DE3640830C2 - Kraftstoffeinspritzventil - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Kraftstoffeinspritzventil nach der Gattung des Anspruches 1. Es ist bereits ein Kraftstoffeinspritzventil (DE 32 25 180 A1) bekannt, bei dem die Ventilnadel in dem Düsenkörper durch zwei mit Abstand zueinander vorgesehene Führungsabschnitte der Ventilnadel geführt wird. Diese beiden Führungsabschnitte sind jeweils als Mehr- oder Vierkante ausgebildete deren Ecken gerundet sind und zur Führung der Ventilnadel im Düsen­ körper dienen. Es hat sich gezeigt, daß der durch das Kraftstoff­ einspritzventil in das Luftansaugrohr abgespritzte Kraftstoff einen Spritzkegel bildete dessen Erscheinungsbild durch die mehr oder weniger parallele Führung der Ventilnadel im Düsenkörper beeinflußt wird und bei dem beispielsweise in der Projektion der Flächen der Vierkante der Kraftstoffkegel eine größere Kraftstoffkonzentration aufweist, als in der Projektion der Ecken der Vierkante. Die Ausbildung der Führungsabschnitte der Ventilnadel als Vierkante und ein unerwünsch­ tes Kippen der Ventilnadel gegenüber der Ventillängsachse führen nicht nur zu Veränderungen in der statischen Durchflußmenge bei geöffnetem Kraftstoffeinspritzventil in Abhängigkeit von der Winkel­ lage der Ventilnadel, sondern auch zu einer nicht erwünschten Ungleichverteilung des Kraftstoffes entlang des abgespritzten Kraft­ stoffkegels, wodurch es zu einer Ungleichverteilung von Kraftstoff auf verschiedene Zylinder der Brennkraftmaschine kommt, wenn das Kraftstoffeinspritzventil verschiedene Motorzylinder mit Kraftstoff versorgt. Der unerwünschte Einfluß der Winkellage der Ventilnadel auf die statische Durchflußmenge des Kraftstoffeinspritzventiles und die Kraftstoffungleichverteilung des abgespritzen Kraftstoffes verstärkt sich noch, wenn stromabwärts des Ventilsitzes ein dünnes Plätt­ chen mit vier Bohrungen vorgesehen ist, da die Ventilnadel sich um ihre Ventilnadellängsachse drehen kann und somit je nach Drehlage der Ventilnadel über die Flächen der Vierkante strömender Kraftstoff einmal auf eine Bohrung im Plättchen trifft oder von der Plättchen­ oberfläche zu den Bohrungen geleitet wird.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Kraftstoffeinspritz­ ventil der eingangs genannten Gattung derart zu verbessern, daß sich der Einfluß der Winkellage der Ventilnadel auf die statische Durch­ flußmenge des Kraftstoffeinspritzventiles und auf die Gleichvertei­ lung des eingespritzten Kraftstoffes sehr stark verringert.

Dieses Problem wird mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 2 gelöst.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung verein­ facht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläu­ tert. Es zeigen

Fig. 1 ein erfindungsgemäß ausgestaltetes Kraft­ stoffeinspritzventil, Fig. 2 einen Ausschnitt aus dem Kraftstoff­ einspritzventil nach Fig. 1 in geändertem Maßstab, Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III, Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV.

Beschreibung des Ausführungsbeispieles

Das in der Fig. 1 beispielsweise dargestellte Kraftstoffeinspritz­ ventil für eine Kraftstoffeinspritzanlage einer gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschine hat ein Ventilgehäuse 1 aus ferromagnetischem Material, in dem auf einem Spulenträger 2 eine Ma­ gnetspule 3 angeordnet ist. Die Magnetspule 3 hat eine Stromzufüh­ rung über einen Steckanschluß 4, der in einem das Ventilgehäuse 1 teilweise umgreifenden Kunststoffring 5 eingebettet ist.

Der Spulenträger 2 der Magnetspule 3 sitzt in einem Spulenraum 6 des Ventilgehäuses 1 auf einem den Kraftstoff, beispielsweise Benzin, zuführenden Anschlußstutzen 7, der teilweise in das Ventilgehäuse 1 ragt. Das Ventilgehäuse 1 umschließt dem Kraftstoffstutzen 7 abge­ wandt teilweise einen Düsenkörper 9.

