Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Kraftstoffeinspritzventil für Kraftstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.

Solche Kraftstoffeinspritzventile, auch

Kraftstoffeinspritzdüsen genannt, sind beispielsweise aus der DE 35 40 660 AI oder DE 37 05 848 AI bekannt. Die Betätigung des Ventilglieds erfolgt durch einen Aktuator, der im allgemeinen aus einem Elektromagneten und einer

Schließfeder besteht, die mit einander entgegengesetzten Kräften auf das Ventilglied einwirken. Durch die Dauer der Erregung des Elektromagneten kann die mittels des Kraftstoffeinspritzventils in ein Ansaugrohr oder unmittelbar in die Brennkammer der Brennkraftmaschine eingespritzte Kraftstoffmenge hochgenau dosiert werden. Für eine hohe Ausnutzung des Kraftstoffs ist eine optimale

Verbrennung Voraussetzung und hierfür ist wiederum eine sehr gute KraftstoffZerstäubung beim Einspritzen erforderlich. Eine solche versucht man durch geeignete Ausbildung der Düsenöffnung und hohen Einspritzdruck zu erreichen.

Aus der DE 28 50 116 AI ist eine elektrostatische Zerstäubungsvorrichtung zur elektrostatischen Zerstäubung von fließenden Medien bekannt, die ein von dem Medium durchflossenes Gehäuse aufweist, in welchem zwei Elektroden im Abstand voneinander angeordnet sind, die an einer Hochspannung von beispielsweise 100 V bis 30 kV liegen. Mindestens eine Elektrode ist aus einem für Feldemission von elektrischen Ladungsträgern geeigneten Material hergestellt. Ein solches Material hat viele feine Spitzen und/oder Kanten, so daß zum einen an der Elektrodenoberflache die zur Feldemission notwendigen starken elektrischen Felder erzeugt werden und zum andern ein ausreichend großer Strom fließt, um auch bei hohen Fließraten eine ausreichende Aufladung der Flüssigkeit zu erzielen. Als Beispiel für ein geeignetes Material wird auf ein eutektisches Gemisch aus Uranoxid und Wolfram hingewiesen, wobei hier das Wolfram in Form feiner Fasern in das Uranoxid eingelagert ist. Die zweite Elektrode wird bevorzugt aus Platin, Nickel oder rostfreiem Stahl hergestellt. Von dem durch das elektrische Feld im Zwischenelektrodenraum geführten Medium werden emittierte Ladungen mitgenommen, und das Medium wird dadurch elektrisch aufgeladen. Diese Aufladung bewirkt, daß nach Verlassen der Vorrichtung das Medium zerstäubt. Als Anwendungsgebiete der elektrostatischen Zerstäubungsvorrichtung werden angegeben: Brenner für Ölheizungen, Spritzeinrichtungen für Insektizide in der Landwirtschaft, Sprüheinrichtungen zum Auftragen von Farben, ölen, Kunststoffen auf Gegenstände, Injektionseinrichtungen für Kraftstoff in Verbrennungsmotoren.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß eine elektrische Aufladung und die Zumessung des Kraftstoffs im Kraftstoffeinspritzventil selbst durchgeführt wird. Durch die unipolare elektrische Aufladung des Kraftstoffs zerstäubt dieser aufgrund der zwischen den Ladungen wirkenden Kräfte. Diese elektrostatische Zerstäubung kann die Zerstäubungsqualität des Einspritzventils verbessern, indem eine geringere

Tropfchengröße und eine schmale Tropfengrößenverteilung bewirkt werden. Die elektrostatische Zerstäubung ist unabhängig von der konstruktiv bedingten Zumeß- und Zerstäubungsfunktion des Kraftstoffeinspritzventils. Der für die elektrostatische Zerstäubung erforderliche

Energieaufwand ist gering und liegt typischerweise bei 50 bis 100 ra . Aufgrund der elektrischen Aufladung der Tröpfchen weitet sich der Kraftstoffsprühnebel nach Verlassen der Düsenöffnung selbsttätig auf. Der Sprühnebel läßt sich durch elektrische und/oder magnetische Felder beeinflußen, so daß der Sprühnebel geführt bzw. in seiner Gestalt verändert werden kann. Wegen der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig geladenen Tröpfchen wird die Tropfenkoagulation vermindert. Die Ladung auf den verbrennenden Tröpfchen bzw. Kraftstoffmolekülen beeinflußt den Verbrennungsablauf positiv. Daneben ist eine Verringerung der Rußentwicklung zu erwarten, da die geladenen Rußprimärpartikel schlechter koagulieren und somit besser verbrennen.

