WO2016037970A1 - Brennstoffeinspritzventil - Google Patents

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WO2016037970A1
WO2016037970A1 PCT/EP2015/070363 EP2015070363W WO2016037970A1 WO 2016037970 A1 WO2016037970 A1 WO 2016037970A1 EP 2015070363 W EP2015070363 W EP 2015070363W WO 2016037970 A1 WO2016037970 A1 WO 2016037970A1
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WO
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valve
closing body
seat
fuel injection
valve seat
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/070363
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English (en)
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Inventor
Martin Mueller
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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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
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    • F02M61/04—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series
    • F02M61/08—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series the valves opening in direction of fuel flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M61/18—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
    • F02M61/1886—Details of valve seats not covered by groups F02M61/1866 - F02M61/188
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02M61/18—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
    • F02M61/1893—Details of valve member ends not covered by groups F02M61/1866 - F02M61/188

Definitions

  • the invention relates to a fuel injection valve, in particular an injector for
  • Fuel injection systems of internal combustion engines Specifically, the invention relates to the field of injectors of fuel injection systems of mixture-compression spark-ignition internal combustion engines.
  • a fuel injection valve which serves for the direct injection of fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine.
  • the known fuel injection valve comprises a valve needle arranged in a nozzle body, which can be actuated by an actuator.
  • the combustion chamber facing valve-closing body is held in the unactuated state of the actuator in sealing contact with a valve seat surface.
  • grooves are provided on one of the valve seat surface facing surface of the valve closing body.
  • eight elliptical grooves may be provided, which are arranged radially symmetrically above a Wegberntonline, wherein a long
  • Half axis of the ellipse is oriented approximately perpendicular to Wegberlickline.
  • the fuel injection valve according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that an improved design is made possible, in particular in the concrete application, improved injection images can be generated.
  • the measures listed in the dependent claims are advantageous
  • the injected fuel can be produced in a finely divided droplet form (spray) with a wider distribution of droplet sizes.
  • spray there may be more smaller and larger droplets than in designs without the proposed wells. This results in a better mixing of the fuel with the air in the combustion chamber. This in turn results in a particularly low-emission combustion and a high Wrkungsgrad the
  • the thicker drops can not be easily blown by air currents in the combustion chamber. This allows the spray to be held more stably near a spark plug.
  • the internal combustion engine thus has less engine misfire, generates less harmful exhaust gas and has a better degree of efficiency.
  • a spray lamella becomes wider due to the more turbulent flow due to the depressions perpendicular to the lamellar plane.
  • the spray is also more Combustion chamber air detected, which also has a positive effect in terms of the aforementioned benefits.
  • Valve-closing body or the valve seat body are generated.
  • a laser technique based on an ultra-short-pulse laser can be used here.
  • the wells can be introduced very precisely and with little influence of the surrounding material in the respective surface.
  • the depressions may also be introduced additionally or alternatively by other methods.
  • valve closing body at least between the Wegberckenline and the Abspritzkante outside the at least one with a sealed sealing seat
  • Deepening of the valve closing body or the at least one recess in the valve seat surface is at least substantially on the valve seat surface.
  • the Wegberbuildline represents the contact point for the sealing seat. This results in a comparatively small flow area when the seal seat is open, creating a high
  • the flow can hereby be influenced in a special way by the depressions in order to achieve the desired spray pattern and the desired droplet formation.
  • the stochastic distribution of the droplet sizes occurring in the spray pattern can be influenced particularly effectively.
  • the depressions can be designed here with a comparatively small depth and extent. This makes it possible, in particular, that a greater number of depressions can be realized, if necessary
  • valve closing body For example, over a circumference of the valve closing body or the
  • Valve seat body are distributed. Thus, starting from an idealized laminar flow at many points, breakup of this laminar flow can be achieved to initiate turbulence in the flow at a plurality of locations defined by the wells.
  • Valve-closing body forms a recessed space each with a closed sealing seat, which is spaced from the discharge edge of the valve-closing body.
  • Valve-closing body forms a recessed space with closed sealing seat, the extends into the discharge edge of the valve closing body. This allows points to initiate the turbulence in the flow directly to the Abspritzkante of
  • Valve closing body are placed. It is also advantageous that at least a part of the recesses of the valve closing body with closed sealing seat in each case forms a recessed space, which is arranged directly on the Abspritzkante the valve closing body, but does not extend into the Abspritzkante the valve closing body.
  • the point for generating the turbulence of the flow can be placed almost at the Abspritzkante of the valve closing body, while still an uninterrupted Abspritzkante, in particular a circular
  • Abspritzkante can be realized on the valve closing body.
  • the Abspritzkante the valve closing body can also be configured as a rounded Abspritzkante.
  • the recesses in the valve seat surface of the valve seat body with closed sealing seat each form a recessed space, which is spaced from the discharge edge of the valve closing body.
  • the relevant depressions in this embodiment, viewed in the flow direction can be placed approximately in the middle between the spray edge and the Wegberagitline or closer to the Wegberhakline.
  • Valve seat surface of the valve closing body may be provided.
  • the depressions of the valve closing body and the recesses in the valve seat surface viewed along the circumferential line can alternate with respect to their design on the valve closing body and in the valve seat surface.
  • an angle of rotation mounting of the valve closing body with respect to the valve seat body is preferably predetermined.
  • the recesses may have suitable geometries.
  • the depressions advantageously have a circular, triangular, oval, rhombic or slot-shaped configuration.
  • the recesses formed on the valve closing body may all have the same geometry.
  • the recesses in the valve seat surface may all have the same geometry.
  • the recesses in the valve closing body and the recesses in the valve seat surface can all have the same geometry, if both the valve closing body and in the
  • Valve seat surface such recesses are provided. However, too
  • Be circumferential direction which formed closed circumferentially or interrupted could be.
  • the orientation can also be in the flow direction or obliquely to
  • Valve-closing body opposite to a well-free part surface of the valve seat surface. Accordingly, depressions in the valve seat surface of the valve seat body can lie opposite a recess-free partial surface on the valve closing body. A rotation angle-dependent mounting of the valve closing body relative to the valve seat body is then possibly not required.
  • Fig. 1 is a fuel injection valve in an excerpt, schematic
  • Fig. 2 is a partial, schematic representation of the designated in Figure 1 with II section of the fuel injection valve to illustrate possible embodiments of the invention.
  • Fig. 3 shows the detail of the fuel injection valve shown in Fig. 2 for further
  • FIG. 4A shows the detail of the fuel injection valve according to a first embodiment of the invention shown in FIG. 2;
  • FIG. 4B shows a valve seat body of FIG. 2 in excerpts
  • FIG. 5A shows a valve closing body of the fuel injection valve shown in FIG. 2 in accordance with a second embodiment of the invention
  • Fig. 5B is a valve seat body of Fig. 2 in excerpts
  • FIG. 6A the valve closing body shown in Fig. 5A corresponding to a third
  • FIG. 7A shows the valve closing body shown in FIG. 5A according to a fourth embodiment of the invention.
  • Fig. 8 the valve closing body shown in Fig. 5A according to a fifth
  • Fig. 1 shows a fuel injection valve 1 in a partial, schematic
  • the fuel injection valve 1 can serve, in particular, as an injector for fuel injection systems of mixture-compression, spark-ignited internal combustion engines.
  • Fuel injection system in the fuel for example via a
  • Fuel manifold is guided to a plurality of corresponding fuel injection valves 1.
  • the fuel injection valve 1 according to the invention is also suitable for other applications.
  • the fuel injection valve 1 has a multi-part housing 2, wherein in FIG. 1, to simplify the illustration, only one housing part 2 designed as a nozzle body is shown.
