DE10055513B4 - Brennstoffeinspritzventil - Google Patents

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Abstract

Brennstoffeinspritzventil (1), insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, mit einer Ventilnadel (3), die an ihrem abspritzseitigen Ende einen Ventilschließkörper (4) aufweist, der mit einer Ventilsitzfläche (6), die an einem Ventilsitzkörper (5) ausgebildet ist, zu einem Dichtsitz zusammenwirkt, zumindest einem Drallkanal (37, 40), einer an dem Ventilsitzkörper (5) ausgebildeten Drallkammer (36) und mehreren aus der Drallkammer (36) ausmündenden Abspritzöffnungen (7), durch die der mit einem Drall versehene Brennstoff gleichzeitig abgespritzt wird, wobei der zumindest eine Drallkanal (37, 40) in dem Ventilsitzkörper (5) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Drallkanal (37; 40) durch Zuströmöffnungen (34) gebildet ist, die in einem hohlzylindrisch geformten Führungsfortsatz (35) des Ventilsitzkörpers (5) ausgebildet sind, dass die Abspritzöffnungen (7) in mehreren konzentrischen Ringen in dem Ventilsitzkörper (5) ausgebildet sind, und dass die Drallkammer (36) kugelschalenförmig ausgebildet ist, wobei ihr Volumen so bemessen ist, dass das Totvolumen minimal ist und sich eine umfänglich gerichtete...

Description

  • Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs.
  • Aus der US 5,058,549 ist ein Brennstoffeinspritzventil bekannt, welches eine Vorrichtung zur Drallerzeugung sowie eine Hauptabspritzöffnung großen Durchmessers und eine Nebenabspritzöffnung geringeren Durchmessers aufweist. Die Neigung der Abspritzöffnungen gegenüber einer Längsachse des Brennstoffeinspritzventils ist unterschiedlich, so daß der Brennstoff unter hohem Drall und großer Penetrationslänge durch die Nebenabspritzöffnung und unter geringem Drall und großem Öffnungswinkel durch die Hauptabspritzöffnung abgespritzt wird.
  • Nachteilig an dem aus der US 5,058, 549 bekannten Brennstoffeinspritzventil ist insbesondere der hohe Fertigungsaufwand sowohl des Ventilschließkörpers und/oder der Ventilnadel, die mit Drallnuten versehen werden müssen, als auch des Ventilsitzkörpers, in welchem die Abspritzöffnungen ausgebildet sind. Insbesondere die unterschiedliche Neigung der Abspritzöffnungen und die hohen Anforderungen an die Genauigkeit der Durchmesser der Abspritzöffnungen erfordern einen aufwendigen Fertigungsprozess.
  • Ferner ist aus der Patentschrift DE 1 601 988 ein Brennstoffeinspritzventil bekannt, welches eine Ventilnadel aufweist, die mit ihrem Schaft in der Bohrung eines Ventilführungsteils geführt ist, sich bei Zuführung von unter Druck stehenden Brennstoff über radiale, im Führungsteil angeordnete und in die Führungsbohrung mündende Querbohrungen in Strömungsrichtung des Brennstoffs öffnet und über Nuten den Brennstoff in Drehung versetzt. Ferner weist das Brennstoffeinspritzventil abströmseitig der Ventilnadel mindestens zwei Abspritzöffnungen auf.
  • Nachteilig an dem aus der DE 1 601 988 bekannten Brennstoffeinspritzventil ist insbesondere die durch die nach außen gerichtete Öffnungsbewegung bedingte Störung des Dralls des Brennstoffs, welche vornehmlich durch das große Totvolumen einer zwischen dem Ventilschließkörper und den Abspritzöffnungen ausgebildeten Drallkammer hervorgerufen wird. Die Drallströmung kann nicht länger homogen gehalten werden, und der Querschnitt der Nuten wird beim Öffnen des Brennstoffeinspritzventils so stark erhöht, dass die Drallströmung zum Erliegen kommt.
