DE19724091A1 - Ventil - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Ventil, insbesondere einem Brennstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen, nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon ein Brennstoffeinspritzventil bekannt (DE 42 21 185 A1) bei dem ein kugelförmiger Ventilschließkörper mit einer kegelförmigen Ventilsitzfläche zusammenwirkt und bei geschlossenem Ventil an einem Berührkreis der Ventilsitzfläche dichtend anliegt. Aufgrund der Oberflächenrauhigkeit von Ventilschließkörper und Ventilsitzfläche bzw. von Beschädigungen deren Oberflächen aufgrund von im Brennstoff mitgeführten Partikeln besteht jedoch die Gefahr, daß trotz des Anliegens des Ventilschließkörpers an der Ventilsitzfläche in unerwünschter Weise eine gewisse Brennstoffmenge aus dem Ventil austritt.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Ventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß im geschlossenen Zustand des Ventiles die Dichtheit verbessert wird sowie die Dauerlaufstabilität erhöht wird und sich die Anzugszeiten über die Betriebsdauer in einem kleineren Maße verändern. Die Verbesserung der Dichtheit des Ventiles im geschlossenen Zustand ergibt sich dadurch, daß das zwischen dem Inneren und dem Äußeren des Ventiles herrschende Druckgefälle an zwei Drosselstellen nacheinander abgebaut wird, nämlich am ersten Kreisrand zwischen dem Inneren des Ventiles und der Vertiefung sowie an dem zweiten Kreisrand, nämlich zwischen der Vertiefung und dem Äußeren des Ventiles, so daß für einen Leckstrom am ersten Kreisrand und am zweiten Kreisrand jeweils ein geringeres Druckgefälle zur Verfügung steht als bei dem bekannten Ventil nach dem Stand der Technik. Außerdem übt beim Aufsetzen des Ventilschließkörpers auf die beiden Kreisränder das in der Vertiefung eingeschlossene Flüssigkeitspolster eine dämpfende Wirkung auf den Ventilschließkörper aus, so daß es zu einer geringeren Verformung der Kreisränder während des Dauerbetriebes des Ventiles kommt, wodurch sich ebenfalls das sogenannte "hydraulische Kleben" auch bei längerer Betriebszeit kaum verstärkt, wodurch sich auch keine Erhöhung der erforderlichen Kraft zum Abheben des Ventilschließkörpers von der Ventilsitzfläche ergibt und damit gleichbleibende Anzugszeiten bei der Ventilöffnung erhalten bleiben.

Durch die in dem Unteranspruch aufgeführte Maßnahme ist eine vorteilhafte Weiterbildung und Verbesserung des im Hauptanspruch angegebenen Ventils möglich. Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß ein dichtes Anliegen des Ventilschließkörpers an beiden Kreisrändern gewährleistet ist.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein erfindungsgemäß ausgestaltetes Ventil in Teildarstellung, Fig. 2 eine Teildarstellung des Ventiles nach Fig. 1 in geändertem Maßstab.

Beschreibung des Ausführungsbeispieles

In der Fig. 1 ist ein Beispiel für ein Ventil anhand eines sonst bereits bekannten Brennstoffeinspritzventils für Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschinen teilweise dargestellt, das erfindungsgemäß ausgebildet ist. Das Brennstoffeinspritzventil hat ein rohrförmiges Ventilgehäuse 1, in dem konzentrisch zu einer Ventillängsachse 2 eine Längsöffnung 3 ausgebildet ist. In der Längsöffnung 3 ist eine z. B. rohrförmige Ventilnadel 5 angeordnet, die an ihrem stromabwärtigen Ende 6 mit einem kugelförmigen Ventilschließkörper 7, an dessen Umfang beispielsweise fünf kreisförmige Abflachungen 8 vorgesehen sind, verbunden ist.

Die Betätigung des Brennstoffeinspritzventils erfolgt in bekannter Weise beispielsweise elektromagnetisch. Zur axialen Bewegung der Ventilnadel 5 und damit zum Öffnen entgegen der Federkraft einer nicht dargestellten Rückstellfeder bzw. Schließen des Brennstoffeinspritzventils dient ein angedeuteter elektromagnetischer Kreis mit einer Magnetspule 10, einem Anker 11 und einem Kern 12. Der Anker 11 ist mit dem dem Ventilschließkörper 7 abgewandten Ende der Ventilnadel 5 durch z. B. eine Schweißnaht mittels eines Lasers verbunden und auf den Kern 12 ausgerichtet.

