DE4234450A1

DE4234450A1 - Elektromagnetisch betätigtes Einspritzventil

Info

Publication number: DE4234450A1
Application number: DE19924234450
Authority: DE
Inventors: Erfinder Wird Nachtraeglich Benannt Der
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-10-13
Filing date: 1992-10-13
Publication date: 1994-04-14

Description

Stand der Technik

Im Gegensatz zu indirekt betätigten Einspritzventilen, bei welchen von einer Pumpe oder einer sonstigen Ein richtung über eine Kraftstoffleitung ein Druckimpuls zum Einspritzventil geleitet wird, sind direkt betätigte Einspritzventile mit einem Elektromagneten versehen. Elektromagnetisch betätigte Einspritzventile arbeiten präziser als indirekte Ventile, da das Volumen der mehr oder weniger langen Zuleitung von der Pumpe zum Ein spritzventil nicht den Druckimpuls leiten muß.

Einspritzventile sind in der Regel mit glatten Düsen ausgerüstet, obwohl es nicht an Versuchen gefehlt hat, mit einer gewissen Drallwirkung die Zerstäubung des Kraft stoffs zu verbessern. Derartige Einspritzventile mit einer Dralleinrichtung beschreiben die nachfolgend aufgeführten Patentanmeldungen: EP 021 80 61, EP 022 30 18, DE-PS 25 43 805, DE-OS 35 16 337. Diese Einspritzventile erzeugen aber nur eine ungenügende Zerstäubung.

Es ist bekannt, daß reine Dralldüsen, wie sie bei Ölbren nern oder Gasturbinen verwendet werden, schon bei einem Druck von 10 bar eine sehr feine Zerstäubung ergeben, aber leider ist die Regelfähigkeit dieser Düsen sehr gering. Bei kontinuierlicher Verbrennung werden Drall düsen mit ununterbrochenem Druck betrieben.

Es gab schon Versuche bei Ölbrennern, Dralldüsen taktend zu betreiben. Eine derartige Einrichtung wurde in der DE-OS 31 02 835 beschrieben. Offenbar wurden die Zusam menhänge bezüglich ihrer schnellen Impuls folge nicht erkannt, denn diese in der OS genannte Frequenz von 3 Hz ist für eine kontinuierliche Verbrennung äußerst unsicher und kann daher zu Störungen führen.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Einspritzventil mit den kennzeich nenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß durch die besondere Ausbildung der Dralleinrichtung in Ver bindung mit der elektromagnetischen Betätigung ein Ein spritzelement zur Verfügung steht, so daß bei niedrigem Druck eine feine Zerstäubung zustande kommt und über die elektromagnetische Betätigung eine trägheitslose, gute Regelung gegeben ist. Auf diese Weise kann das Einspritz ventil für kontinuierliche als auch intermittierende Ver brennung eingesetzt werden.

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele sind im Schnitt vereinfacht dar gestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher er läutert.

Beschreibung der Erfindungsbeispiele

Fig. 1 zeigt den Düsenkörper 1, welcher in den Düsenhalter 2 eingeschraubt und durch die Dichtung 3 abgedichtet ist. Innerhalb des Düsenkörpers 1 befindet sich der Drallkörper 4 mit den Drallschlitzen 5, der Drallkammer 6 und der Düsen bohrung 7. Innerhalb des Drallkörpers 4 sitzt der Ven tilkegel 10, welcher mit dem Anker 13 verbunden ist. Der Anker 13 mit dem Ventilkegel 10 wird mittels der Feder 14 in den Ventilsitz des Drallkörpers 4 gedrückt. Kraftstoff wird kontinuierlich durch eine hier nicht gezeigte Ein richtung in den Anschluß 17 der Druckleitung gefördert, welche sich im Ventilkörper 16 befindet. Über die Bohrung 18 gelangt der Kraftstoff in den Ringraum 12. Sobald die Mag netspule 15 ein Signal erhält, wird der Anker 13 in die Spule 15 gezogen und der Ventilkegel 10 hebt ab, so daß Kraftstoff aus dem Ringraum 12 über die Verteilungs bohrungen 11 zu den Drallschlitzen 5 gelangen kann. Infolge der tangentialen Anordnung zur Drallkammer 6 entsteht in der Drallkammer ein schneller Kraftstoffwirbel, welcher durch die Düsenbohrung 7 hindurchtritt und dann durch die Zentrifugalkraft in kleine Tröpfchen zerfällt. Der Drall körper 4 ist mittels des O-Rings 9 gegen den Düsenkörper 1 abgedichtet.

Das erfindungsgemäße Einspritzventil unterscheidet sich von ähnlichen Konstruktionen vor allem dadurch, daß die Innenseite des Düsenkörpers 1 der Form des Drallkörpers 4 angepaßt ist und diese beiden Flächen dichtend aneinan der anliegen, so daß für den Kraftstoff lediglich der Durchfluß durch die Drallschlitze 5 verbleibt. Auf diese Weise münden die Drallschlitze 5 auf kürzestem Weg in die kleine Drallkammer 6. Je schneller der Flüssigkeitswirbel dreht, je kleiner die Düsenbohrung 7 ausgeführt wird, um so feiner wird die Zerstäubung bei relativ niedrigem Druck.

