WO1998042979A1 - Brennstoffeinspritzventil - Google Patents

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WO1998042979A1
WO1998042979A1 PCT/DE1997/002840 DE9702840W WO9842979A1 WO 1998042979 A1 WO1998042979 A1 WO 1998042979A1 DE 9702840 W DE9702840 W DE 9702840W WO 9842979 A1 WO9842979 A1 WO 9842979A1
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fuel
valve according
channels
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PCT/DE1997/002840
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Inventor
Rainer Norgauer
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to a fuel injector according to the preamble of the main claim.
  • This known type of construction is a common type of construction, e.g. in US 4, 520, 962 or US 5, 199, 648.
  • a fuel injection valve has a valve seat surface in the nozzle body, which is followed by a spray opening downstream.
  • the valve seat surface interacts with a valve closing body, which can be moved between a closed position adjacent to it and an open position raised therefrom.
  • An electromagnetic drive which controls the movement of the valve closing body, is used to open and close the valve thus formed.
  • the fuel injector is associated with a device for generating a swirl flow for the fuel flowing through the spray opening, which e.g.
  • valve closing body US 4, 520, 962
  • spherical valve closing body US 5, 199, 648.
  • the spray pattern of the fuel emerging from the spray opening results from the shape of the valve closing body and the arrangement and shape of the spray opening.
  • DE 39 43 005 AI describes a fuel injector with a plate-shaped valve closing body. Upstream of the spray hole is a chamber, to which a plurality of fuel supply channels extend tangentially. As a result, the emerging fuel jet receives a rotational movement, whereby a better fuel gasification is to be achieved.
  • the spray opening has a conical widening at its mouth end.
  • the fuel injector according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that on the one hand an intensive mixing of the fuel / air mixture is achieved and on the other hand the fuel / air ratio is influenced and optimized favorably.
  • the area of the spray opening one or more channels open radially inwards, which suck in air from the combustion chamber into the spray opening.
  • the fuel is premixed in the area of the spray opening with the sucked-in air, in particular in the jacket area of the existing fuel flow. This premixing continues in the area of the emerging fuel jet, and in particular also in its jacket area, which is favorable for the following reasons.
  • the spray opening divergent at least in a downstream area in the downstream direction, preferably in the form of a cone.
  • the jet angle of the divergent fuel jet emerging from the spray opening is stabilized. If the jet flow is in the conical area of the spray opening on its wall, due to the friction of the swirl and thus the beam angle is reduced. If the flow is not in the conical area, the beam angle increases due to the Coanda effect (negative pressure in the area near the wall). The jet angle thus adjusts to the very precisely producible cone angle of the spray opening. It can thus be seen that the device for generating a swirl flow does not have to meet high requirements in order to obtain the predetermined jet angle. Rather, there may be a certain tolerance as long as the jet angle automatically adapts to the cone angle of the spray opening.
  • the suction of air from the combustion chamber according to the invention is particularly suitable in combination with an at least end-side conical widening of the spray opening.
  • the opening of the at least one channel that supplies the air from the combustion chamber is preferably arranged in the transition region for divergent expansion of the spray opening or in its initial region.
  • the divergent expansion of the spray opening in an attachment of the nozzle body, which can be detachably or non-detachably connected to the nozzle body.
  • the at least one channel for introducing air from the combustion chamber can be manufactured more easily and simply, in particular prefabricated.
  • FIG. 1 shows an axial section through the end region of a fuel injection valve according to the invention, which faces the combustion chamber of an internal combustion engine
  • FIG. 2 shows the end region of a fuel injection valve according to the invention in a modified embodiment. Description of the embodiments
  • the fuel injection valve 1 is suitable for fuel injection systems of mixture-compressing, spark-ignited internal combustion engines, preferably for one
  • Gasoline high-pressure direct injection and has a nozzle body 2 which is cylindrical or step-cylindrical at least in its end region shown.
  • This end of the fuel injection valve 1 is referred to below as the spray-side end 3. It can protrude into the combustion chamber of the internal combustion engine, which is indicated by reference number 4, or with its end face 5 on the spray side, with the
  • Attachment of the same have a thread with which he or she is screwed into the cylinder, the required sealing being ensured by means of an annular seal, also not shown, surrounding the nozzle body 2.
