EP2795098A1 - Brennstoffeinspritzventil und verfahren zur ausformung von abspritzöffnungen - Google Patents

Brennstoffeinspritzventil und verfahren zur ausformung von abspritzöffnungen

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EP2795098A1
EP2795098A1 EP12783560.1A EP12783560A EP2795098A1 EP 2795098 A1 EP2795098 A1 EP 2795098A1 EP 12783560 A EP12783560 A EP 12783560A EP 2795098 A1 EP2795098 A1 EP 2795098A1
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EP
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fuel injection
ejection
valve
ejection openings
injection valve
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EP12783560.1A
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Dieter Maier
Gerhard Stransky
Andreas Schrade
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
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    • B22F3/12—Both compacting and sintering
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
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    • F02M2200/8046—Fuel injection apparatus manufacture, repair or assembly the manufacture involving injection moulding, e.g. of plastic or metal
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    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/90—Selection of particular materials
    • F02M2200/9092—Sintered materials

Definitions

  • the invention relates to a fuel injection valve according to the preamble of claim 1 and to a method for shaping injection orifices according to the preamble of claim 10.
  • a fuel injection valve which has a stepped injection opening.
  • the ejection opening is designed starting from a chamber-shaped valve interior in a first opening section with a very small flow-determining opening width, while a subsequent second opening section is significantly widened.
  • Opening portion may be formed either widening cylindrical or conical.
  • the ejection openings are introduced by means of conventional technology, such as drilling, milling, embossing or eroding.
  • valve needle with the so-called metal injection molding method (MIM method) is made.
  • MIM method metal injection molding method
  • the valve needle is a from an anchor section and a
  • Valve sleeve section existing tubular actuating part produced by injection molding and subsequent sintering. Subsequently, the actuating part is connected by means of a welded connection with a valve closing member section, so that the valve needle is composed only of two individual components.
  • a continuous inner longitudinal opening in which fuel can flow in the direction of the valve closing member portion, which then exits the valve closing member portion by transverse openings from the valve sleeve portion.
  • Binder components and by dispensing with wetting agents can be made of metal powders dense molded parts easily by injection molding and remove them from the binder, without causing shrinkage or distortion occurs.
  • D E 10 2005 036 951 AI a fuel injection valve, which is characterized in that the valve seat body is manufactured by means of metal injection molding process. Downstream of the valve seat surface are in the
  • Valve seat body formed a plurality of ejection openings.
  • the ejection openings comprise at least one upstream first ejection opening section and one downstream second ejection opening section with a different opening width.
  • Precursors of all spray orifices extends on a partial circle either parallel or at right angles to the longitudinal axis of the valve seat body having the spray orifices
  • the precursors of the spray orifices must be removed from the mold separately.
  • the fuel injection valve according to the invention with the characterizing features of claim 1 has the advantage that it is particularly simple and inexpensive to produce. Ideally, this will have the ejection openings Valve member, in particular the valve seat body, produced by metal injection molding (MIM).
  • MIM metal injection molding
  • the present invention is characterized in that injection orifices having complex contours in large numbers can be formed in a tool-bound manner with high accuracy in a molded part produced by an MIM process, so that highly precise coextensive injection orifices extending coaxially to the respective hole longitudinal axes are present.
  • the arrangement and execution of the injection openings in the valve component according to the invention enables a simultaneous shaping of a plurality of reproducible ejection openings.
  • the inventive method for molding of spray-discharge openings with the characterizing features of claim 10 has the advantage that it is possible through the hole-individual formability of the injection openings along each individually differently aligned hole longitudinal axis, the contours of
  • FIG. 1 shows a schematic section through an embodiment of a fuel injection valve according to the invention formed
  • Fig. 2 shows the detail II in the region of a spray-discharge opening in Fig. 1 in a
  • FIG. 3 shows the enlarged view of the injection opening according to Figure 2 with two
  • FIG. 4 shows the enlarged view of a spray-discharge opening in a fourth embodiment.
