DE2807345A1

DE2807345A1 - Wirbel-einspritzventil

Info

Publication number: DE2807345A1
Application number: DE19782807345
Authority: DE
Inventors: Norio Muto; Akinori Saito; Yasusi Tanasawa
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1977-02-21
Filing date: 1978-02-21
Publication date: 1978-08-31
Also published as: DE2807345C2; JPS53104025A

Description

BLUMBACH · WESER . BARGEN · KRAMER

PATENTANWÄLTE IN MÖNCHEN UND WIESBADEN

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78/8707

Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho 2-12, Hisakata, Tempaku-ku,
Nagoya-shi, Aichi-ken

Wirbel - Einspritzventil

München: R. Kramer Dipl.-Ing.. W. Weser Dipl.-Phys. Dr. rer. nat.. P. Hirsch Dipl.-Ing. · H. P. Brehm Dipl.-Chem. Dr. phü. nat. Wiesbaden: P.G. Blumbach Dipl.-Ing. · P.Bergen Dipt.-Ing. Dr.jur, · G. Zwirner Dipl.-Ing. Dipl.-W.-Ing,

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Die Erfindung betrifft ein Wirbel-Einspritzventil, das als Generator für Flüssigkeitspartikel,zum Beispiel als Einspritzventil, für verschiedene Verbrennungsapparate oder als Brennstoffeinspritzventil für verschiedene Wärmekraftmaschinen verwendbar ist.

Es werden bereits in großem Umfang bei Diesel- und Benzinmotoren verschiedene Arten von Brennstoffeinspritzventilen verwendet. Die bekannten Brennstoffeinspritzventile weisen jedoch

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infolge von Mangeln bei ihrem Aufbau oder bei der Genauigkeit otne Ausnahme schlechte Zerstäubungs- bzw. Vernebelungseigenschaft en auf, die weitgehend durch den Einspritzdruck beeinflußt werden und haben ein geringes Ansprechvermögen der Brennstoffeinspritzung gegenüber dem Einspritzdruck. Außerdem sind die bekannten Einspritzventile praktisch mit Problemen insofern behaftet, als sie einen komplizierten Aufbau aufweisen, der verschiedene Schwierigkeiten bedingt und eine hohe Präzision erfordert, so daß die Herstellung, die Bearbeitung und die Montage äußerst schwierig werden. Wegen der mangelhaften Brennstoffzufuhr ist es schwierig,eine vollständige Verbrennung in den erwähnten Maschinen zu erreichen, mit der Folge, daß in den Auspuffgasen giftige Gase wie Kohlenwasserstoffe (HC) und Kohlenmonoxid CO entstehen, durch die eine Luftverschmutzung verursacht wird und mit der weiteren Folge, daß das die Leistung der verschiedenen Arbeitsvorgänge vermindert und der Kraftstoffverbrauch unwirtschaftlich wird.

Bei dem Bestreben, die erwähnten Mängel und Schwierigkeiten zu beseitigen, haben die Erfinder zahlreiche Versuche und Analysen bei verschiedenen Arten von Wirbel-Einspritzventilen durchgeführt, um deren Zerstäubungseigenschaften zu studieren, das heißt, die Teilchenverhältnisse der zerstäubten Flüssigkeit (einschließlich der zahlenmäßigen Partikelverteilung, der Partikelgrößenverteilung, der Oberflächenverteilung, der Gewichts- und Volumenverteilung und des mittleren Durchmessers der verteilten Partikel),

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um die Möglichkeit zu prüfen, ein Virbel-Einspritzventil mit ausgezeichneten Zerstäubergseigenschaften zu erhalten. Als Ergebnis ist es den Erfindern gelungen, ein Wirbel-Einspritzventil zu entwickeln, mit dem selbst bei einem geringen Einspritzdruck die Flüssigkeit in Form zerstäubter Partikel eingespritzt werden kann, wie sie bisher nur schwer zu erzeugen waren, mit einem hohen Ansprechvermögen gegenüber dem Einspritzdruck, indem der Durchmesser und die Höhe der Wirbelkammer des Einspritzventils entgegen dem allgemeinen technischen Wissen extrem klein ausgebildet wurde (japanisches Patent Mr. 815 112). Dieses Wirbel-Einspritzventil wurde und wird auf den verschiedenen Gebieten der Industrie in großem Umfang benutzt, insbesondere als Brennstoffeinspritzventil für Verbrennungsmaschinen im allgemeinen und für Brenner für Gasturbinen im besonderen» Dieses Ventil weist ausgezeichnete Zerstäubungseigenschaften und ein hohes Ansprechvermögen gegenüber dem Einspritzdruck auf, um praktisch eine ausreichend hohe Arbeitsleistung und einen ausreichend hohen Wirkungsgrad zu gewährleisten, wenn es bei einer Verbrennungsmaschine eingesetzt wird, bei der der Brennstoff konstant, ohne zeitliche Veränderungen, eingespritzt wird*

Bei dem erwähnten Wirbel-Einspritzventil treten jedoch Probleme auf, wenn, es "bei Benzin- bzw. Dieselmotoren mit hin- und hergehenden Kolben eingesetzt wird, bei denen der Brennstoff mit einem sich mit der Zeit ändernden inkonstanten Durchsatz zugeführt bzw. intermittierend eingespritzt wird» Insbesondere weist

das Wirbel-Einspritzventil gemäß unserer älteren Erfindung eine Ventileinrichtung auf, die mit der Wirbelkammer in Verbindung· steht und kontinuierlich die öffnungs- und Schließbewegung des Einspritzventils mit extrem hoher Geschwindigkeit ausführt. Bei einer derartigen Ventileinrichtung bestehen jedoch Probleme hinsichtlich der Konstruktion bzw. der Präzision bei der Bearbeitung und bei der Montage. Verbunden mit diesen technischen Einschränkungen sind ungenügende, oder in einigen Fällen mangelhafte Zerstäubungseigenschaften sowie das Ansprechvermögen gegenüber dem Einspritzdruck, so daß verschiedene Schwierigkeiten wie eine Richtungsinstabilität des eingespritzten Brennstoffes auftreten. Es werden somit durch das erwähnte Einspritzventil Mangel beim Betrieb der Maschine verursacht, wie Fehlzündungen infolge einer unvollständigen Verbrennung des Brennstoffes, die wiederum die Folge einer fehlerhaften Brennstoffzufuhr ist, sowie das Entstehen giftiger Gase und ein unwirtschaftlicher Brennstoffverbrauch.

Durch die Erfindung sollen die erwähnten Schwierigkeiten eliminiert werden. Es soll innerhalb der Wirbelkammer eine starke und schnelle Wirbelströmung gebildet werden, indem tangential ein unter Druck stehendes Fluid, das in axialer Richtung keine Geschwindigkeitskomponente aufweist, der Wirbelkammer zugeführt wird. Selbst bei einem niedrigen Einspritzdruck soll der Kraftstoff mit ausgezeichneten Zerstäubungseigenschaften und einem hohen Ansprechvermögen gegenüber dem Einspritzdruck ohne Tropfenbildung, ohne Bildung grober Eraftstoffpartikel oder andere Mängel, wie sie bei bekannten Ventilen zu beobachten sind, eingespritzt werden können. In seiner Anv/endung bei Verbrennungsmaschinen oder thermischen Maschinen soll das Entstehen giftiger Gase, die eine Luftverschmutzung verursachen, verhindert werden und der Lauf des Betriebs bei niedrigen Kraftstoffkosten stabilisiert und geglättet werden.

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Ferner soll ein in der praktischen Verwendung äußerst nützliches Wirbel - Einspritzventil geschaffen werden, das einen verbesserten und vereinfachten Aufbau aufweist, so daß eine erleichterte Herstellung, Bearbeitung und Montage ermöglicht werden, die sich für eine Massenproduktion eignen, und es soll ferner das Ventil ausgezeichnet in der Haltbarkeit und einfach in der Handhabung sein, mit optimalen Zerstäubungseigenschaften und einem schnellen Ansprechvermögen der Zerstäubung gegenüber dem Einspritzdruck, unabhängig vom Aufbau der Ventileinrichtung.

Die Aufgabe wird durch die in Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird durch Ausführungsbeispiele anhand von J4- Fig. naher erläutert. Es zeigen

Fig. Λ "bis 3 in einer Schnittansicht ein Wirbel-Einspritzventil gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4- in einer Schnittansicht das Wirbel-Einspritzventil der ersten Ausführungsform, angewendet bei einem Dieselmotor;

Fig. 5 bis 8 Ansichten, die abhängig vom Einspritzdruck die Zerstäubungs- bzw. Sprühverhältnisse darstellen, die mit einem Wirbel-Einspritzventil gemäß der ersten Ausführungsform entstehen;

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Fig. 9 und 13 Schnittansichten, die verschiedene bekannte Einspritzventile darstellen;

Fig. 10 bis 12 Ansichten, die die Sprühverhältnisse darstellen, welche durch das bekannte Einspritzventil nach Fig. 9 entstehen;

Fig. 14 eine Ansicht, die die SprühVerhältnisse darstellt, welche beim Einsatz des bekannten Einspritzventils nach Fig. 13 entstehen;

Fig. 15 und 16 Schnittansichten, die ein Wirbel-Einspritzventil gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung darstellen;

Fig. 17 in einer Schnittansicht den Einsatz des Wirbel-Einspritzventils gemäß der zweiten Ausführungsform bei einem Benzinmotor;

Fig. 18 bis 20 Ansichten, die in Abhängigkeit vom Einspritzdruck die Sprühverhältnisse darstellen, die mit dem Wirbel-Einspritzventil gemäß der zweiten Ausführungsform entstehen;

Fig. 21 bis 23 Ansichten, die die SprühVerhältnisse darstellen, welche durch ein bekanntes elektromagnetisches Einspritzventil entstehen;

Fig. 24 und 25 in Schnittansichten ein Wirbel-Einspritzventil einer dritten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 26 eine Schnittansicht, die das Wirbel-Einspritzventil gemäß der dritten Ausführungsform,angewendet als KaItstartinjektor darstellt;

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Pig. 27 eine Ansicht, die die "beim Kaltstartinjektor entste-'henden Spriihverhältnisse darstellt, wenn ein bekanntes Wirbel-Einspritzventil verwendet wird;

Fig. 28 und 29 Ansichten, die abhängig vom Einspritzdruck die Sprühverhältnisse darstellen, die durch das Wirbel-Einspritzventil gemäß der dritten Ausführungsform entstehen;

I*ig. 30 in einer Teilschnittansicht ein Wirbel-Einspritzventil gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung;

Pig. 31 lind 32 Schnittansichten, die das Wirbel-Einspritzventil gemäß der vierten Ausführungsform angewendet bei einem Vorkammer-Benzinmotor darstellen; und

Pig· 33 und 34- Teilschnittansichten weiterer Ausführungsformen der Erfindung.

Die Pig. 1 bis 3 stellen als erste Ausführungsform der Erfindung ein Brennstoff- bzw. Kraftstoff einspritzventil A_x, eines durch den Druck des Kraftstoffes betätigten Typs dar, bei dem durch den Kraftstoffdruck und einen Ventilfederdruck ein Nadelventil an seinem Sitz angelegt und von ihm wieder abgehoben wird, um einen Kraftstoffeinlaßkanal zu öffnen und zu schließen,und wobei der anfängliche Kraftstoffeinspritzdruck durch Ändern der Dicke einer flachen plattenähnlichen Scheibe eingestellt wird. Das Kraftstoffeinspritzventil A^ weist am vorderen Ende eines Düsenkörpers 1 ein Düsenteil auf, das wiederum eine Kraftstoffeinspritzöffnung 2 und einen nach innen liegenden konischen Ventilsitz 3 umfaßt, der mit der Öffnung 2 in Verbundung steht„

Der Düsenkörper 1 und das Düsenteil 4 weisen in der Mitte eine !Führungsbohrung 13 und eine Nadelventilführungsbohrung 5 auf, durch die gleitbar ein Stößel 14 bzw. ein Nadelventil 6 in einer genauen Passung aufgenommen werden. Das vordere Ende des Nadelventils 6 innerhalb des Düsenteils 4 weist eine konische Form auf, um ein luftdichtes Anlegen an den Ventilsitz 3 zu ermöglichen und eine konische Druckaufnahmefläche zu bilden. Durch öffnen und Schließen des Kanals zwischen dem Ventilsitz 3 und dem Nadelventil 6, abhängig vom Kraftstoffdruck, der gegen den Druck der Ventilfeder 60 des Nadelventils 6 wirkt, wird, wie später im einzelnen beschrieben, der Kraftstoffstrahl intermittierend zugeführt. Zwischen dem Ventilsitz 3 und der konischen Druckaufnahmefläche 61 des Nadelventils 6 ist im Düsenteil 4 eine Wirbelkammer 8 vorgesehen, die aus der Kombination von konzentrischen hohlen kegelstumpfartigen und zylindrischen Abschnitten besteht. Die Wirbelkammer 8 weist bei der ersten Ausführungsform einen Durchmesser di = 4 mm und eine Höhe h ^ 1 mm auf.

