EP0115030B1

EP0115030B1 - Kraftstoffeinspritzventil

Info

Publication number: EP0115030B1
Application number: EP83112832A
Authority: EP
Inventors: Werner Paschke
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1983-01-08
Filing date: 1983-12-20
Publication date: 1985-10-09
Also published as: DE3360992D1; AU553671B2; US4548361A; EP0115030A1; JPS59136562A; DE3300511A1; AU2132283A

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Kraftstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon ein Kraftstoffeinspritzventil vorgeschlagen worden, bei dem der einzuspritzende Kraftstoff stromabwärts eines Ventilsitzes über eine Aufbereitungsbohrung in einen Führungskanal gespritzt wird, wobei ein kleiner Teil der über die Aufbereitungsbohrung austretenden Kraftstoffmenge von dem Haupteinspritzstrahl unter einem größeren Winkel wegfliegt und an die Wandung des Führungskanales gelangt, wo er kleinere Tröpfchen bildend nach unten abfließt und so tröpfchenweise in das Saugrohr von Brennkraftmaschinen tropft bzw. fließt. Es ergibt sich somit eine ungleichmäßige Kraftstoffversorgung, die zu einem unruhigen Lauf der Brennkraftmaschine führt (GB-A-2 094 946).

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß ein Eintreten von sich unerwünscht am Führungskanal bildenden Kraftstofftröpfchen in das Ansaugrohr von Brennkraftmaschinen vermieden wird und die Kraftstoffzufuhr zum Ansaugrohr nur über den Kraftstoffhauptstrahl in vernebelter Form erfolgt.
Durch die in dem Unteranspruch aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Ventiles möglich.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Beschreibung des Ausführungsbeispieles

