DE10343596B4

DE10343596B4 - Steuerung für allgemein kreisförmige Sprühmuster mit nichtabgewinkelten Öffnungen in einer Kraftstoffeinspritzdosierscheibe

Info

Publication number: DE10343596B4
Application number: DE10343596A
Authority: DE
Inventors: William A. Peterson Jun.
Original assignee: Siemens VDO Automotive Corp
Current assignee: Continental Automotive Systems Inc
Priority date: 2002-09-25
Filing date: 2003-09-18
Publication date: 2008-03-13
Anticipated expiration: 2023-09-19
Also published as: DE10343596A1; US20040056115A1; US6929197B2; FR2844831A1; JP2004270682A

Abstract

Kraftstoffeinspritzventil (100), das Folgendes umfasst:
ein Gehäuse mit einem sich zwischen einem Einlass und einem Auslass entlang einer Längsachse (A-A) des Kraftstoffeinspritzventils (100) erstreckenden Durchgang;
einen Sitz (134) mit einer zum Einlass weisenden Dichtungsfläche (134a), in der eine Sitzöffnung (135) ausgebildet ist,
einer von der Dichtungsfläche (134a) beabstandeten und zum Auslass weisenden Anschlusssitzfläche, und einer schräg zur Längsachse (A-A) des Kraftstoffeinspritzventils (100) verlaufenden und zwischen der Sitzöffnung (135) und der Anschlusssitzfläche angeordneten ersten Kanalfläche (134c);
ein im Durchgang angeordnetes Verschlussglied (126), das an die Dichtungsfläche (134a) angrenzt und somit Kraftstoffstrom durch die Sitzöffnung (135) ausschließt;
ein magnetisches Stellglied das, wenn es erregt ist, das Verschlussglied (126) von der Dichtungsfläche (134a) des Sitzes (134) weg positioniert um Kraftstoffstrom durch den Durchgang und am Verschlussglied (126) vorbei zu gestatten; und
eine Dosierscheibe (10) an der stromabwärtigen Seite des Sitzes (134), so dass eine gedachte Projektion der...

Description

Die meisten modernen Kraftfahrzeug-Kraftstoffsysteme verwenden Kraftstoffeinspritzventile zur Bereitstellung einer genauen Dosierung von Kraftstoff zur Einleitung in jede Brennkammer. Darüber hinaus zerstäubt das Kraftstoffeinspritzventil den Kraftstoff während der Einspritzung, wobei es den Kraftstoff in eine große Anzahl von sehr kleinen Teilchen zerteilt, die Oberfläche des gerade eingespritzten Kraftstoffes vergrößert und dem Oxidationsmittel, in der Regel Umgebungsluft, gestattet, sich vor der Verbrennung gründlicher mit dem Kraftstoff zu vermischen. Die Dosierung und Zerstäubung des Kraftstoffes verringert Verbrennungsemissionen und erhöht die Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Motors. Im Allgemeinen gilt somit: Je größer die Dosier- und Zielgenauigkeit des Kraftstoffes und je stärker die Zerstäubung des Kraftstoffs, desto geringer sind die Emissionen bei größerer Kraftstoffwirtschaftlichkeit.
Ein elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil verwendet in der Regel eine Elektromagnetanordnung zur Beaufschlagung einer Kraftstoffdosieranordnung mit einer Betätigungskraft. In der Regel handelt es sich bei der Kraftstoffdosieranordnung um ein kolbenartiges Verschlussglied, das sich zwischen einer geschlossenen Stellung, in der das Verschlussglied in einem Sitz angeordnet ist, um zu verhindern, dass Kraftstoff durch eine Dosieröffnung in die Brennkammer entweicht, und einer geöffneten Stellung bewegt, in der das Verschlussglied von dem Sitz abgehoben ist, um zu gestatten, dass Kraftstoff durch die Do sieröffnung zur Einleitung in die Brennkammer ausgetragen wird.
Das Kraftstoffeinspritzventil ist in der Regel stromaufwärts des Einlassventils im Ansaugkrümmer oder in der Nähe eines Zylinderkopfs angebracht. Wenn sich das Einlassventil an einem Einlasskanal des Zylinders öffnet, wird Kraftstoff zum Einlasskanal gespritzt. In einer bestimmten Situation kann es wünschenswert sein, den Kraftstoffstrahl auf den Einlassventilkopf oder -schaft zu zielen, während es in einer anderen Situation wünschenswert sein kann, den Kraftstoffstrahl auf den Einlasskanal anstatt auf das Einlassventil zu richten. In beiden Situationen kann das Zielen des Kraftstoffstrahls durch das Sprüh- oder Kegelmuster beeinflusst werden. Wenn das Kegelmuster eine große, divergierende Kegelform aufweist, kann der gespritzte Kraftstoff auf eine Fläche des Einlasskanals auftreffen, anstelle auf sein beabsichtigtes Ziel. Wenn umgekehrt das Kegelmuster eine enge Divergenz aufweist, zerstäubt der Kraftstoff möglicherweise nicht und könnte sich sogar wieder zu einem Flüssigkeitsstrom kombinieren. In beiden Fällen kann sich dadurch eine unvollständige Verbrennung ergeben, was zu einer Erhöhung unerwünschter Abgasemissionen führt.
Durch die Zylinderkopfkonfiguration, die Einlassgeometrie und den Einlasskanal, die für jede Motorausführung spezifisch sind, werden die Ziel- und Sprühmusteranforderungen verkompliziert. Infolgedessen ist es möglich, dass ein für ein bestimmtes Kegelmuster und ein spezielles Zielen des Kraftstoffstrahls ausgeführtes Kraftstoffeinspritzventil bei einer Motorkonfigurationsart besonders gut arbeitet, aber bei Installation in einer anderen Motorkonfigurationsart mit Emissions- und Fahrverhaltensproblemen behaftet ist. Da immer mehr Fahrzeuge unter Verwendung verschiedener Motorkonfigurationen (zum Beispiel: Reihen-Vierzylinder, Reihen-Sechszylinder, V6, V8, V12, W8 usw.) hergestellt werden, sind darüber hinaus die Emissionsvorschriften strenger geworden, was zu größeren Anforderungen an Dosierung, Zielen der Strahlen und Sprüh- oder Kegelmuster des Kraftstoffeinspritzventils für jede Motorkonfiguration führt.
Es ist festgestellt worden, dass ein kreisförmig angeordnete und nicht abgewinkelte Dosieröffnungen verwendendes Kraftstoffsprühmuster zu einem etwas ungleichmäßigen Strömungsbild führen kann, das sich durch Spritzen von Kraftstoff auf einen quer zur Längsachse liegenden und in einem vorbestimmten Abstand von dem Kraftstoffeinspritzventil angeordneten Zielbereich erkennen lässt. Das heißt, obwohl die kreisförmige Anordnung von Dosieröffnungen eines solchen Einspritzventils ein hypothetisch kreisförmiges und symmetrisches Strömungsbild auf dem Querzielbereich bereitstellen sollte, gelingt dies dem Kraftstoffeinspritzventil aufgrund eines Zusammenspiels zwischen jeweiligen Konzentrizitäten der Anordnung von nichtabgewinkelten Dosieröffnungen, einer Sitzöffnung des Einspritzventils und der Längsachse nicht. Und in einigen Fällen wird verschiedenen Bereichen des hypothetischen kreisförmigen Strömungsquerschnitts tatsächlich mehr Kraftstoff zugeführt, was zu einer Bildung von „Keulen" führt, die in dem hypothetischen kreisförmigen Strömungsquerschnitt entstehen. Die Bildung von Keulen im Strömungsquerschnitt erfordert meist teure Einstellungen an einem Kraftstoffeinspritzventil und seiner Befestigungsanordnung oder sogar ein besonders konfiguriertes Kraftstoffeinspritzventil, das die ungleichmäßige Kraftstoffverteilung um den hypothetischen kreisförmigen Bereich an den Keulen gegebenenfalls ausgleichen kann.
