DE2310326A1 - Kraftstoff-einspritzduese fuer verbrennungskraftmaschinen - Google Patents

Description

Chester Road, Erdington, Birmingham B24 ORB, Warwick, England

Kraftstoff-Einspritzdüse für Verbrennungskraftmaschinen

Die Erfindung betrifft Kraftstoff-Einspritzdüsen zur Verwendung mit einer Kraftstoff-Einspritzvonichtung für Verbrennungskraftmaschinen, wobei die Einspritzvorrichtung eine Dosiervorrichtung aufweist, die bewirkt, daß die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung jeder der Einspritzdüsen eine Reihe diskreter Mengen, nachfolgend Impulse genannt, zuführt.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Kraftstoff-Einspritzdüse mit einem Gehäuse, das zwischen einem Eintritt und einem Austritt von einem Kanal durchsetzt ist, mit einem am Austritt angeordneten Ventilsitz, der mit einem Verschlußglied zusammenwirkt, welches zwischen der geschlossenen Stellung und einer geöffneten Stellung von einem Druckimpuls im dem Kanal zugeführten Kraftstoff bewegbar ist, und mit einer Feder, die das Verschlußglied in die geschlossene Stellung drängt.

Die Erfindung geht von der Anerkennung bestimmter Forderungen aus, die von einer Einspritzdüse zur Erzielung optimaler Leistung erfüllt sein müssen. Diese Forderungen lauten:

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a) Die Einspritzdüse soll ein Ventil besitzen, damit die Abgabe von Kraftstoff auf zweckmäßige Zeitabschnitte, die im wesentlichen mit den von der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung erzeugten Kraftstoffimpulsen zusammenfallen, begrenzt werden kann. Das Ventil soll mit einer geringstmöglichen Zeitverzögerung aus einer geschlossenen in eine geöffnete Stellung bewegbar sein, um den Kraftstoff während der zeitlich begrenzten Offenstellung des Lufteinlaßventils am zugehörigen Motorzylinder abgeben zu können.

b) Der Kraftstoff soll in Form eines Vorhangs oder Schirms eingespritzt werden, der ausreichend dünn ist, damit der Kraftstoff in der im Motor-3augrohr erzeugten Luftströmung leicht in Tropfen zerstäubt werden kann.

c) Die wirksame Querschnittsfläche der Öffnung, durch welche der Kraftstoff eingespritzt wird, soll groß genug sein, damit der von der Kraftstoff-Einspriczvorrichtung erzeugte Druck bei jedem Impuls eine Kraftstoffmenge während der zur Verfügung stehenden Zeit zuführen kann. Diese Zeit beträgt normalerweise weniger als die Zeitspanne, während der das Motor-Sinlaßventil geöffnet ist.

d) Die Abmessungen des Vorhangs oder Schirms sollen exakt eingestellt sein, um sicherzustellen, daß die Dicke des Schirms an verschiedenen Stellen im Schirm so einheitlich wie möglich ist.

e) Die Verdampfung von Kraftstoff in der Einspritzdüse soll bei stillstehendem warmem Motor auf ein Mindestmaß herabgesetzt sein, um beim nachfolgenden Anlaßvorgang ein längeres Anlassen des Motors bis zur erneuten Abgabe von flüssigem Kraftstoff zu vermeiden.

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f) Die Einspritzdüse soll sich bequem und vorzugsweise ohne Verwendung von SpezialWerkzeugen auseinandernehmen und wieder zusammenbauen oder aus- und wieder einbauen lassen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neue oder verbesserte Einspritzdüse zu schaffen, die wenigstens den ersten drei, vorzugsweise jedoch allen der genannten Forderungen besser entspricht als z.Zt. allgemein erhältliche Einspritzdüsen.

Diese Aufgabe ist mit einer Kraftstoff-Einspritzdüse der eingangs erwähnten Art gelöst, die sich erfindungsgemäß dadurch auszeichnet, daß die Öffnungsbewegung des Verschlußgliedes mit einem Anschlag begrenzbar ist, und daß mit einer Durchflußdrosselstelle mit einer Drosselöffnung die Kraftstoffmenge begrenzbar ist, die während jedes Druckimpulses bei mit zunehmender Motordrehzahl ansteigender Impulsfolgefrequenz förderbar ist.

