DE3935728A1 - Ventil fuer die kraftstoff-einspritz-einrichtung eines verbrennungsmotors, ausgestattet mit einem teiler, welcher den kraftstoffstrahl teilt - Google Patents

Ventil fuer die kraftstoff-einspritz-einrichtung eines verbrennungsmotors, ausgestattet mit einem teiler, welcher den kraftstoffstrahl teilt

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Description

Die Erfindung betrifft ein Ventil für eine Kraftstoff-Ein­ spritz-Einrichtung eines Verbrennungsmotors, welches mit einem Teiler versehen ist, welcher geeignet ist, den Kraftstoff­ strahl zu teilen.
Nach dem Stand der Technik enthalten Ventile des oben ange­ deuteten Typs eine Düse, in welcher eine Kraftstoff-Einspritz- Öffnung für den Kraftstoff, mit welchem der Motor versorgt wird, ausgeformt ist. Weiterhin ist bekannt, daß der korrekte Betrieb des Motors von der Qualität des Kraftstoff-Luftge­ misches abhängt, welche wiederum von dem Grad der Zerstäubung des Kraftstoffs abhängt, welcher hinter der Einspritzöffnung erhalten wird.
Beim Stand der Technik wird die Düse an einen Teiler gekop­ pelt, welcher stromabwärts der Einspritzöffnung angebracht wird und zylindrische Öffnungen von reduziertem Durchmesser aufweist. Die beiden Öffnungen sind geneigt, und im besonderen laufen sie mit zunehmender Annäherung an die äußeren Öffnungen allmählich auseinander.
Das oben beschriebene Ventil hat verschiedene Nachteile, wel­ che vor allem die Form des Teilers betreffen, welcher keine Erfüllung einer korrekten Teilung des Kraftstoffstrahls er­ reicht. Tatsächlich trennt die zylindrische Form des Teilers den Kraftstoff-Sprühnebel, jedoch in zwei kompakte Ströme. Au­ ßerdem geschieht es, daß die zentrale Region des Kraftstoff- Sprühnebels gegen den festen Teil des Teilers stößt, welcher sich zwischen den Einlaßöffnungen der beiden zylindrischen Öffnungen befindet. All dieses trägt offensichtlich nicht dazu bei, den unterhalb des Teilers erhaltenen Kraftstoff im ganzen zu zerstäuben.
Zuletzt muß angemerkt werden, daß die Flußrate des Kraftstoffs durch den Durchmesser der Einspritzöffnung so bestimmt wird, daß die Bereitstellung von Öffnungen von vermindertem Durch­ messer in dem Teiler, wegen der Abmessungen des Teilers selbst, eine Beschränkung verursacht, welche sicher die Flußrate des Kraftstoffs beschränkt, oder vielmehr die Anwendung von Tei­ lern dort nicht erlaubt, wo die Düsen für eine hohe Flußrate ausgebildet sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Ventil zu schaffen, welches die angeführten Nachteile vermeidet und welches mit einem Teiler versehen ist, welcher ohne Beschränkungen in der Fluß­ rate den Kraftstoffstrahl weitgehend trennt.
Das erfindungsgemäße Ventil, welches den Kraftstoff in der Kraftstoff-Einspritz-Einrichtung eines Verbrennungsmotors do­ siert und zerstäubt, weist eine Düse auf, in welcher eine Ein­ spritzöffnung ausgebildet ist, und ist dadurch gekennzeichnet, daß strahlabwärts der Einspritzöffnung ein Teiler angebracht ist, welcher den Kraftstoffstrahl teilt und zu diesem Zweck zwei durch eine teilende Trennwand getrennte Öffnungen auf­ weist, wobei der Teiler zwei im wesentlichen flache gegenüber­ liegende Flächen mit abgegrenzten jeweiligen innneren Berei­ chen der Öffnungen aufweist und deren longitudinale Achse koaxial ist zu derjenigen des Teilers.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsformen und aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 und 2 Schnitte zweier verschiedener Ausführungsformen eines Ventils nach den Grundlagen dieser Erfindung, und
Fig. 3 eine Ansicht von unten eines Bestandteils des Ventils von Fig. 1.
