DE3731211C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung geht von einem Kraftstoffeinspritzventil nach der Gattung
des Hauptanspruches aus.
Durch die DE-OS 15 26 717 ist bereits ein Kraftstoffeinspritzventil
bekannt, bei welchem der Kraftstoff über eine Anzahl Düsenlöcher auf
den Brennraum verteilt wird, deren Durchgangsquerschnitt von einer
Ventilnadel gesteuert wird, welche unter dem Brennstoffpumpenabspritzdruck
von ihrem Sitz abgehoben wird. Bei diesem Kraftstoffeinspritzventil
ist jedoch keine Funkenzündeinrichtung vorhanden.
Ein Kraftstoffeinspritzventil mit Zündeinrichtung ist durch die
US-PS 22 55 203 bekannt. Dieses weist ein nach außen öffnendes Ventilschließglied
auf, dessen Dichtfläche nach innen kegelförmig verjüngend
ausgebildet ist und an einer entsprechenden Dichtfläche unter Einwirkung
der Schließkraft eines federnden Elements zur Anlage kommt. Dabei
überragt der Ventilkörper den ihn umgebenden Haltekörper. Die Elektroden
der Zündeinrichtung sind in der Ebene der Einspritzöffnung im
brennraumseitigen Endbereich des Haltekörpers angebracht. Diese Ausgestaltung
hat den Nachteil, daß der Funkenüberschlag in unmittelbarer
Nähe des Ventilsitzes erfolgt, was zu einer hohen thermischen Belastung
desselben führt und die Funktion des Ventils gefährdet.
Ferner ist aus der US-PS 31 73 409 ein Kraftstoffeinspritzventil der
gattungsgemäßen Art bekannt, bei dem der Ventilkörper den ihn umgebenden
Haltekörper überragt. Von dem Ende des Haltekörpers geht eine sich
dem Ventilkörper zunehmend annähernde hakenförmige Masseelektrode aus,
die mit einer ebenfalls hakenförmigen Elektrode, die mit dem Ventilkörper
in elektrisch leitenden Kontakt steht, die Funkenstrecke bildet.
Die Funkenstrecke liegt axial von der Einspritzöffnung und ist
thermisch durch die Brennraumtemperatur hoch belastet, was die Lebensdauer
des aufwendig gebauten Kraftstoffeinspritzventils durch den Abbrand
der Elektroden begrenzt. Durch die Anordnung der Elektroden im
Einspritzstrahl entstehen Turbulenzen, die ein gleichförmiges Strahlbild
stören. Diese Strahlablenkung ist zudem, je nach Einbaustellung
der Elektroden, verschieden, was eine Optimierung der Brennraumverhältnisse
entgegensteht.
Aufgabe der Erfindung ist es, das gattungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil
so weiterzubilden, daß die Anordnung der Elektroden den Einspritzstrahl
nur so gering wie funktionsmäßig erforderlich beeinflußt
und die Lebensdauer des Kraftstoffeinspritzventils durch die Auswechselbarkeit
der Elektrode des Ventilkörpers verlängert wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale
des Patentanspruchs 1 gelöst.
Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil mit den
kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den
Vorteile, daß damit eine eindeutige, definierte, optimale Zuordnung
der Funkenstrecke zum eingespritzten Kraftstoff möglich ist. Wenn
die Funkenstrecke direkt im Kraftstoffeinspritzstrahl liegt bzw. der
Funken über die Oberfläche des Kraftstoffeinspritzstrahles springt,
ergeben sich die besten Entflammungsbedingungen auch für schwerer
entflammbare Kraftstoffe. Dabei liegt die Funkenstrecke sehr nahe
der Einspritzöffnung. Auf diese Weise kann der Kraftstoff auch bei
sehr magerer Brennraumfüllung, insbesondere bei Schichtladebetrieb
sicher entflammt werden. Die Elektroden werden außerdem vom
Kraftstoff angespritzt und gekühlt, was zu höherer Standzeit führt,
Glühzündungen verhindert und die Wärmeableitung an dem Ventilkörper reduziert.