  • a valve needle 3 is arranged and guided along an axis 4.
  • an actuator 5 is arranged in the housing 2.
  • the actuator 5, for example, as a magnetic actuator 5 or as be configured piezoelectric actuator 5.
  • the valve needle 3 can be actuated by the actuator 5, which is illustrated by a double arrow 6. This operation can be done directly or indirectly. Optionally, the actuation can also take place, for example, via a hydraulic coupler or a servo valve.
  • the valve needle 3 has a valve closing body 7.
  • the valve closing body 7 is formed integrally with the valve needle 3.
  • the valve closing body 7 can therefore also be actuated by the actuator 5 via the valve needle 3.
  • a valve seat body 8 is formed on the nozzle body 2, in this
  • Embodiment is designed in one piece with the nozzle body 2. In a modified embodiment, however, the valve seat body 8 in a
  • Housing part 2 in particular the nozzle body 2, be used.
  • the valve closing body 7 cooperates with the valve seat body 8 to form a sealing seat 9 (FIG. 2). If the fuel injection valve 1 is closed, then it is
  • a gap over the fuel from a fuel raum 1 1 in a combustion chamber or other space of the internal combustion engine, in particular an antechamber of the combustion chamber can be injected.
  • the fuel injection valve 1 is used for the direct injection of fuel into the combustion chamber within a cylinder of the internal combustion engine. In this direct
  • Injection is a targeted injection in terms of injection pattern and stochastic droplet distribution in the injection jet (spray) essential to good
  • FIG. 2 shows a partial, schematic representation of the designated in Fig. 1 with II
  • This closed position can be achieved, for example, by means of a valve spring when the actuator 5 actuates the valve closing body 7 for opening.
  • a design is conceivable in which the opening via a valve spring takes place while the actuator 5 holds the valve closing body 7 against the force of the valve spring in a closed position.
  • Fig. 2 shows a position of the valve closing body 7 in the actuated state, in which the valve closing body 7 is adjusted by an opening stroke 16 from its closed position. At least the sealing seat 9 is open.
  • the valve closing body 7 has a discharge edge 17. Between the
  • the sealing seat 9 When the sealing seat 9 is open, the fuel flows in one
  • the first region 18 is located in front of the sealing seat 9 or the
  • the second region 19 is located between the sealing seat 9 and the
  • the opening cross-section in the regions 18, 19 along the flow direction 20 is at least approximately constant.
  • an edge (further spray edge) 22 is configured, with closed sealing seat 9, the spray edge 17 of the valve closing body 7 is preferably at least approximately at the edge 22nd
  • At least one depression 25 can be provided on the valve closing body 7 in the area 19, that is to say between the seat touch line 10 and the ejection edge 17 configured on the valve closing body 7. Accordingly, a recess 26 may be provided in the valve seat surface 15 of the valve seat body 8 in the second region 19. Another possibility is that, viewed in the flow direction 20 in front of the Wegberagitline 10, ie in the first region 18, at least one recess 27 is provided on the valve seat body 8. In the second region 19, a plurality of recesses 25, 26 on the
  • Valve-closing body 7 and / or the valve seat body 8 may be provided. Furthermore, a plurality of recesses 27 may be provided in the first region 18 on the valve seat body 8. Thus, the recesses 25, 26, 27 can be realized in any combination. In addition, recesses 28A, 28B, 28C viewed in the flow direction 20 may also be provided in front of the seat touch line 10 on the valve closing body 7.
  • a special case of depressions 25A is that such a depression 25A can also extend into the ejection edge 17.
  • Another special case of a recess 26A is that such a recess 26A extends to the end of the second region 19, so that when the sealing seat 9 is closed, the recess 26A is located on the ejection edge 17.
  • Fig. 3 shows the detail of the fuel injection valve 1 shown in Fig. 2 for explaining possible embodiments of the invention. For example, you can
  • Recesses 25 may be provided which are provided on the valve closing body 7 and each having an elliptical shape.
  • possible geometric modifications of the recess 25, for example the recess 25A, together with the recess 25 are shown.
  • the recess 25A which extends into the discharge edge 17, designed in a possible embodiment in a form which is composed of a cuboid 29 and a half-cylinder 30.
  • the recesses 28A, 28B, 28C may each be configured, for example, groove-shaped. In this case, the recesses 28A, 28B, 28C may extend in the flow direction 20. The recesses 28A, 28B, 28C may also be perpendicular to
  • Flow direction 20 or obliquely to the flow direction 20 extend.
  • the recess 26 may be configured in elliptical shape in the valve seat surface 15.
  • the recess 27 may be groove-shaped and extend in the flow direction 20. Further, an embodiment of a recess 27 A in the valve seat surface 15 is possible, which extends up to, but not in the Wegberlickline 10.
  • Such recesses 25, 25A, 26, 26A, 27, 27A may be suitably numbered and
  • FIG. 4A shows the section of the fuel injection valve 1 shown in FIG. 2 in accordance with a first exemplary embodiment of the invention.
  • the valve needle 3 has a plurality of flats 31 which are circumferentially distributed with respect to the axis 4.
  • Guide surface 32 formed in the interior of the nozzle body 2, via which the fuel from a suitable, connected to a fuel nozzle fuel channel can flow to the fuel chamber 1 1. At the same time, guidance of the valve needle 3 along the axis 4 can be achieved via the guide surface 32.
  • Valve-closing body 7 in the first region 18 and recesses 28 A are provided which extend over the circumference of the valve closing body 7.
  • an angular distance is preferably predetermined between two adjacent recesses 28A, which repeats for all recesses 28A over the circumference.
  • FIG. 4A shows a state when the sealing seat 9 is open.
  • the areas 18, 19 between the valve closing body 7 and the valve seat surface 15 a are overlapped.
  • Flow gap formed which has a comparatively small flow area or is narrow. This means that an opening cross-section of the corresponding triangular geometry with the opening stroke 16 and
  • Tilt angle of the conical valve seat surface 15 relative to the axis 4 results.
  • a conceptual peripheral line 33 can be determined when the sealing seat 9 is closed, to which reference is made in this case
  • Fuel injection valve 1 according to the first embodiment of the invention.
  • the concealed in Fig. 4A further recesses 27 are shown in their arrangement on the circumferential line 33.
  • the depressions 27 in this case preferably extend over the entire circumferential line 33.
  • the respectively identical angular spacing is preferably predetermined between adjacent depressions 27. Specially is the
  • Angular distance between two adjacent recesses 27 chosen to be the same size as the angular distance between two adjacent recesses 28 A of the valve closing body. 7
  • the depressions 28A and the depressions 27 can alternate straight.
  • the recesses 28 A of the valve closing body 7 can thereby be assigned to the valve seat surface 15, which in each case by the
  • Fig. 5A shows a valve closing body 3 of the Fig. 2 in part
  • Fuel injection valve 1 according to a second embodiment of the
  • the recesses 28 A are arranged further away from the seat touch line 10 counter to the flow direction 20. As a result, they are assigned to a distal end of the ejection edge 17 38 of the valve seat 15.
  • FIG. 5B shows a valve seat body 8 of the nozzle body 2 of the fuel injection valve 1 shown in FIG. 2 in accordance with the second embodiment of the invention.
  • the recesses 27 in the valve seat surface 15 are located in
  • Fig. 6A shows the valve closing body 7 shown in Fig. 5A corresponding to a third
  • Embodiment of the invention. 6B shows the valve seat body 8 according to the third embodiment of the invention shown in FIG. 5B.
  • 7 recesses 25 A are arranged on the valve closing body, which are arranged on the ejection edge 17.
  • the circumferential line 33, along which the depressions 27A are arranged, is thus located on the ejection edge 17.
