EP0681104B1 - Brennstoffeinspritzventil - Google Patents

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EP0681104B1
EP0681104B1 EP95105248A EP95105248A EP0681104B1 EP 0681104 B1 EP0681104 B1 EP 0681104B1 EP 95105248 A EP95105248 A EP 95105248A EP 95105248 A EP95105248 A EP 95105248A EP 0681104 B1 EP0681104 B1 EP 0681104B1
Authority
EP
European Patent Office
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insert
fuel injection
injection valve
main body
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP95105248A
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English (en)
French (fr)
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EP0681104A1 (de
Inventor
Uwe Dipl.-Ing. Grytz (Fh)
Stefan Dipl.-Ing. Lauter (Fh)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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Publication of EP0681104B1 publication Critical patent/EP0681104B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M69/00—Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel
    • F02M69/08—Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel characterised by the fuel being carried by compressed air into main stream of combustion-air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M51/00—Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/061—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means
    • F02M51/0625—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures
    • F02M51/0664—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding
    • F02M51/0671—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding the armature having an elongated valve body attached thereto
    • F02M51/0675—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding the armature having an elongated valve body attached thereto the valve body having cylindrical guiding or metering portions, e.g. with fuel passages
    • F02M51/0678—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding the armature having an elongated valve body attached thereto the valve body having cylindrical guiding or metering portions, e.g. with fuel passages all portions having fuel passages, e.g. flats, grooves, diameter reductions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M69/00—Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel
    • F02M69/04—Injectors peculiar thereto
    • F02M69/047—Injectors peculiar thereto injectors with air chambers, e.g. communicating with atmosphere for aerating the nozzles

Definitions

  • the invention is based on a fuel injector according to the genus of the main claim. It's already a Electromagnetically actuated valve for the injection of a Fuel-gas mixture in a mixture compression spark ignition internal combustion engine from WO 93/09344 known that a two-part attachment body on his has downstream end.
  • the largely tubular The basic body is designed so that it is between itself and the nozzle body of the valve one or more Forms gas supply channels.
  • a fuel to be sprayed Gas to be supplied flows through these gas supply channels and is then largely at right angles in flow openings flat insert part initiated.
  • the circular Insert lies between the valve end and the Base body embedded and fixed in front and is from Radially completely enclosed base body.
  • Injection valves (US Pat. No. 4,982,716) are also known, where an adapter is provided at the downstream end is formed in the air supply channels. Downstream a single spray opening is one in the adapter Baffle provided on which the hosed Fuel jet hits and film-like in two Spray channels is directed to the after Impact formed fuel films targeted air from the Air supply channels is directed. A measurement of the air can and will only take place via the air supply ducts inevitably determined by their cross sections.
  • the fuel injector according to the invention with the has characteristic features of the main claim in contrast the advantage that a separation of functions from Gas supply and metering compared to the sealing of the Fuel injector to an intake line and the Attachment of the attachment body to the fuel injector is made so that each function is better for itself is guaranteed. It also results from the constructive Designing a large variety that is very simple and can be achieved inexpensively.
  • the front body is in two parts, namely consisting of a tubular body and an in at least one slot opening of the base body insertable flat insert.
  • the insert mainly for gas supply and metering responsible.
  • Beam splitter can be provided, the double radiation of the Fuel injector maintained or reinforced.
  • the insert part To ensure a clear installation position of the insert in the base body ensure it is favorable if the insert part one has a trapezoidal cross-section.
  • the inflow cross section can be of different geometries and thus affect the gas throughput very easily and adjust to an optimum according to the requirements.
  • a large variety of variants can be very easily achieve that for different specific applications only the Insert parts exchanged be, while the basic body is reusable. It So there is a modular system.
  • Embodiments of the invention are in the drawing shown in simplified form and in the following Description explained in more detail.
  • 1 shows it partially illustrated fuel injector
  • Figure 2 an attachment body according to the invention
  • Figure 3 shows a section along the line III-III in Figure 2
  • Figure 4 is a section along the line IV-IV in Figure 3 according to a first Embodiment
  • Figure 5 shows a section through the Attachment body according to a second embodiment
  • Figure 6 is a perspective view of the front body.
  • Valve 1 is a first exemplary embodiment Valve in the form of a fuel injector for Fuel injection systems from mixture compressors spark-ignited internal combustion engines partially shown. This is used together with an attachment body according to the invention Fuel injection valve for injecting a fuel-gas mixture into an intake pipe or directly into the Combustion chamber of the internal combustion engine.
  • Fuel injector 1 extends concentrically along a valve longitudinal axis 2.
  • the fuel injector 1 nozzle body 5 extending at the downstream end on.
  • a stepped longitudinal bore 7 is in the nozzle body 5 formed, which is concentric with the valve longitudinal axis 2 runs and in which a z.
  • B. needle-shaped Valve closing part 10 is arranged.
  • the valve closing part 10 has, for example, two guide sections 11, 12, which together with a guide area 13 of the wall of the Longitudinal bore 7 of the nozzle body 5 of the guide of the Serve valve closing part 10.
  • the longitudinal bore 7 of the Nozzle body 5 has one at its downstream end frustoconical in the direction of the fuel flow tapered fixed valve seat 15 which with a Direction of fuel flow in the shape of a truncated cone Sealing section 17 of the valve closing part 10 together Seat valve forms.
