EP0367777B1 - Einspritzventil - Google Patents

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EP0367777B1
EP0367777B1 EP88905670A EP88905670A EP0367777B1 EP 0367777 B1 EP0367777 B1 EP 0367777B1 EP 88905670 A EP88905670 A EP 88905670A EP 88905670 A EP88905670 A EP 88905670A EP 0367777 B1 EP0367777 B1 EP 0367777B1
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valve according
terized
charac
opening
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • F02M61/18—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
    • F02M61/1853—Orifice plates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M51/00—Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/061—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means
    • F02M51/0625—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures
    • F02M51/0664—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding
    • F02M51/0667—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding the armature acting as a valve or having a short valve body attached thereto
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M51/06—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/08—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle specially for low-pressure fuel-injection
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    • F02M61/1806—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for characterised by the arrangement of discharge orifices, e.g. orientation or size

Definitions

  • the invention relates to an injection valve according to the preamble of claim 1.
  • an injection valve is e.g. described in DE-OS 34 11 337.
  • the fuel is fed via fuel guide holes to a processing hole with a much larger diameter and volume than the fuel guide holes.
  • the fuel should emerge from the fuel guide bores without touching the wall and then impact the wall of the processing bore in order to flow over it in the form of a parabola at the end of the processing bore, in the form of a parabola.
  • a subsequent further processing bore is designed in such a way that its diameter decreases towards an injection section.
  • the spraying section also has teeth directed towards the spraying end.
  • This configuration is intended to avoid the formation of larger fuel droplets, so that the fuel is sprayed evenly.
  • a perforated nozzle for internal combustion engines is known from DE-OS 34 15 905.
  • the nozzle bore having a cylindrical shape is provided at a distance from its area on the inlet side with a surface which deviates from the cylindrical shape and acts as a disturbance for the fuel jet to be sprayed off, in order thereby to achieve a reduction in combustion noise.
  • the invention is based on the object of designing an injection valve in such a way that the amount of fuel sprayed vaporizes better and faster.
  • the inventive solution to this problem is characterized in claim 1. It is based on a special design of the Nozzle opening through which it is possible to give the sprayed fuel jet a richly structured and therefore very large surface area, which promotes the evaporation of the fuel.
  • FIG. 2 shows a partial view of the nozzle body according to FIG. 1 in a greatly enlarged illustration
  • FIG. 4 shows a partial section corresponding to FIG. 2 through a second embodiment of a valve body
  • FIG. 6 shows a partial section like FIG. 4 through a further exemplary embodiment, which differs from that according to FIG. 4 by a different connection between the nozzle body and the valve body,
  • FIG 8 shows a section through the fuel jet according to FIG 6 along line VIII-VIII.
  • the injection valve shown in FIG. 1 has a conventional structure. Only part of the housing 1 is shown, the interior 10 of which is closed at one end by a valve body 5. This has a line 52 concentric to a main axis H, which passes through the valve body from the inside to the outside and which is surrounded on the inside by an annular valve seat 51.
