WO2002035083A1

WO2002035083A1 - Brennstoffeinspritzventil

Info

Publication number: WO2002035083A1
Application number: PCT/DE2001/003977
Authority: WO
Inventors: Norbert Keim
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2000-10-23
Filing date: 2001-10-23
Publication date: 2002-05-02
Also published as: CN1404551A; EP1330602A1; JP2004512459A; DE10052486A1

Abstract

Ein Brennstoffeinspritzventil (1) für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen umfasst einen Ventilsitzkörper (5), der eine Ventilsitzfläche (6) aufweist, die mit kugelförmigen oder teilkugelförmigen Ventilschliesskörper (4) zu einem Dichtsitz zusammenwirkt, und eine hülsenförmige Ventilnadel (3), die mit dem Ventilschliesskörper (4) an einer Verbindungslinie (43) verbunden ist und deren inneres Volumen (42) mit in dem Ventilschliesskörper (4) ausgebildeten Drallkanälen (36) in Verbindung steht, welche stromaufwärts des Dichtsitzes mit einem Tangentialanteil zur Erzeugung eines Dralls ausmünden. Die Drallkanäle (36) sind als Schlitze (44) in den Ventilschliesskörper (4) eingebracht. Die Verbindungslinie (43) des Ventilschliesskörpers (4) mit der hülsenförmigen Ventilnadel (3) schneidet die Schlitze (44) so, dass eine Einlassöffnung (36a) der Drallkanäle (36) innerhalb der hülsenförmigen Ventilnadel (3) und eine Auslassöffnung (36b) der Drallkanäle (36) ausserhalb der hülsenförmigen Ventilnadel (3) liegt.

Description

Brennstoffeinspritzventil

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach Gattung des Hauptanspruchs .

Brennstoffeinspritzventile, bei denen die Zuführung des Brennstoffes zu dem Dichtsitz im Inneren des Ventilschließkörpers erfolgt, sind z. B. aus der DE 40 18 256 AI bekannt. Sie weisen einen Ventilschließkörper auf, der mit dem Anker des - elektromagnetisch betätigten Ξinspritzventils verbunden ist und der durch eine Feder in dichtender Anlage mit einer Veήtilsitzflache gehalten wird, welche in einem Ventilsitzkörper angeordnet ist. Der Ventilschließkörper besitzt eine zentrale Ausnehmung, die mit einer Ausnehmung des Ankers in Verbindung steht. Bei geöffnetem Brennstoffeinspritzventil strömt der Brennstoff- in die stromabwärts der zentralen Ausnehmung angeordneten Drallkanäle, die zur Erzeugung eines Dralls eine Tangentialkomponente aufweisen. Die stromabwärtige Seite der Drallkanäle mündet in eine Drallkammer aus, die sich stromaufwärts des Dichtsitzes befindet. Die Zu essung der abzuspritzenden Brennstof menge erfolgt über den Querschnitt der Drallkanale, die als Bohrungen ausgeführt sind. Aus der DE 36 24 477 AI ist weiterhin ein Brennstoffeinspritzventil bekannt, bei dem die Strömungsführung in das Innere einer hohl ausgeführten Ventilnadel verlegt ist. Die Ventilnadel weist als zentrale Ausnehmung ein Sackloch auf, an dessen stromabwärtigem Ende die Drallkanäle angeordnet sind. Die Zumessung der abzuspritzenden Brennstoffmenge erfolgt dabei wiederum über den Querschnitt der Drallkanäle, die zur Erzeugung eines Dralls eine Tangentialkomponente aufweisen können. Der bei geöffnetem Brennstoffeinspritzventil aus den Drallkanälen austretende Brennstoff weist eine Umfangsgeschwindigkeit auf und wird auf einen Kegelmantel abgespritzt.

Nachteilig bei beiden angegebenen Brennstoffeinspritzventilen ist die Ausführung der Drallkanäle als Bohrungen, wodurch eine nachträgliche Korrektur bezüglich der Zumeßmenge Brennstoff nicht möglich ist. Zur Einhaltung exakt definierter Zumeßmengen ist daher ein präzises Einbringen der Bohrungen nötig, wodurch sich die Herstellkosten erhöhen. Als zusätzlicher Arbeitsschritt ist außerdem eine Überprüfung der Querschnittsfläche der Drallkanäle erforderlich, um sicherstellen zu können, daß die abzuspritzende Brennstoffmenge bei fertig montiertem Brennstoffeinspritzventil mit den Vorgabe übereinstimmt.

