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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kraftstoff-Einspritzventil
eines verbesserten Typs.
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Insbesondere
bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Kraftstoff-Einspritzventil für Verbrennungsmotoren,
auf welche sich die folgende Beschreibung ohne die Allgemeingültigkeit
zu mindern besonders bezieht.
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Wie
es bekannt ist, umfassen die derzeit kommerziell verfügbaren Kraftstoff-Einspritzventile für Verbrennungsmotoren:
einen rohrförmigen Haupt-Körper, welcher
mit einer zentralen Durchgangs-Leitung versehen ist, welche an einem
axialen Ende des rohrförmigen
Körpers
in einer Sprühdüse endet,
welche aus dem Einspritzventil einen Strahl fein zerstäubten Kraftstoffs
stoßen
kann; eine Schließ-Einheit,
welche derart angeordnet ist, um in der Hauptleitung aus der Schließ-Position
und in Richtung auf diese axial beweglich zu sein, in welcher sie
die Sprühdüse schließt, um einen
Ausstoß des
Kraftstoffs zu verhindern; und eine Gegenfeder, welche die Schließ-Einheit
in der Schließ-Position halten
kann.
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An
der Außenseite
des rohrförmigen Haupt-Körpers umfassen
die Kraftstoff-Einspritzventile zusätzlich eine aus elektrisch
leitendem Material hergestellte Spule, welche, wenn ein elektrischer Strom
durch diese fließt,
ein magnetisches Feld erzeugen kann, welches die Federkraft der
Feder überwinden
kann, um die Schließ-Einheit
temporär
aus der Schließ-Position
wegzubewegen, um einen kontrollierte Kraftstoff-Ausstoß zu gestatten.
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Die
Schließ-Einheit
ist offensichtlich mindestens teilweise aus ferromagnetischem Material
hergestellt und bei einigen Einspritzventil-Typen besteht sie aus
einem becherartigen Körper
mit einer zylindrischen Form, welche derart montiert ist, um in
der Hauptleitung axial beweglich zu sein, wobei ihre eigene Basis
derart in Richtung auf die Sprühdüse gewandt
ist, dass sie in der Schließ-Position
mit ihrer Basis an einer auf der Sprühdüse vorgesehenen ebenen Oberfläche anliegend
angeordnet ist.
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In
Folge der starken mechanischen Beanspruchungen, welcher sie ausgesetzt
ist, besteht die Schließ-Einheit,
d. h. der becherartige Körper
mit zylindrischer Form, normalerweise aus einem zylindrischen rohrförmigen aus
ferromagnetischem Material hergestellten Element und einer stark-widerstandsfähigen, aus
unnachgiebigem Material gebildeten Dichtscheibe, welche an ein axiales
Ende des zylindrischen rohrförmigen
Elements angeschweißt
ist. Diese Scheibe weist eine beachtliche Dicke auf und ist an ihrer
ebenen Außenfläche mit
zwei konzentrischen ringförmigen
Vorsprüngen
versehen, welche die gleiche Höhe
aufweisen und die hydraulische Dichtung liefern können, wenn
sie an der ebenen Oberfläche
anliegen, welche die Sprühdüse begrenzt.
Um einen Durchfluss des Kraftstoffs zu gestatten, ist die Dichtscheibe
letztendlich versehen mit einer Vielzahl von Durchgangs-Öffnungen,
welche das Innere des becherartigen Körpers in Verbindung mit der
ebenen Außenfläche der
Scheibe bringen können,
in dem Gebiet, das durch die zwei konzentrischen kreisförmigen Vorsprünge begrenzt
ist. Ein derartiges Kraftstoff-Einspritzventil ist aus der
EP-A 0 683 315 bekannt.
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Der
Haupt-Nachteil der bereits beschriebenen Kraftstoff-Einspritzventile
liegt darin, dass sie in dem letzten Abschnitt ihres Lebenszyklus
intervallweise zu einem unerwünschten
Kraftstoff-Blowby mit einer wesentlichen Zunahme in den Schadstoff-Emissionen
neigen, was es dem Verbrennungsmotor nicht ermöglicht, den Richtlinien betreffend Schadstoff-Emissionen zu entsprechen.
