EINSPRITZVENTIL

Beschreibung

Stand der Technik

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Einspritzventil, insbesondere zum Einspritzen von Brennstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine. Bekannt sind Einspritzventile mit einer linear beweglichen Ventilnadel und einem entsprechenden Magnetanker. Der Magnetanker wird dabei über eine bestrombare Magnetspule und einen Polkern bewegt. Oftmals wird die Ventilnadel vom Magnetanker getrennt und über eine Feder verbunden, so dass ein Zweimassensystem entsteht. Dadurch hat die Ventilnadel gegenüber dem Magnetanker einen sogenannten Ankerfreiweg. Die Entkopplung von Magnetanker und Ventilnadel führt zu einer Reduktion des Prellens beim Schließen des Einspritzventils.

[0002] Aus der WO 02/053906 A1 ist bereits ein Einspritzventil, insbesondere zum Einspritzen von Brennstoff in einen Brennraum, bekannt. Das Einspritzventil umfasst u.a. ein Gehäuse mit zumindest einer Spritzöffnung, eine im Gehäuse entlang einer Längsachse linearbewegliche Ankerbaugruppe, eine magnetisch auf die Ankerbaugruppe wirkende Magnetspule sowie ein gegenüber der Ankerbaugruppe und gegenüber dem Gehäuse linearbewegliches Ventilelement zum Öffnen und Schließen der Spritzöffnung. Außerdem ist in einer Verlängerung der Ankerbaugruppe ein Stift zur Begrenzung der Bewegung des Ventilelementes gegenüber der Ankerbaugruppe vorgesehen.

Offenbarung der Erfindung

[0003] Das erfindungsgemäße Einspritzventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 zeigt eine neuartige Möglichkeit zur Verbindung des Ventilelementes mit einer Ankerbaugruppe, wobei weiterhin eine Relativbewegung zwischen dem Ventilelement und der Ankerbaugruppe möglich ist, so dass ein Zweimassensystem entsteht. Erfindungsgemäß stecken das Ventilelement und die Ankerbaugruppe ineinander, wobei die Relativbewegung zwischen der Ankerbaugruppe und dem Ventilelement mittels eines Stiftes begrenzt wird. Diese erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht insbesondere auch die vorteilhafte Ausbildung eines Dämpfungsraumes und/oder die Anordnung einer Druckfeder. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Einspritzventils reduziert sich somit das Prellverhalten des Ventilelementes insbesondere beim Schließen der Spritzöffnung. Diese Vorteile werden erreicht durch ein Einspritzventil, umfassend ein Gehäuse mit zumindest einer Spritzöffnung und eine im Gehäuse entlang einer Längsachse bewegliche Ankerbaugruppe. Die Ankerbaugruppe wird mittels einer bestromten Magnetspule bewegt. Des Weiteren ist im Gehäuse ein gegenüber der Ankerbaugruppe und gegenüber dem Gehäuse linear bewegliches Ventilelement zum Öffnen und Schließen der zumindest einen Spritzöffnung vorgesehen. Um die Relativbewegung zwischen Ventilelement und der Ankerbaugruppe zu begrenzen, wird ein Stift angeordnet.

[0004] Es ist vorgesehen, dass der zumindest eine Stift senkrecht zur Längsachse angeordnet wird. Der Stift kann entweder fest mit der Ankerbaugruppe oder fest mit dem Ventilelement verbunden werden. In bevorzugter Ausführung steckt das Ventilelement in der Ankerbaugruppe. Der Stift wird fest mit der Ankerbaugruppe verbunden und erstreckt sich eine Ausnehmung, insbesondere eine Bohrung quer zur Längsachse, im Ventilelement. Diese Ausnehmung im Ventilelement ist in Richtung der Längsachse größer als der Durchmesser des Stiftes, so dass in begrenztem Umfang das Ventilelement gegenüber der Ankerbaugruppe bewegt werden kann.

