DE19719945A1

DE19719945A1 - Kraftstoffeinspritzsystem

Info

Publication number: DE19719945A1
Application number: DE1997119945
Authority: DE
Inventors: Junichi Wakabayashi; Nobuyuki Oka
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 1996-05-14
Filing date: 1997-05-13
Publication date: 1997-11-20
Also published as: US5979408A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kraftstoffeinspritzsystem für eine fremdgezündete Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern.

Kraftstoffeinspritzsysteme mit elektromagnetisch betriebenen Einspritzventilen, die durch elektronische Motorsteuereinheiten geregelt werden, werden häufig verwendet, weil sie dazu in der Lage sind, ein brennbares Gemisch mit einem gewünschten Luft-Kraftstoffverhältnis ansprechend auf sich ändernde Motorparameter, wie beispielsweise der Motordrehzahl und dem Leistungsbedarf, zu bilden.

Typischerweise können die herkömmlichen Kraftstoffeinspritzsysteme für Mehrzylinder-Motoren in zwei Kategorien eingeteilt werden; ein Zentraleinspritzsystem und ein Mehrstelleneinspritzsystem, die auch als ein Drosselklappengehäuseeinspritzsystem und ein Anschlußeinspritzsystem bekannt sind.

Das Zentraleinspritzsystem umfaßt eines oder mehrere elektromagnetisch betriebene Einspritzventile, die eine zugemessene Kraftstoffmenge in die Strömung der durch das Drosselklappengehäuse strömenden Ansaugluft sprühen; die somit ausgebildete brennbare Ladung wird durch einen Ansaugkrümmer auf die jeweiligen Motorzylinder verteilt. Das Problem des Zentraleinspritzsystems besteht in der Schwierigkeit, dieselbe Kraftstoffmenge auf jeden Zylinder zu verteilen.

Dieses Problem wird durch das Mehrstelleneinspritzsystem gelöst, wobei jeder Einlaßanschluß mit einem Einspritzventil versehen ist, um sicherzustellen, daß dieselbe Kraftstoffmenge in jeden Einlaßanschluß eingespritzt wird.

Das Mehrstelleneinspritzsystem hat jedoch einen komplizierten Aufbau und ist deshalb teuer.

Das US-Patent Nr. 4.958.773 von Stettner et al und das Patent Nr. 5.070.845 von Avdenko et al offenbaren eine vereinfachte Form eines elektronisch geregelten Kraftstoffeinspritzsystems für einen Mehrzylinder-Motor. Das System umfaßt eine einzelne Einspritzeinrichtung oder ein Magnetventil, das Kraftstoff einer Vielzahl von Kraftstoffleitungen zumißt, die jeweils mit einer in jedem Einlaßanschluß angeordneten Kraftstoffeinspritzdüse verbunden sind. Das Magnetventil umfaßt ein bewegliches Ventilelement, das mit einem Ventilsitz zusammenwirkt, um eine Vielzahl von an dem Ventilsitz ausgebildeten kalibrierten Dosierblenden zu öffnen und zu schließen, wobei die Dosierblenden mit den jeweiligen Kraftstoffleitungen verbunden sind.

Der Vorteil des vorstehenden vereinfachten Kraftstoffeinspritzsystems besteht darin, daß es kostengünstig ist und das Problem der ungleichen Kraftstoffverteilung nicht hat, das dem Zentraleinspritzsystem anhaftet.

Das Problem der vereinfachten Form des Kraftstoffeinspritzsystems besteht jedoch in der Schwierigkeit, den Kraftstoff mit einer großen Genauigkeit zuzumessen, weil der Öffnungsgrad der Dosierblenden beim Abheben des Ventilelements von Blende zu Blende schwanken kann. Um das zu vermeiden, muß der Ventilsitz mit einer hohen Präzision gefertigt werden, um eine sehr glatte Oberfläche zu erhalten, und die Dosierblenden müssen mit einer großen Genauigkeit kalibriert werden.

Ein anderer Nachteil ist das Auftreten eines wesentlichen Druckabfalls über den Dosierblenden, weil jede Blende klein genug kalibriert ist, um mit der Strömungsrate durch die individuelle Einspritzdüse übereinzustimmen. Folglich ist der über den Einspritzdüsen aufgebrachte Differenzdruck begrenzt. Daraus folgt eine strenge Regelung des Öffnungsdrucks der Einspritzdüsen, wodurch ein wesentlicher Zeitaufwand und Mühe für die Montage, Prüfung und Einstellung der Einspritzdüsen erforderlich ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb in der Schaffung eines Kraftstoffeinspritzsystems für einen Mehrzylinder- Motor, das in der Lage ist, den Kraftstoff mit einer großen Genauigkeit zuzumessen.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist die Schaffung eines Kraftstoffeinspritzsystems, das in der Lage ist, eine gleiche Kraftstoffmenge auf jeden Zylinder des Motors zu verteilen.

