EP1966484A1 - Brennstoffeinspritzventil - Google Patents

Brennstoffeinspritzventil

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EP1966484A1
EP1966484A1 EP06807772A EP06807772A EP1966484A1 EP 1966484 A1 EP1966484 A1 EP 1966484A1 EP 06807772 A EP06807772 A EP 06807772A EP 06807772 A EP06807772 A EP 06807772A EP 1966484 A1 EP1966484 A1 EP 1966484A1
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EP
European Patent Office
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valve
valve seat
fuel injection
injection valve
closing body
Prior art date
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EP06807772A
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EP1966484B1 (de
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Ferdinand Reiter
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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    • F02M2200/80Fuel injection apparatus manufacture, repair or assembly
    • F02M2200/8023Fuel injection apparatus manufacture, repair or assembly the assembly involving use of quick-acting mechanisms, e.g. clips

Definitions

  • the invention relates to a fuel injection valve according to the preamble of the main claim.
  • FIG. 1 shows a known prior art fuel injection valve, which has a conventional three-part construction of an inner metal flow guide part and at the same time a housing component.
  • This inner valve tube is formed from an inlet port forming an inner pole, a nonmagnetic intermediate part and a valve seat carrier receiving a valve seat.
  • an axially movable valve needle is arranged, which comprises an armature and a spherical valve closing body and a connecting tube connecting the armature with the valve closing body.
  • the three individual components of the valve needle are firmly connected to each other by means of a cohesive joining process, in particular welding.
  • an axially movable valve needle is arranged, which comprises a sleeve-shaped armature and a spherical valve closing body and a connecting tube connecting the armature with the valve closing body.
  • the Connecting pipe is firmly connected by means of welds with the armature and also with the valve closing body.
  • the valve closing body cooperates with a frusto-conical valve seat surface of a metal valve seat body.
  • the valve seat body is firmly connected by means of a weld with the valve seat carrier.
  • the fuel injection valve has a spherical valve-closing body cooperating with a valve seat, which is attached to a closing body carrier in the form of a plastic tube, while at the opposite end of the valve closing body, an anchor is attached to the plastic tube. Together, these components form an axially movable valve needle.
  • the lower end of the plastic tube is dome-shaped, wherein in the curved recess of the valve closing body is positively held by means of a snap connection.
  • the plastic tube is designed to be resilient in the region of the lower recess, since holding jaws have to embrace the valve closing body.
  • the spherical valve closing body may be made of steel, a ceramic or a plastic.
  • the valve closing body cooperates with a frusto-conical valve seat surface of a metal valve seat body.
  • the valve seat body is firmly connected by means of a weld with the valve seat carrier.
  • the fuel injection valve according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that a simplified and cost-effective production and automatic assembly of the valve and in particular of the valve seat body can be realized because of cohesive joining methods, such as welding, which have the disadvantage of heat distortion, and complex positive connection techniques can be waived. Rather, particularly advantageous press connections between a metal component partner and a non-metallic component partner can be used, which are simple and very safe and reliable attachable.
  • the arrangement according to the invention also has the advantage of reducing the structure-borne noise and thus the noise development compared with known solutions.
  • the measures listed in the dependent claims advantageous refinements and improvements of the main claim fuel injector are possible.
  • valve seat body is made of a ceramic
  • the valve seat carrier is made of a plastic. From the reduced mass of these components, there are the advantages of better dynamics of the valve and a reduced noise.
  • the plastic-ceramic press connections can be produced particularly reliably and reliably if the sawtooth-like structures are optimally formed in the overlapping areas of valve seat body and valve seat carrier.
  • the sawtooth-like structure of the ceramic component valve seat body penetrates into the plastic of the valve seat carrier, and the plastic relaxes subsequently.
  • FIG. 1 shows a fuel injection valve in a known embodiment according to the prior art
  • Figure 2 shows an embodiment of a fuel injection valve according to the invention
  • Figure 3 shows a valve seat body according to the invention
  • Figure 4 is a plan view of the valve seat body of Figure 3.
  • FIG. 1 shows, for a better understanding of the invention, a fuel injection valve in a known design according to the prior art.
  • the example shown in the figure 1 electromagnetically actuated valve in the form of a
  • Injector for fuel injection systems of mixture-compressing, spark-ignited internal combustion engines has a surrounded by a magnetic coil 1, serving as a fuel inlet nozzle and inner pole core 2, for example, here is tubular and has a constant outer diameter over its entire length.
