EP1623109B1 - Brennstoffeinspritzventil - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a fuel injection valve according to the preamble of the main claim.
- a fuel injection system for a mixture-compression spark-ignition internal combustion engine which comprises a fuel injection valve which injects fuel into a combustion chamber formed by a piston / cylinder construction and is provided with a spark plug protruding into the combustion chamber.
- the fuel injection valve is provided with at least one row of injection holes distributed over the circumference of the fuel injection valve. Through a targeted injection of fuel through the injection holes, a spray-guided combustion process is achieved by forming a mixture cloud with at least one jet.
- a fuel injection valve for fuel injection systems of internal combustion engines which is a magnetic coil, an operatively connected to the solenoid and acted upon in a closing direction by a return spring valve needle for actuating a valve closing body which forms a sealing seat together with a formed on a valve seat body valve seat, and at least two Abspritzö réelleen formed in the valve seat body has.
- EP 1 081 374 A For example, a fuel injector will be described with a heat conductive coating to reduce coking of the injection ports.
- the fuel injection valve according to the invention with the characterizing features of independent claim 1 has the advantage that a combination of different measures such as a widening of the spray openings in Abspritzutter of the fuel, a good thermal conductivity of the valve seat body, a reduction in the number of spray openings and a reduction in the distance between valve closing body and valve seat body ensures that no deposits can form by coking in the region of the exits of the injection openings in the combustion chamber of the internal combustion engine. A malfunction of the fuel injection valve or an impermissible restriction of the fuel flow is thus prevented.
- the combustion chamber side coating of the valve tip or the entire valve seat body is made of a highly thermally conductive material such as copper or aluminum.
- the widening in the mouth region of the ejection openings can be designed in any way, such.
- Fig. 1A shows in an excerpt sectional view of an embodiment of a fuel injection valve according to the invention 1.
- the fuel injection valve 1 is in the form of a fuel injection valve 1 for fuel injection systems of mixture-compression, spark-ignited. Internal combustion engine running.
- the fuel injection valve 1 is suitable for direct injection of fuel into a combustion chamber 36, not shown, 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 is in operative connection with a valve closing body 4, which cooperates with a arranged on a valve seat body 5 valve seat surface 6 to a sealing seat.
- the valve closing body is formed almost spherical and thereby contributes to an offset-free guidance in the valve seat body 5.
- the fuel injection valve 1 is an inwardly opening fuel injection valve 1, which has two injection openings 7.
- the nozzle body 2 is sealed by a seal 8 against an outer pole 9 of a magnetic coil 10.
- the magnetic coil 10 is encapsulated in a coil housing 11 and wound on a bobbin 12, which rests against an inner pole 13 of the magnetic coil 10.
- the inner pole 13 and the outer pole 9 are separated by a gap 26 and are based on a connecting member 29 from.
- the magnetic coil 10 is energized via a line 19 from a via an electrical plug contact 17 can be supplied with electric current.
- the plug contact 17 is surrounded by a plastic casing 18, which may be molded on the inner pole 13.
- valve needle 3 is guided in a valve needle guide 14, which is designed disk-shaped.
- armature 20 On the other side of the dial 15 is an armature 20. This is frictionally connected via a first flange 21 with the valve needle 3 in connection, which is connected by a weld 22 to the first flange 21.
- a return spring 23 On the first flange 21, a return spring 23 is supported, which is brought in the present design of the fuel injection valve 1 by a sleeve 24 to bias.
- a second flange 31 is arranged, which serves as a lower anchor stop. He is connected via a weld 33 non-positively with the valve needle 3. Between the armature 20 and the second flange 31 is an elastic intermediate ring 32 for damping Ankerprelriv when closing the fuel injection valve 1 is arranged.
- valve needle guide 14 and the armature 20 run fuel channels 30 and 31.
- the valve closing body 4 are formed 32 bevels, which lead the fuel to the sealing seat.
- the fuel is supplied via a central fuel supply 16 and filtered by a filter element 25.
