Die
Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der
Gattung des Hauptanspruchs.The
The invention is based on a fuel injection valve after
Genus of the main claim.
Aus
der DE 198 47 625 A1 ist
bereits ein Brennstoffeinspritzventil bekannt, bei dem am stromabwärtigen Ende
eine schlitzförmige
Austrittsöffnung vorgesehen
ist. Die Austrittsöffnung
ist entweder in einer Lochscheibe oder unmittelbar im Düsenkörper selbst
ausgebildet. Die schlitzförmigen
Austrittsöffnungen
sind stets zentral an der Ventillängsachse eingebracht, so dass
die Abspritzung des Brennstoffs achsparallel aus dem Brennstoffeinspritzventil
heraus erfolgt. Stromaufwärts
des Ventilsitzes ist eine Drallnut vorgesehen, die den zum Ventilsitz
strömenden
Brennstoff in eine kreisförmige
Drehbewegung versetzt. Die flache Austrittsöffnung sorgt dafür, dass der
Brennstoff fächerartig
abgespritzt wird.From the DE 198 47 625 A1 A fuel injection valve is already known in which a slot-shaped outlet opening is provided at the downstream end. The outlet opening is formed either in a perforated disc or directly in the nozzle body itself. The slot-shaped outlet openings are always introduced centrally on the valve longitudinal axis, so that the injection of the fuel takes place axially parallel from the fuel injection valve out. Upstream of the valve seat, a swirl groove is provided, which sets the fuel flowing to the valve seat in a circular rotational movement. The flat outlet opening ensures that the fuel is hosed fan-like.
Bekannt
ist zudem noch ein Brennstoffeinspritzventil zum direkten Einspritzen
von Brennstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine aus der US 6,019,296 A ,
bei dem am stromabwärtigen Ende
eine schlitzförmige
Austrittsöffnung
vorgesehen ist, aus der Brennstoff unter einem Winkel zur Ventillängsachse
austreten kann.Also known is still a fuel injector for direct injection of fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine from the US 6,019,296 A in that at the downstream end, a slot-shaped outlet opening is provided, can emerge from the fuel at an angle to the valve longitudinal axis.
Vorteile der
ErfindungAdvantages of
invention
Das
erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil,
dass auf einfache Art und Weise eine gleichmäßige Feinstzerstäubung des
Brennstoffs erreicht wird, wobei eine besonders hohe Aufbereitungsqualität und Zerstäubungsgüte mit sehr
kleinen Brennstofftröpfchen
erzielt wird, und in beliebige Raumrichtungen Brennstoffsprays in
Fächerstrahlform
mit Mehrfachlamellen abgespritzt werden können. Dies wird in vorteilhafter
Weise dadurch erreicht, dass schlitzförmige Ringspaltsegmente in
Abspritzelementen am stromabwärtigen
Ende des Brennstoffeinspritzventils vorgesehen sind, über die
sehr variantenreiche Brennstofflamellen mit Fächerstrahlfronten erzeugbar
sind.The
Fuel injection valve according to the invention
with the characterizing features of the main claim has the advantage
that in a simple manner a uniform atomizing the
Fuel is achieved, with a very high quality of treatment and Zerstäubungsgüte with very
small fuel droplets
is achieved, and in any spatial directions fuel sprays in
Fan beam shape
can be sprayed with multiple blades. This will be more advantageous
Way achieved in that slot-shaped annular gap segments in
Abspritzelementen the downstream
End of the fuel injection valve are provided over the
very varied fuel lamellas with fan beam fronts can be generated
are.
In
vorteilhafter Weise wird dem abzuspritzenden Fluid noch am Abspritzelement
möglichst
viel Energie übertragen
bevor es außerhalb
des Einspritzventils in Tröpfchen
zerfällt.
Mit einer großen Oberfläche, die
erfindungsgemäß durch
die Vielzahl der Ringspaltsegmente erzeugt wird, können die austretenden
Brennstoffstrahlen in entsprechend viele kleine Tröpfchen zerfallen,
da eine große
Strahloberfläche
Voraussetzung dafür
ist. Um den austretenden Brennstoffstrahl weiter zu disintegrieren,
ist eine Richtungsdivergenz in den Austrittsvektoren der Strömung vorteilhaft.
Dies gelingt durch Ringspaltsegmente, die den austretenden Strahlen
radiale Richtungsanteile aufprägen
und ein Auseinanderstreben der Flüssigkeitsteilchen fördern.In
Advantageously, the fluid to be sprayed is still at the Abspritzelement
preferably
transfer a lot of energy
before it's outside
of the injection valve into droplets
decays.
With a large surface, the
according to the invention
the plurality of annular gap segments is generated, the emerging
Fuel jets disintegrate into a corresponding number of small droplets,
because a big one
beam surface
Prerequisite for this
is. To further disintegrate the outgoing fuel jet,
a directional divergence in the exit vectors of the flow is advantageous.
This is achieved by annular gap segments, the emerging rays
imprint radial direction components
and promote divergence of the liquid particles.
Durch
die in den Unteransprüchen
aufgeführten
Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch
angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.By
in the subclaims
listed
activities
are advantageous developments and improvements of the main claim
specified fuel injector possible.