Diese Werte sind nur beispielsweise gegeben. Die erste Ausführungsform ist keinesfalls auf diese Werte begrenzt. Die Erfinder haben bereits herausgefunden, daß das leistungsfähigste Wirbel-Einspritzventil einen Einspritzkanal und eine Wirbelkammer aufweist, die jeweils der folgenden Beziehung genügen

di/de ^ 2 und h/de = 0,5

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wobei di den Durchmesser der Wirbelkammer, h die Höhe der Wirbelkammer und de den Durchmesser der Einspritzöffnung bedeuten.Ein so bemessenes Wirbel-Einspritzventil weist optimale Zerstäubungseigenschaften auf und erzeugt einen Sprühstrahl bzw. Hebel von feinen Partikeln, wie er bisher nur schwer bei niedrigen Einspritzdrücken erzielbar war. Gekoppelt hiermit sind die Vorteile, daß das Ventil sehr leistungsfähig ist bei der Beschleunigung der Zerstäubung und daß es schnell auf den Einspritzdruck anspricht. Die Abmessungen der betreffenden Teile sollten bestimmt \ierden durch Auswahl von Werten, die den oben angegebenen Beziehungen genügen.

Wie in Fig. 3 dargestellt, steht die Wirbelkammer 8 mit tangentialen Zufuhrkanälen 4-0 für den unter Druck stehenden Kraftstoff in Verbindung, die durch die äußere Umfangswand des Düsenteils 4 in einer zum inneren Umfang der Wirbelkammer 8 tangentialen Richtung gebohrt sind. Die Achsen der jeweiligen Auslässe in den tangentialen Kraftstoffzufuhrkanälen 40 weisen zum inneren Umfang 80 der Wirbelkammer 8 eine tangentiale Richtung auf und sind so ausgebildet, daß sie dem zuzuführenden, unter Druck stehenden Kraftstoff ohne Geschwindigkeitskomponente in axialer Richtung eine Drehbewegung um die Achse der Wirbelkammer verleihen. Jeder der Auslässe mündet in die Wirbelkammer in der gleichen Richtung wie die Wirbelbewegung der unter Druck stehenden Flüssigkeit. Der Düsenteil 4- und der Düsenkörper 1 weisen in entsprechenden Seitenwänden 41 und 11 eine Vielzahl von Saug- bzw. Einlaßkanälen 42 und 12 für den unter Druck stehenden Kraftstoff

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auf, die "durch eine Ringnut 412 miteinander verbindbar sind, welche an den einander gegenüberliegenden Stirnseiten des Düsenteils 4 und des Düsenkörpers 1 vorgesehen ist. Die Kraftstoff einlaßkanäle 42 stehen über die tangentialen Kraftstoffkanäle 40 mit der Wirbelkammer 8 und über die Ventileinrichtung 9 mit der Einspritzöffnung 2 in Verbindung. Andererseits stehen die Einlaßkanäle 12 für den unter Druck gesetzten Kraftstoff über eine nicht dargestellte Kraftstoffpumpe mit einer nicht dargestellten Kraftstoffquelle in Verbindung. So werden die Einlaßkanäle für den unter Druck gesetzten Kraftstoff aus den Kanälen 12 gebildet, die mit einer Kraftstoffquelle in Verbindung stehen, den tangentialen Kraftstoffkanälen 40 und der Wirbelkammer 8. Der Düsenteil 4 enthält einen Stöpsel 43, der luftdicht in offene Bohrungen an der Außenseite der Verbindungsstellen der tangentialen Kraftstoffzufuhrkanäle 40 und der Kraftstoffeinlaßkanäle 42 eingesetzt und mit dem Düsenteil 4 zu einem Stück verbunden ist, wodurch die unnötigen Bohrungsabschnitte an der Außenseite der erwähnten Verbindungsstellen verstopft werden. Durch Aufschrauben einer Überwurfmutter 44 auf den Gewindeabschnitt 45 ist am vorderen Ende koaxial und zu einem Stück der Düsenteil 4 am Düsenkörper 1 befestigt. Das hintere Ende des Nadelventils 6 stößt an den Stößel 14 der koaxial und gleitbar in die Führungsbohrung IJ des Düsenkörpers 1 eingesetzt ist. Am zweiten Ende des Stößels 14 ist ein Federsitz 62 für eine Ventilfeder 60 vorgesehen, die die Ventilnadel bzw. das Nadelventil 6 gegen den Ventilsitz 3 drückt.

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Das zweite Ende der Ventilfeder 60 stößt über eine Unterlegscheibe 63 gegen den Boden einer Sackbohrung 16, die in der Mitte des Düsenkörpers 1 gebildet ist. Somit wird durch das Nadelventil 6, den Stößel 14, die Ventilfeder 60 und die Unterlegscheibe 63 ein Nadelventilandrückmechanismus 64 gebildet. Die Andrückkraft dieses Nadelventilandrückmechanismus 6A-,mit der das.Nadelventil 6 gegen den Ventilsitz gedrückt wird, kann durch Ersetzen der Unterlegscheibe 63 durch eine andere Scheibe mit anderer Dicke eingestellt werden. Die Andrückkraft wirkt dem Kraftstoffdruck entgegen, der auf die konische Druckaufnahmefläche 61 des Nadelventils 6 wirkt.

Fig. 4 zeigt die Verwendung des Wirbel-Einspritzventils A^ gemäß der ersten Ausführungsform bei einem Dieselmotor (Kompressionszündung). Der Dieselmotor 100 enthält in einem Zylinderblock 101 einen Zylinder 102, der einen Kolben 103 aufnimmt, welcher in Verbindung mit einer Kurbelwelle über eine Pleuelstange (beide sind nicht dargestellt) auf und ab bewegbar ist» Im Zylinderkopf 104 ist eine Einlaßöffnung 106 vorgesehen, die mit einem Einlaßkanal 105 in Verbindung steht, sowie eine mit einem Auslaßkanal in Verbindung stehende Auslaßöffnung (die beiden letzteren sind nicht dargestellt). Die beiden Öffnungen stehen mit der Explosions- bzw» Verbrennungskammer 108 jeweils über ein Einlaßventil 109 und ein nicht dargestelltes Auslaßventil in Verbindung, die synchron zur Drehbewegung des Motors in vorgegebenen Perioden gesteuert xirerden, um die beiden öff-

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nungen zu öffnen und zu schließen. Eine Hilfsverbrennungs- bzw. Wirbelkammer 111 ist oberhalb der Verbrennungskammer 108 vorgesehen und steht mit dieser über einen Verbindungskanal 110 in Verbindung. Die Einspritzöffnung 2 des oben beschriebenen Wirbel-Einspritzventils A₁ mündet in den Boden der Hilfsverbrennungskanimer 111, um in diese Kammer, unabhängig von dem Betrieb des Motors, für vorgegebene Zeitabschnitte eine vorgegebene Menge an Kraftstoff einzuspritzen. Eine Starter-Glühkerze 112 ist in der Hilfsverbrennungskanimer 111 an einer zum Wirbel-Einspritzventil A₁ benachbarten Stelle vorgesehen, um den eingesprühten Kraftstoff mittels elektrischer Hitze am Anfang zu zünden.

Das Wirbel-Einspritzventil A₁ gemäß der ersten Ausführungsform, dessen Aufbau oben beschrieben wurde, arbeitet auf folgende Weise.

Während des Aufwärtshubs des Kolbens 103 wird die in die Verbrennungskammer 108 über den Einlaßkanal 105, das Einlaßventil 109 und die Einlaßöffnung 106 zugeführte Luft auf ein hohes Maß komprimiert. In der Zwischenzeit spritzt das Wirbel-Einspritzventil A₁ abhängig vom Einspritzdruck Kraftstoff mit optimaler Verteilung in die Hilfsverbrennungskanimer 111 und beim Starten des Motors wird der eingespritzte Kraftstoff durch die Glühkerze 112 gezündet, worauf sich die Flammen

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über den Verbindungskanal 110 in die Verbrennungskammer 108 fortpflanzen. Während des darauf folgenden Arbeitsvorganges des Motors 100 wird der durch das Wirbel-Einspritzventil A₁

in die Hilfskammer 111 eingespritzte Kraftstoff spontan gezündet und die Flammen pflanzen sich über den Verbindungskanal 110 zur hoch komprimierten Luft in der Verbrennungskammer fort und verbrennen mit der komprimierten Luft, wodurch die Verbrennung beendet wird. Es wird nun die Arbeitsweise des
Wirbel-Einspritzventils A₁ gemäß der ersten Ausführungsform mehr im Detail erläutert.

Bei dem Wirbel-Einspritzventil A₁ ist normalerweise die
Einspritzöffnung 2 infolge der Andrückkraft des Nadelventil-Andrückmechanismus 64 durch das Nadelventil 6 verschlossen
(siehe Fig. 1). Wenn jedoch der Wirbelkammer 8,die zwischen der konischen Druckaufnahmefläche 61 des Nadelventils 6 und dem Ventilsitz 3 vorgesehen ist, synchron zur Hin- und Herbewegung des Kolbens der Kraftstoffpumpe Kraftstoff zugeführt wird und der Kraftstoffdruck auf einen vorgegebenen Ventilöffnungspegel ansteigt, dann wird das Nadelventil 6 entgegen der Andrückkraft des Nadelventilandrückmechanismus 64 angehoben, um die Einspritzöffnung 2 freizugeben, woraufhin der Kraftstoff über die Kraftstoffeinlaßkanäle 12 und 42 und die tangen- tialen Kraftstoffzuführkanäle 40 tangential in die Wirbel-

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kammer 8 einströmt, welche einen kleinen Durchmesser und eine geringe Höhe aufweist. Innerhalb der Wirbelkammer 8 wird eine starke und schnelle Wirbelströmung gebildet, da die unter Druck gesetzte Flüssigkeit, welche keine Geschwindigkeitskomponente in axialer Richtung aufweist, tangential in die Wirbelkammer eingeleitet wird. Somit wird der Kraftstoff in die Hilfsverbrennungskammer 111 in Form eines zerstäubten Strahls mit optimalen Zerstäubungseigenschaften und hohem Zerstäubungsgrad abhängig vom Einspritzdruck über die Einspritzöffnung 2 eingespritzt. Beim Einspritzen des Kraftstoffes durch die Einspritzöffnung 2 nimmt der wesentliche Teil des unter Druck stehenden Kraftstoffes eine Wirbelbzw. Drehgeschwindigkeit in tangentialer Richtung an, während der Rest eine axiale Geschwindigkeit annimmt und der Kraftstoff bewegt sich längs einer geraden Linie vorwärts, die aus der mittleren axialen Strömungsgeschwindigkeit und der mittleren tangentialen Strömungsgeschwindigkeit besteht. Als Folge hiervon wird insgesamt ein hohler Flüssigkeitsfilm von Trompeten- bzw. Glockenform gebildet. Nimmt der Einspritzdruck zu, dann ändert sich die Form des Flüssigkeitsfilms mit zunehmender Zerstäubung von einer Tulpenform (konischen Form) zu einer Glockenform und dann zu einer Trompetenform. Da der zu einer Trompetenform ausgebreitete Flüssigkeitsfilm sehr dünn wird, zerbrechen die ümfangsteile dieses Filmes in eine Vielzahl von feinen Flüssigkeitspartikeln, die zu einem Nebel zerstäuben.

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Wird das Wirbel-Einspritzventil A₁ gemäß der ersten Ausführungsform bei dem Dieselmotor 100 angewandt, dann bewirkt das Ventil z. B. 2000 bis 2500 mal pro Minute einen öffnungs- und Schließvorgang. Die charakteristischen Formen und Abmessungen des Wirbel-Einspritzventils A₁ und die Zerstäubungsverhältnisse des Kraftstoffes abhängig von den verschiedenen Arbeitsbedingungen des Dieselmotors sind die folgenden.

Soweit es das Wirbel-Einspritzventil betrifft, v/eist die Wirbelkammer einen Durchmesser di ^ 4 mm und eine Höhe h ^ 1 mm auf auf, die Einspritzöffnung hat einen Durchmesser di = 1 mm und der tangentiale Kraftstoffzuführkanal einen Durchmesser ds = 0,4 mm.

Selbst bei relativ niedrigen Kraftstoffdrücken im Bereich

von 2 bis 5 kg/cm wird, wie Fig. 5 zeigt, der Kraftstoff in Form einer Trompete versprüht bzw. zerstäubt und mit einem gleichmäßigen Durchsatz. Hierdurch entstehen praktisch optimale Zerstäubungseigenschaften unter Erzeugung eines Sprühnebels von feinen Partikeln, wie er bisher nur schwer zn erreichen war» Die Form ist äußerst effektiv bei der Beschleunigung der Zerstäubung des Kraftstoffes mit schnellem Ansprechen auf äen Sinspritzdruck.

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Bei einem Dieselmotor, bei dem die Drehgeschwindigkeit der Kraftstoffpumpe η = 750 U/min., der öffnungsdruck

des Einspritzventils Pe = 50 kg/cm und der maximale

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Druck Pmax = 100 bis 200 kg/cm beträgt, breitet sich der aus dem Wirbel-Einspritzventil A₁ eingespritzte Kraftstoff sofort am Anfangszeitpunkt der Einspritzung in Tulpenform aus, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist. Der ausgebreitete Flüssigkeitsfilm wird zu einem dünnen Film und zerstäubt in den von der Einspritzöffnung entfernten Bereichen in den mittleren Abschnitten mit relativ hoher Dichte und in den äußeren Abschnitten mit relativ niedriger Dichte, so daß er mit optimalen Zerstäubungseigenschaften und auf den Einspritzdruck schnell ansprechend zerstäubt wird. Die Zerstäubung ist zufriedenstellend ohne jegliche Tröpfchenbildung und ohne Bildung größerer Kraftstoffteilchen oder andere Mangel, die oft bei bekannten Einspritzventilen angetroffen werden.

