-
Diese
Erfindung betrifft ein Brennstoffeinspritzventil und insbesondere
ein Brennstoffeinspritzventil, welches für eine Verbrennungskraftmaschine verwendet
wird.
-
Brennstoffeinspritzventile
zur Beschleunigung der Zerstäubung
von Brennstoff, wie sie bisher verwendet werden, beinhalten beispielsweise
das in der japanischen veröffentlichten
ungeprüften
Patentanmeldung JP 2000-104647 A offenbarte. 13 ist eine Querschnittsansicht eines
Brennstoffeinspritzventils aus dieser Veröffentlichung, 14 ist eine vergrößerte Ansicht des unteren Endes
des Brennstoffeinspritzventils aus 13,
und 15 ist eine Ansicht
des unteren Teils des Brennstoffeinspritzventils aus 14, gesehen aus der in der
Zeichnung durch den Pfeil E gekennzeichneten Richtung.
-
Das
dargestellte Brennstoffeinspritzventil 1 beinhaltet eine
elektromagnetische Spule 3, einen festen Eisenkern 4 sowie
Metallplatten 5, welche einen magnetischen Strompfad definieren,
jeweils angeordnet in einem Kunstharzgehäuse 2. Die elektromagnetische
Spulenanordnung 3 besteht aus einem Kunstharzhaspel 3a,
einer Spule 3b, welche um den äußeren Umfang der Haspel 3a herum
gewickelt ist, und einen Anschluss 6, welcher zum Anschluss
an eine externe elektrische Energiequelle ausgeformt ist. Das Kunstharzgehäuse 2 ist
um die elektromagnetische Spulenanordnung 3 herum geformt.
-
Eine
Einstellvorrichtung 8 zum Einstellen der Belastung einer
Druckfeder 7 ist am Inneren des festen Eisenkerns 4 befestigt.
Die beiden Metallplatten 5, die einen magnetischen Strompfad
ausbilden, sind jeweils an einem Ende an dem festen Eisenkern 4 durch
Schweißen
angebracht und an dem jeweils anderen Ende an einem magnetischen
Rohr 9, welches einen magnetischen Strompfad ausbildet.
Ein nicht-magnetisches
Rohr 11 ist in dem Raum zwischen dem festen Eisenkern 4 und
dem magnetischen Rohr 9 vorgesehen und daran befestigt
auf eine Art und Weise, welche es einem beweglichen Eisenkern 10 innerhalb
des magnetischen Rohrs 9 ermöglicht, sich auf- und abwärts zu bewegen.
-
Ein
Nadelrohr 12 ist an ein Ende des beweglichen Eisenkerns 10 angeschweißt und daran
befestigt. Der bewegliche Eisenkern 10 stößt an seinem anderen
Ende (oder an dem Ende des Nadelrohrs 12, an dem der bewegliche
Eisenkern 10 angebracht ist) gegen eine Druckfeder 7 an,
und ein Ventilteller ist als Ventil an dem anderen Ende des Nadelrohrs 12 angebracht.
Der Ventilteller 101 ist zu einem Ventilsitz 102 geführt, welcher
in dem magnetischen Rohr 9 angeordnet ist, und er ist in
einem Sitzabschnitt des Ventilsitzes 102 so angeordnet,
dass er auf den Sitzabschnitt aufgesetzt und davon abgehoben werden
kann. Der äußere Umfang
des Abschnitts des Ventiltellers 101, welcher geführt ist durch
den Ventilsitz 102, ist zu einer polygonalen Gestalt bearbeitet,
was einen Raum zwischen einem Führungsabschnitt
des Ventilsitzes 102 und dem Ventilteller 101 schafft
und durch den Brennstoff hindurchfließen kann. Eine Öffnungsplatte 104 mit
mehreren Brennstoffeinspritzöffnungen 103 befindet
sich am unteren Ende des Ventilsitzes 102, wie es in den 14 und 15 dargestellt ist. Die Einspritzöffnungen 103 sind
von der Achse des Brennstoffeinspritzventils 1 im einen
gegebenen Winkel schräg
angeordnet.
-
Bei
einem herkömmlichen
Brennstoffeinspritzventil 1 wie diesem wird der Ventilteller 101 auf- und
abwärts
bewegt durch ein elektromagnetisches Antriebsmittel, welches durch
die elektromagnetische Spule 3, den beweglichen Eisenkern 10 und
andere Elemente ausgebildet wird, die aufwärts angeordnet sind, um das
Ventil zu öffnen
und zu schließen durch
das Setzen und Abheben des Ventilsitzes 102 des Ventiltellers 101.
