-
Stand der Technik
-
Die Erfindung betrifft ein Brennstoffeinspritzventil, insbesondere einen Injektor für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen. Speziell betrifft die Erfindung das Gebiet der Injektoren von Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschinen.
-
Aus der
DE 10 2004 058 652 A1 ist ein Brennstoffeinspritzventil bekannt, das zum direkten Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine dient. Das bekannte Brennstoffeinspritzventil umfasst eine in einem Düsenkörper angeordnete Ventilnadel, welche durch einen Aktor betätigbar ist. Ein mit der Ventilnadel in Wirkverbindung stehender, dem Brennraum zugewandter Ventilschließkörper ist im unbetätigten Zustand des Aktors in dichtender Anlage an einer Ventilsitzfläche gehalten. Hierbei sind an einer der Ventilsitzfläche zugewandten Oberfläche des Ventilschließkörpers Nuten vorgesehen. Beispielsweise können acht ellipsenförmige Nuten vorgesehen sein, die radialsymmetrisch oberhalb einer Sitzberührlinie angeordnet sind, wobei eine lange Halbachse der Ellipse annähernd senkrecht zur Sitzberührlinie orientiert ist.
-
Mit der Ausgestaltung eines Brennstoffeinspritzventils, wie es aus der
DE 10 2004 058 652 A1 bekannt ist, soll erreicht werden, dass eine asymmetrische Einspritzung realisiert wird. Dabei kann der strömende Brennstoff aufgrund der an dem Ventilschließkörper vorgesehenen Nuten noch eine Geschwindigkeitskomponente erfahren, die von der durch die Neigung des Ventilschließkörpers vorgegebenen Richtung abweicht. Dadurch wird der strömende Brennstoff aus seiner ursprünglichen Richtung abgelenkt, so dass sich die Streuung des austretenden Brennstoffstrahls vergrößert. Speziell können laminare Strömungsanteile durch entsprechende Abrisskanten vermieden und der Turbulenzgrad gesteigert werden. Allerdings hängt die Strömung des Brennstoffs gerade im Bereich des Ventilschließkörpers erheblich von der konkreten Ausgestaltung des Brennstoffeinspritzventils ab, die durch den konkreten Anwendungsfall eingeschränkt wird.
-
Oberhalb der Sitzberührlinie ergeben sich bei dem bekannten Brennstoffeinspritzventil geringere Strömungsgeschwindigkeiten des Brennstoffs als unmittelbar an oder hinter der Sitzberührlinie, da in Strömungsrichtung gesehen oberhalb (vor) der Sitzberührlinie bei dem bekannten Brennstoffeinspritzventil ein größerer Strömungsquerschnitt vorgegeben ist. Im konkreten Anwendungsfall können dadurch die gewünschten Effekte zur Verteilung des Brennstoffs in der Brennkammer gegebenenfalls nicht in der gewünschten Weise erzielt werden.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass eine verbesserte Ausgestaltung ermöglicht ist, bei der insbesondere im konkreten Anwendungsfall verbesserte Einspritzbilder erzeugt werden können.
-
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Anspruch 1 angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.
-
Mit einem Brennstoffeinspritzventil, das gegebenenfalls vorteilhaft weitergebildet ist, können Sprühformen beziehungsweise Einspritzbilder erzeugt werden, die in mehrfacher Hinsicht von Vorteil sind.
-
Durch Vertiefungen, insbesondere Nuten im Abspritzbereich, kann eine turbulente Strömung erzielt werden. Folglich kann der eingespritzte Brennstoff in einer fein verteilten Tröpfchenform (Spray) mit einer breiteren Verteilung von Tropfengrößen erzeugt werden. In solch einem Spray kann es dann mehr kleinere und mehr größere Tropfen geben als bei Ausgestaltungen ohne die vorgeschlagenen Vertiefungen. Somit ergibt sich eine bessere Durchmischung des Brennstoffs mit der Luft im Brennraum. Das wiederum ergibt eine besonders schadstoffarme Verbrennung und einen hohen Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine.
-
Die dickeren Tropfen lassen sich nicht so leicht durch Luftströmungen im Brennraum verwehen. Dadurch kann das Spray stabiler in der Nähe einer Zündkerze gehalten werden. Die Brennkraftmaschine hat dadurch weniger Brennkraftaussetzer, erzeugt weniger schädliches Abgas und hat einen besseren Wirkungsgrad.
-
Eine Spraylamelle wird durch die turbulentere Strömung aufgrund der Vertiefungen senkrecht zur Lamellenebene breiter. Dadurch wird durch das Spray ebenfalls mehr Brennraumluft erfasst, was sich in Bezug auf die genannten Vorteile ebenfalls positiv auswirkt.
