DE4413937C2

DE4413937C2 - Kraftstoffeinspritzventil

Info

Publication number: DE4413937C2
Application number: DE4413937A
Authority: DE
Inventors: Tsuyoshi Munezane; Norihisa Fukutomi; Osamu Matsumoto
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1993-06-23
Filing date: 1994-04-21
Publication date: 1999-04-08
Anticipated expiration: 2014-04-22
Also published as: DE4413937A1; US5411212A; JP2822847B2; JPH0712030A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzventil, welches in einer Brennkraftmaschine benutzt wird, insbesondere für eine luftunterstützte Einspritzung.

Fig. 6 bis 8 zeigen ein herkömmliches luftunterstütztes Kraftstoffeinspritzventil, beispielsweise offenbart in der JP 3-264764 A, wobei Fig. 6 eine Längsquerschnittsansicht mit weggelassenen Teilen eines Lufteinspritzsystems ist; Fig. 7 eine Seitenansicht eines Kraftstoffeinspritzventils in Fig. 6 ist; und Fig. 8 eine Längsquerschnittsansicht eines Adapter-Hauptkörpers zum Mischen von Luft mit Kraftstoff in dem Kraftstoffeinspritzventil, welches in Fig. 7 gezeigt ist, ist. In den Figuren bezeichnet das Bezugszeichen 8 einen Einspritzer-Hauptkörper in einem elektromagnetischen Kraftstoffeinspritzventil, Bezugszeichen 2 bezeichnet einen Adapter-Hauptkörper, angebracht am oberen Endabschnitt 1a des Einspritzer-Hauptkörpers 1, um Luft mit Kraftstoff zu vermischen, Bezugszeichen 3 bezeichnet einen Luftdurchlaß zur Lufteinspritzung, und Bezugszeichen 4 bezeichnet eine Kraftstoffeinspritzöffnung, welche am Oberende des Einspritzer-Hauptkörpers 1 gebildet ist.

Im Betrieb, wenn ein elektrischer Strom dem Einspritzer- Hauptkörper 1 zugeführt wird, wird ein Nadelventil geöffnet, und Kraftstoff wird durch die Kraftstoffeinspritzöffnung 4 am oberen Ende des Einspritzer-Hauptkörpers 1 eingeführt. Zur selben Zeit wird eine vorbestimmte Luftmenge einem Luft- Kraftstoff-Mischabschnitt 5 über den Luftansaugdurchgang 3 des Adapter-Hauptkörpers 2 zugeführt, welcher am oberen Endabschnitt 1a des Einspritzer-Hauptkörpers 1 befestigt ist. Dann kollidiert der über die Kraftstoff-Einspritzöffnung 4 eingespeiste Kraftstoff mit Luft und wird mit derselben in dem Luft-Kraftstoff-Mischabschnitt 5 vermischt, und der Kraftstoff wird fein verteilt. Der Kraftstoff wird nach außen in Form eines Nebels gesprüht. Die Gestalt des Nebels ist durch die Gestalt des Luft-Kraftstoff-Mischabschnitts 5 bestimmt, der in dem Adapter-Hauptkörper 2 gebildet ist.

Bei dem herkömmlichen luftunterstützten Kraftstoffeinspritzventil 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 sich zerstäubter Kraftstoff auf der Innenwand 6 des Kraftstoff-Luft-Mischabschnitts 5 abscheidet, was zur Bildung von Flüssigkeitstropfen führt. Zur Vermeidung dieses Nachteils wurde vorgeschlagen, daß das Verhältnis der Länge L des Luft- Kraftstoff-Mischabschnitts 5 zum Innendurchmesser D desselben 1 oder weniger sein sollte. Jedoch erhöhte solch eine Technik den Einspritzwinkel (30° oder mehr), wodurch die optimale Gestalt des Spritzens nicht erhalten werden konnte. Weiterhin wurde eine Technik vorgeschlagen, bei welcher Luft-Kraftstoff- Mischabschnitt 5 geformt wird, eine abgeschrägte Gestalt zu haben, wie in Fig. 9 gezeigt. Jedoch hat diese Technik darin ein Problem, daß die Rate einer Druckänderung an der Kraftstoffeinspritzöffnung 5 zwischen der Zeit des Einspritzens von Luft und der Zeit des Nicht-Einspritzens erhöht wurde, obwohl das Auftreten von Flüssigkeitstropfen 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).

