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Stand der Technik
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Die
Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der
Gattung des Anspruchs 1.
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Es
sind bereits verschiedene Möglichkeiten zur
Führung
einer axial bewegbaren Ventilnadel in einem elektromagnetisch betätigbaren
Brennstoffeinspritzventil bekannt, bei denen meist die obere Führung durch
den Magnetanker in einem Gehäusebauteil übernommen
wird, während
die untere Ventilnadelführung üblicherweise
im Bereich eines Ventilschließkörpers gegenüber einer
inneren Öffnung
eines Ventilsitzkörper
vorgenommen wird. Für
den Führungsbereich
am Anker sind Ausführungen
bekannt, bei denen der Führung
dienende Funktionselemente entweder unmittelbar am geführten Anker oder
am gegenüberliegenden
starren führenden
Ventilbauteil (Ventilsitzträger,
Innenpol, Ventilhülse)
oder an beiden Führungsbauteilen
ausgebildet sind.
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So
ist z.B. aus der
DE
41 37 994 A1 bereits ein Brennstoffeinspritzventil bekannt,
das einen Düsenträger besitzt,
an dem wenigstens eine teilweise umlaufende Führungsnase im Führungsbereich
des Ankers ausgeführt
ist. Die Führungsnase
ist dabei in einem Führungsabschnitt
des Düsenträgers plastisch
verformt, insbesondere eingeprägt.
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Bekannt
ist es zudem aus der
DE
195 03 820 A1 , mehrere Führungsnasen in einem dünnwandigen Ventilbauteil
vorzusehen. Die der Ankerführung
dienenden Führungsnasen
werden durch Prägen
im Bereich einer dünnwandigen
Drosselstelle eines Ventilrohrs ausgeformt.
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Den
Schriften
DE 197 12
590 A1 und
DE
100 51 016 A1 sind Ausführungen
von Ankerführungen zu
entnehmen, bei denen die der Führung
dienenden Funktionselemente unmittelbar am Anker selbst ausgebildet
sind. Diese Funktionselemente können
entweder als ringförmig
umlaufender Führungsbund
(
DE 197 12 590 A1 )
oder als aus mehreren Segmenten bestehende Führungsabschnitte (
DE 100 51 016 A1 ) in Form
von radial nach außen überstehenden
Erhebungen ausgebildet sein.
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Offenbarung der Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil,
dass eine optimale Führung
der axial beweglichen Ventilnadel gewährleistet ist. In vorteilhafter
Weise ist dazu in der äußeren Mantelfläche des
auf der Ventilnadel angeordneten Ankers eine umlaufende Ringnut
vorgesehen, in die ein Führungsring
eingelegt ist. Der Führungsring stellt
insofern ein separat gegenüber
dem Anker herstellbares Bauteil dar, das in seinen Eigenschaften
so optimiert ist, dass eine optimale Führung in der inneren Öffnung des
führenden
Ventilbauteils ermöglicht ist.
Fertigungstechnisch kann die Führung
somit sehr einfach und kostengünstig
realisiert werden. Führungsringe
lassen sich in großen
Stückzahlen
exakt reproduzierbar herstellen und bearbeiten.
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Durch
die in den Unteransprüchen
aufgeführten
Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch
angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.
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Besonders
vorteilhaft ist es, eine solche kostengünstige verschleißfeste Ventilnadelführung in
einem Brennstoffeinspritzventil zu realisieren, das insbesondere
eine dünnwandige
Ventilhülse
besitzt, in der der Anker bzw. die Ventilnadel geführt wird.
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Weiterhin
ist von Vorteil, dass der Führungsring
aus einem Material mit martensitischem Gefüge hergestellt ist.
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Die
erfindungsgemäße Führung der
Ventilnadel lässt
sich besonders wirksam bei sogenannten Ankerfreiwegkonstruktionen
umsetzen, bei denen der Anker über
einen bestimmten axialen Weg auf der Ventilnadel zur Prellervermeidung
beweglich angeordnet ist.
