WO2007017305A1 - Brennstoffeinspritzventil und verfahren zur ausformung von abspritzöffnungen - Google Patents

Brennstoffeinspritzventil und verfahren zur ausformung von abspritzöffnungen Download PDF

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WO2007017305A1
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spray
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injection valve
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Andreas Schrade
Dieter Maier
Gerhard Stransky
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Robert Bosch Gmbh
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    • F02M61/1833—Discharge orifices having changing cross sections, e.g. being divergent

Definitions

  • the invention relates to a fuel injection valve according to the preamble of claim 1 and to a method for forming spray-discharge openings according to the preamble of claim 15.
  • the ejection opening is designed starting from a chamber-shaped valve interior in a first opening section with a very small flow-determining opening width, while a subsequent second opening section is significantly widened.
  • the second opening portion may be formed either widening cylindrical or conical.
  • the ejection openings are introduced by means of conventional technology, such as drilling, milling, embossing or eroding.
  • valve needle with the so-called metal injection molding method (MIM method) is made.
  • MIM method metal injection molding method
  • the valve needle is a consisting of an anchor portion and a valve sleeve portion tubular
  • valve needle is composed only of two individual components.
  • the anchor portion and valve sleeve portion while a continuous inner longitudinal opening is provided, can flow in the fuel in the direction of the valve closure member portion, which then exits near the valve closure member portion by transverse openings of the valve sleeve portion.
  • slide tools are needed to form the transverse openings.
  • the fuel injection valve according to the invention with the characterizing features of claim 1 has the advantage that it is particularly simple and inexpensive to produce.
  • the valve component having the ejection openings, in particular the valve seat body is produced by means of metal injection molding (MIM).
  • MIM metal injection molding
  • the present invention is characterized in that stepped injection orifices in large numbers can be formed in a tool-bound manner with high accuracy in a molded part produced by means of the MIM process.
  • the arrangement and execution of the injection openings in the valve component according to the invention enables a simultaneous shaping of a plurality of reproducible ejection openings.
  • first spray discharge opening sections open into a second spray discharge opening section that circulates in the form of a ring or partial ring.
  • the inventive method for the formation of injection orifices with the characterizing features of claim 15 has the advantage that it is possible by the axial and radial deformability of the downstream Abspritzö Stammsabroughe the spray orifices to integrate the contours of Abspritzö réellesabroughe in a very high variance in an injection mold.
  • Known separate operations for producing the Abspritzöffiiungsabroughe such as punching, drilling, erosion or laser drilling can be omitted.
  • shape tolerances and position tolerances can Abspritzöffiionne with their Abspritzöffhungs- sections erf ⁇ ndungshiel produce with high reproducibility.
  • FIG. 1 shows a schematic section through an embodiment of a fuel injection valve according to the invention formed with injection orifices in a valve seat body
  • FIG. 2 shows the detail II in the region of an ejection opening in FIG. 1 in an enlarged view, the ejection opening being configured in a first embodiment
  • Fig. 3 shows a valve seat body having a spray opening in a second embodiment in a comparable with FIG. 2 cutout view and
  • FIG. 4 shows a valve seat body with a spray opening in a third embodiment in a detail view comparable to FIG. 2.
  • An embodiment of a fuel injection valve 1 shown in FIG. 1 is in the form of a fuel injection valve 1 for fuel injection systems of mixture-compression spark-ignition internal combustion engines.
  • the fuel injection valve 1 is suitable in particular for the direct injection of fuel into a combustion chamber, not shown, of an internal combustion engine.
  • the fuel injection valve 1 consists of 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 body 6 arranged on a valve seat body 5 to form a sealing seat.
  • the fuel injection valve 1 is an inwardly opening fuel injection valve 1, which has at least two injection openings 7.
  • the fuel injection valve 1 is ideally designed as a multi-hole injection valve and therefore has between four and thirty Abspritzöffiiungen 7.
  • the nozzle body 2 is sealed by a seal 8 against a valve housing 9.
  • the drive is, for example, an electromagnetic circuit comprising a solenoid coil 10 as an actuator, which is encapsulated in a coil housing 11 and wound on a bobbin 12, which rests against an inner pole 13 of the magnetic coil 10.
  • the inner pole 13 and the valve housing 9 are separated by a constriction 26 and connected to each other by a non-ferromagnetic connecting member 29.
  • the magnetic coil 10 is energized via a line 19 from a via an electrical plug contact 17 can be supplied with electric current.
