DE3735526C2 - Elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil - Google Patents

Elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil

Info

Publication number
DE3735526C2
DE3735526C2 DE19873735526 DE3735526A DE3735526C2 DE 3735526 C2 DE3735526 C2 DE 3735526C2 DE 19873735526 DE19873735526 DE 19873735526 DE 3735526 A DE3735526 A DE 3735526A DE 3735526 C2 DE3735526 C2 DE 3735526C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
valve needle
metering
valve
nozzle body
injection valve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE19873735526
Other languages
English (en)
Other versions
DE3735526A1 (de
Inventor
Hideto Takeda
Kazuyoshi Sugaya
Ryoichi Tada
Oyuki Ogawa
Hisanori Kobayashi
Satoshi Nakanishi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP62042945A external-priority patent/JP2508686B2/ja
Priority claimed from JP62222768A external-priority patent/JP2643175B2/ja
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to DE3745105A priority Critical patent/DE3745105C2/de
Priority claimed from DE3745105A external-priority patent/DE3745105C2/de
Publication of DE3735526A1 publication Critical patent/DE3735526A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE3735526C2 publication Critical patent/DE3735526C2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/04Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series
    • F02M61/06Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series the valves being furnished at seated ends with pintle or plug shaped extensions
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M51/00Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/061Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means
    • F02M51/0625Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures
    • F02M51/0664Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding
    • F02M51/0671Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding the armature having an elongated valve body attached thereto
    • F02M51/0675Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding the armature having an elongated valve body attached thereto the valve body having cylindrical guiding or metering portions, e.g. with fuel passages
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M51/00Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/061Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means
    • F02M51/0625Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures
    • F02M51/0664Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding
    • F02M51/0671Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding the armature having an elongated valve body attached thereto
    • F02M51/0675Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding the armature having an elongated valve body attached thereto the valve body having cylindrical guiding or metering portions, e.g. with fuel passages
    • F02M51/0678Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding the armature having an elongated valve body attached thereto the valve body having cylindrical guiding or metering portions, e.g. with fuel passages all portions having fuel passages, e.g. flats, grooves, diameter reductions
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/04Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series
    • F02M61/08Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series the valves opening in direction of fuel flow

