DE3240554C2 - Kraftstoffeinspritzventil für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Kraftstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon ein Kraftstoffeinspritz­ ventil bekannt (DE-OS 27 48 407), bei dem eine Dimensionierung des Ringspaltes fuhr die im Bereich des Spritzlochs austretende Luft erfolgen soll. Als einzige Verstellmöglichkeit hierfür ist eine Gewindeverbindung erkennbar, über die das Einspritzventil mit der Gasführungshülse an deren der Einspritzseite abgewandtem Ende verbunden ist, wobei jedoch noch die Verwendung von allerdings nicht näher erwähnten Distanz-Einstellringen erforderlich wäre, da sonst keine definierte gegenseitige Verstellung von Einspritzventil und Gasführungshülse zur Einstellung des Ringspaltes erfolgen konnte. Dies wurde jedoch bei jeder Verstellung des Ringspaltes eine Tren­ nung von Einspritzventil und Gasführungshülse erforderlich machen. Ein derart diskontinuierliches Verfahren ist aufwendig und für eine Serienfertigung ungeeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Kraftstoff­ einspritzventil der eingangs genannten Gattung die Einstellung des zur Dimensionierung des zugeführten Gases dienenden Ringspaltes auch für eine Serienfertigung zu vereinfachen. Diese Aufgabe wird ent­ sprechend den im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Merk­ malen gelöst. Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß zur Einstellung des Ringspaltes kein Losen und erneutes Fixieren der Gasführungs­ hülse erforderlich ist.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung läßt sich dem einzigen Unteranspruch entnehmen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Kraftstoffeinspritzanlage mit einem Kraft­ stoffeinspritzventil, Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgestalteten Kraftstoffeinspritzventils, Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgebildeten Kraftstoffeinspritzventils.

Bei der in der Fig. 1 beispielsweise dargestellten Kraftstoffeinspritzanlage strömt die Verbrennungsluft in Pfeilrichtung über einen Saugrohrabschnitt 1 in einen konischen Abschnitt 2, in dem ein Luftmeßorgan 3 angeordnet ist und weiterhin durch einen Saugrohrabschnitt 4, der andererseits durch eine willkürlich betätigbare Drosselklappe 5 begrenzt wird, zu einem Sammelsaugrohr 6 und von dort über einen Saugrohrabschnitt 7 zu einem oder mehreren Zylindern 8 einer gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschine. Das Luftmeßorgan 3 ist eine quer zur Strömungsrichtung angeordnete Platte 3, die sich im konischen Abschnitt 2 des Saugrohres beispielsweise nach einer annähernd linearen Funktion der durch das Saugrohr strömenden Luftmenge bewegt, wobei für eine konstante, am Luftmeßorgan 3 angreifende Rückstellkraft sowie einen konstanten vor dem Luftmeßorgan herrschenden Luftdruck, der zwischen dem Luftmeßorgan 3 und der Drosselklappe 5 herrschende Druck ebenfalls konstant bleibt. Das Luftmeßorgan 3 steuert ein Zumeß- und Mengenteilerventil 10. Zur Übertragung der Stellbewegung des Luftmeßorgans 3 dient ein mit ihm verbundener Schwenkhebel 11, der gemeinsam mit einem Korrekturhebel 12 an einem Drehpunkt 13 gelagert ist und bei seiner Schwenkbewegung das als Steuerschieber 14 ausgebildete bewegliche Ventilteil des Zumeß- und Mengenteilerventils 10 betätigt. An einer Gemischregulierschraube 15 läßt sich das gewünschte Kraftstoff-Luft-Gemisch einstellen. Die dem Schwenkhebel 11 abgewandte Stirnfläche 16 des Steuerschiebers 14 wird von Druckflüssigkeit beaufschlagt, deren Druck auf die Stirnfläche 16 die Rückstellkraft auf das Luftmeßorgan 3 erzeugt. Die Stirnfläche 16 begrenzt einen Druckraum 39, der über eine Dämpfungsdrossel 38 an eine Steuerdruckleitung 36 angeschlossen ist, die zu einem Druckregelventil 42 führt.

