EP1350025B1 - Connection between an armature and a valve needle of a fuel injection valve - Google Patents
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- F02M2200/306—Fuel-injection apparatus having mechanical parts, the movement of which is damped using mechanical means
Definitions
- valve needle in a Recess both a Vorhubfeder and a Adjusting sleeve for the Vorhubfeder contains, whereby a very space-saving anchor freeway construction is possible.
- the fuel which has a central fuel supply 16 is fed and filtered by a filter element 25, is through a fuel channel 31, the recess 8 of the Valve needle 3 and via the flow openings 14 for Spray opening 7 passed.
- the fuel injection valve 1 is by a seal 28 against a not further sealed illustrated distribution line.
- Fig. 2 shows in an excerpted sectional view of the in Fig. 1 with II designated section of the Inventively designed fuel injection valve. 1
- Matching components are in all figures with provided matching reference numerals.
- the invention is not limited to that shown Embodiment limited and also for other forms anchors 20, for example for diving and flat anchors, as well as any designs of fuel injection valves. 1 applicable.
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Description
Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs.The invention is based on a fuel injection valve according to the preamble of the main claim.
Brennstoffeinspritzventile, welche vorzugsweise zum direkten Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine geeignet sind, können einen Ankerfreiweg oder Vorhub aufweisen, um die dynamischen Schalteigenschaften des Brennstoffeinspritzventils zu verbessern. Die Bauteile, die dafür benötigt werden, werden zumeist durch eine Vormontage und eine nachfolgende Verschweißung in kraftschlüssige Verbindung beispielsweise mit der Ventilnadel gebracht. Solche Brennstoffeinspritzventile sind beispielsweise aus der DE 198 49 210 A1 oder der US 5,299,776 bekannt.Fuel injection valves, which preferably for direct Injecting fuel into the combustion chamber of a Internal combustion engine are suitable, a Ankerfreiweg or advance to the dynamic Switching properties of the fuel injection valve to improve. The components that are needed for it are mostly by a pre-assembly and a subsequent Welding in frictional connection, for example brought with the valve needle. Such Fuel injection valves are for example from the DE 198 49 210 A1 or US 5,299,776.
Nachteilig an diesem Verfahren ist insbesondere, daß zum einen durch das Aufschieben beispielsweise einer Hülse auf die Ventilnadel Abspanungen und damit Beschädigungen sowohl an der Ventilnadel als auch an der Hülse, verbunden mit Verunreinigungen des Ventilinnenraums, auftreten können. Zum anderen entstehen beim Verschweißen der einzelnen Bauteile Spannungen, die von verschiedenen Faktoren, wie z. B. der Materialdicke der Bauteile, der verwendeten Materialien oder der Schweißparameter, abhängen. Die Folge sind starke Streuungen beim Ankerfreiweg bzw. in der Höhe des Vorhubspalts. Beide Faktoren können später zu Fehlfunktionen beim Betrieb des Brennstoffeinspritzventils führen.A disadvantage of this method is in particular that the a by pushing on, for example, a sleeve the valve needle cuts away and thus damages both on the valve needle as well as on the sleeve, connected to Impurities of the valve interior, can occur. To the others arise when welding the individual components Tensions caused by various factors, such as B. the Material thickness of the components, the materials used or the welding parameter, depend. The result is strong Scattering in the Ankerfreiweg or in the height of Vorhubspalts. Both factors can later cause malfunction during operation of the fuel injector lead.
