EP1339975B1 - Brennstoffeinspritzventil - Google Patents

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EP1339975B1
EP1339975B1 EP01998732A EP01998732A EP1339975B1 EP 1339975 B1 EP1339975 B1 EP 1339975B1 EP 01998732 A EP01998732 A EP 01998732A EP 01998732 A EP01998732 A EP 01998732A EP 1339975 B1 EP1339975 B1 EP 1339975B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
spray
fuel
fuel injection
injection valve
spray openings
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP01998732A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1339975A1 (de
Inventor
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 EP1339975A1 publication Critical patent/EP1339975A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1339975B1 publication Critical patent/EP1339975B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • 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
    • F02M61/1853—Orifice plates

Definitions

  • Fuel injectors that consist of several fuel Spraying spray openings are e.g. from the DE 198 27 219 A1 known. You have one Beam adjustment plate located at the downstream end of the Fuel injector is arranged and in the several Spray openings are introduced.
  • the spray orifices are divided into two groups based on two bolt circles are arranged with different diameters.
  • the central axes of each group of spray orifices each on a cone shell, the cones being in open downstream.
  • the cone that the Center axes of the spray orifices of the bolt circle with the is assigned larger diameter, has a larger Opening angle on than the cone, on the surface of which the Central axes of the spray orifices of the inner bolt circle lie so that the cone shells have no cutting line and the individual partial fuel jets are not together collide.
  • the jet shim can also be used with one to the outside of the fuel injector domed geometry be executed.
  • the spray openings are in the domed Area introduced so that the sprayed fuel itself along the beam path from the central axis of the Fuel injector removed.
  • Fuel injectors with several Spray openings are known from DE 198 04 463 A1. She have a conical downstream termination of the Fuel injector in which two rows of Spray openings are arranged. Due to the conical Geometry of the downstream end of the Fuel injector are aimed Fuel jets during the spraying process from the central axis the fuel injector away.
  • the single ones Partial beams are on one or more cone shells arranged.
  • the valve closing body has a central recess downstream of the sealing seat, through which the fuel when open Fuel injector to openings in a first Perforated disc flows. At least the first of at least two such a shape has to be flowed through perforated disks on that part of the disc in the recess of the Valve closing body protrudes. Downstream is between volume of the first and the following perforated disc educated.
  • the swirl generation from the metering of the fuel decoupled. For example, the swirl at Flow through the openings of the upstream disc respectively. The flow is evened out in volume between the two perforated disks and the fuel is in exactly metered amount of fuel sprayed.
  • Another disadvantage is the use of several Slices limited variability in the geometric Formation of the jet direction of the sprayed Fuel.
  • By shaping the first perforated disc in the recess of the valve seat body is the possibility of radial upstream bulge of the second perforated disc very limited. This makes the arrangement of the Spray orifices limited to simple geometries, if a collision of the individual beams is to be prevented.
  • Fuel injector also has the disadvantage of one thick-walled version in the area of the spray openings.
  • the one-piece design of the downstream end and the Fuel injector housing requires high Wall thicknesses.
  • the used thereby Manufacturing technologies for introducing the spray openings are expensive because of the small hole diameter of a single one Spray opening not punched with the large wall thickness can be.
  • Fuel injector the single orifice plate, whose dome-shaped curvature is directed upstream. This measure allows the fuel jets on the Shell surface of a double cone can be arranged. Despite one large cone opening angle is the fuel mixture in the Area of the central axis of the fuel injector is not emaciated. The focus of the hosed fuel lies in Combustion chamber and not in the fuel injector.
  • the spray openings on a spiral can e.g. the fuel is sprayed asymmetrically become.
  • the individual fuel jets collide not because the spray orifices are arranged so that one fuel jet between each Fuel jets from the opposite spray openings hits through.
  • Particularly advantageous with one asymmetrical spray pattern is the possibility that Adapt the spray direction to the special requirements, by the location of the spark plug and Fuel injector to each other arise.