  • valve closing body 7 In the tubular nozzle body 2 extends coaxially a bore 6 in which a valve closing body 7 is guided axially.
  • a conical valve seat surface 8 is formed on a conical taper of the nozzle body 2, from which a spray opening 9 extends coaxially.
  • the valve seat surface 8 forms, with a conical surface 11 of the valve closing body 7, a seat valve 12 with which the fuel metering can be controlled.
  • the valve closing body 7 is e.g. lifted from the valve seat surface 8 by a certain valve lift by means of an electromagnetic drive (not shown).
  • a device for generating a swirl flow for the fuel flowing through the spray opening 9 is assigned to the valve closing body 7, here in the form of helical, groove-like swirl channels 13.
  • the conical tip of the valve closing body 7 has a conical surface 14 which includes a larger wedge angle W than the wedge angle W1 of the conical surface 11 and is therefore obtuse.
  • the spray opening 9 extends over a longitudinal section a, initially cylindrically and then in a conical divergent manner, up to the spray-side end face 5, forming a includes acute to obtuse cone angle W2, which here is approximately 80 to 100 °, preferably approximately 90 °, but can be between 60 ° and 120 °.
  • one or more channels 15 lying directly or in a star shape opposite one another each open into a mouth opening 16, the channels 15 extending from inlet openings 17 which are located in the surface area of the spray-side end face 5 which adjoins the combustion chamber 4 .
  • the inlet openings 17 are preferably on a pitch circle.
  • the radial distance b of the inlet openings 17 from the longitudinal central axis 18 is approximately a quarter of the diameter D of the nozzle body 2.
  • the channels 15 are angular channels, which initially extend axially and then radially inwards to the orifices 16 from the inlet openings 17 .
  • the orifices 16 are located in the upstream region of the conical extension 19 of the spray opening 9.
  • An annular recess 21 is preferably arranged in the conical surface in the upstream region of the extension 19, into which the channels 15 open.
  • the ring recess 21 has a triangular cross section, which is formed by a radial shoulder surface 21a and a hollow cylindrical step surface 21b, in which the mouth openings 16 are located.
  • the extension 19 and / or the channels 15 can be arranged in an attachment part 25, which forms the spray-side end face 5 of the nozzle body 2 as a cap or disk.
  • the attachment part 25 can be attached, for example, by screws, not shown, which, for example, pass through the attachment part 25 in through holes and insert into threaded holes in the nozzle body 2.
  • the attachment part 25 can also be connected to the nozzle body 2 by welding.
  • the cross-sectional size of the front part 25 can correspond to the cross-sectional size of the nozzle body 2.
  • the attachment part 25 can, however, also be of smaller dimensions and inserted and welded into a correspondingly large recess on the spray-side end face of the nozzle body 2.
  • the channels 15, the extension 19 and the ring recess 21 on the attachment part 25 can be prefabricated in a simple and inexpensive manner.
  • the attachment part 25 can be connected to the spray-side end of the nozzle body 2. It is furthermore advantageous to openly design the radial channel sections of the channels 15 on the contact surface 25a as grooves, the grooves covered by the lower end face of the nozzle body 2 ultimately forming the channels 15. This simplifies production because the radial Channel sections can be incorporated into the front part 25 from the contact surface 25a.
  • the embodiment according to FIG. 2 differs from the above-described exemplary embodiment in that the channels 15 and / or the front part 25 are designed differently.
  • the cross-sectional size of the front part 25 is preferably round dimensioned smaller than the nozzle body 2, the channels 15 extending radially and the inlet openings 17 being arranged on the circumference of the front part 25.
  • the configuration of the fuel injection valve 1 in the area of the spray opening 9 has the following function:
  • a fuel stream flows through the spray opening 9, which extends as a fuel jet 26 into the combustion chamber 4 and is mixed with the combustion air therein and forms a fuel / air mixture.
