EP0410158B1 - Vorrichtung zum kombinierten Ausblasen von Kraftstoff und Luft für Kraftstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen - Google Patents

Vorrichtung zum kombinierten Ausblasen von Kraftstoff und Luft für Kraftstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen Download PDF

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EP0410158B1
EP0410158B1 EP90112429A EP90112429A EP0410158B1 EP 0410158 B1 EP0410158 B1 EP 0410158B1 EP 90112429 A EP90112429 A EP 90112429A EP 90112429 A EP90112429 A EP 90112429A EP 0410158 B1 EP0410158 B1 EP 0410158B1
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fuel
housing
valve
air
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Hans Schlembach
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • F02M69/00—Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel
    • F02M69/08—Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel characterised by the fuel being carried by compressed air into main stream of combustion-air

Definitions

  • the invention relates to a device for the combined blowing out of fuel and air for fuel injection systems of internal combustion engines according to the preamble of independent patent claim 1.
  • Blow-out devices of this type are used for improved mixture preparation by means of improved atomization of the fuel at a high relative speed between fuel and air.
  • the atomized fuel is blown into the intake pipe leading to the cylinder of the internal combustion engine or directly into the cylinder, and is thus mixed well with the combustion air supplied to the cylinder.
  • the device according to the invention for the combined blowing out of fuel and air for fuel injection systems of internal combustion engines with the characterizing features of independent claim 1 has the advantage that an extremely small diameter of the housing connector can be achieved by training with the steel wire running in the interior of the inner tube and by the flexible steel wire manufacturing problems with misalignment and angular deviations can be avoided.
  • the valve seat cooperating with the valve member is formed on the end face of the inner tube with an annular seat surface extending transversely to the tube axis.
  • the valve member is designed as a valve plate, to which a throttle pin protruding into the inner tube is concentrically attached, which together with the inner wall of the inner tube delimits an annular throttle gap.
  • the stroke of the valve actuator is so large that even Changes in length, which are caused by thermal expansion, ensure that the throttling does not take place in the valve seat but at the throttle gap of the throttle pin.
  • the throttle pin is conical, with the end face having the smaller diameter facing away from the valve disk. Due to the conical design of the throttle pin, centering of the valve member is achieved as a result of the flow forces acting on it, as a result of which the friction is largely reduced. Overall, this creates a low-mass and friction-free valve member.
  • the device for the combined blowing out of fuel and air for a fuel injection system of internal combustion engines is shown in longitudinal section. It serves for metering fuel and for atomizing and blowing out the atomized fuel into the intake manifold of the internal combustion engine, directly at the inlet valve.
  • the device has a housing 10 with a fuel connection 11 and an air connection 12.
  • the Housing 10 is formed in several parts and has a central part 13, which carries the electrically insulating, for example made of plastic, air connection 12, an elongated hollow housing connector 14, which projects into the underside and has a very large length-diameter ratio, an in the middle part 13 of the housing insert 15 inserted from above, which receives an electromagnet 16, a rotationally symmetrical T-piece 31 resting on the housing insert 15 with its transverse part, which contains the fuel connection 11 coaxially, and one on the housing insert 15 while tightening the T-piece 31 screwed-on cover part 17.
  • a coaxial inner tube 19 is inserted into the housing connector 14, which has a blow-out opening 18 at the free end, which extends through the entire housing connector 14 and extends into the blow-out opening 18.
  • the inner tube 19 is clamped between the central part 13 and the housing insert 15 by means of a molded flange 20.
  • the inner tube 19 has an outer diameter which is smaller than the inside diameter of the housing connector 14, so that an annular space 21 is formed between the inner tube 19 and the housing connector 14, which is in communication with the air connection 12.
  • the interior of the inner tube 19 is connected via the interior of a sleeve 25 to the fuel connection 11, which lies coaxially to the inner tube 19 on the end face of the flange 20 and consists of magnetically conductive material.
  • the sleeve 25 carries a magnetically conductive intermediate ring 24 at one end and a magnetically non-conductive outer ring 26 with a T-shaped cross section at the other end.
  • a coil carrier 27 is seated on the sleeve 25 and is clamped between the intermediate ring 24 and the outer ring 26.
  • the coil carrier 27 receives an excitation coil 28 of the electromagnet 16.
  • the magnet armature of the electromagnet 16 which is designed here as an exposed ferromagnetic plate 29, is held on the end face of the sleeve 25 and the housing insert 15. This lies in a recess 30 between the housing insert 15 and Cover part 17 clamped spacer ring 31 and is lifted by a return spring 32 from the housing insert 15 and sleeve 25.
  • a working air gap 33 which is divided by the magnetically non-conductive outer ring 26 held between the housing insert 15 and the sleeve 25 into two air gaps, so that a double use of the on the plate 29 acting magnetic force is reached.
  • the excitation coil 28 is supplied with power via a contact screw, not shown, which is screwed into a threaded hole 42 in the central part 13 and projects through bores 22, 23 in the housing connector 15 or in the intermediate ring 24 as far as the connecting lug of the excitation coil 28.
  • a valve seat 34 with an annular seat surface oriented transversely to the tube axis is arranged on the end face of the inner tube 19 projecting into the blow-out opening 18.
  • a valve member 35 cooperates with the valve seat 34, which has a valve plate 36 to which a throttle pin 37 projecting into the inner tube 19 is concentrically attached.
  • the throttle pin 37 together with the inner wall of the inner tube 19, delimits an annular throttle gap 38 (FIG. 2).
  • the throttle pin 37 is conical, the end face of the throttle pin 37 having the smaller diameter facing away from the valve plate 36, and has a through hole 39.
  • the valve member 35 is actuated by the electromagnet 16, for which purpose the valve plate 16 is connected to the plate 29 via a steel wire 40 which passes through the through hole 39, the inner tube 19 and the sleeve 25.
  • Steel wire 40 and valve plate 36 or steel wire 40 and plate 29 can be connected, for example, by laser welding.
  • the electromagnet 16 When the electromagnet 16 is not energized, it acts on the magnet armature (plate 29) Restoring force of the valve plate 36 is pressed onto the valve seat 34.
  • the electromagnet 36 is energized, the magnet armature is moved against the return spring 32, so that the valve plate 36 can lift off the valve seat 34.
  • the stroke of the magnet armature and the stroke of the valve plate 36 thus defined is kept so large that even with changes in length of the steel wire 40, which are caused by thermal expansion, it is ensured that the fuel flow is not throttled in the valve seat 34 but at the throttle gap 38.
  • the conical design of the throttle pin 37 ensures that the throttle pin 37 with the valve plate 36 is centered by flow forces and thus the valve formed by the valve seat 34 and valve member 35 operates largely without friction.
  • a throttle gap 41 is likewise formed in the annular space 21 delimited by the inner tube 19 and the housing connector 14, which is in the flow direction of the air in the annular space 21 directly in front of the valve seat 34 (FIG. 2).
  • the electromagnet 16 If the excitation coil 28 of the electromagnet 16 is energized, the electromagnet 16 is energized and the plate 29 is tightened by the predetermined stroke against the force of the return spring 32. Due to the fuel pressure in the interior of the inner tube 19, the valve plate 36 opens around this stroke and fuel flows out across the flow direction of the air emerging from the annular space 21 via the throttle gap 41. There is a strong shear flow between the fuel and the air flowing out at high speed, which leads to very good atomization. The atomized fuel is blown out through the blow-out opening 18 and arrives together with that through the intake pipe sucked combustion air directly into the open intake valve of the internal combustion engine.

