DE69619352T2

DE69619352T2 - Kraftstoffeinspritzventil

Info

Publication number: DE69619352T2
Application number: DE69619352T
Authority: DE
Inventors: Brent Jack Wahba
Original assignee: Delphi Technologies Inc
Current assignee: Delphi Technologies Inc
Priority date: 1995-12-26
Filing date: 1996-11-26
Publication date: 2002-07-25
Also published as: EP0781918B1; EP0781918A1; DE69619352D1; US5577481A; DE69619352T9

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzsystem für einen Verbrennungsmotor.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

In Verbrennungsmotoren verwendete elektromagnetische Kraftstoffeinspritzventile sind in der Lage, den Austrag einer genauen, dosierten Menge Kraftstoff pro Zeiteinheit zum Motor effektiv zu steuern. Eine richtige Kraftstoffaufbereitung führt zu einem homogenen Kraftstoff/Luft-Gemisch mit einer resultierenden Reduktion einer Kraftstoffabscheidung auf den Oberflächen des Ansaugrohrs. Eine derartige Kraftstoffabscheidung kann zu einem Benetzen dieser Oberflächen mit Kraftstoff führen, was zu einer weniger als optimalen Leistungsfähigkeit bei der Emission, der Kraftstoffwirtschaftlichkeit und dem Fahrverhalten führt. Jedes Objekt, das im Weg des Kraftstoffsprühnebels angeordnet ist, wird eine Sprühnebelreflexion bewirken, die zu dem Phänomen der Oberflächenbenetzung führt. Ein identifizierter Beiträger zur Reflexion des Kraftstoffsprühnebels ist die Überschneidung des das Kraftstoffeinspritzventil verlassenden Sprühkegels mit dem Einlaßventilschaft des Motors. Die US-A-4 646 974 offenbart ein Kraftstoffeinspritzventil gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist dementsprechend ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Kraftstoffeinspritzsystem zur Verwendung im Einlaß eines Verbrennungsmotors bereitzustellen, das eine stark zerstäubte und präzise gerichtete Kraftstofflieferung an die Rückseite des Einlaßventils erzeugt, während ein Zusammenprall von Kraftstoff mit dem Ventilschaft vermieden wird. Das Kraftstoffeinspritzsystem umfaßt ein elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil zur Lieferung von dosierten Mengen Kraftstoff an den Einlaßkanal des Motors. Das Kraftstoffeinspritzventil besitzt einen Einspritzventilkörper mit einem Einlaß zur Aufnahme von Kraftstoff und einem Auslaß, um den herum sich ein Ventilsitz erstreckt. Ein über ein Solenoid betätigtes Ventilelement arbeitet mit dem Ventilsitz zusammen, um die Strömung von Kraftstoff durch den Sitz und aus dem Einspritzventil heraus zu regeln. Unterstromig des Ventils und des Sitzes befindet sich eine Kraftstofflenkeinrichtung mit einer Reihe von Kraftstofflenkmündungen, die derart ausgestaltet sind, daß sie die das Einspritzventil verlassende Kraftstoffströmung in einem sichel- oder halbkreisförmigen Muster lenken.
Die Schaffung des halbkreisförmigen Kraftstoffsprühnebelmusters durch die Kraftstofflenkeinrichtung am Auslaß des Einspritzventilkörpers läßt es zu, daß der Kraftstoff in bezug auf das Einlaßventil und den Ventilschaft des Motors auf eine solche Weise gerichtet werden kann, daß der Kraftstoff direkt auf die Rückseite des Ventils aufprallen kann, während der Ventilschaft und die inhärente Kraftstoffreflexion und die daraus resultierende Benetzung der Einlaßkanalwand, die sich ergeben können, vermieden werden.
Diese und andere Merkmale, Ziele und Vorteile der Erfindung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung und der Zeichnungen deutlicher werden.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine schematische Teilansicht eines Einlaßkanals für einen Verbrennungsmotor,
Fig. 2 ist eine Seitenansicht eines elektromagnetischen Kraftstoffeinspritzventils für einen Verbrennungsmotor,
Fig. 3 ist eine Teilschnittansicht des Kraftstoffeinspritzventils von Fig. 2, genommen entlang der Linie 3-3 von Fig. 2,
Fig. 4 ist eine Draufsicht einer Kraftstofflenkeinrichtungsplatte des Kraftstoffeinspritzventils von Fig. 2, und
Fig. 5 ist eine schematische Ansicht eines Motoreinlaßtellerventils und eines zugeordneten Kraftstoffeinspritzventils, die Kraftstoffsprühnebelmuster veranschaulicht.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

