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EP1309793B1 - Brennstoffeinspritzventil - Google Patents

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Publication number
EP1309793B1
EP1309793B1 EP01962595A EP01962595A EP1309793B1 EP 1309793 B1 EP1309793 B1 EP 1309793B1 EP 01962595 A EP01962595 A EP 01962595A EP 01962595 A EP01962595 A EP 01962595A EP 1309793 B1 EP1309793 B1 EP 1309793B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fuel injection
injection valve
armature
valve according
face
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP01962595A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1309793A1 (de
Inventor
Hubert Stier
Guenther Hohl
Norbert Keim
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1309793A1 publication Critical patent/EP1309793A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1309793B1 publication Critical patent/EP1309793B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/04—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series
    • F02M61/10—Other injectors with elongated valve bodies, i.e. of needle-valve type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/20—Closing valves mechanically, e.g. arrangements of springs or weights or permanent magnets; Damping of valve lift
    • F02M61/205—Means specially adapted for varying the spring tension or assisting the spring force to close the injection-valve, e.g. with damping of valve lift
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M51/00—Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/061—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means
    • F02M51/0625—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures
    • F02M51/0664—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding
    • F02M51/0671—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding the armature having an elongated valve body attached thereto
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/28—Details of throttles in fuel-injection apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/165—Filtering elements specially adapted in fuel inlets to injector

Definitions

  • the invention relates to a fuel injection valve according to the preamble of the main claim.
  • a disadvantage of the fuel injector known from the above-mentioned document is in particular the complicated design, which requires a high cost in the manufacture of the components.
  • the closing times can not be optimized by targeted use of acting on the anchor fuel stagnation, whereby the opening times of the fuel injector remain in need of improvement, since for sealing the Fuel injection valve against the combustion chamber pressure, the return spring must have a high closing force.
  • swirl grooves or swirl bores are provided in the area of the metering point.
  • the throttling of the fuel flow in the region of these swirl grooves or swirl holes causes a force component on the valve needle in the closing direction. This can adversely affect the valve behavior.
  • the fuel injection valve according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that on the one hand, the hydraulic forces can be used to shorten the closing time of the fuel injector, as builds up a small back pressure on the anchor by the attached between the armature and pole inner throttle, on the other hand, the bounce is improved during the opening process by the hydraulic forces occurring by damping the anchor stop.
  • the increase in the throttle point on a wedge shape so that hydraulic sticking of the anchor is prevented at the stop.
  • Another advantage is that the holes used for de-throttling in anchor simply at the respective desired location attachable are.
  • the Entdrosselung on the central recess of the armature is particularly easy to carry out, since the central recess must be drilled only in the production of the anchor in a slightly larger diameter.
  • Another advantage is the formation of the increase in the anchor stop surface of the inner pole, since thereby the armature shape does not have to be changed.
  • the attachment of a shoulder on the outflow surface of the inner pole as a throttle point is advantageous because this embodiment is particularly easy to produce.
  • the fuel injection valve 1 is embodied in the form of a fuel injection valve for fuel injection systems of mixture-compression spark-ignition internal combustion engines.
  • the fuel injection valve 1 is suitable in particular for the direct injection of fuel into a combustion chamber, not shown, of an internal combustion engine.
  • the fuel injection valve 1 consists of a nozzle body 2, in which a valve needle 3 is guided.
  • the valve needle 3 is in operative connection with a valve closing body 4, which cooperates with a arranged on a valve seat body 5 valve seat surface 6 to a sealing seat.
  • the fuel injection valve 1 in the exemplary embodiment is an inwardly opening fuel injection valve 1 which has an injection opening 7.
  • the nozzle body 2 is sealed by a seal 8 against the outer pole 9 of a magnetic coil 10.
  • the magnetic coil 10 is encapsulated in a coil housing 11 and wound on a bobbin 12, which rests against an inner pole 13 of the magnetic coil 10.
  • the inner pole 13 and the outer pole 9 are magnetically separated from each other and are based on a connecting member 29.
  • the magnetic coil 10 is energized via a line 19 from a via an electrical plug contact 17 can be supplied with electric current.