  • the fuel jet 26 assumes a cone angle which largely corresponds to the angle W2 of the conical extension 19. Due to the flow of fuel through the spray opening 9, air is automatically sucked out of the combustion chamber 4 through the channels 15 due to the negative pressure that occurs. The air mixes with the fuel both in the area of the spray opening 9 and downstream of it in the free fuel jet 26. Intensive mixing takes place, as a result of which the fuel preparation is improved.
  • the forced mixing takes place due to the entry of the air both in the area of the spray opening 9 and in the area of the fuel jet 26 adjoining it, the friction between the wall of the extension 19 and the fuel jet 26 forcing this mixing.
  • This mixing continues in the area of the fuel jet 26, both from the wall of the extension 19 in the direction of the longitudinal central axis 18 and axially.
  • the negative pressure in the area of the spray opening 9 near the wall is proportional to the flow rate, the amount of air supplied from the combustion chamber 4 and thus the mixing ratio produced thereby are almost independent of the flow rate. This leads to a uniform mixture or preparation and to an improved or optimal combustion. It is advantageous to thermally isolate the attachment or attachment part 25 from the nozzle body 2, so that it heats up by the heat of combustion. As a result, the fuel is pre-evaporated, which further improves the preparation.
  • the thermal insulation can take place by a distance c between the attachment part 25 and the nozzle body 2.
  • the attachment part 25 can have webs 25b or pins on its side facing the nozzle body 2, which abut the front side of the nozzle body 2 or can fit into holes of a suitable size formed therein.
  • the attachment part 25 can be attached to the nozzle body 2 by welding.
  • the nozzle body 2 and the attachment part 25 can consist of metal, in particular steel.
  • the attachment part 25 can be attached to the nozzle body (FIG. 1) and if it is arranged and fastened at a distance c (FIG. 2), optionally with the webs 25b or Pins made of ceramic, preferably as a one-piece attachment.
  • annular recess 21 is arranged in the initial region of the conical surface of the enlargement 19 (FIG. 1) or if the attachment part 25 is arranged at a distance c from the nozzle body 2 (FIG. 2), it is advantageous for fluidic reasons, at least one upstream to convexly curve or round off the axial section of the ring surface of the extension 19 (curvature 19a). This prevents the fuel jet from striking the inner hole edge of the extension 19.

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Abstract

Bei einem Brennstoffeinspritzventil (1) zum direkten Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum (4) einer Brennkraftmaschine, mit einem eine Ventilsitzfläche (8) aufweisenden Düsenkörper (2), wenigstens einer sich an die Ventilsitzfläche (8) stromabwärts anschließenden Abspritzöffnung (9), einem Ventilschließkörper (7), der zwischen einer an der Ventilsitzfläche (8) anliegenden Schließstellung und einer davon abgehobenen Offenstellung bewegbar ist, und einer Einrichtung (13) zum Erzeugen einer Drallströmung für den durch die Abspritzöffnung (9) strömenden Brennstoff, münden in die Abspritzöffnung (9) ein oder mehrere Kanäle (15), deren jeweilige Eingangsöffnungen (17) sich in dem Bereich des Brennstoffeinspritzventils (1) befinden, der an den Brennraum (4) der Brennkraftmaschine angrenzt.

Description

Brennstoffeinspritzventil
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei dieser bekannten Bauart handelt es sich um eine übliche Bauweise, wie sie z.B. in der US 4, 520, 962 oder US 5, 199, 648 beschrieben sind. Ein solches Brennstoffeinspritzventil weist im Düsenkörper eine Ventilsitzfläche auf, an die sich stromabwärts eine Abspritzöffnung anschließt. Die Ventilsitzfläche wirkt mit einem Ventilschließkörper zusammen, der zwischen einer an ihr anliegenden Schließstellung und eine davon abgehobenen Offenstellung bewegbar ist. Zum Öffnen und Schließen des so gebildeten Ventils dient ein elektromagnetischer Antrieb, der die Bewegung des Ventilschließkörpers steuert. Außerdem ist dem Brennstoffeinspritzventil eine Einrichtung zum Erzeugen einer Drallströmung für den durch die Abspritzöffnung strömenden Brennstoff zugeordnet, die z.B. durch wendeiförmige Kanäle in einem zylindrischen Ventilschließkörper (US 4, 520, 962) oder in einem kugelförmigen Ventilschließkörper (US 5, 199, 648) gebildet sein kann. Das Strahlbild des aus der Abspritzöffnung austretenden Brennstoffs ergibt sich aus der Form des Ventilschließkörpers und der Anordnung und Form der Abspritzöffnung.