  • the plug contact 17 is surrounded by a plastic casing 18, which may be molded on the inner pole 13.
  • valve needle 3 is guided in a valve needle guide 14, which is designed disk-shaped.
  • armature 20 On the other side of the dial 15 is an armature 20. This is a non-positively connected via a first flange 21 with the valve needle 3 in connection, which is connected by a weld 22 to the first flange 21.
  • a return spring 23 On the first flange 21, a return spring 23 is supported, which is brought in the present design of the fuel injection valve 1 by an adjusting sleeve 24 to bias.
  • valve needle guide 14 in the armature 20 and on a guide body 41 extend fuel channels 30, 31 and 32.
  • the fuel is supplied via a central fuel supply 16 and filtered by a filter element 25.
  • the fuel injection valve 1 is sealed by a seal 28 against a fuel distributor line, not shown, and by a further seal 36 against a cylinder head not shown.
  • annular damping element 33 On the downstream side of the armature 20, an annular damping element 33, which consists of an elastomer material, arranged. It rests on a second flange 34 which is non-positively connected to the valve needle 3 via a weld seam 35.
  • the armature 20 In the idle state of the fuel injection valve 1, the armature 20 is acted upon by the return spring 23 counter to its stroke direction so that the valve closing body 4 is held on the valve seat surface 6 in sealing engagement. Upon energization of the solenoid coil 10, this builds up a magnetic field, which moves the armature 20 against the spring force of the return spring 23 in the stroke direction, wherein the stroke is determined by a located in the rest position between the inner pole 12 and the armature 20 working gap 27.
  • the armature 20 takes the first flange 21, which welded to the valve needle 3 is, also in the stroke direction with.
  • the valve closing body 4 communicating with the valve needle 3 lifts off from the valve seat surface 6, and the fuel is sprayed off through the ejection openings 7.
  • the armature 20 drops after sufficient degradation of the magnetic field by the pressure of the return spring 23 from the inner pole 13, whereby the valve connected to the needle 3 in communication first flange 21 moves against the stroke direction.
  • the valve needle 3 is thereby moved in the same direction, whereby the valve closing body 4 touches on the valve seat surface 6 and the fuel injection valve 1 is closed.
  • the ejection openings 7 in the valve seat body 5 are designed specifically.
  • Valve seat body 5 is produced in an advantageous manner by means of the so-called MIM process.
  • MIM metal injection molding
  • the already known and also referred to as metal injection molding (MIM) method comprises the production of moldings from a metal powder with a binder, for.
  • a plastic binder which are mixed together and homogenized, for example, on conventional plastic injection molding machines and the subsequent removal of the binder and sintering of the remaining metal powder scaffold.
  • the composition of the metal powder can be tuned in a simple manner to optimum magnetic and thermal properties.
  • the present invention is characterized in that stepped ejection openings 7 in large numbers in a molded part produced by MIM process, here in the valve seat body. 5 particularly easy and inexpensive and tool-bound are formed with high accuracy.
  • stepped ejection openings 7 in large numbers in a molded part produced by MIM process here in the valve seat body. 5 particularly easy and inexpensive and tool-bound are formed with high accuracy.
  • the ejection openings 7 can be formed particularly favorably if all the ejection openings 7 of a partial circle at least in their respective downstream Abspritzö Stammö Stammöschensabites 7 "parallel to the longitudinal axis 40 of the ejection openings 7 having valve member
  • the longitudinal axis 40 of the valve seat body 5 coincides with the valve longitudinal axis in the illustrated embodiments, but the valve seat body 5 could also be attached at an angle to the fuel injector 1 for oblique injection.
  • FIG. 1 shows an enlarged view in a first embodiment of the cutout II in the region of an injection opening 7 in FIG. 1, wherein it becomes clear that the injection opening 7 comprises two spray opening sections 7 ', 7 " smaller opening than the downstream following second
  • Spray opening portion 7 " The orientation of the two Abspritzöffhungsabroughe 7 ', 7" one and the same spray opening 7 may be different. However, what is essential is the wall region 42 of the second spray discharge opening 7 “of all spray openings 7 running parallel to the longitudinal axis 40. The parallel wall region 42 should lie on the inner side facing the longitudinal axis 40. As shown in FIG 7 "paraxial.
  • FIG. 3 shows a second exemplary embodiment of a spray-discharge opening 7 in a valve-seat body 5 in a sectional view comparable to FIG.
