DE10130206A1

DE10130206A1 - Brennstoffeinspritzventil

Info

Publication number: DE10130206A1
Application number: DE10130206A
Authority: DE
Inventors: Guenter Dantes; Detlef Nowak
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-06-22
Filing date: 2001-06-22
Publication date: 2003-02-06
Also published as: US20040099243A1; JP2004521254A; KR100853642B1; EP1402176B1; KR20030023760A; EP1402176A1; US7014129B2; DE50202925D1; WO2003001053A1

Abstract

Ein Brennstoffeinspritzventil (1) für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen umfaßt einen Aktor, eine von dem Aktor betätigbare Ventilnadel (3) zur Betätigung eines Ventilschließkörpers (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. An einem abströmseitigen Ende (42) des Brennstoffeinspritzventils (1) ist ein Flammschutzsieb (37) angeordnet, welches die Abspritzöffnungen (7) gegen den Brennraum der Brennkraftmaschine abschirmt.

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 eine 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 ein abströmseitig der Abspritzöffnungen angeordnetes Flammschutzsieb die Temperatur der Flammfront der durchbrennenden Gemischwolke im Bereich der Abspritzöffnungen so stark verringert, daß sich kein Brennstoff am Ventilsitzkörper niederschlagen kann, wodurch ein Zuwachsen der Abspritzöffnungen durch Verkokungsrückstände vermieden wird.

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

Vorteilhafterweise ist das Flammschutzsieb aus einem Drahtgeflecht hergestellt, welches mittels eines Befestigungsrings am Ventilsitzkörper angebracht wird. Das Flammschutzsieb ist auch aus einem Blech herstellbar, welches mittels Bohren, Stanzen oder Ätzen mit Öffnungen versehen werden kann.