- the fuel injection valve 1 is sealed by a seal 28 against a distribution line, not shown.
- Another seal 39 seals against the cylinder head, not shown, of the internal combustion engine.
- the spray openings 7 open through the coating 38, for example, funnel-shaped. Heat is dissipated by the valve seat body 5 through the coating 38, as a result of which it becomes less hot and therefore the accumulation of fuel and coking of the spray-discharge openings 7 are reduced.
- the discharge-side part of the fuel injection valve 1 with the coating 38 is in Fig. 1B shown in more detail. Together with other measures described in more detail below, the coking of the ejection openings 7 can be effectively reduced.
- the first flange 21 is acted on the valve needle 3 by the return spring 23 counter to its stroke direction so that the valve closing body 4 is held on the valve seat 6 in sealing engagement.
- the armature 20 rests on the intermediate ring 32, which is supported on the second flange 31.
- this builds up a magnetic field, which moves the armature 20 against the spring force of the return spring 23 in the stroke direction. It takes the Armature 20, the first flange 21 which is welded to the valve needle 3, and thus the valve needle 3 also in the stroke direction with.
- the valve closing body 4, which is in operative connection with the valve needle 3, lifts off from the valve seat surface 6, as a result of which the fuel guided to the spray opening 7 is sprayed off.
- the armature 20 drops after sufficient degradation of the magnetic field by the pressure of the return spring 23 on the first flange 21 from the inner pole 13, whereby the valve needle 3 moves against the stroke direction.
- the valve closing body 4 is seated on the valve seat surface 6 and the fuel injection valve 1 is closed.
- the armature 20 is seated on the anchor stop formed by the second flange 31.
- Fig. 1B shows in an excerpted sectional view the in Fig. 1 with IB designated section of the in Fig. 1 illustrated embodiment of an inventively designed fuel injector. 1
- the valve seat body 5 has a coating 38 on its outer side 37 facing the combustion chamber 36.
- the coating 38 the temperature of the valve seat body 5 can be reduced, whereby the coking is reduced by itself at this Bofordem fuel.
- the ejection openings 7 remain free of deposits, which would otherwise unduly reduce the flow through the fuel injector 1 and would make the operation of the internal combustion engine impossible.
- the coating 38 can be formed over its entire area on the entire surface 34 of the valve seat body 5 or only in the region of the injection openings 7.
- the valve seat body 5 may be formed thickened, since this measure improves the thermal conductivity of the valve seat body and thus also for a cooler end face 37 ensures.
- the material thickness should be greater than or equal to 0.4 mm.
- the preparation of the coating 38 can be carried out, for example, galvanically based on copper or aluminum, it can also be alternatively made of a highly heat conductive material such as copper or aluminum, the whole valve seat body 5.
- the ejection openings 7 can be attached to any points of the valve seat body 5. Preferably, they are arranged on a circular or elliptical bolt circle, which may be concentric or eccentric to a longitudinal axis 40 of the valve seat body 5. The distance between the hole centers can be equidistant or different. The spatial orientation may be different for each hole axis, as in FIG Fig. 1B for two ejection openings 7 indicated.
- the sprayed from the spray openings 7 fuel jets may have any opening angle, which depend only on the geometry of the spray opening 7.
- Fig. 1B For example, funnel-shaped mouth regions 41 of the ejection openings 7 are shown.
- a widened mouth region 41 as in the Fig. 1A and 1B can be configured conical, funnel-shaped or stepped, but also, as in the FIGS. 2A and 2B shown in a highly schematic manner, are produced by means of a groove 42, which is mounted in the region of the injection openings 7 on the valve seat body 5.
- the narrowest cross section of the ejection openings 7 to be measured is protected from the high combustion temperature and the combustion particles by the expanded cross section. Deposits, which are formed instead in the expanded cross section, do not interfere with the Abspritzvorgang, since the pads in the Grown into the fuel jet are removed from this. The removal is therefore possible because the coating is sufficiently thick and therefore rather fragile.
- FIGS. 3A and 3B are ejection openings 7 and their expanded mouth areas 41 exemplified.
