DE10331805A1

DE10331805A1 - Brennstoffeinspritzventil

Info

Publication number: DE10331805A1
Application number: DE2003131805
Authority: DE
Inventors: Rainer Ortmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2003-07-14
Filing date: 2003-07-14
Publication date: 2005-03-17

Abstract

Ein Brennstoffeinspritzventil (1) für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen umfaßt eine Magnetspule (10), eine mit der Magnetspule (10) in Wirkverbindung stehende und in einer Schließrichtung von einer Rückstellfeder (23) beaufschlagte Ventilnadel (3) zur Betätigung eines Ventilschließkörpers (4), der zusammen mit einer an einem Ventilsitzkörper (5) ausgebildeten Ventilsitzfläche (6) einen Dichtsitz bildet, und zumindest eine Abspritzöffnung (7), die in dem Ventilsitzkörper (5) ausgebildet ist. An einer dem Brennraum zugewandten Stirnfläche (39) des Ventilsitzkörpers (5) ist ein Vorsprung (38) ausgebildet, in welchem die Abspritzöffnungen (7) ausmünden, wobei eine Flächenormale der Mündungsquerschnitte der Abspritzöffnungen (7) senkrecht auf einer Längsachse (40) des Brennstoffeinspritzventils (1) steht.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Aus der DE 198 04 463 A1 ist ein Brennstoffeinspritzsystem für eine gemischverdichtende, fremdgezündete Brennkraftmaschine bekannt, welches ein Brennstoffeinspritzventil umfaßt, das Brennstoff in einen von einer Kolben-/Zylinderkonstruktion gebildeten Brennraum einspritzt, und mit einer in den Brennraum ragenden Zündkerze versehen ist. Das Brennstoffeinspritzventil ist mit mindestens einer Reihe über den Umfang des Brennstoffeinspritzventils verteilt angeordneten Einspritzlöchern versehen. Durch eine gezielte Einspritzung von Brennstoff über die Einspritzlöcher wird ein strahlgeführtes Brennverfahren durch Bildung einer Gemischwolke mit mindestens einem Strahl realisiert.
Nachteilig an dem aus der obengenannten Druckschrift bekannten Brennstoffeinspritzventil ist insbesondere die Verkokung der Abspritzöffnungen, welche dadurch verstopfen und den Durchfluß durch das Brennstoffeinspritzventil unzulässig stark vermindern. Dies führt zu Fehlfunktionen der Brennkraftmaschine.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß der Ventilsitzkörper und die Abspritzöffnungen so gestaltet sind, daß sie mittels eines an der dem Brennraum zugewandten Stirnfläche des Ventilsitzkörpers vorgesehenen Vorsprungs von der Hauptstrahlungsrichtung der Flamme und Brennraumtemperatur abgeschattet sind. Dies kann dadurch erreicht werden, daß die Flächennormalen der Mündungsquerschnitte senkrecht zur Längsachse des Brennstoffeinspritzventils ausgerichtet sind.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Hauptanspruch angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.

Vorteilhafterweise kann der Ventilsitzkörper des Brennstoffeinspritzventils in einfacher Weise durch Drehen oder Fräsen so bearbeitet werden, daß der Vorsprung mit dem gewünschten Abschattungseffekt gebildet wird.

Weiterhin ist von Vorteil, daß die Abspritzöffnungen durch einen ringförmigen Materialüberstand oder einen nutförmigen Materialabtrag vor der Brennraumtemperatur geschützt sind.

Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 einen schematischen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils in einer Gesamtansicht,
2A einen schematischen Schnitt durch den abspritzseitigen Teil des in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils im Bereich II in 1, und
2B einen schematischen Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils im Bereich II in 1.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1 zeigt in einer auszugsweisen Schnittdarstellung ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1. Das Brennstoffeinspritzventil 1 ist in der Form eines Brennstoffeinspritzventils 1 für Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschinen ausgeführt. Das Brennstoffeinspritzventil 1 eignet sich zum direkten Einspritzen von Brennstoff in einen nicht dargestellten Brennraum einer Brennkraftmaschine.
Das Brennstoffeinspritzventil 1 besteht aus einem Düsenkörper 2, in welchem eine Ventilnadel 3 angeordnet ist. Die Ventilnadel 3 steht in Wirkverbindung mit einem Ventilschließkörper 4, der mit einer auf einem Ventilsitzkörper 5 angeordneten Ventilsitzfläche 6 zu einem Dichtsitz zusammenwirkt. Bei dem Brennstoffeinspritzventil 1 handelt es sich im Ausführungsbeispiel um ein nach innen öffnendes Brennstoffeinspritzventil 1, welches über wenigstens eine, in der dargestellten Schnittebene im Ausführungsbeispiel über zwei Abspritzöffnungen 7 verfügt.
Der Düsenkörper 2 ist durch eine Dichtung 8 gegen einen Außenpol 9 einer Magnetspule 10 abgedichtet. Die Magnetspule 10 ist in einem Spulengehäuse 11 gekapselt und auf einen Spulenträger 12 gewickelt, welcher an einem Innenpol 13 der Magnetspule 10 anliegt. Der Innenpol 13 und der Außenpol 9 sind durch einen Spalt 26 voneinander getrennt und stützen sich auf einem Verbindungsbauteil 29 ab. Die Magnetspule 10 wird über eine Leitung 19 von einem über einen elektrischen Steckkontakt 17 zuführbaren elektrischen Strom erregt. Der Steckkontakt 17 ist von einer Kunststoffummantelung 18 umgeben, die am Innenpol 13 angespritzt sein kann.
Die Ventilnadel 3 ist in einer Ventilnadelführung 14 geführt, welche scheibenförmig ausgeführt ist. Zur Hubeinstellung dient eine zugepaarte Einstellscheibe 15. An der anderen Seite der Einstellscheibe 15 befindet sich ein Anker 20. Dieser steht über einen ersten Flansch 21 kraftschlüssig mit der Ventilnadel 3 in Verbindung, welche durch eine Schweißnaht 22 mit dem ersten Flansch 21 verbunden ist. Auf dem ersten Flansch 21 stützt sich eine Rückstellfeder 23 ab, welche in der vorliegenden Bauform des Brennstoffeinspritzventils 1 durch eine Hülse 24 auf Vorspannung gebracht wird.
In der Ventilnadelführung 14, im Anker 20 und in einer am Ventilsitzkörper 5 angeordneten Führungsscheibe 36 verlaufen Brennstoffkanäle 30, 31 und 32. Der Brennstoff wird über eine zentrale Brennstoffzufuhr 16 zugeführt und durch ein Filterelement 25 gefiltert. Das Brennstoffeinspritzventil 1 ist durch eine Dichtung 28 gegen eine nicht weiter dargestellte Verteilerleitung und durch einen Dichtring 37 gegen einen nicht weiter dargestellten Zylinderkopf abgedichtet.
Abströmseitig des Ankers 20 ist ein zweiter Flansch 34 angeordnet, der als unterer Ankeranschlag dient. Er ist über eine Schweißnaht 35 kraftschlüssig mit der Ventilnadel 3 verbunden. Zwischen dem Anker 20 und dem zweiten Flansch 34 ist ein elastischer Zwischenring 33 zur Dämpfung von Ankerprellern beim Schließen des Brennstoffeinspritzventils 1 angeordnet.
Erfindungsgemäß ist der Ventilsitzkörper 5 des Brennstoffeinspritzventils 1 im Bereich der Abspritzöffnungen 7 so gestaltet, daß die Abspritzöffnungen 7 vor den hohen Temperaturen der bei der Verbrennung der in den Brennraum eingespritzten Gemischwolke geschützt sind. Dies wird durch eine geeignete Abschattung durch einen Vorsprung 38 an einer dem Brennraum zugewandten Stirnfläche 39 des Ventilsitzkörpers 5 ermöglicht, in dessen Strömungsschatten die Abspritzöffnungen 7 ausmünden. Der abspritzseitige Teil des Brennstoffeinspritzventils 1 mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen ist in den folgenden Figuren näher dargestellt und in der folgenden Beschreibung erläutert.