-
Die Vertiefungen können in vorteilhafter Weise durch eine Laserbearbeitung des Ventilschließkörpers beziehungsweise des Ventilsitzkörpers erzeugt werden. Speziell kann hierbei eine Lasertechnik zum Einsatz kommen, die auf einem Ultra-Kurzpuls-Laser basiert. Mit solch einer Lasertechnik können die Vertiefungen sehr präzise und mit geringer Beeinflussung des umgebenden Materials in die jeweilige Oberfläche eingebracht werden. Die Vertiefungen können allerdings auch zusätzlich oder alternativ mit anderen Verfahren eingebracht werden.
-
Vorteilhaft ist es, dass der Ventilschließkörper bei geschlossenem Dichtsitz zumindest zwischen der Sitzberührlinie und der Abspritzkante außerhalb der zumindest einen Vertiefung des Ventilschließkörpers beziehungsweise der zumindest einen Vertiefung in der Ventilsitzfläche zumindest im Wesentlichen an der Ventilsitzfläche liegt. Die Sitzberührlinie stellt die Anlagestelle für den Dichtsitz dar. Hierdurch ergibt sich ein vergleichsweise geringer Durchflussquerschnitt, wenn der Dichtsitz geöffnet ist, wodurch eine hohe Strömungsgeschwindigkeit in diesem Bereich gewährleistet ist. Die Strömung kann hierdurch in besonderer Weise durch die Vertiefungen beeinflusst werden, um das gewünschte Strahlbild und die gewünschte Tropfenbildung zu erzielen. Speziell kann die stochastische Verteilung der im Strahlbild auftretenden Tröpfchengrößen besonders wirkungsvoll beeinflusst werden. Die Vertiefungen können hierbei mit einer vergleichsweise geringen Tiefe und Ausdehnung ausgestaltet sein. Dies ermöglicht insbesondere, dass gegebenenfalls eine größere Anzahl an Vertiefungen realisiert werden kann, die beispielsweise über einen Umfang des Ventilschließkörpers beziehungsweise des Ventilsitzkörpers verteilt sind. Dadurch kann ausgehend von einer idealisierten laminaren Strömung an vielen Stellen ein Aufbrechen dieser laminaren Strömung erzielt werden, um an einer Vielzahl von Stellen, die durch die Vertiefungen gegeben sind, Turbulenzen in der Strömung zu initiieren.
-
Vorteilhaft ist es hierbei auch, dass zumindest ein Teil der Vertiefungen des Ventilschließkörpers bei geschlossenem Dichtsitz jeweils einen Vertiefungsraum bildet, der von der Abspritzkante des Ventilschließkörpers beabstandet ist. Hierdurch können die Stellen für die Initiierung der Turbulenzen in der Strömung in Strömungsrichtung betrachtet vor die Abspritzkante gelegt werden.
-
Vorteilhaft ist es allerdings auch, dass zumindest ein Teil der Vertiefungen des Ventilschließkörpers bei geschlossenem Dichtsitz jeweils einen Vertiefungsraum bildet, der sich in die Abspritzkante des Ventilschließkörpers erstreckt. Dadurch können Stellen zur Initiierung der Turbulenzen in der Strömung direkt an die Abspritzkante des Ventilschließkörpers gelegt werden.
-
Vorteilhaft ist es auch, dass zumindest ein Teil der Vertiefungen des Ventilschließkörpers bei geschlossenem Dichtsitz jeweils einen Vertiefungsraum bildet, der unmittelbar an der Abspritzkante des Ventilschließkörpers angeordnet ist, sich aber nicht in die Abspritzkante des Ventilschließkörpers erstreckt. Somit kann die Stelle für die Erzeugung der Turbulenzen der Strömung fast an die Abspritzkante des Ventilschließkörpers gelegt werden, wobei dennoch eine ununterbrochene Abspritzkante, insbesondere eine kreislinienförmige Abspritzkante, an dem Ventilschließkörper realisiert werden kann. Die Abspritzkante des Ventilschließkörpers kann hierbei auch als abgerundete Abspritzkante ausgestaltet sein.
-
Zusätzlich oder alternativ kann zumindest ein Teil der Vertiefungen in der Ventilsitzfläche des Ventilsitzkörpers bei geschlossenem Dichtsitz jeweils einen Vertiefungsraum bilden, der von der Abspritzkante des Ventilschließkörpers beabstandet ist. Speziell können die diesbezüglichen Vertiefungen bei dieser Ausgestaltung in Strömungsrichtung betrachtet in etwa in die Mitte zwischen der Abspritzkante und der Sitzberührlinie oder auch näher an die Sitzberührlinie gelegt werden.