Mit zunehmender Motordrehzahl erreicht die Kraftstoff-Durchflußmenge, die vom Motor angesaugt werden kann, einen Grenzwert. Ist das bei jedem Impuls zugeführte Kraftstoffvolumen von den Parametern absoluter Druck und Temperatur im Luftansaugrohr bestimmt, ergibt sich daher ein überfettes Gemisch. Die Drosselstelle hat das Bestreben, die am Ventil nacheinander eintreffenden Druckimpulse miteinander zu verschmelzen und durch Verkürzen der jedem Impuls zugeordneten Öffnungszeit de3 Ventils den Motor unzureichend zu versorgen und unter diesen Bedingungen ein zweckmäßiges Kraftstoff-Luft-Verhältnis aufrechtzuerhalten.

In einer bevorzugten Ausbildungsform ist ein Schaft des Verschlußgliedes in einem im Kanal angeordneten Rohrkörper geführt, um an der Austrittsöffnung zwischen konischen oder ähnlich ausgebildeten Ventilsitz- und Verschlußgliedflächen

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an allen Stellen rings um die Ventilachse eine gleichbleibende Öffnungsweite aufrechtzuerhalten, und daß die Öffnungsweite der Drosselöffnung kleiner ist als die der Austrittsöffnung zwischen den Ventilflächen bei vollgeöffnetem Verschlußglied.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß zum Gehäuse der Einspritzdüse ein inneres metallisches Bauteil mit dem vorgenannten Kanal und eine äußere Befestigungshülse gehören, die das Gehäuse umschließt und aus einem Werkstoff mit geringer Wärmeleitfähigkeit hergestellt ist. Diese Hülse ist in eine Öffnung im Saugrohr des Motors einbaubar, für den die Einspritzdüse vorgesehen ist.

Vorzugsweise weist die Einspritzdüse ebenfalls einen im Kanal angeordneten Filter auf. Mit Vorteil ist der Filter in einem der Drosselstelle vorgeschalteten Kanalbereich untergebracht. Das Filterelement kann ein becher- oder glockenförmiger Körper aus einem porösen metallischen Werkstoff, beispielsweise aus poröser Bronze sein.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels mit weiteren Einzelheiten erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt in der Durchmesserebene durch eine Ausbildungsform einer Einspritzdüse nach der Erfindung und

Fig. 2 eine Teilschnittansicht in vergrößertem Maßstab.

Die Einspritzdüse dient dazu, in das Saugrohr einer Verbrennungskraftmaschine mit Funken- oder Fremdzündung nahe einem der Einlaßventile des Motors nacheinander diskrete Mengen eines flüchtigen Kohlenwasserstoff-Brennstoffs, beispielsweise Benzin, einzuspritzen. Die Einspritzdüse weist

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ein Gehäuse mit einem im wesentlichen rohrförmigen, aus einem Metall, beispielsweise aus Flußstahl hergestellten inneren Bauteil 10 und einem äußeren Bauteil 11 in Gestalt einer Hülse auf, deren Plansch 12 aus einem nichtmetallischen Werkstoff mit geringer Wärmeleitfähigkeit als Wärmeisolator zu wirken vermag. Ein hierfür geeigneter Werkstoff ist Nylon, das eine Wärmeleitzahl von 6 χ 10" cal/s cm grd cm besitzt. Die mit der Hülse 11 erzielte Wärmeisolierung setzt die Wärmeübertragung vom Saugrohr auf das Gehäuse herab und verhindert oder verringert in beträchtlichem Maße die Gefahr einer Verdampfung von flüssigem Kraftstoff, der sich während Stillstandsphasen, wenn der Motor, an dem die Einspritzdüse angebaut ist, heiß ist, und selbstverständlich tiuch bei laufendem Motor im Gehäuse befindet.

Die Hülse 11 ist in beliebiger Weise in eine Öffnung im Saugrohr einbaubar. Sie kann in eine Öffnung im Saugrohr eingeschoben oder eingesteckt und mit einer dünnen Stahlklammer festgehalten sein oder mit einem Außengewinde in ein Gewindeloch im Saugrohr eingeschraubt sein.

