EP1303695A1 - Brennstoffeinspritzventil - Google Patents

Brennstoffeinspritzventil

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Publication number
EP1303695A1
EP1303695A1 EP01953880A EP01953880A EP1303695A1 EP 1303695 A1 EP1303695 A1 EP 1303695A1 EP 01953880 A EP01953880 A EP 01953880A EP 01953880 A EP01953880 A EP 01953880A EP 1303695 A1 EP1303695 A1 EP 1303695A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
valve
fuel injection
fuel
needle
sealing seat
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.)
Withdrawn
Application number
EP01953880A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Guenter Dantes
Detlef Nowak
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
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1303695A1 publication Critical patent/EP1303695A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F02M45/02—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts
    • F02M45/04—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts with a small initial part, e.g. initial part for partial load and initial and main part for full load
    • F02M45/08—Injectors peculiar thereto
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/18—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
    • F02M61/188—Spherical or partly spherical shaped valve member ends
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02M45/08—Injectors peculiar thereto
    • F02M45/086—Having more than one injection-valve controlling discharge orifices
    • 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
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    • 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
    • F02M51/0614—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of electromagnets or fixed armature
    • F02M51/0617—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of electromagnets or fixed armature having two or more electromagnets
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F02M61/18—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for

Definitions

  • the invention relates to a fuel injector according to the preamble of the main claim.
  • a fuel injection valve which has a valve needle which is actuated by an actuator.
  • the actuator consists, for. B. from an electromagnetic coil or a piezo element.
  • An exemplary generic fuel injector is described in DE 35 40 660 C2. It is an electromagnetically actuated fuel injector.
  • the fuel injector has a valve housing in which a magnet coil is arranged on a coil carrier.
  • the valve needle interacts with a valve seat surface to form a sealing seat.
  • the valve needle is firmly connected to an armature. The armature and valve needle are pressed against the sealing seat by a return spring.
  • a disadvantage of this known fuel injector is that the distribution and the amount of fuel can be regulated only to a very limited extent. The direction in which the fuel emerges from the fuel injection valve is thus determined by the direction of the spray hole. Adaptation to various operating states, as is necessary in particular with lean mix concepts and stratified charging processes in combination with direct injection into the combustion chamber, is very difficult or impossible. For this purpose it is necessary to achieve different injection angles in the direction under different operating states.
  • a fuel injection valve for internal combustion engines which has two hole circles consisting of spray bores at its end on the combustion chamber side.
  • the fuel injector has two coaxial valve needles in a nozzle body for separately controlling the two hole circles.
  • a separating sleeve is also coaxially arranged between the two valve needles, the end face of which cooperates with a valve seat surface common to the valve seat surfaces of the two valve needles.
  • the two hole circles are each supplied with fuel along the valve needles by their own fuel feed, with a separate fuel injection pump being provided on each of the two fuel feeds.
  • valve needles are each acted upon by a spring in the closing direction and each cooperate with a valve seat surface to form a sealing seat. Different spray openings are released by the two valve needles. • The valve needles are controlled purely hydraulically, the opening sequence being determined by the different spring force of the two closing springs of the two valve needles. An adaptation to a map of an internal combustion engine, as is typically very well possible with an actuator-controlled fuel injector, cannot therefore take place.
  • the fuel injector according to the invention with the characterizing features of claim 1 has the advantage of enabling a distribution of the fuel in the combustion chamber that is adapted to the requirements of the map and in particular a lean mix concept .
  • the angle at which the fuel is distributed in the spray pattern of the fuel injector can be changed.
  • this is possible due to the construction with two valve needles, each of which is actuated by its own actuator.
  • the fuel injection valve can be well adapted to a map of the internal combustion engine by actuation via one actuator each.
  • the two sealing seats of the two valve needles can advantageously be used to actuate two different bolt circles, consisting of injection bores.
  • the spray bores of the different bolt circles can in particular have different spray angles and be offset from one another.
  • only one valve needle can advantageously be actuated, so that a first hole circle is opened.
  • This z. B. a narrow spray angle of the spray bores, so that a fuel injection jet consisting of the fuel jets of the individual spray bores is formed, which has an overall narrow angular range.
  • FIG. 1 shows a section through a 'generic
  • Fuel injection valve which has a valve needle actuated by an actuator
  • Fig. 2 shows a section of a first exemplary embodiment of a fuel injection valve according to the invention in a sectional illustration
  • Fig. 3 shows a detail from a second exemplary embodiment of an inventive one
  • Fuel injector in a sectional view.
  • FIGS. 2 and 3 Before two exemplary embodiments of a fuel injector according to the invention are described in more detail with reference to FIGS. 2 and 3, for the better. Understanding of the invention will first be briefly explained with reference to FIG. 1, an already known fuel injector with respect to its essential components for a fuel injector with an actuator.
  • the fuel injection valve 1 is designed in the form of a fuel injection valve for fuel injection systems of mixture-compressing, spark-ignition internal combustion engines.
