WO1993005292A1 - Elektromagnetisch betätigbares einspritzventil - Google Patents

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WO1993005292A1
WO1993005292A1 PCT/DE1992/000618 DE9200618W WO9305292A1 WO 1993005292 A1 WO1993005292 A1 WO 1993005292A1 DE 9200618 W DE9200618 W DE 9200618W WO 9305292 A1 WO9305292 A1 WO 9305292A1
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WO
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section
valve needle
bore
guide
injection valve
Prior art date
Application number
PCT/DE1992/000618
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English (en)
French (fr)
Inventor
Juergen Gras
Waldemar Hans
Volker Gandert
Hans-Peter Schmit
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO1993005292A1 publication Critical patent/WO1993005292A1/de

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M51/00—Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/061—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means
    • F02M51/0625—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures
    • F02M51/0664—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding
    • F02M51/0671—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding the armature having an elongated valve body attached thereto
    • F02M51/0675—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding the armature having an elongated valve body attached thereto the valve body having cylindrical guiding or metering portions, e.g. with fuel passages
    • F02M51/0678—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding the armature having an elongated valve body attached thereto the valve body having cylindrical guiding or metering portions, e.g. with fuel passages all portions having fuel passages, e.g. flats, grooves, diameter reductions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/04—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series
    • F02M61/10—Other injectors with elongated valve bodies, i.e. of needle-valve type
    • F02M61/12—Other injectors with elongated valve bodies, i.e. of needle-valve type characterised by the provision of guiding or centring means for valve bodies

Definitions

  • the invention is based on an electromagnetically actuated injection valve according to the preamble of the main claim.
  • a valve closing element designed as a valve needle is guided in a flow bore of a nozzle body through two guide sections provided at an axial distance from one another.
  • the guide sections are designed as a square, the corners of which are rounded.
  • the rounded corners have approximately the same radius as the flow bore and lie against the wall of the flow bore, so that the valve needle is arranged in the flow bore to be largely free of play and axially movable.
  • the fuel flows past the guide sections in the direction of a spray opening.
  • the injection valve heats up due to the waste heat emitted by the largely uncooled internal combustion engine, and part of the Fuel stored in the injection valve begins to evaporate from a certain temperature.
  • the vapor bubbles present in the fuel deteriorate, with a subsequent start the hot start properties of the internal combustion engine since the fuel, which was sprayed off with steam bubbles at first, forms an overly lean mixture due to its low density and is therefore insufficiently ignitable.
  • the vapor bubbles experience a buoyant force in the injection valve counter to the direction of gravity and, given the appropriate installation position, attempt to flow out of the injection valve in the direction of a connecting piece.
  • the rising vapor bubbles In order to flow out of the injection valve, the rising vapor bubbles must pass through the guide sections of the valve needle.
  • the small size of the cross section formed between the wall of the flow bore and a cylindrical connection section lying between the guide sections of the valve needle of the cross section formed between the wall of the flow bore and the guide sections provides one for the rising vapor bubbles Considerable flow resistance.
  • the inflowing fuel is also strongly throttled at the flow constrictions between the guide sections of the valve needle and the wall of the flow bore.
  • GB 2 198 477 A shows a holding body of a valve needle which is firmly pressed into a blind bore in an end section of an armature.
  • the end section of the armature is designed as a deformation region which axially engages around the holding body of the valve needle and is pressed into partially radially circumferential grooves of the holding body.
  • the cross section of the holding body is circular with two opposite, flattened overflow surfaces.
  • the flow path within the armature runs through an upstream of the end section arranged concentrically to this, stepped bore and by a cross section formed between the wall of the end section of the armature and the planar overflow surfaces of the holding body, which due to its small size has a further considerable flow resistance for the inflowing fuel and the ascending Show vapor bubbles.
  • a valve needle with two guide sections which has a longitudinal bore extending from the end of the valve needle facing away from the spray opening, which has a transverse bore penetrating the entire diameter of the valve needle at its downstream end with a cross-bore between the Wall of the flow bore and the connecting portion of the valve needle formed annular space is connected.
  • the transverse bore is arranged between the two guide sections.
  • the electromagnetically actuated injection valve designed according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that the flow resistances in the region of the guide sections are dethrottled in a simple manner, as a result of which the vapor bubbles generated in the fuel by the heat of an internal combustion engine flow out considerably is lightened.
  • the hot start properties of the internal combustion engine are significantly improved, particularly in the case of unfavorable applications and / or high ambient temperatures.
  • Another advantage of the flow path that is dethrottled in the region of the guide sections is the easier supply of the fuel that flows in, which improves the fuel supply to the injection valve.
  • Advantageous further developments and improvements of the injection valve specified in the main claim are possible through the measures listed in the subclaims.
  • a dethrottled design of the connection of a holding body of a valve needle to an end section of an armature and the additional creation of a flow path inside the valve needle are particularly advantageous.
  • FIG. 1 shows a section through an injection valve designed according to the invention
  • FIG. 2 shows a section through the injection valve along the line 2-2 in FIG. 1
  • FIG. 3 shows a section through the injection valve along the line 3-3 in FIG. 1
  • FIG. 4 shows a section through the injection valve along the line 4-4 in FIG. 1.
