EP1541862A1 - Brennstoffeinspritzventil - Google Patents

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EP1541862A1
EP1541862A1 EP04105632A EP04105632A EP1541862A1 EP 1541862 A1 EP1541862 A1 EP 1541862A1 EP 04105632 A EP04105632 A EP 04105632A EP 04105632 A EP04105632 A EP 04105632A EP 1541862 A1 EP1541862 A1 EP 1541862A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fuel
fuel injection
injection valve
valve according
swirl
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP04105632A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Müller
Andreas Eichendorf
Günther HOHL
Jörg HEYSE
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 EP1541862A1 publication Critical patent/EP1541862A1/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Withdrawn legal-status Critical Current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
    • F02M61/04—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series
    • F02M61/10—Other injectors with elongated valve bodies, i.e. of needle-valve type
    • F02M61/12—Other injectors with elongated valve bodies, i.e. of needle-valve type characterised by the provision of guiding or centring means for valve bodies
    • 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
    • F02M55/00—Fuel-injection apparatus characterised by their fuel conduits or their venting means; Arrangements of conduits between fuel tank and pump F02M37/00
    • F02M55/002—Arrangement of leakage or drain conduits in or from injectors
    • 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

Definitions

  • the invention is based on a fuel injection valve according to the preamble of the main claim.
  • a Fuel injection valve known which a swirl chamber, into the fuel through upstream swirl channels with a tangential directional component when open Fuel injection valve or opened sealing seat flows, having.
  • the fuel is in the swirl chamber after the sealing seat has opened, subjected to a twist and pressurized by the injection opening in the combustion chamber hosed.
  • a disadvantage of the above-mentioned document known fuel injection valve is that in particular in spray-guided combustion, which is usually at Direct fuel injection methods are used, which in the fuel chamber passing fuel jet insufficient exactly at any time exactly reproducible distance at the Spark plug can be passed over. This is through the delayed, only after opening the Fuel injector building up swirl of fuel conditionally. The thereby arising at the beginning, diminished swirling Vorstrahl is particularly in his Spray angle strong of the prevailing in the combustion chamber strong variable backpressure dependent. Likewise, that varies in the Rand Scheme occurring mixing ratio of air and Fuel in dependence of the back pressure and in temporal Course of the injection process considerably.
  • the for spray-guided combustion typical and advantageous Ignition of the fuel-air mixture in the edge region of the Fuel cloud or the fuel jet is characterized considerably more difficult and leads to unreliable ignition.
  • the fuel injection valve according to the invention with the characterizing features of the main claim has In contrast, the advantage that by the invention Measures of the Vorstrahl is largely avoided and the Fuel jet with a precisely reproducible and largely independent of the counterpressure spray angle in the Combustion chamber can be injected. Besides, that is Mixing ratio of fuel and oxidant in the Edge region of the injection cloud or the injection jet largely independent of the back pressure, so that the Mixing ratio is exactly reproducible and the Ignition can be performed reliably.
  • the fuel is a Supply path of the swirl chamber and fed via a derived spatially separate discharge path, so that in the swirl chamber at least before opening the A tight fit makes a twist.
  • the swirl generation necessary replacement of fuel in the swirl chamber can be realized particularly easy.
  • the feed path at least partially consists of a supply channel, which extends between a separator and a nozzle body and / or the discharge path at least partially from one Exhaust duct exists, which between the separating body and the valve needle runs.
  • the swirl generation necessary flow can be particularly easy will be realized.
  • the separator body spray side to connect with one side of a guide element and while a guide opening hermetically from one side close tightly.
  • the flow guidance in Fuel injection valve, in particular in the field of Spinning chamber, can be very easy and thus be constructed inexpensively. This is through in the Guide element and / or arranged in the valve closing body Passages through which fuel into the exhaust path can flow, as possible.
  • the passages are in each case facing surfaces of guide element and Valve closing body arranged.
  • the passages can be There particularly easy and without much production effort Arrange.
  • the guide element a has circular guide opening, in which the Valve-closing body under recess of the passages in registration engages, so that the valve closing body or the Valve needle is axially guided and fuel through the Passages can occur.
  • the guide of the valve needle and the Flow guidance in the fuel injection valve, in particular in the discharge area, can be special Space-saving, compact and easy to set up.
