EP1346147A1 - Brennstoffeinspritzventil - Google Patents

Brennstoffeinspritzventil

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Publication number
EP1346147A1
EP1346147A1 EP01995612A EP01995612A EP1346147A1 EP 1346147 A1 EP1346147 A1 EP 1346147A1 EP 01995612 A EP01995612 A EP 01995612A EP 01995612 A EP01995612 A EP 01995612A EP 1346147 A1 EP1346147 A1 EP 1346147A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fuel
swirl
fuel injection
valve
bypass
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP01995612A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Fevzi Yildirim
Guenther Hohl
Michael Huebel
Norbert Keim
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP1346147A1 publication Critical patent/EP1346147A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • 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
    • F02M61/162—Means to impart a whirling motion to fuel upstream or near discharging 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
    • F02M51/00—Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/061—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means
    • F02M51/0625—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures
    • F02M51/0664—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding
    • F02M51/0671—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding the armature having an elongated valve body attached thereto
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a fuel injector according to the preamble of the main claim.
  • Internal combustion engine which has a ' guide and seat area at the downstream end of the fuel injector, which is formed by three disc-shaped elements.
  • a swirl element is embedded between a guide element and a valve seat element.
  • the guide element serves to guide an axially movable valve needle projecting through it, while a valve closing section of the valve needle interacts with a valve seat surface of the valve seat element.
  • the "swirl element has an inner opening region with a plurality of swirl channels, which are not related to the outer periphery of the swirl element in combination. The total opening area extends completely across the axial thickness of the swirl element.
  • a disadvantage of the fuel injector known from the abovementioned publication is in particular that Fixed swirl angle that cannot be adapted to different operating conditions such as partial and full load operation of an internal combustion engine. As a result, the cone opening angle ⁇ of the injected mixture cloud cannot be adapted to the various operating states, which leads to inhomogeneities in combustion, increased fuel consumption and increased exhaust gas emissions.
  • the fuel injector according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that the swirl is adjustable depending on the operating state of the fuel injector, whereby a spray pattern adapted to the operating state of the fuel injector can be generated. This enables the mixture formation and the combustion process to be optimized.
  • the measures according to the invention are also used in a fuel injector continuous stroke can be used advantageously, since the desired modeling of the mixture cloud can also be carried out in a simple manner by means of a suitable geometry of the swirl channels.
  • the formation of a driver and the separation of the U-disc from the valve needle are advantageous, since the opening process of the fuel injector is not influenced by the lifting of the by-pass disc and the valve needle first goes through an undisturbed partial stroke until the driver strikes the by-pass disc.
  • Fig. 1 shows a partial axial section through a first
  • FIG. 2B is an enlarged detail in area II in Fig. 1, wherein the fuel injector is shown in the open state
  • FIG. 3A in the same representation as in Fig. 2A, a second embodiment of a Fuel injection valve according to the invention, wherein the fuel injection valve is shown in the closed state, and
  • FIG. 3B in the same representation as in Fig. 2B, a second embodiment of a fuel injector according to the invention, the fuel injector being shown in the open state.
  • a first exemplary embodiment of a fuel injection valve 1 designed according to the invention shown in FIG. 1 serves in particular for the direct injection of fuel into the combustion chamber of a spark-ignited, mixture-compressing internal combustion engine.
  • the fuel injector 1 comprises a solenoid 8 as actuator 27, which is encapsulated in a coil housing 9, a tubular inner pole 11 and a sleeve-shaped outer pole 14, which is welded to a nozzle body 2.
  • An armature 12 is operatively connected to a valve needle 3, which is formed in the spray direction towards a valve closing body 4.
  • the valve closing body 4 forms a sealing seat with a valve seat surface 6, which is formed on a valve seat body 5.
  • the fuel injection valve 1 opens inwards. At least one spray opening 7 is formed in the valve seat body 5.
