EP1550804A1 - Brennstoffeinspritzventil - Google Patents

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EP1550804A1
EP1550804A1 EP04106142A EP04106142A EP1550804A1 EP 1550804 A1 EP1550804 A1 EP 1550804A1 EP 04106142 A EP04106142 A EP 04106142A EP 04106142 A EP04106142 A EP 04106142A EP 1550804 A1 EP1550804 A1 EP 1550804A1
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valve needle
armature
valve
injection valve
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • F02M2200/852—Mounting of fuel injection apparatus provisions for mounting the fuel injection apparatus in a certain orientation, e.g. markings or notches

Definitions

  • the invention is based on a fuel injection valve according to the preamble of claim 1.
  • a Fuel injection valve in particular for direct Injecting fuel into the combustion chamber of a Internal combustion engine known.
  • the fuel injector comprises an armature which cooperates with a magnetic coil, and a non-positively connected to the anchor Valve needle, on which a valve closing body is provided, the together with a valve seat a sealing seat forms.
  • the valve needle points at an inflow end one formed with the valve needle in one piece collar-shaped anchor stop on which the anchor strikes, with a Mitauerflansch the anchor so engages that the driving flange in the inflow side End of the valve needle inserted and connectable with this is.
  • a disadvantage of the known from DE 101 08 945 A1 Fuel injection valve is in particular the Manufacturing effort through the numerous items and the This required number of welds for connecting the individual components during pre-assembly.
  • the Valve needle loosely rotatable in the armature, causing conditional by the manufacturing tolerances of the components Hub Sungen and thus changes in the amount of fuel injected result.
  • the fuel injection valve according to the invention with the characterizing features of the main claim has In contrast, the advantage that the valve needle in a simple Way by deep drawing stepped manufactures, so that itself at one stage of the valve needle without further Mit instructionalflansche a positive opening dynamics influencing Vorhubfeder can be arranged.
  • Vorhubfeder as spiral, Plate or corrugated spring in a simple manner is.
  • the anchor, Vorhubfeder, Valve needle and anchor stop existing overall component with be pre-assembled to a maximum of one weld.
  • valve needle a Vermosfix ist has, which stroke changes counteracts. This engages a bulge of the valve needle in a simple manner in a recess of the anchor.
  • a fuel injection valve 1 is in the form of a Fuel injection valve for fuel injection systems of mixture-compacting, externally ignited Internal combustion engine running.
  • the Fuel injector 1 is particularly suitable for direct injection of fuel into one illustrated combustion chamber of an internal combustion engine.
  • the fuel injection valve 1 consists of a Nozzle body 2, in which a valve needle 3 is arranged.
  • the valve needle 3 is connected to a valve closing body 4 in Operative connection, with a on a valve seat body. 5 arranged valve seat surface 6 to a sealing seat interacts.
  • the fuel injection valve 1 acts it is in the exemplary embodiment to an inwardly opening Fuel injection valve 1, which via a Spray opening 7 has.
  • the nozzle body 2 is preferably by means of welding with an outer pole 9 a Magnetic coil 10 connected.
  • the magnetic coil 10 is in one Coil housing 11 encapsulated and on a bobbin 12th wound, which at an inner pole 13 of the magnetic coil 10th is applied.
  • the inner pole 13 and the outer pole 9 are connected by a Split 26 separated from each other and rely on a Connecting component 29 from.
  • the magnetic coil 10 is connected via a Line 19 of a via an electrical plug contact 17th energized electric current.
  • the plug contact 17 is surrounded by a plastic sheath 18, the Inner pole 13 may be molded.
  • the valve needle 3 is in the present embodiment thin-walled hollow cylindrical and has a central recess 8. To the fuel line to Sealing seat serve flow openings 14, which are in the wall the valve needle 3 are introduced.
  • the valve needle 3 points a collar-shaped anchor stop 32, with the Valve needle 3 is preferably welded. On the Anchor stop 32 is supported by an armature 20. This one stands via a shoulder 21 frictionally with the valve needle. 3 in connection.