-
Somit ergeben sich mehrere Möglichkeiten, um Vertiefungen an dem Ventilschließkörper vorzusehen. Über die erzeugten Verwirbelungen der Strömung können gezielt auch stochastisch gehäuft mehr kleinere und mehr größere Tropfen im Spray erzeugt werden.
-
In vorteilhafter Weise können die Vertiefungen zusätzlich oder alternativ auch in der Ventilsitzfläche des Ventilschließkörpers vorgesehen sein.
-
Hierbei ist es vorteilhaft, dass zumindest ein Teil der Vertiefungen in der Ventilsitzfläche des Ventilschließkörpers bei geschlossenem Dichtsitz jeweils einen Vertiefungsraum bildet, der über die Abspritzkante des Ventilschließkörpers hinaus offen ist. Somit sind beim Öffnen des Dichtsitzes in dem Durchflussspalt zwischen dem Ventilschließkörper und der Ventilsitzfläche im Bereich der Abspritzkante über den Umfang variierende Spaltbreiten ermöglicht. Hierdurch werden gezielt an der Abspritzkante Stellen zur Erzeugung von Turbulenzen in dem abgespritzten Brennstoff erzeugt.
-
Ferner ist es vorteilhaft, dass zumindest ein Teil der Vertiefungen der Ventilsitzfläche des Ventilschließkörpers bei geschlossenem Dichtsitz jeweils einen Vertiefungsraum bildet, der unmittelbar vor der Abspritzkante des Ventilschließkörpers an den Ventilschließkörper angrenzt, aber nicht über die Abspritzkante hinaus offen ist. Auf diese Weise können die Stellen für die Erzeugung von Turbulenzen in der Strömung nahe an die Abspritzkante gelegt werden, wobei zumindest in Bezug auf diese Vertiefungen direkt an der Abspritzkante eine konstante Spaltbreite bei gegebener Öffnung des Dichtsitzes realisiert ist.
-
Bei einer weiteren möglichen Ausgestaltung kann zumindest ein Teil der in Strömungsrichtung betrachtet vor der Sitzberührlinie vorgesehenen Vertiefungen des Ventilsitzkörpers bei geschlossenem Dichtsitz jeweils einen Vertiefungsraum bilden. Auf diese Weise können Stellen zur Erzeugung der turbulenten Strömung auch vor den Dichtsitz gelegt werden. Vorzugsweise ist in diesem Bereich ebenfalls ein geringer Öffnungsquerschnitt eines Strömungsspaltes realisiert, wenn der Dichtsitz geöffnet ist, um eine hohe Fließgeschwindigkeit zu erzielen.
-
Vorteilhaft ist es ferner, dass mehrere Vertiefungen an dem Ventilschließkörper und mehrere Vertiefungen in der Ventilsitzfläche des Ventilsitzkörpers vorgesehen sind, die bei geschlossenem Dichtsitz an eine gemeinsame Umfangslinie angrenzen. Speziell können sich die Vertiefungen des Ventilschließkörpers und die Vertiefungen in der Ventilsitzfläche entlang der Umfangslinie betrachtet bezüglich ihrer Ausgestaltung am Ventilschließkörper und in der Ventilsitzfläche abwechseln. Hierbei ist vorzugsweise eine drehwinkelgenaue Montage des Ventilschließkörpers bezüglich des Ventilsitzkörpers vorgegeben.
-
Die Vertiefungen können geeignete Geometrien aufweisen. Hierbei haben die Vertiefungen in vorteilhafter Weise eine kreis-, dreieckförmige, ovale, rauten- oder schlitzförmige Ausgestaltung haben. Es können allerdings auch andere Ausgestaltungsformen zum Einsatz kommen. Ferner können die Vertiefungen, die an dem Ventilschließkörper ausgestaltet sind, alle die gleiche Geometrie aufweisen. Ferner können die Vertiefungen in der Ventilsitzfläche alle die gleiche Geometrie aufweisen. Speziell können auch die Vertiefungen in dem Ventilschließkörper und die Vertiefungen in der Ventilsitzfläche alle die gleiche Geometrie aufweisen, wenn sowohl an dem Ventilschließkörper als auch in der Ventilsitzfläche solche Vertiefungen vorgesehen sind. Allerdings können auch unterschiedliche Geometrien einerseits an dem Ventilschließkörper und andererseits in der Ventilsitzfläche realisiert werden. Ferner können auch an dem Ventilschließkörper beziehungsweise in der Ventilsitzfläche jeweils Kombinationen von unterschiedlichen Geometrien zum Einsatz kommen.
-
Die Orientierung von Vertiefungen mit schlitzförmiger Ausgestaltung kann in Umfangsrichtung sein, wobei diese geschlossen umlaufend oder unterbrochen ausgebildet sein können. Die Orientierung kann auch in Strömungsrichtung oder schräg zur Strömungsrichtung sein.