Mittels
galvanischer Metallabscheidung lassen sich in vorteilhafter Weise
Abspritzelemente in reproduzierbarer Weise äußerst präzise und kostengünstig in
sehr großen
Stückzahlen
gleichzeitig herstellen. Außerdem
erlaubt diese Herstellungsweise eine extrem große Gestaltungsfreiheit, da
die Konturen der Öffnungen
in der Lochscheibe frei wählbar sind.through
Galvanic metal deposition can be in an advantageous manner
Abspritzelemente in a reproducible manner extremely precise and inexpensive in
very big
numbers
produce at the same time. Furthermore
allows this production an extremely large freedom of design because
the contours of the openings
are freely selectable in the perforated disc.
Vorteilhaft
ist es ebenso, das Abspritzelement als einen spiralfederartig aus
Metalldraht gewickelten Zerstäubervorsatz
oder als Zerstäubervorsatz
bestehend aus ineinandergesetzten napfförmigen Bauteilen auszuführen.Advantageous
it is as well, the Abspritzelement as a helical spring-like
Metal wire wound atomizer attachment
or as an atomizer attachment
consisting of nested cup-shaped components.
Zeichnungdrawing
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und
in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen 1 ein
teilweise dargestelltes Einspritzventil mit einem ersten Ausführungsbeispiel
eines Abspritzelements, 2 das Abspritzelement aus 1 in einer
vergrößerten Darstellung, 3 eine
Schnittdarstellung eines Schnittes entlang der Linie III-III in 2, 4 ein
stromabwärtiges
Ende eines Einspritzventils mit einem zweiten Ausführungsbeispiel eines
Abspritzelements, 5 ein stromabwärtiges Ende
eines Einspritzventils mit einem dritten Ausführungsbeispiel eines Abspritzelements, 6 ein stromabwärtiges Ende
eines Einspritzventils mit einem vierten Ausführungsbeispiel eines Abspritzelements, 7 den
Ausschnitt VII in 6 in einer vergrößerten Darstellung
und 8 einen schematischen Ausschnitt einer Brennkraftmaschine
mit einem erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventil und
einer symbolhaft dargestellten Strahlverteilung im Ansaugrohr der
Brennkraftmaschine.Embodiments of the invention are shown in simplified form in the drawing and explained in more detail in the following description. Show it 1 a partially illustrated injection valve with a first embodiment of a Abspritzelements, 2 the spray-off 1 in an enlarged view, 3 a sectional view of a section along the line III-III in 2 . 4 a downstream end of an injection valve with a second embodiment of a spray element, 5 a downstream end of an injection valve with a third embodiment of a spray-off element, 6 a downstream end of an injection valve with a fourth embodiment of a spray-off element, 7 the section VII in 6 in an enlarged view and 8th a schematic section of an internal combustion engine with a fuel injection valve according to the invention and a symbolically illustrated beam distribution in the intake manifold of the internal combustion engine.
Beschreibung
der Ausführungsbeispieledescription
the embodiments
In
der 1 ist als ein Ausführungsbeispiel ein Ventil in
der Form eines Einspritzventils 100 für Brennstoffeinspritzanlagen
von gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschinen
teilweise dargestellt. Das Einspritzventil 100 hat einen
nur schematisch angedeuteten, einen Teil eines Ventilgehäuses bildenden,
rohrförmigen
Ventilsitzträger 1,
in dem konzentrisch zu einer Ventillängsachse 2 eine Längsöffnung 3 ausgebildet
ist. In der Längsöffnung 3 ist
eine z. B. rohrförmige
Ventilnadel 5 angeordnet, die an ihrem stromabwärtigen Ende 6 mit
einem z. B. kugelförmigen
Ventilschließkörper 7,
an dessen Umfang beispielsweise fünf Abflachungen 8 zum
Vorbeiströmen
des Brennstoffs vorgesehen sind, fest verbunden ist.In the 1 As one embodiment, it is a valve in the form of an injector 100 for fuel injection systems of mixture-compression spark-ignited internal combustion engines partially shown. The injection valve 100 only has one schematically indicated, forming part of a valve housing, tubular valve seat carrier 1 in which concentric to a valve longitudinal axis 2 a longitudinal opening 3 is trained. In the longitudinal opening 3 is a z. B. tubular valve needle 5 arranged at its downstream end 6 with a z. B. spherical valve closing body 7 , on the circumference, for example, five flats 8th are provided for flowing past the fuel, is firmly connected.
Die
Betätigung
des Einspritzventils 100 erfolgt in bekannter Weise, beispielsweise
elektromagnetisch. Zur axialen Bewegung der Ventilnadel 5 und damit
zum Öffnen
entgegen der Federkraft einer nicht dargestellten Rückstellfeder
bzw. Schließen des
Einspritzventils 100 dient ein schematisch angedeuteter
elektromagnetischer Kreis mit einer Magnetspule 10, einem
Anker 11 und einem Kern 12. Der Anker 11 ist
mit dem dem Ventilschließkörper 7 abgewandten
Ende der Ventilnadel 5 durch z.B. eine mittels eines Lasers
ausgebildete Schweißnaht
verbunden und auf den Kern 12 ausgerichtet.The actuation of the injection valve 100 takes place in a known manner, for example electromagnetically. For the axial movement of the valve needle 5 and thus to open against the spring force of a return spring, not shown, or closing of the injection valve 100 serves a schematically indicated electromagnetic circuit with a magnetic coil 10 , an anchor 11 and a core 12 , The anchor 11 is with the valve closing body 7 opposite end of the valve needle 5 connected by, for example, a weld formed by a laser and to the core 12 aligned.