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Tatsächlich führen die
wiederholten Aufschläge
der Schließ-Einheit
auf der ebene Oberfläche,
welche die Sprühdüse begrenzt,
langfristig zu örtlich
begrenzten elastischen Deformationen, welche es in einigen Fällen der
Schließ-Scheibe
oder eigentlich ihren zwei konzentrischen ringförmigen Vorsprüngen nicht
gestatten, derart platziert werden, um korrekt an der ebenen Oberfläche anzulegen,
welche die Sprühdüse begrenzt,
um die hydraulische Dichtung zu liefern und folglich den Kraftstoff-Ausstoß aus der
Sprühdüse zu verhindern.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein Kraftstoff-Einspritzventil für Verbrennungsmotoren
bereitzustellen, welches frei von den bereits beschriebenen Nachteilen
ist.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Kraftstoff-Einspritzventil eines verbesserten
Typs bereitgestellt, welches umfasst einen rohrförmigen Haupt-Körper, der
mit mindestens einer Durchgangs-Leitung versehen ist, welche in
einer Sprühdüse endet,
welche den sich in der Durchgangs-Leitung befindlichen Kraftstoff nach
außen
sprühen
kann, und eine Schließ-Einheit,
welche in der Durchgangs-Leitung aus einer Schließ-Position und in Richtung
auf diese beweglich ist, in welcher sie an der Sprühdüse anliegt,
wodurch die letztgenannte geschlossen wird, um einen Kraftstoff-Ausstoß zu verhindern;
wobei die Sprühdüse mit einer
Dichtflä che
versehen ist, an welcher die Schließ-Einheit anliegen kann, und
wobei die Schließ-Einheit
im Wesentlichen in der Form eines Bechers derart geformt ist, dass
in der Schließ-Position
ihre eigene Basis an der Dichtfläche
anliegt, um einen Kraftstoff-Ausstoß zu verhindern; wobei das
Kraftstoff-Einspritzventil
dadurch gekennzeichnet ist, dass die Basis der Schließ-Einheit versehen
ist mit einem Dicht-Vorsprung, welcher an der Dichtfläche der
Sprühdüse anliegen
kann, um die hydraulische Dichtung zu bilden, und einem Anschlag-Vorsprung,
welcher temporär
an der Dichtfläche
anliegen kann, um den Weg des Schließ-Elements selbst zu beenden;
wobei der Dicht-Vorsprung eine Höhe
aufweist, welche größer als
die Höhe
des Anschlag-Vorsprungs ist, und wobei die Basis der Schließ-Einheit
derart elastisch deformierbar ist, um einen Aufschlag in der Reihenfolge des
Dicht-Vorsprungs und des Anschlag-Vorsprungs zu gestatten.
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Die
vorliegende Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beifügten Zeichnungen
beschrieben werden, welche eine nicht-beschränkende Ausführungsform von dieser veranschaulichen,
in welcher:
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1 eine Ansicht im Querschnitt
eines Kraftstoff-Einspritzventils
ist, das gemäß den Vorgaben
der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist;
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2 im vergrößerten Maßstab eine
Einzelheit des in 1 dargestellten
Kraftstoff-Einspritzventils veranschaulicht; während
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3 bis 6 eine Einzelheit der in 2 dargestellten Einzelheit in entsprechenden
Betriebs-Positionen veranschaulichen.
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Unter
Bezugnahme auf 1 gibt
das Bezugszeichen 1 als Ganzes ein Kraftstoff-Einspritzventil
an, welches insbesondere zum Einbau in Verbrennungsmotoren eines
bekannten Typs geeignet ist.
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Das
Einspritzventil 1 umfasst einen rohrförmigen Haupt-Körper 2,
welcher mit einer Durchgangs-Leitung 3 mit variablem Durchmesser
versehen ist, in welche unter Druck stehender Kraftstoff geführt wird.
Diese Durchgangs-Leitung 3 verläuft koaxial relativ zu der
longitudinalen Achse A des rohrförmigen
Körpers 2 und
endet an einem axialen Ende 2a des rohrförmigen Körpers 2 in
einer Sprühdüse 4,
welche selbst einen fein zerstäubten
Kraftstoffstrahl aus dem Einspritzventil 1 stoßen kann.
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Das
Einspritzventil 1 umfasst außerdem eine Schließ-Einheit 5,
welche derart montiert ist, um in einem End-Abschnitt der Durchgangs-Leitung 3 aus
einer Schließ-Position
und in Richtung auf diese axial beweglich zu sein, in welcher die
Schließ-Einheit 5 selbst
die Sprühdüse 4 derart
sperrt, um einen Kraftstoff-Ausstoß zu verhindern, und eine Gegenfeder 6, welche
die Schließ-Einheit 5 in
der Schließ-Position halten
kann.
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Die
Schließ-Einheit 5 besteht
insbesondere aus einem becherartigen Körper, welcher vorzugsweise,
aber nicht notwendigerweise, zylindrisch und derart montiert ist,
um axial in der Leitung 3 zu gleiten, wobei ihr eigenes
Ende der Sprühdüse 4 zugewandt
ist, so dass, wenn sie sich in der Schließ-Position befindet, sie mit ihrer Basis
an einer auf der Sprühdüse 4 selbst
vorgesehenen Dichtfläche 7 anliegend
angeordnet sein kann, um die hydraulische Dichtung zu liefern. Diese
Dichtfläche 7 ist
vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, eben.
