DE10108945A1 - 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 kraftschlüssig 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 an einem zuströmseitigen Ende einen mit der Ventilnadel (3) einstückig ausgebildeten kragenförmigen Ankeranschlag (32) auf, an dem der Anker (20) anschlägt, wobei ein Mitnehmerflansch (21) den Anker (20) so durchgreift, daß der Mitnehmerflansch (21) in das zuströmseitige Ende der Ventilnadel (3) einschiebbar und mit diesem verbindbar ist.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Anspruchs 1.

Aus der DE-OS 33 14 899 ist bereits ein elektromagnetisch betätigbares Brennstoffeinspritzventil bekannt, bei welchem zur elektromagnetischen Betätigung ein Anker mit einer elektrisch erregbaren Magnetspule zusammenwirkt und der Hub des Ankers über eine Ventilnadel auf einen Ventilschließkörper übertragen wird. Der Ventilschließkörper wirkt mit einem Ventilsitz zusammen. Der Anker ist an der Ventilnadel nicht starr befestigt, sondern ist gegenüber der Ventilnadel axial beweglich angeordnet. Eine erste Rückstellfeder beaufschlagt die Ventilnadel in Schließrichtung und hält somit das Brennstoffeinspritzventil im stromlosen, nicht erregten Zustand der Magnetspule geschlossen. Der Anker wird mittels einer zweiten Rückstellfeder in Hubrichtung so beaufschlagt, daß der Anker in der Ruhestellung an einem ersten, an der Ventilnadel vorgesehenen Anschlag anliegt. Bei Erregen der Magnetspule wird der Anker in Hubrichtung angezogen und nimmt über den ersten Anschlag die Ventilnadel mit. Beim Abschalten des die Magnetspule erregenden Stromes wird die Ventilnadel mittels der ersten Rückstellfeder in ihre Schließstellung beschleunigt und führt über den beschriebenen Anschlag den Anker mit. Sobald der Ventilschließkörper auf dem Ventilsitz auftrifft, wird die Schließbewegung der Ventilnadel abrupt beendet. Die Bewegung des mit der Ventilnadel nicht starr verbundenen Ankers setzt sich entgegen der Hubrichtung fort und wird von der zweiten Rückstellfeder aufgefangen, d. h. der Anker schwingt gegen die gegenüber der ersten Rückstellfeder eine wesentlich geringere Federkonstante aufweisende zweite Rückstellfeder durch. Die zweite Rückstellfeder beschleunigt den Anker schließlich erneut in Hubrichtung. Ähnliche Brennstoffeinspritzventile sind aus der DE 198 49 210 A1 und der US 5,299,776 bekannt.

Nachteilig an dem aus der DE-OS 33 14 899 bekannten Brennstoffeinspritzventil ist insbesondere die komplizierte Bauform, die mehrere einzelne Bauteile für den oberen bzw. den unteren Ankeranschlag vorsieht. Dadurch addieren sich die Fertigungstoleranzen der einzelnen Bauteile zu einer Gesamttoleranz auf, die sich nachteilig auf die Schaltpräzision des Brennstoffeinspritzventils auswirkt.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß einer der Ankeranschläge, die die Größe eines Vorhubspalts für eine Ankerfreiwegskonstruktion festlegen, einteilig mit der Ventilnadel ausgebildet ist, wodurch sich Ungenauigkeiten durch Fertigungstoleranzen aufgrund der Einsparung zumindest eines Bauteils weniger stark auswirken. Dabei ist der abströmseitig des Ankers angeordnete Ankeranschlag einteilig mit der Ventilnadel ausgebildet und bildet einen Kragen, an dem der Anker anliegt.

Von Vorteil ist weiter, daß ein Mitnehmerflansch, die den Kraftschluß zwischen dem Anker und der Ventilnadel bewirkt, den Anker durchgreift und in die Ventilnadel einschiebbar ist.

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

Weiterhin ist von Vorteil, daß die Größe des Vorhubspalts durch das Verschieben des Mitnehmerflansches in der Ventilnadel einstellbar ist.

Vorteilhafterweise beaufschlagt eine Vorhubfeder den Anker im Ruhezustand des Brennstoffeinspritzventils, so daß dieser am abströmseitigen Ankeranschlag in Anlage gehalten wird.