  • a coil body 3 stepped in the radial direction accommodates a winding of the magnet coil 1 and, in conjunction with the core 2, enables a compact construction of the injection valve in the region of the magnet coil 1.
  • a lower core end 9 of the core 2 is concentric with a valve longitudinal axis 10 tightly connected to a tubular metal non-magnetic intermediate part 12, for example by welding and surrounds the core end 9 partially axially.
  • the stepped bobbin 3 partially overlaps the core 2 and with a step 15 of larger diameter, the intermediate part 12 at least partially axially. Downstream of the bobbin 3 and the intermediate part 12 extends a tubular valve seat support 16 which is fixed to the
  • valve seat carrier 16 In the valve seat carrier 16 extends a longitudinal bore 17, which is formed concentrically to the valve longitudinal axis 10. In the longitudinal bore 17, a tubular valve needle 19 is arranged, which is provided at its downstream end 20 with a spherical valve closing body 21, on whose circumference, for example, five flats 22 are provided for flowing past the fuel, for example by welding.
  • the valve needle 19 represents the movable actuating part of the fuel injection valve.
  • Return spring 25 or closing of the injection valve is the electromagnetic circuit with the magnetic coil 1, the core 2 and an armature 27.
  • the armature 27 is connected to the valve closing body 21 remote from the end of the valve needle 19 by a weld 28 and aligned with the core 2.
  • the core 2 remote from the end of the valve seat support 16 is in the longitudinal bore 17, a cylindrical metal valve seat body 29 having a fixed valve seat 30, mounted by welding tight.
  • a guide opening 32 of the valve closing body 21 To guide the valve closing body 21 during the axial movement of the valve needle 19 with the armature 27 along the valve longitudinal axis 10 is a guide opening 32 of the
  • Valve seat body 29 The spherical valve closing body 21 cooperates with the valve seat of the valve seat body 29, which tapers frustoconically in the flow direction.
  • the valve seat body 29 is provided with an injection-molded perforated disc 34, for example in the shape of a pot concentric and firmly connected.
  • the spray perforated disk 34 extends at least one, for example, four formed by eroding or punching ejection openings 39th
  • the insertion depth of the valve seat body 29 with the cup-shaped spray disk 34 determines the default setting of the stroke of the valve needle 19.
  • the one end position of the valve needle 19 is fixed at non-energized solenoid 1 by the system of the valve closing body 21 on the valve seat of the valve seat body 29, while the other end position the valve needle 19 results in excited magnetic coil 1 by the system of the armature 27 at the core end 9.
  • the injection valve is largely enclosed by a plastic extrusion coating 50.
  • a plastic filter 61 protrudes into the flow bore 46 of the core 2 at its inlet end 55 and ensures the filtering out of such fuel constituents that could cause blockages or damage due to their size in the injection valve.
  • the fuel injection valve is designed with a particularly simple and lightweight construction.
  • a plurality of components of the fuel injection valve are made for example of a plastic or of a ceramic material, whereby a mass reduction of the fuel injection valve
  • Fuel injection valve is enabled. While in the known fuel injection valve according to Figure 1 only the plastic extrusion coating 50 with the connector 52 and the bobbin 3 are made of a plastic, are e.g. in the embodiment of the invention still the components valve seat carrier 16 and valve needle 19 molded from a plastic. From a plastic extrusion of the
  • a plastic connecting piece 51 forms, for example, the inflow channel of the fuel injection valve and takes up the fuel filter 61.
  • the bobbin 3 is for example, such that it integrally emerges from the electrical connector 52 with him.
  • the valve needle 19 consists in the embodiment shown of three individual components, which together form the component valve needle 19.
  • the anchor 27, e.g. is formed as a rotating part, thereby forming a first individual component, while a spherical valve-closure member 21 is a second individual component of the valve needle 19.
  • a connecting tube 23 connecting the armature 27 to the valve closing body 21 constitutes a closing body carrier.
  • the connecting tube 23 is e.g. produced by plastic injection molding and has an inner L Lucassöffhung, from which open several transverse openings.
  • the transverse openings may optionally be provided with a mesh fabric 80 made of plastic or metal, which is attached in the injection molding process of the connecting tube 23 as an insert.
  • the armature 27 has a sawtooth-like structure 63a with a "Christmas tree profile.” This structure 63a corresponds to an upper flared end of the plastic connecting tube 23.
  • the armature 27 is pressed with its structure 63 a in the connecting tube 23, in such a way that the structure 63 a firmly hooked and secure fixed and twisted at the end of the connecting pipe 23.
