EP0218061A1 - Einspritzventil - Google Patents
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Definitions
- the invention is based on an injection valve according to the preamble of the main claim.
- An injection valve is already known in which swirl grooves are located above the valve seat in order to improve the sprayed fuel jet and serve to swirl the fuel before the valve seat flows through it.
- the metering of the amount of fuel sprayed per time cycle is determined by the size of the flow cross section of the spray opening downstream of the valve seat when the valve is open.
- the deposits which are inevitable in practice, can lead to cross-sectional reductions there and thus to reduced flow rates during prolonged operation.
- Such a phenomenon is known and feared under the name "emaciation”. It also occurs in other designs of the metering zone, as long as it is located downstream of the valve seat and is therefore exposed to the intake manifold atmosphere.
- the injection valve according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that the formation of deposits in the area of the injection opening has no influence on the fuel metering of the injection valve. Because there is a very high pressure drop at the swirl-generating metering openings, the swirl movement can start up very quickly and produce a fully developed spray pattern after a short time, with the result of very good fuel conditioning.
- Figure 1 shows a section through a fuel injector
- Figure 2 shows a section along the line II-II in Figure 1
- Figure 3 shows a section in the same plane as in Figure 2 in a further embodiment of the magnetic injector.
- a magnet coil 2 applied to a coil carrier 3.
- a ferromagnetic core 4 within the magnet coil 2, facing an end face of the core 4, also partly within the coil carrier 3, there is an armature 5, which is connected to a valve needle 6, which in turn is fitted at one end 7 into a recess 8 of the armature 5.
- the valve needle 6 is slidably mounted in a nozzle body 15 which is connected to the valve housing 1 in a manner not shown.
- the nozzle body 15 has a coaxial guide bore 16, which merges in the direction facing away from the magnet coil 2 into a tapered valve seat surface 17, which in turn ends in a spray opening 18.
- the valve needle 6 penetrates the guide bore 16 in the nozzle body 15 with radial play and runs out in the direction facing away from the magnet coil 2 in a conical sealing section 20 which, in cooperation with the conical valve seat surface 17, causes the valve to open or close.
- the conical sealing section 20 can both run out in the form of a cone described and also have a needle pin which, forming a coaxial extension of the valve needle 6, protrudes from the spray opening 18 of the nozzle body 15.
- the conical sealing section 20 of the valve needle 6 does not lie directly on the conical valve seat surface 17 of the nozzle body 15, but is located in the area of the conical sealing section 20 as part of the same preferably in the form of a truncated cone slightly raised shaped sealing seat 21.
- the injection valve is closed, it lies directly on the conical valve seat surface 17 of the nozzle body 15.
- the valve needle 6 has two guide sections 25 and 26 at an axial distance from one another, which guide the valve needle 6 in the guide bore 16 and which have passages for the fuel.
- the guide section 25 located upstream of the guide section 26 is designed, for example, as a square.
- metering openings 27 are incorporated, which are inclined relative to the valve axis in such a way that a swirling movement is forced on the fuel emerging from the metering openings 27 in the direction of the spray opening 18.
- the shape of the metering openings 27 results from the point of view of flow technology and production technology.
- the metering openings 27, as shown in FIG. 2 as a section along the line II-II in FIG. 1, have a circular cross section and can be designed as bores.
- a rectangular flow cross-section has been found to be particularly advantageous, which, as shown in FIG. 3, can be used for metering openings 27 'which are formed as grooves in the outer jacket of the guide section 26 and whose outer boundary is formed by the guide bore 16 of the nozzle body 15 .
- other than rectangular flow cross sections can also be used for the metering openings 27 'which are designed as grooves.
- the flow cross-section released through the metering openings 27, 27 ' is significantly smaller than the flow cross-section which becomes free when the valve is open in the region of the conical valve seat surface 17 and the flow cross-section of the spray opening 18.
- the metered amount of fuel is thus metered almost exclusively through the metering openings 27 and here the majority of the fuel pressure drop.
