DE2723327A1

DE2723327A1 - Brennstoffeinspritzventil

Info

Publication number: DE2723327A1
Application number: DE19772723327
Authority: DE
Inventors: Alexander M Kiwior
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1976-06-17
Filing date: 1977-05-24
Publication date: 1977-12-22
Also published as: JPS52154922A; CA1065707A; GB1537207A; FR2355174A1; SE7707075L; AU2534077A; ES459864A1; BR7703912A; US4030668A; IT1085940B

Description

BROSE^DK" BROSE Karl A. Dfl^^OC ^{D 1}^¹ Df\^^OC Ο·Ρ·οτη Ingenieure

0-8023 München-Pullach. Wiener Sir ?; Til. (08Γ) 7 S3 3C Π; Telex 3212147 bros d; Cables -Patentibus» München

Paris file 5417 -A ^ 23. Juni 1977

THE BENDIX CORPORATION, Executive Offices, Bendix Center, Southfield, Michigan, 48075, USA

Brennstoffeinspritzventil

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Brennstoffeinspritzventil

Die Erfindung betrifft elektronisch gesteuerte Brennstoffeinspritzventile, insbesondere ein Brennstoffeinspritzventil mit

einer an einem Schaft befestigten Ventilkugel, die am hinteren

i Ende eines rohrförmigen Ankers mit einem hindurchverlaufenden j

strömungsglättenden Kanal befestigt ist. I

Herkömmliche Brennstoffeinspritzventile enthalten einen der teuersten Bestandteile von Brennstoffeinspritzsystemen bei der laufenden Massenproduktion von Personenkraftwagen. Solche herkömmlichen Einspritzventile oder Injektoren bedingen solche verhältnismäßig hohe Kosten, weil die meisten der das Brennstoff auf brechen, den Brennstoffspritzwinkel, die Brennstoffdosierung und das durch ein Ventil erfolgende Ein- und Abschalten der Strömung bewirkenden Elemente mit extrem engen Toleranzen ^! hergestellt sind. Das Erfüllen dieser Toleranzen benötigt ein ' spezielles Läppen durch ein Werkzeug, das für das endgültige Läppen nicht wieder verwendet werden kann, wobei die sich erge- j benden Teile nach MaB anstatt beliebig ineinandergepaßt werden.

Sogar dann brechen solche herkömmlichen Brennstoffeinspritz- !

i ventile normalerweise den Brennstoff nicht in gleichmäßig kleine' Teilchen auf und beschränken hierdurch die Erzielung einer Brennstoffersparnis und einer minimalen Bildung von unerwünschten Emissionen. Darüber hinaus sind solche herkömmlichen Ventile ■ mit extrem engen und mit engen Toleranzen versehenen Brennstoffdosier- und Aufbrechwegen den schädlichen Wirkungen von Verunreinigungen ausgesetzt, die durch die Einlaßfilter der Einspritzdüsen hindurchtreten oder von den Motoreinlaßkanälen in die

Einspritzdüsenauslaßabschnitte zurückströmen. Es ist daher er- '·.

wünscht, die Kosten der Brennstoffeinspritzventile dadurch zu i

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verringern, daß das herkömmliche Läppen und Nachpolieren, das nach Maß und von Hand erfolgende Ineinanderpassen und das allgemeine Vorsehen von insgesamt engen Toleranzen vermieden wird.

Ein Hauptfaktor, der solchen herkömmlichen Brennstoffeinspritz- ' ventilen strenge Toleranzerfordernisse auferlegt, besteht in i der Verwendung von unterschiedlichen Elementen gerade eines . Teils, eines hin- und hergehenden zapfenartigen Nadelventilglieds, zur Durchführung der Aufbrech-,Dosier- und Ventilfunktionen. Jedessolche unterschiedliche Element muß streng konzentrisch nicht nur mit den anderen Elementen desselben Teils, sondern auch mit jeder der umgebenden und mit diesen Elementen zusammenarbeitenden Konstruktionen sein. '

Die Erfindung erkennt an, daß wenigstens die engen Konzentrizitätstoleranzen wesentlich gelockert werden könnten und daß wiederum andere große Kostenersparnisse erzielt werden könnten durch Ausführen der Ein- und Ausschaltventilfunktion durch eine Konstruktion, die im wesentlichen von derjenigen gesondert

ist, die die Brennstoffaufbrech- und die Dosierfunktion aus- j

führt. In Anbetracht dessen, daß eine kreisförmige Sitzkante <

nicht unbedingt konzentrisch mit der Dosieröffnung sein muß, !

ermöglicht im speziellen die Erfindung die Verwendung von ;

nicht weniger als drei kostenersparenden Vorgängen: ;

1. den herkömmlichen gering konzentrischen billigen KugeIvorgang! des Drückens einer Präzisionskugel mit dem endgültigen Durch- j messer durch eine ursprünglich unterbemessene öffnung zum wie- ; derholten Herstellen gleichmäßiger öffnungen mit hoher Ober- i flächengüte; '

2. den herkömmlichen gering konzentrischen billigen Prägevor- : gang des Drückens einer Präzisionskugel gegen eine weichere ^: konische Fläche zur wiederholten Herstellung einer kreis- ; förmigen leckverlustfreien Sitzkante; und

3. den herkömmlichen Vorgang, bei dem ein eine weite Toleranz aufweisender Kugelventilkopf auf einem überbemessenen Kugelsitz · aufliegt, zur wiederholten Durchführung des Ein- und Ausschal- ' tens des Ventils.

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Wie oben angegeben, besteht eine Hauptfunktion eines Brenn' Stoffeinspritzventils im Aufbrechen einer dosierten Menge von Brennstoff in brennbare Teilchen. Je kleiner die Brennstofftröpfchen sind, umso leichter verdampfen sie zur Verbrennung und umso vollständiger verbrennen sie im allgemeinen. Je voll- ' ständiger und wirksamer die Verbrennung ist, umso besser ist ferner der spezifische Brennstoffverbrauch oder die Kilometerleistung und umso geringer die Erzeugung und der Ausstoß von unerwünschten Abgasemissionen. Im allgemeinen entwickeln herkömmliche Einspritzdüsen einen Sprühstrahl dadurch, daß sie Brennstoff zwischen eine eng tolerierte Nadel und deren einzige umgebende eng tolerierende ringförmige öffnung drücken, wobei die sich ergebenden Tröpfchengrößen eines solchen Sprühstrahls unterschiedlich groß sind und die Verteilung von den tatsächlichen Abmessungen der'ringförmigen öffnung abhängt. Während ein Brennstoffeinspritzventil mit einer Vielzahl von kreisförmigen öffnungen durch eine dicke Platte bekannt ist, erzeugen darüber hinaus kreisförmige öffnungen eine im allgemeinen birnenförmige feste Wolke von Brennstoffteilchen, steuern jedoch nicht die Größe oder Veränderung der Teilchen. Darüber hinaus sind kreisförmige Bohrungen mit der erforderlichen Kleinheit sogar durch Ätzen schwierig wiederholbar herzustellen. Von Interesse für die Erfindung ist auch die von Rayleigh gemachte Analyse in seinem Aufsatz "On the Capillary Phenomena of Jets", Proceedings of the Royal Society, XXIX, ■ Seite 71-97, 1879, Rayleigh, Scientific Papers, Band 1, , Dover Publications, 1964. Dort gibt Rayleigh an, daß nichtkreisförmige öffnungen durch dünne Platten flache breite dünne flüssige Schleier von Fluid erzeugen. Jüngere Analysen, wie diejenige von Keller und Koldner im Journal of Applied Physics, Band 25, Seite 918-21, 1954, zeigen, daß dünne Schleier kleine Tröpfchen erzeugen. Es wurde jedoch bis zur heutigen Erfindung nicht erkannt, daß nicht kreisförmige Schlitze mit der erforderlichen kleinen Breite genauer als kreisförmige öffnungen geätzt werden konnten mit dem Ergebnis, daß es nicht bekannt ist, daß die Theorie der dünnen Platte mit nicht kreisförmigem Schlitz, des dünnen flüssigen Schleiers und der kleinen Tröpf-

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chen bisher bei Einspritzventilen angewendet wurde. Es ist daher erwünscht, die Brennstoffersparnis zu verbessern und gleichzeitig die unerwünschten Emissionen zu vermindern durch Aufbrechen des dosierten Brennstoffs zuerst in dünne Schleier und dann in gleichmäßige kleine Brennstofftropfchen. Herkömmliche L inspritzventile tun wenig, wenn überhaupt etwas, zum Gestalten der Umhüllung des von der ringförmigen Öffnung ausgestoßenen Sprühstrahls. Dies ergibt einen einen weiten Winkel aufweisenden Sprühstrahl, der die Seiten der Einlaßkanäle befeuchtet und mit einer ungleichmäßig reichen oder mageren Verteilung in die Brennkammer eintritt. Die Erfindung erkennt, daß ein solches Anfeuchten und eine solche ungleichmäßige Ver teilung vermindert werden können durch Vorsehen einer die Um- j hüllung des Sprühstrahls formenden Düse als Teil der Einspritz- j

J düse unmittelbar stromab der Brennstoffaufbrechplatte. \

i

! Der Druckabfall über der Brennstoffaufbrecheinrichtung eines j herkömmlichen Brennstoffeinspritzventil ist ein weiterer Fak- j tor, der ein sehr enges Tolerieren nicht nur der DosierÖffnung, j sondern auch der Aufbrechöffnungen erfordert. Da die Genauig- j keit der bei jedem Einspritzimpuls eingespritzten Brennstoff- j menge vom Vorhandensein einer bekannten Strömungsgeschwindig- j keit abhängt, während das Einspritzventil offen ist, und da j eine bekannte Strömung das Vorhandensein eines bekannten Druckabfalls über einem bekannten Strömungsquerschnitt erfordert, ! muß der Querschnitt jedes beliebigen Teils des Strömungswegs, über dem irgendein bedeutender Druckabfall herrscht, bekannt sein und daher eng gesteuert werden. Die Erfindung erkennt daher ferner, daß die Größentoleranzen an der Brennstoffaufbrecheinrichtung erweitert werden könnten durch Ausführen der Aufbrechfunktion durch eine Konstruktion, die wesentlich von derjenigen getrennt ist, die die Dosierfunktion ausführt, und durch anschließendes Auslegen der Brennstoffaufbrecheinrichtung in der Weise, daß darüber ein minimaler Druckabfall herrscht. üie Erfindung erkennt mit anderen Worten, daß es wünschenswert ist, eine Brennstoffaufbrecheinrichtung vorzusehen, die einen ausreichenden Strömungsquerschnitt und eine minimale axiale

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Dicke aufweist, um keinerlei für die Ungenauigkeit der Brennstof fströmung bezeichnenden Druckabfall zu erzeugen. Auf diese Weise könnten die Toleranzen an den nicht kreisförmigen Auf' brechöffnungen nicht so bestimmt werden, daß durch einen genau bekannten hindurch verlaufenden Strömungsquerschnitt ein erforderlicher Druckabfall, sondern vielmehr die gewünschte Tröpfchengröße bewirkt wird, wobei die Toleranzen an den Aufb'rechöffnungen weiter als diejenigen an einer Dosieröffnung sind. Darüber hinaus könnten die Toleranzen an den Aufbrechöffnungen dann durch das durch dünne Platten hindurch erfolgende billige Atzen gehalten werden.

