DE102009000183A1

DE102009000183A1 - Brennstoffeinspritzventil

Info

Publication number: DE102009000183A1
Application number: DE200910000183
Authority: DE
Inventors: Dietmar Schmieder
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-01-13
Filing date: 2009-01-13
Publication date: 2010-07-15

Abstract

Ein Brennstoffeinspritzventil (1) für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine, umfasst eine Magnetspule (10), einen durch die Magnetspule (10) in einer Schließrichtung von einer Rückstellfeder (23) beaufschlagten Anker (20) und eine mit dem Anker (20) kraftschlüssig in Verbindung stehende Ventilnadel (3) zur Betätigung eines Ventilschließkörpers (4), der zusammen mit einer Ventilsitzfläche (6) einen Dichtsitz bildet. In einer der zulaufseitigen Brennstoffzufuhr (16) dienenden Anschlusshülse (40) ist ein Filterelement (25) angeordnet. In der Brennstoffzufuhr (16) ist eine Strömungsdrossel (41, 41') vorgesehen, die einen Öffnungsquerschnitt besitzt, der um ein Vielfaches kleiner ist als der Öffnungsquerschnitt der Brennstoffzufuhr (16), wobei die Strömungsdrossel (41, 41') im Filterelement (25) integriert ist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Aus der DE 40 03 228 A1 ist ein Brennstoffeinspritzventil bekannt, bei dem ein Brennstofffilter am zulaufseitigen Ende des Brennstoffeinspritzventils in den Brennstoffeinlassstutzen eingepresst ist. Dieser Brennstofffilter ist am Umfang beispielsweise mit einem Messingring versehen, der mit der Wandung des Brennstoffeinlassstutzens die Paarung beim Einpressen des Brennstofffilters bildet. Der Messingring umgibt einen ringförmigen Kunststoffmassivabschnitt des Grundkörpers des Brennstofffilters, von dem aus z. B. drei Stege in Längsrichtung bis zu einem gemeinsamen Bodenabschnitt verlaufen, von denen das eigentliche Siebgewebe in diesen Teilbereichen umspritzt ist.
Ein vergleichbares Filterelement für ein Brennstoffeinspritzventil ist z. B. auch der EP 0 480 610 A1 entnehmbar.
Alternativen zu den vorgenannten einpressbaren Brennstofffiltern stellen mittels Rastverbindungen einbaubare Brennstofffilter in den Brennstoffeinlassstutzen von Brennstoffeinspritzventilen dar. So ist es aus der DE 43 25 842 A1 bekannt, den Grundkörper des Brennstofffilters aus Kunststoff einteilig mit einem Haltekragen auszuführen. Der Haltekragen erstreckt sich radial über den Brennstoffeinlassstutzen hinaus und besitzt außerhalb des Brennstoffeinlassstutzens eine Nase, die zu einer Rastverbindung mit einer äußeren Nut zusammenwirken kann.
Bei dem aus der DE 196 47 587 A1 bekannten Brennstoffeinspritzventil weist der Brennstoffeinlassstutzen eine innenseitige Wulst auf. Ein Halteabschnitt des Brennstofffilters weist eine Nut auf, die mit der Wulst zur Ausbildung einer Rastverbindung zusammenwirkt.
Die Nut ist so ausgeformt, dass der die Nut aufweisende Halteabschnitt des Brennstofffilters an den abgeschrägten Flankenbereichen der Wulst dichtend anliegt.
Allen Ausführungsformen des Standes der Technik ist gemeinsam, dass der Brennstofffilter im Zulaufbereich des Brennstoffeinspritzventils eine maximale Öffnungsweite entsprechend dem Durchmesser des Brennstoffeinlassstutzens besitzt, um in keinster Weise zulaufseitig ein Strömungshindernis zu sein.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, dass mit sehr geringen Zusatzkosten und zudem einfach herstellbar eine erhebliche Geräuschreduzierung gegenüber Brennstoffeinspritzventilen ähnlicher Bauart und vergleichbarer konstruktiver Ausgestaltung erzielt wird, wobei eine störende Geräuschentwicklung insbesondere im Betrieb von Hochdruckeinspritzventilen feststellbar ist, die durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen deutlich herabgesetzt wird. In erfindungsgemäßer Weise ist im Zulaufbereich des Brennstoffeinspritzventils, also im Inneren einer Anschlusshülse, die als Brennstoffeinlassstutzen dient, eine Strömungsdrossel vorgesehen, die einen Öffnungsquerschnitt besitzt, der um ein Vielfaches kleiner ist als der Öffnungsquerschnitt des Zulaufbereichs. In vorteilhafter Weise ist die Strömungsdrossel in einem in der Brennstoffzufuhr befindlichen Filterelement integriert.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.