  • FIG. 1 An embodiment of a fuel injection valve 1 shown in FIG. 1 is in the form of a fuel injection valve 1 for fuel injection systems of mixture-compression, spark-ignition internal combustion engines.
  • the fuel injection valve 1 is suitable in particular for the direct injection of fuel into a combustion chamber, not shown, of an internal combustion engine.
  • the fuel injection valve 1 consists of a nozzle body 2, in which a valve needle 3 is arranged.
  • the valve needle 3 is in operative connection with a valve closing body 4, which is arranged with a valve seat body 5 on a
  • Valve seat surface 6 cooperates to a sealing seat.
  • Valve seat surface 6 cooperates to a sealing seat.
  • In the fuel injection valve 1 is in the embodiment is an inwardly opening
  • the nozzle body 2 is sealed by a seal 8 against a valve housing 9.
  • the drive is, for example, an electromagnetic circuit comprising a solenoid coil 10 as an actuator, which is encapsulated in a coil housing 11 and wound on a bobbin 12, which rests against an inner pole 13 of the magnetic coil 10.
  • the inner pole 13 and the valve housing 9 are separated by a constriction 26 and connected to each other by a non-ferromagnetic connecting member 29.
  • the magnetic coil 10 is connected via a line 19 from a via an electrical
  • Plug contact 17 energized electrical power.
  • the plug contact 17 is surrounded by a plastic casing 18, which may be molded on the inner pole 13.
  • valve needle 3 is guided in a valve needle guide 14, which is designed disk-shaped.
  • armature 20 On the other side of the dial 15 is an armature 20. This is connected via a first flange 21 frictionally with the valve needle 3 in connection, which is connected by a weld 22 with the first flange 21.
  • a return spring 23 On the first flange 21, a return spring 23 is supported, which is brought in the present design of the fuel injection valve 1 by an adjusting sleeve 24 to bias.
  • valve needle guide 14 in the armature 20 and on a guide body 41 extend fuel channels 30, 31 and 32.
  • the fuel is via a central
  • Fuel supply 16 supplied and filtered by a filter element 25.
  • Fuel injection valve 1 is sealed by a seal 28 against a fuel distributor line, not shown, and by a further seal 36 against a cylinder head, not shown.
  • annular damping element 33 On the downstream side of the armature 20, an annular damping element 33, which consists of an elastomer material, arranged. It rests on a second flange 34 which is non-positively connected to the valve needle 3 via a weld seam 35.
  • Valve-closing body 4 is held on the valve seat surface 6 in sealing engagement. Upon excitation of the magnetic coil 10, this builds up a magnetic field, which the armature 20th moved in the stroke direction against the spring force of the return spring 23, wherein the stroke is determined by a in the rest position between the inner pole 12 and the armature 20 located working gap 27.
  • the armature 20 takes the first flange 21, which is welded to the valve needle 3, also in the stroke direction with. The standing with the valve needle 3 in connection valve closing body 4 lifts from the
  • the armature 20 drops after sufficient degradation of the magnetic field by the pressure of the return spring 23 from the inner pole 13, whereby the valve connected to the needle 3 in communication first flange 21 moves against the stroke direction.
  • the valve needle 3 is thereby moved in the same direction, whereby the valve closing body 4 touches on the valve seat surface 6 and the
  • Fuel injection valve 1 is closed.
  • the ejection openings 7 in the valve seat body 5 are designed specifically.
  • the valve seat body 5 is advantageously produced by means of the so-called MIM process.
  • MIM metal injection molding
  • the already known and also referred to as metal injection molding (MIM) method comprises the production of moldings from a metal powder with a binder, for.
  • a plastic binder which are mixed together and homogenized, for example, conventional
  • Metal powder can be easily optimized for optimal magnetic and
  • the present invention is characterized in that stepped or sectioned ejection orifices 7 in large numbers in a molded part produced by MIM process, here in the valve seat body 5, are particularly simple and
  • stepped or sectioned ejection openings 7 very precise.