  • In DE 197 26 991 A1 wird ein Brennstoffeinspritzventil beschrieben, welches ein Lochscheibenelement mit zwei metallenen, sandwichartig aneinander liegenden Blechlagen aufweist, wobei das Lochscheibenelement wenigstens einen Bodenbereich mit der zum Abspritzen des Mediums notwendigen Öffnungsgeometrie und einen Sitzbereich mit einer Ventilsitzfläche umfasst, so dass die Ventilsitz- und Lochscheibenfunktion in einem Blechlaminat-Element vereint sind und das Bauteil kostengünstig und materialsparend hergestellt werden kann.
  • DE 199 07 859 A1 beschreibt ein Brennstoffeinspritzventil, bei welchem an seinem stromabwärtigen Ende ein Führungs- und Sitzbereich vorgesehen ist, der von drei scheibenförmigen Elementen gebildet wird. Dabei ist ein Drallelement zwischen einem Führungselement und einem Ventilsitzelement eingebettet. Das Führungselement dient der Führung einer es durchragenden, axial beweglichen Ventilnadel, während ein Ventilschließabschnitt der Ventilnadel mit einer Ventilsitzfläche des Ventilsitzelements zusammenwirkt. Das Drallelement weist weiterhin einen inneren Öffnungsbereich mit mehreren Drallkanälen auf. Die drei Elemente sind stoffschlüssig fest miteinander verbunden.
  • In DE 39 43 005 A1 ist ein elektromagnetisch betätigbares Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen beschrieben, welches eine gegen eine Federkraft bewegbare Ventilplatte, einem an einer Ventilsitzplatte ausgebildeten Ventilsitz, der als zylindrischer axialer Ansatz stromauf der Ventilsitzplatte ausgebildet ist und eine kreisförmige ebene Dichtfläche aufweist, einem stromauf der Einspritzbohrung angeordneten Drallelement, in dem mehrere exzentrische Kraftstoffkanäle ausgebildet sind, die in eine achsennahe zentrale Drallkammer tangential ausmünden, wobei der Kraftstoff dem Drallelement über axiale Kanäle zugeführt wird, aufweist. Darüber hinaus ist das Drallelement mit der Drallkammer stromauf des Ventilsitzes angeordnet, wobei die Drallkammer kreisringförmig ausgebildet ist und ihre radialen Begrenzungsflächen durch die äußere Mantelfläche des zylindrischen Ansatzes und einer radial inneren Umfangsfläche des Drallelements und ihre axialen Begrenzungsflächen durch die sich gegenüberliegenden ebenen Flächen der Ventilplatte und der Ventilsitzplatte gebildet sind.
  • US 4 971 254 zeigt ein Brennstoffeinspritzventil, welches ein Ventilsitzelement und einzelnes Scheibenelement mit Öffnungen aufweist. Ein Führungselement ist an dem Ventilsitzelement angebracht und führt die Ventilnadel. Brennstoff wird durch Löcher in dem Führungselement geleitet, welche radial nach außen zu dem zentralen Loch, in welchem die Ventilnadel geführt ist, beabstandet sind, und welche hinsichtlich der Ventilachse schräg angeordnet sind.
  • DE 44 45 358 A1 beschreibt ein Brennstoffeinspritzventil, mit einem Ventilgehäuse, mit einem bewegbaren Ventilschließkörper, der mit einer Ventilsitzfläche zusammenwirkt, die in einem Ventilsitzkörper ausgebildet ist, mit einer stromabwärts der Ventilsitzfläche an einer Stirnseite des Ventilsitzkörpers angeordneten Spritzlochscheibe, die in einem zentralen Bereich in von dem Ventilsitzkörper abgewandter Richtung eine Ausbuchtung aufweist, in die der Ventilschließkörper ragt und in der eine Abspritzöffnung vorgesehen ist, wobei die Spritzlochscheibe außerhalb der Ausbuchtung mit der Stirnseite des Ventilsitzkörpers fest verbunden ist und die Wandung der Ausbuchtung unmittelbar in die Wandung der Ventilsitzfläche übergeht.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Brennstoffeinspritzventil bereitzustellen, bei welchem die Vorzüge eines Mehrloch-Brennstoffeinspritzventils mit denen eines Brennstoffeinspritzventils mit Drallaufbereitung unter der weitestgehenden Nutzung serienmäßiger Bauteile kombiniert werden.