  • a guide pin 2 is arranged concentrically to the main axis H, on which an armature 3 is slidably mounted, which carries a flat closing part 4 at one end. Armature 3 with closing part 4 are pressed down by a spring 6, so that the closing part 4 is seated on the valve seat 51 and thus prevents the escape of fuel from the interior through the line 52.
  • the armature 3 is pulled slightly upwards with the aid of an electromagnet (not shown) and the valve is thereby opened. Without a special measure, a compact fuel jet is created with an essentially circular cross section and a relatively small surface area.
  • the nozzle opening 53 at the end of the line 52 has a special design, which can be clearly seen in particular from FIGS. 3 and 5: it is formed from a circular central opening 530, 530 ⁇ and from three peripheral openings 531, 531 ⁇ , which define the central opening 530, 530 ⁇ expand outwards and which are located in an annular zone 540, 540,, which extends between the central opening 530, 530 ⁇ and the end of the line 52.
  • the ring zone includes with the main axis H an angle of inclination ⁇ which is less than 90 ° and preferably between 30 ° and 60 °: the smaller this angle, the greater the jet cone of the sprayed fuel.
  • the peripheral openings 531, 531 ⁇ are formed symmetrically to minor axes N, which have the same angular distance ⁇ of 120 ° from one another.
  • Each peripheral opening 531, 531 ⁇ is delimited at the end by a semicircular end piece 5310, 5310 ⁇ and two adjoining, mutually opposite side edges 5311. These side edges — as just shown in FIG. 3 — of adjacent peripheral openings each intersect at one point on the circular central opening 530: This results in approximately triangular guide tabs 5401 within the ring zone 540 between adjacent peripheral openings 531, by means of which the diameter of the entire nozzle opening is reduced compared to that of the line 52.
  • valve body 5 and the nozzle body 54 with the nozzle opening 53 are one piece and, because of the stress on the valve seat 51, are made of stainless steel.
  • a separate nozzle body 54 ⁇ , 54 bis is provided, which is preferably a die-cast part (die-cast zinc) and can be easily manufactured with high accuracy.
  • the nozzle opening 53ö réelle is again formed by a circular central opening 530 ⁇ and three peripheral openings 531 ⁇ extending radially outward from it, each of which has a semicircular end piece 5310 ⁇ at the end.
  • This is followed by side edges 5311 ⁇ , which - in contrast to the previously described embodiment - represent arcs.
  • the radius of each peripheral opening is smaller than in the previously described embodiment, so that between the side edges 5311 ⁇ adjacent peripheral openings 531 ⁇ larger guide tabs 540 ⁇ arise.
  • the guide tabs preferably occupy at least 30% of the area of the ring zone, the radial width of the ring zone being between 20% and 50% of the radius of the line 52, 52 ⁇ .
  • valve body 5 and nozzle body 54 are formed in one piece, the shape of this part can be realized using known manufacturing techniques: the valve body can be cast or cold-formed. A combination of the two production steps is particularly expedient, a cast valve body being given its final shape and the exact dimensions by a subsequent cold working. It is also possible to plastically form a valve body with a continuous cylindrical line using a plunger attached to the nozzle opening, that is to say to press material from the area around the nozzle opening into the latter. It should be borne in mind that the diameter of the line 52 is of the order of magnitude of only 1 mm, that is to say that FIGS. 2 to 6 show an approximately 40-fold enlargement of reality.

