-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
1. GEBIET DER ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine für Flüssiggas (verflüssigtes
Erdgas) geeignete Einspritzdüse,
welche eine verbesserte, geräuscharme Ventilnadel
enthält.
-
2. BESCHREIBUNG DES TECHNISCHEN
UMFELDS
-
Flüssiggas
(im Folgenden gelegentlich als "CNG" bezeichnet) entwickelt
sich derzeit zu einem verbreiteten Automobilkraftstoff für Fahrzeuge
von Unternehmensflotten und Privatnutzern. In den Fahrzeugen wird
das CNG über
Gas-Einspritzdüsen
(im Folgenden als "CNG-Einspritzdüsen" bezeichnet) in genau
bemessenen Mengen in den Motor befördert. Diese CNG-Einspritzdüsen sollen
eine genau bemessene Kraftstoffmenge pro Einspritzbefehl in den Motor
befördern
und diese Genauigkeit während
ihrer Lebensdauer beibehalten. Damit ein CNG-Einspritzdüse diesen
Gütegrad
beibehält,
sind bestimmte Strategien zum Verringern der Wirkungen von Kraftstoffverunreinigungen
erforderlich.
-
Flüssiggas
wird landesweit über
ein Pipeline-System verteilt und hauptsächlich zum Beheizen von Privat-
und Betriebsgebäuden
genutzt. Zwar können
die Heizungssysteme Qualitätsschwankungen
und Verunreinigungen des CNG vertragen, doch sind die zulässigen Toleranzen
für automotive Gas-Einspritzdüsen von
Automobilmotoren erheblich geringer.
-
Diese
Verunreinigungen, die seit vielen Jahren bei zum Heizen benutztem
CNG akzeptierbar waren, beeinflussen die Leistung der Einspritzdüsen mehr
oder weniger stark und werden bei zukünftigen Konstruktionen von
CNG-Einspritzdüsenn
berücksichtigt
werden müssen.
Einige der in CNG enthaltenen Verunreinigungen sind Feststoffe,
Wasser und Kompressoröl.
Jede dieser Verunreinigungen muss in Einspritzdüse-Konstruktion berücksichtigt
werden, damit die Leistung des Einspritzdüses über dessen gesamte Lebensdauer
erhalten bleibt.
-
Die
Verunreinigungen können
auf mehrere Weisen in die Pipeline gelangen. Bei Reparatur-, Wartungs-
und Erweiterungsarbeiten am Pipeline-System können viele Fremdpartikel in
den Kraftstoff gelangen. Bei jeder solchen Arbeit können leicht kleine
Mengen von Wasser, Staub, Feuchtigkeit und Schmutz hineingelangen.
Auch Oxide vieler in einer Pipeline vorhandenen Metalle können in
das System gelangen. Darüber
hinaus können
defekte Kompressoren dampfförmige
Kompressoröle
ins System bringen, die die Dichtungen des Kompressors zerstören und
ins Gas gelangen. Sogar beim Nachtanken können an irgendeinem der Nachtank-Fittings
vorhandene Verunreinigungen in den Tank gebracht werden. Es ist
anzunehmen, dass viele dieser Verunreinigungen bis zu funktionswichtigen
Komponenten des Kraftstoffsystems gelangen und die Leistungseigenschaften
während
der Lebensdauer des Fahrzeugs verändern.
-
Neben
dem Problem mit Verunreinigungen im CNG haben die derzeit bekannten
Ventilkomponenten von Kraftstoffeinspritzdüsen bekanntlich bestimmte Nachteile
gezeigt, und zwar sowohl mit CNG als auch mit flüssigen Kraftstoffen. Beispielsweise
erzeugen Anker und Ventilnadel einer typischen bekannten Einspritzdüse hörbare Geräusche beim Öffnen und
beim Schließen
des Ventils. Insbesondere kann die Aufschlagkraft, die gleich dem
Produkt aus Beschleunigung und Masse des Ventilteils ist, im Motorraum
Geräusche
erzeugen, die sich normalerweise nach einem mechanischen Problem
anhören
oder als raue und unangenehme Motorgeräusche empfunden werden.
-
Im
Allgemeinen sind bei vielen Innenteilen von Kraftstoffeinspritzdüsen äußerst enge
Toleranzen erforderlich, um den Kraftstoff präzise messen zu können. Damit
CNG-Einspritzdüsen
unempfindlich gegen Verunreinigungen bleiben, müssen die Führungs – und Anschlagflächen für die Anker-Nadel-Baugruppe
bestimmte ganz besondere Eigenschaften haben. Außerdem ist es schwierig, in
der vom CNG mitbestimmten besonderen Umgebung die Ventilnadeln präzise zu
steuern. Wir haben eine CNG-Kraftstoffeinspritzdüse erfunden, welche eine wesentliche
Verbesserung gegenüber
den heute bekannten Einspritzdüsen
darstellt; die erfindungsgemäße Düse besitzt
eine verbesserte Ventilnadel mit verringerter Masse und erzeugt
geringere Schließgeräusche.
-
Das
Patent DE-A-196 38 201 beschreibt eine Kraftstoffeinspritzdüse, welche
eine im Strömungsweg
vor einem Ventilsitz befindliche Führungsscheibe besitzt, welche
sowohl eine Filterfunktion als auch eine Führungsfunktion für ein axial
bewegliches Nadelelement besitzt. Das Ventilelement besitzt einen Ventilschließ-Bereich
mit einem Durchmesser, der größer als
der seines Stützschafts
ist, wobei die Führungsscheibe
nahe dem Ventilschließ-Bereich
sitzt, um das Ventilelement im Ganzen zu führen.