Brennstoff fließt
durch den Raum zwischen dem Ventilteller 101 und dem Ventilsitz 102 in
einen Brennstoffhohlraum 105, welcher unterhalb des unteren
Endes des Ventilkopfs 101 vorgesehen ist, und oberhalb
der Öffnungsplatte 104, und
er wird dann aus den Einspritzöffnungen 103 hinausgespritzt,
welche in der Öffnungsplatte 104 ausgeformt
sind.
-
Das
Brennstoffeinspritzventil, wie es in den 13 bis 15 gezeigt
ist und bei welchem die Richtung der Brennstoffeinspritzung definiert
ist durch den Neigungswinkel der Einspritzöffnungen 103 in der
Platte 104, ist insofern nicht perfekt, als es schwierig
ist, einen genügend
großen
Sprühwinkel für den eingespritzten
Brennstoff zu erzielen, weil der durch den Brennstoffhohlraum 105 auf
die Öffnungsplatte 104 fließende Brennstoff
sich im Allgemeinen im mittleren Abschnitt von dem äußeren Umfang sammelt.
Zum Erzielen eines großen
Sprühwinkels (d.h.
15° oder
mehr) unter Verwendung eines Doppelsprühventils ist es notwendig,
die Einspritzöffnungen 103 mit
einem großen
Neigungswinkel auszubilden, und es ist schwierig, solche stark geneigten Öffnungen
mit kleinen Durchmessern auszuformen, es ist also schwierig, eine
zufriedenstellende Zerstäubung
von Brennstoff zu erzielen, wofür Öffnungen kleine
Durchmesser haben müssen.
Wenn stark geneigte Öffnungen
mit kleinen Durchmessern erfolgreich ausgeformt worden sind, wird
die Bearbeitung solcher Öffnungen
in der Öffnungsplatte 104 beträchtliche
Kosten nach sich ziehen. Im Fall einer Öffnungsplatte 104,
in welcher mehr als sechs Einspritzöffnungen 103 ausgeformt
werden sollen zur Beschleunigung der Zerstäubung, ist es insbesondere schwierig,
diese Öffnungen
auszuformen, weil deren Durchmesser weiter reduziert werden müssen.
-
Obwohl
es möglich
ist, die Richtung der Brennstoffeinspritzung zu steuern und größere Sprühkegelwinkel
zu induzieren durch Vergrößern von
L/∅d oder des Verhältnisses
der Tiefe L der Einspritzöffnungen 103,
welche in der Öffnungsplatte 104 ausgeformt
werden sollen, zu dem Durchmesser ∅d, oder des Durchmessers
der Einspritzöffnung 103,
könnte
dies zu einer verschlechterten Zerstäubung führen. Außerdem ist es schwierig, die
Arbeit auszuführen,
um die Einspritzöffnungen 103 mit
einem größeren Wert
L/∅d in der Öffnungsplatte 104 auszuformen,
und die Arbeit, um die Einspritzöffnungen 103 mit
größeren Neigungswinkeln
auszuformen, steigert die Herstellungskosten auch beträchtlich,
weil es schwierig ist, solche Einspritzöffnungen 103 in der Öffnungsplatte 104 auszuformen.
-
Obwohl
ein Brennstoffeinspritzventil mit einer Öffnungsplatte mit einem darin
ausgeformten Brennstoffhohlraum, wie beschrieben, in der japanischen
veröffentlichten
ungeprüften
Patentanmeldung JP 10-122096 A vorgeschlagen worden ist, ist es schwierig,
eine solche Öffnungsplatte
herzustellen, und daher steigern sich die Herstellungskosten beträchtlich.
-
Bei
Brennstoffeinspritzventilen fließt das Eingespritzte von mehreren
Einspritzöffnungen
in mehrere Richtungen, Einspritzöffnungen
sind entlang der Umfänge
von mehreren konzentrischen Kreisen angeordnet, wie in der japanischen
veröffentlichten
ungeprüften
Patentanmeldung JP 11-72067 A beschrieben. Solche Brennstoffeinspritzventile
sind jedoch insofern nicht perfekt, als sie keine Sprühnebelströme produzieren
können,
die aus Flüssigkeitströpfchen von
gleichmäßiger Größe bestehen,
und zwar aufgrund einer Inkonsistenz in der Partikelgrößenzusammensetzung
der Brennstoffflüsse
von den Einspritzöffnungen,
welche entlang der Umfänge
zwischen inneren und äußeren Kreisen
angeordnet sind.