  • the plug contact 17 is of a Surround plastic casing 18, which may be molded on the inner pole 13.
  • valve needle 3 is guided in a valve needle guide 14, which is designed disk-shaped.
  • armature 20 On the other side of the dial 15 is an armature 20. This is frictionally connected via a first flange 21 with the valve needle 3 in connection, which is connected by a weld 22 with the first flange 21.
  • a return spring 23 On the first flange 21, a return spring 23 is supported, which is brought in the present design of the fuel injection valve 1 by a sleeve 24 to bias.
  • the armature 20 and the valve seat body 5 are fuel passages 30a to 30c, which conduct the fuel, which is supplied via a central fuel supply 16 and filtered by a filter element 25, to the ejection opening 7.
  • the fuel injection valve 1 is sealed by a seal 28 against a fuel line, not shown.
  • the armature 20 In the idle state of the fuel injection valve 1, the armature 20 is acted upon by the return spring 23 counter to its stroke direction so that the valve closing body 4 is held on the valve seat 6 in sealing engagement. Upon energization of the magnetic coil 10, this builds up a magnetic field, which moves the armature 20 against the spring force of the return spring 23 in the stroke direction, wherein the stroke is determined by a located in the rest position between the inner pole 13 and the armature 20 working gap 27. Of the Armature 20 takes the flange 21, which is welded to the valve needle 3, also in the stroke direction with. The valve closing body 4, which is in operative connection with the valve needle 3, lifts off from the valve seat surface 6 and the fuel guided via the fuel channels 30a to 30c to the injection opening 7 is hosed down.
  • the armature 20 drops after sufficient degradation of the magnetic field by the pressure of the return spring 23 from the inner pole 13, whereby the standing with the valve needle 3 in operative connection flange 21 moves against the stroke direction.
  • the valve needle 3 is thereby moved in the same direction, whereby the valve closing body 4 touches on the valve seat surface 6 and the fuel injection valve 1 is closed.
  • Fig. 2 shows a fragmentary sectional view of a first embodiment of a fuel injection valve 1 according to the invention. The section described is designated in Fig. 1 with II.
  • Fig. 2 shows the area around the armature 20, which is supported on the second flange 31 shown in simplified form, when the fuel injection valve 1 is in rest position.
  • the second flange 31 is connected via the weld 33 with the valve needle 3 in operative connection.
  • On the inlet side of the armature 20 is the first flange 21, on which the return spring 23 is supported. Also, the first flange 21 is connected via a weld 22 with the valve needle 3 in operative connection.
  • a slight step-shaped elevation 35 is formed on an inlet-side armature surface 34.
  • the increase 35 extends annularly on the inlet-side anchor surface 34.
  • the strength of the throttling action is dependent, inter alia, on the area 46 enclosed by the increase 35.
  • the throttle effect in one Throttle 36 at the increase 35 amplifies the existing throttle effect, which is caused by a lateral throttle gap 26 on the outer shell side of the armature 20.
  • the increase 35 is shown exaggerated in FIG.
  • the increase 35 is rectangular in cross section or slightly wedged to prevent hydraulic bonding of the armature 20 at the inner pole 13.
  • For the increase 35 are different manufacturing processes such. B. the vapor deposition of a metal layer or the milling of a recess in the inlet-side anchor surface 34 conceivable.
  • the operation of a fuel injection valve 1 with such a throttle point 36 is subject to relatively large fluctuations.
  • the throttling effect is strongly influenced by geometric, hydraulic and thermal parameters, since, for example, the viscosity and thus the flow velocity of the fuel through the temperature to be influenced.
  • the system can assume various operating states. For example, if the hydraulic damping is so strong that the armature 20 does not abut the inner pole 13, the operation is ballistic. This is a dynamic but more desirable, but difficult to control operating condition. If the armature 20 strikes the inner pole 13 with a delay, the opening time of the fuel injection valve 1 is lengthened.
  • a targeted de-throttling of the system can be made.
  • the throttle effect is reduced in particular by drilling in the armature 20 and thus reduces the influence of the hydraulic closing force. With adequate de-throttling, the system goes into non-ballistic operation.