  • the tubular body for receiving the valve closing body 21 is 23 with a curved or dome-shaped recess 78.
  • the curved Aufhahme represents the recess 78 has ideally a slightly smaller diameter than the diameter of the spherical valve closing body 21, whereby after attaching the valve closing body 21 by applying a low contact force a force conclusive connection between the connecting pipe 23 and the
  • Valve-closing body 21 is formed.
  • the valve closing body 21 is pulled reliably, reliably and reproducibly out of the valve seat 30 of the valve seat body 29 via the connecting tube 23 when the magnet coil 1 is energized, although the valve closing body 21 is held "loose" on the connecting tube 23.
  • a ceramic material for example Si 3 N 4 , is suitable, however, the valve closing body 21 can be metallic or ceramic or made of a plastic.
  • This annular intermediate part 13 is for example T-shaped in profile wherein two legs of the T-profile have the structures 63d, 63e and thus provide a firm secure connection to the bobbin 3 and the valve seat support 16.
  • the third radially outwardly directed leg of the T-profile of the intermediate part 13 is a with a outer magnet component representing magnetic pot 14 connected by the magnetic circuit is closed.
  • the valve seat body 29 is inserted into the lower end of the existing plastic valve seat carrier 16, which consists of a ceramic material.
  • the ceramic material Si 3 N 4 offers. Such a material has only about 1/3 of the mass of a comparably large component made of steel, as it is commonly used.
  • the valve seat body 29 is formed on its outer periphery with a sawtooth-like structure 63 f, which may be referred to as "Christmas tree profile.”
  • the valve seat body 29 with its structure 63 f in the valve seat carrier 16 in such a way that the structure 63 f hooks and spreads firmly, securely and rotationally fixed at the lower end of the valve seat carrier 16.
  • the sawtooth-like structure 63 f of the ceramic component valve seat body 29 thus penetrates into the plastic of the valve seat carrier 16, and the plastic relaxes below.
  • a valve seat body 29 is shown as a single component in an enlarged view.
  • Different design possibilities of the saw-tooth-like structure 63 f are shown together in FIG. From the figure 3 it can be seen that the tooth shape of
  • Structure 63 can be tapered in a functional manner (Za), tapered and perpendicularly tapered (Zb) or tapered (Zc) or formed in combinations.
  • Figure 4 is a plan view of the valve seat body 29 of FIG 3. From the plan view it is clear that the guide opening 32 may be interrupted for the axially movable valve needle 19 with the valve closing body 21 multiple times. In this respect, the guide opening 32 forms only individual guide sections, which are formed circumferentially alternately with larger diameter flow grooves 33. Through the flow grooves 33, the fuel can be passed freely in the direction of the valve seat 30. It can also be provided only a flow groove 33.
  • the energizable actuator of the fuel injection valve as the electromagnetic circuit with the solenoid coil 1, the core 2, the intermediate part 13, the magnet pot 14 and the armature 27 may e.g. also be designed as a piezoelectric or magnetostrictive drive.

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Abstract

Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil, insbesondere für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, zeichnet sich dadurch aus, dass ein Magnetkreis mit einem Kern (2), mit einer Magnetspule (1) und mit einem Anker (27) sowie mit einer bewegbaren Ventilnadel (19), die einen Ventilschließkörper (21) aufweist, der mit einem festen Ventilsitz (30) zusammenwirkt, wobei der Ventilsitz (30) an einem Ventilsitzkörper (29) ausgeformt ist, und mit einem Ventilsitzträger (16), in den der Ventilsitzkörper (29) eingebracht ist, vorgesehen ist. Der Ventilsitzkörper (29) weist an seinem äußeren Umfang eine sägezahnähnliche Struktur (63 f) zur Herstellung einer festen Verbindung mit dem Ventilsitzträger (16) auf. Das Brennstoffeinspritzventil eignet sich besonders für den Einsatz in Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschinen.

Description

Brennstoffeinspritzventil
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs .
In der Figur 1 ist ein bekanntes Brennstoffeinspritzventil aus dem Stand der Technik dargestellt, das einen klassischen dreiteiligen Aufbau eines inneren metallenen Strömungsführungsteils und zugleich Gehäusebauteils besitzt. Dieses innere Ventilrohr wird aus einem einen Innenpol bildenden Einlassstutzen, einem nichtmagnetischen Zwischenteil und einem einen Ventilsitz aufnehmenden Ventilsitzträger gebildet. In dem Ventilsitzträger ist eine axial bewegbare Ventilnadel angeordnet, die einen Anker und einen kugelförmigen Ventilschließkörper sowie ein den Anker mit dem Ventilschließkörper verbindendes Verbindungsrohr umfasst. Die drei Einzelkomponenten der Ventilnadel sind mittels eines stoffschlüssigen Fügeverfahrens, insbesondere Schweißen, miteinander fest verbunden.