  • passages are also dimensioned so that they have a throttling effect on the flow of the fuel, can be an unfavorable flow of fuel, with one concomitant pressure loss through the discharge path, while the seal seat is open and fuel is hosed, largely and easily avoided.
  • FIG. 1 An illustrated in Fig. 1 embodiment of a generic fuel injection valve 1 is in the form a fuel injection valve 1 for Fuel injection systems of mixture compression, spark-ignited internal combustion engines running.
  • the Fuel injector 1 is particularly suitable for direct injection of fuel into one illustrated combustion chamber of an internal combustion engine.
  • the fuel injection valve 1 consists of a Nozzle body 2, in which a valve needle 3 is arranged.
  • the valve needle 3 has a discharge side Valve-closing body 4, which with one on one Valve seat body 5 arranged valve seat surface 6 to a Tight fit together.
  • In the fuel injection valve 1 is it in the exemplary embodiment to an inward opening fuel injection valve 1, which via a Spray opening 7 has.
  • the nozzle body 2 is through a Seal 8 against an outer pole 9 of a magnetic coil 10th sealed.
  • the magnetic coil 10 is in a coil housing 11 encapsulated and wound on a bobbin 12, which rests against an inner pole 13 of the magnetic coil 10.
  • the Solenoid 10 is connected via an electrical line 19 of one via an electrical plug contact 17 can be fed electrical current.
  • the plug contact 17 is of a Plastic casing 18 surrounded, the inner pole 13th can be injected.
  • the valve needle 3 is in a valve needle guide fourteenth guided, which is designed disk-shaped. to Stroke adjustment is a paired shim 15. An the other side of the dial 15 is the Anchor 20. This is about a first flange 21 with the Valve needle 3 in conjunction, which by a weld 22 is connected to the first flange 21. On the first Flange 21 is supported by a helical return spring 23 which in the present design of the Fuel injection valve 1 by a sleeve 24 Bias is brought.
  • the armature 20 and a Guide element 36 extend fuel channels 30, 31 and 32nd The fuel will go over one at the top of the Fuel injection valve 1 arranged fuel connection 16 fed and filtered by a filter element 25.
  • the Fuel injection valve 1 is through a rubber ring 28th against a not shown Fuel distribution line and by a seal 37 against sealed a cylinder head, not shown.
  • annular damping element 33 On the discharge side of the armature 20 is a annular damping element 33, which consists of a Elastomer material consists, arranged. It lies on one second flange 34, which via a weld 35th cohesively connected to the valve needle 3.
  • the armature 20 drops sufficient reduction of the magnetic field by the pressure of the Return spring 23 from the inner pole 13, causing the with the valve needle 3 in communication first flange 21st moved against the stroke direction.
  • the valve needle 3 is thereby moved in the same direction, causing the Valve closing body 4 touches on the valve seat surface 6 and the fuel injection valve 1 is closed.
  • Fig. 2 shows a schematic section of a Embodiment of the invention
  • Fuel injection valve 1 in the region of the nozzle body 3, which is also in the form of a Fuel injection valve 1 for fuel injection systems of mixture-compacting, externally ignited Internal combustion engine is executed.
  • the Fuel injector 1 is particularly suitable for direct injection of fuel into one illustrated combustion chamber of an internal combustion engine.
  • Fuel injection valve 1 has the one shown here Fuel injector 1 just below the Abspritzfernen end of the nozzle body 2, laterally in Nozzle body 2 an opening 44.
  • the opening 44 is in This embodiment via a control valve 39 and a downstream pump 38 to a supply line 40, which Fuel feeds, connected.
  • the invention differs Embodiment by a coaxial in the nozzle body 2 extending tubular separator 43 and an intermediate the guide member 36 and the valve seat body. 5 arranged disc-shaped swirl element 41.
  • the tubular separator 43, through which the valve needle 3rd engages through is with its discharge end hermetically close to the sprayer side of the Guiding element 36 joined, for example, cohesively by welding or laser welding.
  • Just above the opening 44, between the opening 44 and the Valve needle guide 14 increases the diameter of the Separator 43 to the inner diameter of the nozzle body. 2 and is there hermetically sealed with the inner circumference of the Nozzle body 2 joined, for example, cohesively.