  • the shoulder 21 is also here tubular and formed integrally with the armature 20. Between the shoulder 21 of the armature 20 and a step 35 the valve needle 3 is a Vorhubfeder 15 is arranged, which defines an anchor path.
  • the valve needle 3 is, as explained in more detail below, by deep drawing manufacturable and multi-tiered trained.
  • a return spring 23 is supported, which in the present design of the Fuel injection valve 1 by a sleeve 24 Bias is brought.
  • the return spring 23 acts on the valve needle 3 so that in de-energized State of the solenoid 10 of the valve closing body 4 in sealing system is held on the valve seat surface 6.
  • the fuel which has a central fuel supply 16 is fed and filtered by a filter element 25, is through a central recess 22 of the Fuel injection valve 1, the recess 8 of the Valve needle 3 and via the flow openings 14 for Spray opening 7 passed.
  • the fuel injection valve 1 is by a seal 28 against a not further sealed illustrated distribution line.
  • valve needle 3 After passing through the forward stroke against the force of Vorhubfeder 15 takes the armature 20, the valve needle 3 in Lifting direction with. The with the valve needle 3 in operative connection standing valve closing body 4 lifts from the valve seat surface 6, whereby the over the recess 8 in the valve needle. 3 and through the flow openings 14 to the injection opening. 7 guided fuel is hosed down.
  • the armature 20 drops sufficient reduction of the magnetic field by the pressure of the Return spring 23 on the valve needle 3 from the inner pole 13, whereby this moves against the stroke direction. Thereby sets the valve closing body 4 on the valve seat surface. 6 on, and the fuel injection valve 1 is closed.
  • the armature 20 is seated on the anchor stop 32.
  • Such a trained valve needle 3 has several Advantages. First, there are fewer components and thus fewer welds to join the components on the other hand, the manufacturing process of the Deep drawing for the valve needle 3 as such cost.
  • Vorhubfeder 15 In addition to improving the opening dynamics causes the Vorhubfeder 15 a damping effect against Preller of Ankers 20 at anchor stop 32 when closing the Fuel injection valve 1. Sets namely the armature 20 on the anchor stop 32, it may be a renewed, short-term lifting of the armature 20 from the anchor stop 32nd come. The Vorhubfeder 15 brakes the resulting Movement of the armature 20 in the stroke direction, so that the Valve needle 3 unaffected by the movement of the armature 20th stays and no unwanted, short-term Opening operations of the fuel injection valve 1 occur.
  • the anchor stop 32 can also by deep drawing be prepared and, for example, completely without welding be fixed by press fitting to the valve needle 3.
  • Vorhubfeder 15, armature 20th and anchor stop 32 existing overall component is thus a maximum of one weld 34 necessary while at Fuel injection valves 1 according to the prior art at least six individual components over at least three Welds must be connected.
  • Fig. 2 are two different variants for a Inventively designed fuel injection valve. 1 with a correspondingly designed valve needle 3rd partially in the area of the valve needle 3 and the armature 20 shown.
  • Links in Fig. 2 is already the above described embodiment shown in which the Vorhubfeder 15 in the form of a coil spring 15th is executed.
  • the Vorhubfeder 15 is preferably made of flat wire, so that the forward stroke is not changed.
  • the spring constant of the Vorhubfeder 15 is here substantially smaller than that of the return spring 23.
  • a flat spring such. an open or closed corrugated ring or a disc spring used become. This has the advantage of shorter overall length.
  • valve needle 3 has a Vermosfix ist on which in the form of a bulge 31 of the valve needle 3rd is executed.
  • Fig. 3 is a schematic section through the valve needle 3 in the region of the bulge 31st shown schematically.
  • the armature 20 has a corresponding indentation 33, in which the bulge 31 of the valve needle 3 engages positively. Subsequently can the valve needle 3 is no longer relative to the armature 20th turn, whereby the set stroke remains constant. Functional changes of the fuel injection valve 1 are thus excluded, the endurance behavior becomes positive affected.
  • the invention is not limited to those shown Embodiments limited and for other forms anchors 20, for example for diving and flat anchors, as well as any designs of fuel injection valves. 1 applicable.