Aus der DE 40 08 675 Al ist bereits ein solches elektromagnetisch betätigbares Ventil in Form eines Brennstoffeinspritzventils bekannt. Das innere Ventilrohr bildet das Grundgerüst des gesamten Einspritzventils und besitzt in seiner Gesamtheit aus den drei Einzelbauteilen eine wesentliche Stützfunktion. Das nichtmagnetische Zwischenteil ist durch Schweißnähte sowohl dicht und fest mit dem Einlassstutzen als auch mit dem Ventilsitzträger verbunden. Die Wicklungen einer Magnetspule sind in einem Spulenträger aus Kunststoff eingebracht, der wiederum in Umfangsrichtung einen Teil des als Innenpol dienenden Einlassstutzens und auch das Zwischenteil umgibt. In dem Ventilsitzträger ist eine axial bewegbare Ventilnadel angeordnet, die einen hülsenförmigen Anker und einen kugelförmigen Ventilschließkörper sowie ein den Anker mit dem Ventilschließkörper verbindendes Verbindungsrohr umfasst. Das Verbindungsrohr ist mittels Schweißnähten fest mit dem Anker und auch mit dem Ventilschließkörper verbunden. Der Ventilschließkörper wirkt mit einer kegelstumpfförmig verlaufenden Ventilsitzfläche eines metallenen Ventilsitzkörpers zusammen. Der Ventilsitzkörper ist mittels einer Schweißnaht fest mit dem Ventilsitzträger verbunden.
Aus der DE 195 03 224 Al ist ein weiteres elektromagnetisch betätigbares Ventil in der Form eines Brennstoffeinspritzventils bekannt. Das Brennstoffeinspritzventil besitzt einen mit einem Ventilsitz zusammenwirkenden kugelförmigen Ventilschließkörper, der an einem Schließkörperträger in Form eines Kunststoffrohres angebracht ist, während an dem dem Ventilschließkörper gegenüberliegenden Ende ein Anker an dem Kunststoffrohr befestigt ist. Zusammen bilden diese Bauteile eine axial bewegbare Ventilnadel. Das untere Ende des Kunststoffrohres ist kalottenförmig ausgebildet, wobei in der gewölbten Ausnehmung der Ventilschließkörper formschlüssig mittels einer Schnapp Verbindung festgehalten wird. Das Kunststoffrohr ist im Bereich der unteren Ausnehmung federelastisch ausgeführt, da Haltebacken den Ventilschließkörper umgreifen müssen. Der kugelförmige Ventilschließkörper kann aus Stahl, einer Keramik oder einem Kunststoff hergestellt sein. Der Ventilschließkörper wirkt mit einer kegelstumpfförmig verlaufenden Ventilsitzfläche eines metallenen Ventilsitzkörpers zusammen. Der Ventilsitzkörper ist mittels einer Schweißnaht fest mit dem Ventilsitzträger verbunden.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, dass eine vereinfachte und kostengünstige Herstellung und automatische Montage des Ventils und insbesondere des Ventilsitzkörpers realisierbar ist, da auf stoffschlüssige Fügeverfahren, wie Schweißen, die den Nachteil eines Wärmeverzugs besitzen, und aufwändige formschlüssige Verbindungstechniken verzichtet werden kann. Vielmehr können besonders vorteilhafte Pressverbindungen zwischen einem metallenen Bauteilpartner und einem nichtmetallenen Bauteilpartner eingesetzt werden, die einfach und sehr sicher und zuverlässig anbringbar sind. Die erfindungsgemäße Anordnung hat zudem den Vorteil einer Reduktion des Körperschalls und damit der Geräuschentwicklung gegenüber bekannten Lösungen. Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.
Besonders vorteilhaft ist es, den Ventilsitzkörper durch Einpressen in dem Ventilsitzträger zu befestigen. In vorteilhafter Weise ist dabei der Ventilsitzkörper aus einem keramischen
Werkstoff hergestellt, wodurch die Masse des Brennstoffeinspritzventils reduziert werden kann. Zur weiteren Reduzierung der Masse des Brennstoffeinspritzventils ist der Ventilsitzträger aus einem Kunststoff gefertigt. Aus der verringerten Masse dieser Bauteile ergeben sich die Vorteile einer besseren Dynamik des Ventils und einer verringerten Geräuschentwicklung.