  • the fuel injection valve 1 is particularly suitable for injecting fuel directly into a combustion chamber (not shown) of an internal combustion engine.
  • the fuel injector 1 consists of a nozzle body 2, in which a valve needle 3 is guided.
  • the valve needle 3 is operatively connected to a valve closing body 4, which cooperates with a valve seat surface .6 arranged on a valve seat body 5 to form a sealing seat.
  • fuel injector 1 is an inward opening fuel injector 1, which has a Spray opening 7 has.
  • the nozzle body 2 is sealed by a seal 8 against the outer pole 9 of a solenoid 10, which acts here as an actuator.
  • the magnet coil 10 is encapsulated in a coil housing 11 and wound on a coil carrier 12, which bears against an inner pole 13 of the magnet coil 10.
  • the inner pole 13 and the outer pole 9 are separated from one another by a gap 26 and are supported on a connecting component 29.
  • the magnet coil 10 is excited via a line 19 by an electrical current that can be supplied via an electrical plug contact 17.
  • the plug contact 17 is surrounded by a plastic sheathing 18, which can be molded on the inner pole 13 ' .
  • valve needle 3 is guided in a valve needle guide 14, which is disc-shaped.
  • a paired adjusting disk 15 is used for stroke adjustment.
  • An armature 20 is located on the other side of the adjusting disk 15. This armature is non-positively connected via a flange 21 to the valve needle 3, which is connected to the flange 21 by a weld seam 22.
  • a restoring spring 23 is supported on the flange 21 and, in the present design of the fuel injector 1, is preloaded by a sleeve 24.
  • Fuel channels 30a to 30c run in the valve needle guide 14, in the armature 20 and on the valve body 5, which channels the fuel, which is supplied via a central fuel supply 16 and filtered by a filter element 25, to the spray opening 7.
  • the fuel injector 1 is sealed by a seal 28 against a cylinder head or a fuel distributor, not shown.
  • the armature 20 In the idle state of the fuel injection valve 1, the armature 20 is acted upon by the return spring 23 against its stroke direction in such a way that the valve closing body 4 is held in sealing contact with the valve seat 6.
  • the magnet coil 10 When the magnet coil 10 is excited, it builds up a magnetic field which moves the armature 20 against the spring force of the return spring 23 in the stroke direction, with the stroke passing through a working gap 27 located in the rest position between the inner pole 12 and the armature 20 is predetermined.
  • the armature 20 receives the flange 21, which with the valve needle '3 is welded, in the lift direction as well.
  • the valve closing body 4, which is operatively connected to the valve needle 3, lifts off the valve seat surface and fuel is dispensed via the spray opening 7.
  • the armature 20 drops from the inner pole 13 after the magnetic field has been sufficiently reduced by the pressure of the return spring 23, as a result of which the flange 21 which is operatively connected to the valve needle 3 moves counter to the stroke direction.
  • the valve needle 3 is thereby moved in the same direction, as a result of which the valve-closure member 4 is seated on the valve seat surface 6 and the fuel injection valve 1 is closed.
  • FIG. 2 the combustion-roughened section of a fuel injector 31 according to the invention is shown with the lower section of a valve body 32.
  • a valve seat body 33 is connected to the valve body 32 via an annular circumferential weld seam 34.
  • a first valve needle 35 which in the embodiment shown here is integrally connected to a valve closing body 36 and has a hollow cylindrical design, cooperates with a valve seat surface 37 to form an outer sealing seat 38.
  • a second solid valve needle 39 which is also formed in one piece as a valve closing body 40 in its section facing the combustion chamber, interacts with a second valve seat surface 41, which in turn is formed in the valve seat body 33, to form a second inner sealing seat 42.
  • the second valve needle 39 is arranged in an inner longitudinal opening 64 of the first valve needle 35.
  • the valve seat body 33 has an inner guide opening 65, in which the first valve needle 35 is guided with its valve closing body 36. Subsequent to a fuel chamber 43, from the central axis 45 outside the first Valve needle 35 with its valve closing body 36 is a 'fuel inlet 44, here indicated by an arrow, to the first sealing seat 38.
  • This fuel inlet 44 is set up, for example, by providing flats on the outer circumference of the valve closing body 36 so that the fuel in the guide opening 65 can flow downstream.
  • a first outer bolt circle 46 made of injection bores is arranged in the valve seat body 33. Likewise, a second inner bolt circle 47 consisting of injection bores is arranged in the valve seat body 33.
  • the spray bores of the first bolt circle 46 have a smaller angle to the center axis 45 than the spray bores of the second bolt circle 47.
  • the spray bores of the two bolt circles 46, 47 can be offset by a circumferential angle in the illustration chosen here be such that the fuel jet of a spray hole injects into the space between two spray holes of the other " hole circle.
  • the first bolt circle 46 is arranged with respect to the central axis 45 within the first sealing seat 38.
