EP1431571A2 - Brennstoffeinspritzventil mit integrierter Zündkerze - Google Patents

Brennstoffeinspritzventil mit integrierter Zündkerze Download PDF

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EP1431571A2
EP1431571A2 EP04000412A EP04000412A EP1431571A2 EP 1431571 A2 EP1431571 A2 EP 1431571A2 EP 04000412 A EP04000412 A EP 04000412A EP 04000412 A EP04000412 A EP 04000412A EP 1431571 A2 EP1431571 A2 EP 1431571A2
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EP
European Patent Office
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valve body
face
valve
ignition electrode
fuel
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EP04000412A
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English (en)
French (fr)
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EP1431571A3 (de
EP1431571B1 (de
Inventor
Franz Rieger
Gernot Wuerfel
Stefan Kampmann
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Publication of EP1431571A3 publication Critical patent/EP1431571A3/de
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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
    • F02M57/00—Fuel-injectors combined or associated with other devices
    • F02M57/06—Fuel-injectors combined or associated with other devices the devices being sparking plugs
    • 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
    • F02M61/162—Means to impart a whirling motion to fuel upstream or near discharging orifices
    • F02M61/163—Means being injection-valves with helically or spirally shaped grooves

Definitions

  • the invention relates to a fuel injector with an integrated spark plug according to the genus of the main claim.
  • the fuel injector with integrated spark plug is used to inject fuel directly into the Combustion chamber of an internal combustion engine and for igniting it in the combustion chamber injected fuel.
  • the well-known fuel injector Integrated spark plug has a valve body, which together with a means a valve needle actuatable valve closing body forms a sealing seat on which an end face of the valve body facing the combustion chamber connecting spray opening connects.
  • the valve body is made of a ceramic Insulation body from one in the cylinder head of the internal combustion engine screw-in housing body insulated against high voltage. On the housing body there is a ground electrode to counter potential to that with high voltage form acted valve body. When the valve body is loaded with a sufficient high voltage there is a sparkover between the valve body and the ground electrode connected to the housing body.
  • the fuel injector according to the invention with integrated spark plug with the Characteristic features of the main claim has the advantage that the position of the flashover with respect to the position of the spray opening reproducible and clearly defined.
  • the position of the arcing and thus the ignition point can be in the area of the sprayed fuel jet least cyclical beam fluctuations.
  • the time of Inflammation of the fuel jet therefore shows extremely small fluctuations Injection cycle to injection cycle.
  • the edge for determining the position of the arcing can either be on the End face of the valve body or be provided on the ignition electrodes.
  • the edge can be formed on the end face of the valve body by an elevation or depression his. It is advantageous if the valve body on the increase one has rounded flank area to target the air flow to the ignition point to judge.
  • One or more pin-like ignition electrodes can be attached to the housing body be attached in such a way that they are directed at a predetermined angle of inclination the end face of the valve body are inclined.
  • An edge of the ignition electrodes forms the point with the smallest distance to the end face of the valve body and thus determines the ignition point. If the edge defining the ignition point on the End face of the valve body is formed, can also be a simple ignition electrode wire spanning the end face of the valve body are used, which is a represents particularly inexpensive design.
  • the ignition electrode can be designed in a particularly advantageous manner and a Have opening for the fuel jet sprayed from the spray opening.
  • the the edge defining the ignition point is at the opening of the ring-shaped Ignition electrode formed.
  • the opening of the annular ignition electrode is in the Spray direction of the fuel jet is flared, the opening angle of the Ignition electrode in an advantageous manner to the opening angle of the fuel jet is adjusted.
  • a design of the holder for the ignition electrode with radially distributed arranged rod-shaped projections and guided radially to the projections radially arranged pins ensure a sufficient radial flow to the Combustion air and supports the safe ignition of the fuel jet.
  • Fig. 1 is a fuel injector with an integrated spark plug for direct Injecting fuel into a combustion chamber of a mixture-compressed, spark-ignition internal combustion engine and for igniting the in the combustion chamber injected fuel according to an embodiment of the invention shown.
  • the fuel injector generally provided with the reference number 1 Integrated spark plug has a first housing body 2, which is by means of a thread 3 in a receiving bore of a cylinder head, not shown in Fig. 1 is screwable, and a second housing body 4 and a third Housing body 5.
  • the metallic formed by the housing body 3, 4, 5 Housing surrounds an insulation body 6, which in turn a valve body 7, a Swirl insert 14 and one located inside the swirl insert 14 via the inlet side End 8 of the valve body 7 extending valve needle 9 at least partially radially surrounds outside.
  • the valve needle 9 is a conical one on the injection side Valve closing body 10 connected together with an inside conical Valve seat surface on the spray-side end 11 of the valve body 7 a sealing seat forms.
  • valve needle 9 and Valve closing body 10 formed in one piece.
  • the valve closing body 10 When lifting the valve closing body 10 of the valve seat surface of the valve body 7, the valve closing body 10 is one in the Valve body 7 formed outlet opening 12 free, so that a conical Fuel jet 13 is sprayed.
  • fuel is a swirl groove in the swirl insert 14 14a is provided, wherein a plurality of swirl grooves 14a can also be provided.
  • first ignition electrodes 70a for generating a Ignition spark provided.
  • the ignition electrodes 70a carry ground potential, while the valve body 7 can be acted upon by a high voltage potential.
  • the Lengths of the ignition electrodes 70a are the beam angle and the beam shape of the Adjust fuel jet 13.
  • the ignition electrodes 70a can either in the Immerse the fuel jet 13, or the fuel jet 13 can be at a short distance are guided past the ignition electrodes 70a without the ignition electrodes 70a be wetted by the fuel. It is also conceivable to immerse the Ignition electrodes 70a in gaps through the orifice 12 or more Spray jets generated single jets.
  • the valve body 7 is preferably in two parts from a first partial body 7a and a second partial body 7b which is formed at a welding point 17 are welded together.
  • the valve needle 9 is divided into a first metallic spray-side guide section 9a, a second metallic, inlet-side Guide section 9b and a ceramic sleeve-shaped in the exemplary embodiment Isolation section 9c.
  • the first guide section 9a is in the swirl insert 14 guided.
  • the guidance takes place through the cylindrical one Shell surface 18 of the one-piece with the first guide portion 9a Valve closing body 10.
  • a second guidance of the valve needle 9 takes place by means of the second guide section 9b in the insulation body 6.