In Fig. 1 bezeichnet die Bezugsnummer 1 ein Ventil zur Dosie­ rung und Zerstäubung des Kraftstoffs in einem Kraftstoff-Ein­ spritz-System 2 eines Verbrennungsmotors (nur teilweise veran­ schaulicht, weil es ein bekannter Typ ist). Das Ventil 1 ent­ hält eine im wesentlichen rohrförmige Düse 3 und besitzt eine zylindrische Seitenwand 4, sowie eine untere Wand 5, in wel­ cher eine Einspritzöffnung 6 ausgebildet ist. Eine Vorrichtung 2 enthält einen Körper 7, welcher an seiner Unterseite die Dü­ se 3 stützt und welcher eine axiale Bohrung aufweist, in wel­ cher ein Verschlußelement 8 axial verschiebbar ist. Eine unte­ re Kante 9 des Körpers 7 ist zur Innenseite hin gefaltet, um einen Ansatz für einen ringförmigen Flansch 10 zu bilden, wel­ cher eine Erweiterung der Seitenwand 4 der Düse 3 ist.
Nach dem Stand der Technik sollte der Kraftstoff vorzugsweise durch einen axialen Durchlaß fließen, welcher in dem Ver­ schlußelement in seinem vorgelagerten Teil 11 geformt wird, von welchem er durch die radialen Löcher 12 in das Innere der innerhalb der Düse 3 benannten Kammer 13 fließt. Weiterhin ist bekannt, daß das Verschlußelement 8 durch die Anziehung, wel­ che ein ferromagnetischer Anker ausübt, aufwärts gegen die Wirkung von Federmitteln bewegt wird, wenn der Anker durch ei­ ne geeignete elektrische Spule angeregt wird, welche auf einem Kern an dem Verschlußelement 8 befestigt ist. Dieses Ver­ schlußelement 8 hat ein im wesentlichen kegelförmiges unteres Ende 14, welches im Betrieb auf das Innere der Einspritzöff­ nung 6 einwirkt, um diese ganz oder teilweise zu schließen.
In Fig. 1 ist das Ventil 1 mit einem Teiler 15 versehen, wel­ cher durch einen tassenförmigen zylindrischen Körper mit einer unteren Wand 16 und einer zylindrischen Seitenwand 17 gebildet wird. Der Teiler 15 ist im Betrieb auf die Düse 3 aufgesetzt und umgibt den unteren Teil der Düse 3 teilweise koaxial. Die innere Seite der Wand 16 des Teilers 15 steht mit der Außen­ seite der Wand 5 der Düse 3 in Kontakt. In dieser Wand 16 des Teilers 15 sind zwei Öffnungen 18 ausgebildet, welche vonein­ ander durch eine im wesentlichen pyramidenförmige teilende Trennwand 21 getrennt sind.
Die Fig. 1 und 3 zeigen, daß die Trennwand 21 eine longitu­ dinale Achse hat, welche koaxial mit derjenigen des Teilers 15 und damit mit der Düse 3 verläuft. Genauer ist die longitudi­ nale Achse der Trennwand 21 koaxial mit der Achse der Ein­ spritzöffnung 6. Die Trennwand 21 hat eine scharfe obere Kan­ te, welche die inneren Öffnungen der Löcher 18 gestaltet. Die Stärke der Trennwand 21 wächst stetig von der inneren Seite aus zu der äußeren Seite der Wand 16. Die beiden gegenüberlie­ genden Flächen, welche die Trennwand 21 bilden und die Öffnun­ gen 18 abgrenzen, sind im wesentlichen flach. Die Öffnungen 18 haben daher longitudinale Achsen, welche in bezug auf diejeni­ gen des Teilers 15 geneigt sind. Diese Öffnungen 18 haben in ihrem schräg verlaufenden Teil ein begrenzendes Profil, wel­ ches bestimmt wird durch einen äußeren halbkreisförmigen Be­ reich und einen inneren geradlinigen Bereich an der flachen Seite der Trennwand 21. Die Weite der Öffnungen 18 ist entlang ihrer longitudinalen Achsen konstant. Angemerkt sei, daß in dieser Ausführungsform die scharfe Kante, welche die obere Kante der Trennwand 21 bildet, auf einer etwas niedrigeren Hö­ he steht als derjenigen, die durch die Innenseite der Wand 16 bestimmt wird. Folgerichtig haben die inneren Öffnungen der Löcher 18 einen gemeinsamen Bereich. Die äußeren Öffnungen der Löcher 18 und der untere Teil der Trennwand 21 bilden einen entsprechenden, konisch geformten Vorsprung 22, welcher sich auf der Außenseite der Wand 16 konisch erweitert. Es ist be­ sonders wichtig anzumerken, daß die Gestalt der Öffnungen 18 es erlaubt, die maximalen Dimensionen des Teilers auszunutzen und Öffnungen von größerem Durchmesser ermöglicht als die zylindrischen Löcher, welche in Teilern nach dem Stand der Technik ausgebildet sind.
