-
Stand der Technik
-
Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs.
-
Aus der
DE 40 03 228 A1 ist ein Brennstoffeinspritzventil bekannt, bei dem ein Brennstofffilter am zulaufseitigen Ende des Brennstoffeinspritzventils in den Brennstoffeinlassstutzen eingepresst ist. Dieser Brennstofffilter ist am Umfang beispielsweise mit einem Messingring versehen, der mit der Wandung des Brennstoffeinlassstutzens die Paarung beim Einpressen des Brennstofffilters bildet. Der Messingring umgibt einen ringförmigen Kunststoffmassivabschnitt des Grundkörpers des Brennstofffilters, von dem aus z.B. drei Stege in Längsrichtung bis zu einem gemeinsamen Bodenabschnitt verlaufen, von denen das eigentliche Siebgewebe in diesen Teilbereichen umspritzt ist. Eine Einstellhülse stromabwärts des Brennstofffilters dient zur Einstellung der Federvorspannung einer an der Einstellhülse anliegenden Rückstellfeder.
-
Bekannt sind desweiteren bereits Brennstoffeinspritzventile, bei denen die Einstellhülse und der Brennstofffilter als ein so genanntes Kombibauteil vorliegen, also die beiden Funktionen der Einstellung der Federvorspannung einer an der Einstellhülse anliegenden Rückstellfeder und die Filterung des einströmenden Brennstoffs in einem Bauteil integriert sind (
US 5,335,863 A ,
US 6,434,822 B1 ,
EP 1 296 057 B1 ,
EP 2 426 351 A1 ,
EP 1 377 747 A1 ). Alle bekannten Lösungen zeichnen sich dadurch aus, dass ein Pressbereich im Bereich der Einstellhülse vorgesehen ist, der mit der Wandung des sie umgebenden Anschlussstutzens eine Presspassung eingeht, die so eng gewählt ist, dass über die Lebensdauer des Brennstoffeinspritzventils die Federspannung konstant gehalten bleibt, also ein Verrutschen der Einstellhülse ausgeschlossen ist.
-
Vorteile der Erfindung
-
Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, dass ein Einstellelement als Kombibauteil im Brennstoffzulauf eingesetzt ist, dass eine hohe Funktionsintegration (Einstellung der Federkraft der Rückstellfeder, Filterung des Brennstoffs, Dämpfung von Druckpulsationen) in sich vereint, wobei das Einstellelement von einer Hülse nach außen hin gebildet ist, die zwei Einlegeteile in ihrem Inneren aufnimmt und diese sicher und geschützt umschließt.
-
Mit sehr geringen Zusatzkosten und zudem einfach herstellbar ist durch das Einbringen eines scheibenförmigen Drosselelements mit einer integrierten Drosselbohrung in dem Einstellelement eine erhebliche Geräuschreduzierung gegenüber Brennstoffeinspritzventilen ähnlicher Bauart und vergleichbarer konstruktiver Ausgestaltung erzielbar.
-
Da in idealer Weise in dem Einstellelement ein Filterelement integriert ist, ist die höchste denkbare Funktionsintegration an dem erfindungsgemäßen Einstellelement vorgenommen. In vorteilhafter Weise ist das Filterelement aus einem Metallgewebe mittels Tiefziehen in eine Dom- bzw. Kuppelkontur gebracht, das sehr genau in die Hülse des Einstellelements einpassbar ist.
-
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.
-
Neben den Befestigungsmöglichkeiten des Filter- bzw. des Drosselelements in der Hülse mittels stoff- oder kraftschlüssiger Fügeverfahren ist es besonders einfach und kostengünstig, die Hülse so lang auszuführen, dass mittels einer Bördelung durch Übergreifen des Drosselelements sowohl das Drosselelement als auch das Filterelement in der Hülse gesichert sind.
-
Zeichnung
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen 1 einen axialen Schnitt durch ein Brennstoffeinspritzventil gemäß dem Stand der Technik, 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus dem in 1 dargestellten Brennstoffeinspritzventil im Bereich II in 1 mit einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Einstellelements, 3 das Einstellelement in einer Außenansicht, 4 ein aufgeschnittenes Einstellelement gemäß 3 und 5 ein alternatives Ausführungsbeispiel eines Einstellelements in einer Schnittdarstellung.
-
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
-
Bevor anhand der 2 bis 5 Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils näher beschrieben werden, soll zum besseren Verständnis der Erfindung zunächst anhand von 1 ein bereits bekanntes Brennstoffeinspritzventil bezüglich seiner wesentlichen Bauteile kurz erläutert werden.
-
Das in 1 dargestellte 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 mit einem Ventilschließkörper 4 in Wirkverbindung, 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. Stromaufwärts der Einstellscheibe 15 befindet sich ein Anker 20. Dieser steht über einen ersten Flansch 21 kraftschlüssig mit der Ventilnadel 3 in Verbindung, welche durch eine Schweißnaht 22 mit dem ersten Flansch 21 verbunden ist. 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.
-
In der oberen Ventilnadelführung 14, im Anker 20 und an einem unteren Führungselement 36 verlaufen Brennstoffkanäle 30, 31 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. Zwischen dem ersten Flansch 21 und dem Anker 20 ist eine Vorhubfeder 38 angeordnet, welche den Anker 20 im Ruhezustand des Brennstoffeinspritzventils 1 in Anlage an dem zweiten Flansch 34 hält. Die Federkonstante der Vorhubfeder 38 ist dabei wesentlich kleiner als die Federkonstante der Rückstellfeder 23.
-
Im Ruhezustand des Brennstoffeinspritzventils 1 wird der Anker 20 von der Rückstellfeder 23 und der Vorhubfeder 38 entgegen seiner 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 Vorhubfeder 38 in Hubrichtung bewegt, wobei ein Ankerfreiweg durch den Abstand zwischen dem ersten Flansch 21 und dem Anker 20 vorgegeben ist. Nach Durchlaufen des Ankerfreiwegs nimmt der Anker 20 den ersten Flansch 21, welcher mit der Ventilnadel 3 verschweißt ist, entgegen der Federkraft der Rückstellfeder 23 ebenfalls in Hubrichtung mit. Der Anker 20 durchläuft dabei einen Gesamthub, der der Höhe des Arbeitsspaltes 27 zwischen dem Anker 20 und dem Innenpol 13 entspricht. Der mit der Ventilnadel 3 in Verbindung stehende Ventilschließkörper 4 hebt von der Ventilsitzfläche 6 ab, und der über die Brennstoffkanäle 30 bis 32 geführte 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 erste 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. Die Vorhubfeder 38 beaufschlagt den Anker 20 dann wiederum so, dass dieser nicht von dem zweiten Flansch 34 zurückprellt, sondern ohne Anschlagspreller in den Ruhezustand zurückkehrt.
-
Der Innenpol 13 ist zum Zulaufende des Brennstoffeinspritzventils 1 hin hülsenförmig ausgeführt und bildet insofern in diesem Bereich eine Anschlusshülse 40. Die Anschlusshülse 40 kann auch als separates Bauteil unabhängig vom Innenpol 13 ausgeformt sein, in die dann z.B. der Innenpol 13 eingepasst ist. Im Bereich der Anschlusshülse 40 ist das Filterelement 25 eingebracht, das der Herausfiltrierung solcher Partikel im Brennstoff dient, die ansonsten zu Funktionsbeeinträchtigungen an den relevanten Ventilbauteilen wie dem Dichtsitz führen könnten.
-
Der elektromagnetische Kreis kann z.B. auch durch einen Piezoaktor oder einen magnetostriktiven Aktor als Aktuator ersetzt werden.
-
2 zeigt in einer auszugsweisen axialen Schnittdarstellung den in 1 mit II bezeichneten Ausschnitt als ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Einstellelements 50, das als Kombibauteil ausgeführt ist und zumindest die Funktionen der Einstellhülse 24 und des Filterelements 25 vereint. Das Einstellelement 50 besteht dabei aus drei Einzelteilen. So bildet die äußere Ummantelung des Einstellelements 50 eine metallene Hülse 51, die z.B. mehrfach gestuft ausgeführt ist und mittels Tiefziehen hergestellt ist. Die dünnwandige Hülse 51 weist dabei z.B. in einem zulaufseitigen Abschnitt einen radial vergrößerten Bereich 61 auf, der den durchmessergrößten Bereich des Einstellelements 50 darstellt. In axialer Richtung schließt sich daran ein durchmesserkleinerer Bereich an, der als Pressbereich 55 dient. Der axial darauffolgende abströmseitige Abschnitt ist der durchmesserkleinste Bereich 63 des Einstellelements 50, der aber nur geringfügig kleiner im Außendurchmesser ist als der Pressbereich 55.
-
In der tiefgezogenen Hülse 51 ist ein Filterelement 62 integriert, das dom- bzw. kuppelartiges ausgeführt ist und aus einem Metallgewebe besteht. Das Metallgewebe ist dabei so steif ausgelegt, dass der Domfilter als Filterelement 62 in seiner Konturgebung unveränderlich festgelegt ist. Das Filterelement 62 besitzt an seinem offenen Ende z. B. einen durchmessergrößeren Bundbereich, der mit dem radial vergrößerten Bereich 61 der Hülse 51 korrespondiert. Das Metallgewebe des dom- bzw. kuppelartigen Filterelements 62 ist beispielsweise aus einem BetameshTM oder Quadratmaschen oder ähnlichen Gewebestrukturen aufgebaut. Die Dom- bzw. Kuppelkontur des Filterelements 62 ist z.B. mittels Tiefziehen erzielbar.
-
Insbesondere bei Hochdruckeinspritzventilen, die z.B. mit einem Brennstoffdruck von > 100 bar versorgt werden, hat sich gezeigt, dass es im Betrieb zu einer erheblichen Geräuschentwicklung kommt, die als z.T. störend empfunden werden kann. Eine wirksame Geräuschreduzierung erfolgt dadurch, dass im Zulaufbereich des Einstellelements 50 eine Drosselbohrung 54 vorgesehen ist, die einen Öffnungsquerschnitt besitzt, der um ein Vielfaches kleiner ist als der Öffnungsquerschnitt der Anschlusshülse 40 bzw. des Innenpols 13. Die Drosselbohrung 54 besitzt dabei z.B. einen Durchmesser von 0,4 mm bis 1,5 mm je nach Öffnungsweite der Anschlusshülse 40. Mit Hilfe der Drosselbohrung 54 kann eine gezielte Dämpfung von Druckpulsationen im Inneren des Brennstoffeinspritzventils erfolgen. Die Drosselbohrung 54 ist in einem eigenständigen Einlegeteil eingebracht, das als scheibenförmiges Drosselelement 56 ausgeführt ist. Das Drosselelement 56 ist zumindest teilweise im radial vergrößerten Bereich 61 der dünnwandigen Hülse 51 untergebracht. Zur sicheren Aufnahme des Drosselelements 56 ist die Hülse 51 oberhalb des Pressbereichs 55 konisch auskragend mit einer Auftulpung 60 ausgeführt. Wie oben bereits ausgeführt, besitzt das Filterelement 62 ebenfalls eine Auftulpung 60‘ im oberen Bundbereich, die an die Auftulpung 60 der Hülse 51 von innen angelegt werden kann.
-
Da das Drosselelement 56 zumindest in einem Teilbereich selbst mit einer konischen Mantelfläche versehen ist, kann das Drosselelement 56 formschlüssig im Bereich der Auftulpungen 60, 60‘ des radial vergrößerten Bereichs 61 der Hülse 51 bzw. des Filterelements 62 aufgenommen werden. Zusätzlich gesichert kann dieser Verbindungsbereich dadurch sein, dass eine Schweißverbindung 69 in Form einer umlaufenden Naht oder mehrerer Heftpunkte im Bereich der Auftulpungen 60, 60‘ erzeugt wird. Die Schweißverbindung 69 kann wahlweise durch Laser-, Roll-, Widerstandsschweißen o.ä. Fügeverfahren hergestellt werden. Der Randbereich des Drosselelements 56 ist dabei so weit abgedichtet ist, dass ein Bypass zu der Drosselbohrung 54 verhindert ist. Das Drosselelement 56 besitzt beispielsweise einen zulaufseitigen Abschnitt 66, der durchmessserkleiner ist als der Bereich, der mit dem radial vergrößerten Bereich 61 der Hülse 51 korrespondiert, und der aus der Hülse 51 heraussteht. Alternativ zur konisch auskragenden Auftulpung 60 kann der radial vergrößerte Bereich 61 der Hülse 51 auch zylindrisch ausgeführt sein, so dass in diesem Falle auch das Filterelement 62 sowie das Drosselelement 56 einen zylindrischen Einschubbereich aufweisen. Ein Verpressen ist alternativ zum Verschweißen ebenso denkbar.
-
Während des Montageprozesses wird das Einstellelement 50 in den Innenpol 13 geführt, wobei dann letztlich über den Pressbereich 55 die Rückstellfeder 23 auf ein gewünschtes Voreinpressmaß eingestellt wird. Bei der Montage der Anschlusshülse 40 wird die Anschlusshülse 40 über das hinausstehende obere Ende des Einstellelements 50 gesteckt. Nach dieser Montage und der Verschweißung der Anschlusshülse 40 am Innenpol 13 können schlussendlich durch Verschieben des Einstellelements 50 die dynamische Abspritzmenge und die Federkraft der Rückstellfeder 23 endgültig fest eingestellt werden.
-
3 zeigt das Einstellelement 50 in einer Außenansicht. Dabei wir die Ausbildung der Hülse 51 deutlich, die über ihre axiale Länge gesehen mehrere Bereiche 55, 61, 63 aufweist, die einen unterschiedlichen Außendurchmesser haben. Das Drosselelement 56 kann in idealer Weise eine einfache, präzis im Außen- und Innendurchmesser hergestellte Scheibe mit parallel verlaufenden Stirnseiten sein.
-
In 4 ist das Einstellelement 50 gemäß 3 in einer Schnittdarstellung gezeigt. Das Drosselelement 56 ist scheibenförmig und gestuft ausgeführt und steht zulaufseitig aus der Hülse 51 über die Auftulpung 60 der Hülse 51 heraus. Der hinausstehende zapfenartige Abschnitt 66 weist einen deutlich geringeren Außendurchmesser auf als den Außendurchmesser des innerhalb der Hülse 51 liegenden Abschnitts des Drosselelements 56. Deutlich wird zudem der Verbindungsbereich von Drosselelement 56, Filterelement 62 und Hülse 51, in dem jeweils die konisch verlaufenden Auftulpungen 60, 60‘ der Hülse 51 und des dom- bzw. kuppelartigen Filterelements 62 und die konische Mantelfläche des Drosselelements 56 derart formschlüssig miteinander korrespondieren, dass das Filterelement 62 zwischen der Hülse 51 und dem Drosselelement 56 sicher und zuverlässig befestigt ist. Der Verbindungsbereich zwischen Hülse 51, Filterelement 62 und Drosselelement 56 ist mittels einer Schweißverbindung 69 zusätzlich gesichert.
-
5 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel eines Einstellelements 50 in einer Schnittdarstellung. In dieser Ausgestaltung ist das Metallgewebe des dom- bzw. kuppelartigen Filterelements 62 nun an einem Rahmenteil 65 aus spritzgegossenem Kunststoff angebracht, wobei das Rahmenteil 65 in der Hülse 51 befestigt ist. Das tiefgezogene Metallgewebe des Filterelements 62 ist dabei in das Kunststoff-Rahmenteil 65 mit eingegossen, so dass ein einteiliges Filterelement 62 vorliegt, das in die Hülse 51 einbringbar ist. Das Rahmenteil 65 korrespondiert mit dem radial vergrößerten Bereich 61 der Hülse 51 zur sicheren und zuverlässigen Befestigung des Filterelements 62. Das Filterelement 62 kann durch ein stoffschlüssiges oder kraftschlüssiges Fügeverfahren sicher in der Hülse 51 befestigt werden. Alternativ kann, wie in 5 gezeigt, die Hülse 51 über das Rahmenteil 65 des Filterelements 62 überstehen und auch noch einen unteren Teil des scheibenförmigen Drosselelements 56 mit aufnehmen und zur sicheren Aufnahme übergreifen. Dazu wird die Hülse 51 mit einer das Drosselelement 56 zumindest teilweise übergreifenden Bördelung 68 versehen. Ein Schrägbereich 70 in der Hülse 51 am unteren Ende des Rahmenteils 65 des Filterelements 62 dient der Steigerung der Dauerfestigkeit durch eine niedrigere Beanspruchung des Materials beim Tiefziehen.
-
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt und auch bei einer Vielzahl anderer Bauweisen von Brennstoffeinspritzventilen im Vergleich zu der in 1 gezeigten Bauform des Brennstoffeinspritzventils realisierbar.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 4003228 A1 [0002]
- US 5335863 A [0003]
- US 6434822 B1 [0003]
- EP 1296057 B1 [0003]
- EP 2426351 A1 [0003]
- EP 1377747 A1 [0003]