Bei weiterem Einspritzen des Kraftstoffes durch das Wirbeleinspritzventil A₁ breitet sich die eingespritzte Flüssigkeit weiter von einem tulpenförmigen zu einem trompetenförmigen Flüssigkeitsfilm aus, der in Fig. 7 dargestellt ist. Es wird ein sehr dünner Film gebildet und die ausgebreitete Spritzflüssigkeit wird sofort und gleichmäßig über einen weiten Bereich zu extrem feinen Partikeln zerstäubt, die gut in Luft verteilt

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und mit dieser vermischt werden, wodurch sich Sprühnebel von zerstäubten Flüssigkeitspartikeln erhalten lassen, wie sie durch bekannte Einspritzventile nicht erzeugt werden konnten.

Unmittelbar vor Beendigung der Kraftstoffeinspritzung durch das Wirbel-Einspritzventil A₁ behält der Sprühnebel noch einen Flüssigkeitsfilm von Trompetenform bei, wie dies in Fig. 8 dargestellt ist und es erhalten die ümfangsbereiche des eingespritzten Sprühnebels eine abgestufte Trompetenform, wobei der gleichmäßig zerstäubte Zustand aufrecht erhalten bleibt, bis die Kraftstoffeinspritzung mit optimalen Zerstäubungseigenschaften beendet ist. Bei Abschluß des Einspritzvorgangs wird das Zerstäuben sofort und wirksam beendet, wobei die Kraftstoffzufuhr augenblicklich ohne Mängel beim Absperren und ohne Nachtröpfeln von Kraftstoff, wie es bei den bekannten Kraftstoffeinspritzventilen zu beobachten ist, unterbrochen wird. Es werden deshalb ausgezeichnete praktische Wirkungen erhalten.

Es soll hervorgehoben werden, daß sämtliche auf dem Markt befindlichen Kraftstoffeinspritzventile in Form und Konstruktion kompliziert sind und daß sie schwierig herzustellen und zu montieren sind. Stellvertretend hierfür stellt Fig. 9 ein Düsenteil eines vom Kraftstoffdruck betätigten Einspritzventils B

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dar, das eine Kolbendüse 69 aufweist. Beim Vergleich der durch das Kraftstoffeinspritzventil B und der durch das beschriebene Kraftstoffeinspritzventil A₁ nach der ersten Ausführungsform erzeugten Sprühnebel wird klar, welches Ventil bessere und welches schlechtere Eigenschaften aufweist. Bei der Ausbildung nach Fig. 9 sind das Nadelventil 7, die Kraftstoffkammer 107 und der Düsenteil 49 von den entsprechenden Teilen des Kraftstoffeinspritzventils A₁ in der Form, in der Konstruktion und in der Art, in der sie zusammengebaut sind, verschieden. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, so daß sich eine gesonderte Erläuterung erübrigt.

Beträgt der Kraftstoffdruck 5 kg/cm , die Drehgeschwindigkeit der Kraftstoffpumpe 1.000 U/min., der öffnungsdruck

des Einspritzventil Pe =50 bis 7O kg/cm und der maximale

Druck Pmax = 200 bis 500 kg/cm , dann erzeugt das Kraftstoffeinspritzventil B am Anfangszeitpunkt einen stabförmigen Flüssigkeitsfilm, wie er in Fig. 10 dargestellt ist, ohne Verbreiterung. Extrem grobe Partikel und ein Film werden bei ungleichmäßiger Strömungsgeschwindigkeit in den von der Düse entfernten Bereichen vereinigt und weisen mangelhafte Zerstäubungseigenschaften und ein extrem schlechtes Ansprechen der Zerstäubung auf den Einspritzdruck auf und es ist eine Tropfenbildung des Kraftstoffes zu beobachten.

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Bei weiterem Einspritzen des Kraftstoffes durch das Kraftstoffeinspritzventil B wird der Kraftstoff in Form eines divergierenden Flüssigkeitsfilms von relativ kleinem Spritzwinkel eingespritzt, wie dies in Fig. 11 dargestellt ist. In dem Augenblick, in dem sich der Flüssigkeitsfilm ausbreitet, wird er dünner, wobei im Abstand von der Düse 69 der mittlere Bereich eine relativ höhere Dichte und die peripheren Bereiche eine geringere Dichte aufweisen und ein Sprühnebel gebildet wird, der Partikel mit einem durchschnittlichen Durchmesser von mehr als 50 um hat. Durch das Kraftstoffeinspritzventil B können deshalb keine ausgezeichneten Zerstäubungseigenschaften und kein hohes Ansprechvermögen auf den Einspritzdruck erreicht werden.

Unmittelbar vor Beendigung des Einspritzvorganges durch das Kraftstoffeinspritzventil B wird der Kraftstoff wiederum in Form eines stabförmigen Flüssigkeitsfilm eingespritzt, der in entfernten Bereichen von der Düse 69, wo keine zerstäubten Partikel vorhanden sind, eine Fortsetzung von extrem groben Partikeln bildet» Bei Beendigung des Einspritzvorgangs kann die Kraftstoffzufuhr nicht vollständig unterbrochen werden. Die Folge sind ein fehlerhaftes Schließen und ein Machtropfen des Kraftstoffes=

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Unter den von den Erfindern bereits entwickelten Wirbel-Kraftstoffeinspritzventilen befindet sich auch ein Ventil C, das die in Fig. 13 dargestellte Form aufweist (es ist hier im wesentlichen der Düsenteil dargestellt). Das Wirbel-Kraftstoff einspritzventil C weist an der äußeren Umfangsflache eines Nadelventils 414,das in eine Nadelventilführungsbohrung 411 eines Düsenteils 413 eingepaßt ist, tangentiale Zuführkanäle 417 für die unter Druck gesetzte Flüssigkeit auf. Die tangentialen Kraftstoffzuführkanäle 417 erstrecken sich in einer zum inneren Umfang 416 der Nadelventilführungsbohrung tangentialen Richtung und sind gegenüber der Achse des Nadelventils 414 geneigt. Zwischen der unteren Stirnseite 419 des Nadelventils 414 und der inneren Wandfläche 420 der Nadelventilführungsbohrung 411 ist eine Wirbelkammer 418 vorgesehen.

Das Wirbel-Einspritzventil C ist für die Massenproduktion nicht geeignet, da es äußerst schwierig ist, das Nadelventil 414 herzustellen, zu bearbeiten und zusammenzubauen. Insbesondere das Nadelventil 414 wird oft fehlerhaft, weil die tangentialen Kraftstoffzuführkanäle 417 infolge der thermischen Behandlung, die notwendig ist, um dem Ventil einen hohen Scheuerwiderstand und einen hohen thermischen Widerstand zu verleihen, in ihren Abmessungen außerhalb der zulässigen Toleranz liegen. Außerdem treten Probleme insofern auf, als infolge der Abnutzung durch die wiederholte Auf- und Abbewegung

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des Nadelventils 414 die tangentialen Kanäle 417 verformt werden und als das Spiel zwischen dem Nadelventil 414 und der Nadelventilführungsbohrung 417 erweitert wird, wodurch Schwierigkeiten beim Einspritzen der erforderlichen Kraftstoff menge entstehen, ■ die Reparaturen und einen Ersatz der betreffenden Teile erforderlich machen.

Die Sprühverhältnisse, die durch das Wirbel-Einspritzventil C bei fortgesetzter Einspritzung hervorgerufen werden, sind in Fig. 14 dargestellt. Aus der Figur ist ersichtlich, daß es infolge Mängeln bei der Herstellung und beim Bearbeiten des Einspritzventils dem Sprühnebel an Richtungsstabilität mangeltο Es bestehen Probleme hinsichtlich der Zerstäubungseigenschaften wie hinsichtlich des Ansprechvermögens auf den Einspritzdruck. D. h. der aus dem Ventil C eingespritzte Sprühnebel divergiert ähnlich einem aufgefalteten Fächer mit einem größeren Einspritzwinkel als dem des durch das Kraftstoffeinspritzventil B erzeugten Sprühnebels, aber die Einspritzung des Flüssigkeitsfilms wird zu einer Seite der Achse der Einspritzöffnung abgelenkt und wird gegen die divergierenden Bereiche hin dünner. Der Sprühnebel hat selbst in entfernten Bereichen gute Zerstäubungseigenschaften, es wird jedoch die Richtung der Einspritzung in starkem Maße zu einer Seite hin abgelenkt bei ungleichmäßiger Sprühverteilung, so daß die Gefahr besteht, daß keine geeignete Kraftstoffzufuhr bewirkt wird.

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Aus dem Vorhergehenden folgt, daß das Wirbel-Einspritzventil A₁ besonders ausgezeichnete Wirkungen hinsichtlich der Zerstäubungseigenschaften und hinsichtlich des Ansprechens auf den Einspritzdruck aufweist, die weder durch das Kraftstoffeinspritzventil B noch durch das Wirbel-Einspritzventil C erreicht werden können. Außerdem können die Wirbelkammer 8 und die tangentialen Kraftstoffzuführkanäle 40,die wesentliche Elemente des Wirbel-Einspritzventils A darstellen, gut im Düsenteil 4 und in Seitenwandabschnitten der Kraftstoffeinleitungskanäle 42 vorgesehen werden. Das Wirbel-Einspritzventil A₁ ist von den bekannten Einspritzventilen vollständig verschieden, indem einfach durch Bohren der tangentialen Kraftstoffzuführkanäle 40 durch die Wand des Düsenteils 4 in Verbindung mit dem Kraftstoffeinleitungskanal 42 und der Wirbelkammer 8 eine Herstellung und eine Bearbeitung mit hoher Präzision erreicht werden können. Darüberhinaus können einfach durch Einsetzen der Stöpsel 43 in die unnötig offenen Bohrungen an der Außenseite der Verbindungsstellen zwischen dem tangentialen Kraftstoffzuführkanal 40 und dem Kraftstoffeinleitungskanal 42 Kraftstoffeinleitungskanäle hoher Präzision gebildet werden, so daß Erzeugnisse hoher Qualität bei hoher Produktionsleistung verfügbar werden. Insbesondere ist das Wirbel-Einspritzventil A- in der Form und im Aufbau des Düsenteils 4 vereinfacht. Hierdurch werden die Herstellung, die maschinelle Bearbeitung und der Zusammenbau einfacher und geeigneter für die Massenherstellung verglichen zu den bekannten Einspritz-

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ventilen, das Ventil ist frei von verschiedenen Mangeln der bekannten Ventile, weist eine erhöhte Beständigkeit auf, ist leicht zu handhaben und kann mit geringeren Kosten hergestellt werden.

Darüberhinaus kann das Wirbel-Einspritzventil A₁ gemäß der ersten Ausführungsform, wenn es bei einem Dieselmotor 100 angewandt wird, die Zufuhr des eingespritzten Kraftstoffes in optimaler Weise bewirken, so daß es möglich wird, eine vollständige Verbrennung des Kraftstoffes zu erreichen und eine Luftverschmutzung infolge giftiger Gase zu verhindern, ferner einen stabilen und glatten Lauf des Motors zu gewährleisten und den Kraftstoffverbrauch zu reduzieren.

Es wird nun ein Wirbel-Einspritzventil A_? beschrieben, das die zweite Ausführungsform dieser Erfindung darstellt und bei dem es sich um einen von der ersten Ausführungsform verschiedenen Typ handelt. Wie in den Fig. 15 bis 17 dargestellt, bewegt sich in. dem Wirbel-Einspritzventil Ä- ein Kolben abhängig von einer erregenden Impulsspannung, die an eine elektromagnetische Spule angelegt itfird uad legt das Nadelventil an seinen Sits an und hebt es vom Sitz ab, um das öffnen und Schließen des Einlaßkanals für den unter Druck gesetzten Kraftstoff zu steuern und damit entsprechend der Länge der stromleitenden Perioden der elektromagnetischen Spule die Menge

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an eingespritztem Kraftstoff zu steuern. Das elektromagnetische bzw. elektronische Wirbel-Einspritzventil A- (bzw. elektronische Kraftstoffeinspritzvorrichtung) weist am vorderen Ende eines Düsenkörpers 201 einen Düsenteil 204 einer Zapfendüse (einschließlich einer Drossel) einschließlich einer Kraftstoffeinspritzöffnung 202 und eines konischen Ventilsitzes 203 auf, der an einem inneren Hohlraum des Düsenteils 204 gebildet ist und mit der Einspritzöffnung in Verbindung steht. Der Düsenkörper 201 und der Düsenteil 204 weisen in der Mitte eine Nadelventilführungsbohrung 205 und eine Führungsbohrung 213 auf, durch die über eine genaue Passung ein Nadelventil 206, das mit einem Anschlag 207 versehen ist und ein Kolben 214 gleitbar aufgenommen werden, der mit dem Nadelventil 206 zu einem Stück verbunden ist. Das vom Düsenteil 204 aufgenommene Nadelventil 206 bildet eine Zapfendüse, die von der ersten Ausführungsform verschieden ist und weist ein konisch geformtes vorderes Ende für die luftdichte Anlage an dem Ventilsitz 203 auf. Das Nadelventil ist ferner mit einer Ventileinrichtung 209 versehen, um durch gesteuerte öffnungs- und Schließvorgänge des Nadelventils 206 am Ventilsitz 203 intermittierend Kraftstoff einzuspritzen, wobei die Steuerung durch Erregen und Entregen der elektromagnetischen Spule der elektromagnetischen Nadelventilsteuereinrichtung erfolgt. Zwischen dem Ventilsitz 203 der Einspritzöffnung 202, die in der Mitte des Düsenteils 204 vorgesehen ist und einer konischen Druckaufnahmefläche 261, die am vorderen Ende des

