DE4013926A1 - Duese fuer elektromagnetische kraftstoffeinspritzung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Düse bzw. einen Aufbau einer Düse für eine in einem Motor einsetzbare elektroma­ gnetische Kraftstoffeinspritzvorrichtung.

Der Aufbau einer derartigen Düse ist beispielsweise durch die japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 63-50 667 be­ kannt. Die bekannte Düse wird in einer elektromagnetischen Kraftstoffeinspritzvorrichtung zum intermittierenden Ein­ spritzen eines flüssigen Kraftstoffes eingesetzt. Das Ein­ spritzen erfolgt dabei durch ein Einspritzloch über eine Hin- und Herbewegung eines Ventils, das mittels einer mag­ netischen Anziehungskraft aufgrund der Erregung einer Er­ regerspule und der Reaktionskraft einer Feder bewegbar ist. Die an der Vorderseite des Einspritzlochs anzubringende Düse enthält einen mittigen säulenförmigen Abschnitt mit einem kreiskegelförmigen Abschnitt und drei oder mehr Zer­ stäubungs- bzw. Sprühlöcher, die um eine Mittelachse des säulenförmigen Bereichs mit gleichen Umfangsabständen der­ art angeordnet sind, daß sie sich von der Mittelachse des säulenförmigen Abschnitt geneigt verlaufend in radial aus­ wärtiger Richtung erstrecken. Der säulenförmige Abschnitt ist an einem Ende mit einem Kraftstoff-Aufprallbereich ver­ sehen, auf dem über das Einspritzloch eingespritzter Kraft­ stoff aufprallt. Der Kraftstoff-Aufprallbereich hat eine vorgebbare Querschnittsfläche in einer Richtung senkrecht zur Mittelachse des säulenförmigen Abschnitts. Aufgrund dieses Aufbaus trifft in Form einer Säule über das Ein­ spritzloch eingespritzter Kraftstoff auf dem Kraftstoff- Aufprallbereich an einem Ende des säulenförmigen Abschnitts der Düse auf, wodurch der Kraftstoff zerstäubt wird. Der zerstäubte Kraftstoff wird über die Sprühlöcher in einen vorgegebenen externen kreisförmigen Bereich eingespritzt.

Die Sprühlöcher der Düse werden üblicherweise, um den hohen Genauigkeitsanforderungen zu genügen, spanabhebend bearbei­ tet und der Kraftstoff-Aufprallbereich der Düse wird über eine Strahlbehandlung an dem oberen Bereich des kreisförmi­ gen Kegels ausgebildet.

Aufgrund der Strahlbehandlung bei herkömmlichen Düsen ist es jedoch kaum möglich, daß Variationen betreffend die Form oder die Größe des Kraftstoff-Aufprallbereichs unterdrückt werden können. Dies ist auf die Bearbeitungsgenauigkeit be­ treffend die Sprühlöcher und die Strahlbehandlung zurückzu­ führen. Es tritt somit das Problem auf, daß das Zerstäuben von Kraftstoff von der Größe des Kraftstoff-Aufprallbe­ reichs beeinflußt wird. Selbst dann, wenn es zu einem Zer­ stäuben des Kraftstoffes kommt, treten hinsichtlich des Zu­ standes, in dem sich zerstäubter Kraftstoff befindet, Va­ riationen auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Düse bzw. den Aufbau einer Düse in einer elektromagnetischen Kraft­ stoffeinspritzvorrichtung so weiterzubilden, daß eine Va­ riation betreffend den Zustand, in dem sich ein über den Kraftstoff-Aufprallbereich zerstäubter Kraftstoff befindet, verhindert werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine elektromagne­ tische Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Dem Aufbau dieser Einrichtung entsprechend kann, nach einem Erregen der Erregerspule, über das Einspritzloch des Ven­ tilgehäuses säulenförmig eingespritzter Kraftstoff auf den Kraftstoff-Aufprallbereich der Zerstäubungsplatte auftref­ fen. Dadurch wird erreicht, daß der Kraftstoff nach dem Auftreffen im wesentlichen gleichförmig in der radialen Richtung der Zerstäubungsplatte zerstäubt wird. Der Kraft­ stoff wird dann im wesentlichen gleichmäßig auf die Anzahl der Sprühlöcher der Düse aufgeteilt und im Anschluß daran über diese Sprühlöcher in einen Außenbereich eingespritzt.

Da die den Kraftstoff-Aufprallbereich aufweisende Zerstäu­ bungsplatte, beispielsweise durch Umformen bzw. Pressen eines Stahlrohlings, unabhängig von der Ausbildung der Düse hergestellt wird, ist es möglich, daß der Kraftstoff-Auf­ prallbereich mit höherer Genauigkeit hergestellt wird, als dies der Fall ist, wenn dieser Bereich durch eine Strahlbe­ handlung gemäß dem Stand der Technik ausgebildet wird. Es kann somit durch den Kraftstoff-Aufprallbereich Kraftstoff in verbesserter Weise zerstäubt werden, und es werden Va­ riationen betreffend den Zustand, in dem sich zerstäubter Kraftstoff befindet, verhindert. Dadurch ergibt sich eine Stabilisierung betreffend die Kraftstoffzerstäubung.

Die Erfindung wird mit weiteren Einzelheiten anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt einer elektromagnetischen Kraft­ stoffeinspritzvorrichtung gemäß einem ersten erfin­ dungsgemäßen Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine in Fig. 1 dargestellte Düse,

Fig. 3 den Schnitt III-III nach Fig. 2,

Fig. 4 den Schnitt IV-IV nach Fig. 3,

Fig. 5 eine Draufsicht auf eine in Fig. 1 dargestellte Zerstäubungsplatte und

Fig. 6 eine der Fig. 4 entsprechende Ansicht betreffend ein zweites erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel.

In Fig. 1 ist eine insgesamt mit INJ bezeichnete elektro­ magnetische Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß einem er­ sten bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel mit einem Einspritzkörper 1 dargestellt. Ein Ventilgehäuse 3 ist über einen Anschlag 2 in einem vorderen Bereich des Einspritzkörpers 1 befestigt. Das Ventilgehäuse 3 ist an dem vorderen Ende mit einem Einspritzloch 6 und mit einem gekrümmten Ventilsitz 7 versehen, der um das Einspritzloch 6 angeordnet ist.

In dem Ventilgehäuse 3 ist ein in axialer Richtung bewegli­ ches Ventil 5 eingesetzt; an dessen vorderem Ende ist eine Kugel 4 befestigt. Das Ventil 5 ist über einen begrenzten Hub bewegbar, der durch eine Endfläche des Anschlags 2 und den Ventilsitz 7 des Ventilgehäuses 3 vorgegeben ist. Wenn das Ventil 5 somit in Richtung zu dem Einspritzloch 6 be­ wegt wird, bis die Kugel 4 des Ventils 5 gegen den Ventil­ sitz 7 anschlägt, dann ist das Einspritzloch 6 geschlossen, um ein Einspritzen von Kraftstoff über das Einspritzloch 6 zu beenden. Wenn andererseits das Ventil 5 von dem Ein­ spritzloch 6 wegbewegt wird, bis ein Flansch 8 des Ventils 5 an einer Endfläche des Anschlags 2 anschlägt, dann ist das Einspritzloch 6 geöffnet, so daß über Kraftstoffleitun­ gen 10 und 11, die in dem Ventil 5 ausgebildet sind, zuge­ führter Kraftstoff eingespritzt werden kann.

Eine Magnet- bzw. Erregerspule 14 ist über einen O-Ring 16 zum Verhindern eines Ausleckens von Kraftstoff in einem hinteren Bereich des Einspritzkörpers 1 befestigt. Ein aus einem ferromagnetischen Material bestehender und stationä­ rer Eisenkern 15 wird über einen O-Ring 13 in die Erreger­ spule 14 eingesetzt um ein Lecken von Kraftstoff zu ver­ hindern. Der festgelegte Eisenkern 15 dient gleichzeitig als Kraftstoffversorgungsleitung. Die Erregerspule 14 ist über einen in einem Verbindungsstück 12 angeordneten Kon­ takt 20 mit einem nicht dargestellten äußeren Schaltkreis elektrisch verbindbar.

Ein Magnetanker 17 ist fest mit einem hinteren Endabschnitt des Ventils 5 verbunden. Der Magnetanker 17 wird bei einge­ schalteter Erregerspule 14 magnetisch zu dem feststehenden Eisenkern 15 hin angezogen.

Ein Kraftstoffversorgungsrohr 18 ist fest in dem festgeleg­ ten Eisenkern 15 angeordnet, nachdem es bezüglich seiner Lage eingestellt worden ist. Eine Feder 19 ist in zusammen­ gedrücktem Zustand zwischen dem hinteren Ende des Ventils 5 und dem vorderen Ende der Kraftstoffversorgungsleitung 18 so angeordnet, daß das Ventil 5 mit dem Magnetanker 17 nor­ malerweise über die Feder 19, gemäß der Ansicht nach Fig. 1, nach links vorgespannt ist, um die Kugel 4 des Ventils 5 mit dem Ventilsitz 7 des Ventilgehäuses 3 in Anschlag zu bringen.

Ein Sieb 29 ist in einem Aufnahmebereich 28, der in einem hinteren Endabschnitt des festgelegten Eisenkerns 15 ausge­ bildet ist, angeordnet und es ist, in nicht dargestellter Weise, ein Kraftstoffversorgungsschlauch mit dem Aufnahme­ bereich 28 verbunden.

In den Fig. 2 und 3 ist mit 21 eine Düse bezeichnet, die fest mit dem vorderen Ende des Ventilgehäuses 3 durch Ver­ stemmen eines vorderen Endes des Einspritzkörpers 1 verbun­ den ist.

Die Düse 21 ist im Bereich ihrer, sich in axialer Richtung erstreckenden Mittelachse mit einem säulenförmigen Bereich 23 und mit drei Kraftstoff-Sprühlöchern 22 versehen, die mit in Umfangsrichtung gleichen Abständen um die Mittel­ achse des säulenförmigen Bereichs 23 angeordnet sind und sich geneigt nach außen erstrecken. Säulenförmig über das Einspritzloch 6 eingespritzter Kraftstoff wird in der Düse 21 zerstäubt und dann über die Kraftstoff-Sprühlöcher 22 in einen außeren kreisförmigen Bereich, der sich in einer vor­ gebbaren Entfernung befindet, eingespritzt.

Die Düse 21 weist stromabwärts des Einspritzloches 6 des Ventilgehäuses 3 eine mittige Bohrung 27 auf, wobei strom­ aufwärts gelegene Öffnungen der Sprühlöcher 22 in den Boden der mittigen Bohrung 27 münden.

Eine kreisförmige Zerstäubungsplatte 31 ist über einen Preßsitz oder ein bereichsweises Verstemmen mit dem Boden der Bohrung 27 und damit dem Anschluß bzw. Mündungsbereich der Sprühlöcher 22 verbunden.

Wie aus den Fig. 4 und 5 ersichtlich, weist die kreisför­ mige Zerstäubungsplatte 31 drei Kraftstoff-Zerstäubungsöff­ nungen 32 auf, die in Umfangsrichtung mit gleichem Abstand voneinander angeordnet und gegenüber den stromaufwärts ge­ legenen Öffnungen der Sprühlöcher 22 der Düse 21 ausgerich­ tet sind. Die drei Zerstäubungsöffnungen 32 sind voneinan­ der durch drei schmale Trennungsabschnitte 33 getrennt, die sich von der Mittelachse der Zerstäubungsplatte 31 radial auswärts erstrecken. In dem mittigen Abschnitt der Zerstäu­ bungsplatte 31 ist ein Kraftstoff-Aufprallbereich 34 ausge­ bildet, auf den über das Einspritzloch 6 des Ventilgehäuses 3 säulenförmig eingespritzter Kraftstoff aufprallt, um den Kraftstoff zu zerstäuben.

Wie aus Fig. 5 ersichtlich, weist der Kraftstoff-Aufprall­ bereich 34 eine vorbestimmte Fläche auf, die durch einen eingeschlossenen Kreis mit dem Durchmesser Φ a definiert ist. Wie in Fig. 4 dargestellt, ist die Spitze des säulen­ förmigen Abschnitts 23 der Düse 21 mit dem Kraftstoff-Auf­ prallbereich 34 und den Trennabschnitten 33 abgedeckt. Es ist weiterhin die Form von jeder der Zerstäubungsöffnungen 32 der Zerstäubungsplatte 31 ähnlich derjenigen der strom­ aufwärtigen Öffnung jedes Sprühloches 22 der Düse 21, und ein Öffnungsbereich jeder Zerstäubungsöffnung 32 ist ge­ ringfügig kleiner als die stromaufwärtige Öffnung jedes Sprühloches 22.

