DE10124743A1

DE10124743A1 - Brennstoffeinspritzventil

Info

Publication number: DE10124743A1
Application number: DE10124743A
Authority: DE
Inventors: Thomas Sebastian; Jens Pohlmann; Guido Pilgram
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-05-21
Filing date: 2001-05-21
Publication date: 2002-11-28
Also published as: JP2004519619A; CN1463326A; US20040026541A1; EP1395746A1; WO2002095215A1; EP1395746B1; DE50206318D1

Abstract

Ein Brennstoffeinspritzventil (1) zum direkten Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine umfaßt eine Ventilnadel (3), die in Wirkverbindung mit einem Ventilschließkörper (4) steht, der mit einer Ventilsitzfläche (6) einen Dichtsitz bildet, und einen Anker (20), der axial beweglich an der Ventilnadel (3) angeordnet ist und mit einer Magnetspule (10) zusammenwirkt. Der Anker (20) umfaßt einen Ankermantel (34) und eine Ankeranschlaghülse (35), wobei die Ankeranschlaghülse (35) in eine Ausnehmung (37) des Ankermantels (34) formschlüssig eingebracht ist.

Description

Stand der Technik

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

Aus der EP 0 683 862 B1 ist ein elektromagnetisch betätigbares Brennstoffeinspritzventil bekannt, dessen Anker dadurch gekennzeichnet ist, daß die dem Innenpol zugewandte Ankeranschlagsfläche geringfügig keilförmig ausgebildet ist, um die hydraulische Dämpfung beim Öffnen des Brennstoffeinspritzventils und die hydraulische Adhäsionskraft nach Abschaltung des die Magnetspule erregenden Stromes zu minimieren oder ganz zu unterbinden. Ferner ist durch geeignete Maßnahmen wie Bedampfen und Nitrieren die Anschlagfläche des Ankers verschleißfest gestaltet, so daß die Anschlagfläche während der gesamten Lebensdauer des Brennstoffeinspritzventils die gleiche Größe aufweist und die Funktionsweise des Brennstoffeinspritzventils nicht beeinträchtigt wird.

Nachteilig bei dem aus der obengenannten Druckschrift bekannten Brennstoffeinspritzventil ist insbesondere, daß zwar die am Innenpol des Magnetkreises anschlagende Fläche des Ankers minimiert und zusätzlich gehärtet ist, daß jedoch durch die Ausformung der Ankeranschlagsfläche Verwirbelungen und Strömungen beim Verdrängen des Brennstoffs beim Anziehen des Ankers auftreten, die zum einen die Öffnungszeiten des Brennstoffeinspritzventils negativ beeinflussen und zum anderen zu Beschädigungen des Ankers und der Ankeranschlagsfläche des Innenpols durch hydrodynamische Effekte führen.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Funktion des Ankeranschlags durch eine in einen äußeren Ankermantel eingeschobene und mit diesem verbunden Ankeranschlaghülse übernommen wird, so daß die Hauptenergie des Ankeranschlags von der Ankeranschlaghülse und nicht durch den Ankermantel aufgenommen wird. Der Ankermantel und die Ankeranschlagsfläche des Innenpols sind somit weitgehend vor Beschädigungen geschützt.

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

Von Vorteil ist dabei insbesondere, daß die Ankeranschlaghülse im Gegensatz zum Ankermantel nicht aus weichmagnetischem und daher nur bedingt dauerlaufgeeigneten Material besteht, sondern beispielsweise aus einem strapazierfähigen gehärteten Metall oder einer Metallegierung oder einer Metall-Kunststoff-Verbindung gefertigt ist.

Von Vorteil ist außerdem, daß die Ankeranschlaghülse in einfacher Form durch Drehen oder Tiefziehen herstellbar ist und durch Verpressen oder Verschweißen mit dem Ankermantel verbindbar ist.

Eine Drainagevorrichtung, die eine Drainageausnehmung und einer Bohrung in der Ankeranschlaghülse umfaßt, sorgt vorteilhafterweise für einen korrekten dauerhaften Sitz des Dämpfungselements, welches abströmseitig der Ankeranschlaghülse angeordnet ist.

Zeichnung

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

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils,

Fig. 2A eine schematische Ansicht des Ankers des in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils im Bereich IIC in Fig. 1,

Fig. 2B einen schematischen Querschnitt durch den Anker des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils entlang der Linie IIB-IIB in Fig. 2A, und

Fig. 2C einen schematischen Längsschnitt durch den Anker des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils im Bereich IIC in Fig. 1.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Ein in Fig. 1 dargestelltes Brennstoffeinspritzventil 1 ist in der Form eines Brennstoffeinspritzventils 1 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 wenigstens eine Abspritzöffnung 7 verfügt. Der Düsenkörper 2 ist durch eine Dichtung 8 gegen einen 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 durch eine Verengung 26 voneinander getrennt und miteinander durch ein nicht ferromagnetisches Verbindungsbauteil 29 verbunden. 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 Flansch 21 kraftschlüssig mit der Ventilnadel 3 in Verbindung, welche durch eine Schweißnaht 22 mit dem Flansch 21 verbunden ist. Auf dem Flansch 21 stützt sich eine Rückstellfeder 23 ab, welche in der vorliegenden Bauform des Brennstoffeinspritzventils 1 durch eine Hülse 24 auf Vorspannung gebracht wird.

