EP1922480B1 - Brennstoffeinspritzventil - Google Patents

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EP1922480B1
EP1922480B1 EP06778090.8A EP06778090A EP1922480B1 EP 1922480 B1 EP1922480 B1 EP 1922480B1 EP 06778090 A EP06778090 A EP 06778090A EP 1922480 B1 EP1922480 B1 EP 1922480B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
valve
fuel injection
injection valve
pressing
sleeve
Prior art date
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Expired - Fee Related
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EP06778090.8A
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English (en)
French (fr)
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EP1922480A1 (de
Inventor
Martin Maier
Johann Bayer
Christian Suenkel
Wolfgang Koschwitz
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
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M51/00Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/061Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/168Assembling; Disassembling; Manufacturing; Adjusting
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/80Fuel injection apparatus manufacture, repair or assembly
    • F02M2200/8061Fuel injection apparatus manufacture, repair or assembly involving press-fit, i.e. interference or friction fit

Definitions

  • the invention relates to a fuel injection valve according to the preamble of the main claim.
  • a fuel injection valve which comprises an electromagnetic actuator with a magnetic coil, with an inner pole and with an outer magnetic circuit component and a movable valve closing body, which cooperates with a valve seat body associated valve seat.
  • the valve seat body and the inner pole are arranged in an inner opening of a thin-walled valve sleeve and the magnet coil and the outer magnetic circuit component on the outer circumference of the valve sleeve.
  • the magnetic circuit component formed in the form of a magnet pot is first pushed onto the valve sleeve, then the valve seat body pressed into the inner opening of the valve sleeve, so that solely by pressing in the valve seat body a firm connection of the valve sleeve and magnetic circuit component is achieved.
  • the inner pole is subsequently fixed by pressing in the valve sleeve.
  • a fuel injection valve for fuel injection systems of internal combustion engines which has a valve longitudinal axis, an excitable actuator for actuating a valve closing body, which cooperates with a provided on a valve seat body valve seat surface, and at least one ejection opening.
  • a low stiffness thin-walled adapter sleeve and a solid nozzle body which receives the valve seat body at its lower end, fixedly connected by pressing.
  • the fixed press connection of these two metallic components of the fuel injection valve is characterized in that the nozzle body has in its pressing region a plurality of circumferential sealing beads. With the help of these sealing beads a sealing surface pressure is achieved in the pressing area.
  • the fuel injection valve according to the invention with the characterizing features of claim 1 has the advantage that it is inexpensive to produce in a particularly simple manner.
  • the fixed press connection of at least two metallic components of the fuel injection valve is characterized in that at least one of the component partners has a structure with grooves in its pressing area and / or the respective pressing area has an inlet rounding in at least one transition to an adjacent component section.
  • press connections between metallic component partners can be produced, which hold securely and reliably over a long period of time while avoiding cold welding and tight.
  • the press connections are very simple and inexpensive to manufacture, since advantageously known and usually necessary separate operations, such as coating or oiling for improved joining of the component partners or a heating of the component partners can be dispensed with for shrinking.
  • the component partners can not stretch or compress due to their rigidity or if they are too soft in their material, such as soft magnetic chromium steels, which are usually used for the most diverse components of an electromagnetically driven fuel injection valve, cold welds are very likely to occur in known compression joints ("Eater") during the joining process of the pressing, but avoided by the inventive measures, in particular on components made of soft magnetic chrome steel become.
  • the inventive measures in particular on components made of soft magnetic chrome steel become.
  • According to the invention can be dispensed with complex accurate and costly processing methods, such as fine grinding or honing, with which the component tolerances could be narrowed and the press connections could be improved with considerable effort.
  • the metal components to be pressed are washed with a cleaner, at least in their respective pressing areas.
  • advantageous lubricant reservoirs are produced in the respective pressing region.
  • the anti-corrosive universal cleaner SurTec® 104 or SurTec® 089 are used as cleaners.
  • FIG. 1 a fuel injection valve according to the prior art
  • FIG. 2 a detailed view of a valve sleeve
  • FIG. 3 a detailed view of a connection pipe
  • FIG. 4 a detailed view of serving as an inner pole core
  • FIG. 5 a detailed view of a valve shell in the form of a magnet pot.
  • FIG. 1 a fuel injection valve according to the prior art explained with its basic components.
  • electromagnetically operable valve in the form of an injection valve for fuel injection systems of mixture-compressing, spark-ignited internal combustion engines has a largely surrounded by a magnetic coil 1, serving as réellepol and partially as a fuel flow largely tubular core 2.
  • the magnetic coil 1 is of an outer, sleeve-shaped and stepped running , z.
  • the magnetic coil 1, the core 2 and the valve shell 5 together form an electrically excitable actuator.
  • solenoid coil 1 While embedded in a bobbin 3 solenoid coil 1 surrounds a valve sleeve 6 from the outside, the core 2 in an inner, concentric with a valve longitudinal axis 10 extending opening 11 of the valve sleeve 6 is introduced.
  • the e.g. Ferritic valve sleeve 6 is stretched long and thin-walled.
  • the opening 11 also serves as a guide opening for a valve needle 14 which is axially movable along the valve longitudinal axis 10.
  • the valve sleeve 6 extends in the axial direction, e.g. over more than half the total axial extent of the fuel injector.
  • valve seat body 15 is further arranged in the opening 11, which is fastened to the valve sleeve 6, for example by means of a weld 8.
  • the valve seat body 15 has a fixed valve seat surface 16 as a valve seat.
  • the valve needle 14 is formed for example by a tubular anchor portion 17, a likewise tubular needle portion 18 and a spherical valve closing body 19, wherein the valve closing body 19 is connected for example by means of a weld fixed to the needle portion 18.
