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EP1339970A2 - Brennstoffeinspritzventil - Google Patents

Brennstoffeinspritzventil

Info

Publication number
EP1339970A2
EP1339970A2 EP01999741A EP01999741A EP1339970A2 EP 1339970 A2 EP1339970 A2 EP 1339970A2 EP 01999741 A EP01999741 A EP 01999741A EP 01999741 A EP01999741 A EP 01999741A EP 1339970 A2 EP1339970 A2 EP 1339970A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fuel injection
injection valve
valve
damping element
spray openings
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP01999741A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Guenter Dantes
Detlef Nowak
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1339970A2 publication Critical patent/EP1339970A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F02M61/188—Spherical or partly spherical shaped valve member ends
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    • F02B75/12—Other methods of operation
    • F02B2075/125—Direct injection in the combustion chamber for spark ignition engines, i.e. not in pre-combustion chamber
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    • F02M2200/30—Fuel-injection apparatus having mechanical parts, the movement of which is damped
    • F02M2200/306—Fuel-injection apparatus having mechanical parts, the movement of which is damped using mechanical means
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention is based on a fuel injection valve according to the preamble of the main claim.
  • an electromagnetically actuated fuel injection valve in which an armature interacts with an electrically excitable solenoid for electromagnetic actuation and the stroke of the armature is transmitted to a valve closing body via a valve needle.
  • the valve closing body interacts with a valve seat surface to form a sealing seat.
  • the armature is not rigidly attached to the valve needle, but is arranged axially movable thereon.
  • a first return spring acts on the valve needle in the closing direction and thus keeps the fuel injection valve closed when the solenoid coil is de-energized and not energized.
  • the armature is acted upon in the stroke direction by means of a second puck spring so that the armature in the rest position rests against a first stop provided on the valve needle.
  • a disadvantage of the fuel injection valve known from DE 33 14 899 AI is in particular the incomplete debouncing. If the armature hits the stop of the valve needle, this can cause the valve closing body connected to the valve needle to be briefly lifted again from the valve seat and thus to an undesired brief opening of the fuel injection valve, which falsifies the spray pattern and increases the amount of fuel injected, which in turn leads to a This results in higher fuel consumption and increased knocking of the internal combustion engine due to afterburning.
  • Damping element is prevented without having to increase the spring constant of the return spring and thereby having to buy longer opening times. Furthermore, a multi-hole concept can be implemented in a simple manner, without restrictions, for example when using standard components.
  • the low-cost and easy-to-manufacture cylindrical shape of the damping element made of any elastic material, for example rubber, silicone or foam, or the design of the damping element as a liquid cushion enclosed by a sheath is particularly advantageous.
  • the damping element in the form of a spring connected to a damping body, which is arranged in the recess of the valve closing body.
  • the damping body which oscillates freely when the fuel injector is open can also consist of metal, since the damping effect is achieved by the spring.
  • the cost-effective production which makes no special demands on the material of the damping element, is particularly advantageous. drawing
  • FIG. 1 shows an axial section through a first exemplary embodiment of a fuel injection valve according to the invention
  • FIG. 2A shows an enlarged detail of FIG. 1, the first exemplary embodiment of a fuel injection valve according to the invention in the area IIA in FIG. 1,
  • FIG. 2B em second exemplary embodiment of a fuel injection valve according to the invention in the same area as Fig. 2A, and
  • FIG. 2C em third exemplary embodiment of a fuel injection valve according to the invention in the same area as Fig. 2A and 2B.
  • the fuel injection valve 1 is in the form of a fuel injection valve for fuel injection systems of mixture-compressing, externally ignited
  • Fuel injection valve 1 is particularly suitable for dxrect injection of fuel a combustion chamber, not shown, of an internal combustion engine.
  • the fuel injection valve 1 comprises a nozzle body 2, in which a valve needle 3 is arranged.
  • the valve needle 3 is in operative connection with a valve closing body 4, which cooperates with a valve seat surface 6 arranged on a valve seat body 5 to form a sealing seat 7 has.
  • the nozzle body 2 is sealed by a seal 8 against an outer pole 9 of a magnetic circuit.
  • a magnet coil 10 is encapsulated in a coil housing 11 and wound on a coil carrier 12 which bears against an inner pole 13 of the magnetic circuit.
  • the inner pole 13 and the outer pole 9 are separated from one another by a gap 26 and are supported on a connection component 29.
  • the magnet coil 10 is excited via a line 19 by an electrical current that can be supplied via an electrical plug contact 17.
  • the plug contact 17 is surrounded by a plastic sheath 18, which can be molded onto the inner pole 13.
  • valve needle 3 is guided in a valve needle guide 14, which is disc-shaped.
  • a paired adjusting disk 15 is used for stroke adjustment.
  • An armature 20 is located on the other side of the adjusting disk 15.
  • This anchor is non-positively connected via a first flange 21 to the valve needle 3, which is connected to the first flange 21 by a weld seam 22.
  • a restoring spring 23 is supported on the first flange 21, which in the present design of the fuel injection valve 1 is preloaded by a sleeve 24
  • the spherical valve closing body 4 has at least one bevel 34, via which the fuel flows around the valve closing body 4 and is led to the spray openings 7.
