DE3740283A1 - Einspritzventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Einspritzventil an einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE-OS 34 30 772 ist ein Einspritzventil bekannt, dessen Ventilnadel eine konische Dichtfläche aufweist, die in Schließstellung an einer hohlkegeligen Sitzfläche im Innenraum des Ventilkörpers anliegt. Sowohl der Übergang von der Dichtfläche an der Ventilnadel zu einem daran anschließenden, ebenfalls konischen Zapfen als auch der Übergang von der Sitzfläche zu einer zu den Düsenöffnungen führenden Sacklochbohrung im Ventilkörper sind scharfkantig ausgebildet. Die in den Zeichnungen verdeutlichten, durch die plötzlichen Querschnittsänderungen hervorgerufenen starken Schwankungen der Strömungsgeschwindigkeit sind Ursache für erhebliche Druckverluste in diesem Teil des Brennstoffleitungsweges.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Einspritzventil derart weiterzubilden, daß bei unvermindert guter Dichtwirkung der Ventilnadel die Druckverluste im Bereich des Ventilsitzes und des nachfolgenden Strömungsweges verkleinert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst.

Aus der DE-AS 12 12 352 ist es zwar prinzipiell bekannt, an einem Einspritzventil den unteren Teil der Düsennadel und die dazu korrespondierenden Mantelflächen im Innenraum des Ventilkörpers am Übergang zum Sackloch zur Vermeidung von Strömungsverlusten abzurunden, jedoch weist die dort gezeigte Anordnung zwei wesentliche Nachteile auf: Die Gestaltung der genannten Raumkörper in Form von Rotationsparaboloiden bedeutet erstens einen erheblich größeren fertigungstechnischen Aufwand. Zweitens sind die dort gezeigten Formen von Dicht- und Sitzfläche praktisch nicht als Flächensitze herstellbar, sondern dichten nur in Form einer Linienführung, womit bei höheren Einspritzdrücken keine zufriedenstellende Dichtwirkung im Schließzustand erreichtbar ist.

An einem gemäß der Erfindung gestalteten Einspritzventil konnte bei ersten Versuchen eine Reduzierung der Druckverluste zwischen Pumpe und Sackloch im Ventilkörper um 70 bar erreicht werden. Somit kann bei gleicher Pumpe künftig ein höherer effektiver Einspritzdruck realisiert werden oder bei gleichem Einspritzdruck die Pumpenleistung entsprechend reduziert werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Nachstehend sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen erklärt. Es zeigt

Fig. 1 ein Einspritzventil mit zylindrischen und konisch geformten Zapfen an der Ventilnadel und

Fig. 2 ein Einspritzventil mit konisch geformten Zapfen an der Ventilnadel.

In Fig. 1 ist mit 1 der Ventilkörper eines Einspritzventils bezeichnet. In den oberen Teil dieses nur ausschnittsweise dargestellten Ventilkörpers 1, der als Ventilvorraum 2 ausgebildet ist, mündet eine Brennstoffdruckleitung 3 ein, die mit ihrem anderen Ende mit einer nicht dargestellten Brennstoffeinspritzpumpe verbunden ist. Im unteren Teil ist der Innenraum des Ventilkörpers 1 als hohlzylindrisches Sackloch 4 ausgebildet, dessen ausgerundeter Boden 5 gegen den Brennraum einer Brennkraftmaschine gerichtet ist. Im unteren, in den Brennraum hineinragenden Teil des Ventilkörpers 1 sind mehrere Einspritzöffnungen 6 vorgesehen, die das Sackloch 4 mit dem Brennraum verbinden.

Der Ventilvorraum 2 wird nach unten von einer hohlkegeligen Sitzfläche 7 begrenzt. Der Übergang von der Sitzfläche 7 zur Wand des Sacklochs 4 wird durch einen ersten Radius 8 gebildet, der im vorliegenden Beispiel das 0,60fache, im allgemeinen das 0,55 bis 0,65fache des mit 9 bezeichneten Sacklochdurchmessers beträgt.

Im Inneren des Ventilkörpers ist eine Ventilnadel 10 axial beweglich geführt. Die Ventilnadel 10 weist eine kegelige Dichtfläche 11 auf, die im Schließzustand des Ventils an der Sitzfläche 7 anliegt. Dichtfläche 11 und Sitzfläche 7 weisen den gleichen Kegelwinkel auf. Mit einem den unteren Abschluß der Ventilnadel 10 bildenden Zapfen 12, der im Beispiel der Fig. 1 eine zylindrische Mantelfläche 13 und eine kegelige Spitze 14 aufweist, ragt die Ventilnadel in das Sackloch 4 hinein. Der Übergang zwischen der kegeligen Dichtfläche 11 und der Mantelfläche 13 des Zapfens 12 ist als zweiter Radius 15 ausgebildet, der im vorliegenden Beispiel das 0,70fache, im allgemeinen das 0,65 bis 0,75fache des Sacklochdurchmessers 9 beträgt.

