DE10130685A1

DE10130685A1 - Brennstoffeinspritzventil

Info

Publication number: DE10130685A1
Application number: DE10130685A
Authority: DE
Inventors: Guenter Dantes; Detlef Nowak
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-06-26
Filing date: 2001-06-26
Publication date: 2003-01-02
Also published as: EP1404967A1; US6837449B2; JP2004521257A; US20040099754A1; WO2003002869A1

Abstract

Ein Brennstoffeinspritzventil (1) für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen umfaßt einen Aktor, eine von dem Aktor betätigbare Ventilnadel (3) zur Betätigung eines Ventilschließkörpers (4), der zusammen mit einer an einem Ventilsitzkörper (5) ausgebildeten Ventilsitzfläche (6) einen Dichtsitz bildet, und mehrere Abspritzöffnungen (7), die in dem Ventilsitzkörper (5) ausgebildet sind. An einem abströmseitigen Ende (42) des Brennstoffeinspritzventils (1) ist eine Spritzlochabdeckung (37) angeordnet, welche die Abspritzöffnungen (7) gegen den Brennraum der Brennkraftmaschine abschirmt.

Description

Stand der Technik

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-/Zylinderkönstruktion 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. Dies führt zu Fehlfunktionen der Brennkraftmaschine.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß eine abströmseitig der Abspritzöffnungen angeordnete Spritzlochabdeckung die Temperatur der Flammfront der durchbrennenden Gemischwolke im Bereich der Abspritzöffnungen so stark verringert, daß sich kein Brennstoff am Ventilsitzkörper niederschlagen kann, wodurch ein Zuwachsen der Abspritzöffnungen durch Verkokungsrückstände vermieden wird.

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

Vorteilhafterweise umfaßt die Spritzlochabdeckung eine Abdeckkappe und mehrere Abstandshalter, welche der Fixierung der Spritzlochabdeckung am abströmseitigen Ende des Brennstoffeinspritzventils dienen.

Weiterhin ist von Vorteil, daß die Anzahl der Abstandshalter derjenigen der Abspritzöffnungen entspricht. Dadurch können die Abstandshalter so angeordnet werden, daß der Einspritzvorgang nicht beeinflußt wird.

Weiterhin ist vorteilhaft, daß die Spritzlochabdeckung in einfacher Weise mittels Stanzen und Biegen einstückig aus Blech herstellbar ist.