[0005] Innerhalb der Ankerbaugruppe wird ein Dämpfungsraum zum Dämpfen der Bewegung des Ventilelementes ausgebildet. Dieser Dämpfungsraum füllt sich bei Benutzung des Einspritzventils mit dem einzuspritzenden Fluid.

[0006] Erfindungsgemäß umfasst die Ankerbaugruppe einen topfförmigen Körper. Der topfförmige Körper wird gebildet durch einen Boden, der senkrecht zur Längsachse steht und eine umlaufende Seitenwandung. Der topfförmige Körper öffnet sich zur brennraumzugewandten Seite bzw. zur Spritzöffnung hin. In diesem topfförmigen Körper steckt das Ventilelement. Das Ventilelement ist in dem topfförmigen Körper linear beweglich geführt. Zwischen dem Boden des topfförmigen Körpers und dem Ventilelement ist insbesondere der Dämpfungsraum ausgebildet.

[0007] Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.

[0008] Zur Einstellung der Dämpfungswirkung ist bevorzugt im Boden des topfförmigen Körpers zumindest eine Abströmbohrung für das einzuspritzende Fluid vorgesehen.

[0009] Des Weiteren wird bevorzugt eine Druckfeder angeordnet, die sich mit einem Ende gegen die Ankerbaugruppe und mit dem anderen Ende gegen das Ventilelement stützt. Diese Druckfeder drückt das Ventilelement in Schließrichtung. Besonders bevorzugt ist die Druckfeder zwischen dem Ventilelement und dem Boden des topfförmigen Körpers angeordnet.

[0010] Die Ankerbaugruppe weist bevorzugt als zentrales Bauteil eine Hohlnadel auf. Durch diese Hohlnadel strömt das einzuspritzende Fluid. Besonders bevorzugt ist an der Hohlnadel zumindest eine Durchströmöffnung für das Fluid vorgesehen. An einem brennraumabgewandten Ende der Hohlnadel ist ein Magnetanker montiert, der mit einem Innenpol bzw. mit der Magnetspule magnetisch zusammenwirkt. An dem anderen Ende der Hohlnadel ist der topfförmige Körper eingesetzt und insbesondere stoffschlüssig, beispielsweise mittels einer Schweißverbindung, mit der Hohlnadel verbunden.

[0011] In einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist ein Absatz im topfförmigen Körper vorgesehen. Dieser Absatz stellt eine brennraumzugewandte Fläche dar. Dieser brennraumzugewandten Fläche steht eine brennraumabgewandte Fläche des Ventilelementes gegenüber. Zwischen diesen beiden Flächen ist somit ein Quetschspalt ausgebildet. Beim Bewegen der Ankerbaugruppe auf das Ventilelement verringert sich dieser Quetschspalt. Durch eine entsprechende Dimensionierung des Quetschspaltes ist die Dämpfungswirkung einstellbar.

[0012] Der topfförmige Körper wird insbesondere als Tiefziehteil gefertigt. Alternativ ist z.B. eine Fertigung als Drehteil vorgesehen.

[0013] Das Ventilelement umfasst bevorzugt eine kleine Ventilnadel, die mit einem Dichtelement, insbesondere einer Kugel, fest verbunden ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0014] Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen im Detail beschrieben. Dabei zeigen:

Figur 1

einen Halbschnitt eines erfindungsgemäßen Einspritzventils gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, und

Figur 2

ein Detail im Halbschnitt des erfindungsgemäßen Einspritzventils gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.

Ausführungsformen der Erfindung

[0015] Figur 1 zeigt, im Halbschnitt und schematisch vereinfacht, ein Einspritzventil 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.

