DE4424463A1 - Brennstoffeinspritzventil - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs. Aus der DE-OS 29 42 928 ist bereits ein Brennstoffeinspritzventil bekannt, bei dem ein Anschlagbereich zur Begrenzung der Bewegung eines Ankers bzw. einer Ventilnadel im Inneren des Einspritzventils vorgesehen ist. Die aneinanderschlagenden Flächen sind dabei eine untere Stirnfläche eines Kerns und eine obere Stirnfläche des Ankers, die genau gegenüberliegend vom Ventilschließkörper des beweglichen Betätigungsteils und damit dem Kern zugewandt ausgebildet ist. Diese verschleißbeanspruchten Teile, wie Kern und Anker, werden zumindest in ihrem Anschlagbereich mit verschleißfesten diamagnetischen Materialschichten versehen. Das Beschichten stellt einen zusätzlichen Arbeitsgang dar, der sehr präzise ablaufen muß, um eine gewünschte Materialdicke exakt einzuhalten und den Hub der Ventilnadel genau zu begrenzen.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß ein einfacher und kostengünstiger Anschlagbereich geschaffen ist, der kein zusätzliches Aufbringen einer verschleißfesten Schicht erfordert. Dies wird dadurch erreicht, daß ein gehärtetes Anschlagelement nahe eines Ventilschließkörpers angeordnet ist, wodurch der Ventilschließkörper sowohl an einem Ventilsitz bei geschlossenem Ventil als auch an dem Anschlagelement bei vollständig geöffnetem Ventil anschlägt.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.

Besonders vorteilhaft ist es, das Anschlagelement unabhängig von einem den festen Ventilsitz aufweisenden Ventilsitzkörper, beispielsweise in einem Ventilsitzträger anzuordnen. Vorteilhafte Ausbildungen des Anschlagelements zeichnen sich durch eine Stiftform mit viereckigem oder halbkreisförmigem Querschnitt aus. Idealerweise verläuft das Anschlagelement quer und mittig durch den Ventilsitzträger und die Ventilnadel und kreuzt also eine Ventillängsachse senkrecht.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein Brennstoffeinspritzventil mit einem erfindungsgemäßen Anschlagelement, Fig. 2 ein erstes Anschlagelement im Querschnitt und Fig. 3 ein zweites Anschlagelement im Querschnitt.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Das in der Fig. 1 beispielsweise dargestellte elektromagnetisch betätigbare Ventil in der Form eines Einspritzventil 15 für Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschinen hat einen elektromagnetischen Kreis mit einer Magnetspule 1, einem Anker 2 und einem topfförmigen Gehäuse 3 als Leitelement. Ein Spulenkörper 5 nimmt eine Bewicklung der Magnetspule 1 auf und ermöglicht in Verbindung mit dem topfförmigen, die Magnetspule 1 radial umschließenden Gehäuse 3 einen besonders kompakten Aufbau des Einspritzventils im Bereich der Magnetspule 1.

Stromabwärts des Spulenkörpers 5 erstreckt sich ein konzentrisch zu einer Ventillängsachse 10 ausgebildeter rohrförmiger Ventilsitzträger 16 mit einer gestuften Außenkontur, der fest mit dem Gehäuse 3 durch eine Schweißnaht 17 verbunden ist. In dem Ventilsitzträger 16 verläuft eine Längsbohrung 18, die konzentrisch zu der Ventillängsachse 10 ausgebildet ist. In der Längsbohrung 18 ist eine z. B. rohrförmige Ventilnadel 19 angeordnet, die an ihrem stromabwärtigen Ende 20 mit einem kugelförmigen Ventilschließkörper 21, an dessen Umfang beispielsweise fünf Abflachungen 22 zum Vorbeiströmen des Brennstoffs vorgesehen sind, beispielsweise durch Schweißen verbunden ist.

