EP0975870A1

EP0975870A1 - Brennstoffeinspritzventil oder brennstoffeinspritzdüse

Info

Publication number: EP0975870A1
Application number: EP98932005A
Authority: EP
Inventors: Stefan Kampmann; Bernd Dittus
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1997-06-24
Filing date: 1998-04-25
Publication date: 2000-02-02
Anticipated expiration: 2018-04-25
Also published as: KR20000068296A; US6186419B1; WO1998059168A1; DE59809574D1; JP2000517030A; EP0975870B1; DE19726727A1

Abstract

Eine Brennstoffeinspritzdüse (1) oder ein Brennstoffeinspritzventil weist einen sich entlang einer Längsachse (3) erstreckenden Düsenkörper (2) auf, an welchem eine Ventilsitzfläche (13) ausgebildet ist, die mit einer an dem Ventilschliesskörper (14) ausgebildeten Ventilschliessfläche (15) zu einem Ventilsitz zusammenwirkt. In einem geöffneten Zustand des Brennstoffeinspritzventils bzw. der Brennstoffeinspritzdüse (1) wird zumindest ein Brennstoffstrahl (17) abgespritzt, der gegenüber der Längsachse (3) des Düsenkörpers (2) eine radiale Richtungskomponente aufweist. Erfindungsgemäss ist ein Hülsenkörper (4) vorgesehen, der in Richtung der Längsachse (3) den Brennstoffstrahl (17) axial überragt. Der Hülsenkörper (4) weist eine Auftrefffläche (19) auf, auf welcher der Brennstoffstrahl (17) auftrifft. Die Auftrefffläche (19) ist bezüglich einer Vertikalebene (20), die vertikal zur Längsachse (3) verläuft, um einen vorgegebenen Winkel ( alpha ) geneigt und/oder die Auftrefffläche (19) ist an ihrer Oberfläche rillenartig strukturiert.

Description

Brennstoffeinspritzventü oder Brennstoff einspritzdüse

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Weiterbildung, die sowohl an einem Brennstoffeinspritzventil als auch an einer Brennstoffeinspritzdüse insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine realisierbar ist.

Die Erfindung geht aus von einer Brennstoffeinspritzdüse nach der Gattung des Hauptanspruchs. Eine derartige Brennstoffeinspritzdüse ist z.B. aus der DE-PS 43 03 813 bekannt. Die bekannte Brennstoffeinspritzdüse umfaßt einen Düsenkörper mit einer

Sackbohrung, in welcher eine Ventilnadel axial beweglich ist, die an ihrem stromabwärtigen Ende einen Ventilschließkörper aufweist. Der Ventiischließkörper ist konusfδrmig ausgebildet und weist eine Ventilschließfläche auf, die mit einer an dem Düsenkörper innenseitig vorgesehenen Ventilsitzfläche zu einem Ventilsitz zusammenwirkt. Dabei ist die Ventilnadel durch eine Rückstellfeder in Schließrichtung vorgespannt. An seinem abspritzseitigen Ende weist der Düsenkörper mehrere, umfänglich verteilt angeordnete Radialbohrungen auf, die den Düsenkörper durchdringen und in der

Offenstellung der Brennstoffeinspritzdüse mit der Sackbohrung des Düsenkörpers verbunden sind. In der Schließstellung der Brennstoffeinspritzdüse hingegen ist der

Zustrom des Brennstoffs von der Sackbohrung zu den Radialbohrungen hin unterbrochen. Eine Brennstoffeinspritzdüse ähnlicher Bauart, jedoch mit mehreren Paaren von Radialbohrungen, die an einer gemeinsamen Ausgangsöffnung unter unterschiedlichen Abspritzwinkeln ausmünden, ist aus der DE-OS 41 42 430 bekannt.

Bei diesen bekannten Brennstoffeinspritzdüsen ist nachteilig, daß die axiale und radiale Brennstoffverteilung nicht an die geometrischen Gegebenheiten der Brennkraftmaschine, an welcher die Brennstoffeinspritzdüsen montiert werden, anpaßbar ist. Da die Lage der Zündkerze, der Einlaß- und Auslaßventile und anderer Bauteile in und an den Brennräumen der Brennkraftmaschine jedoch von Brennkraftmaschine zu Brennkraftmaschine bzw. von Fahrzeugtyp zu Fahrzeugtyp erheblich abweichen kann, ist die flexible Verwendung der bekannten Brennstoffeinspritzdüsen begrenzt. Das Vorsehen jeweils eines Paares von Radialbohrungen mit unterschiedlichen Abspritzwinkeln, wie dies aus der DE-OS 41 42 430 bekannt ist, erfordert zudem einen relativ hohen Fertigungsaufwand.