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Description

    Einspritzventil
  • Die Erfindung betrifft ein Einspritzventil gemäß Oberbegriff von Anspruch 1. Ein solches Einspritzventil ist z.B. in der DE-OS 34 11 337 beschrieben. Dabei wird der Kraftstoff über Kraftstofführungsbohrungen einer Aufbereitungsbohrung mit we­sentlich größerem Durchmesser und Volumen als die Kraftstoff­führungsbohrungen zugeleitet. Der Kraftstoff soll dabei ohne Wandberührung aus den Kraftstoffführungsbohrungen austreten und danach auf die Wandung der Aufbereitungsbohrung aufprallen, um über diese filmförmig verteilt etwa in Form einer Parabel zum Ende der Aufbereitungsbohrung zu strömen. Eine sich daran an­schließende weitere Aufbereitungsbohrung ist so ausgeführt, daß sich ihr Durchmesser zu einem Abspritzabschnitt hin verringert. Der Abspritzabschnitt weist außerdem zum Abspritzende hin ge­richtete Zähne auf.
  • Durch diese Ausgestaltung soll die Bildung größerer Kraftstoff­tröpfchen vermieden werden, sodaß die Kraftstoffabspritzung gleichmäßig erfolgt.
  • Weiterhin ist aus der DE-OS 34 15 905 eine Lochdüse für Brenn­kraftmaschinen bekannt. Die Zylinderform aufweisende Düsenboh­rung ist mit Abstand von ihrem einlaßseitigen Bereich mit einer von der Zylinderform abweichenden und als Störung für den ab­zuspritzenden Kraftstoffstrahl wirkenden Oberfläche versehen, um dadurch eine Reduzierung der Verbrennungsgeräusche zu erzie­len.
  • Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Ein­spritzventil so auszugestalten, daß die abgespritzte Kraftstoff­menge besser und schneller verdampft.
  • Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist in Anspruch 1 gekennzeichnet. Sie beruht auf einer besonderen Gestaltung der Düsenöffnung, durch die es gelingt, dem abgespritzten Kraft­stoffstrahl eine reich gegliederte und damit sehr große Oberflä­che zu geben, die die Verdampfung des Kraftstoffes fördert.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteran­sprüchen gekennzeichnet.
  • Die Erfindung wird anhand der Figuren näher erläutert; es zeigen
  • FIG 1 einen Längsschnitt durch einen Teil eines Einspritzven­tils,
  • FIG 2 eine Teilansicht des Düsenkörpers nach FIG 1 in stark vergrößerter Darstellung,
  • FIG 3 einen Teilschnitt entlang Linie III-III in FIG 2,
  • FIG 4 einen Teilschnitt entsprechend FIG 2 durch eine zweite Ausführungsform eines Ventilkörpers,
  • FIG 5 einen Teilschnitt entlang Linie V-V in FIG 4,
  • , FIG 6 einen Teilschnitt wie FIG 4 durch ein weiteres Ausfüh­rungsbeispiel, das sich von dem nach FIG 4 durch eine andere Verbindung zwischen Düsenkörper und Ventilkörper unterscheidet,
  • FIG 7 schematisch die mit einem erfindungsgemäßen Einspritz­ventil erreichbare Hüllfläche des abgespritzten Kraft­stoffes und,
  • FIG 8 einen Schnitt durch den Kraftstoffstrahl gemäß FIG 6 entlang Linie VIII-VIII.
  • Abgesehen von der anhand von FIG 2 ff. erläuterten, besonderen Gestaltung der Düsenöffnung hat das in FIG 1 dargestellt Ein­spritzventil einen konventionellen Aufbau. Davon ist lediglich teilweise das Gehäuse 1 dargestetlt, dessen Innenraum 10 an ei­nem Ende durch einen Ventilkörper 5 abgeschlossen ist. Dieser hat konzentrisch zu einer Hauptachse H eine Leitung 52, die den Ventilkörper von Innen nach Außen durchsetzt und die auf der In­nenseite von einem ringförmigen Ventilsitz 51 umgeben ist.
  • In dem Innenraum 10 ist konzentrisch zur Hauptachse H ein Füh­rungsbolzen 2 angeordnet, auf dem ein Anker 3 verschiebbar ge­lagert ist, der an einem Ende ein flaches Schließteil 4 trägt. Anker 3 mit Schließteil 4 werden durch eine Feder 6 nach unten gedrückt, so daß der Schließteil 4 auf dem Ventilsitz 51 auf­sitzt und so den Austritt von Kraftstoff aus dem Innenraum durch die Leitung 52 unterbindet. Zum Abspritzen von Kraftstoff wird mit Hilfe eines nicht dargestellten Elektromagneten der Anker 3 geringfügig nach oben gezogen und dadurch das Ventil geöffnet. Ohne besondere Maßnahme entsteht dabei ein kompakter Kraftstoffstrahl mit im wesentlichen kreisförmigem Quersschnitt und relativ geringer Oberfläche.
