DE4008118A1 - Kraftstoffeinspritzventil fuer einen verbrennungsmotor - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein elektromagne­ tisch betätigtes Kraftstoffeinspritzventil für einen Verbren­ nungsmotor und im besonderen auf einen verbesserten Strö­ mungsweg zur Kraftstoffversorgung der Einspritzöffnung des Ventils selbst.

Ventile dieser Bauart weisen bekanntermaßen ein Gehäuse von zylindrischer Gestalt auf, eine Einspritzdüse, die an dem Gehäuse befestigt und mit wenigstens einer Kraftstoffein­ spritzöffnung versehen ist, und ein Verschlußelement, das sich unter der Wirkung eines Elektromagneten bewegen läßt, der so zu betreiben ist, daß er den Kraftstoffdurchfluß durch die Einspritzöffnung steuert.

Das bewegliche Verschlußelement ist mit einer im wesentlichen flachen aktiven Oberfläche versehen, die mit einem entspre­ chenden Sitz der Düse in Eingriff gelangen kann, in dessen Innerem sich die Einspritzöffnung befindet.

Zur Kraftstoffversorgung der Einspritzöffnung von einem Bereich außerhalb des Ventils ist normalerweise ein Strömungsweg vorgesehen, der Perforationen umfaßt, die in der Seitenwand des Ventilgehäuses in einem Bereich ausgebildet sind, der sich im oberen Teil des Gehäuses selbst, deutlich über dem ersten Sitz befindet. Dieser Strömungsweg umfaßt eine Reihe von Leitungen, die sich von geeigneten Löchern und Flächen verschiedener Elemente des Ventils ausgehen und die Per­ forationen in Verbindung mit der Einspritzöffnung bringen.

Der obenerwähnte Strömungsweg dient sowohl dazu, die Ein­ spritzöffnung von dem Bereich außerhalb des Ventils mit Kraftstoff zu versorgen, als auch dazu, in diesen Bereich Kraftstoff abzuleiten, der nicht eingespritzt ist und des­ halb von dem Ventil selbst abgeleitet werden muß.

Die Ventile der beschriebenen Bauart weisen verschiedene Nachteile auf.

Zunächst bilden sich Kraftstoffdämpfe innerhalb des oben­ erwähnten Kraftstoffkreises, wenn das Ventil nicht betätigt ist, besonders, wenn das Kraftfahrzeug, in dem es montiert ist, lange Zeit der Sonnenbestrahlung ausgesetzt ist; dies macht das Starten des Motors schwierig und kann leicht dazu führen, daß sich unverbrannter Kraftstoff im Abgas befindet. Tatsächlich weist die Kraftstoffleitung, die vom Inneren des Ventils ausgeht, eine ziemlich große Länge auf und hat zahl­ reiche Abschnitte mit kleinen Abmessungen, in denen sich leicht Kraftstoffdämpfe bilden können.

Darüber hinaus kommt es zu einem Druckabfall entlang der Leitung, der den Kraftstoffdruck vermindert, mit dem die Einspritzöffnung versorgt wird, was das vom Ventil durchgeführte Dosieren und Zerstäuben ungünstig beeinflußt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kraftstoffeinspritzventil für einen Verbrennungsmotor der eingangs beschriebenen Bauart bereitzustellen, mit dem die oben beschriebenen Nachteile ausgeschaltet werden können, und mittels dessen es möglich ist, die Bildung von Kraftstoff­ dämpfen sogar dann auszuschalten, wenn das Kraftfahrzeug über längere Zeit der Sonnenbestrahlung ausgesetzt war, und das einen vollständig zu vernachlässigenden Druckabfall entlang der Leitungen aufweist, die die Einspritzöffnung mit Kraftstoff von dem Bereich außerhalb des Ventils versorgen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein elektromagnetisch betä­ tigtes Kraftstoffeinspritzventil für einen Verbrennungsmotor, das im wesentlichen ein Gehäuse aufweist, eine Einspritzdüse, die an dem Gehäuse befestigt und mit wenigstens einer Kraft­ stoffeinspritzöffnung versehen ist, sowie ein Verschlußele­ ment, das sich unter der Wirkung eines Elektromagneten bewegen läßt und den Kraftstoffdurchfluß durch die Einspritzöffnung steuern kann, wobei das bewegliche Verschlußelement mit einer aktiven Oberfläche versehen ist, die mit dem entsprechenden Sitz der Düse in Eingriff gelangen kann, in welcher sich die Einspritzöffnung befindet, und wobei das Ventil Durchgänge aufweist, um die Einspritzöffnung mit Kraftstoff von einem Bereich außerhalb des Ventils zu versorgen, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Durchgänge im wesentlichen in einem Bereich am Umfang des Sitzes ausgebildet sind, der im wesentlichen in einer Ebene liegt, die senkrecht zur Achse des Ventils liegt und den Sitz schneidet.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung, die eine axiale Schnitt­ ansicht des Ventils nach der vorliegenden Erfindung dar­ stellt.