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Nadelventils 206 vorgesehen ist, befindet sich eine Wirbelkammer 208, die aus koaxialen miteinander verbundenen hohlen Abschnitten besteht, von denen der eine kegeistumpfförmig und der andere zylindrisch ausgebildet ist. Die Wirbelkammer 208 v/eist zwischen ihrer Form und ihren Abmessungen (Durchmesser di, Höhe h und Durchmesser der Kraftstoffeinspritzöffnung de) nahezu die gleiche Beziehung wie die Wirbelkammer der ersten Ausführungsform auf. Bei dem Wirbel-Einspritzventil A- der zweiten Ausführungsform steht die Wirbelkammer 208 mit tangentialen Zuführkanälen 240 für den unter Druck gesetzten Kraftstoff in Verbindung, die die Seitenwand des Düsenteils 204 durchdringen. Der Düsenteil 204 weist ferner Einlaßkanäle 24 2 für den unter Druck gesetzten Kraftstoff auf, die parallel zur Achse der Wirbelkammer 208 in der Seitenwand 241 gebildet sind. Der Düsenkörper 201 besitzt einen Einlaßkanal 212 für den unter Druck gesetzten Kraftstoff, der koaxial zur Wirbelkammer 208 in der Seitenwand 211 gebildet ist. Die Kraftstoffeinlaßkanäle 212 und 242 stehen durch eine Ringnut 243' miteinander in Verbindung, die zwischen den einander gegenüberliegenden Stirnseiten des Düsenteils 204 und des Düsenkörpers 201 vorgesehen ist. Die Verbindung wird über einen Kraftstoffzuführkanal 297 hergestellt, der aus einer mittleren Bohrung 298, die mit der Ringnut verbunden ist, und einer Anzahl offener Bohrungen 299 besteht, die die Seitenwand des Düsenteils durchdringen und die Bohrung 298 mit den Kraftstoff-

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einlaßkanälen 242 verbinden. Der Kraftstoffeinlaßkanal 24 2 steht mit der Kraftstoffeinspritzöffnung 202 über den tangentialen Zuführungskanal 240 für den unter Druck gesetzten Kraftstoff, sowie die Wirbelkammer 208 und die Ventileinrichtung in Verbindung. Andererseits steht der Kraftstoffeinlaßkanal mit einer extern vorgesehenen Kraftstoffquelle (nicht dargestellt) über eine Kraftstoffpumpe (nicht dargestellt) in Verbindung. Am zweiten Ende des Kolbens 214 ist ein IPe&ersitz zur Aufnahme einer Ventilfeder 260 vorgesehen, die das Nadelventil 206 in Anlage an den Ventilsitz 203 drückt. Das zweite Ende der Ventilfeder 260 stößt gegen ein Ende einer Hülse 263, die in den Kraftstoffeinlaßkanal 212 eingepaßt und befestigt ist. Eine ringförmige elektromagnetische Nadelventilsteuereinrichtung 250, die das Anlegen und Abheben des Nadelventils 206 steuert, ist luftdicht und isoliert innerhalb der Seitenwand des Düsenkörpers 201 vorgesehen und um den Kraftstoffeinlaßkanal 212 angeordnet, wie dies Fig. 15 zeigt. Die elektromagnetische Nadelventilsteuereinrichtung 250 besitzt einen festen Eisenkern 251, in den ein Teil 212· koaxial eingepaßt ist, um den Kraftstoffeinlaßkanal 212 zu bilden. Eine elektromagnetische Spule 252 hat eine Vielzahl von Windungen, die um die äußere Peripherie des festen Kerns gewickelt sind. Ein Joch 253 bedeckt die elektromagnetische Spule 252 und hält gleichzeitig den ortsfesten Eisenkern 251 in Position. Die Außenwand 201' des Düsenkörpers 201 umschließt den feststehenden

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Kern 251, die elektromagnetische Spule 252, das Joch 253 und den Düsenteil 241 gemeinsam luftdicht und isoliert. Der feststehende Kern 251 nimmt in seinem inneren Hohlraum ein Ende des oben erwähnten Kolbens 214 auf« Somit erzeugt die elektromagnetische Nadelventilsteuereinrichtung 250 eine elektromagnetische Anziehungskraft, wenn an die elektromagnetische Spule 252 eine erregende Impulsspannung angelegt wird, so daß der Kolben 215 nach oben gezogen und der Kraftstoffkanal zwischen dem Nadelventil 206 und dem Ventilsitz 203 für die Kraftstoffeinspritzung geöffnet wird. Sobald die an der elektromagnetischen Spule 252 liegende Erregerimpulsspannung abgeschaltet wird, verschwindet die elektromagnetische Anziehungskraft und der Kolben 214 wird durch die Ventilfeder 26O nach abwärts gedrückt, um den Kraftstoffkanal zwischen dem Nadelventil 206 und dem Ventilsitz 203 zu schließen, wodurch die Kraftstoffeinspritzung unterbrochen wird. Die elektromagnetische Spule 252 ist leitend mit einem Stecker 255 verbunden, der wiederum über eine nicht dargestellte Verdrahtung an einen ebenfalls nicht dargestellten Rechner angeschlossen ist, um elektrische Einspritzsignale zu empfangen, die durch den Rechner errechnet und durch einen Spannungsverstärker, der ebenfalls nicht dargestellt ist, verstärkt worden sind.

Es wird nun das Wirbel-Einspritzventil A- der zweiten Ausführungsform in seiner Anwendung bei einem Benzinmotor CFunken-

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zündung),wie in Fig. 17 dargestellt, beschrieben. In Fig. sind die mit Fig. 14 gemeinsamen Teile durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet.

Bei dem Benzinmotor 280 handelt es sich um einen Typ, bei dem der Kraftstoff in das Einlaßrohr eingespritzt wird. Das Einlaß- bzw. Ansaugsystem des Motors ist wie folgt aufgebaut .

Bezogen auf die Strömungsrichtung befindet sich vor einem Einlaßkanal 281 ein Luftfilter und ein Drosselventil, das geöffnet und geschlossen wird, um die Menge an Ansaugluft zu steuern. Die beiden Teile sind in der Figur nicht dargestellt. Hinter dem Einlaß- bzw. Einströmkanal sind eine Verbrennungskammer 283, die die Zündfunkenstrecke 282 einer Zündkerze SP aufnimmt, eine Gemischeintrittsöffnung 284, die in die Verbrennungskammer mündet, und ein Einlaßventil vorgesehen, das das öffnen und Schließen der Gemischeintrittsöffnung steuert. Das Wirbel-Einspritzventil A- ist luftdicht in einem Befestigungsloch 287 befestigt, das in der Wand (Ansaugkrümmer) des Einlaßkanals 281 vor dem Einlaßventil angeordnet ist, um Kraftstoff in Richtung des Ventilsitzes des Einlaßventils 285 einzuspritzen.

Es wird nun die Arbeitsweise des Wirbel-Einspritzventils A,

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der zweiten Ausführungsform bei der beschriebenen Anordnung erläutert.

Beim Ansaughub des Benzinmotors 280 wird eine vorgegebene Menge Luft über den Einlaßkanal 281, das Drosselventil, das Einlaßventil 285 und die Eintrittsöffnung 284 in die Verbrennungskammer 283 gebracht. In diesem Augenblick sprüht das Wirbel-Einspritzventil A₂ den Kraftstoff gut zerstäubt in Abhängigkeit vom Einspritzdruck in Richtung des Ventilsitzes 208. Der versprühte Kraftstoff breitet sich schnell und gleichmäßig aus und vermischt sich mit der Ansaugluft, um ein brennbares Gemisch eines vorgegebenen Luft-Kraftstoffverhältnisses zu bilden. Das in die Verbrennungskammer 283 einströmende Luft-Kraftstoffgemisch wird beim darauffolgenden Kompressionshub komprimiert und dann durch die Zündkerze SP gezündet, um in geeigneter Weise eine vollständige Verbrennung zu bewirken.

Es wird nun die Arbeitsweise des Wirbel-Einspritzventils A₂ der zweiten Ausführungsform mehr im Detail erläutert.

Wenn die der elektromagnetischen Spule 252 zuzuführende Erregerimpuls spannung Null ist, wodurch die elektromagnetische Anziehungskraft ausgelöscht ist, wird der Kolben 214 durch die Wirkung der Ventilfeder 260 in der unteren Position gehalten

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und der Kraftstoffkanal zwischen dem Nadelventil 206 und dem Ventilsitz 203, d. h. die Einspritzöffnung 202 ist geschlossen. Sobald jedoch an die elektromagnetische Spule 252 eine Erregerimpulsspannung, d. h. ein Spannungsimpuls angelegt wird, um eine elektromagnetische Anziehungskraft zu erzeugen, dann wird der Kolben 214 durch die Anziehungskraft entgegen der Kraft der Ventilfeder 260 angehoben und öffnet den Kanal zwischen dem Nadelventil 206 und dem Ventilsitz 203, d. h- die Einspritzöffnung 202. Gleichzeitig strömt der unter Druck gesetzte Kraftstoff über die Kraftstoffeinlaßkanäle 212, 242 und den tangentialen Zufuhrkanal 240 in die Wirbelkammer 208, die einen kleinen Durchmesser und eine kleine Höhe ähnlich der ersten Ausführungsform aufweist. Der Kraftstoff wird in der Wirbelkammer durch tangentiales Zuführen der unter Druck stehenden Flüssigkeit, welche beim Einleiten in die Wirbelkammer keine Geschwindigkeitskomponente in axialer Richtung aufweist, verwirbelt und in den Einlaßkanal 281 in Form eines zerstäubten Sprühnebels hoher Geschwindigkeit mit optimalen Zerstäubungseigenschaften und einer vom Einspritzdruck abhängigen Zerstäubung eingesprüht.

Im folgenden sind einige Beispiele für die Sprühbedingungen angegeben, die erhalten werden, wenn das Wirbel-Einspritzventil A- gemäß der zweiten Ausfuhrungsform bei dem beschriebenen Benzinmotor 280 verwendet wird.

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Unter Arbeitsbedingungen des Benzinmotors, bei denen der

Kraftstoffdruck 2 kg/cm und die Motorgeschwindigkeit η = 1.500 Ü/min. betragen, nimmt am Anfangszeitpunkt der Einspritzung der durch das Wirbel-Einspritzventil A₂ erzeugte Sprühnebel sofort die Form eines trompetenähnlichen Flüssigkeitsfilms ein, wie dies in Fig. 18 dargestellt ist. In dem Augenblick, in dem sich der Flüssigkeitsfilm ausbreitet, wird er dünner und reißt an den peripheren Bereichen auf, wodurch ein Sprühnebel von feinen Partikeln gebildet wird. Das Ventil A₂ weist ausgezeichnete Zerstäubungseigenschaften und ein ausgezeichnetes Ansprechvermögen gegenüber bzw. eine ausgezeichnete Abhängigkeit vom Einspritzdruck auf, so daß praktisch die gleichen zufriedenstellenden Wirkungen wie bei dem Wirbel-Einspritzventil A₁ der ersten Ausführungsform erreicht werden.

Bei fortgesetzter Einspritzung erzeugt das Wirbel-Einspritzventil A- eine Sprühform des Flüssigkeitsfilm, die mehr divergiert als die Trompetenform, wie dies in Fig. 19 dargestellt ist. Der verbreiterte Flüssigkeitsfilm wird dünner und unverzüglich und gleichmäßig über einen weiteren Bereich zerstäubt, um einen Sprühnebel eines zerstäubten Kraftstoffes zu bilden, der sich leicht in Luft verteilt und mit dieser mischt, so daß im wesentlichen die gleichen Wirkungen wie bei dem Wirbel-Einspritzventil A- der ersten Ausführungsform gegeben sind.

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Bei Beendigung der Kraftstoffeinspritzung unterbricht das Wirbel-Einspritzventil A₂ sofort die Zufuhr des Sprühnebels, wie dies in Fig. 20 dargestellt ist, wodurch optimale Zerstäubungseigenschaften gewährleistet werden, nämlich derart, daß der versprühte Kraftstoff bis zum letzten Zeitpunkt den gleichmäßig zerstäubten Zustand behält und im wesentlichen die gleichen Wirkungen vorliegen wie bei dem Wirbel-Einspritzventil A- der ersten Ausführungsform.

Die überlegenen Zerstäubungsbedingungen, die durch das Wirbel-Einspritzventil A~ der zweiten Ausführungsform erhalten werden, werden bei Vergleich mit den Zerstäubungsbedingungen des bekannten elektromagnetischen Kraf tstof f einspritzventil B.. ersichtlich, das wie in Fig. 9 dargestellt, im Düsenteil 49 eine Zapfendüse 69 hat.

Wenn das Kraftstoffeinspritzventil B bei einem Benzinmotor 280 unter dem gleichen Kraftstoffdruck und bei der gleichen Motorgeschwindigkeit wie bei der zweiten Ausführungsform verwendet wird, dann weist der eingespritzte Kraftstoff die Form eines stabähnlichen Flüssigkeitsfilms, wie es in Fig. 21 dargestellt, auf und in entfernten Bereichen von der Einspritzöffnung verbreitert sich der eingespritzte Kraftstoff und bildet eine Ansammlung extrem grober Partikel, wobei die Strömungsgeschwindigkeit des Kraftstoffes nicht gleichmäßig ist und keine

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zerstäubten Partikel vorliegen, so daß nur ein mangelhaftes Zerstäubungsverhalten und ein geringes Ansprechen auf den Einspritzdruck mit der Folge eines Abtropfens des Kraftstoffes vorliegen.

