DE3318486A1

DE3318486A1 - Elektromagnetisches kraftstoff-einspritzventil

Info

Publication number: DE3318486A1
Application number: DE19833318486
Authority: DE
Inventors: Toshiro Nagaya Aichi Makimura; Mamoru Ubo Aichi Matsubara; Shigetaka Obu Aichi Takada
Original assignee: Aisan Industry Co Ltd
Current assignee: Aisan Industry Co Ltd
Priority date: 1982-08-04
Filing date: 1983-05-19
Publication date: 1984-02-09
Also published as: US4564145A; DE3318486C2

Description

Henkel, Pfenning, Feiler, Hänzel & Meinig £, Patentanwälte

European Patent Attorneys Zugelassene Vertreter vor dem Europäischen Patentamt

Patentanwälte Kurlurstendamm 170. D-1000 Berlin 15

Qp Pl₁₁I Q Henkel, München

Dipl.-Ing. J. Pfenning, Berlin Dr. rer. nat L Feiler, München Dipl.-Ing. W Hänzel, München Dipl.-Phys. K. H. Meinig, Berlin Dr.-Ing. A. Butenschön, Berlin

Kurfürstendamm 170 D-1000 Berlin 15

T58-65 Tel.: 030/8812008-09

Telex: 05 29 802 hnkl d

Telegramme: Seilwehrpatent

19. Mai 1983

Me/bschu 133213 (VGN)

AISAN KOGYO KABUSHIKI KAISHA
1-1, Kyowa-cho 1-chome, Obu-shi, Aichi-ken,Japan

Elektromagnetisches Kraftstoff-Einspritzventil

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Kraftstoff-Einspritzventil zur Verwendung in einem elektronisch gesteuerten Einpunkt-r oder Mehrpunkt-Kraftstoffeinspritzsystem für die Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Der Aufbau eines elektromagnetischen Einspritzventils mit einem kugelförmigen Ventilglied ist im Stand der Technik wohl bekannt. Bei einem derartigen bekannten Stand der Technik wird allerdings die Viskosität des Kraftstoffs nur in geringem Maße zur Bestimmung der Kraftstoff-Einspritzmenge berücksichtigt. Wenn sich die Kraftstofftemperatur erhöht, verringert sich das spezifische Gewicht des Kraftstoffs und beeinflußt dabei die Menge des Kraftstoffdurchflusses, was bedeutet, daß ungünstigerweise die Kraftstoffmenge verringert wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein elektromagnetisches Einspritzventil zu schaffen, das die aufgrund der Verringerung des spezifischen Gewichtes des Kraftstoffes auftretende Verringerung

in der Kraftstoffdurchflußmenge kompensiert, wobei das Auftreten von Kraftstoffdämpfen an der Kraftstoff-Einspritzdüse in Zusammenhang mit einer Erhöhung der Kraftstofftemperatur verhindert werden soll. Außerdem soll ein elektromagnetisches Einspritzventil geschaffen werden, das eine Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoffmischung mit konstantem Kraftstoff-Luftgemisch versorgt, um die Abgase während des Betriebes der Maschine bei hohen Temperaturen zu klären.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem elektromagnetischen Kraftstoffeinspritzventil nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs durch die in seinem kennzeichnenden Teil angegebenen Maßnahmen gelöst. Die Unteransprüche stellen vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung nach dem Hauptanspruch dar.

Erfindungsgemäß ist ein elektromagnetisches Kraft-

stoffeinspritzventil für eine Brennkraftmaschine vorgesehen, das in dem vorderen Bereich des Gleitstücks eine Kraftstoffauslaßöffnung aufweist, wobei der Kraftstoff durch einen ringförmigen Kraftstoffdurchgang strömt, der von der Kraftstoffauslaßöffnung bis zum Ventilsitz führt, wobei ein ringförmig verengter Bereich an dem ringförmigen Kraftstoffdurchgang vorgesehen ist.

In einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erweitert sich der ringförmig verengte

Verengte Bereich allmählich in Richtung zum Ventilsitz hin. Mit.anderen Worten erhöht sich die Querschnittsfläche des ringförmig verengten Bereichs in Fließrichtung. Mit dieser Anordnung kann die Geschwindigkeit des Wiederherstellen des Kraftstoffdrucks am Ausgang des ringförmig verengten Bereichs vergrößert werden und Turbulenzen im Kraftstoffdurchfluß können verringert werden, ^; wodurch wirksam das Auftreten von Kraftstoffdämpfen am Eingang der Einspritzdüse verhindert wird.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist der Ventilsitz kegelförmig ausgebildet und das Ventilglied umfaßt einen Dichtungsbereich, der in der Schließstellung des Ventils gegen den kegelförmigen Ventilsitz stößt und einen konischen Bereich, der vor dem Dichtungsbereich zur Einspritzdüse hin angeordnet ist.