Die Kunststoff-Keramik-Pressverbindungen können besonders sicher und zuverlässig hergestellt werden, wenn in den Überlappungsbereichen von Ventilsitzkörper und Ventilsitzträger die sägezahnähnlichen Strukturen optimiert ausgebildet sind. Die sägezahnähnliche Struktur des Keramik-Bauteils Ventilsitzkörper dringt in den Kunststoff des Ventilsitzträgers ein, und der Kunststoff relaxiert nachfolgend.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein Brennstoffeinspritzventil in einer bekannten Ausführung gemäß dem Stand der Technik, Figur 2 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils, Figur 3 einen Ventilsitzkörper in erfindungsgemäßer Ausführung und Figur 4 eine Draufsicht auf den Ventilsitzkörper gemäß Figur 3.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In der Figur 1 ist zum besseren Verständnis der Erfindung ein Brennstoffeinspritzventil in einer bekannten Ausführung gemäß dem Stand der Technik gezeigt. Das in der Figur 1 beispielsweise dargestellte elektromagnetisch betätigbare Ventil in der Form eines
Einspritzventils für Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschinen hat einen von einer Magnetspule 1 umgebenen, als Brennstoffeinlassstutzen und Innenpol dienenden Kern 2, der beispielsweise hier rohrförmig ausgebildet ist und über seine gesamte Länge einen konstanten Außendurchmesser aufweist. Ein in radialer Richtung gestufter Spulenkörper 3 nimmt eine Bewicklung der Magnetspule 1 auf und ermöglicht in Verbindung mit dem Kern 2 einen kompakten Aufbau des Einspritzventils im Bereich der Magnetspule 1.
Mit einem unteren Kernende 9 des Kerns 2 ist konzentrisch zu einer Ventillängsachse 10 dicht ein rohrförmiges metallenes nichtmagnetisches Zwischenteil 12 beispielsweise durch Schweißen verbunden und umgibt dabei das Kernende 9 teilweise axial. Der gestufte Spulenkörper 3 übergreift teilweise den Kern 2 und mit einer Stufe 15 größeren Durchmessers das Zwischenteil 12 zumindest teilweise axial. Stromabwärts des Spulenkörpers 3 und des Zwischenteils 12 erstreckt sich ein rohrförmiger Ventilsitzträger 16, der fest mit dem
Zwischenteil 12 verbunden ist. In dem Ventilsitzträger 16 verläuft eine Längsbohrung 17, die konzentrisch zu der Ventillängsachse 10 ausgebildet ist. In der Längsbohrung 17 ist eine rohrförmige Ventilnadel 19 angeordnet, die an ihrem stromabwärtigen Ende 20 mit einem kugelförmigen Ventilschließkörper 21, an dessen Umfang beispielsweise fünf Abflachungen 22 zum Vorbeiströmen des Brennstoffs vorgesehen sind, beispielsweise durch Schweißen verbunden ist. Die Ventilnadel 19 stellt das bewegbare Betätigungsteil des Brennstoffeinspritzventils dar.
Die Betätigung des Einspritzventils erfolgt in bekannter Weise elektromagnetisch. Zur axialen Bewegung der Ventilnadel 19 und damit zum Öffnen entgegen der Federkraft einer
Rückstellfeder 25 bzw. Schließen des Einspritzventils dient der elektromagnetische Kreis mit der Magnetspule 1, dem Kern 2 und einem Anker 27. Der Anker 27 ist mit dem dem Ventilschließkörper 21 abgewandten Ende der Ventilnadel 19 durch eine Schweißnaht 28 verbunden und auf den Kern 2 ausgerichtet. In das stromabwärts liegende, dem Kern 2 abgewandte Ende des Ventilsitzträgers 16 ist in der Längsbohrung 17 ein zylinderförmiger metallener Ventilsitzkörper 29, der einen festen Ventilsitz 30 aufweist, durch Schweißen dicht montiert.
