DE3931604A1 - Kraftstoffeinspritzventil - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Kraftstoffeinspritzventil für Kraftstoffeinspritzeinrichtungen von Brennkraftmaschinen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.

Bei einem bekannten Kraftstoffeinspritzventil dieser Art (DE 35 40 660 A1) trägt die Ventilnadel im Bereich zwischen einer Ventilnadelführung im Ventilraum und der Einspannung der Ventilnadel im Magnetanker eine ringförmige Anschlagschulter, die mit einem den Hubanschlag darstellenden Anschlagring im Ventilgehäuse zusammenwirkt, dessen lichter Durchmesser kleiner ist als der Außendurchmesser der Anschlagschulter und der den Ventilraum überdeckt. Der Anschlagring ist im Ventilgehäuse so positioniert, daß beim Anliegen der Anschlagschulter an dem Anschlagring zwischen den einander zugekehrten Stirnseiten von Magnetkern und Magnetanker ein Restluftspalt verbleibt.

Die als zylindrische Druckfeder ausgebildete Rückstellfeder für die Ventilnadel ist im hohlzylindrischen Innern des Magnetkerns untergebracht und stützt sich in einer Mulde in der Stirnseite des Magnetankers ab. Durch mehr oder weniger tiefes Einschrauben des Einstellrohrs in den Magnetkern kann die Vorspannung der Rückstellfeder unabhängig vom Ventilnadelhub geändert und damit die dynamische Durchflußmenge des Kraftstoffeinspritzventils eingestellt werden.

Der ringförmige Hubanschlag für die Ventilnadel hat den Nachteil, daß bei nicht exakt fluchtender Ventilnadel die Anschlagfläche der Ringschulter am Anschlagring sich von ringförmig bis sichelförmig ändert, dadurch der Ventilnadelhub nicht dem eingestellten Hub entspricht und als Folge dessen die eingespritzte Kraftstoffmenge variiert. Um dies weitgehend zu vermeiden, trägt die Ventilnadel zwei im relativ großen Abstand voneinander angeordnete Führungsabschnitte mit größerem Durchmesser, die an der Innenwand des Ventilraums entlanggleiten. Um den axialen Kraftstoffdurchfluß zu ermöglichen, sind die Führungsabschnitte seitlich abgeflacht. Diese konstruktiven Maßnahmen erfordern nicht nur einen erhöhten Fertigungsaufwand, sondern setzen auch eine Mindestlänge des im Ventilraum befindlichen Ventilnadelabschnitts voraus, so daß eine gewisse axiale Baulänge des Kraftstoffeinspritzventils nicht unterschritten werden kann.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß unter Beibehaltung der Einstellmöglichkeit für die Rückstellfeder der Ventilnadel ein zentraler Hubanschlag mit mittigem Anschlagpunkt realisiert ist, der in der Achse des Ventilgehäuses liegt. Die Anschlagfläche der Ventilnadel ist damit immer punktförmig, auch bei nicht exakt fluchtender Ventilnadel, so daß keine Hubänderung beim Öffnungshub der Ventilnadel entsteht. Die eingespritzte Kraftstoffmenge ist damit weitgehend konstant. Da der Ventilnadelhub weitgehend unempfindlich bezüglich der Abweichung der Ventilnadelachse von der Ventilgehäuseachse ist, benötigt die Ventilnadel auch keine zusätzlichen Führungen im Ventilraum, sondern kommt mit der Führung durch den Magnetanker und durch die Zentrierung im Ventilsitz aus. Der fertigungstechnische Aufwand für das Kraftstoffeinspritzventil sinkt damit nicht unbedeutend.

Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Kraftstoffeinspritzventils möglich.

Wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die im Magnetanker befestigte Ventilnadel mit ihrem von der Ventilöffnung abgekehrten Endabschnitt durch den Magnetanker hindurchgeführt, so daß sie beim Öffnungshub mit ihrem Stirnende unmittelbar am Quersteg anschlägt, so erreicht man, daß die weichmagnetischen Bauteile, wie der Magnetanker, keinen mechanischen Beanspruchungen durch den Hubanschlag ausgesetzt werden. Auf die gesonderte Behandlung der Oberfläche dieser Bauteile kann daher verzichtet werden. Die Ventilnadel hingegen muß aus anderen Gründen ohnehin gehärtet werden, so daß sie den mechanischen Belastungen beim Anschlag problemlos standhält.

Eine weitere fertigungstechnische Vereinfachung des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils wird dadurch erreicht, daß der Magnetanker eine zu dem Magnetkern hin offene koaxiale Sackbohrung aufweist, an deren Grund sich die den Ventilendabschnitt umgebende Rückstellfeder abstützt, wobei das geschlitzte Einstellrohr endseitig in die Sackbohrung hineinragt, und dadurch, daß der Magnetanker mit einem nahe dem offenen Ende der Sackbohrung ausgebildeten ringförmigen Führungsabschnitt auf dem Einstellrohr axial verschieblich geführt ist. Durch diese Maßnahmen wird in einfacher Weise eine Führung des Magnetankers erreicht, ohne daß ein zusätzlicher Führungsring im Magnetgehäuse vorgesehen werden muß.

