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Die
Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der
Gattung des Hauptanspruchs.
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Beispielsweise
ist aus der
DE 101
09 407 A1 ein Brennstoffeinspritzventil mit einer abspritzseitig angeordneten
Dichtung bekannt. Die beispielsweise aus einer Kupfer-Zinn-Legierung
oder Edelstahl bestehende Dichtung ist in einer einen Düsenkörper radial
umlaufenden Ringnut angeordnet und in dieser Weise formschlüssig axial
fixiert, wobei sie das Brennstoffeinspritzventil gegen einen Zylinderkopf abdichtet.
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Nachteilig
bei dem aus der obengenannten Druckschrift bekannten Brennstoffeinspritzventil
ist insbesondere, daß durch
die vollständige
formschlüssige
Einbettung der Dichtung die Dichtung nicht beliebig nahe an den Übergang
zum Brennraum angeordnet werden kann. Im Brennraum befindliche Gase
oder Kraftstoff können
so in den zwischen dem abspritzseitigen Ende des Brennstoffeinspritzventils und
dem Zylinderkopf befindlichen Spalt dringen und führen an
der Dichtung zu Leckagen, indem sie beispielsweise die Dichtung
von der Ringnut abheben oder unverbrannter Kraftstoff setzt sich
in den Spalt, was das Abgas negativ beeinflussen kann.
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Vorteile der
Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den
Vorteil, daß die
Dichtung bis an den Übergang
an den Brennraum geführt
werden kann und so die Dichtwirkung verbessert ist.
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Durch
die in den Unteransprüchen
aufgeführten
Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterentwicklungen des im Hauptanspruch angegebenen
Brennstoffeinspritzventils möglich.
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Vorteilhafterweise
ist die Dichtung durch Schweißen,
Laserschweißen,
Stemmen oder Pressen im abspritzseitigen Bereich des Brennstoffeinspritzventils
gefügt.
Die Fügestelle
läßt sich
so den Anforderungen entsprechend kostengünstig und zuverlässig herstellen.
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In
einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils
besteht die Dichtung aus einem Metall, insbesondere aus Stahl oder V2A-Stahl,
einer Kupferlegierung und/oder einer Messinglegierung. Je nach Anforderung
an Temperaturbeständigkeit
und Temperaturverhalten, läßt sich die
Dichtung entsprechend vorteilhaft und kostengünstig auslegen.
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Von
Vorteil ist es außerdem,
wenn die Dichtung die Form einer Hülse aufweist oder die Herstellung
der Dichtung durch Umformen, insbesondere Tiefziehen und/oder Bördeln, erfolgt.
Die Dichtung läßt sich
dadurch in großen
Stückzahlen
sehr kostengünstig
und sehr genau herstellen.
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Vorteilhafterweise
ist der erste Abschnitt zumindest teilweise dauerelastisch und ist
dadurch gegen die Ventilaufnahmeöffnung
vorgespannt. Die Dichtung kann dadurch beispielsweise nach einem Ausbau
des Brennstoffeinspritzventils beim Einbau des gleichen Brennstoffeinspritzventils
wiederverwendet werden und kann am Brennstoffeinspritzventil verbleiben.
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Indem
der erste Abschnitt gegenüber
den angrenzenden Teilen der Dichtung nach außen hervorsteht und/oder der
erste Abschnitt wellenförmig ausgebildet
ist und dadurch an mehreren Stellen an der Ventilaufnahmeöffnung anliegt,
kann die Dichtwirkung der Dichtung verbessert werden.
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Durch
eine U-förmige
Ausbildung der Dichtung kann die Dichtung ebenfalls einfacher hergestellt
werden.
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Vorteilhaft
ist es zudem, den Boden des U-förmigen
Abschnitts auf Höhe
einer Stufe anzuordnen, wodurch der zwischen dem Düsenkörper und der
Ventilaufnahmeöffnung
befindliche Totraum minimiert wird, oder auf Höhe des abspritzfernen Endes des
Durchmessereinzugs anzuordnen, wodurch der erste Abschnitt durch
den Gasdruck im Brennraum an die Ventilaufnahmeöffnung gepreßt wird
und die Dichtwirkung dadurch verbessert wird.
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Vorteilhafterweise
erstreckt sich die Dichtung zwischen dem abspritzseitigen Bereich
des Brennstoffeinspritzventils und der Ventilaufnahmeöffnung axial
bis zu einem Übergang,
an dem die Ventilaufnahmeöffnung
in den Brennraum übergeht.
Auch dadurch wird der Totraum minimiert.
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In
einer weiteren Weiterbildung liegt der erste Abschnitt zumindest
teilweise auf einer schräg
zulaufenden, den Durchmesser der Ventilaufnahmeöffnung verengenden ersten Auflagefläche dichtend auf.
Dadurch läßt sich
die Dichtwirkung der Dichtung verbessern, wobei dies auch dadurch
erzielt werden kann, daß die
Dichtung mittelbar über
andere Teile des Brennstoffeinspritzventils gegen zumindest die erste
Auflagefläche
vorgespannt ist.
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Zeichnung
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und
in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1 einen
schematischen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines gattungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils,
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2 einen
schematischen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils
im abspritzseitigen Bereich,
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3 einen
schematischen Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils
im abspritzseitigen Bereich,
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4 einen
schematischen Schnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils
im abspritzseitigen Bereich,
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5 einen
schematischen Schnitt durch ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils
im abspritzseitigen Bereich,
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6A einen
schematischen Schnitt durch ein fünftes und sechstes Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils
im abspritzseitigen Bereich,
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6B und 6C schematische
Darstellungen der Dichtung in unverbautem Zustand,
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7 einen
schematischen Schnitt durch ein siebentes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils
im abspritzseitigen Bereich,
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8 einen
schematischen Schnitt durch ein achtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils
im abspritzseitigen Bereich und
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9 einen
schematischen Schnitt durch ein neuntes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils
im abspritzseitigen Bereich.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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Nachfolgend
werden Ausführungsbeispiele der
Erfindung beispielhaft beschrieben. Übereinstimmende Bauteile sind
dabei mit übereinstimmenden Bezugszeichen
versehen.
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Bevor
anhand der 2 bis 9 bevorzugte
erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele
näher beschrieben
werden, soll zum besseren Verständnis der
Erfindung zunächst
anhand von 1 ein gattungsgemäßes Brennstoffeinspritzventil
bezüglich seiner
wesentlichen Bauteile kurz erläutert
werden.
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Ein
in 1 dargestelltes Beispiel eines 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.
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Das
Brennstoffeinspritzventil 1 besteht aus einem Düsenkörper 2,
in welchem eine Ventilnadel 3 angeordnet ist. Die Ventilnadel 3 weist
abspritzseitig einen Ventilschließkörper 4 auf, der mit
einer auf einem Ventilsitzkörper 5 angeordneten
Ventilsitzfläche 6 zu
einem Dichtsitz zusammenwirkt. Bei dem Brennstoffeinspritzventil 1 handelt
es sich im Beispiel 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 einen
Abstand 26 voneinander getrennt und miteinander durch ein
nicht ferromagnetisches Verbindungsbauteil 29 verbunden.
Die Magnetspule 10 wird über eine elektrische 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.
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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 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 spiralförmige
Rückstellfeder 23 ab,
welche in der vorliegenden Bauform des Brennstoffeinspritzventils 1 durch
eine Hülse 24 auf Vorspannung
gebracht wird.
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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 einen Gummiring 28 gegen eine
nicht weiter dargestellte Brennstoffverteilerleitung und durch eine
Dichtung 37 gegen einen in 1 nicht
weiter dargestellten Zylinderkopf 43 abgedichtet.
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An
der abspritzseitigen Seite des Ankers 20 ist ein ringförmiges Dämpfungselement 33,
welches aus einem Elastomerwerkstoff besteht, angeordnet. Es liegt
auf einem zweiten Flansch 34 auf, welcher über eine
Schweißnaht 35 stoffschlüssig mit
der Ventilnadel 3 verbunden ist.
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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 druckbehaftet zugeführte
Brennstoff wird durch die Abspritzöffnung 7 in den nicht
dargestellten Brennraum abgespritzt.
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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.
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Im
gezeigten Ausführungsbeispiel
sind der Düsenkörper 2,
die Ventilnadel 3 und der Ventilsitzkörper 5 koaxial zu
einer Mittelachse 40 ausgebildet.
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Die 2 bis 9 zeigen
schematische Darstellungen im abspritzseitigen Bereich von Ausführungsbeispielen
des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1.
Das Brennstoffeinspritzventil 1 ist in einer Ventilaufnahmeöffnung 48 eines
Zylinderkopfes 43 angeordnet.
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Das
Brennstoffeinspritzventil 1 weist im abspritzseitigen Bereich,
kurz vor dem abspritzseitigen Ende, eine im Düsenkörper 2 ausgebildete,
den Durchmesser des Düsenkörpers 2 verkleinernde
Stufe 47 auf. Die Dichtung 37 endet in Abspritzrichtung auf
Höhe eines Übergangs 39,
an dem die Ventilaufnahmeöffnung 48 in
den Brennraum übergeht.
Die Stufe 47 ist auf Höhe
des Übergangs 39 angeordnet.
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Die
Dichtung 37 ist im wesentlichen hülsenförmig, durch Umformen, insbesondere
Tiefziehen und/oder Bördeln,
hergestellt und weist zumindest einen nach außen, gegenüber den unmittelbar angrenzenden
Teilen der Dichtung 37, hervorstehenden ersten Abschnitt 38 auf.
Der erste Abschnitt 38 umläuft die Dichtung 37 vollständig und
ist beispielsweise dauerelastisch, wobei die ganze Dichtung 37 dauerelastisch
ausgebildet sein kann. Der erste Abschnitt 38 ist im in
der Ventilaufnahmeöffnung 48 verbauten
Zustand gegen die Wandung der Ventilaufnahmeöffnung 48 vorgespannt
und dichtet das Brennstoffeinspritzventil 1 gegen den Zylinderkopf 43 ab.
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Der
erste Abschnitt 38 der Dichtung 37 des in 2 schematisch
dargestellten ersten Ausführungsbeispiels,
ist etwa in Mitte der Höhe
der Dichtung 37 angeordnet. Der erste Abschnitt 38 ist
im Querschnittsprofil sphärisch,
bzw. teilkreisförmig, nach
außen
gewölbt.
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Das
abspritzseitige Ende der Dichtung 37 ist außen angeschrägt.
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An
einem axialen Teilabschnitt 46 der Dichtung 37 ist
die Dichtung 37 im Bereich des abspritzseitigen Endes des
Brennstoffeinspritzventils 1 gefügt. In diesem Ausführungsbeispiel
ist der Teilabschnitt 46 stoffschlüssig durch eine beispielsweise vollständig umlaufende
Schweißnaht 44 mit
dem Düsenkörper 2 gefügt. Der
Teilabschnitt 46 ist in diesem Ausführungsbeispiel abspritzseitig
der Dichtung 37 angeordnet. Die Schweißnaht 44 verbindet
die Dichtung 37 mit dem Düsenkörper 2 hermetisch
dicht. Die Schweißnaht 44 kann
auch aus zumindest einem Schweißpunkt
bestehen.
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Im
verbauten Zustand ist der dauerelastische erste Abschnitt 38 gegen
die an dieser Stelle parallel zur Mittelachse 40 verlaufende
Wandung der Ventilaufnahmeöffnung 48 vorgespannt.
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Das
abspritzferne Ende der Dichtung 37 verläuft rechtwinklig zur Mittelachse 40 nach
außen
und liegt auf einer in der Ventilaufnahmeöffnung 48 ausgebildeten
Schulter 49, die den Durchmesser der Ventilaufnahmeöffnung 48 in
Abspritzrichtung verkleinert, auf. Zwischen dem ersten Abschnitt 38 und dem
abspritzseitigen Ende liegt die Dichtung 37 im axialen
Verlauf teilweise am Düsenkörper 2 an.
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Das
dem ersten Ausführungsbeispiel ähnliche
zweite Ausführungsbeispiel,
welches in 3 dargestellt ist, weist einen
bis zur Stufe 47 mit gleichem Durchmesser verlaufenden
Durchmessereinzug 45 auf. Die Höhe der Dichtung 37 ist
geringfügig kleiner
als die des Durchmessereinzugs 45. Die Durchmesser der
Dichtung 37 am abspritzfernen Ende und am abspritzseitigen
Ende gleichen sich. Der erste Abschnitt 38 ist in der Mitte
der Höhe
der Dichtung 37 angeordnet.
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Das
dem zweiten Ausführungsbeispiel ähnliche
dritte Ausführungsbeispiel,
welches in 4 dargestellt ist, weist im
abspritzseitigen Bereich keinen Durchmessereinzug 45 auf.
Die Dichtung 37 liegt abspritzseitig sowie abspritzfern
des ersten Abschnitts 38 dicht am abspritzseitig zylindrisch
verlaufenden Düsenkörper 2 an.
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Der
erste Abschnitt 38 liegt auf einer schräg zulaufenden, den Durchmesser
der Ventilaufnahmeöffnung 48 verengenden
ersten Auflagefläche 41 auf. Das
Brennstoffeinspritzventil 1 ist in Abspritzrichtung vorgespannt,
wodurch im Zusammenwirken mit dem dauerelastischen ersten Abschnitt 38,
die Dichtung 37 in radialer und axialer Richtung gegen
die Ventilaufnahmeöffnung 48 vorgespannt
ist.
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5 zeigt
einen schematischen Schnitt durch ein viertes Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1 im
abspritzseitigen Bereich. Der teilkreisförmig nach außen gewölbte erste
Abschnitt 38 ist in diesem Ausführungsbeispiel abspritzseitig
des Teilabschnitts 46 angeordnet. Der im Querschnittsprofil
teilkreisförmig nach
außen
gewölbte
erste Abschnitt 38 liegt mit seiner Innenseite auf einem
entsprechend, ebenfalls teilkreisförmig nach außen gewölbten Stützabschnitt 50 des
Düsenkörpers 2 auf.
Der Stützabschnitt 50 und
der erste Abschnitt 38 enden abspritzseitig auf Höhe der Stufe 47 bzw.
des Übergangs 39.
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6A zeigt
einen schematischen Schnitt durch ein fünftes und sechstes Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1 im
abspritzseitigen Bereich. Das fünfte
Ausführungsbeispiel
ist rechts und das sechste Ausführungsbeispiel
ist links dargestellt.
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Der
Teilabschnitt 46 an dem die Dichtung 37 im fünften Ausführungsbeispiel
stoffschlüssig
mit dem Düsenkörper 2 gefügt ist,
ist kurz vor dem abspritzfernen, an dem Düsenkörper 2 anliegenden Ende
der Dichtung 37 angeordnet.
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Die
Dichtung 37 verläuft
im Durchmessereinzug 45 vom Teilabschnitt 46 in
Abspritzrichtung bis zur Stufe 47, anliegend am Düsenkörper 2.
Auf Höhe der
Stufe 47 verläuft
die Dichtung 37 rechtwinklig radial nach außen und
geht kurz darauf parallel entgegen der Abspritzrichtung in den ersten
Abschnitt 38 über,
der kurz vor Höhe
des Teilabschnitts 46 endet. Die Dichtung 37 weist
demnach im abspritzseitigen Bereich im Querschnittsprofil eine U-Form
auf, wobei der Boden der U-Form auf einer Höhe mit der Stufe 47 liegt.
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6C zeigt
die Form des abspritzseitigen Bereichs der Dichtung 37 in
unverbautem Zustand. Der erste Abschnitt 38 verläuft gerade,
wobei er ausgehend vom Boden der U-Form elastisch, leicht, ausgehend
von der Einbaulage in 6A beispielsweise 30°, nach außen gekippt
ist.
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Im
sechsten Ausführungsbeispiel
ist die Dichtung 37 im Querschnitt in Einbaulage geformt wie
die im fünften
Ausführungsbeispiel.
Jedoch ist sie im Querschnitt um 180° Grad gedreht. Der Boden der U-Form
liegt dabei unmittelbar an der durch den Durchmessereinzug 45 gebildeten
Kante. Die Dichtung 37 ist im abspritzseitig liegenden
Teilabschnitt 46 durch die Schweißnaht 44 gefügt.
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6B zeigt
die Form des abspritzseitigen Bereichs der Dichtung 37 in
unverbautem Zustand. Der erste Abschnitt 38 verläuft teilkreisförmig nach außen, wobei
er elastisch ausgebildet ist.
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Das
in 7 schematisch dargestellte siebente Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1 ist ähnlich dem
ersten Ausführungsbeispiel
von 2 aufgebaut. Abspritzfern endet die Dichtung 37 jedoch
am Düsenkörper 2, der
erste Abschnitt 38 weist im Querschnittsprofil eine Wellenform
auf und der abspritzseitig des ersten Abschnitts 38 angeordnete
Teilabschnitt 46 ist durch einen Verbindungsabschnitt 51 formschlüssig mit dem
Düsenkörper 2 verbunden.
Der wulstförmige Verbindungsabschnitt 51 des
Teilabschnitts 46 verengt den Durchmesser des Teilabschnitts 46 und greift
dabei in eine entsprechend geformte Ausnehmung 52 des Düsenkörpers 2 ein.
Die Verbindung kann lösbar
oder unlösbar
gestaltet sein.
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8 zeigt
einen schematischen Schnitt durch ein achtes Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1 im
abspritzseitigen Bereich. Der erste Abschnitt 38 verläuft teilkreisförmig nach
außen
und erweitert den Durchmesser der Dichtung 37 entgegen
der Abspritzrichtung auf einen bis zum abspritzfernen Ende der Dichtung 37 gleichbleibenden
Durchmesser. Das abspritzferne Ende der Dichtung 37 ist
außen
angeschrägt.
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9 zeigt
einen schematischen Schnitt durch ein neuntes Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1 im
abspritzseitigen Bereich. Sowohl der einen größeren Durchmesser als der Teilabschnitt 46 aufweisende erste
Abschnitt 38, als auch der Teilabschnitt 46, liegen
auf der Wandung der Ventilaufnahmeöffnung 48 dichtend
auf. Der abspritzseitig des ersten Abschnitts 38 angeordnete
Teilabschnitt 46 liegt dabei an einem den Durchmesser des
abspritzseitigen Endes der Ventilaufnahmeöffnung 48 verringernden
Vorsprung 53 dichtend auf.
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Die
Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Die
Merkmale der Ausführungsbeispiele
können
in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden.