DE4004897C1 - IC engine fuel charge feed - has mix injection orifice coaxial to valve axis in base of sleeve - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Einspritzung eines Brennstoff-Luft-Gemisches nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon eine Vorrichtung zur Einspritzung eines Brennstoff-Luft- Gemisches (DE-OS 32 40 554) bekannt, bei der es sich um ein Ein­ spritzventil mit einer Gasführungshülse handelt, dessen Spritzöff­ nung von einem mit einem Gasringkanal in Verbindung stehenden Gas­ ringspalt an der Gasführungshülse in unmittelbarer Nähe umgeben ist. Die Anpassung des Gasringspaltes an die Bedürfnisse der Brennkraft­ maschine und an verschiedene Typen von Einspritzventilen ist nur mittels Verschieben bzw. Verbiegen der Gasführungshülse mit großem Aufwand möglich, so daß die Herstellung dieser bekannten Vorrichtung in einer Großserienfertigung große Kosten verursacht, die durch die Optimierung des Gasringspaltes bedingt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Einspritzung eines Brennstoff-Luft-Gemisches zu schaffen, mit der auf einfache Art und Weise und kostengünstig an einem Brennstoffeinspritzventil eine Luftumfassung erzeugt werden kann, ohne eine während der Montage erforderliche Einstellung des Gasringspaltes. Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruches gelöst. Vorteilhaft ist es dabei, daß der Gasringspalt durch die Wahl einer nach den je­ weiligen Bedürfnissen ausgebildeten Luftumfassungsbuchse durch diese festgelegt ist. Die Verwendung verschiedener Luftumfassungsbuchsen ermöglicht eine Anpassung der Luftmenge an die jeweiligen Bedürf­ nisse der Brennkraftmaschine, ohne daß eine weitere Einstellung er­ forderlich ist.

Die genaue Einhaltung des definierten Luftspaltes ist ohne einen Einstellvorgang nur durch das unmittelbare Abstützen der Luftumfas­ sungsbuchse an dem Ventilende des Brennstoffeinspritzventils ge­ währleistet. Die geringe Höhe des Luftspaltes sorgt dafür, daß die Ansaugluft annähernd auf Schallgeschwindigkeit beschleunigt und so der aus den Brennstoffabspritzöffnungen abgespritzte Brennstoff fein zerstäubt wird.

Der einfache Aufbau der Luftumfassungsbuchse in Verbindung mit ver­ schiedenen Brennstoffeinspritzventilen führt zu einer kostengünsti­ gen Herstellung.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor­ teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Vorrichtung möglich.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Gemischabspritzöffnung dem Ventilende abgewandt sich trichterförmig erweitert, so daß auch bei fehlerhafter Luftaufbereitung aus der Brennstoffeinspritzöffnung austretender Brennstoff die Gemischabspritzöffnungswand nicht benet­ zen kann.

Vorteilhaft ist es ebenfalls, wenn in dem Zylinderteil der Luftum­ fassungsbuchse zumindest eine Luftzufuhröffnung ausgebildet ist, die eine radiale Luftzufuhr, beispielsweise von einem in einem Saugrohr der Brennkraftmaschine ausgebildeten Luftkanal zu der Ringfläche des Bodenteiles hin ermöglicht.

Die Ausbildung eines definierten Luftspaltes zwischen der Ringfläche und dem Ventilende erfordert eine genau einzuhaltende Lage zwi­ schen dem Brennstoffeinspritzventil und der Luftumfassungsbuchse. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, wenn die Anschlagflächen durch einen äußeren unterbrochenen Ringsteg des Bodenteiles ausgebildet werden, der aufgrund der zahlreichen, mit einem vorbestimmten Ab­ stand über die Ringfläche hinausragenden Anschlagflächen nicht nur eine exakte Anlage der Luftumfassungsbuchse an dem Brennstoffein­ spritzventil, sondern auch durch in dem unterbrochenen Ringsteg aus­ gebildete Ausnehmungen eine gesicherte Luftzufuhr zur Ringfläche hin ermöglicht.

Um den zwischen der Ringfläche der Luftumfassungsbuchse und dem Ventilende des Brennstoffeinspritzventils ausgebildeten Luftspalt für verschiedene Zylinder einer Brennkraftmaschine oder auch Brenn­ kraftmaschinen auf einfache und kostengünstige Weise verändern zu können ist es vorteilhaft, wenn zwischen dem Ventilende und den Anschlagflächen der Luftumfassungsbuchse zumindest ein Abstandshal­ ter angeordnet ist.

Vorteilhaft ist es ebenfalls, wenn die Ringfläche durch einen inne­ ren Ringsteg ausgebildet ist, der einen vorbestimmten axialen Ab­ stand zu dem Ventilende aufweist und so die einfache Ausbildung eines schmalen Luftspaltes ermöglicht.

Zur Vergleichmäßigung der Luftzufuhr zum Luftspalt und zur Vermei­ dung störender Turbulenzen ist es bei der Ausbildung des erfindungs­ gemäßen Ringsteges vorteilhaft, wenn das Bodenteil auf seiner Innen­ seite zwischen den Anschlagflächen und dem inneren Ringsteg in ra­ dialer Richtung zur Ringfläche hin zumindest zum Teil schräg zum Ventilende hin verlaufend ausgebildet ist.

Die Ausbildung einer umlaufenden Luftzufuhrnut in einer Zylinder­ innenwand des Zylinderteiles, in die die wenigstens eine Luftzufuhr­ öffnung mündet, hat den Vorteil einer verbesserten Luftzufuhr von der Luftzufuhröffnung vorbei an dem unteren Ende des Brennstoff­ einspritzventils zu der Ringfläche.

Zwischen der Saugrohraufnahme einer Brennkraftmaschine, in der die erfindungsgemäße Vorrichtung montiert ist, und dem Umfang der Luft­ umfassungsbuchse ist eine Abdichtung der wenigstens einen Luftzu­ fuhröffnung erforderlich. Zu diesem Zweck ist es vorteilhaft, wenn am Umfang der Luftumfassungsbuchse beiderseits der Luftzufuhröffnung jeweils eine Ringnut ausgebildet ist, die zur Aufnahme eines oberen Dichtringes und eines unteren Dichtringes dienen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung verein­ facht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläu­ tert.

Fig. 1 zeigt eine erste erfindungsgemäße Ausführung der Vor­ richtung,

Fig. 2 einen teilweisen Schnitt durch die Vorrichtung,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2 sowie

Fig. 4 einen vergrößert dargestellten Ausschnitt eines zweiten Aus­ führungsbeispiels.

Die in der Fig. 1 beispielsweise dargestellte Vorrichtung zur Ein­ spritzung eines Brennstoff-Luft-Gemisches mit einem Brennstoffein­ spritzventil 1 ist in einer Einspritzventilaufnahme 2 eines Saug­ rohrs 3 einer Brennkraftmaschine montiert. Eine Luftumfassungsbuchse 4 der Vorrichtung umfaßt konzentrisch zu einer Ventillängsachse 5 ein in der Fig. 2 bezeichnetes Ventilende 6 des Brennstoffein­ spritzventils 1. Die Luftzufuhr der beispielsweise durch einen Bypass vor einer Drosselklappe im Saugrohr 3 abgezweigten Luft oder der durch ein Zusatzgebläse geförderten Luft zur Luftumfassungs­ buchse 4 erfolgt durch zumindest einen im Saugrohr 3 ausgebildeten Luftkanal 7.

