DE4131499C1 - IC engine fuel injection valve - has ring gap between downstream continuation of sealing and seating surfaces of nozzle - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem elektromagnetisch betätigbaren Ein­ spritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es sind schon Ein­ spritzventile bekannt (DE 25 43 805 C2, DE 39 43 005 A1), die zu einer verbesserten Aufbereitung eines abgespritzten Brennstoff­ strahls drallerzeugende Vorrichtungen entweder vor oder hinter einer festen Ventilsitzfläche beinhalten.

In der DE 25 43 805 C2 ist bereits ein Einspritzventil beschrieben, bei dem sich zur verbesserten Aufbereitung des abgespritzten Brenn­ stoffstrahls stromaufwärts der Ventilsitzfläche an einer Ventilnadel Drallkanäle befinden, welche der Verwirbelung des Brennstoffstrahls dienen. Diese Drallkanäle zwingen dem aus einer Abspritzöffnung aus­ tretenden Brennstoff eine radiale Geschwindigkeitskomponente auf, wodurch der Brennstoffstrahl aufgerissen und verwirbelt wird. Nach­ teilig ist bei dieser Ausführung, daß durch einen fertigungstech­ nisch bedingten Hinterschnitt stromaufwärts der Ventilsitzfläche, gegen den der Brennstoff stromabwärts der Drallkanäle prallt, ein Großteil des zuvor erzeugten Dralls wieder verloren geht.

Ferner ist aus der DE 39 43 005 A1 eine drallerzeugende Vorrichtung bekannt, die stromabwärts der Ventilsitzfläche angeordnet ist und aus einem Brennstoffdrehelement mit vier Drallkanälen und einer Drehkammer besteht, in der der Brennstoff zum kreisförmigen Strömen um die Drehkammer gebracht wird. Eine derartige Ausgestaltung ist aufwendig und führt durch scharfe Umlenkungen zu hohen Strömungswiderständen.

Bekannt ist ebenfalls durch die DE 31 21 572 C2 ein Einspritzventil, bei dem stromabwärts der Ventilsitzfläche in eine zylindrische Auf­ bereitungsbohrung ein zylindrischer Dralleinsatz eingeschoben ist, der über seinen Umfang verteilt Drallkanäle hat, die mit dem Sammel­ raum zwischen der Ventilsitzfläche und dem Dralleinsatz verbunden und zur Wandung der Aufbereitungsbohrung hin offen sind.

Ein durch die DE 36 24 476 A1 bekanntes Einspritzventil weist in der Ventilnadel stromaufwärts der konischen Dichtfläche einer konischen Ventilsitzfläche eine die Ventilnadel durchdringende Drallbohrung auf und einen sich in der Verlängerung der Dichtfläche konisch er­ weiternden Ringspalt gegenüber dem Ventilkonus.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektromagnetisch be­ tätigbares Einspritzventil der eingangs genannten Gattung derart zu verbessern, daß auf einfache Art und Weise nahezu dem gesamten ein­ zuspritzenden Brennstoff eine Drallkomponente unmittelbar vor Aus­ tritt aus einer Abspritzöffnung verliehen und verhindert wird, daß der Brennstoff durch scharfe Umlenkungen an stromabwärts liegenden Kanten einer Strömungskanalbohrung einen Großteil seiner Drallkompo­ nente wieder einbüßt.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptan­ spruchs gelöst. Dadurch, daß der Drall im Brennstoff direkt vor dem Abspritzen erzeugt wird, weist auch der Brennstoff, der unmittelbar nach Öffnen des Einspritzventils abgegeben wird, bereits einen Drall auf.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor­ teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Einspritzventils möglich. Besonders vorteilhaft ist ein über die Länge des Drallkanals sich in Richtung der Abspritzöffnung vergrößernder Querschnitt desselben, wodurch die Strömungswiderstän­ de auf ein Minimum reduziert werden.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläu­ tert. Es zeigen

Fig. 1 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäß ausgebildetes Einspritzventil,