Noch ein anderes Merkmal der Erfindung ist die Schaffung eines Kraftstoffeinspritzsystems, das leicht zu fertigen und leicht zu montieren ist.

Diese Erfindung schafft ein Kraftstoffeinspritzsystem, das ein elektromagnetisch betriebenes Kraftstoffdosierventil zum Zumessen von Kraftstoff unter Druck, eine Vielzahl von Kraftstoffeinspritzdüsen und eine Vielzahl von Kraftstoffleitungen aufweist, die jeweils mit ihrem einen Ende mit dem Kraftstoffdosierventil und mit ihrem anderen Ende mit den Einspritzdüsen verbunden sind, um den durch das Dosierventil zugemessenen Kraftstoff den Einspritzdüsen zuzuführen. Erfindungsgemäß hat das Kraftstoffdosierventil eine einzelne Abgabeöffnung und ein Scheibenventilelement zum Regeln der Abgabeöffnung, wobei die Abgabeöffnung mit einer ersten Dosierblende versehen ist, um Kraftstoff zuzumessen, der der Gesamtheit der Kraftstoffeinspritzdüsen zugeführt wird, wobei jede der Einspritzdüsen eine zweite Dosierblende hat, um den durch jede Einspritzdüse eingespritzten Kraftstoff zuzumessen, wobei die zweiten Dosierblenden aller Einspritzdüsen gleich kalibriert sind, so daß der durch die erste Blende zugemessene Kraftstoff gleichmäßig auf die Kraftstoffeinspritzdüsen verteilt wird.

Bei dieser Anordnung wird die Dosiergenauigkeit verbessert, weil das Scheibenventilelement eine einzelne Abgabeöffnung öffnet und schließt.

Da die erste Dosierblende verglichen mit dem Durchmesser der zweiten Blende jeder Einspritzdüse einen relativ großen Durchmesser hat, ist der Druckabfall über dem Kraftstoffdosierventil begrenzt.

Die erste Dosierblende mißt die gesamte Kraftstoffmenge zu, die allen Kraftstoffeinspritzdüsen zugeführt wird, während die zweite Dosierblende von jeder Einspritzdüse sicherstellt, daß eine gleiche Kraftstoffmenge in jeden Zylinder eingespritzt wird. Demgemäß wird der Kraftstoff gleichmäßig auf alle Zylinder verteilt.

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Einspritzdüse folgende Bauteile auf: einen Düsenkörper mit einem Einlaß für Kraftstoff, der unter Druck steht, einem Abgabeauslaß, einem Kanal, der den Einlaß mit dem Auslaß verbindet, und einem Ventilsitz in der Umgebung des Auslasses; ein Ventilelement mit einem Schließelement, das zum Regeln der Abgabe des Kraftstoffs durch den Auslaß mit dem Ventilsitz zusammenwirkt, und einem Ventilstößel, der mit dem Schließelement verbunden ist und sich in dem Kanal erstreckt; und eine Schraubendruckfeder, die zum Vorspannen des Schließelements für den Eingriff mit dem Ventilsitz in dem Kanal aufgenommen ist, wobei sich die Feder um den Ventilstößel erstreckt und ein erstes durch den Körper gestütztes Ende und ein zweites Ende hat, das an dem inneren Ende des Ventilstößels verankert ist; wobei die Feder von dem ersten Ende zu dem zweiten Ende kegelig verläuft, um an dem zweiten Ende eine Windung mit reduziertem Durchmesser zu bilden.

Diese Anordnung stabilisiert die Sprühmerkmale der Einspritzdüse auf eine vorteilhafte Weise.

Vorzugsweise ist an dem inneren Ende des Ventilstößels durch Anstauchen ein Flansch angebracht, um eine Federhalteeinrichtung für das zweite Ende der kegeligen Feder zu bilden. Der hier verwendete Ausdruck "innen" bezieht sich auf die axiale Richtung zu dem Einlaß der Einspritzdüse. Diese Anordnung ermöglicht eine Reduktion der Masse des Ventilelements und dadurch eine Verbesserung des Ansprechverhaltens der Düse.

