DE69412453T2

DE69412453T2 - Elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil

Info

Publication number: DE69412453T2
Application number: DE69412453T
Authority: DE
Inventors: Isamu Kakuda-Shi Miyagi Sasao
Original assignee: Keihin Seiki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 1994-03-25
Filing date: 1994-11-30
Publication date: 1998-12-24
Anticipated expiration: 2014-12-01
Also published as: EP0678667B1; EP0678667A3; US5540388A; DE69412453D1; EP0678667A2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kraftstoffeinspritzventil des Solenoidtyps zum Einspritzen von Kraftstoff in eine Einlaßöffnung in einer Maschine.
In den japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichungen Nrn. 90365/83, 31261/88 und 120758/82, der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 67786/93 und der japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 95572189 sind bekannte Solenoidtyp- Kraftstoffeinspritzventile beschrieben.
Bei den Kraftstoffeinspritzventilen des Solenoidtyps, welche in den japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichungen Nr.90365/83 und 31261/88 beschrieben sind, ist ein Kraftstoffkollisionsabschnitt koaxial zu einem Nadelventil an einem freien Ende des Kraftstoffeinspritzventils durch ein Trageelement vorgesehen. Diese Kraftstoffeinspritzventile weisen ein Problem darin auf, daß ein Kraftstoffsprühmuster hauptsächlich durch eine Einspritzenergie des Kraftstoffs gebildet wird, und es ist daher schwierig, jedes gewünschte Kraftstoffsprühmuster zu erzeugen. Insbesondere wenn die Menge des zugeführten Kraftstoffs klein ist, dann ändert sich das Kraftstoffsprühmuster in großem Ausmaß. Ferner besteht ein weiteres Problem darin, daß das Zerstäuben des Kraftstoffs nur schwer zu unterstützen ist, da der Kraftstoffkollisionsabschnitt eine dreieckspyramidenartige Form aufweist.
Bei den in der japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr.120758/82 und der japanischen Patentveröffentlichung Nr.67786/93 beschriebenen Kraftstoffeinspritzventilen des Solenoidtyps wird Kraftstoff in zwei Einlaßventile durch ein einziges Kraftstoffeinspritzventil eingespritzt. Bei dem in der japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr.95572/89 beschriebenen Kraftstoffeinspritzventil des Solenoidtyps wird Kraftstoff durch ein einziges Kraftstoffeinspritzventil in drei Einlaßventile eingespritzt. Diese Kraftstoffeinspritzventile sind dazu ausgebildet, eine Ablagerung des Kraftstoffs an einer Wandungsoberfläche der Einlaßöffnung zu verhindern, weisen jedoch ein Problem darin auf, daß es unmöglich ist, eine Ablagerung des Kraftstoffs an einem Stangenabschnitt des Einlaßventils zu vermeiden.
Die DE-A-42 18 869 beschreibt ein Kraftstoffeinspritzventil des Solenoidtyps mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Gemäß der vorliegenden Erfindung liegt der Luftunterstützungsdurchlaß des Kraftstoffeinspritzventils des Solenoidtyps dem freien Ende des Spritzzapfens koaxial gegenüber und ist zu diesem offen.
In einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, nicht nur Luft mit dem Kraftstoff gleichmäßig zu durchmischen, um eine Zerstäubung und das Gleichförmigmachen des Kraftstoffs zu unterstützen, sondern auch zu ermöglichen, daß Luft mit dem Kraftstoff mit einer großen Relativgeschwindigkeit kollidiert, um die Stabilisierung der Teilchengröße zu unterstützen, da der an einer Position stromabwärts des Spritzzapfens vorgesehene Luftunterstützungsdurchlaß dem freien Ende des Spritzzapfens axial gegenüberliegt
Vorzugsweise umfaßt das Solenoidtyp-Kraftstoffeinspritzventil eine an einem freien Ende des Einspritzkörpers angebrachte Kappe, und das Kraftstoffsprühnebelführungsmittel ist innerhalb der Kappe gehalten, und ein inneres Kraftstoffsprühnebelführungsmittel ist weiterhin innerhalb des Kraftstoffsprühnebelführungsmittel an einer Position stromabwärts des Spritzzapfens und dem freien Ende des Spritzzapfens koaxial gegenüberliegend angeordnet, und ein das innere Kraftstoffsprühnebelführungsmittel tragender Tragearm erstreckt sich radial von der Kappe nach einwärts.