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Abstract

Ein Brennstoffeinspritzventil (1), insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum einer gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschine, umfaßt einen Anker (20), der mit einer Magnetspule (10) zusammenwirkt, und eine kraftschlüssig mit dem Anker (20) verbundene Ventilnadel (3), an der ein Ventilschließkörper (4) vorgesehen ist, der zusammen mit einer Ventilsitzfläche (6) einen Dichtsitz bildet. Die Ventilnadel (3) ist gestuft durch Tiefziehen herstellbar, und zwischen dem Anker (20) und einer Stufe (35) der gestuften Ventilnadel (3) ist eine Vorhubfeder (15) angeordnet. <IMAGE>

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Anspruchs 1.
Beispielsweise ist aus der DE 101 08 945 A1 ein Brennstoffeinspritzventil insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine bekannt. Das Brennstoffeinspritzventil umfaßt einen Anker, der mit einer Magnetspule zusammenwirkt, und eine kraftschlüssig mit dem Anker verbundene Ventilnadel, an der ein Ventilschließkörper vorgesehen ist, der zusammen mit einer Ventilsitzfläche einen Dichtsitz bildet. Die Ventilnadel weist an einem zuströmseitigen Ende einen mit der Ventilnadel einstückig ausgebildeten kragenförmigen Ankeranschlag auf, an dem der Anker anschlägt, wobei ein Mitnehmerflansch den Anker so durchgreift, daß der Mitnehmerflansch in das zuströmseitige Ende der Ventilnadel einschiebbar und mit diesem verbindbar ist.
Nachteilig an dem aus der DE 101 08 945 A1 bekannten Brennstoffeinspritzventil ist insbesondere der Fertigungsaufwand durch die zahlreichen Einzelteile und die dadurch benötigte Anzahl von Schweißnähten zum Verbinden der einzelnen Bauteile bei der Vormontage. Zudem ist die Ventilnadel lose im Anker drehbar, wodurch sich bedingt durch die Fertigungstoleranzen der Bauteile Hubänderungen und somit Änderungen der eingespritzten Brennstoffmenge ergeben.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Ventilnadel in einfacher Weise durch Tiefziehen gestuft herstellbar ist, so daß sich an einer Stufe der Ventilnadel ohne weitere Mitnehmerflansche eine die Öffnungsdynamik positiv beeinflussende Vorhubfeder angeordnet werden kann.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Hauptanspruch angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.
Weiterhin ist von Vorteil, daß die Vorhubfeder als Spiral-, Teller- oder Wellringfeder in einfacher Weise herstellbar ist.
Vorteilhafterweise kann das aus Anker, Vorhubfeder, Ventilnadel und Ankeranschlag bestehende Gesamtbauteil mit maximal einer Schweißnaht vormontiert werden.
Von Vorteil ist weiterhin, daß die Ventilnadel eine Verdrehfixierung aufweist, welche Hubänderungen entgegenwirkt. Dabei greift eine Auswölbung der Ventilnadel in einfacher Weise in eine Einbuchtung des Ankers ein.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind 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,
Fig. 2
zwei verschiedene Ausführungsvarianten der Ventilnadel eines erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils in einer vergrößerten Schnittansicht, und
Fig. 3
einen schematischen Querschnitt durch die Ventilnadel eines erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Ein Brennstoffeinspritzventil 1 ist in der Form eines Brennstoffeinspritzventils für Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschinen ausgeführt. Das Brennstoffeinspritzventil 1 eignet sich insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in einen nicht dargestellten Brennraum einer Brennkraftmaschine.
Das Brennstoffeinspritzventil 1 besteht aus einem 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 eine Abspritzöffnung 7 verfügt. Der Düsenkörper 2 ist vorzugsweise mittels Schweißen mit einem Außenpol 9 einer Magnetspule 10 verbunden. Die Magnetspule 10 ist in einem Spulengehäuse 11 gekapselt und auf einen Spulenträger 12 gewickelt, welcher an einem Innenpol 13 der Magnetspule 10 anliegt. Der Innenpol 13 und der Außenpol 9 sind durch einen Spalt 26 voneinander getrennt und stützen sich auf einem Verbindungsbauteil 29 ab. Die Magnetspule 10 wird über eine Leitung 19 von einem über einen elektrischen Steckkontakt 17 zuführbaren elektrischen Strom erregt. Der Steckkontakt 17 ist von einer Kunststoffummantelung 18 umgeben, die am Innenpol 13 angespritzt sein kann.
Die Ventilnadel 3 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel dünnwandig hohlzylindrisch ausgeführt und weist eine zentrale Ausnehmung 8 auf. Zur Brennstoffleitung zum Dichtsitz dienen Durchströmöffnungen 14, die in der Wandung der Ventilnadel 3 eingebracht sind. Die Ventilnadel 3 weist einen kragenförmigen Ankeranschlag 32 auf, der mit der Ventilnadel 3 vorzugsweise verschweißt ist. Auf dem Ankeranschlag 32 stützt sich ein Anker 20 ab. Dieser steht über eine Schulter 21 kraftschlüssig mit der Ventilnadel 3 in Verbindung. Die Schulter 21 ist dabei ebenfalls rohrförmig und mit dem Anker 20 einstückig ausgebildet. Zwischen der Schulter 21 des Ankers 20 und einer Stufe 35 der Ventilnadel 3 ist eine Vorhubfeder 15 angeordnet, welche einen Ankerfreiweg definiert. Die Ventilnadel 3 ist dabei, wie weiter unten noch näher erläutert, durch Tiefziehen herstellbar und mehrfach gestuft ausgebildet.
