-
Stand der Technik
-
Die
Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der
Gattung des Anspruchs 1.
-
Aus
der
DE 41 08 665 A1 bereits
ein Brennstoffeinspritzventil bekannt, das einen elektromagnetischen
Kreis als Antrieb aufweist, der u.a. eine Magnetspule, einen festen
Kern als Innenpol, einen axial bewegbaren Anker sowie ein äußeres Magnetbauteil in
Form wenigstens eines Leitelements umfasst. Bei diesem bekannten
Brennstoffeinspritzventil erfolgt die Einstellung des dynamischen
Wertes des Ventils indirekt über
eine Einstellhülse.
Die in eine innere Öffnung
des Innenpols eingebrachte Einstellhülse spannt eine Rückstellfeder,
die eine Ventilnadel im unerregten Zustand gegen die Ventilsitzfläche des Brennstoffeinspritzventils
drückt
und im Betrieb über ihre
eingestellte Federkraft das dynamische Öffnungsverhalten des Brennstoffeinspritzventils
beeinflusst. Die Einstellhülse
besitzt wenigstens eine radial überstehende
Wulst und in den Übergängen jeweils Rundungen.
So wird beim Einpressvorgang der Einstellhülse in den Innenpol eine Spanbildung
an der Einstellhülse
und der Strömungsöffnung des
Innenpols verhindert. Trotz allem besteht bei derartigen Einstellhülsen die
Gefahr, dass über
die Betriebsdauer des Brennstoffeinspritzventils ein Verrutschen
einsetzt und somit die eingestellte Federkraft der Rückstellfeder
nicht stabil beibehalten bleibt. Außerdem sind die Einstellvorgänge aufwändig und
erfordern Werkzeugeinsatz mit Verschmutzungsgefahr innerhalb des
Brennstoffeinspritzventils. Der Innenpol muss so lang ausgeführt werden,
dass die Einstellhülse
sicher Platz findet.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Das
erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil,
dass auf eine Einstellhülse
verzichtet und damit die Gefahr des Verstellens der Federkraft der
Rückstellfeder
vermieden werden kann. Außerdem
ist es von Vorteil, dass auf die bisher notwendigen aufwändigen Einstellverfahren
verzichtet werden kann. In vorteilhafter Weise wird dies dadurch
erreicht, dass an dem Innenpol eine Schulter als Anschlag der Rückstellfeder
unmittelbar mit angeformt ist.
-
Fertigungstechnisch
kann der Anschlag für die
Rückstellfeder
somit sehr einfach und kostengünstig
realisiert werden. Derartige Innenpole für elektromagnetische Kreise
lassen sich in großen Stückzahlen
exakt reproduzierbar herstellen und bearbeiten.
-
Durch
die in den Unteransprüchen
aufgeführten
Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch
angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.
-
Von
besonderem Vorteil ist es, dass der Innenpol deutlich verkürzt gegenüber bekannten
Lösungen
ausgeführt
werden kann, da keine Einstellhülse
innerhalb des Innenpols mehr untergebracht werden muss, was zu einer
erheblichen Materialeinsparung ohne jegliche Magnetkraftverluste
führt.
-
Besonders
vorteilhaft ist es, einen solchen kostengünstigen Innenpol in einem Brennstoffeinspritzventil
zu realisieren, das insbesondere eine dünnwandige Ventilhülse besitzt,
in der der Innenpol befestigt ist und der Anker bzw. die Ventilnadel
geführt
wird.
-
Zeichnung
-
Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in
der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert.
Es zeigen:
-
1 einen
schematischen Schnitt durch ein bekanntes Brennstoffeinspritzventil
und
-
2 einen
Teilschnitt durch ein erfindungsgemäßes Brennstoffeinspritzventil.
-
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
-
Ein
in 1 dargestelltes Beispiel eines bekannten Brennstoffeinspritzventils 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. Zum Verständnis der Erfindung wird das Brennstoffeinspritzventil 1 mit
seinen wesentlichen Bauteilen kurz beschrieben.
-
Das
Brennstoffeinspritzventil 1 besteht aus einem Düsenkörper 2,
in welchem eine Ventilnadel 3 angeordnet ist. Die Ventilnadel 3 steht
mit einem Ventilschließkörper 4 in
Wirkverbindung, der mit einer an 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 ein äußeres Magnetbauteil 9 abgedichtet.
Der elektromagnetische Kreis umfasst des weiteren eine Magnetspule 10.
