DE4039520A1

DE4039520A1 - Kraftstoffeinspritzventil fuer dieselmotoren

Info

Publication number: DE4039520A1
Application number: DE4039520A
Authority: DE
Inventors: Masaaki Kato; Hiroyuki Kano; Masahiro Okajima; Yoshihiro Narahara; Terutada Kojima; Shigeki Tojo
Original assignee: NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1989-12-12
Filing date: 1990-12-11
Publication date: 1991-07-04
Anticipated expiration: 2010-12-12
Also published as: DE4039520B4; JPH03182682A; US5163621A; JP2819702B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kraftstoff-Einspritzven til, welches in einer Kraftstoff-Einspritzanlage zur Kraft stoffeinspritzung in einen Dieselmotor verwendet wird.

In einer Kraftstoff-Einspritzanlage für einen Dieselmotor ist ein hoher Einspritzdruck, ein varierbarer Einspritzzeitpunkt und eine veränderliche Kraftstoffeinspritzmenge erforderlich, um Maßnahmen vorzusehen, die dem Ausstoß von Abgasen oder der Entstehung von Schmutzpartikeln des Motors entgegenwirken, und bei einem Kraftstoffeinspritzventil ist eine Verringerung des Behältervolumens erforderlich, d. h. des Volumens zwischen einem Einspritzventilsitz und einer zur Motorbrennkammer hin offenen Einspritzdüse, das in geschlossenem Zustand des Ventils gemessen ist. Zum Beispiel ist eine behälterlose Einspritzdüse 1 gemäß Fig. 13 vorgeschlagen worden.

Die behälterlose Einspritzdüse 1 ist aus einem Ventilge häuse 2, welches eines konkove konische Fläche 22, eine Vertiefung 23 und Kraftstoffeinspritzöffnungen 24, 25, die an der Innenseite des Ventilgehäusekopfes angeordnet sind, und aus einem Nadelventil 3 zusammengesetzt, das einen zylindrischen Wellenabschnitt 31, eine erste konische Fläche 32 und eine zweite konische Fläche 33 hat.

Wird jedoch bei dieser Anordnung das Nadelventil geringfügig angehoben, entsteht zwischen dem Ventilgehäuse 2 und dem Nadelventil 3 nur ein enger Spalt. Folglich strömt der größte Teil des unter Druck stehenden Kraftstoffs mit hoher Geschwindigkeit durch diesen engen Spalt in Richtung zu der Vertiefung 23, welche aus Herstellungsgründen angeordnet ist, jedoch nicht in die Kraftstoff-Einspritzöffnungen 24, 25, nur ein kleiner Teil des Kraftstoffs, welcher in die Kraftstoff- Einspritzöffnungen strömt, strömt zu der unteren Seite der Kraftstoff-Einspritzöffnungen hin, wodurch der Kontraktionskoeffitient der Kraftstoffströmung sehr klein wird. Daraus ergibt sich, daß der zerstäubte Kraftstoff asymmetrisch durch die Auslaßbereiche der Kraftstoff- Einspritzöffnungen 24, 25 strömt und sich der Kraftstoff- Einspritzwinkel erhöht, wodurch eine unzureichende Kraftstoff-Sprühweite und eine verschlechterte Verbrennung im Motor verursacht wird.

Des weiteren wurde zur Lösung des eine behälterlose Ein spritzdüse betreffenden Problems ein Vorschlag (SAE 8 60 416) gemacht, der einen ringförmigen Nadelbehälter am Nadelven tilkopf vorsieht. Diese Anordnung hat jedoch das Problem, daß sich die Kraftstoff-Strömungseigenschaften rasch ver ändern kann, wobei eine ungünstige Veränderung des Ver hältnisses zwischen einem Nadelventilabhebmaß und einer Kraftstoff-Strömungsquerschnittsfläche verursacht wird, so daß es Schwierigkeiten bereitet, diese Anordnung an eine Einspritzdüse anzubringen, die weit abgehoben wird.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Kraftstoff-Einspritzventil zu schaffen, welches ein geringes Behältervolumen und eine ausgezeichnete Kraftstoff-Einspritzcharakteristik hat.

