Aus der DE 33 14 399 AI ist bereits ein elektromagnetisch betätigbares Brennstoffeinspritzventil bekannt, bei welchem zur elektromagnetischen Betätigung ein Anker mit einer elektrisch erregbaren Magnetspule zusammenwirkt und der Hub des Ankers über eine Ventilnadel auf einen Ventilschließkörper übertragen wird. Der Ventilschließkörper wirkt mit einer Ventilsitzfläche zu einem Dichtsitz zusammen. Der Anker ist nicht starr an der Ventilnadel befestigt, sondern an dieser axial beweglich angeordnet.

Eine erste Rückstellfeder beaufschlagt die Ventilnadel in Schließrichtung und hält somit das Brennstoffeinspritzventil im stromlosen, nicht erregten Zustand der Magnetspule geschlossen. Der Anker wird mittels einer zweiten Rückstellfeder in Hubrichtung so beaufschlagt, daß der Anker in der Ruhestellung an einem an der Ventilnadel vorgesehenen ersten Anschlag anliegt. Bei Erregen der Magnetspule wird der Anker in Hubrichtung angezogen und nimmt über den ersten Anschlag die Ventilnadel mit. Beim Abschalten des die Magnetspule erregenden Stromes wird die Ventilnadel mittels der ersten Rückstellfeder in ihre Schließstellung

beschleunigt und führt über den beschriebenen Anschlag den Anker mit. Sobald der Ventilschließkörper auf den Ventilsitz auftrifft wird die Schließbewegung der Ventilnadel abrupt beendet. Die Bewegung des mit der Ventilnadel nicht starr verbundenen Ankers setzt sich entgegen der Hubrichtung fort und wird von der zweiten Rückstellfeder aufgefangen, d. h. der Anker schwingt gegen die gegenüber der ersten Rückstellfeder eine wesentlich geringere Federkonstante aufweisende zweite Rückstellfeder durch. Die zweite Rückstellfeder beschleunigt den Anker schließlich erneut in Hubrichtung.

Nachteilig an dem aus der DE 33 14 899 Al bekannten Brennstoffeinspritzventil ist insbesondere die unvollständige Entprellung. Wenn der Anker am Anschlag der Ventilnadel auftrifft, kann dies zu einem erneuten kurzzeitigen Abheben des mit der Ventilnadel verbundenen Ventilschließkörpers vom Ventilsitz und somit zu einem unerwünschten kurzzeitigen Öffnen des Brennstoffe'inspritzventils führen, wodurch das Strahlbild verfälscht und die eingespritzte Brennstoffmenge erhöht wird, woraus ein höherer Brennstoffverbrauch und verstärktes Klopfen der Brennkraftmaschine durch Nachbrennen resultieren.

Eine Dämpfung zwischen Ventilsitzkörper und Ventilsitzträger ist aus der US 5,236,173 bekannt.

Vorteile der Erfindung Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß das Zurückprallen des Ventilschließkörpers vom Dichtsitz durch ein in einer Ausnehmung des Ventilschließkörpers angeordnetes Dämpfungselement unterbunden wird, ohne die Federkonstante der Rückstellfeder erhöhen zu müssen und dadurch längere Öffnungszeiten in Kauf nehmen zu müssen.

Weiterhin kann in einfacher Weise ein Mehrlochkonzept umgesetzt werden, ohne daß Einschränkungen beispielsweise bei der Verwendung von serienmäßigen Bauteilen auftreten.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.

Von Vorteil ist dabei insbesondere die kostengünstige und einfach herstellbare zylindrische Form des Dämpfungselements aus einem beliebigen elastischen Material, beispielsweise Gummi, Silikon oder Schaumstoff, oder auch die Ausbildung des Dämpfungselements als von einer Hülle umschlossenes Flüssigkeitspolster.

Von Vorteil ist außerdem die Ausbildung mehrerer Ringe von . Abspritzöffnungen, die teilweise durch das Dämpfungselement abgedeckt werden. Durch diese Maßnahme kann eine Anpassung der in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzten Gemischwolke an den Betriebszustand der Brennkraftmaschine erreicht werden.

Dies wird vorteilhafterweise durch eine unterschiedliche Neigung der Abspritzöffnungen gegenüber einer Längsachse des Brennstoffeinspritzventils unterstützt.

