DE4131500A1 - Elektromagnetisch betaetigbares einspritzventil - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem elektromagnetisch betätigbaren Ein­ spritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs. Die Öffnungsbewe­ gung eines mit einem Ventilsitzkörper zusammenwirkenden Ventil­ schließgliedes wird durch einen im Magnetfeld einer stromdurchflos­ senen Wicklung liegenden Anker über eine mit diesem verbundene Nadel­ hülse bewirkt, während die entgegengesetzte Schließbewegung durch eine über die Nadelhülse auf das fest mit dieser verbundene Ventil­ schließglied wirkende Rückstellfeder erzeugt wird.

Es ist schon eine Rückstellfeder bekannt (US-PS 49 44 486), die sich an einer ebenen Stirnseite einer in eine Strömungsbohrung eines Kerns des Ventils eingepreßten Einstellbuchse abstützt und über die Nadelhülse auf das Ventilschließglied wirkt, wobei eine handelsübli­ che, zylindrische Schraubenfeder verwendet wird, an deren beiden En­ den je eine Windung angelegt und plan abgeschliffen ist um eine gleichmäßige Beanspruchung der Auflageflächen zu erreichen. Die Rückstellfeder wird auf Druck beansprucht und ist ebenso wie die Na­ delhülse und das Ventilschließglied gegenüber dem Kern drehbar in der Strömungsbohrung angeordnet.

Die im Betrieb auf das Ventilschließglied wirkenden hydraulischen Kräfte in Umfangsrichtung bewirken ein Verdrehen gegenüber dem Ven­ tilsitzkörper, das durch die an den jeweiligen Berührflächen zwi­ schen der verdrehbaren Rückstellfeder und der feststehenden Ein­ stellbuchse einerseits sowie der Rückstellfeder und der Nadelhülse andererseits auftretenden Reibkräfte, die durch die Relativbewegung der betreffenden Bauteile zueinander entstehen, nur ungenügend ver­ hindert wird.

Durch das Verdrehen des Ventilschließglieds gegenüber dem Ventil­ sitzkörper müssen sich die Dichtflächen stetig neu aneinander anpas­ sen, was zu einer Änderung des zuerst eingestellten Ventilhubs führt. Die Änderung des Ventilhubs hat zur Folge, daß die pro Hub abgespritzte Brennstoffmenge entsprechend schwankt, wodurch sich Laufverhalten und Verbrauch der Brennkraftmaschine verschlechtern.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße, elektromagnetisch betätigbare Einspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegen­ über den Vorteil, daß bei ihm auf einfache Art und Weise ein Verdre­ hen des Ventilschließgliedes gegenüber dem Ventilsitzkörper durch eine in Umfangsrichtung formschlüssige Verbindung der Rückstellfeder mit der feststehenden Einstellhülse einerseits und der Nadelhülse andererseits verhindert wird.

Somit liegen der Ventilsitzkörper und das Ventilschließglied winkel­ treu zueinander, so daß der Ventilhub nach einer einmaligen Anpas­ sung der beiden Dichtflächen aneinander unverändert bleibt. Die pro Hub abgespritzt Brennstoffmenge ist über der gesamte Lebensdauer des Ventils im wesentlichen konstant.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor­ teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Einspritzventils möglich.

Besonders vorteilhaft ist eine Ausführung, bei der die Enden der Rückstellfeder zu einer Ventillängsachse hin abgewinkelt sind, so daß die scharfkantigen Federenden beim Einführen in die Strömungs­ bohrung nicht an deren Oberfläche entlangschaben. Somit ist die Ge­ fahr ausgeschlossen, daß hierbei entstehende Späne die Funktions­ fähigkeit des Einspritzventils beinträchtigen. Ein vollständiges U-förmiges Umbiegen der Federenden in Richtung der Ventillängsachse verhindert, daß sich die Rückstellfedern, z. B. in Transportbehäl­ tern, untereinander verhacken und vor der Montage erst aufwendig ge­ trennt werden müssen.