  • a swirl device 15 is provided on the inflow side of the sealing seat, which comprises a guide disk 16, a bypass disk 17 and swirl channels 18.
  • the swirl device 15 is explained in more detail in the description of FIGS. 2A and 2B.
  • the armature 12 In the idle state of the fuel injection valve 1, the armature 12 is acted upon by the return spring 10 against a lifting direction in such a way that the valve closing body 4 is held in sealing contact with the valve seat surface 6.
  • the magnet coil 8 When the magnet coil 8 is excited, it builds up a magnetic field which moves the armature 12 against the spring force of the return spring 10 in the stroke direction.
  • the armature 12 also takes the valve needle 3 with it in the stroke direction.
  • the valve closing body 4 which is formed in one piece with the valve needle 3 in the exemplary embodiment, lifts off the valve seat surface 6, as a result of which the bypass disk 17, which is non-positively connected to the valve needle 3 by means of a weld seam 21, also moves in the stroke direction and thus a bypass channel 19 is opened. Fuel is passed through flow openings 20 in the guide disk 16 and through the bypass anal 19 and the swirl channels 18 past the sealing seat and into the at least one spray opening 7. A detailed representation of the process can be seen in FIGS. 2A and 2B.
  • the armature 12 drops from the inner pole 11 after the magnetic field has been sufficiently reduced by the force of the return spring 10, as a result of which the valve needle 3, which is operatively connected to the armature 12, moves against the stroke direction, the bypass disk 17 closes the bypass anal 19 , The valve closing body 4 is placed on the valve seat surface 6 and the fuel injector 1 is closed.
  • FIG. 2A shows an excerpted, schematic axial sectional view of the fuel injector 1 designed according to the invention in the closed state in area II in FIG. 1. Only those components are shown in the enlarged view that are essential in relation to the invention.
  • the design of the other components can be identical to a known fuel injection valve 1. Elements already described are included in all figures Matching reference numerals, so that a repetitive description is unnecessary.
  • a mixture-compressing, spark-ignited internal combustion engine places different demands on the shape, stoichiometry and penetration capacity of the mixture cloud injected into the combustion chamber than in full-load operation in part-load operation.
  • the mixture cloud should have a relatively small opening angle ⁇ , a large penetration capacity, a narrow core area with a richer mixture due to the small opening angle ot and a very lean shell, while in full-load range a large opening angle ⁇ and thus an almost homogeneous filling of the cylinder ignitable mixture is required.
  • the modeling of the mixture cloud parameters can be made possible by influencing the swirl by the measures according to the invention described here. If the fuel emerges from the spray opening with a small swirl, a mixture cloud with a small opening angle is injected, while a strong swirl generates a large beam expansion and thus a mixture cloud with a large opening angle.
  • the invention is particularly advantageously applicable in connection with a fuel injector 1 with a multi-stage stroke or piezoelectric actuators 27.
  • the swirl device 15 indicated in FIG. 1 with a bypass channel 19 provides for the fuel flow through the swirl device 15 to be designed as a function of the stroke of the valve needle 3 of the fuel injection valve 1. 2A, the bypass channel 19 is closed, and the fuel can only flow through the swirl channels 18 in the closed state of the fuel injection valve 1.
  • FIG. 2B shows, in the same representation as FIG. 2A, the fuel injection valve 1 according to the invention in the open state.
  • the actuator 27, which is designed as a solenoid coil 8 in the present exemplary embodiment is actuated, the valve needle 3 is raised in a stroke direction counter to the flow direction of the fuel, as a result of which the bypass disk 17 connected to the valve needle 3 via a weld seam 21 is also moved in the stroke direction.
  • the fuel flows through flow openings 20 in the guide disk 16 to the bypass 19.
  • 3A and 3B illustrate a second exemplary embodiment of the fuel injection valve 1 according to the invention in the same view as FIGS. 2A and 2B.