  • a cup-shaped spray perforated disk 21 is arranged, whose bent and circumferentially encircling retaining edge 20 is directed against the flow direction upwards.
  • valve seat body 15 and spray disk 21 The solid connection of the valve seat body 15 and spray disk 21 is z. B. realized by a circumferential tight weld.
  • z. B. realized by a circumferential tight weld.
  • one or more transverse openings 22 are provided, so that the armature portion 17 in an inner longitudinal bore 23 by flowing fuel to the outside and can flow on the valve closing body 19, for example, at flats 24 to the valve seat surface 16.
  • the actuation of the injection valve takes place in a known manner electromagnetically.
  • the electromagnetic circuit with the solenoid coil 1, the inner core 2, the outer valve shell 5 and the anchor portion 17 is used Anchor portion 17 is aligned with the valve closing body 19 facing away from the end of the core 2.
  • the spherical valve closing body 19 cooperates with the valve seat surface 16 of the valve seat body 15, which tapers in the direction of the flow in the direction of flow and which is formed in the axial direction downstream of a guide opening in the valve seat body 15.
  • the spray perforated disc 21 has at least one, for example, four ejection openings 27 formed by erosion, laser drilling or punching.
  • the insertion depth of the core 2 in the injection valve is decisive for the stroke of the valve needle 14.
  • the one end position of the valve needle 14 is fixed to the valve seat surface 16 of the valve seat body 15 when the solenoid valve 1 is not energized, while the other one End position of the valve needle 14 results in energized solenoid coil 1 by the system of the anchor portion 17 at the downstream end of the core.
  • the stroke is adjusted by an axial displacement of the core 2, for example, produced by a machining process such as turning, which is subsequently connected firmly to the valve sleeve 6 according to the desired position.
  • an adjustment in the form of an adjusting sleeve 29 is inserted.
  • the adjusting sleeve 29 is used to adjust the spring bias of the voltage applied to the adjusting sleeve 29 return spring 25, which in turn is supported with its opposite side to the valve needle 14, with an adjustment of the dynamic Abspritzmenge with the adjusting sleeve 29 takes place.
  • a fuel filter 32 is disposed above the adjusting sleeve 29 in the valve sleeve 6.
  • the injector described so far is characterized by its particularly compact design, so that a very small, handy injection valve is created.
  • These components form a preassembled independent assembly, which is called function part 30 below.
  • the functional part 30 thus essentially comprises the electromagnetic circuit 1, 2, 5 and a sealing valve (valve closing body 19, valve seat body 15) with a subsequent jet treatment element (spray perforated disk 21) and as the base body, the valve sleeve. 6
  • connection part 40 is characterized above all by the fact that it comprises the electrical and the hydraulic connection of the fuel injection valve.
  • the largely executed as a plastic part connector 40 therefore has a serving as a fuel inlet nozzle tubular body 42.
  • a concentric to the valve longitudinal axis 10 extending flow bore 43 of an inner connecting pipe 44 in the base body 42 serves as a fuel inlet and is flowed through from the inflow end of the fuel injection valve in the axial direction of the fuel ,
  • a hydraulic connection of connecting part 40 and functional part 30 is achieved in the fully assembled fuel injection valve in that the flow holes 43 and 28 of both modules are brought to each other so that an unimpeded flow through the fuel is ensured.
  • a lower end 47 of the connecting tube 44 protrudes into the opening 11 of the valve sleeve 6 in order to increase the stability of the connection.
  • the main body 42 made of plastic can be sprayed onto the functional part 30 so that the plastic immediately surrounds parts of the valve sleeve 6 and of the valve jacket 5.
  • a secure seal between the functional part 30 and the main body 42 of the Connecting part 40 is achieved for example via a labyrinth seal 46 on the circumference of the valve shell 5.
  • To the base body 42 includes a mitangespritzter electrical connector 56. At its opposite end of the connector 56, the contact elements with the solenoid coil 1 are electrically connected.
  • FIGS. 2 to 5 metallic components of the fuel injection valve are shown, which are fixedly connected to at least one other metallic component by means of pressing.
  • FIG. 2 a detailed view of a valve sleeve 6,
  • FIG. 3 a detailed view of a connecting pipe 44,
  • FIG. 4 a detailed view of serving as an inner pole core 2 and
  • FIG. 5 a detailed view of a valve shell 5 in the form of a magnet pot.
  • press fits between the two components to be fastened are appropriate.
  • press fits generally lead to compressions or strains of a plastic or elastic nature in the components, depending on the tolerance position, material and component geometry. If the component partners can not stretch or compress due to their rigidity or if they are too soft in their material, such as soft magnetic chrome steels, then it is very likely that cold welds ("eaters") will occur during the joining process. Also note the installation conditions of the component partners. If the press connection, for example, in the installed state subjected to an internal pressure, so this can lead to strains and widening. Again, there is a risk of loosening the press connection and in the worst case of loosening the connection. To prevent this, therefore, the largest possible pressure should be generated, which in turn increases the tendency of the components to cold welding. Of course, with costly, precise and costly machining processes, such as fine grinding or honing, the tolerances can be narrowed and press joints improved.
  • the aim is to produce as cost-effective components that are provided as turned parts, press connections between metallic component partners that hold securely and reliably over a long period of time while avoiding cold welding and tight.
  • the press connections should be made very simple and inexpensive, which is why a separate operation of coating or oiling or heating of the component partners is omitted for shrinking.
  • FIG. 2 an example of a thin-walled valve sleeve 6 is shown, which extends over a large part of the axial length of the fuel injection valve and in which the connecting pipe 44 ( FIG. 3 ) in a region a and the core 2 ( FIG. 4 ) can be pressed in a region b and on which the valve jacket 5 (FIG. FIG. 5 ) can be pressed in a region c.
