DE102005037552A1

DE102005037552A1 - Brennstoffeinspritzventil

Info

Publication number: DE102005037552A1
Application number: DE102005037552A
Authority: DE
Inventors: Ferdinand Reiter
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2005-08-09
Filing date: 2005-08-09
Publication date: 2007-02-15
Anticipated expiration: 2025-08-10
Also published as: DE102005037552B4

Abstract

Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen hat einen erregbaren Aktuator (1, 2, 27) zur Betätigung eienr Ventilnadel (19) entlang der Ventillängsachse (10). Die Ventilnadel (19) umfasst neben einem hülsenförmigen Verbindungsteil einen Anker (27) und einen Ventilschließkörper (21). Der Ventilschließkörper (21) wirkt mit einem festen Ventilsitz an einem Ventilsitzkörper (29) zusammen. In der Ventilnadel (19) ist ein Filterelement als "Secondary Filter" integriert. Das Filterelement ist als tiefgezogene Filterhülse (75) ausgebildet, die in eine innere Längsöffnung (76) der rohrförmigen Ventilnadel (19) eingehängt ist. In der Filterhülse (75) sind eine Vielzahl von Durchströmöffnungen (77) zur Filterung des das Brennstoffeinspritzventil durchströmenden Brennstoffs vorgesehen. DOLLAR A Das Brennstoffeinspritzventil eignet sich besonders für den Einsatz in Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschinen.

Description

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

Aus der DE 44 21 881 A1 ist bereits ein Brennstoffeinspritzventil bekannt, bei dem zusätzlich zu einem Brennstofffilter im Einlassstutzen des Brennstoffeinspritzventils ein weiteres Filterelement nahe dem Ventilsitz vorgesehen ist. Dieses Filterelement ist dabei an der Ventilnadel integriert. Das Filterelement hat die Funktion, alle Partikel und Verunreinigungen stromaufwärts des Ventilsitzes im Inneren des Brennstoffeinspritzventils vom Ventilsitz fernzuhalten und damit Verstopfungen bzw. Undichtheiten am Ventilsitz zu vermeiden. Das Filterelement ist entweder in Form eines Siebstrumpfes, bei dem das Siebgewebe unmittelbar in der Ventilnadel eingeklebt ist, oder in Form eines in einen Trägerkörper aus Kunststoff eingefügten Siebgewebes ausgebildet. In nachteiliger Weise muss das Siebgewebe an der Ventilnadel befestigt werden, was zusätzliche Arbeitsgänge und insofern einen hohen Fertigungsaufwand erfordert. Außerdem besteht eine nicht zu vernachlässigende Gefahr des Ablösens des Siebgewebes über die Lebensdauer des Brennstoffeinspritzventils und damit des Unwirksamwerdens des Filterelements.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, dass ein als „Secondary Filter" eingesetztes Filterelement besonders einfach und kostengünstig herstellbar und in der Ventilnadel besonders einfach und zuverlässig und mit geringem Montageaufwand integrierbar ist. Erfindungsgemäß wird das Filterelement durch Tiefziehen in die Form einer Filterhülse gebracht und in eine innere Längsöffnung der rohrförmigen Ventilnadel eingehängt. Die Montage der Filterhülse in der Ventilnadel erfolgt ohne nennenswerten Kraftaufwand. Der Befestigungsprozess ist sehr gut automatisierbar und verursacht keine negativen Abschabungen.

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

Besonders vorteilhaft ist es, die als Filter wirkenden Durchströmöffnungen in der tiefgezogenen Filterhülse in einer großen Anzahl mittels Laserbohren einzubringen.

Die Filterhülse besitzt in vorteilhafter Weise an ihrem stromaufwärtigen Ende einen Ringkragen, der radial über den hülsenförmigen Grundkörper der Filterhülse übersteht. Der Ringkragen der Filterhülse stützt sich an einer oberen Stirnseite der Ventilnadel ab. Die Fixierung der Filterhülse erfolgt sehr einfach durch die auf die Ventilnadel wirkende Rückstellfeder, die am Ringkragen der Filterhülse aufliegt und den Ringkragen gegen die Stirnseite der Ventilnadel drückt.

Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen 1 ein Brennstoffeinspritzventil in einer Gesamtansicht, 2 eine erfindungsgemäß ausgestaltete Ventilnadel mit einer Filterhülse, 3 eine Schnittdarstellung durch eine alternative Filterhülse im Bereich der Linie III-III in 2 und 4 eine weitere alternative Ausführung einer Filterhülse.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Das in der 1 dargestellte Brennstoffeinspritzventil für Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschinen hat einen von einer Magnetspule 1 umgebenen, als Brennstoffeinlassstutzen dienenden Kern 2, der beispielsweise hier rohrförmig ausgebildet ist und über seine gesamte Länge einen konstanten Außendurchmesser aufweist. Ein in radialer Richtung gestufter Spulenkörper 3 nimmt eine Bewicklung der Magnetspule 1 auf und ermöglicht in Verbindung mit dem Kern 2 einen besonders kompakten Aufbau des Einspritzventils im Bereich der Magnetspule 1.
Mit einem unteren Kernende 9 des Kerns 2 ist konzentrisch zu einer Ventillängsachse 10 dicht ein rohrförmiges metallenes Zwischenteil 12 beispielsweise durch Schweißen verbunden und umgibt dabei das Kernende 9 teilweise axial. Der gestufte Spulenkörper 3 übergreift teilweise den Kern 2 und mit einer Stufe 15 größeren Durchmessers das Zwischenteil 12 zumindest teilweise axial. Stromabwärts des Spulenkörpers 3 und des Zwischenteils 12 erstreckt sich ein rohrförmiger Ventilsitzträger 16, der beispielsweise fest mit dem Zwischenteil 12 verbunden ist. In dem Ventilsitzträger 16 verläuft eine Längsbohrung 17, die konzentrisch zu der Ventillängsachse 10 ausgebildet ist. In der Längsbohrung 17 ist eine zum Beispiel rohrförmige Ventilnadel 19 angeordnet, die an ihrem stromabwärtigen Ende 20 mit einem kugelförmigen Ventilschließkörper 21, an dessen Umfang beispielsweise fünf Abflachungen 22 zum Vorbeiströmen des Brennstoffs vorgesehen sind, beispielsweise durch Schweißen verbunden ist.
Die Betätigung des Einspritzventils erfolgt in bekannter Weise elektromagnetisch. Zur axialen Bewegung der Ventilnadel 19 und damit zum Öffnen entgegen der Federkraft einer Rückstellfeder 25 bzw. Schließen des Einspritzventils dient der elektromagnetische Kreis mit der Magnetspule 1, dem Kern 2 und einem erfindungsgemäß ausgebildeten Anker 27. Der Anker 27 ist mit dem dem Ventilschließkörper 21 abgewandten Ende der Ventilnadel 19 durch eine erste Schweißnaht 28 verbunden und auf den Kern 2 ausgerichtet. In das stromabwärts liegende, dem Kern 2 abgewandte Ende des Ventilsitzträgers 16 ist in der Längsbohrung 17 ein zylinderförmiger Ventilsitzkörper 29, der einen festen Ventilsitz aufweist, durch Schweißen dicht montiert.
Zur Führung des Ventilschließkörpers 21 während der Axialbewegung der Ventilnadel 19 mit dem Anker 27 entlang der Ventillängsachse 10 dient eine Führungsöffnung 32 des Ventilsitzkörpers 29. Der kugelförmige Ventilschließkörper 21 wirkt mit dem sich in Strömungsrichtung kegelstumpfförmig verjüngenden Ventilsitz des Ventilsitzkörpers 29 zusammen. An seiner dem Ventilschließkörper 21 abgewandten Stirnseite ist der Ventilsitzkörper 29 mit einer beispielsweise topfförmig ausgebildeten Spritzlochscheibe 34 konzentrisch und fest verbunden. Im Bodenteil der Spritzlochscheibe 34 verläuft wenigstens eine, beispielsweise verlaufen vier durch Erodieren oder Stanzen ausgeformte Abspritzöffnungen 39.
Die Einschubtiefe des Ventilsitzkörpers 29 mit der topfförmigen Spritzlochscheibe 34 bestimmt die Voreinstellung des Hubs der Ventilnadel 19. Dabei ist die eine Endstellung der Ventilnadel 19 bei nicht erregter Magnetspule 1 durch die Anlage des Ventilschließkörpers 21 am Ventilsitz des Ventilsitzkörpers 29 festgelegt, während sich die andere Endstellung der Ventilnadel 19 bei erregter Magnetspule 1 durch die Anlage des Ankers 27 am Kernende 9 ergibt.