Zeichnung

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

Fig. 1 ein erfindungsgemäß ausgebildetes Brennstoffein­ spritzventil,

Fig. 2 bis 5 je ein Ausführungsbeispiel einer erfin­ dungsgemäßen Rückstellfeder.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Das in Fig. 1 der Zeichnung beispielhaft für ein elektromagnetisch betätigbares Einspritzventil dargestellte Einspritzventil für Brenn­ stoffeinspritzanlagen von insbesondere gemischverdichtenden fremdge­ zündeten Brennkraftmaschinen hat einen von einer Magnetspule 1 umge­ benen, als Brennstoffeinlaßstutzen dienenden Kern 2. Die Magnetspule 1 mit einem Spulenkörper 3 ist z. B. mit einer Kunststoffumspritzung 5 versehen, wobei zugleich ein elektrischer Anschlußstecker 6 mitangespritzt ist. Der in radialer Richtung gestufte Spulenkörper 3 der Magnetspule 1 weist eine in radialer Richtung gestufte Bewick­ lung 7 auf. Mit einem unteren Kernende 10 des Kerns 2 ist konzen­ trisch zu einer Ventillängsachse 11 dicht ein rohrförmiges, metalle­ nes Zwischenteil 12 beispielsweise durch Schweißen verbunden und übergreift dabei mit einem oberen Zylinderabschnitt 14 das Kernende 10 teilweise axial. Der gestufte Spulenkörper 3 übergreift teilweise den Kern 2 und mit einer Stufe 15 größeren Innendurchmessers den oberen Zylinderabschnitt 14 des Zwischenteils 12. Das Zwischenteil 12 ist an seinem dem Kern 2 abgewandten Ende mit einem unteren Zylinderabschnitt 18 versehen, der einen rohrförmigen Düsenträger 19 übergreift und mit diesem beispielsweise durch Schweißen dicht ver­ bunden ist. In das stromabwärts liegende Ende des Düsenträgers 19 ist in einer konzentrisch zu der Ventillängsachse 11 verlaufenden Durchgangsbohrung 22 ein zylinderförmiger Ventilsitzkörper 20 durch Schweißen dicht montiert. Der Ventilsitzkörper 20 weist der Magnet­ spule 1 zugewandt einen festen Ventilsitz 21 auf, stromabwärts des­ sen im Ventilsitzkörper 20 z. B. zwei Abspritzöffnungen 23 ausgebil­ det sind. Stromabwärts der Abspritzöffnungen 23 weist der Ventil­ sitzkörper 20 eine sich in Strömungsrichtung kegelstumpfförmig erweiternde Aufbereitungsbohrung 24 auf.

In eine konzentrisch zu der Ventillängsachse 11 verlaufende, abge­ stufte Strömungsbohrung 25 des Kerns 2 ist zur Einstellung der Fe­ derkraft einer Rückstellfeder 26 eine rohrförmige Einstellbuchse 27 eingepreßt. Die Rückstellfeder 26, z. B. eine Schraubenfeder, liegt mit einem Ende an einer dem Ventilsitzkörper 20 zugewandten Stirn­ seite 28 der Einstellbuchse 27 an. Die Einpreßtiefe der Einstell­ buchse 27 in die Strömungsbohrung 25 des Kerns 2 bestimmt die Feder­ kraft der Rückstellfeder 26 und beeinflußt damit auch die dynami­ sche, während des Öffnungs- und des Schließhubs des Einspritzventils abgegebene Brennstoffmenge.

Mit dem der Einstellbuchse 27 abgewandten Ende stützt sich die Rück­ stellfeder 26 in stromabwärtiger Richtung gegen eine Stirnseite 50 einer Nadelhülse 51 ab.

Zwei gegenüberliegende Federenden 52, 53 der Rückstellfeder 26 sind gegenüber einer Federwicklung 54 der Rückstellfeder 26 auf einer Länge, die beispielsweise einer dreiviertel Windung entspricht, parallel zur Ventillängsachse 11 abgebogen, wie Fig. 2 der Zeich­ nung deutlicher zeigt. Dabei können die abgebogenen Federenden 52, 53, die sich in der Fortsetzung des Umfangs der Rückstellfeder 26 erstrecken, so verlaufen, daß sie zueinander fluchten oder um einen Winkel gegeneinander verdreht sind.

Durch eine weitere Abwinklung, wie in Fig. 3 und 4 der Zeichnung dargestellt, wird verhindert, daß bei der Montage durch Schaben der scharfkantigen Federenden 52, 53 auf der Oberflache der Strömungs­ bohrung 25 entstehende Späne die Funktionsfähigkeit des Ventils be­ einträchtigen. Hierfür ist bei der Ausführung nach Fig. 3 an einem parallel zur Ventillängsachse 11 verlaufenden Längsabschnitt 68 ein sich quer dazu ins Innere der Rückstellfeder 26 erstreckender Quer­ abschnitt 69 des Federendes 52, 53 ausgebildet. Der Querabschnitt 69 kann z. B. eine in Fig. 3 gezeigte nahezu gerade Form haben oder zu den Windungen hin gebogen sein, wie es Fig. 4 zeigt. Eine, wie in Fig. 5 der Zeichnung dargestellt, U-förmige Ausbildung der Federen­ den 52, 53 derart, daß sich jeweils einem parallel zur Ventillängs­ achse 11 am Umfang der Rückstellfeder 26 erstreckenden Längsab­ schnitt 68 ein zur Ventillängsachse 11 gewandter bogenförmiger Quer­ abschnitt 69 anschließt, der beispielsweise einen Durchmesser auf­ weist, der dem Radius der Federwicklung 54 entspricht und in einem wiederum zur Ventillängsachse 11 parallelen Längsabschnitt 70 aus­ läuft, der kurz vor der dem Abschnitt 70 nächstliegenden Windung der Rückstellfeder 26 endet, bringt den weiteren Vorteil mit sich, daß sich die Federenden 52, 53 der Rückstellfedern 26 nicht mehr untereinander verhaken.

