EP1402173A1 - Brennstoffeinspritzventil - Google Patents

Brennstoffeinspritzventil

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EP1402173A1
EP1402173A1 EP02748592A EP02748592A EP1402173A1 EP 1402173 A1 EP1402173 A1 EP 1402173A1 EP 02748592 A EP02748592 A EP 02748592A EP 02748592 A EP02748592 A EP 02748592A EP 1402173 A1 EP1402173 A1 EP 1402173A1
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EP
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fuel injection
injection valve
membrane
armature
valve according
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • Y10T137/86493—Multi-way valve unit
    • Y10T137/86718—Dividing into parallel flow paths with recombining
    • Y10T137/86759—Reciprocating

Definitions

  • the invention relates to a fuel injector according to the preamble of the main claim.
  • an electromagnetically actuated fuel injection valve in which an armature interacts with an electrically excitable solenoid for electromagnetic actuation and the stroke of the armature is transmitted to a valve closing body via a valve needle.
  • the valve closing body interacts with a valve seat surface to form a sealing seat.
  • Several fuel channels are provided in the anchor.
  • the armature is reset using a return spring.
  • a disadvantage of the fuel injector known from DE 196 26 576 AI is in particular that the dynamic fuel quantity qyn flowing through the fuel injector cannot be dosed precisely enough when the valve closing body is lifted from the valve. Specifically, the ratio of maximum to minimum fuel quantity till sprayter tillter fuel quantity q max / q m i n is relatively small.
  • the characteristic of the fuel injector which shows the course of the represents dynamic flow rate q d yn depending on the stroke of the valve needle, is relatively flat, so that strong fluctuations occur in the dynamic flow.
  • the fuel injector according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that the fuel flow through the fuel injector is prevented by means of a membrane arranged on an inlet-side end face of the inner pole until the membrane is lifted by elastic deformation and at least one opening in the Membrane is released.
  • the resulting fuel flow follows an approximately step-shaped lifting throttle function.
  • the membrane is operatively connected to the armature by a simple construction via a plunger.
  • the individual parts are simple and inexpensive to manufacture.
  • the plunger and the membrane as well as the membrane and the inner pole are advantageously connected to one another by means of weld seams.
  • the plunger is inserted into a blind hole in the armature and is thus easily secured against slipping.
  • the plunger passes through the return spring, which acts on the armature, and the sleeve, which biases the return spring, whereby the arrangement is integrated in the fuel injector in a compact and space-saving manner.
  • the at least one opening is dimensioned so that it does not act as a throttle and thus no stroke throttling occurs.
  • Fig. 1 shows a schematic section through an embodiment of a fuel injector designed according to the invention
  • Fig. 2 is a schematic representation of the dynamic flow qa . yn n as a function of the stroke of the valve needle of the fuel injector according to the invention shown in FIG. 1.
  • Fig. 1 shows an exemplary sectional view of an embodiment of an inventive
  • Fuel injection valve 1 is designed in the form of a fuel injection valve 1 for fuel injection systems of mixture-compressing, spark-ignition internal combustion engines.
  • the fuel injection valve 1 is suitable for injecting fuel directly into a combustion chamber (not shown) of an internal combustion engine.
  • the fuel injector 1 consists of a tube-shaped nozzle body 2, in which a valve needle 3 is arranged.
  • the valve needle 3 is operatively connected to a valve closing body 4, which cooperates with a valve seat surface 6 arranged on a valve seat body 5 to form a sealing seat.
  • the fuel injection valve 1 is an inward opening one Fuel injection valve 1, which has a plurality of spray openings 7.
  • the nozzle body 2 is connected to an outer pole 9 of a magnet coil 10.
  • the magnet coil 10 is wound on a coil carrier 12, which bears against an inner pole 13 of the magnet coil 10.
  • the solenoid 10 is excited via a line, not shown, by an electrical current that can be supplied via an electrical plug contact 17.
  • the plug contact 17 can be surrounded by a plastic sheath not shown.
  • the valve needle 3 is non-positively connected to an armature 20 via a flange 14, into which the valve needle 3 is inserted and connected to the valve needle 3 by means of a weld seam 15.
  • the flange 14 can be integrally formed with the armature 20 or welded to it or be glued.
  • a return spring 23 is arranged, which in the present design of the fuel injection valve 1 is preloaded by a sleeve 24.
  • the fuel is fed to the fuel injection valve 1 via a central fuel feed 16. It is conducted to the sealing seat via a bore 29 in the armature 20, the tubular valve needle 3 and through flow openings 8 in the valve needle 3.
  • the fuel injection valve 1 has an elastic membrane 18 on an inlet end 11 of the inner pole 13, which is connected to the inner pole 13, for example, by means of a circumferential weld seam 21. At least one opening 22 is formed in the membrane 18.
  • the membrane 18 is operatively connected to the armature 20 via a plunger 25, which passes through the sleeve 24 and the return spring 23. To secure the plunger 25 against slipping on the armature 20, the plunger 25 is inserted into a blind bore 26 in the armature 20.
  • the pestle 25 can be connected to the membrane 18, for example by means of a weld seam 27.
  • the armature 20 is acted upon by the return spring 23 so that the at least one opening 22 of the membrane 18 is covered by the inner pole 13, since the membrane 18 is flat on the inlet end 11 of the Inner pole 13 rests and the plunger 25, which is operatively connected to the armature 20, is in its position
  • the armature 20 drops from the inner pole 13 after the magnetic field has been sufficiently reduced by the pressure of the return spring 23, as a result of which the valve needle 3, which is operatively connected to the flange 14 on the armature 20, moves counter to the stroke direction.
  • the plunger 25 returns to its starting position due to the drop of the armature 20 from the inner pole 13 and the pretension of the membrane 18 which is non-positively connected to the plunger 25.
  • the at least one opening 22 is again covered by the inner pole 13.
  • a characteristic curve which represents the dynamic flow q ⁇ yn of fuel through the fuel injection valve as a function of a stroke h of the valve needle 3 can be set or modeled.
  • the measures described can improve the dynamics of the fuel injector 1 and reduce the production costs, since the construction of an anchor free path is eliminated and the minimum amount of fuel flowing through the fuel injector 1 is minimized.
  • the at least one opening 22 in the membrane 18 is dimensioned such that it does not act as a throttle, but rather allows an unthrottled fuel flow through the fuel injection valve 1 after its release.
  • the invention is not limited to the illustrated embodiment and z. B. also applicable for fuel injection valves 1 for mixture-compressing, self-igniting internal combustion engines.