Bei fortgesetztem Einspritzen des Kraftstoffes durch das Kraftstoffeinspritzventil B₁ wird der Kraftstoff in Form eines Flüssigkeitsfilmes eingespritzt, der,wie Fig. 22 zeigt, einen verhältnismäßig kleinen Spritzwinkel aufweist. Der Flüssigkeitsfilm wird dünner, sobald er sich ausbreitet und wird zu einer Ansammlung sehr grober Partikel, so daß es den Flüssigkeitsfilmen selbst in diesem Zeitpunkt an den von der Einspritzöffnung entfernten Bereichen an einer guten Zerstäubung mangelt. Es ist in der Praxis sehr schwierig, ausgezeichnete Zerstäubungseigenschaften und ein hohes Ansprechen auf den Einspritzdruck zu erreichen, wie es durch das Wirbel-Einspritzventil Α« der zweiten Ausführungsform möglich ist.

Unmittelbar vor Abschluß des Einspritzvorgangs durch das Kraftstoff einspritzventil B₁ wird der Kraftstoff in Form einer Ansammlung sehr grober Partikel und in Form des Flüssigkeitsfilm, der in Fig. 23 dargestellt ist, eingespritzt. Damit wird die Einspritzung am Endpunkt nicht vollständig unterbrochen, es treten Schließfehler und ein Nachtropfen des Kraftstoffes auf.

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Aus der obigen Beschreibung ist ersichtlich, daß das Wirbel-Einspritzventil A₂ gemäß der zweiten Ausführungsform bedeutend verbesserte Zerstäubungseigenschaften und ein wesentlich besseres Ansprechen auf den Einspritzdruck aufweist, also Ergebnisse, wie sie weder durch das Kraftstoffeinspritzventil B₁ noch durch das Kraftstoffeinspritzventil C erreicht werden können. Außerdem weist das Wirbel-Einspritzventil A„ gemäß der zweiten Ausführungsform verglichen zu den bekannten Ventilen den großen Vorteil auf, daß es in Form und Aufbau vereinfacht ist und extrem leicht hergestellt, bearbeitet und zusammengebaut werden kann, so daß es für die Massenproduktion geeignet ist. Es hat ferner noch praktische Vorteile insofern, als es von verschiedenen Mangeln befreit ist, eine ausgezeichnete Lebensdauer und Zuverlässigkeit hat, leicht zu handhaben ist und geringe Kosten verursacht.

Wird das Wirbel-Einspritzventil A₂ gemäß der zweiten Ausführungsform bei einem Benzinmotor 280 (Motor mit Funkenzündung) , bei dem die Einspritzung in das Einlaßrohr erfolgt, angewandt, dann kann, wie beschrieben, der Kraftstoff optimal zugeführt werden, so daß es möglich wird, eine vollständige Verbrennung zu bewirken, die Entstehung von giftigen Gasen zu unterdrücken und eine Luftverschmutzung durch Abgabe zu verhindern, ferner den Lauf des Motors zu stabilisieren und

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zu glätten, den Wirkungsgrad verschiedener Arbeitsvorgänge des Motors wesentlich zu verbessern und die Kraftstoffkosten um ein beträchtliches Maß zu reduzieren.

Das in den Fig. 24 bis 26 dargestellte Wirbel-Einspritzventil A,, das die dritte Ausführungsform der Erfindung bildet, ist für ein (Kalt-) Start-Einspritzgerät geeignet. Die Form und der Aufbau der elektromagnetischen Nadelventilsteuereinrichtung sind die gleichen wie bei der zweiten Ausführungsform. Die Form und der Aufbau des Düsenteils und des Nadelventils sind die gleichen wie jene der ersten Ausführungsform. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Das Wirbel-Einspritzventil A₃ der dritten Ausführungsform unterscheidet sich von den vorhergehenden Ausführungsformen im wesentlichen in jenen Punkten, die im folgenden beschrieben werden.

Beim Anlegen der Erregerimpulsspannung an die elektromagnetische Spule 252 erzeugt die Nadelventilsteuereinrichtung 250 eine elektromagnetische Anziehungskraft, um den Kolben entgegen der Wirkung der Ventilfeder 260 nach oben zu ziehen und hierbei den Kraftstoffkanal zwischen dem Nadelventil 6 und dem Ventilsitz 3 der Ventileinrichtung 9 zu öffnen, um durch die Ein-

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spritzöffnung 2 den Kraftstoff einzuspritzen, der über die Kraftstoffexnlaßkanäle 212, 24 2, den tangentialen Kraftstoff zuführkanal 40 und die Wirbelkammer 8,in der eine starke und schnelle Wirbelströmung gebildet wird, zugeführt wird. Sobald die Erregerimpulsspannung abgeschaltet wird, verschwindet die elektromagnetische Anziehungskraft der Nadelventilsteuereinrichtung 250, woraufhin der Kolben 214 durch die Federkraft der Ventilfeder 260 nach unten gedrückt wird, um den Kanal zwischen dem Nadelventil 6 und dem Ventilsitz 3 zu schließen und die Einspritzung und Zufuhr des Kraftstoffes zu unterbrechen.

Fig. 26 zeigt das Wirbel-Einspritzventil A, der dritten Ausführungsform bei seiner Anwendung auf ein Kaltstart-Einspritzgerät für einen Benzinmotor (Motor mit Funkenzündung). Das Wirbel-Einspritzventil A₃ ist luftdicht in der Mitte der oberen Wand eines Zwischenbehälter 383 befestigt, der zwischen einem Drosselventil 381 im Einlaß- bzw. Ansaugkanal 281 und dem Einlaßrohr 382 angeordnet ist, um die Starteigenschaften bei kalten Temperaturen zu verbessern. Die Einspritzöffnung des Einspritzventils A, weist in das Innere des Zwischenbehälters 383.

Das Wirbel-Einspritzventil A₃ gemäß der dritten Ausführungsform arbeitet in der folgenden Weise.

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Das Wirbel-Einspritzventil A₃ wird durch einen nicht dargestellten Temperatur-Zeitschalter im Motor betätigt und beginnt nur zu arbeiten/ wenn die Temperatur des Motorkühlwassers unterhalb etwa 35 ⁰C liegt, um Kraftstoff mit optimalen Zerstäubungseigenschaften und hohem Ansprechvermögen der Zerstäubung gegenüber dem Einspritzdruck einzuspritzen. Ist der Motor gestartet, dann wird der Temperatur-Zeit-Schalter entregt, um unverzüglich die Kraftstoffeinspritzung durch das Wirbel-Einspritzventil A₃ zu unterbrechen und die Kraftstoffzufuhr unverzüglich ohne Nachtröpfeln zu beenden. Das Kaltstart-Einspritzgerät dieser Art macht die Zufuhr von Kraftstoff im optimal zerstäubten Zustand erforderlich, um die Starteigenschaften und Startleistung des Motors zu verbessern, wenn die Temperatur des Kühlwassers sehr niedrig ist. Das Wirbel-Einspritzventil A₃ gemäß der dritten Ausführungsform ist insbesondere für ein Start-Einspritzgerät geeignet und den bekannten Geräten dieser Art hinsichtlich der Zerstäubungseigenschaften des Brennstoffes und des Ansprechverhaltens der Zerstäubung gegenüber dem Einspritzdruck überlegen.

Es folgen einige Erläuterungen des Sprühverhaltens des durch das Wirbel-Einspritzventil A₃ der dritten Ausführungsform eingespritzten Kraftstoffes, wobei das Ventil als Start-Einspritzgerät des oben erwähnten Benzinmotors 280 verwendet wird.

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Zu Beginn der Kraftstoffeinspritzung durch das Wirbel-Einspritzventil A~ wird der Kraftstoff sofort in Form eines trompetenförmigen Flüssigkeitsfilms eingespritzt. Der Flüssigkeitsfilm wird, wenn er sich ausbreitet, dünner und zerfällt in den ümfangsbereichen zu einer Vielzahl zerstäubter Partikel, wobei optimale Zerstäubungseigenschaften und ein hohes Ansprechvermögen der Zerstäubung auf den Einspritzdruck vom ersten Zeitpunkt der Einspritzung an zu beobachten sind. Das Wirbel-Einspritzventil A₃ der dritten Ausführungsform ist als Start-Einspritzgerät deshalb besonders geeigent, weil keine groben Kraftstoffpartikel gebildet werden, die zu Beginn der Einspritzung durch bekannte Wirbel-Einspritzventile,die als Start-Einspritzgeräte benutzt werden, auftreten und zwar infolge eines Kraftstoffstaus im Sprühnebel, wie dies in Fig. 27 dargestellt ist. Es können bei der dritten Ausführungsform nahezu die gleichen Wirkungen wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen erreicht werden.

Bei fortgesetzter Einspritzung durch das Wirbel-Einspritzventil A^ wird der Kraftstoff als trompetenförmiger Flüssigkeitsfilm eingespritzt, wie dies in Fig. 28 dargestellt ist und sobald sich der Flüssigkeitsfilm verbreitert, wird er dünner und gleichmäßig über einen großen Bereich zerstäubt, um einen Sprühnebel von zerstäubtem Kraftstoff zu erzeugen, der sich in der gleichen Weise wie bei den vorhergehenden Aus-

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führungsformen in der Luft verteilt und sich mit ihr vermischt .

Unmittelbar vor Beendigung der Einspritzung durch das Wirbel-Einspritzventil A-. wird der Kraftstoff in Form eines tulpenartigen Flüssigkeitsfilmes eingespritzt, wie dies in Fig. 29 dargestellt ist. Er wird in entfernten Bereichen dünner, wobei der gleichmäßig zerstäubte Zustand aufrecht erhalten wird, so daß bis zur Beendigung der Einspritzung optimale Zerstäubungseigenschaften zu beobachten sind. Gleichzeitig mit der Beendigung der Kraftstoffeinspritzung wird die Kraftstoffzufuhr in der gleichen Weise wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen unterbrochen.

Aus der obigen Beschreibung folgt, daß das Wirbel-Einspritzventil Α., gemäß der dritten Ausführungsform sich besonders als Start-Einspritzgerät eignet und das Starten des Motors verbessert, wobei ein stabiler und glatter Lauf aufrecht erhalten wird. Infolge des Wirbel-Einspritzventils A-. können praktische Wirkungen erreicht werden, die mit den bekannten Ventilen nicht erzielbar sind. Hinsichtlich der übrigen Gesichtspunkte hat das Wirbel-Einspritzventil A₃ gemäß der dritten Ausführungsform dieselben Wirkungen wie die vorhergehenden Ausführungsformen.

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Das Wirbel-Einspritzventil Α., das die vierte Ausführungsform gemäß dieser Erfindung darstellt, unterscheidet sich von den vorhergehenden Ausführungsformen im wesentlichen dadurch, daß die Wirbelkammer 508 in der Wand eines Düsenteils 504 gebildet ist und zwar in einer Position hinter einer Ventileinrichtung 509, wie dies in Fig. 30 dargestellt ist. Ansonsten hat das Ventil den gleichen Aufbau wie die vorhergehenden Ausführungsformen. Die folgende Beschreibung beschränkt sich im wesentlichen auf die unterschiedlichen Punkte. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und es ist auf ihre Beschreibung verzichtet.

Am vorderen Ende des Düsenteils 504 weist eine mit einem Boden versehene Wirbelkammer 508 eine koaxiale Bohrung auf. Die Wirbelkammer 508 steht mit tangentialen Kraftstoffzuführkanälen 40 in Verbindung, die die Seitenwand des Düsenteils 504 in einer zum inneren Umfang der Wirbelkammer 508 tangentialen Richtung durchdringen. Die tangentialen Zufuhrkanäle für den unter Druck gesetzten Kraftstoff stehen mit Kraftstoffeinlaßkanälen 4 2a in Verbindung, die durch die Bodenwand des Düsenteils 504 führen und parallel zur Mittelachse der Bohrung der Nadelventilkammer 5, des Nadelventils 6, des Düsenteils 504 und der Wirbelkammer 508 angeordnet sind. In die Bohrungsabschnitte, welche an den Außenseiten der Ver-

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bindungsstellen zwischen den tangentialen Kraftstoffzuführkanälen 40 und den Kraftstoffeinlaßkanälen 4 2a liegen, sind hermetisch Stöpsel 43 eingepaßt. Eine Überwurfmutter 44 sitzt mittels eines Gewindeabschnittes 4 5 koaxial und fest auf der äußeren Peripherie des vorderen Endes des Düsenteils 504. Die Überwurfmutter 44 weist an ihrer Achse eine Einspritzöffnung 503 auf, die koaxial zur Bohrung des Düsenteils 504 liegt. Der genannte Kraftstoffeinlaßkanal 4 2a öffnet sich zwischen einem konisch geformten Kopfende 561 des Nadelventils 6 - das Kopfende ist vor der konischen Druckaufnahmefläche 61 angeordnet - und einem konischen Ventilsitz 56 2. In die Wand des Düsenteils 504 ist zwischen die konische Druckaufnahmefläche 61 und das Kopfende 561 des Nadelventils eine Kraftstoffkammer 563 gebohrt, die mit den Kraftstoffeinlaßkanälen 4 2 in Verbindung steht. Bei dem Wirbel-Einspritzventil A₄ gemäß der vierten Ausführungsform wird das Kopfende 561 des Nadelventils 6 durch die Wirkung der Ventilfeder konstant gegen den Ventilsitz 56 2 gedrückt, wodurch die Verbindung zwischen der Kraftstoffkammer 563 und den Kraftstoff einlaßkanälen 42a blockiert und die Kraftstoffzufuhr unterbrochen ist. Wird das Nadelventil 6 gegen die Wirkung der Ventilfeder angehoben, dann öffnet das Wirbel-Einspritzventil A. den Kanal zwischen dem Kopfende 561 des Nadelventils und dem Ventilsitz. 562, es wird die Verbindung der Kraftstoff kammer mit den Kraftstoffeinlaßkanälen 42a hergestellt und der Kraftstoff über die tangentialen Kanäle 40 und die Wirbelkammer

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zugeführt, um durch die Einspritzöffnung 502 nach außen gesprüht zu werden. Die Fig. 31 und 32 stellen das Wirbel-Einspritzventil A. gemäß der vierten Ausführungsform in seiner Anwendung bei einem Benzinmotor 581 mit einer Hilfsverbrennungskammer dar.

