EP0871822A1 - Elektromagnetisch betätigbares ventil - Google Patents

Elektromagnetisch betätigbares ventil

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EP0871822A1
EP0871822A1 EP97924897A EP97924897A EP0871822A1 EP 0871822 A1 EP0871822 A1 EP 0871822A1 EP 97924897 A EP97924897 A EP 97924897A EP 97924897 A EP97924897 A EP 97924897A EP 0871822 A1 EP0871822 A1 EP 0871822A1
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EP
European Patent Office
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valve
connecting part
valve according
central region
valve seat
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Ferdinand Reiter
Hubert Stier
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication of EP0871822B1 publication Critical patent/EP0871822B1/de
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    • F02M51/0664Injectors 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
    • F02M51/0671Injectors 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
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Definitions

  • the invention relates to an electromagnetically actuated valve according to the preamble of the main claim.
  • valve needle for an electromagnetically actuated valve which consists of an armature, a valve closing member and the armature with the z. B.
  • spherical valve closing member connecting sleeve-shaped connecting part, with fixed connections of the individual needle components z. B. are achieved by laser welding.
  • the armature surrounds the connecting part completely radially and at least partially axially, since the connecting part is fastened in a continuous longitudinal opening of the armature.
  • the connecting part itself also has a continuous inner longitudinal opening in which fuel can flow in the direction of the valve closing member, which then exits near the valve closing member through radially extending transverse openings made in the wall of the connecting part.
  • the tubular connecting part has a constant diameter over its entire axial length, so that there is a circular cross section as seen in the axial direction, which is only interrupted by a narrow longitudinal slot and transverse openings.
  • an electromagnetically actuated valve which has a valve needle, which is also composed of an armature, a valve closing member and a connecting part connecting both needle components.
  • the connecting part is made from a semi-finished profile and allows fluid flow only outside the profile.
  • the profile arms of the profiled connecting part are designed so that there are cross, Y, triangular, circular section-shaped and other cross sections. Due to the massive design of the connecting parts made from semi-finished products, the mass of the valve needle is comparatively large.
  • a fuel injector is already known from EP-OS 0 690 224, which has a nozzle opening which, when the valve is installed, is already inside an .suction channel, so that, while avoiding wall wetting, an .cumshot is largely directly on an inlet valve Internal combustion engine is possible. Moving the injection point forward may increase the mass and volume of the injection valve due to the lengthening of individual valve components.
  • the electromagnetically actuated valve according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that a reduction in the mass of the valve compared to valves of the same size can be achieved inexpensively in a simple manner.
  • Another advantage of the valve needle according to the invention lies in the ease of manufacture by means of bending and embossing processes.
  • the formation of the profiled connecting part can lead to a mass reduction of approx. 30% compared to connecting parts which are of a continuous tubular design with an annular cross-section, or an even greater mass reduction compared to solid valve needles. This saving in mass is particularly significant for elongated valves where the spray point of the
  • Valve is far ahead.
  • the spraying range is sufficient for.
  • Wall wetting of the intake pipe can be avoided in a simple manner by allowing targeted spraying onto one or more inlet valves, as a result of which the exhaust gas emission of the internal combustion engine and the fuel consumption are reduced. Since the wear forces on the valve seat of the valve are proportional to the mass of the valve needle, a significant reduction in wear on the valve seat can be achieved by reducing the mass.
  • Particularly suitable profiles for the connecting part of the valve needle have U, C, V or clasp-shaped cross sections. These geometries of the connecting parts have a high load capacity against bending and kinking. It is also advantageous to design further elongated components of the valve with as little mass as possible.
  • a thin-walled, non-magnetic sleeve, in whose inner longitudinal opening the valve needle moves axially, is therefore suitable as the valve seat carrier.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a valve designed according to the invention
  • FIG. 2 shows a section through the valve needle and the valve seat support along the line II-II in FIG. 1
  • FIGS. 3a to 3d show exemplary embodiments of profiles of the connecting parts with U-, C-, V- and clasp-shaped cross-sections.
  • the electromagnetically actuated valve for example shown in FIG. 1, in the form of an injection valve for fuel injection systems of mixture-compressing, spark-ignited internal combustion engines has a tubular core 2, which is surrounded by a magnetic coil 1 and serves as a fuel inlet connection, as a so-called inner pole.
  • a coil body 3 receives a winding of the magnetic coil 1 and, in conjunction with the core 2, enables a particularly compact structure of the injection valve in the area of the magnetic coil 1.
  • the core 2 is of stepped design and has a paragraph 5 in the axial extent of the magnetic coil 1 serves as a stop surface for an anchor 6.
