Titel

Brennstoffeinspritzventil und Brennstoffeinspritzanlage mit einem Brennstoffeinspritzventil Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Brennstoffeinspritzventil, das insbesondere für

Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen dient, und eine

Brennstoffeinspritzanlage mit solch einem Brennstoffeinspritzventil. Speziell betrifft die Erfindung das Gebiet der Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschinen.

Aus der DE 10 2007 049 357 A1 ist eine Brennstoffeinspritzvorrichtung mit wenigstens einem Brennstoffeinspritzventil und einer Brennstoffverteilerleitung mit wenigstens einem Anschlussstutzen bekannt. Hierbei ist das Brennstoffeinspritzventil in eine

Aufnahmeöffnung des Anschlussstutzens eingebracht. Die Brennstoffverteilerleiste besitzt zur Abgabe von Brennstoff an das Brennstoffeinspritzventil eine Abströmöffnung. Zwischen dem Brennstoffeinspritzventil und der Brennstoffverteilerleitung ist ein beide verbindender Druckwellenleiter derart vorgesehen, dass dynamische Druckschwankungen im

Brennstoffeinspritzventil weitgehend am Volumen der Aufnahmeöffnung des

Anschlussstutzens vorbei leitbar sind. Hierbei ist im Bereich der Abströmöffnung der Brennstoffverteilerleitung, die vom Druckwellenleiter durchragt wird, ein ringförmiger Leckagespalt gebildet, der zwischen dem Druckwellenleiter und der Wandung der

Abströmöffnung einen langsamen Druckauf- und -abbau in dem Anschlussstutzen entsprechend dem Systemdruck, also einen statischen Druckausgleich, erlaubt.

Die aus der DE 10 2007 049 357 A1 bekannte Brennstoffeinspritzvorrichtung hat den Nachteil, dass durch den Druckwellenleiter eine Drossel gebildet ist, was sich bei gegebener Größe der Abströmöffnung ungünstig auf die pro Zeiteinheit zuführbare Brennstoffmenge auswirkt.

Offenbarung der Erfindung Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und die erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 9 haben den Vorteil, dass eine verbesserte Funktionsweise erzielt ist. Speziell kann eine verbesserte Schwingungsdämpfung zwischen dem Brennstoffeinspritzventil und einem Brennstoffverteiler erzielt werden. Außerdem können Druckschwingungen, die sich auf eine Mengenstreuung auswirken, reduziert werden.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte

Weiterbildungen des im Anspruch 1 angegebenen Brennstoffeinspritzventils und der im Anspruch 9 angegebenen Brennstoffeinspritzanlage möglich.

Die Ventilnadelverlängerung ist erfindungsgemäß zumindest mittelbar von der Ventilnadel betätigbar. Dies schließt eine mittelbare als auch eine direkte Betätigung der

Ventilnadelverlängerung durch die Ventilnadel ein. Eine mittelbare Betätigung kann dabei über ein oder mehrere zwischengeschaltete Elemente erfolgen, wobei vorzugsweise eine rein mechanische Kraftübertragung realisiert ist. Besonders vorteilhaft ist allerdings eine Ausgestaltung, bei der die Ventilnadelverlängerung von der Ventilnadel direkt betätigbar ist. Dies reduziert die Anzahl der benötigten Teile und gewährleistet einen zuverlässigen Betrieb. Außerdem kann hierdurch eine hohe Steifigkeit in der Kraftübertragung erzielt werden.

Der Brennstoffzulauf ist in vorteilhafter Weise an einem düsenfernen Ende des Gehäuses des Brennstoffeinspritzventils vorgesehen. Hierdurch ist eine lineare Kraftübertragung von der Ventilnadel auf die Ventilnadelverlängerung möglich. Speziell können die Ventilnadel und die Ventilnadelverlängerung auf einer gemeinsamen Achse, nämlich der Längsachse der Ventilnadel, angeordnet sein.

