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Die
Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der
Gattung des Hauptanspruchs.
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Es
ist schon ein Brennstoffeinspritzventil aus der
DE 195 32 865 A1 bekannt,
mit zumindest einem eine Zulaufseite und eine Ablaufseite aufweisenden Filter,
der an einem Filtergehäuse
angeordnet ist. Ein solcher Filter wird insbesondere bei Hochdruckeinspritzventilen
mechanisch stark belastet und verformt sich unter Umständen.
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Vorteile der
Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den
Vorteil, daß auf
einfache Art und Weise eine Verbesserung dahingehend erzielt wird,
dass die mechanische Belastung des Filters verringert wird, indem
auf der Ablaufseite des Filters ein den Filter abstützender
Stützkörper vorgesehen
ist.
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Durch
die in den Unteransprüchen
aufgeführten
Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch
angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.
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Besonders
vorteilhaft ist, wenn der Stützkörper einen
Stützabschnitt
aufweist, an dem den Filter stützende
Erhebungen angeordnet sind, da die Erhebungen insgesamt nur eine kleine
Fläche
der Filterfläche
des Filters abdecken und dadurch die effektive Filterfläche nur
geringfügig
verkleinern.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführung
sind die Erhebungen noppenförmig,
stegförmig
oder rippenförmig
ausgebildet und im Querschnitt zahnförmig, dreieckförmig, teilkreisförmig, ovalförmig oder wellenförmig ausgeführt.
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Weiterhin
vorteilhaft ist, wenn zwischen den Erhebungen Ablaufkanäle gebildet
sind, da das Filtrat über
die einen großen
Strömungsquerschnitt
aufweisenden Ablaufkanäle
abströmen
kann, so dass der Filter weiterhin mit hohem Durchfluss durchströmbar ist.
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Nach
einer vorteilhaften Ausführung
verlaufen die Ablaufkanäle
ablaufseitig zwischen dem Filter und dem Stützabschnitt des Stützkörpers.
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Sehr
vorteilhaft ist es, wenn das Filtergehäuse zwei Auflageringe aufweist,
die über
zumindest zwei Stege miteinander verbunden sind, wobei zwischen
den Auflageringen und den Stegen Durchtrittsöffnungen gebildet sind, in
oder an denen der Filter angeordnet ist. Gemäß dieser Ausführung ist
der Filter sehr bauraumsparend ausgebildet und sehr kostengünstig herstellbar.
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Des
weiteren vorteilhaft ist, wenn der Stützkörper als Zusatzteil in das
Filtergehäuse
einsetzbar ist, da die effektive Filterfläche des Filters auf diese Weise
am wenigsten verringert wird.
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Auch
vorteilhaft ist, wenn ein unterer Auflagering des Filtergehäuses und
eine Schulter des Stützkörpers mit
einer in radialer Richtung bezüglich einer
Ventilachse wirkenden Presspassung zwischen zwei Wandungen eines
Ventilgehäuses
angeordnet sind, da das Filtergehäuse auf diese Weise sehr dicht zwischen
der Zulaufseite und der Ablaufseite des Filters abgedichtet ist,
so dass keine Leckage an dem Filter vorbei auftritt.
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Zeichnung
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in
der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert.
Es zeigen 1 im Schnitt eine Ansicht eines
Brennstoffeinspritzventils, 2 einen
Ausschnitt des Brennstoffeinspritzventils mit einem erfindungsgemäßen Filter, 3 eine
Teilansicht eines Stützkörpers mit
an einem Filter anliegenden Erhebungen und 4 eine weitere
Teilansicht des Stützkörpers.
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Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
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1 zeigt
im Schnitt ein Brennstoffeinspritzventil, bei dem die vorliegende
Erfindung Anwendung finden könnte.
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Das
Brennstoffeinspritzventil dient beispielsweise dazu, Kraftstoff
in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine einzuspritzen und wird
beispielsweise bei der sogenannten Direkteinspritzung verwendet.
Das Brennstoffeinspritzventil kann aber auch den Kraftstoff in ein
Saugrohr einer Brennkraftmaschine einspritzen.
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Das
Brennstoffeinspritzventil hat ein Ventilgehäuse 1 mit einem zylinderförmigen ersten
Gehäuseabschnitt 1.1 und
einem zylinderförmigen
zweiten Gehäuseabschnitt 1.2.
Der zweite Gehäuseabschnitt 1.2 ragt
mit einem Schulterabschnitt 4 durch eine in einer Stirnwandung 2 des
ersten Gehäuseabschnitts 1.1 angeordnete
Durchgangsöffnung 3 in
den ersten Gehäuseabschnitt 1.1 hinein
und hintergreift die Stirnwandung 2 mit einer Schulter 5,
deren Durchmesser größer ist
als der Durchmesser der Durchgangsöffnung 3. Der zweite
Gehäuseabschnitt 1.2 ist mit
dem ersten Gehäuseabschnitt 1.1 einstückig verbunden,
beispielsweise mittels Schweißen.