  • Valve closing part 10 At its end facing away from the sealing section 17, this is Valve closing part 10 with a tubular armature 20 connected to the anchor 20 in the axial direction partially surrounding magnetic coil 22 and an armature 20th in the fixed valve seat 15 facing away opposite tubular core 23 of the Fuel injector 1 interacts.
  • a return spring 25 On the one with the Armature 20 connected end of the valve closing part 10 is located a return spring 25 with one end that strives is, the valve closing part 10 in the direction of the fixed To move valve seat 15. Props with its other end the return spring 25 on a z.
  • Spray plate 32 On an end face 30 of the core facing away from the core 23 Nozzle body 5 of fuel injector 1 is one Spray plate 32 on, for example, by a welded with laser welding Nozzle body 5 is connected.
  • the spray plate 32 has For example, four spray openings 33 through which the with the valve closing part 10 lifted off on the valve seat 15 fuel flowing past is hosed down.
  • an attachment body 50 provided for example from plastic.
  • the use of recirculated exhaust gas enables a reduction of pollutant emissions Internal combustion engine.
  • the supply of the gas up to the Attachment body 50 is not shown in detail in FIG. 1.
  • the attachment body 50 is formed in two parts, one tubular base body 51 the downstream end of the Nozzle body 5 radially surrounds and for example by Snap is attached to this.
  • the base body 51 also extends downstream in the axial direction the spray plate 32.
  • a in the base body 51st insertable flat insert 52 is built in State immediately downstream of the orifice plate 32 arranged.
  • the insert 52 is designed so that a Gas coming from outside the attachment body 50 into the Interior of the attachment body 50 directly downstream of the Spray plate 32 can flow. In addition to the supply of Gases takes over the insert 52 also the function of Measurement of the gas throughput by the resulting free Flow cross-section.
  • the flow cross section for the gas in the insert part 52 tapers from the outer circumference Longitudinal valve axis 2 out, so that the gas accelerates strongly is and the emerging from the spray openings 33 and the insert 52 axially flowing fuel on the the gas hits vertically, is atomized particularly finely.
  • the attachment body 50 is separated again in FIG of the injection valve as an independent component on average shown.
  • the attachment body 50 is made up of two individual parts formed, namely by the tubular base body 51 and from the flat disc-shaped insert part 52, which in the Base body 51 can be inserted.
  • the base body 51 consists of an upstream support section 54 and a downstream beam splitting section 55 together. While the support section 54 is a completely cylindrical Has a contour with a constant outside diameter Beam splitting section 55 three annular areas different outside diameter, which are concentric to the longitudinal axis 2 of the valve and axially on each other consequences.
  • annular groove 58 Two radial to the same degree over the Ring portions 57 projecting from the carrier section 54 are used to form an annular groove 58 into which a sealing ring 59 for Sealing between the circumference of the injector and one Not shown valve holder, for example the Intake pipe of the internal combustion engine can be used can.
  • the annular groove 58 is axial through the two ring areas 57 and radially delimited by a groove base 60, the one smaller diameter than the outer diameter of the Has carrier section 54, but for example the same is the same as the diameter of the inner wall of the tubular support section 54.
  • the entire base body 51 is on the injection valve, specifically on the nozzle body 5 by snapping one in Carrier section 54 formed circumferentially, of the Inner wall radially in the direction of the valve longitudinal axis 2 extending and low height bead 62 in a circumferential groove 64 attached to the nozzle body 5 so that no danger of the connection being loosened by vibrations or temperature effects.
  • Carrier section 54 formed circumferentially, of the Inner wall radially in the direction of the valve longitudinal axis 2 extending and low height bead 62 in a circumferential groove 64 attached to the nozzle body 5 so that no danger of the connection being loosened by vibrations or temperature effects.
  • Selection of the bead 62 and the groove 64 can also be a complete security against rotation can be guaranteed.
  • Means e.g. interlocking and interacting recesses or elevations on the bead 62 and in the groove 64 is the Anti-rotation lock reached.
  • connection types of the attachment body 50 on the nozzle body 5 instead of snapping into place such as e.g. Gluing or shrinking, but the inseparable connections surrender.
  • the attachment body is secured against rotation 50 by a knurl or surfaces in the bottom of the groove 64 am Nozzle body 5 possible.
  • the carrier section 54 has two offset by 180 ° and thus exactly opposite areas of its circumference Slot openings 65 with a trapezoidal cross section through which the flat insert 52 is inserted.
  • the slot openings 65 are exactly the same in the downstream End of the support section 54 introduced that the Insert part 52 on one of the upper ring area 57 radially inwardly extending shoulder 67, the axial Direction is thus viewed precisely in the level of the transition lies from the carrier section 54 to the beam splitting section 55, is moved along during insertion and then lies there.
  • the insert 52 has the slot openings accordingly 65 also a trapezoidal cross-section with two flat side surfaces 68 to a defined installation position to guarantee. This can be done from the two slot openings 65 Insert 52 are inserted identically. Next the two flat side surfaces 68 of the insert part 52 that the trapezoidal cross-section is formed are two rounded side surfaces 69 provided on insert 52, which the outer contour of the insert 52 between the planes Complete side surfaces 68. This rounded Side surfaces 69 are designed so that they are the same Have radius as the base body 51 and thus in inserted state the base body 51 to the outside finish flush. The shape of the insert 52 will particularly in Figures 4 to 6 clearly.