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Abstract

Ein Brennstoffeinspritzventil (1) weist eine Magnetspule (10) auf, die mit einem von einer Rückstellfeder (23) beaufschlagten Anker (20) zusammenwirkt, der zusammen mit einer Ventilnadel (3) ein axial bewegliches Ventilteil bildet. An der Ventilnadel (3) ist ein Ventilschliesskörper (4) vorgesehen, der mit einem Ventilsitzkörper (5) einen Dichtsitz bildet. Ein Innenpol (13) und ein Aussenpol (9) bilden mit der Magnetspule (10) einen Magnetkreis. An einer zulaufseitigen Stirnseite (11) des Innenpols (13) ist eine Membran (18) angeordnet, welche zumindest eine Öffnung (22) aufweist, die in einem geschlossenen Zustand des Brennstoffeinspritzventils (1) durch den Innenpol (13) abgedeckt ist.

Description

Brennstoffeinspritz entil
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs .
Beispielsweise ist aus der DE 196 26 576 AI ein elektromagnetisch betätigbares Brennstoffeinspritzventil bekannt, bei welchem zur elektromagnetischen Betätigung ein Anker mit einer elektrisch erregbaren Magnetspule zusammenwirkt und der Hub des Ankers über eine Ventilnadel auf einen Ventilschließkörper übertragen wird. Der Ventilschließkörper wirkt mit einer Ventilsitzfläche zu einem Dichtsitz zusammen. Im Anker sind mehrere Brennstoffkanäle vorgesehen. Die Rückstellung des Ankers erfolgt mit einer Rückstellfeder.
Nachteilig bei dem aus der DE 196 26 576 AI bekannten Brennstoffeinspritzventil ist insbesondere, daß die das Brennstoffeinspritzventil durchfließende dynamische Brennstoffmenge qyn bei Abheben des Ventilschließkörpers vom D chts tz nicht genau genug dosiert werden kann. Insbesondere ist das Verhältnis von maximal abgespritzter Brennstoffmenge zu minimal abgespritzter Brennstoffmenge qmax/qmin relativ klein. Die Kennlinie des Brennstoffeinspritzventils , welche den Verlauf der dynamischen Durchflußmenge qdyn in Abhängigkeit vom Hub der Ventilnadel darstellt, ist relativ flach, so daß starke Schwankungen im dynamischen Durchfluß auftreten.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß der Brennstoffström durch das Brennstoffeinspritzventil mittels einer an einer Zulaufseitigen Stirnseite des Innenpols angeordneten Membran so lange unterbunden ist, bis die Membran durch elastische Verformung angehoben wird und dabei zumindest eine Öffnung in der Membran freigegeben wird. Der dadurch einsetzende Brennstoffström folgt einer annähernd stufenförmigen Hubdrosseifunktion.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterentwicklungen des im Hauptanspruch angegebenen Brennstoffeinsprit-zv-entils-. möglich.
Von Vorteil ist insbesondere, daß die Membran durch eine einfache Konstruktion über einen Stößel mit dem Anker in Wirkverbindung steht. Die einzelnen Teile sind einfach und kostengünstig herstellbar.
Vorteilhafterweise sind der Stößel und die Membran sowie die Membran und der Innenpol mittels Schweißnähten miteinander verbunden.
Der Stößel ist in eine Sackbohrung des Ankers eingesteckt und somit auf einfache Art gegen Verrutschen gesichert.
Von Vorteil ist zudem, daß der Stößel die Rückstellfeder, welche den Anker beaufschlagt, und die Hülse, welche die Rückstellfeder auf Vorspannung bringt, durchgreift, wodurch die Anordnung kompakt und platzsparend in das Brennstoffeinspritzventil integriert ist. Weiterhin ist von Vorteil, daß die zumindest eine Öffnung so dimensioniert ist, daß sie nicht als Drossel wirkt und damit keine Hubdrosselung auftritt.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils , und