  • the core 2 runs over the .Section 5 further in the downstream direction, so that a sleeve-shaped valve seat support 10 arranged downstream of the solenoid assembly does not have to be connected to the core 2 in the area of paragraph 5.
  • the core 2 has a tubular, but a much thinner wall than the other wall thickness of the core 2, which has a magnetic throttle point 13.
  • the throttle point 13 is connected in the downstream direction to a lower core end 14, which in turn has a significantly greater wall thickness than the throttle point 13 has.
  • a longitudinal opening 18 runs, which is also formed concentrically with the valve longitudinal axis 15.
  • a valve needle 19 according to the invention with an elongated connecting part 19 'is arranged, which at its downstream end 20 with a z. B.
  • spherical valve closing body 21 on the circumference, for example, five flats 22 for flowing past a fluid, in particular fuel, are provided, for example, is connected by welding.
  • the lower core end 14 of the Core 2 of valve seat support 10 is tightly connected, for example by welding, and axially surrounds part of core end 14 with an upper sleeve section 24.
  • the z. B. made of non-magnetic steel
  • valve seat carrier 10 In addition to the core end 14, valve seat carrier 10 also encloses at its opposite end a valve seat body 29 and a spray orifice plate 34 fastened to it.
  • the valve seat carrier 10 is elongated, the valve seat carrier 10 being able to make up half or more of the total axial extension length of the injection valve.
  • the injection point of the injection valve With this design of the valve seat support 10, the injection point of the injection valve is set far ahead. In the usual installation positions of injection valves in internal combustion engines, this means that the injection valve extends with its downstream end and thus with its metering and spraying area clearly into the intake pipe. This can be largely avoided by targeted spraying on one or more inlet valves, wall wetting of the intake pipe and as a result, the exhaust gas emission of the internal combustion engine can be reduced.
  • the injection valve is actuated electromagnetically in a known manner.
  • the electromagnetic circuit with the magnet coil 1, the core 2 and the armature 6 is used for the axial movement of the valve needle 19 comprising all the parts movable in the longitudinal opening 18 and thus for opening against the spring force of a return spring 25 or closing the injection valve with the end 40 of the valve closing body 21 facing away
  • the armature 6 envelops the end 40 of the connecting part 19 'at least partially.
  • a guide opening 32 of the valve seat body 29 is used to guide the valve closing body 21 during the axial movement of the valve needle 19 with the armature 6 along the valve longitudinal axis 15.
  • the armature 6 is guided in the core 2 even during the axial movement, particularly in the area of the magnetic throttle point 13.
  • the spherical valve closing body 21 interacts with the valve seat 30 of the valve seat body 29 which tapers in the shape of a truncated cone in the direction of flow.
  • the valve seat body 29 with the z. B. pot-shaped spray plate 34 firmly connected.
  • the spray orifice plate 34 has at least one, for example four, injection openings 35 formed by eroding, stamping or etching. A holding edge of the spray orifice plate 34 is conically bent outwards so that it bears against the inner wall of the valve seat carrier 10 determined by the longitudinal opening 18, a radial one Pressure is present.
  • the spray plate 34 is with the wall of the valve seat support 10, for example, by a circumferential and dense z. B. connected by a laser generated weld. A direct flow of the fuel into an intake line of the internal combustion engine outside the spray openings 35 is avoided by the welds on the spray orifice plate 34.
  • the insertion depth of the valve seat body 29 with the spray orifice plate 34 into the valve seat support 10 determines the size of the stroke of the valve needle 19.
  • the one end position of the valve needle 19 is when the valve is not energized Solenoid coil 1 is fixed by the contact of valve closing body 21 on valve seat 30, while the other end position of valve needle 19 is obtained when solenoid coil 1 is excited by the contact of armature 6 on paragraph 5 of core 2.
  • the magnet coil 1 is surrounded by at least one guiding element 45, for example in the form of a bracket and serving as a ferromagnetic element, which at least partially surrounds the magnet coil 1 in the circumferential direction and rests with its two ends on the core 2 upstream and downstream of the throttle point 13 and with this z .
  • B. can be connected by welding, soldering or gluing.
  • the electromagnetically actuated valve is largely with a outside of the valve seat support 10
  • Plastic encapsulation 50 which extends from the core 2 in the axial direction over the magnet coil 1 and the at least one guide element 45 to the valve seat support 10, the at least one guide element 45 being completely covered axially and in the circumferential direction.
  • This plastic encapsulation 50 includes, for example, an injection-molded electrical connector 52.
  • the electrical connector 52 is used to make electrical contact with the magnetic coil 1 and thus excite it.