In Fig. 1 ist ein Teil eines allgemein mit 10 bezeichneten Einlaßsystems veranschaulicht, das dafür zweckmäßig ist, eine Ansaugfüllung zur Brennkammer eines nicht gezeigten Verbrennungsmotors zu leiten. Das Einlaßsystem umfaßt einen Einlaßkanal oder Einlaßschlitz 12, der sich vor einem kreisförmigen Einlaßventilsitz 14, der sich in den Brennraum des Motors hinein öffnet, bis zu einem oberstromigen, nicht gezeigten Einlaß erstreckt. Dem Einlaßkanal 12 wird Luft zur Verbrennung von dem oberstromigen Einlaß zugeführt, und ein Einlaßtellerventil 16 ist zur Auf- und Abbewegung in bezug auf den Einlaßventilsitz 14 angeordnet, um die Luftströmung in die Brennkammer des Motors hinein zu regeln.
Das Einlaßventil 16 umfaßt einen kreisförmigen Ventilkopf 18, der abdichtend mit den Ventilsitz 14 in Eingriff steht und von einem Ventilschaft 20 gehalten ist, der in einer Ventilführung 22 getragen ist, die in einer Wand des Einlaßkanals 12 montiert ist. Ein Ventilbetätigungsmechanismus (nicht gezeigt) ist dafür vorgesehen, das Einlaßtellerventil 16 in einer zeitlich abgestimmten Relation zum Betrieb des Motors zu betätigen, um dadurch für eine Gasströmung zu öffnen bzw. zu schließen.
Im Einlaßkanal 12 ist oberstromig des Einlaßventils 16 ein allgemein mit 24 bezeichnetes elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil angeordnet, um eine vorbestimmte Menge Kraftstoff zum Einlaßkanal zu dosieren. Zerstäubter Kraftstoff, der durch das Einspritzventil 24 in den Kanal 12 eingespritzt wird, wird mit der Ansaugluft vermischt, die durch den Kanal hindurchtritt, und das Luft/ Kraftstoff-Gemisch wird durch das Einlaßventil 16 in die Brennkammer eingelassen.
Das Kraftstoffeinspritzventil 24, Fig. 2 und 3, weist einen Solenoidaufbau 25 auf, der in einem im allgemeinen zylindrischen Mantel 26 mit abgestuftem Durchmesser angeordnet ist, der durch eine Längsachse 28 definiert ist und einen Kraftstoffeinlaß 30 an einem ersten Ende 32 und einen Kraftstoffeinspritzdüsenaufbau 34 an einem zweiten Ende 36 aufweist. Der Kraftstoffeinlaß empfängt Kraftstoff von einer unter Druck stehenden Quelle (nicht gezeigt). Ein auf und abbewegbarer Ventilaufbau 38 steht in Wirkverbindung für eine lineare Bewegung entlang der Achse 28 des Einspritzventils, wobei er an seinem unteren Ende, wie in den Figuren betrachtet, eine Kernkugel 40 aufweist, die derart ausgebildet ist, daß sie aus einer aufgesetzten und kraftstoffabdichtenden Eingriffsposition mit einem zusammenwirkenden Ventilsitz 42 bewegt werden kann, um einen Strömungskanal durch den Düsenaufbau 34 hindurch zu definieren. Die Bewegung des Ventilaufbaus 38 wird durch die elektromagnetische Kraft des periodisch erregbaren Solenoids 25 gesteuert, das auf einen Anker 44 des Ventilaufbaus 38 wirkt. Wenn die Kernkugel 40 durch Betätigung des Solenoids 25 von ihrem Sitz angehoben wird, strömt Kraftstoff aus dem Kraftstoffeinspritzventileinlaß 30 durch den Mantel 26 hindurch zu einem Bereich, der eng benachbart zum Ventilsitz 42 und zur Kugel 40 liegt, von wo er durch die Öffnung 46 in dem Ventilsitz 42 und auf die Strömungslenkeinrichtungsplatte 48 ausgetragen wird.
Die Strömungslenkeinrichtungsplatte 48, Fig. 3 und 4, ist in einer festen Stellung am unteren Ende des Düsenaufbaus 34 gehalten und umfaßt ein flaches Plattenelement, das sich senkrecht zur Achse 28 des Einspritzventils erstreckt. Die Kraftstofflenkeinrichtungsplatte 48 umfaßt eine Reihe von Kraftstoffeinspritzmündungen 50, die beispielsweise durch eine Elektronenentladungsbearbeitung oder andere geeignete Verfahren, wie Stanzen und Laser-Bohren, unter festgelegten vorbestimmten Winkeln in bezug auf die Ebene der Lenkeinrichtungsplatte 48 gebildet sind. Die Mündungen 50 sind relativ zur Längsachse 28 des Einspritzventils und zueinander derart konfiguriert und angeordnet, daß Kraftstoff, der auf die Lenkeinrichtungsplatte 48 aus der Ventilöffnung 46 strömt, auf jede der Einspritzmündungen 50 verteilt wird, durch die er das Einspritzventil 24 in mehreren, diskreten Kraftstoffsprühnebeln 52, 54, 56, 58 verläßt. Die Mündungen 50 der Lenkeinrichtungsplatte sind derart konstruiert, daß sie zusammenwirken, um die gerichteten Kraftstoffsprühnebel 52, 54, 56, 58 bereitzustellen, die auf die Rückseite 60 des Einlaßtellerventilkopfes 18 in einem vorbestimmten Abstand vom Auslaß des Einspritzventils aufprallen, um einen im wesentlichen mehrkeuligen Bogen eines Kraftstoffsprühnebels 62 zu definieren, der am besten als ein sichel- oder halbkreisförmiges Kraftstoffsprühnebelmuster von der in Fig. 5 gezeigten Art beschrieben werden kann. Das sichel- oder halbkreisförmige Kraftstoffsprühnebelmuster 62 ist derart ausgestaltet, daß es auf den Ventilkopf 18 des Einlaßtellerventils 16 gerichtet ist, während der Zusammenprall des Kraftstoffes mit dem Ventilschaft 20 minimiert wird. Infolgedessen wird die Genauigkeit der Kraftstofflieferung maximiert, während ein reflektierter Sprühnebel, der durch die Überschneidung von eingespritztem Kraftstoff mit dem Ventilschaft bewirkt wird, minimiert wird. Die Reduktion der Menge des reflektierten Sprühnebels hilft bei der Verringerung der Kraftstoffansammlung auf den Oberflächen des Einlaßkanals wesentlich.
Das elektromagnetische Kraftstoffeinspritzventil 24 der vorliegenden Erfindung stellt einen Mechanismus bereit, um das Richten und Liefern von Kraftstoff an die Rückseite des Einlaßventils einer Brennkammer eines Verbrennungsmotors zu verbessern, während der Einfall eines reflektierten Kraftstoffsprühnebels und ein anschließendes Benetzen der Einlaßkanalwand 20 minimiert wird. Eine derartige Verbesserung wird durch das Lenken von Kraftstoff in einem sichel- oder halbkreisförmigen Sprühnebelmuster geschaffen, um eine Überschneidung des Kraftstoffes mit dem Einlaßventilschaft und eine daraus resultierende Reflexion des Kraftstoffsprühnebels und eine Benetzung der Einlaßkanalwand 20 zu vermeiden. Eine Verringerung der Wandbenetzung kann die Motoremissionen, die Kraftstoffwirtschaftlichkeit und das Fahrverhalten verbessern.

