DE3808396A1 - Kraftstoffeinspritzventil - Google Patents
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Description
Die Erfindung geht aus von einem Kraftstoffeinspritzventil nach der
Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon ein Kraftstoffeinspritzven
til bekannt (DE-OS 36 33 612) , bei dem Kraftstoff in Form verschie
dener Strahlen abgespritzt wird, die auf verschiedene Einlaßventile
der Brennkraftmaschine gerichtet sein können. Dieses Kraftstoffein
spritzventil hat jedoch den Nachteil, daß keine besonderen Aufberei
tungsmaßnahmen für den Kraftstoff vorgesehen sind, also der Kraft
stoff mehr oder weniger schnurstrahlförmig und unter Bildung von
großen Kraftstofftröpfchen an die Ansaugluft abgegeben wird, wodurch
es in höherem Maße zu einer ungewünschten Benetzung der Wandung des
Luftansaugrohres durch Kraftstoff kommt, die dazu führt, daß die
Brennkraftmaschine in unkontrollierter Weise mit einem sich ändern
den Kraftstoff-Luft-Gemisch versorgt wird, insbesondere, wenn vom
Fahrer des zugehörigen Fahrzeuges eine im Luftansaugrohr angeordnete
Drosselklappe plötzlich geöffnet oder geschlossen wird.
Bei einem anderen Kraftstoffeinspritzventil (DE-OS 24 60 111) ist
bereits vorgesehen, daß stromaufwärts der Ventilsitzfläche der
Kraftstoff in einen Drall versetzt wird und anschließend unter Bil
dung eines kegelförmigen Kraftstoffstrahles durch eine Zumeßöffnung
in das Luftansaugrohr gespritzt wird.
Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil mit den kennzeichnen
den Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß
es die Erzeugung zweier kegelförmiger Kraftstoffstrahlen ermöglicht,
die unter Bildung feinster Kraftstofftröpfchen und der Vermeidung
von Wandbenetzung des Luftansaugrohres eine Versorgung der Brenn
kraftmaschine mit einem möglichst homogenen Kraftstoff-Luft-Gemisch
gewährleisten. Dabei können die wenigstens zwei kegelförmigen Kraft
stoffstrahlen auf ein Einlaßventil oder auf verschiedene Einlaßven
tile einer Brennkraftmaschine gerichtet sein. Das aufgrund der er
findungsgemäßen Ausgestaltung des Kraftstoffeinspritzventiles homo
gene, gut aufbereitete Kraftstoff-Luft-Gemisch bewirkt eine Verrin
gerung des Kraftstoffverbrauches und der Anteile schädlicher Be
standteile des Abgases der Brennkraftmaschine.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor
teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch
angegebenen Kraftstoffeinspritzventiles möglich.
Vorteilhaft ist es, die Zumeßöffnungen zur Längsachse des Ventilge
häuses zu neigen, so daß der Verlauf der kegelförmigen Kraftstoff
strahlen in gewünschter Weise an die Erfordernisse der Brennkraft
maschine angepaßt werden kann.
Vorteilhaft ist es ebenfalls, die Tangentialkanäle so in die Drall
räume münden zu lassen, daß sich in den Drallräumen gleiche Drall
richtungen ergeben. Hierdurch sind die Drallrichtungen in den abge
spritzten kegelförmigen Kraftstoffstrahlen ebenfalls gleich, und es
wird zwischen diesen das Auftreten eines Unterdruckes vermieden, der
zu ungewünschten gegenseitigen Beeinflussungen führen kann.
Besonders vorteilhaft ist es, die Zumeßöffnungen, Tangentialkanäle
und Drallräume in einem auf das Ventilgehäuse aufsteckbaren Vorsatz
körper vorzusehen, so daß eine schnelle und einfache Anpassung eines
Kraftstoffeinspritzventiles an die verschiedenen Anforderungen beim
Einsatz in verschiedene Brennkraftmaschinen möglich ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung verein
facht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläu
tert. Es zeigen
Fig. 1 in teilweiser Darstellung ein erfindungsge
mäß ausgestaltetes Kraftstoffeinspritzventil, Fig. 2 einen Schnitt
entlang der Linie II-II in Fig. 1.
Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Kraftstoffeinspritzventil 1
dient vorzugsweise zur Kraftstoffversorgung in das Luftansaugrohr 2
von gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschinen 3. Das
Kraftstoffeinspritzventil 1 verfügt, falls es elektromagnetisch be
tätigbar ist, über einen nicht näher dargestellten, elektrisch an
steuerbaren Magnetkreis, durch den eine mit einem Anker des Magnet
kreises verbundene Ventilnadel 5 betätigbar ist. Die Ventilnadel 5
gleitet in einer Führungsbohrung 6 eines Ventilgehäuses 7 in axialer
Richtung. Das Ventilgehäuse 7 ist in der Regel aus mehreren Einzel
gehäuseteilen aufgebaut, die symmetrisch zu einer Längsachse 8 des
Kraftstoffeinspritzventiles ausgebildet sind und sich in axialer
Richtung erstrecken. Das in der Zeichnung dargestellte Einzel
gehäuseteil des Ventilgehäuses 7 wird allgemein auch als Düsenkörper
bezeichnet. Zur Führung der Ventilnadel 5 innerhalb der Führungsboh
rung 6 dienen beispielsweise zwei mit Abstand zueinander angeordnete
Führungsabschnitte 9 an der Ventilnadel 5, welche beispielsweise als
eine axiale Umströmung ermöglichende Vierkante ausgebildet sein kön
nen. Zur Vereinfachung der Darstellung wurde lediglich ein Führungs
abschnitt 9 dargestellt. Stromabwärts der Führungsabschnitte 9 ist
an der Ventilnadel 5 ein Dichtsitz 11 ausgebildet, der z.B. kegelig
oder ballig ausgebildet sein kann und bei geschlossenem Kraftstoff
einspritzventil 1 auf einer zur Führungsbohrung 6 hin offenen kege
ligen Ventilsitzfläche 12 im sogenannten Düsenkörper des Ventilge
häuses 7 aufliegt. Bei geöffnetem Kraftstoffeinspritzventil hebt die
Ventilnadel 5 mit ihrem Dichtsitz 11 von der Ventilsitzfläche 12 ab,
wodurch Kraftstoff aus der Führungsbohrung 6 über die Ventilsitzflä
che 12 in eine sich daran anschließende Zentralöffnung 13 im soge
nannten Düsenkörper strömen kann. Ventilsitzfläche 12 und Zentral
öffnung 13 müssen nicht unmittelbar ineinander übergehen, vielmehr
können zwischen der Ventilsitzfläche und der Zentralöffnung weitere
kegelförmige oder mit anderer Kontur ausgebildete Öffnungen liegen.
Die Ventilnadel 5 kann, wie dargestellt, eine stromaufwärts der Zen
tralöffnung 13 endende konische Nadelspitze 14 haben. Die Nadel
spitze kann jedoch auch mit einem Zapfen versehen sein, der in nicht
dargestellter Weise in die Zentralöffnung 13 ragt.
Die Ventilsitzfläche 12 und die Zentralöffnung 13 sind an einem Ge
häuseende 16 des Kraftstoffeinspritzventiles 1 vorgesehen, das mit
einer Stirnfläche 17 endet. Auf die Stirnfläche 17 ist ein Vorsatz
körper 18 aufgesetzt, der als scheibenförmiger Körper ausgebildet
sein kann oder, wie im dargestellten Beispiel die Form einer topf
förmigen Kappe mit einem an der Stirnfläche 17 des Gehäuseendes 16
anliegenden Boden 19. Ein sich an den Boden 19 anschließender rohr
förmiger Zylindermantel 20 erstreckt sich in axialer Richtung und
umschließt das Gehäuseende 16. Dabei rastet eine ringförmig ausge
bildete Rastnase 22 in eine ebenfalls ringförmig ausgebildete Rast
nut 23, die mit axialem Abstand zur Stirnfläche 17 am Gehäuseende 16
ausgebildet ist, so daß der Boden 19 direkt an der Stirnfläche 17
anliegt. Der Zylindermantel 20 des Vorsatzkörpers 18 sollte so ela
stisch gestaltet sein, daß ein Aufschieben des Vorsatzkörpers auf
das Gehäuseende 16 möglich ist. Dabei kann der Vorsatzkörper 18 auch
aus Kunststoff gefertigt sein.
Die Zentralöffnung 13 wird beim vorliegenden Ausführungsbeispiel
nach Fig. 1 durch einen ersten Zentralöffnungsabschnitt 24 im Ge
häuseende 16 und einem zweiten Zentralöffnungsabschnitt 25 im Boden
19 des Vorsatzkörpers 18 gebildet. Die beiden Zentralöffnungsab
schnitte 24, 25 fluchten zueinander. Vorzugsweise symmetrisch zur
Längsachse 8 sind im Boden 19 des Vorsatzkörpers 18 wenigstens zwei
Drallräume 27 mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildet, die zur
Stirnfläche 17 des Gehäuseendes 16 hin offen sind und einen radialen
Abstand zum zweiten Zentralöffnungsabschnitt 25 haben. In Fig. 2
sind vier Drallräume 27 dargestellt, die angepaßt an die konstrukti
ven Gegebenheiten der Brennkraftmaschine mit gleichem oder unglei
chem Abstand zueinander liegen. Von dem zweiten Zentralöffnungsab
schnitt 25 führt zu jedem Drallraum 27 ein Tangentialkanal 28, der
jeweils in den einzelnen Drallraum tangential einmündet und zwar
vorzugsweise derart, daß sich in den einzelnen Drallräumen gleiche
Drallrichtungen ergeben. Die Tangentialkanäle 28 sind ebenfalls im
Boden 19 ausgebildet. Vom Zentrum jeden Drallraumes 27 geht je eine
Zumeßöffnung 29 aus, die den Boden 19 des Vorsatzkörpers 18 durch
dringt und die der Kraftstoffzumessung dient. Die Wandung des Bodens
19 zwischen jedem Drallraum und der Bodenstirnfläche 30 kann sehr
dünnwandig ausgebildet sein, so daß sich Zumeßöffnungen herstellen
lassen, mit einem Verhältnis ihrer Länge zu ihrem Durchmesser von
1 : 2. Die Zumeßöffnungen 29 verlaufen vorteilhafterweise geneigt
zur Längsachse 8 des Kraftstoffeinspritzventiles 1. Dabei können die
Neigungen der Zumeßöffnungen 29 so gewählt sein, daß wenigstens zwei
der aus den Zumeßöffnungen austretenden Kraftstoffstrahlen auf ein
Einlaßventil 32 der Brennkraftmaschine 3 gerichtet sind und sich da
bei nicht berühren oder einander durchdringen oder in einer anderen
Ausgestaltung können die Neigungen der Zumeßöffnungen 29 so gewählt
sein, daß wenigstens zwei der Zumeßöffnungen 29 Kraftstoffstrahlen
ergeben, die in Richtung unterschiedlicher Einzelansaugrohre 33 und
damit in Richtung unterschiedlicher Einlaßventile 32 gerichtet sind,
so daß mit einem Kraftstoffeinspritzventil 1 die Einlaßventile 32
zweier unterschiedlicher Zylinder der Brennkraftmaschine direkt mit
Kraftstoff versorgt werden können.
