DE3920681A1

DE3920681A1 - Kunststoffdosierungs- und zerstaeubungsventil fuer die kraftstoffzufuhr-einrichtung eines verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE3920681A1
Application number: DE3920681A
Authority: DE
Inventors: Silverio Bonfiglioli; Francesco Morini
Original assignee: Weber SRL
Current assignee: Weber SRL
Priority date: 1988-06-23
Filing date: 1989-06-23
Publication date: 1989-12-28
Also published as: GB2221250A; GB8914234D0; FR2633334A1; US5058810A; IT8853244V0; IT214617Z2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kraftstoff dosierungs- und Zerstäubungsventil für die Kraftstoffzufuhr- Einrichtung eines Verbrennungsmotors.

Die bekannten Ventile der obengenannten Art weisen eine Düse auf, in der ein Einspritzloch ausgebildet ist, das dem Motor Treibstoff zuführt. Das Gemisch aus Luft und Treibstoff kann entweder direkt in den Zylindern des Motors oder vorher in einer speziellen Mischkammer gebildet werden. Der ein wandfreie Betrieb einer Verbrennungsmaschine hängt bekannter maßen wesentlich von der Qualität des Luft-Treibstoff- Gemisches ab, d.h., die Flammenfortpflanzung oder die Verbrennung wird proportional zu dem Feinheitsgrad der Zerstäubung des Treibstoffs in dem Luft-Treibstoff-Gemisch verbessert. Bei den bekannten Treibstoff-Zerstäubungsventilen wird dafür auf zweierlei Arten gesorgt, die jedoch beide Nachteile aufweisen. Die erste besteht darin, daß Material zusätzlich auf die Oberfläche des Einspritzlochs gebracht wird, so daß Vorsprünge oder Nuten zur Trennung des Kraftstoffstrahls ausgebildet sind. Außer der Beeinträchti gung der Abgabe, die ausschließlich von dem gesamten Quer schnitt abhängen sollte, bringt diese Lösung komplexe, aufwendige Bearbeitungsoperationen mit sich. Die zweite besteht darin, den Durchmesser eines Ansatzstücks auf einem Steckelement zu verändern. Jedoch ist auch hier die Größe des Ansatzstücks so bemessen, daß sowohl komplexe als auch infolgedessen kostspielige Bearbeitungsoperationen ins Spiel gebracht werden.

Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kraftstoffdosierungs- und Zerstäubungsventil bereitzustellen, das die oben genannten Nachteile überwindet, d.h. ein Einspritzloch aufweist, das sowohl leicht herzu stellen ist, als auch so ausgelegt ist, daß der Kraftstoff strahl wirkungsvoll getrennt wird. Nach der vorliegenden Erfindung ist deshalb auf der Basis dieser Ziele ein Kraft stoffdosierungs- und Zerstäubungsventil für die Kraftstoff zufuhr-Einrichtung eines Verbrennungsmotors vorgesehen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es eine Düse aufweist, in der ein Einspritzloch ausgebildet ist, das eine oberhalb gelegene Kammer aufweist, die eine Anzahl von schrittweise abnehmenden Flächen in Richtung des Einspritzlochs aufweist, so daß der Kraftstoffstrahl, der aus der Kammer kommt, getrennt wird, wenn diese durch ein Steckelement freigegeben wird.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung. Darin zeigt

Fig. 1 einen Schnitt eines Kraftstoffdosierungs- und Zerstäu bungsventils nach der Lehre der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 und 3 jeweils einen Schnitt in größerem Maßstab und eine Draufsicht eines ersten Ausführungsbeispiels des Einspritzlochs auf dem Ventil aus Fig. 1;

Fig. 4 und 5 jeweils einen Schnitt in größerem Maßstab und eine Draufsicht eines zweiten Ausführungsbeispiels des Einspritzlochs auf dem Ventil aus Fig. 1;

Fig. 6 und 7 jeweils einen Schnitt in größerem Maßstab und eine Draufsicht eines dritten Ausführungsbeispiels des Einspritzlochs auf dem Ventil aus Fig. 1.