  • a beam splitter 72 it is appropriate in the beam splitting section 55 of the Basic body 51 to provide a beam splitter 72.
  • Beam splitter 72 can be the most varied Have embodiments that depend on the desired beam angles and images can be selected can.
  • the beam splitter 72 is shown in FIGS. 1 and 2 shown by way of example with a pointed cutting edge 73 which is directed toward the orifice plate 32, while starting from the cutting edge 73 of the beam splitter 72 in downstream direction becomes wider in cross section, so that it has a triangular cross section.
  • the Double jet which is already through the spray openings 33 the spray plate 32 is generated, but by the intermediate gas supply can be impaired remains or is retained by the beam splitter 72 reinforced.
  • the longitudinal valve axis 2 runs exactly in the center through the beam splitter 72, the beam splitter 72 is formed in one piece with the base body 51 and thus from a peripheral region of the beam splitting section 55 a circumferential region lying opposite one another, as shown in Figure 3.
  • the beam splitter 72 divides one inner circular spray chamber 75 of the Beam splitting section 55 into two subspaces of equal size, if a symmetrical beam distribution is required.
  • The is the radial direction of extent of the beam splitter 72 for example identical to the direction of insertion of the Insert part 52.
  • On a beam splitter 72 in the base body 51 can of course also be dispensed with if one Multi-jet fuel is not required.
  • FIG. 3 shows a section along the line III-III in of Figure 2, so that the attachment body 50 is now rotated by 90 ° compared to Figure 2 can be seen.
  • This view will clearly that the beam splitter 72 completely the Spray chamber 75 divides and integrally with the base body 51 is trained.
  • the insert Has 52 areas that extend in the axial direction extend different distances.
  • To a medium one circular opening 77 extend from the rounded Side surfaces 69 starting from two tapered Inflow areas 78 which have a smaller axial extent have as from the flat side surfaces 68 to the opening 77 running boundaries 79.
  • the inflow areas 78 completely surrounded channels for the Gas supply is the side of flanks 80 of the Limiting regions 79 and axially from an inflow floor 81 and the carrier section 54 or the spray perforated disk 32 be limited. It is also possible to replace the initially open inflow areas 78 are already complete to provide enclosed inflow channels in the insert part 52.
  • the flanks 80 are the Boundary areas 79 executed spirally.
  • the inflow area 78 tapers starting from one large cross section on the rounded side surfaces 69 to towards a very small cross section directly at the Opening 77.
  • the swirling gas thus becomes strong accelerates, meets in the opening 77 from the Spray plate 32 coming fuel, so that also in Fuel-gas mixture contains a swirl component.
  • Figure 6 shows a perspective view of the in the Figures 2 to 4 already with sectional views illustrated embodiment of the front body 50.
  • this front body 50 an advantageous functional separation of gas supply, -Dimensioning and dosing against the sealing of the Fuel injector 1 to an intake line and the Attachment of the attachment body 50 on Fuel injector 1 reached.
  • In addition to the variants for Formation of the inflow region 78 can also be the gas throughput by changing the diameter of the opening 77 in the Insert part 52 are calibrated.
  • the base body 51 made of a non-glass fiber reinforced polyamide, the one has sufficient extensibility, manufactured.
  • the insert 52 z. B. from a thermally stable, very precisely sprayable, highly reinforced plastic, such as Polyphenylene sulfide.
  • highly reinforced plastic such as Polyphenylene sulfide.
  • insert part 52 in the base body 51 proves to be such material pairing as cheap.
  • the exemplary embodiments described are further Inflow geometries in insert 52 conceivable.

Landscapes

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Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon ein elektromagnetisch betätigbares Ventil zur Einspritzung eines Brennstoff-Gas-Gemisches in eine gemischverdichtende fremdgezündete Brennkraftmaschine aus der WO 93/09344 bekannt, das einen zweiteiligen Vorsatzkörper an seinem stromabwärtigen Ende aufweist. Der weitgehend rohrförmige Grundkörper ist dabei so ausgeführt, daß er zwischen sich und dem Düsenkörper des Ventils einen oder mehrere Gaszufuhrkanäle bildet. Ein dem abzuspritzenden Brennstoff zuzuführendes Gas durchströmt diese Gaszufuhrkanäle und wird dann weitgehend rechtwinklig in Strömungsöffnungen eines flachen Einsatzteils eingeleitet. Das kreisförmige Einsatzteil liegt dabei zwischen dem Ventilende und dem Grundkörper eingebettet und fixiert vor und wird vom Grundkörper radial vollständig umschlossen.
Des weiteren ist auch aus der US-PS 4,957,241 bereits ein Brennstoffeinspritzventil bekannt, bei dem zwischen einem Düsenkörper und einer Schutzkappe eine Abstandsplatte zur Luftmengenbeeinflussung eingebaut ist. Die Abstandsplatte zwischen Düsenkörper und Schutzkappe besitzt eine zentrale Öffnung, in die das stromabwärtige Zapfenende einer Ventilnadel eintaucht. Die Luftzufuhr zu dem aus einem Brennstoffkanal austretenden Brennstoff erfolgt über Luftkanäle und Luftkammern. Dabei wird die radiale Luftzufuhr zum Zapfen der Ventilnadel durch die Höhe von Abstandsnoppen bestimmt. Letztlich wird aber durch die Größe des sich in axialer Richtung erstreckenden Ringspaltes zwischen dem Zapfen der Ventilnadel und dem Umfang der Öffnung in der Abstandsplatte die Menge und die Zusammensetzung des Brennstoff-Luft-Gemisches festgelegt.