Durch die bevorzugte Form der Abdeckkappe der Spritzlochabdeckung, die kegelartig ausgeführt ist, kann ein maximaler Verkokungsschutz bei minimaler Störung des Einspritzvorgangs erzielt werden.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils in einer Gesamtansicht;
Fig. 2A einen schematischen Schnitt durch den abspritzseitigen Teil des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils im Bereich IIA in Fig. 1; und
Fig. 2B eine Unteransicht auf die erfindungsgemäße Spritzlochabdeckung entgegen der Strömungsrichtung in Fig. 2A.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Fig. 1 zeigt in einer auszugsweisen Schnittdarstellung ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1. Das Brennstoffeinspritzventil 1 ist in der Form eines Brennstoffeinspritzventils 1 für Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschinen ausgeführt. Das Brennstoffeinspritzventil 1 eignet sich 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 beispielsweise über eine Schweißnaht 41 in Wirkverbindung mit einem Ventilschließkörper 4, 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 z. B. über zwei Abspritzöffnungen 7 verfügt.
Der Ventilschließkörper 4 des erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils 1 weist eine nahezu kugelförmige Form auf. Dadurch wird eine versatzfreie, kardanische Ventilnadelführung erzielt, die für eine exakte Funktionsweise des Brennstoffeinspritzventils 1 sorgt.
Der Ventilsitzkörper 5 des Brennstoffeinspritzventils 1 ist beispielsweise topfförmig ausgebildet und trägt durch seine Form zur Ventilnadelführung bei. Der Ventilsitzkörper 5 ist dabei in eine abspritzseitige Ausnehmung 34 des Düsenkörpers 2 eingesetzt und mittels einer Schweißnaht 35 mit dem Düsenkörper 2 verbunden.
Der Düsenkörper 2 ist durch eine Dichtung 8 gegen einen Außenpol 9 einer als Aktor für die Ventilnadel 3 wirkenden 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 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.
Abströmseitig des Ankers 20 ist ein zweiter Flansch 31 angeordnet, der als unterer Ankeranschlag dient. Er ist über eine Schweißnaht 33 kraftschlüssig mit der Ventilnadel 3 verbunden. Zwischen dem Anker 20 und dem zweiten Flansch 31 ist ein elastischer Zwischenring 32 zur Dämpfung von Ankerprellern beim Schließen des Brennstoffeinspritzventils 1 angeordnet.
In der Ventilnadelführung 14 und im Anker 20 verlaufen Brennstoffkanäle 30a und 30b. Der Brennstoff wird über eine zentrale Brennstoffzufuhr 16 zugeführt und durch ein Filterelement 25 gefiltert. Anschliffe 36 am Ventilschließkörper 4 übernehmen im Bereich des Ventilsitzkörpers 5 die Brennstoffzufuhr zum Dichtsitz. Das Brennstoffeinspritzventil 1 ist durch eine Dichtung 28 gegen eine nicht weiter dargestellte Verteilerleitung abgedichtet.
Erfindungsgemäß weist das Brennstoffeinspritzventil 1 an dem Ventilsitzkörper 5, der in einer Ausnehmung 34 des Düsenkörpers 2 angeordnet und beispielsweise mittels einer Schweißnaht 35 mit diesem verbunden ist, eine Spritzlochabdeckung 37 auf, welche abströmseitig der Abspritzöffnungen 7 angebracht ist. Die Spritzlochabdeckung 37 vermindert durch ihre Anordnung abströmseitig der Abspritzöffnungen 7 die Verkokungsneigung und beugt so Fehlfunktionen des Brennstoffeinspritzventils 1 durch Verstopfen der Abspritzöffnungen 7 und einer unzulässigen Verringerung des Brennstoffdurchflusses vor. Das abspritzseitige Ende 42 des Brennstoffeinspritzventils 1 mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen ist in den Fig. 2A und 2B näher dargestellt.
Im Ruhezustand des Brennstoffeinspritzventils 1 wird der erste Flansch 21 an der Ventilnadel 3 von der Rückstellfeder 23 entgegen einer Hubrichtung so beaufschlagt, daß der Ventilschließkörper 4 am Ventilsitz 6 in dichtender Anlage gehalten wird. Der Anker 20 liegt auf dem Zwischenring 32 auf, der sich auf dem zweiten Flansch 31 abstützt. Bei Erregung der Magnetspule 10 baut diese ein Magnetfeld auf, welches den Anker 20 entgegen der Federkraft der Rückstellfeder 23 in Hubrichtung bewegt. Dabei nimmt der Anker 20 den ersten Flansch 21, welcher mit der Ventilnadel 3 verschweißt ist, und damit die Ventilnadel 3 ebenfalls in Hubrichtung mit. Der mit der Ventilnadel 3 in Wirkverbindung stehende Ventilschließkörper 4 hebt von der Ventilsitzfläche 6 ab, wodurch der Brennstoff an den Abspritzöffnungen 7 abgespritzt wird.
Wird der Spulenstrom abgeschaltet, fällt der Anker 20 nach genügendem Abbau des Magnetfeldes durch den Druck der Rückstellfeder 23 auf den ersten Flansch 21 vom Innenpol 13 ab, wodurch sich die Ventilnadel 3 entgegen der Hubrichtung bewegt. Dadurch setzt der Ventilschließkörper 4 auf der Ventilsitzfläche 6 auf, und das Brennstoffeinspritzventil 1 wird geschlossen. Der Anker 20 setzt auf dem durch den zweiten Flansch 31 gebildeten Ankeranschlag auf.
Fig. 2A zeigt in einer auszugsweisen Schnittdarstellung den in Fig. 1 mit IIA bezeichneten Ausschnitt aus dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils 1.
Wie bereits in Fig. 1 angedeutet, weist der Ventilsitzkörper 5 im Ausführungsbeispiel an einer dem nicht weiter dargestellten Brennraum zugewandten äußeren Stirnseite 39 eine Spritzlochabdeckung 37 auf. Die Spritzlochabdeckung 37 weist dabei eine innere Abdeckkappe 43 sowie mehrere äußere Abstandshalter 38 auf, welche beispielsweise mittels Punktschweißnähten 40 am Ventilsitzkörper 5 fixiert sind. Die Abdeckkappe 43 und die Abstandshalter 38 sind vorzugsweise einstückig ausgebildet und beispielsweise durch Ausstanzen und Biegen aus einem Blech herstellbar.
Durch die Anordnung der Spritzlochabdeckung 37 abströmseitig der Abspritzöffnungen 7 kann die Verkokung der Abspritzöffnungen 7 reduziert werden. Da der Durchmesser der Abspritzöffnungen 7 typischerweise ca. 100 µm beträgt, ist die Gefahr, daß die Abspritzöffnungen 7 durch Verkokung mit der Zeit verstopfen und somit die Durchflußmenge unzulässig stark eingeschränkt wird, gewöhnlich relativ groß. Dies ist insbesondere durch die hohen Temperaturen beim Durchzünden der in den Brennraum eingespritzten Gemischwolke bedingt, da sich dadurch Bestandteile des Brennstoffs an der Spitze des Brennstoffeinspritzventils 1 absetzen. Durch die Anbringung der Spritzlochabdeckung 37 kann die Oberflächentemperatur im Austrittsbereich der Abspritzöffnungen 7 so weit reduziert werden, daß die Abspritzöffnungen 7 nicht durch Verkokungsrückstände zuwachsen können. Die Spritzlochabdeckung 37, welche somit die Funktion eines Flammschutzes hat, verhindert dadurch die Ausbreitung der Flammfront im Bereich zwischen der Spritzlochabdeckung 37 und dem Ventilsitzkörper 5.
Die oben angesprochene Flammschutzfunktion der Spritzlochabdeckung 37 kann durch eine entsprechende Formgebung der Abdeckkappe 43 unterstützt werden. Diese ist vorzugsweise in Form eines Kegels ausgebildet, wobei die Spitze des Kegels entgegen der Abspritzrichtung des Brennstoffs gerichtet ist.
Fig. 2B zeigt in einer Unteransicht entgegen der Strömungsrichtung des Brennstoffs den Ventilsitzkörper 5 des erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils 1 mit der daran fixierten Spritzlochabdeckung 37 und den hineinprojizierten Abspritzöffnungen 7.
Die Spritzlochabdeckung 37 weist im bevorzugten Ausführungsbeispiel sechs Abstandshalter 38 auf, die in regelmäßigen Winkelabständen mit Zwischenräumen 44 zueinander angeordnet sind. Damit der Einspritzvorgang aus den Abspritzöffnungen 7 nicht durch die Abstandshalter 38 behindert wird, sind die Abspritzöffnungen 7 jeweils auf einer Winkelhalbierenden der von zwei Abstandshaltern 38 eingeschlossenen Winkel angeordnet. Dadurch kann eine Benetzung der Spritzlochabdeckung 37 verhindert werden. Die bereits weiter oben beschriebene kegelartige Form der Abdeckkappe 43 trägt ebenfalls zu einer benetzungsfreien Einspritzung bei, da die die Abspritzöffnungen 7 verlassenden Brennstoffstrahlen tangential an den Flanken der Abdeckkappe 43 entlanggeführt werden.
Die Spritzlochabdeckung 37 ist bedingt durch ihre einfache Herstellungsweise ohne großen Aufwand an Anordnungen von Abspritzöffnungen 7 anpaßbar, welche beispielsweise über mehr oder weniger oder über ungleichmäßig angeordnete Abspritzöffnungen 7 verfügen. Hierbei muß lediglich die Anzahl der Abstandshalter 38 sowie ihre Lage relativ zueinander an die Anforderungen angepaßt werden. Stets sollte jedoch die innere Abdeckkappe 43 alle Abspritzöffnungen 7 in einer Projektion in eine Ebene überdecken, so wie dies Fig. 2B verdeutlicht.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt und für beliebige Bauweisen von Brennstoffeinspritzventilen 1 anwendbar.

Claims

1. Brennstoffeinspritzventil (1) für Brennstoffeinspritzanlagen 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 wenigstens einer Abspritzöffnung (7), die stromabwärts des Ventilsitzes (6) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß an einem abströmseitigen Ende (42) des Brennstoffeinspritzventils (1) eine Spritzlochabdeckung (37) angeordnet ist, welche die Abspritzöffnungen (7) gegen den Brennraum der Brennkraftmaschine abschirmt.

2. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spritzlochabdeckung (37) mehrere äußere Abstandshalter (38) und eine innere Abdeckkappe (43) aufweist.

3. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckkappe (43) einstückig mit den Abstandshaltern (38) hergestellt ist.

4. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spritzlochabdeckung (37) mittels Stanzen und Biegen hergestellt ist.

5. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Abstandshalter (38) gleich der Anzahl der Abspritzöffnungen (7) ist.

6. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Abstandshalter (38) sechs beträgt.

7. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 2, 3, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter (38) so angeordnet sind, daß jeweils in einem Zwischenraum (44) zwischen den Abstandshaltern (38) eine Abspritzöffnung (7) angeordnet ist.

8. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 2, 3, 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckkappe (43) kegelförmig ausgebildet ist.

9. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die kegelförmige Abdeckkappe (43) in einer Abströmrichtung des Brennstoffs erweiternd verläuft.

10. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Spritzlochabdeckung (37) mittels Punktschweißnähten (40) mit dem Ventilsitzkörper (5) verbunden ist.