Aus der DE 196 26 576 A1 ist ein Verfahren nach der Gattung des Hauptanspruchs bekannt. Das aus dieser Druckschrift hervorgehende Brennstoffeinspritzventil weist einen Magnetanker und eine Magnetspule auf, die zusammen mit einem Gehäuse des Brennstoffeinspritzventils einen magnetischen Flußkreis bilden. Bei Betätigung der Spule wird der Anker in die Spule gezogen, wodurch ein mit dem Anker verbundener Ventilschließkörper von einer Ventilsitzfläche abhebt und Brennstoff aus dem Brennstoffeinspritzventil abgespritzt wird. Zur besseren Verwirbelung des abgespritzten Brennstoffes sind in dem Ventilschließkörper Drallnuten ausgebildet, die eine Drallströmung erzeugen.

Zum Zumessen vom Brennstoff mit dem aus der DE 196 26 576 A1 bekannten Brennstoffeinspritzventil wird die Magnetspule mit einer Erregungsspannung beaufschlagt, wobei über die Zeitdauer zwischen dem Ein-und Ausschalten der Erregungsspannung die zugemessene Brennstoffmenge variiert wird.

Nachteilig bei dem aus der DE 196 26 576 A1 bekannten Brennstoffeinspritzventil ist, daß die Strahleigenschaften des abgespritzten Brennstoffstrahls baulich vorgegeben sind, so daß sich lediglich die zugemessene Brennstoffmenge, nicht aber die Brennstoffverteilung des Brennstoffes in einen Brennraum, in den der Brennstoff eingespritzt wird, veränderr läßt.

Ein weiterer Nachteil ist, daß eine Änderung des Strahlfeldes des abgespritzten Brennstoffes einen Eingriff in den Fertigungsprozess des Brennstoffeinspritzventils erforderlich macht, so daß sich unterschiedliche Kundenanforderungen nur begrenzt realisieren lassen.

Vorteile der Erfindung Das erfindungsgemäße Verfahren zum Zumessen von Brennstoff mit einem Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß sich die Strahleigenschaften und damit das Strahlbild des abgespritzten Brennstoffes ohne bauliche Änderungen des Brennstoffeinspritzventils variieren lassen, so daß sich die Brennstoffverteilung des von dem Brennstoffeinspritzventil abgespritzten Brennstoffes während des Betriebs des Einspritzventils verändern läßt. Außerdem deckt das Brennstoffeinspritzventil einen größeren Anwendungsbereich ab, wodurch sich ein verbessertes Motorverhalten ergibt.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens möglich.

In vorteilhafter Weise erfolgt der Ventilhub mit einer niedrigen Öffnungsgeschwindigkeit, so daß der Übergang von der zumindest annähernd drallfreien Vorströmung zu der Drallströmung im wesentlichen kontinuierlich erfolgt und der abgespritzte Brennstoff in einem Abspritzbereich in der Nähe eines abspritzseitigen Endes des Brennstoffeinspritzventils

zumindest annähernd gleichmäßig verteilt wird. Durch die starke Hubdrosselung der Anlaufströmung bei dem sich gerade öffnenden Ventil und die sich frühzeitig überlagernde Drallströmung hat der Brennstoff eine niedrige Geschwindigkeit, wodurch der Brennstoff im wesentlichen in einem Abspritzbereich in der Nähe eines abspritzseitigen Endes des Brennstoffeinspritzventils verteilt wird. Auf diese Weise kann der Brennstoff z. B. im Bereich einer Zündkerze angesammelt und dort gleichmäßig verteilt werden, so daß eine vorteilhafte Entzündung des Brennstoffes selbst bei einer geringen Brennstoffmenge erfolgt. Außerdem eignet sich dieses Verfahren besonders für kleine Brennräume, in denen eine starke Strahlpenetration unerwünscht ist, um das Benetzen einer Innenwand einer Brennkammer der Brennkraftmaschine oder eines Kolbens der Brennkraftmaschine zu verhindern.

