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Die
Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der
Gattung des Hauptanspruchs.
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Beispielsweise
ist aus der
DE 195
34 445 A1 ein nach außen öffnendes
Brennstoffeinspritzventil bekannt, welches einen kegeligen Dichtsitz
aufweist. Die Ventilnadel weist eine Zentralbohrung auf, welche
in eine dem Dichtsitz vorgelagerte Druckkammer mündet. Ein Aktor, der als piezoelektrischer
Aktor ausgeführt
ist, stützt
sich einerseits gegen einen Düsenkörper und
andererseits gegen eine mit der Ventilnadel kraftschlüssig verbundene
Druckschulter ab. Eine Rückstellfeder
hält die
Ventilnadel in einer Schließstellung.
Bei Erregung des Aktors wird durch Längenausdehnung desselben die
Ventilschließkörper gegen
die schließende
Kraft der Rückstellfeder geöffnet und
Brennstoff abgespritzt.
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Nachteilig
bei dem aus der
DE
195 34 445 A1 bekannten Brennstoffeinspritzventil ist insbesondere,
daß der
in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzte Brennstoffstrahl
kegelförmig
geschlossen ist. Dadurch sind die Druckverhältnisse innerhalb und außerhalb
der eingespritzten Gemischwolke so unterschiedlich, daß die Stabilität der Gemischwolke
verlorengeht und diese verblasen wird.
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Vorteile der
Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den
Vorteil, daß durch
eine Hülse
mit Fingern am Ventilschließkörper eine
gezielte Störung
der eingespritzten Gemischwolke erfolgen kann, wobei die Finger Öffnungen
in der Gemischwolke erzeugen und so für ausgeglichene Druckverhältnisse
durch die Belüftung
des Innenraums der Gemischwolke sorgen.
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Durch
die in den Unteransprüchen
aufgeführten
Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterentwicklungen des im Hauptanspruch angegebenen
Brennstoffeinspritzventils möglich.
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Vorteilhafterweise
ist die Hülse
auf der Ventilnadel angeordnet und stützt sich am Ventilschließkörper ab.
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Von
Vorteil ist außerdem,
daß die
Anzahl, Anordnung und Breite der Finger nahezu beliebig ist und
den Anforderungen in einfacher Weise angepaßt werden können.
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Vorteilhafterweise
ist die Hülse
durch eine im Düsenkörper eingespannte
Feder so beaufschlagt, daß sie
stets in Anlage am Ventilschließkörper gehalten
werden kann.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeit sieht vor, daß die Hülse im Düsenkörper eingepreßt ist,
was eine besonders einfache Herstellbarkeit und Montage ermöglicht.
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Zeichnung
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in
der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 einen
schematischen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgestalteten
Brennstoffeinspritzventils,
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2A einen
schematischen Schnitt durch das abspritzseitige Ende des in 1 dargestellten Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäß ausgestalteten
Brennstoffeinspritzventils im Bereich IIA in 1, und
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2B einen
schematischen Schnitt durch das Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgestalteten
Brennstoffeinspritzventils entlang der Linie IIB-IIB in 2A.
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Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
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Ein
in 1 dargestelltes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1 ist
in der Form eines Brennstoffeinspritzventils 1 für Brennstoffeinspritzanlagen
von gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschinen ausgeführt. Das
Brennstoffeinspritzventil 1 ist als außenöffnendes Brennstoffeinspritzventil 1 ausgebildet und
eignet sich insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff
in einen nicht dargestellten Brennraum einer Brennkraftmaschine.
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Das
Brennstoffeinspritzventil 1 weist ein Ventilgehäuse 2 auf,
welches in ein Gehäusebauteil 3 eingeschoben
ist. Zwischen dem Ventilgehäuse 2 und
dem Gehäusebauteil 3 ist
ein Düsenkörper 4 angeordnet,
welcher eine axiale Durchgangsbohrung 5 aufweist. An dem
Düsenkörper 4 ist
eine Ventilsitzfläche 6 ausgebildet,
welche mit einem Ventilschließkörper 7 einen
Dichtsitz bildet. Der Ventilschließkörper 7 steht kraftschlüssig mit
einer Ventilnadel 8 in Verbindung, die in dem Düsenkörper 4 geführt ist.
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Die
Ventilnadel 8 ist in einer auf der Ventilnadel 8 axial
verschieblichen Hülse 9 geführt, die
einen Ringflansch 10 trägt.
Zwischen dem Ringflansch 10 der Hülse 9 und dem Düsenkörper 4 stützt sich
eine Ventilschließfeder 11 ab,
wodurch die Hülse 9 über eine
Stützscheibe 12 an
einem Vorsprung 13 der Ventilnadel 8 anliegt.
Durch den Druck der Ventilschließfeder 11 wird der
Ventilschließkörper 7 in
dichtender Anlage an der Ventilsitzfläche 6 gehalten.