Die vorstehend erwähnte Aufgabe wird erfindungsgemäß da durch gelöst, daß ein Kraftstoff-Einspritzventil für einen Dieselmotor geschaffen wird, welches ein Ventilgehäuse mit einem inseitigen Kraftstoffdurchlaß, einer konkaven, koni schen, im Kopfteil des Ventilgehäuses ausgebildeten Fläche und schließlich einer von der konkaven, konischen Fläche unter einem bezüglich der Mittelachse des Ventilgehäuses geneigten Winkel zur Außenseite des Ventilgehäuses sich erstreckenden Kraftstoff-Einspritzöffnung, und ein im Ventilgehäuse beweglich angeordnetes Nadelventil hat, welches aus einem zylindrischen Wellenabschnitt, aus einer ersten konischen, an den Kopfteil des zylindrischen Wellenabschnitts angrenzenden Fläche, deren konischer Winkel kleiner als der der konkaven konischen Fläche des Ventilgehäuses ist, wobei die untere Kante der ersten konischen Fläche eine Berührungslinie definiert, die trennbar die konkave konische Fläche des Ventilgehäuses berührt, aus einer an dem Kopfteil der ersten konischen Fläche angrenzenden zweiten konischen Fläche, die einen im wesentlichen mit dem Winkel der konkaven konischen Fläche des Ventilgehäuses übereinstimmenden konischen Winkel hat, aus einer an den Kopfteil der zweiten konischen Fläche angrenzenden dritten konischen Fläche, die einen größeren konischen Winkel als die konkave konische Fläche des Ventilgehäuses hat und aus einer Anzahl von geneigten Furchen besteht, welche zum mindesten auf einem der Teile wie der zylindrische Wellenabschnitt, der ersten konischen Fläche, der zweiten konischen Fläche oder der dritten konischen Fläche ausgebildet sind, um die durch den Kraftstoffdurchlaß verlaufende Kraftstoffströmung zu verwirbeln, wobei die Kraftstoffeinspritzöffnung stromabwärts der Berührungslinie liegt, wenn die Berührungslinie die konkave, konische Fläche des Ventilgehäuses berührt.

Es wird ferner ein Kraftstoff-Einspritzventil für einen Dieselmotor geschaffen, das ein Ventilgehäuse mit einem in seitigen Kraftstoffdurchlaß, einer konkaven, konischen, im Kopfteil des Ventilgehäuses ausgebildeten Fläche und schließlich einer von der konkaven, konischen Fläche unter einem bezüglich der Mittelachse des Ventilgehäuses geneigten Winkel zur Außenseite des Ventilgehäuses sich er streckenden Kraftstoff-Einspritzöffnung, und ein im Ventil gehäuse beweglich angeordnetes Nadelventil hat, welches aus einem zylindrischen Wellenabschnitt, aus einer ersten koni schen, an den Kopfteil des zylindrischen Wellenabschnitts angrenzenden Fläche, deren konischer Winkel kleiner als der der konkaven konischen Fläche des Ventilgehäuses ist, wobei die untere Kante der ersten konischen Fläche eine Berührungslinie definiert, die trennbar die konkave koni sche Fläche des Ventilgehäuses berührt, aus einer an den Kopfteil der ersten konischen Fläche angrenzenden zweiten konischen Fläche, die einen im wesentlichen mit dem Winkel der konkaven konischen Fläche des Ventilgehäuses übereinstimmenden konischen Winkel hat, und aus einer an den Kopfteil der zweiten konischen Fläche angrenzenden dritten konischen Fläche, die einen größeren konischen Winkel als die konkave konische Fläche des Ventilgehäuses hat, besteht, wobei die Kraftstoffeinspritzöffnung stromabwärts der Berührungslinie liegt, wenn die Berührungslinie die konkave, konische Fläche des Ventilgehäuses berührt und eine Kraftstoff- Verwirbelungseinrichtung im Kraftstoffdurchlaß vorgesehen ist, um die Kraftstoffströmung, welche durch den Kraftstoffdurchlaß um das Nadelventil herum verläuft, zu verwirbeln.

Des weiteren wird ein Kraftstoff-Einspritzventil für einen Dieselmotor geschaffen, das ein Ventilgehäuse mit einem in seitigen Kraftstoffdurchlaß, einer konkaven, konischen, im Kopfteil des Ventilgehäuses ausgebildeten Fläche und schließlich einer von der konkaven, konischen Fläche unter einem bezüglich der Mittelachse des Ventilgehäuses geneigten Winkel zur Außenseite des Ventilgehäuses sich er streckenden Kraftstoff-Einspritzöffnung, und ein im Ventil gehäuse beweglich angeordnetes Nadelventil hat, welches aus einem zylindrischen Wellenabschnitt, aus einem an den Kopf teil des zylindrischen Wellenabschnitts angrenzenden und in trennbarem Kontakt mit der konkaven konischen Fläche des Ventilgehäuses stehenden Sitzabschnitt und aus einem Regelungsabschnitt zur Regelung der Kraftstoffdurch flußmenge besteht, der am unteren Ende des Sitzabschnitts ausgebildet ist, um durch Abheben des Nadelventils die Querschnittsfläche des Kraftstoffdurchlasses zu vergrößern, wobei die Kraftstoffeinspritzöffnung stromabwärts des Sitzabschnitts angeordnet ist, wenn der Sitzabschnitt die konkave, konische Fläche des Ventilgehäuses berührt und eine Kraftstoff-Verwirbelungseinrichtung im Kraftstoffdurchlaß vorgesehen ist, um die Kraftstoffströmung, welche durch den Kraftstoffdurchlaß um das Nadelventil herum verläuft, zu verwirbeln.