  • the wall region 42 formed on the inner side facing the longitudinal axis 40 is designed to extend parallel to the longitudinal axis 40, while on the side remote from the longitudinal axis 40, the wall region extends obliquely outwards.
  • the arrows 44 in Figures 2 and 3 are intended to indicate that in such an embodiment of the Abspritzöffhungsabête 7 "in the ideal manner in the MIM process all spray openings 7 at the same time tool-bound are axially demolded.
  • all ejection openings 7 of a pitch circle are designed at least in their respective downstream ejection opening section 7 "such that a wall region 43
  • the right-angled wall region 43 should lie on the upper side facing the valve seat surface 6.
  • the lower wall region remote from the valve seat surface 6 may be inclined at an angle to the outside 4 shows that, in such an embodiment of the spray-discharge opening sections 7 ", all spray-discharge openings 7 are ideally radially demouldable tool-bound in the MIM process at the same time.
  • the downstream ejection opening section 7 can also circulate partially annularly or completely annularly into which then some or all of the upstream ejection opening sections T open. Accordingly, however, then wall portions 42, 43 of the partial ring or annular Abspritzö Stammö Stammsabitess 7 "executed either parallel or at right angles to the longitudinal axis 40 of the valve seat body 5.
  • the invention is not limited to the illustrated embodiments and z. B. for differently arranged spray openings 7 and for any construction of inwardly opening multi-hole fuel injectors 1 applicable. In particular, all features of the invention can be combined as desired.

Abstract

Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil (1) für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen hat einen erregbaren Aktuator (10) zur Betätigung eines Ventilschließkörpers (4), der zusammen mit einer an einem Ventilsitzkörper (5) ausgebildeten Ventilsitzfläche (6) einen Dichtsitz bildet. Stromabwärts der Ventilsitzfläche (6) sind in dem Ventilsitzkörper (5) mehrere Abspritzöffnungen (7) ausgebildet. Das Brennstoffeinspritzventil (1) zeichnet sich dadurch aus, dass die Abspritzöffnungen (7) wenigstens einen stromaufwärtigen ersten Abspritzöffnungsabschnitt (7') und einen stromabwärtigen zweiten Abspritzöffnungsabschnitt (7'') mit einer unterschiedlichen Öffnungsweite umfassen und ein Wandungsbereich (42, 43) des zweiten Abspritzöffnungsbereichs (7'') aller Abspritzöffnungen (7) auf einem Teilkreis entweder parallel oder im rechten Winkel zur Längsachse (40) des die Abspritzöffnungen (7) aufweisenden Ventilsitzkörpers (5) verläuft. Der Ventilsitzkörper (5) wird mittels Metal-Injection-Molding-Verfahren hergestellt.

Description

Brcnnstoffcinspritzvcntil und Verfahren zur Ausformung von Abspritzöffnungen
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Anspruchs 1 und von einem Verfahren zur Ausformung von Abspritzöffnungen nach der Gattung des Anspruchs 15.
Aus der GB 1,088,666 A ist bereits ein Brennstoffeinspritzventil bekannt, das eine gestufte
Abspritzöffnung aufweist. Dabei ist die Abspritzöffnung ausgehend von einem kammerförmigen Ventilinnenraum in einem ersten Öffnungsabschnitt mit einer sehr geringen durchflussbestimmenden Öffnungsweite ausgeführt, während ein sich anschließender zweiter Öffnungsabschnitt deutlich aufgeweitet ist. Der zweite Öffnungsabschnitt kann entweder zylindrisch oder kegelförmig erweiternd ausgebildet sein. Die Abspritzöffnungen sind mittels konventioneller Technik, wie Bohren, Fräsen, Prägen oder Erodieren eingebracht.