-
Aus
der
EP 1 176 305 A1 ist
ein Brennstoffeinspritzventil bekannt, das eine Öffnungsplatte und eine Mehrzahl
von Einspritzöffnungen
aufweist, welche in dieser ausgeformt sind. Ein Ventilsitz ist stromaufwärts der
Einspritzöffnungen
angeordnet und weist darin ausgeformt eine zylindrische Brennstoffpassage
auf. Eine Brennstoffkavität
ist zwischen der zylindrischen Brennstoffpassage und der Öffnungsplatte
direkt über
den Einspritzöffnungen
ausgeformt. Ein Ventilelement ist für eine hin- und hergehende Bewegung
in und außer
Kontakt mit dem Ventilsitz gelagert. Das Brennstoffeinspritzventil
erfüllt
die Ungleichungen ∅D1 + ∅d < ∅P und t < ∅d, wobei ∅D1 der
Durchmesser der zylindrischen Brennstoffpassage, ∅d der
Durchmesser jeder Einspritzöffnung, ∅P der
Durchmesser eines imaginären
Kreises durch die Mittelpunkte jeder der Einspritzöffnungen
und t die Tiefe in der Axialrichtung der Brennstoffkavität ist.
-
DE 197 24 075 A1 betrifft
ein Verfahren zur Herstellung einer Lochscheibe für ein Einspritzventil und
eine Lochscheibe für
ein Einspritzventil und ein Einspritzventil.
-
DE 196 39 506 A1 betrifft
eine Lochscheibe und ein Ventil mit einer Lochscheibe, die sich
dadurch auszeichnet, dass ein vollständiger Durchgang für ein Fluid
geschaffen ist, der sich aus Einlassöffnungen, Auslassöffnungen
und wenigstens einem dazwischen liegenden Kanal zusammensetzt.
-
US 5,449,114 A betrifft
ein Verfahren und eine Struktur zum Optimieren einer Atomisierungsqualität eines
Niedrigdruck Brennstoffeinspritzers.
-
Die
US 4,101,074 betrifft eine
Brennstoffeinlassanordnung für
ein Brennstoffeinspritzventil.
-
Die
vorliegende Erfindung schafft ein preisgünstiges und effizientes Brennstoffeinspritzventil, welches
die Produktion von gleichmäßigen zerstäubten Sprühnebelströmen bei
großen
Sprühwinkeln (d.h.
15° und
mehr) ermöglicht,
sowie die Beschleunigung der Zerstäubung von eingespritztem Brennstoff,
mit einer Öffnungsplatte,
in welcher Einspritzöffnungen
leicht ausgeformt sind.
-
Gemäß einer
Form der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Brennstoffeinspritzventil
eine Öffnungsplatte,
in welcher mehrere (mehr als sechs) Einspritzöffnungen ausgeformt sind; einen
Ventilsitz, der eine Ventil-Auflagefläche aufweist, welche im stromaufwärts liegenden
Abschnitt der Einspritzöffnungen
vorgesehen ist; einen Brennstoffstromkanal in zylindrischer Form,
welcher innerhalb des Ventilsitzes ausgeformt ist; einen Brennstoffhohlraum,
welcher in dem Raum zwischen dem Brennstoffstromkanal und der Öffnungsplatte
mit den mehreren Einspritzöffnungen
ausgeformt ist und direkt oberhalb von mehreren dieser Einspritzöffnungen
angeordnet ist; und ein Ventilelement, welches durch den Ventilsitz
so gelagert ist, dass es sich hin- und herbewegen kann, und welches
einen Anstoßabschnitt
aufweist, welcher auf die Ventil-Auflagefläche in dem Ventilsitz aufgesetzt
werden kann, wobei der Anstoßabschnitt auf
den Ventilsitz aufgesetzt und davon abgehoben wird, und welches
mehrere Sprühnebelströme produziert,
welche aus mehreren Brennstoffströmen bestehen, welche aus Einspritzöffnungen
in der Öffnungsplatte
hinausgespritzt werden; wobei mehrere der Einspritzöffnungen
nur entlang eines Durchmessers ∅P eines einzelnen Teilkreises
angeordnet sind, dessen Mittelpunkt mit der Achse des Brennstoffstromkanals
zusammenfällt,
und wobei der Durchmesser des Brennstoffstromkanals (∅D1),
der Durchmesser jeder der Einspritzöffnungen (∅d), ∅P
und die Tiefe in axialer Richtung des Brennstoffhohlraums (t) die Beziehungen ∅D1
+ ∅d < ∅P
und t < ∅d
haben. Dabei bestehen mehrere Einspritzöffnungen aus mehr als zwei
Gruppen der Einspritzöffnungen
mit unterschiedlichen Durchmessern in der Öffnungsplatte des Brennstoffeinspritzventils,
wobei der Durchmesser des Brennstoffstromkanals (∅D1),
der Durchmesser der Gruppe der Einspritzöffnungen mit dem größten Durchmesser
(∅d1), der Durchmesser des Teilkreises (∅P) und
die Tiefe in axialer Richtung des Brennstoffhohlraums (t) die Beziehungen ∅D1
+ ∅d1 < ∅P
und t < ∅d1
haben.