Um eine möglichst vollständige Verbrennung zu erreichen, ist eine intensive Vermischung des Brennsto ff/Luft-Gemisches erforderlich.
In der DE 39 43 005 AI ist ein Brennstoffeinspritzventil mit einem plattenföπnigen Ventilschließkörper beschrieben. Dem Spritzloch ist stromaufwärts eine Kammer vorgeordnet, zu der sich tangential mehrere Brennstoffzuführungskanäle erstrecken. Hierdurch erhält der austretende Brennstoffstrahl eine Rotationsbewegung, wodurch eine bessere Brennstoffvergasung erreicht werden soll. In einem Ausführungsbeispiel dieser Druckschrift weist die Abspritzöffnung an ihrem Mündungsende eine konische Erweiterung auf.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß zum einen eine intensive Vermischung des Brennstoff/Luft-Gemisches erreicht wird und zum anderen das Brennstoff/Luftverhältnis günstig beeinflußt und optimiert wird. Im Bereich der Abspritzöffnung münden radial einwärts ein oder mehrere Kanäle, die Luft aus dem Brennraum in die Abspritzöffnung einsaugen. Hierdurch findet im Bereich der Abspritzöffnung eine Vorvermischung des. Brennstoffs mit der eingesaugten Luft statt und zwar insbesondere im Mantelbereich der vorhandenen Brennstoffströmung. Diese Vorvermischung setzt sich im Bereich des austretenden Brennstoffstrahls fort und zwar ebenfalls insbesondere in dessen Mantelbereich, was aus folgenden Gründen günstig ist. Aufgrund der Drallströmung und der daraus resultierenden Fliehkraftwirkung wird im Bereich der Vermischung des Brennstoffs mit der Luft im Brennraum der Brennstoff zur Mantelfläche des Brennstoffstrahls hin gedrängt, wodurch sich im Mantelbereich ein fetteres Brennstoff/Luft-Gemisch bildet. Dieses fettere Gemisch wird durch die im Mantelbereich eingesaugte und eingemischte Luft im Sinne eines optimalen Brennstoff/Luft-Gemisches abgemagert. Es werden somit ein gleichmäßigeres Gemisch und eine verbesserte Verbrennung erreicht.
Es wird jedoch auch durch die radiale Einsaugung der Luft die Vermischung des Brennstoffs mit der eingesaugten Luft und der Luft im Brennraum intensiviert und forciert. Bereits hierdurch werden eine Verbesserung der Brennstoff-Aufbereitung und eine optimale Verbrennung erreicht.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.
Es ist vorteilhaft, die Abspritzöffnung wenigstens in einem stromabwärtigen Bereich in der stromabwärtigen Richtung divergent auszubilden, vorzugsweise in Form eines Kegels. Durch eine solche Abspritzöffnungsausgestaltung wird der Strahl winkel des aus der Abspritzöffnung austretenden divergenten Brennstoffstrahls stabilisiert. Liegt die Strahl- Strömung im kegelförmigen Bereich der Abspritzöffnung an dessen Wandung an, wird durch die Reibung der Drall und damit der Strahlwinkel verkleinert. Liegt die Strömung im kegelförmigen Bereich nicht an, vergrößert sich der Strahlwinkel durch den Coanda- Effekt (Unterdruck im wandnahen Bereich). Der Strahlwinkel gleicht sich somit dem sehr genau herstellbaren Kegel winkel der Abspritzöffnung an. Es zeigt sich somit, daß an die Einrichtung zum Erzeugen einer Drallströmung keine hohen Anforderungen gestellt werden müssen, um den vorgegebenen Strahlwinkel zu erhalten. Es kann vielmehr eine gewisse Toleranz vorhanden sein, so lange sich der Strahlwinkel selbstätig an den Kegelwinkel der Abspritzöffnung angleicht.
