DE10109407A1 - Brennstoffeinspritzventil - Google Patents
BrennstoffeinspritzventilInfo
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Abstract
Ein Brennstoffeinspritzventil (1), insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum einer gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschine, umfaßt ein aus einem Düsenkörper (2) gebildetes Ventilgehäuse sowie einen Dichtring (34), der das Brennstoffeinspritzventil (1) gegen einen Zylinderkopf (36) der Brennkraftmaschine abdichtet. Der Dichtring (34) ist konvex gewölbt profiliert, wobei sich zwei Enden (35) des Dichtrings (34) axial stufenförmig überlappen.
Description
Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil
nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Aus der DE 196 00 403 A1 ist beispielsweise ein
elektromagnetisches Brennstoffeinspritzventil und eine dafür
geeignete Befestigungsstruktur bekannt, mit denen für eine
Brennkraftmaschine mit einem Zylinder-Einspritzsystem die
Anforderungen an die Abdichtwirkung, die thermische
Resistenz und die Druckresistenz erfüllt werden. Besondere
Sorgfalt wird dabei auf die Abdichtung des Bereichs in
unmittelbarer Nachbarschaft zum Zylinder gerichtet, in dem
das elektromagnetische Brennstoffeinspritzventil befestigt
ist, wie auch auf einen davon weiter entfernten Bereich.
Daraus resultiert, daß erfindungsgemäß ein erster
Dichtabschnitt mit einem ersten Dichtungsring, der als
gewellter Unterlegring ausgeführt ist, an einer Stelle nahe
am Zylinder und zwischen dem Brennstoffeinspritzventil und
dem Zylinderkopf liegt. Ferner ist ein zweiter
Dichtabschnitt mit einem zweiten Dichtungsring, der
ebenfalls als gewellter Unterlegring ausgeführt ist, an
einer Stelle positioniert, die weiter vom Zylinder entfernt
ist als der erste Dichtabschnitt.
Nachteilig an dem aus der DE 196 00 403 A1 bekannten
Brennstoffeinspritzventil ist insbesondere der hohe
Fertigungsaufwand für die Dichtringe. Zudem fallen bedingt
durch veredelte Materialien hohe Produktionskosten an,
beispielsweise bei der Herstellung der Dichtungsringe aus
silberplattiertem INCONEL oder auch aus teflonbeschichteten
Materialien.
Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den
kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat
demgegenüber den Vorteil, daß ein unter einem variablen
Krümmungsradius geformter Dichtring kostengünstig aus einer
Kupfer-Zinn-Legierung herstellbar, mehrfach verwendbar sowie
leicht montierbar ist.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind
vorteilhafte Weiterbildungen des im Hauptanspruch
angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.
Von Vorteil ist insbesondere, daß der Dichtring einen
Überlappungsbereich aufweist, der durch eine Rastung der
Enden des Dichtrings in entsprechende Aussparungen eine
platzsparende und flexible Form des Dichtrings erzielt.
Vorteilhafterweise kann der Dichtungsring innen und außen
entweder unter gleichen oder unter unterschiedlichen
Krümmungsradien gewölbt sein, wodurch eine gleichmäßige
Dicke des Dichtrings oder ein sich zu den Kanten hin
verjüngender Querschnitt erzielt werden kann.
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 erstes
Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß
ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils in einer
Gesamtansicht,
Fig. 2 einen schematischen Ausschnitt im Bereich II in
Fig. 1 aus dem erfindungsgemäß ausgestalteten
Brennstoffeinspritzventil,
Fig. 3 einen schematischen Ausschnitt im gleichen Bereich
wie in Fig. 2 aus einem zweiten
Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß
ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils, und
Fig. 4 eine schematische Ansicht eines Dichtrings gemäß
Fig. 2 oder Fig. 3.
Bevor anhand der Fig. 2 bis 4 bevorzugte
Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen
Brennstoffeinspritzventils 1 näher beschrieben werden, soll
zum besseren Verständnis der Erfindung zunächst anhand von
Fig. 1 das 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 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 durch eine Dichtung 8 gegen einen
Außenpol 9 einer Magnetspule 10 sowie durch einen Dichtring
34 gegen den in Fig. 1 nicht weiter dargestellten
Zylinderkopf der Brennkraftmaschine abgedichtet. Der
Dichtring 34 ist erfindungsgemäß aus einem konvex gewölbten,
sich an zwei Enden 35 überlappenden Ring durch Stanzen und
Rollen aus profiliertem Bandmaterial hergestellt. Eine
detaillierte Erläuterung des Dichtrings 34 ist der
Beschreibung der Fig. 2 bis 4 zu entnehmen.