-
Der
Winkel, welcher an der Brennstoffeinspritzseite der Öffnungsplatte
durch die Achse jeder der Einspritzöffnungen, welche in dieser Öffnungsplatte
vorgesehen sind, mit der geraden Linie gebildet wird, welche durch
die Achse jeder der Einspritzöffnungen
hindurchtritt und parallel zur Achse des Brennstoffeinspritzventils
liegt, steigt mit einem Ansteigen des Abstands zwischen der Basisachse
an, welche durch den Mittelpunkt der Öffnungsplatte hindurchtritt
und die radiale Komponente in Richtung der Einspritzung des Sprühnebelstroms
einer Gruppe der Einspritzöffnungen,
welche einen einzelnen Sprühnebelstrom
von mehreren der Einspritzöffnungen
in der Öffnungsplatte
ausbilden, im rechten Winkel kreuzt.
-
Gemäß einer
weiteren Form der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Brennstoffeinspritzventil eine Öffnungsplatte,
in welcher mehrere (mehr als sechs) Einspritzöffnungen ausgeformt sind; einen Ventilsitz,
der eine Ventil-Auflagefläche aufweist,
welche im stromaufwärts
liegenden Abschnitt der Einspritzöffnungen vorgesehen ist; einen
Brennstoffstromkanal in zylindrischer Form, welcher innerhalb des
Ventilsitzes ausgeformt ist; einen Brennstoffhohlraum, welcher in
dem Raum zwischen dem Brennstoffstromkanal und der Öffnungsplatte
mit den mehreren Einspritzöffnungen
ausgeformt ist und direkt oberhalb von mehreren dieser Einspritzöffnungen
angeordnet ist; und ein Ventilelement, welches durch den Ventilsitz
so gelagert ist, dass es sich hin- und herbewegen kann, und welches
einen Anstoßabschnitt
aufweist, welcher auf die Ventil-Auflagefläche in dem Ventilsitz aufgesetzt
werden kann, wobei der Anstoßabschnitt
auf den Ventilsitz aufgesetzt und davon abgehoben wird, und welches
mehrere Sprühnebelströme produziert,
welche aus mehreren Brennstoffströmen bestehen, welche aus Einspritzöffnungen
in der Öffnungsplatte
hinausgespritzt werden; wobei mehrere der Einspritzöffnungen
nur entlang eines Durchmessers ∅P eines einzelnen Teilkreises angeordnet
sind, dessen Mittelpunkt mit der Achse des Brennstoffstromkanals
zusammenfällt,
und wobei der Durchmesser des Brennstoffstromkanals (∅D1),
der Durchmesser jeder der Einspritzöffnungen (∅d), ∅P
und die Tiefe in axialer Richtung des Brennstoffhohlraums (t) die
Beziehungen ∅D1 + ∅d < ∅P und t < ∅d haben.
-
Dabei
bestehen mehrere Einspritzöffnungen aus
mehr als zwei Gruppen der Einspritzöffnungen mit unterschiedlichen
Durchmessern in der Öffnungsplatte
des Brennstoffeinspritzventils, wobei der Durchmesser des Brennstoffstromkanals
(∅D1), der Durchmesser der Gruppe der Einspritzöffnungen
mit dem größten Durchmesser
(∅d1), der Durchmesser des Teilkreises (∅P) und
die Tiefe in axialer Richtung des Brennstoffhohlraums (t) die Beziehungen ∅D1
+ ∅d1 < ∅P
und t < ∅d1
haben.
-
In
einer Ausführungsform,
die nicht Gegenstand der Ansprüche
ist, ist von mehreren dieser Einspritzöffnungen, die in der Öffnungsplatte
ausgeformt sind, jede Gruppe von Einspritzöffnungen, welche einen einzelnen
Sprühnebelstrom
produzieren, in gleichmäßigen Abständen entlang
des Umfangs des Teilkreises angeordnet.