Es wird angenommen, dass bekannte Dosieröffnungen, die in einem Winkel zu einer Längsachse eines Kraftstoffeinspritzventils (das heißt „abgewinkelte Dosieröffnungen") ausgebildet sind und die in einem kreisförmigen Muster entlang der Längsachse angeordnet sind, eine größere Symmetrie und einen größeren Spielraum bei der Konfiguration des Kraftstoffeinspritzventils zum Betrieb mit verschiedenen Motorkonfigurationen gestatten, während ein akzeptables Maß an Kraftstoffzerstäubung erreicht wird (das quantitativ als mittlerer Sauterdurchmesser (SMD – Sauter-Mean-Diameter) bestimmbar ist). Es wird jedoch angenommen, dass die Herstellung von abgewinkelten Dosieröffnungen derzeit besondere Maschinen, geschultes Bedienpersonal und größere Unwirtschaftlichkeiten erfordert als nichtabgewinkelte Dosieröffnungen.
Kraftstoffeinspritzventile sind beispielsweise aus der US 5,494,225 A oder der am 25. April 2002 veröffentlichten US-Patentanmeldung 2002/0047054 A1 bekannt. Als weiterer relevanter Stand der Technik betreffend die Konfiguration von Kraftstoffeinspritzventilen, die es erlauben, auf konstruktiv einfache Weise ein gewünschtes Kraftstoffeinspritzmuster zu erzeugen, sind auch die WO 02/099271 A1 , die EP 1 375 902 A2 und die EP 1 154 151 A1 zu nennen.
Es wäre von Vorteil, ein Kraftstoffeinspritzventil zu entwickeln, bei dem zur Steuerung des Zielens und Verteilens von Kraftstoffstrahlen nichtabgewinkelte Dosieröffnungen verwendet werden können. Das Weiteren wäre es von Vorteil, ein Kraftstoffeinspritzventil zu entwickeln, bei dem eine stärkere Zerstäubung oder ein genaues Zielen so geändert werden kann, dass sie einem besonderen Zielen des Kraftstoffes und einem besonderen Kegelmuster von einer Motorkonfigurationsart zur nächsten entsprechen. Darüber hinaus wäre es von Vorteil, ein Kraftstoffeinspritzventil zu entwickeln, bei dem eine kreisförmige Anordnung von nichtabgewinkelten Dosieröffnungen einen Strömungsquerschnitt mit mehreren gleichförmigen Radien um die Längsachse auf einer Querebene bereitstellt, ohne dass spezielle Einstellungen oder eine besondere Konfiguration des Kraftstoffeinspritzventils erforderlich sind, um ein symmetrisches, kreisförmiges Strömungsquerschnittsbild zu liefern.
Die vorliegende Erfindung stellt das Zielen von Kraftstoff und das Verteilen von Kraftstoffstrahlen eines Kraftstoffeinspritzventils mit einem akzeptablen Maß an Kraftstoffzerstäubung und nichtabgewinkelten Dosieröffnungen bereit, so dass dank der Erfindung auf das Erfordernis der Ausrichtung von Dosieröffnungen um eine Längsachse des Kraftstoffeinspritzventils herum verzichtet werden kann. Die vorliegende Erfindung gestattet, dass sich ein Kraftstoffsprühmuster eines Einspritzventils einem Strömungsquerschnitt mit mehreren gleichförmigen Radien stromabwärts des Kraftstoffeinspritzventils nähert, so dass sich unabhängig von einer Drehausrichtung des Kraftstoffeinspritzventils um die Längsachse herum der Strömungsquerschnitt mit mehreren gleichförmigen Radien um die Längsachse herum erreichen lässt. Bei der erfindungsgemäßen Ausführung wird ein Kraftstoffeinspritzventil bereitgestellt. Das Kraftstoffeinspritzventil enthält ein Gehäuse, einen Sitz, ein Verschlussglied und eine Dosierscheibe. Das Gehäuse weist einen Durchgang auf, der sich entlang einer Längsachse zwischen einem Einlass und einem Auslass erstreckt. Der Sitz weist eine zum Einlass weisende Dichtungsfläche, die eine Sitzöffnung bildet, wobei eine Anschlusssitzfläche von der Dichtungsfläche beabstandet ist und zum Auslass weist, und eine erste Kanalfläche, die allgemein schräg zur Längsachse ver läuft und zwischen der Sitzöffnung und der Anschlusssitzfläche angeordnet ist, auf. Das Verschlussglied ist im Durchgang angeordnet und grenzt an die Dichtungsfläche an, so dass es in einer Position Kraftstoffstrom durch die Sitzöffnung allgemein ausschließt. In der Nähe des Verschlussglieds ist ein magnetisches Stellglied angeordnet, so dass das Stellglied bei Erregung das Verschlussglied von der Dichtungsfläche des Sitzes weg positioniert, um Kraftstoffstrom durch den Durchgang und am Verschlussglied vorbei zu gestatten. Die Dosierscheibe befindet sich nahe am Sitz und enthält eine zweite Kanalfläche, die der ersten Kanalfläche gegenüberliegt, so dass ein Strömungskanal gebildet wird. Die Dosierscheibe weist mindestens zwei Dosieröffnungen auf, die sich außerhalb des ersten gedachten Kreises befinden. Die mindestens zwei Dosieröffnungen befinden sich um die Längsachse herum, wobei zwischen benachbarten Dosieröffnungen ein im Wesentlichen gleicher bogenförmiger Abstand besteht. Jede Dosieröffnung erstreckt sich allgemein parallel zur Längsachse zwischen der zweiten Kanalfläche und einer von dieser beabstandeten dritten Fläche, so dass, wenn sich das Verschlussglied in der betätigten Stellung befindet, ein Kraftstoffstrom durch die Dosieröffnungen ein vereinheitlichtes Sprühmuster entlang der Längsachse erzeugt, das eine orthogonal zur Längsachse verlaufende, gedachte Ebene schneidet, um einen Strömungsquerschnitt mit allgemein gleichförmigen Radien um die Längsachse herum zu definieren. Die mindestens zwei Dosieröffnungen umfassen dabei sechs kreisförmige Dosieröffnungen, die auf einem zweiten gedachten Kreis außerhalb des ersten gedachten Kreises, der zum ersten gedachten Kreis konzentrisch ist, angeordnet sind oder die mindestens zwei Dosieröffnungen umfassen acht kreisförmige Dosieröffnungen, die auf einem zweiten gedachten Kreis außerhalb des ersten gedachten Kreises, der zum ersten gedachten Kreis konzentrisch ist, angeordnet sind.