Vorzugsweise weist der Düsenkörper der Einspritzdüse einen rohrförmigen Körper und einen in dem rohrförmigen Körper montierten Ventilsitzeinsatz auf, wobei der Ventilsitzeinsatz gegenüber dem rohrförmigen Körper axial beweglich montiert ist. Durch das axiale Positionieren des Ventilsitzeinsatzes bezüglich dem Körper kann die Vorspannung der Feder eingestellt werden.

Diese Merkmale und Vorteile der Erfindung sowie ihre anderen Merkmale und Vorteile werden durch die folgende Beschreibung ersichtlich.

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht des Ausführungsbeispiel des Kraftstoffeinspritzsystems der Erfindung im Teilschnitt;

Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Teils des in Fig. 1 gezeigten Kraftstoffdosierventils, wobei das Scheibenventilelement in seiner geschlossenen Position gezeigt ist;

Fig. 3 zeigt eine vergrößerte perspektivische Ansicht des Ventilsitzes des Kraftstoffdosierventils;

Fig. 4 zeigt eine Schnittansicht der in Fig. 1 gezeigten Kraftstoffeinspritzdüse;

Fig. 5 zeigt eine vergrößerte Detailansicht der Fig. 4, die durch den Strichpunktkreis V umschlossen ist;

Fig. 6A und 6B stellen die Kraftstoffsprühmuster dar, die mit der erfindungsgemäßen Einspritzdüse und mit der herkömmlichen Einspritzdüse erhalten werden;

Fig. 7 zeigt eine Kurve der Änderung des Innendrucks über der Zeit der erfindungsgemäßen Einspritzdüse und der herkömmlichen Einspritzdüse; und

Fig. 8 zeigt eine Schnittansicht der herkömmlichen Kraftstoffeinspritzdüse.

Fig. 1 zeigt ein Kraftstoffeinspritzsystem als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das im allgemeinen mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet wird. Kurz gesagt ist das Einspritzsystem 10 so gestaltet, daß Kraftstoff, der durch eine (nicht gezeigte) Kraftstoffpumpe druckbeaufschlagt wird, durch ein einzelnes elektromagnetisch betriebenes Kraftstoffdosierventil zugemessen wird und der zugemessene Kraftstoff unter Druck auf eine Vielzahl von Einspritzdüsen verteilt wird, um ihn in die jeweiligen Einlaßanschlüsse des Motors einzuspritzen.

Insbesondere umfaßt das Einspritzsystem 10 ein elektromagnetisch betriebenes Kraftstoffdosierventil oder eine Einspritzeinrichtung 12, die durch eine (nicht gezeigte) elektronische Motorsteuereinheit gesteuert wird. Das Kraftstoffdosierventil 12 umfaßt ein bewegliches Ventilelement in der Form einer Scheibe 14, die in einer Ventilkammer 16 angeordnet ist. Das Scheibenventilelement 14 kann durch eine elektromagnetische Spule 20 zu einem Magnetjochelement 18 gezogen werden, die mit einem Sockelstecker 22 elektrisch verbunden ist, der dazu geeignet ist, um auf herkömmliche Weise mit der Motorsteuereinheit verbunden zu werden.

Wie in den Fig. 2 und 3 vergrößert gezeigt ist, hat das Kraftstoffdosierventil 12 einen runden Ventilsitz 24, der für den Eingriff mit dem Scheibenventilelement 14 geeignet ist. Der Ventilsitz 24 ist mit einer einzelnen Abgabeöffnung 26 versehen, die durch das bewegliche Scheibenelement 14 geöffnet und geschlossen wird. Durch Erregen der elektromagnetischen Spule 29 wird das Scheibenventilelement 14 von dem Ventilsitz 24 wegbewegt, um die Abgabeöffnung 26 zu öffnen. Das Scheibenventil 14 ist um einen kurzen Hub von der in Fig. 2 gezeigten geschlossenen Position weg beweglich. Der Aufwärtshub des Scheibenventilelements 14 ist durch einen Anschlagring 28 begrenzt. Das Scheibenventilelement 14 ist durch eine in einer Zentralbohrung des Jochelements 18 gleitfähig aufgenommene Führungshülse 30 axial geführt, die durch eine Schrauben-Rückholfeder 32 vorgespannt ist. Die Rückholfeder 32 dient dazu, das Scheibenventil 14 in Eingriff mit dem Ventilsitz 24 zu drücken, wenn die elektromagnetische Spule nicht erregt ist.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel beinhaltet das Kraftstoffdosierventil 12 einen herkömmlichen Druckregler 34, der geeignet ist, den durch eine (nicht gezeigte) Kraftstoffpumpe auf einen Einlaß 36 des Kraftstoffdosierventils 12 aufgebrachten Kraftstoffdruck auf eine vorgegebene Druckhöhe zu regulieren. Der Druckregler 34 kann jedoch von dem Kraftstoffdosierventil 12 getrennt sein und an jeder anderen geeigneten Stelle angeordnet sein. Der Druckregler 34 wird nur kurz beschrieben, weil es ein herkömmlicher ist und er kein Teil der Erfindung bildet.

