WO2002044547A2 - Brennstoffeinspritzventil und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

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WO2002044547A2
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Robert Bosch Gmbh
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    • Y10S239/90—Electromagnetically actuated fuel injector having ball and seat type valve

Definitions

  • the invention relates to a fuel injector according to the preamble of claim 1 and a method according to the
  • Fuel injectors which have a valve seat body which is inserted at the downstream end of the fuel injector into a nozzle body of the fuel injector from the downstream side are e.g. known from DE 197 36 682 AI. They have a valve seat surface in the valve seat body, which cooperates with a valve closing body to form a sealing seat. A welded connection serves as fixation.
  • a swirl-forming assembly is arranged upstream of the valve seat body and is positioned by means of a spring on the upstream side of the valve seat body.
  • the swirl-forming assembly consists of a guide disk and a swirl disk, which is arranged between the guide disk and the valve seat body.
  • valve seat body and the nozzle body must be sealing on the one hand, on the other hand it must be the force exerted by the fuel pressure and the spring force with which the valve closing body is pressed onto the valve seat surface, resist.
  • the valve seat body is pressed into the nozzle body and then welded. Due to the press connection, which forms the basis for a reproducible high-quality welding process, it is not possible to correct the position of the components relative to one another. However, the quality of the sealing seat depends on the relative position of the central axes. The parts are therefore subjected to extensive turning in order to ensure the required precision.
  • a fuel injector in which the preparation of the fuel to be sprayed and the sealing seat are arranged together in a valve seat body.
  • the valve seat body has a recess for guiding the valve needle. Upstream of the valve seat surface, fuel channels are introduced into the valve seat body, through which the fuel is injected in single jets through a large opening.
  • the valve seat body itself is in turn machined and is pressed into the nozzle body from the downstream direction and then welded.
  • a disadvantage of the known fuel injection valves is the lack of the possibility of compensating for existing component tolerances by positioning the valve seat body.
  • the position of the guide bore to the valve seat is of great importance.
  • the gap size is kept as small as possible.
  • tolerances can only be compensated for with this gap dimension.
  • An increase in the gap dimension may allow vibrations of the valve needle, which are not desired.
  • a gap that is too small leads to mechanical wear on the valve needle, which grinds against the guide bore each time the fuel injector is opened and closed.
  • the fuel injector according to the invention according to the preamble of claim 1 has the advantage that the position of the valve seat is variable.
  • a precise alignment takes place.
  • the valve seat body is held in this position and then welded.
  • valve seat body is inserting from the inside.
  • the forces acting on the valve seat body are absorbed by the nozzle body.
  • the weld seam is not mechanically stressed.
  • the process control is considerably simplified, as is the control of the connection point. A leak test of the fuel injector is possible by simply pressing it down.
  • welding the swirl disk to the valve seat body advantageously reduces the position tolerance.
  • the position can be precisely determined using a centering pin.
  • the swirl and guide disk can be handled together with the valve seat body as one assembly.
  • pre-assembly which means that any rejects of the valve seat assembly that may be incurred cannot only be detected on the production line of the fuel injector.
  • the use of a ball as a valve seat body is advantageous.
  • the swirl-processing recesses are introduced into the ball.
  • the use of e.g. Ball bearings reduce costs because they are inexpensive and available in large quantities and consistent quality.
  • the handling of the balls, which do not have to be fed to the machining in an oriented manner, is simple.
  • Fuel injection valves are shown in simplified form in the drawings and are explained in more detail in the description below. Show it:
  • Figure 1 is a schematic partial section through an embodiment of a fuel injector according to the invention.
  • Fig. 2 shows a schematic partial section in section II of Fig. 1 by a first embodiment of an inventive
  • FIG. 3 is a schematic partial section in section II of Fig. 1 by a second embodiment of an inventive
  • Fig. 4 is a schematic partial section in section II of Fig. 1 by a third embodiment of an inventive
  • FIG. 5 shows a section through the third exemplary embodiment along the line V-V of FIG. 4.
  • the fuel injector 1 is in the form of a fuel injector 1 for fuel injection systems of mixture-compressing, spark-ignited
  • Fuel injection valve 1 is particularly suitable for injecting fuel directly into a combustion chamber (not shown) of an internal combustion engine.
  • the fuel injection valve 1 comprises a nozzle body 2, in which a valve needle 3 is arranged.
  • the valve needle 3 is operatively connected to a valve closing body 4, which cooperates with a valve seat surface 6 arranged on a valve seat body 5 to form a sealing seat.
  • fuel injector 1 is an electromagnetically actuated fuel injector 1, which at least has a spray orifices 7.