Durch die hohlzylindrische Ausbildung des Mitnehmerflansches kann der das Brennstoffeinspritzventil durchströmende Brennstoff ohne Umleitungen direkt durch die Ventilnadel zu den Durchströmöffnungen und zum Dichtsitz geleitet werden.

Von Vorteil ist weiterhin die Ausbildung eines Führungsbereiches am Mitnehmerflansch, der für eine exakte Führung der Ventilnadel während ihrer axialen Bewegung sorgt.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Ein 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 vorzugsweise mittels Schweißen mit einem Außenpol 9 einer Magnetspule 10 verbunden. 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 im vorliegenden Ausführungsbeispiel dünnwandig hohlzylindrisch ausgeführt und weist eine zentrale Ausnehmung 8 auf. Zur Brennstoffleitung zum Dichtsitz dienen Durchströmöffnungen 14, die in der Wandung der Ventilnadel 3 eingebracht sind. Die Ventilnadel 3 weist an ihrem zuströmseitigen Ende einen kragenförmigen Ankeranschlag 32 auf, der mit der Ventilnadel 3 einstückig ausgebildet ist. Auf dem Ankeranschlag 32 stützt sich ein Anker 20 ab. Dieser steht über einen Mitnehmerflansch 21 kraftschlüssig mit der Ventilnadel 3 in Verbindung. Der Mitnehmerflansch 21 ist dabei ebenfalls rohrförmig ausgebildet und durchgreift den Anker 20 durch eine zentrale Ausnehmung 33. Der Mitnehmerflansch 21 ist in das zuströmseitige Ende der Ventilnadel 3 eingeschoben und durch eine Schweißnaht 15 mit der Ventilnadel 3 verbunden. 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. Die Rückstellfeder 23 beaufschlagt die Ventilnadel 3 über den Mitnehmerflansch 21 so, daß der Ventilschließkörper 4 in dichtender Anlage an der Ventilsitzfläche 6 gehalten wird.

Der Mitnehmerflansch 21 weist eine äußere Mantelfläche auf, die die Ventilnadel 3 bei ihrer axialen Bewegung bei der Betätigung des Brennstoffeinspritzventils 1 dahingehend als Führungsbereich unterstützt, daß Mittenversätze und nachfolgende Fehlfunktionen des Brennstoffeinspritzventils 1 durch eine verkantete oder verklemmte Ventilnadel 3 vermieden werden können. Stromabwärts des Vorsprungs 34 besitzt der Mitnehmerflansch 21 einen Führungsabschnitt 36, der der Führung des Ankers 20 dient.

Zwischen dem Anker 20 und einem Vorsprung 34 des Mitnehmerflansches 21 ist eine Vorhubfeder 22 angeordnet, die den Anker 20 so beaufschlagt, daß er in Anlage an dem Ankeranschlag 32 gehalten wird.

Der Brennstoff, welcher über eine zentrale Brennstoffzufuhr 16 zugeführt und durch ein Filterelement 25 gefiltert wird, wird durch die Ausnehmung 8 der Ventilnadel 3, eine Durchgangsöffnung 37 im Mitnehmerflansch 21 sowie über die Durchströmöffnungen 14 zur Abspritzöffnung 7 geleitet. Das Brennstoffeinspritzventil 1 ist durch eine Dichtung 28 gegen eine nicht weiter dargestellte Verteilerleitung abgedichtet.

Im Ruhezustand des Brennstoffeinspritzventils 1 wird der in die Ventilnadel 3 eingeschobene Mitnehmerflansch 21 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, beaufschlagt von der Vorhubfeder 22 auf dem Ankeranschlag 32 auf. Bei Erregung der Magnetspule 10 baut diese ein Magnetfeld auf, welches den Anker 20 entgegen der Federkraft der Vorhubfeder 22 sowie der Rückstellfeder 23 in Hubrichtung bewegt. Der Hub des Ankers 20 ist dabei in einen Vorhub, der zum Schließen eines Vorhubspalts 30 dient, und einen Öffnungshub aufgeteilt. Der Öffnungshub und der Vorhub ergeben gemeinsam den Gesamthub, der durch einen in der Ruhestellung zwischen dem Innenpol 12 und dem Anker 20 befindlichen Arbeitsspalt 27 vorgegeben ist. Die axiale Höhe des Vorhubspalts 30 ist dabei durch eine dem Anker 20 zugewandte Schulter 35 des Mitnehmerflansches 21 definiert, die nach dem Schließen des Vorhubspalts 30 vom Anker 20 untergriffen wird, wodurch der Kraftschluß zum Betätigen der Ventilnadel 3 erzielt wird.