  • 1 shows an enlarged view in a first embodiment of section II in the region of an injection opening 7 in FIG. 1, wherein it is clear that the injection opening 7 comprises two discharge opening sections 7 ', 7 "
  • the ejection opening section T has a significantly smaller opening width than the downstream second ejection opening section 7 ".
  • the alignment of the two ejection opening sections 7 ', 7" of one and the same ejection opening 7 is thereby identical, so that there is a completely coaxial with the longitudinal axis of the hole 50 extending spray opening 7.
  • FIG. 3 shows the enlarged view of the ejection opening 7 according to FIG. 2 with two additional alternative embodiments. All three embodiments of the ejection opening 7 are designed so that a step 43 in the form of a shoulder between the two Abspritzö Stammsabitese 7 ', 7 "different
  • Opening width is available.
  • the second downstream ejection opening section 7 "in the first embodiment extends with a cylindrical wall section 45, in the second embodiment shown in dashed lines on the right with an obliquely inclined conical wall section 46 and in the third dashed line on the left All embodiments have in common is that the ejection opening 7 extends over its entire length concentric with the longitudinal axis of the hole 50.
  • Spray orifices 7 at the same time tool-bound axially along the hole longitudinal axis 50 are demoldable.
  • the corresponding spray orifices 7 at the same time tool-bound axially along the hole longitudinal axis 50 are demoldable.
  • Tool pins are sealed either flat on the inner core or in the
  • the tool pins do not seal on the inner core, but leave a small gap between the tool tip and the inner core.
  • FIG. 4 shows the enlarged view of an injection opening 7 in a fourth
  • the wall portion 51 is formed parabolic or trumpet-shaped analogous to the embodiment shown in Figure 3. Alternatively, this wall portion 51 can extend with a taper.
  • Laser drilling can be omitted. With high quality features in compliance with all dimensional tolerances, shape tolerances and positional tolerances can be
  • the injection orifices 7 with their ejection opening sections 7 ', 7 " can be produced with high reproducibility .
  • the invention is not restricted to the illustrated exemplary embodiments and can be used, for example, for ejection openings 7 arranged in a different manner.

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Abstract

Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil (1) für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen hat einen erregbaren Aktuator (10) zur Betätigung eines Ventilschließkörpers (4), der zusammen mit einer an einem Ventilsitzkörper (5) ausgebildeten Ventilsitzfläche (6) einen Dichtsitz bildet. Stromabwärts der Ventilsitzfläche (6) sind in dem Ventilsitzkörper (5) mehrere Abspritzöffnungen (7) ausgebildet. Das Brennstoffeinspritzventil (1) zeichnet sich dadurch aus, dass die Abspritzöffnungen (7) wenigstens einen stromaufwärtigen ersten Abspritzöffnungsabschnitt (7') und einen stromabwärtigen zweiten Abspritzöffnungsabschnitt (7") mit einer unterschiedlichen Öffnungsweite umfassen. Dabei verlaufen alle Abspritzöffnungsabschnitte (7', 7") der einzelnen Abspritzöffnungen (7) koaxial zur jeweiligen Lochlängsachse (50). Die Abspritzöffnungen (7) sind in einem als MIM-Teil (Metal-Injection-Molding-Teil) hergestellten Ventilbauteil ausgeformt.

Description

Beschreibung
Titel
Brennstoffeinspritzventil und Verfahren zur Ausformung von Abspritzöffnungen
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Anspruchs 1 und von einem Verfahren zur Ausformung von Abspritzöffnungen nach der Gattung des Anspruchs 10.