  • the Valve needle 3 engages with its discharge side arranged Valve closing body 4 by a centered in Guide element 36 and coaxial with the valve closing body. 4 arranged guide opening 47th
  • the fuel passes pressurized through the opening 44 in the nozzle body 2 and flows there through a Feed channel 48, which between the nozzle body 2 and the separating body 43 is formed, in the direction of the guide element 36.
  • the fuel then flows through the fuel channel 32 of the guide element 36 in one or more swirl channels 46th the swirl element 41 and then enters a swirl chamber 42, which in this embodiment by the Guide element 36, the valve closing body 4, the Valve seat body 5 and the disc-shaped swirl element 41st is limited.
  • With closed sealing seat flows over the opening 44 inflowed total amount of fuel over in Area of the guide opening 47 arranged in this figure not shown passages 45 again.
  • FIG. 3 played One An advantageous example of the passages is shown in FIG. 3 played.
  • the fuel that has flowed through the passages 45 flows in one between the valve needle 3 and the interior of the Separator 43 formed discharge channel 49 up to the fuel channels 31 of the upper valve needle guide 14th and on to fuel port 16, where the fuel then again the supply line 40 is supplied.
  • the fuel flows after the passage 45 against the flow direction the incoming fuel, wherein the separating body 43 the separates two flow directions. In other words, flows the fuel via a feed path, which through the Opening 44, the supply channel 48, the fuel channel 32nd and the swirl channel 46 is formed in the swirl chamber 42, with a closed sealing seat via a discharge path, which through the passages 45, the discharge channel 49 and the fuel channel 31 is formed, to drain.
  • the swirl chamber 42 are supplied, in which case over the supply path of the fuel is discharged.
  • Fig. 3 shows a schematic section through the Embodiment of the invention of FIG. 2 in the area the valve closing body 4 in an enlarged view.
  • the passages 45 are in this embodiment as foundednanschliffe executed, with four foundednanschliffe evenly radially are distributed on the circumference of the valve closing body 4.
  • the Surface grinding reduces the diameter of the Valve closing body 4 at the arranged locations, wherein at least a part of the circumference of the valve closing body 4 in Diameter is left to the leadership of the valve needle. 3 to take over in the guide member 36.
  • the passages 45 also For example, in the guide member 36 in the form of axial be arranged extending grooves.
  • the passages 45 can be dimensioned so that they have a throttle effect in Fuel flow cause.
  • the throttle effect can also be on achieved other places in the fuel injection valve 1 be, for example, in the fuel channel 31 of the upper Valve needle guide 14.
  • FIG. 4 shows an embodiment of the guide element 36 of the inventive embodiment of FIG. 3. Clearly visible are the disc-shaped or hole-disc-shaped shape of the guide member 36 and the am Outer circumference evenly distributed introduced rectangular Fuel channels 32. Centered in the guide member 36th arranged sits the circular guide opening 47, which in other embodiments also on the inner circumference attached grooves may have, so that the passages 45th to shape.
  • Fig. 5 shows an embodiment of the swirl element 41 of the Embodiment of the invention of Fig. 3.
  • Six Swirl channels 46 are uniform with a tangential Direction share arranged in the swirl element 41.
  • Fig. 6 shows a schematic representation of the swirl element 41 and the paired guide member 36 of the Embodiment of the invention of FIG. 3. Recognizable In this view, the swirl chamber 46, which is in radial direction axis outside through the swirl element 41 or the swirl channels 46 and inside by this not shown valve closing body 4, which by the Guide opening 47 engages, is limited.
  • Embodiments limited and z. B. also for outward opening fuel injectors or for Fuel injectors with piezo drive can be used.
  • the Features of the embodiments or embodiments can be combined with each other in any way.

