DE19928916A1 - Brennstoffeinspritzventil - Google Patents
BrennstoffeinspritzventilInfo
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Abstract
Ein Brennstoffeinspritzventil (1), insbesondere ein Einspritzventil für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, weist einen in einem Aktorraum (20) eines Ventilgehäuses (2) des Brennstoffeinspritzventils (1) angeordneten piezoelektrischen oder magnetostruktiven Aktor (21) auf, wobei der Aktorraum (20) durch eine Abdichtung gegen einen Brennstoff abgedichtet ist. Ein von dem Aktor (21) betätigbarer Ventilschließkörper (9), der mit einer Ventilsitzfläche (7) zu einem Dichtsitz zusammenwirkt, übernimmt die eigentliche Ventilfunktion. Dabei weist die Abdichtung einen Dichtkörper (13) und ein mit dem Dichtkörper (13) durch eine erste umlaufende Schweißnaht (14) verbundenes, elastisch verformbares und bandförmiges Dichtelement (15) auf, das mit dem Ventilgehäuse (2) durch eine zweite umlaufende Schweißnaht (16) verbunden ist.
Description
Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil
nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Aus der DE 40 05 455 A1 ist ein Brennstoffeinspritzventil
nach der Gattung des Hauptanspruchs bekannt. Das aus dieser
Druckschrift hervorgehende Brennstoffeinspritzventil weist
einen in einem Aktorraum angeordneten Aktor und einen von
dem Aktor mittels einer Ventilnadel betätigbaren
Ventilschließkörper, der mit einer Ventilsitzfläche zu einem
Dichtsitz zusammenwirkt, auf. Dabei ist der Aktorraum mit
einer an die Ventilnadel befestigten Federmembran gegen
einen Brennstoffraum abgedichtet. Zwischen zwei, mittels
einer Schweißnaht miteinander verbundenen Gehäusehälften ist
die Federmembran in einer umlaufenden Aussparung in dem
Ventilgehäuse eingespannt.
Nachteilig bei dem aus der DE 40 05 455 A1 bekannten
Brennstoffeinspritzventil ist, daß die elastische
Federmembran durch den gegenüber dem Druck im Aktorraum
hohen Brennstoffdruck im Brennstoffraum in den Aktorraum
durchgebogen wird, wobei im Bereich der Befestigung der
Federmembran an der Ventilnadel und der Federmembran an dem
Ventilgehäuse die Verbindungen mit hohen Scherkräften
beaufschlagt werden. Außerdem wird die Federmembran an einer
Kante des Ventilgehäuses, an der sie in dem Ventilgehäuse
eingespannt ist, unter einem geringen Krümmungsradius
umgebogen, wodurch es zu einer punktuellen Belastung der
Federmembran kommt. Durch die hohe Belastung kann die
Federmembran an der Kante der Aussparung abgeschert werden.
Aus der DE 195 19 762 C2 ist ein Brennstoffeinspritzventil
bekannt, bei dem ein Aktorraum mittels einer zwischen einem
Ventilgehäuse und einer Ventilnadel angebrachten
ringförmigen Elastomerdichtung gegen einen Brennstoffraum
abgedichtet ist. Nachteilig bei dem aus dieser Druckschrift
bekannten Brennstoffeinspritzventil ist, daß die
Elastomerdichtung nicht mit der Ventilnadel oder dem
Ventilgehäuse verbunden ist. Dadurch kann es zu einem
Verschieben der Elastomerdichtung oder zu einem Verdrillen
der Elastomerdichtung kommen, wodurch es zu Funktions
störungen des Brennstoffeinspritzventils kommt.
Ein Nachteil von Elastomerdichtungen und insbesondere von
ringförmigen Elastomerdichtungen ist, daß sie aufgrund von
Spalt- und Materialpermeation, insbesondere bei hohen
Brennstoffdrücken, den Aktorraum nicht vollständig gegenüber
dem Brennstoffraum abdichten, so daß ein Teil des
Brennstoffs in den Aktorraum eindringt. Außerdem verhärten
die Materialien von Elastomerdichtungen bei niedrigen
Temperaturen.
Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den
kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat
demgegenüber den Vorteil, daß eine stabile, hermetische
Abdichtung des Aktors erreicht wird. Dadurch ist der Aktor
sowohl vor dem Druck des Brennstoffs als auch vor der
chemischen Einwirkung des Brennstoffs geschützt.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind
vorteilhafte Weiterbildungen des im Hauptanspruch
angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.
Vorteilhaft ist es, daß das Dichtelement an einem
Biegeabschnitt umgebogen ist, so daß das Dichtelement ein
U-förmiges Profil aufweist. Dadurch ist eine gleichmäßig
verteilte Belastung des Dichtelementes durch den
Brennstoffdruck gegeben, was sich günstig auf die
Lebensdauer des Brennstoffeinspritzventils auswirkt.
Vorteilhaft ist es ferner, daß das Ventilgehäuse und/oder
die Dichtplatte eine Abrollfläche aufweist, an der bei einer
Betätigung des Brennstoffeinspritzventils ein Teil des
Biegeabschnitts des Dichtelementes abgerollt wird. Dadurch
lassen sich auch große Ventilnadelhübe des
Brennstoffeinspritzventils realisieren.
In vorteilhafter Weise ist der Dichtkörper als ein den Aktor
zumindest teilweise umschließender Aktortopf ausgebildet,
wobei der Aktor über den Aktortopf auf eine mit dem
Ventilschließkörper verbundene Ventilnadel einwirkt. Dadurch
ist eine kompakte Ausbildung des Brennstoffeinspritzventils
gegeben.
In vorteilhafter Weise ist der Dichtkörper mit einer
Ventilnadel verbunden. Dadurch kann eine Kraft der
Betätigungseinrichtung sowohl zum Öffnen als auch zum
Schließen über den Dichtkörper auf die Ventilnadel
übertragen werden.
In vorteilhafter Weise ist das Dichtelement aus einem
metallischen Werkstoff hergestellt. Dadurch ist eine
alterungsbeständige Abdichtung gegeben, deren
Funktionsfähigkeit über einen großen Temperaturbereich
sichergestellt ist.
Vorteilhaft ist es ferner, daß das Dichtelement durch
Tiefziehen hergestellt ist. Dadurch läßt sich das
Brennstoffeinspritzventil kostengünstig herstellen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden
Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen axialen Schnitt durch ein Ausführungs
beispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffein
spritzventils; und
Fig. 2 den in Fig. 1 mit II bezeichneten Ausschnitt in
einer alternativen Ausführungsform.
Fig. 1 zeigt in einer auszugsweisen axialen
Schnittdarstellung ein erfindungsgemäßes Brennstoffein
spritzventil 1. Das Brennstoffeinspritzventil 1 dient
insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff,
insbesondere von Benzin, in einen Brennraum einer
gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschine als
sog. Benzindirekteinspritzventil. Das erfindungsgemäße
Brennstoffeinspritzventil 1 eignet sich jedoch auch für
andere Anwendungsfälle.
Das Brennstoffeinspritzventil 1 weist ein Ventilgehäuse 2
auf, das aus zwei durch eine Schweißnaht 3 miteinander
verbundenen Gehäusehälften 4, 5 besteht. Das Ventilgehäuse 2
ist mit einem Ventilsitzkörper 6 verbunden, der eine
Ventilsitzfläche 7 aufweist. Ein mittels einer Ventilnadel 8
betätigbarer Ventilschließkörper 9 wirkt mit der
Ventilsitzfläche 7 zu einem Dichtsitz zusammen, wobei der
Ventilschließkörper 9 kegelstumpfförmig, sich in Abspritz
richtung erweiternd, ausgebildet ist. In diesem Ausführungs
beispiel ist der Ventilschließkörper 9 mit der Ventilnadel 8
einteilig ausgebildet. Die Gehäusehälfte 5 des
Ventilgehäuses 2 weist eine Aussparung 10 auf, durch die ein
seitlich an das Ventilgehäuse 2 des
Brennstoffeinspritzventils 1 geführter Brennstoffeinlaß
stutzen gebildet ist. Durch die Aussparung 10 wird
Brennstoff in den Brennstoffraum 11 des Brennstoffeinspritz
ventil 1 eingefüllt.
In der Gehäusehälfte 5 des Ventilgehäuses 2 ist ein
umlaufender Bund 12 ausgebildet, der sich in das Innere des
Brennstoffeinspritzventils 1 erstreckt. Die Ventilnadel 8
ist mit einem Dichtkörper 13 verbunden. Der Dichtkörper 13
ist durch eine erste umlaufende Schweißnaht 14 mit einem
elastisch verformbaren und bandförmigen Dichtelement 15
verbunden, das durch eine zweite umlaufende Schweißnaht 16
mit dem Ventilgehäuse 2 verbunden ist.
In diesem Ausführungsbeispiel ist der Dichtkörper 13 als
Aktortopf ausgebildet, der einen in einem Aktorraum 20
angeordneten Aktor 21 abschnittsweise umschließt. Dabei kann
der Aktor 21 piezoelektrisch oder magnetostriktiv ausgeführt
sein. Der als Aktortopf ausgebildete Dichtkörper 13 weist
einen Bund 22 auf, an dem sich eine den Aktor 21 mit einer
Vorspannung beaufschlagende Druckfeder 23 abstützt, wobei
sich die Druckfeder 23 andererseits an dem Bund 12 des
Ventilgehäuses 2 abstützt. Bei einer Betätigung des
Aktors 21 dehnt sich dieser aus und wirkt über den als
Aktortopf ausgebildeten Dichtkörper 13 auf die mit dem
Ventilschließkörper 9 verbundene Ventilnadel 8 ein.
Durch den Dichtkörper 13 und das mit dem Dichtkörper 13
durch die erste umlaufende Schweißnaht 14 verbundene,
elastisch verformbare und bandförmige Dichtelement 15, das
mit dem Ventilgehäuse 2 durch die zweite umlaufende
Schweißnaht 16 verbunden ist, ist eine Abdichtung gebildet,
die den Brennstoffraum 11 gegen den Aktorraum 20 hermetisch
abdichtet. Das Dichtelement 15 ist an einem Biegeabschnitt
25 umgebogen, so daß das Dichtelement 15 ein U-förmiges
Profil aufweist. Dabei ist das Dichtelement 15, ausgehend
von dem Brennstoffraum 11, in Richtung des Brennstoffraums
11 zurückgebogen. An dem Ventilgehäuse 2 und dem
Dichtelement 13 sind Abrollflächen 26, 27 ausgebildet, an
denen bei einer Betätigung des Brennstoffeinspritzventils 1
ein Teil des Biegeabschnittes 25 des Dichtelementes 15
abgerollt wird. Dadurch weist das Dichtelement 15 auch bei
einer Betätigung des Brennstoffeinspritzventils 1 keine
Knicke oder stark gekrümmte Bereiche auf, so daß sich die
Spannungen in dem Dichtelement 15 zumindest annähernd
gleichmäßig in dem Dichtelement 15 verteilen. Dadurch
dichtet das Dichtelement 15 den Aktorraum 20 auch gegen hohe
Brennstoffdrücke des Brennstoffs in dem Brennstoffraum 11
ab. Bei einer Betätigung des Aktors 21 und der damit
verbundenen Bewegung des Dichtkörpers 13 gegenüber dem
Ventilgehäuse 2 rollt zumindest ein Teil des Biege
abschnittes 25 des Dichtelementes 15 an einer der Abroll
flächen 26, 27 ab, so daß keine zusätzlichen Spannungen in
dem Dichtelement 15 auftreten.
Bei einer Betätigung des Brennstoffeinspritzventils 1 dehnt
sich der Aktor 21 aus, wodurch der Ventilschließkörper 9 von
der Ventilsitzfläche 7 des Ventilsitzkörpers 6 abhebt und
Brennstoff aus dem Brennstoffeinspritzventil 1 abgespritzt
wird.
Fig. 2 zeigt in einer auszugsweisen axialen
Schnittdarstellung den in Fig. 1 mit II bezeichneten
Ausschnitt in einer alternativen Ausführungsform. Bereits
beschriebene Elemente sind mit übereinstimmenden
Bezugszeichen versehen.
Im Unterschied zu dem in Fig. 1 dargestellten
Ausführungsbeispiel ist in diesem Ausführungsbeispiel das
Dichtelement 15, ausgehend von dem Aktorraum 20 in den
Brennstoffraum 11 und von diesem zurück in den Aktorraum 20,
gebogen. Das Dichtelement 15 ist wiederum an dem Biege
abschnitt 25 umgebogen, so daß das Dichtelement 15 ein U-
förmiges Profil aufweist und sich die Schweißnähte 14, 16
auf der Seite des Aktorraums 20 befinden. Auf diese Weise
wird bei einer Betätigung des Aktors 21 ebenfalls ein
Abrollen eines Teils des Biegeabschnittes 25 an der
Abrollfläche 27 des Ventilgehäuses 2 und/oder an der
Abrollfläche 26 des Dichtkörpers 13 ermöglicht. Wie in dem
Ausführungsbeispiel zu Fig. 1 wird dadurch die Belastung des
Dichtelementes 15 minimiert.
Vorteilhaft ist es, daß das Dichtelement 15 aus einem
metallischen Werkstoff hergestellt ist, so daß der
Aktorraum 20 gegenüber dem Brennstoffraum 11 hermetisch
abgedichtet ist. Um das Dichtelement 15 besonders
kostengünstig herzustellen, kann es insbesondere durch
Tiefziehen hergestellt sein. Bei beiden Ausführungs
beispielen ist es vorteilhaft, daß das Dichtelement 15 an
dem Biegeabschnitt 25 annähernd halbkreisförmig umgebogen
ist, da sich dann die an dem Biegeabschnitt 25 des Dicht
elementes 15 auftretenden Biegespannungen annähernd
gleichmäßig über den Biegeabschnitt 25 verteilen.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen
Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere eignet sich
die Erfindung auch für ein innenöffnendes Brennstoffein
spritzventil 1.
Claims (7)
1. Brennstoffeinspritzventil (1), insbesondere
Einspritzventil für Brennstoffeinspritzanlagen von
Brennkraftmaschinen, mit einem in einem Aktorraum (20) eines
Ventilgehäuses (2) des Brennstoffeinspritzventils (1)
angeordneten piezoelektrischen oder magnetostriktiven
Aktor (21), wobei der Aktorraum (20) durch eine Abdichtung
gegen einen Brennstoff abgedichtet ist, und einem von dem
Aktor (21) betätigbaren Ventilschließkörper (9), der mit
einer Ventilsitzfläche (7) zu einem Dichtsitz zusammenwirkt,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abdichtung einen Dichtkörper (13) und ein mit dem
Dichtkörper (13) durch eine erste umlaufende
Schweißnaht (14) verbundenes, elastisch verformbares und
bandförmiges Dichtelement (15) aufweist, das mit dem
Ventilgehäuse (2) durch eine zweite umlaufende
Schweißnaht (16) verbunden ist.
2. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Dichtelement (15) an einem Biegeabschnitt (25)
umgebogen ist, so daß das Dichtelement (15) ein U-förmiges
Profil aufweist.
3. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Ventilgehäuse (2) und/oder der Dichtkörper (13) eine
Abrollfläche (26, 27) aufweist, an der bei einer Betätigung
des Brennstoffeinspritzventils (1) ein Teil des
Biegeabschnittes (25) des Dichtelementes (15) abrollt.
4. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis
3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Dichtkörper (13) als ein den Aktor (21) zumindest
teilweise umschließender Aktortopf ausgebildet ist, wobei
der Aktor (21) über den Aktortopf auf eine mit dem
Ventilschließkörper (9) verbundene Ventilnadel (8) einwirkt.
5. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis
4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Dichtkörper (13) mit einer Ventilnadel (8) verbunden
ist.
6. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis
5,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Dichtelement (15) aus einem metallischen Werkstoff
hergestellt ist.
7. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Dichtelement (15) durch Tiefziehen hergestellt ist.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8120 | Willingness to grant licences paragraph 23 | ||
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
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