DE4100457A1

DE4100457A1 - VALVE IN A SUPPLY SYSTEM OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Info

Publication number: DE4100457A1
Application number: DE4100457A
Authority: DE
Inventors: Maurizio Di Silvestro; Francesco Morini
Original assignee: Weber SRL
Current assignee: Weber SRL
Priority date: 1990-01-17
Filing date: 1991-01-09
Publication date: 1991-07-18
Also published as: GB9100808D0; IT223984Z2; FR2657124A1; GB2240137A; FR2657124B1; IT9052823V0; IT9052823U1

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventil in einer Versorgungsanlage für einen Motor mit interner Verbrennung, mit einer Düse, wel che die Kraftstoffzerstäubung verbessert.The invention relates to a valve in a supply system for an engine with internal combustion, with a nozzle, wel improves fuel atomization.

Wie an sich bekannt ist, weisen Ventile dieser Art eine Düse auf, die mit einer oder mehreren Bohrungen zur Kraftstoffein speisung versehen ist, durch welche hindurch die Einspeisung in den Motor erfolgt. Es ist ferner bekannt, daß die korrekte Funktion des Motors von der Qualität der Kraftstoffzerstäubung abhängt.As is known per se, valves of this type have a nozzle on that with one or more holes for fuel feed is provided, through which the feed into the engine. It is also known that the correct Function of the engine on the quality of fuel atomization depends.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventil anzuge ben, das mit einer Düse versehen ist, durch welche der Kraft stoff-Zerstäubungsgrad gegenüber den derzeit verfügbaren Düsen gesteigert wird.The invention has for its object to suit a valve ben, which is provided with a nozzle through which the force degree of atomization compared to the currently available nozzles is increased.

Durch die Erfindung wird ein Ventil zur Dosierung und Zerstäu bung des Kraftstoffs in einer Versorgungsanlage für einen Motor mit interner Verbrennung geschaffen, mit einem Verschlußelement und einer Düse, mit deren Bodenwandung das Verschlußelement zusammenwirkt; das Ventil ist dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren der Düse wenigstens eine Bohrung, die von dem Kraft stoff durchströmt wird, und eine Oberfläche ausgebildet sind, auf welcher diese Strömung aufprallt, wodurch eine wirksame Zerstäubung des Kraftstoffs verwirklicht wird.The invention provides a valve for metering and atomizing Practice the fuel in an engine supply system created with internal combustion, with a closure element and a nozzle with the bottom wall of the closure element cooperates; the valve is characterized in that in Inside the nozzle at least one hole by the force is flowed through, and a surface is formed, on which this flow impacts, making an effective Atomization of the fuel is realized.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und aus der Zeichnung, auf die Be zug genommen wird. In der Zeichnung zeigen:Further features and advantages of the invention result from the following description and from the drawing, on the Be is pulled. The drawing shows:

Fig. 1 eine teilweise im Schnitt gezeigte Ansicht eines er findungsgemäßen Ventils; Fig. 1 is a partially sectioned view of an inventive valve;

Fig. 2 eine vergrößerte Schnittdarstellung eines Elementes des Ventils nach Fig. 1; und Fig. 2 is an enlarged sectional view of an element of the valve of Fig. 1; and

Fig. 3 eine Schnittansicht einer gegenüber Fig. 2 veränder ten Ausführungsform. Fig. 3 is a sectional view of a modified from Fig. 2 th embodiment.

In Fig. 1 ist allgemein mit der Bezugszahl 1 ein Ventil zur Dosierung und Zerstäubung von Kraftstoff in einer Vorrichtung 2 (nur teilweise im Schnitt gezeigt, da an sich bekannt) zur Versorgung eines Motors mit interner Verbrennung bezeichnet.In Fig. 1, the reference numeral 1 denotes a valve for metering and atomizing fuel in a device 2 (only partially shown in section, since known per se) for supplying an engine with internal combustion.

