DE4413937A1 - Kraftstoffeinspritzventil - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzventil, welches für eine Brennkraftinaschine benutzt wird und insbesondere betrifft sie eine luftunterstütztes Kraftstoffeinspritzventil.

Fig. 6 bis 8 sind Diagramme zum Zeigen eines herkömmlichen luftunterstützten Kraftstoffeinspritzventils, beispielseise offenbart in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 264764/1991, wobei Fig. 6 eine Längsquerschnittsansicht mit weggelassenen Teilen zum Zeigen eines Lufteinspritzsystems; Fig. 7 eine Seitenansicht zum Zeigen eines Kraftstoffeinspritzventils in Fig. 6; und Fig. 8 eine Längsguerschnittsansicht eines Adapter- Hauptkörpers zum Mischen von Luft mit Kraftstoff in dem Kraftstoffeinspritzventil, welches in Fig. 7 gezeigt ist, sind. In den Figuren bezeichnet Bezugszeichen 8 einen Einspritzer-Hauptkörper in einem elektromagnetischen Kraftstoffeinspritzventil, Bezugszeichen 2 bezeichnet einen Adapter-Hauptkörper, angebracht am oberen Endabschnitt 1a des Einspritzer-Hauptkörpers 1, zum Mischen von Luft mit Kraftstoff, Bezugszeichen 3 bezeichnet eine Luftpassage zur Lufteinspritzung, und Bezugszeichen 4 bezeichnet eine Kraftstoffeinspritzöffnung, gebildet am Oberende des Einspritzer-Hauptkörpers 1.

Im Betrieb, wenn ein elektrischer Strom zugeführt wird an den Einspritzer-Hauptkörper 1, ist ein Nadelventil geöffnet, und Kraftstoff wird eingespeist durch die Kraftstoffeinspritzöffnung 4 am oberen Ende des Einspritzer- Hauptkörpers 1. Zur selben Zeit wird eine vorbestimmte Luftinenge zugeführt zu einem Luft-Kraftstoff-Mischabschnitt 5 über die Luftansaugpassage 3 des Adapter-Hauptkörpers 2, welcher befestigt ist am oberen Endabschnitt 1a des Einspritzer-Hauptkörpers 1. Dann kollidiert der über die Kraftstoff-Einspritzöffnung 4 eingespeiste Kraftstoff mit Luft und wird mit derselben vermischt in dem Luft- Kraftstoff-Mischabschnitt 5, und der Kraftstoff kommt in einen Feinpartikel-Zustand. Der Kraftstoff wird nach außen gepritzt in Form eines Dunstes. Die Gestalt des Dunstes ist bestimmt durch die Gestalt des Luft-Kraftstoff- Mischabschnitts 5, der in dein Adapter-Hauptkörper 2 gebildet ist.

Bei dem herkömmlichen luftunterstützten Kraftsotffeinspritzventil gab es, da die Gestalt des Luft- Kraftstoff-Mischabschnitts 5, der in dem Adapter-Hauptkörper 2 gebildet ist, in zylindrischer Form vorliegt, ein Problem, daß atomisierter Kraftstoff sich abscheidet auf der Innenwand 6 des Kraftstoff-Luft-Mischabschnitts 5, was in einem Flüssigkeitstropfphänomen resultiert. Zum Vermeiden des Nachteils des Flüssigkeitstropfphänomens wurde vorgeschlagen, daß das Verhältnis der Länge L des Luft- Kraftstoff-Mischabschnitts 5 zum Innendurchmessers D desselben 1 oder weniger ist. Jedoch erhöhte solch eine Technik den Einspritzwinkel (30° oder mehr), wodurch die optimale Gestalt des Spritzens nicht erhalten werden konnte. Weiterhin wurde solch eine Technik vorgeschlagen, daß der Luft-Kraftstoff-Mischabschnitt 5 geformt wird, eine abgeschrägte Gestalt, wie gezeigt in Fig. 9 zu haben. Jedoch hat diese Technik ein Problem, daß eine Rate einer Druckänderung erhöht war an der Kraftstoffeinspritzöffnung 5 zwischen der Zeit des Einspritzens von Luft und der Zeit des Nicht-Einspritzens, obwohl das Auftreten des Flüssigkeitstropfens unterdrückt werden konnte, so daß die Flußrate des Kraftstoffs zwischen der Lufteinspritzzeit und der Nicht-Lufteinspritzzeit in großem Umfang geändert war (z. B. 5% oder mehr).

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kraftstoffeinspritzventil zu schaffen, das in der Lage ist, eine Rate einer Änderung im Kraftstoffluß zur Zeit des Einspritzens von Luft auf die zur Zeit des Nicht- Einspritzens von Luft (z. B. 5% oder weniger) zu reduzieren; ein Flüssigkeitstropfphänomen zu minimalisieren und eine Gestalt eines Spritzens zu erhalten mit einem kleinen Spritzwinkel (30°) oder weniger.