Vorteile der Erfindung

Das erfϊndungsgemäße Brennstoffeinspritzventil bzw. die erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzdüse mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches hat den

Vorteil, daß der abgespritzte Brennstoff zielgerichtet verteilt wird und die Verteilung des

Brennstoffs durch Variation der geometrischen Ausbildung des Hülsenkörpers in einfacher

Weise variierbar ist. So haben der Neigungswinkel der Auftrefffläche, auf welche der

Brennstoff auf den Hülsenkörper auftrifft, sowie die Oberflächenstrukturierung der Auftrefffläche z.B. durch radiale Rillen wesentlichen Einfluß auf die Brennstoffverteilung.

Die Auftrefffläche kann gegenüber der Vertikalebene der Längsachse des

Brennstoffeinspritzventils bzw. der Brennstoffeinspritzdüse sowohl in radialer als auch in tangentialer Richtung geneigt sein. Zusammen mit der Oberflächenstrukturierung ergeben sich daher mehrere Freiheitsgrade für die Brennstoff-Strahlformung. Eine Variation der Brennstoffverteilung ist dabei kostengünstig in der Weise realisierbar, daß für jede

Applikation ein unterschiedlich geformter Hülsenkörper zum Einsatz kommt. Während die üblichen Bauteile des Brennstoffeinspritzventils bzw. der Brennstoffeinspritzdüse ohne individuelle Änderungen für alle Anwendungsfalle einheitlich gefertigt werden können, kommt jeweils lediglich ein unterschiedlich geformter Hülsenkörper zum Einsatz. Dadurch können die Fertigungskosten erheblich reduziert werden.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Brennstoffeinspritzventils bzw. der Brennstoffeinspritzdüse möglich.

Es ist vorteilhaft, wenn die Auftrefffläche des Hülsenkörpers an ihrem radial auswärtigen Ende eine zumindest teilweise umlaufende Abrißkante aufweist, die durch eine zumindest teilweise umlaufende Nut in dem Hülsenkörper so hinterschnitten ist, daß an der Abrißkante die Kontur des Hülsenkörpers einen spitzen Winkel bildet. Dadurch wird eine besonders gute Verwirbelung des Brennstoff-Luftgemisches erzielt. Im Bereich der Nut entsteht eine Rezirkulationszone. In diesem Bereich ist die Anordnung von Zündelektroden in vorteilhafter Weise möglich, da in diesem Bereich die Konzentration des Brennstoff- Luftgemisches innerhalb der Zündgrenzen liegt. Wenn die Zündelektroden so angeordnet werden, daß sie sich axial nur bis zu der umlaufenden Nut des Hülsenkörpers erstrecken, ist sichergestellt, daß die Zündelektroden von dem Brennstoffstrahl nicht unmittelbar benetzt werden, was nachteilig wäre. Die Zündelektroden liegen gewissermaßen im Schatten der Abrißkante. Bei dieser Kombination des Brennstoffeinspritzventils bzw. der Brennstoffeinspritzdüse mit einer Zündkerze ist die Ausbildung des Hülsenkörpers aus einem vorzugsweise keramischen Isolationsmaterial vorteilhaft.

Der Hülsenkörper kann in besonders vorteilhafter Weise in mehrere durch Aussparungen beabstandete Sektoren gegliedert sein. Dabei ist in jedem Sektor zumindest eine Auftrefffläche für einen Brennstoffstrahl vorgesehen. Vorzugsweise weist der Düsenkörper dabei mehrere umfänglich verteilte Radialbohrungen auf, durch welche jeweils ein separater Brennstoffstrahl austritt und auf einem zugeordneten Sektor des Hülsenkörpers auftrifft. Die Auftreffflächen können dabei gegenüber der Vertikalebene der Längsachse auch in tangentialer Richtung geneigt sein. In vorteilhafter Weise kann die Auf treff fläche des Hülsenkörpers bzw. die Auf treff fläche jedes Sektors des Hülsenkörpers eine Oberflächenstrukturierung vorzugsweise in Form von in radialer Richtung verlaufenden Rillen aufweisen.