Dieses Ventil 1 umfaßt eine Düse 3, die im wesentlichen rohr förmig ist und die Gestalt eines umgekehrten Glases aufweist. Diese Düse 3 kann aus Metall oder Kunststoff hergestellt wer den. Sie umfaßt einen zylindrischen Teil 4 und eine obere Ba siswandung 5, die bei der hier gezeigten Ausführungsform mit zwei Injektionsbohrungen 6 von gleichem Durchmesser versehen ist.This valve 1 comprises a nozzle 3 which is substantially tubular and has the shape of an inverted glass. This nozzle 3 can be made of metal or plastic who. It comprises a cylindrical part 4 and an upper base wall 5 , which in the embodiment shown here is provided with two injection bores 6 of the same diameter.

Die Vorrichtung 2 weist einen Körper 7 auf, der in seinem un teren Teil die Düse 3 aufnimmt und eine axiale Bohrung 8 auf weist, entlang welcher ein Verschlußelement 9 verschiebbar ist. Ein unterer Rand 11 dieses Körpers 7 ist im gebrauchsfer tigen Zustand nach innen hin umgebördelt, um einen Ringflansch 12 zu halten, der sich von der Seitenwandung 4 ausgehend auf einer Höhe auswärts erstreckt, die unmittelbar unterhalb der Höhe der Basiswandung 5 gelegen ist. Über eine Ringscheibe 13 wird diese so in Anlage an einer inneren Schulter 14 gehalten, an welche die Bohrung 8 anschließt. In an sich bekannter Weise wird das Verschlußelement 9 im Betrieb entgegen der Wirkung einer Feder nach oben bewegt; der Antrieb erfolgt durch einen ferromagnetischen Kern, der durch eine Magnetspule 15 erregt wird und über ein Verbindungsstück fest mit dem Verschlußele ment 9 verbunden ist. Dieses Verschlußelement 9 weist einen rohrförmigen Schaft 16 auf, dessen unteres Ende ein kegel stumpfförmiges Kopfstück 17 trägt. Der Kraftstoff durchströmt den Innenraum des Schaftes 16, bis er in die Nähe des unteren Endes desselben gelangt und dann durch die radialen Bohrungen 18 in den Innenraum einer Kammer 21 einströmt, die im Inneren der Bohrung 8 gebildet ist, entsprechend der Form der Ring scheibe 13. Das Kopfstück 17 weist eine ebene Unterseite auf, die imstande ist, in einer bestimmten Betriebsphase eine Vor kammer 22 von oben zu verschließen, die in der Basiswandung 5 der Düse 3 aufgenommen ist.The device 2 has a body 7 , which receives the nozzle 3 in its lower part and has an axial bore 8 , along which a closure element 9 is displaceable. A lower edge 11 of this body 7 is crimped inward in the use condition to hold an annular flange 12 which extends from the side wall 4 outwards at a height which is immediately below the height of the base wall 5 . Via an annular disk 13 , this is held in contact with an inner shoulder 14 , to which the bore 8 connects. In a manner known per se, the closure element 9 is moved upwards during operation against the action of a spring; The drive is carried out by a ferromagnetic core, which is excited by a magnet coil 15 and is firmly connected to the element 9 with the closure element 9 . This closure element 9 has a tubular shaft 16 , the lower end of which carries a truncated cone-shaped head piece 17 . The fuel flows through the interior of the shaft 16 until it reaches the vicinity of the lower end thereof and then flows through the radial bores 18 into the interior of a chamber 21 which is formed in the interior of the bore 8 , corresponding to the shape of the ring disk 13th . The head piece 17 has a flat underside, which is able to close a chamber 22 from above in a certain operating phase, which is received in the base wall 5 of the nozzle 3 .