- a shape like the one in Fig. 3A is shown, for example, in connection with in Fig. 1A and 1B described coating 38 possible while in Fig. 3B shown form, for example, by the attachment of a groove 42, as in FIGS. 2A and 2B shown, can be performed.
- the mouth regions 41 can be introduced into the valve seat body 5 or the coating 38, for example by means of laser drilling, erosion and similar processes.
- the ejection openings 7 and their mouth regions 41 can be generally funnel-shaped, stepped or conical. A production of the mouth areas 41 by means of two-stage erosion is possible.
- the shape of the sealing seat which is formed from the formed on the valve seat body 5 valve seat surface 6 and the valve closing body 4, contributes to the reduction of the temperature in this area.
- a key aspect is the distance between the surface of the valve closing body 4 and each of the ejection openings 7.
- a preferred value for this distance is a maximum of 20 microns.
- a further factor influencing the deposits in the region of the injection orifices 7 is the number of injection orifices 7.
- a large number of injection orifices 7 leads to a leaning of the mixture cloud in the outer regions, it also produces a rich core which has a high fuel concentration in the interior Area of the mixture cloud and thus also on the valve closing body 5 has.
- a number of maximally eight ejection openings 7 is advantageous.
- FIGS. 4A and 4B show the effect of different feature combinations compared to a fuel injector 1 without the features of the invention.
- the diagrams show the leaning of the metered injection quantity for various of the mentioned measures and combinations thereof.
- the x-axis shows the development progress achieved with these measures.
- the top left point 50 in diagram 4A represents a fuel injection valve 1 without the measures according to the invention.
- the emaciation of the mixture by coking the spray openings 7 is up to 40%.
- valve seat body 5 is modified so that the distance between the valve closing body 4 and the valve seat body 5 is reduced, a significant improvement already occurs, as the second point 51 in diagram 4A shows at about 30%.
- Fig. 4B shows a section of the in Fig. 4A Diagram shown in the range below 10% emaciation.
- the third measuring point 52 is off Fig. 4A in Fig. 4B transmitted with plenty of 10% emaciation.
- the invention is not limited to the illustrated embodiments and z. B. for arbitrarily arranged spray openings 7 and for any construction of inwardly opening multi-hole fuel injectors 1 applicable.
Description
- Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs.
- Aus der
DE 198 04 463 A1 ist ein Brennstoffeinspritzsystem für eine gemischverdichtende, fremdgezündete Brennkraftmaschine bekannt, welches ein Brennstoffeinspritzventil umfaßt, das Brennstoff in einen von einer Kolben-/Zylinderkonstruktion gebildeten Brennraum einspritzt, und mit einer in den Brennraum ragenden Zündkerze versehen ist. Das Brennstoffeinspritzventil ist mit mindestens einer Reihe über den Umfang des Brennstoffeinspritzventils verteilt angeordneten Einspritzlöchern versehen. Durch eine gezielte Einspritzung von Brennstoff über die Einspritzlöcher wird eine strahlgeführtes Brennverfahren durch Bildung einer Gemischwolke mit mindestens einem Strahl realisiert. - Nachteilig an dem aus der obengenannten Druckschrift bekannten Brennstoffeinspritzventil ist insbesondere die Verkokung der Abspritzöffnungen, welche dadurch verstopfen und den Durchfluß durch das Brennstoffeinspritzventil unzulässig stark vermindern. Dies führt zu Fehlfunktionen der Brennkraftmaschine.
- In
WO 02/084104 A - In
EP 1 081 374 A wird ein Brennstoffeinspritzventil beschrieben mit einer Wärmeleitenden Beschichtung zur Verminderung der Verkokung der Einspritzöffnungen. - Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass eine Kombination verschiedener Maßnahmen wie eine Aufweitung der Abspritzöffnungen in Abspritzrichtung des Brennstoffs, eine gute Wärmeleitfähigkeit des Ventilsitzkörpers, eine Reduktion der Anzahl der Abspritzöffnungen sowie eine Verringerung des Abstandes zwischen Ventilschließkörper und Ventilsitzkörper dafür sorgt, dass sich im Bereich der Austritte der Abspritzöffnungen in den Brennraum der Brennkraftmaschine keine Ablagerungen durch Verkokung bilden können. Einer Fehlfunktion des Brennstoffeinspritzventils bzw. einer unzulässigen Drosselung des Brennstoffflusses wird somit vorgebeugt.
- Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Anspruch 1 angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.
- Vorteilhafterweise ist die brennraumseitige Beschichtung der Ventilspitze oder der ganze Ventilsitzkörper aus einem hoch wärmeleitfähigen Material wie Kupfer oder Aluminium hergestellt.
- Weiterhin ist von Vorteil, dass die Aufweitung im Mündungsbereich der Abspritzöffnungen in beliebiger Weise ausgeführt sein kann, wie z. B. trichterförmig, konisch oder rechteckig.
- Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1A
- einen schematischen. Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils in einer Gesamtansicht,
- Fig. 1B
- einen schematischen Schnitt durch den abspritzseitigen Teil des in
Fig. 1A dargestellten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils im Bereich IB inFig. 1 , - Fig. 2A-B
- eine stark schematisierte Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils im Bereich des Ventilsitzkörpers in zwei verschiedenen Ansichten,
- Fig. 3A-B
- schematische Darstellungen von möglichen Formen von Abspritzöffnungen für die erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventile, und
- Fig. 4A-B
- erläuternde Diagramme der Wirkungsweise verschiedener Kombinationen der erfindungsgemäßen Maßnahmen.
-
Fig. 1A zeigt in einer auszugsweisen Schnittdarstellung ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1. Das Brennstoffeinspritzventil 1 ist in der Form eines Brennstoffeinspritzventils 1 für Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden, fremdgezündeten. Brennkraftmaschinen ausgeführt. Das Brennstoffeinspritzventil 1 eignet sich zum direkten Einspritzen von Brennstoff in einen nicht näher dargestellten Brennraum 36 einer Brennkraftmaschine. - Das Brennstoffeinspritzventil 1 besteht aus einem Düsenkörper 2, in welchem eine Ventilnadel 3 angeordnet ist.
- Die Ventilnadel 3 steht in Wirkverbindung mit einem Ventilschließkörper 4, der mit einer auf einem Ventilsitzkörper 5 angeordneten Ventilsitzfläche 6 zu einem Dichtsitz zusammenwirkt. Der Ventilschließkörper ist nahezu kugelförmig ausgebildet und trägt dadurch zu einer versatzfreien Führung im Ventilsitzkörper 5 bei. Bei dem Brennstoffeinspritzventil 1 handelt es sich im Ausführungsbeispiel um ein nach innen öffnendes Brennstoffeinspritzventil 1, welches über zwei Abspritzöffnungen 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 Spalt 26 voneinander getrennt und stützen sich auf einem Verbindungsbauteil 29 ab. Die Magnetspule 10 wird über eine Leitung 19 von einem über einen elektrischen Steckkontakt 17 zuführbaren elektrischen Strom erregt. Der Steckkontakt 17 ist von einer Kunststoffummantelung 18 umgeben, die am Innenpol 13 angespritzt sein kann.
- Die Ventilnadel 3 ist in einer Ventilnadelführung 14 geführt, welche scheibenförmig ausgeführt ist. Zur Hubeinstellung dient eine zugepaarte Einstellscheibe 15. An der anderen Seite der Einstellscheibe 15 befindet sich ein Anker 20. Dieser steht über einen ersten Flansch 21 kraftschlüssig 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 Rückstellfeder 23 ab, welche in der vorliegenden Bauform des Brennstoffeinspritzventils 1 durch eine Hülse 24 auf Vorspannung gebracht wird.