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An
dem ersten Gehäuseabschnitt 1.1 ist
ein Eingangskanal 7 für
den Kraftstoff vorgesehen, der in einen Ventilraum 1.3 des
Ventilgehäuses 1 mündet. In
dem Ventilraum 1.3 ist eine axial bewegliche Ventilnadel 8 vorgesehen,
die mittels eines Aktors 9 verstellbar ist. Der Aktor 9 ist
beispielsweise ein Elektromagnet, ein piezoelektrischer oder ein
magnetostriktiver Aktor oder ein Formgedächtnisaktor.
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Die
Ventilnadel 8 weist beispielsweise einen dem Aktor 9 zugewandten
Nadelschaft 10 und einen dem Aktor 9 abgewandten
Ventilschließkörper 11 auf.
Der Nadelschaft 10 der Ventilnadel 8 verläuft teilweise
im ersten Gehäuseabschnitt 1.1 und
reicht bis in einen im zweiten Gehäuseabschnitt 1.2 vorgesehenen
Zuführkanal 12.
Die Ventilnadel 8 wird in dem Zuführkanal 12 in axialer
und radialer Richtung bezüglich
einer Ventilachse 23 geführt. Beispielsweise an einem
dem Aktor 9 abgewandten Ende des Zuführkanals 12 ist ein
Ventilsitz 13 ausgebildet, mit dem der Ventilschließkörper 11 zusammenwirkt.
Bei geschlossenem Brennstoffeinspritzventil liegt der Ventilschließkörper 11 an
dem Ventilsitz 13 dicht an und verschließt das Brennstoffeinspritzventil.
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Der
Aktor 9 ist innerhalb des Ventilraums 1.3 beispielsweise
von einem Innengehäuse 16 umgeben,
um den Aktor 9 gegenüber
dem Kraftstoff zu kapseln. Der Zuführkanal 12 mündet dann
nicht in den Ventilraum 1.3, sondern in einen Innenraum 16.1 des
Innengehäuses 16.
Das Innengehäuse 16.1 ist auf
einer dem Ventilsitz 13 zugewandten Stirnseite beispielsweise
durch den Schulterabschnitt 4 und auf einer dem Aktor 9 zugewandten
Stirnseite durch einen Ventildeckel 15 verschlossen.
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Das
Innengehäuse 16 kann
jedoch auch entfallen, wenn der Aktor 9 hinreichend kraftstoffbeständig ausgeführt ist
oder auf andere Weise als mit dem Innengehäuse 16 gegenüber dem
Kraftstoff abgedichtet ist.
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Zwischen
dem Schulterabschnitt 4 des zweiten Gehäuseabschnitts 1.2 und
dem Gehäuse
des ersten Gehäuseabschnitts 1.1 ist
eine beispielsweise ringförmige
Vorkammer 18 gebildet, die stromauf mit dem Eingangskanal 2 und
stromab über
zumindest einen Verbindungskanal 19 mit dem Zuführkanal 12 strömungsverbunden
ist. Der zumindest eine Verbindungskanal 19 ist in dem
Schulterabschnitt 4 vorgesehen, verläuft von der Vorkammer 18 ausgehend beispielsweise
radial nach innen bezuglich der Ventilachse 23 und mündet in
den Zuführkanal 12.
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Der
Durchmesser des Zuführkanals 12 ist von
der Einmündung
des zumindest einen Verbindungskanals 19 in den Zuführkanal 12 ab
bis nahe dem Ventilsitz 13 größer als der Durchmesser des Nadelschafts 10,
so dass ein Ringspalt 20 gebildet ist, der eine Strömungsverbindung
von dem zumindest einen Verbindungskanal 19 aus bis an
den Ventilsitz 13 herstellt. Damit kein Kraftstoff über den
Zuführkanal 12 in
den Innenraum 16.1 gelangt, ist eine Dichtung 17 vorgesehen,
beispielsweise ein Wellbalg, der an seinem einen Ende mit dem Schulterabschnitt 4 und
an seinem anderen Ende mit dem Nadelschaft 10 verbunden
ist. Im Bereich des Zuführkanals 12 zwischen
der Einmündung
des zumindest einen Verbindungskanals 19 in den Zuführkanal 12 und dem
dem Ventilsitz 13 abgewandten Ende des Zuführkanals 12 ist
zumindest abschnittsweise kein oder zumindest nahezu kein Ringspalt 20 ausgebildet,
um den hohen Kraftstoffdruck in dem Zuführkanal 12 durch einen
hohen Druckverlust in Richtung der Dichtung 17 zu verringern
und um die Ventilnadel 8 zu führen.