  • the connecting pipe 44 correspondingly has an outer pressing area a ', which corresponds to the area a in the installed state in the valve sleeve 6 to a press connection.
  • a and a ' are characterized areas that come in principle for a material contact in the press connection in question; however, it is by no means necessary to make the press connection over the entire length of a and a '.
  • the connecting pipe 44 should be installed in the valve sleeve 6 with the lowest possible insertion force. By forming a defined short pressing area a ', the pressing length can be minimized from the outset.
  • the pressing area a 'of the connecting pipe 44 is raised in relation to the adjacent sections of the connecting pipe 44.
  • fillets 59 are provided, which have a relatively large radius.
  • the radii correspond, for example, to an angularity in the transitions of approximately 0.5 ° to 1.2 °.
  • furrows or groove-like grooves 61 on the surface are provided, for example as an additional measure, through which zones of possible cold welding are interrupted again and again. Adverse "feeding zones" of the press connection are largely avoided.
  • the grooves reduce 61 the eg circulate, a high excess, since they are plastically deformed during pressing and leveling something.
  • the generated profile of grooves 61 must have such a strength that, with a slight excess, the expansion of the valve sleeve 6 is still effected.
  • the core 2 according to FIG. 4 correspondingly has an outer pressing region b ', which corresponds to the region b in the installed in the valve sleeve 6 to a press connection.
  • b and b ' are characterized areas that come in principle for a material contact in the press connection in question; however, it is by no means necessary to make the press connection over the entire length of b and b '.
  • the core 2 should cause a minimum elongation of the valve sleeve 6 during pressing; However, the maximum insertion force should be limited. By forming a defined short pressing area b ', the pressing length can be minimized from the outset.
  • the pressing portion b 'of the core 2 is formed raised against the adjacent portions of the core 2.
  • inlet fillets 59 which have a relatively large radius.
  • the radii correspond, for example, to an angularity in the transitions of approximately 0.5 ° to 1.2 °.
  • the core 2 may additionally each have a circumferential chamfer 60, which serve the improved insertion and centering of the core 2.
  • groove-like grooves 61 are provided on the surface instead of the inlet fillets 59 or, as an additional measure, through which zones of possible cold welding are interrupted again and again. Adverse "feeding zones" of the press connection are largely avoided.
  • the grooves 61 which circulate for example, reduce a large excess, because they are plastically deformed during pressing and level slightly.
  • the generated profile of grooves 61 must have such a strength that, with a slight excess, the expansion of the valve sleeve 6 is still effected.
  • the valve jacket 5 correspondingly has an inner pressing region c ', which corresponds in the state applied to the valve sleeve 6 with the region c to a press connection.
  • c and c ' are characterized areas that come in principle for a material contact in the press connection in question; however, it is by no means necessary to make the press connection over the entire length of c and c '.
  • furrow-like or groove-like grooves 61 are provided on the surface, are interrupted by the zones of a possible cold welding again and again. Adverse "feeding zones" of the press connection are largely avoided.
  • the grooves 61 which circulate for example, reduce a large excess, because they are plastically deformed during pressing and level slightly.
  • the generated profile of grooves 61 must have such a strength that a slight plastic deformation of the valve sleeve 6 is still effected at a slight excess.
  • the pressing length can be minimized from the outset.
  • the pressing region c 'of the valve jacket 5 can also be designed to be raised in relation to the adjacent sections of the valve jacket 5, whereby the maximum pressing region c' is defined even more precisely.
  • valve sleeve 6 On the valve sleeve 6 is e.g. provided on one axial side of the transition of the pressing portion c with an inlet rounding 59, which has a relatively large radius.
  • the radius corresponds e.g. an angularity in the transition of about 0.5 ° to 1.2 °.
  • pressing area a, b, c, a ', b', c ' is to a "dry coating" made, in which the pressing area a, b, c, a', b ', c' is treated in a washing process with an industrial cleaner, such as a washing emulsion.
  • an industrial cleaner such as a washing emulsion.
  • the washing of the components 2, 5, 6, 44 selected for this purpose takes place, for example, by means of dipping, spraying or sprinkling.
  • Particularly suitable for such a washing process is, for example, the neutral universal cleaner SurTec® 104, which can usually be used as a corrosion inhibitor and has an excellent degreasing effect and reacts very mildly on metallic surfaces.
  • a 10% SurTec® 104 solution is used in the treatment of the pressing area a, b, c, a ', b', c '.
  • the grooves 61 according to the invention in the respective pressing region a, b, c, a ', b', c ' serve as a lubricant reservoir.
  • the modular universal cleaner made of surfactant components SurTec® 089 can also be used.
  • This cleaner with surfactants and corrosion protection components is particularly suitable for immersion cleaning.
  • the metallic components 2, 5, 6, 44 are already cleaned before installation and protected by a passivation from corrosion.
  • the drying of the components 2, 5, 6, 44 after the washing process takes place e.g. using vacuum dryers.

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Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs.