Als Hochspannung für die Elektroden wird bevorzugt eine Gleichspannung verwendet, wobei vorteilhaft das negative Potential an der Emitter-Elektrode liegt. Die Verwendung von Wechselspannung ist möglich, wobei dann beide Elektroden

Ladungsträger emittieren können. Die angelegte Hochspannung kann nach Polarität und Betrag zeitlich verändert werden, wobei die Veränderung im Vergleich zur Dauer des Ξinspritzzyklus langsam oder schnell vorgenommen oder mit dem Einspritzzyklus synchronisiert werden kann. Als

Elektrodenformen kommen grundsätzlich Spitzen, Kanten, Kugeln, Platten, Ringe, Tori, koaxiale Ringelektroden oder andere geometrische Formen in Frage.

Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Kraftstoffeinspritzventils möglich.

Durch das Vorsehen einer auf Spannung liegenden dritten Elektrode in Fließrichtung des Kraftstoffs gesehen nach der Düsenöffnung kann im Außenraum ein elektrische Feld geformt und damit der Kraftstoffsprühnebel beeinflußt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, bei welcher das Ventilglied als eine in der Ventilkammer axial geführte Ventilnadel ausgebildet ist, die endseitig eine mit dem der Düsenöffnung vorgelagerten Ventilsitz zusammenwirkende ringförmige Schließfläche trägt, ist die Emitter-Elektrode an der der Düsenöffnung zugekehrten Stirnseite der Ventilnadel angeordnet. Dabei kann einmal die Emitter-Elektrode isoliert in die Ventilnadel koaxial so eingesetzt werden, daß sie mit einem Kegel stirnseitig aus dieser vorsteht. Die Hochspannungszuleitung zu der Emitter- Elektrode erfolgt zentral durch die Ventilnadel hindurch, wobei die elektrische Zuleitung gegenüber der Ventilnadel isoliert ist. Die Gegenelektrode wird von dem Düsenkörper gebildet, der an einem relativ zur Emitter-Elektrode positiven Spannungspotential, vorzugsweise an Masse, liegt. Andererseits kann die Emitter-Elektrode auch von einem an der Stirnseite der Ventilnadel befestigten Ring aus

geeignetem Material gebildet werden, dessen Ringwand sich zum freien Ende hin verjüngt und in einen ringförmigen Grat ausläuft. In diesem Fall ist die Gegenelektrode von einer die Düsenöffnun -umgebenden Ringfläche gebildet, die an einem positiven Hochspannungspotential liegt, während die Ventilnadel an einem relativ zur Gegenelektrode negativen Spannungspotential, vorzugsweise an Masse, angeschlossen ist. Diese Ausführungsvariante hat den Vorteil, daß die Hochspannungszuführung durch den Düsenkörper einfacher zu realisieren ist als eine in die bewegliche und typischerweise schmale Ventilnadel einzufügende, ausreichend zu isolierende Hochspannungsleitung.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Emitter-Elektrode in die isoliert ausgebildete Spitze der Ventilnadel integriert und steht mit einer Ringfläche aus dieser vor. Die Emitter-Elektrode ist an Hochspannungspotential gelegt. Als Gegenelektrode dient wiederum der Düsenkörper, hier aber insbesondere eine in die Düsenöffnung eingesetzte Lochplatte. Dies hat den Vorteil, daß bei vorgegebener Düsenquerschnittsflache der Durchmesser der einzelnen austretenden Kraftstoffäden durch die Düsenöffnungen variiert werden kann. Damit kann die elektrische Feldstärke an der Außenseite der austretenden Kraftstoffäden gesteuert werden, was vorteilhaft ist, da bei zu hohen Feldstärken Koronaentladungen an der

KraftstoffOberfläche auftreten, die den Ladezustand des Kraftstoffs erniedrigen und die Zerstäubungsqualität herabsetzen.

Die elektrische Hochspannungszuleitung zu der Emitter- Elektrode ist vorteilhaft in zwei Zuleitungsabschnitte unterteilt, von denen der eine an der Emitter-Elektrode angeschlossen ist und in dem Außenmantel eines Gleitabschnittes der Ventilnadel endet, mit welchem die Ventilnadel an der Innenwand des Düsenkörpers verschieblich

geführt ist. Der andere Zuleitungsabschnitt liegt an dem negativen Hochspannungspotential und endet in der Innenwand des Düsenkörpers. Die beiden Endungsstellen der beiden Leitungsabschnitte sind relativ zueinander so gelegt, daß sie bei vom Ventilsitz abgehobener Ventilnadel sich kontaktieren und bei auf dem Ventilsitz aufliegender Ventilnadel voneinander getrennt sind. Durch diese Art der Hochspannungszuführung liegt die Emitter-Elektrode nur bei abgehobener Ventilnadel, also nur während des Einspritzvorgangs, an Spannung und emittiert Ladungen.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Ventilnadel stirnseitig kegelstumpfförmig ausgebildet und trägt auf ihrer endseitigen Kegelstumpffläche einen Isolierzylinder, der durch die Düsenöffnung hindurchragt. Die Emitter-Elektrode ist als Ringfläche auf dem