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Das
Ventilgehäuse 1,
das Innengehäuse 16, der
Aktor 9 und die Ventilnadel 8 sind beispielsweise konzentrisch
zueinander bezüglich
der in Richtung der Ventilnadel 8 verlaufenden Ventilachse 23 angeordnet.
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Nach
einem Abheben des Ventilschließkörpers 11 von
seinem Ventilsitz 13 wird die Ventilnadel 8 mittels
einer Rückstellfeder 24 wieder
an den Ventilsitz 13 zurückbewegt. Die Rückstellfeder 24 ist
beispielsweise in dem Innenraum 16.1 angeordnet und wirkt über eine
am Nadelschaft 10 angeordnete Schulter 25 auf
den Nadelschaft 10.
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In
der Vorkammer 18 ist zumindest ein Filter 28,
beispielsweise ein Siebgewebe, angeordnet, der in dem Kraftstoff
enthaltene Partikel zurückhält. Der zumindest
eine Filter 28 wird über
eine Filterfläche durchströmt. Der
zumindest eine Filter 28 hat eine Zulaufseite 28.1,
auf der die noch ungefilterte Flüssigkeit
vorliegt, und eine Ablaufseite 28.2, über die das Filtrat des Filters 28 abströmt. Der
Filter 28 ist an einem Umfang des Schulterabschnitts 4 vorgesehen und
beispielsweise an einem Eingang 26 des zumindest einen
Verbindungskanals 19 angeordnet, so dass der Kraftstoff
jeweils nur über
den Filter 28 in den Verbindungskanal 19 gelangt.
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2 zeigt
einen Ausschnitt des Brennstoffeinspritzventils nach 1 mit
einem erfindungsgemäßen Filter.
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Der
zumindest eine Filter 28 ist an einem beispielsweise hohlzylinderförmigen Filtergehäuse 27 angeordnet,
das beispielsweise zwei, in axialer Richtung bezüglich der Ventilachse 23 beabstandete
Auflageringe 29 aufweist, die über zumindest drei Stege 30 miteinander
verbinden sind. Zwischen den Auflageringen 29 und den Stegen 30 sind
Durchtrittsöffnungen 32 gebildet.
Der Durchfluss durch diese Durchtrittsöffnungen 32 wird durch
den Filter 28 gefiltert, wobei der Filter 28 beispielsweise
an einem Aufgang der Durchtrittsöffnungen 32 angeordnet
ist und alle Durchtrittsöffnungen 32 überdeckt.
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Der
zumindest eine Filter 28 ist fest mit dem Filtergehäuse 27 verbunden,
beispielsweise mittels Schweißen
oder Kleben. Ein in axialer Richtung gesehen unterer Auflagering 29.2 weist
einen in Richtung eines oberen Auflagerings 29.1 verlaufenden Kragen 31 auf.
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Beim
Stand der Technik ist der Filter in Durchströmungsrichtung meist ungenügend abgestützt, so
dass dieses in Richtung der Strömung
mechanisch stark belastet ist.
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Erfindungsgemäß ist daher
auf der Ablaufseite 28.2 des Filters 28 zusätzlich ein
den Filter 28 abstützender
Stützkörper 41 vorgesehen.
Der Stützkörper 41 weist
einen Stützabschnitt 42 mit
den Filter 28 stützenden
Erhebungen 40 auf. Die Erhebungen 40 sind nahe
oder an dem Filter 28 angeordnet, so dass diese den Filter 28 entgegen
der Strömungsrichtung
derart abstützen,
dass dieser sich nicht oder zumindest kaum in Strömungsrichtung
verformt, beispielsweise durchbiegt. Die Erhebungen 40 sind
derart ausgebildet, dass sie nur einen kleinen Teil der Filterfläche des
Filters 28 abdecken, so dass die effektive Filterfläche des
Filters nur geringfügig
durch den Stützkörper verringert
wird. Beispielsweise liegen die Erhebungen 40 bei der Durchströmung des
Filters 28 nur linienförmig
oder punktförmig
an dem Filter 28 an.
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Die
Erhebungen 40 haben beispielsweise eine Längserstreckung
in axialer Richtung bezüglich der
Ventilachse 23 und sind zum Beispiel rippen- oder stegförmig ausgebildet.
Die Erhebungen 40 können
aber auch punktförmig
oder noppenförmig ausgebildet
und über
den Umfang des Stützabschnitts 42 verteilt
angeordnet sein.