Im Ruhezustand des Brennstoffeinspritzventils 1 wird der erste Flansch 21 an der Ventilnadel 3 von der Rückstellfeder 23 entgegen seiner Hubrichtung so beaufschlagt, daß der Ventilschließkörper 4 am Ventilsitz 6 in dichtender Anlage gehalten wird. Der Anker 20 liegt auf dem Zwischenring 32 auf, der sich auf dem zweiten Flansch 31 abstützt. Bei Erregung der Magnetspule 10 baut diese ein Magnetfeld auf, welches den Anker 20 entgegen der Federkraft der Rückstellfeder 23 in Hubrichtung bewegt. Dabei nimmt der Anker 20 den ersten Flansch 21, welcher mit der Ventilnadel 3 verschweißt ist, und damit die Ventilnadel 3 ebenfalls in Hubrichtung mit. Der mit der Ventilnadel 3 in Wirkverbindung stehende Ventilschließkörper 4 hebt von der Ventilsitzfläche 6 ab, wodurch der Brennstoff an den Abspritzöffnungen 7 abgespritzt wird.
Wird der Spulenstrom abgeschaltet, fällt der Anker 20 nach genügendem Abbau des Magnetfeldes durch den Druck der Rückstellfeder 23 auf den ersten Flansch 21 vom Innenpol 13 ab, wodurch sich die Ventilnadel 3 entgegen der Hubrichtung bewegt. Dadurch setzt der Ventilschließkörper 4 auf der Ventilsitzfläche 6 auf, und das Brennstoffeinspritzventil 1 wird geschlossen. Der Anker 20 setzt auf dem durch den zweiten Flansch 31 gebildeten Ankeranschlag auf.
2A zeigt in einer auszugsweisen Schnittdarstellung den in 1 mit II bezeichneten Ausschnitt aus dem in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils 1.
Wie bereits in der Beschreibung zu 1 angesprochen, weist der Ventilsitzkörper 5 einen z. B. im Bereich der Längsachse 40 zentral liegenden Vorsprung 38 auf, welcher an der dem Brennraum der Brennkraftmaschine zugewandten Stirnseite 39 des Ventilsitzkörpers 5 ausgebildet ist. Die Abspritzöffnungen 7 sind dabei so angeordnet, daß sie bei senkrechter Einbaulage des Brennstoffeinspritzventils 1 gegenüber der in einer Verlängerung einer Längsachse 40 des Brennstoffeinspritzventils 1 eingespritzten und durchbrennenden Gemischwolke abgeschattet sind. Dadurch kann einer Verkokung der Abspritzöffnungen 7 durch die im Brennraum herrschenden Temperaturen entgegengewirkt und die Verstopfung der Abspritzöffnungen 7 durch die Ablagerung von Verbrennungsrückständen in einfacher Weise wirkungsvoll verhindert werden.
In dem in 2A dargestellten ersten Ausführungsbeispiel wird zur Abschattung der Abspritzöffnungen 7 hinter dem Vorsprung 38 bei der Herstellung des Ventilsitzkörpers 5 ein ringförmiger Materialüberstand 41 stehengelassen, welcher im Ausführungsbeispiel einen rechteckigen Querschnitt aufweist. Die Abspritzöffnungen 7 münden in den kurzen, sich weitgehend senkrecht zur Stirnfläche 39 des Ventilsitzkörpers 5 erstreckenden Seiten 42 des Vorsprungs 38 aus. Die Mündungsquerschnitte der Abspritzöffnungen 7 sind somit parallel zu der Längsachse 40 des Brennstoffeinspritzventils 1 orientiert; mit anderen Worten, eine Flächennormale der Mündungsquerschnitte der Abspritzöffnungen 7 steht senkrecht auf der Längsachse 40 des Brennstoffeinspritzventils 1.
Eine derartige Form des Ventilsitzkörpers 5 ist einfach herstellbar und kann beispielsweise durch Drehen geformt werden. Vorteilhaft ist insbesondere, daß die übrigen Bauteile des Brennstoffeinspritzventils 1 keinerlei Veränderungen unterworfen werden müssen, sondern lediglich der Ventilsitzkörper 5 zur Ausbildung der erfindungsgemäßen Merkmale bearbeitet werden muß. Der Vorsprung 38 weist z. B. eine stromabwärtige Stirnfläche auf, die senkrecht zur Längsachse 40 verläuft und eben ist.
2B zeigt in gleicher Darstellung wie 2A ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils 1.
Die in 2B dargestellte Ausgestaltungsvariante ist noch einfacher herstellbar als die in 2A beschriebene, da in diesem Fall der Ventilsitzkörper 5 lediglich im Bereich der Abspritzöffnungen 7 einen Materialabtrag 43 erfährt, welcher nutenförmig ausgeführt ist und wiederum die vorher schräge Orientierung der Mündungsquerschnitte der Abspritzöffnungen 7 in eine Orientierung parallel zur Längsachse 40 des Brennstoffeinspritzventils 1 überführt bzw. eine Flächennormale senkrecht zur Längsachse 40 des Brennstoffeinspritzventils 1 erzeugt. Auch hier bildet sich eine Seitenfläche 42 aus. Ein solcher nutenförmiger Materialabtrag 43 ist beispielsweise durch Fräsen möglich.
Die vorliegende Ausführungsform zeichnet sich durch eine sehr ergonomische Form aus, welche der Herstellung und Montage keine Ecken und Kanten wie den in 2A dargestellten ringförmigen Materialüberstand 41 entgegenstellt. Der Vorsprung 38 weist nämlich eine gewölbte stromabwärtige Stirnfläche auf.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt und für beliebige Bauweisen von nach innen öffnenden Mehrloch-Brennstoffeinspritzventilen 1 anwendbar.