Das in der Fig. 2 nur teilweise im Schnitt dargestellte Ausfüh­ rungsbeispiel zeigt die topfförmig ausgebildete Luftumfassungsbuchse 4, die ein Zylinderteil 10, ein Bodenteil 11 sowie im Bodenteil eine konzentrisch zu der Ventillängsachse verlaufende, zylindrische Mischöffnung 31 und eine sich stromabwärts trichterförmig erwei­ ternde Gemischabspritzöffnung 14 mit einer Gemischabspritzöffnungs­ wand 15 aufweist. Das Zylinderteil 10 umschließt zumindest teilweise axial und das Bodenteil 11 zumindest teilweise radial das im Ausfüh­ rungsbeispiel zwei Brennstoffeinspritzöffnungen 8 aufweisende untere Ventilende 6 des Brennstoffeinspritzventils 1, das in dem darge­ stellten Ausführungsbeispiel in einem Ventilgehäuse 17 eine mit ei­ ner festen Ventilsitzfläche 18 zusammenwirkende Ventilnadel 19 hat. Die Brennstoffeinspritzöffnungen 8 sind daher in einer sogenannten Lochscheibe 20 ausgebildet, die als Teil des Ventilendes 6 strom­ abwärts der Ventilsitzfläche 18 angeordnet ist.

In dem Bodenteil 11 ist auf seiner dem Ventilende 6 des Brenn­ stoffeinspritzventils 1 zugewandten Innenseite 21 ein bis zur Misch­ öffnung 31 reichender radialer, innerer Ringsteg 23 ausgebildet, der dem Ventilende 6 zugewandt eine ebene radiale Ringfläche 24 auf­ weist. Mit radialem Abstand zum inneren Ringsteg 23 nach außen ist auf der Innenseite 21 des Bodenteils 11 ein äußerer unterbrochener Ringsteg 25 ausgebildet.

Wie in der Fig. 3, die einen Schnitt durch das Ausführungsbeispiel entlang der Linie III-III in Fig. 2 zeigt, dargestellt, weist der unterbrochene Ringsteg 25 beispielsweise sechs ebene Anschlagflächen 26 auf, mit denen die Luftumfassungsbuchse 4 an der Lochscheibe 20 des Ventilendes 6 des Brennstoffeinspritzventils 1 anliegt. Zwi­ schen den Anschlagflächen 26 sind in dem unterbrochenen Ringsteg 25 insgesamt sechs Ausnehmungen 29 ausgebildet.

Da die Anschlagflächen 26 in axialer Richtung zum Ventilende 6 hin mit einem vorbestimmten Abstand über die Ringfläche 24 hinausra­ gen, wird zwischen dem Ventilende 6 bzw. der Lochscheibe 20 und der Ringfläche 24 ein definierter Luftspalt 27 gebildet.

Das Bodenteil 11 ist auf seiner Innenseite 21 in radialer Richtung zwischen dem unterbrochenen Ringsteg 25 und dem inneren Ringsteg 23 zur Ringfläche 24 hin zumindest zum Teil schräg nach oben zum Ventilende 6 hin zulaufend ausgebildet, um eine Vergleichmäßigung der Zuströmung der Luft zum Luftspalt 27 zu erzielen.

In dem dem Ventilende 6 zugewandten Bereich des Zylinderteiles 10 sind beispielsweise vier Luftzufuhröffnungen 28 ausgebildet, die der Luftzufuhr von dem Luftkanal 7 in die Luftumfassungsbuchse 4 dienen. In Abweichung von dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist es zur Drallerzeugung auch möglich, daß die Lage der Luftzufuhröffnungen 28 in bezug auf die Ventillängsachse 5 eine tangentiale Komponente auf­ weist und/oder daß die Luftzufuhröffnungen 28 in bezug auf die Ven­ tillängsachse 5 geneigt verlaufen.

Die zwischen Ventilende 6 bzw. Lochscheibe 20 und Bodenteil 11 zugeführte Luft strömt durch die Ausnehmungen 29 des unterbrochenen Ringsteges 25 über den Luftspalt 27 zu der Mischöffnung 31 und trifft auf den über die Brennstoffeinspritzöffnungen 8 abgespritzten Brennstoff. Durch die geringe Höhe des Luftspaltes 27 wird die Luft annähernd auf Schallgeschwindigkeit beschleunigt und zerstäubt den Brennstoff fein, so daß die Kohlenwasserstoffemissionen der Brenn­ kraftmaschine besonders bei Kaltstart- und Teillast-Betrieb verrin­ gert werden.

