DE4314203C1 - Mit einer Hochdruckpumpe zusammenwirkendes Kraftstoffeinspritzventil für eine direkteinspritzende Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein mit einer Hochdruckpumpe zusammen­ wirkendes Kraftstoffeinspritzventil für eine direkteinsprit­ zende Brennkraftmaschine mit einer im Düsenkörper axial ver­ schiebbar geführten und entgegen der Kraftstoffströmungsrich­ tung von ihrem Ventilsitz abhebenden federbelasteten Düsennadel und mit einer auf das federseitige Ende der Düsennadel einwir­ kenden Servoeinrichtung, ferner mit einem stromab des Ventil­ sitzes angeordneten Sackloch, von dem aus Spritzlöcher in den Brennraum der Brennkraftmaschine münden.

Bei derartigen servounterstützten Kraftstoffeinspritzventilen (DE-OS 27 51 358) ergibt sich in der ersten Phase des Ein­ spritzvorganges bzw. während des anfänglichen Öffnungshubes im Ventilsitzbereich eine unerwünschte Sitzdrosselung, da der Ge­ samtströmungsquerschnitt am Ventilsitz erst nach einem be­ stimmten Öffnungshub der Düsennadel zur Verfügung steht. Die hier verwendete Servounterstützung dient als zusätzliche Schließkraft der in Strömungsrichtung schließenden Düsennadel.

Ferner sind Kraftstoffeinspritzventile mit Servounterstützung (DE-AS 15 26 633) bekannt, die den Öffnungsvorgang der in Strö­ mungsrichtung öffnenden Düsennadel bewirken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in der Verdichtungs­ phase vor Zünd-OT Maßnahmen zu treffen, die eine bessere Gemischbildung insbesondere im Hinblick auf Reduzierung des Partikelausstoßes ermöglichen.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die im Kennzeichen des Patent­ anspruchs 1 angegebenen Merkmale vorgesehen.

In den Unteransprüchen sind förderliche Weiterbildungen der Erfindung angegeben.

Durch die besondere Öffnungscharakteristik der Düsennadel mit Hilfe der Servounterstützung bei noch nicht vorliegendem Förderdruck in der Anfangsphase des Öffnungsvorganges können kleinere Mengen verdichteter Verbrennungsluft in den Düsenkör­ per einströmen, zumindest in das Sackloch, so daß bei Einsetzen der Einspritzdruckwelle bzw. des Förderdrucks eine übliche Drosselung am Ventilsitz vermieden wird und die gesamte Energie an den Spritzlöchern für die Kraftstoffaufbereitung verfügbar ist. Der geförderte Kraftstoff vermischt sich mit den kleinen Mengen verdichteter Luft und wird als Kraftstoff-Luft-Gemisch direkt in den Brennraum eingespritzt und vermischt sich dort mit der hochverdichteten Ansaugluft. Auf diese Weise wird ver­ stärkt auf die Reduzierung der Rußpartikel Einfluß genommen.

Der Gegenstand der Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispieles dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Kraftstoffeinspritzventil mit einem Hubma­ gneten und

Fig. 2 in grafischer Darstellung den Durchlaßquerschnitt bei zunehmendem Öffnungshub der Düsennadel.

Ein Kraftstoffeinspritzventil 1 für eine luftverdichtende di­ rekteinspritzende Brennkraftmaschine besteht aus einem Düsen­ körper 2 und einer in diesem Düsenkörper axial verschiebbar geführten Düsennadel 3, die mit ihrer kegelförmigen Sitzfläche 3a von einem kegelförmigen Ventilsitz 2a im Düsenkörper 2 ent­ gegen der Strömungsrichtung des Kraftstoffes und gegen eine Schließfederkraft abhebt.

Der Düsenkörper 2 ist mit einem Düsenhalter 4 verspannt, der einen in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Brennkraftma­ schinen ansteuerbaren und eine Erregerspule 5a aufweisenden Hubmagneten 5 enthält. Die Stromzuführung zu dem elektrischen Hubmagneten ist nicht näher dargestellt.