Die Betätigung des Einspritzventils erfolgt in bekannter Weise elektromagnetisch. Zur axialen Bewegung der Ventilnadel 19 und damit zum Öffnen entgegen der Federkraft einer Rückstellfeder 25 bzw. Schließen des Einspritzventils dient der elektromagnetische Kreis mit der Magnetspule 1, dem Anker 2 und dem Gehäuse 3. Der Anker 2 ist mit dem dem Ventilschließkörper 21 abgewandten Ende der Ventilnadel 19 durch eine Schweißnaht verbunden und auf einen Bodenbereich 26 des Gehäuses 3 ausgerichtet. Das topfförmige, als ferromagnetisches Leitelement dienende Gehäuse 3 wird nämlich durch den dem Ventilschließkörper 21 abgewandten, sich senkrecht zur Ventillängsachse 10 erstreckenden Bodenbereich 26 und einen sich daran in Richtung zum Ventilschließkörper 21 hin anschließenden Mantelbereich 27 gebildet. Der Mantelbereich 27 umgibt den Spulenkörper 5 in Umfangsrichtung vollständig und ist an seinem stromabwärtigen Ende mit dem Ventilsitzträger 16 durch die Schweißnaht 17 fest verbunden. Der Bodenbereich 26 des Gehäuses 3 deckt den Spulenkörper 5 an dessen dem Ventilschließkörper 21 abgewandter Seite axial ab. In das stromabwärts liegende, der Magnetspule 1 abgewandte Ende des Ventilsitzträgers 16 ist in der Längsbohrung 18 ein zylinderförmiger Ventilsitzkörper 29, der einen festen Ventilsitz 30 aufweist, durch Schweißen dicht montiert.

Zur Führung des Ventilschließkörpers 21 während der Axialbewegung der Ventilnadel 19 mit dem Anker 2 entlang der Ventillängsachse 10 dient eine Führungsöffnung 32 des Ventilsitzkörpers 29. Der kugelförmige Ventilschließkörper 21 wirkt mit dem sich in Strömungsrichtung kegelstumpfförmig verjüngenden Ventilsitz 30 des Ventilsitzkörpers 29 zusammen. Der Umfang des Ventilsitzkörpers 29 weist einen geringfügig kleineren Durchmesser auf als die Längsbohrung 18 des Ventilsitzträgers 16. An seiner dem Ventilschließkörper 21 abgewandten Stirnseite ist der Ventilsitzkörper 29 mit einer beispielsweise topfförmig ausgebildeten Spritzlochscheibe 34 konzentrisch und fest, beispielsweise durch eine umlaufende, dichte und mittels eines Lasers ausgebildete Schweißnaht verbunden.

Die topfförmige Spritzlochscheibe 34 besitzt wenigstens eine, beispielsweise vier durch Erodieren oder Stanzen ausgeformte Abspritzöffnungen 39. Ein unmittelbares Durchströmen des Brennstoffs in eine Ansaugleitung der Brennkraftmaschine außerhalb der Abspritzöffnungen 39 wird durch eine Schweißnaht 41 zwischen Spritzlochscheibe 34 und Ventilsitzträger 16 vermieden.

Die Einschubtiefe des Ventilsitzkörpers 29 mit der topfförmigen Spritzlochscheibe 34 bzw. die Anordnung eines Anschlagelements 44 stromaufwärts des Ventilschließkörpers 21 bestimmen die Größe des Hubs der Ventilnadel 19. Dabei ist die eine Endstellung der Ventilnadel 19 bei nicht erregter Magnetspule 1 durch die Anlage des Ventilschließkörpers 21 am Ventilsitz 30 des Ventilsitzkörpers 29 festgelegt, während sich die andere Endstellung der Ventilnadel 19 bei erregter Magnetspule 1 durch die Anlage des Ventilschließkörpers 21 am Anschlagelement 44 ergibt.

Das Einspritzventil ist weitgehend mit einer Kunststoffumspritzung 45 umschlossen, die selbst einen Brennstoffeinlaßstutzen 46 stromaufwärts des Gehäuses 3 bildet, so daß hier auf ein bisher übliches metallenes Bauteil verzichtet werden kann. Die Kunststoffumspritzung 45 erstreckt sich ausgehend von dem Brennstoffeinlaßstutzen 46 in axialer Richtung über die Magnetspule 1 und den Mantelbereich 27 des Gehäuses 3 bis zum Ventilsitzträger 16, wobei der Mantelbereich 27 in Umfangsrichtung vollständig überdeckt ist. Die Abdichtung zwischen dem Ventilsitzträger 16 und der Kunststoffumspritzung 45 erfolgt durch einen Dichtring 48. Zu der Kunststoffumspritzung 45 gehört beispielsweise ein mitangespritzter elektrischer Anschlußstecker 47.