  • the depressions 26A are assigned to the valve seat body 8 in such a way that the depression spaces 26A respectively formed by the depressions 26A extend beyond the ejection edge 17 into the cavity
  • Combustion chamber 21 are opened, even if the sealing seat 9 is closed.
  • the opening The recessed spaces 26A formed by the recesses 26A are realized by the configurations of the recesses 26A.
  • the recesses 26A may in turn be associated with partial surfaces 36, 37 on the valve closing body 7, which between
  • Recesses 25A of the valve closing body 7 are located.
  • Fig. 7A shows the valve closing body 7 shown in Fig. 5A according to a fourth embodiment of the invention. Associated with it, Fig. 7B shows that in Fig. 5B
  • valve seat body 8 according to the fourth embodiment of the
  • recesses 25 are configured on the valve closing body 7, which lie directly in front of the discharge edge 17 of the valve closing body 7, but do not extend into the discharge edge 17.
  • an arrangement of the recesses 25 along the circumferential line 33 is provided in this embodiment.
  • the circumferential line 33 is hereby spaced from the discharge edge 17 counter to the flow direction 20 of the fuel.
  • a small distance 39 between the circumferential line 33 and the Abspritzkante 17 is provided.
  • the small distance 39 is small in relation to an axial extent 40, over which the first area 18 extends on the valve closing body 7.
  • the axially considered small distance 39 is predetermined in a corresponding manner for the recesses 26 in the valve seat surface 15 of the valve seat body 8.
  • the depressions 26 are also located on the circumferential line 33 when the sealing seat 9 is closed.
  • the recessed spaces formed by the recesses 26 are closed with the sealing seat by the faces 36, 37 on the valve closing body 7 with respect to the
  • Combustion chamber 21 is closed when the sealing seat 9 is closed. Accordingly, the well cavities formed by the recesses 25 of the valve closing body 7 are closed by partial surfaces 34, 35 of the valve seat surface 15, so that they are not with the
  • Combustion chamber 21 are in communication when the sealing seat 9 is closed.
  • Fig. 8 shows the valve closing body 7 shown in Fig. 5A according to a fifth embodiment of the invention.
  • Valve closing body 7 are arranged, in addition to one or more arrangements of recesses 26, 26 A, 27 on the valve seat surface 15 and / or one or more arrangements of recesses 25, 25 A, 28 A, 28 B on the valve closing body. 7

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Abstract

Ein Brennstoffeinspritzventil (1), das insbesondere als Injektor für Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschinen dient, umfasst einen von einem Aktor (5) betätigbaren Ventilschließkörper (7) und einen Ventilsitzkörper (8). Hierbei weist der Ventilsitzkörper (8) eine Ventilsitzfläche (15) auf, wobei der Ventilschließkörper (7) an einer umlaufenden Sitzberührlinie (10) mit der Ventilsitzfläche (15) zu einem Dichtsitz (9) zusammenwirkt. Erfindungsgemäß ist zwischen der Sitzberührlinie (10) und einer an dem Ventilschließkörper (7) ausgestalteten Abspritzkante (17) zumindest eine Vertiefung (25, 25A) an dem Ventilschließkörper (7) und/oder zumindest eine Vertiefung (26, 26A) in der Ventilsitzfläche (15) des Ventilsitzkörpers (8) vorgesehen. Dabei ist in Strömungsrichtung (20) betrachtet vor der Sitzberührlinie (10) zumindest eine Vertiefung (27, 27A) an zumindest dem Ventilsitzkörper vorgesehen. Hierdurch können Turbulenzen in der Brennstoffströmung erzeugt werden. Speziell können dadurch mehr kleinere und mehr größere Tropfen erzeugt werden, als dies bei Brennstoffeinspritzventilen ohne solche Vertiefungen möglich ist.

Description

Beschreibung
Titel
Brennstoffeinspritzventil Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Brennstoffeinspritzventil, insbesondere einen Injektor für
Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen. Speziell betrifft die Erfindung das Gebiet der Injektoren von Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschinen.
Aus der DE 10 2004 058 652 A1 ist ein Brennstoffeinspritzventil bekannt, das zum direkten Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine dient. Das bekannte Brennstoffeinspritzventil umfasst eine in einem Düsenkörper angeordnete Ventilnadel, welche durch einen Aktor betätigbar ist. Ein mit der Ventilnadel in
Wirkverbindung stehender, dem Brennraum zugewandter Ventilschließkörper ist im unbetätigten Zustand des Aktors in dichtender Anlage an einer Ventilsitzfläche gehalten. Hierbei sind an einer der Ventilsitzfläche zugewandten Oberfläche des Ventilschließkörpers Nuten vorgesehen. Beispielsweise können acht ellipsenförmige Nuten vorgesehen sein, die radialsymmetrisch oberhalb einer Sitzberührlinie angeordnet sind, wobei eine lange
Halbachse der Ellipse annähernd senkrecht zur Sitzberührlinie orientiert ist.
Mit der Ausgestaltung eines Brennstoffeinspritzventils, wie es aus der DE 10 2004 058 652 A1 bekannt ist, soll erreicht werden, dass eine asymmetrische Einspritzung realisiert wird. Dabei kann der strömende Brennstoff aufgrund der an dem Ventilschließkörper
vorgesehenen Nuten noch eine Geschwindigkeitskomponente erfahren, die von der durch die Neigung des Ventilschließkörpers vorgegebenen Richtung abweicht. Dadurch wird der strömende Brennstoff aus seiner ursprünglichen Richtung abgelenkt, so dass sich die Streuung des austretenden Brennstoffstrahls vergrößert. Speziell können laminare
Strömungsanteile durch entsprechende Abrisskanten vermieden und der Turbulenzgrad gesteigert werden. Allerdings hängt die Strömung des Brennstoffs gerade im Bereich des Ventilschließkörpers erheblich von der konkreten Ausgestaltung des
Brennstoffeinspritzventils ab, die durch den konkreten Anwendungsfall eingeschränkt wird. Oberhalb der Sitzberührlinie ergeben sich bei dem bekannten Brennstoffeinspritzventil geringere Strömungsgeschwindigkeiten des Brennstoffs als unmittelbar an oder hinter der Sitzberührlinie, da in Strömungsrichtung gesehen oberhalb (vor) der Sitzberührlinie bei dem bekannten Brennstoffeinspritzventil ein größerer Strömungsquerschnitt vorgegeben ist. Im konkreten Anwendungsfall können dadurch die gewünschten Effekte zur Verteilung des Brennstoffs in der Brennkammer gegebenenfalls nicht in der gewünschten Weise erzielt werden.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass eine verbesserte Ausgestaltung ermöglicht ist, bei der insbesondere im konkreten Anwendungsfall verbesserte Einspritzbilder erzeugt werden können. Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte
Weiterbildungen des im Anspruch 1 angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.
Mit einem Brennstoffeinspritzventil, das gegebenenfalls vorteilhaft weitergebildet ist, können Sprühformen beziehungsweise Einspritzbilder erzeugt werden, die in mehrfacher Hinsicht von Vorteil sind.
Durch Vertiefungen, insbesondere Nuten im Abspritzbereich, kann eine turbulente
Strömung erzielt werden. Folglich kann der eingespritzte Brennstoff in einer fein verteilten Tröpfchenform (Spray) mit einer breiteren Verteilung von Tropfengrößen erzeugt werden. In solch einem Spray kann es dann mehr kleinere und mehr größere Tropfen geben als bei Ausgestaltungen ohne die vorgeschlagenen Vertiefungen. Somit ergibt sich eine bessere Durchmischung des Brennstoffs mit der Luft im Brennraum. Das wiederum ergibt eine besonders schadstoffarme Verbrennung und einen hohen Wrkungsgrad der
Brennkraftmaschine.
