EP2072798A2 - Brennstoffeinspritzventil - Google Patents

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EP2072798A2
EP2072798A2 EP08105634A EP08105634A EP2072798A2 EP 2072798 A2 EP2072798 A2 EP 2072798A2 EP 08105634 A EP08105634 A EP 08105634A EP 08105634 A EP08105634 A EP 08105634A EP 2072798 A2 EP2072798 A2 EP 2072798A2
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EP
European Patent Office
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fuel injection
jet nozzle
fan jet
injection valve
valve according
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP08105634A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP2072798A3 (de
Inventor
Stefan Arndt
Joerg Heyse
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2072798A2 publication Critical patent/EP2072798A2/de
Publication of EP2072798A3 publication Critical patent/EP2072798A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M51/00—Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/061—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means
    • F02M51/0625—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures
    • F02M51/0664—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding
    • F02M51/0671—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding the armature having an elongated valve body attached thereto
    • F02M51/0682—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding the armature having an elongated valve body attached thereto the body being hollow and its interior communicating with the fuel flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/18—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
    • F02M61/1806—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for characterised by the arrangement of discharge orifices, e.g. orientation or size
    • F02M61/1846—Dimensional characteristics of discharge orifices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F02M61/18—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
    • F02M61/1853—Orifice plates
    • F02M61/186—Multi-layered orifice plates

Definitions

  • the invention relates to a fuel injection valve according to the preamble of the main claim.
  • a fuel injection valve is already known, in which a perforated disc is provided downstream of the valve seat surface, which has a plurality of injection openings.
  • the especiallyigerweise ten to twenty spray orifices are located in a plane of the perforated disc, which is perpendicular to the valve longitudinal axis.
  • the largest part of the ejection openings is obliquely or inclined introduced into the perforated disc, so that the opening axes of the ejection openings have no parallelism to the valve longitudinal axis. Since the inclinations of the ejection openings can be chosen differently, a divergence of the individual jets to be sprayed is easily achievable.
  • the ejection openings are introduced, for example, by laser drilling in the perforated disk in a largely uniform size.
  • the fuel injector is particularly suitable for fuel injection systems of mixture-compression spark-ignition internal combustion engines.
  • a fuel injection valve is already known in which a slot-shaped outlet opening is provided at the downstream end.
  • the outlet opening is formed either in a perforated disc or directly in the nozzle body itself.
  • the slot-shaped outlet openings are always introduced centrally on the valve longitudinal axis, so that the injection of the fuel takes place axially parallel from the fuel injection valve out.
  • a swirl groove is provided, which sets the fuel flowing to the valve seat in a circular rotational movement.
  • the flat outlet opening ensures that the fuel is hosed fan-like.
  • a fuel injector for direct injection of fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine from the US 6,019,296 A , in which at the downstream end, a slot-shaped outlet opening is provided, can emerge from the fuel at an angle to the valve longitudinal axis.
  • the fuel injection valve according to the invention with the characterizing features of claim 1 has the advantage that in a simple manner uniform atomization of the fuel is achieved, with a particularly high quality of preparation and Zerstäubungsgüte is achieved with very small fluid droplets.
  • the multi-fan jet nozzle has at the downstream end of the fuel injection valve, a plurality of very small spray openings, which are slit-shaped specifically designed so that emerge from the multi-fan jet nozzle a plurality of spatially offset fan beams forming lamella packages the individual liquid lamellae move divergently to each other and allow an air intake between the fan beams.
  • fuel sprays with extremely small fuel droplets with a Sauter Mean Diameter (SMD) of about 20 microns can be sprayed off.
  • the HC emission of the internal combustion engine can be significantly reduced significantly.
  • the multi-fan jet nozzle is a disk which is designed to have three layers in the region of its ejection openings, wherein an inflow channel is formed in a first upper upstream layer, the two-layer injection openings each having an inlet region and an outlet region in the flow direction follow, with the exit areas are shaped like a slit. Entry areas and exit areas of the injection openings are largely at right angles to the upper inflow channel.
  • the inflow channel, the inlet region and the outlet region of each spray-orifice overlap in a precisely defined manner, deviating in the radial direction from the center of the multi-fan jet nozzle.
  • the slot-shaped outlet regions have a greater length than the width of the inflow channels, but a smaller base area than the inlet cavities forming the flow cavities, so that effectively a fanning of the fuel and thus a desired fan jet is achieved.
  • the design of the multi-fan jet nozzle according to the invention provides the necessary geometric degrees of freedom for the variant-dependent directional and fan-out control of the individual fan beams. With the existing geometry parameters, the beam control can be mastered very well.
