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Dokumentenidentifikation DE102005048545A1 12.04.2007
Titel Brennstoffeinspritzventil
Anmelder Robert Bosch GmbH, 70469 Stuttgart, DE
Erfinder Giuliano, Stefano, 71701 Schwieberdingen, DE
DE-Anmeldedatum 11.10.2005
DE-Aktenzeichen 102005048545
Offenlegungstag 12.04.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.04.2007
IPC-Hauptklasse F02M 51/06(2006.01)A, F, I, 20051011, B, H, DE
Zusammenfassung Ein Brennstoffeinspritzventil (1) für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine, umfasst eine Magnetspule (10), einen durch die Magnetspule (10) in einer Schließrichtung von einer Rückstellfeder (23) beaufschlagten Anker (20) und eine mit dem Anker (20) kraftschlüssig in Verbindung stehende Ventilnadel (3) zur Betätigung eines Ventilschließkörpers (4), der zusammen mit einer Ventilsitzfläche (6) einen Dichtsitz bildet, wobei der Anker (20) auf der Ventilnadel (3) beweglich angeordnet ist. Begrenzt wird der Freiweg des Ankers (20) durch zwei Anschläge. Während ein oberer Anschlag durch einen auf der Ventilnadel (3) befestigten Flansch (21) gebildet wird, ist ein den axialen Freiweg unten begrenzender Anschlag für den Anker (20) an einer gehäusefesten Ventilnadelführung (14) angeordnet.

Beschreibung[de]

Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Aus der DE 198 16 315 A1 ist ein Brennstoffeinspritzventil bekannt, welches insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine geeignet ist. Es weist eine Magnetspule, einen durch die Magnetspule in einer Hubrichtung gegen eine erste Rückstellfeder beaufschlagbaren Anker und eine mit einem Ventilschließkörper in Verbindung stehende Ventilnadel auf. Die Ventilnadel weist einen ersten Anschlag für den auf ihr beweglichen Anker auf, wobei der Anker zusätzlich durch eine zweite Rückstellfeder beaufschlagt ist. Ferner ist ein gehäusefester stationärer zweiter Anschlag für den Anker vorgesehen. Die zweite Rückstellfeder beaufschlagt den Anker entgegen der Hubrichtung und hält in einer Ruhestellung bei nicht erregter Magnetspule den Anker an dem zweiten Anschlag so in Anlage, dass der Anker von dem an der Ventilnadel ausgebildeten ersten Anschlag um einen vorgegebenen Abstand beabstandet ist.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, dass eine gegenüber bekannten so genannten Ankerfreiwegkonstruktionen weitere Minimierung der Bauteilanzahl erreicht wird. Von Vorteil ist dabei die Funktionsintegration im Bereich eines Ankeranschlags, da ein den axialen Freiweg begrenzender Anschlag für den Anker an einer gehäusefesten Ventilnadelführung angeordnet ist. Das Führungsbauteil des Brennstoffeinspritzventils für die Ventilnadel wird dabei idealerweise unmittelbar als Ankeranschlag genutzt. Durch den Wegfall von bisher notwendigen Bauteilen wird die Montage des Brennstoffeinspritzventils vereinfacht, so dass die Fertigungskosten gesenkt werden können. Ungenauigkeiten hinsichtlich des Ventildauerlaufs und der Ventildynamik werden durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen verbessert.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.

Vorteilhaft ist es, die Ventilnadelführung als scheibenförmiges Führungsbauteil auszuführen und dieses fest mit einem Düsenkörper oder einem anderen Gehäusebauteil zu verbinden. Der untere Anschlag für den Anker ist als aus der Ventilnadelführung überstehender Flansch ausgeführt, wobei der als Anschlag dienende Flansch rund um eine mittlere Längsöffnung der Ventilnadelführung umlaufend ausgebildet ist.

Von Vorteil ist es, den oberen Anschlag für den Anker durch einen fest auf der Ventilnadel befestigten Flansch zu bilden, wobei an dem oberen Flansch eine Vorhubfeder angreift, die den Anker entgegen seiner Hubrichtung zum unteren Flansch hin beaufschlagt.