Vorteilhaft ist es, daß der Ventilhub mit einer hohen Öffnungsgeschwindigkeit erfolgt, so daß die annähernd drallfreie Vorströmung einen schlanken, röhrenförmigen Vorstrahl erzeugt, der Übergang von der zumindest annähernd drallfreien Vorströmung zu der Drallströmung im wesentlichen sprungartig erfolgt und die Drallströmung einen sich an den schlanken, röhrenförmigen Vorstrahl anschließenden, kegelförmigen, breiten Hauptstrahl erzeugt. Dadurch wird der abgespritzte Brennstoff über ein großes Volumen verteilt, wobei der von der Vorströmung erzeugte Brennstoffstrahl eine hohe in Abspritzrichtung gerichtete Geschwindigkeit und der von der Drallströmung erzeugte Brennstoffstrom eine hohe senkrecht zu der Abspritzrichtung orientierte Geschwindigkeitskomponente aufweist.

In vorteilhafter Weise wird die Öffnungsgeschwindigkeit bei einem im wesentlichen konstanten Ventilhub aber eine Variation einer Öffnungszeit variiert. Dabei ist die Öffnungszeit die Zeit, die der Vorgang des Öffnens des Brennstoffeinspritzventils benötigt. Dadurch gestaltet sich die Anwendung des Verfahrens besonders einfach.

Vorteilhaft ist es, daß der Brennstoff in einen Brennraum einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine direkt eingespritzt wird und daß die Öffnungsgeschwindigkeit von einer Betriebsart der Brennkraftmaschine beeinflußt wird. Durch eine gezielte Ansteuerung des Brennstoffeinspritzventils kann dadurch im laufenden Betrieb der Brennkraftmaschine das für den jeweiligen Betriebspunkt gewünschte Strahlbild für ein optimales Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine eingestellt werden.

Vorteilhaft ist es ferner, daß bei einem Schichtbetrieb der Brennkraftmaschine der Ventilhub mit einer niedrigen Öffnungsgeschwindigkeit erfolgt und daß bei einem Homogenbetrieb der Brennkraftmaschine der Ventilhub mit einer hohen Öffnungsgeschwindigkeit erfolgt. Dadurch wird beim Schichtbetrieb der Brennkraftmaschine der Brennstoff hauptsächlich im Bereich einer Zündkerze angesammelt, wodurch sich eine vorteilhafte Zündung des Brennstoffes ermöglichen läßt. Bei einem Homogenbetrieb der Brennkraftmaschine wird der Brennstoff im gesamten Brennraum verteilt, wodurch sich eine optimale Durchmischung des Brennstoffs mit der zur Verfügung stehenden in die Brennkraftmaschine eingesaugten Luft erreichen läßt, so daß sich eine optimale Verbrennung ergibt.

Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen : Fig. 1 einen axialen Schnitt durch ein Brennstoffeinspritzventil zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens ; Fig. 2A die Strahlausbildung eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einer hohen Öffnungsgeschwindigkeit nach einer Zeit At ;

Fig. 2B die Strahlausbildung des ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einer hohen Öffnungsgeschwindigkeit nach einer Zeit 2 At ; Fig. 2C die Strahlausbildung des ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einer hohen Öffnungsgeschwindigkeit nach einer Zeit 5 At ; Fig. 3A die Strahlausbildung eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einer niedrigen Öffnungsgeschwindigkeit nach einer Zeit 2 At ; Fig. 3B die Strahlausbildung des zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einer niedrigen Öffnungsgeschwindigkeit nach einer Zeit 5 At ; und Fig. 4 den Ausschnitt IV in Fig. 1 entsprechend einer alternativen Ausbildung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele Fig. 1 zeigt in einer auszugsweisen, axialen Schnittdarstellung ein Brennstoffeinspritzventil 1. Das Brennstoffeinspritzventil 1 dient insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff, insbesondere von Benzin, in einen Brennraum einer gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschine als sogenanntes Benzindirekteinspritzventil. Das Brennstoffeinspritzventil l ist in diesem Ausführungsbeispiel als innenöffnendes Brennstoffeinspritzventil 1 ausgeführt. Das Brennstoffeinspritzventil 1 eignet sich jedoch auch für andere Anwendungsfälle.