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Unter
Bezugnahme auf 1 und 2 besteht der in der Ausführungsform
veranschaulichte rohrförmige
Körper
aus drei rohrförmigen
Elementen, welche mechanisch miteinander verbunden sind, während die
Sprühdüse 4 aus
einer Scheibe mit einer kalibrierten zentralen Öffnung besteht, welche an einem axialen
Ende 2a des rohrförmigen
Körpers 2 derart montiert
ist, um selbst senkrecht zu der longitudinalen Achse A des rohrförmigen Körpers 2 zu
sein. Die Oberfläche
der Scheibe, welche der Durchgangs-Leitung 3 zugewandt
ist, bildet die Dichtfläche 7,
während
in dem veranschaulichten Beispiel die Oberfläche der Scheibe, welche in
der der Durchgangs-Leitung 3 abgewandten Richtung orientiert
ist, eine kegelstumpfförmige
Kelchung aufweist, welche dazu dient, ein verbessertes Versprühen und
Verbreiten des Kraftstoff-Strahls zu garantieren.
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Unter
Bezugnahme auf 1 und 2 besteht der becherartige
Körper,
welcher die Schließ-Einheit 5 bildet,
andererseits aus einem zylindrischen, rohrförmigen, aus ferromagnetischem
Material hergestellten Element 8 und einer aus stark-widerstandsfähigem nachgiebigem
Material hergestellten Dichtscheibe 9, welche an ein axiales
Ende des zylindrischen rohrförmigen
Elements 8 angeschweißt
ist, um die Basis des becherartigen Körpers zu bilden.
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Die
Dichtscheibe 9 weist eine Dicke auf, welche im Wesentlichen
kleiner als die von sich derzeit im Einsatz befindlichen Scheiben
mit ähnlichen Funktionen
ist, um flexibel zu sein, und umfasst auf ihrer eigenen ebenen Außenfläche 9a,
d. h. auf der Fläche,
welche nicht dem zylindrischen rohrförmigen Element 8 zugewandt
ist, zwei konzentrische ringförmige
Vorsprünge,
welche koaxial relativ zu der Achse A sind. Der innere ringförmige Vorsprung,
welcher hier nachfolgend durch das Bezugszeichen 10 angegeben
ist, verläuft
ohne Auflösung
seiner Kontinuität, weist
eine spezifi sche Höhe
h" auf und kann
an die Sprühdüse 4 anstoßen, d.
h. an die Dichtfläche 7,
um die kalibrierte zentrale Öffnung
zu umgeben, um die hydraulische Dichtung zu bilden. Andererseits
verläuft
der äußere kreisförmige Vorsprung,
welcher hier nachfolgend durch das Bezugszeichen 11 angegeben
ist, vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, unter Auflösung seiner
Kontinuität
(d. h. er ist in mehrere Segmente unterteilt), weist eine Höhe h' auf, welche kleiner
als die Höhe
h' des inneren kreisförmigen Vorsprungs 10 ist,
und kann temporär
an der Sprühdüse 4 anliegen,
um den Weg der Schließ-Einheit 5 zu
beenden, wie es nachfolgend detaillierter beschrieben wird.
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Schließlich weist
die Dichtscheibe 9 eine Vielzahl von Durchgangs-Öffnungen 12 auf, welche einen
Durchtritt des Kraftstoffs aus dem Inneren des becherartigen Körpers, d.
h. aus dem Inneren der Schließ-Einheit 5,
in Richtung auf die ebene Außenfläche 9a der
Scheibe bei dem durch die zwei ringförmigen Vorsprünge 10 und 11 begrenzten
Gebiet gestatten können.
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Die
Gegenfeder 6 ist in der Leitung 3 koaxial relativ
zu der Achse A angeordnet, wobei ein erstes Ende an der Basis der
Schließ-Einheit 5,
d. h. an der Dichtscheibe 9, anliegt und ein zweites Ende
an einer in der Leitung 3 vorgesehenen Schulter anliegt.
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In
der veranschaulichten Ausführungsform ist
diese Schulter gebildet durch das axiale Ende eines federbelasteten,
in die Leitung 3 eingebrachten Körpers 13, unmittelbar
stromaufwärts
von dem Abschnitt der Durchgangs-Leitung 3,
in welchem die Schließ-Einheit 5 beweglich
ist. Dieser federbelastete Körper 13 bildet
ein integrales Teil des rohrförmigen
Körpers 2,
weist eine zylindrische rohrförmige Form
auf und ist vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, aus ferromagnetischem
Material hergestellt. Die Position des federbelasteten Körpers 13 in der
Leitung 3 kann während
des Einbaus des Einspritzventils 1 eingestellt werden,
um die Kompression der Gegenfeder 6 zu regulieren.
