WO1998001665A1

WO1998001665A1 - Brennstoffeinspritzventil

Info

Publication number: WO1998001665A1
Application number: PCT/DE1997/000577
Authority: WO
Inventors: Hans-Dieter Schmid; Peter Romann
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 1996-07-05
Filing date: 1997-03-21
Publication date: 1998-01-15
Also published as: EP0853725B1; EP0853725A1; DE59704441D1; DE19627090A1; ES2163754T3; BR9706538A; RU2173788C2; JPH11512167A; KR19990028585A

Abstract

Bei bekannten Ventilen ergeben sich beim Anschweißen der Spritzlochscheibe an den Ventilsitzkörper Spannungen, die die Rundheit der Ventilsitzfläche beeinflussen, so daß es im geschlossenen Zustand des Ventiles zu einer geringfügigen Leckage von Brennstoff kommen kann. Eine unerwünschte Beeinflussung der Rundheit der Ventilsitzfläche durch eine derartige Schweißung soll deshalb vermieden und die Dichtheit des Ventiles im geschlossenen Zustand verbessert werden. Durch das Vorsehen einer den Wärmeübergang zwischen der Schweißnaht (31) zwischen der Spritzlochscheibe (21) und dem Ventilsitzkörper (16) verringernden umlaufenden Nut (18) an der unteren Stirnseite (17) des Ventilsitzkörpers (16) werden thermisch und mechanisch verursachte Spannungen von einem Schweißrand (33) aufgenommen, während die Ventilsitzfläche (29) von solchen Spannungen freigehalten wird. Das Brennstoffeinspritzventil eignet sich besonders für Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschinen.

Description

Brennstoffeinspritzventil

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Anspruchs 1. Es ist schon ein Brennstoffeinspritzventil bekannt (DE 42 21 185 AI) , bei dem nach der Endbearbeitung der in dem Ventilsitzkörper vorgesehenen Ventilsitzfläche auf eine Stirnfläche des Ventilsitzkörpers eine Spritzlochscheibe geschweißt wird. Dabei entstehen Spannungen in dem Ventilsitzkörper, die unter anderem die Rundheit der Ventilsitzfläche verschlechtern, wodurch die Dichtheit des

Brennstoffeinspritzventils im geschlossenen Zustand beeinflußt wird und ungewollterweise aus dem geschlossenen Brennstoffeinspritzventil Brennstoff in geringen Mengen ausleckt .

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß auf einfache Art und Weise vermieden wird, daß die Schweißung der Spritzlochscheibe an den Ventilsitzkörper die Rundheit der Ventilsitzfläche verschlechtert, wodurch bei geschlossenem Ventil eine Verringerung der Leckmenge erzielt wird. Durch die Nut in der Stirnseite des Ventilsitzkörpers wird die Ventilsitzfläche mechanisch und thermisch entkoppelt und ist damit keinen durch das Schweißen verursachten Spannungen ausgesetzt. Thermisch verursachte Verformungen am Ventilsitzkörper werden von dem Bereich des Ventilsitzkörpers aufgenommen, in dem die Schweißung erfolg .

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Brennstoffeinspritzventiles möglich.

Vorteilhaft ist es, die erste Schweißnaht in der Nähe des Umfanges des Ventilsitzkδrpers vorzusehen und den radialen Abstand der Nut zur ersten Schweißnaht geringer als zur Ausströmöffnung zu halten. Hierdurch ergibt sich ein großer Abstand der Schweißnaht zur Ventilsitzfläche und damit die geringstmögliche thermische Belastung der Ventilsitzfläche.

Vorteilhaft ist es ebenfalls, das Ventilgehäuse mit einer Längsöffnung zu versehen, in die der Ventilsitzkörper eingeschoben ist, und im Bereich der unteren Stirnseite des Ventilsitzkörpers in Richtung vom Ventilsitzkörper weg eine Erweiterungsöffnung mit größerem Querschnitt als die Längsöffnung vorzusehen, mit deren Wandung die Spritzlochscheibe durch eine zweite Schweißnaht verbunden ist. Hierdurch wird erreicht, daß auch die Befestigung der Spritzlochscheibe im Ventilgehäuse mittels einer zweiten Schweißnaht zu keiner unerwünschten Verformung der Ventilsitzfläche durch thermische Belastung führt. Außerdem wird hierdurch eine Vergrößerung des radialen Abstandes der Schweißnähte erreicht, so daß eine leichtere Verbiegung der Spritzlochscheibe in diesem Bereich zur Ventilhubeinstellung möglich ist.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur l ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand eines schematisch in Teildarstellung gezeigten Brennstoffeinspritzventiles, Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung mit teilweiser Darstellung eines Brennstoffeinspritzventiles .