  • the outer surface acts for this purpose 19 of the second guide section 9b with a bore 20 in the insulation body 6 together.
  • the guide sections 9a and 9b serving as guides are as formed metallic components and can with the necessary for the leadership Manufacturing accuracy can be made.
  • the insulation section 9c can be made as a ceramic part become. Since the insulation section 9c is not used to guide the valve needle 9, are the dimensional accuracy and surface roughness are only subject to minor requirements put. A revision of the ceramic part is therefore not necessary.
  • the guide portions 9a and 9b are not only with the insulation portion 9c non-positively but also positively connected.
  • the guide sections 9a and 9b each have a pin 21 or 22, each in a hole 23 formed as a recess of the Isolation section 9c is introduced.
  • the connection between the Pins 21 and 22 of the guide portions 9a and 9b by friction, by Glued or shrink-fit.
  • the insulation section 9c is preferably sleeve-shaped.
  • the second guide section 9b is connected to an anchor 24 which is connected to a Solenoid coil 25 for electromagnetic actuation of valve closing body 10 interacts.
  • a connecting cable 26 is used to energize the magnetic coil 25
  • the coil 25 is received by a coil carrier 27.
  • a sleeve-shaped Core 28 at least partially penetrates solenoid 25 and is from armature 24 by a gap in the closed position of the Fuel injector 1 spaced.
  • the magnetic flux circuit is created by the ferromagnetic components 29 and 30 closed.
  • the fuel flows over you Fuel inlet connector 31, which has a thread 32 with a not shown
  • Fuel distributor is connectable in the fuel injector with integrated Spark plug 1.
  • the fuel first flows through a fuel filter 33 and flows then in a longitudinal bore 34 of the core 28.
  • adjusting sleeve 36 which in the longitudinal bore 34 of Core 28 is screwed.
  • the adjusting sleeve 36 is used to adjust the bias a return spring 37 which acts on the armature 24 in the closing direction.
  • a locking sleeve 38 serves to secure the setting of the adjustment sleeve 36.
  • the fuel continues to flow through a longitudinal bore 39 in the second Guide section 9b of the valve needle 9 and enters an axial recess 40 in a cavity 41 of the insulating body 6.
  • the fuel flows from there into one Longitudinal bore 42 of the valve body 7, in which the valve needle 9 extends, and finally reaches the previously described swirl groove 14a on the outer circumference of the Swirl insert 14.
  • a high-voltage cable 50 is used to supply the high voltage lateral, pocket-like recess 51 is inserted into the insulation body 6.
  • the stripped end 52 of the high-voltage cable 50 is at a soldering or welding point 53 soldered or welded to a contact clip 54.
  • the contact clip 54 clasps the valve body 7 and makes a safe electrically conductive contact between the stripped end 52 of the high voltage cable 50 and the valve body 7 ago.
  • the Insulation body 6 has a radial bore 55 through which a soldering or Welding tool can be guided to the soldering or welding point 53.
  • an electrically insulating potting compound 56 poured out.
  • One in the High-voltage cable 50 with integrated erosion resistor 57 in the sealing compound 56 be poured.
  • a high voltage resistant film 58 in the pocket-like recess 51 of the Insulation body 6 inserted and also potted with the potting compound 56.
  • potting compound 56 is such. B. silicone.
  • the insulation body 6 and the valve body 7 can be connected to a thread 60 be screwed together. Furthermore, the insulation body 6 with the Housing body 2 to be screwed together on a further thread 61. The threads 60 and 61 are preferably secured with a suitable adhesive.
  • the insulation body 6 can be manufactured inexpensively as a molded ceramic part.
  • the Valve body 7 and the insulation body 6 can be screwed to a mounting mandrel and glued to compensate for misalignments in the guidance of the valve needle 9.
  • the spatially close arrangement of the erosion resistor 57 to the ignition electrodes 70a reduces the erosion at the ignition electrodes 7a and allows despite an increased electrical capacity a metallic full casing of the fuel injector with integrated spark plug 1 through the metallic housing body 2, 4 and 5.
  • FIG. 2 shows an enlarged illustration of the spray-side end region of the one in FIG. 1 illustrated first embodiment of the fuel injector with integrated Spark plug 1.
  • the ignition electrodes 70a in this illustration particularly easy to recognize.
  • the fuel injector with integrated spark plug 1 is in the illustration of FIG. 2 in a cylinder head 71 of an internal combustion engine screwed so that the ignition electrodes 70a in a combustion chamber 72 Protruding internal combustion engine.
  • cylinder-shaped ignition electrodes 70a serve a plurality of projections 78 of the Housing body 2.
  • the projections 78 of the housing body 2 are on the Housing body 2 arranged circumferentially offset from one another, with between the individual protrusions 78 are formed relatively large spaces to one unhindered inflow of combustion air to the mouth of the outlet opening 12 on the end face 73 of the valve body 7 facing the combustion chamber 72 enable.
  • the ignition electrodes 70a are each with respect to the plane of the end face 73 of the valve body 7 by one predetermined angle of inclination ⁇ in the direction of the end face 73 of the valve body 7 inclined.
  • the end face 73 of the valve body 7 has an edge 74 each pin-shaped ignition electrodes 70a opposite.
  • the position of the edges 74 defines it the location of the smallest distance between the ignition electrodes 70a and End face 73 of the valve body 7 and thus defines the ignition point. Due to the edge-shaped design results in an increased electrical at this point Field strength that causes the plasma discharge of the ignition spark.
  • the through the edges 74 set ignition point is therefore from injection cycle to injection cycle reproducible.
  • the most favorable position of the ignition point can be optimized by tests and lies in the area of the so-called jet root of the exit opening 12 hosed fuel jet 13.
  • By changing the length and the Inclination angle ⁇ of the ignition electrodes 70a can the position of the edges 74 at the Opening angle ⁇ of the one already sprayed from the outlet opening 12 Fuel jet 13 can be adjusted.
  • the distance of the edges 74 of the ignition electrodes 70a from the end face 73 of the valve body 7 can be bent by bending a kink 75 of the projections 78 can be set precisely in terms of production technology.
  • Fig. 3 shows a section through the spray-side end region of a Fuel injection valve with integrated spark plug 1 corresponding to a second Embodiment of the invention. Elements already described are included matching reference numerals.
  • the difference to the embodiment described with reference to FIGS. 1 and 2 consists essentially in that the edge for determining the position of the Arcing and thus the ignition point not on the ignition electrode 70 but on the end face 73 of the valve body 7 is formed.