Das Brennstoffeinspritzventil bzw. die Brennstoffeinspritzdüse kann dabei entweder einen innen öffnenden oder aber einen außen öffnenden Ventilschließkörper aufweisen. Bei Verwendung eines außen öffnenden Ventilschließkörpers ist es vorteilhaft, wenn der Hülsenkörper das die Ventilsitzfläche bildende, abspritzseitige Ende des Düsenkörpers um ein axiales Längenmaß überragt, das kleiner als der maximale Öffnungshub des Ventilschließkörpers bemessen ist. Dadurch wird erreicht, daß der Brennstoffstrahl bei geringem Öffnungshub des Ventilschließkörpers auf der Auftrefffläche des Hülsenkörpers auftrifft und in axialer Richtung abgelenkt wird. Bei relativ großem Öffnungshub des Ventilschließkörpers hingegen trifft ein Teil des Brennstoffstrahls nicht auf der Auftrefffläche des Hülsenkörpers auf, sondern wird in radialer Richtung abgespritzt. Diese Variation der effektiven Abspritzrichtung als Funktion des Öffnungshubs ist bei einigen Anwendungen direkt in den Brennraum der Brennkraftmaschine einspritzender Brennstoffeinspritzventile oder Brennstoffeinspritzdüsen sehr vorteilhaft.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzdüse in einer teilweise geschnittenen Darstellung,

Fig. 2 einen Schnitt durch das abspritzseitige Ende der in Fig. 1 dargestellten

Brennstoffeinspritzdüse,

Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen

Brennstoffeinspritzdüse in einer auszugsweisen, geschnittenen Darstellung, Fig. 4 den Ausschnitt IV in Fig. 3 in einer vergrößerten Darstellung,

Fig. 5 ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzdüse in einer auszugsweisen Darstellung,

Fig. 6 eine abspritzseitige Ansicht eines vierten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzdüse,

Fig. 7 einen Schnitt entlang der Linie VII- VII in Fig. 6 und

Fig. 8 einen Schnitt durch das abspritzseitige Ende eines fünften

Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzdüse.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzdüse 1 in einer teilweise geschnittenen Darstellung. Die Brennstoffeinspritzdüse 1 ist zum direkten Einspritzen von Brennstoff, z.B. Dieselbrennstoff, in den Brennraum einer Brennkraftmaschine, z.B. einer selbstzündenden Brennkraftmaschine, geeignet. Die erfindungsgemäße Weiterbildung ist jedoch in gleicher Weise auch für vorzugsweise ebenfalls direkt in den Brennraum der Brennkraftmaschine einspritzende Brennstoffeinspritzventile, .z.B. für Benzin- Direkteinspritzung in fremdgezündete Brennkraftmaschinen, geeignet. Die Brennstoffeinspritzdüse 1 weist einen in eine Montagebohrung eines Zylinderkopfes einer Brennkraftmaschine einsetzbaren Düsenkörper 2 auf, der sich entlang einer Längsachse 3 der Brennstoffeinspritzdüse 1 erstreckt. Der Düsenkörper 2 ist von einem Hülsenkörper, der in Fig. 1 geschnitten dargestellt ist, umgeben. Der Hülsenkörper 4 weist an seinem abspritzseitigen Ende 18 einen nach innen ragenden, im Querschnittsprofil dreieckförmigen Überstand 5 auf, der einen abspritzseitigen Endabschnitt 6 der Brennstoffeinspritzdüse 1 ringförmig umschließt. Der abspritzseitige Endbereich der erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzdüse 1 ist in Fig.

2 in einer geschnittenen Darstellung vergrößert dargestellt. Der Düsenkörper 2 weist eine sich entlang der Längsachse 3 erstreckende Sackbohrung 10 auf, welche eine Ventilnadel 11 aufnimmt. An seinem abspritzseitigen Endabschnitt 6 hat der Düsenkörper eine im Querschnittsprofil im wesentlichen V-förmige, abgerundete Ausbuchtung 12. Die Ausbuchtung 12 weist an ihrer Innenseite eine Ventilsitzfläche 13 auf, die mit einer an einem Ventilschließkörper 14 vorgesehenen Ventilschließfläche 15 zu einem Ventilsitz zusammenwirkt. Der beispielsweise einteilig mit der Ventilnadel 11 ausgebildete Ventilschließkörper 14 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel mit einem stromaufwärtigen konischen Abschnitt 14a und einem stromabwärtigen konischen Abschnitt 14b zweistufig konisch ausgebildet, wobei die Ventilschließfläche 15 die Mantelfläche des stromabwärtigen konischen Abschnitts 14b ist.