  • the fuel injector according to the invention has the advantage that the material of the spray plate through the Shaping process a solidification e.g. by cold forming experiences. This allows smaller for the spray orifice plate Material thicknesses are used, which in turn means that Introduce the spray openings and attach the Orifice plate on the fuel injector is simplified. Manufacturing costs will be reduced.
  • Spray hole disk Advantageous with suitable processes for the production of Spray hole disk is the introduction of the spray openings before deforming the disc. This makes it possible in a flat disk, the spray openings by simple and inexpensive processes such as punching insert into the spray hole disc. The material is still not solidified. This means that the Punching tool possible despite the small hole diameter. Only in a second step is the forming next to an additional form stability a solidification, as they e.g. created by cold forming into the material brought in. The component is therefore also small Wall thicknesses for use at high fuel pressures suitable.
  • the fuel injector 1 is in the form of a Fuel injector 1 for fuel injection systems of mixture-compressing, spark-ignited Running internal combustion engines.
  • the Fuel injection valve 1 is particularly suitable for not directly injecting fuel into one Shown combustion chamber of an internal combustion engine.
  • the fuel injection valve 1 comprises a nozzle body 2, in which a valve needle 3 is arranged.
  • the Valve needle 3 stands with a valve closing body 4 in Active connection with one on a valve seat body 5 arranged valve seat surface 6 to a sealing seat interacts.
  • the fuel injector 1 is acting it is an electromagnetic in the exemplary embodiment actuated fuel injector 1, which via has at least one spray opening 7.
  • the nozzle body 2 is one by a seal 8 against the outer pole Magnetic coil 10 sealed.
  • the solenoid 10 is in one Encapsulated bobbin case 11 and on a bobbin 12 wound, which on an inner pole 13 of the solenoid 10th is applied.
  • the inner pole 13 and the outer pole 9 are by a Gap 26 separated from each other and based on one Connecting component 29 from.
  • the solenoid 10 is a Line 19 from via an electrical plug contact 17th supplyable electric current excited.
  • the plug contact 17 is surrounded by a plastic sheath 18, which on Inner pole 13 can be molded.
  • the valve needle 3 is in a disc-shaped design Valve needle guide 14 out. This is one Paired shim 15, which for setting the Valve needle stroke serves.
  • an anchor 20 On the upstream side of the Adjustment disk 15 is an anchor 20. This is standing non-positively via a flange 21 with the valve needle 3 in connection, which by a weld 22 with the Flange 21 is connected.
  • the flange 21 is supported a return spring 23, which in the present Design of the fuel injector 1 by one in the Inner pole 13 pressed sleeve 24 brought to bias becomes.
  • valve needle 3 in operative connection standing valve closing body 4 lifts from the Valve seat 6, the fuel flows in one Central recess 32 past the valve closing body 4 in a through opening 34 of the valve seat body 5 and is through the spray openings 7 in one Spray hole disk 31 hosed.
  • FIG. 2 shows an embodiment in which the orifice plate 31 on the downstream surface of the Valve seat body 5 fixed by a weld 33 is.
  • the weld joint 33 can e.g. by laser welding be generated.
  • the Spray plate 31 on a dome-shaped curvature 37, their radial expansion preferably with the radial Expansion of the through opening 34 corresponds to which with the fuel injector 1 open Spray openings 7 are supplied with fuel.
  • the dome-shaped curvature 37 is oriented upstream, whereby the downstream of the valve closing body 4 dead volume located inside the through opening 34 is reduced.
  • the dimensional stability is greater than that of a flat one Spray hole disc 31.
  • the metering of the fuel to be sprayed is carried out by the Sum of the cross sections of the spray openings 7 in the Spray plate 31 set. They form completely open fuel injector 1 the smallest for the Cross-sectional area to flow through fuel, so that a restricting the flow rate only at the Spray plate 31 takes place.
  • fuel channels can also be introduced into the valve seat body 5, which upstream of the sealing seat in the valve seat surface 6 open out.
  • the radial corresponds Expansion of the central recess 32 with the radial Expansion of the valve closing body 4 so that the Valve closing body 4 guided in the central recess 32 is.
  • the cross section of, for example, as grooves in the central recess 32 introduced fuel channels must again be significantly larger than the sum of the Cross sections of the spray openings 7 in the Spray hole disc 31.