Aus der DE 42 30 376 Cl ist bereits ein Brennstoffeinspritzventil bekannt, dessen Ventilnadel mit dem so genannten Metal-Injection-Molding- Verfahren (MIM- Verfahren) hergestellt ist. Bei der Ventilnadel wird ein aus einem Ankerabschnitt und einem Ventilhülsenabschnitt bestehendes rohrförmiges
Betätigungsteil durch Spritzgießen und anschließendes Sintern hergestellt. Anschließend wird das Betätigungsteil mittels einer Schweißverbindung mit einem Ventilschließgliedabschnitt verbunden, so dass die Ventilnadel nur noch aus zwei Einzelbauteilen zusammengesetzt ist. Im Ankerabschnitt und Ventilhülsenabschnitt ist dabei eine durchgehende innere Längsöffnung vorgesehen, in der Brennstoff in Richtung zum Ventilschließgliedabschnitt strömen kann, der dann nahe des Ventilschließgliedabschnittes durch Queröffnungen aus dem Ventilhülsenabschnitt austritt. Bei der Fertigung der Ventilnadel mit dem MIM- Verfahren sind also Schieberwerkzeuge nötig, um die Queröffnungen auszubilden. Aus der DE 40 33 952 Cl ist bereits ein binäres Bindersystem nach Art der Solid-Polymer-Solutions für die Technik des Metal Injection Molding bekannt. Es zeichnet sich durch die Verwendung physiologisch unbedenklicher niedermolekularer Binderkomponenten und durch den Verzicht auf Benetzungsmittel aus. Auf diese Weise lassen sich aus Metallpulvern dichte Formteile problemlos durch Spritzgießen herstellen und aus diesen der Binder entfernen, ohne dass dabei eine Schwindung oder ein Verzug auftritt.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass es besonders einfach und kostengünstig herstellbar ist. In idealer Weise wird das die Abspritzöffnungen aufweisenden Ventilbauteil, insbesondere der Ventilsitzkörper, mittels Metal- Injection-Molding- Verfahren (MIM) hergestellt. Die vorliegende Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass gestufte Abspritzöffnungen in großer Anzahl in einem mittels MIM- Verfahren hergestellten Formteil mit hoher Genauigkeit werkzeuggebunden ausformbar sind. Die erfindungsgemäße Anordnung und Ausführung der Abspritzöffnungen in dem Ventilbauteil ermöglicht eine zeitgleiche Ausformung einer Vielzahl von reproduzierbaren Abspritzöffnungen.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.
Besonders vorteilhaft ist es, dass alle Abspritzöffnungen eines Teilkreises mit ihren stromabwärtigen Abspritzöffnungsabschnitten mit einem einmalig zu erstellenden Werkzeug axial oder radial entformbar sind.
Von Vorteil kann es sein, wenn mehrere erste Abspritzöffnungsabschnitte in einen ring- oder teilringförmig umlaufenden zweiten Abspritzöffnungsabschnitt münden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Ausformung von Abspritzöffnungen mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 15 hat den Vorteil, dass es durch die axiale bzw. radiale Ausformbarkeit der stromabwärtigen Abspritzöffnungsabschnitte der Abspritzöffnungen möglich ist, die Konturen der Abspritzöffnungsabschnitte in einer sehr hohen Varianz in einem Spritzgießwerkzeug zu integrieren. Es ergeben sich erhebliche Kostenvorteile gegenüber bekannten Lösungen, da die Abspritzöffnungen mit ihren Abspritzöffnungsabschnitten werkzeuggebunden hergestellt werden können. Bekannte separate Arbeitsgänge zur Herstellung der Abspritzöffiiungsabschnitte wie z.B. Stanzen, Bohren, Erodieren oder Laserbohren können entfallen. Mit hohen Qualitätsmerkmalen unter Einhaltung aller Maßtoleranzen, Formtoleranzen und Lagetoleranzen lassen sich die Abspritzöffiiungen mit ihren Abspritzöffhungs- abschnitten erfϊndungsgemäß mit hoher Reproduzierbarkeit herstellen.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines Brennstoffeinspritzventils mit erfindungsgemäß ausgeformten Abspritzöffnungen in einem Ventilsitzkörper,
Fig. 2 den Ausschnitt II im Bereich einer Abspritzöffnung in Fig. 1 in einer vergrößerten Darstellung, wobei die Abspritzöffnung in einer ersten Ausführung ausgestaltet ist,
Fig. 3 einen Ventilsitzkörper mit einer Abspritzöffnung in einer zweiten Ausführung in einer mit Fig. 2 vergleichbaren Ausschnittsdarstellung und
Fig. 4 einen Ventilsitzkörper mit einer Abspritzöffnung in einer dritten Ausführung in einer mit Fig. 2 vergleichbaren Ausschnittsdarstellung.