Die dickeren Tropfen lassen sich nicht so leicht durch Luftströmungen im Brennraum verwehen. Dadurch kann das Spray stabiler in der Nähe einer Zündkerze gehalten werden. Die Brennkraftmaschine hat dadurch weniger Brennkraftaussetzer, erzeugt weniger schädliches Abgas und hat einen besseren Wrkungsgrad.
Eine Spraylamelle wird durch die turbulentere Strömung aufgrund der Vertiefungen senkrecht zur Lamellenebene breiter. Dadurch wird durch das Spray ebenfalls mehr Brennraumluft erfasst, was sich in Bezug auf die genannten Vorteile ebenfalls positiv auswirkt.
Die Vertiefungen können in vorteilhafter Weise durch eine Laserbearbeitung des
Ventilschließkörpers beziehungsweise des Ventilsitzkörpers erzeugt werden. Speziell kann hierbei eine Lasertechnik zum Einsatz kommen, die auf einem Ultra-Kurzpuls-Laser basiert. Mit solch einer Lasertechnik können die Vertiefungen sehr präzise und mit geringer Beeinflussung des umgebenden Materials in die jeweilige Oberfläche eingebracht werden. Die Vertiefungen können allerdings auch zusätzlich oder alternativ mit anderen Verfahren eingebracht werden.
Vorteilhaft ist es, dass der Ventilschließkörper bei geschlossenem Dichtsitz zumindest zwischen der Sitzberührlinie und der Abspritzkante außerhalb der zumindest einen
Vertiefung des Ventilschließkörpers beziehungsweise der zumindest einen Vertiefung in der Ventilsitzfläche zumindest im Wesentlichen an der Ventilsitzfläche liegt. Die Sitzberührlinie stellt die Anlagestelle für den Dichtsitz dar. Hierdurch ergibt sich ein vergleichsweise geringer Durchflussquerschnitt, wenn der Dichtsitz geöffnet ist, wodurch eine hohe
Strömungsgeschwindigkeit in diesem Bereich gewährleistet ist. Die Strömung kann hierdurch in besonderer Weise durch die Vertiefungen beeinflusst werden, um das gewünschte Strahlbild und die gewünschte Tropfenbildung zu erzielen. Speziell kann die stochastische Verteilung der im Strahlbild auftretenden Tröpfchengrößen besonders wirkungsvoll beeinflusst werden. Die Vertiefungen können hierbei mit einer vergleichsweise geringen Tiefe und Ausdehnung ausgestaltet sein. Dies ermöglicht insbesondere, dass gegebenenfalls eine größere Anzahl an Vertiefungen realisiert werden kann, die
beispielsweise über einen Umfang des Ventilschließkörpers beziehungsweise des
Ventilsitzkörpers verteilt sind. Dadurch kann ausgehend von einer idealisierten laminaren Strömung an vielen Stellen ein Aufbrechen dieser laminaren Strömung erzielt werden, um an einer Vielzahl von Stellen, die durch die Vertiefungen gegeben sind, Turbulenzen in der Strömung zu initiieren.
Vorteilhaft ist es hierbei auch, dass zumindest ein Teil der Vertiefungen des
Ventilschließkörpers bei geschlossenem Dichtsitz jeweils einen Vertiefungsraum bildet, der von der Abspritzkante des Ventilschließkörpers beabstandet ist. Hierdurch können die Stellen für die Initiierung der Turbulenzen in der Strömung in Strömungsrichtung betrachtet vor die Abspritzkante gelegt werden.
Vorteilhaft ist es allerdings auch, dass zumindest ein Teil der Vertiefungen des
Ventilschließkörpers bei geschlossenem Dichtsitz jeweils einen Vertiefungsraum bildet, der sich in die Abspritzkante des Ventilschließkörpers erstreckt. Dadurch können Stellen zur Initiierung der Turbulenzen in der Strömung direkt an die Abspritzkante des
Ventilschließkörpers gelegt werden. Vorteilhaft ist es auch, dass zumindest ein Teil der Vertiefungen des Ventilschließkörpers bei geschlossenem Dichtsitz jeweils einen Vertiefungsraum bildet, der unmittelbar an der Abspritzkante des Ventilschließkörpers angeordnet ist, sich aber nicht in die Abspritzkante des Ventilschließkörpers erstreckt. Somit kann die Stelle für die Erzeugung der Turbulenzen der Strömung fast an die Abspritzkante des Ventilschließkörpers gelegt werden, wobei dennoch eine ununterbrochene Abspritzkante, insbesondere eine kreislinienförmige
Abspritzkante, an dem Ventilschließkörper realisiert werden kann. Die Abspritzkante des Ventilschließkörpers kann hierbei auch als abgerundete Abspritzkante ausgestaltet sein.
Zusätzlich oder alternativ kann zumindest ein Teil der Vertiefungen in der Ventilsitzfläche des Ventilsitzkörpers bei geschlossenem Dichtsitz jeweils einen Vertiefungsraum bilden, der von der Abspritzkante des Ventilschließkörpers beabstandet ist. Speziell können die diesbezüglichen Vertiefungen bei dieser Ausgestaltung in Strömungsrichtung betrachtet in etwa in die Mitte zwischen der Abspritzkante und der Sitzberührlinie oder auch näher an die Sitzberührlinie gelegt werden.
Somit ergeben sich mehrere Möglichkeiten, um Vertiefungen an dem Ventilschließkörper vorzusehen. Über die erzeugten Verwirbelungen der Strömung können gezielt auch stochastisch gehäuft mehr kleinere und mehr größere Tropfen im Spray erzeugt werden. In vorteilhafter Weise können die Vertiefungen zusätzlich oder alternativ auch in der
Ventilsitzfläche des Ventilschließkörpers vorgesehen sein.
Hierbei ist es vorteilhaft, dass zumindest ein Teil der Vertiefungen in der Ventilsitzfläche des Ventilschließkörpers bei geschlossenem Dichtsitz jeweils einen Vertiefungsraum bildet, der über die Abspritzkante des Ventilschließkörpers hinaus offen ist. Somit sind beim Öffnen des Dichtsitzes in dem Durchflussspalt zwischen dem Ventilschließkörper und der
Ventilsitzfläche im Bereich der Abspritzkante über den Umfang variierende Spaltbreiten ermöglicht. Hierdurch werden gezielt an der Abspritzkante Stellen zur Erzeugung von Turbulenzen in dem abgespritzten Brennstoff erzeugt.
Ferner ist es vorteilhaft, dass zumindest ein Teil der Vertiefungen der Ventilsitzfläche des Ventilschließkörpers bei geschlossenem Dichtsitz jeweils einen Vertiefungsraum bildet, der unmittelbar vor der Abspritzkante des Ventilschließkörpers an den Ventilschließkörper angrenzt, aber nicht über die Abspritzkante hinaus offen ist. Auf diese Weise können die Stellen für die Erzeugung von Turbulenzen in der Strömung nahe an die Abspritzkante gelegt werden, wobei zumindest in Bezug auf diese Vertiefungen direkt an der
Abspritzkante eine konstante Spaltbreite bei gegebener Öffnung des Dichtsitzes realisiert ist.