Zur Führung des Ventilschließkörpers 21 während der Axialbewegung der Ventilnadel 19 mit dem Anker 27 entlang der Ventillängsachse 10 dient eine Führungsöffnung 32 des
Ventilsitzkörpers 29. Der kugelförmige Ventilschließkörper 21 wirkt mit dem sich in Strömungsrichtung kegelstumpfförmig verjüngenden Ventilsitz des Ventilsitzkörpers 29 zusammen. An seiner dem Ventilschließkörper 21 abgewandten Stirnseite ist der Ventilsitzkörper 29 mit einer beispielsweise topfförmig ausgebildeten Spritzlochscheibe 34 konzentrisch und fest verbunden. Im Bodenteil der Spritzlochscheibe 34 verläuft wenigstens eine, beispielsweise verlaufen vier durch Erodieren oder Stanzen ausgeformte Abspritzöffnungen 39.
Die Einschubtiefe des Ventilsitzkörpers 29 mit der topfförmigen Spritzlochscheibe 34 bestimmt die Voreinstellung des Hubs der Ventilnadel 19. Dabei ist die eine Endstellung der Ventilnadel 19 bei nicht erregter Magnetspule 1 durch die Anlage des Ventilschließkörpers 21 am Ventilsitz des Ventilsitzkörpers 29 festgelegt, während sich die andere Endstellung der Ventilnadel 19 bei erregter Magnetspule 1 durch die Anlage des Ankers 27 am Kernende 9 ergibt.
Eine in eine konzentrisch zur Ventillängsachse 10 verlaufende Strömungsbohrung 46 des Kerns 2 eingeschobene Einstellhülse 48, die beispielsweise aus gerolltem Federstahlblech ausgeformt ist, dient zur Einstellung der Federvorspannung der an der Einstellhülse 48 anliegenden Rückstellfeder 25, die sich wiederum mit ihrer gegenüberliegenden Seite an der Ventilnadel 19 abstützt. Das Einspritzventil ist weitgehend mit einer Kunststoffumspritzung 50 umschlossen. Zu dieser Kunststoffumspritzung 50 gehört beispielsweise ein mitangespritzter elektrischer Anschlussstecker 52. Ein Brennstofffilter 61 ragt in die Strömungsbohrung 46 des Kerns 2 an dessen zulaufseitigem Ende 55 hinein und sorgt für die Herausfiltrierung solcher Brennstoffbestandteile, die aufgrund ihrer Größe im Einspritzventil Verstopfungen oder Beschädigungen verursachen könnten.
In der Figur 2 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils gezeigt. Das Brennstoffeinspritzventil ist mit einem besonders einfachen und leichten Aufbau ausgeführt. Dazu sind mehrere Bauteile des Brennstoffeinspritzventils beispielsweise aus einem Kunststoff oder aus einem Keramikwerkstoff gefertigt, wodurch eine Massereduzierung des
Brennstoffeinspritzventils ermöglicht ist. Während bei dem bekannten Brennstoffeinspritzventil gemäß Figur 1 ausschließlich die Kunststoffumspritzung 50 mit dem Anschlussstecker 52 sowie der Spulenkörper 3 aus einem Kunststoff ausgeführt sind, sind z.B. bei dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel noch die Bauteile Ventilsitzträger 16 und Ventilnadel 19 aus einem Kunststoff geformt. Von einer Kunststoffumspritzung des
Brennstoffeinspritzventils im klassischen Sinne kann deshalb nicht mehr gesprochen werden, da mehrere der das Ventilgehäuse bildenden Bauteile selbst unmittelbar aus Kunststoff hergestellt sind. Ein Anschlussstutzen 51 aus Kunststoff bildet z.B. den Einströmkanal des Brennstoffeinspritzventils und nimmt dabei den Brennstofffilter 61 auf. Der Spulenkörper 3 ist z.B. dermaßen ausgebildet, dass aus ihm einteilig der elektrische Anschlussstecker 52 mit hervorgeht.
Die Ventilnadel 19 besteht bei der gezeigten Ausführung aus drei Einzelkomponenten, die zusammen das Bauteil Ventilnadel 19 bilden. Der Anker 27, der z.B. als Drehteil ausgebildet ist, bildet dabei eine erste Einzelkomponente, während ein kugelförmiger Ventilschließkörper 21 eine zweite Einzelkomponente der Ventilnadel 19 darstellt. Ein den Anker 27 mit dem Ventilschließkörper 21 verbindendes Verbindungsrohr 23 stellt einen Schließkörperträger dar. Das Verbindungsrohr 23 ist z.B. mittels Kunststoffspritzgießen hergestellt und besitzt eine innere Längsöffhung, aus der mehrere Queröffhungen ausmünden. Die Queröffhungen können optional mit einem Siebgewebe 80 aus Kunststoff oder Metall versehen sein, das im Spritzgussprozess des Verbindungsrohrs 23 als Einlegeteil mit angebracht wird.