Fig. 1 ist ein Längsschnitt eines Kopfteils eines Kraft stoffeinspritzventils entsprechend eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels,

Fig. 2 und 3 sind Darstellungen eines Kraftstoffströmungsverlaufs im Falle eines geringen Abhebmaßes eines Nadelventils eines erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils,

Fig. 4 und 5 sind Darstellungen eines Kraftstoffströmungsverlaufs im Falle eines großen Abhebmaßes eines Nadelventils eines erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils,

Fig. 6 und 7 sind Darstellungen, die das Grundprinzip der Erfindung in gering abgehobenem Zustand, bzw. in weit abge hobenem Zustand aufzeigen,

Fig. 8 ist ein Diagramm, welches ein Zusammenhang zwischen dem Anhebmaß des Nadelventils und dem Streuungswinkel des zerstäubten Kraftstoffs zeigt,

Fig. 9 ist ein Diagramm, welches den Zusammenhang zwischen dem Verhältnis der Kraftstoffeinspritzöffnungslänge zu dem Kraftstoffeinspritzöffnungsdurchmesser und dem Streuungs winkel des zerstäubten Kraftstoffs zeigt,

Fig. 10 ist ein Diagramm, welches den Zusammenhang zwischen dem Kraftstoffstreuungswinkel und dem Streuungsverlustkoef fizienten zeigt,

Fig. 11 ist ein Diagramm, welches den Zusammenhang zwischen dem Krümmungswinkel des Kraftstoffverlaufs und dem Krüm mungsverlustkoeffizienten der Kraftstoffströmung zeigt,

Fig. 12 ist ein Längsschnitt des Kopfteils eines Kraft stoffeinspritzventils entsprechend eines anderen erfin dungsgemäßen Ausführungsbeispiels, und

Fig. 13 ist ein Längsschnitt des Kopfteils eines Kraft stoffeinspritzventils entsprechend dem Stand der Technik.

Bezüglich Fig. 1 ist ein Kraftstoffeinspritzventil entspre chend eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels aus ei nem Ventilgehäuse 2 und einem Nadelventil 3 zusammenge setzt, wobei das Nadelventil 3 in das Ventilgehäuse beweg lich eingesetzt ist und radial durch einen nicht gezeigten Führungsabschnitt gestützt wird.

Das Ventilgehäuse 2 ist in Richtung gegen eine Brennkammer eines nicht dargestellten Verbrennungsmotors mit innerer Verbrennung eingebaut. Im Kopfteil des Ventilgehäuses 2 ist eine zylindrische Bohrung 21, eine konkave konische Fläche 22, eine Vertiefung 23 aus Fertigungsgründen und Kraftstoffeinspritzöffnungen 24, 25 ausgebildet, die eine Verbindung zwischen der Innenseite der konkaven konischen Fläche 22 und der Außenseite des Ventilgehäuses 2 schaffen, wobei die Kraftstoffeinspritzöffnungen 24, 25 jeweils mit Plansenken 26, 27 versehen sind, so daß die Kraftstoffein spritzöffnungen 24, 25 mit der gleichen Länge 1 ausgebildet sind. Der Winkel β₁ der Achse der Kraftstoffeinspritzöff nung 24 bezüglich der Mittelachse X ist kleiner als der Winkel β₂ der Kraftstoffeinspritzöffnung 25 bezüglich der Mittelachse X vorgesehen.

Das Nadelventil 3 hat einen zylindrischen Wellenabschnitt 31, eine erste konische Fläche 32, die fortlaufend zu dem zylindrischen Wellenabschnitt 31 angeordnet ist und einen Konuswinkel hat, der kleiner als der Konuswinkel α₂ der konkaven konischen Fläche 22 des Ventilgehäuses 2 ist, eine zweite konische Fläche 33, die fortlaufend zu der ersten konischen Fläche 32 entlang einer kreisförmigen Berührungslinie 30 angeordnet ist, in der sie die konische Fläche 22 berührt und einen geringfügig größeren Konuswinkel hat als der Konuswinkel α₂ der konischen Fläche 22 und eine dritte konische Oberfläche 34, die fortlaufend zu der zweiten konischen Fläche 33 angeordnet ist und einen größeren Konuswinkel α₁ hat als der Konuswinkel α₂ der konischen Fläche 22. Wird der zylindrischen Bohrung 21 des Ventilgehäuses 2 mit hohem Druck Kraftstoff von einer Kraftstoffeinspritzpumpe (nicht gezeigt) zugeführt, wird das Nadelventil 3 in Ventilöffnungsrichtung (Aufwärtsrichtung in den Fig.) gedrückt, wobei das Nadelven til 3 über den gesamten Zeitraum einer Druckkraft ausge setzt ist, die mittels eines elastischen Bauteils in Ven tilverschlußrichtung (Abwärtsrichtung in den Fig.) aufge bracht wird. Folglich läßt sich eine umgekehrte Bewegung des Nadelventils 3 durch eine zylindrische Zuführung des unter hohem Druck stehenden Kraftstoffs erreichen.

Der zylindrische Wellenabschnitt 31 und die erste konische Fläche 32 des Nadelventils 3 sind mit einer Vielzahl an geneigten Furchen 35 versehen, die eine Wirbelströmung des in die zylindrische Bohrung 21 geförderten Kraftstoffs um das Nadelventil 3 herum bewirken.

