DE10130684A1

DE10130684A1 - Brennstoffeinspritzventil

Info

Publication number: DE10130684A1
Application number: DE2001130684
Authority: DE
Inventors: Guenter Dantes; Detlef Nowak
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-06-26
Filing date: 2001-06-26
Publication date: 2003-02-06
Also published as: WO2003002867A1

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 mehrere Abspritzöffnungen (7), die in dem Ventilsitzkörper (5) ausgebildet sind. An einem abströmseitigen Ende (37) des Brennstoffeinspritzventils (1) ist eine Abdeckkappe (38) angeordnet, welche 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 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 die Abspritzöffnungen durch eine Abdeckkappe gegen den Brennraum abgeschirmt sind, so daß die hohen Temperaturen der durchbrennenden Gemischwolke die Abspritzöffnungen nicht erreichen. Dadurch können die Abspritzöffnungen vor Benetzung mit Brennstoff und dem nachfolgenden Zuwachsen geschützt werden.

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

Vorteilhafterweise ist die Abdeckkappe als Blechbiegeteil mittels Ausstanzen und nachfolgendem Formen einfach und kostengünstig herstellbar.

Weiterhin ist von Vorteil, daß die Abspritzöffnungen zwar vor der Brennraumtemperatur abgeschirmt sind, die Brennstoffstrahlen jedoch durch eine großzügig dimensionierte Öffnung in einem Abschlußboden der topfförmigen Abdeckkappe unbeeinflußt in den Brennraum eintreten können.

Seitliche Bohrungen, welche auf die Abspritzöffnungen ausgerichtet sind, sorgen für eine Luftströmung zu den Abspritzöffnungen, wodurch eine Benetzung des Ventilsitzkörpers im Bereich der Abspritzöffnungen und nachfolgende Ablagerungen vermieden werden können. Die Anzahl der Bohrungen entspricht dabei der Anzahl der Abspritzöffnungen.

Eine Aufwölbung des Abschlußbodens der Abdeckkappe in Richtung auf den Ventilsitzkörper erhöht die Strömungsgeschwindigkeit der Luft, so daß sich eine Düsenströmung ausbildet.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils in einer Gesamtansicht;
Fig. 2 einen schematischen Schnitt durch den abspritzseitigen Teil des in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils im Bereich II in Fig. 1; und
Fig. 3 einen schematischen Schnitt durch eine zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils im gleichen Bereich wie Fig. 2.