In
dem stromabwärts
liegenden Ende des Ventilsitzträgers 1 ist
ein Ventilsitzkörper 16 z.B. durch
Schweißen
dicht montiert. An seiner dem Ventilschließkörper 7 abgewandten,
unteren Stirnseite 17 ist der Ventilsitzkörper 16 mit
einem Abspritzelement 23, hier einer flachen, mehrlagigen
Zerstäuberscheibe
fest verbunden. Das Abspritzelement 23 weist eine innere
Zuströmöffnung 19 auf,
an die sich in Strömungsrichtung
nachfolgend eine erfindungsgemäße Struktur
mit mehreren Ringspaltsegmenten 24 anschließt, durch
die Mehrfachlamellen 26 aufweisende Brennstoffsprays abspritzbar
sind. Symbolhaft sind in 1 drei Brennstofflamellen 26a, 26b, 26c dargestellt.
Anhand von 2 und 3 wird der
Aufbau des Abspritzelements 23 näher beschrieben. Die Zuströmöffnung 19 im
Abspritzelement 23 ist so groß gewählt, dass der aus einer Austrittsöffnung 27 im
Ventilsitzkörper 16 kommende Brennstoff
in die Zuströmöffnung 19 ungehindert
eintreten kann. Die Verbindung von Ventilsitzkörper 16 und Abspritzelement 23 erfolgt
beispielsweise durch eine umlaufende und dichte, mittels eines Lasers ausgebildete
Schweißnaht 25,
die z.B. am äußeren Umfang
von Ventilsitzkörper 16 und
Abspritzelement 23 vorgesehen ist.In the downstream end of the valve seat carrier 1 is a valve seat body 16 eg tightly assembled by welding. At its the valve closing body 7 facing away, lower end face 17 is the valve seat body 16 with a spray-on element 23 , here firmly connected to a flat, multi-layered atomizer disk. The spray element 23 has an inner inflow opening 19 to, in the flow direction below a structure according to the invention with a plurality of annular gap segments 24 connects, through the multiple blades 26 exhibiting fuel sprays can be sprayed off. Symbolic are in 1 three fuel lamellae 26a . 26b . 26c shown. Based on 2 and 3 becomes the structure of the Abspritzelements 23 described in more detail. The inflow opening 19 in the spray element 23 is chosen so big that the out of an outlet 27 in the valve seat body 16 incoming fuel into the inflow opening 19 can occur unhindered. The connection of valve seat body 16 and Abspritzelement 23 For example, by a circumferential and dense, formed by a laser weld 25 , for example, on the outer circumference of valve seat body 16 and Abspritzelement 23 is provided.
Die
Einschubtiefe des Ventilsitzkörpers 16 mit
dem Abspritzelement 23 in der Längsöffnung 3 bestimmt
die Größe des Hubs
der Ventilnadel 5, da die eine Endstellung der Ventilnadel 5 bei
nicht erregter Magnetspule 10 durch die Anlage des Ventilschließkörpers 7 an
einer sich stromabwärts
konisch verjüngenden
Ventilsitzfläche 29 des
Ventilsitzkörpers 16 festgelegt
ist. Die andere Endstellung der Ventilnadel 5 wird bei
erregter Magnetspule 10 beispielsweise durch die Anlage
des Ankers 11 an dem Kern 12 festgelegt. Der Weg
zwischen diesen beiden Endstellungen der Ventilnadel 5 stellt
somit den Hub dar.The insertion depth of the valve seat body 16 with the Abspritzelement 23 in the longitudinal opening 3 determines the size of the stroke of the valve needle 5 because the one end position of the valve needle 5 with non-energized magnetic coil 10 through the installation of the valve closing body 7 at a downstream tapered valve seat surface 29 of the valve seat body 16 is fixed. The other end position of the valve needle 5 is when the solenoid is energized 10 for example, by the investment of the anchor 11 at the core 12 established. The path between these two end positions of the valve needle 5 thus represents the hub.
Anhand
der 2 und 3 werden im Folgenden der Aufbau
des Abspritzelements 23 und die Geometrien der abspritzbaren
Brennstoffsprays erläutert.
Das Abspritzelement 23 ist in diesem ersten Ausführungsbeispiel
als mehrschichtig aufgebaute Zerstäuberscheibe ausgeführt. Insbesondere
ist das Abspritzelement 23 mittels galvanischer Metallabscheidung
hergestellt (Multilayergalvanik). In den einzelnen planaren Schichten
konstanter Dicke sind Querschnitte für die Strömung ausgespart, so dass in diesen
Bereichen über
die ganze Schichtdicke kein Material vorhanden ist. Ausgesparte
Querschnitte sind von annähernd
senkrechten Wandungen begrenzt. Die Schichten des Abspritzelements 23 liegen
formschlüssig
aufeinander. Die größte zusammenhängende Aussparung
im Abspritzelement 23 bildet die mittlere Zuströmöffnung 19,
die sich bis zur letzten Schicht über alle Schichten erstreckt.Based on 2 and 3 below are the structure of the Abspritzelements 23 and the geometries of the sprayable fuel sprays explained. The spray element 23 is designed in this first embodiment as a multi-layer atomizer disk. In particular, the Abspritzelement 23 produced by galvanic metal deposition (multilayer electroplating). In the individual planar layers of constant thickness cross-sections are omitted for the flow, so that in these areas over the entire layer thickness no material is present. Spared cross sections are limited by approximately vertical walls. The layers of the Abspritzelements 23 lie positively against one another. The largest coherent recess in the spray element 23 forms the middle inflow opening 19 which extends over all layers until the last layer.