  • FIG. 3 An example of the arrangement of the spray openings 7 on the Spray hole disk 31 is shown in FIG. 3.
  • the Spray openings 7 are arranged on a spiral.
  • the Central axes 35 of the spray openings 7 are directed that their extension in the spray direction the central axis 36th of the fuel injector 1 cuts. With the same Inclination angle of the central axes 35 of the spray openings 7 against the central axis 36 of the fuel injector 1 intersect the central axes 35 of the spray orifices 7 Central axis 36 of fuel injector 1 in different distances from the downstream end of the Fuel injector 1.
  • the spray openings 7 on the Spiral distributed that opposite each Spray opening 7 no further spray opening 7 arranged is.
  • the spray openings 7 can also in the Spray plate 31 be introduced that the Central axes 35 of spray openings 7 and central axis 36 of fuel injector 1 do not cut.
  • Fuel distribution in the area of the central axis 36 of the Fuel injector 1 can be set.
  • the center of the spiral on which the spray openings 7 are arranged from the central axis 36 of the Fuel injector 1 may be arranged differently.
  • the arrangement on a spiral is also the deviation the center from the center of the dome-shaped curvature 37 the spray plate 31 possible.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Description

Stand der Technik
Brennstoffeinspritzventile, die Brennstoff aus mehreren Abspritzöffnungen abspritzen, sind z.B. aus der DE 198 27 219 A1 bekannt. Sie besitzen eine Strahleinstellplatte, die am stromabwärtigen Ende des Brennstoffeinspritzventils angeordnet ist und in die mehrere Abspritzöffnungen eingebracht sind. Die Abspritzöffnungen sind in zwei Gruppen unterteilt, die auf zwei Lochkreisen mit unterschiedlichen Durchmessern angeordnet sind. Die Mittelachsen jeweils einer Gruppe Abspritzöffnungen liegen auf je einem Kegelmantel, wobei die Kegel sich in stromabwärtiger Richtung öffnen. Der Kegel, der den Mittelachsen der Abspritzöffnungen des Lochkreises mit dem größeren Durchmesser zugeordnet ist, weist einen größeren Öffnungswinkel auf als der Kegel, auf dessen Mantel die Mittelachsen der Abspritzöffnungen des inneren Lochkreises liegen, so daß die Kegelmäntel keine Schnittlinie aufweisen und die einzelnen Brennstoffteilstrahlen nicht miteinander kollidieren.
Die Strahleinstellscheibe kann auch mit einer zur Außenseite des Brennstoffeinspritzventils gewölbten Geometrie ausgeführt sein. Die Abspritzöffnungen sind in den gewölbten Bereich eingebracht, so daß der abgespritzte Brennstoff sich entlang des Strahlweges von der Mittelachse des Brennstoffeinspritzventils entfernt.
Des weiteren sind Brennstoffeinspritzventile mit mehreren Abspritzöffnungen aus der DE 198 04 463 A1 bekannt. Sie weisen einen kegelförmigen stromabwärtigen Abschluß des Brennstoffeinspritzventils auf, in dem zwei Reihen von Abspritzöffnungen angeordnet sind. Durch die kegelförmige Geometrie des stromabwärtigen Endes des Brennstoffeinspritzventils richten sich die Brennstoffstrahlen beim Abspritzvorgang von der Mittelachse des Brennstoffeinspritzventils weg. Die einzelnen Teilstrahlen sind auf einem oder mehreren Kegelmänteln angeordnet.