Die vorhergehende und weitere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden gelöst nach Anspruch 1 durch Schaffung eines luftunterstützten Kraftstoff-Einspritzventils, angeordnet in einer Luftansaugpassage, welche mit einer Verbrennungskaminer in einer Brennkraftinaschine kommuniziert, zum Anlegen von Luft an Kraftstoff, wodurch der Kraftstoff atomisiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftstoff- Einspritzventil einen Adapter hat zum Mischen des Kraftstoffes mit der Luft an seinem Oberende; der Adapter einen Luft-Kraftstoff-Mischabschnitt beinhaltet, in dem sich eine Lufteinspritzöffnung öffnet; und der Luft-Kraftstoff- Mischabschnitt einen zylindrischen Abschnitt umfaßt, dessen innerer Durchmesser größer ist als die Länge des zylindrischen Abschnitts und einen abgeschrägten Abschnitt, welcher gebildet ist auf der unterstromigen Seite des zylindrischen Abschnitts bezüglich der Richtung des Kraftstofflusses und konisch erweitert ist auf der unterstromigen Seite, wobei der Winkel des abgeschrägten Abschnitts in einem Bereich von 10°-60° liegt.

Weiterhin ist in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung die Beziehung des Innendurchmessers D₁ des Luft- Kraftstoff-Mischabschnitts zum kleinsten Durchmesser D₂ des abgeschrägten Abschnitts an der unterstromigen Seite der Lufteinspritzseite der Lufteinspritzöffnung bestimmt, D₁<D₂ zu sein.

Eine komplette Würdigung der Erfindung und vieler der begleitenden Vorteile davon wird leicht erhalten werden durch besseres Verständnis derselben mit Bezug auf die folgende detaillierte Beschreibung im Zusammenhang mit der begleitenden Zeichnung.

Die Figuren zeigen im einzelnen

Fig. 1 eine Vorderansicht, teilweise quergeschnitten, von einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine vergrößerte Querschnittsansicht eines bedeutenden Abschnitts in Fig. 1;

Fig. 3 eine vergrößerte Querschnittsansicht eines bedeutenden Abschnitts gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 eine vergrößerte Querschnittsansicht eines bedeutenden Abschnitts zum Zeigen einer dritten Ausführungsforin der vorliegenden Erfindung zum Zeigen einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 eine vergrößerte Querschnittsansicht eines bedeutenden Abschnitts zum Zeigen einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 ein Diagramm zum Zeigen eines herkömmlichen Kraftstoff-Einspritzsystems;

Fig. 7 eine Vorderansicht eines Kraftstoff-Einspritzventils in Fig. 6;

Fig. 8 eine vergrößerte Querschnittsansicht eines bedeutenden Abschnitts eines Kraftstoff-Einspritzventils, das in Fig. 7 gezeigt ist; und

Fig. 9 eine vergrößerte Querschnittsansicht eines bedeutenden Abschnitts eines weiteren herkömmlichen Kraftstoff-Einspritzsystems.

Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden beschrieben werden mit Bezug auf die Zeichnung, wobei die gleichen Bezugszeichen die gleichen oder entsprechenden Teile bezeichnen.

Fig. 1 und 2 zeigen die ersten Ausführungsformen des Kraftstoff-Einspritzventils der vorliegenden Erfindung. In Fig. 1 und 2 bezeichnet Bezugszeichen 5A einen Luft- Kraftstoff-Mischabschnitt, welcher aus einem zylindrischen Abschnitt 5a besteht, welcher gebildet ist aus einem Oberstromseitenabschnitt 5a mit einer zylindrischen Gestalt und einem Unterstromseitenabschnitt 5b mit einer abgeschrägten Gestalt. In diesem Fall ist die Gestalt eines zylindrischen Abschnitts 5a, d. h. dem Oberstrom­ seitenabschnitt des Luft-Kraftstoff-Mischabschnitts 5A so bestimmt, daß er eine Beziehung L/D<1 (L: Länge und D: Durchmesser) erfüllt, wodurch ein Flüssigkeitstropfphänomen, verursacht durch auf der inneren Oberfläche des zylindrischen Abschnitts 5a abgeschiedenen Kraftstoff unterdrückt werden kann. Weiterhin ist der Unterstrom­ seitenabschnitt 5b des Luft-Kraftstoff-Mischabschnitt 5a gebildet, eine abgeschrägte Gestalt zu haben, mit einem Neigungswinkel Theta₁ = 10°-60°, wodurch ein Spritzwinkel Theta klein (30° oder weniger) sein kann. Weiterhin kann die Gestalt, die gebildet wird durch Kombinieren einer zylindrischen Gestalt und einer abgeschrägten Gestalt, eine Rate einer Druckänderung an der Kraftstoff-Einspritzöffnung zwischen der Lufteinspritzzeit und der Nicht- Lufteinspritzzeit reduzieren im Vergleich mit einem Fall, daß der Luft-Kraftstoff-Mischabschnitt 5a nur aus einer abgeschrägten Gestalt besteht. Dementsprechend kann ein Flüssigkeitstropfphänomen unterdrückt werden sowie eine Rate einer Änderung im Kraftstoffluß reduziert werden.

Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei der zweiten Ausführungsform ist die Richtung des Einspitzens von Luft durch die Luftansaugpassagen 3 bestimmt, einen Winkel Theta_b = 20°-30° in der Abwärtsrichtung zu haben. In diesem Fall kann eine Rate einer Druckänderung an der Kraftstoff-Einspritzöffnung zwischen der Luft-Einspritzzeit und der Nicht-Luft- Einspritzzeit weiter reduziert werden. Dementsprechend kann eine Rate einer Änderung in einer Kraftstoffmenge, welche zwischen der Lufteinspritzzeit und der nicht Lufteinspritzzeit fließt, extrem klein sein (beispielsweise 1% oder weniger).

Fig. 4 zeigt eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In Fig. 4 ist die Beziehung des Innendurchmessers D₁ des zylindrischen Oberstrom­ seitenabschnitts 5a des Luft-Kraftstoff-Mischabschnitts 5A und der kleinste Durchmesser D₂ des abgeschrägten Unterstromseitenabschnitts 5b bestimmt D₁<D₂ zu sein, so daß ein Schrittabschnitt gebildet ist am Verbindungsabschnitt des zylindrischen Abschnitts und des abgeschrägten Abschnitts. Bei solch einer Konstruktion finden Verwirbelungen an oder nahe dem Schrittabschnitt statt, wodurch eine Atomisierung des Kraftstoffs weiter beschleunigt werden kann.

Fig. 5 zeigt eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Eine Kombination der Strukturen, welche in der zweiten und dritten Ausführungsform benutzt werden, wird benutzt. Es hat nämlich der Verbindungsabschnitt und des abgeschrägten Abschnitts eine Beziehung D₁<D₂, und ein Winkel Theta_b = 20°-30° ist vorgesehen für die Luftansaugpassage 3 in der Abwärtsrichtung. Bei der vierten Ausführungsform kann eine Änderungsrate im Kraftstoffluß im Luft-Kraftstoff-Mischabschnitt zwischen der Lufteinspritzzeit und der Nicht-Lufteinspritzzeit wesentlich reduziert werden (beispielsweise 1% oder weniger).

In Übereinstimmung mit dem Kraftstoff-Einspritzventil der vorliegenden Erfindung, wobei ein Luft-Kraftstoff- Mischabschnitt vorgesehen in einem Adapter, gebildet ist aus einer Kombination eines zylindrischen Abschnitts und eines abgeschrägten Abschnitts, gibt es Vorteile, als daß eine Rate einer Änderung im Kraftstoffluß zwischen einer Lufteinspritzzeit und einer Nicht-Lufteinspritzzeit klein sein kann, und eine exzellente Gestalt eines Spritzens mit einem Spritzwinkel von 30° oder weniger erhalten werden kann. Weiterhin kann zu verspritzender Kraftstoff weiter atomisiert werden durch Bestimmen der Beziehung des Innendurchmessers D₁ des zylindrischen Oberstrom­ seitenabschnitts und des kleinsten Durchmessers D₂ des abgeschrägten Unterstromseitenabschnitt des Luft-Kraftstoff- Mischabschnitts zu D₁<D₂.

Augenscheinlich sind zahlreiche Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung möglich im Licht der obigen Lehre. Es sollte deshalb zu verstehen sein, daß innerhalb des Umfanges der angehängten Patentansprüche die Erfindung in anderer Weise ermöglicht werden kann als hierin ausdrücklich beschrieben.

Claims (2)

1. Luftunterstütztes Krafteinspritzventil, angeordnet in einer Luftansaugpassage, welche mit einer Verbrennungskainmer in einer Brenkraftmaschine kommuniziert, zum Anlegen von Luft an Kraftstoff, wodurch der Kraftstoff atomisiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftstoff-Einspritzventil einen Adapter hat zum Mischen des Kraftstoffes mit Luft an seinem Oberende; der Adapter einen Luft-Kraftstoff-Mischabschnitt beinhaltet, in dem sich eine Lufteinspritzöffnung öffnet; und der Luft-Kraftstoff- Mischabschnitt einen zylindrischen Abschnitt umfaßt, dessen Innendurchmesser größer ist als die Länge des zylindrischen Abschnitts und einen abgeschrägten Abschnitt, welcher gebildet ist auf der Unterstromseite des zylindrischen Abschnitts bezüglich der Richtung des Kraftstofflusses und konisch abgeschrägt ist auf der Unterstromseite, wobei der Winkel des abgeschrägten Abschnitts in einem Bereich von 10°-60° liegt.

2. Kraftstoff-Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser D₁ des Luft- Kraftstoff-Mischabschnitts einschließlich der Lufteinspritzöffnung und der Kleinstdurchmesser D₂ des abgeschrägten Abschnitts, welcher an der Unterstromseite der Lufteinspritzöffnung gebildet ist, eine Beziehung D₁<D₂ haben.