Der Druckregler 34 hat eine Einlaßkammer 38 und eine Druckkammer 40, die durch ein Membranventil 42 getrennt sind; die Einlaßkammer 38 ist mit der Ventilkammer 16 verbunden, die wiederum mit dem Kraftstoffeinlaß 36 verbunden ist; die Druckkammer 40 ist mit dem (nicht gezeigten) Drosselklappengehäuse des Motors verbunden, so daß sich der Ansaugunterdruck in der Druckkammer 40 befindet. Das Membranventil 42 ist durch eine Feder 44 gegen einen Ventilsitz eines Überlaufauslasses 46 vorgespannt. Bei dieser Anordnung wirkt der Druckregler 34, um den Kraftstoffdruck in der Einlaßkammer 38 und somit in der Ventilkammer 16 durch einen vorgegebenen Wert auf einer größeren Höhe als dem Ansaugunterdruck zu regulieren. Jeglicher überschüssiger Kraftstoff wird durch den Überlaufauslaß 46 und eine (nicht gezeigte) Kraftstoffrücklaufleitung zu einem Kraftstofftank zurückgeführt.

In der Fig. 1 hat das Kraftstoffdosierventil 12 eine Kraftstoffverteilerkammer 48, die mit der Abgabeöffnung 26 verbunden ist. Eine Vielzahl von Kraftstoffleitungen 50 mit der gleichen Anzahl wie die Motorzylinder erstrecken sich von der Verteilerkammer 48. Jede Kraftstoffleitung 50 ist mit einer an einem Ansaugkrümmer 54 montierten Kraftstoffeinspritzdüse 52 verbunden, um Kraftstoff in den zugehörigen Einlaßanschluß 56 einzuspritzen.

Die Abgabeöffnung 26 hat einen kalibrierten Einlaßquerschnitt 58 mit einem reduzierten Durchmesser, der als eine erste Dosierblende wirkt. Die erste Dosierblende 58 wirkt zum Zumessen des Kraftstoffs, der auf alle Kraftstoffeinspritzdüsen 52 verteilt wird.

In der Fig. 4 umfaßt jede Einspritzdüse 52 einen rohrförmigen Düsenkörper 60 mit einem durch diesen verlaufenden axialen Kanal 62 von einem Einlaß 64 zu einem Abgabeauslaß 66. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Körper 60 aus einem oberen Gehäuse 68 und einem unteren Gehäuse 70 hergestellt, die axial zueinander ausgerichtet sind und geeignet zusammengehalten werden, beispielsweise durch eine Preßpassung. Das untere Gehäuse 70 hat eine abgestufte Bohrung, in die eine Hülse 72 eingepaßt ist.

Ein Ventilsitzeinsatz 74 ist in die Hülse 72 in einer axial einstellbaren Weise gegenüber der Hülse 72 eingepaßt. Der Ventilsitzeinsatz 74 ist mit einem konischen Ventilsitz 76 versehen, der durch ein bewegliches Ventilelement 78 gesteuert wird. Das Ventilelement 78 kann eine mit dem Ventilsitz 76 in Eingriff bringbare Stahlkugel 80 und einen an der Kugel 80 angeschweißten Ventilstößel 82 aufweisen. Der Ventilstößel 82 erstreckt sich durch den Ventilsitzeinsatz 74 und die Hülse 72 und sein inneres ende steht in eine Federkammer 84 vor, die in dem unteren Gehäuse 70 ausgebildet ist.