Vorteilhaft ist es ferner, dass an einem düsenfernen Ende der Ventilnadel eine

Aufnahmehülse vorgesehen ist, dass ein ventilnadelnahes Ende der

Ventilnadelverlängerung in die Aufnahmehülse eingefügt ist und dass die

Ventilnadelverlängerung über die Aufnahmehülse mit dem düsenfernen Ende der

Ventilnadel verbunden ist. Die Aufnahmehülse kann beispielsweise durch Schweißen oder Löten mit dem düsenfernen Ende der Ventilnadel und/oder dem ventilnahen Ende der Ventilnadelverlängerung verbunden sein. Somit ist eine hohe mechanische Stabilität gewährleistet. Dies ermöglicht eine zuverlässige Positionierung der

Ventilnadelverlängerung, insbesondere eine axiale Ausrichtung der

Ventilnadelverlängerung bezüglich der Längsachse der Ventilnadel. Außerdem ist es vorteilhaft, dass durch den Öffnungshub der Ventilnadel die Ventilnadelverlängerung im Bereich des Brennstoffzulaufs so bewegbar ist, dass eine Drosselwirkung an dem Brennstoffzulauf für einen über den Brennstoffzulauf in das

Gehäuse geführten Brennstoff gegenüber einer geschlossenen Stellung der Ventilnadel zunimmt. Hierbei ist es ferner vorteilhaft, dass die Ventilnadelverlängerung in der geschlossenen Stellung zur Drosselwirkung an dem Brennstoffzulauf für den über den Brennstoffzulauf in das Gehäuse geführten Brennstoff nichts beiträgt. In der geschlossenen Stellung der Ventilnadel ist somit eine minimale Drosselwirkung realisiert, so dass der für die Einspritzung, das heißt in der Regel die nächste Einspritzung oder den nächsten Einspritzvorgang, benötigte Brennstoffdruck rasch aufgebaut werden kann. Bei geöffneter Düsennadel wird hingegen die Drosselwirkung verstärkt, so dass eine Drosselstelle gebildet wird und somit eine hydraulische Schwingungsentkopplung erzeugt werden kann. Die dadurch nicht ständig vorhandene Drossel ermöglicht somit eine bessere und schnellere Befüllung sowie eine verbesserte Druckausgeglichenheit der druckbeaufschlagten Teile.

Vorteilhaft ist es ferner, dass die Ventilnadelverlängerung als stiftförmige

Ventilnadelverlängerung ausgestaltet ist. Die stiftförmige Ventilnadelverlängerung kann beim Öffnen des Brennstoffeinspritzventils in vorteilhafter Weise aus dem düsenfernen Ende des Gehäuses des Brennstoffeinspritzventils geführt werden. Hierbei ist es vorteilhaft, dass durch den Öffnungshub der Ventilnadel die Ventilnadelverlängerung im Bereich des Brennstoffzulaufs so bewegbar ist, dass das ventilnadelferne Ende der

Ventilnadelverlängerung aus dem Gehäuse geschoben wird. Durch eine entsprechend dimensionierte Länge der Ventilnadelverlängerung ist hierbei eine Anpassung an den jeweiligen Anwendungsfall möglich. Hierdurch kann gegebenenfalls mit geringfügigen Modifikationen ein großer Einsatzbereich realisiert werden.

Speziell kann in der Wand des Brennstoffverteilers eine Durchgangsöffnung ausgestaltet sein, wobei durch den Öffnungshub der Ventilnadel ein nadelfernes Ende der Ventilnadel in und gegebenenfalls durch die Durchgangsöffnung der Wand des Brennstoffverteilers bewegbar ist. Speziell eine stiftförmige Ventilnadelverlängerung kann hierbei so lang ausgestaltet sein, dass diese sich im geöffneten Zustand des Brennstoffeinspritzventils in beziehungsweise durch die Durchgangsöffnung der Wand des Brennstoffverteilers bewegt. Hierbei kann durch eine geeignete Verbindung der Ventilnadelverlängerung mit der Ventilnadel gegebenenfalls auf eine separate Führung der Ventilnadelverlängerung verzichtet werden. Je nach Anwendungsfall ist allerdings gegebenenfalls auch eine