  • the fuel is supplied via a central fuel supply 16 and filtered through em filter element 25.
  • the fuel injection valve 1 is sealed by a seal 28 against a fuel line, not shown.
  • the valve closing body 4 has a recess 36 on an injection-side end 35, which is preferably cylindrical or pot-shaped.
  • damping element 37 is arranged, which abspr tzse tig is supported on the valve seat 5.
  • the damping element 37 is arranged in such a way that it rests on the valve seat body 5 within the spray openings 7 formed in the valve seat body 5.
  • the armature 20 In the idle state of the fuel injection valve 1, the armature 20 is acted upon by the return spring 23 against its stroke direction in such a way that the valve closing body 4 is held in a sealing arrangement on the valve seat 6.
  • this magnetic field builds up, which moves the armature 20 counter to the spring force of the return spring 23 m in the stroke direction, the stroke being predetermined by a working gap 27 between the inner pole 13 and the armature 20 in the rest position.
  • the armature 20 also carries the flange 21, which is welded to the valve needle 3, in the stroke direction. The one with the Valve needle 3 Actively connected valve closing body 4 lifts off the valve seat surface 6 and the fuel is sprayed off.
  • the armature 20 drops from the inner pole 13 after the magnetic field has been sufficiently reduced by the pressure of the return spring 23, as a result of which the flange 21, which is operatively connected to the valve needle 3 m, moves counter to the stroke direction.
  • the valve needle 3 is thereby moved in the same direction, as a result of which the valve closing body 4 rests on the valve seat surface 6 and the fuel injection valve 1 is closed.
  • a rebound of the valve closing body 4 from the valve seat body 5 is prevented by the damping element 37, which absorbs the kinetic energy of the valve needle 3.
  • FIG. 2A shows an excerpted sectional view of the area marked IIA in FIG. 1. Matching components are provided with matching reference numerals for easier orientation.
  • the valve closing body 4 of the fuel injection valve 1 designed according to the invention has an almost spherical shape. This results in an offset-free, cardanic valve needle guidance, which ensures that the fuel injection valve 1 functions exactly. This is particularly important with regard to the prevention of bouncing by the damping element 37 when the fuel injection valve 1 is closed.
  • the valve seat body 5 of the fuel injection valve 1 is almost pot-shaped and contributes to the valve needle guidance through its shape.
  • the valve seat body 5 is inserted into an injection-side recess 38 of the nozzle body 2 and is connected to the nozzle body 2 by means of a weld seam 39.
  • the valve closing body 4 has at its spray-side end 35 a recess 36 which is cup-shaped or cylindrical and opens in an outflow direction.
  • the above-mentioned damping element 37 is arranged in the recess 36. This preferably consists of an elastic rubber or plastic material and is dimensioned such that its axial length is somewhat larger than the axial length of the recess 36 in the valve closing body 4.
  • the damping element 37 In the closed state of the fuel injection valve 1, the damping element 37 is compressed by the force of the return spring 23, which keeps the fuel injection valve 1 closed, so that the valve closing body 4 m sealing system is held on the valve seat surface 6 and the damping element 37 m is slightly reduced in its axial length ,
  • the valve closing body 4 lifts off the sealing seat, as a result of which fuel flows to the spray openings 7 via the at least one bevel.
  • the expansion of the damping element 37 makes an additional contribution during the opening movement for quick opening of the fuel injection valve 1
  • the damping element 37 can be fastened in the recess 36 of the valve closing body 4 and thereby also lift off the valve seat body 5 during the further opening movement, but it can also be arranged only loosely in the recess 36 and when the fuel injection valve 1 is opened remain on the valve seat body 5.
  • the opening stroke of the fuel injection valve 1 does not exceed the axial length of the damping element 37 in the relaxed state, since otherwise the damping element 37 can slip out of the recess 36.
  • the armature 20 drops from the inner pole 13 due to the force of the return spring 23 after sufficient reduction of the magnetic field, as a result of which the valve needle is moved 3 m downstream direction 37 is compressed and thereby exerts a force on the valve closing body 4, which acts counter to the closing direction and brakes the movement of the valve needle 3.
  • the valve closing body 4 impinges on the sealing seat at a very low residual speed, as a result of which a further undesired, brief opening of the fuel injection valve 1 is counteracted.
  • FIG. 2B shows an excerpted sectional illustration of a second exemplary embodiment of a fuel injection valve 1 designed according to the invention. The detail is the same as that in FIG. 2A. Matching components are provided with matching reference symbols.
  • the second exemplary embodiment shown in FIG. 2B has two, in particular, concentric rings 40 of spray openings 7.
  • the inner spray openings 7a of an inner ring 40a are closed 1 covered by the damping element 37, while the outer spray openings 7b of an outer ring 40b are arranged analogously to the first exemplary embodiment described in FIG. 2A.