In der Ausbuchtung 12 ist zumindest eine Radialbohrung 16, vorzugsweise jedoch mehrere umfänglich verteilt angeordnete Radialbohrungen 16 vorgesehen, die sich radial zu der

Längsachse 3, zumindest jedoch mit einer radialen Komponente gegenüber der Längsachse

3 nach außen erstrecken und in die Sackbohrung 10 im Bereich der Ventilsitzfläche 13 oder aber stromabwärts der Ventilsitzfläche 13 einmünden. Im geschlossenen Zustand der Brennstoffeinspritzdüse 1 sind die Radialbohrungen 16 durch den Ventilschließkörper 14 verschlossen, während im geöffneten Zustand der Brennstoffeinspritzdüse 1 der Ventilschließkörper 14 von der Ventilsitzfläche 13 abhebt und somit den Zustrom von Brennstoff von der Sackbohrung 10 in die Radialbohrungen 16 freigibt. Dadurch werden mehrere Brennstoff strahlen 17 erzeugt, die in unterschiedliche radiale Richtungen abgespritzt werden. In der Schnittdarstellung der Fig. 2 ist lediglich ein Brennstoff strahl 17 und eine Radialbohrung 16 dargestellt.

Erfindungsgemäß ist der Düsenkörper 2 von dem Hülsenkörper 4 umgeben, der vorzugsweise aus Edelstahl oder einem keramischen Material besteht. Das stromabwärtige Ende 18 des Hülsenkörpers 4 erstreckt sich dabei bis in den Bereich der von den Radialbohrungen 16 abgespritzten Brennstoffstrahlen 17. Mit anderen Worten werden die Brennstoffstrahlen 17 von dem Hülsenkörper 4 in axialer Richtung überragt. Der Hülsenkörper 4 weist dabei eine Auf treff fläche 19 auf, auf welcher sämtliche Brennstoffstrahlen 17 auftreffen. Die Auftrefffläche 19 ist im in Fig. 2 dargestellten

Beispiel in radialer Richtung gegenüber einer senkrecht zur Längsachse 3 und in Fig. 2 horizontal verlaufenden Ebene, die hier als Vertikalebene 20 bezeichnet wird, geneigt und bildet eine kegelstumpf förmige Stirnfläche des Hülsenkörpers 4. Anstatt in radialer Richtung könnte die Auftrefffläche 19 jedoch auch in tangentialer Richtung gegenüber der

Vertikalebene 20 geneigt sein, was anhand des in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiels noch beschrieben werden wird. Der Neigungswinkel α, den die Auftreff fläche 19 gegenüber der Vertikalebene 20 der Längsachse 3 einnimmt, ist vorzugsweise ein flacher

Winkel zwischen 0° und 45°. Bevorzugt liegt der Bereich für den Neigungswinkel α zwischen 5° und 30° und beträgt besonders bevorzugte ca. 15°.

Das Auf treffen der Brennstoff strahlen 17 auf der Auf treff fläche 19 des Hülsenkörpers 4 bewirkt eine besonders gute Verwirbelung der Brennstoff strahlen 17 und somit die Erzeugung von Brennstoffpartikeln geringen Durchmessers. Ferner wird die Luft- Brennstoffdurchmischung gefördert. Eine Verbesserung dieser Effekte kann noch dadurch erreicht werden, daß die Auftrefffläche 19 eine vorgegebene Oberflächenrauhigkeit aufweist.

Zwischen dem nach innen ragenden Überstand 5 des Hülsenkörpers 4 und dem Düsenkörper 2 ist ein Luftspalt 21 vorgesehen, der die thermische Isolation zwischen dem abspritzseitigen Ende 18 des Hülsenkörpers 4 und dem Düsenkörper 2 bewirkt.

In Fig. 3 ist ein zweites Ausfuhrungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Einspritzdüse in einer geschnittenen, auszugsweisen Darstellung veranschaulicht. Bereits beschriebene Elemente sind mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen, so daß sich insoweit eine wiederholende Beschreibung erübrigt. Das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel bezieht sich auf eine Anwendung bei einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine. In dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Zündkerze mit der Einspritzdüse 1 oder einem Brennstoffeinspritzventil kombiniert.