-
ÜBERBLICK ÜBER DIE
ERFINDUNG
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine elektromagnetisch betätigbare Kraftstoffeinspritzdüse für ein Kraftstoffeinspritzsystem
eines Verbrennungsmotors beschrieben, welche eine normalerweise
längsliegende
Achse hat und Folgendes umfasst: einen ferromagnetischen Kern mit
einem Körperschalen-Teil
und einem Ventilkörper-Teil;
eine den ferromagnetischen Kern zumindest teilweise umschließende Magnetspule;
einen magnetisch an die Magnetspule gekoppelten und von dieser bewegbaren
Anker, welcher eine obere Endstirnfläche, einen unteren Endteil
und einen Kraftstoff-Aufnahmeteil; einem normalerweise längs zur
Achse oberhalb des Ankers liegenden Kraftstoffeinlass-Anschlussstück, das
einen Durchlass bildet, um den Kraftstoff zum Kraftstoff-Aufnahmeteil des
Ankers zu leiten, wobei dieses Kraftstoffeinlass-Anschlussstück einen mit etwas Abstand
oberhalb des Ankers befindlichen unteren Endteil hat, um einen Arbeitsspalt
zu bilden, in dem sich der Anker bewegen kann; einen normalerweise
kegelstumpfförmigen
unbeweglichen Ventilsitz mit einer Ventilöffnung und einer Ventilsitzfläche; ein am
unteren Endteil des Ankers befestigtes Ventilschließ-Element,
welches so bewegt werden kann, das es zusammen mit dem Ventilsitz
die Ventilöffnung öffnet oder
verschließt,
wobei dieses Ventilschließ-Element
eine langgestreckte Ventilnadel mit einem normalerweise mittigen
Schaftteil und einem normalerweise zylindrischen Endteil mit einem
größeren Durchmesser
als dieser mittige Schaftteil und außerdem eine normalerweise sphärischen
Endfläche
hat, die dafür
gestaltet ist, die Ventilsitzfläche
zu berühren
und mit ihr zusammenzuwirken; dadurch gekennzeichnet, dass der Anker
mindestens eine (1) durch einen Teil seiner Wandung gehende Kraftstoffströmungsöffnung hat,
um mindestens einen (1) Kraftstoffströmungsweg hin zum Ventilsitz
zu bilden, wobei die besagte mindestens eine (1) Kraftstoffströmungsöffnung in
spitzem Winkel zur Achse ausgerichtet ist; und wobei das Kraftstoffeinlass-Anschlussstück und der
Anker so gestaltet sind, dass ein weiterer Kraftstoffströmungsweg
zwischen dem Anker und der Magnetspule möglich ist.
-
Die
Erfindung betrifft eine elektromagnetisch betätigbare Kraftstoffeinspritzdüse für ein Kraftstoffeinspritzsystem
eines Verbrennungsmotors, welche eine normalerweise längsliegende
Achse hat und einen ferromagnetischen Kern, eine den ferromagnetischen
Kern zumindest teilweise umschließende Magnetspule, sowie einen
magnetisch an die Magnetspule gekoppelten und von dieser bewegbaren
Anker umfasst, wobei dieser Anker vom unbeweglichen Ventilsitz weg
bewegt werden kann, wenn die Magnetspule erregt wird. Der Anker
hat normalerweise eine langgestreckte Form und eine normalerweise mittige Öffnung zur
axialen Aufnahme von Kraftstoff von einem ihm nahen Kraftstoffeinlass-Anschlussstück. An dem
Anker ist ein Ventilschließ-Element
so befestigt, dass es gezielt von einem normalerweise kegelstumpfförmigen,
unbeweglichen Ventilsitz weg und zu diesem hin bewegt wird; dabei
ist dieses Ventilschließ-Element
eine langgestreckte Ventilnadel mit einem normalerweise mittigen
Schaftteil und einem normalerweise zylindrischen Endteil. Der normalerweise
zylindrische Endteil der Ventilnadel hat einen größeren Durchmesser
als der normalerweise mittige Schaftteil und eine normalerweise
sphärischen
Endfläche
zur dichtenden Berührung
des unbeweglichen Ventilsitzes.
-
Vorzugsweise
liegt das Kraftstoffeinlass-Anschlussstück in Längsrichtung oberhalb des Ankers und
bildet einen Weg für
den Kraftstoff, über
den dieser in das Einlass-Anschlussstück gelangen kann und zum Anker
hin geführt
wird. Dabei hat das Kraftstoffeinlass-Anschlussstück eine
unterste Fläche,
mit Abstand oberhalb des Ankers befindlich, mit der ein Arbeitsspalt
gebildet wird, in dem sich der Anker bewegen kann. Der Anker hat
einen Kraftstoff-Aufnahmeteil zum Aufnehmen des ihm vom Kraftstoffeinlass-Anschlussstück zugeführten Kraftstoffs
und zum Weiterleiten des Kraftstoffs hin zum unbeweglichen Ventilsitz,
damit er in ein Ansaugrohr des Motors gelangen kann. Das Kraftstoffeinlass-Anschlussstück und der
Anker sind so gestaltet, dass ein erster Strömungsweg von gasförmigem Kraftstoff
zwischen dem Anker, der Magnetspule und einer Ventilkörperschale
als Teil eines zum Kraftstoffventil führenden Weges möglich ist.
Der Anker hat mindestens eine (1) erste durch einen Teil seiner
Wandung gehende Kraftstoffströmungsöffnung,
um einen zweiten Strömungsweg
von gasförmigem
Kraftstoff als Teil eines zum Kraftstoffventil führenden Weges zu bilden. Der Anker
hat mindestens eine (1) zweite durch einen Teil seiner Wandung gehende
Kraftstoffströmungsöffnung,
um einen dritten Strömungsweg
von gasförmigem
Kraftstoff als Teil eines zum Kraftstoffventil führenden Weges zu bilden. Die
mindestens eine zweite Öffnung
ist normalerweise in einem spitzen Winkel zur Längsachse ausgerichtet.
-
Die
Kraftstoffeinspritzdüse
umfasst weiterhin einen im Strömungsweg
hinter dem Anker sitzenden Ventilkörper mit mindestens einer (1)
durch einen Teil seiner Wandung gehenden Kraftstoffströmungsöffnung zum
Aufnehmen von Kraftstoff von mindestens zwei der Strömungswege
des vom Anker und dem Kraftstoffeinlass-Anschlussstück kommenden
gasförmigen
Kraftstoffs. Das Kraftstoffeinlass-Anschlussstück sitzt oberhalb des Ankers
und wird von diesem durch den Arbeitsspalt getrennt, wobei das Kraftstoffeinlass-Anschlussstück einen
Strömungsweg
bildet, um Kraftstoff zum Anker und dem unbeweglichen Ventilsitz
hin zu leiten. Das Kraftstoffeinlass-Anschlussstück umfasst einen oberen Endteil, gestaltet
zum Aufnehmen gasförmigen
Kraftstoffs von einer Kraftstoffquelle, und einen unteren Endteil zum
Abgeben gasförmigen
Kraftstoffs. Dabei hat der untere Endteil eine untere Fläche, die
einer oberen Fläche
des Ankers gegenüberliegt,
auf der unteren Fläche
des Kraftstoffeinlass-Anschlussstücks sitzen in
radialen Richtungen mehrere erhabene Stege, zwischen denen vertiefte
Stellen liegen, damit Kraftstoff durch diese und durch den zwischen
dem Kraftstoffeinlass-Anschlussstück und dem
Anker gebildeten Arbeitsspalt fließen kann. Der normalerweise
zylindrische Endteil der Ventilnadel hat an seinem unteren Endteil
einen großzügig bemessenen
Radius zum Zusammenwirken mit einer dazu passend geformten Fläche des
Ventilsitzes. Die Ventilnadel ist mittels gecrimpter Stellen am
besagten Anker befestigt; die passend geformte Fläche des
Ventilsitzes hat vorzugsweise eine normalerweise kegelstumpfförmigen Querschnitt.