Führung der Ventilnadelverlängerung, insbesondere bezüglich einer Längsachse der Ventilnadel, möglich. Bei Brennstoffeinspritzvorgängen können innerhalb der Brennstoffeinspritzventile der Brennstoffeinspritzanlage aufgrund der dynamischen Verstellung der Ventilnadel auftretende hydraulische Schwingungen prinzipiell auch auf den Brennstoffverteiler, insbesondere eine Brennstoffverteilerleiste, übertragen werden. Wenn diese Schwingungen von dem jeweiligen Brennstoffeinspritzventil in den Brennstoffverteiler übergehen, dann wirkt sich dies ungünstig auf die Schallabstrahlung und somit das Geräusch der

Brennstoffeinspritzanlage aus. Durch die erfindungsgemäß mögliche Minderung der hydraulisch erzeugten Schwingungen bei den Einspritzvorgängen können somit solche unerwünschten Effekte reduziert werden. Hierbei wird eine kostengünstige Realisierung möglich, da am Brennstoffverteiler oder dem Brennstoffeinspritzventil keine zusätzlichen Dämpfungsbauteile erforderlich sind. Allerdings ist gegebenenfalls auch eine Kombination mit zusätzlichen Dämpfungsbauteilen denkbar, um eine weitere Verbesserung bei der Geräuschreduzierung zu erzielen. Zur hydraulischen Entkopplung der entstehenden Schwingungen kann somit beispielsweise eine Drossel zur Anwendung kommen. Die Drossel wird hierbei jedoch nicht durch den Einbau einer fest installierten Engstelle erreicht, sondern durch die beschriebene

Ausgestaltung selbst beim Öffnen der Ventilnadel jedes Mal dynamisch erzeugt. Diese Androsselung erfolgt, indem die Ventilnadelverlängerung beim Öffnen des

Brennstoffeinspritzventils in den Bereich des Brennstoffzulaufs, insbesondere in eine

Zuströmgeometrie des Brennstoffeinspritzventils, eintaucht und somit die Drosselstelle und damit eine hydraulische Schwingungsentkopplung erzeugt, die sich beim Schließen wieder selbst beendet. Da die Drosselverhältnisse gemeinsam mit dem Öffnen und Schließen des Brennstoffeinspritzventils verändert werden, ist durch die nicht ständig vorhandene Drossel zudem eine bessere und schnellere Befüllung und Druckausgeglichenheit der

druckbeaufschlagten Teile gegeben.

Somit dient die Androsselung in vorteilhafter Weise nicht nur zur Geräuschreduktion, sondern auch zur Reduktion von Druckschwingungen, die sich auf eine Mengenstreuung auswirken. Durch diese Reduktion von Druckschwingungen und Druckpulsationen ergibt sich eine gleichmäßigere Mengenabgabe des Brennstoffeinspritzventils von Einspritzung zu Einspritzung. Somit sind Emissionen, ein Verbrauch und eine Leistungsabgabe besser steuerbar. Kurze Beschreibung der Zeichnungen Bevorzuge Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen sich entsprechende

Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind, näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 ein Brennstoffeinspritzventil in einer schematischen Darstellung entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 eine Brennstoffeinspritzanlage mit dem in Fig. 1 dargestellten

Brennstoffeinspritzventil in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend dem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem geschlossenen Zustand und

Fig. 3 die in Fig. 2 dargestellte Brennstoffeinspritzanlage mit dem Brennstoffeinspritzventil entsprechend dem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem geöffneten Zustand. Ausführungsformen der Erfindung

Fig. 1 zeigt ein Brennstoffeinspritzventil 1 in einer schematischen Darstellung entsprechend einem Ausführungsbeispiel. Das Brennstoffeinspritzventil 1 dient insbesondere für eine Brennstoffeinspritzanlage 2 (Fig. 2) von Brennkraftmaschinen. Das Brennstoffeinspritzventil 1 kann hierbei insbesondere zur Hochdruckeinspritzung bei Brennkraftmaschinen ausgestaltet sein. Bei solch einer Brennkraftmaschine kann es sich beispielsweise um eine gemischverdichtende, fremdgezündete Brennkraftmaschine handeln. Das

erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil 1 und die erfindungsgemäße

Brennstoffeinspritzanlage 2 eignen sich jedoch auch für andere Anwendungsfälle.