- the remaining low pressure drop is then found in the area of the conical valve seat surface and here in particular on the sealing seat 21.
- the conical gap 30 lies between the second guide section 26 and the sealing seat 21, on the one hand delimited by the conical valve seat surface 17 and on the other hand by the conical sealing section 20. Because from a fluidic point of view, the conical gap 30 represents a dead space; the speed losses occurring there reduce the rapid start of the fuel swirl.
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Abstract
Es wird ein Einspritzventil für Kraftstoffeinspritzanlagen für Brennkraftmaschinen vorgeschlagen, daß zur Einspritzung von Kraftstoff in das Saugrohr dient. Das Einspritventil umfäßt ein Ventilgehäuse (1), in dem sich ein Kern (4) befindet, mit dem ein Anker (5) zusammenwirkt. Mit dem Ventilgehäuse (1) ist ein Düsenkörper (15) mit einer Ventilsitzfläche (17) verbunden, mit der ein Dichtabschnitt (20) einer Ventilnadel (6) zusammenarbeitet. Die Ventilnadel (6) wird durch Führungsabschnitte (25, 26) in einer Führungsbohrung (16) des Düsenkörpers (15) geführt, wobei der sich an den Dichtabschnitt (20) stromaufwärts anschließende Führungsabschnitt (26) mit Zumeßöffnungen (27) versehen ist. Diese Zumeßöffnungen (27) sind schräg angeordnet, so daß sie bei geöffnetem Ventil einen Drall erzeugen, wodurch eine gute Aufbereitung des Kraftstoffes erreicht wird. Durch die Kraftstoffzumessung stromaufwärts der Ventilsitzfläche (17) wird eine Beeinträchtigung der Kraftstoffzumessung durch Ablagerungen unterhalb eines Dichtsitzes (21) vermieden.
Description
- Die Erfindung geht aus von einem Einspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist bereits ein Einspritzventil bekannt, bei dem sich zur Verbesserung des abgespritzten Brennstoffstrahles oberhalb des Ventilsitzes Drallnuten befinden, welche der Verwirbelung des Kraftstoffes bereits vor dem Durchströmen des Ventilsitzes dienen. Die Zumessung der pro Zeittakt abgespritzten Kraftstoffmenge wird bei einem derartigen Einspritzventil durch die Größe des Strömungsquerschnittes der Abspritzöffnung stromabwärts des Ventilsitzes bei geöffnetem Ventil bestimmt. Dies hat zur Folge, daß die in der Praxis unvermeidlichen Ablagerungen bei längerem Betrieb dort zu Querschnittsverminderungen und damit zu verringerten Durchflußmengen führen können. Eine solche Erscheinung ist unter der Bezeichnung "Abmagerung" bekannt und gefürchtet. Sie tritt auch bei anderen Gestaltungsformen der Zumeßzone auf, solange diese stromabwärts des Ventilsitzes liegt und damit der Saugrohratmosphäre ausgesetzt ist.
- Das erfindungsgemäße Einspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Bildung von Belägen im Bereich der Abspritzöffnung keinen Einfluß auf die Kraftstoffzumessung des Einspritzventiles hat. Dadurch, daß an den einen Drall erzeugenden Zumeßöffnungen ein sehr hoher Druckabfall herrscht, kann die Drallbewegung sehr schnell anlaufen und schon nach geringer Zeit ein voll ausgebildetes Abspritzbild erzeugen, mit der Folge einer sehr guten Kraftstoffaufbereitung.
- Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Einspritzventiles möglich. Insbesondere ist es vorteilhaft, die Zumeßöffnungen in den Mantel des Führungsabschnittes einzuarbeiten, wodurch sich eine leichte Herstellung ergibt.
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Figur 1 zeigt einen Schnitt durch ein Kraftstoffeinspritzventil, Figur 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Figur 1, Figur 3 einen Schnitt in der gleichen Ebene wie bei Figur 2 bei einer weiteren Ausführungsform des Magneteinspritzventiles.
