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Die
Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor einer Verbrennungskraftmaschine
zum Erzeugen einer homogenen Kraftstoffverteilung in einem Brennraum
der Verbrennungskraftmaschine, vorteilhafterweise als halbkugelförmige
Kraftstoffwolke, wobei in einem Endbereich des eine Längsachse
aufweisenden Kraftstoffinjektors eine Vielzahl von Einspritzöffnungen
vorgesehen sind, die schräg zu der Längsachse
ausgerichtet sind und einen länglichen Querschnitt aufweisen.
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Verbrennungskraftmaschinen
werden in Fahrzeugen wie Pkws und Lkws eingesetzt. Dabei weisen
die Verbrennungskraftmaschinen ein Kurbelgehäuse und einen
Zylinderkopf auf, innerhalb derer ein Brennraum zum Verbrennen von
Kraftstoff, wie Dieselkraftstoff oder Benzinkraftstoff vorgesehen
ist. Um den Kraftstoff in den Brennraum einzubringen, werden heutzutage
Kraftstoffinjektoren verwendete. Diese Kraftstoffinjektoren spritzen
unter sehr hohen Drücken den Kraftstoff in den Brennraum
ein. Dabei ist es das globale Ziel, eine möglichst gleichmäßige Kraftstoffverteilung
zu haben, um eine besonders gute und vollständige Verbrennung
zu erreichen.
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Kraftstoffinjektoren
nach heutiger Bauart weisen Einspritzöffnungen auf, wobei
hierfür unterschiedlichste Varianten bekannt sind. Aus
der
DE 11 2004
00939 T5 ist eine Brennstoffeinspritzvorrichtungsdüse
für einen Verbrennungsmotor bekannt. In dieser Druckschrift
ist eine Vielzahl von Einspritzöffnungen offenbart, wobei
die Einspritzöffnungen einen runden Querschnitt aufweisen
und rohrförmig ausgestaltet sind. Dabei sind die Einspritzöffnungen
entlang unterschiedlicher Ebenen durch den Kraftstoffinjektor angeordnet.
Die Ebenen verlaufen senkrecht zu einer Längsachse durch
den Kraftstoffinjektor.
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Eine ähnliche
Ausbildung eines Kraftstoffinjektors mit einer Einspritzdüse
ist auch aus der
DE 4344026
C2 bekannt. In einer Ebene senkrecht zu einer Längsachse
durch die Einspritzdüse sind unterschiedliche Einspritzöffnungen
vorgesehen, die unterschiedlich große Durchmesser aufweisen.
Die Einspritzöffnungen der
DE 11 2004 00939 T5 und
der
DE 4344026 C2 haben
immer einen runden Querschnitt.
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Im
Gegensatz zu diesen Offenbarungen ist aus der
US 6045063 die schlitzförmige
Ausgestaltung von Einspritzöffnungen bekannt. Dabei ist
die Verbindung nicht nur einer einzigen Einspritzöffnung, sondern
auch mehrerer Einspritzöffnungen in einer oder unterschiedlichen
Ebenen senkrecht zu einer Längsachse des Kraftstoffinjektors
bekannt. Auch ist aus dieser Druckschrift bekannt, dass die Einspritzöffnungen
so ausgebildet sind, dass das durch die Öffnungen gelangende
Medium sich auf der Außenseite des Kraftstoffinjektors
vermischt, derart, dass die Einspritzdüsen bzgl. ihres
Sprühbereiches überlappend angeordnet sind.
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Eine
schlitzförmige Ausgestaltung von Einspritzöffnungen
ist auch aus der
JP
2006077610 A bekannt. Ein ähnliches Brennstoffeinspritzsystem
ist auch aus der
DE
10026324 A1 bekannt. Dabei ist ein Brennstoffeinspritzsystem
für Verbrennungskraftmaschinen offenbart, bei dem wenigstens
ein Brennstoffeinspritzventil nach Art eines Kraftstoffinjektors
Verwendung findet, derart, dass Brennstoff in einem Brennraum mit
einer in den Brennraum ragenden Zündkerze eingespritzt
wird. Das Brennstoffeinspritzventil weist dabei einen Ventilkörper
auf, der mehrere umfänglich angeordnete Einspritzlöcher
aufweist. Die Einspritzlöcher sind so ausgestaltet, dass
in dem Brennraum ein kegelförmiger Einspritzstrahl erzeugt wird.