Die Zeichnung läßt erkennen, daß das Ventil der Erfindung ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse 1 und eine Einspritz­ düse 2 aufweist, die an dem Gehäuse befestigt und mit wenigstens einer Kraftstoffeinspritzöffnung 3 und einem Verschlußelement 4 versehen ist, das sich unter der Wirkung eines Elektromagneten 5 axial bewegen läßt, der in dem Gehäuse 1 angeordnet ist.

Das Gehäuse 1 umfaßt eine untere Büchse 6, deren Endkante 7 über einen Bund 8 der Düse plastisch verformt ist, um letztere an dem Gehäuse zu fixieren.

Das Verschlußelement 4 ist mit einer im wesentlichen flachen aktiven Oberfläche 10 versehen, die mit einer entsprechen­ den flachen Oberfläche des Sitzes 11 in Kontakt gelangen kann, in dem sich die Öffnung 3 befindet; befindet sich das Verschlußelement 4 in Kontakt mit dem Sitz 11, dann wird der Durchfluß von Kraftstoff duch die Einspritzöffnung 3 ver­ hindert.

Das Verschlußelement 4 ist mit einem rohrförmigen Anker 12 verbunden, der axial an einer Führungsmuffe 13 zu bewegen ist, die an einem rohrförmigen Kern 14 befestigt ist, der seinerseits mit dem Gehäuse 1 des Ventils verbunden ist.

Der Elektromagnet 5 ist koaxial zu dem Anker 12 und dem Kern 14 und innerhalb einer Seitenwand 15 des Gehäuses 1 angeordnet.

Eine Spiralfeder 16, die in der Führungsmuffe 13 ange­ ordnet ist, hält das Verschlußelement 4 normalerweise gegen den entsprechenden Sitz 11; diese Feder liegt zwischen diesem Element und einer Anschlagschulter, die in der Zeichnung nicht gezeigt ist.

Normalerweise befindet sich das Ventil in einer Höhlung 18, deren Versorgung mit Kraftstoff und dessen Ableitung jeweils über Leitungen 19 und 20 erfolgt.

Nach der Erfindung sind Durchgänge 23 vorgesehen, um die Einspritzöffnung 3 von der Höhlung 18 aus mit Kraftstoff zu versorgen, die im wesentlichen in einem Bereich am Umfang des Sitzes 11 des Verschlußelements 4 ausgebildet sind, der im wesentlichen in einer Ebene senkrecht zur Ventilachse liegt und den Sitz selbst schneidet.

Die Durchgänge 23 sind zweckmäßigerweise an der Büchse 6 un­ mittelbar über der umgebogenen Kante 7 ausgebildet. Darüber hinaus ist zwischen der Düse 2 und dem Gehäuse 1 eine Ab­ standsscheibe 24 angeordnet, die mit einem radialen Schlitz 25 versehen ist, der mit dem Durchgang 23 in Verbindung steht.

