EP0728942A1

EP0728942A1 - Vorrichtung zur Einspritzung eines Brennstoff-Gas-Gemisches

Info

Publication number: EP0728942A1
Application number: EP95115819A
Authority: EP
Inventors: Ferdinand Dipl.-Ing. Reiter (Ba); Heinz-Martin Dipl.-Ing. Krause (Fh); Jürgen Dipl.-Ing. Buchholz (FH); Roland Beilhardt
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1995-02-21
Filing date: 1995-10-07
Publication date: 1996-08-28
Anticipated expiration: 2015-10-07
Also published as: US5826804A; JPH08240167A; JP3811210B2; EP0728942B1; DE19505886A1; ES2131738T3; DE59505512D1

Abstract

Die Vorrichtung zur Einspritzung eines Brennstoff-Gas-Gemisches stellt eine besonders einfache und kostengünstige Variante einer Gasumfassung von aus einem Einspritzventil austretenden Brennstoff dar. Dazu ist ein Aufbereitungsvorsatz (61) am stromabwärtigen Ende des Einspritzventils vorgesehen, der wenigstens aus einem Gasumfassungsteil (48) und einem Einsatzkörper (60) besteht, die fest miteinander verbunden sind. Mit einem Mantelabschnitt (64) des becherförmigen Gasumfassungsteils (48) ist der Aufbereitungsvorsatz (61) fest mit dem Einspritzventil verbunden, während ein Bodenabschnitt (63) des Gasumfassungsteils (48) zumindest teilweise mit Material des Einsatzkörpers (60) umspritzt ist. Im Inneren des Einsatzkörpers (60) verläuft eine zumindest teilweise sich in stromabwärtiger Richtung konisch erweiternde Öffnung (79), in der beispielsweise ein Strahlteiler (80) angeordnet ist. Die vorgeschlagene Vorrichtung zur Einspritzung eines Brennstoff-Gas-Gemisches eignet sich besonders für die Einspritzung in das Saugrohr einer gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschine. <IMAGE>

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Einspritzung eines Brennstoff-Gas-Gemisches nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon ein elektromagnetisch betätigbares Ventil zur Einspritzung eines Brennstoff-Gas-Gemisches in eine gemischverdichtende fremdgezündete Brennkraftmaschine bekannt (DE-OS 41 21 372), bei der eine Gasumfassungshülse einen Düsenkörper eines Brennstoffeinspritzventils umgibt. Die Gasumfassungshülse ist dabei so ausgeführt, daß ihr Bodenteil mit einer konzentrischen Durchlaßöffnung schräg zum Ventilende des Brennstoffeinspritzventils hin geformt ist. Auf diese Weise wird ein Gasringspalt zwischen einer Spritzlochscheibe und dem Bodenteil der Gasumfassungshülse gebildet. Der aus dem Gasringspalt austretende Gasstrom ist dabei radial auf die einzelnen aus der Spritzlochscheibe austretenden Brennstoffstrahlen gerichtet und führt zu einer Annäherung der Brennstoffstrahlen aneinander bis hin zu einer möglichen Vereinigung zu einem einzigen Brennstoffstrahl.
Außerdem ist aus der DE-OS 43 12 756 bereits eine Vorrichtung zur Einspritzung eines Brennstoff-Gas-Gemisches bekannt, bei der ein Gasumfassungskörper so ausgebildet ist, daß er ein Blecheinlegeteil mit Abstandskörpern, beispielsweise Noppen, gegen eine Spritzlochscheibe drückt und zwischen sich und der Spritzlochscheibe einklemmt. Mit Hilfe des speziell geformten Blecheinlegeteils und der maßgenau angeformten Noppen sowie des sich daraus in seiner axialen Erstreckung ergebenden Gasringspalts erfolgt die Zumessung des Gases zur verbesserten Aufbereitung des Brennstoffs. Ein zwischen dem Blecheinlegeteil und dem Gasumfassungskörper gebildeter Konusdifferenzwinkel gewährleistet einen axialen Toleranzausgleich bezüglich des Blecheinlegeteils und des Gasumfassungskörpers gegenüber der Spritzlochscheibe.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Einspritzung eines Brennstoff-Gas-Gemisches mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß einfach, kostengünstig und mit geringem Montageaufwand eine Gasumfassung von aus einem Einspritzventil austretendem Brennstoff realisiert wird. Dies wird dadurch erreicht, daß ein Aufbereitungsvorsatz am stromabwärtigen Ende des Einspritzventils angeordnet ist, der wenigstens aus einem Gasumfassungsteil und einem Einsatzkörper besteht, die fest miteinander verbunden sind und auf einfache Art und Weise eine Funktionstrennung ermöglichen. Die Werkzeugkosten zur Herstellung des Aufbereitungsvorsatzes können durch den einfachen Aufbau sehr gering gehalten werden.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
Besonders vorteilhaft ist es, den Aufbereitungsvorsatz als Metall-Kunststoff-Verbundteil auszubilden, so daß beliebige Formen von Abspritzräumen (Aufbereitungsgeometrie) im Einsatzkörper einfach spritztechnisch hergestellt werden können. Zur Befestigung des Aufbereitungsvorsatzes am Einspritzventil dient dann nur das z. B. becherförmige Gasumfassungsteil. In vorteilhafter Weise erfolgt diese Befestigung mittels Schweißen. Ein Mantelabschnitt des Gasumfassungsteils ist in Umfangsrichtung mit jeweils abwechselnden Bereichen größeren und kleineren Durchmessers ausgeführt, wobei die Bereiche kleineren Durchmessers am Einspritzventil anliegen, so daß dort das Fügen des Gasumfassungsteils am Einspritzventil erfolgen kann, während durch die Bereiche größeren Durchmessers Einströmmöglichkeiten für das Gas zum Brennstoff hin vorhanden sind. Von Vorteil ist es, wenn der Bodenabschnitt des becherförmigen Gasumfassungsteils wenigstens teilweise durch das Material des Einsatzkörpers umspritzt ist, so daß eine feste Verbindung von Gasumfassungsteil und Einsatzkörper gegeben ist.