Die Kraftstoffversorgung erfolgt durch eine Elektrokraftstoffpumpe 19, die Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter 20 ansaugt und über einen Kraftstoffspeicher 21, einen Kraftstoffilter 22 und eine Kraftstoffversorgungsleitung 23 dem Zumeß- und Mengenteilerventil 10 zuführt. Ein Systemdruckregler 24 hält den Systemdruck in der Kraftstoffversorgungsleitung 23 konstant.

Die Kraftstoffversorgungsleitung 23 führt über verschiedene Abzweigungen zu Kammern 26 des Zumeß- und Mengenteilerventils 10, so daß die eine Seite einer Membran 27 durch den Kraftstoffdruck beaufschlagt wird. Die Kammern 26 stehen ebenfalls mit einer Ringnut 28 des Steuerschiebers 14 in Verbindung. Je nach Stellung des Steuerschiebers 14 öffnet die Ringnut 28 mehr oder weniger Steuerschlitze 29, die zu je einer Kammer 30 führen, die durch die Membran 27 von der Kammer 26 getrennt ist. Aus den Kammern 30 gelangt der Kraftstoff über Ventilsitze 31 in Einspritzkanäle 33 zu den einzelnen Kraftstoffeinspritzventilen 34, die in der Nähe der Motorzylinder 8 im Saugrohrabschnitt 7 angeordnet sind.

Bei derartigen Niederdrucksystemen ist für eine gute Aufbereitung des einzuspritzenden Kraftstoffes gerade bei kleinsten Kraftstoffeinspritzmengen im Leerlauf und niederer Teillast eine Zerstäubung mittels eines Gases, insbesondere Luft oder Abgas, notwendig. Als Gasquelle kann beispielsweise Druckluft oder, wie dargestellt, Luft aus der Atmosphäre dienen, die beispielsweise stromaufwärts der Drosselklappe 5 vom Saugrohrabschnitt 4 abgezweigt über eine Luftleitung 61 dem Kraftstoffeinspritzventil 34 zugeführt wird. Die Luftleitung 61 liegt in der dargestellten Form parallel zu einem Leerlaufbypasskanal 62 um die Drosselklappe 5 mit einer gebräuchlichen Leerlaufregulierschraube 63. Der Leerlaufbypasskanal 62 kann auch so ausgestaltet sein, daß er stromabwärts der Leerlaufregulierschraube 63 nicht in das Saugrohr mündet, sondern in eine gestrichelt dargestellte Luftleitung 61′, die zu den einzelnen Kraftstoffeinspritzventilen 34 führt, so daß die über den Leerlaufbypasskanal 62 strömende Luftmenge an den Kraftstoffeinspritzventilen 34 zur Aufbereitung des einzuspritzenden Kraftstoffes dient.

Die Luftleitung 61 konnte auch, wie nicht dargestellt ist, von dem Saugrohrabschnitt 1 stromaufwärts des Luftmeßorgans 3 abzweigen, wodurch ein größeres Druckgefälle zum Saugrohrdruck an der Kraftstoffeinspritzstelle zur Verfügung steht. In ebenfalls nicht dargestellter Weise könnte die Leitung 61 an das Auspuffsystem der Brennkraftmaschine angeschlossen sein, so daß zur Aufbereitung des einzuspritzenden Kraftstoffes Abgas verwendet wird, wodurch auch im Vollastbereich der Brennkraftmaschine ein ausreichend hoher Transportdruck zur Verfügung steht.

Die Fig. 2 und 3 zeigen Ausführungsbeispiele des Kraftstoffeinspritzventils 34 zur Aufbereitung des einzuspritzenden Kraftstoffes mit einem Gas, insbesondere mit Luft.