  • Aus der DE 199 00 405 A1 ist bereits ein Brennstoffeinspritzventil bekannt, das ein elektromagnetisches Betätigungselement mit einer Magnetspule, mit einem Innenpol und mit einem äußeren Magnetkreisbauteil und einen bewegbaren Ventilschließkörper, der mit einem einem Ventilsitzkörper zugeordneten Ventilsitz zusammenwirkt, umfasst. Der Ventilsitzkörper und der Innenpol werden in einer inneren Öffnung einer dünnwandigen Ventilhülse sowie die Magnetspule und das äußere Magnetkreisbauteil am äußeren Umfang der Ventilhülse angeordnet. Zur Befestigung der einzelnen Bauteile in und an der Ventilhülse wird zuerst das in Form eines Magnettopfes ausgebildete Magnetkreisbauteil auf die Ventilhülse aufgeschoben, anschließend der Ventilsitzkörper in die innere Öffnung der Ventilhülse gepresst, so dass allein durch das Einpressen des Ventilsitzkörpers eine feste Verbindung von Ventilhülse und Magnetkreisbauteil erzielt wird. Nach dem Einbau einer axial beweglichen Ventilnadel in die Ventilhülse wird darauf folgend der Innenpol durch Einpressen in der Ventilhülse befestigt. Bei dem Verpressen des Magnetkreisbauteils auf der Ventilhülse allein durch das Einpressen des Ventilsitzkörpers besteht die große Gefahr eines möglichen Lösens der Pressverbindung. Das Einpressen des Innenpols in die Ventilhülse verursacht unerwünschte Kaltverschweißungen im Pressbereich.
  • Aus der WO 02/061269 A1 ist bereits ein Brennstoffeinspritzventil für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen bekannt, das eine Ventillängsachse, einen erregbaren Aktuator zur Betätigung eines Ventilschließkörpers, der mit einer an einem Ventilsitzkörper vorgesehenen Ventilsitzfläche zusammenwirkt, und wenigstens eine Abspritzöffnung besitzt. Am stromabwärtigen Ende des Brennstoffeinspritzventils sind im Bereich des Ventilgehäuses eine eine geringe Steifigkeit aufweisende dünnwandige Adapterhülse und ein massiver Düsenkörper, der den Ventilsitzkörper an seinem unteren Ende aufnimmt, durch Pressen fest miteinander verbunden. Die feste Pressverbindung dieser beiden metallischen Bauteile des Brennstoffeinspritzventils zeichnet sich dadurch aus, dass der Düsenkörper in seinem Pressbereich mehrere umlaufende Dichtwulste aufweist. Mit Hilfe dieser Dichtwulste wird im Pressbereich eine dichtende Flächenpressung erzielt.
  • Vorteile der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass es auf besonders einfache Art und Weise kostengünstig herstellbar ist. Erfindungsgemäß zeichnet sich die feste Pressverbindung wenigstens zweier metallischer Bauteile des Brennstoffeinspritzventils dadurch aus, dass wenigstens einer der Bauteilpartner in seinem Pressbereich eine Struktur mit Riefen aufweist und/oder der jeweilige Pressbereich in wenigstens einem Übergang zu einem angrenzenden Bauteilabschnitt eine Einlaufverrundung besitzt.
  • Von Vorteil ist es, dass mit kostengünstigen Bauteilen, die als Tiefzieh- bzw. Drehteile bereitgestellt werden, Pressverbindungen zwischen metallischen Bauteilpartnern herstellbar sind, die sicher und zuverlässig über eine große Zeitdauer unter Vermeidung von Kaltverschweißungen fest und dicht halten. Dabei sind die Pressverbindungen sehr einfach und kostengünstig hergestellt, da in vorteilhafter Weise auf bekannte und üblicherweise notwendige separate Arbeitsgänge, wie Beschichten oder Einölen zum verbesserten Fügen der Bauteilpartner bzw. auf eine Erwärmung der Bauteilpartner zum Aufschrumpfen verzichtet werden kann.
  • Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.
  • Können sich die Bauteilpartner aufgrund ihrer Steifigkeit nicht dehnen oder stauchen oder sind sie vom Material her zu weich, wie z.B. weichmagnetische Chromstähle, die üblicherweise für die verschiedensten Bauteile eines elektromagnetisch angetriebenen Brennstoffeinspritzventils zum Einsatz kommen, so kommt es bei bekannten Pressverbindungen mit großer Wahrscheinlichkeit zu Kaltverschweißungen ("Fresser") während des Fügevorgangs des Einpressens, die aber durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen insbesondere an Bauteilen aus weichmagnetischem Chromstahl vermieden werden. Erfindungsgemäß kann auf aufwendige genaue und kostenintensive Bearbeitungsverfahren, wie Feinschleifen oder Honen verzichtet werden, mit denen die Bauteiltoleranzen eingeengt werden könnten und mit erheblichem Aufwand die Pressverbindungen verbessert werden könnten.
  • In besonders vorteilhafter Weise sind die zu verpressenden metallischen Bauteilpartner zumindest in ihren jeweiligen Pressbereichen mit einem Reiniger gewaschen. In Verbindung mit den erfindungsgemäßen Riefen ergeben sich im jeweiligen Pressbereich vorteilhafte Schmierstoffspeicher. Vorteilhafterweise kommen als Reiniger die korrosionsschützenden Universalreiniger SurTec® 104 oder SurTec® 089 zum Einsatz.
  • Zeichnung
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein Brennstoffeinspritzventil gemäß dem Stand der Technik, Figur 2 eine Detailansicht einer Ventilhülse, Figur 3 eine Detailansicht eines Anschlussrohres, Figur 4 eine Detailansicht eines als Innenpol dienenden Kerns und Figur 5 eine Detailansicht eines Ventilmantels in Form eines Magnettopfes.
  • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • Zum besseren Verständnis der erfindungsgemäßen Maßnahmen wird im Folgenden anhand von Figur 1 ein Brennstoffeinspritzventil gemäß dem Stand der Technik mit seinen grundsätzlichen Baugruppen erläutert.