  • valve seat carrier 10 makes it possible to dispense with the rotating parts which are customary in injection valves and which, owing to their larger outer diameter, are more voluminous and more expensive to manufacture than the valve seat carrier 10. This is particularly advantageous if, as in the present valve, the spray point is to be positioned far upstream / in front of it, since the material savings compared to known solid valve seat supports or nozzle holders is considerable.
  • the thin-walled valve seat support 10 is for example, formed by deep drawing, the material being a non-magnetic material, e.g. B. a rust-resistant CrNi steel is used.
  • the elongated valve seat support 10 has, near the lower end 55 of the plastic encapsulation 50, a circumferential annular bead 56 which is formed by folding and which projects outwards.
  • the end 55 of the plastic encapsulation 50 and the annular bead 56 together with the outer wall of the valve seat carrier 10 form an annular groove 57 in this area.
  • a sealing ring 58 arranged in the annular groove 57 serves to seal between the circumference of the injection valve and a valve receptacle, not shown, for example the one Intake pipe of the internal combustion engine.
  • the injection point of the injection valve downstream of the valve closing body 21 is, for. B. significantly further away from the magnet coil 1 or the stop area of the core 2 and armature 6 than an inlet end 59 of the core 2 or the entire injection valve of the magnet coil 1 or the abovementioned stop area.
  • the valve needle 19 also has a considerable length in comparison to the entire valve length, which length is, for. B. extends over more than half of the valve length and should be carried out by suitable measures particularly light, but still stable and inexpensive.
  • the connecting part 19 ' is, for. B. made of austenitic steel.
  • the two axial ends 20 and 40 of the connecting part 19 ' are designed to simplify the attachment of the armature 6 and the valve closing body 21 to them in a known manner, so that there is an annular profile in section, which is interrupted, for example, only by a narrow axially extending slot 60.
  • the connecting part 19 ' resembles a valve needle known from DE-OS 40 08 675. However, a different profile is provided over the largest part of the extension length of the connecting part 19 '.
  • a medium e.g. B.
  • the outer circumference is only to be understood as a contour line which runs away from the longitudinal valve axis 15 and therefore does not include the respective inner wall facing the longitudinal valve axis 15.
  • FIG. 2 shows a sectional illustration through the valve seat support 10 and the connecting part 19 'along the line II-II in FIG. 1, an example of a possible profile of the connecting part 19'.
  • the profiles of the connecting part 19 'according to the invention are distinguished in that they are open on one side and thus have U-shaped, V-shaped, C-shaped or slightly modified or modified cross-sections.
  • the connecting parts 19 ' can have cross sections according to FIGS. 3a to 3d. This is a U-shaped profile ( Figure 3a), in which variations are possible by rounding the corners, a C-shaped profile ( Figure 3b), which can also be closed further and so z. B.
  • a V-shaped profile in which the two legs 62 are either pointed directly to each other or the two legs 62 are connected via a rounded or straight base region 63, a gripper-like , Claw-shaped, cramp-shaped or clasp-shaped profile ( Figures 2 and 3d), in which the legs 62 run straight or rounded and have, for example, angled, bent, hook-like kinks 64.
  • connecting parts 19 ' are stamped and bent parts which are formed from originally flat sheet metal parts. Both the ends 20 and 40 with their circular cross sections and the central regions 61 with their special cross sections can be formed in a special bending tool.
  • the final contour of the connecting part 19 ' is achieved by bending and stamping processes. Compared to connecting parts 19 'with a continuous circular profile, a reduction in mass of approximately 30% is possible according to the invention.
  • the wear forces on the valve seat 30 can advantageously be reduced by the lower mass of the valve needle 19.

Abstract

Das elektromagnetisch betätigbare Ventil zeichnet sich dadurch aus, dass sowohl ein Ventilsitzträger (10) als auch eine Ventilnadel (19) langgestreckt ausgebildet sind. Damit wird der Abspritzpunkt des Ventils in vorteilhafter Weise weit vorgesetzt, womit ein sehr gezieltes Abspritzen möglich ist. Ein den Anker (6) und den Ventilschliesskörper (21) verbindendes Verbindungsteil (19') ist als Stanz-Biege-Teil ausgeführt und weist über den grössten Teil seiner axialen Erstreckung ein offenes, von einem kreisförmigen Querschnitt abweichendes Profil auf. Die Ventilnadel (19) besitzt so eine gegenüber bekannten Ventilnadeln gleicher Baugrösse geringere Masse. Das Ventil eignet sich besonders für den Einsatz in Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschinen.