Beschreibung der Ausfuhrungsbeispiele
Ein in Fig. 1 dargestelltes Ausführungsbeispiel eines Brennstoffeinspritzventils 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 besteht aus einem Düsenkörper 2, in welchem eine Ventilnadel 3 angeordnet ist. Die Ventilnadel 3 steht mit einem Ventilschließkörper 4 in Wirkverbindung, der mit einer an einem Ventilsitzkörper 5 angeordneten Ventilsitzfläche 6 zu einem Dichtsitz zusammenwirkt. Bei dem Brennstoffeinspritzventil 1 handelt es sich im Ausführungsbeispiel um ein nach innen öffnendes Brennstoffeinspritzventil 1, welches über wenigstens zwei Abspritzöffnungen 7 verfügt. Das Brennstoffeinspritzventil 1 ist jedoch idealerweise als Mehrloch-Einspritzventil ausgeführt und hat deshalb zwischen vier und dreißig Abspritzöffiiungen 7. Der Düsenkörper 2 ist durch eine Dichtung 8 gegen ein Ventilgehäuse 9 abgedichtet. Als Antrieb dient z.B. ein elektromagnetischer Kreis, der eine Magnetspule 10 als Aktuator umfasst, die in einem Spulengehäuse 11 gekapselt und auf einen Spulenträger 12 gewickelt ist, welcher an einem Innenpol 13 der Magnetspule 10 anliegt. Der Innenpol 13 und das Ventilgehäuse 9 sind durch eine Verengung 26 voneinander getrennt und miteinander durch ein nicht ferromagnetisches Verbindungsbauteil 29 verbunden. 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 Ventilnadelführung 14 geführt, welche scheibenförmig ausgeführt ist. Zur Hubeinstellung dient eine zugepaarte Einstellscheibe 15. Auf der anderen Seite der Einstellscheibe 15 befindet sich ein Anker 20. Dieser steht über einen ersten Flansch 21 kraftschlüssig mit der Ventilnadel 3 in Verbindung, welche durch eine Schweißnaht 22 mit dem ersten Flansch 21 verbunden ist. Auf dem ersten Flansch 21 stützt sich eine Rückstellfeder 23 ab, welche in der vorliegenden Bauform des Brennstoffeinspritzventils 1 durch eine Einstellhülse 24 auf Vorspannung gebracht wird.
In der Ventilnadelführung 14, im Anker 20 und an einem Führungskörper 41 verlaufen Brennstoffkanäle 30, 31 und 32. Der Brennstoff wird über eine zentrale Brennstoffzufuhr 16 zugeführt und durch ein Filterelement 25 gefiltert. Das Brennstoffeinspritzventil 1 ist durch eine Dichtung 28 gegen eine nicht weiter dargestellte Brennstoffverteilerleitung und durch eine weitere Dichtung 36 gegen einen nicht weiter dargestellten Zylinderkopf abgedichtet.
Auf der stromabwärtigen Seite des Ankers 20 ist ein ringförmiges Dämpfungselement 33, welches aus einem Elastomerwerkstoff besteht, angeordnet. Es liegt auf einem zweiten Flansch 34 auf, welcher über eine Schweißnaht 35 kraftschlüssig mit der Ventilnadel 3 verbunden ist.
Im Ruhezustand des Brennstoffeinspritzventils 1 wird der Anker 20 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 12 und dem Anker 20 befindlichen Arbeitsspalt 27 vorgegeben ist. Der Anker 20 nimmt den ersten Flansch 21, welcher mit der Ventilnadel 3 verschweißt ist, ebenfalls in Hubrichtung mit. Der mit der Ventilnadel 3 in Verbindung stehende Ventilschließkörper 4 hebt von der Ventilsitzfläche 6 ab, und der Brennstoff wird durch die Abspritzöffnungen 7 abgespritzt.
Wird der Spulenstrom abgeschaltet, fällt der Anker 20 nach genügendem Abbau des Magnetfeldes durch den Druck der Rückstellfeder 23 vom Innenpol 13 ab, wodurch sich der mit der Ventilnadel 3 in Verbindung stehende erste Flansch 21 entgegen der Hubrichtung bewegt. Die Ventilnadel 3 wird dadurch in die gleiche Richtung bewegt, wodurch der Ventilschließkörper 4 auf der Ventilsitzfläche 6 aufsetzt und das Brennstoffeinspritzventil 1 geschlossen wird.
