DE102004007513A1

DE102004007513A1 - Kraftstoff-Einspritzventil

Info

Publication number: DE102004007513A1
Application number: DE200410007513
Authority: DE
Inventors: Joerg Schlerfer; Stefan Heiken
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-02-17
Filing date: 2004-02-17
Publication date: 2005-09-01

Abstract

Es wird ein Kraftstoff-Einspritzventil angegeben, das einen Ventilkörper (11) mit einer von einem Ventilsitz (15) umschlossenen Ventilöffnung (14), eine Ventilnadel (12), die sich durch die Ventilöffnung (14) hindurch erstreckt und endseitig einen mit dem Ventilsitz (15) zusammenwirkenden Schließkopf (13) zum Steuern der Ventilöffnung (14) trägt, einen im Ventilkörper (11) der Ventilöffnung (14) vorgelagerten Führungskörper (17) zur Gleitlagerung der Ventilnadel (12) im Ventilkörper (11) und in der Ventilnadel (12) eingearbeitete Axialnuten (22) aufweist, die in dem im Führungskörper (17) geführten Abschnitt der Ventilnadel (12) in Umfangsrichtung voneinander beabstandet angeordnet sind. Zur Beeinflussung der Ausbildung der über die Ventilöffnung (14) abgespritzten Kraftstoffwolke sind die Axialnuten (22) mit einem sich über die axiale Nutlänge verändernden lichten Querschnitt ausgeführt (Fig. 1).

Description

Die Erfindung geht aus von einem Kraftstoff-Einspritzventil für Brennkraftmaschinen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem bekannten, nach außen öffnenden Kraftstoff-Einspritzventil dieser Art ( DE 196 33 260 A1 ) ist zur Gleitführung der Ventilnadel im Ventilkörper ein konusartiger Führungskörper vorgesehen, der die Ventilnadel mit Gleitspiel umschließt und von der Ventilschließfeder in einen der Ventilöffnung vorgelagerten trichterförmigen Ventilkörperabschnitt eingepresst ist. Der Führungskörper unterteilt das hohle Innere des Ventilkörpers in einen Federraum und in einen der Ventilöffnung unmittelbar vorgelagerten Ventilraum. Im Führungskörper sind Kraftstoffkanäle ausgebildet, die auf den beiden Stirnseiten des Führungskörpers münden und den Kraftstofffluss vom Federraum zum Ventilraum sicherstellen. Wird das Kraftstoff-Einspritzventil durch Abheben des Schließkopfes der Ventilnadel vom Ventilsitz geöffnet, so strömt Kraftstoff vom Federraum durch die Kraftstoffkanäle im Führungskörper in den Ventilraum und über die Ventilöffnung zu einer ringförmigen Abspritzöffnung, die sich beim Abheben des Schließkopfes vom Ventilsitz zwischen Schließkopf und Ventilsitz ausbildet. Dabei bleiben in der über die Abspritzöffnung in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzten Kraftstoffwolke die aus den Kraftstoffkanälen austretenden Kraftstoffstrahlen oder -strähnen im wesentlichen erhalten.

Es sind auch bereits Kraftstoff-Einspritzventile dieser An bekannt, bei denen der Kraftstofffluss vom Federraum zum Ventilraum durch Axialnuten ermöglicht wird, die in die Oberfläche der Ventilnadel im Bereich des vom Führungskörper umgriffenen Nadelabschnitts eingearbeitet sind. Die Länge der Axialnuten ist größer als die Summe aus der axialen Ventilnadel-Umschließungshöhe des Führungskörpers und den Ventilhub der Ventilnadel.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Kraftstoff-Einspritzventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass durch den über die Nutlänge sich verändernden lichten Querschnitte der Axialnuten die Homogenität oder die Strähnigkeit der über die Abspritzöffnung abgespritzten Kraftstoffwolke im weiten Bereich beeinflusst und damit den Erfordernissen im Brennraum der jeweiligen Brennkraftmaschine angepasst werden kann. Je nach Ausgestaltung der Querschnittsänderung kann eine stärkere Homogenität oder eine stärkere Strähnigkeit der abgespritzten Kraftstoffwolke erreicht werden. Werden die Axialnuten so gestaltet, dass ihr Querschnitt sich über die Nutlänge zum Schließkopf der Ventilnadel hin verkleinert, so wirken die Axialnuten wie eine Düse, und bei höherer Strömungsgeschwindigkeit des Kraftstoffs wird sowohl die Strähnigkeit der abgespritzten Kraftstoffwolke als auch deren Penetration, d.h. ihre Eindringlichkeit in den Brennraum, vergrößert. Werden die Axialnuten so gestaltet, dass sich ihr Querschnitt über die Nutlänge hin zum Schließkopf der Ventilnadel vergrößert, so wirken die Axialnuten wie ein Diffusor, und bei niedriger Strömungsgeschwindigkeit des Kraftstoffs wird eine größere Homogenität der abgespritzten Kraftstoffwolke und eine geringere Penetration erreicht.

Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Kraftstoff-Einspritzventils möglich.

Gemäß vorteilhaften Ausführungsformen der Erfindung wird die Nuttiefe der Axialnuten über die Nutlänge konstant gehalten und die in Umfangsrichtung der Ventilnadel gesehene Breite der Axialnuten über die Nutlänge zum Schließkopf hin entweder reduziert oder vergrößert.

Zeichnung
Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
1 ausschnittweise einen Längsschnitt eines Kraftstoff-Einspritzventils im Bereich der Ventilöffnung,
2 bis 4 jeweils ausschnittweise eine Draufsicht (a) bzw. eine Seitenansicht (b) einer Ventilnadel im Kraftstoff-Einspritzventil nach 1 gemäß dreier Ausführungsbeispiele.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Das in 1 ausschnittweise mit seinem Endbereich im Längsschnitt dargestellte Kraftstoff-Einspritzventil, insbesondere für die Kraftstoff-Direkteinspritzung in den Brennraum von Brennkraftmaschinen oder Verbrennungsmotoren von Fahrzeugen, weist einen Ventilkörper 11 und eine Ventilnadel 12 mit endseitig ausgebildetem Schließkopf 13 auf. Der hohlzylindrische Ventilkörper 11 ist mit einem eine Ventilöffnung 14 außen umschließenden Ventilsitz 15 versehen. Die Ventilnadel 12 ist durch die Ventilöffnung 14 hindurchgeführt, so dass ihr Schließkopf 13, der zusammen mit dem Ventilsitz 15 bei Abheben vom Ventilsitz 15 eine Abspritzöffnung 16 öffnet, abspritzseitig der Abspritzöffnung 16 liegt. Die Ventilnadel 12 ist am schließkopfseitigen Ende mittels eines Führungskörpers 17 im Ventilkörper 11 radial nahezu spiellos geführt. Der konusartige Führungskörper 17 ist von einer die Ventilnadel 12 in Schließrichtung belastenden Ventilschließfeder 18 in einen trichterförmigen Abschnitt des Ventilkörpers 11 hineingedrückt und weist eine zentralen Bohrung 19 auf in der die Ventilnadel 12 mit Gleitspiel geführt ist. Der Führungskörper 17 unterteilt das hohle Innere des Ventilkörpers 11 in einen Federraum 20, in dem die Ventilschließfeder 18 aufgenommen ist, und in einen Ventilraum 21, der unmittelbar der Ventilöffnung 14 vorgelagert ist.
Für den Kraftstoffzufluss vom Federraum 20 zum Ventilraum 21 sind in dem vom Führungskörper 17 umschlossenen Nadelabschnitt der Ventilnadel 12 mehrere Axialnuten 22 in die Oberfläche der Ventilnadel 12 eingearbeitet. Die Axialnuten 22 sind über den Umfang der Ventilnadel 12 voneinander beabstandet angeordnet, wobei im Ausführungsbeispiel der 1 insgesamt vier Axialnuten 22 vorgesehen sind, die um 90° Umfangswinkel gegeneinander versetzt sind. Die Länge der Axialnuten 22 ist größer gewählt als die axiale Höhe des die Ventilnadel 12 umschließenden Abschnitts des Führungskörpers 17 plus dem Hubweg der Ventilnadel 12, so dass in jeder Stellung der Ventilnadel 12 eine Verbindung zwischen Federraum 20 und Ventilraum 21 besteht.
Die von der Ventilschließfeder 18 in ihrer Schließstellung gehaltene Ventilnadel 12 wird mittels eines hier nicht dargestellten Elektromagneten betätigt, der bei Aktivierung die Ventilnadel 12 so verschiebt, dass der Schließkopf 13 vom Ventilsitz 15 abhebt. Dadurch strömt Kraftstoff vom Federraum 20 über die Axialnuten 22 in den Ventilraum 21 und weiter über die Ventilöffnung 14 zur ringförmigen Abspritzöffnung 16, die sich beim Abheben des Schließkopfs 13 vom Ventilsitz 15 zwischen dem Ventilsitz 15 und der Schließfläche am Schließkopf 13 öffnet. Über die Abspritzöffnung 16 wird eine Kraftstoffwolke in Form eines Spraykegels in den Brennraum der Brennkraftmaschine ausgespritzt.
Zur Beeinflussung des Spraykegels, der den Erfordernissen im Brennraum der Brennkraftmaschine angepasst werden muss, sind die Axialnuten 22 in der Ventilnadel 12 so ausgebildet, dass ihr lichter Querschnitt sich über die axiale Nutlänge verändert. Im Ausführungsbeispiel der 1 und 2 wird der Querschnitt der Axialnuten 22 über die Nutlänge in Richtung zum Schließkopf 13, also in Flussrichtung des Kraftstoffs, reduziert. Dadurch wird eine größere Strähnigkeit der über die Abspritzöffnung 16 in Form eines Spraykegels abgespritzten Kraftstoffwolke erzielt. Sowohl im Ausführungsbeispiel der 1 als auch im Ausführungsbeispiel der 2 wird der über die Nutlänge sich reduzierende Querschnitt dadurch erreicht, dass die Nuttiefe über die Nutlänge konstant gehalten ist und die in Umfangsrichtung gesehene Nutbreite sich über die Nutlänge reduziert Die sich längs der Ventilnadel 12 erstreckenden Nutflanken 221 der Axialnuten 22 weisen in 1 einen linear schrägen und in dem Ausführungsbeispiel der 2 einen zumindest teilweise bogenförmigen Verlauf auf.
In dem Ausführungsbeispiel der 3 ist die Axialnut 22 so gestaltet, dass ihr lichter Querschnitt über die Nutlänge in Fließrichtung des Kraftstoffs, also zum Schließkopf 13 der Ventilnadel 12 hin, zunimmt. Dadurch wird eine größere Homogenität des über die Abspritzöffnung abgespritzten Kraftstoff-Spraykegels erreicht. Bei der in 3 in Draufsicht (a) und in Seitenansicht (b) zu sehende Axialnut 22 ist hierzu wiederum die Nuttiefe über die Nutlänge konstant gehalten, und die in Umfangsrichtung der Ventilnadel 12 gesehene Nutbreite nimmt über die Nutlänge in Fließrichtung des Kraftstoffs zu. Die sich längs der Ventilnadel 12 erstreckenden Nutflanken 221 haben einen schwach bogenförmigen Verlauf, können jedoch auch gerade und schräg unter einem Neigungswinkel zur Achse der Ventilnadel 12 verlaufen.
In dem Ausführungsbeispiel der 4 wird der sich über die Nutlänge verändernde lichte Querschnitt der Axialnut 22 dadurch realisiert, dass die Nuttiefe der Axialnut 22 über die Nutlänge zunimmt, während die in Umfangsrichtung gesehene Nutbreite über die Nutlänge konstant bleibt. Hier nimmt also, wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3, der Querschnitt der Axialnut 22 über die Nutlänge in Fließrichtung des Kraftstoffs zu, wodurch wiederum eine größere Homogenität der bei geöffnetem Ventil über die Abspritzöffnung 16 als Spraykegel abgespritzten Kraftstoffwolke erreicht wird. Selbstverständlich ist es möglich, durch eine Abnahme der Nuttiefe eine Reduzierung des lichten Querschnitts der Axialnuten 22 über die Nutlänge in Richtung des Schließkopfes 13 zu realisieren, um somit zu einer größeren Strähnigkeit und Penetration der Kraftstoffwolke zu gelangen.