Der Betrieb dieses Ausführungsbeispiels wird nachfolgend beschrieben.

Im Falle eines geringen Abhebens des Nadelventils 3, ist der Abstand H_D zwischen der konkaven, konischen Fläche 22 des Ventilgehäuses 2 und der Berührungslinie 30 des Nadelventils 3 klein, so daß die Querschnittsfläche der Kraftstoffströmung, die durch die konkave, konische Fläche 22 und der Berührungslinie 30 bestimmt wird, ebenfalls entsprechend klein ist. Daraus ergibt sich, daß die Kraftstoff-Durchflußmenge klein ist, während die Kraft stoff-Strömungsgeschwindigkeit hoch ist. In diesem Strö mungszustand hat die durch die geneigten Furchen 35 er zeugte Kraftstoff-Wirbelströmung eine hohe Strömungsge schwindigkeit in Umfangsrichtung, so daß unter dem starken Einfluß der mit hoher Geschwindigkeit umlaufenden Kraft stoff-Umfangsströmung der Kraftstoff in die bezüglich der Mittelachse X geneigten Kraftstoffeinspritzöffnungen 24, 25 strömt.

In den Figuren werden Geschwindigkeitsvektoren der Kraft stoffströmung durch Pfeile angezeigt. Da die Querschnitts fläche der Kraftstoffströmung am Einlaßbereich der Kraft stoffeinspritzöffnungen ziemlich groß und dementsprechend die Kraftstoffströmungsgeschwindigkeit ziemlich klein ist, strömt der Kraftstoff in einem Wirbelstrom gemäß Fig. 3 durch die Kraftstoffeinspritzöffnungen 24, 25.

Vergrößert sich gemäß Fig. 4 hierauf das Abhebmaß des Nadelventils 3, wird der Abstand H_D zwischen der konkaven, konischen Fläche 22 des Ventilgehäuses 2 und der Berüh rungslinie 30 des Nadelventils 3 größer, so daß die Querschnittsfläche der Kraftstoffströmung, die durch die konkave konische Fläche 22 und die Berührungslinie 30 bestimmt wird, ebenfalls größer wird, was dazu führt, daß sich die Kraftstoffdurchflußmenge erhöht, die Kraftstoff- Strömungsgeschwindigkeit sich verkleinert und somit der Kraftstoff im wesentlichen entlang der Mittelachse X strömt.

Des weiteren verkleinert sich die Kraftstoff-Strömungsge schwindigkeit an dem Einlaßbereich der Kraftstoffein spritzöffnungen 24, 25, während im Gegensatz dazu der Druck ansteigt. Daraus ergibt sich, daß der Kraftstoff von der gesamten Umgebung der Öffnungseinlasse gleichförmig in die Kraftstoffeinspritzöffnungen 24, 25 strömt.

Im folgenden wird das Grundprinzip dieser Kraftstoffein spritzcharakteristik anhand der Fig. 6 und 7 erläutert.

Die Fig. 6 und 7 sind schematische Darstellungen, die zei gen, wie sich die Kraftstoff-Einspritzcharakteristik mit dem Abstand zwischen dem Nadelventil 3 und dem Ventilgehäuse 2 verändert, wobei sich dementsprechend der Abstand zwischen dem Nadelventil 3 und der Kraftstoffeinspritzöffnung 24 aufgrund eines größeren Abhebmaßes des Nadelventils 3 vergrößert, wobei Fig. 6 den Fall eines geringen Abhebens zeigt, während Fig. 7 den Fall eines weiten Abhebens zeigt.

Im Fall eines geringen Abhebmaßes ist gemäß Fig. 6 der Spalt zwischen dem Nadelventil 3 und dem Ventilgehäuse 2 schmal, so daß der unter hohem Druck zugeführte Kraftstoff mit hoher Geschwindigkeit durch den Spalt zwischen dem Nadelventil 3 und dem Ventilgehäuse 2 hindurchströmt, wodurch eine starke Strömungseinschnürung und ein beträchtlich kleinerer Kontraktionsquerschnitt A_o in der Kraftstoffeinspritzöffnung verursacht wird. Dies bedeutet, daß der Kontraktionskoeffizient erheblich kleiner wird. Da die einmal eingeschnürte Kraftstoffströmung kompressibel ist, expandiert der Kraftstoff sofort in radialer Richtung in der Kraftstoffeinspritzöffnung 24, so daß er mit einem zerstäubendem Kraftstoffeinspritzwinkel α₅ in die Brennkammer eingespritzt wird. Wird hierfür die Länge l der Kraftstoffeinspritzöffnung 24 geeignet ausgewählt, so daß die expandierende Kraftstoffströmung nicht mit der Innenwand der Kraftstoffeinspritzöffnung 24 kollidiert, kann der Kraftstoff mit einem Einspritzwinkel α_s des zerstäubenden Kraftstoffs in die Brennkammer (nicht gezeigt) eingespritzt werden.

Im Falle eines großen Abhebmaßes gemäß Fig. 7 ist der Spalt zwischen dem Nadelventil 3 und dem Ventilgehäuse 2 groß, so daß die Strömungsgeschwindigkeit des durch den Spalt zwischen dem Nadelventil 3 und den Ventilgehäuse 2 hindurchströmenden Kraftstoffs verringert ist, wodurch im wesentlichen keine Strömungseinschnürung erzeugt wird. Selbst wenn eine geringe Strömungseinschnürung erzeugt wird, würde diese unverzüglich ausgerichtet werden, so daß der größte Teil des Kraftstoffs parallel zu der Kraftstoffeinspritzöffnungsachse strömt und der Einspritzwinkel α₅ des zerstäubenden Kraftstoffs klein wird.

Schließlich im Fall eines geringen Abhebmaßes des Nadelven tils 3 ist der Einspritzwinkel α_s des zerstäubenden Kraftstoffs groß, wodurch eine rege Durchmischung des Kraftstoffs mit der Luft und eine Verbesserung der Zündeigenschaften des Kraftstoffs erreicht wird, während im Fall eines großen Abhebmaßes des Nadelventils 3, der Ein spritzwinkel α_s des zerstäubenden Kraftstoffs klein und somit die Einsprühweite des Kraftstoffs groß wird, wodurch die Durchmischung des Kraftstoffs mit der Luft dank der erhöhten kinetischen Energie des zerstäubten Kraftstoffs erleichtert wird.

Fig. 8 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Abhebmaß H_d des Nadelventils 3 (der Abstand des Nadelventils 3 von der Kraftstoffeinspritzöffnung 24) und dem Einspritzwinkel α_s des zerstäubenden Kraftstoffs, wobei dieser Zusammenhang durch einen Versuch bestätigt wurde, in dem , , und X den Einspritzdrücken 100 MPa, 80 MPa, 60 MPa bzw. 40 MPa entsprechen, die durchgezogene Linie eine theoretische Kurve im Fall des Einspritzdrucks von 100 MPa und die gestrichelte Linie eine theoretische Kurve im Fall des Einspritzdrucks von 40 MPa ist. Aus der Fig. 8 ist es offensichtlich, daß bei Erhöhen des Abhebmaßes sich der Einspritzwinkel des zerstäubenden Kraftstoffs verkleinert.

Die Kraftstoff-Einspritzeigenschaften des Kraftstoff-Ein spritzventils 1 ist durch Einstellen des Durchmessers d und der Länge l der Einspritzöffnung 24 den Eigenschaften des Motors angepaßt. Fig. 9 zeigt einen Zusammenhang zwischen dem Einspritzwinkel α_s des zerstäubenden Kraftstoffs und dem Verhältnis l/d der Länge l der Kraftstoffeinspritzöffnung 24 zu deren Durchmesser d, wobei ähnlich zu Fig. 8, die Zeichen , , und X den Einspritzdrücken 100 MPa, 80 MPa, 60 MPa und 40 MPa entsprechen und die durchgezogene Linie eine theoretische Kurve im Fall eines Einspritzdrucks von 100 MPa und die gestrichelte Linie eine theoretische Kurve im Fall eines Einspritzdrucks von 40 MPa ist. Folglich kann durch Einstellen des Verhältnisses l/d der Länge l der Kraftstoffeinspritzöffnung 24 zu deren Durchmesser d der Einspritzwinkel des zerstäubenden Kraftstoffs, bzw. die Einsprühweite des Kraftstoffs geregelt werden.

Des weiteren ist der Winkel δ₂ zwischen der dritten koni schen Fläche 34 und der konkaven, konischen Fläche 22 in einem Bereich von 7° bis 15° festgelegt, um die Ein schnürung des aus dem Spalt zwischen der Berührungslinie 30 und der konkaven, konischen Fläche 22 ausströmenden Kraftstoffs zu minimieren und einen geeigneten Abstand zwi schen der dritten konischen Fläche 34 und dem Einlaß der Kraftstoff-Einspritzöffnung beizubehalten. Fig. 10 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Streuungswinkel R_e und dem Streuungsverlustkoeffitienten, von welchem bekannt ist, daß der Streuungsverlustkoeffitient im Bereich von 0° bis 15° des Winkels R_e niedrig ist.

Um in diesem Ausführungsbeispiel den Krümmungsverlust der Strömung gleichförmig zu machen, weichen die Einlaßöff nungen der Einspritzöffnungen 24, 25 entsprechend den Win keln β₁ bzw. β₂ voneinander ab. Wird dabei der Winkel β verkleinert, verkleinert sich der Krümmungswinkel R (R = β + α₂/2) der Kraftstoffströmung ebenfalls, wobei der Krümmungsverlust der Strömung kleiner wird. Fig. 11 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Strömungs-Krümmungswinkel R und dem Krümmungsverlustkoeffitienten der Strömung, von welcher bekannt ist, daß, wenn der Strömungs-Krümmungswinkel R verkleinert wird, der Krümmungsverlustkoeffitient der Strömung kleiner wird. Da des weiteren der Krümmungsverlust der Strömung proportional zum Quadrat der Kraftstoffströmungsgeschwindigkeit ist, ist der Einlaß der Einspritzöffnung 25 mit einem größeren Krümmungsverlustko effitienten der Strömung niedriger angeordnet als der Ein laß der Einspritzöffnung 24 mit einem kleineren Krümmungs verlustkoeffitienten der Strömung, so daß die Kraftstoff- Strömungsgeschwindigkeit mit der der Kraftstoff in den Ein laß der Einspritzöffnung 25 fließt, kleiner ist als die in der Einspritzöffnung 24. Daraus ergibt sich, daß die Ein spritzöffnungen 24 und 25 im wesentlichen den gleichen Krümmungsverlust der Strömung haben.