-
1 ist
eine Längsschnittansicht,
welche den gesamten Aufbau einer ersten Ausführungsform eines Brennstoffeinspritzventils
zeigt;
-
2 ist
eine teilweise Querschnittsansicht, welche einen vergrößerten Teil
des Brennstoffeinspritzventils aus 1 zeigt;
-
3 ist
eine schematische Draufsicht, welche die Anordnung der Einspritzöffnungen
in der Öffnungsplatte
eines Brennstoffeinspritzventils zeigt;
-
4 ist
eine schematische Draufsicht, welche die Anordnung der Einspritzöffnungen
in der Öffnungsplatte
eines Brennstoffeinspritzventils zeigt;
-
5 ist
ein Graph, welcher die Messergebnisse von Abmessungen von relevanten
Elementen (∅D1, ∅d, ∅P und t) der Öffnungsplatte
zeigt, wobei t und ∅d die Beziehung t < ∅d haben, und der Zerstäubung des
Brennstoffs durch ein Brennstoffeinspritzventil
-
6 ist
eine teilweise Draufsicht, welche die Öffnungsplatte einer zweiten
Ausführungsform
eines Brennstoffeinspritzventils zeigt;
-
7 ist
eine teilweise Draufsicht, welche die Beziehung zwischen den Einspritzöffnungen
und dem eingespritzten Brennstoff in der Öffnungsplatte einer Ausführungsform
eines Brennstoffeinspritzventils gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigt;
-
8 ist
eine teilweise Draufsicht, welche die Anordnung der Einspritzöffnungen
in der Öffnungsplatte
einer Ausführungsform
eines Brennstoffeinspritzventils gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
-
9 ist
eine teilweise Längsschnittsansicht,
welche die Einspritzöffnung
mit dem ersten Neigungswinkel einer Ausführungsform eines Brennstoffeinspritzventils
gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
-
10 ist
eine teilweise Längsschnittsansicht,
welche die Einspritzöffnung
mit dem zweiten Neigungswinkel einer Ausführungsform eines Brennstoffeinspritzventils
gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
-
11 ist
eine teilweise Längsschnittsansicht,
welche die Einspritzöffnung
mit dem dritten Neigungswinkel einer Ausführungsform eines Brennstoffeinspritzventils
gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
-
12 ist
eine teilweise Draufsicht, welche die Öffnungsplatte einer weiteren
Ausführungsform eines
Brennstoffeinspritzventils gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
-
13 ist
eine Längsschnittansicht
eines bekannten Brennstoffeinspritzventils;
-
14 ist
eine vergrößerte Seitenansicht des
Brennstoffeinspritzventils in 13; und
-
15 ist
eine vergrößerte Draufsicht
der Einspritzöffnungen
des Brennstoffeinspritzventils in 13.
-
Eine
Anzahl bevorzugter Ausführungsformen
eines Brennstoffeinspritzventils gemäß der vorliegenden Erfindung
wird beschrieben mit Bezug auf die Zeichnungen. 1 ist
eine Längsschnittsansicht,
welche den gesamten Aufbau einer ersten Ausführungsform eines Brennstoffeinspritzventils
außerhalb
der vorliegenden Erfindung zeigt. Das Brennstoffeinspritzventil 1 beinhaltet
eine elektromagnetische Spulenanordnung 3, einen festen
Eisenkern 4 und Metallplatten 5, welche einen
magnetischen Strompfad definieren, alles angeordnet in einem Kunstharzgehäuse 2.
Die elektromagnetische Spulenanordnung 3 besteht aus einem
Kunstharzhaspel 3a, einer Spule 3b, welche um
den äußeren Umfang der
Haspel 3a herum gewickelt ist, und einem Anschluss 6,
welcher ausgeformt ist für
die Verbindung mit einer externen Energiequelle. Das Kunstharzgehäuse 2 ist
um die elektromagnetische Spulenanordnung 3 herum geformt.
-
Ein
Anpasser 8 zum Anpassen der Belastung einer Druckfeder 7 ist
an dem Inneren des festen Eisenkerns 4 angeordnet. Beide Metallplatten 5, welche
einen magnetischen Strompfad bilden, sind an einem Ende mit dem
festen Eisenkern 4 durch Schweißen verbunden und an dem anderen
Ende mit einem magnetischen Rohr 9 verschweißt, welches einen
magnetischen Strompfad bildet. Ein nicht-magnetisches Rohr 11 ist
in dem Raum zwischen dem festen Eisenkern 4 und dem magnetischen
Rohr 9 angeordnet und daran befestigt auf eine Art und
Weise, welche es einem beweglichen Eisenkern 10, welcher
innerhalb des magnetischen Rohrs 9 angeordnet ist, ermöglicht,
sich auf- und abwärts
zu bewegen.
-
Ein
Nadelrohr 12 ist durch Schweißen an einem Ende des beweglichen
Eisenkerns 10 ausgeformt. Das Nadelrohr 12 stößt gegen
die Druckfeder 7 an dem Ende, an welchem der bewegliche
Eisenkern 10 angebracht ist, und eine Kugel 13,
welche als Ventilelement dient, ist durch Schweißen am anderen Ende des Nadelrohrs 12 angebracht.
Die Kugel 13 ist zu einem Ventilsitz 14 geführt, welcher
innerhalb des magnetischen Rohrs 9 angeordnet ist, und
sie hat einen Anstoßabschnitt,
welcher das Aufsetzen und Abheben von einer Ventil-Auflagefläche 14a ermöglicht, oder
dem Sitzabschnitt des Ventilsitzes 14. Ein Teil des äußeren Umfangs
der Kugel 13 ist zu einer fünfeckigen Gestalt geschnitten
und bearbeitet, was einen Raum zwischen einem Führungsabschnitt 14b des
Ventilsitzes 14 und der Kugel 13 schafft, durch welchen
Brennstoff fließen
kann.