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Zwischen
den Erhebungen 40 sind Ablaufkanäle 43 gebildet, durch
die das Filtrat nach stromabwärts
abströmen
kann. Da der Stützabschnitt 42 die Durchtrittsöffnungen 32 mit
dem Filter 28 beispielsweise vollständig überdeckt, trifft die Strömung bei der
Einmündung
in den Ablaufkanal 43 auf den Stützabschnitt 42, wird
beispielsweise um 90 Grad umgelenkt und strömt zwischen dem Filter 28 und
dem Stützabschnitt 42 an
den einzelenen Erhebungen 40 vorbei oder an diesen entlang.
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Gemäß dem Ausführungsbeispiel
ist das Filtergehäuse 27 und
der Stützabschnitt 42 hohlzylinderförmig ausgebildet.
Der obere Auflagering 29.1 des Filtergehäuses 27 weist
eine Einsetzöffnung 47 auf,
durch die der Stützkörper 41 in
das Filtergehäuse 27 einsetzbar
ist. Der Stützabschnitt 42 des
Stützkörpers 41 überragt
die Durchtrittsöffnungen 32 mit dem
Filter 28 in axialer Richtung bis an eine Bodenwandung 48 des
unteren Auflagerings 29.2. Im Bereich der Bodenwandung 48 hat
der Stützabschnitt 42 eine
erste Aussparung 49, die eine Strömungsverbindung zum Eingang 26 des
Verbindungskanals 19 herstellt. Der Stützkörper 41 liegt mit
einer zweiten Schulter 46 an dem oberen Auflagering 29.1 an
und ist einstückig
mit diesem verbunden, beispielsweise verschweisst. Von der zweiten
Schulter 46 ausgehend verläuft der Stützabschnitt 42 in
axialer Richtung bezüglich
der Ventilachse 23 und ragt in das Filtergehäuse 27 hinein.
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Der
untere Auflagering 29.2 des Ventilgehäuses 1 ist mit einer
in radialer Richtung bezüglich der
Ventilachse 23 wirkenden Presspassung zwischen zwei Wandungen
des Ventilgehäuses 1 angeordnet
ist, beispielsweise zwischen dem Schulterabschnitt 4 des
zweiten Gehäuseabschnitts 1.2 und dem
Gehäuse
des ersten Gehäuseabschnitts 1.1. Außerdem ist
die Schulter 46 des Stützkörpers 41 mit einer
in radialer Richtung bezüglich
der Ventilachse 23 wirkenden Presspassung zwischen zwei
Wandungen des Ventilgehäuses 1 angeordnet,
beispielsweise zwischen dem Schulterabschnitt 4 des zweiten Gehäuseabschnitts 1.2 und
dem Gehäuse
des ersten Gehäuseabschnitts 1.1.
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Auf
diese Weise ist das Filtergehäuse 27 mit dem
eingesetzten Stützkörper 41 in
dem Ventilgehäuse 1 derart
dicht angeordnet, dass keine Leckage zwischen der Zulaufseite 28.1 des
Filters 28 und der Ablaufseite des Filters 28 auftritt.
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Die
zweite Schulter 46 weist eine zweite Aussparung 50 auf,
um eine Strömungsverbindung
zwischen dem Eingangskanal 7 und der Vorkammer 18 zu
erhalten.
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Der
Kraftstoff strömt über den
Eingangskanal 7 und die zweite Aussparung 50 in
die Vorkammer 18 stromauf des Filters 28, durchströmt den Filter 28 über die
Durchtrittsöffnungen 32 des
Filtergehäuses 27 in
die Ablaufkanäle 43 und
an dem Stützabschnitt 42 zwischen
den Erhebungen 40 entlang über die erste Aussparung 49 in
den Verbindungskanal 19. Von dort aus gelangt der Kraftstoff über den
Ringspalt 20 zum Ventilsitz 13.
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3 zeigt
eine Teilansicht des Stützkörpers nach 2 mit
an einem Filter anliegenden Erhebungen.
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Bei
dem Stützkörper nach 3 sind
die gegenüber
dem Brennstoffeinspritzventil nach 1 und 2 gleichbleibenden
oder gleichwirkenden Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Eine
dem Filter 28 zugewandte Umfangswandung 53 des
Stützabschnitts 42 ist
im Querschnitt beispielsweise wellenförmig ausgebildet mit Erhebungen 40 und
zwischen den Erhebungen 40 vorgesehenen Vertiefungen 54,
die die Ablaufkanäle 43 bilden.
Der Querschnitt der Erhebungen 40 ist beliebig und beispielsweise
wellenförmig,
zahnförmig, teilkreisförmig, ovalförmig, dreieckförmig oder ähnlich.
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4 zeigt
eine weitere Teilansicht des Stützkörpers nach 2.
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Bei
dem Stützkörper nach 4 sind
die gegenüber
dem Brennstoffeinspritzventil nach 1 bis 3 gleichbleibenden
oder gleichwirkenden Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.