Fig. 12 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungs beispiel, in dem die geneigten Furchen 35 auf der zweiten konischen Fläche 33 und dritten konischen Fläche 34 ausgebildet sind.

Entsprechend dem vorstehend beschriebenen ersten Ausfüh rungsbeispiel ist die Kraftstoffströmungsgeschwindigkeit im Falle eines geringeren Abhebmaßes des Nadelventils aufgrund der engen Strömungsquerschnittsfläche zwischen der koni schen Fläche des Ventilgehäuses und der Berührungslinie hoch, so daß der Einspritzwinkel des zerstäubenden Kraftstoffs aus der Einspritzöffnung groß ist, wobei ein reges Durchmischen des Kraftstoffs mit der Luft erreicht und die Zündeigenschaft verbessert wird, während im Falle eines größeren Abhebmaßes des Nadelventils die Kraftstoffströmungsgeschwindigkeit aufgrund der weiteren Strömungsquerschnittsfläche zwischen der konischen Fläche des Ventilgehäuses und der Berührungslinie niedrig ist, so daß der Einspritzwinkel des zerstäubenden Kraftstoffs aus der Einspritzöffnung kleiner ist, wobei die Kraftstoff- Einsprühweite erhöht und eine rege Durchmischung des Kraftstoffs mit der Luft unter der Wirkung der kinetischen Energie der zerstäubten Kraftstoffströmung erreicht wird.

Kraftstoff-Einspritzventil für einen Dieselmotor hat ein Ventilgehäuse (2) mit einer konkaven konischen Fläche (22), die in einem Kopfteil des Ventilgehäuses (22) ausgebildet ist und Kraftstoff-Einspritzöffnungen (24, 25), die sich von der konkaven konischen Fläche (22) aus zu der Außenseite des Ventilgehäuses (2) erstrecken, und ein im Ventilgehäuse (2) beweglich angeordnetes Nadelventil (3), welches aus einem zylindrischen Wellenabschnitt (31), aus einer ersten konischen, an den Kopfteil des zylindrischen Wellenabschnitts angrenzenden Fläche (32), deren Konuswinkel kleiner als der der konkaven konischen Fläche (22) des Ventilgehäuses (2) ist, wobei die untere Kante der ersten konischen Fläche (32) eine Berührungslinie (30) definiert, die trennbar die konkave konische Fläche (22) des Ventilgehäuses (2) berührt, aus einer an den Kopfteil der ersten konischen Fläche (32) angrenzenden zweiten konischen Fläche (33), die einen im wesentlichen mit dem Winkel der konkaven konischen Fläche (22) des Ventilgehäuses (2) übereinstimmenden Konuswinkel hat, aus einer an den Kopfteil der zweiten konischen Fläche (33) angrenzenden dritten konischen Fläche (34), die einen größeren Konuswinkel als die konkave konische Fläche (22) des Ventilgehäuses (2) hat, besteht. Im Falle eines geringeren Abhebmaßes des Nadelventils (3) ist die Kraftstoff-Strömungsgeschwindigkeit mit der der Kraftstoff in die Einspritzöffnung (24, 25) strömt, hoch, so daß der Streuwinkel der zerstäubenden Kraftstoffeinspritzung von der Einspritzöffnung (24, 25) groß ist, wodurch eine rege Durchmischung des Kraftstoffs mit der Luft und eine verbesserte Zündeigenschaft erreicht wird, während im Falle eines größeren Abhebmaßes des Nadelventils (3) die Kraftstoff-Strömungsgeschwindigkeit niedrig ist, so daß der Streuwinkel der zerstäubenden Kraftstoffeinspritzung von der Einspritzöffnung (24, 25) klein ist, wodurch die Kraftstoffsprühweite vergrößert und eine, durch die kinetische Energie der zerstäubten Kraftstoffströmung bewirkte rege Durchmischung des Kraftstoffs mit der Luft erreicht wird.