  • the end face 73 has of the valve body 7 has an elevation 80 with a peripheral edge 81.
  • At the Edge 81 arises when a high voltage is applied to valve body 7 increased electric field strength, which triggers the plasma discharge of the ignition spark.
  • the Position of the ignition point can be relative to the position of the outlet opening 12 suitable dimensioning of the diameter of the elevation 80 can be precisely defined.
  • the ignition electrode 70b carrying the ground potential can be used in this Embodiment are formed by a simple wire between one first projection 78a of the housing body 2 and a second projection 78b of the Housing body 2 is clamped and can be fixed by welds 82. Through the wire-shaped ignition electrode 70b results in a configuration with a particularly small size Production expense. Instead of an increase 80 on the end face 73 of the Valve body 7 can also be provided a recess, on the boundary of which also an edge is formed to selectively increase the electric field strength.
  • Fig. 4 shows a section through the spray-side end region of a third Embodiment of a fuel injector with integrated spark plug 1.
  • Fig. 4 shows a section through the spray-side end region of a third Embodiment of a fuel injector with integrated spark plug 1.
  • the ignition electrode 70c and formed has an opening 90 for the sprayed from the outlet opening 12 Fuel jet 13 on.
  • the opening 90 of the annular ignition electrode 70c is preferably formed with a conical inner surface and widens in the Spray direction 91 of the fuel jet 13.
  • the opening angle ⁇ 'of the opening 90 of the annular ignition electrode 70c is preferably at the opening angle ⁇ of the Adjusted fuel jet 13.
  • the opening angle ⁇ ' is preferably correct Opening 90 coincides with the opening angle ⁇ of the fuel jet 13.
  • the end face 73 of the valve body 7 opposite end Opening 90 has an acute-angled edge 92, which in this embodiment is the Determines ignition point.
  • the annular ignition electrode 70c is on via connecting pins 93 the projections 78 of the housing body 2 attached.
  • the projections 78 are radial distributed circumferentially on the housing body 2.
  • 3 or 4 are such Projections 78 are provided.
  • Each protrusion 78 is a connecting pin 93 assigned.
  • the protrusions 78 and the connecting pins 93 are relatively narrow executed so that between the projections 78 and the connecting pins 93 relative large gaps remain, through which the combustion air can reach the Opening of the outlet opening 12 and to that through the peripheral edge 92 specified ignition point can flow.
  • An unimpeded inflow of combustion air is for a safe ignition of the fuel jet 13 and a low soot and coking at the mouth of the outlet opening 12 is essential.
  • FIG. 5 shows a section through the spray-side end of a fuel injector with integrated spark plug 1 according to a fourth embodiment.
  • the annular ignition electrode 70c one has bevelled section 96, on which the connecting pins 93 in a Connect the escape line. This will make edges at the transition between pins 93 and the annular ignition electrode 70c avoided so that none at these points increased field strength occurs, which could lead to a parasitic ignition point.
  • Fig. 6 shows a section through the spray end of a fuel injector with integrated spark plug 1 according to a fifth embodiment. Also here are already described elements with matching reference numerals Mistake.
  • the embodiment shown in Fig. 6 represents a combination of the in 3 and 4 embodiments shown.
  • a ring electrode 70c is provided, the opening 90 of which on the end face 73 of the valve body 7 opposite edge has an edge 92.
  • the face 73 of the valve body 7 has an elevation 80 with a peripheral edge 81.
  • the peripheral edge 81 of the elevation 80 is located near the peripheral edge 92 of the annular ignition electrode 70c.
  • the ignition point is between the two circumferential edges 92 and 81, since there the valve body 7 and the ignition electrode 70c on the one hand have the smallest distance from each other and on the other hand at this point due to the edges 81 and 92, a particularly high electric field strength occurs.
  • FIG. 7 shows a section through the end region of a spraying end Fuel injection valve with integrated spark plug 1 corresponding to a sixth Embodiment of the invention. Elements already described are also included here matching reference numerals. That shown in Fig. 7 The exemplary embodiment largely corresponds to that already based on FIG. 6 described embodiment with the difference that the flank region 97th the elevation 80 of the end face 73 of the valve body 7 is rounded off in a concave manner. Thereby the laterally flowing combustion air becomes the fuel jet 13 and led by the circumferential edges 81 and 92 fixed ignition point. It results therefore a particularly good inlet geometry for the combustion air, so that a safe ignition of the fuel jet 13 and low-pollution combustion are guaranteed. Soot and coking of the mouth of the Outlet opening 12 is counteracted.
  • the shape and design of the ignition electrodes 70a-70c of those described above Exemplary embodiments avoided accidental glow ignition. Furthermore point the ignition electrodes 70a to 70c designed according to the invention have an increased mechanical Stability and an extended lifespan. Due to the geometry of the Ignition electrodes 70a to 70c and the valve body 7 are turned on at the ignition point constant fuel-air mixture with lambda between 0.6 and 1.0 reached. The ignition point is in the range of the smallest cyclical fluctuations of the Fuel jet. The ignition sparks may cause the end face 73 of the valve body 7 deposits impurities corresponding to a Self-cleaning effect burned down.