Zur Führung des Ventilschließkörpers 7 während der Axialbewegung dient eine Führungsöffnung 15 eines Ventilsitzkörpers 16. In das stromabwärts liegende, dem Kern 12 abgewandte Ende des Ventilgehäuses 1 ist in die konzentrisch zur Ventillängsachse 2 verlaufende Längsöffnung 3 der zylinderförmige Ventilsitzkörper 16 eingeschoben. Der Umfang des Ventilsitzkörpers 16 weist einen geringfügig kleineren Durchmesser auf als die Längsöffnung 3 des Ventilgehäuses 1. Ein Bodenteil 20 einer z. B. topfförmig ausgebildeten Spritzlochscheibe 21 liegt mit seiner oberen Stirnseite 19 an einer unteren Stirnseite 17 des Ventilsitzkörpers 16 an und ist konzentrisch und fest mit dieser mittels einer ersten Schweißnaht 31 verbunden. In seinem zentralen Bereich 24 weist das Bodenteil 20 der Spritzlochscheibe 21 wenigstens ein Abspritzloch 25, beispielsweise vier durch Erodieren oder Stanzen ausgeformte Abspritzlöcher 25 auf.

An das Bodenteil 20 der topfförmigen Spritzlochscheibe 21 schließt sich ein umlaufender Halterand 26 an, der sich in axialer Richtung dem Ventilsitzkörper 16 abgewandt erstreckt und bis zu seinem Ende 27 hin konisch nach außen gebogen ist. Da der Umfangsdurchmesser des Ventilsitzkörpers 16 kleiner als der Durchmesser der Längsöffnung 3 des Ventilgehäuses 1 ist, liegt nur zwischen der Längsöffnung 3 und dem leicht konisch nach außen gebogenen Halterand 26 der Spritzlochscheibe 21 eine radiale Pressung vor.

Die Einschubtiefe des aus Ventilsitzkörper 16 und topfförmiger Spritzlochscheibe 21 bestehenden Ventilsitzteils in die Längsöffnung 3 bestimmt die Voreinstellung des Hubes der Ventilnadel 5, da die eine Endstellung der Ventilnadel 5 bei nicht erregter Magnetspule 10 durch die Anlage des Ventilschließkörpers 7 an einer kegelförmigen Ventilsitzfläche 29 des Ventilsitzkörpers 16 festgelegt ist. Die andere Endstellung der Ventilnadel 5 wird bei erregter Magnetspule 10 beispielsweise durch die Anlage des Ankers 11 an dem Kern 12 festgelegt. Der Weg zwischen diesen beiden Endstellungen der Ventilnadel 5 stellt somit den Hub dar.

An seinem Ende 27 ist der Halterand 26 der Spritzlochscheibe 21 mit der Wandung der Längsöffnung 3 dicht und fest verbunden. Hierfür ist zwischen dem Ende 27 des Halterandes 26 und der Wandung der Längsöffnung 3 eine umlaufende zweite Schweißnaht 30 vorgesehen. Eine dichte Verbindung von Ventilsitzkörper 16 und Spritzlochscheibe 21 sowie von Spritzlochscheibe 21 und Ventilgehäuse 1 ist erforderlich, damit der Brennstoff nicht zwischen der Längsöffnung 3 des Ventilgehäuses 1 und dem Umfang des Ventilsitzkörpers 16 hindurch zu den Abspritzlöchern 25 oder zwischen der Längsöffnung 3 des Ventilgehäuses 1 und dem Halterand 26 der topfförmigen Spritzlochscheibe 21 hindurch unmittelbar in eine Luftansaugleitung der Brennkraftmaschine strömen kann.