Die Ventilnadel 10 wird im Schließzustand von einer nicht dargestellten, stirnseitig auf ihr oberes Ende wirkenden Schließfeder mit ihrer Dichtfläche 11 gegen die Sitzfläche 7 gedrückt und bei Überschreiten eines bestimmten Brennstoffdruckes im Ventilvorraum 2, der auf eine an die Dichtfläche 11 nach oben anschließende Schulterfläche 16 eine nach oben gerichtete Kraft ausübt, angehoben. Solange diese Kraft die Kraft der Schließfeder übersteigt, strömt Brennstoff durch den von Sitz- und Dichtfläche, erstem Radius 8 und zweitem Radius 15, sowie der Wand des Sackloches 4 und der Mantelfläche 13 des Zapfens 12 gebildeten Ringspalt zu den Einspritzöffnungen 6.

In einem zweiten, in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind alle zur Fig. 1 identischen Teile am Ventilkörper mit gleicher Bezugszahl versehen. Die Ventilnadel 17 ist mit einer kegeligen Dichtfläche 18 versehen und weist an ihrem unteren Ende einen Zapfen 19 auf, dessen Mantelfläche 20 ebenfalls kegelig ausgebildet ist und in einer Spitze 21 endet. Der Übergang von der Dichtfläche 18 zur Mantelfläche 20 wird von einem zweiten Radius 22 gebildet, der im vorliegenden Beispiel das 0,70fache, im allgemeinen das 0,65 bis 0,75fache des Sacklochdurchmessers 9 beträgt.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Abstand 26 vom Boden 5 des Sackloches 4 zur Spitze 14, 21 der Ventilnadel 10, 17 so gewählt, daß er bei angehobener Ventilnadel wenigstens das 0,75fache des Sacklochdurchmessers 9 beträgt. Dieser Mindestabstand ermöglicht eine verlustarme Ausbildung der Strömung im Bereich vom Ende des Zapfens bis zu den Einspritzöffnungen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der freie Strömungsquerschnitt 23, 24 im Sackloch 4 unterhalb des ersten Radius 8 das 1,0 bis 1,25fache des Durchflußquerschnittes 25 zwischen Sitzfläche 7 und Dichtfläche 11, 18 beträgt. Auch diese konstante bis leicht diffusorartige Weiterführung des Strömungsquerschnittes wirkt sich zusätzlich im Sinne einer Minimierung der Verluste aus.

Claims (5)

1. Einspritzventil an einer Brennkraftmaschine mit einem Ventilkörper, dessen Innenraum an seinem unteren in Form eines Sacklochs ausgebildeten Ende über Einspritzöffnungen mit einem Brennraum der Brennkraftmaschine in Verbindung steht und oberhalb des Sacklochs eine hohlkegelige Sitzfläche aufweist, auf der eine kegelige Dichtfläche an einer axial im Ventilkörper beweglichen Ventilnadel im Schließzustand anliegt, welch letztere mit einem unterhalb der Dichtfläche angeordneten Zapfen in das Sackloch eintaucht, dadurch gekennzeichnet, daß im Innenraum des Ventilkörpers der Übergang von der hohlkegeligen Sitzfläche (7) zum hohlzylindrischen Wandteil des Sacklochs (4) durch einen ersten Radius (8) gebildet wird, der das 0,55 bis 0,65fache des Sacklochdurchmessers (9) beträgt und der Übergang von der kegeligen Dichtfläche (11; 18) zur Mantelfläche (13; 20) des Zapfens (12; 19) an der Ventilnadel (10; 17) durch einen zweiten Radius (15; 22) gebildet wird, der das 0,65 bis 0,75fache des Sacklochdurchmessers (9) beträgt.

2. Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand vom Boden (5) des Sacklochs (4) zum unteren Ende (14; 21) des Zapfens (12; 19) bei geöffneter Ventilnadel (10; 17) mindestens das 0,75fache des Sacklochdurchmessers (9) beträgt.

3. Einspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der freie Strömungsquerschnitt (23; 24) im Sackloch (4) unterhalb des ersten Radius (8) das 1,0 bis 1,25fache des Durchflußquerschnittes (25) zwischen Sitzfläche (7) und Dichtfläche (11; 18) beträgt.

4. Einspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (12; 19) an seinem dem Boden (5) des Sacklochs (4) zugewandten Ende (14; 21) kegelförmig ausläuft.

5. Einspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der an den zweiten Radius (15) anschließenden Mantelfläche (13) des Zapfens (12) zylindrisch ausgebildet ist.