Die Zerstäubungsplatte 31 kann beispielsweise durch Pressen oder Stanzen eines Stahlrohlings hergestellt werden. Es kann somit der Kraftstoff-Aufprallbereich 34 der Zerstäu­ bungsplatte 31 mit höherer Genauigkeit und einfacher herge­ stellt werden, als dies der Fall ist, wenn er, wie bei dem bekannten Verfahren, durch eine Strahlbearbeitung bzw. Strahlen hergestellt wird. Weiterhin können die Zerstäu­ bungsöffnungen 32 mit höherer Genauigkeit ausgebildet werden.

Während eines Einsatzes ist bei nicht erregter Magnetspule 14 das Ventil 5 aufgrund der Vorspannkraft der Feder 19 ge­ schlossen, und demzufolge wird über den Kraftstoffversor­ gungsschlauch durch den festgelegten Eisenkern 15 in die Kraftstoffkanäle 10, 11 des Ventils 5 geführter Kraftstoff nicht über das Einspritzloch 6 eingespritzt. Wenn die Ma­ gnetspule 14 andererseits erregt ist, wird der Magnetanker 17 aufgrund der Magnetkraft durch den festgelegten Eisen­ kern 15 entgegen der Wirkung der Vorspannkraft der Feder 19 angezogen und es wird dadurch das Ventil 5 geöffnet. Dies führt dazu, daß über den Kraftstoffversorgungsschlauch zu­ geführter Kraftstoff säulenförmig und dosiert über das Ein­ spritzloch 6 in die mittige Bohrung 27 der Düse 21 einge­ spritzt wird.

Derart über das Einspritzloch 6 eingespritzter Kraftstoff trifft auf dem Kraftstoff-Aufprallbereich 34 der Zerstäu­ bungsplatte 31 auf. Dies führt dazu, das Kraftstoff zer­ stäubt wird, um gleichmäßig über die Trennungsabschnitte 33 in drei Teile aufgeteilt werden, die wiederum durch die Zerstäubungsöffnungen 32 der Zerstäubungsplatte 31 und die Sprühlöcher 22 der Düse 21 geführt werden. Schließlich wird der zerstäubte Kraftstoff über die Sprühlöcher 22 in einen außen liegenden Bereich eingespritzt.

Der Zustand in den Kraftstoff mittels der Zerstäubungs­ platte 31 zerstäubt werden kann, wird durch die Größe des Kraftstoff-Aufprallbereiches 34 der Zerstäubungsplatte 31 beeinflußt. Wenn demzufolge der Durchmesser Φ a des den Kraftstoff-Aufprallbereiches 34 bildenden, eingeschriebenen Kreises zu klein ist, dann wird kein Kraftstoff zerstäubt. Vorzugsweise beträgt der Durchmesser Φ a des eingeschriebe­ nen Kreises etwa 0,1 mm oder mehr für den Fall, daß der Durchmesser des Einspritzloches 6 einen Wert von 0,4 mm hat.

Bei dem in Fig. 6 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel ist die Zerstäubungsplatte 31 mit der Düse 21 derart ver­ bunden, daß die Zerstäubungsöffnungen 32 der Zerstäubungs­ platte 31 in Umfangsrichtung um etwa 60° gegenüber den stromaufwärtigen Öffnungen der Sprühlöcher 22 der Düse 21 versetzt sind. Der übrige Aufbau entspricht demjenigen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und es wird diesbezüglich eine Beschreibung nicht wiederholt. Mit den­ jenigen des ersten Ausführungsbeispiels übereinstimmende Teile werden mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Wie in Fig. 6 dargestellt, ist jeder Trennungsabschnitt 33 der Zerstäubungsplatte 31 im wesentlichen so angeordnet, daß seine Lage mit derjenigen eines Mittenbereiches der stromaufwärtigen Öffnung jedes Sprühloches 22 der Düse 21 übereinstimmt. Daraus folgt, daß die stromaufwärtige Öff­ nung jedes Sprühloches 22 durch jeweils einen Trennungsab­ schnitt 33 der Zerstäubungsplatte 31 unterteilt wird. Ähn­ lich, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, ist das obere Ende des säulenförmigen Abschnittes 23 der Düse 21 durch den Kraftstoff-Aufprallbereich 34 der Zerstäubungsplatte 31 überdeckt.