Mit einem solchen Schichtladebetrieb wird ein Kraftstoffverbrauch
für fremdgezündete Brennkraftmaschinen (Otto-Motoren) angestrebt,
wie er bei mit hohem Luftüberschuß betriebenen selbstzündenden
Brennkraftmaschinen (Diesel-Motoren) üblich ist. Dabei soll die
Lastregelung über die Einspritzmenge ähnlich wie beim Dieselmotor
gesteuert werden, so daß mit wegfallender Androsselung der Saugluft
keine Gaswechselverluste entstehen, was in Verbindung mit der
günstigeren Umsetzung der geschichteten Ladung (weniger
Wandwärmeverluste) zu hohen Wirkungsgraden, geringen HC-Emissionen
und geringerer Klopfempfindlichkeit führt. Zum Erzielen eines
niedrigen Kraftstoffverbrauchs wird der Kraftstoff mit dem
erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventil direkt in den Brennraum
eingespritzt. Dadurch entfällt die bei Saugrohreinspritzung
unvermeidliche Benetzung der Saugrohrwände mit Kraftstoff und es
werden die damit verbundenen Verbrauchsnachteile im instationären
Betrieb der Brennkraftmaschine und im Warmlauf vermieden. Die
Kombination Kraftstoffeinspritzventil mit Zündeinrichtung beseitigt
das Problem, eine zusätzliche Kraftstoffeinspritzstelle am Brennraum
schaffen zu müssen, wo aufgrund der heute geforderten großen
Gaswechselführungsquerschnitte und damit verbunden den hochthermisch
und mechanisch belasteten Brennraumwandstegen zwischen den
Gaswechselführungsquerschnitten, welche Stege deshalb zu kühlen sind,
nur ein sehr geringes Platzangebot zur Verfügung steht. Außerdem ist
dadurch sichergestellt, daß auch bei kleinen Einspritzmengen der
Kraftstoff vom Zündfunken erfaßt wird. Dabei ergeben sich zusätzlich
die obengenannten optimalen Zündverhältnisse. Diese zeigen sich
vorteilhaft auch beim Kaltstart und beim Warmlauf der
Brennkraftmaschine.
Von besonderem Vorteil ist es, die Elektroden, die
auf der Seite des Ventilkörpers liegen, austauschbar zu machen, da
diese am stärksten abbrandgefährdet sind. Somit braucht das
hochwertige und teure Kraftstoffeinspritzventil selbst nicht ersetzt
werden und es ist dieses Ventil auch nicht verschleißgefährdet, wie
das beim Gegenstand des die Gattung begründenden
Kraftstoffeinspritzventils der Fall ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen bezüglich der Auswechselbarkeit der
Elektroden sind den Unteransprüchen 4 bis 8 zu entnehmen, wobei die
Weiterbildung gemäß Anspruch 6 eine besonders einfach zu fertigende
und betriebssichere Ausführung darstellt.
Eine sehr vorteilhafte Ausgestaltung stellt die Weiterbildung nach
Anspruch 9 dar. Mit dieser wird erreicht, daß einerseits der
Isolierkörper auf der Seite des Brennraumes sich optimal erwärmen
kann, so daß sich keine Ruß-Nebenschlußbrücken bilden und andererseits
das Kraftstoffeinspritzventil weit genug von dem eine Wärmequelle
darstellenden Isolierkörper entfernt ist, um eine optimale niedrige
Temperatur einzuhalten. Durch einen kleinen Durchmesser des
Kraftstoffeinspritzventils im außerhalb der Einbettung im
Isolierkörper liegenden Bereich wird weiterhin die Wärmeaufnahme
verringert. Die Durchmesserverringerung wird dabei vorteilhaft durch
das mit einem drahtförmigen Schaft versehene Ventilschließglied
erzielt. Ein Wärmeabtransport und damit eine
Kühlung wird durch den Kraftstofffluß durch das
Kraftstoffeinspritzventil zusätzlich erreicht. Nach Anspruch 10 wird
erreicht, daß sich der Isolierkörper ausreichend erwärmt, so daß
sich kein Rußbelag auf ihm bildet (Wärmewert). Schließlich wird nach
Anspruch 11 sichergestellt, daß der Schirmstrahl ausreichend
belüftet wird, so daß Isolierkörper und Zylinderkopf nicht benetzt
werden.
Fünf Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert. Es zeigen
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der
Erfindung,
Fig. 2 eine Ausführung der Befestigung des Ventilkörpers
im Kraftstoffeinspritzventil,
Fig. 3 die Anordnung der Elektroden
in bezug auf die Einspritzstelle,
Fig. 4 die Darstellung des
Anbringungsortes des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils im
Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine,
Fig. 5 ein zweites
Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die dem Ventilkörper des
Kraftstoffeinspritzventils zugeordnete Elektrode auf einer
auswechselbaren mit dem Ventilkörper verrasteten Hülse sitzen,
Fig. 6 ein drittes Ausführungsbeispiel mit einer Abwandlung der
Befestigung der Hülse gemäß Fig. 5,
Fig. 7 einen Schnitt durch das
Ausführungsbeispiel nach Fig. 6,
Fig. 8 ein viertes
Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer dritten Ausführungsform
einer austauschbaren Elektrode am Ventilkörper,
Fig. 9 ein fünftes
Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer weiteren Ausführung
einer austauschbaren Elektrode, die hier am Isolierkörper gehalten
wird und
Fig. 10 eine Detaildarstellung dieser Elektrode gemäß
Fig. 9.