Isolierzylinder ausgebildet und über eine durch die Ventilnadel isoliert hindurchgeführte elektrische Zuleitung an einem negativen Hochspannungspotential angeschlossen. Die Gegenelektrode wird von dem Düsenkörper gebildet, der an einem relativ zu der Emitter-Elektrode positiven Spannungspotential, vorzugsweise an Masse, liegt. Vorteilhaft ist bei dieser Konstruktion, daß sich der Elektrodenabstand während der Bewegung der Ventilnadel nicht verändert und eine ausgleichende Anpassung der angelegten Spannung nicht vorgenommen werden muß. Die ringförmige Austrittsfläche der Emitter-Elektrode erlaubt eine Steuerbarkeit der Oberflächenfeldstärke des austretenden Kraftstoffs. Die Austritts- oder Oberfläche der ringförmigen Emitter-Elektrode kann vorteilhaft als spitze Ringkante ausgebildet werden.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Emitter-Elektrode von einem die Düsenöffnung enthaltenden Bereich des Düsenkörpers gebildet, der aus einem für

Feldemission von elektrischen Ladungsträgern geeigneten Material besteht und gegenüber dem übrigen Düsenkörper elektrisch isoliert ist. Dieser Bereich liegt am negativen Hochspannungspotential, während die Ventilnadel, die an ihrem der Düsenöffnung zugekehrten Stirnende eine

Kegelspitze trägt, die Gegenelektrode bildet und an Massepotential gelegt ist. Eine solche Realisierung des elektrostatischen Einspritzventils hat den Vorteil, daß alle für die elektrische Aufladung erforderlichen Bauteile konstruktiv einfach in das Einspritzventil eingefügt sind.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Emitter-Elektrode als Ringfläche isoliert in der Ventilkammer unmittelbar vor dem Ventilsitz angeordnet und an- Hochspannungspotential gelegt. Als Gegenelektrode dienen der Düsenkörper und vor allem die Ventilnadel. Durch diese konstruktive Gestaltung liegt die Aufladezone des Kraftstoffs vor dem Ventilsitz. Dies ist günstig, da dadurch die Elektroden nicht der äußeren Atmosphäre ausgesetzt sind und somit nicht verschmutzen. Bei. dieser Anordnung kann zwischen den Elektroden eine Funkenentladung deshalb nicht auftreten, weil keine Gasatmosphäre in den Zwischenelektrodenbereich eintreten kann. Zusätzlich kann zur Ausbildung eines Mehrstrahleinspritzventils die Düsenöffnung von einem nicht metallischen Körper, vorzugsweise einem Keramikkörper, abgeschlossen sein, der ein zur Düsenöffnung koaxiales Sackloch und mindestens eine unter einem Winkel zur Düsenkörperachse verlaufenden Kraftstoffaustrittsbohrung aufweist, die im Sackloch mündet. Ein solcher Keramikkörper verhindert, daß die in den Kraftstoff injizierten elektrischen Ladungen vor Austritt aus de:, Kraftstoffeinspritzventil über den Düsenkörper abfliei .n.

Bei einem nach außen öffnenden Kraftstoffeinspritzventil, bei welchem das Ventilglied von einem Kegelstumpf gebildet wird, der an einer durch die vom Ventilsitz umschlossenen Öffnung hindurchragenden Betätigungsstange befestigt ist, und bei welcher der Ventilsitz auf der von der Ventilkammer abgekehrten Seite der Öffnung am Ventilkörper ausgebildet ist, ist die Emitter-Elektrode wiederum von einer Ringfläche gebildet, die isoliert am Düsenkörper unmittelbar vor dem Ventilsitz angeordnet ist. Vorzugsweise wird die Emitter-Elektrode von einer Ringscheibe gebildet, die elektrisch isoliert quer zur Düsenkörperachse in den Düsenkörper so eingesetzt ist, daß ihr innerer, vorzugsweise spitz zulaufende Ringrand geringfügig aus der Innenwand des Düsenkörpers vorsteht oder mit dieser bündig abschließt. Die elektrische Hochspannung wird über den Düsenkörper zugeführt. Vorteilhaft ist hier neben der Anordnung der Elektroden vor dem Ventilsitz das Fehlen eines Totvolumens. Dies ist insofern günstig, da die in einem Totvolumen befindliche Kraftstoffmenge mitunter nur schlecht bzw. nicht zerstäubt das Ξinspritzventil verlassen kann.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist auf der freien, vom Ventilsitz abgekehrten Stirnfläche des Ventilglieds eine stiftförmige Verlängerung befestigt und/oder am Ende des Düsenkörpers eine koaxiale Ringelektrode isoliert aufgesetzt. Diese Elektroden im