  • Darüber hinaus soll bei dem Brennstoffeinspritzventil gemäß der Erfindung ein störungs- und fehlerfreier Betrieb gewährleistet werden.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 in Verbindung mit den gattungsgemäßen Merkmalen gelöst.
  • Erfindungsgemäß wird eine Drallvorrichtung zulaufseitig einer Drallkammer angeordnet, die dem Brennstoff einen Drall mitteilt, so dass sich in der Drallkammer eine homogene Drallströmung ausbildet. Durch die homogene Drallströmung kann der Brennstoff durch mehrere Abspritzöffnungen, die beispielsweise in einem aus der Mehrlochdüsentechnik bekannten Ventilsitzkörper ausgebildet sind, gleichzeitig abgespritzt werden.
  • Dabei ist die Ausbildung von Drallkanälen in einem Führungsfortsatz des Ventilschließkörpers von Vorteil, da neben der drallerzeugenden Anordnung der Zuströmöffnung auch eine versatzfreie Führung des Ventilschließkörpers möglich ist.
  • Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterentwicklungen des im Hauptanspruch angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.
  • Es ist von Vorteil, daß beliebige Anordnungen von Abspritzöffnungen gemäß der an die Form der Gemischwolke gestellten Anforderungen realisierbar sind.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
  • 1A einen schematischen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils,
  • 1B einen schematischen Teilschnitt durch das in 1 dargestellte erste Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils im Bereich IB in 1A,
  • 1C einen schematischen Schnitt entlang der in 1B mit IC-IC bezeichneten Linie,
  • 2 einen schematischen Teilschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines nicht erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils im gleichen Bereich wie 1B,
  • 3A-C Strahlbilder eines herkömmlichen Brennstoffeinspritzventils mit Drallaufbereitung sowie eines Brennstoffeinspritzventils mit Mehrlochdüse ohne und mit Drallaufbereitung, und
  • 4 ein Diagramm des statischen Durchflusses in Abhängigkeit vom Hub der Ventilnadel für die in 3A-3C dargestellten Strahlbilder von Brennstoffeinspritzventilen.
  • Das in 1A dargestellte erste Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1 ist in der Form eines Brennstoffeinspritzventils 1 für Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschinen ausgeführt. Das Brennstoffeinspritzventil 1 eignet sich insbesondere 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 mit einem Ventilschließkörper 4 in Wirkverbindung, 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 mehrere Abspritzöffnungen 7 verfügt. Der Düsenkörper 2 ist durch eine Dichtung 8 gegen den 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.
  • Ein zweiter Flansch, welcher mit der Ventilnadel 3 über eine Schweißnaht verbunden ist, dient als unterer Ankeranschlag. Ein elastischer Zwischenring, welcher auf dem zweiten Flansch aufliegt, vermeidet Prellen beim Schließen des Brennstoffeinspritzventils 1.
  • In der Ventilnadelführung 14 und im Anker 20 verlaufen Brennstoffkanäle 30a und 30b, die den Brennstoff, welcher über eine zentrale Brennstoffzufuhr 16 zugeführt und durch ein Filterelement 25 gefiltert wird, zu den Abspritzöffnungen 7 leiten. Im Ventilsitzkörper 5 sind Zuströmöffnungen 34 sowohl zur Brennstoffleitung als auch zur Drallaufbereitung vorgesehen. Das Brennstoffeinspritzventil 1 ist durch eine Dichtung 28 gegen eine nicht weiter dargestellte Brennstoffzuleitung abgedichtet.