Abstract

Ein Brennstoffeinspritzventil (1) mit einem Piezoaktor oder einem elektromagnetischem Antrieb weist eine Ventilnadel (3) auf, welche abspritzseitig einen Ventilschließkörper (4) aufweist. Der Ventilschließkörper (4) wirkt mit einer Ventilsitzfläche (6) zu einem Dichtsitz zusammen. Eine Dralleinrichtung (41, 42) ist vorgesehen, welche den Brennstoff in einer Drallkammer (42) mit einem Drall beaufschlagt. In einem Ventilsitzkörper (5) ist eine Abspritzöffnung (7) vorgesehenen. Der Brennstoff ist zumindest kurz vor dem Öffnen des Dichtsitzes unmittelbar vor dem Dichtsitz bzw. in der Drallkammer (42) mit einem Drall beaufschlagt. <IMAGE>

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Beispielsweise ist aus der DE 100 46 305 A1 ein Brennstoffeinspritzventil bekannt, welches eine Drallkammer, in die Brennstoff durch stromaufwärts gelegene Drallkanäle mit einer tangentialen Richtungskomponente bei geöffnetem Brennstoffeinspritzventil bzw. geöffnetem Dichtsitz strömt, aufweist. Der Brennstoff wird in der Drallkammer, nachdem der Dichtsitz geöffnet hat, mit einem Drall beaufschlagt und druckbehaftet durch die Abspritzöffnung in den Brennraum abgespritzt.
Nachteilig bei dem aus der obengenannten Druckschrift bekannten Brennstoffeinspritzventil ist, daß insbesondere bei strahlgeführten Brennverfahren, die üblicherweise bei Benzindirekteinspritzverfahren zur Anwendung kommen, der in den Brennraum tretende Brennstoffstrahl nur unzureichend exakt in jederzeit genau reproduzierbarem Abstand an der Zündkerze vorbei geführt werden kann. Dies ist durch den sich verzögert, erst nach dem Öffnen des Brennstoffeinspritzventils aufbauenden Drall des Brennstoffs bedingt. Der dabei am Anfang entstehende, vermindert drallbehaftete Vorstrahl ist insbesondere in seinem Abspritzwinkel stark von dem im Brennraum herrschenden stark variablen Gegendruck abhängig. Ebenso schwankt das im Randbereich auftretende Mischungsverhältnis von Luft und Brennstoff in Abhängigkeit des Gegendrucks und im zeitlichen Verlauf des Einspritzvorgangs erheblich. Die für strahlgeführte Brennverfahren typische und vorteilhafte Zündung des Brennstoff-Luft-Gemisches im Randbereich der Brennstoffwolke bzw. des Brennstoffstrahls ist dadurch erheblich erschwert und führt zu unzuverlässiger Zündung.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen der Vorstrahl weitgehend vermieden wird und der Brennstoffstrahl mit einem genau reproduzierbaren und weitgehend vom Gegendruck unabhängigen Abspritzwinkel in den Brennraum eingespritzt werden kann. Außerdem ist das Mischungsverhältnis von Brennstoff und Oxidant im Randbereich der Einspritzwolke bzw. des Einspritzstrahls weitgehend unabhängig vom Gegendruck, so daß das Mischungsverhältnis genau reproduzierbar ist und der Zündvorgang zuverlässig ausgeführt werden kann.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterentwicklungen des im Hauptanspruch angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.
In einer ersten Weiterbildung wird der Brennstoff über einen Zuführungspfad der Drallkammer zugeführt und über einen davon räumlich getrennten Abführungspfad abgeführt, so daß sich in der Drallkammer zumindest vor dem Öffnen des Dichtsitzes ein Drall ausbildet. Der zur Drallerzeugung notwendige Austausch von Brennstoff in der Drallkammer kann dadurch besonders einfach realisiert werden.
Vorteilhaft ist es zudem, wenn der Zuführungspfad zumindest teilweise aus einem Zuführungskanal besteht, welcher zwischen einem Trennkörper und einem Düsenkörper verläuft und/oder der Abführungspfad zumindest teilweise aus einem Abführungskanal besteht, welcher zwischen dem Trennkörper und der Ventilnadel verläuft. Die zur Drallerzeugung notwendige Strömung kann dadurch besonders einfach realisiert werden.
Vorteilhaft ist es weiterhin, den Trennkörper abspritzseitig mit einer Seite eines Führungselements zu verbinden und dabei eine Führungsöffnung von einer Seite her hermetisch dicht abzuschließen. Die Strömungsführung im Brennstoffeinspritzventil, insbesondere im Bereich der Drallkammer, kann dadurch besonders einfach und damit kostengünstig aufgebaut werden. Dies ist durch im Führungselement und/oder im Ventilschließkörper angeordnete Durchlässe, durch die Brennstoff in den Abführungspfad strömen kann, ebenso möglich.