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Das
Ventilgehäuse 2 weist
eine im Durchmesser gestufte axiale Sackbohrung 14 auf,
welche einen ersten Abschnitt 15 und einen zweiten, im Durchmesser
reduzierten zweiten Abschnitt 16 umfaßt. In dem ersten Abschnitt 15 ist
ein piezoelektrischer Stapelaktor 17 angeordnet. In dem
zweiten Abschnitt 16 ist ein Dämpfungskolben 18 derart
angeordnet, daß zwischen
dem Dämpfungskolben 18 und dem
Ventilgehäuse 2 ein
Ringspalt 19 ausgebildet ist. Der Dämpfungskolben 18 liegt
an dem Stapelaktor 17 an. Eine Druckfeder 20 ist
so in dem Ventilgehäuse 2 angeordnet,
daß der
Stapelaktor 17 in Richtung auf die Ventilnadel 8 mit
einem Druck beaufschlagt ist. Die Federkraft der Druckfeder 20 ist
dabei wesentlich keiner als die Federkraft der Ventilschließfeder 11,
so daß das
Brennstoffeinspritzventil 1 im unbestromten Zustand des
Stapelaktors 17 geschlossen gehalten wird.
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An
der anderen Seite des Stapelaktors 17 ist an einem Aktorkopf 27 ein
Betätigungselement 21 angeordnet,
welches in Wirkverbindung mit der Ventilnadel 8 steht.
Zwischen dem Ventilgehäuse 2 und einem
den Stapelaktor 17 abschließenden Flansch 21 ist
eine Membran 22 ausgebildet. Ein von dieser umschlossener
Ausgleichsraum 23 steht über den Ringspalt 19,
der als Drossel wirkt, mit einem Dämpfungsraum 24 in
Verbindung. Der Dämpfungsraum 24 und
der Ausgleichsraum 23 sind mit einer geeigneten Flüssigkeit
gefüllt
und nach außen
abgeschlossen.
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Der
Brennstoff wird über
eine zentrale Brennstoffzufuhr 25 zugeleitet und über einen
Brennstoffkanal 26 in die Sackbohrung 14 des Brennstoffeinspritzventils 1 geführt, um von
dort durch den Düsenkörper 4 zum
Dichtsitz geleitet zu werden.
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Bei
geschlossenem Brennstoffeinspritzventil 1 steht der Brennstoff
mit einem gesteuerten Druck an dem Ventilschließkörper 7 an. Wird eine
Erregerspannung an den Stapelaktor 17 angelegt, vergrößert sich
dessen axiale Länge.
Die Längenänderung, die
sehr schnell erfolgt, wird über
das Betätigungselement 21 auf
die Ventilnadel 8 übertragen,
wodurch der Ventilschließkörper 7 von
der Ventilsitzfläche 6 abhebt
und Brennstoff abgespritzt wird. Die Bewegung wird ungedämpft auf
die Ventilnadel 8 übertragen,
da sich die Flüssigkeit
in dem Dämpfungsraum 24 gegenüber schnellen
Bewegungen starr verhält.
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Auftretende
Längenänderungen
des Stapelaktors 17 infolge von Temperaturerhöhungen der Brennkraftmaschine
werden dagegen durch den Dämpfungskolben 18 ausgeglichen,
da sie langsam und damit quasistatisch verlaufen. Flüssigkeit
wird dabei aus dem Dämpfungsraum 24 in
den Ausgleichsraum 23 verdrängt, bis der Stapelaktor 17 wiederum
gehäuseseitig
festliegt. Bei einer erneuten Bestromung des Stapelaktors 17 wird
nun wieder der volle Hub auf die Ventilnadel 8 übertragen.
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Erfindungsgemäß ist am
Ventilschließkörper 7 eine
Hülse 13 vorgesehen,
welche von der Ventilnadel 8 durchgriffen wird und mehrere
Finger 15 sowie dazwischenliegende Ausnehmungen 14 aufweist.
Durch die Finger 15 wird die durch das Brennstoffeinspritzventil 1 in
den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzte Gemischwolke
so gestaltet, daß der
Kegelmantel der Gemischwolke zur stabileren Strahlgestaltung geöffnet und
dadurch belüftet
wird.
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In 2A ist
eine vergrößerte Ansicht
des in 1 mit IIA bezeichneten Ausschnitts dargestellt.
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Wie
bereits oben erwähnt,
weist das erfindungsgemäß ausgestaltete
Brennstoffeinspritzventil 1 eine Hülse 13 im Bereich
des Ventilschließkörpers 7 auf.