  • Das in der Figur 1 beispielhaft dargestellte, elektromagnetisch betätigbare Ventil 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. Die Magnetspule 1 ist von einem äußeren, hülsenförmigen und gestuft ausgeführten, z. B. ferromagnetischen Ventilmantel 5, der ein als Außenpol dienendes äußeres Magnetkreisbauteil in Form eines Magnettopfes darstellt, in Umfangsrichtung vollständig umgeben. Die Magnetspule 1, der Kern 2 und der Ventilmantel 5 bilden zusammen ein elektrisch erregbares Betätigungselement.
  • Während die in einem Spulenkörper 3 eingebettete Magnetspule 1 eine Ventilhülse 6 von außen umgibt, ist der Kern 2 in einer inneren, konzentrisch zu einer Ventillängsachse 10 verlaufenden Öffnung 11 der Ventilhülse 6 eingebracht. Die z.B. ferritische Ventilhülse 6 ist lang gestreckt und dünnwandig ausgeführt. Die Öffnung 11 dient auch als Führungsöffnung für eine entlang der Ventillängsachse 10 axial bewegliche Ventilnadel 14. Die Ventilhülse 6 erstreckt sich in axialer Richtung z.B. über mehr als die Hälfte der axialen Gesamterstreckung des Brennstoffeinspritzventils.
  • Neben dem Kern 2 und der Ventilnadel 14 ist in der Öffnung 11 des weiteren ein Ventilsitzkörper 15 angeordnet, der an der Ventilhülse 6 z.B. mittels einer Schweißnaht 8 befestigt ist. Der Ventilsitzkörper 15 weist eine feste Ventilsitzfläche 16 als Ventilsitz auf. Die Ventilnadel 14 wird beispielsweise von einem rohrförmigen Ankerabschnitt 17, einem ebenfalls rohrförmigen Nadelabschnitt 18 und einem kugelförmigen Ventilschließkörper 19 gebildet, wobei der Ventilschließkörper 19 z.B. mittels einer Schweißnaht fest mit dem Nadelabschnitt 18 verbunden ist. An der stromabwärtigen Stirnseite des Ventilsitzkörpers 15 ist eine z.B. topfförmige Spritzlochscheibe 21 angeordnet, deren umgebogener und umfangsmäßig umlaufender Halterand 20 entgegen der Strömungsrichtung nach oben gerichtet ist. Die feste Verbindung von Ventilsitzkörper 15 und Spritzlochscheibe 21 ist z. B. durch eine umlaufende dichte Schweißnaht realisiert. Im Nadelabschnitt 18 der Ventilnadel 14 sind eine oder mehrere Queröffnungen 22 vorgesehen, so dass den Ankerabschnitt 17 in einer inneren Längsbohrung 23 durchströmender Brennstoff nach außen treten und am Ventilschließkörper 19 z.B. an Abflachungen 24 entlang bis zur Ventilsitzfläche 16 strömen kann.
  • Die Betätigung des Einspritzventils erfolgt in bekannter Weise elektromagnetisch. Zur axialen Bewegung der Ventilnadel 14 und damit zum Öffnen entgegen der Federkraft einer an der Ventilnadel 14 angreifenden Rückstellfeder 25 bzw. Schließen des Einspritzventils dient der elektromagnetische Kreis mit der Magnetspule 1, dem inneren Kern 2, dem äußeren Ventilmantel 5 und dem Ankerabschnitt 17. Der Ankerabschnitt 17 ist mit dem dem Ventilschließkörper 19 abgewandten Ende auf den Kern 2 ausgerichtet.
  • Der kugelförmige Ventilschließkörper 19 wirkt mit der sich in Strömungsrichtung kegelstumpfförmig verjüngenden Ventilsitzfläche 16 des Ventilsitzkörpers 15 zusammen, die in axialer Richtung stromabwärts einer Führungsöffnung im Ventilsitzkörper 15 ausgebildet ist. Die Spritzlochscheibe 21 besitzt wenigstens eine, beispielsweise vier durch Erodieren, Laserbohren oder Stanzen ausgeformte Abspritzöffnungen 27.
  • Die Einschubtiefe des Kerns 2 im Einspritzventil ist unter anderem entscheidend für den Hub der Ventilnadel 14. Dabei ist die eine Endstellung der Ventilnadel 14 bei nicht erregter Magnetspule 1 durch die Anlage des Ventilschließkörpers 19 an der Ventilsitzfläche 16 des Ventilsitzkörpers 15 festgelegt, während sich die andere Endstellung der Ventilnadel 14 bei erregter Magnetspule 1 durch die Anlage des Ankerabschnitts 17 am stromabwärtigen Kernende ergibt. Die Hubeinstellung erfolgt durch ein axiales Verschieben des beispielsweise durch ein spanendes Verfahren wie Drehen hergestellten Kerns 2, der entsprechend der gewünschten Position nachfolgend fest mit der Ventilhülse 6 verbunden wird.
  • In eine konzentrisch zu der Ventillängsachse 10 verlaufende Strömungsbohrung 28 des Kerns 2, die der Zufuhr des Brennstoffs in Richtung der Ventilsitzfläche 16 dient, ist außer der Rückstellfeder 25 ein Einstellelement in der Form einer 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 der Ventilnadel 14 abstützt, wobei auch eine Einstellung der dynamischen Abspritzmenge mit der Einstellhülse 29 erfolgt. Ein Brennstofffilter 32 ist oberhalb der Einstellhülse 29 in der Ventilhülse 6 angeordnet.