  • the damping element 37 can also be designed analogously to the exemplary embodiment described in FIG. 2A, wherein in the present second exemplary embodiment the damping element 37 must be fastened in the recess 36 so that the inner ring 40a is protected from inner spray openings 7a released when the fuel injection valve 1 is opened
  • the valve closing body 4 first lifts off the valve seat surface 6, whereby the outer spray openings 7b of the outer ring 40b are released only after passing through a certain stroke, the difference between the axial length of the damping element 37 relaxed state and the corresponds to the axial length of the recess 36, the damping element 37 also lifts off the valve seat body 5, as a result of which the inner spray openings 7a of the inner ring 40a are released
  • the fuel cloud injected into the combustion chamber consists only of fuel which was sprayed from the outer spray openings 7b of the outer ring 40b, or that a fuel oil is formed, contains the components both from the inner spray openings 7a of the inner ring 40a and from the outer spray openings 7b of the outer ring 40b
  • the outer spray openings 7b of the outer ring 40b are inclined at a small angle with respect to the longitudinal axis 41 of the fuel injection valve 1, in a first switching position of the fuel injection valve 1, when the spray openings 7a of the inner ring 40a are closed, a mixture cloud with a small beam opening angle and high combustion chamber penetration results, as required for the partial load range.
  • the inner spray openings 7a of the inner ring 40a are more inclined, so that a fuel cloud m is injected into the combustion chamber for full-load operation when the inner spray openings 7a of the inner ring 40a are open and the outer spray openings 7b of the outer ring 40b are open Has radial component, so that the beam opening angle is larger than in partial load operation and the mixture cloud thus fills the combustion chamber homogeneously.
  • This exemplary embodiment thus combines the advantages of avoiding bouncing and thus reducing the scatter of the metered fuel closely with the possibility of modeling the spray pattern depending on the operating state of the fuel injection valve 1.
  • FIG. 2C shows a third exemplary embodiment of a fuel injection valve 1 designed according to the invention, which likewise has two rings 40a and 40b of spray openings 7a and 7b.
  • the section is again chosen as in FIGS. 2A and 2B; matching components are provided with matching reference numerals.
  • the bounce avoidance is achieved by a combination of a damping body 43 and a spring 42, which is arranged between an end face 44 of the recess 36 and the damping body 43 ,
  • the combination of spring 42 and damping body 43 forms the damping element 37.
  • the spring 42 is biased so that the damping element 37 is flush with the valve closing body 4.
  • valve closing body 4 lifts off the sealing seat, as a result of which the outer ring 40b is opened by external spray openings 7b, while the damping body 43 is initially held on the valve seat body 5 under the tension of the spring 42m sealing system.
  • the spring 42 is increasingly relaxed until the damping body 43 also lifts off the valve seat body 5 and the inner ring 40a is thereby released from inner spray openings 7a.
  • the damping body 43 When the fuel injection valve 1 is closed, the damping body 43 first touches the inner ring 40a of spray openings 7a. From this point in time, the closing movement is braked by the spring 42 arranged in the valve closing body 4, since the restoring force of the spring 42 also increases with increasing spring compression. As a result, bouncers are avoided.
  • the invention is not limited to the exemplary embodiments shown and can also be used in particular in fuel injection valves 1 with piezoelectric or magnetostrictive actuators 10 and for any shapes and materials of the damping element 37 and any number of spray openings 7.

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Abstract

Ein Brennstoffeinspritzventil (1), insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in einen Brennraum einer gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschine, umfaßt einen Aktor (10), eine durch den Aktor (10) betätigbare Ventilnadel (3) zur Betätigung eines Ventilschließkörpers (4), der zusammen mit einer an einem Ventilsitzkörpers (4), der zusammen mit einer an einem Ventilsitzkörper (5) ausgebildeten Ventilsitzkörper (5) ausgebildete Abspritzöffnungen (7). In einer abströmseitigen Ausnehmung (36) des Ventilschließkörpers (4) ist ein Dämpfungselement (37) angeordnet.

Description

Brennstoffeinspritz entil
Stand der Technik
D e Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspπtzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Aus der DE 33 14 899 AI ist bereits ein elektromagnetisch betatigbares Brennstoffemspritzventil bekannt, bei welchem zur elektromagnetischen Betätigung ein Anker mit einer elektrisch erregbaren Magnetspule zusammenwirkt und der Hub des Ankers über eine Ventilnadel auf einen Ventilschließkorper übertragen wird. Der Ventilschließkorper wirkt mit einer Ventilsitzflache zu einem Dichtsitz zusammen. Der Anker ist nicht starr an der Ventilnadel befestigt, sondern an dieser axial beweglich angeordnet. Eine erste Ruckstellfeder beaufschlagt die Ventilnadel in Schließrichtung und halt somit das Brennstoffemspritzventil im stromlosen, nicht erregten Zustand der Magnetspule geschlossen. Der Anker wird mittels einer zweiten Puckstellfeder in Hubrichtung so beaufschlagt, daß der Anker in der Ruhestellung an einem an der Ventilnadel vorgesehenen ersten Anschlag anliegt. Bei Erregen der Magnetspule wird der Anker in Hubrichtung angezogen und nimmt über den ersten Anschlag die Ventilnadel mit. Beim Abschalten des die Magnetspule erregenden Stromes wird die Ventilnadel mittels der ersten Ruckstellfeder m ihre Schließstellung beschleunigt und fuhrt über den beschriebenen Anschlag den Anker mit. Sobald der Ventilschließkorper auf den Ventilsitz auftrifft wird die Schließbewegung der Ventilnadel abrupt beendet. Die Bewegung des mit der Ventilnadel nicht starr verbundenen Ankers setzt sich entgegen der Hubrichtung fort und wird von der zweiten Ruckstellfeder aufgefangen, d. h. der Anker schwingt gegen die gegenüber der ersten Ruckstellfeder eine wesentlich geringere Federkonstante aufweisende zweite Puckstellfeder durch. Die zweite Ruckstellfeder beschleunigt den Anker schließlich erneut Hubrichtung .