Die Verwendung von wenigstens einer am stromabwärtigen Ende des Brennstoffeinspritzventils angeordneten Lochscheibe welche zur stromaufwärtigen Seite hin gewölbt ist, ist aus der US 5, 484, 108 bekannt. Der Ventilschließkörper weist stromabwärts des Dichtsitzes eine zentrale Ausnehmung auf, durch die der Brennstoff bei geöffnetem Brennstoffeinspritzventil zu Öffnungen in einer ersten Lochscheibe strömt. Zumindest die erste von zumindest zwei zu durchströmenden Lochscheiben weist eine solche Formgebung auf, daß ein Teil der Scheibe in die Ausnehmung des Ventilschließkörpers hineinragt. Stromabwärts wird zwischen der ersten und der folgenden Lochscheibe ein Volumen ausgebildet. Mit der Verwendung mehrerer Lochscheiben wird die Drallerzeugung von der Zumessung des Brennstoffs abgekoppelt. So kann der Drall beispielsweise beim Durchströmen der Öffnungen der stromaufwärtigen Scheibe erfolgen. Die Strömung vergleichmäßigt sich in dem Volumen zwischen den beiden Lochscheiben und der Brennstoff wird in exakt zugemessener Brennstoffmenge abgespritzt.
Nachteilig bei der US 5, 484, 108 ist das große Totvolumen stromabwärts des Dichtsitzes. Durch die Ausbildung eines Volumens stromaufwärts der Zumeßöffnungen in der zweiten Lochscheibe wird nach Abspritzende eine große Brennstoffmenge zurückgehalten. Diese Brennstoffmenge kann verspätet durch Abdampfen in den Brennraum gelangen. Neben einem dadurch erhöhten Benzinverbrauch steigt die Schadgasemission deutlich an.
Weiterhin nachteilig ist die bei Verwendung mehrerer Scheiben eingeschränkte Variabilität in der geometrischen Ausbildung der Strahlrichtung des abzuspritzenden Brennstoffs. Durch die Ausformung der ersten Lochscheibe in die Ausnehmung des Ventilsitzkörpers ist die Möglichkeit der stromaufwärtigen Auswölbung der zweiten Lochscheibe radial sehr eingeschränkt. Dadurch ist die Anordnung der Abspritzöffnungen auf einfache Geometrien beschränkt, wenn eine Kollision der Einzelstrahlen verhindert werden soll.
Die in der DE 198 27 219 A1 und in der DE 198 04 463 A1 angegebenen Brennstoffeinspritzventile haben den Nachteil, daß es durch das Abspritzen des Brennstoffs von der Mittelachse weg zu einer Abmagerung des Gemischs im Bereich der Mittelachse kommt. Durch Verkleinern des Kegelöffnungswinkels kann zwar eine gleichmäßigere Gemischbildung im Bereich der Mittelachse erzielt werden, gleichzeitig wird jedoch die Eindringtiefe in den Brennraum erhöht, wodurch der eingespritzte Brennstoff leichter in Kontakt mit dem Kolben kommen kann. Neben unerwünschten Effekten bezüglich der Verbrennung durch Wandverluste, wird durch Verbrennung des Brennstoffs an der Oberfläche des Kolbens dessen Lebensdauer reduziert.
Das aus der DE 198 04 463 A1 bekannte Brennstoffeinspritzventil hat weiterhin den Nachteil einer dickwandigen Ausführung im Bereich der Abspritzöffnungen. Die einstückige Gestaltung des stromabwärtigen Endes und des Gehäuses des Brennstoffeinspritzventils erfordert hohe Wandstärken. Die dadurch zum Einsatz kommenden Fertigungstechnologien zum Einbringen der Abspritzöffnungen sind teuer, da der kleine Lochdurchmesser einer einzelnen Abspritzöffnung bei der großen Wandstärke nicht gestanzt werden kann.
Vorteile der Erfindung
Vorteilhaft demgegenüber ist bei dem erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventil die einzelne Spritzlochscheibe, deren kalottenförmige Wölbung stromaufwärts gerichtet ist. Durch diese Maßnahme können die Brennstoffstrahlen auf der Mantelfläche eines Doppelkegels angeordnet sein. Trotz eines großen Kegelöffnungswinkels ist das Brennstoffgemisch im Bereich der Mittelachse des Brennstoffeinspritzventils nicht abgemagert. Der Fokus des abgespritzten Brennstoffs liegt im Brennraum und nicht in dem Brennstoffeinspritzventil.