Bekannt sind ebenfalls Einspritzventile (US-PS 4,982,716), bei denen am stromabwärtigen Ende ein Adapter vorgesehen ist, in dem Luftzuführkanäle ausgebildet sind. Stromabwärts einer einzigen Abspritzöffnung ist im Adapter eine Prallfläche vorgesehen, auf die der abgespritzte Brennstoffstrahl trifft und filmförmig in zwei Abspritzkanäle geleitet wird, wobei auf die nach dem Aufprall gebildeten Brennstoffilme gezielt Luft aus den Luftzuführkanälen gerichtet ist. Eine Zumessung der Luft kann nur über die Luftzuführkanäle erfolgen und wird zwangsläufig von deren Querschnitten bestimmt.
Außerdem ist auch aus der DE-OS 41 08 279 bereits bekannt, einen Vorsatzkörper stromabwärts eines Ventilsitzes anzuordnen. Der aus einer Düse säulenförmig austretende Brennstoff gelangt unmittelbar in ein Zerstäubungsloch des Vorsatzkörpers, wo er von aus in den Seitenwänden eingebrachten Unterstützungsluftkanälen ausströmender Luft getroffen und aufbereitet wird.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß eine Funktionstrennung von Gaszuführung und -zumessung gegenüber der Abdichtung des Brennstoffeinspritzventils zu einer Ansaugleitung und der Befestigung des Vorsatzkörpers am Brennstoffeinspritzventil vorgenommen ist, so daß jede Funktion für sich besser garantiert wird. Außerdem ergibt sich aus der konstruktiven Ausgestaltung eine große Variantenvielfalt, die sehr einfach und kostengünstig erzielt werden kann.
Erfindungsgemäß ist der Vorsatzkörper zweiteilig, nämlich bestehend aus einem rohrförmigen Grundkörper und einem in wenigstens eine Schlitzöffnung des Grundkörpers einschiebbaren flachen Einsatzteil ausgeführt. Während der Grundkörper der Abdichtung des Brennstoffeinspritzventils zu einer Ansaugleitung und der Befestigung des Vorsatzkörpers am Brennstoffeinspritzventil dient, ist das Einsatzteil hauptsächlich für die Gaszuführung und -zumessung verantwortlich.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.
Im Grundkörper kann zudem in vorteilhafter Weise ein Strahlteiler vorgesehen sein, der eine Zweistrahligkeit des Brennstoffeinspritzventils aufrechterhält bzw. verstärkt.
Um eine eindeutige Einbaulage des Einsatzteils im Grundkörper zu gewährleisten, ist es günstig, wenn das Einsatzteil einen trapezförmigen Querschnitt besitzt. Durch die Ausbildung von Zuströmbereichen und Begrenzungsbereichen am Einsatzteil mit unterschiedlichen Geometrien läßt sich der Zuströmquerschnitt und damit der Gasdurchsatz sehr einfach beeinflussen und entsprechend den Anforderungen auf ein Optimum einstellen. Eine große Variantenvielfalt läßt sich insofern sehr einfach erreichen, daß für verschiedene konkrete Anwendungsfälle nur die Einsatzteile ausgetauscht werden, während der Grundkörper mehrfach verwendbar ist. Es liegt also ein Baukastensystem vor.
Durch den Einsatz "maßgeschneiderter" Kunststoffe für die verschiedenen Bauteile ergeben sich weitere Vorteile. Besonders vorteilhaft ist der Einsatz eines nicht glasfaserverstärkten Polyamids für den Grundkörper und eines sehr genau spritzbaren, hochverstärkten Kunststoffs, wie Polyphenylensulfid, für das Einsatzteil.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein teilweise dargestelltes Brennstoffeinspritzventil, Figur 2 einen erfindungsgemäßen Vorsatzkörper, Figur 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in Figur 2, Figur 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Figur 3 gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels, Figur 5 einen Schnitt durch den Vorsatzkörper gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels und Figur 6 eine Perspektivdarstellung des Vorsatzkörpers.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In der Figur 1 ist als ein erstes Ausführungsbeispiel ein Ventil in der Form eines Brennstoffeinspritzventils für Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschinen teilweise dargestellt. Zusammen mit einem erfindungsgemäßen Vorsatzkörper dient das Brennstoffeinspritzventil zur Einspritzung eines Brennstoff-Gas-Gemisches in ein Ansaugrohr oder unmittelbar in den Brennraum der Brennkraftmaschine.
Das beispielsweise elektromagnetisch betätigbare Brennstoffeinspritzventil 1 erstreckt sich konzentrisch entlang einer Ventillängsachse 2. Als Teil eines Ventilgehäuses weist das Brennstoffeinspritzventil 1 einen sich am stromabwärtigen Ende erstreckenden Düsenkörper 5 auf. In dem Düsenkörper 5 ist eine gestufte Längsbohrung 7 ausgebildet, die konzentrisch zu der Ventillängsachse 2 verläuft und in der ein z. B. nadelförmiges Ventilschließteil 10 angeordnet ist. Das Ventilschließteil 10 weist beispielsweise zwei Führungsabschnitte 11, 12 auf, die zusammen mit einem Führungsbereich 13 der Wandung der Längsbohrung 7 des Düsenkörpers 5 der Führung des Ventilschließteils 10 dienen. Die Längsbohrung 7 des Düsenkörpers 5 besitzt an ihrem stromabwärtigen Ende einen sich in Richtung der Brennstoffströmung kegelstumpfförmig verjüngenden festen Ventilsitz 15, der mit einem sich in Brennstoffströmungsrichtung kegelstumpfförmig verjüngenden Dichtabschnitt 17 des Ventilschließteils 10 zusammen ein Sitzventil bildet.