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In der Figur 1 ist ein Beispiel eines sonst bereits bekannten Brennstoffeinspritzventils für Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschinen teilweise dargestellt, das als erstes Ausführungsbeispiel erfindungsgemäß ausgebildet ist. Das Brennstoffeinspritzventil hat ein rohrförmiges Ventilgehäuse 1, in dem konzentrisch zu einer Ventillängsachse 2 eine Längsöffnung 3 ausgebildet ist. In der Längsöffnung 3 ist eine z. B. rohrförmige Ventilnadel 5 angeordnet, die an ihrem stromabwärtigen Ende 6 mit einem kugelförmigen Ventilschließkörper 7, an dessen Umfang beispielsweise fünf kreisförmige Abflachungen 8 vorgesehen sind, verbunden ist.

Die Betätigung des Brennstoffeinspritzventils erfolgt in bekannter Weise beispielsweise elektromagnetisch. Zur axialen Bewegung der Ventilnadel 5 und damit zum Öffnen entgegen der Federkraft einer nicht dargestellten Rückstellfeder bzw. Schließen des Brennstoffeinspritzventils dient ein angedeuteter elektromagnetischer Kreis mit einer Magnetspule 10, einem Anker 11 und einem Kern 12. Der Anker 11 ist mit dem dem Ventilschließkörper 7 abgewandten Ende der Ventilnadel 5 durch z. B. eine Schweißnaht mittels eines Lasers verbunden und auf den Kern 12 ausgerichte .

Zur Führung des Ventilschließkörpers 7 während der Axialbewegung dient eine Führungsöffnung 15 eines Ventilsitzkörpers 16. In das stromabwärts liegende, dem Kern 12 abgewandte Ende des Ventilgehäuses 1 ist in die konzentrisch zur Ventillängsachse 2 verlaufende Längsöffnung 3 der zylinderförmige Ventilsitzkörper 16 eingeschoben. Der Umfang des Ventilsitzkörpers 16 weist einen geringfügig kleineren Durchmesser auf als die Längsöffnung 3 des Ventilgehäuses 1. An seiner einen, dem Ventilschließkörper 7 abgewandten, unteren Stirnseite 17 ist der Ventilsitzkörper 16 mit einer umlaufenden Nut 18 versehen. Ein Bodenteil 20 einer z. B. topfförmig ausgebildeten Spritzlochscheibe 21 liegt mit seiner oberen Stirnseite 19 an der unteren Stirnseite 17 des Ventilsitzkörpers 16 an und ist konzentrisch und fest mit dieser mittels einer ersten Schweißnaht 31 verbunden. In seinem zentralen Bereich 24 weist das Bodenteil 20 der Spritzlochscheibe 21 wenigstens ein Abspritzloch 25, beispielsweise vier durch Erodieren oder Stanzen ausgeformte Abspritzlöcher 25 auf.

An das Bodenteil 20 der topfförmigen Spritzlochscheibe 21 schließt sich ein umlaufender Halterand 26 an, der sich in axialer Richtung dem Ventilsitzkörper 16 abgewandt erstreckt und bis zu seinem Ende 27 hin konisch nach außen gebogen ist. Da der Umfangsdurchmesser des Ventilsitzkörpers 16 kleiner als der Durchmesser der Längsöffnung 3 des Ventilgehäuses 1 ist, liegt nur zwischen der Längsöffnung 3 und dem leicht konisch nach außen gebogenen Halterand 26 der Spritzlochscheibe 21 eine radiale Pressung vor.

Die Einschubtiefe des aus Ventilsitzkörper 16 und topfförmiger Spritzlochscheibe 21 bestehenden Ventilsitzteils in die Längsöffnung 3 bestimmt die Voreinstellung des Hubes der Ventilnadel 5, da die eine Endstellung der Ventilnadel 5 bei nicht erregter Magnetspule 10 durch die Anlage des Ventilschließkörpers 7 an einer Ventilsitzfläche 29 des Ventilsitzkörpers 16 festgelegt ist. Die andere Endstellung der Ventilnadel 5 wird bei erregter Magnetspule 10 beispielsweise durch die Anlage des Ankers 11 an dem Kern 12 festgelegt. Der Weg zwischen diesen beiden Endstellungen der Ventilnadel 5 stellt somit den Hub dar.

An seinem Ende 27 ist der Halterand 26 der Spritzlochscheibe 21 mit der Wandung der Längsδffnung 3 dicht und fest verbunden. Hierfür ist zwischen dem Ende 27 des Halterandes 26 und der Wandung der Längsöffnung 3 eine umlaufende zweite Schweißnaht 30 vorgesehen. Außerhalb des zentralen Bereiches 24 zwischen der Nut 18 und dem Umfang des Ventilsitzkörpers 16 ist an der unteren Stirnseite 17 ein Schweißrand 33 gebildet, an dem mit der ersten umlaufenden Schweißnaht 31 das Bodenteil 20 dicht mit dem Ventilsitzkörper 16 verbunden ist. Eine dichte Verbindung von Ventilsitzkörper 16 und Spritzlochscheibe 21 sowie von

Spritzlochscheibe 21 und Ventilgehäuse 1 ist erforderlich, damit der Brennstoff nicht zwischen der Längsöffnung 3 des Ventilgehäuses 1 und dem Umfang des Ventilsitzkörpers 16 hindurch zu den Abspritzlöchern 25 oder zwischen der Längsöffnung 3 des Ventilgehäuses 1 und dem Halterand 26 der topfförmigen Spritzlochscheibe 21 hindurch unmittelbar in eine Luftansaugleitung der Brennkraf maschine strömen kann.

Der kugelförmige Ventilschließkörper 7 wirkt mit der sich in Strδmungsrichtung kegelstumpfförmig verjüngenden

Ventilsitzfläche 29 des Ventilsitzkörpers 16 zusammen, die in axialer Richtung zwischen der Führungsöffnung 15 und einer Ausströmöffnung 32 in der unteren Stirnseite 17 des Ventilsitzkörpers 16 ausgebildet ist. Der Ventilsitzkörper 16 weist der Magnetspule 10 zugewandt eine Ventilsitzkörperöffnung 34 auf, die einen größeren Durchmesser besitzt als den Durchmesser der Führungsöffnung 15 des Ventilsitzkörpers 16.

Zur exakten Führung des Ventilschließkörpers 7 und damit der Ventilnadel 5 während der Axialbewegung ist der Durchmesser der Führungsöffnung 15 so ausgebildet, daß der kugelförmige Ventilschließkörper 7 außerhalb seiner Abflachungen 8 die Führungsöffnung 15 mit geringem radialem Abstand durchragt. Der zentrale Bereich 24 des Bodenteils 20 der Spritzlochscheibe 21 ist beispielsweise in stromabwärtiger

Richtung, also in von dem Ventilschließkörper 7 wegweisender Richtung aus der Ebene des Bodenteils 20 herausgebogen, so daß sich eine Ausbuchtung 36 im zentralen Bereich ergibt. Zwischen der Stirnseite 17 des Ventilschließkδrpers 7, der Ventilsitzfläche 29 und der Wandung der Ausbuchtung 36 bzw. oberen Stirnseite 19 der Spritzlochscheibe 21 wird ein Sammelraum 37 gebildet, in den bei von der Ventilsitzfläche 29 abgehobenem Ventilschließkörper 7 der Brennstoff zunächst gelangt, bevor er durch die Abspritzlöcher 25 zugemessen und in die Luftansaugleitung der Brennkraftmaschine abgespritzt wird.

Die genaue Hubeinstellung für den Ventilschließkörper 7 erfolgt durch Verbiegen der Spritzlochscheibe 21 zwischen den Schweißnähten 30, 31 in axialer Richtung.