Die erfindungsgemäße Einsaugung von Luft aus dem Brennraum eignet sich vorzüglich in Kombination mit einer wenigstens endseitigen konischen Erweiterung der Abspritzöffnung. Bei dieser Kombination findet die bereits erwähnte Forcierung der Vermischung des Brennstoff/Luft-Gemisches insbesondere an der Mantelfläche des Strahlwinkels verstärkt statt. Dies läßt sich dadurch erklären, daß durch die Divergenz im Bereich der Erweiterung sowohl die Einführung der Luft als auch die Reibung des strömenden Brennstoffstrahls an der divergenten Erweiterung die angestrebte Vermischung weiter intensiviert.
Die Mündungsöffnung des wenigstens einen, die Luft aus dem Brennraum zuführenden Kanals ist vorzugsweise im Übergangsbereich zur divergenten Erweiterung der Abspritzöffnung oder in deren Anfangsbereich angeordnet.
Es ist im weiteren vorteilhaft, die divergente Erweiterung der Abspritzöffnung in einem Vorsatz des Düsenkörpers anzuordnen, der lösbar oder unlösbar mit dem Düsenkörper verbunden sein kann. In dem Vorsatz läßt sich der wenigstens eine Kanal zur Einführung von Luft aus dem Brennraum leichter und einfacher herstellen, insbesondere vorfertigen. Darüber hinaus ist es vorteilhaft, den Vorsatz vom Düsenkörper thermisch zu entkoppeln, so daß der Vorsatz sich durch die Verbrennungswärme vermehrt aufheizt und eine VorVerdampfung des Brennstoffs bewirkt, wodurch die Aufbereitung zusätzlich verbessert wird.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen axialen Schnitt durch den Endbereich eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils, der dem Brennraum einer Brennkraftmaschine zugewandt ist, und Fig. 2 den erfindungsgemäßen Endbereich eines Brennstoffeinspritzventils in abgewandelter Ausgestaltung. Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Von dem in Fig. 1 beispielsweise dargestellten elektromagnetisch betätigbaren Brennstoffeinspritzventil ist lediglich der dem Brennraum zugewandte Endbereich dargestellt, da die übrige Ausgestaltung üblichen Bauweisen entsprechen kann und deshalb aus Vereinfachungsgründen nicht dargestellt ist.
Das Brennstoffeinspritzventil 1 eignet sich für Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschinen, vorzugsweise für eine
Benzin-Hochdruck-Direkteinspritzung, und weist einen Düsenkörper 2 auf, der zumindest in seinem dargestellten Endbereich zylindrisch oder stufenzylindrisch ausgebildet ist.
Dieses Ende des Brennstoffeinspritzventils 1 wird im folgenden als abspritzseitiges Ende 3 bezeichnet. Es kann in den mit der Bezugszahl 4 angedeuteten Brennraum der Brennkraftmaschine hineinragen oder mit seiner abspritzseitigen Stirnfläche 5 mit der
Innenwand des Brennraums 4 abschließen. Zur Befestigung in der Wandung des nicht dargestellten Brennkraftmaschinen-Zylinders kann der Düsenkörper 2 oder ein äußeres
Anbauteil desselben ein Gewinde aufweisen, mit dem er bzw. es in den Zylinder eingeschraubt ist, wobei mittels einer ebenfalls nicht dargestellten, den Düsenkörper 2 umgebenden Ringdichtung die erforderliche Abdichtung gewährleistet ist.
Im rohrförmigen Düsenkörper 2 erstreckt sich koaxial eine Bohrung 6, in der ein Ventilschließkörper 7 axial verschiebbar geführt ist. An einer kegelförmigen Verjüngung des Düsenkörpers 2 ist eine kegelförmige Ventilsitzfläche 8 gebildet, von der sich koaxial eine Abspritzöffnung 9 erstreckt. Die Ventilsitzfläche 8 bildet mit einer Kegelfläche 11 des Ventilschließkörpers 7 ein Sitzventil 12, mit dem die Brennstoffzumessung steuerbar ist. Hierzu wird der Ventilschließkörper 7 z.B. mittels eines nicht dargestellten elektromagnetischen Antriebs von der Ventilsitzfläche 8 um einen bestimmten Ventilhub abgehoben.