Das in der Zeichnung als Beispiel eines Ventiles dargestellte Kraftstoffeinspritzventil für eine Kraftstoffeinspritzanlage dient beispielsweise zur Einspritzung von Kraftstoff in das Saugrohr von gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschinen. Dabei ist mit 1 ein Ventilgehäuse bezeichnet, das durch spanlose Formgebung z. B. Tiefziehen, Rollen oder ähnliches gefertigt ist und eine topfförmige Gestalt mit einem Boden 2 hat. In eine Haltebohrung 3 des Bodens 2 ist ein als Anschlußstutzen ausgebildeter Kraftstoffstutzen 4 dichtend eingesetzt, der aus ferromagnetischem Material gebildet gleichzeitig als Innenkern des elektromagnetisch betätigten Ventiles dient. Der konzentrisch zur Ventilachse verlaufende Kraftstoffstutzen 4 weist eine Innenbohrung 6 auf, in die eine Verstellhülse 7 mit einer Durchgangsbohrung 8 eingepreßt ist. Das aus dem Ventilgehäuse 1 ragende Ende des Kraftstoffstutzens 4 steht mit einer Kraftstoffquelle, beispielsweise einer Kraftstoffverteilerleitung in Verbindung. In einen Innenraum 9 des Ventilgehäuses 1 ragt das andere Ende des Kraftstoffstutzens 4 und trägt einen isolierenden Trägerkörper 11, der mindestens teilweise eine Magnetspule 12 umschließt. Der Trägerkörper 11 und die Magnetspule 12 füllen den Innenraum 9 nicht völlig aus, sondern sie sind mit Spiel zum Innenraum am Kraftstoffstutzen gelagert und über mindestens einen Führungszapfen 14 durch Vernieten oder Einschnappen 15 in einer Befestigungsbohrung 16 des Bodens 2 axial fixiert. An der dem Boden 2 abgewandten Stirnfläche 18 des Ventilgehäuses 1 liegt ein Distanzring 19 an, an den sich eine Führungsmembran 20 anschließt. Andererseits der Führungsmembran 20 greift ein Bund 21 eines Düsenträgers 22 an, der teilweise das Ventilgehäuse 1 umgreift und in eine Haltenut 23 des Ventilgehäuses 1 mit seinem Ende 24 eingebördelt ist, so daß hierdurch eine axiale Spannkraft zur Lagefixierung von Distanzring 19 und Führungsmembran 20 gegeben ist. Dem Ventilgehäuse 1 abgewandt hat der Düsenträger 22 eine koaxiale Aufnahmebohrung 25, in der ein Düsenkörper 26 eingesetzt und z. B. durch Schweißen oder Löten befestigt ist. Der Düsenkörper 26 weist eine sacklochförmig, vorzugsweise zylindrisch ausgebildete Aufbereitungsbohrung 28 auf, an deren Lochboden 30 mindestens eine der Kraftstoffzumessung dienende Kraftstofführungsbohrung 29 mündet. Die Kraftstofführungsbohrung 29 mündet vorzugsweise derart am Lochboden 30 der Aufbereitungsbohrung 28, daß kein tangential gerichtetes Einströmen in die Aufbereitungsbohrung 28 erfolgt, sondern der Kraftstoffstrahl zunächst ohne Wandberührung aus den Kraftstofführungsbohrungen 29 austritt und danach auf die Wandung der Aufbereitungsbohrung 28 aufprallt, um über diese filmförmig verteilt etwa in Form einer Parabel zum Düsenkörperende 31 zu strömen und abzureißen. Die Kraftstofführungsbohrungen 29 verlaufen gegenüber der Ventilachse geneigt und gehen von einem im Düsenkörper 26 ausgebildeten Kalottenraum 32 aus, stromaufwärts dessen im Düsenkörper 26 ein gewölbter Ventilsitz 33 ausgebildet ist, mit dem ein kugelförmig ausgebildetes Ventilteil 34 zusammenwirkt. Zur Erzielung eines möglichst geringen Totvolumens soll bei am Ventilsitz 33 anliegendem Ventilteil 34 das Volumen des Kalottenraumes 32 möglichst klein sein.
Dem Ventilsitz 33 abgewandt ist das Ventilteil 34 mit einem Flachanker 35 verbunden, beispielsweise verlötet oder verschweißt. Der Flachanker 35 kann als Stanz- oder Preßteil ausgebildet sein und beispielsweise einen ringförmigen Führungskranz 36 aufweisen, der erhaben ausgebildet ist und an einem ringförmigen Führungsbereich 38 der Führungsmembran 20 auf der dem Ventilsitz 33 abgewandten Seite der Führungsmembran 20 anliegt. Durchströmöffnungen 39 in dem Flachanker 35 und Strömungsaussparungen 40 in der Führungsmembran 20 erlauben eine ungehinderte Umströmung von Flachanker 35 und Führungsmembran 20 durch den Kraftstoff. Die an ihrem Außenumfang