In dieser bevorzugten Ausführungsform können nicht besprühte Bereiche (d.h. ein diskontinuierliches Sprühmuster) in dem Kraftstoffsprühmuster gebildet werden, das durch das äußere Kraftstoffsprühnebelführungsmittel und das innere Kraftstoffsprühnebelfiihrungsmittel mit einer konusartigen Form gebildet wird, indem das Kraftstoffsprühen durch die Tragearme blockiert wird. Daher ist es möglich, die Ablagerung des Kraftstoffs an dem Stangenabschnitt und der Wandungsoberfläche durch Ausbilden der nicht besprühten Bereiche derart, daß sie dem Stangenabschnitt eines Einlaßventils und einer vorausgewählten Wandungsoberfläche einer Einlaßöffnung entsprechen, zu vermeiden, wodurch eine Veränderung des Luft/Kraftstoff- Verhältnisses vermieden wird. Ferner müssen das äußere Kraftstoffsprühnebelführungsmittel, das innere Kraftstoffsprühnebelführungsmittel und der Tragearm nur zu den Solenoid-Kraftstoffeinspritzventilen des Stands der Technik, welche den Spritzzapfen umfassen, hinzugefügt werden, und daher ist es möglich, das erfindungsgemäße Solenoid-Kraftstoffeinspritzventil bei äußerst geringen Kosten zu realisieren.
Eine Mehrzahl von Tragearmen kann vorgesehen sein. Das Kraftstoffsprühmuster kann in eine Mehrzahl von halbmondförmigen Abschnitten durch das Vorsehen der Mehrzahl von Tragearmen unterteilt werden, wodurch weiter effektiv die Ablagerung von Kraftstoff an dem Stangenabschnitt des Einlaßventils und der Wandungsoberfläche der Einlaßöffnung vermieden wird.
Im Betrieb kann ein Kraftstoffsprühnebel durch eine Innenwandung des äußeren Kraftstoffsprühnebelführungsmittels und durch eine Außenwandung des inneren Kraftstoffsprühnebelführungsmittels geführt werden. Diese Maßnahme unterstützt das Aufweiten des Kraftstoffsprühnebels in eine korrekte konusartige Form.
Vorzugsweise ist das Kraftstoffsprühnebelführungsmittel in dem Einspritzkörper zum Begrenzen eines Sprühwinkels von Kraftstoff vorgesehen, und ein inneres Kraftstoffsprühnebelführungsmittel ist fest innerhalb des Kraftstoffsprühnebelführungsmittels und dem Spritzzapfen koaxial gegenüberliegend angeordnet, wobei ein Kraftstoffeinspritzdurchlaß zwischen dem inneren Kraftstoffsprühnebelführungsmittel und dem Kraftstoffsprühnebelführungsmittel gebildet ist, und wobei der Luftunterstützungsdurchlaß in dem inneren Kraftstoffsprühnebelführungsmittel vorgesehen ist, und eine Mehrzahl von zweiten Luftunterstützungsdurchlässen ist in dem Kraftstoffsprühnebelführungsmittel an einer Position vorgesehen, welche dem Kraftstoffeinspritzdurchlaß entspricht, und ist zu dem inneren Kraftstoffsprühnebelführungsmittel offen.
In dieser Ausführungsform ist es möglich, die Zerstäubung und das Gleichförmigmachen des Kraftstoffs durch die Unterstützungsluft von dem ersten Luftunterstützungsdurchlaß zu unterstützen, und ferner die Zerstäubung und das Gleichförmigmachen des Kraftstoffs durch die Unterstützungsluft von der Mehrzahl von zweiten Luftunterstützungsdurchlässen zu unterstützen, wodurch die Zerstäubung und das Gleichförmigmachen des eingespritzten Kraftstoffs und die Stabilisierung der Abgabeform sichergestellt werden.
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung und zum deutlicheren Darstellen, wie sie ausgeführt werden kann, wird nun anhand von Beispielen auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen, in welchen:
Figur 1 eine Vertikalschnitt-Seitenansicht eines Abschnitts einer Maschine ist, welche ein Solenoidtyp-Kraftstoffeinspritzventil gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt,
Figur 2 eine Vertikalschnitt-Seitenansicht des Kraftstfoffeinspritzventils ist,
Figur 3 eine vergrößerte Ansicht eines wesentlichen in Figur 2 gezeigten Teils ist;
Figur 4 eine Schnittansicht entlang einer Linie 4-4 in Figur 3 ist;
Figur 5 eine Schnittansicht entlang einer Linie 5-5 in Figur 3 ist;
Figur 6 eine Schnittansicht entlang einer Linie 6-6 in Figur 3 ist;
Figur 7 eine Vertikalschnitt-Seitenansicht eines wesentlichen Teils eines Solenoidtyp-Kraftstoffeinspritzventils gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist,
Figur 8 eine Ansicht entlang einer Linie 8-8 in Figur 7 ist;
Figur 9 eine Schnittansicht entlang einer Linie 9-9 in Figur 7 ist;
Figur 10 eine der Figur 6 entsprechende Schnittansicht ist, welche jedoch eine Modifikation eines Kraftstoffsprühmusters zeigt;
Figur 11 eine der Figur 6 entsprechende Schnittansicht ist, welche jedoch eine weitere Modifikation eines Kraftstoffsprühmusters zeigt;
Figur 12 eine der Figur 6 entsprechende Schnittansicht ist, welche jedoch eine weitere Modifikation eines Kraftstoffsprühmusters zeigt;
Figur 13 eine Vertikalschnitt-Seitenansicht eines wesentlichen Teils eines Solenoidtyp-Kraftstoffeinspritzventils gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