Eine Schraubendruckfeder 86 ist in der Federkammer 84 angeordnet, wobei das untere Ende der Feder 86 auf der oberen Endseite der Hülse 72 ruht. Wie in Fig. 5 vergrößert gezeigt ist, ist die Feder 86 konisch kegelig, wobei der Durchmesser jeder Windung allmählich reduziert ist. Das obere Ende der Feder 86, das durch die Windung mit dem kleinsten Durchmesser gebildet ist, wird durch eine Federhalteeinrichtung 88 mit einem entsprechend reduzierten Durchmesser gestützt. Die Federhalteeinrichtung 88 kann aus einem Flanschende des Ventilstößels 82 bestehen, das vorzugsweise durch Anstauchen des inneren Endes des Ventilstößels 82 hergestellt ist. Die Druckfeder 86 wirkt, um die Ventilkugel 80 im Eingriff mit dem Ventilsitz 76 vorzuspannen.

Die Kraftstoffeinspritzdüse 52 kann zusammengebaut werden, indem der Ventilsitzeinsatz 74 vorläufig in der Hülse 12 positioniert wird, die Feder 86 an der Oberseite der Hülse 12 angeordnet wird, der Ventilstößel 82 durch die Feder 86, die Hülse 72 und den Ventilsitzeinsatz 74 abwärts eingesetzt wird, gefolgt durch das Anschweißen des unteren Endes des Ventilstößels 82 an der Stahlkugel 80.

Danach kann der Ventilsitzeinsatz 14 relativ zu der Hülse 72 axial angeordnet werden, um die auf die Feder 86 wirkende Vorspannung einzustellen, wodurch der Öffnungsdruck der Einspritzdüse, d. h. der statische Ansprechdruck, bei dem die Düse zu öffnen beginnt, eingestellt wird.

Wenn die Kugel 80 bereits an dem Ventilstößel 82 angeschweißt ist, kann die Einspritzdüse 52 alternativ zusammengebaut werden, in dem der Ventilsitzeinsatz 14 vorläufig relativ zu der Hülse 72 angeordnet wird, die Feder 86 an der Oberseite der Hülse 72 angeordnet wird, der Ventilstößel 82 durch den Ventilsitzeinsatz 74 und die Hülse 12 aufwärts eingesetzt wird, wobei die Flanschhalteeinrichtung 88 sich im Eingriff mit den Windungen der Schraubendruckfeder 86 befindet, und der Ventilstößel 82 gedreht wird, bis die Halteeinrichtung 88 die oberste Windung der Feder freigibt, wie in Fig. 5 gezeigt ist.

Der axiale Kanal 62 der Einspritzdüse 52 ist mit einer Blende oder einer Begrenzungseinrichtung 90 versehen, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel in einem Einsatzelement 92 ausgebildet ist, das in das obere Gehäuse 68 eingepaßt ist. Bei dem erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystem 10 kann die Blende 90 als die zweite Blende bezeichnet werden im Gegensatz zu der ersten Dosierblende 58 des Kraftstoffdosierventils 12. Mit den zweiten Blenden 90 wird beabsichtigt, die gesamte durch die erste Dosierblende 58 zugemessene Kraftstoffmenge gleichmäßig auf alle Einspritzdüsen 52 zu verteilen. Demgemäß sind die zweiten Blenden 90 aller Einspritzdüsen 52 gleich kalibriert.

Jede Einspritzdüse 52 ist mittels eines Dichtrings 94 und einer in das obere Gehäuse 68 eingeschraubten Haltemutter 96 fluiddicht mit einem Ende der Kraftstoffleitung 50 verbunden.

Im Gebrauch wird Kraftstoff von einer (nicht gezeigten) Kraftstoffpumpe unter Druck zu dem Einlaß 36 gefördert, und der Druckregler 34 reguliert den Kraftstoffdruck auf 3,0 bis 4,0 kgf/cm². Die elektromagnetische Spule 20 des Kraftstoffdosierventils 12 wird durch die (nicht gezeigte) elektronische Motorsteuereinheit gemäß dem Kraftstoffbedarf des Motors gepulst. Kraftstoff wird von den jeweiligen Einspritzdüsen 52 in die zugehörigen Einlaßanschlüsse 56 eingespritzt, wenn der auf die Düse aufgebrachte Kraftstoffdruck den Öffnungsdruck der Düse überschreitet.

Die gesamte den Kraftstoffeinspritzdüsen 52 zugeführte Kraftstoffmenge wird durch die erste Dosierblende 58 zugemessen, und der so zugemessene Kraftstoff wird dann auf die jeweiligen Einspritzdüsen verteilt.