Description

Elektromagnetisch betätigbares Ventil
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem elektromagnetisch betätigbaren Ventil nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Aus der DE-OS 40 08 675 ist bereits eine Ventilnadel für ein elektromagnetisch betätigbares Ventil bekannt, die aus einem Anker, einem Ventilschließglied und einem den Anker mit dem z. B. kugelförmigen Ventilschließglied verbindenden hülsenförmigen Verbindungsteil besteht, wobei feste Verbindungen der einzelnen Nadelbauteile z. B. durch Laserschweißen erzielt sind. Der Anker umgreift das Verbindungsteil vollständig radial und zumindest teilweise axial, da das Verbindungsteil in einer durchgehenden Längsöffnung des Ankers befestigt ist. Das Verbindungsteil weist selbst auch eine durchgehende innere Längsöffnung auf, in der Brennstoff in Richtung zum Ventilschließglied strömen kann, der dann nahe des Ventilschließglieds durch in der Wandung des Verbindungsteils eingebrachte, radial verlaufende Querδffnungen austrit . Das rohrförmige Verbindungsteil weist über seine gesamte axiale Länge einen konstanten Durchmesser auf, so daß ein in axialer Richtung gesehen durchweg kreisförmiger Querschnitt vorhanden ist, der nur durch einen schmalen Längsschlitz und Queröffnungen unterbrochen ist .
Aus der DE-OS 44 20 176 ist bereits ein elektromagnetisch betätigbares Ventil bekannt, das eine Ventilnadel besitzt, die sich ebenfalls aus einem Anker, einem Ventilschließglied und einem beide Nadelbauteile verbindenden Verbindungsteil zusammensetzt. Das Verbindungsteil ist dabei aus einem Profilhalbzeug hergestellt und erlaubt eine Fluidströmung nur außerhalb des Profils. Die Profilarme des profilierten Verbindungsteils sind so ausgeführt, daß sich kreuz-, Y- , dreieck- , kreisabschnittförmige und andere Querschnitte ergeben. Durch die massive Ausbildung der aus Profilhalbzeugen gefertigten Verbindungsteile ist die Masse der Ventilnadel vergleichsweise groß.
Des weiteren ist aus der EP-OS 0 690 224 bereits ein Brennstoffeinspritzventil bekannt, das eine Düsenöffnung besitzt, die im eingebauten Zustand des Ventils bereits im Inneren eines .Ansaugkanals liegt, so daß unter Vermeidung einer Wandbenetzung ein .Abspritzen weitgehend direkt auf ein Einlaßventil einer Brennkraftmaschine möglich ist. Eine Vorverlagerung des .Abspritzpunktes erhöht unter Umständen durch die Verlängerung einzelner Ventilbauteile die Masse und das Volumen des Einspritzventils.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße elektromagnetisch betätigbare Ventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Haupt nspruchs hat den Vorteil, daß auf einfache Art und Weise kostengünstig eine Reduzierung der Masse des Ventils gegenüber Ventilen gleicher Baugröße erzielt wird. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß ein Verbindungsteil einer Ventilnadel als Stanz-Biege-Teil aus Blech verwendet ist, das über einen großen Teil seiner axialen Erstreckung ein offenes, im Querschnitt ein von einer Kreisringform abweichendes Profil besitzt, das einen kleineren äußeren Umfang hat als die Umfange des kreisringförmigen Profils der Enden des Verbindungsteils bzw. von Profilen vergleichbarer bekannter Verbindungsteile oder Ventilnadeln. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Ventilnadel liegt in der einfachen Herstellbarkeit durch Biege- und Prägeprozesse. Die Ausbildung des profilierten Verbindungsteils kann zu einer Massenreduzierung von ca. 30 % gegenüber durchgehend rohrförmig mit kreisringförmigem Querschnitt ausgebildeten Verbindungsteilen bzw. einer noch größeren Massenreduzierung gegenüber massiv ausgeführten Ventilnadeln führen. Diese Einsparung an Masse ist besonders bedeutsam für langgestreckte Ventile, bei denen der Abspritzpunkt des
Ventils weit vorgesetzt ist. Der Abspritzbereich reicht so z. B. in den Ansaugkanal einer Brennkraftmaschine deutlich hinein. Eine Wandbenetzung des Ansaugrohrs kann durch ein ermöglichtes gezieltes Abspritzen auf ein oder mehrere Einlaßventile auf einfache Weise vermieden werden, wodurch die Abgasemission der Brennkraftmaschine und der Brennstoffverbrauch reduziert werden. Da sich die Verschleißkräfte am Ventilsitz des Ventils proportional zur Masse der Ventilnadel verhalten, kann durch die Reduzierung der Masse eine deutliche Verschleißverringerung am Ventilsitz erreicht werden.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Ventils möglich.