Figur 14 eine Ansicht entlang einer Linie 14-14 in Figur 13 ist;
Figur 15 eine Schnittansicht entlang einer Linie 15-15 in Figur 13 ist;
Figur 16 eine Vertikalschnitt-Seitenansicht eines wesentlichen Teils eines Solenoidtyp-Kraftstoffeinspritzventils gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
Figur 17 eine Ansicht entlang einer Linie 17-17 in Figur 16 ist; und
Figur 18 eine Schnittansicht entlang einer Linie 18-18 in Figur 16 ist.
Mit Bezug auf die Figuren 1 bis 6 wird nachfolgend eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Wenn man sich der Figur 1 zuwendet, so ist eine Einlaßöffnung 4 in einem Zylinderkopf 2, welcher mit einer oberen Oberfläche eines Zylinderblocks 1 einer Maschine verbunden ist, ausgebildet und steht in Verbindung mit einer Verbrennungskammer 3. Ein Einlaßverteiler 5 ist mit der Einlaßöffnung 4 verbunden und ist mit einer Seite des Zylinderkopfs 2 gekoppelt. Ein Einlaßventil 6 weist einen Stangenabschnitt 6&sub1; und einen Ventilkopf 6&sub2; auf, so daß der Ventilkopf 6&sub2; auf einem Ventilsitz 8 aufsitzen und von diesem weg bewegt werden kann, so daß die Einlaßbohrung 9 durch vertikales Bewegen des Einlaßventils 6 geöffnet und geschlossen werden kann, wobei der Stangenabschnitt 6&sub1; an einer im Zylinderkopf 2 vorgesehenen Ventilführung 7 durch einen Ventilbetätigungsmechanismus (nicht gezeigt) verschiebbar geführt ist. Ein Solenoidtyp-Kraftstoffeinspritzventil I ist in dem Einlaßverteiler 5 vorgesehen, so daß Kraftstoff von dem Solenoidtyp-Kraftstoffeinspritzventil I durch die Einlaßöffnung 4 in die Einlaßventilbohrung 9 eingespritzt wird.
Wie in Figur 2 gezeigt, umfaßt das Solenoidtyp-Kraftstoffeinspritzventil I ein im wesentlichen zylindrisches Körpergehäuse 11. Ein Spulenkern 13 mit einer um einen Außenumfang gewickelten Spule 12, ein Joch 14, eine Anschlagplatte 15, ein Einspritzkörper 16 und eine Kappe 17 sind in dem Körpergehäuse 11 von unten in der angegebenen Reihenfolge aufgenommen und durch Verstemmen eines unteren Rands des Körpergehäuses 11 auf einen Außenumfang der Kappe 17 festgelegt. Ein Abschnitt des Körpergehäuses 11, welcher innerhalb des Spulenkerns 13 angeordnet ist, bildet einen stationären Kern 11&sub1;, und ein Abschnitt des Körpergehäuses 11, welcher außerhalb der Spule 12 angeordnet ist, bildet ein Joch 11&sub2;. Ein bewegbarer Kern 18 ist vertikal bewegbar in einem Raum aufgenommen, welcher durch einen Innenumfang eines unteren Teils des Spulenkerns 13 und einen Innenumfang des Jochs 14 gebildet ist. Ein ringförmiger Federsitz 19 ist durch Preßpassung von oben in die Mitte des Körpergehäuses 11 eingepaßt, und der bewegbare Kern 18 ist durch eine Ventilfeder 20 nach unten vorgespannt, welche unter Kompression zwischen dem bewegbaren Kern 18 und dem Federsitz 19 angebracht ist.
Wie man in den Figuren 1 und 2 in Verbindung mit Figur 3 erkennt, ist ein Nadelventil 21 an dem bewegbaren Kern 18 durch Verstemmen derart festgelegt, daß es sich nach unten erstreckt, und weist ein Paar von Führungsabschnitten 211, 211, auf, die einen im wesentlichen rechtwinkligen Schnitt aufweisen und verschiebbar in ein Führungsloch 16&sub1; eingepaßt sind, das kreisförmigen Querschnitt aufweist und in dem Einspritzkörper 16 vorgesehen ist. Ein Ventilabschnitt 21&sub2;, welcher an einem unteren Abschnitt des Nadelventils 21 ausgebildet ist, kann auf einem Ventilsitz 16&sub2; aufsitzen, welcher mit einem unteren Abschnitt des Führungslochs 16&sub1; verbunden ist. Somit wird ein ringförmiges Kraftstoffeinspritzloch 16&sub3; durch den Ventilabschnitt 21&sub2; und den Ventilsitz 16&sub2; geöffnet und geschlossen.
In einem Zustand, in dem die um den Spulenkern 13 gewickelte Spule 12 entregt ist, sind der bewegbare Kern 18 und das Nadelventil 21 durch die elastische Kraft der Ventilfeder 20 nach unten vorgespannt, so daß der Ventilabschnitt 21&sub2; auf dem Ventilsitz 16&sub2; aufsitzt. Wenn die Spule 12 erregt wird, um den bewegbaren Kern 18 nach oben gegen die elastische Kraft der Ventilfeder 20 anzuziehen, wird das Nadelventil 21 nach oben bewegt, so daß der Ventilabschnitt 21&sub2; vom Ventilsitz 16&sub2; entfernt wird. Die Figuren 3, 5 und 6 zeigen das Nadelventil 21 in einem Zustand, in dem dieses nach oben bewegt worden ist und somit der Ventilabschnitt 21&sub2; vom Ventilsitz einen Abstand aufweist, wodurch das Kraftstoffeinspritzloch 16&sub3; geöffnet wird. Zu diesem Zeitpunkt ist der Hub des Nadelventils 21 durch die Anlage eines Flansches 21&sub3;, welcher an einem Zwischenabschnitt des Nadelventils 21 gebildet ist, an einer unteren Oberfläche der Anschlagplatte 15 begrenzt.