  • FIG. 3A schematically shows, in an excerpted sectional view, a second exemplary embodiment of the fuel injection valve 1 according to the invention.
  • the elevation 35 is not attached to the inlet-side armature surface 34 but to an outlet-side armature stop surface 37 of the inner pole 13. As long as the distance of the throttle body 36 from the valve needle 3 or a surface 46 enclosed by the increase 35 remains the same, the effect of the dynamic pressure does not change.
  • a bore 38 is provided for targeted reduction of the throttle effect.
  • the bore 38 is arranged so that it is within the area enclosed by the annular increase 35 surface, so that the throttling effect is reduced by the smaller amount of fuel flowing through the throttle body 36.
  • FIG. 3B shows, in a similar view to FIG. 3A, a third and fourth exemplary embodiment for targeted de-throttling of the system.
  • the Entschrosselungsdorfddling executed in the previous embodiment as a bore 38 may also be designed as a groove-like expansion of a central recess 39 of the armature 20, as shown in the area left of the valve needle 3 in Fig. 3B.
  • This embodiment has the particular advantage that the Entdrosselungsnut can be made with little effort with the central recess 39 of the armature 20 without further holes 38 must be introduced into the armature 20.
  • the fourth embodiment shown on the right in FIG. 3B is designed in the form of an also groove-like recess 40 in the valve needle 3. Also, this embodiment is characterized by a simple method of preparation, for example, the recess 40 can be introduced by turning or milling in particular with aerodynamically rounded edges 44 in the valve needle 3.
  • Figure 3C shows in a partial sectional view of a fifth and sixth embodiment of the fuel injection valve 1 according to the invention in each case with a so-called stroke Entdrosselung.
  • the armature 20 is designed so that at the inlet-side anchor surface 34 has a recess 41 z. B. in the form of a radially extending groove, which is completed by a marginal increase 42, which extends annularly on an outer edge 45 of the inlet-side anchor surface 34.
  • the throttling action of the throttle point 36 formed between the marginal elevation 42 and a corresponding shoulder 43 of the inner pole 13 is attenuated by an amount dependent on the length of the recess 41.
  • one of the recess 41 facing edge 47 is streamlined bevelled or rounded.
  • a sixth embodiment of the fuel injection valve 1 according to the invention is shown, which also has a stroke Entdrosselung.
  • this embodiment is similar to that described in Fig. 3A, however, the bore 38 is not located within the annular elevation 35, but is moved radially farther outward in the armature 20. This in turn reduces the length of the throttle gap 36.
  • the invention is not limited to the illustrated embodiments and also in a variety of other designs of fuel injection valves realized.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Electromagnetism (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs.
  • Aus der DE 196 26 576 A1 ist ein Brennstoffeinspritzventil bekannt, welches eine drosselartige Verengung im Bereich des Magnetankers aufweist. Der Brennstoff wird dabei so geführt, daß dieser die drosselartige Verengung mit einer von der Abspritzöffnung weggerichteten Strömungskomponente durchströmt. Dadurch wird auf die Ventilnadel oder den mit der Ventilnadel kraftschlüssig verbundenen Anker eine zumindest teilweise kompensierende Gegenkraft ausgeübt.
  • Nachteilig an dem aus der oben genannten Druckschrift bekannten Brennstoffeinspritzventil ist insbesondere die komplizierte Bauform, welche einen hohen Aufwand bei der Fertigung der Bauteile erfordert.
  • Zudem können in dem oben angegebenen Brennstoffeinspritzventil die Schließzeiten nicht durch gezielten Einsatz des am Anker wirkenden Brennstoffstaudrucks optimiert werden, wodurch auch die Öffnungszeiten des Brennstoffeinspritzventils verbesserungswürdig bleiben, da zum Abdichten des Brennstoffeinspritzventils gegen den Brennraumdruck die Rückstellfeder eine hohe Schließkraft aufweisen muß.