In der Aufwindstellung des Ventils ist der Ringraum zwischen Kegelförmigem Ventilsitz und konischem Bereich des Ventilgliedes angeordnet, um einen verengten Bereich zu bilden. Da der verengte Bereich an der Seite der Einspritzdüse des Dichtungsbereiches

des Ventilkörpers gebildet ist, kann das Auftreten von Kraftstoffdämpfen in der Nähe der Einspritzdüse unterdrückt und das Tröpfeln von Kraftstoff nach dem Schließen des Ventils verringert werden, wobei die Steuereigenschaften für die eingespritzte

Kraftstoffmenge verbessert werden.

Die Erfindung 1st in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher

erläutert. Es zeigen:
35

Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch das

elektromagnetische Kraftstoff-Einspritzventil entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2A

und 2B vergrößerte Schnitte der wichtigsten

Teile aus Fig. 1;

Fig. 3a

und 3b vergrößerte Schnitte der wichtigsten

Teile eines zweiten Ausführungsbeispiels;

Fig. 4

bis 6 graphische Darstellungen, die die

Betriebsweise des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels zeigen;

Fig. 7

und 8 vergrößerte Schnitte der wichtigsten

Teile des dritten und vierten Ausführungsbeispiels ;

Fig. 9

und 10 graphische Darstellungen, die die

Betriebsweise des dritten und vierten Ausführungsbeispiels zeigen;

Fig. HA,
^JU HB und

vergrößerte Schnitte der wichtigsten

Teile eines fünften und sechsten Ausführungsbeispiels; und

- no.

Fig. 13 eine graphische Darstellung, die

die Betriebsweise des fünften und sechsten Ausführungsbeispiels zeigt.

fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines elektromagnetischen Einspritzventils 1, wobei Bezugsziffer 2 ein im wesentlichen zylindrisches Ventilgehäuse mit einer an seinem Vorderende mittig angeordneten Einspritzdüse 3 bezeichnet. Das Ventilgehäuse 2 ist mit einer axialen Führungsbohrung 4 versehen, die mit der Kraftstoff-Einspritzdüse 3 i in Verbindung steht. Ein konischer Ventilsitz 3a und eine Kraftstoff-Ausnehmung 4a sind zwischen Kraftstoff-Einspritzdüse 3 und Führungsbohrung 4 angeordnet. Ein kolbenartig ausgebildeter Ventilkörper 11 umfaßt ein gleitend in der Führungsbohrung 4 aufgenommenes zylindrisches Gleitstück,12. Ein im wesentlichen kugelförmiges Ventilglied 13 ist am vorderen Ende des Gleitstückes 12 befestigt und ein mit einer mittigen öffnung versehener Anker 14 ist auf dem äußeren Umfang des hinteren Endes des Gleitstückes 12 angeordnet. Ein Kraftstoffkanal 12a ist im Inneren des Gleitstücks 12

²^ gebildet und eine Kraftstoffauslaßöffnung 12b ist in der zylindrischenWand des vorderen Bereichs des Gleitstückes 12 vorgesehen und steht mit der Kraftstoff-Ausnehmung 4a in Verbindung. Ein ortsfest angeordneter Magnetkern 5 ist im wesentlichen zylinderförmig und ist auf dem äußeren Umfang seines mittleren Bereichs mit einem Flansch 5a versehen. Das Vorderende des Kerns 5 liegt dem hinteren Ende des Ankers 14 gegenüber. Eine Kraftstoffleitung 6 erstreckt sich axial im Kern 5. Eine Hülse 6a ist in die Kraftstoffleitung

eingepaßt und eine Druckfeder 7 ist zwischen dem Vorderende der Hülse 6a und dem hinteren Ende des Gleitstückes 12 eingelegt und beaufschlagt den Ventilkörper 11 mit einem Druck, so daß dieser in der Ruhestellung geschlossen ist. Die vordere Hälfte des ortsfesten Magnetkerns 5 ist voneiner Erregerspule 8 umgeben, die ihrerseits von einem im wesentlichen zylindrischen elektrov magnetischen Gehäuse 9 umfaßt ist. Das Vorderende des elektromagnetischen Gehäuses 9 ist mit dem hinteren Bereich des Ventilgehäuses 2 und das Hinterende des elektromagnetischen Gehäuses 9 ist mit dem Flansch 5a des ortsfesten Magnetkerns 5 befestigt. Am hinteren Ende des Flansches 5a ist ein Anschluß 10 für die Erregerspule 8 vorgesehen. Die Bezugsziffern 15, 16 und 17 bezeichnen O-Ring-Dichtungen und mit 18 ist ein Kraftstoffilter bezeichnet.