Es wird nun auf Fig. 2 Bezug genommen. Von der Bodenwandung der Vorkammer 22 in der Basiswandung 5 der Düse 3 ausgehend erstrecken sich die bereits erwähnten Injektionsbohrungen 6, durch welche hindurch der Kraftstoff in den Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs einströmt. Diese Bohrungen 6 haben zugleich die Funktion, den Durchfluß des Kraftstoffes und die Vertei lung des Kraftstoffstrahls zu bestimmen. Die Achsen der Boh rungen 6 divergieren um einen gleichen Winkel von der Längs achse der Düse 3; diese Längsachse und die Achsen der Bohrun gen 6 treffen in derselben Ebene aufeinander.Referring now to FIG. 2. Starting from the bottom wall of the prechamber 22 in the base wall 5 of the nozzle 3 , the already mentioned injection bores 6 extend through which the fuel flows into the internal combustion engine of a vehicle. These holes 6 also have the function of determining the flow of the fuel and the distribution of the fuel jet. The axes of the holes 6 diverge by an equal angle from the longitudinal axis of the nozzle 3 ; this longitudinal axis and the axes of the holes 6 meet in the same plane.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, weist die Düse 3, insbesondere ihre Seitenwandung 4, einen oberen Abschnitt 25 nahe der Ba siswandung 5 auf, der von konstantem Innendurchmesser ist, so wie einen unteren Abschnitt 26, dessen Länge größer als die des Abschnittes 25 ist und der einen bis zum unteren Ende der Düse 3 gleichmäßig zunehmenden Durchmesser aufweist. Der Ab schnitt 26 ist kegelstumpfförmig und geht von dem Innendurch messer des Abschnittes 25 aus. Durch geeignete Berechnung des Neigungswinkels der Bohrungen 6 in bezug auf die Längsachse der Düse 3 und der Zunahme des Innendurchmessers des Abschnit tes 26 in bezug auf die Längsausdehnung dieses Abschnittes wird erreicht, daß die aus den Bohrungen 6 austretenden Kraft stoff-Ströme auf der Innenwandung der Düse 3 in deren Abschnitt 26 auftreffen. Durch dieses Aufprallen werden die Strömungen in einer Weise aufgebrochen und gestört, daß die Kraftstoff zerstäubung deutlich verbessert wird.As can be seen from FIG. 2, the nozzle 3 , in particular its side wall 4 , has an upper section 25 near the base wall 5 , which is of constant inner diameter, such as a lower section 26 , the length of which is greater than that of section 25 and has a diameter that increases uniformly up to the lower end of the nozzle 3 . From section 26 is frustoconical and is based on the inside diameter of section 25 . By suitable calculation of the angle of inclination of the holes 6 with respect to the longitudinal axis of the nozzle 3 and the increase in the inner diameter of the section 26 in relation to the longitudinal extent of this section, it is achieved that the fuel streams emerging from the holes 6 on the inner wall of the fuel Impact nozzle 3 in section 26 thereof. By this impact, the flows are broken up and disturbed in a way that the fuel atomization is significantly improved.

