DE10116714A1 - Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen, vorzugsweise für hohe Strahlgeschwindigkeiten - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft Kraftstoffeinspritzventile für Brennkraftmaschinen, vorzugsweise für hohe Strahlgeschwindigkeiten mit nachfolgenden Merkmalen: DOLLAR A - ein axial verschiebbar geführtes, gegen eine Schließkraft entgegen der Kraftstoffströmungsrichtung hydraulisch öffnendes Ventilglied ist in einer Bohrung eines Ventilkörpers geführt und weist an seinem brennraumseitigen Ende eine konische Dichtfläche auf, die mit einer konischen Ventilsitzfläche zusammenwirkt, DOLLAR A - hydraulische Verbindungen vom Druckraum zu Spritzkanälen sind mittels des Ventilgliedes verschließbar und zu öffnen, DOLLAR A - ein oder mehrere zum Brennraum gerichtete Spritzkanäle sind, ausgehend von einer im Bereich des Ventilsitzes liegenden Innenwand des Einspritzventils und/oder ausgehend von einem dem Ventilsitz nachgeordneten Sackloch, verlaufend angeordnet. DOLLAR A Aufgabe der Erfindung ist es, bei derartigen Kraftstoffeinspritzventilen durch die Gestaltung der Strömung im Spritzloch ein Verkoken desselben zu vermeiden und Rückstände der Verbrennung am Spritzloch mittels des Einspritzstrahles abzutragen und in den Brennraum mitzureißen. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass sich der Querschnitt des Spritzkanals (7a; 7b; 12; 15) vom Anströmquerschnitt (8) ausgehend konisch verringert und nachfolgend nahe dem Spritzloch (9; 13; 17) stark erweiternd ausgeführt ist.

Description

Die Erfindung betrifft Kraftstoffeinspritzventile für Brennkraftmaschinen, vorzugsweise für hohe Strahlgeschwindigkeiten gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Vorbekannt sind durch Schrift DE 195 07 188 C1 Kraftstoffeinspritzventile für Brennkraftmaschinen, vorzugsweise für hohe Strahlgeschwindigkeiten mit folgendem Aufbau. Ein axial verschiebbar geführtes, gegen eine Schließkraft hydraulisch öffnendes Ventilglied ist in einer Bohrung eines Ventilkörpers geführt und weist an seinem brennraumseitigen Ende eine konische Dichtfläche auf, die mit einer konischen Ventilsitzfläche zusammenwirkt.

Hydraulische Verbindungen vom Druckraum zu Spritzkanälen sind in jedem Falle durch das Ventilglied verschließbar und zu öffnen. Ein oder mehrere zum Brennraum gerichtete Spritzkanäle sind vom Bereich des Ventilsitzes im Ventilkörper und/oder von einem dem Ventilsitz nachgeordneten Sackloch im Ventilkörper ausgehend angeordnet. Diese Schrift beschreibt Gestaltungen des Einlaufbereiches von Spritzkanälen.

Vorbekannt sind durch Schrift DE 198 38 771 A1 Einspritzdüsen, insbesondere für Dieselmotoren, die mindestens ein an der zum Brennraum angrenzenden Fläche der Einspritzdüse austretendes, Kraftstoff in den Brennraum führendes Spritzloch aufweisen, welches mit einem Stufendiffusor versehen ist, der durch eine unstetige radiale Vergrößerung der Spritzlochbohrung in Richtung Brennraum gebildet wird.

Mit einer solchen Einspritzdüse lässt sich ein turbulenter Spritzstrahl erzeugen, der mit hohem Druck oder mit vermindertem Druck, aber vergrößertem Düsenquerschnitt eine große Menge Kraftstoff bei Volllastbetrieb tief im Brennraum fein zerstäubt. Auch unter den Bedingungen des Teillastbetriebs wird ein turbulenter Spritzstrahl, der eine gute Gemischbildung einleitet, erzeugt.

Die Umlaufkanten der unstetigen radialen Vergrößerung und der Spritzöffnung sollen scharfkantig sein, um die Anhaftung und Verkokung von Kraftstoff zu verhindern, der sich dort als bleibende Anlagerung aufbaut.

Vorbekannt sind durch Schrift DE 198 47 460 A1 Einspritzdüsen für Dieselmotoren der eingangsgenannten Art, bei denen sich der Spritzlochquerschnitt zum Brennraum der Brennkraftmaschine hin nach anfänglicher Verengung wieder erweitert. Hiermit wird eine optimale Umsetzung des Druckes des Kraftstoffstrahls in Geschwindigkeit erzielt und die Kavitationsneigung vermindert.

Vorbekannt sind durch Schrift DE 198 54 828 A1 Einspritzdüsen für Dieselmotoren der eingangsgenannten Art, bei denen sich der Spritzlochquerschnitt nach außen hin, in Richtung des Brennraums der Brennkraftmaschine erweitert.

Durch diese Gestaltung ist es möglich, bereits am Spritzlocheinlauf eine Kavitation oder Turbulenz zu erzeugen, sodass der Kraftstoffstrahl deutlich näher an der Düse zerfällt.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei gattungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventilen durch die Gestaltung der Strömung im Spritzloch ein Verkoken desselben zu vermeiden und Rückstände der Verbrennung am Spritzloch mittels des Einspritzstrahles abzutragen und in den Brennraum mitzureißen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei gattungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventilen dadurch gelöst, dass sich der Querschnitt des Spritzkanals vom Anströmquerschnitt ausgehend konisch verringert und nachfolgend nahe der Abspritzöffnung sich stark erweitert und damit im Spritzkanal im Bereich vor der Spritzöffnung kavitationserzeugend ausgeführt ist.

Im Bereich des Spritzloches wird durch die erfindungsgemäßen Gestaltungen mittels hoher Geschwindigkeit des verwirbelten Einspritzstrahles Kavitation zur Reinigung des Spritzloches von Verkokungen erzeugt und damit eine ungestörte Einspritzstrahlform für saubere Abläufe der Verbrennung im Betrieb aufrechterhalten.

Eine derartige Gestaltung ist erfindungsgemäß in verschiedener Art ausführbar, wobei die diesbezüglichen Merkmale der Unteransprüche im Zusammenhang in der nachfolgenden Beschreibung erläutert werden.

Anhand einer Zeichnung werden nachfolgend Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Teildarstellung eines erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils mit einer ersten Ausführung eines kavitationserzeugenden Spritzkanals,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des mit x bezeichneten Bereiches in Fig. 1 mit dem kavitationserzeugenden Spritzkanal,

Fig. 3 und Fig. 4 jeweils eine weitere Ausführung eines kavitationserzeugenden Spritzkanals.

In Fig. 1 ist eine Teildarstellung eines erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils für Brennkraftmaschinen gezeigt. In einer Bohrung 1 eines Ventilkörpers 2 ist ein verschiebbar geführtes, gegen eine Schließkraft entgegen der Strömungsrichtung des Kraftstoffes hydraulisch öffnendes Ventilglied 3 angeordnet.

An seiner zum Brennraum gerichteten Seite weist das Ventilglied 3 eine konische Dichtfläche 4 auf, die auf einer konischen Ventilsitzfläche 5 im Ventilkörper 2 dichtend ruht. Von der Ventilsitzfläche 5 und von einem der Ventilsitzfläche 5 nachgeordneten Sackloch 6 ausgehend sind zum Brennraum gerichtete Spritzkanäle 7a; 7b im Ventilkörper 2 angeordnet. Die hydraulischen Verbindungen von einem Druckraum 11 zu den Spritzkanälen 7a; 7b sind mittels des Ventilgliedes 3 verschließbar und zu öffnen. Bei diesen Spritzkanälen 7a; 7b verringert sich der Querschnitt ausgehend vom Anströmquerschnitt 8 konisch in Richtung Spritzloch 9, siehe Fig. 2. Nahe vor dem Spritzloch 9 ist jedoch innerhalb des konischen Verlaufs des Spritzkanals 9 eine ringförmige Durchmessererweiterung 10 angeordnet.