Durch die Anordnung der Abspritzöffnungen auf einer Spirale kann z.B. der Brennstoff gezielt asymmetrisch abgespritzt werden. Die einzelnen Brennstoffstrahlen kollidieren dabei nicht, da die Abspritzöffnungen so angeordnet sind, daß jeweils ein Brennstoffstrahl zwischen den beiden Brennstoffstrahlen der gegenüberliegenden Abspritzöffnungen hindurch trifft. Besonders vorteilhaft bei einem asymmetrischen Abspritzbild ist die Möglichkeit, die Spritzrichtung an die speziellen Erfordernisse anzupassen, die durch die Lage von Zündkerze und Brennstoffeinspritzventil zueinander entstehen.
Weiterhin vorteilhaft ist die große verfügbare Fläche im Vergleich zu der US 5, 484, 108. Dadurch kann selbst eine größere Anzahl von Abspritzöffnungen in der kalottenförmigen Wölbung angeordnet werden, ohne daß die Stegbreiten zwischen den Abspritzöffnungen so schmal werden, daß eine kritische Verringerung der mechanischen Stabilität eintritt. Die Abspritzöffnungen können auf einer Spirale angeordnet sein, deren radiale Ausdehnung sich signifikant vergrößert.
Gegenüber der einstückigen Ausführung des aus der DE 198 27 219 A1 bekannten Brennstoffeinspritzventils hat das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil den Vorteil, daß das Material der Spritzlochscheibe durch den Formgebungsprozeß eine Verfestigung z.B. durch Kaltumformen erfährt. Dadurch können für die Spritzlochscheibe kleinere Materialstärken zum Einsatz kommen, wodurch wiederum das Einbringen der Abspritzöffnungen und das Befestigen der Spritzlochscheibe an dem Brennstoffeinspritzventil vereinfacht wird. Die Kosten in der Fertigung werden reduziert.
Darüber hinaus ist die einfache Bildung von Varianten von Vorteil. Sowohl die Zumessung der Brennstoffmenge als auch das Abspritzbild können durch Montage einer anderen Spritzlochscheibe eingestellt werden. Die Anpassung an kundenspezifische Anforderungen ist somit kostengünstig bei hoher Gleichteilverwendung möglich.
Weiterhin vorteilhaft ist, daß bei Erkennen nicht maßhaltiger Abspritzöffnungen lediglich ein preiswertes Stanz-Biege-Teil Ausschuß ist. Der wesentlich teuerer zu fertigende Gehäusekörper kann weiterhin verwendet werden.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventil möglich.
Vorteilhaft bei geeigneten Verfahren zur Herstellung der Spritzlochscheibe ist das Einbringen der Abspritzöffnungen vor dem Verformen der Scheibe. Dadurch ist es möglich in einer ebenen Scheibe die Abspritzöffnungen durch einfache und kostengünstige Verfahren wie beispielsweise das Stanzen in die Spritzlochscheibe einzubringen. Das Material ist noch nicht verfestigt. Dadurch sind hohe Standzeiten des Stanzwerkzeugs trotz des geringen Lochdurchmessers möglich. Erst in einem zweiten Schritt wird durch die Umformung neben einer zusätzlichen Formstabilität eine Verfestigung, wie sie z.B. durch Kaltumformen entsteht, in das Material eingebracht. Das Bauteil ist daher auch bei kleinen Wandstärken für den Einsatz bei hohen Brennstoffdrücken geeignet.
Durch die geringe Wandstärke wird außerdem eine Befestigung an dem Düsenkörper oder dem Ventilsitzkörper erheblich vereinfacht. Verfahren, die bei dünnen Materialstärken einfach einzusetzen sind, können angewandt werden. Insbesondere das Laserschweißen bietet Vorteile hinsichtlich Verarbeitungsgeschwindigkeit und Reproduzierbarkeit.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen vereinfacht dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1
einen schematischen Teilschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils;
Fig. 2
einen schematischen Teilschnitt im Ausschnitt II der Fig. 1 durch das Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils;
Fig. 3
eine Draufsicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer Spritzlochscheibe eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils; und
Fig. 4
eine Darstellung der Winkelbedingung für die Anordnung der Abspritzöffnungen des Ausführungsbeispiels.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Bevor anhand der Fig. 2 bis 4 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1 näher beschrieben wird, soll zum besseren Verständnis der Erfindung zunächst anhand von Fig. 1 das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil 1 in einer Gesamtdarstellung bezüglich seiner wesentlichen Bestandteile kurz erläutert werden.