Wenn das Kraftstoffeinspritzventil 16&sub3; in der vorangehend beschriebenen Art und Weise geöffnet worden ist, dann wird zu einem oberen Ende des Körpergehäuses 11 von einer Kraftstoffzufuhrquelle (nicht gezeigt) geleiteter Kraftstoff durch einen Filter 22, einen Innenraum des Federsitzes 19, ein Durchgangsloch 18&sub1; des bewegbaren Kerns 18, einen Innenraum des Jochs 14, ein Durchgangsloch 15&sub1; in der Anschlagplatte 15, Zwischenräume zwischen den Führungslöchern 16&sub1; in dem Einspritzkörper 16 und den Führungsabschnitten 21&sub1;, 21&sub1; der Nadelventile 21, einen zwischen dem Ventilabschnitt 21&sub2; und dem Ventilsitz 16&sub2; gebildeten Zwischenraum und das Kraftstoffeinspritzloch 16&sub3; geleitet und dann eingespritzt. Zu dieser Zeit wird die durch das Kraftstoffeinspritzventil I eingespritzte Kraftstoffmenge durch Steuern der Zeitlänge der Erregung der Spule 12 bemessen.
Wie in den Figuren 3 bis 5 gezeigt, ist ein äußeres zylindrisches Kraftstoffsprühnebelführungsmittel 31 in ein Paßloch 17&sub1; eingepaßt und in diesem gehalten, welches in der mit einem unteren Ende des Einspritzkörpers 16 verbundenen Kappe 17 gebildet ist, so daß es zum Nadelventil 21 koaxial liegt. Ein Paar von Tragearmen 17&sub2; ist an einem unteren Ende der Kappe 17 derart gebildet, daß diese sich innerhalb des Paßlochs 17&sub1; erstrecken, und ein spindelförmiges inneres Kraftstoffsprühnebelführungsmittel 32 ist durch das Paar von Tragearmen 17&sub2;, 17&sub2; gehalten. Ein Paar von Nuten 31&sub1;, 31&sub1; ist in einem unteren Ende des äußeren Kraftstoffsprühnebelführungsmittels 31 ausgebildet und auf das Paar von Tragearmen 17&sub2;, 17&sub2; für das innere Kraftstoffsprühnebelführungsmittel 32 gepaßt Somit ist das äußere Kraftstoffsprühnebelführungsmittel 31 koaxial zu dem inneren Kraftstoffsprühnebelführungsmittel 32 angeordnet, und ein Paar gegenüberliegender halbmondförmiger Düsen 33, 33 ist zwischen einem Innenumfang des äußeren Kraftstoffsprühnebelführungsmittels 31 und einem Außenumfang des inneren Kraftstoffsprühnebelführungsmittels 32 gebildet.
Ein Spritzzapfen 34 ist integral an einem unteren Ende des Nadelventils 21 derart ausgebildet, daß er sich innerhalb des äußeren Kraftstoffsprühnebelführungsmittels 31 nach unten erstreckt, und weist einen Ventilkopf 34&sub3; auf&sub1; der an seinem unteren Ende ausgebildet ist, welcher Ventilkopf eine sich nach oben verjüngende Oberfläche 34&sub1; und eine nach unten gerichtete, sich verjüngende Oberfläche 34&sub2; aufweist. Somit kollidiert der durch das Kraftstoffeinspritzloch 16&sub3; hindurchgeleitete Kraftstoff mit dem Ventilkopf 34&sub3; des Spritzzapfens 34 und wird dadurch zerstäubt und in eine konusartige Form verteilt, welche einen Sprühinnenwinkel Θ&sub1; und einen Sprühaußenwinkel Θ&sub2; aufweist.
Die Kappe 17 ist mit einem Luftunterstützungsdurchlaß 17&sub3; versehen, welche sich radial von einer Außenumfangsfläche der Kappe 17 durch einen der Tragearme 17&sub2; zur Mitte des inneren Kraftstoffsprühnebelführungsmittels 32 erstreckt und sich dann von diesem nach oben erstreckt, um sich in eine obere Oberfläche des inneren Kraftstoffsprühnebelführungsmittels 32 an dessen zentralen Abschnitt zu öffnen. Die Öffnung des Luftunterstützungsdurchlasses 17&sub3; liegt einem freien Ende des Ventil kopfs 34&sub3; des Spritzzapfens 34 koaxial gegenüber (d.h. einem freien Ende der nach unten gekehrten, sich verjüngenden Oberfläche 34&sub2;). Eine ringförmige Luftkammer 37 (siehe Figur 1) ist zwischen dem Gehäusekörper 11 des Solenoidtyp- Kraftstoffeinspritzventils I und dem Einlaßverteiler 5 gebildet und ist mit einer Luftzufuhrquelle (nicht gezeigt) verbunden, und ein äußeres Ende des Luftunterstützungsdurchlasses 17&sub3; öffnet sich in die Luftkammer 37. Somit wird, wenn Luft von der Luftkammer 37 zu dem Luftunterstützungsdurchlaß 17&sub3; geleitet wird, die Luft nach oben gegen das freie Ende der nach unten gekehrten, sich verjüngenden Oberfläche 34&sub2; des Spritzzapfens 34 geblasen.
