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Stand der Technik
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Einspritzventil zum Einspritzen
von Kraftstoff in eine Brennkraftmaschine.
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Einspritzventile
sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen
bekannt. Bekannte Einspritzventile umfassen üblicherweise einen Ventilkörper, in
dem eine Ventilnadel axial beweglich gelagert ist, um ein Spritzloch
zu öffnen bzw.
zu verschließen.
Um hierbei insbesondere am Ventilsitz Verunreinigungen zu vermeiden,
wird ein einzuspritzender Kraftstoffdurch ein Filterelement geführt. Hierzu
wird das Filterelement üblicherweise
an einer Außenseite
des Ventilkörpers
vor einer Zulaufbohrung angeordnet, um den Kraftstoff zu filtern.
Da bei modernen Einspritzsystemen immer höhere Drücke auftreten, kann es vorkommen,
dass aufgrund des durch das Filterelement durchströmenden Kraftstoffs
ein Filtergewebe verformt wird. Ferner kann es auch aufgrund von
großen
Durchströmungsmengen von
Kraftstoff zu einer Verformung des Filtergewebes kommen. Hierbei
besteht nun die Gefahr, dass das Filtergewebe reißt bzw.
von seiner Befestigung ausreißt,
so dass Verunreinigungen durch das Filterelement hindurchströmen können. Dies
kann zu Beschädigungen
des Einspritzventils bzw. von weiteren Teilen der Brennkraftmaschine
führen.
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Vorteile der Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Einspritzventil
zur Einspritzung von Kraftstoff in eine Brennkraftmaschine weist
demgegenüber
den Vorteil auf, dass eine Beschädigung
des Filterelements, insbesondere des Filtergewebes, vermieden werden
kann. Dies kann erfindungsgemäß durch
eine einfache und sehr kostengünstig
bereitstellbare Maßnahme
erreicht werden. Dadurch kann eine sichere Filterung des Kraftstoffs über die
Lebensdauer des Einspritzventils sichergestellt werden. Dies wird
erfindungsgemäß dadurch
erreicht, dass das Einspritzventil einen Ventilkörper, eine im Ventilkörper angeordnete
Ventilnadel, die einen Ventilsitz verschließt bzw. freigibt sowie ein Filterelement
umfasst. Der Ventilkörper
umfasst wenigstens eine Zulaufbohrung, um Kraftstoff von einer Zuleitung
in einen koaxial zur Ventilnadel angeordneten Ringkanal zuzuführen. Das
Filterelement ist dabei im Wesentlichen rohrförmig ausgebildet und umfasst
ein Filtergewebe sowie eine Fixiereinrichtung. Das Filterelement
wird mittels der Fixiereinrichtung befestigt. Der Ventilkörper umfasst
ferner einen Abstützbereich,
um das Filtergewebe mittels des Abstützbereichs von Innen gegen
die Strömungsrichtung
radial abzustützen.
Dadurch kann auch bei hohen Drücken
bzw. bei großen
Strömungsvolumina
sichergestellt werden, dass keine übermäßige Verformung des Filtergewebes
auftritt.
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Die
Unteransprüche
zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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Vorzugsweise
kontaktiert der Abstützbereich das
Filtergewebe. Dadurch ist unabhängig
von einer Verformung des Filtergewebes immer eine Abstützung des
Filtergewebes gegeben. Alternativ kann zwischen dem Filtergewebe
und dem Abstützbereich des
Ventilkörpers
auch ein kleiner Abstand sein, so dass erst ab einem vorbestimmten
Druck bzw. einer vorbestimmten Durchflussmenge eine leichte Verformung
des Filtergewebes auftritt, ohne dass das Filtergewebe dabei beschädigt wird,
und dann das leicht verformte Filtergewebe den Abstützbereich kontaktiert.
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Vorzugsweise
ist der Abstützbereich
durch einen zwischen einer ersten Nut und einer zweiten Nut angeordneten
vorstehenden Bereich gebildet. Hierdurch kann das Fluid durch das
Filtergewebe in die erste und zweite Nut strömen und über die beiden Nuten zur Zulaufbohrung
geführt
werden.
