Titel

Versteiftes Kraftstoffeinspritzventil Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft ein versteiftes Kraftstoffeinspritzventil zur Einspritzung von Kraftstoff in eine Brennkraftmaschine. Einspritzventile sind im Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Hierbei können die Einspritzventile auch direkt an der Brennkammer angeordnet werden. Hierbei gibt es zwei Einbauformen, nämlich einerseits von der Seite und andererseits von oben in der Nähe der Einlass- und/oder

Auslassventile und der Zündkerze. Bedingt durch die Einbausituation sind die seitlich angeordneten Einspritzventile kurz und die von oben angeordneten

Einspritzventile lang ausgeführt. Da die Einspritzventile ein definiertes Spray in der Brennkammer erzeugen müssen, muss höchste Sorgfältigkeit beim Einbau der Einspritzventile vorhanden sein. Insbesondere muss eine Konzentrizität in Axialrichtung des Einspritzventils von einem Dichtelement am Zylinderkopf, insbesondere ein Teflonring, zu einem Dichtelement, insbesondere O-Ring, oder

Anschlussstück am Einspritzventil sichergestellt werden. Insbesondere bei langen Einspritzventilen besteht jedoch die Gefahr, dass nach Anbringen einer Umspritzung, welche insbesondere ein Kraftstoffzufuhrrohr und eine elektrische Stromschiene umhüllt, das Einspritzventil verzogen wird und somit krumm wird. Die Gefahr erhöht sich dabei, je länger das Einspritzventil ist und somit kann eine resultierende Konzentrizität des Einspritzventils zu einer Axialachse nicht mehr gewährleistet werden.

Offenbarung der Erfindung Das erfindungsgemäße Einspritzventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil einer exakten Konzentrizität zu einer Längsachse (Axialachse) auf. Erfindungsgemäß ist das aus verschiedenen Materialien hergestellte Einspritzventil teilweise von einer Umspritzung umhüllt, wobei die Umspritzung eine in Axialrichtung des Einspritzventils verlaufende Längsrippe umfasst. Die Umspritzung umgibt auch eine Stromschiene, welche eine elektrische Verbindung zwischen einem Steckeranschluss und einem

elektrischen Verbraucher, insbesondere einem Magnetaktor, herstellt. Somit kann durch das Vorsehen der Längsrippe eine Versteifung der Umspritzung des Einspritzventils realisiert werden, wobei die Längsrippe am Einspritzventil gegenüber einer Stromschiene angeordnet ist. Somit kann die

erfindungsgemäße Versteifung des Einspritzventils besonders kostengünstig und einfach herstellbar bereitgestellt werden. Durch die einander gegenüberliegende Anordnung stellt die Längsrippe einen Ausgleich gegenüber der Stromschiene dar.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.

Vorzugsweise weist die Längsrippe eine Länge auf, welche mindestens so lang wie die Stromschiene ist und besonders bevorzugt so lang wie die gesamte

Länge der Umspritzung in Axialrichtung des Einspritzventils ist. Hierdurch wird eine exzellente Versteifung des Einspritzventils erreicht.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein zu umspritzendes Kraftstoffzufuhrelement ein Rohr mit einem Abschnitt mit konstantem Durchmesser und ein Verhältnis eines Außendurchmessers des Abschnitts mit konstantem Durchmesser zu einer Länge des Abschnitts mit konstantem Durchmesser in Axialrichtung und beträgt mindestens 1 :2,5, vorzugsweise mindestens 1 :10 und ist bevorzugt etwa 1 :14,5.