Die umlaufende Nut 18 an der unteren Stirnseite 17 des Ventilsitzkörpers 16 bewirkt, daß bei der Anbringung der ersten Schweißnaht 31 an der Spritzlochscheibe 21 und dem Schweißrand 33 eine Drosselung des Wärmeüberganges zur

Ventilsitzfläche 29 hin erfolgt, so daß Spannungen infolge der thermischen und mechanischen Belastung nur im Schweißrand 33 auftreten und von der Ventilsitzfläche 29 in gleicher Weise wie mechanische Spannungen ferngehalten werden. Damit bleibt die Rundheit der Ventilsitzfläche 29, die eine Voraussetzung für die Dichtheit des Brennstoffeinspritzventiles im geschlossenen Zustand bildet, erhalten. Die thermische und mechanische Abkopplung der Ventilsitzfläche 29 von der ersten Schweißnaht 31 ist dann besonders groß, wenn die erste Schweißnaht 31 in der Nähe des Umfanges des Ventilsitzkörpers 16 liegt und der radiale Abstand der Nut 18 zur ersten Schweißnaht 31 geringer ist als zur Ausströmöffnung 32, so daß sich ein möglichst schmaler Schweißrand 33 ergibt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2 sind die gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 gleichbleibenden und gleichwirkenden Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet . Abweichend von dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 ist bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2 im

Bereich der unteren Stirnseite 17 des Ventilsitzkörpers 16 in Richtung vom Ventilschließkörper 7 weg eine sich an die Längsöffnung 3 anschließende Erweiterungsöffnung 40 vorgesehen, die einen größeren Querschnitt hat, als die Längsöffnung 3. Die Spritzlochscheibe 21 erstreckt sich mit ihrem Halterand 26 bis zur Wandung der Erweiterungsöffnung 40 und ist mit der Wandung der Erweiterungsöffnung 40 durch die umlaufende zweite Schweißnaht 30 dicht verbunden. Hierdurch ergibt sich zwischen der Spritzlochscheibe 21, dem Umfang des Ventilsitzkörpers 16 und der Wandung der

Erweiterungsöffnung 40 in diesem Bereich ein sich bis zum Übergang in die Längsöffnung 3 erstreckender Luftringspalt 41, der bewirkt, daß bei der Anbringung der zweiten Schweißnaht 30 ein Wärmeübergang vom Ventilgehäuse 1 auf den Ventilsitzkörper 16 nicht schon im Bereich der unteren

Stirnseite 17 erfolgt, sondern erst nach einer um die axiale Erstreckung des Luftringspaltes 41 in Richtung der Ventillängsachse 2 verlängerten, die Wärmeleitung drosselnden Wärmeleitstrecke. Außerdem wird hierdurch der radiale Abstand zwischen den Schweißnähten 30, 31 vergrößert, so daß die Verbiegung der Spritzlochscheibe 21 in diesem Bereich zur Einstellung des Hubes des Ventilschließkörpers 7 erleichtert wird. Der Luftringspalt 41 hat beispielsweise eine radiale Breite von etwa 0,2 mm und eine axiale Erstreckung von beispielsweise etwa 1 mm. Die Nut 21 hat beispielsweise eine radiale Breite von etwa 0,6 mm und eine Tiefe von etwa 0,5 mm.

Claims

Patentansprüche

1. Brennstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen, mit einem Ventilgehäuse, mit einem bewegbaren

Ventilschließkörper, der mit einer Ventilsitzfläche zusammenwirkt, die an einem Ventilsitzkörper ausgebildet ist und an ihrem stromabwärtigen Ende in eine Ausströmöffnung übergeht, wobei die Ausströmöffnung sich bis zu einer unteren Stirnseite des Ventilsitzkörpers erstreckt, und mit einer an der unteren Stirnseite des Ventilsitzkörpers mit einer ersten Schweißnaht befestigten Spritzlochscheibe, in der wenigstens ein Abspritzloch vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der unteren Stirnseite (17) des Ventilsitzkörpers (16) zwischen der Ausströmöffnung (32) und der ersten Schweißnaht (31) eine die Ausströmöffnung (32) mit radialem Abstand umgebende Nut (18) vorgesehen ist.

2. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schweißnaht (31) in der Nähe des Umfanges des Ventilsitzkörpers (16) liegt und der radiale Abstand der Nut (18) zur ersten Schweißnaht (31) geringer als zur Ausströmöffnung (32) ist.

3. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch l oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (1) eine Längsöffnung (3) hat, in die der Ventilsitzkörper (16) eingeschoben ist, und im Bereich der unteren Stirnseite (17) des Ventilsitzkörpers (16) in Richtung vom Ventilschließkörper (7) weg sich an die Längsöffnung (3) eine Erweiterungsöffnung (40) mit größerem Querschnitt anschließt.

4. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spritzlochscheibe (21) mit der Wandung der ErweiterungsÖffnung (40) durch eine zweite Schweißnaht (30) verbunden ist.