Stand der Technik
[0001] Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil mit integrierter Zündkerze
nach der Gattung des Hauptanspruchs.
[0002] Es ist bereits aus der EP 0 661 446 A1 ein Brennstoffeinspritzventil mit integrierter
Zündkerze nach der Gattung des Hauptanspruchs bekannt. Das Brennstoffeinspritzventil
mit integrierter Zündkerze dient zum direkten Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum
einer Brennkraftmaschine und zum Zünden des in den Brennraum eingespritzten Brennstoffs.
Durch die kompakte Integration eines Brennstoffeinspritzventils mit einer Zündkerze
kann Einbauraum am Zylinderkopf der Brennkraftmaschine eingespart werden. Das bekannte
Brennstoffeinspritzventil mit integrierter Zündkerze weist einen Ventilkörper auf,
der zusammen mit einem mittels einer Ventilnadel betätigbaren Ventilschließkörper
einen Dichtsitz bildet, an welchen sich eine an einer dem Brennraum zugewandten Stirnfläche
des Ventilkörpers ausmündende Abspritzöffnung anschließt. Der Ventilkörper ist durch
einen keramischen Isolationskörper von einem in den Zylinderkopf der Brennkraftmaschine
einschraubbaren Gehäusekörper hochspannungsfest isoliert. An dem Gehäusekörper befindet
sich eine Masseelektrode, um ein Gegenpotential zu dem mit Hochspannung beaufschlagten
Ventilkörper zu bilden. Bei Beaufschlagung des Ventilkörpers mit einer ausreichenden
Hochspannung erfolgt ein Funkenüberschlag zwischen dem Ventilkörper und der mit dem
Gehäusekörper verbundenen Masseelektrode.
[0003] Bei dem bekannten Brennstoffeinspritzventil mit integrierter Zündkerze ist jedoch
nachteilig, daß die Position des Funkenüberschlags bezüglich des von der Abspritzöffnung
abgespritzten Brennstoffstrahls nicht definiert ist, da der Funkenüberschlag an einer
nahezu beliebigen Stelle im seitlichen Bereich eines Vorsprungs des Ventilkörpers
erfolgen kann. Eine sichere Zündung der sogenannten Strahlwurzel des von der Abspritzöffnung
abgespritzten Brennstoffstrahls ist bei dieser bekannten Bauweise nicht mit der notwendigen
Sicherheit möglich. Eine sichere und zeitlich exakt definierte Entflammung des Brennstoffstrahls
ist jedoch für eine Schadstoffreduzierung unbedingt erforderlich. Ferner kann an der
Austrittsöffnung des Brennstoffstrahls eine stetig fortschreitende Verrußung oder
Verkokung auftreten, die die abgespritzte Strahlform beeinflußt.
Vorteile der Erfindung
[0004] Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit integrierter Zündkerze mit den
kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die
Position des Funkenüberschlags bezüglich der Position der Abspritzöffnung reproduzierbar
und eindeutig festgelegt ist. Somit ist eine sichere Entflammung des abgespritzten
Brennstoffstrahls gewährleistet. Die Position des Funkenüberschlags und somit die
Zündstelle kann in den Bereich des abgespritzten Brennstoffstrahls mit den geringsten
zyklischen Strahlschwankungen gelegt werden. Der Zeitpunkt der Entflammung des Brennstoffstrahls
weist daher äußerst geringe Schwankungen von Einspritzzyklus zu Einspritzzyklus auf.
Durch die Positionierung des Funkenüberschlags bzw. der Zündstelle in der Nähe der
Abspritzöffnung wird einer Verrußung und Verkokung der Abspritzöffnung entgegengewirkt
und somit einer dadurch bedingten Veränderung der Strahlgeometrie entgegengewirkt.
[0005] Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen
und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Brennstoffeinspritzventils mit
integrierter Zündkerze möglich.
[0006] Die Kante zur Festlegung der Position des Funkenüberschlags kann entweder an der
Stirnfläche des Ventilkörpers oder an den Zündelektroden vorgesehen sein. Die Kante
kann an der Stirnfläche des Ventilkörpers durch eine Erhöhung oder Vertiefung gebildet
sein. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Ventilkörper an der Erhöhung einen abgerundeten
Flankenbereich aufweist, um die Luftströmung gezielt auf die Zündstelle zu richten.
