DE3643523A1

DE3643523A1 - Einspritzventil fuer kraftstoffeinspritzanlagen

Info

Publication number: DE3643523A1
Application number: DE19863643523
Authority: DE
Inventors: Volker Dipl Ing Holzgrefe
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1986-12-19
Filing date: 1986-12-19
Publication date: 1988-06-30
Also published as: JPS63162960A; KR880007916A; KR950001337B1; US5044561A

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Einspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist bereits ein Einspritzventil bekannt, bei dem Strömungsöffnungen in einem Einsatzkörper so verlaufen, daß die aus ihnen austretenden Kraftstoffstrahlen auf die Ventilnadel ge richtet sind und somit der Kraftstoff zur Ventilsitzfläche hin erst umgelenkt werden muß, so daß es zu Strömungsverlusten kommt, die zu einer Verringerung der für die Kraftstoffaufbereitung zur Verfügung stehenden Energie führen.

Weiterhin ist ein Einspritzventil bekannt, bei dem sich zur Verbes serung des abgespritzten Brennstoffstrahles stromaufwärts des Ven tilsitzes parallel zur Ventillängsachse verlaufende Drallnuten vor gesehen sind, welche der Verwirbelung des Kraftstoffes bereits vor dem Durchströmen des Ventilsitzes dienen. Durch diese Drallnuten wird dem aus der Abspritzöffnung austretenden Kraftstoff eine tan gentiale Kraftkomponente aufgezwungen, der Kraftstoff wird deshalb in Form eines Sprühkegels abgespritzt. Dieser an sich günstige Ef fekt ist jedoch bei diesem bekannten Einspritzventil nur teilweise nutzbar, da der Kraftstoff nach Austritt aus den im Umfang der Ven tilnadel eingearbeiteten Drallnuten in den Bereich des (fertigungs technisch bedingten) Hinterschnitts strömt und dort stark abgebremst wird. Ein weiterer Nachteil dieses bekannten Einspritzventiles ist, daß die Zumessung der pro Zeittakt abgespritzten Kraftstoffmenge bei einem derartigen Einspritzventil durch die Größe des Strömungsquer schnittes der Abspritzöffnung stromabwärts des Ventilsitzes bei ge öffnetem Ventil bestimmt wird. Dies hat zur Folge, daß die in der Praxis unvermeidlichen Ablagerungen bei längerem Betrieb dort zu Querschnittsverminderungen und damit zu verringerten Durchflußmengen führen können. Eine solche Erscheinung ist unter der Bezeichnung "Abmagerung" bekannt und gefürchtet. Sie tritt auch bei anderen Ge staltungsformen der Zumeßzone auf, solange diese stromabwärts des Ventilsitzes liegt und damit der Saugrohratmosphäre ausgesetzt ist.

Ein weiteres bekanntes Einspritzventil bietet demgegenüber den Vor teil, daß die abzuspritzende Kraftstoffmenge stromaufwärts des Ven tilsitzes dosiert wird. Hierzu sind in einem unteren Führungsab schnitt der Ventilnadel Zumeßbohrungen vorgesehen, über die der Kraftstoff unter Druckabfall strömt. Es werden jedoch keine Maßnah men zur Erzeugung eines Kraftstoffdralles gezeigt. Außerdem ist die Anbringung der Zumeßbohrungen an der Ventilnadel fertigungstechnisch nachteilig, da zudem der hochwertige Ventilnadel-Werkstoff bearbei tet werden muß. Zur Zerstäubung des Kraftstoffes befindet sich in nerhalb der Abspritzöffnung ein Nadelzapfen.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Einspritzventil mit den kennzeichnenden Merk malen des Hauptanspruchs hat demgegennüber den Vorteil, bekannte Einspritzventile auf einfache Art und Weise so zu verbessern, daß ohne direkte Änderung der Konstruktion und unter Verwendung leicht bearbeitbarer Werkstoffe die Möglichkeit der Kraftstoffdrallerzeu gung und der Kraftstoffzumessung stromaufwärts der Ventilsitzfläche geschaffen wird und der aus den Strömungsöffnungen austretende Kraftstoff ungebremst mit hoher kinetischer Energie den Ventilsitz und die Abspritzöffnung durchströmt, wodurch ein schneller Anlauf der Strömung und eine sehr gute Kraftstoffaufbereitung erreicht wird.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Einspritzventiles möglich.