Eine
stanztechnische Herstellung des Abspritzelements 23 ist
ebenso denkbar. So kann das Abspritzelement 23 auch aus
mehreren Blechlagen zusammengesetzt sein. Auch mittels Verfahren
wie Drehen, Prägen,
Fräsen,
Sintern lassen sich einzelne Scheiben für ein Abspritzelement 23 erzeugen. Auf
diese Weise können
in den jeweiligen Scheiben ganz gezielt durch Vertiefungen oder
Ausnehmungen die Zuströmöffnung 19 konturiert
und Ringspaltsegmente 24 definiert werden.A punching technical production of the Abspritzelements 23 is also conceivable. So can the Abspritzelement 23 be composed of several sheet metal layers. Even using methods such as turning, stamping, milling, sintering can be individual discs for a Abspritzelement 23 produce. In this way, the inflow opening can be specifically targeted in the respective panes by depressions or recesses 19 contoured and annular gap segments 24 To be defined.
Erfindungsgemäß wird der
Brennstoff in Form mehrerer Brennstofflamellen über Ringspaltsegmente 24 am äußeren Umfang
des Abspritzelements 23 abgespritzt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
sind vier kreisförmige
Schichten vorgesehen, die das Abspritzelement 23 bilden,
wobei alle Schichten einen unterschiedlichen Außendurchmesser aufweisen. Immer
in den Übergangsbereichen
von einer zu einer nächsten
Schicht sind am Außenumfang
des Abspritzelements 23 die Ringspaltsegmente 24 vorgesehen. Über einen
gewissen Teil des Umfangs sind die Schichten unmittelbar fest aufeinander
ohne jegliche Strömungsräume zum
Außenumfang
hin aufgebracht. Dieser strömungsfreie
Umfangsbereich 30 verläuft
z.B. über
90° bis
180° des
Abspritzelements 23. Insofern erstreckt sich der durchströmte Umfangsbereich 31 mit
den z.B. drei Ringspaltsegmenten 24 über 180° bis 270°. Allerdings können die Ringspaltsegmente 24 auch
nur über
einen deutlich kleineren Winkelbereich verteilt sein, z.B. über 30° bis 90°. 3 verdeutlicht
als Schnittdarstellung entlang einer Linie III-III in 2 anschaulich
durch die eingezeichneten Strömungsvektoren 33 den
umfangsmäßig vorgesehenen
durchströmten
Umfangsbereich 31.According to the invention, the fuel is in the form of a plurality of fuel lamellae via annular gap segments 24 on the outer circumference of the Abspritzelements 23 hosed. In the present embodiment, four circular layers are provided, which the Abspritzelement 23 form, wherein all layers have a different outer diameter. Always in the transition areas from one layer to the next are on the outer circumference of the Abspritzelements 23 the annular gap segments 24 intended. Over a certain part of the circumference, the layers are applied directly to each other without any flow spaces towards the outer periphery. This flow-free peripheral area 30 runs, for example, over 90 ° to 180 ° of the Abspritzelements 23 , In this respect, the flow-through peripheral area extends 31 with the example three annular gap segments 24 over 180 ° to 270 °. However, the annular gap segments 24 be distributed over a much smaller angular range, for example, over 30 ° to 90 °. 3 illustrated as a sectional view along a line III-III in 2 vividly by the drawn flow vectors 33 the circumferentially provided by flowed peripheral area 31 ,
Die
innere Zuströmöffnung 19 ist
in vorteilhafter Weise ebenfalls kreisförmig ausgeführt und hat einen Querschnitt,
welcher zur Reduzierung von Druckverlusten mindestens so groß (idealerweise mehr
als zweimal so groß)
ist wie die Summe aller Austrittsquerschnitte der Ringspaltsegmente 24. Über die
Schichtdicken und die Versätze
der benachbarten Schichten an ihrem Außenumfang werden in gewünschter
Weise jeweils sich schräg
gegenüber stehende
Austrittskanten der Ringspaltsegmente 24 definiert, die
die Abspritzrichtung und damit den Abspritzwinkel und auch die Dicke
der einzelnen Brennstofflamellen 26a, 26b, 26c festlegen
(siehe Pfeile 32 in 2). In stromabwärtiger Richtung
gesehen liegen die einzelnen Brennstofflamellen 26 radial
versetzt zueinander zur Ventillängsachse 2 kippend,
so dass die erste Brennstofflamelle 26a den größten Durchmesser
und den größten Winkel
zur Ventillängsachse 2 aufweist,
während
die dritte Brennstofflamelle 26c den kleinsten Durchmesser
und den kleinsten Winkel zur Ventillängsachse 2 aufweist.
Die untere Schicht schließt
das gesamte Abspritzelement 23 und damit auch die innere
Zuströmöffnung 19 ab. Das
Abspritzelement 23 weist wenigstens zwei Ringspaltsegmente 24 auf;
im dargestellten Beispiel sind es drei Ringspaltsegmente 24;
denkbar sind z.B. auch vier bis zehn radial versetzte Ringspaltsegmente 24.