Nachteilig an dem aus der DE 33 14 899 AI bekannten Brennstoff emspritzventil ist insbesondere die unvollständige Entprellung. Wenn der Anker am Anschlag der Ventilnadel auftrifft, kann dies zu einem erneuten kurzzeitigen Abheben des mit der Ventilnadel verbundenen Ventilschließkorpers vom Ventilsitz und somit zu einem unerwünschten kurzzeitigen Offnen des Brennstoff emspritzventils fuhren, wodurch das Strahlbild verfälscht und die eingespritzte Brennstoffmenge erhöht w rd, woraus ein höherer Brennstoffverbrauch und verstärktes Klopfen der Brennkraftmaschine durch Nachbrennen resultieren.
Eine Dämpfung zwischen Ventilsitzkorper und Ventilsitzträger ist aus der US 5,236,173 bekannt.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Brennstoff emspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß das Zurückprallen des Ventilschließkorpers vom Dichtsitz durch ein einer Ausnehmung des Ventilschließkorpers angeordnetes
Dämpf ngselement unterbunden wird, ohne die Federkonstante der Rückstellfeder erhöhen zu müssen und dadurch längere Öffnungszeiten m Kauf nehmen zu müssen. Weiterhin kann in einfacher Weise ein Mehrlochkonzept umgesetzt werden, ohne daß Einschränkungen beispielsweise bei der Verwendung von serienmäßigen Bauteilen auftreten.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.
Von Vorteil ist dabei insbesondere die kostengünstige und einfach herstellbare zylindrische Form des Dämpfungselements aus einem beliebigen elastischen Material, beispielsweise Gummi, Silikon oder Schaumstoff, oder auch die Ausbildung des Dämpfungselements als von einer Hülle umschlossenes Flüssigkeitspolster .
Von Vorteil ist außerdem die Ausbildung mehrerer Ringe von Abspritzόffnungen, die teilweise durch das Dämpfungselement abgedeckt werden. Durch diese Maßnahme kann eine Anpassung der in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzten Gemischwolke an den Betriebszustand der Brennkraftmaschine erreicht werden.
Dies wird vorteilhafterweise durch eine unterschiedliche Neigung der Abspritzöffnungen gegenüber einer Längsachse des Brennstoffeinspritzventils unterstützt .
Von Vorteil ist weiterhin die Ausbildung des Dämpfungselements in Form einer mit einem Dämpfungskörper verbundenen Feder, die in der Ausnehmung des Ventilschließkorpers angeordnet ist. Hierbei kann der im geöffneten Zustand des Brennstoffeinspritzventils frei schwingende Dämpfungskörper auch aus Metall bestehen, da die Dämpfungswirkung durch die Feder erzielt wird. Vorteilhaft ist hierbei insbesondere die kostengünstige Herstellung, die keine speziellen Anforderungen an das Material des Dämpfungselements stellt. Zeichnung
Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und der nachfolgenden Beschreibung naher erl utert Es zeigen
Fig 1 einen axialen Schnitt durch ein erstes Ausfuhrungsbeiεpiel eines erfmdungsgemaßen Brennstoffe spritzventils ,
Fig 2A einen vergrößerten Ausschnitt des Fig. 1 dargestellten ersten Ausfuhrungsbeispiel eines erfmdungsgemaßen Brennstoffemspritzventils im Bereich IIA m Fig. 1,
Fig 2B em zweites Ausfuhrungsbeispiel eines erfmdungsgemaßen Brennstoffemspritzventils im gleichen Bereich wie Fig. 2A, und
Fig 2C em drittes Ausfuhrungsbeispiel eines erfmdungsgemaßen Brennstoffemspritzventils im gleichen Bereich wie Fig. 2A und 2B.
Beschreibung der Ausfuhrungsbeispiele
Bevor anhand der Figuren 2A bis 2C Ausfuhrungsbeispiele eines erfmdungsgemaßen Brennstoffemspritzventils 1 naher beschrieben werden, soll zum besseren Verständnis der Erfindung zunächst anhand von Fig. 1 das erf dungsgemaße Brennstoffemspritzventil 1 m einer Gesamtdarstellung bezüglich seiner wesentlichen Bauteile kurz erläutert werden .
Das Brennstoffemspritzventil 1 ist m der Form eines Brennstoffemspritzventils für Brennstoffemspritzanlagen von gemischverdichtenden, fremdgezundeten
Brennkraf maschinen ausgeführt Das
Brennstoffemspritzventil 1 eignet sich insbesondere zum dxrekten Einspritzen von Brennstoff einen nicht dargestellten Brennraum einer Brennkraftmaschine.