Eine in eine konzentrisch zur Ventillängsachse 10 verlaufende Strömungsbohrung 46 des Kerns 2 eingeschobene Einstellhülse 48, die beispielsweise aus gerolltem Federstahlblech ausgeformt ist, dient zur Einstellung der Federvorspannung der an der Einstellhülse 48 anliegenden Rückstellfeder 25, die sich wiederum mit ihrer gegenüberliegenden Seite an der Ventilnadel 19 abstützt. Das Einspritzventil ist weitgehend mit einer Kunststoffumspritzung 50 umschlossen. Zu dieser Kunststoffumspritzung 50 gehört beispielsweise ein mitangespritzter elektrischer Anschlussstecker 52. Ein Brennstofffilter 61 ragt in die Strömungsbohrung 46 des Kerns 2 an dessen zulaufseitigem Ende 55 hinein und sorgt für die Herausfiltrierung solcher Brennstoffbestandteile, die aufgrund ihrer Größe im Einspritzventil Verstopfungen oder Beschädigungen verursachen könnten.
In der 2 ist die erfindungsgemäße Ventilnadel 19 in einer vergrößerten Darstellung gezeigt. Zusätzlich zu dem Brennstofffilter 61 in der Strömungsbohrung 46 des Kerns 2 ist erfindungsgemäß in der Ventilnadel 19 ein weiteres Filterelement, ein so genannter „Secondary Filter" integriert, wobei das Filterelement als tiefgezogene Filterhülse 75 ausgebildet ist, die in eine innere Längsöffnung 76 der rohrförmigen Ventilnadel 19 eingehängt ist. Um zu verhindern, dass sich trotz intensivem Waschen der Einzelteile des Brennstoffeinspritzventils noch lösende Späne und andere Kleinstteile die Dichtfunktion des Brennstoffeinspritzventils beeinträchtigen, wird im Hauptströmungspfad des Einspritzventils dieses zusätzliche Filterelement angeordnet. Die mittels Tiefziehen ausgeformte Filterhülse 75 besitzt eine Vielzahl von Durchströmöffnungen 77 zur Filterung des das Brennstoffeinspritzventil durchströmenden Brennstoffs, die in 2 nur schematisch in einem kleinen Bereich dargestellt sind. Die Durchströmöffnungen 77 sind aber beispielsweise über die gesamte axiale Länge der Filterhülse 75 verteilt ausgebildet.
Die Filterhülse 75 besitzt nach dem Tiefziehen z.B. eine Wandstärke von 0,1 mm bis 0,2 mm. Die Durchströmöffnungen 77 sind vorzugsweise mittels Laserbohren in der Filterhülse 75 eingebracht, und die Durchmesser der Durchströmöffnungen 77 betragen ca. 0,04 mm bis 0,08 mm.
Die Filterhülse 75 besitzt an ihrem stromaufwärtigen Ende einen Ringkragen 78, der radial über den hülsenförmigen Grundkörper der Filterhülse 75 übersteht. Der Ringkragen 78 der Filterhülse 75 stützt sich z.B. an einer oberen Stirnseite 79 der Ventilnadel 19 ab. Da die Ventilnadel 19 selbst hülsenförmig ausgebildet ist und z.B. einen Längsschlitz aufweist, muss die Abdichtung und Abdeckung dieses Längsschlitzes durch den Ringkragen 78 erfolgen, der dafür einen exakt gestanzten Kragendurchmesser besitzen muss. Auf diese Weise wird verhindert, dass ein ungefilterter Bypass für den Brennstoff entsteht. Die Fixierung der Filterhülse 75 kann z.B. durch die auf die Ventilnadel 19 wirkende Rückstellfeder 25 erfolgen, die am Ringkragen 78 der Filterhülse 75 aufliegt und den Ringkragen 78 gegen die Stirnseite 79 der Ventilnadel 19 drückt.
Die Filterhülse 75 verläuft ausgehend von dem Ringkragen 78 über ihre axiale Länge weitgehend mit konstantem Durchmesser. Der Durchmesser der in die Längsöffnung 76 der Ventilnadel 19 hineinragenden Filterhülse 75 muss so klein bemessen sein, dass ein zwischen der Filterhülse 75 und der inneren Wandung der Ventilnadel 19 gebildeter Ringspalt 80 keine Durchflussdrosselung im Bereich von in der Ventilnadel 19 vorgesehenen Querbohrungen 81, durch die der Brennstoff das Innere der Ventilnadel 19 verlässt, darstellt. Die Filterhülse 75 kann auch über ihre axiale Länge kegelstumpfförmig verlaufen.
Die Filterhülse 75 weist einen kreisförmigen (2), elliptischen oder mehreckigen Querschnitt auf. 3 ist eine Schnittdarstellung durch eine alternative Filterhülse 75 im Bereich der Linie III-III in 2, deren Querschnitt dreieckförmig ausgeführt ist.
In der 4 ist eine weitere alternative Ausführung einer Filterhülse 75 dargestellt, wobei die Filterhülse 75 über ihre axiale Länge gestuft verläuft. Unmittelbar stromabwärts des Ringkragens 78 ist an der Filterhülse 75 ein Zentrierbund 82 vorgesehen, der exakt in die Längsöffnung 76 der Ventilnadel 19 eingepasst wird. Vom Zentrierbund 82 ausgehend verläuft die Filterhülse 75 mit einem kleineren Außendurchmesser.
Eine Vergrößerung der Filterfläche kann dadurch erzielt werden, dass die Länge der Filterhülse 75 bis unmittelbar zum Ventilschließkörper 21 vergrößert wird.