  • the bypass disk 17 in the present second exemplary embodiment is not with the valve needle 3 through a weld seam 21 or through Pressed connected, but is plugged onto the valve needle 3 axially movable.
  • the valve needle 3 has a driver 24 which is positively connected to the valve needle 3 by means of a weld seam 25 or by pressing etc.
  • This embodiment is particularly advantageously applicable to fuel injectors 1 with a two-stage stroke.
  • valve needle 3 passes through a partial stroke, which is accompanied, for example, only by a slight increase in the bypass disc 17 via the driver 24 or even without an increase in the bypass disc 17, which is why the fuel has a large tangential swirl component after the sealing seat having.
  • the invention is not limited to the exemplary embodiments shown and is particularly in the case of fuel injectors 1 with a multi-stage stroke, in the case of fuel injectors 1 with piezoelectric or magnetostrictive actuators 27 and realizable in any design variants of fuel injection valves 1.

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Abstract

Ein Brennstoffeinspritzventil (1), insbesondere für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, umfasst einen Aktor (27), eine durch den Aktor (27) betätigbare Ventilnadel (3) zur Betätigung eines Ventilschliesskörpers (4), der zusammen mit einer Ventilsitzfläche (6) einen Dichtsitz bildet, und eine Drallvorrichtung (15), die zumindest einen Drallkanal (18) aufweist, der von Brennstoff mit einer Tangentialkomponente bezüglich einer Längsachse (26) des Brennstoffeinspritzventils (1) durchströmt wird. Die axiale Stellung einer mit der Ventilnadel (3) in Wirkverbindung stehende4n Umgehungsscheibe (17) bestimmt einen Querschnitt von zumindest einem Umgehungskanal (19), der den zumindest einen Drallkanal (18) ohne Tangentialkomponente umgeht.

Description

Brennstoffeinspritzventil
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs .
Aus der DE 197 36 682 AI ist ein Brennstoffeinspritzventil zum direkten Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum einer gemischverdichtenden, fre dgezündeten
Brennkraftmaschine bekannt, welches am stromabwärtigen Ende des Brennstoffeinspritzventils einen 'Führungs- und Sitzbereich aufweist, der von drei scheibenförmigen Elementen gebildet wird. Dabei ist ein Drallelement zwischen einem Führungselement und einem Ventilsitzelement eingebettet. Das Führungselement dient der Führung einer es durchragenden, axial beweglichen Ventilnadel, während ein Ventilschließabschnitt der Ventilnadel mit einer Ventilsitzfläche des Ventilsitzelements zusammenwirkt. Das" Drallelement weist einen inneren Öffnungsbereich mit mehreren Drallkanälen auf, die nicht mit dem äußeren Umfang des Drallelements in Verbindung stehen. Der gesamte Öffnungsbereich erstreckt sich vollständig über die axiale Dicke des Drallelements.
Nachteilig bei dem aus der obengenannten Druckschrift bekannten Brennstoffeinspritzventil ist insbesondere der festeingestellte Drallwinkel, der nicht den unterschiedlichen Betriebszuständen wie Teil- und Vollastbetrieb einer Brennkraftmaschine angepaßt werden kann. Dadurch kann auch der Kegelöffnungswinkel α der eingespritzten Gemischwolke nicht an die verschiedenen Betriebszustände angepaßt werden, was zu Inhomogenitäten bei der Verbrennung, erhöhtem Brennstoffverbrauch sowie erhöhter Abgasemission führt.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß der Drall abhängig vom Betriebszustand des Brennstoffeinspritzventils einstellbar ist, wodurch ein dem Betriebszustand des Brennstoffeinspritzventils angepaßtes Strahlbild erzeugt werden kann. Dadurch können die Gemischbildung sowie das Brennverfahren optimiert werden.
Von Vorteil ist insbesondere der einfache Aufbau der drallerzeugenden Komponenten, die gegenüber der herkömmlichen Drallaufbereitung lediglich um eine einfach herstellbare UmgehungsScheibe, die mit der Ventilnadel verbindbar ist, erweitert werden.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.