Die Fig. 2A und 2B zeigen den vorderen Bereich des Ventilgehäuses 2 des elektromagnetischen Einspritzventils 1. Wenn der Ventilkörper 11 sich vorwärts bewegt, um gegen den Ventilsitz 3a zu stoßen, ist die Einspritzdüse 3 geschlossen (Fig. 2A). Das Vorderende des Gleitstücks 12 weist eine konische Fläche 12c auf, die parallel zu der kegelförmigen Fläche 3b des Ventilsitzes 3a liegt. Wenn der Ventilkörper 11 geöffnet ist, bilden die parallelen konischen Flächen 3b und 12c einen ringförmig verengten Bereich f in dem Kraftstoffdurchgang zwischen Kraftstoff-Auslaßöffnung 12b und Einspritzdüse 3. Die Längen der konischen Flächen 3b, 12c im vertikalen Querschnitt sind in der Weise bestimmt, daß die Kompensation des Kraftstoffdurchflusses aufgrund

der Viskosität des Kraftstoffes, der durch den verengten Bereich f fließt, optimiert wird.

In denFig. 3A und 3B_f die ein zweites Ausführungsbeispiel zeigen, ist der vordere Bereich der Führungsbohrung 24 des Ventilgehäuses 22 als zylindrische Oberfläche 24b, die einen kleineren Durchmesser aufweist als die Führungsbohrung und mit dieser in der Flucht liegt, ausgebildet. bie der zylindrischen Fläche 24b gegenüberliegende Fläche 32c ist zylinderförmig und parallel zur zylindrischen Fläche 24b, wobei zwischen beiden zylindrischen Flächen 24b und 32c der ringförmig

verengte Bereich f gebildet wird. In diesem Ausführungsbeispiel kann die Länge des verengten Bereichs f flexibel festgelegt werden und der lichte Abstand des verengten Bereichs f wird kaum durch den Hub des Ventilkörpers 31 beeinflußt, wodurch ein konstanter Kompensationseffekt des Kraftstoffdurchflusses erreicht wird.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die von der Kraftstoff-Ausnehmung 4a zur Einspritzdüse 3 geleitete Kraftstoffmenge durch die Viskosität des Kraftstoffs während des Durchflusses durch den verengten Bereich f beeinflußt. Im allgemeinen, wenn sich die Temperatur des Kraftstoffes erhöht, verringert sich seine Viskosität, was in einer Erhöhung der Durchlaßmenge des Kraftstoffflusses resultiert und andererseits verringert sich das spezifische Gewicht, was in einer Verringerung der Durchflußmenge des Kraftstoffs resultiert. Diese Beziehung kann durch die folgende Gleichung dargestellt werden, vorausgesetzt, daß sie durch den Durchfluß in parallelen Doppelrohren angenähert ist.

_f = CA \/2gr_f (P -4P) - τ - (1)

ΔΡ = 48.uJV.-e/De² (2)

De = D - d (3)

Darin ist G_f: Durchflußmenge des Kraftstoffs C : Koeffizient des Kraftstoffflusses in Fließrichtung durch den verengten Bereich

A : Querschnittsfläche des Kraftstoffdurchganges in Fließrichtung durch den verengten Bereich

,c r_f: spezifisches Gewicht des Kraftstoffs

P : Druck des Kraftstoffs

AP : Reibungsverlust an dem verengten Bereich ία : Viskosität

V : Kraftstoffgesc hwindigkeit an dem verengten Bereich

-£ : Länge des verengten Bereichs

D : innerer Durchmesser des Ventilgehäuses ·

an dem verengten Bereich

d : äußerer Durchmesser des Ventilkörpers im verengten Bereich

2Q Wie aus der Gleichung (2) zu entnehmen ist, verringert sich die Viskosität η, wenn die Kraftstofftemperatur sich erhöht und entsprechend verringern sich die Reibungsverluste Δ P. Als Ergebnis erhöht sich die Durchflußmenge des Kraftstoffs G_f mit der Verringerung der Viskosität entsprechend Gleichung (1).