  • the electromagnetically actuated injection valve of a fuel injection system of a mixture-compressing externally ignited internal combustion engine which is shown by way of example in FIG. 1 of the drawing, has a valve housing 1 in which a magnet coil 3 is arranged on a coil carrier 2.
  • the magnet coil 3 has an electrical plug connection 4 which is embedded in a plastic ring 5 which partially encompasses the valve housing 1.
  • the coil carrier 2 of the magnet coil 3 is seated in a coil space 6 of the valve housing 1 on a connecting piece 7 which supplies the fuel and which partially projects into the valve housing 1.
  • the valve housing 1 partially surrounds the connecting piece 7 and a nozzle body 9.
  • An armature 14 is located between a spray-side end face 11 of the connecting piece 7 serving as a core and a stop disk 12 having a certain thickness for the precise setting of a residual air gap and which is placed on a shoulder 13 of the valve housing 1.
  • the armature 14 is arranged in an armature bore 17 of the valve housing 1 so as to be axially movable with a small radial distance. From two end faces, the armature 14 is provided with a first blind bore 18 and a second blind bore 18 lying opposite and opposite to the blind bore 18 and which is connected to the first blind bore 18 by a coaxial through bore 20.
  • the through bore 20 has a smaller diameter than the blind bore 18 arranged on the side of the armature 14 facing the connecting piece 7.
  • a return spring 25 is supported on the shoulder 24 formed by the blind bore 18 and the through bore 20.
  • the end of the return spring 25 facing the flow direction lies on a downstream end face of a pipe insert 26 which is firmly connected, for example, by screwing to the connecting piece 7, the screwing depth of which in the connecting piece 7 determines the pretension of the return spring 25.
  • the tube insert 26 has a particularly large inner tube cross section 27 to reduce the flow resistance.
  • a valve needle 29 with a valve needle longitudinal axis 28 penetrates a through hole 30 of the stop disk 12 and a guide hole 31 in the nozzle body 9 at a radial distance.
  • the guide hole 31 ends on the side facing away from the armature 14 with a conical valve seat surface 32 which is connected to the armature 14 opposite side of the valve needle 29 formed cone 33 forms a sealing seat 32, 33.
  • the conical valve seat surface 32 continues in the direction facing away from the armature 14 in, for example, a cylindrical nozzle body channel 34.
  • the stop disk 12 is shown enlarged in FIG. 3 of the drawing.
  • a recess 37 is provided between the through bore 30 and the circumference 36 of the stop disk 12, the clear width of which is larger than the diameter of the valve needle 29 in a section 38 between a holding body 39 and a stop shoulder 40 of the valve needle 29.
  • the stop disk 12 is interrupted by at least one further, for example part-circular recess 43 which is open to the through hole 30.
  • the through bore 30 is divided into at least two segments 44 and the cross section 45 for the fuel flow formed between the wall of the through bore 30 and the recess 43 and the wall of the valve needle 29 in the region of the section 38 is enlarged, so that in the direction of the connecting piece 7 rising steam bubbles can pass this flow constriction more easily.
  • the valve needle 29 has two guide sections 47, 48 separated from one another by a cylindrical connecting section 46, for example, which guide the valve needle 29 in the bore 31 of the nozzle body 9.
  • the first guide section 47 faces the stop shoulder 40, while the second Guide portion 48 facing the cone 33 of the valve needle 29.
  • First and second guide sections 47, 48 are designed, for example, as a square, the four corners of which are each formed as rounded guide surfaces 49.
  • the configuration of the guide sections 47, 48 as a square shown and described in the exemplary embodiment, these can of course also be designed as a triangle, pentagon or other polygon.
  • the rounding of the corners 49 is carried out with a slightly smaller radius than that of the guide bore 31 so that the valve needle 29 is supported in the guide bore 31 without play, axially movable.
  • the four guide surfaces 49 of each guide section 47, 48 are connected to one another by four, for example, concave overflow surfaces 50, so that the fuel flow formed between the wall of the guide bore 31 and the concave overflow surfaces 50 of the guide sections 47, 48 is provided for the fuel flow Cross section 51 is enlarged compared to the cross section formed in the prior art with flat overflow surfaces.
  • the flow resistance which is reduced in this way compared to a design with straight overflow surfaces due to the enlargement of the cross section 51 between the wall of the guide bore 31 and the overflow surfaces 50 facilitates the vapor bubbles rising in the direction of the connecting piece 7 Injection valve and the inflow of new fuel into the injection valve in the direction of a spray opening 52.
  • the overflow surfaces can of course have any shape that increases the cross section 51 between the wall of the guide bore 31 and leads the overflow surfaces, for example V-shaped, rectangular, or the like.
  • the valve needle 29 is firmly connected to the armature 14.
  • An end section of the blind bore 19 of the armature 14 facing the valve needle 29 is designed as a deformation region 53 which partially engages axially around the holding body 39 of the valve needle 29 which projects into the blind bore 19.
  • the holding body 39 has at least one, as shown more clearly in FIG. 2 of the drawing, two opposing contact surfaces 54 which extend in the axial direction and whose curvature almost corresponds to that of the blind bore 19 of the armature 14.
  • the two contact surfaces 54 are interrupted by at least one groove 55 which extends in the radial direction over the region of each contact surface 54.