Das Kraftstoffeinlass-Anschlussstück umfasst weiterhin ein an
seinem oberen Endteil sitzendes Kraftstofffilter zum Filtern des
Kraftstoffs.
-
Die
Ventilnadel ist normalerweise eine langgestreckte Ventilnadel mit
einem sphärisch
geformten Endteil; sie ist so gestaltet, dass sie zum Schließen des
Ventils eine kegelstumpfförmige
Fläche
des unbeweglichen Ventilsitzes berühren kann und dass sie zum Öffnen des
Ventils aus dieser Stellung wegbewegt werden kann, um eine Kraftstoffströmung durch
das Ventil hindurch hin zum Verbrennungsmotor zu ermöglichen.
Die normalerweise langgestreckte Ventilnadel hat einen normalerweise
langgestreckten normalerweise mittigen Schaft mit einem ersten Durchmesser
und einen freien Endteil mit einem zweiten Durchmesser größer als
der erste Durchmesser und mit einer sphärisch geformten Ventilende-Dichtungsfläche, die
so gestaltet ist, das sie mit der kegelstumpfförmigen Fläche des unbeweglichen Ventilsitzes
zusammenwirkt. Die Ventilnadel ist mittels gecrimpter Stellen am
unteren Endteil des Ankers befestigt; die sphärisch geformte Fläche der
Nadel hat einen Durchmesser von etwa 1,75 mm.
-
Um
den Teil der Nadel mit dem größeren Durchmesser
herum sitzt eine untere Nadelführung, um
die Nadel bei ihrer Auf- und Abwärtsbewegung
zu führen.
Vorzugsweise fällt
der Mittelpunkt des die sphärisch
geformte Fläche
der Nadel bildenden Radius normalerweise mit der unteren Nadelführung zusammen.
Der Mittelpunkt der sphärisch
geformten Nadelendfläche
befindet sich vorzugsweise in der Mitte der Breitenabmessung der
unteren Nadelführung
und fällt
mit der untersten Fläche
der unteren Nadelführung
zusammen.
-
Die
Kraftstoffeinspritzdüse
umfasst weiterhin einen im Strömungsweg
hinter dem Anker sitzenden Ventilkörper mit mindestens einer (1)
durch einen Teil seiner Wandung gehenden Kraftstoffströmungsöffnung zum
Aufnehmen von Kraftstoff von mindestens zwei der Strömungswege
des vom Anker und dem Kraftstoffeinlass-Anschlussstück kommenden
gasförmigen
Kraftstoffs. Das Kraftstoffeinlass-Anschlussstück sitzt oberhalb des Ankers
und wird von diesem durch den Arbeitsspalt getrennt, wobei das Kraftstoffeinlass-Anschlussstück einen
Strömungsweg
bildet, um Kraftstoff zum Anker und dem unbeweglichen Ventilsitz
hin zu leiten. Das Kraftstoffeinlass-Anschlussstück umfasst einen oberen Endteil, gestaltet
zum Aufnehmen gasförmigen
Kraftstoffs von einer Kraftstoffquelle, und einen unteren Endteil zum
Abgeben gasförmigen
Kraftstoffs. Dabei hat der untere Endteil eine untere Fläche, die
einer oberen Fläche
des Ankers gegenüberliegt,
auf der unteren Fläche
des Kraftstoffeinlass-Anschlussstücks befinden
sich mehrere, in radialen Richtungen ausgerichtete erhabene Stege,
zwischen denen vertiefte Stellen liegen, damit Kraftstoff durch
diese und durch den zwischen dem besagten Kraftstoffeinlass-Anschlussstück und dem
besagten Anker gebildeten Arbeitsspalt fließen kann.
-
KURZBESCHREIBUNG
DER ABBILDUNGEN
-
Weiter
unten werden bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung beschrieben, wobei auf die folgenden Abbildungen Bezug
genommen wird:
-
1 zeigt eine Seitenansicht,
teilweise als Querschnitt, einer erfindungsgemäß konstruierten Flüssiggas-Einspritzdüse, welche
die gemäß der Erfindung
verbesserte Nadel enthält.
-
2 zeigt eine vergrößerte Querschnitt-Seitenansicht
des unteren Teils der Einspritzdüse
von 1, man erkennt die
verbesserte Anker/Nadel-Kombination, die Teil der vorliegenden Erfindung
ist.
-
3 zeigt einen Ausschnitt
einer Querschnitt-Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform
des unteren Endteils des Kraftstoffeinlass-Anschlussstücks der
Einspritzdüse
von 1.
-
4 zeigt eine Draufsicht
der unteren Fläche
des bevorzugten Kraftstoffeinlass-Anschlussstücks von 1.
-
5 zeigt eine Querschnitt-Seitenansicht einer
bevorzugten Ausführungsform
des Ankers von 1 und
illustriert den sich damit ergebenden verbesserten Kraftstoffströmungsweg.
-
6 zeigt eine Querschnitt-Seitenansicht des
oberen Teils einer bevorzugten Ausführungsform des Ventilkörpers von 1.
-
7 zeigt eine vergrößerte Seitenansicht des
Ankers von 5, außerdem einen
Querschnitt des Ventilkörpers
von 6 mit einer erfindungsgemäß konstruierten,
verbesserten Ventilnadel und einer Vorrichtung zum Ausbilden eines
Kraftstoffstrahls.
-
8 zeigt eine vergrößerte Seitenansicht, teilweise
als Querschnitt, des Ankers von 5 sowie
die verbesserte Ventilnadel von 1.
-
9 zeigt einen vergrößerten Querschnitt. Dieser
illustriert den Dichtungsspitzen-Teil der Ventilnadel, wenn diese
wie in 1 und 7 gezeigt auf dem unbeweglichen
Ventilsitz aufsitzt, und illustriert außerdem die bevorzugten Abmessungsverhältnisse zwischen
der Nadelspitze, dem unbeweglichen Ventilsitz und der unteren Nadelführung.
-
10 zeigt den Schnitt 10-10
der 7 und illustriert
eine bevorzugte untere Ventilnadel-Führung mit bogenförmigen Kraftstoffströmungsöffnungen.
-
BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Es
werde zuerst 1 betrachtet,
sie zeigt eine gemäß der vorliegenden
Erfindung konstruierte CNG-Einspritzdüse 10. Einspritzdüsen der
hier betrachteten Art sind im gemeinsam abgetretenen USA-Patent
Nr. 5,494,224 beschrieben, dessen Inhalt hier als Referenz mit aufgenommen
wurde.