Claims

1. Kraftstoffeinspritzventil (24) zum Lenken diskreter Kraftstoffsprühnebelströme von einem Auslaß zu einem Einlaßventil (16), das in einem Einlaßsystem eines Verbrennungsmotors angeordnet ist, wobei das Einspritzventil ein Ventilelement (38) mit einer Kernkugel (40) und einem Ventilsitz (42), die dazwischen einen Kraftstoffströmungskanal definieren, einen Aktuator (25) zum Bewegen der Kernkugel zu einer festen Hubstellung weg von dem Ventilsitz, um zuzulassen, daß Kraftstoff durch das Einspritzventil hindurchströmen kann, und eine Lenkeinrichtungsplatte (48) aufweist, die eine Längsachse (28) definiert und eine Vielzahl von Einspritzmündungen (50) an vorbestimmten Stellen auf der Lenkeinrichtungsplatte aufweist, die sich durch die Lenkeinrichtungsplatte hindurch erstrecken, wobei eine jede der Einspritzventilmündungen unter einem vorbestimmten Winkel zur Längsachse geneigt ist, so daß die Einspritzventilmündungen Kraftstoffströme in Richtung eines Ziels in dem Motoreinlaßsystem lenken werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl von Einspritzmündungen in einem Muster mit einer Sichelform angeordnet ist, wodurch die Kraftstoffströme in einem sichelförmigen Sprühnebelmuster (62) auf das Ziel auftreffen werden.

2. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, wobei das Ziel ein Motoreinlaßtellerventil (16) umfaßt, das einen kreisförmigen Ventilkopf (18) aufweist, der von einem Ventilschaft (20) gehalten ist, wobei Kraftstoffströme in dem sichelförmigen Profil auf den Ventilkopf auftreffen, während das Auftreffen auf den Ventilschaft vermieden wird.