Aus der DE-40 41 192 C2 ist ein Kraftstoffeinspritzventil zur luftunterstützten Einspritzung von Kraftstoff in das Saugrohr einer gemischverdichtenden Brennkraftmaschine bekannt. Hierbei ist eine Kammer vorgesehen, sowie ein Einspritzventil, das mit der Kammer verbunden ist, und Luftzuführkanäle, die ebenfalls mit der Kammer verbunden sind. Der Kraftstoffstrom wird auf ein Prallteil mit einstellbarer Form gerichtet, welches sich an einem Übergang zu einem zweiten Raum befindet. Das Prallteil wird durch eine Welle mit einer Ausnehmung gebildet, wobei ein Drehen zu der Formveränderung führt. Der zweite Raum 6a, der sich unterhalb der Kammer befindet, hat abgewinkelte Seitenwände, so daß der zweite Raum in der Richtung des Kraftstofflusses größer wird. In einer in den Zeichnungen dieser Druckschrift gezeigten Schnittebene ist die kleinste Breite des zweiten Raums größer als die Breite der Kammer. In einer dazu senkrechten Schnittrichtung ist dies nicht der Fall, da dort die Breiten der Kammer und des zweiten Raums gleich sind. Die Form der Kammer ist rechteckig, und der zweite Raum hat keinen kreisförmigen Querschnitt. Obwohl die Seitenwände des zweiten Raums in einer Schnittebene angewinkelt sind, gibt diese Druckschrift keinen Hinweis auf die genauen Abmessungen.

Aus der DE-40 04 897 C1 ist eine Vorrichtung zur Einspritzung eines Brennstoff-Luft-Gemischs bekannt, die eine zylindrische Mischöffnung aufweist, an die sich stromabwärts eine Gemischabspritzöffnung anschließt, die sich trichterförmig erweitert. In die Mischöffnung führen Treibstoff- und Lufteinlässe. In einer Zeichnung ist die Mischöffnung mit einem Durchmesser gezeigt, der größer ist als die Länge, wobei solche Abmessungen aber nicht in der Beschreibung der Druckschrift ausdrücklich erwähnt wird. Es wird in der Druckschrift erwähnt, daß die trichterförmige Erweiterung der Gemischabspritzöffnung eine Benetzung der Seitenwände mit Kraftstoff verhindern kann. Explizite Angaben über den Öffnungswinkel enthält diese Schrift jedoch nicht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kraftstoffeinspritzventil zu schaffen, die 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, die Bildung von Flüssigkeitstropfen zu verhindern und eine Gestalt des Spritzstrahls mit einem kleinen Spritzwinkel (30°) oder weniger zu ermöglichen.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Einspritzventil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Eine bevorzugte Ausgestaltung findet sich in dem Unteranspruch.

Eine vollständige Würdigung der Erfindung und vieler der begleitenden Vorteile erfolgt in der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen.

Die Figuren zeigen im einzelnen:

Fig. 1 eine Vorderansicht, teilweise quergeschnitten, eines ersten Kraftstoffeinspritzventils;

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

Fig. 3 eine vergrößerte Querschnittsansicht eines bedeutenden Abschnitts eines zweiten Kraftstoffeinspritzventils;

Fig. 4 eine vergrößerte Querschnittsansicht eines bedeutenden Abschnitts einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, um diese erste Ausführungsform zu beschreiben;

Fig. 5 eine vergrößerte Querschnittsansicht eines bedeutenden Abschnitts einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 eine Ansicht 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-Einspritzventils.

Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei die gleichen Bezugszeichen die gleichen oder entsprechenden Teile bezeichnen.