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Abstract

Ein Brennstoffeinspritzventil mit integrierter Zündkerze (1) zum direkten Einspritzen von Brennstoff in einen Brennraum (72) einer Brennkraftmaschine und zum Zünden des in den Brennraum (72) eingespritzten Brennstoffs weist einen Ventilkörper (7) auf, der zusammen mit einem Ventilschließkörper (10) einen Dichtsitz bildet. An den Dichtsitz schließt sich eine Abspritzöffnung (12) an, die an einer dem Brennraum (72) zugewandten Stirnfläche (73) des Ventilkörpers (7) ausmündet. Ferner ist ein von dem Ventilkörper (7) isolierter Gehäusekörper (2) und eine mit dem Gehäusekörper (2) verbundene drahtförmige Zündelektrode (70b) vorgesehen. Dabei wird ein Funkenüberschlag zwischen dem Ventilkörper (7) und der Zündelektrode (70b) erzeugt. Die Zündelektrode (70b) und der Ventilkörper (7) sind so geformt, daß der Funkenüberschlag zwischen der dem Brennraum (72) zugewandten Stirnfläche (73) des Ventilkörpers (7) und der Zündelektrode (70b) erfolgt. Die Stirnfläche (73) des Ventilkörpers (7) weist eine Erhöhung (80) mit einer Kante (81) auf, um die Position des Funkenüberschlags an der Stirnfläche (73) des Ventilkörpers (7) bezüglich der Position der Abspritzöffnung (12) reproduzierbar festzulegen. <IMAGE>

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil mit integrierter Zündkerze nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Es ist bereits aus der EP 0 661 446 A1 ein Brennstoffeinspritzventil mit integrierter Zündkerze nach der Gattung des Hauptanspruchs bekannt. Das Brennstoffeinspritzventil mit integrierter Zündkerze dient zum direkten Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine und zum Zünden des in den Brennraum eingespritzten Brennstoffs. Durch die kompakte Integration eines Brennstoffeinspritzventils mit einer Zündkerze kann Einbauraum am Zylinderkopf der Brennkraftmaschine eingespart werden. Das bekannte Brennstoffeinspritzventil mit integrierter Zündkerze weist einen Ventilkörper auf, der zusammen mit einem mittels einer Ventilnadel betätigbaren Ventilschließkörper einen Dichtsitz bildet, an welchen sich eine an einer dem Brennraum zugewandten Stirnfläche des Ventilkörpers ausmündende Abspritzöffnung anschließt. Der Ventilkörper ist durch einen keramischen Isolationskörper von einem in den Zylinderkopf der Brennkraftmaschine einschraubbaren Gehäusekörper hochspannungsfest isoliert. An dem Gehäusekörper befindet sich eine Masseelektrode, um ein Gegenpotential zu dem mit Hochspannung beaufschlagten Ventilkörper zu bilden. Bei Beaufschlagung des Ventilkörpers mit einer ausreichenden Hochspannung erfolgt ein Funkenüberschlag zwischen dem Ventilkörper und der mit dem Gehäusekörper verbundenen Masseelektrode.
Bei dem bekannten Brennstoffeinspritzventil mit integrierter Zündkerze ist jedoch nachteilig, daß die Position des Funkenüberschlags bezüglich des von der Abspritzöffnung abgespritzten Brennstoffstrahls nicht definiert ist, da der Funkenüberschlag an einer nahezu beliebigen Stelle im seitlichen Bereich eines Vorsprungs des Ventilkörpers erfolgen kann. Eine sichere Zündung der sogenannten Strahlwurzel des von der Abspritzöffnung abgespritzten Brennstoffstrahls ist bei dieser bekannten Bauweise nicht mit der notwendigen Sicherheit möglich. Eine sichere und zeitlich exakt definierte Entflammung des Brennstoffstrahls ist jedoch für eine Schadstoffreduzierung unbedingt erforderlich. Ferner kann an der Austrittsöffnung des Brennstoffstrahls eine stetig fortschreitende Verrußung oder Verkokung auftreten, die die abgespritzte Strahlform beeinflußt.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit integrierter Zündkerze mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Position des Funkenüberschlags bezüglich der Position der Abspritzöffnung reproduzierbar und eindeutig festgelegt ist. Somit ist eine sichere Entflammung des abgespritzten Brennstoffstrahls gewährleistet. Die Position des Funkenüberschlags und somit die Zündstelle kann in den Bereich des abgespritzten Brennstoffstrahls mit den geringsten zyklischen Strahlschwankungen gelegt werden. Der Zeitpunkt der Entflammung des Brennstoffstrahls weist daher äußerst geringe Schwankungen von Einspritzzyklus zu Einspritzzyklus auf. Durch die Positionierung des Funkenüberschlags bzw. der Zündstelle in der Nähe der Abspritzöffnung wird einer Verrußung und Verkokung der Abspritzöffnung entgegengewirkt und somit einer dadurch bedingten Veränderung der Strahlgeometrie entgegengewirkt.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Brennstoffeinspritzventils mit integrierter Zündkerze möglich.
Die Kante zur Festlegung der Position des Funkenüberschlags kann entweder an der Stirnfläche des Ventilkörpers oder an den Zündelektroden vorgesehen sein. Die Kante kann an der Stirnfläche des Ventilkörpers durch eine Erhöhung oder Vertiefung gebildet sein. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Ventilkörper an der Erhöhung einen abgerundeten Flankenbereich aufweist, um die Luftströmung gezielt auf die Zündstelle zu richten. An dem Gehäusekörper können eine oder mehrere stiftartige Zündelektroden derart befestigt sein, daß sie unter einem vorgegebenen Neigungswinkel in Richtung auf die Stirnfläche des Ventilkörpers geneigt sind. Eine Kante der Zündelektroden bildet dabei die Stelle mit dem geringsten Abstand zu der Stirnfläche des Ventilkörpers und legt somit die Zündstelle fest. Wenn die die Zündstelle festlegende Kante an der Stirnfläche des Ventilkörpers ausgebildet ist, kann als Zündelektrode auch ein einfacher die Stirnfläche des Ventilkörpers überspannender Draht Verwendung finden, was eine besonders kostengünstige Ausgestaltung darstellt.
