Title:
Brennstoffeinspritzventil-Zündkerze-Kombination
Kind Code:
A1


Abstract:
The invention relates to a combined fuel injection valve/ignition plug (1) which comprises a fuel injection valve (2) for the direct injection of fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine, and an ignition plug (3) which has an ignition plug insulator (19), a first electrode (20) and a second electrode (21) for igniting the fuel injected into the combustion chamber. The fuel injection valve (2) includes an actuator (4), interacting with an actuator element (5) that is functionally non-positively linked with a valve needle (6), said valve needle (6) or a valve closing element (7) linked therewith interacting with a valve seat surface (8) to give a sealing seat. The valve needle (6) of the fuel injection valve (2) and the ignition plug insulator (19) of the ignition plug (3) are disposed biaxially off-set in a common housing (9).



Inventors:
HERDEN WERNER (DE)
VOLZ DIETER (DE)
WUERFEL GERNOT (DE)
MELSHEIMER ANJA (DE)
SCHMITTINGER SIMON (DE)
NORGAUER RAINER (DE)
DEPONTE RENE (DE)
Application Number:
DE10159909A
Publication Date:
06/18/2003
Filing Date:
12/06/2001
Assignee:
ROBERT BOSCH GMBH
International Classes:
Domestic Patent References:
DE69521204T2N/A



Foreign References:
3661125
3507262
EP0661446
JPH06123270A
Claims:
1. Brennstoffeinspritzventil-Z�ndkerze-Kombination (1) mit einem Brennstoffeinspritzventil (2) zum direkten Einspritzen von Brennstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine und einer Z�ndkerze (3) mit einem Kerzenstein (19), einer ersten Elektrode (20) und einer zweiten Elektrode (21) zum Z�nden des in den Brennraum eingespritzten Brennstoffs, wobei das Brennstoffeinspritzventil (2) einen Aktor (4) umfa�t, welcher mit einer Bet�tigungseinrichtung (5) zusammenwirkt, welche in kraftschl�ssiger Wirkverbindung mit einer Ventilnadel (6) steht, wobei die Ventilnadel (6) oder ein mit dieser verbundener Ventilschlie�k�rper (7) mit einer Ventilsitzfl�che (8) zu einem Dichtsitz zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, da� die Ventilnadel (6) des Brennstoffeinspritzventils (2) und der Kerzenstein (19) der Z�ndkerze (3) biaxial versetzt in einem gemeinsamen Geh�use (9) angeordnet sind.

2. Brennstoffeinspritzventil-Z�ndkerze-Kombination nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da� das Geh�use (9) in eine Ausnehmung (10) eines Zylinderkopfes (11) der Brennkraftmaschine einbringbar ist.

3. Brennstoffeinspritzventil-Z�ndkerze-Kombination nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, da� das Geh�use (9) mittels einer Dichtung (12) gegen den Zylinderkopf (11) der Brennkraftmaschine abgedichtet ist.

4. Brennstoffeinspritzventil-Z�ndkerze-Kombination nach einem der Anspr�che 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, da� eine L�ngsachse (13) der Ventilnadel (6) des Brennstoffeinspritzventils (2) gegen�ber einer L�ngsachse (14) des Kerzensteins (19) der Z�ndkerze (3) unter einem Winkel () geneigt ist.

5. Brennstoffeinspritzventil-Z�ndkerze-Kombination nach einem der Anspr�che 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, da� das Brennstoffeinspritzventil (2) in das Geh�use (9) integriert ist.

6. Brennstoffeinspritzventil-Z�ndkerze-Kombination nach einem der Anspr�che 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, da� der Kerzenstein (19) mit dem Geh�use (9) l�sbar verbunden ist.

7. Brennstoffeinspritzventil-Z�ndkerze-Kombination nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, da� der Kerzenstein (19) in das Geh�use (9) eingeschraubt ist.

8. Brennstoffeinspritzventil-Z�ndkerze-Kombination nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, da� der Kerzenstein (19) mittels einer Schraubh�lse (15) in dem Geh�use (9) fixiert ist.

9. Brennstoffeinspritzventil-Z�ndkerze-Kombination nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, da� der Kerzenstein (19) in das Geh�use (9) eingeschoben ist.

10. Brennstoffeinspritzventil-Z�ndkerze-Kombination nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, da� der Kerzenstein (19) mittels eines Klemmrings (16) am Geh�use (9) fixiert ist.