Dem Ventilschließkörper 7 ist eine Einrichtung zum Erzeugen einer Drallströmung für den durch die Abspritzöffnung 9 strömenden Brennstoff zugeordnet, hier in Form von wendeiförmig verlaufenden, nutenartigen Drallkanälen 13. Die kegelförmige Spitze des Ventilschließkörpers 7 weist eine Kegelfläche 14 auf, die einen größeren Keilwinkel W einschließt als der Keilwinkel Wl der Kegelfläche 11 und somit stumpfer ist.
Die Abspritzöffnung 9 erstreckt sich über einen Längsabschnitt a zunächst zylindrisch und dann kegelförmig divergent bis zur abspritzseitigen Stirnfläche 5 hin, wobei sie einen spitzen bis stumpfen Kegelwinkel W2 einschließt, der hier etwa 80 bis 100°, vorzugsweise etwa 90° beträgt, aber zwischen 60° und 120° betragen kann.
In die Innenmantelfläche der Abspritzöffnung 9 münden ein oder mehrere direkt oder sternförmig einander gegenüberliegende Kanäle 15 jeweils in einer Mündungsöffnung 16, wobei die Kanäle 15 sich von Eingangsöffnungen 17 erstrecken, die sich in dem Oberflächenbereich der abspritzseitigen Stirnfläche 5 befinden, die an den Brennraum 4 angrenzt. Bei der vorliegenden Ausgestaltung befinden sich die Eingangsöffnungen 17 vorzugsweise auf einem Teilkreis. Der radiale Abstand b der Eingangsöffnungen 17 von der Längsmittelachse 18 beträgt etwa ein Viertel des Durchmessers D des Düsenkörpers 2. Bei der vorliegenden Ausgestaltung sind die Kanäle 15 Winkelkanäle, die sich von den Eingangsöffnungen 17 zunächst axial und dann radial nach innen zu den Mündungsöffnungen 16 erstrecken.
Die Mündungsöffnungen 16 befinden sich beim vorliegenden Ausführungsbeispiel im stromaufwärtigen Bereich der kegelförmigen Erweiterung 19 der Abspritzöffnung 9. Vorzugsweise ist im stromaufwärtigen Bereich der Erweiterung 19 eine Ringausnehmung 21 in der Kegelfläche angeordnet, in die die Kanäle 15 ausmünden. Bei der vorliegenden Ausgestaltung weist die Ringausnehmung 21 einen dreieckförmigen Querschnitt auf, der durch eine radiale Schulterfläche 21a und eine hohlzylindrische Stufenfläche 21b gebildet ist, in der sich die Mündungsöffnungen 16 befinden.
Die Erweiterung 19 und/oder die Kanäle 15 können in einem Vorsatzteil 25 angeordnet sein, das als Kappe oder Scheibe die abspritzseitige Stirnseite 5 des Düsenkörpers 2 bildet. Die Befestigung des Vorsatzteils 25 kann z.B. durch nicht dargestellte Schrauben erfolgen, die z.B. das Vorsatzteil 25 in Durchgangslöchern durchfassen und in Gewindelöcher in den Düsenkörper 2 einfassen. Das Vorsatzteil 25 kann auch durch Schweißen mit dem Düsenkörper 2 verbunden sein. Die Querschnittsgröße des Vorsatzteils 25 kann der Querschnittsgröße des Düsenkörpers 2 entsprechen. Das Vorsatzteil 25 kann jedoch auch kleiner bemessen sein und in eine entsprechend groß bemessene Ausnehmung an der abspritzseitigen Stirnseite des Düsenkörpers 2 eingesetzt und verschweißt sein. Beim Vorhandensein eines Vorsatzteils 25 können die Kanäle 15, die Erweiterung 19 und die Ringausnehmung 21 am Vorsatzteil 25 in einfacher und kostengünstiger Weise vorgefertigt werden. Nach der Vorfertigung kann das Vorsatzteil 25 mit dem abspritzseitigen Ende des Düsenkörpers 2 verbunden werden. Dabei ist es im weiteren vorteilhaft, die radialen Kanalabschnitte der Kanäle 15 an der Anlagefläche 25a offen als Nuten auszubilden, wobei die durch die untere Stirnseite des Düsenkörpers 2 abgedeckten Nuten letztendlich die Kanäle 15 bilden. Hierdurch wird die Fertigung vereinfacht, weil die radialen Kanalabschnitte von der Anlagefläche 25a her in das Vorsatzteil 25 eingearbeitet werden können.