An dem Gehäusekörper können eine oder mehrere stiftartige Zündelektroden derart befestigt
sein, daß sie unter einem vorgegebenen Neigungswinkel in Richtung auf die Stirnfläche
des Ventilkörpers geneigt sind. Eine Kante der Zündelektroden bildet dabei die Stelle
mit dem geringsten Abstand zu der Stirnfläche des Ventilkörpers und legt somit die
Zündstelle fest. Wenn die die Zündstelle festlegende Kante an der Stirnfläche des
Ventilkörpers ausgebildet ist, kann als Zündelektrode auch ein einfacher die Stirnfläche
des Ventilkörpers überspannender Draht Verwendung finden, was eine besonders kostengünstige
Ausgestaltung darstellt.
[0007] Besonders vorteilhaft kann die Zündelektrode ringförmig ausgestaltet sein und eine
Öffnung für den von der Abspritzöffnung abgespritzten Brennstoffstrahl aufweisen.
Die die Zündstelle festlegende Kante ist dabei an der Öffnung der ringförmigen Zündelektrode
ausgebildet. Um den Brennstoffstrahl nicht zu behindern, ist es vorteilhaft, wenn
die Öffnung der ringförmigen Zündelektrode sich in der Abspritzrichtung des Brennstoffstrahls
konisch erweitert, wobei der Öffnungswinkel der Zündelektrode in vorteilhafter Weise
an den Öffnungswinkel des Brennstoffstrahls angepaßt ist. Eine Ausbildung der Halterung
für die Zündelektrode mit radial verteilt angeordneten stabförmigen Vorsprüngen und
radial zu den Vorsprüngen geführten radial angeordneten Stiften gewährleistet eine
ausreichende radiale Anströmung der Verbrennungsluft und unterstützt die sichere Entflammung
des Brennstoffstrahls.
Zeichnung
[0008] Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt
und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Brennstoffeinspritzventil mit integrierter
Zündkerze entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel,
- Fig. 2
- eine vergrößerte Darstellung des abspritzseitigen Endbereichs des in Fig. 1 dargestellten
Brennstoffeinspritzventils mit integrierter Zündkerze,
- Fig. 3
- einen Schnitt durch den abspritzseitigen Endbereich eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils
mit integrierter Zündkerze entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel,
- Fig. 4
- einen Schnitt durch den abspritzseitigen Endbereich eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils
mit integrierter Zündkerze entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel,
- Fig. 5
- einen Schnitt durch den abspritzseitigen Endbereich eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils
mit integrierter Zündkerze entsprechend einem vierten Ausführungsbeispiel,
- Fig. 6
- einen Schnitt durch den abspritzseitigen Endbereich eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils
mit integrierter Zündkerze entsprechend einem fünften Ausführungsbeispiel, und
- Fig. 7
- einen Schnitt durch den abspritzseitigen Endbereich eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils
mit integrierter Zündkerze entsprechend einem sechsten Ausführungsbeispiel.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
[0009] In Fig. 1 ist ein Brennstoffeinspritzventil mit integrierter Zündkerze zum direkten
Einspritzen von Brennstoff in einen Brennraum einer gemischverdichteten, fremdgezündeten
Brennkraftmaschine und zum Zünden des in den Brennraum eingespritzten Brennstoffs
entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
[0010] Das allgemein mit dem Bezugszeichen 1 versehene Brennstoffeinspritzventil mit integrierter
Zündkerze weist einen ersten Gehäusekörper 2, der mittels eines Gewindes 3 in eine
Aufnahmebohrung eines in Fig. 1 nicht dargestellten Zylinderkopfes einschraubbar ist,
sowie einen zweiten Gehäusekörper 4 und einen dritten Gehäusekörper 5 auf. Das durch
die Gehäusekörper 3, 4, 5 gebildete metallische Gehäuse umgibt einen Isolationskörper
6, der seinerseits einen Ventilkörper 7, einen Dralleinsatz 14 und eine sich im Inneren
des Dralleinsatzes 14 über das zulaufseitige Ende 8 des Ventilkörpers 7 hinaus erstreckende
Ventilnadel 9 zumindest teilweise radial außenseitig umgibt. Mit der Ventilnadel 9
ist ein abspritzseitig konisch ausgebildeter Ventilschließkörper 10 verbunden, der
zusammen mit einer innenseitigen konischen Ventilsitzfläche an dem abspritzseitigen
Ende 11 des Ventilkörpers 7 einen Dichtsitz bildet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel
sind die Ventilnadel 9 und der Ventilschließkörper 10 einteilig ausgebildet. Beim
Abheben des Ventilschließkörpers 10 von der Ventilsitzfläche des Ventilkörpers 7 gibt
der Ventilschließkörper 10 eine in dem Ventilkörper 7 ausgebildete Austrittsöffnung
12 frei, so daß ein kegelförmiger Brennstoffstrahl 13 abgespritzt wird. Zur besseren
umfänglichen Verteilung des Brennstoffs ist im dargestellten Ausführungsbeispiel im
Dralleinsatz 14 eine Drallnut 14a vorgesehen, wobei auch mehrere Drallnuten 14a vorgesehen
sein können.