Die Nummer 1 in Fig. 1 zeigt ein Kraftstoffdosierungs- und Zerstäubungsventil für die (nur teilweise gezeigte) Kraft stoffzufuhr-Einrichtung 2 eines Verbrennungsmotors einer bekannten Art. Das Ventil 1 weist eine im wesentlichen rohr förmige Düse 3 mit einer zylindrischen Seitenwand 4 und einer oberen Wand 5 auf, in der ein Einspritzloch 6 ausgebildet ist. Die Einrichtung 2 weist einen im wesentlichen zylin drischen Körper 7 auf, dessen Boden die Düse 3 an deren Oberwand 5 hält. Der Körper 7 weist ein axiales Loch 8 auf, in dem ein Verschluß- oder Steckelement 11 axial verschiebbar ist; dabei weist das Element 11 einen Kopf 12 mit einer ebe nen Fläche auf, die so ausgelegt ist, um das Oberteil des Einspritzlochs 6 in einem gegebenen Betriebsstadium zu ver schließen.

Der Kraftstoff fließt bevorzugt durch ein axiales Loch inner halb des Steckelements 11 zu einem Boden-Endteil 13 und durch radiale Löcher 14 in eine ringförmige Kammer 15, die um den Teil 13 und den Kopf 12 innerhalb des Lochs 8 bestimmt ist. Das Steckelement 11 wird gegen die Wirkung von Federmitteln durch die magnetische Kraft, die durch einen ferromagne tischen Kern ausgeübt wird, nach oben gezogen, der durch eine elektrische Spule erregt wird, die auf einem an das Steckele ment 11 angeformten Anker sitzt.

Fig. 1 zeigt, daß das Bodenende des Lochs 8 einen Teil 16 mit größerem Durchmesser aufweist, der einen inneren Ansatz 17 bestimmt und den oberen Bereich der Düse 3 unterbringt. Im besonderen ist die Bodenkante des Körpers 7 von dem Teil 16 nach innen gedreht, so daß sie einen ringförmigen Flansch 18 einspannt, der an der oberen Wand 5 der Düse 3 ausgebildet ist. Zwischen der Wand 5 und dem Ansatz 17 ist ein ring förmiger Abstandshalter 21 eingepaßt. Bei der tatsächlichen Verwendung wird die Vorrichtung 2 auf einem Körper mit einer Dichtung gehalten, innerhalb dessen der Boden der Düse 3 eingepaßt ist. Zu diesem Zweck ist die Düse 3 passend mit einer rohrförmigen Kupplung 22 versehen, die zusammen mit einem Rückhaltering 23 am Bodenende der Düse 3 einen ring förmigen Bodensitz für eine ringförmige Dichtung 24 bestimmt, die den Verbindungssitz der Düse 3 abdichtet. Das Einspritz loch 6 ist in der Wand 5 entlang der Längsachse der Düse 3 ausgebildet und weist eine im wesentlichen kegelstumpfförmige obere Kammer 25 auf, die nach unten spitz zuläuft und in das Loch 6 übergeht. Von der inneren Fläche der Wand 5 an der Öffnung des Lochs 6 ist Material entfernt.

Die Menge des zugeführten Kraftstoffs hängt vom Querschnitt des Lochs 6 ab, der im wesentlichen konstant bleibt, während die Zerstäubungsfunktion innerhalb der Kammer 25 durchgeführt wird, die speziell zur Trennung des Kraftstoffstrahls ausge legt ist. Zu diesem Zweck weist die Oberfläche der Kammer 25 Flächen auf, die durch Rippen oder Nuten bestimmt sind, um den Kraftstoffstrahl zu trennen, und die schrittweise zu der Öffnung des Lochs 6 hin abnehmen.