Weiterhin ist von Vorteil, daß der Befestigungsring das Flammschutzsieb in einer Abströmrichtung des Brennstoffs axial überragt, da dadurch das Flammschutzsieb vor der im Brennraum zirkulierenden Strömung abgeschirmt ist und sich Brennstoff nicht am Flammschutzsieb niederschlagen kann.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils in einer Gesamtansicht;
Fig. 2 einen schematischen Schnitt durch den abspritzseitigen Teil des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils im Bereich II in Fig. 1;
Fig. 3 eine Aufsicht auf das Flammschutzsieb mit Blickrichtung III in Fig. 2 und
Fig. 4 eine Aufsicht auf das Flammschutzsieb mit Blickrichtung IV in Fig. 2 entsprechend einem abgewandelten Ausführungsbeispiel.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt in einer auszugsweisen Schnittdarstellung ein 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 beispielsweise über eine Schweißnaht 41 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 zwei Abspritzöffnungen 7 verfügt.
Der Ventilschließkörper 4 des erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils 1 weist eine nahezu kugelförmige Form auf. Dadurch wird eine versatzfreie, kardanische Ventilnadelführung erzielt, die für eine exakte Funktionsweise des Brennstoffeinspritzventils 1 sorgt.
Der Ventilsitzkörper 5 des Brennstoffeinspritzventils 1 ist beispielsweise topfförmig ausgebildet und trägt durch seine Form zur Ventilnadelführung bei. Der Ventilsitzkörper 5 ist dabei in eine abspritzseitige Ausnehmung 34 des Düsenkörpers 2 eingesetzt und mittels einer Schweißnaht 35 mit dem Düsenkörper 2 verbunden.
Der Düsenkörper 2 ist durch eine Dichtung 8 gegen einen Außenpol 9 einer als Aktor für die Ventilnadel 3 wirkenden 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.
Abströmseitig des Ankers 20 ist ein zweiter Flansch 31 angeordnet, der als unterer Ankeranschlag dient. Er ist über eine Schweißnaht 33 kraftschlüssig mit der Ventilnadel 3 verbunden. Zwischen dem Anker 20 und dem zweiten Flansch 31 ist ein elastischer Zwischenring 32 zur Dämpfung von Ankerprellern beim Schließen des Brennstoffeinspritzventils 1 angeordnet.
In der Ventilnadelführung 14 und im Anker 20 verlaufen Brennstoffkanäle 30a und 30b. Der Brennstoff wird über eine zentrale Brennstoffzufuhr 16 zugeführt und durch ein Filterelement 25 gefiltert. Anschliffe 36 übernehmen im Bereich des Ventilsitzträgers 5 die Brennstoffzufuhr zum Dichtsitz. Das Brennstoffeinspritzventil 1 ist durch eine Dichtung 28 gegen eine nicht weiter dargestellte Verteilerleitung abgedichtet.
Erfindungsgemäß weist das Brennstoffeinspritzventil 1 an dem Ventilsitzkörper 5, der in einer Ausnehmung 34 des Düsenkörpers 2 angeordnet und beispielsweise mittels einer Schweißnaht 35 mit diesem verbunden ist, ein Flammschutzsieb 37 auf, welches abströmseitig der Abspritzöffnungen 7 mittels eines Befestigungsrings 38 angebracht ist. Es vermindert durch seine Anordnung abströmseitig der Abspritzöffnungen 7 die Verkokungsneigung und beugt so Fehlfunktionen des Brennstoffeinspritzventils 1 durch Verstopfen der Abspritzöffnungen 7 und einer unzulässigen Verringerung des Brennstoffdurchflusses vor. Der abspritzseitige Teil des Brennstoffeinspritzventils 1 mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen ist in Fig. 2 näher dargestellt und erläutert.
Im Ruhezustand des Brennstoffeinspritzventils 1 wird der erste Flansch 21 an der Ventilnadel 3 von der Rückstellfeder 23 entgegen einer 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.
Fig. 2 zeigt in einer auszugsweisen Schnittdarstellung den in Fig. 1 mit II bezeichneten Ausschnitt aus dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils 1.
Wie bereits in Fig. 1 angedeutet, weist der Ventilsitzkörper 5 im Ausführungsbeispiel an einer dem nicht weiter dargestellten Brennraum zugewandten äußeren Stirnseite 39 einen Befestigungsring 38 auf, durch welchen ein Flammschutzsieb 37 an der abströmseitigen Seite des Ventilsitzkörpers 5 fixiert ist. Der Befestigungsring kann dabei beispielsweise mittels einer Schweißnaht 40 am Ventilsitzkörper 5 fixiert sein und stützt sich an einem Absatz 43 des Ventilsitzkörpers 5 ab.
Durch die Anordnung des Flammschutzsiebes 37 abströmseitig der Abspritzöffnungen 7 kann die Verkokung der Abspritzöffnungen 7 reduziert werden. Da der Durchmesser der Abspritzöffnungen 7 typischerweise ca. 100 µm beträgt, ist die Gefahr, daß die Abspritzöffnungen 7 durch Verkokung mit der Zeit verstopfen und somit die Durchflußmenge unzulässig stark eingeschränkt wird, relativ groß. Dies ist insbesondere durch die hohen Temperaturen beim Durchzünden der in den Brennraum eingespritzten Gemischwolke bedingt, da sich dadurch Bestandteile des Brennstoffs an der Spitze des Brennstoffeinspritzventils 1 absetzen. Durch die Anbringung des Flammschutzsiebes 37 kann die Oberflächentemperatur im Austrittsbereich der Abspritzöffnungen 7 so weit reduziert werden, daß die Abspritzöffnungen 7 nicht durch Verkokungsrückstände zuwachsen können. Das Flammschutzsieb 37, welches somit die Funktion eines Flammschutzes hat, verhindert dadurch die Ausbreitung der Flammfront im Bereich zwischen dem Flammschutzsieb 37 und dem Ventilsitzkörper 5.
Die oben angesprochen Flammschutzfunktion des Flammschutzsiebes 37 kann durch eine entsprechende Formgebung des Ventilsitzkörpers 5 und des Befestigungsringes 38 unterstützt werden. Das Flammschutzsieb schließt, wie bereits erläutert, den Austrittsbereich der Abspritzöffnungen 7 gegen den Brennraum ab, wodurch ein Abspritzbereich 44 gegen diesen abgegrenzt wird. Der Befestigungsring 38 ist so geformt, daß er die Form des Ventilsitzkörpers 5 im Bereich des Abspritzbereichs 44 in Abspritzrichtung weiterführt, so daß sich insgesamt eine trichterförmige Form des Abspritzbereichs ergibt.
Zudem überragt der Befestigungsring 38 das Flammschutzsieb 37 in axialer Richtung, so daß zusätzlich zu der Flammschutzfunktion des Flammschutzsiebes 37 auch der Befestigungsring 38 eine abschirmende Funktion gegenüber dem abströmseitigen Ende 42 des Brennstoffeinspritzventils 1 übernimmt, da er das Flammschutzsieb 37 gegen die Brennraumströmungen, welche tangential zum Brennstoffeinspritzventil 1 im Brennraum zirkulieren, abschirmt.
Das Flammschutzsieb 37 besteht vorzugsweise, wie in Fig. 3 dargestellt, aus einem Geflecht von Metalldrähten, es ist jedoch auch denkbar, ein entsprechend geformtes Blech, wie in Fig. 4 dargestellt, z. B. mittels Bohren, Stanzen oder Ätzen mit Öffnungen zu versehen.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt und für beliebige Bauweisen von Brennstoffeinspritzventilen 1 anwendbar.

Claims

1. Brennstoffeinspritzventil (1) zum direkten Einspritzen von Brennstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine mit einem Aktor (10), einer von dem Aktor (10) betätigbaren Ventilnadel (3) zur Betätigung eines Ventilschließkörpers (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 einem abströmseitigen Ende (42) des Brennstoffeinspritzventils (1) ein Flammschutzsieb (37) angeordnet ist, welches die Abspritzöffnungen (7) gegen den Brennraum der Brennkraftmaschine abschirmt.

2. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Flammschutzsieb (37) mittels eines Befestigungsrings (38) am abströmseitigen Ende des Brennstoffeinspritzventils (1) angebracht ist.

3. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungsring (38) mittels einer Schweißnaht (40) an dem Ventilsitzkörper (5) fixiert ist.

4. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Flammschutzsieb (37) einen zwischen dem Ventilsitzträger (5) und dem Flammschutzsieb (37) befindlichen Abspritzbereich (44) gegen den Brennraum abgrenzt.

5. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Flammschutzsieb (37) aus einem Geflecht von Metalldrähten besteht.

6. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Flammschutzsieb (37) aus einem Blech mit in dieses eingebrachte Öffnungen besteht.

7. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen mittels Stanzen, Bohren oder Ätzen in das Blech eingebracht sind.

8. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Befestigungsring (38) an einem Absatz (43) des Ventilsitzkörpers (5) abstützt.

9. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungsring (38) so geformt ist, daß er das Flammschutzsieb (37) in einer Abströmrichtung axial überragt.