Von Vorteil ist weiterhin die Ausbildung des Dämpfungselements in Form einer mit einem Dämpfungskörper verbundenen Feder, die in der Ausnehmung des Ventilschließkörpers angeordnet ist. Hierbei kann der im geöffneten Zustand des Brennstoffeinspritzventils frei schwingende Dämpfungskörper auch aus Metall bestehen, da die Dämpfungswirkung durch die Feder erzielt wird. Vorteilhaft ist hierbei insbesondere die kostengünstige Herstellung, die keine speziellen Anforderungen an das Material des Dämpfungselements stellt.

Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen : Fig. 1 einen axialen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils, Fig. 2A einen vergrößerten Ausschnitt des in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils im Bereich IIA in Fig. l, Fig. 2B ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils im gleichen Bereich wie Fig. 2A, und Fig. 2C ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils im gleichen Bereich wie Fig. 2A und 2B.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele Bevor anhand der Figuren 2A bis 2C Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1 näher beschrieben werden, soll zum besseren Verständnis der Erfindung zunächst anhand von Fig. 1 das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil l in einer Gesamtdarstellung bezüglich seiner wesentlichen Bauteile kurz erläutert werden.

Das 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.

Das Brennstoffeinspritzventil 1 umfaßt einen Düsenkörper 2, in welchem eine Ventilnadel 3 angeordnet ist. Die Ventilnadel 3 steht mit einem Ventilschließkörper 4 in Wirkverbindung, 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 mehrere, vorzugsweise ringförmig angeordnete Abspritzöffnungen 7 verfügt. Der Düsenkörper 2 ist durch eine Dichtung 8 gegen einen Außenpol 9 eines Magnetkreises abgedichtet. Eine Magnetspule 10 ist in einem Spulengehäuse 11 gekapselt und auf einen Spulenträger 12 gewickelt, welcher an einem Innenpol 13 des Magnetkreises 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.

Die Ventilnadel 3 ist in einer Ventilnadelführung 14 geführt, welche scheibenförmig ausgeführt ist. Zur Hubeinstellung dient eine zugepaarte Einstellscheibe 15. An der anderen Seite der Einstellscheibe 15 befindet sich ein Anker 20. Dieser steht über einen ersten Flansch 21 kraftschlüssig mit der Ventilnadel 3 in Verbindung, welche durch eine Schweißnaht 22 mit dem ersten Flansch 21 verbunden ist. Auf dem ersten Flansch 21 stützt sich eine Rückstellfeder 23 ab, welche in der vorliegenden Bauform des Brennstoffeinspritzventils 1 durch eine Hülse 24 auf Vorspannung gebracht wird.

Ein zweiter Flansch 31, welcher mit der Ventilnadel 3 über eine Schweißnaht 33 verbunden ist, dient als unterer

Ankeranschlag. Ein elastischer Zwischenring 32, welcher auf dem zweiten Flansch 31 aufliegt, vermeidet Prellen beim Schließen des Brennstoffeinspritzventils 1.

In der Ventilnadelführung 14 und im Anker 20 verlaufen Brennstoffkanäle 30a bis 30b. Der im bevorzugten Ausführungsbeispiel kugelförmige Ventilschließkörper 4 weist mindestens einen Anschliff 34 auf, über welchen der Brennstoff den Ventilschließkörper 4 umströmt und zu den Abspritzöffnungen 7 geführt wird. Der Brennstoff wird über eine zentrale Brennstoffzufuhr 16 zugeführt und durch ein Filterelement 25 gefiltert. Das Brennstoffeinspritzventil 1 ist durch eine Dichtung 28 gegen eine nicht weiter dargestellte Brennstoffleitung abgedichtet.

Der Ventilschließkörper 4 weist an einem abspritzseitigen Ende 35 eine Ausnehmung 36 auf, die vorzugsweise zylindrisch oder topfförmig geformt ist. In der Ausnehmung 36 ist ein Dämpfungselement 37 angeordnet, welches sich abspritzseitig am Ventilsitzkörper 5 abstützt. Im vorliegenden ersten Ausführungsbeispiel ist das Dämpfungselement 37 dabei so angeordnet, daß es innerhalb der im Ventilsitzkörper 5 ringförmig ausgebildeten Abspritzöffnungen 7 am Ventilsitzkörper 5 aufliegt. Eine detaillierte Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1 und seiner Funktionsweise erfolgt anhand von Fig. 2A.