Statt des unterbrochenen Ringsteges 25 können in dem Bodenteil 11 in einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel zumindest zwei An­ schlagflächen aufweisende Stütztürmchen ausgebildet sein.

In einer Zylinderinnenwand 34 des Zylinderteiles 10 ist eine mit den Ausnehmungen 29 verbundene umlaufende Luftzufuhrnut 35 ausgebildet, in die die Luftzufuhröffnungen 28 münden. Der Nutgrund 36 sowie die den Brennstoffeinspritzöffnungen 8 abgewandte Seitenfläche 37 der Luftzufuhrnut 35 werden durch die Zylinderinnenwand 34 gebildet. Auf der stromabwärtigen Seite wird die Luftzufuhrnut 35 durch das Boden­ teil 11 begrenzt. Die Luftzufuhrnut 35 ermöglicht ein verbessertes Strömungsverhalten der Luft durch die Luftzufuhröffnungen 28 vorbei an dem unteren Ende des Brennstoffeinspritzventils 1 hin zu dem Luftspalt 27. Wesentliche Drosselungen des Luftstromes werden ver­ mieden sowie Turbulenzen werden verringert, so daß der Einfluß auf die durch den engen Luftspalt 27 beschleunigte Luft gering ist.

In der Zylinderinnenwand 34 ist dem Bodenteil 11 abgewandt oberhalb der Luftzufuhröffnungen 28 eine Innennut 42 ausgebildet, die einen Innendichtring 43 aufnimmt. Der Innendichtring 43 bildet eine Ab­ dichtung zwischen dem Zylinderteil 10 und dem Ventilgehäuse 17.

Eine andere Möglichkeit zur Ausbildung einer Abdichtung zwischen dem Zylinderteil 10 und dem Ventilgehäuse 17 besteht darin, in dem dem Ventilende 6 abgewandten Bereich der Luftumfassungsbuchse 4 eine Laserdichtschweißung oder eine entsprechende Klebung vorzunehmen.

Die Befestigung der Luftumfassungsbuchse 4 an dem Brennstoffein­ spritzventil 1 kann beispielsweise derart erfolgen, daß die An­ schlagflächen 26 des unterbrochenen Ringsteges 25 mit dem Ventil­ ende 6 bzw. der Lochscheibe 20 des Brennstoffeinspritzventils 1 durch Kleben verbunden sind.

Zwischen dem Ventilende 6 bzw. der Lochscheibe 20 des Brennstoff­ einspritzventils 1 und den Anschlagflächen 26 kann in einem in der Fig. 4 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel zumindest ein Ab­ standshalter 45 angeordnet sein, der die Höhe des Luftspaltes 27 und damit auch den Luftmassenstrom sowie die Beschleunigung der Luft be­ einflußt. Die gleichen und gleichwirkenden Teile sind durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet wie bei den Fig. 1 bis 3.

Oberhalb der Luftzufuhröffnungen 28, dem Bodenteil 11 abgewandt, ist am Umfang der Luftumfassungsbuchse 4 eine obere Ringnut 38 ausgebil­ det, die zur Aufnahme eines oberen Dichtringes 39 dient. Um die Luftzufuhröffnungen 28 am Umfang der Luftumfassungsbuchse 4 auch in der anderen Richtung am Bodenteil 11 nach außen hin abzudichten, ist in einer unteren Ringnut 40 am Umfang der Luftumfassungsbuchse 4 ein unterer Dichtring 41 angeordnet.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Einspritzung eines Brenn­ stoff-Luft-Gemisches handelt es sich um eine Einzelteillösung. Die Luftumfassungsbuchse 4 kann vorteilhafter Weise für verschiedene Ventiltypen verwendet werden, aber auch die Anpassung an verschie­ dene Luftmassenströme durch die Verwendung eines Abstandshalters oder das Auswechseln der Luftumfassungsbuchse 4 ist problemlos mög­ lich. Die Anlage der Anschlagflächen 26 der Luftumfassungsbuchse 4 an dem Ventilende 6 bzw. der Lochscheibe 20 des Brennstoffein­ spritzventils 1 bildet einen exakten Luftspalt 27 aus, so daß sich eine definierte Beschleunigung der Luft ergibt.

