Titel

Brennstoffeinspritzventil Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Brennstoffeinspritzventil, insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in eine Brennkammer. Herkömmliche Brennstoffeinspritzventile weisen ein Gehäuse auf, in dem eine

Ventilnadel mittels eines Aktors bewegt wird. Der Brennstoff fließt durch das Gehäuse des Brennstoffeinspritzventils bis zu brennraumseitigen

Spritzöffnungen. Diese Spritzöffnungen sind je nach Stellung der Ventilnadel geöffnet oder geschlossen. Der Ventilsitz setzt sich zusammen aus einer ersten Dichtfläche im Gehäuse. In dieser ersten Dichtfläche sind die Spritzöffnungen verteilt. Die zweite Dichtfläche ist an der Ventilnadel oder beispielsweise an einer Kugel, die von der Ventilnadel bewegt wird, ausgebildet. Zum Verschließen der Spritzöffnungen kommen die beiden Dichtflächen aufeinander zu liegen. Offenbarung der Erfindung

Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 ermöglicht durch eine spezielle geometrische Gestaltung des Gehäuses im Bereich der Spritzöffnungen eine Optimierung der Strömung des Brennstoffes im Inneren des Gehäuses des Brennstoffeinspritzventils. Des

Weiteren ergeben sich durch die erfindungsgemäße Geometrie Vorteile in der Spraybildung und dem Durchfluss. Die Robustheit der Strahlauslegung wird erhöht und die Strahlwinkelstreuung reduziert. Hierdurch können

Fertigungstoleranzen besser eingehalten werden und der Auslegungsspielraum vergrößert sich. Insbesondere wird durch die erfindungsgemäße Verwendung der

Ausnehmung im Gehäuse der Druckabfall im Ventilsitz reduziert und somit der Wirkungsgrad erhöht. All diese Vorteile werden erreicht durch das

erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil, umfassend ein Gehäuse mit einer ersten Dichtfläche, und ein im Gehäuse bewegliches Ventilelement mit einer zweiten Dichtfläche. Diese zweite Dichtfläche ist beispielsweise auf einer Kugel ausgebildet. Die Kugel wird mittels einer Ventilnadel beaufschlagt. Je nach Stellung des Ventilelementes liegt die zweite Dichtfläche auf der ersten

Dichtfläche auf oder ist von der ersten Dichtfläche beabstandet. In der ersten Dichtfläche ist eine Ausnehmung im Gehäuse ausgebildet. In dieser

Ausnehmung sind zumindest zwei Spritzöffnungen zum Einspritzen des

Brennstoffs ausgebildet. Erfindungsgemäß strömt der Brennstoff aus dem Innenraum des Gehäuses in die Ausnehmung. Von der Ausnehmung verteilt sich der Brennstoff auf die einzelnen Spritzöffnungen. Es gibt also erfindungsgemäß eine gemeinsame Ausnehmung im Gehäuse für mehrere Spritzöffnungen. Die Spritzöffnungen sind somit gegenüber der ersten Dichtfläche abgesenkt. Diese abgesenkte Lage der Spritzöffnungen führt dazu, dass der Brennstoff strömungsoptimiert in die Spritzlöcher gelangt. Der Füllungsgrad des einzelnen Spritzloches nimmt aufgrund der Verwendung der erfindungsgemäßen

Ausnehmung zu, wodurch letztendlich der Durchmesser der einzelnen der Spritzöffnung verkleinert werden kann.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.

Bevorzugt ist ein erster Durchmesser der ersten Dichtfläche größer als ein zweiter Durchmesser der Ausnehmung. Es werden jeweils die größten

Durchmesser gemessen. Dadurch wird sichergestellt, dass der Dichtsitz aus erster Dichtfläche und zweiter Dichtfläche die vollständige Ausnehmung abdichtet. Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass alle Spritzöffnungen des Brennstoffeinspritzventils in der einen Ausnehmung ausgebildet sind. Dadurch, dass mittels der ersten und zweiten Dichtfläche die gesamte Ausnehmung abgedichtet wird, ist es somit auch möglich, mit dem Ventilelement gleichzeitig alle Spritzöffnungen zu verschließen bzw. gleichzeitig zu öffnen.