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Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum kombinierten Ausblasen von Kraftstoff und Luft für Kraftstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen nach dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1.
  • Solche Ausblasvorrichtungen dienen der verbesserten Gemischaufbereitung durch verbesserte Zerstäubung des Kraftstoffs bei hoher Relativgeschwindigkeit zwischen Kraftstoff und Luft. Der zerstäubte Kraftstoff wird in das zum Zylinder der Brennkraftmaschine führende Saugrohr oder direkt in den Zylinder eingeblasen und dadurch mit der dem Zylinder zugeführten Verbrennungsluft gut vermischt.
  • Bei einer bekannten Ausblasvorrichtung dieser Art (US-A-4 836 453) steuert das elektromagnetisch betätigte Ventilglied die Ausblasöffnung am Ende des Gehäusestutzens. Das Ventilglied sitzt auf einer von dem Elektromagneten betätigten Stange und wird von einer an der Stange angreifenden Ventilschließfeder auf den zugeordneten Ventilsitz aufgepreßt. Dabei ergeben sich Fertigungsschwierigkeiten, um Fluchtungs- und Winkelabweichungen des Magnetankers und des Ventilgliedes gegenüber dem Ventilsitz möglichst zu vermeiden. Änderungen des Hubes des Ventilgliedes führen zu unerwünschten Änderungen der eingespritzten Kraftstoffmenge, da die Kraftstoffzumessung zwischen dem Ventilglied und dem Ventilsitz erfolgt.
    • Vorteile der Erfindung
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum kombinierten Ausblasen von Kraftstoff und Luft für Kraftstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen mit den kennzeichnenden Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 hat den Vorteil, daß durch die Ausbildung mit dem im Innenraum des Innenrohrs verlaufenden Stahldraht sich ein extrem kleiner Durchmesser des Gehäusestutzens erzielen läßt und durch den flexiblen Stahldraht Fertigungsprobleme hinsichtlich Fluchtungs- und Winkelabweichungen vermieden werden.
  • Durch die in den abhängigen Patentansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Patentanspruch 1 angegebenen Ausblasvorrichtung möglich.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der mit dem Ventilglied zusammenwirkende Ventilsitz auf der Stirnseite des Innenrohrs mit quer zur Rohrachse sich erstreckender ringförmiger Sitzfläche ausgebildet. Dadurch wird der Kraftstoff senkrecht zur strömenden Luft umgelenkt, wodurch zwischen dem Kraftstoff und der mit hoher Geschwindigkeit ausströmenden Luft eine starke Scherströmung auftritt, was zu einer sehr guten Kraftstoffzerstäubung führt.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Ventilglied als Ventilteller ausgebildet, an dem ein in das Innenrohr hineinragender Drosselzapfen konzentrisch befestigt ist, der zusammen mit der Innenwand des Innenrohrs einen ringförmigen Drosselspalt begrenzt. Der Hub des Ventilstellers ist so groß gehalten, daß auch bei Längenänderungen, die durch Wärmeausdehnung verursacht werden, sichergestellt ist, daß die Drosselung nicht im Ventilsitz sondern an dem Drosselspalt des Drosselzapfens erfolgt. Der Drosselzapfen ist konisch ausgebildet, wobei die den kleineren Durchmesser aufweisende Stirnseite vom Ventilteller abgekehrt ist. Durch die konische Ausbildung des Drosselzapfens wird infolge der an ihm wirkenden Strömungskräfte eine Zentrierung des Ventilglieds erreicht, wodurch die Reibung weitgehend reduziert wird. Insgesamt entsteht dadurch ein massearmes und reibungsfreies Ventilglied.
