DE102004033842A1

DE102004033842A1 - Brennstoffeinspritzventil

Info

Publication number: DE102004033842A1
Application number: DE102004033842A
Authority: DE
Inventors: Guenther Hohl; Marco Vorbach
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-07-13
Filing date: 2004-07-13
Publication date: 2006-02-09
Also published as: WO2006005640A1; EP1776522A1; US20060231647A1; JP2008506879A

Abstract

Ein Brennstoffeinspritzventil (1) zum direkten Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine umfasst eine in einem Düsenkörper (3) angeordnete Ventilnadel (4), welche durch einen Aktor (7) betätigbar ist und durch eine Rückstellfeder (9) so beaufschlagt ist, dass ein mit der Ventilnadel (4) in Wirkverbindung stehender, dem Brennraum zugewandter Ventilschließkörper (5) im unbetätigten Zustand des Aktors (7) in dichtender Anlage an einer Ventilsitzfläche (6) gehalten wird. Eine Oberfläche des Brennstoffeinspritzventils (1) ist in einem Übergangsbereich (13) zwischen Düsenkörper (3) und Ventilschließkörper (5) konkav ausgebildet.

Description

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 bekannt, welches einen kegeligen Dichtsitz aufweist. Das Brennstoffeinspritzventil umfasst eine in einem Düsenkörper geführte Ventilnadel, welche durch einen Aktor betätigbar ist und durch eine Rückstellfeder so beaufschlagt ist, dass ein mit der Ventilnadel in Wirkverbindung stehender Ventilschließkörper in dichtender Anlage an einer Ventilsitzfläche gehalten wird. An einem abströmseitigen Ende des Brennstoffeinspritzventils ist ein Vorsprung ausgebildet, welcher den Ventilschließkörper des Brennstoffeinspritzventils überragt.

Nachteilig bei dem aus der DE 101 52 415 A1 bekanntem Brennstoffeinspritzventil ist insbesondere, dass die Herstellung der Überhöhung des Düsenkörpers gegenüber dem Ventilschließkörper zwar den kegeligen Dichtsitz vor Beschädigungen schützt, jedoch aufwendig in der Herstellung ist und bedingt durch seine exponierte Lage selbst zu Beschädigungen neigt, die das Strahlbild des Brennstoffeinspritzventils negativ verändern und zudem die gewünschte Schutzfunktion der Überhöhung beeinträchtigen.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass durch einfache Maßnahmen an der Kontur des Düsenkörpers und des Ventilschließkörpers ein zuverlässiger Schutz des Dichtsitzes vor mechanischen Beschädigungen beim Transport und der Montage des Brennstoffeinspritzventils möglich ist, indem ein Übergangsbereich zwischen dem Düsenkörper und dem Ventilschließkörper konkav gestaltet ist.

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

Vorteilhafterweise beträgt ein Winkel zwischen den aneinanderstoßenden Oberflächen des Düsenkörpers und des Ventilschließkörpers weniger als 180°, so dass die Summe der beiden Kantenwinkel der Kanten an Düsenkörper und Ventilschließkörper größer als 180°, die beiden Kanten also stumpfwinklig sind.

Von Vorteil ist außerdem, dass der Übergangsbereich mit den Kanten gegenüber einer Oberflächenebene des Brennstoffeinspritzventils vertieft angeordnet ist.

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 Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils,
2 einen schematische vergleichende Schnittdarstellung des in 1 dargestellten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils im Bereich II in 1 und eines Brennstoffeinspritzventils gemäß dem Stand der Technik, und
3 eine schematische vergleichende Darstellung eines Dichtsitzes eines Brennstoffeinspritzventils gemäß dem Stand der Technik und eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils im geöffneten Zustand des Brennstoffeinspritzventils.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Ein in 1 dargestelltes 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 Gehäusekörper 2 und einem Düsenkörper 3, in welchem eine Ventilnadel 4 angeordnet ist. Die Ventilnadel 4 steht mit einem Ventilschließkörper 5 in Wirkverbindung, der mit einer Ventilsitzfläche 6 zu einem Dichtsitz zusammenwirkt. Bei dem Brennstoffeinspritzventil 1 handelt es sich im Ausführungsbeispiel um ein nach außen öffnendes Brennstoffeinspritzventil 1. Das Brennstoffeinspritzventil 1 weist einen Aktor 7 auf, der im Ausführungsbeispiel als piezoelektrischer Aktor 7 ausgeführt ist. Der Aktor stützt sich einerseits an dem Gehäusekörper 2 und andererseits an einer mit der Ventilnadel 4 in Wirkverbindung stehenden Schulter 8 ab. Abströmseitig der Schulter 8 ist eine Rückstellfeder 9 angeordnet, welche sich ihrerseits an dem Düsenkörper 3 abstützt.
Die Ventilnadel 4 weist einen Brennstoffkanal 10 auf, durch welchen der durch eine zulaufseitige zentrale Brennstoffzufuhr 11 zugeleitete Brennstoff zum Dichtsitz geführt wird. Zuströmseitig des Dichtsitzes ist eine Drallkammer 12 ausgebildet, in welche der Brennstoffkanal 10 ausmündet.
Im Ruhezustand des Brennstoffeinspritzventils 1 wird die Schulter 8 durch die Kraft der Rückstellfeder 9 entgegen der Hubrichtung so beaufschlagt, dass der Ventilschließkörper 5 an der Ventilsitzfläche 6 in dichtender Anlage gehalten wird. Bei Erregung des piezoelektrischen Aktors 7 dehnt sich dieser in axialer Richtung entgegen der Federkraft der Rückstellfeder 9 aus, so dass die Schulter 8 mit der Ventilnadel 4, welche mit der Schulter 8 kraftschlüssig verbunden ist, in Hubrichtung bewegt wird. Der Ventilschließkörper 5 hebt von der Ventilsitzfläche 6 ab, und der über den Brennstoffkanal 10 zugeführte Brennstoff wird abgespritzt.
Wird der Erregerstrom abgeschaltet, reduziert sich die axiale Ausdehnung des piezoelektrischen Aktors 7, wodurch die Ventilnadel 4 durch den Druck der Rückstellfeder 9 entgegen der Hubrichtung bewegt wird. Der Ventilschließkörper 5 setzt auf der Ventilsitzfläche 6 auf und das Brennstoffeinspritzventil 1 wird geschlossen.
Herkömmliche Brennstoffeinspritzventile 1 weisen meistens im Bereich des Dichtsitzes einen konvexen Übergangsbereich 13 auf, wie in 1 rechts schematisch dargestellt. Diese Oberflächenform, welche sich aus einer Oberfläche 14 des Düsenkörpers 3 und einer daran abströmseitig angrenzenden Oberfläche 15 des Ventilschließkörpers 5 zusammensetzt, wird meist gewählt, um eine leichte Herstellbarkeit und eine glatte Oberfläche zu gewährleisten, hat jedoch den entscheidenden Nachteil, dass Kanten 16, 17 des Düsenkörpers 3 und des Ventilschließkörpers 5 bedingt durch die konvexe Form des Übergangsbereichs 13 exponiert liegen und dadurch beispielsweise beim Transport oder der Montage des Brennstoffeinspritzventils 1 beschädigt werden können. Da die Form der Kanten 16, 17 für die Form der Gemischwolke und des Strahlbildes verantwortlich ist, wirken sich Beschädigungen in diesem Bereich nachteilig auf die Zylinderfüllung, die Verbrennung und die Emissionswerte der Brennkraftmaschine aus.
Im Gegensatz dazu ist erfindungsgemäß vorgesehen, den Übergangsbereich 13 im Bereich des Dichtsitzes nicht konvex, sondern konkav zu gestalten, wie in 1 links dargestellt. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen sind in den 2 und 3 vergrößert dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung detailliert beschrieben.
2 und 3 zeigen in einer ausschnittsweisen Schnittdarstellung den in 1 mit II bezeichneten Ausschnitt aus dem erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventil 1 gemäß 1 im geschlossenen und geöffneten Zustand des Brennstoffeinspritzventils 1. Übereinstimmende Bauteile sind dabei mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen.
Wie bereits weiter oben erwähnt, weisen herkömmliche Brennstoffeinspritzventile 1 im Bereich des Dichtsitzes einen konvexen Übergangsbereich 13 auf, bei welchem ein von den Oberflächen 14 und 15 eingeschlossener Winkel α größer oder allenfalls genau 180° ist. Dies bedingt einen erhabenen oder allenfalls glatten Übergangsbereich 13, bei welchem, wie in 3 rechts gut sichtbar, die Kanten 16 und 17 deutlich hervorstechen, da die Summe von zwei Kantenwinkeln γ bedingt durch den großen Winkel α signifikant kleiner als 90° ist. Scharfe Kanten 16 und 17 sind jedoch anfällig gegen Beschädigungen wie Kerben, welche beim Transport und der Montage des Brennstoffeinspritzventils 1 auftreten können.
Daher bietet sich an, wie in 2 und 3 links dargestellt, den Übergangsbereich 13 des Brennstoffeinspritzventils 1 im Bereich des Dichtsitzes konkav zu gestalten, so dass der zwischen den Oberflächen 14 und 15 liegende Winkel α kleiner als 180° ist. Dadurch ist die Summe der beiden Kantenwinkel γ der Kanten 16, 17 an Düsenkörper 3 und Ventilschließkörper 5 größer als 180°, die einzelnen Kantenwinkel γ also größer als 90° und die beiden Kanten 16, 17 stumpfwinklig. Die Kanten 16 und 17 sind dadurch unempfindlicher gegen Beschädigungen. Zudem sind die Kanten 16 und 17 auch durch die konkave Form des Übergangsbereichs 13 geschützt, da sie eingetieft gegenüber einer gestrichelt angedeuteten Oberflächenebene 18 des Brennstoffeinspritzventils 1 liegen.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt und z.B. auch für elektromagnetisch betätigbare Brennstoffeinspritzventile 1 anwendbar.

Claims

Brennstoffeinspritzventil (1), insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine, mit einer in einem Düsenkörper (3) angeordneten Ventilnadel (4), welche durch einen Aktor (7) betätigbar ist und durch eine Rückstellfeder (9) so beaufschlagt ist, dass ein mit der Ventilnadel (4) in Wirkverbindung stehender, dem Brennraum zugewandter Ventilschließkörper (5) im unbetätigten Zustand des Aktors (7) in dichtender Anlage an einer Ventilsitzfläche (6) gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberfläche des Brennstoffeinspritzventils (1) in einem Übergangsbereich (13) zwischen Düsenkörper (3) und Ventilschließkörper (5) konkav ausgebildet ist.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergangsbereich (13) aus zwei aneinandergrenzenden Oberflächen (14, 15) des Düsenkörpers (3) und des Ventilschließkörpers (5) gebildet ist.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Winkel (α) zwischen den Oberflächen (14, 15) kleiner als 180° ist.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass am Düsenkörper (3) und am Ventilschließkörper (5) jeweils eine Kante (16, 17) ausgebildet sind.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanten (16, 17) Kantenwinkel (γ) aufweisen, welche jeweils mindestens 90° betragen.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe der Kantenwinkel (γ) zusammen mindestens 180° beträgt.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergangsbereich (13) gegenüber einer Oberflächenebene (18) vertieft angeordnet ist.