-
Ein
einzelner Brennstoffflusskanal 14c in zylindrischer Form
mit der Achse, welche mit der Achse CL des Brennstoffeinspritzventils 1 zusammenfällt, ist
am unteren Ende des Ventilsitzes 14 ausgeformt, welcher
die Ventil-Auflagefläche 14a hat.
Ein Brennstoffhohlraum 14d ist in dem Bereich ausgeformt,
in welchem der Brennstoffflusskanal 14c beinhaltet ist, als
kreisförmiger
konkaver Raum, dessen Achse mit der Achse CL des Brennstoffeinspritzventils 1 zusammenfällt.
-
Wie
in den 2, 3 und 4 gezeigt, befindet
sich eine Öffnungsplatte 17 mit
mehreren (mehr als sechs) Einspritzöffnungen 18 am unteren Ende
des Ventilsitzes 14, so dass sie den Brennstoffhohlraum 14d schließt durch
Abdecken seines unteren Endes, obwohl der Brennstoffhohlraum 14d,
welcher in dem Raum zwischen der Öffnungsplatte 17 und
dem Brennstoffflusskanal 14c ausgeformt ist, mit jeder
Einspritzöffnung 18 in
der Öffnungsplatte 17 verbunden
ist. Mehrere Einspritzöffnungen 18 in
der Öffnungsplatte 17 sind
nur entlang des Durchmessers ∅P eines einzelnen Teilkreises
angeordnet, dessen Mitte mit der Achse des Brennstoffflusskanals 14 oder
der Achse CL des Brennstoffeinspritzventils 1 zusammenfällt, und,
wie in 2 gezeigt, haben der Durchmesser des Brennstoffflusskanals 14c (∅D1), der
Durchmesser der Einspritzöffnungen 18 (∅d),
der Durchmesser ∅P und die Tiefe in axialer Richtung des
Brennstoffhohlraums 14d (t) die Beziehungen ∅D1
+ ∅d < ∅P
und t < ∅d.
-
Das
dargestellte Brennstoffeinspritzventil arbeitet wie folgt. Wenn
elektrischer Strom der Spulenanordnung 3 durch den Anschluss 6 zugeführt wird, werden
magnetische Flüsse
in dem magnetischen Strompfad erzeugt, welcher durch den festen
Eisenkern 4, die Metallplatten 5, das magnetische
Rohr 9 und dem beweglichen Eisenkern 10 gebildet
wird, um den beweglichen Eisenkern 10 nach oben in Richtung
des festen Eisenkerns 4 durch elektromagnetische Anziehung
zu ziehen, was verursacht, dass das Nadelrohr 12 sich mit
dem beweglichen Eisenkern 10 und der Kugel 13 verbindet
oder dem Ventilelement, welches mit dem Nadelrohr 12 verschweißt und daran
befestigt ist, um sich aufwärts
zu bewegen, so dass Brennstoff durch den Raum zwischen der Ventil-Auflagefläche 14a des
Ventilsitzes 14 und der Kugel 13 in Richtung der Öffnungen 18 in
der Öffnungsplatte 17 für die Brennstoffeinspritzung
fließen
kann.
-
Brennstoff
wird dem Brennstoffeinspritzventil 1 (dem Einspritzer),
der in 1 gezeigt ist, durch eine Zuleitung (nicht dargestellt)
vom oberen Ende des Brennstoffeinspritzventils 1 her zugeführt und fließt durch
einen Filter 16 und dann durch einen Anpasser 8 und
eine Druckfeder 7, beide angeordnet innerhalb des festen
Eisenkerns 4, des beweglichen Eisenkerns 10 und
des Nadelrohrs 12. Nach dem Hindurchtreten durch den Raum
zwischen dem Führungsabschnitt 14b des
Ventilsitzes 14 und dem äußeren Umfang der Kugel 13 und
dann durch den zylindrischen Brennstoffflusskanal 14c in
der Mitte der Ventil-Auflagefläche 14a fließt Brennstoff
in den Brennstoffhohlraum 14d, wo er mit der Öffnungsplatte 17 zusammenstößt, welche
an dem unteren Ende des Brennstoffhohlraums 14d angeordnet
ist, und er divergiert radial von dem mittleren Abschnitt der Öffnungsplatte 17 und
fließt
dann in die Einspritzöffnungen 18,
welche radial an dem äußeren Abschnitt
der Öffnungsplatte 17 vorgesehen
sind, und er wird schließlich
aus den Einspritzöffnungen 18 in
Winkeln ausgespritzt, welche eine Verteilung von Projektilen verursachen.