Das stromaufwärts gerichtete Federende 52 greift verdrehsicher in eine entsprechende Ausnehmung 45 der Einstellbuchse 27, die exzen­ trisch, parallel zur Ventillängsachse 11 vorgesehen und z. B. als sich über die gesamte Länge einer Wandung der Einstellbuchse er­ streckender Schlitz ausgebildet ist. Das stromabwärts gerichtete Fe­ derende 53 greift in gleicher Art und Weise in eine entsprechende Ausnehmung 46 der Nadelhülse 51, die ebenso exzentrisch, parallel zur Ventilachse 11 vorgesehen und z. B. als sich über die gesamte Länge einer Wandung der Nadelhülse 51 erstreckender Schlitz ausge­ bildet ist.

Die erfindungsgemäße Ausbildung und Anordnung der Rückstellfeder 26 ermöglicht die Übertragung von Reaktionskräften, die entgegengesetzt den am Ventilschließglied 55 angreifenden hydraulischen Kräften in Umfangsrichtung gerichtet sind, so daß eine in Umfangsrichtung gleichbleibende Lage des Ventilsitzkörpers 20 zum Ventilschließglied 55 gewährleistet ist. Durch die abgebogene bzw. U-förmige Ausbildung der Federenden 52, 53 wird ein Verhaken der Rückstellfeder 26, z. B. während des Transportes, sowie ein Auslösen von Spänen aus der Ober­ fläche der Strömungsbohrung 25 bei der Montage verhindert.

Die an der Oberfläche des Ventilsitzes 21 und des Ventilschließ­ glieds 55 vorhandenen Oberflächenrauheiten glätten sich während der ersten Betriebszeit, wodurch sich der Ventilhub geringfügig ändert. Dieser Anpassungsprozeß wird bei dem erfindungsgemäßen Einspritzven­ til auf eine einmalige Einlaufphase reduziert.

Mit dem der Rückstellfeder 26 zugewandten Ende der Nadelhülse 51 ist beispielsweise durch Schweißen ein rohrförmiger Anker 49 verbunden. Zwischen einer Stirnseite 57 des dem Anker 49 zugewandten Kernendes 10 und einer zum oberen Zylinderabschnitt 14 führenden Schulter 58 des Zwischenteiles 12 ist ein axialer Spalt 59 gebildet, in dem durch Einklemmen eine, einen Restluftspalt zwischen einer zulaufsei­ tigen Stirnseite 60 des Ankers 49 und der Stirnseite 57 des Kernen­ des 10 bildende, den Hub des Ventilschließglieds 55 beim Öffnungs­ vorgang des Ventils begrenzende, nichtmagnetische Anschlagscheibe 62 angeordnet ist.

Die Magnetspule 1 ist von wenigstens einem, beispielsweise als Bügel ausgebildeten, als ferromagnetisches Element dienenden Leitelement 64 wenigstens teilweise umgeben, das mit seinem einen Ende an dem Kern 2 und mit seinem anderen Ende an dem Düsenträger 19 anliegt und mit diesen z. B. durch Schweißen oder Löten verbunden ist.

Ein Teil des Ventils ist von einer Kunststoffummantelung 65 um­ schlossen, die sich vom Kern 2 ausgehend in axialer Richtung über die Magnetspule 1 mit Anschlußstecker 6 und das wenigstens eine Leitelement 64 erstreckt.

Claims (6)

1. Elektromagnetisch betätigbares Einspritzventil für Brennstoffein­ spritzanlagen von Brennkraftmaschinen, mit einem sich entlang einer Ventillängsachse erstreckenden metallenen Kern, mit einer Magnetspu­ le und einem Anker, durch den ein mit einem festen Ventilsitz zusam­ menwirkendes Ventilschließglied betätigbar ist, und einer in eine konzentrisch zu der Ventillängsachse ausgebildeten Strömungsbohrung des Kerns eingepreßten zylindrischen Einstellbuchse, an der sich ei­ ne Rückstellfeder abstützt, die andererseits an einer Nadelhülse an­ greift, die mit dem Ventilschließglied verbunden ist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Rückstellfeder (26) an ihren beiden Enden ab­ gebogen ist, wobei das der Einstellbuchse (27) zugewandte Federende (52) in eine Ausnehmung (45) der Einstellbuchse (27) und das der Na­ delhülse (51) zugewandte Federende (53) in eine Ausnehmung (46) der Nadelhülse (51) in Umfangsrichtung formschlüssig eingreift.

2. Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Federenden (52, 53) der Rückstellfeder (26) je einen parallel zur Ventillängsachse (11) verlaufenden, geradlinigen Längsabschnitt (68) aufweisen.

3. Einspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich dem Längsabschnitt (68) ein ins Innere der Rückstellfeder (26) ge­ richteter Querabschnitt (69) anschließt.

4. Einspritzventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Querabschnitt (69) bogenförmig ausgebildet ist.

5. Einspritzventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich dem Längsabschnitt (69) ein zur Ventillängsachse (11) paralleler, geradliniger Längsabschnitt (70) anschließt.

6. Einspritzventil nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Federenden (52, 53) in beliebiger Weise zueinander fluchtend oder zueinander versetzt angeordnet sind.