-
Die vorliegende Erfindung betrifft einen
Kraftstoffeinspritzinjektor nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
-
Der Verbrennungsvorgang und entsprechend die
Abgaszusammensetzung bei Verbrennungskraftmaschinen hängt wesentlich von der
Durchmischung des Kraftstoffes mit der zur Verfügung
gestellten Verbrennungsluft zusammen. Insbesondere bei direkt
einspritzenden Verbrennungsverfahren wirken sich die zeitlichen
und räumlichen Entwicklungen beim Verbrennungsprozeß, bedingt
durch Parameter wie Tropfengröße, Strahlkegelwinkel,
Strahleindringtiefe und Kraftstoffmassenverteilung im Rahmen des
Gemischbildungsprozesses stark aus.
-
Es ist bekannt, diese Parameter durch entsprechende
geometrische Beeinflussung, beispielsweise durch Ausbildung von
Dralldüsen zu beeinflussen. Aufgrund konstruktiv bestimmter Grenzen
bei der Ausbildung derartiger Dralldüsen wurde unter anderem
auch versucht, die Gemischbildung durch elektrische Aufladung
des Kraftstoffs und die hierdurch hervorgerufene Anreicherung
mit gleichgepolten Ladungsträgern zu beeinflussen. Hierdurch
ist es möglich, sowohl die Tropfengröße, den
Strahlkegelwinkel, die Strahleindringtiefe und die Kraftstoffmasseverteilung
im Sinne einer möglichst wirksamen Verbrennung günstig zu
beeinflussen. Zu diesem Zweck wird ein elektrisches Feld mit
einer Hochspannung zwischen zwei Elektroden ausgebildet, durch
das der Kraftstoff vor dem Einspritzen in den Brennraum
geführt wird.
-
Verschiedene Lösungsansätze für die Ausbildung von
Kraftstoffeinspritzventilen sind aus der DE 40 29 056 A1 bekannt. In den
dort beschriebenen Beispielen wird auf verschiedene
Konfigurationen für die Ausbildung der das elektrische Feld
ausbildenden Elektroden hingewiesen. Diese werden zum einen in
verschiedenster Form angeordnet und zum anderen zueinander
ausgerichtet, um den gewünschten Effekt erreichen zu können. Alle
diese Beispiele weisen jedoch einen Nachteil in sofern auf als
es sich generell um sehr aufwendige Konstruktionen handelt.
Ein weiterer Nachteil besteht bei den dort beschriebenen
Ausführungsformen darin, daß das elektrische Feld zwischen den
beiden Elektroden erst im Moment der Öffnung der Düsenöffnung
des Einspritzventils aufgebaut wird, da eine elektrisch
leitende Verbindung durch Bewegung der Düsennadel erst in diesem
Moment hergestellt wird. Dies führt dazu, das die Anzahl von
gleich gepolten Ladungsträgern, die zur gewünschten Ausbildung
des Einspritzstrahls führen soll, stark eingeschränkt wird.
Außerdem verschleißen diese Kontaktstellen in Folge der
Hochspannung relativ schnell, so daß die Störanfertigkeit
entsprechend hoch ist.
-
Aus der DE 199 12 568 A1 ist ein gattungsgemäßer
Kraftstoffeinspritzinjektor für Verbrennungskraftmaschinen bekannt, bei
dem zwei mit unterschiedlichen elektrischen Potentialen
beaufschlagbare Elektroden in der Nähe mindestens einer
Düsenöffnung angeordnet sind, um eine elektrische Aufladung von in
einen Zylinder einer Verbrennungsmaschine eingespritzten
Kraftstoff zu erreichen. Hierbei ist eine
Hochspannungszuführung durch eine ansonsten vollständig aus keramischem Material
bestehende Düsennadel entlang der Längsachse der Düsennadel
bis oberhalb eines an der Düsennadel ausgebildeten Nadelsitzes
und von dort radial nach außen zu einer an der äußeren
Mantelfläche der Düsennadel, ebenfalls oberhalb des Nadelsitzes
ausgebildeten Ringelektrode geführt, wobei die Gegenelektrode
durch den Düsenkörper gebildet ist. Als nachteilig wird
hierbei die ungünstige Anordnung der Elektroden im Injektor
angesehen, welche eine bewegliche Elektrode erfordert. Eine
derartige, beweglich ausgebildete Elektrode stellt eine erhebliche
mechanische Schwachstelle dar. Zum anderen hat bereits
aufgeladener Kraftstoff einen relativ langen Weg an der
Masseelektrode zurückzulegen. Der durch den aufgeladenen Kraftstoff
zurückzulegende Weg führt zu einer nicht gewollten Entladung des
bereits aufgeladenen Kraftstoffs.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Schaffung
eines Kraftstoffseinspritzinjektors mit einer Einrichtung zur
Gewährleistung einer elektrischen Aufladung eines Kraftstoffs
vor dessen Einspritzen in einen Brennraum einer
Verbrennungskraftmaschine.