In den Fig. 2 und 3 sind diese Flächen durch Rippen 26 bestimmt, die, von oben gesehen, in diesem Fall eine gekrümmte Längsachse in der Form eines Kreisbogens aufweisen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Oberfläche der Kammer 25 fünf in gleichem Abstand angeordnete Rippen 26 auf, die im wesentlichen tangential oder parallel zu geraden Linien am Boden verlaufen, die tangential zu dem Loch 6 verlaufen.

In den Fig. 4 und 5 sind diese Flächen durch gerade Rippen 27 bestimmt, die, von oben gesehen, ebenfalls eine Längsachse aufweisen, die im wesentlichen tangential zu der Kante des Lochs 6 verläuft. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Oberfläche der Kammer 25 vier in gleichem Abstand ange ordnete Rippen 27 auf, die jeweils senkrecht zu den daneben liegenden Rippen verlaufen.

ln den Fig. 6 und 7 sind diese Flächen durch gerade Rippen 28 bestimmt, die, von oben gesehen, mit der Achse des Lochs 6 konvergieren. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Kammer 25 drei Rippen 28 auf, die 120° auseinander beabstan det sind.

Wie bereits festgestellt wurde, sorgt die Ausbildung von schrittweise abnehmenden Flächen auf der Oberfläche der Kammer 25 zu der Öffnung des Lochs 6 hin dafür, daß der Kraftstoffstrahl getrennt und folglich zerstäubt wird. Dar überhinaus kommen in den in den Fig. 2 bis 5 gezeigten Ausführungsbeispielen die Flächen innerhalb des Lochs 6 schließlich im wesentlichen tangential zu ihm heraus und verleihen dem Kraftstoffstrahl tangentiale Geschwindigkeit, um seine Zerstäubung weiter zu verbessern.

Das Ventil wird wie folgt gefertigt: Zuerst wird die Düse 3 bevorzugt durch Drehen gebildet, woraufhin in der Wand 5 ein Loch gebildet wird, das der endgültigen Ausgestaltung des Lochs 6 und der Kammer 25 ähnlich ist. Zuletzt wird die Gestalt der Kammer 25 (Rippen 26, 27, oder 28) und der endgültige Durchmesser des Lochs 6 durch: Gesenkdrücken gebildet.

Die Vorteile der Erfindung werden aus der obigen Beschreibung deutlich. Im besonderen sieht sie eine Düse vor, in der der Kraftstoffstrahl oberhalb des Einspritzlochs getrennt wird, dessen Durchmesser unverändert bleibt und so eine konstante Kraftstoffzufuhr aufrechterhält. Der Kraftstoffstrahl wird dadurch getrennt, daß auf der Oberfläche der Kammer 25 ein fach eine Anzahl von schrittweise abnehmenden Flächen ausge bildet werden, die durch Nuten oder Rippen bestimmt sind. Darüberhinaus läßt sich die Kammer 25 so auslegen, daß sie dem Kraftstoffstrahl tangentiale Geschwindigkeit verleiht, um seine Zerstäubung weiter zu verbessern. Zuletzt wird die Ausgestaltung des Lochs 6 und der Oberfläche der Kammer 25 mittels einer schlichten Gesenkdrück-Operation ausgebildet, die zusätzlich zur Kostenersparnis weit genauer ist als Bearbeitungsoperationen, die mit zusätzlichem Material oder mit dessen Entfernung arbeiten. Die Anordnung der Kammer 25 oberhalb des Lochs 6 bedeutet offensichtlich eine Umge staltung des Steckelements, oder eher des Teils des Elements, der die Kraftstoffzufuhr zu der Düse abschneidet. Dies wird so durchgeführt, daß an dem Ende des Steckelements ein Kopf gebildet wird, der eine ebene Fläche aufweist, die so ausgelegt ist, daß sie gegen die obere Fläche der Wand 5 über der Kammer 25 drückt. Die Herstellung wird auf diese Weise beträchtlich dadurch vereinfacht, daß die Steckfunktion durch eine schlichte ebene Fläche auf dem Kopf des Steckelements ausgeübt wird.