Eine in eine konzentrisch zur Ventillängsachse 10 verlaufende Strömungsbohrung 50 der Kunststoffumspritzung 45 eingeschobene Einstellhülse 52, die beispielsweise aus gerolltem Federstahlblech ausgeformt ist, dient zur Einstellung der Federvorspannung der an der Einstellhülse 52 anliegenden Rückstellfeder 25, die sich wiederum mit ihrer gegenüberliegenden Seite an der Ventilnadel 19 abstützt. Eingeschoben ist die Einstellhülse 52 letztlich in eine am stromabwärtigen Ende der Strömungsbohrung 50 angeordnete metallene Hülse 53, da so eine günstigere Werkstoffpaarung für die Einstellhülse 52 garantiert ist. Die Hülse 53 besitzt an ihrem dem Ventilschließkörper 21 zugewandten Ende einen kleinen Befestigungsflansch 54, der an dem Bodenbereich 26 des Gehäuses 3 anliegt und fest mit diesem z. B. durch eine Schweißnaht verbunden ist. Die Strömungsbohrung 50 der Kunststoffumspritzung 45 steht in direkter Verbindung mit der Längsbohrung 18 des Ventilsitzträgers 16 über eine im Bodenbereich 26 des Gehäuses 3 eingebrachte Durchgangsöffnung 55.

Stromaufwärts des Ventilsitzkörpers 29 ist das erfindungsgemäße Anschlagelement 44 in der Form eines Stiftes quer durch die Längsbohrung 18 verlaufend und die Ventillängsachse 10 senkrecht kreuzend angeordnet. Das Anschlagelement 44 ist dabei in einem ersten Ausführungsbeispiel beispielsweise durch Laserschweißen fest mit dem Ventilsitzkörper 29 an dessen der Magnetspule 1 zugewandter Stirnseite 56 verbunden. Um eine qualitativ hochwertige Verbindung zwischen Ventilsitzkörper 29 und Anschlagelement 44 zu erzielen, weist das stiftförmige Anschlagelement 44 wenigstens eine ebene Umfangsfläche 57 auf, mit der das Anschlagelement 44 auf der Stirnseite 56 des Ventilsitzkörpers 29 aufliegt und an diesem befestigt ist. Die Fig. 2 und 3 zeigen mögliche Ausführungsformen des Anschlagelements 44 im Querschnitt. Die Fig. 2 verdeutlicht dabei, daß als Anschlag dienende, stiftförmige, im Querschnitt viereckige, speziell quadratische, rechteckförmige oder trapezförmige Anschlagelemente 44 verwendet werden können. In der Fig. 3 ist dagegen ein Anschlagelement 44 im Querschnitt gezeigt, das nur eine ebene Umfangsfläche 57 aufweist und ansonsten durch eine gekrümmte Außenkontur gekennzeichnet ist, also z. B. einen halbkreisförmigen Querschnitt besitzt. Bei diesem Ausführungsbeispiel, bei dem das Anschlagelement 44 fest mit dem Ventilsitzkörper 29 verbunden ist, ist der Hub der Ventilnadel 19 bereits festgelegt. An seinem Anschlagbereich, also an der dem Ventilschließkörper 21 zugewandten ebenen Umfangsfläche 57 ist das Anschlagelement 44 beispielsweise besonders gehärtet. Damit wird eine Span­ bzw. Abriebbildung durch das Anschlagen des Ventilschließkörpers 21 an dem Anschlagelement 44 vermieden.

Die Einstellung des Hubes der Ventilnadel 19 ist bei diesem Ausführungsbeispiel außerhalb des Ventils möglich. Dazu wird das Anschlagelement 44 vorerst am Ventilsitzkörper 29 festgehalten und der axiale Hub des an der Ventilnadel 19 befestigten Ventilschließkörpers 21 trocken gemessen. Korrekturen der Größe des Hubes sind dadurch möglich, daß z. B. Material vom Anschlagelement 44 abgetragen wird. Ist der gewünschte Wert des Hubes erreicht, erfolgt die endgültige Fixierung des Anschlagelements 44 am Ventilsitzkörper 29. Die gesamte Einheit aus Ventilsitzkörper 29, Anschlagelement 44, Ventilnadel 19 und Ventilschließkörper 21 wird nachfolgend im Ventilsitzträger 16 montiert.