[0011] An dem ersten Gehäusekörper 2 sind erste Zündelektroden 70a zur Erzeugung eines Zündfunkens
vorgesehen. Die Zündelektroden 70a führen dabei Massepotential, während der Ventilkörper
7 mit einem Hochspannungspotential beaufschlagbar ist. Die Längen der Zündelektroden
70a sind dabei dem Strahlwinkel und der Strahlform des Brennstoffstrahls 13 anzupassen.
Dabei können die Zündelektroden 70a entweder in den Brennstoffstrahl 13 eintauchen,
oder der Brennstoffstrahl 13 kann in geringem Abstand an den Zündelektroden 70a vorbeigeführt
werden, ohne daß die Zündelektroden 70a von dem Brennstoff benetzt werden. Denkbar
ist auch ein Eintauchen der Zündelektroden 70a in Lücken von durch die Austrittsöffnung
12 oder mehrere Abspritzöffnungen erzeugte Einzelstrahlen.
[0012] Der Ventilkörper 7 ist vorzugsweise zweiteilig aus einem ersten Teilkörper 7a und
einem zweiten Teilkörper 7b ausgebildet, die an einer Schweißstelle 17 zusammengeschweißt
sind.
[0013] Die Ventilnadel 9 gliedert sich im Ausführungsbeispiel in einen ersten metallischen,
abspritzseitigen Führungsabschnitt 9a, einen zweiten metallischen, zulaufseitigen
Führungsabschnitt 9b und einen im Ausführungsbeispiel hülsenförmigen, keramischen
Isolationsabschnitt 9c. Der erste Führungsabschnitt 9a ist in dem Dralleinsatz 14
geführt. Im Ausführungsbeispiel erfolgt die Führung durch die zylinderförmige Mantelfläche
18 des einteilig mit dem ersten Führungsabschnitt 9a ausgebildeten Ventilschließkörpers
10. Eine zweite Führung der Ventilnadel 9 erfolgt mittels des zweiten Führungsabschnitts
9b in dem Isolationskörper 6. Dazu wirkt die Mantelfläche 19 des zweiten Führungsabschnitts
9b mit einer Bohrung 20 in dem Isolationskörper 6 zusammen. Die der Führung dienenden
Führungsabschnitte 9a und 9b sind als metallische Bauteile ausgebildet und können
mit der für die Führung erforderlichen Fertigungsgenauigkeit hergestellt werden. Aufgrund
der geringen Oberflächenrauhigkeit der metallischen Bauteile ergibt sich ein nur geringer
Reibungskoeffizient an den Führungen. Der Isolationsabschnitt 9c hingegen kann als
Keramikteil hergestellt werden. Da der Isolationsabschnitt 9c nicht der Führung der
Ventilnadel 9 dient, sind an die Maßgenauigkeit und die Oberflächenrauhigkeit nur
geringe Anforderungen zu stellen. Eine Überarbeitung des Keramikteils ist daher nicht
erforderlich.