Von Vorteil ist es, die Strömungsdrossel mit einem Durchmesser von 0,4 mm bis 1,5 mm je nach Öffnungsweite des Zulaufbereichs auszubilden.
Gegenüber einer Lösung mit einem eigenständigen Bauteil mit Drosselfunktion bestehen die Vorteile darin, dass eine zusätzliche Gefahr der Spanbildung beim Einpressen eines solchen Bauteils vermieden ist, dass die Kosten deutlich geringer sind als bei der Herstellung eines solchen Bauteils und dem Einpressen dieses Bauteils und keine Prozessänderung in der Montage nötig ist, da das Filterelement in einer unveränderten Position eingebracht werden kann.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen 1 einen axialen Schnitt durch ein Brennstoffeinspritzventil gemäß dem Stand der Technik, 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus dem in 1 dargestellten Brennstoffeinspritzventil im Bereich II in 1 mit einer ersten erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Filterelements und 3 einen vergrößerten Ausschnitt aus dem in 1 dargestellten Brennstoffeinspritzventil im Bereich III in 1 mit einer zweiten erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Filterelements.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Bevor anhand der 2 und 3 Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils näher beschrieben werden, soll zum besseren Verständnis der Erfindung zunächst anhand von 1 ein bereits bekanntes Brennstoffeinspritzventil bezüglich seiner wesentlichen Bauteile kurz erläutert werden.
Das in 1 dargestellte 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 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 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 wenigstens eine Abspritzöffnung 7 verfügt. Der Düsenkörper 2 ist durch eine Dichtung 8 gegen einen 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 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. Stromaufwärts 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 oberen Ventilnadelführung 14, im Anker 20 und an einem unteren Führungselement 36 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 37 gegen einen nicht weiter dargestellten Zylinderkopf abgedichtet. Zwischen dem ersten Flansch 21 und dem Anker 20 ist eine Vorhubfeder 38 angeordnet, welche den Anker 20 im Ruhezustand des Brennstoffeinspritzventils 1 in Anlage an dem zweiten Flansch 34 hält. Die Federkonstante der Vorhubfeder 38 ist dabei wesentlich kleiner als die Federkonstante der Rückstellfeder 23.
Im Ruhezustand des Brennstoffeinspritzventils 1 wird der Anker 20 von der Rückstellfeder 23 und der Vorhubfeder 38 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 zunächst entgegen der Federkraft der Vorhubfeder 38 in Hubrichtung bewegt, wobei ein Ankerfreiweg durch den Abstand zwischen dem ersten Flansch 21 und dem Anker 20 vorgegeben ist. Nach Durchlaufen des Ankerfreiwegs nimmt der Anker 20 den ersten Flansch 21, welcher mit der Ventilnadel 3 verschweißt ist, entgegen der Federkraft der Rückstellfeder 23 ebenfalls in Hubrichtung mit. Der Anker 20 durchläuft dabei einen Gesamthub, der der Höhe des Arbeitsspaltes 27 zwischen dem Anker 20 und dem Innenpol 13 entspricht. Der mit der Ventilnadel 3 in Verbindung stehende Ventilschließkörper 4 hebt von der Ventilsitzfläche 6 ab, und der über die Brennstoffkanäle 30 bis 32 geführte Brennstoff wird durch die Abspritzöffnung 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. Die Vorhubfeder 38 beaufschlagt den Anker 20 dann wiederum so, dass dieser nicht von dem zweiten Flansch 34 zurückprellt, sondern ohne Anschlagspreller in den Ruhezustand zurückkehrt.
Der Innenpol 13 ist zum Zulaufende des Brennstoffeinspritzventils 1 hin hülsenförmig ausgeführt und bildet insofern in diesem Bereich eine Anschlusshülse 40. Die Anschlusshülse 40 kann auch als separates Bauteil unabhängig vom Innenpol 13 ausgeformt sein, in die dann z. B. der Innenpol 13 eingepasst ist. Im Bereich der Anschlusshülse 40 ist das Filterelement 25 eingebracht, das der Herausfiltrierung solcher Partikel im Brennstoff dient, die ansonsten zu Funktionsbeeinträchtigungen an den relevanten Ventilbauteilen wie dem Dichtsitz führen könnten.
