WO2002044554A1 - Verfahren zum ausblasen von brennstoff aus einem volumen eines brenstoffeinspritzventils - Google Patents

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Guenter Dantes
Detlef Nowak
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Robert Bosch Gmbh
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    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to a method for blowing out fuel from a fuel injection valve according to the preamble of the main claim.
  • Methods for spraying fuel into an intake pipe of a fuel injection system, in which the atomization of the fuel is supported by blowing in air, are known, as are the so-called air-enclosed fuel injection valves required for this.
  • air is blown into the fuel jet when the fuel is sprayed off in order to atomize it better.
  • a fuel injector which is fixed in a Ventilaufn hme, in which an annular channel is supplied with gas through gas supply channels, which opens into a mixing chamber downstream of the spray opening of the fuel injector.
  • fuel emerges from the spraying opening of the fuel injector, which is also used for metering.
  • the fanning out fuel jet is interspersed with air from the ring channel, so that improved atomization begins. The so generated
  • the fuel-air mixture is routed to the individual cylinders of the internal combustion engine via distribution bores.
  • a fuel injection valve is also known, at the downstream end of which an attachment body is arranged, which is mounted together with the fuel injection valve in a valve seat.
  • the valve receptacle can be part of an intake pipe, for example. Downstream of the spray openings of the fuel injection valve, spray channels for guiding the sprayed fuel are introduced in the attachment body.
  • a volume is formed between the attachment body and the valve seat, which volume is connected to a gas inlet channel located in the intake pipe.
  • the gas supplied to the annular volume through the gas inlet channel flows through cross bores almost at right angles into the spraying channels through which the fuel emerging from the spray openings of the fuel injector flows.
  • the intersection of the cross bores in the spray ducts is arranged approximately halfway through the flow path.
  • exhaust gas can also be taken from an exhaust gas recirculation system as the gas to be supplied. If the pressure conditions are insufficient to convey the gas to be supplied, a feed pump can also be provided.
  • a method for deflecting the fuel sprayed from the fuel injector in several partial jets is also known from DE 195 19 838 AI.
  • the fuel injection valve has a perforated plate at its downstream end, in which a plurality of spray openings are made.
  • the fuel to be sprayed is divided into several fuel jets through these multiple spray openings.
  • At the downstream end is a gas guiding part is placed on the fuel injector.
  • Fuel injector and gas supply part are used together in a valve receptacle, for example an intake pipe.
  • the fuel sprayed off by the fuel injection valve flows through a widening recess in the gas guide part, into which a gaseous substance can be blown in radially from the outside through a transverse bore.
  • the transverse bore is supplied with a gaseous medium through a gas supply channel which is arranged in the intake pipe.
  • the direction of flow of the gas stream supplied through the transverse bore is approximately perpendicular to the direction of flow of the sprayed fuel. This leads to a change in the direction of propagation of a partial fuel jet.
  • All specified fuel injection systems use a gaseous medium in order to be able to atomize the fuel jet emerging from a fuel injection valve more easily.
  • a gaseous medium is fed into the fuel jet downstream of the spray openings, which are used to meter the fuel to be sprayed.
  • a residual amount of fuel remains upstream of the spray openings, which is no longer sprayed after the fuel injection valve is closed.
  • the fuel in this volume formed downstream of the sealing seat can evaporate due to heat from the spray openings after the end of the spraying process. This is particularly disadvantageous when the injection valves are used in direct-injection, spark-ignited internal combustion engines, since the supply of fuel to the combustion chamber in a timely manner leads to a considerable increase in harmful gas emissions.
  • the use of the specified fuel injection valves is also made more difficult due to the required installation space, which is created by using a front sleeve on the fuel injection valve.
  • the goal of direct-injection internal combustion engines is to reduce fuel consumption. Fuel that emerges from a dead volume of the fuel injection valve after the actual combustion cannot contribute to combustion performance, but increases consumption. The use of the specified fuel injection valves in a direct injection internal combustion engine is therefore excluded.
  • the method for blowing out fuel from a volume of a fuel injector with the features of the main claim has the advantage that downstream of the sealing seat of the fuel injector all remaining fuel is expelled after the end of the injection. An uncontrolled supply of fuel at a late point in time of combustion can thus be prevented. As a result, the pollutant emissions are significantly reduced and the consumption of the internal combustion engine is also reduced. It is also advantageous that the fuel injection valve is dried at the downstream end by blowing out the fuel, as a result of which the tendency to coke is significantly reduced.
  • the timely supply of the gaseous medium in relation to the spraying process after the end of the spraying process has the advantage that, for example, the formation of a swirl in the fuel flow can take place without the influence of a disturbance variable.
  • the amount of gas supplied does not interfere with the actual spraying process and can therefore be optimized for blowing out the remaining fuel with subsequent drying of the fuel injector.