Das Brennstoffeinspritzventil 1 weist ein Gehäuse 3 auf, das als mehrteiliges Gehäuse 3 ausgestaltet sein kann. An dem Gehäuse 3 ist ein Brennstoffzulauf 4 vorgesehen. Das Gehäuse 3 umfasst einen Düsenkörper 5, in dem eine Ventilnadel 6 entlang einer Achse 7, die die Längsachse 7 der Ventilnadel 6 ist, geführt ist. Die Ventilnadel 6 erstreckt sich hierbei in diesem Ausführungsbeispiel entlang der Längsachse 7 durch den Düsenkörper 5 und teilweise durch das Gehäuse 3. An der Ventilnadel 6 ist ein schematisch

veranschaulichter Ventilschließkörper 8 ausgestaltet. Der Ventilschließkörper 8 der Ventilnadel 6 befindet sich an einem düsennahen Ende 9 des Gehäuses 3. Der Brennstoffzulauf 4 befindet sich in diesem Ausführungsbeispiel an einem düsenfernen Ende 10 des Gehäuses 3. Das Brennstoffeinspritzventil 1 weist eine Ventilnadelverlängerung 15 auf, die an der Längsachse 7 der Ventilnadel 6 ausgerichtet ist. Im Betrieb ist die Ventilnadel 6 in einer Öffnungsrichtung 16 entlang der Längsachse 7 betätigbar. Solch eine Betätigung kann beispielsweise über einen magnetischen Aktor erfolgen. Hierdurch wird ein Öffnungshub der Ventilnadel 6 bewirkt. Durch den Öffnungshub der Ventilnadel 6 wird die

Ventilnadelverlängerung 15 im Bereich des Brennstoffzulaufs 4 bewegt. In diesem

Ausführungsbeispiel liegt ein ventilnadelnahes Ende 17 der Ventilnadelverlängerung 15 an einem düsenfernen Ende 18 der Ventilnadel 6 an. Hierdurch ist eine direkte Betätigung der Ventilnadelverlängerung 15 durch die Ventilnadel 6 gegeben. Der Öffnungshub der Ventilnadel 6 in der Öffnungsrichtung 16 bewirkt somit einen gleichgroßen Hub der Ventilnadelverlängerung 15 am Brennstoffzulauf 4.

Fig. 2 zeigt die Brennstoffeinspritzanlage 2 mit dem in Fig. 1 dargestellten

Brennstoffeinspritzventil 1 entsprechend dem Ausführungsbeispiel in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung in einem geschlossenen Zustand der Ventilnadel 6 des Brennstoffeinspritzventils 1 . An dem düsenfernen Ende 18 der Ventilnadel 6 ist eine Aufnahmehülse 20 vorgesehen. Das ventilnadelnahe Ende 17 der Ventilnadelverlängerung 15 ist in die Aufnahmehülse 20 eingefügt. Die Aufnahmehülse 20 kann beispielsweise durch Schweißen oder Löten mit dem düsenfernen Ende 18 der Ventilnadel 6 verbunden sein. Entsprechend ist durch Schweißen oder Löten auch eine Verbindung des ventilnadelnahen Endes 17 der Ventilnadelverlängerung 15 mit der Aufnahmehülse 20 möglich. Das Ende 17 der Ventilnadelverlängerung 15 kann allerdings auch in die Aufnahmehülse 20 eingepresst sein. Somit ist die Ventilnadelverlängerung 15 über die Aufnahmehülse 20 zuverlässig mit dem düsenfernen Ende 18 der Ventilnadel 6 verbunden.

Durch diese Verbindung der Ventilnadelverlängerung 15 mit der Ventilnadel 6 ist eine Ausrichtung der Ventilnadelverlängerung 15 bezüglich der Längsachse 7 der Ventilnadel 6 erzielt. In diesem Ausführungsbeispiel liegt die Ventilnadelverlängerung 15 auf der

Längsachse 7 der Ventilnadel 6. Eine zusätzliche Führung der Ventilnadelverlängerung 15 ist somit nicht erforderlich.

Die Ventilnadelverlängerung 15 ist als stiftförmige Ventilnadelverlängerung 15 ausgestaltet.