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 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 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 ist das Brennstoffeinspritzventil 1 an seinem abströmseitigen Ende 37 mit einer Abdeckkappe 38 versehen, die für die Abspritzöffnungen 7 als Verkokungsschutz dient. Die Abdeckkappe 38 schirmt dabei die Abspritzöffnungen 7 gegen die beim Durchbrennen der in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzten Gemischwolke auftretenden hohen Temperaturen ab. Das abströmseitige Ende 37 des Brennstoffeinspritzventils 1 mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen ist in Fig. 2 näher dargestellt.
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.
Figur. 2 zeigt in einer auszugsweisen Schnittdarstellung den in Fig. 1 mit II bezeichneten Ausschnitt aus dem in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils 1.
Wie bereits in Fig. 1 angedeutet, weist das Brennstoffeinspritzventil 1 an seinem abströmseitigen Ende 37 eine Abdeckkappe 38 auf, welche beispielsweise mittels einer Schweißnaht 39 an dem Ventilsitzkörper 5 des Brennstoffeinspritzventils 1 fixiert ist. Die Abdeckkappe 38 weist eine Öffnung 40 auf, welche den Austritt der aus den Abspritzöffnungen 7 abgespritzten Brennstoffstrahlen aus der Abdeckkappe 38 erlaubt. Die Lage und die Weite der Öffnung 40 ist dabei so gewählt, daß die Brennstoffstrahlen unbeeinflußt durch die Öffnung 40 treten können und die Abdeckkappe 38 nicht von Brennstoff benetzt wird.
Die Abdeckkappe 38 ist vorzugsweise hohlzylindrisch mit einem Abschlußboden 41 ausgebildet, in dem sich die Öffnung 40 befindet, und ist auf eine umlaufende Ausnehmung 42 des Ventilsitzkörpers 5 aufgesteckt und mittels der Schweißnaht 39 fixiert. Der Abschlußboden 41 der Abdeckkappe 38 ist vorzugsweise von der unteren Stirnfläche des Ventilsitzkörpers 5 beabstandet ausgeführt.
Durch die Anordnung der Abdeckkappe 38 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 Durchbrennen der in den Brennraum eingespritzten Gemischwolke bedingt, da sich dadurch Bestandteile des Brennstoffs an der Spitze des Brennstoffeinspritzventils 1 absetzen. Durch die Anbringung der Abdeckkappe 38 kann die Oberflächentemperatur im Austrittsbereich der Abspritzöffnungen 7 so weit reduziert werden, daß die Abspritzöffnungen 7 nicht durch Verkokungsrückstände zuwachsen können. Die Abdeckkappe 38, welche somit die Funktion eines Flammschutzes übernimmt, verhindert dadurch die Ausbreitung der Flammfront im Bereich zwischen der Abdeckkappe 38 und dem Ventilsitzkörper 5.
Fig. 3 zeigt in einer ausschnittsweisen Schnittdarstellung ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils 1. Der dargestellte Ausschnitt entspricht demjenigen in Fig. 2. Übereinstimmende Bauteile sind zur besseren Orientierung mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen.
Zur Verbesserung der Maßnahmen zur Vermeidung von Verkokungsrückständen weist die Abdeckkappe 38 im vorliegenden zweiten Ausführungsbeispiel seitliche Bohrungen 43 auf, die in radialer Richtung in die Abdeckkappe 38 eingebracht und auf die Abspritzöffnungen 7 ausgerichtet sind. Die Anzahl der Bohrungen 43 entspricht dabei z. B. der Anzahl der Abspritzöffnungen 7.
Durch die Bohrungen 43 kann gezielt eine Luftströmung zu den Abspritzöffnungen 7 geleitet werden, welche dafür sorgt, daß eine Benetzung durch Brennstoff unterbleibt und eventuell auftretende Ablagerungen am Ventilsitzkörper 5 im Bereich der Abspritzöffnungen 7 durch den Luftstrom sofort abtransportiert werden.
Zur weiteren Unterstützung der Luftströmung kann der Abschlußboden 41 der Abdeckkappe 38 entgegen einer Abspritzrichtung des Brennstoffs auf den Ventilsitzträger 5 hin aufgewölbt sein. Dadurch wird die Strömungsgeschwindigkeit der Luft erhöht, wodurch eine Düsenströmung entsteht, welche für eine effektive Reinigung des Ventilsitzkörpers 5 im Bereich der Abspritzöffnungen 7 sorgt.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt und für beliebige Bauweisen von Brennstoffeinspritzventilen 1 anwendbar.

Claims

1. Brennstoffeinspritzventil (1) für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen zur direkten Einspritzung von Brennstoff in einen Brennraum 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 mehreren Abspritzöffnungen (7), die in dem Ventilsitzkörper (5) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß an einem abströmseitigen Ende (37) des Brennstoffeinspritzventils (1) eine Abdeckkappe (38) angeordnet ist, welche die Abspritzöffnungen (7) gegen den Brennraum der Brennkraftmaschine abschirmt.

2. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckkappe (38) hohlzylindrisch ausgeführt ist und einen Abschlußboden (41) aufweist.

3. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Abschlußboden (41) eine Öffnung (40) ausgebildet ist.

4. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (40) so angeordnet ist, daß Brennstoffstrahlen, die die Abspritzöffnungen (7) verlassen, unbeeinflußt durch die Öffnung (40) in den Brennraum eintreten.

5. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckkappe (38) seitliche radiale Bohrungen (43) aufweist.

6. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Bohrungen (43) der Anzahl der Abspritzöffnungen (7) entspricht.

7. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (43) auf die Abspritzöffnungen (7) ausgerichtet sind.

8. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschlußboden (41) entgegen einer Abspritzrichtung des Brennstoffs auf den Ventilsitzkörper (5) hin aufgewölbt ist.

9. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckkappe (38) in eine umlaufende Ausnehmung (42) des Ventilsitzkörpers (5) eingesetzt ist.

10. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckkappe (38) mit dem Ventilsitzkörper (5) mittels einer Schweißnaht (39) verbunden ist.

11. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckkappe (38) mittels Stanzen und Biegen herstellbar ist.

12. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschlußboden (41) der Abdeckkappe (38) von der unteren Stirnfläche des Ventilsitzkörpers (5) beabstandet ausgeführt ist.