  • Durch die Erfindung gelingt es, die Oberfläche des Kraftstoff­strahles wesentlich zu vergrößern. Hierzu hat die Düsenöffnung 53 am Ende der Leitung 52 eine spezielle Gestaltung, die insbe­sondere aus den Figuren 3 und 5 deutlich zu erkennen ist: Sie wird gebildet aus einer kreisförmigen Zentralöffnung 530, 530ʹ und von drei Peripherieöffnungen 531, 531ʹ, die die Zentralöff­nung 530, 530ʹ nach außen erweitern und die in einer Ringzone 540, 540ʹ liegen, die sich zwischen der Zentralöffnung 530, 530ʹ und dem Ende der Leitung 52 erstreckt. Die Ringzone schließt mit der Hauptachse H einen Neigungswinkel α ein, der kleiner als 90° ist und vorzugsweise zwischen 30° und 60° liegt: Je kleiner dieser Winkel ist, umso größer ist der Strahlkegel des abgespritzten Kraftstoffes.
  • Die Peripherieöffnungen 531, 531ʹ sind symmetrisch zu Nebenach­sen N ausgebildet, die voneiander gleichen Winkelabstand β von 120° haben. Jede Peripherieöffnung 531, 531ʹ ist am Ende be­grenzt durch ein halbkreisförmiges Endstück 5310, 5310ʹ und zwei daran anschließende, einander gegenüberliegende Seitenrän­der 5311. Diese Seitenränder - gemäß FIG 3 gerade ausgeführt-­von benachbarten Peripherieöffnungen schneiden sich jeweils in einem Punkt auf der kreisförmigen Zentralöffnung 530: Dadurch entstehen innerhalb der Ringzone 540 zwischen benachbarten Pe­ripherieöffnungen 531 etwa dreieckförmige Führungslappen 5401, durch die der Durchmesser der gesamten Düsenöffnung im Ver­gleich zu dem der Leitung 52 reduziert ist. Als Folge davon entstehen beim Abspritzen des Kraftstoffes je Peripherieöffnung ein Peripheriestrahl, der über ein schmales Verbindungsstück mit einem Zentralstrahl zusammenhängt, wie dies die FIG 7 und 8 zeigen. Die Oberfläche des daraus resultierenden Gesamtstrahles ist offensichtlich wesentlich größer als die eines kompakten Strahles mit im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt.
  • Gemäß FIG 2 und 3 ist der Ventilkörper 5 und der Düsenkörper 54 mit Düsenöffnung 53 ein Stück und besteht - wegen der Beanspru­chung des Ventilsitzes 51 - aus rostfreiem Stahl. Im Gegensatz dazu ist gemäß Fig 4 bis 6 ein separater Düsenkörper 54ʹ, 54ʺ vorgesehen, der vorzugsweise ein Druckgußteil (Zinkdruckguß) ist und sich einfach mit hoher Genauigkeit herstellen läßt.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel nach FIG 4 und 5 ist die Düsenöff­nung 53ʹ wieder von einer kreisförmigen Zentralöffnung 530ʹ und drei von ihr radial nach außen sich erstreckenden Peripherieöff­nungen 531ʹ gebildet, von denen jede am Ende ein halbkreisförmi­ges Endstück 5310ʹ hat. Daran schließen sich Seitenränder 5311ʹ an, die - im Gegensatz zum vorher beschriebenen Ausführungsbei­spiel - Kreisbogen darstellen. Der Radius jeder Peripherieöff­nung ist kleiner als im zuvor erläuterten Ausführungsbeispiel, so daß zwischen den Seitenrändern 5311ʹ benachbarte Peripherie­öffnungen 531ʹ größere Führungslappen 540ʹ entstehen.
  • Vorzugsweise nehmen die Führungslappen wenigstens 30% der Flä­che der Ringzone ein, wobei die radiale Breite der Ringzone zwischen 20% und 50% des Radius der Leitung 52, 52ʹ liegt.
  • Wenn - wie in FIG 1 bis 3 - Ventilkörper 5 und Düsenkörper 54 einstückig ausgebildet sind, läßt sich die Form dieses Teiles mit bekannten Fertigungstechniken realisieren: Der Ventilkörper kann gegossen oder kalt verformt werden. Besonders zweckmäßig ist eine Kombination beider Fertigungsschritte, wobei ein ge­gossener Ventilkörper seine endgültige Form und die exakten Ab­messungen durch eine anschließende Kaltverformung erhält. Auch ist es möglich, einen Ventilkörper mit durchgehender zylindri­scher Leitung mit Hilfe eines an der Düsenöffnung aufgesetzten Stempels plastisch zu formen, also Material aus dem Bereich um die Düsenöffnung in diese hinein zu drücken. Dabei ist zu be­denken, daß der Durchmesser der Leitung 52 in der Größenordnung von nur einem 1 mm liegt, die FIG 2 bis 6 also eine etwa 40-fache Vergrößerung der Wirklichkeit zeigen.
  • Am Einfachsten läßt sich eine hohe Genauigkeit mit einem separa­ten Düsenkörper 54ʹ, 54ʺ aus Zinkdruckguß sicherstellen, der ge­mäß FIG 4 und 5 mittels eines Düsenrohres 541ʹ und gemäß FIG 6 mittels eines Düsenflansches 542ʺ mit dem Ventilkörper 5ʹ, 5ʺ verbunden ist. Im erstgenannten Fall ist eine kraft- oder mate­rialschlüssige, im letztgenannten Fall eine formschlüssige Ver­bindung mittels eines Bördelrandes 50ʺ vorgesehen.