Claims

Kraftstoff-Einspritzventil mit einem Ventilkörper (11), der eine von einem Ventilsitz (15) umschlossene Ventilöffnung (14) aufweist, mit einer Ventilnadel (12), die sich durch die Ventilöffnung (14) hindurch erstreckt und endseitig einen mit dem Ventilsitz (15) zusammenwirkenden Schließkopf (13) zum Steuern der Ventilöffnung (14) trägt, mit einem im Ventilkörper (11) der Ventilöffnung (14) vorgelagerten Führungskörper (17) zur Gleitlagerung der Ventilnadel (12) im Ventilkörper (11) und mit in dem im Führungskörper (17) geführten Abschnitt der Ventilnadel (12) in deren Oberfläche eingearbeiteten, in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Axialnuten (22) für den Kraftstoffzufluss zur Ventilöffnung (14), dadurch gekennzeichnet, dass die Axialnuten (22) einen sich über die Nutlänge verändernden lichten Querschnitt aufweisen.
Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuttiefe der Axialnuten (22) über die Nutlänge konstant ist und die in Umfangsrichtung der Ventilnadel (12) gesehene Breite der Axialnuten (22) sich zum Schließkopf (13) hin reduziert.
Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuttiefe der Axialnuten (22) über die Nutlänge konstant ist und die in Umfangsrichtung der Ventilnadel (12) gesehene Breite der Axialnuten (22) sich zum Schließkopf (13) hin vergrößert.
Einspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die in Längsrichtung der Ventilnadel (12) verlaufenden Nutflanken (221) der Axialnuten (22) einen schrägen und/oder bogenförmigen Verlauf aufweisen.
Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in Umfangsrichtung der Ventilnadel (12) gesehene Nutbreite der Axialnuten (22) über die Nutlänge konstant ist und die Nuttiefe über die Nutlänge zum Schließkopf (13) hin zunimmt.
Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in Umfangsrichtung der Ventilnadel (12) gesehene Nutbreite der Axialnuten (22) über die Nutlänge konstant ist und die Nuttiefe über die Nutlänge zum Schließkopf (12) hin ab- oder zunimmt.