  • the nozzle body 2 is sealed by a seal 8 against the outer pole of a solenoid 10.
  • the magnet coil 10 is encapsulated in a coil housing 11 and wound on a coil carrier 12, which bears against an inner pole 13 of the magnet coil 10.
  • the inner pole 13 and the outer pole 9 are separated from one another by a gap 26 and are supported on a connecting component 29.
  • the magnet coil 10 is excited via a line 19 by an electrical current that can be supplied via an electrical plug contact 17.
  • the plug contact 17 is surrounded by a plastic sheath 18, which can be molded onto the inner pole 13.
  • valve needle 3 is guided in a disk-shaped valve needle guide 14. This is one
  • Valve needle stroke serves. On the upstream side of the
  • Adjustment disc 15 is an anchor 20. This is non-positively connected to the valve needle 3 via a flange 21, which is connected to the valve needle by a weld 22
  • Flange 21 is connected. On the flange 21, a return spring 23 is supported, which in the present
  • Inner pole 13 pressed sleeve 24 is brought to bias.
  • Fuel channels 30a, 30b run in the valve needle guide 14 and in the armature 20.
  • a filter element 25 is arranged in a central fuel feed 16.
  • the fuel injection valve 1 is sealed by a seal 28 against a fuel line, not shown.
  • Valve seat 6 is held in a sealing system.
  • the magnet coil 10 When the magnet coil 10 is excited, it builds up a magnetic field, which the armature 20 counteracts the spring force of the Return spring 23 moves in the stroke direction, the stroke by a in the rest position between the. Inner pole 13 and the armature 20 working gap 27 is predetermined.
  • the armature 20 takes the flange 21, which is welded to the valve needle 2, and thus also the valve needle 3 in the lifting direction.
  • FIG. 2 shows in section II of FIG. 1 a detailed partial section of a first exemplary embodiment of a fuel injector 1 according to the invention.
  • a seat body recess 38 is made in the nozzle body 2 at its downstream end, the radial extent of which is smaller than the radial extent of the valve seat body 5
  • Seat body recess 38 tapers in the shape of a truncated cone to the downstream side of the nozzle body 2.
  • the seat body recess 38 thus forms a contact surface 40 between the inside and the outside of the nozzle body 2.
  • the valve seat body 5 is inserted from the inside of the nozzle body 2, so that it rests on the contact surface 40 of the seat body recess 38.
  • the valve seat body 5 has a partially spherical outer contour 34 on its downstream side, at least in the region of the seat body recess 38.
  • the center of the part-spherical outer contour 34 lies on the central axis 37 of the fuel injector 1.
  • At the A valve seat surface 6 is introduced upstream of the valve seat body 5. Downstream of the valve seat 6 there is a spray opening 7.
  • the valve closing body 4 is also partially spherical at its downstream end, the center of the spherical geometry of the valve closing body 4 preferably being identical to the center of the partially spherical outer contour 34. Upstream of the sealing seat, the valve closing body 4 is guided so that it can be easily moved in the axial direction.
  • a guide recess 33 is made in a swirl disk 31 arranged upstream of the valve seat body 5.
  • the gap formed between the guide recess 33 and the valve closing body 4 is designed to be hydraulically sealed.
  • the fuel to be sprayed therefore only reaches the sealing seat through swirl channels 36.
  • the swirl channels 36 can be introduced, for example, as grooves in the swirl disk 31, which are closed to swirl channels 36 by the upstream side of the valve seat body 5.
  • the swirl channels 36 open out e.g. tangentially into the valve seat surface 6, so that when the fuel injector 1 is open, the fuel flow is acted upon by a U component.
  • the swirl disk 31 and the valve seat body 5 are preferably connected to one another by a weld connection 32b.
  • the assembly of the two components takes place before the actual assembly of the fuel injector 1.
  • the valve seat body 5 and the swirl disk 31 are manufactured in two separate manufacturing processes. Then the two parts are placed on top of one another and the two central axes are brought into line, for example with the aid of a centering mandrel. In this position, the swirl disk 31 is connected to the valve seat body 5 by a weld connection 32a.
  • welding other permanently stable fastening techniques, such as brazing, can also be used.
  • the assembly consisting of swirl disk 31 and valve seat body 5 is now inserted into the nozzle body 2 with the part-spherical outer contour 34 first in the nozzle body 2.
  • the positioning is again carried out, for example, by a centering mandrel.
  • the position is fixed, again preferably using a welding process.
  • the valve needle 3 and the valve closing body 4 it is also possible to use the valve needle 3 and the valve closing body 4.