Das Brennstoffeinspritzventil 1 weist ein Ventilgehäuse 2, einen mit diesem abspritzseitig verbundenen Ventilsitzkörper 3 und eine Verschlußplatte 4 auf, die an dem dem abspritzseitigen Ende abgewandten Ende mit dem Ventilgehäuse 2 verbunden ist. Der Ventilsitzkörper 3 weist eine Ventilsitzfläche 5 auf, die mit einem Ventilschließkörper 6 zu einem Dichtsitz zusammenwirkt. Der Ventilschließkörper 6 wird von einer Ventilnadel 7 betätigt, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit dem Ventilschließkörper 6 einteilig ausgebildet ist.

Das Brennstoffeinspritzventil 1 ist mit einer Brennstoffpumpe 8 verbunden, die Brennstoff in eine Brennstoffkammer 9 im Inneren des Ventilgehäuses 2 fördert und mit einem Brennstoffdruck beaufschlagt. Dabei erfolgt die Verbindung der Brennstoffpumpe 8 mit dem Ventilgehäuse 2 des Brennstoffeinspritzventils 1 aber eine Brennstoffleitung 10, die mit einem Verbindungselement 11 mit der Brennstoffpumpe 8 und mit einem Verbindungselement 12, das in das Ventilgehäuse 2 des Brennstoffeinspritzventils 1 z. B. eingeschraubt ist, mit dem Brennstoffeinspritzventil 1 verbunden ist. Außerdem ist das Brennstoffeinspritzventil 1 mit einer Steuerschaltung 13 zum Erzeugen eines elektrischen Signals zum Ansteuern eines Aktors 14 verbunden, wobei die Verbindung eine elektrische Leitung 15, Verbindungselemente 16,17 und eine elektrische Zuleitung 18 umfaßt.

In diesem Ausführungsbeispiel ist der Aktor 14 piezoelektrisch oder magnetostriktiv ausgeführt. Der Aktor 14 ist aber auch als Elektromagnet ausführbar. Der Aktor 14 weist eine mittige Aussparung auf, durch die sich die Ventilnadel 7 erstreckt. Außerdem ist die Ventilnadel 7 mit einer Druckplatte 19 verbunden, an der der Aktor 14 anliegt.

Ein Aktorraum 20 ist gegen die Brennstoffkammer 9 durch ein Führungselement 21 abgedichtet, das außerdem zur Führung der Ventilnadel 7 bei einer Betätigung des Ventilschließkörpers 6 dient. Der Aktor 14 liegt einerseits an dem Führungselement 21 und andererseits an der Druckplatte 19 an. Eine im Aktorraum 20 angeordnete Druckfeder 22, die sich

einerseits an der Verschlußplatte 4 und andererseits an der Druckplatte 19 abstützt, beaufschlagt den Aktor 14 mit einer Vorspannung, wobei ein Ende 23 der Ventilnadel 7 die Druckfeder 22 führt. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Brennstoffeinspritzventil 1 in einen Zylinderkopf 24 einer Brennkraftmaschine eingesetzt. Zur Betätigung des Brennstoffeinspritzventils 1 wird der Aktor 14 mit einem elektrischen Steuersignal der Steuerschaltung 13 beaufschlagt, wodurch sich dieser ausdehnt und einen Ventilnadelhub der Ventilnadel 7 erzeugt, der entgegen der Abspritzrichtung 25 gerichtet ist, wodurch der Ventilschließkörper 6 von der Ventilsitzfläche 5 des Ventilsitzkörpers 3 abhebt und Brennstoff aus der Brennstoffkammer 9 aber den zwischen dem Ventilschließkörper 6 und der Ventilsitzfläche 5 entstandenen Spalt in einen Abspritzkanal 26 strömt und aus dem Abspritzkanal 26 in einen Brennraum 28 des Zylinders 24 der Brennkraftmaschine abgespritzt wird. Der Ventilschließkörper 6 weist zumindest eine Drallnut 27 auf, die ein Drallelement bildet, so daß beim Abspritzen von Brennstoff aus dem Brennstoffeinspritzventil 1 eine Drallströmung erzeugt wird, die eine bessere Aufbereitung des Brennstoffes ermöglicht.

Wie in Fig. 4 gezeigt, kann ein Drallelement 41 auch entsprechend einer alternativen Ausführung stromaufwärts des Dichtsitzes angeordnet sein, z. B. als scheibenförmiges Drallelement 41 mit tangential verlaufenden Drallkanälen 42.