Zwischen einer auf die Düse 3 passenden oberen Scheibe 23 und einer unteren Scheibe 24, welche mit der Kante der Wand 17 in Eingriff steht, ist um die Düse 3 herum ein Sitz für eine ringförmige Dichtung 25 gebildet.
In Fig. 2 bezeichnet die Bezugsnummer 31 allgemein ein Ven­ til. Das Ventil 31 ist auf einer Vorrichtung 32 angebracht, welches der Vorrichtung 2 ähnlich ist. Das Ventil 31 besteht aus einer im wesentlichen röhrenförmigen Düse 33, welche eine zylindrische Seitenwand 34 aufweist und eine obere Wand 35, in welcher eine Einspritzöffnung 36 ausgebildet ist. Die Vorrich­ tung 32 unterscheidet sich von der Vorrichtung 2 im wesentli­ chen durch die unterschiedlichen Abmessungen des Verschlußele­ ments. Tatsächlich enthält die Vorrichtung 32 ein Verschluß­ element 37, welches mit einem Kopf 38 versehen ist und dessen flache Seite fähig ist, die Einspritzöffnung 36 in einer be­ stimmten Betriebsphase von oben zu schließen. Ferner enthält die Vorrichtung 32 einen Körper 41, entlang dessen das Ver­ schlußelement 37 in derselben Weise beweglich ist, wie das schon in bezug auf die Vorrichtung 2 beschrieben wurde. Der Kraftstoff strömt durch axiale Bohrung in das Verschlußelement 37 und durch dessen Teil 42, durchströmt dann die radialen Lö­ cher 43 und strömt in das Innere der Kammer 44, welche in Ent­ sprechung mit einem unteren Teil des Körpers 41 bestimmt wird. Eine Unterkante 45 des letzteren ist im gebrauchsfertigen Zu­ stand nach innen gefaltet, um einen kreisförmigen Ring 46 zu haltern, welcher von der Wand 34 nahe der Wand 35 der Düse 33 absteht.
Gemäß der Erfindung ist das Ventil 31 mit einem Teiler 47 ver­ sehen, welcher durch einen zylindrischen Körper gebildet wird, welcher in das Innere der Düse 33 an der unteren Kante ihrer Wand 34 eingepaßt ist. In dem Teiler 47 sind zwei Öffnungen ähnlich der Öffnungen 18 der Einrichtung 15 ausgeformt und da­ her mit denselben Bezugsnummern bezeichnet. Die Trennwand, welche die Öffnungen 18 des Teilers 47 begrenzt, ist der Trennwand 21 des Teilers 15 ähnlich und daher ebenfalls mit denselben Bezugsnummern bezeichnet.
Der Teiler 47 wird im wesentlichen durch den zentralen Teil der Wand 16 des Teilers 15 gebildet. Der einzige Unterschied liegt darin, daß der Teiler 47 dort kein Vorraum des konischen Vorsprungs 22 ist. In der Umgebung der Düse 33 ist zwischen einer oberen, auf die Düse 33 passenden Scheibe 51, und einer unteren Scheibe 52, welche sich von einem durch die Seitenwand 34 gehalterten Ring 53 fortsetzt, ein Sitz für einen Dichtring 54 gebildet.
Der Teiler 15 oder 47 kann konventionell aus Metall oder aus geformtem Kunststoff hergestellt sein. Falls der Teiler aus Metall besteht, können die Öffnungen 18 durch Stanzen, durch Elektro-Erosion oder durch Lasertechnik ausgeformt sein.
Der aus den Eintrittsöffnungen 6 oder 36 austretende Kraft­ stoffstrahl wird im Betrieb durch die Teiler 15 oder 47 in zwei Teile getrennt. Wegen der inneren Gestalt der Öffnungen 18, genauer wegen der Gestalt der Trennwand 21, wird der Kraftstoffstrahl in zwei laminare Strahlen geteilt, deren Wei­ te derjenigen des geradlinigen Teils der Löcher 18 gleich ist.
Außerdem beseitigt die gezeigte Form der Trennwand 21 den Rückprall des Kraftstoffstrahls in der Zentralregion.