Besonders geeignete Profile für das Verbindungsteil der Ventilnadel weisen U- , C-, V- oder spangenförmige Querschnitte auf. Diese Geometrien der Verbindungsteile besitzen eine hohe Belastbarkeit gegen Biegung und Knickung. Von Vorteil ist es ebenso, weitere langgestreckte Bauteile des Ventils möglichst massearm auszubilden. Als Ventilsitzträger eignet sich deshalb eine dünnwandige nichtmagnetische Hülse, in deren innerer Längsöffnung sich die Ventilnadel axial bewegt.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgestalteten Ventils, Figur 2 einen Schnitt durch die Ventilnadel und den Ventilsitzträger entlang der Linie II-II in Figur 1 und Figuren 3a bis 3d Ausführungsbeispiele von Profilen der Verbindungsteile mit U- , C- , V- und spangenförmigen Querschnitten .
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Das in der Figur 1 beispielsweise dargestellte elektromagnetisch betätigbare Ventil in der Form eines Einspritzventils für Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschinen hat einen von einer Magnetspule 1 umgebenen, als Brennstoffeinlaßstutzen dienenden rohrförmigen Kern 2 als sogenannten Innenpol . Ein Spulenkörper 3 nimmt eine Bewicklung der Magnetspule 1 auf und ermöglicht in Verbindung mit dem Kern 2 einen besonders kompakten Aufbau des Einspritzventils im Bereich der Magnetspule 1. Der Kern 2 ist gestuft ausgeführt und besitzt im axialen Erstreckungsbereich der Magnetspule 1 einen .Absatz 5, der als Anschlagfläche für einen Anker 6 dient. Im Gegensatz zu bekannten Einspritzventilen verläuft der Kern 2 über den .Absatz 5 hinaus weiter in stromabwärtiger Richtung, so daß ein stromabwärts der Magnetspulenbaugruppe angeordneter hülsenförmiger Ventilsitzträger 10 nicht im Bereich des Absatzes 5 mit dem Kern 2 verbunden sein muß. Vom Absatz 5 ausgehend besitzt der Kern 2 eine ebenfalls rohrförmige, jedoch eine wesentlich dünnere Wandung als die sonstige Wandungsstärke des Kerns 2 aufweisende magnetische Drosselstelle 13. An die Drosselstelle 13 schließt sich in stromabwärtiger Richtung ein unteres Kernende 14 an, das wiederum eine deutlich größere Wandstärke als die Drosselstelle 13 besitzt.
Aus dem Absatz 5 des Kerns 2 geht konzentrisch zu einer Ventillängsachse 15, um die sich auch der Kern 2 und der Ventilsitzträger 10 z. B. konzentrisch erstrecken, die magnetische Drosselstelle 13 hervor. In diesem bei bekannten Einspritzventilen dem Kernende unmittelbar stromabwärts folgenden Bereich sind beim Stand der Technik metallene, unmagnetische Zwischenteile vorgesehen, die für eine magnetische Trennung von Kern 2 und Ventilsitzträger 10 sorgen. Durch die Ausbildung des Kerns 2 mit einer magnetischen Drosselstelle 13 kann auf ein solches nichtmagnetisches Zwischenteil verzichtet werden.
In dem als Verbindungsteil dienenden und eine rohrförmige und dünnwandige Hülse darstellenden Ventilsitzträger 10 verläuft eine Längsöffnung 18, die ebenfalls konzentrisch zu der Ventillängsachse 15 ausgebildet ist. In der Längsöffnung 18 ist eine erfindungsgemäße Ventilnadel 19 mit einem langgestreckten Verbindungsteil 19' angeordnet, die an ihrem stromabwärtigen Ende 20 mit einem z. B. kugelförmigen Ventilschließkörper 21, an dessen Umfang beispielsweise fünf Abflachungen 22 zum Vorbeiströmen eines Fluids, insbesondere von Brennstoff, vorgesehen sind, beispielsweise durch Schweißen verbunden ist. Mit dem unteren Kernende 14 des Kerns 2 ist der Ventilsitzträger 10 beispielsweise durch Schweißen dicht verbunden und umgibt dabei mit einem oberen Hülsenabschnitt 24 einen Teil des Kernendes 14 axial .
Der z. B. aus nichtmagnetischem Stahl bestehende
Ventilsitzträger 10 umschließt neben dem Kernende 14 auch an seinem gegenüberliegenden Ende einen Ventilsitzkörper 29 und eine an ihm befestigte Spritzlochscheibe 34. Der Ventilsitzträger 10 ist langgestreckt ausgeführt, wobei der Ventilsitzträger 10 sogar die Hälfte oder mehr der gesamten axialen Erstreckungslänge des Einspritzventils ausmachen kann. Mit dieser Ausbildung des Ventilsitzträgers 10 wird der Abspritzpunkt des Einspritzventils weit vorgesetzt. Bei üblichen Einbaulagen von Einspritzventilen in Brennkraftmaschinen bedeutet dies, daß das Einspritzventil mit seinem stromabwärtigen Ende und damit mit seinem Zumeß- und .Abspritzbereich deutlich in das Ansaugrohr hineinreicht. Hierdurch kann durch das gezielte Abspritzen auf ein oder mehrere Einlaßventile eine Wandbenetzung des Ansaugrohrs weitgehend vermieden und als Folge daraus die Abgasemission der Brennkraf maschine reduziert werden.