Die Hauptverbrennungskammer 518 erhält durch das Einlaßventil 109 ein mageres Luft-Kraftstoffgemisch, bestehend aus Luft, die über den Einlaßkanal 105 zugeführt wird und aus zerstäubtem Kraftstoff von dem Wirbel-Einspritzventil A~. Die Hauptverbrennungskammer 518 steht mit der Hilfsverbrennungskammer über eine Verbindungsbohrung 510 in Verbindung, die tangential angeordnet ist, um kreisende Strömungen zu erzeugen. Das Wirbeleinspritzventil A- ist so befestigt, daß seine Einspritzöffnung 502 innerhalb der Hilfsverbrennungskammer angeordnet ist, um in die Hilfsverbrennungskammer 520 in einem vorgegebenen Zeitablauf synchron zum Lauf des Motors eine vorgegebene Menge an Kraftstoff einzuspritzen. Damit wird der Hilfsverbrennungskammer 520 ein fettes Luft-Kraftstoff-Gemisch zugeführt,, nachdem bereits ein mageres Luft-Kraftstoff-Gemisch zugeführt worden ist. In der Hilfsverbrennungskammer 520 ist außerdem eine Zündkerze SP vorhanden, deren Zündstrecke 282 in einem vorgegebenen Abstand vom Wirbel-Einspritzventil A. liegt.

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Bei dieser Anordnung arbeiten das Wirbel-Einspritzventil A. gemäß der vierten Ausführungsform und der Vorkammerbenzinmotor 581 in der folgenden Weise.

Beim Einlaß- bzw. Ansaughub wird der Hauptverbrennungskammer 518 des Benzinmotors 581 ein mageres Luft-Kraftstoff-Gemisch zugeführt, während in der Hilfsverbrennungskammer ein fettes Luft-Kraftstoff-Gemisch gebildet wird. Daraufhin wird das fette Luft-Kraftstoff-Gemisch in der Hilfsverbrennungskammer 520 durch die Zündkerze SP gezündet und verbrennt in der Kammer, wobei sich die Flammen in die Hauptverbrennungskammer 518 fortpflanzen, um das magere Luft-Kraftstoff-Gemisch zu zünden und zu verbrennen und damit die schichtartige Verbrennung in geeigneter Weise zu vervollständigen.

Außer den ausgezeichneten Zerstäubungseigenschaften und dem guten Ansprechvermögen auf den Einspritzdruck, die wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen die Folge der Bildung einer starken und schnellen Wirbelströmung innerhalb der Wirbelkammer 508 sind, weist das Wirbel-Einspritzventil A. gemäß der vierten Ausführungsform noch den Vorteil auf, daß es einfach im Aufbau und leicht herzustellen, zu bearbeiten und zusammenzubauen ist. Darüberhinaus zeichnet es sich durch

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eine störungsfreie Lebensdauer, hohe Zuverlässigkeit und einfache Handhabung aus. Das bei einem Vorkammer-Benzin-Motor 581 eingesetzte Wirbel-Einspritzventil A₄ dient ferner dazu, infolge der sehr stabilen Kraftstoffzufuhr eine wirkungsvolle schichtartige Verbrennung zu ermöglichen unter Vermeidung von giftigen Gasen und bei Stabilisierung und Glättung des Laufs der Maschine, bei einer Verbesserung des Wirkungsgrades verschiedener Arbeitsvorgänge sowie bei einer Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs.

Zusammenfassend enthält das erfindungsgemäße Wirbel-Einspritzventil am vorderen Ende eines Düsenkörpers eine Einspritzöffnung zum Einspritzen einer zuzuführenden, unter Druck gesetzten Flüssigkeit, einen Einlaßkanal für die unter Druck stehende Flüssigkeit, der in der Wand des Düsenkörpers vorgesehen ist und mit der Einspritzöffnung und einer Flüssigkeitsspeisequelle in Verbindung steht, eine im Einlaßkanal angebrachte Ventileinrichtung, um die Flüssigkeitseinspritzung durch gesteuertes Ein- und Ausschalten der Kraftstoffzufuhr zu der Einspritzöffnung zu steuern und eine Wirbelkammer, die in der Wand des Düsenkörpers an einer Stelle vorhanden ist, die sich in der Nähe der Einspritzöffnung befindet und mit dieser in Verbindung steht, sowie einen tangentialen Zuführkanal, dessen eines Ende mit dem Flüssigkeitseinlaßkanal in Verbindung steht und dessen anderes Ende in die Wirbelkammer

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in einer zum inneren Umfang dieser Kammer tangentialen Richtung mündet, um der unter Druck gesetzten Flüssigkeit die dieser Kammer zuzuführen ist, eine wirbelnde bzw. kreisende Bewegung um die Achse der Wirbelkammer zu verleihen, wobei die unter Druck gesetzte Flüssigkeit gemäß einem vorgegebenen Zeitablauf eingespritzt wird.

Das beschriebene Wirbel-Einspritzventil gemäß der Erfindung weist einen wesentlich verbesserten Aufbau auf. Es unterscheidet sich von den bekannten Ventilen dadurch, daß es einen Einlaßkanal für die unter Druck stehende Flüssigkeit, z. B. den tangentialen Zuführkanal enthält, der von außen durch die Wand des Düsenkörpers gebohrt ist und der mit der Wirbelkammer in Verbindung steht, wodurch für den Einlaßkanal für die unter Druck gesetzte Flüssigkeit eine einfache Herstellung und Bearbeitung des Düsenteils mit hoher Präzision ermöglicht wird. Darüberhinaus kann ein Flüssigkeitseinlaßkanal hoher Präzision dadurch gebildet werden, daß in den nicht benötigten Bohrungsabschnitt außerhalb der Verbindungsstelle zwischen dem tangentialen Flüssigkeitszuführkanal und dem Flüssigkeitseinlaßkanal ein Stöpsel eingesetzt wird, wodurch es ermöglicht wird, die Qualität der Erzeugnisse bei hoher Produktivität und in vereinfachter Weise zu verbessern. Es wird somit ein Wirbel-Einspritzventil eines

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vereinfachten Aufbaus über extrem erleichterte Herstellungs-, Bearbeitungs- und Montageprozesse verfügbar, das für die Massenherstellung geeignet ist, eine ausgezeichnete Beständigkeit und Zuverlässigkeit gewährleistet und bei verringerten Kosten leicht zu handhaben ist. Bei dem Ventil gemäß dieser Erfindung wird durch tangentiales Einleiten der unter Druck gesetzten Flüssigkeit in die Wirbelkammer und zwar auf eine Weise, bei der in axialer Richtung keine Geschwindigkeitskompomente vorhanden ist, eine starke und schnelle Wirbelströmung gebildet, so daß das Ventil die praktische Wirkung hat, die unter Druck gesetzte Flüssigkeit bei optimalen Zerstäubungseigenschaften und mit einem hohen Ansprechvermögen gegenüber dem Einspritzdruck zu versprühen bzw. zu zerstäuben. Es können deshalb verschiedene Anwendungsmöglichkeiten für das Ventil auf den verschiedensten industriellen Gebieten gefunden werden. Z. B. kann das Ventil bei einer Brennkraftmaschine angewandt werden, um eine geeignete Kraftstoffzufuhr für eine vollständige Verbrennung des Kraftstoffes zu erreichen, während gleichzeitig das Entstehen von giftigen Gasen, die eine Luftverschmutzung verursachen, verhindert wird, der Lauf der Maschine stabilisiert und geglättet wird, der Wirkungsgrad der verschiedenen Arbeitsvorgänge durch die Maschine verbessert und die Kraftstoffkosten reduziert werden.

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(»sr

Das Wirbel-Einspritzventil gemäß dieser Erfindung ist nicht auf die speziellen,in der obigen Beschreibung erläuterten Ausführungsformen beschränkt. Es sind vielmehr verschiedene Modifikationen und Änderungen möglich, wie dies im folgenden gezeigt ist, wo Teile, die denen der vorhergehenden Ausführungsformen entsprechen, mit den ■ gleichen Bezugszeichen versehen sind.

Z. B. kann das Wirbel-Einspritzventil A₁. mit dem in Fig. 33 dargestellten Düsenteil 4 eine Wirbelkammer 8 eines Aufbaus haben, bei dem, wenn durch die Wirkung der Ventilfeder oder eine andere Vorspannkraft das Nadelventil 6 an den Ventilsitz 3 angelegt wird, dieses vollständig die Wirbelkammer besetzt, um die Verbindung zwischen der Einspritzöffnung 2 und dem tangentialen Kraftstoffzuführkanal 40 durch das konische vordere Ende des Nadelventils 6 zu unterbrechen. Die Wirbelkammer 8 ist in hohler konischer Form ausgebildet, die definiert ist durch die Außenwandbereiche des konischen vorderen Endes des Nadelventils 6 und die innere periphere . Wand des Ventilsitzes 3, wenn das Nadelventil 6 entgegen der Wirkung der Ventilfeder oder eine andere Vorspannkraft angehoben wird. In diesem Augenblick wird der Kraftstoff der Wirbelkammer 8 über den Kraftstoffeinleitungskanal 42 und den tangentialen Zuführkanal 40 zugeführt und durch die Einspritzöffnung 2 mit optimalen Zerstäubungseigenschaften und

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einem schnellen Ansprechen auf den Einspritzdruck in ähnlicher Weise wie bei den oben beschriebenen Ausführungsformen nach außen gespritzt.

Ein weiteres Wirbel-Einspritzventil A_fi mit dem in Fig. 34 dargestellten Düsenteil 4' kann so aufgebaut sein, daß in der Wand des Düsenteils 4' an einer oberhalb der konischen Druckaufnahmefläche 61 des'Nadelventils 6 liegenden Stelle eine im wesentlichen zylindrische Wirbelkammer 8' vorgesehen ist. Der tangentiale Zuführkanal 40 für den unter Druck stehenden Kraftstoff, der tangential in die Wirbelkammer 8' mündet, muß nicht notwendigerweise in ein und derselben Ebene wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen angeordnet sein, sondern kann in verschiedenen Ebenen liegen. Zum Beispiel kann, wie in Pig. 34· dargestellt, der tangentiale Kraftstoffzuführkanal 40' so angeordnet sein, daß er durch den oberen Wandabschnitt tangential in die Wirbelkammer 8' mündet, wobei die Achse der Mündung gegenüber der Achse des koaxial befestigten Düsenteils 4-¹ und des Nadelventils 6 geneigt ist, wodurch, das Leistungsvermögen der Kraftstoffzufuhr zur Wirbelkammer 8' vergrößert und die Wirbelströmung innerhalb der Wirbelkammer 8¹ beschleunigt wird. Das Wirbel-Einspritzventil Ag dieses Aufbaus hat die gleichen vorteilhaften Wirkungen wie die vorhergehenden Ausführungsformen.

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Außerdem kann, verglichen zu den vorhergehenden Ausführungsformen, das Wirbel-Einspritzventil gemäß dieser Erfindung durch mechanische Betätigung oder durch eine Druckspeicherkammer betätigt werden, um die gleichen Arbeitsvorgänge und die gleichen Wirkungen wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen zu erzielen. Das Wirbel-Einspritzventil gemäß dieser Erfindung ist nicht nur bei Brennkraftmaschinen der vorhergehenden Ausführungsformen anwendbar, sondern allgemein bei Diesel- oder Benzinmotoren, bei denen die Einspritzung des Kraftstoffs in eine Verbrennungskammer gefordert wird, welche am Kolbenkopf gebildet wird, oder bei Maschinen, die sowohl einen Vergaser als auch eine Kraftstoffeinspritzdüse benutzen.

Außerdem ist das Wirbel-Einspritzventil gemäß der Erfindung nicht auf die Werte begrenzt, die hinsichtlich des Durchmessers und der Höhe der Wirbelkammer und hinsichtlich des Durchmessers des Einlaßkanals bei den beschriebenen Ausführungsformen angegeben sind, sondern es können auch andere Abmessungen genommen werden.

Es soll erwähnt werden, daß das Wirbel-Einspritζventil gemäß der Erfindung zusätzlich zu dem in den beschriebenen Ausführungsformen vorhandenen Einlaßkanal und tangentialen Zuführkanal wenigstens einen weiteren Einlaßkanal und wenigstens einen weiteren tangentialen in die Wirbelkammer

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führenden Zuführkanal für die unter Druck gesetzte Flüssigkeit aufweisen kann.

Die Erfindung ist nicht auf Ausführungsformen beschränkt, bei denen der durch die Wand des Düsenkörpers gebohrte tangentiale Flüssigkeitszuführkanal in Verbindung mit der Wirbelkammer und mit dem Flüssigkeitseinlaßkanal steht, sondern sie umfaßt auch Ausführungsformen, bei denen andere Flüssigkeitseinlaßkanäle in ähnlicher Weise alleine oder in Kombination mit dem tangentxalen Flussigkeitszuführkanal gebohrt sind. In ähnlicher Weise können die Stöpsel nicht nur zum Verschließen des tangentxalen Flüssigkeitszuführkanals, sondern auch zum Verschließen unnötiger Bohrungsabschnitte von anderen Flüssigkeitseinlaßkanälen verwendet werden.