Zwischen der Erregerspule 5a des Hubmagneten 5 und einem ge­ genüber dem Düsennadelabschnitt 3b durchmessermäßig kleineren Düsennadelabschnitt 3c befindet sich eine die Düsennadel 3 auf ihrem Ventilsitz 2 drückende Schließfeder 6. Als Abstützung für die Schließfeder 6 dient ein Absatz bzw. eine Schulter 3d der stufig ausgebildeten Düsennadel 3.

Mit 7 ist ein Zulaufkanal bezeichnet, der in einen die Düsen­ nadel 3 umgebenden und bis zum Ventilsitz 2 reichenden Ringraum 8 mündet. Stromab des Ventilsitzes 2 befindet sich ein Sackloch 9, von dem Spritzlöcher 10 wegführen und in den Brennraum der Brennkraftmaschine münden.

Das Kraftstoffeinspritzventil 1 steht über eine Einspritzlei­ tung mit einer Hochdruckpumpe in Verbindung (nicht darge­ stellt).

Das Öffnen der Düsennadel 3 erfolgt nicht in üblicher Weise bei einem durch die Schließfeder 6 vorgegebenen Öffnungsdruck des von der Hochdruckpumpe geförderten Kraftstoffes, sondern allein durch Ansteuerung des Hubmagneten 5, der die zugleich als Anker wirkende Düsennadel 3 von ihrem Ventilsitz 2a abhebt. In der Öffnungsphase strömen kleinere Mengen verdichteter Verbren­ nungsluft L durch die Spritzlöcher 10 in das Sackloch 9. Späte­ stens bei voll geöffneter Düsennadel 3, wenn die Schulter 3d an der Stirnfläche der Erregerspule 5a anliegt, welche somit einen hubbegrenzenden Anschlag für die Düsennadel 3 bildet, setzt die durch die Hochdruckpumpe erzeugte Einspritzdruckwelle ein. Ge­ förderter Kraftstoff K dringt ohne Drosselverluste am Ventilsitz unter Vermischung mit der eingeströmten verdichteten Verbren­ nungsluft als Kraftstoff-Luft-Gemisch durch die Spritzlöcher in den Brennraum der Brennkraftmaschine ein und vermischt sich mit der hochverdichteten Ansaugluft.

In Fig. 2 ist der Verlauf des Durchlaßquerschnitts DQ am Ven­ tilsitz bei zunehmendem Düsennadelhub gezeigt. Die mit H_FB ge­ kennzeichnete Stelle gibt den Förderbeginn an. Bis zu diesem Zeitpunkt kann Verbrennungsluft in den Düsenkörper 2 einströmen und sich bei zumindest weitgehend ungedrosseltem Durchlaßquer­ schnitt mit dem geförderten Kraftstoff vor Düsenaustritt ver­ mischen.

Claims (3)

1. Mit einer Hochdruckpumpe zusammenwirkendes Kraftstoffein­ spritzventil für eine direkteinspritzende Brennkraftmaschine mit einer im Düsenkörper axial verschiebbar geführten und ent­ gegen der Kraftstoffströmungsrichtung von ihrem Ventilsitz ab­ hebenden federbelasteten Düsennadel und mit einer auf das federseitige Ende der Düsennadel einwirkenden Servoeinrichtung, ferner mit einem stromab des Ventil­ sitzes angeordneten Sackloch, von dem aus Spritzlöcher in den Brennraum der Brennkraftmaschine münden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kraftstoffeinspritzung vor Einsetzen des von der Hoch­ druckpumpe erzeugten Förderdrucks die Düsennadel (3) zumindest in der Anfangsphase des Öffnungshubes allein durch die Servoeinrichtung von ihrem Ventilsitz (2a) abhebbar ist.

2. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Servoeinrichtung aus einem auf die Öffnungsrichtung der Düsennadel (3) einwirkenden elektrisch betätigten Hubmagneten (5) besteht.

3. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hubmagnet (5) mit seiner konzentrisch zur Erregerspule (5a) angeordneten Düsennadel (3) zugleich hubbegrenzender An­ schlag für die Düsennadel (3) ist.