Ist die Aufrechterhaltung einer durch die Abspritzöffnungen vorgegebenen Mehrstrahligkeit des Einspritzventils trotz der Gasumfassung erwünscht, so ist es besonders zweckmäßig, im Abspritzraum des Einsatzkörpers einen Strahlteiler anzuordnen. Besonders vorteilhaft ist es, Strahlteiler mit konvexen Teilerflächen einzusetzen, die kreisförmige, halbkreisförmige oder elliptische Querschnitte besitzen. Der konvexe Strahlteiler wirkt als Strömungswiderstand, wodurch eine Stauströmung verursacht wird. Die Stauströmung ist verantwortlich für die trotz Gasumfassung aufrechterhaltene Mehrstrahligkeit auch stromabwärts des Strahlteilers und die gute Aufbereitungswirkung der Gasumfassung durch eine verbesserte Durchmischung von Gas und Brennstoff.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine teilweise dargestellte Vorrichtung zur Einspritzung eines Brennstoff-Gas-Gemisches gemäß eines ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels, Figur 2 eine teilweise dargestellte Vorrichtung zur Einspritzung eines Brennstoff-Gas-Gemisches gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels, Figur 3 ein erstes Beispiel eines Aufbereitungsvorsatzes, Figur 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Figur 3, Figur 5 ein zweites Beispiel für einen Aufbereitungsvorsatz, Figur 6 ein Gasumfassungsteil als Teil eines Aufbereitungsvorsatzes, Figur 7 einen Schnitt entlang der Linie VII-VII in Figur 6 und Figur 8 ein drittes Beispiel eines Aufbereitungsvorsatzes.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In der Figur 1 ist als ein Ausführungsbeispiel ein Ventil in der Form eines Einspritzventils für Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschinen teilweise und vereinfacht dargestellt. Das Einspritzventil hat einen rohrförmigen Ventilsitzträger 1, in dem konzentrisch zu einer Ventillängsachse 2 eine Längsöffnung 3 ausgebildet ist. In der Längsöffnung 3 ist eine z.B. rohrförmige Ventilnadel 5 angeordnet, die an ihrem stromabwärtigen Ende 6 mit einem z.B. kugelförmigen Ventilschließkörper 7, an dessen Umfang beispielsweise fünf Abflachungen 8 vorgesehen sind, verbunden ist.
Die Betätigung des Einspritzventils erfolgt in bekannter Weise, beispielsweise elektromagnetisch. Zur axialen Bewegung der Ventilnadel 5 und damit zum Öffnen entgegen der Federkraft einer nicht dargestellten Rückstellfeder bzw. Schließen des Einspritzventils dient ein angedeuteter elektromagnetischer Kreis mit einer Magnetspule 10, einem Anker 11 und einem Kern 12. Der Anker 11 ist mit dem dem Ventilschließkörper 7 abgewandten Ende der Ventilnadel 5 durch z. B. eine Schweißnaht mittels eines Lasers verbunden und auf den Kern 12 ausgerichtet. Die Magnetspule 10 umgibt den Kern 12, der beispielsweise das sich durch die Magnetspule 10 umschließende Ende eines nicht näher gezeigten Einlaßstutzens darstellt, der der Zufuhr des mittels des Ventils zuzumessenden Mediums, hier Brennstoff, dient.