Vorteilhaft ist es, den Einsatzkörper topfförmig auszubilden, wo durch ein Verkanten vermieden wird. Es kann ebenfalls vorteilhaft sein, den Einsatzkörper in axialer Richtung zu fixieren.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Einspritzventiles,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine Teildarstellung ei nes zweiten Ausführungsbeispieles eines Einspritzventiles,

Fig. 4 eine Teildarstellung eines dritten Ausführungsbeispieles eines Ein spritzventiles,

Fig. 5 eine Teildarstellung eines vierten Ausfüh rungsbeispieles eines Einspritzventiles,

Fig. 6 einen Schnitt ent lang der Linie VI-VI in Fig. 5.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Innerhalb eines in Fig. 1 mit 1 bezeichneten Ventilgehäuses eines nicht näher dargestellten Einspritzventiles für Kraftstoffeinspritz anlagen von gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschinen befindet sich eine auf einem Spulenträger 2 aufgebrachte Magnetspule 3. Teilweise von diesem umgeben, befindet sich innerhalb des Spulen trägers 2 ein ferromagnetischer Kern 4. Einer Stirnseite des Kerns 4 zugewandt und ebenfalls teilweise innerhalb des Spulenträgers 2 ge legen, befindet sich ein Anker 5, welcher mit einer Ventilnadel 6 verbunden ist, welche ihrerseits mit einem Ende 7 in eine Ausnehmung 8 des Ankers 5 eingepaßt ist. Die Ventilnadel 6 ist in einem Düsen körper 15 verschiebbar gelagert, welcher auf nicht dargestellte Weise mit dem Ventilgehäuse 1 verbunden ist. Der Düsenkörper 15 weist eine koaxiale Führungsbohrung 16 auf, an welche sich in der der Magnetspule 3 abgewandten Richtung eine sich konisch verjüngende Ventilsitzfläche 17 anschließt, welche ihrerseits in einer Abspritz öffnung 18 endet. Die Ventilnadel 6 wird in der Führungsbohrung 16 des Düsenkörpers 15 geführt und läuft in der der Magnetspule 3 abge wandten Richtung in einem kegeligen Abschnitt 20 aus, an den sich ein schmaler Dichtabschnitt 21 anschließt. Dieser liegt bei ge schlossenem Einspritzventil direkt auf der sich verjüngenden Ventil sitzfläche 17 des Düsenkörpers 15 auf. Zum Öffnen des Einspritzven tils hebt die Ventilnadel 6 mit diesem Dichtabschnitt 21 von der Ventilsitzfläche 17 ab und gibt damit eine Durchströmöffnung für den Kraftstoff frei. Der kegelige Abschnitt 20 kann mit seiner Spitze noch teilweise in die Abspritzöffnung 18 hineinragen. Weiterhin kann der kegelige Abschnitt 20 sowohl in der dargestellten Form eines Ke gels auslaufen als auch einen Nadelzapfen aufweisen, welcher, eine koaxiale Verlägerung der Ventilnadel 6 bildend, aus der Abspritz öffung 18 des Düsenkörpers 15 hinausragt.

Die Ventilnadel 6 hat weiterhin einen sich an den Dichtabschnitt 21 anschließenden zylindrischen Abschnitt 23 und daran anschließend mit axialem Abstand zueinander zwei Führungsabschnitte 30 und 31, welche der Ventilnadel 6 innerhalb der Führungsbohrung 16 Führung geben. Die Führungsabschnitte 30, 31 weisen an ihrem Umfang Durchströmöff nungen 33 auf, welche beispielsweise als Flächen ausgebildet sein können und den Führungsabschnitten die Form von beispielsweise Vier kanten geben.

Die die Führungsabschnitte 30 und 31 aufnehmende Führungsbohrung 16 des Düsenkörpers 15 ist in der der Magnetspule 3 abgewandten Rich tung in Form einer Erweiterung 35 abgesetzt, welche fertigungstech nisch bedingt ist. Der Durchmesser der auch als "Hinterschnitt" be zeichneten Erweiterung 35 ist größer als der Durchmesser der Füh rungsbohrung 16. An die Erweiterung 35 schließt sich die bereits be schriebene Ventilsitzfläche 17 mit ihrem Basisdurchmesser 36 an.

Zwischen den Führungsabschnitten 30 und 31 weist die Ventilnadel 6 einen im Durchmesser gegenüber diesen Führungsabschnitten reduzier ten Verbindungsabschnitt 40 auf, der in radialer Richtung mit der Führungsbohrung 16 einen ringförmigen Strömungskanal 41 begrenzt.

