DE10123860A1 - Brennstoffeinspritzventil - Google Patents
BrennstoffeinspritzventilInfo
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Abstract
Ein Brennstoffeinspritzventil (1) für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen weist einen Aktor (10) auf und eine von dem Aktor (10) betätigbare Ventilnadel (3) zur Betätigung eines Ventilschließkörpers (4), der zusammen mit einer an einem Ventilsitzkörper (5) ausgebildeten Ventilsitzfläche (6) einen Dichtsitz bildet. Ein Abspritzöffnungsträger (5a) mit zumindest einer Abspritzöffnung (7) ist in den Ventilsitzkörper (5) eingesetzt und besteht aus einem Material mit niedrigem Wärmeleitungskoeffizienten.
Description
Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil
nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Aus der DE 198 04 463 A1 ist ein Brennstoffeinspritzsystem
für eine gemischverdichtende, fremdgezündete
Brennkraftmaschine bekannt, welches ein
Brennstoffeinspritzventil umfaßt, das Brennstoff in einen
von einer Kolben-/Zylinderkonstruktion gebildeten Brennraum
einspritzt, und mit einer in den Brennraum ragenden
Zündkerze versehen ist. Das Brennstoffeinspritzventil ist
mit mindestens einer Reihe über den Umfang des
Brennstoffeinspritzventils verteilt angeordneten
Einspritzlöchern versehen. Durch eine gezielte Einspritzung
von Brennstoff über die Einspritzlöcher wird eine
strahlgeführtes Brennverfahren durch Bildung einer
Gemischwolke mit mindestens einem Strahl realisiert.
Nachteilig an dem aus der obengenannten Druckschrift
bekannten Brennstoffeinspritzventil ist insbesondere die
Verkokung der Abspritzöffnungen, welche dadurch verstopfen
und den Durchfluß durch das Brennstoffeinspritzventil
unzulässig stark vermindern. Da das Brennstoffenspritzventil
direkt in einen Brennraum einspritzt, ist es höheren
Temperaturbelastungen ausgesetzt. Weiterhin sind wegen der
Mehrzahl von Abspritzöffnungen die Durchmesser der
Abspritzöffnungen kleiner, um kleine Einspritzmengen an
Brennstoff zu erreichen. Die relative Fläche in den
Abspritzbohrungen, die mit Brennstoff benetzt ist, ist
größer und es kommt leichter zu Verkokungen. Dies führt zu
einer Beeinträchtigung der Strahlbildung des Brennstoffs und
somit der Gemischbildung.
Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den
kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat
demgegenüber den Vorteil, daß Verkokungen vermieden werden.
Der Brennstoff ist kühler als die Temperatur des
Ventilsitzkörpers, der aus hochwärmefestem Stahl gefertigt
wird. Beim Durchströmen der Abspritzöffnungen kühlt der
Brennstoff daher die Abspritzöffnungen. Durch die geringe
Wärmeleitfähigkeit des Abspritzöffnungsträgers ist die von
dem Ventilsitzkörper übertragene Wärme geringer als die
durch diese Kühlwirkung aufgenommene Wärme. Die Temperatur
an der Oberfläche der Abspritzöffnungen bleibt daher unter
einem kritischen Wert, bei dem Verkokungen auftreten.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind
vorteilhafte Weiterbildungen des im Hauptanspruch
angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.
Vorteilhafterweise ist der Wärmeleitungskoeffizient kleiner
als 2 W/mK und das Material des Abspritzöffnungsträgers ist
bis ca. 200°C hochwarmfest.
Bei den üblichen Brennstoffeinspritzmengen und
Brennstoffeinspritzzeiten sowie den auftretenden
Temperaturen bei einer stärkeren Belastung einer
Brennkraftmaschine, in der das Brennstoffeinspritzventil
eingesetzt wird, kann mit diesen Werten die nötige Kühlung
erreicht werden.
In günstiger Ausführung ist das Material des
Abspritzöffnungsträgers Keramik, Glas oder ein
silicatbasiertes Material und, der Abspritzöffnungsträger
kann in den Ventilsitzkörper eingegossen sein.
Die genannten Materialien behindern zusätzlich die
Anlagerung von verkoktem Brennstoff und sind wärmestabil.
In einer günstigen Ausführungsform ist das Material des
Abspritzöffnungsträgers Kunststoff und kann in den
Ventilsitzkörper als Kunststoffspritzteil eingespritzt sein.
Dadurch wird eine kostengünstige Fertigung ermöglicht.
In vorteilhafter Weise kann der Abspritzöffnungsträger in
den Ventilsitzkörper eingeklebt sein.
Der Ventilsitzkörper und der Abspritzöffnungsträger können
getrennt gefertigt werden und jeweils für verschiedene
Ausführungen eines Brennstoffeinspritzventils optimiert
werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden
Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch ein erstes
Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß
ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils und
Fig. 2 den Ausschnitt II in der Fig. 1 in einer
vergrößerten Darstellung.
Ein in Fig. 1 dargestelltes erstes Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1 ist in der
Form eines Brennstoffeinspritzventils 1 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 besteht aus einem
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
Abspritzöffnungen 7 verfügt. In den Ventilsitzkörper 5 ist
ein Abspritzöffnungsträger 5a eingesetzt, beispielsweise
durch Einkleben. Die Abspritzöffnungen 7 sind in dem
Abspritzöffnungsträger 5a ausgeformt. Der Düsenkörper 2 ist
durch eine Dichtung 8 gegen einen Außenpol 9 einer
Magnetspule 10 abgedichtet. Die Magnetspule 10 ist in einem
Spulengehäuse 11 gekapselt und auf einen Spulenträger 12
gewickelt, welcher an einem Innenpol 13 der Magnetspule 10
anliegt. Der Innenpol 13 und der Außenpol 9 sind durch eine
Verengung 26 voneinander getrennt und miteinander durch ein
nicht ferromagnetisches Verbindungsbauteil 29 verbunden. 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 der
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. In der Ventilnadelführung 14, im
Anker 20 und am Ventilsitzkörper 5 verlaufen
Brennstoffkanäle 30a bis 30b. 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.
An der abspritzseitigen Seite des Ankers 20 ist ein
ringförmiges Dämpfungselement 32, welches aus einem
Elastomerwerkstoff besteht, angeordnet. Es liegt auf einem
zweiten Flansch 31 auf, welcher über eine Schweißnaht 33
kraftschlüssig mit der Ventilnadel 3 verbunden ist.
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 12 und dem
Anker 20 befindlichen Arbeitsspalt 27 vorgegeben ist. Der
Anker 20 nimmt den ersten Flansch 21, welcher mit der
Ventilnadel 3 verschweißt ist, ebenfalls in Hubrichtung mit.
Der mit der Ventilnadel 3 in Verbindung stehende
Ventilschließkörper 4 hebt von der Ventilsitzfläche 6 ab,
und der Brennstoff wird durch die Abspritzöffnungen 7
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 Verbindung stehende erste 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.
Fig. 2 zeigt in einer auszugsweisen Schnittdarstellung den
in Fig. 1 mit II bezeichneten Ausschnitt aus dem in Fig. 1
dargestellten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß
ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils 1.
Wie bereits in Fig. 1 angedeutet, ist in den
Ventilsitzkörper 5 im Ausführungsbeispiel der
Abspritzöffnungsträger 5a eingesetzt, beispielsweise durch
Einkleben. Das Material des Abspritzöffnungsträgers 5a ist
ein schlechter Wärmeleiter, der gleichzeitig eine gute
Hochwarmfestigkeit aufweist. Dies ist beispielsweise eine
Keramik. Ein bevorzugter Wert für den
Wärmeleitungskoeffizient ist kleiner als 2 W/mK und für die
Hochwarmfestigkeit des Materials des Abspritzöffnungsträgers
5a bis ca. 200°C. Der Ventilsitzkörper 5 ist vorzugsweise
aus hoch wärmefestem Stahl. Die Abspritzöffnungen 7 sind in
dem Abspritzöffnungsträger 5a ausgeformt. Der
Ventilschließkörper 4 wirkt mit der auf dem Ventilsitzkörper
5 angeordneten Ventilsitzfläche 6 zu dem Dichtsitz zusammen.
Wird die Ventilnadel 3 mit dem Ventilschließkörper 4 von der
Ventilsitzfläche 6 abgehoben, so fließt Brennstoff zu den
Abspritzöffnungen 7 und durchströmt die Abspritzöffnungen 7.
Der Brennstoff ist kühler als die Temperatur des
Ventilsitzkörpers 5, der mit einer relativ großen Oberfläche
einem Brennraum einer Brennkraftmaschine zugewandt ist und
sich oftmals in einem Bereich des Brennraums befindet, der
bei Belastung hohen Temperaturen ausgesetzt ist. Der
Ventilsitzkörper 5 wird daher aus bevorzugt hochwärmefestem
Stahl gefertigt. Beim Durchströmen der Abspritzöffnungen 7
kühlt der Brennstoff die Flächen der Abspritzöffnungen 7.
Durch die geringe Wärmeleitfähigkeit des
Abspritzöffnungsträgers 5a ist die von dem Ventilsitzkörper
5 übertragene Wärme geringer als die durch diese Kühlwirkung
wegtranportierte Wärme. Die Temperaturen an den Flächen der
Abspritzöffnungen 7 bleiben unter dem kritischen Wert, bei
dem Verkokungen auftreten. Die Durchflußmenge an Brennstoff
und die Strahlform eines Brennstoffstrahls einer
Abspritzöffnung 7 bleibt während des Betriebes einer
Brennkraftmaschine mit einem erfindungsgemäßen
Brennstoffeinspritzventil 1 stabil. Dadurch bleibt auch die
Gemischbildung stabil, und insbesondere die
Abgasvorschriften können über die Betriebsdauer eingehalten
werden.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten
Ausführungsbeispiele beschränkt und auch für mehrteilig
ausgeführte Ventilsitzkörper und abspritzseitige Abschnitte
von Brennstoffeinspritzventilen anwendbar, soweit die
Abspritzöffnungen in einem wärmeisolierenden Material
ausgeformt werden, das mit diesen Abschnitten verbunden
wird.
Claims (9)
1. Brennstoffeinspritzventil (1) für Brennstoff
einspritzanlagen von Brennkraftmaschinen mit einem Aktor
(10), einer von dem Aktor (10) betätigbaren Ventilnadel (3)
zur Betätigung eines Ventilschließkörpers (4), der zusammen
mit einer an einem Ventilsitzkörper (5) ausgebildeten
Ventilsitzfläche (6) einen Dichtsitz bildet, und zumindest
einer Abspritzöffnung (7),
gekennzeichnet durch
einen Abspritzöffnungsträger (5a), in welchem die zumindest
eine Abspritzöffnung (7) ausgebildet ist und der in den
Ventilsitzkörper (5) eingesetzt ist, wobei der
Abspritzöffnungsträger (5a) aus einem Material mit gegenüber
dem Material des Ventilsitzkörpers (5) niedrigerem
Wärmeleitungskoeffizienten besteht.
2. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Wärmeleitungskoeffizient des Materials des
Abspritzöffnungsträgers (5a) kleiner als 2 W/mK ist und das
Material des Abspritzöffnungsträgers (5a) bis ca. 200°C
hochwarmfest ist.
3. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Material des Abspritzöffnungsträgers (5a) Keramik
ist.
4. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Material des Abspritzöffnungsträgers (5a) Glas ist.
5. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Material des Abspritzöffnungsträgers (5a) ein
silicatbasiertes Material ist.
6. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Material des Abspritzöffnungsträgers (5a) ein
Kunststoff ist.
7. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis
5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Abspritzöffnungsträger (5a) in den Ventilsitzkörper
(5) eingegossen ist.
8. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Abspritzöffnungsträger (5a) in den Ventilsitzkörper
(5) als Kunststoffspritzteil eingespritzt ist.
9. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis
6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Abspritzöffnungsträger (5a) in den Ventilsitzkörper
(5) eingeklebt ist.
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE2001123860 DE10123860A1 (de) | 2001-05-16 | 2001-05-16 | Brennstoffeinspritzventil |
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Publication Number | Publication Date |
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ID=7685021
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (2)
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DE (1) | DE10123860A1 (de) |
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2002
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Legal Events
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