Aus der US 5,299,776 A ist bereits ein Brennstoffeinspritzventil bekannt, das mit einer sogenannten Vorhub-Konstruktion ausgeführt ist. Das Einspritzventil weist einen Anker auf, der mit einer Magnetspule zusammenwirkt und der axial frei beweglich auf einer Ventilnadel angeordnet ist, an der ein Ventilschließkörper vorgesehen ist, der zusammen mit einer Ventilsitzfläche einen Dichtsitz bildet. An der Ventilnadel sind zwei kraftschlüssig mit dieser verbundene flanschartige Anschläge vorgesehen, die die axiale Bewegung des Ankers begrenzen. Die Ventilnadel durchgreift den als Flachanker ausgeführten Anker und eine an dem Anker geringfügig ausgebildete Verlängerung. Im Ruhezustand des Brennstoffeinspritzventils liegt der Anker auf dem unteren Ventilnadelanschlag auf. Bei Erregung der Magnetspule wird der Anker in Hubrichtung der Ventilnadel angezogen, wobei der Anker vorerst einen Vorhubspalt durchläuft, ehe er an dem oberen Ventilnadelanschlag anschlägt und auf diese Weise die Ventilnadel mitnimmt, die dadurch von der Ventilsitzfläche abhebt und das Ventil öffnet. Die Größe des Vorhubspaltes ist allein durch die Differenz zwischen dem Abstand der beiden Ventilnadelanschläge und der axialen Bauteilerstreckung des Ankers festgelegt.From US 5,299,776 A, a fuel injection valve is already known, which with a so-called Vorhub construction is executed. The injection valve has an armature which interacts with a magnetic coil and the axially freely movable on a valve needle is arranged, on which a valve closing body is provided, which together with a Valve seat surface forms a sealing seat. At the valve needle are two frictionally with this connected flange-like stops provided which limit the axial movement of the armature. The valve needle passes through the armature designed as a flat armature and one on the armature slightly developed extension. In the idle state of the fuel injection valve is the Anchor on the lower valve needle stop. Upon energization of the solenoid, the anchor is in Lifting direction of the valve needle tightened, the anchor initially passes through a Vorhubspalt, before it stops at the upper valve needle stop and in this way the valve needle entrains, which thereby lifts off the valve seat and opens the valve. The size of the Vorhubspaltes is solely due to the difference between the distance of the two Valve needle stops and the axial component extension of the anchor set.
Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß ein Vorhub des Ankers mittels eines in Bohrungen der Ventilnadel und des Ankers einschiebbaren Bolzens mit geringem Aufwand sehr genau einstellbar ist.The fuel injection valve according to the invention with the characterizing features of the main claim has In contrast, the advantage that a forward stroke of the anchor means one in holes in the valve needle and the anchor insertable bolt with little effort very accurate is adjustable.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.By the measures listed in the dependent claims are advantageous developments and improvements in the Main claim specified fuel injector possible.
Von Vorteil ist insbesondere, daß die Ventilnadel in einer Ausnehmung sowohl eine Vorhubfeder als auch eine Einstellhülse für die Vorhubfeder enthält, wodurch eine sehr platzsparende Ankerfreiwegskonstruktion möglich ist.It is particularly advantageous that the valve needle in a Recess both a Vorhubfeder and a Adjusting sleeve for the Vorhubfeder contains, whereby a very space-saving anchor freeway construction is possible.
Vorteilhafterweise ist dabei die Vorhubfeder so zwischen dem Bolzen und der Einstellhülse angeordnet, daß der Ankerfreiweg unabhängig von der Vorspannung der Vorhubfeder ist.Advantageously, the Vorhubfeder is so between the Bolt and the adjusting sleeve arranged that the Armature free travel independent of the preload of the Vorhubfeder is.
Von Vorteil ist auch die Möglichkeit, den gehärteten Bolzen so in die Bohrungen einzubringen, daß diese durch den Bolzen kalibriert werden und der Vorhub über einen beliebig wählbaren Absatz des Bolzens einstellbar ist.Another advantage is the possibility of hardened bolts so bring in the holes that this through the bolt be calibrated and the forward stroke over any selectable paragraph of the bolt is adjustable.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- einen schematischen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils, und
- Fig. 2
- einen schematischen Ausschnitt im Bereich II in Fig. 1 aus dem erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventil.