Wie schematisch in Fig. 2 gezeigt ist, ist die von den Bohrun gen 6 ausgehende Strömung im wesentlichen zylindrisch und wird durch den Aufprall in Richtung zur Längsachse der Düse 3 hin abgelenkt, wobei eine Tendenz zur Aufweitung von mittleren Strömungsfaden ausgehend auftritt. Die sich am Umfang der Strömung befindenden Teilchen erfahren gegenüber denen im mittleren Strömungsfaden eine stärkere Geschwindigkeitsabnah me, so daß diese Teilchen bestrebt sind, nach außen auszuwei chen und einen Fächer zu bilden. Durch Versuche im Labor konn te bestätigt werden, daß eine Differenz von etwa 7° zwischen dem Winkel α, der zwischen den beiden zylindrischen Strömun gen aufgespannt wird, die aus den Bohrungen 6 austreten, und dem Winkel β, der zwischen den zentralen Strömungsfäden der Strömungen nach dem Aufprall gebildet wird, ausreicht, um ein hohes Maß der Kraftstoffzerstäubung zu erzielen.As shown schematically in Fig. 2, the outgoing from the Bohrun gene 6 flow is substantially cylindrical and is deflected by the impact towards the longitudinal axis of the nozzle 3 , with a tendency to widen starting from medium flow threads occurs. The particles located on the circumference of the flow experience a greater decrease in speed compared to those in the middle flow thread, so that these particles endeavor to swell outwards and form a fan. Experiments in the laboratory confirmed that there was a difference of about 7 ° between the angle α, which spanned between the two cylindrical flows emerging from the bores 6 , and the angle β, between the central flow threads of the flows formed after the impact is sufficient to achieve a high level of fuel atomization.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform der Düse 3, die sich von der nach Fig. 2 darin unterscheidet, daß zwei koaxiale Teile 31 und 32 aus metallischem Werkstoff fest miteinander durch eine Schweißung 51 verbunden sind, die vorzugsweise in Laser-Tech nologie ausgeführt ist. Ansonsten stimmt die Ausführung der Düse 3 nach Fig. 3 mit der nach Fig. 2 überein, so daß gleiche Bezugszeichen verwendet werden. Das Teil 31 weist eine zylin drische Seitenwandung 33 und eine obere Basiswandung 34 auf, worin die Bohrungen 6 und die Vorkammer 22 gebildet sind. Die Wandung 33 weist einen konstanten Innendurchmesser auf; von ihrer Außenoberfläche erstreckt sich der Flansch 12. Am freien Ende der Wandung 33 ist auf der Außenoberfläche eine ringför mige Aussparung 35 gebildet, die eine äußere Ringschulter 36 bildet, woran sich ein Endabschnitt 37 von konstantem und ver mindertem Außendurchmesser anschließt. Das Teil 32 weist zwei koaxiale Abschnitte 38 und 41 auf, wovon der Abschnitt 38 eine kleine Längsausdehnung aufweist und von konstantem Innendurch messer ist, während der Abschnitt 41 dem Abschnitt 26 der Düse 3 in Fig. 2 gleicht und einen Innendurchmesser aufweist, der bis zum unteren Ende der Düse 3 hin gleichförmig zunimmt. Am freien Ende des Abschnittes 38 und auf der Außenoberfläche ist eine ringförmige Aussparung 42 gebildet, die eine innenlie gende Ringschulter 43 bildet, woran sich ein Endabschnitt 44 von konstantem und größerem Duchmesser anschließt. Der Ab schnitt 44 kommt mit der Aussparung 35 in Anlage an der Schul ter 36, während der Abschnitt 37 mit der Aussparung 42 an der Schulter 43 anliegt. An der Außenoberfläche des Abschnittes 44 ist eine Ringnut 45 gebildet, die eine Referenzlinie für einen Laserstrahl während des Schweißvorganges bildet. In an sich bekannter Weise werden durch die starke Hitze, die der Laser strahl erzeugt, die miteinander in Berührung kommenden Ober flächen verschmolzen, auf die der Strahl gerichtet wird; im vorliegenden Falle bedeutet dies, daß die Außenoberfläche des Abschnittes 37 mit der Innenoberfläche des Abschnittes 44 ver schmolzen wird. Durch das Vorhandensein von Referenzpunkten wird es ermöglicht, daß die Schweißvorgänge auch mittels auto matischer Maschinen ausgeführt werden können. Die Düse 3 nach Fig. 3 ist im übrigen funktionsgleich mit der nach Fig. 2. Fig. 3 shows an embodiment of the nozzle 3 , which differs from that of FIG. 2 in that two coaxial parts 31 and 32 made of metallic material are firmly connected to each other by a weld 51 , which is preferably carried out in laser technology. Otherwise, the design of the nozzle 3 according to FIG. 3 corresponds to that of FIG. 2, so that the same reference numerals are used. The part 31 has a cylindrical side wall 33 and an upper base wall 34 , in which the bores 6 and the prechamber 22 are formed. The wall 33 has a constant inner diameter; the flange 12 extends from its outer surface. At the free end of the wall 33 a ringför shaped recess 35 is formed on the outer surface, which forms an outer annular shoulder 36 , which is followed by an end portion 37 of constant and reduced outer diameter ver. The part 32 has two coaxial sections 38 and 41 , of which the section 38 has a small longitudinal extent and is of constant inner diameter, while the section 41 is similar to the section 26 of the nozzle 3 in FIG. 2 and has an inner diameter which is up to lower end of the nozzle 3 increases uniformly. At the free end of section 38 and on the outer surface an annular recess 42 is formed, which forms an inner lying ring shoulder 43 , which is followed by an end section 44 of constant and larger diameter. From section 44 comes with the recess 35 in contact with the shoulder ter 36 , while the section 37 with the recess 42 abuts the shoulder 43 . An annular groove 45 is formed on the outer surface of section 44 and forms a reference line for a laser beam during the welding process. In a manner known per se, the intense heat generated by the laser beam fuses the surfaces that come into contact with one another and onto which the beam is directed; in the present case, this means that the outer surface of section 37 is melted ver with the inner surface of section 44 . The presence of reference points makes it possible for the welding processes to be carried out by means of automatic machines. The nozzle 3 of FIG. 3 is otherwise functionally the same as that of FIG. 2nd