  • Bei bereits bekannten Brennstoffeinspritzventilen sind im Bereich der Zumeßstelle Drallnuten oder Drallbohrungen vorgesehen. Die Drosselung der Brennstoffströmung im Bereich dieser Drallnuten oder Drallbohrungen bewirkt eine Kraftkomponente auf die Ventilnadel in Schließrichtung. Dies kann das Ventilverhalten ungünstig beeinflussen.
    • Vorteile der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß einerseits die hydraulischen Kräfte zur Verkürzung der Schließzeit des Brennstoffeinspritzventils genutzt werden können, da sich durch die zwischen Anker und Innenpol angebrachte Drosselstelle ein geringfügiger Staudruck auf den Anker aufbaut, andererseits das Prellverhalten beim Öffnungsvorgang durch die auftretenden hydraulischen Kräfte durch Dämpfung am Ankeranschlag verbessert wird.
  • Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterentwicklungen des im Hauptanspruch angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.
  • Vorteilhafterweise weist die Erhöhung an der Drosselstelle eine keilige Form auf, so daß hydrauliches Kleben des Ankers am Anschlag unterbunden wird.
  • Von Vorteil ist auch, daß die zur Entdrosselung eingesetzten Bohrungen im Anker einfach an der jeweils gewünschten Stelle anbringbar-sind.
  • Insbesondere ist die Entdrosselung über die zentrale Ausnehmung des Ankers besonders einfach durchführbar, da die zentrale Ausnehmung lediglich bei der Herstellung des Ankers in einem etwas größeren Durchmesser gebohrt werden muß.
  • Von Vorteil ist auch die Ausbildung der Erhöhung an der Ankeranschlagfläche des Innenpols, da dadurch die Ankerform nicht verändert werden muß.
  • Auch die Anbringung einer Schulter an der ablaufseitigen Fläche des Innenpols als Drosselstelle ist vorteilhaft, da diese Ausführungsvariante besonders einfach herstellbar ist.
    • Zeichnung
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    einen schematischen Schnitt durch ein Beispiel eines Brennstoffeinspritzventils gemäß dem Stand der Technik,
    Fig. 2
    eine schematische ausschnittsweise Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils im Bereich II: in Fig. 1,
    Fig. 3A
    eine schematische Schnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils mit Bohrungen zur Entdrosselung,
    Fig. 3B
    eine schematische Schnittansicht eines dritten und eines vierten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils mit Bohrungen zur Entdrosselung, und
    Fig. 3C
    einen schematischen Schnitt durch ein fünftes und ein sechstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils mit Anschlagentdrosselung.
    Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • Bevor anhand der Figuren 2 und 3A-C Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1 näher beschrieben werden, soll zum besseren Verständnis der Erfindung zunächst anhand von Fig. 1 ein bereits bekanntes, abgesehen von den erfindungsgemäßen Maßnahmen zu den Ausführungsbeispielen baugleiches 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 geführt 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 magnetisch 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 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 Hülse 24 auf Vorspannung gebracht wird.
  • Ein zweiter Flansch 31, welcher mit der Ventilnadel 3 über eine Schweißnaht 33 verbunden ist, dient als unterer Ankeranschlag. Ein elastischer Zwischenring 32, welcher auf dem zweiten Flansch 31 aufliegt, vermeidet ein Prellen beim Schließen des Brennstoffeinspritzventils 1.
  • 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 Brennstoffleitung abgedichtet.
  • Im Ruhezustand des Brennstoffeinspritzventils 1 wird der Anker 20 von der Rückstellfeder 23 entgegen seiner Hubrichtung so beaufschlagt, daß der Ventilschließkörper 4 am Ventilsitz 6 in dichtender Anlage gehalten wird. Bei Erregung der Magnetspule 10 baut diese ein Magnetfeld auf, welches den Anker 20 entgegen der Federkraft der Rückstellfeder 23 in Hubrichtung bewegt, wobei der Hub durch einen in der Ruhestellung zwischen dem Innenpol 13 und dem Anker 20 befindlichen Arbeitsspalt 27 vorgegeben ist. Der Anker 20 nimmt den Flansch 21, welcher mit der Ventilnadel 3 verschweißt ist, ebenfalls in Hubrichtung mit. Der mit der Ventilnadel 3 in Wirkverbindung stehende Ventilschließkörper 4 hebt von der Ventilsitzfläche 6 ab und der über die Brennstoffkanäle 30a bis 30c zur Abspritzöffnung 7 geführte Brennstoff wird 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 Wirkverbindung stehende 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.