Von Vorteil ist insbesondere die Möglichkeit, die erfindungsgemäßen Maßnahmen mit Brennstoffeinspritzventilen mit mehrstufigem Hub zu kombinieren und den verschiedenen Hubstellungen einen unterschiedlich starken Drall zuzuordnen.
Andererseits ist die Anwendung der erfindungsgemäßen Maßnahmen auch in einem Brennstoffeinspritzventil mit kontinuierlichem Hub vorteilhaft anwendbar, da durch eine geeignete Geometrie der Drallkanäle ebenfalls auf einfache Weise die gewünschte Modellierung der Gemischwolke erfolgen kann.
Von Vorteil ist auch die Ausbildung einer Drallkammer, in der die die Drallkanäle durchströmenden Brennstoffanteile mit denjenigen aus dem Umgehungskanal gemischt werden können, um so die Gemischwolke den Anforderungen gemäß dem aktuellen Betriebszustand zu beeinflussen.
Insbesondere ist dabei die Ausbildung eines Mitnehmers sowie die Trennung der U gehungsScheibe von der Ventilnadel von Vorteil, da der Öffnungsvorgang des Brennstoffeinspritzventils nicht durch das Anheben der UmgehungsScheibe beeinflußt wird und die Ventilnadel zunächst einen ungestörten Teilhub durchläuft, bis der Mitnehmer an der UmgehungsScheibe anschlägt.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen axialen Teilschnitt durch ein erstes
Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Brennstoffeinspritzventils,
Fig. 2A einen vergrößerten Ausschnitt im Bereich II in
Fig. 1, wobei das Brennstoffeinspritzventil in geschlossenem Zustand dargestellt ist,
Fig. 2B einen vergrößerten Ausschnitt im Bereich II in Fig. 1, wobei das Brennstoffeinspritzventil in geöffnetem Zustand dargestellt ist,
Fig. 3A in gleicher Darstellung wie in Fig. 2A ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils , wobei das Brennstoffeinspritzventil in geschlossenem Zustand dargestellt ist, und
Fig. 3B in gleicher Darstellung wie in Fig. 2B ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils , wobei das Brennstoffeinspritzventil in geöffnetem Zustand dargestellt ist.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Ein in Fig. 1 dargestelltes erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils 1 dient insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum einer fremdgezündeten, gemischverdichtenden Brennkraftmaschine.
Das Brennstoffeinspritzventil 1 umfaßt eine Magnetspule 8 als Aktor 27, die in einem Spulengehäuse 9 gekapselt ist, einen rohrförmigen Innenpol 11 und einen hülsenförmigen Außenpol 14, welcher mit einem Düsenkörper 2 verschweißt ist. Ein Anker 12 steht in Wirkverbindung mit einer Ventilnadel 3, welche in Abspritzrichtung zu einem Ventilschließkörper 4 ausgebildet ist. Der Ventilschließkörper 4 bildet mit einer Ventilsitzfläche 6, welche an einem Ventilsitzkörper 5 ausgebildet ist, einen Dichtsitz. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein nach innen öffnendes Brennstoffeinspritzventil 1. Im Ventilsitzkörper 5 ist mindestens eine Abspritzöffnung 7 ausgebildet.