Die beigefügten Zeichnungen, die hier mit aufgenommen sind und einen Teil dieser Schrift bilden, stellen eine Ausführungsform der Erfindung dar und dienen zusammen mit der oben angeführten allgemeinen Beschreibung und der unten angeführten ausführlichen Beschreibung dazu, die Merkmale der Erfindung zu erläutern.
1 stellt eine bevorzugte Ausführungsform des Kraftstoffeinspritzventils dar.
2A stellt eine Nah-Querschnittsansicht eines Auslassendes des Kraftstoffeinspritzventils nach 1 dar.
2B und 2C stellen zwei Nahansichten zweier bevorzugter Ausführungsformen der Kraftstoffdosierkomponenten dar, die insbesondere die verschiedenen Beziehungen zwischen verschiedenen Komponenten in den Kraftstoffdosierkomponenten zeigen.
2D stellt eine allgemein lineare Beziehung zwischen dem Strahlentrennwinkel der die Dosieröffnung verlassenden Kraftstoffstrahlen zu einer radialen Geschwindigkeitskomponente der Kraftstoffdosierkomponenten dar.
3 stellt eine perspektivische Ansicht des Auslassendes des Kraftstoffeinspritzventils nach 2A dar, das einen allgemein kreisförmigen Querschnitt bildet, während die Kraftstoffstrahlen eine orthogonal zur Längsachse verlaufende gedachte Ebene schneiden.
4A stellt eine bevorzugte Ausführungsform der an einem Lochkreis angeordneten Dosierscheibe dar.
4B stellt ein Detail der 4A vergrößert dar.
5 stellt eine Beziehung zwischen einem Verhältnis t/D jeder Dosieröffnung bezüglich der Sprühkegelgröße für eine bestimmte Konfiguration des Kraftstoffeinspritzventils dar.
6A, 6B und 6C stellen dar, wie sich die Form des Strömungsquerschnitts mit zunehmender Anzahl von Dosieröffnungen und damit zusammenhängender Verkleinerung eines eingeschlossenen Winkels des allgemein vereinheitlichten Sprühmusters der eines Kreises nähert.
7A und 7B stellen das Kraftstoffeinspritzventil mit einem vereinheitlichten Sprühmuster dar, das bei Betätigung einer bevorzugten Ausführungsform des Kraftstoffeinspritzventils erzeugt wird.
1-7 stellen die bevorzugten Ausführungsformen dar. Insbesondere wird in 1 ein Kraftstoffeinspritzventil 100 mit einer bevorzugten Ausführungsform der Dosierscheibe 10 dargestellt. Das Kraftstoffeinspritzventil 100 enthält: ein Kraftstoffeinlassrohr 110, ein Einstellrohr 112, eine Filteranordnung 114, eine Spulenanordnung 120, eine Vorspannfeder 116, einen Anker 124, ein Verschlussglied 126, einen nichtmagnetischen Mantel 110a, eine erste Umspritzung 118, einen Körper 132, einen Körpermantel 132a, eine zweite Umspritzung 119, ein Spulengehäuse 121, ein Führungsglied 127 für das Verschlussglied 126, einen Sitz 134 und eine Dosierscheibe 10.
Das Führungsglied 127, der Sitz 134 und die Dosierscheibe 10 bilden einen Stapel, der am Auslassende des Kraftstoffeinspritzventils 100 über ein geeignetes Verbindungsverfahren, wie zum Beispiel Quetschen, Schweißen, Verkleben oder Vernie ten, angekoppelt ist. Der Anker 124 und das Verschlussglied 126 sind zur Bildung einer Anker-/Verschlussgliedanordnung miteinander verbunden. Es sei darauf hingewiesen, dass ein Fachmann die Anordnung aus einer einzigen Komponente herstellen könnte. Die Spulenanordnung 120 enthält einen Spulenkörper aus Kunststoff, auf den eine elektromagnetische Spule 122 aufgewickelt ist.
Die jeweiligen Abschlüsse der Spule 122 sind mit jeweiligen Anschlüssen 122a, 122b verbunden, die mit einer als ein integraler Teil der Umspritzung 118 gebildeten Umfassung 118a geformt sind und damit zusammenwirken, so dass ein elektrischer Verbinder zur Verbindung des Kraftstoffeinspritzventils mit einer (nicht gezeigten) elektronischen Steuerschaltung gebildet wird, die das Kraftstoffeinspritzventil 100 betätigt.
Das Kraftstoffeinlassrohr 110 kann ferromagnetisch sein und enthält eine Kraftstoffeinlassöffnung am freiliegenden oberen Ende. Die Filteranordnung 114 kann in der Nähe des offenen oberen Endes des Einstellrohrs 112 angebracht sein, um jegliches, eine bestimmte Größe überschreitendes Teilchenmaterial aus durch die Einlassöffnung eintretendem Kraftstoff herauszufiltern, bevor der Kraftstoff in das Einstellrohr 112 eintritt.
Beim kalibrierten Kraftstoffeinspritzventil 100 ist das Einstellrohr 112 axial an einer axialen Stelle im Kraftstoffeinlassrohr 110 angeordnet worden, die die Vorspannfeder 116 auf eine bestimmte Vorspannkraft komprimiert, welche gegen das Anker-/Verschlussglied drückt, so dass das abgerundete Spitzenende des Verschlussglieds 126 auf dem Sitz 134 angeordnet werden kann, um das mittlere Loch durch den Sitz 134 zu schließen. Vorzugsweise sind die Rohre 110 und 112 zusammenge quetscht, um ihre jeweilige axiale Positionierung nach Durchführung der Einstellkalibrierung zu behalten.
Nach dem Durchqueren des Einstellrohrs 112 tritt der Kraftstoff in einen Raum ein, der durch das Zusammenwirken einander gegenüberliegender Enden des Kraftstoffeinlassrohr 110 und des Ankers 124 definiert wird und die Vorspannfeder 116 enthält. Der Anker 124 enthält einen Durchgang 128, der den Raum 125 mit einem Durchgang 113 im Körper 130 in Verbindung setzt, und das Führungsglied 127 enthält Kraftstoffdurchgangslöcher 127a, 127b. Dadurch wird gestattet, dass Kraftstoff aus dem Raum 125 durch die Durchgänge 113, 128 zu dem Sitz 134 strömen kann.
Der nichtferromagnetische Mantel 110a kann zum Beispiel durch eine hermetische Laserschweißung zusammenschiebbar an dem unteren Ende des Kraftstoffeinlassrohr 110 angebracht sein. Der Mantel 110a weist einen röhrenförmigen Hals auf, der über einen röhrenförmigen Hals am unteren Ende des Kraftstoffeinlassrohrs 110 schiebbar ist. Des Weiteren weist der Mantel 110a eine Schulter auf, die sich vom Hals radial nach außen erstreckt. Der Körpermantel 132a kann ferromagnetisch und auf fluiddichte Weise, vorzugsweise auch durch eine hermetische Laserschweißung, mit einem nichtferromagnetischen Mantel 110a verbunden sein.
Das obere Ende des Körpers 130 passt eng in das untere Ende des Körpermantels 132a, und diese beiden Teile sind vorzugsweise durch Laserschweißen auf fluiddichte Weise miteinander verbunden. Der Anker 124 kann durch die Innenwand des Körpers 130 zur Ausführung einer axialen Hin- und Herbewegung geführt werden. Eine weitere Axialführung der Anker-/Verschlussgliedanordnung kann durch ein mittleres Führungsloch im Füh rungsglied 127 vorgesehen werden, durch das sich das Verschlussglied 126 erstreckt.