[0014] Die Führungsabschnitte 9a und 9b sind mit dem Isolationsabschnitt 9c nicht nur kraftschlüssig
sondern auch formschlüssig verbunden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weisen
die Führungsabschnitte 9a und 9b jeweils einen Stift 21 bzw. 22 auf, der jeweils in
eine als Bohrung 23 ausgebildete Ausnehmung des Isolationsabschnitts 9c eingeführt
ist. Vorzugsweise ist die Verbindung zwischen den Stiften 21 und 22 der Führungsabschnitte
9a und 9b durch einen Reibschluß, durch Verkleben oder Aufschrumpfen hergestellt.
[0015] Der Isolationsabschnitt 9c ist vorzugsweise hülsenförmig ausgebildet. Durch das gegenüber
einem Vollkörper eingesparte Material ergibt sich eine Gewichtseinsparung, die zu
kürzeren Schaltzeiten des Brennstoffeinspritzventils 1 führt.
[0016] Der zweite Führungsabschnitt 9b ist mit einem Anker 24 verbunden, der mit einer Magnetspule
25 zur elektromagnetischen Betätigung des Ventilschließkörpers 10 zusammenwirkt. Zur
Bestromung der Magnetspule 25 dient ein Anschlußkabel 26. Die Aufnahme der Magnetspule
25 übernimmt ein Spulenträger 27. Ein hülsenförmiger Kern 28 durchdringt die Magnetspule
25 zumindest teilweise und ist von dem Anker 24 durch einen aus der Figur nicht erkennbaren
Spalt in der geschlossenen Stellung des Brennstoffeinspritzventils 1 beabstandet.
Der magnetische Flußkreis wird durch die ferromagnetischen Bauteile 29 und 30 geschlossen.
Der Brennstoff strömt über einen Brennstoffeinlaßstutzen 31, der über ein Gewinde
32 mit einem nicht dargestellten Brennstoffverteiler verbindbar ist, in das Brennstoffeinspritzventil
mit integrierter Zündkerze 1. Der Brennstoff durchströmt zunächst ein Brennstoffilter
33 und strömt dann in eine Längsbohrung 34 des Kerns 28. In der Längsbohrung 34 ist
eine mit einer Hohlbohrung 35 versehene Einstellhülse 36 vorgesehen, die in die Längsbohrung
34 des Kerns 28 einschraubbar ist. Die Einstellhülse 36 dient zur Einstellung der
Vorspannung einer Rückstellfeder 37, die den Anker 24 in Schließrichtung beaufschlagt.
Zur Sicherung der Einstellung der Einstellhülse 36 dient eine Konterhülse 38.
[0017] Der Brennstoff strömt weiter durch eine Längsbohrung 39 in dem zweiten Führungsabschnitt
9b der Ventilnadel 9 und tritt an einer axialen Aussparung 40 in einen Hohlraum 41
des Isolationskörpers 6 ein. Der Brennstoff strömt von dort in eine Längsbohrung 42
des Ventilkörpers 7, in der sich auch die Ventilnadel 9 erstreckt, und erreicht schließlich
die bereits beschriebene Drallnut 14a am äußeren Umfang des Dralleinsatzes 14.
[0018] Wie bereits beschrieben, führen die mit dem Gehäusekörper 2 verbundenen Zündelektroden
70a Massepotential, während der Ventilkörper 7 mit einem Hochspannungspotential zur
Erzeugung von Zündfunken beaufschlagbar sind. Zur Zuführung der Hochspannung dient
ein Hochspannungskabel 50, das über eine seitliche, taschenartige Ausnehmung 51 in
den Isolationskörper 6 eingeführt ist. Das abisolierte Ende 52 des Hochspannungskabels
50 ist an einer Löt- oder Schweißstelle 53 mit einer Kontaktklammer 54 verlötet oder
verschweißt. Die Kontaktklammer 54 umklammert den Ventilkörper 7 und stellt einen
sicheren elektrisch leitenden Kontakt zwischen dem abisolierten Ende 52 des Hochspannungskabels
50 und dem Ventilkörper 7 her. Zur besseren Zugänglichkeit der Löt- oder Schweißstelle
53 weist der Isolationskörper 6 eine radiale Bohrung 55 auf, über welche ein Löt-
oder Schweißwerkzeug zu der Löt- oder Schweißstelle 53 geführt werden kann. Nach dem
Herstellen der Löt- oder Schweißverbindung wird die taschenartige Ausnehmung 51 mit
einer elektrisch isolierenden Vergußmasse 56 ausgegossen. Dabei kann ein in dem Hochspannungskabel
50 integrierter Abbrandwiderstand 57 in die Vergußmasse 56 mit eingegossen werden.