Aus der obigen Beschreibung werden die durch die erfindungsge mäße Düse erzielten Vorteile bereits ersichtlich. Insbesondere wird im Inneren der Düse 3 ein Aufprall der aus den Injek tionsbohrungen 6 austretenden Strömungen erreicht, was in der bereits erläuterten Weise zu einer verbesserten Zerstäubung des Kraftstoffes führt. Im übrigen ist die Düse von einfachem Aufbau und kann daher bei geringen Kosten hergestellt werden. From the above description, the advantages achieved by the nozzle according to the invention are already apparent. In particular, an impact of the flows emerging from the injection bores 6 is achieved in the interior of the nozzle 3 , which leads to improved atomization of the fuel in the manner already explained. In addition, the nozzle is simple in construction and can therefore be manufactured at low cost.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ergibt sich der besondere Vorteil, daß die Ausführung in zwei Teilen ausgehend von einer gemeinsamen Basis (das Teil 31) mehrere Düsen mit verschiede ner Konizität der Oberfläche ermöglicht, auf welcher die Kraftstoffströmungen auftreffen, so daß der Kraftstoff-Zer stäubungsgrad variiert werden kann. Es ist nämlich möglich, das Teil 31 als gemeinsames Teil aller Düsen 3 vorzusehen und je nach den Anforderungen und dem gewünschten Zerstäubungsgrad dasjenige Teil 32 anzuschweißen, welches die entsprechende Konizität der Aufpralloberfläche aufweist.In the embodiment according to FIG. 3 there is the particular advantage that the execution in two parts starting from a common base (the part 31 ) enables several nozzles with different conicity of the surface on which the fuel flows impinge, so that the fuel Degree of atomization can be varied. It is namely possible to provide the part 31 as a common part of all the nozzles 3 and, depending on the requirements and the desired degree of atomization, to weld the part 32 which has the corresponding conicity of the impact surface.

Es ist ferner ersichtlich, daß das beschriebene Ventil 1 in verschiedenen Ausführungen möglich ist, ohne den Erfindungsge danken zu verlassen; insbesondere kann die Düse 3 mit nur ei ner Injektionsbohrung oder mehr als zwei derartigen Bohrungen ausgebildet werden, die jeweils dem Prinzip gehorchen, daß ein Aufprall des daraus austretenden Kraftstoffstrahls auf der Dü senwandung erfolgt. Auch die Winkelneigung der Injektionsboh rungen kann verschieden von der bei den gezeigten Ausführungs formen sein; auch die Längsausdehnung des Abschnittes 26 oder des Teils 32 kann verschieden von der gezeigten Ausführung sein. Gemäß einer anderen Ausführungsform ist die Düse 3 an stelle der Bohrungen 6 mit einer ersten Kalibrierbohrung und strömungsabwärts von dieser mit zwei oder mehr Bohrungen zum Verteilen des Kraftstoffstrahls versehen; aus diesen Bohrungen treten dann Kraftstoffströmungen aus, die auf einer daran an schließenden Innenwandung der Düse 3 auftreffen. Schließlich kann die Verschweißung zwischen den Teilen 31 und 32 auch nach einer anderen Methode als unter Anwendung der Laser-Technolo gie erfolgen.It can also be seen that the valve 1 described is possible in different versions without leaving the thank inventions; in particular, the nozzle 3 can be formed with only egg ner injection bore or more than two such bores, each of which obey the principle that an impact of the fuel jet emerging therefrom occurs on the nozzle senwandung. The angular inclination of the injection bores can be different from that in the embodiment shown; the longitudinal extent of section 26 or part 32 can also be different from the embodiment shown. According to another embodiment, the nozzle 3 is provided with a first calibration bore instead of the bores 6 and downstream of this with two or more bores for distributing the fuel jet; then fuel flows emerge from these bores, which impinge on a closing inner wall of the nozzle 3 . Finally, the welding between the parts 31 and 32 can also be done by a method other than using laser technology.