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Besonders
bevorzugt ist der vorstehende Bereich zur Abstützung des Filtergewebes entlang des
Umfangs des Ventilkörpers
gebildet. Der vorstehende Bereich ist dabei entlang des gesamten
Umfangs vorgesehen, lediglich die eine oder mehrere radialen Zulaufbohrungen
sind nicht vom vorstehenden Bereich überdeckt, um möglichst
wenig Strömungsverluste
zu haben.
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Der
vorstehende Bereich des Ventilkörpers stützt das
Filtergewebe dabei vorzugsweise an einem mittleren Bereich ab. Dadurch
wird vermieden, dass, wenn das Fluid in die erste und zweite Nut strömt, eine
ungleiche Belastung des Filtergewebes auftritt.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist eine Mittelachse
der radialen Zulaufbohrung und eine Mitte des vorstehenden Bereichs
zur Abstützung
des Filtergewebes in einer Ebene senkrecht zu einer Axialrichtung
des Kolbens angeordnet.
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Gemäß einer
anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Abstützbereich
durch einen ersten Zahnbereich und einen zweiten Zahnbereich gebildet.
Zwischen dem ersten Zahnbereich und dem zweiten Zahnbereich ist
eine Nut vorgesehen, wobei die radiale Zulaufbohrung im Ventilkörper in
der Nut mündet.
Das Filtergewebe wird somit durch die beiden Zahnbereiche abgestützt, wobei Fluid
durch das Filtergewebe auch in die Zahnbereiche strömen kann.
Die Zahnbereiche weisen Zähne und
Zahnzwischenräume
auf, so dass das Fluid durch das Filtergewebe in die Zahnzwischenräume und
von dort in die Nut strömen
kann. Somit wird das Filtergewebe durch eine Vielzahl von Zähnen abgestützt, welche
vorzugsweise gleich voneinander beabstandet sind und dadurch kann
eine gleichmäßige Abstützung des
Filtergewebes erreicht werden.
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Die
Zähne des
ersten und zweiten Zahnbereichs sind dabei besonders bevorzugt parallel
zur Axialrichtung des Kolbens ausgerichtet. Damit sind die Zähne der
beiden Zahnbereiche senkrecht zur umlaufenden Nut angeordnet und
können
besonders einfach und kostengünstig
beispielsweise durch einen Rändelvorgang
hergestellt werden.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die umlaufende
Nut eine Breite auf, welche kleiner ist als eine Breite des ersten
Zahnbereichs und kleiner als eine Breite des zweiten Zahnbereichs.
Dadurch wird eine große
Fläche
des Filtergewebes durch die beiden Zahnbereiche abgestützt.
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Vorzugsweise
sind der erste und zweite Zahnbereich symmetrisch zu einer Ebene
durch eine Mittelachse der Zulaufbohrung angeordnet. Hierdurch werden
gute Strömungsverhältnisse
des Fluids beim Strömen
durch die Zahnbereiche in die Nut erreicht.
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Um
eine Beschädigung
des Filtergewebes durch die Zahnbereiche zu vermeiden, sind die
Zahnspitzen der Zahnbereiche abgeflacht bzw. abgerundet.
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Es
sei angemerkt, dass im Ventilkörper
eine oder mehrere radiale Zulaufbohrungen vorgesehen sein können. Die
Zulaufbohrungen führen
jeweils radial zu einem Ringkanal des Einspritzventils, wobei am
Außenumfang
des Ventilkörpers
die Vielzahl von Zulaufbohrungen durch die umlaufende Nut bzw. die erste
und zweite Nut verbunden sind. Filtergewebe ist dabei vorzugsweise
nur über
den Zulaufbohrungen gebildet. Es ist jedoch auch möglich, dass
das Filtergewebe ringförmig
entlang des gesamten Umfangs des Filterelements vorgesehen ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Nachfolgend
werden bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung beschrieben.
In der Zeichnung ist:
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1 eine
schematische Schnittansicht eines Teils eines Einspritzventils gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung,
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2 eine
perspektivische, schematische Ansicht eines Ventilkörpers gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung,
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3 eine
schematische Schnittansicht des in 2 gezeigten
Ventilkörpers
mit einem Filterelement, und
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4 eine
vergrößerte Schnittansicht
entlang der Linie IV-IV von 3.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf 1 ein Einspritzventil 1 gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung beschrieben.