Das Brennstoffeinspritzventil 1 ist in der Form eines Brennstoffeinspritzventils 1 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 umfaßt einen Düsenkörper 2, in welchem eine Ventilnadel 3 angeordnet ist. Die Ventilnadel 3 steht mit einem Ventilschließkörper 4 in Wirkverbindung, der mit einer auf einem Ventilsitzkörper 5 angeordneten Ventilsitzfläche 6 zu einem Dichtsitz zusammenwirkt. Bei dem Brennstoffeinspritzventil 1 handelt es sich im Ausführungsbeispiel um ein elektromagnetisch betätigtes Brennstoffeinspritzventil 1, welches über wenigstens eine Abspritzöffnung 7 verfügt. Der Düsenkörper 2 ist durch eine Dichtung 8 gegen den Außenpol einer Magnetspule 10 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 scheibenförmig ausgeführten Ventilnadelführung 14 geführt. Dieser ist eine Einstellscheibe 15 zugepaart, welche zur Einstellung des Ventilnadelhubes dient. Auf der stromaufwärtigen Seite der Einstellscheibe 15 befindet sich ein Anker 20. Dieser steht über einen Flansch 21 kraftschlüssig mit der Ventilnadel 3 in Verbindung, welche 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 in den Innenpol 13 eingepreßte Hülse 24 auf Vorspannung gebracht wird.
In der Ventilnadelführung 14 und im Anker 20 verlaufen Brennstoffkanäle 30a, 30b. In einer zentralen Brennstoffzufuhr 16 ist ein Filterelement 25 angeordnet. Das Brennstoffeinspritzventil 1 ist durch eine Dichtung 28 gegen eine nicht dargestellte Brennstoffleitung abgedichtet.
Im Ruhezustand des Brennstoffeinspritzventils 1 wird der Anker 20 über den Flansch 21 an der Ventilnadel 3 von der Rückstellfeder 23 entgegen seiner Hubrichtung so beaufschlagt, daß der Ventilschließkörper 4 an der Ventilsitzfläche 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 13 und dem Anker 20 befindlichen Arbeitsspalt 27 vorgegeben ist. Der Anker 20 nimmt den Flansch 21, welcher mit der Ventilnadel 2 verschweißt ist, und damit die Ventilnadel 3 ebenfalls in Hubrichtung mit. Der mit der Ventilnadel 3 in Wirkverbindung stehende Ventilschließkörper 4 hebt von der Ventilsitzfläche 6 ab, der Brennstoff strömt in einer zentralen Ausnehmung 32 an dem Ventilschließkörper 4 vorbei in eine Durchgangsöffnung 34 des Ventilsitzkörpers 5 und wird durch die Abspritzöffnungen 7 in einer Spritzlochscheibe 31 abgespritzt.
Wird der Spulenstrom abgeschaltet, fällt der Anker 20 nach genügendem Abbau des Magnetfeldes durch den Druck der Rückstellfeder 23 auf den Flansch 21 vom Innenpol 13 ab, wodurch sich die Ventilnadel 3 entgegen der Hubrichtung bewegt. Dadurch setzt der Ventilschließkörper 4 auf der Ventilsitzfläche 6 auf, und das Brennstoffeinspritzventil 1 wird geschlossen.
In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die Spritzlochscheibe 31 an der stromabwärtigen Fläche des Ventilsitzkörpers 5 durch eine Schweißverbindung 33 fixiert ist. Die Schweißverbindung 33 kann z.B. durch Laserschweißen erzeugt werden. In ihrer Mitte weist die Spritzlochscheibe 31 eine kalottenförmige Wölbung 37 auf, deren radiale Ausdehnung vorzugsweise mit der radialen Ausdehnung der Durchgangsöffnung 34 korrespondiert, durch welche bei geöffnetem Brennstoffeinspritzventil 1 die Abspritzöffnungen 7 mit Brennstoff versorgt werden. Die kalottenförmige Wölbung 37 ist stromaufwärts orientiert, wodurch das stromabwärts des Ventilschließkörpers 4 befindliche Totvolumen im Inneren der Durchgangsöffnung 34 verkleinert wird. Gegenüber dem dynamischen Druck des Brennstoffs bei geöffnetem Brennstoffeinspritzventil 1 ist zudem die Formstabilität größer als bei einer flachen Spritzlochscheibe 31.