Claims

Brennstoffeinspritzventil für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, mit einer Ventillängsachse (10), mit einem erregbaren Aktuator (1, 2, 27) zur Betätigung einer Ventilnadel (19) entlang der Ventillängsachse (10), wobei die Ventilnadel (19) einen Ventilschließkörper (21) umfasst, der mit einem festen Ventilsitz an einem Ventilsitzkörper (29) zusammenwirkt, und mit einem in der Ventilnadel (19) integrierten Filterelement, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement als tiefgezogene Filterhülse (75) ausgebildet ist, die in eine innere Längsöffnung (76) der rohrförmigen Ventilnadel (19) eingehängt ist.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Filterhülse (75) eine Vielzahl von Durchströmöffnungen (77) zur Filterung des das Brennstoffeinspritzventil durchströmenden Brennstoffs vorgesehen sind.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchströmöffnungen (77) über die gesamte axiale Länge der Filterhülse (75) verteilt ausgebildet sind.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchströmöffnungen (77) mittels Laserbohren in der Filterhülse (75) eingebracht sind.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchmesser der Durchströmöffnungen (77) 0,04 mm bis 0,08 mm betragen.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterhülse (75) an ihrem stromaufwärtigen Ende einen Ringkragen (78) besitzt, der sich an einer oberen Stirnseite (79) der Ventilnadel (19) abstützt.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine auf die Ventilnadel (19) wirkende Rückstellfeder (25) am Ringkragen (78) der Filterhülse (75) aufliegt.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterhülse (75) eine Wandstärke von 0,1 mm bis 0,2 mm hat.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterhülse (75) im Querschnitt kreisförmig, elliptisch oder mehreckig ist.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterhülse (75) über ihre axiale Länge weitgehend mit konstantem Durchmesser verläuft.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterhülse (75) über ihre axiale Länge kegelstumpfförmig verläuft.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterhülse (75) über ihre axiale Länge gestuft verläuft.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass an der Filterhülse (75) ein Zentrierbund (82) vorgesehen ist.