Wandungsoberflächen von Durchlässen, welche eine ringförmige Expansionskammer 35, die zwischen einem Außenumfang des Spritzzapfens 34 und dem Innenumfang des äußeren Kraftstoffsprühnebelführungsmittels 31 gebildet ist, mit dem Paar von Düsen 33, 33 verbinden, d.h. die Innenwandung des äußeren Kraftstoffsprühnebelführungsmittels 31 und die Außenwandung des inneren Kraftstoffsprühnebelführungsmittels 32, sind in einer divergierenden Art und Weise aufgespreizt, um sich an den äußeren Sprühwinkel Θ&sub2; und den inneren Sprühwinkel Θ&sub1; anzuschließen. Die Innenwandung des äußeren Kraftstoffsprühnebelführungsmittels 31 ist mit einer glatten Oberfläche, welche keinen Vorsprung aufweist, ausgebildet, und eine äußere Wandung des inneren Kraftstoffsprühnebelführungselements 32 ist mit ringförmigen Stufen 32&sub1; (siehe Figur 4) ausgebildet, welche an drei Absätzen vorgesehen sind, um den inneren Sprühwinkel Θ&sub1; vorzusehen.
Der Betrieb der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit dem vorangehend beschriebenen Aufbau wird nachfolgend beschrieben.
Wenn die Spule 12 des Solenoidtyp-Kraftstoffeinspritzventils I erregt wird, um das Nadelventil 21 nach oben zu bewegen, dann wird der Ventilabschnitt 21&sub2; des Nadelventils 21 von dem Ventilsitz 16&sub2; abgehoben, um das Kraftstoffeinspritzloch 16&sub3; zu öffnen, wodurch verursacht wird, daß Hochdruckkraftstoff durch das Kraftstoffeinspritzloch 16&sub3; in die ringförmige Expansionskammer 35 eingespritzt wird. Der in die ringförmige Expansionskammer 36 eingespritzte Kraftstoff kollidiert mit der nach oben gekehrten, sich verjüngenden Oberfläche 34&sub1; des Ventilkopfs 34&sub3; des Spritzzapfens 34, wodurch dieser zerstäubt und radial verteilt wird. Zu dieser Zeit wird Luft, welche durch den Luftunterstützungsdurchlaß 17&sub3; gegen die nach unten gekehrte, sich verjüngende Oberfläche 34&sub2; des Ventilkopfs 34&sub3; des Spritzzapfens 34 geblasen wird, radial verteilt, um gegen den zerstäubten Kraftstoff zu stoßen, wodurch dieser gleichförmig mit der Luft vermischt wird, und wodurch somit die Zerstäubung des Kraftstoffs weiter unterstützt wird. In diesem Falle stößt die von dem Luftunterstützungsdurchlaß 17&sub3; ausgestoßene Luft mit großer Relativgeschwindigkeit in einer konfrontierenden Art und Weise gegen den Kraftstoff, und daher wird die Zerstäubung des Kraftstoffs zum Vorsehen einer Stabilisierung der Teilchengröße weiter unterstützt.
Der in der vorangehend beschriebenen Art und Weise zerstäubte Kraftstoff wird durch den divergierenden Durchlaß, welcher zwischen der Innenwandung des äußeren Kraftstoffsprühnebelführungselements 31 und der Außenwandung des inneren Kraftstoffsprühnebelführungselements 32 gebildet wird, geführt und wird aus dem Paar von halbmondförmigen Düsen 33, 33, welche am unteren Ende der Kappe gebildet sind, in die Einlaßöffnung 4 gesprüht. Während dieser Zeit wird eine Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit durch die ringförmigen Stufen 32&sub1; verhindert, welcher an den drei Absätzen am inneren Kraftstoffsprühnebelführungselement 32 ausgebildet sind. Der durch die Düsen 33, 33 geleitete Kraftstoff wird in eine konusartige Form aufgespreizt und in Richtung eines Zwischenraums gesprüht, der zwischen der Einlaßventilbohrung 9 und dem Ventilkopf 62 des Einlaßventils 6 liegt.
Da das Paar von Düsen 33, 33 durch die Tragearme 17&sub2;, 17&sub2; zu einander im Abstand angeordnet ist, wird ein in Figur 6 gezeigtes Sprühmuster erzeugt. Insbesondere ist das Sprühmuster von im wesentlichen elliptischer Form mit einem größeren Durchmesser D&sub1; und einem kürzeren Durchmesser D&sub2;, wobei sprühnebeifreie Abschnitte a, a mit einer Länge L vorhanden sind, welche an einander gegenüberliegenden Orten durch die Tragearme 17&sub2;, 17&sub2; gebildet sind. Das Kraftstoffsprühmuster umfaßt ein Paar von halbmondförmigen Abschnitten, die zueinander im Abstand L liegen.
Wie man in Figur 1 erkennt, schneiden sich eine Achse des Solenoidtyp- Kraftstoffeinspritzventils I und eine Achse des Stangenabschnitts 6&sub1; des Einlaßventils 6 unter einem vorbestimmten Winkel, und daher ist die Form einer Einlaßventilbohrung 9 bei Betrachtung in der axialen Richtung des Solenoidtyp-Kraftstoffeinspritzventils I elliptisch und nicht kreisförmig Daher tritt, wenn das Kraftstoffsprühmuster mit kreisförmiger Form ausgebildet wird, das folgende Problem auf: Der Kraftstoffsprühnebel kollidiert mit einer Wandungsoberfläche der Einlaßöffnung 4 an Abschnitten der Einlaßventilbohrung 9, welche durch A und B bezeichnet sind, und wird nicht gleichmäßig oder sanft durch die Einlaßventilbohrung 9 in die Verbrennungskammer 3 eingeleitet, und daher lagert sich der Kraftstoff an der Wandungsoberfläche der Einlaßöffnung 4 ab, was zu einer Veränderung des Luftlkraftstoff-Verhältnisses führt. Der Kraftstoff kann jedoch nahezu nicht an den Abschnitten A und B der Einlaßventilbohrung 9 anstoßen, wenn das Kraftstoffsprühmuster mit im wesentlichen elliptischer Form zur Anpassung an die projezierte Form der Einlaßventilbohrung 9 ausgebildet wird, wie in dieser Ausführungsform, wodurch ein derartiges Problem beseitigt wird.