  • FIG. 1 a partially illustrated valve in the form of a fuel injection valve with an embodiment of a multi-fan jet nozzle in a side view and schematically indicated liquid fins
  • FIG. 2 an off-center section through the valve end in the region of the multi-fan jet nozzle along the line II-II in FIG. 3,
  • FIG. 3 a section through the valve end along the line III-III in FIG. 2 .
  • FIG. 4 the detail IV off FIG. 2 with the large view of a slit-shaped injection opening in section
  • FIG. 5 the detail V off FIG. 3 with the large view of a slot-shaped spray opening in plan view.
  • FIG. 1 For example, as an embodiment, a valve in the form of an injector for fuel injection systems of mixture-compression spark-ignition internal combustion engines is partially shown.
  • the fuel injection valve has a tubular valve seat carrier 1, which only schematically indicates a part of a valve housing and in which a longitudinal opening 3 is formed concentrically to a valve longitudinal axis 2.
  • a longitudinal opening 3 In the longitudinal opening 3 is a z.
  • the actuation of the fuel injection valve takes place in a known manner, for example electromagnetically.
  • An actuation of the fuel injection valve with a piezoelectric or magnetostrictive actuator is also conceivable.
  • a schematically indicated electromagnetic circuit with a solenoid 10, an armature 11 and a core 12.
  • the armature 11 is connected to the valve closing body.
  • 7 opposite end of the valve needle 5 is connected by, for example, a trained by a laser weld and aligned with the core 12.
  • valve seat body 16 In the downstream end of the valve seat carrier 1 is a valve seat body 16, e.g. tightly assembled by welding.
  • a disk-shaped multi-fan jet nozzle 23 At the valve closing body 7 facing away from the lower end face 17 of the valve seat body 16, a disk-shaped multi-fan jet nozzle 23 according to the invention is attached as an atomizer.
  • the connection of valve seat body 16 and multi-fan jet nozzle 23 is effected for example by a circumferential and dense, formed by a laser weld 26, which, for. is provided on the end face 17 or on the outer periphery of valve seat body 16 and multi-fan jet nozzle 23.
  • the attachment of the multi-fan jet nozzle 23 takes place in each case so that a central nozzle region 28 of the multi-fan jet nozzle 23 with a plurality of very small slot-shaped spray orifices 25 remains without negative deformation influences.
  • an outlet opening 27 is provided, from which the fuel to be sprayed enters directly into the nozzle region 28 of the multi-fan jet nozzle 23.
  • the multi-fan jet nozzle 23 is, for example, flat and lies flat on the end face 17 of the valve seat body 16.
  • the formation of the nozzle portion 28 is above all in the FIGS. 2 to 5 clear. Due to the inventive design of the ejection orifices 25 in a specific slot shape and their distribution over the nozzle portion 28 of the multi-fan jet nozzle 23 liquid lamellae 30, wherein the individual liquid lamellae 30 move divergently to each other and in FIG. 1 are indicated only schematically.
  • the closest to the center of the multi-fan jet nozzle 23 liquid lamella 30 has the smallest angle ⁇ to the central axis of the multi-fan jet nozzle 23 and here correspondingly also to the valve longitudinal axis 2, while the farthest from the center of the multi-fan jet nozzle 23 liquid lamella 30 largest angle, here ⁇ , to the central axis of the multi-fan jet nozzle 23 and the valve longitudinal axis 2 has. It therefore holds ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ , etc.
  • FIG. 2 shows an off-center section through the valve end in the region of the multi-fan jet nozzle 23 along the line II-II in FIG. 3
  • FIG. 3 a section through the valve end along the line III-III in FIG. 2 shows.
  • FIGS. 4 and 5 the details are IV and V off FIG. 2 respectively.
  • FIG. 3 with large representations of a slot-shaped spray opening 25 in section and in plan view. From these figures, it is clear that each ejection opening 25 has a specific opening contour, with certain criteria for dimensioning and design in all ejection openings 25 recur.
  • at least one inflow channel 40 in FIG.
  • the inflow channels 40 extend.
  • the two-stage injection openings 25 each have an inlet region 41 and an outlet region 42, which are, for example, rectangular.
  • the ejection openings 25 are characterized by these two regions 41, 42, of which the inlet region 41 serves as a flow cavity and in particular the outlet region 42 extends in the form of a slot. Both the inlet region 41 and the outlet region 42 of the spray openings 25 extend at an angle, in particular at right angles to the upper inflow passage 40.
  • the slot-shaped outlet region 42 of each spray opening 25 is always smaller in width than the upstream inlet region 41 of the respective spray opening 25, see FIG the entry region 41 always covers the exit region 42 from its base surface.
  • the lengths of inlet region 41 and outlet region 42 do not necessarily have to be the same.
  • the exact position of the outlet region 42 to the respective inlet region 41 is defined in each case and can vary from spray orifice 25 to spray orifice 25, as shown in FIG FIG. 3 is shown.