Der elektromagnetische Kreis kann z. B. auch durch einen Piezoaktor oder einen magnetostriktiven Aktor als Aktuator ersetzt werden.
2 zeigt in einer auszugsweisen axialen Schnittdarstellung den in 1 mit II bezeichneten Ausschnitt als ein erstes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Filterelements 25. Insbesondere bei Hochdruckeinspritzventilen, die z. B. mit einem Brennstoffdruck von > 100 bar versorgt werden, hat sich gezeigt, dass es im Betrieb zu einer erheblichen Geräuschentwicklung kommt, die als z. T. störend empfunden werden kann. Deshalb soll die Erfindung vor allen Dingen dazu dienen, eine Geräuschreduzierung gegenüber Brennstoffeinspritzventilen ähnlicher Bauart und vergleichbarer konstruktiver Ausgestaltung herbeizuführen.
Eine wirksame Geräuschreduzierung erfolgt in erfindungsgemäßer Weise, wenn im Zulaufbereich, also im Inneren der Anschlusshülse 40, die hier als Brennstoffeinlassstutzen dient, eine Strömungsdrossel 41 vorgesehen ist, die einen Öffnungsquerschnitt besitzt, der um ein Vielfaches kleiner ist als der Öffnungsquerschnitt der Anschlusshülse 40 bzw. des Filterelements 25. Die Strömungsdrossel 41 besitzt dabei einen Durchmesser von 0,4 mm bis 1,5 mm je nach Öffnungsweite der Anschlusshülse 40. In vorteilhafter Weise wird die Strömungsdrossel 41 nicht in einem separaten, selbst wieder in der Anschlusshülse 40 einzupressenden Bauteil (Gefahr der Spanbildung) ausgeformt, sondern im Filterelement 25 integriert. Die Position des Filterelements 25 kann dabei in unveränderter Weise beibehalten werden.
Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform wird auf die Kunststoffumspritzung 42 des Filtergewebes 43, die in ihrem oberen Bereich einen ringförmigen Kunststoffmassivabschnitt des Grundkörpers des Filterelements 25 bildet, ein scheibenförmiges Drosselelement 45 mit der in ihr eingebrachten Strömungsdrossel 41 aufgelegt. Der ringförmige Kunststoffmassivabschnitt des Grundkörpers ist umgeben von einer metallenen Klemmhülse 44, die z. B. aus Messing hergestellt ist. Diese Klemmhülse 44 bildet die Presspaarung mit der Anschlusshülse 40 zur sicheren Befestigung des Filterelements 25. Das scheibenförmige Drosselelement 45 besteht z. B. aus einem metallenen Werkstoff oder aus einem Kunststoff. Die Klemmhülse 44 ist derart ausgeführt, dass sie in stromaufwärtiger Richtung über den Kunststoffmassivabschnitt des Grundkörpers und das darauf befindliche Drosselelement 45 übersteht und dann umgebogen und zur sicheren Lagefixierung des Drosselelements 45 nachfolgend mittels Crimpen oder Bördeln axial verstemmt wird. Das Drosselelement 45 wird entweder radial oder axial zur Kunststoffumspritzung 42 (Kunststoffmassivabschnitt des Grundkörpers) abgedichtet.
3 zeigt in einer auszugsweisen axialen Schnittdarstellung den in 1 mit III bezeichneten Ausschnitt als ein zweites erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Filterelements 25. Dieses Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass die Klemmhülse 44' becherförmig ausgeformt ist und damit wie ein Deckelelement auf dem Filterelement 25 aufsitzt und den Kunststoffmassivabschnitt des Grundkörpers übergreift. Im Bodenbereich 48 der Klemmhülse 44' ist nun unmittelbar die Strömungsdrossel 41' eingebracht. Die Klemmhülse 44' kann ebenfalls aus Messing gefertigt werden und z. B. als Tiefziehteil hergestellt werden. Die Klemmhülse 44' wird entsprechend wiederum mittels Bördeln oder Crimpen am Kunststoffmassivabschnitt des Grundkörpers der Kunststoffumspritzung 42 sicher befestigt.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt und auch bei einer Vielzahl anderer Bauweisen von Brennstoffeinspritzventilen im Vergleich zu der in 1 gezeigten Bauform des Brennstoffeinspritzventils realisierbar.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 4003228 A1 [0002]
- EP 0480610 A1 [0003]
- DE 4325842 A1 [0004]
- DE 19647587 A1 [0005]

Claims

Brennstoffeinspritzventil (1) für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine, mit einem Aktuator (9, 10, 13, 20), durch dessen Erregung eine Hubbewegung einer Ventilnadel (3) erzielbar ist, wodurch eine Betätigung eines Ventilschließkörpers (4), der zusammen mit einer Ventilsitzfläche (6) einen Dichtsitz bildet, ermöglicht ist, und mit einer zulaufseitigen Brennstoffzufuhr (16), wobei in dem Brennstoffzulauf ein Filterelement (25) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Brennstoffzufuhr (16) eine Strömungsdrossel (41, 41') vorgesehen ist, die einen Öffnungsquerschnitt besitzt, der um ein Vielfaches kleiner ist als der Öffnungsquerschnitt der Brennstoffzufuhr (16), und die Strömungsdrossel (41, 41') im Filterelement (25) integriert ist.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsdrossel (41, 41') einen Durchmesser von 0,4 mm bis 1,5 mm besitzt.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsdrossel (41) in einem scheibenförmigen Drosselelement (45) eingebracht ist, das in dem Filterelement (25) eingelegt ist.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (25) eine Kunststoffumspritzung (42) aufweist, die in ihrem oberen Bereich einen ringförmigen Kunststoffmassivabschnitt des Grundkörpers des Filterelements (25) bildet und in der ein Filtergewebe (43) umspritzt ist und das Drosselelement (45) auf den Kunststoffmassivabschnitt aufgelegt ist.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das scheibenförmige Drosselelement (45) aus einem metallenen Werkstoff oder aus einem Kunststoff herstellbar ist.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige Kunststoffmassivabschnitt des Grundkörpers und das Drosselelement (45) umgeben sind von einer metallenen Klemmhülse (44), die zur sicheren Lagefixierung des Drosselelements (45) mittels Crimpen oder Bördeln axial verstemmbar ist.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsdrossel (41') unmittelbar in einer metallenen Klemmhülse (44') des Filterelements (25) eingebracht ist, wobei die Klemmhülse (44') becherförmig ausgeformt ist.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmhülse (44') als ein Deckelelement auf dem Filterelement (25) aufsitzt und den Kunststoffmassivabschnitt des Grundkörpers übergreift.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmhülse (44') als Tiefziehteil herstellbar ist.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmhülse (44, 44') aus Messing herstellbar ist.