- Abströmseitig des Ankers 20 ist ein zweiter Flansch 31 angeordnet, der als unterer Ankeranschlag dient. Er ist über eine Schweißnaht 33 kraftschlüssig mit der Ventilnadel 3 verbunden. Zwischen dem Anker 20 und dem zweiten Flansch 31 ist ein elastischer Zwischenring 32 zur Dämpfung von Ankerprellern beim Schließen des Brennstoffeinspritzventils 1 angeordnet.
- In der Ventilnadelführung 14 und im Anker 20 verlaufen Brennstoffkanäle 30 und 31. Am Ventilschließkörper 4 sind Anschliffe 32 ausgebildet, welche den Brennstoff zum Dichtsitz führen. Der Brennstoff wird über eine zentrale Brennstoffzufuhr 16 zugeführt und durch ein Filterelement 25 gefiltert. Das Brennstoffeinspritzventil 1 ist durch eine Dichtung 28 gegen eine nicht weiter dargestellte Verteilerleitung abgedichtet. Eine weitere Dichtung 39 dichtet gegen den nicht weiter dargestellten Zylinderkopf der Brennkraftmaschine ab.
- Erfindungsgemäß weist das Brennstoffeinspritzventil 1 an einer dem nicht weiter dargestellten Brennraum 36 der Brennkraftmaschine zugewandten Außenseite 37 des Ventilsitzkörpers 5 eine wärmeableitende Beschichtung 38 auf. Die Abspritzöffnungen 7 münden durch die Beschichtung 38 beispielsweise trichterförmig aus. Durch die Beschichtung 38 wird Wärme vom Ventilsitzkörper 5 abgeleitet, wodurch dieser weniger heiß wird und daher die Anlagerung von Brennstoff und eine Verkokung der Abspritzöffnungen 7 vermindert wird. Der abspritzseitige Teil des Brennstoffeinspritzventils 1 mit der Beschichtung 38 ist in
Fig. 1B näher dargestellt. Zusammen mit weiteren, im folgenden näher beschriebenen Maßnahmen kann die Verkokung der Abspritzöffnungen 7 wirkungsvoll reduziert werden. - Im Ruhezustand des Brennstoffeinspritzventils 1 wird der erste Flansch 21 an der Ventilnadel 3 von der Rückstellfeder 23 entgegen seiner Hubrichtung so beaufschlagt, daß der Ventilschließkörper 4 am Ventilsitz 6 in dichtender Anlage gehalten wird. Der Anker 20 liegt auf dem Zwischenring 32 auf, der sich auf dem zweiten Flansch 31 abstützt. Bei Erregung der Magnetspule 10 baut diese ein Magnetfeld auf, welches den Anker 20 entgegen der Federkraft der Rückstellfeder 23 in Hubrichtung bewegt. Dabei nimmt der Anker 20 den ersten Flansch 21, welcher mit der Ventilnadel 3 verschweißt ist, und damit die Ventilnadel 3 ebenfalls in Hubrichtung mit. Der mit der Ventilnadel 3 in Wirkverbindung stehende Ventilschließkörper 4 hebt von der Ventilsitzfläche 6 ab, wodurch der zur Abspritzöffnung 7 geführte Brennstoff abgespritzt wird.
- Wird der Spulenstrom abgeschaltet, fällt der Anker 20 nach genügendem Abbau des Magnetfeldes durch den Druck der Rückstellfeder 23 auf den ersten Flansch 21 vom Innenpol 13 ab, wodurch sich die Ventilnadel 3 entgegen der Hubrichtung bewegt. Dadurch setzt der Ventilschließkörper 4 auf der Ventilsitzfläche 6 auf und das Brennstoffeinspritzventil 1 wird geschlossen. Der Anker 20 setzt auf dem durch den zweiten Flansch 31 gebildeten Ankeranschlag auf.