Im Unterschied zu dem bereits anhand der Fig. 1 und 2 beschriebenen Ausfuhrungsbeispiel weist der Hülsenkörper 4 eine umlaufende, im Querschnitt V-förmige Nut 30 auf. Die Auftrefffläche 19 ist radial auswärts durch eine Abrißkante 31 begrenzt. Die Kontur des

Hülsenkörpers 4 bildet an der Abrißkante 31 einen spitzen Kanten winkel ß, wobei der

Kantenwinkel ß durch die V-förmige Nut 30 weiter verringert ist.

Fig. 4 zeigt den Ausschnitt IV in Fig. 3 in einer vergrößerten Darstellung. Zur Verdeutlichung der Wirkung der Abrißkante 31 ist ferner der Brennstoffstrahl 17 eingezeichnet. Wie in Fig. 4 durch die Pfeile 32 verdeutlicht, entsteht im Bereich der Nut 30 eine Rezirkulationszone, in welchem das Brennstoff-Luftgemisch in Richtung auf eine Zündelektrode 33 strömt. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind mehrere Zündelektroden vorgesehen, die umfänglich am Hülsenkörper 4 verteilt angeordnet sind und durch eine Aussparung bzw. einen Isolationskörper elektrisch voneinander isoliert sind. Jeweils benachbarte Zündelektroden 33 führen einen unterschiedlichen Pol einer Hochspannungsquelle, wobei der Funkenüberschlag am stromabwärtigen Ende der Zündelektroden 33 erzeugt wird. Die Zündelektroden 33 erstrecken sich dabei bis in den Bereich der umlaufenden Nut 30 bzw. enden geringfügig stromaufwärts der Nut 30. In der Rezirkulationszone entsteht, verursacht durch die Abrißkante 31, gut verwirbeltes Luft- Brennstoffgemisch, das innerhalb der Zündgrenzen liegt und von einem zwischen den Zündelektroden 33 überspringenden Zündfunken daher leicht zündbar ist. Der Brennstoff strahl 17 trifft jedoch nicht unmittelbar auf die Zündelektroden 33 auf, so daß eine nachteilige Benetzung der Zündelektroden 33 mit Brennstoff vermieden wird.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es vorteilhaft, den Hülsenkörper 4 aus einem elektrisch isolierenden Material, insbesondere aus einem geeigneten Keramikwerkstoff auszubilden, um eine Isolation der Zündelektroden 33 gegenüber dem Düsenkörper 2 sicherzustellen. Anstatt mehrerer Zündelektroden 33 kann ggfs. auch eine einzige Zündelektrode 33 zum Einsatz kommen, wobei der Zündfunke zu einem geeigneten, das Gegenpotential führenden Gegenstück an dem Düsenkörper 2 überspringt. Alternativ kann die mit den Pfeilen 32 gekennzeichnete Rezirkulationszone auch zum Zünden des Brennstoff- Luftgemisches durch eine separate, mit der Brennstoffeinspritzdüse 1 bzw. dem Brennstoffeinspritzventil nicht kombinierte Zündkerze ausgenutzt werden. Die Ausbildung einer scharfkantigen Abrißkante 31 hat auch bei selbstzündenden Brennkraftmaschinen aufgrund der günstigen Verwirbelung des Brennstoff-Luftgemisches erhebliche Vorteile. Fig. 5 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzdüse 1. Auch in Fig. 5 sind bereits beschriebene Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen, so daß sich insoweit eine wiederholende Beschreibung erübrigt.

In Fig. 5 ist der Düsenkörper 2 nicht geschnitten dargestellt. Es ist die abspritzseitige Ausbuchtung 12 mit einer die Ausbuchtung 12 durchdringenden Radialbohrung 16 erkennbar. Im in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel sind insgesamt vier Radialbohrungen 16 vorgesehen, die zueinander um jeweils 90° versetzt sind. Jeder Radialbohrung 16 ist ein an dem Hauptkörper 40 des Hülsenkörpers 4 angeformter Sektor 41 bis 43 zugeordnet. Die einzelnen Sektoren 41 bis 43 sind durch Aussparungen 44, 45 voneinander getrennt. An jedem Sektor 41 bis 43 ist jeweils eine Auftrefffläche 46 bis 48 vorgesehen, die gegenüber der Vertikalebene 20 der Längsachse 3 um einen Neigungswinkel α tangential geneigt ist. Zusätzlich oder alternativ kann auch eine radiale Neigung der Auftreffflächen 46 bis 48 vorgesehen sein.