Zumindest diejenigen Einspritzlöcher, welche unmittelbar
beidseitig der Zündkerze angeordnet sind, weisen einen
länglichen Querschnitt auf. Es ist ferner offenbart, dass
die Einspritzöffnungen, welche diesen länglichen
Querschnitt aufweisen, quer zu einer Längsachse durch den
Kraftstoffinjektor ausgerichtet sind.
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Die
bisher bekannten Einspritzdüsen rufen jedoch immer noch
keine ausreichend homogene Kraftstoffverteilung im Brennraum hervor.
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Zwar
ist bekannt, dass über Erhöhung der Einspritzdrücke
eine bessere Verteilung des Kraftstoffes im Brennraum erreichbar
ist, doch weist diese Maßnahme den Nachteil auf, dass die
Verschleißanfälligkeit der den Kraftstoff zuführenden
Bauteile erhöht wird, der Verschleiß im Brennraum
zunimmt und sich die Geräuschentwicklung verstärkt.
Dies gilt es jedoch zu vermeiden.
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Es
ist somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile
aus dem Stand der Technik zu vermeiden und eine bessere homogene
Kraftstoffverteilung im Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine
zu erreichen.
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Diese
Aufgabe wird gattungsgemäß dadurch gelöst,
dass zumindest auf einer Seite der Einspritzöffnungen direkt
an diese angrenzende Erhebungen angeordnet sind, um eine Abrisskante
für aus den Einspritzöffnungen austretenden Kraftstoff
zu bilden.
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Bei
einer derartigen erfindungsgemäßen Ausgestaltung
wird bei gleichbleibendem Einspritzdruck erreicht, dass die Laufruhe
der Verbrennungskraftmaschine zunimmt, die Leistung der Verbrennungskraftmaschine
zunimmt, der Kraftstoffverbrauch fällt und die Menge an
produzierten Schadstoffen vermindert wird. Die Umweltverträglichkeit
einer entsprechenden Kraftmaschine wird erhöht, der Betrieb
eines Kraftfahrzeuges mit einer solchen Verbrennungskraftmaschine
vergünstigt sich, weniger störende Geräusche
werden wahrgenommen und das sportliche Fahrverhalten eines mit einer
solchen Verbrennungskraftmaschine ausgestatteten Fahrzeuges nimmt
zu.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungsformen werden in den Unteransprüchen beansprucht
und nachfolgend näher erläutert.
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So
ist es von Vorteil, wenn die Einspritzöffnungen als Längsschlitze
ausgebildet sind. Auf diese Weise wird über eine entsprechend
größere Höhe des Brennraums eine homogenere
Kraftstoffverteilung erreicht.
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Wenn
die Längsschlitze zwischen 5° und 45°,
vorzugsweise 22,5° zur Längsachse geneigt sind,
so überlappen sich die durch das aus den Einspritzöffnungen
austretenden Kraftstoffpartikel gebildete Bereiche. Dadurch wird
die Kraftstoffverteilung im Brennraum homogener.
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Ein
weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist dadurch
gekennzeichnet, dass die Längsschlitze kurvig verlaufend
im Kraftstoffinjektor ausgebildet sind, vorzugsweise s-förmig
oder wellenförmig verlaufend ausgebildet sind. Besonders
vorteilhaft ist es in einem weiteren Ausführungsbeispiel,
wenn die Längsschlitze ineinander verschlungen angeordnet sind.
Dadurch wird die homogene Kraftstoffverteilung im Brennraum weiter
verbessert.