Die Magnetspule 10 ist auf einen Spulenträger 12 gewickelt, welcher
an einem Innenpol 13 des Magnetkreises anliegt. Der Innenpol 13 und
das äußere Magnetbauteil 9 sind
durch einen dünnwandigen
Steg 26, der als magnetische Drosselstelle dient, miteinander
verbunden, wobei der Steg 26 durch ein Stützbauteil 29 abgestützt wird.
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 Brennstoffeinspritzventil 1 als Kunststoffumspritzung
mit angespritzt sein kann.
-
Auf
der Ventilnadel 3 ist ein Anker 20 axial beweglich
angeordnet. Dieser ist im unerregten Zustand von einem ersten Flansch 21,
welcher durch eine Schweißnaht 22 fest
mit der Ventilnadel 3 verbunden ist, durch einen Vorhubspalt 27 beabstandet. Auf
dem ersten Flansch 21 stützt sich eine Rückstellfeder 23 ab,
welche in der vorliegenden Bauform des Brennstoffeinspritzventils 1 durch
eine Einstellhülse 24 auf
Vorspannung gebracht wird, wobei mit Hilfe der Einstellhülse 24 die
Federvorspannung der Rückstellfeder 23 eingestellt
wird.
-
Die
axial bewegbare Ventilnadel 3 wird in einem oberen und
einem unteren Führungsbereich
geführt.
Die obere Führung
wird vom Anker 20 in der inneren Öffnung des Magnetbauteils 9 und
insbesondere am Steg 26 übernommen, während die
untere Führung
durch den Ventilschließkörper 4 in
einem Führungselement 36 erfolgt.
Im Anker 20 und an dem Führungselement 36 verlaufen
Brennstoffkanäle 30 und 32.
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 Brennstoffverteilerleitung und durch
eine weitere Dichtung 37 gegen einen nicht weiter dargestellten Zylinderkopf
abgedichtet.
-
An
der stromabwärtigen
Seite des Ankers 20 ist ein zweiter Flansch 34 angeordnet,
der den axialen Bewegungsweg begrenzt und der ebenfalls über eine
Schweißnaht 35 fest
mit der Ventilnadel 3 verbunden ist.
-
Bei
dieser Ausführung
kann der Anker 20 gegenüber
der Ventilnadel 3 eine Relativbewegung vollführen, die
als Ankerfreiweg bezeichnet wird und der Vermeidung von Prellern
der Ventilnadel 3 an der Ventilsitzfläche 6 dient. Die Ankerfreiwegkonstruktion sieht
im Ausführungsbeispiel
eine topfartig ausgebildete Hülse 14 abströmseitig
des Ankers 20 vor, die an der unteren Stirnseite des Ankers 20 fest
mit diesem verbunden ist. Innerhalb der Hülse 14 ist eine Feder 31 angeordnet,
die sich einerseits an dem zweiten Flansch 34 und andererseits
am Boden der Hülse 14 abstützt.
-
Im
Ruhezustand des Brennstoffeinspritzventils 1 wird die Ventilnadel 3 von
der Rückstellfeder 23 entgegen
ihrer Hubrichtung so beaufschlagt, dass der Ventilschließkörper 4 an
der Ventilsitzfläche 6 in dichtender
Anlage gehalten wird. Bei Erregung der Magnetspule 10 baut
diese ein Magnetfeld auf, welches den Anker 20 zunächst entgegen
der Federkraft der Feder 31 in Hubrichtung bewegt, wobei
der Vorhub bzw. der Ankerfreiweg durch einen in der Ruhestellung
zwischen dem ersten Flansch 21 und dem Anker 20 befindlichen
Vorhubspalt 27 vorgegeben ist. Nach Durchlaufen des Vorhubs
wird der Anker 20 entgegen der Kraft der Rückstellfeder 23 an
den Innenpol 13 des Magnetkreises gezogen, wobei der Anker 20 den
ersten Flansch 21 mitnimmt, wodurch die Ventilnadel 3 ebenfalls
in Hubrichtung mitgenommen wird. Der mit der Ventilnadel 3 in
Verbindung stehende Ventilschließkörper 4 hebt von der
Ventilsitzfläche 6 ab,
und der über
die Brennstoffkanäle 30 und 32 zugeführte 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. 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. Durch die
Feder 31 wird der Anker 20 an den zweiten Flansch 34 gezogen,
wodurch ein Zurückprellen
der Ventilnadel 3 wirkungsvoll vermieden wird.