-
Fig. 1B zeigt in einer auszugsweisen Schnittdarstellung den inFig. 1 mit IB bezeichneten Ausschnitt aus dem inFig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils 1. - Wie bereits in
Fig. 1A angedeutet, weist der Ventilsitzkörper 5 an seiner dem Brennraum 36 zugewandten Außenseite 37 eine Beschichtung 38 auf. Durch die Beschichtung 38 kann die Temperatur des Ventilsitzkörpers 5 reduziert werden, wodurch die Verkokung von sich an diesem niederschlagendem Brennstoff reduziert wird. Dadurch bleiben die Abspritzöffnungen 7 frei von Ablagerungen, welche andernfalls den Durchfluß durch das Brennstoffeinspritzventil 1 unzulässig stark reduzieren und den Betrieb der Brennkraftmaschine unmöglich machen würden. - Die Beschichtung 38 kann dabei vollflächig auf der ganzen Fläche 34 des Ventilsitzkörpers 5 ausgebildet oder nur im Bereich der Abspritzöffnungen 7 angebracht sein. Alternativ oder zusätzlich kann statt einer Beschichtung 38 auch der Ventilsitzkörper 5 verdickt ausgebildet sein, da diese Maßnahme die Wärmeleitfähigkeit des Ventilsitzkörpers verbessert und dadurch ebenfalls für eine kühlere Stirnseite 37 sorgt. Die Materialstärke sollte dabei größer als oder gleich 0,4 mm sein.
- Die Herstellung der Beschichtung 38 kann dabei beispielsweise galvanisch auf Kupferbasis oder Aluminiumbasis erfolgen, es kann auch alternativ der ganze Ventilsitzkörper 5 aus einem hochwärmeleitfähigen Material wie Kupfer oder Aluminium hergestellt sein.
- Die Abspritzöffnungen 7 können an beliebigen Punkten des Ventilsitzkörpers 5 angebracht sein. Vorzugsweise sind sie auf einem runden oder elliptischen Lochkreis, der konzentrisch oder exzentrisch zu einer Längsachse 40 des Ventilsitzkörpers 5 sein kann, angeordnet. Der Abstand zwischen den Lochmittelpunkten kann dabei äquidistant oder unterschiedlich sein. Die räumliche Orientierung kann für jede Lochachse unterschiedlich sein, wie in
Fig. 1B für zwei Abspritzöffnungen 7 angedeutet. - Die aus den Abspritzöffnungen 7 abgespritzten Brennstoffstrahlen können beliebige Öffnungswinkel aufweisen, welche nur von der Geometrie der Abspritzöffnung 7 abhängen. In
Fig. 1B sind beispielsweise trichterförmige Mündungsbereiche 41 der Abspritzöffnungen 7 dargestellt. - Neben der Beschichtung 38 hat auch die Form der Mündungsbereiche 41 der Abspritzöffnungen 7 Auswirkungen auf das Verkokungsverhalten des Brennstoffeinspritzventils 1. Ein aufgeweiteter Mündungsbereich 41, wie in den
Fig. 1A und1B dargestellt, kann konisch, trichterförmig oder gestuft ausgeführt sein, aber auch, wie in denFig. 2A und 2B stark schematisiert dargestellt, mittels einer Nut 42 hergestellt werden, welche im Bereich der Abspritzöffnungen 7 am Ventilsitzkörper 5 angebracht ist. Der zu messende, engste Querschnitt der Abspritzöffnungen 7 wird durch den erweiterten Querschnitt vor der hohen Verbrennungstemperatur und den Verbrennungspartikeln geschützt. Ablagerungen, die statt dessen im erweiterten Querschnitt gebildet werden, stören den Abspritzvorgang nicht, da die Beläge beim Hineinwachsen in den Brennstoffstrahl von diesem abgetragen werden. Die Abtragung ist dabei deshalb möglich, weil der Belag ausreichend dick und daher eher brüchig ist. - In den
Fig. 3A und 3B sind Abspritzöffnungen 7 und deren aufgeweitete Mündungsbereiche 41 beispielhaft dargestellt. Eine Form, wie die inFig. 3A dargestellte, ist beispielsweise in Verbindung mit der inFig. 1A und1B beschriebenen Beschichtung 38 möglich, während die inFig. 3B gezeigte Form beispielsweise durch das Anbringen einer Nut 42, wie inFig. 2A und 2B gezeigt, ausgeführt werden kann. - Die Mündungsbereiche 41 können dabei beispielsweise mittels Laserbohren, Erodieren und ähnliche Verfahren in den Ventilsitzkörper 5 bzw. die Beschichtung 38 eingebracht werden. Die Abspritzöffnungen 7 und ihre Mündungsbereiche 41 können dabei allgemein trichterförmig, gestuft oder konisch ausgeführt sein. Auch eine Herstellung der Mündungsbereiche 41 mittels zweistufigen Erodierens ist möglich.
