DE4304804A1 - Vorrichtung zur Einspritzung eines Brennstoff-Gas-Gemisches - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Einspritzung eines Brennstoff-Gas-Gemisches nach der Gattung des Hauptanspruchs. Eine Vorrichtung zur Einspritzung eines Brennstoff-Gas-Gemisches mit einem Brennstoffeinspritzventil und mit einer topfförmig ausgebilde­ ten Gasumfassungshülse, die mit ihrem Mantelteil zumindest teilweise axial und mit ihrem Bodenteil zumindest teilweise radial ein Ventil­ ende des Brennstoffeinspritzventils umgibt, ist bereits aus der DE-OS 41 21 372 bekannt. Die Gasumfassungshülse ist dabei so ausge­ führt, daß ihr Bodenteil mit einer konzentrischen Durchlaßöffnung schräg zum Ventilende des Brennstoffeinspritzventils hin geformt ist. Auf diese Weise wird ein Gasringspalt zwischen einer sich am stromabwärtigen Ende des Brennstoffeinspritzventils befindlichen Spritzlochscheibe und dem Bodenteil der Gasumfassungshülse gebildet, der die Durchlaßöffnung unmittelbar umgibt. Die Gaszufuhr erfolgt über Durchgangsöffnungen im Mantelteil der Gasumfassungshülse sowie über Gasführungskanäle. Die Einstellung des axialen Maßes des Gas­ ringspaltes erfolgt, indem die Gasumfassungshülse axial bis an eine Anschlagfläche des Ventilsitzträgers geschoben wird, darauffolgend der Istwert des Gasdurchsatzes gemessen wird und danach die Einstellung auf den Sollwert durch Materialabtrag entweder an der Anschlagfläche oder am Bodenteil der Gasumfangshülse erreicht wird beziehungsweise eine plastische Verformung des Bodenteils vorge­ nommen wird.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Einspritzung eines Brennstoff- Gas-Gemisches mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs stellt eine kostengünstige, leicht montierbare und einfach einstell­ bare Möglichkeit zur verbesserten Aufbereitung von Brennstoff dar. Besonders vorteilhaft ist die Verbundtechnik zwischen der Gasum­ fassungshülse und dem Ventilsitzträger des Brennstoffeinspritz­ ventils zur Leitung des Gases. Das stromabwärtige Ende des Ventil­ sitzträgers weist wenigstens eine Vertiefung gegenüber seinem kreis­ förmigen Umfang auf, die beispielsweise durch Materialabtragung gebildet wurde, so daß das kreisförmige Mantelteil der Gasum­ fassungshülse nur an einem kreisförmigen Bereich oder an mehreren kreisförmigen Bereichen des Ventilsitzträgers anliegt, die axial verlaufen. Dadurch werden automatisch Gaszwischenräume zwischen den beispielsweise ebenen Flächen der Vertiefungen des Ventilsitzträgers und dem kreisförmigen Mantelteil der Gasumfassungshülse geschaffen, die als Gaszufuhrkanäle dienen. Die an den axial verlaufenden, kreisförmigen Bereichen des Ventilsitzträgers beispielsweise mittels Laserschweißen befestigte Gasumfassungshülse ist besonders robust und kann nach der Montage auch bei großen Erschütterungen nicht verrutschen.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Vorrichtung möglich.

Vorteilhaft ist es, in einen äußeren Radialbereich des Bodenteil der Gasumfassungshülse eine umlaufende, stromaufwärts ragende Einformung einzubringen, die auf der stromabwärtigen Seite des Bodenteils damit eine Rinne bildet, die zum besseren Ablösen des niedergeschlagenen Brennstoffes vom Bodenteil vorgesehen ist. Die Ablöserinne dient zum Sammeln von stromabwärts des Bodenteils der Gasumfassungshülse niedergeschlagenem Brennstoff, ermöglicht ein gezieltes Ablösen dieses Brennstoffs und verhindert die Wanderung von Brennstoff in radialer Richtung an der Gasumfassungshülse entlang nach außen. Dadurch wird die Ansammlung größerer Mengen von Brennstoff, die unkontrolliert abtropfen würden, an den Radialbereichen der Gasum­ fassungshülse verhindert.