Aus der G B 1,088,666 A ist bereits ein Brennstoffeinspritzventil bekannt, das eine gestufte Abspritzöffnung aufweist. Dabei ist die Abspritzöffnung ausgehend von einem kammerförmigen Ventilinnenraum in einem ersten Öffnungsabschnitt mit einer sehr geringen durchflussbestimmenden Öffnungsweite ausgeführt, während ein sich anschließender zweiter Öffnungsabschnitt deutlich aufgeweitet ist. Der zweite
Öffnungsabschnitt kann entweder zylindrisch oder kegelförmig erweiternd ausgebildet sein. Die Abspritzöffnungen sind mittels konventioneller Technik, wie Bohren, Fräsen, Prägen oder Erodieren eingebracht.
Aus der D E 42 30 376 Cl ist bereits ein Brennstoffeinspritzventil bekannt, dessen Ventilnadel mit dem so genannten Metal-Injection-Molding-Verfahren (MIM- Verfahren) hergestellt ist. Bei der Ventilnadel wird ein aus einem Ankerabschnitt und einem
Ventilhülsenabschnitt bestehendes rohrförmiges Betätigungsteil durch Spritzgießen und anschließendes Sintern hergestellt. Anschließend wird das Betätigungsteil mittels einer Schweißverbindung mit einem Ventilschließgliedabschnitt verbunden, so dass die Ventilnadel nur noch aus zwei Einzelbauteilen zusammengesetzt ist. Im Ankerabschnitt und Ventilhülsenabschnitt ist dabei eine durchgehende innere Längsöffnung vorgesehen, in der Brennstoff in Richtung zum Ventilschließgliedabschnitt strömen kann, der dann nahe des Ventilschließgliedabschnittes durch Queröffnungen aus dem Ventilhülsenabschnitt austritt. Bei der Fertigung der Ventilnadel mit dem MIM- Verfahren sind also Schieberwerkzeuge nötig, um die Queröffnungen auszubilden.
Aus der D E 40 33 952 Cl ist bereits ein binäres Bindersystem nach Art der Solid- Polymer-Solutions für die Technik des Metal Injection Molding bekannt. Es zeichnet sich durch die Verwendung physiologisch unbedenklicher niedermolekularer
Binderkomponenten und durch den Verzicht auf Benetzungsmittel aus. Auf diese Weise lassen sich aus Metallpulvern dichte Formteile problemlos durch Spritzgießen herstellen und aus diesen der Binder entfernen, ohne dass dabei eine Schwindung oder ein Verzug auftritt. Bekannt ist bereits aus der D E 10 2005 036 951 AI ein Brennstoffeinspritzventil, das sich dadurch auszeichnet, dass der Ventilsitzkörper mittels Metal-Injection-Molding- Verfahren hergestellt ist. Stromabwärts der Ventilsitzfläche sind in dem
Ventilsitzkörper mehrere Abspritzöffnungen ausgebildet. Die Abspritzöffnungen umfassen wenigstens einen stromaufwärtigen ersten Abspritzöffnungsabschnitt und einen stromabwärtigen zweiten Abspritzöffnungsabschnitt mit einer unterschiedlichen Öffnungsweite. Ein Wandungsbereich des zweiten Abspritzöffnungsbereichs
(„Vorstufen") aller Abspritzöffnungen verläuft auf einem Teilkreis entweder parallel oder im rechten Winkel zur Längsachse des die Abspritzöffnungen aufweisenden Ventilsitzkörpers. Die Vorstufen der Abspritzöffnungen müssen separat entformt werden.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass es besonders einfach und kostengünstig herstellbar ist. In idealer Weise wird das die Abspritzöffnungen aufweisende Ventilbauteil, insbesondere der Ventilsitzkörper, mittels Metal-Injection-Molding- Verfahren (MIM) hergestellt. Die vorliegende Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass Abspritzöffnungen mit komplexen Konturen in großer Anzahl in einem mittels MIM-Verfahren hergestellten Formteil mit hoher Genauigkeit werkzeuggebunden ausformbar sind, so dass hochpräzise, koaxial zu den jeweiligen Lochlängsachsen verlaufende Abspritzöffnungen vorliegen. Die erfindungsgemäße Anordnung und Ausführung der Abspritzöffnungen in dem Ventilbauteil ermöglicht eine zeitgleiche Ausformung einer Vielzahl von reproduzierbaren Abspritzöffnungen. Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte
Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen
Brennstoffeinspritzventils möglich.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Ausformung von Abspritzöffnungen mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 10 hat den Vorteil, dass es durch die lochindividuelle Ausformbarkeit der Abspritzöffnungen entlang jeder einzelnen unterschiedlich ausgerichteten Lochlängsachse möglich ist, die Konturen der
Abspritzöffnungsabschnitte in einer sehr hohen Varianz in einem Spritzgießwerkzeug zu integrieren. Es ergeben sich erhebliche Kostenvorteile gegenüber bekannten Lösungen, da die Abspritzöffnungen mit ihren Abspritzöffnungsabschnitten
werkzeuggebunden hergestellt werden können. Bekannte separate Arbeitsgänge zur Herstellung der Abspritzöffnungsabschnitte wie z.B. Stanzen, Bohren, Erodieren oder Laserbohren können entfallen. Mit hohen Qualitätsmerkmalen unter Einhaltung aller Maßtoleranzen, Formtoleranzen und Lagetoleranzen lassen sich die Abspritzöffnungen mit ihren Abspritzöffnungsabschnitten erfindungsgemäß mit hoher Reproduzierbarkeit herstellen.
Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines Brennstoffeinspritzventils mit erfindungsgemäß ausgeformten
Abspritzöffnungen in einem Ventilsitzkörper,
Fig. 2 den Ausschnitt II im Bereich einer Abspritzöffnung in Fig. 1 in einer
vergrößerten Darstellung, wobei die Abspritzöffnung in einer ersten
Ausführung ausgestaltet ist,
Fig. 3 die vergrößerte Ansicht der Abspritzöffnung gemäß Figur 2 mit zwei
zusätzlichen alternativen Ausführungen und
Fig. 4 die vergrößerte Ansicht einer Abspritzöffnung in einer vierten Ausführung.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Ein in Fig. 1 dargestelltes Ausführungsbeispiel eines Brennstoffeinspritzventils 1 ist 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 an 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 wenigstens zwei Abspritzöffnungen 7 verfügt. Das Brennstoffeinspritzventil 1 ist jedoch idealerweise als Mehrloch- Einspritzventil ausgeführt und hat deshalb zwischen vier und dreißig Abspritzöffnungen 7. Der Düsenkörper 2 ist durch eine Dichtung 8 gegen ein Ventilgehäuse 9 abgedichtet. Als Antrieb dient z.B. ein elektromagnetischer Kreis, der eine Magnetspule 10 als Aktuator umfasst, die in einem Spulengehäuse 11 gekapselt und auf einen Spulenträger 12 gewickelt ist, welcher an einem Innenpol 13 der Magnetspule 10 anliegt. Der Innenpol 13 und das Ventilgehäuse 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. Auf der anderen Seite der Einstellscheibe 15 befindet sich ein 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 Einstellhülse 24 auf Vorspannung gebracht wird.
In der Ventilnadelführung 14, im Anker 20 und an einem Führungskörper 41 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 36 gegen einen nicht weiter dargestellten Zylinderkopf abgedichtet.
Auf der stromabwärtigen 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 kraftschlüssig mit der Ventilnadel 3 verbunden ist.
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 Brennstoff wird durch die Abspritzöffnungen 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.
Erfindungsgemäß sind die Abspritzöffnungen 7 im Ventilsitzkörper 5 spezifisch ausgeführt. Der Ventilsitzkörper 5 wird in vorteilhafter Weise mittels so genanntem MIM-Verfahren hergestellt. Das bereits bekannte und auch als Metal-Injection-Molding (MIM) bezeichnete Verfahren umfasst die Herstellung von Formteilen aus einem Metallpulver mit einem Bindemittel, z. B. einem Kunststoffbindemittel, die miteinander gemischt und homogenisiert werden, beispielsweise auf konventionellen
Kunststoffspritzgießmaschinen und das nachfolgende Entfernen des Bindemittels und Sintern des verbleibenden Metallpulvergerüsts. Die Zusammensetzung des
Metallpulvers kann dabei auf einfache Weise auf optimale magnetische und
thermische Eigenschaften abgestimmt werden.