  • the two contact surfaces 54 of the holding body 39 are separated by two opposing e.g. concave overflow surfaces 56 are separated from one another, so that the cross section 57 formed between the wall of the blind bore 19 and the overflow surfaces 56 of the holding body 39 and intended for the fuel flow is enlarged compared to a design according to the prior art with straight overflow surfaces.
  • the flow resistance reduced in this way and in the manner of steam in the direction of the connecting piece 7 facilitates the spewing out of the injection valve and the inflow of new fuel into the injection valve in the direction of the spray opening 52.
  • the number of overflow surfaces 56 on the holding body 39 can of course also be larger than two and their shape can be such that there is an enlargement of the cross-section 57 between the wall of the blind bore 19 and the overflow surfaces, for example V-shaped, rectangular or the like.
  • the valve needle 29 is provided with a central longitudinal bore 62, for example, which starts from the upstream end of the holding body 39 and penetrates the valve needle 29 in the direction of flow up to just behind the second guide section 48.
  • the connecting section 46 of the valve needle 29 is provided between the first guide section 47 and the second guide section 48 with a first transverse bore 63 which, for example, completely penetrates the valve needle 29 and the longitudinal bore 62 with that between the wall of the connecting section 46, the wall the guide bore 31 and the two guide sections 47, 48 formed first annular space 64.
  • the valve needle 29 Downstream of the second guide section 48, the valve needle 29 is provided with a second transverse bore 65, which, for example, completely penetrates the valve needle 29 and which extends between the second guide section 48, the valve seat surface 32 and connects a cylindrical end portion 66 of the valve needle 29 formed second annular space 67 with the longitudinal bore 62.
  • the annular spaces 64, 67 are directly bypassing the flow restrictions in the area of the first and second guide sections 47, 48 and in the area of the holding body 39 of the valve needle 29 pressed into the armature 14 with the connecting piece 7 in connection. This additional flow path facilitates the outflow of the vapor bubbles from the injection valve in the direction of the connecting piece 7.
  • the nozzle body channel 34 is covered, for example, by a thin plate 71, which is between the nozzle body 9 and a processing sleeve 72, which e.g. is screwed onto the nozzle body 9, is clamped.
  • the plate 71 is provided with at least one metering hole 73 which opens into a spray channel 74.
  • the armature 14 When the magnet coil 3 is energized, the armature 14 is pulled in the direction of the connecting piece 7 and the cone 33 of the valve needle 29, which is firmly connected to the armature 14, lifts off the valve seat surface 32. Between the cone 33 and the valve seat surface 32, an annular cross-section is released through which the fuel under pressure flows through the nozzle body channel 34 in the direction of the metering hole 73, which represents the narrowest cross section of the flow path of the fuel through the injection valve and is flowed through by this under a high pressure drop. The cross section of the metering bore 73 thus decides the amount of fuel sprayed off per opening interval. The metered fuel reaches the spray opening 52 via a spray channel 74.
  • a first flow path for the fuel flowing in via the connecting piece runs along the inner pipe section 27 of the pipe insert 26 through the blind and through bores 18, 19, 20 of the armature 14, through the cross section 57, through the between the stop disk 12 and the section 38 of the valve needle 29, cross section 45 formed by the cross section 51 formed between the first guide section 47 and the wall of the guide bore 31, by the cross section between the wall of the guide bore 31 and the wall of the connecting section 46 of the valve needle 29 and the two guide sections 47, 48 formed annular space 64, through the cross section 57 formed between the second guide section 48 and the wall of the guide bore 31, through the annular space 67 to the nozzle body channel 34 and further through the at least one metering bore 73 as well as the Abspritzkanals 74 extends to the spray orifice 52.
  • the injection valve in which the stored fuel begins to evaporate above a certain temperature, also heats up due to the lack of cooling.
  • fuel is injected with vapor bubbles in this state, which has insufficient ignitability, so that several attempts may be necessary until the internal combustion engine starts successfully.
  • the injection valve according to the invention has a reduced flow resistance along the first flow path described above, by means of which the vapor bubbles accumulated in the fuel can easily escape from the injection valve, as a result of which the hot start properties are decisively improved.
  • a further improvement in the hot start properties is achieved by the above-described additional second flow path, which is partially parallel to the first flow path.
  • the injection valve according to the invention is particularly suitable for use in fuel injection systems of spark-ignited internal combustion engines in which, after the internal combustion engine has been switched off, the heating caused by the waste heat of the uncooled internal combustion engine leads to a partial evaporation of the fuel stored in the injection valve.

Abstract

Bekannte, elektromagnetisch betätigbare Einspritzventile weisen entlang des Strömungsweges des Brennstoffes durch das Einspritzventil ein Vielzahl von Strömungshindernissen in Form von Querschnittsverengungen auf. Diese Querschnittsverengungen wirken als Sperren für aufsteigende Dampfblasen, die sich durch Wärmeeinwirkung nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine bilden und die Heißstarteigenschaften verschlechtern. Das neue Einspritzventil hat einen stark entdrosselten Strömungsweg. Zwei Führungsabschnitte (47, 48) einer Ventilnadel (29) haben je vier konkave Überströmflächen (50). Ein Haltekörper (39) hat zwei konkave Überströmflächen (56). Durch die konkave Ausbildung der Überströmflächen (50, 56) wird der Querschnitt des Strömungsweges in diesen Bereichen vergrößert. Zusätzlich wird der Querschnitt des Strömungsweges durch eine Längsbohrung (62) und Querbohrungen (63, 65) in der Ventilnadel (29) vergrößert. Das neue Einpritzventil eignet sich insbesondere für Brennstoffeinspritzanlagen gemischverdichtender fremdgezündeter Brennkraftmaschinen.