    • Zeichnung
  • Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1 einen Längsschnitt einer Ausblasvorrichtung für eine Kraftstoffeinspritzanlage von Brennkraftmaschinen,
    • Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit II in Fig. 1.
    Beschreibung des Ausführungsbeispiels
  • In Fig. 1 ist die Vorrichtung zum kombinierten Ausblasen von Kraftstoff und Luft für eine Kraftstoffeinspritzanlage von Brennkraftmaschinen im Längsschnitt dargestellt. Sie dient zum Zumessen von Kraftstoff und zum Zerstäuben und Ausblasen des zerstäubten Kraftstoffs in das Saugrohr der Brennkraftmaschine, und zwar unmittelbar am Einlaßventil. Die Vorrichtung weist ein Gehäuse 10 mit einem Kraftstoffanschluß 11 und einem Luftanschluß 12 auf. Das Gehäuse 10 ist mehrteilig ausgebildet und besitzt ein Mittelteil 13, das den elektrisch isolierenden, beispielsweise aus Kunststoff gefertigten Luftanschluß 12 trägt, einen darin eingesetzten, an der Unterseite vorstehenden langgestreckten hohlen Gehäusestutzen 14, der ein sehr großes Länge-Durchmesser-Verhältnis aufweist, einen in das Mittelteil 13 von oben eingesetzten Gehäuseeinsatz 15, der einen Elektromagneten 16 aufnimmt, ein auf dem Gehäuseeinsatz 15 mit seinem Querteil aufliegendes rotationssymmetrisches T-Stück 31, das koaxial den Kraftstoffanschluß 11 enthält, und ein auf den Gehäuseeinsatz 15 unter Festspannen des T-Stücks 31 aufgeschraubtes Deckelteil 17. In den am freien Ende eine Ausblasöffnung 18 tragenden Gehäusestutzen 14 ist ein koaxiales Innenrohr 19 eingesetzt, das den gesamten Gehäusestutzen 14 durchzieht und bis in die Ausblasöffnung 18 reicht. Im Gehäuseinnern ist das Innenrohr 19 mittels eines angeformten Flansches 20 zwischen Mittelteil 13 und Gehäuseeinsatz 15 eingespannt. Das Innenrohr 19 hat einen äußeren Durchmesser, der kleiner ist als der lichte Durchmesser des Gehäusestutzens 14, so daß zwischen dem Innenrohr 19 und dem Gehäusestutzen 14 ein Ringraum 21 gebildet ist, der mit dem Luftanschluß 12 in Verbindung steht. Der Innenraum des Innerohrs 19 steht über den Innenraum einer Hülse 25 mit dem Kraftstoffanschluß 11 in Verbindung, die koaxial zum Innenrohr 19 an der Stirnseite des Flansches 20 anliegt und aus magnetisch leitendem Material besteht. Die Hülse 25 trägt an einem Ende einen magnetisch leitenden Zwischenring 24 und am anderen Ende einen im Querschnitt T-förmigen, magnetisch nicht leitenden Außenring 26. Auf der Hülse 25 sitzt ein Spulenträger 27, der zwischen dem Zwischenring 24 und dem Außenring 26 eingespannt ist. Der Spulenträger 27 nimmt eine Erregerspule 28 des Elektromagneten 16 auf. An der Stirnseite von Hülse 25 und Gehäuseeinsatz 15 ist der Magnetanker des Elektromagneten 16 gehalten, der hier als freiliegendes ferromagnetisches Plättchen 29 ausgebildet ist. Dieses liegt in einer Ausnehmung 30 eines zwischen Gehäuseeinsatz 15 und Deckelteil 17 eingespannten Distanzrings 31 ein und wird durch eine Rückstellfeder 32 von Gehäuseeinsatz 15 und Hülse 25 abgehoben. Dabei verbleibt zwischen den Stirnseiten von Hülse 25 und Gehäuseeinsatz 15 einerseits und Plättchen 29 andererseits ein Arbeitsluftspalt 33, der durch den zwischen Gehäuseeinsatz 15 und Hülse 25 gehaltenen magnetisch nicht leitenden Außenring 26 auf zwei Luftspalte aufgeteilt ist, so daß eine doppelte Nutzung der auf das Plättchen 29 wirkenden Magnetkraft erreicht wird. Die Stromversorgung der Erregerspule 28 erfolgt über eine nicht dargestellte Kontaktschraube, die in ein Gewindeloch 42 im Mittelteil 13 eingeschraubt ist und durch Bohrungen 22,23 im Gehäusestutzen 15 bzw. im Zwischenring 24 bis zur Anschlußfahne der Erregerspule 28 hindurchragt.