- Auch die Form des Dichtsitzes, welcher aus der an dem Ventilsitzkörper 5 ausgebildeten Ventilsitzfläche 6 und dem Ventilschließkörper 4 gebildet wird, trägt zur Verringerung der Temperatur in diesem Bereich bei. Wesentlicher Gesichtspunkt ist dabei der Abstand zwischen der Oberfläche des Ventilschließkörpers 4 und jeder der Abspritzöffnungen 7. Ein bevorzugter Wert für diesen Abstand liegt dabei bei maximal 20 µm. Durch einen kleinen Abstand kann eine gute Wärmeleitung stattfinden, während ein großer Abstand den Abtransport von Wärme in die kühlere Ventilnadel 3 vermindern würde. Zudem kann durch die so erzielten niedrigen Temperaturen der Brennstoff unterhalb des Ventilschließkörpers 4 nicht verdampfen, so daß der Bereich vor der hohen Temperatur des Brennraums und vor Ablagerung von Verbrennungsrückständen geschützt bleibt. Zudem können keine klebrigen Verdampfungsreste in diesem Bereich entstehen.
- Ein weiterer Faktor, welcher die Ablagerungen im Bereich der Abspritzöffnungen 7 beeinflußt, ist die Anzahl der Abspritzöffnungen 7. Eine große Anzahl Abspritzöffnungen 7 führt zwar zu einer Abmagerung der Gemischwolke in den Außenbereichen, erzeugt jedoch auch einen fetten Kern, welcher eine hohe Brennstoffkonzentration im inneren Bereich der Gemischwolke und damit auch am Ventilschließkörper 5 aufweist. Um die Ablagerungen im Bereich der Abspritzöffnungen 7 gering zu halten, ist eine Anzahl von maximal acht Abspritzöffnungen 7 vorteilhaft.
- Jedes einzelne dieser Merkmale hat eine positive Wirkung auf die Verkokungsneigung, aber erst eine Kombination der verschiedenen Möglichkeiten ergibt eine signifikante Reduktion der Ablagerungen im Bereich der Abspritzöffnungen 7. Die Diagramme in
Fig. 4A und 4B zeigen dabei die Wirkung verschiedener Merkmalskombinationen im Vergleich zu einem Brennstoffeinspritzventil 1 ohne die erfindungsgemäßen Merkmale. Die Diagramme zeigen dabei die Abmagerung der dosierten Einspritzmenge für verschiedene der erwähnten Maßnahmen und Kombinationen daraus. Die x-Achse zeigt den Entwicklungsfortschritt, der mit diesen Maßnahmen erzielt wird. - Der oberste linke Punkt 50 in Diagramm 4A repräsentiert dabei ein Brennstoffeinspritzventil 1 ohne die erfindungsgemäßen Maßnahmen. Die Abmagerung des Gemisches durch Verkokung der Abspritzöffnungen 7 liegt bei bis zu 40%.
- Wird der Ventilsitzkörper 5 so modifiziert, daß der Abstand zwischen Ventilschließkörper 4 und Ventilsitzkörper 5 verringert wird, tritt bereits eine deutliche Verbesserung ein, wie der zweite Punkt 51 in Diagramm 4A bei ca. 30% zeigt.
- Kombiniert man das Merkmal des verringerten Abstandes am Dichtsitz mit den sich in Abspritzrichtung erweiternden Abspritzöffnungen 7, gelangt man zum dritten Punkt 52 in Diagramm 4A bei ca. 10%, was eine weitere deutliche Verbesserung bedeutet.