Claims

Brennstoffeinspritzventil (1) für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen mit einem erregbaren Aktuator (10), einem mit dem Aktuator (10) in Wirkverbindung stehenden Ventilschließkörper (4), der zusammen mit einer an einem Ventilsitzkörper (5) ausgebildeten Ventilsitzfläche (6) einen Dichtsitz bildet, und zumindest einer Abspritzöffnung (7), die in dem Ventilsitzkörper (5) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß an einer dem Brennraum zugewandten Stirnfläche (39) des Ventilsitzkörpers (5) ein Vorsprung (38) ausgebildet ist, in welchem die Abspritzöffnungen (7) ausmünden.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Flächennormale der Mündungsquerschnitte der Abspritzöffnungen (7) senkrecht auf einer Längsachse (40) des Brennstoffeinspritzventils (1) steht.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (38) ein rechteckiges Querschnittsprofil aufweist.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abspritzöffnungen (7) in Seitenflächen (42) des Vorsprungs (38) ausmünden.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflächen (42) parallel zur Längsachse (40) des Brennstoffeinspritzventils (1) sind.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abspritzöffnungen (7) durch einen ringförmigen Materialüberstand (41) gegenüber einer Flammfront im Brennraum abgeschattet sind.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (38) durch einen Materialabtrag (43) im Bereich der Abspritzöffnungen (7) in der Stirnfläche (39) des Ventilsitzkörpers (5) gebildet ist.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Materialabtrag (43) nutenförmig erfolgt.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Materialabtrag (43) durch Drehen oder Fräsen erfolgt.