Um hohe Einspritzfrequenzen realisieren zu können, muß das zwischen dem Ventilkegel 10 und der Düsenbohrung 7 befindliche Volumen konstruktiv so klein wie möglich ge halten werden. Mit der Anordnung des Ventils 10 strom auf der Drallschlitze 5 ist sichergestellt, daß keinerlei Bauteile in der Drallkammer 6 oder der Düsenbohrung 7 die Strömung des Kraftstoffs stören. Beim Einsatz eines derartigen Ventils in Gasturbinen oder Ölbrennern kann im Gegensatz zu schnellaufenden Motoren mit relativ ge ringer Taktfrequenz gearbeitet werden. Je nach Bauart der Mischeinrichtung zur Aufbereitung des Kraftstoff- Luftgemisches genügt eine Einspritzfrequenz von 15 Hz. In diesem Fall kann schon ein gutes Takten erzielt wer den, wenn das Kraftstoffvolumen zwischen der Düsenboh rung 7 und dem Ventilsitz 10 kleiner ist als 1 cm³ und der Abstand zwischen den beiden Bauteilen kleiner ist als 30 mm.

Für den genannten Anwendungszweck kann es auch günstig sein, wenn die Düse unabhängig vom Magnetteil ein sepa rates Bauteil darstellt. Um die vorher genannten Para meter weiter zu verringern, kann das verjüngte Teil des Ankers 13, welches im Ventilkegel 10 endet, in einer hier nicht gezeigten Hülse geführt werden. Diese Hülse ist im Bereich der Magnetspule 15 abgedichtet und trägt am an deren Ende den Ventilsitz. Auf diese Weise bestehen Düse und Ventil aus separaten Bauteilen. Außerdem ist der Ventilsitz soweit wie möglich in die Düse hineinverlegt worden.

Fig. 2 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel. Die Bauteile sind mit denselben Bezugszahlen gekennzeich net.

Im Gegensatz zu Fig. 1 ist die Innenseite des Düsenkör pers 1 und der mit den Drallschlitzen 5 versehene Drall körper 4 nicht kegelig, sondern gerade ausgeführt, so daß die beiden Teile flächig aufeinander liegen. Der Ventil kegel 10 ist wieder mit dem Anker 13 verbunden. Der Ven tilkegel 10 ist in einer Bohrung des Drallkörpers 4 ge führt und füllt in geschlossenem Zustand die Drallkammer 6 aus und liegt innen an der Düsenbohrung 7 an. Wenn die Magnetspule 15 den Anker 13 anzieht, gibt der Ventilkegel 10 die Drallkammer 6 frei und es kommt ein Einspritzvorgang zustande. Wenn das Signal zur Magnetspule 15 unterbrochen wird, schließt die Feder 14 den Ventilkegel 10 und der Einspritzvorgang ist beendet. Infolge der verschwindend geringen Kraftstoffmenge, welche sich zwischen der Düsen bohrung 7 und dem Ventilkegel 10 befindet, ist diese Aus führung auch für höchste Einspritzfrequenzen geeignet.

Der Schaft des Ventilkegels 10 ebenso wie der Anker 13 kön nen auch als Pumpkolben ausgeführt werden, so daß eine sepa rate Kraftstoffpumpe nicht erforderlich ist. Ebenso kann ein derartiges Ventil mit einem Bypass versehen werden, damit das Ventil schneller entlüftet.

Nach dem Abschalten des Ventils kann der Bypass auch dazu benutzt werden, um noch kurze Zeit Kraftstoff durch das Ventil strömen zu lassen und damit eine Kühlungswirkung zu erzielen. Der Düsenhalter 2 und die Magnetspule 15 kön nen vorteilhaft so gestaltet werden, daß sie dem Durchmes ser der bei Ölbrennern üblichen Abmessungen von 18,5 mm entsprechen.

Claims

1. Elektromagnetisch betätigtes Einspritzventil, be stehend aus einer Düse und einem Elektromagneten, dadurch gekennzeichnet, daß ein Drallkörper (4) mit einer Drallkammer (6) an ein Bauteil, welches eine Düsenbohrung (7) trägt, dichtend anliegt und daß stromauf der Düsenbohrung ein vom Magnetanker (13) betätigter Ventilkegel (10) angeordnet ist, welcher beim Einspritzvorgang die Drallkammer (6) ganz oder teilweise freigibt und daß der Abstand des Ventil kegels (10) zur Düsenbohrung (7) kleiner ist als 30 mm und das Volumen zwischen Ventilkegel und Düsenbohrung kleiner ist als 1 cm³.

2. Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß Düse (1) und die Bauteile des Magnetventils, insbesondere der Ventilkegel (10) derart ausgebildet sind, daß sie separate Bauteile darstellen.

3. Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß sowohl eine Regelung der Kraftstoffmenge sowohl über die Taktfrequenz als auch über die Öffnungs zeit des Ventils (15, 13, 10) möglich ist.