- Die Kombination des verringerten Abstandes mit einer geringen Anzahl von Abspritzöffnungen 7 bringt eine weitere geringfügige Verbesserung der Verkokungsneigung, wie der Punkt 53 ganz rechts in Diagramm 4A zeigt.
-
Fig. 4B zeigt einen Ausschnitt aus dem inFig. 4A dargestellten Diagramm im Bereich unterhalb von 10% Abmagerung. Zur Verdeutlichung ist der dritte Meßpunkt 52 ausFig. 4A inFig. 4B bei reichlich 10% Abmagerung übertragen. - Weitere Verbesserungen der Verkokungsneigung sind durch die Kombination der Merkmale des geringen Abstandes und der sich erweiternden Abspritzöffnungen 7 mit den wärmeleitenden Maßnahmen durch Erhöhung der Wandstärke des Ventilsitzkörpers 5 (Meßpunkt 54 bei knapp 4%) oder des Aufbringens einer Beschichtung auf die Stirnseite 37 des Ventilsitzkörpers 5 (Meßpunkt 55 bei gut 2%) erzielbar.
- Eine weitere Absenkung ist noch möglich, indem die Maßnahmen des geringen Abstandes und der sich erweiternden Abspritzöffnungen 7 mit der verringerten Anzahl von Abspritzöffnungen 7 kombiniert wird. Dann kann die Verkokungsneigung auf einen Wert nahe 1% (Meßpunkt 56) reduziert werden.
- Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt und z. B. für beliebig angeordnete Abspritzöffnungen 7 sowie für beliebige Bauweisen von nach innen öffnenden Mehrloch-Brennstoffeinspritzventilen 1 anwendbar.
Claims (9)
- Brennstoffeinspritzventil(1) zum direkten Einspritzen von Brennstoff in einen Brennraum (39) einer Brennkraftmaschine mit einem erregbaren Aktuator (10), einer mit dem Aktuator (10) in Wirkverbindung stehenden und in einer Schließrichtung von einer Rückstellfeder (23) beaufschlagten Ventilnadel (3) zur Betätigung eines Ventilschließkörpers (4), der zusammen mit einer an einem Ventilsitzkörper (5) ausgebildeten Ventilsitzfläche (6) einen Dichtsitz bildet, und zumindest zwei bis maximal acht Abspritzöffnungen (7), die in dem Ventilsitzkörper (5) ausgebildet sind und die jeweils einen Mündungsbereich (41) in den Brennraum (39) der Brennkraftmaschine aufweisen, wobei an einer dem Brennraum (36) der Brennkraftmaschine zugewandten Außenseite (37) des Ventilsitzkörpers (5) eine wärmeleitende Beschichtung (38) ausgebildet ist, und wobei ein Abstand zwischen dem Ventilschließkörper (4) und einem Einströmquerschnitt der Abspritzöffnungen (7) im Ventilsitzkörper (5) kleiner als 20 µm ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Mündungsbereich (41) der Abspritzöffnungen (7) in der wärmeleitenden Beschichtung (38) aufgeweitet ausgebildet ist. - Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Beschichtung (38) aus Kupfer oder Aluminium besteht. - Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Beschichtung mittels Galvanisierens auf dem Ventilsitzkörper (5) aufgebracht ist. - Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Ventilsitzkörper (5) aus Kupfer oder Aluminium hergestellt ist. - Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Wandstärke des Ventilsitzkörpers (5) größer oder gleich 0,4 mm ist. - Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass sich jeweils ein Mündungsbereich (41) der Abspritzöffnungen (7) in einer Abspritzrichtung erweitert. - Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Mündungsbereich (41) der Abspritzöffnungen (7) trichterförmig, konisch oder gestuft erweitert ist. - Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Abspritzöffnungen (7) in einer Nut (42) ausmünden. - Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Mündungsbereiche (41) in der Nut (42) einen rechteckigen Querschnitt haben.
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