Für eine weitere verbesserte Versteifung weist die Längsrippe weiter bevorzugt mehrere Querrippen auf. Vorzugsweise sind die Querrippen in Längsrichtung in gleichen Abständen angeordnet. Vorzugsweise weist die Längsrippe im Schnitt eine T-Form auf. Hierdurch kann eine besonders gute Versteifung der Längsrippe erreicht werden. Vorzugsweise ist dabei eine maximale Breite der T-Form der Längsrippe größer oder gleich einer maximalen Breite der Umspritzung an der Stromschiene.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist in die Längsrippe zusätzlich eine Verstärkung eingespritzt. Hierdurch wird eine noch bessere Versteifungsfunktion durch die Längsrippe erreicht. Die Anordnung einer Verstärkung in der Längsrippe hat ferner den Vorteil, dass ein Verzug der Längsrippe bei einem Abkühlverhalten nach dem Spritzvorgang auf beiden Seiten gleich ist. Die Verstärkung ist vorzugsweise derart gewählt, dass die Verstärkung einen gleichen Querschnitt wie ein Querschnitt der Stromschiene aufweist. Besonders bevorzugt ist die Verstärkung eine zweite Stromschiene, wobei die zweite Stromschiene nicht stromführend sein muss, sondern lediglich als Vorrichtung zur Verstärkung dient. Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Längsrippe ferner eine zweite Stromschiene, welche stromführend ausgelegt ist. Hierdurch kann die erste Stromschiene, welche üblicherweise eine erste und eine zweite elektrische Leitung umfasst, mit nur genau einer Stromleitung versehen werden und eine Rückleitung ist durch die zweite Stromschiene in der Längsrippe vorgesehen. Weiter bevorzugt ist im Querschnitt eine maximale Breite der Längsrippe gleich oder größer als eine maximale Breite der Umspritzung im Bereich der

Stromschiene. Hierdurch wird eine gewisse Mindestbreite der Längsrippe definiert, welche in allen Einbausituationen eine ausreichende Steifigkeit für das Einspritzventil gewährleistet. Besonders bevorzugt ist ein Querschnitt der Längsrippe dabei rechteckig. Hierdurch weist die Längsrippe im Querschnitt ein I-

Profil auf. Dieses I-Profil ist besonders einfach und kostengünstig herstellbar.

Das Einspritzventil ist weiter bevorzugt ein Magnetventil. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Brennkraftmaschine, umfassend ein erfindungsgemäßes Einspritzventil, wobei das Einspritzventil in einem

Zylinderkopf zur direkten Einspritzung von Kraftstoff in einem Brennraum angeordnet ist. Somit kann das erfindungsgemäße Einspritzventil problemlos von oben durch den Zylinderkopf zum Brennraum geführt werden. Somit kann auch bei langen Einspritzventilen ein Verzug durch das Vorsehen der Umspritzung vermieden werden. Das erfindungsgemäße Einspritzventil wird besonders bevorzugt bei

direkteinspritzenden Brennkraftmaschinen für Fahrzeuge verwendet.

Insbesondere ist das erfindungsgemäße Einspritzventil ein Benzin einspritzendes Einspritzventil.

Zeichnung

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. Gleiche bzw. funktional gleiche Teile sind dabei mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. In der Zeichnung ist: eine schematische Seitenansicht eines Einspritzventils gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, eine schematische Schnittansicht entlang der Linie II-II von Figur 1 , eine schematische Schnittansicht eines Einspritzventils gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, eine schematische Schnittansicht eines Einspritzventils gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und eine schematische Schnittansicht eines Einspritzventils gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 ein Einspritzventil 1 gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben. Wie aus den Figuren 1 und 2 ersichtlich ist, umfasst das Einspritzventil ein zentrales Kraftstoffzufuhrelement 2, welches in diesem Ausführungsbeispiel ein Rohr ist. Das Kraftstoffzufuhrelement 2 verläuft dabei in Axialrichtung X-X des Einspritzventils 1 durch das Einspritzventil. Das Bezugszeichen 8 bezeichnet ein Anschlussstück, welches einen hydraulischen Anschluss an eine Kraftstoffleitung ermöglicht. Das Bezugszeichen 9 bezeichnet ein einspritzseitiges Ende des Einspritzventils, aus welchem der Kraftstoff direkt in einen Brennraum

eingespritzt wird.