  • Im Ruhezustand des Brennstoffeinspritzventils 1 wird der Anker 20 von der Rückstellfeder 23 entgegen seiner Hubrichtung so beaufschlagt, daß der Ventilschließkörper 4 an der Ventilsitzfläche 6 in dichtender Anlage gehalten wird. Bei Erregung der Magnetspule 10 baut diese ein Magnetfeld auf, welches den Anker 20 entgegen der Federkraft der Rückstellfeder 23 in Hubrichtung bewegt, wobei der Hub durch einen in der Ruhestellung zwischen dem Innenpol 12 und dem Anker 20 befindlichen Arbeitsspalt 27 vorgegeben ist. Der Anker 20 nimmt den Flansch 21, welcher mit der Ventilnadel 3 verschweißt ist, ebenfalls in Hubrichtung mit. Der mit der Ventilnadel 3 in Wirkverbindung stehende Ventilschließkörper 4 hebt von der Ventilsitzfläche 6 ab und der über die Brennstoffkanäle 30a und 30b sowie die Zuströmöffnungen 34 im Ventilsitzkörper 5 zu den Abspritzöffnungen 7 geführte Brennstoff wird abgespritzt.
  • Durch eine in den 1B und 1C näher beschriebene exzentrische Anordnung der Zuströmöffnungen 34 im Ventilsitzkörper 5 kombiniert das beschriebene erste Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1 die Vorteile von drallaufbereitenden Maßnahmen mit denen von Brennstoffeinspritzventilen 1 mit mehreren Abspritzöffnungen 7.
  • Wird der Spulenstrom abgeschaltet, fällt der Anker 20 nach genügendem Abbau des Magnetfeldes durch die Kraft der Rückstellfeder 23 vom Innenpol 13 ab, wodurch sich der mit der Ventilnadel 3 in Wirkverbindung stehende Flansch 21 entgegen der Hubrichtung bewegt. Die Ventilnadel 3 wird dadurch in die gleiche Richtung bewegt, wodurch der Ventilschließkörper 4 auf der Ventilsitzfläche 6 aufsetzt und das Brennstoffeinspritzventil 1 geschlossen wird.
  • 1B zeigt in einer auszugsweisen, schematisierten Schnittdarstellung das abspritzseitige Ende des in 1A dargestellten erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1. Der in 1B dargestellte Ausschnitt ist in 1A mit IB bezeichnet. Übereinstimmende Bauteile sind dabei jeweils mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen.
  • Das in 1B dargestellte abspritzseitige Ende des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1 aus 1A umfaßt einen Ventilsitzkörper 5, der über mindestens eine Zuströmöffnung 34 verfügt, die als Drallkanal 37 wirkt und in einem hohlzylindrisch geformten Führungsfortsatz 35 ausgebildet ist, der mit dem Ventilsitzkörper 5 entweder einstückig ausgebildet oder mittels Schweißen, Löten oder ähnlicher Verfahren mit dem Ventilsitzkörper 5 verbunden ist. Die Ventilnadel 3 mit dem daran ausgebildeten Ventilschließkörper 4 wird durch den Führungsfortsatz 35 zur Vermeidung von Mittenversätzen geführt, um den fehlerfreien Betrieb des Brennstoffeinspritzventils 1 zu gewährleisten.
  • Im Ventilsitzkörper 5 sind mindestens zwei Abspritzöffnungen 7 ausgebildet. Die in 1B dargestellten zwei Abspritzöffnungen 7 können beispielsweise Teil einer ringförmigen Anordnung von Abspritzöffnungen 7 sein, die aus einem oder mehreren vorzugsweise konzentrischen Ringen besteht.