Zeichnung

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt eines Kraftstoffeinspritz­ ventils für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnittes II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 2.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Das in Fig. 1 im Längsschnitt dargestellte Kraftstoffeinspritzventil für eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung einer Brennkraftmaschine weist ein dreiteiliges Gehäuse 10 mit einem Oberteil 11, Mittelteil 12 und Unterteil 13 auf. Das hohlzylindrische, einen Ventilraum 14 enthaltende Unterteil 13 und das mit einem axialen Kraftstoffzulaufstutzen 15 versehene Oberteil 11 sind in das topfförmig ausgebildete Mittelteil 12 eingesetzt und durch Umbördelung gehalten. Der Ventilraum 14 ist nahe dem unteren Ende des Unterteils 13 von einer Ventilöffnung 16 begrenzt, die ihrerseits von einem Ventilsitz 17 umschlossen ist. Zum Freigeben und Verschließen der Ventilöffnung 16 arbeitet mit dem Ventilsitz 17 eine Ventilnadel 18 zusammen, die von einem Elektromagneten 20 betätigt wird. Zwischen der Stirnseite des Unterteils 13 und dem am Topfboden stutzenartig auslaufenden Mittelteils 12 ist ein Zwischenring 19 eingelegt. Das Oberteil 11 deckt mit einem Flansch 21 das Mittelteil 12 ab und ragt mit einem hohlzylindrischen stutzenartigen koaxialen Vorsprung 22 in das Innere des Mittelteils 12 hinein. Nach außen setzt sich der Vorsprung 22 einstückig in einen Rohrabschnitt fort, der den Kraftstoff-Zulaufstutzen 15 bildet.

Der Elektromagnet 20 besteht in bekannter Weise aus einem Magnetgehäuse, das hier unmittelbar von dem aus ferromagnetischem Material hergestellte topfförmigen Mittelteil 12 gebildet ist, auf einem koaxialen Magnetkern, der hier von dem Vorsprung 22 des ebenfalls aus ferromagnetischem Material hergestellten Oberteils 11 gebildet ist, aus einer den Magnetkern 22 umgebenden Magnetspule 23 und einen im Bodenbereich des Mittelteils 12 geführten, dem Magnetkern 22 stirnseitig gegenüberliegenden Magnetanker 24. Die elektrische Zuleitung zur Magnetspule 23 ist mit 37 bezeichnet.

Der Magnetanker 24 weist eine koaxiale Stufenbohrung 25 auf. Der durchmesserkleinere Bohrungsabschnitt 251 umschließt fest die Ventilnadel 18, die sich mit einem im Durchmesser kleineren Endabschnitt durch den durchmessergrößeren Bohrungsabschnitt 252 hindurch erstreckt. An der am Übergang der Bohrungsabschnitte 251, 252 ausgebildeten Schulter 26 stützt sich eine als Druckfeder ausgebildete Rückstellfeder 27 ab, die mit ihrem anderen Ende an der ringförmigen Stirnseite eines im Innern des hohlzylindrischen Oberteils 11 axial verschieblichen Einstellrohrs 28 anliegt. Durch Axialverschiebung des Einstellrohrs 28 im Oberteil 11, was beispielsweise durch Verschraubung eines Außengewindeabschnitts 29 auf dem Einstellrohr 36 in einem Innengewindeabschnitt 30 im Oberteil 11 bewirkt werden kann, kann die Vorspannung der Rückstellfeder 27 eingestellt werden.

Zur Begrenzung des Öffnungshubs der Ventilnadel 18, die mit einer kugelförmigen Schließfläche 31 auf dem Ventilsitz 17 aufliegt und durch Erregung der Magnetspule 23 von diesem abgehoben werden kann, ist ein Hubanschlag in Form eines Querstegs 32 im Innern des hohlzylindrischen Magnetkerns 22 befestigt. Hierzu ist das Einstellrohr 28 in dem der Rückstellfeder 27 zugekehrten Endbereich geschlitzt und übergreift mit diesem geschlitzten Endabschnitt den Quersteg 32 beidseitig mit Spiel, wie dies deutlicher in Fig. 3 zu sehen ist. Der Quersteg 32 trägt einen mittigen, d.h. in der Ventilgehäuseachse liegenden Anschlagpunkt 33, der von einer Auswölbung 34 auf der der Ventilnadel 18 zugekehrten Stirnfläche des Querstegs 32 gebildet ist. An diesem Anschlagpunkt 33 schlägt, beim Ventilnadelhub das stirnseitige Ende der Ventilnadel 18 an. Die Anordnung und Ausbildung von Magnetanker 24, Quersteg 32 und Ventilnadel 18 ist dabei so getroffen, daß beim Anliegen des Stirnendes der Ventilnadel 18 an dem Anschlagpunkt 33 auf dem Quersteg 32 zwischen den einander zugekehrten Stirnseite von Magnetanker 24 und Magnetkern 22 ein Restluftspalt 35 verbleibt, wie dies in der vergrößerten Darstellung in Fig. 2 zu erkennen ist. Der maximale Hub der Ventilnadel 18 ist durch die Strecke h in Fig. 2 gekennzeichnet. Der Quersteg 32 und das Einstellrohr 28 sind aus unmagnetischen Werkstoff hergestellt.