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil für eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil der oben genannten Art umfaßt einen Düsenkörper mit einem Ventilsitz und ein Ventilglied oder eine Ventilnadel mit einer Anschlagkante oder -fläche. Die Ventilnadel ist relativ zum Düsenkörper zwischen einer geschlossenen Stellung, in der die Anschlagfläche gegen den Ventilsitz stößt, um eine Kraftstoffzufuhr zur Maschine zu unterbrechen, und einer offenen Stellung, in der die Anschlagfläche vom Ventilsitz entfernt ist, um die Kraftstoffzufuhr zur Maschine zu ermöglichen, bewegbar angeordnet. Die Ventilnadel wird durch einen elektromagnetischen Stellantrieb betätigt, so daß sie sich zwischen der offenen und der geschlossenen Stellung bewegt, und sie ist mit einem Zumeß- oder Dosierteil versehen, das mit dem Ventilsitz zusammenwirkt, um dazwischen einen Kraftstoff-Dosierspalt abzugrenzen, wenn die Ventilnadel in der offenen Stellung ist. Die Anschlagfläche der Ventilnadel ist stromauf von dem Dosierteil mit Bezug zur Strömungsrichtung des Kraftstoffs angeordnet.
Das oben beschriebene elektromagnetische Kraftstoffeinspritzventil ist an der Maschine angebracht, um den Kraftstoff in einen Zylinder oder ein Ansaugrohr der Maschine einzuspritzen. Demzufolge liegt wenigstens ein Endabschnitt des Düsenkörpers und der Ventilnadel zum Inneren des Zylinders oder des Ansaugrohres hin frei. Aus diesem Grund besteht die Neigung zu einer Ablagerung oder Ansammlung von Verbrennungs- oder Verdampfungsrückständen im Kraftstoff an den Flächen des Endabschnitts des Ventilkörpers und der Ventilnadel. Eine derartige Ablagerung und Ansammlung von Rückständen tritt kaum während einer Kraftstoffeinspritzung, d. h. wenn die Ventilnadel in der Offenstellung ist, auf, jedoch kann sie während einer Unterbrechung der Kraftstoffeinspritzung, d. h. wenn die Ventilnadel in der geschlossenen Stellung ist, leicht auftreten.
Da bei dem oben erläuterten herkömmlichen elektromagnetischen Kraftstoffeinspritzventil die Anschlagfläche der Ventilnadel stromauf von dessen Dosierteil angeordnet ist, steht das Dosierteil in unmittelbarer Verbindung mit dem Inneren des Zylinders oder des Ansaugrohres, wenn der Ventilkolben in der Schließstellung ist, so daß die Rückstände am Dosierteil und an einem Teil des Ventilsitzes, der mit dem Dosierteil zur Abgrenzung des Dosierspalts zusammenwirkt, abgelagert und angesammelt werden. Dadurch wird der wirksame Öffnungsquerschnitt oder die wirksame Fläche des Dosierspalts allmählich verringert, was zu einer Abnahme im Kraftstoffdurchsatz führt, so daß die Leistung der Maschine herabgesetzt wird.
Um das oben angesprochene Problem zu beseitigen, wurde durch die JP 61-110 864 U ein Einspritzventil vorgeschlagen, wobei ein in unmittelbarer Verbindung mit dem Inneren des Zylinders oder des Ansaugrohres stehender Teil der Ventilnadel an einer stromab von der Anschlagfläche befindlichen Stelle der Ventilnadel in seiner Oberflächenrauhigkeit auf einen Wert von 0,1 µm oder darunter gebracht wird, um das Auffangen oder Anhaften von Rückständen am Dosierteil auszuschalten und damit ein Ablagern sowie Ansammeln von Rückständen zu verhindern. Es werden jedoch erhebliche Bearbeitungsschwierigkeiten hervorgerufen, um die Oberflächenrauhigkeit auf 0,1 µm oder darunter zu bringen.
Aus der gattungsbildenden DE-OS 20 34 078 ist ein elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil, das ein Düsenkörper, einen im Düsenkörper ausgebildeten kegelstumpfförmigen Ventilsitz, sowie eine Ventilnadel, die innerhalb einer Führungsbohrung im Düsenkörper axial geführt ist und mit dem Ventilsitz eine Düsenöffnung verschließend oder öffnend zusammenwirkt, und einen Dosierabschnitt hat, der stromauf des Ventilsitzes angeordnet und durch einen Ringspalt gebildet ist, welcher Ringspalt erst durch Anheben der Ventilnadel von ihrem Ventilsitz zwischen einer Kegelstumpffläche an der Ventilnadel und einer Kegelstumpffläche am Ventilsitz entsteht, wobei unmittelbar stromauf der Kegelstumpffläche des Ventilsitzes eine Dichtkante am Ventilsitz ausgebildet ist. Diese Dichtkante bildet auf der Kegelstumpffläche nach innen öffnenden Ventilnadel eine lotrecht gegenüberliegende Dosierstelle, die bei Anheben der Ventilnadel in einen mit Ablagerung von Rückständen behafteten Bereich der Ventilnadel wandert und dadurch den wirksamen Querschnitt des Dosierspalts verringert.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil zu schaffen, bei dem eine Verringerung des Kraftstoffdurchsatzes durch Ablagerungen in wirksamer Weise verhindert wird.
Diese Aufgabe wird durch die Kombination der im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Damit wird erreicht, daß durch die erfindungsgemäße Anordnung der Dichtkante die der Dichtkante lotrecht gegenüberliegende, den Dosierquerschnitt bildende Dosierstelle in den ablagerungsfreien Bereich wandert, so daß bei offener Ventilnadel keine Verringerung des Dosierquerschnitts für den Kraftstoff auftritt. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen anhand von bevorzugten Ausführungsformen erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil für eine Brennkraftmaschine in einer ersten Ausführungsform gemäß der Erfindung;
Fig. 2 einen vergrößerten, den Bereich II in Fig. 1 darstellenden Teilschnitt einer Ventilnadel des Einspritzventils;
Fig. 3 und 4 vergrößerte Darstellungen eines Teils der Ventilnadel im Bereich III in der Fig. 2 in einer geschlossenen bzw. offenen Stellung;
Fig. 5 einen Teilschnitt einer erfindungsgemäßen Ausführungsform die bei einem Einspritzventil einer nach außen öffnenden Bauart zur Anwendung kommt;
Fig. 6 in vergrößerter Darstellung den Bereich VI in der Fig. 5;
Fig. 7 eine zu Fig. 1 gleichartige Darstellung eines Einspritzventils in einer zweiten Ausführungsform gemäß der Erfindung;
Fig. 8 eine zu Fig. 1 gleichartige Darstellung eines Einspritzventils in einer dritten Ausführungsform gemäß der Erfindung;
Fig. 9 eine zu Fig. 1 gleichartige Darstellung eines Einspritzventils in einer vierten Ausführungsform gemäß der Erfindung;
Fig. 10 eine Draufsicht auf eine Abwandlung des in Fig. 9 gezeigten Einspritzventils;
Fig. 11 eine zu Fig. 1 gleichartige Darstellung einer fünften Ausführungsform eines Einspritzventils gemäß der Erfindung;
Fig. 12 einen Teilschnitt des Bereichs XII in der Fig. 11 in vergrößerter Darstellung;
Fig. 13 eine vergrößerte Darstellung eines Teils der Ventilnadel im Bereich XIII der Fig. 12;
Fig. 14 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen einem Flächenverhältnis S2/S1 zwischen Dosierquerschnitten sowie einem Verminderungsgrad ΔQ/Qa in einer Einspritzmenge und der Beziehung zwischen dem Flächenverhältnis S2/S1 zwischen den Dosierquerschnitten sowie einem Drosselverhältnis Pab bei dem in den Fig. 11-13 dargestellten Einspritzventil;
Fig. 15 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen einem Neigungswinkel α einer kegeligen Fläche und einem Neigungswinkel β im stromabwärtigen Bereich eines Ventilsitzes bei dort angesammelten Rückständen bei dem in den Fig. 11-13 dargestellten Einspritzventil;
Fig. 16 eine graphische Darstellung der Beziehung eines Verhältnisses da/dp zwischen einem Durchmesser dp eines Zapfen- oder Stiftteils und eines Durchmessers da eines erweiterten Teils mit Bezug auf ein Flächenverhältnis S3/S2 zwischen den Dosierquerschnitten bei dem in den Fig. 11-13 dargestellten Kraftstoffeinspritzventil;
Fig. 17 einen vergrößerten Teilschnitt eines Endabschnitts eines Kraftstoffeinspritzventils nach einem Stand der Technik.