[0016] Das Einspritzventil 1 umfasst ein lediglich schematisch dargestelltes Gehäuse 2 mit zumindest einer Spritzöffnung 3. Die Seite des Einspritzventils 1 mit der Spritzöffnung 3 wird als brennraumzugewandte Seite 4 bezeichnet. Die andere Seite des Einspritzventils 1 wird als brennraumabgewandte Seite 5 bezeichnet. Das Einspritzventil 1 erstreckt sich entlang einer Längsachse 6. Entlang dieser Längsachse 6 ist ein Ventilelement 7 innerhalb des Gehäuses 2 linear beweglich angeordnet. Das Ventilelement 7 umfasst eine kurze Ventilnadel 8, die fest verbunden ist mit einer Ventilkugel 9. In der Ventilnadel 8 ist eine Ausnehmung 10, ausgebildet als Bohrung senkrecht zur Längsachse 6, angeordnet.

[0017] Am Gehäuse 2 ist eine bestrombare Magnetspule 26 montiert.

[0018] Des Weiteren befindet sich im Gehäuse 2 eine entlang der Längsachse 6 linear bewegliche Ankerbaugruppe 11. Die Ankerbaugruppe 11 ist mittels der Magnetspule 26 beweglich. Des Weiteren wird die Ankerbaugruppe 11 mittels einer Schließdruckfeder 12 in Schließrichtung bzw. zur brennraumzugewandten Seite 4 hin belastet. Die Ankerbaugruppe 11 umfasst eine Hohlnadel 13 mit zumindest einer Durchströmöffnung 14 für den Brennstoff. Auf der brennraumabgewandten Seite 5 ist ein Magnetanker 15 auf der Hohlnadel 13 befestigt. An der brennraumzugewandten Seite 4 steckt ein topfförmiger Körper 16 in der Hohlnadel 13.

[0019] Der topfförmige Körper 16 ist mit der Hohlnadel 13 fest verbunden, insbesondere verschweißt. Der topfförmige Körper 16 umfasst einen Boden 17, der senkrecht zur Längsachse 6 steht. An den Boden 17 schließt sich eine zylindrische Seitenwand 18 des topfförmigen Körpers 16 an.

[0020] Der topfförmige Körper 16 öffnet sich zur brennraumzugewandten Seite 4 hin. In dem topfförmigen Körper 16 steckt das Ventilelement 7, insbesondere die kurze Ventilnadel 8. Fest mit der Seitenwand 18 ist ein Stift 19 verbunden. Der Stift 19 erstreckt sich senkrecht zur Längsachse 6 in die Ausnehmung 10 in der kurzen Ventilnadel 8. Mittels dieses Stiftes 19 wird eine Bewegung des Ventilelementes 7 gegenüber dem topfförmigen Körper 16 begrenzt.

[0021] Zwischen dem Boden 17 des topfförmigen Körpers 16 und einer brennraumabgewandten Seite des Ventilelementes 7 ist eine Druckfeder 20 angeordnet. Des Weiteren dient der Raum zwischen der brennraumabgewandten Seite des Ventilelementes 7 und dem Boden 17 als Dämpfungsraum 21 für die Öffnungsbewegung des Ventilelementes 7. Um die entsprechende Dämpfungswirkung einzustellen, ist zumindest eine Abströmbohrung 22 im Boden 17 vorgesehen. Die Abströmbohrung 22 wird entsprechend der gewünschten Dämpfungswirkung dimensioniert.

[0022] Die kurze Ventilnadel 8 ist entlang einer Führung 23 an der Seitenwand 18 geführt.

[0023] Figur 2 zeigt einen Detailausschnitt des Einspritzventils 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. Gleiche bzw. funktional gleiche Bauteile sind in allen Ausführungsbeispielen mit denselben Bezugszeichen versehen.

[0024] Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel umfasst der topfförmige Körper an seiner Seitenwand 18 im zweiten Ausführungsbeispiel einen Absatz 24. Der Absatz 24 bildet eine ringförmige, brennraumzugewandte Fläche. Zwischen dieser ringförmigen Fläche und der brennraumabgewandten Fläche der Ventilnadel 8 ist ein Quetschspalt 25 ausgebildet. Auch über diesen Quetschspalt 25 kann die Dämpfungswirkung des Dämpfungsraums 21 reguliert werden.

[0025] Im zweiten Ausführungsbeispiel kann sowohl mittels des Quetschspaltes 25 als auch mittels der Dimensionierung des Dämpfungsraums 21 mit der Abströmbohrung 22 die Dämpfungswirkung eingestellt werden.

[0026] Im unbestromten Zustand der Magnetspule 26 wird die Ankerbaugruppe 11 mittels der Schließdruckfeder 12 entgegen der Druckfeder 20 auf das Ventilelement 7 gedrückt, so dass die Ventilkugel 9 die Spritzöffnung 3 abdichtet. Nach dem Beginn der Bestromung, sobald also die Magnetkraft größer der Kraft der Schließdruckfeder 12 abzüglich der Kraft der Druckfeder 20 ist, wird die Ankerbaugruppe 11 in Öffnungsrichtung, insbesondere in Richtung eines nicht dargestellten Innenpols, beschleunigt, bis der Stift 16 an einer Wandung der Ausnehmung 10 in der Ventilnadel 8 anschlägt und der Impuls auf das Ventilelement 7 übertragen wird.

[0027] Beim Schließen ergibt sich folgender Funktionsablauf: Sobald die Ventilkugel 9 den Dichtsitz berührt, kann die Ankerbaugruppe 11 sich weiter in Schließrichtung bewegen. Dabei wird die Ankerbaugruppe 11 durch die Druckfeder 20 abgebremst. Darüber hinaus baut sich zwischen dem Ventilelement 7 und dem Boden 17 des topfförmigen Körpers 16, also im Dämpfungsraum 21, ein Druck auf, der über den Quetschspalt 25 und/oder die Abströmbohrung 22 abgebaut wird. Der Durchmesser der Abströmbohrung 22 und die Größe des Quetschspaltes 25 sowie die Dimensionierung des gesamten Dämpfungsraums 21 definieren dabei die Dämpfung, die die Ventilnadel 7 und die Ankerbaugruppe 11 erfahren.

Ansprüche

1. Einspritzventil (1), insbesondere zum Einspritzen von Brennstoff in einen Brennraum, umfassend
ein Gehäuse (2) mit zumindest einer Spritzöffnung (3),
eine im Gehäuse (2) entlang einer Längsachse (6) linearbewegliche Ankerbaugruppe (11),
eine magnetisch auf die Ankerbaugruppe (11) wirkende Magnetspule (26),
ein gegenüber der Ankerbaugruppe (11) und gegenüber dem Gehäuse (2) linearbewegliches Ventilelement (7) zum Öffnen und Schließen der Spritzöffnung (3), und
einen sich senkrecht zur Längsachse (6) erstreckenden Stift (19) zur Begrenzung der Bewegung des Ventilelementes (7) gegenüber der Ankerbaugruppe (11), dadurch gekennzeichnet,
dass ein mit Brennstoff füllbarer Dämpfungsraum (21) in der Ankerbaugruppe (11) zum Dämpfen einer Bewegung der Ankerbaugruppe (11) bezüglich des Ventilelementes (7) vorgesehen ist, wobei die Ankerbaugruppe (11) einen topfförmigen Körper (16) umfasst, in dem das Ventilelement (7) steckt und in dem der Dämpfungsraum (21) ausgebildet ist.

2. Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stift (19) entweder fest mit der Ankerbaugruppe (11) oder fest mit dem Ventilelement (7) verbunden ist.

3. Einspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine das Ventilelement (7) in Schließrichtung drückende Druckfeder (20) zwischen der Ankerbaugruppe (11) und dem Ventilelement (7).

4. Einspritzventil nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfeder (20) im topfförmigen Körper (16) angeordnet ist.

5. Einspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest eine Abströmöffnung (22) in einem Boden (17) des topfförmigen Körpers (16).

6. Einspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankerbaugruppe (11) eine Hohlnadel (13) umfasst, wobei an der Hohlnadel (13) ein Magnetanker (15) und der topfförmige Körper (16) montiert sind.

7. Einspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Absatz (24) im topfförmigen Körper (16) zur Ausbildung eines Quetschspaltes (25) zwischen dem Absatz (24) und dem Ventilelement (7).