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Um
sicherzustellen, dass eine Abrisskante zum besseren Vernebeln des
Brennraumes mit kleineren Partikeln erzeugt ist, ist es von Vorteil,
wenn in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform die
Erhebung sich entlang eines Randes der Einspritzöffnung über
die gesamte Länge der Einspritzöffnung oder nur
eines Teiles der Einspritzöffnung erstreckt. Des Weiteren
können die Erhebungen jeweils abwechselnd am linken oder
rechten Rand oder an beiden Rändern einer Einspritzöffnung
vorgesehen werden. Es ist auch denkbar die Erhebungen der Einspritzöffnungen
in Längsrichtung des Injektors in verschiedenen Höhen
anzuordnen.
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Wenn
eine Symmetrieachse durch die Einspritzöffnung außermittig
der Längsachse des Kraftstoffinjektors verläuft,
so ergeben sich unterschiedlich hohe Kanten der Schlitze, wobei
die als höher zu bezeichnende Kante, gesehen von der Oberfläche des
Kraftstoffinjektors, bereits das Vorhandensein einer Abrisskante
sicherstellt. Alternativ ist bei dem Herstellen des Kraftstoffinjektors
eine Erhöhung in Form eines Höckers oder eines
länglichen Vorsprunges am Rande des Schlitzes vorsehbar,
wobei eine lasergestützte Nachbearbeitung zum Ausarbeiten der
entsprechenden Kontur durchführbar ist. Auf diese Weise
wird es möglich, die hervorgerufene Verteilung an Kraftstoff
im Brennraum noch feiner vorzubestimmen.
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Wenn
zusätzlich zu den Längsschlitzen eine zentrisch
zur Längsachse des Kraftstoffinjektors angeordnete Zentralöffnung
an dem dem Brennraum zugewandten Ende des Kraftstoffinjektors ausgebildet
ist, so ist sichergestellt, dass auch ausreichend schnell und ausreichend
viel Kraftstoff in den vom Kraftstoffinjektor fernen Ende des Brennraumes
gelangt und auch in Längsrichtung gesehen eine ausreichend
gute homogene Verteilung des Kraftstoffes im Brennraum erreicht
ist.
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Um
die Drücke entsprechend gut vorzubestimmen, wie sie im
Kraftstoff beim und vor dem Austreten aus den Einspritzöffnungen
vorliegt, ist es von Vorteil, wenn eine im Bereich der Einspritzöffnung vorhandene
Innenwandung konisch in Richtung der Zentralöffnung ausgebildet
ist.
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Wenn
im Bereich des dem Brennraum zugewandten Endes des Kraftstoffinjektors,
im Inneren des Kraftstoffinjektors eine von der Innenwandung beabstandete
Leitvorrichtung angeordnet ist, so lässt sich mit geeigneten
Mitteln auch die Kraftstoffverteilung im Verbrennungsraum fein bestimmen.
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Da
sich die Temperaturbedingungen im Brennraum in nachfolgenden Verbrennungszyklen ändert,
ist es von Vorteil, wenn die Leitvorrichtung einen Innenkegel und/oder
leitflächenähnliche verstellbare Schaufeln umfasst,
um die Austrittsgeschwindigkeit des Kraftstoffes in den Brennraum
auch über mehrere Verbrennungszyklen hinweg anzupassen und
bspw. gleich zu halten. Dabei kann die Leitvorrichtung so gesteuert
werden, dass der Kraftstoff zuerst aus dem, in Längsrichtung
gesehen, oberen oder unteren Abschnitt der Einspritzöffnung
auszutreten beginnt und anschließend aus dem jeweiligen
gegenüberliegenden Abschnitt der Einspritzöffnung.
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Die
Erfindung wird auch nachfolgend mit Hilfe einer Zeichnung näher
erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Ansicht auf ein einem Brennraum zugewandtes Ende eines
Kraftstoffinjektors mit einem Längsschlitz, der an einer
Seite eine Erhebung im Sinne der Erfindung aufweist.