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Zeichnung
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in
der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 einen
schematischen Schnitt durch ein bekanntes Brennstoffeinspritzventil
und
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2 einen
Ausschnitt mit einer erfindungsgemäßen Lösung der Führung eines Ankers in einem Brennstoffeinspritzventil,
wobei der Ausschnitt dem Bereich II in 1 weitgehend
entspricht.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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Ein
in 1 dargestelltes Beispiel eines bekannten Brennstoffeinspritzventils 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. Zum Verständnis der Erfindung wird das Brennstoffeinspritzventil 1 mit
seinen wesentlichen Bauteilen kurz beschrieben.
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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 eine Abspritzöffnung 7 verfügt. Der
Düsenkörper 2 ist durch
eine Dichtung 8 gegen ein äußeres Magnetbauteil 9 abgedichtet.
Der elektromagnetische Kreis umfasst des weiteren eine Magnetspule 10.
Die Magnetspule 10 ist auf einen Spulenträger 12 gewickelt, welcher
an einem Innenpol 13 des Magnetkreises anliegt. Der Innenpol 13 und
das äußere Magnetbauteil 9 sind
durch einen dünnwandigen
Steg 26, der als magnetische Drosselstelle dient, miteinander
verbunden, wobei der Steg 26 durch ein Stützbauteil 29 abgestützt wird.
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 Brennstoffeinspritzventil 1 als Kunststoffumspritzung
mit angespritzt sein kann.
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Auf
der Ventilnadel 3 ist ein Anker 20 axial beweglich
angeordnet. Dieser ist im unerregten Zustand von einem ersten Flansch 21,
welcher durch eine Schweißnaht 22 fest
mit der Ventilnadel 3 verbunden ist, durch einen Vorhubspalt 27 beabstandet. 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.
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Die
axial bewegbare Ventilnadel 3 wird in einem oberen und
einem unteren Führungsbereich
geführt.
Die obere Führung
wird vom Anker 20 in der inneren Öffnung des Magnetbauteils 9 und
insbesondere am Steg 26 übernommen, während die
untere Führung
durch den Ventilschließkörper 4 in
einem Führungselement 36 erfolgt.
Im Anker 20 und an dem Führungselement 36 verlaufen
Brennstoffkanäle 30 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.
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An
der stromabwärtigen
Seite des Ankers 20 ist ein zweiter Flansch 34 angeordnet,
der den axialen Bewegungsweg begrenzt und der ebenfalls über eine
Schweißnaht 35 fest
mit der Ventilnadel 3 verbunden ist.
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Bei
dieser Ausführung
kann der Anker 20 gegenüber
der Ventilnadel 3 eine Relativbewegung vollführen, die
als Ankerfreiweg bezeichnet wird und der Vermeidung von Prellern
der Ventilnadel 3 an der Ventilsitzfläche 6 dient. Die Ankerfreiwegkonstruktion sieht
im Ausführungsbeispiel
eine topfartig ausgebildete Hülse 14 abströmseitig
des Ankers 20 vor, die an der unteren Stirnseite des Ankers 20 fest
mit diesem verbunden ist. Innerhalb der Hülse 14 ist eine Feder 31 angeordnet,
die sich einerseits an dem zweiten Flansch 34 und andererseits
am Boden der Hülse 14 abstützt.
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Im
Ruhezustand des Brennstoffeinspritzventils 1 wird die Ventilnadel 3 von
der Rückstellfeder 23 entgegen
ihrer 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 Feder 31 in Hubrichtung bewegt, wobei
der Vorhub bzw. der Ankerfreiweg durch einen in der Ruhestellung
zwischen dem ersten Flansch 21 und dem Anker 20 befindlichen
Vorhubspalt 27 vorgegeben ist. Nach Durchlaufen des Vorhubs
wird der Anker 20 entgegen der Kraft der Rückstellfeder 23 an
den Innenpol 13 des Magnetkreises gezogen, wobei der Anker 20 den
ersten Flansch 21 mitnimmt, wodurch die Ventilnadel 3 ebenfalls
in Hubrichtung mitgenommen wird. Der mit der Ventilnadel 3 in
Verbindung stehende Ventilschließkörper 4 hebt von der
Ventilsitzfläche 6 ab,
und der über
die Brennstoffkanäle 30 und 32 zugeführte Brennstoff
wird durch die Abspritzöffnung 7 abgespritzt.
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Wird
der Spulenstrom abgeschaltet, fällt
der Anker 20 nach genügendem
Abbau des Magnetfeldes durch den Druck der Rückstellfeder 23 vom
Innenpol 13 ab. 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. Durch die
Feder 31 wird der Anker 20 an den zweiten Flansch 34 gezogen,
wodurch ein Zurückprellen
der Ventilnadel 3 wirkungsvoll vermieden wird.
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2 zeigt
einen Ausschnitt mit einer erfindungsgemäßen Lösung der Führung des Ankers 20 in
einem Brennstoffeinspritzventil 1, wobei der Ausschnitt
dem Bereich II in 1 weitgehend entspricht. Anstelle
des Ventilrohrs mit dem dünnwandigen
Steg 26 als magnetische Drosselstelle ist bei dem gezeigten
Ausführungsbeispiel
eine lange dünnwandige
Ventilhülse 40 vorgesehen,
die z.B. im Bereich des Ankers 20 einen nichtmagnetischen
Zwischenabschnitt besitzt, aber ansonsten ferromagnetisch oder ferritisch
ausgeführt
ist. Der Innenpol 13 ist beispielsweise in die Ventilhülse 40 eingepresst und/oder
durch Schweißen
in ihr gesichert. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Führung des
Ankers 20 ist insbesondere für Brennstoffeinspritzventilkonstruktionen
mit solchen dünnwandigen
Ventilhülsen 40 geeignet.
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Aufgabe
der Erfindung ist es nämlich,
eine kostengünstige
verschleißfeste
Führung
der Ventilnadel 3 in einem Brennstoffeinspritzventil 1,
das insbesondere eine dünnwandige
Ventilhülse 40 besitzt, zu
ermöglichen
und eine sehr stabile Funktion des Brennstoffeinspritzventils 1 über die
gesamte Lebensdauer zu gewährleisten.
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Die
erfindungsgemäße Führung der
Ventilnadel 3 zeichnet sich dadurch aus, dass in der äußeren Mantelfläche 41 des
Ankers 20 eine umlaufende Ringnut 42 vorgesehen
ist, in die ein Führungsring 43 eingelegt
ist. Der Führungsring 43 stellt
insofern ein separat gegenüber
dem Anker 20 herstellbares Bauteil dar, das in seinen Eigenschaften
so optimiert ist, dass eine optimale Führung in der inneren Öffnung der
Ventilhülse 40 ermöglicht ist.
Der eingelegte Führungsring 43 ragt
dabei über
die Mantelfläche 41 des Ankers 20 hinaus
und bildet die obere Ventilnadelführung.
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Der
Führungsring 43 besitzt
einen kreisförmigen
Querschnitt und ist nicht vollständig
geschlossen, sondern zur besseren Montage an einer Stelle mit einer
Unterbrechung 44 versehen. Diese Unterbrechung 44 im
Führungsring 43 bietet
zudem den Vorteil, dass partiell der Durchfluss von Brennstoff ermöglicht ist,
so dass hydraulisches Kleben und Quetschströmungen ausreichend vermieden
sind.
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Der
Führungsring 43 ist
durch die Unterbrechung 44 radial federnd ausgeführt, so
dass das Einlegen in die Ringnut 42 sehr einfach und ohne
Beschädigungen
erfolgen kann. Der Durchmesser der Ringnut 42 ist dabei
so ausgelegt, dass der Außendurchmesser
des eingelegten Führungsrings 43 ein minimal
notwendiges Spiel zur inneren Wandung der Ventilhülse 40 bildet
und somit die Führung
realisiert. Der Führungsring 43 muss über eine
solche Umfangslänge
umlaufen, dass die Unterbrechung 44 einen Mindestspalt
bildet, der zum Umpumpen der oberhalb des Ankers 20 befindlichen
Brennstoffmenge geeignet ist. Die Unterbrechung 44 muss
aber wiederum so klein sein, dass die Führungsqualität nicht
beeinträchtigt
wird. Der Führungsring 43 ist
in idealer Weise aus einem Material mit martensitischem Gefüge hergestellt.
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Die
Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt und
auch für
andere Formen von Brennstoffeinspritzventilen 1 anwendbar,
in denen Ventilnadelführungen
erforderlich sind.