-
Die
Einspritzdüse 10 umfasst
ein Gehäuse 12,
welches den Anker 14 enthält, an dem die Ventilnadel 16 per
Crimpverbindung befestigt ist, wie später in Verbindung mit 2 beschrieben. Das Kraftstoffeinlass-Anschlussstück 18 besitzt
eine mittige Kraftstoffstrom-Öffnung 13 und
an deren oberen Endteil ein CNG-Filter 20,
wie abgebildet. Das Kraftstoffeinlass-Anschlussstück 18 besitzt
außerdem
ein mit ihm bei 24 mittels eines herkömmlichen Crimp-Verfahrens verbundenes
Einstellrohr 22. Das Gehäuse 12 enthält eine
innere, nichtmagnetische, das Einlass-Anschlussstück 18 umschließende Schale 26 sowie
den eine mittige Kraftstoffstrom-Öffnung 11 besitzenden
Anker 14, wie abgebildet. Der Anker 14 und das
Einlass-Anschlussstück 18 bilden zusammen
mit dem Gehäuse 12 eine
Einfassung für die
Spule 28, welche gezielt erregt wird, um den Anker 14 und
die Nadel 16 nach oben zu bewegen und damit die Ventilöffnung 41 freizugeben,
und die gezielt entregt wird, damit der Anker 14 und die
Nadel 16 durch die Kraft der Spulenfeder 30 in
die Position "Ventil
geschlossen" (wie
abgebildet) zurückgebracht werden.
Die Kraftstoffströmung
in die Einspritzdüse hinein
beginnt am Filter 20, verläuft dann durch das Kraftstoffeinlass-Anschlussstück 18 hindurch
zum Anker 14 und schließlich bis zur Ventilöffnung 41 des Ventilsitzes 40 und
damit hinein in das Ansaugrohr (nicht abgebildet) des Motors.
-
Es
werde weiterhin die 1 in
Verbindung mit 2 betrachtet.
Die aus ferromagnetischem Material bestehende und den Teil eines
magnetischen Kreises bildende Ventilkörperschale 32 umgibt den
Ventilkörper 34,
sie hat am oberen Ende eine obere Führung 36, wie abgebildet.
Der Abstand 36a zwischen der oberen Führung 36 und dem Anker 14 beträgt etwa
0,010 bis 0,015 mm in Durchmesserrichtung, er erlaubt eine geführte Bewegung
des Ankers 14. Die unteren O-Ringe 38 dienen der
Abdichtung zwischen der Einspritzdüse 10 und dem Ansaugrohr
(nicht abgebildet) des Motors; die oberen O-Ringe 39 dienen
der Abdichtung zwischen der Einspritzdüse 10 und der Kraftstoffleitung
(ebenfalls nicht abgebildet). Der Ventilkörper 34 bildet die
mittige Kraftstoffstrom-Öffnung 35.
-
In 2 ist die Ventilkörperschale 32 befestigt
am Ventilkörper 34,
vorzugsweise durch die Schweißung 32a,
und (am oberen Ende durch die Schweißung 26a) an der nichtmagnetischen
Schale 26. Die nichtmagnetische Schale 26 ist
ihrerseits bei 26b am Kraftstoffeinlass-Anschlussstück angeschweißt. Deshalb
muss die Kraftstoffströmung
vom Kraftstoffeinlass-Anschlussstück 18 über den
Arbeitsspalt 15 durch den Abstand 14a zwischen
Anker 14 und Ventilkörperschale 32 verlaufen,
welcher außerdem
dazu dient, dem Anker 14 ein Auf- und Abwärtsbewegen
zu erlauben. Der Abstand 14a beträgt etwa 0,10 bis 0,30 mm in
Durchmesserrichtung des Ankers 14.
-
Es
werden nun nochmals die 1 und 2 betrachtet. Der Ventilsitz 40 besitzt
eine Ventilöffnung 41 und
eine trichterförmige
Nadelauflage 42 mit einem kegelstumpfförmigen Querschnitt. Der Ventilsitz 40 wird
durch die Stützscheibe 44 an
seinem Platz gehalten und mittels des O-Rings 46 gegen
Kraftstoffleckage zum Ventilkörper 34 hin
abgedichtet. Der Anguss 48 aus einem geeigneten Kunststoffmaterial wie
etwa Nylon trägt
die Anschlussklemme 50, welche bis in die Spule 28 reicht
und über
die Verbindung 51 das gezielte Erregen der Spule zum Öffnen des
Ventils durch Heben des Ankers 14 und der Ventilnadel 16 entgegen
der Kraft der Feder 30 ermöglicht. Die Spule 28 ist
von dielektrischem Kunststoffmaterial 53 umschlossen, wie
in den Abbildungen gezeigt.
-
Wesentliche
Merkmale der vorliegenden Erfindung dienen unter anderem dazu, die
vorerwähnte Ungleichmäßigkeit
der Dosierung durch das Ventil zu vermeiden und die Funktion der
Einspritzdüse
zu verbessern. In 3 besitzt
der untere Endteil 18c des Einlass-Anschlussstücks 18 wie abgebildet
ein bogenförmig
angefastes Ende 52. Diese Formgebung ergibt einen Nutzeffekt
dadurch, dass sie das magnetische Feld im Arbeitsspalt 15 in
einer solchen Weise formt und ausrichtet, dass die zum Bewegen des
Ankers im Arbeitsspalt erzeugte nutzbare magnetische Kraft optimiert
wird. Dieses Merkmal ist in der gemeinsam abgetretenen, gemeinsam
eingereichten Parallelanmeldung (Attorney Docket Nr. 98P7677US01)
mit dem Titel "Contaminant
Tolerant Compressed Natural Gas Injector and Method of Directing
Gaseous Fuel Therethrough" beschrieben, deren
Inhalt hier als Referenz mit aufgenommen wurde.
-
Wie 4 zeigt, befinden sich in
der untersten Fläche
des Einlass-Anschlussstücks 18 radiale Schlitze
in Form von vertieften Flächen 18a,
um die effektive Berührungsfläche zwischen
dem Anker und dem Einlass-Anschlussstück um etwa ein Drittel der gesamten
Querschnittsfläche
zu verkleinern, welche in herkömmlichen
Einspritzdüsen
benutzt wird. Diese Konfiguration besitzt sechs geprägte Stege 18b mit einer
Höhe von
etwa 0,05 mm, wodurch sechs zugehörige rechtwinklige, radiale
Schlitze 18a zum Bilden von Kraftstoffströmungswegen
entstehen. Durch das Verkleinern der effektiven Fläche der
untersten Stirnfläche
des abgebildeten Einlass-Anschlussstücks 18 wird die Tendenz
zum Entstehen einer Anziehungskraft zwischen dem Einlass-Anschlussstück 18 und dem
Anker 14 deutlich auf etwa ein Drittel ihres ursprünglichen
Wertes abgeschwächt,
außerdem
wird dadurch das Vermögen,
Kraftstoffverunreinigungen an der Übergangsstelle ohne Erzeugen
einer solchen Anziehungskraft zu tolerieren, deutlich verbessert. Wie
gesagt, sind die rechtwinkligen, radialen Schlitze 18a vorzugsweise
in ihrer Tiefe flach, d. h. etwa 0,05 mm, um den Vorteil zu erzielen,
die Fläche
des Übergangsbereichs
zwischen Einlass-Anschlussstück und
Anker zu verkleinern und trotzdem eine ziemlich wenig störende Stelle
zum Ansammeln von festen Verunreinigungen zu haben, welche letztendlich durch
den Durchfluss des gasförmigen
CNG entfernt werden.