Description

Elektromagnetisch betätiσbares Einspritzventil
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem elektromagnetisch betätigbaren Ein¬ spritzventil nach der Gattung des Hauptanspruches. Aus der GB 2 180 887 A ist bereits ein Einspritzventil für Brennstoffein¬ spritzanlagen gemischverdichtender fremdgezündeter Brennkraftma¬ schinen bekannt, bei dem ein als Ventilnadel ausgebildetes Ventil¬ schließglied in einer Strömungsbohrung eines Düsenkörpers durch zwei mit axialem Abstand zueinander vorgesehene Führungsabschnitte ge¬ führt wird. Die Führungsabschnitte sind als Vierkant ausgebildet, deren Ecken abgerundet sind. Die abgerundeten Ecken weisen ungefähr den gleichen Radius wie die Strömungsbohrung auf und liegen an der Wandung der Strömungsbohrung an, so daß die Ventilnadel weitgehend spielfrei, axial beweglich in der Strömungsbohrung angeordnet ist. In dem zwischen der Wandung der Strömungsbohrung und den geraden Flächen jedes Führungsabschnittes freibleibenden Querschnitt strömt der Brennstoff an den Führungsabschnitten vorbei in Richtung einer Abspritzöffnung.
Wird die Brennkraftmaschine in betriebswarmen Zustand abgestellt, so erwärmt sich das Einspritzventil durch die von der weitgehend unge- kühlten Brennkraftmaschine ausgehende Abwärme, und ein Teil des im Einspritzventil gespeicherten Brennstoffs beginnt ab einer be¬ stimmten Temperatur zu verdampfen. Die im Brennstoff vorhandenen Dampfblasen verschlechtern, bei einem anschließenden Start die Heiß- starteigenschaften der Brennkraftmaschine da der im ersten Moment abgespritzte, mit Dampfblasen versetzte Brennstoff durch seine ge¬ ringe Dichte ein zu mageres Gemisch bildet und damit eine ungenü¬ gende Zündwilligkeit besitzt. Die Dampfblasen erfahren im Einspritz¬ ventil eine Auftriebskraft entgegen der Richtung der Schwerkraft und versuchen bei entsprechender Einbaulage in Richtung eines Anschlu߬ stutzens des Einspritzventils aus diesem heraus zu strömen.
Um aus dem Einspritzventil auszuströmen, müssen die aufsteigenden Dampfblasen die Führungsabschnitte der Ventilnadel passieren. Die im Verhältnis zum Querschnitt des zwischen der Wandung der Strömungs- bohrung und einem zylindrischen, zwischen den Führungsabschnitten der Ventilnadel liegenden VerbindungsabSchnittes gebildeten Ringrau¬ mes geringe Größe des zwischen der Wandung der Strömungsbohrung und den Eührungsabschnitten gebildeten Querschnitten stellt für die auf¬ steigenden Dampfblasen jedoch einen erheblichen Strömungswiderstand dar. Ferner wird auch der nachströmende Brennstoff an den Strömungs¬ verengungen zwischen den Führungsabschnitten der Ventilnadel und der Wandung der Strömungsbohrung stark gedrosselt.
In der GB 2 198 477 A ist ein Haltekörper einer Ventilnadel gezeigt, der in eine Sackbohrung eines Endabschnittes eines Ankers fest ein¬ gepreßt ist. Der Endabschnitt des Ankers ist als Verfprmungsbereich ausgebildet, der den Haltekörper der Ventilnadel axial umgreift und in teilweise radial umlaufende Nuten des Haltekörpers eingepreßt ist. Der Querschnitt des Haltekörpers ist kreisrund mit zwei gegen¬ überliegenden, abgeflachten Uberströmflächen ausgeführt. Der StrÖ- mungsweg innerhalb des Ankers verläuft durch eine stromaufwärts des Endabschnitts konzentrisch zu diesem angeordnete, gestufte Boh¬ rung und durch einen zwischen der Wandung des Endabschnittes des Ankers und den ebenen Überströmflächen des Haltekörpers gebildeten Querschnitt, der auf Grund seiner geringen Größe einen weiteren er¬ heblichen Strö ungwiderstand für den nachströmenden Brennstoff und die aufsteigenden Dampfblasen darstellen.
