DE3808396C2

DE3808396C2 - Kraftstoffeinspritzventil

Info

Publication number: DE3808396C2
Application number: DE3808396A
Authority: DE
Inventors: Ewald Ziegler; Joerg Widera; Stefan Dipl Phys Dr Arndt; Nikolaus Dipl Ing Dr Simon
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1988-03-12
Filing date: 1988-03-12
Publication date: 1995-05-04
Anticipated expiration: 2008-03-13
Also published as: IT1228957B; US4945877A; IT8919627A0; DE3808396A1; KR960003696B1; JPH01271656A; KR890014868A; JP2659789B2

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Kraftstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon ein Kraftstoffeinspritzventil bekannt (GB-PS 864 398), bei dem Kraftstoff in Form verschiedener Strahlen abgespritzt wird, die auf verschiedene Einlaßventile der Brennkraftmaschine gerichtet sein können. Dieses Kraftstoffeinspritzventil hat jedoch den Nachteil, daß keine besonderen Aufbereitungsmaßnahmen für den Kraftstoff vorgesehen sind, also der Kraftstoff mehr oder weniger 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 ändernden Kraftstoff-Luft-Gemisch versorgt wird.

Bei einem anderen Kraftstoffeinspritzventil (JP-Abstract 60-222 557 (A)) ist bereits vorgesehen, daß stromabwärts der Ventilsitzfläche der Kraftstoff in einen Drall versetzt wird und anschließend unter Bildung eines kegelförmigen Kraftstoffstrahles durch eine Einspritzöffnung in das Luftansaugrohr gespritzt wird.

Die Aufteilung eines Düsenkörpers mit einer zentralen Kammer und radial nach außen verlaufenden Einspritzöffnungen ist an sich aus der DE-33 02 220 A1 bekannt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung gegenüber dem genannten Stand der Technik besteht darin, auch bei einer mehrstrahligen Einspritzdüse eine möglichst gute Gemischaufbereitung zu erzeugen, die sich mit geringem konstruktivem Aufwand verwirklichen läßt. Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil hat darüber hinaus 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 Brennkraftmaschine mit einem möglichst homogenen Kraftstoff-Luft-Gemisch gewährleistet. Dabei können die wenigstens zwei kegelförmigen Kraftstoffstrahlen auf ein Einlaßventil oder auf verschiedene Einlaßventile einer Brennkraftmaschine gerichtet sein. Das aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Kraftstoffeinspritzventiles homogene, gut aufbereitete Kraftstoff-Luft-Gemisch bewirkt eine Verringerung des Kraftstoffverbrauches und der Anteile schädlicher Bestandteile des Abgases der Brennkraftmaschine.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Kraftstoffeinspritzventiles möglich.

Vorteilhaft ist es, die den Kraftstoff zu messenden Einspritzöffnungen zur Längsachse des Ventilgehäuses zu neigen, so daß der Verlauf der kegelförmigen Kraftstoffstrahlen in gewünschter Weise an die Erfordernisse der Brennkraftmaschine angepaßt werden kann.

Vorteilhaft ist es ebenfalls, die Tangentialkanäle so in die Drallräume münden zu lassen, daß sich in den Drallräumen gleiche Drallrichtungen ergeben. Hierdurch sind die Drallrichtungen in den abgespritzten kegelförmigen Kraftstoffstrahlen ebenfalls gleich, und es wird zwischen diesen das Auftreten eines Unterdrucks vermieden, der zu ungewünschten gegenseitigen Beeinflussungen führen kann.

Besonders vorteilhaft ist es, die Einspritzöffnungen, Tangentialkanäle und Drallräume in einem auf das Ventilgehäuse aufsteckbaren, separaten Bauteil vorzusehen, so daß eine schnelle und einfache Anpassung eines Kraftstoffeinspritzventiles an die verschiedenen Anforderungen beim Einsatz in verschiedene Brennkraftmaschinen möglich ist.

Zeichnung

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.

Beschreibung des Ausführungsbeispieles

Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Kraftstoffeinspritzventil 1 dient vorzugsweise zur Kraftstoffversorgung in das Luftansaugrohr 2 einer gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschine 3. Das Kraftstoffeinspritzventil 1 verfügt, falls es elektromagnetisch be tätigbar ist, über einen nicht näher dargestellten, elektrisch an steuerbaren Antrieb, durch den eine mit einem Anker eines Elektromagneten 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 zentrale Kammer 13 im soge nannten Düsenkörper strömen kann. Ventilsitzfläche 12 und Kammer 13 müssen nicht unmittelbar ineinander übergehen, vielmehr können zwischen der Ventilsitzfläche und der zentralen Kammer weitere kegelförmige oder mit anderer Kontur ausgebildete Öffnungen liegen. Die Ventilnadel 5 kann, wie dargestellt, eine stromaufwärts der Kammer 13 endende konische Nadelspitze 14 haben. Die Nadel spitze kann jedoch auch mit einem Zapfen versehen sein, der in nicht dargestellter Weise in die Kammer 13 ragt.