  • Another advantage arises in the design of the fuel injector taking into account a continuously supplied gaseous medium.
  • the fuel to be sprayed is already mixed with the gaseous medium supplied during the spraying process, which improves atomization. After the fuel injector has been closed, the gas quantity which is still continuously delivered ensures that the residual fuel is expelled and the downstream fuel injector part is subsequently dried.
  • the arrangement of a check valve in the gas supply line enables use in direct-injection internal combustion engines.
  • the combustion pressure built up in the combustion chamber during the combustion process cannot strike back into the gas supply line against the direction of flow of the gas to be supplied.
  • a high temperature load due to the hot combustion gases is also prevented.
  • Another advantage is the possibility of using exhaust gas from an exhaust gas recirculation system as a gaseous medium.
  • Figure 1 is a schematic representation of an internal combustion engine including the control of the fresh air supplied.
  • Figure 2 is a schematic representation of an internal combustion engine including the control of the supplied exhaust gas.
  • FIG 3 shows an exemplary embodiment of a fuel injection valve for blowing out fuel from a volume
  • Fig. 4 shows a second embodiment of a fuel injection valve including gas supply for blowing out fuel.
  • the internal combustion engine 10 has a cylinder head 31, in which a fuel injection valve 1 is arranged, through which the fuel to be burned is injected into a combustion chamber of the internal combustion engine 10.
  • the oxygen-containing fresh air required for combustion is drawn into the combustion chamber through an intake duct 13 via intake valves arranged in the cylinder head 31.
  • the combustion of the combustible mixture consisting of fuel and fresh air is initiated by a spark plug 15, which is also arranged in the cylinder head 31.
  • the combustion products flow through an open exhaust valve into an exhaust manifold 12 which is also mounted on the cylinder head 31. From there, the exhaust gases continue to reach the exhaust system, which contains, for example, a catalytic converter and silencer, not shown.
  • the fuel to be sprayed is removed from a fuel reservoir (not shown), from where it is fed to a fuel pump 28, for example, by a pre-feed pump.
  • the fuel pump 28 generates the pressure required to inject the fuel into the combustion chamber and conveys the fuel to the fuel injector 1 via a fuel line 10b. Excess fuel can be returned via a return line 11.
  • a plurality of fuel injection valves 1 can also be supplied via a common line, a so-called "common rail".
  • an electromagnet is excited via an electrical current that can be supplied via a plug contact 20.
  • exhaust gas is fed to an exhaust gas recirculation valve 26 which is connected via a line 17 to the intake duct 13.
  • the amount of exhaust gas recirculated depends on various parameters that characterize the operating state of the internal combustion engine. These include, for example, the temperature, the speed and the load. These parameters are detected by sensors, not shown, and transmitted to a control unit 14.
  • the electrical components which are controlled by the control device 14 are connected to the control device 14 by a cable harness 19.
  • a gaseous medium for blowing fuel out of a volume of the fuel injection valve 1 is fed to the fuel injection valve 1 via a gas supply line 25.
  • Fig. 1 shows the supply of fresh air from the intake duct 13 as a gaseous medium, the supply of fresh air by a pump Device 27, which is driven by the fuel pump 28, is supported.
  • Arranged in the gas supply line 25 is, for example, an electrically lockable switching valve 29 through which the supply of fresh air to the fuel injection valve 1 can be interrupted.
  • the switching valve 29 also receives the control signal from the control unit 14 via the wire harness 19.
  • a gas pressure is created in the gas supply line 25 by the pump device 27 continuously driven by the fuel pump 28.
  • the switching valve 29 is opened and the pressurized gas flows to the fuel injection valve 1. After the remaining fuel in the fuel injection valve 1 has been blown out, the switching valve 29 is closed again.
  • FIG. 2 shows a second exemplary embodiment of the method according to the invention.
  • the description is not repeated.
  • the gaseous medium which is to be fed to the fuel injection valve 1 is removed in FIG. 2 via an exhaust gas recirculation valve 26.
  • the exhaust gas recirculation valve 26 has a second outlet-side connection, to which the gas supply line 25 is connected.
  • An electrically switchable switching valve 29 is installed in the flow path of the exhaust gas to the fuel injection valve 1 and is connected to the control unit 14 via part of the cable harness 19. As in the first embodiment, the switching valve 29 is actuated after the end of the spraying process, so that the flow path through the gas supply line 25 is open. Due to the use of exhaust gas from the exhaust gas recirculation system, there is a limited pressure to convey the gaseous medium to the fuel injector 1 available. A pump device, not shown, can also generate an increased pressure, which leads to an improvement in the blow-out.
  • FIG. 3 shows the end of a fuel injection valve 1 on the injection side, on the basis of which the method of operation of the method is to be explained.