Das Kraftstoffeinspritzventil gemäß Fig. 1 weist einen Haltekörper 1
auf, der mit Stufenbohrungen versehen ist und an seinem
einspritzseitigen Ende ein Außengewinde 2 der Größe M14 aufweist, über
das er in die Brennraumwand einer Brennkraftmaschine einschraubbar
ist. Das Einspritzventil ist sehr lang gestreckt ausgeführt. Aus
diesem Grund ist in der Fig. 1 nur ein Teilabschnitt wiedergegeben.
Der oberste Teil des Kraftstoffeinspritzventils ist in Fig. 2
dargestellt. Ins Innere des Haltekörpers ist ein Isolierkörper 4
eingesetzt und dort mittels Spannmuttern 5, die auf einen Bund gepreßt
sind, im Haltekörper axial fixiert. Zwischen dem Bund 6 und seinem
einspritzseitigen Ende ist der Isolierkörper zylindrisch ausgebildet
und läßt einen schmalen Ringspalt 7 in der Größenordnung von 0,2 bis
0,35 mm zwischen sich und der Innenbohrung des Haltekörpers 1 frei.
Das Ende des Isolierkörpers 4 überragt das brennraumseitige Ende des
Haltekörpers 1. Im Isolierkörper, der aus Materialien besteht, wie sie
für Kerzensteine von Zündkerzen üblich sind, ist in einer axialen
Bohrung 9 ein Ventilkörper 10 durchgeführt und dort gelagert.
Brennraumseitig etwa über die Länge des Ringspalts 7 geht die axiale
Bohrung 9 in eine sich zum Brennraum hin erweiternde Ausnehmung 11
über. In diese ragt der Ventilkörper 10 koaxial hinein. Der Abstand
zwischen Ventilkörper 10 und dem Isolierkörper 4 nimmt in diesem
Bereich in Richtung Brennraum hin kontinuierlich zu. Dabei überragt
der Ventilkörper wiederum das Ende des Isolierkörpers in Richtung
Brennraum und weist an diesem Ende die Einspritzöffnung zur
Einspritzung von Kraftstoff auf. Im vorgesehenen Beispiel handelt es
sich dabei um einen Ringspalt 12, der dann entsteht, wenn ein Kopf 14
eines Ventilschließgliedes 15 von seiner Stirnfläche 16 in Richtung
Brennraum abhebt. Der Sitz 16 ist kegelförmig, sich nach innen
verjüngend ausgebildet. Entsprechend ist am Kopf 14 eine kegelförmige
Dichtfläche 17 vorgesehen. Der außen liegende Kopf 14 geht innerhalb
der sich an die Sitzfläche 16 anschließenden Längsbohrung 18 des
Ventilkörpers 10 in einen langgestreckten, drahtförmigen Schaft 20
über, der zur Wand der Längsbohrung einen Ringraum freiläßt und
stellenweise Führungsflächen 21 aufweist. Das dem Kopf 14 abgewandte
Ende des Schaftes 20 weist ebenfalls einen Kopf 22 auf, über den mit
dem Schaft ein Federteller 23 gekoppelt ist, zwischen dem und einem
sich an den Isolierkörper 4 anschließenden Zwischenteil 24 eine
Ventilschließfeder 26 eingespannt ist. Diese hält den Kopf 14 so
lange in Schließstellung, solange der Kraftstoffdruck nicht in der
Lage ist, am Ventilschließglied 15 angreifend dieses in
Öffnungsstellung zu bringen. Das Zwischenteil 24 besteht aus
metallisch und elektrisch leitfähigem Material und ist mit dem Ende
des Ventilkörpers 10 z. B. durch Lötung verbunden. Angrenzend an das
Zwischenteil wird im Innern des Kraftstoffeinspritzventils ein
Federraum 27 gebildet, in den das Ende des Schaftes 20 ragt und in
dem auch die Ventilschließfeder angeordnet ist. Dieser Federraum ist
in einen gegebenenfalls mehrteiligen zylindrischen Körper 29 aus
elektrisch nicht leitendem Material eingebracht, der eine
Stufenbohrung aufweist, in deren im Durchmesser größeren
Bohrungsteil 31 das zylindrische Ende des Isolierkörpers und das
Zwischenteil 24 dicht eingesetzt sind. Durch den kleineren, sich an
den großen Bohrungsteil 31 anschließenden Bohrungsteil 32 der
Stufenbohrung ist ein elektrisch leitender Einsatz 33 geführt, der
einen in den Stufenbohrungsteil 31 mit großem Durchmesser ragenden
topfförmigen Teil aufweist, der unter Bildung des Federraumes 27 das
Ende des Schaftes 20 mit Federteller 23 und Ventilschließfeder 26
umgreift und kraftschlüssig am Zwischenteil 24 stirnseitig aufliegt
und diesen am Isolierkörper 4 hält. In dem Stufenbohrungsteil 32 mit
kleinerem Durchmesser ist der Einsatz rohrförmig ausgebildet mit
einem Kraftstoffkanal 36, über den Kraftstoff in den Federraum 27
und von dort in den Ringraum zwischen Schaft 20 und Ventilkörper
geleitet wird. Am Ende liegt der Einsatz stirnseitig am Ende des
Stufenbohrungsteils mit kleinerem Durchmesser an, von dem
weiterführend die Kraftstoffleitung 36 über einen Anschlußnippel 37
nach außen führt. Dieser Anschlußnippel dient zugleich als
Druckstück, das mittels einer Überwurfmutter 38 mit dem Haltekörper
1 verschraubt ist und unter Zwischenschalten des zylindrischen
Körpers 29 den Einsatz 33 und das Zwischenteil zusammen mit dem Bund
6 am Isolierkörper 4 im Haltekörper 1 verspannt.
Wie der Fig. 2 zu entnehmen ist, ist seitlich am Haltekörper 1 ein
Stutzen 40 aus Isolierstoff angeordnet, durch den eine
Kontaktierungsschraube 41 eingeschraubt ist, die mit ihrem Ende an
den elektrisch leitenden Einsatz 33 zur Anlage kommt. Die
Kontaktierungsschraube 41 dient der Zufuhr einer Hochspannung.
Wie oben ausgeführt, überragt das brennraumseitige Ende des
Ventilkörpers das Ende des Isolierkörpers 4. Am äußersten Ende
befindet sich die Kraftstoffeinspritzstelle 42, die wie beschrieben,
aus dem steuerbaren Ringspalt 12 besteht. Ferner ist auf diesem
brennraumseitigen Ende 43 des Ventilkörpers eine Hülse 45
aufgesetzt, angrenzend an die Kraftstoffeinspritzstelle 42 zum
Isolierkörper 4 hin. Diese Hülse kann mit dem Ventilkörper lösbar
oder nicht lösbar verbunden sein. Lösbare Verbindungen werden im
folgenden noch näher beschrieben werden. An der Hülse ist eine
drahtförmige Elektrode 46 befestigt, die nach einer Kröpfung
achsparallel zur Achse des Ventilkörpers 10, diesen überragend zum
Brennraum hinweist. Das achsparallele Endstück 47 liegt dabei auf
einem zur Achse des Ventilkörpers 10 konzentrischen Kreis mit einem
Durchmesser entsprechend dem des stirnseitigen Endes des
Haltekörpers 1. Von diesem führt ebenfalls parallel zur Achse des
Ventilkörpers eine drahtförmige Elektrode 48 ab, die in
Umfangsrichtung des obengenannten Kreises neben dem achsparallelen
Ende 47 der drahtförmigen Elektrode 46 endet. Wie dem Schnitt gemäß
Fig. 3 zu entnehmen ist, sind am Umfang des obengenannten Kreises
drei Paare drahtförmiger Elektroden 47, 48 in Abstand verteilt
angeordnet. Zwischen diesen Elektroden liegt jeweils eine
Funkenstrecke 49 in Umfangsrichtung des obenerwähnten Kreises. Die
drahtförmige Elektrode 46 ist mit ihrem achsparallelen Endstück 47
so angeordnet, daß letzteres im Bereich des an der Einspritzstelle
austretenden Kraftstoffstrahles liegt. Dieser ist aufgrund der
Konfiguration des Kopfes 14 ein sogenannter Schirmstrahl oder ein
Fächerstrahl, der sich diffusorartig erweiternd in den Brennraum
bewegt. Die drahtförmigen Elektroden 46 und 48 bilden Teile einer
Funkenzündeinrichtung, mit deren Hilfe bei Kraftstoffeinspritzung
ein Funken erzeugt wird, der über die Oberfläche des
Kraftstoffstrahles springt. Damit ergeben sich die eingangs
genannten Vorteile. Auch der radiale Abstand der Elektroden von der
Einspritzstelle 42 ist zu optimieren. Die Spannungsversorgung der
Funkenzündeinrichtung erfolgt über den Massekontakt vermittels des
in den Zylinderkopf der Brennkraftmaschine eingeschraubten
Haltekörpers einerseits und über die Kontaktierungsschraube 41
andererseits. Von dieser wird die elektrische Spannung über den
Einsatz 33, den Zwischenteil 24, den in diesen eingelöteten
Ventilkörper 10 und über die Hülse 45 zur Elektrode 46 geleitet, von
wo aus der Überschlag zur Masseelektrode erfolgen kann. Zur Erhöhung
der Standfestigkeit der Elektroden sind diese mit Platin beschichtet
oder es sind Teile der Elektroden direkt aus Platin oder einem
anderen abbrandfesten, elektrisch leitenden Werkstoff gefertigt.
Mit einer solchen Kombination von Kraftstoffeinspritzventil und
Zündeinrichtung können die eingangs erwähnten Vorteile erzielt
werden. Der Ventilkörper 10 ist sehr schlank ausgebildet und weist
dementsprechend eine geringe wärmeaufnehmende Oberfläche auf. Dies
ist dadurch erreichbar, daß das Ventilschließglied mit einem sehr
dünnen Schaft 20 versehen ist, der zudem auch selbst federnde
Eigenschaften aufweisen kann, wie dies von verschiedenen
Einspritzventilen bekannt ist. Zusätzlich aber ist die Schließfeder
26 vorgesehen, womit vorteilhaft eine Überdehnung des Schaftes 20
oder ein Versagen desselben bei zu häufigem Lastwechsel vermieden
wird. Zwischen Austrittsstelle des Ventilkörpers aus der axialen
Bohrung 10 im Isolierkörper und Ende des Isolierkörpers liegt eine
relativ lange Wegstrecke, so daß der Isolierkörper hier mit großer
Oberfläche den heißen Brenngasen ausgesetzt ist und sich stark
erwärmen kann, um so Nebenschlußstrecken bildende Ablagerungen zu
vermeiden. Zugleich ist aber ein ausreichender Abstand zum
Ventilkörper 10 eingehalten, so daß dieser von dem dünnen Ende des
Isolierkörpers nur in geringem Maße Wärme als Strahlungswärme
übernimmt. Weiterhin wird der Ventilkörper durch den zugeführten
Kraftstoff, der an der Einspritzstelle 42 austritt, gekühlt. Mit den
drahtförmigen Elektroden wird ferner die Wärmequelle Funkenüberschlag
vom Ventilkörper weg verlegt und dabei vorteilhafterweise in einen
Bereich, der regelmäßig bei Einspritzung mit Kraftstoff versorgt wird.
Dies garantiert eine sichere Zündung des eingespritzten Kraftstoffs
auch bei ansonsten im Brennraum ungünstigen
Kraftstoff-Luftmischungsverhältnissen bzw. Entflammungsverhältnissen.
Das beschriebene Kraftstoffeinspritzventil ist sehr lang gestreckt und
schlank ausgeführt, um auch bei ungünstigen Einbauverhältnissen wie
z. B. bei 4-Ventilmotoren bei der Brennkraftmaschine an dem optimalen
Platz an der Brennraumwand befestigt werden zu können. In Fig. 4 ist
eine Draufsicht auf einen 2-Ventilzylinderkopf gezeigt mit einem
Gaswechseleinlaßventil 50 und einem Gaswechselauslaßventil 51. Diese
liegen innerhalb der Projektion 52 des Motorzylinderdurchmessers auf
dem Zylinderkopf 53. Optimal wäre eine Einbringung von Kraftstoff und
Zündung desselben möglichst in Brennraummitte. In diesem Bereich liegt
jedoch regelmäßig ein nur schmaler Steg 54 der Zylinderkopfwand
zwischen dem Gaswechseleinlaßventil und Gaswechselauslaßventil. Dieser
Steg ist thermisch und mechanisch hochbelastet und muß zumindest aus
thermischen Gründen optimal gekühlt werden. Dies erlaubt keinen
Durchtritt von Vorrichtungen wie Zündkerze oder Einspritzventil. Für
eine Anbringung dieser Vorrichtungen bietet sich dann lediglich der
Kreisausschnitt 55 an, der auch spiegelbildlich zum in der Fig. 4
eingezeichneten Kreisausschnitt liegen kann. Mit dem gestrichelten
Kreis ist eine Kolbenausnehmung 59 angedeutet, die jeweils dem
Kreisausschnitt 55 zuzuordnen ist bzw. der Einspritzstelle und der
Zündstelle. Bisher waren Einspritzventil und Zündkerze getrennt
angeordnet, und zwar spiegelbildlich zueinander ober- und unterhalb
der die Gaswechselquerschnitte verbindenden Linie 61. Dies führte zu
ungünstigen Entflammungsbedingungen, die sich insbesondere im
Leerlauf bei Niedriglast negativ bemerkbar gemacht haben. Mit dem
erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventil ist nun eine kompakte
Einbringung von Einspritzventil und Zündeinrichtung im Bereich des
Kreisausschnitts 55 möglich und somit können optimale
Betriebsbedingungen für eine insbesondere mager betriebene
Brennkraftmaschine erzielt werden. Dabei werden die bei der
vorstehend erwähnten getrennten Einbringung von Zündeinrichtung und
Einspritzventil schlechten Kaltstartverhältnisse verbessert,
zugleich auch die Leerlaufeigenschaften. Weiterhin wird ein zu hoher
Anteil unverbrannter Kohlenwasserstoffe vermieden und die
Klopfneigung verringert. Insbesondere ist aber durchweg eine
qualitative Regelung in allen Betriebsbereichen störungsfrei
durchführbar, das heißt, es braucht die angesaugte Luftmenge zur
Laststeuerung nicht gedrosselt werden.
In Fig. 5 ist ein Teil eines Kraftstoffeinspritzventils
wiedergegeben, das im Prinzip wie das nach Fig. 1 bis 3 aufgebaut
ist. Bezüglich der gemeinsamen Teile wird deshalb auf die
Figurenbeschreibung dieser Figuren verwiesen. Abweichend ist nun
hier die Hülse 45′ als ein auf das Ende des Ventilkörpers 10
aufschiebbares Teil ausgebildet, wobei an der Hülse in gleicher
Weise die drahtförmigen Elektroden 46, hier insgesamt vier,
befestigt sind. Zur Lagesicherung der Hülse 45′ ist im vorliegenden
Falle im Ventilkörper 10′ eine Ausnehmung 66 vorgesehen, in die ein
federnder Ring 57 eingreift, der zugleich in eine Ausnehmung 58 an
der Hülse 45′ eingreift. Die Ausnehmung am Ventilkörper 10′ ist dabei
vorteilhaft eine Ringnut. Eine abgewandelte Befestigung kann auch
darin bestehen, daß die Hülse an ihrem Ende in federnde Zungen
aufgeteilt ist, die nach innen weisende Noppen haben und in
entsprechende Ausnehmungen des Ventilkörpers einrasten. Dies hat
dann den Vorteil, daß neben der axialen Sicherung auch eine
Drehlagesicherung gewährleistet ist. Eine Drehlagesicherung ist auch
dadurch erreichbar, daß das Ende des Isolierkörpers 4 Schlitze 60
aufweist, durch die die Kröpfung der Elektrode 16 geführt ist. Bei
solchen Ausgestaltungen kann bei einem zu großen Abbrand die
Elektrode 46 ausgetauscht werden, ohne daß große Reparaturarbeiten
am Kraftstoffeinspritzventil notwendig werden oder dieses gar
weggeworfen werden müßte.
Eine andere Ausgestaltung einer auswechselbaren Elektrode zeigt
Fig. 6. Auch hier ist die von Fig. 1 bekannte Hülse, hier als
Hülse 45′′, auf das Ende des Ventilkörpers 10′′ aufgeschoben. Die
Hülse selbst ist in bezug auf die Elektrode 46 gleich ausgestaltet
wie bei Fig. 1. Nur weist jetzt die Hülse eine ausgestanzte
Federzunge 62 auf, die nach innen gebogen ist und in eine
entsprechende, der Ruhelage der Federzunge angepaßte Ausnehmung 63
an der Mantelfläche des Ventilkörpers 10′′ einrastbar ist. Mit dieser
Federzunge und der angepaßten Ausnehmung ist es möglich, die Hülse
45 sowohl lagegerecht in axialer Richtung zu sichern als auch eine
gewünschte Drehstellung beizubehalten. Fig. 7 zeigt einen Schnitt
entlang der Linie AA von Fig. 6 mit Teildraufsichten, denen die
Lage der drahtförmigen Elektroden 46 und 48 entnehmbar ist. Deutlich
ist dieser Figur die Lage der Funkenstrecke 64 zwischen den
drahtförmigen Elektroden entnehmbar. Die eine drahtförmige Elektrode
46 ist in eine Ausnehmung an der Hülse eingesetzt und dort durch
Schweißen fixiert und die andere drahtförmige Elektrode 48 ist
abgewinkelt auf die Stirnseite 65 des Haltekörpers 1 aufgeschweißt.
Eine alternative Ausgestaltung gemäß Fig. 8 besteht darin, daß auf
das Ende des Ventilkörpers 10 eine Hülse 67 aufgesetzt ist, die
durch Kontaktklemmen 68 mit dem Ventilkörper 10 in sicherem Kontakt
steht. Von der Hülse geht wiederum eine drahtförmige Elektrode 69
ab, die nach Kröpfung parallel zur Achse des Ventilkörpers 10
verläuft und die über ein sich radial ansetzendes Isolierstück 70
mit einer drahtförmigen Elektrode 71 verbunden ist. Diese verläuft
ebenfalls parallel zur Achse des Ventilkörpers 10 und endet an der
dem Brennraum zugewandten Stirnseite 72 des Haltekörpers 1. Dort hat
die drahtförmige Elektrode 71 Massekontakt. Bei dieser Ausgestaltung
bildet sich zwischen den Elektroden 71 und 69 eine
Gleitfunkenstrecke aus, die nun wiederum in Richtung des durch
Strichpunktlinien 73 angedeuteten Kraftstoffschirmstrahls liegt.
Statt eines Schirmstrahls können natürlich auch mit Hilfe einer
Lochdüse einzelne Strahlen erzeugt werden. Die Befestigung der Hülse
kann einerseits über eine zu Fig. 1 bis 7 analogen Befestigung
erfolgen oder aber es wird die Befestigung durch Verschweißen der
drahtförmigen Elektrode 71 mit der Stirnseite 72 vollzogen. In
diesem Fall kann die Hülse 67 im radialen Abstand um den
Ventilkörper 10 liegen und die Kontaktierung nur durch die
Kontaktklemme 68 erfolgen. Bei dieser Ausführung ist die thermische
Belastung des Ventilkörpers 10 gegenüber den vorstehenden
Ausführungsformen noch verringert.
Eine letzte Ausführungsform der Befestigung der drahtförmigen
Elektroden zeigen schließlich die Fig. 9 und 10. Dieses
Ausführungsbeispiel weist wiederum eine bzw. mehrere zusammen
auswechselbare Elektroden 46 auf. Diese Elektroden sind wie in den
vorstehenden Ausführungsbeispielen gekröpft ausgeführt und an einem
Ringelement 75 befestigt. Dieses hat an seinem Außenumfang einen in
Umfangsrichtung auffedernden Ring 76, mit dem das Ringelement 75 in
eine Ringnut 77 auf der Innenseite des Isolierkörpers 4
einschnappbar ist. Auf der Innenseite des Ringelements stehen
federnde Kontaktelemente 78 ab, die in Einbaustellung des
Ringelements in elektrisch leitenden Kontakt mit dem Ventilkörper 10
kommen. Ansonsten sind die Elektroden 46 in gleicher Weise
drahtförmigen Elektroden 48 wie in Fig. 1 bis 7 gezeigt zugeordnet.
Zur Verbesserung der Befestigungsverhältnisse kann die Ringnut 77
statt am Ende des Isolierkörpers 4 auch auf einem separat mit der
Stirnseite des Haltekörpers 1 verbundenen Isolierkörper 104
vorgesehen sein. Dieser überragt das Ende des wie in Fig. 1 bis 8
ausgestalteten Isolierkörpers 4 zur Brennraumseite hin. Die Ringnut
77 kann auch durch Stufung des Isolierkörpers 104 zwischen
brennraumseitiger Stirnseite des Isolierkörpers 4 und einer Schulter
des Isolierkörpers 104 gebildet sein.
Auch mit dieser Ausgestaltung lassen sich die vorerwähnten Vorteile
eines Kraftstoffeinspritzventils in Kombination mit einer
Zündeinrichtung verwirklichen. Hier ist ähnlich wie bei Fig. 8 der
Ventilkörper in noch geringem Maße thermisch belastet, da der
Wärmefluß von der Elektrode 16 her durch die spezielle Befestigung
und Kontaktierung vermindert ist.