Es wird zuerst auf die Fig. 1-4 Bezug genommen. Die Fig. 1 zeigt ein Kraftstoff-Zufuhrsystem für eine Brennkraftmaschine mit einem elektromagnetischen Kraftstoffeinspritzventil 1 in einer ersten Ausführungsform gemäß der Erfindung, das zur Verwendung in z. B. Kraftfahrzeugen geeignet und dem ein Kraftstoffbehälter 2 eingegliedert ist. Durch eine elektromagnetische Pumpe 3 wird Kraftstoff vom Behälter 2 unter Zwang einer Zufuhrleitung 4 durch ein Filter 5 und dann durch die Leitung 4 einem Druckregelventil 6 zugeführt. Der innerhalb der Zufuhrleitung 4 unter Druck stehende Kraftstoff wird über eine Zweigleitung 7 dem Kraftstoff-Einspritzventil 1 zugeleitet, das im allgemeinen dazu ausgebildet ist, den Kraftstoff in ein Ansaugrohr oder einen Zylinder der Brennkraftmaschine mit Fremdzündung einzuspeisen. Als Kraftstoff wird Benzin verwendet, das einen relativ niedrigen Dampfdruck hat. Der Zufuhrdruck des Kraftstoffs durch das Einspritzventil 1 hat einen relativ niedrigen Wert in der Größenordnung von 250 kPa und wird durch das Druckregelventil 6 auf einen konstanten Differenzdruck mit Bezug auf einen Druck innerhalb des Ansaugrohres eingeregelt.
Das elektromagnetische Kraftstoffeinspritzventil 1 von Fig. 1 umfaßt einen Düsenkörper 11 und ein Ventilgehäuse 12, das an seinem innenliegenden Endabschnitt abgebogen und gegen den Düsenkörper 11 gepreßt oder verstemmt ist, um die Teile 11 und 12 miteinander zu verbinden. Um den Ventilkörper herum ist im Preßsitz eine Abdeckkappe 13 angeordnet. Wie die Fig. 2 deutlich zeigt, ist der Düsenkörper 11 mit einer Düsenöffnung 14, durch die der zugemessene Kraftstoff in den Zylinder oder das Ansaugrohr eingespritzt wird, und mit einem als kegelstumpfförmige Fläche ausgebildeten Ventilsitz 16 versehen. Der Düsenkörper 11 weist eine Führungsbohrung 17 (Fig. 1 und 2) auf, in der eine längliche Ventilnadel 20 von nadelförmiger Art, der zwei Gleitstücke 21 und 22 aufweist, aufgenommen ist; die Gleitstücke sind in die Führungsbohrung 17 mit einem Spalt von wenigen µm zwischen der Wandfläche der Führungsbohrung 17 und den Wandflächen der Gleitstücke 21 und 22 eingesetzt, so daß die Ventilnadel 20 stoßfrei und glatt gleiten kann.
Wie die Fig. 2-4 zeigen, ist der Ventilkolben innerhalb der Führungsbohrung 17 für eine Verlagerung mit Bezug zum Düsenkörper 11 zwischen einer geschlossenen Stellung (Fig. 3) und einer offenen Stellung (Fig. 4) relativ bewegbar angeordnet. In der Schließstellung stößt eine an der Ventilnadel 20 ausgebildete Dichtkante 23 gegen den Ventilsitz 16, um die Düsenöffnung 14 zu verschließen und damit eine Kraftstoffzufuhr zur Maschine zu unterbrechen. In der Offenstellung ist die Dichtkante 23 vom Ventilsitz 16 mit einem Hubweg H beabstandet, so daß die Düsenöffnung 14 offen und damit eine Kraftstoffzufuhr in die Maschine möglich ist. Die Ventilnadel 20 ist ferner mit einer Kegelstumpffläche 26 versehen, die zusammen mit einer Fläche des Ventilsitzes 16 einen Dosierspalt 24 abgrenzt, wenn die Ventilnadel 20 in der in Fig. 4 gezeigten Offenstellung ist.
Der Dosierspalt 24 bildet zwischen der Dichtkante 23 und der Dichtstelle 61 den Dosierquerschnitt S. Wie der Fig. 4 klar zu entnehmen ist, befindet sich die Dichtkante 23 mit Bezug zur Strömungsrichtung des durch das Einspritzventil 1 fließenden Kraftstoffs stromab des Dosierspaltes 24.
Wie die Fig. 1 zeigt, ist zwischen ein inneres, zur Düsenöffnung 14 entferntes Ende des Düsenkörpers 11 und das Ventilgehäuse 12 ein ringförmiger Anschlag 31 fest eingefügt, gegen den ein Ringbund 32 an der Ventilnadel 20 anstoßen kann, um die Offenstellung der Ventilnadel 20 zu bestimmen, welcher sich an seinem inneren Endabschnitt durch den Anschlag 31 in das Ventilgehäuse 12 erstreckt.
Innerhalb des Ventilgehäuses 12 ist ein elektromagnetischer Stellantrieb 35 angeordnet, der der Ventilnadel 20 eine Bewegung zwischen der geschlossenen Stellung (Fig. 3) und der offenen Stellung (Fig. 4) vermittelt. Der Stellantrieb 35 umfaßt einen mit dem inneren Endabschnitt der Ventilnadel 20 verbundenen Anker 36, einen mit Bezug zum Ventilgehäuse 12 und damit zum Düsenkörper 11 ortsfest angeordneten Stator 37 und eine um den Stator 37 herumgewickelte Elektromagnetspule 38. Eine Rückstell-Schrau­ benfeder 39 belastet den Anker 36 zu seiner geschlossenen Stellung hin, d. h. in Fig. 1 abwärts. Bei Zufuhr eines Stroms zur Elektromagnetspule 38 wird eine elektromagnetische Kraft erzeugt, die ein Anziehen des Ankers gegen die Druckkraft der Rückstellfeder 39 zum Stator 37 hin bewirkt. Wenn der Ringbund 32 gegen den Anschlag 31 stößt, dann nimmt die Ventilnadel 20 die in Fig. 4 gezeigte Offenstellung ein. Bei einer Unterbrechung der Stromzufuhr zur Magnetspule 38 wird die Ventilnadel 20 vom Stator 37 durch die Druckkraft der Rückstellfeder 39 wegbewegt. Wenn die Dichtkante 23 der Ventilnadel 20 gegen den Ventilsitz 16 stößt, dann nimmt die Ventilnadel 20 die in Fig. 3 gezeigte Schließstellung ein. Die Magnetspule 38 ist über einen Anschluß 41 an ein elektronisches Steuergerät (ZE) 42, das mit einem Mikrocomputer versehen ist, angeschlossen. Die ZE 42 ist imstande, eine Stromzufuhr zur Magnetspule 38 zu steuern.
Am Stator 37 ist einstückig ein Flansch 43 ausgebildet, der am innenliegenden Ende des Ventilgehäuses 12 befestigt ist. Ein Anschlußstück 44, das mit der Zweigleitung 7 zu verbinden ist, bildet einen Teil des Flansches 43 und ragt von dessen zum Stator 37 entgegengesetzt liegender Stirnfläche vor. Innerhalb des Anschlußstücks 44 ist ein Filter 46 gehalten. Zur Einstellung der Druckkraft der Rückstellfeder 39 ist im Stator 37 eine Justierhülse 47 angeordnet. Ein Innenkanal 48 in der Justierhülse 47 steht an seinem stromaufwärtigen Ende über das Anschlußstück 44 mit der Zweigleitung 7 in Verbindung, während das stromabwärtige Ende des Kanals 48 über eine im Anker 36 ausgebildete Zentrumsbohrung 49, einen um die Außenumfangsfläche des Ankers 36 herum verlaufenden Spalt, einen ebenflächigen Abschnitt 51 der Ventilnadel 20, eine Zentrumsbohrung 52 im Anschlag 31 und einen Kraftstoffkanal 53 zwischen der Ventilnadel 20 sowie der Wandfläche der Führungsbohrung 17 mit dem oben erwähnten Kraftstoff-Dosierspalt 24 in Verbindung steht. Somit wird, wenn die Ventilnadel 20 ihre Offenstellung (Fig. 4) einnimmt, der unter Druck stehende, von der Zweigleitung 7 zur Düsenöffnung 14 geführte Kraftstoff in den Zylinder oder das Ansaugrohr durch den Dosierspalt 24 eingespritzt.
An einer mit Bezug zur Strömungsrichtung des Kraftstoffs stromauf vom Dosierspalt 24 gelegenen Stelle ist im Düsenkörper 11 ein erweiterter Ringraum 56 ausgebildet. Ferner ist im Düsenkörper 11 eine Kalibrierbohrung 57 ausgestaltet, die mit dem Ringraum 56 verbunden ist, so daß die stromauf- sowie stromabwärts vom Gleitstück 21 der Ventilnadel 20 liegenden Teile miteinander in Verbindung stehen. Die Kalibrierbohrung 57 bildet eine Kraftstoff-Zumeßeinrichtung, die den dem Dosierspalt 24 zugeführten Kraftstoff bemißt. Bei der gezeigten Ausführungsform ist die Kalibrierbohrung 57 so bestimmt, daß sie 20%-50% eines vorgegebenen Druckabfalls übernimmt, während der Dosierspalt 24 so bestimmt ist, daß er den restlichen Druckverlust übernimmt.