  • the second bolt circle 47 is arranged within the second sealing seat 42 with respect to the central axis 45. If both valve needles 35, 39 rest with their valve closing bodies 36, 40 on their respective sealing seats 38, 42, then the hole circles 46, 47 are sealed off from the fuel inlet 44. If the first valve needle 35 is raised with its valve closing body 36 out of its first sealing seat 38, a connection from the fuel inlet 44 to the first bolt circle 46 is released.
  • the Abspritzbohronne of the first hole circle 46 have a smaller angle • in respect to the central axis 45th This creates a narrow fuel injection jet that spreads at a narrow angle in the combustion chamber.
  • the second hole circle 47 is separated from the fuel inlet 44 by the second valve needle 39 with the second valve closing body 40, which is still in contact with the second sealing seat 42. If a further expanding fine spray jet fuel is desired, the second valve needle 39 with its valve closing body 40 can be lifted out of its second sealing seat 42 by a second actuator (not shown here). Thus, a connection from the fuel inlet 44 and finally from the fuel chamber 43 is also released to the second hole circle 47.
  • the fuel injection jet is now supplemented by the fuel which is injected through the injection bores of the second hole circle 47 at an angle greater than the central axis 45, which leads to an expansion of the fuel injection jet.
  • FIG. 3 shows an alternative embodiment according to the invention in a sectional illustration of the section of the fuel injection valve 48 facing the combustion chamber.
  • a valve seat body 50 is arranged in a valve body 49 and connected to it by means of a weld seam 51.
  • the weld 51 runs z. B. circularly around a central axis 61.
  • a first hollow cylindrical valve needle 52 which is designed in one piece as a valve closing body 53 in its section facing the combustion chamber, interacts with a first valve seat surface 54, which is arranged in the valve seat body 50, to form a first inner sealing seat 55.
  • a second, also hollow cylindrical valve needle 56 which is designed in one piece as a valve closing body 57 in its section facing the combustion chamber, cooperates with a second valve seat surface 58 of the valve seat body 50 to form a second outer sealing seat 59.
  • the second valve needle 56 has an inner longitudinal opening 66, in which the first valve needle 52 is arranged.
  • Fuel supply line 60 which is designed as an inner bore of the first valve needle 52, to the first inner sealing seat 55.
  • the inflow of fuel is represented by arrows in the fuel supply line 60.
  • a first inner bolt circle 62 consisting of injection bores, is arranged from the central axis 61 outside the first sealing seat 55 in the valve seat body 50.
  • a second outer bolt circle 63 consisting of injection bores is arranged from the central axis 61 outside the second sealing seat 59.
  • the first sealing seat 55 seals the first hole circle 62 with respect to the fuel supply 60, and the first sealing seat 55 and the second sealing seat 59 seal the second hole circle 63 with their spray bores against the fuel supply 60.
  • the designations of the two bolt circles as first bolt circle 62 and as second bolt circle 63 are also interchanged with the corresponding bolt circles of FIG. 2.
  • the first hole circle 62 is correspondingly connected to the fuel supply 60 when the first valve needle 52 is raised with its valve closing body 53 out of the first sealing seat 55.
  • a fuel injection jet is emitted into the combustion chamber, not shown.
  • the fuel injection jet is designed. If a different design of the fuel injection jet is now required in accordance with a specific operating point in the characteristic diagram of the internal combustion engine, the second valve needle 56, which can be controlled completely independently by a separate actuator (not shown here), can also be raised with its valve closing body 57 from the second sealing seat 59 are and thus the fuel supply 60 to the second bolt circle 63 are released.

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Abstract

Ein Brennstoffeinspritzventil (31, 48), insbesondere ein Einspritzventil für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, weist einen ersten Aktor, der mit einer ersten Ventilnadel (35, 52) zusammenwirkt, auf. Ein an der ersten Ventilnadel (35, 52) angeordneter erster Ventilschließkörper (36,53) wirkt mit einer ersten Ventilsitzfläche (37, 54) zu einem ersten Dichtsitz (38, 55) zusammen. Ein zweiter Aktor wirkt mit einer zweiten Ventilnadel (39, 56) zusammen, wobei ein an der zweiten Ventilnadel (39, 56) angeordneter zweiter Ventilschließkörper (40, 57) mit einer zweiten Ventilsitzfläche (41, 58) zu einem zweiten Dichtsitz (42, 59) zusammenwirkt.

Description

Brennstoffeinspritzventi1
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs .
Es ist bereits ein Brennstoffeinspritzventil bekannt, das eine Ventilnadel aufweist, die durch einen Aktor betätigt wird. Der Aktor besteht z. B. aus einer elektromagnetischen Spule oder einem Piezoelement . Ein beispielhaftes gattungsgemäßes Brennstoffeinspritzventil ist in der DE 35 40 660 C2 beschrieben. Es handelt sich dabei um ein elektromagnetisch betätigbares Brennstoffeinspritzventil . Das Brennstoffeinspritzventil weist ein Ventilgehäuse auf, in dem auf einem Spulenträger eine Magnetspule angeordnet ist. Die Ventilnadel wirkt mit einer Ventilsitzfläche zu einem Dichtsitz zusammen. An ihrem der Magnetspule zugewandten Ende ist die Ventilnadel mit einem Anker fest verbunden. Anker und Ventilnadel werden von einer Rückstellfeder gegen den .Dichtsitz beaufschlagt. Wird an die Magnetspule eine Spannung angelegt und fließt daraufhin durch diese ein Strom, so wird durch das entstehende Magnetfeld der Anker gegen die Kraft der Rückstellfeder angezogen und hebt die Ventilnadel von ihrem Dichtsitz ab. Durch eine sich an den Ventilsitz anschließende Abspritzbohrung kann nun der Brennstoff austreten. Nachteilig bei diesem bekannten Brennstoffeinspritzventil ist, daß die Verteilung und die Menge des Brennstoffs nur sehr beschränkt geregelt werden kann. So ist die Richtung, in der der Brennstoff aus dem Brennstoffeinspritzventil austritt, durch die Richtung der Abspritzbohrung festgelegt. Eine Anpassung an verschiedene Betriebszustände, wie sie insbesondere bei Magermixkonzepten und Schichtladeverfahren in Kombination mit Direkteinspritzung in den Brennraum notwendig ist, kann nur sehr schwer oder gar nicht erfolgen. Hierzu ist es nötig, unter verschiedenen Betriebszustanden in der Richtung unterschiedliche Einspritzwinkel zu erreichen.
Aus der DE 40 23 223 AI ist ein Brennstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen bekannt, das an seinem brennraumseitigen Ende zwei Lochkreise bestehend aus Abspritzbohrungen aufweist. Zum getrennten Ansteuern der beiden Lochkreise weist das Brennstoffeinspritzventil in einem Düsenkörper zwei koaxiale Ventilnadeln auf. Im Bereich der brennraumseitigen Endabschnitte der beiden Ventilnadeln ist ebenfalls koaxial eine Trennhülse zwischen den beiden Ventilnadeln angeordnet, die mit ihrer Stirnseite mit einer mit den Ventilsitzflächen der beiden Ventilnadeln gemeinsamen Ventilsitzfläche zusammenwirkt. Die beiden Lochkreise werden entlang der Ventilnadeln von jeweils einem eigenen BrennstoffZulauf mit Brennstoff versorgt, wobei an jedem der beiden Brennstoffzulaufe eine eigene Brennstoffeinspritzpumpe vorzusehen ist. Dadurch ist es möglich, Durchflußmenge und Richtung der Abspritzbohrungen der beiden Lochkreise unterschiedlich auszulegen und somit die Richtung und die Menge der Brennstoffeinspritzung in gewissem Rahmen zu steuern, indem die beiden Ventilnadeln getrennt angesteuert werden. Machteilig ist jedoch der insgesamt vielteilige Aufbau, da drei hochpräzise Bauteile, die beiden Ventilnadeln und die Trennhülse mit höchster Passgenauigkeit zueinander hergestellt werden müssen, und die Notwendigkeit besteht, grundsätzlich zwei Brennstoff inspritzpumpen oder eine für ' jedes Brennstoffeinspritzventil doppelt wirkende Brennstoffeinspritzpumpe vorzusehen. Dadurch entstehen Mehrkosten. Auch ist nachteilig, daß insgesamt drei Dichtsitze, für die erste Ventilnadel, - für die zweite Ventilnadel und für die Trennhülse, vorgesehen sind. Ebenso ist nachteilig, daß die Ansteuerung rein hydraulisch erfolgt und keine individuelle, von einem Kennfeld abhängige Regelung in dem Maß erfolgen kann, wie bei einem durch einen Aktor gesteuerten Brennstoffeinspritzventil .
Aus der DE 27 11 391 AI ist ein Brennstoffeinspritzventil mit zwei Ventilnadeln bekannt. Beide Ventilnadeln sind von jeweils einer Feder in Schließrichtung beaufschlagt und wirken jeweils mit einer Ventilsitzfläche zu einem Dichtsitz zusammen. Durch die beiden Ventilnadeln werden unterschiedliche Abspritzöffnungen freigegeben. • Die Steuerung der Ventilnadeln erfolgt rein hydraulisch, wobei die Öffnungsreihenfolge durch die unterschiedliche Federkraft der beiden Schließfedern der beiden Ventilnadeln festgelegt wird. Eine Anpassung an ein Kennfeld einer Brennkraftmaschine, wie es typischerweise bei einem aktorgesteuerten Brennstoffeinspritzventil sehr gut möglich ist, kann somit nicht erfolgen.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, eine an die Erfordernisse des Kennfelds und insbesondere eines Magermixkonzeptes ■ angepaßte Verteilung des Brennstoffs im Brennraum zu ermöglichen.
Insbesondere kann der Winkel, unter dem sich der Brennstoff im Strahlbild des Brennstoffeinspritzventils verteilt, verändert werden. Dies ist bei dem erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventil durch den Aufbau mit zwei Ventilnadeln, von denen jede durch einen eigenen Aktor betätigt wird, möglich. Vor allem kann durch die Betätigung über jeweils einen Aktor das Brennstoffeinspritzventil an ein Kennfeld der Brennkraftmaschine gut angepaßt werden. Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des in Anspruch 1 angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.'