-
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen
Kraftstoffeinspritzinjektor mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
-
Der erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzinjektor verzichtet
aufgrund der festen bzw. unbeweglichen räumlichen Beziehung
der Elektroden zueinander vollständig auf eine bewegliche
Elektrode und vermeidet so eine gemäss dem Stand der Technik
auftretende mechanische Schwachstelle. Zudem ist es
erfindungsgemäß möglich, den Kraftstoff unmittelbar vor seinem
Austritt aus dem Injektor aufzuladen, so daß der aufgeladene
Kraftstoff zum einen schneller in einem Brennraum gelangt, und
zum anderem eine Wechselwirkung beziehungsweise ein Kontakt
mit der Masseelektrode wirksam vermieden werden kann (keine
Entladung an der Masseelektrode).
-
Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen
Kraftstoffinjektors sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors ist eine erste der zwei Elektroden
durch einen Düsenkörper des Kraftstoffsinjektors gebildet.
Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß keine zusätzlichen
Bauteile beziehungsweise Komponenten an dem erfindungsgemäßen
Kraftstoffeinspritzinjektor vorgesehen werden müssen. Ferner
baut der Düsenkörper robust, so daß der Einsatz des
Düsenkörpers als Elektrode langfristig gewährleistet werden kann.
Vorzugsweise ist der Düsenkörper hierbei als Masseelektrode
ausgebildet.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzinjektors ist eine zweite der
zwei Elektroden unmittelbar am Spritzloch des
Kraftstoffeinspritzinjektors angeordnet. Mit dieser Maßnahme ist
gewährleistet, daß der aufgeladene Kraftstoff ohne die Notwendigkeit
des Zurücklegens größerer Wege unmittelbar in den Brennraum
eintreten kann.
-
Zweckmäßigerweise ist zwischen dem die erste Elektrode
bildenden Düsenkörper und der zweiten Elektrode eine Isolierschicht
ausgebildet. Eine derartige Isolierschicht ist in Ihrer Dicke
und stofflichen Zusammensetzung in einfacher Weise zur
Realisierung gewünschter Feldeigenschaften variierbar.
-
Gemäss einer besonders bevorzugten Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzinjektors ist die
Isolierschicht an dem spritzlochseitigen Ende des Düsenkörpers, und
die zweite Elektrode auf der Isolierschicht angebracht. Diese
Ausbildung der Elektroden erweist sich in der Praxis als
besonders robust und zuverlässig.
-
Es erweist sich als vorteilhaft, die zweite Elektrode im
wesentlichen ringförmig auszubilden. Mit dieser Maßnahme ist
eine sichere Befestigung an der insbesondere als Isolierscheibe
ausgebildeten Isolierschicht möglich.
-
Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung weiter
erläutert. In dieser zeigt
-
Fig. 1 eine perspektivische explodierte Ansicht einer
bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Kraftstoffeinspritzinjektors, und
-
Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht des
Kraftstoffeinspritzinjektors gemäss Fig. 1 im zusammengesetzten
Zustand.
-
Die bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Kraftstoffeinspritzinjektors ist insgesamt mit 10 bezeichnet.
Der Injektor 10 weist einen Düsenkörper 11 und eine in diesem
verschiebbare Düsennadel 12 auf. Es sei darauf hingewiesen,
das auf eine detaillierte Darstellung der Funktionsweise eines
Kraftstoffeinspritzinjektors verzichtet wird, und im folgenden
lediglich im Rahmen der vorliegenden Erfindung wesentliche
Bauteile beschrieben werden.
-
Der Düsenkörper 11 ist mit Masse verbunden und wirkt
vorteilhafterweise als Masseelektrode.
-
Insbesondere in Fig. 2 erkennt man, das in unmittelbarer Nähe
eines Spritzlochs 13 eine Isolation, beispielsweise ein
Isolierring, auf das spritzlochsseitige Ende des Injektors
aufgebracht ist. Die Isolierscheibe ist mit Bezugszeichen 14
versehen. An der Isolierscheibe 14 ist eine als Gegenelektrode
dienende, beispielsweise aus einem metallischen Werkstoff
bestehende ringförmige Platte angebracht. Die Platte ist mit
Bezugszeichen 15 versehen. Die Platte 15 ist mit (nicht
dargestellten) Mitteln zur elektrischen Beaufschlagung zur
Realisierung einer Potentialdifferenz zwischen Platte 15 und
Düsenkörper 11 verbunden
-
Insgesamt sind die beiden Elektroden, das heißt die Platte 15
und der Düsenkörper 11, mittels der Isolierscheibe 14 starr
miteinander verbunden.
-
Anhand der Fig. 2 wird unmittelbar deutlich, daß aus dem
Spritzloch 13 austretender Kraftstoff an der Gegenelektrode
(Platte 15) vorbei unter Zurücklegung eines sehr kurzen Weges
in den (nicht dargestellten) unterhalb des Injektors
ausgebildeten Brennraum gelangen kann. Ferner muß er keinen langen Weg
an der Masseelektrode (Düsenkörper 11) zurücklegen.
-
Der aufgeladene Kraftstoff tritt aus der Öffnung 16 in der
Gegenelektrode 15 in den Brennraum ein.