-
Wie
gesagt, werden durch das Vorhandensein vertiefter Flächen 18a in
der untersten Fläche
des Einlass-Anschlussstücks 18 erhabene
Stege 18b auf der Fläche
gebildet; diese Stege verbessern die Toleranz der Einspritzdüse gegenüber Kraftstoffverunreinigungen
auf mehrere Weisen. Die vertieften Flächen 18a können mittels
eines beliebigen geeigneten Verfahrens hergestellt werden, vorzugsweise aber
mittels Prägen.
Die erste Auswirkung ist ein Verkleinern der Berührungsfläche des Einlass-Anschlussstücks am Anker-Übergang,
wodurch alle dazwischen wirkenden Anziehungskräfte erheblich verkleinert werden,
die durch flüssige
Verunreinigungen wie etwa Öl
oder Wasser entstehen könnten.
Außerdem
bilden, wie gesagt, die radialen Stege 18b "versteckte" Bereiche zwischen
ihnen, in denen sich Verunreinigungen – ohne den wirksamen Arbeitsspalt 15 zu
beeinflussen – ansammeln
können,
bis sie durch die Kraftstoffströmung
mit wegtransportiert werden. Die Größe des Arbeitsspalts beträgt für Benzin
etwa 0,08 bis 0,14 mm, für
Flüssiggas
etwa 0,3 mm. Darüber
hinaus wird, wie gesagt, durch das Vorhandensein der sechs rechteckigen,
vertieften Bereiche in Form von sechs Schlitzen 18a und
sechs erhabenen Stegen 18b, von denen jeder vorzugsweise
normalerweise wie abgebildet eine trapezartige Form hat, am Einlass-Anschlussstück, ein
neuartiger Kraftstoffströmungsweg
hinter der Übergangsstelle
zwischen Einlass-Anschlussstück und Anker
in einer Weise geschaffen, die dazu führt, dass der gasförmige Kraftstoff
wie durch 56 in 5 angedeutet
quer durch den Arbeitsspalt 15 strömt und dass es möglich ist,
den um den und durch den Anker hindurch fließenden Kraftstoffstrom durch
Beeinflussen der Druckabfälle
zu kontrollieren. Außerdem
kann – durch
Verändern
der Größen der
vertieften Flächen 18a,
der erhabenen Stege 18b und, wie später beschrieben wird, der verschiedenen Öffnungen 58, 60, 66 im
Anker und im Ventilkörper
sowie auch durch Verändern
der Anzahl und der Kombination dieser Öffnungen – der Kraftstoffstrom über mindestens
drei Strömungswege
und Druckabfälle beeinflusst
werden. Beispielsweise unterstützt
ein geringer Druckunterschied über
den völlig
geöffneten
Anker hinweg beim Schließen
die Feder 30 im Lösemoment
und bewirkt beim Öffnen
eine Dämpfung
des Anschlagstoßes.
Der zusätzliche
Kraftstoffströmungsweg
reduziert außerdem
die Möglichkeit,
das sich Verunreinigungen oberhalb der in 2 abgebildeten oberen Führung 36 ansammeln.
Zusammengefasst: Es können
zahlreiche Kombinationen von Öffnungen und
deren Größen – und außerdem Schlitze
und Stege am Kraftstoffeinlass-Anschlussstück – realisiert werden, um den
Strom des gasförmigen
Kraftstoffs in jeder gewünschten
Weise zu lenken, die hinsichtlich Kraftstoffverbrennung und Motoreinsatzart
optimal ist.
-
Es
werden nun die 5 und 6 in Verbindung mit den 1 bis 3 betrachtet; dort wird eine weitere
wesentliche Verbesserung illustriert, welche die Kraftstoffeinspritzdüsen-Baugruppe
noch besser zum Betrieb mit CNG geeignet macht. Bei Einspritzdüsen in herkömmlicher
Bauart, die zusammen mit ziemlich verunreinigungsfreien Kraftstoffen
benutzt werden, strömt
der Kraftstoff durch das Filter nach unten durch das Einlass-Anschlussstück in den
Anker und aus einer dem untersten Teil des Ankers ziemlich nahe
liegende Öffnung
heraus, die im Wesentlichen unmittelbar oberhalb der Ventilöffnung liegt.
Beim beschriebenen Aufbau ist eine ungefähr diagonal gerichtete Öffnung 58 (in 5 gezeigt) vorhanden, die
den CNG-Strom hindurch und nach unten hin zur Ventilöffnung 41 und
damit hinein in das Ansaugrohr des Verbrennungsmotors leitet. Wie
in 5 gezeigt, bildet
die Öffnung 58 einen
normalerweise spitzen Winken mit der Längsachse A-A. Außerdem besitzt
der Anker bei der vorliegenden Erfindung mindestens eine (1) normalerweise
quer zur Längsachse
A-A der Kraftstoffeinspritzdüse 10 liegende
Seitenöffnung 60,
die es ermöglicht,
dass nach unten durch die Mitte des Ankers strömender Kraftstoff seitlich
aus dem Anker heraus und dann nach unten zur Ventilöffnung 41 hin
geleitet werden kann, wie in 1 gezeigt.
Bei der in 1 gezeigten
Ausführungsform
liegt die Öffnung 60 normalerweise
horizontal, doch kann sie, falls gewünscht, auch im Winkel zur Längsachse
liegen. Die Öffnung 58 ist
im Querschnitt von 1 nicht
eingezeichnet. In der 5 werden
der Kraftstoffstrom durch Öffnung 60 hindurch
schematisch durch die Strömungslinien 62 und
der durch Öffnung 58 hindurch
durch die Strömungslinien 64 dargestellt.
Optional können im
Anker an unterschiedlichen radialen Positionen in der Nähe mehrere
zusätzliche
horizontale Öffnungen 60 vorhanden
sein, oder es kann alternativ, wie abgebildet, eine (1) Öffnung 60 vorhanden
sein, je nachdem, welche Geometrie des Kraftstoffstroms im Einzelfall
angestrebt wird. Man erkennt, dass der Kraftstoffstrom vom Kraftstoffeinlass-Anschlussstück 18 auf
drei Wege aufgeteilt wird, nämlich
auf einen ersten Weg durch den Arbeitsspalt 15, einen zweiten durch
die Öffnung(en) 60 und
einen dritten Weg durch die Öffnung(en) 58.