  • the outlet region 42 With respect to the inlet region 41, moves ever further outward over all ejection openings 25.
  • the two-layer ejection openings 25 have a greater length than the width of the inflow channel 40, so that effectively a fanning of the fuel and thus in each case a desired fan jet is achieved.
  • FIG. 5 an ideal arrangement of inlet region 41 and outlet region 42 of the ejection opening 25 is shown.
  • the exit region 42 of the injection orifice 25 may extend asymmetrically and / or contour-deviating and / or at an angle offset to the entry region 41.
  • the inflow passage 40 may extend to the ejection openings 25 eccentrically overlapping.
  • a flow asymmetry is introduced into the underlying inlet region 41, which leads to a tilting in the direction of the longitudinal extent of the spray-discharge openings 25 when the fan jet exits.
  • This tilt angle should be set identically for all fan beams of a row of slots.
  • the asymmetry may be generated identically to the first row of slots ( FIG. 3 ) or deviating from it. If the asymmetries of two rows of slots chosen opposite, the two fan beam rows are also perpendicular to the plane of the FIG. 1 hosed divergent to each other, resulting in a total of double divergence.
  • the individual ejection openings 25 are aligned differently with respect to one another due to the different position of inlet region 41 and outlet region 42.
  • the individual spray openings 25 are according to the embodiment of FIG. 3 arranged in two straight, parallel rows.
  • the individual ejection openings 25 of a row that is to say an inflow channel 40, are placed precisely laterally offset in relation to the ejection openings 25 of the other inflow channel 40.
  • liquid fins 30 can be produced, which spatially form lamellae packages in which the individual liquid fins 30 are sprayed divergently spread apart.
  • the innermost liquid fin 30 has the smallest angle ⁇ to the central axis of the multi-fan jet nozzle 23 and the radially outermost liquid fin 30 the largest angle to the central axis of the multi-fan jet nozzle 23 ( ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ , etc.).
  • the divergence of the fan beams with the corresponding tilt achieved in this way ensures that the liquid fins 30 do not overlap in space.
  • the slot-shaped spray openings 25 can be executed as a rectangle or slot, oval or curved curved.
  • the outlet opening 27 of the valve seat body 16 may optionally be provided with a flow enlargement (Cavity 44) in order to guarantee the distribution of the flow over a wide area.
  • a flow enlargement (Cavity 44) in order to guarantee the distribution of the flow over a wide area.
  • FIGS. 4 and 5 the streamlines are marked with.
  • the multi-fan jet nozzle 23 operates on the flat nozzle principle.
  • the inflow channels 40 which extend over a plurality of ejection openings 25 and thus supply many ejection openings 25 with fuel
  • the ejection openings 40 need not necessarily be arranged in a row on the multi-fan jet nozzle 23, but can be distributed arbitrarily on it.
  • the multi-fan jet nozzle 23 is e.g. built by galvanic deposition (multilayer electroplating). On the other hand, however, it is likewise conceivable to produce the multi-fan jet nozzle 23 by stamping and embossing technology, by eroding technology or by etching.
  • the atomization quality of the fan jet or of the lamellar decay is so high that fuel sprays with extremely small fuel droplets with a Sauter Mean Diameter (SMD) of approx. 20 ⁇ m can be sprayed off.
  • SMD Sauter Mean Diameter

Landscapes

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Abstract

Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil zeichnet sich dadurch aus, dass stromabwärts eines einen festen Ventilsitz (29) aufweisenden Ventilsitzkörpers (16) eine Multi-Fächerstrahl-Düse (23) angeordnet ist. Die Multi-Fächerstrahl-Düse (23) ist scheibenförmig mit einem mittleren Düsenbereich (28) ausgebildet. Im Düsenbereich (28) der als Zerstäubereinrichtung dienenden Multi-Fächerstrahl-Düse (23) sind eine Mehrzahl von Abspritzöffnungen (25) derart ausgeführt, dass aus den Abspritzöffnungen (25) austretende Flüssigkeitslamellen (30) Lamellenpakete bilden, in denen die einzelnen Flüssigkeitslamellen (30) divergent zueinander verlaufen. Die Multi-Fächerstrahl-Düse (23) besitzt anströmseitig wenigstens einen Anströmkanal (40), dem in Strömungsrichtung zweilagige Abspritzöffnungen (25) mit jeweils einem als Strömungshohlraum dienenden Eintrittsbereich (41) und einem schlitzförmigen Austrittsbereich (42) folgen, wobei der Eintrittsbereich (41) und der Austrittsbereich (42) unter einem Winkel zum Anströmkanal (40) verlaufen und die Grundfläche des Eintrittsbereichs (41) größer ist als die des Austrittsbereichs (42). Das Brennstoffeinspritzventil eignet sich besonders für den Einsatz in Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschinen.

Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs.
  • Aus der DE 196 36 396 A1 ist bereits ein Brennstoffeinspritzventil bekannt, bei dem stromabwärts der Ventilsitzfläche eine Lochscheibe vorgesehen ist, die eine Vielzahl von Abspritzöffnungen aufweist. Die günstigerweise zehn bis zwanzig Abspritzöffnungen befinden sich in einer Ebene der Lochscheibe, die senkrecht zur Ventillängsachse verläuft. Der größte Teil der Abspritzöffnungen ist schräg bzw. geneigt in der Lochscheibe eingebracht, so dass die Öffnungsachsen der Abspritzöffnungen keine Parallelität zur Ventillängsachse besitzen. Da die Neigungen der Abspritzöffnungen unterschiedlich gewählt werden können, ist eine Divergenz der abzuspritzenden Einzelstrahlen leicht erreichbar. Die Abspritzöffnungen sind beispielsweise durch Laserstrahlbohren in der Lochscheibe in einer weitgehend einheitlichen Größe eingebracht. Das Brennstoffeinspritzventil eignet sich besonders für Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschinen.
  • Aus der DE 198 47 625 A1 ist bereits ein Brennstoffeinspritzventil bekannt, bei dem am stromabwärtigen Ende eine schlitzförmige Austrittsöffnung vorgesehen ist. Die Austrittsöffnung ist entweder in einer Lochscheibe oder unmittelbar im Düsenkörper selbst ausgebildet. Die schlitzförmigen Austrittsöffnungen sind stets zentral an der Ventillängsachse eingebracht, so dass die Abspritzung des Brennstoffs achsparallel aus dem Brennstoffeinspritzventil heraus erfolgt. Stromaufwärts des Ventilsitzes ist eine Drallnut vorgesehen, die den zum Ventilsitz strömenden Brennstoff in eine kreisförmige Drehbewegung versetzt. Die flache Austrittsöffnung sorgt dafür, dass der Brennstoff fächerartig abgespritzt wird.
  • Bekannt ist zudem noch ein Brennstoffeinspritzventil zum direkten Einspritzen von Brennstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine aus der US 6,019,296 A , bei dem am stromabwärtigen Ende eine schlitzförmige Austrittsöffnung vorgesehen ist, aus der Brennstoff unter einem Winkel zur Ventillängsachse austreten kann.
    • Vorteile der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass auf einfache Art und Weise eine gleichmäßige Feinstzerstäubung des Brennstoffs erreicht wird, wobei eine besonders hohe Aufbereitungsqualität und Zerstäubungsgüte mit sehr kleinen Fluidtröpfchen erzielt wird. In idealer Weise besitzt die Multi-Fächerstrahl-Düse am stromabwärtigen Ende des Brennstoffeinspritzventils eine Vielzahl von sehr kleinen Abspritzöffnungen, die schlitzförmig gezielt so ausgeführt sind, dass aus der Multi-Fächerstrahl-Düse eine Vielzahl von räumlich versetzten Fächerstrahlen austreten, die Lamellenpakete bilden, wobei sich die einzelnen Flüssigkeitslamellen divergent zueinander bewegen und eine Lufteinsaugung zwischen die Fächerstrahlen ermöglichen. Auf diese Weise sind Brennstoffsprays mit extrem kleinen Brennstofftröpfchen mit einem Sauter Mean Diameter (SMD) von ca. 20 µm abspritzbar. Insofern kann sehr wirkungsvoll die HC-Emission der Brennkraftmaschine deutlich reduziert werden.
  • Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.
  • In idealer Weise handelt es sich bei der Multi-Fächerstrahl-Düse um eine Scheibe, die im Bereich ihrer Abspritzöffnungen dreilagig ausgeführt ist, wobei in einer ersten oberen stromaufwärtigen Lage ein Anströmkanal ausgebildet ist, dem in Strömungsrichtung zweilagige Abspritzöffnungen mit je einem Eintrittsbereich und einem Austrittsbereich folgen, wobei die Austrittsbereiche schlitzförmig konturiert sind. Eintrittsbereiche und Austrittsbereiche der Abspritzöffnungen verlaufen weitgehend im rechten Winkel zum oberen Anströmkanal. Der Anströmkanal, der Eintrittsbereich und der Austrittsbereich jeder Abspritzöffnung überdecken sich in einer genau definierten Weise und zwar in radialer Richtung vom Zentrum der Multi-Fächerstrahl-Düse ausgehend abweichend. Die schlitzförmigen Austrittsbereiche haben eine größere Länge als die Breite der Anströmkanäle, aber eine kleinere Grundfläche als die der Strömungshohlräume bildenden Eintrittsbereiche, so dass wirkungsvoll ein Auffächern des Brennstoffs und somit jeweils ein gewünschter Fächerstrahl erzielt wird.
  • Das Design der erfindungsgemäßen Multi-Fächerstrahl-Düse bietet die nötigen geometrischen Freiheitsgrade zur variantenabhängigen Richtungs- und Auffächerungs-Steuerung der einzelnen Fächerstrahlen. Mit den vorhandenen Geometrieparametern lässt sich die Strahlsteuerung sehr gut beherrschen.
    • Zeichnung
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein teilweise dargestelltes Ventil in der Form eines Brennstoffeinspritzventils mit einem Ausführungsbeispiel einer Multi-Fächerstrahl-Düse in einer Seitenansicht und schematisch angedeuteten Flüssigkeitslamellen, Figur 2 einen außermittigen Schnitt durch das Ventilende im Bereich der Multi-Fächerstrahl-Düse entlang der Linie II-II in Figur 3, Figur 3 einen Schnitt durch das Ventilende entlang der Linie III-III in Figur 2, Figur 4 das Detail IV aus Figur 2 mit der Großdarstellung einer schlitzförmigen Abspritzöffnung im Schnitt und Figur 5 das Detail V aus Figur 3 mit der Großdarstellung einer schlitzförmigen Abspritzöffnung in der Draufsicht.
    • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • In der Figur 1 ist als ein Ausführungsbeispiel ein Ventil in der Form eines Einspritzventils für Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschinen teilweise dargestellt. Das Brennstoffeinspritzventil hat einen nur schematisch angedeuteten, einen Teil eines Ventilgehäuses bildenden, rohrförmigen Ventilsitzträger 1, in dem konzentrisch zu einer Ventillängsachse 2 eine Längsöffnung 3 ausgebildet ist. In der Längsöffnung 3 ist eine z. B. rohrförmige Ventilnadel 5 angeordnet, die an ihrem stromabwärtigen Ende 6 mit einem z. B. kugelförmigen Ventilschließkörper 7, an dessen Umfang beispielsweise fünf Abflachungen 8 zum Vorbeiströmen des Brennstoffs vorgesehen sind, fest verbunden ist.
  • Die Betätigung des Brennstoffeinspritzventils erfolgt in bekannter Weise, beispielsweise elektromagnetisch. Eine Betätigung des Brennstoffeinspritzventils mit einem piezoelektrischen oder magnetostriktiven Aktor ist jedoch ebenso denkbar. Zur axialen Bewegung der Ventilnadel 5 und damit zum Öffnen entgegen der Federkraft einer nicht dargestellten Rückstellfeder bzw. Schließen des Brennstoffeinspritzventils dient ein schematisch angedeuteter elektromagnetischer Kreis mit einer Magnetspule 10, einem Anker 11 und einem Kern 12. Der Anker 11 ist mit dem dem Ventilschließkörper 7 abgewandten Ende der Ventilnadel 5 durch z.B. eine mittels eines Lasers ausgebildete Schweißnaht verbunden und auf den Kern 12 ausgerichtet.
  • In dem stromabwärts liegenden Ende des Ventilsitzträgers 1 ist ein Ventilsitzkörper 16 z.B. durch Schweißen dicht montiert. An der dem Ventilschließkörper 7 abgewandten, unteren Stirnseite 17 des Ventilsitzkörpers 16 ist eine erfindungsgemäße scheibenförmige Multi-Fächerstrahl-Düse 23 als Zerstäubereinrichtung befestigt. Die Verbindung von Ventilsitzkörper 16 und Multi-Fächerstrahl-Düse 23 erfolgt beispielsweise durch eine umlaufende und dichte, mittels eines Lasers ausgebildete Schweißnaht 26, die z.B. an der Stirnseite 17 oder am äußeren Umfang von Ventilsitzkörper 16 und Multi-Fächerstrahl-Düse 23 vorgesehen ist. Die Befestigung der Multi-Fächerstrahl-Düse 23 erfolgt in jedem Falle so, dass ein mittlerer Düsenbereich 28 der Multi-Fächerstrahl-Düse 23 mit einer Vielzahl von sehr kleinen schlitzförmigen Abspritzöffnungen 25 ohne negative Verformungseinflüsse bleibt.
  • In dem Ventilsitzkörper 16 ist stromabwärts einer Ventilsitzfläche 29 eine Austrittsöffnung 27 vorgesehen, von der aus der abzuspritzende Brennstoff unmittelbar in den Düsenbereich 28 der Multi-Fächerstrahl-Düse 23 eintritt. Die Multi-Fächerstrahl-Düse 23 ist z.B. eben ausgeführt und liegt plan an der Stirnseite 17 des Ventilsitzkörpers 16 an. Die Ausbildung des Düsenbereichs 28 wird vor allen Dingen in den Figuren 2 bis 5 deutlich. Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung der Abspritzöffnungen 25 in einer spezifischen Schlitzform und deren Verteilung über den Düsenbereich 28 treten aus der Multi-Fächerstrahl-Düse 23 Flüssigkeitslamellen 30 aus, wobei sich die einzelnen Flüssigkeitslamellen 30 divergent zueinander bewegen und in Figur 1 nur schematisch angedeutet sind. Die zum Zentrum der Multi-Fächerstrahl-Düse 23 nächstliegende Flüssigkeitslamelle 30 besitzt den kleinsten Winkel α zur Mittelachse der Multi-Fächerstrahl-Düse 23 und hier entsprechend auch zur Ventillängsachse 2, während die vom Zentrum der Multi-Fächerstrahl-Düse 23 entferntestliegende Flüssigkeitslamelle 30 den größten Winkel, hier δ, zur Mittelachse der Multi-Fächerstrahl-Düse 23 bzw. zur Ventillängsachse 2 aufweist. Es gilt also α < β < γ < δ usw.
  • Figur 2 zeigt einen außermittigen Schnitt durch das Ventilende im Bereich der Multi-Fächerstrahl-Düse 23 entlang der Linie II-II in Figur 3, während Figur 3 einen Schnitt durch das Ventilende entlang der Linie III-III in Figur 2 zeigt. In den Figuren 4 und 5 sind die Details IV und V aus Figur 2 bzw. Figur 3 mit Großdarstellungen einer schlitzförmigen Abspritzöffnung 25 im Schnitt und in der Draufsicht dargestellt. Aus diesen Figuren wird deutlich, dass jede Abspritzöffnung 25 eine spezifische Öffnungskontur besitzt, wobei bestimmte Kriterien zur Abmessung und Gestaltung bei allen Abspritzöffnungen 25 wiederkehren. In der Multi-Fächerstrahl-Düse 23 ist anströmseitig zumindest ein Anströmkanal 40 (in Figur 3 sind zwei Anströmkanäle 40 gezeigt) vorgesehen, dem stromabwärtig die Abspritzöffnungen 25 folgen, wobei die Abspritzöffnungen 25 eine gestufte Öffnungskontur besitzen. Insgesamt ergibt sich damit eine dreilagige bzw. dreistufige Öffnungskontur (Figur 4) in der Multi-Fächerstrahl-Düse 23.
  • In einer ersten oberen stromaufwärtigen Lage der Multi-Fächerstrahl-Düse 23 verlaufen die Anströmkanäle 40. Die zweistufigen Abspritzöffnungen 25 besitzen jeweils einen Eintrittsbereich 41 und einen Austrittsbereich 42, die z.B. rechteckförmig ausgebildet sind. In einer zweiten und dritten unteren stromabwärtigen Lage sind die Abspritzöffnungen 25 durch diese beiden Bereiche 41, 42 gekennzeichnet, von denen der Eintrittsbereich 41 als Strömungshohlraum dient und insbesondere der Austrittsbereich 42 schlitzförmig verläuft. Sowohl Eintrittsbereich 41 als auch Austrittsbereich 42 der Abspritzöffnungen 25 erstrecken sich unter einem Winkel, insbesondere im rechten Winkel zum oberen Anströmkanal 40. Der schlitzförmige Austrittsbereich 42 jeder Abspritzöffnung 25 ist stets in seiner Breite kleiner als der stromaufwärts liegende Eintrittsbereich 41 der jeweiligen Abspritzöffnung 25, so dass der Eintrittsbereich 41 von seiner Grundfläche her jeweils immer den Austrittsbereich 42 überdeckt. Die Längen von Eintrittsbereich 41 und Austrittsbereich 42 müssen nicht zwingend gleich sein. Die genaue Lage des Austrittsbereichs 42 zum jeweiligen Eintrittsbereich 41 ist jeweils definiert und kann sich von Abspritzöffnung 25 zu Abspritzöffnung 25 verändern, wie dies in Figur 3 gezeigt ist. In radialer Richtung vom Zentrum der Multi-Fächerstrahl-Düse 23 ausgehend wandert der Austrittsbereich 42 in Bezug zum Eintrittsbereich 41 über alle Abspritzöffnungen 25 gesehen immer weiter nach außen. Die zweilagigen Abspritzöffnungen 25 haben eine größere Länge als die Breite des Anströmkanals 40, so dass wirkungsvoll ein Auffächern des Brennstoffs und somit jeweils ein gewünschter Fächerstrahl erzielt wird.
  • In Figur 5 ist eine ideale Anordnung von Eintrittsbereich 41 und Austrittsbereich 42 der Abspritzöffnung 25 gezeigt. Der Austrittsbereich 42 der Abspritzöffnung 25 kann jedoch zum Eintrittsbereich 41 asymmetrisch und/oder konturabweichend und/oder unter einem Winkelversatz verlaufen.