Claims

1. Kraftstoff-Einspritzventil für einen Dieselmotor, gekenn zeichnet durch ein Ventilgehäuse (2) mit einem inseitigen Kraftstoffdurchlaß (21), eine konkaven, konischen, im Kopfteil des Ventilgehäuses (2) ausgebildeten Fläche (22) und schließlich eine sich von der konkaven, konischen Fläche (22) unter einem bezüglich der Mittelachse des Ventilgehäuses (2) geneigten Winkel zur Außenseite des Ventilgehäuses (2) erstreckenden Kraftstoff- Einspritzöffnung (24, 25), und ein im Ventilgehäuse (2) beweglich angeordnetes Nadelventil (3), welches aus einem zylindrischen Wellenabschnitt (31), aus einer ersten konischen, an den Kopfteil des zylindrischen Wellenabschnitts (31) angrenzenden Fläche (32), deren Konuswinkel kleiner als der der konkaven konischen Fläche (22) des Ventilgehäuses (2) ist, wobei die untere Kante der ersten konischen Fläche (32) eine Berührungslinie (30) definiert, die trennbar die konkave konische Fläche (22) des Ventilgehäuses (2) berührt, aus einer an den Kopfteil der ersten konischen Fläche (32) angrenzenden zweiten konischen Fläche (33), die einem im wesentlichen mit dem Winkel der konkaven konischen Fläche (22) des Ventilgehäuses (2) übereinstimmenden Konuswinkel hat, aus einer an den Kopfteil der zweiten konischen Fläche (33) angrenzenden dritten konischen Fläche (34), die einen größeren Konuswinkel als die konkave konische Fläche (22) des Ventilgehäuses (2) hat und aus einer Anzahl von geneigten Furchen (35) besteht, welche zum mindesten auf einem der Teile wie der zylindrische Wellenabschnitt (31), die erste konische Fläche (32), die zweite konische Fläche (33) oder die dritte konische Fläche (34) ausgebildet sind, um die durch den Kraftstoffdurchlaß (21) verlaufende Kraft stoffströmung zu verwirbeln, wobei die Kraftstoffeinspritz öffnung (24, 25) stromabwärts der Berührungslinie (30) liegt, wenn die Berührungslinie (30) die konkave, konische Fläche (22) des Ventilgehäuses (2) berührt.

2. Kraftstoff-Einspritzventil gemäß Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß der Winkel δ₂ zwischen der konkaven koni schen Fläche (22) des Ventilgehäuses (2) und der dritten konischen Fläche (34) des Nadelventils (3) in einem Bereich von 7° bis 15° angeordnet ist.

3. Kraftstoff-Einspritzventil gemäß Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (2) eine Anzahl von Kraftstoff-Einspritzöffnungen (24, 25) hat.

4. Kraftstoff-Einspritzventil gemäß Anspruch 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die Achsen der Anzahl von Kraftstoff-Ein spritzöffnungen (24, 25) bezüglich der konkaven konischen Fläche (22) unterschiedliche Winkel ausbilden.

5. Kraftstoff-Einspritzventil gemäß Anspruch 4, dadurch ge kennzeichnet, daß unter der Anzahl von Kraftstoff-Ein spritzöffnungen (24, 25) eine Kraftstoff-Einspritzöffnung, welche einen größeren Neigungswinkel bezüglich der Mittelachse des Ventilgehäuses (2) ausbildet, so angeordnet ist, daß sich deren Einlaß näher zu dem Kopfteil der konkaven, konischen Fläche (22) des Ventilgehäuses (2) eröffnet.

6. Kraftstoff-Einspritzventil gemäß Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß der Kraftstoff-Förderdurchlaß eine um das Nadelventil herum angeordnete zylindrische Bohrung (21) hat.

7. Kraftstoff-Einspritzventil gemäß Anspruch 3, dadurch ge kennzeichnet, daß jedes der Kraftstoff-Einspritzöffnungen (24, 25) an deren Auslaß mit einer Plansenke (26, 27) ver sehen ist, wodurch die Längen der Kraftstoff-Einspritzöff nungen (24, 25) einander angeglichen werden.

8. Kraftstoff-Einspritzventil gemäß Anspruch 7, dadurch ge kennzeichnet, daß der Durchmesser der Plansenke (26, 27) so bestimmt ist, daß der von der Kraftstoff-Einspritzöffnung (24, 25) eingespritzte Kraftstoff nicht mit der Wand stromabwärts von der Plansenke (26, 27) kollidiert.