Die Betätigung des Einspritzventils erfolgt in bekannter Weise elektromagnetisch. Zur axialen Bewegung der alle in der Längsöffnung 18 bewegbaren Teile umfassenden Ventilnadel 19 und damit zum Öffnen entgegen der Federkraft einer Rückstellfeder 25 bzw. Schließen des Einspritzventils dient der elektromagnetische Kreis mit der Magnetspule 1, dem Kern 2 und dem Anker 6. Der Anker 6 ist mit dem dem Ventilschließkörper 21 abgewandten Ende 40 des
Verbindungsteils 19' durch eine Schweißnaht verbunden und auf den Kern 2 ausgerichtet. Der Anker 6 umhüllt dabei das Ende 40 des Verbindungsteils 19' zumindest teilweise. In das stromabwärts liegende, dem Kern 2 abgewandte Ende des Ventilsitzträgers 10 ist in der Längsöffnung 18 der z. B. zylinderförmige Ventilsitzkörper 29, der einen festen Ventilsitz 30 aufweist, durch Schweißen dicht montiert.
Zur Führung des Ventilschließkörpers 21 während der Axialbewegung der Ventilnadel 19 mit dem Anker 6 entlang der Ventillängsachse 15 dient eine Führungsöffnung 32 des Ventilsitzkörpers 29. Der Anker 6 wird selbst während der Axialbewegung im Kern 2, besonders im Bereich der magnetischen Drosselstelle 13 geführt. Am äußeren Umfang des Ankers 6 kann dafür z. B. eine besonders ausgebildete Führungsfläche vorgesehen sein. Der kugelförmige Ventilschließkörper 21 wirkt mit dem sich in Strömungsrichtung kegelstumpfförmig verjüngenden Ventilsitz 30 des Ventilsitzkörpers 29 zusammen. An seiner dem Ventilschließkörper 21 abgewandten Stirnseite ist der Ventilsitzkörper 29 mit der z. B. topfförmigen Spritzlochscheibe 34 fest verbunden. Die Spritzlochscheibe 34 besitzt wenigstens eine, beispielsweise vier durch Erodieren, Stanzen oder Ätzen ausgeformte Abspritzöffnungen 35. Ein Halterand der Spritzlochscheibe 34 ist konisch nach außen gebogen, so daß dieser an die durch die Längsöffnung 18 bestimmten inneren Wandung des Ventilsitzträgers 10 anliegt, wobei eine radiale Pressung vorliegt. Die Spritzlochscheibe 34 ist mit der Wandung des Ventilsitzträgers 10 beispielsweise durch eine umlaufende und dichte z. B. mittels eines Lasers erzeugte Schweißnaht verbunden. Ein unmittelbares Durchströmen des Brennstoffs in eine Ansaugleitung der Brennkraftmaschine außerhalb der Abspritzöffnungen 35 wird durch die Schweißnähte an der Spritzlochscheibe 34 vermieden.
Die Einschubtiefe des Ventilsitzkörpers 29 mit der Spritzlochscheibe 34 in den Ventilsitzträger 10 bestimmt die Größe des Hubs der Ventilnadel 19. Dabei ist die eine Endstellung der Ventilnadel 19 bei nicht erregter Magnetspule 1 durch die Anlage des Ventilschließkörpers 21 am Ventilsitz 30 festgelegt, während sich die andere Endstellung der Ventilnadel 19 bei erregter Magnetspule 1 durch die Anlage des .Ankers 6 am Absatz 5 des Kerns 2 ergibt. Die Magnetspule 1 ist von wenigstens einem, beispielsweise als Bügel ausgebildeten und als ferromagnetisches Element dienenden Leitelement 45 umgeben, das die Magnetspule 1 in Umfangsrichtung wenigstens teilweise umgibt sowie mit seinen beiden Enden an dem Kern 2 stromaufwärts und stromabwärts der Drosselstelle 13 anliegt und mit diesem z. B. durch Schweißen, Löten bzw. Kleben verbindbar ist.