Da die Einspritzdüsen 52 mit den gleich kalibrierten zweiten Dosierblenden 90 versehen sind, wird der durch die erste Dosierblende 58 zugemessene Kraftstoff gleichmäßig auf alle Einspritzdüsen verteilt. Folglich spritzt jede Einspritzdüse eine gleich Kraftstoffmenge ein.

Im Gegensatz zu dem Kraftstoffdosierventil nach dem Stand der Technik, wobei der Ventilsitz mit einer Vielzahl von Abgabeöffnungen versehen ist, die durch ein gemeinsames Scheibenventilelement gleichzeitig geöffnet und geschlossen werden, ist das erfindungsgemäße Kraftstoffdosierventil im Betrieb stabil, da das Scheibenventilelement nur eine einzelne Abgabeöffnung öffnen und schließen muß. Folglich wird die Dosiergenauigkeit verbessert. Der Ventilsitz mit einer einzelnen Abgabeöffnung ist einfach zu fertigen.

Da die zweiten Blenden 90 der Einspritzdüsen 52 gleich kalibriert sind, wird der Kraftstoff ungeachtet jeglicher möglichen Schwankung der Betriebsmerkmale der jeweiligen Einspritzdüsen gleichmäßig auf alle Einspritzdüsen verteilt.

Der Durchmesser der ersten Dosierblende 58 kann relativ groß hergestellt werden, da es die Absicht ist, die gesamte Kraftstoffmenge zuzumessen, die allen Einspritzdüsen zugeführt wird. Demgemäß ist eine Reduktion des Druckabfalls über dem Kraftstoffdosierventil möglich, um wiederum den auf die jeweiligen Einspritzdüsen aufgebrachten Kraftstoffdruck zu erhöhen. Dieses schafft auf vorteilhafte Weise einen breiten Bereich der gestalterischen Flexibilität beim Bestimmen des Öffnungsdrucks der Einspritzdüsen. Folglich kann der für die Montage, Prüfung und Einstellung der Einspritzdüsen erforderliche Zeitaufwand und die Mühe beträchtlich reduziert werden.

Da die zweiten Blenden 90 nicht klein genug kalibriert werden müssen, um die absolute Kraftstoffmenge zuzumessen, die pro Einspritzdüse eingespritzt wird, können die zweiten Blenden einfach gefertigt werden.

Während dem Betrieb der Kraftstoffeinspritzdüse 52 sitzt die kegelige Feder 86 mit ihrem unteren Ende der Wicklung mit dem größten Durchmesser auf der Oberseite der Hülse 72 auf, und ihr oberes Ende der Wicklung mit dem kleinsten Durchmesser liegt an der Federhalteeinrichtung 88 mit einem entsprechend kleinen Durchmesser an. Demgemäß spannt die kegelige Feder 86 den Ventilstößel 82 konstant in der axialen Richtung vor, ohne daß sie die Flatterbewegung des Ventilstößels ermöglicht.

Die kegelige Konfiguration der Ventilfeder 86 ermöglicht, daß die Federhalteeinrichtung 88 mit einer geringen Größe und leichtgewichtig oder mit geringer Masse ausgebildet werden kann.

Die Vorteile der kegeligen Feder 86 sind unter Bezugnahme auf Fig. 6 bis 8 detaillierter beschrieben. In Fig. 8 ist eine herkömmliche Kraftstoffeinspritzdüse mit einer Rückholfeder in der herkömmlichen Gestalt gezeigt. Ähnliche Teile und Elemente wie die in Fig. 4 werden mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und nur die Unterschiede werden beschrieben. Wie gezeigt ist, umfaßt die Einspritzdüse nach dem Stand der Technik eine zylindrische Schraubenfeder 98 zum Vorspannen der Ventilkugel im Kontakt mit dem Ventilsitz. Das obere Ende der Feder 98 ist mittels einer an dem Ventilstößel befestigten Federhalteeinrichtung 100 an dem Ventilstößel 82 verankert. Es soll beachtet werden, daß das obere Ende der Feder eine Windung mit einem relativ großen Durchmesser aufweist, wobei die Federhalteeinrichtung 100 einen entsprechend großen Durchmesser hat, und demgemäß die Federhalteeinrichtung eine relativ große Masse hat.

Im Betrieb neigt der Ventilstößel 82 bei der Einspritzdüse nach dem Stand der Technik zum Flattern, wie in Fig. 8 durch den Pfeil 102 gezeigt ist, wodurch eine Ablenkung des Kraftstrahls verursacht wird, wie in Fig. 6B durch den schraffierten Bereich S2 gezeigt ist.

Im Gegensatz dazu ist es dem Ventilstößel der Einspritzdüse mit der kegeligen Feder 86 möglich, sich ohne Flattern zu bewegen, wodurch ein gleichförmig rundes Sprühmuster S1 erhältlich ist, wie in Fig. 6A gezeigt ist. Demgemäß wird die Zerstäubung des Kraftstoffs verbessert und die Durchflußrate stabilisiert.

Unter Bezugnahme auf Fig. 7 wird das Ansprechverhalten der Einspritzdüsen diskutiert. In Fig. 1 zeigt die Kurve oder Wellengestalt L1 die Änderung des Innendrucks über der Zeit der erfindungsgemäßen Einspritzdüse, und die Kurve L2 repräsentiert die Druckänderung der herkömmlichen in Fig. 8 gezeigten Einspritzdüse.

Zum Zeitpunkt T1 wird das Kraftstoffdosierventil 12 zum Öffnen gepulst, so daß der Druck in der Einspritzdüse zu steigen beginnt.

Bei der erfindungsgemäßen Einspritzdüse öffnet die Düse zum Zeitpunkt T2a sobald der Kraftstoffdruck den Öffnungsdruck P1 der Düse überschreitet. Der Betrag des Überschwingens ist gegenüber dem Öffnungsdruck P1 vernachlässigbar klein. Die erfindungsgemäße Einspritzdüse präsentiert ein hohes Ansprechverhalten, da die Masse und somit die Trägheit der Federhalteeinrichtung mit reduziertem Durchmesser sehr klein ist und das Ventilelement dazu in der Lage ist, der Druckänderung schnell zu folgen.

Im Gegensatz dazu öffnet die herkömmliche Einspritzdüse zum Zeitpunkt T2b, das erst dann ist, nachdem der Kraftstoffdruck um Δp übergeschwungen ist. Ein derartig hohes Überschwingen resultiert aus einer beträchtlich großen Masse der Federhalteeinrichtung 100, die das Ventilelement davon ausschließt, sofort auf den Druckanstieg anzusprechen. Der Zeitpunkt T2b, bei dem die Düse öffnet, ist verglichen mit dem Zeitabstand t1 der erfindungsgemäßen Düse um einen Zeitabstand Δt verzögert.

Beim Vergleich der Kurven L1 und L2 ist auch zu beachten, daß sich bei der erfindungsgemäßen Einspritzdüse die Resonanzfrequenz der beweglichen Teile erhöht, da der Betrag des Überschwingens begrenzt ist. Das ist beim Vermeiden des Auftretens von Schwingungen vorteilhaft.

Das Kraftstoffeinspritzsystem 10 für einen Mehrzylinder-Motor umfaßt das einzelne elektromagnetisch betriebene Kraftstoffdosierventil 12, das durch die Kraftstoffleitungen 50 mit der Vielzahl der Kraftstoffeinspritzdüsen 52 verbunden ist. Das Kraftstoffdosierventil 12 hat das elektromagnetisch betriebene bewegliche Ventilelement 14, das die einzelne Abgabeöffnung 26 mit der ersten Dosierblende 58 öffnet und schließt. Jede Einspritzdüse 52 hat die gleich kalibrierte zweite Dosierblende 90, die dazu dient, den durch die erste Blende zugemessenen Kraftstoff gleichmäßig auf alle Kraftstoffeinspritzdüsen zu verteilen. Bevorzugte Formen der Kraftstoffeinspritzdüse sind auch offenbart.

Während die Erfindung hier unter Bezugnahme auf ihre spezifischen Ausführungsbeispiele beschrieben ist, ist beabsichtigt, daß die Erfindung nicht dadurch beschränkt ist, und verschiedene Änderungen und Abwandlungen für den Fachmann möglich sind, ohne daß vom Umfang der Erfindung abgewichen wird.