Besonders vorteilhaft kann die Zündelektrode ringförmig ausgestaltet sein und eine Öffnung für den von der Abspritzöffnung abgespritzten Brennstoffstrahl aufweisen. Die die Zündstelle festlegende Kante ist dabei an der Öffnung der ringförmigen Zündelektrode ausgebildet. Um den Brennstoffstrahl nicht zu behindern, ist es vorteilhaft, wenn die Öffnung der ringförmigen Zündelektrode sich in der Abspritzrichtung des Brennstoffstrahls konisch erweitert, wobei der Öffnungswinkel der Zündelektrode in vorteilhafter Weise an den Öffnungswinkel des Brennstoffstrahls angepaßt ist. Eine Ausbildung der Halterung für die Zündelektrode mit radial verteilt angeordneten stabförmigen Vorsprüngen und radial zu den Vorsprüngen geführten radial angeordneten Stiften gewährleistet eine ausreichende radiale Anströmung der Verbrennungsluft und unterstützt die sichere Entflammung des Brennstoffstrahls.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1
einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Brennstoffeinspritzventil mit integrierter Zündkerze entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel,
Fig. 2
eine vergrößerte Darstellung des abspritzseitigen Endbereichs des in Fig. 1 dargestellten Brennstoffeinspritzventils mit integrierter Zündkerze,
Fig. 3
einen Schnitt durch den abspritzseitigen Endbereich eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils mit integrierter Zündkerze entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel,
Fig. 4
einen Schnitt durch den abspritzseitigen Endbereich eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils mit integrierter Zündkerze entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel,
Fig. 5
einen Schnitt durch den abspritzseitigen Endbereich eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils mit integrierter Zündkerze entsprechend einem vierten Ausführungsbeispiel,
Fig. 6
einen Schnitt durch den abspritzseitigen Endbereich eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils mit integrierter Zündkerze entsprechend einem fünften Ausführungsbeispiel, und
Fig. 7
einen Schnitt durch den abspritzseitigen Endbereich eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils mit integrierter Zündkerze entsprechend einem sechsten Ausführungsbeispiel.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In Fig. 1 ist ein Brennstoffeinspritzventil mit integrierter Zündkerze zum direkten Einspritzen von Brennstoff in einen Brennraum einer gemischverdichteten, fremdgezündeten Brennkraftmaschine und zum Zünden des in den Brennraum eingespritzten Brennstoffs entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Das allgemein mit dem Bezugszeichen 1 versehene Brennstoffeinspritzventil mit integrierter Zündkerze weist einen ersten Gehäusekörper 2, der mittels eines Gewindes 3 in eine Aufnahmebohrung eines in Fig. 1 nicht dargestellten Zylinderkopfes einschraubbar ist, sowie einen zweiten Gehäusekörper 4 und einen dritten Gehäusekörper 5 auf. Das durch die Gehäusekörper 3, 4, 5 gebildete metallische Gehäuse umgibt einen Isolationskörper 6, der seinerseits einen Ventilkörper 7, einen Dralleinsatz 14 und eine sich im Inneren des Dralleinsatzes 14 über das zulaufseitige Ende 8 des Ventilkörpers 7 hinaus erstreckende Ventilnadel 9 zumindest teilweise radial außenseitig umgibt. Mit der Ventilnadel 9 ist ein abspritzseitig konisch ausgebildeter Ventilschließkörper 10 verbunden, der zusammen mit einer innenseitigen konischen Ventilsitzfläche an dem abspritzseitigen Ende 11 des Ventilkörpers 7 einen Dichtsitz bildet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Ventilnadel 9 und der Ventilschließkörper 10 einteilig ausgebildet. Beim Abheben des Ventilschließkörpers 10 von der Ventilsitzfläche des Ventilkörpers 7 gibt der Ventilschließkörper 10 eine in dem Ventilkörper 7 ausgebildete Austrittsöffnung 12 frei, so daß ein kegelförmiger Brennstoffstrahl 13 abgespritzt wird. Zur besseren umfänglichen Verteilung des Brennstoffs ist im dargestellten Ausführungsbeispiel im Dralleinsatz 14 eine Drallnut 14a vorgesehen, wobei auch mehrere Drallnuten 14a vorgesehen sein können.
An dem ersten Gehäusekörper 2 sind erste Zündelektroden 70a zur Erzeugung eines Zündfunkens vorgesehen. Die Zündelektroden 70a führen dabei Massepotential, während der Ventilkörper 7 mit einem Hochspannungspotential beaufschlagbar ist. Die Längen der Zündelektroden 70a sind dabei dem Strahlwinkel und der Strahlform des Brennstoffstrahls 13 anzupassen. Dabei können die Zündelektroden 70a entweder in den Brennstoffstrahl 13 eintauchen, oder der Brennstoffstrahl 13 kann in geringem Abstand an den Zündelektroden 70a vorbeigeführt werden, ohne daß die Zündelektroden 70a von dem Brennstoff benetzt werden. Denkbar ist auch ein Eintauchen der Zündelektroden 70a in Lücken von durch die Austrittsöffnung 12 oder mehrere Abspritzöffnungen erzeugte Einzelstrahlen.
Der Ventilkörper 7 ist vorzugsweise zweiteilig aus einem ersten Teilkörper 7a und einem zweiten Teilkörper 7b ausgebildet, die an einer Schweißstelle 17 zusammengeschweißt sind.
Die Ventilnadel 9 gliedert sich im Ausführungsbeispiel in einen ersten metallischen, abspritzseitigen Führungsabschnitt 9a, einen zweiten metallischen, zulaufseitigen Führungsabschnitt 9b und einen im Ausführungsbeispiel hülsenförmigen, keramischen Isolationsabschnitt 9c. Der erste Führungsabschnitt 9a ist in dem Dralleinsatz 14 geführt. Im Ausführungsbeispiel erfolgt die Führung durch die zylinderförmige Mantelfläche 18 des einteilig mit dem ersten Führungsabschnitt 9a ausgebildeten Ventilschließkörpers 10. Eine zweite Führung der Ventilnadel 9 erfolgt mittels des zweiten Führungsabschnitts 9b in dem Isolationskörper 6. Dazu wirkt die Mantelfläche 19 des zweiten Führungsabschnitts 9b mit einer Bohrung 20 in dem Isolationskörper 6 zusammen. Die der Führung dienenden Führungsabschnitte 9a und 9b sind als metallische Bauteile ausgebildet und können mit der für die Führung erforderlichen Fertigungsgenauigkeit hergestellt werden. Aufgrund der geringen Oberflächenrauhigkeit der metallischen Bauteile ergibt sich ein nur geringer Reibungskoeffizient an den Führungen. Der Isolationsabschnitt 9c hingegen kann als Keramikteil hergestellt werden. Da der Isolationsabschnitt 9c nicht der Führung der Ventilnadel 9 dient, sind an die Maßgenauigkeit und die Oberflächenrauhigkeit nur geringe Anforderungen zu stellen. Eine Überarbeitung des Keramikteils ist daher nicht erforderlich.
Die Führungsabschnitte 9a und 9b sind mit dem Isolationsabschnitt 9c nicht nur kraftschlüssig sondern auch formschlüssig verbunden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die Führungsabschnitte 9a und 9b jeweils einen Stift 21 bzw. 22 auf, der jeweils in eine als Bohrung 23 ausgebildete Ausnehmung des Isolationsabschnitts 9c eingeführt ist. Vorzugsweise ist die Verbindung zwischen den Stiften 21 und 22 der Führungsabschnitte 9a und 9b durch einen Reibschluß, durch Verkleben oder Aufschrumpfen hergestellt.
Der Isolationsabschnitt 9c ist vorzugsweise hülsenförmig ausgebildet. Durch das gegenüber einem Vollkörper eingesparte Material ergibt sich eine Gewichtseinsparung, die zu kürzeren Schaltzeiten des Brennstoffeinspritzventils 1 führt.