  • Fig. 2 zeigt in einer ausschnittsweisen Schnittdarstellung ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1. Der beschriebene Ausschnitt ist in Fig. 1 mit II bezeichnet.
  • Fig. 2 zeigt dabei den Bereich um den Anker 20, welcher sich auf dem vereinfacht dargestellten zweiten Flansch 31 abstützt, wenn sich das Brennstoffeinspritzventil 1 in Ruhelage befindet. Der zweite Flansch 31 steht über die Schweißnaht 33 mit der Ventilnadel 3 in Wirkverbindung. Zulaufseitig vom Anker 20 befindet sich der erste Flansch 21, an dem sich die Rückstellfeder 23 abstützt. Auch der erste Flansch 21 steht über eine Schweißnaht 22 mit der Ventilnadel 3 in Wirkverbindung.
  • Zur erfindungsgemäßen Drosselung des Brennstoffflusses um den Anker 20 ist auf einer zulaufseitigen Ankerfläche 34 eine geringfügige stufenförmige Erhöhung 35 ausgebildet. Die Erhöhung 35 verläuft ringförmig auf der zulaufseitigen Ankerfläche 34. Dadurch wird der den Anker 20 umfließende Brennstofffluß gedrosselt. Die Stärke der Drosselwirkung ist dabei unter anderem von der durch die Erhöhung 35 umschlossene Fläche 46 abhängig. Der Drosseleffekt in einer Drosselstelle 36 an der Erhöhung 35 verstärkt den bereits vorhandenen Drosseleffekt, welcher durch einen seitlichen Drosselspalt 26 an der äußeren Mantelseite des Ankers 20 hervorgerufen wird.
  • Durch die Drosselung des Brennstoffflusses entsteht auf dem Anker 20 ein geringfügiger Staudruck. Dieser Staudruck führt dazu, daß sich der Anker 20 bei Abschaltung des die Magnetspule 10 erregenden Spulenstroms schneller vom Innenpol 13 lösen kann. Dies wird verstärkt durch die Verkleinerung der Ankeranschlagfläche, welche auf die Erhöhung 35 beschränkt bleibt. Dadurch werden die Adhäsionskräfte zwischen Anker 20 und Innenpol 13 reduziert, Beide Effekte zusammengenommen führen zu einer Verkürzung der Ventilschließzeit. Dies wiederum kann dahingehend ausgenutzt werden, daß die Rückstellfeder 23 schwächer dimensioniert werden kann. Daraus wiederum folgt ein verbessertes Öffnungsverhalten des Brennstoffeinspritzventils 1, da die Magnetkraft, welche gegen die Kraft der Rückstellfeder 22 gerichtet ist, den Anker 20 leichter in Richtung Innenpol 13 ziehen kann.
  • Die Erhöhung 35 ist in der Fig. 2 überhöht dargestellt. Die Erhöhung 35 ist dabei im Querschnitt rechteckig oder leicht keilig, um hydraulisches Kleben des Ankers 20 am Innenpol 13 zu unterbinden. Zum Erreichen der beschriebenen Effekte genügt bereits eine Erhöhung 35 von wenigen µm gegenüber der ansonsten flach verlaufenden zulaufseitigen Ankerfläche 34. Für die Erhöhung 35 sind verschiedene Herstellungsverfahren wie z. B. das Aufdampfen einer Metallschicht oder aber das Ausfräsen einer Vertiefung in der zulaufseitigen Ankerfläche 34 denkbar.