-
Ferner ergeben sich vorteilhafte Anordnungen, wenn sowohl an dem Ventilschließkörper als auch in der Ventilsitzfläche Vertiefungen vorgesehen sind. Hierbei können solche Vertiefungen an dem Ventilschließkörper und in der Ventilsitzfläche zueinander ausgerichtet sein. Dies macht gegebenenfalls eine drehwinkelabhängige Montage erforderlich. Speziell können die Vertiefungen an dem Ventilschließkörper und in der Ventilsitzfläche dann auf einer gemeinsamen Umfangslinie oder auf zwei nahe beieinander liegenden Umfangslinien liegen. Ferner sind auch Ausgestaltungen denkbar, bei denen Vertiefungen an dem Ventilschließkörper gegenüber von einer vertiefungsfreien Teilfläche der Ventilsitzfläche liegen. Entsprechend können Vertiefungen in der Ventilsitzfläche des Ventilsitzkörpers gegenüber von einer vertiefungsfreien Teilfläche auf dem Ventilschließkörper liegen. Eine drehwinkelabhängige Montage des Ventilschließkörpers relativ zu dem Ventilsitzkörper ist dann gegebenenfalls nicht erforderlich.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in den sich entsprechende Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind, näher erläutert. Es zeigen:
-
1 ein Brennstoffeinspritzventil in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung;
-
2 eine auszugsweise, schematische Darstellung des in 1 mit II bezeichneten Ausschnitts des Brennstoffeinspritzventils zur Erläuterung möglicher Ausführungsformen der Erfindung;
-
3 den in 2 dargestellten Ausschnitt des Brennstoffeinspritzventils zur weiteren Erläuterung möglicher Ausführungsformen der Erfindung;
-
4A den in 2 dargestellten Ausschnitt des Brennstoffeinspritzventils entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
-
4B einen Ventilsitzkörper des in 2 auszugsweise dargestellten Brennstoffeinspritzventils entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
-
5A einen Ventilschließkörper des in 2 auszugsweise dargestellten Brennstoffeinspritzventils entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
-
5B einen Ventilsitzkörper des in 2 auszugsweise dargestellten Brennstoffeinspritzventils entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
-
6A den in 5A dargestellten Ventilschließkörper entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
-
6B den in 5B dargestellten Ventilsitzkörper entsprechend dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
-
7A den in 5A dargestellten Ventilschließkörper entsprechend einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
-
7B den in 5B dargestellten Ventilsitzkörper entsprechend dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung und
-
8 den in 5A dargestellten Ventilschließkörper entsprechend einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung.
-
Ausführungsformen der Erfindung
-
1 zeigt ein Brennstoffeinspritzventil 1 in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung. Das Brennstoffeinspritzventil 1 kann insbesondere als Injektor für Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschinen dienen. Ein bevorzugter Einsatz des Brennstoffeinspritzventils 1 besteht für eine Brennstoffeinspritzanlage, bei der Brennstoff beispielsweise über eine Brennstoffverteilerleiste zu mehreren einander entsprechenden Brennstoffeinspritzventilen 1 geführt wird. Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil 1 eignet sich jedoch auch für andere Anwendungsfälle.
-
Das Brennstoffeinspritzventil 1 weist ein mehrteiliges Gehäuse 2 auf, wobei in der 1 zur Vereinfachung der Darstellung nur ein als Düsenkörper ausgestaltetes Gehäuseteil 2 dargestellt ist. In dem Gehäuse 2, insbesondere dem Düsenkörper 2, ist eine Ventilnadel 3 angeordnet und entlang einer Achse 4 geführt. Außerdem ist in dem Gehäuse 2 ein Aktor 5 angeordnet. Der Aktor 5 kann beispielsweise als magnetische Aktor 5 oder als piezoelektrischer Aktor 5 ausgestaltet sein. Die Ventilnadel 3 ist durch den Aktor 5 betätigbar, was durch einen Doppelpfeil 6 veranschaulicht ist. Diese Betätigung kann hierbei direkt oder indirekt erfolgen. Gegebenenfalls kann die Betätigung beispielsweise auch über einen hydraulischen Koppler oder ein Servoventil erfolgen.
-
Die Ventilnadel 3 weist einen Ventilschließkörper 7 auf. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Ventilschließkörper 7 einstückig mit der Ventilnadel 3 ausgebildet. Über die Ventilnadel 3 ist somit auch der Ventilschließkörper 7 von dem Aktor 5 betätigbar.