Da ferner das Kraftstoffsprühmuster in dieser Ausführungsform das Paar von spr"hnebelfreien Abschnitten a, a aufweist, welche den Abschnitten A und B entsprechen, wird die Kollision des Sprühnebels mit der Wandungsoberfläche der Einlaßöffnung 4 weiter zuverlässig vermieden. Ferner entspricht einer der sprühnebelfreien Abschnitte der Position des Stangenabschnitts 6&sub1; des Einlaßventils 6, und daher ist es möglich, zu vermeiden, daß der Kraftstoffsprühnebel an dem Stangenabschnitt 6&sub1; anstößt, um effektiv eine Änderung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses zu verhindern.
Zusätzlich ist es möglich, das Kraftstoffsprühmuster mit irgendeiner anderen Form vorzusehen, indem nur die Form des äußeren Kraftstoffsprühnebelführungsmittels 31 und die Form des inneren Kraftstoffsprühnebelführungsmittels 32 verändert wird (d.h. die Form der Kappe 17), und daher kann ein Solenoidtyp-Kraftstoffeinspritzventil I, welches für viele Zwecke geeignet ist, bei geringen Kosten vorgesehen werden.
Obgleich das Kraftstoffsprühmuster in dieser Ausführungsform lediglich entsprechend dem einzigen Einlaßventil 6 gebildet wird, wird darauf hingewiesen, daß ein Kraftstoffsprühmuster entsprechend einer Mehrzahl von Einlaßventilen gebildet werden kann. Wenn beispielsweise zwei Einlaßventile vorgesehen sind, dann kann das Kraftstoffsprühmuster derart ausgebildet werden, daß einer der halbmondförmigen Sprühnebelabschnitte einem der Einlaßventile entspricht, und der andere halbmondförmige Sprühnebelabschnitt dem anderen Einlaßventil entspricht. Auf diese Art und Weise kann die vorliegende Erfindung bei einer Doppeleinlaßmaschine verwendet werden, während durch Verwendung der halbmondförmigen Sprühnebelabschnitte entsprechend einer Mehrzahl von Einlaßventilen der gleiche Effekt wie in dieser Ausführungsform erhalten werden kann.
Die Figuren 7 bis 9 stellen eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, worin Abschnitte oder Komponenten, welche denjenigen der ersten Ausführungsform entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.
Bei einem Solenoidtyp-Kraftstoffeinspritzventil I der zweiten Ausführungsform ist ein inneres Kraftstoffsprühnebelführungsmittel 32 durch einen einzigen Tragearm 172 getragen. Daher ist eine einzige Düse 33 vorgesehen und weist eine hufeisenartige Form auf, welche ein teilweise unterbrochener Kreis ist. Ein Kraftstoffsprühmuster wird mit einer in Figur 9 gezeigten Form gebildet, welches einen einzigen sprühnebelfreien Bereich in einem Teil eines Kreises aufweist.
In der zweiten Ausführungsform entspricht der sprühnebelfreie Abschnitt des Kraftstoffsprühmusters der Position des Stangenabschnitts 6&sub1; des Einlaßventils 6. Somit ist es möglich, die Kollision eines Kraftstoffsprühnebels mit dem Stangenabschnitt 6&sub1; und dem Abschnitt A des Einlaßventils 4 zu verhindern, um eine Veränderung des Luftlkraftstoff-Verhältnisses zu vermeiden. Zusätzlich ist es in der zweiten Ausführungsform möglich, die Zerstäubung, das Gleichförmigmachen und die Stabilisierung der Teilchengröße des Kraftstoffs durch Blasen von Luft durch den Luftunterstützungsdurchlaß 173 gegen den Spritzzapfen 34 vorzusehen, so wie in der ersten Ausführungsform.
Obgleich das äußere Kraftstoffsprühnebelführungsmittel 31 bei jeder der vorangehend beschriebenen Ausführungsformen durch das unabhängige Element gebildet ist, wird darauf hingewiesen, daß das äußere Kraftstoffsprühnebelführungsmittel 31 mit dem Einspritzkörper 16 oder der Kappe 17 integral sein kann. Zusätzlich kann, obgleich das innere Kraftstoffsprühnebelführungsmittel 32 in jeder der vorangehend beschriebenen Ausführungsformen mit der Kappe 17 integral ist, das innere Kraftstoffsprühnebelführungsmittel 32 durch ein unabhängiges Teil gebildet sein. Ringförmige Stufen können ebenso in vorstehender Weise an der inneren Wandung des äußeren Kraftstoffsprühnebelführungsmittels 31 vorgesehen sein. Das Kraftstoffsprühmuster kann gemäß der Form der Einlaßöffnung 4 in geeigneter Weise geändert werden. Das Kraftstoffsprühmuster kann in der ersten Ausführungsform in das in Figur 10 gezeigte Kraftstoffsprühmuster verndert werden, und das Kraftstoffsprühmuster in der zweiten Ausführungsform kann in irgendeines der in den Figuren 11 und 12 gezeigten Kraftstoffsprühmuster verändert werden.