Im folgenden wird die Arbeitsweise des vorstehend beschriebenen Kraftstoffeinspritzventils 1 erläutert. Wird von der ZE 42 der Magnetspule 38 des elektromagnetischen Stellantriebs 35 Strom nicht zugeführt, so nimmt die Ventilnadel 20 durch die Druckkraft der Rückstellfeder 39 die in Fig. 3 gezeigte Schließstellung ein. In dieser Schließstellung stößt die Dichtkante 23 der Ventilnadel 20 gegen den Ventilsitz 16 am Düsenkörper 11, um eine Kraftstoffzufuhr zur Maschine zu unterbrechen. Während der Einnahme der in Fig. 3 gezeigten Schließstellung wird ein Verbrennungsrückstand R innerhalb des Zylinders oder des Ansaugrohres oder ein Verdampfungsrückstand R im Kraftstoff an einer Fläche eines stromab der Dichtstelle 61, an der die Dichtkante 23 auftrifft, liegenden Teils des Ventilsitzes 16 und an einer Fläche eines stromab von der Dichtkante 23 befindlichen Teils der Ventilnadel 20 abgelagert und angesammelt. Da jedoch während der Einnahme der Schließstellung Teile der Ventilnadel 20 und des Ventilsitzes 16, die sich jeweils stromauf von der Dichtkante 23 und der Dichtstelle 61 befinden, keine unmittelbare Verbindung zum Inneren des Zylinders oder des Ansaugrohres haben, weil das durch die Dichtkante 23 verhindert wird, werden Rückstände R an den Flächen dieser Teile weder abgelagert noch angesammelt.
Wenn von der ZE 42 der Magnetspule 38 Strom zugeführt wird, dann wird die Ventilnadel 20 gegen die Kraft der Rückstellfeder 39 zum Stator 37 hin angezogen und um den Hubweg H bewegt, bis der Ringbund 32 gegen den Anschlag 31 stößt, womit die Ventilnadel 20 die in Fig. 4 gezeigte Offenstellung einnimmt. Der unter Druck stehende Kraftstoff gelangt von der Zweigleitung 7 durch das Filter 46, den Innenkanal 48, die Zentrumsbohrung 49, den ebenflächigen Abschnitt 51, die Zentrumsbohrung 52, die Kalibrierbohrung 57, den Ringraum 56, den Kraftstoffkanal 53 und den Dosierspalt 24 zur Düsenöffnung 14, um in den Zylinder oder das Ansaugrohr eingespritzt zu werden. Wie aus der Fig. 4 deutlich zu entnehmen ist, wird, wenn die Ventilnadel 20 die Offenstellung einnimmt, der Kraftstoff durch die Kalibrierbohrung 57 und den Dosierspalt 24 zugemessen. Da an der Kegelstumpffläche 26 der Ventilnadel 20 und an dem Teil des Ventilsitzes 16, der den Dosierspalt 24 begrenzt, keinerlei Rückstand R abgelagert und angesammelt wird, wird der durch die Dichtkante 23 und eine zu der Dichtkante 23 lotrecht gegenüberliegende Dosierstelle 61a gebildete Dosierquerschnitt S durch Rückstände R in keiner Weise beeinflußt und kann immer seine konstante Zumeßfunktion ausführen. Die der Dichtkante 23 der Ventilnadel 20 auf dem Ventilsitz 16 lotrecht gegenüberliegende Dosierstelle 61a wandert (s. Fig. 4) bei Anheben der Ventilnadel 20 - im Gegensatz zum bekannten Stand der Technik nach der DE-OS 20 34 078 - in den ablagerungsfreien Bereich des Ventilsitzes 16, so daß keine Verringerung des Dosierquerschnittes S durch Rückstände R auftritt.
Bei dem Einspritzventil der Fig. 1-4 wird die stromauf vom Dosierspalt 24 befindliche Kalibrierbohrung 57 so festgesetzt, daß sie 20%-50% des vorbestimmten Druckverlusts, was ein allgemein üblicher Wert ist, übernimmt, während der Dosierspalt 24 so bestimmt wird, daß er den restlichen Druckverlust übernimmt. Deshalb vermindert sich der Druck am Zumeßquerschnitt, d. h. am Dosierspalt 24, nicht in übermäßiger Weise. Somit besteht keine Möglichkeit, daß eine übermäßige Druckabnahme zu einem Verdampfen des Kraftstoffs am Ventilsitz 16 unter hoher Temperatur und Unterdruck führt, was die Einspritzmenge abrupt vermindert.
Wenngleich für das in den Fig. 1-4 gezeigte Kraftstoffeinspritzventil 1 die Kalibrierbohrung 57, die 20%-­ 50% des vorbestimmten Druckverlusts übernimmt, als vorhanden beschrieben wurde, so ist die Kalibrierbohrung 57 nicht unbedingt notwendig, sondern kann der Dosierspalt 24 im wesentlichen 100% des vorbestimmten Druckverlusts übernehmen. Das bedeutet, daß die Anordnung so getroffen werden kann, daß das Zumessen von Kraftstoff an einer stromauf von der Dichtkante 23 der Ventilnadel 20 gelegenen Stelle beendet ist und stromab von der Dichtkante 23 keinerlei Dosierung bewirkt wird. Das bietet die Möglichkeit, den Durchflußquerschnitt oder die Durchflußfläche stromab von der Dichtkante 23 bzw. der mit dieser zusammenwirkenden Dosierstelle 61a relativ zu vergrößern. Insofern kann die mit dem Inneren des Zylinders oder des Ansaugrohres unmittelbar in Verbindung stehende Düsenöffnung 14 in ihrem Durchmesser beispielsweise vergrößert werden, so daß eine präzise Oberflächenbearbeitung an der Düsenöffnung 14 u. dgl. unterbleiben kann.
Das in den Fig. 1-4 gezeigte Kraftstoff-Einspritzventil 1 ist von der sog. einwärts öffnenden Bauart, wobei sich das innere Ende der Ventilnadel 20 vom ferngelegenen Ende des Düsenkörpers 11 weg bewegt, wenn der Ventilkolben durch den Stellantrieb 35 aus der in Fig. 3 gezeigten Schließstellung in die in Fig. 4 gezeigte Offenstellung verlagert wird. Wie die Fig. 5 und 6 zeigen, ist die Erfindung jedoch in gleicher Weise auf ein Einspritzventil 1 der sog. auswärts öffnenden Bauart anwendbar, wobei das innere Ende der Ventilnadel 20 zum ferngelegenen Ende des Düsenkörpers 11 hin bewegt wird, wenn die Ventilnadel 20 durch den Stellantrieb 35 von der Schließstellung in die in den Fig. 5 und 6 gezeigte Offenstellung verlagert wird. Bei der Ausführungsform der Fig. 5 und 6 werden zu Fig. 1-4 gleiche Bauteile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Die Funktionsweise ist folgende:
In Schließstellung der Ventilnadel 20 bildet die Dichtkante 23 des Ventilsitzes 16 auf dem Ventilsitz 16 die Dichtstelle 61. Unmittelbar stromab dieser Dichtstelle 61 lagern sich bei geschlossener Ventilnadel 20 Rückstände R ab. Beim Öffnen der Ventilnadel 20 entfernen sich die Dichtkante 23 und die Dichtstelle 61 voneinander. Dabei wandert die der Dichtkante 23 lotrecht gegenüberliegende Dosierstelle 61a auf der Kegelfläche 26 der Ventilnadel 20 stromauf in einem ablagerungsfreien Bereich, so daß - wie bei der Ausführung nach Fig. 3 und 4 - auch bei dem nach außen öffnenden Einspritzventil nach Fig. 5 und 6 keine Verringerung des Dosierquerschnittes S durch Rückstände R auftritt.
Obwohl zu der in den Fig. 1-4 gezeigten Ausführungsform gesagt wurde, daß die dem Dosierspalt 24 zugeführten Kraftstoff bemessene Einrichtung aus der unmittelbar im Ventilkörper 1 ausgebildeten Kalibrierbohrung 57 besteht, so kann auch eine andere Ausführungsform zur Anwendung kommen, wobei eine Kalibrierbohrung 157, die der Kalibrierbohrung 57 entspricht, an der Zentrumsbohrung 49 im Anker 36 vorgesehen wird, wie in der Fig. 7 gezeigt ist.
Ferner kann, wie in Fig. 8 gezeigt ist, eine der Kalibrierbohrung 57 der Ausführungsform von Fig. 1-4 entsprechende Kalibrierbohrung 257 am Innenkanal 48 in der Justierhülse 47 vorgesehen werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform, die in Fig. 9 gezeigt ist, kann eine Ringscheibe 371 fest zwischen der inneren Stirnfläche des Düsenkörpers 11 und den ringförmigen Anschlag eingeführt werden, wobei eine der Kalibrierbohrung 57 der Ausführungsform der Fig. 1-4 entsprechende Kalibrierbohrung 357 in der Ringscheibe 371 ausgebildet wird. In diesem Fall wird der Anschlag 31 mit einem Ausschnitt 372 versehen und im Düsenkörper 11 ein Verbindungskanal 373 geschaffen, um die stromoberhalb und -un­ terhalb vom Gleitstück 21 liegenden Stellen miteinander zu verbinden.
Als weitere Abwandlung kann, wie die Fig. 10 zeigt, anstelle der oben erwähnten Kalibrierbohrung 357 ein in der Ringscheibe 371 ausgebildeter bogenförmiger Schlitz 381 zur Anwendung kommen. In diesem Fall werden der Anschlag 31 und die Ringscheibe 371 so angeordnet, daß sie winkelig mit Bezug zueinander bewegbar sind, um einen innerhalb des Ausschnitts 372 freiliegenden Öffnungsbereich des Schlitzes 381 zu verändern.