  • Der Betrieb eines Brennstoffeinspritzventils 1 mit einer derartigen Drosselstelle 36 unterliegt relativ starken Schwankungen. Die Drosselwirkung wird durch geometrische, hydraulische und thermische Parameter stark beeinflußt, da beispielsweise die Viskosität und damit die Fließgeschwindigkeit des Brennstoffs durch die Temperatur beeinflußt werden. In der Folge kann das System verschiedene Betriebszustände einnehmen. Ist beispielsweise die hydraulische Dämpfung so stark, daß der Anker 20 nicht am Innenpol 13 anschlägt, ist der Betrieb ballistisch. Dies ist ein zwar von der Dynamik her wünschenswerter, aber schwer kontrollierbarer Betriebszustand. Schlägt der Anker 20 verzögert an den Innenpol 13 an, verlängert sich die Öffnungszeit des Brennstoffeinspritzventils 1.
  • Zur Verringerung der Störparameter kann eine gezielte Entdrosselung des Systems vorgenommen werden. Dabei wird insbesondere durch Bohrungen im Anker 20 die Drosselwirkung verringert und somit der Einfluß der hydraulischen Schließkraft reduziert. Bei ausreichender Entdrosselung geht das System in den nicht ballistischen Betrieb über.
  • Fig. 3A zeigt in einer auszugsweisen Schnittdarstellung schematisiert ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1. Dabei ist die Erhöhung 35 nicht an der zulaufseitigen Ankerfläche 34, sondern an einer ablaufseitigen Ankeranschlagfläche 37 des Innenpols 13 angebracht. Solange die Entfernung der Drosselstelle 36 von der Ventilnadel 3 bzw. eine von der Erhöhung 35 eingeschlossene Fläche 46 gleich bleibt, ändert sich auch die Einwirkung des Staudrucks nicht.
  • Im Anker 20 ist eine Bohrung 38 zur gezielten Verringerung des Drosseleffekts vorgesehen. Die Bohrung 38 ist dabei so angeordnet, daß sie innerhalb der von der ringförmigen Erhöhung 35 eingeschlossenen Fläche liegt, so daß der Drosseleffekt durch die geringere Brennstoffmenge, welche durch die Drosselstelle 36 fließt, verringert wird. Dadurch können einerseits Störfaktoren verkleinert, andererseits kann aber immer noch die hydraulische Kraft auf die zulaufseitige Ankerfläche 34 ausgenutzt werden.
  • Fig. 3B zeigt in ähnlicher Ansicht wie Fig. 3A ein drittes und viertes Ausführungsbeispiel zur gezielten Entdrosselung des Systems.
  • So kann die im vorherigen Ausführungsbeispiel als Bohrung 38 ausgeführte Entdrosselungsmaßnahme auch als nutähnliche Aufweitung einer zentralen Ausnehmung 39 des Ankers 20 ausgeführt sein, wie im Bereich links von der ventilnadel 3 in Fig. 3B dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel hat insbesondere den Vorteil, daß die Entdrosselungsnut ohne großen Aufwand mit der zentralen Ausnehmung 39 des Ankers 20 gefertigt werden kann, ohne daß weitere Bohrungen 38 in den Anker 20 eingebracht werden müssen.
  • Das in Fig. 3B rechts dargestellte vierte Ausführungsbeispiel ist in Form einer ebenfalls nutähnlichen Ausnehmung 40 in der Ventilnadel 3 ausgeführt. Auch dieses Ausführungsbeispiel zeichnet sich durch eine einfache Herstellungsweise aus, beispielsweise kann die Ausnehmung 40 durch Drehen oder Fräsen insbesondere mit strömungsgünstig gerundeten Kanten 44 in die Ventilnadel 3 eingebracht werden.
  • Abbildung 3C zeigt in einer auszugsweisen Schnittdarstellung ein fünftes und sechstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1 jeweils mit einer sogenannten Anschlagentdrosselung.
  • In dem in Fig. 3C links dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Anker 20 so gestaltet, daß an der zulaufseitigen Ankerfläche 34 eine Vertiefung 41 z. B. in Form einer radial verlaufenden Rille angebracht wird, welche durch eine randständige Erhöhung 42, welche ringförmig an einem Außenrand 45 der zulaufseitigen Ankerfläche 34 verläuft, abgeschlossen wird. Die Drosselwirkung der zwischen der randständigen Erhöhung 42 und einer dazu korrespondierenden Schulter 43 des Innenpols 13 ausgebildeten Drosselstelle 36 wird durch einen von der Länge der Vertiefung 41 abhängigen Betrag abgeschwächt. Auch hier ist eine der Vertiefung 41 zugewandte Kante 47 strömungsgünstig abgeschrägt oder abgerundet.