  • Wie in Figuren 3 und 5 dargestellt, kann der Anströmkanal 40 zu den Abspritzöffnungen 25 außermittig überdeckend verlaufen. Dadurch wird eine Strömungsasymmetrie in die darunterliegenden Eintrittsbereich 41 eingeleitet, die beim austretenden Fächerstrahl zu einer Verkippung in Richtung der Längenerstreckung der Abspritzöffnungen 25 führt. Dieser Kippwinkel sollte für alle Fächerstrahlen einer Schlitzreihe identisch eingestellt sein. In einer zweiten Schlitzreihe kann die Asymmetrie identisch der ersten Schlitzreihe erzeugt werden (Figur 3) oder abweichend davon. Werden die Asymmetrien zweier Schlitzreihen entgegengesetzt gewählt, so sind die beiden Fächerstrahlreihen auch senkrecht zur Zeichenebene der Figur 1 divergent zueinander abgespritzt, wodurch insgesamt eine doppelte Divergenz vorliegt.
  • Die einzelnen Abspritzöffnungen 25 sind aufgrund der unterschiedlichen Lage von Eintrittsbereich 41 und Austrittsbereich 42 zueinander unterschiedlich ausgerichtet. Die einzelnen Abspritzöffnungen 25 sind gemäß dem Ausführungsbeispiel von Figur 3 in zwei geraden, parallel verlaufenden Reihen angeordnet. Die einzelnen Abspritzöffnungen 25 einer Reihe, also eines Anströmkanals 40 sind dabei genau auf Lücke lateral versetzt zu den Abspritzöffnungen 25 des anderen Anströmkanals 40 platziert. Mit dieser Anordnung und der veränderlichen Lage der Austrittsbereiche 42 der Abspritzöffnungen 25 sind Flüssigkeitslamellen 30 erzeugbar, die räumlich gesehen Lamellenpakete bilden, in denen die einzelnen Flüssigkeitslamellen 30 divergent zueinander aufgespreizt abgespritzt werden. Auf diese Weise besitzt die innerste Flüssigkeitslamelle 30 den kleinsten Winkel α zur Mittelachse der Multi-Fächerstrahl-Düse 23 und die radial äußerste Flüssigkeitslamelle 30 den größten Winkel zur Mittelachse der Multi-Fächerstrahl-Düse 23 (α < β < γ < δ usw.). Die auf diese Weise erzielte Divergenz der Fächerstrahlen mit der entsprechenden Kippung sorgt dafür, dass sich die Flüssigkeitslamellen 30 im Raum nicht überschneiden. Dies wird noch dadurch unterstützt, dass die Abspritzöffnungen 25 richtungsparallel angeordnet sind, wodurch alle Flüssigkeitslamellen 30 richtungsparallel zueinander auffächern. Die schlitzförmigen Abspritzöffnungen 25 können als Rechteck oder Langloch, oval oder gekrümmt bogenförmig ausgeführt sein.
  • Wie in Figur 2 gezeigt, kann die Austrittsöffnung 27 des Ventilsitzkörpers 16 optional mit einer Anströmerweiterung (Cavity 44) versehen sein, um die Verteilung der Strömung breitflächig zu garantieren. In den Figuren 4 und 5 sind die Stromlinien mit eingezeichnet. Die Multi-Fächerstrahl-Düse 23 arbeitet nach dem Flachdüsenprinzip.
  • Anstelle der Anströmkanäle 40, die sich über mehrere Abspritzöffnungen 25 hinweg erstrecken und damit viele Abspritzöffnungen 25 mit Brennstoff versorgen, ist es auch denkbar, die Anströmkanäle 40 so kurz nur auszubilden, dass jeweils ein Anströmkanal 40 genau eine Abspritzöffnung 40 versorgt. Dementsprechend müssen die Abspritzöffnungen 40 nicht zwingend in einer Reihe auf der Multi-Fächerstrahl-Düse 23 angeordnet werden, sondern können beliebig auf ihr verteilt werden.
  • Die Multi-Fächerstrahl-Düse 23 wird z.B. durch galvanische Abscheidung aufgebaut (Multilayergalvanik). Andererseits ist es jedoch ebenso denkbar, die Multi-Fächerstrahl-Düse 23 stanz- und prägetechnisch, erodiertechnisch oder ätztechnisch herzustellen.
  • Die Zerstäubungsqualität des Fächerstrahls bzw. des Lamellenzerfalls ist so hoch, dass Brennstoffsprays mit extrem kleinen Brennstofftröpfchen mit einem Sauter Mean Diameter (SMD) von ca. 20 µm abspritzbar sind. Auf diese Weise kann sehr wirkungsvoll die HC-Emission der Brennkraftmaschine deutlich gegenüber bekannter Einspritzanordnungen reduziert werden.