Die in Fig. 5 nicht eingezeichneten Brennstoff strahlen werden an den Auftreff flächen 46 bis 48 der zugeordneten Sektoren 41 bis 43 reflektiert bzw. gestreut, was eine geeignete Auffächerung der Brennstoffstrahlen sowie eine bessere Verwirbelung des Brennstoff- Luftgemisches bewirkt. Die geometrische Ausbildung der einzelnen Sektoren 41 bis 43 kann an die geometrische Ausbildung des Brennraumes der Brennkraftmaschine angepaßt werden, an welcher die Brennstoffeinspritzdüse 1 zum Einsatz kommt. Insbesondere kann der Neigungswinkel α einer jeden Auftrefffläche 46 bis 48 unterschiedlich gewählt werden, je nachdem, ob in dem entsprechenden Bereich der Brennkraftmaschine die Zündkerze oder Einlaß- und Auslaßventile angeordnet sind, deren Benetzung mit Brennstoff möglichst zu vermeiden ist. Auf diese Weise können die Abgaswerte der Brennkraftmaschine wesentlich verbessert werden. Ferner kann eine flexible Verwendung der erfindungsgemäßen Brennstoff einspritzdüsen 1 bzw. der erfindungsgemäßen Einspritzventile dadurch erreicht werden, daß je nach Applikation, d.h. je nach Typ der Brennkraftmaschine bzw. je nach Fahrzeugtyp, unterschiedliche Hülsenkörper 4 Verwendung finden. Vorteilhaft ist dabei, daß die übrigen Bauteile der Brennstoffeinspritzdüse 1 bzw. des Brennstoffeinspritzventils unverändert bleiben können.

Fig. 6 und 7 zeigen ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzdüse 1. Fig. 6 zeigt dabei die Sicht auf das abspritzseitige Ende der Brennstoffeinspritzdüse 1. Erkennbar sind die abspritzseitige Ausbuchtung 12 des Düsenkörpers 2 und der den Düsenkörper 2 umgebende Hülsenkörper 4. Entsprechend der Besonderheit des in den Fig. 6 und 7 dargestellten Ausführungsbeispiels weist die Auftrefffläche 19 des Hülsenkörpers 4 eine rillenartige Oberflächenstruktur auf. Für jeden Brennstoff strahl ist eine radial verlaufende Rille 50 bis 53 vorgesehen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel verjüngen sich die Rillen 50 bis 53 in ihrem radialen Verlauf von innen nach außen zunächst, während sie sich daran anschließend bis zu ihrer Ausmündung in Art eines Diffusors erweitern. Die Rillen 50 bis 53 dienen zur Verbesserung der Strahlführung der Brennstoffstrahlen 17 und können selbstverständlich auch in anderer geeigneter Weise ausgebildet sein. Zusätzlich ist es auch möglich, die Auftrefffläche 19 in radialer und/oder tangentialer Richtung entsprechend den vorstehend bereits beschriebenen Ausführungsbeispielen gegenüber der Vertikalebene 20 der Längsachse 3 zu neigen.

Fig. 7 zeigt zur besseren Veranschaulichung einen Schnitt entlang der Linie Vπ-VII in Fig. 6, wobei die Vertiefung der Rille 52 deutlich wird.

Fig. 8 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel einer erfmdungsgemäßen Brennstoffeinspritzdüse 1. Bereits beschriebene Elemente sind wiederum mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen, so daß sich insoweit eine wiederholende Beschreibung erübrigt.

Während es sich bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen um eine innen öffnende Brennstoffeinspritzdüse 1 handelt, weist die in Fig. 8 dargestellte Brennstoffeinspritzdüse 1 einen außen öffnenden Ventilschließkörper 14 auf. Der Düsenkörper 2 weist dabei eine als Stufenbohrung ausgebildete Durchgangsbohrung 60 auf, in welcher eine Ventilnadel 11 angeordnet ist. An ihrem abspritzseitigen Ende hat die Ventilnadel 11 einen Führungsabschnitt 61, der in einer im Durchmesser erweiterten Stufe 62 der Durchgangsbohrung 60 geführt ist. In dem Führungsabschnitt 61 ist außenseitig der ringförmige Ventilschließkörper 14 angeformt, dessen Ventilschließfläche 15 mit der

Ventilsitzfläche 13 des Düsenkörpers 2 zu einem Ventilsitz zusammenwirkt. Der von der

Brennstoffeinspritzdüse 1 abgespritze Brennstoffstrahl trifft bei einem geringen Öffnungshub des Ventilschließkörpers 14 vollständig auf der Auftrefffläche 19 des