Vorteilhaft können durch die beiden Dichtsitze der beiden Ventilnadeln zwei verschiedene Lochkreise, bestehend aus Abspritzbohrungen, betätigt werden.
Die Abspritzbohrungen der unterschiedlichen Lochkreise können insbesondere verschiedene Abspritzwinkel aufweisen und zueinander versetzt sein. Vorteilhaft kann, so bei geringer Einspritzmenge und Motorlast zunächst nur eine Ventilnadel betätigt werden, so daß ein erster Lochkreis geöffnet wird. Dieser weist z. B. einen engen Abspritzwinkel der Abspritzbohrungen auf, so daß sich ein Brennstoffeinspritzstrahl bestehend aus den Brennstoffstrahlen der einzelnen Abspritzbohrungen bildet, der einen insgesamt engen Winkelbereich aufweist. Bei höherer Last der Brennkraftmaschine und entsprechenden Erfordernissen im Schichtladebetrieb einer mit Magermixkonzept betriebenen Brennkraftmaschine wird auch die zweite Ventilnadel aus dem Dichtsitz angehoben. Dadurch wird nun auch der zweite Lochkreis aus Abspritzbohrungen freigegeben. Diese können mit einem größerem Abspritzwinkel angeordnet sein. Die Wolke aus Brennstoff, die insgesamt eingespritzt wird, wird in einem größeren Winkelbereich abgegeben .
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel eines gattungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils, das eine mittels Aktor betätigte Ventilnadel aufweist, sowie Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert . Es zeigen: Fig . 1 einen Schnitt durch ein 'gattungsgemäßes
Brennstoff einspritzventil , das eine mittels Aktor betätigte Ventilnadel aufweist ,
Fig . 2 einen Ausschnitt aus einem ersten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils in einer geschnittenen Darstellung, und
Fig . 3 einen Ausschnitt aus einem zweiten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Brennstoff einspritzventils in einer geschnittenen Darstellung .
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Bevor anhand der Figuren 2 und 3 zwei Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils näher beschrieben werden, soll zum besseren . Verständnis der Erfindung zunächst anhand von Fig. 1 ein bereits bekanntes, für ein Brennstoffeinspritzventil mit einem Aktor beispielhaftes Brennstoffeinspritzventil bezüglich seiner wesentlichen Bauteile kurz erläutert werden.
Das Brennstoffeinspritzventil 1 ist in der Form eines Brennstoffeinspritzventils für Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschinen ausgeführt. Das Brennstoffeinspritzventil 1 eignet sich insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in einen nicht dargestellten Brennraum einer Brennkraftmaschine .
Das Brennstoffeinspritzventil 1 besteht aus einem Düsenkörper 2, in welchem eine Ventilnadel 3 geführt ist. Die Ventilnadel 3 steht in Wirkverbindung mit einem Ventilschließkörper 4, der mit einer auf einem Ventilsitzkörper 5 angeordneten Ventilsitzflache .6 zu einem Dichtsitz zusammenwirkt. Bei dem Brennstoffeinspritzventil 1 handelt es sich im Ausführungsbeispiel um ein nach innen öffnendes Brennstoffeinspritzventil 1, welches über eine Abspritzöffnung 7 verfügt. Der Düsenkδrper 2 ist durch eine Dichtung 8 gegen den Außenpol '9 einer Magnetspule 10, die hier als Aktor wirkt, abgedichtet. Die Magnetspule 10 ist in einem Spulengehäuse 11 gekapselt und auf einen Spulenträger 12 gewickelt, welcher an einem Innenpol 13 der Magnetspule 10 anliegt. Der Innenpol 13 und der Außenpol 9 sind durch einen Spalt 26 voneinander getrennt und stützen sich auf einem Verbindungsbauteil 29 ab. Die Magnetspule 10 wird über eine Leitung 19 von einem über einen elektrischen Steckkontakt 17 zuführbaren elektrischen Strom erregt. Der Steckkontakt 17 ist von einer Kunststoffummantelung 18 umgeben, die am Innenpol 13 angespritzt sein' kann.
Die Ventilnadel 3 ist in einer Ventilnadelführung 14 geführt, welche scheibenförmig ausgeführt ist. Zur Hubeinstellung dient eine zugepaarte Einstellscheibe 15. An der anderen Seite der Einstellscheibe 15 befindet sich ein Anker 20. Dieser steht über einen Flansch 21 kraftschlüssig mit der Ventilnadel 3 in Verbindung, die durch eine Schweißnaht 22 mit dem Flansch 21 verbunden ist. Auf dem Flansch 21 stützt sich eine Rückstellfeder 23 ab, welche in der vorliegenden Bauform des Brennstoffeinspritzventils 1 durch eine Hülse 24 auf Vorspannung gebracht wird. In der Ventilnadelführung 14, im Anker 20 und am Ventilsi zkörper 5 verlaufen Brennstoffkanäle 30a bis 30c, die den Brennstoff, welcher über eine zentrale Brennstoffzufuhr 16 zugeführt und durch ein Filterelement 25 gefiltert wird,, zur Abspritzöffnung 7 leiten. Das Brennstoffeinspritzventil 1 ist durch eine Dichtung 28 gegen einen nicht weiter dargestellten Zylinderkopf bzw. einen Brennstoffverteiler abgedichtet .