Die Ventilsitzfläche 12 und die Kammer 13 sind an einem Ge häuseende 16 des Kraftstoffeinspritzventiles 1 vorgesehen, das mit einer Stirnfläche 17 endet. Auf die Stirnfläche 17 ist ein separates Bauteil 18 aufgesetzt, welcher 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 Bauteils 18 sollte so ela stisch gestaltet sein, daß ein Aufschieben dieses Bauteils auf das Gehäuseende 16 möglich ist. Dabei kann das Bauteil 18 auch aus Kunststoff gefertigt sein.

Die zentrale Kammer 13 wird beim vorliegenden Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 durch einen ersten Abschnitt 24 im Ge häuseende 16 und einem zweiten Abschnitt 25 im Boden 19 des Bauteils 18 gebildet. Die beiden Ab schnitte 24, 25 fluchten zueinander. Vorzugsweise symmetrisch zur Längsachse 8 sind im Boden 19 des Bauteils 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 Abschnitt 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 Ab 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 Einspritzöffnung 29 aus, die den Boden 19 des Bauteils 18 durch dringt und die der Kraftstoffzuführung in dem Saugkanal dient. Die Wandung des Bodens 19 zwischen jedem Drallraum und der Bodenstirnfläche 30 kann sehr dünnwandig ausgebildet sein, so daß sich Einspritzöffnungen herstellen lassen, mit einem Verhältnis ihrer Länge zu ihrem Durchmesser von 1 : 2. Die Einspritzöffnungen 29 verlaufen vorteilhafterweise geneigt zur Längsachse 8 des Kraftstoffeinspritzventiles 1. Dabei können die Neigungen der Einspritzöffnungen 29 so gewählt sein, daß wenigstens zwei der aus den Einspritzöffnungen austretenden Kraftstoffstrahlen auf ein Einlaßventil 32 der Brennkraftmaschine 3 gerichtet sind und sich da bei nicht berühren oder einander durchdringen. In einer anderen Ausgestaltung können die Neigungen der Einspritzöffnungen 29 so gewählt sein, daß wenigstens zwei der Einspritzöffnungen 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 Bauteils 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 Abschnitt 24 aus, und im Boden 19 des Bauteils 18 sind lediglich die Einspritzöffnungen 29 ausgebildet.

Für beide Ausgestaltungsfälle gilt, daß der rotierende Kraftstoff in jedem Drallraum 27 näherungsweise einen Potentialwirbel mit einem zentralen Wirbelkern über jeder Einspritzöffnung 29 bildet. Dadurch wird dem aus jeder Einspritzöffnung 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

1. Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen mit einem symmetrisch zu einer Längsachse ausgebildeten Ventilgehäuse, in dem ein Ventilschließglied angeordnet ist, das mit einer Ventilsitzfläche zusammenarbeitet und mit einer stromabwärts der Ventilsitzfläche gelegenen zentralen Kammer, dadurch gekennzeichnet, daß von der zentralen Kammer (13, 24, 25) ausgehend radial nach außen wenigstens zwei Tangentialkanäle (28) verlaufen, von denen jeder tangential in je einen Drallraum (27) mündet, von dessen Zentrum je eine Einspritzöffnung (29) für eine Kraftstoffabgabe nach außen (30) führt.

2. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzöffnungen (29) geneigt zur Längsachse (8) des Ventilgehäuses (7) verlaufen.

3. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 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 gekennzeichnet, daß die Einspritzöffnungen (29) in einem separaten Bauteil (18) des Ventilgehäuses (7) angeordnet sind.

5. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Tangentialkanäle (28) und die Drallräume (27) in dem Bauteil (18) ausgebildet sind.

6. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil (18) mit einem rohrförmigen Zylindermantel (20) ein Gehäuseende (16) des Ventilgehäuses (7) umschließt und daran mittels einer in eine Rastnut (23) eingreifenden Rastnase (22) gehalten wird.

7. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkraftmaschine mehrere Einlaßventile (32) aufweist, das Kraftstoffeinspritzventil (1) in deren Saugkanal (2) angeordnet ist und die Strahlen der Einspritzöffnungen (29) auf die Einlaßventile (32) gerichtet sind.