  • Das bis hierher beschriebene Einspritzventil zeichnet sich durch seinen besonders kompakten Aufbau aus, so dass ein sehr kleines, handliches Einspritzventil entsteht. Diese Bauteile bilden eine vormontierte eigenständige Baugruppe, die nachfolgend Funktionsteil 30 genannt wird. Das Funktionsteil 30 umfasst also im wesentlichen den elektromagnetischen Kreis 1, 2, 5 und ein Dichtventil (Ventilschließkörper 19, Ventilsitzkörper 15) mit einem nachfolgenden Strahlaufbereitungselement (Spritzlochscheibe 21) sowie als Grundkörper die Ventilhülse 6.
  • Unabhängig vom Funktionsteil 30 wird eine zweite Baugruppe erzeugt, die im folgenden als Anschlussteil 40 bezeichnet wird. Das Anschlussteil 40 zeichnet sich vor allen Dingen dadurch aus, dass es den elektrischen und den hydraulischen Anschluss des Brennstoffeinspritzventils umfasst. Das weitgehend als Kunststoffteil ausgeführte Anschlussteil 40 besitzt deshalb einen als Brennstoffeinlassstutzen dienenden rohrförmigen Grundkörper 42. Eine konzentrisch zur Ventillängsachse 10 verlaufende Strömungsbohrung 43 eines inneren Anschlussrohres 44 im Grundkörper 42 dient als Brennstoffeinlass und wird von dem zuströmseitigen Ende des Brennstoffeinspritzventils aus in axialer Richtung vom Brennstoff durchströmt.
  • Eine hydraulische Verbindung von Anschlussteil 40 und Funktionsteil 30 wird beim vollständig montierten Brennstoffeinspritzventil dadurch erreicht, dass die Strömungsbohrungen 43 und 28 beider Baugruppen so zueinander gebracht werden, dass ein ungehindertes Durchströmen des Brennstoffs gewährleistet ist. Bei der Montage des Anschlussteils 40 an dem Funktionsteil 30 ragt ein unteres Ende 47 des Anschlussrohres 44 zur Erhöhung der Verbindungsstabilität in die Öffnung 11 der Ventilhülse 6 hinein. Der Grundkörper 42 aus Kunststoff kann auf das Funktionsteil 30 aufgespritzt werden, so dass der Kunststoff unmittelbar Teile der Ventilhülse 6 sowie des Ventilmantels 5 umgibt. Eine sichere Abdichtung zwischen dem Funktionsteil 30 und dem Grundkörper 42 des Anschlussteils 40 wird beispielsweise über eine Labyrinthdichtung 46 am Umfang des Ventilmantels 5 erzielt.
  • Zu dem Grundkörper 42 gehört auch ein mitangespritzter elektrischer Anschlussstecker 56. An ihrem dem Anschlussstecker 56 gegenüberliegenden Ende sind die Kontaktelemente mit der Magnetspule 1 elektrisch verbunden.
  • In den Figuren 2 bis 5 sind metallische Bauteile des Brennstoffeinspritzventils gezeigt, die mit wenigstens jeweils einem anderen metallischen Bauteil mittels Pressen fest verbunden sind. Es zeigen Figur 2 eine Detailansicht einer Ventilhülse 6, Figur 3 eine Detailansicht eines Anschlussrohres 44, Figur 4 eine Detailansicht eines als Innenpol dienenden Kerns 2 und Figur 5 eine Detailansicht eines Ventilmantels 5 in Form eines Magnettopfes.
  • Um metallische Bauteile im Brennstoffeinspritzventil fest miteinander zu verbinden, bieten sich Presspassungen zwischen den beiden zu befestigenden Bauteilen an. Presspassungen führen aber allgemein in den Bauteilen zu Stauchungen oder Dehnungen plastischer oder elastischer Art, je nach Toleranzlage, Werkstoff und Bauteilgeometrie. Können sich die Bauteilpartner aufgrund ihrer Steifigkeit nicht dehnen oder stauchen oder sind sie vom Material her zu weich, wie z.B. weichmagnetische Chromstähle, so kommt es mit großer Wahrscheinlichkeit zu Kaltverschweißungen ("Fresser") während dem Fügevorgang des Einpressens. Zu beachten sind außerdem die Einbaubedingungen der Bauteilpartner. Ist die Pressverbindung z.B. im verbauten Zustand mit einem Innendruck beaufschlagt, so kann dies zu Dehnungen und Aufweitungen führen. Dabei besteht wiederum die Gefahr des Lockerns der Pressverbindung und im schlimmsten Fall des Lösens der Verbindung. Um dies zu verhindern, sollte also eine möglichst große Pressung erzeugt werden, was aber wiederum die Neigung der Bauteile zu Kaltverschweißungen erhöht. Mit aufwendigen genauen und kostenintensiven Bearbeitungsverfahren, wie Feinschleifen oder Honen können die Toleranzen selbstverständlich eingeengt werden und Pressverbindungen verbessert werden.
  • Ziel ist es jedoch, mit möglichst kostengünstigen Bauteilen, die als Drehteile bereitgestellt werden, Pressverbindungen zwischen metallischen Bauteilpartnern herzustellen, die sicher und zuverlässig über eine große Zeitdauer unter Vermeidung von Kaltverschweißungen fest und dicht halten. Dabei sollen die Pressverbindungen jedoch sehr einfach und kostengünstig hergestellt werden, weshalb auf einen separaten Arbeitsgang des Beschichtens oder des Einölens bzw. eine Erwärmung der Bauteilpartner zum Aufschrumpfen verzichtet wird.
  • In der Figur 2 ist beispielhaft eine dünnwandige Ventilhülse 6 dargestellt, die sich über einen großen Teil der axialen Länge des Brennstoffeinspritzventils erstreckt und in die das Anschlussrohr 44 (Figur 3) in einem Bereich a und der Kern 2 (Figur 4) in einem Bereich b einpressbar sind und auf die der Ventilmantel 5 (Figur 5) in einem Bereich c aufpressbar ist.