- Fig. 1
- a schematic section through an embodiment of an inventively designed fuel injector, and
- Fig. 2
- a schematic section in area II in Fig. 1 from the inventively designed fuel injector.
Ein Brennstoffeinspritzventil 1 ist in der Form eines
Brennstoffeinspritzventils 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.A
Das Brennstoffeinspritzventil 1 besteht aus einem
Düsenkörper 2, in welchem eine Ventilnadel 3 angeordnet ist.
Die Ventilnadel 3 steht in Wirkverbindung mit einem
Ventilschließkörper 4, 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 eine
Abspritzöffnung 7 verfügt.The
Der Düsenkörper 2 ist vorzugsweise mittels Schweißen mit
einem Außenpol 9 einer Magnetspule 10 verbunden. 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 einen Spalt 26 voneinander
getrennt und stützen sich auf einem Verbindungsbauteil 29
ab. 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.The
Die Ventilnadel 3 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel
hohlzylindrisch ausgeführt und weist eine zentrale
Ausnehmung 8 auf. Zur Brennstoffleitung zum Dichtsitz dienen
Durchströmöffnungen 14, die in der Wandung der Ventilnadel 3
eingebracht sind. Die Ventilnadel 3 durchgreift einen mit
der Magnetspule 10 zusammenwirkenden Anker 20 durch eine
Ausnehmung 33, wobei der Anker 20 abströmseitig des
Innenpols 13 angeordnet ist.The
Auf dem Anker 20 stützt sich eine Rückstellfeder 23 ab,
welche in der vorliegenden Bauform des
Brennstoffeinspritzventils 1 durch eine Hülse 24 auf
Vorspannung gebracht wird. Die Rückstellfeder 23
beaufschlagt den Anker 20 über die unten beschriebene
Ankerfreiwegkonstruktion so, daß der Ventilschließkörper 4
in dichtender Anlage an der Ventilsitzfläche 6 gehalten
wird.On the
Der Anker 20 weist eine abströmseitige, hülsenförmige
Verlängerung 15 auf, welche ebenfalls von der Ventilnadel 3
durchgriffen wird. Die Verlängerung 15 und die Ventilnadel 3
weisen abströmseitig des Ankers 20 eine durchgehende,
radiale Bohrung 34, 35 auf, in die ein Bolzen 32 radial
einschiebbar ist.The
Der Brennstoff, welcher über eine zentrale Brennstoffzufuhr
16 zugeführt und durch ein Filterelement 25 gefiltert wird,
wird durch einen Brennstoffkanal 31, die Ausnehmung 8 der
Ventilnadel 3 sowie über die Durchströmöffnungen 14 zur
Abspritzöffnung 7 geleitet. Das Brennstoffeinspritzventil 1
ist durch eine Dichtung 28 gegen eine nicht weiter
dargestellte Verteilerleitung abgedichtet.The fuel, which has a
Zwischen einer in die Ausnehmung 8 der Ventilnadel 3
einschiebbaren Einstellhülse 21 und dem Bolzen 32 ist in der
Ausnehmung 8 eine Vorhubfeder 22 angeordnet, die den Anker
20 über den Bolzen 32 so beaufschlagt, daß der Anker 20 im
Ruhezustand des Brennstoffeinspritzventils 1 in Anlage an
einer abströmseitigen Seite 36 der radialen Bohrung 35 der
Ventilnadel 3 gehalten wird. Die Bohrung 35 der Ventilnadel
3 weist dabei einen geringfügig größeren Durchmesser als die
Bohrung 34 der Verlängerung 15 des Ankers 20 auf. Die
Vorhubfeder 22 wird durch die Einstellhülse 21 auf eine
beliebig einstellbare Vorspannung gebracht. Die