9. Kraftstoff-Einspritzventil für einen Dieselmotor, gekenn zeichnet durch ein Ventilgehäuse (2) mit einem inseitigen Kraftstoffdurchlaß, eine konkave, konische, im Kopfteil des Ventilgehäuses (2) ausgebildete Fläche (22) und schließlich eine von der konkaven, konischen Fläche (22) unter einem bezüglich der Mittelachse des Ventilgehäuses (2) geneigten Winkel zur Außenseite des Ventilgehäuses (2) sich erstreckenden Kraftstoff-Einspritzöffnung (24, 25), und ein im Ventilgehäuse (2) beweglich angeordnetes Nadelventil (3), welches aus einem zylindrischen Wellenabschnitt (31), aus einer ersten konischen, an den Kopfteil des zylindrischen Wellenabschnitts (31) angrenzenden Fläche (32), deren Konuswinkel kleiner als der der konkaven konischen Fläche (22) des Ventilgehäuses (2) ist, während die untere Kante der ersten konischen Fläche (32) eine Berührungslinie (30) trennbar mit der konkaven konischen Fläche (22) des Ventilgehäuses (2) bildet, aus einer an den Kopfteil der ersten konischen Fläche (32) angrenzenden zweiten konischen Fläche (33), die einen im wesentlichen mit dem Winkel der konkaven konischen Fläche (22) des Ventilgehäuses (2) übereinstimmenden Konuswinkel hat, und aus einer an den Kopfteil der zweiten konischen Fläche (33) angrenzenden dritten konischen Fläche (34) besteht, die einen größeren Konuswinkel als die konkave konische Fläche (22) des Ventilgehäuses (2) hat, wobei die Kraftstoff einspritzöffnung (24, 25) stromabwärts von der Berührungs linie (30) angeordnet ist, falls die Berührungslinie (30) mit der konkaven, konischen Fläche (22) des Ventilgehäuses (2) ausgebildet wird und eine Kraftstoff-Verwirbe lungseinrichtung (35) im Kraftstoffdurchlaß (21) vorgesehen ist, um die Kraftstoffströmung, welche durch den Kraft stoffdurchlaß (21) um das Nadelventil (3) herum verläuft, zu verwirbeln.

10. Kraftstoff-Einspritzventil für einen Dieselmotor, da durch gekennzeichnet, daß der Winkel δ₂ zwischen der konka ven konischen Fläche (22) des Ventilgehäuses (2) und der dritten konischen Fläche (34) des Nadelventils (3) in einem Bereich von 7° bis 15° angeordnet ist.

11. Kraftstoff-Einspritzventil gemäß Anspruch 9, dadurch ge kennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (2) eine Anzahl von Kraftstoff-Einspritzöffnungen (24, 25) hat.

12. Kraftstoff-Einspritzventil gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Anzahl von Kraftstoff- Einspritzöffnungen (24, 25) bezüglich der konkaven koni schen Fläche (22) unterschiedliche Winkel ausbilden.

13. Kraftstoff-Einspritzventil gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß unter der Anzahl von Kraftstoff-Ein spritzöffnungen (24, 25) eine Kraftstoff-Einspritzöffnung, welche einen größeren Neigungswinkel bezüglich der Mittelachse des Ventilgehäuses (2) ausbildet, so angeordnet ist, daß sich deren Einlaß näher zu dem Kopfteil der konkaven, konischen Fläche (22) des Ventilgehäuses (2) eröffnet.

14. Kraftstoff-Einspritzventil für einen Dieselmotor, ge kennzeichnet durch ein Ventilgehäuse (2) mit einem inseiti gen Kraftstoffdurchlaß (21), eine konkave, konische, im Kopfteil des Ventilgehäuses (2) ausgebildete Fläche (22) und schließlich eine von der konkaven, konischen Fläche (22) unter einem bezüglich der Mittelachse des Ven tilgehäuses (2) geneigten Winkel zur Außenseite des Ventil gehäuses (2) sich erstreckenden Kraftstoff-Einspritzöffnung (24, 25) und ein im Ventilgehäuse (2) beweglich angeordne tes Nadelventil (3), welches aus einem zylindrischen Wel lenabschnitt (31), aus einem an den Kopfteil des zylindri schen Wellenabschnitts (31) angrenzenden und in trennbarem Kontakt mit der konkaven konischen Fläche (22) des Ven tilgehäuses (2) stehenden Sitzabschnitt und aus einem Regelungsabschnitt, zur Regelung der Kraftstoffdurch flußmenge, besteht, der am unteren Ende des Sitzabschnitts ausgebildet ist, um beim Abheben des Nadelventils (3) die Querschnittsfläche des Kraftstoffdurchlasses (21) zu vergrößern, wobei die Kraftstoffeinspritzöffnung (24, 25) stromabwärts von dem Sitzabschnitt angeordnet ist, wenn er die konkave, konische Fläche (22) des Ventilgehäuses (2) berührt und eine Kraftstoff-Verwirbelungseinrichtung (35) im Kraftstoffdurchlaß (21) vorgesehen ist, um die Kraftstoffströmung, welche durch den Kraftstoffdurchlaß (21) um das Nadelventil (3) herum verläuft, zu verwirbeln.

15. Kraftstoff-Einspritzventil gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (2) eine Anzahl von Kraftstoff-Einspritzöffnungen (24, 25) hat.

16. Kraftstoff-Einspritzventil gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Anzahl von Kraftstoff- Einspritzöffnungen (24, 25) bezüglich der konkaven koni schen Fläche (22) unterschiedliche Winkel ausbilden.

17. Kraftstoff-Einspritzventil gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß unter der Anzahl von Kraftstoff-Ein spritzöffnungen (24, 25) eine Kraftstoff-Einspritzöffnung, welche einen größeren Neigungswinkel bezüglich der Mittel achse des Ventilgehäuses (2) ausbildet, so angeordnet ist, daß sich deren Einlaß näher zu dem Kopfteil der konkaven, konischen Fläche (22) des Ventilgehäuses (2) eröffnet.