Vorteilhafterweise sind die Durchlässe in den sich jeweils zugewandten Flächen von Führungselement und Ventilschließkörper angeordnet. Die Durchlässe lassen sich dort besonders einfach und ohne großen Fertigungsaufwand anordnen.
Von Vorteil ist es außerdem, wenn das Führungselement eine kreisrunde Führungsöffnung aufweist, in die der Ventilschließkörper unter Ausnehmung der Durchlässe paßgenau eingreift, so daß der Ventilschließkörper bzw. die Ventilnadel axial geführt ist und Brennstoff durch die Durchlässe treten kann. Die Führung der Ventilnadel und die Strömungsführung im Brennstoffeinspritzventil, insbesondere im abspritzseitigen Bereich, kann dadurch besonders raumsparend, kompakt und einfach aufgebaut werden.
Werden die Durchlässe außerdem so dimensioniert, daß sie eine Drosselwirkung auf die Strömung des Brennstoffs haben, kann ein unvorteilhaftes Abfließen von Brennstoff, mit einem damit einhergehenden Druckverlust durch den Abführungspfad, während der Dichtsitz geöffnet ist und Brennstoff abgespritzt wird, weitgehend und einfach vermieden werden.
Wird die Strömung des Brennstoffs durch eine Pumpe oder durch ein Steuerventil so beeinflußt, daß erst kurz vor dem Öffnen des Dichtsitzes die zur Drallerzeugung in der Drallkammer notwendig Strömung aufgebaut wird, so lassen sich unvorteilhaft hohe Wärmeverluste im abspritzseitigen Bereich des Brennstoffeinspritzventils vermeiden. Der zur Strömungserzeugung notwendig Energiebedarf wird vermindert und die Aufheizung des abgeführten Brennstoffs wird minimiert.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1
einen schematischen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines gattungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils,
Fig. 2
einen schematischen Schnitt durch das Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils im Bereich des Düsenkörpers,
Fig. 3
einen schematischen Schnitt durch das erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel im Bereich des Ventilschließkörpers in vergrößerter Darstellung,
Fig. 4
eine Ausführungsform eines Führungselements des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels,
Fig. 5
eine Ausführungsform eines Drallelements des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels und
Fig. 6
ein schematische Darstellung von Drallelement und zugepaartem Führungselement des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beispielhaft beschrieben. Übereinstimmende Bauteile sind dabei mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen.
Bevor anhand der Figuren 2 bis 6 das bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel näher beschrieben wird, soll zum besseren Verständnis der Erfindung zunächst anhand von Fig. 1 ein gattungsgemäßes Brennstoffeinspritzventil bezüglich seiner wesentlichen Bauteile kurz erläutert werden. In den Figuren auftretende Pfeile geben die Strömungsrichtung des Brennstoffes wieder.
Ein in Fig. 1 dargestelltes Ausführungsbeispiel eines gattungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 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 besteht aus einem Düsenkörper 2, in welchem eine Ventilnadel 3 angeordnet ist. Die Ventilnadel 3 weist abspritzseitig einen Ventilschließkörper 4 auf, 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 nach innen öffnendes Brennstoffeinspritzventil 1, welches über eine Abspritzöffnung 7 verfügt. Der Düsenkörper 2 ist durch eine Dichtung 8 gegen einen Außenpol 9 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 Abstand 26 voneinander getrennt und miteinander durch ein nicht ferromagnetisches Verbindungsbauteil 29 verbunden. Die Magnetspule 10 wird über eine elektrische Leitung 19 von einem über einen elektrischen Steckkontakt 17 zuführbaren elektrischen Strom erregt. Der Steckkontakt 17 ist von einer Kunststoffummantelung 18 umgeben, die am Innenpol 13 angespritzt sein kann.
Die Ventilnadel 3 ist in einer Ventilnadelführung 14 geführt, welche scheibenförmig ausgeführt ist. Zur Hubeinstellung dient eine zugepaarte Einstellscheibe 15. An der anderen Seite der Einstellscheibe 15 befindet sich der Anker 20. Dieser steht über einen ersten Flansch 21 mit der Ventilnadel 3 in Verbindung, welche durch eine Schweißnaht 22 mit dem ersten Flansch 21 verbunden ist. Auf dem ersten Flansch 21 stützt sich eine spiralförmige Rückstellfeder 23 ab, welche in der vorliegenden Bauform des Brennstoffeinspritzventils 1 durch eine Hülse 24 auf Vorspannung gebracht wird.