Claims

1. Kraftstoffeinspritzsystem mit:
einem elektromagnetisch betriebenen Kraftstoffdosierventil zum Zumessen von Kraftstoff unter Druck;
einer Vielzahl von Kraftstoffeinspritzdüsen;
einer Vielzahl von Kraftstoffleitungen, die jeweils mit ihrem einen Ende mit dem Kraftstoffdosierventil und mit ihrem anderen Ende mit den Einspritzdüsen verbunden sind, um den durch das Dosierventil zugemessenen Kraftstoff den Einspritzdüsen zuzuführen;
wobei das Kraftstoffdosierventil eine einzelne Abgabeöffnung und ein Scheibenventil zum Regeln der Abgabeöffnung hat, wobei die Abgabeöffnung mit einer ersten Dosierblende versehen ist, um Kraftstoff zuzumessen, der der Gesamtheit der Vielzahl von Kraftstoffeinspritzdüsen zugeführt wird;
wobei jede der Einspritzdüsen eine zweite Dosierblende hat, um den durch jede Einspritzdüse eingespritzten Kraftstoff zuzumessen, wobei die zweiten Dosierblenden aller Einspritzdüsen gleich kalibriert sind, so daß der durch die erste Blende zugemessene Kraftstoff gleichmäßig auf die Vielzahl der Kraftstoffeinspritzdüsen verteilt wird.

2. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, wobei jede der Einspritzdüsen folgende Bauteile aufweist:
einen Düsenkörper mit einem Einlaß für Kraftstoff, der unter Druck steht, einem Abgabeauslaß, einem Kanal, der den Einlaß mit dem Auslaß verbindet, und einem Ventilsitz in der Umgebung des Auslasses;
ein Ventilelement mit einem Schließelement, das zum Regeln der Abgabe von Kraftstoff durch den Auslaß mit dem Ventilsitz zusammenwirkt, und einem Ventilstößel, der mit dem Schließelement verbunden ist und sich in dem Kanal erstreckt; und
eine Schraubendruckfeder, die zum Vorspannen des Schließelements für den Eingriff mit dem Ventilsitz in dem Kanal aufgenommen ist, wobei sich die Feder um den Ventilstößel erstreckt und ein erstes durch den Körper gestütztes Ende und ein zweites Ende hat, das an dem inneren ende des Ventilstößels verankert ist;
wobei die Feder von dem ersten Ende zu dem zweiten Ende kegelig verläuft, um an dem zweiten Ende eine Windung mit reduziertem Durchmesser zu bilden.

3. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 2, wobei der Ventilstößel der Einspritzdüse mit einem inneren Flanschende versehen ist, das als Federhalteeinrichtung für die Feder dient.

4. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 3, wobei das innere Flanschende des Ventilstößel durch Anstauchen des inneren Endes ausgebildet ist.

5. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 2, wobei der Düsenkörper der Einspritzdüse einen rohrförmigen Körper und einen in dem rohrförmigen Körper montierten Ventilsitzeinsatz aufweist, wobei der Ventilsitzeinsatz relativ zu dem rohrförmigen Körper axial beweglich montiert ist, um eine auf die Feder wirkende Vorspannung einzustellen.

6. Kraftstoffeinspritzdüse mit:
einem Düsenkörper mit einem Einlaß für Kraftstoff, der unter Druck steht, einem Abgabeauslaß, einem Kanal, der den Einlaß mit dem Auslaß verbindet, und einem Ventilsitz in der Umgebung des Auslasses;
einem Ventilelement mit einem Schließelement, das zum Regeln der Abgabe von Kraftstoff durch den Auslaß mit dem Ventilsitz zusammenwirkt, und einem Ventilstößel, der mit dem Schließelement verbunden ist und sich in dem Kanal erstreckt; und
einer Schraubendruckfeder, die zum Vorspannen des Schließelements für den Eingriff mit dem Ventilsitz in dem Kanal aufgenommen ist, wobei sich die Feder um den Ventilstößel erstreckt und ein erstes durch den Körper gestütztes Ende und ein zweites Ende hat, das an dem inneren Ende des Ventilstößels verankert ist;
wobei die Feder von dem ersten Ende zu dem zweiten Ende kegelig verläuft, um an dem zweiten Ende eine Windung mit reduziertem Durchmesser zu bilden.

7. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 6, wobei der Ventilstößel mit einem inneren Flanschende versehen ist, das als Federhalteeinrichtung für die Feder dient.

8. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 7, wobei das innere Flanschende des Ventilstößel durch Anstauchen des inneren Endes ausgebildet ist.

9. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 6, wobei der Düsenkörper einen rohrförmigen Körper und einen in dem rohrförmigen Körper montierten Ventilsitzeinsatz aufweist, wobei der Ventilsitzeinsatz relativ zu dem rohrförmigen Körper axial beweglich montiert ist, um eine auf die Feder wirkende Vorspannung einzustellen.