Außerdem umfaßt das Ventil eine ringförmige Kraftstoffkammer 26, in die die Durchgänge 23 münden, und die zwischen letzteren und dem Sitz 11 liegt. Die ringförmige Kammer 26 ist zweckmäßigerweise durch die Flächen einer Nut in der Düse 2 und der unteren Fläche der Abstandsscheibe 24 bestimmt. Die Höhe der Durchgänge 23, gemessen in Richtung der Ventilachse, ist zweckmäßigerweise größer als die Höhe der ringförmigen Kammer 26, was aus der Zeichnung deutlich hervorgeht.

Außerdem umfaßt das Ventil Durchgänge 27 zum Ablassen von nicht verbrauchtem Kraftstoff von dem Ventil zu der Höhlung 18 und zu den Ablauflöchern 20. Die Durchgänge 27 sind im wesentlichen durch Löcher gebildet, die in der Wand 15 des Gehäuses 1 ausgebildet sind und über Leitungen, die zwischen den verschiedenen Elementen des Ventils gebildet sind, mit der Einspritzöffnung 3 in Verbindung stehen; diese Leitungen weisen im wesentlichen die beiden ringförmigen Kanäle 28 und 29 auf, von welchen der erste zwischen dem Anker 12 und der Innenfläche des Elektromagneten 5 und der zweite zwischen dem Kern 14 und derselben Fläche bestimmt ist; die erstgenannte Leitung umfaßt außerdem die ringförmige Kammer 30, die sich über dem Elektromagneten 5 befindet.

Das Ventil umfaßt auch ein Filter 31 von ringförmiger Gestalt, das mit radialen Einlaßlöchern versehen ist; weitere Konstruktionsmerkmale des Ventils, die an sich wohl bekannt sind, werden unmittelbar aus der Schnittzeichnung deutlich.

Die Wirkungsweise des Ventils ist die folgende: Sobald der Elektromagnet 5 erregt ist, wird der Anker 12, vom Kern 14 angezogen, nach oben verschoben, wobei er das Ver­ schlußelement 4 zu dem entsprechenden Sitz 11 in Abstand bringt; so wird eine vorbestimmte Menge Kraftstoff durch die Einspritzöffnung 3 eingespritzt; dieser Kraftstoff erreicht die Öffnung über eine Leitung, die von den Durchgängen 23, der ringförmigen Kammer 26 und dem Schlitz 25 gebildet ist, der in der Unterlegscheibe 24 ausgebildet ist. Diese Leitung läßt damit zu, daß der Kraftstoff in einem Bereich am Umfang des Sitzes 11 fließt, der im wesentlichen in einer Ebene rechtwinklig zur Ventilachse liegt und den Sitz selbst auf­ weist.

Wegen der Form dieser Leitung und ihrer geringen Länge ist der Kraftstoffdruck an der Einspritzöffnung 3 im wesentlichen der gleiche wie in der Höhlung 18 außerhalb des Ventils; der Kraftstoff-Druckabfall beim Übergang von der Höhlung zu der Einspritzöffnung ist deshalb voll zu vernachlässigen, und das Ventil ist somit in der Lage, sehr wirksam zu dosieren und zu zerstäuben.

Während der Betriebsperiode des Ventils unmittelbar nach einer Periode, in der das Ventil selbst nicht betätigt wurde und das Fahrzeug einer Sonnenbestrahlung ausgesetzt wurde, (und in der im Ventil befindliche Kraftstoff eine sehr hohe Temperatur aufweist,) führt der Kraftstofffluß durch den Durchgang 23 eine wirksame Spülaktion durch, um möglicher­ weise in dem Ventil selbst entstandene Kraftstoffdämpfe zu den Ablaufdurchgängen 27 und damit zu der Ablaufleitung 20 zu fördern. Tatsächlich wandern der Kraftstoff und die zuge­ hörigen Dämpfe, die sich in den ringförmigen Kanälen 28 und 29 und in der ringförmigen Kammer 30 befinden, zusammen zu den Durchgängen 27, während der frische Kraftstoff, der durch die Durchgänge 23 eintritt, direkt zu der Einspritzöffnung 3 geliefert wird. Das hohe Fassungsvermögen der ringförmigen Kammer 26 verhindert die Bildung von Kraftstoffdämpfen, und deshalb ist der Kraftstofffluß, der von der Höhlung 18 durch die Durchgänge 23 kommt, im wesentlichen frei von Dampf­ blasen.