-
An dem Düsenkörper 2 ist ein Ventilsitzkörper 8 ausgebildet, der in diesem Ausführungsbeispiel einstückig mit dem Düsenkörper 2 ausgestaltet ist. Bei einer abgewandelten Ausgestaltung kann der Ventilsitzkörper 8 allerdings auch in ein Gehäuseteil 2, insbesondere den Düsenkörper 2, eingesetzt sein.
-
Der Ventilschließkörper 7 wirkt mit dem Ventilsitzkörper 8 zu einem Dichtsitz 9 (2) zusammen. Wenn das Brennstoffeinspritzventil 1 geschlossen ist, dann liegt der Ventilschließkörper 7 an einer Sitzberührlinie 10 an dem Ventilschließkörper 7 an, wodurch der Dichtsitz 9 lokalisiert ist. In Abhängigkeit von dem Hub der Ventilnadel 3 ergibt sich an dem geöffneten Dichtsitz 9 ein Spalt, über den Brennstoff aus einem Brennstoffraum 11 in eine Brennkammer oder einen anderen Raum der Brennkraftmaschine, insbesondere einem Vorraum der Brennkammer, eingespritzt werden kann. Vorzugsweise dient das Brennstoffeinspritzventil 1 allerdings zur direkten Einspritzung von Brennstoff in den Brennraum innerhalb eines Zylinders der Brennkraftmaschine. Bei dieser direkten Einspritzung ist eine gezielte Einspritzung hinsichtlich des Einspritzbildes und der stochastischen Tröpfchenverteilung im Einspritzstrahl (Spray) wesentlich, um gute Bedingungen für die Verbrennung des Brennstoffs zu erzielen. Dies wirkt sich insbesondere auf den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine und die Entstehung von Schadstoffen im Abgas beziehungsweise die Reduzierung von unerwünschten Verbrennungsprodukten aus.
-
2 zeigt eine auszugsweise, schematische Darstellung des in 1 mit II bezeichneten Ausschnitts des Brennstoffeinspritzventils 1 zur Erläuterung möglicher Ausführungsformen der Erfindung. An der Sitzberührlinie 10 wirkt der Ventilschließkörper 7 mit einer Ventilsitzfläche 15, die an dem Ventilsitzkörper 8 ausgebildet ist, zu einem geschlossenen Dichtsitz 19 zusammen, wenn der Ventilschließkörper 7 an die Ventilsitzfläche 15 gepresst wird. Diese geschlossene Stellung kann beispielsweise mittels einer Ventilfeder erzielt werden, wenn der Aktor 5 zum Öffnen den Ventilschließkörper 7 betätigt. Prinzipiell ist allerdings auch eine Ausgestaltung denkbar, bei der das Öffnen über eine Ventilfeder erfolgt, während der Aktor 5 den Ventilschließkörper 7 entgegen der Kraft der Ventilfeder in einer geschlossenen Stellung hält.
-
2 zeigt allerdings eine Stellung des Ventilschließkörpers 7 im betätigten Zustand, bei der der Ventilschließkörper 7 um einen Öffnungshub 16 aus seiner geschlossenen Stellung verstellt ist. Zumindest der Dichtsitz 9 ist geöffnet.
-
Der Ventilschließkörper 7 weist eine Abspritzkante 17 auf. Zwischen dem Ventilschließkörper 7 und der Ventilsitzfläche 15 sind ein erster Bereich 18 und ein zweiter Bereich 19 vorgesehen. Bei geöffnetem Dichtsitz 9 fließt der Brennstoff in einer Strömungsrichtung 20 aus dem Brennstoffraum 11 zu dem Dichtsitz 9, über den geöffneten Dichtsitz 9 und weiter zur der Abspritzkante 17, wo sich der Brennstoffstrom ablöst und in eine Brennkammer 21 der Brennkraftmaschine einspritzt. In Strömungsrichtung 20 betrachtet liegt der erste Bereich 18 vor dem Dichtsitz 9 beziehungsweise der Sitzberührlinie 10. Der zweite Bereich 19 liegt zwischen dem Dichtsitz 9 und der Abspritzkante 17.
-
In den Bereichen 18, 19 wird hierbei ein vergleichsweise kleiner Öffnungsquerschnitt bei gegebenem Öffnungshub 16 realisiert, so dass sich eine hohe Brennstoffgeschwindigkeit in den Bereichen 18, 19 ergibt. Vorzugsweise ist der Öffnungsquerschnitt in den Bereichen 18, 19 entlang der Strömungsrichtung 20 zumindest näherungsweise konstant.
-
An dem Ventilsitzkörper 8 ist ein Kante (weitere Abspritzkante) 22 ausgestaltet. bei geschlossenem Dichtsitz 9 liegt die Abspritzkante 17 des Ventilschließkörpers 7 vorzugsweise zumindest näherungsweise an der Kante 22.