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Bei
strahlgeführten
Brennverfahren soll die kegelförmige
Gemischwolke, die durch das außen öffnende
Brennstoffeinspritzventil 1 in den Brennraum der Brennkraftmaschine
eingespritzt wird, sehr stabil sein. Damit kann das Gemisch zur
Verbesserung der Zündung
nahe an die Zündkerze
herangeführt
werden, die Zündkerze
wird jedoch nicht direkt angespritzt. Problematisch bei einer geschlossenen kegelförmigen Gemischwolke
ist insbesondere, daß der
Innenraum der Gemischwolke vom Außenraum abgekoppelt ist, also
innen andere Druckverhältnisse herrschen
als außen.
Der Gegendruck im Brennraum kann dadurch Instabilitäten der
Gemischwolke mit Verblasen der Gemischwolke und Zündproblemen durch
zu fettes oder zu mageres Gemisch an der Zündkerze zur Folge haben.
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Um
diesem Problem zu begegnen, weist das Brennstoffeinspritzventil 1 eine
Hülse 13 am
Ventilschließkörper 7 auf,
welche ringförmig
ausgebildet und von der Ventilnadel 8 durchgriffen ist.
Die Hülse 13 weist
eine Anzahl von Fingern 15 auf, mit denen sie sich über entsprechend
geformte Anlageflächen 18 an
dem Ventilschließkörper 7 abstützt. Die
Anzahl der Finger 15 sollte dabei mindestens drei betragen, damit
die Hülse 13 nicht
verkippen kann. Zur weiteren Stabilisierung sind die Finger 15 eng
am Düsenkörper 4 geführt.
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Zuströmseitig
der Hülse 13 ist
eine Feder 17 angeordnet, welche ebenfalls von der Ventilnadel 8 durchgriffen
wird. Die Feder 17 stützt
sich zwischen der Hülse 13 und
einem in den Düsenkörper 4 des Brennstoffeinspritzventils 1 eingepreßten Ring 16 ab, so
daß die
Hülse 13 durch
die Feder 17 in einer Schließrichtung des Brennstoffeinspritzventils 1 beaufschlagt
und in Anlage am Ventilschließkörper 7 gehalten
wird.
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Wird
das Brennstoffeinspritzventil 1 geöffnet, wird die Einspritzung
des Brennstoffs durch die Finger 15 gestört, so daß die kegelstrahlförmige Gemischwolke
geringfügige partielle
Strahlausblendungen in der Mantelfläche aufweist. Dadurch kann
der Innenraum der kegelförmigen
Gemischwolke belüftet und
dadurch stabilisiert werden. Die Hülse wird beim Einspritzvorgang
mit ihren Anlageflächen 18 durch die
Feder 17 stets in Anlage am Ventilschließkörper 7 gehalten.
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Weiterhin
ist es möglich,
zumindest einen der Finger 15 so zu verbreitern, daß eine ausgeprägte Lücke in der
kegelförmigen
Gemischwolke entsteht. Diese kann dann so ausgerichtet sein, daß die Zündkerze
nicht direkt angespritzt wird.
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2B zeigt
in einer schematischen Schnittansicht einen Schnitt durch das in 2A dargestellte
Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäß ausgestalteten
Brennstoffeinspritzventils 1 entlang der Linie IIB-IIB
in 2A.
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Im
Ausführungsbeispiel
weist die Hülse 13 drei
Finger 15 auf, die äquidistant
auf dem Kreisumfang der Hülse 13 angeordnet
sind und dabei jeweils gleiche Winkelbereiche abdecken. Je nach
den Anforderungen an die Form der Gemischwolke kann die Anzahl,
Anordnung und Breite der Finger 15 variiert werden. Beispielsweise
ist es denkbar, zur Erzeugung einer breiten Strahllücke im Bereich
der Zündkerze
einen breiteren Finger 15 mit zwei schmaleren Fingern 15 zu
kombinieren, um eine stabile Anordnung zu gewährleisten. Auch die Verwendung
von mehreren, aber dafür
dünneren
Fingern 15 ist möglich.
Die Gemischwolke bleibt dadurch annähernd homogen und gleichmäßig.
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Alternativ
zu der durch die Feder 17 beaufschlagten Hülse 13 kann
letztere auch so groß ausgebildet
sein, daß sie
in den Düsenkörper 4 des Brennstoffeinspritzventils 1 eingepreßt werden
kann. Hierbei wird die Hülse 13 zwar
beim Öffnungsvorgang
nicht mehr in Anlage am Ventilschließkörper 7 gehalten, die
Finger 15 ragen jedoch immer noch so weit in den Brennstoffstrahl
hinein, daß auch
durch diese Ausführungsform
eine Einflußnahme
auf die Gemischwolke möglich
ist. Vorteil dieser Ausführungsform
ist die einfache Montage ohne zusätzliche Bauteile.
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Die
Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt und
z. B. auch für elektromagnetisch
betätigbare
Brennstoffeinspritzventile 1 anwendbar. Insbesondere sind
die einzelnen Merkmale des Ausführungsbeispiels
beliebig miteinander kombinierbar.