Fig. 2 eine vergrößerte Draufsicht einer erfindungsgemäßen Ventilsitzfläche des Einspritzventils.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 ein mit 1 bezeichnetes Ventilgehäuse eines nicht näher dargestellten Einspritzventils einer Brennstoff­ einspritzanlage einer gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brenn­ kraftmaschine, innerhalb dessen sich eine auf einem Spulenträger 2 aufgebrachte Magnetspule 3 befindet. Teilweise von dieser umgeben, befindet sich innerhalb der Magnetspule 3 ein ferromagnetischer Kern 4. Einer stromabwärtigen Stirnseite des Kerns 4 zugewandt und eben­ falls teilweise von dem Spulenträger 2 umgeben, befindet sich ein von einer Rückstellfeder 5 beaufschlagter Anker 7 mit einer einer als Ventilschließglied dienenden Ventilnadel 8 zugewandten Ausneh­ mung 9, in die die Ventilnadel 8 fest eingepaßt ist. Die Ventilnadel 8 ist in einer koaxial zu einer Ventillängsachse 10 verlaufenden Strömungsbohrung 11 eines Düsenkörpers 12 axial verschiebbar gela­ gert, der in nicht dargestellter Weise mit dem Ventilgehäuse 1 ver­ bunden ist.

Am stromabwärtigen Ende der Strömungsbohrung 11 ist diese in einem fertigungstechnisch bedingten Hinterschnitt 15 abgesetzt, dessen Durchmesser größer als der der Strömungsbohrung 11 ist. An den Hin­ terschnitt 15 schließt sich in stromabwärtiger Richtung eine konisch ausgebildete Ventilsitzfläche 16 eines Ventilsitzes 17 an, die in einen zur Ventillängsachse 10 koaxialen, beispielsweise zylindrischen Abspritzkanal 18 mündet, der stromabwärts mit einer Endöffnung 19 endet. Die Endöffnung 19 des zylindrischen Abspritzka­ nals 18 wird von einer dünnen Lochplatte 20 überdeckt, in der eine zur Endöffnung 19 konzentrische Abspritzöffnung 32 ausgebildet ist durch die die Zumessung der abzuspritzenden Brennstoffmenge erfolgt. Wird das Einspritzventil ohne die Lochplatte 20 ausgeführt, so dient die Endöffnung 19 des Abspritzkanals 18 als Abspritzöffnung in der der Brennstoff zugemessen wird.

Die Ventilnadel 8 durchdringt mit geringem Radialspiel die Strö­ mungsbohrung 11 im Düsenkörper 12 und hat an ihrem stromabwärtigen Ende einen ersten Konus 21, der denselben Kegelwinkel wie die Ven­ tilsitzfläche 16 aufweist und bei nicht erregter Magnetspule 3 an einer die gleiche Länge aufweisenden Dichtfläche 22 der Ventilsitz­ fläche 16 dicht anliegt und mit der Dichtfläche 22 einen Dichtsitz 21, 22 bildet. An den ersten Konus 21 der Ventilnadel 8 schließt sich stromabwärts ein zweiter Konus 23 an, der einen geringfügig größeren Kegelwinkel als den des ersten Konus 21 aufweist, wodurch zwischen dem zweiten Konus 23 und der Ventilsitzfläche 16 ein in Strömungsrichtung sich leicht erweiternder Ringspalt 24 entsteht.

Zum Öffnen des Ventils hebt der Konus 21 von der Dichtfläche 22 ab und gibt damit einen ringspaltartigen Durchströmquerschnitt zwischen der Dichtfläche 22 der Ventilsitzfläche 16 und dem Konus 21 der Ven­ tilnadel 8 für den Brennstoff frei.