Bei einer weiteren möglichen Ausgestaltung kann zumindest ein Teil der in
Strömungsrichtung betrachtet vor der Sitzberührlinie vorgesehenen Vertiefungen des Ventilsitzkörpers bei geschlossenem Dichtsitz jeweils einen Vertiefungsraum bilden. Auf diese Weise können Stellen zur Erzeugung der turbulenten Strömung auch vor den Dichtsitz gelegt werden. Vorzugsweise ist in diesem Bereich ebenfalls ein geringer Öffnungsquerschnitt eines Strömungsspaltes realisiert, wenn der Dichtsitz geöffnet ist, um eine hohe Fließgeschwindigkeit zu erzielen. Vorteilhaft ist es ferner, dass mehrere Vertiefungen an dem Ventilschließkörper und mehrere Vertiefungen in der Ventilsitzfläche des Ventilsitzkörpers vorgesehen sind, die bei geschlossenem Dichtsitz an eine gemeinsame Umfangslinie angrenzen. Speziell können sich die Vertiefungen des Ventilschließkörpers und die Vertiefungen in der Ventilsitzfläche entlang der Umfangslinie betrachtet bezüglich ihrer Ausgestaltung am Ventilschließkörper und in der Ventilsitzfläche abwechseln. Hierbei ist vorzugsweise eine drehwinkelgenaue Montage des Ventilschließkörpers bezüglich des Ventilsitzkörpers vorgegeben.
Die Vertiefungen können geeignete Geometrien aufweisen. Hierbei haben die Vertiefungen in vorteilhafter Weise eine kreis-, dreieckförmige, ovale, rauten- oder schlitzförmige Ausgestaltung haben. Es können allerdings auch andere Ausgestaltungsformen zum
Einsatz kommen. Ferner können die Vertiefungen, die an dem Ventilschließkörper ausgestaltet sind, alle die gleiche Geometrie aufweisen. Ferner können die Vertiefungen in der Ventilsitzfläche alle die gleiche Geometrie aufweisen. Speziell können auch die Vertiefungen in dem Ventilschließkörper und die Vertiefungen in der Ventilsitzfläche alle die gleiche Geometrie aufweisen, wenn sowohl an dem Ventilschließkörper als auch in der
Ventilsitzfläche solche Vertiefungen vorgesehen sind. Allerdings können auch
unterschiedliche Geometrien einerseits an dem Ventilschließkörper und andererseits in der Ventilsitzfläche realisiert werden. Ferner können auch an dem Ventilschließkörper beziehungsweise in der Ventilsitzfläche jeweils Kombinationen von unterschiedlichen Geometrien zum Einsatz kommen.
Die Orientierung von Vertiefungen mit schlitzförmiger Ausgestaltung kann in
Umfangsrichtung sein, wobei diese geschlossen umlaufend oder unterbrochen ausgebildet sein können. Die Orientierung kann auch in Strömungsrichtung oder schräg zur
Strömungsrichtung sein.
Ferner ergeben sich vorteilhafte Anordnungen, wenn sowohl an dem Ventilschließkörper als auch in der Ventilsitzfläche Vertiefungen vorgesehen sind. Hierbei können solche
Vertiefungen an dem Ventilschließkörper und in der Ventilsitzfläche zueinander ausgerichtet sein. Dies macht gegebenenfalls eine drehwinkelabhängige Montage erforderlich. Speziell können die Vertiefungen an dem Ventilschließkörper und in der Ventilsitzfläche dann auf einer gemeinsamen Umfangslinie oder auf zwei nahe beieinander liegenden Umfangslinien liegen. Ferner sind auch Ausgestaltungen denkbar, bei denen Vertiefungen an dem
Ventilschließkörper gegenüber von einer vertiefungsfreien Teilfläche der Ventilsitzfläche liegen. Entsprechend können Vertiefungen in der Ventilsitzfläche des Ventilsitzkörpers gegenüber von einer vertiefungsfreien Teilfläche auf dem Ventilschließkörper liegen. Eine drehwinkelabhängige Montage des Ventilschließkörpers relativ zu dem Ventilsitzkörper ist dann gegebenenfalls nicht erforderlich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in den sich entsprechende Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind, näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Brennstoffeinspritzventil in einer auszugsweisen, schematischen
Schnittdarstellung entsprechend einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung;
Fig. 2 eine auszugsweise, schematische Darstellung des in Fig. 1 mit II bezeichneten Ausschnitts des Brennstoffeinspritzventils zur Erläuterung möglicher Ausführungsformen der Erfindung; Fig. 3 den in Fig. 2 dargestellten Ausschnitt des Brennstoffeinspritzventils zur weiteren
Erläuterung möglicher Ausführungsformen der Erfindung;
Fig. 4A den in Fig. 2 dargestellten Ausschnitt des Brennstoffeinspritzventils entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 4B einen Ventilsitzkörper des in Fig. 2 auszugsweise dargestellten
Brennstoffeinspritzventils entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung; Fig. 5A einen Ventilschließkörper des in Fig. 2 auszugsweise dargestellten Brennstoffeinspritzventils entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 5B einen Ventilsitzkörper des in Fig. 2 auszugsweise dargestellten
Brennstoffeinspritzventils entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 6A den in Fig. 5A dargestellten Ventilschließkörper entsprechend einem dritten
Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 6B den in Fig. 5B dargestellten Ventilsitzkörper entsprechend dem dritten
Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 7A den in Fig. 5A dargestellten Ventilschließkörper entsprechend einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 7B den in Fig. 5B dargestellten Ventilsitzkörper entsprechend dem vierten
Ausführungsbeispiel der Erfindung und
Fig. 8 den in Fig. 5A dargestellten Ventilschließkörper entsprechend einem fünften
Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Ausführungsformen der Erfindung
Fig. 1 zeigt ein Brennstoffeinspritzventil 1 in einer auszugsweisen, schematischen
Schnittdarstellung entsprechend einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung. Das Brennstoffeinspritzventil 1 kann insbesondere als Injektor für Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschinen dienen. Ein
bevorzugter Einsatz des Brennstoffeinspritzventils 1 besteht für eine
Brennstoffeinspritzanlage, bei der Brennstoff beispielsweise über eine
Brennstoffverteilerleiste zu mehreren einander entsprechenden Brennstoffeinspritzventilen 1 geführt wird. Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil 1 eignet sich jedoch auch für andere Anwendungsfälle.
Das Brennstoffeinspritzventil 1 weist ein mehrteiliges Gehäuse 2 auf, wobei in der Fig. 1 zur Vereinfachung der Darstellung nur ein als Düsenkörper ausgestaltetes Gehäuseteil 2 dargestellt ist. In dem Gehäuse 2, insbesondere dem Düsenkörper 2, ist eine Ventilnadel 3 angeordnet und entlang einer Achse 4 geführt. Außerdem ist in dem Gehäuse 2 ein Aktor 5 angeordnet. Der Aktor 5 kann beispielsweise als magnetische Aktor 5 oder als piezoelektrischer Aktor 5 ausgestaltet sein. Die Ventilnadel 3 ist durch den Aktor 5 betätigbar, was durch einen Doppelpfeil 6 veranschaulicht ist. Diese Betätigung kann hierbei direkt oder indirekt erfolgen. Gegebenenfalls kann die Betätigung beispielsweise auch über einen hydraulischen Koppler oder ein Servoventil erfolgen.