Der erste Weg verläuft
zwischen dem Anker 14 und der Magnetspule 28 hindurch
und wird am Ende mit dem zweiten, durch die Öffnung(en) 60 führenden
Weg zusammengeführt.
-
Man
erkennt leicht, dass die Durchmesser jeder der Öffnungen 58, 60 verändert werden
können, um
den Kraftstoffstrom in jede vorbestimmte gewünschte Richtung zu leiten.
Beispielsweise wird durch ein Verkleinern der Öffnungen 58, 60 der
Kraftstoff dahingehend beeinflusst, in größerer Menge durch den Arbeitsspalt 15 zu
strömen.
Alternativ bewirkt ein Vergrößern des
Durchmessers der Öffnungen 58, 60,
dass mehr Kraftstoff durch diese Öffnungen strömt und somit
der Kraftstoffstrom durch den Arbeitsspalt verringert wird. Es hat
sich außerdem gezeigt,
dass die Durchmesser der Öffnungen 58, 60 und
die Anzahlen und Lagen dieser Öffnungen
die Dämpfungseigenschaften
der Ventilnadel 16 sowohl beim Öffnen als auch beim Schließen beeinflussen. Infolgedessen
hängen
die Durchmesser der Kraftstoffstrom-Öffnungen 58, 60 und
die Anzahlen, Lagen und Richtungen dieser Öffnungen von den in jedem Einzelfall
gewünschten
Volumenstrom-Eigenschaften und Strömungsgeometrien ab; es hat
sich allerdings gezeigt, dass Durchmesser im Bereich von 1 bis 2
mm vorzuziehen sind.
-
Es
werde nun 6 betrachtet.
Es ist auch ein Ventilkörper 34 mit
einer mittigen Kraftstoffstrom-Öffnung 35 und
mehreren diagonal gerichteten Kraftstoffweg-Öffnungen 66 vorhanden,
welche den über
den ersten und den zweiten Strömungsweg vom
Arbeitsspalt 15 und den Öffnung(en) 60 an den Seiten
des Ankers 14 entlang kommenden CNG-Kraftstoff aufnehmen und ihn nach unten
hin zu der Ventilöffnung 41 umleiten
sollen, sodass er bei angehobener Nadel 16 in die Öffnung 41 strömen und
danach in das Ansaugrohr des Motors geleitet werden (Ansaugrohr
und Motor nicht in den Abbildungen). Über den dritten Strömungsweg
durch die Öffnung(en) 58 strömender Kraftstoff
wird direkt zur Öffnung 41 geleitet.
Es hat sich gezeigt, dass das Vorhandensein der neuartigen Öffnung(en) 58 und 60 – ebenso
wie das der rechtwinkligen, radialen Schlitze 18a am der
untersten Stirnfläche
des Einlass-Anschlussstücks – eine Kraftstoffstrom-Geometrie erzeugt,
welche das CNG dazu bringt, in der durch die Kraftstoffstrom-Linien 56, 62 und 64 in 5 gezeigten Weise zu strömen; solche
Strömungsverläufe erzeugen
Druckverhältnisse,
die ideal dazu geeignet sind, zu vermeiden, dass der Anker zum Einlass-Anschlussstück hin angezogen
wird. Folglich werden die Anziehungskräfte zwischen Anker und Einlass-Anschlussstück durch
mehrere Einflussfaktoren klein gehalten, nämlich durch Wegfall der Tendenz von Öl und Verunreinigungen,
sich in dem zwischen dem Anker und dem Einlass-Anschlussstück befindlichen
Raum 15 anzusammeln, durch die Verkleinerung der effektiven
Größe des Übergangsbereichs zwischen
Einlass-Anschlussstück
und Anker durch Anbringen von radialen Stegen auf der Stirnfläche des
Einlass-Anschlussstücks,
und durch das Schaffen der neuartigen CNG-Strömungsgeometrie, welche eine
kraftfreie Umgebung zwischen dem Einlass-Anschlussstück und dem
Anker erzeugt.
-
Wie
gesagt, kann man alternativ die Öffnungen 60 an
mehreren Stellen am Umfang des Ankers sowie die Öffnungen 58 an mehreren
Stellen vorsehen. Allerdings hat sich gezeigt, dass eine einzige Öffnung auf
jeder Seite (wie abgebildet) genügt,
um den gewünschten
Strömungsweg
und die kraftfreie Umgebung zu schaffen. Darüber hinaus soll, wie bereits
gesagt, darauf hingewiesen werden, dass der Durchmesser jeder Öffnung verändert werden
kann, womit man eine Kontrolle über
die Kraftstoffdrücke und
-strömungsgeometrien
in den Bereichen in der Umgebung des Einlass-Anschlussstücks, des
Ankers und des Ventilkörpers
hat und damit überall
in der Einspritzdüse
eine vorbestimmte gewünschte Kraftstoffstrom-Geometrie
erreicht.
-
Es
werden nun die 7 und 8 in Verbindung mit 1 bis 3 betrachtet. Dort wird eine vergrößerte Seitenansicht
des Ankers, des verbesserten Ventilkörpers und der verbesserten
Ventilnadel der vorliegenden Erfindung gezeigt. Im Einzelnen besitzt der
Anker 14 eine oder mehrere seitliche Kraftstoffstrom-Öffnungen 60 und
der Ventilkörper 34 diagonale
CNG-Kraftstoffströmungsweg-Öffnungen 66. Am
Anker 14 ist mittels eines bekannten Crimping-Verfahrens
die verbesserte Ventilnadel 16 der vorliegenden Erfindung
bei 78 befestigt.
-
Die
verbesserten Komponenten der beschriebenen Kraftstoffeinspritzdüse sind
in den 1, 7 und 8 gezeigt, wobei die erfindungsgemäß verbesserte
Nadel 16 enthalten ist. Wie gesagt, bewegt sich beim Betrieb
der Kraftstoffeinspritzdüse durch
Erregung und Entregung der Spule 30 der Anker 14 aufwärts und
abwärts,
um abwechselnd in Stellung "geöffnet" und Stellung "geschlossen" eine Berührung zwischen
Ventilnadel 16 und Ventilsitz 40 zu erreichen.
Wenn die Nadel angehoben ist, um den CNG-Kraftstoffstrom durch die Öffnung 41 zu
erlauben, dann verläuft
die Strömung
auf ihrem Weg zum Ansaugrohr des Motors an der Spitze 17 der
Nadel vorbei und hinein in die Öffnung 41.