Herkömmliche Brennstoffeinspritzventile führen ein unerwünschtes und häufig das Fahrzeug unbrauchbar machendes Heißstartproblem ein beim erneuten Starten oder beim Versuch zum erneuten Starten eines übermäßig heißen Motors, bevor dieser genügend Zeit zum Abkühlen hatte. Während der verhältnismäßig kurzen Zeit während des Abschaltens eines Motors in einer übermäßig heißen Umgebung und des Versuchs zum erneuten Starten des-Motors erfahren insbesondere alle unter der Motorhaube liegenden Bestandteile eine Wärmeaufnahme, da der übermäßig heiße Motor durch Leitung, Konvektion und Strahlung Wärme auf die Zubehörteile überträgt. Im Fall von Brennstoffeinspritzventilen ist deren Temperatur gegenüber der Temperatur des normalen Betriebs so erhöht, daß der Brennstoff im wesentlichen vollständig verdampft ist, bevor er die Ventil- oder Dosierelemente erreicht. In dem Ausmaß, in dem der Brennstoff vor dem Dosieren verdampft ist, wird weniger Brennstoff während eines gegebenen Einspritzeintervalls aus dem Einspritzventil ausgestoßen als er unter normalen Betriebsbedingungen ausgestos sen wird, wenn der Brennstoff im wesentlichen vollständig flüssig ist. Folglich wird in dem Ausmaß, in dem mehr verdampfter als flüssiger Brennstoff in die Einlaßkanäle des Motors eingespritz wird, ein wesentlich magereres als das gewünschte Gemisch eingespritzt.Ein solches magereres Gemisch ist häufig unzureichend, um eine richtige Zündung zu ermöglichen verhindert im schlimmsten Fall die Zündung und bewirkt sonst

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in weniger schweren Fällen ein stotterndes bis rauhes Zünden, ! wenn sich das Gemisch bis zum gewünschten Luft-Brennstoffver- j hältnis anreichert. Pie Dauer eines solchen Betriebs mit uner- i

wünscht magerem Gemisch verändert sich hauptsächlich mit dem ' Unterschied zwischen der hohen Wärmeaufnahme- und normalen !

Betriebstemperatur und mit der Geschwindigkeit, bei der die j hohe aufgenommene Wärmeenergie vom Einspritzventil entfernt j

wird. ;

Zur Vermeidung solcher Probleme des erneuten Heißstartens ist ,

es erwünscht, die das Problem verursachende Leitung, Konvektion {

und Strahlung der Wärme vom Motor zu den Einspritzventilen zu ; vermindern und dann jegliche auf diese übertragene hohe Wärmeenergie so schnell wie möglich beim erneuten Heißstarten zu

beseitigen. Es ist insbesondere erwünscht, die ursprüngliche ,

Leitung von hoher Wärmeenergie auf die Einspritzventile auf ein j Minimum zu bringen durch größtes Vermindern der Berührungs- :

fläche zwischen dem Motor und den Einspritzventilen und durch |

größtes Vermindern der Konvektion und Strahlung durch Erhöhung j

des Luftraums zwischen der Außenseite des Motors und der Außen- : seite der Einspritzventile. Zum Vermindern der zum Entfernen i jeglicher zu den Einspritzventilen übertragenen Wärme ist es j ferner erwünscht, die Querschnittsfläche der Einspritzventile : so zu vermindern, daß der Luftraum zwischen dem Motor und den \ Einspritzventilen vergrößert wird, um die gespeicherte hohe j Wärmeenergie zu vermindern, die nachfolgend entfernt werden muß, und um anderenfalls die Geschwindigkeit auf ein Höchstmaß zu bringen, mit der die Wärme aus dem Körper der Einspritzventile entfernt wird.

Bei der Lösung dieses Problems erkennt die Erfindung, daß ein ; glatt strömender normalerweise kälterer Brennstoff einen höheren Wärmeübergangskoeffizienten hat als turbulent strömender Brennstoff, wobei der nicht turbulente Brennstoff genauer dosiert

werden kann. In dieser Hinsicht erkennt die Erfindung, daß ; es erwünscht ist, eine im wesentlichen glatte Strömung einzu- ■ führen und dies durch eine im wesentlichen gerade und unbe-

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hinderte zentrale Brennstoffströmung unmittelbar stromauf des Ventils und der öffnung durchzuführen anstelle der bisherigen Brennstoffströmung über seitliche öffnungen und Umfangskanäle.

Eine weitere durch ein Brennstoffeinspritzventil bewirkte Hauptfunktion besteht im wiederholten und schnellen Betätigen des Ventils durch die elektromagnetische Einwirkung des von einer feststehenden Spule erzeugten Magnetflusses auf einen mit dem Ventilkopf verbundenen bewegbaren Stößel oder Anker. Für gewöhnlich wird die Betätigungseinrichtung elektromagnetisch bis zu einer Stellung geöffnet, die durch das Anstoßen einer von der Betätiungseinrichtung abstehenden Schulter an einem geeigneten Anschlag am Ventilkörper bestimmt wird, wobei ein solcher Anschlag normalerweise die Form einer C-förmigen Scheibe hat. Beim Aberregen der Spule wird die Betätigungseinrichtung durch Federkraft in eine Schließstellung gebracht, die durch das Aufsitzen des Ventilkopfs am Ventilsitz bestimmt wird. Um ein so schnell wie möglich erfolgendes Ansprechen mit dem Herstellen eines Schwellwertniveaus der Magnetkraft durch die Spule zu bewirken, wird die Betätigungseinrichtung so leicht wie möglich gemacht und wird der Magnetschluß zwischen den festen und beweglichen Elementen durch Aufrechterhalten von minimalen magnetischen Luftspalten für den Magnetfluß verhindert Zusätzlich zum Ermöglichen eines schnelleren Öffnungsansprechens ermöglicht eine leichte Betätigungseinrichtung die Verwendung einer schwächeren Schließfeder zum Ausführen eines weicheren Schließens und hierdurch auch zum Vermindern des Aufschlag-Verschleißes zwischen dem Ventilkopf und der Ventilfeder. Die Außenfläche einer herkömmlichen Betätigungseinrichtung und die im Eingriff stehende Innenfläche eines herkömmlichen Betätigungsgehäuses sind daher wärmebehandelt und bezüglich Durchmesser und quadratischer Beschaffenheit eng toleriert zur Bildung einer dauerhaften gleitenden Metall-Metallberührung. Ein solches enges Tolerieren ist erforderlich: 1. um der Betätigungseinrichtung ein genaues Steuern und Zentrieren des Ventilkopfs auf dem Ventilsitz zu ermöglichen.

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2. um die Zapfennadel in der Dosieröffnung genau zu steuern
und zu zentrieren und

3. um die minimalen magnetischen Luftspalte axial zwischen dem | hinteren Ende des Ankers und der Vorderseite des Brennstoff- j einlaßrohrs aufrecht zu erhalten und auch radial zwischen dem

Außendurchmesser des Ankers und dem Innendurchmesser des Im j

j Eingriff stehenden Ventilkörpers. Es ist erwünscht, eine Wärme- ι behandlung zu vermeiden und diese Toleranzen zu erweitern, j insbesondere da sie sonst an im wesentlichen sehr kleinen ; Sacklochbohrungen des Betätigungsgehäuses eingehalten werden !

müssen.

Die Erfindung erkennt, daß eine rohrförmig ausgebildete Betätigungseinrichtung eine solche leichte Bauweise fördert und j zusätzlich auch eine glättende sowie besser kühlende und ' dosierende Wirkung an der zentralen hierdurch erfolgenden j

Strömung einführt. Darüber hinaus erkennt die Erfindung ferner, j

daß es anstatt des Vorsehens einer gleitenden Metall-Metall- ■

berührung zwischen der Betätigungseinrichtung und ihrem Ge- !

hause wünschenswerter ist, das Gegenteil zu tun durch Vorsehen ! eines weiten freien Spiels dazwischen, um dem resultierenden
umgebenden unter Druck gesetzten flüssigen Brennstoff ein

ausreichendes Zentrieren der Betätigungseinrichtung zu ermög- j

liehen, wodurch das erforderliche Aufsitzen bewirkt wird und \

die minimalen Luftspalte aufrechterhalten werden. Auch wird j

weniger Betätigungsenergie benötigt, wenn die Betätigungsein- ',

richtung auf einem Fluid anstatt auf einer Metallfläche glel- j

tet, was auch eine schwächere Schließfeder ermöglicht, die j

ι einen geringeren Schließstoß und eine längere Lebensdauer ■ ergibt. Die Erfindung erkennt ferner, daß ein freies Spiel ; zwischen der Betätigungseinrichtung und dessen Gehäuse der
Betätigungseinrichtung auch ermöglicht, etwas von der Biegewirkung zu geben, die sonst für den Schaft benötigt wird, um
den am Schaft befestigten Ventilkugelkopf auf den Ventilsitz
zu setzen. Im einzelnen wirkt die Länge der Betätigungseinrichtung, die den sich frei im freien Spiel bewegenden Schaft
teleskopartig aufnimmt, als Verlängerung des Schafts und

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vermindert hierdurch die die Lebensdauer begrenzenden Biegebelastungen, die sonst darauf ausgeübt würden.

Ein weiteres kostenauferlegendes Merkmal von herkömmlichen Brennstoffeinspritzventilen, die bisher bei handelsüblichen Brennstoffeinspritzsystemen von Personenkraftwagen benutzt wurden, besteht darin, daß der elektromagnetisch ansprechende Anker an einer nichtmagnetischen betätigungseinrichtung befestigt ist. Das nichtmagnetische Material ist nicht nur um die Hälfte teurer als das magnetische Material, sondern es benötigen die gesonderten Anker- und Betätigungseinrichtungsteile eine eng tolerierte spanabhebende Bearbeitung der erforderlichen konzentrischen Paßbohrungen im Anker und der aufnehmenden Flächen an der Betätigungseinrichtung, gefolgt vom eng tolerierten axialen Positionieren des Ankers auf der Betätigungseinrichtung. Der Hauptgrund für das Erfordernis solcher gesonderter Materialien war offensichtlich der frühere Glauben, daß, obwohl die Betätigungseinrichtung aus nichtmagnetischem Material bestand, deren bewegungsbegrenzende Anschlagschulter einen Magnetschluß mit dem magnetischen Rückweg des Ventilkörpers bewirken und hierdurch die öffnungs- und Schließzeiten des Einspritzventils unannehmbar verlangsamen würde.