Erfindungsgemäß ist der Anker 20 des Brennstoffeinspritzventils 1 zweiteilig ausgeführt. Ein äußerer Ankermantel 34 besteht aus einem weichmagnetischen Material, welches den Vorteil eines hohen magnetischen Flusses aufweist. Weichmagnetische Materialien weisen jedoch den Nachteil einer mangelhaften Beständigkeit gegenüber mechanischem Verschleiß auf, so daß mit der Zeit durch den Betrieb des Brennstoffeinspritzventils 1 Fehlfunktionen beispielsweise durch einen veränderten Ankerhub auftreten können. Die Lebensdauer eines weichmagnetischen Ankers 20 ist somit begrenzt. Um dies auszugleichen, ist der Anker 20 mit einer Ankeranschlaghülse 35 versehen, welche in einer Ausnehmung 37 des Ankermantels 34 angeordnet ist. Die Ankeranschlaghülse 35 übernimmt somit neben der Funktion der Ankerführung auf der Ventilnadel 3 auch die Durchführung des Brennstoffs über zumindest einen Flächenanschliff 36 sowie die Festlegung der Ankeranschläge an dem ersten Flansch 21, der zulaufseitig des Ankers 20 mit der Ventilnadel 3 über eine Schweißnaht 22 verbunden ist, und einem zweiten Flansch 31, der abströmseitig des Ankers 20 angeordnet und ebenfalls über eine Schweißnaht 33 mit der Ventilnadel 3 verbunden ist. Zwischen dem zweiten Flansch 31 und der Ankeranschlaghülse 35 ist zur Dämpfung von Ventilnadelprellern zusätzlich ein Dämpfungselement 32 vorgesehen. Es kann, wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel, als O-Ring 32 ausgeführt sein, aber auch in Form einer Membran ausgebildet sein.

Eine detailliertere Darstellung und Beschreibung der erfindungsgemäßen Maßnahmen ist der Beschreibung zu den Fig. 2A bis 2C zu entnehmen.

In der Ventilnadelführung 14 und am Ventilsitzkörper 5 verlaufen Brennstoffkanäle 30a und 30b. Der Brennstoff wird über eine zentrale Brennstoffzufuhr 16 zugeführt und durch ein Filterelement 25 gefiltert. 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 12 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 Verbindung stehende Ventilschließkörper 4 hebt von der Ventilsitzfläche 6 ab und der Brennstoff wird durch die Abspritzöffnung 7 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 Verbindung 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. 2A zeigt in einer ungeschnittenen Darstellung eine Gesamtansicht des zweiteiligen Ankers 20 mit dem zweiten Flansch 31 und dem Dämpfungselement 32 auf der Ventilnadel 3.

Übereinstimmende Bauteile sind in allen Figuren mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen.

Fig. 2A verdeutlicht das vormontierte Gesamtbauteil, welches in das Gehäuse 2 des Brennstoffeinspritzventils 1 eingesetzt wird. Auf die Ventilnadel 3 wird der in Fig. 2A nicht dargestellte erste Flansch 21 aufgeschoben und mit der Ventilnadel 3 verschweißt. Der zweiteilige Anker 20, der aus dem Ankermantel 34 und der Ankeranschlaghülse 35 besteht, wird ebenfalls auf die Ventilnadel 3 aufgeschoben. Danach wird das im Ausführungsbeispiel als O-Ring ausgebildete Dämpfungselement 32 entweder gemeinsam mit dem zweiten Flansch 32 oder separat auf die Ventilnadel 3 aufgeschoben und schließlich der zweite Flansch 32 unter einem vorgegebenen Abstand, der dem gewünschten Hub der Ventilnadel 3 entspricht, ebenfalls mit der Ventilnadel 3 verschweißt.

Die Rückstellfeder 23 stützt sich auf dem in Fig. 2A nicht dargestellten ersten Flansch 21 ab, der an der bündig mit einer zulaufseitigen Stirnseite 38 des Ankermantels 34 abschließenden Ankeranschlaghülse 35 anliegt. Ein abströmseitiges Ende 39 der Ankeranschlaghülse 35 stützt sich an dem unter Vorspannung stehenden Dämpfungselement 32 ab, welches auf dem zweiten Flansch 31 aufliegt. Somit schlägt der Ankermantel 34 während des Betriebs des Brennstoffeinspritzventils 1 weder an dem ersten Flansch 21 noch an dem zweiten Flansch 31 an, sondern lediglich an dem verhältnismäßig großflächigen und daher unkritischen Innenpol 13 des Magnetkreises. Die Verformung des weichmagnetischen Ankermantels 34 sowie nachfolgende Fehlfunktionen durch ungenaue Zumessung können damit vermieden werden. Die nicht weichmagnetische Ankeranschlaghülse 35 stört den Fluß des magnetischen Feldes durch den Anker 20 nicht.