Erfindungsgemäß sind die Abspritzöffnungen 7 im Ventilsitzkörper 5 spezifisch ausgeführt. Der
Ventilsitzkörper 5 wird in vorteilhafter Weise mittels so genanntem MIM- Verfahren hergestellt. Das bereits bekannte und auch als Metal-Injection-Molding (MIM) bezeichnete Verfahren umfasst die Herstellung von Formteilen aus einem Metallpulver mit einem Bindemittel, z. B. einem Kunststoff bindemittel, die miteinander gemischt und homogenisiert werden, beispielsweise auf konventionellen Kunststoffspritzgießmaschinen und das nachfolgende Entfernen des Bindemittels und Sintern des verbleibenden Metallpulvergerüsts. Die Zusammensetzung des Metallpulvers kann dabei auf einfache Weise auf optimale magnetische und thermische Eigenschaften abgestimmt werden.
Bei Brennstoffeinspritzventilen 1 zum direkten Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine besteht ein erhebliches Risiko der Belagbildung an den stromabwärtigen Bauteilen, wie Spritzlochscheiben und Ventilsitzkörpern. Insbesondere sind die Abspritzöffnungen 7 anfällig gegen eine Verkokung des freien Querschnitts, so dass es in nachteiliger Weise zu Mindermengen gegenüber den gewünschten Abspritzmengen kommen kann. Entsprechend wünschenswert ist es, den Temperaturhaushalt im Bereich des stromabwärtigen Endes des Brennstoffeinspritzventils 1 rund um den Ventilsitzkörper 5 gezielt einzustellen. Außerdem soll bestmöglich sichergestellt werden, dass über die Abspritzöffnungen 7 über die gesamte Lebensdauer des Brennstoffeinspritzventils 1 eine konstante Durchflussmenge abspritzbar ist. Es wurde herausgefunden, dass insbesondere bei gestuften Abspritzöffnungen 7, die in stromabwärtiger Richtung eine Öffnungsweitenvergrößerung besitzen, die Neigung zur Belagbildung, Verkokung und damit die Gefahr des Zusetzens des freien Querschnitts der Abspritzöffnungen 7 erheblich reduziert sind.
Die vorliegende Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass gestufte Abspritzöffnungen 7 in großer Anzahl in einem mittels MIM- Verfahren hergestellten Formteil, hier in dem Ventilsitzkörper 5 besonders einfach und kostengünstig und mit hoher Genauigkeit werkzeuggebunden ausformbar sind. Bei bekannten Abspritzöffnungen von Brennstoffeinspritzventilen, die als Mehrloch- Ventile ausgeführt sind, besitzt jede Abspritzöffnung bzw. bei gestuften Abspritzöffnungen jeder stromabwärtige Abspritzöffnungsabschnitt einen eigenen Raumwinkel. Für eine optimierte und kostengünstige und damit zeitgleiche Ausformung einer Vielzahl von Abspritzöffnungen 7 ist eine solche Anordnung und Ausführung der Abspritzöffnungen 7 im Ventilsitzkörper 5 erschwerend.
Besonders vorteilhaft ist es deshalb, die gestuften Abspritzöffnungen 7 spezifisch auszuformen. In dem Metal-Injection-Molding-Prozess zur Herstellung des Ventilsitzkörpers 5 lassen sich die Abspritz- Öffnungen 7 besonders günstig ausformen, wenn alle Abspritzöffnungen 7 eines Teilkreises zumindest in ihrem jeweiligen stromabwärtigen Abspritzöffnungsabschnitt 7" einen parallel zur Längsachse 40 des die Abspritzöffnungen 7 aufweisenden Ventilbauteils, hier des Ventilsitzkörpers 5, verlaufenden Wandungsbereich 42 aufweisen. Die Längsachse 40 des Ventilsitzkörpers 5 fällt in den dargestellten Ausführungsbeispielen mit der Ventillängsachse zusammen. Der Ventilsitzkörper 5 könnte jedoch auch unter einem Winkel an dem Brennstoffeinspritzventil 1 zur Schrägabspritzung befestigt werden.
Figur 2 zeigt den Ausschnitt II im Bereich einer Abspritzöffnung 7 in Figur 1 in einer vergrößerten Darstellung in einer ersten Ausführung, wobei deutlich wird, dass die Abspritzöffnung 7 zwei Abspritzöffhungsabschnitte 7', 7" umfasst. Der stromaufwärtige erste Abspritzöffnungsabschnitt 7' hat dabei eine deutlich kleinere Öffnungsweite als der stromabwärts folgende zweite
Abspritzöffnungsabschnitt 7". Die Ausrichtung der beiden Abspritzöffhungsabschnitte 7', 7" ein und derselben Abspritzöffnung 7 kann dabei unterschiedlich sein. Wesentlich ist jedoch der parallel zur Längsachse 40 verlaufende Wandungsbereich 42 des zweiten Abspritzöffnungsabschnitts 7" aller Abspritzöffnungen 7 auf einem Teilkreis. Dabei sollte der parallele Wandungsbereich 42 auf der zur Längsachse 40 hin liegenden Innenseite liegen. Wie in Figur 2 dargestellt, kann auch der gesamte Abspritzöffnungsabschnitt 7" achsparallel verlaufen.