In der Ventilnadelführung 14, im Anker 20 und an einem Führungselement 36 verlaufen Brennstoffkanäle 30, 31 und 32. Der Brennstoff wird über einen an der Oberseite des Brennstoffeinspritzventils 1 angeordneten Brennstoffanschluß 16 zugeführt und durch ein Filterelement 25 gefiltert. Das Brennstoffeinspritzventil 1 ist durch einen Gummiring 28 gegen eine nicht weiter dargestellte Brennstoffverteilerleitung und durch eine Dichtung 37 gegen einen nicht weiter dargestellten Zylinderkopf abgedichtet.
An der abspritzseitigen Seite des Ankers 20 ist ein ringförmiges Dämpfungselement 33, welches aus einem Elastomerwerkstoff besteht, angeordnet. Es liegt auf einem zweiten Flansch 34 auf, welcher über eine Schweißnaht 35 stoffschlüssig mit der Ventilnadel 3 verbunden ist.
Im Ruhezustand des Brennstoffeinspritzventils 1 wird der Anker 20 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 12 und dem Anker 20 befindlichen Arbeitsspalt 27 vorgegeben ist. Der Anker 20 nimmt den ersten Flansch 21, welcher mit der Ventilnadel 3 verschweißt ist, ebenfalls in Hubrichtung mit. Der mit der Ventilnadel 3 in Verbindung stehende Ventilschließkörper 4 hebt von der Ventilsitzfläche 6 ab, und der Brennstoff wird durch die Abspritzöffnung 7 in den nicht dargestellten Brennraum abgespritzt.
Wird der Spulenstrom abgeschaltet, fällt der Anker 20 nach genügendem Abbau des Magnetfeldes durch den Druck der Rückstellfeder 23 vom Innenpol 13 ab, wodurch sich der mit der Ventilnadel 3 in Verbindung stehende erste Flansch 21 entgegen der Hubrichtung bewegt. Die Ventilnadel 3 wird dadurch in die gleiche Richtung bewegt, wodurch der Ventilschließkörper 4 auf der Ventilsitzfläche 6 aufsetzt und das Brennstoffeinspritzventil 1 geschlossen wird.
Fig. 2 zeigt einen schematischen Schnitt eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels des Brennstoffeinspritzventils 1 im Bereich des Düsenkörpers 3, welches ebenfalls in der Form eines Brennstoffeinspritzventils 1 für Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschinen ausgeführt ist. Das Brennstoffeinspritzventil 1 eignet sich insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in einen nicht dargestellten Brennraum einer Brennkraftmaschine. Im Unterschied zu dem in Fig. 1 dargestellten gattungsgemäßen Brennstoffeinspritzventil 1 weist das hier dargestellte Brennstoffeinspritzventil 1 knapp unterhalb des abspritzfernen Endes des Düsenkörpers 2, seitlich im Düsenkörper 2 eine Öffnung 44 auf. Die Öffnung 44 ist in diesem Ausführungsbeispiel über ein Steuerventil 39 und eine nachgeschaltete Pumpe 38 an einer Zuleitung 40, welche Brennstoff zuleitet, angeschlossen.
Im Weiteren unterscheidet sich das erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel durch einen im Düsenkörper 2 koaxial verlaufenden rohrförmigen Trennkörper 43 und ein zwischen dem Führungselement 36 und dem Ventilsitzkörper 5 angeordnetes scheibenförmiges Drallelement 41. Der rohrförmige Trennkörper 43, durch welchen die Ventilnadel 3 hindurch greift, ist mit seinem abspritzseitigen Ende hermetisch dicht an der abspritzfernen Seite des Führungselements 36 gefügt, beispielsweise stoffschlüssig durch eine Schweißung oder Laserschweißung. Knapp oberhalb der Öffnung 44, zwischen der Öffnung 44 und der Ventilnadelführung 14, vergrößert sich der Durchmesser des Trennkörpers 43 auf den Innendurchmesser des Düsenkörpers 2 und ist dort hermetisch dicht mit dem Innenumfang des Düsenkörpers 2 gefügt, beispielsweise stoffschlüssig. Die Ventilnadel 3 greift mit ihrem abspritzseitig angeordneten Ventilschließkörper 4 durch eine zentriert im Führungselement 36 und koaxial zum Ventilschließkörper 4 angeordnete Führungsöffnung 47.