Am dem Ventilschließkörper 21 zugewandten unteren Ende weist der Anker 27 eine sägezahnähnliche Struktur 63 a mit einem „Tannenbaumprofil" auf. Diese Struktur 63 a korrespondiert mit einem oberen aufgeweiteten Ende des Verbindungsrohres 23 aus Kunststoff. Zur Herstellung einer festen Verbindung zwischen dem Anker 27 und dem Verbindungsrohr 23 wird der Anker 27 mit seiner Struktur 63a in das Verbindungsrohr 23 eingepresst, und zwar in der Weise, dass sich die Struktur 63 a fest, sicher und verdrehfixiert am Ende des Verbindungsrohrs 23 verhakt und verspreizt. Zur Aufnahme des Ventilschließkörpers 21 ist das Verbindungsrohr 23 mit einer gewölbten bzw. kalottenförmigen Ausnehmung 78 versehen. Die gewölbte Aufhahmefläche der Ausnehmung 78 weist idealerweise einen geringfügig kleineren Durchmesser auf als den Durchmesser des kugelförmigen Ventilschließkörpers 21, wodurch nach dem Anbringen des Ventilschließkörpers 21 unter Aufbringung einer geringen Kontaktkraft eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Verbindungsrohr 23 und dem
Ventilschließkörper 21 entsteht. Der Ventilschließkörper 21 wird über das Verbindungsrohr 23 beim Bestromen der Magnetspule 1 sicher, zuverlässig und reproduzierbar aus dem Ventilsitz 30 des Ventilsitzkörpers 29 gezogen, obwohl der Ventilschließkörper 21 „lose" an dem Verbindungsrohr 23 gehalten wird. Als Material für den als Vollkugel ausgebildeten Ventilschließkörper 21 bietet sich ein keramischer Werkstoff, z.B. Si3N4 an. Allerdings kann der Ventilschließkörper 21 metallisch oder keramisch oder aus einem Kunststoff sein.
Vergleichbar mit der am Anker 27 ausgebildeten sägezahnähnlichen Struktur 63 a mit einem „Tannenbaumprofil" können zur Herstellung von sicheren Verbindungen zwischen Brennstoffeinspritzventilbauteilen aus Metall und Kunststoff weitere sägezahnähnliche Strukturen 63 vorgesehen sein. So weist der Kern 2 an seinen beiden axialen Enden jeweils eine sägezahnähnliche Struktur 63b, 63c auf, die dafür sorgt, dass bei eingepresstem Kern 2 sowohl eine sichere und zuverlässige feste Verbindung zum Anschlussstutzen 51 aus Kunststoff als auch zum Spulenkörper 3 aus Kunststoff gewährleistet ist. Zwei weitere sägezahnähnliche Strukturen 63 d, 63 e mit „Tannenbaumprofil" sind an einem metallenen, magnetisch leitenden Zwischenteil 13 vorgesehen, das unterhalb des Spulenkörpers 3 im axialen Erstreckungsbereich des Ankers 27 angeordnet ist. Dieses ringförmige Zwischenteil 13 ist z.B. im Profil T-förmig ausgebildet, wobei zwei Schenkel des T-Profils die Strukturen 63d, 63e aufweisen und somit für eine feste sichere Verbindung mit dem Spulenkörper 3 und mit dem Ventilsitzträger 16 sorgen. Der dritte radial nach außen gerichtete Schenkel des T-Profils des Zwischenteils 13 ist mit einem ein äußeres Magnetbauteil darstellenden Magnettopf 14 verbunden, durch den der Magnetkreis geschlossen wird.
Erfindungsgemäß ist in das untere Ende des aus Kunststoff bestehenden Ventilsitzträgers 16 der Ventilsitzkörper 29 eingesetzt, der aus einem Keramikwerkstoff besteht. Als Material für den Ventilsitzkörper 29 bietet sich der keramische Werkstoff Si3N4 an. Ein solcher Werkstoff besitzt nur ca. 1/3 der Masse eines vergleichbar großen Bauteils aus Stahl, wie er üblicherweise verwendet wird. Auch der Ventilsitzkörper 29 ist an seinem Außenumfang mit einer sägezahnähnlichen Struktur 63 f ausgebildet, die als „Tannenbaumprofil" bezeichnet werden kann. Zur Herstellung einer festen Verbindung zwischen dem Ventilsitzkörper 29 und dem Ventilsitzträger 16 wird der Ventilsitzkörper 29 mit seiner Struktur 63 f in den Ventilsitzträger 16 eingepresst, und zwar in der Weise, dass sich die Struktur 63 f fest, sicher und verdrehfixiert am unteren Ende des Ventilsitzträgers 16 verhakt und verspreizt. Die sägezahnähnliche Struktur 63f des Keramik-Bauteils Ventilsitzkörper 29 dringt also in den Kunststoff des Ventilsitzträgers 16 ein, und der Kunststoff relaxiert nachfolgend.