Zuströmseitig des Dichtsitzes ist eine Drallvorrichtung 15 vorgesehen, welche eine Führungsscheibe 16, eine Umgehungsscheibe 17 und Drallkanäle 18 umfaßt. Die Drallvorrichtung 15 wird in der Beschreibung der Figuren 2A und 2B näher erläutert. Im Ruhezustand des Brennstoffeinspritzventils 1 wird der Anker 12 von der Rückstellfeder 10 entgegen einer Hubrichtung so beaufschlagt, daß der Ventilschließkörper 4 an der Ventilsitzfläche 6 in dichtender Anlage gehalten wird. Bei Erregung der Magnetspule 8 baut diese ein Magnetfeld auf, welches den Anker 12 entgegen der Federkraft der Rückstellfeder 10 in Hubrichtung bewegt. Der Anker 12 nimmt die Ventilnadel 3 ebenfalls, in Hubrichtung mit. Der mit der Ventilnadel 3 im Ausführungsbeispiel einstückig ausgebildete Ventilschließkörper 4 hebt von der Ventilsitzfläche 6 ab, wodurch auch die durch eine Schweißnaht 21 kraftschlüssig mit der Ventilnadel 3 verbundene Umgehungsscheibe 17 in Hubrichtung bewegt und damit ein Umgehungskanal 19 (Bypass) geöffnet wird. Brennstoff wird durch Durchströmöffnungen 20 in der Führungsscheibe 16 sowie durch den Umgehungs anal 19 und die Drallkanäle 18 am Dichtsitz vorbei in die wenigstens eine Abspritzöffnung 7 geleitet. Eine detaillierte Darstellung des Vorgangs ist den Fig. 2A und 2B zu entnehmen.
Wird der Spulenstrom abgeschaltet, fällt der Anker 12 nach genügendem Abbau des Magnetfeldes durch die Kraft der Rückstellfeder 10 vom Innenpol 11 ab, wodurch sich die mit dem Anker 12 in Wirkverbindung stehende Ventilnadel 3 entgegen der Hubrichtung bewegt, die Umgehungsscheibe 17 den Umgehungs anal 19 verschließt, der Ventilschließkörper 4 auf der Ventilsitzfläche 6 aufsetzt und das Brennstoffeinspritzventil 1 geschlossen wird.
Fig. 2A zeigt in einer auszugsweisen, schematischen axialen Schnittdarstellung das erfindungsgemäß ausgestaltete Brennstoffeinspritzventil 1 in geschlossenem Zustand im Bereich II in Fig. 1. Es werden in der vergrößerten Darstellung nur diejenigen Komponenten gezeigt, die in Bezug auf die Erfindung von wesentlicher Bedeutung sind. Die Ausgestaltung der übrigen Komponenten kann mit einem bekannten Brennstoffeinspritzventil 1 identisch sein. Bereits beschriebene Elemente sind in allen Figuren mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen, so daß sich eine wiederholende Beschreibung erübrigt.
Eine gemischverdichtende, fremdgezündete Brennkraftmaschine stellt im Teillastbetrieb andere Anforderungen an die Form, die Stöchio etrie und das Penetrationsvermögen der in den Brennraum eingespritzten Gemischwolke als im Vollastbetrieb. Im Teillastbetrieb sollte die Gemischwolke einen relativ kleinen Öffnungswinkel α, ein großes Penetrationsvermögen, einen durch den kleinen Öffnungswinkel ot bedingten schmalen Kernbereich mit fetterem Gemisch und eine sehr magere Hülle besitzen, während im Vollastbereich ein großer Öffnungswinkel α und damit eine nahezu homogene Füllung des Zylinders mit zündfähigem Gemisch erforderlich ist.
Die Modellierung der Parameter der Gemischwolke kann durch die vorliegend beschriebenen erfindungsgemäßen Maßnahmen durch eine Beeinflussung des Dralls ermöglicht werden. Tritt nämlich der Brennstoff unter geringem Drall aus der Abspritzöffnung aus, wird eine Gemischwolke mit einem kleinen Öffnungswinkel eingespritzt, während ein starker Drall eine große Strahlaufweitung und somit eine Gemischwolke mit großem Öffnungswinkel erzeugt. Die Erfindung ist insbesondere in Verbindung mit einem Brennstoffeinspritzventil 1 mit mehrstufigem Hub oder piezoelektrischen Aktoren 27 vorteilhaft anwendbar.