Die Ausnehmung ist bevorzugt als Sackloch ausgebildet. Alternativ kann die Form der Ausnehmung auch als eine Mulde bezeichnet werden. Die

Spritzöffnungen beginnen am Grund oder an der Seitenwand des Sacklochs bzw. der Mulde und führen von dort durch das Gehäuse hindurch zum

Brennraum.

Bevorzugt ist in der Ausnehmung eine Kuppe ausgebildet. Durch die Kuppe kann die Form der Ausnehmung auch als ringförmige Ausnehmung oder als ringförmige Mulde beschrieben werden. Die Kuppe hat den Vorteil, dass das Volumen der Ausnehmung reduziert wird. Dadurch verbessert sich das

Verkokungsverhalten. Die Kuppe wird insbesondere in der Mitte der

Ausnehmung platziert. Neben der Volumenreduzierung bringt die Kuppe eine verbesserte Strömungsführung sowie eine verbesserte Queranströmung der

Spritzlöcher und somit eine verbesserte Strahlstabilität.

Die Spritzöffnungen sind bevorzugt rings um die Kuppe angeordnet. Die Höhe der Kuppe ist bevorzugt kleiner als die Tiefe der Ausnehmung.

Dadurch wird sichergestellt, dass die zweite Dichtfläche nicht an der Spitze der Kuppe zum Aufliegen kommt.

Um eine ausreichende Volumenreduktion der Ausnehmung zu erreichen, liegt die Höhe der Kuppe bei zumindest 10% der Tiefe der Ausnehmung.

Für eine optimale Verteilung des Brennstoffes auf die einzelnen Spritzöffnungen ist die Kuppe konisch ausgestaltet. Die einzelnen Spritzöffnungen beginnen am Boden oder an der Seitenwandung der Ausnehmung und führen durch das Gehäuse hindurch zum Brennraum. Bevorzugt umfasst jede Spritzöffnung einen ersten Abschnitt mit einem ersten Spritzöffnungsdurchmesser und einen zweiten Abschnitt mit einem zweiten Spritzöffnungsdurchmesser. Der erste Spritzöffnungsdurchmesser ist dabei kleiner als der zweite Spritzöffnungsdurchmesser. Der zweite Abschnitt liegt brennraumnäher als der erste Abschnitt. Der Brennstoff strömt also aus der Ausnehmung in den ersten Abschnitt der Spritzöffnung und von dem ersten Abschnitt in den zweiten Abschnitt der Spritzöffnung. Aus dem zweiten Abschnitt der Spritzöffnung gelangt der Brennstoff in die Brennkammer. Der zweite Abschnitt der Spritzöffnung kann auch als Vorkammer bezeichnet werden. Da in der Ausnehmung mehrere Spritzöffnungen ausgebildet sind, ist der erste Spritzöffnungsdurchmesser wesentlich kleiner als der Durchmesser der

Ausnehmung (zweiter Durchmesser).

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. Dabei zeigt:

Figur 1 ein erfindungsgemäßes Brennstoffeinspritzventil gemäß einem

Ausführungsbeispiel, und

Figur 2 ein Detail aus Figur 1 .

Ausführungsform der Erfindung

Nachfolgend wird anhand der Figuren 1 und 2 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail erläutert. Figur 1 zeigt ein Brennstoffeinspritzventil 1 mit einem Gehäuse 2. Das Gehäuse 2 weist eine brennraumzugewandte Seite 3 auf. An dieser brennraumzugewandten Seite 3 sind mehrere Spritzöffnungen 4 in dem Gehäuse 2 ausgebildet.

In dem Gehäuse 2 ist ein Ventilelement 5 angeordnet. Das Ventilelement 5 umfasst eine Ventilnadel 6, die sich entlang einer Längsachse 12 erstreckt. Die Ventilnadel 6 ist entlang der Längsachse 12 längsbeweglich. Des Weiteren umfasst das Ventilelement 5 eine Kugel 7. Die Kugel 7 ist an der Ventilnadel 6 befestigt.

