DE10108974A1 - Brennstoffeinspritzventil - Google Patents

Abstract

Ein Brennstoffeinspritzventil (1), insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum einer gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschine, umfaßt einen Anker (20), der mit einer Magnetspule (10) zusammenwirkt, und eine mit dem Anker (20) verbundene Ventilnadel (3), an der ein Ventilschließkörper (4) vorgesehen ist, der zusammen mit einer Ventilsitzfläche (6) einen Dichtsitz bildet. Die Ventilnadel (3) weist stromabwärts des Ankers (20) eine Klemmhülse (31) auf, deren axiale Position an der Ventilnadel (3) die Höhe eines zwischen dem Anker (20) und einem mit der Ventilnadel (3) kraftschlüssig verbundenen Mitnehmerflansch (21) ausgebildeten Vorhubspalts (38) bestimmt, wobei die Klemmhülse (31) rohrförmig ausgebildet ist und einen in axialer Richtung verlaufenden Schlitz (33) aufweist.

Description

Stand der Technik

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

Aus der DE 198 49 210 A1 ist bereits ein Brennstoffeinspritzventil für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen bekannt, welches eine Magnetspule, einen durch die Magnetspule in eine Hubrichtung gegen eine Rückstellfeder beaufschlagbaren Anker und eine mit einem Ventilschließkörper in Verbindung stehende Ventilnadel aufweist. Der Anker ist zwischen einem mit der Ventilnadel verbundenen, die Bewegung des Ankers in der Hubrichtung begrenzenden ersten Anschlag und einem mit der Ventilnadel verbundenen, die Bewegung des Ankers entgegen der Hubrichtung begrenzenden zweiten Anschlag beweglich. Zwischen dem zweiten Anschlag und dem Anker ist eine Dämpfungsfeder in Form einer Tellerfeder angeordnet.

Nachteilig an dem aus der DE 198 49 210 A1 bekannten Brennstoffeinspritzventil ist zum einen, daß der Fertigungs- und Montageaufwand durch zumindest ein zusätzliches Bauteil erhöht ist. Zum anderen kann es beispielsweise durch schiefes Einlegen der Tellerfeder oder durch die bei der Herstellung auftretenden Fertigungstoleranzen zu Versätzen oder zum Verkanten des Ankers während des Betriebs des Brennstoffeinspritzventils kommen. Die Folge sind starke Streuungen beim Ankerfreiweg bzw. in der Höhe des Vorhubspalts. Beide Faktoren können zu Fehlfunktionen beim Betrieb des Brennstoffeinspritzventils führen.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß ein Vorhub des Ankers durch eine auf die Ventilnadel aufschiebbare und beliebig positionierbare Klemmhülse mit geringem Aufwand sehr genau und ohne Beschädigungen der verwendeten Bauteile einstellbar ist.

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

Von Vorteil ist insbesondere, daß ein seitlicher Schlitz in der Klemmhülse eine leichte Montage durch eine elastische Vorspannung des rohrförmigen Bauteils ermöglicht, wobei die Klemmkraft der Klemmhülse durch ihre axiale Länge passend zum Gewicht des Ankers wählbar ist.

Durch die besondere Form der konischen Abschrägungen der Klemmhülse wird vorteilhafterweise sichergestellt, daß eine beschädigungsfreie Montage möglich ist.

Von Vorteil ist insbesondere, daß die Herstellung des Gesamtbauteils schnell und kostengünstig erfolgen kann, da die Klemmhülse und der Zwischenring leicht herstellbar sind und keine weiteren Bauteile benötigt 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 Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils,

Fig. 2A einen schematischen Ausschnitt im Bereich IIA in Fig. 1 aus dem erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventil, und

Fig. 2B einen schematischen Querschnitt durch den in Fig. 2A dargestellten Ausschnitt des erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils entlang der Linie IIB-IIB in Fig. 2A.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Bevor anhand der Fig. 2A und 2B ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1 näher beschrieben wird, soll zum besseren Verständnis der Erfindung zunächst anhand von Fig. 1 das Brennstoffeinspritzventil 1 bezüglich seiner wesentlichen Bauteile kurz erläutert werden.