Im Ruhezustand des Brennstoffeinspritzventils 1 wird der Anker 20 von der Rückstellfeder 23 entgegen seiner Hubrichtung so beaufschlagt, daß der Ventilschließkörper 4 am Ventilsitz 6 in dichtender Anlage gehalten wird. Bei Erregung der Magnetspule 10 baut diese ein Magnetfeld auf, welches den Anker 20 entgegen der Federkraft der Rückstellfeder 23 in Hubrichtung bewegt, wobei der Hub durch einen in der Ruhestellung zwischen dem Innenpol 13 und dem Anker 20 befindlichen Arbeitsspalt 27 vorgegeben ist. Der Anker 20 nimmt den Flansch 21, welcher mit der 3 verschweißt ist, ebenfalls in Hubrichtung mit. Der mit der

Ventilnadel 3 in Wirkverbindung stehende Ventilschließkörper 4 hebt von der Ventilsitzfläche 6 ab und der Brennstoff wird abgespritzt.

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 der mit der Ventilnadel 3 in Wirkverbindung stehende Flansch 21 entgegen der Hubrichtung bewegt. Die Ventilnadel 3 wird dadurch in die gleiche Richtung bewegt, wodurch der Ventilschließkörper 4 auf der Ventilsitzfläche 6 aufsetzt und das Brennstoffeinspritzventil 1 geschlossen wird. Ein Rückprall des Ventilschließkörpers 4 von dem Ventilsitzkörper 5 wird dabei durch das Dämpfungselement 37, welches die kinetische Energie der Ventilnadel 3 aufnimmt, verhindert.

Fig. 2A zeigt in einer auszugsweisen Schnittdarstellung den in Fig. 1 mit IIA gekennzeichneten Bereich. Übereinstimmende Bauteile sind dabei zur leichteren Orientierung mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen.

Wie bereits anhand von Fig. 1 kurz beschrieben, weist der Ventilschließkörper 4 des erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils 1 eine nahezu kugelförmige Form auf. Dadurch wird eine versatzfreie, kardanische Ventilnadelführung erzielt, die für eine exakte Funktionsweise des Brennstoffeinspritzventils 1 sorgt. Dies ist besonders wichtig in Hinsicht auf die Prellervermeidung durch das Dämpfungselement 37 beim Schließen des Brennstoffeinspritzventils 1.

Der Ventilsitzkörper 5 des Brennstoffeinspritzventils 1 ist nahezu topfförmig ausgebildet und trägt durch seine Form zur Ventilnadelführung bei. Der Ventilsitzkörper 5 ist dabei in eine abspritzseitige Ausnehmung 38 des Düsenkörpers 2 eingesetzt und mittels einer Schweißnaht 39 mit dem Düsenkörper 2 verbunden.

Der Ventilschließkörper 4 weist an seinem abspritzseitigen Ende 35 eine Ausnehmung 36 auf, die topfförmig oder zylindrisch ausgebildet ist und sich in einer Abströmrichtung öffnet. In der Ausnehmung 36 ist das oben erwähnte Dämpfungselement 37 angeordnet. Dieses besteht vorzugsweise aus einem elastischen Gummi-oder Kunststoffmaterial und ist so dimensioniert, daß seine axiale Länge etwas größer ist als die axiale Länge der Ausnehmung 36 im Ventilschließkörper 4.

Im geschlossenen Zustand des Brennstoffeinspritzventils 1 wird das Dämpfungselement 37 durch die Kraft der Rückstellfeder 23, welche das Brennstoffeinspritzventil 1 geschlossen hält, so zusammengedrückt, daß der Ventilschließkörper 4 in dichtender Anlage an der Ventilsitzfläche 6 gehalten wird und das Dämpfungselement 37 in seiner axialen Länge geringfügig reduziert wird.

Wird der im Ausführungsbeispiel als Magnetspule 10 ausgeführte Aktor 10 des Brennstoffeinspritzventils 1 betätigt, hebt der Ventilschließkörper 4 vom Dichtsitz ab, wodurch Brennstoff über den zumindest einen Anschliff 34 zu den Abspritzöffnungen 7 strömt. Die Ausdehnung des Dämpfungselements 37 liefert bei der Öffnungsbewegung einen zusätzlichen Beitrag zur schnellen Öffnung des Brennstoffeinspritzventils 1. Das Dämpfungselement 37 kann dabei in der Ausnehmung 36 des Ventilschließkörpers 4 befestigt sein und dadurch bei der weiteren Öffnungsbewegung ebenfalls vom Ventilsitzkörper 5 abheben, es kann jedoch auch lediglich lose in der Ausnehmung 36 angeordnet sein und beim Öffnen des Brennstoffeinspritzventils 1 am Ventilsitzkörper 5 verbleiben. In diesem Fall muß sichergestellt sein, daß der Öffnungshub des Brennstoffeinspritzventils 1 die axiale Länge des Dämpfungselements 37 in entspanntem Zustand nicht übersteigt, da sonst das Dämpfungselement 37 aus der Ausnehmung 36 herausrutschen kann.