Außenraum gestatten die Erzeugung elektrischer Felder zur Beeinflussung des geladenen Kraftstoffs nach Verlassen des Kraftstoffeinspritzventils. Beispielsweise kann durch ein solches externes elektrisches Feld verhindert werden, daß Tröpfchen aus dem Sprühnebel zurück zur Düsenaußenseite gezogen werden und den Zerstäubungsvorgang negativ beeinflussen. Ein möglicher Verlängerungsstift kann isoliert an dem Ventilglied befestigt und an ein geeignetes elektrisches Potential angeschlossen werden, was die

Variationsmöglichkeit für die elektrischen Felder im Außenraum erhöht.

Zeichnung

Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 jeweils ausschnittsweise einen Längsschnitt bis 8 eines Einspritzventils für Kraftstoffeinspritz¬ anlagen gemäß mehreren Ausführungsbeispielen.

Fig. 9 eine vergrößerte Darstellung der Ausschnitts IX in Fig. 8.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Das in Fig. 1 im Längsschnitt ausschnittweise dargestellte Kraftstoffeinspritzventil ist im Wesentlichen bekannt, so daß hier nur das für die Erfindung wesentliche dargestellt ist. Ein solche Kraftstoffeinspritzventil findet sich als top-feed-Ventil in der DE 35 40 660 und als side-feed-Ventil in der DE 37 05 848 AI dargestellt und beschrieben. Es weist im allgemeinen ein hier nicht dargestelltes Ventilgehäuse aus ferromagnetischem Material auf, das in seinem unteren

Ende einen in Fig. 1 mit 10 bezeichneten hohlen metallischen Düsenkörper aufnimmt. Der Düsenkörper 10 umschließt eine kraftstoffgefüllte Ventilkammer 11, die über radiale Bohrungen 12 mit einem kraftstoffgefüllten Gehäuseraum in Verbindung steht, der seinerseits über einen Anschlußstutzen des Ventilgehäuses mit Kraftstoff versorgt wird. An seinem unteren Ende ist der Düsenkörper 10 kegelstumpfförmig ausgebildet und trägt in seiner freien Stirnfläche eine koaxiale Düsenöffnung 13. An der Innenwand des kegelstumpfförmigen Bereiches ist mit Abstand von der

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Düsenöffnung 13 ein Ventilsitz 14 ausgebildet, der mit einer Ventilschließfläche 15 an einer Ventilnadel 16 zum öffnen und Schließen des Einspritzventils, mitunter auch Einspritzdüse genannt, zusammenwirkt. Der Ventilsitz 14 mit aufliegender Ventilnadel 16 begrenzt zusammen mit den die Düsenöffnung 13 enthaltenden unteren Wandbereich des Düsenkörpers 10 einen Zwischenraum 19, den der Kraftstoff bei geöffnetem Ventil durchströmt, um dann aus der Düsenöffnung 13 auszutreten. Die Ventilnadel 16 ist in der Ventilkammer 11 axial verschieblich geführt, wozu sie zwei durchmessergrößere Gleitabschnitte 17,18 aufweist, die an der Innenwand des Düsenkörpers 10 anliegen. Wie in Fig. 1 angedeutet, sind die Gleitabschnitte 17,18 abgeflacht, so daß ein Kraftstoffluß von den Radialbohrungen 12 zu dem Ventilsitz 14 möglich ist. Die Ventilnadel 16 wird von einem hier nicht dargestellten, im oberen Teil des Ventilgehäuses angeordneten Elektromagneten oder bei Dieseleinspritzpumpen vom Pumpendruck betätigt. Mittels einer hier nicht dargestellten Schließfeder wird die Schließfläche 15 der Ventilnadel 16 auf den Ventilsitz 12 aufgepreßt und das Ventil geschlossen. Zur Einspritzung wird für eine vorgegebene Dauer der Elektromagnet erregt, dessen Anker mit der Ventilnadel 16 verbunden ist. Der Anker wird angezogen und die Ventilnadel 16 gegen die Schließfeder vom Ventilsitz 12 abgehoben. Das Einspritzventil ist für eine vorgegebene Einspritzdauer geöffnet, und Kraftstoff tritt über die Düsenöffnung 13 aus.