  • the fuel injector 1 has a nozzle body 2, at the downstream end of which a valve seat body 5 e.g. is attached by means of a weld 8.
  • a valve seat surface 6 is introduced into the valve seat body 5, to which at least one spray opening 7 is connected downstream.
  • a valve needle 3 is acted upon by a spring (not shown) in such a way that a valve closing body 4, which is in operative connection with the valve needle 3, is held in sealing contact with the valve seat surface 6.
  • the fuel flows through fuel channels, which are arranged in a guide disk 32 and a swirl disk 33, to the valve seat surface 6 and the valve closing body 4 and further to the spray opening 7, from where it is sprayed into a combustion chamber.
  • the fuel injection valve 1 is sealed off from the cylinder head 31, which is partially shown, by means of a seal 18 attached to the nozzle body 2.
  • a blow-out channel 23 which can be designed, for example, as a bore, opens into the spray opening 7, preferably immediately downstream of the sealing seat Spray opening 7 connects to a circumferential annular channel 30 introduced in the cylinder head 31.
  • the gas removed from the intake duct 13 or the exhaust gas recirculation system is supplied to the ring duct 30 via the gas supply line 25, which can be introduced into the cylinder head 31.
  • a check valve 24 is arranged in the gas supply line 25 in order to prevent the combustion chamber pressure from receding into the gas supply line 25. Alternatively, the check valve 24 can also be arranged in the blow-out channel 23.
  • the fuel injection valve 1 closes at the end of the spraying process by pressing the valve closing body 4 onto the valve seat surface 6 by means of the spring force, fuel remains in the spraying opening 7. Due to the task of the spray opening 7 to deflect the fuel jet, a minimum length for the spray opening 7 is necessary.
  • the thereby relatively large volume 22, which is filled with fuel, is blown out of the spray opening 7 by the gaseous medium which is supplied through the blow-out duct 23.
  • the supply of the gaseous medium can be coordinated in time by a switching valve 29.
  • the gaseous medium flowing through the spray opening 7 dries the spray opening 7 after expelling the remaining fuel and thus prevents the spray opening 7 from coking due to the combustion.
  • the fuel can participate in the combustion by specifically blowing out the remaining fuel from the volume 22. An increase in the harmful gas emission and an additional consumption due to late evaporation of fuel from the spray opening 7 is thus prevented.
  • the blowing out of fuel from a volume 22 is particularly important in a fuel injection valve 1, which is shown as a second exemplary embodiment in FIG. 4.
  • a swirl-generating element 21 is arranged downstream of the valve seat body 5, which in turn forms a sealing seat with a valve closing body 4.
  • the swirl-generating element 21 inclined against the central axis of the fuel injection valve 1 has a large volume 22 which is formed between the swirl-generating element 21 and the valve seat body 5.
  • a blow-out duct 23 connects a circumferential annular groove 30 of the cylinder head 31 to the volume 22 downstream of the sealing seat.
  • the gaseous medium can also be supplied continuously.
  • the switching valve 29 arranged in the gas supply line 25 can then be omitted. If the combustion chamber pressure is lower than the pressure in the gas supply line 25, the gaseous medium is supplied through the blow-out channel 23. If the combustion chamber pressure exceeds the pressure in the gas supply line 25, the check valve 24 closes and there is no pressure loss due to the outflow of combustible fuel / air mixture from the combustion chamber.

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Abstract

Ein Verfahren zum Ausblasen von Brennstoff aus einem Volumen (22) eines Brennstoffeinspritzventils (1) für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen (10), wobei das Brennstoffeinspritzventil (1) einen Ventilschließkörper (4) aufweist, der mit einer Ventilnadel (2) in Wirkverbindung steht und der mit einer Ventilsitzfläche (6) zu einem dichtsitz zusammenwirkt, stromabwärts dessen das Volumen (22) ausgebildet ist, umfaßt folgende Verfahrensschritte: Schließen des Brennstoffeinspritzventils (1), Zuführen eines gasförmigen Mediums in das Volumen (22) und Ausblasen des in dem Volumen (22) befindlichen Brennstoffs, wobei der stromabwärtige Teil des Brennstoffeinspritzventils (1) durch das zugeführte gasförmige Medium getrocknet wird.

Description

Verfahren zum Ausblasen von Brennstoff aus einem Volumen .eines Brenstoffeinspritzventils
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Ausblasen von Brennstoff aus einem Brennstoffeinspritzventil gemäß der Gattung des Hauptanspruchs. Verfahren zum Abspritzen von Brennstoff in ein Ansaugrohr einer Brennstoffeinspritzanlage, bei denen das Zerstäuben des Brennstoffs durch Einblasen von Luft unterstützt wird, sind bekannt, ebenso die dazu erforderlichen sogenannten luftumfaßten Brennstoffeinspritzventile . Bei diesen Verfahren wird beim Abspritzen des Brennstoffs Luft in den Brennstoffstrahl eingeblasen, um diesen besser zu zerstäuben.