11. Brennstoffeinspritzventil-Z�ndkerze-Kombination nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, da� das Brennstoffeinspritzventil (2) eine Kunststoffumspritzung (17) aufweist, in welcher der Klemmring (16) formschl�ssig angeordnet ist.

12. Brennstoffeinspritzventil-Z�ndkerze-Kombination nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, da� der Kerzenstein (19) direkt in die Kunststoffumspritzung (17) eingeclipt ist.

Description:
Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Brennstoffeinspritzventil- Z�ndkerze-Kombination nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Aus der EP 0 661 446 A1 ist ein Brennstoffeinspritzventil mit einer integrierten Z�ndkerze bekannt. Das Brennstoffeinspritzventil mit integrierter Z�ndkerze dient zum direkten Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine und zum Z�nden des in den Brennraum eingespritzten Brennstoffs. Durch die kompakte Integration eines Brennstoffeinspritzventils mit einer Z�ndkerze kann Einbauraum am Zylinderkopf der Brennkraftmaschine eingespart werden. Das bekannte Brennstoffeinspritzventil mit integrierter Z�ndkerze weist einen Ventilk�rper auf, der zusammen mit einem mittels einer Ventilnadel bet�tigbaren Ventilschlie�k�rper einen Dichtsitz bildet, an welchen sich eine an einer dem Brennraum zugewandten Stirnfl�che des Ventilk�rpers ausm�ndende Abspritz�ffnung anschlie�t. Der Ventilk�rper ist durch einen keramischen Isolationsk�rper von einem in den Zylinderkopf der Brennkraftmaschine einschraubbaren Geh�usek�rper hochspannungsfest isoliert. An dem Geh�usek�rper befindet sich eine Masseelektrode, um ein Gegenpotential zu dem mit Hochspannung beaufschlagten Ventilk�rper zu bilden. Bei Beaufschlagung des Ventilk�rpers mit einer ausreichenden Hochspannung erfolgt ein Funken�berschlag zwischen dem Ventilk�rper und der mit dem Geh�usek�rper verbundenen Masseelektrode.

Bei dem bekannten Brennstoffeinspritzventil mit integrierter Z�ndkerze ist jedoch nachteilig, da� die Position des Funken�berschlags bez�glich des von der Abspritz�ffnung abgespritzten Brennstoffstrahls nicht definiert ist, da der Funken�berschlag an einer nahezu beliebigen Stelle im seitlichen Bereich eines Vorsprungs des Ventilk�rpers erfolgen kann. Eine sichere Z�ndung der sogenannten Strahlwurzel des von der Abspritz�ffnung abgespritzten Brennstoffstrahls ist bei dieser bekannten Bauweise nicht mit der notwendigen Sicherheit m�glich. Eine sichere und zeitlich exakt definierte Entflammung des Brennstoffstrahls ist jedoch f�r eine Schadstoffreduzierung unbedingt erforderlich. Ferner kann an der Austritts�ffnung des Brennstoffstrahls eine stetig fortschreitende Verru�ung oder Verkokung auftreten, die die abgespritzte Strahlform beeinflu�t.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgem��e Brennstoffeinspritzventil-Z�ndkerze- Kombination mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegen�ber den Vorteil, da� durch eine biaxiale Anordnung der Ventilnadel des Brennstoffeinspritzventils und des Kerzensteins der Z�ndkerze in einem gemeinsamen Geh�use, welches in den Zylinderkopf der Brennkraftmaschine einsetzbar ist, eine optimale Anordnung der Bauteile relativ zueinander bei einfacher Montage und geringem Platzbedarf der Anordnung gegeben ist.

Durch die in den Unteranspr�chen aufgef�hrten Ma�nahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Brennstoffeinspritzventil- Z�ndkerze-Kombination m�glich.

Vorteilhafterweise ist der Kerzenstein durch eine Schraubh�lse, einen Klemmring oder eine passende Form der Kunststoffummantelung des Brennstoffeinspritzventils in ihrer Aufnahmebohrung gesichert. Der Kerzenstein wird dabei in die jeweilige Halterung eingeschraubt oder eingeschoben.