Das Einspritzventil 1 umfasst ferner einen elektrischen Anschluss 7, welcher als Steckeranschluss ausgebildet ist und für eine elektrische Kontaktierung mit einer Stromquelle eingerichtet ist. Der elektrische Anschluss 7 ist über eine

Stromschiene 3 mit einem elektrischen Verbraucher verbunden. In diesem Ausführungsbeispiel ist der elektrische Verbraucher ein elektromagnetischer Aktuator, welcher ein Ventilschließelement betätigt. Die Stromschiene 3 umfasst eine erste Leitung 31 und eine zweite Leitung 32, welche von einer Isolation 30 umgeben sind (vgl. Figur 2).

Ferner umfasst das Einspritzventil 1 eine Umspritzung 4, welches sowohl das Kraftstoffzufuhrelement 2 als auch die Stromschiene 3 umgibt. Dies ist insbesondere aus der Schnittdarstellung von Figur 2 ersichtlich. Die Umspritzung 4 umfasst hierbei einen Umspritzungsbereich 41 für die Stromschiene 3 und einen Umspritzungsbereich 42 für das Kraftstoffzufuhrelement 2. Ferner umfasst die Umspritzung 4 eine Längsrippe 5. Die Längsrippe 5 weist eine Länge auf, welche einer Gesamtlänge der Umspritzung 4 in Axialrichtung (Mittelachse X-X) entspricht. Dabei verläuft die Längsrippe 5 parallel zu einem Abschnitt 21 des Kraftstoffzufuhrelements 2 mit konstantem Außendurchmesser D1. Der Abschnitt

21 mit konstantem Außendurchmesser D1 weist eine Länge L1 auf. Ein

Verhältnis des Außendurchmessers D1 des Abschnitts 21 zur Länge L1 des Abschnitts 21 beträgt dabei ungefähr 1 :14,5. Wie insbesondere aus Figur 2 ersichtlich ist, ist die Längsrippe 5 im Schnitt im

Wesentlichen T-förmig ausgebildet und weist einen Verbindungsbereich 51 zur Verbindung mit dem zweiten Umspritzungsbereich 42 für das

Kraftstoffzufuhrelement 2 und einen T-Bereich 52 auf. Der T-Bereich 52 weist dabei eine bogenförmige Außenfläche auf und hat im Schnitt eine maximale Breite B2. Diese maximale Breite B2 entspricht dabei einer maximalen Breite B1 des ersten Umspritzungsbereichs 41 an der Stromschiene 3. Somit bildet die Längsrippe 5 eine statische Stützrippe, welche ausgehend von der Mittelachse X-X gegenüber der Stromschiene 3 angeordnet ist. Vorzugsweise werden dabei der erste und zweite Umspritzungsbereich 41 , 42 und die Längsrippe 5 in einem Spritzschritt angespritzt. Somit kann beim Abkühlen der Umspritzungsmasse kein Verzug durch die Umspritzung 4 entstehen, so dass ein leichter, konzentrischer

Einbau des Einspritzventils 1 möglich ist.

Somit verläuft die Längsrippe 5 parallel zur Mittelachse X-X und parallel zur Stromschiene 3. Dabei sind ferner Querrippen 6 in gleichen Abständen an der Längsrippe 5 vorgesehen, welche die Stabilität der Längsrippe 5 weiter erhöhen.

Somit sind erfindungsgemäß für die zusätzliche Versteifung keine separaten Bauteile notwendig, sondern lediglich eine etwas größere Menge von

Umspritzmasse. Auf diese Weise kann eine Konzentrizität des Einspritzventils zur Mittelachse X-X sichergestellt werden.