Weiterhin nachteilig bei dem aus der DE 36 24 477 AI bekannten Brennstoffeinspritzventil ist die aufwendige Fertigung der Ventilnadel . Um ein präzises Einbringen des Sacklochs über fast die gesamte Länge der Ventilnadel sicherzustellen, sind hohe Anforderungen an das Werkzeug nötig. Die damit verbundenen Werkzeugmehrkosten erhöhen sich und die Fertigung des gesamten Brennstoffeinspritzventil verteuert sich. Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil hat demgegenüber den Vorteil, daß die Drallkanäle als Schlitze in den Ventilschließkörper eingebracht sind. Dadurch kann auf die zusätzliche zentrale Zuführung des Brennstoffs im Inneren des Ventilschließkörpers verzichtet werden. Ferner ist nach dem Verschweißen der Ventilnadel mit dem Ventilschließkörper eine Korrektur der eingestellten Zumeßmenge an Brennstoff möglich. Der freie Strömungsquerschnitt kann durch plastisches Verformen der Schweißnaht variiert werden. Die dadurch bedingte geringere Ausschußquote senkt die Kosten in der Fertigung.

Weiterhin vorteilhaft ist, daß bei einer hohen Anzahl an Gleichteilen eine Variantenbildung des Brennstoffeinspritzventils leicht möglich ist. So kann zum Einstellen einer neuen Zumeßmenge bei identischen Bauteilen eine Verformung der Schweißnaht zur Erzeugung einer neuen Variante genutzt werden.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Teilschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils;

Fig. 2 einen schematischen Teilschnitt im Ausschnitt II der Fig. 1 durch das Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils und

Fig. 3 einen schematischen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2. Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Bevor anhand der Figuren 2 und 3 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1 näher beschrieben werden, soll zum besseren Verständnis der Erfindung zunächst anhand von Fig. 1 das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil 1 in einer Gesamtdarstellung bezüglich seiner wesentlichen Bauteile kurz erläutert werden.

Das Brennstoffeinspritzventil 1 ist in Form eines Brennstoffeinspritzventils 1 für Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden, fremdgezündeten

Brennkraftmaschinen ausgeführt . Das Brennstoffeinspritzventil 1 eignet sich insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in einen nicht dargestellten Brennraum einer Brennkraftmaschine.

Das Brennstoffeinspritzventil 1 besteht aus einem Düsenkörper 2, in welchem eine Ventilnadel 3 angeordnet ist, die zumindest an ihrem stromabwärtigen Ende hohl ausgeführt ist. In die Wandung der in diesem Bereich hulsenformigen Ventilnadel 3 ist zumindest eine Öffnung 39 eingebracht, so daß sich der Hohlraum der Ventilnadel 3 mit Brennstoff füllen kann. Am stromabwärtigen Ende ist die Ventilnadel 3 an einer Verbindungslinie 43 vorzugsweise durch eine Schweißnaht 41 mit einem kugelförmigen Ventilschließkörper 4 verbunden, welcher mit einer auf einem Ventilsitzkörper 5 angeordneten Ventilsitzfläche 6 zu einem Dichtsitz zusammenwirkt. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Brennstoffeinspritzventil 1 um ein elektromagnetisch betätigtes Brennstoffeinspritzventil 1, welches über eine Abspritzöffnung 7 verfügt. Der Düsenkörper 2 ist durch eine Dichtung 8 gegen ein äußeres Gehäuse 9 einer Magnetspule 10 abgedichtet. Die Magnetspule 10 ist in einem Spulengehäuse 11 gekapselt und auf einen Spulenträger 12 gewickelt, welcher an einem Innenpol 13 der Magnetspule 10 anliegt. Der Innenpol 13 und das Gehäuse 9 sind durch einen Spalt 26 voneinander getrennt und stützen sich auf einem Verbindungsbauteil 29 ab. Die Magnetspule 10 wird über eine Leitung 19 von einem über einen elektrischen Steckkontakt 17 zuführbaren elektrischen Strom erregt. Der Steckkontakt 17 ist von einer Kunststoffummantelung 18 umgeben, die am Innenpol 13 angespritzt sein kann.