Aus der DE 40 05 734 AI ist ein Brennstoffeinspritzventil bekannt, welches in einer Ventilaufn hme fixiert ist, in dem durch Gaszuführkanäle ein Ringkanal mit Gas versorgt wird, welcher in einen Mischraum stromabwärts der Abspritzöffnung des Brennstoffeinspritzventils mündet. Während des Abspritzvorganges tritt Brennstoff aus der gleichzeitig der Zu- messung dienenden Abspritzόffnung des Brennstoffeinspritzventils aus. In der Mischkammer wird der sich auffächernde Brennstoffstrahl mit Luft aus dem Ringkanal durchsetzt, so daß eine verbesserte Zerstäubung einsetzt. Das so erzeugte Brennstoff-Luftgemisch wird über Verteilerbohrungen zu den einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine geleitet.
Aus der DE 44 32 076 AI ist weiterhin ein Brennstoffein- spritzventil bekannt, an dessen stromabwärtigen Ende ein Vorsatzkörper angeordnet ist, welcher zusammen mit dem Brennstoffeinspritzventil in einer Ventilaufnähme montiert ist. Die Ventilaufnähme kann beispielsweise Teil eines Ansaugrohres sein. Stromabwärts der Abspritzöffnungen des Brennstoffeinspritzventils sind in dem Vorsatzkörper Abspritzkanäle zur Lenkung des abgespritzten Brennstoffs eingebracht. Zwischen dem Vorsatzkörper und der Ventilaufnähme ist ein Volumen ausgebildet, welches mit einem in dem Ansaugrohr befindlichen Gaseinlaßkanal verbunden ist. Während des Abspritzvorgangs strömt das durch den Gaseinlaßkanal dem ringförmigen Volumen zugeführte Gas durch Querbohrungen nahezu rechtwinklig in die Abspritzkanäle ein, durch welche der aus den Abspritzöffnungen des Brennstoffeinspritzventils austretende Brennstoff strömt. Die Ein- mündung der Querbohrungen in die Abspritzkanäle ist näherungsweise nach der Hälfte des Strömungsweges angeordnet.
Die Durchmischung des strömenden Brennstoffs mit dem zugeführten Gas sorgt für eine Verbesserung der Zerstäubung. Neben Frischluft, welche stromaufwärts einer Drosselklappe aus dem Ansaugtrakt entnommen wird, kann als zuzuführendes Gas ebenso Abgas aus einer Abgasrückführanlage entnommen werden. Bei nicht ausreichenden Druckverhältnissen zur Förderung des zuzuführenden Gases kann zusätzlich eine Förderpumpe vorgesehen werden.
Ein Verfahren zum Ablenken des in mehreren Teilstrahlen aus dem Brennstoffeinspritzventil abgespritzten Brennstoffs ist weiterhin aus der DE 195 19 838 AI bekannt. Das Brennstoffeinspritzventil weist an seinem stromabwärtigen Ende ein Lochplättchen auf, in dem mehrere Abspritzöffnungen eingebracht sind. Durch diese mehreren Abspritzöffnungen wird der abzuspritzende Brennstoff in mehrere Brennstoffstrahlen aufgeteilt. Am stromabwärtigen Ende ist auf das Brennstoffeinspritzventil ein Gasführungsteil aufgesetzt. Brennstoffeinspritzventil und Gaszuführteil werden gemeinsam in eine Ventilaufnahme beispielsweise eines Ansaugrohres eingesetzt. Der vom Brennstoffeinspritzventil abgespritzte Brennstoff durchströmt eine sich aufweitende Ausnehmung des Gasführungsteils, in welche radial von außen durch eine Querbohrung ein gasförmiger Stoff eingeblasen werden kann. Die Querbohrung wird durch einen Gaszufuhrkanal , welcher in dem Ansaugrohr angeordnet ist, mit einem gasförmigen Medium versorgt. Die Strömungsrichtung des durch die Querbohrung zugeführten Gasstromes steht näherungsweise senkrecht zu der Strömungsrichtung des abgespritzten Brennstoffs. Dadurch kommt es zu einer Änderung der Ausbreitungsrichtung eines Brennstoffteilstrahles .