Die Austrittsvektoren der Strömung
treten senkrecht zur Fläche
aus, die zwischen den beiden Austrittskanten der einzelnen Ringspaltsegmente 24 gedanklich
aufgespannt ist.The inner inflow opening 19 is advantageously also circular and has a cross section which is at least as large (ideally more than twice as large) to reduce pressure losses as the sum of all outlet cross sections of the annular gap segments 24 , About the layer thicknesses and the offsets of the adjacent layers on their outer circumference are in the desired manner each obliquely opposite exit edges of the annular gap segments 24 defines the Abspritzrichtung and thus the Abspritzwinkel and also the thickness of the individual fuel lamellae 26a . 26b . 26c set (see arrows 32 in 2 ). Seen in the downstream direction are the individual fuel louvers 26 radially offset from one another to the valve longitudinal axis 2 tilting, leaving the first fuel lamella 26a the largest diameter and the largest angle to the valve longitudinal axis 2 while the third fuel lamella 26c the smallest diameter and the smallest angle to the valve longitudinal axis 2 having. The lower layer closes the entire spray-off element 23 and thus also the inner inflow opening 19 from. The spray element 23 has at least two annular gap segments 24 on; in the example shown, there are three annular gap segments 24 ; For example, four to ten radially offset annular gap segments are also conceivable 24 , The exit vectors of the flow exit perpendicular to the surface between the two exit edges of the individual annular gap segments 24 mentally spanned.
Die
Ringspaltweiten betragen beispielsweise ⇐ 40 μm. Im Standardfall ist die Ringspaltweite
jedes Ringspaltsegmentes 24 über seine Bogenlänge konstant.
Abweichend davon darf die Ringspaltweite über die Bogenlänge eines
Ringspaltsegmentes 24 auch variabel sein, um in der abgespritzten
Brennstofflamelle 26 über
deren Bogenlänge
unterschiedliche Abspritzwinkel zur speziellen Formanpassung des
Sprays zu erzeugen. Abweichend von einer kreisbogenförmigen Kontur
der Austrittskanten der Ringspaltsegmente 24 können diese
für andersartige Strahlformgebungen
auch einen davon abweichenden Verlauf (Geradenstücke, Polygonzugabschnitte, kurvenförmige Bereiche)
haben.The annular gap widths are for example ⇐ 40 μm. In the standard case, the annular gap width of each annular gap segment 24 constant over its arc length. Deviating from this, the annular gap width may exceed the arc length of an annular gap segment 24 also be variable to in the hosed fuel lamella 26 to produce over the arc length different spray angles for special customization of the spray. Notwithstanding a circular arc-shaped contour of the exit edges of the annular gap segments 24 These can also have a different course for different types of beam shaping (straight line sections, traverse sections, curved areas).
Jede
einzelne abgespritzte Brennstofflamelle 26 beschreibt ein
räumliches
Strahlgebilde, welches ein Segment einer Hohlkegellamelle darstellt, das
sich z.B. zwischen 90° und
270° erstreckt.
Durch ein Abspritzen von Brennstofflamellen 26a, 26b, 26c mit
kontinuierlich größer bzw.
kleiner werdenden Abspritzwinkeln, wie dies in den 1 und 4 gezeigt
ist, wird vermieden, dass sich die einzelnen Brennstofflamellen 26a, 26b, 26c räumlich überschneiden.
Die räumliche
Anordnung aller Brennstofflamellen 26 füllt die Geometrie eines Ansaugrohres 35 optimal
aus, d.h. es erfolgt eine Ausnutzung des maximal verfügbaren Ansaugrohrvolumens
zur Verteilung des Brennstoffsprays, ohne die Wandungen des Ansaugrohres 35 nennenswert
zu benetzen (siehe 8). Alternativ kann ein erfindungsgemäß ausgestaltetes
Brennstoffeinspritzventil 100 auch zum direkten Einspritzen
von Brennstoff in einen Brennraum 36 einer Brennkraftmaschine
genutzt werden, um dann das Brennraumvolumen optimal auszufüllen.Every single sprayed fuel lamella 26 describes a spatial beam formation, which represents a segment of a hollow cone lamella extending, for example, between 90 ° and 270 °. By spraying fuel louvers 26a . 26b . 26c with continuously larger or smaller spray angles, as in the 1 and 4 shown, it is avoided that the individual fuel louvers 26a . 26b . 26c spatially overlap. The spatial arrangement of all fuel louvers 26 fills the geometry of an intake manifold 35 optimal, ie there is a utilization of the maximum available intake pipe volume for distributing the fuel spray, without the walls of the intake manifold 35 to wet significantly (see 8th ). Alternatively, an inventively designed fuel injection valve 100 also for direct injection of fuel into a combustion chamber 36 an internal combustion engine can be used to then optimally fill the combustion chamber volume.
Anstelle
eines mehrschichtigen Abspritzelements 23, das wie in 1 gezeigt
am stromabwärtigen
Ende des Brennstoffeinspritzventils 100 befestigt ist,
kann auch die Struktur mit mehreren Ringspaltsegmenten 24 unmittelbar
am Umfang des Ventilsitzkörpers 16 vorgesehen
sein. Dazu könnte
der Ventilsitzkörper 16 beispielsweise
an seinem stromabwärtigen
Ende eine kegelstumpfförmige
Kontur aufweisen, die der Außenkontur
des in 1 gezeigten Abspritzelements 23 nahe
kommt.Instead of a multilayer Abspritzelements 23 that like in 1 shown at the downstream end of the fuel injection valve 100 attached, can also be the structure with multiple annular gap segments 24 directly on the circumference of the valve seat body 16 be provided. This could be the valve seat body 16 For example, at its downstream end have a frusto-conical contour, the outer contour of the in 1 shown Abspritzelements 23 comes close.
4 zeigt
ein stromabwärtiges
Ende eines Einspritzventils 100 mit einem zweiten Ausführungsbeispiel
eines Abspritzelements 23. Bei dem in 4 dargestellten
Abspritzelement 23 handelt es sich um einen spiralfederartig
aus Metalldraht gewickelten Zerstäubervorsatz. Die Federwindungen
sind genau so dicht aneinander gewickelt, dass zwischen ihnen sehr
enge Spalte entstehen, durch die der Brennstoff als dünne und
gut zerstäubende
Brennstofflamellen 26a, 26b, 26c abgespritzt
wird. Die engen Spalte zwischen den Federwindungen bilden die Ringspaltsegmente 24.