Claims (12)
1. Kraftstoffeinspritzventil mit einem rohrförmigen Ventilkörper
(10), an dessen einem Ende ein Kraftstoffaustritt mit wenigstens
einer gesteuerten Einspritzöffnung (12) vorgesehen ist, mit einem
elektrisch isolierenden Isolierkörper (4), in dem der Ventilkörper
(10) gehalten wird und der seinerseits in einem aus elektrisch
leitendem Material bestehenden Haltekörper (1) befestigt ist,
vermittels dem das Kraftstoffeinspritzventil mit einer
Brennkraftmaschine verbindbar ist und dessen dem einen aus dem
Isolierkörper herausragenden Ende des Ventilkörpers benachbarter
Endabschnitt zusammen mit dem Ventilkörper eine Funkenstrecke (49)
einer Funkenzündeinrichtung bildet, wobei die elektrische Spannung
über den Haltekörper einerseits und den Ventilkörper andererseits
zugeführt wird und mit dem Ventilkörper
(10) wenigstens eine drahtförmige Elektrode (46) in elektrisch
leitendem Kontakt steht, die mit einer ebenfalls drahtförmigen
Elektrode (48) des Haltekörpers (1) die Funkenstrecke (49) bildet, dadurch gekennzeichnet,
daß die Funkenstrecke (49) im Spritzbereich des an der Einspritzöffnung (12) austretenden
Kraftstoffs im radialen Abstand davon liegt und
die drahtförmige Elektrode (46) des
Ventilkörpers auf einem austauschbaren Ringelement (45′, 45′′, 67,
75) sitzt, das am Ventilkörper (10) oder am Isolierkörper (4, 104)
befestigt ist.
2. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die drahtförmige Elektrode (48) des Haltekörpers
(1) in Umfangsrichtung eines Kreises um die Achse des Ventilkörpers
(10) neben der drahtförmigen Elektrode (46, 47) des Ventilkörpers
(10) liegt (Fig. 1, 2, 5, 6, 7 und 9).
3. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die drahtförmige Elektrode des Haltekörpers (71)
in radialer Richtung neben der drahtförmigen Elektrode (69) des
Ventilkörpers (10) liegt und vermittels eines Isolierteils (70) mit
diesem verbunden ist.
4. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, daß das Ringelement als Hülse (45′′) ausgebildet ist
und zwischen dieser und dem Ventilkörper (10) ein federnder Ring
(57) vorgesehen ist, der jeweils in einer Ausnehmung (66, 58) an
Ventilkörper und/oder Hülse einrastbar ist (Fig. 5).
5. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, daß das Ringelement eine Hülse ist, die federnde
Enden aufweist, mit nach innen ragenden Rastelementen, die jeweils
in eine entsprechende Ausnehmung am Ventilkörper einschnappbar sind
(Fig. 5 und 6.)
6. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, daß das Ringelement eine Hülse (45′′) ist mit
wenigstens einer nach innen ausgestanzten Federzunge (62), die in
eine entsprechende Ausnehmung (63) am Ventilkörper (10′′)
einschnappbar ist (Fig. 6).
7. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daß das freie Ende der Federzunge (62) zur
Einspritzöffnung (42) weist und die Ausnehmung (63) der Ruheform der
Federzunge zur sowohl axialen als auch radialen Sicherung der Hülse
angepaßt ist (Fig. 7).
8. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, daß das Ringelement am Außenumfang mit einem
federnden Ring (76) verbunden ist, der in eine Innenringnut (77) am
Isolierkörper (4, 104) einschnappbar ist.
9. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierkörper (4) einen Teil des aus
ihm herausragenden Endes des Ventilkörpers (10) ringförmig mit sich
zur Einspritzöffnung (12) des Ventilkörpers hin zunehmenden Abstand
umgibt und am Außenumfang zylindrisch ausgebildet ist und dort über
einen Teil seiner Länge mit wesentlich geringerem Abstand als dem
genannten zunehmenden Abstand vom Haltekörper (1) umgeben ist.
10. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, daß der Isolierkörper (4) den Haltekörper (1) zur
Seite der Einspritzöffnung hin überragt.
11. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die Einspritzöffnung (12) um mindestens 3 mm
tiefer in den Brennraum ragt als der Isolierkörper (4).
12. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die drahtförmige Elektrode (71) des Haltekörpers
(1) mit diesem verschweißt ist und die drahtförmige Elektrode (69)
des Ventilkörpers mit einer den Ventilkörper (10) mit Abstand
umgebenden Hülse (67) verbunden ist, von der Kontaktzungen (68)
abstehen, die in Kontakt mit dem Ventilkörper (10) sind.
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