Die Ausgestaltung nach Fig. 2, bei der gleiche oder vergleichbare Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, unterscheidet sich vom vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel durch eine andere Ausgestaltung der Kanäle 15 und/oder des Vorsatzteils 25. Bei dieser Ausgestaltung ist das vorzugsweise runde Vorsatzteil 25 in seiner Querschnittsgröße kleiner bemessen als der Düsenkörper 2, wobei die Kanäle 15 sich radial erstrecken und die Eingangsöffnungen 17 am Umfang des Vorsatzteils 25 angeordnet sind.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Brennstoffeinspritzventils 1 im Bereich der Abspritzöffnung 9 hat folgende Funktion:
Im Betrieb strömt bei geöffnetem Sitzventil 12 ein Brennstoffstrom durch die Abspritzöffnung 9, der sich als Brennstoffstrahl 26 in den Brennraum 4 erstreckt und mit der darin befindlichen Verbrennungsluft vermischt wird und ein Brennstoff/Luft-Gemisch bildet. Aus den eingangs bereits angegebenen Gründen (Reibung und Coanda-Effekt) nimmt der Brennstoffstrahl 26 einen Kegelwinkel ein, der dem Winkel W2 der kegelförmigen Erweiterung 19 weitgehend entspricht. Durch die Durchströmung der Abspritzöffnung 9 mit Brennstoff wird Luft aus dem Brennraum 4 aufgrund des auftretenden Unterdrucks durch die Kanäle 15 selbstätig angesaugt. Die Luft vermischt sich mit dem Brennstoff sowohl im Bereich der Abspritzöffnung 9 und auch stromabwärtig davon im freien Brennstoffstrahl 26. Dabei erfolgt eine intensive Vermischung, wodurch die Brennstoff-Aufbereitung verbessert wird. Die forcierte Vermischung findet aufgrund des Eintritts der Luft sowohl im Bereich der Abspritzöffnung 9 als auch im sich darin anschließenden Bereich des Brennstoffstrahls 26 statt, wobei die Reibung zwischen der Wandung der Erweiterung 19 und dem Brennstoffstrahl 26 diese Vermischung forciert. Im Bereich des Brennstoffstrahls 26 sowohl von der Wandung der Erweiterung 19 in Richtung zur Längsmittelachse 18 als auch axial setzt sich diese Vermischung fort.
Da der Unterdruck im wandnahen Bereich der Abspritzöffnung 9 proportional der Durchfluß menge ist, ist die Zuführungsmenge der Luft aus dem Brennraum 4 und somit das hierdurch erzeugte Mischungsverhältnis von der Durchflußmenge nahezu unabhängig. Dies führt zu einem gleichmäßigen Gemisch bzw. einer gleichmäßigen Aufbereitung und zu einer verbesserten oder optimalen Verbrennung. Es ist vorteilhaft, den Vorsatz oder das Vorsatzteil 25 thermisch vom Düsenkörper 2 zu isolieren, so daß er bzw. es sich durch die Verbrennungswärme aufheizt. Hierdurch wird eine Vorverdampfung des Brennstoffs bewirkt, was die Aufbereitung zusätzlich verbessert.