Aus der GB-PS 1 582 910 ist eine Ventilnadel mit zwei Führungsab¬ schnitten bekannt, die eine von dem der Abspritzöffnung abgewandten Ende der Ventilnadel ausgehende Längsbohrung hat, die durch eine an deren stromabwärtigen Ende die Ventilnadel im gesamten Durchmesser durchdringende Querbohrung mit einem zwischen der Wandung der Strö¬ mungsbohrung und dem Verbindungsabschnitt der Ventilnadel gebildeten Ringraum in Verbindung steht. Die Querbohrung ist zwischen den zwei Führungabschnitten angeordnet.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäß ausgebildete, elektromagnetisch betätigbare Ein¬ spritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches hat demgegenüber den Vorteil, daß auf einfach Art und Weise die Strömungswiderstände im Bereich der Führungsabschnitte entdrosselt werden, wodurch das Ausströmen der im Brennstoff durch Wärmeeinwir¬ kung einer Brennkraftmaschine entstandenen Dampfblasen erheblich er¬ leichtert wird. Die Heißstarteigenschaften der Brennkraftmaschine werden insbesondere bei ungünstigen Anwendungen und/oder hohen Umge¬ bungstemperaturen deutlich verbessert. Ein weiterer Vorteil des im Bereich der Führungsabschnitte entdrosselten Strömungswegs besteht in der erleichterten Zufuhr des nachstromenden Brennstoffes, wodurch die Brennstoffversorgung des Einspritzventils verbessert wird. Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor¬ teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebene Einpritzventils möglich. Besonders vorteilhaft ist eine entdrosselte Ausbildung der Verbindung eines Haltekörpers einer Ven¬ tilnadel mit einem Endabschnitt eines Ankers und die zusätzliche Schaffung eines Strömungsweges im Inneren der Ventilnadel.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäß ausgebil¬ detes Einspritzventil, Figur 2 einen Schnitt durch das Einspritzven¬ til entlang der Linie 2-2 in Figur 1, Figur 3 einen Schnitt durch das Einspritzventil entlang der Linie 3-3 in Figur 1, Figur 4 einen Schnitt durch das Einspritzventil entlang der Linie 4-4 in Figur 1.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Das in Figur 1 der Zeichnung beispielhaft dargestellte, elektro¬ magnetisch betätigbare Einspritzventil einer Brennstoffeinspritz¬ anlage einer gemischverdichtenden fremdgezundeten Brennkraftmaschine hat ein Ventilgehäuse 1, in dem auf einem Spulenträger 2 eine Magnetspule 3 angeordnet ist. Die Magnetspule 3 hat einen elektri¬ schen Steckanschluß 4, der in einem das Ventilgehäuse 1 teilweise umgreifenden Kunststoffring 5 eingebettet ist. Der Spulenträger 2 der Magnetspule 3 sitzt in einem Spulenraum 6 des Ventilgehäuses 1 auf einem den Brennstoff zuführenden Anschlußstutzten 7, der teil¬ weise in das Ventilgehäuse 1 ragt. Das Ventilgehäuse 1 umschließt dem Anschlußstutzen 7 abgewandt teilweise einen Düsenkörper 9. Zwischen einer abspritzseitigen Stirnfläche 11 des als Kern dienen¬ den Anschlußstutzens 7 und einer zum genauen Einstellen eines Rest- luftspaltes eine bestimmte Dicke aufweisenden Anschlagscheibe 12, die auf eine Schulter 13 des Ventilgehäuses 1 aufgesetzt ist, befin¬ det sich ein Anker 14. Der Anker 14 ist in einer Ankerbohrung 17 des Ventilgehäuses 1 mit geringem radialen Abstand axial beweglich ange¬ ordnet. Von zwei Stirnseiten aus ist der Anker 14 mit einer ersten Sackbohrung 18 und einer zweiten, der Sackbohrung 18 gegenüberlie¬ genden und zu dieser koaxialen Sackbohrung 19 versehen, die mit der ersten Sackbohrung 18 durch eine koaxiale Durchgangsbohrung 20 in Verbindung steht. Die Durchgangsbohrung 20 hat einen geringeren Durchmesser als die auf der dem Anschlußstutzen 7 zugewandten Seite des Ankers 14 angeordnete Sackbohrung 18. An dem durch die Sackboh¬ rung 18 und die Durchgangsbohrung 20 gebildeten Absatz 24 stützt sich ein Ende einer Rückstellfeder 25 ab. Das der Strömungsrichtung zugewandte Ende der Rückstellfeder 25 liegt an einer stromabw rtigen Stirnseite eines z.B. durch Verschrauben mit dem Anschlußstutzen 7 fest verbundenen Rohreinsatzes 26 an, dessen Einschraubtiefe in den Anschlußstutzen 7 die Vorspannung der Rückstellfeder 25 bestimmt. Der Rohreinsatz 26 hat zur Verringerung des Strömungswiderstandes einen besonders großen Rohrinnenguerschnitt 27.