Alle angegebenen Brennstoffeinspritzsysteme verwenden ein gasförmiges Medium, um den aus einem Brennstoffeinspritzventil austretenden Brennstoffstrahl leichter zerstäuben zu können. Hierzu wird in den Brennstoffstrahl stromabwärts der Abspritzöffnungen, welche der Zumessung des abzuspritzenden Brennstoffs dienen, ein gasförmiges Medium zugeführt. In dem Brennstoffeinspritzventil selbst verbleibt stromaufwärts der Abspritzöffnungen eine Restmenge Brennstoff, welche nach Schließen des Brennstoffeinspritzventils nicht mehr abgespritzt wird. Der in diesem stromabwärts des Dichtsitzes ausgebildeten Volumen befindliche Brennstoff kann nach Beendigung des Abspritzvorgangs aufgrund von Wärme aus den Abspritzöffnungen abdampfen. Dies ist besonders beim Einsatz der Einspritzventile in direkt einspritzenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschinen von Nachteil, da ein nicht zeitgerechtes Zuführen von Brennstoff in den Brennraum zu einer erheblichen Erhöhung der Schadgasemission führt.
Der Einsatz der angegebenen Brennstoffeinspritzventile ist weiterhin aufgrund des erforderlichen Bauraumes, welcher durch Einsatz einer vorgesetzten Hülse auf dem Brennstoffeinspritzventil entsteht, erschwert. Das Ziel von direkt einspritzenden Brennkraftmaschinen ist eine Reduzierung des Brennstoff erbrauchs. Brennstoff, der nach der eigentlichen Verbrennung aus einem Totvolumen des Brennstoffeinspritzventile austritt, kann zu einer Verbrennungsleistung nicht beitragen, erhöht jedoch den Verbrauch. Damit ist der Einsatz der angegebenen Brennstoffeinspritzventile in einer direkt einspritzenden Brennkraftmaschine ausgeschlossen.
Vorteile der Erfindung
Das Verfahren zum Ausblasen von Brennstoff aus einem Volumen eines Brennstoffeinspritzventils mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß stromabwärts des Dichtsitzes des Brennstoffeinspritzventils der gesamte nach Abspritzende verbliebene Brennstoff ausgetrieben wird. Ein unkontrolliertes Zuführen von Brennstoff zu einem späten Zeitpunkt der Verbrennung kann somit verhindert werden. In der Folge werden die Schadstoffemissionen deutlich reduziert und auch der Verbrauch der Brennkraftmaschine gesenkt. Weiterhin vorteilhaft ist, daß durch das Ausblasen des Brennstoffs eine Trocknung des Brennstoffeinspritzventils an dem stromabwärtigen Ende erfolgt, wodurch die Neigung zum Verkoken deutlich verringert wird.
Mit den in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des angegebenen Verfahrens möglich.
Das in Bezug auf den Abspritzvorgang zeitgerechte Zuführen des gasförmigen Mediums nach dem Ende des Abspritzvorgangs hat den Vorteil, daß z.B. die Ausbildung eines Dralls in der BrennstoffStrömung ohne den Einfluß einer Störgröße erfolgen kann. Die zugeführte Gasmenge greift nicht in den eigentlichen Abspritzprozeß ein und kann somit für ein Ausblasen des verbliebenen Brennstoffs mit anschließender Trocknung des Brennstoffeinspritzventils optimiert erfolgen. Ein weiterer Vorteil ergibt sich bei der Auslegung des Brennstoffeinspritzventils unter Berücksichtigung eines kontinuierlich zugeführten gasförmigen Mediums. Der abzuspritzende Brennstoff wird während des Abspritzvorgangs bereits mit dem zugeführten gasförmigen Medium durchmischt, wodurch es zu einer Verbesserung der Zerstäubung kommt . Nach Schließen des Brennstoffeinspritzventils sorgt die weiterhin kontinuierlich geförderte Gasmenge für ein Austreiben des Restbrennstoffs mit anschließender Trocknung des strom- abwärtigen Brennstoffeinspritzventilteils .
Insbesondere die Anordnung eines Rückschlagventils in der Gaszufuhrleitung ermöglicht den Einsatz in direkt einspritzenden Brennkraftmaschinen. Der während des Verbren- nungsvorganges in dem Brennraum aufgebaute Verbrennungsdruck kann nicht entgegen der Strömungsrichtung des zuzuführenden Gases in die Gaszufuhrleitung zurückschlagen. Neben der Ausbildung einer schwingenden Gassäule in der Leitung wird außerdem eine hohe Temperaturbelastung durch die heißen Verbrennungsgase verhindert.
Vorteilhaft ist weiterhin, eine Pumpvorrichtung zur Unterstützung der Förderung des gasförmigen Mediums mit Hilfe einer in einem Einspritzsystem ohnehin vorhandenen Benzin- pumpe zu betreiben. Durch den in der Gaszufuhrleitung durch die Pumpvorrichtung erzeugten Druck kann der Brennstoff aus dem Volumen des Brennstoffeinspritzventils entgegen dem zu diesem Zeitpunkt herrschenden Brennkammerdruck ausgeblasen werden.