  • the alignment of the valve seat body 5 and the swirl disk 31 with respect to the nozzle body 2 can thus correct inevitable component tolerances.
  • no additional work step has to be scheduled in the production of the fuel injection valve 1 if the valve needle 3 and the valve closing body 4 are used for centering.
  • the valve seat body 5 can be rotated about any axis during assembly, which runs through the center of its part-spherical outer contour 34.
  • the fuel injector 1 can e.g. fully assembled and in a last step the weld connection 32b e.g. produced by laser. Due to the frustoconical support surface of the seat body recess 38, the valve seat body 5 is not only held in the nozzle body 2 during the manufacturing process. The forces acting on the valve seat body 5 in the axial direction are also transmitted through the bearing surface to the nozzle body, so that the welded connection 32b only has a sealing function and fixes the position.
  • FIG. 3 A second execution example.
  • Spiel ei .nes fuel injector 1 according to the invention is shown in Fig. 3.
  • the Seat body recess 38 is introduced into the nozzle body 2 such that the contact surface of the seat body recess 38 formed between the inside and outside of the nozzle body 2 has a partially spherical shape.
  • the radius of this spherical geometry corresponds to the partially spherical outer contour 34 of the valve seat body 5.
  • a complete assembly is inserted into the nozzle body.
  • it is a pre-assembled composite of guide disk 39, into which a guide recess 33 is made, and a swirl disk 31, which has, for example, swirl channels 36 in the form of punched-out holes, which are provided by the guide disk 39 on the upstream side and the valve seat body 5 are closed on the downstream side.
  • the guide disk 39 and swirl disk 31 are connected together with the valve seat body 5. This can be done, for example, by welding in accordance with the statements relating to FIG.
  • valve 4 shows a third exemplary embodiment of a fuel injection valve according to the invention, in which the swirl generation and the guidance of the valve closing body 4 are integrated in the valve seat body 5.
  • a seat body recess 38 is made in the nozzle body 2, which has a partially spherical geometry. This corresponds to a ball which is used as valve seat body 5.
  • a ball bearing ball is preferably to be used as the valve closing body 5.
  • a guide recess 33 is introduced into the valve seat body 5 to guide the valve closing body 4.
  • swirl channels 36 for example, holes can be made in the ball, which open out into an annular channel 35 with a tangential component upstream of the valve seat surface 6.
  • the swirl channels 36 open into the annular channel 35.
  • the fuel flow which is set by, for example, four swirl channels 36 can be established uniform before the fuel is sprayed through the spray opening 7.
  • the sprayed-off fuel can have a direction deviating from the central axis 37 of the fuel injection valve 1.
  • the injection opening 7 introduced into the valve seat body 5 accordingly encloses an angle with the central axis 37 of the fuel injection valve 1 in order to deflect the fuel.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Brennstoffeinspritzventil (1) für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Das Brennstoffeinspritzventil (1) umfaßt einen Ventilsitzkörper (5), in dem eine Ventilsitzfläche (6) eingenbracht ist, welche mit einem Ventilschließkörper (4) zu einem Dichtsitz zusammenwirkt, und einen Düsenkörper (2), mit dem der Ventilsitzkörper (5) fest verbunden ist, wobei der Ventilsitzkörper (5) in das Innere des Düsenkörpers (2) einsetzbar ist und an seiner stromabwärtigen Seite eine teilkugelförmige Außengeometrie aufweist, welche auf einer Auflagefläche (40) einer Sitzkörperausnehmung (38) des Düsenkörpers (2) auflieght. Der Ventilsitzkörper (5) ist bis zur endgültigen Fixierung seiner Position relativ zu dem Düsenkörper (2) auf der Aufflagefläche (40) drehbar gelagert und kann durch einen Zentrierdon ausgerichtet werden.

Description

Brennstoffeinspritzventil und Verfahren zu dessen
Herstellung
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach Gattung des Anspruchs 1 und einem Verfahren nach der
Gattung des Anspruchs 10,
Brennstoffeinspritzventile, welche einen Ventilsitzkorper aufweisen, der am stromabwartigen Ende des Brennstoffeinspritzventils in einen Düsenkörper des Brennstoffeinspritzventils von der stromabwartigen Seite her eingesetzt ist, sind z.B. aus der DE 197 36 682 AI bekannt. Sie weisen in dem Ventilsitzkorper eine Ventilsitzfläche auf, die mit einem Ventilschließkörper zu einem Dichtsitz zusammenwirkt. Als Fixierung dient eine Schweißverbindung. Stromaufwärts des Ventilsitzkörpers ist eine drallbildende Baugruppe angeordnet, die mit Hilfe einer Feder auf der stromauf ärtigen Seite des Ventilsitzkörpers positioniert ist. Die drallbildende Baugruppe besteht aus einer Führungsscheibe und einer Drallscheibe, welche zwischen der FührungsScheibe und dem Ventilsitzkorper angeordnet ist.