In Figur 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Abspritzöffnung 7 in einem Ventilsitzkörper 5 in einer mit Fig. 2 vergleichbaren Ausschnittsdarstellung dargestellt. Hier ist wiederum der auf der zur Längsachse 40 hin liegenden Innenseite ausgebildete Wandungsbereich 42 parallel zur Längsachse 40 verlaufend ausgeführt, während auf der von der Längsachse 40 entfernt liegenden Seite der Wandungsbereich schräg nach außen geneigt verläuft. Die Pfeile 44 in den Figuren 2 und 3 sollen anzeigen, dass bei einer solchen Ausführung der Abspritzöffhungsabschnitte 7" in idealer Weise im MIM-Prozess alle Abspritzöffnungen 7 zugleich werkzeuggebunden axial entformbar sind. In einer dritten Ausführung einer Abspritzöffnung 7 in einem Ventilsitzkörper 5, die ebenfalls in einer mit Fig. 2 vergleichbaren Ausschnittsdarstellung in der Figur 4 gezeigt ist, sind alle Abspritzöffnungen 7 eines Teilkreises zumindest in ihrem jeweiligen stromabwärtigen Abspritzöffnungsabschnitt 7" derart ausgelegt, dass ein Wandungsbereich 43 im rechten Winkel zur Längsachse 40 verläuft. Dabei sollte der im rechten Winkel verlaufende Wandungsbereich 43 auf der zur Ventilsitzfläche 6 hin liegenden oberen Seite liegen. Der untere, von der Ventilsitzfläche 6 entfernt liegende Wandungsbereich kann schräg nach außen geneigt verlaufen. Der Doppelpfeil 44 in Figur 4 zeigt an, dass bei einer solchen Ausführung der Abspritzöffnungsabschnitte 7" in idealer Weise im MIM-Prozess alle Abspritzöffnungen 7 zugleich werkzeuggebunden radial entformbar sind.
Anstelle der Abspritzöffnungsabschnitte 7" für jede einzelne Abspritzöffnung 7 kann der stromab- wärtige Abspritzöffnungsabschnitt 7" auch teilringförmig oder vollständig ringförmig umlaufen, in den dann einige oder alle stromaufwärtigen Abspritzöffnungsabschnitte T münden. Entsprechend sind dann jedoch auch Wandungsbereiche 42, 43 des teilring- bzw. ringförmigen Abspritzöffnungsabschnitts 7" entweder parallel oder im rechten Winkel zur Längsachse 40 des Ventilsitzkörpers 5 ausgeführt.
Durch die axiale bzw. radiale Ausformbarkeit der Abspritzöffnungsabschnitte 7" der Abspritzöffnungen 7 ist es möglich, die Konturen der Abspritzöffnungsabschnitte 7" in einer sehr hohen Varianz in einem Spritzgießwerkzeug zu integrieren. Es ergeben sich erhebliche Kostenvorteile gegenüber bekannten Lösungen, da die Abspritzöffnungen 7 mit ihren Abspritzöffnungsabschnitten 7" werkzeuggebunden hergestellt werden können. Bekannte separate Arbeitsgänge zur Herstellung der Abspritzöffnungsabschnitte 7" wie z.B. Stanzen, Bohren, Erodieren oder Laserbohren können entfallen. Mit hohen Qualitätsmerkmalen unter Einhaltung aller Maßtoleranzen, Formtoleranzen und Lagetoleranzen lassen sich die Abspritzöffnungen 7 mit ihren Abspritzöffnungsabschnitten 7" erfindungsgemäß mit hoher Reproduzierbarkeit herstellen.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt und z. B. für andersartig angeordnete Abspritzöffnungen 7 sowie für beliebige Bauweisen von nach innen öffnenden Mehrloch- Brennstoffeinspritzventilen 1 anwendbar. Insbesondere sind alle Merkmale der Erfindung beliebig kombinierbar.