Bei Brennstoffeinspritzventilen 1 zum direkten Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine besteht ein erhebliches Risiko der Belagbildung an den stromabwärtigen Bauteilen, wie Spritzlochscheiben und Ventilsitzkörpern. Insbesondere sind die Abspritzöffnungen 7 anfällig gegen eine Verkokung des freien Querschnitts, so dass es in nachteiliger Weise zu Mindermengen gegenüber den gewünschten Abspritzmengen kommen kann. Entsprechend wünschenswert ist es, den Temperaturhaushalt im Bereich des stromabwärtigen Endes des
Brennstoffeinspritzventils 1 rund um den Ventilsitzkörper 5 gezielt einzustellen.
Außerdem soll bestmöglich sichergestellt werden, dass über die Abspritzöffnungen 7 über die gesamte Lebensdauer des Brennstoffeinspritzventils 1 eine konstante
Durchflussmenge abspritzbar ist. Es wurde herausgefunden, dass insbesondere bei gestuften Abspritzöffnungen 7, die in stromabwärtiger Richtung eine
Öffnungsweitenvergrößerung besitzen, die Neigung zur Belagbildung, Verkokung und damit die Gefahr des Zusetzens des freien Querschnitts der Abspritzöffnungen 7 erheblich reduziert sind.
Die vorliegende Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass gestufte bzw. in Abschnitte untergliederte Abspritzöffnungen 7 in großer Anzahl in einem mittels MIM -Verfahren hergestellten Formteil, hier in dem Ventilsitzkörper 5 besonders einfach und
kostengünstig und mit hoher Genauigkeit werkzeuggebunden ausformbar sind. Bei bekannten Abspritzöffnungen von Brennstoffeinspritzventilen, die als Mehrloch-Ventile ausgeführt sind, besitzt jede Abspritzöffnung bzw. bei gestuften Abspritzöffnungen jeder stromabwärtige Abspritzöffnungsabschnitt einen eigenen Raumwinkel. Für eine optimierte und kostengünstige und damit zeitgleiche Ausformung einer Vielzahl von Abspritzöffnungen 7 ist eine solche Anordnung und Ausführung der Abspritzöffnungen 7 im Ventilsitzkörper 5 erschwerend.
Gemäß der Erfindung ist es möglich, in besonders vorteilhafter Weise gestufte oder in Abschnitte untergliederte Abspritzöffnungen 7 sehr präzise auszuformen. Figur 2 zeigt den Ausschnitt II im Bereich einer Abspritzöffnung 7 in Figur 1 in einer vergrößerten Darstellung in einer ersten Ausführung, wobei deutlich wird, dass die Abspritzöffnung 7 zwei Abspritzöffnungsabschnitte 7', 7" umfasst. Der stromaufwärtige erste
Abspritzöffnungsabschnitt T hat dabei eine deutlich kleinere Öffnungsweite als der stromabwärts folgende zweite Abspritzöffnungsabschnitt 7". Die Ausrichtung der beiden Abspritzöffnungsabschnitte 7', 7" ein und derselben Abspritzöffnung 7 ist dabei identisch, so dass also eine vollständig koaxial zur Lochlängsachse 50 verlaufende Abspritzöffnung 7 vorliegt.