Die Drallräume 27 und Tangentialkanäle 28 müssen nicht unbedingt im
Boden 19 des Vorsatzkörpers 18 ausgebildet sein. Vielmehr können
auch die Drallräume 27 und die Tangentialkanäle 28 zur Stirnfläche
17 hin offen im Gehäuseende 16 ausgebildet sein, wie dies in Fig. 1
gestrichelt dargestellt ist. Dabei gehen die Tangentialkänale 28 von
dem ersten Zentralöffnungsabschnitt 24 aus, und im Boden 19 des Vor
satzkörpers 18 sind lediglich die Zumeßöffnungen 29 ausgebildet.
Für beide Ausgestaltungsfälle gilt, daß der rotierende Kraftstoff in
jedem Drallraum 27 näherungsweise einen Potentialwirbel mit einem
zentralen Wirbelkern über jeder Zumeßöffnung 29 bildet. Dadurch wird
dem aus jeder Zumeßöffnung 29 an der Bodenfläche 30 austretenden
Kraftstoff eine Tangentialkomponente aufgeprägt, die zu einer gleich
mäßigen Kraftstoffverteilung in jedem kegelförmigen Kraftstoffstrahl
führt. Der Kegelwinkel jedes Kraftstoffstrahles läßt sich durch Va
riation der Geometrien des Tangentialkanals 28 und des Drallraums 27
vorbestimmen. Bei hoher Kraftstoffgeschwindigkeit infolge kleiner
Tangentialkanalquerschnitte und großen Durchmessers des Drallraumes
ergibt sich eine große tangentiale Geschwindigkeitskomponente am Um
fang des Wirbelkernes, so daß der Kegelwinkel des Kraftstoffstrahles
entsprechend groß wird. Bei großen Querschnitten der Tangentialka
näle und kleinen Durchmessern der Drallräume ergeben sich kleine Ke
gelwinkel der Kraftstoffstrahlen.
Claims (7)
1. Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen mit einem sym
metrisch zu einer Längsachse ausgebildeten Ventilgehäuse, in dem ein
Ventilschließglied angeordnet ist, das mit einer Ventilsitzfläche
zusammenarbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß stromabwärts der Ven
tilsitzfläche (12) eine Zentralöffnung (13, 24, 25) vorgesehen ist,
von der aus radial nach außen wenigstens zwei Tangentialkanäle (28)
verlaufen, von denen jeder tangential in je einen Drallraum (27)
mündet, von dessen Zentrum je eine Zumeßöffnung (29) für den Kraft
stoff nach außen (30) führt.
2. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß die Zumeßöffnungen (29) geneigt zur Längsachse (8) des Ven
tilgehäuses (7) verlaufen.
3. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß die Tangentialkanäle (28) so in die Drallräume (27) münden,
daß sich in den Drallräumen (27) gleiche Drallrichtungen ergeben.
4. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß die Zumeßöffnungen (29) in einem am Ventilgehäuse (7) ange
ordneten Vorsatzkörper (18) ausgebildet sind.
5. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich
net, daß die Tangentialkanäle (28) und die Drallräume (27) in dem
Vorsatzkörper (18) ausgebildet sind.
6. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich
net, daß der Vorsatzkörper (18) auf das Ventilgehäuse (7) aufsteck
bar ist.
7. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 2 bis 6, da
durch gekennzeichnet, daß durch mindestens zwei der Zumeßöffnungen
(29) Kraftstoff in Richtung unterschiedlicher Einlaßventile (32) der
Brennkraftmaschine (3) abspritzbar ist.
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