-
In vorteilhafter Weise kann in den Bereich 19, also zwischen der Sitzberührlinie 10 und der an dem Ventilschließkörper 7 ausgestalteten Abspritzkante 17, zumindest eine Vertiefung 25 an dem Ventilschließkörper 7 vorgesehen sein. Entsprechend kann in dem zweiten Bereich 19 auch eine Vertiefung 26 in der Ventilsitzfläche 15 des Ventilsitzkörpers 8 vorgesehen sein. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass in der Strömungsrichtung 20 betrachtet vor der Sitzberührlinie 10, also in dem ersten Bereich 18, zumindest eine Vertiefung 27 an dem Ventilsitzkörper 8 vorgesehen ist.
-
In dem zweiten Bereich 19 können auch mehrere Vertiefungen 25, 26 an dem Ventilschließkörper 7 und/oder dem Ventilsitzkörper 8 vorgesehen sein. Ferner können auch mehrere Vertiefungen 27 in dem ersten Bereich 18 an dem Ventilsitzkörper 8 vorgesehen sein.
-
Somit können die Vertiefungen 25, 26, 27 auch in beliebigen Kombinationen realisiert sein. Zusätzlich können auch Vertiefungen 28A, 28B, 28C in Strömungsrichtung 20 betrachtet vor der Sitzberührlinie 10 an dem Ventilschließkörper 7 vorgesehen sein.
-
Ein Spezialfall einer Vertiefungen 25A besteht darin, dass sich solch eine Vertiefung 25A auch in die Abspritzkante 17 erstrecken kann. Ein weiterer Spezialfall einer Vertiefung 26A besteht darin, dass sich solch eine Vertiefung 26A an das Ende des zweiten Bereichs 19 erstreckt, so dass bei geschlossenem Dichtsitz 9 die Vertiefung 26A an der Abspritzkante 17 liegt.
-
3 zeigt den in 2 dargestellten Ausschnitt des Brennstoffeinspritzventils 1 zur Erläuterung möglicher Ausführungsformen der Erfindung. Beispielsweise können Vertiefungen 25 vorgesehen sein, die an dem Ventilschließkörper 7 vorgesehen sind und jeweils eine elliptische Form aufweisen. Hierbei sind zur Vereinfachung der Darstellung auch mögliche geometrische Abwandlungen der Vertiefung 25, zum Beispiel die Vertiefung 25A, zusammen mit der Vertiefung 25 dargestellt. Hierbei ist die Vertiefung 25A, die sich in die Abspritzkante 17 erstreckt, in einer möglichen Ausbildung in einer Form ausgestaltet, die sich aus einem Quader 29 und einem Halbzylinder 30 zusammensetzt.
-
Die Vertiefungen 28A, 28B, 28C können jeweils zum Beispiel nutförmig ausgestaltet sein. Hierbei können sich die Vertiefungen 28A, 28B, 28C in der Strömungsrichtung 20 erstrecken. Die Vertiefungen 28A, 28B, 28C können sich auch senkrecht zur Strömungsrichtung 20 oder schräg zur Strömungsrichtung 20 erstrecken. Beispielsweise sind eine teilweise umlaufende, nutförmige Vertiefung 28A' und eine schräge, schlitzförmige Vertiefung 28A'' dargestellt, die mögliche Abwandlungen der Vertiefung 28A veranschaulichen.
-
Die Vertiefung 26 kann in elliptischer Form in der Ventilsitzfläche 15 ausgestaltet sein. Die Vertiefung 27 kann nutförmig ausgestaltet sein und sich in der Strömungsrichtung 20 erstrecken. Ferner ist auch eine Ausgestaltung einer Vertiefung 27A in der Ventilsitzfläche 15 möglich, die sich bis an, aber nicht in die Sitzberührlinie 10 erstreckt.
-
Solche Vertiefungen 25, 25A, 26, 26A, 27, 27A können in geeigneter Anzahl und Ausgestaltung jeweils mehrfach oder auch in Kombination miteinander sowie in unterschiedlichen Ausgestaltungen vorgesehen sein. Zusätzlich können auch die Vertiefungen 28A, 28B, 28C in geeigneter Anzahl, Anordnung und Ausgestaltung vorgesehen sein.
-
4A zeigt den in 2 dargestellten Ausschnitt des Brennstoffeinspritzventils 1 entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Ventilnadel 3 weist mehrere Abflachungen 31 auf, die bezüglich der Achse 4 umfänglich verteilt sind. Durch die Abflachungen 31, von denen in der 4A zur Vereinfachung der Darstellung nur eine Abflachung 31 dargestellt ist, werden Brennstoffdurchgänge in Bezug auf eine Führungsfläche 32 im Inneren des Düsenkörpers 2 gebildet, über die der Brennstoff von einem geeigneten, mit einem Brennstoffstutzen verbundenen Brennstoffkanal zu dem Brennstoffraum 11 fließen kann. Über die Führungsfläche 32 kann hierbei zugleich eine Führung der Ventilnadel 3 entlang der Achse 4 erzielt werden.