Zur verbesserten Isolation der Löt- oder Schweißstelle 53 kann eine hochspannungsfeste
Folie 58 in die taschenartige Ausnehmung 51 des Isolationskörpers 6 eingelegt und
mit der Vergußmasse 56 ebenfalls vergossen werden. Als Vergußmasse 56 eignet sich
z. B. Silikon.
[0019] Der Isolationskörper 6 und der Ventilkörper 7 können an einem Gewinde 60 miteinander
verschraubt sein. Ferner kann der Isolationskörper 6 mit dem Gehäusekörper 2 an einem
weiteren Gewinde 61 miteinander verschraubt sein. Vorzugsweise werden die Gewinde
60 und 61 mit einem geeigneten Klebstoff gesichert. Der Isolationskörper 6 kann als
Spritzkeramikteil kostengünstig hergestellt werden. Der Ventilkörper 7 und der Isolationskörper
6 können mit einem Montagedorn verschraubt und verklebt werden, um Fluchtfehler in
der Führung der Ventilnadel 9 auszugleichen.
[0020] Die räumlich nahe Anordnung des Abbrandwiderstands 57 zu den Zündelektroden 70a reduziert
den Abbrand an den Zündelektroden 7a und erlaubt trotz einer erhöhten elektrischen
Kapazität eine metallische Vollummantelung des Brennstoffeinspritzventils mit integrierter
Zündkerze 1 durch die metallischen Gehäusekörper 2, 4 und 5.
[0021] Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Darstellung des abspritzseitigen Endbereichs des in
Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiels des Brennstoffeinspritzventils mit
integrierter Zündkerze 1. Neben dem Ventilschließkörper 10 und der als Zylinderbohrung
ausgebildeten Austrittsöffnung 12 sind die Zündelektroden 70a in dieser Darstellung
besonders gut zu erkennen. Das Brennstoffeinspritzventil mit integrierter Zündkerze
1 ist in der Darstellung der Fig. 2 in einen Zylinderkopf 71 einer Brennkraftmaschine
eingeschraubt, so daß die Zündelektroden 70a in einen Brennraum 72 der Brennkraftmaschine
ragen.
[0022] Zur Befestigung der in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 stiftartig, z. B.
zylinderförmig ausgebildeten Zündelektroden 70a dienen mehrere Vorsprünge 78 des Gehäusekörpers
2. Die Vorsprünge 78 des Gehäusekörpers 2 sind dabei an dem Gehäusekörper 2 umfänglich
versetzt zueinander angeordnet, wobei zwischen den einzelnen Vorsprüngen 78 relativ
große Zwischenräume gebildet sind, um einen ungehinderten Zustrom der Verbrennungsluft
zu der Ausmündung der Austrittsöffnung 12 an der dem Brennraum 72 zugewandten Stirnfläche
73 des Ventilkörpers 7 zu ermöglichen. An jedem der Halterung dienenden Vorsprung
78 des Gehäusekörpers 2 ist jeweils eine Zündelektrode 70a angeordnet und an dem zugeordneten
Vorsprung 78 z. B. durch Verschweißen oder Verschrauben befestigt. Die Zündelektroden
70a sind jeweils gegenüber der Ebene der Stirnfläche 73 des Ventilkörpers 7 um einen
vorgegebenen Neigungswinkel α in Richtung auf die Stirnfläche 73 des Ventilkörpers
7 geneigt. Dabei liegt der Stirnfläche 73 des Ventilkörpers 7 jeweils eine Kante 74
der stiftförmigen Zündelektroden 70a gegenüber. Die Position der Kanten 74 definiert