Erfindungsgemäß ist in die Führungsbohrung 16 ein ringförmiger Ein satzkörper 43 eingeschoben, der mit einer konischen Manteldicht fläche 44 auf der Ventilsitzfläche 17 aufsitzt und dabei einen zwi schen dem Führungsabschnitt 30 und dem Einsatzkörper 43 gebildeten oberen Raum 45 von einem zwischen dem zylindrischen Abschnitt 23, der Ventilsitzfläche 17 und der unteren Stirnfläche 46 des Einsatz körpers 43 begrenzten unteren Raum 47 trennt. Der zylindrische Ab schnitt 23 der Ventilnadel 6 durchragt mit engem Spiel eine Zentral öffnung 49 des Einsatzkörpers 43. Den Einsatzkörper 43 durchdringt mindestens eine Strömungsöffnung 50. Wie in Fig. 2 dargestellt, sind es beim vorliegenden Ausführungsbeispiel vier Strömungsöffnun gen 50, an denen bei von der Ventilsitzfläche 17 abgehobenem Dicht abschnitt 21 der hindurchströmende Kraftstoff vom oberen Raum 45 zum unteren Raum 47 einen Druckabfall von beispielsweise ca. 20% der Druckdifferenz erfährt, die zwischen dem oberen Raum 45 und der Ab spritzöffnung 18 zur Verfügung steht. Die Strömungsöffnungen 50 kön nen somit mehr oder weniger der Kraftstoffzumessung dienen. Die Mün dungsöffnungen 51 der Strömungsöffnungen 50 in den unteren Raum 47 sind dabei auf die Ventilsitzfläche 17 hin gerichtet, so daß die aus den Mündungsöffnungen 51 austretenden Kraftstoffstrahlen ohne Umlen kung direkt auf die Ventilsitzfläche 17 auftreffen. Die Strömungs öffnungen 50 können dabei in vorteilhafter Weise gegenüber der Ven tillängsachse zur Erzeugung eines Dralls geneigt verlaufen, wobei die Neigung der Strömungsöffnungen 50 sowohl so verlaufen können, daß die Mündungsöffnungen 51 einen geringeren radialen Abstand zum zylindrischen Abschnitt 23 der Ventilnadel 6 haben, als die Einlaß öffnungen 52 der Strömungsöffnungen 50, als auch so, daß die Kraft stoffstrahlen eine tangentiale Komponente erhalten, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Der Einsatzkörper 43 wird infolge der unter schiedlichen Kraftstoffdruckkräfte auf seine obere Stirnfläche 53 und seine untere Stirnfläche 46 mit seiner Manteldichtfläche 44 ge gen die Ventilsitzfläche 17 gepreßt, so daß eine weitere Abdichtung am Umfang nicht erforderlich ist. Durch das enge Spiel zwischen dem zylindrischen Abschnitt 23 und der Zentralöffnung 49 des Einsatzkör pers 43 erfolgt nur ein geringer konstanter Leckstrom. An den Werk stoff des Einsatzkörpers 43 werden keine hohen Ansprüche gestellt, so daß hierfür ein kostengünstiger und leicht bearbeitbarer Werk stoff verwendet werden kann.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel der Er findung sind die gegenüber dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel gleichbleibenden und gleichwirkenden Teile mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 ist bei dem zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 der Einsatzkörper 43 nicht mehr lose beweglich im Düsenkörper 15 angeordnet, sondern wird durch eine Feder 55 in Richtung zur Ventilsitzfläche 17 beaufschlagt, die an einem Absatz 56 an der oberen Stirnfläche 53 des Einsatzkörpers 43 angreift und sich andererseits an einer zwischen der Führungsbohrung 16 und der Erweiterung 35 gebildeten Schulter 57 im Düsenkörper 15 abstützt. Durch die Anordnung der Feder 55 kann vermieden werden, daß der Einsatzkörper 43 im unruhigen Fahrbetrieb des Kraftfahrzeu ges eventuell zu starke axiale Bewegungen ausführt. Die in der Figur 3 dargestellte Feder ist beispielsweise als Kegelfeder ausgebildet, jedoch kann die Federkraft auch durch eine andere Federform erzielt werden.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel eines erfin dungsgemäßen Einspritzventiles sind die gegenüber den vorhergehenden Ausführungsbeispielen gleichbleibenden und gleichwirkenden Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, wobei eine erneute Beschreibung dieser bereits oben beschriebenen Teile unterbleibt. Bei dem dritten Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist der Einsatzkör per 43 topfförmig ausgebildet und weist einen der Ventilsitzfläche 17 zugewandten Boden 60 und einen dem Führungsabschnitt 30 der Ven tilnadel 6 zugewandten Ringrand 61 auf. Dem Ringrand 61 abgewandt ist am Boden 60 die mit der Ventilsitzfläche 17 zusammenwirkende Manteldichtfläche 44 ausgebildet. Weiterhin durchdringen den Boden die Zentralöffnung 49 und die Strömungsöffnungen 50 in der bereits oben beschriebenen Weise. Der Ringrand 61 ist nach dem Einsetzen des Einsatzkörpers 43 in den Düsenkörper 15 so radial nach außen gebo gen, daß er mit seiner dem Führungsabschnitt 30 zugewandten Rand stirnfläche 62 an der Schulter 57 zum Anliegen kommt, so daß die Manteldichtfläche 44 dichtend an die Ventilsitzfläche 17 gepreßt wird und der Einsatzkörper 43 auch bei Erschütterungen in dieser La ge fixiert bleibt.