- Innerhalb eines mit 1 bezeichneten Ventilgehäuses eines nicht näher dargestellen Kraftstoffeinspritzventiles befindet sich eine auf einem Spulenträger 3 aufgebrachte Magnetspule 2. Teilweise von dieser umgeben, befindet sich innerhalb der Magnetspule 2 ein ferromagnetischer Kern 4. Einer Stirnseite des Kerns 4 zugewandt, ebenfalls teilweise innerhalb des Spulenträgers 3 gelegen, befindet sich ein Anker 5, welcher mit einer Ventilnadel 6 verbunden ist, welche ihrerseits mit einem Ende 7 in eine Ausnehmung 8 des Ankers 5 eingepaßt ist. Die Ventilnadel 6 ist in einem Düsenkörper 15 verschiebbar gelagert, welcher auf nicht dargestellte Weise mit dem Ventilgehäuse 1 verbunden ist. Der Düsenkörper 15 weist eine koaxiale Führungsbohrung 16 auf, welche in der der Magnetspule 2 abgewandten Richtung in eine kegelig zulaufende Ventilsitzfläche 17 übergeht, welche ihrerseits in einer Abspritzöffnung 18 endet. Die Ventilnadel 6 durchdringt mit Radialspiel die Führungsbohrung 16 im Düsenkörper 15 und läuft in der der Magnetspule 2 abgewandten Richtung in einem kegeligen Dichtabschnitt 20 aus, welcher im Zusammenwirken mit der kegeligen Ventilsitzfläche 17 ein Öffnen bzw. Schließen des Ventiles bewirkt. Der kegelige Dichtabschnitt 20 kann sowohl in der beschriebenen Form eines Kegels auslaufen als auch einen Nadelzapfen aufweisen, welcher, eine koaxiale Verlängerung der Ventilnadel 6 bildend, aus der Abspritzöffnung 18 des Düsenkörpers 15 herausragt. Bei geschlossenem Ventil liegt der kegelige Dichtabschnitt 20 der Ventilnadel 6 nicht direkt auf der kegeligen Ventilsitzfläche 17 des Düsenkörpers 15 auf, sondern es befindet sicht im Bereich des kegeligen Dichtabschnittes 20 als Teil desselben ein vor zugsweise in Form eines Kegelstumpfes leicht erhaben geformter schmaler Dichtsitz 21. Dieser liegt bei geschlossenem Einspritzventil direkt auf der kegeligen Ventilsitzfläche 17 des Düsenkörpers 15 auf.
- Die Ventilnadel 6 hat mit axialem Abstand zueinander zwei Führungsabschnitte 25 und 26, welche der Ventilnadel 6 in der Führungsbohrung 16 Führung geben und welche Durchgänge für den Kraftstoff aufweisen. Dazu ist der stromaufwärts des Führungsabschnittes 26 liegende Führungsabschnitt 25 beispielsweise als Vierkant ausgebildet.
- Erfindungsgemäß sind im nahe des kegeligen Dichtabschnittes 20 der Ventilnadel 6 zylindrisch ausgebildeten Führungsabschnitt 26 Zumeßöffnungen 27 eingearbeitet, welche gegenüber der Ventilachse so geneigt verlaufen, daß dem aus den Zumeßöffnungen 27 in Richtung auf die Abspritzöffnung 18 austretenden Kraftstoff eine drallförmige Bewegung aufgezwungen wird. Die Form der Zumeßöffnungen 27 ergibt sich unter strömungstechnischen sowie fertigungstechnischen Gesichtspunkten.
- So können die Zumeßöffnungen 27, wie in Figur 2 als Schnitt entlang der Linie II-II in Figur 1 dargestellt, einen kreisförmigen Querschnitt haben und als Bohrungen ausgeführt sein. Als besonders vorteilhaft hat sich ein rechteckiger Strömungsquerschnitt herausgestellt, der, wie in Figur 3 dargestellt, bei Zumeßöffnungen 27' zur Anwendung kommen kann, welche als Nuten im Außenmantel des Führungsabschnittes 26 ausgebildet sind und deren äußere Begrenzung durch die Führungsbohrung 16 des Düsenkörpers 15 gebildet wird. Selbstverständlich können bei den als Nuten ausgebildeten Zumeßöffnungen 27' auch andere als rechteckige Strömungsquerschnitte zur Anwendung kommen.