Hülsenkörpers 4 auf und wird von der Auftreff fläche 19 in axialer Richtung, d.h. in

Richtung der Längsachse 3, reflektiert. Mit zunehmendem Öffnungshub des

Ventilschließkörpers 14 wird der Brennstoffstrahl in Richtung der Längsachse 3 verbreitert und trifft ab einem vorgegebenen Öffnungshub des Ventilschließ körpers 14 nicht mehr vollständig auf der Auftreff fläche 19 auf. Ein Teilstrahl wird daher in radialer Richtung flach abgespritzt, während ein anderer Teilstrahl wie beschrieben an der Auftreff fläche 19 des Hülsenkörpers 4 in Richtung der Längsachse 3 reflektiert wird.

Das vorstehend beschriebene Abspritzverhalten der erfindungsgemäßen Einspritzdüse 1 als Funktion des Öffnungshubs des Ventilschließkörpers 14 ist bei direkt in den Brennraum der Brennkraftmaschine einspritzenden Brennstoffeinspritzdüsen 1 oder

Brennstoffeinspritzventilen durchaus von Vorteil. Bei geringem Öffnungshub der

Brennstoffeinspritzdüse 1 befindet sich der ihr zugeordnete Kolben der Brennkraftmaschine in relativ großer Entfernung von seinem oberen Totpunkt und somit in relativ großer Entfernung von der Brennstoffeinspritzdüse 1. Somit ist es vorteilhaft, wenn der

Brennstoffstrahl in diesem Betriebszustand mit einer relativ großen axialen Komponente in

Richtung auf die Brennmulde abgespritzt wird. In zunehmender Öffnung der

Brennstoffeinspritzdüse 1 bewegt sich der zugeordnete Kolben der Brennkraftmaschine und somit die Brennmulde in Richtung auf den oberen Totpunkt. In diesem Betriebszustand ist es daher vorteilhaft, wenn der Brennstoffstrahl in Richtung auf die nunmehr örtlich verlagerte Brennmulde relativ flach abgespritzt wird.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele begrenzt. So können die Ausführungsbeispiele ohne weiteres untereinander kombiniert werden und z.B. eine Oberflächenstrukturierung der Auftrefffläche 19 auch an einem Ausführungsbeispiel mit radial oder tangential geneigter Auftreff fläche 19 zur Anwendung kommen. Ferner kann die dargestellte und beschriebene erfindungsgemäße Weiterbildung auch bei Brennstoffeinspritzventilen zum direkten Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine insbesondere bei Benzin-Direkteinspritzventilen Verwendung finden.

Claims

A N S P R U C H E

1. Brennstoffeinspritzventil oder Brennstoffeinspritzdüse (1) mit einem sich entlang einer Längsachse (3) erstreckenden Düsenkörper (2), an welchem eine Ventilsitzfläche (13) ausgebildet ist, die mit einer an einem Ventilschließkörper (14) ausgebildeten

Ventilschließfläche (15) zu einem Ventilsitz zusammenwirkt, wobei in einem geöffneten Zustand des Brennstoffeinspritzventils oder der

Brennstoffeinspritzdüse (1) zumindest ein Brennstoffstrahl (17) abgespritzt wird, der gegenüber der Längsachse (3) des Düsenkörpers (2) eine radiale Richtungskomponente aufweist, gekennzeichnet durch einen den abgespritzten Brennstoffstrahl (17) in Richtung der Längsachse (3) axial überragenden Hülsenkörper (4), welcher zumindest eine Auftrefffläche (19; 46 - 48) aufweist, auf welcher der Brennstoffstrahl (17) auftrifft, wobei die Auftrefffläche (19) bezüglich einer Vertikalebene (20), die vertikal zur

Längsachse (3) verläuft, um einen vorgegebenen Winkel (α) geneigt ist und/oder die

Auftrefffläche (19) an ihrer Oberfläche rillenartig strukturiert ist.

2. Brennstoffeinspritzventil oder Brennstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftrefffläche (19; 46 - 48) des Hülsenkörpers (4) gegenüber der Vertikalebene

(20) der Längsachse (3) um einen flachen Winkel (α) zwischen 0° und 45°, vorzugsweise zwischen 5° und 30°, geneigt ist.

3. Brennstoffeinspritzventil oder Brennstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hülsenkörper (4) zumindest einen abspritzseitigen Endabschnitt (6) des Düsenkörpers (2) ringförmig umschließt.

4. Brennstoffeinspritzventil oder Brennstoffeinspritzdüse nach einem der Ansprüche

1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftrefffläche (19; 46 - 48) des Hülsenkörpers (4) an ihrem radial auswärtigen

Ende eine zumindest teilweise umlaufende Abrißkante (31) aufweist, die durch eine zumindest teilweise umlaufende Nut (30) in dem Hülsenkörper (4) so hinterschnitten ist, daß an der Abrißkante (31) die Kontur des Hülsenkörpers (4) einen spitzen Kantenwinkel

(ß) bildet.

5. Brennstoffeinspritzventil oder Brennstoffeinspritzdüse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an einem äußeren Mantel des Hülsenkörpers (4) zumindest eine Zündelektrode (33) angeordnet ist, die sich bis in den Bereich der umlaufenden Nut (30) des Hülsenkörpers (4) axial erstreckt.

6. Brennstoffeinspritzventil oder Brennstoffeinspritzdüse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hülsenkörper (4) aus einem vorzugsweise keramischen Isolationsmaterial gebildet ist und die Zündelektrode (33) von dem Düsenkörper (2) elektrisch isoliert ist.

7. Brennstoffeinspritzventil oder Brennstoffeinspritzdüse nach einem der Ansprüche

1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hülsenkörper (4) aus einem Edelstahl gebildet ist.

8. Brennstoffeinspritzventil oder Brennstoffeinspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftrefffläche (19) gegenüber der Vertikalebene (20) der Längsachse (3) zumindest in radialer Richtung geneigt ist.

9. Brennstoffeinspritzventil oder Brennstoffeinspritzdüse nach einem der Ansprüche

1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Hülsenkörper (4) an seinem abspritzseitigen Ende (18) in mehrere durch

Aussparungen (44, 45) beabstandete Sektoren (41 - 43) gegliedert ist, wobei jeder Sektor (41 - 43) jeweils eine Auftrefffläche (46 - 48) aufweist, auf welcher zumindest einer von mehreren in verschiedene Spritzrichtungen abgespritzten Brennstoffstrahlen auftrifft.

10. Brennstoffeinspritzventil oder Brennstoffeinspritzdüse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftreffflächen (46 - 48) der Sektoren (41 - 43) jeweils gegenüber der Vertikalebene (20) der Längsachse (3) zumindest in tangentialer Richtung geneigt sind.

11. Brennstoffeinspritzventil oder Brennstoffeinspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Auftrefffläche (19) eine Strukturierung in Form von in radialer Richtung verlaufender Rillen (50 - 53) aufweist.

12. Brennstoffeinspritzventil oder Brennstoffeinspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkörper (2) eine axiale Sackbohrung (10) aufweist, in welcher der

Ventilschließkörper (14) axial bewegbar ist, und daß der Düsenkörper (2) mehrere umfänglich verteilt angeordnete Radialbohrungen (16) aufweist, die den Düsenkörper (2) durchdringen und in die Sackbohrung (10) an der Ventilsitzfläche (13) oder stromabwärts der Ventilsitzfläche (13) einmünden.

13. Brennstoffeinspritzventil oder Brennstoffeinspritzdüse nach Anspruch 9 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Radialbohrung (16) des Düsenkörpers (2) ein Sektor (42) des Hülsenkörpers (4) zugeordnet ist.

14. Brennstoffeinspritzventil oder Brennstoffeinspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkörper (2) eine axiale Durchgangsbohrung (60) aufweist, in welcher der Ventilschließkörper (14) oder eine mit dem Ventilschließkörper (14) verbundene Ventilnadel (11) axial geführt ist, und die Durchgangsbohrung (60) durch den Ventilschließkörper (14) von außen verschließbar ist.

15. Brennstoffeinspritzventil oder Brennstoffeinspritzdüse nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Hülsenkörper (4) das die Ventilsitzfläche (13) bildende, abspritzseitige Ende des

Düsenkörpers (2) um ein axiales Längenmaß überragt, das kleiner als der maximale

Öffnungshub des Ventilschließkörpers (14) bemessen ist.

16. Brennstoffeinspritzventil oder Brennstoffeinspritzdüse nach einem der

Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß zur thermischen Isolierung zwischen dem Düsenkörper (2) und dem Hülsenkörper (4) zumindest in einem abspritzseitigen Endbereich ein Spalt (21) vorgesehen ist.