Der zweite Führungsabschnitt 9b ist mit einem Anker 24 verbunden, der mit einer Magnetspule 25 zur elektromagnetischen Betätigung des Ventilschließkörpers 10 zusammenwirkt. Zur Bestromung der Magnetspule 25 dient ein Anschlußkabel 26. Die Aufnahme der Magnetspule 25 übernimmt ein Spulenträger 27. Ein hülsenförmiger Kern 28 durchdringt die Magnetspule 25 zumindest teilweise und ist von dem Anker 24 durch einen aus der Figur nicht erkennbaren Spalt in der geschlossenen Stellung des Brennstoffeinspritzventils 1 beabstandet. Der magnetische Flußkreis wird durch die ferromagnetischen Bauteile 29 und 30 geschlossen. Der Brennstoff strömt über einen Brennstoffeinlaßstutzen 31, der über ein Gewinde 32 mit einem nicht dargestellten Brennstoffverteiler verbindbar ist, in das Brennstoffeinspritzventil mit integrierter Zündkerze 1. Der Brennstoff durchströmt zunächst ein Brennstoffilter 33 und strömt dann in eine Längsbohrung 34 des Kerns 28. In der Längsbohrung 34 ist eine mit einer Hohlbohrung 35 versehene Einstellhülse 36 vorgesehen, die in die Längsbohrung 34 des Kerns 28 einschraubbar ist. Die Einstellhülse 36 dient zur Einstellung der Vorspannung einer Rückstellfeder 37, die den Anker 24 in Schließrichtung beaufschlagt. Zur Sicherung der Einstellung der Einstellhülse 36 dient eine Konterhülse 38.
Der Brennstoff strömt weiter durch eine Längsbohrung 39 in dem zweiten Führungsabschnitt 9b der Ventilnadel 9 und tritt an einer axialen Aussparung 40 in einen Hohlraum 41 des Isolationskörpers 6 ein. Der Brennstoff strömt von dort in eine Längsbohrung 42 des Ventilkörpers 7, in der sich auch die Ventilnadel 9 erstreckt, und erreicht schließlich die bereits beschriebene Drallnut 14a am äußeren Umfang des Dralleinsatzes 14.
Wie bereits beschrieben, führen die mit dem Gehäusekörper 2 verbundenen Zündelektroden 70a Massepotential, während der Ventilkörper 7 mit einem Hochspannungspotential zur Erzeugung von Zündfunken beaufschlagbar sind. Zur Zuführung der Hochspannung dient ein Hochspannungskabel 50, das über eine seitliche, taschenartige Ausnehmung 51 in den Isolationskörper 6 eingeführt ist. Das abisolierte Ende 52 des Hochspannungskabels 50 ist an einer Löt- oder Schweißstelle 53 mit einer Kontaktklammer 54 verlötet oder verschweißt. Die Kontaktklammer 54 umklammert den Ventilkörper 7 und stellt einen sicheren elektrisch leitenden Kontakt zwischen dem abisolierten Ende 52 des Hochspannungskabels 50 und dem Ventilkörper 7 her. Zur besseren Zugänglichkeit der Löt- oder Schweißstelle 53 weist der Isolationskörper 6 eine radiale Bohrung 55 auf, über welche ein Löt- oder Schweißwerkzeug zu der Löt- oder Schweißstelle 53 geführt werden kann. Nach dem Herstellen der Löt- oder Schweißverbindung wird die taschenartige Ausnehmung 51 mit einer elektrisch isolierenden Vergußmasse 56 ausgegossen. Dabei kann ein in dem Hochspannungskabel 50 integrierter Abbrandwiderstand 57 in die Vergußmasse 56 mit eingegossen werden. Zur verbesserten Isolation der Löt- oder Schweißstelle 53 kann eine hochspannungsfeste Folie 58 in die taschenartige Ausnehmung 51 des Isolationskörpers 6 eingelegt und mit der Vergußmasse 56 ebenfalls vergossen werden. Als Vergußmasse 56 eignet sich z. B. Silikon.
Der Isolationskörper 6 und der Ventilkörper 7 können an einem Gewinde 60 miteinander verschraubt sein. Ferner kann der Isolationskörper 6 mit dem Gehäusekörper 2 an einem weiteren Gewinde 61 miteinander verschraubt sein. Vorzugsweise werden die Gewinde 60 und 61 mit einem geeigneten Klebstoff gesichert. Der Isolationskörper 6 kann als Spritzkeramikteil kostengünstig hergestellt werden. Der Ventilkörper 7 und der Isolationskörper 6 können mit einem Montagedorn verschraubt und verklebt werden, um Fluchtfehler in der Führung der Ventilnadel 9 auszugleichen.
Die räumlich nahe Anordnung des Abbrandwiderstands 57 zu den Zündelektroden 70a reduziert den Abbrand an den Zündelektroden 7a und erlaubt trotz einer erhöhten elektrischen Kapazität eine metallische Vollummantelung des Brennstoffeinspritzventils mit integrierter Zündkerze 1 durch die metallischen Gehäusekörper 2, 4 und 5.
Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Darstellung des abspritzseitigen Endbereichs des in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiels des Brennstoffeinspritzventils mit integrierter Zündkerze 1. Neben dem Ventilschließkörper 10 und der als Zylinderbohrung ausgebildeten Austrittsöffnung 12 sind die Zündelektroden 70a in dieser Darstellung besonders gut zu erkennen. Das Brennstoffeinspritzventil mit integrierter Zündkerze 1 ist in der Darstellung der Fig. 2 in einen Zylinderkopf 71 einer Brennkraftmaschine eingeschraubt, so daß die Zündelektroden 70a in einen Brennraum 72 der Brennkraftmaschine ragen.