  • Zwischen dem Ventilsitzkörper 5 und dem Ventilschließkörper 4 ist eine vorzugsweise kugelschalenförmige Drallkammer 36 ausgebildet, deren Volumen vorzugsweise so bemessen ist, daß das Totvolumen minimal ist und sich eine umfänglich gerichtete Drallströmung bei Einströmen von Brennstoff in die Drallkammer 36 ausbilden kann.
  • 1C zeigt in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung einen Schnitt durch das in 1B dargestellte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1 entlang der Linie IC-IC.
  • Zur Verdeutlichung der drallerzeugenden Anordnung der als Drallkanal 37 wirkenden Zuströmöffnung 34 sind zwei Linien A und B eingeführt, die die Exzentrizität der Zuströmöffnung 34 darstellen. Durch eine tangentiale Komponente der Zuströmöffnung 34 relativ zu einer Längsachse 44 des Brennstoffeinspritzventils 1 tritt Brennstoff nicht direkt radial in die zwischen dem Ventilsitzkörper 5 und dem Ventilschließkörper 4 ausgebildete Drallkammer 36 ein, so daß sich eine in Umfangsrichtung gerichtete Drallströmung ausbilden kann. Die Drallströmung transportiert den Brennstoff gleichmäßig zu allen Abspritzöffnungen 7, so daß eine homogene und symmetrische Brennstoffwolke erzeugt werden kann.
  • In 1C ist aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich eine Zuströmöffnung 34 dargestellt. Aus Gründen der Symmetrie sollten jedoch mindestens zwei, noch vorteilhafter aber vier oder mehr Zuströmöffnungen 34 vorhanden sein, um einerseits die durch den durchfließenden Brennstoff wirkenden Kräfte zu symmetrisieren und andererseits, um die eingespritzte Brennstoffwolke möglichst gut an die stöchiometrischen Anforderungen anzupassen.
  • In 2 ist im gleichen Bereich wie in 1B ein Ausführungsbeispiel eines nicht erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils 1 dargestellt.
  • Im Unterschied zum vorigen Ausführungsbeispiel setzt sich im zweiten Ausführungsbeispiel der abströmseitige Teil des Brennstoffeinspritzventils 1 aus drei Bauteilen zusammen, die einzeln gefertigt und dann montiert werden. Zulaufseitig des Ventilsitzkörpers 5 ist eine Drallscheibe 39 angeordnet, die mindestens einen, vorteilhafterweise mehr als zwei Drallkanäle 40 aufweist. Die versatzfreie Führung der Ventilnadel 3 bzw. des Ventilschließkörpers 4 wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch ein Führungselement 38 gewährleistet. Das Führungselement 38 und die Drallscheibe 39 weisen dabei jeweils eine Ausnehmung 41, 42 auf, welche von der Ventilnadel 3 durchgriffen werden. Das Führungselement 38 und die Drallscheibe 39 können beispielsweise durch Löten, Schweißen, Kleben oder andere verbindende Verfahren miteinander sowie mit dem Ventilsitzkörper 5 verbunden sein.
  • Zwischen dem Ventilschließkörper 4 und dem Ventilsitzkörper 5 ist wiederum eine Drallkammer 36 ausgebildet, die für die Homogenisierung der Drallströmung sorgt, die durch den die Drallscheibe 39 durchströmenden Brennstoff in der Drallkammer 36 hervorgerufen wird.
  • 3A bis 3C zeigen schematische Strahlbilder verschiedener Brennstoffeinspritzventile 1 mit und ohne Drallaufbereitung sowie mit einer oder mehreren Abspritzöffnungen 7. Im Zusammenhang mit den 3A bis 3C ist jeweils 4 zu betrachten, in welchem die Hubdrosselungskoeffizienten der verschieden ausgestalteten Brennstoffeinspritzventile 1 in Abhängigkeit vom Hub der Ventilnadel dargestellt sind. Der Hubdrosselungskoeffizient dQstat/dh definiert die Änderung des statischen Durchflusses Qstat mit dem Hub h der Ventilnadel 3.