In der Figur 3 ist ein Ventilsitzkörper 29 als Einzelbauteil in vergrößerter Darstellung gezeigt. Dabei sind verschiedene Ausgestaltungsmöglichkeiten der sägezahnähnlichen Struktur 63 f gemeinsam in Figur 3 dargestellt. Aus der Figur 3 ist zu erkennen, dass die Zahnform der
Struktur 63 funmittelbar spitz zulaufend (Za), schräg und senkrecht mit Knick zulaufend (Zb) oder gewölbt zulaufend (Zc) oder in Kombinationen ausgebildet sein kann. Figur 4 ist eine Draufsicht auf den Ventilsitzkörper 29 gemäß Figur 3. Aus der Draufsicht wird deutlich, dass die Führungsöffnung 32 für die axial bewegliche Ventilnadel 19 mit dem Ventilschließkörper 21 mehrfach unterbrochen sein kann. Insofern bildet die Führungsöffnung 32 nur einzelne Führungsabschnitte, die alternierend mit durchmessergrößeren Strömungsnuten 33 umfangsmäßig ausgebildet sind. Durch die Strömungsnuten 33 kann der Brennstoff ungehindert in Richtung Ventilsitz 30 geleitet werden. Es kann auch nur eine Strömungsnut 33 vorgesehen sein.
Der erregbare Aktuator des Brennstoffeinspritzventils als elektromagnetischer Kreis mit der Magnetspule 1, dem Kern 2, dem Zwischenteil 13, dem Magnettopf 14 und dem Anker 27 kann z.B. auch als piezoelektrischer oder magnetostriktiver Antrieb ausgeführt sein.

Claims

Ansprüche
1. Brennstoffeinspritzventil, insbesondere für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, mit einer Ventillängsachse (10), mit einem erregbaren Aktuator (1, 2, 13, 14, 27), mit einem bewegbaren Betätigungsteil (19), das einen Ventilschließkörper (21) aufweist, der mit einem festen Ventilsitz (30) zusammenwirkt, wobei der Ventilsitz (30) an einem Ventilsitzkörper (29) ausgeformt ist, und mit einem Ventilsitzträger (16), in den der
Ventilsitzkörper (29) eingebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitzkörper (29) an seinem äußeren Umfang eine sägezahnähnliche Struktur (63 f) zur Herstellung einer festen Verbindung mit dem
Ventilsitzträger (16) aufweist.
2. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitzkörper (29) aus einem keramischen Werkstoff, insbesondere Si3N4 besteht.
3. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitzträger (16) aus einem Kunststoff gefertigt ist.
4. Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitzkörper (29) durch Einpressen in den Ventilsitzträger (16) einbringbar ist.
5. Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnform der Struktur (63 f) unmittelbar spitz zulaufend (Za), schräg und senkrecht mit Knick zulaufend (Zb) oder gewölbt zulaufend (Zc) oder in Kombinationen davon ausgebildet ist.
6. Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Ventilsitzkörper (29) eine Führungsöffhung (32) für den Ventilschließkörper (21) vorgesehen ist, die wenigstens eine Unterbrechung als Strömungsnut (33) aufweist.
7. Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschließkörper (21) aus einem metallenen oder keramischen Werkstoff besteht.
8. Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verbindungsrohr (23) als Teil einer Ventilnadel (19) eine Einzelkomponente aus Kunststoff darstellt, wobei das Verbindungsrohr (23) einen Anker (27) mit dem Ventilschließkörper (21) verbindet.
9. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Anker (27) eine sägezahnähnliche Struktur (63 a) vorgesehen ist, die zur Herstellung einer festen Verbindung mit dem Verbindungsrohr (23) in das Verbindungsrohr (23) eingepresst ist.
10. Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschließkörper (21) lose und zusatzmitte lfrei an dem Verbindungsrohr (23) der Ventilnadel (19) gehalten ist.
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