Zur Führung des Ventilschließkörpers 7 während der Axialbewegung dient eine Führungsöffnung 15 eines Ventilsitzkörpers 16. In das stromabwärts liegende, dem Kern abgewandte Ende des Ventilsitzträgers 1 ist in der konzentrisch zur Ventillängsachse 2 verlaufenden Längsöffnung 3 der zylinderförmige Ventilsitzkörper 16 dicht montiert. Der Umfang des Ventilsitzkörpers 16 weist einen geringfügig kleineren Durchmesser auf als die Längsöffnung 3 des Ventilsitzträgers 1. An seiner einen, dem Ventilschließkörper 7 abgewandten unteren Stirnseite 17 ist der Ventilsitzkörper 16 mit einem Bodenteil 20 einer beispielsweise topfförmig ausgebildeten Spritzlochscheibe 21 konzentrisch und fest verbunden, so daß das Bodenteil 20 mit seiner oberen Stirnseite 19 an der unteren Stirnseite 17 des Ventilsitzkörpers 16 anliegt. Die Verbindung von Ventilsitzkörper 16 und Spritzlochscheibe 21 erfolgt beispielsweise durch eine umlaufende und dichte, z.B. mittels eines Lasers ausgebildete erste Schweißnaht 22 am Bodenteil 20. Durch diese Art der Montage ist die Gefahr einer unerwünschten Verformung des Bodenteils 20 im Bereich seiner wenigstens zwei, beispielsweise vier, durch Stanzen oder Erodieren ausgeformten Abspritzöffnungen 25, die sich in einem zentralen Bereich 24 des Bodenteils 20 befinden, vermieden.
An das Bodenteil 20 der topfförmigen Spritzlochscheibe 21 schließt sich ein umlaufender Halterand 26 an, der sich in axialer Richtung dem Ventilsitzkörper 16 abgewandt erstreckt und bis zu seinem stromabwärtigen Ende hin konisch nach außen gebogen ist. Dabei übt der Halterand 26 eine radiale Federwirkung auf die Wandung der Längsöffnung 3 aus. Dadurch wird beim Einschieben des aus Ventilsitzkörper 16 und Spritzlochscheibe 21 bestehenden Ventilsitzteils in die Längsöffnung 3 des Ventilsitzträgers 1 eine Spanbildung am Ventilsitzteil und an der Längsöffnung 3 vermieden. An seinem freien Ende ist der Halterand 26 der Spritzlochscheibe 21 mit dem Ventilsitzträger 1 beispielsweise durch eine umlaufende und dichte zweite Schweißnaht 30 verbunden.
Die Einschubtiefe des aus Ventilsitzkörper 16 und topfförmiger Spritzlochscheibe 21 bestehenden Ventilsitzteils in die Längsöffnung 3 bestimmt die Größe des Hubs der Ventilnadel 5, da die eine Endstellung der Ventilnadel 5 bei nicht erregter Magnetspule 10 durch die Anlage des Ventilschließkörpers 7 an einer Ventilsitzfläche 29 des Ventilsitzkörpers 16 festgelegt ist. Die andere Endstellung der Ventilnadel 5 wird bei erregter Magnetspule 10 beispielsweise durch die Anlage des Ankers 11 an dem Kern 12 festgelegt. Der Weg zwischen diesen beiden Endstellungen der Ventilnadel 5 stellt somit den Hub dar.
Der kugelförmige Ventilschließkörper 7 wirkt mit der sich in Strömungsrichtung kegelstumpfförmig verjüngenden Ventilsitzfläche 29 des Ventilsitzkörpers 16 zusammen, die in axialer Richtung zwischen der Führungsöffnung 15 und der unteren Stirnseite 17 des Ventilsitzkörpers 16 ausgebildet ist. Die z. B. fünf am Umfang des Ventilschließkörpers 7 angebrachten kreisförmigen Abflachungen 8 ermöglichen das Durchströmen des Mediums im geöffneten Zustand des Einspritzventils von einem Ventilinnenraum 35 bis zu den Abspritzöffnungen 25 der Spritzlochscheibe 21. Zur exakten Führung des Ventilschließkörpers 7 und damit der Ventilnadel 5 während der Axialbewegung ist der Durchmesser der Führungsöffnung 15 so ausgebildet, daß der kugelförmige Ventilschließkörper 7 außerhalb seiner Abflachungen 8 die Führungsöffnung 15 mit geringem radialen Abstand durchragt.
An seinem stromabwärtigen Ende wird das Einspritzventil und somit der Ventilsitzträger 1 von einem gestuften konzentrischen Gasumfassungskörper 41 zumindest teilweise radial und axial umschlossen. Zu dem Gasumfassungskörper 41 aus einem Kunststoff gehören beispielsweise sowohl die eigentliche Gasumfassung am stromabwärtigen Ende des Ventilsitzträgers 1 als auch ein nicht dargestellter Gaseintrittskanal, der der Zufuhr des Gases in den Gasumfassungskörper 41 dient und beispielsweise einteilig mit dem Gasumfassungskörper 41 ausgebildet ist. An einen axial verlaufenden, rohrförmigen Abschnitt 43 des Gasumfassungskörpers 41, der beispielsweise mit einer Kunststoffumspritzung des Einspritzventils in axialer Richtung zwischen der Magnetspule 10 und dem Ventilschließkörper 7 durch Ultraschallschweißen verbunden ist, schließt ein sich stromabwärts keglig verjüngender Abschnitt 44 an. Die Ausbildung des Gasumfassungskörpers 41 in diesem Bereich kann entsprechend den räumlichen Bedingungen einer nicht gezeigten Ventilaufnahme variiert werden. Dem Abschnitt 44 folgt stromabwärts wieder ein axial verlaufender rohrförmiger Abschnitt 45 des Gasumfassungskörpers 41, der sich allerdings durch einen kleineren Durchmesser als bei dem Abschnitt 43 auszeichnet. Der axiale Abschnitt 45 umgibt das stromabwärtige Ende des Ventilsitzträgers 1 durchweg mit radialem Abstand, um ein becherförmiges Gasumfassungsteil 48 in einem zwischen dem Gasumfassungskörper 41 und dem Ventilsitzträger 1 gebildeten, mit dem Gaseintrittskanal direkt in Verbindung stehenden Zwischenraum 50 aufzunehmen und damit die Zufuhr des Gases bis zum aus den Abspritzöffnungen 25 der Spritzlochscheibe 21 austretenden Brennstoff zu gewährleisten.