Zur Befestigung der in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 stiftartig, z. B. zylinderförmig ausgebildeten Zündelektroden 70a dienen mehrere Vorsprünge 78 des Gehäusekörpers 2. Die Vorsprünge 78 des Gehäusekörpers 2 sind dabei an dem Gehäusekörper 2 umfänglich versetzt zueinander angeordnet, wobei zwischen den einzelnen Vorsprüngen 78 relativ große Zwischenräume gebildet sind, um einen ungehinderten Zustrom der Verbrennungsluft zu der Ausmündung der Austrittsöffnung 12 an der dem Brennraum 72 zugewandten Stirnfläche 73 des Ventilkörpers 7 zu ermöglichen. An jedem der Halterung dienenden Vorsprung 78 des Gehäusekörpers 2 ist jeweils eine Zündelektrode 70a angeordnet und an dem zugeordneten Vorsprung 78 z. B. durch Verschweißen oder Verschrauben befestigt. Die Zündelektroden 70a sind jeweils gegenüber der Ebene der Stirnfläche 73 des Ventilkörpers 7 um einen vorgegebenen Neigungswinkel α in Richtung auf die Stirnfläche 73 des Ventilkörpers 7 geneigt. Dabei liegt der Stirnfläche 73 des Ventilkörpers 7 jeweils eine Kante 74 der stiftförmigen Zündelektroden 70a gegenüber. Die Position der Kanten 74 definiert dabei die Stelle des geringsten Abstandes zwischen den Zündelektroden 70a und der Stirnfläche 73 des Ventilkörpers 7 und legt somit die Zündstelle fest. Aufgrund der kantenförmigen Ausbildung ergibt sich an dieser Stelle eine erhöhte elektrische Feldstärke, die die Plasmaentladung des Zündfunkens hervorruft. Die durch die Kanten 74 festgelegte Zündstelle ist daher von Einspritzzyklus zu Einspritzzyklus reproduzierbar. Die günstigste Position der Zündstelle kann durch Versuche optimiert werden und liegt im Bereich der sogenannten Strahlwurzel des von der Austrittsöffnung 12 abgespritzten Brennstoffstrahls 13. Durch Veränderung der Länge und des Neigungswinkels α der Zündelektroden 70a kann die Position der Kanten 74 an den Öffnungswinkel β des von der Austrittsöffnung 12 bereits abgespritzten Brennstoffstrahls 13 angepaßt werden. Der Abstand der Kanten 74 der Zündelektroden 70a von der Stirnfläche 73 des Ventilkörpers 7 kann durch Verbiegen einer Knickstelle 75 der Vorsprünge 78 fertigungstechnisch exakt eingestellt werden.
Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch den abspritzseitigen Endbereich eines Brennstoffeinspritzventils mit integrierter Zündkerze 1 entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bereits beschriebene Elemente sind mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen.
Der Unterschied zu dem anhand der Fig. 1 und 2 beschriebenen Ausführungsbeispiel besteht im wesentlichen darin, daß die Kante zur Festlegung der Position des Funkenüberschlags und somit der Zündstelle nicht an der Zündelektrode 70, sondern an der Stirnfläche 73 des Ventilkörpers 7 ausgebildet ist. Dabei weist die Stirnfläche 73 des Ventilkörpers 7 eine Erhöhung 80 mit einer umlaufenden Kante 81 auf. An der Kante 81 entsteht bei Beaufschlagung des Ventilkörpers 7 mit einer Hochspannung eine erhöhte elektrische Feldstärke, die die Plasmaentladung des Zündfunkens auslöst. Die Position der Zündstelle kann in bezug auf die Position der Austrittsöffnung 12 durch geeignete Dimensionierung des Durchmessers der Erhöhung 80 exakt festgelegt werden. Die das Massepotential führende Zündelektrode 70b kann bei diesem Ausführungsbeispiel durch einen einfachen Draht gebildet werden, der zwischen einem ersten Vorsprung 78a des Gehäusekörpers 2 und einem zweiten Vorsprung 78b des Gehäusekörpers 2 verspannt ist und durch Schweißnähte 82 fixiert sein kann. Durch die drahtförmige Zündelektrode 70b ergibt sich eine Ausgestaltung mit besonders geringem Fertigungsaufwand. Anstatt einer Erhöhung 80 kann an der Stirnfläche 73 des Ventilkörpers 7 auch eine Vertiefung vorgesehen sein, an deren Begrenzung ebenfalls eine Kante zur punktuellen Erhöhung der elektrischen Feldstärke ausgebildet ist.
Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch den abspritzseitigen Endbereich eines dritten Ausführungsbeispiels eines Brennstoffeinspritzventils mit integrierter Zündkerze 1. Auch hier sind bereits beschriebene Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen.
Im Unterschied zu den bereits beschriebenen Ausführungsbeispielen ist bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel die Zündelektrode 70c ringförmig ausgebildet und weist eine Öffnung 90 für den von der Austrittsöffnung 12 abgespritzten Brennstoffstrahl 13 auf. Die Öffnung 90 der ringförmigen Zündelektrode 70c ist vorzugsweise mit einer konischen Innenfläche ausgebildet und erweitert sich in der Abspritzrichtung 91 des Brennstoffstrahls 13. Der Öffnungswinkel β' der Öffnung 90 der ringförmigen Zündelektrode 70c ist vorzugsweise an den Öffnungswinkel β des Brennstoffstrahls 13 angepaßt. Vorzugsweise stimmt der Öffnungswinkel β' der Öffnung 90 mit dem Öffnungswinkel β des Brennstoffstrahls 13 überein. An dem inneren, der Stirnfläche 73 des Ventilkörpers 7 gegenüberliegenden Ende weist die Öffnung 90 eine spitzwinklige Kante 92 auf, die bei diesem Ausführungsbeispiel die Zündstelle festlegt. Die ringförmige Zündelektrode 70c ist über Verbindungsstifte 93 an den Vorsprüngen 78 des Gehäusekörpers 2 befestigt. Die Vorsprünge 78 sind radial umfänglich an dem Gehäusekörper 2 verteilt. Beispielsweise sind 3 oder 4 derartige Vorsprünge 78 vorgesehen. Jedem Vorsprung 78 ist ein Verbindungsstift 93 zugeordnet. Die Vorsprünge 78 und die Verbindungsstifte 93 sind relativ schmal ausgeführt, so daß zwischen den Vorsprüngen 78 und den Verbindungsstiften 93 relativ große Lücken verbleiben, durch welche die Verbrennungsluft ungehindert zu der Ausmündung der Austrittsöffnung 12 und zu der durch die umlaufende Kante 92 festgelegten Zündstelle strömen kann. Ein ungehinderter Zustrom der Verbrennungsluft ist für eine sichere Entflammung des Brennstoffstrahls 13 und eine geringe Verrußung und Verkokung an der Ausmündung der Austrittsöffnung 12 wesentlich.
Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch das abspritzseitige Ende eines Brennstoffeinspritzventils mit integrierter Zündkerze 1 entsprechend einem vierten Ausführungsbeispiel. Bereits beschriebene Elemente sind auch hier mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen. Der Unterschied zu dem bereits anhand von Fig. 4 beschriebenen Ausführungsbeispiel besteht im wesentlichen darin, daß die ringförmige Zündelektrode 70c einen abschrägten Abschnitt 96 aufweist, an welchen sich die Verbindungsstifte 93 in einer Fluchtlinie anschließen. Dadurch werden Kanten am Übergang zwischen den Stiften 93 und der ringförmigen Zündelektrode 70c vermieden, so daß an diesen Stellen keine erhöhte Feldstärke auftritt, die zu einer parasitären Zündstelle führen könnten.
Fig. 6 zeigt einen Schnitt durch das abspritzseitige Ende eines Brennstoffeinspritzventils mit integrierter Zündkerze 1 entsprechend einem fünften Ausführungsbeispiel. Auch hier sind bereits beschriebene Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen. Das in Fig. 6 dargestellte Ausführungsbeispiel stellt eine Kombination der in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiele dar. Dabei ist eine Ringelektrode 70c vorgesehen, deren Öffnung 90 an dem der Stirnfläche 73 des Ventilkörpers 7 gegenüberliegenden Ende eine Kante 92 aufweist. Die Stirnfläche 73 des Ventilkörpers 7 weist eine Erhöhung 80 mit einer umlaufenden Kante 81 auf. Die umlaufende Kante 81 der Erhöhung 80 befindet sich in der Nähe der umlaufenden Kante 92 der ringförmigen Zündelektrode 70c. Die Zündstelle befindet sich zwischen den beiden umlaufenden Kanten 92 und 81, da dort der Ventilkörper 7 und die Zündelektrode 70c einerseits den geringsten Abstand voneinander haben und andererseits an dieser Stelle aufgrund der Kanten 81 und 92 eine besonders hohe elektrische Feldstärke auftritt.
Fig. 7 zeigt einen Schnitt durch den abspritzseitigen Endbereich eines Brennstoffeinspritzventils mit integrierter Zündkerze 1 entsprechend einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Auch hier sind bereits beschriebene Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen. Das in Fig. 7 dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht weitgehend dem bereits anhand von Fig. 6 beschriebenen Ausführungsbeispiel mit dem Unterschied, daß der Flankenbereich 97 der Erhöhung 80 der Stirnfläche 73 des Ventilkörpers 7 konkav abgerundet ist. Dadurch wird die seitlich anströmende Verbrennungsluft zu dem Brennstoffstrahl 13 und der durch die umlaufenden Kanten 81 und 92 festgelegten Zündstelle hingeführt. Es ergibt sich daher eine besonders gute Einlaufgeometrie für die Verbrennungsluft, so daß eine sichere Entflammung des Brennstoffstrahls 13 und eine schadstoffarme Verbrennung gewährleistet sind. Einer Verrußung und Verkokung der Ausmündung der Austrittsöffnung 12 wird entgegengewirkt.
Verglichen mit bekannten langen und dünnen Fingerelektroden wird durch die Form und Gestaltung der Zündelektroden 70a - 70c der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele eine unbeabsichtigte Glühentzündung vermieden. Ferner weisen die erfindungsgemäß gestalteten Zündelektroden 70a bis 70c eine erhöhte mechanische Stabilität und eine verlängerte Lebensdauer auf. Durch die Geometrie der Zündelektroden 70a bis 70c und des Ventilkörpers 7 wird an der Zündstelle ein gleichbleibendes Brennstoff-Luftgemisch mit Lambda zwischen 0,6 und 1,0 erreicht. Die Zündstelle liegt im Bereich der geringsten zyklischen Schwankungen des Brennstoffstrahls. Durch die Zündfunken werden sich eventuell an der Stirnfläche 73 des Ventilkörpers 7 ablagernde Verunreinigungen entsprechend einem Selbstreinigungseffekt abgebrannt.

Claims (3)

  1. Brennstoffeinspritzventil mit integrierter Zündkerze (1) zum direkten Einspritzen von Brennstoff in einen Brennraum (72) einer Brennkraftmaschine und zum Zünden des in den Brennraum (72) eingespritzten Brennstoffs mit
    einem Ventilkörper (7), der zusammen mit einem Ventilschließkörper (10) einen Dichtsitz bildet, an welchen sich zumindest eine an einer dem Brennraum (72) zugewandten Stirnfläche (73) des Ventilkörpers (7) ausmündende Austrittsöffnung (12) anschließt, und
    einen von dem Ventilkörper (7) isolierten Gehäusekörper (2), wobei an dem Gehäusekörper (2) zumindest eine Zündelektrode (70a) vorgesehen ist, um einen Funkenüberschlag zwischen dem Ventilkörper (7) und der Zündelektrode (70a) zu erzeugen,
    wobei die Zündelektrode (70a) und der Ventilkörper (7) so geformt sind, daß der Funkenüberschlag zwischen der dem Brennraum (72) zugewandten Stirnfläche (73) des Ventilkörpers (7) und der Zündelektrode (70a) erfolgt, und
    die dem Brennraum (72) zugewandte Stirnfläche (73) des Ventilkörpers (7) und/oder die Zündelektrode (70a) in der Nähe der Austrittsöffnung (12) eine Kante (81) aufweist, um die Position des Funkenüberschlags an der Stirnfläche (73) des Ventilkörpers (7) bezüglich der Position der Austrittsöffnung (12) reproduzierbar festzulegen,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche (73) des Ventilkörpers (7) in einem vorgegebenen Abstand zu der Austrittsöffnung (12) eine Erhöhung (80) oder Vertiefung mit einer die Erhöhung (80) bzw. Vertiefung begrenzenden Kante (81) aufweist und an dem Gehäusekörper (2) zumindest zwei die Stirnfläche (73) des Ventilkörpers (7) überragende Halterungen (78a, 78b) vorgesehen sind, zwischen welchen sich zumindest eine drahtförmige Zündelektrode (70b) erstreckt.
  2. Brennstoffeinspritzventil mit integrierter Zündkerze nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche (73) des Ventilkörpers (7) eine Erhöhung (80) mit einem abgerundeten Flankenbereich (97) aufweist.
  3. Brennstoffeinspritzventil mit integrierter Zündkerze nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß die drahtförmige Zündelektrode (70b) an den zumindest zwei Halterungen (78a, 78b) mittels Schweißnähten (82) befestigbar ist.
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