Im Ruhezustand des Brennstoffeinspritzventils 1 wird der Anker 20 von der Rückstellfeder 23 entgegen seiner Hubrichtung so beaufschlagt, daß der Ventilschließkörper 4 am Ventilsitz 6 in dichtender Anlage gehalten wird. Bei Erregung der Magnetspule 10 baut diese ein Magnetfeld auf, welches den Anker 20 entgegen der Federkraft der Rückstellfeder 23 in Hubrichtung bewegt, wobei der Hub durch einen in der Ruhestellung zwischen dem Innenpol 12 und dem Anker 20 befindlichen Arbeitsspalt 27 vorgegeben ist. Der Anker 20 nimmt den Flansch 21, welcher mit der Ventilnadel '3 verschweißt ist, ebenfalls in Hubrichtung mit. Der mit der Ventilnadel 3 in Wirkverbindung stehende Ventilschließkörper 4 hebt von der Ventilsitzfläche ab und Brennstoff wird über die Abspritzöffnung 7 abgegeben.
Wird der Spulenstrom abgeschaltet, fällt der Anker 20 nach genügendem Abbau des Magnetfeldes durch den Druck der Rückstellfeder 23 vom Innenpol 13 ab, wodurch sich der mit der Ventilnadel 3 in Wirkverbindung stehende Flansch 21 entgegen der Hubrichtung bewegt. Die Ventilnadel 3 wird dadurch in die gleiche Richtung bewegt, wodurch der Ventilschließkörper 4 auf der Ventilsitzfläche 6 aufsetzt und das Brennstoffeinspritzventil 1 geschlossen wird.
In Fig. 2 ist der brennrau seitige Abschnitt eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 31 mit dem unteren Abschnitt eines Ventilkörpers 32 dargestellt. Ein Ventilsitzkörper 33 ist über eine ringförmig umlaufende Schweißnaht 34 mit dem Ventilkörper 32 verbunden. Eine erste Ventilnadel 35, die in der hier dargestellten Ausführung einstückig mit einem Ventilschließkörper 36 verbunden und hohlzylindrisch ausgebildet ist, wirkt mit einer Ventilsitzfläche 37 zu einem äußeren Dichtsitz 38 zusammen. Eine zweite massive Ventilnadel 39, die in ihrem dem Brennraum zugewandten Abschnitt ebenfalls einstückig als Ventilschließkörper 40 ausgebildet ist, wirkt mit einer zweiten Ventilsitzflache 41, die wiederum in dem Ventilsitzkörper 33 ausgeformt ist, zu einem zweiten inneren Dichtsitz 42 zusammen. Die zweite Ventilnadel 39 ist in einer inneren Längsöffnung 64 der ersten Ventilnadel 35 angeordnet.
Der Ventilsitzkörper 33 weist eine innere Führungsöffnung 65 auf, in der die erste Ventilnadel 35 mit ihrem Ventilschließkörper 36 geführt ist. An einen Brennstoffräum 43 anschließend, von der Mittelachse 45 außerhalb der ersten Ventilnadel 35 mit ihrem Ventilschließkörper 36 liegt ein' Brennstoffzulauf 44, hier durch einen Pfeil angedeutet, zum ersten Dichtsitz 38. Dieser Brennstoffzulauf 44 wird beispielsweise dadurch eingerichtet, daß am äußeren Umfang des Ventilschließkörpers 36 Abflachungen vorgesehen sind, so daß der Brennstoff in der Führungsöffnung 65 stromabwärts strömen kann. Ein erster äußerer Lochkreis 46 aus Abspritzbohrungen ist im Ventilsitzkörper 33 angeordnet. Ebenso ist ein zweiter innerer Lochkreis 47 aus Abspritzbohrungen im Ventilsitzkörper 33 angeordnet. Die Abspritzbohrungen des ersten Lochkreises 46 weisen in der hier gewählten Ausführungsform einen kleineren Winkel zur Mittelachse 45 auf als die Abspritzbohrungen des zweiten Lochkreises 47. Die Abspritzbohrungen der beiden Lochkreise 46, 47 können, in der hier gewählten Darstellung nicht erkennbar, um einen umfänglichen Winkel versetzt sein derart, daß der Brennstoffstrahl einer Abspritzbohrung in den Zwischenraum zweier Abspritzbohrungen des jeweils anderen "Lochkreises spritzt.