Der Brennstoff gelangt druckbehaftet durch die Öffnung 44 in den Düsenkörper 2 und strömt dort durch einen Zuführungskanal 48, welcher zwischen dem Düsenkörper 2 und dem Trennkörper 43 gebildet ist, in Richtung Führungselement 36. Der Brennstoff strömt dann durch den Brennstoffkanal 32 des Führungselements 36 in einen oder mehrere Drallkanäle 46 des Drallelements 41 und gelangt dann in eine Drallkammer 42, welche in diesem Ausführungsbeispiel durch das Führungselement 36, den Ventilschließkörper 4, den Ventilsitzkörper 5 und das scheibenförmige Drallelement 41 begrenzt ist. Bei geschlossenem Dichtsitz strömt die über die Öffnung 44 zugeflossene gesamte Brennstoffmenge über im Bereich der Führungsöffnung 47 angeordnete, in dieser Figur nicht dargestellten Durchlässe 45 wieder ab. Ein vorteilhaftes Beispiel der Durchlässe ist in Fig. 3 wiedergegeben.
Der durch die Durchlässe 45 geströmte Brennstoff strömt in einen zwischen der Ventilnadel 3 und dem Inneren des Trennkörpers 43 gebildeten Abführungskanal 49 bis hinauf zu den Brennstoffkanälen 31 der oberen Ventilnadelführung 14 und weiter bis zum Brennstoffanschluß 16, wo der Brennstoff dann wieder der Zuleitung 40 zugeleitet wird. Der Brennstoff fließt nach dem Durchlaß 45 entgegen der Strömungsrichtung des zufließenden Brennstoffs, wobei der Trennkörper 43 die beiden Strömungsrichtungen trennt. In anderen Worten strömt der Brennstoff über einen Zuführungspfad, welcher durch die Öffnung 44, den Zuführungskanal 48, den Brennstoffkanal 32 und den Drallkanal 46 gebildet ist, in die Drallkammer 42, um bei geschlossenem Dichtsitz über einen Abführungspfad, welcher durch die Durchlässe 45, den Abführungskanal 49 und den Brennstoffkanal 31 gebildet ist, abzufließen. Dabei wird ein Brennstofffluß durch den abspritzseitigen Bereich des Brennstoffeinspritzventils erreicht, der zum einen in der Drallkammer 42 auch bei geschlossenem Dichtsitz, noch vor dem Öffnen des Dichtsitzes, einen Drall ausbildet und gleichzeitig den abspritzseitigen Bereich kühlt. Durch die Kühlung werden insbesondere Ablagerungen vermieden.
Grundsätzlich kann über den Abführungspfad der Brennstoff auch der Drallkammer 42 zugeführt werden, wobei dann über den Zuführungspfad der Brennstoff abgeführt wird.
Fig. 3 zeigt einen schematischen Schnitt durch das erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel aus Fig. 2 im Bereich des Ventilschließkörpers 4 in vergrößerter Darstellung.
Deutlich sichtbar sind in dieser Darstellung der Drallkanal 46, die Drallkammer 42 und die Durchlässe 45. Die Durchlässe 45 sind in diesem Ausführungsbeispiel als Flächenanschliffe ausgeführt, wobei vier Flächenanschliffe gleichmäßig radial am Umfang des Ventilschließkörpers 4 verteilt sind. Die Flächenanschliffe verringern den Durchmesser des Ventilschließkörpers 4 an den angeordneten Stellen, wobei zumindest ein Teil des Umfangs des Ventilschließkörpers 4 im Durchmesser belassen ist, um die Führung der Ventilnadel 3 im Führungselement 36 zu übernehmen. In anderen Ausführungsbeispielen können die Durchlässe 45 auch beispielsweise im Führungselement 36 in Form von axial verlaufenden Nuten angeordnet sein. Die Durchlässe 45 können so dimensioniert sein, daß sie eine Drosselwirkung im Brennstoffstrom bewirken. Die Drosselwirkung kann auch an anderen Stellen im Brennstoffeinspritzventil 1 erzielt werden, beispielsweise im Brennstoffkanal 31 der oberen Ventilnadelführung 14.
Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform des Führungselements 36 des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels von Fig. 3. Deutlich sichtbar sind die scheibenförmige bzw. lochscheibenförmige Form des Führungselements 36 und die am Außenumfang gleichmäßig verteilt eingebrachten rechteckigen Brennstoffkanäle 32. Zentriert im Führungselement 36 angeordnet sitzt die kreisrunde Führungsöffnung 47, welche in anderen Ausführungsbeispielen auch am Innenumfang angebrachte Nuten aufweisen kann, um damit die Durchlässe 45 zu formen.
Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform des Drallelements 41 des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels von Fig. 3. Sechs Drallkanäle 46 sind gleichmäßig mit einem tangentialen Richtungsanteil im Drallelement 41 angeordnet.
Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung des Drallelements 41 und des zugepaarten Führungselements 36 des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels von Fig. 3. Erkennbar wird in dieser Ansicht die Drallkammer 46, welche in radialer Richtungsachse außen durch das Drallelement 41 bzw. die Drallkanäle 46 und innen durch den hier nicht dargestellten Ventilschließkörper 4, welcher durch die Führungsöffnung 47 greift, begrenzt ist.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt und z. B. auch für nach außen öffnende Brennstoffeinspritzventile oder für Brennstoffeinspritzventile mit Piezoantrieb verwendbar. Die Merkmale der Ausführungsbeispiele oder Ausführungsformen können in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden.

Claims (13)

  1. Brennstoffeinspritzventil (1) mit einem Aktor zur Betätigung eines Ventilschließkörpers (4), der mit einer Ventilsitzfläche (6) zu einem Dichtsitz zusammenwirkt, einer Dralleinrichtung (41, 42) zur Erzeugung eines Dralls des Brennstoffs in einer Drallkammer (42) und einer Abspritzöffnung (7),
    dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff bei geschlossenem Dichtsitz, zumindest kurz vor dem Öffnen des Dichtsitzes unmittelbar vor dem Dichtsitz in der Drallkammer (42) mit einem Drall beaufschlagt wird.
  2. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff der Drallkammer (42) über einen Zuführungspfad (44, 48, 32, 46) zugeführt und über einen davon räumlich getrennten Abführungspfad (45, 49, 31) abgeführt wird, so daß sich in der Drallkammer (42) bereits vor dem Öffnen des Dichtsitzes ein Drall bildet.
  3. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Zuführungspfad (44, 48, 32, 46) zumindest teilweise aus einem Zuführungskanal (48) besteht, welcher zwischen einem Trennkörper (43) und einem Düsenkörper (2) verläuft und/oder der Abführungspfad (45, 49, 31) zumindest teilweise aus einem Abführungskanal (49) besteht, welcher zwischen dem Trennkörper (43) und der Ventilnadel (3) verläuft.
  4. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Trennkörper (43) rohrförmig ist.
  5. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 3 oder 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Trennkörper in einem Düsenkörper (2) verläuft.
  6. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Trennkörper (43) abspritzseitig mit einer Seite eines Führungselements (36) verbunden ist und dabei eine Führungsöffnung (47) von einer Seite her hermetisch dicht abschließt.
  7. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, daß im Führungselement (36) und/oder im Ventilschließkörper (4) Durchlässe (45) angeordnet sind, durch die Brennstoff in den Abführungspfad (45, 49, 31) strömen kann.
  8. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlässe (45) in den sich jeweils zugewandten Flächen von Führungselement (36) und Ventilschließkörper angeordnet sind.
  9. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 7 oder 8,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Führungselement (36) eine kreisrunde Führungsöffnung (47) aufweist, in die der Ventilschließkörper (4) unter Ausnehmung der Durchlässe (45) paßgenau eingreift, so daß der Ventilschließkörper (4) axial geführt ist und Brennstoff durch die Durchlässe (45) treten kann.
  10. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlässe (45) durch Flächenanschliffe des Ventilschließkörpers (4) geformt sind.
  11. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 7 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlässe (45) auf die Strömung des Brennstoffs eine Drosselwirkung haben.
  12. Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Brennstoffeinspritzventil (1) nach innen öffnet.
  13. Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff durch ein Steuerventil und/oder durch eine Pumpe (38) kurz vor dem Öffnen des Dichtsitzes in der Drallkammer (42) mit einem Drall beaufschlagt wird.
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