Einen weiteren Vorteil bietet die Möglichkeit, Abgas aus einem Abgasrückführsystem als gasförmiges Medium zu verwenden .
Zeichnung
Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine einschließlich der Steuerung der zugeführten Frischluft;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine einschließlich der Steuerung des zugeführten Abgases;
Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel eines Brennstoffeinspritzventils zum Ausblasen von Brennstoff aus einem Volumen; und
Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Brennstoff- einspritzventils inklusive Gaszuführung zum Ausblasen von Brennstoff.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Bevor die einzelnen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens detailliert beschrieben werden, sollen die wichtigsten, für das Verfahren erforderlichen Komponenten kurz beschrieben werden.
Fig. 1 zeigt schematisch eine gemischverdichtende, fremdgezündete Brennkraftmaschine mit den wesentlichen peripheren Komponenten. Die Brennkraftmaschine 10 weist einen Zylinderkopf 31 auf, in welchem ein Brennstoffeinspritzventil 1 angeordnet ist, durch welches der zu verbrennende Brennstoff in einen Brennraum der Brennkraftmaschine 10 eingespritzt wird. Die zur Verbrennung erforderliche sauerstoffhaltige Frischluft wird durch einen Ansaugkanal 13 über in dem Zylinderkopf 31 angeordnete Einlaßventile in den Brennraum angesaugt. Die Verbrennung des aus Brennstoff und Frischluft bestehenden, brennfähigen Gemischs wird durch eine Zündkerze 15, welche ebenfalls in dem Zylinderkopf 31 angeordnet ist, initiiert. Nach Abschluß der Verbrennung strömen die Verbrennungsprodukte durch ein geöffnetes Auslaßventil in einen Auspuffkrümmer 12 , welcher ebenfalls an dem Zylinderkopf 31 montiert ist. Von dort gelangen die Abgase weiterhin in die Abgasanlage, welche z.B. einen nicht dargestellten Katalysator und Schalldämpfer enthält .
Der abzuspritzende Brennstoff wird einem nicht dargestellten Brennstoffvorratsbehälter entnommen, von wo aus er beispielsweise durch eine Vorförderpumpe einer Brennstoffpumpe 28 zugeführt wird. Die Brennstoffpumpe 28 erzeugt den zum Einspritzen des Brennstoffs in den Brennraum erforderlichen Druck und befördert den Brennstoff über eine Brennstoffleitung 10b zu dem Brennstoffeinspritzventil 1. Zuviel geförderter Brennstoff kann über eine Rücklaufleitung 11 zurückgeführt werden. Es können auch mehrere Brennstoffeinspritzventile 1 über eine gemeinsame Leitung, ein sogenanntes "Common Rail", versorgt werden. Zum Öffnen des Brennstoffeinspritzventils 1 wird beispielsweise ein Elektromagnet über einen über einen Steckkontakt 20 zuführbaren elektrischen Strom erregt.
Zur Reduzierung der Schadgase wird aus dem Auspuff rümmer 12 über eine Entnahmeleitung 16 Abgas einem Abgasrückführventil 26 zugeführt, welches über eine Leitung 17 mit dem Ansaugkanal 13 verbunden ist. Die rückgeführte Abgasmenge hängt dabei von verschiedenen Parametern ab, welche den Betriebszustand der Brennkraftmaschine charakterisieren. Hierzu zählen beispielsweise die Temperatur, die Drehzahl sowie die Last. Diese Parameter werden über nicht dargestellte Sensoren erfaßt und einem Steuergerät 14 über- mittelt . Die elektrischen Komponenten, welche durch das Steuergerät 14 angesteuert werden, sind mit dem Steuergerät 14 durch einen Kabelbaum 19 verbunden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird dem Brennstoffein- spritzventil 1 über eine Gaszufuhrleitung 25 ein gasförmiges Medium zum Ausblasen von Brennstoff aus einem Volumen des Brennstoffeinspritzventils 1 zugeführt. Fig. 1 zeigt die Zufuhr von Frischluft aus dem Ansaugkanal 13 als gasförmiges Medium, wobei die Zuführung der Frischluft durch eine Pump- Vorrichtung 27, welche durch die Brennstoffpumpe 28 angetrieben ist, unterstützt wird. In der Gaszufuhrleitung 25 ist ein z.B. elektrisch sperrbares Schaltventil 29 angeordnet, durch welches die Zuleitung von Frischluft zu dem Brennstoffeinspritzventil 1 unterbrochen werden kann. Das Schaltventil 29 empfängt das Steuersignal ebenfalls von dem Steuergerät 14 über den Kabelbaum 19.
Durch die von der Brennstoffpumpe 28 kontinuierlich ange- triebene Pumpvorrichtung 27 entsteht in der Gaszufuhrleitung 25 ein Gasdruck. Nach Beendigung des Abspritzvorgangs, wenn das Brennstoffeinspritzventil 1 wieder geschlossen ist, wird das Schaltventil 29 geöffnet, und das unter Druck stehende Gas strömt zu dem Brennstoffeinspritzventil 1. Nach dem Ausblasen des verbliebenen Brennstoffs in dem Brennstoffeinspritzventil 1 wird das Schaltventil 29 wieder geschlossen.
In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des erfin- dungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Für die zum Großteil mit Fig. 1 übereinstimmenden Bestandteile wird auf eine Wiederholung der Beschreibung verzichtet .
Im Gegensatz zu dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird in Fig. 2 das gasförmige Medium, welches dem Brennstoffeinspritzventil 1 zugeführt werden soll, über ein Abgasrückführventil 26 entnommen. Neben dem Ausgang für die Leitung 17 weist das Abgasrückführventil 26 einen zweiten ausgangsseitigen Anschluß auf, an welchem die Gaszufuhrleitung 25 angeschlossen ist. In dem Strömungsweg des Abgases hin zu dem Brennstoffeinspritzventil 1 ist ein elektrisch schaltbares Schaltventil 29 eingebaut, welches über einen Teil des Kabelbaumes 19 mit dem Steuergerät 14 verbunden ist . Wie in dem ersten Ausführungsbeispiel wird das Schaltventil 29 nach Ende des Abspritzvorganges betätigt, so daß der Strömungsweg durch die Gaszufuhrleitung 25 offen ist. Durch die Verwendung von Abgas aus dem Abgasrückführsystem steht ein begrenzter Druck zur Förderung des gasförmigen Mediums hin zu dem Brennstoffeinspritzventil 1 zur Verfügung. Durch eine nicht dargestellte Pumpvorrichtung kann darüber hinaus ein erhöhter Druck erzeugt werden, der zu einer Verbesserung des Ausblasens führt .
Die Funktion des Schaltventils 29 kann ebenso in das Abgas- rückführventil 26 integriert sein. In diesem Fall müssen die beiden Ausgänge, welche die Leitung 17 sowie die Gaszufuhrleitung 25 mit Abgas versorgen, getrennt steuerbar sein. In Fig. 3 ist das abspritzseitige Ende eines Brennstoffeinspritzventils 1 dargestellt, anhand dessen die Funktionsweise des Verfahrens erläutert werden soll . Das Brennstoffeinspritzventil 1 weist einen Düsenkörper 2 auf, an dessen stromabwärtigem Ende ein Ventilsitzkörper 5 z.B. mittels einer Schweißnaht 8 angebracht ist. In den Ventilsitzkörper 5 ist eine Ventilsitzfläche 6 eingebracht, an die sich stromabwärts wenigstens eine Abspritzöffnung 7 anschließt. Eine Ventilnadel 3 wird durch eine nicht dargestellte Feder so beaufschlagt, daß ein Ventilschließkörper 4, welcher mit der Ventilnadel 3 in Wirkverbindung steht, in dichtender Anlage an der Ventilsitzfläche 6 gehalten wird.
Wird eine nicht dargestellte Magnetspule durch einen elektrischen Strom erregt, so wird der Ventilschließkörper 4 mitsamt der Ventilnadel 3 entgegen der Federkraft von der
Ventilsitzfläche 6 abgehoben. Durch Brennstoffkanäle, welche in einer Führungsscheibe 32 und einer Drallscheibe 33 angeordnet sind, strömt der Brennstoff zu der Ventilsitzfläche 6 und dem Ventilschließkörper 4 und weiter zu der Abspritzöffnung 7, von wo er in einen Brennraum abgespritzt wird. Mittels einer auf dem Düsenkörper 2 angebrachten Dichtung 18 ist das Brennstoffeinspritzventil 1 gegenüber dem teilweise dargestellten Zylinderkopf 31 abgedichtet.
In die Abspritzöffnung 7 mündet vorzugsweise unmittelbar stromabwärts des Dichtsitzes ein Ausblaskanal 23, welcher beispielsweise als Bohrung ausgeführt sein kann und die Abspritzöffnung 7 mit einem in dem Zylinderkopf 31 eingebrachten umlaufenden Ringkanal 30 verbindet. Das aus dem Ansaugkanal 13 oder dem Abgasrückführsystem entnommene Gas wird über die Gaszufuhrleitung 25, welche in den Zylinderkopf 31 eingebracht sein kann, dem Ringkanal 30 zugeführt . Zur Vermeidung von Zurückschlagen des Brennkammerdrucks in die Gaszufuhrleitung 25 ist ein Rückschlagventil 24 in der Gaszufuhrleitung 25 angeordnet. Alternativ kann das Rückschlagventil 24 auch in dem Ausblas- kanal 23 angeordnet sein.