Das in der Fig. 2 nur teilweise im Schnitt dargestellte Kraftstoffeinspritzventil 34 eines Ausführungsbeispiels weist einen Düsenhalter 66 auf, an dessen einem Ende ein Düsenkörper 67 angeordnet und befestigt ist. Der Düsenkörper 67 weist eine zentral angeordnete Spritzöffnung 68 auf, die einspritzseitig mit einem Ventilsitz 69 für eine in Kraftstoffströmungsrichtung öffnende Düsennadel 79 versehen ist. Über einen Flansch 70 ist der Düsenkörper 67 am Düsenhalter 66 eingespannt und ragt mit einem Führungsabsatz 71 in einen im Düsenhalter 66 gebildeten Druckraum 72, der mit der Einspritzleitung 33 (Fig. 1) zur Kraftstoffversorgung in Verbindung steht. Die Befestigung des Düsenkörpers 67 am Düsenhalter 66 erfolgt durch einen Bördelrand 73, der den Flansch 70 teilweise umgreift. Den Führungsabsatz 71 umgreifend stützt sich auf dem Flansch 70, eventuell unter Zwischenlage einer Scheibe 74, eine Schließfeder 76 ab, die in den Druckraum 72 ragt und deren anderes Ende auf einen Federteller 77 wirkt. Der Federteller 77 hat einen kugelig ausgebildeten mittleren Bereich 78, an dem die Düsennadel 79 mit einem einen gleichfalls kugeligen Abschnitt aufweisenden Kopf 80 aufgehängt ist. Die Düsennadel 79 hat an ihrem dem Düsenkörper 67 zugewandten Ende einen halbkugelförmig ausgebildeten Schließkopf 81, der an dem die Spritzöffnung 68 im Düsenkörper 67 durchragenden Ende der Düsennadel 79 ausgebildet ist und mit dem Ventilsitz 69 zusammenwirkt. Die Düsennadel 79 ist somit pendelnd, den Düsenkörper 67 durchragend aufgehängt. Dem Druckraum 72 abgewandt ist am Düsenkörper 67 ein zylindrisch rohrförmiger Düsenkörpervorsprung 82 ausgebildet, der von der Spritzöffnung 68 zentral durchsetzt wird, an deren Ende der Ventilsitz 69 für die Düsennadel 79 ausgebildet ist. Der Düsenkörpervorsprung 82 ist mit einer sich zum Ventilsitz 69 hin verjüngenden Konusfläche 83 versehen, so daß der Düsenkörpervorsprung 82 zum Ventilsitz 69 hin spitz aus läuft. Der Düsenkörpervorsprung 82 ist bei dem Ausführungsbeispiel des Kraftstoffeinspritzventils 34 nach Fig. 2 so kurz und gegenüber der dem Druckraum 72 abgewandten Stirnfläche 85 des Flansches 70 zurückgesetzt ausgebildet, daß er, außen eine ringnutförmige Ausnehmung 84 im Düsenkörper 67 begrenzend, noch innerhalb derselben endet.

Zur Aufbereitung des einzuspritzenden Kraftstoffs ist eine topfförmig ausgebildete Gasführungshülse 87 vorgesehen, die mit einem zylindrischen Abschnitt 88 zumindest teilweise axial den Düsenhalter 66 sowie den durch Einbördelung an diesem befestigten Düsenkörper 67 und letzteren mit einem Bodenteil 89 stirnflächenseitig zumindest teilweise auch noch radial umschließt.

In dem zylindrischen Abschnitt 88 ist in Form einer Innennut wenigstens ein axialer Gasführungskanal 90 ausgebildet, der andererseits durch den Umfang des Düsenhalters 66 begrenzt wird und einerseits mit der Luftleitung 61, 61′ (Fig. 1) in Verbindung steht und andererseits in einen Gasringkanal 91 mündet, der zwischen der Ausnehmung 84 bzw. der z. T. konisch verlaufenden Stirnfläche 85 des Flansches 70 des Düsenkörpers 67 und dem diesen umgreifenden Bodenteil 89 gebildet wird. Das Bodenteil 89 ist aufgrund des zurückgesetzt endenden Düsenkörpervorsprungs 82 stark trichterförmig eingezogen und ansonsten so gestaltet, daß eine zentrale Durchgangsöffnung 92 des Bodenteils 89 durch den Düsenkörpervorsprung 82 gerade noch durchragt wird. Zwischen der Wandung der zum Gasringkanal 91 hin offenen Durchgangsöffnung 92 und der Konusfläche 83 am Düsenkörpervorsprung 82 wird dabei ein drosselnder Ringspalt 93 gebildet, in dem die Luftzumessung erfolgt, d. h. die Umsetzung von Druck in Geschwindigkeit. Durch die im Bereich der Durchgangsöffnung 92 des Bodenteils der Gasführungshülse 89 liegende Konusfläche 83 am Düsenkörpervorsprung 82 kann der Querschnitt des Ringspaltes 93 entweder durch axiales Verschieben der Gasführungshülse 89 oder durch entsprechendes axiales Verbiegen des Bodenteils 89 geändert werden. Der Ringspalt 93 soll möglichst dicht in unmittelbarer Nähe des Ventilsitzes 69 gebildet sein, d. h. wenige 1/10 mm oberhalb des aus der Spritzöffnung 68 austretenden Kraftstoffstrahls liegen. Hierdurch wird der über die Spritzöffnung 68 abgespritzte Kraftstoff unmittelbar nach seinem Austreten aus der Spritzöffnung allseitig von Luft mit hoher Strömungsgeschwindigkeit ummantelt und aufbereitet. Aufgrund der trichterförmigen Gestaltung der dem Düsenkörper 67 abgewandten Fläche des Bodenteils 89 ist außerdem gewährleistet, daß auch bei fehlender Luftaufbereitung aus der Spritzöffnung 68 austretender Kraftstoff diese Fläche nicht benetzen kann.

Das Einspritzventil 34 kann außerdem noch von einer Isolierhülse 95 umgeben sein, die möglichst weitgehend eine Wärmeübertragung auf das Einspritzventil 34 verhindert. Wie durch Pfeile 96 dargestellt ist, kann dabei zwischen dem Düsenhalter 66 und der auch die Gasführungshülse 87 umgreifenden Isolierhülse 95 ein Ringraum 97 gebildet sein, der einerseits mit der Luftleitung 61, 61′ verbunden ist und zu dem andererseits der bzw. die Gasführungskanäle 90 hin offen sind.

Das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel eines Kraftstoffeinspritzventils 34 mit Kraftstoffaufbereitung durch ein Gas unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 lediglich dadurch, daß der Düsenkörpervorsprung 82 so lang ausgebildet ist, daß er über den Flansch 70 des Düsenkörpers 67 herausragend in die Ebene des nahezu plan ausgebildeten Bodenteils 89 der Gasführungshülse 87 reicht. Hierdurch erübrigt sich die starke trichterförmige Gestaltung des Bodenteils 89, wobei jedoch die Wirkungsweise der Aufbereitung des über die Spritzöffnung 68 eingespritzten Kraftstoffes gleich bleibt.

Claims (2)

1. Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen mit einem Düsenkörper, der, am einspritzseitigen Ende eines Düsenhalters angeordnet, eine Spritzöffnung aufweist, und mit einer Gasführungshülse, die mit einem zylindrischen Abschnitt den Düsenhalter und Düsenkörper axial und letzteren einspritzseitig außerdem mit einem Bodenteil bis auf eine zentrale Durchtrittsöffnung radial umgibt, wobei der zylindrische Abschnitt wenigstens einen auf der Gegenseite vom Einspritzventil begrenzten axialen Gasführungskanal umschließt, der in einen von der Einspritzseite des Düsenkörpers und dem Bodenteil der Gasführungshülse begrenzten Gasringkanal mündet, sowie mit einem die zentrale Spritzöffnung im Düsenkörper aufnehmenden Düsenkörpervorsprung, dessen einspritzseitiges Ende in die Durchgangsöffnung im Bodenteil der Gasführungshülse derart eintaucht, daß zwischen dem Begrenzungsrand der Durchgangsöffnung im Bodenteil und einer sich am Ende des Düsenkörpervorsprungs zur Spritzöffnung hin verjüngend ausgebildeten Konusfläche ein mit dem Gasringkanal in Verbindung stehender drosselnder Ringspalt für das somit in unmittelbarer Nähe der Spritzöffnung aus tretende Gas zur guten Durchmischung mit dem am Ende des Düsenkörpervorsprungs aus der Spritzöffnung austretenden Kraftstoffstrahl gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Abschnitt (88) der Gasführungshülse (87) den Düsenhalter (66) mit Ausnahme der Bereiche für den oder die axialen Gasführungskanäle (90) eng umschließt und der Querschnitt des Ringspaltes (93) für den Gasaustritt im Bereich der Spritzöffnung (68) entweder durch axiales Verschieben der gesamten Gasführungshülse (87) auf dem Düsenhalter (66) oder, bei feststehender Gasführungshülse (87), durch axiales Verformen des Bodenteils (89) der Gasführungshülse (87) änderbar ist.

2. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über den Ringspalt (93) entweder Luft aus der Ansaugleitung (4) der Brennkraftmaschine oder Abgas derselben dem Kraftstoffstrahl zugemischt wird.