  • 3A stellt das Strahlbild eines Brennstoffeinspritzventils 1 mit herkömmlicher Drallaufbereitung, beispielsweise mit einer Drallscheibe 39, sowie nur einer Abspritzöffnung 7 dar. Durch die Drallaufbereitung zeigt sich eine relativ homogene Gemischwolke 43, die allerdings bedingt durch die Form der Abspritzöffnung 7 relativ weit öffnet und damit keine tiefe Penetration des Brennraums erreicht. Abwandlungen in der Form der Abspritzöffnung 7 sind nicht zufriedenstellend bei der Darstellung der Gemischwolke 43, da sich Drosseleffekte und Verwirbelungen störend bemerkbar machen, weshalb die Penetration des Brennraums durch eine nicht weiter verkleinerbare Abspritzöffnung 7 limitiert ist.
  • Ein Vorteil der herkömmlichen Drallaufbereitung in Verbindung mit nur einer Abspritzöffnung 7 ist jedoch das gute Verhalten der Anordnung gegenüber Hubdrosselungseffekten. Die Änderung des statischen Durchflusses von Brennstoff durch das Brennstoffeinspritzventil 1 mit dem Hub der Ventilnadel 3 ist sehr gering, so daß die Streuung des statischen Durchflusses ebenfalls gering bleibt.
  • Die zu 3A gehörige Kurve A in 4 ist mit Rauten gekennzeichnet. Der Hubdrosselungskoeffizient beträgt für das mit herkömmlicher Drallaufbereitung und nur einer Abspritzöffnung 7 ausgestattete Brennstoffeinspritzventil 1 konstant über den Hub der Ventilnadel 3 etwa 0,01 %/μm. Das heißt, daß der statische Brennstoffdurchfluß durch das Brennstoffeinspritzventil 1 nur sehr schwach von Hubänderungen abhängt.
  • 3B zeigt im Vergleich dazu das Strahlbild eines Brennstoffeinspritzventils 1 ohne Drallaufbereitung, das jedoch mit mehreren Abspritzöffnungen 7 gemäß bekannter Mehrlochkonzepte versehen ist.
  • Die Penetration des Brennraums ist hier deutlich größer, die Gemischwolke 43 dringt fast dreimal weiter in den Brennraum ein als die in 3A dargestellte Gemischwolke 43. Grund dafür ist insbesondere die große Anzahl von sehr kleinen Abspritzöffnungen 7, die Drosseleffekte vermeiden und scharfe Einspritzstrahlen erzeugen, die sich zu einer stöchiometrischen Gemischwolke 43 überlagern.
  • Nachteilig ist bei Mehrloch-Brennstoffeinspritzventilen 1 ohne Drallaufbereitung insbesondere die starke Abhängigkeit des statischen Brennstoffflusses vom Hub der Ventilnadel 3. Dadurch streut der statische Durchfluß so stark, daß die geforderten kleinen Einspritzmengen oftmals nicht eingehalten werden können, was zu Fehlfunktionen der Brennkraftmaschine wie unvollständiger Verbrennung des eingespritzten Brennstoffs sowie Nachbrennreaktionen und Klopfen führt.
  • In 4 ist die zu 3B gehörige Kurve B mit Dreiecken gekennzeichnet. Der Hubdrosselungskoeffizient beträgt für ein mit mehreren Abspritzöffnungen 7 ausgestattetes Brennstoffeinspritzventil 1 gemäß bekannter Mehrlochkonzepte etwa 0,1 %/μm, was etwa dem zehnfachen Wert des in 3A dargestellten Brennstoffeinspritzventil 1 mit Drallaufbereitung entspricht. Der statische Brennstoffdurchfluß durch das Brennstoffeinspritzventil 1 hängt stark vom Hub der Ventilnadel 3 ab, wodurch große Streuungen in den Einspritzmengen auftreten können.