Nach Durchlaufen des Vorhubs entgegen der Kraft der Vorhubfeder 22 nimmt der Anker 20 den Mitnehmerflansch 21, welcher mit der Ventilnadel 3 verschweißt ist, und dadurch die Ventilnadel 3 in Hubrichtung mit. Der mit der Ventilnadel 3 in Wirkverbindung stehende Ventilschließkörper 4 hebt von der Ventilsitzfläche 6 ab, wodurch der über die Ausnehmung 8 in der Ventilnadel 3 sowie durch die Durchströmöffnungen 14 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 dem Ankeranschlag 32 auf.

Zusätzlich zur Verbesserung der Öffnungsdynamik bewirkt die Vorhubfeder 22 einen Dämpfungseffekt gegen Preller des Ankers 20 am Ankeranschlag 32 beim Schließen des Brennstoffeinspritzventils 1. Setzt nämlich der Anker 20 auf dem Ankeranschlag 32 auf, kann es zu einem erneuten, kurzzeitigen Abheben des Ankers 20 vom Ankeranschlag 32 kommen. Die Vorhubfeder 22 bremst die dabei entstehende Bewegung des Ankers 20 in Hubrichtung ab, so daß der Mitnehmerflansch 21 und somit auch die Ventilnadel 3 unbeeinflußt von der Bewegung des Ankers 20 bleiben und keine unerwünschten, kurzzeitigen Öffnungsvorgänge des Brennstoffeinspritzventils 1 auftreten.

Durch die einteilige Ausbildung des Ankeranschlags 32 mit der Ventilnadel 3 kann im Vergleich zum Stand der Technik zumindest eines der Bauteile eingespart werden, wodurch sich Fertigungstoleranzen weniger stark auswirken.

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

Claims (10)

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) kraftschlüssig verbundenen Ventilnadel (3), an der ein Ventilschließkörper (4) vorgesehen ist, der zusammen mit einer Ventilsitzfläche (6) einen Dichtsitz bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilnadel (3) an einem zuströmseitigen Ende einen mit der Ventilnadel (3) einstückig ausgebildeten kragenförmigen Ankeranschlag (32) aufweist, an dem der Anker (20) anschlägt, wobei ein Mitnehmerflansch (21) den Anker (20) so durchgreift, daß der Mitnehmerflansch (21) in das zuströmseitige Ende der Ventilnadel (3) einschiebbar und mit diesem verbindbar ist.

2. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmerflansch (21) einen Vorsprung (34) aufweist, an dem sich zuströmseitig eine Rückstellfeder (23) abstützt.

3. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Vorsprung (34) des Mitnehmerflansches (21) und dem Anker (20) eine Vorhubfeder (22) angeordnet ist.

4. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmerflansch (21) mit der Ventilnadel (3) über eine Schweißnaht (15) verbunden ist.

5. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmerflansch (21) eine dem Anker (20) zugewandte Schulter (35) aufweist.

6. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein axialer Abstand zwischen dem Anker (20) und der Schulter (35) einen Vorhubspalt (30) definiert.

7. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilnadel (3) mittels Tiefziehen ausformbar ist.

8. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmerflansch (21) stromabwärts des Vorsprungs (34) einen Führungsabschnitt (36) aufweist, an dem der Anker (20) während der Axialbewegung geführt ist.

9. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmerflansch (21) rohrförmig ausgeführt ist und eine innere Durchgangsöffnung (37) für die Brennstoffströmung aufweist.

10. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine äußere Mantelfläche des Mitnehmerflansches (21) im Bereich des Vorsprungs (34) als Führung der axial bewegten Ventilnadel (3) dient.