Vorteilhafterweise ist die Federkonstante der Vorhubfeder dabei erheblich kleiner als die der Rückstellfeder bemessen.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen 1 einen axialen Schnitt durch ein Brennstoffeinspritzventil gemäß dem Stand der Technik und 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus dem in 1 dargestellten Brennstoffeinspritzventil im Bereich II in 1.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Bevor anhand der 2 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils näher beschrieben wird, soll zum besseren Verständnis der Erfindung zunächst anhand von 1 ein bereits bekanntes Brennstoffeinspritzventil bezüglich seiner wesentlichen Bauteile kurz erläutert werden.

Das in 1 dargestellte Brennstoffeinspritzventil 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.

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 auf 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 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 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. Stromaufwärts 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 oberen Ventilnadelführung 14, im Anker 20 und an einem unteren 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 eine Dichtung 28 gegen eine nicht weiter dargestellte Brennstoffverteilerleitung und durch eine weitere Dichtung 37 gegen einen nicht weiter dargestellten Zylinderkopf abgedichtet.

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 kraftschlüssig mit der Ventilnadel 3 verbunden ist.

Zwischen dem ersten Flansch 21 und dem Anker 20 ist eine Vorhubfeder 38 angeordnet, welche den Anker 20 im Ruhezustand des Brennstoffeinspritzventils 1 in Anlage an dem zweiten Flansch 34 hält. Die Federkonstante der Vorhubfeder 38 ist dabei wesentlich kleiner als die Federkonstante der Rückstellfeder 23.

Im Ruhezustand des Brennstoffeinspritzventils 1 wird der Anker 20 von der Rückstellfeder 23 und der Vorhubfeder 38 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 zunächst entgegen der Federkraft der Vorhubfeder 38 in Hubrichtung bewegt, wobei ein Ankerfreiweg durch den Abstand zwischen dem ersten Flansch 21 und dem Anker 20 vorgegeben ist. Nach Durchlaufen des Ankerfreiwegs nimmt der Anker 20 den ersten Flansch 21, welcher mit der Ventilnadel 3 verschweißt ist, entgegen der Federkraft der Rückstellfeder 23 ebenfalls in Hubrichtung mit. Der Anker 20 durchläuft dabei einen Gesamthub, der der Höhe des Arbeitsspaltes 27 zwischen dem Anker 20 und dem Innenpol 13 entspricht. Der mit der Ventilnadel 3 in Verbindung stehende Ventilschließkörper 4 hebt von der Ventilsitzfläche 6 ab, und der über die Brennstoffkanäle 30 bis 32 geführte Brennstoff wird durch die Abspritzöffnung 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. Die Vorhubfeder 38 beaufschlagt den Anker 20 dann wiederum so, dass dieser nicht von dem zweiten Flansch 34 zurückprellt, sondern ohne Anschlagspreller in den Ruhezustand zurückkehrt.

2 zeigt in einer auszugsweisen axialen Schnittdarstellung den in 1 mit II bezeichneten Ausschnitt ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel. Im Vergleich zu der anhand von 1 detailliert beschriebenen Ausführungsvariante gemäß dem Stand der Technik ist der untere Ankeranschlag nicht als fest mit der Ventilnadel 3 verbundener zweiter Flansch 34 vorgesehen, sondern ist der untere Ankeranschlag gehäusefest ausgebildet. Erfindungsgemäß ist der untere Ankeranschlag an der oberen Ventilnadelführung 14 integriert. Die obere Ventilnadelführung 14 ist als flache Führungsscheibe mit wenigstens einem Brennstoffkanal 31, z.B. aber mit vier bis sechs Brennstoffkanälen 31 ausgeführt. Die Ventilnadelführung 14 ist gehäusefest ausgestaltet, indem sie über z.B. eine umlaufende Schweißnaht 39 in einer Ausnehmung des Düsenkörpers 2 mit dem Düsenkörper 2 fest verbunden ist. Neben dem wenigstens einen Brennstoffkanal 31 weist die Ventilnadelführung 14 eine exakt gearbeitete mittlere Längsöffnung 40 auf, die von der stangenförmigen Ventilnadel 3 durchgriffen wird und in der die Ventilnadel 3 während ihrer Axialbewegung geführt wird. Unter Vermeidung zusätzlicher Anschlagbauteile ist der zweite Flansch 34 zur unteren Begrenzung des Freiwegs des Ankers 20 in der Ventilnadelführung 14 integriert. Im Bereich unmittelbar rund um die mittlere Längsöffnung 40 erstreckt sich der zweite Flansch 34 über die Ebene der eigentlich scheibenförmigen Ventilnadelführung 14 hinaus. Dieser überstehende Flanschbereich des zweiten Flansches 34 ist umlaufend ausgeführt. Der Freiweg des Ankers 20 wird über den oberen Flansch 21 eingestellt, der in gewünschter Position zur exakten Definition der Freiweggröße an der Ventilnadel 3 befestigt, insbesondere angeschweißt (Schweißnaht 22) wird.