Ein zweites Ausführungsbeispiel sieht vor, daß das Anschlagelement 44 nicht fest mit dem Ventilsitzkörper 29 verbunden ist, sondern es ist unmittelbar stromaufwärts des Ventilsitzkörpers 29 angeordnet und in für das Anschlagelement 44 vorgesehenen Öffnungen 59 im Ventilsitzträger 16 befestigt. Diese Öffnungen 59 im Ventilsitzträger 16 sind in der Fig. 1 durch Strichlinien gekennzeichnet. Das Anschlagelement 44 verläuft ebenfalls quer durch die Längsbohrung 18 und schneidet die Ventillängsachse 10 senkrecht. Typische Querschnittsformen des Anschlagelements 44 sind auch bei diesem Ausführungsbeispiel die in den Fig. 2 und 3 dargestellten viereckigen und halbkreisförmigen Ausbildungen. Das Anschlagelement 44 wird beispielsweise durch Laserschweißen in den Öffnungen 59 des Ventilsitzträgers 16 fixiert. Erst danach erfolgt die exakte Einstellung des Hubs der Ventilnadel 19 durch das axiale Einschieben und die entsprechende Befestigung des Ventilsitzkörpers 29 mit dem festen Ventilsitz 30.

Aus beiden Ausführungsbeispielen ergibt sich die Notwendigkeit wenigstens zweier in der Ventilnadel 19 eingebrachter Öffnungsbereiche 60, z. B. in der Form von Schlitzen oder Langlöchern, um das Anschlagelement 44 auch wirklich quer durch die Längsbohrung 18 verlaufen lassen zu können. Diese genau gegenüberliegenden Öffnungsbereiche 60 in der Wandung der rohrförmigen Ventilnadel 19 weisen eine größere axiale Erstreckung als die Größe des Hubes der Ventilnadel 19 auf. Damit ist gewährleistet, daß das Anschlagelement 44 bei der axialen Bewegung der Ventilnadel 19 die Begrenzungen der Öffnungsbereiche 60 nicht berührt, so daß auch keine Verschmutzung durch Abrieb entstehen kann. Auch in der Breite, also senkrecht zur axialen Erstreckung, sind die Öffnungsbereiche 60 größer ausgeformt als die Anschlagelemente 44. Als Öffnungsbereiche 60 können u. a. auch bereits in der Ventilnadel 19 vorgesehene Längsschlitze bzw. für den Brennstoffaustritt ausgebildete Queröffnungen dienen. Erst der beispielsweise kugelförmige Ventilschließkörper 21 schlägt gegen das Anschlagelement 44 an und begrenzt damit den Hub der Ventilnadel 19 in definierter Weise in Öffnungsrichtung.

Natürlich kann das Anschlagelement 44 auch andere als die bereits beschriebenen und in den Fig. 2 und 3 dargestellten Querschnittsformen aufweisen, nämlich z. B. kreisförmige, andere sphärische oder dreieckige Querschnitte.

Claims (7)

1. Brennstoffeinspritzventil mit einer Ventillängsachse, mit einem mit einem Ventilsitz zusammenwirkenden Ventilschließkörper, der an einer Ventilnadel befestigt ist, und mit einem den Ventilsitz aufnehmenden Ventilsitzträger, in den die Ventilnadel zumindest teilweise ragt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschlagelement (44) quer durch den Ventilsitzträger (16) und die Ventilnadel (19) und dabei die Ventillängsachse (10) schneidend stromaufwärts des Ventilsitzes (30) so verläuft, daß der Ventilschließkörper (21) in einer Endstellung der Ventilnadel (19) das Anschlagelement (44) berührt.

2. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlagelement (44) stiftförmig ausgebildet ist.

3. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlagelement (44) einen viereckigen Querschnitt aufweist.

4. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlagelement (44) wenigstens teilweise eine gekrümmte Außenkontur im Querschnitt besitzt.

5. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlagelement (44) in dem Ventilsitzträger (16) befestigt ist.

6. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilnadel (19) rohrförmig ist und wenigstens zwei Öffnungsbereiche (60) aufweist, durch die das Anschlagelement (44) berührungsfrei verläuft.

7. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (30) in einem im Ventilsitzträger (16) angeordneten Ventilsitzkörper (29) ausgebildet ist und das Anschlagelement (44) am Ventilsitzkörper (29) befestigt ist.