Auch bei den Spritzkanälen 12 und 15 gemäß der Fig. 3 und 4 verringert sich zuerst der Querschnitt ausgehend vom Anströmquerschnitt 8 über ein Teil seiner Länge konisch in Richtung des jeweiligen Spritzloches 13 bis 17, um danach bis zum Spritzloch prinzipiell in einen größeren Querschnitt überzugehen.

Bei der Ausführung nach Fig. 3 ist der Spritzkanal 12 nach seinem konischen Verlauf zu einem geringen Querschnitt nahe des Spritzloches 13 ausgehend vom geringen Querschnitt in starkem Umfang konisch erweitert. Es schließt sich ein zylindrischer Bereich 14 an, der sich bis zum Spritzloch 12 erstreckt und dieses bildet.

Der Spritzkanal 15 in der weiteren Ausführung nach Fig. 4 ist entgegengesetzt konisch ausgeführt. Nach konischem Verlauf vom Anströmquerschnitt 8 zu einem geringen Querschnitt in Richtung des Spritzloches 13 folgt eine konische Aufweitung bis zum Spritzloch 13. Der geringste Querschnitt 16 des Spritzkanals 15 befindet sich nahe dem Spritzloch 17.

Bei allen erfindungsgemäßen Gestaltungen des Spritzkanals bzw. der Spritzkanäle wird erreicht, dass im Bereich des Spritzloches der mit hoher Geschwindigkeit durchströmende Einspritzstrahl verwirbelt wird und dadurch gezielt eine Kavitation innerhalb des Spritzloches auftritt.

Claims (4)

1. Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen, vorzugsweise für hohe Strahlgeschwindigkeiten mit nachfolgenden Merkmalen:

• - ein axial verschiebbar geführtes, gegen eine Schließkraft entgegen der Kraftstoffströmungsrichtung hydraulisch öffnendes Ventilglied ist in einer Bohrung eines Ventilkörpers geführt und weist an seinem brennraumseitigen Ende eine konische Dichtfläche auf, die mit einer konischen Ventilsitzfläche zusammenwirkt,
• - hydraulische Verbindungen vom Druckraum zu Spritzkanälen sind mittels des Ventilgliedes verschließbar und zu öffnen,
• - ein oder mehrere zum Brennraum gerichtete Spritzkanäle sind ausgehend von einer im Bereich des Ventilsitzes liegenden Innenwand des Einspritzventils und/oder ausgehend von einem dem Ventilsitz nachgeordneten Sackloch verlaufend angeordnet,

dadurch gekennzeichnet,
dass sich der Querschnitt des Spritzkanals (7a; 7b; 12; 15) vom Anströmquerschnitt (8) ausgehend konisch verringert und nachfolgend nahe des Spritzloches (9; 13; 17) stark erweiternd ausgeführt ist.

2. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des sich zum Spritzloch (9) verringernden Querschnittes eines konischen Verlaufs des Spritzkanals (7a; 7b) nahe vor dem Spritzloch (9) eine ringförmige Durchmessererweiterung (10) vorgesehen ist.

3. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich im konischen Verlauf des Spritzkanals (12) nahe dem Spritzloch (13) der Querschnitt entgegengesetzt stark konisch erweitert und sich ein zylindrischer Bereich (14) anschließt und bis zum Spritzloch (13) erstreckt.

4. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spritzkanal (15) je eine Konizität in entgegengesetzter Richtung aufweist, wobei sich der engste Querschnitt (16) zwischen Ein- und Austritt des Spritzkanals (15) nahe dem Spritzloch (17) befindet.