EP0177719A1 - Elektomagnetisch betätigbares Kraftstoffeinspritzventil - Google Patents

Elektomagnetisch betätigbares Kraftstoffeinspritzventil Download PDF

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EP0177719A1
EP0177719A1 EP85110401A EP85110401A EP0177719A1 EP 0177719 A1 EP0177719 A1 EP 0177719A1 EP 85110401 A EP85110401 A EP 85110401A EP 85110401 A EP85110401 A EP 85110401A EP 0177719 A1 EP0177719 A1 EP 0177719A1
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EP
European Patent Office
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valve
armature
fuel injection
needle
hardened
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Ceased
Application number
EP85110401A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gerhard Ruschek
Eckhardt Kern
Reiner Weingärtner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mannesmann VDO AG
Original Assignee
Mannesmann VDO AG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M51/00—Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/061—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means
    • F02M51/0625—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures
    • F02M51/0664—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding
    • F02M51/0671—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding the armature having an elongated valve body attached thereto
    • F02M51/0675—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding the armature having an elongated valve body attached thereto the valve body having cylindrical guiding or metering portions, e.g. with fuel passages
    • F02M51/0678—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding the armature having an elongated valve body attached thereto the valve body having cylindrical guiding or metering portions, e.g. with fuel passages all portions having fuel passages, e.g. flats, grooves, diameter reductions