Das Brennstoffemspritzventil 1 umfaßt einen Dusenkorper 2, in welchem eine Ventilnadel 3 angeordnet ist. Die Ventilnadel 3 steht mit einem Ventilschließkorper 4 Wirkverbindung, der mit einer auf einem Ventilsitzkorper 5 angeordneten Ventilsitzflache 6 zu einem Dichtsitz zusammenwirkt Bei dem Brennstoff mspritzventil 1 handelt es sich im Ausfuhrungsbeispiel um em nach innen öffnendes Brennstoffemspritzventil 1, welches über mehrere, vorzugsweise ringförmig angeordnete Abspritzoffnungen 7 verfugt . Der Dusenkorper 2 ist durch eine Dichtung 8 gegen einen Außenpol 9 eines Magnetkreises abgedichtet Eine Magnetspule 10 ist einem Spulengehause 11 gekapselt und auf einen Spulentrager 12 gewickelt, welcher an einem Innenpol 13 des Magnetkreises anliegt. Der Innenpol 13 und der Außenpol 9 sind durch einen Spalt 26 voneinander getrennt und stutzen sich auf einem Verbmdungsbauteil 29 ab. Die Magnetspule 10 wird über eine Leitung 19 von einem über einen elektrischen Steckkontakt 17 zufuhrbaren elektrischen Strom erregt. Der Steckkontakt 17 ist von einer Kunststoffummantelung 18 umgeben, die am Innenpol 13 angespritzt sein kann.
Die Ventilnadel 3 ist m einer Ventilnadelfuhrung 14 gefuhrt, welche scheibenförmig ausgeführt ist. Zur Hubeinstellung dient eine zugepaarte Emstellscheibe 15. An der anderen Seite der Emstellscheibe 15 befindet sich e Anker 20. Dieser steht über einen ersten Flansch 21 kraftschlussig mit der Ventilnadel 3 in Verbindung, welche durch eine Schweißnaht 22 mit dem ersten Flansch 21 verbunden ist. Auf dem ersten Flansch 21 stutzt sich eine Ruckstellfeder 23 ab, welche m der vorliegenden Bauform des Brennstoffemspritzventils 1 durch eine Hülse 24 auf Vorspannung gebracht wird
Em zweiter Flansch 31, welcher mit der Ventilnadel 3 über eine Schweißnaht 33 verbunden ist, dient als unterer Ankeranschlag. Em elastischer Zwischenring 32, welcher auf dem zweiten Flansch 31 aufliegt, vermeidet Prellen beim Schließen des Brennstoffemspritzventils 1.
In der Ventilnadel fuhrung 14 und im /Anker 20 verlaufen Brennstoffkanale 30a bis 30b Der im bevorzugten Ausfuhrungsbeispiel kugelförmige Ventilschließkorper 4 weist mindestens einen Anschliff 34 auf, über welchen der Brennstoff den Ventilschließkorper 4 umströmt und zu den Abspritzoffnungen 7 gefuhrt wird. Der Brennstoff wird über eine zentrale Brennstoffzufuhr 16 zugeführt und durch em Filterelement 25 gefiltert. Das Brennstoffemspritzventil 1 ist durch eine Dichtung 28 gegen eine nicht weiter dargestellte Brennstoffleitung abgedichtet.
Der Ventilschließkorper 4 weist an einem abspritzseitigen Ende 35 eine Ausnehmung 36 auf, die vorzugsweise zylindrisch oder topfformig geformt ist. In der Ausnehmung 36 ist em Dampfungselement 37 angeordnet, welches sich abspr tzse tig am Ventilsitzkorper 5 abstutzt. Im vorliegenden ersten Ausfuhrungsbeispiel ist das Dampfungselement 37 dabei so angeordnet, daß es innerhalb der im Ventilsitzkorper 5 ringförmig ausgebildeten Abspritzoffnungen 7 am Ventilsitzkorper 5 aufliegt. Eine detaillierte Beschreibung des ersten Ausfuhrungsbeispiel des erf dungsgemaßen Brennstoffemspritzventils 1 und seiner Funktionsweise erfolgt anhand von Fig. 2A.
Im Ruhezustand des Brennstoffemspritzventils 1 wird der Anker 20 von der Ruckstellfeder 23 entgegen semer Hubrichtung so beaufschlagt, daß der Ventilschließkorper 4 am Ventilsitz 6 in dichtender Anlage gehalten wird. Bei Erregung der Magnetspule 10 baut diese e Magnetfeld auf, welches den Anker 20 entgegen der Federkraft der Ruckstellfeder 23 m Hubrichtung bewegt, wobei der Hub durch einen m der Ruhestellung zwischen dem Innenpol 13 und dem Anker 20 befindlichen Arbeitsspalt 27 vorgegeben ist. Der Anker 20 nimmt den Flansch 21, welcher mit der Ventilnadel 3 verschweißt ist, ebenfalls m Hubrichtung mit. Der mit der Ventilnadel 3 Wirkverbindung stehende Ventilschließkorper 4 hebt von der Ventilsitzflache 6 ab und der Brennstoff wird abgespritzt .
Wird der Spulenstrom abgeschaltet, fallt der Anker 20 nach genügendem Abbau des Magnetfeldes durch den Druck der Ruckstellf der 23 vom Innenpol 13 ab, wodurch sich der mit der Ventilnadel 3 m Wirkverbindung stehende Flansch 21 entgegen der Hubrichtung bewegt. Die Ventilnadel 3 wird dadurch m die gleiche Richtung bewegt, wodurch der Ventilschließkorper 4 auf der Ventilsitzflache 6 aufsetzt und das Brennstoffemspritzventil 1 geschlossen wird. Em Rückprall des Ventilschließkorpers 4 von dem Ventilsitzkorper 5 wird dabei durch das Dampfungselement 37, welches die kinetische Energie der Ventilnadel 3 aufnimmt, verhindert .
Fig. 2A zeigt m einer auszugsweisen Schnittdarstellung den m Fig. 1 mit IIA gekennzeichneten Bereich. Übereinstimmende Bauteile sind dabei zur leichteren Orientierung mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen.
Wie bereits anhand von Fig. 1 kurz beschrieben, weist der Ventilschließkorper 4 des erfmdungsgemaß ausgestalteten Brennstoffemspritzventils 1 eine nahezu kugelförmige Form auf. Dadurch wird eine versatzfreie, kardanische Ventilnadelfuhrung erzielt, die für eine exakte Funktionsweise des Brennstoffemspritzventils 1 sorgt. Dies ist besonders wichtig Hinsicht auf die Prellervermeidung durch das Dampfungselement 37 beim Schließen des Brennstoffemspritzventils 1.
Der Ventilsitzkorper 5 des Brennstoffemspritzventils 1 ist nahezu topfformig ausgebildet und tragt durch seine Form zur Ventilnadelfuhrung bei. Der Ventilsitzkorper 5 ist dabei in eine abspritzseitige Ausnehmung 38 des Dusenkorpers 2 eingesetzt und mittels einer Schweißnaht 39 mit dem Dusenkorper 2 verbunden. Der Ventilschließkorper 4 weist an seinem abspritzseitigen Ende 35 eine Ausnehmung 36 auf, die topfformig oder zylindrisch ausgebildet ist und sich m einer Abstromrichtung öffnet In der Ausnehmung 36 ist das oben erwähnte Dampfungselement 37 angeordnet. Dieses besteht vorzugsweise aus einem elastischen Gummi- oder Kunststoffmaterial und ist so dimensioniert daß seine axiale Lange etwas großer ist als die axiale Lange der Ausnehmung 36 im Ventilschließkorper 4.
Im geschlossenen Zustand des Brennstoffemspritzventils 1 wird das Dampfungselement 37 durch die Kraft der Rückstellfeder 23, welche das Brennstoffemspritzventil 1 geschlossen halt, so zusammengedruckt daß der Ventilschließkorper 4 m dichtender Anlage an der Ventilsitzflache 6 gehalten wird und das Dampfungselement 37 m seiner axialen Lange geringfügig reduziert wird.
Wird der im Ausfuhrungsbeispiel als Magnetspule 10 ausgef hrte Aktor 10 des Brennstoffemspritzventils 1 betätigt, hebt der Ventilschließkorper 4 vom Dichtsitz ab, wodurch Brennstoff über den zumindest einen Anschliff 34 zu den Abspritzoffnungen 7 strömt Die Ausdehnung des Dampfungselements 37 liefert bei der Offnungsbewegung einen zus tzlichen Beitrag zur schnellen Öffnung des Brennstoffemspritzventils 1 Das Dampfungselement 37 kann dabei m der Ausnehmung 36 des Ventilschließkorpers 4 befestigt sein und dadurch bei der weiteren Offnungsbewegung ebenfalls vom Ventilsitzkorper 5 abheben, es kann jedoch auch lediglich lose m der Ausnehmung 36 angeordnet sein und beim Offnen des Brennstoffemspritzventils 1 am Ventilsitzkorper 5 verbleiben. In diesem Fall muß sichergestellt sein, daß der Offnungshub des Brennstoffemspritzventils 1 die axiale Lange des Dampfungselements 37 in entspanntem Zustand nicht übersteigt, da sonst das Dampfungselement 37 aus der Ausnehmung 36 herausrutschen kann. Beim Schließen des Brennstoffemspritzventils 1 fallt der Anker 20 nach genügendem Abbau des Magnetfeldes durch die Kraft der Ruckstellfeder 23 vom Innenpol 13 ab, wodurch die Ventilnadel 3 m Abstromrichtung bewegt wird Der Ventilschließkorper 4 wird somit wieder seine Ausgangslage zurückgeführt, wobei zum Ende des Schließvorgangs das Dampfungselement 37 komprimiert wird und dadurch eine Kraft auf den Ventilschließkorper 4 ausübt, die entgegen der Schließrichtung wirkt und die Bewegung der Ventilnadel 3 abbremst . Dadurch prallt der Ventilschließkorper 4 unter einer sehr geringen Restgeschwindigkeit am Dichtsitz auf, wodurch einem nochmaligen unerwünschten kurzzeitigen Offnen des Brennstoffemspritzventils 1 entgegengewirkt wird.
Fig 2B zeigt m einer auszugsweisen Schnittdarstellung ein zweites Ausfuhrungsbeispiel eines erfmdungsgemaß ausgestalteten Brennstoffemspritzventils 1. Der Ausschnitt ist der gleiche wie m Fig. 2A. Übereinstimmende Bauteile sind mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen.
Im Gegensatz zu dem m den Fig 1 bzw 2A dargestellten ersten Ausfuhrungsbeispiel des erf dungsgemaßen Brennstoffemspritzventils 1 weist das Fig. 2B dargestellte zweite Ausfuhrungsbeispiel zwei insbesondere konzentrische Ringe 40 von Abspritzoffnungen 7 auf. Dabei sind die inneren Abspritzoffnungen 7a eines inneren Rings 40a geschlossenem Zustand des 1 durch das Dampfungselement 37 abgedeckt, wahrend die äußeren Abspritzoffnungen 7b eines äußeren Rings 40b analog zu dem m Fig. 2A beschriebenen ersten Ausfuhrungsbeispiel angeordnet sind.
Das Dampfungselement 37 kann ebenfalls analog zu dem Fig. 2A beschriebenen Ausfuhrungsbeispiel ausgebildet sein, wobei im vorliegenden zweiten Ausfuhrungsbeispiel das Dämpfungselement 37 m der Ausnehmung 36 befestigt sein muß, damit der innere Ring 40a von inneren Abspritzoffnungen 7a beim Offnen des Brennstoffemspritzventils 1 freigegeben
Wird also die Magnetspule 10 bestromt, hebt zunächst der Ventilschließkorper 4 von der Ventilsitzflache 6 ab, wodurch die äußeren Abspritzoffnungen 7b des äußeren Rings 40b freigegeben werden Erst nach Durchlaufen eines bestimmten Hubs, der der Differenz zwischen der axialen Lange des Dampfungselements 37 entspanntem Zustand und der axialen Lange der Ausnehmung 36 entspricht, hebt auch das Dämpfungselement 37 vom Ventilsitzkorper 5 ab, wodurch die inneren Abspritzoffnungen 7a des inneren Rings 40a freigegeben werden
Durch die beschriebene Anordnung der Abspritzoffnungen 7 kann erreicht werden, daß die den Brennraum eingespritzte Brennstoffwolke j e nach der Hubstellung der Ventilnadel 3 nur aus Brennstoff besteht, der aus den äußeren Abspritzoffnungen 7b des äußeren Rings 40b abgespritzt wurde, oder daß eine Brennstoff ölke gebildet wird, die Komponenten sowohl aus den inneren Abspritzoffnungen 7a des inneren Rings 40a und aus den äußeren Abspritzoffnungen 7b des äußeren Rings 40b enthalt
Dies ist insbesondere für die Gestaltung der Gemischwolke von Vorteil, da beispielsweise durch eine unterschiedliche Neigung der Abspritzoffnungen 7 gegenüber einer Langsachse 41 des Brennstoffemspritzventils 1 die Form der Gemischwolke sowie ihre Stochiometne direkt beeinflußbar s nd. Durch die Zu- bzw. Abschaltung der Ringe 40 von Abspritzoffnungen 7 kann em dem eweiligen Betriebszustand des Brennstoffemspritzventils 1 angepaßtes Strahlbild erzeugt werden. Die erforderlichen Hubstufen können über weitere Ankeranschlage wie z. B. eine Mitnehmerhulse oder ein Brennstoffemspritzventil 1 mit zwei Aktoren 10, beispielsweise durch em Doppelspulenventil , erreicht werden. Sind also beispielsweise die äußeren Abspritzoffnungen 7b des äußeren Rings 40b unter einem kleinen Winkel gegenüber der Längsachse 41 des Brennstoffemspritzventils 1 geneigt, resultiert m einer ersten Schaltstellung des Brennstoffeinspritzventils 1 bei geschlossenen Abspritzόffnungen 7a des inneren Rings 40a eine Gemischwolke m t einem kleinen Strahlöffnungswinkel und hoher Brennraumpenetration, wie sie für den Teillastbereich benötigt wird. Die inneren Abspritzöffnungen 7a des inneren Rings 40a sind demgegenüber stärker geneigt, so daß für den Vollastbetrieb bei geöffneten inneren Abspritzöffnungen 7a des inneren Rings 40a und geöffneten äußeren Abspritzöffnungen 7b des äußeren Rings 40b eine Brennstoffwolke m den Brennraum eingespritzt wird, die auch Komponenten mit einem großen Radialanteil aufweist, so daß der Strahlόffnungsw kel größer als im Teillastbetrieb ist und die Gemischwolke somit den Brennraum homogen ausfüllt.
Dieses Ausfuhrungsbeispiel kombiniert somit die Vorteile der Prellervermeidung und damit der Verringerung der Streuung der zugemessenen Brennstoff enge mit der Möglichkeit der Modellierung des Strahlbildes abhängig vom Betriebszustand des Brennstoffemspritzventils 1.
In Fig. 2C ist em drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffemspritzventils 1 dargestellt, welches ebenfalls über zwei Ringe 40a und 40b von Abspritzöffnungen 7a und 7b verfügt. Der Ausschnitt ist wiederum wie in Fig. 2A und 2B gewählt; übereinstimmende Bauteile sind mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen.