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Claims

BLUMBAGH · WESER . BERGEH . KRAMER ZWiRNER . HIRSCH . BREHM

PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN

Patentconsult RadeckestraBe 43 8000 München 60 Telefon (089)883603/883604 Telex 05-212313 Telegramme Palentconsult Patentconsult Sonnenberger Straße 43 6200 Wiesbaden Telefon (06121)562943/561998 Telex 04-186237 Telegramme Patentconsult

Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho 78/8707

2-12, Hisakata, Tempaku-ku,
Nagoya-shi, Aichi-ken

Patentansprüche

/IJ Wirbel-Einspritzventil mit einem Dlisenkörper (1), mit einer Einspritzöffnung (2) an einem linde des Düsenkörpers zum Einspritzen von unter Druck gesetzter Flüssigkeit, mit einem Flüssigkeitseinlaß- bzw, Einströmkanal (42,12) im Düsenkörper, der an eine Speisequelle für unter Druck gesetzte Flüssigkeit anschließbar ist, mit einer Ventileinrichtung (9), die ein bewegliches Teil (6) aufweist, welches in die Zuleitung zur Einspritzöffnung eingefügt ist, um die Flüssigkeitseinspritzung durch Auf- und Zusteuern der Flüssigkeitszufuhr zur Einspritzmündung zu steuern, ferner mit einer Wirbelkammer (8), die eine Kammer mit kreisförmigem Querschnitt umfaßt, welche an einer Stelle benachbart zur Einspritzöffnung (2) innerhalb des Düsenkörpers (1) gebildet ist und die mit der EinspritzÖffnung in Verbindung steht,

München: R. Kramer Dipl.-Ing. . W. Weser Dipi.-Phys. Dr. rer. nat. · P. Hirsch Dipl.-Ing. · H. P. Brehm Dipl.-Chem. Dr. phil. nat. Wiesbaden: P.G. Blumbach Dipl.-Ing. · P.Bergen Dipl.-Ing. Dr. jur. · G. Zwirner Dipl.-Ing. Dipl.-W.-Ing.

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* * ORIGINAL INSPECTED

gekennzeichnet durch wenigstens einen tangentialen Flüssigkeitszuführkanal (4) für die unter Druck gesetzte Flüssigkeit, der innerhalb des Düsenkörpers (1) gebildet ist, mit dem Flüssigkeitseinlaßkanal (42) in Verbindung steht und in tangentialer Richtung in eine Seitenwand der Wirbelkammer (8) mündet, um in dieser eine Wirbelströmung der unter Druck gesetzten Flüssigkeit zu bilden, so daß die Wirbelströmung der unter Druck gesetzten Flüssigkeit in einem vorgegebenen Zeitablauf, abhängig von der Ventileinrichtung, eingespritzt wird.
2. Wirbel-Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei tangentiale Flüssigkeitszuführkanäle (40) vorgesehen sind, die an symmetrischen Stellen zur Achse der Wirbelkammer (8) in diese münden.
5· Wirbel-Einspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der tangentialen Flüssigkeitszufuhrkanale und jeder der Einlaß- bzw. Einströmkanäle für die unter Druck gesetzte Flüssigkeit im Düsenkörper unter einem vorgegebenen Winkel miteinander verbunden sind.
4. Wirbel-Einspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Ventileinrichtung das bewegliche Teil unter der Vorspannung einer Feder steht und intermittierend durch den Flüssigkeitsdruck der intermittierend zugeführten Flüssigkeit bewegbar ist.

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5. Wirbel-Einspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung (209) einen Kolben (214) aufweist, der mit dem "beweglichen Teil (206) verbunden ist, welches in einer vorgegebenen Position zum Flüssigkeitseinlaßkanal (242) und zum tangentialen Flüssigkeitszuführkanal (240) liegt, ferner eine mit einem Impulsgenerator verbundene Magnetspule (252) und daß die Kraftstoffzufuhr zu der Einspritzöffnung durch intermittierende Bewegung des Kolbens gesteuert wird.
6. Wirbel-Einspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung eine in den Flüssigkeitseinlaß bzw. Einströmkanal eingesetzte Kammer enthält, daß das bewegliche Teil in diese Kammer eingefügt ist, um das Öffnen und Schließen der Verbindung zwischen der Kammer und dem Einlaß bzw. Einströmkanal durch die Axialbewegung des beweglichen Teils (Nadelventils) zu steuern.
7· Wirbel-Einspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung eine Mündung des tangentialen Flüssigkeitszuführkanals in der Wirbelkammer umfaßt und das bewegliche Teil in die Wirbelkammer eingefügt ist und durch eine Feder vorgespannt wird, so daß das öffnen und Schließen der Verbindung zwischen dem tangentialen Flüssigkeitszuführkanal und der Wirbelkammer durch die Axialbewegung des beweglichen Teils gesteuert wird.

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8. Wirbel-Einspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelkammer durch eine innere Seitenwand eines hohlen Kopfteils des Düsenkörpers und eine äußere Seitenwand eines kegel stumpf art igen Kopfteils des "beweglichen Teils gebildet ist.
9. Wirbel-Einspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelkammer durch eine innere Seitenwand eines hohlen Kopfteils des Düsenkörpers und die äußere Seitenwand 'eines engen abgestuften zylindrischen Kopfteils des beweglichen Teils gebildet ist, wobei der Durchmesser der inneren Seitenwand des Kopfteils des Düsenkörpers größer als der der äußeren Seitenwand des Kopfteils des beweglichen Teils ist.
10. Wirbel-Einspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelkammer eine zylindrische Kammer umfaßt, die am Kopfteil des Düsenkörpers vorgesehen ist und daß die Einspritzöffnung an der Bodenfläche der zylindrischen Wirbelkammer gebildet ist.
11. Wirbel-Einspritzventil nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen Düsenkörper mit einem Hauptkörper aus einem Hohlteil mit einem Boden und an der tiefer liegenden äußeren Seitenwand einem Gewindeteil, ferner mit einem Ringteil, mit einem abgestuften hohlen Teil mit einem Boden und mit einem hohlen angepaßten Teil, das im oberen Bereich an der inneren Seitenwand und im unteren Bereich an der äußeren Seitenwand Gewindeabschnitte und eine abgestufte innere Wand aufweist*

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eine 'Einspritzöffnung mit einem kleinen Loch eines vorgegebenen Durchmessers, das koaxial im Boden des abgestuften hohlen Teils des Düsenkörpers vorgesehen ist, einen Einlaß- bzw. Einströmkanal für die unter Druck gesetzte Flüssigkeit, irtit einem in einer Seitenwand des Hauptkörpers axial angeordneten Kanal, einer ersten an der oberen Fläche des ringförmigen Teils koaxial gebildeten ersten Ringnut, mit zwei Kanälen, die koaxial in der Seitenwand des ringförmigen Teils gebildet sind und mit der Ringnut in Verbindung stehen, mit einer koaxial in einer oberen Fläche des abgestuften hohlen Teils gebildeten zweiten Ringnut, die mit den beiden Kanälen des ringförmigen Teils in Verbindung steht und mit zwei Kanälen, die axial in einer Seitenwand des abgestuften hohlen Teils gebildet sind und mit der zweiten Ringnut in Verbindung stehen,

eine Ventileinrichtung mit einem beweglichen Teil, das als Nadelventil ausgebildet ist und einen konischen Kopfteil enthält, welcher in die innere Seitenwand des abgestuften hohlen Teils eingesetzt ist, mit einem konischen Stößel, der in einen inneren Bereich eingefügt ist, der durch die Seitenwände des Hauptkörpers und das ringförmige Teil bestimmt ist und mit dem Nadelventil in Verbindung steht _t sowie mit einer gegen den Stößel drückenden Schraubenfeder in einem Hohlraum, der durch die Seitenwand und eine Wand des Bodens des Hauptkörpers bestimmt ist, eine Wirbelkammer, die durch den konischen Kopfteil des Nadelventils und eine konische Bodenfläche des Bodens des abgestuften hohlen Teils gebildet ist, wobei die beiden tangentialen Flüssigkeitszufuhrkanäle jeweils

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mit den Einlaßkanälen rechtwinklig in Verbindung stehen und jeweils durch eine Bohrung gebildet werden, die von der äußeren Seitenwand zur inneren die Wirbelkammer bildenden Seitenwand des abgestuften hohlen Teils verläuft und in die Bohrung von der äußeren Seitenwand ein Stöpsel bis zur Verbindungsstelle der Bohrung und des Einlaßkanals eingesetzt ist, so daß die beiden tangentialen Flüssigkeitszuführkanäle in einer Ebene senkrecht zur Achse der Wirbelkammer vorgesehen sind.
12. Wirbel-Einspritzventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkörper an einer eine Glühkerze enthaltenden Hilfsverbrennungskammer vorgesehen ist, die mit der Hauptverbrennungskammer eines Dieselmotors in Verbindung steht, und daß die Wirbelkammer den Beziehungen di/de = 2 und h/de t 0,5 genügt, wobei di den Durchmesser der Wirbelkammer, h die Höhe der Wirbelkammer und de den Durchmesser der Einspritzöffnung bedeuten.
13. Wirbel-Einspritzventil nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen Düsenkörper mit einem Hauptkörper aus einem Hohlteil, das zwei Abschnitte mit verschiedenem Durchmesser enthält, ferner einen hohlen Verschlußteil mit einem elektrischen und einem Flüssigkeitsanschluß am oberen Bereich des Hauptkörpers, einem hohlen Zwischenteil mit kreuzförmigem Längsschnitt, der zwischen die Innenwand des Abschnittes großen Durchmessers vom Hauptkörper eingesetzt ist, mit einem Ringteil, das in den ringförmigen Abschnitt des Hauptkörpers eingesetzt ist,

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mit einem abgestuften Hohlteil in Form eines O-Ring und einem Bodenabschnitt, der fest zwischen die untere Innenwand des kleineren Abschnitts des Hauptkörpers eingesetzt ist, eine Einspritzöffnung mit einem kleinen Loch eines vorgegebenen Durchmessers, das koaxial im Boden des abgestuften hohlen Teils des Düsenkörpers vorgesehen ist, einen Einlaß- bzw. Einströmkanal für die unter Druck gesetzte Flüssigkeit mit einem Rohr das innerhalb der Innenwand des Zwischenteils eingesetzt und mit den Flüssigkeitsanschlüssen des Verschlußteils des Düsenkörpers verbunden ist, mit einem Rohr, das innerhalb der abgestuften inneren Wand des Ringteils eingesetzt und in den oberen Abschnitt des abgestuften Holiteils eingebettet ist, wobei das Rohr innerhalb des Ringteils im unteren Abschnitt eine Vielzahl von Löchern und zwei axial in der Seitenwand des abgestuften hohlen Teils vorgesehene Kanäle aufweist, die mit den Löchern des Rohrs innerhalb des Ringteils in Verbindung stehen,

eine Ventileinrichtung, mit einem beweglichen Teil, das als Nadelventil ausgebildet ist und einen Kopfteil mit verkleinertem Durchmesser enthält, welcher in die Innenwand des abgestuften hohlen Teils eingesetzt ist, sowie mit einer aus der Bodenfläche vorstehenden Einspritzöffnung, wobei der hohle Teil (Stößel) mit dem Nadelventil durch das Löcher aufweisende Rohr in Verbindung steht, ferner mit einer Schraubenfeder, um den innerhalb der abgestuften Innenwand des Zwischenteils eingesetzten hohlen Stöß.el niederzudrücken und mit einer Magnetspule, die mit dem elektrischen Anschluß der Verschluß-

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kappe in Verbindung steht und fest zwischen die Innenwand des großen Abschnitts des Hauptkörpers und die tiefer liegende Außenwand des Zwischenteils eingesetzt ist, eine Wirbelkammer, die durch die abgestufte Außenwand mit kleinem Durchmesser des Nadelventils und eine vergrößerte ringförmige Innenwand mit großem Durchmesser des abgestuften hohlen Teils gebildet ist,

wobei die beiden tangentLalen Flussigkeitszuführkanäle jeweils mit den Einlaßkanälen rechtwinklig in Verbindung stehen und jeweils durch eine Bohrung gebildet werden, die von der äußeren Seitenwand zu der inneren vergrößerten Seitenwand des abgestuften hohlen Teils gebildet werden und in die Bohrung von der äußeren Seitenwand ein Stöpsel bis zur Verbindungsstelle der Bohrung und des Einlaßkanals eingesetzt ist, so daß die beiden tangentialen Flüssigkeitszuführkanäle in einer Ebene senkrecht zur Achse der Wirbelkammer vorgesehen sind.
14. Wirbel-Einspritzventil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkörper an einer Seitenwand eines Einlaß- bzw. Ansaugrohres benachbart zum Einlaßventil in einem Benzinmotor vorgesehen ist und daß die Wirbelkammer den Beziehungen di/de - und h/de -0,5 genügt, wobei di den Durchmesser der Wirbelkammer, h die Höhe der Wirbelkammer und de den Durchmesser der Einspritzöffnung bedeuten.
15. Wirbel-Einspritzventil nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen Düsenkörper mit einem Hauptkörper aus einem Hohlteil