-
Erfindungswesentlich ist in diesem Ausführungsbeispiel, dass in dem ersten Bereich 18 an den Ventilsitzkörper 8 Vertiefungen 27 vorgesehen sind. Zusätzlich sind an dem Ventilschließkörper 7 in dem ersten Bereich 18 auch Vertiefungen 28A vorgesehen, die sich über den Umfang des Ventilschließkörpers 7 erstrecken. Hierbei ist vorzugsweise zwischen zwei benachbarten Vertiefungen 28A ein Winkelabstand vorgegeben, der sich für alle Vertiefungen 28A über den Umfang wiederholt.
-
In der 4A ist ein Zustand bei geöffnetem Dichtsitz 9 dargestellt. Hierbei ist in den Bereichen 18, 19 zwischen dem Ventilschließkörper 7 und der Ventilsitzfläche 15 ein Durchflussspalt gebildet, der einen vergleichsweise kleinen Durchflussquerschnitt aufweist beziehungsweise schmal ausgestaltet ist. Dies bedeutet, dass sich ein Öffnungsquerschnitt aus der entsprechenden Dreiecksgeometrie mit dem Öffnungshub 16 und dem Neigungswinkel der konischen Ventilsitzfläche 15 gegenüber der Achse 4 ergibt.
-
Im Bereich der Ventilsitzfläche 15 und des Ventilschließkörpers 7 kann bei geschlossenem Dichtsitz 9 eine gedankliche Umfangslinie 33 bestimmt werden, an die in diesem Ausführungsbeispiel sowohl die mehreren Vertiefungen 27 in der Ventilsitzfläche 15 als auch die mehreren Vertiefungen 28A des Ventilschließkörpers 7 angrenzen.
-
4B zeigt den Ventilsitzkörper 8 des in 2 auszugsweise dargestellten Brennstoffeinspritzventils 1 entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Hierbei sind die in der 4A verdeckten, weiteren Vertiefungen 27 in ihrer Anordnung an der Umfangslinie 33 dargestellt. Die Vertiefungen 27 erstrecken sich hierbei vorzugsweise über die gesamte Umfangslinie 33. Ferner ist zwischen benachbarten Vertiefungen 27 vorzugsweise der jeweils gleiche Winkelabstand vorgegeben. Speziell ist der Winkelabstand zwischen zwei benachbarten Vertiefungen 27 gleich groß gewählt wie der Winkelabstand zwischen zwei benachbarten Vertiefungen 28A des Ventilschließkörpers 7.
-
Bei geschlossenem Dichtsitz 8 können sich die Vertiefungen 28A und die Vertiefungen 27 gerade abwechseln. Die Vertiefungen 28A des Ventilschließkörpers 7 können hierdurch Teilflächen 34, 35 der Ventilsitzfläche 15 zugeordnet sein, die die jeweils durch die Vertiefungen 28, 28A gebildeten Vertiefungsräume verschließen. Zur Vereinfachung der Darstellung sind hierbei nur die Teilflächen 34, 35 gekennzeichnet. Entsprechend sind dann den Vertiefungen 27 Teilflächen 36, 37 auf dem Ventilschließkörper 7 im Bereich der Umfangslinie 33 zugeordnet, die die jeweils durch die Vertiefungen 27 gebildeten Vertiefungsräume 27 verschließen, wenn der Dichtsitz 9 geschlossen ist.
-
Bei geöffnetem Dichtsitz 9 wird dann der Brennstoff in hoher Geschwindigkeit an den durch die Vertiefungen 27, 28A gebildeten Vertiefungsräumen 27, 28A vorbeigeführt. Diese Vertiefungsräume 27, 28A bilden dann Störungsstellen für den Brennstofffluss, wodurch Turbulenzen in der Brennstoffströmung erzeugt werden.
-
5A zeigt einen Ventilschließkörper 3 des in 2 auszugsweise dargestellten Brennstoffeinspritzventils 1 entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Gegenüber dem in der 4A dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Vertiefungen 28A entgegen der Strömungsrichtung 20 weiter weg von der Sitzberührlinie 10 angeordnet. Dadurch sind sie einem von der Abspritzkante 17 entfernten Ende 38 der Ventilsitzfläche 15 zugeordnet.