Fig. 1 und 2 zeigen ein Kraftstoff-Einspritzventil. In den Fig. 1 und 2 bezeichnet das 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 Oberstromseitenabschnitt des Luft- Kraftstoff-Mischabschnitts 5A so bestimmt, daß er eine Beziehung L/D < 1 (L: Länge und D: Durchmesser) erfüllt, wodurch eine Bildung von Flüssigkeitstropfen verursacht durch auf der inneren Oberfläche des zylindrischen Abschnitts 5a abgeschiedenen Kraftstoff, unterdrückt werden kann. Weiterhin ist der Unterstromseitenabschnitt 5b des Luft-Kraftstoff- Mischabschnitts 5A so gebildet, daß er eine abgeschrägte Gestalt hat, mit einem Neigungswinkel θ₁ = 10°-60°, wodurch ein Spritzwinkel θ klein (30° oder weniger) sein kann. Weiterhin kann die Gestalt, die gebildet wird durch die Kombination 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 allein eine abgeschrägte Gestalt hat. Dementsprechend kann eine Bildung von Flüssigkeitstropfen unterdrückt werden, sowie eine Rate einer Änderung im Kraftstoffluß reduziert werden.

Fig. 3 zeigt eine zweites Kraftstoff-Einspritzventil. Hierbei ist die Richtung des Einspritzens von Luft durch die Luftansaugdurchlässe 3 so bestimmt, daß sie einen Winkel θ_b 20°-30° in der Abwärtsrichtung bildet. 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 Luft-Einspritzzeit und der Nicht-Luft-Einspritzzeit fließt, extrem klein sein (beispielsweise 1% oder weniger).

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

Fig. 5 zeigt eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Eine Kombination der Strukturen, welche oben benutzt werden, wird angewendet. Es herrscht nämlich zwischen dem Verbindungsabschnitt und dem abgeschrägten Abschnitt eine Beziehung D₁ < D₂, und ein Winkel θ_b = 20°-30° ist für den Luftansaugdurchgang 3 in der Abwärtsrichtung vorgesehen. Bei der zweiten 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 in einem Adapter vorgesehen ist, wird aus einer Kombination eines zylindrischen Abschnitts und eines abgeschrägten Abschnitts eine Vorrichtung gebildet, mit den Vorteilen daß eine Rate einer Änderung im Kraftstoffluß zwischen einer Lufteinspritzzeit und einer Nicht-Luft- Einspritzzeit klein sein kann, und eine exzellente Gestalt eines Spritzstrahls mit einem Spritzwinkel von 30° oder weniger erhalten werden kann, und zu verspritzender Kraftstoff weiter zerstäubt werden kann, indem der Innendurchmesser D₁ des zylindrischen Oberstromseitenabschnitts und der kleinste Durchmesser D₂ des abgeschrägten Unterstromseitenabschnitt des Luft-Kraftstoff-Mischabschnitts zu D₁ < D₂ gewählt werden.

Claims

1. Kraftstoffeinspritzventil zur luftunterstützten Einspritzung, welche an einem Luftansaugdurchgang einer Brennkraftmaschine angeordnet ist, um Kraftstoff in Luft zu zerstäuben, umfassend:
einen Mischabschnitt (5A), in welchen Kraftstoff und Luft eingeführt werden, der einen ersten (5a) und zweiten Abschnitt (5b) umfaßt, wobei der Kraftstoff über eine Kraftstofföffnung (4) und die Luft über eine Luftöffnung (3) in den ersten Abschnitt (5a) eingeführt werden, und der zweite Abschnitt (5b) sich bezüglich der Flußrichtung des zerstäubten Kraftstoffs stromabwärts vom ersten Abschnitt (5a) befindet, wobei
der erste Abschitt (5a) zylindrisch ist und sein Innendurchmesser (D) größer ist als seine Länge (L),
der zweite Abschnitt (5b) sich in der Flußrichtung des zerstäubten Kraftstoffs konisch erweitert mit einem Winkel von 10° bis 60°, und
der Innendurchmesser (D₁) des ersten Abschnitts (5a) kleiner ist als als der kleinste Innendurchmesser (D₂) des zweiten Abschnitts (5b).

2. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftdurchlaß, welcher zur Luftöffnung (3) führt, in einem Winkel (θ_b) von 20°-30° gegenüber der Durchmesserrichtung geneigt ist.