Eine Ventilnadel 29 mit einer Ventilnadellängsachse 28 durchdringt mit radialem Abstand eine Durchgangsbohrung 30 der Anschlagscheibe 12 und eine Führungsbohrung 31 im Düsenkörper 9. Die Führungsbohrung 31 endet auf der dem Anker 14 abgewandten Seite mit einer kegeligen Ventilsitzfläche 32, die mit einem an der dem Anker 14 abgewandten Seite der Ventilnadel 29 ausgebildeten Konus 33 einen Dichtsitz 32, 33 bildet. Die kegelige Ventilsitzfläche 32 setzt sich in der dem Anker 14 abgewandten Richtung in einem z.B. zylindrischen Düsenkör- perkanal 34 fort. Die Anschlagscheibe 12 ist in Figur 3 der Zeichnung vergrößert dar¬ gestellt. Zwischen der Durchgangsbohrung 30 und dem Umfang 36 der Anschlagscheibe 12 ist eine Aussparung 37 vorgesehen, deren lichte Weite größer ist als der Durchmesser der Ventilnadel 29 in einem Ab¬ schnitt 38 zwischen einem Haltekörper 39 und einer Anschlagschulter 40 der Ventilnadel 29. Außer durch die Durchgangsbohrung 30 ist die Anschlagscheibe 12 durch mindestens eine weitere, z.B. teilkreisför¬ mige Aussparung 43 unterbrochen, die zur Durchgangsbohrung 30 hin offen ist. Hierdurch wird die Durchgangsbohrung 30 in wenigstens zwei Segmente 44 unterteilt und der zwischen der Wandung der Durch¬ gangsbohrung 30 sowie der Aussparung 43 und der Wandung der Ventil¬ nadel 29 im Bereich des Abschnittes 38 gebildete Querschnitt 45 für die Brennstoffströmung vergrößert, so daß in Richtung des Anschlu߬ stutzens 7 aufsteigende Dampfblasen diese StrömungsVerengung leich¬ ter passieren können.
Die Ventilnadel 29 hat durch einen z.B. zylindrischen Verbindungsab¬ schnitt 46 voneinander getrennt zwei Führungsabschnitte 47, 48, die die Ventilnadel 29 in der Euhrungsbohrung 31 des Düsenkörpers 9 füh¬ ren. Der erste Führungsabschnitt 47 ist der Anschlagschulter 40 zu¬ gewandt, während der zweite Führungsabschnitt 48 dem Konus 33 der Ventilnadel 29 zugewandt ist. Erster und zweiter Führungsabschnitt 47, 48 sind, wie Figur 4 der Zeichnung zeigt, beispielsweise als Vierkante ausgeführt, deren jeweils vier Ecken als gerundete Füh¬ rungsflächen 49 ausgebildet sind. Anstelle der beim Ausführungsbei- spiel gezeigten und beschriebenen Ausbildung der Führungsabschnitte 47, 48 als Vierkante können diese natürlich auch als Dreikante, Fünfkante oder sonstigen Mehrkante ausgebildet sein. Die Rundung der Ecken 49 ist mit einem geringfügig kleineren Radius als der der Führungsbohrung 31 so ausgeführt, daß die Ventilnadel 29 spielfrei, axial beweglich, in der Führungsbohrung 31 gelagert ist. Die jeweils vier Führungsflächen 49 jedes FührungsabSchnittes 47, 48 sind durch je vier z.B. konkave Überströmflächen 50 miteinander ver¬ bunden, so daß der zwischen der Wandung der Führungsbohrung 31 und den konkaven Überströmflächen 50 der Führungsabschnitte 47, 48 ge¬ bildete, für die Brennstoffströmung vorgesehene Querschnitt 51 ge¬ genüber dem beim Stand der Technik mit ebenen Uberströmflächen ge¬ bildeten Querschnitt vergrößert ist. Der auf diese Art und Weise ge¬ genüber einer Ausführung mit geraden Überströmflächen durch die Ver¬ größerung des Querschnitts 51 zwischen der Wandung der Führungsboh¬ rung 31 und den Überströmflächen 50 verringerte Strömungswiderstand erleichtert in Richtung des Anschlußstutzens 7 aufsteigenden Dampf¬ blasen das Ausstömen aus dem Einspritzventil sowie das Nachfließen von neuem Brennstoff in das Einspritzventil in Richtung einer Ab¬ spritzöffnung 52. Anstelle der beim Ausführungsbeispiel gezeigten konkaven Uberströmflächen 50 können die Überströmflächen natürlich jede beliebige Form haben, die zu einer Vergrößerung des Quer¬ schnitts 51 zwischen der Wandung der Führungsbohrung 31 und den Uberströmflächen führt, beispielsweise V-förmig, rechteckförmig, oder ähnliches.
Die Ventilnadel 29 ist mit dem Anker 14 fest verbunden. Ein Endab¬ schnitt der der Ventilnadel 29 zugewandten Sackbohrung 19 des Ankers 14 ist als Verformungsbereich 53 ausgeführt, der teilweise den in die Sackbohrung 19 ragenden Haltekörper 39 der Ventilnadel 29 axial umgreift. Der Haltekörper 39 weist wenigstens eine, wie Figur 2 der Zeichnung deutlicher zeigt, beim Ausführungsbeispiel zwei sich ge¬ genüberliegende Kontaktflächen 54 auf, die sich in axialer Richtung erstrecken und deren Krümmung nahezu der der Sackbohrung 19 des An¬ kers 14 entspricht. Die zwei Kontaktflächen 54 sind durch mindestens je eine sich über den Bereich jeder Kontaktfläche 54 in radialer Richtung erstreckende Nut 55 unterbrochen. Bei der Montage des An¬ kers 14 und der Ventilnadel 29 wird Material des Verformungsberei¬ ches 53 zumindest teilweise in die wenigstens eine Nut 55 des Halte- körpers 39 gepreßt, wodurch eine formschlüssige Verbindung des Ankers 14 mit der Ventilnadel 29 hergestellt wird.
Die zwei Kontaktflächen 54 des Haltekörpers 39 sind durch zwei sich gegenüberliegende z.B. konkave Uberströmflächen 56 voneinander ge¬ trennt, so daß der zwischen der Wandung der Sackbohrung 19 und den Überströmflächen 56 des Haltekörpers 39 gebildete, für die Brenn¬ stoffStrömung vorgesehene Querschnitt 57 gegenüber einer Ausführung nach dem Stand der Technik mit geraden Überströmflächen vergrößert ist. Der auf diese Art uns Weise verringerte Strömungswiderstand er¬ leichtert in Richtung des Anschlußstutzens 7 aufsteigenden Dampf¬ blasen das Ausstömen aus dem Einspritzventil sowie das Nachfließen von neuem Brennstoff in das Einspritzventil in Richtung der Ab¬ spritzöffnung 52. Die Anzahl der Überströmflächen 56 am Haltekörper 39 kann natürlich auch größer als zwei sein und deren Form derart beliebig, daß sich eine Vergrößerung des Querschnitts 57 zwischen der Wandung der Sackbohrung 19 und den Überströmflächen ergibt, bei¬ spielsweise V-förmig, rechteckförmig oder ähnliches.
Die Ventilnadel 29 ist mit einer z.B. mittigen Längsbohrung 62 ver¬ sehen, die vom stromaufwärtigen Ende des Haltekörpers 39 ausgeht und die Ventilnadel 29 in Strömungsrichtung bis kurz hinter den zweiten Führungsabschnitt 48 durchdringt. Der Verbindungsabschnitt 46 der Ventilnadel 29 ist zwischen dem ersten Führungsabschnitt 47 und dem zweiten Führungsabschnitt 48 mit einer ersten Querbohrung 63 ver¬ sehen, die die Ventilnadel 29 beispielsweise vollständig durchdringt und die Längsbohrung 62 mit dem zwischen der Wandung des Verbin¬ dungsabschnittes 46, der Wandung der Führungsbohrung 31 und den bei¬ den Führungsabschnitten 47, 48 gebildeten ersten Ringraum 64 ver¬ bindet. Stromabwärts des zweiten Führungsabschnittes 48 ist die Ven¬ tilnadel 29 mit einer zweiten, die Ventilnadel 29 beispielsweise vollständig durchdringenden Querbohrung 65 versehen, die den zwi¬ schen dem zweiten Führungsabschnitt 48, der Ventilsitzfläche 32 und einem zylindrischen Endabschnitt 66 der Ventilnadel 29 gebildeten zweiten Ringraum 67 mit der Längsbohrung 62 verbindet. Durch die er¬ ste und zweite Querbohrung 63, 65 sowie die Längsbohrung 62 stehen die Ringräume 64, 67 unter Umgehung der Strömungsverengungen im Bereich des ersten und zweiten FührungsabSchnittes 47, 48, sowie im Bereich des im Anker 14 eingepreßten Haltekörpers 39 der Ventilnadel 29 unmittelbar mit dem Anschlußstutzen 7 in Verbindung. Dieser zu¬ sätzlich Strömungsweg erleichtert das Ausströmen der Dampfblasen aus dem Einspritzventil in Richtung des Anschußstutzens 7.
Der Düsenkörperkanal 34 wird beispielsweise von einem dünnen Plätt¬ chen 71 überdeckt, das zwischen dem Düsenkörper 9 und einer Aufbe¬ reitungshülse 72, die z.B. auf den Düsenkörper 9 aufgeschraubt ist, eingespannt wird. Das Plättchen 71 ist mit wenigstens einer Zume߬ bohrung 73 versehen, die in einen Abspritzkanal 74 mündet.
Bei erregter Magnetspule 3 wird der Anker 14 in Richtung des An¬ schlußstutzens 7 gezogen und der Konus 33 der fest mit dem Anker 14 verbundenen Ventilnadel 29 hebt von der Ventilsitzfläche 32 ab. Zwi¬ schen dem Konus 33 und der Ventilsitzfläche 32 wird ein ringspaltar- tiger Querschnitt freigegeben durch den der unter Druck stehende Brennstoff durch den Düsenkörperkanal 34 in Richtung der Zumeßboh¬ rung 73 strömt, die den engsten Querschnitt des Strömungsweges des Brennstoffs durch das Einspritzventil darstellt und von diesem unter hohem Druckabfall durchströmt wird. Der Querschnitt der Zumeßbohrung 73 entscheidet somit über die Menge des pro Öffnungintervall abge¬ spritzten Brennstoffes. Über einen Abspritzkanal 74 gelangt der zu¬ gemessene Brennstoff zur Abspritzöffnung 52.