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Schließlich umfasst
das Einspritzventil 1 eine aus elektrisch leitendem Material
hergestellte Spule 14, die auf dem rohrförmigen Körper 2 in
einem auf dem rohrförmigen
Körper 2 vorgesehen äußeren ringförmigen Sitz 15 montiert
ist, und ein äußeres Schutzgehäuse 16,
welches wiederum auf der Spule 14 montiert ist, um die
Spule 14 auf dem rohrförmigen
Körper 2 zu
umschließen.
Wenn elektrischer Strom durch diese fließt, kann die Spule 14 ein
magnetisches Feld erzeugen, welches die Federkraft der Gegenfeder 6 überwinden
und die Schließ-Einheit 5 axial
bewegen kann, um diese aus der Schließ-Position zu verschieben.
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In
der veranschaulichten Ausführungsform ist
auf dem äußeren Gehäuse 16 ein
elektrischer Anschluss 17 vorgesehen, durch welchen es
möglich ist,
den elektrischen Strom zu der Spule 14 zu führen.
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Die
Funktion des Kraftstoff-Einspritzventils 1 wird unter Bezugnahme
auf die 3 bis 5 unter der Annahme beschrieben,
dass sich die Schließ-Einheit 5 anfänglich in
der Öffnungs-Position
befindet, d. h. mit der ebenen Außenfläche 9a der Dichtscheibe 9 bei
einer bestimmten Entfernung von der Sprühdüse 4, d. h. von der
Dichtfläche 7,
um einen Ausstoß des unter
Druck stehenden Kraftstoffs über
die Sprühdüse 4 zu
gestatten.
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Sobald
das durch die Spule 14 erzeugte magnetische Feld verschwindet,
drängt
die Gegenfeder 6 die Schließ-Einheit 5 mit Kraft
gegen die Dichtfläche 7 der
Sprühdüse 4.
Wenn der innere ringförmige Vorsprung 10 in Berührung mit
der Dichtfläche 7 tritt (siehe 4), wird die Dichtscheibe 9 elastisch
verformt, bis der äußere ringförmige Vorsprung 11 auch in
Berührung
mit der Dichtfläche 7 gebracht
wird (siehe 5).
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Die
Verformung der Dichtscheibe 9 führt nahezu die gesamte kinetische
Energie des Schließ-Körpers 5 ab,
wodurch es dem äußeren ringförmigen Vorsprung 11 gestattet
wird, an der Dichtfläche 7 anzuschlagen,
um den Weg der Schließ-Einheit 5 mit
einer relativ geringen Geschwindigkeit zu beenden, um jegliche Möglichkeit
des Rückpralls
der Schließ-Einheit 5 selbst
auszuschließen.
Folglich kehrt die Dichtscheibe 9 zu der Ursprung-Position zurück (siehe 6) und lässt nur den inneren ringförmigen Vorsprung 10 an
der Dichtfläche 7 anliegen, um
die hydraulische Dichtung zu bilden.
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Die
Schließ-Einheit 5 unterscheidet
daher im Wesentlichen die Punkte, an welchen die hydraulische Dichtung
gebildet ist, von den Punkten, an welchen sie an der Dichtfläche 7 anliegt,
um ihren eigenen Weg zu beenden.
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Die
Vorteile des bereits beschriebenen und veranschaulichten Kraftstoff-Einspritzventils 1 sind offensichtlich:
da die Dichtscheibe 9 die kinetische Energie der Schließ-Einheit 5 absorbieren
kann, reduziert es erstens im Wesentlichen die mechanischen Beanspruchungen,
welchen die Dichtfläche 7 der
Sprühdüse 4 ausgesetzt
ist, wodurch die durchschnittliche Lebensdauer der Einheit erhöht wird. Zweitens
gestattet es die Flexibilität
der Dichtscheibe 9, verbunden mit der Tatsache, dass die
hydraulische Dichtung nur durch den inneren ringförmigen Vorsprung 10 gebildet
ist, der Schließ-Einheit 5 sich
in der bestmöglichen
Weise auch an Dichtflächen 7 anzupassen,
welche etwas deformiert sind, wodurch die Gefahren unerwünschten
Kraftstoff-Blowbys beseitigt werden.
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Ein
weiterer Vorteil des bereits beschriebenen und veranschaulichten
Kraftstoff-Einspritzventils 1 besteht darin, eine Schließ-Einheit 5 zu
haben, welche leichter als diejenigen ist, welche derzeit im Einsatz
sind, was eine Zunahme in der Leistung und gleichzeitig eine Reduktion
der Herstellungskosten gestattet.
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Schließlich ist
es offensichtlich, dass Modifikationen und Änderungen an dem hier beschriebenen
und veranschaulichten Einspritzventil 1 gemacht werden
können,
ohne den Zusammenhang der vorliegenden Erfindung zu verlassen.