Der axial verlaufende Abschnitt 45 weist an seinem stromabwärtigen Ende eine Ringnut 55 auf, die sich durch eine Wandstärkenreduzierung im Gasumfassungskörper 41 ergibt. Ein Dichtring 56 ist in der Ringnut 55 angeordnet, deren Seitenflächen durch die stromabwärtige Seite einer Schulter 52 und die stromaufwärtige Seite einer Schulter 53 sowie deren Nutgrund 58 durch die äußere Wandung des Abschnitts 45 des Gasumfassungskörpers 41 gebildet werden. Der Dichtring 56 dient zur Abdichtung zwischen dem Umfang des Einspritzventils mit dem Gasumfassungskörper 41 und einer nicht dargestellten Ventilaufnahme, beispielsweise der Ansaugleitung der Brennkraftmaschine oder einer sogenannten Brennstoff- und/oder Gasverteilerleitung. Während die stromaufwärtige Seite der Schulter 53 die Ringnut 55 begrenzt, bildet die stromabwärtige Seite der Schulter 53 den stromabwärtigen Abschluß des Gasumfassungskörpers 41.
Zusammen mit einem Einsatzkörper 60 aus Kunststoff bildet das becherförmige Gasumfassungsteil 48 als Blechteil einen durch den Gasumfassungskörper 41 und speziell mit dem axialen Abschnitt 45 in axialer Richtung vollständig umschlossenen Aufbereitungsvorsatz 61. Der erfindungsgemäße Einsatzkörper 60, der sich hauptsächlich durch eine weitgehend konische bzw. kegelstumpfähnliche Form auszeichnet und aus einem Kunststoff gefertigt ist, erstreckt sich vollständig stromabwärts des Bodenteils 20 der Spritzlochscheibe 21. Dagegen ist das fest mit dem Einsatzkörper 60 verbundene Gasumfassungsteil 48 so ausgebildet, daß ein Bodenabschnitt 63 zumindest teilweise durch Material des Einsatzkörpers 60 umspritzt ist und aus diesem radial, beispielsweise über die axiale Länge des Einsatzkörpers 60 gesehen mittig herausragt. An den Bodenabschnitt 63 schließt sich ein zylinderförmiger, axial verlaufender Mantelabschnitt 64 an, der in stromaufwärtiger Richtung den Ventilsitzträger 1 z. B. bis in Höhe des Kugeläquators bzw. der Abflachungen 8 des Ventilschließkörpers 7 umgibt. Der Mantelabschnitt 64 des Gasumfassungsteils 48 erstreckt sich in dem zwischen dem Gasumfassungskörper 41 und dem Ventilsitzträger 1 gebildeten Zwischenraum 50 und garantiert durch seine konstruktive Ausbildung eine definierte Gaszufuhr. Die Form des Gasumfassungsteils 48 wird besonders in den Figuren 6 und 7 deutlich und dann auch anhand dieser Figuren näher beschrieben. Der Mantelabschnitt 64 ist insofern nicht vollständig zylindrisch ausgebildet, als er z. B. fünf Bereiche 66 größeren Durchmessers und fünf Bereiche 67 kleineren Durchmessers aufweist, die sich in Umfangsrichtung des Mantelabschnitts 64 jeweils abwechseln. Im eingebauten Zustand des Gasumfassungsteils 48 sieht es dann so aus, daß der ringförmige Zwischenraum 50 in seiner gesamten radialen Breite genutzt wird, da die Bereiche 67 kleineren Durchmessers am Ventilsitzträger 1 anliegen und z. B. mittels Schweißnähten 69 mit diesem fest verbunden sind, während sich die Bereiche 66 größeren Durchmessers mit Spiel entlang der inneren Wandung des Abschnitts 45 des Gasumfassungskörpers 41 erstrecken.
Zwischen dem Ventilsitzträger 1 und den Bereichen 66 größeren Durchmessers des Mantelabschnitts 64 sind entsprechend der Anzahl dieser Bereiche 66 gleich viele, also beispielsweise fünf Gaseinlaßkanäle 70 gebildet, die in gleichen Abständen in Umfangsrichtung um den Ventilsitzträger 1 angeordnet axial verlaufen. Die Pfeile in Figur 1 verdeutlichen die Strömungsrichtung des Gases. Der Bodenabschnitt 63 des Gasumfassungsteils 48 verläuft mit einem axialen Abstand zu einer stromabwärtigen Stirnseite 72 des Ventilsitzträgers 1, so daß zwischen dem Bodenabschnitt 63 und der Stirnseite 72 ein ringförmiger, radial verlaufender Strömungskanal 73 entsteht, der sich an die Gaseinlaßkanäle 70 anschließt und vom Gas radial durchströmt wird. Danach strömt das Gas weitgehend axial stromaufwärts in einen Ringkanal 74 zwischen dem eine stromaufwärts des Bodenabschnitts 63 konische, sich zur Spritzlochscheibe 21 hin verjüngende Außenkontur aufweisenden Einsatzkörper 60 und der Wandung der Längsöffnung 3 im Ventilsitzträger 1 bis zur Umlenkung der Strömung am Bodenteil 20 der Spritzlochscheibe 21 in radialer Richtung.
Die Zumessung des Gases zur verbesserten Aufbereitung des aus den Abspritzöffnungen 25 der Spritzlochscheibe 21 austretenden Brennstoffs erfolgt über einen Gasringspalt 76, dessen axiale Ausdehnung sich durch den Abstand des Einsatzkörpers 60 vom Bodenteil 20 ergibt. Da der Einsatzkörper 60 und das Gasumfassungsteil 48 fest miteinander verbunden sind, muß der gesamte Aufbereitungsvorsatz 61 vor dem Fixieren des Mantelabschnitts 64 am Ventilsitzträger 1 mit den Schweißnähten 69 axial so verschoben werden, daß das erwünschte axiale Maß des Gasringspalts 76 exakt eingestellt ist. Erst danach erfolgt die Befestigung des Aufbereitungsvorsatzes 61 am Ventilsitzträger 1.
Das axiale Maß der Erstreckung des Gasringspalts 76 bildet den Zumeßquerschnitt für das aus dem Ringkanal 74 einströmende Gas, beispielsweise Aufbereitungsluft. Der Gasringspalt 76 dient zur Zufuhr des Gases zu dem durch die Abspritzöffnungen 25 der Spritzlochscheibe 21 abgegebenen Brennstoff und zur Zumessung des Gases. Das durch die Gaseinlaßkanäle 70, den Strömungskanal 73 und den Ringkanal 74 zugeführte Gas strömt durch den engen Gasringspalt 76 zu einer im Einsatzkörper 60 mittig und konzentrisch zur Ventillängsachse 2 vorgesehenen Gemischabspritzöffnung 78 und trifft dort auf den durch die beispielsweise zwei oder vier Abspritzöffnungen 25 abgegebenen Brennstoff. Durch die geringe axiale Erstreckung des Gasringspalts 76 wird das zugeführte Gas stark beschleunigt und zerstäubt den Brennstoff besonders fein. Als Gas kann z. B. die durch einen Bypass vor einer Drosselklappe in dem Saugrohr der Brennkraftmaschine abgezweigte Saugluft, durch ein Zusatzgebläse geförderte Luft, aber auch rückgeführtes Abgas der Brennkraftmaschine oder eine Mischung aus Luft und Abgas verwendet werden.
Die Gemischabspritzöffnung 78 im dem Bodenteil 20 zugewandten Teil des Einsatzkörpers 60 hat einen solch großen Durchmesser, daß der stromaufwärts aus den Abspritzöffnungen 25 der Spritzlochscheibe 21 austretende Brennstoff, auf den zur besseren Aufbereitung das Gas senkrecht aus dem Gasringspalt 76 kommend trifft, ungehindert durch die Gemischabspritzöffnung 78 austreten kann. Der Einsatzkörper 60 ist derart ausgebildet, daß sich in seinem Inneren an die Gemischabspritzöffnung 78 eine im Querschnitt z.B. elliptische oder kreisförmige und in axialer stromabwärtiger Richtung konisch sich erweiternde Öffnung 79 anschließt, die eine größere Öffnungsweite hat als die Gemischabspritzöffnung 78. Diese Öffnung 79 im Einsatzkörper 60 wird von einem einen beispielsweise kreisförmigen Querschnitt besitzenden, stiftähnlichen Strahlteiler 80 quer gekreuzt, wobei der Strahlteiler 80 näher einer stromabwärtigen Stirnseite 81 des Einsatzkörpers 60 als der Gemischabspritzöffnung 78 angeordnet ist. Der Strahlteiler 80 verläuft quer durch die Ventillängsachse 2 und teilt einen durch die Öffnung 79 gebildeten Abspritzraum 82 stromabwärts der Gemischabspritzöffnung 78 symmetrisch auf. Der Abspritzraum 82 ist entsprechend der Öffnung 79 elliptisch sowie konisch ausgebildet. Der Strahlteiler 80 kann sowohl als Steg Teil des Einsatzkörpers 60 aus Kunststoff sein als auch beispielsweise als Stift aus einem anderen Material zusätzlich eingebaut werden. Auf jeden Fall weist der Strahlteiler 80 eine obere, stromaufwärts gerichtete, konvexe Teilerfläche 85 auf.
Durch die zwei bzw. vier Abspritzöffnungen 25 in der Spritzlochscheibe 21 werden zwei bzw. vier Brennstoffstrahlen erzeugt und verteilt auf beiderseits des Strahlteilers 80 gebildete Gebiete in den Abspritzraum 82 abgespritzt. Die konvexe Ausbildung des Strahlteilers 80 ist besonders dann zweckmäßig, wenn die Brennstoffstrahlen am Strahlteiler 80 vorbei gerichtet verlaufen oder wenn sie sich mit zunehmender Entfernung von den Abspritzöffnungen 25 voneinander entfernen. Die Brennstoffstrahlen werden von dem aus dem Gasringspalt 76 ausstromenden Gas unmittelbar nach ihrem Austritt aus den Abspritzöffnungen 25 senkrecht getroffen. Dies hat zur Folge, daß die Zweistrahligkeit der Brennstoffstrahlen durch die Gasumfassung gefährdet ist und es sogar zu einer Vereinigung beider Brennstoffstrahlen kommen kann, da das Gas die Brennstoffstrahlen aufeinanderzubewegt. Im Gegensatz zu keil- oder schneidenförmigen Strahlteilern wird bei den Strahlteilern 80 mit konvexer Teilerfläche 85 oberhalb der Teilerfläche 85 Gas gestaut, wobei durch den Staudruck des Gases die Brennstoffstrahlen wieder nach außen auseinandergedrückt werden und damit eine deutliche Zweistrahligkeit beibehalten bleibt. Der konvexe Strahlteiler 80 wirkt als Strömungswiderstand, wodurch eine Stauströmung verursacht wird. Die Stauströmung ist verantwortlich für die sehr kompakte Strahlteilung im Bereich des Strahlteilers 80 und die gute Aufbereitungswirkung der Gasumfassung durch eine verbesserte Durchmischung von Gas und Brennstoff. Durch die konvexe Teilerfläche 85 des Strahlteilers 80 wird erreicht, daß in axialer Richtung stromabwärts ab dem Strahlteiler 80 trotz der Gasumfassung eine gleich gute Zweistrahligkeit gegenüber einer Anordnung ohne Gasumfassung geschaffen ist.
Stromabwärts des Bodenabschnitts 63 ist der Einsatzkörper 60 z. B. mit einer zylindrischen Außenkontur versehen. Ein z. B. in der Form eines Quad-Ringes ausgebildeter Dichtring 87 sorgt für eine Abdichtung zwischen dem Gasumfassungskörper 41 und dem Einsatzkörper 60 genau zwischen der Außenkontur des Einsatzkörpers 60 und der inneren Wandung des Abschnitts 45 des Gasumfassungskörpers 41. Der Dichtring 87 erstreckt sich beispielsweise in gleicher axialer Höhe wie der Dichtring 56, so daß beide Dichtringe ineinander verschachtelt verlaufen, aber natürlich getrennt durch den Gasumfassungskörper 41. Die radial nach außen verlaufende Schulter 53 am stromabwärtigen Ende des Gasumfassungskörpers 41 besitzt auch einen in Richtung Ventillängsachse 2 ragenden Absatz 88, der dafür sorgt, daß zwischen dem Gasumfassungskörper 41 und dem Aufbereitungsvorsatz 61 eine Ringkammer 90 für den Dichtring 87 geschaffen ist.
Das in der Figur 2 gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in der Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel nur in der Ausbildung des Einsatzkörpers 60 und des Dichtrings 87. Die Öffnung 79 im Inneren des Einsatzkörpers 60 ist nun in zwei Abschnitte unterteilt. Unmittelbar an die Gemischabspritzöffnung 78 schließt sich stromabwärts ein kreisförmiger bzw. elliptischer Öffnungsabschnitt 79' mit größerem Querschnitt an, dessen Wandung parallel zur Ventillängsachse 2 verläuft. Dieser erste Öffnungsabschnitt 79' geht z. B. erst in Höhe der unteren Stirnseite 72 des Ventilsitzträgers 1 in einen konischen, sich stromabwärts erweiternden Öffnungsabschnitt 79'' über. In diesem zweiten Öffnungsabschnitt 79'', ist dann erst der Strahlteiler 80 angeordnet. Auch in der Außenkontur differiert der Einsatzkörper 60 von dem in Figur 1 gezeigten Beispiel. Die stromaufwärts des Bodenabschnitts 63 konische Außenkontur geht jedoch auch stromabwärts des Bodenabschnitts 63 erst einmal in eine zylindrische Außenkontur über, die also eine parallel zur Ventillängsachse 2 verlaufende Wandung besitzt. Am der Spritzlochscheibe 21 abgewandten Ende ist dann allerdings eine sich radial nach außen erstreckende Schulter 91 vorgesehen, die fast bis an die innere Wandung des Abschnitts 45 des Gasumfassungskörpers 41 reicht. Um den z. B. als O-Ring ausgeführten Dichtring 87 aufzunehmen, reicht bereits diese Schulter 91 aus, da die Ringkammer 90 zwischen dem Bodenabschnitt 63 und der Schulter 91 gebildet ist. Auf den Absatz 88 am Gasumfassungskörper 41 kann so verzichtet werden. Die innere Wandung des Abschnitts 45 des Gasumfassungskörpers 41 verläuft somit durchgehend senkrecht. In beiden Ausführungsbeispielen endet der Einsatzkörper 60 mit seiner unteren Stirnseite 81 noch vor dem eigentlichen stromabwärtigen Abschluß des Gasumfassungskörpers 41.
In der Figur 3 ist der aus der Figur 2 bekannte Aufbereitungsvorsatz 61 noch einmal als separates Bauteil dargestellt. In dieser Form der Ausbildung der Öffnung 79 und der Anordnung des Strahlteilers 80 eignet sich der Aufbereitungsvorsatz 61 besonders für den Einsatz in gasumfaßten Zweistrahlventilen. Die Figur 4 ist eine Schnittdarstellung entlang der Linie IV-IV in Figur 3. Dabei wird eine Möglichkeit der Befestigung des Strahlteilers 80 im Einsatzkörper 60 deutlich. Um den stiftförmigen Strahlteiler 80 im Einsatzkörper 60 einbringen zu können, ist es notwendig, an zwei genau gegenüberliegenden Stellen im Einsatzkörper 60 radial verlaufende Bohrungen 93 vorzusehen, in die der Strahlteiler 80 mit jeweils einem Ende ragt. In vorteilhafter Weise sind die beiden Bohrungen 93 so ausgeführt, daß einmal für den Strahlteiler 80 eine Spielpassung (Fügeseite) vorliegt, während die andere Bohrung 93 mit dem Strahlteiler 80 eine Preßpassung (Gegenseite) bildet. Aufgrund der Preßpassung ist eine ausreichende Fixierung des Strahlteilers 80 gewährleistet. In der Figur 4 wird zudem der elliptische Querschnitt des Abspritzraums 82 ersichtlich. Neben dem Einpressen des Strahlteilers 80 bieten sich auch andere Befestigungsmöglichkeiten an, wie z. B. Rastverbindungen oder thermische Verformung des Einsatzkörpers 60 im Bereich einer Nut nach dem Einlegen des Strahlteilers 80 in diese Nut.
Im Unterschied zur Figur 3 zeigt die Figur 5 ein Ausführungsbeispiel eines Aufbereitungsvorsatzes 61, der sich besonders für den Einsatz an Kegelstrahlventilen eignet. Auf einen Strahlteiler 80 wird hierbei verzichtet, da eine Zweistrahligkeit nicht erwünscht ist. Außerdem unterteilt sich die Öffnung 79 nun in drei Abschnitte, wobei sich an den konischen Öffnungsabschnitt 79'' wiederum ein mit paralleler Wandung zur Ventillängsachse 2 ausgebildeter Öffnungsabschnitt 79''' anschließt. Der Öffnungsabschnitt 79''' ist ungefähr im axialen Erstreckungsbereich der Schulter 91 eingebracht und weist eine wesentlich größere Öffnungsweite als der Öffnungsabschnitt 79' auf. Der Übergang vom Öffnungsabschnitt 79'' zum Öffnungsabschnitt 79''' ist in der Form eines Absatzes gebildet, so daß sich eine Abrißkante 94 für den Brennstoff ergibt.
Als Einzelteil ist in der Figur 6 das becherförmige Gasumfassungsteil 48 nochmals dargestellt. Im Bodenabschnitt 63 wird nun ein zentraler Öffnungsbereich 95 ersichtlich, der nötig ist, um den Bodenabschnitt 63 zumindest teilweise mit dem Kunststoff des Einsatzkörpers 60 umspritzen zu können. Die innere Öffnung 79 des Einsatzkörpers 60 erstreckt sich letztlich im eingebauten Zustand durch den Öffnungsbereich 95 des Gasumfassungsteils 48. Der entlang der Linie VII-VII in Figur 6 vorgenommene Schnitt führt zu einer Ansicht, wie sie Figur 7 zeigt. Die bereits angesprochenen Bereiche 66 größeren Durchmessers und Bereiche 67 kleineren Durchmessers bilden in immer abwechselnder Folge über den Umfang den Mantelabschnitt 64. Besonders zweckmäßig ist es, jeweils fünf Bereiche 66 und 67 in Umfangsrichtung auszubilden. Der Unterschied zwischen den beiden unterschiedlichen Durchmessern der Bereiche 66 und 67 ergibt sich aus dem radialen Abstand von Ventilsitzträger 1 und Gasumfassungskörper 41 im Bereich seines Abschnitts 45. Dieser radiale Abstand minus dem Betrag der Wandstärke des Mantelabschnitts 64 führt zur radialen Größe des Zwischenraums 50 bzw. der Gaseinlaßkanäle 70 und somit zum Differenzbetrag der Durchmesser der Bereiche 66 und 67. Der zentrale Öffnungsbereich 95 im Bodenabschnitt 63 ist nicht vollständig kreisförmig ausgeführt, sondern weist radial etwas herausstehende Öffnungsspitzen 96 auf, die in den Bereichen 66 und 67 entsprechender Anzahl ausgebildet sind, also z. B. fünf. Die Öffnungsspitzen 96 sind über den Umfang des Öffnungsbereichs 95 so verteilt, daß sie immer auf die Bereiche 67 kleineren Durchmessers des Mantelabschnitts 64 zeigen. Diese Geometrie des Öffnungsbereichs 95 ist besonders vorteilhaft, um einen Formschluß zwischen Gasumfassungsteil 48 und Umspritzung (Einsatzkörper 60) zu erzeugen.
Das in der Figur 8 gezeigte Ausführungsbeispiel zeichnet sich durch eine besondere Abtropfgeometrie am stromabwärtigen Ende des Aufbereitungsvorsatzes 61 aus. Eine sich stromabwärts an die untere Stirnseite 81 anschließende Abtropfkrone 98 mit einer Vielzahl von Zacken 99 sorgt für ein verbessertes Abtropfverhalten (besonders bei Betrieb ohne Gas) des Brennstoffs, da der Brennstoff nicht zu großen Tropfen zusammenlaufen kann. Die Zacken 99 sind beispielsweise in der Form von dreieckförmigen Zähnen ausgebildet, die in stromabwärtiger Richtung spitz zulaufen, wohingegen die zwischen den Zacken 99 entstehenden freien Bereiche umgekehrt dreieckförmig sind, also in stromabwärtiger Richtung breiter werden. Der Innendurchmesser der Abtropfkrone 98 schließt sich bezüglich der Öffnungsweite nahtlos an die konische Öffnung 79 im Einsatzkörper 60 an.

Claims

Vorrichtung zur Einspritzung eines Brennstoff-Gas-Gemisches, mit einem Einspritzventil, insbesondere einem elektromagnetisch betätigbaren Brennstoffeinspritzventil, für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, mit einer Ventillängsachse, mit einem bewegbaren Ventilschließkörper, mit einem am stromabwärtigen Ende des Einspritzventils vorgesehenen Ventilsitzkörper, der eine mit dem Ventilschließkörper zusammenwirkende Ventilsitzfläche besitzt, mit wenigstens einer stromabwärts der Ventilsitzfläche vorgesehenen Abspritzöffnung, und mit einer Gemischabspritzöffnung zum Austritt des Brennstoff-Gas-Gemisches, dadurch gekennzeichnet, daß am stromabwärtigen Ende des Einspritzventils ein mehrteilig ausgeführter Aufbereitungsvorsatz (61) angeordnet ist, der wenigstens aus einem Gasumfassungsteil (48) und einem Einsatzkörper (60) besteht, wobei sich der Einsatzkörper (60) stromabwärts der wenigstens einen Abspritzöffnung (25) erstreckt und die Gemischabspritzöffnung (78) aufweist, an die sich im Inneren des Einsatzkörpers (60) eine sich in stromabwärtiger Richtung zumindest teilweise erweiternde Öffnung (79, 79'') anschließt und das Gasumfassungsteil (48) fest mit dem Einsatzkörper (60) und dem stromabwärtigen Ende des Einspritzventils verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasumfassungsteil (48) becherförmig aus einem Metall ausgebildet ist und der Einsatzkörper (60) eine zumindest teilweise keglige Grundform besitzt und aus Kunststoff gefertigt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasumfassungsteil (48) aus einem Mantelabschnitt (64) und einem Bodenabschnitt (63) besteht und im Bodenabschnitt (63) ein Öffnungsbereich (95) vorgesehen ist, durch den sich teilweise der Einsatzkörper (60) erstreckt.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bodenabschnitt (63) des Gasumfassungsteils (48) zumindest teilweise durch Material des Einsatzkörpers (60) umspritzt ist, so daß eine feste Verbindung von Gasumfassungsteil (48) und Einsatzkörper (60) gegeben ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantelabschnitt (63) des Gasumfassungsteils (48) von sich in Umfangsrichtung jeweils abwechselnden Bereichen (66) größeren Durchmessers und Bereichen (67) kleineren Durchmessers gebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Öffnung (79, 79', 79'', 79''') im Inneren des Einsatzkörpers (60) ein Abspritzraum (82) vorgegeben ist, durch den ein Strahlteiler (80) quer zur Ventillängsachse (2) verläuft.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlteiler (80) der Abspritzöffnung (25) zugewandt eine konvexe Teilerfläche (85) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am stromabwärtigen Ende des Aufbereitungsvorsatzes (61) eine Abtropfkrone (98) mit einer Vielzahl von Zacken (99) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gasumfassungskörper (41) das stromabwärtige Ende des Einspritzventils und den Aufbereitungsvorsatz (61) in axialer Richtung umgibt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Abspritzöffnung (25) in einer Spritzlochscheibe (21) eingebracht ist, die stromabwärts der Ventilsitzfläche (29) des Einspritzventils vorgesehen ist.