  • Auf der in die Ausblasöffnung 18 hineinragenden Stirnseite des Innenrohrs 19 ist ein Ventilsitz 34 mit quer zur Rohrachse ausgerichteter ringförmiger Sitzfläche angeordnet. Mit dem Ventilsitz 34 arbeitet ein Ventilglied 35 zusammen, das einen Ventilteller 36 aufweist, an dem ein in das Innenrohr 19 hineinragender Drosselzapfen 37 konzentrisch befestigt ist. Der Drosselzapfen 37 begrenzt zusammen mit der Innenwand des Innenrohrs 19 einen ringförmigen Drosselspalt 38 (Fig. 2). Der Drosselzapfen 37 ist konisch ausgebildet, wobei die den kleineren Durchmesser aufweisende Stirnseite des Drosselzapfens 37 vom Ventilteller 36 abgekehrt ist, und weist eine Durchgangsbohrung 39 auf. Das Ventilglied 35 wird von dem Elektromagneten 16 betätigt, wozu der Ventilteller 16 über einen Stahldraht 40, der durch die Durchgangsbohrung 39, das Innenrohr 19 und die Hülse 25 hindurchgeht, mit dem Plättchen 29 verbunden ist. Die Verbindung von Stahldraht 40 und Ventilteller 36 bzw. von Stahldraht 40 und Plättchen 29 kann beispielsweise durch Laserschweißen erfolgen. Bei unerregtem Elektromagneten 16 wird durch die auf den Magnetanker (Plättchen 29) wirkende Rückstellkraft der Ventilteller 36 auf den Ventilsitz 34 aufgepreßt. Bei erregtem Elektromagneten 36 wird der Magnetanker gegen die Rückstellfeder 32 bewegt, so daß der Ventilteller 36 vom Ventilsitz 34 abheben kann. Der Hub des Magnetankers und der damit festgelegte Hub des Ventiltellers 36 ist so groß gehalten, daß auch bei Längenänderungen des Stahldrahts 40, die durch Wärmedehnung verursacht werden, sichergestellt ist, daß eine Drosselung der Kraftstoffströmung nicht im Ventilsitz 34 sondern an dem Drosselspalt 38 erfolgt. Durch die konische Ausbildung des Drosselzapfens 37 wird erreicht, daß sich der Drosselzapfen 37 mit Ventilteller 36 durch Strömungskräfte zentriert und so das von Ventilsitz 34 und Ventilglied 35 gebildete Ventil weitgehend reibungsfrei arbeitet.
  • In dem vom Innenrohr 19 und Gehäusestutzen 14 begrenzten Ringraum 21 ist ebenfalls ein Drosselspalt 41 ausgebildet, der in Strömungsrichtung der Luft im Ringraum 21 unmittelbar vor dem Ventilsitz 34 liegt (Fig. 2). Durch entsprechende Auslegung des Drosselspalts 41 kann eine Dosierung der ausströmenden Luft bei vorgegebenem Zuströmdruck erreicht werden.
  • Wird die Erregerspule 28 des Elektromagneten 16 bestromt, so wird der Elektromagnet 16 erregt und die Platte 29 wird um den vorgegebenen Hub gegen die Kraft der Rückstellfeder 32 angezogen. Durch den Kraftstoffdruck im Innern des Innenrohrs 19 öffnet der Ventilteller 36 um diesen Hub und Kraftstoff strömt quer zur Strömungsrichtung der über den Drosselspalt 41 aus dem Ringraum 21 austretenden Luft aus. Es entsteht eine starke Scherströmung zwischen dem Kraftstoff und der mit hoher Geschwindigkeit ausströmenden Luft, was zu einer sehr guten Zerstäubung führt. Der zerstäubte Kraftstoff wird über die Ausblasöffnung 18 ausgeblasen und gelangt zusammen mit der über das Ansaugrohr angesaugten Verbrennungsluft unmittelbar in das geöffnete Einlaßventil der Brennkraftmaschine.