Schließt zum Ende des Abspritzvorganges das Brennstoffeinspritzventil 1, indem durch die Federkraft der Ventilschließkörper 4 auf die Ventilsitzfläche 6 gedrückt wird, so verbleibt in der Abspritzöffnung 7 Brennstoff. Bedingt durch die Aufgabe der Abspritzöffnung 7, den Brennstoffstrahl umzulenken, ist eine Mindestlänge für die Abspritzöffnung 7 notwendig. Das dadurch relativ große Volumen 22, welches mit Brennstoff befüllt ist, wird durch das gasförmige Medium, welches durch den Ausblaskanal 23 zugeführt wird, aus der Abspritzöffnung 7 ausgeblasen. Entsprechend den vorangegangenen Ausführungen kann das Zuführen des gasförmigen Mediums durch ein Schaltventil 29 zeitlich koordiniert werden. Das durch die Abspritzöffnung 7 strömende gasförmige Medium trocknet nach Austreiben des restlichen Brennstoffs die Abspritzöffnung 7 und verhindert somit, daß durch die Verbrennung die Abspritzöffnung 7 verkokt. Durch das gezielte Ausblasen des restlichen Brennstoffs aus dem Volumen 22 kann der Brennstoff an der Verbrennung teilnehmen. Eine Erhöhung der Schadgasemission sowie ein Mehrverbrauch durch verspätetes Abdampfen von Brennstoff aus der Abspritzöffnung 7 wird somit verhindert.
Besonders wichtig ist das Ausblasen von Brennstoff aus einem Volumen 22 bei einem Brennstoffeinspritzventil 1, welches als zweites Ausführungsbeispiel in Fig. 4 dargestellt ist. Stromabwärts des Ventilsitzkörpers 5, welcher wiederum mit einem Ventilschließkδrper 4 einen Dichtsitz bildet, ist ein Drall erzeugendes Element 21 angeordnet. Besonders bei einem gegen die Mittelachse des Brennstoffeinspritzventils 1 geneigten Drall erzeugenden Element 21 ist das Volumen 22 groß, welches zwischen dem Drall erzeugenden Element 21 und dem Ventilsitzkörper 5 gebildet wird. Wie in dem vorangegangenen Beispiel verbindet ein Ausblaskanal 23 eine umlaufende Ringnut 30 des Zylinderkopfs 31 mit dem Volumen 22 stromabwärts des Dichtsitzes.
Zur Unterstützung der Zerstäubung des Brennstoffs kann die Zufuhr des gasförmigen Mediums auch kontinuierlich erfolgen. Das in der Gaszufuhrleitung 25 angeordnete Schaltventil 29 kann dann entfallen. Sofern der Brennkammerdruck kleiner ist als der Druck in der Gaszufuhrleitung 25, wird durch den Ausblaskanal 23 das gasförmige Medium zugeführt. Übersteigt der Brennkammerdruck den Druck in der Gaszufuhrleitung 25, so schließt das Rückschlagventil 24 und es entsteht kein Druckverlust durch Ausströmen von brennfähigem Brennstoff - Luftgemisch aus dem Brennraum.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Ausblasen von Brennstoff aus einem Volumen (22) eines Brennstoffeinspritzventils (1) für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen (10), wobei das Brennstoffeinspritzventil (1) einen Ventilschließkörper (4) aufweist, der mit einer Ventilnadel (2) in Wirkverbindung steht und der mit einer Ventilsitzfläche (6) zu einem Dichtsitz zusammenwirkt, stromabwärts dessen das Volumen (22) ausgebildet ist, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
- Schließen des Brennstoffeinspritzventils (1) , - Zuführen eines gasförmigen Mediums in das Volumen (22) und
- Ausblasen des in dem Volumen (22) befindlichen Brennstoffs .
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zuzuführende gasförmige Medium aus einem Abgasrückführsystem entnommen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Frischluft als gasförmiges Medium zugeführt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zuzuführende gasförmige Medium von einer Pumpvorrichtung (27) gefördert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr des gasförmigen Mediums in Bezug auf den Abspritzvorgang getaktet erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gaszufuhrleitung (25) zum Brennstoffeinspritzventil (1) hin mittels eines Schaltventils (29) getaktet geöffnet und geschlossen wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr des gasförmigen Mediums kontinuierlich erfolgt .
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zurückschlagen des Verbrennungsdrucks in eine
Gaszufuhrleitung (25) durch ein Rückschlagventil (24) verhindert wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausblasen von Brennstoff aus einem Volumen (22) eines Brennstoffeinspritzventils (1) einer gemischverdichtenden, fremdgezündeten, direkt einspritzenden
Brennkraftmaschine (10) erfolgt.
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