Im Gegensatz zu den m Fig. 2A und 2B beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsbeispielen wird im vorliegenden dritten Ausführungsbeispiel die Prellervermeidung über eine Kombination aus einem Dämpfungskörper 43 und einer Feder 42, welche zwischen einer Stirnfläche 44 der Ausnehmung 36 und dem Dämpfungskörper 43 angeordnet ist, erzielt. Die Kombination aus Feder 42 und Dämpfungskörper 43 bildet das Dämpfungselement 37. Im geschlossenen Zustand des Brennstoffemspritzventils 1 ist die Feder 42 so vorgespannt, daß das Dampfungselement 37 bundig mit dem Ventilschließkorper 4 abschließt. Wird das Brennstoffemspritzventil 1 betätigt, hebt wiederum zuerst der Ventilschließkorper 4 vom Dichtsitz ab, wodurch der äußere Ring 40b von äußeren Abspritzoffnungen 7b geöffnet wird, wahrend der Dampfungskorper 43 zunächst unter der Spannung der Feder 42 m dichtender Anlage am Ventilsitzkorper 5 gehalten wird. Im weiteren Verlauf des Offnungshubs wird die Feder 42 zunehmend entspannt, bis auch der Dampfungskorper 43 vom Ventilsitzkorper 5 abhebt und dadurch der innere Ring 40a von inneren Abspritzoffnungen 7a freigegeben wird.
Beim Schließen des Brennstoffemspritzventils 1 setzt zunächst der Dampfungskorper 43 auf dem inneren Ring 40a von Abspritzoffnungen 7a auf. Die Schließbewegung wird ab diesem Zeitpunkt durch die im Ventilschließkorper 4 angeordnete Feder 42 abgebremst, da mit zunehmender Federkompression auch die Ruckstellkraf der Feder 42 zunimmt. In der Folge werden Preller vermieden.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausfuhrungsbeispiele beschrankt und insbesondere auch bei Brennstoffemspritzventilen 1 mit piezoelektrischen oder magnetostriktiven Aktoren 10 und für beliebige Formen und Materialien des Dampfungselements 37 sowie eine beliebige Anzahl von Abspritzoffnungen 7 anwendbar.

Claims

Ansprüche
1. Brennsto femspritzventil (1), insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff einen Brennraum einer gemischverdichtenden, fremdgezundeten Brennkraftmaschine, mit einem Aktor (10), einer durch den Aktor (10) betatigbaren Ventilnadel (3) zur Betätigung eines Ventilschließkorpers (4), der zusammen mit einer an einem Ventilsitzkorper (5) ausgebildeten Ventilsitzflache (6) einen Dichtsitz bildet, und wenigstens einer m dem Ventilsitzkorper (5) ausgebildeten Abspritzöffnung (7) , dadurch gekennzeichnet, daß in einer abstromseitigen Ausnehmung (36) des Ventilschließkorpers (4) em Dämpfungselement (37) angeordnet ist .
2. Brennstoffemspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement (37) zylmderformig ausgebildet
3. Brennstoffemspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement (37) aus einem elastischen Material besteht .
4. Brennstoffemspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Dampfungselement (37) m einem geschlossenen Zustand des Brennstoffemspritzventils (1) komprimiert ist.
5. Brennstoffemspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Ausdehnung des Dämpfungselements (37) m einem geöffneten Zustand des Brennstoffemspritzventils (1) länger ist als die axiale Ausdehnung der Ausnehmung (36) im Ventilschließkorper (4) .
6. Brennstoffemspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abspritzöffnungen (7) im Ventilsitzkorper (5) m einem Ring (40) so angeordnet sind, daß die Abspritzόffnungen (7) nicht durch das Dampfungselement (37) abgedeckt sind.
7. Brennstoffemspritzventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß em radialer Durchmesser des Dämpfungselements (37) kleiner ist als em radialer Durchmesser des Rings (40) von Abspritzoffnungen (7) .
8. Brennstoffemspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ventilsitzkorper (5) em innerer Ring (40a) von inneren Abspritzoffnungen (7a) und e äußerer Ring (40b) von äußeren Abspritzoffnungen (7b) ausgebildet ist.
9. Brennstoffemspritzventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Ring (40a) von inneren Abspritzöffnungen (7a) im geschlossenen Zustand des Brennstoffeinspritzventils (1) durch das Dämpfungselement (37) abgedeckt ist.
10. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Abspritzöffnungen (7a) des inneren Rings
(40a) des Brennstoffeinspritzventils (1) und die äußeren
Abspritzöffnungen (7b) des äußeren Rings (40b) unterschiedlich gegenüber einer Längsachse (41) geneigt si d .
11. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung der inneren Abspritzöffnungen (7a) größer ist als die Neigung der äußeren Abspritzöffnungen (7b) .
12. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement (37) aus einer Feder (42) und einem von der Feder (42) beaufschlagten Dämpfungskörper (43) besteht .
13. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (42) sich an einer Stirnfläche (44) der Ausnehmung (36) abstützt.
14. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (42) im geschlossenen Zustand des Brennstoffeinspritzventils (1) zusammengedrückt ist.
15. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (42) im geöffneten Zustand des Brennstoffeinspritzventils (1) entspannt ist.
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