Gemäß dem Aufbau nach dem zweiten Ausführungsbeispiel trifft über das Einspritzloch 6 eingespritzter Kraftstoff auf dem Kraftstoff-Aufprallbereich 34 auf, wodurch er zer­ stäubt wird. Der zerstäubte Kraftstoff wird dann über die Trennungsabschnitte 33 der Zerstäubungsplatte 31 in drei Teile aufgeteilt. Es wird dann jeder dieser Teile des zer­ stäubten Kraftstoffs weiter durch jede Unterteilung 35 des säulenförmigen Abschnitts 23 der Düse 21 in zwei Teile auf­ geteilt und im Anschluß daran in das zugehörige Sprühloch 22 geführt. Demzufolge kann die Zerstäubung des Kraftstof­ fes im Vergleich zu dem ersten Ausführungsbeispiel weiter verbessert werden.

Die Erfindung ist anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben worden, wobei es offensichtlich ist, daß im Rahmen der Erfindung liegende konstruktive Modifikationen und Anpassungen möglich sind.

Claims (9)

1. Elektromagnetische Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit einem Einspritzkörper (1), einem Ventilgehäuse (3), das in einem vorderen Bereich des Einspritzkörpers (1) befes­ tigt ist, wobei das Ventilgehäuse (3) an einem vorderen En­ de ein Einspritzloch (6) aufweist, einer Magnetspule (14), die in einem hinteren Abschnitt des Einspritzkörpers (1) angeordnet ist, einem Ventil (5), das axial bewegbar in dem Ventilgehäuse (3) aufgenommen ist, einem mit einem hinteren Endabschnitt des Ventils (5) fest verbundenen Magnetanker (17), einer Feder (19) zum Vorspannen des Ventils (5) in einer Richtung zum Schließen des Ventils (5), und einer mit dem vorderen Ende des Ventilgehäuses (3) verbundenen Düse (21) mit mehreren Sprühöffnungen (22), die mit dem Ein­ spritzloch (6) des Ventilgehäuses (3) verbindbar sind, wo­ bei das Ventil (5) über eine magnetische Anziehungskraft aufgrund einer Erregung der Magnetspule (14) und die Reak­ tionskraft der Feder (19) hin- und herbewegbar ist, so daß intermittierend Kraftstoff über das Einspritzloch (6) ein­ gespritzt werden kann, dadurch gekennzeich­ net, daß zwischen der Düse (21) und dem Einspritzloch (6) eine Zerstäubungsplatte (31) vorgesehen ist, mit einem Kraftstoff-Aufprallbereich (34) auf den über das Einspritz­ loch (6) eingespritzter Kraftstoff auftrifft.

2. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäubungsplatte (31) mit der Düse (21) im Bereich stromaufwärtiger Enden der Kraftstoffprühlöcher (22) der Düse (21) verbunden ist.

3. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Zerstäubungs­ platte (31) mehrere Zerstäubungsöffnungen (32) aufweist, die in Umfangsrichtung mit gleichen Abständen angeordnet sind, und mehrere Trennungsabschnitte (33) zum Trennen der Zerstäubungsöffnungen (32) voneinander, wobei der Kraft­ stoff-Aufprallbereich (34) durch einen mittigen Verbin­ dungsbereich der Trennungsabschnitte (33) gebildet wird.

4. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch den mittigen Ver­ bindungsbereich ein eingeschriebener Kreis mit vorgebbarer Fläche gebildet wird.

5. Einspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Zerstäubungsöffnungen (32) eine Form aufweist, die derjeni­ gen von jeder der stromaufwärtigen Öffnungen der Sprühlö­ cher (22) ähnlich ist, und daß die Öffnungsfläche der Zer­ stäubungsöffnungen (32) geringfügig kleiner ist als dieje­ nige der stromaufwärtigen Öffnungen der Sprühlöcher (22).

6. Einspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zer­ stäubungsplatte (31) durch Umformen aus einem Stahlrohling gebildet ist.

7. Einspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ver­ hältnis zwischen dem Durchmesser des eingeschriebenen Krei­ ses (Φ a), der den Kraftstoff-Aufprallbereich (34) der Zer­ stäubungsplatte (31) bildet, zu dem Durchmesser des Ein­ spritzloches (6) auf 1/4 oder mehr eingestellt ist.

8. Einspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zer­ stäubungsöffnungen (32) der Zerstäubungsplatte (31) gegen­ über den stromaufwärtigen Öffnungen der Sprühlöcher (22) der Düse (21) ausgerichtet sind.

9. Einspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zer­ stäubungsöffnungen (32) der Zerstäubungsplatte (31) in Um­ fangsrichtung um einen vorgebbaren Winkel gegenüber den stromaufwärtigen Öffnungen der Sprühlöcher (22) der Düse (21) versetzt sind.