Eine weitere Ausführungsform gemäß der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Fig. 11-16 erläutert. Bei dieser Ausführungsform ist, wie die Fig. 11 zeigt, die Ventilnadel 20 mit einem Ringwulst 458 an einer mit Bezug zur Strömungsrichtung des Kraftstoffs stromoberhalb der Kegelstumpffläche 26 gelegenen Stelle versehen. Der Ringwulst 458 wirkt mit der Wandfläche der Führungsbohrung 17 zusammen, um dazwischen einen Spalt 459 von wenigen Zehnern an µm zu bestimmen. Der Spalt 459 bildet eine Einrichtung, um den dem Dosierspalt 24 (Fig. 12) zugeführten Kraftstoff zu bemessen. Bei der dargestellten Ausführungsform wird der Spalt 459 so festgesetzt, daß er 20%-50% eines vorbestimmten Druckverlusts übernimmt.
Bei der Ausführungsform von Fig. 11 ist ein Ringspalt 425 (Fig. 12) zwischen der Düsenöffnung 14 und einem zylinderförmigen Zapfen- oder Stiftteil 461 des Ventilkolbens so festgesetzt, daß er 20% oder weniger, vornehmlich 5% oder weniger des gesamten Druckverlusts übernimmt.
Im allgemeinen besteht zwischen einem Dosierquerschnitt oder einer Dosierfläche Sm und einer Einspritzmenge Q die folgende Beziehung:
worin sind: C ein Durchfluß-Koeffizient;
G ein Gravitations-Umwandlungskoeffizient;
Pf ein zugeführter Druck;
die Wichte des Kraftstoffs.
Im Fall von mehrstufigen Dosierquerschnitten, wie einem Dosierquerschnitt mit einer Fläche S0 am Spalt 459 und einem Dosierquerschnitt mit einer Fläche S1 am Dosierspalt 24 in der gezeigten Ausführungsform, kann die obige Gleichung (1) ausgedrückt werden, wie folgt:
Jeder der Durchflußkoeffizienten C0, C1, . . . Cn liegt in der Größenordnung von 0,8-0,9 und sie unterscheiden sich nicht wesentlich in ihrem Größenwert voneinander.
Da ferner die Durchflußquerschnitte Si bei dem in Fig. 11 gezeigten Kraftstoffeinspritzventil 1 mit Ausnahme der Fläche S des Dosierspalts 459 und der Fläche S1 der Kegelstumpffläche 26 so festgesetzt sind, daß die Beziehung S0 « Si und Si « Si erfüllt wird, kann die obige Gleichung (2) tatsächlich ausgedrückt werden, wie folgt:
Wenn angenommen wird, daß C1-C2 ist, folgt
worin ist: P0 ein der Fläche S0 des Dosierspalts 459 entsprechender Druckverlust und
P1 ein der Fläche S1 an der Kegelstumpffläche 26 entsprechender Druckverlust.
Das bedeutet, daß dann, wenn der Spalt 459 vom vorbestimmten Druckverlust 20%-50% übernimmt, P0/Pf = 20%-50% ist. Aus der Gleichung (4) ergibt sich die folgende Beziehung:
Deshalb ist
Somit sollten gemäß Gleichung (5) die Fläche in der folgenden Weise festgesetzt werden:
Darüber hinaus kann die Fläche S2 des Ringspalts 425 an der Düsenöffnung 14 unter Verwendung der Gleichung (5) mit Bezug auf eine äquivalente Fläche Se der Flächen S0 und S1 berechnet werden, d. h., es besteht die folgende Beziehung:
Demzufolge kann die Fläche S2 in der folgenden Weise festgesetzt werden:
Wie die Fig. 12 zeigt, ist die Dichtkante 23 der Ventilnadel 20 mit Bezug zur Strömungsrichtung des Kraftstoffs stromabwärts vom Dosierteil 26 angeordnet. Die Ventilnadel 20 hat stromab von der Dichtkante 23 ein ferngelegenes oder inneres Endstück, das aus einem sich verjüngenden Kegelstumpf 460, einem von diesem Kegelstumpf ausgehenden zylinderförmigen Stiftteil 461, einem vom Stiftteil ausgehenden, sich verjüngenden Abschnitt 462 und einem von diesem Abschnitt 462 ausgehenden, sich erweiternden Abschnitt 463 besteht. Somit fließt der zugemessene Kraftstoff von der Kegelstumpffläche 26 längs des Kegelstumpfes 460, des Stiftteils 461, des sich verjüngenden Abschnitts 462 und des sich erweiternden Abschnitts 463 stromabwärts und wird mit einem vorbestimmten Sprühwinkel eingespritzt. Wie vorher gesagt wurde, wird der Ringspalt 425 zwischen der Düsenöffnung 14 und dem Stiftteil 461 der Ventilnadel 20 so bestimmt, daß er 20% oder weniger, vornehmlich 5% oder weniger des gesamten Druckverlusts übernimmt. Der übrige Aufbau der in den Fig. 11 und 12 gezeigten Ausführungsform ist zu demjenigen der Ausführungsform der Fig. 1­ -4 gleichartig, wobei zu Fig. 1-4 gleiche Bauteile in Fig. 11 und 12 mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind, so daß eine nähere Erläuterung unterbleiben kann.
Bei der Verwendung des oben beschriebenen, in das Kraftstoff-Zu­ fuhrsystem eingegliederten Einspritzventils 1 werden Verbrennungsrückstände R innerhalb des Zylinders oder des Ansaugrohres oder Verdampfungsrückstände R im Kraftstoff nicht nur am Außenumfang des Stiftteils 461 abgelagert oder angesammelt, sondern auch an der Wandfläche der Düsenöffnung 14, wie in Fig. 12 dargestellt ist. Eine Ansammlung von Rückständen R bewirkt eine Verminderung in der Einspritzmenge. Insbesondere wird die Leistung der Maschine erheblich gemindert, wenn das Verminderungsverhältnis der Kraftstoff-Einspritzmenge auf Grund der Ansammlung von Rückständen 20% oder mehr erreicht. Demzufolge muß, um eine Minderung in der Leistung der Maschine auf Grund einer reduzierten Einspritzung zu verhindern, das Verminderungsverhältnis der Einspritzmenge auf 10% oder weniger beschränkt werden. Zu diesem Zweck ist es erforderlich, daß der Verminderungsgrad der Einspritzmenge höchstens 1/5 desjenigen eines herkömmlichen, bekannten elektromagnetischen Einspritzventils, das in Fig. 17 gezeigt ist, beträgt.
Bei dem herkömmlichen elektromagnetischen Einspritzventil von Fig. 17 wird die Dosierung des Kraftstoffs an zwei Stellen vorgenommen, d. h. am Dosierspalt 24 (Dosierquerschnitt S1) zwischen dem am Ventilkörper 11 ausgebildeten Ventilsitz 16 und einer Kante 65 an der Ventilnadel 20 sowie am Ringspalt 25 (Dosierquerschnitt S2) zwischen der Wandfläche der im Düsenkörper 11 ausgebildeten Düsenöffnung 14 und der Umfangsfläche des Stiftteils 66 an der Ventilnadel 20. Der Ringspalt 25 ist so festgesetzt, daß eine Druckminderung in der Größenordnung eines Verminderungsverhältnisses Pab ≈ 70% am Spalt 25 vorliegt. In diesem Fall ist ein Flächenverhältnis S2/S1 zwischen den Dosierquerschnitten gleich 0,62. Bei Anwendung eines derartigen Kraftstoffeinspritzventils in einem Kraftstoff-Zu­ fuhrsystem werden Verbrennungsrückstände innerhalb des Zylinders oder des Ansaugrohres oder Verdampfungsrückstände im Kraftstoff am Ringspalt 25 abgelagert oder angesammelt, woraus eine Verminderung in der Einspritzmenge resultiert.
Im Hinblick auf die obigen Feststellungen wird für die in den Fig. 11 und 12 gezeigte Ausführungsform die folgende Bestimmung getroffen. Die Fig. 14 zeigt die Beziehung (ausgezogene Linie) zwischen dem Verminderungsgrad ΔQ/Qa des eingespritzten Kraftstoffs sowie dem Flächenverhältnis S2/S1 zwischen den Dosierquerschnitten und die Beziehung (gestrichelte Linie) zwischen dem Flächenverhältnis S2/S1 und dem Drossel- oder Einschnürungsverhältnis Pab. In Fig. 14 gibt der Verminderungsgrad ΔQ/Qa ein Verhältnis eines Verminderungswerts ΔQ der Einspritzung, wenn Rückstände sich angesammelt haben, mit Bezug zur Einspritzmenge Qa, wenn keine Rückstände angesammelt sind, wieder. Im Fall des Kraftstoff-Einspritzventils von Fig. 11, wobei das Drosselverhältnis Pab gleich 70% ist, wird der Verminderungsgrad ΔQ/Qa mit 1 festgesetzt.
Wie aus der Fig. 14 klar wird, ändert sich der Verminderungsgrad ΔQ/Qa in der Einspritzmenge entsprechend dem Drosselverhältnis Pab. Um eine Beeinträchtigung der Maschine auf Grund der Verminderung in der Einspritzmenge zu verhindern, ist es notwendig, das Flächenverhältnis S2/S1 mit wenigstens 2 (oder weniger als 20% des Drosselverhältnisses Pab festzusetzen, um den Verminderungsgrad ΔQ/Qa in der Einspritzmenge auf höchstens 1/5 zu beschränken.