Zur Erzielung einer guten Zerstäubung des austretenden Kraftstoffs in Form eines Sprühnebels sind in das Kraftstoffeinspritzventil zwei Elektroden 21,22 integriert, die an einer von einer Hochspannungsquelle 20 gelieferten Hochspannung angeschlossen sind. Mindestens eine der Elektroden 21,22, die sog. ^' Emitter-Elektrode, besteht aus einem für Feldemission von elektrischen Ladungsträgern

geeignetem Material, während die andere Elektrode die Gegenelektrode bildet. Ein Beispiel eines solchen Materials ist ein eutektisches Gemisch aus Uranoxid und Wolram, wobei das Wolfram in Form feiner Fasern in das Uranoxid eingelagert ist. Das Material hat genügend viele feine

Spitzen oder Kanten, so daß an der Materialoberfläche zur Feldemission ausreichend hohe elektrische Felder erzeugt werden. Die beiden Elektroden 21,22 sind dabei so angeordnet, daß in Fließrichtung des Kraftstoffs gesehen unmittelbar vor oder hinter dem Ventilsitz 14 ein den

Kraftstoff durchsetzendes elektrisches Feld ausgebildet ist.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird das elektrische Feld hinter dem Ventilsitz 14 im Zwischenraum 19 erzeugt. Hierzu ist die Emitter-Elektrode 21 an der . Stirnseite der Ventilnadel 16 angeordnet, die den

Zwischenraum 19 zur Düsenöffnung 13 hin begrenzt. Die Emitter-Elektrode 21 ist als Zapfen 23 ausgebildet, der stirnseitig eine Kegelspitze 231 trägt. Der Zapfen 23 ist isoliert in die Ventilnadel 16 derart eingesetzt, das im wesentlichen die Kegelspitze 231 vorsteht und in den

Zwischenraum 19 hineinragt. Hierzu ist der Zapfen 23 in einem Isolierzylinder 24 eingesetzt, der koaxial in eine von der Stirnseite her eingebrachte Ausnehmung 25 in der Ventilnadel 16 eingesetzt ist. Am flachen Ende ist der Zapfen 23 mit einer elektrischen Anschlußleitung 26 verbunden, die, von einer Isolierhülle 27 umgeben, koaxial durch die Ventilnadel 16 hindurchgeführt ist. Die Emitter-Elektrode 21 ist an dem negativen Hochspannungspotential der Hochspannungsquelle 20 angeschlossen, während der Düsenkörper 10 ein demgegenüber positiveres Potential aufweisen muß und hierzu an dem Massepotential der Hochspannungsquelle 20 liegt. Bei geöffnetem Ventil wird der Kraftstoffstrom durch das im Zwischenraum 1.9 ausgebildete elektrostatische Feld geführt, wobei Ladungen vom Kraftstoff mitgenommen werden und der

Kraftstoff den Zwischenraum 19 elektrisch unipolar aufgeladen durch die Düsenöffnung 13 verläßt. Aufgrund der so erreichten Aufladung zerstäubt der Kraftstoff infolge der zwischen den Ladungen wirkenden elektrischen Abstoßungskräfte nach Austritt aus der Düsenδffnung 13.

Bei den in den weiteren Fig. 2 - 7 der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen eines

Kraftstoffeinspritzventils sind diejenigen Bauteile, die mit denen in Fig. 1 übereinstimmen, mit gleichen Bezugszeichen versehen. Diese Kraftstoffeinspritzventile werden auch nur insoweit beschrieben, als Unterschiede gegenüber dem zu Fig. 1 beschriebenen Kraftstoffeinspritzventil bestehen.

Bei dem in Fig. 2 ausschnittweise und im Längsschnitt dargestellten Kraftstoffeinspritzventil ist die Emitter-Elektrode 21 von einem an der Stirnseite der

Ventilnadel 16 befestigten Ringzylinder 28 gebildet, dessen Ringwand sich zum freien Ende hin verjüngt und in einen ringförmigen Grat 281 ausläuft. Der Ringzylinder 28 ist in einer Ringnut 29 an der Stirnseite der Ventilnadel 16 eingeklebt. Die Gegenelektrode 22 wird von einer die

Düsenöffnung 13 umgebenden Ringfläche 30 gebildet, die an dem positiven Hochspannungspotential der Hochspannungsquelle 20 liegt. Konstruktiv wird diese Ringfläche 30 durch eine elektrisch leitende Platte 31 realisiert die im Bereich der Düsenöffnung 13 quer zur Düsenkörperachse eingeschoben ist und eine mit der Düsenöffnung 13 kongruente Durchtrittsöffnung 32 trägt. Die Bohrungswand in der Platte 31 kann abgeschrägt werden, so daß die Ringfläche 30 in einer ringförmigen Spitze ausläuft. Die Platte 31 ist mit dem positiven Hochspannungspotential der Hochspannungsquelle 20 verbunden und gegenüber dem Düsenkörper 10 durch eine die Platte 31 voll umschließende Isolierschicht ^~ elektrisch isoliert. Die die Emitter-Elektrode 21 tragende Ventilnadel

16 ist an dem Massepotential der Hochspannungsquelle 20 angeschlossen.

