WO1989000244A1

WO1989000244A1 - Injection valve

Info

Publication number: WO1989000244A1
Application number: PCT/DE1988/000396
Authority: WO
Inventors: Paolo Bertini
Original assignee: Siemens Aktiengesellschaft
Priority date: 1987-07-01
Filing date: 1988-06-30
Publication date: 1989-01-12
Also published as: DE8709111U1; EP0367777A1; EP0367777B1; US4986478A; DE3861795D1

Description

Einspritzventil

Die Erfindung betrifft ein Einspritzventil gemäß Oberbegriff von Anspruch 1. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, dieses so auszugestalten, daß die abgespritzte Kraftstoffmenge besser und schneller verdampft.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist in Anspruch 1 gekennzeichnet. Sie beruht auf einer besonderen Gestaltung der Dusenöffnung, durch die es gelingt, dem abgespritzten Kraftstoffstrahl eine reich gegliederte und damit sehr große Oberflache zu geben, die die Verdampfung des Kraftstoffes fördert.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird anhand der Figuren näher erläutert; es zeigen

FIG 1 einen Längsschnitt durch einen Teil eines Einspritzventils,

FIG 2 eine Teilansicht des Düsenkörpers nach FIG 1 in stark vergrößerter Darstellung,

FIG 3 einen Teilschnitt entlang Linie III-III in FIG 2,

FIG 4 einen Teilschnitt entsprechend FIG 2 durch eine zweite Ausführungsform eines Ventilkörpers, FIG 5 einen Teilschnitt entlang Linie V-V in FIG 4, FIG 6 einen Teilschnitt wie FIG 4 durch ein weiteres Ausführungsbeispiel, das sich von dem nach FIG 4 durch eine andere Verbindung zwischen Düsenkörper und Ventilkörper unterscheidet, FIG 7 schematisch die mit einem erfindungsgemäßen Einspritzventil erreichbare Hüllfläche des abgespritzten Kraftstoffes und, FIG 8 einen Schnitt durch den Kraftstoffstrahl gemäß FIG 6 entlang Linie VIII-VIII.

Abgesehen von der anhand von FIG 2 ff. erläuterten, besonderen Gestaltung der Düsenöffnung hat das in FIG 1 dargestellt Ein- spritzventil einen konventionellen Aufbau. Davon ist lediglich teilweise das Gehäuse 1 dargestellt, dessen Innenraum 10 an einem Ende durch einen Ventilkörper 5 abgeschlossen ist. Dieser hat konzentrisch zu einer Hauptachse H eine Leitung 52, die den Ventilkörper von Innen nach Außen durchsetzt und die auf der Innenseite von einem ringförmigen Ventilsitz 51 umgeben ist.

In dem Innenraum 10 ist konzentrisch zur Hauptachse H ein Führungsbolzen 2 angeordnet, auf dem ein Anker 3 verschiebbar gelagert ist, der an einem Ende ein flaches Schließteil 4 trägt. Anker 3 mit Schließteil 4 werden durch eine Feder 6 nach unten gedrückt, so daß der Schließteil 4 auf dem Ventilsitz 51 aufsitzt und so den Austritt von Kraftstoff aus dem Innenraum durch die Leitung 52 unterbindet. Zum Abspritzen von Kraftstoff wird mit Hilfe eines nicht dargestellten Elektromagneten der Anker 3 geringfügig nach oben gezogen und dadurch das Ventil geöffnet. Ohne besondere Maßnahme entsteht dabei ein kompakter Kraftstoffstrahl mit im wesentlichen kreisförmigem Quersschnitt und relativ geringer Oberfläche.

Durch die Erfindung gelingt es, die Oberfläche des Kraftstoffstrahles wesentlich zu vergrößern. Hierzu hat die Düsenöf fnung 53 am Ende der Leitung 52 eine spezielle Gestaltung, die insbesondere aus den Figuren 3 und 5 deutlich zu erkennen ist: Sie wird gebildet aus einer kreisförmigen Zentralöffnung 530, 530' und von drei Peripherieöffnungen 531, 531', die die Zentralöffnung 530, 530' nach außen erweitern und die in einer Ringzone 540, 540' liegen, die sich zwischen der Zentralöffnung 530, 530' und dem Ende der Leitung 52 erstreckt. Die Ringzone schließt mit der Hauptachse H einen Neigungswinkel α ein, der kleiner als 90º ist und vorzugsweise zwischen 30° und 60° liegt: Je kleiner dieser Winkel ist, Umso größer ist der Strahlkegel des abgespritzten Kraftstoffes. Die Peripherieöffnungen 531, 531' sind symmetrisch zu Nebenachsen N ausgebildet, die voneiander gleichen Winkelabstand ß von 120º haben. Jede Peripherieöffnung 531, 531' ist am Ende begrenzt durch ein halbkreisförmiges Endstück 5310, 5310' und zwei daran anschließende, einander gegenüberliegende Seitenränder 5311. Diese Seitenränder - gemäß FIG 3 gerade ausgeführt - von benachbarten Peripherieöffnungen schneiden sich jeweils in einem Punkt auf der kreisförmigen Zentralöffnung 530: Dadurch entstehen innerhalb der Ringzone 540 zwischen benachbarten Peripherieöffnungen 531 etwa dreieckförmige Führungslappen 5401, durch die der Durchmesser der gesamten Düsenöffnung im Vergleich zu dem der Leitung 52 reduziert ist. Als Folge davon entstehen beim Abspritzen des Kraftstoffes je Peripherieöffnung ein Peripheriestrahl, der über ein schmales Verbindungsstück mit einem Zentralstrahl zusammenhängt, wie dies die FIG 7 und 8 zeigen. Die Oberfläche des daraus resultierenden Gesamtstrahles ist offensichtlich wesentlich größer als die eines kompakten Strahles mit im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt.

Gemäß FIG 2 und 3 ist der Ventilkörper 5 und der Düsenkörper 54 mit Düsenöffnung 53 ein Stück und besteht - wegen der Beanspruchung des Ventilsitzes 51 - aus rostfreiem Stahl. Im Gegensatz dazu ist gemäß Fig 4 bis 6 ein separater Düsenkörper 54', 54" vorgesehen, der vorzugsweise ein Druckgußteil (Zinkdruckguß) ist und sich einfach mit hoher Genauigkeit herstellen läßt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach FIG 4 und 5 ist die Düsenöf fnung 53' wieder von einer kreisförmigen Zentralöffnung 530' und drei von ihr radial nach außen sich erstreckenden Peripherieöffnungen 531' gebildet, von denen jede am Ende ein halbkreisförmiges Endstück 5310' hat. Daran schließen sich Seitenränder 5311' an, die - im Gegensatz zum vorher beschriebenen Ausführungsbeispiel - Kreisbogen darstellen. Der Radius jeder Peripherieöffnung ist kleiner als im zuvor erläuterten Ausführungsbeispiel, so daß zwischen den Seitenrändern 5311' benachbarte Peripherieöffnungen 531' größere Führungslappen 540' entstehen. Vorzugsweise nehmen die Führungslappen wenigstens 30 % der Fläche der Ringzone ein, wobei die radiale Breite der Ringzone zwischen 20 % und 50 % des Radius der Leitung 52, 52' liegt.

Wenn - wie in FIG 1 bis 3 - Ventilkörper 5 und Düsenkörper 54 einstückig ausgebildet sind, läßt sich die Form dieses Teiles mit bekannten Fertigungstechniken realisieren: Der Ventilkörper kann gegossen oder kalt verformt werden. Besonders zweckmäßig ist eine Kombination beider Fertigungsschritte, wobei ein gegossener Ventilkörper seine endgültige Form und die exakten Abmessungen durch eine anschließende Kaltverformung erhält. Auch ist es möglich, einen Ventilkörper mit durchgehender zylindrischer Leitung mit Hilfe eines an der Düsenöffnung aufgesetzten Stempels plastisch zu formen, also Material aus dem Bereich um die Düsenöffnung in diese hinein zu drücken. Dabei ist zu bedenken, daß der Durchmesser der Leitung 52 in der Größenordnung von nur einem 1 mm liegt, die FIG 2 bis 6 also eine etwa 40-fache Vergrößerung der Wirklichkeit zeigen.

Am Einfachsten läßt sich eine hohe Genauigkeit mit einem separaten Düsenkörper 54', 54" aus Zinkdruckguß sicherstellen, der gemäß FIG 4 und 5 mittels eines Düsenrohres 541' und gemäß FIG 6 mittels exnes Düsenflansches 542" mit dem Ventilkörper 5', 5" verbunden ist. Im erstgenannten Fall ist eine kraft- oder materialschlüssige, im letztgenannten Fall eine formschlüssige Verbindung mittels eines Bördelrandes 50" vorgesehen.

Claims

Patentansprüche

1. Einspritzventil zum Einspritzen von Kraftstoff in den Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine,

- mit einem Ventilkörper (5, 5', 5") der auf der Innenseite des Einspritzventils einen ringförmigen Ventilsitz (51) konzentrisch zu einer Hauptachse (H) hat, - mit einem flachen Schließteil (4), das längs der Hauptachse (H) verschiebbar angeordnet ist, durch eine Feder (6) gegen den Ventilsitz (51) gedrückt wird und durch einen Elektromagneten von dem Ventilsitz (51) abhebbar ist,

- mit einer zylindrischen Leitung (52, 52', 52") die den Ventilkörper (5, 5', 5") innerhalb des Ventilsitzes (51) von Innen nach Außen durchsetzt und außen in eine Düsenöffnung (53, 53') mündet, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,

- daß die Düsenöffnung (53, 53', 53") von einer Zentralöffnung (530, 530') und von Peripherieöffnungen (531, 531') gebildet wird, die die Zentralöffnung umgeben, nach Außen erweitern und voneinander durch Führungslappen (5401, 5401') getrennt sind,

- und daß die Peripherieöffnungen (531, 531') unα die Führungs lappen (5401, 5401') in einer Ringzone (540, 540') liegen, die zwischen der Zentralöffnung (530, 530') und dem Ende der Leitung (52, 52') angeordnet ist und mit der Hauptachse (H) einen spitzen Neigungswinkel α kleiner 90° einschließt.

2. Einspritzventil nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Führungslappen (5401, 5401') wenigstens 30 % der Fläche der Ringzone (540, 540') einnehmen.

3. Einspritzventil nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Düsenöffnung (53, 53', 53") koaxial zur Hauptachse (H) liegt.

4. Einspritzventil nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß jede Peripherieöffnung (531, 531') symmetrisch zu einer Nebenachse (N) ist, und daß die Nebenachsen (N) aller Peripherie- Öffnungen von der Hauptachse (H) ausgehen und gleichen Winkelabstand (β) voneinander haben.

5. Einspritzventil nach Anspruch 4, gekennzeichnet, durch drei Peripherieöffnung (531, 531') und einen Winkelabstand (β) von 120°.

6. Einspritzventil nach Anspruch 4 oder 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Ende jeder Peripherieöffnung (531, 531') von einem halbkreisförmigen Endstück (5310, 5310') begrenzt ist.

7. Einspritzventil nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zwischen dem Endstück (5310, 5310') jeder Peripherieöffnun (531, 531') und der Zentralöffnung (530, 530') zwei einander gegenüberliegende Seitenränder (5311, 5311') verlaufen.

8. Einspritzventil nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Seitenränder (5311) gerade verlaufen und daß sich die zwei Seitenränder (5311) benachbarte Peripherieöffnungen (531) in einem Punkt auf der kreisförmigen Zentralöffnung (530) schneiden.

9. Einspritzventil nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Seitenränder (5311') Kreisbogen sind, und daß sich die Seitenränder (5311') benachbarte Peripherieöffnungen (531') im Abstand voneinander die kreisförmige Zentralöffnung (530') erreichen.

10. Einspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Ringzone (540') mit der Düsenöffnung (53', 53") Teil eines separaten Düsenkörpers (54', 54") ist, der an dem Ventilkörper (5', 5") befestigt ist.

11. Einspritzventil nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Düsenkörper (54', 54") ein Druckgußteil tst.