EP0853724B1 - Fuel injection valve - Google Patents

Abstract

Fuel injection valves for internal combustion engines wherein the valve seat body is produced by a series of complex operating methods are already known. With the novel valve, a valve seat body which is of simple design and can be produced economically is used. The valve seat body (16) is made by stamping and deep-drawing sheet metal, and is pot-shaped with a seat body base (19) and a seat body annular edge (20). Formed in the seat body base (19) is a valve seat (24). A perforated injection plate (34) is welded to the valve seat body (16). The fuel injection valve is particularly suitable for fuel injection systems of mixture-compressing, spark-ignition engines.

Description

Translated fromGerman

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil.Es ist schon einBrennstoffeinspritzventil bekannt (DE 42 21 185 A1), bei demder Ventilsitzkörper durch aufwendige Arbeitsverfahrenhergestellt wird, was neben den relativ hohen Materialkostenauch zu relativ hohen Fertigungskosten führt.The invention is based on a fuel injector.It's already aFuel injector known (DE 42 21 185 A1), in whichthe valve seat body through complex working processesis produced, which in addition to the relatively high material costsalso leads to relatively high manufacturing costs.

JP 07 063140 A (Fig. 4) offenbart ein Brennstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen, miteinem Ventilgehäuse, mit einem bewegbaren Ventilschliesskörper, der mit einem Ventilsitzzusammenwirkt, welcher an einem Ventilsitzkörper ausgebildet ist und stromabwärts in eineAusströmöffnung übergeht, wobei der aus Blech bestehende Ventilsitzkörper eine durchTiefziehen erzeugte Form hat und einen Sitzkörperboden und einen Sitzkörperringrandaufweist, wobei der Ventilsitz an einer dem Sitzkörperringrand zugewandten oberenBodenfläche des Sitzkörperbodens ausgebildet ist.JP 07 063140 A (Fig. 4) discloses a fuel injection valve for internal combustion enginesa valve housing, with a movable valve closing body, with a valve seatcooperates, which is formed on a valve seat body and downstream in aOutflow opening passes over, the valve seat body consisting of sheet metal passing throughDeep-drawn shape has and a seat body bottom and a seat body ring edgehas, the valve seat on an upper facing the seat body ring edgeBottom surface of the seat body floor is formed.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit denMerkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüberden Vorteil, daß der Ventilsitzkörper materialsparend aufeinfache Art und Weise herstellbar ist und dabeiinsbesondere in der Großserienfertigung zu einer bedeutendenKosteneinsparung führt. Die Gestaltung des Ventilsitzkörpersaus Blech führt nicht nur zu einer leichten Bearbeitbarkeitund einem geringen Gewicht des Ventilsitzkörpers, sondernauch zu einer Verringerung des Materialbedarfes.The fuel injector according to the invention with theIn contrast, features of claim 1the advantage that the valve seat body saves materialis simple to manufacture and therebyan important one, especially in large series productionCost savings leads. The design of the valve seat bodymade of sheet metal not only leads to easy workabilityand a light weight of the valve seat body, butalso a reduction in material requirements.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sindvorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des imAnspruch 1 angegebenen Brennstoffeinspritzventiles möglich.By the measures listed in the subclaimsadvantageous further developments and improvements of theClaim 1 specified fuel injector possible.

Vorteilhaft ist es, an den Boden des topfförmigenVentilsitzkörpers stromabwärts des Ventilsitzes eineSpritzlochscheibe anzuschweißen, die wenigstens ein derBrennstoffzumessung dienendes Abspritzloch aufweist.It is advantageous to the bottom of the pot-shapedValve seat body downstream of the valve seat oneWelding spray plate, which is at least one of theHas fuel metering spray hole.

Vorteilhaft ist es ebenfalls, zur Führung desVentilschließkörpers auf der Ringrandstirnfläche desVentilsitzkörpers eine Führungsscheibe zu lagern.It is also advantageous to manage theValve closing body on the ring edge face of theValve seat body to store a guide washer.

Weiterhin vorteilhaft ist es, unter Zwischenlage eines ander Spritzlochscheibe angreifenden Stützringes mittels einerBördelung am Ventilgehäuse den Ventilsitzkörper imVentilgehäuse zu halten.It is also advantageous to insert onethe spray ring attacking support ring by means of aFlanging on the valve body in the valve seat bodyHold valve body.