Einstellhülse 21 kann dabei wahlweise mit dem zulaufseitigen
Ende der Ventilnadel 3 abschließen oder diese überragen, um
dadurch der Rückstellfeder 23 eine Führung zu bieten.Between one in the
Bei Erregung der Magnetspule 10 baut diese ein Magnetfeld
auf, welches den Anker 20 entgegen der Federkraft der
Vorhubfeder 22 sowie der Rückstellfeder 23 in Hubrichtung
bewegt. Der Hub des Ankers 20 ist dabei in einen Vorhub, der
zum Schließen eines Vorhubspalts 30 dient, und einen
Öffnungshub aufgeteilt. Der Öffnungshub und der Vorhub
ergeben gemeinsam den Gesamthub, der durch einen in der
Ruhestellung zwischen dem Innenpol 13 und dem Anker 20
befindlichen Arbeitsspalt 27 vorgegeben ist. Die axiale Höhe
des Vorhubspalts 30 ist dabei durch den geringfügig größeren
Durchmesser der Bohrung 35 in der Ventilnadel 3 gegenüber
der Bohrung 34 in der Verlängerung 15 des Ankers 20
definiert. Nach dem Schließen des Vorhubspalts 30 liegt der
Anker 20 an einer zulaufseitigen Seite 37 der Bohrung 35 der
Ventilnadel 3 an.Upon energization of the
Nach Durchlaufen des Vorhubs entgegen der Kraft der
Vorhubfeder 22 nimmt der Anker 20 über die Verlängerung 15
und den Bolzen 32, welcher die Ventilnadel 3 durchgreift,
diese in Hubrichtung mit. Der mit der Ventilnadel 3 in
Wirkverbindung stehende Ventilschließkörper 4 hebt von der
Ventilsitzfläche 6 ab, wodurch der über die Ausnehmung 8 in
der Ventilnadel 3 sowie durch die Durchströmöffnungen 14 zur
Abspritzöffnung 7 geführte Brennstoff abgespritzt wird.After passing through the forward stroke against the force of
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 die
Ventilnadel 3 entgegen der Hubrichtung bewegt. Dadurch setzt
der Ventilschließkörper 4 auf der Ventilsitzfläche 6 auf,
und das Brennstoffeinspritzventil 1 wird geschlossen.If the coil current is turned off, the
Zusätzlich zur Verbesserung der Öffnungsdynamik bewirkt die
Vorhubfeder 22 einen Dämpfungseffekt gegen Preller der
Ventilnadel 3 im Dichtsitz beim Schließen des
Brennstoffeinspritzventils 1. Setzt nämlich der
Ventilschließkörper 4 auf der Ventilsitzfläche 6 auf, kann
es zu einem erneuten, kurzzeitigen Abheben des
Ventilschließkörpers 4 vom Dichtsitz kommen. Die Vorhubfeder
22 bremst die dabei entstehende Bewegung der Ventilnadel 3
in Hubrichtung ab, da durch den in die Bohrung 35
eingeschobenen Bolzen 32 und den dadurch eingestellten
Ankerfreiweg sowie durch die Hemmung aufgrund der Masse des
Ankers 20 eine Dämpfung stattfindet.In addition to improving the opening dynamics causes the
Vorhubfeder 22 a damping effect against Preller the
Fig. 2 zeigt in einer auszugsweisen Schnittdarstellung den in Fig. 1 mit II bezeichneten Ausschnitt aus dem erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventil 1. Übereinstimmende Bauteile sind dabei in allen Figuren mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen.Fig. 2 shows in an excerpted sectional view of the in Fig. 1 with II designated section of the Inventively designed fuel injection valve. 1 Matching components are in all figures with provided matching reference numerals.
In Fig. 2 ist der Unterschied zwischen den Durchmessern der
Bohrung 34 in der Verlängerung des Ankers 20 und in der
Ventilnadel 3 gut erkennbar. Wie bereits weiter oben
erwähnt, beträgt der Ankerfreiweg bzw. der Vorhub gerade die
Differenz zwischen den Durchmessern der Bohrung 34 der
Verlängerung 15 und der Bohrung 35 der Ventilnadel 3.In Fig. 2, the difference between the diameters of
Die Fertigung der Bohrungen 34 und 35 erfolgt vorzugsweise
im vormontierten Zustand von Anker 20 und Ventilnadel 3,
damit keine radialen Versätze zwischen den Bohrungen 34 und
35 auftreten können. Anschließend kann dann die Bohrung 35
der Ventilnadel 3 in beliebigem Maße erweitert werden, um
den Vorhub einzustellen. The production of the
Alternativ zu dieser Möglichkeit kann auch der Bolzen 32
einen Absatz 38 tragen, dessen Größe den Vorhub bestimmt,
während die Bohrungen 34 und 35 den gleichen Durchmesser
aufweisen. In diesem Fall kann der Bolzen 32 dann speziell
in die Bohrungen 34 und 35 eingepreßt werden, was
vorzugsweise durch einen unterschiedlichen Härtegrad der
verwendeten Materialien unterstützt wird. Ist nämlich der
Bolzen 32 gehärtet und die Ventilnadel 3 und die
Verlängerung 15 im Vergleich dazu weich, also ungehärtet,
kann der Bolzen 32 in die Bohrungen 34 und 35 eingepreßt
werden, wodurch ein Formschluß erzielt wird. Durch den
erwähnten Absatz 38 werden die Bohrungen 34 und 35 auf den
Durchmesser des Bolzens 32 kalibriert, wodurch allein der
Absatz 38 des Bolzens 32 die Größe des Ankerfreiwegs
herstellt.Alternatively to this possibility, the bolt 32nd
wear a
Ob nun die Bohrungen 34 und 35 unterschiedlich groß
ausgeführt werden oder der Bolzen 32 eingepreßt wird, der
Vorhub hängt jeweils nur von einem Fertigungsschritt ab, so
daß die Bohrungen 34, 35 oder der Bolzen 32 nicht von
weiteren Fertigungstoleranzen abhängen. Somit ist eine
äußerst präzise Einstellung des Vorhubs gewährleistet, der
insbesondere nicht von der Vorspannung der Vorhubfeder 22
bzw. der axialen Stellung der Einstellhülse 21 abhängt.Whether now the
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt und auch für andere Formen von Ankern 20, beispielsweise für Tauch- und Flachanker, sowie beliebige Bauweisen von Brennstoffeinspritzventilen 1 anwendbar.The invention is not limited to that shown Embodiment limited and also for other forms anchors 20, for example for diving and flat anchors, as well as any designs of fuel injection valves. 1 applicable.
Claims (6)
- Fuel injection valve (1), in particular for the direct injection of fuel into the combustion space of a mixture-compressing spark-ignition internal combustion engine, with an armature (20) which cooperates with a magnet coil (10), and with a valve needle (3) which is connected to the armature (20) and on which is provided a valve-closing body (4) which together with a valve-seat surface (6) forms a sealing seat, the valve needle (3) passing through the armature (20) and a prolongation (15) formed on the armature (20), characterized in that, in a bore (34) in the prolongation (15) of the armature (20), the said bore being oriented congruently with a bore (35) in the valve needle (3), a bolt (32) is arranged in such a way that there is an axial prestroke gap (30) between the armature (20) and the valve needle (3), and in that a recess (8) of the valve needle (3) has arranged in it a prestroke spring (22) which is prestressed by means of a setting sleeve (21) pushed into the recess (8).
- Fuel injection valve according to Claim 1, characterized in that the prestroke spring (22) is supported on the bolt (32).
- Fuel injection valve according to either one of Claims 1 and 2, characterized in that the prolongation (15) is produced in one piece with the armature (20).
- Fuel injection valve according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the bolt (32) has a step (38).
- Fuel injection valve according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the bolt (32) consists of a hardened material.
- Fuel injection valve according to Claim 4, characterized in that the bolt (32) can be pressed into the bores (34, 35) in such a way that the prestroke gap (30) is set by means of the step (38).
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