-
Bei
herkömmlichen
Kraftstoffeinspritzsystemen für
flüssigen
Kraftstoff, die eine herkömmliche langgestreckte
Nadel mit einer durchgängig
zylindrischen Außenfläche besitzen,
bringt die Nadel mehrere Probleme und Nachteile mit sich. Setzt
man sie in CNG-Systemen
ein, so verstärken
sich die mit herkömmlichen
Nadeln prinzipiell verbundenen Probleme, insbesondere wegen des
Wechsels zwischen einer Umgebung mit Gas und einer mit Flüssigkeit. Deshalb
enthält
die vorliegende Erfindung eine neuartige Ventilnadel, welche die
Betriebseigenschaften von Kraftstoffeinspritzsystemen verbessert,
die mit gasförmigem
oder mit flüssigen
Kraftstoffarten arbeiten.
-
Es
ist bereits bekannt, dass beim Aufschlagen herkömmlicher Ventilnadeln auf einen
Ventilsitz einer Kraftstoffeinspritzdüse die Aufschlagkraft beim Einsatz
herkömmlicher
Nadeln im Motorraum Geräusche
erzeugen kann, die sich normalerweise nach einem mechanischen Problem
anhören
oder als raues oder unangenehmes Motorgeräusch empfunden werden. Diese
Aufschlagkraft – die
gleich dem Produkt aus Beschleunigung und Masse des Ventilteils ist – wird normalerweise
durch die relativ hohe Geschwindigkeit der Nadel während ihrer
Bewegung hin in die Stellung "Ventil
geschlossen" beim
Aufschlagen auf den Ventilsitz verursacht. Deshalb wurde die Nadel 16,
die Teil des beschriebenen Einspritzsystems ist, so geformt, dass
die Nachteile herkömmlicher
Nadeln vermieden werden. Dabei hat sich gezeigt, dass diese Nadel
nicht nur – wie
bei der vorliegenden Erfindung – die
Leistung bei Kraftstoffeinspritzsystemen für gasförmige Kraftstoffe verbessert, sondern
auch die bei solchen für
flüssige
Kraftstoffe.
-
Es
hat sich gezeigt, dass es beim Einsatz der in 7 gezeigten verbesserten Nadel sinnvoll
ist, am Ventilende der Nadel einen Dichtungsteil 19 mit großzügig bemessenem
Radius vorzusehen, um die Berührungsfläche zwischen
der Ventilnadel 16 und dem Ventilsitz 40 möglichst
groß zu
machen. Beispielsweise ist die Abdichtung zwischen der Nadel und
dem Ventilsitz 40 umso besser, je größer der Radius an der Nadelspitze
ist. Vorzugsweise liegt der Radius des sphärischen Dichtungsteils 19 der
Nadel 16 in der Größenordnung
von etwa 1,75 mm oder von etwa dem Anderthalbfachen des Radius der
betreffenden Dichtungsflächen
bei herkömmlichen
Konstruktionen. Allerdings besitzen die von herkömmlichen Einspritzdüsen der
hier beschriebenen Art normalerweise bekannten Nadeln üblicherweise
eine vom oberen Ende bis zum unteren Ende durchgehend zylindrische
Außenfläche; infolgedessen
ist dabei eine Nadel mit einem relativ großen Querschnitt erforderlich,
um eine relativ große
Fläche
an der Ventilspitze zu bekommen. Die Nadel 16 der vorliegenden
Erfindung, wie abgebildet in 7,
ist eine Nadel mit einer wie beschrieben relativ geringen Masse und
bietet dennoch eine relativ große
sphärische Dichtungsfläche.
-
Im
Einzelnen ist die Masse der Nadel dadurch erheblich verringert worden,
dass – wie
abgebildet – die
Querschnittsfläche
des Schafts 19 der Nadel 16 verkleinert worden
und ein Spitzenteil 17 behalten worden ist, dessen Querschnittsfläche größer als
die des Schafts der Nadel ist. Diese Form verringert die Masse der
Nadel erheblich, wobei aber der relativ große Dichtungsdurchmesser der
Fläche 19 des
Spitzenteils 17 beibehalten ist, um einen relativ großzügig bemessenen
Radius am Spitzenteil der Nadel zum Zusammenwirken mit dem Ventilsitz 40 zu haben.
Es hat sich gezeigt, dass die relativ stark verringerte Masse der
Nadel und der relativ große
Radius des Spitzenteils 17 es ermöglicht, eine für einen vorgegebenen
CNG-Strom großzügig bemessene sphärische Dichtungsfläche 17b der
Nadel zu realisieren. Der großzügig bemessene
Radius führt
außerdem
zu einem kürzeren
Hubweg der Nadel 16 und damit zu einer kleineren Aufschlaggeschwindigkeit
der Nadel auf den Ventilsitz. Es hat sich gezeigt, dass für eine vorbestimmte
Strömungsrate
diese Konfiguration zu einer erheblichen Verminderung der durch
das Aufschlagen der Nadel 16 auf den Ventilsitz 40 verursachten
Geräusche
führt.
Darüber
hinaus beruht die Abschwächung
der wahrgenommenen Geräusche
auch auf der Verringerung der Amplitude (durch den verkleinerten
Hub der Nadel 16) der Geräusche und der Verringerung
von deren Frequenz (durch den vergrößerten Aufschlagradius des Spitzenteils 17)
mit Verschiebung in einen Bereich des Schallspektrums, der vom menschlichen
Ohr weniger unangenehm empfunden wird.
-
Zusätzlich zur
Geräuschminderung
bietet die verbesserte Nadel der vorliegenden Erfindung eine größere Führungsfläche relativ
zum mittleren Nadeldurchmesser; dadurch wird die Verschleißbeständigkeit
der Führungsfläche der
in 7 gezeigten unteren
Führung 80 erhöht. Diese
erhöhte
Verschleißbeständigkeit
der Führungsfläche beruht
auf der verringerten Belastung, verglichen mit der Belastung einer
Ventilführung
mit herkömmlichem
Durchmesser, wie sie für
herkömmliche
Nadeln benutzt wurde. Beispielsweise besitzt eine typische herkömmliche
Nadel einen im Wesentlichen durchgängig zylindrischen Schaft,
welcher in einem abgerundeten Endteil endet, wo der Schaftdurchmesser
möglicherweise zweimal
so groß wie
der des Schafts der in 7 gezeigten
verbesserten Nadel ist. Andererseits kann der Spitzenteil 17 der
in 7 gezeigten Nadel
so geformt werden, dass er einen um bis zu 50% größeren Durchmesser
als der des Schafts 19 der Nadel 16 und dadurch
einen größeren Durchmesser
hat, als es sonst bei einer herkömmlichen
Nadel der Fall wäre, wodurch
wiederum eine untere Führung 80 mit
einer Führungsfläche möglich wird,
die im Durchmesser und in ihrer Fläche größer ist, als es beim Einsatz herkömmlicher
Nadeln der Fall wäre.