Die Oberfläche der Kammer 25 kann durchaus beispielsweise schrittweise abnehmende Flächen zu der Öffnung des Lochs 6 hin aufweisen, die durch Nuten oder Rippen einer anderen Ausgestaltungsform als der hier beschriebenen bestimmt ist.

Claims

1. Kraftstoffdosierungs- und Zerstäubungsventil für die Kraftstoffzufuhr-Einrichtung (2) eines Verbrennungsmotors, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Düse (3) aufweist, in der ein Einspritzloch (6) ausgebildet ist mit einer strömungsauf wärts gelegenen Kammer (25), die eine Anzahl von schrittweise abnehmenden Flächen zu der Öffnung des Einspritzlochs (6) hin aufweist, so daß der Kraftstoffstrahl, der aus der Kammer (25) austritt, wenn diese durch ein Verschlußelement (11) freigegeben wird, zerlegt wird.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (25) im wesentlichen die Gestalt eines Kegelstumpfs aufweist, dessen engeres Ende in die Öffnung des Einspritz lochs (6) übergeht.

3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen durch Rippen (27, 28) abgegrenzt sind.

4. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (27, 28) in gleichem Abstand auf der Oberfläche der Kammer (25) angeordnet sind.

5. Ventil nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (27, 28) von oben gesehen im wesentlichen gerade sind.

6. Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Rippen (28) drei beträgt, daß sie in einem Winkel von 120° voneinander beabstandet sind und mit der Achse des Lochs (6) konvergieren.

7. Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen innerhalb des Einspritzlochs (6) im wesentlichen tangential dazu herauskommen, so daß sie dem Kraftstoffstrahl tangentiale Geschwindigkeit verleihen.

8. Ventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Rippen (27) vier beträgt, und daß sie, von oben gesehen, jeweils rechtwinklig zu den danebenliegenden zwei Rippen (27) angeordnet sind.

9. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen durch Rippen (26) begrenzt sind.

10. Ventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (26) in gleichmäßigem Abstand auf der Oberfläche der Kammer (25) angeordnet sind.

11. Ventil nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (26), von oben gesehen, eine Längsachse in Form eines Kreisbogens aufweisen.

12. Ventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen innerhalb des Einspritzlochs (6) im wesentlichen tangential dazu herauskommen, so daß sie dem Kraftstoffstrahl tangentiale Geschwindigkeit verleihen.

13. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen durch Gesenkdrücken der Kammer (25) ausgebildet sind.

14. Ventil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Einspritzlochs (6) durch Gesenkdrücken eines Lochs gebildet wird, das in der Düse (3) ausgebildet ist.

15. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (3) rohrförmig ist und eine im wesentlichen zylindrische Seitenwand (4) und eine obere Wand (5) aufweist, entlang deren Achse die Kammer (25) und das Einspritzloch (6) ausgebildet sind.

16. Ventil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Ende der Düse (3) einen ringförmigen Flansch (21) auf weist und innerhalb des Endteils (16) eines axialen Lochs (8) untergebracht ist, das entlang eines Körpers (7) ausgebildet ist, der die Düse (3) hält,
wobei der Körper (7) an dem Endteil (16) eine nach innen gedrehte Kante aufweist, die so ausgelegt ist, daß sie den Flansch (21) einspannt, und
wobei das Verschlußelement (11) so ausgelegt ist, daß es entlang des axialen Lochs (8) gegen die Wirkung einer Federeinrichtung sowie durch ein bevorzugt elektromagne tisches Steuerelement verschiebbar ist und einen Kopf (12) mit einer ebenen Fläche aufweist, die so ausgelegt ist, daß sie in einem gegebenen Betriebsstadium gegen die äußere Fläche der oberen Wand (5) über der Kammer (25) drückt.

17. Ventil nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Fläche der Seitenwand (4) der Düse (3) eine Einrich tung (22, 23, 24) hält, die die luftdichte Einpassung in einem Sitz ermöglicht, der in einem zweiten Haltekörper ausgebildet ist.