Das elektromagnetisch betätigbare Ventil ist außerhalb des Ventilsitzträgers 10 weitgehend mit einer
Kunststoffumspritzung 50 umschlossen, die sich vom Kern 2 ausgehend in axialer Richtung über die Magnetspule 1 und das wenigstens eine Leitelement 45 bis zum Ventilsitzträger 10 erstreckt, wobei das wenigstens eine Leitelement 45 vollständig axial und in Umfangsrichtung überdeckt ist. Zu dieser Kunststoffumspritzung 50 gehört beispielsweise ein mitangespritzter elektrischer Anschlußstecker 52. Über den elektrischen Anschlußstecker 52 erfolgt die elektrische Kontaktierung der Magnetspule 1 und damit deren Erregung.
Durch den Einsatz der relativ billigen Hülse für den Ventilsitzträger 10 wird es möglich, auf in Einspritzventilen übliche Drehteile, die aufgrund ihres größeren Außendurchmessers voluminöser und bei der Herstellung teurer als der Ventilsitzträger 10 sind, zu verzichten. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn wie bei dem vorliegenden Ventil der Abspritzpunkt weit vorgesetzt/ vorgelagert sein soll, da die Materialeinsparung gegenüber bekannten massiven Ventilsitzträgern oder Düsenhaltern erheblich ist. Der dünnwandige Ventilsitzträger 10 ist beispielsweise durch Tiefziehen ausgebildet worden, wobei als Werkstoff ein nichtmagnetiεches Material, z. B. ein rostbeständiger CrNi-Stahl verwendet ist. Der langgestreckte Ventilsitzträger 10 weist nahe des unteren Endes 55 der Kunststoffumspritzung 50 eine durch Faltung gebildete, nach außen stehende umlaufende Ringwulst 56 auf. Das Ende 55 der Kunststoffumspritzung 50 und die Ringwulst 56 bilden zusammen mit der äußeren Wandung des Ventilsitzträgers 10 in diesem Bereich eine Ringnut 57. Ein in der Ringnut 57 angeordneter Dichtring 58 dient zur Abdichtung zwischen dem Umfang des Einspritzventils und einer nicht dargestellten Ventilaufnähme, beispielsweise der Ansaugleitung der Brennkraftmaschine .
Der Wunsch nach einem weit vorgesetzten bzw. vorgelagerten Abspritzpunkt, der im eingebauten Zustand des Einspritzventils deutlich in eine Ansaugleitung hineinragen kann, erfordert Maßnahmen zur Herabsetzung der Volumina bzw. Massen der nun langgestreckten Bauteile des Einspritzventils. Der Abspritzpunkt des Einspritzventils stromabwärts des Ventilschließkörpers 21 liegt z. B. deutlich weiter entfernt von der Magnetspule 1 bzw. dem Anschlagbereich von Kern 2 und Anker 6 als ein Zulaufseitiges Ende 59 des Kerns 2 bzw. des gesamten Einspritzventils von der Magnetspule 1 bzw. dem oben genannten Anschlagbereich. Neben dem Ventilsitzträger 10 weist auch die Ventilnadel 19 eine im Vergleich zur gesamten Ventillänge erhebliche Länge auf, die sich z. B. über mehr als die Hälfte der Ventillänge erstreckt und durch geeignete Maßnahmen besonders leicht, aber trotzdem stabil und kostengünstig ausgeführt sein soll.
Um die Hubänderung in Abhängigkeit von der Temperatur minimal zu halten, ist das Verbindungsteil 19' z. B. aus austenitischem Stahl gefertigt. Die beiden axialen Enden 20 und 40 des Verbindungsteils 19' sind zur einfacheren Befestigung des Ankers 6 und des Ventilschließkörpers 21 an ihnen in bereits bekannter Weise rohrförmig ausgeführt, so daß sich im Schnitt ein kreisringformiges Profil ergibt, das beispielsweise nur durch einen schmalen axial verlaufenden Schlitz 60 unterbrochen ist. An seinen Enden 20 und 40 ähnelt das Verbindungsteil 19' einer aus der DE-OS 40 08 675 bekannten Ventilnadel. Über den größten Teil der Erstreckungslänge des Verbindungsteils 19' ist jedoch ein anderes Profil vorgesehen. Ein mittlerer, z. B. 75 % bezüglich der Gesamtlänge umfassender Bereich 61 des Verbindungsteils 19' besitzt ein geprägtes Profil, dessen Querschnitt {Ausmaß, Abmaß) deutlich geringer ist als die Querschnitte der Enden 20 und 40. Dies wird dadurch erreicht, daß im Bereich 61 der äußere Umfang des
Verbindungsteils 19' gegenüber dem äußeren Umfang der Enden 20 und 40 verringert wird. Unter dem äußeren Umfang soll dabei nur eine Konturlinie verstanden werden, die von der Ventillängsachse 15 abgewandt verläuft und also die jeweils innere, der Ventillängsachse 15 zugewandte Wandung nicht mitumfaßt .