Die Ventilnadel 3 weist einen Ventilschließkörper 7 auf. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Ventilschließkörper 7 einstückig mit der Ventilnadel 3 ausgebildet. Über die Ventilnadel 3 ist somit auch der Ventilschließkörper 7 von dem Aktor 5 betätigbar. An dem Düsenkörper 2 ist ein Ventilsitzkörper 8 ausgebildet, der in diesem
Ausführungsbeispiel einstückig mit dem Düsenkörper 2 ausgestaltet ist. Bei einer abgewandelten Ausgestaltung kann der Ventilsitzkörper 8 allerdings auch in ein
Gehäuseteil 2, insbesondere den Düsenkörper 2, eingesetzt sein. Der Ventilschließkörper 7 wirkt mit dem Ventilsitzkörper 8 zu einem Dichtsitz 9 (Fig. 2) zusammen. Wenn das Brennstoffeinspritzventil 1 geschlossen ist, dann liegt der
Ventilschließkörper 7 an einer Sitzberührlinie 10 an dem Ventilschließkörper 7 an, wodurch der Dichtsitz 9 lokalisiert ist. In Abhängigkeit von dem Hub der Ventilnadel 3 ergibt sich an dem geöffneten Dichtsitz 9 ein Spalt, über den Brennstoff aus einem Brennstoff räum 1 1 in eine Brennkammer oder einen anderen Raum der Brennkraftmaschine, insbesondere einem Vorraum der Brennkammer, eingespritzt werden kann. Vorzugsweise dient das Brennstoffeinspritzventil 1 allerdings zur direkten Einspritzung von Brennstoff in den Brennraum innerhalb eines Zylinders der Brennkraftmaschine. Bei dieser direkten
Einspritzung ist eine gezielte Einspritzung hinsichtlich des Einspritzbildes und der stochastischen Tröpfchenverteilung im Einspritzstrahl (Spray) wesentlich, um gute
Bedingungen für die Verbrennung des Brennstoffs zu erzielen. Dies wirkt sich insbesondere auf den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine und die Entstehung von Schadstoffen im Abgas beziehungsweise die Reduzierung von unerwünschten Verbrennungsprodukten aus. Fig. 2 zeigt eine auszugsweise, schematische Darstellung des in Fig. 1 mit II bezeichneten
Ausschnitts des Brennstoffeinspritzventils 1 zur Erläuterung möglicher Ausführungsformen der Erfindung. An der Sitzberührlinie 10 wirkt der Ventilschließkörper 7 mit einer
Ventilsitzfläche 15, die an dem Ventilsitzkörper 8 ausgebildet ist, zu einem geschlossenen Dichtsitz 19 zusammen, wenn der Ventilschließkörper 7 an die Ventilsitzfläche 15 gepresst wird. Diese geschlossene Stellung kann beispielsweise mittels einer Ventilfeder erzielt werden, wenn der Aktor 5 zum Öffnen den Ventilschließkörper 7 betätigt. Prinzipiell ist allerdings auch eine Ausgestaltung denkbar, bei der das Öffnen über eine Ventilfeder erfolgt, während der Aktor 5 den Ventilschließkörper 7 entgegen der Kraft der Ventilfeder in einer geschlossenen Stellung hält.
Fig. 2 zeigt allerdings eine Stellung des Ventilschließkörpers 7 im betätigten Zustand, bei der der Ventilschließkörper 7 um einen Öffnungshub 16 aus seiner geschlossenen Stellung verstellt ist. Zumindest der Dichtsitz 9 ist geöffnet.
Der Ventilschließkörper 7 weist eine Abspritzkante 17 auf. Zwischen dem
Ventilschließkörper 7 und der Ventilsitzfläche 15 sind ein erster Bereich 18 und ein zweiter Bereich 19 vorgesehen. Bei geöffnetem Dichtsitz 9 fließt der Brennstoff in einer
Strömungsrichtung 20 aus dem Brennstoff räum 11 zu dem Dichtsitz 9, über den geöffneten Dichtsitz 9 und weiter zur der Abspritzkante 17, wo sich der Brennstoff ström ablöst und in eine Brennkammer 21 der Brennkraftmaschine einspritzt. In Strömungsrichtung 20 betrachtet liegt der erste Bereich 18 vor dem Dichtsitz 9 beziehungsweise der
Sitzberührlinie 10. Der zweite Bereich 19 liegt zwischen dem Dichtsitz 9 und der
Abspritzkante 17.
In den Bereichen 18, 19 wird hierbei ein vergleichsweise kleiner Öffnungsquerschnitt bei gegebenem Öffnungshub 16 realisiert, so dass sich eine hohe Brennstoffgeschwindigkeit in den Bereichen 18, 19 ergibt. Vorzugsweise ist der Öffnungsquerschnitt in den Bereichen 18, 19 entlang der Strömungsrichtung 20 zumindest näherungsweise konstant.
An dem Ventilsitzkörper 8 ist ein Kante (weitere Abspritzkante) 22 ausgestaltet, bei geschlossenem Dichtsitz 9 liegt die Abspritzkante 17 des Ventilschließkörpers 7 vorzugsweise zumindest näherungsweise an der Kante 22.
In vorteilhafter Weise kann in den Bereich 19, also zwischen der Sitzberührlinie 10 und der an dem Ventilschließkörper 7 ausgestalteten Abspritzkante 17, zumindest eine Vertiefung 25 an dem Ventilschließkörper 7 vorgesehen sein. Entsprechend kann in dem zweiten Bereich 19 auch eine Vertiefung 26 in der Ventilsitzfläche 15 des Ventilsitzkörpers 8 vorgesehen sein. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass in der Strömungsrichtung 20 betrachtet vor der Sitzberührlinie 10, also in dem ersten Bereich 18, zumindest eine Vertiefung 27 an dem Ventilsitzkörper 8 vorgesehen ist. In dem zweiten Bereich 19 können auch mehrere Vertiefungen 25, 26 an dem
Ventilschließkörper 7 und/oder dem Ventilsitzkörper 8 vorgesehen sein. Ferner können auch mehrere Vertiefungen 27 in dem ersten Bereich 18 an dem Ventilsitzkörper 8 vorgesehen sein. Somit können die Vertiefungen 25, 26, 27 auch in beliebigen Kombinationen realisiert sein. Zusätzlich können auch Vertiefungen 28A, 28B, 28C in Strömungsrichtung 20 betrachtet vor der Sitzberührlinie 10 an dem Ventilschließkörper 7 vorgesehen sein.
Ein Spezialfall einer Vertiefungen 25A besteht darin, dass sich solch eine Vertiefung 25A auch in die Abspritzkante 17 erstrecken kann. Ein weiterer Spezialfall einer Vertiefung 26A besteht darin, dass sich solch eine Vertiefung 26A an das Ende des zweiten Bereichs 19 erstreckt, so dass bei geschlossenem Dichtsitz 9 die Vertiefung 26A an der Abspritzkante 17 liegt.
Fig. 3 zeigt den in Fig. 2 dargestellten Ausschnitt des Brennstoffeinspritzventils 1 zur Erläuterung möglicher Ausführungsformen der Erfindung. Beispielsweise können
Vertiefungen 25 vorgesehen sein, die an dem Ventilschließkörper 7 vorgesehen sind und jeweils eine elliptische Form aufweisen. Hierbei sind zur Vereinfachung der Darstellung auch mögliche geometrische Abwandlungen der Vertiefung 25, zum Beispiel die Vertiefung 25A, zusammen mit der Vertiefung 25 dargestellt. Hierbei ist die Vertiefung 25A, die sich in die Abspritzkante 17 erstreckt, in einer möglichen Ausbildung in einer Form ausgestaltet, die sich aus einem Quader 29 und einem Halbzylinder 30 zusammensetzt.
Die Vertiefungen 28A, 28B, 28C können jeweils zum Beispiel nutförmig ausgestaltet sein. Hierbei können sich die Vertiefungen 28A, 28B, 28C in der Strömungsrichtung 20 erstrecken. Die Vertiefungen 28A, 28B, 28C können sich auch senkrecht zur
Strömungsrichtung 20 oder schräg zur Strömungsrichtung 20 erstrecken. Beispielsweise sind eine teilweise umlaufende, nutförmige Vertiefung 28A' und eine schräge, schlitzförmige
Vertiefung 28A" dargestellt, die mögliche Abwandlungen der Vertiefung 28A
veranschaulichen.