Ein erster Stömungsweg für den über den Anschlußstutzen nachfließen¬ den Brennstoff verläuft entlang des Rohrinnenguerschnittes 27 des Rohreinsatzes 26 weiter durch die Sack- und Durchgangsbohrungen 18, 19, 20 des Ankers 14, durch den Querschnitt 57, durch den zwischen der Anschlagscheibe 12 und dem Abschnitt 38 der Ventilnadel 29 ge¬ bildeten Querschnitt 45, durch den zwischen dem ersten Führungsab¬ schnitt 47 und der Wandung der Führungsbohrung 31 gebildeten Quer¬ schnitt 51, durch den zwischen der Wandung der Führungsbohrung 31, der Wandung des Verbindungsabschnittes 46 der Ventilnadel 29 und den zwei Führungsabschnitten 47, 48 gebildeten Ringraum 64, durch den zwischen dem zweiten Führungsabschnitt 48 und der Wandung der Füh¬ rungsbohrung 31 gebildeten Querschnitt 57, durch den Ringraum 67 zum Düsenkörperkanal 34 und weiter durch die wenigstens eine Zumeßboh¬ rung 73 sowie den Abspritzkanals 74 zur Abspritzöffnung 52. Ein zweiter Strömungsweg, der teilweise zu dem oben beschriebenen Strö¬ mungsweg im Bereich zwischen dem der Brennstoffströmung zugewandten Ende der Ventilnadel 29 und dem Ringraum 67 parallel verläuft, ist die Längsb'ohrung 62 mit der ersten und zweiten Querbohrung 63, 65 der Ventilnadel 29.
Wird die Brennkraftmaschine im betriebswarmen Zustand abgestellt er¬ wärmt sich in Folge der fehlenden Kühlung auch das Einspritzventil, in dem der gespeicherte Brennstoff ab einer bestimmten Temperatur zu verdampfen beginnt. Bei einem erneuten Start der Brennkraftmaschine wird in diesem Zustand mit Dampfblasen versetzter Brennstoff abge¬ spritzt, der eine unzureichende Zündfähigkeit aufweist, so daß unter Umständen mehrere Versuche bis zu einem erfolgreichen Start der Brennkraftmaschine notwendig sind. Das erfindungsgemäße Einspritz¬ ventil weist einen entlang des oben beschriebenen ersten Strömungs¬ weges reduzierten Strömungswiderstand auf durch den die im Brenn¬ stoff angesammelten Dampfblasen leicht aus dem Einspritzventil ent¬ weichen können, wodurch die Heißstarteigenschaften entscheidend ver¬ bessert sind. Eine weiter Verbesserung der Heißstarteigenschaften wird durch den oben beschreibene zusätzlichen, dem ersten Strömungs- weg teilweise parallen zweiten Strömungsweg erzielt. Das erfindungsgemäße Einspritzventil eignet sich insbesondere zur Anwendung in Brennstoffeinspritzanlagen gemischverdichtender fremd¬ gezündeter Brennkraftmaschinen bei denen nach Abstellen der Brenn¬ kraftmaschine die durch die Abwärme der ungekühlten Brennkraftma¬ schine bedingte Aufheizung zu einem teilweisen Verdampfen des im Einspritzventil gespeicherten Brennstoffs führt.

Claims

Ansprüche
1. Elektromagnetisch betätigbares Einspritzventil für Brennstoffein- spritzanlagen mit einem Ventilgehäuse und einem von einer Magnet¬ spule umgebenen Kern, auf den ein Anker ausgerichtet ist, der mit einer Ventilnadel fest verbunden ist, die eine Ventilnadellängsachse hat und in einer Führungsbohrung eines Düsenkörpers durch wenigstens einen in mindestens eine Führungs läche und mindestens eine Uber- strömfläche unterteilten Führungsabschnitt geführt ist, so daß für die BrennstoffStrömung ein Querschnitt zwischen einer Wandung der Führungsbohrung und der mindestens einen Überströmfläche des wenig¬ stens einen Führungsabschnittes gebildet wird, und mit durch den Düsenkörper, die Ventilnadel und den wenigstens einen Führungsab¬ schnitt gebildeten Ringräumen, dadurch gekennzeichnet, daß die we¬ nigstens eine Überströmfläche (50) zur Ventilnadellängsachse (28) hin ausgespart ist und der für die Brennstoffströmung vorgesehene Querschnitt (51) zwischen der mindestens einen Überströmfläche (50) des wenigstens einen Führungsabschnittes (47, 48) und der Wandung der Führungsbohrung (31) gegenüber einer Ausführung mit mindestens einer ebenen Überströmfläche vergrößert ist.
2. Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Überströmfläche (50) des wenigstens einen Führungs- abschnittes (47, 48) konkav ausgeführt ist.
3. Einspritzventil nach Anspruch 1 mit einem Haltekörper, der in mindestens eine Uberströmfläche und mindestens eine Kontaktfläche unterteilt ist und mit dem Anker fest verbunden ist, so daß für die BrennstoffStrömung ein Querschnitt zwischen dem Anker und der min¬ destens einen Überströmfläche des Haltekorpers gebildet wird, da¬ durch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Überströmfläche (56) zur Ventilnadellängsachse (28) hin ausgespart ist und der für die BrennstoffStrömung vorgesehene Querschnitt (57) zwischen der minde- stens einen Überströmfläche (56) des Haltekörpers (39) und der Wan¬ dung der Führungsbohrung (31) gegenüber einer Ausführung mit minde¬ stens einer ebenen Überströmfläche vergrößert ist.
4. Einspritzventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Überströmfläche (56) des Haltekörpers (39) konkav ausgeführt ist.
5. Einspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Ventilnadel (29) eine vom Haltekörper (39) aus¬ gehende Längsbohrung (62) hat, die stromabwärts eines jeden Füh¬ rungsabschnittes (47, 48) durch je wenigstens eine die Ventilnadel zumindest teilweise durchdringende Querbohrung (63, 65) mit den Ringräumeή (64, 67) in Verbindung steht.
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