Die Schweißverbindung zwischen dem Ventilsitzkorper und dem Düsenkörper muß einerseits dichtend sein, andererseits muß sie der Kraft, die durch den Brennstoffdruck und die Federkraft ausgeübt wird, mit der der Ventilschließkörper auf die Ventilsitzfläche gepreßt wird, widerstehen. Der Ventilsitzkorper wird in den Düsenkörper eingepreßt und anschließend verschweißt. Aufgrund der Preßverbindung, die die Grundlage für einen reproduzierbar hochwertigen Schweißvorgang darstellt, ist eine Korrektur der Lage der Bauteile zueinander nicht möglich. Von der relativen Lage der Mittelachsen ist jedoch die Qualität des Dichtsitzes abhängig. Die Teile werden daher aufwendig drehbearbeitet, um die geforderte Präzision sicherstellen zu können.
Zum Ausgleich von Lagetoleranzen der Ventilnadel ist die
FührungsScheibe in radialer Richtung verschieblich auf der
Drallscheibe gelagert. Ein geringfügiger Versatz der Ventilnadel kann dadurch ausgeglichen werden.
Aus der DE 196 25 059 AI ist weiterhin ein Brennstoffeinspritzventil bekannt, bei dem die Aufbereitung des abzuspritzenden Brennstoffs und der Dichtsitz gemeinsam in einem Ventilsitzkorper angeordnet sind. Der Ventilsitzkorper weist eine Ausnehmung zur Führung der Ventilnadel auf. Stromaufwärts der Ventilsitzfläche sind Brennstoffkanäle in den Ventilsitzkorper eingebracht, durch welche der Brennstoff in Einzelstrahlen durch eine große Öffnung angespritzt wird. Der Ventilsitzkorper selbst ist wiederum drehbearbeitet und wird in den Düsenkörper von der st omabwärtiger Richtung eingepreßt und anschließend verschweißt .
Nachteilig an den bekannten Brennstoffeinspritzventilen ist die fehlende Möglichkeit, durch Positionieren des Ventilsitzkörpers bestehende Bauteiltoleranzen auszugleichen. Vor allem für das aus der DE 196 25 059 AI bekannte Brennstoffeinspritzventil ist die Lage der Führungsbohrung zu dem Ventilsitz von großer Bedeutung. Um eine gute Führung der Ventilnadel zu erreichen, wird das Spaltmaß möglichst gering gehalten. Gleichzeitig ist ein Ausgleichen von Toleranzen jedoch nur durch dieses Spaltmaß möglich. Eine Vergrößerung des Spaltmaßes ließe eventuell Schwingungen der Ventilnadel zu, die' nicht erwünscht sind. Durch ein zu geringes Spaltmaß andererseits kommt es zu mechanischer Abnutzung an der Ventilnadel, die bei jedem Öffnungs- und Schließvorgang des Brennstoffeinspritzventils an der Führungsbohrung schleift.
Beide Brennstoffeinspritzventile haben den Nachteil, daß ein Winkelfehler der Ventilnadel nicht auszugleichen ist. Bei dem beschriebenen engen Spiel zwischen der Ventilnadel und der Führungsbohrung führt dies unweigerlich zu einem Verkanten der Ventilnadel in der Führungsbohrung.
Ein weiterer Nachteil ist die Anforderung an die Schweißverbindung selbst, welche eine hohe- mechanische Festigkeit aufweisen muß, gleichzeitig aber auch dichtende Funktion hat. Dadurch wird die Prozeßführung, nicht zuletzt aber auch deren Überwachung, erheblich erschwert.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil gemäß der Gattung des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, das die Position des Ventilsitzes variabel ist. Bei der Montage des Brennstoffeinspritzventils entsprechend dem Verfahren des Anspruchs 10 erfolgt eine präzise Ausrichtung. Der Ventilsitzkorper wird in dieser Position gehalten und dann verschweißt .
Ein weiterer Vorteil ist durch das Einsetzen des Ventilsitzkörpers von innen gegeben. Die auf den Ventilsitzkorper einwirkenden Kräfte werden durch den Düsenkörper aufgenommen. Dabei wird die Schweißnaht nicht mechanisch beansprucht. Die Prozeßführung wird damit erheblich vereinfacht, ebenso wie die Kontrolle der Verbindungsstelle. Eine Dichtigkeitsprüfung des Brennstoffeinspritzventils ist durch einfaches Abdrücken möglich.