Die Vertiefung 26 kann in elliptischer Form in der Ventilsitzfläche 15 ausgestaltet sein. Die Vertiefung 27 kann nutförmig ausgestaltet sein und sich in der Strömungsrichtung 20 erstrecken. Ferner ist auch eine Ausgestaltung einer Vertiefung 27A in der Ventilsitzfläche 15 möglich, die sich bis an, aber nicht in die Sitzberührlinie 10 erstreckt.
Solche Vertiefungen 25, 25A, 26, 26A, 27, 27A können in geeigneter Anzahl und
Ausgestaltung jeweils mehrfach oder auch in Kombination miteinander sowie in
unterschiedlichen Ausgestaltungen vorgesehen sein. Zusätzlich können auch die
Vertiefungen 28A, 28B, 28C in geeigneter Anzahl, Anordnung und Ausgestaltung vorgesehen sein. Fig. 4A zeigt den in Fig. 2 dargestellten Ausschnitt des Brennstoffeinspritzventils 1 entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Ventilnadel 3 weist mehrere Abflachungen 31 auf, die bezüglich der Achse 4 umfänglich verteilt sind. Durch die Abflachungen 31 , von denen in der Fig. 4A zur Vereinfachung der Darstellung nur eine Abflachung 31 dargestellt ist, werden Brennstoffdurchgänge in Bezug auf eine
Führungsfläche 32 im Inneren des Düsenkörpers 2 gebildet, über die der Brennstoff von einem geeigneten, mit einem Brennstoffstutzen verbundenen Brennstoffkanal zu dem Brennstoffraum 1 1 fließen kann. Über die Führungsfläche 32 kann hierbei zugleich eine Führung der Ventilnadel 3 entlang der Achse 4 erzielt werden.
Erfindungswesentlich ist in diesem Ausführungsbeispiel, dass in dem ersten Bereich 18 an den Ventilsitzkörper 8 Vertiefungen 27 vorgesehen sind. Zusätzlich sind an dem
Ventilschließkörper 7 in dem ersten Bereich 18 auch Vertiefungen 28A vorgesehen, die sich über den Umfang des Ventilschließkörpers 7 erstrecken. Hierbei ist vorzugsweise zwischen zwei benachbarten Vertiefungen 28A ein Winkelabstand vorgegeben, der sich für alle Vertiefungen 28A über den Umfang wiederholt.
In der Fig. 4A ist ein Zustand bei geöffnetem Dichtsitz 9 dargestellt. Hierbei ist in den Bereichen 18, 19 zwischen dem Ventilschließkörper 7 und der Ventilsitzfläche 15 ein
Durchflussspalt gebildet, der einen vergleichsweise kleinen Durchflussquerschnitt aufweist beziehungsweise schmal ausgestaltet ist. Dies bedeutet, dass sich ein Öffnungsquerschnitt aus der entsprechenden Dreiecksgeometrie mit dem Öffnungshub 16 und dem
Neigungswinkel der konischen Ventilsitzfläche 15 gegenüber der Achse 4 ergibt.
Im Bereich der Ventilsitzfläche 15 und des Ventilschließkörpers 7 kann bei geschlossenem Dichtsitz 9 eine gedankliche Umfangslinie 33 bestimmt werden, an die in diesem
Ausführungsbeispiel sowohl die mehreren Vertiefungen 27 in der Ventilsitzfläche 15 als auch die mehreren Vertiefungen 28A des Ventilschließkörpers 7 angrenzen.
Fig. 4B zeigt den Ventilsitzkörper 8 des in Fig. 2 auszugsweise dargestellten
Brennstoffeinspritzventils 1 entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Hierbei sind die in der Fig. 4A verdeckten, weiteren Vertiefungen 27 in ihrer Anordnung an der Umfangslinie 33 dargestellt. Die Vertiefungen 27 erstrecken sich hierbei vorzugsweise über die gesamte Umfangslinie 33. Ferner ist zwischen benachbarten Vertiefungen 27 vorzugsweise der jeweils gleiche Winkelabstand vorgegeben. Speziell ist der
Winkelabstand zwischen zwei benachbarten Vertiefungen 27 gleich groß gewählt wie der Winkelabstand zwischen zwei benachbarten Vertiefungen 28A des Ventilschließkörpers 7. Bei geschlossenem Dichtsitz 8 können sich die Vertiefungen 28A und die Vertiefungen 27 gerade abwechseln. Die Vertiefungen 28A des Ventilschließkörpers 7 können hierdurch Teilflächen 34, 35 der Ventilsitzfläche 15 zugeordnet sein, die die jeweils durch die
Vertiefungen 28, 28A gebildeten Vertiefungsräume verschließen. Zur Vereinfachung der Darstellung sind hierbei nur die Teilflächen 34, 35 gekennzeichnet. Entsprechend sind dann den Vertiefungen 27 Teilflächen 36, 37 auf dem Ventilschließkörper 7 im Bereich der Umfangslinie 33 zugeordnet, die die jeweils durch die Vertiefungen 27 gebildeten
Vertiefungsräume 27 verschließen, wenn der Dichtsitz 9 geschlossen ist. Bei geöffnetem Dichtsitz 9 wird dann der Brennstoff in hoher Geschwindigkeit an den durch die Vertiefungen 27, 28A gebildeten Vertiefungsräumen 27, 28A vorbeigeführt. Diese Vertiefungsräume 27, 28A bilden dann Störungsstellen für den Brennstofffluss, wodurch Turbulenzen in der Brennstoffströmung erzeugt werden. Fig. 5A zeigt einen Ventilschließkörper 3 des in Fig. 2 auszugsweise dargestellten
Brennstoffeinspritzventils 1 entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der
Erfindung. Gegenüber dem in der Fig. 4A dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Vertiefungen 28A entgegen der Strömungsrichtung 20 weiter weg von der Sitzberührlinie 10 angeordnet. Dadurch sind sie einem von der Abspritzkante 17 entfernten Ende 38 der Ventilsitzfläche 15 zugeordnet.
Fig. 5B zeigt einen Ventilsitzkörper 8 des Düsenkörpers 2 des in Fig. 2 auszugsweise dargestellten Brennstoffeinspritzventils 1 entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Vertiefungen 27 in der Ventilsitzfläche 15 befinden sich in
Übereinstimmung mit den Vertiefungen 28A des Ventilschließkörpers 7 ebenfalls an dem
Ende 38 der Ventilsitzfläche 15. Dadurch liegen sowohl die Vertiefungen 28A des
Ventilschließkörpers 7 als auch die Vertiefungen 27 des Ventilsitzkörpers 8 an der
Umfangslinie 33. Fig. 6A zeigt den in Fig. 5A dargestellten Ventilschließkörper 7 entsprechend einem dritten
Ausführungsbeispiel der Erfindung. Hierzu zeigt Fig. 6B den in Fig. 5B dargestellten Ventilsitzkörper 8 entsprechend dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel sind an dem Ventilschließkörper 7 Vertiefungen 25A ausgestaltet, die an der Abspritzkante 17 angeordnet sind. Die Umfangslinie 33, entlang der die Vertiefungen 27A angeordnet sind, liegt somit an der Abspritzkante 17. Dem zugeordnet sind an dem Ventilsitzkörper 8 die Vertiefungen 26A so ausgestaltet, dass die von den Vertiefungen 26A jeweils gebildeten Vertiefungsräume 26A über die Abspritzkante 17 hinaus in die
Brennkammer 21 geöffnet sind, selbst wenn der Dichtsitz 9 geschlossen ist. Die Öffnung der durch die Vertiefungen 26A gebildeten Vertiefungsräume 26A ist hierbei durch die Ausgestaltungen der Vertiefungen 26A realisiert. Die Vertiefungen 26A können wiederum Teilflächen 36, 37 auf dem Ventilschließkörper 7 zugeordnet sein, die zwischen
Vertiefungen 25A des Ventilschließkörpers 7 liegen.