an einem Einspannbereich 41 gehäusefest zwischen dem Distanzring 19 und dem Bund 21 eingespannte Führungsmembran 20 weist einen Zentrierbereich 42 auf, der eine Zentrieröffnung 43 umschließt, durch die das bewegliche Ventilteil 34 ragt und in radialer Richtung zentriert wird. Die gehäusefeste Einspannung der Führungsmembran 20 zwischen dem Distanzring 19 und dem Bund 21 erfolgt in einer Ebene, die bei am Ventilsitz 33 anliegendem Ventilteil 34 durch den Mittelpunkt bzw. möglichst nahe am Mittelpunkt des kugelförmig ausgebildeten Ventilteiles verläuft. Durch den am Führungskranz 36 des Flachankers 35 angreifenden Führungsbereich 38 der Führungsmembran 20 wird der Flachanker 35 möglichst parallel zur Stirnfläche 18 des Ventilgehäuses 1 geführt, die er mit einem äußeren Wirkungsbereich 44 teilweise überragt. In der Innenbohrung 6 des bis nahe an den Flachanker 35 verlaufenden Führungsstutzens 4 ist eine Druckfeder 45 geführt, die einerseits am Ventilteil 34 und andererseits an der Verstellhülse 7 angreift und bestrebt ist, das Ventilteil 34 in Richtung zum Ventilsitz 33 hin zu beaufschlagen. Der als _°Innenkern dienende Kraftstoffstutzen 4 ist vorteilhafterweise so weit in das Ventilgehäuse 1 eingeschoben, daß zwischen seiner dem Flachanker 35 zugewandten Stirnfläche 46 und dem Flachanker 35 dann noch ein kleiner Luftspalt gegeben ist, wenn bei erregter Magnetspule 12 der Flachanker mit seinem äußeren Wirkungsbereich 44 an der Stirnfläche 18 des Ventilgehäuses 1 zum Anliegen kommt, während bei nichterregter Magnetspule 12 der Flachanker eine Stellung einnimmt, in der zwischen der Stirnfläche 18 und dem Wirkungsbereich 44 ebenfalls ein Luftspalt gebildet wird. Hierdurch wird ein Kleben des Flachankers am lnnenkern vermieden. Nach dem Einstellen des erforderlichen Luftspaltes wird der Kraftstoffstutzen 4 vorteilhafterweise mit dem Gehäuseboden 2 verlötet oder verschweißt. Der Magnetkreis verläuft außen über das Ventilgehäuse 1 und innen über den Kraftstoffstutzen 4 und schließt sich über den Flachanker 35.
Die Stromzuführung zur Magnetspule 12 erfolgt über Kontaktfahnen 48, die in dem aus Kunststoff gebildeten Trägerkörper 11 teilweise eingespritzt sind und andererseits über die Befestigungsbohrungen 16 im Boden 2 aus dem Gehäuse 1 herausragen. Dabei können die Kontaktfahnen 48 wie dargestellt abgewinkelt gegenüber der Ventilachse verlaufen. Die durch die Führungszapfen 14 des Trägerkörpers 11 teilweise ummantelten Kontaktfahnen 48 sind zur Abdichtung in der Befestigungsbohrung 16 von Dichtringen 49 umgeben und mit einem ebenfalls den Kraftstoffstutzen 4 und den Boden 2 zumindestens teilweise umschließenden Kunststoffmantel 50 umspritzt, der im Bereich der Enden der Kontaktfahnen 48 als Steckanschluß 51 geformt ist.
Der über den Kraftstoffstutzen 4 zuströmende Kraftstoff kann bei stromdurchflossener Magnetspule 12 und damit angezogenem Flachanker 35 teilweise an den Kraftstofführungsbohrungen 29 zugemessen und über die Aufbereitungsbohrung 28 abgespritzt werden. Insbesondere nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine besteht die Gefahr, daß durch die von der Brennkraftmaschine auf die Einspritzventile übertragene Wärme Kraftstoff in den Ventilen und Kraftstoffleitungen verdampft, was zu Störungen bei einem erneuten Start führen kann. So ist am Boden 2 des Ventilgehäuses 1 ein zum Innenraum 9 des Ventilgehäuses 1 hin offenes Sackloch 53 vorgesehen, in dem sich Dampfblasen sammeln und über einen Verbindungsabschnitt 54 zu einer Ringnut 55 gelangen können, die zwischen der Verstellhülse 7 und dem Kraftstoffstutzen 4 ausgebildet ist, beispielsweise in der Oberfläche der Verstellhülse 7. Von der Ringnut 55 führen Entgasungsöffnungen 56 etwa radial verlaufend in die Durchgangsbohrung 8 der Verstellhülse 7. Sackloch 53, Verbindungsabschnitt 54, Ringnut 55 und Entgasungsöffnungen 56 bilden somit eine Entlüftungsleitung, über die Dampfblasen vom Innenraum 9 des Ventilgehäuses 1 in ausreichendem Abstand zum Ventilsitz 33 in den Kraftstoffstutzen 4 entweichen können. Der Verbindungsabschnitt 54, der in dem Kraftstoffstutzen 4 und teilweise im Boden 2 ausgebildet ist, wird vorteilhafterweise mittels eines bekannten elektroerosiven Abtragungsverfahrens hergestellt, nachdem der Kraftstoffstutzen 4 im Boden 2 des Ventilgehäuses 1 fixiert wurde.
Um einen möglichst fein vernebelten abgespritzten Hauptkraftstoffstrahl zu erzielen, ist das Düsenkörperende 31 scharfkantig ausgebildet. Hierfür ist am Düsenkörper 26 ein erster Konusbereich 60 gebildet, der vom Umfang des Düsenkörpers 26 ausgehend sich zum Düsenkörperende 31 hin verjüngend verläuft. Die Wandungen der Aufbereitungsbohrung 28 und des ersten Konusbereiches 60 sollen zur Erzielung eines scharfen Düsenkörperendes 31 einen spitzen Winkel einschließen. Auf den Düsenkörper 26 ist ein Vorsatzkörper 61 aufgesetzt, der auch teilweise den Düsenträger 22 umgreifen kann und an diesem befestigt ist. Der Vorsatzkörper 61 kann zur Wärmeisolation aus einem schlecht wärmeleitenden Material bestehen, beispielsweise aus Kunststoff. Das Düsenkörperende 31 ragt in einen im Vorsatzkörper 61 ausgebildeten zylindrischen Führungskanal 62, der über ein ebenfalls scharfkantig gestaltetes erstes Führungskanalende 63 in einen mit größerem Querschnitt ausgebildeten, sich konisch erweiternden Führungskanal 64 mündet. Vom sich konisch erweiternden Führungskanal 64 zum ersten Führungskanalende 63 ist ein sich zum zylindrischen Führungskanal 62 hin verjüngender zweiter Konusbereich 65 ausgebildet. Der sich konisch erweiternde Führungskanal 64 endet in einem scharfkantigen zweiten Führungskanalende 66. Bei einer Kraftstoffeinspritzung reißt der filmförmige Kraftstoffstrahl an dem Düsenkörperende 31 ab und tritt über den zylindrischen Führungskanal 62 und den sich konisch erweiternden Führungskanal 64 beispielsweise in das Saugrohr der Brennkraftmaschine ein. Von diesem an dem Düsenkörperende 31 abreißenden Hauptkraftstoffstrahl fliegen Kraftstoffpartikel in Richtung zur Wandung des zylindrischen Führungskanals 62 und fließen an diesem nach unten zum ersten Führungskanalende 63 ab, wo sich ein ringförmiger Kraftstoffwulst bildet und auch aufgrund der Oberflächenspannung die Wandung des zylindrischen Führungskanals 62 benetzt bleibt. Während des Spritzvorganges bildet sich zwischen dem Düsenkörperende 31 und der Wandung des zylindrischen Führungskanals 62 eine durch die Pfeile 67 angedeutete Luftströmung nach oben aus, die den dort haftenden Kraftstoff mit nach oben nimmt und über die Fläche des ersten Konusbereiches 60 wieder zum Düsenkörperende 31 führt, wo dieser Kraftstoff von dem aus der Aufbereitungsbohrung 28 austretenden Hauptkraftstoffstrahl aufgenommen und nun mit diesem fein aufbereitet eingespritzt wird.

Claims

1. Kraftstoffeinspritzventil, bei dem stromabwärts eines Ventilsitzes eine Aufbereitungsbohrung (28) in einem Düsenkörper (26) vorgesehen ist und in Hauptströmungsrichtung an einem scharfkantigen Düsenkörperende (31) endet, das durch einen sich vom Umfang des Düsenkörpers (26) zur Aufbereitungsbohrung (28) am Düsenkörperende (31) hin verjüngenden ersten Konusbereich (60) gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Konusbereich (60) des Düsenkörpers (26) in einen zylindrischen Führungskanal (62) ragt, der über ein scharfkantig gestaltetes erstes Führungskanalende (63), das an einem sich zum zylindrischen Führungskanal (62) hin verjüngenden zweiten Konusbereich (65) liegt, in einen mit größerem Querschnitt ausgebildeten und sich in Hauptströmungsrichtung konisch erweiternden Führungskanal (64) mündet, der zu einem scharfkantigen zweiten Führungskanalende (66) führt.

2. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Führungskanal (62) und der sich konisch erweiternde Führungskanal (64) in einem Vorsatzkörper (61) ausgebildet sind, der auf den Düsenkörper (26) aufsetzbar ist.