-
Die 2, 3 und 4 stellen
das Brennstoffeinspritzventil 1 dar, wobei mehrere Einspritzöffnungen 18 nur
entlang eines Durchmessers ∅P eines einzelnen Teilkreises
in der Öffnungsplatte 17 angeordnet
sind, und der Durchmesser des zylindrischen Brennstoffflusskanals 14c (∅D1),
der Durchmesser der Einspritzöffnungen 18 (∅d),
Durchmesser ∅P und die Tiefe in axialer Richtung des Brennstoffhohlraums 14d (t)
stehen in den Beziehungen ∅D1 + ∅d < ∅P und
t < ∅d.
Aufgrund des Aufbaus tritt eine Turbulenz in den Brennstoffströmen 20 auf,
um eine ausreichende Atomisierung des von den Einspritzöffnungen 18 her
eingespritzten Brennstoffs zu induzieren, und aufgrund eines gleichen
Levels der Atomisierung der Brennstoffströme 20 ist es möglich, gleichmäßige Sprühnebelströme 21 zu
produzieren.
-
Da
außerdem
Brennstoff in den Brennstoffhohlraum 14d gerichtet wird,
um von dem mittleren Abschnitt nach auswärts zu fließen, ist ein Level des Sprühwinkels 22,
wie er durch ein Brennstoffeinspritzventil vorgesehen ist, in welchem
Brennstoff nicht dazu ausgerichtet ist, in seinem Brennstoffhohlraum
auswärts
zu fließen,
durch das Brennstoffeinspritzventil 1 mit den Einspritzöffnungen 18 mit
kleinerem Neigungswinkel erzielbar, was es ermöglicht, dass die Öffnungsplatte 17 einen
Aufbau mit geringeren Herstellungskosten hat.
-
5 ist
eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen den Durchmessern ∅D1, ∅d
und ∅P und der Brennstoffzerstäubung in einem Brennstoffeinspritzventil,
wobei t und ∅d die Beziehung t < ∅d haben. Wie aus 5 deutlich
wird, bleibt die Partikelgröße in einem
Brennstoffsprühnebel
von einem Brennstoffeinspritzventil, wobei t und ∅d die
Beziehung t < ∅d
haben, groß,
wenn ∅P kleiner ist als der Wert von ∅D1 + ∅d
(gezeigt durch die gebrochene Linie), während sie absinkt, wenn ∅P
steigt und sich dem Wert von ∅D1 + ∅d annähert, und
ausreichend gering bleibt, wenn ∅P größer ist als der Wert von ∅D1
+ ∅d. Daher kann die Partikelgröße in einem Brennstoffsprühnebel genügend reduziert
werden, wenn Brennstoff eingespritzt wird mit einem Brennstoffeinspritzventil,
wobei ∅D1, ∅d und ∅P die Beziehung ∅D1
+ ∅d < ∅P
haben.
-
6 zeigt
eine zweite Ausführungsform
eines Brennstoffeinspritzventils 1 außerhalb der vorliegenden Erfindung.
In dieser Ausführungsform
sind die Einspritzöffnungen 18 mit
dem Durchmesser ∅d so angeordnet, dass die Mitte jeder
Einspritzöffnung 18 nur
entlang eines Teilkreises mit Durchmesser ∅P in der Öffnungsplatte 17 angeordnet
ist, wie in der Figur gezeigt, und außerdem sind eine Gruppe der
Einspritzöffnungen 18,
welche einen einzelnen Sprühnebelstrom 21 produzieren,
in einem gleichmäßigen Abstand
im Winkel θa
entlang des Umfangs des Teilkreises angeordnet, und so wird jeder
Brennstoffstrom 20 in einem gleichen Muster von jeder Einspritzöffnung 18 her
eingespritzt, was zu einem gleichmäßigen Sprühnebelstrom 21 führt.
-
Die 7 bis 11 zeigen
eine Ausführungsform
eines Brennstoffeinspritzventils 1 gemäß der vorliegenden Erfindung.
In dieser Ausführungsform
steigt ein Winkel θ1, θ2 oder θ3, welcher
an der Brennstoffeinspritzseite 23 der Öffnungsplatte 17 mittels
einer Achse 24 jeder der Einspritzöffnungen 18 ausgeformt
ist, welche in der Öffnungsplatte 17 angeordnet
sind, mit der Achse CL (oder einer geraden Linie 26, welche
durch die Mitte jeder Einspritzöffnung 18 hindurchtritt
und parallel zur Achse CL des Brennstoffeinspritzventils an der
Brennstoffeinspritzseite 23 der Öffnungsplatte 17 ist)
des Brennstoffeinspritzventils 1 mit einer steigenden Distanz
L1, L2 oder L3 zwischen jeder Einspritzöffnung 18 und einer
Basisachse 25, welche durch die Mitte der Öffnungsplatte 17 hindurchtritt
und in einem rechten Winkel die radiale Komponente der Richtung
der Einspritzung des Sprühnebelstroms 21 kreuzt,
so dass die Beziehung θ1 < θ2 < θ3 gilt,
wenn L1, L2 und L3 die Beziehung L1 < L2 < L3
haben, und so wird eine Kollision zwischen den Brennstoffströmen 20,
welche von entsprechenden Einspritzöffnungen 18 in jedem
Sprühnebelstrom 21 eingespritzt
werden, verhindert, was zu allgemein günstigen Sprühnebelströmen 21 führt.