Fig. 7A zeigt den in Fig. 5A dargestellten Ventilschließkörper 7 entsprechend einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dem zugeordnet zeigt Fig. 7B den in Fig. 5B
dargestellten Ventilsitzkörper 8 entsprechend dem vierten Ausführungsbeispiel der
Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel sind Vertiefungen 25 an dem Ventilschließkörper 7 ausgestaltet, die unmittelbar vor der Abspritzkante 17 des Ventilschließkörpers 7 liegen, sich aber nicht in die Abspritzkante 17 erstrecken. Hierbei ist in diesem Ausführungsbeispiel eine Anordnung der Vertiefungen 25 entlang der Umfangslinie 33 vorgesehen. Die
Umfangslinie 33 ist hierbei entgegen der Strömungsrichtung 20 des Brennstoffs von der Abspritzkante 17 beabstandet. Hierbei ist ein kleiner Abstand 39 zwischen der Umfangslinie 33 und der Abspritzkante 17 vorgesehen. Der kleine Abstand 39 ist klein gegenüber einer axialen Erstreckung 40, über die sich der erste Bereich 18 an dem Ventilschließkörper 7 erstreckt. Der axial betrachtete kleine Abstand 39 ist in entsprechender Weise auch für die Vertiefungen 26 in der Ventilsitzfläche 15 des Ventilsitzkörpers 8 vorgegeben. Dadurch liegen auch die Vertiefungen 26 auf der Umfangslinie 33, wenn der Dichtsitz 9 geschlossen ist. Die von den Vertiefungen 26 gebildeten Vertiefungsräume sind bei geschlossenem Dichtsitz durch die Teilflächen 36, 37 auf dem Ventilschließkörper 7 gegenüber der
Brennkammer 21 geschlossen, wenn der Dichtsitz 9 geschlossen ist. Entsprechend sind die von den Vertiefungen 25 gebildeten Vertiefungsräume des Ventilschließkörpers 7 durch Teilflächen 34, 35 der Ventilsitzfläche 15 verschlossen, so dass diese nicht mit der
Brennkammer 21 in Verbindung stehen, wenn der Dichtsitz 9 geschlossen ist.
Fig. 8 zeigt den in Fig. 5A dargestellten Ventilschließkörper 7 entsprechend einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung. Eine Ausgestaltung von Vertiefungen 28C, die entgegen der Strömungsrichtung 20 noch vor dem ersten Bereich 18 an dem
Ventilschließkörper 7 angeordnet sind, kann zusätzlich zu ein oder mehreren Anordnungen von Vertiefungen 26, 26A, 27 an der Ventilsitzfläche 15 und/oder ein oder mehreren Anordnungen von Vertiefungen 25, 25A, 28A, 28B an dem Ventilschließkörper 7
vorgesehen sein. Hierdurch kann eine zusätzliche Beeinflussung der Brennstoff Strömung erzielt werden, um bereits vor dem Eintritt des Brennstoffs in den ersten Bereich 18 des Brennstoffsspalts zwischen dem Ventilschließkörper 7 und der Ventilsitzfläche 15
Turbulenzen zu erzeugen.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.

Claims

Ansprüche
1. Brennstoffeinspritzventil (1), insbesondere Injektor für Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschinen, mit einem von einem Aktor (5) zumindest mittelbar betätigbaren Ventilschließkörper (7) und einem Ventilsitzkörper (8), wobei der Ventilsitzkörper (8) eine Ventilsitzfläche (15) aufweist und wobei der
Ventilschließkörper (7) an einer umlaufenden Sitzberührlinie (10) mit der Ventilsitzfläche (15) zu einem Dichtsitz (9) zusammenwirkt,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen der Sitzberührlinie (10) und einer an dem Ventilschließkörper (7)
ausgestalteten Abspritzkante (17) zumindest eine Vertiefung (25, 25A) an dem
Ventilschließkörper (7) und/oder zumindest eine Vertiefung (26, 26A) in der Ventilsitzfläche (15) des Ventilsitzkörpers (8) vorgesehen ist und/oder dass in Strömungsrichtung (20) betrachtet vor der Sitzberührlinie (10) zumindest eine Vertiefung (27, 27A) an zumindest dem Ventilsitzkörper (8) vorgesehen ist.
2. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Ventilschließkörper (7) bei geschlossenem Dichtsitz (9) zumindest zwischen der Sitzberührlinie (10) und der Abspritzkante (17) außerhalb der zumindest einen Vertiefung (25, 25A) des Ventilschließkörpers (7) beziehungsweise der zumindest einen Vertiefung
(26, 26A) in der Ventilsitzfläche (15) zumindest im Wesentlichen an der Ventilsitzfläche (15) liegt.
3. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest eine Vertiefung (25) des Ventilschließkörpers (7) bei geschlossenem Dichtsitz (9) einen Vertiefungsraum (25) bildet, der von der Abspritzkante (17) des
Ventilschließkörpers (7) beabstandet ist.
4. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Vertiefung (25A) des Ventilschließkörpers (7) bei geschlossenem Dichtsitz (9) einen Vertiefungsraum (25A) bildet, der sich in die Abspritzkante (17) des Ventilschließkörpers (7) erstreckt.
5. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest eine Vertiefung (25) des Ventilschließkörpers (7) bei geschlossenem Dichtsitz (9) einen Vertiefungsraum (25) bildet, der unmittelbar an der Abspritzkante (17) des Ventilschließkörpers (7) angeordnet ist, sich aber nicht in die Abspritzkante (17) des Ventilschließkörpers (7) erstreckt.
6. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 2 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest eine Vertiefung (26, 27A) in der Ventilsitzfläche (15) des Ventilsitzkörpers (8) bei geschlossenem Dichtsitz (9) einen Vertiefungsraum (26, 27A) bildet, der von der Abspritzkante (17) des Ventilschließkörpers (7) beabstandet ist.
7. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 2 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest eine Vertiefung (26A) in der Ventilsitzfläche (15) des Ventilsitzkörpers (8) bei geschlossenem Dichtsitz (9) einen Vertiefungsraum (26A) bildet, der über die
Abspritzkante (17) des Ventilschließkörpers (7) hinaus offen ist.
8. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 2 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest eine Vertiefung (26) in der Ventilsitzfläche (15) des Ventilsitzkörpers (8) bei geschlossenem Dichtsitz (9) einen Vertiefungsraum (26) bildet, der unmittelbar vor der Abspritzkante (17) des Ventilschließkörpers (7) an den Ventilschließkörper (7) angrenzt, aber nicht über die Abspritzkante (17) hinaus offen ist.
9. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest eine in Strömungsrichtung (20) betrachtet vor der Sitzberührlinie (10) vorgesehene Vertiefung (27A) des Ventilsitzkörpers (8) bei geschlossenem Dichtsitz (9) einen Vertiefungsraum (27A) bildet.
10. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Vertiefungen (25, 25A, 28A) an dem Ventilschließkörper (7) und mehrere Vertiefungen (26, 26A, 27A) in der Ventilsitzfläche (15) des Ventilsitzkörpers (8) vorgesehen sind, die bei geschlossenem Dichtsitz (9) an eine gemeinsame Umfangslinie (33) angrenzen.
PCT/EP2015/070363 2014-09-10 2015-09-07 Brennstoffeinspritzventil WO2016037970A1 (de)

Priority Applications (1)

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EP15759801.2A EP3191705A1 (de) 2014-09-10 2015-09-07 Brennstoffeinspritzventil

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