dabei die Stelle des geringsten Abstandes zwischen den Zündelektroden 70a und der
Stirnfläche 73 des Ventilkörpers 7 und legt somit die Zündstelle fest. Aufgrund der
kantenförmigen Ausbildung ergibt sich an dieser Stelle eine erhöhte elektrische Feldstärke,
die die Plasmaentladung des Zündfunkens hervorruft. Die durch die Kanten 74 festgelegte
Zündstelle ist daher von Einspritzzyklus zu Einspritzzyklus reproduzierbar. Die günstigste
Position der Zündstelle kann durch Versuche optimiert werden und liegt im Bereich
der sogenannten Strahlwurzel des von der Austrittsöffnung 12 abgespritzten Brennstoffstrahls
13. Durch Veränderung der Länge und des Neigungswinkels α der Zündelektroden 70a kann
die Position der Kanten 74 an den Öffnungswinkel β des von der Austrittsöffnung 12
bereits abgespritzten Brennstoffstrahls 13 angepaßt werden. Der Abstand der Kanten
74 der Zündelektroden 70a von der Stirnfläche 73 des Ventilkörpers 7 kann durch Verbiegen
einer Knickstelle 75 der Vorsprünge 78 fertigungstechnisch exakt eingestellt werden.
[0023] Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch den abspritzseitigen Endbereich eines Brennstoffeinspritzventils
mit integrierter Zündkerze 1 entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Bereits beschriebene Elemente sind mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen.
[0024] Der Unterschied zu dem anhand der Fig. 1 und 2 beschriebenen Ausführungsbeispiel
besteht im wesentlichen darin, daß die Kante zur Festlegung der Position des Funkenüberschlags
und somit der Zündstelle nicht an der Zündelektrode 70, sondern an der Stirnfläche
73 des Ventilkörpers 7 ausgebildet ist. Dabei weist die Stirnfläche 73 des Ventilkörpers
7 eine Erhöhung 80 mit einer umlaufenden Kante 81 auf. An der Kante 81 entsteht bei
Beaufschlagung des Ventilkörpers 7 mit einer Hochspannung eine erhöhte elektrische
Feldstärke, die die Plasmaentladung des Zündfunkens auslöst. Die Position der Zündstelle
kann in bezug auf die Position der Austrittsöffnung 12 durch geeignete Dimensionierung
des Durchmessers der Erhöhung 80 exakt festgelegt werden. Die das Massepotential führende
Zündelektrode 70b kann bei diesem Ausführungsbeispiel durch einen einfachen Draht
gebildet werden, der zwischen einem ersten Vorsprung 78a des Gehäusekörpers 2 und
einem zweiten Vorsprung 78b des Gehäusekörpers 2 verspannt ist und durch Schweißnähte
82 fixiert sein kann. Durch die drahtförmige Zündelektrode 70b ergibt sich eine Ausgestaltung
mit besonders geringem Fertigungsaufwand. Anstatt einer Erhöhung 80 kann an der Stirnfläche
73 des Ventilkörpers 7 auch eine Vertiefung vorgesehen sein, an deren Begrenzung ebenfalls
eine Kante zur punktuellen Erhöhung der elektrischen Feldstärke ausgebildet ist.
[0025] Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch den abspritzseitigen Endbereich eines dritten Ausführungsbeispiels
eines Brennstoffeinspritzventils mit integrierter Zündkerze 1. Auch hier sind bereits
beschriebene Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen.
[0026] Im Unterschied zu den bereits beschriebenen Ausführungsbeispielen ist bei dem in
Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel die Zündelektrode 70c ringförmig ausgebildet
und weist eine Öffnung 90 für den von der Austrittsöffnung 12 abgespritzten Brennstoffstrahl
13 auf. Die Öffnung 90 der ringförmigen Zündelektrode 70c ist vorzugsweise mit einer
konischen Innenfläche ausgebildet und erweitert sich in der Abspritzrichtung 91 des
Brennstoffstrahls 13. Der Öffnungswinkel β' der Öffnung 90 der ringförmigen Zündelektrode
70c ist vorzugsweise an den Öffnungswinkel β des Brennstoffstrahls 13 angepaßt. Vorzugsweise
stimmt der Öffnungswinkel β' der Öffnung 90 mit dem Öffnungswinkel β des Brennstoffstrahls
13 überein. An dem inneren, der Stirnfläche 73 des Ventilkörpers 7 gegenüberliegenden
Ende weist die Öffnung 90 eine spitzwinklige Kante 92 auf, die bei diesem Ausführungsbeispiel
die Zündstelle festlegt. Die ringförmige Zündelektrode 70c ist über Verbindungsstifte
93 an den Vorsprüngen 78 des Gehäusekörpers 2 befestigt. Die Vorsprünge 78 sind radial
umfänglich an dem Gehäusekörper 2 verteilt. Beispielsweise sind 3 oder 4 derartige
Vorsprünge 78 vorgesehen. Jedem Vorsprung 78 ist ein Verbindungsstift 93 zugeordnet.
Die Vorsprünge 78 und die Verbindungsstifte 93 sind relativ schmal ausgeführt, so
daß zwischen den Vorsprüngen 78 und den Verbindungsstiften 93 relativ große Lücken
verbleiben, durch welche die Verbrennungsluft ungehindert zu der Ausmündung der Austrittsöffnung
12 und zu der durch die umlaufende Kante 92 festgelegten Zündstelle strömen kann.
Ein ungehinderter Zustrom der Verbrennungsluft ist für eine sichere Entflammung des
Brennstoffstrahls 13 und eine geringe Verrußung und Verkokung an der Ausmündung der
Austrittsöffnung 12 wesentlich.
[0027] Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch das abspritzseitige Ende eines Brennstoffeinspritzventils
mit integrierter Zündkerze 1 entsprechend einem vierten Ausführungsbeispiel. Bereits
beschriebene Elemente sind auch hier mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen.
Der Unterschied zu dem bereits anhand von Fig. 4 beschriebenen Ausführungsbeispiel
besteht im wesentlichen darin, daß die ringförmige Zündelektrode 70c einen abschrägten
Abschnitt 96 aufweist, an welchen sich die Verbindungsstifte 93 in einer Fluchtlinie
anschließen. Dadurch werden Kanten am Übergang zwischen den Stiften 93 und der ringförmigen
Zündelektrode 70c vermieden, so daß an diesen Stellen keine erhöhte Feldstärke auftritt,
die zu einer parasitären Zündstelle führen könnten.
[0028] Fig. 6 zeigt einen Schnitt durch das abspritzseitige Ende eines Brennstoffeinspritzventils
mit integrierter Zündkerze 1 entsprechend einem fünften Ausführungsbeispiel. Auch
hier sind bereits beschriebene Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen.
Das in Fig. 6 dargestellte Ausführungsbeispiel stellt eine Kombination der in den
Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiele dar. Dabei ist eine Ringelektrode
70c vorgesehen, deren Öffnung 90 an dem der Stirnfläche 73 des Ventilkörpers 7 gegenüberliegenden
Ende eine Kante 92 aufweist. Die Stirnfläche 73 des Ventilkörpers 7 weist eine Erhöhung
80 mit einer umlaufenden Kante 81 auf. Die umlaufende Kante 81 der Erhöhung 80 befindet
sich in der Nähe der umlaufenden Kante 92 der ringförmigen Zündelektrode 70c. Die
Zündstelle befindet sich zwischen den beiden umlaufenden Kanten 92 und 81, da dort
der Ventilkörper 7 und die Zündelektrode 70c einerseits den geringsten Abstand voneinander
haben und andererseits an dieser Stelle aufgrund der Kanten 81 und 92 eine besonders
hohe elektrische Feldstärke auftritt.
[0029] Fig. 7 zeigt einen Schnitt durch den abspritzseitigen Endbereich eines Brennstoffeinspritzventils
mit integrierter Zündkerze 1 entsprechend einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Auch hier sind bereits beschriebene Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen.