Gemäß den in den Merkmalen der Unteransprüche aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils und des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich.
Das Verschweißen der Drallscheibe mit dem Ventilsitzkorper reduziert die Lagetoleranz vorteilhaft. Die Position kann durch einen Zentrierdorn präzise festgelegt werden. Durch das Verbinden der beiden Bauteile können Drall- und Führungsscheibe zusammen mit dem Ventilsitzkorper als eine Baugruppe gehandhabt werden. Ebenso ist die Möglichkeit einer Vormontage gegeben, wodurch eventuell anfallender Ausschuß der Ventilsitzbaugruppe nicht erst an der Fertigungslinie des Brennstoffeinspritzventils ausgefaßt werden kann .
Darüber hinaus ist die Verwendung einer Kugel als Ventilsitzkorper von Vorteil. Die drallaufbereitenden Ausnehmungen werdem in die Kugel eingebracht. Die Verwendung von z.B. Kugellagerkugeln senkt die Kosten, da diese preiswert und in großer Stückzahl und gleichbleibender Qualität verfügbar sind. Die Handhabung der Kugeln, die der Bearbeitung nicht orientiert zugeführt werden müssen ist einfach.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen
Brennstoffeinspritzventils sind in den Zeichnungen vereinfacht dargestellt und werden 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 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Brennstoffeinspritzventils ; Fig. 3 einen schematischen Teilschnitt im Ausschnitt II der Fig. 1 durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Brennstoffeinspritzventils;
Fig. 4 einen schematischen Teilschnitt im Ausschnitt II der Fig. 1 durch ein drittes Ausführungsbeispiel eines , erfindungsgemäßen
Brennstoffeinspritzventils ; und
Fig. 5 einen Schnitt durch das dritte Ausführungsbeispiel entlang der Linie V-V der Fig. 4.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Bevor anhand der Fig. 2 bis 5 Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Brennstoffeinspritzventile 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 Bestandteile kurz erläutert werden .
Das Brennstoffeinspritzventil 1 ist in der 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 umfaßt einen Düsenkörper 2, in welchem eine Ventilnadel 3 angeordnet ist. Die Ventilnadel 3 steht mit einem Ventilschließkörper 4 in Wirkverbindung, der mit einer auf einem Ventilsitzk rper 5 angeordneten Ventilsitzfläche 6 zu einem Dichtsitz zusammenwirkt. Bei dem Brennstoffeinspritzventil 1 handelt es sich im Ausführungsbeispiel um ein elektromagnetisch betätigtes Brennstoffeinspritzventil 1, welches zumindest über eine Abspritzöffnungen 7 verfügt. Der Düsenkörper 2 ist durch eine Dichtung 8 gegen den Außenpol einer Magnetspule 10 abgedichtet. Die Magnetspule 10 ist einem Spulengehäuse 11 gekapselt und auf einen Spulenträger 12 gewickelt, welcher an einem Innenpσl 13 der Magnetspule 10 anliegt. Der Innenpol 13 und der Außenpol 9 sind durch einen Spalt 26 voneinander getrennt und stützen sich auf einem Verbindungsbauteil 29 ab. Die Magnetspule 10 wird über eine Leitung 19 von einem über einen elektrischen Steckkontakt 17 zuführbaren elektrischen Strom erregt. Der Steckkontakt 17 ist von einer Kunststoffummantelung 18 umgeben, die am Innenpol 13 angespritzt sein kann.
Die Ventilnadel 3 ist in einer scheibenförmig ausgeführten Ventilnadelführung 14 geführt. Dieser ist eine
Einstellscheibe 15 zugepaart, welche zur Einstellung des
Ventilnadelhubes dient. Auf der stromaufwärtigen Seite der
Einstellscheibe 15 befindet sich ein Anker 20. Dieser steht über einen Flansch 21 kraftschlüssig mit der Ventilnadel 3 in Verbindung, welche durch eine Schweißnaht 22 mit dem
Flansch 21 verbunden ist. Auf dem Flansch 21 stützt sich eine Rückstellfeder 23 ab, welche in der vorliegenden
Bauform des Brennstoffeinspritzventils 1 durch eine in den
Innenpol 13 eingepreßte Hülse 24 auf Vorspannung gebracht wird.
In der Ventilnadelführung 14 und im Anker 20 verlaufen Brennsto fkanäle 30a,' 30b. In einer zentralen Brennstoffzufuhr 16 ist ein Filterelement 25 angeordnet. Das Brennstoffeinspritzventil 1 ist durch eine Dichtung 28 gegen eine nicht dargestellte Brennstoffleitung abgedichtet.
Im Ruhezustand des Brennstoffeinspritzventils 1 wird der Anker 20 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. Bei Erregung der Magnetspule 10, baut diese ein Magnetfeld auf, welches den Anker 20 entgegen der Federkraft der Rückstellfeder 23 in Hubrichtung bewegt, wobei der Hub durch einen in der Ruhestellung zwischen dem . Innenpol 13 und dem Anker 20 befindlichen Arbeitsspalt 27 vorgegeben ist. Der Anker 20 nimmt den Flansch 21, welcher mit der Ventilnadel 2 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, der Brennstoff strömt durch Drallkanäle 36 zu der Abspritzöffnung 7 und wird abgespritzt.
Wird der Spulenstrom abgeschaltet, fällt der Anker 20 nach genügendem Abbau des Magnetfeldes durch den Druck der Rückstellfeder 23 auf den Flansch 21 vom 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 im Ausschnitt II der Fig. 1 einen detaillierten Teilschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1. In den Düsenkörper 2 ist an seinem stromabwartigen Ende eine Sitzkörperausnehmung 38 eingebracht, deren radiale Ausdehnung kleiner ist als die radiale Ausdehnung des Ventilsitzkörpers 5. Die Sitzkörperausnehmung 38 verjüngt sich kegelstumpfförmig zur stromabwartigen Seite des Dusenkorpers 2 hin. Zwischen der Innenseite und der Außenseite des Düsenkörpers 2 bildet die Sitzkörperausnehmung 38 so eine Auflagefläche 40 aus. Von der Innenseite des Düsenkörpers 2 her ist der Ventilsitzkorper 5 eingesetzt, so daß er auf der Auflagefläche 40 der Sitzkörperausnehmung 38 aufliegt.
Der Ventilsitzkorper 5 weist an seiner stromabwartigen Seite zumindest in dem Bereich der Sitzkörperausnehmung 38 eine teilkugelförmige Außenkontur 34 auf. Der Mittelpunkt der teilkugelförmigen Außenkontur 34 liegt auf der Mittelachse 37 des Brennstoffeinspritzventils 1. An der stromaufwärtigen Seite des Ventilsitzkörpers 5 ist eine Ventilsitzfläche 6 eingebracht. Stromabwärts schließt sich an die Ventilsitzfläche 6 eine Abspritzöffnung 7 an.
Der Ventilschließkörper 4 ist an seinem stromabwartigen Ende ebenfalls teilkugelförmig ausgestaltet, wobei der Mittelpunkt der Kugelgeometrie des Ventilschließkörpers 4 mit dem Mittelpunkt der teilkugelförmigen Außenkontur 34 vorzugsweise identisch ist. Stromaufwärts des Dichtsitzes ist der Ventilschließkörper 4 so geführt, daß er in axialer Richtung leicht bewegbar ist.
Zur Führung des Ventilschließkörpers 4 ist in einer stromaufwärts des Ventilsitzkörpers 5 angeordneten Drallscheibe 31 eine Führungsausnehmung 33 eingebracht. Der zwischen der Führungsausnehmung 33 und dem Ventilschließkörper 4 ausgebildete Spalt ist hydraulisch dichtend ausgelegt. Der abzuspritzende Brennstoff gelangt daher ausschließlich durch Drallkanäle 36 zu dem Dichtsitz. Die Drallkanäle 36 können beispielsweise als Nuten in die Drallscheibe 31 eingebracht sein, welche durch die stro aufwärtige Seite des Ventilsitzkörpers 5 zu Drallkanälen 36 geschlossen werden. Die Drallkanäle 36 münden z.B. tangential in die Ventilsitzfläche 6 aus, so daß bei geöffnetem Brennstoffeinspritzventil 1 die BrennstoffStrömung mit einer U fangskomponente beaufschlagt wird.
Die Drallscheibe 31 und der Ventilsitzkorper 5 sind vorzugsweise durch eine Schweißverbindung 32b miteinander verbunden. Die Montage der beiden Bauteile erfolgt vor der eigentlichen Montage des Brennstoffeinspritzventils 1. Der Ventilsitzkorper 5 und die Drallscheibe 31 werden in zwei getrennten Herstellprozessen gefertigt. Anschließend werden die beiden Teile aufeinandergesetzt und die beiden Mittelachsen z.B. mit Hilfe eines Zentrierdorns in Übereinstimmung gebracht. In dieser Position wird die Drallscheibe 31 mit dem Ventilsitzkorper 5 durch eine Schweißverbindung 32a verbunden. Alternativ zum Verschweißen können auch andere dauerhaft stabile Befestigungstechniken, wie beispielsweise Hartlöten, zum Einsatz kommen.