Vor einer Erläuterung der Kraftstoffdosierkomponenten nahe dem Auslassende des Kraftstoffeinspritzventils 100 sei darauf hingewiesen, dass die bevorzugten Ausführungsformen eines Sitzes 134 und einer Dosierscheibe 10 des Kraftstoffeinspritzventils 100 eine Auswahl des Zielens des Kraftstoffsprühmusters (das heißt der Kraftstoffstrahlentrennung) gestatten, ohne dass man auf abgewinkelte Öffnungen angewiesen ist. Des Weiteren gestatten die bevorzugten Ausführungsformen die Auswahl des Kegelmusters (das heißt ein eng oder breit divergierendes Kegelsprühmuster) auf Grundlage dessen, dass die bevorzugte Raumausrichtung der Innenwandflächen der Dosieröffnungen 142 parallel zur Längsachse A-A verläuft (das heißt, so dass die Längsachse der Wandflächen parallel zur Längsachse A-A verläuft).
Es wird nunmehr auf eine Nahansicht der Kraftstoffdosierkomponenten des Kraftstoffeinspritzventils 100 nach 2A Bezug genommen, das ein Verschlussglied 126, einen Sitz 134 und eine Dosierscheibe 10 enthält. Das Verschlussglied 126 enthält ein Glied 126a mit einer kugelförmigen Fläche, das an einem distal zum Anker 124 liegenden Ende angeordnet ist. Das kugelförmige Glied 126a nimmt den Sitz 134 an der Sitzfläche 134a in Eingriff, so dass eine allgemeine Linienkontaktdichtung zwischen den beiden Gliedern gebildet wird. Die Sitzfläche 134a verjüngt sich radial nach unten und nach innen zur Sitzöffnung 135 hin, so dass die Sitzfläche 134a schräg zur Längsachse A-A verläuft. Die Dichtung kann als ein Dichtungskreis 140 definiert werden, der durch angrenzenden Eingriff des kugelförmigen Glieds 126a mit der Sitzfläche 134a gebildet wird, hier in den 2A und 3 gezeigt. Der Sitz 134 enthält eine Sitzöffnung 135, die sich allgemein entlang der Längsachse A-A der Dosierscheibe 10 erstreckt, und wird durch eine allgemein zylindrische Wand 134b gebildet. Vorzugsweise befindet sich eine Mitte 135a der Sitzöffnung 135 allgemein auf der Längsachse A-A. Nach der Verwendung hierin bezeichnen die Begriffe „stromaufwärts" und „stromabwärts" den Kraftstoffstrom allgemein in einer Richtung vom Einlass durch den Auslass des Kraftstoffeinspritzventils 100, während sich die Begriffe „nach innen" und „nach außen" auf Richtungen auf die Längsachse A-A zu bzw. von ihr weg beziehen. Und die Längsachse A-A ist als die Längsachse der Dosierscheibe 10 definiert, die mit einer Längsachse A-A des Kraftstoffeinspritzventils 100 zusammenfällt.
Stromabwärts der zylindrischen Wand 134b verjüngt sich der Sitz 134 entlang einer Fläche 134c in Richtung einer ersten Dosierscheibenfläche 134e, die um eine Dicke von einer zweiten Dosierscheibenfläche oder Außenfläche 134f beabstandet ist. Die Verjüngung der Fläche 134c kann vorzugsweise linear oder bezüglich der Längsachse A-A krummlinig sein, wie zum Beispiel eine lineare Verjüngung der Fläche 134c (2B) oder eine krummlinige Verjüngung einer Fläche 134c', die eine gekrümmte Verbundkuppel bildet (2C).
Bei einer bevorzugten Ausführungsform verläuft die Verjüngung der Fläche 134c allgemein linear (2B) in einer nach unten und nach außen verlaufenden Richtung in einem Verjüngungswinkel β von der Sitzöffnung 135 weg zu einer Stelle radial an mindestens einer Dosieröffnung 142 vorbei. An dieser Stelle erstreckt sich der Sitz 134 an der Längsachse A-A entlang und verläuft vorzugsweise parallel dazu, so dass vorzugsweise eine zylindrische Wandfläche 134d gebildet wird. Die Wandfläche 134d erstreckt sich nach unten und anschließend in einer allgemein radialen Richtung, so dass eine erste Dosierscheiben fläche 134e gebildet wird, die vorzugsweise senkrecht zur Längsachse A-A verläuft. Als Alternative dazu kann sich die Fläche 134c bis zur ersten Dosierscheibenfläche 134e des Sitzes 134 erstrecken. Vorzugsweise beträgt der Verjüngungswinkel β ca. 10 Grad bezüglich einer quer zur Längsachse A-A verlaufenden Ebene. Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei der Verjüngung, wie in 2C gezeigt, um eine krummlinige Verjüngung der Fläche 134c' zweiter Ordnung, die sich für Anwendungen eignet, die möglicherweise eine strengere Kontrolle der konstanten Geschwindigkeit des Kraftstoffstroms benötigen. Im Allgemeinen wird jedoch angenommen, dass sich die lineare Verjüngung der Fläche 134c für ihren beabsichtigten Zweck bei den bevorzugten Ausführungsformen eignet.
Die Innenfläche 144 der Dosierscheibe 10 nimmt nahe des Außenumfangs der Dosierscheibe 10 die erste Dosierscheibenfläche 134e entlang einer allgemein ringförmigen Kontaktfläche in Eingriff. Die Sitzöffnung 135 ist vorzugsweise vollständig innerhalb des Umfangs, das heißt eines durch eine gedachte Linie, die die Mitte jeder von mindestens zwei Dosieröffnungen 142 verbindet, definierten und um die Längsachse A-A symmetrischen Lochkreises 150 angeordnet. Das heißt, eine gedachte Verlängerung der Fläche der Sitzöffnung 135 erzeugt einen gedachten Sitzöffnungskreis 151 (4A), der sich vorzugsweise im Lochkreis 150 von Dosieröffnungen 142 befindet, der im gleichen bogenförmigen Abstand zwischen benachbarten Dosieröffnungen 142 angeordnet ist.
Die gedachten Querschnittsverlängerungen der Verjüngung der Sitzfläche 134a konvergieren auf der Dosierscheibe 10 zur Erzeugung eines gedachten Kreises 152 (2B und 4A). Des Weiteren konvergieren die gedachten Verlängerungen zu einem Scheitel 139a, der sich im Querschnitt der Dosierscheibe 10 befindet. Bei einer bevorzugten Ausführungsform befindet sich der gedachte Kreis 152 der Sitzfläche 134a im Lochkreis 150 der Dosieröffnungen 142. Der Lochkreis 150 befindet sich vorzugsweise vollständig außerhalb des gedachten Kreises 152. Es wird bevorzugt, dass sich alle der mindestens zwei Dosieröffnungen 142 außerhalb des gedachten Kreises 152 befinden, so dass sich ein Rand jeder Dosieröffnung 142 auf einem Teil der Grenze des gedachten Kreises 152 befindet, aber nicht innerhalb des gedachten Kreises 152 liegt. Vorzugsweise umfassen die mindestens zwei Dosieröffnungen 142 sechs bis zehn Dosieröffnungen 142, die gleichmäßig um die Längsachse A-A beabstandet sind.