Die Ventilnadel 3 ist in einer scheibenförmig ausgeführten Ventilnadelführung 14 geführt, welche stromabwärts des Ankers 20 angeordnet ist. Zur Hubeinstellung dient eine der Ventilnadelführung 14 zugepaarte Einstellscheibe 15. Der Anker 20 steht mit der Ventilnadel 3 über einen Flansch 21 kraftschlüssig in Verbindung, z. B. über eine Schweißnaht.- Auf dem Flansch 21 stützt sich eine Rückstellfeder 23 ab, welche bei der vorliegenden Bauform des Brennstoffeinspritzventils 1 an ihrem stromaufwärtigem Ende durch eine in den Innenpol 13 eingepreßte Hülse 24 auf Vorspannung gebracht wird.

In der Ventilnadelführung 14 und in dem Anker 20 verlaufen Brennstoffkanäle 30a, 30b. Der Brennstoff wird über eine zentrale Brennstoffzufuhr 16 zugeführt und durch ein Filterelement 25 gefiltert. Über die Öffnungen 39 wird der Brennstoff in das innere Volumen 42 der Ventilnadel 3 zu den Drallkanälen 36 geführt. Das Brennstoffeinspritzventil 1 ist durch eine Dichtung 28 gegen eine nicht dargestellte Verteilerleitung abgedichtet.

Bei nicht erregter Magnetspule 10 befindet sich das Brennstoffeinspritzventil 1 im Ruhezustand und der Anker 20 wird über den Flansch 21 an der Ventilnadel 3 von der Rückstellfeder 23 entgegen seiner Hubrichtung so beaufschlagt, daß der Ventilschließkörper 4 an der Ventilsitzfläche 6 in dichtender Anlage gehalten wird und sich der Ventilschließkδrper 4 in seiner stromabwärtig hubbegrenzenden Endposition befindet. Wird die Magnetspule 10 erregt, baut diese ein Magnetfeld auf, welches den Anker 20 entgegen der Federkraft der Rückstellfeder 23 in Hubrichtung bewegt. Der Anker 20 nimmt den Flansch 21, welcher mit der Ventilnadel 3 verschweißt ist, und damit die Ventilnadel 3 ebenfalls in Hubrichtung mit. Der mit der Ventilnadel 3 in Wirkverbindung stehende Ventilschließkörper 4 hebt von der Ventilsitzfläche 6 ab, und der Brennstoff durchströmt die Drallkanäle 36 in eine Drallkammer 37, von wo aus er zu der Abspritzöffnung 7 gelangt und auf einen Kegelmantel abgespritzt wird.

Wird der Spulenstrom abgeschaltet, fällt der Anker 20 nach genügendem Abbau des Magnetfeldes durch die Kraft der Rückstellfeder 23 auf den Flansch 21 von Innenpol 13 ab, wodurch sich die Ventilnadel 3 entgegen der Hubrichtung bewegt. Dadurch setzt der Ventilschließkörper 4 auf der Ventilsitzfläche 6 auf und das Brennstoffeinspritzventil 1 wird geschlossen.

Fig. 2 zeigt die drallerzeugende Baugruppe des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen

Brennstoffeinspritzventils 1. Die zumindest in ihrem stromabwärtigen Bereich hülsenförmig ausgeführte Ventilnadel 3 ist an der Verbindungslinie 43 mittels einer Schweißnaht 41 mit einem vorzugsweise kugelförmigen Ventilschließkόrper 4 verschweißt. Der Ventilschließkörper 4 wird axial durch eine Ausnehmung 38, die in den Ventilsitzkörper 5 eingebracht ist, geführt.

Die Drallkanäle 36 werden z. B. durch eine Schleifscheibe als Schlitze 44 mit teilkreisförmiger Kontur, die zu der kugelförmigen Oberfläche des Ventilschließkörpers 4 hin offen sind, in den Ventilschließkόrper 4 eingebracht. Die Verbindungslinie 43 der Ventilnadel 3 mit dem Ventilschließkörper 4 schneidet die eingebrachten schlitzförmigen Drallkanäle 36. Dadurch werden die Schlitze 44 in einen einmündenden Teil und einen ausmündenden Teil unterteilt. Die so gebildete Einlaßöffnung 36a ist im inneren Volumen 42 der hulsenformigen Ventilnadel 3 angeordnet, die Auslaßöffnung 36b hingegen ist stromaufwärts des Dichtsitzes angeordnet und mündet vorzugsweise in eine Drallkammer 37. Die Ausmündung der Drallkanäle 36 weist eine Tangentialkomponente auf, die den Brennstoff mit einer Umfangsgeschwindigkeit beaufschlagt, der zu einer besseren Zerstäubung des abgespritzten Brennstoffs führt.