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 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.
Abströmseitig des Ankers 20 ist ein zweiter Flansch 31
angeordnet, der als unterer Ankeranschlag dient. Er ist über
eine Schweißnaht 33 kraftschlüssig mit der Ventilnadel 3
verbunden. Zwischen dem Anker 20 und dem zweiten Flansch 31
ist ein elastischer Zwischenring 32 zur Dämpfung von
Ankerprellern beim Schließen des Brennstoffeinspritzventils
1 angeordnet.
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 Verteilerleitung abgedichtet.
Im Ruhezustand des Brennstoffeinspritzventils 1 wird der
erste Flansch 21 an der Ventilnadel 3 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 auf dem Zwischenring 32
auf, der sich auf dem zweiten Flansch 31 abstützt. Bei
Erregung der Magnetspule 10 baut diese ein Magnetfeld auf,
welches den Anker 20 entgegen der Federkraft der
Rückstellfeder 23 in Hubrichtung bewegt. Dabei nimmt der
Anker 20 den ersten Flansch 21, welcher mit der Ventilnadel
3 verschweißt ist, und damit die Ventilnadel 3 ebenfalls in
Hubrichtung mit. Der mit der Ventilnadel 3 in Wirkverbindung
stehende Ventilschließkörper 4 hebt von der Ventilsitzfläche
6 ab, wodurch der über die Brennstoffkanäle 30a bis 30c 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 ersten Flansch 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 durch den
zweiten Flansch 31 gebildeten Ankeranschlag auf.
Fig. 2 zeigt in einer auszugsweisen Schnittdarstellung den
in Fig. 1 mit II bezeichneten Ausschnitt aus dem
erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventil 1.
Übereinstimmende Bauteile sind dabei in allen Figuren mit
übereinstimmenden Bezugszeichen versehen.
Zur Verdeutlichung der Funktionsweise der erfindungsgemäßen
Maßnahmen zur Abdichtung ist in Fig. 2 schematisch ein Teil
des Zylinderkopfs 36 der Brennkraftmaschine dargestellt. Der
Dichtring 34 liegt so in einer nutartigen Ausnehmung 40 des
Düsenkörpers 2, daß er das Brennstoffeinspritzventil 1 gegen
den Zylinderkopf 36 der Brennkraftmaschine abdichtet. Der
Dichtring 34 steht dabei unter einer geringfügigen
Preßkraft, die den weiter oben erwähnten konvexen
Krümmungsradius des Dichtrings 34 etwas abflacht, wodurch
die Dichtwirkung entsteht. Der Dichtring 34 ist dabei mit
äußeren Kanten 41 in der umlaufenden Ausnehmung 40
eingespreizt.
Die Herstellung des Dichtrings 34 erfolgt bevorzugt durch
Ausstanzen aus profiliertem Bandmaterial und anschließendem
Rollen. Der so gebildete Dichtring 34 weist zwei Enden 35
auf, die so geformt sind, daß sie sich axial überlappen und
in Umfangsrichtung ineinandergreifen. Eine mögliche Form der
Überlappung ist aus Fig. 4 ersichtlich.
Um gute Federeigenschaften des Dichtrings 34 zu
gewährleisten, wird dieser vorzugsweise aus einer Kupfer-
Zinn-Legierung oder aus Edelstahl hergestellt. Das Material
zeichnet sich zudem durch eine gute Korrosionsbeständigkeit
und gute Gleiteigenschaften aus. Ersteres ist unabdingbar
für eine lange Lebensdauer des Dichtrings, letzteres
erleichtert insbesondere die Montage und Demontage des
Brennstoffeinspritzventils 1, ohne daß der Dichtring 34
jedesmal erneuert werden muß, wie dies bei herkömmlichen
Teflondichtungen der Fall ist.
Die Montage des Dichtrings 34 erfordert kein spezielles
Werkzeug, da durch die Federeigenschaften ein einfaches
Aufschieben auf den Düsenkörper 2 und nachfolgendes
Einrasten in die Ausnehmung 40 möglich ist. Dies wird durch
die Überlappung der Enden 35 des Dichtrings 34 ermöglicht,
durch die der Dichtring 34 im Durchmesser variabel ist.
Das in Fig. 2 dargestellte erste Ausführungsbeispiel des
erfindungsgemäß ausgestalteten Dichtrings 34 weist einen
gleich großen Krümmungsradius für eine Innenseite 38 wie für
eine Außenseite 39 des Dichtrings 34 auf. Dies bedeutet, daß
das Material des Dichtrings 34 an allen Stellen gleichmäßig
dick ist.