Die Federwindungen sind so gewickelt, dass der Außendurchmesser
in stromabwärtiger Richtung
kontinuierlich abnimmt, so dass in stromabwärtiger Richtung der radiale
Richtungsanteil der abgespritzten Brennstofflamellen 26a, 26b, 26c stetig kleiner
wird. Für
ein einseitiges Austreten der Brennstofflamellen 26a, 26b, 26c über z.B.
90° bis
270° des
Umfangs des Abspritzelements 23 ist wiederum ein durchströmter Umfangsbereich 31 vorgesehen, während über den
Rest des Umfangs des Abspritzelements 23 ein strömungsfreier
Umfangsbereich 30 geschaffen ist. Der strömungsfreie
Umfangsbereich 30 wird beispielsweise dadurch erzielt,
dass die zwischen den Windungen befindlichen Spalte z.B. mittels
Lot 38 durch Zulöten
oder durch Laserschweißen verschlossen
werden. Die Öffnung
der engsten stromabwärtigen
Windung ist ebenfalls versperrt, z.B. mittels Lot 38 oder
einer eingesetzten Abdeckung. Durch das stellenweise Verschließen der Spalte
wird zudem eine Erhöhung
der Festigkeit und Formstabilität
des Abspritzelements 23 erreicht. 4 shows a downstream end of an injection valve 100 with a second embodiment of a Abspritzelements 23 , At the in 4 illustrated Abspritzelement 23 it is a spiral spring-like metal wire wound atomizer attachment. The spring coils are wound so tightly together that they create very narrow gaps between them, through which the fuel acts as thin and well-atomising fuel louvers 26a . 26b . 26c is hosed. The narrow gaps between the spring coils form the annular gap segments 24 , The spring coils are wound so that the outer diameter decreases continuously in the downstream direction, so that in the downstream direction, the radial directional proportion of the ejected fuel louvers 26a . 26b . 26c steadily getting smaller. For a one-sided emergence of the fuel lamellae 26a . 26b . 26c over, for example, 90 ° to 270 ° of the circumference of the Abspritzelements 23 is again a flow-through peripheral area 31 provided while over the remainder of the circumference of the Abspritzelements 23 a flow-free peripheral area 30 is created. The flow-free peripheral area 30 is achieved for example by the gap between the windings, for example by means of solder 38 be sealed by soldering or by laser welding. The opening of the narrowest downstream turn is also blocked, for example by means of solder 38 or a cover used. By partially closing the column is also an increase in the strength and dimensional stability of the Abspritzelements 23 reached.
Bei
entsprechender Verwendung von geeignetem Federstahldraht für das Abspritzelement 23 kann
das Abspritzelement 23 unter Beaufschlagung durch den innen
in der Zuströmöffnung 19 anstehenden
Brennstoffdruck in axialer Richtung „atmen". Bei Druckbeaufschlagung wird das als
Zugfeder ausgebildete Abspritzelement 23 geringfügig länger und somit
die Spalte zwischen den Windungen größer, wodurch der Brennstoffdurchfluss
bei Druckerhöhung
ansteigt. Dieser Effekt kann insbesondere bei der Direkteinspritzung
genutzt werden, um die so genannte Druckspreizung zu verstärken. Das
Verhältnis zwischen
dem Brennstoffdurchfluss bei maximalem Brennstoffdruck und dem Brennstoffdurchfluss
bei minimalem Brennstoffdruck wird nämlich vergrößert. Ein weiterer Vorteil
besteht darin, dass durch das „Atmen" des Abspritzelements 23 die
Ringspaltsegmente 24 von verbrennungsbedingten Ablagerungen
frei gehalten werden.With appropriate use of suitable spring steel wire for the Abspritzelement 23 can the Abspritzelement 23 under the action of the inside in the inflow opening 19 When pressure is applied, the spray element formed as a tension spring becomes "pressurized" 23 slightly longer and Thus, the gap between the turns larger, causing the fuel flow increases with pressure increase. This effect can be used in particular in the direct injection, to enhance the so-called pressure spread. Namely, the ratio between the fuel flow at maximum fuel pressure and the fuel flow at minimum fuel pressure is increased. Another advantage is that by the "breathing" of the Abspritzelements 23 the annular gap segments 24 be kept free of combustion-related deposits.
5 zeigt
ein stromabwärtiges
Ende eines Einspritzventils 100 mit einem dritten Ausführungsbeispiel
eines Abspritzelements 23. Dieser das Abspritzelement 23 bildende
Zerstäubervorsatz
besteht aus zwei ineinandergesetzten napfförmigen Bauteilen 39, 40.
Die Bauteile 39, 40 sind vorzugsweise aus Stahlblech
tiefgezogen oder geprägt
geformt oder alternativ als Drehteile ausgeführt. Die Bauteile 39, 40 sind
weitgehend kreisförmig
mit Bodenteilen 41, 42 ausgeführt, von denen jeweils Mantelteile 43, 44 in stromaufwärtiger Richtung
ausgehen, die den Ventilsitzträger 1 in
Umfangsrichtung umgeben. In den Mantelteilen 43, 44 sind
analog zu den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen einseitig
Schlitze in Umfangsrichtung eingebracht, die z.B. konstante Breiten
aufweisen. Durch Drahterodieren lassen sich solche die Ringspaltsegmente 24 bildenden Schlitze
mit einer Spaltweite von ⇐ 40 μm in den
Bauteilen 39, 40 sehr exakt einbringen. Die einzelnen Bauteile 39, 40 sind
formschlüssig
ineinandergeschoben und untereinander durch eine ringförmige Schweißnaht 45 druckdicht
verbunden. Anstelle der Schlitze in den Mantelteilen 43, 44 der
Bauteile 39, 40 können die napfförmigen Bauteile 39, 40 auch derart
ineinander gestapelt werden, dass sich exakt an den Rändern der überlappenden
Mantelteile 43, 44 Ringspaltsegmente 24 bilden. 5 shows a downstream end of an injection valve 100 with a third embodiment of a Abspritzelements 23 , This the sprayer 23 forming atomizer attachment consists of two nestled cup-shaped components 39 . 40 , The components 39 . 40 are preferably made of sheet steel deep-drawn or shaped shaped or alternatively designed as turned parts. The components 39 . 40 are largely circular with bottom parts 41 . 42 executed, each of which shell parts 43 . 44 going in the upstream direction, the valve seat carrier 1 Surrounded in the circumferential direction. In the shell parts 43 . 44 are slots similar to the embodiments described above introduced in the circumferential direction, for example, have constant widths. By wire EDM can be such the annular gap segments 24 forming slots with a gap width of ⇐ 40 microns in the components 39 . 40 very accurately. The individual components 39 . 40 are positively interlocked and interconnected by an annular weld 45 pressure-tight connected. Instead of the slots in the shell parts 43 . 44 of the components 39 . 40 can the cup-shaped components 39 . 40 Also be stacked in such a way that exactly at the edges of the overlapping shell parts 43 . 44 Annular gap segments 24 form.
Außer dem
am weitesten vom Ventilsitzkörper 16 entfernt
liegenden Bauteil 40 haben alle davor liegenden Bauteile 39 eine
Strömungsöffnung 46 in ihrem
Bodenteil 41. Dagegen ist das Bodenteil 42 des
letzten Bauteils 40 verschlossen. Der axiale Abstand zwischen
den einzelnen Bodenteilen 41 und 42 und dem oberen
Bodenteil 41 und der unteren Stirnseite 17 des
Ventilsitzkörpers 16 ist
so groß,
dass zwischen ihnen kein nennenswerter Druckverlust in der Zuströmung zu
den Ringspaltsegmenten 24 stattfindet. In den Bauteilen 39, 40 können mehrere schlitzförmige Ringspaltsegmente 24 nebeneinander am
Umfang der Mantelteile 43, 44 vorgesehen sein, so
dass dann pro napfförmigem
Bauteil 39, 40 mehrere umfangsmäßig verteilte
Brennstofflamellen abgespritzt werden.Except the farthest from the valve seat body 16 removed component 40 have all the components in front of it 39 a flow opening 46 in their bottom part 41 , In contrast, the bottom part 42 of the last component 40 locked. The axial distance between the individual floor parts 41 and 42 and the upper floor part 41 and the lower end side 17 of the valve seat body 16 is so large that between them no significant pressure loss in the inflow to the annular gap segments 24 takes place. In the components 39 . 40 can have several slit-shaped annular gap segments 24 next to each other on the circumference of the shell parts 43 . 44 be provided so that then per cup-shaped component 39 . 40 several circumferentially distributed fuel louvers are sprayed.
Bei
dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel sind zwei Ringspaltsegmente 24 in
den Mantelteilen 43, 44 vorgesehen, wobei ein
erstes Ringspaltsegment 24 durch einen Schlitz im inneren
Bauteil 39 definiert ist, der durch das stromabwärtige Ende
des Ventilsitzträgers 1 teilweise
verdeckt ist. In dem Mantelteil 44 des äußeren Bauteils 40 sind
zwei Schlitze eingebracht, wobei ein erster Schlitz nur dafür sorgt,
dass der Brennstoffstrahl aus dem ersten Ringspaltsegment 24 nicht
in seiner Ausbreitung beeinträchtigt
wird, und ein zweiter Schlitz das zweite Ringspaltsegment 24 bildet,
da es mit Brennstoff über die
Strömungsöffnung 46 in
dem inneren Bauteil 39 versorgt wird. Die Überdeckung
des zweiten Ringspaltsegments 24 durch das innere Bauteil 39 definiert
dessen Spaltweite. Ein drittes äußeres napfförmiges Bauteil
würde entsprechend
drei Schlitze aufweisen.At the in 5 shown embodiment are two annular gap segments 24 in the shell parts 43 . 44 provided, wherein a first annular gap segment 24 through a slot in the inner component 39 defined by the downstream end of the valve seat carrier 1 partially obscured. In the jacket part 44 of the outer component 40 two slots are introduced, wherein a first slot only ensures that the fuel jet from the first annular gap segment 24 is not affected in its propagation, and a second slot the second annular gap segment 24 forms as it is with fuel across the flow opening 46 in the inner component 39 is supplied. The coverage of the second annular gap segment 24 through the inner component 39 defines its gap width. A third outer cup-shaped component would accordingly have three slots.
6 zeigt
ein stromabwärtiges
Ende eines Einspritzventils 100 mit einem vierten Ausführungsbeispiel
eines Abspritzelements 23 und 7 den Ausschnitt
VII in 6 in einer vergrößerten Darstellung. Auch bei
diesem Beispiel sind wiederum zwei napfförmige Bauteile 39, 40 als
Zerstäubervorsatz vorgesehen.
Im Unterschied zum in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel
sind die Mantelteile 43, 44 in stromabwärtige Richtung
gerichtet. Deshalb nimmt der Durchmesser für jedes weiter unten eingefügte Bauteil 39, 40 ab.
Der Ventilsitzträger 1 übernimmt bereits
die Funktion eines napfförmigen
Bauteils mit Schlitzen in seiner Wandung. Der Ventilsitzträger 1 weist
zwei axial übereinanderliegende
Schlitze auf, die zwei Ringspaltsegmente 24 bilden und
aus denen Brennstofflamellen unterschiedlicher Ausrichtung austreten
(Pfeile 32 in 7). Der obere Schlitz wird durch
den Ventilsitzkörper 16 teilweise
abgedeckt und dient dem Abspritzen einer ersten Brennstofflamelle 26a,
während
der untere Schlitz teilweise durch das stromaufwärtige Bauteil 39 abgedeckt
wird. Der Biegeradius im Übergang
von Bodenteil 41 zu Mantelteil 43 des Bauteils 39 gibt
die Größe der radialen und
axialen Richtungskomponenten in der abzuspritzenden zweiten Brennstofflamelle 26b vor.
Im Mantelteil 43 des stromaufwärtigen Bauteils 39 ist
ein Schlitz mit größerer axialer
Ausdehnung vorgesehen, durch den eine dritte Brennstofflamelle 26c austritt, wobei
das Ringspaltsegment 24 durch die Überlappung des stromabwärtigen Bauteils 40 und
dessen Biegeradius im Übergang
von Bodenteil 42 zu Mantelteil 44 festgelegt ist.
Der Abspritzwinkel jeder Brennstofflamelle 26a, 26b, 26c wird
durch die kürzeste
Verbindungslinie zwischen den jeweils benachbarten Konturen der
Bauteile 39, 40 im Bereich der Ringspaltsegmente 24 vorgegeben,
zu der die Strömung
senkrecht austritt. 6 shows a downstream end of an injection valve 100 with a fourth embodiment of a Abspritzelements 23 and 7 the section VII in 6 in an enlarged view. Again in this example are two cup-shaped components 39 . 40 provided as atomizer attachment. Unlike in 5 embodiment shown are the shell parts 43 . 44 directed in the downstream direction. Therefore, the diameter decreases for each component inserted further down 39 . 40 from. The valve seat carrier 1 already assumes the function of a cup-shaped component with slots in its wall. The valve seat carrier 1 has two axially superimposed slots, the two annular gap segments 24 form and from which fuel louvers of different orientation emerge (arrows 32 in 7 ). The upper slot is through the valve seat body 16 partially covered and serves to spray a first fuel lamella 26a while the lower slot partially through the upstream component 39 is covered. The bending radius in the transition from the bottom part 41 to shell part 43 of the component 39 indicates the size of the radial and axial direction components in the second fuel lamella to be sprayed 26b in front. In the jacket part 43 of the upstream component 39 a slot with a greater axial extent is provided, through which a third fuel lamella 26c exit, wherein the annular gap segment 24 by the overlap of the downstream component 40 and its bending radius in the transition from bottom part 42 to shell part 44 is fixed. The spray angle of each fuel lamella 26a . 26b . 26c is determined by the shortest connecting line between the respective adjacent contours of the components 39 . 40 in the area of the annular gap segments 24 predetermined, to which the flow exits vertically.
Bei
den in den 4 bis 7 gezeigten Ausführungsbeispielen
lassen sich die Spaltweiten der Ringspaltsegmente 24 während des
Zusammenbaus über
eine pneumatische Durchflussmessung einstellen.In the in the 4 to 7 the embodiments shown can be the gap widths of the annular gap segments 24 adjust during assembly by pneumatic flow measurement.
In 8 ist
ein schematischer Ausschnitt einer Brennkraftmaschine mit einem
erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventil 100 und
einer symbolhaft dargestellten Strahlverteilung im Ansaugrohr 35 der
Brennkraftmaschine dargestellt. Die räumliche Anordnung aller Brennstofflamellen 26a, 26b, 26c füllt die
Geometrie des Ansaugrohres 35 optimal aus, d.h. es erfolgt
eine Ausnutzung des maximal verfügbaren
Ansaugrohrvolumens zur Verteilung des Brennstoffsprays, ohne die
Wandungen des Ansaugrohres 35 nennenswert zu benetzen.In 8th is a schematic section of an internal combustion engine with a fuel injection valve according to the invention 100 and a symbolically represented beam distribution in the intake pipe 35 the internal combustion engine shown. The spatial arrangement of all fuel louvers 26a . 26b . 26c fills the geometry of the intake manifold 35 optimal, ie there is a utilization of the maximum available intake pipe volume for distributing the fuel spray, without the walls of the intake manifold 35 worth mentioning.
Wie
bereits oben erwähnt,
ist ein erfindungsgemäß ausgestaltetes
Brennstoffeinspritzventil 100 auch zum direkten Einspritzen
von Brennstoff in einen Brennraum 36 einer Brennkraftmaschine
geeignet, wobei gegenüber
der Saugrohreinspritzung noch größere Längen der
Ringspaltsegmente 24 über
den Umfang sinnvoll sein können.As already mentioned above, an inventively designed fuel injection valve 100 also for direct injection of fuel into a combustion chamber 36 an internal combustion engine suitable, with respect to the intake manifold injection even greater lengths of the annular gap segments 24 can be useful over the circumference.