Durch den zentralen Anschlagpunkt 33 des Querstegs 32 ist die Anschlagfläche der Ventilnadel am Quersteg 32 immer punktförmig, selbst dann, wenn die Ventilnadel 18 nicht exakt mit der Achse des Ventilgehäuses 10 fluchtet. Damit bleibt auch bei nicht exakt fluchtender Ventilnadel 18 der Ventilnadelhub konstant. Mit jedem Öffnen des Kraftstoffeinspritzventils wird somit die exakt gleiche Kraftstoffeinspritzmenge ausgespritzt.

Der hohlzylindrische Magnetanker 24 trägt am Ende einen radial nach innen vorspringenden ringförmigen Führungsabschnitt 36, der einstückig mit dem Magnetanker 24 ist. Mit diesem Führungsabschnitt 36 gleitet der Magnetanker 24 nahezu spiellos auf dem Einstellrohr 28, wodurch der Magnetanker 24 auch außerhalb des Bodenbereichs des Magnetgehäuses bzw. des Mittelteils 12 exakt geführt ist. Zusätzliche Führungsmittel für die Ventilnadel 18 können dadurch entfallen.

Claims (7)

1. Kraftstoffeinspritzventil für Kraftstoffeinspritzeinrichtungen von Brennkraftmaschinen mit einem Ventilgehäuse, das einen axialen Kraftstoffzulaufstutzen und einen mit diesem in Verbindung stehenden Ventilraum aufweist, der von einer von einem Ventilsitz umschlossenen Ventilöffnung begrenzt ist, mit einer mit dem Ventilsitz zum Freigeben und Verschließen der Ventilöffnung zusammenwirkenden Ventilnadel, mit einem die Ventilnadel betätigenden Elektromagneten, der ein Magnetgehäuse mit koaxialem, sich bis zum Kraftstoffzulaufstutzen fortsetzenden hohlzylindrischen Magnetkern, eine den Magnetkern umgebende Magnetspule und einen im Magnetgehäuse axial verschieblich geführten, dem Magnetkern stirnseitig gegenüberliegenden Magnetanker aufweist, der fest mit der Ventilnadel verbunden ist, mit einer Rückstellfeder für die Ventilnadel, die sich einerseits am Magnetanker und andererseits am Stirnende eines im Magnetkern axial verschiebbaren Einstellrohrs abstützt, und mit einem Hubanschlag zur Begrenzung des Öffnungshubs der Ventilnadel, dadurch gekennzeichnet, daß der Hubanschlag als Quersteg (32) mit mittigem Anschlagpunkt (33) im Innern des hohlzylindrischen Magnetkerns (22) fest angeordnet ist und daß das Einstellrohr (28) in seinem der Rückstellfeder (27) zugekehrten Endabschnitt längsgeschlitzt ist und hier den Quersteg (32) beidseitig mit Spiel übergreift.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im Magnetanker (24) befestigte Ventilnadel (18) mit ihrem von der Ventilöffnung (16) abgekehrten Endabschnitt durch den Magnetanker (24) hindurchgeführt ist und mit ihrem Stirnende unmittelbar am Quersteg (32) anschlägt.

3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung und Ausbildung von Magnetanker (24), Quersteg (32) und diesem zugekehrten Ventilnadelende so getroffen ist, daß beim Anliegen der Ventilnadel (18) an dem Anschlagpunkt (33) des Querstegs (32) zwischen den einander zugekehrten Stirnseiten von Magnetanker (24) und Magnetkern (22) ein Restluftspalt (35) verbleibt.

4. Ventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale Anschlagpunkt (33) des Querstegs (32) von einer Auswölbung (34) auf der der Ventilnadel (18) zugekehrten Stirnfläche des Querstegs (32) gebildet ist.

5. Ventil nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetanker (24) eine zu dem Magnetkern (22) hin offene koaxiale Sackbohrung (252) aufweist, an deren Grund sich die den Ventilnadelendabschnitt umgebende Rückstellfeder (27) abstützt, daß das Einstellrohr (28) endseitig in die Sackbohrung (252) hineinragt und daß der Magnetanker (24) mit einem nahe dem offenen Ende der Sackbohrung (252) ausgebildeten ringförmigen Führungsabschnitt (36) auf dem Einstellrohr (28) axial verschieblich geführt ist.

6. Ventil nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der Quersteg (32) und das Einstellrohr (28) aus unmagnetischem Werkstoff hergestellt sind.

7. Ventil nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetgehäuse des Elektromagneten (20) von dem Ventilgehäuse (12) gebildet ist.