Für eine einfache Ausbildung der die Gasumfassungshülse mit dem Brennstoffeinspritzventil verbindenden Schweißungen ist es vorteil­ haft, wenn ein an dem Umfang des Mantelteils der Gasumfassungshülse angeordneter Aufnahme- und Stützring einen Bereich am Umfang des Mantelteils der Gasumfassungshülse nicht abdeckt.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung teilweise und vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine teilweise dargestellte Vor­ richtung zur Einspritzung eines Brennstoff-Gas-Gemisches gemäß eines ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels, Fig. 2 eine Gasum­ fassungshülse gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels, Fig. 3 eine Gasumfassungshülse gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels, Fig. 4 eine Draufsicht in stromaufwärtiger Richtung auf einen Ventilsitz­ träger in Form eines Vierkantes, Fig. 5 eine Seitenansicht dieses Ventilsitzträgers, die Fig. 6 bis 8 Draufsichten in stromauf­ wärtiger Richtung auf Ventilsitzträger mit ein, zwei bzw. drei Vertiefungen, die durch ebene Flächen abgeschlossen werden, und Fig. 9 eine Draufsicht in stromaufwärtiger Richtung auf einen Ventilsitzträger mit einer nutförmigen Vertiefung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In der Fig. 1 ist beispielhaft und teilweise eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Einspritzung eines Brennstoff-Gas-Gemisches beispielsweise in eine gemischverdichtende, fremdgezündete Brenn­ kraftmaschine dargestellt. Diese Vorrichtung besteht aus einer topf­ förmig ausgebildeten Gasumfassungshülse 1, die konzentrisch zu einer Ventillängsachse 2 ein Ventilende 4 eines Brennstoffeinspritzventils 5 umfaßt. Die Gasumfassungshülse 1 umgibt mit einem Mantelteil 8 zumindest teilweise axial und mit einem Bodenteil 9 zumindest teil­ weise radial das Ventilende 4 des Brennstoffeinspritzventils 5. Zum Beispiel konzentrisch zu der Ventillängsachse 2 verlaufend weist das Bodenteil 9 der Gasumfassungshülse 1 eine Gemischabspritzöffnung 10 auf.

Das Brennstoffeinspritzventil 5 hat einen rohrförmigen Ventilsitz­ träger 15, in dem konzentrisch zu der Ventillängsachse 2 eine Längs­ öffnung 16 ausgebildet ist. In der Längsöffnung 16 ist eine zum Beispiel rohrförmige Ventilnadel 17 angeordnet, die an ihrem strom­ abwärtigen, dem Bodenteil 9 der Gasumfassungshülse 1 zugewandten Ende 18 mit einem zum Beispiel kugelförmigen Ventilschließkörper 19, an dessen Umfang beispielsweise fünf Abflachungen 20 vorgesehen sind, verbunden ist.

Die Betätigung des Brennstoffeinspritzventils 5 erfolgt in bekannter Weise beispielsweise elektromagnetisch. Zur axialen Bewegung der Ventilnadel 17 und damit zum Öffnen entgegen der Federkraft einer Rückstellfeder 23 beziehungsweise Schließen des Brennstoffein­ spritzventils 5 dient ein nur teilweise dargestellter elektro­ magnetischer Kreis mit einer Magnetspule 24, einem Kern 25 und einem Anker 26. Der Anker 26 ist mit dem dem Ventilschließkörper 19 abge­ wandten Ende der Ventilnadel 17 durch zum Beispiel eine Schweißnaht verbunden und auf den Kern 25 ausgerichtet. Die Magnetspule 24 umgibt den Kern 25, der das stromabwärtige Ende eines nicht näher gezeigten Einlaßstutzens für den Brennstoff darstellt.

Zur Führung des Ventilschließkörpers 19 während der Axialbewegung der Ventilnadel 17 entlang der Ventillängsachse 2 dient eine Führungsöffnung 29 eines Ventilsitzkörpers 30. Der Umfang des Ventilsitzkörpers 30 weist einen geringfügig kleineren Durchmesser auf als den Durchmesser der Längsöffnung 16 des Ventilsitzträgers 15. An seiner einen, dem Ventilschließkörper 19 abgewandten unteren Stirnseite 32 ist der Ventilsitzkörper 30 mit einem Boden 33 einer zum Beispiel topfförmig ausgebildeten Spritzlochscheibe 34 konzentrisch und fest verbunden, so daß der Boden 33 mit seiner oberen Stirnseite 35 an der unteren Stirnseite 32 des Ventilsitz­ körpers 30 anliegt. Die Verbindung von Ventilsitzkörper 30 und Spritzlochscheibe 34 erfolgt beispielsweise durch eine umlaufende dichte erste Schweißnaht 38 am Boden 33. Durch diese Art der Montage ist die Gefahr einer unerwünschten Verformung des Bodens 33 im Bereich seiner wenigstens einen, beispielsweise vier durch Erodieren oder Stanzen ausgeformten Abspritzöffnungen 40 vermieden.

An den Boden 33 der topfförmigen Spritzlochscheibe 34 schließt sich ein umlaufender Halterand 42 an, der sich in Richtung der Ventil­ längsachse 2 dem Ventilsitzkörper 30 abgewandt erstreckt und stromabwärts konisch nach außen gebogen ist. Der Durchmesser des Halterandes 42 ist an seinem stromabwärtigen Ende größer als der Durchmesser der Längsöffnung 16 im Ventilsitzkörper 15 im Bereich des Ventilsitzkörpers 30. Da der Umfangsdurchmesser des Ventilsitz­ körpers 30 kleiner als der Durchmesser der Längsöffnung 16 des Ventilsitzträgers 15 ist, liegt nur zwischen der Längsöffnung 16 und dem leicht konisch nach außen gebogenen Halterand 42 der Spritzloch­ scheibe 34 eine radiale Pressung vor. Dabei übt der Halterand 42 eine radiale Federwirkung auf die Wandung der Längsöffnung 16 aus.