Insbesondere wird das Ventil mit einem Teiler versehen, in welchem die Öffnungen in einer solchen Weise geformt sind, daß sie eine wirkungsvollere Teilung des Kraftstoffstrahls er­ lauben. Folglich ist der Kraftstoff feiner zerstäubt, und dies trägt bei zu einer effektiveren Mischung mit der Luft und da­ mit zu einer besseren Verbrennung des Gemisches. Ferner sind die Öffnungen 18 für gleiche Teilerabmessungen von größerer Weite als die entsprechenden Öffnungen in Teilern nach dem Stand der Technik. Dies erlaubt den Ausschluß irgendwelcher Beschränkungen strahlabwärts der Einspritzöffnungen und ermög­ licht damit die Verwendung der Teiler 15 oder 47 sogar mit Ventilen mit einer hohen Flußrate.
Ferner wird angemerkt, daß der Teiler 15 oder 47 eine einfache Konstruktion und einfach aufgebaut ist und daher niedrige Pro­ duktionskosten verursacht.

Claims (12)

1. Ventil zur Dosierung und Zerstäubung des Kraftstoffs in ei­ ner Kraftstoff-Einspritz-Einrichtung (2 oder 32) eines Ver­ brennungsmotors, mit einer Düse (3 oder 33), in welcher eine Einspritzöffnung (6 oder 36) ausgebildet ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß strahlabwärts der Einspritzöffnungen (6 oder 36) ein Teiler (15 oder 47) angebracht ist, welcher den Kraft­ stoffstrahl teilt und zwei Öffnungen (18) hat, welche durch eine teilende Trennwand (21) voneinander getrennt sind, welche zwei im wesentlichen flache gegenüberliegende Flächen aufweist, welche die jeweiligen inneren Bereiche der Öffnungen (18) von­ einander abgrenzen und deren longitudinale Achsen koaxial mit derjenigen des Teilers (15 oder 47) verlaufen.
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (18) in bezug auf den Teiler (15 oder 47) geneigte longitudinale Achsen haben, und dadurch, daß die Trennwand (21) im wesentlichen Pyramidenform hat und ihre Dicke somit vom inneren Einlaß der Öffnungen (18) zu ihren äußeren Öffnun­ gen hin stetig zunimmt.
3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (21) eine im wesentlichen scharfe Kante an den Ein­ laßöffnungen der Öffnungen (18) aufweist.
4. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (18) entlang ihrer longitudinalen Achsen im wesent­ lichen konstante Weite aufweisen.
5. Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (18) eine äußere Begrenzung des Querschnitts aufwei­ sen, welche durch einen jeweiligen, im wesentlichen halbkreis­ förmigen äußeren Bereich und durch einen jeweiligen geradli­ nigen Bereich auf der entsprechenden flachen Seite der Trenn­ wand (21) bestimmt wird.
6. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Düse (3) Röhrenform hat und eine zylin­ drische Seitenwand (4) aufweist, sowie eine untere Wand (5), in welcher die Einspritzöffnungen (6) ausgebildet sind, wobei die Teiler (15) einen tassenförmigen zylindrischen Körper auf­ weisen, welcher geeignet ist, um den unteren Teil der Düse (3) koaxial aufzunehmen.
7. Ventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Teiler (15) eine zylindrische Seitenwand (17) und eine untere Wand (16) enthält, in welcher die Öffnungen (18) ausgebildet sind.
8. Ventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Seite der unteren Wand (16) des Teilers (15) im wesent­ lichen in Kontakt steht mit der Außenseite der unteren Wand (5) der Düse (3).
9. Ventil nach Anspruch 7 und/oder Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Auslaßöffnungen der Öffnungen (18) und der untere Teil der Trennwand (21) in einem im wesentlichen koni­ schen Vorsprung (22) ausgebildet sind, wobei sie sich koaxial über die Außenfläche der unteren Wand (16) des Teilers (15) erstrecken.
10. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Düse 33 Röhrenform hat und eine zylindri­ sche Seitenwand (34) sowie eine obere Wand (35) aufweist, in welcher die Einspritzöffnung (36) ausgebildet ist, dabei hat der Teiler (47) einen zylindrischen Körper, welcher koaxial im Inneren der Düse (33) untergebracht ist.
11. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Teiler (15 oder 47) aus Metall be­ steht, und die Öffnungen (18) durch Stanzen, Elektro-Erosion, oder Lasertechnik ausgeformt sind.
12. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Teiler (15 oder 47) aus geformtem Kunststoff hergestellt ist.
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