Die Baugruppe bestehend aus Drallscheibe 31 und Ventilsitzkorper 5 wird nun in den Düsenkörper 2 mit der teilkugelförmigen Außenkontur 34 voran in den Düsenkörper 2 eingesetzt . Die Positionierung erfolgt wiederum beispielsweise durch einen Zentrierdorn. Nach Ausrichtung der Lage der Baugruppe zu dem Düsenkörper 2 wird die Position fixiert, wobei vorzugsweise wiederum ein Schweißverfahren verwendet wird. Anstelle des Zentrierdorns ist auch die Verwendung der Ventilnadel 3 und des Ventilschließkörpers 4 möglich. Insbesondere das Ausrichten des Ventilsitzkörpers 5 und der Drallscheibe 31 gegenüber dem Düsenkörper 2 kann somit unvermeidbare Bauteiltoleranzen korrigieren. Zudem muß in die Fertigung des Brennstoffeinspritzventils 1 kein zusätzlicher Arbeitsschritt eingeplant werden, wenn zur Zentrierung die Ventilnadel 3 und der Ventilschließkörper 4 verwendet werden .
Der Ventilsitzkorper 5 kann bei der Montage um eine beliebige Achse, welche durch den Mittelpunkt seiner teilkugelf rmigen Außenkontur 34 verläuft gedreht werden. Das Brennstoffeinspritzventil 1 kann z.B. fertig montiert werden und in einem letzten Arbeitsschritt wird die Schweißverbindung 32b z.B. mittels Laser hergestellt. Durch die kegelstumpfförmige Auflagefläche der Sitzkörperausnehmung 38 wird der Ventilsitzkorper 5 nicht nur während des Herstellprozesses in dem Düsenkörper 2 gehalten. Die auf den Ventilsitzkorper 5 in axialer Richtung einwirkenden Kräfte werden ebenfalls durch die Auflagefläche auf den Düsenkörper übertragen, so daß die Schweißverbindung 32b lediglich dichtende und die Lage fixierende Funktion besitzt.
Ei .ni zweites Ausführungsbei . spiel ei .nes erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1 ist in Fig. 3 dargestellt. Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel ist die Sitzkörperausnehmung 38 so in den Düsenkörper 2 eingebracht, daß die zwischen Innen- und Außenseite des Düsenkörpers 2 ausgebildete Auflagefläche der Sitzkörperausnehmung 38 eine teilkugelförmige Gestalt hat. Der Radius dieser Kugelgeometrie korrespondiert mit der teilkugelförmigen Außenkontur 34 des Ventilsitzkörpers 5.
Wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel wird eine komplette Baugruppe in den Düsenkörper eingesetzt. Im vorliegenden Beispiel handelt es sich um einen vormontierten Verbund aus Führungsscheibe 39, in die eine Führungsausnehmung 33 eingebracht ist, und eine Drallscheibe 31, welche beispielsweise Drallkanäle 36 in Form von Ausstanzungen aufweist, welche durch die FührungsScheibe 39 auf stromaufwätiger Seite sowie den Ventilsitzkorper 5 auf stromabwärtiger Seite geschlossen werden, aufweist . Vor dem Einsetzen der Baugruppe werden Führungsscheibe 39 und DrallScheibe 31 gemeinsam mit dem Ventilsitzkorper 5 verbunden. Dies kann entsprechend den Ausführungen zu Fig. 3 z.B durch Schweißen erfolgen.
In Fig. 4 ist ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils dargestellt, bei dem die Drallerzeugung und die Führung des Ventilschließkörpers 4 in den Ventilsitzkorper 5 integriert sind.
Wie bei dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel ist in den Düsenkörper 2 eine Sitzkörperausnehmung 38 eingebracht, die eine teilkugelförmige Geometrie aufweist. Diese korrespondiert mit einer Kugel, welche als Ventilsitzkorper 5 verwendet wird. Vorzugsweise ist als Ventilschließkörper 5 eine Kugellagerkugel zu verwenden. Zur Führung des Ventilschließkörpers 4 wird in den Ventilsitzkorper 5 eine Führungsausnehmung 33 eingebracht. Als Drallkanäle 36 können beispielsweise Bohrungen in die Kugel eingebracht werden, welche mit einer Tangentialkomponente stromaufwärts der Ventilsitzfläche 6 in einen Ringkanal 35 ausmünden. Das Einsetzen des Ventilsitzkörpers 5 in den Düsenkorper 2 erfolgt analog zu den zu Fig. 2 erläuterten Verfahrensschritten.
Einen Schnitt durch den Ventilsitzk rper 5 und Düsenkörper 2 des dritten Ausführungsbeispiels entlang der Linie V-V zeigt Fig. 5. Die Drallkanäle 36 münden in den Ringkanal 35. In dem Ringkanal 35 kann sich bei geöffnetem Brennstoffeinspritzventil 1 die durch die beispielsweise vier Drallkanäle 36 einstellende BrennstoffStrömung vergleichmäßigen ehe der Brennstoff durch die Abspritzöffnung 7 abgespritzt wird. Der abgespritzte Brennstoff kann eine von der Mittelachse 37 des Brennstoffeinspritzventils 1 abweichende Richtung haben. Die in den Ventilsitzkorper 5 eingebrachte Abspritzöffnung 7 schließt dementsprechend zur Umlenkung des Brennstoffs einen Winkel mit der Mittelachse 37 - des Brennstoffeinspritzventils 1 ein.

Claims

Ansprüche
1. Brennstoffeinspritzventil für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen mit einem Ventilsitzkorper (5) , in den eine Ventilsitzfläche (6) eingebracht ist, welche mit einem Ventilschließkörper (4) zu einem Dichtsitz zusammenwirkt, und einem Düsenkörper (2), mit dem der Ventilsitzkorper (5) fest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitzkorper (5) in das Innere des Düsenkörpers (2) einsetzbar ist und eine teilkugelförmige Außengeometrie aufweist, welche auf einer Auflagefläche (40) einer Sitzkörperausnehmung (38) des Düsenkörpers (2) aufliegt .
2. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitzkorper (5) vor dem Erzeugen einer festen Verbindung mit dem Düsenkörper (2) um eine beliebige Achse durch den Mittelpunkt seiner kugelförmigen Außengeometrie auf der Auflagefläche (40) der Sitzkörperausnehmung (38) drehbar ist.
3. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Auflagefläche (40) die Sitzkörperausnehmung (38) in dem Düsenkörper (2) mit einer teilkugelförmigen Geometrie ausgebildet ist.
4. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in Ruhestellung des Brennstoffeinspritzventils (1) der Mittelpunkt der teilkugelförmigen Auflagefläche (40) der Sitzkörperausnehmung (38) mit dem Mittelpunkt des teilkugelförmigen Ventilschließkörpers (4) identisch ist.
5. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß die Sitzkörperausnehmung (38) in dem Düsenkorper (2) eine Mantelfläche eines in stromabwärtiger Richtung zulaufenden Kegelstumpfs als Auflagefläche (40) ausbildet.
6. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitzkorper (5) zur Fixierung der Position durch Schweißen mit dem Düsenkörper (2) verbunden ist.
7. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitzkorper (5) zur Fixierung der Position durch Löten mit dem Düsenkörper (2) verbunden ist.
8. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Ventilsitzkorper (5) eine Drallscheibe (31) zu einer Baugruppe verschweißt ist, welche gemeinsam in den Düsenkörper (2) einsetzbar ist.
9. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitzkorper (5) eine Kugel ist.
10. Verfahren zur Montage eines Brennstoffeinspritzventils mit einem Ventilsitzkorper (5) , in dem eine Ventilsitzfläche (6) eingebracht ist, welche mit einem Ventilschließkörper (4) zu einem Dichtsitz zusammenwirkt, und einem Düsenkörper (2) , wobei der Ventilsitzkorper (5) in das Innere des Düsenkörpers (2) einsetzbar ist und eine teilkugelförmige Außengenometrie aufweist, welche auf einer Auflagefläche (40) einer Sitzkörperausnehmung (38) des Düsenkörpers (2) aufliegt, mit dem der Ventilsitzkorper (5) fest verbunden wird, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte :
- Einsetzen des Ventilsitzkörpers (5) in den Düsenkörper (2) ;
- Einführen eines Zentrierdorns in eine Führungsausnehmung (33) des Ventilsitzkorpers (5) ; und
- Fixieren der Position des Ventilsitzkorpers (5) in dem Düsenkörper (2) .
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Zentrierdorn der Ventilschließkörper (4) eingesetzt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitzkorper (5) mit dem Düsenkörper (2) verschweißt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitzkorper (5) mit dem Düsenkörper (2) verlötet wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitzkorper (5) vor dem Einsetzen in den Düsenkörper (2) mit einer Drallscheibe (31) verschweißt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitzkorper (5) vor dem Einsetzen in den Düsenkörper (2) mit einer FührungsScheibe (33) verschweißt wird.
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