Das Brennstoffeinspritzventil 1 ist in der Form eines Brennstoffeinspritzventils 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 in Wirkverbindung mit einem Ventilschließkörper 4, der mit einer auf 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 eine Abspritzöffnung 7 verfügt. Der Düsenkörper 2 ist durch eine Dichtung 8 gegen den Außenpol 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 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 Ventilnadelführung 14 geführt, welche scheibenförmig ausgeführt ist. Zur Hubeinstellung dient eine zugepaarte Einstellscheibe 15. An der anderen Seite der Einstellscheibe 15 befindet sich ein Anker 20. Dieser steht über einen Mitnehmerflansch 21 kraftschlüssig mit der Ventilnadel 3 in Verbindung, welche durch eine Schweißnaht 22 mit dem Mitnehmerflansch 21 verbunden ist. Auf dem Mitnehmerflansch 21 stützt sich eine Rückstellfeder 23 ab, welche in der vorliegenden Bauform des Brennstoffeinspritzventils 1 durch eine Hülse 24 auf Vorspannung gebracht wird.

Eine Klemmhülse 31, die auf der Ventilnadel 3 angebracht ist, dient als unterer Ankeranschlag. Ein Zwischenring 32, welcher auf der Klemmhülse 31 aufliegt, vermeidet Prellen beim Schließen des Brennstoffeinspritzventils 1. Eine detaillierte Darstellung der Klemmhülse 31 ist den Fig. 2A und 2B zu entnehmen.

In der Ventilnadelführung 14, im Anker 20 und am Ventilsitzkörper 5 verlaufen Brennstoffkanäle 30a bis 30c, die den Brennstoff, welcher über eine zentrale Brennstoffzufuhr 16 zugeführt und durch ein Filterelement 25 gefiltert wird, zur Abspritzöffnung 7 leiten. Das Brennstoffeinspritzventil 1 ist durch eine Dichtung 28 gegen eine nicht weiter dargestellte Verteilerleitung abgedichtet.

Im Ruhezustand des Brennstoffeinspritzventils 1 wird der Mitnehmerflansch 21 an der Ventilnadel 3 von der Rückstellfeder 23 entgegen seiner Hubrichtung so beaufschlagt, daß der Ventilschließkörper 4 am Ventilsitz 6 in dichtender Anlage gehalten wird. Der Anker 20 liegt auf dem Zwischenring 32 auf, der sich auf der Klemmhülse 31 abstützt. Bei Erregung der Magnetspule 10 baut diese ein Magnetfeld auf, welches den Anker 20 entgegen der Federkraft der Rückstellfeder 23 in Hubrichtung bewegt. Der Hub des Ankers 20 ist dabei in einen Vorhub, der zum Schließen eines Vorhubspalts 38 dient, und einen Öffnungshub, der durch einen in der Ruhestellung zwischen dem Innenpol 13 und dem Anker 20 befindlichen Arbeitsspalt 27 vorgegeben ist, aufgeteilt. Nach Durchlaufen des Vorhubs nimmt der Anker 20 den Mitnehmerflansch 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, wodurch der über die Brennstoffkanäle 30a bis 30c zur Abspritzöffnung 7 geführte Brennstoff abgespritzt wird.

Wird der Spulenstrom abgeschaltet, fällt der Anker 20 nach genügendem Abbau des Magnetfeldes durch den Druck der Rückstellfeder 23 auf den Mitnehmerflansch 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. Der Anker 20 setzt auf der Klemmhülse 31 bzw. auf dem Zwischenring 32 auf.

Fig. 2A zeigt in einer auszugsweisen Schnittdarstellung den in Fig. 1 mit IIA bezeichneten Ausschnitt aus dem erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventil 1. Übereinstimmende Bauteile sind dabei in allen Figuren mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen.

Wie bereits in Fig. 1 angesprochen, wird der untere Ankeranschlag durch die auf die Ventilnadel 3 aufgeschobene Klemmhülse 31 bzw. den Zwischenring 32 gebildet. Der Zwischenring 32 dient dabei einerseits zum Ausgleich von Ungenauigkeiten der Oberfläche eines zulaufseitigen Endes 34 der Klemmhülse 31, andererseits aber auch als Dämpfer gegen Ankerpreller beim Schließen des Brennstoffeinspritzventils 1. Prallt nämlich der Anker 20 beim Schließen an das zulaufseitige Ende 34 der Klemmhülse 31, könnte es durch die Bewegungsumkehr des Ankers 20 ermangels Dämpfung zu einem weiteren, unerwünschten kurzzeitigen Öffnungshub kommen.

In dem Spalt 38 kann eine Tellerfeder 39 vorgesehen sein, um den Anker 20 im unbestromten Zustand gegen den Zwischenring 32 zu drücken.