Der erste Lochkreis 46 ist in Bezug auf die Mittelachse 45 innerhalb des ersten Dichtsitzes 38 angeordnet. Entsprechend ist der zweite Lochkreis 47 in Bezug auf die Mittelachse 45 innerhalb des zweiten Dichtsitzes 42 angeordnet. Wenn beide Ventilnadeln 35, 39 mit ihren Ventilschließkörpern 36, 40 an ihren jeweiligen Dichtsitzen 38,42 anliegen, so sind die Lochkreise 46, 47 gegenüber dem Brennstoffzulauf 44 abgedichtet. Wird die erste Ventilnadel 35 mit ihrem Ventilschließkörper 36 aus ihrem ersten Dichtsitz 38 angehoben, so wird eine Verbindung vom Brennstoffzulauf 44 zum ersten Lochkreis 46 freigegeben.
Die Abspritzbohrungen des ersten Lochkreises 46 weisen einen • kleineren Winkel in Bezug auf die Mittelachse 45 auf. Dadurch entsteht im Brennraum ein schmaler unter einem engen Winkel sich ausbreitender Brennstoffeinspritzstrahl . Der zweite Lochkreis 47 ist durch die zweite Ventilnadel 39 mit dem zweiten Ventilschließkörper 40, der noch an dem zweiten Dichtsitz 42 anliegt, vom Brennstoffzulauf 44 abgetrennt. Wird ein sich weiter aufweitender Brennsto feinspritzstrahl gewünscht, so kann durch einen hier nicht dargestellten zweiten Aktor die zweite Ventilnadel 39 mit ihrem Ventilschließkörper 40 aus ihrem zweiten Dichtsitz 42 angehoben werden. Somit ist auch zum zweiten Lochkreis 47 eine Verbindung vom Brennstoffzulauf 44 und schließlich vom Brennstoffräum 43 freigegeben. Der Brennstoffeinspritzstrahl wird nun ergänzt durch den Brennstoff, der durch die Abspritzbohrungen des zweiten Lochkreises 47 unter einem zur Mittelachse 45 größeren Winkel eingespritzt wird, was zu einer Ausweitung des Brennstoffeinspritzstrahls führt.
Fig. 3 zeigt eine alternative erfindungsgemäße Ausführungsform in einer geschnittenen Darstellung des dem Brennraum zugewandten Abschnittes eines Brennstoffeinspritzventils 48. In einem Ventilkörper 49 ist ein Ventilsitzkörper 50 angeordnet und mit diesem mittels einer Schweißnaht 51 verbunden. Die Schweißnaht 51 läuft z. B. zirkulär um eine Mittelachse 61 um.
Eine erste hohlzylindrische Ventilnadel 52, die in ihrem dem Brennraum zugewandten Abschnitt einstückig als Ventilschließkörper 53 ausgebildet ist, wirkt mit einer ersten Ventilsitzfläche 54, die in dem Ventilsitzkörper 50 angeordnet ist, zu einem ersten inneren Dichtsitz 55 zusammen. Eine zweite, ebenfalls hohlzylindrische Ventilnadel 56, die in ihrem dem Brennraum zugewandten Abschnitt einstückig als Ventilschließkörper 57 ausgebildet ist, wirkt mit einer zweiten Ventilsitzfläche 58 des Ventilsitzkörpers 50 zu einem zweiten äußeren Dichtsitz 59 zusammen. Im Unterschied zu der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform sind die Bezeichnungen als erste und zweite Ventilnadel bei der hier dargestellten Ausführungsform vertauscht. Die zweite Ventilnadel 56 weist eine innere Längsöffnung 66 auf, in der die erste Ventilnadel 52 angeordnet ist.
Der Brennstoff gelangt bei dieser Ausführungsform anstelle des äußeren Brennstoffzulaufs 44 durch eine BrennstoffZuführung 60, die als Innenbohrung der ersten Ventilnadel 52 ausgeführt ist, zu dem ersten inneren Dichtsitz 55. Der Zulauf des Brennstoffs ist durch Pfeile in der BrennstoffZuführung 60 dargestellt. Ein erster innerer Lochkreis 62, bestehend aus Abspritzbohrungen, ist von der Mittelachse 61 außerhalb des ersten Dichtsitzes 55 im Ventilsitzkörper 50 angeordnet. Ein zweiter äußerer Lochkreis 63 bestehend aus Abspritzbohrungen ist von der Mittelachse 61 außerhalb des zweiten Dichtsitzes 59 angeordnet. Der erste Dichtsitz 55 dichtet den ersten Lochkreis 62 gegenüber der BrennstoffZuführung 60 ab, und der erste Dichtsitz 55 wie auch der zweite Dichtsitz 59 dichten den zweiten Lochkreis 63 mit seinen Abspritzbohrungen gegenüber der BrennstoffZuführung 60 ab. Es sind auch die Bezeichnungen der beiden Lochkreise als erster Lochkreis 62 und als zweiter Lochkreis 63 gegenüber den entsprechenden Lochkreisen der Fig. 2 vertauscht.