Zu diesem Zweck wird bei der Ausführungsform von Fig. 11 und 12, wenn keine Ansammlung von Rückständen vorhanden ist, der Dosierquerschnitt S1 des Dosierspalts 24 und der Dosierquerschnitt S2 zwischen dem Stiftteil 461 sowie der Düsenöffnung 14 so festgesetzt, daß das Flächenverhältnis S2/S1 wenigstens 2 wird. Demzufolge kann, selbst wenn sich Rückstände R am Außenumfang des Stiftteils 461 sowie der Wandfläche der Düsenöffnung 14 abgelagert und angesammelt haben, das Verminderungsverhältnis in der Einspritzmenge auf 10% oder weniger begrenzt werden, so daß es dadurch möglich ist, eine Beeinflussung der Motorleistung zu verhindern.
Wenn in Fig. 12 Rückstände in dem Bereich stromabwärts vom Ventilsitz 16 angesammelt werden, so daß der Durchflußquerschnitt S4 des stromabwärtigen Bereichs kleiner wird als der Dosierquerschnitt S1 des Dosierspalts 24, wird die Einspritzmenge vermindert. Um dieses Problem zu meistern, wird die folgende Bestimmung bei der dargestellten Ausführungsform getroffen.
Wenn der Neigungswinkel des sich verjüngenden Kegelstumpfes 460 stromab von der Dichtkante 23 an der Ventilnadel 20 gleich α ist, der Neigungswinkel im stromabwärtigen Bereich des Ventilsitzes 16, in dem sich Rückstände angesammelt haben, gleich β ist, der Hubweg der Ventilnadel 20, wie in Fig. 13 gezeigt ist, gleich H ist, der Durchmesser der Düsenöffnung 14 gleich de und der Durchmesser der Dichtkante 23 an der Ventilnadel 20 gleich ds ist, wie in Fig. 12 gezeigt ist, dann werden der Dosierquerschnitt S1 des Spalts 24 und der Durchflußquerschnitt S4 stromab von der Dichtkante 23, in dem sich Rückstände angesammelt haben, jeweils wiedergegeben, wie folgt:
S1 = πdsH sin β
S4 = πdeH cos α.
Um eine auf einer Ansammlung von Rückständen beruhende Verminderung in der Einspritzmenge zu verhindern, ist es notwendig, den Durchflußquerschnitt S4, in dem sich Rückstände angesammelt haben, immer größer als den Dosierquerschnitt S1 des Spalts 24 zu halten, d. h., aus der Beziehung von S4 < S1 muß die folgende Beziehung aufrechterhalten werden:
Die Fig. 15 zeigt die Beziehung zwischen dem Neigungswinkel α des Kegelstumpfes 460 und dem Neigungswinkel β im stromabwärtigen Bereich des Ventilsitzes 16, in dem sich Ablagerungen befinden, im Fall von ds/de = 1,4. Um eine auf der Ansammlung von Rückständen beruhende Verminderung in der Einspritzmenge zu verhindern, sollten die Neigungswinkel α und β so festgesetzt werden, daß sie sich in einem Bereich unterhalb der Kurve cosα = 1,4 sinβ befinden.
Wenn der Neigungswinkel α des Kegelstumpfes 460 stromab von der Anschlagkante 23 und der Neigungswinkel β im stromabwärtigen, Rückstände aufweisenden Bereich des Ventilsitzes 16 so festgesetzt werden, daß die Beziehung von
besteht, so ist es somit möglich, eine auf der Ansammlung von Rückständen in vom Ventilsitz 16 stromab gelegenen Bereich beruhende Verminderung in der Einspritzmenge zu unterbinden.
Darüber hinaus ändert sich eine Partikelgröße des versprühten Kraftstoffs, wenn die Dosierfläche S2 zwischen der Wandfläche der Düsenöffnung 14 und der Umfangsfläche des Stiftteils 461 vergrößert wird. Um ein gutes Versprühen des eingespritzten Kraftstoffs zu erlangen, so daß er zur stromabwärtigen Seite des sich erweiternden Abschnittes 463 hin verbreitert wird, wird des weiteren bei der gezeigten Ausführungsform die folgende Bestimmung festgesetzt, wobei zu bemerken ist, daß unter einem guten Versprühen ein solches zu verstehen ist, wobei die Partikelgröße wenige hundert µm beträgt und ein adäquater Sprühwinkel (in der Größenordnung von 20° im Fall der Einspritzung in das Ansaugrohr) vorhanden ist.
Wenn, wie die Fig. 12 zeigt, der Durchmesser des Stiftteils gleich dp und der Durchmesser des sich erweiternden Abschnittes 463 gleich da sind, dann werden der Dosierquerschnitt S2 zwischen der Wandfläche der Düsenöffnung 14 sowie der Umfangsfläche des Stiftteils 461 und die wirksame Querschnittsfläche S3 am sich erweiternden Abschnitt 463 wiedergegeben, wie folgt
Die Fig. 16 zeigt die Beziehung eines Verhältnisses da/dp zwischen dem Durchmesser dp des Stiftteils 461 sowie dem Durchmesser da des sich erweiternden Abschnitts 463 mit Bezug zu einem Verhältnis S3/S2 zwischen der Einspritzfläche S2 und der wirksamen Fläche S3 am erweiterten Abschnitt 463. In Fig. 16 geben die Kurven a-d die dem Verminderungsgrad ΔQ/Qa in der Einspritzmenge (Flächenverhältnis S2/S1 zwischen den Dosierungsquerschnitten) entsprechenden Kennlinien wieder. Die gerade Linie a stellt die Kennkurve des Kraftstoffeinspritzventils von Fig. 17 dar, wobei der Verminderungsgrad ΔQ/Qa in der Einspritzmenge gleich 1 und das Flächenverhältnis S2/S1 zwischen den Dosierquerschnitten gleich 0,655 sind. Die Gerade e in Fig. 16 gibt das Verhältnis S3/S2 zwischen dem Einspritzquerschnitt S2 und dem Querschnitt S3 am sich erweiternden Abschnitt 463 bei dem Kraftstoffeinspritzventil von Fig. 17 wieder.
Von den Erfindern, auf die die vorliegende Erfindung zurückgeht, wurden experimentelle Studien bei einer Anordnung ausgeführt, wobei der Verminderungsgrad ΔQ/Qa in der Einspritzmenge auf höchstens 0,2 oder das Flächenverhältnis S2/S1 zwischen den Dosierquerschnitten mit wenigstens 2,04 festgesetzt wurden, wie durch die Kurven b, c und d dargestellt ist, d. h. bei einer Anordnung, wobei der Durchflußquerschnitt vergrößert ist, wie es bei der in Fig. 11 und 12 gezeigten Ausführungsform der Fall ist. Es hat sich erwiesen, daß es dann, wenn das Flächenverhältnis S3/S2 mit wenigstens 0,5 festgesetzt wurde, möglich war, die Sprüh-Partikelgröße auf eine hochqualitative Partikelgröße von 500 µm oder weniger in der Zauder'schen mittleren Partikelgröße zu bringen.
Im Hinblick auf die Versuche wird bei der Ausführungsform nach den Fig. 11 und 12 das Verhältnis da/dp so festgesetzt, daß das Flächenverhältnis S3/S2 entsprechend dem Verminderungsgrad ΔQ/Qa in der Einspritzmenge (Flächenverhältnis S2/S1 zwischen den Drosselquerschnitten) zu 0,5 oder mehr wird. Beispielsweise soll im Fall eines Verminderungsgrades ΔQ/Qa in der Einspritzmenge, der gleich 0,2 ist, das Verhältnis da/dp mit annähernd 1,2 oder mehr festgesetzt werden, wie in Fig. 16 gezeigt ist. Zusätzlich wird der Sprühwinkel durch den Neigungswinkel des sich erweiternden Abschnitt 463 geregelt.
Auf diese Weise kann, wenn das Verhältnis da/dp so festgesetzt wird, daß das Verhältnis S3/S2 zu 0,5 oder mehr wird, ein gutes Versprühen erhalten werden, selbst wenn der Dosierquerschnitt S2 vergrößert wird, um eine auf der Ansammlung von Rückständen beruhende Verminderung in der Einspritzmenge zu verhindern.
Da bei der in den Fig. 11 und 12 gezeigten Ausführungsform der Ringwulst 458 an der Ventilnadel 20 ausgebildet ist, um dadurch den Ringspalt 459 zu bestimmen, kann der Kraftstoff in einer in Umfangsrichtung gleichförmig verteilten Weise fließen. Darüber hinaus kann der Ringwulst in einer solchen Weise maschinell bearbeitet werden, daß die Ventilnadel 20 mit einem Teil mit vergrößertem Durchmesser vorbereitet wird und die Relativdrehung zwischen der Ventilnadel 20 und einem Werkzeug zu einem Abtragen des vergrößerten Durchmesserteils führt, um den Ringwulst 458 zu fertigen. Ferner ist es möglich, nachdem eine Einspritzmenge gemessen worden ist und gewünscht wird, den Durchmesser des Ringwulstes 458 zu verändern, durch die Relativdrehung zwischen der Ventilnadel 20 und dem Werkzeug eine Bearbeitung des Ringwulstes 458 vorzunehmen, um den Durchmesser zu ändern. Das bedeutet, daß die Bearbeitung des Ringwulstes 458 einfach ist und am Ringwulst eine präzise maschinelle Bearbeitung ausgeführt werden kann, so daß die Möglichkeit gegeben ist, den Ringspalt 459 ganz genau festzusetzen.