Die Erfindung erkennt, daß jeglicher Magnetschluß zwischen der Betätigungsschulter und dem Ventilkörper von untergeordneter Bedeutung ist verglichen mit dem möglichen Magnetschluß zwischen der zylindrischen Außenfläche des Ankers und dem Ventilkörper, da der Letztere nicht nur den durch den Magnetfluß von Natur aus bewirkten kürzeren Magnetflußrückweg, sondern auch eine besser passende Spaltfläche vorsieht. Die Erfindung erkennt ferner, daß es anstatt des Aufsichnehmens der Kosten- und anderer Nachteile des Vorsehens eines Ankers und einer Betätigungseinrichtung aus unterschiedlichem Material durchführbar und wünschenswerter ist, das Gegenteil dadurch zu tun, daß nicht nur der Anker und die Betätigungseinrichtung, sondern auch das Betätigungsgehäuse aus demselben Material hergestellt werden. Dieses Vorgehen vermeidet die bisherigen unterschied-

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lichen Wärmeausdehnungen, die sich aus den unterschiedlichen ; Wärmeausdehnungskoeffizienten ergeben. Dies vermeidet auch das , Wachsen von Kristallen in den Spalten, das sich normalerweise ί aus der galvanischen Korrosionsreaktion ergibt, die für ge- i wohnlich zwischen den unähnlichen Materialarten der Betätigungen

einrichtung und dessen Gehäuse auftritt. Ein derartiges ahn* | liches Material vermindert hierdurch ferner die dazwischen ' Bestehende Reibung und erhöht die Ventillebensdauer durch Ver- j meiden des durch das galvanische Wachstum bedingten katastro- : phalen Festfressens des Ankers an dessen Gehäuse. ί

ί Ein weiteres bisher in Verbindung mit elektromagnetisch be- ; tätigten Brennstoffeinspritzventilen auftretendes Problem be- : steht darin, daß die Schweißverbindungen zwischen dem Ende des i Spulendrahts und der Ausgangsklemme der Einspritzdüse häufig \ brechen, wenn die Ausgangsklemmen beim Zusammenbau, Gießen des j Verbindungsstücks, Testen, Verschicken oder nachfolgenden j Motoreinbau und Anschluß des Einspritzventils hin- und her bewegt werden. Herkömmliche Brennstoffeinspritzventile ver suchen diese Probleme durch Verwendung von L-förmigen Klemmen
zu vermeiden, die axial in das Ventil eintreten und dann in
entgegengesetzten Umfangsrichtungen eine L-Wendung machen, so
daß die Innenseite des Spulenkörpers und/oder der Auslaßanschlußflansch die Klemmen am axialen Bewegen hindern. Solche j Klemmen werden natürlich nicht aus billigem geraden Bandmaterial! von Klemmenbreite gestanzt. Es ist daher erwünscht, eine ge- j rade schmale Klemme vorzusehen, die sicher innerhalb des
Spulenkerns verankert werden kann.

Ein Hauptziel der Erfindung ist daher die Schaffung eines Brenn-!

stoffeinspritzventils, dessen Kosten wesentlich geringer sind i

als diejenigen von herkömmlichen in Massenproduktion herge- j

stellen Brennstpffeinspritζventilen für Personenkraftwagen ^: mit Brennstoffeinspritzsystemen.

Ein weiteres Hauptziel der Erfindung ist die Schaffung eines
Brennstoffeinspritzventils der oben angegebenen Art, bei dem

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im wesentlichen gesonderte Konstruktionen das Aufbrechen des Brennstoffs zu gleichmäßig kleinen Tröpfchen, das genaue Brennstoffdosieren und das genaue Ein- und Ausschalten des Ventils bewirken.

tin weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Brennstoffeinspritzventils der oben angegebenen Art, bei dem die Kosten wesentlich vermindert sind durch die Verwendung von weitere Toleranzen zulassenden Herstellungsvorgängen für alle Teile des Einspritzventils, um die Teile für den Zusammenbau austauschbar zu machen.

Das durch die Erfindung gegebene Brennstoffeinspritzventil enthält eine dünne Brennstoffaufbrechscheibe, die gebildet ist durch Iiindurchätzen von schmalen gekrümmten Schlitzen von etwa O,l mm radialer Breite. Die Scheibe ist zwischen einer die Sprühstrahlumhüllung bildenden Düse und dem Auslaßende einer von einer Dosieröffnung ausgehenden sich erweiternden konischen Fläche angeordnet. Die Dosieröffnung wird gebildet durch Drücken einer Kugel mit dem endgültigen Durchmesser durch eine ursprünglich unterbemessene öffnung. Stromauf des Einlaßendes der Dosieröffnung befindet sich eine kreisförmige Sitzkante, die gebildet wird durch Prägen einer Kugel auf eine konische Fläche, die sich zur Dosieröffnung hin verjüngt. Der Durchmesser der Prägekugel ist geringfügig größer als derjenige des Ventilkopfs, der eine im wesentlichen leckverlustfreie Dichtung mit der kreisförmigen Sitzkante des Kugelventilsitzes bildet, wenn er von einer Ventilschließfeder und dem Brennstoffdruck dagegen vorgespannt wird. Die Dosieröffnung und der Ventilsitz sind entweder einstückig mit einem rohrförmigen Betätigungsgehäuse ausgebildet oder stehen damit im Eingriff, das seinerseits abdichtbar in einen Betätigergehäuseraum eines rohrförmigen Ventilkörpers eingesetzt ist, in den eine Spule und eine Einlaßanordnung abdichtbar eingesetzt sind.

Im Betätigergehäuse ist eine rohrförmige Betätigungseinrichtung zur gleitenden hin- und hergehenden Bewegung angeordnet.

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Diese Betätigungseinrichtung enthält einen rohrförmigen Anker und einen Ventilkugelkopf, der am freien Ende eines biegsamen Schafts angebracht ist, dessen festgelegtes Ende am Ende eines zentralen Kanals im Anker befestigt ist. Der rohrförmige Anker wird in einer Gegenbohrung in einem Ende des Betätigergehäuses aufgenommen, während die Betätigungseinrichtung im j Betätigergehäuse sich hin- und herbewegt zwischen einer

j Schließstellung, die definiert ist durch das Aufsitzen des j Kugelventilkopfs auf dem Kugelventilsitz, und einer Öffnungsstellung, die definiert ist, durch das Anstoßen der radialen Schulter am Anker an einer C-förmigen Scheibe, die an einer ringförmigen Nabe des Ventilkörpers angeordnet ist. Der zylindrische Umfang des Ankers enthält ein oder mehrere Paare von Schlitzen, die um 180° versetzt eingeschnitten und von genügender Länge sowie Tiefe sind, um wenigstens zwei axiale Kanäle vorzusehen, von denen jeder den zentralen Kanal des Ankers mit den Einlaßkanälen der Brennstoffeinslaßanordnung verbindet. Eine schraubenförmige Ventilschließfeder ist zwischen der Rückseite des Ankers und der Vorderseite der Brennstoffeinlaßanordnung angeordnet und erzeugt zusammen mit dem Brennstoffdruck eine axial schließende Vorspannung an der Betätigungseinrichtung. Die Einlaßanordnung, die Betätigungseinrichtung und das Betätigergehäuse können aus demselben magnetischen Stahl bestehen.

Die Spulen- und Einlaßanordnung des Einspritzventils enthält einen Spulenkern mit Klemmenisolierungsstützen, die sich axial durch einen radialen Flansch am Einlaßverbindungsstück erstrecken. Jede Stütze enthält einen axialen Klemmenschlitz zur Aufnahme eines dünnen Abschnitts einer Klemme. Die Isolierungsstütze enthält unmittelbar über dem Klemmenschlitz eine Schweiß- und Eindrückungsöffnung, die in einer darüberliegenden radialen Eindrückungsverriegelungswand endet. Die Klemme enthält eine Eindrückung über im wesentlichen deren ganzer schmaler Breite, wobei die Eindrückung mit der Eindrückungsverriegelungswand zusammenarbeitet, nachdem die Klemme in den Klemmenschlitz eingesetzt wurde, wodurch die Klemme darin

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gehalten wird.

Die Erfindung betrifft kurz zusammengefaßt ein billiges, genau dosierendes, den Brennstoff gleichmäßig aufbrechendes Brennstoffeinspritzventil mit engen bogenförmigen Schlitzen, die durch eine dünne Spritzscheibe hindurch geätzt sind, die stromab einer Dosieröffnung angeordnet ist und die stromauf dieser Spritzscheibe einen Kugelsitz enthält zur Bildung einer kreisförmigen Kantenberührung mit einer geringfügig kleineren Ventilkugel, die am freien Ende eines biegsamen Schafts gehalten wird. Das festgelegte Ende des Schafts ist innerhalb eines lose gelagerten Ankers befestigt, der einen zentralen Kanal aufweist, der eine wesentliche Länge des biegsamen Schafts teleskopartig aufnimmt und einen glatten zentralen Brennstoffstrom zur Ventilkugel und zum Kugelsitz leitet.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt:

Fig. 1 eine Endansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines Brennstoffeinspritzventils nach der Erfindung;

Fig. 2 einen Schnitt des Brennstoffeinspritzventils von

Fig. 1 entlang der teilweise gedrehten Schnittfläche 2-2;

Fig. 3 eine Ansicht des Brennstoffeinspritzventils von Fig. 2

entlang der Linie 3-3 mit einer Darstellung einer Brennstoffaufbrechscheibe, die gemäß einer bevorzugten Konfiguration der Erfindung mit hindurchlaufenden Öffnungen aus schmalen Schlitzen geätzt ist;

Fig. 3a eine Draufsicht einer alternativen Konfiguration von durch eine dünne Aufbrechscheibe geätzten Schlitzen;

Fig. 4 einen vergrößerten und übertrieben dargestellten Schnitt des Ventilsitz- und Öffnungsteils des Brennstoff-

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einspritzventils von Fig. 1; |

Fig. 5 einen Schnitt des Brennstoffeinspritzventils von Fig. 2 ' entlang der Linie 5-5 mit einer Darstellung der Kombi- { nation einer elektrischen Klemme mit einer Isolier- ·

stütze; !

Fig. 6a, 6b und 6c eine Darstellung und einen Vergleich des j

spezifischen Brennstoffverbrauchs bei Betrieb mit Lei- ;

stungsbremse (BSFC, brake specific fuel consumption) !

und der Emissionsergebnisse bei unterschiedlichen |

Motorbelastungen- und Drehzahlen für unterschiedliche |

Luft-Brennstoffverhältnisse des Brennstoffeinspritz- j ventile nach der Erfindung (ausgezogene Linien) und \

des Stands der Technik (gestrichelte Linien); I

Fig. 7 einen Längsschnitt eines herkömmlichen Brennstoffein- J

spritzventils. j

Fig. 7 zeigt ein herkömmliches Brennstoffeinspritzventil der | Bauweise mit Zapfendüse mit einem Ventilkörper A und einer
Ventilnadel b, deren Spitze von einer Schraubendruckfeder D ' dicht auf einen Ventilsitz C im Ventilkörper gedrückt wird, wodurch die Ventilöffnung E dicht verschlossen wird. Die Ventil- j

i nadel b ist mit einem Anker F aus einem Material versehen, das j den von einer Magnetspule G erzeugten Magnetfluß leitet. Die
Lieferung des Erregungsstroms von einer geeigneten Quelle zur
Magnetspule bewirkt eine Bewegung des Ankers F in einer axialen
Richtung (in Fig. 7 nach rechts) bis ein Vorsprung H an der ! Ventilnadel B an einem Anschlag J im Ventilkörper anstößt. Die ί Ventilnadel B ist in einer Bohrung K des Ventilkörpers A durch

einen zylindrischen ersten Steg L zentriert, der axial stromauf j

ί an der Ventilnadel B von mehreren axialen Stegen M angeordnet

ist, die von der Ventilnadel B radial auswärts ragen und ent-

sprechend viele axiale Umfangskanäle dazwischen vorsehen. Wenn ■ das Einspritzventil geöffnet ist, wird unter geeignetem Druck

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stehender brennstoff durch eine geeignete Leitung N zu einem Brennstoffeinlaßende P des Einspritzventils geleitet und strömt zentral hierdurch und durch ein rohrförmiges Kernelement Q zum rohrförmigen hinteren Ende der Ventilnadel B. Eine zentrale Bohrung R der Ventilnadel B erstreckt sich axial einwärts vom _j Kernende der Ventilnadel B zu einer Stelle zwischen dem Stegen L und M und verläuft dort radial auswärts durch zwei geeignete radiale öffnungen S. Der Brennstoffstrom setzt sich axial von hier aus fort um die Ventilnadel B herum an den Stegen M und am Ventilsitz C vorbei und tritt in den zwischen der Ventilöff- ■ nung E und der Nadel T gebildeten Ringraum ein, wobei die Ab- ^; messungen des Ringraums zwischen der Nadel T und der Ventilöffnung L· die Größe, Verteilung und den Kegelwinkel der den i Brennstoffsprühstrahl bildenden Tröpfchen bestimmen.

Fig. 1 und 2 zeigen ein Brennstoffeinspritzventil oder einen Injektor 10, der mittels einer elastischen Gummitülle 12 und einer Gasrückströmschutzkappe 14 in einer Ansenkbohrung 16 po- i sitioniert werden kann, die geeignet in einem Einlaßkanal 18 j vorgesehen ist, der dauernd oder intermittierend mit einer oder , mehreren nicht gezeigten Brennkammern einer Brennkraftmaschine > 12 verbunden ist. Das Brennstoffeinspritzventil 10 kann ferner mit einer Brennstoffleitungseinrichtung 22 verbunden und durch diese zur Ansenkbohrung 16 vorgespannt sein. Die Leitungsein- ! richtung 22 enthält an ihrem Einspritzdüsenende eine Ringnut ! oder Ansenkbohrung 24 zur Aufnahme einer elastischen und verform-+ baren kreisförmigen Dichtung 26. Die Leitungseinrichtung ist j an ihrem Pumpenende mit einer geeigneten Brennstoffpumpe 28 ' verbunden, die bei Erregung Brennstoff 30 bei einem geeigneten gegebenen Druck, etwa 2,73 atü (39 psig), über eine geeignete Brennstoffleitung 34 von einem herkömmlichen Brennstoffbehälter 32 aus pumpt.

Das Brennstoffeinspritzventil 10 kann ferner über Leitungen 36 und 37 und einen nicht gezeigten elektrischen Anschluß mit einer elektronischen Recheneinheit 38 elektrisch verbunden werden.

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Der elektronische Rechenkreis 38 kann auf geeignete Weise

j elektrisch und mechanisch mit der Brennkraftmaschine 20 ver-

j bunden sein zur Aufnahme von Informationen hiervon in Form von

j Signalen 40 für die Motordrehzahl (U/min), von Temperatursigna-

j len 42 und von Saugrohrluftdrucksignalen 44.

Das Brennstoffeinspritzventil 10 enthält,gesehen in Fig. 2,
ausgehend von ihrem Auslaßende oder linken Ende und im Uhrzeigersinn fortschreitend zu ihrem Einlaßende oder rechten Ende:
eine Kegelsprühstrahlbildungseinrichtung in Form einer Auslaß- ■ düse 50, eine den Brennstoff gleichmäßig aufbrechende Einrichtung in Form einer dünnen Aufbrechscheibe 60, eine Dosiereinrichtung, j

ι eine Ventilsitzeinrichtung in Form eines Ventilsitzes und >.

einer Öffnungseinrichtung 7O, eine rohrförmige Betätiger- ; gehäuseeinrichtung 90, eine rohrförmige Ventilkörpereinrichtung ! 120, eine Betätigungseinrichtung 140, eine gegossene elektrische Verbindungsstopfenanordnung 170, eine Einlaßanschlußeinrichtung 19O, eine Einlaßfiltereinrichtung 220 und eine Spulenanordnungseinrichtung 240.

Die Düse 50 enthält eine hindurchlaufende konische Fläche 52,
die sich von einer radialen Fläche 54 am axialen Einlaßende j zu einer radialen Fläche 56 am Auslaßende erweitert, wobei ein j Konuswinkel von 18° der konischen Fläche 52 so gewählt wird, i daß er die Sprühstrahlumhüllung der von der Einspritzdüse IO ] ausgestoßenen Brennstofftröpfchen so formt, daß sie mit der j besonderen Form des Einlaßkanals 18 und/oder der nicht gezeigten j ßrennkammereinlaßventile der brennkraftmaschine 20 vereinbar i ist. Der kreisförmige Umfang der Düse 50 ist zentral in einer ! Auslaßbohrung 92 der Gehäuseeinrichtung 90 angeordnet und ent- | hält zwischen der Einlaßendfläche 54 und der Auslaßendfläche j 56 eine geeignete Einhalteeinrichtung in Form einer kreisförmi- | gen äußeren Schulter 58, die mit einer geeigneten Einhalteeinrichtung für die Gehäuseeinrichtung in Form einer radial ein- ^] wärts schmiedbaren Lippe 94 zum wirksamen Befestigen der Düse 50,! der Spritzscheibe 60 und der Ventilsitz- und öffnungseinrichtung
70 in der Gehäuseauslaßbohrung 92 am radialen Sitz 96, der

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am Inneren Ende der Gehäuseauslaßbohrung 92 angesenkt ist.

Gemäß Flg. 3 enthält die Brennstoffaufbrechplatte 60 eine dünne (O,05 mm) Platte mit chemisch hindurchgeätzten vier Schlitzgruppen 61a-d, 62a-d, 63a-d, 64a-d, 65a-d und 66a-d, die in Sektoren gruppiert und radial ausserhalb einer zusätzlichen in gleichen Winkeln versetzten Dreierschlitzgruppe 67a, 67b und 6*7c angeordnet sind. Ein Bogenende jedes Schlitzes in den Gruppen 61 bis 66 beginnt an einer Bogenstellung, die vom beginnenden Bogenende des nächsten radial einwärts gelegenen Schlitzes derselben Gruppe aus um 5° (gesehen in Fig. 3) im Uhrzeigersinn gedreht ist, während das andere Ende jedes Schlitzes in einer Gruppe 61 bis 66 so endet, daß es 6° mehr enthält, als der nächste radial einwärts gelegene Schlitz derselben Gruppe. Auf diese Weise schließt der als Bogen kürzeste Schlitz in der Gruppe 61 bis 66 einen Winkel von 3O° ein, während der längste Schlitz, der der vierte Schlitz ist und daher 24° mehr einschließt, 48° einschließt. Jeder der drei Schlitze 67a-c schließt einen Winkel von 60° ein.

Jeder Schlitz hat eine typische Breite von 0,05 bis 0,07 mm und einen inneren Radius, der vom inneren Radius des nächsten angrenzenden radial äußeren Schlitzes um 0,18 bis 0,25 mn versetzt ist. Der 0,20 bis 0,25 mm große radiale Abstand zwischen der äußeren radialen Kante eines Schlitzes und der inneren radialen Kante des nächsten radial äußeren Schlitzes ist so gewählt, daß das Zusammenlaufen von Brennstoffschieiern verhindert wird, die durch benachbarte Schlitze erzeugt werden, und um deren wirkungsvolles chemisches Ätzen zu ermöglichen. Es hat sich herausgestellt, daß die 0,05 bis 0,07 rom große radiale Schlitzdicke das Aufbrechen des Brennstoffs in gleichmäßig kleine Tröpfchen von weniger als lOO Mikron Durchmesser ermöglicht.

Die Gesamtzahl der Schlitze (hier 27), ihre radialen Breiten und ihre Bogenlängen sind so gewählt, daß bei der normalen Dicke von 0,05 mm der Scheibe 60 und einem normalen Brennstoffdruck von 2,73 atü (39 psig) der gesamte Strömungsquerschnitt

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durch die Schlitze größer als 150% des Strömungsquerschnitts der öffnung 76 der Ventilsitz- und öffnungseinrichtung 7O ist, vgl. j Fig. 4. Mit solchen Abmessungen und einem solchen Brennstoffdruck werden im wesentlichen die gesamten 2,73 atü (39 psig) über der Dosieröffnung 76 verbraucht, so daß der Strömungsquerschnitt der Dosieröffnung die Größe der Strömungsgeschwindigkeit bestimmt.

Wie in Fig. 4 vergrößert dargestellt, weist die Brennstoffaufbrechscheibe zur Herstellung einer geeigneten Klemmfläche zwischen der Düsenfläche 54 und einer radialen Fläche 74 am Auslaßende der Ventilsitz- und öffnungseinrichtung 70 radial außerhalb der äußeren am längsten bogenförmigen Schlitze 61a bis 66a eine ununterbrochene radiale Fläche 68 auf, vgl. Fig. 3. Zur Entwicklung eines unbehinderten Sprühstrahls durch diese äußeren Schlitze hindurch ist darüber hinaus der Innendurchmesser der ununterbrochenen Fläche 68 etwas kleiner als der Innendurchmesser der sich erweiternden Düseneinlaßflache 52 an ihrer Einlaßseite 54 oder als der Auslaßdurchmesser der sich erweiternden konischen Auslaßfläche 72 der Ventilsitz- und Öffnungseinrichtung 70.

Während die Düse 50 und die Ventilsitz- und öffnungseinrichtung 70 vom Betätigungsgehäuse 90 getrennt dargestellt sind, könnten sie beide als ein Teil hiervon hergestellt werden. Es könnte dann eine die Scheibe aufnehmende geeignete Nut radial zwischen der Düse 50 und der Ventilsitz- und öffnungseinrichtung 7O hinterschnitten werden und das Einschnappen der dünnen Brennstoffaufbrechscheibe 60 in die hinterschnittene Nut ermöglichen durch eine geeignete Federgestaltung der Scheibe in eine konisch abgeschrägte Form, wobei sie von ihrem Auslaßende 56 her gleichmäßig und eben in die Düse 5O gedrückt wird.

Während eine bevorzugte Ausführungsform der Gestaltung der Brenn Stoffaufbrechscheibe 60 in Fig. 3 gezeigt ist, ist in Fig. 3a eine alternative Form gezeigt, bei der die Bogenlängen der

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verschiedenen radial aneinandergrenzenden bogenförmigen Schiit- '

ze dieselben wie die Bogenlängen sind, die im Hinblick auf ι

Fig. 3 für Schlitze mit ähnlichem Radius beschrieben sind, j

wobei der einzige bedeutende Unterschied darin besteht, daß \ alle Schlitze mit gleichen Winkeln gegenüber den anderen Schiit-! zen desselben Radius verteilt sind, anstatt als Sektor gruppiert!

zu sein. . j

Wie in Verbindung mit der vergrößerten Ansicht von Fig. 4 besser zu verstehen, ist die Ventilsitz- und öffnungseinrichtung , 70 um die Ventilachse X-X ringförmig und enthält eine glatt ! fertigbearbeitete im wesentlichen zentrale kreisförmige öff- ! nung 76 mit einer axialen Länge von 0,25 bis 0,41 mm und einem ' radialen Durchmesser von 0,4 bis 1,6 mm. Die Öffnung 76 verbindet eine sich erweiternde im allgemeinen konische Auslaß- j fläche 72 mit einer im allgemeinen mit 90° konischen Einlaßfläche 78, die an ihrem Außendurchmesser in einer ringförmigen i radialen Sitzfläche 80 endet, wobei der Außendurchmesser der : konischen Fläche 78 im wesentlichen derselbe wie eine Betäti- j gergehäusebohrung 98 im Betätigergehäuse 90 ist oder glatt I in diese übergeht. Die Ventilsitz- und öffnungseinrichtung 70 j enthält zwischen ihren Einlaß- und Auslaßsitzflächen 80 bzw. 74 eine zylindrische Umfangsnut 82, die einen O-Ring 84 enthält, ' der geeignet gegen eine Auslaßbohrung 92 des Betätigergehäuses ι 9O gedrückt wird und eine Dichtung daran vorsieht. Die im all- ■ gemeinen konische sich verjüngende Einlaßfläche 78 enthält . zwischen der Einlaßsitzfläche 80 und der Dosieröffnung 76 einen i halbkugeligen Kugelventilsitz 86, der an seinem äußeren Rand ■ 87 in einer fertigbearbeiteten kreisförmigen Sitzkante 88 endet, die ungefähr konzentrisch mit der Dosieröffnung 76 ist. Die \ Dosieröffnung 76 wird hergestellt durch zuerst erfolgendes j Bohren oder sonstiges grobes Bilden einer anfänglich unterbemessenen öffnung durch die Ventilsitz- und öffnungseinrichtung 70 und durch anschließendes Uindurchdrücken oder "Kugeln" einer ' fertigbearbeiteten Präzisionskugel mit dem endgültigen uff- ' nungsdurchmesser von der Einlaßseite zur Auslaßseite. Danach

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werden der halbkugelige Kugelventilsitz 86 und die kreisförmige Ventilsitzkante 88 in einem einstufigen Vorgang gebildet durch Drücken oder Prägen einer fertigbearbeiteten Präzisionskugel 89 mit einem Durchmesser von etwas mehr als einer Ventilkugel 148 der Betätigungseinrichtung 140 in die dann wärmefrei behandelte konische Fläche 78.

Danach wird die Ventilsitz- und öffnungseinrichtung 70 mechanisch entgratet, passiviert und wärmebehandelt.

Die Ventilsitz- und öffnungseinrichtung 70 ist bezüglich der Dosierdurchmesser, Einlaßflächen, Auslaßflächen usw. für jede unterschiedliche Motoranwendung geeignet bemessen und kann entweder, wie dargestellt, als gesondertes Element oder als inte- ' graler Teil eines Betätigergehäuses 90 hergestellt werden, wodurch auf einmal wenigstens die Kosten eines O-Rings 84 zusätzlich zum spanabhebenden Bearbeiten etwa der folgenden Flächen eingespart werden: des Außendurchmessers 91 der Ventilsitz- und öffnungseinrichtung 70 und auch der darin befindlichen! Nut 82 sowie deren Sitzkante 80 und auch der Auslaßbohrung 92 ; sowie des angesenkten Sitzes 96 des Betätigergehäuses 90.

Wie bereits im Hinblick auf die Auslaßdüse 50 und die Ventilsitz- und öffnungseinrichtung 70 beschrieben, ist das Betätigergehäuse 90 im allgemeinen rohrförmig um die Ventilachse X-X ausgebildet und weist eine Auslaßbohrung 92 auf. Diese Auslaßbohrung begrenzt einen Auslaßraum 93, der durch einen angesenkten Sitz 96 von einer Betätigerbohrung 98 getrennt ist, die einen Betätigerraum 127 bildet und an ihrem axial j äußeren Ende von der Düseneinhalteeinrichtung in Form einer radial einwärts schmiedbaren Lippe 94 beendet wird. Das Betätigergehäuse 90 enthält an seinem axial gegenüberliegenden äußeren Einlaßende eine axial verlaufende Lippe 100, die durch einen angesenkten Hohlraum 102 begrenzt wird und in einer radialen anstoßenden Fläche 104 endet. Beim Zusammenbau mit dem Ventilkörper 120 berührt die radial anstoßende Fläche 104

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eine erste radiale Fläche 106 einer Oförmigen Scheibe 108 und positioniert deren andere axiale Seite 110 sicher an einem ringförmigen Sitz 122, der in eine ringförmige Nabe 124 eingesenkt ist. Die Nabe 124 ist zwischen einem Betätigerringraum oder einer Bohrung 126, die in ein Ende des Ventilkörpers 120 gebohrt ist, und einer Einlaß- und Spulenanordnungsbohrung 128 angeordnet, die in das andere Ende des Ventilkörpers 120 gebohrt ist, wodurch ein Spulen- und Einlaßanordnungsraum 129 gebildet wird.

Der Umfang des Betätigergehäuses 190 enthält zwischen seiner radial schmiedbaren Lippe 194 und der axialen Lippe 100 eine Schutzkappenumfangsfläche 112 und eine einen größeren Durchmesser aufweisende Ventilkörperumfangsflache 114, die durch eine hintersehnittene Nut 116 und eine radiale Schulter 117 voneinander getrennt sind. Die Schutzkappenfläche 112 ist so ausgewählt, daß sie mit der inneren zylindrischen Fläche 15 der Schutzkappe 14 einen Paßsitz bildet, während die Ventilkörperumfangsf lache 114 so gewählt ist, daß sie mit der Betätigergehäusebohrung 126 des Ventilkörpers 120 einen Paßsitz bildet. Die radiale Schulter 117 enthält eine Halteeinrichtung, die mit einer passenden Einhalteeinrichtung in Form einer radial einwärts schmiedbaren Lippe 130 des Ventilkörpers 120 zusammenarbeitet und das Betätigungsgehäuse 90 sowie die C-förmige Scheibe 108 auf den angesenkten Sitz 122 drückt.

Eine geeignete Dichtung in Form eines O-Rings 180 ist in einer O-Ringnut 119 am Umfang des Betätigergehäuses 90 eingeschlossen und dichtet deren Umfang 114 geeignet gegen die Betätigungsgehäusebohrung 126 des Ventilkörpers 120 ab.

Wie bereits bezüglich des Betätigergehäuses 90 beschrieben, ist der Ventilkörper 120 ringförmig um die Ventilachse X-X herum angeordnet und enthält eine hindurchverlaufende Betätigergehäusebohrung 126, die durch eine ringförmige Nabe 124 von einer Spulen- und Einlaßbohrung 128 getrennt ist. Das

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äußere Auslaßende der Betätigergehäusebohrung '126 wird durch j eine Lippe 130 beendet, die radial einwärts schmiedbar ist zum j Ergreifen der radialen Schulter 117 der hinterschnittenen Ring- | nut 116 des Betätigergehäuses 90. Die ringförmige Nabe 124 j enthält eine axiale zylindrische Fläche 132, die zusammen mit j einer axialen zylindrischen Fläche 142 der Betätigungseinrich- j tung 140 einen gegebenen minimalen axialen Spalt 143 von etwa { 0^23 bis 0,38 mm Breite begrenzt. Die Ventilkörpereinlaßbohrung j 128 enthält an ihrem Einlaßende axial zwischen einem ringförmigen radialen Sitz 136 und einer abschließenden radial einwärts schmiedbaren Lippe 138 eine Ansenkung 134. Ist die Lippe 138 einwärts geschmiedet, so hält sie einen Flansch 192 eines Einlaßanschlusses 190 gegen den angesenkten Sitz 136 und positioniert den Flansch 192 radial und axial gegenüber dem Ventilkörper 120.

Die Betätigungseinrichtung 140 enthält einen einstückigen rohrförmigen Anker 144, einen biegsamen Schaft 146 und eine Ventilkugel 148, die alle entweder um die oder längs der Ventilachse X-X angeordnet sind.

Der rohrförmige Anker 144 enthält seinerseits ein Ankerelement 150, das durch ein sich radial auswärts erstreckendes Schulterelement 152 von einem Führungselement 154 getrennt ist. Das freie Ende 147 des dünnen biegsamen Schafts 146 ist an die Ventilkugel 148 geschweißt. Das befestigte Ende des Schafts 146 ist zentral in einer durch das hintere Viertel des Ankerelements 150 verlaufenden kleinen Bohrung 149 angeordnet und außerhalb dieses Elements auf geeignete Weise axial, etwa durch Löten, Schweißen oder Kerbverbinden, befestigt. Eine wesentliche Länge des Schafts 146 wird teleskopartig von einem zentralen Kanal 156 umgeben, der sich an seinem Auslaßende in die Betätigerbohrung 98 zur Ventilkugel 148 öffnet und an seinem inneren Ende an der Bohrung 149 endet. Der Innendurchmesser des zentralen Kanals 156 ist wesentlich größer als der Außendurchmesser des biegsamen Schafts 146. Hierdurch wird dazwischen ein freies gesamtes Strömungsspiel von 1,60 bis 1,79 mm ge- I

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bildet, in dem sich der Schaft 146 frei um sein in der Bohrung 149 befestigtes Ende biegen kann, wenn der Kugelventilkopf 148 in seinem geringfügig überbemessenen Kugelventilsitz 86 aufsitzt und an deren kreisförmigen Kante 88 in eine Schließstellung gelangt.

Längs des Umfangs 142 des Ankerelements 150 befinden sich zwei diametral gegenüberliegende Schlitze 158, die um 180° versetzt vom hinteren Teil des Ankerelements 150 her bis zu einem Durchmesser eingeschnitten sind, der geringfügig kleiner als derjenige des Innendurchmessers des zentralen Kanals 156 ist, zur Bildung eines ersten freien Strömungskanals 160 mit den Abmessungen 0,49 χ 10,16 mm zwischen dem zentralen Kanal 156 und ■ jedem axialen Umfangsschlitz 158 und zur Bildung eines zweiten ' freien Strömungskanals 162 mit der Abmessung 0,49 χ 2,47 mm ' durch die radiale Endfläche 164 des Ankerelements 150. Hierdurch j verbinden die Ankerelementkanäle 160 und 162 den zentralen ' Kanal 156 der Betätigungseinrichtung 140 frei mit einer zentra- I len Auslaßbohrung 194 des Einlaßanschlusses zur Bildung eines j weiten Kanals für einen dazwischen auftretenden Fluidstrom. I

Der Umfang des Ankerführungselernents 154 enthält eine zylindrische Fläche 166 mit einem Außendurchmesser, der im Hinblick auf den Innendurchmesser der Betätigerbohrung 98 des Betätigergehäuses gewählt ist zur Bildung einer Spielpassung von etwa 0,OO7 bis 0,035 mm gesamtem freien Spiel dazwischen. Die axiale Länge von 8,1 mm des Führungsumfangs 166 ist so gewählt, daß sie geringfügig größer als das Doppelte des Durchmessers von 4 mm ist. Diese Passung mit freiem Spiel oder diese Spielpassung zwischen dem Außenumfang 166 des Führungselements 154 und der Innenbohrung 98 des Betätigergehäuses 90 ermöglicht, daß unter Druck gesetzter Brennstoff dazwischen gedrückt und hierdurch die Betätigungseinrichtung 140 in der Betätigergehäusebohrung 98 und in der Ventilkörperbohrung 132 grob zentriert, so daß der radiale Luftspalt 143 zwischen dem Ankerumfang 142 und der axialen Nabenfläche 132 nicht kleiner als 0,22 mm ist

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und der axiale Luftspalt 168 zwischen der Ankerendfläche 164 und einer radialen Endfläche 196 des Einlaßanschlusses 190 nichtj kleiner als 0,06 mm ist, wenn sich die Betätigungseinrichtung j 140 in ihrer Öffnungsstellung befindet, die gebildet wird, wenn '■, die radiale Fläche 153 des Schulterelements 152 an der radialen ; Fläche 1O6 der Scheibe 1O8 anstößt.

Ein gegossener Stecker 170 enthält einen rechteckigen Anschlußauf nahmeteil 172, der von einem ringförmigen Nabenteil 174 unter einem Winkel von 60° gegenüber der längsgerichteten Be- · tätigungsachse X-X der Einspritzdüse 10 absteht. Der Nabenteil j 174 steht axial von einem Flanschteil 176 ab, wobei er die ! Ventilkörperlippe 138 und auch den Einlaßanschlußflansch 192 j und die KlemmenisolierstUtzen 242 und 244 der Spulen- und j Spulenträgeranordnung 240 umgreift und abdichtet. Der Naben- j teil 174 und der Flanschteil 176 sind axial eingefangen in einer! Nut 198 zwischen einer Seite 286 des Einlaßanschlußflansches j 192 und einer Schulter 205. Die ringförmige Nabe 174 enthält j zwei gegenüberliegend angeordnete Verkerbungslöcher 178 und 180 > (Fig. 1), die sich radial hindurch erstrecken und das Einsetzen \ eines Verkerbungswerkzeugs zum Zwecke des Verformens des ringförmigen Nutteils 198 des Einlaßanschlusses 190 zum Einstellen eines Federeinstellrohrs 200 in dessen Bohrung 194. Der elektrische j Aufnahmeteil 172 wird an seinem äußeren Ende von einer recht- j eckigen Umfangslippe 182 beendet, die einen rechteckigen geneigten Hohlraum 184 begrenzen. Dieser Hohlraum weist zwei einwärts geneigte Seiten 186a und 186b auf, die die langen Seiten des rechteckigen Hohlraums 184 bilden und so ineinanderlaufen, daß sie dazwischen zwei elektrische Klemmen 246 und 248 (Fig. 1) zentral positionieren, die von den Klemmenisolierstützen 242 bzw. 244 aus durch den Nabenteil 174 hindurchragen. Eine einwärts nach unten geneigte Fläche 187 ist längs einam Teil der geneigten Seite 186b in den Hohlraum 184 abwärtsgeneigt und weist zwei darin ausgebildete aufnehmende halbzylindrische Keilnuten 188a und 188b auf, vgl. Fig. 1. Die langen rechteckigen Seiten 186a und 186b und die kurzen rechteckigen Seiten 189a und 189b (Fig. 1) des Hohlraums 184 sind

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einwärtsgeneigt zur Bildung einer Keilwirkung am nicht gezeigten elektrischen Stecker, wenn dieser hierin eingesetzt ist.

Ein Einlaßanschluß 190 weist zwischen einem Einlaßrohrteil und einem Auslaßrohrteil 204 einen radialen Flanschteil 192 auf. Eine Flanschfläche 286 enthält an ihren radial äußeren Kanten eine radiale Rändelung 193, die den Flansch 176 des gegossenen Steckers 170 und auch die Lippe 138 des Ventilkörpers 120 gegen eine gegenseitige Umfangsbewegung um die Ventilkörperachse X-X verriegelt. Der Umfang des Einlaßrohrteils 202 weist zwischen dem Flanschteil 192 und einer kreisförmigen erhabenen Schulter 205 eine verformbare Ringnut 198 auf. Das Einlaßrohr 2O2 enthält an seinem Einlaßende eine abgesetzte Oberfläche 208, die zur Aufnahme eines O-Rings 26 in einer radialen sich nach außen erweiternden Schulter 21O endet. Eine gestufte Bohrung mit einer Einlaßbohrung 212 und der kleineren Auslaßbohrung 194 verläuft zentral durch den Einlaßanschluß 190. Die Einlaßbohrung 212 erstreckt sich in den Einlaßrohrteil 202 um eine Länge, die ausreicht, um eine Einlaßfilteranordnung 220 weit zu umschließen, während die Auslaßbohrung 194 durch den Rest des Einlaßrohrs 202 und auch durch den Flansc 192 und den Auslaßrohrteil 204 hindurchtritt. Der Auslaßrohrteil 204 endet in der ringförmigen radialen Fläche 196, die eine Seite des axialen Luftspalts 168 bildet, dessen andere Seite durch die abschließende radiale Endfläche 164 des Ankerelements 150 gebildet wird.

In der Auslaßbohrung 194 sind geeignet ein Federeinstellrohr 2OO und eine Schraubenfeder 214 positioniert. Der zylindrische Außenumfang des Federeinstellrohrs 200 ist gerändelt oder auf andere Weise geeignet verformt zur Verriegelung an der Auslaßbohrung 194, wenn die Ringnut 198 einwärts verformt wird mittels einer Verkerbungsanordnung durch die gegossenen Steckeröffnungen 178 und/oder 180. Im verkerbten Zustand, ist die axiale Lage des Federeinstellrohrs 2OO in der Auslaßbohrung 194 so gewählt, daß bei einer Anordnung eines Endes der Schraubenfeder 214 an der ringförmigen radialen abschließenden Schulter 216 und bei

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einer Anordnung des anderen Endes an der radialen Endfläche -164 des Ankerelernents 150 die Feder 214 der Betätigungseinrichtung 140 die richtige Vorspannung erteilt, um die gewünschten dynamischen öffnungs- und Schließeigenschaften der Betätigungseinrichtung 140 zu bewirken. Um ferner den durch die Spulen- und Kernanordnung 240 gegebenen magnetischen Kreis bei Erregung sorgfältiger auszulegen, sind zwei schmale Schlitze 218a und 218b (nicht gezeigt) um 180° versetzt auf dem Umfang 219 am Auslaßende des Auslaßrohrteils 204 eingeschnitten, wobei die axialen Schlitze 218a und 218b auch die glatte Strömung des Brennstoffs in die Kanäle 158 des Ankerelements 150 weiter verbessern und auch die vom Einlaßanschluß 190 erzeugten Wirbelströme vermindern.

Wie oben bezüglich des Einlaßanschlusses 190 beschrieben, ist in der Einlaßbohrung 212 des Einlaßanschlusses 190 eine Einlaßfilteranordnung 220 enthalten. Diese Einlaßfilteranordnung 220 bildet eine mit einem flachen Ende versehene axial verlaufende Tasche, die durch zwei Siebe 222 und 224 mit einer lichten Maschenweite von etwa 0,044 mm (325 mesh) gebildet wird. Die Siebe 222 und 224 sind vereinigt durch geeignetes einstückiges Gießen ihres Umfangs in einen gemeinsamen Rahmen mit zwei Stegen 227, die ein flaches Ende 226 mit einem ringförmigen Bund 228 verbinden. Dieser Bund 228 bildet eine Einlaßöffnung an der Mündung des Einlaßanschlusses 190. Der ringförmige Bund 226 ist über den Umfang der Siebe 222 und 224 gegossen und mit Preßsitz in die Einlaßbohrung 212 eingesetzt.

Die Spulen- und Kernanordnung 240 enthält eine Spule 25O mit etwa 306 Drahtwindungen, die um einen spulenähnlichen Kern (Fig. 5) gewickelt sind, wobei die Spule 25O ein beginnendes inneres Ende 25 4 und ein abschließendes äußeres Ende 256 enthält was in Fig. 5 besser zu sehen ist. Der Kern 25 2 enthält zwei radiale Flanschteile 258 und 26O, die einstückig aber mit axialem Abstand durch einen zentralen axialen Teil 262 verbunden sind, der entlang der Ventilachse X-X im Ventilkörperraum 129 angeordnet ist. Die axial äußeren Seiten der Flansche

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und 260 enthalten hiervon axial abstehende Lippen 264 bzw. 266. Die Lippe 264 enthält eine mit dem Flansch 258 zusammenarbeitende äußere Schulter 268, die einen O-Ring 270 nach außen gegen die Ventilkörperbohrung 128 drückt, während die Lippe 266 eine mit dem Flanschteil 260 zusammenarbeitende innere Schulter 272 enthält, die einen O-Ring 274 mit demselben Durchmesser wie der O-Ring 118 einwärts auf den Umfang 219 des Auslaßrohrtedls 2O4 drückt.

j Die ringförmige Lippe 266 endet an ihrem axial äußeren Ende in

! einer radialen Ringfläche 278, die auf einer Spulen- und Kern-

j seite 280 des Anschlußflansches 192 aufsitzt, während ein

: kleiner Sektor des Flansches 26O und dessen Lippe 266 die

j isolierenden Klemmenstützen 242 und 244 enthält, was klarer

aus Fig. 5 hervorgeht. Die isolierenden Klemmenstützen 242 und 244 ragen axial durch zwei kreisförmige öffnungen 28 2 und 284

j (nicht gezeigt), die durch den Anschlußflansch 192 hindurch

! vorgesehen sind und die Klemmen 246 bzw. 248 aufnehmen (Fig. 5),

! die von der Einlaßanschlußseite 286 des Anschlußflansches 192

j her eingesetzt sind. Die Länge jeder Klemme 246 und 248 enthält j einen Teil 288 mit schmaler Länge, der durch einen Hals 290 von einem Teil 292 mit vergleichsweise breiterer Länge getrennt ist, wobei der schmale Teil 288 eine nach oben ragende konische Iiindrückung 294 aufweist, die im wesentlichen quer darüber ausgebildet ist. Jede isolierende Klemmenstütze enthält einen axial hindurchverlaufenden bogenförmigen engen Schlitz 296 mit einer radialen Dicke, die im wesentlichen die gleiche ist wie die radiale Dicke der schmalen Teile 288 der Klemmen 246 und 248 Jede isolierende Klemmenstütze 242 und 244 enthält eine jeweilige rechteckige Schweiß- und Eindrücköffnung 298 und 3OO (Fig. 5), die sich von einem Boden 3Ol aus radial auswärts öffnet, der durch die radial innere Fläche jeder öffnung 298 und 300 gebildet wird und sich von einer vorderen Wand 302 zu einer hinteren Wand in Form eines Flansche 206 axial einwärts erstreckt, wobei sich die vordere Wand 3O2 radial über den Schlitz 296 erhebt. Die Klemmen 246 und 248 werden vor dem Gießen des gegossenen Steckers 170 in die isolierenden Klemmenstützen 242

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und 244 eingebaut durch sanftes Drücken des Teils 288 mit der schmalen Länge und der' Eindrückung 294 jeder Klemme durch den Klenunenschlitz 296 bis eine hintere Fläche 304 jeder Klemme am Flansch 260 anstößt. An diesem Punkt kommt die Eindrückung 294 an der vorderen Wand 302 jeder öffnung 298 und 300 frei und wird darin gegen axiale Bewegung angemessen gehindert. Nachdem die Klemmen 246 und 248 auf diese Weise sicher in die Schlitze 298 und 300 eingesetzt sind, werden die beginnenden und abschließenden 254 bzw. 256 der Spule 25O durch den Flansch 260 hindurch in die radialen Schlitze 306 und 308 (Fig. 5) eingesetzt und dann mit dem schmalen Klemmenteil 288 in den öffnungen 298 und 300 auf geeignete Weise elektrisch verbunden, etwa durch Punktschweißen an einem Schweißpunkt 301 zwischen jeder Eindrückung 294 und dem Flansch 260. Der radiale I Schlitz 306 steht ferner mit einem an der Spulenseite des Flansches 26O ausgebildeten Abwärtsschlitz 312 in Verbindung zur Bildung einer geeigneten Drahtschutztasche, die sich radial von der äußeren Zylinderfläche des zentralen Teils 262 zum Öffnungsboden 301 erstreckt zur Bildung einer geeigneten Tasche dazwischen zum Schützen des beginnenden Endes 254 des Spulendrahts 250 gegen Abrieb, während die restliche Spule gewickelt wird.

Wie oben im Hinblick auf die Betätigungseinrichtung 140 angegeben, enthält deren Anker 144 ein Ankerelement 150, ein Schultereleinent 152 und ein Führungselement 154. Alle Teile sind ein-, stückig miteinander verbunden, da sie aus demselben Teil eines Stangenmaterials hergestellt sind. Damit der Anker 144 das richtige elektromagnetische Ansprechen gegenüber dem Feld aufweist, das bei Erregung der Spule 250 erzeugt wird, ist er aus einem ferromagnetischen Material hergestellt. Darüber hinaus ist das Betätigungsgehäuse 90 auch aus demselben ferromagnetischen Material hergestellt, um einen gleichmäßigen Wärmeausdehnungskoeffizienten zusammen mit dem Anker 144 aufzuweisen, während gleichzeitig die bei gewissen unähnlichen Materialarten auftretende galvanische Wirkung des Zellwachstums vermieden wird. Die dünne Brennstoffaufbrechplatte 60 ist aus korrosions-

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festem Stahl hergestellt, während der rohrformige Ventilkörper 120 und der rohrförmige Einlaßanschluß 19O jeweils aus ganz ausglühten» Stahl hergestellt sind. Der gegossene Stecker ist aus Nylon-Glasfaser (30 bis 40%) hergestellt. Gegossen schrumpft ein solches Material um den Flansch 138 des Ventilkörpers 12O und die axiale Nut 198 und bildet eine undurchlässige Dichtung an einer Seite des Anschlußflansches 192. Darüber hinaus ist der gesamte Außendurchmesser des Brennstoffeinspritzventils 10 bedeutend kleiner als derjenige von herkömmlichen Brennstoffeinspritzventilen der in Fig. 7 gezeigten Art gemacht, deren Umriß um den Umriß des in Fig. 2 gezeigten Brennstoffeinspritzventils 10 herum gestrichelt gezeigt ist.

Das Brennstoffeinspritzventil 10 ist speziell ausgelegt zur Erzielung eines glatten Brennstoffstroms von seiner Einlaßbohrung 212 zum Kugelventilkopf und -sitz 148 bzw. 86, vgl. Fig. 4. Wenn das Brennstoffeinspritzventil 10 mit einer Brennstoffschiene 22 verbunden ist zur Aufnahme von Brennstoff unter einem Druck von 2,73 atü (39 psig) und wenn die Spule 250 erregt ist, um die Betätigungseinrichtung 140 zurückzuziehen, bis die Schulter 152 an der Scheibe 108 anstößt, fließt Brennstoff in die Einlaßbohrung 112 und wird dort durch die Brennstoffeinlaßfilteranordnung 222 gefiltert. Danach bewegt sich der Brennstoff zentral weiter durch die weite Bohrung des Federeinstellrohrs 200 und strömt axial in die Endöffnungen 162 der axialen Schlitze 158 des Ankerelements 150. Der Brennstoff bewegt sich weiter geringfügig einwärts durch die Kanäle 160, die die Schlitze 158 mit dem zentralen Führungskanal 156 verbinden, und wird durch die verbleibende Länge des Führungskanals 156 im wesentlichen gerade gerichtet und geglättet. Dabei ist die Reynoldssehe Zahl für die Strömung zwischen dem Schaft 146 und dem Betätigungsring 156 für den Bereich von 29OO berechnet. Der Brennstoff tritt aus der Mündung der Betätigungseinrichtung 14O aus und strömt zwischen dem Schaft 146 und dem Gehäusering 98 mit einer berechneten Reynoldsschen Zahl von 12OO für eine stabile laminare Strömung und strömt durch die öffnung zwischen dem Kugelventil 148 und dem Gehäusering 68, wo die Reynoldssche Zahl kurzzeitig

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auf etwa 10 CX)O springt. Geht der Gehäusering 98 glatt In den Außendurchmesser der konischen Fläche 78 über und reicht der Betätigungshub aus zur Erzeugung eines Spiels von 0,08 bis 0,15 mm zwischen dem Ventilkugelkopf 148 und der konischen Fläche 78, so fällt jedoch die dazwischen erfolgende Strömung auf eine niedrige laminare Reynoldssche Zahl von 1900 ab.

Das überlegene Verhalten des Brennstoffeinspritzventils der Erfindung ist aus Fig. 6a, 6b und 6c besser ersichtlich, wo alle ausgezogenen Linien die Ergebnisse darstellen, die bei Verwendung eines kürzlichen Entwicklungsmodells des Einspritzventils der in Fig. 2 bis 5 gezeigten Bauart erzielt wurden, und wobei die gestrichelten Linien die Ergebnisse darstellen, die bei Verwendung eines herkömmlichen Brennstoffeinspritzventils der in Fig. 7 gezeigten Bauart erzielt wurden. Wie in Fig. 6a gezeigt, erzielte das entwickelte Brennstoffeinspritzventil der hier angegebenen Art einen merklich besseren (niedrigeren) bremsspezifischen Brennstoffverbrauch (BSFC = brake specific fuel consumption, das ist der spezifische Brennstoffverbrauch bei Betrieb mit Leistungsbremse) für alle Luft-Brennstoffverhältnisse bis zu 18,5:1 im Fall einer Dynanometerbelastung von 16,6 mkg (120 ft.Ib.) bei einer Motordrehzahl von 20OO U/min oder bis zu 19,5:1 im Fall einer Dynanometerbelastung von 9,5 mkg (70 ft.Ib.) bei 1600 U/min. Wie in Fig. 6b gezeigt, erzeugt das Brennstoffeinspritzventil nach der Erfindung bei einer Motorbelastung von 9,5 mkg (70 ft.Ib.) und bei einer Drehzahl von 1600 U/min geringfügig geringere Kohlenmonoxid (CO)-Emissionen bis zu einem Luft-Brennstoffverhältnis von 15:1 und wesentlich niedrigere Kohlenwasserstoff (HC)-Emissionen bis zu einem Luft-Brennstoffverhältnis von 18:1, wobei niedrigere Stickoxid (NO )-Emissionen über Luft-BrennstoffVerhältnissen von 15,5:1 erzeugt werden. Die Verbesserung wird bei höheren Belastungen und Drehzahlen ausgeprägter und gleichförmiger, wo gemäß Fig. 6c das Brennstoffeinspritzventil 10 der Erfindung gleichmäßig und wesentlich niedrigere Stickoxid (NO )-Emissionen für alle Luft-Brennstoffverhältnisse, wesentlich niedrigere Kohlenwasserstoff (HC)-Emissionen und geringfügig niedrigere

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Kohlenmonoxid(CO)-Emissionen erzeugt.

Wie oben erschöpfend erläutert, kann das Brennstoffeinspritz- ! ventil 10 der Erfindung zweckmäßig an einer Brennkraftmaschine j 20 so angebracht werden, daß es mit einem Einlaßkanal 18 hier-I von in Verbindung steht. Das Brennstoffeinspritzventil 10 ent-

■ hält einen rohrförmigen Ventilkörper 120 mit einer längs der

; Ventilkörperachse X-X hindurch verlaufenden zentralen gestuften

j Bohrung 126, 128. Der Ventilkörper 120 enthält eine ringförmige

j Nabe 124, einen als C-förmige Scheibe ausgebildeten Anschlag

l 106 und axial getrennte erste und zweite Einhalteeinrichtungen in Form von einwärts schmiedbaren Lippen 130 und 138. Die Nabe

I 124 trennt die erste gestufte Bohrung 126, 128 in einen Spulen-

; und Einlaßeinrichtungsraum 129 und enthält eine Anschlagposi-

! tionierfläche 122 und eine erste Magnetflußbahn-Umfangsflache

; 132, die eine Seite eines zweiseitigen radialen Luftspalts 143

: begrenzt. Der als C-förmige Scheibe ausgebildete Anschlag 108 | j ι

; ist axial an der Anschlagpositionierfläche 122 der Nabe 124 J

I 1

j angeordnet und erstreckt sich hiervon radial einwärts, damit ^:

j die radiale Fläche 153 des Schulterelements 152 der Betätigungs-j

' einrichtung 140 daran anstoßen kann. Die Einlaßanschlußeinrich- !

; tung 19O ist am Spulen- und Einlaßeinrichtungsraum 129 durch \

I die einwärts schmiedbare Lippe 138 befestigt, die so axial wirkt^

daß sie den Flansch 192 gegen einen Sitz 136 drückt, der im

^; rohrförmigen Ventilkörper 120 angesenkt ist. Der rohrförmige

! Linlaßanschluß 190 enthält den sich nach außen erweiternden

: Flanschteil 192 zwischen einem Linlaßrohrteil 202 und einem

^! Auslaßrohrteil 2O4. Der Einlaßrohrteil 202 kann, etwa durch

■ eine BrennstoffSchienenanordnung 22, mit einer Quelle aus unter Druck gesetztem Brennstoff verbunden werden und weist zusammen

'. mit dem Auslaßrohrteil 204 einen längs der Ventilkörperachse X-X hindurch verlaufenden zentralen Brennstoffkanal 194-212 auf. Der Auslaßrohrteil 204 enthält ferner eine ringförmige

' Abschlußfläche 196, die eine Seite des zweiseitigen axialen Luftspalts 168 bildet.

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Das Brennstoffeinspritzventil 10 enthält ferner eine Betätigungsgehäuseeinrichtung 90, die im durch die Bohrung 126 des rohrförmigen Ventilkörpers 120 gebildeten Betätigungsgehäuseraum befestigt ist und darin durch die andere Ventilkörpereinhalteeinrichtung gehalten wird, die die einwärts schmiedbare Lippe 130 enthält. Die Betätigergehauseeinrichtung 90 weist eine sich längs der Ventilkörperachse X-X erstreckende zentrale gestufte Bohrung auf, die durch den Sitz 96 der Ventilsitz- und öffnungseinrichtung in einen Brennstoffauslaßbohrungsteil 92 und in einen Betätigerbohrungsteil 98 getrennt wird. Der Brennstof fauslaßbohrungsteil 92 endet in der Brennstoffauslaßeinhalte· einrichtung in Form der einwärts schmiedbaren Lippe 94, während der Betätigerbohrungsteil 98 einen Schulteranschlag in Form der Lippe 104 der Ansenkbohrung 102 hat, die am Ventilkörperanschlag in Form der C-förmigen Scheibe 108 anstößt. Die Ventilsitz- und Dosieröffnungseinrichtung 70 hat eine Einlaßseite und eine Auslaßseite 74 und enthält dazwischen eine zentrale Dosieröffnung 76, deren Auslaßende an die sich zur Auslaßseite 74 erweiternde Auslaßfläche 72 angrenzt und deren Einlaßende an die beiden Einlaßflächen 78 und 86 angrenzt. Die Einlaßfläche 78 ist konisch, während die Einlaßfläche 86 teilweise kugelförmig ist und an ihrer Schnittstelle die kreisförmige Ventilsitzkante 88 bildet. Eine Brennstoffauslaßeinrichtung in Form der Düse 50 und die dünne Brennstoffaufbrechscheibe 60 sind im Brennstoffauslaßbohrungsteil 92 gegen die Auslaßseite 74 der Ventilsitz- und Dosieröffnungseinrichtung 70 festgelegt. Die Brennstoffaufbrechscheibe 60 enthält eine Vielzahl von schmalen hindurchgeätzten bogenförmigen Schlitzen, von denen jeder eine radiale Breite hat, die im optimalen Fall nicht größer als 0,1mm ist, während eine Bogenlänge nicht kleiner als das Doppelte dieser radialen Breite ist. Die Anzahl und Längen der bogenförmigen Schlitze sind so gewählt, daß ein gesamter Schlitzquerschnitt bewirkt wird, der wenigstens 150% des Querschnitts der Dosieröffnung 76 beträgt.

Die Betätigungseinrichtung 14O enthält die Ankereinrichtung 144,

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I den Kugelventilkopf 148, den Schaft 146 und ist mit einem ! Gesamtspiel von 0,OO7 bis 0,035 mm frei gegenüber dem Bohrungsj teil 98 der Betätigergehäuseeinrichtung 90 gelagert und kann j sich darin längs der Ventilkörperachse X-X zwischen einer öff- ! nungsstellung und einer Schließstellung axial hin- und heri bewegen. Die Ankereinrichtung 144 enthält das einteilige Füh-¹ rungselement 154, das Anschlagelement 152 und das Ankerelement

■ 15Ö. Das Anschlagelement 15 2 kann an dem als C-förmige Scheibe ; ausgebildeten Anschlag 108 des Ventilkörpers anstoßen und dort ; die üffnungsstellung des Ankers herstellen. Das Ankerelernent 150

; enthält eine zweite am Umfang ausgebildete Magnetflußwegfläche

j 142 und eine zweite quer verlaufende Magnetflußwegfläche 146, ι

I die mit der ersten am Umfang ausgebildeten Magnetflußwegflache j

: 132 der Nabe 124 und der ersten quer verlaufenden Magnetfluß- j

, wegfläche 196 des Auslaßrohrabschnitts 204 zusammenarbeiten I

: und die andere Seite des radialen Luftspalts 143 bzw. des axia- j

j len Luftspalts 168 bilden. Das Führungselement 154 der Anker- !

I einrichtung 144 weist eine gekrümmte Umfangsflache 166 auf, j

ι die mit Spiel in den Betätigergehäusebohrungsteil 98 eingreift '

', und die Betätigungseinrichtung ausreichend zentriert, um zu ,

verhindern, daß die Breite des ersten und des zweiten Luftspalts j

I ·

j 143 bzw. 168 kleiner als erste und zweite gegebene Luftspalte j

; werden. Das Führungselement 154 und das Ankerelement 150 der j

ι ι

Ankereinrichtung 144 weisen auch eine hindurchverlaufende j

ι die Strömung glättende Brennstoffkanalanordnung 156, 160, 158 j

j j

■ und 162 auf, die mit der zentralen Einlaßkanalanordnung 194 und j

212 des Einlaßanschlusses 19Ο in Verbindung steht. :

Die Ventilkopf- und Schafteinrichtung 148, 146 weist ein freies j

Ende auf, das im teilweise kugelförmigen Ventilkopf 148 endet, ;

ein befestigtes Ende, das zentral an der Bohrung 149 des Anker- !

elements 15Ο endet, und eine Schaftlänge zwischen diesem freien .

Ende und dem befestigten Ende, das vom Teil 156 der zentralen j

Strömungsglättenden Kanalanordnung teleskopartig aufgenommen '

wird. Der Schaft 146 hat in der Bohrung 156 ein radiales Spiel, j

¹ i

wenn der teilweise kugelförmige Ventilkopf 148 von der teilweise [

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kugelförmigen Ventilfläche 86 geführt wird, um auf der kreisförmigen Ventilsitzkante 88 aufzusitzen und dort die Schließstellung der Betätigungseinrichtung 140 herzustellen.

Eine Federeinrichtung in Form der Schraubenfeder 214 ist zwischen dem festgelegten radialen Ende 216 des Federeinstellrohrs 200 und dem hin- und herbewegbaren abschließenden radialen Ende 164 des Ankerelements 150 angeordnet und spannt normalerweise die Betätigungseinrichtung 140 von der rohrförmigen Einlaßeinrichtung 190 zur Ventilsitz- und öffnungseinrichtung 70 hin vor.

Die elektromagnetische Spule 250 ist zwischen der Ventilkörpernabe 124 und dem Einlaßflanschteil 192 im Spulen- und Einlaß- j

Ϊ einrichtungsraum 129 angeordnet und ist bei Erregung wirksam, j

um eine magnetische Bewegungskraft auf das Ankerelement 144 |

auszuüben, die groß genug ist zur Überwindung der Schließvor- j

spannung der Feder 214 zur Bewegung der Betätigungseinrichtung j

von ihrer Schließstellung in ihre Öffnungsstellung. i

Alle in der Beschreibung und in den Zeichnung angegebenen technischen Linzelheiten sind für die Erfindung von Bedeutung.

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Claims

Patentansprüche

/ 1.,Brennstoffeinspritzventil zur Befestigung an einer Brennkraftmaschine und zur Verbindung mit einem Einlaßkanal einer brennkammer der Brennkraftmaschine, gekennzeich-' η e t

durch einen rohrförmigen Ventilkörper (120) mit einer längs dessen Längsachse verlaufenden gestuften Bohrung (126, 128), mit einer Nabe (124), mit einem Anschlag (108) und mit einer axial getrennten ersten und zweiten Einhalteeinrichtung (130, 138), wobei die Nabe (124) die gestufte Bohrung (126, 128) in einen ersten Raum (129) und einen zweiten Raum unterteilt,

durch eine rohrförmige Einlaßeinrichtung (190), die durch eine (138) der Einhalteeinrichtungen (130, 138) im ersten Raum (129) befestigt ist, wobei die Einlaßeinrichtung (190) zwischen einem Einlaßrohrabschnitt (2Ο2) und einem Auslaßrohrabschnitt (204) einen sich nach außen erstreckenden Flanschabschnitt (192) aufweist, wobei der Einlaßrohrabschnitt (202) mit einer Druckmittelquelle (28, 32) verbunden werden kann, und wobei der Einlaßrohrabschnitt (202) und der Auslaßrohrabschnitt (204) einen längs der Ventilkörperachse hindurch verlaufenden zentralen Brennstoffeinlaßkanal (212, 194) aufweisen,

durch eine Betätigergehäuseeinrichtung (90), die durch die andere (130) der Einhalteeinrichtungen (130, 138) im zweiten Raum des Ventilkörpers (12O) befestigt ist und eine zentrale gestufte Bohrung (92, 98) aufweist, die sich längs der Ventilkörperachse hindurch erstreckt und durch einen Sitz (36) in einen Brennstoffauslaßbohrungsabschnitt (92) und einen Betätiger-bohrungsabschnitt (98) getrennt ist,

durch eine auf den Sitz (96) gesetzte Ventilsitz- und öffnungseinrichtung (70) mit einer Einlaßseite (80), mit einer Auslaßseite (74) und mit einer Dosieröffnung (76)

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ORIGINAL INSPECTED

mit einem Einlaßende und mit einem Auslaßende, wobei sich eine Auslaßfläche (72) vom Öffnungsauslaßende zur Auslaßseite (74) hin erweitert und sich wenigstens zwei aneinandergrenzende Einlaßflächen (78, 86) von der Einlaßseite (80) zum Öffnungseinlaßende hin verjüngen, wobei eine der sich verjüngenden Einlaßflächen (78, 76) eine teilweise kugelförmige Führungsfläche (86) aufweist, die an ihrer Schnittstelle mit der anderen angrenzenden Einlaßfläche (78) eine kreisförmige Ventilsitzkante (88) bildet,

durch eine Betätigungseinrichtung (140), die gegenüber dem Betätigerbohrungsabschnitt (98) der Betätigergehäuseeinrichtung (90) lose gehalten ist und sich darin längs der Ventilkörperachse zwischen einer Öffnungsstellung und einer Schließstellung hin und her bewegen kann, wobei die Betätigungseinrichtung (140) eine Ankereinrichtung (144) und eine Ventilkopf- und Schafteinrichtung (146, 148) aufweist,

wobei die Ankereinrichtung (144) ein Führungselement (154), ein Ankerelement (150) und ein Anschlagelement (152) enthält, wobei zur Herstellung der Öffnungsstellung das Anschlagelement (152) am Anschlag (108) anstoßen kann, wobei das Führungselement (154) eine gekrümmte Umfangsflache (166) aufweist, die zur Zentrierung der Betätigungseinrichtung (140) lose in den Betätigerbohrungsabschnitt (98) eingreift, und wobei das Führungselement (154) und das Ankerelement (150) einen hindurch verlaufenden zentralen strömungsglättenden Brennstoffkanal (156) aufweisen, der mit dem zentralen Brennstoffeinlaßkanal (212, 194) der rohrförmigen Einlaßeinrichtung (190) in Verbindung steht,

und wobei die Ventilkopf- und Schafteinrichtung (146, 148) ein in einem kugelförmigen Ventilkopf (148) endendes freies Ende (147), ein zentrales im Ankerelement (15O) befestigtes Ende und zwischen dem freien Ende (147) und dem befestigten Ende eine Schaftlänge (146) aufweist, die teleskopartig von einem Teil des zentralen strömungsglättenden Brennstoffkanals (156) aufgenommen wird und darin ein radiales Spiel

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aufweist, das ausreicht, um der Schaftlänge (146) ein freies Durchbiegen zu ermöglichen, wenn der kugelförmige Ventilkopf (148) von der Ventilführungsfläche (86) geführt wird zum Aufsitzen auf der kreisförmigen Ventilsitzkante (88) und zum dortigen Herstellen der Schließstellung der Betätigungseinrichtung (140),

. durch eine Schraubenfeder (214), die dem Ankerelement (15O) und einem in der rohrförmigen Einlaßeinrichtung (190) angeordneten Federeinstellrohr (20O) angeordnet ist und normalerweise die Betätigungseinrichtung (140) von der rohrförmigen Einlaßeinrichtung (190) zur Ventilsitz- und Öffnungseinrichtung (7O) hin vorspannt,

und durch eine elektromagnetische Spulenanordnung (24O), die im ersten Raum (129) des Ventilkörpers (120) zwischen der Nabe (124) des Ventilkörpers (120) und dem Einlaßflanschabschnitt (192) angeordnet ist, wobei die Spulenanordnung (240) erregt werden kann zur Erzeugung einer magnetischen Bewegungskraft am Ankerelement (150), die zum Bewegen der Betätigungseinrichtung (140) von der Schließstellung in die Öffnungsstellung ausreicht.
2. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungselement (154) einstückig mit dem Ankerelement (150) der Betätigungseinrichtung (140) ausgebildet ist, wobei diese Elemente (150, 154) aus magnetisch ansprechendem Material hergestellt sind.
3. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigergehäuseeinrichtung (90) aus dem gleichen Material wie das magnetisch ansprechende Material hergestellt ist, und daß die gekrümmte Umfangsfläche (166) des Führungselements (154) mit dem Betätigerbohrungsabschnitt (98) ein freies Spiel von nicht weniger als O,OO5 mm hat.
4. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (124) des Ventilkörpers (12o) eine erste am Umfang verlaufende Strömungsbahnfläche (132) aufweist, die eine Seite eines radialen Luftspalts (143) bildet, und daß das Ankerelement (150) eine zweite am Umfang verlaufende Strömungsbahnfläche (142) aufweist, die die andere Seite des radialen Luftspalts (143) bildet.
5. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaßrohrabschnitt (204) der rohrförmi-

gen Einlaßeinrichtung (190) in einer ersten quer verlaufenden Strömungsbahnfläche (196) endet, die eine Seite eines axialen Luftspalts (168) bildet, und daß das Ankerelement (150) eine zweite quer verlaufende Strömungsbahnfläche (164) aufweist, die die andere Seite des axialen Luftspalts (168) bildet.
6. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der BrennstoffauslaBbohrungsabschnitt (92) der Betätigergehäuseeinrichtung (90) eine Brennstoffauslaßeinhalteeinrichtung (94) aufweist zum Zurückhalten einer AuslaßdUse (5O) im BrennstoffauslaBbohrungsabschnitt (92).
7. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilsitz- und öffnungseinrichtung (70) einstückig mit der Betätigergehäuseeinrichtung (90) ausgebildet ist.
8. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßdüse (50) einstückig mit der Betätigergehäuseeinrichtung (9O) ausgebildet ist.

y. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ankerelement (150) der Betätigungseinrichtung (14O) einen am Umfang angeordneten Einlaß(158,16O)aufweist, der von der Ventilkörperachse aus radial angeordnet >

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ist und mit dem zentralen strömungsglättenden Brennstoffkanal (156) in Verbindung steht.

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