In Figur 3 ist die vergrößerte Ansicht der Abspritzöffnung 7 gemäß Figur 2 mit zwei zusätzlichen alternativen Ausführungen gezeigt. Alle drei Ausführungsformen der Abspritzöffnung 7 sind dabei so ausgelegt, dass eine Stufe 43 in Form eines Absatzes zwischen den beiden Abspritzöffnungsabschnitte 7', 7" unterschiedlicher
Öffnungsweite vorhanden ist. Von der Stufe 43 ausgehend erstreckt sich der zweite stromabwärtige Abspritzöffnungsabschnitt 7" in der ersten Ausführung mit einem zylindrischen Wandabschnitt 45, in der zweiten gestrichelt auf der rechten Seite dargestellten Ausführung mit einem schräg geneigten, konischen Wandabschnitt 46 bzw. in der dritten gestrichelt auf der linken Seite dargestellten Ausführung mit einem parabel- bzw. trompetenförmigen Wandabschnitt 47. Allen Ausführungsbeispielen gemeinsam ist, dass die Abspritzöffnung 7 über ihre gesamte Länge konzentrisch zur Lochlängsachse 50 verläuft.
Die Pfeile 44 in der Figur 2 sollen anzeigen, dass bei einer solchen Ausführung der Abspritzöffnungsabschnitte 7', 7" in idealer Weise im MIM-Prozess alle
Abspritzöffnungen 7 zugleich werkzeuggebunden axial entlang der Lochlängsachse 50 entformbar sind. Dazu wird in erfindungsgemäßer Weise das entsprechende
Spritzgießwerkzeug derart ausgeführt, dass die Abspritzöffnungen 7 fertig fallend hergestellt werden. Das bedeutet, dass die jeweiligen nicht dargestellten
Werkzeugstifte entweder plan am Innenkern abgedichtet sind oder in den
Werkzeuginnenkern eintauchen. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Werkzeugstifte nicht am Innenkern abdichten, sondern ein geringer Zwischenraum zwischen der Werkzeugstiftspitze und dem Innenkern belassen wird. Dieser
Zwischenraum ist mit Material gefüllt, der im Spritzzustand oder im fertigen MIM- Zustand noch entfernt werden muss. Figur 4 zeigt die vergrößerte Ansicht einer Abspritzöffnung 7 in einer vierten
Ausführung. Bei diesem Ausführungsbeispiel liegt zwischen den Abspritzöffnungsabschnitten 7', 7" keine Stufe 43 vor. Vielmehr verläuft der erste stromaufwärtige Abspritzöffnungsabschnitt T in einer zylindrischen Gestalt, während sich von einer mittleren Lochebene beginnend der zweite stromabwärtige
Abspritzöffnungsabschnitt 7" anschließt, dessen Wandabschnitt 51 analog dem in Figur 3 gezeigten Ausführungsbeispiel parabel- bzw. trompetenförmig ausgeformt ist. Alternativ kann auch dieser Wandabschnitt 51 mit einer Konizität verlaufen.
Durch die axiale Ausformbarkeit der gestuften bzw. in Abschnitte untergliederten Abspritzöffnungen 7 ist es möglich, die Konturen der Abspritzöffnungsabschnitte 7" in einer hohen Varianz in einem Spritzgießwerkzeug zu integrieren. Es ergeben sich erhebliche Kostenvorteile gegenüber bekannten Lösungen, da die Abspritzöffnungen 7 mit ihren Abspritzöffnungsabschnitten 7', 7" werkzeuggebunden hergestellt werden können. Bekannte separate Arbeitsgänge zur Herstellung der
Abspritzöffnungsabschnitte 7', 7" wie z.B. Stanzen, Bohren, Erodieren oder
Laserbohren können entfallen. Mit hohen Qualitätsmerkmalen unter Einhaltung aller Maßtoleranzen, Formtoleranzen und Lagetoleranzen lassen sich die
Abspritzöffnungen 7 mit ihren Abspritzöffnungsabschnitten 7', 7" erfindungsgemäß mit hoher Reproduzierbarkeit herstellen. Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt und z. B. für andersartig angeordnete Abspritzöffnungen 7 anwendbar.

