DE102004004169A1

DE102004004169A1 - Brennstoffeinspritzventil

Info

Publication number: DE102004004169A1
Application number: DE200410004169
Authority: DE
Inventors: Günther HOHL; Detlef Nowak; Marco Vorbach
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-01-28
Filing date: 2004-01-28
Publication date: 2005-08-18
Also published as: EP1559906A2; EP1559906A3

Abstract

Ein Brennstoffeinspritzventil (1) weist einen Aktor auf, der mit einem Ventilschließkörper (4) in Wirkverbindung steht. Der Ventilschließkörper (4) wirkt mit einer an einem Ventilsitzkörper (5) angeordneten Ventilsitzfläche (6) zu einem Dichtsitz zusammen. Der Ventilsitzkörper (5) weist eine Abspritzöffnung (7) auf. Am stromabwärtigen Ende der Abspritzöffnung (7) sind in einer Nut (38) verlaufende Strömungsabrisskanten (39) angeordnet.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Beispielsweise ist aus der DE 101 52 415 A1 ein nach außen öffnendes Brennstoffeinspritzventil mit einem kegelförmigen Ventilschließkörper bekannt. Der Ventilschließkörper wirkt mit einem Ventilsitzkörper zu einem Dichtsitz zusammen. Die Abspritzöffnung ist ringspaltförmig ausgebildet. Der austretende Brennstoff strömt in der Abspritzöffnung zwischen Ventilsitzkörper und Ventilschließkörper aus der Abspritzöffnung, wobei die Brennstoffströmung am abspritzseitigen Ende des Ventilschließkörpers und des Ventilsitzkörpers abrupt an einer Abrisskante abreist. Die Abrisskante ragt ungeschützt vor Brennraumgasen unmittelbar in den Brennraum hinein.

Nachteilig bei dem aus der obengenannten Druckschrift bekannten Brennstoffeinspritzventil ist insbesondere, daß sich im Bereich der Abrisskante, insbesondere in der Abspritzöffnung, leicht Ablagerungen bilden können. Insbesondere die Abspritzgeometrie des abgespritzten Brennstoffes wird dabei unvorteilhaft beeinflußt.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Bildung von störenden Ablagerungen im Bereich der Abspritzöffnung durch einfache Mittel stark vermindert wird.

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

Vorteilhafterweise weitet sich der Ventilschließkörper im abspritzseitigen Bereich kegelförmig, im Querschnitt konisch bis zum abspritzseitigen Ende auf. Dadurch kann die Nut in einfacher Weise im Brennstoffeinspritzventil angeordnet werden.

Von Vorteil ist außerdem, daß der Dichtsitz unmittelbar an die Nut angrenzt. Dadurch kann die Strömungsabrisskante sehr nahe am Dichtsitz angeordnet werden und der Brennstoff mit bereits hoher Geschwindigkeit an der Abrisskante vorbeistreichen.

Durch die stufenförmige Ausbildung der Abrisskanten in der Nut kann der Strömungsabriss sichergestellt werden.

Vorteilhaft ist es zudem, die Nut durch Schleifen zu erzeugen. Dadurch kann die Nut sehr einfach, genau und kostengünstig hergestellt werden.

Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 einen schematischen Schnitt durch ein Beispiel eines gattungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils und
2 einen schematischen Schnitt des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils im abspritzseitigen Bereich.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beispielhaft beschrieben. Übereinstimmende Bauteile sind dabei mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen.
Bevor anhand der 2 ein bevorzugtes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel näher beschrieben wird, soll zum besseren Verständnis der Erfindung zunächst anhand von 1 ein gattungsgemäßes Brennstoffeinspritzventil bezüglich seiner wesentlichen Bauteile kurz erläutert werden.
Ein in 1 dargestelltes Beispiel eines gattungsgemäßen 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 weist abspritzseitig einen Ventilschließkörper 4 auf, 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 eine Abspritzöffnung 7 verfügt. 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 einen Abstand 26 voneinander getrennt und miteinander durch ein nicht ferromagnetisches Verbindungsbauteil 29 verbunden. Die Magnetspule 10 wird über eine elektrische 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 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 spiralförmige 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 an einem Führungselement 36 verlaufen Brennstoffkanäle 30, 31 und 32. Der Brennstoff wird über eine zentrale Brennstoffzufuhr 16 zugeführt und durch ein Filterelement 25 gefiltert. Das Brennstoffeinspritzventil 1 ist durch einen Gummiring 28 gegen eine nicht weiter dargestellte Brennstoffverteilerleitung und durch eine Dichtung 37 gegen einen nicht weiter dargestellten Zylinderkopf abgedichtet.
An der abspritzseitigen Seite des Ankers 20 ist ein ringförmiges Dämpfungselement 33, welches aus einem Elastomerwerkstoff besteht, angeordnet. Es liegt auf einem zweiten Flansch 34 auf, welcher über eine Schweißnaht 35 stoffschlüssig 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 an der Ventilsitzfläche 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 druckbehaftet zugeführte Brennstoff wird durch die Abspritzöffnung 7 in den nicht dargestellten Brennraum 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.
2 zeigt einen schematischen Schnitt des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1 im abspritzseitigen Bereich. Das Brennstoffeinspritzventil 1 öffnet nach außen. Der Ventilschließkörper 4 ist mit der Ventilnadel 3 einstückig ausgeführt und erweitert sich kegelförmig bzw. im Querschnitt konisch in Abspritzrichtung. An seinem abspritzseitigen Ende weist der Ventilschließkörper 4 eine erste Fläche 41 auf, die koaxial und rechtwinklig zu einer Mittelachse 43 der Ventilnadel 3 ausgebildet ist. Alternativ ist auch eine kegel- oder kegelstumpfförmige Ausbildung möglich. Im radialen Außenbereich der Fläche 41 geht diese in eine zweite Fläche 42 über. Die Fläche 42 ist im Querschnitt geradlinig und so angeordnet, daß sich das abspritzseitige Ende des Brennstoffeinspritzventils 1 entgegen der Abspritzrichtung konisch erweitert. Die zweite Fläche 42 erstreckt sich vom Ventilschließkörper 4 bis auf den Ventilsitzkörper 5 über die Abspritzöffnung 7, welche als Ringspalt zwischen dem Ventilsitzkörper 5 mit der Ventilsitzfläche 6 und dem Ventilschließkörper 4 ausgebildet ist. Eine Nut 38 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel in der zweiten Fläche 42 eingelassen. Die der sich kegelförmig in Abspritzrichtung aufweitenden Fläche des Ventilschließkörpers 4 gegenüberliegende Ventilsitzfläche 6 weitet sich ebenfalls kegelförmig auf. Am stromabwärtigen Ende der sich gegenüberliegenden, konisch zulaufenden Fläche von Ventilschließkörper 4 und Ventilsitzfläche 6 ist die Nut 38 angeordnet.
Die Nut 38 weist im Querschnitt eine wannenartige Form auf und ist im Ausführungsbeispiel zu gleichen Teilen jeweils teilweise im Ventilsitzkörper 5 und im Ventilschließkörper 4 angeordnet. Die Nut 38 ist unmittelbar stromabwärtig des Dichtsitzes angeordnet. Der Brennstoff strömt bei geöffnetem Dichtsitz aus der Abspritzöffnung 7, wobei an durch zwei Stufen 40 gebildeten Strömungsabrisskanten 39, von denen jeweils eine am Ventilschließkörper 4 und eine am Ventilsitzkörper 5 ausgebildet ist, die Brennstoffströmung abreißt. Die Strömungsabrisskanten 39 und der Bereich der Strömungsabrisskanten 39 sind durch die Nut 38 vom nicht dargestellten Brennraum weg, in das Brennstoffeinspritzventil 1 zurückversetzt. Bei geschlossenem Dichtsitz sind die Strömungsabrisskanten 39 im Ausführungsbeispiel auf gleicher Höhe der Abspritzöffnung 7 angeordnet.
Beispielsweise kann die Nut 38 in einfacher Weise durch Schleifen des Dichtsitzes erzeugt werden.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt.
Die Merkmale des Ausführungsbeispiels können in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden.

Claims

Brennstoffeinspritzventil (1) mit einem Aktor, einem mit dem Aktor in Wirkverbindung stehenden Ventilschließkörper (4), der mit einer an einem Ventilsitzkörper (5) angeordneten Ventilsitzfläche (6) zu einem Dichtsitz zusammenwirkt, und einer im Ventilsitzkörper (5) angeordneten Abspritzöffnung (7), dadurch gekennzeichnet, daß am stromabwärtigen Ende der Abspritzöffnung (7) in einer Nut (38) verlaufende Strömungsabrisskanten (39) angeordnet sind.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennstoffeinspritzventil (1) nach außen öffnet.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Ventilschließkörper (4) im abspritzseitigen Bereich kegelförmig, im Querschnitt konisch bis zum abspritzseitigen Ende aufweitet.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtsitz unmittelbar an die Nut (38) angrenzt.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsabrisskanten (39) durch zumindest eine Stufe (40) der Nut (38) gebildet ist.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (38) teilweise im Ventilschließkörper (4) und teilweise im Ventilsitzkörper (5) angeordnet ist.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei geschlossenem Dichtsitz die Strömungsabrisskanten (39) auf gleicher Höhe angeordnet sind.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (38) durch Schleifen erzeugt ist.