- /Ιέ'

Da sich andererseits das spezifische Gewicht r^ mit der Erhöhung der Temperatur des Kraftstoffs verringert, verringert sich die Durchflußmenge G_f entsprechend Gleichung (1). Folglich kann die

Änderung der Durchflußmenge des Kraftstoffs aufgrund der Temperaturänderung des Kraftstoffs durch die Festlegung der Reibungsverluste A p an dem verengten Bereich auf einen geeigneten

Wert vermindert werden.
10

In Fig. 5 ist das Verhältnis der Änderung der Durchflußmenge des Kraftstoffs in Abhängigkeit von den Reibungsverlusten an dem verengten Bereich f dargestellt, wobei das Verhältnis der Änderung 1-" der Durchflußmenge für den Fall gezeigt ist, daß die Temperatur des Kraftstoffs von 20⁰C auf 80°C steigt und der Kraftstoffdruck 2550 g/cm² beträgt. Wenn verlangt wird, daß das Verhältnis der Änderung der Durchflußmenge des Kraftstoffs im Bereich von + 2 % liegen soll, so können die

~ 2

Reibungsverluste P zwischen 200 g/cm und

2
600 g/cm festgelegt werden. Im Falle einer Verringerung der Durchflußmenge des Kraftstoffs wegen des Auftretens von Kraftstoffdämpfen an der Einspritzdüse können die Reibungsverluste an dem verengten Bereich auf einen höheren Wert,

zum Beispiel ungefähr 900 g/cm festgelegt werd Um einen bestimmten verlangten Wert für die

2 Reibungsverluste Λ, P zu erhalten, so kann V . Jl /De geeignet zwischen 1 χ 10 (s) bis 4,5 χ 10 (s) , wie in Fig. 6 gezeigt, festgelegt werden.

Die Durchflußgeschwindigkeit des Kraftstoffes durch den verengten Bereich f ist im laminaren Bereich festgelegt, damit die Durchflußmenge des Kraftstoffs ohne Schwierigkeiten von der Viskositat des Kraftstoffs beeinflußt werden kann und die Verengungsverluste wegen der Geschwindigkeitsänderung gering werden. Im ersten Ausführungsbeispiel nach den Fig. 2A und 2B wird der Hub des Ventilkörpers entsprechend einem geeigneten Bereich festgelegt, weil der lichte Abstand des verengten Bereichs f groß wird,(der Wert De in Gleichung (2) wird groß) und die Wirkung der Viskosität verringert wird, wenn der Hub des Ventilkörpers 11 groß ist.

Wie oben beschrieben, dient der verengte Bereich f zur Kompensation der Verringerung des spezifischen Gewichts r_f wegen des Ansteigens der Kraftstofftemperatur und der Verringerung der Kraftstoff-

^⁰ durchflußmenge wegen des Auftretens von Kraftstoffdämpfen, wobei das Verhältnis der Änderung der Kraftstoffdurchflußmenge,·wie durch die durchgezogene Linie B in Fig. 4 gezeigt, klein gehalten wird. Wenn ein bestimmter gewünschter Reibungs-

" verlust erhalten werden soll ohne die Erfindung zu verwenden, so bedarf es einer Verringerung des Hubes des Ventilkörpers oder einer großen Vergrößerung des kugelförmigen Ventilgliedes. Im ersten Falle würde der Druckverlust am Ventilsitz so groß, daß Kraftstoffdämpfe entstünden, und im letzteren Fall würde das Gewicht des Ventilkörpers steigen und nachteilig die Ansprechempfindlichkeit des Ventilkörpers beeinflussen. Da entsprechend der vorliegenden Erfindung die

³^ verschiedenen Größen und Elemente des verengten

OCi 0

Bereichs beliebig festgelegt werden können, kann das Verhältnis der Änderung der Kraftstoffdurchflußmenge auf geringen Werten festgehalten werden, ohne die Kraftstoffeinspritzeigenschaften zu beeinflussen. In

In Fig. 7, die ein drittes Ausführungsbeispiel zeigt, bezeichnet die Bezugsziffer 41 ein elektromagnetisches Einspritzventil mit einem Ventilgehäuse 42, einer Kraftstoffeinspritzdüse