Die Figur 2 zeigt als Schnittdarstellung durch den Ventilsitzträger 10 und das Verbindungsteil 19' entlang der Linie II-II in Figur 1 ein Beispiel für ein mögliches Profil des Verbindungsteils 19' . Die erfindungsgemäßen Profile des Verbindungsteils 19' zeichnen sich dadurch aus, daß sie einseitig offen sind und somit U- , V-, C-förmige bzw. von diesen leicht abgewandelte bzw. modifizierte Formen besitzende Querschnitte aufweisen. Neben dem in Figur 2 dargestellten krampenförmigen Profil können die Verbindungsteile 19' Querschnitte gemäß den Figuren 3a bis 3d besitzen. Dabei handelt es sich um ein U-förmiges Profil (Figur 3a) , bei dem Variationen durch Abrunden der Ecken möglich sind, ein C-förmiges Profil (Figur 3b) , das auch weiter geschlossen sein und so z. B. 75 % eines vollständig kreisringförmigen Querschnitts darstellen kann, ein V- förmiges Profil (Figur 3c) , bei dem die beiden Schenkel 62 entweder spitz direkt zueinander stehen oder die beiden Schenkel 62 über einen abgerundeten bzw. geraden Grundbereich 63 verbunden sind, ein greiferähnliches, klauenförmiges, krampenförmiges bzw. spangenförmiges Profil (Figuren 2 und 3d) , bei dem die Schenkel 62 gerade oder abgerundet verlaufen und an ihren Enden beispielsweise abgewinkelte, umgebogene, hakenähnliche Knickungen 64 besitzen.
Bei allen diesen Beispielen der Verbindungsteile 19' handelt es sich um Stanz-Biege-Teile, die aus ursprünglich ebenen Blechteilen geformt werden. In einem speziellen Biegewerkzeug lassen sich sowohl die Enden 20 und 40 mit ihren kreisringförmigen Querschnitten als auch die mittleren Bereiche 61 mit ihren besonderen Querschnitten umformen. Die endgültige Kontur des Verbindungsteils 19' wird durch Biege- und Prägeprozesse erreicht. Im Vergleich zu durchgehend kreisringförmig profilierten Verbindungsteilen 19' ist erfindungsgemäß eine Massenreduzierung von ca. 30 % möglich. Die Verschleißkräfte am Ventilsitz 30 können in vorteilhafter Weise durch die geringere Masse der Ventilnadel 19 reduziert werden.

Claims

Patentansprüche
1. Elektromagnetisch betätigbares Ventil, insbesondere Einspritzventil für Brennstoffeinspritzanlagen von
Brennkraftmaschinen, mit einem von einer Magnetspule umgebenen Kern, mit einem dem Kern zugewandten Anker, mit einem festen Ventilsitz, mit dem eine aus dem Anker, einem Verbindungsteil und einem Ventilschließkörper bestehende Ventilnadel zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß a) das Verbindungsteil (19') ein Stanz-Biege-Teil aus Blech ist, b) die beiden Enden (20, 40), an denen der Anker (6) und der Ventilschließkörper (21) fest mit dem Verbindungsteil (19') verbunden sind, einen weitgehend umlaufenden kreisringförmigen Querschnitt aufweisen, und c) ein mittlerer, zwischen den beiden Enden (20, 40) liegender Bereich (61) des Verbindungsteils (19') ein offenes, einen kleineren äußeren Umfang als den äußeren Umfang des kreisringförmigen Querschnitts aufweisendes Profil besitzt.
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Bereich (61) des Verbindungsteils (19') ein U- förmiges Profil besitzt.
3. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Bereich (61) des Verbindungsteils (19') ein C- förmiges Profil besitzt.
4. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Bereich (61) des Verbindungsteils (19') ein V- förmiges Profil besitzt.
5. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Bereich (61) des Verbindungsteils (19') ein greifer-, klauen-, krampen- oder spangenförmiges Profil besitzt .
6. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der profilierte mittlere Bereich (61) mindestens 75 % der Gesamtlänge des Verbindungsteils (19') ausmacht .
7. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilnadel (19) eine Länge besitzt, die mehr als die Hälfte der Gesamtlänge des Ventils darstellt.
8. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abspritzpunkt des Ventils stromabwärts des Ventilschließkörpers (21) weiter von der Magnetspule (1) entfernt liegt als ein Zulaufseitiges Ende (59) des Ventils von der Magnetspule (1) .
9. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsteil (19') mittels Biege- und Prägeprozessen herstellbar ist.
10. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein den festen Ventilsitz (30) aufnehmender Ventilsitzträger (10) als dünnwandige Hülse ausgeführt ist.
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