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der zwei Abschnitte mit verschiedenem Durchmesser enthält, einem Verschlußteil im oberen Abschnitt des Hauptkörpers, der elektrische und Flüssigkeitsanschlüsse aufweist, einem hohlen Zwischenteil, dessen Längsschnitt kreuzförmig ausgebildet ist und das innerhalb der Innenwand des Abschnittes großen Durchmessers vom Hauptkörper eingesetzt ist, mit einem ringförmigen Teil das im kleineren Teil des Hauptkörpers vorhanden ist, mit einem abgestuften hohlen Teil in Form eines O-Rings und einem Bodenabschnitt, der fest in die untere innere Wand des kleineren Abschnittes des Hauptkörpers eingesetzt ist,

eine Einspritzöffnung mit einem kleinen Loch eines vorgegebenen Durchmessers, das koaxial im Boden des abgestuften hohlen Teils des Düsenkörpers vorgesehen ist, einen Einlaß- bzw. Einströmkanal für die unter Druck gesetzte Flüssigkeit mit einem Rohr das innerhalb der Innenwand des Zwischenteils eingesetzt und mit den Flüssigkeitsanschlüssen des Verschlußteils des Düsenkörpers verbunden ist, mit einem Rohr, das innerhalb der abgestuften inneren Wand des Ringteils eingesetzt und in den oberen Abschnitt des abgestuften Hohlteils eingebettet ist, wobei das Rohr innerhalb des Ringteils im unteren Abschnitt eine Vielzahl von Löchern und zwei axial in der Seitenwand des abgestuften hohlen Teils vorgesehene Kanäle aufweist, die mit den Löchern des Rohrs innerhalb des Ringteils in Verbindung stehen,

eine Ventileinrichtung mit einem beweglichen Teil, .das als Nadelventil ausgebildet ist und einen konischen Kopfteil

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enthält, welcher in die innere Seitenwand des abgestuften hohlen Teils eingesetzt ist, mit einem hohlen Stößel, der durch das Löcher aufweisende Rohr mit dem Nadelventil verbunden ist und unter der Vorspannung einer Schraubenfeder steht, und der innerhalb der abgestuften Innenwand des Zwischenteils eingesetzt ist, eine Magnetspule, die mit dem elektrischen Anschluß der Verschlußkappe in Verbindung steht und fest zwischen die Innenwand des großen Abschnittes des Hauptkörpers und die untere Außenwand des Zwischenteils eingesetzt ist,

eine Wirbelkammer, die durch den konischen Kopfteil des Nadelventils und eine konische Bodenfläche des Bodenteils des abgestuften Hohlteils gebildet ist, wobei die beiden tangentialen Flüssigkeitszuführkanäle jeweils mit den Einlaßkanälen rechtwinklig in Verbindung stehen und jeweils durch eine Bohrung gebildet werden, die von der äußeren Seitenwand zur inneren die Wirbelkammer bildenden Seitenwand des abgestuften hohlen Teils verläuft und in die Bohrung von der äußeren Seitenwand ein Stöpsel bis zur Verbindungsstelle der Bohrung und des Einlaßkanals eingesetzt ist, so daß die beiden tangentialen Flüssigkeitszuführkanäle in einer Ebene senkrecht zur Achse der Wirbelkammer vorgesehen sind.
16. Wirbel-Einspritzventil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkörper an der oberen Wand eines Zwischenbehälters vorgesehen ist, der in das Einlaß- bzw. Ansaugrohr eines

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Benzinmotors eingesetzt ist und daß die Kraftstoffeinspritzung abhängig von dem von einem Temperatur-Zeit-Schalter gelieferten elektrischen Signal beim Starten des Motors gesteuert wird und daß die Wirbelkammer den Beziehungen di/de = 2 und h/de = 0,5 genügt, wobei di den Durchmesser der Wirbelkammer, h die Höhe der Wirbelkammer und de den Durchmesser der Einspritzöffnung bedeuten.
17. Wirbel-Einspritzventil nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen Düsenkörper mit einem Hauptkörper aus einem Hohlteil mit einem Boden und an der tiefer liegenden äußeren Seitenwand einem Gewindeteil, ferner mit einem Ringteil, mit einem mit einem Boden versehenen Hohlteil, bei dem an der inneren Bodenfläche eine koaxiale konische Nut gebildet ist und das eine abgestufte innere Seitenwand und eine mit einem Gewindeabschnitt versehene äußere Seitenwand aufweist, ferner mit einem Pass.teil aus einem hohlen Teil und einem Bodenabschnitt, wobei der hohle Teil jeweils einen Gewindeabschnitt an der oberen inneren Seitenwand und an der unteren inneren Seitenwand und der Bodenabschnitt ein koaxiales kleines Durchgangsloch eines vorgegebenen Durchmessers aufweist, um·die Einspritzöffnung zu bilden, Zuführkanäle mit einem in der Seitenwand des Hauptkörpers gebildeten axialen Kanal, einer ersten Ringnut, die koaxial an der oberen Fläche des Ringteils gebildet ist, einen mit der ersten Ringnut verbundenen Kanal, der in einer Seitenwand des Ringteils gebildet ist, mit einer zweiten Ringnut an der oberen Fläche des mit einem Boden versehenen Hohlteils_/die mit dem Kanal des Ringteils inr Verbindung steht, einen in der Seitenwand

des
/mit Boden versehenen Hohlteils gebildeten Kanal, der mit der zweiten Ringnut in Verbindung steht und zwei Kanäle die axial und symmetrisch im Bodenabschnitt des mit einem Boden versehenen hohlen Teils gebildet sind und mit dem in der Seitenwand gebildeten Kanal in Verbindung stehen, eine Ventileinrichtung mit einem beweglichen Teil, das als Nadelventil ausgebildet ist und einen abgestuften konischen Kopfteil enthält, welcher in die innere Seitenwand des mit einem Boden versehenen Hohlteils eingesetzt ist und aufgenommen wird durch die konische Nut des Bodenteils des mit einem Boden versehenen Hohlteils, mit einem konischen Stößel, der in den inneren Bereich eingefügt ist, der durch die Seitenwände des Hauptkörpers und das Ringteil bestimmt ist und mit dem Nadelventil in Verbindung steht, sowie mit einer Schraubenfeder um den Stößel unter Vorspannung zu halten die in einen inneren Bereich eingefügt ist, welcher durch die Seitenwand und eine Wand des Bodenteils des Hauptkörpers bestimmt ist sowie mit einer zylindrischen Kammer, die durch den verringerten Abschnitt der abgestuften inneren Seitenwand des mit einem Boden versehenen hohlen Teils und dessen Bodenteil bestimmt ist und die zwischen dem Kanal und den beiden Kanälen des mit einem Boden versehenen hohlen Teils eingefügt ist,

eine Wirbelkammer mit einer zylindrischen Kammer eines vorgegebenen Durchmessers und einer vorgegebenen Höhe, die zwischen dem Bodenteil des mit einem Boden versehenen Hohlteils koaxial an einer Stelle unterhalb der konischen Nut des mit dem Boden versehenen Hohlteils angeordnet ist,

wobei die beiden tangentialen Flüssigkeitszuführkanäle jeweils mit den beiden Kanälen des mit dem Boden versehenen Hohlteils rechtwinklig in Verbindung stehen und durch eine Bohrung gebildet werden, die von der äußeren Seitenwand zur inneren die Wirbelkammer bildenden Seitenwand des abgestuften hohlen Teils verläuft und in die Bohrung von der äußeren Seitenwand ein Stöpsel bis zur Verbindungsstelle der Bohrung und des Einlaßkanals eingesetzt ist, so daß die beiden tangentialen Flüssigkeitszuführkanäle in einer Ebene senkrecht zur Achse der Wirbelkammer vorgesehen sind.
18.Wirbel-Einspritzventil nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkörper an einer eine Zündkerze aufweisenden Hilfsverbrennungskammer vorgesehen ist, die mit der Hauptverbrennungskammer eines Benzinmotors in Verbindung steht und daß die Wirbelkammer den Beziehungen di/de = 2 und h/de = 0,5 genügt, wobei dl den Durchmesser der Wirbelkammer, h die Höhe der Wirbelkammer und de den Durchmesser der Einspritzöffnung bedeuten.
19»Wirbel-Einspritzventil nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen Düsenkörper mit einem Hauptkörper aus einem Hohlteil mit einem Boden und an der tiefer liegenden äußeren Seitenwand einem Gewindeteil„ ferner mit einem Ringteil mit einem abgestuften hohlen Teil mit einem Boden und mit einem hohlen angepaßten Teil, das im oberen Bereich an der inneren Seitenxiand und im unteren Bereich an der äußeren Seitenwand Gewindeabschnitte

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und eine abgestufte innere Wand aufweist, eine Einspritzöffnung mit einem kleinen Loch eines vorgegebenen Durchmessers, das koaxial im Boden des abgestuften hohlen Teils des Düsenkörpers vorgesehen ist, einen Einlaß- bzw. Einströmkanal für die unter Druckfgesetzte Flüssigkeit mit einem in einer Seitenwand des Hauptkörpers axial angeordneten Kanal, einer ersten an der oberen Fläche des ringförmigen Teils koaxial gebildeten ersten Ringnut, zwei koaxial in der Seitenwand des ringförmigen Teils gebildeten Kanälen die mit der ersten Ringnut in Verbindung stehen, einer koaxial in der oberen Fläche des abgestuften hohlen Teils gebildeten zweiten Ringnut, die mit den beiden Kanälen des ringförmigen Teils in Verbindung steht und mit zwei axial in einer Seitenwand des abgestuften hohlen Teils gebildeten Kanälen, die mit der zweiten Ringnut in Verbindung stehen,

eine Ventileinrichtung mit einem beweglichen Teil, das als Nadelventil ausgebildet ist und einen konischen Kopfteil enthält, welcher in die innere Seitenwand des abgestuften hohlen Teils eingesetzt ist, mit einem konischen Stößel, der in einen inneren Bereich eingefügt ist, welcher durch die Seitenwände des Hauptkörpers und das ringförmige Teil bestimmt ist und mit dem Nadelventil in Verbindung steht, sowie mit einer Schraubenfeder um den Stößel unter Vorspannung zu halten die in einen inneren Bereich eingesetzt ist der durch die Seitenwand und eine Wand des Bodenabschnittes des Hauptkörpers

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bestimmt ist,

eine Wirbelkammer, die durch den konischen Kopfteil des Nadelventils und eine konische Bodenfläche des Bodens des abgestuften hohlen Teils gebildet ist, so daß die Kammer vollständig von dem Nadelventil eingenommen wird, wenn das Nadelventil auf der konischen Bodenfläche des abgestuften hohlen Teils aufsitzt, wobei die beiden tangentialen Flüssigkeitszuführkanäle jeweils mit den Einlaßkanälen rechtwinklig in Verbindung stehen und jeweils durch eine Bohrung gebildet werden, die von der äußeren Seitenwand zur inneren die Wirbelkammer bildenden Seitenwand des abgestuften hohlen Teils verläuft und in die Bohrung von der äußeren Seitenwand ein Stöpsel bis zur Verbindungsstelle der Bohrung und des Einlaßkanals eingesetzt ist, so daß die beiden tangentialen Flüssigkeitszuführkanäle in einer Ebene senkrecht zur Achse der Wirbelkammer vorgesehen ist.
20. Wirbel-Einspritzventil nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen Düsenkörper mit einem Hauptkörper aus einem Hohlteil mit einem Boden und an der tiefer liegenden äußeren Seitenwand einem Gewindeteil, ferner mit einem Ringteil, mit einem abgestuften hohlen Teil mit einem Boden und mit einem hohlen angepaßten Teil, das im oberen Bereich an der inneren Seitenwand und im unteren Bereich an der äußeren Seitenwand Gewindeabschnitte und eine abgestufte innere Wand aufweist, eine Einspritzöffnung mit einem kleinen- Loch e-ines vorgegebenen Durchmessers, das koaxial im Boden des abgestuften hohlen Teils des Düsenkörpers vorgesehen ist,

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einen Einlaß- bzw. Einströmkanal für die unter Druck gesetzte Flüssigkeit, mit einem in einer Seitenwand des Hauptkörpers axial angeordneten Kanal, einer ersten an der oberen Fläche des ringförmigen Teils koaxial gebildeten ersten Ringnut, mit zwei Kanälen, die koaxial in der Seitenwand des ringförmigen Teils gebildet sind und mit der Ringnut in Verbindung stehen, mit einer koaxial in einer oberen Fläche des abgestuften hohlen Teils gebildeten zweiten Ringnut, die mit den beiden Kanälen des ringförmigen Teils in Verbindung steht und mit zwei Kanälen, die axial in einer Seitenwand des abgestuften hohlen Teils gebildet sind und mit der zweiten Ringnut in Verbindung stehen, eine Ventileinrichtung mit einem beweglichen Teil, das als Nadelventil ausgebildet ist und einen konischen Kopfteil enthält, welcher in die innere Seitenwand des abgestuften hohlen Teils eingesetzt ist, mit einem konischen Stößel, der in einen inneren Bereich eingefügt ist, der durch die Seitenwände des Hauptkörpers und das ringförmige Teil bestimmt ist und mit dem Nadelventil in Verbindung steht, sowie mit einer gegen den Stößel drückenden Schraubenfeder in einem Hohlraum, der durch die Seitenwand und eine Wand des Bodens des Hauptkörpers bestimmt ist, eine Wirbelkammer, die koaxial innerhalb des Düsenkörpers durch eine Außenwand des konischen Kopfteil des Nadelventils und eine vergrößerte innere kreisförmige Wand mit einem großen Durchmesser des abgestuften hohlen Teils gebildet und oberhalb des konischen Kopfteils des Nadelventils

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angeordnet ist,

wobei die beiden tangentialen Flüssigkeitszuführkanäle mit den beiden oberen Kanälen unter einem stumpfen Winkel
verbunden sind und jeweils durch eine Bohrung gebildet werden, die von der äußeren Seitenwand zur inneren die Wirbelkammer bildenden Seitenwand des abgestuften hohlen Teils verläuft und in die Bohrung von der äußeren Seitenwand ein Stöpsel
bis zur Verbindungsstelle der Bohrung und den jeweiligen
Kanälen eingesetzt ist, so daß die beiden tangentialen
Flüssigkeitszuführkanäle schräg zur Achse der Wirbelkammer in diese einmünden.