Zwischen einer Stirnfläche 11 des Anschlußstutzens 7 und einer zum genauen Einstellen des Ventils eine bestimmte Dicke aufweisenden An­ schlagplatte 12, die auf eine Innenschulter 13 des Ventilgehäuses 1 aufgesetzt ist, befindet sich ein zylindrischer Anker 14. Der Anker 14 besteht aus einem nicht korrosionsanfälligen, magnetischen Mate­ rial und befindet sich mit geringem radialen Abstand zu einem magne­ tisch leitfähigen Absatz des Ventilgehäuses 1, auf diese Weise zwi­ schen Anker 14 und Absatz einen ringförmigen Magnetspalt bildend, koaxial im Ventilgehäuse 1. Von seinen beiden Stirnflächen aus ist der zylindrische Anker 14 mit einer ersten 15 und einer zweiten 16 koaxialen Sackbohrung versehen, wobei die zweite Sackbohrung 16 sich zum Düsenkörper 9 hin öffnet. Erste 15 und zweite 16 Sackbohrung sind miteinander durch eine koaxiale Öffnung 17 verbunden. Der Durchmesser der Öffnung 17 ist kleiner als der Durchmesser der zwei­ ten Sackbohrung 16. Der dem Düsenkörper 9 zugewandte Endabschnitt des Ankers 14 ist als Verformungsbereich 18 ausgeführt. Dieser Ver­ formungsbereich 18 hat die Aufgabe, durch Umgreifen eines, einen Teil einer Ventilnadel 27 bildenden und in die zweite Sackbohrung 16 ragenden Haltekörpers 28 den Anker 14 mit der Ventilnadel 27 form­ schlüssig zu verbinden. Das Umgreifen des Haltekörpers 28 durch den Verformungsbereich 18 des Ankers 14 wird durch Einpressen von Mate­ rial des Verformungsbereichs 18 in am Haltekörper 28 befindliche Rillen 29 erreicht.

Am Boden der ersten koaxialen Sackbohrung 15 liegt eine Druckfeder 30 mit ihrem einen Ende an, welche andererseits an einem im An­ schlußstutzen 7 durch Verschrauben oder Verstehen befestigten Rohr­ einsatz 31 anliegt und welche bestrebt ist, Anker 14 und Ventilnadel 27 mit einer vom Anschlußstutzen 7 abgewandten Kraft zu beaufschla­ gen.

Die Ventilnadel 27 durchdringt mit radialem Abstand eine Durchgangs­ bohrung 34 in der Anschlagplatte 12 und wird mit geringem radialen Abstand in einer Führungsbohrung 35 des Düsenkörpers 9 geführt. In der Anschlagplatte 12 ist eine von der Durchgangsbohrung 34 zum Um­ fang der Anschlagplatte 12 führende Aussparung 37 vorgesehen, deren lichte Weite größer ist als der Durchmesser der Ventilnadel 27 in ihrem von der Anschlagplatte 12 umgebenen Bereich.

Die Ventilnadel 27 hat durch einen Verbindungsabschnitt 38 mit ge­ ringerem Durchmesser voneinander axial getrennt zwei Führungsab­ schnitte 39 und 40, die der Ventilnadel 27 in der Führungsbohrung 35 Führung geben sowie einen Axialdurchgang für den Kraftstoff freilas­ sen. Der zweite Führungsabschnitt 39 ist dabei der Anschlagplatte 12 zugewandt, während der erste Führungsabschnitt 40 stromabwärts des zweiten Führungsabschnittes 39 liegt. Erster und zweiter Führungs­ abschnitt 39, 40 sind als Fünfkante ausgebildet, de­ ren gleichmäßig über den Umfang verteilte ebene Flächen 41 etwa pa­ rallel zur Ventilnadellängsachse verlaufen und deren abgerundete Ecken 42 die Ventilnadel 27 in der Führungsbohrung 35 führen. Der vom Anschlußstutzen 7 zugeführte Kraftstoff kann über die zwischen den Flächen 41 und der Führungsbohrung 35 gebildeten Strömungsquer­ schnitte an den Führungsabschnitten 39, 40 vorbeiströmen.

An den ersten Führungsabschnitt 40 schließt sich ein zylindrischer Abschnitt 43 geringeren Durchmessers an und daran fügt sich ein zu­ laufender, kegeliger Abschnitt 44 an.