- Der durch die Zumeßöffnungen 27, 27' freigegebene Strömungsquerschnitt ist bedeutend kleiner als der beim geöffneten Ventil frei werdende Strömungsquerschnitt im Bereich der kegeligen Ventilsitzfläche 17 sowie der Strömungsquerschnitt der Abspritzöffnung 18. Die Zumessung der Abgespritzten Kraftstoffmenge erfolgt somit fast ausschließlich durch die Zumeßöffnungen 27 und hier stellt sich auch der überwiegende Teil des Kraftstoff-Druckabfalls ein. Der restliche geringe Druckabfall findet sich dann im Bereich der kegeligen Ventilsitzfläche und hier besonders am Dichtsitz 21.
- Durch den großen Druckabfall und den erzeugten Drall an den Zumeßöffnungen 27, 27' ergibt sich eine sehr gute Kraftstoffaufbereitung, selbst bei niedrigen Kraftstoffdrücken. Infolge des hohen Druckabfalls an den Zumeßöffnungen 27, 27' kann die Drallbewegung sehr schnell anlaufen und schon nach geringer Zeit ein voll ausgebildetes Abspritzbild erzeugen. Unter bestimmten Voraussetzungen kann es vorteilhaft sein, durch Anbringung des bereits beschriebenen Nadelzapfens die Kraftstoffaufbereitung noch zu verbessern.
- Vorteilhaft ist es insbesondere, die Größe des zwischen zweitem Führungsabschnitt 26 und Dichtsitz 21 liegenden, einerseits durch die kegelige Ventilsitzfläche 17 und andererseits durch den kegeligen Dichtabschnitt 20 begrenzten kegeligen Spaltes 30 zu minimieren. Denn aus strömungstechnischer Sicht stellt der kegelige Spalt 30 einen Totraum dar; die dort auftretenden Geschwindigkeitsverluste vermindern das schnelle Anlaufen des Kraftstoffdralles.
Claims (3)
1. Einspritzventil für Kraftstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen mit einer in einem Düsenkörper eingearbeiteten Ventilsitzfläche, einer sich daran anschliessenden Abspritzöffnung und einer Ventilnadel, die einen mit der Ventilfläche zusammenwirkenden Dichtabschnitt und stromaufwärts mindestens einen die Ventilnadel in einer Führungsbohrung mit seinem Umfang führenden Führungsabschnitt aufweist, der zur Kraftstoffdurchströmunchnittes laufende und einen Drall erzeugende Strömungsöffnungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsöffnungen als Zumeßöffnungen (27) mit drosselnd auf den Kraftstoff wirkenden Querschnitten ausgeführt sind und die Summe der Querschnitte der Zumeßöffnungen (27) geringer ist als sowohl die Größe des bei geöffnetem Ventil zwischen Ventilsitzfläche (17) und Dichtabschnitt (20) freigegebenen Strömungsquerschnittes als auch als die Größe des freien Strömungsquerschnittes der Abspritzöffnung (18).
2. Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zumeßöffnungen (27) in axialer Richtung des Ventiles verlaufend als den Führungsabschnitt (26) durchdringende Bohrungen ausgeführt sind.
3. Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zumeßöffnungen (27') in axialer Richtung des Ventiles verlaufend als in den Mantel des Führungsabschnittes (26) eingearbeitete Nuten ausgebildet sind.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PUAI | Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012 |
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AK | Designated contracting states |
Kind code of ref document: A1 Designated state(s): DE FR GB IT |
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STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN |
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18D | Application deemed to be withdrawn |
Effective date: 19871016 |
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RIN1 | Information on inventor provided before grant (corrected) |
Inventor name: SAUER, RUDOLF, DR.-ING. Inventor name: LINSSEN, MATHIAS Inventor name: HANS, WALDEMAR |