An seinem stromabwärtigen Ende ist der Halterand 42 der Spritzloch­ scheibe 34 mit der Wandung der Längsöffnung 16 beispielsweise durch eine umlaufende und dichte zweite Schweißnaht 45 verbunden. Eine dichte Verschweißung von Ventilsitzkörper 30 und Spritzlochscheibe 34 sowie von Spritzlochscheibe 34 und Ventilsitzträger 15 ist erforderlich, damit das verwendete Medium, beispielsweise ein Brenn­ stoff, nicht zwischen der Längsöffnung 16 des Ventilsitzträgers 15 und dem Umfang des Ventilsitzkörpers 30 hindurch zu den Abspritz­ öffnungen 40 oder zwischen der Längsöffnung 16 des Ventilsitzträgers 15 und dem Halterand 42 der topfförmigen Spritzlochscheibe 34 hin­ durch unmittelbar in eine Ansaugleitung der Brennkraftmaschine strömen kann. Aufgrund der zwei Schweißnähte 38 und 45 liegen folg­ lich zwei Befestigungsstellen an der topfförmigen Spritzlochscheibe 34 vor.

Der kugelförmige Ventilschließkörper 19 wirkt mit einer sich in Strömungsrichtung kegelstumpfförmig verjüngenden Ventilsitzfläche 44 des Ventilsitzkörpers 30 zusammen, die in axialer Richtung zwischen der Führungsöffnung 29 und der unteren Stirnseite 32 des Ventilsitz­ körpers 30 ausgebildet ist. Der Ventilsitzkörper 30 weist der Rück­ stellfeder 23 zugewandt eine Ventilsitzkörperöffnung 47 auf, die einen größeren Durchmesser besitzt als den Durchmesser der Führungs­ öffnung 29 des Ventilsitzkörpers 30. Ein sich in Richtung der Spritzlochscheibe 34 an die Ventilsitzkörperöffnung 47 anschließen­ der Abschnitt 48 zeichnet sich durch seine kegelstumpfförmige Verjüngung bis zum Durchmesser der Führungsöffnung 29 aus. Die Ventilsitzkörperöffnung 47 mit ihrem nachfolgenden kegelstumpf­ förmigen Abschnitt 48 dient als Strömungseinlaß, damit eine Strömung des Mediums von einem in radialer Richtung durch die Längsöffnung 16 des Ventilsitzträgers 15 begrenzten Ventilinnenraum 50 zu der Führungsöffnung 29 des Ventilsitzkörpers 30 erfolgen kann.

Damit die Strömung des Mediums auch die Abspritzöffnung 40 der Spritzlochscheibe 34 erreicht, sind am Umfang des kugelförmigen Ventilschließkörpers 19 beispielsweise fünf Abflachungen 20 einge­ bracht. Die beispielsweise kreisförmig ausgebildeten Abflachungen 20 liegen am Umfang des kugelförmigen Ventilschließkörpers 19 mit ihren Mittelpunkten in einer horizontalen Ebene 51, die etwa durch den Mittelpunkt des kugelförmigen Ventilschließkörpers 19 aufgespannt ist und die einen rechten Winkel mit der Ventillängsachse 2 bildet. Die fünf kreisförmigen Abflachungen 20, deren Mittelpunkte am Umfang des kugelförmigen Ventilschließkörpers 19 um jeweils 72° voneinander entfernt liegen, ermöglichen das Durchströmen des Mediums im geöffneten Zustand des Einspritzventils vom Ventilinnenraum 50 bis zu den Abspritzöffnungen 40 der Spritzlochscheibe 34. Zur exakten Führung des Ventilschließkörpers 19 und damit der Ventilnadel 17 während der Axialbewegung ist der Durchmesser der Führungsöffnung 29 so ausgebildet, daß der kugelförmige Ventilschließkörper 19 außer­ halb seiner Abflachungen 20 die Führungsöffnung 29 mit geringem radialen Abstand durchragt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist zum Beispiel in eine nicht dar­ gestellte gestufte Ventilaufnahme eines Saugrohrs der Brennkraft­ maschine oder einer sogenannten Brennstoff- und/oder Gasverteiler­ leitung montierbar. Ein ebenfalls nicht gezeigter Gaszufuhrkanal, der der Zufuhr eines Gases zu der Gasumfassungshülse 1 dient, ist so angeordnet, daß ein unmittelbares Einströmen des Gases am stromauf­ wärtigen Ende 53 der Gasumfassungshülse 1 gewährleistet ist. Als Gas kann zum Beispiel die durch einen Bypass vor einer Drosselklappe in dem Saugrohr der Brennkraftmaschine abgezweigte Saugluft, durch ein Zusatzgebläse geförderte Luft, aber auch rückgeführtes Abgas der Brennkraftmaschine oder eine Mischung aus Luft und Abgas verwendet werden.