Beim Schließen des Brennstoffeinspritzventils 1 fällt der Anker 20 nach genügendem Abbau des Magnetfeldes durch die Kraft der Rückstellfeder 23 vom Innenpol 13 ab, wodurch die Ventilnadel 3 in Abströmrichtung bewegt wird. Der Ventilschließkörper 4 wird somit wieder in seine Ausgangslage zurückgeführt, wobei zum Ende des Schließvorgangs das Dämpfungselement 37 komprimiert wird und dadurch eine Kraft auf den Ventilschließkörper 4 ausübt, die entgegen der Schließrichtung wirkt und die Bewegung der Ventilnadel 3 abbremst. Dadurch prallt der Ventilschließkörper 4 unter einer sehr geringen Restgeschwindigkeit am Dichtsitz auf, wodurch einem nochmaligen unerwünschten kurzzeitigen Öffnen des Brennstoffeinspritzventils 1 entgegengewirkt wird.

Fig. 2B zeigt in einer auszugsweisen Schnittdarstellung ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils 1. Der Ausschnitt ist der gleiche wie in Fig. 2A. Übereinstimmende Bauteile sind mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen.

Im Gegensatz zu dem in den Fig. 1 bzw. 2A dargestellten ersten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1 weist das in Fig. 2B dargestellte zweite Ausführungsbeispiel zwei insbesondere konzentrische Ringe 40 von Abspritzöffnungen 7 auf. Dabei sind die inneren Abspritzöffnungen 7a eines inneren Rings 40a in geschlossenem Zustand des Brennstoffeinspritzventils 1 durch das Dämpfungselement 37 abgedeckt, während die äußeren Abspritzöffnungen 7b eines äußeren Rings 40b analog zu dem in Fig. 2A beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel angeordnet sind.

Das Dämpfungselement 37 kann ebenfalls analog zu dem in Fig.

2A beschriebenen Ausführungsbeispiel ausgebildet sein, wobei im vorliegenden zweiten Ausführungsbeispiel das Dämpfungselement 37 in der Ausnehmung 36 befestigt sein muß, damit der innere Ring 40a von inneren Abspritzöffnungen 7a

beim Öffnen des Brennstoffeinspritzventils 1 freigegeben wird.

Wird also die Magnetspule 10 bestromt, hebt zunächst der Ventilschließkörper 4 von der Ventilsitfläche 6 ab, wodurch die äußeren Abspritzöffnungen 7b des äußeren Rings 40b freigegeben werden. Erst nach Durchlaufen eines bestimmten Hubs, der der Differenz zwischen der axialen Länge des Dämpfungselements 37 in entspanntem Zustand und der axialen Länge der Ausnehmung 36 entspricht, hebt auch das Dämpfungselement 37 vom Ventilsitzkörper 5 ab, wodurch die inneren Abspritzöffnungen 7a des inneren Rings 40a freigegeben werden.

Durch die beschriebene Anordnung der Abspritzöffnungen 7 kann erreicht werden, daß die in den Brennraum eingespritzte Brennstoffwolke je nach der Hubstellung der Ventilnadel3 nur aus Brennstoff besteht, der aus den äußeren Abspritzöffnungen 7b des äußeren Rings 40b abgespritzt wurde, oder daß eine Brennstoffwolke gebildet wird, die Komponenten sowohl aus den inneren Abspritzöffnungen 7a des inneren Rings 40a und aus den äußeren Abspritzöffnungen 7b des äußeren Rings 40b enthält.