In der Ventilnadel 3 stützt sich eine Rückstellfeder 23 ab, welche in der vorliegenden Bauform des Brennstoffeinspritzventils 1 durch eine Hülse 24 auf Vorspannung gebracht wird. Die Rückstellfeder 23 beaufschlagt die Ventilnadel 3 so, daß in unbestromtem Zustand der Magnetspule 10 der Ventilschließkörper 4 in dichtender Anlage an der Ventilsitzfläche 6 gehalten wird.
Der Brennstoff, welcher über eine zentrale Brennstoffzufuhr 16 zugeführt und durch ein Filterelement 25 gefiltert wird, wird durch eine zentrale Ausnehmung 22 des Brennstoffeinspritzventils 1, die Ausnehmung 8 der Ventilnadel 3 sowie über die Durchströmöffnungen 14 zur Abspritzöffnung 7 geleitet. Das Brennstoffeinspritzventil 1 ist durch eine Dichtung 28 gegen eine nicht weiter dargestellte Verteilerleitung abgedichtet.
Im Ruhezustand des Brennstoffeinspritzventils 1 wird die Ventilnadel 3 von der Rückstellfeder 23 entgegen ihrer Hubrichtung so beaufschlagt, daß der Ventilschließkörper 4 am Ventilsitz 6 in dichtender Anlage gehalten wird. Der Anker 20 liegt beaufschlagt von der Vorhubfeder 15 auf dem Ankeranschlag 32 auf. Bei Erregung der Magnetspule 10 baut diese ein Magnetfeld auf, welches den Anker 20 entgegen der Federkraft der Vorhubfeder 15 sowie der Rückstellfeder 23 in Hubrichtung bewegt. Der Hub des Ankers 20 ist dabei in einen Vorhub, der zum Schließen eines Vorhubspalts 30 dient, und einen Öffnungshub aufgeteilt. Der Öffnungshub und der Vorhub ergeben gemeinsam den Gesamthub, der durch einen in der Ruhestellung zwischen dem Innenpol 12 und dem Anker 20 befindlichen Arbeitsspalt 27 vorgegeben ist.
Nach Durchlaufen des Vorhubs entgegen der Kraft der Vorhubfeder 15 nimmt der Anker 20 die Ventilnadel 3 in Hubrichtung mit. Der mit der Ventilnadel 3 in Wirkverbindung stehende Ventilschließkörper 4 hebt von der Ventilsitzfläche 6 ab, wodurch der über die Ausnehmung 8 in der Ventilnadel 3 sowie durch die Durchströmöffnungen 14 zur Abspritzöffnung 7 geführte Brennstoff abgespritzt wird.
Wird der Spulenstrom abgeschaltet, fällt der Anker 20 nach genügendem Abbau des Magnetfeldes durch den Druck der Rückstellfeder 23 auf die Ventilnadel 3 vom Innenpol 13 ab, wodurch sich diese entgegen der Hubrichtung bewegt. Dadurch setzt der Ventilschließkörper 4 auf der Ventilsitzfläche 6 auf, und das Brennstoffeinspritzventil 1 wird geschlossen. Der Anker 20 setzt auf dem Ankeranschlag 32 auf.
Eine derartig ausgebildete Ventilnadel 3 hat mehrere Vorteile. Zum einen sind weniger Bauteile und dadurch weniger Schweißnähte zum Verbinden der Bauteile erforderlich, zum anderen ist das Herstellungsverfahren des Tiefziehens für die Ventilnadel 3 als solches kostengünstig.
Zusätzlich zur Verbesserung der Öffnungsdynamik bewirkt die Vorhubfeder 15 einen Dämpfungseffekt gegen Preller des Ankers 20 am Ankeranschlag 32 beim Schließen des Brennstoffeinspritzventils 1. Setzt nämlich der Anker 20 auf dem Ankeranschlag 32 auf, kann es zu einem erneuten, kurzzeitigen Abheben des Ankers 20 vom Ankeranschlag 32 kommen. Die Vorhubfeder 15 bremst die dabei entstehende Bewegung des Ankers 20 in Hubrichtung ab, so daß die Ventilnadel 3 unbeeinflußt von der Bewegung des Ankers 20 bleibt und keine unerwünschten, kurzzeitigen Öffnungsvorgänge des Brennstoffeinspritzventils 1 auftreten.
Der Ankeranschlag 32 kann ebenfalls durch Tiefziehen hergestellt werden und beispielsweise völlig ohne Schweißen durch Preßpassung an der Ventilnadel 3 fixiert werden. Zur Herstellung des aus Ventilnadel 3, Vorhubfeder 15, Anker 20 und Ankeranschlag 32 bestehenden Gesamtbauteils ist somit maximal eine Schweißnaht 34 nötig, während bei Brennstoffeinspritzventilen 1 gemäß dem Stand der Technik mindestens sechs einzelne Bauteile über mindestens drei Schweißnähte verbunden werden müssen.
In Fig. 2 sind zwei verschiedene Varianten für ein erfindungsgemäß ausgestaltetes Brennstoffeinspritzventil 1 mit einer entsprechend ausgeführten Ventilnadel 3 ausschnittsweise im Bereich der Ventilnadel 3 und des Ankers 20 dargestellt. Links in Fig. 2 ist dabei das bereits oben beschriebene Ausführungsbeispiel dargestellt, bei welchem die Vorhubfeder 15 in Form einer Schraubenfeder 15 ausgeführt ist. Die Vorhubfeder 15 ist dabei vorzugsweise aus Flachdraht gefertigt, damit sich der Vorhub nicht verändert. Die Federkonstante der Vorhubfeder 15 ist dabei wesentlich kleiner als diejenige der Rückstellfeder 23.
Alternativ kann auch, wie in Fig. 2 rechts dargestellt, als Vorhubfeder 15 eine Flachfeder wie z.B. ein offener oder geschlossener Wellring oder eine Tellerfeder verwendet werden. Dies hat den Vorteil geringerer Baulänge.
Weiterhin weist die Ventilnadel 3 eine Verdrehfixierung auf, welche in Form einer Auswölbung 31 der Ventilnadel 3 ausgeführt ist. In Fig. 3 ist ein schematischer Schnitt durch die Ventilnadel 3 im Bereich der Auswölbung 31 schematisiert dargestellt. Der Anker 20 weist eine entsprechende Einbuchtung 33 auf, in welche die Auswölbung 31 der Ventilnadel 3 formschlüssig eingreift. In der Folge kann sich die Ventilnadel 3 nicht mehr relativ zum Anker 20 verdrehen, wodurch der eingestellte Hub konstant bleibt. Funktionsänderungen des Brennstoffeinspritzventils 1 sind somit ausgeschlossen, das Dauerlaufverhalten wird positiv beeinflußt.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt und auch für andere Formen von Ankern 20, beispielsweise für Tauch- und Flachanker, sowie beliebige Bauweisen von Brennstoffeinspritzventilen 1 anwendbar.