Zwischen der Sitzöffnung 135 des Sitzes 134 und der Innenfläche 144 der Dosierscheibe 10 ist ein allgemein ringförmiger Kanal 146 mit gesteuerter Geschwindigkeit gebildet, der hier in 2A dargestellt wird. Insbesondere ist der Kanal 146 anfangs an einem Innenrand 138a zwischen der vorzugsweise zylindrischen Wand 134b und der sich vorzugsweise linear verjüngenden Fläche 134c gebildet und schließt an einem Außenrand 138b in der Nähe der vorzugsweise zylindrischen Fläche 134d und der ersten Dosierscheibenfläche 134e ab. Wie in den 2B und 2C zu sehen, ändert sich die Querschnittsfläche des Kanals 146 mit der Erstreckung des Kanals 146 vom Innenrand 138a nahe des Sitzes 134 zum Außenrand 138b außerhalb der mindestens zwei Dosieröffnungen 142, so dass der Kraftstoffstrom zwischen der Sitzöffnung 135 und den mindestens zwei Dosieröffnungen 142 mit einer radialen Geschwindigkeit beaufschlagt wird.
Das heißt, es ist eine physische Darstellung einer besonderen Beziehung entdeckt worden, die es dem Kanal 146 mit gesteuerter Geschwindigkeit gestattet, das durch den Kanal 146 strömende Fluid mit einer konstanten Geschwindigkeit zu beauf schlagen. Bei dieser Beziehung verjüngt sich der Kanal 146 von einer ersten zylindrischen Fläche nach außen, wobei diese Fläche durch das Produkt aus der Konstanten Pi (π), einer größeren Höhe h₁ mit entsprechendem radialem Abstand D₁ zu einer im Wesentlichen gleichen zweiten zylindrischen Fläche, die durch das Produkt aus der Konstanten Pi (π), einer geringeren Höhe h₂ mit entsprechend größerem radialem Abstand D₂ definiert wird. Vorzugsweise ist ein Produkt aus der Höhe h₁, dem Abstand D₁ und π ungefähr gleich dem Produkt aus der Höhe h₂, dem Abstand D₂ und π (das heißt D₁·h₁·π = D₂·h₂·π oder D₁·h₁ = D₂·h₂), das durch eine Verjüngung gebildet wird, die entweder linear oder krummlinig sein kann. Es wird angenommen, dass die Höhe h₂ insofern mit der Verjüngung in Beziehung steht, als mit größer werdender Höhe h₂ ein größerer Verjüngungswinkel β erforderlich wird und je kleiner die Höhe h₂ ist, desto kleiner der erforderliche Verjüngungswinkel β sein kann. Zwischen der vorzugsweise linearen Wandfläche 134d und einer Innenfläche der Dosierscheibe 10 ist ein ringförmiger Raum 148, der vorzugsweise eine zylindrische Form mit einem radialen Abstand D₂ aufweist, gebildet. Wie in den 2A und 3 gezeigt, wird durch den Kanal 146 mit gesteuerter Geschwindigkeit stromabwärts der Sitzöffnung 135 ein Stumpf gebildet, welcher vorzugsweise an einen durch den ringförmigen Raum 148 gebildeten rechtwinkligen Zylinder angrenzt.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform wird der Zylinder des ringförmigen Raums 148 nicht verwendet, und stattdessen wird ein Stumpf gebildet, der einen Teil des Kanals 146 mit gesteuerter Geschwindigkeit bildet. Das heißt, die Fläche 134c erstreckt sich über die ganze Strecke zu der an die Dosierscheibe 10 angrenzenden und in den 2B und 2C gestrichelt gezeigten ersten Dosierscheibenfläche 134e. Bei dieser Ausführungsform kann die Höhe h₂ durch Verlängerung des Abstands D₂ von der Längsachse A-A zu einer gewünschten, quer dazu liegenden Stelle und Messen der Höhe h₂ zwischen der Dosierscheibe 10 und der gewünschten Stelle des Abstands D₂ definiert werden. Es wird angenommen, dass die Fläche 134c bei dieser Ausführungsform dazu neigt, ein Sackvolumen des Sitzes 134 zu vergrößern, was bei verschiedenen Kraftstoffeinspritzventilanwendungen unerwünscht sein kann. Vorzugsweise kann der gewünschte Abstand D₂ durch einen Schnittpunkt einer die Flächen 134c oder 134c' an einer Stelle von mindestens 25 Mikrometern von dem am weitesten außen liegenden Umfang jeder Dosieröffnung 142 nach außen schneidenden Querebene definiert werden.
Es wird angenommen, dass durch Bereitstellung einer konstanten Geschwindigkeit des durch den Kanal 146 mit gesteuerter Geschwindigkeit strömenden Kraftstoffes eine Empfindlichkeit der Position der mindestens zwei Dosieröffnungen 142 bezüglich der Sitzöffnung 135 oder der Längsachse A-A beim Zielen und Verteilen der Strahlen auf ein Minimum reduziert wird. Das heißt, aufgrund von Herstellungstoleranzen kann es schwierig sein, eine akzeptable Konzentrizität der Anordnung von Dosieröffnungen 142 bezüglich der Sitzöffnung 135 oder der Längsachse A-A zu erreichen. Somit wird angenommen, dass Merkmale der bevorzugten Ausführungsform eine Dosierscheibe 10 für ein Kraftstoffeinspritzventil 100 bereitstellen, von der angenommen wird, dass sie weniger empfindlich für Konzentrizitätsabweichungen zwischen der Anordnung von Dosieröffnungen 142 auf dem Lochkreis 150 und der Sitzöffnung 135 ist, aber dennoch unabhängig von der Drehposition des Kraftstoffeinspritzventils 100 um die Längsachse A-A einen Strömungsquerschnitt mit mehreren gleichförmigen Radien gestattet. Weiterhin ist in einem Labor festgestellt worden, dass die Kraftstoffeinspritzventile 100 der be vorzugten Ausführungsform im Vergleich zu bekannten, nichtabgewinkelten Öffnungen verwendenden Kraftstoffeinspritzventilen unter den gleichen Betriebsparametern (z.B. Kraftstoffdruck, Kraftstoffart, Umgebungs- und Kraftstofftemperatur), die aber nicht wie die bevorzugten Ausführungsformen konfiguriert sind, das gewünschte Zielen und Verteilen von Kraftstoffstrahlen unter Erhalt einer besseren Kraftstoffzerstäubung von allgemein zwischen 10 und 15 Prozent (über Messungen des Sauterdurchmessers) für die Kraftstoffstrahlen der Kraftstoffeinspritzventile der bevorzugten Ausführungsformen erreicht haben. Des Weiteren sind nicht nur die Ziele hinsichtlich Zerstäubung, Zielen, Verteilung und Unempfindlichkeit gegenüber Drehausrichtung erreicht worden, sondern die Dosierkomponenten lassen sich auch unter Verwendung erprobter Verfahren, wie zum Beispiel Ausschneiden, Gießen, Stanzen, Anprägen und Schweißen, herstellen, ohne dass auf spezialisierte Maschinen, Bediener oder Techniken zurückgegriffen werden muss.