Auch bei dem in den Fig. 5 und 6 dargestellten vierten Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung sind die gegenüber den bisherigen Aus führungsbeispielen gleichbleibenden und gleichwirkenden Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Bei dem Ausführungsbei spiel nach den Fig. 5 und 6 ist der Einsatzkörper 43 wie bei dem dritten Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ebenfalls topfförmig ausge bildet mit einem Boden 60 und einem Ringrand 61, der jedoch so lang in Richtung zum Führungsabschnitt 30 hin ausgebildet ist, daß er mit engem Spiel an der Führungsbohrung 16 anliegt und ein Verkanten des Einsatzkörpers 43 gegenüber der Ventilnadel 6 verhindert. Der Mantel 63 des Ringrandes 61 verläuft somit zylindrisch. Die dem Führungs abschnitt 30 zugewandte Randstirnfläche 64 ist vorzugsweise entspre chend dem Verlauf der Ventilnadel 6 in diesem Bereich abgeschrägt ausgebildet. Zur Randstirnfläche 64 hin offene und den Ringrand 61 durchdringende Durchgangsöffnungen 65, beim Ausführungsbeispiel sind gleichmäßig über den Umfang verteilt sechs Durchgangsöffnungen 65 vorgesehen, dienen zur Kraftstofführung vom Führungsabschnitt 30 zu den Strömungsöffnungen 50.

Wie bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 ist auch bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 5 und 6 der Einsatzkör per 43 in axialer Richtung lose im Düsenkörper 15 angeordnet und wird lediglich durch die unterschiedlichen Kraftstoffdruckkräfte in Richtung zur Ventilsitzfläche 17 hin dichtend beaufschlagt.

Claims

1. Einspritzventil für Kraftstoffeinspritzanlagen von Brennkraft maschinen mit einem Düsenkörper und einer von einem Basisdurchmesser sich konisch verjüngenden Ventilsitzfläche, einer sich daran an schließenden Abspritzöffnung und einer Ventilnadel, die einen mit der Ventilsitzfläche zusammenwirkenden Dichtabschnitt und stromauf wärts von diesem einen zylindrischen Abschnitt und mindestens einen die Ventilnadel in einer Führungsbohrung mit seinem Umfang führenden Führungsabschnitt aufweist sowie von einem ringförmigen Einsatzkör per mit einer Zentralöffnung umgeben wird, der wenigstens eine von stromaufwärts nach stromabwärts des Einsatzkörpers verlaufende Strö mungsöffnung hat, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatzkörper (43) mit einer Manteldichtfläche (44) dichtend zwischen dem Dichtab schnitt (21) und dem Führungsabschnitt (30) der Ventilnadel (6) an geordnet ist und die Ventilnadel (6) mit ihren zylindrischen Ab schnitt (23) mit engem Spiel in die Zentralöffnung (49) des Einsatz körpers (43) ragt, dessen wenigstens eine Strömungsöffnung (50) auf die Ventilsitzfläche (17) hin gerichtet ist.

2. Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatzkörper (43) topfförmig mit einem der Ventilsitzfläche (17) zugewandten Boden (60) und einem dem Führungsabschnitt (30) der Ventilnadel (6) zugewandten Ringrand (61) ausgebildet ist und im Bo den (60) die Zentralöffnung (49) sowie die mindestens eine Strö mungsöffnung (50) vorgesehen sind und der Ringrand (61) mit seinem Mantel (63) in der Führungsbohrung (16) geführt ist.

3. Einspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Ringrand (61) wenigstens eine Durchgangsöffnung (65) vorgesehen ist.

4. Einspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Einsatzkörper (43) eine den Einsatzkörper (43) in Richtung zur Ventilsitzfläche (17) hin beaufschlagende Feder (55) angreift.

5. Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß stromaufwärts der Ventilsitzfläche (17) die Führungsbohrung (16) eine Schulter (57) aufweist, an der sich ein Ringrand (61) des Ein satzkörpers (43) abstützt.

6. Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Manteldichtfläche (44) des Einsatzkörpers (43) etwa unter dem glei chen Winkel verläuft, wie die Ventilsitzfläche (17) und an dieser anliegt.

7. Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Strömungsöffnung (50) zur Erzeugung eines Dralls gegenüber der Füh rungsbohrung ( 16) geneigt verläuft.

8. Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Strömungsöffnung (50) zur Kraftstoffzumessung dient.