Durch das von der Steuerschaltung 13 erzeugte Steuersignal wird die Ausdehnung des Aktors 14 vorgegeben, wodurch sich eine Öffnungsgeschwindigkeit des Ventilschließkörpers 6 beeinflussen läßt. Die Öffnungsgeschwindigkeit ist dabei durch die zeitliche Ableitung des Ventilhubes der Ventilnadel 7, der gleichbedeutend ist mit einem Hub des Ventilschließkörpers 6, gegeben. Bei einer Betätigung des Brennstoffeinspritzventils 1 ist eine von dem durch die Drallnut 27 gegebenen Drallelement erzeugte Drallströmung nicht konstant und hängt von der Öffnungsbewegung der Ventilnadel 7 ab. Daher wird durch eine Variation der

Öffnungsgeschwindigkeit ein Strahlbild des abgespritzten Brennstoffes beeinflußt.

In den Fig. 2A bis 2C und in den Fig. 3A und 3B ist das Strahlbild eines aus dem Brennstoffeinspritzventil 1 abgespritzen Brennstoffes exemplarisch für eine hohe Öffnungsgeschwindigkeit und eine niedrige Öffnungsgeschwindigkeit dargestellt.

Die Fig. 2A bis 2C zeigen das Strahlbild eines von dem Brennstoffeinspritzventil 1 abgespritzten Brennstoffes bei einem von dem Aktor 14 bewirkten Ventilhub mit einer hohen Öffnungsgeschwindigkeit.

Fig. 2A zeigt das Strahlbild eines abgespritzten Brennstoffes nach einer Zeit At nach Beginn des Öffnens. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Brennstoffeinspritzventil 1 zu diesem Zeitpunkt bereits vollständig geöffnet. Bedingt durch den hohen Brennstoffdruck des Brennstoffes in der Brennstoffkammmer 9 wird der Brennstoff mit einer hohen Geschwindigkeit im wesentlichen in Abspritzrichtung 25 aus dem Brennstoffeinspritzventil 1 abgespritzt, wobei das Drallelement 27 des Brennstoffeinspritzventils 1 den Brennstoffstrom zunächst nicht beeinflußt, so daß sich eine zumindest annähernd drallfreie Vorströmung ergibt, die einen schlanken, röhrenförmigen Vorstrahl 35 erzeugt.

Fig. 2B zeigt das Strahlbild eines von dem Brennstoffeinspritzventil 1 abgespritzten Brennstoffes nach einer Zeit 2 At nach Öffnen des Brennstoffeinspritzventils 1. Der schlanke, röhrenförmige Vorstrahl 35 hat sich aufgrund seiner hohen, in Abspritzrichtung 25 gerichteten Geschwindigkeit weiter in Abspritzrichtung 25 bewegt, wobei er sich aufgrund einer im Vorstrahl 35 ausgebildeten unterschiedlichen Geschwindigkeitsverteilung in Abspritzrichtung 25 verlängert hat. Der Übergang von der zumindest annähernd drallfreien Vorströmung, die den Vorstrahl 35 erzeugt hat, zu einer von den Drallelementen 27 erzeugten Drallströmung erfolgt im wesentlichen sprungartig,

wodurch ein gleichmäßiger, kegelförmiger Hauptstrahl 36 erzeugt wird, der sich an den schlanken röhrenförmigen Vorstrahl 35 sprungartig anschließt. Die Kegelform des Hauptstrahls 36 mit maximaler Breite kommt daher, daß durch die Drallströmung der Brennstoff eine senkrecht zur Abspritzrichtung 25 orientierte Geschwindigkeitskomponente erhält, wobei die Drallströmung durch die Drallelemente 27 außerdem etwas gedrosselt wird.

Fig. 2C zeigt das Strahlbild eines von dem Brennstoffeinspritzventil 1 abgespritzten Brennstoffes nach einer Zeit 5 At nach Öffnung des Brennstoffeinspritzventils 1. Durch die hohe, in Abspritzrichtung 25 gerichtete Geschwindigkeit des Vorstrahls 35 hat dieser bereits einen großen Raumbereich durchschritten. Durch die senkrecht zur Abspritzrichtung 25 orientierten Geschwindigkeitskomponenten des Brennstoffs im Hauptstrahl 36 weitet sich der Hauptstrahl 36 in Abspritzrichtung 25 auf, so daß ein Bereich 37 des Hauptstrahls 36 einen großen Durchmesser aufweist.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Zumessen von Brennstoff mit einem Brennstoffeinspritzventil 1 kann durch Wahl einer hohen Öffnungsgeschwindigkeit eine große räumliche Ausdehnung des von dem Brennstoffeinspritzventil 1 abgespritzten Brennstoffes erreicht werden, wie es in den Fig. 2A bis 2C gezeigt ist.