Der im inneren Volumen 42 des hulsenformigen Teils der Ventilnadel 3 befindliche Brennstoff strömt bei geöffnetem Brennstoffeinspritzventil 1 durch die Einlaßöffnung 36a in den Drallkanal 36. Zur Zumessung des abzuspritzenden Brennstoffs dient ein limitierender Querschnitt an einer Drosselstelle, die der im Inneren der Drallkanäle 36 angeordnet ist. Der zu durchströmende Querschnitt ist eine näherungsweise rechteckige Fläche F=B-D, wobei B der Breite der eingebrachten Schlitze entspricht und D der mittlere Abstand des stromabwärtigen Endes der Ventilnadel 3 von dem Grund der eingebrachten Schlitze entspricht. Nach dem Durchströmen der Drosselstelle tritt der Brennstoff durch die Auslaßöffnung 6b aus dem Ventilschließkörper 3 aus, z.B. in eine Drallkammer 37, von wo aus er zu der Abspritzöffnung 7 gelangt.

Durch Veränderung der axialen Position der Ventilnadel 3 bezüglich des Ventilschließkörpers 4 kann so der Abstand D variiert werden, was zu einer Änderung der zu durchströmenden rechteckähnlichen Fläche F führt, und somit letztlich eine Änderung der abzuspritzenden Brennstoffmenge zur Folge hat. Zur Änderung der axialen Position der hulsenformigen Ventilnadel 3 in Bezug auf den Ventilschließkörper 4 kann z. B. die Verbindung von Ventilschließkörper 4 und Ventilnadel 3 plastisch verformt werden. Dies kann auch im bereits fertig montierten Brennstoffeinspritzventil 1 erfolgen. Um bei einer plastischen Verformung der Verbindung das Risiko des Lösens von Ventilschließkörper 4 von der Ventilnadel 3 klein zu halten, kommt als Verbindungstechnik vorzugsweise ein materialschlüssiges Verfahren wie beispielsweise Schweißen zum Einsatz.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch die hülsenfδrmige Ventilnadel 3 und den Ventilschließkörper 4 eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels . Im Ausführungsbeispiel sind vier Drallkanäle 36 gleichmäßig in dem Ventilschließkorper 4 angeordnet und weisen identische Querschnitte auf. Zur Erzeugung spezieller Eigenschaften des ausgebildeten Dralls können sich die Drallkanäle 36 sowohl hinsichtlich der Lage bezüglich des Ventilschließkörpers als auch hinsichtlich des Querschnitts unterscheiden.

Claims

Ansprüche

1. Brennstoffeinspritzventil (1) für

Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen mit einem Ventilsitzkörper (5) , der eine Ventilsitzfläche (6) aufweist, die mit einem kugelförmigen oder teilkugelförmigen Ventilschließkorper (4) zu einem Dichtsitz zusammenwirkt und mit einer hulsenformigen Ventilnadel (3) , die mit dem Ventilschließkorper (4) an einer Verbindungslinie (43) verbunden ist und deren inneres Volumen (42) mit in dem Ventilschließkorper (4) ausgebildeten Drallkanälen (36) in Verbindung steht, welche stromaufwärts des Dichtsitzes ausmünden, wobei die Drallkanäle (36) zur Erzeugung eines Dralls eine Tangentialkomponente aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Drallkanäle (36) als Schlitze (44) in den Ventilschließkorper (4) eingebracht sind und die Verbindungslinie (43) des Ventilschließkörpers (4) mit der hulsenformigen Ventilnadel (3) die Schlitze (44) so schneidet, daß eine Einlaßöffnung (36a) der Drallkanäle (36) innerhalb der hulsenformigen Ventilnadel (3) und eine Auslaßöffnung (36b) der Drallkanäle (36) außerhalb der hulsenformigen Ventilnadel (3) liegt.

2. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilnadel (3) mit dem Ventilschließkorper (4) verschweißt ist .

3. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß die Zumeßmenge des abzuspritzenden Brennstoffs durch die kleinste Strömungsquerschnittsfläche auf dem Strömungsweg des Brennstoffs innerhalb der Drallkanäle (36) einstellbar ist.

4. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß das stromabwärtige Ende der Ventilnadel (3) ein Teil der Umfangslinie der kleinsten Strömungsquerschnittsfläche ist.

5. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zumeßmenge durch plastische Verformung der Schweißnaht (41) von Ventilnadel (3) und Ventilschließkorper (4) einstellbar ist.