10 als Einzelbauteil in einer Draufsicht dargestellt. Der Ventilsitzkörper 10 besitzt durch seine drei Abflachungen 25 eine weitgehend dreikantförmige Gestalt, wobei die um jeweils 120° entfernt liegenden Übergangsbereiche 27 zwischen den Abflachungen 25 am Umfang des Ventilsitzkorpers 10 eine kreisförmige Außenkontur besitzen. Die Übergangsbereiche 27 erlauben ein zentriertes Einsetzen des Ventilsitzkorpers 10 in das Ventilgehäuse 5.
Aus den axial durchströmten Strömungskanälen 26 kommend gelangt der Brennstoff z.B. in eine radial angeströmte Zerstäuberscheibe 29, die zwischen einer Unterseite 30 des Ventilsitzkorpers 10 und dem Bodenabschnitt 7 des Ventilgehäuses 5 eingeklemmt ist. In Figur 1 ist eine dreilagige Zerstäuberscheibe 29 schematisch angedeutet, die z.B. mittels Multilayergalvanik hergestellt ist. Diese Zerstäuberscheibe 29 weist beispielsweise in einer mittleren Ebene mehrere Drallkanäle 32 auf, die in eine zentrale Drallkammer 33 münden. Der auf diese Weise drallbehaftete Brennstoff tritt aus einer in einer unteren Ebene vorgesehenen Auslassöffnung 34 der Zerstäuberscheibe 29 aus. In der Auslassoffnung 34 konzentriert sich dabei der
Brennstoff hauptsächlich in Wandungsnähe, während sich im Zentrum ein Luftkern bildet. Der austretende, ringförmig geschlossene Flüssigkeitsfilm breitet sich somit hohlkegelförmig im Raum aus. Anstelle von Multilayer- Drallscheiben sind auch völlig anders ausgestaltete bzw. hergestellte Spritzlochscheiben bzw. Zerstäuberscheiben einsetzbar.
Im folgenden soll die Montage des Brennstoffeinspritzventils näher beschrieben werden. In das Ventilgehäuse 5 wird die
Zerstäuberscheibe 29 in einer dafür vorgesehenen Vertiefung 35 des Bodenabschnitts 7 eingelegt. Danach wird der Ventilsitzkörper 10 in das Ventilgehäuse 5 eingeschoben. Der Ventilsitzkörper 10 liegt mit seiner Unterseite 30 auf der Zerstäuberscheibe 29 auf und legt so die Höhe des radialen Zuströmbereichs für die Zerstäuberscheibe 29 fest. Auf die Oberseite 37 des Ventilsitzkorpers 10 wird eine Distanzscheibe 38 gelegt, die nur in den drei Übergangsbereichen 27 auf dem Ventilsitzkörper 10 aufliegt. Die Distanzscheibe 38 wird mit einer spezifischen Dicke zum Einstellen des Hubs des Ventilschließkörpers 14 ausgebildet. Die Strömungskanäle 26 werden durch die Distanzscheibe 38 so in ihren Außenbereichen abgedeckt, dass der Brennstoff ungehindert in sie einströmen kann. Nachfolgend wird das einen Magnetbügel mit einem L-förmigen Querschnitt darstellende zweite Polteil 19 in das Ventilgehäuse 5 bis zur Anlage an der Distanzscheibe 38 eingeschoben. In das Polteil 19 wird die Magnetspule 8 eingelegt. Das Polteil 19 weist an seinem radial verlaufenden Schenkel eine Führungsöffnung 39 auf, die der Führung des Ventilschließkörpers 14 während seiner Axialbewegung dient. Danach werden das aus Nadelhülse 16 und Ventilschließkorper 14 bestehende Ventilteil sowie das erste Polteil 18, das ebenfalls als Magnetbügel einen L-förmigen Querschnitt aufweist, in das Ventilgehäuse 5 eingesetzt.
Die Nadelhülse 16 wird beispielsweise durch Tiefziehen aus Federstahl hergestellt. Die eine Federwirkung ausübenden Falten der Nadelhülse 16 werden eingebracht, indem in die Hülse ein Formwerkzeug eingelegt wird, welches einer Schraube ähnelt und mit seinem Gewinde an der Hülseninnenwandung anliegt. Durch Erhöhung des Umgebungsdrucks in einer Druckkammer und Abdichten des Hülseninneren gegen den Überdruck implodiert die Hülse und nimmt die Außenform des schraubenartigen Werkzeugs an. Dieses Werkzeug kann dann wie eine Schraube aus der Nadelhülse 16 herausgedreht werden. Alternativ kann die Hülse per Kunststoffspritzguss hergestellt werden, wobei der Kunststoff dauerhaft gleichbleibende Elastizität haben muss. Die Nadelhülse 16 hat die Funktion einer Druckfeder, die den Ventilscnließkörper 14 gegen die Ventilsitzflache 13 im nichterregten Zustand in die Schließstellung des Einspritzventils drückt. Die Nadelhülse 16 ist trotz geringer Wanddicke und damit geringem Gewicht wegen der gefalteten bzw. gewindeartigen Gestalt sehr stabil und steif gegen den innen anliegenden Brennstoffdruck.