Die Ventilnadel 6 ist mit einem Anker 1 1 verbunden. Der Anker 1 1 und somit auch die Ventilnadel 6 werden über eine bestromte Spule 10 bewegt.

An einer Innenseite des Gehäuses 2, die der Kugel 7 zugewandt ist, ist eine erste Dichtfläche 8 ausgebildet. Der ersten Dichtfläche 8 liegt eine zweite

Dichtfläche 9 gegenüber. Die zweite Dichtfläche 9 ist an der Oberfläche der Kugel 7 ausgebildet. Die beiden Dichtflächen 8, 9 bilden zusammen einen Dichtsitz zum Verschließen der Spritzöffnungen 4. Figur 2 zeigt im Detail die brennraumzugewandte Seite 3 des Gehäuses 2 mit mehreren Spritzöffnungen 4.

Figur 2 zeigt die erste Dichtfläche 8 mit einem ersten Durchmesser 15. Auch die zweite Dichtfläche weist zumindest den ersten Durchmesser 15 auf. Innerhalb der ersten Dichtfläche 8 ist eine Ausnehmung 13 im Gehäuse 2 ausgebildet. Die Ausnehmung 13 wird auch als Sackloch oder als Mulde bezeichnet. Die

Ausnehmung 13 erstreckt sich von der ersten Dichtfläche 8 in Richtung des Brennraums. In der Mitte der Ausnehmung 13 ist eine Kuppe 14 angeordnet. Die Kuppe 14 ist integraler Bestandteil des Gehäuses 2. Die Kuppe 14 verringert das Volumen der Ausnehmung 13 und erstreckt sich entlang der Längsachse 12 vom Brennraum weg. Aufgrund der Kuppe 14 kann die Ausnehmung 13 auch als ringförmige Ausnehmung oder ringförmige Mulde bezeichnet werden.

Rings um die Kuppe 14 herum sind mehrere Spritzöffnungen 4 angeordnet. Die Spritzöffnungen 4 beginnen in der Ausnehmung 13 und führen durch das Gehäuse 2 hindurch zum Brennraum.

Die Ausnehmung 13 weist einen größten zweiten Durchmesser 16 auf. Der erste Durchmesser 15 und der zweite Durchmesser 16 werden senkrecht zur

Längsachse 12 gemessen. Der erste Durchmesser 15 ist größer als der zweite Durchmesser 16, so dass mittels der zweiten Dichtfläche 9 die vollständige Ausnehmung 13 abgedichtet werden kann.

Die Ausnehmung 13 weist eine Tiefe 18 auf. Die Kuppe 14 weist eine Höhe 17 auf. Die Höhe 17 und die Tiefe 18 werden bevorzugt entlang der Längsachse 12 gemessen. Die Höhe 17 ist kleiner als die Tiefe 18. Ferner beträgt die Höhe 17 zumindest 10% der Tiefe 18, so dass mittels der Kuppe 14 eine ausreichende Volumenreduktion der Ausnehmung 13 erreicht wird.

Eine jede Spritzöffnung weist einen ersten Abschnitt 19 und einen zweiten Abschnitt 20 auf. Der zweite Abschnitt 20 ist brennraumnäher als der erste Abschnitt 19. Der erste Abschnitt 19 weist einen ersten

Spritzöffnungsdurchmesser 21 auf. Der zweite Abschnitt 20 weist einen zweiten Spritzöffnungsdurchmesser 22 auf. Der erste Spritzöffnungsdurchmesser 21 ist kleiner als der zweite Spritzöffnungsdurchmesser 22.

Des Weiteren ist sowohl der erste Spritzöffnungsdurchmesser 21 als auch der zweite Spritzöffnungsdurchmesser 22 kleiner als der zweite Durchmesser 16.

Durch die hier gezeigte Ausbildung der Ausnehmung 13 und insbesondere auch der Kuppe 14 reduziert sich die Strahlwinkelstreuung des

Brennstoffeinspritzventils. Es wird ein optimierter Durchfluss durch das

Brennstoffeinspritzventil 1 erreicht und die Spritzlöcher können, im Gegensatz zu herkömmlichen Anordnungen, sogar kleiner ausgeführt werden.