Claims

1. Valve for metering and atomizing the fuel in a device ( 2 ) for supplying an internal combustion engine, with a closure element ( 9 ) and a nozzle ( 3 ) which has a base wall ( 5 , 34 ) on which the closure element (9) acts, characterized in that formed inside the nozzle (3) at least one traversed by a fuel flow hole (6) and a surface are out, on which this flow under atomization of the fuel impinges.

2. Valve according to claim 1, characterized in that the at least one bore ( 6 ) is formed in the base wall ( 5 , 34 ) of the nozzle and the surface on which the fuel flow impinges on the inner surface of an essential tubular side wall ( 4 , 41 ) of the nozzle ( 3 ) ge is formed.

3. Valve according to claim 2, characterized in that in the base wall ( 5 , 34 ) of the nozzle at least two injection bores are formed ( 6 ) which also have the function of fuel metering and the function of a distribution of the fuel flows.

4. Valve according to claim 3, characterized in that the injection holes ( 6 ) are formed along axes which diverge by an equal angle from the longitudinal axis of the nozzle ( 3 ), and in that the longitudinal axis of the nozzle and the axes of the injection holes ( 6 ) meet each other on the same level.

5. Valve according to one of claims 2 to 4, characterized in that the side wall ( 4 ) has an upper portion ( 25 ) close to the base wall ( 5 ), which has a constant inner diameter, and a lower portion ( 26 ) of Greater length than the upper section ( 25 ), the diameter of which increases uniformly towards the lower end of the nozzle ( 3 ), and that the impact surface for the fuel flows from the inner surface of the lower section ( 26 ) is formed.

6. Valve according to one of claims 2 to 4, characterized in that the nozzle ( 3 ) is formed from two coaxial parts ( 31 , 32 ) which are fixedly connected to one another.

7. Valve according to claim 6, characterized in that these parts ( 31 , 32 ) of the nozzle end portions ( 37 , 44 ) which are fixedly connected to one another by a weld seam ( 51 ), and in that the weld seam is produced by laser technology .

8. Valve according to claim 7, characterized in that an annular groove ( 45 ) is formed on egg nem of the end portions ( 37 , 44 ) which forms a reference zone for the welding processes.

9. Valve according to one of claims 6 to 8, characterized in that the first part ( 31 ) has a cylindrical Seitenwan extension ( 33 ) of constant inner diameter and said base wall ( 34 ) and that the second part ( 32 ) has two coaxial Has sections ( 38 , 41 ), the first of which has a smaller longitudinal expansion and a constant inner diameter, while the second forms said side wall ( 41 ), which has an inner surface whose diameter extends to the lower end of the nozzle ( 3 ) increases uniformly.

10. Valve according to claim 9, characterized in that at the free end of the side wall ( 33 ) of the first part ( 31 ) on the outer surface of a first annular recess ( 35 ) is formed, which has an outer shoulder ( 36 ) and the corre sponding end portion ( 37 ) bil constant outer diameter, and that at the free end of the first portion ( 38 ) of the second part ( 32 ) on the inner surface of a second annular recess ( 42 ) is formed, which has an inner shoulder ( 43 ) and the above corresponding end portion ( 44 ) of constant inner diameter forms that the end portion ( 44 ) of the second part ( 32 ) with the first annular recess ( 35 ) on the outer shoulder ( 36 ) and that the end portion ( 37 ) of the first part ( 31 ) with the second ring-shaped recess ( 42 ) on the inner shoulder ( 43 ) comes to rest.