-
5B zeigt einen Ventilsitzkörper 8 des Düsenkörpers 2 des in 2 auszugsweise dargestellten Brennstoffeinspritzventils 1 entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Vertiefungen 27 in der Ventilsitzfläche 15 befinden sich in Übereinstimmung mit den Vertiefungen 28A des Ventilschließkörpers 7 ebenfalls an dem Ende 38 der Ventilsitzfläche 15. Dadurch liegen sowohl die Vertiefungen 28A des Ventilschließkörpers 7 als auch die Vertiefungen 27 des Ventilsitzkörpers 8 an der Umfangslinie 33.
-
6A zeigt den in 5A dargestellten Ventilschließkörper 7 entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Hierzu zeigt 6B den in 5B dargestellten Ventilsitzkörper 8 entsprechend dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel sind an dem Ventilschließkörper 7 Vertiefungen 25A ausgestaltet, die an der Abspritzkante 17 angeordnet sind. Die Umfangslinie 33, entlang der die Vertiefungen 27A angeordnet sind, liegt somit an der Abspritzkante 17. Dem zugeordnet sind an dem Ventilsitzkörper 8 die Vertiefungen 26A so ausgestaltet, dass die von den Vertiefungen 26A jeweils gebildeten Vertiefungsräume 26A über die Abspritzkante 17 hinaus in die Brennkammer 21 geöffnet sind, selbst wenn der Dichtsitz 9 geschlossen ist. Die Öffnung der durch die Vertiefungen 26A gebildeten Vertiefungsräume 26A ist hierbei durch die Ausgestaltungen der Vertiefungen 26A realisiert. Die Vertiefungen 26A können wiederum Teilflächen 36, 37 auf dem Ventilschließkörper 7 zugeordnet sein, die zwischen Vertiefungen 25A des Ventilschließkörpers 7 liegen.
-
7A zeigt den in 5A dargestellten Ventilschließkörper 7 entsprechend einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dem zugeordnet zeigt 7B den in 5B dargestellten Ventilsitzkörper 8 entsprechend dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel sind Vertiefungen 25 an dem Ventilschließkörper 7 ausgestaltet, die unmittelbar vor der Abspritzkante 17 des Ventilschließkörpers 7 liegen, sich aber nicht in die Abspritzkante 17 erstrecken. Hierbei ist in diesem Ausführungsbeispiel eine Anordnung der Vertiefungen 25 entlang der Umfangslinie 33 vorgesehen. Die Umfangslinie 33 ist hierbei entgegen der Strömungsrichtung 20 des Brennstoffs von der Abspritzkante 17 beabstandet. Hierbei ist ein kleiner Abstand 39 zwischen der Umfangslinie 33 und der Abspritzkante 17 vorgesehen. Der kleine Abstand 39 ist klein gegenüber einer axialen Erstreckung 40, über die sich der erste Bereich 18 an dem Ventilschließkörper 7 erstreckt. Der axial betrachtete kleine Abstand 39 ist in entsprechender Weise auch für die Vertiefungen 26 in der Ventilsitzfläche 15 des Ventilsitzkörpers 8 vorgegeben. Dadurch liegen auch die Vertiefungen 26 auf der Umfangslinie 33, wenn der Dichtsitz 9 geschlossen ist. Die von den Vertiefungen 26 gebildeten Vertiefungsräume sind bei geschlossenem Dichtsitz durch die Teilflächen 36, 37 auf dem Ventilschließkörper 7 gegenüber der Brennkammer 21 geschlossen, wenn der Dichtsitz 9 geschlossen ist. Entsprechend sind die von den Vertiefungen 25 gebildeten Vertiefungsräume des Ventilschließkörpers 7 durch Teilflächen 34, 35 der Ventilsitzfläche 15 verschlossen, so dass diese nicht mit der Brennkammer 21 in Verbindung stehen, wenn der Dichtsitz 9 geschlossen ist.
-
8 zeigt den in 5A dargestellten Ventilschließkörper 7 entsprechend einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung. Eine Ausgestaltung von Vertiefungen 28C, die entgegen der Strömungsrichtung 20 noch vor dem ersten Bereich 18 an dem Ventilschließkörper 7 angeordnet sind, kann zusätzlich zu ein oder mehreren Anordnungen von Vertiefungen 26, 26A, 27 an der Ventilsitzfläche 15 und/oder ein oder mehreren Anordnungen von Vertiefungen 25, 25A, 28A, 28B an dem Ventilschließkörper 7 vorgesehen sein. Hierdurch kann eine zusätzliche Beeinflussung der Brennstoffströmung erzielt werden, um bereits vor dem Eintritt des Brennstoffs in den ersten Bereich 18 des Brennstoffsspalts zwischen dem Ventilschließkörper 7 und der Ventilsitzfläche 15 Turbulenzen zu erzeugen.
-
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102004058652 A1 [0002, 0003]