Bei dem in Fig. 3 ausschnittweise im Längsschnitt dargestellten Kraftstoffeinspritzventil trägt die Ventilnadel 16 an ihrem den Zwischenraum 19 begrenzenden Stirnende einen Isolierkegel 34, an dem die Emitter-Elektrode 21 als Ringfläche 35 ausgebildet ist. Die Ringfläche 35 wird mittels einer Vollscheibe 36 realisiert, die quer zur Ventilnadelachse in den Isolierkegel 34 derart eingesetzt ist, daß ihr die Ringfläche 35 bildender

Scheibenrand aus dem Isolierkegel 34 geringfügig vorsteht. Die Vollscheibe 36 ist mit einer ersten elektrischen Zuleitung 37 verbunden, die in einer Isolierhülse 38 teilweise durch die Ventilnadel 16 hindurchgeführt ist und im Außenmantel des Gleitabschnitts 17 der Ventilnadel 16 endet. Eine zweite elektrische Zuleitung 39 ist an dem negativen Hochspannungspotential der Hochspannungsquelle 20 angeschlossen und mittels eines Isolierstücks 40 durch eine in den Düsenkörper 10 im Bereich des Gleitabschnittes 17 der Ventilnadel 16 eingebrachte Radialbohrung 68 hindurchgeführt. Die zweite Zuleitung 39 endet bündig mit der Innenwand des Düsenkörpers 10. Die einander zugekehrten Endflächen 371 und 391 der beiden Zuleitungen 37,39 sind dabei so gelegt, daß sie bei vom Ventilsitz 14 abgehobener Schließfläche 15 der Ventilnadel 16 sich kontaktieren und bei auf dem Ventilsitz 14 aufliegender Schließfläche 15 voneinander getrennt sind. Dadurch ist sichergestellt, daß das elektrostatische Feld zwischen der Emitter-Elektrode 21 und der Gegenelektrode 22 nur bei geöffnetem Einspritzventil während der Einspritzdauer vorhanden ist. Als Gegenelektrode 22 dient eine in die Düsenöffnung 13 eingesetzte Lochplatte 41, die über den Düsenkörper 10 mit dem Massepotential der Hochspannungsquelle 20 verbunden ist.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel eines Kraftstoffeinspritzventils ist die Ventilnadel 16 stirnseitig kegelstumpfförmig ausgebildet, wobei der stirnseitige Kegelstumpf das gesamte Innere des Düsenkörpers 10 bis hin zur Düsenöffnung 13 ausfüllt. Die Schließfläche 15 der Ventilnadel 16 wird von einem Teil des Mantels des Kegelstumpfes gebildet. An der endseitigen Kegelstumpffläche ist ein Isolierzylinder 42 befestigt, der durch die Düsenöffnung 13 mit Spiel hindurchragt. Die Emitter-Elektrode 21 ist als Ringfläche 43 im Bereich der

Düsenδffnung 13 auf dem Isolierzylinder 42 ausgebildet, was durch eine Vollscheibe 44 realisiert wird, die quer zur Ventinadelachse in den Isolierzylinder 42 derart eingesetzt ist, daß ihr die Ringfläche 43 bildender Scheibenumfang mit dem Außenmantel des Isolierzylinders 42 bündig ist. Die

Scheibe 44 ist über eine elektrische Anschlußleitung 45 mit dem negativen Hochspannungspotential der Hochspannungsquelle 20 verbunden. Die Anschlußleitung 45 ist von einer Isolierhülle 46 umgeben und koaxial durch die Ventilnadel 16 hindurchgeführt. Der die Gegenelektrode 22 bildende Düsenkörper 10 ist an dem Massepotential der Hochspannungsquelle angeschlossen.

Bei dem in Fig. 5 ausschnittsweise dargestellten weiteren Ausführungsbeispiel eines Kraftstoffeinspritzventils ist die Emitter-Elektrode 21 am Düsenkörper 10 und die

Gegenelektrode 22 an der Ventilnadel 16 ausgebildet. Hierzu ist der die Düsenöffnung 13 enthaltende Bereich 47 des Düsenkörpers 10 aus für Feldemission von elektrischen Ladungsträgern geeignetem Material hergestellt und gegenüber dem übrigen Düsenkörper 10 elektrisch isoliert. Zu diesem

Bereich 47 führt eine gegenüber dem Düsenkörper 10 isolierte Anschlußfahne 48, über die die Emitter-Elektrode 21 an dem negativen Hochspannungspotential der Hochspannungsquelle 20 angeschlossen ist. Die Ventilnadel 16 trägt an ihrer den

Zwischenraum 19 abschließenden Stirnseite eine kleine Kegelspitze 49, die koaxial angeordnet ist und bei geschlossenem Einspritzventil bis hin zur Düsenöffnung 13 reicht. Die Ventilnadel 16 bildet die Gegenelektrode 22 und ist hierzu an das Massepotential der Hochspannungsquelle 20 gelegt.