Zeichnungdrawing

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnungvereinfacht dargestellt und in der nachfolgendenBeschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein erstesAusführungsbeispiel der Erfindung anhand eines schematischin Teildarstellung gezeigten Brennstoffeinspritzventiles,Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung mitteilweiser Darstellung eines Brennstoffeinspritzventiles.Embodiments of the invention are in the drawingshown in simplified form and in the followingDescription explained in more detail. 1 shows a firstEmbodiment of the invention using a schematicfuel injector shown in partial representation,Figure 2 shows a second embodiment of the inventionpartial representation of a fuel injector.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

In der Figur 1 ist ein Beispiel eines sonst bereitsbekannten Brennstoffeinspritzventils fürBrennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtendenfremdgezündeten Brennkraftmaschinen teilweise dargestellt,das als erstes Ausführungsbeispiel erfindungsgemäß ausgebildet ist. Das Brennstoffeinspritzventil hat einrohrförmiges Ventilgehäuse 1, in dem konzentrisch zu einerVentillängsachse 2 eine Längsöffnung 3 ausgebildet ist. Inder Längsöffnung 3 ist eine zum Beispiel stangenförmigeVentilnadel 5 angeordnet, deren stromabwärtiges Ende alsKugelabschnitt ausgebildet ist, der als Ventilschließkörper7 dient.An example of one is already shown in FIG. 1known fuel injector forFuel injection systems from mixture compressorspartially ignited internal combustion engines partially shown,the first embodiment according to the inventionis trained. The fuel injector has onetubular valve housing 1, in which concentric to aLongitudinal valve axis 2, alongitudinal opening 3 is formed. Inthelongitudinal opening 3 is, for example, rod-shapedValveneedle 5 arranged, its downstream end asBall section is formed as avalve closing body7 serves.

Die Betätigung des Brennstoffeinspritzventils erfolgt inbekannter Weise beispielsweise elektromagnetisch. Zuraxialen Bewegung der Ventilnadel 5 und damit zum Öffnenentgegen der Federkraft einer nicht dargestelltenRückstellfeder bzw. Schließen des Brennstoffeinspritzventilsdient ein angedeuteter elektromagnetischer Kreis mit einerMagnetspule 10, einem Anker 11 und einem Kern 12. Der Anker11 ist mit dem dem Ventilschließkörper 7 abgewandten Endeder Ventilnadel 5 durch z. B. eine Schweißnaht verbunden undauf den Kern 12 ausgerichtet.The fuel injector is actuated inknown way, for example, electromagnetic. Foraxial movement of thevalve needle 5 and thus for openingagainst the spring force of a not shownReturn spring or closing of the fuel injectorserves an indicated electromagnetic circuit with aSolenoid 10, anarmature 11 and acore 12. Thearmature11 is with the end facing away from thevalve closing body 7thevalve needle 5 by z. B. connected a weld andaligned with thecore 12.

Zur Führung der Ventilnadel 5 und damit desVentilschließkörpers 7 während der Axialbewegung entlang derVentillängsachse 2 dient eine Führungsöffnung 14 einerFührungsscheibe 15, die an einem Ventilsitzkörper 16anliegt. Der Ventilsitzkörper 16 ist in das stromabwärtsliegende, dem Kern 12 abgewandte Ende des Ventilgehäuses 1in die konzentrisch zur Ventillängsachse 2 verlaufendeLängsöffnung 3 eingeschoben. Der Ventilsitzkörper 16 hateine Topfform und weist einen Sitzkörperboden 19, der querzur Ventillängsachse 2 liegt, sowie einen sich in Richtungder Ventillängsachse 2 erstreckenden Sitzkörperringrand 20auf. In einer oberen Bodenfläche 21 des Sitzkörperbodens 19,die dem Sitzkörperringrand 20 zugewandt ist, ist einVentilsitz 24 ausgebildet, an den sich in Strömungsrichtungnach stromabwärts eine den Sitzkörperboden 19 durchdringendeAusströmöffnung 25 anschließt. Mit dem Ventilsitz 24 wirkt der Ventilschließkörper 7 zusammen, indem er beigeschlossenem Ventil an dem Ventilsitz 24 anliegt und beigeöffnetem Ventil von diesem abgehoben ist. Gebildet wirdder Ventilsitz 24 von der Schnittkante zwischen der oberenBodenfläche 21 und der Ausströmöffnung 25. Die mit demVentilschließkörper 7 zusammenwirkende Breite derVentilsitzfläche 24 beträgt ca. 0,05 mm bis 0,1 mm und wirdbeispielsweise durch Läppen mit einer als Werkzeug dienendenKugel oder einem Kegel erzeugt. Der Durchmesser derAusströmöffnung 25 beträgt ca. 0,8 mm bis 1,5 mm. An einerdem Sitzkörperboden 19 abgewandten Ringrandstirnfläche 26des Sitzkörperringrandes 20 liegt die Führungsscheibe 15 anund ist mit dieser durch eine Schweißung 29 entwederpunktweise oder als umlaufende Schweißnaht verbunden.Strömungsöffnungen 30 in der Führungsscheibe 15 ermöglichenein Strömen des Brennstoffes von der Längsöffnung 3 zumVentilsitz 24. Der Ventilsitzkörper 16 ist aus einem ca.0,8 mm bis 1,5 mm dicken Blech aus beispielsweise rostfreiemStahl gefertigt, und zwar durch Stanzen und Tiefziehen unddanach gehärtet. Der Umfang des Sitzkörperringrandes 20weist einen geringfügig kleineren Durchmesser auf als dieLängsöffnung 3 des Ventilgehäuses 1, so daß derVentilsitzkörper 16 in die Längsöffnung 3 eingeschobenwerden kann. An einer dem Sitzkörperringrand 20 abgewandtenunteren Bodenfläche 31 des Sitzkörperbodens 19 liegt eineSpritzlochscheibe 34 an, die bei dem Ausführungsbeispielnach Figur 1 topfförmig ausgebildet ist und ein an derunteren Bodenfläche 31 anliegendes Bodenteil 35 hat, dasmittels einer umlaufenden Bodenschweißnaht 36 dicht mit demSitzkörperboden 19 verbunden ist. In dem von derAusströmöffnung 25 überdeckten Bereich weist das Bodenteil35 der Spritzlochscheibe 34 wenigstens ein Abspritzloch 39,beispielsweise vier durch Erodieren oder Stanzen ausgeformteAbspritzlöcher 39 auf.To guide thevalve needle 5 and thus theValve closingbody 7 during the axial movement along theLongitudinal valve axis 2 serves a guide opening 14Guide disc 15, which on a valve seat body 16this present. Thevalve seat body 16 is downstreamlying end of the valve housing 1 facing away from thecore 12in the concentric to thelongitudinal axis 2 of the valveLongitudinal opening 3 inserted. Thevalve seat body 16 hasa pot shape and has aseat bottom 19 which is transverseto the valvelongitudinal axis 2, and one in the directionthe seatbody ring edge 20 extending thelongitudinal axis 2 of the valveon. In anupper floor surface 21 of theseat body floor 19,which faces the edge of theseat body ring 20 is aValveseat 24 is formed, in the flow directiondownstream a penetrating theseat body floor 19Outflow opening 25 connects. Works with thevalve seat 24thevalve closing body 7 together byclosed valve is applied to thevalve seat 24 and atopen valve is lifted from this. Is formedthevalve seat 24 from the cutting edge between theupperBottom surface 21 and the outflow opening 25. The with theValveclosing body 7 cooperating widthValveseat area 24 is approximately 0.05 mm to 0.1 mmfor example by lapping with a toolSphere or cone generated. The diameter of theOutflow opening 25 is approximately 0.8 mm to 1.5 mm. At aRingedge end face 26 facing away from theseat body bottom 19of the seatbody ring edge 20 lies against theguide disk 15and is with this through aweld 29 eitherconnected at points or as a circumferential weld.Allowflow openings 30 in the guide disc 15a flow of fuel from thelongitudinal opening 3 toValveseat 24. Thevalve seat body 16 is made of an approx.0.8 mm to 1.5 mm thick sheet of stainless steel, for exampleSteel, by punching and deep drawing andthen hardened. The circumference of the edge of theseat body ring 20has a slightly smaller diameter than thatLongitudinal opening 3 of the valve housing 1, so that theValveseat body 16 inserted into thelongitudinal opening 3can be. On arim 20 facing away from the seat body ringlower floor surface 31 of theseat body floor 19 is aSpray plate 34, which in the embodiment1 is cup-shaped and one on thelower bottom surface 31 hasadjacent bottom part 35, theby means of a circumferentialbottom weld seam 36 with theSeat body floor 19 is connected. In that of theOutflow opening 25 covered area has thebottom part35 of thespray plate 34 at least one spray hole 39,for example four formed by eroding or stampingSpray holes 39 on.