Claims (11)

  1. Brennstoffeinspritzventil für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, mit einer Ventillängsachse (2), mit einem einen festen Ventilsitz (29) aufweisenden Ventilsitzkörper (16), mit einem mit dem Ventilsitz (29) zusammenwirkenden Ventilschließkörper (7), der entlang der Ventillängsachse (2) axial bewegbar ist, mit einer Austrittsöffnung (27) im Ventilsitzkörper (16) und mit einer stromabwärts des Ventilsitzes (29) angeordneten Zerstäubereinrichtung, wobei die Zerstäubereinrichtung als Multi-Fächerstrahl-Düse (23) mit einer Mehrzahl von Abspritzöffnungen (25) ausgeführt ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Multi-Fächerstrahl-Düse (23) anströmseitig wenigstens einen Anströmkanal (40) besitzt, dem in Strömungsrichtung wenigstens eine zweilagige Abspritzöffnung (25) mit einem als Strömungshohlraum dienenden Eintrittsbereich (41) und einem schlitzförmigen Austrittsbereich (42) folgt, wobei der Eintrittsbereich (41) und der Austrittsbereich (42) unter einem Winkel zum Anströmkanal (40) verlaufen und die Grundfläche des Eintrittsbereichs (41) größer ist als die des Austrittsbereichs (42).
  2. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Multi-Fächerstrahl-Düse (23) scheibenförmig ausgebildet ist.
  3. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass einem Anströmkanal (40) mehrere Abspritzöffnungen (25) zugeordnet sind.
  4. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass einem Anströmkanal (40) genau eine Abspritzöffnung (25) zugeordnet ist.
  5. Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich Eintrittsbereich (41) und Austrittsbereich (42) der Abspritzöffnung (25) weitgehend im rechten Winkel zur Erstreckung des Anströmkanals (40) erstrecken.
  6. Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anströmkanal (40) zu der wenigstens einen Abspritzöffnung (25) außermittig überdeckend verläuft.
  7. Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Austrittsbereich (42) der Abspritzöffnung (25) zum Eintrittsbereich (41) asymmetrisch und/oder konturabweichend und/oder unter einem Winkelversatz verläuft.
  8. Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abspritzöffnungen (25) derart abgemessen, ausgerichtet und/oder verteilt sind, dass die zum Zentrum der Multi-Fächerstrahl-Düse (23) nächstliegende Flüssigkeitslamelle (30) den kleinsten Winkel α zur Mittelachse der Multi-Fächerstrahl-Düse (23) besitzt, während die vom Zentrum der Multi-Fächerstrahl-Düse (23) entferntestliegende Flüssigkeitslamelle (30) den größten Winkel δ, γ zur Mittelachse der Multi-Fächerstrahl-Düse (23) aufweist.
  9. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kippung der Flüssigkeitslamellen (30) vom Zentrum der Multi-Fächerstrahl-Düse (23) ausgehend radial nach außen kontinuierlich zunimmt.
  10. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Austrittsbereich (42) der Abspritzöffnung (25) zum jeweiligen Eintrittsbereich (41) in seiner Lage derart variiert ist, dass der Austrittsbereich (42) in Bezug zum Eintrittsbereich (41) über alle Abspritzöffnungen (25) gesehen in radialer Richtung vom Zentrum der Multi-Fächerstrahl-Düse (23) immer weiter nach außen wandert.
  11. Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Multi-Fächerstrahl-Düse (23) durch galvanische Abscheidung aufgebaut ist.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19636396A1 (de) 1996-09-07 1998-03-12 Bosch Gmbh Robert Brennstoffeinspritzventil
DE19847625A1 (de) 1997-10-17 1999-04-22 Toyota Motor Co Ltd Brennstoff-Einspritzventil
US6019296A (en) 1997-11-19 2000-02-01 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel injector for an internal combustion engine

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19607266A1 (de) * 1995-03-29 1996-10-02 Bosch Gmbh Robert Lochscheibe, insbesondere für Einspritzventile und Verfahren zur Herstellung einer Lochscheibe
DE19639506A1 (de) * 1996-09-26 1998-04-02 Bosch Gmbh Robert Lochscheibe und Ventil mit einer Lochscheibe
DE10059682A1 (de) * 2000-12-01 2002-06-06 Bosch Gmbh Robert Zerstäuberscheibe und Brennstoffeinspritzventil mit einer Zerstäuberscheibe

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19636396A1 (de) 1996-09-07 1998-03-12 Bosch Gmbh Robert Brennstoffeinspritzventil
DE19847625A1 (de) 1997-10-17 1999-04-22 Toyota Motor Co Ltd Brennstoff-Einspritzventil
US6019296A (en) 1997-11-19 2000-02-01 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel injector for an internal combustion engine

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