Das in Fig. 7 dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht weitgehend dem bereits anhand
von Fig. 6 beschriebenen Ausführungsbeispiel mit dem Unterschied, daß der Flankenbereich
97 der Erhöhung 80 der Stirnfläche 73 des Ventilkörpers 7 konkav abgerundet ist. Dadurch
wird die seitlich anströmende Verbrennungsluft zu dem Brennstoffstrahl 13 und der
durch die umlaufenden Kanten 81 und 92 festgelegten Zündstelle hingeführt. Es ergibt
sich daher eine besonders gute Einlaufgeometrie für die Verbrennungsluft, so daß eine
sichere Entflammung des Brennstoffstrahls 13 und eine schadstoffarme Verbrennung gewährleistet
sind. Einer Verrußung und Verkokung der Ausmündung der Austrittsöffnung 12 wird entgegengewirkt.
[0030] Verglichen mit bekannten langen und dünnen Fingerelektroden wird durch die Form und
Gestaltung der Zündelektroden 70a - 70c der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele
eine unbeabsichtigte Glühentzündung vermieden. Ferner weisen die erfindungsgemäß gestalteten
Zündelektroden 70a bis 70c eine erhöhte mechanische Stabilität und eine verlängerte
Lebensdauer auf. Durch die Geometrie der Zündelektroden 70a bis 70c und des Ventilkörpers
7 wird an der Zündstelle ein gleichbleibendes Brennstoff-Luftgemisch mit Lambda zwischen
0,6 und 1,0 erreicht. Die Zündstelle liegt im Bereich der geringsten zyklischen Schwankungen
des Brennstoffstrahls. Durch die Zündfunken werden sich eventuell an der Stirnfläche
73 des Ventilkörpers 7 ablagernde Verunreinigungen entsprechend einem Selbstreinigungseffekt
abgebrannt.
1. Brennstoffeinspritzventil mit integrierter Zündkerze (1) zum direkten Einspritzen
von Brennstoff in einen Brennraum (72) einer Brennkraftmaschine und zum Zünden des
in den Brennraum (72) eingespritzten Brennstoffs mit
einem Ventilkörper (7), der zusammen mit einem Ventilschließkörper (10) einen Dichtsitz
bildet, an welchen sich zumindest eine an einer dem Brennraum (72) zugewandten Stirnfläche
(73) des Ventilkörpers (7) ausmündende Austrittsöffnung (12) anschließt, und
einen von dem Ventilkörper (7) isolierten Gehäusekörper (2), wobei an dem Gehäusekörper
(2) zumindest eine Zündelektrode (70a) vorgesehen ist, um einen Funkenüberschlag zwischen
dem Ventilkörper (7) und der Zündelektrode (70a) zu erzeugen,
wobei die Zündelektrode (70a) und der Ventilkörper (7) so geformt sind, daß der Funkenüberschlag
zwischen der dem Brennraum (72) zugewandten Stirnfläche (73) des Ventilkörpers (7)
und der Zündelektrode (70a) erfolgt, und
die dem Brennraum (72) zugewandte Stirnfläche (73) des Ventilkörpers (7) und/oder
die Zündelektrode (70a) in der Nähe der Austrittsöffnung (12) eine Kante (81) aufweist,
um die Position des Funkenüberschlags an der Stirnfläche (73) des Ventilkörpers (7)
bezüglich der Position der Austrittsöffnung (12) reproduzierbar festzulegen,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Stirnfläche (73) des Ventilkörpers (7) in einem vorgegebenen Abstand zu der Austrittsöffnung
(12) eine Erhöhung (80) oder Vertiefung mit einer die Erhöhung (80) bzw. Vertiefung
begrenzenden Kante (81) aufweist und an dem Gehäusekörper (2) zumindest zwei die Stirnfläche
(73) des Ventilkörpers (7) überragende Halterungen (78a, 78b) vorgesehen sind, zwischen
welchen sich zumindest eine drahtförmige Zündelektrode (70b) erstreckt.
2. Brennstoffeinspritzventil mit integrierter Zündkerze nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Stirnfläche (73) des Ventilkörpers (7) eine Erhöhung (80) mit einem abgerundeten
Flankenbereich (97) aufweist.
3. Brennstoffeinspritzventil mit integrierter Zündkerze nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die drahtförmige Zündelektrode (70b) an den zumindest zwei Halterungen (78a, 78b)
mittels Schweißnähten (82) befestigbar ist.