Claims

Ansprüche 1. Brennstoffeinspritzventil (1) für Brennstoffeinspritzanlagen von
Brennkraftmaschinen mit einem erregbaren Aktuator (10) zur Betätigung eines Ventilschließkörpers (4), der zusammen mit einer an einem Ventilsitzkörper (5) ausgebildeten Ventilsitzfläche (6) einen Dichtsitz bildet, und Abspritzöffnungen (7), die stromabwärts der Ventilsitzfläche (6) ausgebildet sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Abspritzöffnungen (7) wenigstens einen stromaufwärtigen ersten
Abspritzöffnungsabschnitt (7') und einen stromabwärtigen zweiten
Abspritzöffnungsabschnitt (7") mit einer unterschiedlichen Öffnungsweite umfassen, alle Abspritzöffnungsabschnitte (7', 7") der einzelnen Abspritzöffnungen (7) koaxial zur jeweiligen Lochlängsachse (50) verlaufen und die Abspritzöffnungen (7) in einem als MIM-Teil (Metal-Injection-Molding-Teil) hergestellten Ventilbauteil ausgeformt sind.
2. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das die Abspritzöffnungen (7) aufweisende Ventilbauteil der Ventilsitzkörper (5) ist.
3. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Stufe (43) in Form eines Absatzes zwischen den beiden
Abspritzöffnungsabschnitten (7', 7") unterschiedlicher Öffnungsweite vorgesehen ist.
4. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass sich von der Stufe (43) ausgehend der zweite stromabwärtige
Abspritzöffnungsabschnitt (7") der Abspritzöffnung (7) mit einem zylindrischen Wandabschnitt (45) erstreckt.
5. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass sich von der Stufe (43) ausgehend der zweite stromabwärtige
Abspritzöffnungsabschnitt (7") der Abspritzöffnung (7) mit einem schräg geneigten, konischen Wandabschnitt (46) erstreckt.
6. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass sich von der Stufe (43) ausgehend der zweite stromabwärtige
Abspritzöffnungsabschnitt (7") der Abspritzöffnung (7) mit einem parabel- bzw. trompetenförmigen Wandabschnitt (47) erstreckt.
7. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der erste stromaufwärtige Abspritzöffnungsabschnitt (7') in einer zylindrischen Gestalt verläuft, wobei sich von einer mittleren Lochebene beginnend der zweite stromabwärtige Abspritzöffnungsabschnitt (7") anschließt, dessen Wandabschnitt (51) parabel- bzw. trompetenförmig oder konisch ausgeformt ist.
8. Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Abspritzöffnungen (7) zugleich axial entlang ihrer Lochlängsachsen (50) entformbar sind.
9. Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei und dreißig Abspritzöffnungen (7) in dem entsprechenden MIM- Ventilbauteil vorgesehen sind.
10. Verfahren zur Ausformung von Abspritzöffnungen (7) an einem Abspritzöffnungen (7) aufweisenden Ventilbauteil (5) eines Brennstoffeinspritzventils (1),
dadurch gekennzeichnet,
dass das Ventilbauteil (5) mittels Metal-Injection-Molding-Verfahren mit den
Verfahrensschritten
- Mischen und Homogenisieren eines Metallpulvers und eines Bindemittels,
- nachfolgendes Spritzgießen,
- Entfernen des Bindemittels und
- Sintern des Metallpulvergerüsts
hergestellt wird und die Abspritzöffnungen (7) darin derart ausgeformt werden, dass sie wenigstens einen stromaufwärtigen ersten Abspritzöffnungsabschnitt (7') und einen stromabwärtigen zweiten Abspritzöffnungsabschnitt (7") mit einer unterschiedlichen Öffnungsweite umfassen, wobei alle Abspritzöffnungsabschnitte (7', 7") der einzelnen Abspritzöffnungen (7) koaxial zur jeweiligen Lochlängsachse (50) verlaufen und die Abspritzöffnungen (7) zugleich entformt werden.
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