Man hat herausgefunden, daß die Spülwirkung, die mit dem Ventil der Erfindung erreicht werden kann, bei Niederdruck- Kraftstoffkreisen sehr effizient ist; deshalb ist dieses Ventil besonders für solche Kreise geeignet.

Mithin werden folglich sogar in der ersten Betriebsperiode des Ventils die richtigen Kraftstoffmengen durch die Einspritzöffnungen 3 eingespritzt, und deshalb kommt es zu keinen Startschwierigkeiten, noch gelangen unverbrannte Kraftstoffe in das Abgas.

Das Ventil der Erfindung läßt sich ebenfalls in einer Höhlung 18 montieren, deren Kraftstoffversorgungsleitung 19 und Ablaufleitung 20 anders angeordnet sind. Die Achse des Ablauflochs 20 kann insbesondere in der gleichen Ebene orthogonal zu der Achse des Ventils angeordnet sein, in der sich die Achse des Lochs 19 befindet, und auf der gegenüberliegenden Seite von letzterem.

Claims (8)

1. Elektromagnetisch betriebenes Kraftstoffeinspritzventil für einen Verbrennungsmotor, das ein Gehäuse (1) aufweist, eine Einspritzdüse (2), die an dem Gehäuse befestigt und mit wenigstens einer Kraftstoffeinspritzöffnung (3) versehen ist, und ein Verschlußelement (4), das sich unter der Wirkung eines Elektromagneten (5) bewegen läßt und den Durchfluß von Kraftstoff durch die Einspritzöffnung (3) steuern kann, wobei das bewegliche Verschlußelement mit einer aktiven Oberfläche (10) versehen ist, die mit einem entsprechenden Sitz (11) der Düse (2) in Kontakt gelangen kann, in dessen Innerem sich die Einspritzöffnung befindet, und wobei das Ventil einen Durchgang (23) zur Versorgung der Einspritzöff­ nung (3) mit Kraftstoff von einem Bereich (18) außerhalb des Ventils aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgänge (23) im wesentlichen in einem Bereich am Umfang des Sitzes (11) ausgebildet sind, der im wesentlichen in einer Ebene liegt, die senkrecht zur Achse des Ventils liegt und den Sitz schneidet.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgänge (23) in dem unteren Teil des Gehäuses (1) ausge­ bildet sind, der an die Düse (2) angrenzt.

3. Ventil nach Anspruch 2, bei welchem das Gehäuse (1) eine Büchse (6) umfaßt, die von dem besagten unteren Teil vorspringt und mit einer Kante (7) versehen ist, die durch plastische Verformung an einem Bund (8) der Düse (2) eingeschlagen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgänge (23) an der Büchse (6) unmittelbar über der umgebogenen Kante (7) ausgebildet sind.

4. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem zwischen der Düse (2) und dem Gehäuse (1) eine Abstandsscheibe (24) eingefügt ist, die am Umfang des Verschlußelements (4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (24) einen radialen Schlitz (25) aufweist, der mit den Durchgängen (23) in Verbindung steht.

5. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es eine ringförmige Kraftstoffkammer (26) umfaßt, in welche die Durchgänge (23) münden, und die zwischen den Durchgängen (23) und dem Sitz (11) liegt.

6. Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Kammer (26) durch die Flächen einer Nut in der Düse (2) und durch die untere Fläche des Abstandsrings (24) gebildet ist.

7. Ventil nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Durchgänge (23), gemessen in Richtung der Ventilachse, größer als die Höhe der ringförmigen Kammer (26) ist.

8. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es zweite Durchgänge (27) aufweist, um Kraftstoff von dem Bereich nahe der Einspritzöffnung (3) zu dem Bereich (18) außerhalb des Ventils zu fördern, wobei die zweiten Durchgänge (27) wenigstens eine Lochung auf­ weisen, die in dem Gehäuse (1) in einem Bereich (15) ausge­ bildet ist, der sich über den Durchgängen (23) befindet, um die Einspritzöffnungen mit Kraftstoff zu versorgen.