Dies ist insbesondere für die Gestaltung der Gemischwolke von Vorteil, da beispielsweise durch eine unterschiedliche Neigung der Abspritzöffnungen 7 gegenüber einer Längsachse 41 des Brennstoffeinspritzventils 1 die Form der Gemischwolke sowie ihre Stöchiometrie direkt beeinflußbar sind. Durch die Zu-bzw. Abschaltung der Ringe 40 von ALspritzöffnungen 7 kann ein dem jeweiligen Betriebszustand des Brennstoffeinspritzventils 1 angepaßtes Strahlbild erzeugt werden. Die erforderlichen Hubstufen können über weitere Ankeranschläge wie z. B. eine Mitnehmerhülse oder ein Brennstoffeinspritzventil 1 mit zwei Aktoren 10, beispielsweise durch ein Doppelspulenventil, erreicht werden.

Sind also beispielsweise die äußeren Abspritzöffnungen 7b des äußeren Rings 40b unter einem kleinen Winkel gegenüber der Längsachse 41 des Brennstoffeinspritsventils l geneigt, resultiert in einer ersten Schaltstellung des Brennstoffeinspritzventils 1 bei geschlossenen Abspritzöffnungen 7a des inneren Rings 40a eine Gemischwolke mit einem kleinen Strahlöffnungswinkel und hoher Brennraumpenetration, wie sie für den Teillastbereich benötigt wird. Die inneren Abspritzöffnungen 7a des inneren Rings 40a sind demgegenüber stärker geneigt, so daß für den Vollastbetrieb bei geöffneten inneren Abspritzöffnungen 7a des inneren Rings 40a und geöffneten äußeren Abspritzöffnungen 7b des äußeren Rings 40b eine Brennstoffwolke in den Brennraum eingespritzt wird, die auch Komponenten mit einem großen Radialanteil aufweist, so daß der Strahlöffnungswinkel größer als im Teillastbetrieb ist und die Gemischwolke somit den Brennraum homogen ausfüllt.

Dieses Ausführungsbeispiel kombiniert somit die Vorteile der Prellervermeidung und damit der Verringerung der Streuung der zugemessenen Brennstoffmenge mit der Möglichkeit der Modellierung des Strahlbildes abhängig vom Betriebszustancl des Brennstoffeinspritzventils 1.

In Fig. 2C ist ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils 1 dargestellt, welches ebenfalls über zwei Ringe 40a und 40b von Abspritzöffnungen 7a und 7b verfügt. Der Ausschnitt ist wiederum wie in Fig. 2A und 2B gewählt ; übereinstimmende Bauteile sind mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen.

Im Gegensatz zu den in Fig. 2A und 2B beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsbeispielen wird im vorliegenden dritten Ausführungsbeispiel die Prellervermeidung über eine Kombination aus einem Dämpfungskörper 43 und einer Feder 42, welche zwischen einer Stirnfläche 44 der Ausnehmung 36 und dem Dämpfungskörper angeordnet ist, erzielt. Die Kombination aus Feder 42 und Dämpfungskörper 43 bildet das Dämpfungselement 37. Im geschlossenen Zustand des

Brennstoffeinspritzventils 1 ist die Feder 42 so vorgespannt, daß das Dämpfungselement 37 bündig mit dem Ventilschließkörper 4 abschließt. Wird das Brennstoffeinsprit3ventil 1 betätigt, hebt wiederum zuerst der Ventilschließkörper 4 vom Dichtsitz ab, wodurch der äußere Ring 40b von äußeren Abspritzöffnungen 7b geöffnet wird, während der Dämpfungskörper 43 zunächst unter der Spannung der Feder 42 in dichtender Anlage am Ventilsitzkörper 5 gehalten wird. Im weiteren Verlauf des Öffnungshubs wird die Feder 4^ zunehmend entspannt, bis auch der Dämpfungskörper 43 vom Ventilsitzkörper 5 abhebt und dadurch der innere Ring 40a von inneren Abspritzöffnungen 7a freigegeben wird.

Beim Schließen des Brennstoffeinspritzventils 1 setzt zunächst der Dämpfungskörper 43 auf dem inneren Ring 40a von Abspritzöffnungen 7a auf. Die Schließbewegung wird ab diesem Zeitpunkt durch die im Ventilschließkörper 4 angeordnete Feder 42 abgebremst, da mit zunehmender Federkompression auch die Rückstellkraft der Feder 42 zunimmt. In der Folge werden Preller vermieden.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt und insbesondere auch bei Brennstoffeinspritzventilen 1 mit piezoelektrischen oder magnetostriktiven Aktoren 10 und für beliebige Formen und Materialien des Dämpfungselements 37 sowie eine beliebige Anzahl von Abspritzöffnungen 7 anwendbar.