Das Mantelteil 8 der Gasumfassungshülse 1 umgibt mit seiner inneren Wandung den Umfang des Ventilendes 4, daß gleichfalls das stromab­ wärtige Ende des Ventilsitzträgers 15 darstellt, sowohl direkt an wenigstens einem kreisförmigen Bereich anliegend und befestigt am Ventilsitzträger 15 als auch zum Durchströmen des Gases an wenigstens einem anderen vertieften Bereich des Ventilsitzträgers 15 mit radialem Abstand. Das Bodenteil 9 der Gasumfassungshülse 1 ist gestuft ausgebildet. Konzentrisch zur Ventillängsachse 2 besitzt das Bodenteil 9 einen inneren Radialbereich 55, der der Spritzloch­ scheibe 34 zugewandt angeordnet ist. Im inneren Radialbereich 55 des Bodenteils 9 der Gasumfassungshülse 1 ist konzentrisch zur Ventil­ längsachse 2 die Gemischabspritzöffnung 10 ausgebildet. Die Gemisch­ abspritzöffnung 10 im inneren Radialbereich 55 hat einen solch großen Durchmesser, daß der stromaufwärts aus den Abspritzöffnungen 40 der Spritzlochscheibe 34 austretende Brennstoff ungehindert durch die Gemischabspritzöffnung 10 der Gasumfassungshülse 1 austreten kann. Zwischen einer stromabwärtigen Seite 56 des Bodens 33 der Spritzlochscheibe 34 und einer oberen Stirnseite 57 des inneren Radialbereichs 55 des Bodenteils 9 der Gasumfassungshülse 1 wird Gas zugeführt, das zur besseren Aufbereitung senkrecht auf den abge­ spritzten Brennstoff trifft. Ein leicht konisch verlaufender, sich kegelstumpfförmig erweiternder Axialbereich 58 schließt sich in stromabwärtiger Richtung an den inneren Radialbereich 55 an. Dieser Axialbereich 58 geht in einen radial nach außen in Richtung Mantel­ teil 8 verlaufenden äußeren Radialbereich 59 über, der axial genau um das Maß der axialen Erstreckung des Axialbereichs 58 von dem inneren Radialbereich 55 stromabwärts entfernt liegt und beispiels­ weise konzentrisch eine umlaufende, stromaufwärts ragende Einformung 60 aufweist. Innerer Radialbereich 55 mit der Gemischabspritzöffnung 10, Axialbereich 58 und äußerer Radialbereich 59 bilden also das Bodenteil 9 der Gasumfassungshülse 1.

Die Gasumfassungshülse 1 ist topfförmig ausgebildet, wobei durch das Bodenteil 9 das stromabwärtige Ende der Gasumfassungshülse 1 gebildet wird. Das Bodenteil 9 ist letztlich ebenfalls topfförmig gestaltet, wobei der Topfgrund durch den inneren Radialbereich 55 stromauf­ wärtig geschaffen ist, so daß sich der innere Topf des Bodenteils 9 in axialer Richtung entgegengesetzt zum äußeren Topf der Gasum­ fassungshülse 1 erstreckt. Die Fig. 2 und 3 verdeutlichen die Ausgestaltung der Gasumfassungshülse anschaulich. Am stromauf­ wärtigen Ende 53 der Gasumfassungshülse 1 besitzt das Mantelteil 8 einen radial nach außen weisenden Kragen 65. Das aus dem nicht dar­ gestellten, stromaufwärts der Gasumfassungshülse 1 liegenden Gaszu­ fuhrkanal gelangende Gas kann aufgrund des Kragens 65 am Mantelteil 8 besser zwischen Ventilsitzträger 15 und Gasumfassungshülse 1 ein­ strömen, da sich durch den Kragen 65 eine Vergrößerung des Einström­ querschnitts am stromaufwärtigen Ende 53 der Gasumfassungshülse 1 ergibt.

Wie in Fig. 2 gut zu sehen, ist ein auf das Mantelteil 8 radial nach außen gerichteter, umlaufender, U-förmiger Aufnahme- und Stütz­ ring 66 mit in radialer Richtung nach außen hin offenem Querschnitt aufgesetzt. Der Aufnahme- und Stützring 66 besteht aus einem fest mit dem Mantelteil 8 der Gasumfassungshülse 1 verbundenen Ringboden 68 und zwei radial verlaufenden Ringmantelteilen 69 und 70. Der Ringboden 68 erstreckt sich am Umfang des Mantelteils 8 um 360° und stellt in axialer Richtung das Verbindungsstück zwischen den beiden Ringmantelteilen 69 und 70 dar. Das Ringmantelteil 69 bildet den stromaufwärtigen Abschluß des U-förmigen Aufnahme- und Stützrings 66 und das Ringmantelteil 70 den stromabwärtigen Abschluß. Der Auf­ nahme- und Stützring 66 ist mit seinen Abmaßen so gestaltet, daß er einen Dichtring 72 aufnehmen kann. Dabei bilden die radial nach außen weisenden Ringmantelteile 69 und 70 die Seitenflächen und der Ringboden 68 den Nutgrund der zur Aufnahme des Dichtrings 72 not­ wendigen Ringnut. Der Dichtring 72 dient zur Abdichtung zwischen dem Umfang des Brennstoffeinspritzventils 5 mit der Gasumfassungshülse 1 und der nicht dargestellten Ventilaufnahme beispielsweise der Ansaugleitung der Brennkraftmaschine bzw. der Brennstoff- und/oder Gasverteilerleitung.