Claims (5)

  1. Vorrichtung zum kombinierten Ausblasen von Kraftstoff und Luft für Kraftstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, mit einem Gehäuse (10), das einen Kraftstoff- (11) und Luftanschluß (12) und eine mit diesen verbindbare Ausblasöffnung (18) aufweist, die am Ende eines langgestreckten hohlen Gehäusestutzens (14) ausgebildet ist, mit einem am Ende des Gehäusestutzens (14) angeordneten Ventilglied (35), das von einer Ventilschließfeder (32) auf einen Ventilsitz (34) aufgepreßt und mittels eines im Gehäuse (10) angeordneten Elektromagneten (16) nach außen vom Ventilsitz (34) abhebbar ist, wobei der Ventilsitz (34) auf einem den Gehäusestutzen (14) durchziehenden, koaxialen Innenrohr (19) mit gegenüber dem lichten Durchmesser des Gehäusestutzens (14) kleinerem Außendurchmesser angeordnet ist, das bis in die Ausblasöffnung (18) reicht, und daß ein Innenraum des Innenrohrs (19) mit dem Kraftstoffanschluß (11) und ein vom Innenrohr (19) und Gehäusestutzen (14) eingeschlossener Ringraum (21) mit dem Luftanschluß (12) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet (16) einen als freifliegendes Plättchen (29) ausgebildeten Magnetanker aufweist, an dem die gehäuseseitig sich abstützende Ventilschließfeder (32) angreift, und daß das Plättchen (29) und das Ventilglied (35) durch einen im Innenraum des Innenrohrs (19) verlaufenden Stahldraht (40) miteinander verbunden sind.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (34) an einer Stirnseite des Innenrohrs (19) mit quer zur Rohrachse sich erstreckender ringförmiger Sitzfläche ausgebildet ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied (35) als Ventilteller (36) ausgebildet ist, an dem ein in das Innenrohr (19) hineinragender Drosselzapfen (37) konzentrisch befestigt ist, der zusammen mit einer Innenwand des Innenrohrs (19) einen ringförmigen Drosselspalt (38) begrenzt.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselzapfen (37) konisch ausgebildet ist, wobei eine den kleineren Durchmesser aufweisende Stirnseite vom Ventilteller (36) abgekehrt ist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem vom Innenrohr (19) und Gehäusestutzen (14) begrenzten Ringraum (21) in Strömungsrichtung unmittelbar vor dem Ventilsitz (34) ein ringförmiger Drosselspalt (41) ausgebildet ist.
EP90112429A 1989-07-27 1990-06-29 Vorrichtung zum kombinierten Ausblasen von Kraftstoff und Luft für Kraftstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen Expired - Lifetime EP0410158B1 (de)

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DE3924851 1989-07-27
DE3924851A DE3924851A1 (de) 1989-07-27 1989-07-27 Vorrichtung zum kombinierten ausblasen von kraftstoff und luft fuer kraftstoffeinspritzanlagen von brennkraftmaschinen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP0410158A1 EP0410158A1 (de) 1991-01-30
EP0410158B1 true EP0410158B1 (de) 1992-12-23

Family

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