Figur 3 zeigt einen Schnitt eines Einspritzventils 1 gemäß einem zweiten

Ausführungsbeispiel der Erfindung. Beim zweiten Ausführungsbeispiel ist die Längsrippe 5 im Schnitt rechteckig gebildet und weist somit eine I-Form 53 auf. Die Längsrippe 5 verläuft wieder über die gesamte maximale Länge der

Umspritzung 4 in axialer Richtung des Einspritzventils. Durch die Auswahl des I-

Profils kann eine Längsrippe 5 bereitgestellt werden, welche während des Abkühlens eine Zugbelastung auf die Umspritzung 4 ausübt. Hierbei ist eine Breite B4 der Längsrippe 5 gleich einer Breite B3 des ersten

Umspritzungsbereichs 41 an der Stromschiene 3. Da aufgrund der relativ großen Breite B4 und der dadurch relativ großen Menge an Umspritzungsmaterial ein verstärktes Schrumpfverhalten der Längsrippe 5 vorhanden ist, kann während des Abkühlvorgangs der Umspritzung das Einspritzventil 1 aktiv geradegezogen werden. Figur 4 zeigt einen Schnitt eines Einspritzventils gemäß einem dritten

Ausführungsbeispiel der Erfindung. Hierbei ist in der Längsrippe 5 zusätzlich eine zweite Stromschiene 3' angeordnet. Die zweite Stromschiene 3' weist eine erste stromlose Leitung 33 und eine zweite stromlose Leitung 34 auf. Wie durch die Ebene E durch die Mittelachse X-X angedeutet, ist somit der

Umspritzungsbereich an einer ersten Seite der Ebene E gleich einem

Umspritzungsbereich an der zweiten Seite der Ebene vorgesehen. Hieraus können Umspritzungen mit gleichen Eigenschaften zu beiden Seiten der Ebene E erreicht werden, so dass bei diesem dritten Ausführungsbeispiel sehr exakte Einspritzventile ohne Verzug herstellbar sind. Allerdings muss hierzu eine zweite, nicht stromführende Stromschiene 3' mit eingespritzt werden, welche keine elektrische Funktion aufweist, sondern lediglich eine Ausgleichsfunktion für ein gleiches Verhalten der Umspritzung 4 zu beiden Seiten der Ebene E bereitstellt.

In Figur 5, welche einen Schnitt durch ein viertes Ausführungsbeispiel zeigt, ist eine erste Stromschiene 35 und eine zweite Stromschiene 36 in die Umspritzung 4 mit eingespritzt. Die zweite Stromschiene 36 ist dabei in der Längsrippe 5 mit eingespritzt. Somit kann das Einspritzventil 1 eine exakte Spiegelung zur mittleren Ebene E bereitstellen, so dass die beiden Seiten relativ zur Ebene E identisch ausgebildet sind. Hierdurch wird ein Verzug des Einspritzventils vermieden und es kann ein konzentrisch hergestelltes Einspritzventil 1 bereitgestellt werden. Dabei übernimmt die erste Stromschiene 35 die elektrische

Zuleitung und die zweite Stromschiene 36 übernimmt die elektrische Rückleitung, so jede der beiden Stromschienen 35, 36 eine elektrische Funktion aufweist. Hierdurch können insbesondere im Vergleich mit dem dritten

Ausführungsbeispiel Bauteilkosten gesenkt werden.

Das in den Ausführungsbeispielen beschriebene erfindungsgemäße

Einspritzventil 1 ist dabei ein Einspritzventil mit magnetischem Aktor. Hierbei kann insbesondere ein senkrechter Einbau des Einspritzventils durch einen Zylinderkopf hindurch realisiert werden. Insbesondere können dabei sogenannte lange Einspritzventile mit einem Verhältnis eines Außendurchmessers D1 zu einer Länge L1 eines Abschnitts 21 mit konstantem Außendurchmesser von größer oder gleich 1 :2,5 realisiert werden, ohne dass Konzentrizitätsprobleme auftreten. Dabei ist die erfindungsgemäße Lösung sehr einfach und

kostengünstig ausführbar und ist insbesondere für eine Massenfertigung exzellent geeignet.