  • Das Anschlussrohr 44 gemäß Figur 3 besitzt entsprechend einen äußeren Pressbereich a', der im in der Ventilhülse 6 eingebauten Zustand mit dem Bereich a zu einer Pressverbindung korrespondiert. Mit a und a' sind dabei Bereiche gekennzeichnet, die prinzipiell für einen Materialkontakt in der Pressverbindung in Frage kommen; es muss jedoch keineswegs über die gesamte Länge von a und a' die Pressverbindung zustande kommen. Das Anschlussrohr 44 soll mit einer möglichst minimalen Einpresskraft in die Ventilhülse 6 eingebaut werden. Durch die Ausbildung eines definierten kurzen Pressbereichs a' kann die Presslänge von vornherein minimiert werden. Der Pressbereich a' des Anschlussrohres 44 ist erhaben gegenüber den angrenzenden Abschnitten des Anschlussrohres 44 ausgebildet. Im Übergang des Pressbereichs a' zu den axial auf beiden Seiten folgenden Abschnitten sind dabei Einlaufverrundungen 59 vorgesehen, die einen relativ großen Radius aufweisen. Die Radien entsprechen z.B. einer Winkeligkeit in den Übergängen von ca. 0,5° bis 1,2°.
  • Im Pressbereich a' des Anschlussrohres 44 sind z.B. als zusätzliche Maßnahme furchen- bzw. rillenartige Riefen 61 an der Oberfläche vorgesehen, durch die Zonen einer möglichen Kaltverschweißung immer wieder unterbrochen sind. Nachteilige "Fresszonen" der Pressverbindung werden so weitgehend vermieden. Außerdem reduzieren die Riefen 61, die z.B. umlaufen, ein hohes Übermaß, da sie beim Pressen plastisch verformt werden und sich etwas einebnen. Das erzeugte Profil aus Riefen 61 muss jedoch eine solche Festigkeit aufweisen, dass bei geringem Übermaß die Dehnung der Ventilhülse 6 noch bewirkt wird.
  • Der Kern 2 gemäß Figur 4 besitzt entsprechend einen äußeren Pressbereich b', der im in der Ventilhülse 6 eingebauten Zustand mit dem Bereich b zu einer Pressverbindung korrespondiert. Mit b und b' sind dabei Bereiche gekennzeichnet, die prinzipiell für einen Materialkontakt in der Pressverbindung in Frage kommen; es muss jedoch keineswegs über die gesamte Länge von b und b' die Pressverbindung zustande kommen. Der Kern 2 soll beim Einpressen eine Mindestdehnung der Ventilhülse 6 hervorrufen; die maximale Einpresskraft soll jedoch begrenzt sein. Durch die Ausbildung eines definierten kurzen Pressbereichs b' kann die Presslänge von vornherein minimiert werden. Der Pressbereich b' des Kerns 2 ist erhaben gegenüber den angrenzenden Abschnitten des Kerns 2 ausgebildet. Im Übergang des Pressbereichs b' zu den axial auf beiden Seiten folgenden Abschnitten sind dabei Einlaufverrundungen 59 vorgesehen, die einen relativ großen Radius aufweisen. Die Radien entsprechen z.B. einer Winkeligkeit in den Übergängen von ca. 0,5° bis 1,2°. Im Übergang der Mantelfläche des Kerns 2 zu seinen Stirnflächen kann der Kern 2 zusätzlich jeweils eine umlaufende Fase 60 besitzen, die dem verbesserten Einführen und Zentrieren des Kerns 2 dienen.
  • Im Pressbereich b' des Kerns 2 sind anstelle der Einlaufverrundungen 59 oder als zusätzliche Maßnahme furchen- bzw. rillenartige Riefen 61 an der Oberfläche vorgesehen, durch die Zonen einer möglichen Kaltverschweißung immer wieder unterbrochen sind. Nachteilige "Fresszonen" der Pressverbindung werden so weitgehend vermieden. Außerdem reduzieren die Riefen 61, die z.B. umlaufen, ein hohes Übermaß, da sie beim Pressen plastisch verformt werden und sich etwas einebnen. Das erzeugte Profil aus Riefen 61 muss jedoch eine solche Festigkeit aufweisen, dass bei geringem Übermaß die Dehnung der Ventilhülse 6 noch bewirkt wird.
  • Der Ventilmantel 5 gemäß Figur 5 besitzt entsprechend einen inneren Pressbereich c', der im auf der Ventilhülse 6 aufgebrachten Zustand mit dem Bereich c zu einer Pressverbindung korrespondiert. Mit c und c' sind dabei Bereiche gekennzeichnet, die prinzipiell für einen Materialkontakt in der Pressverbindung in Frage kommen; es muss jedoch keineswegs über die gesamte Länge von c und c' die Pressverbindung zustande kommen. Im Pressbereich c' des Ventilmantels 5 sind furchen- bzw. rillenartige Riefen 61 an der Oberfläche vorgesehen, durch die Zonen einer möglichen Kaltverschweißung immer wieder unterbrochen sind. Nachteilige "Fresszonen" der Pressverbindung werden so weitgehend vermieden. Außerdem reduzieren die Riefen 61, die z.B. umlaufen, ein hohes Übermaß, da sie beim Pressen plastisch verformt werden und sich etwas einebnen. Das erzeugte Profil aus Riefen 61 muss jedoch eine solche Festigkeit aufweisen, dass bei geringem Übermaß eine geringfügige plastische Verformung der Ventilhülse 6 noch bewirkt wird. Durch die Ausbildung eines definierten kurzen Pressbereichs c' kann die Presslänge von vornherein minimiert werden. Anders als in Figur 5 dargestellt kann der Pressbereich c' des Ventilmantels 5 auch erhaben gegenüber den angrenzenden Abschnitten des Ventilmantels 5 ausgebildet sein, wodurch der maximale Pressbereich c' noch exakter definiert ist.