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1 zeigt
nur schematisch einen Teil des Einspritzventils 1, welches
Teil eines Einspritzsystems für
eine Brennkraftmaschine ist.
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Das
Einspritzventil 1 umfasst dabei einen Ventilkörper 3,
welcher im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet ist und eine
Ventilnadel 2 aufnimmt. Die Ventilnadel 2 ist
in Axialrichtung X-X hin- und herbewegbar. Ein Ringkanal 5 des
Einspritzventils ist benachbart ringförmig um die Ventilnadel 2 gebildet.
Im Ventilkörper 3 ist
ferner wenigstens eine Zulaufbohrung 4 gebildet, welche
den Ringkanal 5 mit einem Zulauf zum Zuführen von
Fluid verbindet. In Strömungsrichtung
vor der Zulaufbohrung 4 ist ein Filterelement 6 mit
einem Filtergewebe 7 und einer Fixiereinrichtung 8 angeordnet,
um das angesaugte Fluid zu filtern. In 1 zeigt der
Pfeil A die Strömungsrichtung
des Fluids durch das Filterelement 6 an. Das Filtergewebe 7 kann
ein metallisches Filtergewebe oder ein Filtergewebe aus Kunststoff
sein. Die Fixiereinrichtung 8 ist beispielsweise eine Kunststoffumspritzung
des Filtergewebes 7, um das Filtergewebe im Filterelement 6 zu
fixieren. Das Filterelement 6 ist am Ventilkörper 3 befestigt.
Das Filterelement 6 ist ringförmig gebildet und dichtet im
Bereich der Fixiereinrichtung 8 am Ventilkörper 3 ab.
Zur Montage kann das Filterelement 6 über den Ventilkörper 3 geschoben
werden.
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Am
Ventilkörper 3 ist
ferner ein Abstützbereich
für das
Filtergewebe 7 vorgesehen. Der Abstützbereich umfasst einen vorstehenden
Bereich 11, welcher als radial nach außen vorstehender Ring gebildet
ist. Wie aus 1 ersichtlich ist, ist der vorstehende
Bereich 11 zwischen einer ersten Nut 9 und einer
zweiten Nut 10 angeordnet. Die erste Nut 9 und die
zweite Nut 10 sind umlaufende Nuten, welche im Ventilkörper 3 gebildet
sind. Der vorstehende Bereich 11 ist ebenfalls umlaufend
gebildet, wobei er lediglich im Bereich der Zulaufbohrung 4 nicht
vorgesehen ist. Über
die beiden Nuten 9, 10 können, wenn mehrere Zulaufbohrungen 4 im
Ventilkörper 3 vorgesehen sind,
diese miteinander kommunizieren. Beispielsweise können drei
oder vier Zulaufbohrungen 4 in voneinander gleichen Abständen vorgesehen
sein. Eine Breite der beiden Nuten 9, 10 ist dabei
größer als
eine Breite des vorstehenden Bereichs 11. Dadurch wird
insbesondere vermieden, dass zu große Strömungsverluste während des
Ansaugens auftreten. Wie aus 1 ersichtlich
ist, berührt
der vorstehende Bereich 11 die stromabwärtsgerichtete Seite des Filtergewebes 7 und
stützt
dieses ungefähr
in der Mitte ab. Wie in 1 gezeigt, liegt eine Mittelachse der
Zulaufbohrung 4 und eine Mitte des vorstehenden Bereichs 11 auf
einer gemeinsamen Ebene E, senkrecht zur Axialrichtung X-X. Somit
kann eine symmetrische Abstützung
in der Mitte des Filtergewebes 7 erreicht werden, so dass
auch bei einem großen
Durchfluss keine Verformung des Filtergewebes 7 auftritt.
Damit kann erfindungsgemäß eine Beschädigung des
Filtergewebes 7, z.B. ein Reißen oder ein Herausreißen des
Filtergewebes 7 aus der Fixiereinrichtung 8, verhindert
werden. Somit kann eine Verschmutzung des Einspritzventils vermieden werden.