  • Dadurch wird insbesondere die Länge des Drosselspalts 36 am Ankeranschlag 42, 43 reduziert, ohne daß die für den Staudruck wirksame Fläche 46 deutlich verringert wird. Beim Betrieb tendiert diese Anordnung dazu, im ballistischen Bereich zu verbleiben.
  • In Fig. 3C rechts ist ein sechstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1 dargestellt, welches ebenfalls eine Anschlagentdrosselung besitzt.
  • Prinzipiell ist dieses Ausführungsbeispiel dem in Fig. 3A beschriebenen ähnlich, allerdings befindet sich die Bohrung 38 nicht innerhalb der ringförmigen Erhöhung 35, sondern ist im Anker 20 radial weiter nach außen gerückt. Dadurch wird wiederum die Länge des Drosselspalts 36 reduziert.
  • Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt und auch bei einer Vielzahl anderer Bauweisen von Brennstoffeinspritzventilen realisierbar.

Claims (15)

  1. Brennstoffeinspritzventil (1) für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, mit einer Magnetspule (10), einem in einer Schließrichtung von einer Rückstellfeder (23) beaufschlagten Anker (20) und einer mit dem Anker (20) kraftschlüssig in Verbindung stehenden Ventilnadel (3) zur Betätigung eines Ventilschließkörpers (4), der zusammen mit einer Ventilsitzfläche (6) einen Dichtsitz bildet, wobei der Anker (20) mit einer zulaufseitigen Ankerfläche (34) an einem Innenpol (13) anschlägt,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß an der zulaufseitigen Ankerfläche (34) eine Drosselstelle (36) ausgebildet ist, welche durch eine ringförmige stufenförmige Erhöhung (35) an der zulaufseitigen Ankerfläche (34) und/oder einer ablaufseitigen Ankeranschlagfläche (37) des Innenpols (13) gebildet ist.
  2. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß nahe der Drosselstelle (36) Mittel zur Ent drosselung (38, 39, 40, 41) am Anker (20) vorgesehen sind.
  3. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Erhöhung (35) keilig oder rechteckig ausgebildet ist.
  4. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Drosselwirkung der Drosselstelle (36) durch eine Bohrung (38) im Anker (20) reduziert ist.
  5. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Bohrung (38) innerhalb einer durch die Erhöhung (35) eingeschlossenen Fläche (46) mündet.
  6. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Drosselwirkung der Drosselstelle (36) durch eine zentrale Ausnehmung (39) des Ankers (20) reduziert ist.
  7. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Drosselwirkung der Drosselstelle (36) durch eine Ausnehmung (40) der Ventilnadel (3) reduziert ist.
  8. Brenstoffeinspritzventil nach Anspruch 6 oder 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Ausnehmungen (39, 40) am Anker (20) und an der Ventilnadel (3) nutähnlich ausgeführt sind.
  9. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 7 oder 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Ausnehmung (40) der Ventilnadel (3) gerundete oder abgeschrägte Kanten (44) aufweist.
  10. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Bohrung (38) außerhalb der von der Erhöhung (35) umschlossenen Fläche (46) liegt.
  11. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß eine Schulter (43) an der ablaufseitigen Ankeranschlagfläche (37) des Innenpols (13) ausgebildet ist.
  12. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Anker (20) an der zulaufseitigen Ankerfläche (34) eine Vertiefung (41) aufweist.
  13. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Vertiefung (41) durch eine randständige Erhöhung (42) umschlossen ist.
  14. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 13,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die randständige Erhöhung (42) eine der Vertiefung (41) zugewandte abgerundete Kante (47) aufweist.
  15. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 14,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Drosselstelle (36) zwischen der randständigen Erhöhung (42) und der Schulter (43) ausgebildet ist.
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