Bei den in Fig. 6 und 7 ausschnittweise im Längsschnitt dargestellten Kraftstoffeinspritzventilen wird das elektrische Feld vor dem Ventilsitz 14 in der Ventilkammer 11 erzeugt. Hierzu ist die Emitter-Elektrode 21 als isolierte Ringfläche 50 in der Ventilkammer 11 in Kraftstoffließrichtung gesehen unmittelbar vor dem Ventilsitz 14 angeordnet und liegt am negativen oder positiven Hochspannungspotential der Hochspannungsquelle. Zur praktischen Realisierung dieser Emitter-Elektrode 21 ist eine Ringscheibe 51 quer zur Düsenkörperachse elektrisch isoliert in den Düsenkörper 10 so eingesetzt, daß ihr innerer, die Ringfläche 50 bildender Ringrand geringfügig aus der Innenwand des Düsenkörpers 10 vorsteht oder mit dieser bündig abschließt. Der innere Ringrand der

Ringscheibe 51 kann abgeschrägt sein, so daß die Ringfläche 50 spitz zuläuft. Die Ringscheibe 51 ist mit einem elektrischen Leiter 52 verbunden und über diesen vorzugsweise am negativen Hochspannungspotential einer Hochspannungsquelle angeschlossen. Die elektrische

Isolierung von Ringscheibe 51 und Leiter 52 erfolgt durch eine Isolierschicht 53, die die Ringscheibe 51 und den Leiter 52 vollständig umschließt.

Bei dem Kraftstoffeinspritzventil gemäß Fig. 6 ist die Ventilnadel 16 stirnseitig zu einem Kegel 54 ausgeformt, der den gesamten unteren Raum des Düsenkörpers 10 bis hin zur Düsenöffnung 13 ausfüllt und bei geschlossenem Ventil mit seiner Spitze- durch die Düsenöffnung 13 hindurchragt. Die Ventilnadel 16 bildet die Gegenelektrode 22 und ist hierzu

an das Massepotential der Hochspannungsquelle gelegt. Die Düsenöffnung 13 kann von einem nichtmetallischen Körper, hier einem Keramikkδrper 55, abgeschlossen sein, der endseitig in den Düsenkörper 10 eingesetzt ist und ein zur Düsenöffnung 13 kaoxiales Sackloch 55 trägt. Vom Sackloch 55 aus verlaufen ein oder mehrere Kraftstoffaustrittsbohrungen 57,58 nach außen, die mit der Düsenkörperachse einen spitzen, je nach Anwendungsfall auch einen rechten Winkel einschließen.

Im Gegensatz zu den Kraftstoffeinspritzventilen gemäß

Fig. 1 - 6 ist das in Fig. 7 ausschnittweise zu sehende Kraftstoffeinspritzventil ein nach außen öffnendes Ventil. Die vom Ventilsitz 14 umschlossene Ventilöffnung und die Düsenöffnung 13 sind unmittelbar aneinander angeordnet, so daß der bei den Ventilen gemäß Fig. 1 - 6 vorhandene

Zwischenraum 19 entfällt, somit auch jegliches Totvolumen. Das Ventilglied wird von einem Kegelstumpf 59 gebildet, der auf einer mit dem Anker des Elektromagneten verbundenen Betätigungsstange 60 befestigt ist, die durch die Ventilöffnung hindurchragt. Die Schließfläche 15 wird von einem Teil des Kegelmantels gebildet. Der Ventilsitz 14 ist auf der von der Ventilkammer 11 abgekehrten Seite der Ventilöffnung am Düsenkörper 10 ausgebildet. Im dargestellten Beispiel ist der Ventilsitz 14 an der Isolierschicht 53 ausgebildet, kann jedoch auch am

Düsenkörper 10 selbst angeordnet sein. Der Kegelstumpf 59 und die Betätigungsstange 60 bilden die Gegenelektrode 22 zur Emitter-Elektrode 21 am Düsenkörper 10 und sind an dem Massepotential der Hochspannungsquelle angeschlossen. Auf der freien Stirnseite des Düsenkörpers 10 ist eine

Ringelektrode 61 isoliert und koaxial zur Düsenöffnung 13 angeordnet. Außerdem trägt der Kegelstumpf 59 auf seiner äußeren Kegelstumpffläche einen koaxialen Stift 62. Die Ringelektrode 61 weist ein Potential auf, das zwischen dem

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der Emitter-Elektrode 21 und der Gegenelektrode 22 liegt. Der Stift 62 ist elektrisch leitend mit dem Kegelstumpf 59 verbunden. Durch diese von Ringelektrode 61 und Stift -62 gebildeten Elektroden wird im Außenraum ein elektrisches Feld erzeugt, durch welches der mit Ladungsträgern geladene Kraftstoff nach Verlassen der Düsenöffnung 13 beeinflußt und gesteuert werden kann. Der Stift 62 kann auch gegenüber dem Kegelstumpf 59 isoliert und mit einem geeigneten elektrischen Potential belegt sein, was die Variationsmσglichkeit für die Erzeugung elektrischer Felder im Außenraum erhöht.

Bei dem Kraftstoffeinspritzventil gemäß Fig. 8 und 9 ist die Ventilnadel 16 wie bei Fig. 7 stirnseitig zu einem Kegel 63 ausgeformt, der von der Ventilkammer 11 aus gesehen jenseits des Ventilsitzes 14 liegt und in den Zwischenraum 19 hineinragt, der von einer Sacklochbohrung 64 gebildet ist und über die Düsenöffnung 13 bildende

Kraftstoffaustrittsbohrungen 65 eine Verbindung nach außen hat. In dem Kegel 63 ist Emittermaterial eingebracht bzw. ist der Kegel vollständig aus diesem gefertigt und bildet die Emitter-Elektrode 21. Die Ventilnadel 16 ist im unteren, dem Ventilsitz 14 vorgelagerten Bereich der Ventilkammer 11 vom Kraftstoff umspült und im oberen Bereich der Ventilkammer 11 mit einem Gleitabschnitt 66 axial verschieblich geführt. Auf dem Gleitabschnitt 66 oder auf der Innenwand der Ventilkammer 11 im Bereich des Verschiebewegs des Gleitabschnitts 66 ist eine Isolierschicht 67 aufgebrach ..Die Ventilnadel 16 ist an einem Hochspannungspotential angeschlossen, während der Düsenkörper 10 als Gegenelektrode 22 an Masse liegt. Solange die Ventilnadel 16 auf dem Ventilsitz 14 aufliegt, besteht elektrischer Kontakt zwischen Emitter-Elektrode 21 und Gegenelektrode 22. Sobald sich die Ventilnadel 16 vom Ventilsitz 14 abhebt, wird der Kontakt unterbrochen und eine Spannung aufgebaut. Diese Ausbildung des

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Kraftstoffeinspritzventils ist konstruktiv einfach und besonders für Ventile mit sehr dünnen Ventilnadeln geeignet.

Bei allen beschriebenen Kraftstoffeinspritzventilen ist als Hochspannungsquelle eine Gleichspannungsquelle verwendet. Die Verwendung einer Wechselspannungsquelle ist ebenfalls möglich, wobei jedoch vorteilhaft beide Elektroden aus einem für Feldemission von elektrischen Ladungsträger geeigneten Material hergestellt sind, also beide Elektroden Ladungsträger emittieren. Die angelegte Hochspannung kann im Betrag zeitlich verändert werden, wobei die Veränderung im Vergleich zur Dauer des Einspritzzykluses langsam oder schnell oder auch mit dem Einspritzzyklus synchronisiert sein kann. Damit wird eine Anpassung an veränderliche Elektrodenabstände beim öffnen und Schließen des Einspritzventils möglich, der elektrische Aufladevorgang des Kraftstoffs wird kontrollierbar und eine Veränderung der Zerstäubung während des Einspritzvorgangs räumlich und zeitlich erreichbar. Die Tröpfchengröße und die Sprühstrahlausbreitung können damit kontrolliert eingestellt werden.

Die zur elektrischen Isolierung vorgesehenen Teile wie z.3. Isolier¬ zylinder 2*4 und h~, Isolierschicht ~ ^~ und 53 _. Isolierhülle 38 --- *+6, ϊso- lierkegel ^~ - sowie Isolierstück kθ können aus allen hierfür geeigneten Materialien bestehen, wie Kunststoff (z.B. Figur 1), Gummi. Glas. Keramik (z.B. Figur 6) u.a.. Die Schraffur dieser elektrisch isolierenden Teile ist somit nur beispielhaft als Hinweis auf ein bestimmtes isolierendes Material zu sehen, das aber durch jedes andere isolierende Material er¬ setzbar ist.