An das Bodenteil 35 der topfförmigen Spritzlochscheibe 34schließt sich ein umlaufender Halterand 40 an, der sich inaxialer Richtung dem Ventilsitzkörper 16 abgewandt erstrecktund bis zu seinem Ende 41 hin konisch nach außen gebogenist. Da der Umfangsdurchmesser des Ventilsitzkörpers 16kleiner als der Durchmesser der Längsöffnung 3 desVentilgehäuses 1 ist, liegt nur zwischen der Längsöffnungund dem leicht konisch nach außen gebogenen Halterand 40 derSpritzlochscheibe 34 eine radiale Pressung vor. DieEinschubtiefe des aus Ventilsitzkörper 16 und topfförmigerSpritzlochscheibe 34 bestehenden Ventilsitzteils in dieLängsöffnung 3 bestimmt die Voreinstellung des Hubes derVentilnadel 5, da die eine Endstellung der Ventilnadel 5 beinicht erregter Magnetspule 10 durch die Anlage desVentilschließkörpers 7 an der Ventilsitzfläche 24 desVentilsitzkörpers 16 festgelegt ist. Die andere Endstellungder Ventilnadel 5 wird bei erregter Magnetspule 10beispielsweise durch die Anlage des Ankers 11 an dem Kern 12festgelegt. Der Weg zwischen diesen beiden Endstellungen derVentilnadel 5 stellt somit den Hub dar.On thebottom part 35 of the cup-shaped spray perforateddisk 34is followed by acircumferential holding edge 40, which is inextends axially away from thevalve seat body 16and bent conically outwards up to itsend 41is. Since the circumferential diameter of thevalve seat body 16smaller than the diameter of thelongitudinal opening 3 of theValve housing 1 is only between the longitudinal openingand the slightly tapered outwardly curvedretaining edge 40 of theSpray plate 34 a radial pressure. TheInsertion depth of thevalve seat body 16 and cup-shapedSpray plate 34 existing valve seat part in theLongitudinal opening 3 determines the defaultstrokeValve needle 5, since the one end position of thevalve needle 5 atnon-excited solenoid 10 by the system ofValveclosing body 7 on thevalve seat surface 24 of theValveseat body 16 is fixed. The other end positionthevalve needle 5 is when thesolenoid 10 is excitedfor example by theanchor 11 resting against thecore 12fixed. The path between these two end positionsValveneedle 5 thus represents the stroke.

An seinem Ende 41 ist der Halterand 40 der Spritzlochscheibe34 mit der Wandung der Längsöffnung 3 dicht und festverbunden. Hierfür ist zwischen dem Ende 41 des Halterandes40 und der Wandung der Längsöffnung 3 eine umlaufendeHalteschweißnaht 44 vorgesehen. Eine dichte Verbindung vonVentilsitzkörper 16 und Spritzlochscheibe 34 sowie vonSpritzlochscheibe 34 und Ventilgehäuse 1 ist erforderlich,damit der Brennstoff nicht zwischen der Längsöffnung 3 desVentilgehäuses 1 und dem Umfang des Ventilsitzkörpers 16hindurch zu den Abspritzlöchern 39 oder zwischen derLängsöffnung 3 des Ventilgehäuses 1 und dem Halterand 40 dertopfförmigen Spritzlochscheibe 34 hindurch unmittelbar ineine Luftansaugleitung der Brennkraftmaschine strömen kann.At itsend 41 is theholding edge 40 of thespray orifice plate34 with the wall of thelongitudinal opening 3 tight and firmconnected. For this is between theend 41 of theholding edge40 and the wall of the longitudinal opening 3 a circumferentialHolding weld seam 44 is provided. A tight connection ofValveseat body 16 andspray orifice plate 34 and ofSpray plate 34 and valve housing 1 is requiredso that the fuel is not between thelongitudinal opening 3 of theValve housing 1 and the circumference of thevalve seat body 16through to the spray holes 39 or between theLongitudinal opening 3 of the valve housing 1 and theretaining edge 40 of thecup-shaped spray perforateddisk 34 directly inan air intake line of the internal combustion engine can flow.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2 sind die gegenüberdem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 gleichbleibenden undgleichwirkenden Teile durch die gleichen Bezugszeichengekennzeichnet. Abweichend von dem Ausführungsbeispiel nachFigur 1 ist bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2 dieLängsöffnung 3 im Ventilgehäuse 1 gestuft ausgebildet undweist ausgehend von einem umlaufenden Ventilgehäuserand 45einen vergrößerten Kreisquerschnitt auf. An demVentilgehäuserand 45 liegt die Führungsscheibe 15 und darander Ventilsitzkörper 16 mit der Ringrandstirnfläche 26 an.Eine Schweißung 29 zwischen der Führungsscheibe 15 und demVentilsitzkörper 16 ist bei diesem Ausführungsbeispiel nichtvorgesehen. Weiterhin ist die Spritzlochscheibe 34 nichtmehr topfförmig, sondern als ebene Scheibe ausgebildet. Aneiner dem Ventilsitzkörper 16 abgewandten unterenStirnfläche 46 der Spritzlochscheibe 34 liegt ein Stützring49 mit einer Stützfläche 50 an, die an einem zumVentilsitzkörper 16 hin gebogenen Stützrand 51 desStützringes 49 ausgebildet ist. Zwischen der ebenenSpritzlochscheibe 34 und dem Stützring 49 ist ein Dichtring54 angeordnet. Auf der dem Ventilsitzkörper 16 abgewandtenSeite des Stützringes 49 ist am Ventilgehäuse 1 eineBördelung 55 vorgesehen, die auf den Stützring 49 eine Kraftin Richtung zum Ventilgehäuserand 45 hin ausübt, wodurch derStützring 49 den Ventilsitzkörper 16 und die Führungsscheibe15 gegen den Ventilgehäuserand 45 preßt und damit in dieserLage fixiert.In the exemplary embodiment according to FIG. 2, these are oppositethe embodiment of Figure 1 constant andequivalent parts by the same reference numeralscharacterized. Deviating from the embodiment according toFigure 1 is in the embodiment of Figure 2Longitudinal opening 3 in the valve housing 1 and steppedpoints from a circumferentialvalve housing edge 45an enlarged circular cross section. To theValvehousing edge 45 is theguide plate 15 and therethevalve seat body 16 with the ringedge end face 26.Aweld 29 between theguide plate 15 and theValveseat body 16 is not in this embodimentintended. Furthermore, thespray orifice plate 34 is notmore pot-shaped, but designed as a flat disc. Ona lower one facing away from thevalve seat body 16End face 46 ofspray plate 34 is asupport ring49 with asupport surface 50 on one toValveseat body 16bent support edge 51 of theSupport ring 49 is formed. Between thelevelsSpray plate 34 and thesupport ring 49 is a sealingring54 arranged. On thevalve seat body 16 facing awaySide of thesupport ring 49 is on the valve housing 1Flare 55 provided that a force on thesupport ring 49exerts towards thevalve housing edge 45, whereby theSupport ring 49, thevalve seat body 16 and the guide washer15 presses against thevalve housing edge 45 and thus in thisFixed location.

Claims (4)

1. A fuel injection valve for internalcombustion engines with a valve housing, with amoveable valve closing body, which interacts with avalve seat, which is formed on a valve seat body anddownstream merges into an outlet opening, the valveseat body (16) composed of sheet metal having a flat-bottomedcup shape produced by deep drawing and havinga seat body base (19) and a seat body rim (20), thevalve seat (24) being formed on an upper base surface(21) of the seat body base (19) facing the seat bodyrim (20).
2. The fuel injection valve according to Claim1,characterized in that a spray hole disc (34) with atleast one discharge hole (39) covered by the outletopening (25) bears against a bottom base surface (31)of the seat body base (19) remote from the seat bodyrim (20) of the valve seat body (16) and is welded tothe said surface.
3. The fuel injection valve according to Claim 1or 2,characterized in that the valve closing body (7)projects through a guide opening (14) of a guide disc(15), which bears against a rim face (26) of the seatbody rim (20).
4. The fuel injection valve according to Claim2,characterized in that a support ring (49) is held inthe valve housing (1) by means of flanging (55) provided on the valve housing (1) and impinges on thespray hole disc (34) in such a way that the valve seatbody (16) is pressed with its seat body rim (20)against a valve housing edge (45).

Images