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2 eine
schematische Ansicht des Endes eines zweiten Ausführungsbeispiels
eines Kraftstoffinjektors mit einer gebogenen, im Sinne einer S-Form
ausgeführten Einspritzöffnung,
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3 eine
Ansicht von unten auf eine dritte Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors,
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4 die
Ansicht von unten auf eine fünfte Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors,
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5 eine
Ansicht von unten auf eine weitere Ausführungsform der
Erfindung und
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6 ein
Querschnitt auf eine sechste Ausführungsform eines Kraftstoffinjektors
mit einem innerhalb des Kraftstoffinjektors angeordneten Innenkegels,
welcher verstellbare gleitflächenähnliche Schaufeln
aufweist.
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Die
in den 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiele
sind lediglich schematisch dargestellt. In den Ausführungsbeispielen
werden für die gleichen Elemente die gleichen Bezugszeichen
verwendet.
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In 1 ist
ein Ende eines Kraftstoffinjektors 1 dargestellt. Dieser
Kraftstoffinjektor 1 ist in einer Verbrennungskraftmaschine,
insbesondere in einem Zylinderkopf, verbaut. Der Kraftstoffinjektor 1 weist ein
einem Brennraum zugewandtes Ende auf. Der Kraftstoffinjektor 1 weist
eine Längsachse 2 und eine Vielzahl von Einspritzöffnungen 3 auf.
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An
einem dem Brennraum zugewandten stirnseitigen Ende des Kraftstoffinjektors 1 ist
eine weitere Einspritzöffnung 3 vorgesehen, die
zentrisch zur Längsachse 2 angeordnet ist. Diese
Einspritzöffnung wird auch als Zentralöffnung 4 bezeichnet.
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In 1 ist
das Austreten von Kraftstoff durch die Zentralöffnung 4 angedeutet.
Auf einer Seite der Einspritzöffnung 3, die an
der Längsseite des Kraftstoffinjektors 1 angebracht
ist, ist eine Erhebung 5 ausgebildet. Die Erhebung 5 wird
auch als Erhöhung bezeichnet.
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In 2 ist
das brennraumseitige Ende des Kraftstoffinjektors 1 kegelstumpfförmig
ausgebildet und die Einspritzöffnung 3 ist bogenförmig,
nämlich s-förmig ausgebildet. Die Einspritzöffnungen 3,
also die Einspritzöffnungen an der Längsseite
des Kraftstoffinjektors 1 sind als Längsschlitze
ausgebildet. Die Zentralöffnung 4 ist in 2 nicht
dargestellt, da diese dort rein optional ist.
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In
den 3 bis 5 sind unterschiedliche Formgestaltungen
der als Längsschlitze ausgebildeten Einspritzöffnungen 3 dargestellt.
Auch dort sind immer Erhebungen 5, zumindest auf jeweils
einer Seite der Einspritzöffnungen 3 angeordnet.
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In 6 ist
innerhalb des Kraftstoffinjektors 1 ein Innenkegel 6 angeordnet.
Der Innenkegel 6 weist laufflächenähnliche
Schaufeln 7 auf. Im dargestellten Ausführungsbeispiel
sind Symmetrieachsen durch die Einspritzöffnungen 3 außermittig
zur Längsachse 2 angeordnet. Im in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel
ist eine optionale zusätzliche Erhebung 5 an jeder
Einspritzöffnung zugeordnet. Aufgrund der Asymmetrie der
Anordnung der Einspritzöffnung 3 bzgl. der Längsachse 2,
kann auch auf diese zusätzliche Erhebung 5 verzichtet
werden, da die Ränder der Einspritzöffnungen 3 sowieso
zueinander versetzt sind, in dem Sinne, dass ein oberflächiger
Rand der Einspritzöffnung 3 von dem anderen oberflächigen
Rand der Einspritzöffnung 3 höhenunterschiedlich
zur Oberfläche des Kraftstoffinjektors 1 ausgebildet
ist.
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Eine
Verstellvorrichtung zum Verstellen der Schaufeln 7 ist
nicht dargestellt, jedoch mit herkömmlichen Mitteln erzielbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 11200400939
T5 [0003, 0004]
- - DE 4344026 C2 [0004, 0004]
- - US 6045063 [0005]
- - JP 2006077610 A [0006]
- - DE 10026324 A1 [0006]