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Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf die 2 bis 4 ein
Einspritzventil 1 gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung beschrieben. Gleiche bzw. funktional gleiche Teile
sind mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel
bezeichnet. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel weist das zweite
Ausführungsbeispiel
einen anders ausgebildeten Abstützbereich zur
Abstützung
des Filtergewebes 7 auf. Wie in 2 gezeigt,
ist der Abstützbereich
des zweiten Ausführungsbeispiels
durch einen ersten Zahnbereich 12 und einen zweiten Zahnbereich 13 gebildet.
Die beiden Zahnbereiche 12, 13 sind parallel zueinander entlang
des Außenumfangs
des Ventilkörpers 3 angeordnet.
Zwischen dem ersten Zahnbereich 12 und dem zweiten Zahnbereich 13 ist
eine umlaufende Nut 14 angeordnet. Eine Zulaufbohrung,
welche in Radialrichtung des Ventilkörpers 3 angeordnet
ist, liegt im Bereich der umlaufenden Nut 14. Die beiden
Zahnbereiche 12, 13 sind durch eine Vielzahl von
parallel nebeneinander angeordneten Zähnen gebildet, wobei die Zähne in Axialrichtung
X-X des Einspritzventils ausgerichtet sind.
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Wie
insbesondere aus 2 ersichtlich ist, ist die Breite
N der Nut 14 in Axialrichtung X-X derart gewählt, dass
sie kleiner ist als eine Breite B1 des ersten Zahnbereichs 12 und
kleiner als eine Breite B2 des zweiten Zahnbereichs 13.
Dadurch wird verhindert, dass das Filtergewebe in einem zu großen Umfang
durch den strömenden
Kraftstoff verformt werden kann. Die Breite der Zahnbereiche 12, 13 ist
dabei vorzugsweise gleich.
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3 zeigt
eine Schnittansicht des Ventilkörpers
durch die Zulaufbohrung 4 mit einem angeordneten Filterelement 6.
Das Filterelement 6 umfasst wieder ein Filtergewebe 7 und
eine Fixiereinrichtung 8, welche um das Filtergewebe 7 herum
gespritzt ist und zur Befestigung des Filterelements 6 am
Ventilkörper 3 dient.
Das Filtergewebe 3 ist über der
Zulaufbohrung 4 positioniert. Kraftstoff wird wieder radial
nach innen, wie durch den Pfeil A angedeutet, durch das Filterelement 6 und
die Zulaufbohrung 4 in einen Ringkanal 5 benachbart
zur Ventilnadel 2 zugeführt.
Dabei kann der Kraftstoff unmittelbar durch das Filtergewebe in
die Zulaufbohrung 4 zugeführt werden und weiterhin auch
im Bereich des Filtergewebes, welches über dem ersten und zweiten Zahnbereich 12, 13 liegt,
zugeführt
werden. Im Zahnbereich 12, 13 wird der Kraftstoff
dann, wie durch die kleinen Pfeile in 3 angedeutet,
zwischen den Zähnen
in den Zahnzwischenräumen
in Axialrichtung des Einspritzventils geführt und so zur umlaufenden Nut 14 bzw.
zur Zulaufbohrung 4 geführt.
Zwischen den Spitzen der Zahnbereiche 12, 13 und
dem Filtergewebe ist ein Abstand D vorgesehen, so dass im nicht
benutzten Zustand des Einspritzventils 1 das Filtergewebe 7 nicht
den Abstützbereich
berührt.
Erst wenn ein vorbestimmter Druck bzw. eine vorbestimmte Durchflussmenge
am Filtergewebe 7 anliegt, erfolgt eine leichte Verformung
des Filtergewebes 7, so dass das Filtergewebe 7 die
Spitzen der Zahnbereiche 12, 13 berührt. Um
hierbei Beschädigungen des
Filtergewebes zu vermeiden, sind die Spitzen der Zahnbereiche 12, 13 abgerundet
bzw. abgeflacht.
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Die
beiden Zahnbereiche 12, 13 werden besonders bevorzugt
durch ein Rändelverfahren
hergestellt. Dies ermöglicht
eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung. Die Zahnbereiche 12, 13 können dabei
durch Rändeln,
beispielsweise beim Drehen des Ventilkörpers 3 gleichzeitig
mit hergestellt werden. Es sind jedoch auch andere Herstellungsverfahren
möglich.