Die Fig. 2 zeigt eine erste Variante der Ausbildung des Aufnahme- und Stützrings 66. Bei dieser Ausbildungsform werden die Gasum­ fassungshülse 1 und der Aufnahme- und Stützring 66 unabhängig von­ einander gefertigt. Sowohl die Gasumfassungshülse 1 als auch der Aufnahme- und Stützring 66 werden beispielsweise als Blechprägeteile hergestellt. Eine feste und unlösbare Verbindung beider Teile wird erreicht, indem der Aufnahme- und Stützring 66 mit seinem Ringboden 68 an dem Umfang des Mantelteils 8 der Gasumfassungshülse 1 anliegend durch beispielsweise eine umlaufende dritte Naht 74 mittels Schweißen oder Hartlöten befestigt wird.

Eine zweite Variante der Ausführung des Aufnahme- und Stützrings 66 verdeutlicht die Fig. 3. Hierbei ist die Gasumfassungshülse 1 mit dem Aufnahme- und Stützring 66 einteilig als ein Drehteil ausge­ führt. Damit entfällt der Fügevorgang zum Verbinden zweier Teile, und Dichtprobleme in diesem Bereich treten daher nicht auf. Aller­ dings ist die Herstellung dieses einteiligen Drehteils kosten­ intensiver. Die verschiedenen Faktoren sind bei der Auswahl der Varianten zu beachten.

Im Bodenteil 9 der Gasumfassungshülse 1 ist in beiden Varianten die Einformung 60 ausgeführt. Die Einformung 60 verläuft beispielsweise konzentrisch im äußeren Radialbereich 59 des Bodenteils 9 und erstreckt sich dabei stromaufwärts mit einem kleinen axialen Maß derart, daß sie auf ihrer stromabwärtigen Seite eine umlaufende Ablöserinne 61 bildet. Die Ablöserinne 61 dient zum Sammeln von niedergeschlagenem Brennstoff und ermöglicht ein gezieltes Ablösen des Brennstoffs vom äußeren Radialbereich 59. Besonders beim Starten der Brennkraftmaschine besteht die Gefahr einer stärkeren Benetzung der stromabwärtigen Flächen des Bodenteils 9 der Gasumfassungshülse 1. Durch die Ablöserinne 61 wird gewährleistet, daß kein willkür­ liches Ablösen größerer Brennstoffmengen an der Gasumfassungshülse 1 erfolgt, da sich Brennstoff bereits bei geringen angesammelten Brennstoffmengen von dem äußeren Radialbereich 59 ablösen kann. Außerdem verhindert die Ablöserinne 61 die Wanderung von Brennstoff in radialer Richtung an der Gasumfassungshülse 1 entlang über die Ablöserinne 61 hinaus.

Die Fig. 4 und 5 zeigen den gestuften rohrförmigen Ventilsitz­ träger 15. Der Ventilsitzträger 15 ist beispielsweise in vier Axial­ abschnitte gegliedert, die sich durch ihre verschiedenen Außendurch­ messer beziehungsweise die Außenkontur unterscheiden. Ein erster rohrförmiger stromaufwärtiger Abschnitt 77 ist mit einem kreisringförmigen Querschnitt ausgebildet, da konzentrisch zu der Ventillängsachse 2 in ihm wie in den anderen folgenden Axialab­ schnitten die Längsöffnung 16 verläuft. Dieser erste Abschnitt 77 des Ventilsitzträgers 15 besitzt eine axiale Erstreckung, die ungefähr der halben axialen Ausdehnung des gesamten Ventilsitz­ trägers 15 entspricht, das heißt, der Abschnitt 77 bildet den axial längsten Teil des Ventilsitzträgers 15. Stromabwärts schließt sich an den ersten Abschnitt 77 unmittelbar ein zweiter rohrförmiger Ab­ schnitt 78 mit kreisringförmigem Querschnitt an, der sich durch einen kleineren Außendurchmesser und eine wesentlich kleinere axiale Ausdehnung gegenüber dem ersten Abschnitt 77 auszeichnet. Ein dritter rohrförmiger Abschnitt 79 mit nur geringer axialer Erstreckung folgt stromabwärts dem zweiten Abschnitt 78 mit beispielsweise dem Außendurchmesser des ersten Abschnitts 77. Auf­ grund der größeren Außendurchmesser der Abschnitte 77 und 79 gegen­ über dem zweiten Abschnitt 78 wird eine Nut am Ventilsitzträger 15 geschaffen, die dem einfachen und sicheren Einbau in eine Ventil­ aufnahme dient. Ein das stromabwärtige Ende des Ventilsitzträgers 15 bildender vierter Abschnitt 80 hat ebenfalls einen kreisförmigen Umfang, der durch wenigstens eine in axialer Richtung verlaufende Vertiefung 82, die beispielsweise durch Materialabtragung gebildet wurde, unterbrochen ist, wobei sich im Inneren koaxial die kreis­ förmige Längsöffnung 16 fortsetzt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 4 und 5 ist der vierte Abschnitt 80 des Ventilsitzträgers 15 mit seiner Außenkontur derart gestaltet, daß vier ebene rechteckförmige Flächen 83 über um jeweils 90° versetzt liegende abgerundete Kanten 84, die kreisförmige Bereiche bilden, miteinander verbunden sind. Die vier Flächen 83 bei einem in Form eines Vierkantes ausgebildeten vierten Abschnitts 80 des Ventilsitzträgers 15 begrenzen die Vertiefungen 82 nach innen und erstrecken sich dementsprechend jeweils im rechten Winkel zu den zwei benachbarten, das heißt zu den jeweils unmittelbar an die Kanten 84 einer Fläche 83 angrenzenden beiden Flächen 83. Die Außen­ kontur des vierten Abschnitts 80 des Ventilsitzträgers 15 mit seinen vier ebenen Flächen 83 und den jeweils diese Flächen 83 verbindenden abgerundeten Kanten 84 wird beispielsweise auf computergesteuerten Drehmaschinen hergestellt.

Am stromabwärtigen Ende des vierten Abschnitts 80 des Ventilsitz­ trägers 15 sind an der Außenkontur im Bereich der vier abgerundeten Kanten 84 erste Fasen 86 ausgebildet, die das Aufschieben der Gasum­ fassungshülse 1 auf den Ventilsitzträger 15 vereinfachen sollen. Die Fasen 86 sind so angeformt, daß eine stromabwärtig verlaufende radiale Verjüngung des vierten Abschnitts 80 des Ventilsitzträgers 15 eintritt. Die ebenen Flächen 83 besitzen keine Fasen, da keine Berührungen der Gasumfassungshülse 1 bei der Montage oder im zusammengebauten Zustand mit den Flächen 83 auftreten. Auch im Inneren des Ventilsitzträgers 15 ist an seinem stromabwärtigen Ende eine zweite Fase 87 ausgeformt, die damit eine stromabwärts verlaufende Erweiterung des Durchmessers der Längsöffnung 16 darstellt.

Die vier abgerundeten Kanten 84 als kreisförmige Bereiche besitzen außerhalb ihrer stromabwärtigen Fasen 86 Radien, die dem Radius des Mantelteils 8 der Gasumfassungshülse 1 entsprechen. Damit wird gewährleistet, daß auch schon ohne das folgende Fügeverfahren, wie beispielsweise Laserschweißen, ein guter Sitz der Gasumfassungshülse 1 auf dem Ventilsitzträger 15 erfolgt.

Die Montage der Gasumfassungshülse 1 auf dem Ventilsitzträger 15 erfolgt in mehreren Schritten. In einem ersten Verfahrensschritt wird die Gasumfassungshülse 1 mit ihrem Mantelteil 8 in axialer Richtung vom stromabwärtigen Ende des Ventilsitzträgers 15 her stromaufwärts auf das Ventilende 4, speziell auf den vierten Ab­ schnitt 80 des Ventilsitzträgers 15 aufgeschoben. Dabei liegen Berührungen zwischen den kreisförmigen Bereichen, hier den abgerun­ deten Kanten 84 des vierten Abschnitts 80, die die Führung beim Auf­ schieben bilden, und dem Mantelteil 8 der Gasumfassungshülse 1 vor, während zwischen den ebenen Flächen 83 des vierten Abschnitts 80 und dem Mantelteil 8 Gaszwischenräume 90 entstehen, durch die das zur Aufbereitung des Brennstoffs notwendige Gas strömt. Die Gasum­ fassungshülse 1 wird stromaufwärts bis zu einer vorgegebenen Axial­ stellung aufgebracht und dann beispielsweise mit einem Werkzeug gehalten. In dieser kurzzeitig fixierten Stellung der Gasumfassungs­ hülse 1 wird zwischen der oberen Stirnseite 57 des inneren Radial­ bereichs 55 der Gasumfassungshülse 1 und der stromabwärtigen Seite 56 des Bodens 33 der Spritzlochscheibe 34 ein radial verlaufender Gasringspalt 91 gebildet. Die axiale Ausdehnung dieses Gasringspalts 91 bestimmt die Gasmenge, die dem aus den Abspritzöffnungen 40 der Spritzlochscheibe 34 austretenden Brennstoff zugeführt wird. Der enge Gasringspalt 91 dient der Zufuhr des aus den Gaszwischenräumen 90 strömenden Gases und der Zumessung des Gases. Durch die geringe axiale Erstreckung des engen Gasringspalts 91 in Richtung der Ventillängsachse 2 wird das zugeführte Gas stark beschleunigt und zerstäubt den Brennstoff besonders fein.

Bevor eine feste Verbindung zwischen der Gasumfassungshülse 1 und dem Ventilsitzträger 15 vorgenommen wird, wird der Gasdurchsatz durch den Gasringspalt 91 mittels eines Durchflußmessers gemessen und mit geforderten Sollwerten, die vorgegeben sind, um ein möglichst homogenes, eine optimale Verbrennung ermöglichendes Brennstoff-Gas-Gemisch zu erhalten, verglichen. Stimmen Istwert und Sollwert nicht überein, erfolgt eine axiale Verschiebung der Gasum­ fassungshülse 1 solange, bis die gewünschten Gasdurchsatzwerte erreicht sind. Danach wird in einem letzten Verfahrensschritt die endgültige Fixierung der Gasumfassungshülse 1 vorgenommen, indem die Gasumfassungshülse 1 an den kreisförmigen Bereichen, beispielsweise an den abgerundeten Kanten 84 des Ventilsitzträgers 15, an denen sie unmittelbar anliegt, in axialer Richtung außerhalb des Aufnahme- und Stützringes 66 mit Schweißpunkten 92 beispielsweise mittels Laser befestigt wird.