Fig. 2 eine schematische Darstellung der dynamischen Durchflußmenge qa.yn n Abhängigkeit vom Hub der Ventilnadel des in Fig. 1 dargestellten erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils .
Beschreibung des Ausfϋh ung.sbeispiels
Fig. 1 zeigt in einer auszugsweisen Schnittdarstellung ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Brennstoffeinspritzventils 1. Das Brennstoffeinspritzventil 1 ist in der Form eines Brennstoffeinspritzventils 1 für Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschinen ausgeführt. Das Brennstoffeinspritzventil 1 eignet sich zum direkten Einspritzen von Brennstoff in einen nicht dargestellten Brennraum einer Brennkraftmaschine .
Das Brennstoffeinspritzventil 1 besteht aus einem rohrför igen Düsenkörper 2, in welchem eine Ventilnadel 3 angeordnet ist. Die Ventilnadel 3 steht mit einem Ventilschließkörper 4 in Wirkverbindung, der mit einer auf einem Ventilsitzkörper 5 angeordneten Ventilsitzfläche 6 zu einem Dichtsitz zusammenwirkt. Bei dem Brennstoffeinspritzventil 1 handelt es sich im Ausführungsbeispiel um ein nach innen öffnendes Brennstoffeinspritzventil 1, welches über mehrere Abspritzöffnungen 7 verfügt.
Der Düsenkörper 2 ist mit einem Außenpol 9 einer Magnetspule 10 verbunden. Die Magnetspule 10 ist auf einen Spulenträger 12 gewickelt, welcher an einem Innenpol 13 der Magnetspule 10 anliegt. Die Magnetspule 10 wird über eine nicht weiter dargestellte Leitung von einem über einen elektrischen Steckkontakt 17 zuführbaren elektrischen Strom erregt. Der Steckkontakt 17 kann von einer nicht weiter dargestellten KunstSto fummantelung umgeben sein.
Die Ventilnadel 3 steht über einen Flansch 14, in den die Ventilnadel 3 eingeschoben und mittels einer Schweißnaht 15 mit der Ventilnadel 3 verbunden ist, in kraftschlüssiger Verbindung mit einem Anker 20. Dabei kann der Flansch 14 einstückig mit dem Anker 20 ausgebildet oder mit diesem verschweißt oder verklebt sein. In einer Ausnehmung 19 des Ankers 20 ist eine Rückstellfeder 23 angeordnet, welche in der vorliegenden Bauform des Brennstoffeinspritzventils 1 durch eine Hülse 24 auf Vorspannung gebracht wird.
Der Brennstoff wird dem Brennstoffeinspritzventil 1 über eine zentrale Brennstoffzufuhr 16 zugeleitet. Er wird über eine Bohrung 29 im Anker 20, die rohrförmig ausgeführte Ventilnadel 3 und über Durchströmöffnungen 8 in der Ventilnadel 3 zum Dichtsitz geleitet.
Erfindungsgemäß weist das Brennstoffeinspritzventil 1 an einer Zulaufseitigen Stirnseite 11 des Innenpols 13 eine elastische Membran 18 auf, welche beispielsweise mittels einer umlaufenden Schweißnaht 21 mit dem Innenpol 13 verbunden ist. In der Membran 18 ist zumindest eine Öffnung 22 ausgebildet. Die Membran 18 steht über einen Stößel 25, welcher die Hülse 24 und die Rückstellfeder 23 durchgreift, mit dem Anker 20 in Wirkverbindung. Zur Sicherung des Stößels 25 gegen Verrutschen am Anker 20 ist der Stößel 25 in eine Sackbohrung 26 des Ankers 20 eingesteckt. Der Stößel 25 kann mit der Membran 18 beispielsweise mittels einer Schweißnaht 27 verbunden sein.
In dem in Fig. 1 dargestellten geschlossenen Zustand des Brennstoffeinspritzventils 1 wird der Anker 20 von der Rückstellfeder 23 so beaufschlage, daß die zumindest eine Öffnung 22 der Membran 18 durch den Innenpol 13 abgedeckt ist, da die Membran 18 plan auf der Zulaufseitigen Stirnseite 11 des Innenpols 13 aufliegt und sich der mit dem Anker 20 in Wirkverbindung stehende Stößel 25 in seiner
Ruhelage befindet, so daß die Membran 18 nicht durch den
Stößel 25 verformt wird. Der an der Ventilnadel 3 ausgebildete Ventilschließkörper 4 wird am Ventilsitz 6 in
'dichtender Anlage gehalten. Ein zwischen der Stirnfläche 30 des Ankers 20 und dem Innenpol 13 ausgebildeter Arbeitsspalt 28 ist geöffnet.
Wird die Magnetspule 10 mittels der nicht weiter dargestellten elektrischen Leitung über den Steckkontakt 17 erregt, baut sich ein Magnetfeld auf, welches den Anker 20 entgegen der Kraft der Rückstellfeder 23 an den Innenpol 13 zieht. Der Arbeitsspalt 28 zwischen der Zulaufseitigen Stirnfläche 11 des Ankers 20 und dem Innenpol 13 wird dabei geschlossen. Der in der Sackbohrung 26 des Ankers 20 steckende Stößel 25 wird durch die Bewegung des Ankers 20 ebenfalls in einer Hubrichtung gegen den Druck der Membran 18 bewegt. Dadurch wird die Membran 18 in Hubrichtung aufgewölbt. Die zumindest eine Öffnung 22 wird durch das Abheben der Membran von der zulaufseitigen Stirnseite 11 des Innenpols 13 freigegeben, so daß der über die zentrale Brennstoffzufuhr 16 zugeleitete Brennstoff durch die zumindest eine Öffnung 22 sowie die Bohrung 29 im Anker 20 und die Ventilnadel 3 zum Dichtsitz strömen kann.
Wird der Spulenstrom abgeschaltet, fällt der Anker 20 nach genügendem Abbau des Magnetfeldes durch den Druck der Rückstellfeder 23 vom Innenpol 13 ab, wodurch sich die mit dem Flansch 14 am Anker 20 in Wirkverbindung- stehende Ventilnadel 3 entgegen der Hubrichtung bewegt. Dadurch setzt der Ventilschließkörper 4 auf der Ventilsitzfläche 6 auf und das Brennstoffeinspritzventil 1 wird geschlossen. Der Stößel 25 kehrt durch den Abfall des Ankers 20 vom Innenpol 13 und die Vorspannung der mit dem Stößel 25 kraftschlüssig verbundenen Membran 18 in seine Ausgangslage zurück. Die zumindest eine Öffnung 22 ist wieder durch den Innenpol 13 abgedeckt .
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung der das Brennstoffeinspritzventil durchströmenden Durchflußmenge qdyn in Abhängigkeit vom Hub h der Ventilnadel 3 des Brennstoffeinspritzventils 1.
Durch die vorstehend beschriebene Anordnung der zumindest einen Öffnung 22 in der Membran 18 kann eine Kennlinie, welche den dynamischen Durchfluß q^yn von Brennstoff durch das Brennstoffeinspritzventil in Abhängigkeit von einem Hub h der Ventilnadel 3 darstellt, eingestellt bzw. modelliert werden. Durch entsprechende Hubeinstellung der Ventilnadel 3 fließt dann so viel Brennstoff durch das Brennstoffeinspritzventil 1, wie es im Rahmen der zu erzielenden Durchflußgenauigkeit notwendig ist.
Durch die Abdeckung der zumindest einen Öffnung 22 durch den Innenpol 13 kann zu Beginn des OffnungsVorgangs kein Brennstoff zum Dichtsitz strömen. Erst bei Freigabe der zumindest einen Öffnung 22 durch Anheben der Membran 18 durch de ' Stößel 25 beim Anziehen des Ankers 20 steigt der dynamische Durchfluß q^yn schnell und annähernd stufenförmig auf einen Sättigungswert an, wie in Fig. 2 dargestellt.
Durch die beschriebenen Maßnahmen können die Dynamik des Brennstoffeinspritzventils 1 verbessert und die Herstellungskosten gesenkt werden, da die Konstruktion eines Ankerfreiwegs entfällt und die Minimierung der minimalen das Brennstoffeinspritzventil 1 durchströmenden Brennstoffmenge erzielt wird. Die zumindest eine Öffnung 22 in der Membran 18 ist dabei so dimensioniert, daß sie nicht als Drossel wirkt, sondern nach ihrer Freigabe einen ungedrosselten Brennstoffström durch das Brennstoffeinspritzventil 1 erlaubt.
Die Erfindung . ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt und z. B. auch für Brennstoffeinspritzventile 1 für gemischverdichtende, selbstzündende Brennkraftmaschinen anwendbar.

Claims

Ansprüche
1. Brennstoffeinspritzventil (1) mit einer Magnetspule (10), die mit einem von einer Rückstellfeder (23) beaufschlagten
Anker (20) zusammenwirkt, der zusammen mit einer Ventilnadel
(3) ein axial bewegliches Ventilteil bildet, wobei an der
Ventilnadel (3) ein Ventilschließkörper (4) vorgesehen ist, der mit einem Ventilsitzkörper (5) einen Dichtsitz bildet, sowie einem Innenpol (13) und einem Außenpol _(9) , die mit der Magnetspule (10) einen Magnetkreis bilden, dadurch gekennzeichnet/ daß an einer zulaufseitigen Stirnseite (11) des Innenpols (13) eine Membran (18) angeordnet ist, welche zumindest eine Öffnung (22) aufweist, die in einem geschlossenen Zustand des Brennstoffeinspritzventils (1) abgedeckt ist.
2. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (18) über einen Stößel (25) mit dem Anker (20) in Wirkverbindung steht.
3. Brennstof einspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (25) in einer Sackbohrung (26) des Ankers (20) gesichert ist.
4. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (25) kraftschlüssig mit der Membran (18) verbunden ist.
5. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (18) mit dem Stößel (25) über eine Schweißnaht (27) verbunden ist.
6. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 2 bis
5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (25) die Rückstellfeder (23) sowie eine die
Rückstellfeder (23) auf Vorspannung bringende Hülse (24) durchgreift .
7. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellfeder (23) den Anker (20) mit einer Vorspannung beaufschlagt.
8. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (18) mittels einer umlaufenden Schweißnaht
(21) mit der Zulaufseitigen Stirnseite (11) des Innenpols (13) verbunden ist.
9. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in einem geöffneten Zustand des
Brennstoffeinspritzventils (1) die zumindest eine Öffnung
(22) der Membran (18) mittels elastischer Verformung der Membran (18) durch den Stößel (25) freigegeben ist .
10. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis
9, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (22) der Membran (18) im geschlossenen Zustand des Brennstoffeinspritzventils (1) durch den Innenpol (13) abgedeckt ist.
EP02748592A 2001-06-22 2002-06-18 Brennstoffeinspritzventil Expired - Lifetime EP1402173B1 (de)

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EP1402173A1 true EP1402173A1 (de) 2004-03-31
EP1402173B1 EP1402173B1 (de) 2004-12-29

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JP (1) JP4225893B2 (de)
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