Die in Fig. 1 angedeutete Drallvorrichtung 15 mit einem Umgehungskanal 19 sieht dabei vor, den Brennstoffdurchfluß durch die Drallvorrichtung 15 abhängig vom Hub der Ventilnadel 3 des Brennstoffeinspritzventils 1 zu gestalten. Im geschlossenen Zustand des Brennstoffeinspritzventils 1 ist, wie in Fig. 2A ersichtlich, der Umgehungskanal 19 geschlossen, und der Brennstoff kann ausschließlich durch die Drallkanäle 18 strömen.
Fig. 2B zeigt in gleicher Darstellung wie Fig. 2A das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil 1 in geöffnetem Zustand. Wird der im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Magnetspule 8 ausgeführte Aktor 27 betätigt, wird die Ventilnadel 3 in einer Hubrichtung entgegen der Strömungsrichtung des Brennstoffs angehoben, wodurch die mit der Ventilnadel 3 über eine Schweißnaht 21 verbundene Umgehungsscheibe 17 ebenfalls in Hubrichtung bewegt wird. Dadurch wird der Umgehungskanal 19 freigegeben, _ wobei die Menge des durchströmenden Brennstoffs von der axialen Stellung der Ventilnadel 3 bzw. dem Abstand der Umgehungsscheibe 17 von einer zulaufseifigen Seite 22 der Drallkanäle 18 abhängt. Der Brennstoff fließt dabei über Durchströmöffnungen 20 in der FührungsScheibe 16 zum Umgehungs anal 19.
Während die Strömung in den Drallkanälen 18 eine tangentiale Komponente in Bezug auf eine Längsachse 26 des Brennstoffeinspritzventils 1 hat, besteht für die Strömung in dem Umgehungskanal 19 keine tangentiale, sondern nur eine radiale Komponente.
Da der durch den Umgehungskanal 19 strömende Brennstoffanteil in einer Drallkammer 23 mit demjenigen Anteil des Brennstoffs, der durch die Drallkanäle 18 strömt, wieder zusammengeführt wird, entsteht eine Gemischwolke, die verdrallte und unverdrallte Anteile enthält. Dadurch kann bei geeigneter Geometrie der drallerzeugenden Komponenten eine Gemischwolke, die die dem Betriebszustand des Brennstoffeinspritzventils 1 angemessenen Eigenschaften aufweist, erzeugt werden.
Fig. 3A und 3B stellen ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1 in der gleichen Ansicht wie Fig. 2A und 2B dar.
Im Unterschied zum ersten, in Fig. 2A und 2B dargestellten Ausführungsbeispiel ist die UmgehungsScheibe 17 im vorliegenden zweiten Ausführungsbeispiel nicht mit der Ventilnadel 3 durch eine Schweißnaht 21 oder durch Aufpressen verbunden, sondern ist auf die Ventilnadel 3 axial beweglich aufgesteckt.
Die Ventilnadel 3 weist einen Mitnehmer 24 auf, der über eine Schweißnaht 25 oder durch Aufpressen etc. mit der Ventilnadel 3 formschlüssig verbunden ist. Diese Ausführung ist insbesondere • mit Brennstoffeinspritzventilen 1 mit zweistufigem Hub vorteilhaft anwendbar.
Ist das Brennstoffeinspritzventil 1 geschlossen, herrschen dieselben Bedingungen wie in dem in Fig. 2A dargestellten ersten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventil 1. Der Umgehungskanal 19 ist geschlossen, der Brennstoff strömt ausschließlich durch die Drallkanäle 18, wie in Fig. 3A ersichtlich.
Wird das Brennstoffeinspritzventil 1 in eine erste Hubstellung geschaltet, durchläuft die Ventilnadel 3 einen Teilhub, der beispielsweise nur mit einer geringfügigen Anhebung der Umgehungsscheibe 17 über den Mitnehmer 24 oder sogar ohne Anhebung der Umgehungsscheibe 17 einhergeht, weshalb der Brennstoff nach dem Dichtsitz eine große tangentiale Drallkomponente aufweist.
Wird das Brennstoffeinspritzventil 1 in eine zweite Hubstellung geschaltet, die einem größeren Hub entspricht, strömt mehr Brennstoff durch den weiter geöffneten Umgehungskanal 19, da der Mitnehmer 24 die Umgehungsscheibe 17 weiter angehoben hat. Dadurch verschiebt sich das mengenmäßige Verhältnis von verdralltem zu unverdralltem Brennstoff, da mehr Brennstoff durch den Umgehungskanal 19 als durch die Drallkanäle 18 strömt. In der Folge sinkt der Öffnungswinkel α der eingespritzten Gemischwolke, während die Penetration ansteigt.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt und ist insbesondere bei Brennstoffeinspritzventilen 1 mit mehrstufigem Hub, bei Brennstoffeinspritzventilen 1 mit piezoelektrischen oder magnetostriktiven Aktoren 27 und bei beliebigen Konstruktionsvarianten von Brennstoffeinspritzventilen 1 realisierbar.

Claims

Ansprüche
1. Brennstoffeinspritzventil (1) für
Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, mit einem Aktor (27), einer durch den Aktor (27) betätigbaren
Ventilnadel (3) zur Betätigung eines Ventilschließkörpers
(4), der zusammen mit einer Ventilsitzfläche (6) einen Dichtsitz bildet, und einer Drallvorrichtung (15), die zumindest einen Drallkanal (18) aufweist, der von Brennstoff mit einer Tangentialkomponente bezüglich einer Längsachse (26) des Brennstoffeinspritzventils (1) durchströmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Stellung einer mit der Ventilnadel (3) in Wirkverbindung stehenden Umgehungsscheibe (17) einen Querschnitt von zumindest einem Umgehungskanal (19) bestimmt, der den zumindest einen Drallkanal (18) ohne Tangentialkomponente umgeht.
2. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umgehungsscheibe (17) in einer Geschlossen-Stellung des Brennstoffeinspritzventils (1) an einer zulaufseitigen Seite (22) des zumindest einen Drallkanals (18) anliegt.
3. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Offen-Stellung des Brennstoffeinspritzventils (1) ein Umgehungskanal (19) zwischen der Umgehungsscheibe (17) und dem zumindest einen Drallkanal (18) ausgebildet ist.
4. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilnadel (3) eine FührungsScheibe (16) , in der mindestens eine Durchströmöffnung (20) ausgebildet ist, durchgreift.
5. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine ' ringförmige Drallkammer (23) zwischen der Ventilnadel (3), der UmgehungsScheibe (17) und dem Ventilsitzkörper (5) ausgebildet ist.
6. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zumindest eine Drallkanal (18) in die Drallkammer (23) einmündet.
7. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Umgehungskanal (19) in die Drallkammer (23) einmündet.
8. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die UmgehungsScheibe (17) axial verschiebbar an der Ventilnadel (3) angeordnet ist.
9. Brennstoffeinspritzventil nach 7Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mitnehmer (24) kraftschlüssig mit der Ventilnadel (3) verbunden ist, der nach Durchlaufen eines Teilhubs an der Umgehungsscheibe (17) anschlägt und die Umgehungsscheibe (17) dadurch in Hubrichtung anhebt.
EP01995612A 2000-12-19 2001-12-15 Brennstoffeinspritzventil Withdrawn EP1346147A1 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10063260A DE10063260B4 (de) 2000-12-19 2000-12-19 Brennstoffeinspritzventil mit einstellbarem Drall
DE10063260 2000-12-19
PCT/DE2001/004747 WO2002050426A1 (de) 2000-12-19 2001-12-15 Brennstoffeinspritzventil

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1346147A1 true EP1346147A1 (de) 2003-09-24

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ID=7667765

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