Alternativ zum vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel kann der als Ventilsitzträger dienende Düsenkörper 2 oder ein anderes Gehäusebauteil des Brennstoffeinspritzventils 1 einteilig unmittelbar mit einer Ventilnadelführung 14 selbst versehen sein. Auf diese Weise würde der zweite Flansch 34 direkt aus dem Düsenkörper 2 oder einem anderen Gehäusebauteil hervorgehen, während auf ein separates Bauteil einer scheibenförmigen Ventilnadelführung 14, wie es in 2 dargestellt ist, verzichtet werden kann.

Denkbar ist es ebenso, einen den axialen Freiweg begrenzenden oberen Anschlag für den Anker 20 im Bereich des Flansches 21 an einer gehäusefesten Ventilnadelführung anzuordnen.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt und auch bei einer Vielzahl anderer Bauweisen von Brennstoffeinspritzventilen realisierbar.


Anspruch[de]
Brennstoffeinspritzventil (1) für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine, mit einer Magnetspule (10), einem durch die Magnetspule (10) in einer Schließrichtung von einer Rückstellfeder (23) beaufschlagten Anker (20) und einer mit dem Anker (20) in Verbindung stehenden Ventilnadel (3) zur Betätigung eines Ventilschließkörpers (4), der zusammen mit einer Ventilsitzfläche (6) einen Dichtsitz bildet, wobei der Anker (20) auf der Ventilnadel (3) beweglich angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein den axialen Freiweg begrenzender Anschlag für den Anker (20) an einer gehäusefesten Ventilnadelführung (14) angeordnet ist. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Anschlag des Ankers (20) in der Ventilnadelführung (14) integriert ist. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilnadelführung (14) als scheibenförmiges Führungsbauteil ausgeführt ist und fest mit einem Düsenkörper (2) oder einem anderen Gehäusebauteil verbunden ist. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilnadelführung (14) eine mittlere Längsöffnung (40) zur Führung der Ventilnadel (3) und wenigstens einen Brennstoffkanal (31) aufweist. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilnadelführung (14) mittels einer Schweißnaht (39) fest mit dem Düsenkörper (2) oder einem anderen Gehäusebauteil verbunden ist. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Anschlag für den Anker (20) als aus der Ventilnadelführung (14) überstehender Flansch (34) ausgeführt ist. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der als Anschlag dienende Flansch (34) rund um die mittlere Längsöffnung (40) der Ventilnadelführung (14) umlaufend ausgebildet ist. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilnadelführung (14) unmittelbar einteilig aus einem Düsenkörper (2) oder einem anderen Gehäusebauteil hervorgeht. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Anschlag für den Anker (20) als aus der Ventilnadelführung (14) überstehender Flansch (34) ausgeführt ist. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der als Anschlag dienende Flansch (34) rund um eine mittlere Längsöffnung (40) der Ventilnadelführung (14) umlaufend ausgebildet ist. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Anschlag für den Anker (20) durch einen fest auf der Ventilnadel (3) befestigten Flansch (21) gebildet ist. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass an dem oberen Flansch (21) eine Vorhubfeder (38) angreift, die den Anker (20) entgegen seiner Hubrichtung zum unteren Flansch (34) hin beaufschlagt.






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