Die thermische Isolierung kann durch einen Abstand c zwischen dem Vorsatzteil 25 und dem Düsenkörper 2 erfolgen. Hierzu kann das Vorsatzteil 25 an seiner dem Düsenkörper 2 zugewandten Seite Stege 25b oder Stifte aufweisen, die an der Stirnseite des Düsenkörpers 2 anliegen oder in darin ausgebildeten Löchern passender Größe einfassen können. Auch bei dieser Ausgestaltung kann die Befestigung des Vorsatzteils 25 am Düsenkörper 2 durch Schweißen erfolgen.
Der Düsenkörper 2 und das Vorsatzteil 25 können aus Metall, insbesondere Stahl, bestehen. Zwecks Verbesserung der vorbeschriebenen Vorverdampfung des Brennstoffs kann das Vorsatzteil 25 sowohl dann, wenn es am Düsenkörper anliegt (Fig. 1) als auch dann, wenn es davon im Abstand c angeordnet und befestigt ist (Fig. 2), gegebenenfalls mit den Stegen 25b oder Stiften aus Keramik bestehen, vorzugsweise als einteiliges Anbauteil.
Wenn im Anfangsbereich der konischen Fläche der Erweiterung 19 eine Ringausnehmung 21 angeordnet ist (Fig. 1) oder wenn das Vorsatzteil 25 in einem Abstand c vom Düsenkörper 2 angeordnet ist (Fig. 2), ist es aus strömungstechnischen Gründen von Vorteil, wenigstens einen stromaufwärtigen, axialen Abschnitt der Ringfläche der Erweiterung 19 konvex zu krümmen bzw. abzurunden (Krümmung 19a). Hierdurch wird ein Auftreffen des Brennstoffstrahls auf den inneren Lochrand der Erweiterung 19 vermieden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Brennstoffeinspritzventil (1) zum direkten Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum (4) einer Brennkraftmaschine, mit einem eine Ventilsitzfläche (8) aufweisenden
Düsenkörper (2), wenigstens einer sich an die Ventilsitzfläche (8) stromabwärts anschließenden Abspritzöffnung (9), einem Ventilschließkörper (7), der zwischen einer an der Ventilsitzfläche (8) anliegenden Schließstellung und einer davon abgehobenen Offenstellung bewegbar ist, und einer Einrichtung (13) zum Erzeugen einer Drallströmung für den durch die Abspritzöffnung (9) strömenden Brennstoff, dadurch gekennzeichnet, daß in die Abspritzöffnung (9) ein oder mehrere Kanäle (15) ausmünden, deren jeweilige Eingangsöffnungen (17) sich in dem Bereich des Brennstoffeinspritzventils (1) befinden, der an den Brennraum (4) der Brennkraftmaschine angrenzt.
2. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abspritzöffnung (9) stromabwärts mit einer divergenten Erweiterung (19) ausmündet.
3. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erweiterung (19) konisch geformt ist.
4. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (W2) der Erweiterung (19) etwa 60 bis 120°, insbesondere etwa 80 bis 100°, vorzugsweise etwa 90° beträgt.
5. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (15) im Bereich der Erweiterung (19) münden.
6. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (15) im stromaufwärtigen Bereich der Erweiterung (19) münden.
7. Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (15) in eine Ringausnehmung (21) der Abspritzöffnung (9) münden.
8. Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsöffnungen (17) der Kanäle (15) sich an einer abspritzseitigen Stirnfläche (5) des Düsenkörpers (2) befinden.
9. Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (15) in einem Vorsatz (25) des Düsenkörpers (2) angeordnet sind.
10. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsatz (25) ein eigenständiges Bauteil ist, das mit dem Düsenkörper (2) lösbar oder unlösbar verbunden ist.
11. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (15) an der dem Düsenkörper (2) zugewandten Seite des Vorsatzes (25) als offene Nuten ausgebildet sind, die durch die gegenüberliegende Stirnfläche des Düsenkörpers (2) abgedeckt sind.
12. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsatz (25) vom Düsenkörper (2) thermisch isoliert ist und vorzugsweise einen Abstand (c) davon aufweist.
13. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsatz (25) scheibenförmig ausgebildet ist.
14. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche der Erweiterung (19) stromabwärts der Ausmündungen der Kanäle (15) eine Rundung (19a) aufweist.
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