Claims (14)

1. Elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil (1) für eine Brennkraftmaschine mit einem Düsenkörper (11), einem im Düsenkörper (11) ausgebildeten kegelstumpfförmigem Ventilsitz (16), einer Ventilnadel (20), die innerhalb einer Führungsbohrung (17) im Düsenkörper (11) axial geführt ist und die mit dem Ventilsitz (16) eine Düsenöffnung (14) verschließend und öffnend zusammenwirkt, und mit einem ringförmigen Dosierspalt (24), der bei sich öffnender Ventilnadel (20) zwischen dem kegelstumpfförmigen Ventilsitz (16) und einer Kegelstumpffläche (26) der Ventilnadel (20) stromauf einer Dichtkante (23) und einer dieser lotrecht gegenüberliegenden Dosierstelle (61a) entsteht, dadurch gekennzeichnet, daß bei nach innen öffnender Ventilnadel (20) die Dichtkante (23) durch das stromab gelegene Ende der Kegelstumpffläche (26) der Ventilnadel (20) gebildet ist und bei nach außen öffnender Ventilnadel (20) die Dichtkante (23) durch das stromab gelegene Ende des kegelstumpfförmigen Ventilsitzes (16) gebildet ist, so daß bei sich öffnender Ventilnadel (20) die Dosierstelle (61a) entlang des Ventilsitzes (16) bzw. der Kegelstumpffläche (26) stromauf wandert.
2. Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein innenliegendes Ende der Ventilnadel (20) von einem fernliegenden Ende des Düsenkörpers (11) bei einer Verlagerung der Ventilnadel (20) durch einen elektromagnetischen Stellantrieb (35) aus der Schließstellung in die Offenstellung wegbewegt.
3. Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein innenliegendes Ende der Ventilnadel (20) zu einem ferngelegenen Ende des Düsenkörpers (11) bei einer Verlagerung der Ventilnadel (20) durch einen elektromagnetischen Stellantrieb (35) aus der Schließstellung in die Offenstellung hinbewegt.
4. Einspritzventil nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dosierspalt (24) im wesentlichen den vollständigen, vorbestimmten Druckverlust übernimmt.
5. Einspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit Bezug zur Strömungsrichtung des Kraftstoffs stromauf von dem Dosierspalt (24) den diesem Spalt zugeführten Kraftstoff bemessende Dosiereinrichtungen (57; 157; 257; 357; 381; 459; 459a; 459b) vorgesehen sind, die 20% bis 50% eines vorbestimmten Druckverlusts übernehmen, und daß der Dosierspalt (24) den restlichen Druckverlust übernimmt.
6. Einspritzventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosiereinrichtungen eine im Düsenkörper (11) ausgebildete Kalibrierbohrung (57) umfassen.
7. Einspritzventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der elektromagnetische Stellantrieb (35) einen mit der Ventilnadel (20) verbundenen Anker (36) sowie eine in ortsfester Beziehung zum Düsenkörper (11) angeordnete Elektromagnetspule (38) umfaßt und daß die Dosiereinrichtung eine im Anker (36) ausgebildete Kalibrierbohrung (157) ist.
8. Einspritzventil nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine die Ventilnadel (20) zur Schließstellung hin belastende Feder (39), wobei der elektromagnetische Stellantrieb (35) die Ventilnadel (20) gegen die Druckkraft der Feder (39) in die Offenstellung bewegen kann, innerhalb des Düsenkörpers (11) eine die Druckkraft der Feder (39) einstellende Justierhülse (47) angeordnet ist, die einen mit dem Dosierspalt (24) in Verbindung stehenden Innenkanal (48) hat, und die Dosiereinrichtung eine im Innenkanal (48) der Justierhülse (47) angeordnete Kalibrierbohrung (257) ist.
9. Einspritzventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in ortsfester Beziehung zum Düsenkörper (11) eine Scheibe (371) angeordnet und die Dosiereinrichtung eine in der Scheibe (371) ausgebildete Kalibrierbohrung (357) ist.
10. Einspritzventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in fester Beziehung zum Düsenkörper (11) ein Anschlag (31), der mit einem mit dem Dosierspalt (24) in Verbindung stehenden Ausschnitt (372) versehen ist, angeordnet ist, daß ein Ringbund (32), der mit dem Anschlag (31) zusammenarbeitet, an der Ventilnadel (20) ausgebildet ist, wobei der Ringbund (32) gegen den Anschlag (31) zur Bestimmung der Offenstellung der Ventilnadel (20) anschlägt, daß eine Scheibe (371) in Verbindung mit dem Anschlag (31) angeordnet ist sowie einen Schlitz (381) aufweist, der mit den in dem Anschlag (31) zur Bildung der Dosiereinrichtung ausgebildeten Ausschnitt (372) zusammenarbeitet, und daß der Anschlag (31) sowie die Scheibe (371) für eine Veränderung des Öffnungsbereichs des im Ausschnitt (372) freiliegenden Schlitzes (381) relativ zueinander winkelig bewegbar sind.
11. Einspritzventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosiereinrichtung einen zwischen einem großkalibrigen, an der Ventilnadel (20) ausgebildeten Ringwulst (458) und einer Wandfläche einer Führungsbohrung (17), in der die Ventilnadel (20) für eine Relativbewegung zum Düsenkörper (11) angeordnet ist, abgegrenzten Spalt (459; 459a; 459b) umfaßt.
12. Einspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenöffnung (14) im Düsenkörper (11) stromab vom Ventilsitz (16) ausgebildet ist, daß die Ventilnadel (20) ein stromab von ihrer Kegelstumpffläche (26) angeordnetes sowie durch eine Kegelfläche ausgebildetes Stiftteil (461) hat, das kontinuierlich zu der Fläche der Ventilnadel verläuft, und daß ein Flächenverhältnis (S2/S1) zwischen einem Dosierquerschnitt (S1) an der Kegelstumpffläche (26) der Ventilnadel (20) und einem Dosierquerschnitt (S2) zwischen einer Wandfläche der Düsenöffnung (14) sowie einer Umfangsfläche des Stiftteils (461) auf wenigstens 2 festgesetzt ist.
13. Einspritzventil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Innendurchmesser (de) der Düsenöffnungung (14), ein Sitzdurchmesser (ds) der Dichtkante (23), ein Neigungswinkel (α) der Kegelfläche und ein Neigungswinkel (β) eines stromabwärtigen Bereichs des Ventilsitzes (16), nachdem sich an diesem Rückstände angesammelt haben, so bestimmt sind, daß die folgende Beziehung erfüllt ist:
14. Einspritzventil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilnadel (20) einen sich erweiternden Abschnitt (463), der am freien Ende des Stiftteils (461) ausgebildet und radial in stromabwärtiger Richtung des Stiftteils erweitert ist, aufweist und daß ein Flächenverhältnis (S3/S2) zwischen dem Dosierquerschnitt (S2) zwischen der Wandfläche der Düsenöffnung (14) sowie der Umfangsfläche des Stiftteils (461) und einer wirksamen Fläche (S3) am erweiterten Abschnitt (463) mit wenigstens 0,5 festgesetzt ist.
DE19873735526 1986-10-24 1987-10-20 Elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil Expired - Fee Related DE3735526C2 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3745105A DE3745105C2 (de) 1986-10-24 1987-10-20 Elektromagnetisches Kraftstoff-Einspritzventil