Die Brennstoffeinspritzanlage 2 weist außerdem einen Brennstoffverteiler 21 auf. Der Brennstoffverteiler 21 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel ein Verteilerrohr 22 und ein Anschlussstück 23. Hierbei ist eine mehrteilige Ausgestaltung möglich. Das Anschlussstück 23 kann beispielsweise als tassenformiges Anschlussstück 23 ausgestaltet sein. Somit ist in diesem Ausführungsbeispiel der Brennstoffverteiler 21 als Brennstoffverteilerleiste 21 ausgestaltet.

Das Verteilerrohr 22 des Brennstoffverteilers 21 weist eine Wand 24 auf. In der Wand 24 des Verteilerrohrs 22 ist im Bereich des Anschlussstücks 23 eine Durchgangsöffnung 25 ausgestaltet. Durch die Durchgangsöffnung 25 kann im Betrieb aus einem im Inneren des Verteilerrohrs 22 gebildeten Brennstoff räum 26 unter hohem Druck stehender Brennstoff in den Brennstoffzulauf 4 am düsenfernen Ende 10 des Gehäuses 3 geführt werden. Zur Abdichtung ist hierbei zwischen dem Anschlussstück 23 und dem Brennstoffeinspritzventil 1 ein Dichtring 27 vorgesehen.

In dem in der Fig. 2 dargestellten geschlossenen Zustand der Ventilnadel 6 ist ein ventilnadelfernes Ende 28 der Ventilnadelverlängerung 15 etwas von der

Durchgangsöffnung 25 des Verteilerrohrs 22 beabstandet. Hierdurch wird vermieden, dass die Ventilnadelverlängerung 15 eine Drosselwirkung für den zugeführten Brennstoff bewirkt. Die Ventilnadelverlängerung 15 trägt somit in der geschlossenen Stellung zur

Drosselwirkung an dem Brennstoffzulauf 4 für den über den Brennstoffzulauf 4 in das Gehäuses 3 geführten Brennstoff zumindest näherungsweise nichts bei. Fig. 3 zeigt die in Fig. 2 dargestellte Brennstoffeinspritzanlage 2 mit dem

Brennstoffeinspritzventil 1 und dem Brennstoffverteiler 21 in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend dem Ausführungsbeispiel in einem geöffneten Zustand der Ventilnadel 6 des Brennstoffeinspritzventils 1 . Gegenüber der in der Fig. 2 dargestellten geschlossenen Stellung der Ventilnadel 6 ist die Ventilnadel 6 nun in der Öffnungsrichtung 16 um einen gewissen Öffnungshub verstellt. Dies bewirkt direkt eine gleich große Verstellung der Ventilnadelverlängerung 15 in der Öffnungsrichtung 16.

Hierdurch gelangt während der Öffnungsbewegung das ventilnadelferne Ende 28 der Ventilnadelverlängerung 15 zunächst in die Durchgangsöffnung 25. In der in der Fig. 3 dargestellten Stellung erstreckt sich das ventilnadelferne Ende 28 der

Ventilnadelverlängerung 15 sogar durch die Durchgangsöffnung 25 der Wand 24 des

Verteilerrohrs 22.

Somit kommt es im geöffneten Zustand zu einer durch die Ventilnadelverlängerung 15 verursachten Drosselung für den zugeführten Brennstoff am Brennstoffzulauf 4. Denn durch den Öffnungshub der Ventilnadel 6 wird die Ventilnadelverlängerung 15 im Bereich des Brennstoffzulaufs 4 so bewegt, dass die Drosselwirkung an dem Brennstoffzulauf 4 für den über den Brennstoffzulauf 4 in das Gehäuse 3 geführten Brennstoff gegenüber der geschlossenen Stellung der Ventilnadel 6 zunimmt. In diesem Ausführungsbeispiel wird durch den Öffnungshub der Ventilnadel 6 die Ventilnadelverlängerung 15 aus dem düsenfernen Ende 10 des Gehäuses 3 herausgeschoben.

Da die Ventilnadel 6 als nach innen öffnende Ventilnadel 6 des Brennstoffeinspritzventils 1 ausgestaltet ist, wird durch das Öffnen der Ventilnadel 6 die Ventilnadelverlängerung 15 direkt aus dem Gehäuses 3 herausgeschoben. Somit ist ein einfacher mechanischer Aufbau möglich, da keine Bewegungsumkehrung erforderlich ist.

Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt.