EP0846225A1 - Injection valve, in particular for directly injecting fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine - Google Patents

Injection valve, in particular for directly injecting fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine

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EP0846225A1
EP0846225A1 EP96946077A EP96946077A EP0846225A1 EP 0846225 A1 EP0846225 A1 EP 0846225A1 EP 96946077 A EP96946077 A EP 96946077A EP 96946077 A EP96946077 A EP 96946077A EP 0846225 A1 EP0846225 A1 EP 0846225A1
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EP
European Patent Office
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fuel
injection valve
spray opening
valve according
channels
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EP96946077A
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Helmut Rembold
Martin Müller
Christian Preussner
Andreas Benz
Ottmar Martin
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Publication of EP0846225B1 publication Critical patent/EP0846225B1/en
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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

  • Injection valve in particular for injecting fuel directly into one
  • the invention relates to an injection valve, in particular for the direct injection of fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
  • a known injection valve US Pat. No. 5,350,119
  • an outlet opening is provided in a valve seat part, which is closed by a valve needle serving as a closing body.
  • a spray orifice plate with a spray opening is arranged behind the outlet opening, which forms the narrowest flow cross section in the fuel flow path through the valve and which thus determines the sprayed fuel quantity at a given fuel pressure and opening time.
  • Another known injection valve (EP 0 328 550 B1) has a cup-shaped valve body, in the bottom of which a guide bore for a valve needle is provided.
  • a conical projection is provided on the bottom of the valve body, which extends into a corresponding conical recess in a valve seat part in such a way that a cone-shaped swirl or swirl chamber is formed between the valve body and the valve seat part, the swirl chamber of which Tip opens into a spray opening serving as a metering opening, which can be closed by means of the valve needle guided in the valve body.
  • Fuel channels Distributed in the bottom of the valve body around the guide bore are fuel channels, which are inclined and offset against an axis of rotation of the swirl chamber in such a way that the fuel flowing into the swirl chamber has a velocity component in the circumferential direction. In this way it is to be achieved that the fuel is sprayed off essentially in the form of a closed conical jacket and atomized in the combustion chamber of an internal combustion engine.
  • a conical depression is provided in a valve seat body having a spray opening, into which a valve body guiding a valve needle extends with a corresponding conical projection. In this way, a swirl chamber is created between the valve body and the valve seat part, which is upstream of the spray opening.
  • the fuel is fed into the swirl chamber through fuel channels which are inclined and offset with respect to an axis of rotation of the swirl chamber, so that it flows into the Swirl chamber fuel has a speed component in the circumferential direction.
  • the fuel channels have a first bore section with a relatively large diameter and a relatively large length, which is followed on the outlet side by a bore section with a reduced diameter and a relatively short length.
  • the bore sections with reduced diameter jointly form the narrowest cross section required for the fuel metering in the flow path through the injection valve.
  • the injection valve according to the invention with the characterizing features of claim 1 has the advantage that the sprayed-off fuel cloud has a targeted streakiness, since at least some of the fuel channels are oriented such that the fuel jets sprayed out of them are sprayed directly through the spray-discharge opening without further substantial throttling of the fuel flow.
  • An additional advantage of the injection valve according to the invention is that the fuel atomizing elements, in particular the fuel channels, are separated from the unclean combustion chamber atmosphere when the injection valve is closed. In this way, dirt cannot deposit on the fuel atomizing elements and change the atomization.
  • a stoichiometric mixture of fuel and air can be obtained at the spark plug electrodes by means of a suitable circumferential distribution and a corresponding alignment of the fuel channels with respect to the central axis of the injection opening and a corresponding installation rotational position of the injection valve relative to a spark plug protruding into a combustion chamber of an internal combustion engine.
  • the orientation of the injection valve according to the invention to the spark plug is expediently chosen such that the spark plug lies in a gap between two fuel streaks. It can thus be avoided that the spark plug electrodes are sprayed directly with fuel. This prevents excessive cooling and coking of the spark plug electrodes, which can be attributed to this.
  • fuel can be sprayed off in such a way that a coherent fuel-air mixture cloud with a combustible ratio of fuel and air is formed in the combustion chamber of an internal combustion engine without liquid fuel reaching a cylinder wall or a piston crown.
  • the fuel injection into the combustion chamber can in particular be carried out in such a way that the fuel is almost completely evaporated immediately before combustion.
  • Different inclinations of the fuel channels against the central axis of the spray opening allow fuel to be injected into the combustion chamber to fill the space.
  • a fuel cloud can be determined. aim, the main axis of which is inclined towards the central axis of the spray opening.
  • the fuel cloud can thus be sprayed off crookedly or injected into the combustion chamber, which may be necessary in particular in the case of cramped installation conditions in the cylinder head of the internal combustion engine, in order, for example, for fuel injection to fill the combustion chamber when the injection valve is arranged on the side ensure.
  • a portion of the fuel jets emerging from the fuel channels impact a surface surrounding the spray opening as a valve seat or adjacent to it, the wall of the spray opening or the valve needle in order to deflect it Fanning out and / or atomizing the fuel to achieve.
  • This can be used to generate a fuel-air mixture cloud which has a fuel component on a cone jacket, as is produced by means of a swirl nozzle, and which has a fuel component in strands, as it is used for.
  • B. is caused by a multi-hole nozzle.
  • An improvement in the fuel atomization and a targeted influence on the fuel distribution in the combustion chamber can also be achieved by a collision of individual fuel jets.
  • FIG. 1 is a schematic, partially sectioned view of an injection valve according to the invention
  • FIG. 2 shows a schematic, partially sectioned view of an armature of an electromagnetic actuating device for the injection valve according to the invention
  • FIG. 3 shows a schematic section through the outlet area of an injection valve according to another embodiment of the invention
  • FIG. 8 shows a schematic section through an outlet area of a valve body for an injection valve according to a further embodiment of the invention
  • Fig. 9 is a section substantially along line IX-IX in Figure 8 and
  • FIG. 10 shows a section essentially along the line X - X in FIG. 9.
  • the injection valve according to the invention has a housing 10 with a housing body 11, in which a central guide bore 12 is provided for an armature 13 of an electromagnetic actuating device.
  • the guide bore 12 is followed by a coil receiving section 14 with an enlarged diameter.
  • a non-magnetic intermediate ring 15 with a radial flange 15 'and a sleeve section 15 "rests with its flange 15' on a radial step surface 16 and is fixedly connected to the housing body 11, for example by soldering Sleeve section 15 "of the intermediate ring 15 used and z. B. connected by soldering.
  • the coil receiving section 14 is thus delimited radially on the inside by the intermediate ring 15 and by the connecting tube 17.
  • Fuel flowing through the injection valve can therefore not penetrate into the coil receiving section 14 because of the intermediate ring 15 arranged between the connecting pipe 17 and the housing body 11, so that the magnet coil 19 is accommodated dry in the injection valve.
  • a connecting piece 21 for a fuel supply line is connected to the connecting pipe 17 in a manner not shown.
  • a closing spring 23 is arranged in the connecting pipe 17 and clamped between the armature 13 and an abutment sleeve 24 fixed or adjustable in the connecting pipe 17.
  • a valve body 27 with a piston-like widened end 28 is inserted, on which a sealing ring 28 'is provided in a groove 28 ".
  • An outlet-side tube section 29 of the Valve body 27 is provided on its outer circumference with a circumferential circumferential recess 30 which merges into a circumferential groove 31 near the outlet-side end of tube section 28.
  • a sleeve 32 is pushed over recess 30 and circumferential groove 31, which is in front of recess 30 and is welded behind the circumferential groove 31 to the pipe section 29 of the valve body 27, so that a fuel supply area 33 for fuel channels 34 (FIGS. 4, 5a to 5c) is formed.
  • the valve body 27 has a stepped through bore 35 with a first guide section 36 provided in the piston-like widened end 28, with a second guide section 37 provided in the region of the outlet-side end in the pipe section 29 and with a fuel passage area 38 located between the two guide sections .
  • a valve needle 39 serving as a closing body of the injection valve is guided in the through bore 35 of the valve body 27 and has at its outlet end a sealing surface 40 which cooperates with a valve seat 41 'surrounding a spray opening 41.
  • the end of the valve needle 39 facing away from the sealing surface 40 is fastened with a fastening section 42 in an enlarged section 43 of a through hole 44 in the armature 13.
  • the connecting pipe 17, the armature 13 to the fuel passage area 38, the fastening section 42 and a section 45 of the valve needle 39 guided in the guide section 36 are provided with flats or recesses .
  • the fuel supply from the fuel passage area 38 to the fuel supply area 33 of the fuel passages 34 is made possible by a transverse bore 46.
  • the solenoid 16 is energized or energized and in the process pulls the armature 13 together with the valve needle 39 against the force of the closing spring 23 until the armature 13 has an end face 47 against an end face 48 serving as a stop Connection pipe 17 or until the valve needle 39 abuts with a surface 70 against an end face 71 of a support disk 72 serving as a stop.
  • the closing spring 23 presses the valve needle 39 back into its closed position via the armature 13, in which the sealing surface 40 abuts the valve seat 41 'and seals the spray opening 41.
  • Armature 13 is guided in the non-magnetic intermediate ring 15.
  • the end face 47 of the armature 13 facing the connecting pipe 17 comprises a radially outer stop face 50, against which a recess 51 is set inward on the inside
  • the stop surface 50 has a width of approximately 1 to 2 mm in the radial direction and is wedge-shaped, that is to say tapered. T-shaped, the inner edge of the abutment surface 50 being set back against the outer edge.
  • the step height of step 53 between the stop surface 50 and the recessed ring surface 52 is approximately 50 ⁇ m.
  • the armature 13 is chrome-plated at least in the area of its end face 47 serving as a stop face and possibly its guide collar 49.
  • the receiving section 25 of the housing body 11 has a tube extension 55 on the outlet side, in the outlet-side end of which a receiving bore 56 for a sleeve-shaped valve body 57 is provided.
  • the valve body 57 has a through bore with a guide section 37 for a valve needle 39, which opens into a spray opening 41 which is surrounded by a valve seat 41 '.
  • a fastening flange 58 is provided, which is tightly connected to a sleeve section 32 'of the pipe extension 55 which surrounds the receiving bore 56 and is effectively comparable with the sleeve 32 in the exemplary embodiment according to FIG.
  • fuel channels 34 are provided in the valve body 29 and 57, respectively, which are designed as bores and connect the fuel supply area 33 to the area of the spray opening 41.
  • the fuel channels 34 are, as shown in FIG. 5a, inclined towards the central axis A of the outlet opening 41 and thus, according to FIG the central axis A is offset such that they pass the central axis A at a distance d.
  • the injection valve is opened, as shown in FIG. 5 a, the fuel jets emerging from the fuel channels 34 are injected through the spray opening 41 directly into the spray region located in front of the injection valve, in particular into the combustion chamber of an internal combustion engine.
  • the individual fuel jets run past one another, so that the fuel cloud forming in the spray region has a similarity to the fuel jets.
  • the individual fuel channels 34 can be arranged at equal distances from one another in the circumferential direction. However, they can also have different circumferential distances.
  • a gap between two fuel channels 34 opposite a fixed spark plug rotation position of the injection valve between two fuel channels 34 can be chosen larger or smaller than the remaining distances between the fuel channels 34 in order to ensure a stoichiometric mixture of fuel and air in the area of the spark plug.
  • the individual fuel channels 34 together form the narrowest flow cross section for the fuel to flow through the injection valve.
  • the flow cross sections are between the sealing surface
  • Spray opening 41 is significantly larger than the total cross section of the fuel channels 34. However, it is also possible to use the To make the flow cross section behind the fuel channels 34 so narrow that a partial throttling of the fuel flow through the injection valve occurs between the sealing surface 40 and the valve seat 41 'or in the spray opening 41.
  • the individual fuel channels 34 are offset in the same way against the central axis A of the spray opening 41, but are inclined with different angles of inclination ⁇ , ⁇ against the central axis A of the spray opening 41, as shown in FIG. 5b ⁇ is set. Due to the different inclinations of the fuel channels 34 against the central axis A, a sprayed-off fuel cloud can be achieved, which has a first part that already has a relatively large diameter near the spray opening, while a second part of the fuel cloud penetrates deeper into the spraying area, i.e. into the combustion chamber and ⁇ o ensures a uniform fuel distribution.
  • the spray opening 41 is surrounded by a wall 59 in the form of a cone.
  • the fuel channels 34 are inclined in the same way against the central axis A of the spray opening 41, but are offset differently from them.
  • the fuel channel 34 shown on the right in FIG. 7 is at a distance d ⁇ from the axis A, while that on the left
  • the fuel channel 34 shown is arranged with an increased distance d 2 from the axis of the spray opening 41, so that the fuel sprayed through this fuel channel 34 impacts the area of the spray opening 41 on the surface of the valve seat 41 'and atomizes there.
  • Individual ones of the fuel channels 34 can also be arranged such that the corresponding fuel jets strike the wall surrounding the spray opening 41 or the tip of the valve needle 39.
  • the fuel jets generated by means of the fuel channels 34 collide with one another, as a result of which the atomization of the fuel is improved, in particular for the spray region located relatively close to the injection valve.
  • a cup-shaped valve body 60 is provided, into which a sleeve-shaped guide insert 61 with a guide bore 37 'for the valve needle 39 is inserted.
  • the guide insert 61 has an approximately quadrangular outer cross section with rounded edges corresponding to the inner diameter of the valve body 60, so that it can be inserted into the valve body 60.
  • the end face 62 of the guide insert 61 facing the spray opening 41 is beveled in a conical shape and lies against a corresponding conical bottom surface 63 of the valve body 60.
  • grooves 64 are provided in the conical end face 62 of the guide insert 61, which form the fuel channels 34 '.
  • the fuel channels 34 it is also possible to design the fuel channels 34 as bores, as is shown on the right-hand side of FIG. 10. It is expedient here if the guide insert 61 has at its end facing the spray opening 41 a recess 65 surrounding the guide bore 37 '.
  • the individual fuel channels 34, 34 ' can be arranged with different inclinations and distances from the central axis A of the spray opening 41. If only different distances from the central axis A of the spray opening 41 are required for the individual fuel channels 34, 34 'with the same inclination, all the fuel channels 34' can be realized by corresponding grooves 64. However, if different inclinations are also desired, it is possible to form part of the fuel channels 34 'by grooves, while another part of the fuel channels 34 is designed with a different inclination than bores. It is expedient to design the fuel channels 34 'with a greater inclination towards the central axis A of the spray opening 41 than the fuel channels 34 formed by bores.
  • valve body 60 in which the fuel supply areas 33 'for the individual fuel channels 34, 34' are formed within the valve body, has the advantage that the sealing of the valve body 60 with respect to the valve housing is at a relatively large distance from spray-side end face of the valve body 60 can be made.
  • the fuel channels 34, 34 ' can also have different flow cross sections in a manner not shown in order to achieve a desired fuel distribution. Fuel channels 34, 34 'with small and large cross sections can alternate. It is also possible that only one or two fuel channels 34, 34 'have an enlarged or reduced flow cross section.

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Abstract

An injection valve, in particular for directly injecting fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine, has a fuel flow path from a fuel inlet to an injection outlet (41). A plurality of fuel pipes (34) are arranged in the fuel flow path upstream of the injection outlet. The cross section of the fuel pipes determines the amount of fuel injected by unit of time at a given fuel pressure. In order to influence fuel distribution in an injected fuel cloud, in particular to intentionally divide the fuel cloud into fuel strands, at least part of the fuel pipes (34) is oriented in such a way that the fuel jets leaving the fuel pipes are directly injected through the injection outlet (41) when the injection valve is open.

Description

Einspritzventil, insbesondere zum direkten Einspritzen von Kraftstoff in einen Injection valve, in particular for injecting fuel directly into one
Brennraum eines VerbrennungsmotorsCombustion chamber of an internal combustion engine
Die Erfindung betrifft ein Einspritzventil, insbesondere zum direkten Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum eines Verbrennungsmotors nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an injection valve, in particular for the direct injection of fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART
Bei einem bekannten Einspritzventil (US 53 50 119) ist in ei¬ nem Ventilεitzteil eine AuslaSöffnung vorgesehen, die von ei- ner als Schließkörper dienenden Ventilnadel verschlossen wird. In Strömungsrichtung des Kraftstoffs gesehen ist hinter der Auslaßöffnung eine Spritzlochscheibe mit einer Ab¬ spritzöffnung angeordnet, die den engsten Strömungsquer¬ schnitt im Strömungsweg des Kraftstoffs durch das Ventil bil- det und die somit bei gegebenem Kraftstoffdruck und gegebener Öffnungszeit die abgespritzte Kraftstoffmenge festlegt. Ein anderes bekanntes Einspritzventil (EP 0 328 550 Bl) weist einen topfförmigen Ventilkörper auf, in dessen Boden eine Führungsbohrung für eine Ventilnadel vorgesehen ist. Auslaß- seitig ist am Boden des Ventilkörpers ein kegelförmiger Vor¬ sprung vorgesehen, der sich so in eine entsprechende kegel¬ förmige Ausnehmung in einen Ventilsitzteil hinein erstreckt, daß zwischen dem Ventilkörper und dem Ventilsitzteil eine ke- gelmantelförmige Wirbel- oder Drallkammer ausgebildet ist, deren Spitze in eine als Zumeßoffnung dienende Abspritzöff¬ nung mündet, die mittels der im Ventilkörper geführten Ven¬ tilnadel verschließbar ist.In a known injection valve (US Pat. No. 5,350,119), an outlet opening is provided in a valve seat part, which is closed by a valve needle serving as a closing body. When viewed in the direction of flow of the fuel, a spray orifice plate with a spray opening is arranged behind the outlet opening, which forms the narrowest flow cross section in the fuel flow path through the valve and which thus determines the sprayed fuel quantity at a given fuel pressure and opening time. Another known injection valve (EP 0 328 550 B1) has a cup-shaped valve body, in the bottom of which a guide bore for a valve needle is provided. On the outlet side, a conical projection is provided on the bottom of the valve body, which extends into a corresponding conical recess in a valve seat part in such a way that a cone-shaped swirl or swirl chamber is formed between the valve body and the valve seat part, the swirl chamber of which Tip opens into a spray opening serving as a metering opening, which can be closed by means of the valve needle guided in the valve body.
Im Boden des Ventilkörpers sind um die Führungsbohrung herum verteilt Kraftεtoffkanäle angeordnet, die so gegen eine Rota¬ tionsachse der Drallkammer geneigt und versetzt sind, daß der in die Drallkammer einströmende Kraftstoff eine Geschwindig- keitskomponente in Umfangsrichtung aufweist. Auf diese Weise soll erreicht werden, daß der Kraftstoff im wesentlichen in Form eines geschlossenen Kegelmantels abgespritzt wird und im Brennraum eines Verbrennungsmotors zerstäubt.Distributed in the bottom of the valve body around the guide bore are fuel channels, which are inclined and offset against an axis of rotation of the swirl chamber in such a way that the fuel flowing into the swirl chamber has a velocity component in the circumferential direction. In this way it is to be achieved that the fuel is sprayed off essentially in the form of a closed conical jacket and atomized in the combustion chamber of an internal combustion engine.
Bei einem weiteren bekannten Einspritzventil (US 53 07 997) ist in einem eine Abspritzöffnung aufweisenden Ventilsitzkör- per eine kegelförmige Vertiefung vorgesehen, in die sich ein eine Ventilnadel führender Ventilkörper mit einem entspre¬ chenden kegelförmigen Vorsprung hinein erstreckt . Auf diese Weise wird zwischen dem Ventilkörper und dem Ventilsitzteil eine Drallkammer geschaffen, die strömungsmäßig vor der Ab- spritzδffnung liegt.In a further known injection valve (US 53 07 997), a conical depression is provided in a valve seat body having a spray opening, into which a valve body guiding a valve needle extends with a corresponding conical projection. In this way, a swirl chamber is created between the valve body and the valve seat part, which is upstream of the spray opening.
Die Zuführung von Kraftstoff in die Drallkammer erfolgt durch Kraftstoffkanäle, die gegen eine Rotationsachse der Drallkam¬ mer geneigt und versetzt angeordnet sind, so daß der in die Drallkammer gelangende Kraftstoff eine Geschwindigkeitskompo¬ nente in Umfangsrichtung aufweist.The fuel is fed into the swirl chamber through fuel channels which are inclined and offset with respect to an axis of rotation of the swirl chamber, so that it flows into the Swirl chamber fuel has a speed component in the circumferential direction.
Die Kraftstoffkanäle weisen einen ersten Bohrungsabschnitt mit relativ großem Durchmesser und relativ großer Länge auf, an den sich auslaßseitig ein Bohrungsabschnitt mit verringer¬ tem Durchmesser und relativ kurzer Länge anschließt. Die Boh¬ rungsabschnitte mit verringertem Durchmesser bilden gemeinsam den für die Kraftstoffzumessung erforderlichen engsten Quer- schnitt im Strömungsweg durch das Einspritzventil.The fuel channels have a first bore section with a relatively large diameter and a relatively large length, which is followed on the outlet side by a bore section with a reduced diameter and a relatively short length. The bore sections with reduced diameter jointly form the narrowest cross section required for the fuel metering in the flow path through the injection valve.
Auch bei diesem bekannten Einspritzventil wird der Kraftstoff in Form einer gleichmäßigen, geschlossenen kegelmantelförmi- gen Kraftstofflamelle abgespritzt.In this known injection valve, too, the fuel is sprayed off in the form of a uniform, closed, cone-shaped fuel lamella.
VORTEILE DER ERFINDUNGADVANTAGES OF THE INVENTION
Das erfindungsgemäße Einspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß die abgespritzte Kraftstoffwolke eine gezielte Strähnigkeit aufweist, da zumindest einige der Kraftstoffkanäle so ausge¬ richtet sind, daß die aus ihnen abgespritzten Kraft¬ stoffstrahlen direkt durch die Abspritzδffnung hindurchge- spritzt werden, ohne daß eine weitere wesentliche Drosselung des KraftstoffStroms erfolgt.In contrast, the injection valve according to the invention with the characterizing features of claim 1 has the advantage that the sprayed-off fuel cloud has a targeted streakiness, since at least some of the fuel channels are oriented such that the fuel jets sprayed out of them are sprayed directly through the spray-discharge opening without further substantial throttling of the fuel flow.
Ein zusätzlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Einspritzven¬ tils besteht darin, daß die kraftstoffzerstäubenden Elemente, insbesondere die Kraftstoffkanäle, bei geschlossenem Ein¬ spritzventil von der unsauberen Brennraumatmosphäre getrennt sind. So können sich Verschmutzungen nicht auf den kraft- stoffzerstäubenden Elementen ablagern und die Zerstäubung verändern. Durch eine geeignete umfangsmäßige Verteilung und eine ent¬ sprechende Ausrichtung der Kraftstoffkanäle bezüglich der Mittelachse der Abspritzδffnung sowie eine entsprechende Ein¬ baudrehlage des Einspritzventils relativ zu einer in einen Brennraum eines Verbrennungsmotors hineinragenden Zündkerze läßt sich ein stöchiometrisches Kraftstoffluftgemisch an den Zündkerzenelektroden erhalten. Zweckmäßigerweise wird dabei die Ausrichtung des erfindungsgemäßen Einspritzventils zur Zündkerze so gewählt, daß die Zündkerze in einer Lücke zwi- sehen zwei Kraftstoffsträhnen liegt. Damit läßt es sich si¬ cher vermeiden, daß die Zündkerzenelektroden direkt mit Kraftstoff angespritzt werden. Somit wird ein zu starkes Aus¬ kühlen sowie ein darauf zurückzuführendes Verkoken der Zünd¬ kerzenelektroden verhindert.An additional advantage of the injection valve according to the invention is that the fuel atomizing elements, in particular the fuel channels, are separated from the unclean combustion chamber atmosphere when the injection valve is closed. In this way, dirt cannot deposit on the fuel atomizing elements and change the atomization. A stoichiometric mixture of fuel and air can be obtained at the spark plug electrodes by means of a suitable circumferential distribution and a corresponding alignment of the fuel channels with respect to the central axis of the injection opening and a corresponding installation rotational position of the injection valve relative to a spark plug protruding into a combustion chamber of an internal combustion engine. The orientation of the injection valve according to the invention to the spark plug is expediently chosen such that the spark plug lies in a gap between two fuel streaks. It can thus be avoided that the spark plug electrodes are sprayed directly with fuel. This prevents excessive cooling and coking of the spark plug electrodes, which can be attributed to this.
Mit dem erfindungsgemäßen Einspritzventil kann Kraftstoff so abgespritzt werden, daß sich im Brennraum eines Verbrennungs¬ motors eine an diesen angepaßte, zusammenhängende Kraft¬ stoffluftgemischwolke mit einem brennbaren Verhältnis von Kraftstoff und Luft ausbildet, ohne daß flüssiger Kraftstoff auf eine Zylinderwand oder einen Kolbenboden gelangt. Die Kraftstoffeinspritzung in den Brennraum läßt sich dabei ins¬ besondere so durchführen, daß der Kraftstoff unmittelbar vor dem Verbrennen nahezu vollständig verdampft ist.With the injection valve according to the invention, fuel can be sprayed off in such a way that a coherent fuel-air mixture cloud with a combustible ratio of fuel and air is formed in the combustion chamber of an internal combustion engine without liquid fuel reaching a cylinder wall or a piston crown. The fuel injection into the combustion chamber can in particular be carried out in such a way that the fuel is almost completely evaporated immediately before combustion.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Einspritzventils möglich.As a result of the measures listed in the subclaims, further advantageous refinements and improvements of the injection valve specified in claim 1 are possible.
Durch unterschiediche Neigungen der Kraftstoffkanäle gegen die Mittelachse der Abspritzöffnung läßt sich Kraftstoff raumfüllend in den Brennraum einspritzen. Durch eine entspre¬ chende Auswahl der Neigungen der Kraftstoffkanäle gegen die Mittelachse der Abspritzöffnung, die der Hauptachse des Ein- spritzventils entspricht, läßt sich eine Kraftstoffwölke er- zielen, deren Hauptachse gegen die Mittelachse der Ab- εpritzöffnung geneigt ist. Mit dem erfindungsgemäßen Ein¬ spritzventil kann also die Kraftstoffwolke schief abgespritzt bzw. in den Brennraum eingespritzt werden, was insbesondere bei beengten Einbauverhältnissen im Zylinderkopf des Verbren¬ nungsmotors erforderlich sein kann, um beispielsweise bei ei¬ ner seitlichen Anordnung des Einspritzventils eine brennraum- füllende Kraftstoffeinspritzung sicherzustellen.Different inclinations of the fuel channels against the central axis of the spray opening allow fuel to be injected into the combustion chamber to fill the space. By selecting the inclinations of the fuel channels against the central axis of the injection opening, which corresponds to the main axis of the injection valve, a fuel cloud can be determined. aim, the main axis of which is inclined towards the central axis of the spray opening. With the injection valve according to the invention, the fuel cloud can thus be sprayed off crookedly or injected into the combustion chamber, which may be necessary in particular in the case of cramped installation conditions in the cylinder head of the internal combustion engine, in order, for example, for fuel injection to fill the combustion chamber when the injection valve is arranged on the side ensure.
Zur Verbesserung der KraftstoffZerstäubung ist es ferner mög¬ lich, einen Teil der aus den Kraftstoffkanälen austretenden Kraftstoffstrahlen auf eine die Abspritzöffnung umgebende als Ventilsitz dienende oder dazu benachbarte Fläche, auf die Wand der Abspritzöffnung oder auf die Ventilnadel aufprallen zu lassen, um eine Umlenkung, eine Auffächerung und/oder eine Prallzerstäubung des Kraftstoffs zu erreichen. Hiermit läßt sich eine Kraftstoffluftgemischwolke erzeugen, die einen Kraftstoffanteil auf einem Kegelmantel aufweist, wie er mit¬ tels einer Dralldüse erzeugt wird, sowie einen in Strähnen vorliegenden Kraftstoffanteil aufweist, wie er z. B. durch eine Mehrlochdüse bewirkt wird.To improve fuel atomization, it is also possible to have a portion of the fuel jets emerging from the fuel channels impact a surface surrounding the spray opening as a valve seat or adjacent to it, the wall of the spray opening or the valve needle in order to deflect it Fanning out and / or atomizing the fuel to achieve. This can be used to generate a fuel-air mixture cloud which has a fuel component on a cone jacket, as is produced by means of a swirl nozzle, and which has a fuel component in strands, as it is used for. B. is caused by a multi-hole nozzle.
Eine Verbesserung der KraftstoffZerstäubung und eine gezielte Beeinflussung der Kraftstoffverteilung im Brennraum läßt sich auch durch eine Kollision von einzelnen Kraftstoffstrahlen erzielen.An improvement in the fuel atomization and a targeted influence on the fuel distribution in the combustion chamber can also be achieved by a collision of individual fuel jets.
Um Kraftstoffablagerungen an der die Abspritzöffnung umgeben¬ den Wand zu verhindern, ist es besonders zweckmäßig, wenn die Abspritzöffnung von einer in Abspritzrichtung sich erweitern¬ den, kegelförmigen Wand umgeben ist. ZEICHNUNGIn order to prevent fuel deposits on the wall surrounding the spray opening, it is particularly expedient if the spray opening is surrounded by a conical wall that widens in the spray direction. DRAWING
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung ver¬ einfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:Exemplary embodiments of the invention are shown in simplified form in the drawing and are explained in more detail in the following description. Show it:
Fig. 1 Eine schematische, teilweise geschnittene Ansicht eines erfindungsgemäßen Einspritzventils,1 is a schematic, partially sectioned view of an injection valve according to the invention,
Fig. 2 eine schematische, teilweise geschnittene Ansicht eines Ankers einer elektromagnetischen Betätigungs¬ einrichtung für das erfindungsgemäße Einspritzven¬ til,2 shows a schematic, partially sectioned view of an armature of an electromagnetic actuating device for the injection valve according to the invention,
Fig. 3 einen schematischen Schnitt durch den Auslaßbereich eines Einspritzventils nach einer anderen Ausge¬ staltung der Erfindung,3 shows a schematic section through the outlet area of an injection valve according to another embodiment of the invention,
Fig. 4 einen Schnitt im wesentlichen nach Linie IV-IV in Figur 1,4 shows a section essentially along line IV-IV in FIG. 1,
Fig. 5a, 5b, 5c jeweils einen Schnitt im wesentlichen nach Linie V-V in Figur 4,5a, 5b, 5c each have a section substantially along line V-V in Figure 4,
Fig. 6 einen Schnitt im wesentlichen nach Linie IV-IV in Figur 1,6 shows a section essentially along the line IV-IV in FIG. 1,
Fig. 7 einen Schnitt im wesentlichen nach Linie VII-VII in Figur 6,7 shows a section essentially along line VII-VII in FIG. 6,
Fig. 8 einen schematischen Schnitt durch einen Auslaßbe¬ reich eines Ventilkörpers für ein Einspritzventil nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, Fig. 9 einen Schnitt im wesentlichen nach Linie IX-IX in Figur 8 und8 shows a schematic section through an outlet area of a valve body for an injection valve according to a further embodiment of the invention, Fig. 9 is a section substantially along line IX-IX in Figure 8 and
Fig.10 einen Schnitt im wesentlichen nach Linie X - X in Figur 9.10 shows a section essentially along the line X - X in FIG. 9.
In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind einander ent¬ sprechende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding components in the various figures of the drawing are provided with the same reference numerals.
Wie Figur 1 zeigt, weist das erfindungsgemäße Einspritzventil ein Gehäuse 10 mit einem Gehäusekörper 11 auf, in dem eine zentrale Führungsbohrung 12 für einen Anker 13 einer elektro¬ magnetischen Betätigungseinrichtung vorgesehen ist. Zur Kraftstoffzuführseite hin, also in Figur 1 nach oben, schließt sich an die Führungsbohrung 12 ein Spulenaufnahmeab- schnitt 14 mit erweitertem Durchmesser an.As FIG. 1 shows, the injection valve according to the invention has a housing 10 with a housing body 11, in which a central guide bore 12 is provided for an armature 13 of an electromagnetic actuating device. Towards the fuel supply side, ie upwards in FIG. 1, the guide bore 12 is followed by a coil receiving section 14 with an enlarged diameter.
Ein nicht-magnetischer Zwischenring 15 mit einem radialen Flansch 15' und einem Hülsenabschnitt 15" liegt mit seinem Flansch 15' auf einer radialen Stufenfläche 16 auf und ist z. B. durch Löten mit dem Gehäusekörper 11 fest verbunden. Ein Anschlußrohr 17 ist in den Hülsenabschnitt 15" des Zwi¬ schenrings 15 eingesetzt und mit diesem z. B. durch Löten verbunden. Der Spulenaufnahmeabschnitt 14 ist somit vom Zwi- schenring 15 und vom Anschlußrohr 17 radial innen begrenzt.A non-magnetic intermediate ring 15 with a radial flange 15 'and a sleeve section 15 "rests with its flange 15' on a radial step surface 16 and is fixedly connected to the housing body 11, for example by soldering Sleeve section 15 "of the intermediate ring 15 used and z. B. connected by soldering. The coil receiving section 14 is thus delimited radially on the inside by the intermediate ring 15 and by the connecting tube 17.
In den radial nach innen begrenzten Spulenaufnahmeabschnitt 14 ist eine in einem Spulenträger 18 aufgenommene Magnetspule 19 angeordnet, die mittels eines Kunststoffmantelε 18' im Spulenträger 18 eingekapselt ist. Durch das Einspritzventil strömender Kraftstoff kann somit wegen des zwischen dem An- εchlußrohr 17 und dem Gehäusekörper 11 angeordneten Zwischen¬ rings 15 nicht in den Spulenaufnahmeabschnitt 14 eindringen, so daß die Magnetspule 19 trocken im Einspritzventil unterge- bracht ist . Ein Anschlußstutzen 21 für eine Kraftstoffzuführleitung ist in nicht näher dargestellter Weise mit dem Anschlußrohr 17 verbunden. Eine Schließfeder 23 ist im Anschlußrohr 17 ange¬ ordnet und zwischen dem Anker 13 und einer im Anschlußrohr 17 fest oder verstellbar eingesetzten Widerlagerhülse 24 einge¬ spannt .In the radially inwardly limited coil receiving section 14 there is arranged a magnetic coil 19 accommodated in a coil carrier 18, which is encapsulated in the coil carrier 18 by means of a plastic jacket 18 '. Fuel flowing through the injection valve can therefore not penetrate into the coil receiving section 14 because of the intermediate ring 15 arranged between the connecting pipe 17 and the housing body 11, so that the magnet coil 19 is accommodated dry in the injection valve. A connecting piece 21 for a fuel supply line is connected to the connecting pipe 17 in a manner not shown. A closing spring 23 is arranged in the connecting pipe 17 and clamped between the armature 13 and an abutment sleeve 24 fixed or adjustable in the connecting pipe 17.
In eine in einem auslaßseitigen Aufnahmeabschnitt 25 des Ge- häuεekörperε 11 vorgesehene Aufnahmebohrung 26 ist ein Ven- tilkörper 27 mit einem kolbenartig erweiterten Ende 28 einge¬ setzt, an dem ein Dichtring 28' in einer Nut 28" vorgesehen ist. Ein auslaßseitiger Rohrabschnitt 29 des Ventilkörpers 27 ist an seinem Außenumfang mit einer umfangsmäßig umlaufenden Ausnehmung 30 versehen, die nahe dem auslaßseitigen Ende des Rohrabschnitts 28 in eine Umfangsnut 31 übergeht. Über die Ausnehmung 30 und die Umfangsnut 31 ist eine Hülse 32 aufge¬ schoben, die vor der Ausnehmung 30 und hinter der Umfangsnut 31 mit dem Rohrabschnitt 29 des Ventilkörpers 27 verschweißt ist, so daß ein Kraftstoffzuführbereich 33 für Kraftstoffka- näle 34 (Fig. 4, Fig. 5a bis 5c) gebildet ist.In a receiving bore 26 provided in an outlet-side receiving section 25 of the housing body 11, a valve body 27 with a piston-like widened end 28 is inserted, on which a sealing ring 28 'is provided in a groove 28 ". An outlet-side tube section 29 of the Valve body 27 is provided on its outer circumference with a circumferential circumferential recess 30 which merges into a circumferential groove 31 near the outlet-side end of tube section 28. A sleeve 32 is pushed over recess 30 and circumferential groove 31, which is in front of recess 30 and is welded behind the circumferential groove 31 to the pipe section 29 of the valve body 27, so that a fuel supply area 33 for fuel channels 34 (FIGS. 4, 5a to 5c) is formed.
Der Ventilkörper 27 weist eine abgestufte Durchgangsbohrung 35 mit einem ersten, im kolbenartig erweiterten Ende 28 vor¬ gesehenen Führungsabschnitt 36, mit einem zweiten im Bereich des auslaßεeitigen Endes im Rohrabschnitt 29 vorgesehenen Führungsabschnitt 37 und mit einem zwischen den beiden Füh¬ rungsabschnitten befindlichen Kraftstoffdurchlaßbereich 38 auf. In der Durchgangsbohrung 35 des Ventilkörpers 27 ist ei¬ ne als Schließkörper des Einspritzventils dienende Ventilna- del 39 geführt, die an ihrem auslaßseitigen Ende eine Dicht- fläche 40 aufweist, die mit einem eine Abspritzöffnung 41 um¬ gebenden Ventilsitz 41' zusammenwirkt. Das von der Dichtflä¬ che 40 abgewandte Ende der Ventilnadel 39 ist mit einem Befe¬ stigungsabschnitt 42 in einem erweiterten Abschnitt 43 einer Durchgangsbohrung 44 im Anker 13 befestigt. Um einen Strömungsweg für Kraftstoff vom Anschlußstutzen 21 durch die Widerlagerhülse 24, das Anschlußrohr 17, den Anker 13 zum Kraftstoffdurchlaßbereich 38 zu schaffen, sind der Be- feεtigungεabschnitt 42 und ein im Führungsabschnitt 36 ge¬ führter Abschnitt 45 der Ventilnadel 39 mit Abplattungen oder Ausnehmungen versehen. Die Kraftstoffzufuhr vom Kraftstoff¬ durchlaßbereich 38 zum Kraftstoffzuführbereich 33 der Kraft¬ stoffkanäle 34 wird durch eine Querbohrung 46 ermöglicht.The valve body 27 has a stepped through bore 35 with a first guide section 36 provided in the piston-like widened end 28, with a second guide section 37 provided in the region of the outlet-side end in the pipe section 29 and with a fuel passage area 38 located between the two guide sections . A valve needle 39 serving as a closing body of the injection valve is guided in the through bore 35 of the valve body 27 and has at its outlet end a sealing surface 40 which cooperates with a valve seat 41 'surrounding a spray opening 41. The end of the valve needle 39 facing away from the sealing surface 40 is fastened with a fastening section 42 in an enlarged section 43 of a through hole 44 in the armature 13. In order to create a flow path for fuel from the connecting piece 21 through the abutment sleeve 24, the connecting pipe 17, the armature 13 to the fuel passage area 38, the fastening section 42 and a section 45 of the valve needle 39 guided in the guide section 36 are provided with flats or recesses . The fuel supply from the fuel passage area 38 to the fuel supply area 33 of the fuel passages 34 is made possible by a transverse bore 46.
Zum Öffnen des Einspritzventils wird die Magnetspule 16 be- stromt oder erregt und zieht dabei den Anker 13 zusammen mit der Ventilnadel 39 gegen die Kraft der Schließfeder 23 an, bis der Anker 13 mit einer Stirnfläche 47 gegen eine als An¬ schlag dienende Stirnfläche 48 des Anschlußrohrs 17 oder bis die Ventilnadel 39 mit einer Fläche 70 gegen eine als An¬ schlag dienende Stirnfläche 71 einer Stützscheibe 72 an¬ schlägt. Sobald die Stromzufuhr zur Magnetspule 16 unterbro¬ chen wird, drückt die Schließfeder 23 über den Anker 13 die Ventilnadel 39 wieder in ihre Schließstellung, in der die Dichtfläche 40 am Ventilsitz 41' anliegt und die Abspritzöff¬ nung 41 abdichtet.To open the injection valve, the solenoid 16 is energized or energized and in the process pulls the armature 13 together with the valve needle 39 against the force of the closing spring 23 until the armature 13 has an end face 47 against an end face 48 serving as a stop Connection pipe 17 or until the valve needle 39 abuts with a surface 70 against an end face 71 of a support disk 72 serving as a stop. As soon as the current supply to the magnetic coil 16 is interrupted, the closing spring 23 presses the valve needle 39 back into its closed position via the armature 13, in which the sealing surface 40 abuts the valve seat 41 'and seals the spray opening 41.
Wenn die Hubbegrenzung durch den Anker 13 erfolgt, so weist dieser, wie Fig. 2 zeigt, zweckmäßigerweise einen Führungs- bund 49 auf, der an seinem im Bereich des nicht magnetischenIf the stroke is limited by the armature 13, then this, as shown in FIG. 2, expediently has a guide collar 49, which on its in the area of the non-magnetic
Zwischenrings 15 befindlichen Ende vorgesehen ist, so daß derIntermediate ring 15 located end is provided so that the
Anker 13 im nicht magnetischen Zwischenring 15 geführt ist.Armature 13 is guided in the non-magnetic intermediate ring 15.
Die dem Anschlußrohr 17 zugewandte Stirnfläche 47 des Ankers 13 umfaßt eine radial außen liegende Anschlagfläche 50, an die sich nach innen über eine Stufe 51 eine zurückgesetzteThe end face 47 of the armature 13 facing the connecting pipe 17 comprises a radially outer stop face 50, against which a recess 51 is set inward on the inside
Ringfläche 52 anschließt, die durch eine weitere Stufe 53 von einer Stützfläche 54 für die Schließfeder 23 getrennt ist.Connects annular surface 52, which is separated by a further step 53 from a support surface 54 for the closing spring 23.
Die Anschlagfläche 50 weist dabei in Radialrichtung eine Breite von etwa 1 bis 2 mm auf und ist keilig, also kegelman- telförmig ausgebildet, wobei der innen liegende Rand der An¬ schlagfläche 50 gegen den außen liegenden Rand zurückgesetzt ist. Die Stufenhöhe der Stufe 53 zwischen der Anschlagfläche 50 und der zurückgesetzten Ringfläche 52 beträgt in etwa 50 μm. Zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit ist der Anker 13 zumindest im Bereich seiner als Anschlagfläche dienenden Stirnfläche 47 und ggf. seines Führungsbundes 49 verchromt.The stop surface 50 has a width of approximately 1 to 2 mm in the radial direction and is wedge-shaped, that is to say tapered. T-shaped, the inner edge of the abutment surface 50 being set back against the outer edge. The step height of step 53 between the stop surface 50 and the recessed ring surface 52 is approximately 50 μm. To increase the wear resistance, the armature 13 is chrome-plated at least in the area of its end face 47 serving as a stop face and possibly its guide collar 49.
Wie Figur 3 zeigt, weist bei einer anderen Ausgestaltung der Erfindung der Aufnahmeabschnitt 25 des Gehäusekörpers 11 aus- laßseitig einen Rohransatz 55 auf, in dessen auslaßseitigem Ende eine Aufnahmebohrung 56 für einen hülsenförmigen Ventil¬ körper 57 vorgesehen ist. Der Ventilkörper 57 weist eine Durchgangsbohrung mit einem Führungsabschitt 37 für eine Ven- tilnadel 39 auf, der in eine Abspritzδffnung 41 mündet, die von einem Ventilsitz 41' umgeben ist. An dem der Abspritzöff¬ nung 41 zugeordneten Ende des Ventilkörpers 57 ist ein Befe¬ stigungsflansch 58 vorgesehen, der mit einem die Aufnahmeboh¬ rung 56 umgebenden, mit der Hülse 32 beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 wirkungsmäßig vergleichbaren Hülsenabschnitt 32' des Rohransatzeε 55 dicht verbunden, zum Beiεpiel verschweißt oder verlötet ist. Auf der von der auslaßseitigen Stirnfläche des Ventilkörpers 57 abgewandten Seite des Befestigungsflan¬ sches 58 ist zwischen dem Ventilkörper 57 und dem Hülsenab- schnitt 32' des Rohransatzes 55 ein Kraftstoffzuführbereich 33 für im Ventilkörper 57 ausgebildete Kraftstoffkanäle 34 (Fig. 4, Fig. 5a bis 5b) vorgesehen.As FIG. 3 shows, in another embodiment of the invention, the receiving section 25 of the housing body 11 has a tube extension 55 on the outlet side, in the outlet-side end of which a receiving bore 56 for a sleeve-shaped valve body 57 is provided. The valve body 57 has a through bore with a guide section 37 for a valve needle 39, which opens into a spray opening 41 which is surrounded by a valve seat 41 '. At the end of the valve body 57 assigned to the spray opening 41, a fastening flange 58 is provided, which is tightly connected to a sleeve section 32 'of the pipe extension 55 which surrounds the receiving bore 56 and is effectively comparable with the sleeve 32 in the exemplary embodiment according to FIG. 1 , for example welded or soldered. On the side of the fastening flange 58 facing away from the end face of the valve body 57 on the outlet side, between the valve body 57 and the sleeve section 32 'of the tubular extension 55 there is a fuel supply area 33 for fuel channels 34 formed in the valve body 57 (FIGS. 4, 5a to 5) 5b) provided.
Wie Fig. 4 und 5a zeigen, sind im Ventilkörper 29 bzw. 57 Kraftstoffkanäle 34 vorgesehen, die als Bohrungen ausgeführt sind und den Kraftstoffzuführbereich 33 mit dem Bereich der Abspritzöffnung 41 verbinden. Die Kraftstoffkanäle 34 sind dabei, wie in 5a dargestellt, gegen die Mittelachεe A der Austrittsöffnung 41 geneigt und entsprechend Figur 4 so gegen die Mittelachse A versetzt, daß sie in einem Abstand d an der Mittelachse A vorbeiführen.4 and 5a show, fuel channels 34 are provided in the valve body 29 and 57, respectively, which are designed as bores and connect the fuel supply area 33 to the area of the spray opening 41. The fuel channels 34 are, as shown in FIG. 5a, inclined towards the central axis A of the outlet opening 41 and thus, according to FIG the central axis A is offset such that they pass the central axis A at a distance d.
Ist das Einspritzventil, wie in Figur 5a dargestellt, geöff- net, so werden die aus den Kraftstoffkanälen 34 austretenden Kraftstoffstrahlen durch die Abspritzöffnung 41 direkt in den vor dem Einspritzventil liegenden Abspritzbereich, insbeson¬ dere in den Brennraum eines Verbrennungsmotors gespritzt. Da¬ bei laufen die einzelnen Kraftstoffstrahlen aneinander vor- bei, so daß die sich im Abspritzbereich bildende Kraftstoff- wolke eine den Kraftstoffstrahlen entsprechende Strähnigkeit aufweist.If the injection valve is opened, as shown in FIG. 5 a, the fuel jets emerging from the fuel channels 34 are injected through the spray opening 41 directly into the spray region located in front of the injection valve, in particular into the combustion chamber of an internal combustion engine. The individual fuel jets run past one another, so that the fuel cloud forming in the spray region has a similarity to the fuel jets.
Je nach der gewünschten Strähnigkeit der Kraftstoffwolke kön- nen die einzelnen Kraftstoffkanäle 34 in Umfangsrichtung mit gleichen Abständen zueinander angeordnet sein. Sie können aber auch unterschiedliche Umfangsabstände aufweisen. Insbe¬ sondere kann eine bei fester Einbaudrehlage des Einspritzven¬ tils einer Zündkerze gegenüberliegende Lücke zwischen zwei Kraftstoffkanälen 34 größer oder kleiner als die übrigen Ab¬ stände zwischen den Kraftstoffkanälen 34 gewählt werden, um ein stöchiometrisches Kraftstoffluftgemisch im Bereich der Zündkerze εicherzustllen.Depending on the desired cloudiness of the fuel cloud, the individual fuel channels 34 can be arranged at equal distances from one another in the circumferential direction. However, they can also have different circumferential distances. In particular, a gap between two fuel channels 34 opposite a fixed spark plug rotation position of the injection valve between two fuel channels 34 can be chosen larger or smaller than the remaining distances between the fuel channels 34 in order to ensure a stoichiometric mixture of fuel and air in the area of the spark plug.
Die einzelnen Kraftstoffkanäle 34 bilden gemeinsam den eng¬ sten Strömungsquerεchnitt für den Durchfluß des Kraftsstoffs durch das Einspritzventil. Die Summe der Strömungsquerschnit¬ te der einzelnen Kraftstoffkanäle 34 bestimmt somit zusammen mit der Öffnungszeit des Einspritzventils und dem Kraftstoff- druck die jeweils abgespritzte Kraftstoffmenge.The individual fuel channels 34 together form the narrowest flow cross section for the fuel to flow through the injection valve. The sum of the flow cross-sections of the individual fuel channels 34, together with the opening time of the injection valve and the fuel pressure, thus determine the amount of fuel sprayed off.
Dabei sind die Strömungsquerschnitte zwischen der DichtflächeThe flow cross sections are between the sealing surface
40 und dem Ventilsitz 41' sowie der Strömungsquerschnitt der40 and the valve seat 41 'and the flow cross section of the
Abspritzöffnung 41 deutlich größer als der Gesamtquerschnitt der Kraftstoffkanäle 34. Es ist jedoch auch möglich, den Strömungsquerschnitt hinter den Kraftstoffkanälen 34 so eng zu machen, daß zwischen der Dichtfläche 40 und dem Ventilsitz 41' oder in der Abspritzöffnung 41 eine Teildrosselung des KraftstoffStroms durch das Einspritzventil auftritt.Spray opening 41 is significantly larger than the total cross section of the fuel channels 34. However, it is also possible to use the To make the flow cross section behind the fuel channels 34 so narrow that a partial throttling of the fuel flow through the injection valve occurs between the sealing surface 40 and the valve seat 41 'or in the spray opening 41.
Bei einer anderen Ausgestaltung der Erfindung sind die ein¬ zelnen Kraftstoffkanäle 34 zwar in gleicher Weise gegen die Mittelachse A der Abspritzöffnung 41 versetzt, sind jedoch mit unterschiedlichen Neigungswinkeln α, ß gegen die Mittel- achse A der Abspritzöffnung 41 geneigt, wie in Figur 5b dar¬ gestellt ist. Durch die unterschiedlichen Neigungen der Kraftstoffkanäle 34 gegen die Mittelachse A läßt sich eine abgespritzte Kraftstoffwolke erreichen, die einen ersten Teil aufweist, der bereits nahe der Abspritzöffnung einen relativ großen Durchmesser besitzt während ein zweiter Teil der Kraftstoffwolke tiefer in den Abspritzbereich, also in den Brennraum eindringt und εo für eine gleichmäßige Kraftstoff¬ verteilung sorgt. Dabei ist es auch möglich, zur Erzeugung eines stδchiometrischen Kraftstoffluftgemischs im Bereich ei- ner Zündkerze, die Kraftstoffkanäle 34, durch die Kraftstoff in die Nähe der Zündkerze gespritzt wird, mit einem entspre¬ chenden Neigungswinkel gegen die Mittelachse der Abspritzöff¬ nung 41 anzuordnen.In another embodiment of the invention, the individual fuel channels 34 are offset in the same way against the central axis A of the spray opening 41, but are inclined with different angles of inclination α, β against the central axis A of the spray opening 41, as shown in FIG. 5b ¬ is set. Due to the different inclinations of the fuel channels 34 against the central axis A, a sprayed-off fuel cloud can be achieved, which has a first part that already has a relatively large diameter near the spray opening, while a second part of the fuel cloud penetrates deeper into the spraying area, i.e. into the combustion chamber and εo ensures a uniform fuel distribution. To generate a stoichiometric fuel-air mixture in the area of a spark plug, it is also possible to arrange the fuel channels 34, through which fuel is injected into the vicinity of the spark plug, with a corresponding angle of inclination against the central axis of the spray opening 41.
Insbesondere wenn große Neigungswinkel α, ß für die Kraft- Stoffkanäle 34 gefordert werden, ist es zweckmäßig, wenn - wie in Fig. 5c gezeigt - die Abspritzöffnung 41 von einer ke- gelmantelförmigen Wand 59 umgeben ist.In particular when large angles of inclination α, β are required for the fuel channels 34, it is expedient if — as shown in FIG. 5c — the spray opening 41 is surrounded by a wall 59 in the form of a cone.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Kraftstoffkanäle 34 zwar in gleicher Weise gegen die Mittel¬ achse A der Abspritzöffnung 41 geneigt, sind jedoch unter¬ schiedlich dagegen versetzt. Der in Figur 7 auf der rechten Seite dargestellte Kraftstoffkanal 34 weist dabei einen Ab- stand dλ zur Achse A auf, während der auf der linken Seite dargestellte Kraftstoffkanal 34 mit einem vergrößerten Ab¬ stand d2 zur Achse der Abspritzöffnung 41 angeordnet ist, so daß der durch diesen Kraftstoffkanal 34 abgespritzte Kraft¬ stoff im Bereich der Abspritzöffnung 41 auf die Fläche des Ventilεitzeε 41' aufprallt und dort zerstäubt.According to a further embodiment of the invention, the fuel channels 34 are inclined in the same way against the central axis A of the spray opening 41, but are offset differently from them. The fuel channel 34 shown on the right in FIG. 7 is at a distance d λ from the axis A, while that on the left The fuel channel 34 shown is arranged with an increased distance d 2 from the axis of the spray opening 41, so that the fuel sprayed through this fuel channel 34 impacts the area of the spray opening 41 on the surface of the valve seat 41 'and atomizes there.
Einzelne der Kraftstoffkanäle 34 können auch so angeordnet sein, daß die entsprechenden Kraftstoffstrahlen auf die die Abspritzöffnung 41 umgebende Wandung oder auf die Spitze der Ventilnadel 39 aufprallen.Individual ones of the fuel channels 34 can also be arranged such that the corresponding fuel jets strike the wall surrounding the spray opening 41 or the tip of the valve needle 39.
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, daß die mittels der Kraftstoffkanäle 34 erzeugten Kraftstoffstrahlen miteinander kollidieren, wodurch die KraftstoffZerstäubung insbesondere für den relativ nahe am Einspritzventil liegenden Abspritzbe¬ reich verbessert wird.In addition, it can be provided that the fuel jets generated by means of the fuel channels 34 collide with one another, as a result of which the atomization of the fuel is improved, in particular for the spray region located relatively close to the injection valve.
Entsprechend den Figuren 8 bis 10 ist bei einer weiteren Aus¬ gestaltung der Erfindung ein topfförmiger Ventilkörper 60 vorgesehen, in den ein hülsenförmiger Führungseinsatz 61 mit einer Führungsbohrung 37' für die Ventilnadel 39 eingesetzt ist. Wie Figur 9 zeigt, weist der Führungseinεatz 61 einen in etwa viereckigen äußeren Querschnitt mit entsprechend dem In¬ nendurchmesser des Ventilkörpers 60 abgerundeten Kanten auf, so daß er in den Ventilkörper 60 eingesetzt werden kann. Die der Abspritzöffnung 41 zugewandte Stirnfläche 62 des Füh¬ rungseinsatzes 61 ist kegelförmig abgeschrägt und liegt an einer entsprechenden kegelförmigen Bodenfläche 63 des Ventil¬ körpers 60 an.According to FIGS. 8 to 10, in a further embodiment of the invention, a cup-shaped valve body 60 is provided, into which a sleeve-shaped guide insert 61 with a guide bore 37 'for the valve needle 39 is inserted. As FIG. 9 shows, the guide insert 61 has an approximately quadrangular outer cross section with rounded edges corresponding to the inner diameter of the valve body 60, so that it can be inserted into the valve body 60. The end face 62 of the guide insert 61 facing the spray opening 41 is beveled in a conical shape and lies against a corresponding conical bottom surface 63 of the valve body 60.
Wie in Fig. 10 links dargestellt ist, sind in der kegelförmi¬ gen Stirnfläche 62 des Führungseinsatzes 61 Nuten 64 vorgese¬ hen, die die Kraftstoffkanäle 34' bilden. Es ist jedoch auch möglich, die Kraftstoffkanäle 34 als Bohrungen auszuführen, wie dies auf der rechten Seite der Figur 10 dargestellt ist. Hierbei ist es zweckmäßig, wenn der Führungseinsatz 61 an seinem der Abspritzöffung 41 zugewandten Ende eine die Füh¬ rungsbohrung 37' umgebende Ausnehmung 65 aufweist.As shown in FIG. 10 on the left, grooves 64 are provided in the conical end face 62 of the guide insert 61, which form the fuel channels 34 '. However, it is also possible to design the fuel channels 34 as bores, as is shown on the right-hand side of FIG. 10. It is expedient here if the guide insert 61 has at its end facing the spray opening 41 a recess 65 surrounding the guide bore 37 '.
Auch bei dieser Ausgestaltung der Erfindung lassen sich die einzelnen Kraftstoffkanäle 34, 34' mit unterschiedlichen Nei¬ gungen und Abεtänden von der Mittelachεe A der Abspritzöff¬ nung 41 anordnen. Werden für die einzelnen Kraftstoffkanäle 34, 34' bei gleicher Neigung nur unterschiedliche Abstände zur Mittelachse A der Abspritzöffnung 41 gefordert, so können sämtliche Kraftstoffkanäle 34' durch entsprechende Nuten 64 realisiert werden. Sind jedoch auch unterschiedliche Neigun¬ gen gewünscht, so ist es möglich, einen Teil der Kraft¬ stoffkanäle 34' durch Nuten auszubilden, während ein anderer Teil der Kraftstoffkanäle 34 mit einer anderen Neigung als Bohrungen ausgeführt wird. Dabei ist es zweckmäßig, die Kraftstoffkanäle 34' mit einer größeren Neigung gegen die Mittelachse A der Abspritzöffnung 41 auszubilden alε die von Bohrungen gebildeten Kraftstoffkanäle 34.In this embodiment of the invention, too, the individual fuel channels 34, 34 'can be arranged with different inclinations and distances from the central axis A of the spray opening 41. If only different distances from the central axis A of the spray opening 41 are required for the individual fuel channels 34, 34 'with the same inclination, all the fuel channels 34' can be realized by corresponding grooves 64. However, if different inclinations are also desired, it is possible to form part of the fuel channels 34 'by grooves, while another part of the fuel channels 34 is designed with a different inclination than bores. It is expedient to design the fuel channels 34 'with a greater inclination towards the central axis A of the spray opening 41 than the fuel channels 34 formed by bores.
Die Verwendung eines topfförmigen Ventilkörperε 60, bei dem die Kraftstoffzuführbereiche 33' für die einzelnen Kraft¬ stoffkanäle 34, 34' innerhalb des Ventilkörpers ausgebildet sind, hat den Vorteil, daß die Abdichtung des Ventilkörpers 60 gegenüber dem Ventilgehäuse in einem relativ großen Ab¬ stand zur abspritzseitigen Stirnfläche des Ventilkörperε 60 vorgenommen werden kann.The use of a cup-shaped valve body 60, in which the fuel supply areas 33 'for the individual fuel channels 34, 34' are formed within the valve body, has the advantage that the sealing of the valve body 60 with respect to the valve housing is at a relatively large distance from spray-side end face of the valve body 60 can be made.
Die Kraftstoffkanäle 34, 34' können auch in nicht näher dar- gestellter Weise unterschiedliche Strömungsquerschnitte auf¬ weisen, um eine gewünschte Kraftstoffverteilung zu erzielen. Dabei können Kraftstoffkanäle 34, 34' mit kleinen und großen Querschnitten abwechseln. Es ist auch möglich, daß nur ein oder zwei Kraftstoffkanäle 34, 34' einen vergrößerten oder verkleinerten Strömungsquerschnitt aufweisen. The fuel channels 34, 34 'can also have different flow cross sections in a manner not shown in order to achieve a desired fuel distribution. Fuel channels 34, 34 'with small and large cross sections can alternate. It is also possible that only one or two fuel channels 34, 34 'have an enlarged or reduced flow cross section.

Claims

PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS
1. Einspritzventil, insbesondere zum direkten Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum eines Verbrennungsmo¬ tors, mit einem Strömungsweg für Kraftstoff von einem Kraftstoffeinlaß zu einer Abεpritzöffnung, wobei im Strömungsweg vor der Abspritzöffnung eine Mehrzahl von Kraftstoffkanälen angeordnet ist, deren Querschnitt bei gegebenem Kraftstoffdruck die jeweils pro Zeiteinheit abgespritzte Kraftstoffmenge bestimmt,1. Injection valve, in particular for injecting fuel directly into a combustion chamber of an internal combustion engine, with a flow path for fuel from a fuel inlet to a spray opening, a plurality of fuel channels being arranged in the flow path in front of the spray opening, the cross section of which at a given fuel pressure each the amount of fuel sprayed per unit of time,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t,characterized,
daß zumindest ein Teil der Kraftstoffkanäle (34, 34') so ausgerichtet ist, daß die aus ihnen austretenden Kraft¬ stoffstrahlen bei offenem Ventil direkt durch die Ab¬ spritzöffnung (41) gespritzt werden.that at least some of the fuel channels (34, 34 ') are oriented so that the fuel jets emerging from them are sprayed directly through the spray opening (41) when the valve is open.
2. Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kraft- εtoffkanäle (34, 34') εo angeordnet sind, daß die aus ihnen austretenden Kraftstoffstrahlen gegen eine senk¬ recht zur Ebene der Abspritzöffnung (41) stehende Mit¬ telachse (A) geneigt und versetzt verlaufen.2. Injection valve according to claim 1, characterized in that the fuel εtoffkanäle (34, 34 ') are arranged so that the fuel jets emerging from them against a perpendicular to the plane of the spray opening (41) standing central axis (A) inclined and offset.
3. Einspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß zumindest zwei Gruppen von Kraftstoffkanälen (34, 34') vorgesehen sind, wobei die Kraftstoffkanäle (34, 34') einer Gruppe jeweils in gleicher Weise gegen die Mittelachse (A) der Abspritzöffnung (41) geneigt und versetzt sind. 3. Injection valve according to claim 1 or 2, characterized in that at least two groups of fuel channels (34, 34 ') are provided, the fuel channels (34, 34') of a group each in the same way against the central axis (A) of the spray opening (41) are inclined and offset.
4. Einspritzventil nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß alle Kraft- εtoffkanäle (34, 34') die gleiche Neigung in Bezug auf die Mittelachse (A) der Abspritzöffnung (41) aufweisen, während zu verschiedenen Gruppen gehörende Kraftstoffka¬ näle (34, 34') unterschiedlich gegen die Mittelachse (A) der Abspritzöffnung (41) versetzt sind.4. Injection valve according to claim 3, characterized in that all Kraft εtoffkanäle (34, 34 ') have the same inclination with respect to the central axis (A) of the spray opening (41), while belonging to different groups fuel channels (34, 34 ') are offset differently from the central axis (A) of the spray opening (41).
5. Einspritzventil nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß alle Kraft- εtoffkanäle (34, 34') in gleicher Weise gegen die Mit¬ telachse (A) der Abspritzδffnung (41) versetzt sind, während zu verschiedenen Gruppen gehörende Kraftstoffka- näle (34, 34') unterschiedlich gegen die Mittelachse (A) der Abspritzöffnung (41) geneigt sind.5. Injection valve according to claim 3, characterized in that all the fuel εtoffkanäle (34, 34 ') are offset in the same way against the central axis (A) of the spray opening (41), while fuel channels belonging to different groups (34 , 34 ') are inclined differently against the central axis (A) of the spray opening (41).
6. Einspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kraft- stoffkanäle (34, 34') in Bezug auf die Abspritzδffnung (41) in Umfangsrichtung unterschiedliche Abstände von¬ einander aufweisen.6. Injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that the fuel channels (34, 34 ') have different distances from one another in the circumferential direction with respect to the spray opening (41).
7. Einspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß ein Teil der7. Injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that part of the
Kraftstoffkanäle (34, 34') so ausgerichtet ist, daß die aus ihnen austretenden Kraftstoffstrahlen vor der Ab¬ spritzöffnung (41) vorzugsweise spitzwinklig auf eine die Abspritzöffnung (41) umgebende Fläche (41') aufpral- len.Fuel channels (34, 34 ') are oriented such that the fuel jets emerging from them strike the surface (41') surrounding the spray opening (41), preferably at an acute angle, in front of the spray opening (41).
8. Einspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß ein Teil der Kraftstoffkanäle (34, 34') so ausgerichtet ist, daß die aus ihnen austretenden Kraftstoffstrahlen auf einen Auf- prallbereich an einem die Abspritzöffnung (41) bei ge¬ schlossenem Ventil verschließenden Schließkörper (39) aufprallen.8. Injection valve according to one of claims 1 to 6, characterized in that a part of the fuel channels (34, 34 ') is aligned so that the fuel jets emerging from them on a Auf- Impact area on a closing body (39) which closes the spray opening (41) when the valve is closed.
9. Einspritzventil nach einem der Ansprüche 1 biε 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß ein Teil der Kraftstoffkanäle (34, 34') so ausgerichtet ist, daß die aus ihnen austretenden Kraftstoffεtrahlen auf eine die Abspritzöffnung (41) umgebende Wandung aufprallen.9. Injection valve according to one of claims 1 to 6, characterized in that part of the fuel channels (34, 34 ') is oriented such that the fuel jets emerging from them strike a wall surrounding the spray opening (41).
10. Einspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß zumindest ein Teil der Kraftstoffkanäle (34, 34') so gegen die Mittelachse (A) der Abspritzöffnung (41) geneigt und versetzt ist, daß die aus ihnen austretenden Kraft¬ stoffstrahlen aneinander vorbei in den Brennraum ge¬ spritzt werden.10. Injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that at least some of the fuel channels (34, 34 ') are inclined and offset relative to the central axis (A) of the spray opening (41) in such a way that the fuel jets emerging from them meet one another be injected past into the combustion chamber.
11. Einspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß ein Teil der11. Injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that part of the
Kraftstoffkanäle (34, 34') so gegen die Mittelachse (A) der Abspritzöffnung (41) geneigt und versetzt ist, daß die aus ihnen austretenden Kraftstoffstrahlen miteinan¬ der kollidieren, wobei die kollidierenden Kraft- stoffstrahlen vorzugsweise hinter der Abspritzöffnung (41) aufeinander prallen.Fuel channels (34, 34 ') are inclined and offset against the central axis (A) of the spray opening (41) in such a way that the fuel jets emerging from them collide with one another, the colliding fuel jets preferably colliding behind the spray opening (41) .
12. Einspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kraft- stoffkanäle (34, 34') so ausgerichtet sind, daß eine12. Injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that the fuel channels (34, 34 ') are aligned such that a
Mittelachse einer von ihnen gebildeten Kraftstoffwolke gegen die Mittelachse (A) der Abspritzöffnung (41) ge¬ neigt ist. The central axis of a fuel cloud formed by them is inclined towards the central axis (A) of the spray opening (41).
13. Einspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8 oder 10 bis 12, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Abspritzöffnung (41) von einer in Abspritzrichtung di¬ vergierenden, kegelförmigen Wand (59) umgeben ist.13. Injection valve according to one of claims 1 to 8 or 10 to 12, characterized in that the spray opening (41) is surrounded by a conical wall (59) which di¬ verges in the spray direction.
14. Einspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kraft¬ stoffkanäle (34, 34') in einem einen die Abεpritzöffnung (41) bei geschlossenem Ventil verschließenden Schließ- körper (39) führenden Ventilkδrper (29, 57) vorgesehen sind.14. Injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that the fuel channels (34, 34 ') are provided in a valve body (29, 57) leading to a closing body (39) which closes the spray opening (41) when the valve is closed .
15. Einspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß in einem topfförmigen Ventilkörper (60) ein Führungseinsatz (61) für einen die Abspritzöffnung (41) bei geschlossenem Ventil verschließenden Schließkörper (39) vorgesehen ist, .dessen Außenumfangsflache εo ausgebildet ist, daß zwischen einer Umfangswand des Ventilkörpers (60) und dem Führungseinsatz (61) einer oder mehrere Kraftstoff¬ zuführbereiche (33') vorgesehen sind, die mit den am Führungseinsatz (61) ausgebildeten Kraftstoffkanälen (34', 34) in Verbindung stehen.15. Injection valve according to one of claims 1 to 13, characterized in that a guide insert (61) for a closing body (39) closing the spray opening (41) when the valve is closed is provided in a cup-shaped valve body (60). Meanwhile, the outer peripheral surface εo is formed is that between a peripheral wall of the valve body (60) and the guide insert (61) one or more fuel supply areas (33 ') are provided which are connected to the fuel channels (34', 34) formed on the guide insert (61).
16. Einspritzventil nach Anspruch 15, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Füh¬ rungseinsatz (61) an seiner mit dem Ventilkörper (60) zusammenwirkenden Stirnfläche (62) eine Vielzahl von die Kraftstoffkanäle (34') bildenden Nuten (64) aufweist.16. Injection valve according to claim 15, characterized in that the guide insert (61) has a plurality of grooves (64) forming the fuel channels (34 ') on its end face (62) which cooperates with the valve body (60).
17. Einspritzventil nach Anspruch 15 oder 16, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß zumindest ein Teil der Kraftstoffkanäle (34) als Bohrungen im Füh¬ rungseinsatz (61) ausgebildet ist. 17. Injection valve according to claim 15 or 16, characterized in that at least some of the fuel channels (34) are designed as bores in the guide insert (61).
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