  • In 3C ist das Strahlbild eines erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils 1 mit Drallaufbereitung sowie mehreren Abspritzöffnungen 7 dargestellt.
  • Im Vergleich zu 3B weist das Strahlbild des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1 nur unwesentliche Unterschiede auf, d. h. die Penetrationstiefe der Gemischwolke 43 im Brennraum erreicht nach wie vor zufriedenstellende Werte, während die Toleranz des Brennstoffdurchflusses gegenüber Hubänderungen sich dem Wert des Brennstoffeinspritzventils 1 mit Drallaufbereitung, das in 3A dargestellt ist, annähert.
  • Die Kurve C in 4 entspricht der in 3C dargestellten Strahlverteilung. Der in 4 mit Quadraten gekennzeichnete Hubdrosselungskoeffizient des erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils 1 erreicht immerhin einen Wert von ca. 0,02 %/μm, was nur unwesentlich über dem Wert des in 3A dargestellten Brennstoffeinspritzventils 1 mit Drallaufbereitung liegt.
  • Das erfindungsgemäß ausgestaltete Brennstoffeinspritzventil 1 weist somit eine hohe Penetrationstiefe der Gemischwolke 43 im Brennraum sowie eine nur geringe Abhängigkeit des statischen Durchflusses vom Hub der Ventilnadel 3 und dementsprechend nur eine geringfügige Streuung des statischen Durchflusses auf.

Claims (3)

  1. Brennstoffeinspritzventil (1), insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, mit einer Ventilnadel (3), die an ihrem abspritzseitigen Ende einen Ventilschließkörper (4) aufweist, der mit einer Ventilsitzfläche (6), die an einem Ventilsitzkörper (5) ausgebildet ist, zu einem Dichtsitz zusammenwirkt, zumindest einem Drallkanal (37, 40), einer an dem Ventilsitzkörper (5) ausgebildeten Drallkammer (36) und mehreren aus der Drallkammer (36) ausmündenden Abspritzöffnungen (7), durch die der mit einem Drall versehene Brennstoff gleichzeitig abgespritzt wird, wobei der zumindest eine Drallkanal (37, 40) in dem Ventilsitzkörper (5) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Drallkanal (37; 40) durch Zuströmöffnungen (34) gebildet ist, die in einem hohlzylindrisch geformten Führungsfortsatz (35) des Ventilsitzkörpers (5) ausgebildet sind, dass die Abspritzöffnungen (7) in mehreren konzentrischen Ringen in dem Ventilsitzkörper (5) ausgebildet sind, und dass die Drallkammer (36) kugelschalenförmig ausgebildet ist, wobei ihr Volumen so bemessen ist, dass das Totvolumen minimal ist und sich eine umfänglich gerichtete Drallströmung bei Einströmen von Brennstoff in die Drallkammer (36) ausbilden kann.
  2. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drallkanal (37; 40) zulaufseitig des Dichtsitzes angeordnet ist.