In den Fig. 3A und 3B ist ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt, bei dem der Ventilhub der Ventilnadel 7 mit einer niedrigen Öffnungsgeschwindigkeit erfolgt.

Fig. 3A zeigt das Strahlbild des von dem Brennstoffeinspritzventil 1 abgespritzen Brennstoffes nach einer Zeitdauer von 2 At nach dem Öffnen des Brennstoffeinspritzventils 1. In diesem Ausführungsbeispiel ist ungefähr zu diesem Zeitpunkt das Brennstoffeinspritzventil 1 vollständig geöffnet. Da das

Öffnen des Brennstoffeinspritzventils 1 in diesem Ausführungsbeispiel ungefähr halb so schnell wie in dem ersten Ausführungsbeispiel (Fig. 2A bis 2C) erfolgt, ergibt sich ein anderer Strömungsverlauf. Durch das langsame Öffnen wird die zwischen dem Austritt der Drallkanäle 27 und dem Dichtsitz ruhende Flüssigkeit im Dichtsitz stark gedrosselt.

Gleichzeitig stellt sich durch die Überlagerung mit der sich aufbauenden Drallströmung eine Mischströmung ein, die geringer verdrallt ist als bei einer reinen Drallströmung (siehe Fig. 2A-2C). Dadurch wird das Spray in Abspritzrichtung 25 weniger gestreckt und breitet sich auch im Bereich 38 weniger radial aus als in den Fällen gemäß Fig. 2B, 2C.

Fig. 3B zeigt das Strahlbild eines von dem Brennstoffeinspritzventil 1 abgespritzen Brennstoffes nach einer Zeitdauer 5 At nach Öffnung des Brennstoffeinspritzventils 1. Der Vorstrahl 35 hat aufgrund seiner inneren Geschwindigkeit einen geringeren Raumbereich als der Vorstrahl 35 des ersten Ausführungsbeispiels (Fig.

2C) durchschritten. Außerdem erfolgt der Übergang von dem Vorstrahl 35 zu dem Hauptstrahl 36 kontinuierlich, wobei das Strahlbild in diesem Ausführungsbeispiel im Bereich 38 ungleichmäßig ausgebildet ist. Dabei weist das Strahlbild im Bereich 38 einen geringeren Durchmesser als das Strahlbild des ersten Ausführungsbeispiels (Fig. 2C) im Bereich 37 auf.

Wird das Verfahren zum Zumessen von Brennstoff mit einem Brennstoffeinspritzventil 1 wie im zweiten Ausführungsbeispiel ausgeführt, so wird der abgespritzte Brennstoff in einem Abspritzbereich 40 in der Nähe eines abspritzseitigen Endes 39 des Brennstoffeinspritzventils 1 zumindest annähernd gleichmäßig verteilt.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren, wie es exemplarisch in den Fig. 2A bis 2C und den Fig. 3A und 3B dargestellt ist, wird daher das Strahlbild des abgespritzten Brennstoffes, insbesondere seine Ausdehnung, durch eine Variation der Öffnungsgeschwindigkeit eingestellt. Durch Variation des von

der Steuerschaltung 13 erzeugten Steuersignals kann im laufenden Betrieb des Brennstoffeinspritzventils 1 das für den jeweiligen Betriebspunkt gewünschte Strahlbild eingestellt werden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird daher eine variable Brennstoffverteilung, wie es z. B. in den Fig. 2C und 3B dargestellt ist, in Abhängigkeit von einer Betriebsart des Brennstoffeinspritzventils 1 durch eine Variation der Öffnungsgeschwindigkeit eingestellt.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere kann die Erfindung auch bei magnetisch betätigten Brennstoffeinspritzventilen Verwendung finden, wo durch eine entsprechende Stromführung der jeweils notwendige Kraftaufbau bewerkstelligt werden kann.