Der kugelförmige Ventilschließkörper 7 wirkt mit der sich in Strömungsrichtung kegelstumpfförmig verjüngenden Ventilsitzfläche 29 des Ventilsitzkörpers 16 zusammen, die in axialer Richtung zwischen der Führungsöffnung 15 und einer Ausströmöffnung 32 in der unteren Stirnseite 17 des Ventilsitzkörpers 16 ausgebildet ist. Der Ventilsitzkörper 16 weist der Magnetspule 10 zugewandt eine Ventilsitzkörperöffnung 34 auf, die einen größeren Durchmesser besitzt als den Durchmesser der Führungsöffnung 15 des Ventilsitzkörpers 16.

Zur exakten Führung des Ventilschließkörpers 7 und damit der Ventilnadel 5 während der Axialbewegung ist der Durchmesser der Führungsöffnung 15 so ausgebildet, daß der kugelförmige Ventilschließkörper 7 außerhalb seiner Abflachungen 8 die Führungsöffnung 15 mit geringem radialem Abstand durchragt. Der zentrale Bereich 24 des Bodenteils 20 der Spritzlochscheibe 21 ist beispielsweise in stromabwärtiger Richtung, also in von dem Ventilschließkörper 7 wegweisender Richtung aus der Ebene des Bodenteils 20 herausgebogen, so daß sich eine Ausbuchtung 36 im zentralen Bereich ergibt. Zwischen der Stirnseite 17 des Ventilschließkörpers 7, der Ventilsitzfläche 29 und der Wandung der Ausbuchtung 36 bzw. oberen Stirnseite 19 der Spritzlochscheibe 21 wird ein Sammelraum 37 gebildet, in den bei von der Ventilsitzfläche 29 abgehobenem Ventilschließkörper 7 der Brennstoff zunächst gelangt, bevor er durch die Abspritzlöcher 25 zugemessen und in die Luftansaugleitung der Brennkraftmaschine abgespritzt wird.

Die genaue Hubeinstellung für den Ventilschließkörper 7 erfolgt durch Verbiegen der Spritzlochscheibe 21 zwischen den Schweißnähten 30, 31 in axialer Richtung.

Wie auch in Fig. 2 dargestellt ist, ist in der Ventilsitzfläche 29 eine umlaufende Vertiefung 40 vorgesehen, die stromaufwärts an einem ersten Kreisrand 41 und stromabwärts an einem zweiten Kreisrand 42 in die Ventilsitzfläche 29 übergeht. Im geschlossenen Zustand des Brennstoffeinspritzventiles liegt der kugelförmige Ventilschließkörper 7 an dem ersten Kreisrand 41 und an dem zweiten Kreisrand 42 dichtend an. Der erste Kreisrand 41 und der zweite Kreisrand 42 liegen symmetrisch zu einem fiktiven Berührkreis 44 an der Ventilsitzfläche 29, an dem der Ventilschließkörper 7 an einer Ventilsitzfläche 29 ohne eine Vertiefung anliegen würde. Der Querschnitt der Vertiefung kann beispielsweise dreieckförmig, halbkreisförmig, oval oder ähnlich ausgebildet sein. Die Vertiefung 40 wird spanend oder durch Umformung in der Ventilsitzfläche 29 hergestellt. Anschließend wird der Ventilsitzkörper 16 gehärtet. Nach dem Härten werden die Kreisränder 41, 42 mittels einer im Durchmesser dem kugelförmigen Ventilschließkörper 7 entsprechenden Kugel durch Läppen oder Honen fein bearbeitet, so daß die Ränder etwa eine Breite von 5 bis 100 µm haben.

Claims (2)

1. Ventil, insbesondere Brennstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen, mit einem Ventilgehäuse und mit einem kugelförmigen Ventilschließkörper, der mit einer kegelförmigen Ventilsitzfläche zusammenwirkt, die in einem Ventilsitzkörper ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ventilsitzfläche (29) eine Vertiefung (40) vorgesehen ist, die in die Ventilsitzfläche (29) an einem ersten Kreisrand (41) sowie an einem zweiten Kreisrand (42) übergeht und der Ventilschließkörper (7) im geschlossenen Zustand des Ventiles an dem ersten Kreisrand (41) und an dem zweiten Kreisrand (42) anliegt.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kreisrand (41) und der zweite Kreisrand (42) symmetrisch zu einem fiktiven Berührkreis (44) an der Ventilsitzfläche (29) angeordnet sind, an dem der Ventilschließkörper (7) an der Ventilsitzfläche (29) ohne Vertiefung anliegen würde.