DE10345967B4

DE10345967B4 - Brennstoffeinspritzventil

Info

Publication number: DE10345967B4
Application number: DE10345967.7A
Authority: DE
Inventors: Matthias Boee
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2003-10-02
Filing date: 2003-10-02
Publication date: 2014-02-27
Anticipated expiration: 2023-10-03
Also published as: DE10345967A1

Abstract

Brennstoffeinspritzventil (1) für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen mit einer Magnetspule (10), einem durch die Magnetspule (10) in eine Hubrichtung gegen eine Rückstellfeder (23) beaufschlagbaren Anker (20) und einer mit einem Ventilschließkörper (4) in Verbindung stehenden Ventilnadel (3), wobei der Anker (20) zwischen einem mit der Ventilnadel (3) verbundenen, die Bewegung des Ankers (20) in der Hubrichtung begrenzenden ersten Flansch (21) und einem mit der Ventilnadel (3) verbundenen, die Bewegung des Ankers (20) entgegen der Hubrichtung begrenzenden zweiten Flansch (34) beweglich ist, wobei zwischen dem Anker (20) und dem zweiten Flansch (34) eine Feder (33) vorgesehen ist, durch welche der Anker (20) in einem Ruhezustand des Brennstoffeinspritzventils (1) so beaufschlagt ist, daß er von einer Anschlagfläche des zweiten Flansches (34) unter Bildung eines Ankerfreiwegs (38) beabstandet ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Feder (33) außerhalb des Ankerfreiwegs (38) befindet.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Aus der DE 198 49 210 A1 ist ein Brennstoffeinspritzventil für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen bekannt, welches eine Magnetspule, einen durch die Magnetspule in eine Hubrichtung gegen eine Rückstellfeder beaufschlagbaren Anker und eine mit einem Ventilschließkörper in Verbindung stehende Ventilnadel aufweist, wobei der Anker zwischen einem mit der Ventilnadel verbundenen, die Bewegung des Ankers in der Hubrichtung begrenzenden ersten Ankeranschlag und einem mit der Ventilnadel verbundenen, die Bewegung des Ankers entgegen der Hubrichtung begrenzenden zweiten Ankeranschlag beweglich ist. Zwischen dem zweiten Ankeranschlag und dem Anker ist eine Dämpfungsfeder in Form einer Tellerfeder angeordnet.
Nachteilig bei dem aus der DE 198 49 210 A1 bekannten Brennstoffeinspritzventil ist insbesondere, daß die Tellerfeder den Ausgleich des zwischen Anker, Ankeranschlag und Feder befindlichen Brennstoffs behindert, wodurch es zu Stauungen und unkontrolliertem Hydraulikverhalten des Brennstoffs im Bereich des Ankers kommen kann.
Ähnliche Brennstoffeinspritzventile sind aus den Druckschriften DE 101 08 974 A1 , DE 101 18 162 A1 , DE 198 16 315 A1 , DE 198 55 547 A1 , DE 199 27 900 A1 und DE 199 48 238 A1 bekannt.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß zwischen dem Anker und einem Flansch eine Feder vorgesehen ist, durch welche der Anker von dem Flansch unter Bildung eines Ankerfreiwegs beabstandet ist, wobei die Feder außerhalb des Ankerfreiwegs angeordnet ist.
Dadurch ist eine problemlose Verdrängung des innerhalb der Feder und des Ankerfreiwegs vorhandenen Brennstoffs möglich, ohne daß es zu Stauungen kommt.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterentwicklungen des im Hauptanspruch angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.
Vorteilhafterweise ist die Feder kostengünstig in Form einer Spiralfeder ausgebildet, welche auf die Ventilnadel und den Flansch aufgesteckt ist.
Von Vorteil ist außerdem, daß durch ein Mindestmaß von 30 μm für den Ankerfreiweg eine sehr effektive Entprellung des Brennstoffeinspritzventils erzielt werden kann.
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 Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils, und
2 einen schematischen Schnitt durch das Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils im Bereich II in 1.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beispielhaft beschrieben. Übereinstimmende Bauteile sind dabei in allen Figuren mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen.
Das in 1 dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen 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.
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 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. An der anderen Seite der Einstellscheibe 15 befindet sich der 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 Hülse 24 auf Vorspannung gebracht wird.
In der Ventilnadelführung 14, im Anker 20 und an einem 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.
An der abspritzseitigen Seite des Ankers 20 ist erfindungsgemäß zur Prellervermeidung eine Feder 33 angeordnet. Diese ist zwischen einem zweiten Flansch 34 und dem Anker 20 eingespannt und vorzugsweise in Form einer Spiralfeder 33 ausgebildet. Der zweite Flansch 34 ist über eine Schweißnaht 35 kraftschlüssig mit der Ventilnadel 3 verbunden. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen sind in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf 2 näher erläutert.
Im Ruhezustand des Brennstoffeinspritzventils 1 wird der Anker 20 von der Rückstellfeder 23 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 entgegen der Federkraft der Rückstellfeder 23 in Hubrichtung bewegt, wobei der Hub durch einen in der Ruhestellung zwischen dem Innenpol 12 und dem Anker 20 befindlichen Arbeitsspalt 27 vorgegeben ist. Der Anker 20 nimmt den ersten Flansch 21, welcher mit der Ventilnadel 3 verschweißt ist, ebenfalls in Hubrichtung mit. 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.
2 zeigt in einer ausschnittsweisen Schnittdarstellung den in 1 mit II bezeichneten Ausschnitt aus dem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils 1.
Wie bereits weiter oben erwähnt, ist zwischen dem Anker 20 und dem zweiten Flansch 34 eine Feder 33 angeordnet. Diese ist vorzugsweise als Spiralfeder 33 ausgebildet, wodurch sie kostengünstig in der Herstellung und einfach in der Montage ist, da sie lediglich über den zweiten Flansch 34 bzw. die mit diesem über eine Schweißnaht 35 verbundene Ventilnadel 3 gesteckt wird.
Die Feder 33 stützt sich einerseits an einer Schulter 39 des zweiten Flansches 34 und andererseits an dem Anker 20 ab. Durch die Feder 33 ist der Anker 20 in einer Hubrichtung des Ankers 20 so beaufschlagt, daß der Anker 20 einerseits im Ruhezustand des Brennstoffeinspritzventils 1 in Anlage an dem ersten Flansch 21 gehalten wird und andererseits zwischen einer Anschlagfläche des zweiten Flansches 34 und dem Anker 20 ein Ankerfreiweg 38 ausgebildet ist. Der Ankerfreiweg 38 beträgt dabei mindestens 30 μm.
Beim Öffnen des Brennstoffeinspritzventils 1 wird die Ventilnadel 3 durch den Anker 20 bedingt durch dessen Anlage an dem ersten Flansch 21 durch die Feder 33 ohne Verzögerung mitgenommen. Beim Schließen des Brennstoffeinspritzventils 1 erreicht zunächst der mit der Ventilnadel 3 in Verbindung stehende Ventilschließkörper 4 den Dichtsitz und wird dort abrupt gebremst. Durch die Entkoppelung des Ankers 20 von der Ventilnadel 3 wird das Zurückprellen der Ventilnadel 3 vom Dichtsitz unterdrückt, da sich der Anker 20 nach dem Anschlagen des Ventilschließkörpers 4 im Dichtsitz alleine weiterbewegt. Er wird bis zum Erreichen des Anschlags an dem zweiten Flansch 34 vor allem durch hydraulische Quetschkräfte in dem zwischen dem Anker 20 und dem zweiten Flansch 34 ausgebildeten Ankerfreiweg 38 und durch hydraulische Umpumpkräfte zwischen einer zuströmseitigen Ankerstirnseite 40 und einer abströmseitigen Ankerstirnseite 41 durch den Brennstoffkanal 30 gebremst.
Der von dem zweiten Flansch 34 zurückprallende Anker 20 hat nun bereits soviel Energie dissipiert, daß sein Impuls beim Erreichen des ersten Flansches 21 nicht mehr ausreicht, um die Ventilnadel 3 nochmals anzuheben. Nach dem vollständigen Ausschwingen des Ankers 20 liegt dieser wieder durch die Kraft der Feder 33 an dem ersten Flansch 21 in Anlage und ist für den nächsten Ansteuerzyklus bereit.
Die Feder 33 ist dabei bedingt dadurch, daß sie von dem zweiten Flansch 34 durchgriffen ist, außerhalb des Ankerfreiwegs 38 angeordnet. Dies ermöglicht einerseits eine effektive Dämpfung durch die in dem Ankerfreiweg 38 auftretenden hydraulischen Quetschkräfte, andererseits kann der Brennstoff ohne zu starke Stauungen und Verwirbelungen aus dem Ankerfreiweg 38 austreten, so daß Fehlfunktionen aufgrund unkontrollierbarer hydraulischer Vorgänge vermieden werden können.
Vorteilhafterweise kann durch die Feder 33 auf ein Dämpfungselement an dem zweiten Flansch, welches bedingt durch sein teures Elastomermaterial kostenaufwendig in der Herstellung ist, verzichtet werden. Durch die Verwendung der Feder 33 statt des Dämpfungselements kann auch aufgrund der größeren Stabilität der Feder 33 das Dauerlaufverhalten positiv beeinflußt werden.
Die Bauteile der bereits bekannten Brennstoffeinspritzventile 1 können dabei zum größten Teil unverändert übernommen werden, lediglich der zweite Flansch 34 bekommt durch die Schulter 39 eine etwas andere Form gegenüber dem bisherigen Serienbauteil.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt und z. B. auch für beliebige andere Formen von Brennstoffeinspritzventilen 1 anwendbar. Insbesondere sind beliebige Kombinationen der verschiedenen Merkmale möglich.

Claims

Brennstoffeinspritzventil (1) für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen mit einer Magnetspule (10), einem durch die Magnetspule (10) in eine Hubrichtung gegen eine Rückstellfeder (23) beaufschlagbaren Anker (20) und einer mit einem Ventilschließkörper (4) in Verbindung stehenden Ventilnadel (3), wobei der Anker (20) zwischen einem mit der Ventilnadel (3) verbundenen, die Bewegung des Ankers (20) in der Hubrichtung begrenzenden ersten Flansch (21) und einem mit der Ventilnadel (3) verbundenen, die Bewegung des Ankers (20) entgegen der Hubrichtung begrenzenden zweiten Flansch (34) beweglich ist, wobei zwischen dem Anker (20) und dem zweiten Flansch (34) eine Feder (33) vorgesehen ist, durch welche der Anker (20) in einem Ruhezustand des Brennstoffeinspritzventils (1) so beaufschlagt ist, daß er von einer Anschlagfläche des zweiten Flansches (34) unter Bildung eines Ankerfreiwegs (38) beabstandet ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Feder (33) außerhalb des Ankerfreiwegs (38) befindet.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (33) in Form einer Spiralfeder (33) ausgebildet ist.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (33) von der Ventilnadel (3) durchgriffen ist.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (33) von dem zweiten Flansch (34) zumindest teilweise durchgriffen ist.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Feder (33) an einer Schulter (39) des zweiten Flansches (34) abstützt.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ankerfreiweg (38) mindestens 30 μm beträgt.