Die Figuren 13 bis 15 zeigen eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, worin Abschnitte oder Komponenten, welche denjenigen der ersten Ausführungsform entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.
Ein erster Luftunterstützungsdurchlaß 38 ist in einem inneren Kraftstoffsprühnebelführungsmittel 32 vorgesehen und öffnet sich in einer einem freien Ende eines Spritzzapfens 34 gegenüberliegenden Beziehung. Der erste Luftunterstützungsdurchlaß 38 steht mit der Luftkammer 37 durch einen Luftzuführdurchlaß 39 in Verbindung, der in dem Tragearm 17&sub2; der Kappe 17 vorgesehen ist. Eine Ausnehmung ist um einen Außenumfang des äußeren Kraftstoffsprühnebelführungsmittels 31 vorgesehen, um einen Luftströmungsdurchlaß 40 zwischen der Ausnehmung und dem Paßloch 17&sub1; zu bilden. Der Luftströmungsdurchlaß 40 steht mit der Luftkammer 37 (siehe Figur 1) durch eine Mehrzahl von beispielsweise drei Durchlässen 41 in Verbindung, welche in der Kappe 17 in Umfangsrichtung beabstandet vorgesehen sind. Ferner ist eine Mehrzahl von zweiten Luftunterstützungsdurchlässen 42&sub1; in dem äußeren Kraftstoffsprühnebelführungsmittel 31 vorgesehen und öffnet sich zu dem inneren Kraftstoffsprühnebelführungsmittel 32 an einem Ort, der dem Kraftstoffeinspritzdurchlaß 33 entspricht. Die zweiten Luftunterstützungsdurchlässe 42&sub1; stehen zusammen in Verbindung mit dem Luftströmungsdurchlaß 40.
Somit wird, wenn Hochdruckkraftstoff von dem Kraftstoffeinspritzloch 16&sub3; eingespritzt wird, dieser Kraftstoff durch Kollision mit der sich verjüngenden Oberfläche 34&sub1; des Ventilkopfs 34&sub3; des Spritzzapfens 34 zerstäubt, während er radial verteilt wird. Zu dieser Zeit wird Unterstützungsluft, welche durch den ersten Luftunterstützungsdurchlaß 38 in dem inneren Kraftstoffsprühnebelführungsmittel 32 zum freien Ende des Spritzzapfens 34 geblasen wird, durch Kollision mit der sich verjüngenden Oberfläche 34&sub2; des Ventilkopfs 34&sub3; verteilt und gleichförmig mit dem zerstäubten Kraftstoff gemischt. Ferner wird durch den ersten Luftunterstützungsdurchlaß 38 Unterstützungsluft in einer Gegenströmung bezüglich des Kraftstoffstroms zugeführt, und daher kollidiert der Luftstrom mit dem Kraftstrom mit hoher Relativgeschwindigkeit, wodurch die Zerstäubung des Kraftstoffs unterstützt wird und die Teilchengröße stabilisiert wird.
Der zerstäubte Kraftstoff wird über den Kraftstoffeinspritzdurchlaß 33 nach außen ausgestoßen, die Unterstützungsluft von der Mehrzahl von zweiten Luftunterstützungsdurchlässen 42&sub1; wird jedoch zu dem Kraftstoffstrom in dem Kraftstoffeinspritzdurchlaß 33 geblasen. Daher wird die Zerstäubung des Kraftstoffs weiter unterstützt, und es kann beispielsweise die Zerstäubung auf 60 um oder weniger erreicht werden. Wenn die Zerstäubung des Kraftstoffs durchgeführt wird, dann ist die Stabilisierung der Kraftstoffabgabeform im allgemeinen schwierig, kann jedoch durch Einspritzen des Sprühnebel-Kraftstoffs zusammen mit der Unterstiitzungsluft vom ersten Luftunterstützungsdurchlaß 38 und der Mehrzahl von zweiten Luftunterstützungsdurchlässen 42&sub1; erhalten werden. Daher kann der zerstäubte, gleichförmig gemachte und in seiner Form stabilisierte Kraftstoffsprühnebel in die Verbrennungskammer 3 der Maschine geleitet werden, was zu einer verbesserten Verbrennungseffizienz in der Verbrennungskammer 3 führt.
Die Figuren 16, 17 und 18 stellen eine vierte Ausführungsform dar. In dieser Ausführungsform ist eine Mehrzahl von beispielsweise drei zweiten Luftunterstützungsdurchlässen 42&sub2; in der Form von in Umfangsrichtung langgestreckten Schlitzen an in Umfangsrichtung zueinander in Abstand liegenden Orten im äußeren Kraftstoffsprühnebelführungsmittel 31 vorgesehen, welche zum inneren Kraftstoffsprühnebelführungsmittel 32 an einem Ort offen sind, welcher dem Kraftstoffeinspritzdurchlaß 33 entspricht. Die zweiten Luftunterstützungsdurchlässe 422 stehen gemeinsam in Verbindung mit dem Luftströmungsdurchlaß 40.
Selbst bei der vierten Ausführungsform kann ein Effekt vorgesehen werden, der demjenigen der dritten Ausführungsform entspricht.