An seinem dem Dichtabschnitt 17 abgewandten Ende ist das Ventilschließteil 10 mit einem rohrförmigen Anker 20 verbunden, der mit einer den Anker 20 in axialer Richtung teilweise umgebenden Magnetspule 22 und einem dem Anker 20 in dem festen Ventilsitz 15 abgewandter Richtung gegenüberliegenden rohrförmigen Kern 23 des Brennstoffeinspritzventils 1 zusammenwirkt. An dem mit dem Anker 20 verbundenen Ende des Ventilschließteils 10 liegt eine Rückstellfeder 25 mit ihrem einen Ende an, die bestrebt ist, das Ventilschließteil 10 in Richtung des festen Ventilsitzes 15 zu bewegen. Mit ihrem anderen Ende stützt sich die Rückstellfeder 25 an einer z. B. nichtmagnetischen Einstellhülse 27 ab.
An einer dem Kern 23 abgewandten Stirnseite 30 des Düsenkörpers 5 des Brennstoffeinspritzventils 1 liegt eine Spritzlochscheibe 32 an, die beispielsweise durch eine mittels Laserschweißen hergestellte Schweißnaht fest mit dem Düsenkörper 5 verbunden ist. Die Spritzlochscheibe 32 weist beispielsweise vier Abspritzöffnungen 33 auf, durch die der bei abgehobenem Ventilschließteil 10 an dem Ventilsitz 15 vorbeiströmende Brennstoff abgespritzt wird.
Zur Zuführung und Zumessung eines Gases, das der verbesserten Aufbereitung und Zerstäubung des Brennstoffs dient, ist am stromabwärtigen Ende des Brennstoffeinspritzventils 1 ein Vorsatzkörper 50 beispielsweise aus Kunststoff vorgesehen. Als Gas kann z. B. die durch einen Bypass vor einer Drosselklappe in einem Saugrohr der Brennkraftmaschine abgezweigte Saugluft, durch ein Zusatzgebläse geforderte Luft, aber auch rückgeführtes Abgas der Brennkraftmaschine oder eine Mischung von Luft und Abgas verwendet werden. Die Verwendung rückgeführten Abgases ermöglicht eine Reduzierung der Schadstoffemission der Brennkraftmaschine. Die Zuführung des Gases bis hin zu dem Vorsatzkörper 50 ist in der Figur 1 nicht näher dargestellt.
Der Vorsatzkörper 50 ist zweiteilig ausgebildet, wobei ein rohrförmiger Grundkörper 51 das stromabwärtige Ende des Düsenkörpers 5 radial umgibt und beispielsweise durch Einrasten an diesem befestigt ist. Der Grundkörper 51 erstreckt sich in axialer Richtung auch noch stromabwärts der Spritzlochscheibe 32. Ein in den Grundkörper 51 einschiebbares flaches Einsatzteil 52 ist im eingebauten Zustand unmittelbar stromabwärts der Spritzlochscheibe 32 angeordnet. Das Einsatzteil 52 ist so ausgebildet, daß ein Gas von außerhalb des Vorsatzkörpers 50 kommend in das Innere des Vorsatzkörpers 50 direkt stromabwärts der Spritzlochscheibe 32 einströmen kann. Neben der Zufuhr des Gases übernimmt das Einsatzteil 52 auch die Funktion der Zumessung des Gasdurchsatzes durch den entstehenden freien Strömungsquerschnitt. Der Strömungsquerschnitt für das Gas im Einsatzteil 52 verjüngt sich vom äußeren Umfang zur Ventillängsachse 2 hin, so daß das Gas stark beschleunigt wird und der aus den Abspritzöffnungen 33 austretende und das Einsatzteil 52 axial durchströmende Brennstoff, auf den das Gas senkrecht trifft, besonders fein zerstäubt wird.
In der Figur 2 ist der Vorsatzkörper 50 noch einmal getrennt vom Einspritzventil als eigenständiges Bauteil im Schnitt dargestellt. Der Vorsatzkörper 50 wird von zwei Einzelteilen gebildet, nämlich von dem rohrförmigen Grundkörper 51 und von dem flachen scheibenförmigen Einsatzteil 52, das in den Grundkörper 51 eingeschoben werden kann. Der Grundkörper 51 setzt sich aus einem stromaufwärtigen Trägerabschnitt 54 und einem stromabwärtigen Strahlteilungsabschnitt 55 zusammen. Während der Trägerabschnitt 54 eine vollständig zylindrische Kontur mit konstantem Außendurchmesser besitzt, weist der Strahlteilungsabschnitt 55 drei ringförmige Bereiche unterschiedlichen Außendurchmessers auf, die konzentrisch zur Ventillängsachse 2 verlaufen und axial aufeinander folgen. Zwei radial in gleichem Maße über den Trägerabschnitt 54 hinausstehende Ringbereiche 57 dienen dazu, eine Ringnut 58 zu bilden, in die ein Dichtring 59 zum Abdichten zwischen dem Umfang des Einspritzventils und einer nicht dargestellten Ventilaufnahme, beispielsweise der Ansaugleitung der Brennkraftmaschine, eingesetzt werden kann. Die Ringnut 58 wird axial durch die zwei Ringbereiche 57 und radial durch einen Nutgrund 60 begrenzt, der einen kleineren Durchmesser als den Außendurchmesser des Trägerabschnitts 54 besitzt, aber beispielsweise genauso groß ist wie der Durchmesser der Innenwandung des rohrförmigen Trägerabschnitts 54.
Der gesamte Grundkörper 51 wird an dem Einspritzventil, speziell an dem Düsenkörper 5 durch Einrasten einer im Trägerabschnitt 54 umlaufend ausgebildeten, von der Innenwandung sich radial in Richtung Ventillängsachse 2 erstreckenden und eine geringe Höhe aufweisenden Wulst 62 in einer umlaufenden Nut 64 am Düsenkörper 5 so befestigt, daß keine Gefahr des Lösens der Verbindung durch Erschütterungen bzw. Temperatureinwirkungen besteht. Durch eine geeignete Auswahl der Wulst 62 und der Nut 64 kann auch eine vollständige Verdrehsicherheit gewährleistet sein. Mittels z.B. ineinandergreifender und zusammenwirkender Vertiefungen bzw. Erhebungen an der Wulst 62 und in der Nut 64 wird die Verdrehsicherung erreicht. Außerdem sind weitere Verbindungsarten des Vorsatzkörpers 50 am Düsenkörper 5 anstelle des Einrastens bzw. Einschnappens denkbar, wie z.B. Kleben oder Aufschrumpfen, die jedoch unlösbare Verbindungen ergeben. Ferner ist eine Verdrehsicherung des Vorsatzkörpers 50 durch ein Rändel oder Flächen im Nutgrund der Nut 64 am Düsenkörper 5 möglich.
Der Trägerabschnitt 54 weist an zwei um 180° versetzt und damit genau gegenüberliegenden Bereichen seines Umfangs Schlitzöffnungen 65 mit einem trapezförmigen Querschnitt auf, durch die das flache Einsatzteil 52 eingeschoben wird. Die Schlitzöffnungen 65 sind genau so im stromabwärtigen Ende des Trägerabschnitts 54 eingebracht, daß das Einsatzteil 52 auf einer von dem oberen Ringbereich 57 radial nach innen übergehenden Schulter 67, die in axialer Richtung betrachtet somit genau in der Ebene des Übergangs vom Trägerabschnitt 54 zum Strahlteilungsabschnitt 55 liegt, beim Einschieben entlang bewegt wird und dann dort aufliegt.
Das Einsatzteil 52 besitzt entsprechend den Schlitzöffnungen 65 ebenfalls einen trapezförmigen Querschnitt mit zwei ebenen Seitenflächen 68, um eine definierte Einbaulage zu garantieren. Von den beiden Schlitzöffnungen 65 aus kann das Einsatzteil 52 jedoch identisch eingeschoben werden. Neben den zwei ebenen Seitenflächen 68 des Einsatzteils 52, durch die der trapezförmige Querschnitt gebildet wird, sind zwei abgerundete Seitenflächen 69 am Einsatzteil 52 vorgesehen, die die Außenkontur des Einsatzteils 52 zwischen den ebenen Seitenflächen 68 vervollständigen. Diese abgerundeten Seitenflächen 69 sind so ausgeführt, daß sie denselben Radius wie der Grundkörper 51 besitzen und damit im eingeschobenen Zustand den Grundkörper 51 nach außen hin bündig abschließen. Die Form des Einsatzteils 52 wird besonders in den Figuren 4 bis 6 deutlich.
Soll beispielsweise eine Zweistrahligkeit des Brennstoffeinspritzventils 1 zum Einspritzen von Brennstoff in Richtung zweier Einlaßventile erreicht bzw. erhalten werden, ist es zweckmäßig, im Strahlteilungsabschnitt 55 des Grundkörpers 51 einen Strahlteiler 72 vorzusehen. Der Strahlteiler 72 kann die verschiedensten Ausgestaltungsformen aufweisen, die in Abhängigkeit der gewünschten Strahlwinkel und -bilder ausgewählt werden können. In den Figuren 1 und 2 ist der Strahlteiler 72 beispielhaft mit einer spitzen Schneide 73 dargestellt, die zur Spritzlochscheibe 32 hin gerichtet ist, während ausgehend von der Schneide 73 der Strahlteiler 72 in stromabwärtiger Richtung im Querschnitt breiter wird, so daß er einen dreieckförmigen Querschnitt aufweist. Die Zweistrahligkeit, die bereits durch die Abspritzöffnungen 33 der Spritzlochscheibe 32 erzeugt wird, aber durch die zwischengeschaltete Gaszufuhr beeinträchtigt werden kann, bleibt durch den Strahlteiler 72 also erhalten bzw. wird verstärkt. Die Ventillängsachse 2 verläuft genau mittig durch den Strahlteiler 72, wobei der Strahlteiler 72 einteilig mit dem Grundkörper 51 ausgebildet ist und somit von einem Umfangsbereich des Strahlteilungsabschnitts 55 zu einem um 180° gegenüberliegenden Umfangsbereich verläuft, wie es die Figur 3 zeigt. Der Strahlteiler 72 teilt einen inneren kreisförmigen Abspritzraum 75 des Strahlteilungsabschnitts 55 in zwei gleich große Teilräume, wenn eine symmetrische Strahlaufteilung gefordert ist. Die radiale Erstreckungsrichtung des Strahlteilers 72 ist beispielsweise identisch mit der Einschieberichtung des Einsatzteils 52. Auf einen Strahlteiler 72 im Grundkörper 51 kann natürlich auch verzichtet werden, wenn eine Mehrstrahligkeit des Brennstoffs nicht erforderlich ist.
Die Figur 3 zeigt einen Schnitt entlang der Linie III-III in der Figur 2, so daß der Vorsatzkörper 50 nun um 90° gedreht gegenüber der Figur 2 zu sehen ist. Bei dieser Ansicht wird deutlich, daß der Strahlteiler 72 vollständig den Abspritzraum 75 teilt und einteilig mit dem Grundkörper 51 ausgebildet ist. Außerdem ist erkennbar, daß das Einsatzteil 52 Bereiche aufweist, die sich in axialer Richtung unterschiedlich weit erstrecken. Zu einer mittleren kreisförmigen Öffnung 77 hin verlaufen von den abgerundeten Seitenflächen 69 ausgehend zwei sich verjüngende Zuströmbereiche 78, die eine geringere axiale Ausdehnung besitzen als von den ebenen Seitenflächen 68 zur Öffnung 77 verlaufende Begrenzungsbereiche 79. Im eingebauten Zustand des Vorsatzkörpers 50 am Brennstoffeinspritzventil 1 stellen die Zuströmbereiche 78 vollständig umgebene Kanäle für die Gaszufuhr dar, die seitlich von Flanken 80 der Begrenzungsbereiche 79 und axial von einem Zuströmboden 81 sowie dem Trägerabschnitt 54 bzw. der Spritzlochscheibe 32 begrenzt werden. Außerdem ist es möglich, anstelle der vorerst offenen Zuströmbereiche 78 bereits vollständig umschlossene Zuströmkanäle im Einsatzteil 52 vorzusehen.
Die Geometrie der Zuströmbereiche 78 bzw. der Begrenzungsbereiche 79 mit ihren Flanken 80 wird besonders durch die Figuren 4 bis 6 verdeutlicht. In der Figur 4, die eine Darstellung eines Schnittes entlang der Linie IV-IV in der Figur 3 ist, sind die Zuströmbereiche 78 weitgehend dreieckförmig ausgeführt, so daß sich durch die bereits beschriebene Außenkontur des Einsatzteils 52 auch für die Begrenzungsbereiche 79 eine weitgehend dreieckige Form ergibt. Unmittelbar an den abgerundeten Seitenflächen 69 besitzen die zwei Zuströmbereiche 78, die symmetrisch zueinander ausgeführt sind, ihren größten Zuströmquerschnitt, wodurch garantiert ist, daß das zugeführte Gas gut in das Einsatzteil 52 einströmen kann. Die Breite des Zuströmbereichs 78 an der abgerundeten Seitenfläche 69 ist geringfügig kleiner als die Breite des gesamten Einsatzteils 52. Zur mittleren Öffnung 77 hin, durch die das Brennstoff-Gas-Gemisch austritt, verlaufen die geraden Flanken 80 der Begrenzungsbereiche 79 aufeinander zu, so daß der Zuströmquerschnitt der Zuströmbereiche 78 immer kleiner und die Geschwindigkeit des Gases immer größer wird.
Zur Sicherung des Einsatzteils 52 gegen Verrutschen im Grundkörper 51 sind die ebenen, schräg zur Ventillängsachse 2 verlaufenden Seitenflächen 68 so ausgeführt, daß in ihrem mittleren Bereich ein minimaler Vorsprung 83 existiert. Dieser Vorsprung 83 beträgt beispielsweise 0,1 mm gegenüber den Seitenflächen 68, so wie sie im eingebauten Zustand in den Schlitzöffnungen 65 des Trägerabschnitts 54 vorliegen. Beim Einschieben des Einsatzteils 52 durch die Schlitzöffnung 65 taucht also zuerst ein schmalerer Bereich ein, dann folgen ein durch die Vorsprünge 83 etwas breiterer Bereich des Einsatzteils 52, der nur unter Überwindung eines Widerstandes durch die Schlitzöffnung 65 schiebbar ist und deswegen zu einer geringen Verformung des Grundkörpers 51 führt, und nachfolgend wieder ein schmalerer Bereich. Der durch die Vorsprünge 83 breitere Bereich befindet sich also im eingebauten Zustand im Inneren des Trägerabschnitts 54, womit eine Verrastung und Zentrierung vorliegt. Das Einsatzteil 52 kann nun nur mit Kraftaufwand gewechselt werden.
Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel, das in der Figur 5 gezeigt ist, unterscheiden sich die Zuströmbereiche 78 und die Begrenzungsbereiche 79 von denen des in der Figur 4 dargestellten Ausführungsbeispiels. Zur Erzeugung eines Dralls im Gas, das weitgehend tangential in die Öffnung 77 einströmt, sind die Flanken 80 der Begrenzungsbereiche 79 spiralförmig ausgeführt. Auch hier verjüngt sich der Zuströmbereich 78 ausgehend von einem großen Querschnitt an den abgerundeten Seitenflächen 69 bis hin zu einem sehr kleinen Querschnitt unmittelbar an der Öffnung 77. Das drallbehaftete Gas wird somit stark beschleunigt, trifft in der Öffnung 77 auf den aus der Spritzlochscheibe 32 kommenden Brennstoff, so daß auch im Brennstoff-Gas-Gemisch eine Drallkomponente enthalten ist.
Die Figur 6 zeigt eine Perspektivdarstellung des in den Figuren 2 bis 4 bereits mit Schnittdarstellungen verdeutlichten Ausführungsbeispiels des Vorsatzkörpers 50.
Durch die konstruktive Lösung dieses Vorsatzkörpers 50 wird eine vorteilhafte Funktionstrennung von Gaszuführung, -zumessung und -dosierung gegenüber der Abdichtung des Brennstoffeinspritzventils 1 zu einer Ansaugleitung und der Befestigung des Vorsatzkörpers 50 am Brennstoffeinspritzventil 1 erreicht. Außerdem kann mit dem beschriebenen Vorsatzkörper 50 eine große Variantenvielfalt einfach und kostengünstig erzielt werden, indem für konkrete Anwendungs- fälle nur die Einsatzteile 52 ausgetauscht werden, während der Grundkörper 51 weiter verwendbar ist, so daß ein Baukastensystem vorliegt. Neben den Varianten zur Ausbildung des Zuströmbereichs 78 kann auch der Gasdurchsatz durch Veränderung des Durchmessers der Öffnung 77 im Einsatzteil 52 kalibriert werden.
Einen weiteren wichtigen Faktor stellt die optimale Werkstoffauswahl dar. Durch den Einsatz "maßgeschneiderter" Kunststoffe für die entsprechenden Funktionen ergeben sich weitere Vorteile. So wird der Grundkörper 51 beispielsweise aus einem nicht glasfaserverstärkten Polyamid, das eine ausreichende Dehnbarkeit besitzt, gefertigt. Dagegen wird das Einsatzteil 52 z. B. aus einem thermisch stabilen, sehr genau spritzbaren, hochverstärkten Kunststoff, wie Polyphenylensulfid, hergestellt. Besonders beim Einschieben des Einsatzteils 52 in den Grundkörper 51 erweist sich eine solche Werkstoffpaarung als günstig. Neben den bereits beschriebenen Ausführungsbeispielen sind weitere Zuströmgeometrien im Einsatzteil 52 denkbar.

Claims (10)

  1. Brennstoffeinspritzventil zur Einspritzung eines Brennstoff-Gas-Gemisches für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, mit einer Ventillängsachse (2), mit einem bewegbaren Ventilschließkörper (10), mit einem Düsenkörper (5), der einen mit dem Ventilschließkörper (10) zusammenwirkenden Ventilsitz (15) besitzt, mit wenigstens einer Abspritzöffnung (33) stromabwärts des Ventilsitzes (15), mit einem am stromabwärtigen Ende des Einspritzventils angeordneten Vorsatzkörper (50), der wenigstens ein Mittel zur Gaszufuhr aufweist und aus dem ein Brennstoff-Gas-Gemisch austritt, wobei der Vorsatzkörper (50) von einem sich axial erstreckenden, rohrförmigen Grundkörper (51) und einem flachen, in dem Grundkörper (51) stromabwärts der wenigstens einen Abspritzöffnung (33) angeordneten Einsatzteil (52) gebildet ist und im Einsatzteil (52) wenigstens ein zu einer Öffnung (77) führender Zuströmbereich (78) für das Gas ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (51) wenigstens eine Schlitzöffnung (65) hat und das Einsatzteil (52) durch die wenigstens eine Schlitzöffnung (65) etwa quer zur Ventillängsachse (2) einschiebbar ist.
  2. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Grundkörper (51) als auch das Einsatzteil (52) aus einem Kunststoff gefertigt sind.
  3. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (51) aus einem nicht verstärkten Polyamid und das Einsatzteil (52) aus Polyphenylensulfid hergestellt sind.
  4. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitzöffnungen (65) am Umfang des Grundkörpers (51) einen trapezförmigen Querschnitt besitzen.
  5. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einteilig mit dem Grundkörper (51) ein Strahlteiler (72) stromabwärts des Einsatzteils (52) angeordnet ist.
  6. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Einsatzteil (52) einen trapezförmigen Querschnitt hat und durch ebene Seitenflächen (68) und abgerundete Seitenflächen (69) begrenzt wird.
  7. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einsatzteil (52) zusätzlich zu den Zuströmbereichen (78) noch diese zumindest teilweise begrenzende Begrenzungsbereiche (79) besitzt, die eine unterschiedliche Ausdehnung in Richtung der Ventillängsachse (2) haben.
  8. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuströmbereiche (78) zur Gaszufuhr und -zumessung dreieckförmig ausgestaltet sind und sich radial zur Ventillängsachse (2) hin verjüngen.
  9. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuströmbereiche (78) zur Gaszufuhr und -zumessung spiralförmig ausgestaltet sind und sich radial zur Ventillängsachse (2) hin verjüngen.
  10. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einsatzteil (52) durch eine Rastung im Grundkörper (51) fixiert ist.
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