Die Klemmhülse 31 ist so beschaffen, daß eine beschädigungsfreie Montage auf der Ventilnadel 3 möglich ist. Zu diesem Zweck weist die Klemmhülse 31 an ihrem zulaufseitigen Ende 34 wie auch an einem ablaufseitigen Ende 35 an einer radial inneren Wandung 36 Abschrägungen 37 bzw. Fasen auf, die beispielsweise keilförmig, konisch ausgebildet sind und verhindern, daß bei der Montage der Klemmhülse 31 Materialabspanungen mit nachfolgender Verschmutzung des Ventilinnenraums und Fehlfunktionen des Brennstoffeinspritzventils 1 durch Verstopfen der Brennstoffkanäle 30b und 30c oder der Abspritzöffnung 7 auftreten.

Die Klemmhülse 31 muß so an der Ventilnadel 3 fixiert sein, daß sie der Anschlagkraft aufgrund der trägen Masse des Ankers 20 widerstehen kann. Die Klemmkraft kann dabei bedingt durch die geschlitzte Form der Klemmhülse 31 über die axiale Länge der Klemmhülse 31 beliebig angepaßt werden, da die Reibungskräfte zwischen der Ventilnadel 3 und der inneren Wandung 36 der Klemmhülse 31 von der Größe der gemeinsamen Kontaktfläche abhängt.

Eine besonders gute Feineinstellung ist dabei möglich, wenn die Klemmhülse 31 aus einer Legierung weicher Metalle, beispielsweise einer Kupfer-Zinn-Legierung, hergestellt ist. Eine mögliche derartige Lieferung wäre z. B. CuSn₆.

Fig. 2B zeigt einen Schnitt durch den in Fig. 2A dargestellten Ausschnitt aus dem erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventil 1 entlang der Linie IIB-IIB.

Wie bereits weiter oben angesprochen, weist die Klemmhülse 31 einen Schlitz 33 auf, der dafür sorgt, daß die Klemmhülse 31 einerseits leicht und beschädigungsfrei auf die Ventilnadel 3 aufschiebbar ist, und der andererseits durch die entstehende Vorspannung für eine zuverlässige Fixierung der Klemmhülse 31 in der jeweils gewählten Position an der Ventilnadel 3 sorgt. Damit kann die Position der Klemmhülse 31 und damit die Höhe des Vorhubspalts 38 problemlos justiert werden.

Die Aufsicht auf das zulaufseitige Ende 34 der Klemmhülse 31 zeigt nochmals die Abschrägung oder Fase 37, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel keilförmig, konisch ausgebildet ist und sich über den gesamten Umfang der Klemmhülse 31 außerhalb des Schlitzes 33 erstreckt.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt und auch für andere Formen von Ankern 20, beispielsweise für Tauch- und Flachanker, sowie beliebige Bauweisen von Brennstoffeinspritzventilen 1 anwendbar.

Claims (8)

1. Brennstoffeinspritzventil (1), insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum einer gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschine, mit einem Anker (20), der mit einer Magnetspule (10) zusammenwirkt, und einer mit dem Anker (20) in Wirkverbindung stehenden Ventilnadel (3), an der ein Ventilschließkörper (4) vorgesehen ist, der zusammen mit einer Ventilsitzfläche (6) einen Dichtsitz bildet, wobei an der Ventilnadel (3) stromabwärts des Ankers (20) ein Ankeranschlag vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet,
daß der Ankeranschlag als Klemmhülse (31) mit einem in axialer Richtung verlaufenden Schlitz (33) ausgebildet ist,
wobei die einstellbare axiale Position der Klemmhülse (31) an der Ventilnadel (3) die Höhe eines zwischen dem Anker (20) und einem zweiten Ankeranschlag (21) an der Ventilnadel (3) ausgebildeten Vorhubspalts (38) bestimmt.

2. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmhülse (31) auf die Ventilnadel (3) aufschiebbar ist.

3. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Klemmhülse (31) und dem Anker (20) ein Zwischenring (32) angeordnet ist.

4. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmhülse (31) an einem zulaufseitigen Ende (34) und/oder an einem ablaufseitigen Ende (35) an einer radial inneren Wandung (36) Abschrägungen (37) aufweist.

5. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschrägungen (37) konisch ausgebildet sind.

6. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine axiale Länge der Klemmhülse (31) so bemessen ist, daß eine aus der axialen Länge resultierende Klemmkraft größer oder gleich einer durch die träge Masse des Ankers (20) wirkenden Anschlagkraft ist.

7. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmhülse (31) aus einer Kupfer-Zinn-Legierung besteht.

8. Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Ankeranschlag stromaufwärts des Ankers (20) als mit der Ventilnadel (3) kraft- und stoffschlüssig verbundener Mitnehmerflansch (21) ausgebildet ist.