Definitions

  • the invention relates to an electromagnetically actuated fuel injection valve for injection systems of internal combustion engines, with a valve housing, a nozzle body fastened thereon, a soft iron core arranged within the valve housing and carrying a fixed magnetic winding, and an armature which is coaxial with it and forms an air gap, which is connected to the End facing away from the injection side of a valve needle guided in a bore of the nozzle body.
  • valve needle and the armature In fuel injection valves of this type, it is known to produce the valve needle and the armature as separate parts and then to connect them together to form a component.
  • the anchor is a soft iron component, while for the valve needle it is a wear-resistant material is used.
  • the object of the invention is therefore to provide a fuel injection valve according to the preamble, which can be produced in a simple and inexpensive manner with high dimensional accuracy.
  • the armature and valve needle are a one-piece closure part, the area of the armature is soft annealed and the area of the valve needle is at least partially hardened.
  • This construction eliminates all tolerance deviations that are present in the prior art on the areas of the armature and valve needle to be connected. The process of connecting these parts together is also saved.
  • Soft annealing achieves the material properties of the armature required for solenoid valve operation, while hardening the valve needle maintains the wear resistance required there.
  • the area of the armature can be soft-annealed after the closure part has completely hardened.
  • Another likewise advantageous embodiment consists in that the area of the valve needle is at least partially surface-hardened after the closure part has been completely annealed.
  • the surface hardening is simple, e.g. 6. possible by induction hardening or laser hardening.
  • valve needle Since it is not necessary for the entire surface of the valve needle to be hardened, but only for the parts subject to wear by friction or impact, the valve needle can have radially projecting guide projections on its cylindrical outer surface, which slide against the wall of the bore of the nozzle body are, the contact surfaces of the guide lugs on the wall are surface hardened.
  • the injection-side end of the valve needle is preferably designed as a surface-hardened valve closing member, it being advantageous if not only the surface of the valve closing member lying against the valve seat, but also a pin projecting through the outlet bore of the fuel injection valve is hardened.
  • valve needle has a stroke limitation stop, which can be stopped at a stop of the valve housing in the opening stroke of the fuel injection valve, the surface of the stroke limitation stop at the stop of the valve housing being surface-hardened, wear on the stroke limitation stop is largely avoided.
  • the single figure of the drawing shows a fuel injection valve in cross section, which has a valve housing 1, in which a winding body 2 with the magnetic winding 3 is arranged.
  • the other end face of the soft iron core 4 is opposed to form an air gap with an armature 7 which has a coaxially extending valve needle 8 on its side opposite the soft iron core 4.
  • Armature 7 and valve needle 8 are designed as a one-piece closure part.
  • valve needle 8 projects into a bore 9 of a nozzle body 10, which is connected coaxially to the valve housing 1.
  • valve needle 8 The free end of the valve needle 8 is designed as a valve closing member 11, which can be placed with its conical closing surface 19 on a corresponding surface of the valve seat 12 formed at the mouth of the bore 9 and thus the valve passage can be blocked.
  • valve needle 8 In the mouth of the bore 9, which forms the valve outlet, a pin 13 protrudes at the free end of the valve needle 8.
  • the valve needle 8 is axially displaceable in the bore 9 by a limited amount.
  • the displaceability in the closing direction is limited by the contact of the valve closing member 11 on the valve seat 12, while the displaceability in the opening direction is limited by the contact of a stroke limiting stop 14 integrally formed on the valve needle 8 on a stop 15 firmly connected to the valve housing 1.
  • the armature 7 and with it the valve needle 8 are acted upon in the closing direction by a prestressed compression spring 16 supported on the soft iron core 4.
  • the valve needle 8 has a smaller diameter than the bore 9. To guide therefore r to d e cylindrical surface of the valve needle 8 are formed radially projecting guide lugs 17 which are on the wall of the bore 9 in plant.
  • the one-piece component consisting of armature 7 and valve needle 8 is soft-annealed and then on the contact surfaces 18 of the guide lugs 17 on the wall of the bore 9, on the closing surface 19 of the valve closing member 11, on the pin 13 and on the stop surface 20 of the stroke limiting stop 14 at the stop 15 surface hardened.
  • the entire closure part can also be hardened first and then the armature 7 can be soft annealed.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisch betätigbares Kraftstoffeinspritzventil für Einspritzanlagen von Brennkraftmaschinen. Dieses Kraftstoffeinspritzventil besitzt ein Ventilgehäuse (1), einen hieran befestigten Düsenkörper (10), einen innerhalb des Ventilgehäuses (1) angeordneten, eine feststehende Magnetwicklung (3) tragenden Weicheisenkern (4) und einen diesem gleichachsig und unter Bildung eines Luftspaltes gegenüberstehenden Anker (7).
Der Anker ist mit dem der Einspritzseite abgewandten Ende einer in einer Bohrung (9) des Düsenkörpers (10) geführten Ventilnadel (8) verbunden. Anker (7) und Ventilnadel (8) sind ein einteiliges Verschlußteil, dessen Bereich des Ankers (7) weichgeglüht und dessen Bereich der Ventilnadel (8) zumindest teilweise gehärtet ist.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein elektromagnetisch betätigbares Kraftstoffeinspritzventil für Einspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, mit einem Ventilgehäuse, einem hieran befestigten Düsenkörper, einem innerhalb des Ventilgehäuses angeordneten, eine feststehende Magnetwicklung tragenden Weicheisenkern und einem diesem gleichachsig und unter Bildung eines Luftspaltes gegenüberstehenden Anker, der mit dem der Einspritzseite abgewandten Ende einer in einer Bohrung des Düsenkörpers geführten Ventilnadel verbunden ist.
  • Bei derartigen Kraftstoffeinspritzventilen ist es bekannt, die Ventilnadel und den Anker als separate Teile herzustellen und anschließend zu einem Bauteil miteinander zu verbinden. Dabei ist der Anker ein Weicheisenbauteil, während für die Ventilnadel ein verschleißfester Werkstoff verwandt wird.
  • Um die toleranzbedingten Maßabweichungen der separat hergestellten und anschließend zusammengefügten Einzelbauteile gering zu halten, muß bei der Herstellung des aus Anker und Ventilnadel bestehenden Bauteils ein großer Aufwand und große Sorgfalt aufgewandt werden.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Kraftstoffeinspritzventil nach dem Oberbegriff zu schaffen, das auf einfache und kostengünstige Weise bei hoher Maßgenauigkeit herstellbar ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Anker und Ventilnadel ein einteiliges Verschlußteil sind, dessen Bereich des Ankers weichgeglüht und dessen Bereich der Ventilnadel zumindest teilweise gehärtet ist. Durch diese Konstruktion sind durch die Einteiligkeit alle Toleranzabweichungen eliminiert, die beim Stand der Technik an den miteinander zu verbindenden Bereichen von Anker und Ventilnadel vorhanden sind. Auch wird der Arbeitsgang des miteinander Verbindens dieser Teile eingespart. Durch das Weichglühen werden die für den Magnetventilbetrieb erforderlichen Materialeigenschaften des Ankers erreicht, während durch die Härtung der Uentilnadel die dort benötigte Verschleißfestigkeit erhalten wird.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform kann der Bereich des Ankers nach vollständigem Härten des VerschlußtEils weichgeglüht sein.
  • Eine weitere ebenfalls vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, daß der Bereich der Ventilnadel nach vollständigem Weichglühen des Verschlußteils zumindest teilweise oberflächengehärtet ist.
  • Dabei ist die Oberflächenhärtung auf einfache Weise, z.6. durch Induktivhärten oder Laserhärten möglich.
  • Da es nicht erforderlich ist, daß die gesamte Oberfläche der Ventilnadel gehärtet wird, sondern nur die einem Verschleiß durch Reibung oder Anschlag unterworfene Teile, kann die Ventilnadel an ihrer zylindrischen Mantelfläche radial hervorstehende Führungsansätze aufweisen, die an der Wand der Bohrung des Düsenkörpers in gleitender Anlage sind, wobei die Anlageflächen der Führungsansätze an der Wand oberflächengehärtet sind.
  • Aus den gleichen Gründen ist vorzugsweise das einspritzseitige Ende der Ventilnadel als oberflächengehärtetes Ventilschließglied ausgebildet, wobei es vorteilhaft ist, wenn nicht nur die am Ventilsitz anliegende Fläche des Ventilschließgliedes, sondern ggf. auch ein durch die Auslaßbohrung des Kraftstoffeinspritzventils hindurchragender Zapfen gehärtet ist.
  • Dadurch wird ein strömungsbedingter Verschleiß an diesem Zapfen vermieden.
  • Weist die Ventilnadel einen Hubbegrenzungsanschlag auf, der an einem Anschlag des Ventilgehäuses in den Öffnungshub des Kraftstoffeinspritzventils begrenzender Weise anschlagbar ist, wobei die Anschlagfläche des Hubbegrenzungsanschlags am Anschlag des Ventilgehäuses oberflächengehärtet ist, so wird auch an dem Hubbegrenzungsanschlag ein Verschleiß weitgehend vermieden.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
  • Die einzige Figur der Zeichnung zeigt ein Kraftstoffeinspritzventil im Querschnitt, das ein Ventilgehäuse 1 besitzt, in dem ein Wickelkörper 2 mit der Magnetwicklung 3 angeordnet ist.
  • Durch den Wickelkörper 2 erstreckt sich ein mit einer Durchgangsbohrung 5 versehener Weicheisenkern 4, der mit seinem einen, aus dem Ventilgehäuse herausragenden Ende einen Einlaßstutzen 6 bildet.
  • Der anderen Stirnseite des Weicheisenkerns 4 steht unter Bildung eines Luftspaltes ein Anker 7 gegenüber, der an seiner dem Weicheisenkern 4 entgegengesetzten Seite eine koaxial sich erstreckende Ventilnadel 8 besitzt.
  • Anker 7 und Ventilnadel 8 sind als einteiliges Verschlußteil ausgebildet.
  • Die Ventilnadel 8 ragt in eine Bohrung 9 eines Düsenkörpers 10, der koaxial mit dem Ventilgehäuse 1 verbunden ist.
  • Das freie Ende der Ventilnadel 8 ist als Ventilschließglied 11 ausgebildet, das mit seiner kegeligen Schließfläche 19 auf eine entsprechende Fläche des an der Mündung der Bohrung 9 ausgebildeten Ventilsitzes 12 aufsetzbar und somit der Ventildurchgang absperrbar ist.
  • In der Mündung der Bohrung 9, die den Ventilauslaß bildet, ragt ein am freien Ende der Ventilnadel 8 ausgebildeter Zapfen 13. Die Ventilnadel 8 ist um ein begrenztes Maß axial in der Bohrung 9 verschiebbar. Dabei ist die Uerschiebbarkeit in Schließrichtung durch die Anlage des Uentilschließglieds 11 am Ventilsitz 12 begrenzt, während die Verschiebbarkeit in Öffnungsrichtung durch die Anlage eines an der Ventilnadel 8 angeformten Hubbegrenzungsanschlages 14 an einem mit dem Ventilgehäuse 1 fest verbundenden Anschlag 15 begrenzt ist.
  • Durch eine am Weicheisenkern 4 abgestützte vorgespannte Druckfeder 16 ist der Anker 7 und mit ihm die Ventilnadel 8 in Schließrichtung beaufschlagt.
  • Die Ventilnadel 8 weist einen geringeren Durchmesser auf als die Bohrung 9. Zur Führung sind daher an dEr zylindrischen Mantelfläche der Ventilnadel 8 radial hervorstehende Führungsansätze 17 ausgebildet, die an der Wand der Bohrung 9 in Anlage sind.
  • Das einteilig ausgebildete aus Anker 7 und Ventilnadel 8 bestehende Bauteil ist weichgeglüht und anschließend an den Anlageflächen 18 der Führungsansätze 17 an der Wand der Bohrung 9, an der Schließfläche 19 des Ventilschließglieds 11,am Zapfen 13 sowie an der Anschlagfläche 20 des Hubbegrenzungsanschlags 14 am Anschlag 15 oberflächengehärtet.
  • In einer anderen Ausführungsform kann auch zuerst das gesamte Verschlußteil gehärtet und anschließend der Anker 7 weichgeglüht werden.

Claims (6)

1. Elektromagnetisch betätigbares Kraftstoffeinspritzventil für Einspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, mit einem Ventilgehäuse, einem hieran befestigten Düsenkörper, einem innerhalb des Ventilgehäuses angeordneten, eine feststehende Magnetwicklung tragenden Weicheisenkern und einem diesem gleichachsig und unter Bildung eines Luftspaltes gegenüberstehenden Anker, der mit dem der Einspritzseite abgewandten Ende einer in einer Bohrung des Düsenkörpers geführten Ventilnadel verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß Anker (7) und Ventilnadel (8) ein einteiliges Verschlußteil sind, dessen Bereich des Ankers (7) weichgeglüht und dessen Bereich der Ventilnadel (8) zumindest teilweise gehärtet ist.
2. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich des Ankers (7) nacn vollständigem Härten des Verschlußteils weichgeglüht ist.
3. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich der Ventilnadel (8) nach vollständigem Weichglühen des Verschlußteils zumindest teilweise oberflächengehärtet ist.
4. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilnadel (8) an ihrer zylindrischen Mantelfläche radial hervorstehende Führungsansätze (17) aufweist, die an der Wand der Bohrung (9) des Düsenkörpers (10) in gleitender Anlage sind, wobei die Anlageflächen (18) der Führungsansätze (17) an der Wand oberflächengehärtet sind.
5. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das einspritzseitige Ende der Ventilnadel (8) als oberflächengehärtetes Ventilschließglied (11) ausgebildet ist.
6. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilnadel (8) einen Hubbegrenzungsanschlag (14) aufweist, der an einem Anschlag (15) des Ventilgehäuses (1) in den Öffnungshub des Kraftstoffeinspritzventils begrenzender Weise anschlagbar ist, wobei die Anschlagfläche (20) des Hubbegrenzungsanschlags (14) am Anschlag (15) des Ventilgehäuses (1) oberflächengehärtet ist.
EP85110401A 1984-10-10 1985-08-20 Elektomagnetisch betätigbares Kraftstoffeinspritzventil Ceased EP0177719A1 (de)

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Inventor name: KERN, ECKHARDT

Inventor name: WEINGAERTNER, REINER

Inventor name: RUSCHEK, GERHARD