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP25296086 1986-10-24
JP62042945A JP2508686B2 (ja) 1987-02-27 1987-02-27 電磁式燃料噴射弁
JP62222768A JP2643175B2 (ja) 1986-10-24 1987-09-04 内燃機関用電磁式燃料噴射弁
DE3745105A DE3745105C2 (de) 1986-10-24 1987-10-20 Elektromagnetisches Kraftstoff-Einspritzventil

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE3735526A1 DE3735526A1 (de) 1988-05-05
DE3735526C2 true DE3735526C2 (de) 1999-01-21

Family

ID=27434094

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19873735526 Expired - Fee Related DE3735526C2 (de) 1986-10-24 1987-10-20 Elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE3735526C2 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10130208A1 (de) * 2001-06-22 2003-01-02 Bosch Gmbh Robert Brennstoffeinspritzventil

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT216950Z2 (it) * 1989-02-28 1991-10-11 Weber Srl Perfezionamento ai dispositivi di iniezione del combustibile ad azio namento elettromagnetico per motoria ciclo diesel
DE4123787A1 (de) * 1991-07-18 1993-01-21 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur einstellung eines brennstoffeinspritzventils und brennstoffeinspritzventil
JP3478920B2 (ja) * 1996-02-14 2003-12-15 株式会社日立製作所 筒内燃料噴射装置およびそれを搭載した内燃機関

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2034078A1 (de) * 1970-07-09 1972-01-13 Bosch Gmbh Robert Elektromagnetisches Einspritzventil fur Zeitsteuerung und Hubzumessung
DE3028742A1 (de) * 1979-08-03 1981-02-05 Alfa Romeo Spa Elektro-einspritzventil mit kurzen uebergangszustaenden
DE3225180A1 (de) * 1982-07-06 1984-01-12 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Einspritzventil
DE3418762A1 (de) * 1984-05-19 1985-11-21 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Einspritzventil
JPS61110864A (ja) * 1984-11-05 1986-05-29 清水建設株式会社 寒冷地用省エネルギ−型低温倉庫

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2034078A1 (de) * 1970-07-09 1972-01-13 Bosch Gmbh Robert Elektromagnetisches Einspritzventil fur Zeitsteuerung und Hubzumessung
DE3028742A1 (de) * 1979-08-03 1981-02-05 Alfa Romeo Spa Elektro-einspritzventil mit kurzen uebergangszustaenden
DE3225180A1 (de) * 1982-07-06 1984-01-12 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Einspritzventil
DE3418762A1 (de) * 1984-05-19 1985-11-21 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Einspritzventil
JPS61110864A (ja) * 1984-11-05 1986-05-29 清水建設株式会社 寒冷地用省エネルギ−型低温倉庫

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10130208A1 (de) * 2001-06-22 2003-01-02 Bosch Gmbh Robert Brennstoffeinspritzventil

Also Published As

Publication number Publication date
DE3735526A1 (de) 1988-05-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69710585T2 (de) Verfahren und kraftstoffeinspritzventil, die es gestatten den ventilhub mit genauigkeit festzusetzen
DE69624153T2 (de) Verfahren zur Steuerung der anfänglichen Hublänge einer Kraftstoffdruckpumpe
DE68916267T2 (de) Druckausgleichsventil.
DE3541938C2 (de) Magnet-Überströmventil
DE3511328C2 (de)
DE10122353B4 (de) Brennstoffeinspritzventil
EP0657644A2 (de) Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen
DE3205953C2 (de) Magnetventil zum Steuern eines abwechselnd in der einen und in der Gegenrichtung fließenden Mediumstroms
DE8632002U1 (de) Kraftstoffeinspritzventil
EP0390881B1 (de) Druckventil
DE4036294C2 (de) Kraftstoffeinspritzeinrichtung
EP0688950A1 (de) Kraftstoffeinspritzsystem
DE2943155A1 (de) Elektronisches kraftstoffeinspritzventil
EP0454799B1 (de) Druckventil
EP0184124B1 (de) Elektromagnetisch betätigbares Kraftstoffeinspritzventil
DE3735526C2 (de) Elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil
EP0273225B1 (de) Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen
EP0166995A2 (de) Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen
DE10022275A1 (de) Überdruckventil und Kraftstoffzufuhrsystem mit einem solchen Überdruckventil
EP0502315A1 (de) Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen
DE19932762A1 (de) Verfahren zur Einstellung des Ventilhubs eines Einspritzventils
WO2002010585A1 (de) Brennstoffeinspritzventil und verfahren zu dessen einstellung
DE69304030T2 (de) Kraftstoffeinspritzpumpe
DE3117665C2 (de) Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen
DE3323761C2 (de)

Legal Events

Date Code Title Description
8128 New person/name/address of the agent

Representative=s name: TIEDTKE, H., DIPL.-ING. BUEHLING, G., DIPL.-CHEM.

8120 Willingness to grant licenses paragraph 23
8110 Request for examination paragraph 44
8172 Supplementary division/partition in:

Ref country code: DE

Ref document number: 3745105

Format of ref document f/p: P

Q171 Divided out to:

Ref country code: DE

Ref document number: 3745105

8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: DENSO CORP., KARIYA, AICHI, JP

AH Division in

Ref country code: DE

Ref document number: 3745105

Format of ref document f/p: P

AH Division in

Ref country code: DE

Ref document number: 3745105

Format of ref document f/p: P

D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee