DE102004060530A1

DE102004060530A1 - Brennstoffeinspritzventil

Info

Publication number: DE102004060530A1
Application number: DE200410060530
Authority: DE
Inventors: Joerg Heyse
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-12-16
Filing date: 2004-12-16
Publication date: 2006-06-22

Abstract

Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil zeichnet sich dadurch aus, dass stromabwärts eines einen festen Ventilsitz (29) aufweisenden Ventilsitzkörpers (16) eine Lochscheibe (23) angeordnet ist. Die Lochscheibe (23) ist scheibenförmig gewölbt ausgebildet und schließt einen Strömungshohlraum (24) zwischen sich und dem Ventilsitzkörper (16) ein. Die Lochscheibe (23) weist eine Vielzahl von sehr kleinen Abspritzöffnungen (30) auf, die auf einem größeren Durchmesser als dem Durchmesser einer Austrittsöffnung (27) des Ventilsitzkörpers (16) liegen. Die Abspritzöffnungen (30) besitzen als Mikrolöcher einen Durchmesser zwischen 5 mum und 25 mum. DOLLAR A Das Brennstoffeinspritzventil eignet sich besonders für den Einsatz in Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschinen.

Description

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

Aus der DE 196 36 396 A1 ist bereits ein Brennstoffeinspritzventil bekannt, bei dem stromabwärts der Ventilsitzfläche eine Lochscheibe vorgesehen ist, die eine Vielzahl von Abspritzöffnungen aufweist. Die günstigerweise zehn bis zwanzig Abspritzöffnungen befinden sich in einer Ebene der Lochscheibe, die senkrecht zur Ventillängsachse verläuft. Der größte Teil der Abspritzöffnungen ist schräg bzw. geneigt in der Lochscheibe eingebracht, so dass die Öffnungsachsen der Abspritzöffnungen keine Parallelität zur Ventillängsachse besitzen. Da die Neigungen der Abspritzöffnungen unterschiedlich gewählt werden können, ist eine Divergenz der abzuspritzenden Einzelstrahlen leicht erreichbar. Die Abspritzöffnungen sind beispielsweise durch Laserstrahlbohren in der Lochscheibe in einer weitgehend einheitlichen Größe eingebracht. Das Brennstoffeinspritzventil eignet sich besonders für Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschinen.

Vorteile der Erfindung

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 Fluidtröpfchen erzielt wird. In idealer Weise handelt es sich bei der Lochscheibe um eine Mikrolochscheibe, die eine Vielzahl von sehr kleinen Abspritzöffnungen aufweist, so dass Brennstoffsprays mit extrem kleinen Brennstofftröpfchen mit einem Sauter Mean Diameter (SMD) von ca. 20 μm abspritzbar sind. Auf diese Weise kann sehr wirkungsvoll die HC-Emission der Brennkraftmaschine deutlich reduziert werden.

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

In idealer Weise handelt es sich bei der Lochscheibe um eine Mikrolochscheibe, die eine Vielzahl von sehr kleinen Abspritzöffnungen aufweist, die einen Durchmesser von jeweils ca. 5 bis 25 μm, z.B. 10 μm Durchmesser besitzen. Die Abspritzöffnungen sind möglichst gleichmäßig und großflächig auf der gewölbten Lochscheibe verteilt. Durch diese Aufteilung ist pro einzelner Abspritzöffnung die zu zerstäubende Durchflussmenge entsprechend klein.

Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt 1 ein teilweise dargestelltes Ventil in der Form eines Brennstoffeinspritzventils mit einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lochscheibe.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In der 1 ist als ein Ausführungsbeispiel ein Ventil in der Form eines Einspritzventils für Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschinen teilweise dargestellt. Das Brennstoffeinspritzventil 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.
Die Betätigung des Brennstoffeinspritzventils erfolgt in bekannter Weise, beispielsweise elektromagnetisch. Eine Betätigung des Brennstoffeinspritzventils mit einem piezoelektrischen oder magnetostriktiven Aktor ist jedoch ebenso denkbar. Zur axialen Bewegung der Ventilnadel 5 und damit zum Öffnen entgegen der Federkraft einer nicht dargestellten Rückstellfeder bzw. Schließen des Brennstoffeinspritzventils 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.
In dem stromabwärts liegenden Ende des Ventilsitzträgers 1 ist ein Ventilsitzkörper 16 z.B. durch Schweißen dicht montiert. An der dem Ventilschließkörper 7 abgewandten, unteren Stirnseite 17 des Ventilsitzkörpers 16 ist eine erfindungsgemäße Lochscheibe 23 befestigt. Die Verbindung von Ventilsitzkörper 16 und Lochscheibe 23 erfolgt beispielsweise durch eine umlaufende und dichte, mittels eines Lasers ausgebildete Schweißnaht 26, die z.B. an der Stirnseite 17 oder am äußeren Umfang von Ventilsitzkörper 16 und Lochscheibe 23 vorgesehen ist.
Die Einschubtiefe des Ventilsitzkörpers 16 mit der Lochscheibe 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.
In dem Ventilsitzkörper 16 ist stromabwärts der Ventilsitzfläche 29 eine Austrittsöffnung 27 vorgesehen, von der aus der abzuspritzende Brennstoff in einen Strömungshohlraum 24 eintritt, der durch eine gewölbte oder kalottierte Ausbildung der Lochscheibe 23 zwischen der unteren Stirnseite 17 des Ventilsitzkörpers 16 und der Lochscheibe 23 gebildet ist. Dabei weist die Lochscheibe 23 z.B. im Bereich der Ventillängsachse 2 ihren größten Abstand zur Stirnseite 17 auf, während im Bereich der Schweißnaht 26 die Lochscheibe 23 unmittelbar am Ventilsitzkörper 16 anliegt.
Bei der Lochscheibe 23 handelt es sich um eine Mikrolochscheibe, die eine Vielzahl von sehr kleinen Abspritzöffnungen 30 aufweist, die einen Durchmesser von jeweils ca. 5 bis 25 μm, z.B. 10 μm Durchmesser besitzen, so dass Brennstoffsprays mit extrem kleinen Brennstofftröpfchen mit einem Sauter Mean Diameter (SMD) von ca. 20 μm abspritzbar sind. Auf diese Weise kann sehr wirkungsvoll die HC-Emission der Brennkraftmaschine deutlich gegenüber bekannter Einspritzanordnungen reduziert werden.
Die Lochscheibe 23 wird zentral durch die Austrittsöffnung 27 angeströmt. Damit die Abspritzöffnungen 30 nicht direkt angeströmt werden, befinden sich alle Abspritzöffnungen 30 auf einem Scheibendurchmesser, der größer ist als der Durchmesser der Austrittsöffnung 27 des Ventilsitzkörpers 16. Der nicht mit den als Mikrolöcher ausgebildeten Abspritzöffnungen 30 besetzte zentrale Bereich der Lochscheibe 23 ist insofern verschlossen.
In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann die Lochscheibe 23 auch in ihrem zentralen Bereich mit Abspritzöffnungen 30 versehen sein, die also dann ohne Strömungsumlenkung unmittelbar von der Austrittsöffnung 27 kommend angeströmt werden. Sinnvollerweise sind jedoch auch in dem ringförmig gegenüber der Austrittsöffnung 27 versetzten Außenbereich der Lochscheibe 23 Abspritzöffnungen 30, wie in 1 gezeigt, angeordnet.
Die Austrittsöffnung 27 besitzt z.B. einen Durchmesser zwischen 0,8 mm und 1,6 mm. Diese Angaben beziehen sich auf Durchflüsse bis zu 240 g/min und Brennstoffdrücke bis zu 6 bar. Bei einer solchen Ausführung ergibt sich ein mit Abspritzöffnungen 30 besetzbarer Bereich der Lochscheibe 23 mit einem Durchmesser von ca. 4 mm. Innerhalb dieses Durchmessers ist die Lochscheibe 23 in vorteilhafter Weise nach außen kalottiert bzw. gewölbt.
Die Abspritzöffnungen 30 werden z.B. durch Extrudieren, Laserbohren, Sintern oder metallisches Abscheiden in einem Galvanikprozess erzeugt.

Claims

Brennstoffeinspritzventil für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, mit einer Ventillängsachse (2), mit einem einen festen Ventilsitz (29) aufweisenden Ventilsitzkörper (16), mit einem mit dem Ventilsitz (29) zusammenwirkenden Ventilschließkörper (7), der entlang der Ventillängsachse (2) axial bewegbar ist, mit einer Austrittsöffnung (27) im Ventilsitzkörper (16) und mit einer stromabwärts des Ventilsitzes (29) angeordneten, eine Vielzahl von Abspritzöffnungen (30) aufweisenden Lochscheibe (23), dadurch gekennzeichnet, dass die Abspritzöffnungen (30) als Mikrolöcher einen Durchmesser zwischen 5 μm und 25 μm besitzen.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lochscheibe (23) scheibenförmig gewölbt oder kalottiert ausgebildet ist.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lochscheibe (23) fest mit dem Ventilsitzkörper (16) verbunden ist.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abspritzöffnungen (30) auf einem größeren Durchmesser als dem Durchmesser der Austrittsöffnung (27) liegen.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zwischen einer unteren Stirnseite (17) des Ventilsitzkörpers (16) und der Lochscheibe (23) gebildeter Strömungshohlraum (24) im Bereich der Ventillängsachse (2) die größte Höhe hat, die sich radial in alle Richtungen verringert.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abspritzöffnungen (30) mittels Extrudieren, Laserbohren, Sintern oder metallisches Abscheiden in einem Galvanikprozess herstellbar sind.