Claims

1. Injection valve (1), in particular for injecting fuel into a combustion chamber, comprising
a housing (2) with at least one spray opening (3),
an armature assembly (11) which is movable linearly in the housing (2) along a longitudinal axis (11),
a magnet coil (26) acting magnetically on the armature assembly (11),
a valve element (7) which is movable linearly in relation to the armature assembly (11) and in relation to the housing (2) for opening and closing the spray opening (3), and
a pin (19) extending perpendicularly to the longitudinal axis (6) for limiting the movement of the valve element (7) in relation to the armature assembly (11),
characterized in that a damping chamber (21) which is fillable with fuel is provided in the armature assembly (11) for damping a movement of the armature assembly (11) with respect to the valve element (7), wherein the armature assembly (11) comprises a cup-shaped body (16) in which the valve element (7) is inserted and in which the damping chamber (21) is formed.

2. Injection valve according to Claim 1, characterized in that the pin (19) is either connected fixedly to the armature assembly (11) or connected fixedly to the valve element (7).

3. Injection valve according to Claims 1 or 2, characterized by a compression spring (20) between the armature assembly (11) and the valve element (7), said compression spring pressing the valve element (7) in the closing direction.

4. Injection valve according to Claim 1 and 3, characterized in that the compression spring (20) is arranged in the cup-shaped body (16).

5. Injection valve according to one of the preceding claims, characterized by at least one outflow opening (22) in a base (17) of the cup-shaped body (16).

6. Injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that the armature assembly (11) comprises a hollow needle (13), wherein a magnet armature (15) and the cup-shaped body (16) are mounted on the hollow needle (13).

7. Injection valve according to one of the preceding claims, characterized by a shoulder (24) in the cup-shaped body (16) for forming a pinch gap (25) between the shoulder (24) and the valve element (7).

Revendications

1. Injecteur (1), en particulier pour injecter du carburant dans une chambre de combustion, comprenant un boîtier (2) avec au moins un orifice d'injection (3), un module d'induit (11) mobile linéairement le long d'un axe longitudinal (6) dans le boîtier (2),
une bobine magnétique (26) agissant magnétiquement sur le module d'induit (11),
un élément de soupape (7) mobile linéairement par rapport au module d'induit (11) et par rapport au boîtier (2) pour ouvrir et fermer l'orifice d'injection (3), et
une tige (19) s'étendant perpendiculairement à l'axe longitudinal (6) pour limiter le mouvement de l'élément de soupape (7) par rapport au module d'induit (11), caractérisé en ce qu'il est prévu dans le module d'induit (11) une chambre d'amortissement (21) pouvant être remplie de carburant pour amortir un mouvement du module d'induit (11) par rapport à l'élément de soupape (7), dans lequel le module d'induit (11) comprend un corps en forme de gobelet (16), dans lequel l'élément de soupape (7) s'engage et dans lequel la chambre d'amortissement (21) est formée.

2. Injecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tige (19) est assemblée soit de façon fixe au module d'induit (11) soit de façon fixe à l'élément de soupape (7).

3. Injecteur selon une revendication 1 ou 2, caractérisé par un ressort de pression (20) entre le module d'induit (11) et l'élément de soupape (7), qui pousse l'élément de soupape (7) dans la direction de fermeture.

4. Injecteur selon les revendications 1 et 3, caractérisé en ce que le ressort de pression (20) est disposé dans le corps en forme de gobelet (16).

5. Injecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par au moins un orifice d'évacuation (22) dans un fond (17) du corps en forme de gobelet (16).

6. Injecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le module d'induit (11) comprend une aiguille creuse (13), dans lequel un induit magnétique (15) et le corps en forme de gobelet (16) sont montés sur l'aiguille creuse (13).

7. Injecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par un épaulement (24) dans le corps en forme de gobelet (16) pour former une fente d'écrasement (25) entre l'épaulement (24) et l'élément de soupape (7).

Zeichnung