Nach der Montage der Gasumfassungshülse 1 am Ventilsitzträger 15 er­ geben sich mehrere aufeinanderfolgende Räume zum Durchströmen des Gases von dem stromaufwärtigen Ende 53 der Gasumfassungshülse 1 bis zum Gasringspalt 91 zwischen der stromabwärtigen Seite 56 des Bodens 33 der Spritzlochscheibe 34 und der oberen Stirnseite 57 des inneren Radialbereichs 55 des Bodenteils 9 der Gasumfassungshülse 1. Im zusammengebauten Zustand ragt der innere Topf des Bodenteils 9 stromaufwärts in das Brennstoffeinspritzventil 5 so weit hinein, daß genau die gewünschte axiale Erstreckung des Gasringspaltes 91 zwischen der Spritzlochscheibe 34 und dem inneren Radialbereich 55 des Bodenteils 9 erzielt wird. Damit befindet sich der innere Radialbereich 55 des Bodenteils 9 weiter stromaufwärts als ein stromabwärtiger Abschluß 93 des Ventilsitzträgers 15, während der äußere Radialbereich 59 stromabwärts dieses Abschlusses 93 des Ventilsitzträgers 15 ist und sich der Axialbereich 58 sowohl strom­ aufwärts als auch stromabwärts des Abschlusses 93 des Ventilsitz­ trägers 15 als Verbindung des inneren Radialbereichs 55 und des äußeren Radialbereichs 59 erstreckt.

Das Gas strömt also am Kragen 65 des Mantelteils 8 vorbei hinein in wenigstens einen Gaszwischenraum 90 zwischen Ventilsitzträger 15 und Mantelteil 8 der Gasumfassungshülse 1, der durch die wenigstens eine Vertiefung 82 am Umfang des Ventilsitzträgers 15 gebildet wird. Zwischen äußerem Radialbereich 59 des Bodenteils 9 der Gasumfassungshülse 1 und dem stromabwärtigen Abschluß 93 des Ventil­ sitzträgers 15 tritt das Gas in einen ringförmigen Strömungskanal 94 ein, der radial vom Gas durchströmt wird. Danach strömt das Gas axial stromaufwärts in einem ringförmigen Kanal 95 zwischen dem Axialbereich 58 der Gasumfassungshülse 1 und der Wandung der Längs­ öffnung 16 im Ventilsitzträger 15 bis zum Gasringspalt 91, durch den die Zumessung des Gases zur Zerstäubung des Brennstoffs erfolgt.

Die Fig. 6 bis 9 zeigen weitere Ausführungsbeispiele, die sich durch die Gestalt des Ventilendes 4, insbesondere des vierten Ab­ schnitts 80 des Ventilsitzträgers 15 voneinander unterscheiden und bei denen die gegenüber den Fig. 1, 4 und 5 gleichbleibenden bzw. gleichwirkenden Teile mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind. In den Fig. 6 bis 9 werden Ansichten der Ausführungs­ beispiele in stromaufwärtiger Richtung auf den Ventilsitzträger 15 gezeigt, die Vertiefungen 82 in unterschiedlicher Form aufweisen, die durch beispielsweise Materialabtragung erzielt werden.

Der vierte Abschnitt 80 des Ventilsitzträgers 15 ist bei dem Aus­ führungsbeispiel nach Fig. 6 so gestaltet, daß eine ebene beispielsweise rechteckförmige Fläche 83 die Vertiefung 82 nach innen begrenzt. Außerhalb der Fläche 83 wird der Umfang des Ventil­ sitzträgers 15 von dem kreisförmigen Bereich 84 gebildet, an dessen stromabwärtigen Ende die Fase 86 angeformt ist. Der kreisförmige Bereich 84 des vierten Abschnitts 80 des Ventilsitzträgers 15 weist ungefähr den gleichen Radius auf wie der Radius des Mantelteils 8 der Gasumfassungshülse 1, um ein problemloses Fügen, beispielsweise mit Laserschweißen, beider Bauteile zu ermöglichen.

In der Fig. 7 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem zwei ebene beispielsweise rechteckförmige Flächen 83 die durch beispiels­ weise Materialabtragung entstandenen Vertiefungen 82 im vierten Ab­ schnitt 80 des Ventilsitzträgers 15 nach innen begrenzen. Die Außen­ kontur des Ventilsitzträgers 15 ist derart gestaltet, daß die zwei Flächen 83 über kreisförmige Bereiche 84 miteinander verbunden sind, so daß sich die Flächen 83 und die kreisförmigen Bereiche 84 am Um­ fang des vierten Abschnitts 80 des Ventilsitzträgers 15 abwechseln.

Die Fig. 8 verdeutlicht ein Ausführungsbeispiel, bei dem der vierte Abschnitt 80 des Ventilsitzträgers 15 in der Form eines Dreikantes ausgebildet ist. Hierbei begrenzen drei Flächen 83 die drei Vertiefungen 82 nach innen in Richtung Längsöffnung 16, während die kreisförmigen Bereiche 84 genau zwei benachbarte Flächen 83 am Um­ fang verbinden. Die kreisförmigen Bereiche 84 liegen dabei beispielsweise um jeweils 120° voneinander versetzt. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel wechseln sich Flächen 83 und kreisförmige Bereiche 84 am Umfang des vierten Abschnitts 80 des Ventilsitz­ trägers 15 aufeinanderfolgend ab. Denkbar sind ebenfalls Anordnungen mit mehr als jeweils vier Vertiefungen 82, die durch Flächen 83 nach innen begrenzt werden, und kreisförmigen Bereichen 84, so daß letztlich der vierte Abschnitt 80 des Ventilsitzträgers 15 in der Form eines Mehrkantes ausgebildet ist.