43, einem Ventilsitz 43a und einer Führungsbohrung

44. Ein Ventilkörper 51 besteht aus einem zylindrischen, gleitend in der Führungsbohrung 44 angeordneten Gleitstück 52 und einem an dem Vorderende des Gleitstücks 52 befestigten im wesentlichen kugelförmigen Ventilglied 53. Ein Kraftstoffkanal 52 ist im Inneren des Gleitstückes vorgesehen und steht über eine Kraftstoff-Auslaßöffnung 52b mit einer Kraftstoff-Ausnehmung 44a in Verbindung. Das Gleitstück 52 weist einen zylindrischen Bereich 52c und einen teilweise konischen Bereich 52d im vorderen Teil vor der Auslaßöffnung 52b auf, um einen ringförmig verengten Bereich f zwischen dem zylindrischen Bereich 52c, dem teilweise konischen Bereich 52d und der inneren Oberfläche der Führungsbohrung 44 zu bilden. Die Querschnittsfläche des verengten Bereichs f vergrößert sich in Fließrichtung wegen des teilweise konischen Bereichs 52d.

Die Kraftstoffdurchflußmenge, die entsprechend dem dritten Ausführungsbeispiel durch den verengten Bereich hindurchfließt, wird näherungsweise durch die folgende Gleichung unter Modifizierung der Gleichungen (1) bis (3) des vorhergehenden Ausführung sbeispiels bestimmt.

G_f = CA 42 gr_f(P -AP₁ -^.P₂) (4)

P₁ = 48 ν -t/De² (5)

X ItI

= 5r_fv₀ ²/2g - - - (6)

Darin ist

ΔΡ, : Reibungsverlust am verengten Bereich -ΔΡ- : Begrenzungsverluste

mittlere Fließgeschwindigkeit des

Kraftstoffs an dem verengten Bereich

De : mittiger Wert des lichten Abstandes des verengten Bereichs

"5 : Verlustkoeffizient

V_n : Geschwindigkeit des Kraftstoffflusses am Ausgang des verengten Bereiches.

Die anderen Größen entsprechen denen der Gleichungen 20

(1) und (2). Wie aus den Gleichungen (4), (5), (6) zu entnehmen ist, verringern sich das spezifische Gewicht des Kraftstoffes r_f und die Viskosität, wenn sich die Kraftstofftemperatur erhöht. Allerdings kann eine Änderung im Wert von r - (P -AP₁ - Δρ ) f 1 2

auf einen geringen Wert gehalten werden, wenn die Größen -d und De geeignet festgelegt werden und eine Änderung des Wertes (P - <£> P, - Δ ρ )aufgrund der Kraftstofftemperaturänderung unterdrückt wird.

Mit anderen Worten werden Änderungen im spezifischen 30

Gewicht des Kraftstoffs und in seiner Viskosität kompensiert, wobei Schwankungen in der Kraftstoffdurchflußmenge G_f aufgrund der Änderung der Kraftstoff temperatur unterdrückt werden können. Wie oben beschrieben, stelltΔΡ- den Druckverlust am Ausgang des verengten Bereichs f dar und ϊ$ ist ein Verlust-

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koeffizient. Wenn der maximale Wert des Verlustkoeffizienten 1 ist, so ist die Erholungsgeschwindigkeit einer Geschwindigkeitsenergie aus einer Druckehergie 0. Im Falle, daß der Kraftstoffdurchgang schnell erweitert wird, nähert sich ^ zu 1. Da
allerdings der teilweise konische Bereich 52d
am verengten Bereich f vorgesehen ist, wird die
Querschnittsfläche des verengten Bereichs f nur
allmählich vergrößert. Als Ergebnis wird die Er-

^x0 holungsgeschwindigkeit des Druckes ähnlich einer Venturi-Düse verbessert, wobei die Begrenzungsverluste Δ P₂ verringert werden. Entsprechend diesem Ausführungsbeispiel wird durch die Gleichungen (4), $5) , (6) bestätigt, daß der wiedergewonnene Druck im

Maximum 200 gr/cm erreicht.

Fig. 9 zeigt die Beziehung zwischen der Geschwindigkeit des Kraftstoffdurchflusses an dem verengten Bereich f und dem am Ausgang des verengten Bereichs wiedergewonnenen Druck. Wenn ^ , = 1,$ =0,2 und

3 xo

r_f = 0.745 gr/cm sind, so kann die folgende

Gleichung erhalten werden:

^ΔΡ2 ^{= (}^o~ *l^)rf^v0^2/2g = ~³'^{04 x}

Dabei ist^, der Verlustkoeffizient des Drucks bei sich schnell erweiterndem Kraftstoffdurchgang und « der Druckverlustkoeffizient bei sich allmählich

v? O

erweiterndem Kraftstoffdurchgang. Wie aus Fig. 9 2

zu erkennen ist, istΔ P₂ ungefähr -200 gr/cm bei v_Q = 800 cm/s. Wie in Fig. 10 gezeigt, die die

Dampfdruckkurve von Benzin darstellt, entspricht

ein Druckdifferential von 200 gr/cm einer Temperaturdifferenz von ungefähr 5°C. Der Druck am Eingang der Einspritzdüse 43 wird in einem solchen Maße erhöht,

daß die Begrenzungsverluste Δ P₂ abnehmen, wobei dadurch zur Verhinderung des Auftretens von Kraftstoff dämpf en beigetragen wird. Da entsprechend dieser Erfindung außerdem die Geschwindigkeit v₀ am Ausgang des verengten Bereichs f gering ist, können Turbulenzen des Kraftstoffdurchflusses verringert werden, was auch zur Verhinderung des Auftretens von Kraftstoffdämpfen beiträgt. Folglich kann das elektromagnetische Einspritzventil entsprechend der Erfindung eine konstante Kraftstoffdurchflußmenge selbst bei hohen Temperaturen sicherstellen.

Fig. 8 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel, bei dem das Gleitstück 52 des Ventilkörpers 51 mit einem teilweise elliptischen Bereich 52e am vorderen Teil vor der Kraftstoffauslaßöffnung 52b versehen ist, um einen ringförmig verengten Bereich f zwischen Führungsbohrung 44 und teilweise elliptischem Bereich 52e zu bilden. Die Querschnittsfläche des verengten Bereichs vergrößert sich in Fließrichtung. Die Betriebsweise .dieser Ausführungsform entspricht der des dritten Ausführungsbeispiels.

Die Fig. llA und HB zeigen ein fünftes Ausführungsbeispiel, bei dem ein Ventilglied 73 eines Ventilkörpers 71 eine Einheit mit einem an seinem vorderen Bereich vorgesehenen teilweise konischen Bereich 73b bildet. Der konische Bereich 73b liegt koaxial zu dem Ventilkörper 71 und weist einen Winkel Θ- auf, der größer als der Winkel Θ, des konischen Ventilsitzes 63a ist. In der Schließstellung (Fig. HA) stößt das hintere Ende des konischen Bereichs 73b gegen den Ventilsitz 63a, um einen Dichtungsbereich 73a vorzusehen. In der Offenstellung des Ventils

3O 1 O / OO 0 I 0 4 Q Ό

(Fig. llB) bilden der konische Bereich mit der hänge £, und der Ventilsitz 63a einen Ringraum mit der Länge^und definieren somit den verengten Bereich f des Kraftstoffdurchganges.

Die durch den verengten Bereich f durchfließende Kraftstoffmenge wird durch die Gleichungen (1) bis (3) des ersten Ausführungsbeispiels angenähert. Entsprechend kann eine Änderung des Wertes ζ* (P -ΔΡ) auf einen geringen Wert festgelegt werden, wenn die Größen ,£und De geeignet bestimmt werden und eine Änderung des Wertes (P -ΔΡ) wegen der Kraftstofftemperaturänderungen unterdrückt wird. Mit anderen Worten werden eine Änderung im spezifischen Gewicht des Kraftstoffs und in der Viskosität kompensiert, um die Schwankungen in der Kraftstoffdurchflußmenge G_f durch den verengten Bereich aufgrund der Änderung der Kraftstofftemperatur zu verringern. Ein üblicher Ventilaufbau ohne den verengten Bereich entspricht dem Fall, daß Λ Kiull angenähert ist und De größer ist, wobei Δ P in Gleichung (2) auch Null angenähert ist. Folglich wird die Gleichung (1) durch die folgende

Gleichung (1)' modifiziert:
25

G_f = CA \/2gr_fP (1) '

Wie aus Gleichung (1)' zu erkennen ist, verringert sich die Kraftstoffdurchflußmenge unter dem Einfluß der Verringerung des spezifischen Gewichts des Kraftstoffs wegen des Ansteigens der Kraftstofftemperatur .

Fig. 13 zeigt die Beziehung des Verhältnisses der Änderung der Kraftstoffeinspritzmenge und der Kraftstofftemperatur entsprechend dem Stand der Technik und der vorliegenden Erfindung.

Bei dem Stand der Technik entsprechend der gestrichelten Linie A verringert sich die Kraftstoffeinspritzmenge stark mit einem Anstieg der Kraftstofftemperatur. Demgegenüber ist der Abfallwert der Kraftstoffeinspritzmenge des durch die durchgezogene Linie B gekennzeichneten Ausführungsbeispiels relativ gering, was durch die Wirkung des verengten Bereichs f entsprechend der Erfindung erreicht wird.

Fig. 12 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel, bei dem ein Konusteil 73b zum Bilden des verengten Bereichs an dem vorderen Bereich vor dem gegen den Ventilsitz 63a stoßenden Dichtungsbereich 73a des Ventilgliedes 73 befestigt ist. Das Konusteil 73b weist einen Winkel θ_ auf, der größer als der Winkel Θ, des konischen Ventilsitzes 63a ist, und liegt koaxial zu dem Ventilkörper 71. Die weitere Beschaffenheit entspricht dem fünften

Ausführungsbeispiel.
25

Da der verengte Bereich f zwischen dem konischen Ventilsitz 63a und dem Konusteil 73b definiert ist, kann in der Offenstellung des Ventils die Wirkung des verengten Bereichs des fünften Ausführungsbeispiels erhalten werden. Zusätzlich ist in der Schließstellung des Ventils der Dichtungsbereich 73a des Ventilgliedes 73, der gegen den konischen Ventilsitz 63a stößt, ein Teil der sphärischen Oberfläche des Ventilgliedes 73, wodurch er eine Selbstausrichtungsfunktion des Ventilkörpers

3 2 1 S 4 8

gewährleistet, wodurch der Ventilkörper leichter wird und einfach herzustellen ist. In diesem Ausführungsb^eispiel wird das Konusteil 73b unabhängig vom Ventilglied 73 gebildet, wodurch die Länge Jt und der lichte Raum De des verengten Bereichs flexibler festgelegt werden kann und der Abfallwert in der Kraftstoffeinspritzmenge geringer gehalten werden kann. Da in dem fünften und sechsten Ausführungsbeispiel der verengte ι Bereich auf der f lußabwärticjen Seite des Dichtungsbereiches 73a des Ventilgliedes 73 vorgesehen ist, wird der zwischen dem Dichtungsbereich 73a und der Kraftstoffeinspritzdüse 63 definierte Raum kleiner, wodurch das Auftreten von Krafstoffdämpfen in der Nähe der Einspritzdüse 63 unterdrückt wird und mögliches Tröpfeln des Kraftstoffes nach dem Schließen des Ventils verringert wird.

Die Erfindung wurde anhand von bevorzugten Aus-

führungsbeispielen gezeigt und beschrieben, sie stellen aber keine Beschränkung der Erfindung dar, vielmehr sind viele Änderungen und Abwandlungen durchführbar, Ohne daß der Schutzbereich der

Erfindung verlassen wird.
25

Claims

° 1 P U ß R

- 1 Patentansprüche

Elektromagnetisches Kraftstoff-Einspritzventil für eine Brennkraftmaschine mit einem an seinem Vorderende mit einer Kraftstoff-

jy Einspritzdüse und einem Ventilsitz versehenen IP Ventilgehäuse, das längs seiner AchH^eine Führungsbohrung aufweist, mit einem in der Führungsbohrung gleitend angeordneten Ventil-IC¹ körper, der ein zylindriscnes mit einem Kraftstoffkanal versehenes Gleitstück und ein im wesentlichen kugelförmiges, an der Spitze des Gleitstücks angeordnetes Ventilglied aufweist, mit einer den Ventilkörper in Schließ-. stellung der Einspritzdüse beaufschlagenden

Druckfeder, mit einem an dem rückwärtigen Ende des Ventilkörpers befestigten Anker, mit einem ortsfest angeordneten, mit seinem Vorderende dem rückwärtigen Ende des Ankers gegenüberliegenden, in seinem mittigen Bereich eine Kraftstoffleitung aufweisenden Magnetkern, mit einer den Magnetkern umgebenden Erregerspule und mit einem das Ventilgehäuse und den ortsfesten Magnetkern aufnehmenden elektromagnetischen ^- Gehäuse, wobei das Einspritzventil unter Druck stehenden Kraftstoff abspritzt, wenn die Erregerspule ein Steuersignal zum öffnen des Ventilkörpers erhält, dadurch gekennzeichnet , daß in dem vorderen Bereich des Gleitstücks (12,32,52) eine Kraftstoffauslaßöffnung (12b/32b,52b) angeordnet ist, daß ein ringförmiger Kraftstoffdurchgang vorgesehen ist, der von der Kraftstoff-Auslaßöffnung (12b,32b,52b) bis zum Ventilsitz (3a,23a) führt und daß der ringförmige Kraftstoffdurchgang einen ringförmig

- 2 verengten Bereich (f) aufweist.
2. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmig verengte Bereich (f) zwischen einer ersten kegelförmigen an dem Vorderende des Gleitstücks (12) angeordneten Fläche (12c) und einer zweiten kegelförmigen an dem Vorderende der Führungsbohrung (4) vorgesehenen Fläche (3b) gebildet ist, wobei die erste und die zweite kegelförmige Fläche (12c,3b) zueinander parallel liegen.
3. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmig verengte Bereich (f) zwischen einer ersten zylindrischen, an dem Vorderende der Führungsbohrung (24) angeordneten Fläche (24b) und einer zweiten zylindrischen, an dem Vorderende des Gleitstücks (32) gegenüber der ersten zylindrischen Fläche (24b) angeordneten Fläche (32c) gebildet ist, wobei die erste zylindrische Fläche (24b) koaxial zu der Führungsbohrung.

(24) liegt und einen kleineren Durchmesser

als der innere Durchmesser die Führungsbohrung

(24) aufweist.
4. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1,

.dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Umfangsflache des Gleitstücks (52) abgeschrägt ist, und daß die Querschnittsfläche des ringförmig verengten Bereichs sich in Fließrichtung hin allmählich vergrößert.
5. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitstück (52) mit einem zylindrischen Teil (52c) parallel zur inneren Oberfläche der Führungsbohrung (44) und mit einem teilweise konischen Bereich (52d) versehen ist, der sich von dem zylindrischen Teil (52c) an der Vorderseite des Gleitstückes (52) vor der Auslaßöffnung (52b) nach vorn erstreckt, um den ringförmig verengten Bereich (f) zwischen innerer Oberfläche der Führungsbohrung (44) und zylindrischem und teilweise konischem Bereich (52c,52d) zu definieren.
6. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitstück (52) an der Vorderseite vor der Kraftstoff-Auslaßöffnung (52b) mit einem teilweise elliptischen Bereich (52e) versehen ist, um den ringförmig verengten Bereich (f) zwischen innerer Oberfläche der Führungsbohrung (44) und dem teilweise elliptischen Bereich (52e) zu definieren.
7. Elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil für eine Brennkraftmaschine mit einem an seinem Vorderende mit einer Kraftstoff-Einspritzdüse und einem Ventilsitz versehenen Ventilgehäuse, das längs seiner Achse eine Führungsbohrung aufweist, mit einem in der Führungsbohrung gleitend angeordneten Ventilkörper, der ein zylindrisches mit einem Kraftstoffkanal versehenes Gleitstück und ein im wesentlichen kugelförmiges, an der Spitze des Gleitstücks angeordnetes Ventilglied

aufweist, mit einer den Ventilkörper in Schließstellung der Einspritzdüse beaufschlagenden Druckfeder, mit einem an dem rückwärtigen Ende des Ventilkörpers befestigten Anker, mit einem ortsfest angeordneten, mit seinem Vorderende dem rückwärtigen Ende des Ankers gegenüberliegenden, in seinem mittigen Bereich eine Kraftstoffleitung aufweisenden Magnetkern, mit einer den Magnetkern umgebenden Erregerspule und mit einem das Ventilgehäuse und den ortsfesten Magnetkern aufnehmenden elektromagnetischen Gehäuse, wobei das Einspritzventil unter Druck stehenden Kraftstoff abspritzt, wenn die Erre,gerspule ein Steuersignal zum öffnen des Ventilkörpers erhält, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Ventilglied (73) ein Dichtungsbereich (73a) angeordnet ist, der in der Schließstellung des Ventils gegen den kegelförmig ausgebildeten Ventilsitz (63a) stößt, daß ein konischer Bereich (73b) vor dem Dichtungsbereich (73a) zur Einspritzdüse (63) hin vorgesehen ist, wobei der konische Bereich (73b) ein Scheitelwinkel aufweist, der nicht kleiner als der Scheitelwinkel des kegelförmigen Ventilsitzes (63a) ist, und wobei in der Offenstellung des Ventils ein verengter Bereich (f) zwischen dem konischen Bereich (73b) und dem kegelförmigen Ventilsitz (63a) gebildet wird.
8. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der konische Bereich (73b) eine Einheit mit dem Ventilglied (73) bildet.

1
9. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsbereich (73a) Teil der Kugeloberfläche des

Ventilgliedes (73) ist. 5
10. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der konische Bereich (73b) unabhängig von dem Ventilglied

gebildet ist. 10