Claims (8)

  1. Brennstoffeinspritzventil (1), insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum einer gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschine, mit einem Anker (20), der mit einer Magnetspule (10) zusammenwirkt, und einer mit dem Anker (20) kraftschlüssig verbundenen Ventilnadel (3), an der ein Ventilschließkörper (4) vorgesehen ist, der zusammen mit einer Ventilsitzfläche (6) einen Dichtsitz bildet, und einem Ankeranschlag (32), welcher mit der Ventilnadel (3) kraft- und formschlüssig verbunden ist,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilnadel (3) gestuft durch Tiefziehen hergestellt ist, und
    daß zwischen dem Anker (20) und einer Stufe (35) der gestuften Ventilnadel (3) eine Vorhubfeder (15) angeordnet ist.
  2. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß sich die Vorhubfeder (15) an einer Schulter (21) des Ankers (20) abstützt.
  3. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Vorhubfeder (15) als Spiralfeder (15) ausgebildet ist.
  4. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Vorhubfeder (15) als offenes oder geschlossener Wellring (15) oder als Tellerfeder (15) ausgebildet ist.
  5. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Ankeranschlag (32) durch Tiefziehen herstellbar ist.
  6. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Ankeranschlag (32) auf die Ventilnadel (3) aufgepreßt ist.
  7. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Ankeranschlag (32) über eine Schweißnaht (34) mit der Ventilnadel (3) verbunden ist.
  8. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilnadel (3) eine Verdrehfixierung aufweist, bei welcher eine Auswölbung (31) der Ventilnadel (3) mit einer Einbuchtung (33) des Ankers (20) in Formschluß steht.
EP20040106142 2003-12-29 2004-11-29 Brennstoffeinspritzventil Expired - Lifetime EP1550804B1 (de)

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