Dies erhöht
die Verschleißbeständigkeit
der Führungsfläche durch deren
verringerte Belastung, verglichen mit der Belastung einer Ventilführung mit
herkömmlichem Durchmesser.
-
In 9 werden die bevorzugten
Abmessungsverhältnisse
zwischen der verbesserten Nadel 16 und der trichterförmigen ventilnadelauflage 42 detaillierter
gezeigt. Wie mit Hinweis auf 1 gesagt, besitzt
die Nadel 16 einen mittigen Schaftteil und einen zylindrischen
Nadelspitzenteil 17, wobei Letzterer eine sphärische untere
Fläche 17b hat,
die mit der ähnlich
geformten Fläche
der Nadelauflage 42 zusammenwirken kann. Die Nadel wird
durch die obere Führung 36 (in 1 gezeigt) und durch die
untere Führung 80 (in
den 9 und 10 gezeigt) geführt. Die
obere Führung 36 ist
prinzipiell erforderlich, um einen Abstand (0,10 bis 0,30 mm im
Durchmesser) zwischen der Führungsfläche und
dem Anker 14 herzustellen und damit die Aufwärts- und
Abwärtsbewegung
des Ankers 14 und der Nadel 16 zu ermöglichen.
Deshalb haben der Anker 14 und die Nadel 16 möglicherweise
die Tendenz, sich innerhalb des Abstandes 36a (etwa 0,10
bis 0,15 mm im Durchmesser) an der oberen Führung 36 nach links
oder rechts zu verschieben.
-
Es
werde nun die 9 betrachtet.
Es hat sich gezeigt, dass es vorteilhaft ist, die Mitte 17a der sphärischen
Dichtungsfläche 17b des
Nadelspitzenteils 17 wie abgebildet auf die Mitte der untersten
Fläche
der unteren Führung 80 zu
legen, um präzisen Sitz
und präzise
Dichtung der Nadel 16 gegen die kegelstumpfförmige Nadelauflage 42 sicherzustellen. Genauer
gesagt, tendiert die untere Führung 80 durch
eine solche Platzierung der Mitte 17a der sphärischen
Dichtungsfläche 17b des
Spitzenteils 17 dazu, die durch die obere Führung 36 verursachte
seitliche Bewegung des Nadelspitzenteils 17 einzuschränken und
führt effektiv
zum Entstehen eines Knotenpunkts, um den sich der Nadelspitzenteil
17 um 360 Grad drehen kann. Deshalb bewirkt jede auf der Höhe der oberen
Führung 36 entstehende
seitliche Bewegung der Nadel, dass die Nadel um den Mittelpunkt 17a kippt
und ein Sich-selbst-Setzen der Dichtungsfläche 17b auf die Nadelauflage 42 fördert. Diese
Wirkung des Sich-selbst-Setzens ist auch in dem Fall vorhanden,
dass sich Fehljustierungen oder Fertigungstoleranzen hinsichtlich
des Abstands zwischen oberer Führung 36 und
Nadel 16 addieren.
-
Wie
gesagt, ist die beschriebene Nadel 16 vorteilhaft sowohl
beim Einsatz in Einspritzdüsen,
die – wie
hier betrachtet – mit
CNG arbeiten, als auch bei solchen, die mit flüssigem Kraftstoff wie beispielsweise
Benzin arbeiten. Insbesondere wird bei mit flüssigem Kraftstoff arbeitenden
Einspritzdüsen
die Bewegung der Ventilnadel auch durch die Verteilung der Flüssigkeit über die
vergrößerte Ventildichtungsfläche und
den Ventilsitz gedämpft,
wodurch außerdem die
Aufschlagkraft verringert und nach dem Schließen erfolgte, unkontrollierte,
durch das Zurückprallen der
Nadle vom Ventilsitz verursachten zweiten Einspritzungen entgegengewirkt
wird. Werden solche Einspritzdüsen
für flüssigen Kraftstoff
benutzt, so verursacht ein Ventilprellen das Entstehen von vielen Kraftstofftröpfchen geringer
Geschwindigkeit, nachdem die Nadel den Schließvorgang begonnen hat. Durch
das Dämpfen
von Ventilprellen wird ein Befördern
von kleinen Kraftstoffmengen niedriger Geschwindigkeit zum Düsenmundstück hin eingeschränkt. Deshalb
verbessert ein Dämpfen
des Nadelprellens die Funktion der Einspritzdüse dadurch, dass nicht mehr
so viele kleine Kraftstoffmengen niedriger Geschwindigkeit zur Ventilöffnung 41 und zum
umgebenden Bereich befördert
werden, was bei Verwendung flüssigen
Kraftstoffs die Tendenz beinhaltet, Kraftstofftröpfchen durch Oberflächenspannung
lange in Schwebe zu halten. Ein Dämpfen von Ventilprellen hat
sich auch bei der hier beschriebenen und für den Einsatz mit gasförmigem CNG
gedachten Einspritzdüse
als vorteilhaft gezeigt.
-
Es
werde nun 8 betrachtet.
Es wird dort der Anker 14 gezeigt, an dem die Ventilnadel 16 bei 78 mithilfe
bekannter Crimping-Verfahren
befestigt ist; allerdings ist zwecks besserer Übersicht der Ventilkörper 34 in
der vergrößerten Ansicht
des Ankers 14 und der Nadel 16 weggelassen. In 8 zeigt die Darstellung
der Nadel 16 deutlich deren Hauptschaftteil 19 und
deren vergrößerten Spitzenteil 17, letzterer
mit der vergrößerten sphärischen
Ventildichtungsfläche 17b,
welche – wie
oben beschrieben – in geeigneter
Weise gegen den Sitzbereich 42 des Ventilsitzes 40 gedrückt bzw.
von ihm gelöst
wird.
-
Es
hat sich gezeigt, dass die Einspritzdüse, die die Ventilnadel der
vorliegenden Erfindung enthält,
eine bessere Funktion bietet, indem die Dichtungseigenschaften des
darin enthaltenen, mit Nadel arbeitenden Ventiltyps verbessert sind.
Wie oben gesagt, sind dank der verbesserten Nadel die Geräuscheeigenschaften
und die Nadeldämpfung
sowohl beim Öffnen
als auch beim Schließen
erheblich verbessert worden, und zwar mit dem Ergebnis, dass die abgebildete
und beschriebene Einspritzdüse
beim Einsatz von flüssigem
Kraftstoff (wie etwa Benzin) und beim Einsatz von gasförmigem Kraftstoff,
(wie etwa Flüssiggas
(CNG) erheblich verbessert ist.
-
Die
Erfindung ist hier zwar durch die illustrierten bevorzugten Ausführungsformen
in Einzelheiten beschrieben worden, doch sind Variationen und Modifikationen
im Rahmen und im Geiste der Erfindung gemäß dem in den folgenden Ansprüchen Beschriebenen
und Definierten möglich.