-
2 zeigt
einen Teilschnitt durch ein erfindungsgemäßes Brennstoffeinspritzventil 1,
das in wesentlichen Teilen dem in 1 gezeigten
Brennstoffeinspritzventil 1 entspricht. Allerdings ist
das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil 1 insbesondere
im Bereich des elektromagnetischen Kreises modifiziert. Anstelle
des Ventilrohrs mit dem dünnwandigen
Steg 26 als magnetische Drosselstelle ist bei dem gezeigten
Ausführungsbeispiel
eine lange dünnwandige
Ventilhülse 40 vorgesehen,
die z.B. im Bereich des Ankers 20 einen nichtmagnetischen
Zwischenabschnitt besitzt, aber ansonsten ferromagnetisch oder ferritisch
ausgeführt
ist. Diese Ventilhülse 40 geht
beispielsweise einteilig aus dem Düsenkörper 2 hervor. Das äußere Magnetbauteil 9 ist
als Magnettopf ausgeführt,
der eine Labyrinthdichtung 41 aufweist, in die sich Kunststoff
der Kunststoffummantelung 18 dichtend hineinlegt. Mit der
Ventilhülse 40 ist
fest und dicht eine Anschlusshülse 42 verbunden,
die als zentrale Brennstoffzufuhr 16 dient.
-
Der
erfindungsgemäß ausgebildete
Innenpol 13 ist beispielsweise in die Ventilhülse 40 eingepresst und/oder
durch Schweißen
in ihr gesichert, während der
axial bewegliche Anker 20 in der dünnwandigen Ventilhülse 40 geführt wird.
Der z.B. als Drehteil oder gerolltes Bauteil ausgebildete Innenpol 13 weist
eine innere Längsöffnung 43 auf,
die der Durchleitung des Brennstoffs in Richtung zum Ventilsitz 6 dient
und die gestuft ausgeführt
ist. In dieser Längsöffnung 43 ist die
Rückstellfeder 23 angeordnet,
die sich einerseits an dem ersten Flansch 21 der Ventilnadel 3 und
andererseits an einer Schulter 44 des Innenpols 13 abstützt. Im
Bereich der Rückstellfeder 23 besitzt
die innere Längsöffnung 43 eine
größere Öffnungsweite als
stromaufwärts
der Schulter 44.
-
Bei
bekannten Brennstoffeinspritzventilen, wie dem in der 1 dargestellten
Brennstoffeinspritzventil 1, erfolgt die Einstellung des
dynamischen Wertes des Ventils indirekt über die Einstellhülse 24.
Die Einstellhülse 24 spannt,
wie oben bereits erwähnt,
die Rückstellfeder 23,
die die Ventilnadel 3 im unerregten Zustand gegen die Ventilsitzfläche 6 drückt und
im Betrieb über
ihre eingestellte Federkraft das dynamische Öffnungsverhalten des Brennstoffeinspritzventils 1 beeinflusst.
Die Einstellhülsen 24 besitzen
den Nachteil, dass über
die Betriebsdauer des Brennstoffeinspritzventils 1 ein
Verrutschen denkbar ist und somit die eingestellte Federkraft der
Rückstellfeder 23 nicht
stabil beibehalten bleibt.
-
Bei
der erfindungsgemäßen Lösung kann auf
eine Einstellhülse 24 verzichtet
und damit die zuvor beschriebene Gefahr des Verstellens der Federkraft
der Rückstellfeder 23 vermieden
werden. Außerdem
ist es von Vorteil, dass auf die bisher notwendigen aufwändigen Einstellverfahren
verzichtet werden kann. In vorteilhafter Weise ist die Schulter 44 als Anschlag
der Rückstellfeder 23 unmittelbar
einteilig an dem Innenpol 13 mit angeformt. Der geometrische Anschlag
für die
Rückstellfeder 23 und
die damit verbundene Einstellung der Federkraft kann jedoch auch über ein
ringförmiges
Aufsatzteil, das fest an dem Innenpol 13 angebracht wird
und bei dieser zweiteiligen Lösung
dann die Schulter 44 bildet, realisiert werden. Der Innenpol 13 mit
seiner Schulter 44 wird genau so weit in die Ventilhülse 40 eingebracht und
möglicherweise
noch zusätzlich
z.B. mittels eines Schweißpunktes
o.ä. gesichert,
dass die in der Längsöffnung 43 befindliche
Rückstellfeder 23 exakt die
gewünschte
Federvorspannung erhält.
-
Die
Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt und
auch für
andere Formen von Brennstoffeinspritzventilen 1 anwendbar sowie
für andere
Verwendungen, wie die Saugrohreinspritzung geeignet.