Das erste Polteil 18 wird im Ventilgehäuse 5 so weit eingeschoben, bis es auf dem zweiten Polteil 19 aufliegt. Die Magnetspule 8 ist auf diese Weise in allen Richtungen von den beiden Polteilen 18, 19 umgeben. Mit einem abgeknickten Hülsenende 40 liegt die Nadelhülse 16 auf dem ersten Polteil 18 auf. Auf dieses vormontierte Ventilteil wird nachfolgend der Anschlussstutzen 1 gesetzt, der mit seiner Schulter 4 auf dem Hülsenende 40 und indirekt auf dem ersten Polteil 18 zur Anlage kommt. Danach werden das Ventilgehäuse 5 und der Anschlussstutzen 1 fest und dicht durch das Anbringen einer Schweißnaht 42 miteinander verbunden. Die Schweißnaht 42 muss derart ausgeführt sein, dass auch die Nadelhülse 16 druckdicht mit dem Anschlussstutzen 1 verbunden ist. Nach dieser Befestigung wird die Einstellhülse 20 in den Anschlussstutzen 1 eingebracht. Im Anschluss wird der Brennstofffilter 3 eingesetzt und ein Dichtring 44 auf den Anschlussstutzen 1 aufgeschoben .
Bei geschlossenem Einspritzventil drückt die Nadelhülse 16 den Ventilschließkorper 14 gegen die Ventilsitzfläche 13. Der Brennstoff steht stromaufwärts des Dichtsitzes unter Systemdruck. Die Strömungshohlräume stromabwärts des Dichtsitzes sind drucklos mit Brennstoff gefüllt. Eine Abdichtung des drucklosen Bereichs gegen den druckbeaufschlagten Bereich wird durch das druckdichte Verbinden der Nadelhülse 16 sowohl mit dem
Ventilschließkorper 14 als auch mit dem Anschlussstutzen 1 erreicht. Der Klemmbereich zwischen Ventilgehäuse 5, Ventilsitzkörper 10 und Zerstäuberscheibe 29 muss nicht absolut druckdicht sein, da nur bei geöffnetem Einspritzventil Druck anliegt und dann die Strömung direkt den Weg durch die Strömungsöffnungen in der Zerstäuberscheibe 29 wegen des geringen Strömungswiderstandes nimmt . Der teilkugelförmige Ventilschließkorper 14 besitzt auf seiner der Ventilsitzfläche 13 abgewandten Seite eine angeschliffene Stirnfläche 45, die senkrecht zur Ventillängsachse 15 verläuft. Der als Magnetanker fungierende Ventilschließkorper 14 wird beim Bestromen der Magnetspule 8 von der Ventilsitzfläche 13 bis zu einer am ersten Polteil 18 vorgesehenen Anschlagfläche 46 gezogen. Der Weg zwischen den beiden Endstellungen (Anschlagfläche 46, Ventilsitzfläche 13) des Ventilschließkörpers 14 stellt somit den Hub dar. Durch unterschiedliche Dicken der
Distanzscheibe 38 kann der Hub beeinflusst werden. Beim Öffnen des Einspritzventils entsteht im Brennstoffvolumen stromabwärts des Dichtsitzes kein Unterdruck, da keine Volumenvergrößerung durch die Nadelbewegung verursacht wird. Auf diese Weise lassen sich gegenüber bekannten Ventilen, bei denen durch die Nadelbewegung beim Öffnen eine Volumenvergrößerung verursacht wird, die
Kleinmengenlinearität und die Zerstäubung bei Spritzbeginn verbessern. Die geringe bewegte Masse der Nadelhülse 16 und des Ventilschließkörpers 14 ermöglicht ein schnelles Öffnen und Schließen des Einspritzventils .
Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil einen innen durchströmten Ventilschließkorper 14 besitzt. Auf diese
Weise tritt Brennstoff nahe der Ventillängsachse 15 bis an das stromabwärtige Ende des Ventilschließkörpers 14, so dass bei geschlossenem Ventil an der stromabwärtigen Seite des Ventilschließkörpers 14 unmittelbar stromaufwärts des Ventilsitzes 13 Systemdruck anliegt. An der stromaufwärtigen Seite des Ventilschließkörpers 14, z.B. im Bereich der Stirnfläche 45, liegt keine hydraulische Schließlast an. Durch diese hydraulische Druckverteilung wird eine hydraulische Öffnungskraft erzeugt, durch die der Öffnungsvorgang des Ventils brennstoffdruckunterstutzt ist. Die Strömungsumkehr im Hohlraum 24 mit einer Strömungsrichtung unmittelbar vor dem Ventilsitz 13 mit einer axialen, in Öffnungsrichtung des Ventils wirkenden Strömungskomponente bewirkt eine weitere Unterstützung der Öffnungsbewegung des Ventilschließkörpers 14. Der Ventilsitzkörper 10 kann jedoch auch als Flachsitz ausgebildet sein, so dass eine BrennstoffStrömung von dem innen durchströmten Ventilsitzkörper 14 aus nur radial nach außen hin ohne axiale Strömungskomponente erfolgt . Auch in diesem Fall ist die Öffnungsbewegung des
Ventilschließkörpers 14 brennstoffdruckunterstutzt, da wiederum der Systemdruck an der Unterseite des Ventilschließkörpers 14 bei geschlossenem Ventil vor dem Ventilsitz 13 anliegt.

Claims

Ansprüche
1. Brennstoffeinspritzventil für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, mit einer Ventillängsachse (15) , mit einem erregbaren Betätigungselement (8, 18, 19), mit einem axial entlang der Ventillängsachse (15) bewegbaren Ventilschließkorper (14) , der zum Öffnen und Schließen des Ventils mit einem an einem Ventilsitzkörper (10) ausgebildeten festen Ventilsitz (13) zusammenwirkt, und mit wenigstens einer stromabwärts des Ventilsitzes (13) vorgesehenen Austrittsöffnung (9) , wobei die Öffnungsbewegung des Ventilschließkörpers (14) von der Austrittsöffnung (9) weg und die Schließbewegung des Ventilschließkörpers (14) zu der Austrittsöffnung (9) hin gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschließkorper (14) und der Ventilsitzkörper (10) derart gestaltet sind, dass die Öffnungsbewegung des
Ventilschließkörpers (14) brennstoffdruckunterstutzt ist.
2. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschließkorper (14) eine innere Durchgangsbohrung (22) aufweist, durch die Brennstoff in einer Richtung strömt, die entgegengesetzt der Öffnungsbewegung des Ventilschließkörpers (14) ist.
3. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitzkörper (10) derart ausgeführt ist, dass stromaufwärts des Ventilsitzes (13) zwischen dem Ventilschließkorper (14) und dem Ventilsitzkörper (10) ein Hohlraum (24) gebildet ist, von dem aus der Brennstoff zum Ventilsitz (13) hin strömt und dabei eine radiale Strömungskomponente nach außen hin hat.
4. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitzkörper (10) derart ausgeführt ist, dass stromaufwärts des Ventilsitzes (13) zwischen dem Ventilschließkorper (14) und dem
Ventilsitzkörper (10) ein Hohlraum (24) gebildet ist, von dem aus der Brennstoff zum Ventilsitz (13) hin strömt und dabei zusätzlich zu einer radialen Strömungskomponente eine axiale Strömungskomponente in Richtung der Öffnungsbewegung des Ventilschließkörpers (14) hat.
5. Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschließkorper (14) teilkugelförmig ausgebildet ist.
6. Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschließkorper (14) fest und druckdicht mit einer Nadelhülse (16) verbunden ist, die brennstoffdurchströmt ist.
7. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Nadelhülse (16) eine innere Durchgangsbohrung (22) des Ventilschließkörpers (14) wenigstens teilweise durchragt und in dieser befestigt ist.
8. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Nadelhülse (16) an ihrem dem Ventilschließkorper (14) gegenüberliegenden Ende fest und druckdicht mit einem Ventilgehäuse (1, 5) verbunden ist, und die Axialbewegung des Ventilschließkörpers (14) dadurch ermöglicht wird, dass die Nadelhülse (16) abschnittsweise federelastisch ausgebildet ist.
9. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der federelastische Abschnitt der Nadelhülse (16) schraubenförmig gefaltet ist.
10. Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitzkörper (10) eine mittlere muldenförmige Vertiefung (21) besitzt, an die sich in Strömungsrichtung eine kegelstumpfförmige Ventilsitzfläche (13) anschließt.
11. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitzkörper (10) als Flachsitz ausgebildet ist.
12. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitzkörper (10) ohne innere Strömungsöffnungen ausgestaltet ist, so dass der axiale Brennstoffströmungsweg in Richtung zur Austrittsöffnung (9) ausschließlich am äußeren Umfang des Ventilsitzkorpers (10) gebildet ist.
13. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitzkörper (10) eine von einer Kreisform abweichende Außenkontur mit wenigstens einer einen Strömungsweg freigebenden Abflachung (25) hat.
14. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitzkörper (10) eine weitgehend dreikantförmige Gestalt mit drei Abflachungen
(25) hat.
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