Zum gerichteten Abspritzen des Brennstoffs in einzelnen Brennstoffteilstrahlen sind in der Spritzlochscheibe 31 mehrere Abspritzöffnungen 7 eingebracht, welche in gleichen oder unterschiedlichen Winkeln gegen die Mittelachse 36 des Brennstoffeinspritzventils 1 geneigt sind. Sie sind im Bereich der kalottenförmigen Wölbung 37 in die Spritzlochscheibe 31 eingebracht, und ihre maximale radiale Ausdehnung ist kleiner als die radiale Ausdehnung der Durchgangsöffnung 34 in dem Ventilsitzkörper 5. Die Abspritzöffnungen 7 werden vorzugsweise durch Stanzen in die Spritzlochscheibe 31 eingebracht, bevor diese umgeformt wird. Zum Erzielen eines bestimmten Abspritzbilds kann es vorteilhaft sein, einen von 90° abweichenden Stanzwinkel zu verwenden. Ebenso können anstelle der zylindrisch ausgestanzten Abspritzöffnungen 7 sich in Strömungsrichtung konisch erweiternde oder verjüngende Abspritzöffnungen 7 vorteilhaft sein.
Die Zumessung des abzuspritzenden Brennstoffs wird durch die Summe der Querschnitte der Abspritzöffnungen 7 in der Spritzlochscheibe 31 festgelegt. Sie bilden bei vollständig geöffnetem Brennstoffeinspritzventil 1 die kleinste für den Brennstoff zu durchströmende Querschnittsfläche, so daß eine die Durchflußmenge begrenzende Drosselung allein an der Spritzlochscheibe 31 erfolgt.
Anstelle des in Fig. 2 dargestellten Ringspalts, der zwischen dem Ventilschließkörper 4 und der zentralen Ausnehmung 32 ausgebildet ist, können auch Brennstoffkanäle in den Ventilsitzkörper 5 eingebracht sein, welche stromaufwärts des Dichtsitzes in der Ventilsitzfläche 6 ausmünden. In diesem Fall korrespondiert die radiale Ausdehnung der zentralen Ausnehmung 32 mit der radialen Ausdehnung des Ventilschließkörpers 4, so daß der Ventilschließkörper 4 in der zentralen Ausnehmung 32 geführt ist. Der Querschnitt der beispielsweise als Nuten in die zentrale Ausnehmung 32 eingebrachten Brennstoffkanäle muß dabei wiederum deutlich größer sein als die Summe der Querschnitte der Abspritzöffnungen 7 in der Spritzlochscheibe 31.
Ein Beispiel zur Anordnung der Abspritzöffnungen 7 auf der Spritzlochscheibe 31 ist in Fig. 3 dargestellt. Die Abspritzöffnungen 7 sind auf einer Spirale angeordnet. Die Mittelachsen 35 der Abspritzöffnungen 7 sind so gerichtet, daß ihre Verlängerung in Abspritzrichtung die Mittelachse 36 des Brennstoffeinspritzventils 1 schneidet. Bei gleichem Neigungswinkel der Mittelachsen 35 der Abspritzöffnungen 7 gegen die Mittelachse 36 des Brennstoffeinspritzventils 1 schneiden die Mittelachsen 35 der Abspritzöffnungen 7 die Mittelachse 36 des Brennstoffeinspritzventils 1 in unterschiedlichen Abständen von dem stromabwärtigen Ende des Brennstoffeinspritzventils 1. Zur Verhinderung von Kollisionen, die sich bei bezüglich der Mittelachse 36 des Brennstoffeinspritzventils 1 symmetrischer Anordnung zwischen gegenüberliegenden Abspritzöffnungen 7 dennoch ergeben würden, werden die Abspritzöffnungen 7 so auf die Spirale verteilt, daß gegenüber jeweils einer Abspritzöffnung 7 keine weitere Abspritzöffnung 7 angeordnet ist.