Claims (11)

1. Einspritzventil zum Einspritzen von Kraftstoff in den An­saugtrakt einer Brennkraftmaschine,
- mit einem Ventilkörper (5, 5ʹ, 5ʺ) der auf der Innenseite des Einspritzventils einen ringförmigen Ventilsitz (51) kon­zentrisch zu einer Hauptachse (H) hat, - mit einem Schließ­teil (4), das längs der Hauptachse (H) verschiebbar ange­ordnet ist, durch eine Feder (6) gegen den Ventilsitz (51) gedrückt wird und durch einen Elektromagneten von dem Ven­tilsitz (51) abhebbar ist,
- mit einer Leitung (52, 52ʹ, 52ʺ) die den ventilkörper (5, 5ʹ, 5ʺ) innerhalb des Ventilsitzes (51) von Innen nach Au­ßen durchsetzt und außen in eine Düsenöffnung (53, 53ʹ) mündet, dadurch gekennzeichnet,
- daß das Schließteil (4) flach ausgeführt ist,
- daß die Leitung (52, 52ʹ, 52ʺ) zylindrisch ist und gleich­bleiben den Durchmesser hat,
- daß die Düsenöffnung (53, 53ʹ, 53ʺ) von einer Zentralöff­nung (530, 530ʹ) und von Peripherieöffnungen (531, 531ʹ) ge­bildet wird, die die Zentralöffnung umgeben, nach Außen er­weitern und voneinander durch Führungslappen (5401, 5401ʹ) getrennt sind,
- und daß die Peripherieöffnungen (531, 531ʹ) und die Führungs­lappen (5401, 5401ʹ) in einer Ringzone (540, 540ʹ) liegen, die zwischen der Zentralöffnung (530, 530ʹ) mit dem kleineren Durchmesser und dem Ende der Leitung (52, 52ʹ) mit dem grö­ßeren Durchmesser angeordnet ist und mit der Hauptachse (H) einen spitzen Neigungswinkel α < 90° einschließt.
2. Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungslappen (5401, 5401ʹ) wenigstens 30% der Fläche der Ringzone (540, 540ʹ) einnehmen.
3. Einspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenöffnung (53, 53ʹ, 53ʺ) koaxial zur Hauptachse (H) liegt.
4. Einspritzventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Peripherieöffnung (531, 531ʹ) symmetrisch zu einer Ne­benachse (N) ist, und daß die Nebenachsen (N) aller Peripherie- öffnungen von der Hauptachse (H) ausgehen und gleichen Winkel­abstand (β) voneinander haben.
5. Einspritzventil nach Anspruch 4, gekennzeichnet, durch drei Peripherieöffnung (531, 531ʹ) und einen Winkelabstand (β) von 120°.
6. Einspritzventil nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende jeder Peripherieöffnung (531, 531ʹ) von einem halbkreisförmigen Endstück (5310, 5310ʹ) begrenzt ist.
7. Einspritzventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Endstück (5310, 5310ʹ) jeder Peripherieöffnung (531, 531ʹ) und der Zentralöffnung (530, 530ʹ) zwei einander gegenüberliegende Seitenränder (5311, 5311ʹ) verlaufen.
8. Einspritzventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenränder (5311) gerade verlaufen und daß sich die zwei Seitenränder (5311) benachbarte Peripherieöffnungen (531) in einem Punkt auf der kreisförmigen Zentralöffnung (530) schneiden.
9. Einspritzventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenränder (5311ʹ) Kreisbogen sind, und daß sich die Seitenränder (5311ʹ) benachbarte Peripherieöffnungen (531ʹ) im Abstand voneinander die kreisförmige Zentralöffnung (530ʹ) er­reichen.
10. Einspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringzone (540ʹ) mit der Düsenöffnung (53ʹ, 53ʺ) Teil eines separaten Düsenkörpers (54ʹ, 54ʺ) ist, der an dem ven­tilkörper (5ʹ, 5ʺ) befestigt ist.
11. Einspritzventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkörper (54, 54ʺ) ein Druckgußteil ist.
EP88905670A 1987-07-01 1988-06-30 Einspritzventil Revoked EP0367777B1 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
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DE8709111U DE8709111U1 (de) 1987-07-01 1987-07-01

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Publication Number Publication Date
EP0367777A1 EP0367777A1 (de) 1990-05-16
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EP88905670A Revoked EP0367777B1 (de) 1987-07-01 1988-06-30 Einspritzventil

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US (1) US4986478A (de)
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