Ein stromabwärts der Dichtfläche 22 liegender Drallabschnitt 25 der Ventilsitzfläche 16 ist mit beispielweise vier gleichmäßig über sei­ nen Umfang verteilten, zur Ventilsitzfläche 16 hin offenen Drallka­ nälen 29 versehen, deren Querschnitt sich in Richtung des Abspritz­ kanals 18 vergrößert. Hierfür kann entweder bei über die Länge gleichbleibender Tiefe die Breite oder, wie in Fig. 1 und 2 der Zeichnung dargestellt, bei über die Länge gleichbleibender Brei­ te die Tiefe oder die Tiefe und die Breite der Drallkanäle 29 zu­ nehmen. Fig. 2 der Zeichnung zeigt die Ventilsitzfläche 16 in einer vergrößerten Darstellung in Strömungsrichtung mit den vier Drallka­ nälen 29, die sich über den Drallabschnitt 25 der Ventilsitzfläche 16 in Richtung des Abspritzkanals 18 erstrecken und beispielsweise tangential zu diesem mit einer seitlichen Abstandslage "Z" zur Ven­ tillängsachse 10 in diesen münden. Das Maß der Abstandslage "Z" be­ einflußt die dem Brennstoffstrahl verliehene Drallkomponente. Gleichzeitig läßt sich durch die Abstandslage "Z" der Abspritzwinkel des Brennstoffstrahls beeinflussen.

Die Drallkanäle 29 können beispielweise als rechteckig ausgebildete Nuten ausgeführt sein, die entweder durch Prägen, Elysieren oder Erodieren gefertigt werden.

Bei geöffnetem Ventil strömt der Brennstoff durch den Durchström­ querschnitt zwischen Ventilsitzfläche 16 und Ventilnadel 8 und wird anschließend im engen Ringspalt 24 durch die Formgebung des Konus 23 größtenteils in die Drallkanäle 29 gezwungen, wodurch nahezu die ge­ samte Brennstoffmenge mit einem Drall aus der Abspritzöffnung 32 der Lochplatte 20 austritt. Der Brennstoffstrahl wird aufgerissen und in feinste Tröpfchen zerstäubt, wodurch eine sehr gute Verbrennung in einem Brennraum einer Brennkraftmaschine erzielt wird.

Die Ventilnadel 8 hat mit axialem Abstand zueinander mindestens zwei Führungsabschnitte 30, die die Ventilnadel 8 in der Strömungsbohrung 11 führen. Beide Führungsabschnitte 30 weisen an ihrem Umfang Durch­ strömöffnungen 31 auf, die ein Vorbeiströmen des Brennstoffes an den Führungensabschnitten 30 ermöglichen.

Das erfindungsgemäße Einspritzventil eignet sich insbesondere für den Einsatz in gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraft­ maschinen, deren Laufeigenschaften und Wirkungsgrad in ganz wesent­ lichem Maß vom Grad der Zerstäubung des in einen Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzten Brennstoffs abhängen.

Claims (5)

1. Elektromagnetisch betätigbares Einspritzventil für Brennstoffein­ spritzanlagen von Brennkraftmaschinen, mit einem Kern, einer Magnet­ spule und einem Anker, durch den ein mit einer konischen Dichtfläche einer konischen Ventilsitzfläche zusammenwirkendes und einen Konus aufweisendes Ventilschließglied betätigbar ist, das zusammen mit der Ventilsitzfläche stromabwärts der Dichtfläche einen Ringspalt be­ grenzt, sowie einem stromabwärts der Ventilsitzfläche angeordneten Abspritzkanal, der stromabwärts der Ventilsitzfläche mit einer End­ öffnung endet, dadurch gekennzeichnet, daß in der stromabseitigen richtungsgleichen Verlängerung der Dichtfläche (22) ein Drallab­ schnitt (25) mit mindestens einem zum Konus (21, 23) hin offenen Drallkanal (29) ausgebildet ist.

2. Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der mindestens eine Drallkanal (29) sich bis zur Endöffnung (19) des Ab­ spritzkanals (18) erstreckt.

3. Einspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Drallkanal (29) einen sich stromabwärts ver­ größernden Querschnitt aufweist.

4. Einspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen dem Drallabschnitt (25) der Ventilsitzfläche (16) und dem konischen Ventilschließglied (8, 23) ein enger, sich langsam erweiternder Ringspalt (24) gebildet wird.

5. Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Drallkanal (29) mit einer seitlichen Achsabstandsla­ ge "Z" zu einer Ventillängsachse (10) in den Abspritzkanal (18) mün­ det.