Es ist entdeckt worden, dass durch Beaufschlagung des durch die Sitzöffnung 135 strömenden Kraftstoffes mit einer radialen Geschwindigkeitskomponente der Strahlentrennwinkel θ jeder Dosieröffnung 142 (mit Bezug zur Längsachse A-A) und die Kegelgröße α eines kombinierten Sprühmusters durch die mindestens zwei Dosieröffnungen 142 (hier als eingeschlossener Winkel α eines Einzelkegels in 7A umrissen) als eine allgemein lineare Funktion der radialen Geschwindigkeit in 2D geändert werden können. Das heißt, eine Erhöhung einer radialen Geschwindigkeitskomponente des durch den Kanal 146 strömenden Kraftstoffes führt zu einer Vergrößerung des Strahlentrennwinkels θ, und eine Verringerung der radialen Geschwindigkeitskomponente des durch den Kanal 146 strömenden Kraftstoffs führt zu einer Verkleinerung des Strahlentrennwinkels θ. Bei einer hier in 2D gezeigten bevorzugten Ausführungsform wird zum Beispiel durch Änderung einer radialen Geschwindigkeitskomponente des (zwischen der Sitzöffnung 135 und den mindestens zwei Dosieröffnungen 142 durch den Kanal 146 mit gesteuerter Geschwindigkeit) strömenden Kraftstoffes von ca. 8 Meter/Sekunde auf ca. 13 Meter/Sekunde der Strahlentrennwinkel θ dementsprechend von ca. 13 Grad auf ca. 26 Grad geändert. Die radiale Geschwindigkeit kann geändert werden, indem vorzugsweise die Konfiguration der Kraftstoffdosierkomponenten (einschließlich D₁, h₁, D₂ oder h₂ des Kanals 146 mit gesteuerter Geschwindigkeit) geändert wird, die Durchflussrate des Kraftstoffeinspritzventils 100 geändert wird oder durch eine Kombination aus beiden. Es sei darauf hingewiesen, dass ein vereinheitlichtes Sprühmuster durch eine Gesamtkombination jedes Sprühmusters jeder Dosieröffnung 142 der mindestens zwei Dosieröffnungen 142 erzeugt wird.
Weiterhin ist nicht nur entdeckt worden, dass sich die Strömung durch eine bevorzugte Konfiguration des Kanals 146 mit gesteuerter Geschwindigkeit auf einer allgemein konstanten Geschwindigkeit befindet, um an einem Strahlentrennwinkel θ als Funktion der radialen Geschwindigkeitskomponente des Kraftstoffstroms zu divergieren (2D), sondern auch, dass die Strömung durch die Dosieröffnungen 142 dazu neigt, mindestens zwei Wirbel in den Dosieröffnungen 142 zu erzeugen. Die mindestens zwei in der Dosieröffnung 142 erzeugten Wirbel können durch Modellierung einer bevorzugten Konfiguration der Kraftstoffdosierkomponenten durch Computational Fluid Dynamics bestätigt werden, von der angenommen wird, dass sie die wahre Beschaffenheit der Fluidströmung durch die Dosieröffnung 142 darstellt. Wie in 4B gezeigt, neigen zum Beispiel von der Sitzöffnung 135 radial nach außen verlaufende Strömungslinien dazu, sich in der Nähe der Dosieröffnung 142 allgemein nach innen zu krümmen, so dass mindestens zwei Wirbel 143a und 143b in einem Umfang der Dosieröffnung 142 gebildet werden, die, so die Annahme, die Zerstäubung der Strahlen des aus jeder der Dosieröffnungen 142 austretenden Kraftstoffstroms verbessern. Durch Bereitstellung von mindestens zwei Dosieröffnungen 142 bildet, wie in 3 dargestellt, der Kraftstoffstrom durch die Dosierscheibe 10 des Weiteren ein Einzelkegelmuster 161, das eine orthogonal zur Längsachse A-A verlaufende gedachte Ebene 162 schneidet, so dass ein Strömungsquerschnitt 164 mit mehreren gleichförmigen Radien gebildet wird. Der Strömungsquerschnitt 164 mit mehreren gleichförmigen Radien ist des Weiteren allgemein symmetrisch um die Längsachse A-A (6A-C und 7A-7B).
Darüber hinaus ist auch entdeckt worden, dass die Kegelgröße α der Kraftstoffstrahlen mit dem Streckungsverhältnis t/D in Beziehung steht, wobei t gleich einer Durchgangslänge der Öffnung und D der größte diametrale Abstand zwischen den Innen-flächen der Öffnung ist. Das Streckungsverhältnis t/D kann von 0,3 bis 1,0 oder darüber geändert werden. Mit zunehmendem oder abneh mendem Streckungsverhältnis t/D wird die Kegelgröße α dementsprechend schmaler oder breiter. Wenn der Abstand D konstant gehalten wird, wird die Kegelgröße α mit größerer Durchgangslänge t schmaler. Umgekehrt ist, wenn die Durchgangslänge t bei konstant gehaltenem Abstand D kleiner ist, die Kegelgröße a breiter. Insbesondere steht die Kegelgröße α in allgemein linearer und umgekehrter Beziehung zu dem Streckungsverhältnis t/D, hier in 5 für eine bevorzugte Ausführungsform gezeigt. Wenn sich das Streckungsverhältnis t/D von ca. 0,3 auf ca. 0,8 ändert, ändert sich hier allgemein die Kegelgröße α linear und umgekehrt von ca. 22 Grad bis auf ca. 8 Grad. Es wird somit angenommen, dass sich eine Kegelgröße α (die ungefähr das Doppelte des Strahlentrennwinkels θ beträgt) erreichen lässt, indem entweder der Kanal 146 und der Raum 148 wie oben erör tert konfiguriert werden oder das Streckungsverhältnis t/D, während sich die Symmetrie des Strömungsquerschnitts 164 durch die Anzahl von gleichmäßig um die Längsachse A-A beabstandeten Dosieröffnungen 142 konfigurieren lässt. Obgleich die Durchgangslänge t (das heißt die Länge der Dosieröffnung 142 entlang der Längsachse A-A) in der Darstellung nach 2B im Wesentlichen gleich der Dicke der Dosierscheibe 10 ist, sei darauf hingewiesen, dass sich die Dicke der Dosierscheibe 10 von der Durchgangslänge t der Dosieröffnung 142 unterscheiden kann.
Die Dosierscheibe 10 weist mindestens zwei Dosieröffnungen 142 auf. Jede Dosieröffnung 142 weist eine Mitte auf, die sich auf einem gedachten Lochkreis 150, der hier in 4A gezeigt wird, befindet. Obgleich jede Dosieröffnung 142 vorzugsweise kreisförmig ist, so dass der Abstand D allgemein gleich dem Durchmesser der kreisförmigen Öffnung ist (das heißt zwischen diametralen Innenflächen der kreisförmigen Öffnung), können auch andere Öffnungskonfigurationen, wie zum Beispiel eine quadratische, rechteckige oder bogenförmige oder Schlitze, verwendet werden. Die Dosieröffnungen 142 sind in einer vorzugsweise kreisförmigen Konfiguration angeordnet, die bei einer bevorzugten Ausführungsform allgemein konzentrisch zu dem gedachten Kreis 152 sein kann. Ein gedachter Sitzöffnungskreis 151 (4A) wird durch eine gedachte Projektion der Sitzöffnung 135 auf die Dosierscheibe gebildet, so dass sich der gedachte Sitzöffnungskreis 151 außerhalb des gedachten Kreises 152 befindet und vorzugsweise allgemein konzentrisch zu sowohl dem gedachten Kreis 152 als auch dem Lochkreis 150 ist. Die bevorzugte Konfiguration der Dosieröffnungen 142 und des Kanals 146 gestattet, dass ein Kraftstoffströmungsweg F, der sich radial von der Sitzöffnung 135 des Sitzes 134 in einer beliebigen Radialrichtung von der Längsachse A-A weg zu der Dosierscheibe 10 erstreckt, zu einer Dosieröffnung 142 verläuft.
Neben dem Zielen von Strahlen unter Einstellung der radialen Geschwindigkeit und Bestimmung der Kegelgröße durch den Kanal 146 mit gesteuerter Geschwindigkeit bzw. des Streckungsverhältnisses t/D kann des Weiteren bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform eine räumliche Ausrichtung der nichtabgewinkelten Dosieröffnungen 142 dazu verwendet werden, die Form des Kraftstoffsprühmusters durch Ändern des bogenförmigen Abstands L zwischen den Dosieröffnungen 142 entlang einem Lochkreis 150 zu formen. Die 6A-6C zeigen die Auswirkung der Anordnung der Dosieröffnungen 142 auf allmählich kleiner werdende, gleiche, bogenförmige Abstände zwischen benachbarten Dosieröffnungen 142, um eine akzeptable Symmetrie des Strömungsquerschnitts 164 bei entsprechenden Verkleinerungen der Kegelgröße zu erreichen. Diese Auswirkung lässt sich ausgehend von der Dosierscheibe 10 und weiter bis durch die Dosierscheiben 10a und 10b hindurch erkennen.
In 6A wird durch relativ große, gleiche, bogenförmige Abstände L₁ zwischen den Dosieröffnungen 142 bezüglich einander ein breites Kegelmuster gebildet. Das Kegelmuster der Kraftstoffstrahlen schneidet eine (orthogonal zur Längsachse A-A verlaufende) gedachte Ebene und definiert so einen Strömungsquerschnitt 164 mit mehreren allgemein gleichförmigen Radien um die Längsachse A-A herum. Der Strömungsquerschnitt 164 weist mehrere Radien R₁, R₂, R₃ usw. auf, die sich von der Längsachse A-A aus erstrecken und eine allgemein gleiche Größe aufweisen. In 6B wird durch Beabstandung der Dosieröffnungen 142 in einem kleineren, gleichen, bogenförmigen Abstand L₂ als die bogenförmigen Abstände L₁ in 6A ein relativ schmales Kegelmuster gebildet. In 6C wird durch Beabstandung der Do sieröffnungen 142 in noch kleineren, gleichen, bogenförmigen Abständen L₃ zwischen jeder Dosieröffnung 142 ein noch schmaleres Kegelmuster gebildet. Es sei darauf hingewiesen, dass jeder der Strömungsquerschnitte mehrere allgemein gleichförmige Radien R₁, R₂, R₃ usw. aufweist, so dass sich der durch die Radien definierte Strömungsquerschnitt 164 einer geeigneten Querschnittsform nähert, dank der das Kraftstoffeinspritzventil 100 unabhängig von der Winkelausrichtung des Kraftstoffeinspritzventils 100 um seine Längsachse A-A in seiner Betriebskonfiguration installiert werden kann. Der Begriff „allgemein gleichförmig" bedeutet, dass die Größe eines beliebigen Radius R₁, R₂, R₃ usw. bezüglich eines beliebigen anderen Radius R₁, R₂, R₃ usw. bis zu ±20% variiert. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform würden die Radien R₁, R₂, R₃ usw. ohne Variation konstant sein, und deshalb würde sich die Form des Strömungsquerschnitts 164 einer kreisförmigen Querschnittsfläche nähern. Des Weiteren sei darauf hingewiesen, dass ein bogenförmiger Abstand L ein linearer Abstand zwischen am nächsten gelegenen Innenwandflächen oder Rändern jeweiliger benachbarter Dosieröffnungen 142 auf dem Lochkreis 150 sein kann. Vorzugsweise ist der lineare Abstand größer gleich der Dicke der Dosierscheibe 10.
Die Einstellung der bogenförmigen Abstände L kann auch in Verbindung mit dem zuvor beschriebenen Verfahren verwendet werden, um die Sprühgeometrie (schmaleres Sprühmuster bei größerem Sprühwinkel bis breiteres Sprühmuster bei jedoch einem kleineren Sprühwinkel) eines Kraftstoffeinspritzventils unter Verwendung von nichtabgewinkelten Dosieröffnungen 142 (das heißt Öffnungen mit einer allgemein geraden Bohrung, die allgemein parallel zur Längsachse A-A verläuft) individuell auf eine bestimmte Motorausführung abzustimmen, während das Kraftstoffeinspritzventil der bevorzugten Ausführungsformen unemp findlich gegenüber seiner Winkelausrichtung um die Längsachse A-A sein kann.
Im Betrieb befindet sich das Kraftstoffeinspritzventil 100 anfangs in der in 1 gezeigten nicht einspritzenden Stellung. In dieser Stellung besteht zwischen der ringförmigen Endfläche 110b des Kraftstoffeinlassrohrs 110 und der gegenüberliegenden ringförmigen Endfläche 124a des Ankers 124 ein Arbeitsspalt. Das Spulengehäuse 121 und das Kraftstoffeinlassrohr 110 berühren sich und bilden eine Statorkonstruktion, die der Spulenanordnung 120 zugeordnet ist. Der nichtferromagnetische Mantel 110a gewährleistet, dass bei Erregung der elektromagnetischen Spule 122 der magnetische Fluss einem Weg folgt, der den Anker 124 enthält. Ausgehend vom unteren axialen Ende des Spulengehäuses 121, wo dieses durch eine hermetische Laserschweißung mit dem Körpermantel 132a verbunden ist, erstreckt sich der magnetische Kreis durch den Körpermantel 132a, den Körper 130 und die Öse zum Anker 124 und vom Anker 124 quer über den Arbeitsspalt zum Kraftstoffeinlassrohr 110 und zurück zum Spulengehäuse 121.
Wenn die elektromagnetische Spule 122 erregt ist, kann die Federkraft am Anker 124 überwunden werden, und der Anker wird zum Kraftstoffeinlassrohr 110 hin angezogen, wodurch der Arbeitsspalt verkleinert wird. Dadurch wird das Verschlussglied 126 vom Sitz 134 abgehoben und das Kraftstoffeinspritzventil 100 geöffnet, so dass mit Druck beaufschlagter Kraftstoff im Körper 132 durch die Sitzöffnung 135 und durch an der Dosierscheibe 10 ausgebildete Dosieröffnungen 142 strömt. Es sei hier darauf hingewiesen, dass das Stellglied so angebracht sein kann, dass ein Teil des Stellglieds im Kraftstoffeinspritzventil 100 und ein Teil außerhalb des Kraftstoffeinspritzventils 100 angeordnet sein kann. Wenn die Spule 122 nicht mehr erregt ist, schiebt die Vorspannfeder 116 das Verschlussglied 126 in die geschlossene Stellung auf dem Sitz 134.
Wie beschrieben, sind die bevorzugten Ausführungsformen, einschließlich der Techniken oder des Verfahrens zur Erzeugung eines Einzelkegels, nicht auf das beschriebene Kraftstoffeinspritzventil beschränkt, sondern können zum Beispiel in Verbindung mit anderen Kraftstoffeinspritzventilen verwendet werden, wie zum Beispiel dem in der am 27. Februar 1996 veröffentlichten US-PS 5,494,225 A angeführten Kraftstoffeinspritzventil oder den in der am 25. April 2002 veröffentlichten US-Patentanmeldung Nr. 2002/0047054 A1 angeführten modularen Kraftstoffeinspritzventilen.
Obgleich die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen offenbart worden ist, sind zahlreiche Modifikationen, Abänderungen und Änderungen der beschriebenen Ausführungsformen möglich, ohne vom Gedanken und Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert wird. Demgemäß soll die vorliegende Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt sein, sondern den durch die Ausdrucksweise der folgenden Ansprüche definierten vollen Schutzbereich umfassen.

Claims

Kraftstoffeinspritzventil (100), das Folgendes umfasst: ein Gehäuse mit einem sich zwischen einem Einlass und einem Auslass entlang einer Längsachse (A-A) des Kraftstoffeinspritzventils (100) erstreckenden Durchgang; einen Sitz (134) mit einer zum Einlass weisenden Dichtungsfläche (134a), in der eine Sitzöffnung (135) ausgebildet ist, einer von der Dichtungsfläche (134a) beabstandeten und zum Auslass weisenden Anschlusssitzfläche, und einer schräg zur Längsachse (A-A) des Kraftstoffeinspritzventils (100) verlaufenden und zwischen der Sitzöffnung (135) und der Anschlusssitzfläche angeordneten ersten Kanalfläche (134c); ein im Durchgang angeordnetes Verschlussglied (126), das an die Dichtungsfläche (134a) angrenzt und somit Kraftstoffstrom durch die Sitzöffnung (135) ausschließt; ein magnetisches Stellglied das, wenn es erregt ist, das Verschlussglied (126) von der Dichtungsfläche (134a) des Sitzes (134) weg positioniert um Kraftstoffstrom durch den Durchgang und am Verschlussglied (126) vorbei zu gestatten; und eine Dosierscheibe (10) an der stromabwärtigen Seite des Sitzes (134), so dass eine gedachte Projektion der Dichtungsfläche (134a) auf die Dosierscheibe (10) einen ersten gedachten Kreis (152) um die Längsachse (A-A) herum definiert, wobei die Dosierscheibe (10) eine zweite Kanalfläche aufweist, die der ersten Kanalfläche (134c) gegenüberliegt, wodurch ein Strömungskanal (146) gebildet wird, wobei die Dosierscheibe (10) mindestens zwei Dosieröffnungen (142) aufweist, die in einem gleichen, bo genförmigen Abstand zwischen benachbarten Dosieröffnungen (142) außerhalb des ersten gedachten Kreises (152) um die Längsachse (A-A) herum angeordnet sind, wobei sich jede Dosieröffnung (142) parallel zur Längsachse (A-A) zwischen der zweiten Kanalfläche und einer Außenfläche (134f) der Dosierscheibe (10) erstreckt, wobei die mindestens zwei Dosieröffnungen (142) sechs kreisförmige Dosieröffnungen (142) umfassen, die auf einem zweiten gedachten Kreis (150) außerhalb des ersten gedachten Kreises (152), der zum ersten gedachten Kreis (152) konzentrisch ist, angeordnet sind oder die mindestens zwei Dosieröffnungen (142) acht kreisförmige Dosieröffnungen (142) umfassen, die auf einem zweiten gedachten Kreis (150) außerhalb des ersten gedachten Kreises (152), der zum ersten gedachten Kreis (152) konzentrisch ist, angeordnet sind, so dass bei Erregung des magnetischen Stellglieds zur Bewegung des Verschlussglieds (126) ein Kraftstoffstrom durch die Dosieröffnungen (142) ein Sprühmuster erzeugt, das eine orthogonal zur Längsachse (A-A) verlaufende gedachte Ebene (162) schneidet, um einen Strömungsquerschnitt (164) mit allgemein gleichförmigen Radien (R₁, R₂, R₃), wobei „allgemein gleichförmig" bedeutet, dass die Größe eines beliebigen Radius (R₁, R₂, R₃) bezüglich eines beliebigen anderen Radius (R₁, R₂, R₃) um bis zu +/- 20% variiert, um die Längsachse (A-A) auf der gedachten Ebene (162) zu definieren, wobei Kraftstoff von der Sitzöffnung (135) durch den Strömungskanal (146) zu den mindestens zwei Dosieröffnungen (142) strömt.
Kraftstoffeinspritzventil (100) nach Anspruch 1, bei dem die mindestens zwei Dosieröffnungen (142) acht kreisförmige Dosieröffnungen (142) umfassen und die Außenfläche (134f) der Dosierscheibe (10) von der zweiten Kanalfläche der Dosierscheibe (10) um eine erste Dicke von mindestens 50 Mikrometer beabstandet ist und der erste bogenförmige Abstand einen linearen Abstand zwischen am nächsten gelegenen Rändern benachbarter Dosieröffnungen (142) von mindestens der ersten Dicke umfasst.
Kraftstoffeinspritzventil (100) nach Anspruch 2, bei dem die erste Dicke der Dosierscheibe (10) eine Dicke umfasst, die aus einer Gruppe aus 75, 100, 150 und 200 Mikrometer ausgewählt ist.
Kraftstoffeinspritzventil (100) nach Anspruch 2, bei dem die erste Dicke der Dosierscheibe (10) eine Dicke von 125 Mikrometer umfasst.
Kraftstoffeinspritzventil (100) nach Anspruch 1, bei dem die mindestens zwei Dosieröffnungen (142) ein Streckungsverhältnis t/D von zwischen 0,3 und 1,0 umfassen, wobei das Streckungsverhältnis t/D gleich einer Länge t jeder der Dosieröffnungen (142) zwischen der zweiten Kanalfläche und der Außenfläche (134f) der Dosierscheibe (10) geteilt durch den größten Abstand D senkrecht zur Längsachse (A-A) zwischen zwei beliebigen diametralen Innenflächen jeder der Dosieröffnungen (142) ist.
Kraftstoffeinspritzventil (100) nach Anspruch 1, bei dem die erste Kanalfläche (134c) einen Innenrand (138a), der in einem ersten Abstand von der Längsachse (A-A) und in einer ersten Entfernung entlang der Längsachse (A-A) bezüglich der Dosierscheibe (10) angeordnet ist, und einen Außenrand (138b), der in einem zweiten Abstand von der Längsachse (A-A) und in einer zweiten Entfernung von der Dosierscheibe (10) entlang der Längsachse (A-A) angeord net ist, umfasst, so dass ein Produkt aus dem ersten Abstand und der ersten Entfernung gleich einem Produkt aus dem zweiten Abstand und der zweiten Entfernung ist.
Kraftstoffeinspritzventil (100) nach Anspruch 1, bei dem sich der Strömungsquerschnitt (164) mindestens 50 Millimeter stromabwärts der Dosierscheibe (10) entlang der Längsachse (A-A) befindet.