Wie schon zu Fig. 2 beschrieben, wird entsprechend der erste Lochkreis 62 mit der Brennstoffzufuhr 60 verbunden, wenn die erste Ventilnadel 52 mit ihrem Ventilschließkörper 53 aus dem ersten Dichtsitz 55 angehoben wird. Ein Brennstoffeinspritzstrahl wird in den nicht dargestellten Brennraum abgegeben. Je nach Winkel und Anordnung der Abspritzbohrungen des ersten Lochkreises 62 erfolgt die Gestaltung des Brennstoffeinspritzstrahls . Wenn nun entsprechend einem bestimmten Betriebspunkt im Kennfeld der Brennkraftmaschine eine andere Gestaltung der Brennstoffeinspritzstrahls erforderlich ist, so kann zusätzlich die zweite Ventilnadel 56, die durch einen hier nicht dargestellten eigenen Aktor völlig unabhängig angesteuert werden kann, mit ihrem Ventilschließkörper 57 aus dem zweiten Dichtsitz 59 angehoben werden und somit auch die Brennstoffzufuhr 60 zu dem zweiten Lochkreis 63 freigegeben werden.
Die winkelmäßige Ausrichtung und Anordnung der Abspritzbohrungen des ersten Lochkreises 62 und des zweiten Lochkreises 63 sind in der hier dargestellten Ausführungsform der Fig. 3 wie auch entsprechend in der Ausführungsform der Fig. 2 nur beispielhaft.

Claims

Ansprüche
1. Brennstoffeinspritzventil (31,48), insbesondere Einspritzventil für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, mit einem ersten Aktor, der mit einer ersten Ventilnadel (35,52) zusammenwirkt, wobei ein an der ersten Ventilnadel (35,52) angeordneter erster Ventilschließkörper (36,53) mit einer ersten Ventilsitzfläche (37,54) zu einem ersten Dichtsitz (38,55) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Aktor mit einer zweiten Ventilnadel (39,56) zusammenwirkt, wobei 'ein an der zweiten Ventilnadel (39,56) angeordneter zweiter Ventilschließkörper (40,57) mit einer zweiten Ventilsitzfläche (41,58) zu einem zweiten Dichtsitz (42,59) zusammenwirkt.
2. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Ventilnadeln (35,56) als Hohlnadel ausgebildet ist, die die andere Ventilnadel (39,52) umgibt und führt .
3. Brennstoffeinspritzventil Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilnadeln (35,39,52,56) koaxial angeordnet sind.
4. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ventilsitzkörper (33,50) einen ersten umfänglichen Lochkreis (46,62) mit mehreren Abspritzbohrungen aufweist, die in dem Ventilsitzkörper (33,50) so angeordnet sind, daß der erste Dichtsitz (38,55) den ersten Lochkreis (46,62) gegenüber einem Brennstoffzulauf (44,60) abdichtet.
5. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter umfänglicher Lochkreis (47,63) mit mehreren Abspritzbohrungen so angeordnet ist, daß der erste Dichtsitz (38,55) und der zweite Dichtsitz (42,59) den zweiten Lochkreis (47,63) gegenüber dem Brennstoffzulauf (44,60) abdichten.
6. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Ventilnadel (35) die Hohlnadel ist und daß ein Brennstoffzulauf (44) umfänglich außerhalb der ersten Ventilnadel (35) angeordnet ist und der erste Lochkreis (46) zwischen dem erstem Dichtsitz (38) und dem zweitem Dichtsitz (42) im Ventilsitzkörper (33) angeordnet ist und der zweite Lochkreis (47) zu einer Mittelachse (45) des Brennstoffeinspritzventils (31) hin innerhalb des zweiten Dichtsitzes (42) angeordnet ist.
7. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Ventilnadel (52,56) Hohlnadeln sind und daß die erste Ventilnadel (52) und der erste Ventilschließkörper (57) zu dem ersten Dichtsitz (55) zugewandt eine Innenbohrung aufweisen und eine BrennstoffZuführung (60) durch diese Innenbohrung als Brennstoffzulauf erfolgt, der erste Lochkreis (62) zwischen dem ersten Dichtsitz (55) und dem zweiten Dichtsitz (59) im Ventilsitzkörper (50) angeordnet ist und der zweite Lochkreis (63) zu einer Mittelachse (61) des Brennstoffeinspritzventils (48) außerhalb des zweiten Dichtsitzes (59) angeordnet ist.
8. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 5 bis
1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Abspritzbohrungen des ersten Lochkreises (46,62) und die Abspritzbohrungen des zweiten Lochkreises (47,63) unterschiedliche Abspritzwinkel aufweisen.
9. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abspritzbohrungen des ersten Lochkreises (46,62) zu den Abspritzbohrungen des -zweiten Lochkreises (47,63) um einen umfänglichen Winkel versetzt angeordnet sind.
10. Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Ventilnadel (35,52) und der erste Ventilschließkörper (36,53) einstückig und/oder die zweite Ventilnadel (39,56) und der zweite Ventilschließkörper (40,57) einstückig ausgebildet sind.
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