Claims

Ansprüche
1. Brennstoffeinspritzventil (1) für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen mit einem erregbaren Aktuator (10) zur Betätigung eines Ventilschließkörpers (4), der zusammen mit einer an einem Ventilsitzkörper (5) ausgebildeten Ventilsitzfläche (6) einen Dichtsitz bildet, und Abspritzöffnungen (7), die stromabwärts der Ventilsitzfläche (6) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Abspritzöffnungen (7) wenigstens einen stromaufwärtigen ersten Abspritzöffhungsabschnitt (7') und einen stromabwärtigen zweiten Abspritzöffhungsabschnitt (7") mit einer unterschiedlichen Öffnungsweite umfassen und ein Wandungsbereich (42, 43) des zweiten Abspritzöffnungsbereichs (7") aller Abspritzöffnungen (7) auf einem Teilkreis entweder parallel oder im rechten Winkel zur Längsachse (40) des die Abspritzöffnungen (7) aufweisenden Ventilbauteils verläuft.
2. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das die Abspritzöffnungen (7) aufweisende Ventilbauteil der Ventilsitzkörper (5) ist.
3. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der parallel verlaufende Wandungsbereich (42) des Abspritzöffnungsbereichs (7") auf der zur Längsachse (40) hin liegenden Innenseite ist.
4. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte stromabwärtige Abspritzöffhungsabschnitt (7") achsparallel verläuft.
5. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf der von der Längsachse (40) entfernt liegenden Seite der Wandungsbereich des Abspritzöffhungsbereichs (7") schräg nach außen geneigt verläuft.
6. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abspritzöffnungsabschnitte (7") aller Abspritzöffnungen (7) eines Teilkreises zugleich axial entformbar sind.
7. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der im rechten Winkel verlaufende Wandungsbereich (43) des Abspritzöffhungsbereichs (7") auf der zur Ventilsitzfläche (6) hin liegenden oberen Seite liegt.
8. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der untere, von der Ventilsitzfläche (6) entfernt liegende Wandungsbereich des Abspritzöffhungsbereichs (7") schräg nach außen geneigt verläuft.
9. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abspritzöffnungsabschnitte (7") aller Abspritzöffnungen (7) eines Teilkreises zugleich radial entformbar sind.
10. Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder erste Abspritzöffnungsabschnitt (7') in jeweils einen zweiten Abspritzöffnungsabschnitt (7") einer Abspritzöffnung (7) mündet.
11. Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtung der beiden Abspritzöffnungsabschnitte (7', 7") ein und derselben Abspritzöffnung (7) unterschiedlich ist.
12. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere erste Abspritzöffiiungsabschnitte (7') in einen ring- oder teilringförmigen zweiten Abspritzöffiiungsabschnitt (7") münden.
13. Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das die Abspritzöffnungen (7) aufweisende Ventilbauteil, insbesondere der Ventilsitzkörper (5) mittels Metal-Injection-Molding- Verfahren herstellbar ist.
14. Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei und dreißig Abspritzöffnungen (7) in dem entsprechenden Ventilbauteil vorgesehen sind.
15. Verfahren zur Ausformung von Abspritzöffnungen (7) an einem Abspritzöffnungen (7) aufweisenden Ventilbauteil (5) eines Brennstoffeinspritzventils (1), dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilbauteil (5) mittels Metal-Injection-Molding- Verfahren mit den Verfahrensschritten
- Mischen und Homogenisieren eines Metallpulvers und eines Bindemittels, - nachfolgendes Spritzgießen,
- Entfernen des Bindemittels und
- Sintern des Metallpulvergerüsts hergestellt wird und die Abspritzöffnungen (7) derart ausgeformt werden, dass sie wenigstens einen stromaufwärtigen ersten Abspritzöffhungsabschnitt (7') und einen stromabwärtigen zweiten Abspritzöffhungsabschnitt (7") mit einer unterschiedlichen Öffnungsweite umfassen und ein
Wandungsbereich (42, 43) des zweiten Abspritzöffhungsbereichs (7") aller Abspritzöffnungen (7) auf einem Teilkreis entweder parallel oder im rechten Winkel zur Längsachse (40) des die Abspritzöffnungen (7) aufweisenden Ventilbauteils verläuft.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Abspritzöffhungsabschnitte (7") aller Abspritzöffnungen (7) eines Teilkreises zugleich axial entformt werden.
17. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Abspritzöffhungsabschnitte (7") aller Abspritzöffiiungen (7) eines Teilkreises zugleich radial entformt werden.
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