Claims

1. Solenoidtyp-Kraftstoffeinspritzventil, umfassend:

einen Einspritzkörper (16),

ein Kraftstoffeinspritzloch (16&sub3;), welches in dem Einspritzkörper (16) ausgebildet ist und durch ein Nadelventil (21) geöffnet und geschlossen wird,

ein zylindrisches Kraftstoffsprühnebelführungsmittel (31), welches an einer Position stromabwärts des Kraftstoffeinspritzlochs (16&sub3;) zum Begrenzen eines Sprühwinkels von Kraftstoff vorgesehen ist,

einen Spritzzapfen (34), welcher an einem freien Ende des Nadelventils (21) derart vorgesehen ist, daß er sich durch das Kraftstoffeinspritzloch (16&sub3;) in das Kraftstoffsprühnebelführungsmittel (31) erstreckt, um den durch das Kraftstoffeinspritzloch (16&sub3;) hindurch geleiteten Kraftstoff zu zerstäuben, und

einen Luftunterstützungsdurchlaß (17&sub3;; 38), welcher in dem Kraftstoffsprühnebelführungsmittel (31) an einer Position stromabwärts des Spritzzapfens (34) angeordnet ist,

dadurch gekennzeichnet, daß der Luftunterstiitzungsdurchlaß (17&sub3;, 38) einem freien Ende des Spritzzapfens (34) koaxial gegenüberliegt und zu diesem offen ist.

2. Solenoidtyp-Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Kappe (17), welche an einem freien Ende des Einspritzkörpers (16) angebracht ist, und wobei das Kraftstoffsprühnebelführungsmittel (31) in der Kappe (17) gehalten ist und ein inneres Kraftstoffsprühnebelführungsmittel (32) ferner innerhalb des Kraftstoffsprühnebelführungsmittel (31) an einer Position stromabwärts des Spritzzapfens (34) und dem freien Ende des Spritzzapfens (34) koaxial gegenüberliegend angeordnet ist, und wobei ein Tragearm (17&sub2;), welcher das innere Kraftstoffsprühnebelführungsmittel (32) trägt, sich von der Kappe (17) radial nach innen erstreckt.

3. Solenoidtyp-Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 2, worin eine Mehrzahl von Tragearmen (17&sub2;) vorgesehen ist.

4. Solenoidtyp-Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, worin ein Kraftstoffsprühnebel durch eine Innenwandung des Kraftstoffsprühnebelführungsmittels (31) und eine Außenwandung (32&sub1;) des inneren Kraftstoffsprühnebelführungsmittels (32) geführt ist.

5. Solenoidtyp-Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, worin das Kraftstoffsprühnebelführungsmittel (31) in dem Einspritzkörper (16) zum Begrenzen eines Sprühwinkels von Kraftstoff vorgesehen ist, und wobei ein inneres Kraftstoffsprühnebelführungsmittel (32) fest innerhalb des Kraftstoffsprühnebelführungsmittels (31) und dem Spritzzapfen (34) koaxial gegenüberliegend angeordnet ist, wobei ein Kraftstoffeinspritzdurchlaß zwischen dem inneren Kraftstoffsprühnebelführungsmittel (32) und dem Kraftstoffsprühnebelführungsmittel (31) gebildet ist, und wobei der Luftunterstützungsdurchlaß (173; 38) in dem inneren Kraftstoffsprühnebelführungsmittel (32) vorgesehen ist, und wobei eine Mehrzahl von zweiten Luftunterstützungsdurchlässen (42&sub1;; 42&sub2;) in dem Kraftstoffsprühnebelführungsmittel (31) an einer Position vorgesehen ist, welche dem Kraftstoffeinspritzdurchlaß entspricht, und zu dem inneren Kraftstoffsprühnebelführungsmittel (32) offen ist.

6. Solenoidtyp-Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, worin das freie Ende (34&sub2;) des Spritzzapfens (34) sich in Richtung zu einer Öffnung des gegenüberliegenden Luftunterstützungsdurchlasses (17&sub3;; 38) verjüngt.

7. Solenoidtyp-Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 6, worin der Spritzzapfen (34) einen weiteren Abschnitt (34&sub1;) aufweist, welcher kontinuierlich mit dem sich verjüngenden freien Ende (342) ausgebildet ist, wobei der weitere Abschnitt (34&sub1;) in Richtung zu dem Kraftstoffeinspritzloch (16&sub3;) verjüngt ist.

8. Solenoidtyp-Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 2, worin das innere Kraftstoffsprühnebelführungsmittel (32) an einer Außenwandung desselben mit ringförmigen Stufen (32&sub1;) versehen ist.

9. Solenoidtyp-Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 2 oder 3, worin ein Durchlaß (39), welcher den Luftunterstützungsdurchlaß (17&sub3;; 38) mit der Außenseite des Einspritzkörpers (16) verbindet, durch den Tragearm (172) hindurch gebildet ist.