Die Abspritzöffnungen 7 können auch so in die Spritzlochscheibe 31 eingebracht sein, daß die Mittelachsen 35 der Abspritzöffnungen 7 die Mittelachse 36 des Brennstoffeinspritzventils 1 nicht schneiden. Durch Variation des minimalen Abstands der Mittelachsen 35 der Abspritzöffnungen 7 von der Mittelachse 36 des Brennstoffeinspritzventils 1 kann dann die Brennstoffverteilung im Bereich der Mittelachse 36 des Brennstoffeinspritzventils 1 eingestellt werden.
Für die Anordnung der Abspritzöffnungen 7 gemäß Fig.3 ist diese Bedingung für eine konstante Winkelverteilung der Abspritzöffnungen 7 in Fig. 4 dargestellt. Dabei ergibt sich der Winkel α aus der Forderung nα=180°+α/2, wenn die n-te Abspritzöffnung dem Zwischenraum zwischen der nullten und der ersten Abspritzöffnung gegenüber angeordnet sein soll. Daraus ergibt sich für α= 360°/(2n-1) die Verteilung von (2n-1) Abspritzöffnungen 7 mit konstantem Winkel α.
Zum Erzielen eines bezüglich der Mittelachse 36 des Brennstoffeinspritzventils 1 geneigten Abspritzbilds kann der Mittelpunkt der Spirale, auf der die Abspritzöffnungen 7 angeordnet sind, von der Mittelachse 36 des Brennstoffeinspritzventils 1 abweichend angeordnet sein. Für die Anordnung auf einer Spirale ist ebenfalls die Abweichung des Zentrums aus der Mitte der kalottenförmigen Wölbung 37 der Spritzlochscheibe 31 möglich.

Claims (3)

  1. Brennstoffeinspritzventil (1) für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen mit einer Ventilnadel (3) und einem damit in Wirkverbindung stehenden Ventilschließkörper (4), der mit einer in einem Ventilsitzkörper (5) angeordneten Ventilsitzfläche (6) zu einem Dichtsitz zusammenwirkt, und mehreren Abspritzöffnungen (7), welche in eine Spritzlochscheibe (31) eingebracht sind, die stromabwärts des Dichtsitzes an dem Brennstoffeinspritzventil (1) angeordnet ist und zumindest im Bereich der Abspritzöffnungen (7) eine kalottenförmige Wölbung (37) aufweist, welche entgegen der Strömungsrichtung des Brennstoffs orientiert ist,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Abspritzöffnungen (7) derart spiralförmig auf der kalottenförmigen Wölbung (37) der Spritzlochscheibe (31) angeordnet sind, daß in einer Projektion der Mittelachsen (35) der Abspritzöffnungen (7) auf eine Ebene senkrecht zur Mittelachse (36) des Brennstoffeinspritzventils (1) die Mittelachsen (35) der Abspritzöffnungen (7) von der Mittelachse (36) des Brennstoffeinspritzventils (1) einen minimalen Abstand aufweisen, der so bemessen ist, daß die einzelnen aus den Abspritzöffnungen (7) austretenden Brennstoffteilstrahlen nicht miteinander wechselwirken.
  2. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß die kalottenförmige Wölbung (37) in eine zentrale Ausnehmung (32) des Ventilsitzkörpers (5) hineinragt.
  3. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß in einer Projektion der Mittelachsen (35) der Abspritzöffnungen (7) auf eine Ebene senkrecht zur Mittelachse (36) des Brennstoffeinspritzventils (1) die Mittelachse (35) jeweils einer Abspritzöffnung (7) den zwischen zwei Mittelachsen (35) eingeschlossenen Winkel benachbarter, bezüglich der Mittelachse (36) des Brennstoffeinspritzventils (1) gegenüberliegender Abspritzöffnungen (7) in zwei Hälften teilt.
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