Fig. 2B zeigt in einer auszugsweisen Schnittdarstellung einen Schnitt durch den Ankermantel 34 und die Ankeranschlaghülse 35. In Fig. 2B sind insbesondere im Ausführungsbeispiel drei Flächenanschliffe 36 deutlich erkennbar, die die Durchführung des Brennstoffs durch den Anker 20 übernehmen. Dadurch können separate Bohrungen im Ankermantel 34, die die Stabilität und Symmetrie des weichmagnetischen Ankermantels 34 beeinträchtigen können, vermieden werden.

Die Flächenanschliffe 36 können bereits bei der Fertigung der Ankeranschlaghülse 35 an dieser angebracht werden. Die Ankeranschlaghülse 35 ist vorzugsweise durch Drehen oder durch Tiefziehen kostengünstig herstellbar.

Fig. 2C zeigt in einer auszugsweisen Schnittdarstellung einen Ausschnitt aus Fig. 1 im Bereich IIC bzw. einen maßstabsgetreuen Schnitt durch das in Fig. 2A dargestellte Gesamtbauteil.

Wie in Fig. 2C erkennbar, ist die Ankeranschlaghülse 35 gestuft ausgeführt, um die korrekte Montage des Ankermantels 34 und der Ankeranschlaghülse 35 zu gewährleisten.

Zusätzlich ist in Fig. 2C eine Drainageausnehmung 40 der Ankeranschlaghülse 35 mit einer Bohrung 41 dargestellt, die Brennstoff, der sich während des Betriebes des Brennstoffeinspritzventils 1 durch eine Pumpwirkung in einer Ausnehmung 42 der Ankeranschlaghülse 35 zwischen dieser und der Ventilnadel 3 sammelt, in einen Innenraum 42 des Brennstoffeinspritzventils 1 abführt. Dadurch kann sichergestellt werden, daß das Dämpfungselement 32 in seiner Lage verbleibt und nicht durch den Brennstoffdruck verdrängt wird, was zu Fehlfunktionen des Brennstoffeinspritzventils 1 führen kann.

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

Claims

1. Brennstoffeinspritzventil (1) zum direkten Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine, mit einer Ventilnadel (3), die in Wirkverbindung mit einem Ventilschließkörper (4) steht, der mit einer Ventilsitzfläche (6) einen Dichtsitz bildet, und einem Anker (20), der axial beweglich auf der Ventilnadel (3) angeordnet ist und mit einer Magnetspule (10) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (20) einen Ankermantel (34) und eine Ankeranschlaghülse (35) umfaßt, wobei die Ankeranschlaghülse (35) in eine innere Ausnehmung (37) des Ankermantels (34) formschlüssig eingebracht ist.

2. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ankermantel (34) aus einem weichmagnetischen Material gefertigt ist.

3. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankeranschlaghülse (35) aus einem Material besteht, welches sich von dem des Ankermantels (34) unterscheidet.

4. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankeranschlaghülse (35) aus einem gehärteten Metall oder einer harten Metallegierung gefertigt ist.

5. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankeranschlaghülse (35) in den Ankermantel (34) eingepreßt ist.

6. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankeranschlaghülse (35) mit dem Ankermantel (34) verschweißt ist.

7. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankeranschlaghülse (35) an einer zulaufseitigen Stirnseite (38) bündig mit dem Ankermantel (34) abschließt.

8. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich an der zulaufseitigen Stirnseite (38) der Ankeranschlaghülse (35) ein mit der Ventilnadel (3) über eine Schweißnaht (22) kraftschlüssig verbundener erster Flansch (21) abstützt.

9. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich an der der Ankeranschlaghülse (35) gegenüberliegenden Seite des ersten Flansches (21) eine Rückstellfeder (23) abstützt.

10. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankeranschlaghülse (35) mit einem abströmseitigen Ende (39) an einem Dämpfungselement (32) anliegt.

11. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Dämpfungselement (32) an einem zweiten Flansch (31), welcher mittels einer Schweißnaht (33) kraftschlüssig mit der Ventilnadel (3) verbunden ist, abstützt.

12. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß an der Ankeranschlaghülse (35) zumindest ein Flächenanschliff (36) vorgesehen ist.

13. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ankeranschlaghülse (35) eine Drainageausnehmung (40) vorgesehen ist.

14. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Drainageausnehmung (40) über eine Bohrung (41) in einen Innenraum (42) des Brennstoffeinspritzventils (1) drainiert wird.