Claims (9)

1. Vorrichtung zur Einspritzung eines Brennstoff-Luft-Gemisches mit einem Brennstoffeinspritzventil, das in einem Ventilgehäuse einen mit einer Ventilsitzfläche zusammenwirkenden Ventilschließkörper so­ wie stromabwärts der Ventilsitzfläche zumindest eine Brennstoffein­ spritzöffnung aufweist, mit einer topfförmig ausgebildeten Luftum­ fassungsbuchse, die mit einem Zylinderteil zumindest teilweise axial und mit einem Bodenteil zumindest teilweise radial ein die wenig­ stens eine Brennstoffeinspritzöffnung aufweisendes Ventilende des Brennstoffeinspritzventils umschließt und in dem Bodenteil eine kon­ zentrisch zu der Ventillängsachse verlaufende Gemischabspritzöffnung hat, dadurch gekennzeichnet, daß das Bodenteil (11) der Luftumfas­ sungsbuchse (4) auf seiner dem Ventilende (6) des Brennstoffein­ spritzventils (1) zugewandten Innenseite (21) eine bis zu einer Mischöffnung (31) reichende radiale Ringfläche (24) und mit radialem Abstand zur Ringfläche (24) nach außen wenigstens zwei Anschlagflä­ chen (26) hat, die in axialer Richtung zum Ventilende (6) hin mit einem vorbestimmten Abstand über die Ringfläche (24) hinausragen und an dem Ventilende (6; Lochscheibe 20) anliegen, so daß zwischen dem Ventilende (6; Lochscheibe 20) und der Ringfläche (24) ein definier­ ter Luftspalt (27) gebildet wird, über den die zwischen Ventilende (6; Lochscheibe 20) und Bodenteil (11) zugeführte Luft strömt und auf den über die wenigstens eine Brennstoffeinspritzöffnung (8) ab­ gespritzten Brennstoff trifft.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringfläche (24) durch einen inneren Ringsteg (23) ausgebildet ist, der einen vorbestimmten axialen Abstand zu dem Ventilende (6; Loch­ scheibe 20) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Zylinderteil (10) zumindest eine Luftzufuhröffnung (28) aus­ gebildet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Anschlagflächen (26) durch einen äußeren unter­ brochenen Ringsteg (25) des Bodenteiles (11) ausgebildet sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen dem Ventilende (6; Lochscheibe 20) des Brenn­ stoffeinspritzventils (1) und den Anschlagflächen (26) mindestens ein Abstandshalter (45) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Gemischabspritzöffnung (14) dem Ventilende (6) ab­ gewandt sich trichterförmig erweitert.

7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bo­ denteil (11) auf seiner Innenseite (21) zwischen den Anschlagflächen (26) und dem inneren Ringsteg (23) in radialer Richtung zur Ring­ fläche (24) hin zumindest zum Teil schräg zum Ventilende (6) verlau­ fend ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in einer Zylinderinnenwand (34) des Zylinderteiles (10) eine umlaufende Luftzufuhrnut (35) ausgebildet ist, in die die wenigstens eine Luftzufuhröffnung (28) mündet.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß beiderseits der wenigstens einen Luftzufuhröffnung (28) am Umfang der Luftumfassungsbuchse (4) jeweils eine Ringnut (38, 40) ausgebildet ist, die zur Aufnahme je eines Dichtringes (39, 41) dient.