Im inneren Bauteil 10 des Gehäuses ist ein in Achsenrichtung sich erstreckender Kanal 13 für die Kraftstoffströmung zwischen einem Eintritt 13a und einem Austritt 13b ausgebildet.

Am oberen Ende dieses Kanals ist ein Anschlußstück 14 zum Anschließen einer Kraftstoffleitung an die Einspritzdüse vorgesehen. Das Anschlußstück greift mit einem Außengewindeteil 14a in ein Innengewinde 10a am Bauteil 10 ein. Mit einem nachgiebigen Dichtglied, beispielsweise mit einem O-Ring 14b, ist eine fluddichte Verbindung hergestellt.

Im unteren Teil des Bauteils 10 ist in den Kanal ein rohrförmiges Führungsstück 15 eingesetzt, das in einen ringförmigen Ventilsitz 16 endet. Dieser weist eine kegelstumpfförmige Fläche 16a auf und ist gegen das Bauteil 10 mit einem nachgiebigen

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Dichtglied, beispielsweise mit einen O-Ring 17, der in einer ringförmigen Höhlung 18 im Bauteil 10 aufgenommen ist, fluddicht abgedichtet.

Im rohrförmigen Pührungsstück 15 ist verschieblich ein Verschlußglied 19 angeordnet. Dieses weist einen Kopf 20 mit einer kegelstumpfförmigen oder ähnlich ausgebildeten Verschlußfläche 20a, die mit dem Ventilsitz 16a zusammenwirkt, und einen Schaft 22 auf, der an der Innenflache des rohrförmigen Pührungsstückes 15 geführt ist.

Das obere Ende des Schaftes 22 ist mit einem Gewinde 23a versehen und trägt eine Einstellmutter 23.

Eine sich an der Einstellmutter 23 und einem Plansch 15a am unteren Ende des rohrförmigen Pührungsstückes 15 abstützende Schraubendruckfeder 24 drängt das Verschlußglied in seine in der Zeichnung dargestellte geschlossene Stellung, in der die Verschlußgliedfläche 20a an der Fläche 16a des Ventilsitzes anliegt.

Das Ventil ist durch Kraftstoffdruck im Kanal 13 in seine Offenstellung bewegbar. Der Kraftstoffdruck wirkt auf die "Kolbenfläche¹¹ des Verschlußgliedes, nämlich auf die zusammengefaßten Flächen des Schaftes 22 und des ringförmigen Bereiches der Verschlußgliedfläche 20a, der in der Schließstellung des Verschlußgliedes innerhalb der Pläche 16a des Ventilsitzes liegt.

Im Kanal 13 ist dem Verschlußglied ein Filter vorgeschaltet. Dieser weist ein becher- oder glockenförmiges, vorzugsweise aus poröser Bronze hergestelltes Filterelement 25 auf, dessen Flansch 26 zwischen einem Drosselglied 27 und dem eindringenden oder Außengewindeteil 14a des Anschlußstückes geklemmt ist.

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Das Drosselglied oder die Drosselstelle 27 ist ein Sperrelement oder eine Sperrplatte aus undurchlässigem Werkstoff, beispielsweise aus Metall, mit einer Drosselöffnung 29» die den Durchtritt von durch das Filterelement 25 gefiltertem Kraftstoff in den unteren Teil des Kanals zuläßt. Der Durchmesser der Drosselöffnung beträgt meistens zwischen 0,5 nun und 1,5 mm.

Die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung kann in der Ausbildung vorgesehen sein, wie sie in der Anmeldung P der Anmelderin (Patentanwaltsakte Nr. 1 -42 656 vom beschrieben ist. Im Betrieb liefert diese Vorrichtung am Eintritt 13a. Druckimpulse in den Kanal 13· Diese Druckimpulse werden durch das Filterelement 25 und die Drosselöffnung 29 hindurch übertragen und treffen auf die "Kolbenfläche" des Ventilverschlußgliedes auf.

Die Kraft der Druckfeder 24 ist so gewählt, daß das Verschlußglied öffnet, sobald ein vorbestimmter Druck, beispielsweise etwa 3»5 kp/cm , erreicht ist. Während der Impulsdauer, während der der Druck im Kanal 13 im wesentlichen konstant bleibt, bleibt das Verschlußglied geöffnet, bis die Ablaufkante des Druckimpulses erreicht ist. Das Verschlußglied schließt, sobald der Druck unter den vorbestimmten Wert abfällt.

Während dieses Vorganges ist die Öffnungsweite des Durchtritts zwischen der Verschlußgliedfläche 20a und der Fläche 16a des Ventilsitzes/an allen Stellen rings um das Verschlußglied im wesentlichen konstant gehalten. Daher wird der Kraftstoff am Austritt der Einspritzdüse in einem ungefähr kegeligen Schirm einheitlicher Wanddicke ausgespritzt.

Die Einstellmutter 23 ist auf den Gewindeteil 23a des Ventilschaftes so weit aufschraubbar, daß sich die Abmessungen der ringförmigen Öffnung zwischen den Flächen 16a und 20a

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auf einen vorgewählten Wert einstellen lassen, bei dem sich ein ausreichend dünner Kraftstoffschirm ergibt, um sicherzustellen, daß dieser in dem im Saugrohr erzeugten Luftstrom ohne weiteres in Tropfen zerstäubt wird.

Die Drosselöffnung 29 an der Drosselstelle 27 bewirkt, bezogen auf die "Kolbenfläche" des Verschlußgliedes, eine Verringerung des Druckanstieges beim Auftreten eines Druckimpulses.

Der von der Drosselöffnung 29 zugelassene Druckanstieg verhindert daher bei voller Drosselöffnung und im Bereich der Grenzdrehzahl des Motors, daß das Verschlußglied während im wesentlichen der vollen Dauer jedes Impulses geöffnet ist, was bei niedrigerer Motordrehzahl oder bei kleinerer Drosselöffnung der Fall wäre. Im letztgenannten Fall würde die Dosiervorrichtung die während jedes Impulses abgegebene Kraftstcffmenge begrenzen.

Besteht daher die Gefahr einer Überfettung des Gemische, weil der Motor nicht in der Lage ist, die notwendige Luftmenge anzusaugen, so verringert die Drosselöffnung 29 automatisch die Kraftstoffmenge und ermöglicht die Beibehaltung des richtigen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses.

/Ansprüche 309837/0442

Claims (4)

1. ANSPRÜCHE

   Kraftstoff-Einspritzdüse für Verbrennungskraftmaschinen, mit einem Gehäuse, das zwischen einem Eintritt und einem Austritt von einem Kanal durchsetzt ist, mit einem am Austritt angeordneten Ventilsitz, der mit einem Verschlußglied zusammenwirkt, welches zwischen der geschlossenen Stellung und einer geöffneten Stellung von einem Druckimpuls im dem Kanal zugeführten Kraftstoff bewegbar ist, und mit einer Feder, die das Verschlußglied in die geschlossene Stellung drängt, dadurch gek ennz e i chne t, daß die Öffnungsbewegung des Verschlußgliedes (19) mit einem Anschlag (23) begrenzbar ist, und daß mit einer Durchflußdrosselstelle (27) mit einer Drosselöffnung (29) die Kraftstoffmenge begrenzbar ist, die während jedes Druckimpulses bei mit zunehmender Motordrehzahl ansteigender Impulsfolgefrequenz förderbar ist.
2. 2. Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schaft (22) des Verschlußgliedes (19) in einem im Kanal (13) angeordneten Rohrkorper (15) geführt ist, um an der Austrittsöffnung zwischen konischen oder ähnlich ausgebildeten Ventilsitz- und Verschlußgliedflächen (16a bzw. 2Oa) an allen Stellen rings um die Ventilachse eine gleichbleibende Öffnungsweite aufrechtzuerhalten, und daß die Öffnungsweite "der Drosselöffnung (29) kleiner ist als die der Auetrittsöffnung zwischen den Ventilflächen (16a,2Oa) bei vollgeöffnetem Verschlußglied (19).

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3. 3. Einspritzdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselstelle (27) im Kanal (13) ein Filter (26) vorgeschaltet ist.
4. 4. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß zum Gehäuse der Einspritzdüse ein inneres metallisches Bauteil (10) und eine aus einem Werkstoff mit geringer Wärmeleitfähigkeit hergestellte äußere Befestigungshülse (11) gehören.

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