Die Vertiefung 82 bei dem Ausführungsbeispiel in Fig. 9 wird durch wenigstens eine Nut 97 gebildet, die nur beispielhaft dargestellt ist. Zur Bildung axial verlaufender Gaszwischenräume 90 zwischen dem Mantelteil 8 der Gasumfassungshülse 1 und dem Ventilsitzträger 15 durch Vertiefungen 82 am Umfang des Ventilsitzträgers 15 sind die verschiedensten Ausführungsformen von Nuten 97 vorstellbar, beispielsweise mit rechteckförmigem, dreieckförmigem, halbrundem oder ähnlichem Querschnitt. Außerhalb der Nut 97 erstreckt sich der Umfang des Ventilsitzträgers 15, wie bei den bisherigen Ausführungs­ beispielen, als kreisförmiger Bereich 84, an dessen stromabwärtigem Ende beispielsweise die Fase 86 angeformt ist. Außerdem ist es möglich, wenn erforderlich, Kombinationen aus nutförmigen und flächigen Vertiefungen 82 an einem Ventilsitzträger 15 vorzunehmen.

Claims (17)

1. Vorrichtung zur Einspritzung eines Brennstoff-Gas-Gemisches mit einem Brennstoffeinspritzventil, das ein Ventilende mit wenigstens einer Abspritzöffnung und eine Ventillängsachse hat, und mit einer topfförmig ausgebildeten Gasumfassungshülse, die mit einem Mantel­ teil zumindest teilweise axial und mit einem Bodenteil zumindest teilweise radial das Ventilende des Brennstoffeinspritzventils umgibt und in ihrem Bodenteil zumindest eine Gemischabspritzöffnung hat, wobei das Gas zwischen Ventilende und Gasumfassungshülse zuge­ führt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilende (4) wenigstens eine Vertiefung (82) besitzt, und das Mantelteil (8) der topfförmigen Gasumfassungshülse (1) an wenigstens einem kreis­ förmigen Bereich (84) des Ventilendes (4) anliegt, und die wenigstens eine Vertiefung (82) mit dem Mantelteil (8) der Gasum­ fassungshülse (1) wenigstens einen sich in axialer Richtung erstreckenden Gaszwischenraum (90) bildet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Vertiefung (82) am Ventilende (4) durch eine Fläche (83) gebildet wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilende (4) als Mehrkant ausgebildet ist und sich Flächen (83) und kreisförmige Bereiche (84) abwechseln.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilende (4) wenigstens eine durch wenigstens eine Nut (97) gebildete Vertiefung (82) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kreisförmigen Bereiche (84) des Ventilendes (4) den gleichen Radius aufweisen wie der Radius des Mantelteils (8) der Gasumfassungshülse (1).

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mantelteil (8) der Gasumfassungshülse (1) an den kreisförmigen Bereichen (84) des Ventilendes (4) mittels Schweißpunkten (92) mit dem Ventilende (4) verbunden ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bodenteil (9) der Gasumfassungshülse (1) von einem inneren Radial­ bereich (55), einem Axialbereich (58) und einem äußeren Radial­ bereich (59) gebildet wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Radialbereich (55), der Axialbereich (58) und der äußere Radialbereich (59) konzentrisch zur Ventillängsachse (2) verlaufen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Radialbereich (55) mit der Gemischabspritzöffnung (10) einen Topfgrund eines inneren Topfes des Bodenteils (9) der Gasumfassungs­ hülse (1) bildet, der in axialer Richtung genau umgekehrt zu einem äußeren Topf, der durch die Gasumfassungshülse (1) gebildet wird, verläuft.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Axialbereich (58) geneigt zur Ventillängsachse (2), sich kegel­ stumpfförmig nach stromabwärts erweiternd verläuft.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mantelteil (8) der Gasumfassungshülse (1) an seinem stromaufwärtigen Ende (53) einen nach außen weisenden Kragen (65) besitzt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Umfang des Mantelteils (8) der Gasumfassungshülse (1) ein Aufnahme- und Stützring (66) außerhalb der Schweißpunkte (92) angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahme- und Stützring (66) einen U-förmigen Querschnitt besitzt und umlaufend ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasumfassungshülse (1) und der Aufnahme- und Stützring (66) jeweils ein Bauteil darstellen und mit einer Schweißnaht (74) verbunden sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasumfassungshülse (1) und der Aufnahme- und Stützring (66) einteilig als ein Drehteil ausgeführt sind.

16. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß im äußeren Radialbereich (59) des Bodenteils (9) der Gasumfassungshülse (1) eine konzentrische, umlaufende und nach stromaufwärts ragende Einformung (60) ausgebildet ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Einformung (60) in stromabwärtiger Richtung eine Ablöserinne (61) bildet.