In der einen Ausschnitt aus Fig. 1 darstellenden Fig. 2 ist zu er­ kennen, daß der Übergang zwischen dem zylindrischen Abschnitt 43 und dem kegeligen Abschnitt 44 einen Dichtsitz 47 bildet, welcher im Zu­ sammenwirken mit einer am Düsenkörper 9 eingearbeiteten kegeligen Ventilsitzfläche 48 ein Öffnen bzw. Schließen des Kraftstoffein­ spritzventiles bewirkt. Die kegelige Ventilsitzfläche 48 des Düsen­ körpers 9 setzt sich in der dem Anker 14 abgewandten Richtung in ei­ ner zylindrischen Düsenkörperöffnung 49 fort. Den Abschluß des Dü­ senkörpers 9 in der dem Anker 14 abgewandten Richtung bildet eine Flachseite 51, welche durch die Mündung der Düsenkörperöffnung 49 unterbrochen ist.

An der Flachseite 51 des Düsenkörpers 9 liegt ein Plättchen 55 an. Die Befestigung des Plättchens 55 an der Flachseite 51 wird durch eine Aufbereitungshülse 58 gewährleistet. Das Plättchen 55 ist zwi­ schen einem Boden 60 einer Sackbohrung 61 der Aufbereitungshülse 58 und der Flachseite 51 des Düsenkörpers 9 eingespannt.

Die Einspannung des Plättchens 55 zwischen Düsenkörper 9 und Aufbe­ reitungshülse 58 wird realisiert, indem die Aufbereitungshülse 58 mit einem Innengewinde 64 auf ein am Umfang des Düsenkörpers 9 ein­ gearbeitetes Außengewinde 65 geschraubt wird. Um die Lage der Auf­ bereitungshülse 58 relativ zum Düsenkörper 9 nach erfolgter Ver­ schraubung zu sichern, kann die Aufbereitungshülse 58 mittels einer Stemmnase 66 in einer Außennut 68 des Düsenkörpers 9 verstemmt wer­ den. Als Stemmnase 66 findet der dem Anker 14 zugewandte Rand der Aufbereitungshülse 58 Verwendung. Zur Verstemmung wird dieser nach innen in die Außennut 68 des Düsenkörpers 9 gebogen. Zwischen dem die Stemmnase 66 bildenden Rand und dem Boden 60 der Aufbereitungs­ hülse 58 erstreckt sich die Mantelfläche der Sackbohrung 61, welche fast auf ihrer gesamten Längen durch das Innengewinde 64 gebildet wird. Die Aufbereitungshülse 58 kann gleichzeitig dazu dienen, einen den Düsenkörper 9 radial umfassenden Dichtring 69 axial zu sichern, wie in Fig. 1 dargestellt ist.

Koaxial im Boden 60 der Aufbereitungshülse 58 mündet eine Aufberei­ tungsbohrung 70 von vorzugsweise zylindrischem Querschnitt, welche andererseits in einer scharfen Aufbereitungskante 71 mündet.

In dem Plättchen 55 befinden sich mehrere Bohrungen 80, welche von stromauf nach stromab des Plättchens 55 führen. Stromaufwärts des Plättchens 55 beginnen die Bohrungen 80 in der Düsenkörperöffnung 49. Bezüglich der Längsachse des Kraftstoffeinspritzventils weist die Mittelachse 81 der Bohrungen 80 sowohl eine radiale als auch ei­ ne tangentiale Komponente auf.

Die Funktion des Kraftstoffeinspritzventiles ist wie folgt:

Bei von Strom durchflossener Magnetspule 3 wird der Anker 14 in Richtung auf den Anschlußstutzen 7 gezogen. Die mit dem Anker 14 fest verbundene Ventilnadel 27 hebt mit ihrem Dichtsitz 47 von der kegeligen Ventilsitzfläche 48 ab, zwischen Dichtsitz 47 und kegeli­ ger Ventilsitzfläche 48 wird ein Stromungsquerschnitt freigegeben, der Kraftstoff kann über die Düsenkörperöffnung 49 zu den Bohrungen 80 gelangen. Die Bohrungen 80 werden vom Kraftstoff unter hohem Druckabfall durchströmt, da diese den engsten Strömungsquerschnitt innerhalb des Kraftstoffeinspritzventiles bilden. Die Größe der Boh­ rungen 80 entscheidet also über den Mengenstrom des abgespritzten Kraftstoffes, der Fachmann spricht hierbei von "Zumessung". Der aus den Bohrungen 80 austretende Kraftstoffstrahl ist auf die Aufberei­ tungsbohrung 70 gerichtet. Die Auftreffgeschwindigkeit ist dabei so groß, daß man von einem "Prallen" sprechen kann. Durch die hohe ki­ netische Energie beim Auftreffen auf die Aufbereitungsbohrung 70 werden die einzelnen Kraftstofftröpfchen aufgerissen und zerstäubt. Die Folge davon ist, daß stromabwärts der Aufbereitungskante 71 ein Kraftstoffnebel kegelförmig das Kraftstoffeinspritzventil verläßt. Dieser Kraftstoffnebel gestattet eine gute Vermischung mit der An­ saugluft der Brennkraftmaschine.

Mit dem Kraftstoffeinspritzventil wird eine sehr gute Kraftstoffauf­ bereitung erzielt. Die besten Ergebnisse werden bei einer Stärke des Plättchens 55 von 0,3 mm dann erreicht, wenn der Durchmesser der Aufbereitungsbohrung 70 2,2 mm und deren Länge 5 mm beträgt. Der Durchmesser der Bohrungen 80 ist vom jeweiligen Anwendungsfall ab­ hängig, er liegt im Bereich zwischen 0,15 und 0,35 mm.

In gleichmäßigen Abständen zueinander sind in dem Plättchen 55 die Bohrungen 80 vorgesehen. Bei bekannten Kraftstoffeinspritzventilen dieser Art sind der erste und der zweite Führungsabschnitt 39, 40 als Vierkante ausgebildet. Dabei kommt es zu einer unerwünschten Ab­ hängigkeit der statischen Kraftstoffdurchflußmenge von der Winkel­ lage der Ventilnadel und zu einer ungleichmäßigen Masseverteilung des eingespritzten Kraftstoffs am Kraftstoffeinspritzkegel. Gemäß der Erfindung, und wie in den Fig. 3 und 4 im Schnitt darge­ stellt, weisen nun der erste und der zweite Führungsabschnitt 39, 40 je eine Fläche 41 mehr auf, als in dem Plättchen 55 Bohrungen 80 vorgesehen sind. Beim vorgesehenen Ausführungsbeispiel sind in dem Plättchen 55 vier Bohrungen 80 vorgesehen, so daß gemäß der Erfin­ dung erster und zweiter Führungsabschnitt 39, 40 als Fünfkante aus­ gebildet sind. Durch die Ausgestaltung der Führungsabschnitte 39, 40 als Fünfkante ergibt sich nicht nur eine gleichmäßigere Massevertei­ lung des abgespritzten Kraftstoffes, sondern auch eine bessere axia­ le Führung der Ventilnadel 27 in dem Düsenkörper 9, so daß die Ver­ kantungsneigung der Ventilnadel 27 verringert wird, was eine gleich­ mäßige Masseverteilung über den abgespritzten Kraftstoffkegel begün­ stigt.

Claims (2)

1. Kraftstoffeinspritzventil für Kraftstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen mit einer in einem Düsenkörper vorgesehenen Ventilsitzfläche und einer Ventilnadel, welche bezüglich ihrer Längsachse drehbar gelagert ist und die einen mit der Ventilsitzfläche zusammenwirkenden Dichtabschnitt und stromaufwärts von diesem einen ersten Führungsabschnitt sowie stromaufwärts von diesem einen zweiten Führungsabschnitt aufweist, wobei erster und zweiter Führungsabschnitt etwa parallel zur Ventilnadellängsachse verlaufende, gleichmäßig über den Umfang verteilte ebene Flächen aufweisen und mit ihrem Umfang die Ventilnadel in einer Führungsbohrung führen, dadurch gekennzeichnet, daß stromabwärts der Ventilsitzfläche (48) ein Plättchen (55) mit Bohrungen (80) angeordnet ist und die Anzahl der Flächen des ersten Führungsabschnitts (40) um eins größer ist als die Anzahl der Bohrungen (80) im Plättchen (55).

2. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Flächen (41) des zweiten Führungsabschnittes (39) um eins größer ist als die Anzahl der Bohrungen (80) im Plättchen (55).