Im Gegensatz dazu zeigt das in Fig. 3 in einem schematischen
Ausschnitt dargestellte zweite Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils 1
eine variable Dicke des Dichtrings 34. Hierbei nimmt die
Dicke des Materials zu den Kanten 41 des Dichtrings 34 hin
ab, was durch einen größeren Krümmungsradius der Innenseite
38 gegenüber der Außenseite 39 erzielt wird. Die so
entstehende Form ist insoweit von Vorteil, als die
Anlagefläche in der Ausnehmung 40 gegenüber dem ersten
Ausführungsbeispiel geringer ist und dadurch einerseits die
Montage vereinfacht und andererseits die Dichtwirkung
verbessert wird.
Fig. 4 zeigt eine schematische Ansicht eines Dichtrings 34
gemäß Fig. 2 oder Fig. 3 im Bereich der Überlappung der
Enden 35. Der Dichtring 34 ist dabei um 90° gedreht
gegenüber den Ansichten in den Fig. 2 und 3 dargestellt.
Zur Erleichterung der Montage sowie zur Verbesserung der
Federeigenschaften des Dichtrings 34 und damit auch zu einer
Verbesserung der Dichteigenschaften weist der Dichtring 34,
wie bereits weiter oben erwähnt, einen Überlappungsbereich
auf, in dem sich die Enden 35 des Dichtrings 34
ineinandergreifen. In den vorliegenden Ausführungsbeispielen
wird die Überlappung dabei durch eine axiale Rastung
erreicht. Dazu werden bei der Herstellung des Dichtrings 34
an seinen Enden 35 Aussparungen 42 ausgestanzt, die die
axiale Höhe des Dichtrings 34 beispielsweise halbieren. Beim
Rollen des Dichtrings 34 wird dann jeweils ein Ende 35 in
die gegenüberliegenden Aussparung 42 eingelegt, so daß eine
stufenförmige axiale Rastung erreicht wird. Dadurch kann
beispielsweise gegenüber einer vollständigen Überlappung der
Enden 35, die durch Übereinanderschieben erreicht würde, der
Vorteil der konstanten Dicke des Materials erzielt werden.
Je nach Durchmesser der Aufnahmebohrung 37 des
Zylinderkopfes 36 greifen die Enden 35 des Dichtrings 34 in
variabler Größe aufgrund der Umfangslänge der Aussparungen
42 ineinander. Auf diese Weise sind Dichtringe 34 gleicher
Größe in unterschiedlich großen Aufnahmebohrungen 37
einsetzbar.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten
Ausführungsbeispiele beschränkt und auch für andere
Querschnittsformen von Dichtringen 34 sowie für beliebige
Bauweisen von Brennstoffeinspritzventilen 1, beispielsweise
für Brennstoffeinspritzventile 1 mit Anbindung an ein
Saugrohr oder ein Common-Rail-System, anwendbar.
Claims (8)
1. Brennstoffeinspritzventil (1), insbesondere zum direkten
Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum einer
gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschine,
mit einem aus einem Düsenkörper (2) gebildeten Ventilgehäuse
und einem Dichtring (34), der das Brennstoffeinspritzventil
(1) gegen einen Zylinderkopf (36) der Brennkraftmaschine
abdichtet,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Dichtring (34) konvex gewölbt profiliert ist, wobei
sich zwei Enden (35) des Dichtrings (34) axial stufenförmig
überlappen.
2. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß jeweils ein Ende (35) des Dichtrings (34) in eine
Aussparung (42) am anderen Ende (35) einrastbar ist.
3. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Krümmungsradius des Dichtrings (34) einem
Bohrungsradius einer Bohrung (37) des Zylinderkopfes (36)
entspricht.
4. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis
3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Dichtring (34) aus einer Kupfer-Zinn-Legierung
besteht.
5. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis
4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Dichtring (34) in einer nutähnlichen Ausnehmung (40)
des Düsenkörpers (2) angeordnet ist.
6. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Dichtring (34) mit äußeren Kanten (41) in der
Ausnehmung (40) anliegt.
7. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis
6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Dichtring (34) an einer Innenseite (38) und an einer
Außenseite (39) den gleichen Krümmungsradius aufweist.
8. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis
6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Dichtring (34) an einer Innenseite (38) einen
größeren Krümmungsradius aufweist als an einer Außenseite
(39).
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