-
12 zeigt
eine weitere Ausführungsform eines
Brennstoffeinspritzventils 1 gemäß der vorliegenden Erfindung.
In dieser Ausführungsform
bestehen mehrere der Einspritzöffnungen 18 in
der Öffnungsplatte 17 aus
zwei Gruppen von Einspritzöffnungen 18a und 18b mit
dem Durchmesser ∅d1 bzw. ∅d2 in dem Brennstoffeinspritzventil 1,
wobei der Durchmesser ∅D1 des Brennstoffstromkanals 14c, der
Durchmesser ∅d1 der Gruppe der Einspritzöffnungen 18a mit
dem größeren Durchmesser,
der Durchmesser ∅P des Teilkreises und die Tiefe t in axialer
Richtung des Brennstoffhohlraums 14d die Beziehungen ∅D1
+ ∅d1 < ∅P
und t < ∅d1
haben, was zu günstigen
Sprühnebelströmen 21 führt, sogar wenn
Brennstoff ungleichmäßig zwischen
den beiden Sprühnebelströmen 21 verteilt
ist.
-
Wie
oben beschrieben, kann ein Brennstoffeinspritzventil gemäß dieser
Erfindung die folgenden Vorteile schaffen:
- (1)
Durch Vorsehen von mehreren Einspritzöffnungen in der Öffnungsplatte
nur entlang des Durchmessers ∅P eines einzelnen Teilkreises, dessen
Mitte mit der Achse des Brennstoffstromkanals in dem Brennstoffeinspritzventil
zusammenfällt,
wobei der Durchmesser des Brennstoffstromkanals 14c (∅D1),
der Durchmesser jeder Einspritzöffnung
(∅d), der Durchmesser des Teilkreises (∅P) und
die Tiefe in axialer Richtung des Brennstoffhohlraums 14d (t)
die Beziehungen ∅D1 + ∅d < ∅P und t < ∅d haben, die Produktion von
ausreichend zerstäubten
Sprühnebelströmen bei
einem großen
Sprühwinkel
erzielt werden.
- (2) Durch Anordnen einer Gruppe von Einspritzöffnungen,
welche einen einzelnen Sprühnebelstrom
in einem gleichmäßigen Abstand
entlang des Umfangs des Teilkreises ausformen, welcher durch die
Mitte jeder der Einspritzöffnungen
in der Öffnungsplatte
des Brennstoffeinspritzventils hindurchtritt, kann die Produktion
von noch gleichmäßigeren
Sprühnebelströmen erzielt
werden.
- (3) Durch Ausbilden von Einspritzöffnungen in der Öffnungsplatte
in dem Brennstoffeinspritzventil, so dass der Winkel, welcher an
der Brennstoffeinspritzseite der Öffnungsplatte durch die Achse
jeder der Einspritzöffnungen
mit der geraden Linie gebildet wird, welche durch die Mitte der
Einspritzöffnung
hindurchtritt und parallel zur Achse des Brennstoffeinspritzventils
ist, ansteigt mit einem Anstieg in dem Abstand zwischen jeder der
Einspritzöffnungen
und einer Basisachse, welche durch die Mitte der Öffnungsplatte
hindurchtritt und die radiale Komponente der Einspritzrichtung von
Sprühnebelströmen im rechten
Winkel schneidet, kann die Produktion von gleichmäßigen Sprühnebelströmen erzielt
werden aufgrund eines geringeren Levels der gegenseitigen Beeinflussung
der Brennstoffströme,
welche jeden Sprühnebelstrom
ausformen.
- (4) Durch Ausformen von Einspritzöffnungen, welche aus mehr als
zwei Gruppen von Öffnungen bestehen
mit unterschiedlichen Durchmessern, in der Öffnungsplatte des Brennstoffeinspritzventils, wobei
der Durchmesser des Brennstoffstromkanals (∅D1), der Durchmesser
der Gruppe der Einspritzöffnungen
mit dem größten Durchmesser (∅d1),
der Durchmesser des Teilkreises (∅P) und die Tiefe in axialer
Richtung des Brennstoffhohlraums (t) die Beziehungen haben: ∅D1
+ ∅d1 < ∅P
und t < ∅d1,
kann die Produktion von günstigen
Sprühnebelströmen erzielt
werden, sogar wenn die Brennstoffverteilung unter mehreren Sprühnebelströmen ungleichmäßig ist.