Besonders vorteilhaft ist die Neigung der L�ngsachse des Kerzensteins gegen�ber der L�ngsachse der Ventilnadel, da ein direktes Anspritzen der Z�ndkerze durch das Brennstoffeinspritzventil vermieden werden kann.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, da� die Funkenlage n�her an die D�se herangef�hrt werden kann (im Vergleich zur parallelen Achsenanordnung). Damit wird ein ungedrosselter Leerlaufbetrieb m�glich.

Weiterhin ist von Vorteil, da� die Z�ndkerze und die Masseelektrode der Z�ndkerze jeweils unabh�ngig vom Brennstoffeinspritzventil austauschbar sind.

Zeichnung

Ausf�hrungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung n�her erl�utert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch ein erstes Ausf�hrungsbeispiel einer erfindungsgem��en Brennstoffeinspritzventil- Z�ndkerze-Kombination; und

Fig. 2 einen Schnitt durch ein zweites Ausf�hrungsbeispiel einer erfindungsgem��en Brennstoffeinspritzventil-Z�ndkerze-Kombination.

Beschreibung der Ausf�hrungsbeispiele

In Fig. 1 ist eine Brennstoffeinspritzventil-Z�ndkerze- Kombination 1 mit einem Brennstoffeinspritzventil 2 zum direkten Einspritzen von Brennstoff in einen Brennraum einer gemischverdichtenden, fremdgez�ndeten Brennkraftmaschine und einer Z�ndkerze 3 zum Z�nden des in den Brennraum eingespritzten Brennstoffs entsprechend einem ersten Ausf�hrungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Das Brennstoffeinspritzventil 2 weist dabei einen Aktor 4 auf, welcher im Ausf�hrungsbeispiel in Form einer Magnetspule ausgebildet ist. Der Aktor 4 wirkt mit einer Bet�tigungsvorrichtung 5 f�r eine Ventilnadel 6 zusammen, wobei die Bet�tigungsvorrichtung im Ausf�hrungsbeispiel als ein mit der Magnetspule 4 zusammenwirkender Magnetanker 5 ausgebildet ist. Die Ventilnadel 6 weist an ihrem abstr�mseitigen Ende einen Ventilschlie�k�rper 7 auf, welcher mit einer Ventilsitzfl�che 8 zu einem Dichtsitz zusammenwirkt. Das Brennstoffeinspritzventil 2 verf�gt �ber zumindest eine Abspritz�ffnung 18, durch welche Brennstoff bei Bet�tigung des Brennstoffeinspritzventils 2 in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird.

Das Brennstoffeinspritzventil 2 kann zumindest teilweise von einer Kunststoffummantelung 17 umgeben sein, welche an einer zentralen Brennstoffzufuhr 23 angespritzt sein kann. Die Kunststoffummantelung 17 kann sich auch auf einen elektrischen Steckkontakt 24, welcher der Kontaktierung des Aktors 4 dient, erstrecken.

Die Z�ndkerze 3 ist in �blicher Weise ausgebildet und besteht aus einem Kerzenstein 19, der vorzugsweise aus einem Keramikmaterial besteht, sowie einer darin gef�hrten ersten Elektrode 20. Die erste Elektrode 20 ist elektrisch durch ein nicht weiter dargestelltes Z�ndger�t kontaktierbar. Mindestens eine zweite Elektrode 21 ist an einem Geh�use 9, welches das Brennstoffeinspritzventil 2 und die Z�ndkerze 3 erfindungsgem�� verbindet, ausgebildet.

Das Geh�use 9 ist dabei so beschaffen, da� es ein Teilgeh�use f�r das Brennstoffeinspritzventil 2 bildet und eine Aufnahmebohrung 22 f�r den Kerzenstein 19 der Z�ndkerze 3 aufweist, wobei der Kerzenstein 19 der Z�ndkerze 3 mit dem Geh�use 9 l�sbar verbindbar ist. In dem in Fig. 1 dargestellten ersten Ausf�hrungsbeispiel ist dabei der. Kerzenstein 19 in eine Schraubh�lse 15, welche formschl�ssig mit dem Geh�use 9 verbunden ist, eingeschraubt. Die Aufnahmebohrung 22 f�r den Kerzenstein 19 und die Ventilnadel 6 des Brennstoffeinspritzventils 2 sind dabei biaxial angeordnet und vorzugsweise unter einem beliebigen Winkel , welcher zwischen einer L�ngsachse 13 der Ventilnadel 6 des Brennstoffeinspritzventils 2 und einer L�ngsachse 14 des Kerzensteins 19 der Z�ndkerze 3 ausgebildet ist, geneigt. In das Geh�use 9 ist vorzugsweise auch der Aktor 4 zur Bet�tigung der Ventilnadel 6 integriert.

Durch eine geeignete Wahl des Winkels sowie der Geometrie des Dichtsitzes und der zumindest einen Abspritz�ffnung 18 des Brennstoffeinspritzventils 2 bzw. des Einspritzstrahls kann eine optimale Z�ndung der in den Brennraum eingespritzten Gemischwolke bei minimaler Thermoschockbelastung der Z�ndkerze 3 gew�hrleistet werden, wodurch der Brennstoffverbrauch und der Schadstoffaussto� der Brennkraftmaschine g�nstig beeinflu�t werden.

Die Vorteile des erfindungsgem�� ausgestalteten Geh�uses 9 gegen�ber getrennten Bauteilen liegen dabei in der einfachen Montierbarkeit in einer Ausnehmung 10 eines Zylinderkopfes 11 der Brennkraftmaschine, der M�glichkeit des separaten Austauschs des Kerzensteins 19 und der zweiten Elektrode 21 sowie in der Reduzierung des Einbauraums von Z�ndkerze 3 und Brennstoffeinspritzventil 2 im Zylinderkopf 11.

Die Vorteile gegen�ber einer koaxialen Anordnung von Brennstoffeinspritzventil 2 und Z�ndkerze 3 liegen insbesondere in der erh�hten Haltbarkeit der Bauteile und einer Verbesserung des Kaltstartverhaltens der Brennkraftmaschine, da aufwendige Keramikummantelungen entfallen k�nnen. Dadurch werden auch die Herstellungs- und Servicekosten niedrig gehalten. Ein weiterer Funktionsvorteil ist die geringere St�rauff�lligkeit durch gr��ere hydraulische Dichtheit.

Die Ausnehmung 10 des Zylinderkopfes 11 kann dabei in Form einer Bohrung oder eines Langloches ausgef�hrt sein, welches durch das entsprechend geformte Geh�use 9 ausgef�llt wird. Die Abdichtung gegen den Brennraum erfolgt z. B. mittels einer Dichtung 12, welche zwischen dem Geh�use 9 und einer Wandung 25 des Zylinderkopfes 11 angeordnet ist. Die Dichtung 12 kann dabei beispielsweise torusf�rmig oder ringf�rmig mit einem beliebigen Querschnitt ausgef�hrt sein und aus einem Teflonmaterial bestehen. Es sind auch andere Dichtungsvarianten denkbar, z. B. Unterlegscheiben.

Fig. 2 zeigt in gleicher Darstellung wie Fig. 1 ein zweites Ausf�hrungsbeispiel einer erfindungsgem�� ausgestalteten Brennstoffeinspritzventil-Z�ndkerze-Kombination 1. Mit Fig. 1 �bereinstimmende Bauteile sind mit �bereinstimmenden Bezugszeichen versehen. Auf eine Beschreibung bereits in Fig. 1 beschriebener Bauteile wird verzichtet.

Die im ersten Ausf�hrungsbeispiel in Fig. 1 dargestellte l�sbare Fixierung des Kerzensteins 19 in dem Geh�use 9 mittels Einschraubens in eine mit dem Geh�use formschl�ssig verbundenen Schraubh�lse 15 kann auch auf anderem Wege erfolgen. In Fig. 2 ist dabei ein Klemmring 16 dargestellt, welcher beispielsweise in die im vorliegenden zweiten Ausf�hrungsbeispiel erweitert ausgef�hrte Kunststoffummantelung 17 des Brennstoffeinspritzventils 2 integriert ist, welche sich beispielsweise �ber die ganze radiale Ausdehnung des Geh�uses 9 erstrecken kann. Der Klemmring 16 kann dabei auch in Verbindung mit der nicht weiter dargestellten Z�ndspule, welche der Kontaktierung der Z�ndkerze 3 dient, zur Fixierung der Z�ndkerze 3 in der Aufnahmebohrung 22 wirken oder aber bei einer entsprechenden Dimensionierung der Aufnahmebohrung 22 ganz entfallen.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausf�hrungsbeispiele beschr�nkt und f�r beliebige Bauweisen von Brennstoffeinspritzventilen und beliebige Neigungswinkel von Z�ndkerze 3 und Brennstoffeinspritzventil 2 zueinander anwendbar.