  • An der Ventilhülse 6 ist z.B. auf einer axialen Seite der Übergang des Pressbereichs c mit einer Einlaufverrundung 59 versehen, die einen relativ großen Radius aufweist. Der Radius entspricht z.B. einer Winkeligkeit in dem Übergang von ca. 0,5° bis 1,2°.
  • Zusätzlich zu den erfindungsgemäßen Maßnehmen zum Herstellen einer festen Pressverbindung wenigstens zweier metallischer Bauteile 2, 5, 6, 44 des Brennstoffeinspritzventils mit dem Vorsehen einer Struktur aus Riefen 61 im Pressbereich a, b, c, a', b', c' und/oder dem Anbringen einer Einlaufverrundung 59 in wenigstens einem Übergang von dem jeweiligen Pressbereich a, b, c, a', b', c' zu einem angrenzenden Bauteilabschnitt kann noch eine weitere Maßnahme besonders wirkungsvoll zur Verbesserung der metallischen Pressverbindung unter Vermeidung von nachteiligen Kaltverschweißungen beitragen. Im jeweils gewünschten Pressbereich a, b, c, a', b', c' wird dazu ein "trockenes Beschichten" vorgenommen, bei dem der Pressbereich a, b, c, a', b', c' in einem Waschvorgang mit einem industriellen Reiniger, z.B. einer Waschemulsion, behandelt wird. Das Waschen der dazu ausgewählten Bauteile 2, 5, 6, 44 erfolgt z.B. mittels Tauchen, Besprühen oder Beträufeln. Besonders geeignet für einen solchen Waschvorgang ist z.B. der neutrale Universalreiniger SurTec® 104, der üblicherweise als Korrosionsschutzmittel verwendet werden kann und eine hervorragende Entfettungswirkung hat und sehr mild an metallischen Oberflächen reagiert. In idealer Weise wird bei der Behandlung des Pressbereichs a, b, c, a', b', c' eine 10%-ige SurTec® 104-Lösung verwendet. Die erfindungsgemäßen Riefen 61 im jeweiligen Pressbereich a, b, c, a', b', c' dienen dabei als Schmierstoffspeicher.
  • Alternativ zum Universalreiniger SurTec® 104 kann z.B. auch der modulare Universalreiniger aus Tensidkomponenten SurTec® 089 eingesetzt werden. Dieser Reiniger mit Tensiden und Korrosionsschutzkomponenten eignet sich besonders für die Tauchreinigung. Durch die Behandlung mit solchen Universalreinigern sind die metallischen Bauteile 2, 5, 6, 44 vor der Montage bereits gereinigt und durch eine Passivierung vor Korrosion geschützt. Das Trocknen der Bauteile 2, 5, 6, 44 nach dem Waschvorgang erfolgt z.B. mittels Vakuumtrocknern.

Claims (9)

  1. Brennstoffeinspritzventil für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, mit einer Ventillängsachse (10), mit einem erregbaren Aktuator (1, 2, 17) zur Betätigung eines Ventilschließkörpers (19), der mit einer an einem Ventilsitzkörper (15) vorgesehenen Ventilsitzfläche (16) zusammenwirkt, und mit wenigstens einer Abspritzöffnung (27), und mit metallischen Bauteilen, die durch Pressen fest miteinander verbunden sind, wobei sich die feste Pressverbindung wenigstens zweier metallischer Bauteile (2, 5, 6, 44) des Brennstoffeinspritzventils dadurch auszeichnet, dass wenigstens einer der Bauteilpartner in seinem Pressbereich (a, b, c, a', b', c') eine Struktur mit Riefen (61) aufweist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der jeweilige Pressbereich (a, b, c, a', b', c') in wenigstens einem Übergang zu einem angrenzenden Bauteilabschnitt eine Einlaufverrundung (59) besitzt und der Pressbereich (a, b, c, a', b', c') erhaben gegenüber den angrenzenden Bauteilabschnitten ausgebildet ist, wobei die Einlaufverrundungen (59) einen Radius besitzen, der einer Winkeligkeit in den Übergängen von 0,5° bis 1,2° entspricht.
  2. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Riefen (61) im Pressbereich (a, b, c, a', b', c') umlaufend sind.
  3. Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine dünnwandige Ventilhülse (6) vorgesehen ist, in die ein Anschlussrohr (44) und/oder ein Kern (2) eingepresst ist und/oder auf die ein Ventilmantel (5) aufgepresst ist.
  4. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Ventilhülse (6) eine axiale Ausdehnung hat, die mehr als der halben axialen Gesamtlänge des Brennstoffeinspritzventils selbst entspricht.
  5. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 3 oder 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Ventilhülse (6) ein Blechtiefziehteil darstellt.
  6. Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die durch die feste Pressverbindung miteinander verbundenen metallischen Bauteilpartner aus einem weichmagnetischen Chromstahl bestehen.
  7. Verfahren zur Herstellung eines Brennstoffeinspritzventils nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die metallischen Bauteile (2, 5, 6, 44) zumindest in ihren jeweiligen Pressbereichen (a, b, c, a', b', c') mit einem Reiniger gewaschen werden.
  8. Verfahren nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass als Reiniger die Universalreiniger SurTec® 104 oder SurTec® 089 einsetzbar sind.
  9. Verfahren nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine 10%-ige SurTec® 104-Lösung als Reiniger verwendet wird.
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