  3. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsfortsatz (35) mit dem Ventilsitzkörper (5) entweder einstückig ausgebildet ist oder mit dem Ventilsitzkörper (5) verschweißt, verlötet oder verklebt ist.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITBO20040560A1 (it) * 2004-09-10 2004-12-10 Magneti Marelli Powertrain Spa Iniettore di carburante con valvola di iniezione provvista di alimentazione laterale
EP1811168B1 (de) * 2005-07-29 2012-04-25 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Kraftstoffeinspritzventil
KR100933407B1 (ko) * 2007-03-27 2009-12-24 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 연료 분사 밸브
EP2700808A1 (de) * 2012-08-23 2014-02-26 Continental Automotive GmbH Sitzplatte und Ventilanordnung für ein Einspritzventil
WO2017099714A1 (en) * 2015-12-07 2017-06-15 Cummins Inc. Spherical sac within fuel injector nozzle
DE102018218678A1 (de) 2018-10-31 2020-04-30 Robert Bosch Gmbh Ventil zum Zumessen eines Fluids, insbesondere Brennstoffeinspritzventil
DE102018221086A1 (de) 2018-12-06 2020-06-10 Robert Bosch Gmbh Ventil zum Zumessen eines Fluids, insbesondere Brennstoffeinspritzventil

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1601988C3 (de) * 1968-03-07 1974-01-10 Clayton Dewandre Holdings Ltd., London Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen
DE3943005A1 (de) * 1988-12-28 1990-07-05 Hitachi Ltd Elektromagnetische einspritzventilvorrichtung
US4971254A (en) * 1989-11-28 1990-11-20 Siemens-Bendix Automotive Electronics L.P. Thin orifice swirl injector nozzle
US5058549A (en) * 1988-02-26 1991-10-22 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel swirl generation type fuel injection valve and direct fuel injection type spark ignition internal combustion engine
DE4445358A1 (de) * 1994-12-20 1996-06-27 Bosch Gmbh Robert Ventil und Verfahren zur Herstellung eines Ventiles
DE19726991A1 (de) * 1997-06-25 1999-01-07 Bosch Gmbh Robert Ventil und Verfahren zur Herstellung eines Ventilsitzes für ein Ventil
DE19907859A1 (de) * 1998-08-27 2000-03-02 Bosch Gmbh Robert Brennstoffeinspritzventil

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3602956A1 (de) * 1986-01-31 1987-08-06 Vdo Schindling Elektromagnetisch betaetigbares kraftstoffeinspritzventil
JP2628742B2 (ja) * 1989-03-10 1997-07-09 株式会社日立製作所 電磁式燃料噴射弁
DE3940585A1 (de) 1989-12-08 1991-06-13 Bosch Gmbh Robert Elektromagnetisch betaetigbares kraftstoffeinspritzventil
JP2819702B2 (ja) * 1989-12-12 1998-11-05 株式会社デンソー 燃料噴射弁
DE4018256A1 (de) * 1990-06-07 1991-12-12 Bosch Gmbh Robert Elektromagnetisch betaetigbares brennstoffeinspritzventil
US6125818A (en) * 1997-03-19 2000-10-03 Hiatchi, Ltd. Fuel injector and internal combustion engine having the same
JPH10281039A (ja) * 1997-04-02 1998-10-20 Hitachi Ltd 燃料噴射装置とその制御方法
DE19736682A1 (de) * 1997-08-22 1999-02-25 Bosch Gmbh Robert Brennstoffeinspritzventil
JP4593784B2 (ja) * 1998-08-27 2010-12-08 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング 燃料噴射弁
JP2001082283A (ja) * 1999-09-20 2001-03-27 Hitachi Ltd 電磁式燃料噴射弁
US6405945B1 (en) * 2000-09-06 2002-06-18 Visteon Global Tech., Inc. Nozzle for a fuel injector

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1601988C3 (de) * 1968-03-07 1974-01-10 Clayton Dewandre Holdings Ltd., London Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen
US5058549A (en) * 1988-02-26 1991-10-22 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel swirl generation type fuel injection valve and direct fuel injection type spark ignition internal combustion engine
DE3943005A1 (de) * 1988-12-28 1990-07-05 Hitachi Ltd Elektromagnetische einspritzventilvorrichtung
US4971254A (en) * 1989-11-28 1990-11-20 Siemens-Bendix Automotive Electronics L.P. Thin orifice swirl injector nozzle
DE4445358A1 (de) * 1994-12-20 1996-06-27 Bosch Gmbh Robert Ventil und Verfahren zur Herstellung eines Ventiles
DE19726991A1 (de) * 1997-06-25 1999-01-07 Bosch Gmbh Robert Ventil und Verfahren zur Herstellung eines Ventilsitzes für ein Ventil
DE19907859A1 (de) * 1998-08-27 2000-03-02 Bosch Gmbh Robert Brennstoffeinspritzventil

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